Olie bestaat uit een basisolie en een additievenpakket. Met een minerale basisolie zijn de eigenschappen anders dan met een synthetische basisolie. Het additievenpakket bepaald in grote mate wat voor type olie er uiteindelijk geproduceerd wordt. Denk aan hydraulische olie, motorolie, tandwielkastolie, etc.

Als er wordt verwezen naar mineraal of synthetisch, wordt bedoeld het type basisolie waaruit het smeermiddel bestaat. Beide soorten zijn evenwel sterk afhankelijk van een additievenpakket, afgestemd op de toepassingen, om gewenste prestaties te bereiken. Doordat de structuur van synthetische basisolie gecontroleerd is samengesteld heb je unieke molecuulketens waarmee je eindeloos kunt variëren. Daarop kun je vervolgens het additievenpakket perfect afstemmen. Samen resulteert dit in betere prestaties ten opzichte van minerale oliën.

Eigenschappen van een olie

Technische eigenschappen van een olie zijn afhankelijk van de functies die het smeermiddel moet vervullen en onder welke omstandigheden het smeermiddel moet werken. Voor motoroliën zijn weer andere eigenschappen van belang dan bijvoorbeeld voor hydraulische oliën. Hieronder een aantal belangrijke eigenschappen toegelicht:

Viscositeit & viscositeitsindex

Viscositeit van een olie geeft de “dikvloeibaarheid” aan van een olie. Deze dikte wordt vaak weergegeven bij 40ºC en 100ºC . Een dikkere olie heeft een beter vermogen om te smeren onder extreme condities zoals druk en temperatuur. De viscositeitsindex is een getal dat de gevoeligheid aangeeft van de viscositeit onder invloed van temperatuursveranderingen. Minerale olie is gevoeliger voor temperatuurveranderingen dan synthetische oliën. Hoe hoger het getal, hoe minder de viscositeit van de olie zal wisselen bij een wisselende temperatuur. Daarom heeft basisolie van hogere kwaliteit normaal gesproken een hogere viscositeitsindex dan olie van lagere kwaliteit. Het is ook mogelijk een hoge VI te creëren met additieven.

Prestaties bij lage temperatuur

Voor sommige toepassingen is de prestatie bij lage temperatuur van belang. De olie moet dan nog voldoende vloeien, goed verpompbaar om de installatie snel en goed te  smeren. Bij opstarten van het systeem is het van belang dat het smeermiddel zo snel mogelijk zijn werk kan doen en er voor zorgt dat de loopvlakken geheel van elkaar worden gescheiden, hydro dynamische smering. Synthetische basisolie heeft een veel betere verpompbaarheid bij lage temperaturen dan minerale basisoliën.

Prestaties bij hoge temperatuur

Olie verliest viscositeit bij toenemende temperatuur. Hoe houdt een olie stand bij extreme temperaturen? Je moet in de gaten houden of de olie niet te dun wordt voor de toepassing, kan verdampen of zelfs verbranden. Daardoor vallen eigenschappen uit en zal de olie niet meer presteren zoals bedoeld. Oliën van hogere kwaliteit houden bij extreme omstandigheden eenvoudiger hun eigenschappen. Synthetische  basisolie heeft op dit gebied veel betere eigenschappen dan minerale basisolie.

Weerstand tegen oxidatie

Oxidatie is een mate van veroudering van de smeerolie. Door inwerking van zuurstof en hoge temperaturen verandert het smeermiddel. Oxidatie zorgt ervoor dat de olie indikt, waardoor de viscositeit oploopt waardoor het moeilijker wordt om de olie door de machine te pompen. Door deze oxidatie vormt zich sludge en andere afzettingen. Een olie moet in staat zijn zich te weren tegen oxidatie. Synthetische  basisolie heeft op dit gebied veel betere eigenschappen dan minerale basisolie.

Hechting van het smeermiddel aan het loopvlak

Het smeermiddel moet de te smeren onderdelen goed bereiken en bevochtigen, voldoende hechten aan de te smeren oppervlakken. Op deze manier kan er een voldoende smeermiddel worden opgebouwd. Zowel de viscositeit als de vorm van de oppervlakken zijn van invloed op het hechtend vermogen van de smeerolie.

Lucht afscheidend vermogen en weerstand tegen schuimvorming

Het ontstaan van luchtbellen in de olie kan fatale gevolgen hebben voor de smeerfilm. Omdat luchtbelletjes samendrukbaar zijn in de olie, en dit gepaard gaat met enorme krachten, ontstaat er schade aan de te smeren onderdelen. Essentieel is dat lucht snel de olie kan verlaten. Lucht in de olie en schuimvorming kunnen ontstaan door luchtinslag, door onjuist ontwerp van de machine of onder invloed van de gebruiksomstandigheden. Schuimvorming wordt gestimuleerd door verontreinigingen. De weerstand tegen schuimvorming wordt bereikt door toevoegingen in de olie.

Minerale basisolie

Minerale basisolie wordt geraffineerd vanuit aardolie. Deze basisoliën zijn eigenlijk een bewerkte vorm van aardolie. Deze “bewerking” wordt uitgevoerd in het raffinageproces, wat bestaat uit een aantal stappen. Slechts 3 tot 5 procent van alle ruwe aardolie wordt gebruikt om uiteindelijk smeerolie van te maken

1. Ontzouten

Met ontzouten onttrekt men zoutdeeltjes uit de aardolie. Deze behandeling zorgt ervoor dat de rest van het raffinageproces gemakkelijker verloopt.

2. Gedeeltelijke verdamping

In een verdampingskamer wordt de aardolie verwarmt. Verschillende producten uit aardolie hebben verschillende kookpunten. Vluchtige producten (gas) zullen zich hier separeren van zwaardere producten (asfalt). Op deze manier worden de basis voor voornamelijk brandstoffen uit de aardolie gehaald.

3. Vacuüm destillatie

In deze fase wordt het principe van destillatie herhaald met zwaardere fracties uit de atmosferische destillatie. Hier ontstaat de eerste basis voor de minerale basisolie.

4. Solventextractie

In deze stap worden er oplossingen toegevoegd aan de fracties uit de vorige stap. Op deze manier worden aromatische verbindingen uit de basisolie gehaald. In totaal lukt het in deze fase om 80% van de aromatische verbindingen uit de basisolie te trekken. De thermische- en oxidatiestabiliteit van de minerale basisolie verbeterd in deze stap enorm. Ook de viscositeitsindex verbeterd aanzienlijk.

5. Dewaxing

Deze stap is bedoeld om alle wax uit de olie te halen. Deze stap is bedoeld om vloeibaarheid bij lage temperaturen te bevorderen. Alle wax wordt daarna bij het filter uit de minerale basisolie gehaald. Op dit moment spreken we al over een groep 1 basisolie. Echter, voor bepaalde hoogwaardige toepassingen, worden aanvullende stappen gevraagd.

6. Hydrofinishing (optioneel)

Deze behandeling is wat meer voor de premium basisolie. Dan beweegt de basisolie zich al richting een Pseudo-synthetische basisolie (zie hieronder meer).

Na het toevoegen van waterstof aan het proces zullen onstabiele componenten als zuurstof, zwavel en stikstof uit de basisolie getrokken worden. Dit zorgt er weer voor dat de oxidatiestabiliteit en thermische stabiliteit van de olie verbeterd. Ook de kleur van het product zal veranderen.

7. Hydrotreating (optioneel)

Een nog zwaardere methode is hydrocracking. Hier wordt de olie beïnvloed door waterstof moleculen waardoor minder wenselijke koolwaterstof moleculen worden veranderd. Na deze fase is de basisolie nog beter van kwaliteit. Verschillende contaminanten zijn uit de olie gehaald en molecuulketens zijn aangepast. Deze moleculen zijn stabieler en de uiteindelijke basisolie is heel puur met weinig contaminanten. Nog steeds niet volledig synthetisch, maar ze vallen wel onder de noemer pseudo-synthetische basisolie (zie hieronder meer).

Uit alle bovenstaande stappen rolt uiteindelijk minerale basisolie. Onderling bestaan in minerale basisolie echter grote verschillen. Zo is minerale basisolie na hydrocracking van hogere kwaliteit dan “normale” minerale basisolie. Na deze laatste stap wordt de minerale basisolie vaak een semi-synthetische olie genoemd. Op deze manier is de term synthetisch ook erg onderhevig aan erosie.

Pseudo-synthetische basisolie

Er zijn basisoliën die zijn zo puur en geraffineerd dat ze vallen onder de noemer synthetische basisolie. De bereidingswijze is bijna hetzelfde als bij minerale basisolie. Echter komt het uiteindelijke product zo weinig overeen met een minerale basisolie dat men het maar een syntheet noemt. Daar zijn de eigenschappen van het product ook naar. Officieel heten deze producten semi-synthetische basisolie.

Synthetische basisolie

Deze basisolie is heel anders dan minerale basisolie. Synthetische basisoliën zijn eigenlijk specifiek voor een bepaalde toepassing “gemaakt”. Minerale basisolie is één van de producten uit het raffinageproces.

Additievenpakket

Op het moment dat er een keuze gemaakt is voor een synthetische of minerale basisolie is het product nog niet af. Om het product af te maken is nog een additievenpakket nodig. Dit pakket kan verschillende eigenschappen van de olie verbeteren, dit is wel afhankelijk van het soort additief.

Hoe beter de basisolie, hoe beter het uiteindelijke product. Additieven kunnen zorgen voor verbetering van verschillende eigenschappen. Echter, met een kwalitatief slechte basisolie blijft het een olie van lage kwaliteit. Keuze voor kwaliteit bij beide is dus erg belangrijk! Bovendien is er een maximum aan wat je aan additieven toe kunt voegen aan een olie. Smeerolie fabrikanten en ontwikkelaars investeren meer in de productie van hoge kwaliteit basisolie en gebruiken kwalitatief hoogwaardige additieven dan de niet merkgebonden blenders.