В копилку знаний
Много текста
----------
Синтетические и минеральные масла
Сегодня каждый автовладелец понимает необходимость регулярной замены моторного масла и знает, что оно является частью конструкции двигателя внутреннего сгорания. Иными словами, без него двигатель попросту не сможет работать. Но масло маслу рознь. И в маркетинговой стратегии некоторых брендов зачастую можно угадать желание наделить производимые масла чудодейственными свойствами. В этой ситуации покупателю сориентироваться крайне сложно, и он, как правило, полагается на совет профессионала – продавца в магазине, автомеханика на СТО. Для них же в этой ситуации наступает момент ответственности, когда нужно не просто предполагать или пересказывать услышанное в рекламных сообщениях, а действительно знать основные свойства и технические характеристики масел. Ведь неправильно подобранное масло – это и повышенный износ двигателя, и «пинающиеся» АКПП, и, как следствие, подпорченная репутация фирмы.
В нашей статье мы попытаемся показать рынок моторных масел с внутренней стороны, не называя брендов и производителей, чтобы выбор моторного масла в вашем конкретном случае опирался не на «раскрученность» бренда, а исключительно на физические свойства продукта.
Итак, чем все-таки отличаются физические свойства «минералки» и «полусинтетики» от свойств «синтетики»?
Чтобы ответить на этот вопрос, следует совершить небольшой экскурс в основы производства моторных масел.
Основной показатель моторного масла – вязкость, которая меняется под действием температуры. Вязкость моторных масел определяется по двум критериям: при низких температурах (степень прокачиваемости масла по каналам в системе и степень проворачиваемости коленчатого вала двигателя) и высокотемпературная вязкость. Замеры высокотемпературной вязкости производятся при достижении рабочей температуры двигателя, которая составляет в среднем 100° С. Исходя из этого, легко развеять существующий миф о том, что вязкость моторного масла можно определить визуально. При подборе масла следует опираться исключительно на рекомендации производителя автомобиля, на стандарты и классификации.
Современные моторные масла по технологиям их изготовления делят на три категории: минеральные, полусинтетические и синтетические.
Из чего состоит моторное масло, наверняка знает каждый автолюбитель: основа (одно или несколько базовых масел) и пакет присадок. У каждого производителя пакет присадок может включать свои добавки и свою компоновку ингредиентов, что составляет ноу-хау компаний. Базовая же основа классифицируется по группам и, как правило, производится нефтедобывающими компаниями, для которых такое производство является побочным бизнесом, так как основную часть прибыли они получают от производства топлива. По сути, это открытый рынок, на котором закупают базовые масла производители моторных масел. Качество базы может отличаться в зависимости от качества сырой нефти и степени очистки, и это служит основным критерием оценки для уважающего себя производителя моторного масла.
Как мы помним из школьного курса химии, обработка сырой нефти ведется путем ее сепарирования на фракции. Легкие фракции после переработки служат основой для топлива и газов; средние – базовая основа для моторных масел и смазок; тяжелые фракции – для производства технических масел, гудрона, печного топлива и т. д.
Но и базовые масла в чистом виде мало кем используются, а уж изготовить из них моторное масло, отвечающее требованиям современных двигателей просто невозможно. Базу очищают от примесей и только после этого используют в производстве. Чем меньше степень очистки базового масла, тем ниже его качество и соответственно группа, тем дешевле себестоимость его производства.
Существует стандарт API, который делит все базовые масла по категориям качества, и в производстве моторных масел их применяется 5. Чем выше качество, тем выше категория. Для производства минеральных масел используются базовые масла 1-й и 2-й категорий.
Мы не будем перечислять подгруппы и дополнительные способы очистки базовых масел, остановимся лишь на основных признаках этих групп.
Базовые масла 1-й категории получают путем селективной очистки нефти. Средние фракции после сепарирования сырой нефти закачиваются в емкости, куда заливаются растворители. С помощью механической очистки (фильтрование) и химических ингредиентов база очищается от примесей. После чего в нее добавляют пакет присадок – так получаются самые дешевые минеральные масла.
Базовые масла 2-й категории получают путем гидроочистки. То есть масляная основа заливается в специальную емкость, где подвергается определенному давлению и нагреву до определенной температуры, при которой химические примеси отсеиваются и, благодаря воздействию на них атомами водорода, часть агрессивных радикалов нейтрализуется. После чего их также очищают и фильтруют, а в готовую основу добавляется пакет необходимых присадок, регулирующих свойства моторного масла.
Степень очистки базы 2-й категории гораздо выше, чем 1-й, но все же это самые грязные (хоть и самые дешевые) масла.
В странах СНГ основной объем производства масел составляют именно первые две категории.
3-я категория базовых масел (синтетика) – база, очищенная способом гидрокрекинга. Этот способ также подразумевает обработку основы, но под более высоким давлением и более высокой температурой, чем необходимы для масел 2-й категории.
Если рассмотреть цепочку молекул минеральной основы под большим увеличением, то можно увидеть неодинаковые молекулы с длинными цепями нестабильных химических связей. При нагревании крупные молекулы распадаются и минеральная основа кардинально меняет свои свойства (разжижается, становится более химически агрессивной). Многие автолюбители, имеющие опыт заливки минеральных масел, наверняка помнят, что заливали масло одной консистенции, а сливали при следующей замене жидкую субстанцию. Это и есть результат постоянного воздействия высокой температуры на минеральную основу. Поэтому минеральные масла не имеют одинаковых вязкостных характеристик на весь период эксплуатации и крайне ограниченны в сроке службы.
Способ гидрокрекинга основан на том, что при обработке минеральной основы происходит намеренное уничтожение крупных молекул и принудительное деление длинных нестабильных цепочек на короткие, имеющие более устойчивые химические связи. При делении возникают химически агрессивные свободные радикалы. Чтобы их нейтрализовать, основу обрабатывают водородом. После обработки молекулы базового масла становятся более однородными, очищенными от разных механических примесей, более стабильными. И чем интенсивнее основа подвергается процессу гидрокрекинга, тем выше уровень ее качественных свойств. Отсюда и название: гидро – водород, крекинг – деление.
Долгое время между специалистами шли споры, к какой категории отнести гидрокрекинговые масла. По сути это база, полученная путем прямой переработки нефти, то есть минеральной основы. Но по технологии изготовления она ближе к синтетике. Споры утихли, когда с помощью гидрокрекинга путем многократной обработки удалось достичь качества, отвечающего требованиям 4-й категории базовых масел. Впрочем, способ добиваться такого качества экономически не выгоден.
4-я категория базовых масел – полиальфаолифины (PAO). Это безоговорочная 100% синтетика и продукт химической промышленности. База производится из газа этилена, который хоть и встречается в природе в свободном виде, но в очень ограниченных количествах. В нефтеперерабатывающей промышленности этот газ является побочным продуктом нефтепереработки.
Ранее этот газ просто сжигали или использовали, ввиду его антибактериальных свойств и хорошей летучести, в агропромышленном комплексе для хранения овощей и фруктов. Кроме того, обнаружилось еще одно «чудодейственное» свойство газа – он способствовал быстрейшему созреванию плодов. Эти его качества используются поставщиками заморских фруктов и сегодня.
Тем не менее с открытием технологии, позволяющей получить из такого газа стабильную базу для моторного масла, данное направление стало одним из основных для его применения. Такая база полностью лишена вредных механических и химических примесей. Молекулы такого масла более однородны и имеют более прочные по сравнению с минеральной основой химические связи. Названные свойства положительно влияют на устойчивость к высоким температурам и делают характеристики масла стабильными на весь срок эксплуатации.
Резюмируя сказанное, можно сделать следующий вывод. Минеральные масла – это природные ресурсы, готовая форма и свойства. Очищая основу, добавляя в разных пропорциях присадки, производители создают из этой основы моторные масла с весьма ограниченными техническими возможностями. Синтетические же масла – это работа с базовым материалом на молекулярном уровне, то есть создание характеристик, которые нужны каждому отдельному продукту.
5-я категория базовых масел – масла, превосходящие по техническим параметрам 4-ю категорию и сложные эфиры, или, как их еще называют в химической промышленности, эстеры. В природе насчитывается более 5000 их видов. Они имеют свою классификацию и подгруппы, производятся из природных материалов и обладают целым рядом исключительных свойств. Широко применяются в косметике, парфюмерии, медицине и пищевой промышленности, где с их помощью можно синтезировать практически любой запах и вкус.
Другое качество эфиров (эстеров) заключается в их высочайшей маслянистости, с которой не сравнится ни один из известных материалов на сегодняшний день. Как известно, чем выше маслянистость, тем ниже коэффициент трения. Это свойство эстеров было взято за основу при производстве сложноэфирных масел, база для которых изготавливается из жирных органических кислот путем химической реакции со спиртами. По сути это единственная технология, которая не наносит вреда окружающей среде, и такие масла практически полностью биоразлагаемы.
В природе жирные кислоты присутствуют как в организмах, так и в растениях. К примеру, один из производителей добывал эстеры из мякоти кокоса. Но это был дорогой способ производства. После обнаружения нужной кислоты в рапсе, производитель перешел на этот источник. Из этого растения сегодня производят биотопливо, применение которого широко распространено в европейских странах.
Технология производства эстеровых масел в автопром пришла из аэрокосмической промышленности. Сегодня эстеровые масла выпускаются различными производителями <...>
Кроме других положительных качеств, можно отметить термическую стабильность эстеров, их высокую устойчивость к окислению, низкую летучесть и, главное, полярность.
Все мы отлично помним, что основной износ двигателя приходится на так называемый «холодный старт» (80%), то есть в момент запуска двигателя, когда все масло уже успело стечь в поддон картера. Так вот, эстеровые масла, имея отрицательную полярность масляной пленки, притягиваются к ионам металла, которые имеют положительную полярность. Таким образом на поверхности всех внутренних деталей мотора, где задействовано моторное масло, образуется устойчивая масляная пленка.
Пакет присадок
Это основная составляющая любого моторного масла, влияющая на технические свойства конечного продукта. В мире насчитывается всего несколько заводов, производящих присадки. Поэтому и нефтедобывающие компании, производящие моторные масла, и компании, закупающие базовые масла на бирже, сотрудничают с одними и теми же поставщиками.
Разработанная рецептура пакета присадок, как правило, держится в строжайшем секрете. В пакет присадок обычно включаются моющие, противозадирные, противопенные, загущающие и другие ингредиенты. Единственная технология, которая не требует много загустителя – это эстеры. Здесь вязкость конечного продукта обеспечивается природной вязкостью базовой основы.
Что это дает моторному маслу? Загущающие присадки – самое слабое звено в любом моторном масле, так как они боятся высоких температур и нагрузок. Многие производители при производстве специальных спортивных моторных масел зачастую не используют такие присадки. Большое количество загустителя хоть и позволяет создать моторное масло с заданными вязкостными характеристиками, все же не позволяет сохранить их на весь период эксплуатации. То есть по мере возникновения нагрузок такие масла разжижаются из-за потери свойств загустителя и теряют свою основную вязкость. Так и от качества базы, какими бы чудесными присадками не пользовался производитель, будет напрямую зависеть срок службы моторного масла и его характеристики, и поэтому качество конечного продукта у всех разное. Это зависит от имеющихся в арсенале компании технологий и экономической стратегии компании, то есть от того, на какой качественный и количественный сегмент рынка она нацелена.
Теперь мы подошли к вопросу о том, что лучше рекомендовать владельцу автомобиля с изношенным двигателем – полусинтетику или синтетику. Этот вопрос вернет нас к базовым маслам, где минералка – это ограниченный по свойствам продукт, синтетика – результат работы химической промышленности, позволяющей гибко работать с молекулой базовой основы, а полусинтетика – смешивание минеральной и синтетической основы в разных пропорциях. Правильным решением, с технической точки зрения, будет использование полностью синтетических масел как более качественных и превосходящих масла с долей минеральной основы по всем позициям. И степень износа двигателя (включая сальники и прокладки) – это дополнительный аргумент в пользу выбора той синтетики, которая лучше сохраняет свои характеристики в период эксплуатации моторного масла, обеспечивая качественное смазывание деталей, в том числе при холодном пуске. Опираться при этом следует не на первоначальную тягучесть, а на указанные вязкостные характеристики.
Другой вопрос – экономическая целесообразность при выборе между полусинтетикой и синтетикой. И здесь все непросто.
Для изготовления полусинтетики нет международных стандартов и, следовательно, нет никаких требований к производителю. Если мы спросим обычного потребителя, сколько, по его мнению, синтетической основы в готовом полусинтетическом моторном масле, то большинство посчитает, что половина. Между тем производители добавляют в минеральную основу от 1 до 30%. При этом 30% – большая редкость, и такие масла вплотную приближены по стоимости к своим синтетическим конкурентам. Обычно используется от 5 до 15% синтетической основы, а на канистре указываются абстрактные аббревиатуры, наводящие на мысль о половине синтетической основы, или вовсе размывается информация словами «синтетическая основа».
В случае с синтетическими маслами, ввиду отсутствия единого стандарта, регламентирующего процент содержания синтетики, также не все однозначно. Обычно производители добавляют ее чуть более 30%, о чем говорят двусмысленные аббревиатуры. Только в том случае, если производитель указывает на канистре 100% синтетики, можно быть уверенным, что при изготовлении моторного масла использована полностью синтетическая основа.
Есть один нехитрый способ примерно определить, какая основа у конкретно взятого нового моторного масла: достаточно его понюхать. Запах нефти будет свидетельствовать о большом содержании минеральной основы либо базы, полученной с помощью не совсем качественного гидрокрекинга. Химические запахи со слабым сладковатым оттенком – это базовые масла 4-й категории. Масла же 5-й категории для каждого человека несут свой запах, и большинству он представляется мятно-карамельным.
По материалам журнала
"АВТОМАСТЕР", 2015 г.
---------
От себя добавлю, и это "научный факт" - ПАО в маслах "сушит" сальники и прокладки - не всегда такое происходит, и в той или иной степени зависит от используемых в уплотнениях материалов
И в этом может быть причина у тех автовладельцев, кто после минералки или полусинтетики залил синтетику - и обнаружил потеющие или текущие места в двигателе...
Так вот, кроме прочего, ещё и поэтому сейчас известные производители добавляют в рецептуры масел эстеры - они немного "размягчают" сальники
