Содержание синтетических компонентов в минеральных и синтетических маслах - MKSM

Смазка для телескопических стрел автокранов

Особенности применения

Есть техническая задача в которой нужно разобраться? Задайте свой вопрос эксперту. заполните форму и получите ответ в течении 24 часов.



Важно знать:

Появление во второй половине XX века синтетических полимеров подняло на совершенно новый уровень технологии конструкционных, упаковочных, текстильных, топливо-смазочных и многих других материалов. Этот процесс, в частности, ознаменовался принципиально новыми подходами в разработке смазочных материалов, позволившими получать масла и смазки с заданными эксплуатационными свойствами.

Действительно, ведь природа не создавала нефть для того, чтобы человек делал из неё топливо и смазки. Продукты прямой перегонки нефти удовлетворяли потребности транспорта и промышленности до поры до времени. Развитие современной техники потребовало не просто улучшения технических характеристик ГСМ, но и радикального повышения их эффективности, без которой рост производительности машин невозможен.

Достичь заданные значения эксплуатационных характеристик смазочного материала стало возможно только благодаря синтетическим технологиям. Об этом будет идти речь в настоящей статье.

Итак, синтетические масла…

В таблице систематизированы ключевые особенности различных базовых масел от парафиновых минеральных до полностью синтетических:

Ценовая характеристика

Тип базового масла

Группа АРI

Индекс
вязкости

Смазывающие
свойства
(трибология)

Испаряемость в тесте Noack, %

Температура
застывания, %

Набухание
резины

Min

 

max

Минеральные

I

85-100

Высокие

25-30

-15Среднее
Минеральные гидроочищенные

II

95-120

Высокие

25

-15Среднее
Минеральные гидрокрекинговые
(HC, VHVI)

III

125-135

Высокие

12-15

-30Среднее
Полиальфаолефины
(PAO)

IV

140-180

Средние

7-9

-70Нет
Полиэстеры (E)

V

160-180

Очень высокие

3-4

-70Сильное
Полиалкиленгликоли
(PAG)

160-180

Высокие

3-4

-70Среднее
Полиэстеры фосфорной
кислоты (РН)

160-180

Высокие

3-4

н.д.

Сильное
Перфторполиэфиры
(PFPE)

>180

Высокие

≤3

-80Нет

н.д.

Полиалкилнафталины
(PAN)

VI

н.д.

По классификации Американского института нефти (API) от группы «I» до группы «V» поступательно растут физико-химические свойства базовых масел. Как, впрочем, и их цена.


Американский институт нефти API

В производстве смазочных материалов используются различные полезные свойства базовых масел, целью чего является достижение оптимальных технико-экономических показателей. Да-да, именно технико-экономических, ведь смазочный материал служит повышению экономической эффективности техники, а вовсе не «спортивным» результатам. Для достижения спортивных результатов в таких видах спорта, как автомобильные гонки «Формула-1» с экономической составляющей смазочного материала не считаются. Здесь именно спортивный результат есть всё!
Но мы рассматриваем смазочные материала автотранспортного применения и нас интересует как раз их технико-экономическая эффективность.

Сделаем небольшой экскурс в историю синтетических масел

Превратить синтетические масла в смазочные материалы удалось не сразу. Чтобы синтетику «приручить» и поставить на службу промышленности и транспорту инженерам пришлось проделать долгую и напряженную научно-исследовательскую работу. Так различные синтетические полимеры обладают разными полезными свойствами и единого супер-материала, соединяющего в себе все самые лучшие качества, не существует. Чтобы получить смазочный материал с заданными эксплуатационными характеристиками разработчики формулируют сложные композиции из разных синтетических и минеральных компонентов, а также функциональных присадок.

Полиальфаолефиновые (ПАО) масла

Самые распространенные синтетические масла – полиальфаолефиновые (ПАО) – при всех высочайших физико-химических свойствах обладают довольно низкими трибологическими показателями, обусловленными плохим смачиванием поверхностей металлов. Чтобы заставить ПАО смазывать, в композицию смазочного материала включают специальные присадки, а также другие типы базовых масел. Позиционирование моторного масла, как на 100% синтетического – не более, чем маркетинговый прием. Более того, химическая инертность ПАО вызывает усадку резиновых уплотнительных деталей и затрудняет использование традиционных функциональных присадок. Для введения в «полностью» ПАО-синтетические моторные масла некоторых присадок, разработчики используют до 30% минеральных масел.

Кстати, о минеральных маслах

Гидрокрекинговые масла

Минеральные базовые масла группы «I» в производстве современных моторных масел практически не используются. Низкие вязкостно-температурные и термоокислительные свойства, «разношерстный» фракционный состав и относительно высокое содержание серы не удовлетворяют строгим требованиям производителей высокофорсированных двигателей. В качестве минеральных масел в производстве современных моторных масел используются гидрокрекинговые базовые масла III группы по классификации АРI, а также гидроочищенные – II группы.

Споры, некогда разыгравшиеся между ведущим производителем смазочных материалов на основе ПАО – компанией ExxonMobil и производителями, сделавшими ставку на гидрокрекинговые технологии, давно утихли. Из маркетинговых соображений минеральные по природе гидрокрекинговые масла договорились называть синтетическими. Посему химическое понятие «синтетическое» масло, предполагающее процесс образования (синтеза) новых молекул, «утратило» свой химический смысл и обрело маркетинговый. Увы, коммерсанты победили химиков.

Но как бы то ни было, гидрокрекинговые масла по физико-химическим свойствам практически не уступают ПАО-синтетическим и обрели широчайшее применение в современных моторных маслах. Мировыми лидерами в производстве гидрокрекинговых базовых масел выступают компании Petro-Canada, ExxonMobil, Chevron, Shell, Neste, SK и другие нефтехимические концерны. В классификации Американского института нефти этому типу масел присвоена отдельная группа – III.

Полиэстеры

В производстве первых синтетических моторных масел полимерные эфиры потерпели неудачу. Высокая склонность полиэстеров к испарению при высоких температурах и набухание резиновых уплотнений в контакте с ними переориентировали разработчиков моторных масел на полиальфаолефины. Однако, новейшие полиэстеры лишены прежних недостатков и, обладая рядом преимуществ, составляют мощную конкуренцию ПАО. Ограничивает массовое использование полиэстеров в производстве моторных масел только более высокая цена. Увы, экономика – ключевой критерий. Но их полезные свойства всё же используются. Непревзойденным преимуществом полиэстеров являются уникальные трибологические свойства, обусловленные адгезией их полярных молекул к поверхностям металлов. А некоторая «агрессивность» к эластомерам уравновешивается в композициях товарных моторных масел соответствующей инертностью полиальфаолефинов. Высокая же себестоимость синтетических масел в целом компенсируется введением в их состав минеральных компонентов.

Прочие синтетические масла

Современная химия органических полимеров освоила производство самых различных синтетических жидкостей со свойствами, считавшимися ранее недостижимыми. Многие из них используются довольно узко. Среди причин либо несбалансированный набор свойств, либо опять же экономика. Так отличные физико-химические свойства полиалкиленгликолей (PAG) ограничиваются несовместимостью с другими маслами и высокой ценой.

Беспрецедентные свойства фторированных полиэстеров (PFPE) позиционируют эти синтетические жидкости как основу для производства уникальных смазочных материалов, которые заменить в некоторых областях невозможно. Но невероятно высокая цена и несовместимость с другими маслами сводят область их применения до специальных сверхвысокотемпературных и стойких к кислороду смазочных материалов.

Непревзойденные низко- и высокотемпературные свойства кремнийорганических жидкостей (силиконов) ограничиваются весьма низкими трибологическими показателями, несовместимостью с другими маслами и высокой ценой. Область их применения сужена в основном до спецпродуктов для сверхнизких температур и работы в вакууме.

В целом современные синтетические смазочные материалы – это сложные композиции со сбалансированным комплексом свойств. Достигается этот баланс использованием достоинств различных синтетических и минеральных масел, а также современных присадочных пакетов.

Сбалансированный комплекс, это продукт, действие одних компонентов которого не ухудшает действие других. Наилучшим результатом является достижение в продукте синергетического эффекта от совместного действия его компонентов.

Моторные масла для дизельных двигателей коммерческой техники

Итак, моторные масла… Современные моторные масла для высокофорсированных высокопроизводительных двигателей состоят из смеси нескольких типов базовых масел. Основу составляют гидрокрекинговые масла III группы API, эксплуатационные свойства которых обычно дополняются ПАО синтетическими маслами IV группы. Содержание ПАО синтетики может достигать 65%, а иногда и 85%. Бюджетные продукты, напротив, могут содержать до 85% минеральных масел I группы.

В зависимости от соотношения минеральных и синтетических компонентов моторные масла на рынке позиционируют следующим образом:

Ценовая категория

Типичные классы вязкости

Класс по
АСЕА

Состав базовых масел

Бюджетные маслаLow Cost5W-40, 10W-30, 10W-40, 15W-40

Е7

Group I + HC

Средний ценовой диапазонMedium10W-40, 5W-30, 5W-40

Е4

HC

Масла высшего качестваPremium5W-30, 10W-40, 5W-40

Е6

HC + PAO

От содержания синтетических и минеральных компонентов в товарном моторном масле зависят не только его эксплуатационные свойства, но и ресурс. Условно «дорогое» масло отличается от «дешевого» стабильностью физико-химических свойств на протяжении всего периода эксплуатации. Так «дешевые» масла по уровню эксплуатационных характеристик часто ничем не отличаются от «дорогих», чем, порой, вводят в заблуждение потребителя, привыкшего смотреть только на цену покупки, но не на технико-экономический эффект от применения. Но в результате преждевременной потери свойств такое, на первый взгляд, «дешевое» масло в конечном счете может оказаться «золотым».

Потеря свойств моторного масла чревата сокращением ресурса двигателя, а также преждевременным выходом его из строя. Коварство часто проявляется в незаметном снижении эффективности двигателя и повышенном износе. Так низкая термоокислительная стабильность моторного масла проявляется в образовании отложений из продуктов окисления и полимеризации не только на нерабочих внутренних поверхностях двигателя, но и в масляных каналах системы смазки. В результате наступает масляное голодание в подшипниках турбокомпрессора системы наддува, подшипниках распределительного вала и, даже, шатунных подшипников коленчатого вала. А накопление продуктов коксования в маслосъемных кольцах приводит к повышенному износу цилиндропоршневой группы и повышенному угару масла. Антиокислительные и моющие присадки в этом случае защищают ваш двигатель только до определенного момента, после чего сами теряют свойства. Сокращение ресурса двигателя происходит плавно и внешне незаметно.

Еще одним важным аспектом долговечности моторного масла выступает способ, которым достигнуты эксплуатационные свойства товарного моторного масла. В «дорогих» маслах вязкостно-температурные, термоокислительные и трибологические свойства обеспечиваются за счет собственных характеристик базового масла, которые лишь усиливаются введением минимального количества присадок. Важно, чтобы сочетание собственных свойств базового масла с действием присадок создавало синергетический эффект, усиливая и поддерживая эти свойства на протяжении наибольшего срока службы. В «дешевых» маслах высокие эксплуатационные характеристики «накачиваются» большим количеством присадок, создавая впечатление отсутствия разницы в использовании «дорогих» масел. В этом состоит самообман, которым часто пользуются продавцы смазочной продукции.

Так выглядят продукты окисления «дешевого» масла в двигателе

Как же поступить потребителю, заинтересованному в экономии средств на приобретение смазочных материалов и оптимизации затрат на эксплуатацию моторной техники?

Увы, следует воспользоваться принципом: хочешь сделать хорошо – сделай это сам! Механику по эксплуатации и ремонту транспортной техники придется вникнуть в тему и заставить продавца смазочного материала доказать, почему именно его товар способен обеспечить максимальный технико-экономический эффект. Громкие заявления о том, что компания-производитель, которую он представляет, насчитывает историю более 100 лет, владеет миром и ей доверяют миллионы – не аргументация от слова «вообще»! Нередко под самыми громкими брендами продаются «бюджетные» смазочные материалы, не оправдывающие свой «ценник».

Добросовестный производитель, заинтересованный в освоении рынка, как правило, раскрывает ключевые показатели своего товара и поясняет потребителю принципы достижения максимального технико-экономического эффекта. Часто это могут быть компании с относительно негромкими именами, но доказывающие, за счет чего вы сэкономите, используя их товар. Информация о соотношении синтетических и минеральных компонентов в товарном масле, кстати, и обосновывает достижимость заявленных эксплуатационных свойств, а, главное, его ресурсных характеристик. Так, чем выше содержание синтетических и гидрокрекинговых базовых компонентов в масле, тем лучше и стабильнее во времени его вязкость, а срок службы – больше.

А так должен выглядеть двигатель при использовании качественного масла

Как показывает практика, оптимальными с точки зрения технико-ресурсных показателей являются моторные масла на основе гидрокрекинговых базовых компонентов III группы API с содержанием минеральных масел I или II групп. Улучшенные за счет гидрокрекинговой составляющей, вязкостно-температурные и антиокислительные свойства уравновешиваются разумными ценовыми характеристиками минеральных компонентов. Использование же передовых модификаторов вязкости звездообразной молекулярной структуры, позволяют в наибольшей степени реализовать ресурс масла.

Большинство производителей тяжелых дизельных двигателей рекомендует межсменный интервал работы моторного масла на уровне 250 моточасов. Разумеется, это усредненный интервал. Но его значение моторостроителями получено на основании длительных стендовых и эксплуатационных испытаний, а также физико-химических исследований моторных масел. Так одна из крупнейших и авторитетнейших моторостроительных компаний – Сummins – рекомендует для своих двигателей межсменный интервал именно в 250 моточасов. Еще один крупнейший производитель дизельных двигателей для тяжелой техники – компания John Deere, «не доверяя» загущенным всесезонным моторным маслам, рекомендует моногрейдовые сезонные моторные масла. Моторостроители, увы, предпочитают консервативный подход.

Дизельный двигатель Cummins         Тракторный двигатель JohnDeere

Потребителя же интересует увеличение межсменного интервала до 500 и более моточасов. Он готов заплатить за качество и за счет использования более дорогих смазочных материалов получить экономию на ресурсе масла и сокращении затрат на сервис и простои техники. Нельзя сказать, что это верно, но то, что производители двигателей, ограничивая межсменный интервал, «перестраховываются», пожалуй, очевидно. Ведь современные синтетические технологии давно позволяют достичь ресурс моторного масла вплоть до 700-750 моточасов. Но принять решение об увеличении ресурса моторного масла – весьма ответственное решение. В том, что, сэкономив «гроши», предприятие не будет повергнуто в убытки, связанные с капитальным ремонтом двигателя, механик должен убедиться не только на основе убеждений производителя масла, но и на основе данных лабораторных исследований эксплуатационного масла.

Выводы

  • Использование синтетических компонентов в составе моторного масла позволяет:
  • радикально улучшить вязкостно-температурные свойства (индекс вязкости),
  • улучшить пусковые свойства при низких температурах,
  • снизить испаряемость (Noack) при высоких температурах и угар,
  • повысить стойкость против старения,
  • минимизировать склонность к образованию окислительных отложений.
  • Оптимальное сочетание синтетических и минеральных компонентов позволяет обеспечить наилучшие технико-экономические характеристики масла.
  • При выборе смазочного материала следует ориентироваться на прозрачность и аргументированность производителя и представляющего его продавца в раскрытии информации о продукте.
  • Под громкими именами иногда могут продаваться не оптимальные с точки зрения соотношения технических и ценовых характеристик продукты. Аргументация на уровне «нам более 100 лет», «нам доверяют миллионы» и т.п. не должна приниматься на веру, а подлежит проверке в ходе испытаний и мониторинга эксплуатационного состояния масла во время этих испытаний.
  • Пользуйся принципом: нужно сделать хорошо – сделай сам. Профессиональный механик должен вникать в принципы, а не доверять рекламе.
  • Аргументация производителя смазочного материала должна быть подкреплена данными физико-химических испытаний эксплуатационного масла. Эту услугу должен предоставить продавец продукта! Потребитель вправе получить не только товар, но и сервис!

Вот, пожалуй, друзья и всё. Главная мысль настоящего эссе, которую мы хотели до вас донести, состояла в том, что синтетические и полусинтетические масла не только можно использовать, но и нужно. Они позволяют сэкономить на технико-экономическом цикле использования масла. Дешевое масло, впрочем как и очень дорогое, это не всегда экономия. Часто это самообман. Технико-экономический эффект должен быть обоснован.

До новых встреч на сайте нашей компании!

ОНЛАЙН-ПОДБОР МАСЕЛ И СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ТЕХНИКИ И ОБОРУДОВАНИЯ

Используйте сервис для самостоятельного поиска и подбора вариантов смазочных материалов для узлов ваших машин.

Специальное предложение для предприятий

Оформите заявку на бесплатный выезд технического представителя
и получите до 5-ти единиц продукции для собственных нужд за 0₽

0