Еще раз о классификации масел

1. Цель масла, это уменьшение трения между трущимися деталями механизмов, охлаждение, борьба с окислением, удержание в себе продуктов окисления, испарения, нитрации, горения и воды.

2. Виды масел. Масла бывают разные, зависит от базового масла (1-я, 2-я, 3-я, 4-я, 5-я и 6-я группа) и содержанием в этих базовых маслах: ПАО, эстеров, загустителей, ZDDP, модификаторов трения, противоисзносных, антифрикционных, диспергирующих, противопенных, антидепрессантов и моющих присадок.
ПАО (полиальфаолефины) это высокий синтез газов из которых получают чистые масла. На рынке около 97% крекинги 1-й и 3-й группы. Из 97%, 10-20% это гидрокрекинг+ПАО, но ПАО там, как правило, не более 30%. От процентов содержания в той или иной базе присадок, загустителей, модификаторов, ПАО, эстеров и т.д. зависит и окончательное масло. И главное в масле его сбалансированность.
Также, на рынке встречаются масла и на основе полигликолей, углеводоров, алкилбензолов, изопарафинов, полиалкиленгликолевых эфиров, эфиров фосфорной кислоты, алкилированных нафталинов и т.д., но эти масла не прижились из-за несоответствия потребительским качествам. Эти основы больше стали использовать в производстве гидромасел, тормозных жидкостей, антифризов и т.д.
Мировая стандартизация групп масел по классификации API:
 Группа I — базовые масла, которые получены методом селективной очистки и депарафинизации растворителями (так называемые обычные минеральные)
 Группа II- высокорафинированные базовые масла, с низким содержанием ароматических соединений и парафинов, с более повышенной окислительной стабильностью (масла, прошедшие гидрообработку- улучшенные минеральные). Придают молекулам более линейный вид, расщепляя из молекулярных связей вредные, с точки зрения физико-химических качеств, веществ.
 Группа III- базовые масла с высоким индексом вязкости, полученные методом каталитического гидрокрекинга (НС-технология). В ходе специальной обработки еще более улучшают молекулярную структуру масла, придавая молекулярным связям еще более линейный вид, приближая по своим свойствам базовые масла группы III к синтетическим базовым маслам IV группы. Некоторые производители относят данную группу к минеральным маслам, некоторые к полусинтетическим, а большинство производителей относят к синтетическим базовым маслам, хотя, по сути, это то же минеральное масло, работающая на тех же нефтяных парафинах, асфальтенах, нафтенах, ароматических и других смешанных соединениях.
 Группа IV– синтетические базовые масла на основе полиальфаолефинов (ПАО). Полиальфаолефины, получаемые в результате химического процесса, имеют характеристики единообразной композиции, очень высокую окислительную стабильность, высокий индекс вязкости и не имеют молекул парафинов в своем составе. То есть фактически масло собирают как конструктор, получая молекулы нужной длины. Такая технология позволяет получать абсолютно однородную структуру масла лишенную примесей серы и металлов.
 Группа V – другие базовые масла, не вошедшие в предыдущие группы. В эту группу входят другие синтетические базовые масла и базовые масла на растительной основе, так сказать Эстеры. — Эстеры это сложные эфиры, Соединения органических кислот обладают максимальной маслянистостью из-за плотной и четкой линейной связи молекул, что благоприятно сказывается на коэффициенте трения в узлах двигателя. Молекулы эстеров полярны, благодаря чему, отрицательно заряженые молекулы масла притягиваются к положительно заряженой поверхности металла. Результатом будет постоянное присутствие слоя смазки в узлах двигателя. Также к положительным свойствам можно отнести высочайшую стойкость и плотность масляной пленки, его отличные моющие способности, термостабильность от крайне низких температур -65С до крайне высоких температур 350С и не поддаются к деформациям сдвига. Так же Эстеры обладают высокой противоокислительной стабильностью, характеристики имеющего эстеры моторного масла будут оставаться высокими на протяжении всего межсменного пробега
 Группа VI – GTL (Gas-To-Liquid, «газ в жидкость»). Вопреки названию технологии из газа первым делом получают не жидкость, а твердое вещество — белоснежный и почти непахнущий парафин. Сначала выделенный из природного газа исходный метан частично сжигается, превращаясь в синтез-газ, смесь монооксида углерода (угарного газа) и водорода. А дальше в реакторе в присутствии катализатора с содержанием драгметаллов (формула катализатора — и есть главный секрет процесса!) из синтез-газа получается чистейший, без всяких примесей, расплавленный парафин (sincrude, «синтез-нефть»). Дальше — изомеризация, то есть обычный гидрокрекинг, как у нефтехимиков: длинные цепочки молекул парафинов «режутся» до нужного размера — и получаются нафта (прямогонный бензин), дизтопливо или масло. Смазывающие свойства GTL — почти на уровне полиэфиров и намного выше, чем у ПАО. Лучше, чем у ПАО, и способность растворять присадки. Нет и главного недостатка полиэфиров — гигроскопичности, то есть склонности поглощать воду, ухудшающую смазывающие и антикоррозионные свойства. И, само собой, синтетическая база хорошо сопротивляется окислению и плохо испаряется — то есть масло на GTL-базе должно будет отличаться относительно низким угаром. Недостатками GTL, как и у ПАО, — низкая полярность: масло плохо «держится» за металл и быстро стекает со стенок цилиндров в картер, что особенно неприятно при запусках в мороз. Но, как и у ПАО, это «лечится» добавкой полярных алкилированных нафталинов. Испаряемость и температура вспышки у GTL в 2 раза ниже, чем у полиэфиров (эстеров), но выше, чем у гидрокрекинговых нефтяных масел. PIO

Или можно объяснить так:
 Группа 2 (минеральные масла)
 Группа 3 (гидрокрекинговые масла, то есть минеральные масла сверхвысокой очистки методом гидрокрекинга)
 Группа 4 (PAO, то есть полиальфаолефины, полученные из газа методом синтеза)
 Группа 5 (эстеры, получаемые из растительного сырья. Много видов: одинарные, двойные, комплексные, полимерные, полиолэстеры, оптимизированные полиолэстеры)
 Группа 6 (GTL, PIO, полиинтернаолефины, пока ещё не распространены)

По прошествии десятков лет в производстве автомасел лучшими себя показали смесь ПАО+полиэфиры (эстеры).
Большинство современных масел основано на смеси нескольких групп базовых масел и пакетов присадок, что позволяет сгладить недостатки отдельных групп базовых масел. Для понимания этого выделяют семь свойств базовых масла:
— Смазывающие способности. Отмечается низкой смазывающей способностью PAO, поэтому PAO сейчас используется не как основное базовое масло, а как добавка в другие базовые масла для улучшения температурных и долгоиграющих свойств.
— Способность работы при экстремально низких и высоких температурах. Отмечаются отличные температурные свойства у PAO и эстеров.
— Неокисляемость, то есть способность долго работать без изменения свойств базового масла. Быстрее всего окисляются минеральные и гидрокрекинговые масла. Окисляемость ведет к самому главному виду износа – это «Коррозионный износ».
— Гигроскопичность, то есть способность впитывать воду. Вода в масле ухудшает смазывающие, антипенные и антикоррозионные свойства, а эстеры ещё склонны к гидролизу (разложению в присутствии воды).
— Полярность, в частности способность не стекать со стенок в картер, что особенно хорошо для минимизации пуска в мороз, Но межслойное трение полярных масел ухудшает топливную экономичность, т.е. создает более плотное сопротивление к сдвигу. Поэтому эстеры используются обычно как добавка (1-10%) для улучшения пусковых, температурных и противоизносных свойств. Появились альтернативы эстерам в виде полярных алкилированных нафталинов, не склонных к гигрогскопичности, но по сумме характеристик все-таки уступают эстерам, но превосходят по свойству разъединять молекулы противоизносных присадок от собственных молекул в паре трения, создавая тем самым более благоприятную противоизносную среду.
— Испаряемость (и сопутствующий угар масла). Обычно NOACK для 1, 2 и 3-х групп — более 10%, для групп 4 — менее 9%, для 5 группы – менее 4-5%, для 6 групп от 6% до 9%, а для смеси 4 и 5 групп – 5-9%.
— Цена. Самая большая у PAO и эстеров.

Вот примерно свойства базовых масел по 5 бальной шкале:
Гр2: Минеральные масла: 4,2,2,5,1,1,5
Гр3: Гидрокрекинговые масла: 4,4,3,5,1,3, 4
Гр4: PAO масла: 1,5,5,5,1,5, 2
Гр5: Эстеры:5,5,3,1,5,5,1
Гр6: PIO: ещё мало распространены.

Группы 3-6 считаются сейчас синтетическими маслами. Идеала, как видно, не существует (о новых GTL-маслах см. чуть ниже)

Используемые базовые масла и пакеты присадок определяют разницу в свойствах конкретных моторных масел.

Например, даже полная синтетика Castrol может быть как топовой линейки EDGE, так и более дешёвой Magnatec. Также даже полная синтетика Mobil может обладать разными свойствами и ценой, в том числе иметь разницу по износу: olerox.com/MobilOil.jpg

Вопрос двойной терминологии некоторых слов: о синтетичности с точки зрения состава или о синтетичности с точки зрения свойств? Маркетологи (из понятных соображений) всё больше налегают на второй термин, что позволяет им массово продавать гидрокрекинговые масла малосведущим потребителям как «синтетические».

И у гидрокрекинга, и у PAO, и у эстеров есть набор индивидуальных недостатков.

Например, PAO базовые масла (группы 4), сделанные из газа сами по себе плохо растворяют присадки и плохо смазывают, что лечится введением других базовых масел групп 3 и 5. Да и индекс вязкости (до 140) отстаёт от гидрокрекинга (до 180). Лечится с помощью VII, но это тоже не панацея.

Гидрокрекинговые базовые масла (группы 3) сильнее угорают, сильнее окисляются и имеют более слабые низко и высокотемпературные свойства, хотя последние поколения гидрокрекинговых масел весьма хороши. Недостатки лечатся например пакетами присадок или традиционным добавлением PAO в масла 503.01 или 504.00/507.00, что позволяет уменьшить Noack и Pour point в конечном продукте.

Оптимизированные полиолэстеры последнего поколения от Croda почти не имеют недостатков предшествующих эстеров, однако очень высокая цена .

Оптимальное решение было внедрено только недавно в виде GTL-масел, которые тоже (как и PAO) синтезируются из газа (GTL=Gas-To-Liquid), поэтому обладают лучшими свойствами PAO, но по структуре ближе к гидрокрекинговым маслам без явных недостатков тех, поэтому и относятся к группе 3, а не группе 4 или 6. Хотя, замечу, и PAO масла, и GTL-масла появились ещё в Третьем Рейхе, да и в послевоенном СССР GTL масла немного выпускались как спецпродукт.

О новейших GTL (gas to liquids) маслах
Хотя синтетическое топливо делалось ещё в нацистской Германии, а отдельные заводы GTL есть и у других корпораций, массовое появление GTL масел рентабельно только после удорожания нефти хотя бы до 80$/баррель.
.
Стабильно отличные свойства GTL-масел:
— Отличные смазывающие свойства
— отличные температурные свойства, температура застывания менее -50
— низкая окисляемость
— низкая гигроскопичность
— неполярно
— низкая испаряемость (Noack менее 6 !)
— средняя цена.
Формально GTL-относятся к третьей группе, но не имеют недостатков гидрокрекинговых масел по температурным свойствами, окисляемости, испаряемости: 5,5,4,1,1,5,3,
Таким образом, GTL-почти идеальное базовое масло, в отличие от однобоких PAO и эстеров, а отсутствие полярности исправляется небольшой добавкой в GTL эстеров(всё реже) или алкилированных нафталинов (всё чаще, например в Pennzoil Ultra API SN).

Например, если такие масла как Кастрол, Мобил, Мотюль, Ликви Моли, Шелл и т.п. экономят на присадках, на качественных полимерных загустителях, ПАО, эстерах, не добавляют или не добавляют не достаточно модификаторов трения, при этом цены на них откровенно завышены… То есть такие масла, которые имея цену в два раза ниже, при этом база у них дороже, минимум загустителей, процент ПАО и эстеров высокий, щелочное повышена дорогим способом, модификаторов трения не пожалели, так сказать бьют по воробьям из всех пушек. Эти масла скорее имиджевые и со временем, видимо, утратят свои супер способности, когда наберут достаточно рекламы и покупателей.
Как говорилось выше, чисто ПАО уступает по смазывающим свойствам современным крекингам. Но! ПАО с добавлением эстеров превосходит любые крекинги. Плюсы у ПАО также в части стабильности к старению, температурным колебаниям и к смазывающим свойствам. Именно по этой причине обычный 0w-30 крекинг сильно уступает ПАО (5w-50) на морозе, при -30 -40 градусах. А, казалось бы, 0w-30 должен быть более текучим на морозе, чем 5w-40(50).

Также, на рынке, очень много недобросовестных разрекламированных производителей, которые обычные минеральные гидрокрекинги выдают за полную синтетику и продают по цене ПАО, это касается и Мотюлей и Ликви Молей и Мобилов и Кастролов и Тотале и Эльфов и т.д. Как говорилось выше, полная синтетика не будет иметь достаточно положительных сторон без крекинговой основы. Но, чем больше процент синтетики (обычно не более 50% по анализам), тем масло более стабильнее и сильнее. Обычный маркетинг. Делают себе имя (бренд) хорошими синтетическими маслами, потом начинают выпускать откровенную халтуру в виде гидрокрекинга с бедным пакетом присадок по завышенной цене…

3. Как оценивать масла? По характеристикам. А откуда узнать характеристику? Это уже второй вопрос, тут в помощь идет интернет. Обычно в паспорте производителя, характеристики не очень совпадают с реальными анализами свежего масла или бывают, что одно и тоже масло сильно различаются по характеристикам и базам, в зависимости от партии. Опять вопрос к производителям. Хватит халтурить! Хорош маркетинг!

— Вязкость при 40 и 100 градусах говорит о вязкости базы.

— Индекс вязкости, находится соотношением вязкости при 40С и 100С градусах. По нему можно узнать также о базе. У синтетических ПАО масел с добавлением эстеров индекс вязкости обычно около 155-165. У гидрокрекинговых масел с добавлением большого количества полимерных загустителей индекс вязкости обычно около 170-185.
— Щелочное число. Щелочное число показывает, сколько мг гидроокиси калия потребовалось, чтобы быть эквивалентной всем щелочным компонентам в 1 гр масла. Чем выше щелочное число, тем больше проживет масло, отмоет грязи, будет дольше сопротивляться старению, больше продуктов отхода удерживать в себе и т.д. Опять же, многое зависит от базы. ПАО масло с щелочным числом 7 будет гораздо дольше держать щелочное число нежели гидрокрекинговое масло с щелочным числом 10-11 мг КОН на 1г, а эстеровое масло соответственно еще дольше.

— Кислотное число. Кислотное число показывает, сколько щелочи потребовалось, чтобы нейтрализовать слабые и сильные кислоты в 1 мг масла. Также, чем меньше данное число, тем выше долгожитие масла.

— Зольность. В основном показывает количество противоизносных и моющих присадок. Чем их больше, тем больше зольность, т.к. в них содержатся металлы. Для современных двигателей зольность не должен превышать 1.5-1,8% для бензиновых двигателей и 1.8-2% для дизельных.

— Температура застывания (кристализации). Показывает, насколько синтетичная база или количество антидепрессантов. У чистой гидрокрекинговой базы 3 группы температура застывания -17С -23С градусов и добавляя в базу антидепрессанты дотягивают температуру застывания до -36С -42С. У ПАО и эстеровых масел обычно температура застывания от -45С до -65С.

— Температура вспышки. Это пожалуй основной параметр на которую следует опираться при выборе масла для турбодвижков. Ибо, именно при сгорании выделяются тяжелые углеводородные соединения (коксование, лаковые отложения), также при высоких температурах масло начинает активно окисляться и нитрировать, происходит полимеризация загустителей (загущение). Обычно у гидрокрекинговых масел температура вспышки от 190 до 220С. У ПАО и эстеровых масел от 230 до 260С. У ГТЛ масел примерно 232С.

— Динамическая вязкость при -30С. Прокачиваемость. Обычно зависит от вязкости базы или его синтетичности, т.е. термостабильность. Показывает прокачиваемость масла при -30С. Чем ниже данное число от 6600 мПа*с, тем более термостабильнее масло. Для зимних синтетических масел оно обычно равно от 2800 до 5400 мПа*с.

— Испаряемость NOACK. Также является основным показателем при выборе масла. Показывает сколько процентов испарится масла в течении 1 часа при температуре 250С. Чем ниже данный показатель %, тем более синтетичнее и термостабильнее масло. Также показывает, на сколько меньше будет угар, продукты сгорания в масле и количество гомна на стенках различных частей двигателя.

По количеству противоизносных и моющих присадок явный лидеры Татнефть, NGN, Addinol (полнозольники).
Количество эстеров можно узнать по температуре застывания, по температуре вспышки, по испаряемости NOACK, по количеству содержания продуктов окисления и самое главное по спектральным анализам. Обычно глаза набиваются и по обычному химическому анализу сразу видишь количество эфиров и ПАО.

4. Щелочное число, индексы вязкости, динамическая вязкость (при 40 градусах, при 100 градусах, при -30 градусах (динамическая вязкость), температура замерзания, температуру вспышки, содержание противоизносных присадок, содержание моющих присадок (их количество и соотношение. Бывают Кальциевые, а бывают на Кальциево-магниевой основе. По сути магний не моет, а всего лишь помогает Кальцию бороться с высокими кислотами), содержание модификаторов трения, кислотное число, зольность. По этим параметрам можно определить, сколько там процент содержания ПАО, эстеров и на каком именно базе она сделана. Часто анализы масел очень разнятся с этикетками.

Еще раз что такое:
 Щелочное число. Это число показывает на сколько км пробега хватит масла. Если данное число уменьшилось на 50% от исходного, то это означает, что масло умерло или начинает резко умирать. Если кислотное число превысило щелочное, то это означает, что двигатель внутри уже разлагается. Кислота разъедает все части двигателя. Уже кислотность, которая вырабатывается при температурных нагрузках, не нейтрализуется щелочью, образовывается шлак, лак, нагар и оседает в частях двигателя затрудняя ее работу. Самое высокое, данный параметр достигает до 10-12 мг KOH/г, в среднем 7-8 мг КОН/г. Чем больше, тем лучше. Обычно это число снижается к 3-4 мг КОН/г к 8000 км пробега, а к 10 тыс. уже это число падает до 2. Поэтому лучше стараться менять масло на 7-8 тыс. км.

 Индекс вязкости. Чем больше вязкость, тем лучше. Вязкость защищает детали от трения. Обычно, производители делают дешевые кряки, добавляют туда дешевые загустители, которые при относительно не высоких температурах теряют вязкость, угарают, а при низких температурах просто застывают. Если вязкость чрезмерно высокая, тогда это плохо, до трущихся деталей попросту масло не будет доходить. Если, например, вязкость масла при 100 градусах около 14-17 мм/с, а на морозе, при -30 около 3100, это означает, что масло очень хорошее, на хорошей базе, с высоким содержанием ПАО и эстеров. Обычно, обычные кряки имеют индекс вязкости при 100 градусах около 8-13 мм/с, а на морозе, при -30 около 4500-6500. Это означает, что при -30 масло попросту не работает. Холодный запуск будет убивать двигатель. Чем больше вязкость при 100 градусах (в зависимости от конкурентов) и меньше при -30, тем лучше. Дешевые крекинговые масла делают изначально менее вязкими, а затем добавляют туда дешевые загустители, которые в свою очередь, быстро умирают и застываю в морозе.

 Температура замерзания. Один из важных показателей, характеризующий работу масла в зимнее время, и по данному показателю тоже видно, сколько там содержится ПАО или эстеры. Чем ниже температура, тем лучше.

 Температура вспышки. Этот самый важный показатель характеризует масло на то, на сколько он будет гореть при высоких температурах. Если компрессия в норме, а масло становится меньше, значит она угарает и это плохо, т.к. при горении образуется лаковые, коксовые, смолистые и другие тяжелые углеродные соединения, которые закоксовываются на трущихся деталях и забивают (закупоривают) тоненькие щели, после чего масло не будет доставать до нужных, отдаленных от маслонасоса участков двигателя. Также забиваются маслосъемные кольца и масло начинает уходить через камеру сгорания или продукты горения постепенно выталкивают кольца из канавок поршней и начинается усиленный износ и полировка цилиндров.

Противоизносные присадки ZDDP (zinc dialkil dithiophosphate). Бор, цинк, барий, фосфор, натрий, вольфрам и т.д. Связующим элементом является сера. Количество содержания которых, также играет важную роль. Чем больше, тем лучше, до определенных пределов.
Слишком большое количество ZDDP создает толстую подушку и начинает играть роль абразива увеличивая износ, также большое количество ZDDP плохо ложится на вертикальном раскаленном стенках цилиндра. Большое количество ZDDP обычно применяют в трансмиссионных маслах, где важно защита от задиров и ударно-сдвиговых нагрузок.

Модификаторы трения – это присадки регулирующие фрикционные свойства – коэффициент трения смазываемых поверхностей. Самые основные это Молибден и Бор. От Молибдена, также зависит, то, насколько двигатель будет работать тихо (шепотом) и экономично. Но Молибден сам по себе, дорогой в производстве. Он не так сильно играет противоизносную роль, но может уменьшить износ до 20-30% или увеличить, если его слишком много. Молибден бывает двух типов. Дисульфид молибдена, который образовывает отложения и дает темный цвет и переработанный сложный молибден. Поэтому не в каждом масле он содержится достаточно, а во многих маслах его вообще нет. Бор также является и противоизносным присадком.

Моющие присадки. К этим присадкам можно отнести кальций, магний для борьбы с кислотностью и вымывания продуктов горения, они также имеют и диспергирующие свойства