Baz yağlar, makine/motor yağı, yağlama gresleri ve metal işleme sıvıları dahil olmak üzere yağlama ürünlerinin imalatında kullanılır. Farklı ürünler, yağda farklı bileşimler ve özellikler gerektirir. En önemli faktörlerden biri, sıvının çeşitli sıcaklıklardaki viskozitesidir. Bir ham petrolün baz yağ haline getirilmeye uygun olup olmadığı, baz yağ moleküllerinin konsantrasyonu ve bunların ne kadar kolay distile, rafine edilebileceği ile belirlenir.
Baz yağ, ham petrolün rafine edilmesi yoluyla üretilir. Bu, çeşitli distilatların birbirinden ayrılabilmesi için ham petrolün ısıtılması anlamına gelir. Isıtma işlemi sırasında hafif ve ağır hidrokarbonlar ayrılırken, hafif olanlar akaryakıt ve diğer yakıtları yapmak için, daha ağır olanlar bitüm ve baz yağlar için uygundur.
Tüm dünyada baz yağ üretmek için kullanılan çok sayıda ham petrol varken, düşük sıcaklıklarda daha iyi çözünürlüğe sahip ürünler oluşturan naftenik ham petrole rağmen, en yaygın olanı bir tür parafinik ham petroldür. Yüksek basınç altında hidrojenasyon teknolojisi kullanılarak, kalite gereksinimlerine uygun olarak son derece saf baz yağlar elde edilebilir.
Son ürünlerin kalite gereklilikleri dikkate alınarak, örneğin sürtünme ve temizleme özellikleri açısından baz yağa katkı maddeleri eklenir. Bazı makine yağları yüzde yirmiden fazla katkı maddesi içerir.
Resmi sınıflandırmalar
1993 yılında Amerikan Petrol Enstitüsü (API), baz yağları rafine etme yöntemi ve diğer faktörlerin yanı sıra viskozite, doymuş hidrokarbon molekülleri ve kükürt içeriği oranı açısından baz yağın özelliklerine göre beş ana gruba ayırdı.
Sonuç olarak, baz yağ grup numaraları geliştirildi ve aşağıdaki gibi tanımlandı;
Grup I
1930’larda ortaya çıkan, en az rafine edilmiş tip. Genellikle geleneksel petrol bazlı yağlardan oluşur. 1960’larda hidro-işleme adı verilen rafinasyon yöntemiye yapılan bir iyileştirme, bu baz yağı önceki baz yağlardan daha kararlı, daha az reaktif ve daha uzun ömürlü hale getirdi.
Grup I baz stoklar, yüzde 90’dan az doymuş ve/veya yüzde 0.03’ten fazla kükürt içerir ve 80’e eşit veya daha büyük ve 120’den az bir viskozite indeksine sahip olarak tanımlanır. Bu yağlar için sıcaklık aralığı 32 ila 150 derece F’dir. Grup I baz yağlar rafinedir, ki bu daha basit bir işlemi ifade eder. Bu yüzden piyasadaki en ucuz baz yağlardır.
Grup I baz yağlar, ham petrolden daha zayıf kimyasal yapıları uzaklaştırmak için kullanılan solvent arıtma teknolojisiyle oluşturulan geleneksel eski usul baz yağlardır. Solvent rafinasyonu, 1940 ve 1980 yılları arasında inşa edilen rafinerilerde kullanılan birincil teknolojiydi.
Grup I baz yağlar, yağda kalan kükürt, azot ve halka yapıları nedeniyle tipik olarak kehribardan altın kahverengiye kadar değişir. Tipik olarak 90 ila 105 arasında bir viskozite indeksine (VI) sahiptirler. Skalanın üst ucundaki baz yağlar genellikle yüksek viskozite indeksine (HVI) sahip olarak adlandırılır.
Bu, viskozitenin sıcaklıkla ne kadar değiştiği, yani yüksek sıcaklıklarda ne kadar inceldiği ve düşük sıcaklıklarda ne kadar kalınlaştığı ile ilgilidir. Grup I baz yağlar, endüstriyel yağlar için en yaygın kullanılan tiptir, ancak son yıllarda fiyat, Grup I baz yağlara çok benzer hale geldiği için giderek daha fazla Grup II baz yağlar kullanılmaktadır.
Grup II
1971 yılında gelişen, kısmen Hydrocracking ile üretilebilen daha iyi bir petrol baz yağı sınıfıdır.
Grup II baz stokları yüzde 90’a eşit veya daha fazla doymuş ve yüzde 0,03’e eşit veya daha az kükürt içerir ve 80 ila 120 viskozite indeksine sahip olarak tanımlanır. Bu yağların tüm hidrokarbon molekülleri doymuş olduğundan, genellikle Grup I baz yağlar için kullanılandan daha karmaşık bir işlem olan hidrokraking ile üretilirler. Hidrojen gazı, istenmeyen bileşenleri ham petrolden çıkarmak için kullanılır. Bu işlem, çok az kükürt, nitrojen veya halka yapısına sahip berrak ve renksiz bir baz yağ ile sonuçlanır.
Grup II baz yağlar daha iyi antioksidasyon özelliklerine sahiptir. Ayrıca Grup I baz yağlara kıyasla daha net bir renge sahiptirler ve daha pahalıdırlar. Viskozite indeksi (VI) tipik olarak 100’ün üzerindedir. Son yıllarda fiyat, Grup I baz yağlara çok benzer hale geldi. Grup II baz yağlar hala mineral yağlar olarak kabul edilmektedir. Otomotiv motor yağı formülasyonlarında yaygın olarak kullanılırlar.
Grup II “Artı”, yaklaşık 115’lik biraz daha yüksek bir VI’ya sahip olan Grup II baz yağlar için kullanılan bir terimdir, ancak bu, API tarafından resmi olarak tanınan bir terim olmayabilir.
Grup III
1993 yılında gelişen, en iyi dereceli petrol bazlı yağdır, çünkü tamamen bu yağları daha saf hale getiren Hidrokraking, Hidroizomerizasyon ve Hidroişleme ile üretilirler. Ancak bu sefer proses daha şiddetlidir ve Grup II baz yağlara göre daha yüksek sıcaklık ve basınçlarda işlem görür.
Grup III baz stokları yüzde 90’a eşit veya daha fazla doymuş ve yüzde 0,03’e eşit veya daha az kükürt içerir ve 120’ye eşit veya daha yüksek bir viskozite indeksine sahip olarak tanımlanır. Bu yağlar, Grup II baz yağlardan daha fazla rafine edilir ve yüksek basınç ve ısıyla ciddi şekilde kırılır, ortaya çıkan baz yağ renksiz, berrak ve grup I yağlara göre oksidasyona karşı daha dirençlidir. Bu yöntem daha uzun süreçte, daha saf bir baz yağ elde etmek için tasarlanmıştır.
Grup III baz yağların maliyeti Grup I ve II’ye göre daha yüksektir. Grup III baz yağlar, doğrudan ham petrolün rafine edilmesinden elde edildikleri için birçok teknik kişi tarafından mineral yağlar olarak kabul edilir.
Grup II baz yağlar gibi, bu yağlar da daha yaygın hale geliyor.
Ancak bu grup, Sentetik Teknoloji yağları veya Hidrocraking Sentetik yağ olarak da tanımlanabilir. Ham petrolden yapılmış olmasına rağmen, Grup III baz yağlar bazen sentezlenmiş hidrokarbonlar olarak tanımlanır. Daha sert hidrojen sürecinin, işlemden önce mevcut olmayan yeni kimyasal yağ yapıları oluşturduğu inancı nedeniyle, bazıları tarafından pazarlama amaçlı sentetik baz yağlar olarak kabul edilirler. Bazı petrol şirketleri bu gruptaki ürünlerini sentetik yağ olarak adlandırabilir.
Grup I, II ve III baz yağlar temel olarak son 70 veya 80 yıllık rafinaj teknolojisindeki evrimi yansıtır.
Grup IV
1974 menşeli olan bu grup, Poli-alfa-olefinlerden (PAO) yapılmış sentetik yağlardan oluşur. Grup IV baz yağlar, 125 – 200 viskozite indeks aralığına sahiptir. Ham petrolün damıtılması ve rafine edilmesiyle (önceki gruplarda olduğu gibi) yaratılmanın aksine, bir kimyasal tesiste oluşturulan saf kimyasallardır.
Poli-alfa-olefinler (PAO) yağları, aşırı sıcaklıklarda daha yüksek bir oksidatif stabiliteye sahiptir ve ayrıca son derece düşük akma noktalarına sahiptir, bu da onları çok soğuk havalarda (kuzey Avrupa’da olduğu gibi) ve aynı zamanda çok sıcak (Orta Doğu’da olduğu gibi) havalarda kullanım için uygun hale getirir.
PAO’lar sentetik hidrokarbonlar (SHC’ler) kategorisine girer. 120’den büyük bir VI’ya sahiptirler ve bunları üretmek için gereken yüksek derecede işlemden dolayı Grup III baz yağlardan önemli ölçüde daha pahalıdırlar.
Sentezleme adı verilen bir işlemle üretilen bu sentetik baz yağlar çok daha geniş bir sıcaklık aralığına sahiptirler ve aşırı soğuk koşullarda ve yüksek ısı uygulamalarında kullanım için mükemmeldirler.
Grup V
1940’larda ortaya çıkan, daha önce tanımlanan gruplarda belirtilenlerin dışındaki her türlü baz yağları içerir.
Grup V baz yağlar, silikon, fosfat ester, polialkilen glikol (PAG), poliolester, biyolojik yağlar vb. dahil olmak üzere diğer tüm baz yağlar olarak sınıflandırılır. Bunlar, diğerlerinin yanı sıra naftenik yağlar ve polyesterleri içerir.
Bu baz yağlar, yağın özelliklerini geliştirmek için zaman zaman diğer baz yağlar ile karıştırılır. Örneğin, bir poliolester ile karıştırılmış PAO bazlı bir kompresör yağı olabilir.
Esterler, mevcut baz yağın özelliklerini geliştirmek için farklı yağlayıcı formülasyonlarında kullanılan yaygın Grup V baz yağlardır. Ester yağlar, daha yüksek sıcaklıklarda daha fazla kullanışlıdır. Bir PAO sentetik baz yağa kıyasla üstün temizlik sağlar ve bu da kullanım saatlerini artırır.
Tüm katkı maddeleri karışıma eklenmeden önce yağlama yağları bu beş API grubundan biri veya birkaçı olarak başlar.
Resmi Olmayan Sınıflandırmalar
Resmi olmayan baz yağ sınıflandırmaları Amerikan Petrol Enstitüsü (API) tarafından tanınmamaktadır, ancak bunlar motor yağları ve otomatik şanzıman sıvıları için yaygın olarak kullanılmakta ve pazarlanmaktadır.
Grup II+
1990’larda, Hydrotreating ile üretilen, daha rafine, Grup III baz yağı sınıfına yakın bir sınıf olarak ortaya çıktı. Grup II+ baz yağlar, API Grup II aralığının üst ucunda yüksek bir viskozite indeksine sahiptir. Viskozite indeksi minimum 110-115’tir.
Grup III+
2015 yılında ortaya çıkan, gazdan sıvıya (GTL) işlemiyle üretilmiştir. Grup III+ baz yağlar, API Grup III aralığının üst ucunda Çok Yüksek Viskozite İndeksine (VHVI) sahiptir. Viskozite indeksi minimum 130-140’tır.
Grup VI
Poli-internal olefinlerden (PIO) yapılmış sentetik yağlardan oluşur.
Poli-internal-olefinler (PIO) yağlar Poli-alfa-olefinlere (PAO) benzer, ancak daha da yüksek bir viskozite indeksi (VI) elde etmek için sentez sürecinde farklı kimyasallar kullanır.
