Дневник разработчика моторных масел

[AdDream 379]

Дневник разработчика моторных масел

Тема серьезная, хихоньки и оффтоп оставляем при себе! Относимся к друг другу без ревностей и уважительно! (torcon)

 

Приветствую всех читателей форума! Начну с небольшого вступления.

В конце 2020 г я присоединился к Ойл-Клабу для того, чтобы мониторить обратную связь по продуктам, разработкой которых я руководил, будучи сотрудником отечественной компании, производящей масла. Почти год все ограничивалось только просмотром обсуждений. Отсутствие ответов на вопросы форумчан привело к обрастанию продуктов огромным количеством мифов, догадок и заблуждений. В такой ситуации, по моему мнению, единственно правильным решением было дать развернутые ответы на вопросы потребителей. Данную позицию удалось донести до руководства, и в конце 2021 г я начал отвечать на вопросы форумчан в качестве представителя компании.

В 2021 г году Ойл-Клаб уже перерос уровень дискурса в формате гуталин/веретенка, синтетика/минералка. Вопросы стали гораздо глубже и интереснее, касались применения различных базовых масел, полимерных загустителей, требований спецификаций производителей техники. Обсуждения анализов из сравнений масел по температуре вспышки и температуры застывания доросли до испаряемости по Noack и динамической вязкости CCS. Вот тут и наметилась интересная проблема, решения которой я в тот момент не нашел.

Ответы на некоторые вопросы форумчан, например, требовали раскрытия подробностей о составе продукта или публикации определенных исследовательских результатов. Работа под крылом коммерческой организации на такие шаги идти естественно не позволяла ввиду наличия различных форм NDA и т.п. И это не говоря уже о корпоративных принципах по типу «не говорим о недостатках продуктов», «не делимся секретными разработками», «не допускаем ошибок» и т.д.

Мне такие «корпоративные» принципы никогда не были близки. Для исследователя отрицательный результат — тоже результат, возможность улучшить продукт и открыть что-то новое. А обмен информацией — основной инструмент для улучшения технологических процессов и самих продуктов.

К счастью, с начала этого года у моей команды появилась возможность отказаться от этих принципов и сформулировать свои. Основа нашей деятельности — это честность и открытость. Чтобы наглядно продемонстрировать следование этим принципам, я решил написать на форуме серию статей о разработке различных продуктов.

Пока план статей выглядит так:

1) Разбор рецептуры готового масла. Алгоритм разработки нового продукта. Логика, стоящая за принятием различных решений.
2) Разработка моторных масел для персонального транспорта на примере 5-ти продуктов различных классов вязкости.
3) Пакеты присадок для моторных масел. Составляющие и их функционал.
4) Разработка уникальных продуктов. Специфические решения.

Дальнейшие темы для статей будут зависеть от интереса пользователей и полученных запросов. Так, например, мне кажется достаточно интересной мысль о разработке продукта вместе с читателями форума в формате «по заявке» или исследование коммерчески нецелесообразных решений просто забавы ради.

 

Первая статья уже была опубликована в блоге. По совету администратора форума решили создать тему в разделе моторные масла общая. Следующие статьи скорее всего будем постить сюда же:

 

Статьи:

1. Разбор рецептуры готового масла. Алгоритм разработки нового продукта. Логика, стоящая за принятием различных решений.

2. Сравнение продуктов разных классов вязкости в рамках одной спецификации.

[ValeRus 3,301]

AdDream укажите компанию, на которую работаете, так будет честно и мы будем знать, что в этой компании есть такие люди и, возможно, изменим свое потребительское отношение к ней.

Edited August 14 by ValeRus

[AdDream 379]

Перейдем к первой статье.

 

Разбор рецептуры готового масла. Алгоритм разработки нового продукта. Логика, стоящая за принятием различных решений.
 

Для компонентного разбора я выбрал моторное масло 5W-20 API SP; ILSAC GF-6A.

 

Таблица 1 

5W-20 API SP; ILSAC GF-6A
Компонент	Содержание, % масс	Краткое описание
VHVI-4 ТАТНЕФТЬ	21,37	Базовое масло группы III API производства АО «ТАНЕКО»
VHVI-6 ТАТНЕФТЬ	70	Базовое масло группы III API производства АО «ТАНЕКО»
ZL-D760	0,28	Стирол-изопреновый сополимер (модификатор вязкости) Китай
Максойл Д марка А	0,3	Депрессорная присадка производства ООО «МАКС НН»
AdDream PC1602	8,05	Пакет присадок производства ООО «Нефтехимия Восток»

 

Подробнее о каждом компоненте:

Таблица 2

VHVI-4 ТАТНЕФТЬ
Показатель, ед. изм.	Значение
Кинематическая вязкость при 100 °С, мм2/с	4,54
Кинематическая вязкость при 40 °С, мм2/с	21,27
Испаряемость по Noack, %	13,5
Динамическая вязкость CCS (проворачиваемость) при -30 °С, мПа*с	1500

 

Таблица 3

VHVI-6 ТАТНЕФТЬ
Показатель, ед. изм.	Значение
Кинематическая вязкость при 100 °С, мм2/с	6,09
Кинематическая вязкость при 40 °С, мм2/с	33,39
Испаряемость по Noack, %	5,9
Динамическая вязкость CCS (проворачиваемость) при -30 °С, мПа*с	3800

 

Таблица 4

ZL-D760
Модификатор вязкости (загуститель).  Гидрированный стирол-изопреновый сополимер (SSI < 20)

 

Таблица 5

Максойл Д марка А
Депрессорная присадка. Предназначена для улучшения низкотемпературных свойств масла. Представляет собой вязкий концентрат полиалкилметакрилата в минеральном масле селективной очистки
Показатель, ед. изм.	Значение
Кинематическая вязкость при 40 °С, мм2/с	805

 

Таблица 6

AdDream PC 1602
Пакет присадок к моторному маслу для легковых автомобилей
Показатель, ед. изм.	Значение
Кинематическая вязкость при 100 °С, мм2/с	90
TBN, мг КОН/г	84
Содержание кальция, % масс.	1,23
Содержание магния, % масс.	0,72
Содержание цинка, % масс.	1,06
Содержание фосфора, % масс.	0,99
Содержание молибдена, % масс.	0,10
Содержание бора, % масс.	0,21

 

Далее представим нашу рецептуру в виде, в котором она окажется на производстве (Таблица 7). Слева для сравнения поместим уже упомянутую Таблицу 1.

 

Таблица 7

Компонент	Содержание, % масс		Компонент	Содержание, % масс
VHVI-4 ТАТНЕФТЬ	21,37		VHVI-4 ТАТНЕФТЬ	16,98
VHVI-6 ТАТНЕФТЬ	70		VHVI-6 ТАТНЕФТЬ	70
ZL-D760	0,28		6 % Раствор загустителя ZL-D760 в VHVI-4	4,67
Максойл Д марка А	0,3		Максойл Д марка А	0,3
AdDream PC1602	8,05		AdDream PC1602	8,05

 

Как вы можете заметить, часть базового масла VHVI-4 уходит на изготовление раствора загустителя. На производствах технологический процесс осуществляют в две стадии. Сперва производят раствор твердого полимера в базовом масле и только потом этот раствор вводят в масло. Делается это, потому что полимер растворяется в базовом масле в течение нескольких часов при температуре ≈ 120 °С. Моторные масла смешивают при температурах 50-60 °С, и процесс этот длится обычно не более 2-х часов (в зависимости от возможности площадки производителя).

Теперь подробнее о том, как компоненты влияют на физико-химические свойства готового масла.
 

Таблица 8

5W-20 API SP; ILSAC GF-6A
Компонент	Содержание, % масс	Краткое описание
VHVI-4 ТАТНЕФТЬ	16,98	Смесь этих двух компонентов называют базовой смесью. У технологов есть возможность регулировать кинематическую вязкость базовой смеси меняя соотношение этих двух компонентов. Делается это для того чтобы при изменения параметров сырья получать целевые значения физ-хим параметров готового масла.
VHVI-6 ТАТНЕФТЬ	70
6 % Раствор загустителя ZL-D760 в VHVI-4	4,67	Модификатор вязкости. Внедрение данного компонента позволяет сделать ваше масло всесезонным. То есть выйти на необходимое значение КВ при 100, имея базовую смесь, способную провернуться и прокачаться при заданных температурах.
Максойл Д марка А	0,3	Депрессор. Улучшает низкотемпературные свойства масел.
AdDream PC1602	8,05	Пакет присадок. Ввод данного компонента строго регламентирован. Производители масел следуют рекомендациям производителей присадок, так как именно вторые занимаются тестами моющих, диспергирующих, противоизносных, антиокислительных и других свойств масла.

 

Базовая смесь — инструмент разработчика и технолога для регулирования таких параметров как проворачиваемость и испаряемость. Чем выше вязкость вашей базовой смеси, тем хуже CCS, но тем, в свою очередь, ниже Noack. Среди потребителей масел бытует мнение о том, что ПАО обладают меньшей испаряемостью, чем базовые масла гидрокрекинга. Это не совсем так. На самом деле испаряемость ПАО и базовых масел группы III сопоставимы и находятся на примерно одном уровне для аналогичных классов вязкости (например, VHVI-6 и ПАО-6). В свою очередь ПАО обладают лучшими низкотемпературными свойствами (в частности проворачиваемостью). Это позволяет увеличить вязкость базовой смеси (использовать больше базового масла с вязкостью 6 и остаться в рамках требований для CCS по стандарту SAE J 300. Чем выше будет вязкость вашей базовой смеси, тем меньше вам потребуется модификатора вязкости.
 

К нему и перейдем. В данной рецептуре мы имеем базовую смесь с вязкостью 5,74 мм²/с при 100 °С. Целевое значение вязкости для нашего масла 8,4 мм²/с при 100 °С. Для того чтобы достичь этого значения, мы в нашу базовую смесь добавляем раствор загустителя. Кинематическая вязкость 6%-го раствора ZL-D760 в VHVI-4 равняется 190 мм²/с при 100 °С. Чтобы загустить наше масло до 8,4 мм²/с, достаточно 4,67 % масс. раствора загустителя (0,28% масс. твердого полимера). Именно количество полимера влияет на индекс вязкости вашего продукта. Так в аналогичном продукте класса вязкости 0W-20 ИВ выше, так как разработчики загущали базовую смесь меньшей вязкости, а в аналогичном продукте класса вязкости 5W-30 (чем в 5W-20) ИВ выше, потому что ту же базовую смесь вы загущаете до большей вязкости. Высокий или низкий индекс вязкости не показатель того, плохое масло или хорошее. Это просто следствие того, какое количество полимера требует заданный класс вязкости. Масла с меньшим кол-вом загустителя хороши стойкостью к деструкции, меньшим образованием отложений. Масла с большим количеством загустителя способствуют экономии топлива. БОЛЕЕ НАГЛЯДНО ЗАВИСИМОСТЬ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОТ КОЛИЧЕСТВА ЗАГУСТИТЕЛЯ БУДЕТ РАССМОТРЕНА В СТАТЬЕ 2.

Депрессорная присадка  

Улучшает низкотемпературные свойства масла, задерживает образование гелеобразной матрицы до более значительного снижения температур, уменьшает вклад кристаллов парафина в общую вязкость масла. Данный механизм основан на прерывании роста кристаллов парафина в направлении, перпендикулярном их плоскости. В следствие ввода депрессорной присадки в масле улучшаются такие свойства, как температура застывания, индекс гелеобразования и прокачиваемость (динамическая вязкость MRV).

Пакет присадок. Активные элементы, которые вы обычно видите в анализах масел — компоненты пакетов присадок. Также TBN и сульфатная зола зависят исключительно от пакета присадок. ИНФОРМАЦИЯ О ПАКЕТАХ ПРИСАДОК БУДЕТ ПОДРОБНО ПРЕДСТАВЛЕНА В СТАТЬЕ 3.

 

Кратко Алгоритм действий при разработке продукта можно представить в следующем виде:

1. Анализ технического задания и референсов.

2. Подбор сырья.

3. Подбор базовой смеси, обеспечивающей нужные свойства (CCS, Noack).

4. Подбор необходимого количества загустителя.

5. Смешение компонентов, анализ полученного масла.

6. Корректировка параметров с использованием информации, представленной выше.

7. Получение продукта соответствующего всем параметрам технического задания.

8. Постановка на производство.

 

 

Итоговые физико-химические характеристики готового масла представлены в Таблице 9.
 

Таблица 9

5W-20 API SP; ILSAC GF-6A
Показатель, ед. изм.	Значение
КВ при 100 °С, мм2/с	8,40
КВ при 40 °С, мм2/с	48,09
ИВ	151
Noack, %	6,9
CCS -30 °С, мПа*с	5539
MRV -35 °С, мПа*с	14424
Температура застывания, °С	-43
TBN, мг КОН/г	6,8
Содержание кальция, ppm	988
Содержание магния, ppm	583
Содержание цинка, ppm	856
Содержание фосфора, ppm	794
Содержание молибдена, ppm	80
Содержание бора, ppm	182
Сульфатная зола, % масс	0,76
HTHS 150 °С, мПа*с	2,8

 

Надеюсь, информация была полезной, и рассчитываю получить ваши вопросы. От них будут зависеть темы следующих статей.

[AdDream 379]

4 часа назад, torcon сказал:

AdDream главное без рекламы пожалуйста среди текста, иначе модераторы снесут.

 

В блоге уже были похожие комментарии. Эта история не для коммерции.
Я оставлю тут ссылку на статью, чтоб все понимали, на что я ссылался. И если можно, закрепите предыдущее сообщение (статей планирую несколько, чтоб не потерялись среди сообщений)

 

[AdDream 379]

3 часа назад, ValeRus сказал:

AdDream укажите компанию, на которую работаете, так будет честно и мы будем знать, что в этой компании есть такие люди и, возможно, изменим свое потребительское отношение к ней.

Компания Нефтехимия Восток называется. Масел не производим никаких. Оказываем сервисные услуги по подбору пакетов присадок и разработке рецептур. Еще пакеты блендим на китайских компонентах на арендованной площадке. И тестируем (тесты в статье 3 по плану показать). Но там мощности 20тн в месяц, поэтому рекламировать особо нечего.

[AdDream 379]

3 часа назад, BECHA сказал:

ссылку на статью дайте, если конечно NDA позволяют

Скользитель!

Ниже сама статья. Никаких НДА нет, в этом вся суть) Масел тоже не производим. Поэтому просто информация о том, как масло изнутри выглядит по компонентам.

[AdDream 379]

3 часа назад, ArmActiv сказал:

Маска я Вас знаю

 Мы не прячемся. В интернете можно найти информацию по запросу о компании. Только вы скорее всего про товарища моего думаете))

[AdDream 379]

3 часа назад, Styler сказал:

Тогда не по статусу будет говорить что-то типа "MB 229.5 5W-40 говно, лейте вместо него ILSAC тридцатку и будет вам счастье". В общем, снова появятся ограничения в риторике, которые нам не нужны

К счастью, нет никаких ограничений. Мы, чтобы этих ограничений не было, просто не производим масла)

[Pilot6 58]

Интересно а итоговые характеристики откуда берутся? Это требования API и ILSAC или что-то иное?

 

И конечно самое интересное что за пакет присадок. Вы имеете отношение к их разработке, или это абстрактно? Без этого не так интересно. Понятно что есть готовый пакет под стандартные требования, и готовая методика куда их добавлять.

Edited August 14 by Pilot6

[AdDream 379]

2 часа назад, Эдельвейс сказал:

Простите, а кто и с кем будет обмениваться информацией ?

Надеюсь, что мы и пользователи форума. В контексте первого сообщения - обмен информацией между технологами и исследователями  разных российских площадок.

[AdDream 379]

4 минуты назад, Pilot6 сказал:

Интересно а итоговые характеристики откуда берутся? Это требования API и ILSAC или что-то иное?

Все верно. И еще спецификации производителей оборудования.
Как пример:
масло заявлено как ACEA A3/B4; MB 229.5
а нам нужно установить норму по показателю испаряемость по Noack.
Смотрим в требования ACEA 2016: ≤13

Дальше требование MB 229.5 : ≤10
Следовательно, у масла, имеющего обе спецификации в заявке ноак должен быть не более 10.
Ну и все остальное по той же логике.

[SL1 3,232]

AdDream А что там с концентрацией противопенного компонента?

[AdDream 379]

2 минуты назад, SL1 сказал:

AdDream А что там с концентрацией противопенного компонента?

Он в пакете. Если пересчитать в процентах массы на все масло, то его там 30ppm.

 

17 минут назад, Pilot6 сказал:

 

И конечно самое интересное что за пакет присадок. Вы имеете отношение к их разработке, или это абстрактно? Без этого не так интересно. Понятно что есть готовый пакет под стандартные требования, и готовая методика куда их добавлять.

Про компоненты пакетов и тесты для них в статье 3 напишу. 
Ну и от того как модераторы отнесутся к этому. тут наверно можно рекламу усмотреть. Заявленные пакеты мы блендим сами из китайских компонентов. 

[Pilot6 58]

7 минут назад, AdDream сказал:

Ну и все остальное по той же логике.

Тогда это очень интересная тема! До известных событий всё было скучно. На каждый набор требований был пакет (можно выбрать от разных поставщиков) с инструкцией. А сейчас если приоткроете "кухню", то будет шикарно.

[Аргентум 4,936]

5 часов назад, AdDream сказал:

Noack и динамической вязкости CCS. Вот тут и наметилась интересная проблема, решения которой я в тот момент не нашел.

 

интересная проблема? ) какая? если не секрет..

А если вдруг секрет - интересная проблема на ногах из Noack (не интересно) и CCS? Или связи нет.