Вход

Абонамент

Благодаря, че избрахте да се абонирате за auto motor und sport. Изберете вида абонамент и въведете нужните данни, а ние ще се погрижим списанията да достигнат до Вас максимално бързо.

Избери годишен абонамент и вземи 20% отстъпка.

Абонамент

Благодаря, че избрахте да се абонирате за auto motor und sport. Изберете вида абонамент и въведете нужните данни, а ние ще се погрижим списанията да достигнат до Вас максимално бързо.

Избери годишен абонамент и вземи 20% отстъпка.

Абонамент

Благодаря, че избрахте да се абонирате за auto motor und sport. Изберете вида абонамент и въведете нужните данни, а ние ще се погрижим списанията да достигнат до Вас максимално бързо.

Избери годишен абонамент и вземи 20% отстъпка.

Абонамент

Благодаря, че избрахте да се абонирате за auto motor und sport. Изберете вида абонамент и въведете нужните данни, а ние ще се погрижим списанията да достигнат до Вас максимално бързо.

Избери годишен абонамент и вземи 20% отстъпка.

0 продукта | 0 лв.

Абонамент

Благодаря, че избрахте да се абонирате за auto motor und sport. Изберете вида абонамент и въведете нужните данни, а ние ще се погрижим списанията да достигнат до Вас максимално бързо.

Избери годишен абонамент и вземи 20% отстъпка.

auto motor und sport Bulgaria logo

Вътрешно триене IV: Философската течност

13.06.2017 01:52
Вътрешно триене IV: Философската течност

В тази част ще ви разкажем за създаването и ползите от синтетичните масла

Раждането на синтетичните масла

Както казахме, петролните компании започват интензивна работа по създаването на петрохимикали (различни химически продукти с изходна суровина петрол) още през двайсетте години, които са златни по отношение на химическата индустрия. В този случай не става дума за процес на рафиниране на нефта, а за дълбоки химически въздействия, при които молекулите на суровината се разграждат до значително по-малки или до ниво на синтетичен газ (въглероден окис и водород), след което от тях се синтезират вещества с напълно нови, предсказуеми и търсени качества. През Втората световна война заводите на I.G.Farben започват да бълват синтетични горива, произведени от въглища, по-късно в суровина за подобни продукти се превръща и природният газ.

Първите масла, синтезирани с използване на природен газ или от други въглеводородни газове като изходна суровина, се появяват едновременно в Щатите и в Германия. Всъщност подобни продукти били създали още през 1877 г. от двама американски химици. През 1929 г. Standard Oil of Indiana, прекръстен по-късно на Amoco, се опитва безуспешно да продава масла, получени в резултат от органичен синтез. Те не предизвикват интереса на никого и за тях няма търсене просто защото все още не им било дошло времето. Спонсорираният от американската компания Carbide and Carbon Chemicals Corp. институт Mellon в Щатите също създава синтетични масла, но процесът е по-различен от изобретения от германските химици. Първите масла, базирани на синтетични технологии, са използвани в танковете както на Вермахта, така и на американската армия, чиито шърмани, задвижвани от автомобилни мотори на GM и Chrysler, просто не издържат в тежките условия на работа в пустинята. След войната синтетичните масла остават запазени за реактивните двигатели и за бавнообортни дизели с голямо натоварване на лагерите.

Философската течност

Първата употреба на най-използваните днес като съставка в синтетичните масла линейни алфа-олефини датира от 1951 г. и е плод на труда на американската компания Gulf Oil (погълната през осемдесетте години на ХХ век от Chevron); първото масло, съдържащо синтетични компоненти и продавано на пазара, е дело на френската компания Motul, а през 1968 г. Mobil Oil патентова процес за олигомеризация на алфа-олефини с използването на специална каталитична система. Патентованото право да се нарича „създател на първото продавано на пазара напълно синтетично моторно масло” обаче притежава американската компания Amsoil, която и до днес се смята за производител на едни от най-качествените синтетични продукти. На практика обаче ролята на първи широкомащабен производител и дистрибутор на синтетични масла изиграва Mobil със своя Mobil 1.

Въпреки че в края на 80-те години компаниите, които произвеждат синтетични масла, не са малко (Mobil, Gulf, Chevron, Amoco, Ethyl Corp., Exxon, Quantum Chemical Corp., Castrol, Uniroyal Chemical, Neste, Texaco и Shell), всъщност на практика употребата на тези продукти е силно ограничена. Странното е, че много фирми продължават ревностно да утвърждават позициите на петролните масла, а когато огромните предимства на синтетичните станали безспорен факт, успяват бързо да наваксат закъснението, оправдавайки го с твърдението, че са създали „революционни продукти”.

Основните „виновници” за по-високата стабилност, корозионна и вискозитетна устойчивост са химичните съединения, наречени полимеризирани алфа-олефини (РАО), които поради тази причина се превръщат в основен компонент в синтетичните масла и предпоставка за значително по-високо качество. Важна съставка в тези масла са и синтетичните естери (включващи диестери и полиол естери), както и алкилираните ароматни и нефтенови въглеводороди, които се добавят в по-малки количества. Ще оставим сложните органични формули на химиците – важното тук е да споменем, че синтетичните масла са продукти, получени в резултат от химични реакции на две или повече химични съединения, и също съдържат добавки.

Приносът на Формула 1

Разширяването на използването на синтетичните масла се ускорява през седемдесетте години, като основен виновник за това са двигателите за Формула 1, в които оборотните режими започват да достигат изключителни стойности (в тези на Cosworth DFV например надвишавали 10 000 об./мин). Двете петролни кризи, постепенното увеличаване на цената на нефта и новите индустриални процеси дават възможност производството на PAO да става по-изгодно като цена – те се получавали от отпадните продукти на депарафинизацията, докато самите маслени фракции станали обект на внимание в рафинериите, където започнали да ги насочват към кулите за крекинг. Истинския възход на синтетичните масла обаче започва със създаването на споменатите полиол естери, които в добавка към PAO се превръщат в база за получаване на продукти с уникални качества.

Базовите компоненти, които формират синтетичните масла, са „съшити” чрез молекулярно преструктуриране с цел да бъдат достигнати специфични химически и физически характеристики. В този контекст в някои държави, като Щатите, за синтетични се приемат и масла от така наречената Група III, произведени чрез дълбока химическа обработка на базови нефтени продукти, тъй като реално те също са „модифицирани” до получаване на търсените продукти. Чрез процеси на хидроизомеризация и хидрокрекинг (респективно създаване на разклонени вериги и разкъсване на молекули в присъствие на водород) се създават масла, които не отстъпват като качества на базовите полимеризирани алфа-олефини. Нещо повече – компонентите, получени чрез процеса на синтез по метода GTL (или така наречения Фишер/Тропш синтез) на практика дори ги превъзхождат по отношение на някои параметри.

Синтетичните масла имат незначителна склонност към образуване на отлагания поради липсата на характерните субстанции, които са техен източник при минералните масла. Поради същата причина температурата на застиване е значително по-ниска, стегнатата кохерентна структура на молекулите (от еднакъв вид) е предпоставка за по-добра термична стабилност и намалена склонност към термично разпадане (и образуване на нагар) и изпарение, поради което нуждата от присадки за запазване на вискозитета е по-малка. По-малка е и склонността към разкъсване на молекулите в резултат от големите сили на натоварване, а въпросната молекулна композиция създава предпоставки за намалено вътрешно триене и следователно понижава разхода на гориво и нагряването. Синтетичните масла нямат нужда от големи количества присадки за подобряване на вискозитетния индекс, като запазват качествата си в много по-широк спектър от температури.

Mobil vs. Castrol

През 1999 г. Mobil заведе дело срещу Castrol и Shell, защото Castrol променя формулата на своето масло Syntec, съдържащо 70 процента PAO, на 100 процента минерално масло от Група III, като продължава да го рекламира като „синтетично”. Същевременно обаче Mobil продаваше в Европа масла VHVI (с много висок вискозитетен индекс) с продукти от Група III – също като синтетични. Качествата на маслото на Castrol са същите, а в някои случаи и по-добри, а процесът е свързан със сложна и дълбока химическа преработка, но на практика все пак не е синтез. Въпреки това съответните правни органи разрешават на Castrol, да използва оттам нататък думата „синтетичен” в рекламите си. Повечето производители обаче в подобни случаи днес изписват върху етикетите на своите продукти израза „базирано на синтетична технология”, запазвайки някаква форма на етика към клиентите си и оправдавайки в известна степен иначе високата цена на тези масла.

Вискозитет и индекс

Обикновено изразяван с единици cSt (сентистокс), вискозитетът е измерител на течливостта на маслото. Съпротивлението при протичане се дължи на взаимното привличане (кохезия) между частиците в маслото, а процесът на прилагане на сила и придвижване на молекулите се нарича „срязване”, откъдето идва и терминът срез на масления филм. Съпротивлението се определя от вида на молекулите и силите на привличане между тях. Енергията, използвана за преодоляване на тези сили, се отделя под формата на топлина в маслото. Високата степен на „триене” на пластовете в маслото под влияние на силите на привличане и отделяне на топлина, както и изключителното натоварване и последващо повишаване на налягането (и съответно на вискозитета) могат да доведат до разпадане на молекулите на вискозитетните модификатори, както и на базовите компоненти. В резултат от това маслото губи вискозитета си и формира по-тънък филм.

При нисковискозитеното масло обаче тези сили на привличане и съответно „вътрешното триене” отслабват, затова някои модерни автомобили използват подобни масла като средство за намаляване на разхода на гориво. Един пример за смисъла на разликите във вискозитета: ако за вашия автомобил е предписано масло 10W-30 на базата на хлабините в лагерите, а вие използвате 0W-20 в името на по-добрия вискозитет в студено време, при нормална температура дебелината на смазващия филм ще намалее с 27 процента. Обратно – ако преминете на 20W-50 с цел по-добро смазване в топло време, в резултат от увеличения вискозитет температурата на маслото в лагерите ще нарасне с допълнителни 11 градуса, с което вискозитетът на маслото ще се намали с 30 процента. Така се получава един порочен кръг, а вместо очакваното двойно увеличаване на вискозитета той нараства с едва 35 процента, при това с цената на повишени загуби.  Ако обаче се насочите към по-широкоспектърни масла със сигурност ефектът ще е положителен. При предписано за автомобила масло 10W-30, използването на 0W-30 ще осигури подобен вискозитет при високи температури, но много по-добри качества при студена работа. Множество по-стари автомобили, създавани преди появата на класовете 0W и 5W, ще се почувстват по-добре от такава промяна. За автомобили с предписание от 20W-40 преминаването към 0W-40 ще накара двигателя да се прероди в студено време, тъй като това масло има вискозитет при ниски температури, равен на само една осма от този на оригинално предписаното. С повишаване на температурата маслата увеличават вискозитета си, но както разказахме по-горе, в различна степен в зависимост от съдържащите се в тях компоненти.

Базови масла

Както споменахме, с развитието на маслата към основните компоненти започват да се добавят присадки с различно значение. Така се формира валидното и до днес уравнение за производството на масла, включващо базови масла и присадки (до около 20 процента). Химиците композират в различни пропорции тези компоненти и така получават моторни масла с различни качества. Голяма част от добавките в оптимални количества могат да компенсират някои недостатъци на базовите масла, но на практика с най-добри качества са продуктите, съставени от синтетичните масла от Група IV и минералните от Група III+, които с подходящите присадки могат да имат близки качества. От гледна точка на стандартите базовите масла могат да се опишат както следва:

Групи базови масла

Група I
В нея се включват най-слабо обработените базови минерални масла, композирани от фракционен дестилират на основно парафинови въглеводороди, допълнително рафинирани с разтворители. С това се оптимизират определени качества, като устойчивостта на окисляване, и се премахват тежките парафини, с което се подобрява вискозитетният индекс.
 
Група II
Включва повечето минерални масла, които се предлагат на пазара; те са претърпели по-сериозни обработки и към тях се добавят присадки. Това е фракционно дестилирана парафинова минерална база, обработена с разтворители и с допълнително хидрокрекиране и очистване.

Група III
Пак базови минерални масла, като тези от Група II, върху които обаче са приложени допълнителни химически интервенции, или така наречената дълбочинна преработка, като допълнително хидрокрекиране или химическо модифициране на определени тежки парафини, които иначе са краен продукт от депарафинизирането. С това значително се подобрява вискозитетният индекс, който при някои е особено висок и ги квалифицира като Група III+. Маслата с такива характеристики често се определят като синтетични или се описват с компромисното означение „базирани на синтетична технология”.

Група IV
са синтетични масла, включващи споменатите полиалфаолефини, които в комбинация с подходящи добавки имат изключително високо качество, устойчивост на корозия, отлични мазилни свойства, стабилен високозитет и окислителна устойчивост и са изграждащи компоненти на модерните синтетични масла. Противно за разпространеното (погрешно) мнение, на практика базовата суровина за получаване на тези вещества е нефтът или по-точно, често споменаваните парафини от процеса на депарафинизация. Молекулите им обаче биват разграждани до леки базови, а за композирането на новите се използва сложен процес на нов синтез.

Група V
функционират като добавки. Това са основно естери и полиестери, които не се използват самостоятелно, но съществено подобряват качествата на маслата.

Важен фактор по отношение на качествата на маслата е разпределението на молекулите с различно тегло. При повечето масла има корелация между молекулното тегло и вискозитета. С нагряването на маслото леките фракции се изпаряват, като по този начин се увеличава вискозитетът и се променят другите характеристики. Една от причините маслата PAO от Група VI да имат толкова предсказуемо поведение е фактът, че съдържат тясна гама от различни молекулни тегла. Група III+ (VHVI Very High Viscosity Index) също имат много тесен диапазон в сравнение с маслата от Групи I и II.

(следва)

Текст: Георги Колев

 

Коментари
comments powered by Disqus