Frågor och svar med IMCD:s tekniska chefer
Vi satte oss ner med Francisco Alves, teknisk chef för motoroljor och Dr. Andrew Gelder, teknisk utvecklingschef för smörjmedel på IMCD L&E för att diskutera trender inom bilsmörjning, effekterna av e-mobilitet och det resulterande behovet av nya vätskor.
Francisco Alves
Andrew Gelder
Idag ser vi en stigande trend inom motorsmörjning mot oljor med lägre viskositet och påståenden om bränsleekonomi - vad är förarna för detta?
Francisco: Även om bränsleekonomi redan är ett giltigt mål i sig, ligger nuförtiden naturligtvis fokus på att minska utsläppen. Ett sätt att bränna mindre bränsle är genom att minska smörjmedlets viskositet. Viskositet mäter en vätskas motstånd mot rörelse, eller med andra ord hur mycket energi som behövs för att få en vätska att röra sig. Ju lägre viskositet desto lägre energi behövs, vilket innebär att vi behöver mindre bränsle.
Vilka är viktiga överväganden för formulering med oljor med lägre viskositet?
Francisco: Alla komponenter i ett smörjmedel måste omvärderas.
Först krävs nya basoljor, eftersom tidigare lösningar ofta är för viskösa för att uppfylla nuvarande krav. Just nu används grupp III-basoljor i stor utsträckning i hela branschen - dessa är i huvudsak en kemiskt behandlad version av tidigare generationens basoljor som erbjuder mycket bättre prestanda. Ett annat alternativ är Poly Alpha Olefins (PAO), som är syntetiska kolväten och kan skräddarsys för olika applikationer.
Därefter lägger vi till en viskositetsmodifierare (VM), som gör att vi kan nå de viskositetsgrader som krävs. Kemin hos VIIs (Viscosity Index Improvers) har också förändrats, och nu använder vi innovativa nya styren-isopren-sampolymerer för att leverera tillförlitlig kallstart och drift och överlägsen skjuvstabilitet för oljor som håller sig i kvalitet. Dessa viskositetsmodifierare upprätthåller också slitageskydd, sotkontroll, motorns renhet och möjliggör utökad dräneringskapacitet.
Slutligen är det viktigt att säkerställa robusta tillsatspaket i varje formulering. Dessa tjänar till att skydda basoljan och ge bättre skydd till de rörliga delarna av en motor, samtidigt som de hjälper till att sprida och begränsa föroreningar som genereras medan motorn arbetar.
Vilka andra strategier kan användas för att minska utsläppen?
Francisco: I hela branschen har företag installerat avgasreningsanordningar som, för att uttrycka det enkelt, renar avgaser på en viss nivå. Vi fann dock att kemin hos smörjmedelstillsatser kunde försämra funktionaliteten hos dessa enheter, vilket skickade oss tillbaka till ritbordet. Vi tittade på nya kemier, med reducerad ”SAPS”, vilket innebär lägre innehåll av sulfaterad aska, fosfor och svavel. Vi räknar med att den minskade SAPS-andelen av motoroljemarknaden kommer att fortsätta sin snabba tillväxt från 25% 2016 till 70% 2025.
År 2025 förväntar vi oss att bränsleekonomikvaliteter kommer att representera 40% av motoroljemarknaden jämfört med de 10% vi såg 2016.
Lösningar att se upp för:
- PAO med låg viskositet och låg volatilitet uppfyller behovet av att minska smörjmedelsviskositeten samtidigt som den bibehåller låg volatilitet.
- Minskade SAPS-tillsatser
- Styren Isopren VM
Elektrifiering av transporter har blivit en högsta prioritet i övergången till en framtid med lägre koldioxidutsläpp. Hur ser du det ut under det kommande decenniet?
Andrew: År 2015 fanns det mindre än 1% eldrivna fordon (EPV) globalt. År 2020 hade detta ökat till 2,5%, vilket motsvarar över två miljoner fordon2, och 2030 förväntas den uppgå till cirka 30%. På IMCD vet vi att det kommer att vara viktigt att ge våra kunder rätt stöd för att hantera denna stora förändring i konsumentbeteendet. Det är ännu inte helt klart vilken typ av drivlina som kommer att bli utbredd, eftersom hybridbilen (delvis batteri/delvis förbränningsmotor) idag är den största dragningen i sektorn. Men eftersom batteritekniken fortsätter att förbättras förväntar vi oss att batteridrivna fordon (BEV) kommer att bli det bästa alternativet under de kommande åren.
Vilka förändringar ser IMCD inom smörjmedelssektorn som stöder övergången till eldrift?
Andrew: Traditionellt stöds en bil främst av motorolja plus en transmissionsolja, kanske också en axelolja, bränsletillsatser, fetter och andra tillhörande produkter. I ett rent elfordon blir motorolja överflödig, liksom bränsletillsatser. Det finns dock fortfarande ett stort behov av transmissionsvätska, fetter och andra komponenter. Transmissionsvätskans roll blir mer komplicerad, eftersom många elektriska kretsar i en EPV kommer i kontakt med den. Detta innebär att den måste kunna hantera kylning av elektriska motorer och höga spänningar, vilket gör vätskekonduktivitet och kretsskydd viktigt. Metallkompatibilitet, särskilt koppar, blir avgörande, och vätskan måste vara kompatibel med många nya material, främst plast, som kommer att införlivas i drivlinan.
Ny batteriteknik är också temperaturkänslig och den faller till transmissionsvätskan för att bibehålla temperaturprofilen för att systemet ska fungera effektivt. Viskositet är också avgörande för denna termiska hantering.
Slutligen kommer det nya elfordonet att vara mycket tyst jämfört med ICE-föregångaren och buller, vibrationer och hårdhet (NVH) i växlarna och lagren kommer att bli en större faktor för vätskan att kämpa med. Friktionskontroll från tillsatsen spelar en stor roll för att hantera detta problem.
Lösningar att se upp för:
- PAO- och grupp III-basoljor och mycket specifika estrar för termisk kontroll och låg konduktivitet i samband med batterier och e-motorer.
- Tillsatskomponenter som ger hög prestanda (t.ex. överlägset korrosionsskydd, smidig friktionsprestanda för drivlinans NVH-fördelar) samtidigt som de säkerställer kompatibilitet med nya material, med lämpliga elektriska egenskaper och lämpar sig för termisk hantering