PENENTUAN KUALITAS PELUMASAN MESIN

Rizqon Fajar dan Siti Yubaidah

Balai Termodinamika Motor dan Sistem Propulsi BPPTEmail: rizqon_fajar@yahoo.com

ABSTRACT : The monitoring on commercial engine lubricants have resulted that the properties ofmost lubricants (synthetic, semi synthetic and mineral type) have met the requirements specifiedforcommon engine oil. However, significant variations have been found in the properties such asviscosity, viscosity index and additive contents (anti oxidant & detergent). Too high in viscosity willgive difficulty during engine staring and increases the fuel consumption. Meanwhile if the viscosity istoo low this will create more risks for engine damage (metal to metal contact). Some of the samplesfrom synthetic, semi synthetic and mineral lubricants have shown that the additives contents (antioxidant, antiwear anddetergent) are too low. Lower additive contents means that the service life ofthelubricants will be shorter than the usual recommendation. Most of mineral lubricants are too highviscosity at normal temperature of engine operation (lOff'C). This will decrease the efficiencyfor theengine operations (highfuel consumption).

Keywords : mineral lubricants, synthetic, semisynthetic, viscocity, additive contents

PENDAHULUAN

Ada tiga jenis pelumas mesin yangberedar dipasar, dibedakan berdasarkanpelumas dasar (base oil) yang menyusunnya.Ketiganya adalah pelumas mineral, pelumassemi sintetik dan pelumas sintetik. Ketiganyamempunyai kelebihan masing-masing baikdari segi unjuk kerja maupun harga. Pelumasmineral memiliki bahan baku yang berasal dariproses pengilangan minyak bumi dan terdiridari berbagai komponen seperti parafin, nafta,aromatik dll. Karena tersusun oleh berbagaikomponen maka pelumas mineral tidak dapatmemiliki sifat atau unjuk kerja yang optimumtanpa bantuan aditif.

Lain halnya dengan pelumas sintetikyang dibuat dari suatu reaksi kimia tertentudan dirancang untuk memiliki sifat yangdiinginkan. Oleh karena itu pelumas sintetikmemiliki struktur molekul tertentu yangmemiliki sifat atau unjuk kerja yang optimum.Salah satu kelemahan pelumas sintetik adalahharganya yang lebih mahal dibanding pelumasmineral. Untuk mengatasi hal ini maka dibuatproduk yang merupakan kompromi darikelemahan atau kekuatan pelumas sintetik danmineral, yaitu pelumas semi sintetik. Saat initidak adanya kesepakatan yang jelas tentangdefinisi pelumas semi sintetik. Ada yang

berpendapat bahwa pelumas semi sintetikmerupakan campuran antar pelumas mineraldengan sintetik. Definisi lain adalah pelumassemi sintetik merupakan pelumas mineral yangtelah diperbaiki sifatnya, mendekati unjukkerja pelumas sintetik. Dalam survey ini akanditunjukkan definisi yang berlaku di pasar.Definisi mengenai pelumas mineral, semisintetik dan sintetik sangat bervariasi,ditentukan oleh persepsi masing-masingprodusen pelumas.

Pada paper ini akan diuraikan lebih dulutentang definisi kualifikasi pelumas yangdiberikan oleh institusi berwenang dan paraahli dibidang pelumas. Setelah itu akandilaporkan hasil dari monitoring terhadapberbagai merk pelumas dipasar dan dievaluasitentang jenis (mineral, semi sintetik, sintetik)dan kualitasnya. Penentuan kualitas pelumasdilakukan berdasarkan hasil pengukuran sifatkimia fisika yang menentukan prosespelumasan. Hasil pengukuran sifat kimia fisikakemudian dibandingkan dengan spesifikasi/standar yang sesuai dengan kualifikasipelumas yang tertera pada kaleng pelumasyang dimonitor. Sifat kimia fisika yangdigunakan untuk mengevaluasi kualitaspelumas adalah:• Viskositas dan Viskositas Indeks

Penentuan kualitas pelumasan mesin (R. Fajardan S. Yubaidah) 11

Total Base Number (TBN)Titik nyalaKandungan AdditiveTitik Tuang {Pour Point)Sidik Jari Pelumas (FTIR)

Tujuan dari penelitian ini adalah untukmemberikan informasi yang obytektif terhadapkualitas berbagai pelumas yang beredardipasar tanpa memperhatikan merk dan hargadengan cara yang sederhana dan cepat(screening test).

TINJAUAN PUSTAKA

Kualifikasi Pelumas Dasar

Sebagaimana diuraikan sebelumnyabahwa definisi tentang kualifikasi pelumasdasar sangat rancu di lapangan. Padaprinsipnya ada dua jenis pelumas dasar yaitupelumas dasar mineral dan sintetik. Pelumasdasar mineral terbuat dari minyak bumimelalui proses separasi. Sedangkan pelumasdasar sintetik terbuat biasanya dari minyakbumi melalui rekayasa proses/reaksi yangkompleks untuk mendapatkan sifat yangdiinginkan. Pemerintah melalui SuratKeputusan Menteri Energi dan Sumber DayaMineral (No. 1693 K/34/MEM/2001) telahmenggolongkan mutu pelumas dasar menjadilima grup. Pelumas dasar yang termasukkedalam grup I, II dan III berasal dari minyakbumi (mineral) karena masih mengandungsulfur dan senyawa tak jenuh. Pelumas dasarmineral terdiri dari campuran senyawa parafin,nafta dan aromatik. Pelumas dasar grup IIIterbuat dari senyawa parafin yang telahmengalami proses lanjutan sehingga kadarsulfur rendah dan memiliki indeks viskositas

yang tinggi.Pelumas dasar grup IV dan V merupakan

pelumas sintetik dimana tidak mengandungsulfur, memiliki indeks viskositas (>120) danstabilitas oksidasi yang tinggi (kadar senyawatak jenuh sangat kecil). Pelumas dasar sintetikyang telah diterapklan secara luas adalahpolyalphaolefins (PAO) terutama sebagaipelumas mesin, digolongkan dalam grup IV.Sedangkan pelumas dasar yang digolongkandalam grup V adalah selain PAO, yaitu:

12

alkylated aromatics, polybutenes, aliphaticdiesters, polyolesters, polyalkyleneglycols dll.

Perbedaan Unjuk Kerja Pelumas DasarSintetik dan Mineral

Perbedaan unjuk kerja pelumas yangdimaksud adalah kelebihan dan kelemahannya.Kelebihan minyak dasar sintetik (khususnyaPAO) dibanding minyak dasar mineral, baikgrup I, II maupun III adalah pada beberapasifat fisik dan unjuk kerjanya, antara lain2):• Sifat penguapannya yang relatif rendah,

yang memungkinkan minyak dasar inimempunyai tingkat konsumsi yang rendah.

• Titik tuangnya relatif rendah,memungkinkan diformulasikan untukaplikasi pelumas pada kondisi ekstremdingin yang tidak dapat dicapai olehpelumas berbahan dasar mineral.

• Mempunyai kestabilan yang lebih baikpada operasi temperatur tinggi.

Disamping beberapa kelebihan tersebutdi atas minyak dasar sintetik masihmempunyai kelemahan diantaranya:• Keterbatasan melarutkan beberapa aditif

sehingga menjadi hambatan dalam prosesproduksi.

• Dapat menyebabkan perubahan sifat fisikdari seal, yang dapat menyebabkan cepatrusaknya material seal dan dapatmenimbulkan kebocoran.

• Harganya jauh lebih mahal dari minyakdasar mineral.

Parameter Penentu Sifat Pelumasan

Viskositas

Viskositas merupakan ukuran seberapabesar hambatan sebuah fluida (pelumas) untukdapat mengalir. Makin besar viskositas (makinkental) berarti makin makin besar hambatanuntuk mengalir. Idealnya viskositas atauhambatan suatu pelumas harus kecil namunharus menghasilkan lapisan tipis yangkuat/kental untuk memisahkan dua permukaanyang saling bergesekan pada temperaturtertentu3,4).

Tabel 2 menampilkan beberapapersyaratan sifat fisika dari pelumas berasal

MESIN, Vol. 9, No. 1, Januari 2007, 11-21

dari berbagai kekentalan yang ditetapkan padaSAE J300. Sementara itu penentuankekentalan yang harus digunakandirekomendasikan oleh pabrik mesin/kendaraan karena kekentalan berhubungandengan spesiflkasi mesin dan kondisi operasimesin (kecepatan, beban, temperatur).

Indeks Viskositas

Indeks viskositas (Viscosity Index, VI)adalah suatu ukuran dari perubahan viskositasterhadap temperatur. Viskositas pelumas akanturun jika temperature naik dan sebaliknya,viskositas akan naik jika temperature turun4"*)Perubahan ini tidak akan sama untuk semua

pelumas. Saat ini hampir semua pelumasmemiliki VI yang cukup tinggi, diatas 100sehingga perubahan temperatur tidak merubahviskositas hingga ke tingkat yangmembahayakan mesin. Semua pelumas jenismulti grade memiliki VI diatas 100. Untukpelumas mesin sintetik berasal dari PAOmemiliki VI yang tinggi (130-150).

Titik Tuang (Pour Point)

Adalah temperatur rendah dimanasebuah pelumas masih mengalir. Titik tuangpelumas ditentukan dari jenis pelumas dasar(base oil) yang digunakan. Pelumas sintetikpada umumnya mempunyai titik tuang jauhlebih rendah dibandingkan pelumas mineral.Sehinga daerah operasi pelumas sintetik lebihluas, mulai dari daerah ekstrim dingin hinggapanas. Pada umumnya, pelumas sintetikmempunyai sifat cold starting yang jauh lebihbaik dibandingkan pelumas mineral. Titik

tuang juga dapat digunakan untukkemurnian dan jenis pelumas sintetik4,5).

cek

Titik Nyala (Flash Point)

Adalah temperatur dimana timbulsejumlah uap yang dengan udara membentuksuatu campuran yang mudah menyala. Flashpoint dapat diukur dengan jalan melewatkannyala api pada pelumas yang dipanaskansecara bertahap. Titik nyala merupakan sifatpelumas yang digunakan untuk prosedurpenyimpanan agar aman dari bahayakebakaran. Semakin tinggi titik nyala suatupelumas semakin aman dalam penggunaan danpenyimpanan4,5*.

Total Base Number (TBN)

Adalah kapasitas pelumas untukmenetralisir asam yang berasal dari bahanbakar (sulfur) dan akibat dari oksidasitemperatur tinggi, kondensasi dan prosespembakaran4,6). Kehadiran asam dalammesin/crankcase dapat menimbulkan korosipada bearing. Suatu pelumas harusmempunyai kandungan TBN yangtinggi agar dapat menetralisir asamjangka waktu tertentu. Oleh karena itu, besarTBN suatu pelumas tergantung jenis bahanbakar yang digunakan (kandungan sulfur).Semakin besar TBN dari sebuah pelumas,semakin lama usia pakainya. Untuk kondisi diIndonesia besar TBN untuk pelumas bensinadalah 6-10 mg KOH/g. Pelumas diselmemiliki TBN yang lebih tinggi (>11), karenakandungan sulfur dalam minyak disel cukuptinggi (>500 ppm).

cukupdalam

Tabel 1. Penggolongan dan mutu pelumas dasarSK Menteri ESDM No. 1693 K/34/MEM/20012)

KategoriPelumas Dasar

KandunganSulfur, %

Saturated/SenyawaJenuh, %

Indeks Viskositas

Grup I >0,03 dan atau <90 80-120

Grup II <0,03 atau <90 80-120

Grup III <0,03 atau <90 > 120

Grup IV Semua Polyalphaolefin (PAO)

Grup V Semua yang lain dari Grup I, II, II, IV

Penentuan kualitas pelumasan mesin (R. Fajar dan S. Yubaidah) 13

Tabel 2Persyaratan sifat fisika pelumas dari berbagai kekentalan (SAE J300)7)

ParameterOW 5W 10W 15W 20W 25W 20 30 40 50 60

Viskositas

pd 100°CMin. cSt

Max. cSt

3,8 3,8 4,1 5,6 5,6 9,3 5,6<9,3

9,3<12,5

12,5<16,3

16,3<21,9

21,926,1

Titik

TuangMax. °C

- -35 -30 -23 - - - -18 -15 -9 -

Titik

NyalaMin. °C

200 205 215 - - - 220 225 230 -

Kandungan AditifPelumas mengandung berbagai jenis

aditif. Jenis aditif yang penting antara lain antioxidant, anti korosi, detergent dan extremepressure. Senyawa organo metal (zinc) seringdigunakan sebagai aditif anti oksidant, antikorosi!antiwear dan extreme pressure.Sedangkan senyawa organo metal (Ca atauMg) digunakan sebagai additive detergent.Kandungan senyawa aditif organo metal dalampelumas dapat dideteksi secara akurat denganinstrument ICP (Inductive Couple Plasma).Kisaran kandungan anti oxidant dalampelumas adalah 1000 ppm dan untuk aditifdetergent (Ca dan Mg) sekitar 2000 ppm.Jumlah aditif dalam pelumas tidak bolehterlalu sedikit, sebab aditif (terutama

antioxidant) akan cepat rusak atau terkonsumsidengan cepat seiring dengan usia pakaipelumas. Semakin tinggi kandunganantioxidant usia pakai pelumas juga semakinpanjang4,6)

Sidik Jari

Pelumas tersusun oleh senyawa pelumasdasar dan additive. Molekul pelumas dasar danadditive mempunyai gugus-gugus fungsi yangkhas dan dapat dideteksi oleh SpektrometriInframerah Transformasi Fourier (FTIR).Setiap pelumas memiliki spektrum FTIR yangkhas dan spektrum tersebut dapat dijadikansebagai sidik jari atau identitas keasliannya.Spektrum FTIR juga sering digunakan untukmendeteksi kehadiran aditif dan sisa usia pakai

4000 3000 3200 2000 2400 2000 1300 1000 1400 1200 1000Bilangan gelombang (cm1)

Gambar 1. Spektra FTIR gugus fungsional dari base oil dan additif^

600

14 MESIN, Vol. 9, No. 1, Januari 2007, 11-21

Tabel 3Daftar spektra FTIR gugus fungsional dari base oil dan additif**Gugus fungsi Bilangan gelombang (cm"1) Keterangan

Methyl (-CH3) 3000 Base Oil (Mineral & PAO)

Aromatic 1600 Mineral

ZnDDP 978 & 654 Antioxidant & Antiwear

Phenol 3648 Antioxidant

Aromatic amine 744,1310,1514 Antioxidant

Carbonat 1494 & 868 Detergent

Sulfonat 1158 & 1169 Detergent

Succinimide 1230 & 1366 Detergent

Succinimide 1704, 1773 Dispersant

pelumas berdasarkan jumlah kandunganadditif tersisa7). Gambar 1 menampilkankarakteristik spektrum pelumas beserta gugusfungsi yang berasal dari additif dan minyakdasar (base oil). Tabel 3 memuat gugusfungsional yang terkandung pada base oil danadditif beserta bilangan gelombangnya.

METODOLOGI

Alat dan Bahan

Peralatan yang digunakan untukpenelitian ini adalah alat ukur untuk parameteryang berkaitan fisika pelumas yaituviskometer kinematik Scott gerate (viskositasdan viskositas indeks), tabung gelas dantermometer (titik tuang), flash point close cupPensky Marten, titrator Metrum (TBN). ICPPerkin Elmer Plasma 400 (kandungan logamadditif) dan FTIR Perkin Elmer Paragon 1000(sidik jari pelumas). Bahan kimia yangdigunakan adalah pelarut sebagai pembersih(alkohol dan aceton). Bahan kimia untukkeperluan analisis (proanalis) adalahchlorobenzene, asam acetat, asam perchloratuntuk analisis kandungan basa (TBN) danxylene sebagai pengencer sampel pelumassebelum dianalisis kandungan logam denganICP.

Sampel PelumasSampel diambil dari grosir pelumas yang

telah dijamin keasliannya dari produsen.Sampel terdiri dari jenis mineral, semi sintetikdan sintetik. Setelah dicatat jenis pelumas dankekentalannya, sampel pelumas dipindahkan

ke botol yang bersih dan kering. Selanjutnyabotol-botol sampel diberi kode A, B, C hinggaV. Maksud dari pemindahan sampel adalahobyektifitas tetap terjaga selam analisis (Merkpelumas tidak akan dikenal oleh para analis dilaboratorium). Jumlah total sampel pelumasadalah 22 buah, dimana perincianya adalah:• Mineral: 5 buah

• Semi Sintetik: 9 buah

• Sintetik: 8 buah

Ke-22 sampel pelumas kemudiandikirim ke laboratorium untuk dianalisis.

Identitas dan klasifikasi dari sampel pelumasterdapat pada Tabel 4.

Metode PengukuranDari pengukuran parameter yang

menentukan sifat pelumasan (viskositas,indeks viskositas, titik tuang) dilakukanperbandingan terhadap nilai standar yangberlaku untuk jenis pelumas yangbersangkutan, seperti yang tercantum padaTabel 2. Jika tidak mungkin membandingkandengan nilai standar maka digunakan nilaiyang bersifat lokal atau nilai tipikal yangsesuai dengan kondisi operasional mesin(kandungan additif). Berikut ini akan diuraikanparameter beserta nilai standar yang digunakandalam penilaian.

Sampel pelumas diambil dari distributoryang telah mempunyai reputasi. Ke-22 sampeltersebut memiliki merk, kekentalan dan jenisbase oil yang berlainan. Identitas dari ke-22sampel pelumas tersebut diuraikan padaTabel 4. Parameter yang digunakan untukmengevaluasi unjuk kerja pelumasan dan

Penentuan kualitas pelumasan mesin (R. Fajar dan S. Yubaidah) 15

metode pengukurannya diuraikan padaTabel 5.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Sampel Pelumas SintetikHasil pengukuran sifat kimia fisika dari

sampel pelumas sintetik 10W-40 dan SAE20W-50 terdapat pada Tabel 6. Dari semuasampel dengan kekentalan SAE 10W-40 (kodeA hingga G) hanya sampel dengan kode Ayang memiliki viskositas 100°C (18,08 cSt)melebihi ketentuan yang ditetapkan menurutSAE J300 (min. 12,5 dan maks. 16,3 cSt).Visksoitas pada 100°C merupakan vi skositaspada temperatur operasional mesin. Jika padajika viskositas terlalu tinggi maka mesinbekerja lebih berat sehingga memerlukanenergi atau bahan bakar yang banyak.Viskositas sampel pelumas A pada

temperature 40°C juga lebih tinggi dibandingsampel pelumas sintetik yang lain.Dikhawatirkan pada temperatur rendah, hal iniakan menyulitkan starting karena pompa oliakan bekerja berat. Lain halnya dengan sampelpelumas dengan kode B dan G yang memilikiviskositas rendah sehingga akanmempermudah starting mesin pada temperaturrendah, meskipun sampel pelumas G memilikiviskositas pada 100°C yang relatif lebih rendah(12,2 cSt) dibandingkan batas yang ditetapkan(min. 12,5 cSt). Hanya ada sebuah sampeldengan bilangan kekentalan SAE 20W-50yaitu H. Visksoitasnya pada temperatur 100°C(17,56 cSt) memenuhi klasifikasi SAE J300(16,3-21,9 cSt), namun demikian penggunaanpelumas sintetik saat ini dapat mentolerirvisksoitas yang lebih rendah karena pelumassintetik memilki kekuatan film, friksi,ketahanan oksidasi dan panas yang lebih tinggi

Tabel 4. Identitas dan klasifikasi sampel pelumas

Kode Kekentalan Jenis Base Oil Kode Kekentalan Jenis Base Oil

A 10W-40 Sintetik L 20W-50 Semi Sintetik

B 10W-40 Sintetik M 20W-50 Semi Sintetik

C 10W-40 Sintetik N 20W-50 Semi Sintetik

D 10W-40 Sintetik O 20W-50 Semi Sintetik

£ 10W-40 Sintetik P 20W-50 Semi Sintetik

F 10W-40 Sintetik Q 20W-50 Semi Sintetik

G 10W-40 Sintetik R 20W-50 Mineral

H 20W-50 Sintetik S 20W-50 Mineral

I 10W-40 Semi Sintetik T 20W-50 Mineral

J 10W-40 Semi Sintetik U 20W-50 Mineral

K 10W-40 Semi Sintetik V 20W-50 Mineral

Tabel 5. Parameter Pelumasan dan Metode Uji

Sifat Pelumas Metode Uji

Viskositas pada 40°C, cST ASTM D-445

Viskositas pada 100°C,cSt ASTM D-445

Indeks Viskositas ASTM D-2270

Titik Tuang (Pour Point),°C ASTM D-97

Titik Nyala (Flash Point), °C ASTM D-92

TBN, mg KOH/g ASTM D-2896

Kandungan Additive (Zn, Ca, Mg) ICP

Sidik Jari FTIR

16 MESIN, Vol. 9, No. 1, Januari 2007, 11-21

Tabel 6. Properties pelumas sintetik dengan SAE 10W-40 dan SAE 20W-50

SAE 20W-50 SAE 10W-40

H Batas A B C D E F G Batas

Viskositas 40°C, 156,76 - 113,84 78,45 90,48 91,60 87,06 100,35 76,43 -

cSt

Viskositas I00°C, 17,56 Min. 18,08 13,66 14,29 14,15 13.85 14,35 12,20 Min.

cSt 16,3Max.

21,9

12,5Max.

16,3

Indeks Viskositas 116 130-

150

139 143 137 135 137 130 135 130-

150

Titik Tuang (PP), -30 Max. -21 -30 -24 -24 -27 -27 -24 Max.

°C -15 -15

TBN, mgKOH/g 5,60 9,78 6,79 9.46 7,8 9,45 8,62 5,33

sampel

Additif:

Zn (ppm) 1071 - 960 1158 804 820 814 762 935 -

Ca (ppm) 1835 3257 2223 1506 2456 1465 2419 1755

Mg (ppm) 4 12 6 1083 17 1079 272 8

Titik Nyala, °C 236 Min.

220

226 220 222 222 224 216 228 Min.

215

Keterangan:

•Zn

•

paling tinggi kualitasnyakandungan additifantioksidant/antiwear (ppm)paling rendah kualitasnya

Ca & Mg: kandungan additif'detergent/penetralisir asam (ppm)

dari pelumas mineral. Secara umum dapatdikatakan bahwa sampel B memilki viskositasyang ideal karena memenuhi klasifikasi SAEJ300 dan memiliki viskositas yang cukuprendah pada temperatur 40°C.

Meskipun Indeks viskositas (VI) tidakterlalu penting dalam unjuk kerja pelumasannamun pelumas sintetik biasanya memiliki VIyang berkisar antara 130 s/d 150. Semuasampel sintetik dengan SAE 1OW-40 (A s/d G)telah memenuhi persyaratan SAE J300.Sedangkan sampel dengan SAE 20W-50 (kodeH) memiliki VI sebesar 116 yang agak rendahuntuk digolongkan sebagai pelumas sintetik.Titik tuang (pour point) semua sampel baikdengan kekentalan SAE 10W-40 dan 20W-50(A s/d H) telah memenuhi persyaratan(<-15°C). Pada prinsipnya semakin rendah titiktuang akan semakin luas daerah aplikasinya(dapat diaplikasikan di daerah tropis maupundi daerah beriklim dingin). Sampel B dan Fmemiliki titik tuang yang terendah atau terbaikyaitu -30°C.

Bilangan basa (TBN, total base number)menunjukkan kemampuan pelumas untukmenetralisir asam hasil oksidasi pelumasmaupun hasil pembakaran bahan bakar.Semakin tinggi TBN semakin tinggi pulakemampuan pelumas menetralisir asam. TBNdalam pelumas adalah proporsional dengankandungan aditif detergent (kandungan Ca danMg). Selain sebagai penetralisir asam,detergen juga berfungsi untuk membersihkanpermukaan mesin/ruang bakar dari kerak.Besar TBN untuk kondisi bahan bakar dan

pemakain mesin yang normal di Indonesia(-5.000 km) adalah sekitar 6-7 mg KOH/gramsampel. Semakin tinggi TBN pelumas semakinlama pelumas dapat digunakan 1 (>5.000 km).Pelumas no A, C dan E memiliki TBN di atas9, oleh karena itu mempunyai kemampuanmenetralisir asam lebih tinggi atau lebih lamadari pelumas lain. Sedangkan pelumas Gmempunyai TBN terendah yaitu 5,30 mgKOH/g sampel.

Kandungan Zn menunjukkan jumlahaditif anti oxidant sekaligus antiwear,

Penentuan kualitas pelumasan mesin (R. Fajar dan S. Yubaidah) 17

sehingga jumlahnya harus mencukupi agarpelumas dapat digunakan hingga waktutertentu. Sebagai antioxidant Zn akanterkonsumsi sehingga kandungannya harusdijaga jangan sampai terlalu rendah.Kadungan Zn biasanya berkisar antara 800-1.000 ppm. Kandungan Zn tertinggi terdapatpada sampel B (1158ppm) dan terendah padasampel F (762 ppm). Kandungan aditifdetergen (Ca dan Mg) terjadi pada sampel Adan terendah sampel G

Titik nyala (flash point) merupakan datayang menyatakan tingkat keamanan pelumasdari bahaya kebakaran selama penggunaanataupun penyimpanan. Semakin tinggi titiknyala berarti pelumas semakin aman untukdigunakan. Dalam hal ini pelumas H memilikitingkat keamanan tertinggi dengan titik nyalasebesar 236°C dan terendah adalah sampel F(216°C).

Sampel Pelumas Semi SintetikPelumas dengan SAE 10W-40 (I s/d K)

memiliki viskositas yang memenuhi SAE J300(12,5-16,3) pada temperatur operasional mesin100°C. Namun demikian sampel pelumas Kmemiliki viskositas yang terendah baik pada100°C (14,34cSt) dan pada 40°C (84,95 cSt),sehingga diprediksi akan memberikan kinerjamesin yang lebih baik seperti lebih hematbahan bakar, mesin mudah distort padatemperatur rendah. Hal yang sama terjadi padapelumas SAE 20W-50 bahwa sampel pelumasN s/d Q telah memenuhi SAE J300. Namunsampel N memiliki viskositas yang palingrendah yaitu 18,32 (100°C) dan 156,45 °C(40°C). Karena merupakan perbaikan dari sifatpelumas mineral maka pelumas semi sintetikmemiliki indeks viskositas yang lebih tinggidibanding pelumas mineral. Sampel pelumasdengan SAE 10W-40 mempunyai VI yanglebih tinggi (132-140) dari SAE 20W-50 (118-122). Sampel pelumas K mempunyai VItertinggi yaitu 140 sedangkan VI terendahterdapat pada sampel P dan Q.

Sebagian besar sampel pelumas semisintetik memiliki titik tuang lebih rendah dari -15°C, kecuali sampel I, P dan Q. Sampeldengan titik tuang terendah adalah pelumasSAE 10W-40 dengan kode J dan K (-30°C).

18

Besar TBN untuk semua pelumas semisintetik agak rendah (TBN <7) dibandingpelumas sintetik. Sampel pelumas M memilikiTBN yang paling rendah. Hal ini karenakandungan aditif detergent (Ca dan Mg) hanyasekitar 1785 ppm. Oleh kerena itukemamampuan menetralisir asam juga agakrendah dan usia pakainya menjadi lebihpendek. Seperti diketahui bahwa aditif Znselain sebagai antioxidant juga digunakansebagai aditif antiwear, leh karena itukandungannya dalam pelumas harus cukup(800-1.000 ppm). Sampel pelumas K memilikikandungan Zn yang paling rendah (773 ppm).Sampel dengan kandungan aditif Zn tertinggiadalah Q (1293 ppm) dan terendah adalahsampel K. Sedangkan kandungan aditifdetergen (Ca dan Mg) tertinggi pada sampel Jdan terendah pada sampel M.

Titik tuang pelumas semi sintetik dengankekentalan SAE 10W-40 dan SAE 20W-50

telah memenuhi persyaratan yang ditetapkan.Seperti pada pelumas sintetik, pelumas denganviskositas tinggi memiliki titik nyala yangtinggi pula. Sampel pelumas L dan N (SAE20W-50) memiliki titik tuang tertinggi,sedangkan yang terendah adalah sampel IdanK.

Sampel Pelumas MineralUntuk pelumas mineral hasil pengukuran

terdapat pada Tabel 8. Sampel pelumas yangtersedia hanya dengan kekentalan SAE 20W-50 tanpa SAE 10W-40. Viskositas yangterukur pada temperatur 100°C ternyatamelebihi batas yang ditetapkan dalam SAEJ300 (max. 16,3 cSt), kecuali sampel pelumasT. Viskositas tertinggi terjadi pada kode S(18,80 cSt). Penggunaan pelumas denganviskositas tinggi akan menyebabkan mesinmengkonsumsi bahan bakar yang tinggi pula.Semua sampel memiliki indeks viskositasyang memenuhi syarat (>100).

Titik tuang semua sampel pelumas lebihrendah dari -15°C, berarti telah memenuhipersyaratan yang ditetapkan. Bahkan sampelpelumas R memiliki titik tuang sangat rendahseperti pelumas sintetikyaitu -30°C.

MESIN, Vol. 9, No. 1, Januari 2007, 11-21

Tabel 7. Properties pelumas semi sintetik SAE 10W-40 dan SAE 20W-50

SAE 20W-50 SAE 10W-40

L M N 0 P Q Batas I J K Batas

Viskositas

40°C. cSt166.42 163.65 156,45 164.19 166.95 170,64 102,13 97.84 84,95

-

Viskositas

100°C. cSt

18.70 19.60 18,32 18.89 18.80 19,89 Min.

16,3

Max.

21,9

14,95 14.60 14,14 Min.

12.5

Max.

16,3

Indeks

Viskositas118 123 120 120 118 122 >100 132 133 140 >I00

Titik Tuang

(PP),°C-18 -18 -27 -18 -15 -15 Max.

-15

-15 -30 -30 Max.

-15

TBN.

mgKOH/g

sampel

5.92 5,50 6.25 5,88 6.60 6.09-

6,46 6,95 5.71-

Zn (ppm)

Ca (ppm)

Mg (ppm)

1104

2019

7

912

1780

5

937

2167

3

1123

1895

in

901

2135

9

1293

1959

10

-1073

2102

8

988

2257

12

773

1971

12

-

Titik

Nyala, °C236 230 236 232 224 228 Min.

220

216 222 216 Min.

215

Tabel 8. Hasi pengukuranproperties pelumas mineral SAE 20W-50

SAE 20W-50

R S T U V Batas

Viskositas 40°C, cSt 127,34 151,47 144,80 159,45 143,23 -

Viskositas 100°C, cSt 16,50 18,80 15,95 18,14 17,45 Min. 12,5

Max. 16,3

Indeks Viskositas 125 125 111 118 118 >I00

Titik Tuang (PP), °C -30 -18 -18 -21 -21 Max.-15

TBN, mgKOH/g sampel 7,07 9,16 6,91 6,58 7,96

Zn (ppm)Ca (ppm)Mg(ppm)

1144

2269

12

1054

3047

6

935

2167

10

860

2456

17

904

2272

170

Titik Nyala, °C 222 228 226 238 218 Min. 220

Keteranean:

Zn

Ca & Mg

paling tinggi kualitasnyakandungan additif antioksidant/antiwear (ppm)paling rendah kualitasnyakandungan additif detergent/penetralisir asam (ppm)

TBN pelumas mineral memiliki nilaiyang standar (6-7 gKOH/g sampel), kecualipelumas dengan kode S memiliki TBN yangcukup tinggi (9,16). Hal ini memungkinkansampel pelumas S untuk digunakan lebih lama.Kandungan aditif antioxidant dan antiwear Zndalam pelumas berkisar antara 800-1.000 ppm(standar). Kandungan aditif detergen tertinggi

terdapat pada sampel S dan terendah padasampel T.

Meskipun pelumas no. 14 memiliki titiknyala yang rendah (118°C) namundiperkirakan tidak akan membahayakanselama penggunaan. Rendahnya titik nyalamengindikasikan bahwa pelumas no. 14mengandung komponen yang mudah menguapsehingga jumlah pelumas yang harus

Penentuan kualitas pelumasan mesin (R. Fajar dan S. Yubaidah) 19

ditambahkan (topping up) selama penggunaanlebih besar dari pelumas lain.

Analisis Sidik Jari FTIR

Dari hasil spektra FTIR ke 22 sampel,sidik jari yang menunjukkan gugus fungsionalbase oil maupun aditif dapat diidentifikasi.Untuk berbagai jenis base oil, khususnyapelumas sintetik tidak dapat dibedakan denganpelumas mineral. Dari semua pelumas sintetik(A s/d H) tampak bahwa sampel B tidakmengandung/sedikt sekali gugus aromatik(panjang gelombang = 1600 cm"1) yangmerupakan ciri khas pelumas mineral.Kemungkinan besar sampel B tersusunsebagian besar dari base oil sintetik berjenisPAO (Poly Alpha Olefine). Demikian puladengan sample no. A, C, G dan H meskipunspektra aromatiknya tampak jelas atau lebihdominan dibanding pelumas B. Dari hasilpengukuran viskositas, VI dan titik tuang jugatampak bahwa sample no. 5 lebih superiordibanding yang lain. Sementara itu pelumassintetik no. D, E dan F spektra aromatiknya(1600 cm"1) tampak sangat jelas. Meskipunada indikasi kandungan mineral dalampelumas sintetik tersebut namun adkemungkinan pula pelumas sintetik tersebuttersusun oleh base oil sintetik jenis AlkylatedAromatic. Kehadiran gugus aromatik padapelumas semi sintetik sangat jelas padagelombang 1600 cm"1. Hal ini menunjukkanbahwa pelumas semi sintetik merupakancampuran dengan base oil mineral.

Spektra FTIR dari sampel Q jugamenunjukkna kehadiran berbagai jenisadditive seperti yang ditunjukkan oleh Gambar1 dan 2. Hal yang menarik adalah spektraaditif antioxidant dan antiwear (ZnDDP)intensitasnya berbeda-beda untuk jenispelumas yang sama. Hal ini menunjukkankandungan aditif pada sampel pelumas sangatbervariasi untuk jenis pelumas yang sama.

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan yang dapat ditarik dari hasilanalisis unjuk kerja pelumasan samplepelumas sintetik, semi sintetik dan mineraladalah:

20

a. Sampel dari pelumas sintetik sebagianbesar telah memenuhi persyaratan minimalyang ditetapkan. Ada sebuah sampeldimana viskositas terlalu tinggi, yaitusampel O. Meskipun hal ini tidak akanmenimbulkan kerusakan mesin, namunpenggunaannya akan menyebabkanefisiensi mesin tidak optimum. Selain ituada beberapa sampel (G dan H) dimanakandungan aditif detergen (penetralisirasam) terlalu rendah sementara yang lain(A, C dan E) sangat tinggi. Hal inimengakibatkan usia pakai yang sangatbervariasi diantara pelumas sintetik yangada. Sampel B menunjukkan kualitas yangterbaik diantara yang lain baik dari segisifat fisik, kandungan aditif maupun hasilsidik jari dengan FTIR

b. Sampel pelumas semi sintetik juga telahmemenuhi persyaratan yang ditetapkanterutama viskositas. Namum demikian

kandungan aditif detergen pada sebagiansampel agak rendah (K, M dan O),sementara sebagian besar yang lain dengankandungan additif yang standar (<7mgKOH/g sampel). Pada sampel Kkandungan aditif antioxidant dan antiwear(Zn) terlalu rendah dibanding yang lain.Usia pakai pelumas K juga diprediksi akanlebih pendek.

c. Diantara pelumas semi sintetik, sampel Jmemiliki kualitas yang terbaik terutamadari sifat fisik maupun kandungan aditif.Namun demikian secara umum dapatdikatakan bahwa kualitasnya tidak terlaluistimewa, sebanding dengan pelumasmineral.

d. Sebagian besar sampel pelumas mineralmemiliki viskositas yang terlalu tinggipada temperatur operasional (100°C). Halini dapat menurunkan efisiensi kerja.Sementara parameter yang lain cukupmemenuhi persyaratan yang ada.

DAFTAR PUSTAKA

1. Panduan Pengawasan Produksi Pelumas,Ditjen Industri Kimia, Agro dan HasilHutan, Depperindag, Oktober 2003

MESIN, Vol. 9, No. 1, Januari 2007, 11-21

2. Sanusi W, Base Oil dan FormulasiPelumas, Bulletin MASPI, Ed. I, Jan. 2006

3. Mortier, O. (Ed), Chemistry andTechnology of Lubricants, Chapman &Hall, 1997

4. Troyer, D. and Fitch, J., Oil AnalysisBasics, 2001

5. Physical and Chemical Properties, http://www.herguth.com/capabilities/physical_chemical_properties.htm

6. Minvak Pelumas dan PensaruhnvaTerhadap Mesin Anda, Trakindo

7. Suhardono, E. et al, Analisis SpektroskopiKandungan Minyak Mineral dan SintetikBerjenis Polisobutilena, LembaranPublikasi Lemigas Vol. 35. No 1/2

8. Fajar, R., Efek Kelarutan Biodiesel,Proceeding Seminar Teknologi UntukNegeri, BPPT, 2005

Penentuan kualitas pelumasan mesin (R. Fajar dan S. Yubaidah) 21