MAKALELER / SENTETİK BAZ YAĞLAR..PAO BAZ YAĞLAR..ÖZELLİKLERİ..

PAO esaslı baz yağlar, endüstriyel yağ, madeni yağ ve gres endüstrisi gibi birçok sentetik üründe kullanılır. Endüstride yaygın olarak kullanılmasının temel nedeni, yüksek saflıkta etilen türevi olan molekül yapısının dayanıklılığıdır. Dayanıklılık ve diğer performans özellikleri PAOyu çeşitli uygulamalarda mineral yağlardan üstün kılar.  PAO, sadece alfa olefinlerden elde edilen  özel tasarlanmış kimyasallardır. Bu dayanıklı moleküllerin üretimi  aşağıdaki gibidir.

1. Çok yüksek saflıkta etilen üretilmesi için hidrokarbonların istim ile krakingi,
2. Alfa olefin monomerlerin eldesi: 1-desen ve 1-dodesen eldesi için etilenin oligomerizasyonu
3. Asidik katalizör ortamında desen dimer, trimer, tetramer ve daha yüksek oligomer karışımlarını elde etmek için desen veya dodesenin oligomerizasyonu.
4. Bu oligomer karışımının, oligomer dağılımının belirlenmesini sağlayan destilasyon işlemi ve 100°Cdeki kinematik viskozite esasına göre spesifik ürünlerin üretilmesi. Son kademede oldukça dallanmış decene oligomerleri hidrojene edilir ve ürün gruplarını elde etmek için filtrasyon uygulanır. Kimyasal inertliği ve ilave oksidasyon stabilitesi artırılmış nihai ürün gruplarının eldesi için hidrojenasyon işlemi gereklidir. Bu son işlemle çok dayanıklı parafinik yapıdaki moleküllerin elde edilmesini sağlar.

İstenen performans şartnamelerini karşılamak için iki grup olarak üretilmektedir. Bunlar, C10 1-desen esaslı PAO 2, PAO 4, PAO 6 ve PAO 8 ve C12 1-dodesen esaslı PAO 2,5, PAO 5, PAO 7 ve PAO 9 viskozite değerli ürün gruplarıdır. Ayrıca reaksiyonlardan PAO 40 ve PAO 100 gibi daha yüksek viskoziteli gruplar ve hidrojene olmayan C10 ve C12 dimer ürünleri de üretilmektedir. Ürün gruplarının çeşitliliği farklı gereksinimleri sağlayan ürünlerin geliştirilmesinde esneklik ve kullanışlılık sağlaması içindir.

Madeni yağ ve greslerdeki en önemli talepler; Aşırı basınç, daha uzun hizmet ömrü, uzun değişim aralığı ve daha yüksek yakıt verimliliğidir. PAO esaslı baz yağlar, çeşitli uygulamalardaki normal ve aşırı performans taleplerinin her ikisini de karşılamak için geliştirilmişlerdir. Mineral yağlardan ve diğer sentetik yağlardan üstündürler. Endüstriyel uygulamalarda çok hassas talepleri karşılayan ve ürünlerde farlılık yaratan ideal baz yağlardır.

Özellikleri ve üstünlükleri:
PAO esaslı baz yağlar çok hassas ve üstün özellikleri nedeniyle kullanılırlar. Safsızlık içermezler ve sadece özel performans özellikli belirli hidrokarbon moleküllerini içerirler. Belirlenen performans özellikleri için, alfa olefinlerin planlı prosesinden elde edilirler. Rafine ve hidrokrake baz yağlar, PAO esaslı yağlarda olmayan S, aromatik ve diğer yabancı bileşikleri içerirler. PAO esaslı baz yağların yüksek saflığı çeşitli uygulamalarda üstünlükler sağlar. Mineral baz yağlar, PAO baz yağlardan farklı olarak hafif ve ağır bileşenlere sahiptir. Hafif bileşenler daha zayıf uçuculuğa, daha düşük parlama ve yanma noktalarına sahip iken daha ağır bileşenlerin aksine düşük sıcaklık performansına ve akma noktasına sahiptirler. PAO baz yağ moleküllerinde ise ürünlerin optimum performans özellikleri istenildiği gibi belirlenebilir.

PAO esaslı baz yağlar, mineral esaslı Grup I ve Grup III baz yağlarla karşılaştırıldığında birçok üstün özellikler gösterirler:

• Düşük Noack uçuculuğu yağ stabilitesinde ve emisyon kontrolünde önemlidir. Düşük viskoziteli yüksek Noack uçuculuklu mineral baz yağlar yerine, düşük viskoziteli fakat Noack uçuculuğu düşük PAO esaslı baz yağlar kullanılarak enerji ve yakıt verimliliği yüksek motor yağları elde edilebilir.

• Yüksek sıcaklıklarda yağ incelmesi, kırılması ve yağlama yeteneğini kaybetmesi yüksek VI özelliği ile giderilir. Üstün düşük viskometrik özellikler ise düşük sıcaklıklarda yağın cihazın kritik parçalarına ulaşmasında önemlidir. Mineral esaslı yağlar yapısal olarak bu iki özellikten sadece birini sağlayabilirken PAO esaslı baz yağlar bu iki özelliği aynı anda sağlar.

• Basınç artışı baz yağlarda viskoziteyi artırır. Viskozitenin basınçla değişimi exponansiyeldir. PAO esaslı baz yağ viskozitesinin basınçla değişimi mineral esaslı baz yağlara oranla daha düşüktür. Bu özellik dişli sistemleri gibi aşırı basınç uygulamalarında PAOnun yağlanacak yüzeye ulaşabilmesini ve aşınma kaynaklı problemlerin önlenmesini sağlar.

• PAOlar viskozitesi kayma hızından bağımsız Newtonian akışkanlardır. Uygulama sırasında birçok farklı yağlama rejimlerinden ve ortamlarından geçerler, fakat Non-Newtonian akışkanların aksine viskoziteleri değişmez. Kayma hızındaki değişim ve  fonksiyonu olarak viskozitedeki değişim, yağlama fonksiyonunu dolayısıyla cihaz korumasını etkiler. Mineral yağlardan daha üstün olan PAOnun bu Newtonian olma özelliği cihazda daha efektif bir koruma ve enerji tasarrufu sağlar.

• PAOların oldukça dallanmış izo-parafinik yapıda olması mükemmel düşük sıcaklık viskometrileri ve çok düşük akma noktaları sağlar. Lineer ve vakslı bileşikler olarak görev yapan ilave akma noktası düşürücülere gerek duyulmaz. Akma noktası düşürücü ilavesinin akma noktasına olumlu etkisi olurken düşük sıcaklık viskometrilerine olan olumsuz etkileri (pompalanabilme viskozitesinde artış gib) böylece önlenir. Düşük sıcaklık MRV gereksinimi gerektiren spektler PAO ile kolayca sağlanabilir. Ayrıca mineral yağa yapılan akma noktası düşürücü ilavesinin akma noktasını düşürmekle beraber PAO performansına ulaştırmayacağı da unutulmamalıdır.

• PAO, güvenilir yüksek kalite ürün veren amaca yönelik bir prosesten elde edilir ve dar bir molekül ağırlığına (yüksek safiyet derecesi) sahiptir. Mineral yağlar ise kükürt, aromatikler ve güvenirlilik kalitesini olumsuz etkileyen diğer bileşiklere sahip rafinasyon ürünleridir. Yüksek molekül ağırlıklı bileşiklerin akma noktası, CCS ve diğer düşük sıcaklık viskometri değerleri olumsuzdur. Düşük molekül ağırlıklı ürünlerin ise uçuculuk, parlama/yanma noktaları gibi diğer performans özellikleri olumsuzdur. PAO kolayca biyo-parçalanabilir, gıda uygulamalarında kullanılabilir. PAO, performansı artırma ve olumsuzlukları giderme amaçlı özenle tasarlanmış ürünlerdir, rafinasyon ürünler değildir.

• Modern yağlardan beklenen kullanım sırasındaki olumsuzlukları ve çamur oluşumunu engelleyen daha yüksek oksidasyon stabilitesidir. Diğer baz yağlarla karşılaştırıldığında PAOların oksidasyon stabiliteleri ve oksidasyon kaynaklı viskozite artışlarına da direnci çok yüksektir. Bu özellik daha zor koşullar için daha uzun süre kullanılabilme sağlar. Düşük uçuculuk özelliği ve düşük sıcaklık viskometrileri ile birlikte bu özellikle PAOlar endüstrideki en kalite baz yağlardır.

• PAOlar özgül ısı (ısı absorblama yeteneğ) ve ısıl iletkenlikleri (ısı iletme özelliği) karşılaştırıldığında diğer baz yağlardan daha yüksek özellikler gösterir. Aynı sıcaklıkta (300°F) PAO6 ‘nın ısıl iletkenliği 0,085 Btü.ft/h.ft2.°F iken aynı viskoziteye sahip mineral yağınki 0,071 Btü.ft/h.ft2.°Fdür. Bu karşılaştırmalı değerler, PAOnun ısı dağıtılmasında %20 daha iyi özellikte olduğunu göstermektedir. Bu da kullanıldığı cihazda işlem sıcaklığının daha düşük olmasını sağlar. Kinetik açıdan, işlem sıcaklığı düşük olacağı için  reaksiyon hızı azalacaktır. Böylece işlem sırasında oksidasyon ve diğer bozulma reaksiyonları azalacağı için yağın ömrü uzayacaktır.

• PAOların ısıyı dağıtma özelliği mineral yağlardan daha yüksektir. Dişli yağları olarak kullanıldığında dişli çalışma sıcaklığını 10-20°C düşürebilirler. Dişli çalışma sıcaklığı üzerine baz yağ tipinin etkisinin belirlendiği 4-bilye testinde Grup I mineral yağlar 107°C, Grup IIIler 102°C ve PAOlar ise 87°C sıcaklık sağladığı görülmüştür.  Temel neden PAOların daha yüksek ısı transfer katsayısı ve yüksek yağlayıcılık özelliğidir. Yüksek sıcaklıklarda gerçekleşen işlemler oksidasyon hızını ve diğer bozunma reaksiyonlarını arttırır. Sıcaklığın düşmesi reaksiyon hızını azaltır, yağ ömrü uzar, daha iyi koruma sağlanır. Test sıcaklığında 10°Clik azalmanın oksidasyon hızında %25 azalma sağladığı görülmektedir.

• Grup III mineral yağlar VI ve viskozite özellikleri olarak Grup IV PAOlara yaklaşmakla beraber aynı kalite seviyesinde değildir. GRUP III mineral yağlar çeşitli hammadde seçeneklerinden ve özellikle de değişiklik gösterebilen  proses teknolojilerinden elde edilir. PAOlar ise petro-kimyasal olarak saf alfa olefinlerden belirli bir işlem teknolojisiyle elde edilir. PAOlar diğer baz yağlarda olmayan safiyet seviyesi ve güvenilir özellikler sunar. PAOnun eşsiz kalite seviyesi T-4, TDI ve M111 FE  VW ve MB standart motor testlerini başarıyla geçerken Grup III mineral yağlar değişkenlik göstermekte ve başarısız olabilmektedir. Modern yağlar daha yüksek kalite baz yağ gerektirmekte ve daha zor testleri geçmeleri istenmektedir. PAOların eşsiz kalite seviyesi bunları karşılamaktadır.

• VW T-4, TDI ve PEUGEOUT TU-5 gibi uçuculuk ve oksidasyon stabilitesi yüksek baz yağ gereksinimine olan talep PAO baz yağları ile sağlanabilmektedir. PAO ve Grup III baz yağ kullanılarak elde edilen iki formulasyon VW T-4 testine tabi tutulduğunda Grup III ile elde edilen formulasyonun PAO ile elde edilen formulasyona göre viskozite artışı daha küçük kalmıştır. Bu grup III formulasyonuna düşük kalite baz yağ ilavesinin olumsuz olacağını göstermektedir. PAO formulasyonunda ise viskozite artışı yüksek bulunmuş ve %30 kadar grup I baz yağı ile viskozite artışı kalite sınırını geçebileceği görülmüştür. Bu, maliyet azaltılmasında daha az PAO kullanılmasını sağlamaktadır.

•  Motor  ve transmisyon yağlarında viskozitenin azaltılması, viskoz sürtünme ve çekiş (traksiyon) kayıplarının azalması yoluyla yakıt sarfiyatında azalma sağlar. Fakat viskozitenin düşürülmesi de aşınma direncini olumsuz etkiler. Transmisyon ve motor yağlarında viskozite, uçuculuk ve çekiş katsayısının uygunluğu nedeniyle PAO kullanılır. Mineral yağlara oranla PAOnun çekiş katsayısının çok düşük olması  EHD sürtünmesinde ve böylece sürtünme kaybının azaltılmasında çok önemli etkendir. Yakıt sarfiyatının düşmesi yakıt maliyetinin azalması demektir.

• Formulasyonlarda yüksek kalite baz yağların kullanılması daha yüksek kalite bitmiş yağ elde edilmesini sağlar. Katık paketleri (aminik antioksidanların kullanılması gibi) kullanımı RBOT oksidasyon testinde oksidasyon stabilitesinde %30 artış sağlandığını göstermektedir. Gerçekleştirilen testler, Grup III ve PAO esaslı baz yağlarla hazırlanan SAE 5W-30 formulasyonlarının oksidasyon stabiliteleri arasında %35 fark oluştuğunu göstermektedir.

• PAO kullanılan dönel vidalı kompresör yağları mineral esaslı baz yağ kullanılanlara oranla oksidasyon, uçuculuk, sudan ayrılabilme, viskometrik özellikler açısından daha yüksek performanslı kalite yağ ve daha uzun cihaz ömrü gibi üstünlükleri sunarlar.  Sudan ayrılma özelliği emülsiyon oluşum olasılığını azaltarak kompresörün çalışmasını iyileştirir, mükemmel düşük sıcaklık akış özelliği çalışma sırasında kompresördeki kritik parçaların daha hızlı film ile kaplanmasını (minimum aşınma) sağlar. Düşük uçuculuk yağ sarfiyatını azaltarak yağ değişim maliyetlerini azaltır. Mükemmel oksidasyon stabilitesi yağ ömrünü uzatır, daha uzun servis ömrü için kompresör temizliği sağlar. Bu gereksinimler sadece PAO baz yağlar kullanılarak, VI veya diğer katıklara ihtiyaç olmaksızın başarılır.

SOLVER KİMYA