Базовые масла для производства моторных масел
В состав моторного масла входит основа (базовое масло) и присадки. Качество масла определяется химическим составом основы, а присадки служат для изменения свойств базового масла, и способны значительно улучшить моторное масло, несмотря на качество основы. Но в процессе использования масла длительное время основным показателем качества становится основа, поскольку присадки за это время меняют свои свойства. В этой публикации рассмотрим базовые масла для производства моторных масел.
Базовые масла для производства моторных масел могут быть трёх видов:
Если ориентироваться на Американский институт нефти (API), то можно сказать, что базовые масла имеют пять категорий.
Первая группа – основа, созданная при помощи депарафинизации и селективной очистки.
Вторая группа – основа, прошедшая гидро-обработку, за счёт чего уменьшено количество парафинов и ароматических соединений.
Третья группа – основа, полученная с помощью метода каталитического гидрокрекинга, таким образом, индекс вязкости был уменьшен.
Четвёртая группа – основа создана на полиальфаолефинах (ПАО), что даёт повышенную окислительную стабильность и увеличивает индекс вязкости.
Пятая группа – группа базовых масел для производства моторного масла, в чей список входят основы, не вошедшие в вышеперечисленные категории. Базовые масла на синтетической и натуральной основе.
Минеральная основа для производства моторных масел является продуктом перегонки нефти, и естественно, что ее качество и химический состав, прежде всего, зависят от тех же показателей нефти, и от того, какие технологии были использованы для ее очистки.
Улучшение качества базовых минеральных масел решается двумя способами.
Первый способ подразумевает частичную очистку базового масла для производства моторных масел от азота, кислот, смол, серы, и затем добавляются присадки. При таком методе получается базовое масло не очень высокого качества.
Во втором способе проводится полная очистка основы, и дополнительно производится модификация с использованием метода гидрокрекинга. Такой способ позволяет получить базовое масло высокого качества, которое можно использовать в условиях эксплуатации автомобиля на высоких скоростях, температурах и нагрузках.
В плане цены такое базовое масло для производства моторных масел ближе к минеральным основам, а качество приближено к синтетическим.
Гидрокрекинговое базовое масло больше походит на минеральную основу по методу, используемому для его получения. Получают его из нефти, и оно проходит обработку методом гидрокрекинга. Первичная обработка базового гидрокрекингового масла аналогична той, что применяется в случае изготовления минерального масла. Также происходит очистка от битумных веществ, азота и серы, ароматических полициклических соединений. При помощи депарафинизации происходит удаление парафинов. Далее проходит гидроочистка базового масла от ненасыщенных углеводородов. И после неё происходит более тщательная очистка с помощью гидрокрекинга, при котором совершается дополнительное удаление азотистых и серных соединений.
Этот процесс построен на использовании крекинга (разрыва) длинной молекулярной цепочки на более короткие. А затем происходит насыщение водородом (гидрирование) коротких молекул. Поэтому этот способ получил название «гидрокрекинг». Понятно, что гидрокрекинг — это процесс синтеза, при котором происходит создание абсолютно другого соединения из одного и того же исходного сырья – нефти.
Часто гидрокрекинг носит название НС – синтеза. При этом методе получения базового масла для производства моторных масел возникает снижение некоторых полезных свойств. Так, нафтеновые и жирные кислоты, смолы, удалённые в процессе изготовления, снижают его смазывающую способность. Ценность представляют и отдельные соединения азота и серы, поскольку они способны усилить анти-окислительные свойства масла. Поэтому подобная очистка базового масла способна не только улучшить качество масла, но и ухудшить его показатели по некоторым параметрам. Для того чтобы улучшить качество базового масла после глубокой очистки применяются присадки.
Можно сказать, что базовое масло для производства моторных масел, изготовленное с применением гидрокрекинга – это продукт переработки нефти, в процессе которого удаляются все вредные примеси, а недостающие свойства компенсируются за счёт внесения добавки в виде присадки. Поскольку удалить вредные примеси достаточно сложно, то в конечном результате, при использовании такого базового масла, возможность возникновения образования нагара и коррозии значительно больше, по сравнению с синтетическим маслом.
Гидрокрекинг представляет собой каталитический процесс с применением никеля, а для очистки синтетического базового масла для производства автомобильных моторных масел применяется углерод, и поэтому оно не содержит примесей никеля. Это масло схоже по своим свойствам с синтетическим базовым маслом, однако процесс старения происходит быстрее. Можно упомянуть и о таком свойстве масла, как замерзание, которое у синтетического масла проходит при более низкой температуре. Есть и преимущества перед синтетическим базовым маслом, заключающиеся в устойчивости к процессу окисления и повышенной вязкости, поэтому оно способно в лучшей степени защитить двигатель от износа.
Интересен тот факт, что большинство масел для двигателя автомобиля, изготовленных с помощью метода гидрокрекинга, считается синтетическими или полусинтетическими маслами. Подобной позиции придерживаются наиболее крупные мировые производители моторного масла. Гидрокрекинг используют — Shell (кроме 0W-40), BP (кроме Visco 7000), отчасти Fuchs, Esso, Mobil, Chevron, Castrol, а все виды масла от южно-корейской фирмы ZIC вообще изготовлены только с помощью этого метода.
Полусинтетические базовые масла представляют собой смесь синтетических масел и минеральных, причем содержание синтетического масла может составлять 20 – 40 %. Содержание синтетического базового масла в конечном продукте может быть каким угодно, поскольку определённых требований или каких-то норм, как таковых, не существует. Как впрочем, не существует никаких нормативов использования типов (смотрите выше группы масел 3,4) основы для получения полусинтетического масла.
Полусинтетические масла по своей технической характеристике являются чем-то средним между синтетическим и минеральным маслом, соответственно, по своим показателям качества они уступают синтетическим базовым маслам и превосходят минеральные масла. Стоимость этих масел значительно ниже, чем синтетических.
Если рассматривать технические свойства тех или иных базовых масел для производства моторных масел, то стоит упомянуть и синтетическое масло. Основным его достоинством можно считать выигрышное соотношение температурного режима застывания масла и его вязкости.
Первое, на что следует обратить внимание, это то, что синтетическое масло застывает при температуре воздуха минус 50-60 градусов, и одновременно обладает повышенной вязкостью, что является существенным плюсом в зимних условиях использования автомобиля.
Второй важный фактор – это устойчивость при повышенном тепловом режиме. Это значит, что оно имеет повышенную вязкость (в сравнении с полусинтетическим маслом и минеральным) при рабочих температурах начиная от 100 градусов и выше. Поэтому, разделяющая поверхности трения масляная плёнка остается неповреждённой при условии работы в повышенном тепловом режиме.
Помимо этих положительных качеств, есть и другие, например, повышенная стойкость к деформации сдвига. Существенным достоинством можно считать устойчивость к термо-окислению. Это говорит о том, что во время эксплуатации автомобиля с использованием этого масла образование лака и нагара сведено к минимуму. Преимуществом в сравнении с минеральным маслом можно считать маленький расход на угар и меньшую испаряемость.
Бесспорным преимуществом является минимальное содержание сгущающих добавок — присадок. Некоторые виды синтетических масел вовсе не содержат таких присадок. По этому показателю можно считать масло особо стойким, поскольку присадки разрушаются первыми. Поскольку синтетическое масло обладает большим ресурсом, то его стоимость превышает в 3-5 раз стоимость минерального масла.
Для производства синтетического моторного масла, в качестве основы берут или эстеры, или полиальфаолефины (ПАО), а иногда используют их смесь. ПАО получают путём соединения коротких углеводородных цепочек. Для этого используют этилен и бутилен. Эстеры – это сложные эфиры. Их получают, когда карбоновые кислоты нейтрализуют с помощью спирта.
Для производства автомобильных моторных масел можно использовать растительное масло, например, кокосовое или рапсовое. Наибольшими достоинствами их всех основ обладают эстеры. Интересное свойство – молекулы у эстеров обладают полярностью, а это значит, что являясь частицами заряженными, они притягиваются к металлу. Второе интересное свойство в том, что вязкость эстеров возможно корректировать, когда изготавливается базовое масло, здесь всё зависит от того, какой будет использован спирт. Повышенная вязкость получается, если в изготовлении применяются тяжелые спирты. При производстве эстеров можно не применять присадок для сгущения, что очень хорошо, ведь они выгорают и масло приходит быстрее в негодность. Эстеры представляют собой продукты экологически чистые, что немаловажно.
К сожалению, стоимость эстеров пока слишком велика, чтобы авто-владелец с любым доходом мог их купить. Эстеры стоят значительно дороже минеральных базовых масел, а точнее в 5 – 10 раз. Вследствие высокой стоимости, их добавляют в количестве 3-5%, и то, как правило, в самые качественные и, соответственно, дорогие моторные масла.
Характеристики масла эксплуатационные, условные (по возрастанию качества), в %
(базовое минеральное масло принято считать за 100 %):
Минеральное масло простое — 100 %;
Гидрокрекинговое масло, (улучшенное минеральное)- 200 %;(Shell (кроме 0W-40), BP (кроме Visco 7000), отчасти Fuchs, Esso, Mobil, Chevron, Castrol, а все виды масла от южно-корейской фирмы ZIC вообще изготовлены только с помощью этого метода.)
Всё о моторных маслах. Изготовление масла
Ну что, вся водка выпита и оливье съедено, а это значит, что мы продолжаем. Посаны и посанихи, вас уже 617! Надеюсь, следующие посты тоже будут интересными.
Дисклеймер#1 Пост содержит великую и могучую ненормативную лексику, поэтому прошу впечатлительных беременных детей до восемнадцати лет свернуть пост нахуй
Дисклеймер#2 Для коллег. В этих постах я постараюсь максимально просто и доступно объяснить сложные вещи. Поэтому возможны неточности и упрощения.Прошу не кидаться ссаными тряпками
Дисклеймер#3 Для модераторов. В этих постах будут упоминания известных брендов. При этом я не буду говорить, что одно масло лучше другого, так что, не сочтите за рекламу.
Дисклеймер#4 Ребятки, не просите меня, пожалуйста, посоветовать вам масло в ваш автомобиль. И не спрашивайте, чем одно масло лучше другого. Я хочу, чтобы к концу этой серии постов вы сами смогли разобраться, что подойдет в вашу повозку.
И последнее. Не спрашивайте, пожалуйста, моё отношение к Сироже aka bmwservice. Я считаю, что он мудак и опездол, который засирает людям мозги. В ближайшее время я напишу, почему его тесты не имеют никакого отношения к реальному поведению масла в двигателе. Вообще, среди мотористов и сервисменов велик процент ебланов, которые мало того, что не понимают ничего в маслах, но ещё и культивируют идиотские мифы о них. Причём, встречаются такие люди даже среди главных механиков крупных автотранспортных предприятий.
Состав масла
Все вы знаете, что моторное масло состоит из основы — базового масла, и пакета присадок. Процент присадок в масле зависит от группы базового масла, его класса и предназначения. В среднем, в обычном гражданском масле количество присадок находится в вилке между 10 и 20%. Соответственно, всё остальное — это база. Тут можно воспользоваться принципом Парето, который очень любят маркетологи, манагеры и прочий скам: 20% присадок определяют 80% свойств масла, 80% базы определяют 20% свойств масла. Чуть позже поговорим подробнее о видах и типах присадок и о базовых маслах.
Получение товарного масла
На этой стрёмной пикче,которую я сейчас нарисовал в пэйнте, схематично показан процесс получения товарного минерального масла. С синтетикой на нефтяной основе все немного сложнее, но общая схема такая же.
Давайте разберём каждый пункт поподробнее.
Добыча нефти
Тут особо останавливаться не будем. Скажу лишь, что от сорта нефти зависит качество базового масла. Разные сорта нефти содержат разное количество серы, отличается также и процентное содержание парафинов и нафтенов. Всё это влияет на базовое масло
Первичная перегонка
Первичная перегонка нефти происходит в ректификационных колоннах при нормальном атмосферном давлении. Здесь нефть разделяется на фракции. Принцип колонны прост: нефть состоит из различных фракций, которые имеют различную температуру кипения. Нефть нагревается до 350°С, начинается парообразование, пар поднимется вверх, где охлаждается на различных уровнях колонны, разделенных тарелками. Т.е. чем ниже температура кипения фракции, тем выше уровень её конденсации в колонне. По такому же точно принципу делают спиртяшку для вачиллы. Именно в этом основное отличие водки от вискарей, коньяков и других модных напитков, которые изготавливаются методом дистилляции. Ректификат чище, но не имеет оттенков вкуса, как дистиллят. Впрочем, я отвлёкся, Новый Год же.
Как видите, в первичной перегонке нет ничего сложного, чем и пользуются даги, маги и другие шняги, пиздящие нефть из нефтепроводов. В кустарных условиях они гонят низкосортный бенз и продают его потом на таких вот палевных заправках
После первичной перегонки нефти мы получим примерно 20% бензиновых фракций, 20% солярки, 10% керосина и 50% атмосферного остатка или, другими словами, мазута. Многие, наверное, помнят, что совсем недавно этим самым мазутом топили котельные, что очень глупо и расточительно. К слову, глубина нефтепереработки в нашей стране составляет, ЕМНП, 60%, тогда как у пиндосов 98%. Однако в последние годы нефтянники стали мощно вкладываться в модернизацию НПЗ и глубина переработки становится больше, что не может не радовать.
Вакуумная перегонка
Для того, чтобы из мазута получить минеральное масло Группы 1 используют процесс вакуумной перегонки. Дело в том, что если нагреть мазут при атмосферном давлении, то необходимые для производства масла углеводороды начнут разлагаться. Для того, чтобы этого избежать, мазут перегоняют при остаточном давлении 20 — 60 мм рт. ст. при температуре около 400°С. При понижении давления, падает температура кипения, что позволят выделить нужные фракции. В зависимости от варианта переработки мазут могут разделять на масляные фракции с целью дальнейшей выработки масел или выделять из него широкую фракцию как сырье для каталитического крекинга или гидрокрекинга. Из этого сырья, в дальнейшем, производят базовые масла Групп 2 и 3. О группах базовых масел мы поговорим в следующем посте. Остаток перегонки мазута — гудрон служит сырьем для коксования, производства битума или остаточных масел.
После вакуумной перегонки базовое масло нужно очистить. Метод очистки масла называется селективным, т.е. выборочным. Раньше для очистки масел использовали бентонитовые глины.Точно такие же, из которых делают кошачий наполнитель. А мы ведь все любим котиков? Так вот. Принцип такой очистки прост: глина впитывает все ненужное и оставляет все нужное.
Теперь, как правило, используют очистку сольвентами (т.е. растворителями) принцип тот же. Сольвент растворяет все ненужное, которое выпадает в осадок, а нужное остается. А растворитель можно использовать снова.
Блендинг
Тут вообще всё просто. В базовое масло добавляют пакет присадок, тщательно размешивают и отправляют на фасовку.
И напоследок хочу раскрыть вам страшную тайну (хотя, может, все это итак знают). Производить базовое масло может один завод где-нибудь в Катаре, присадки другой из США, рецептура может быть разработана независимой лабораторией из Нидерландов, фасовка и блендинг осуществляться где-нибудь в Германии, на блендинговом заводе, который мешает на заказ, в том числе для крупных брендов, а продавать это масло могут пара чуваков из России, которые под водку придумали бренд с вековой историей. Полный цикл производства могут себе позволить лишь несколько мировых концернов, которые можно посчитать на пальцах левой руки Ельцина. Большинство масляных брендов закупают базу, закупают присадки и максимум, что делают, это мешают. Но это не означает, что такие масла говно.
Из чего делают машинные масла ?
Позвольте начать с того, что необходимость в смазке деталей механизмов у человечества возникла уже несколько тысячелетий назад: животный жир, сало, растительное масло, деготь — эти вещества применялись для смазки колесных осей колесниц, карет, телег … а также различных механизмов, вроде мельниц и т.п.
Первое нефтяное масло появилось 140 лет назад и изобрел его, как ни странно, не инженер, а врач, американский медик Джон Эллис, который проводя медицинские исследования сырой нефти попутно заметил ее хорошие смазывающие способности- не буду ручаться за то, что он был действительно первым, но по крайней мере так гласит «официальная» история нефтяных масел.
Нефть и бензин были известны уже очень давно, однако применялись в основном в медицинских целях, например для полоскания горла при простуде — да-да, бензин продавался в аптеках !
Открытие доктора оказалось как нельзя кстати первым нефтеперерабатывающим компаниям, которые производили из нефти только керосин и бензин и отходы (70-80% массы сырой нефти !) ранее были вынуждены выбрасывать или сжигать, а теперь оказалось, что их можно применять в качестве смазки для все более растущего парка автомобилей и промышленных двигателей и механизмов.
Нефтяные (минеральные) масла, получаемые путем перегонки сырой нефти, точнее остающиеся в остатке после получения из нефти топлива, обладают рядом отличных характеристик:
- очень дешевы — это ведь фактически отходы основного производства (топливного), стоимость этих отходов уже включена в стоимость топлива, а тут за них еще и деньги платят;
- не подвержены гниению и очень медленно окисляются при хранении, в отличие от растительных, и тем более животных жиров;
- устойчивы к более высоким температурам;
- формируют более прочную смазывающую пленку …
Качество нефтяного (минерального) масла зависит от следующих факторов:
1. Качество нефти, из которой произведено масло
Нефть представляет собой смесь около 1000 индивидуальных веществ, из которых большая часть, около 80-90% по массе является жидкими углеводородами, то есть собственно нефтью, а остальные 10-20% — это примеси: соединения преимущественно серы, а также азота, кислорода, металлов …
Соединения серы принято считать наиболее вредными примесями и от них в первую очередь стремятся избавиться при очистке нефти и нефтепродуктов … однако каждая медаль имеет две стороны — сера не только вредна, но и полезна, о чем расскажу позже.
Сама нефть, те 80-90% жидких углеводородов, тоже неоднородна по составу: углеводороды чрезвычайно разнообразны, из них можно выделить десятки и даже сотни разных фракций , например бензин, керосин, лигроин, нафта, ацикличные углеводороды, ароматические углеводороды, асфальт … и так далее.
В зависимости от месторождения, в зависимости от конкретного состава углеводородов и примесей, нефть бывает черной, коричневой, красной и даже абсолютно прозрачной, нефть может иметь совершенно разные запахи … и тем не менее это все называют одним словом — нефть, или сырая нефть, несмотря на то, что две нефти с разных месторождений могут быть качественно совершенно разными продуктами.
Качество сырой нефти, ее состав и содержание разных фракций очень сильно зависит от месторождения.
2. Качество процессов переработки сырой нефти.
Сырая нефть поступает от месторождения на нефтеперерабатывающий завод (НПЗ), где проходит ряд обработок:
- подготовка к переработка — нефть очищают от воды, солей и некоторых примесей;
- первичная переработка — перегонка, в результате которой получают легкие и тяжелые бензиновые фракции, керосиновые фракции, дизельные фракции и мазут.
- возможно ряд других обработок с разными целями
Качественный состав полученных нефтепродуктов зависит от качества нефти и от качества процессов переработки, таких как очистка сырья, температура возгонки и точность ее регулирования, дополнительные обработки.
3. Качество процессов переработки мазута.
Раньше мазут выбрасывали, затем стали использовать в качестве судового топлива, а в наше время от поступает на дальнейшие переработки, в результате которых получают в частности и нефтяные (минеральные) масла, но по-сути мазут все-равно остается отходом основного топливного производства — спросите любого экономиста и он Вам подтвердит, что стоимость отходов производства включается в стоимость продукции.
Когда мы покупаем бензин или дизтопливо, мы платим и за мазут, включенный в себестоимость топлива, а значит производителю нефтяных (минеральных) масел сырье достается бесплатно, то есть даром !
Мазут, будучи остатком (отходом) производства светлых нефтепродуктов, содержит в себе все примеси, оставшиеся от сырой нефти, а также ряд таких тяжелых веществ, как гудрон и битум — что будет, если эти вещества попадут в двигатель Вашего автомобиля в составе масла .
Поэтому мазут в процессе переработки очищают. Очистка может производиться растворителями и гидроочисткой — от используемых растворителей и/или от параметров процесса гидроочистки зависит качество базового нефтяного (минерального) масла.
От того, насколько тщательно мазут очищен от примесей и тяжелых нефтяных фракций зависит качество и стоимость базовых нефтяных (минеральных) масел.
Однако развивающееся автомобилестроение стало предъявлять машинным маслам еще более высокие требования — в предыдущей статье я уже упоминал пять основных функций моторного масла как детали, а ведь этими функциями требования к маслу не ограничиваются.
В определенный момент стало понятно, что даже самые качественные масла, получаемые путем перегонки из сырой нефти, не справляются и не могут справиться с этими растущими требованиями.
Тогда в дело вступили «присадки» …
Присадки — это особые добавки к маслу, которые применяются для повышения его потребительских свойств.
Само нефтяное масло в таком случае называется базовым маслом, или основой, а смесь базового масла и присадки и является тем самым коммерческим маслом или просто маслом, которое мы можем купить в магазине.
1. Присадки компенсируют недостатки базового масла
Если базовое масло слишком «жиденькое», водянистое, то этот его недостаток «компенсируют» добавлением загустителя. Правда такое «компенсирование» больше похоже на обман покупателя — лучше бы взяли базовое масло подороже, зато качественнее и долговечнее.
Это как силиконовая косметология — вроде недешево стоит и должно быть красиво, а на самом деле …
2. Присадки улучшают характеристики базового масла.
Например, температура загустевания масла составляет всего -5 О С, но что если нам нужно эксплуатировать автомобиль при -20 О С ? В таком случае низкотемпературную характеристику масла улучшают путем применения депрессорных присадок.
Конечно и в этом случае гораздо лучшего результата можно добиться применением более качественного базового масла, с лучшими низкотемпературными характеристиками, но это-же опять денег стоит !
3. Присадки придают маслу новые свойства.
Например — базовое нефтяное (минеральное) масло не обладает моющими свойствами, поэтому для поддержания чистоты двигателя в масло добавляют особые моющие вещества и затем гордо заявляют: наше масло содержит мощный пакет моющих присадок и лучше всех моет двигатель .
Не устаю всем автолюбителям задавать вопрос: от чего масло должно отмывать двигатель ?
Откуда в двигателе грязь .
К вопросу о грязи вернемся позже, а пока …
Посмотрите внимательно на Диаграмму 1 — эта диаграмма взята из общедоступных источников одной очень крупной и всем известной компании-производителя машинных масел, однако абсолютно такие-же диаграммы приводят и другие всем известные производители машинных масел и смазок.
Эта диаграмма отлично характеризует состав большинства современных масел:
- 80% — какое-то оптимизированное базовое масло;
- 10% — модификатор вязкости, то есть загуститель (значит базовое масло — водичка ?);
- 10% — «пакет присадок», который должен улучшить потребительские качества масла.
Сам «пакет присадок» тоже довольно типичен для всех производителей:
- 30% — детергенты, то есть моющие вещества, которые должны хорошо отмывать двигатель от грязи (которая непонятно откуда берется);
- 50% — дисперсанты, которые необходимы для того, чтобы отмытая грязь в масле не слипалась и не образовывала крупных частиц, способных забить фильтры и каналы системы;
- все остальное — Вы сами видите на диаграмме.
На мой взгляд данные этих диаграмм уже очень много говорят о том, из чего делают современные моторные и прочие машинные масла и позволяют сделать выводы, но в выводам вернемся чуть позже, а пока …
Синтетические машинные масла
Даже лучшие минеральные масла с присадками в ряде случаев не могут справляться с возложенными на них обязанностями:
- смазывание при низких температурах затруднено относительно высокой температурой текучести нефтяных масел, то есть они теряют текучесть уже при -25 / -10 О С.
- термостабильность минеральных масел ограничена температурой +150 / + 250 О С, чего явно недостаточно для нормальной эксплуатации, особенно в двигателях с турбонаддувом;
- защитные свойства минеральных масел при высоких нагрузках также весьма посредственны — несомненно, противозадирные и антифрикционные присадки несколько улучшают ситуацию, однако большое количество таких присадок вызовет нестабильность состава, особенно при перегреве;
- минеральные масла имеют очень низкий Индекс Вязкости, то есть их вязкость очень сильно изменяется с изменением температуры, а это либо ухудшает низкотемпературные характеристики, либо ослабляет защитные свойства при рабочей температуре масла.
Поэтому на сцену вышли синтетические масла, которые стали возможны благодаря развитию химической промышленности, а именно органического синтеза.
Синтетические машинные масла производятся из сырья, отличного от сырой нефти.
Первыми синтетическими маслами, которые стали применяться в двигателях, стали Поли-Альфа Олефиновые (ПАО) масла, которые производятся из газа этилена.
История появления ПАО масел весьма интересна, но ее рассказ выходит за рамки данной статьи, скажу лишь что впервые ПАО маслами всерьез занялись немецкие ученые в военный период, и не от хорошей жизни:
- во-первых, немецкой авиации нужны были масла, не замерзающие ни в небе, ни зимой на земле;
- во-вторых, немцам катастрофически не хватало нефти и потому они синтезировали все, включая бензин и масла.
Забегая вперед скажу еще, что немцы в тот же период очень активно исследовали и масла на основе сложных эфиров (эстеровые масла), получив прекрасные результаты.
ПАО масла выгодно отличаются от минеральных низкой температурой застывания (порядка -55 О С), высокой термостабильностью и высоким Индексом Вязкости, однако в то же время обладают и рядом недостатков, самые главные из которых — это очень плохие смазывающая, растворяющая и моющая способности, а также высокая стоимость производства.
ПАО масла достаточно хорошо отвечают потребностям авиации, но не соответствуют требованиям автомобильных двигателей — да-да, требования к автомобильным маслам гораздо сложнее, чем к авиационным !
Выходит, что ПАО не решает всех проблем автомобилистов — поэтому все больший интерес проявляется к маслам на базе сложных эфиров или эстеровым маслам.
- низкая температура замерзания;
- высокий индекс вязкости;
- отличные смазывающие характеристики;
- очень прочная смазывающая пленка даже при высоких температурах;
- низкий коэффициент трения;
- высочайшая термостойкость (у полиол-эстеров);
а кроме того:
- отличные моющие характеристики (без присадок !);
- отлично растворяют в себе присадки — но при этом присадок эстеровым маслам необходимо намного меньше, именно в силу очень высоких «родных» характеристик эстеров;
- будучи произведенными из растительного сырья, эстеры не вредят экологии.
Единственный существенный недостаток эстеровых масел — они еще дороже, чем ПАО, причем значительно, по крайней мере полиол-эстеры, обладающие на сегодняшний день лучшими характеристиками.
Для удобства я включил характеристики минеральных, ПАО и эстеровых масел в сравнительную таблицу.
Минеральные масла
Синтетические ПАО масла
Синтетические Эстеровые масла
Смазывающая способность
Очень высокая
Полярность защитной пленки
Прочность защитной пленки
не образует пленку .
Очень прочная
Моющая способность
Очень высокая
Антиокислительная способность
Очень высокая
Коэффициент трения
Индекс вязкости (стабильность вязкости при высоких
температурах)
Термостабильность
Очень высокая
Наличие вредных примесей
Отсутствуют
Температура замерзания
Испаряемость
Необходимость в присадках
(нестабильность состава)
Как видите, у минерального масла достаточно много недостатков, у ПАО масел недостатков меньше, но они довольно существенны, а вот у эстеровых масел недостатков практически нет (кроме стоимости) !
Что еще используют в качестве машинных масел ?
Итак, какую картину я Вам нарисовал ?
Довольно пессимистичную: минеральные масла даже с присадками для современных двигателей непригодны по ряду причин, в основном из-за термических характеристик и недостаточной прочности защитной пленки, синтетические ПАО масла тоже для автомобилей не подходят в силу других своих особенностей, эстеровые масла — самое лучшее решение для автомобилей, но несколько дороговаты.
Продаем автомобиль — покупаем лошадь, или говорим что «Профессор лопух, хоть и аппаратура при нем» .
Есть другой выход из ситуации, и он становится очевидным, если еще раз посмотреть на таблицу выше.
Обратите внимание на свойства минеральных и ПАО масел — достоинства и недостатки у них не совпадают, значит если смешать минеральное и ПАО масла, то достоинства одних компенсируют недостатки других.
Так мы подошли к новому классу …
Полусинтетические машинные масла
Вроде-бы все понятно: «полусинтетика» — это смесь минерального и синтетического масел, но … «Полу-» означает «половина» — надо ли думать, что «полу-синтетика», это «50% минералки» + «50% синтетики» ?
Какой процент синтетической компоненты используется ?
Вот тут прячется первый камень, который в наш огород кидают «масленщики», которые пишут слово Synthetic на самых разнообразных продуктах: Synthetic Blend, Synthetically Fortified, Synthetic Based, Synthetic Technology, Semi Synthetic … В этих маслах содержание синтетических компонент может варьировать от 1% до 50% — поди разбери.
Безусловно, применение синтетической компоненты позволяет поднять уровень качества товарного масла, но необходимо понимать, что смесь — это не новое вещество с новыми свойствами, в смеси остаются все и сильные, и слабые качества компонент, как у Ахиллеса — вроде сильный был мужик, а пята (жила) была слабым местом, вот она его и подвела.
Поэтому если моторную полусинтетику, например, перегреть, то «минералка» окислится и продуктами окисления испачкает двигатель + присадки все выпадут в осадок, потому что в ПАО-основе они не растворяются, а в двигателе останется лишь испачканная ПАО основа, которая обладает плохими смазывающими свойствами и не содержит присадок.
Это конечно лучше, чем совсем без масла остаться, но в такой ситуации необходимо незамедлительно менять масло и мыть двигатель !
Качество и надежность масел с содержанием синтетики на 99% зависит от использованной минеральной основы .
Поэтому нефтехимики всего мира продолжали искать способы улучшить минеральные масла, сделать их чище и стабильнее и тут на сцену выходят …
Масла гидроочистки и гидрокрекинга
Гидроочистка — дополнительная обработка минерального масла в специальных реакторах водородом при определенных давлении и температуре. В результате гидроочистки значительно снижается содержание серы и ее соединений. Молекулярная структура масла не изменяется.
Гидрокрекинг — минеральное масло после гидроочистки снова подвергается обработке водородом, при более высоких температуре и давлении, за счет чего еще больше снижается содержание серы в масле, но самое главное — часть крупных молекул минерального масла расщепляется (crack — расщеплять), в результате чего молекулярный состав масла становится более однородным и улучшается стабильность его вязкости — повышается Индекс Вязкости (Viscosity Index).
Каталитический гидрокрекинг — разновидность крекинга, при которой обработка водородом происходит при экстремально высоких давлениях и температуре, кроме того, применяются особые катализаторы из драгоценных и редкоземельных металлов, которые повышают эффективность преобразования молекулярной структуры масла.
В результате гидрокрекинга Индекс Вязкости минерального масла увеличивается от изначальных 85-100 единиц до 140-160, а некоторые типы могут превышать 180 единиц, то есть по Индексу Вязкости минеральные гидрокрекинговые масла могут сравняться и даже превзойти ПАО .
Каталитический гидрокрекинг разные фирмы производят по-разному: отличаются реакторы, используются различные комбинации давления и температуры, используются различные катализаторы. В результате этих отличий в технологических процессах гидрокрекинговые масла разных производителей могут очень сильно отличаться по своим характеристикам, хотя все они заметно выше качеством, чем минеральная основа.
Самые известные на сегодняшний день типы гидрокрекинговых масел — это VHVI (Very High Viscosity Index) и гидроизомеризованные XHVI (eXtra High Viscosity Index).
Гидроизомеризация — это процесс, во многом схожий с каталитическим гидрокрекингом, но протекающий при иных температуре-давлении-катализаторах, в результате которого происходит не столько расщепление молекул, сколько их достраивание, то есть «недоделанные» природой молекулы достраиваются и совершенствуются