Polyalkylen glykoly (PAG)

mají několik vlastností, které jsou ceněné u mazadel a po léta jsou v tomto průmyslu využívány. Vlastnosti jako výborná kluzkost a vysoký index viskozity je učinily populárními základními surovinami pro výrobky, jako jsou průmyslové oleje pro převodovky a brzdové kapaliny.

PAG (polyalkylen glykoly) mají ale také jednu velkou nevýhodu - relativně nízkou odolnost proti oxidaci - toto jim zabraňovalo proniknout do nejširší produktové kategorie v průmyslu, olejů pro automobilové motory.
V současné době doufají německá výzkumná organizace a americký chemický gigant v to, že tuto bariéru prolomí. BAM Federal Institute for Materials Research and Testing (Federální institut pro výzkum a testování materiálů BAM) a společnost Dow Chemical tvrdí, že vylepšili odolnost proti oxidaci PAG pomocí kombinace změn ve zpracování a aditivní technologie. Po úspěšném testování budou s oleji pro automobilové motory PAG tento rok prováděny pokusy v terénu a komercializace by mohla proběhnout do dvou let.  "Jedná se o něco, co se posunulo za vědeckou nebo výzkumnou fázi až do fáze demonstrace", řekl Mathias Woydt, vedoucí subdivize BAM pro tribologii a ochranu proti opotřebení, při rozhovoru pro časopis Lubes’n’Greases. "Pokud půjdou věci tak, jak očekáváme, budou výrobci vozidel používat v továrnách motorové oleje s polyalkylen glykoly v horizontu dvou let.

Woydt, který studoval PAG takřka dvě dekády, řekl, že mají slabou odolnost proti oxidaci; při použití u olejů do převodovek jsou dostatečně stabilní, aby umožnily delší intervaly výměny a zvládaly vyšší pracovní teploty. Problém je, řekl Woydt, že v minulosti se u automobilových klikových skříní za těžkých podmínek výkonnost ztrácela. PAG se nedokázaly vyrovnat odolnosti proti oxidaci minerálních olejů a nedokázaly poskytnout intervaly výměn požadované výrobci původního zařízení.
Podle Woydta dokázali BAM a Dow Chemicals najít slabinu během minulé dekády. Od roku 2005 do roku 2006, pomocí série pěti výzkumných projektů financovaných Evropskou unií a Německem, objevili, že změna ve výrobním procesu by mohla vytvořit PAG s vylepšenou odolností proti oxidaci. Navíc výzkumní pracovníci vyvinuli chemická aditiva, která pomohla u PAG dále vylepšit stabilitu proti oxidaci.

"Od té doby jsme je dále vylepšili a teď alespoň dosahují odolnosti proti oxidaci polyalfaolefinů," řekl Woydt s odkazem na jiný typ syntetické základní suroviny, která se běžně používá pro tvorbu vysoce výkonných mazadel, včetně motorových olejů.
Na konferenci OilDoc ve městě Rosenheim v Německu, v lednu, řekl Woydt, že motorové oleje vytvořené pomocí dvou PAG společnosti Dow - propylen glykol monobutyl etheru a polybutylen glykol monobutyl etheru - převyšují v laboratorní zkoušce TOC odolnosti proti oxidaci výkonnost 3. třídy. Toto odpovídá intervalu výměny pro více než 30 000 km v turbodieselových motorech sfiltry pevných částic. Řekl, že v silničních testech poskytl stejný olej přijatelný výkon sintervaly výměny vyššími než 40 000 km.
Společnost Dow poskytla PAG pro vykonanou práci a vyvinula aditivní technologii pro použití s nimi. Společnost Dow odmítla diskutovat změnu ve zpracování nebo zveřejnit informace o aditivech.
Dokážou-li tedy PAG splnit očekávání odolnosti proti oxidaci, přinesou spoustu výhod. Kombinace excelentní mazivosti a vysoké přilnavosti ke kovu znamená, že tyto kapaliny dokážou snížit tření, přičemž chrání pohyblivé součásti před opotřebením. Woydt řekl, že jako výsledek je možné používat PAG pro tvorbu motorových olejů při nižších viskozitách, než by bylo možné při použití minerálních olejů při udržení přijatelně nízké odparnosti.

Na setkání OilDoc prezentoval Woydt výsledky testů, v nichž motorové oleje PAG vykazovaly až 3-procentní zlepšení ve spotřebě pohonných hmot v porovnání s 5W-30 olejem vytvořeným na základě PAO. Dodal, že ostatní testy ukázaly, že snižování tření u PAG je zvláště silné, když motory běží na prázdno, což znamená především zlepšení pro spotřebu pohonných hmot při ježdění po městě.
"Spotřeba pohonných hmot je v současné době pro OEM (výrobce původního zařízení) velmi důležitá," řekl Woydt. "Většina z toho, s čím se snažil průmysl zabývající se výrobou maziv pomoci, je výroba lehčích olejů. Myslím, že je zřejmé, že se dostávají k hranicím toho, jak nízko se mohou dostat pomocí minerálních olejů. Ale s PAG mohou snižovat viskozitu ještě dále." Řekl, že PAG umožní výrobcům vytvářet 5W-5 oleje, které stále ochraňují motory. Tím ,že jsou řidší než oleje typu 5W-30 nebo 5W-20, vytvářely by oleje typu 5W-5 méně tření a tím tak snižovaly spotřebu pohonných hmot.
"Společnost Dow věří, že unikátní vlastnosti pokročilých mazadel na bázi PAG umožňují zlepšení spotřeby pohonných hmot i při stejné viskozitě při vysokých teplotách/vysokém namáhání jako tradiční, běžné a syntetické motorové oleje," řekl Chuck Carn, globální strategický marketingový manažer pro výrobu mazadel ve společnosti Dow. "Dow navíc věří, že unikátní vlastnosti jejich chemického složení umožňují velmi vysoký index viskozity - přes 220 - nízkoviskozní motorové oleje s velmi nízkou odparností a spotřebou olejů. Věříme, že se jedná o unikátní hodnoty, které mohou nabídnout 2-5ti procentní zlepšení spotřeby v závislosti na výrobě, OEM a referenčním oleji, bez negativního dopadu na výdrž motoru."
Woydt řekl, že další změna díky PAG je to, že vyžadují odlišná aditiva a méně aditiv než minerální oleje při tvorbě motorových olejů. Například, PAG mají tak vysoký index viskozity, že potřebují jen malé nebo vůbec žádné vylepšení viskozity. Je také možné vytvořit PAG motorový olej, který neobsahuje kov a popel. Ve výsledku by PAG motorové oleje neotravovaly technologie pro kontrolu emisí tak, jako kapaliny na bázi minerálních olejů, které obsahují aditiva proti opotřebení, zejména zinek dialkyldithiofosfát.

PAG mohou také poskytnout excelentní čerpatelnost při nízkých teplotách, řekl Woydt, a testy prokázaly, že jsou netoxické k vodním živočišným druhům a podléhají biologickému rozkladu podle evropských norem.  K tomuto datu nebyly na trh uvedeny žádné motorové oleje na bázi PAG, řekl Woydt. On a společnost Dow si ale nepředstavují jen nějaké malé použití.
"Toto je něco, co OEM výrobci požadují, protože to chtějí," řekl. Komercializace "by mohla začít díky jedné nebo dvěma společnostem, které je budou používat v jednom modelu, ale jakmile uvidí, že PAG motorové oleje fungují, myslím, že spousta OEM výrobců je začne používat ve více modelech.
Představitelé společnosti Dow zněli ještě více nadšeně.

Motorový olej na bázi PAG

"Trh s automobilovými mazadly tvoří asi 20 milionů tun globálně," řekl Carns. "Toto představuje obrovskou příležitost pro společnost Dow. Poměr emisních nařízení, daní vycházejících ze spotřeby pohonných hmot a cen pohonných hmot hraje v náš prospěch. Věříme, že teď je ta chvíle, kdy se trh přesune z rafinovaných olejů na chemii základních materiálů."
Dva pokusy v terénu byly naplánovány před koncem léta 2011. Jeden provádí společnost Ford na osobních vozech z grantu ministerstva energetiky Spojených států ve výši $1,2 milionu (€834 000). Společnost Dow je v tomto programu také zahrnuta. Woydt řekl, že další zkoušku provádí evropský výrobce nákladních vozidel, ale odmítl sdělit jeho jméno. Za předpokladu, že kapaliny projdou zkouškami v terénu, mohou je oba výrobci začít používat ve svých továrnách v rámci 12 a 24 měsíců, řekl.
Woydt předpověděl, že osvojení PAG motorových olejů nebude omezeno kapacitou pro výrobu výchozích materiálů. Podle výzkumu časopisu Lubes’n’Greases je celková kapacita více než 900 000 metrických tun ročně. Woydt ale řekl, že toto číslo se může zvýšit několikrát v závislosti na kapacitě výrobních bloků PAG.
"Není to tak, že by požadavek na výrobu PAG motorových olejů začal na 1 milionu tun ročně," řekl Woydt. "Mluvíme-li o jednom nebo dvou modelech, budou úvodní tovární plnění podstatně nižší. Poté, jak bude poptávka stoupat, mohou výrobci přidávat kapacitu, aby jí vyhověli."

V současné době jsou PAG značně dražší než minerální oleje, ale Woydt řekl, že neočekává, že by se to mohlo stát velkou překážkou. Ta zvýšená cena není nic proti možným postihům, kterým budou výrobci čelit v nadcházejících letech, pokud nedokážou vyhovět emisním normám kysličníku uhličitého nastaveným vládami.
"Jednoduše se zaplatí náklady na použití PAG," řekl. Připustil, že ceny PAG naznačují, že většina uživatelů nebude tento typ motorového oleje používat místo stávajícího. To výrobce netíží, řekl, protože postihy za limity CO2 platí pro nová vozidla.

Autor: Tim Sullivan
Přeloženo z časopisu Lubes’n’Greases