Дневник разработчика моторных масел

[AdDream 654]

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.

3. Пакеты присадок к моторным маслам. Составляющие и их функционал.

4. «3.5. О чем говорят коллеги»

5. Создание всесезонного моторного масла без применения традиционных модификаторов вязкости.

6. Создание калькулятора сульфатной золы

Калькулятор зольности AdDream

[AdDream 654]

2 минуты назад, Аргентум сказал:

 

интересная проблема? ) какая? если не секрет..

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

 

5 часов назад, AdDream сказал:

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.

Видимо мне над слогом надо будет еще поработать) Вот так предложения связаны между собой

[Euro 2 156]

28 минут назад, AdDream сказал:

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

 

Трудно создать 5W-20, без полимерного загустителя совсем? Как этот нынче модно

[lord0478 833]

AdDream Благодарю за познавательную статью, так сказать "крупными мазками"!

Пожалуйста, дополните Вашу таблицу оптовым ценником на каждый компонент, это инфа  придаст еще дополнительную окраску в виде некой сырьевой себестоимости разрабатываемого продукта. 

[AdDream 654]

4 минуты назад, Euro сказал:

 

Трудно создать 5W-20, без полимерного загустителя совсем? Как этот нынче модно

Не трудно. Делали, когда-нибудь расскажу. Статья 4 подходит по теме. В нее и включу

[Nonconfo 1 377]

1 час назад, AdDream сказал:

рассчитываю получить ваши вопросы

Если ТЗ на 25w-40, какую композицию базовой смеси вы бы взяли?

А 20w-50 минеральное?

Изменено 14 августа 2023 пользователем Nonconfo

[ArmActiv 858]

AdDream Это я так... пошутил. Да нет, хоть мы с Вами и не знакомы очно, заочно я имею кое-какое представление. А насчет Вашего товарища, я и не думал, что он тут будет писать что-то, немного не его ипостась.

Успехов.

[AdDream 654]

17 минут назад, Nonconfo сказал:

Если ТЗ на 25w-40, какую композицию базовой смеси вы бы взяли?

А 20w-50 минеральное?

SN400/И40 + BS в обоих случаях

[Polymerium 6 706]

1 час назад, AdDream сказал:

 

 

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.

Выглядит словно на калькуляторе посчитали.

Особенно классно пакет, когда в среднем по рынку именно у производителей пакетов - вязкость его в диапазоне 160-200, у вас 90. Эти 90 получаются, когда пакет собрать из готовых компонентов, кои не зря именуют бустерами когда они поотдельности. Вы уже второя контора после вмп авто, решившая что смешать все готовые компоненты = пакет. У вас не пакет, а нестабильная субстанция из компонентов, которая может уезжать в любую сторону. Производство пакетов, это практически в некотором роде синтез, гдн пакет делают из полуфабрикатов, тк как минимум щелочные металлы в готовом виде это не то, что можно просто смешать и радоваться. 

Было бы всё так просто, производство пакетов выглядело было в разы более просто и примитивно, чем блендинг товарных масел. Занавес.

[Nonconfo 1 377]

13 минут назад, AdDream сказал:

SN400/И40 + BS в обоих случаях

без загустителя можно делать?

А если бы в ТЗ было написана задача на канистре написать что-то типа Синтетик технолоджи? Ну в смысле полусинь.

[DRON 33 15 011]

10 минут назад, Nonconfo сказал:

без загустителя можно делать?

А если бы в ТЗ было написана задача на канистре написать что-то типа Синтетик технолоджи? Ну в смысле полусинь.

ТЫЦ

[Nonconfo 1 377]

Polymerium DRON 33 

У меня вопрос был про 25w-40 и 20w-50. Вы о чем?

Метеора сороковки и пятидесятки нет анализов выложенных, я пока не могу посмотреть.

[Polymerium 6 706]

10 минут назад, Nonconfo сказал:

Я знаю и верю, просто не было еще данных по 40 и 50, только 20 и 30

Как видим там ccs 20000, а по sae j300 - минус 15, предел 9500 для 20W. Думаю теперь всё понятно.

Вот как так вышло, что именно при минус 15, уже как 2 месяца назад почти, заказали в УРЦ анализ по ccs.... ведь масло моноградное. Словно я вернулся в прошлое и сказал "там появиться технолог с авито, закажи метеор B50 по ccs на минус 15, пригодится" 

[AdDream 654]

18 минут назад, Polymerium сказал:

Выглядит словно на калькуляторе посчитали.

Особенно классно пакет, когда в среднем по рынку именно у производителей пакетов - вязкость его в диапазоне 160-200, у вас 90. Эти 90 получаются, когда пакет собрать из готовых компонентов, кои не зря именуют бустерами когда они поотдельности. Вы уже второя контора после вмп авто, решившая что смешать все готовые компоненты = пакет. У вас не пакет, а нестабильная субстанция из компонентов, которая может уезжать в любую сторону. Производство пакетов, это практически в некотором роде синтез, гдн пакет делают из полуфабрикатов, тк как минимум щелочные металлы в готовом виде это не то, что можно просто смешать и радоваться. 

Было бы всё так просто, производство пакетов выглядело было в разы более просто и примитивно, чем блендинг товарных масел. Занавес.

 

Вот сюда это повторите

 

 

И вот сюда

 

Могу еще , лубризол и инфинеум приложить.

Про синтез тоже забавно. Где работали и учились не секрет? 
Мне вот в масляном хогвартсе рассказывали, что последний блок на производстве присадок называется: "Блок компаундирования пакетов присадок".
А еще нашим сотрудникам довелось поработать во всех крупных российских компаниях производителей масел.

На всякий выписка из тех регламента уже реализованного проекта одной из российских топ-3 компаний:
 

Процесс компаундирования пакетов присадок осуществляется в аппарате с

рамным перемешивающим устройством.

Загрузку сырьевых компонентов в мешалки компаундирования целесообразно

выполнить самотеком из емкостей-дозаторов либо при помощи насосов из емкостей

хранения товарно-сырьевого участка.

Больше всего в людях с минимальной компетенцией меня поражает их непреодолимая уверенность в себе (до первой профессиональной оппозиции)

У меня нет цели вас разоблачать или переубеждать. Занимайтесь своим делом дальше, желаю вам успехов. Просто не вводите людей в заблуждение. Хотя бы в этой теме.
Впредь на ваши комментарии отвечать не буду. История не про коммерцию повторюсь. Всем кого смущает пакет, предлагаю заменить его в своем воображении на Richful  6189 или Hitec 11458 (все +/- одинаково будет выглядит с минорными отклонениями в сторону разных базовых масел)

[Tattooed_arm 1 353]

13 минут назад, Nonconfo сказал:

Это наверное 25w-50. В 25 думаю пройдет. Похоже, но я плохо сформулировал. Меня скорее интересовала 25w-40 c

Вязкость низкотемпературная (CCS) при -25ºC, мПа*с

6450

Как такое намешать?

 

Тебе нужно 25w при этом заказываешь CCS от 10W?  Это тебе к экстриму с их 0-5W

[Nonconfo 1 377]

1 минуту назад, Tattoed.arm сказал:

Тебе нужно 25w при этом заказываешь CCS от 10W?

Имеешь ввиду такого не бывает? ))