Basisolie voor smeermiddelen

Er bestaan verschillende soorten basisoliën voor smeermiddelen:

• Minerale basisolie bekomt men door destillatie van aardolie en raffinage.
• Synthetische basisoliën zijn hydrogekraakte of gehydro-isomeriseerde basisvloeistoffen verkregen door diepgaande conversie (moleculair kraken, herstellen en afwerken) van zware aardolie (hydrokraken), paraffine of nafta (hydro-isomerisatie).
• Plantaardige basisolie wint men uit pijnboompitten, koolzaad, arachide, palm, ricinus etc. en dienen als basis voor biologisch afbreekbare smeermiddelen.

Indeling volgens verbindingen

De oliën die men uit het raffinageproces verkrijgt, kan men indelen aan de hand van het soort bindingen tussen de koolstof- en waterstofatomen waaruit de olie hoofdzakelijk is opgebouwd. Drie verbindingen zijn te onderscheiden: alkanen (parafinnen), naftenen en aromaten. De oliën deelt men dus volgens deze verbindingen in.

Bij paraffinische oliën overheersen alkanen in de olie, bij naftenische oliën de naftenen en bij aromatische oliën de aromaten.

Paraffinische oliën bestaan voornamelijk uit verzadigde koolwaterstofverbindingen met een rechte structuur. Het soortelijk gewicht is redelijk laag (0.8 – 0.9).
Naftenische oliën bestaan hoofdzakelijk uit verzadigde koolwaterstofverbindingen met een ringvormige structuur. Het soortelijk gewicht is relatief hoog (0.9 – 0.95).
Aromaten zijn onverzadigde koolwaterstofverbindingen met een ringvormige structuur. Ze bevatten per molecule minder waterstofatomen dan de naftenen.

Samengevat

Paraffinische koolwaterstoffen: rechte ketens bijv. 2.3 trimethylpentaan C8H18
Naftenische koolwaterstoffen: gesloten ketens, verzadigde verbindingen bijv. C10H20
Aromatische koolwaterstoffen: gesloten ketens met onverzadigde (= dubbele) bindingen bijv. benzeen C6H6

Van smeeroliefractie tot basisolie

De smeeroliefractie, afkomstig van het raffinageproces, moet namelijk vele behandelingen ondergaan. Ongewenste bestanddelen zoals zwavel-, stikstof- en zuurstofverbindingen en onverzadigde koolwaterstoffen verwijdert men.
Hierdoor ontstaat een kleurverbetering en een verbeterde weerstand tegen veroudering (oxidatiestabiliteit). Bij de zuivering van de smeeroliefractie is bijvoorbeeld de graad van kwaliteitsverbetering afhankelijk van de latere toepassing. Voor motoroliën gelden bijvoorbeeld andere eisen dan voor turbine-oliën.

De gezuiverde smeeroliefractie noemt men namelijk basisolie. De kwaliteit en de eigenschappen van de basisolie zijn dus in het bijzonder afhankelijk van de herkomst van de ruwe olie, de destillatie en de zuivering die de olie ondergaat tijdens het raffinageproces.

Van basisolie tot smeermiddelen

Een ‘dope’ of additief is een stof die men in kleine hoeveelheden aan een materiaal toevoegt om bestaande eigenschappen te verbeteren en/of om nieuwe eigenschappen te creëren. Een smeermiddel bestaat dus uit basisolie en één of meerdere additieven.
De toevoeging van additieven aan smeermiddelen heeft bijgevolg pas zin als de kwaliteit van de basisolie goed is. Inferieure basisolie zal nooit leiden tot een kwaliteitsproduct, ongeacht de toegevoegde additieven. Anders gezegd, goede eigenschappen van de basisolie zijn dus van groot belang voor de productie van smeermiddelen.

Fysische eigenschappen van basisoliën

1. Dichtheid

   De dichtheid is het aantal kilogram per kubieke meter product bij 15°C. De dichtheid van olie bedraagt ongeveer 900 kg/m3. Met een aerometer meet men de dichtheid. Aan de dichtheid kan men dus soms de afkomst van de olie bepalen, bijvoorbeeld lage dichtheid van paraffinische oliën.

2. Vlampunt

   Het vlampunt is de laagste temperatuur waarbij de vloeistof, onder genormaliseerde omstandigheden, zoveel damp ontwikkeld waarbij deze met de aanwezige lucht een ontvlambaar mengsel vormt. Hoe hoger het vlampunt, hoe minder lichte bestanddelen de olie bevat.

3. Stolpunt

   Het stolpunt is de laagste temperatuur waarbij vloeien van de olie wordt waargenomen. Het stolpunt is bijvoorbeeld van belang als de olie bij lage temperaturen dienst moet doen, bijvoorbeeld tijdens de winter of bij koelcompressoren. Ook aan de hand van het stolpunt van de basisolie kan iets over de herkomst van de olie gezegd worden. Naftenische oliën hebben van nature lagere stolpunten dan paraffinische.

4. Kleurbepaling

   Uitgezonderd van oliën die als grondstof voor medicinale producten dienen, is er bijvoorbeeld geen of nauwelijks verband tussen de kleur van olie en de geschiktheid voor een bepaalde toepassing. Aan een smeermiddel voegt men soms kleurstof toe uit het oogpunt van herkenning om zo vergissingen te voorkomen. Over de conditie van de olie kan iets gezegd worden bij vergelijking van de kleur van gebruikte olie met de kleur van nieuwe olie.

5. Viscositeit

   De viscositeit is een grootheid die de weerstand van een vloeistof tegen vloeien aangeeft. Deze weerstand ontstaat door onderlinge wrijving van de vloeistofdeeltjes, ook wel inwendige wrijving genoemd. Hoe groter de wrijving, hoe hoger de viscositeit en hoe lager de neiging tot vloeien. Eenvoudig gezegd is viscositeit de stroperigheid van een vloeistof. Viscositeit is een zeer belangrijke eigenschap bij smeerolie. Bij smering van lagers bij hoge snelheid, lage belasting en lage temperaturen is voor de meeste toepassingen een lagere viscositeit noodzakelijk. Een te dikke olie zorgt voor vermogensverlies en temperatuurtoename als gevolg van inwendige wrijving. Lage snelheden, hoge belasting en hoge temperaturen maken een hoge viscositeit noodzakelijk om een voldoende dikke en sterke oliefilm te realiseren.

   Volgende vuistregel kan worden gehanteerd:

   Lage viscositeit bij lage belasting, hoge snelheid of lage temperatuur. Hoge viscositeit bij hoge belasting, lage snelheid of hoge temperatuur.De viscositeit verandert bij een temperatuurswijziging. De temperatuur wordt genoemd waarbij de viscositeit wordt gemeten. Hoe lager de temperatuur, hoe hoger de viscositeit en omgekeerd. Er zijn in de loop der jaren een aantal standaard meettemperaturen ingevoerd: 40 en 100 °C past men het meest toe.
   Verandering van de viscositeit van de olie tijdens het gebruik zegt bijvoorbeeld iets over de conditie van de olie. Bij een daling van de viscositeit van de olie t.o.v. de oorspronkelijke viscositeit kan bijvoorbeeld bij motoroliën een verdunning met onverbrande brandstof hebben plaatsgevonden. Een sterke viscositeitstoename kan duiden op een sterke veroudering door oxidatie.

6. Visositeitsindex
   

   De mate van viscositeitsverandering bij een bepaalde temperatuurswijziging is niet voor elke olie gelijk. De ene smeerolie is temperatuursgevoeiliger dan de andere. De mate waarin de viscositeit wijzigt met het stijgen of dalen van de temperatuur wordt weergegeven met de viscositeitsindex (V.I.). Een hoge V.I. geeft aan dat de olie weinig gevoelig is voor temperatuursverandering.

7. Koolresidu

   Dit wordt bepaald door een afgemeten hoeveelheid olie te verwarmen, zonder dat er lucht kan toetreden. Het percentage resten dat achterblijft is echter een maat voor het percentage olie dat bij deze temperatuur is gekraakt.

8. Weerstand tegen schuimvorming

   Het kan hinderlijk zijn dat een olie overmatig schuimt in hydraulische systemen of in werktuigen en motoren. Verontreinigingen in de olie en ook veroudering van de olie hebben een negatieve invloed op de schuimvorming.

9. Luchtafscheidend vermogen

   De tijd die nodig is om kleine verdeelde luchtbellen die zich in olie ophouden, de oppervlakte te laten bereiken is een maat voor het luchtafscheidend vermogen. Hoe korter die tijd, hoe beter het olie-lucht-gedrag van de smeerolie.

10. Zuurgetal

    Voor de veroudering van de olie te bepalen is het zuurgetal van groot belang. Het zuurgetal is dus een maat voor de zuurtegraad of aciditeit van een olie. Het geeft het aantal milligrammen kaliumhydroxide (KOH) dat per gram nodig is om alle aanwezige zuren, ontstaan door oxidatie te neutraliseren weer. De eenheid is mg KOH/g. Het zuurgetal wordt namelijk ook wel het ‘Neutralisation Number’ genoemd. Indien de olie geen zuur maar een basisch karakter heeft zoals motorolie, gaat men omgekeerd te werk. Dan worden immers zuren (Hcl) toegevoegd om neutralisatie te bereiken. Deze toegevoegde zuren worden uitgedrukt in KOH-equivalenten, nodig om deze zuren weer te neutraliseren. De meting levert een basisgetal op, ‘Total Base Number’ (TBN). Het zuur of basisch karakter van een smeerolie is dus voornamelijk afhankelijk van de additieven en de concentraties ervan. Samengevat, het zuurgetal is een belangrijke indicator van de olieconditie tijdens gebruik.

 

Zoekt uw bedrijf een interim-manager met een technische achtergrond? Neem vrijblijvend contact op.