Khi so sánh hai loại dầu nhớt, người ta hay nhìn vào phụ gia. Nhưng phụ gia thường chỉ chiếm khoảng 5 đến 30% thể tích, phần còn lại là dầu gốc. Chất lượng dầu gốc quyết định phần lớn khả năng chịu nhiệt, độ bay hơi và tuổi thọ của dầu. Đó là lý do các dòng dầu cao cấp gần như đều dùng dầu gốc nhóm III/IV.
Bảng phân loại dầu gốc của API
Viện Dầu khí Hoa Kỳ (API) chia dầu gốc thành năm nhóm dựa trên hàm lượng hydrocacbon no, hàm lượng lưu huỳnh và chỉ số độ nhớt (VI):
| Nhóm | Hydrocacbon no | Lưu huỳnh | Chỉ số độ nhớt | Công nghệ chính |
|---|---|---|---|---|
| I | dưới 90% | trên 0,03% | 80 đến dưới 120 | Chiết bằng dung môi |
| II | từ 90% | đến 0,03% | 80 đến dưới 120 | Xử lý bằng hydro |
| III | từ 90% | đến 0,03% | từ 120 | Hydrocracking sâu, đồng phân hóa |
| IV | Polyalphaolefin (PAO) | Tổng hợp hóa học | ||
| V | Các loại còn lại: ester, PAG, naphthenic... | Nhiều công nghệ | ||
Nhóm III: tinh chế đến mức gần như tổng hợp
Dầu gốc nhóm III được sản xuất bằng cách cho dầu nặng phản ứng với hydro ở áp suất và nhiệt độ cao (hydrocracking), sau đó đồng phân hóa để bẻ gãy và sắp xếp lại các phân tử. Quá trình này loại gần hết lưu huỳnh, nitơ và hydrocacbon thơm, đồng thời biến các phân tử parafin mạch thẳng (dễ đông đặc) thành mạch nhánh. Kết quả là một loại dầu trong suốt, chỉ số độ nhớt thường từ 120 đến 140, có loại cao hơn. Dầu gốc từ khí thiên nhiên (GTL) cũng được xếp vào nhóm III.
Hàn Quốc là một trong những nơi sản xuất và xuất khẩu dầu gốc nhóm III lớn trên thế giới. Nhiều hãng dầu nhớt quốc tế mua dầu gốc từ đây để pha chế dòng sản phẩm tổng hợp của mình.
Nhóm IV: PAO, phân tử được "thiết kế"
PAO không đi từ dầu thô mà được tổng hợp từ các olefin nhỏ như decene. Nhà sản xuất kiểm soát được kích thước và cấu trúc phân tử, nên sản phẩm cực kỳ đồng đều. Ưu điểm nổi bật:
- Điểm đông đặc rất thấp, có loại dưới -50 °C, phù hợp cho dầu 0W và thiết bị lạnh.
- Chỉ số độ nhớt cao, độ bay hơi thấp.
- Bền nhiệt và bền oxy hóa rất tốt, thích hợp cho dầu máy nén khí, dầu bánh răng tổng hợp, dầu động cơ hiệu suất cao.
Nhược điểm là PAO hòa tan phụ gia kém và có thể làm co phớt cao su. Vì vậy nhà pha chế thường bổ sung một phần ester (nhóm V) để cân bằng.
Những ưu điểm thấy được khi dùng
Độ nhớt ổn định khi nhiệt độ thay đổi
Chỉ số độ nhớt cao nghĩa là dầu ít loãng ra khi nóng và ít đặc lại khi nguội. Máy được bảo vệ tốt ở cả hai đầu: lúc khởi động lạnh dầu đến các chi tiết nhanh hơn, lúc chạy nóng màng dầu vẫn đủ dày. Nhà pha chế cũng cần ít phụ gia cải thiện chỉ số độ nhớt (VII) hơn. Loại phụ gia polymer này dễ bị cắt mạch trong quá trình sử dụng.
Ít bay hơi, ít hao dầu
Độ bay hơi NOACK (lượng dầu bay hơi khi nung ở 250 °C trong một giờ) của dầu nhóm III/IV thấp hơn nhiều so với nhóm I. Ở động cơ, điều này nghĩa là ít phải châm dầu, ít cặn ở van PCV và tuabin tăng áp, ít muội đi vào bộ xúc tác.
Chậm oxy hóa, kéo dài chu kỳ thay
Hầu như không còn lưu huỳnh và hydrocacbon thơm, nên dầu gốc nhóm III/IV phản ứng với oxy chậm hơn. Dầu giữ độ nhớt và chỉ số axit ổn định lâu hơn, ít tạo cặn bùn và vecni. Đây là nền tảng để các nhà sản xuất thiết bị cho phép chu kỳ thay dầu dài hơn khi dùng dầu tổng hợp.
Hiệu quả nhiên liệu
Dầu gốc tốt cho phép pha chế các cấp độ nhớt thấp như 0W-20, 0W-16 mà vẫn giữ được độ bay hơi và HTHS đạt chuẩn, góp phần giảm ma sát và tiết kiệm nhiên liệu.
Có phải lúc nào cũng cần dầu tổng hợp?
Không. Với máy đời cũ chạy nhẹ, hệ thống thủy lực nhiệt độ thấp hoặc ứng dụng thay dầu thường xuyên, dầu gốc nhóm I, II vẫn đáp ứng tốt với chi phí thấp hơn. Dầu gốc cao cấp phát huy giá trị ở nơi nhiệt độ cao, tải nặng, chu kỳ dài hoặc thời gian dừng máy đắt đỏ. Tham khảo các dòng sản phẩm tại mục Dầu nhớt Xe hơi - Xe máy và Dầu máy nén khí của Korea Lube.
Ảnh: AyyanD / Wikimedia Commons, giấy phép CC BY-SA 4.0.