Jak rozumieć różnice pomiędzy olejami syntetycznymi                                 

"Olej syntetyczny" jest szerokim terminem używanym w odniesieniu do sztucznie wytworzonych baz olejowych wykorzystywanych w produkcji materiałów smarnych. Oleje syntetyczne mogą znacznie różnić się właściwościami, a czasami mogą być wzajemnie niekompatybilne. Aby odpowiednio wybrać olej, którego właściwości będą odpowiadać wymaganiom danego urządzenia, należy zrozumieć różnice pomiędzy wspomnianymi bazami olejowymi.

Co to jest olej ​​syntetyczny?

Syntetyczne środki smarne nie są pochodną ropy naftowej, w przeciwieństwie do konwencjonalnych olejów mineralnych. Oleje syntetyczne są pochodnymi gazu ziemnego i innych substancji bazowych. Na przykład, polialfaolefiny (PAO), które należą do najpopularniejszych syntetycznych baz olejowych, są wytwarzane z etylenu i dekenu (w większości pochodzących od gazu ziemnego). W procesie polimeryzacji, całkowicie od podstaw tworzone są cząsteczki wykazujące szereg korzystnych cech. W przeciwieństwie do olejów mineralnych, w których dana partia oleju może zawierać miliony różnych struktur cząsteczkowych, w przypadku oleju syntetycznego cząsteczki wykazują bardziej jednorodne wielkości i kształty. Uzyskuje się dzięki temu smary o bardziej stałych właściwościach i przewidywalnych okresach stosowania.

Korzyści ze stosowania olejów syntetycznych

Prawdopodobnie największą zaletą związaną ze stosowaniem olejów syntetycznych jest wydłużenie okresów pomiędzy wymianami. Wynika to w dużej mierze z jednolitej budowy cząsteczek i braku struktur aromatycznych. Cząsteczki te są znacznie bardziej wytrzymałe i lepiej znoszą trudne warunki pracy, spowalniając proces oksydacji i rozpadu termicznego.

Koleją zaletą jest wzrost indeksu lepkości. Indeks lepkości jest to relacja pomiędzy zmianą lepkości oleju do zmiany temperatury. Im wyższy indeks lepkości, tym mniejsze względne zmiany lepkości wraz z temperaturą. Pozwala to zachować stałą lepkość w szerokim zakresie temperatur, w jakich olej jest eksploatowany, bez konieczności zmiany jego klasy lepkości w zależności od pory roku. Oleje syntetyczne posiadają również lepsze parametry w niskich temperaturach, charakteryzując się niską temperaturą krzepnięcia.

Dla większości turbinowych układów hydraulicznych powszechnym wymogiem jest ognioodporność. W większości takich systemów w celu osiągnięcia ognioodporności stosuje się olej syntetyczny. Jedną z właściwości, które zwiększają ognioodporność oleju jest jego temperatura zapłonu. Jest to temperatura, w której płomień rozprzestrzenia się na powierzchni oleju. Oleje syntetyczne mają zwykle wyższe temperatury zapłonu niż ich odpowiedniki mineralne.

Według badań rynkowych ok. 55% specjalistów stosuje w swoich zakładach zarówno oleje na bazach syntetycznych jak i mineralnych.

Oleje syntetyczne nie tylko oparte są na bazach olejowych wysokiej klasy, ale przy ich produkcji stosowane są zwykle wysokiej klasy dodatki. W rzeczywistości, wiele zalet, które powszechnie przypisuje się olejom syntetycznym to zasługa stosowanych dodatków.

Wady olejów syntetycznych

Największą wadą stosowania olejów syntetycznych jest wyższy koszt. Ich cena może być od trzech do 15 razy wyższa niż olejów mineralnych. Jeśli rozważa się przejście z olejów mineralnych na syntetyczne, należy upewnić się, czy korzyści z ich stosowania zrekompensują poniesione koszty. Dodatkowe nakłady są rekompensowane, mi.in. przez wydłużenie okresów między wymianami oleju, konsolidację produktu, czy zmniejszenie awaryjności urządzeń.

Inną kwestią, którą należy wziąć pod uwagę stosując oleje syntetyczne jest problem z ich kompatybilnością. Wiadomo, że niektóre oleje syntetyczne mogą powodować pęcznienie uszczelek i zmniejszenie przepływu oleju, podczas gdy inne mogą rozpuszczać materiały uszczelniające, doprowadzając do przecieków, co może skutkować poważnymi awariami urządzenia.

Niektóre oleje syntetyczne, nie tylko stwarzają problemy niezgodności z uszczelnieniami, ale większość z nich nie jest kompatybilna z innymi olejami. Wiadomo, że oleje na bazie polialkilenoglikolu (PAG) są niezgodne z olejami mineralnymi, chociaż bazy PAG rozpuszczalne w oleju (zwykle nazywane OSPs- oil-soluble PAGs) w znacznym stopniu eliminują tą wadę. W przypadku, gdy oleje mineralne i oleje PAG tworzą niezgodną mieszaninę, powstaje galaretowata masa, która zatyka przewody i może prowadzić do braku smarowania, a w efekcie do awarii urządzenia. Inne niezgodności w przypadku olejów syntetycznych dotyczą farb, materiałów stosowanych w produkcji połączeń elastycznych i niektórych dodatków uszlachetniających.

Estry syntetyczne, takie jak estry fosforanowe, polioli-estry i di-estry są również narażone na hydrolizę. Hydroliza jest reakcją chemiczną zachodzącą pod wpływem wody, która może spowodować wzrost liczby kwasowej, zmniejszenie lepkości i możliwość powstawania laków.

Rodzaje olejów syntetycznych

Polialfaolefiny zostały uznane za najbardziej powszechne bazy olejowe stosowane w produkcji olejów syntetycznych. Są one stosowane w prawie wszystkich rodzajach urządzeń, z wyjątkiem sprężarek o wysokim ciśnieniu wylotowym, gdzie powodowały odkładanie się osadów. Oleje PAO mieszają się z olejami mineralnymi i mają dobre właściwości deemulgacyjne.

Oleje na bazie glikolu polialkilenowego są używane w niektórych sprężarkowych układach chłodniczych, jak również do produkcji płynów hamulcowych, olejów do przekładni ślimakowych oraz olejów do turbin gazowych. Ich wyjątkowe właściwości polegają na tym, że wraz ze starzeniem się oleju nie tworzą depozytów. Oleje na bazie PAG mają również naturalną zdolność do wymywania osadów lakowych powstałych w wyniku stosowania innych materiałów smarnych. Jeżeli baza olejowa powstała w wyniku polimeryzacji tlenku etylenu, uzyskany materiał jest rozpuszczalny w wodzie i często jest stosowany do produkcji płynów hamulcowych.

Di-estry są często stosowane w sprężarkach, a ich połączenie z olejami PAO skutkuje lepszą rozpuszczalnością dodatków uszlachetniających. Di-estry posiadają właściwości higroskopijne, co oznacza, że pochłaniają wilgoć. Mają wysoki indeks lepkości, a także niską temperaturę krzepnięcia, a więc pozostają płynne w niskich temperaturach.

Oleje na bazie silikonu posiadają najwyższe indeksy lepkości i jedne z najwyższych poziomów stabilności termicznej i oksydacyjnej. Bazy te są przede wszystkim wykorzystywane w układach pracujących w warunkach wysokich temperatur i do produkcji niektórych płynów hamulcowych. Zazwyczaj są one bardzo kosztowne. Ponadto, produkty uboczne utleniania mają właściwości cierne i mogą przyczyniać się do nadmiernego zużycia urządzenia. Silikony są chemicznie obojętne, co sprawia, że ​​trudno mieszają się z dodatkami.

Ogólnie rzecz biorąc, oleje syntetyczne mogą bardzo korzystnie wpływać na dowolny układ smarowania, ale muszą być dostosowane do wymagań urządzenia tak, aby uzyskać optymalne korzyści. Dokonując przejścia z olejów mineralnych na syntetyczne, należy przepłukać system, aby zminimalizować ewentualne problemy wynikające z niezgodności zastosowanych materiałów smarnych. Zrozumienie zalet i wad syntetycznych baz olejowych, pozwoli optymalnie wykorzystać zalety wynikające z zastosowania olejów.