İki katı cismi birbirinden ayırmak ve sürtünme gücünü minimuma indirerek kolay hareketini sağlamak için kullanılan maddeye “yağ”, bu iki katı cismin arasındaki yaptığı işe de “yağlama” denir.

Eğer sürtünme olmasaydı, yağlama ihtiyacı duyulmazdı. Sürtünme yüzeylerinin çeşitliliği (metal, plastik, demir dışı metal, elastomer v.s.) ve hareketin şekli (osilasyon, vibrasyon ve rotasyon) yağlama ürünlerinin seçimi için önemli bir kriterdir.

Triboloji sürtünme ve yağlama ilişkisi inceleyen bir bilimdir. Tribologlar bir yandan sürtünme parametrelerine göre en uygun ürün tipini belirlerken, diğer yandan en uzun ömürde ve en fazla enerji tasarrufu sağlayabilecek ürünleri de geliştirirler.

Yağlama ürünleri temel yapıları itibarı ile; sıvı yağlar, gresler, pastalar gibi başlıklarda isimlendirilirler.

Sıvı yağların en fazla tüketilen tipi, ham petrol türevleri olan mineral bazlı yağlardır. Diğer yandan daha uzun ömürlü ve yüksek performanslı oldukları için son yıllarda sentetik yağ tüketimi hızla artmaktadır. Özellikle çevre yasaları gereği atık yağın yok edilme prosedürleri ve bunun zorluğu sentetik yağ talebini arttırmaktadır.

Bu bağlamda endüstriyel sahada, özellikle de dişli kutusu ve yatak yağları, kompresör ve vakum yağları, motor yağları, hidrolik sistem yağlarında sentetiğe geçiş eğilimi oldukça yüksektir. Yüksek sıcaklık ortamındaki zincirler gibi özel kullanım yerleri için ise zaten sentetik yağlarla çözüm sağlanabilmektedir. Sentetik bir yağ, kullanım yeri ve şartlara göre değişiklik göstermekle birlikte mineral yağlara göre 3-10 kat daha uzun ömürlü olabilir. Bu da atık yağın aynı oranda azalması demektir.

Petro-Canada firması özel HT^®rafineri teknolojisi ile %99,9 saflıkta baz yağları üretmeyi başarmıştır. Bu üstün özellikli baz yağları ile üretilmiş olan HİDROLİK YAĞLAR, DİŞLİ KUTUSU YAĞLARI, KOMPRESÖR YAĞLARI, TÜRBİN YAĞLARI, SİRKÜLASYON YAĞLARI, MOTOR YAĞLARI, VAKUM YAĞLARI, GAZ MOTOR YAĞLARI, TRANSMİSYON YAĞLARI, ISI TRANSFER YAĞLARI, OTOMOTİV YAĞLARI sentetik yağların düzeyinde performans göstermektedir.

Greslerde de mineral ve sentetik baz yağlı gres ayrımı aynı nedenlere dayanmaktadır. Greslerin kıvamlarını belirten (NLGI) sınıfları içinde en yaygın kullanılanı NLGI 2’dir. Dişli kutuları, açık dişliler, merkezi yağlama sitemleri gibi uygulamalarda NLGI 0 - 00 - 000 gibi gres tipleri kullanılabilir. NLGI sınıfı yalnızca gresin kıvamını belirler. Gresin kalitesi ise baz yağı cinsi ve kalınlaştırıcısı ile üretim teknolojisine bağlıdır.

Greslerin ömürlerini belirleyen birçok parametre vardır. Bunlar sıcaklık, yükün (basınç) miktarı, yükün şekli (aksiyel olup olmaması), devir, dış etkenler (su, su buharı, kimyasal, toz v.s.) Bunlar arasında sıcaklık için şu göstergeyi sunabiliriz. “Bir gresin çalışma sıcaklığını 20°C arttırırsak gres ömürü ½ oranında azalır, 20°C azaltırsak gres ömrü 2 katına çıkar". Örneğin 150°C sıcaklıkta 100 saat çalışabilen bir gres 170°C sıcaklıkta 50 saat, 130°C sıcaklıkta 200 saat çalışabilecektir.

EP (extreme pressure) tanımı çoğu kez özel bir anlam içerir gibi algılanmakla birlikte, basit olarak aşırı basınç katkısını gösterir. Bu tanımı doğru algılamak için gresin dört bilye testi (four ball test) ya da Timken testi gibi norma bağlı basınç değerinin kaç olduğuna bakılmalıdır. Örneğin bir greste 4 Bilye testi (four ball test) için bu değer ortalama 2000-2400 N arasındadır. Oysa bu değerin 4000 N, 6000 N, 9500 N olduğu gresler de mevcuttur.

Greslerin kullanım amaçları (yüksek devir, yüksek basınç, yüksek sıcaklık, düşük sıcaklık, suya ve kimyasala dayanıklılık, gıda uygunluk, oksijene uygunluk, pompalanabilirlik, insan ve çevreye zarar vermemek) gresin baz yağ cinsi, kalınlaştırıcı, katkı gibi öğelerinin seçimini belirler. Örneğin; yüksek devir gresleri lityum sabunlu olurken, oksijene uygunluk için PFPE sentetik baz yağı seçilir.

Dünyada kullanılan yağlama ürünleri içinde en yüksek tüketim mineral bazlı yağlardadır. Bir başka ifade ile ham petrolden elde edilen ürünlerdedir. Mineral ya da madeni yağ olarak tanımlanan bu ürünlerin performansları, ham petrolün içerdiği hidrokarbon tsürevlerinin dağılımı bağlamında orijin kalitesi ve rafineri yöntemlerine göre değişiklik gösterir. Bu nedenle çok uluslu petrol firmalarının ülkeler bazında performansları da farklılık gösterir. Ham petroller içerdikleri hidrokarbon türevleri bakımından şöyle sınıflandırılabilir.

• Parafinik - Yüksek oranda wax ve minimum düzeyde asfalt bileşenleri içeren ham petrol.
• Naftenik - Yüksek oranda asfalt ve minimum düzeyde wax bileşenleri içeren ham petrol.
• Karışık “Mixed” - Orta düzeyde wax ve asfalt karışımlı bileşenleri içeren ham petrol.
• Asfaltik - Yüksek oranda asfalt, kükürt ve nitrojen bileşenleri içeren yüksek viskoziteli ham petrol.

Konvansiyonel rafineri teknolojisi:
Konvansiyonel teknolojisinde, damıtılmış madeni yağ fraksiyonları çözülür, sonra bir solvent ekstraksiyon kulesi içinde aromatiklerin ve diğer katışıkların yüzde 70'inden 85'ine kadar saf hale getirmek için ayrı ayrı işlenir. Düşük sıcaklık özelliklerini arttırmak için bu işleme “chill dewaxing” işlemiyle devam edilir. Sonuç, kehribar renkli, genellikle konvansiyonel baz yağı olarak adlandırılan (basestock) baz stok ürünlerdir. Bazı durumlarda bu stoklar, ılımlı olan hydrofinishing (tamamlama) basamağında rengini, kokusunu, stabilitesini ve demulsebilitesini geliştirmek için biraz daha işlenir. Bu basamak (hydrofinishing), Petro-Canada’nın kullandığı HydroCracking ya da HydroTreating işlemleri ile karıştırılmamalıdır. Hydrofinishing çok daha düşük basınçta (genellikle 800 psi) ve sıcaklıkta gerçekleşir.

Rakip firmalarca uygulanan konvansiyonel rafineri teknolojisini şematik olarak şöyle gösterebiliriz.

Bu yöntem Petro-Canada firmasınca geliştirilmiş patentli çok kademeli (HT^® severe hydrocracking) bir arıtma yöntemidir. Söz konusu yöntemde % 99,9 gibi son derecede yüksek bir saflaştırmadan söz edebiliyoruz. Bunun anlamı, ham petrol içindeki sülfür, nitrojen başta olmak üzere tüm ağır gurupların yok edilmesidir.

Petro-Canada rafineri teknolojisinde kullanılan yöntemi, bir anlamda ham petrolün kimyasını yeniden oluşturmak diye de tanımlayabiliriz.

Soldaki molekül; aromatiklere, doymamışlara ve sülfür bileşenlerine sahiptir. Yüksek sıcaklıkve yüksek basınçta Hidrojenle tepkime sonucu tamamen farklı moleküller elde edilir. Solvent rafinerisinde sülfürün çıkarılması bir ölçüde sağlanabilir. Ama bu yeterli bir düzeyde olamaz.

Bu işlemde de karbon zinciri bozularak yeniden istenilen yapıda bir moleküle dönüştürülmektedir. Böylece oksidasyon kararlılığı yükseltilmiş bir baz yağ elde edilmektedir.

Petro-Canada’nın HT^® Hydrocracking yönteminin ilk aşamasında, katalizörün içerisinde hidrojenle birlikte yüksek sıcaklıkta (400 oC) ve yüksek basınçta (3000 psig)  kimyasal reaksiyona giren hammaddeler tarafından aromatiklerin ve katışıkların eliminasyonu gerçekleştirilir. Bu hydrocracking sürecinde birkaç farklı reaksiyon meydana gelir. Prensip olarak,

• Kükürt,nitrojen ve oksijen içeren birbirine zıt bileşenlerin ayrılması
• Aromatik hidrokarbonların doymuş halkalı hidrokarbonlara dönüşmesi
• Ağır moleküllerin daha hafif doymuş hidrokarbonlara dönüşmesi

Yağlar, düşük sıcaklıktaki  akışkanlıklarının arttırılması amacıyla destilasyon ve dewax soğutmssa ile ayrılır ve sonra ilave saturasyonlar için şiddetli ikinci bir hydrotreat (290 oC ve 3000 psig) aşamasından geçer. Bu son basamak, aromatiklerin son kalıntılarını ortadan kaldırarak ve yüzde 99,9 u saf olan beyaz su renkli stokları içerisinde polar moleküllerini meydana getirerek baz yağı kararlılığını maksimize eder. Meydana gelen doymuş hidrokarbon molekülleri yüksek performanslı yağlayıcılar için ideal olan çok kararlı bir yapıya sahiptir.

HT PURITY teknolojisinde ham petrol %99,9 saflıkta su berraklığında arıtılır.

Bu işlemde ham petrol bünyesindeki sülfür, nitrojen ve benzeri yapılar tamamen alınır. Böylece elde edilen baz yağı ve dolayısıyla bu baz yağından mamul ürünler oksidasyona son derecede yüksek bir direnç gösterir.

Petro-Canada firması 1996 yılında çalışmakta olan rafinerisinde paralel olarak çalışmak üzere yeni bir baz yağı üretim tesisi kurdu. Bu yeni birimde, ayrıca HT^® Severe Hydrocracking yöntemini kullanmaya başladı. Burada “dewaxing” soğutma kademesi Hydrolsomerization wax dönüşümüyle yer değiştirdi. Hydrolsomerization yönteminde, isoparafinik madeni yağa karşı isomerize wax moleküllerini seçerken özel bir katalizör kullanılır. Bu yöntem, konvansiyonel dewaxing ile üretilmiş stoklara kıyasla daha yüksek viskozite indeksi ve geliştirilmiş düşük sıcaklık akışkanlığıyla baz stokları üretir. Ayrıca bu yöntem, viskozite indeksinin 130’a yaklaşmasıyla ve çalışma özelliği polialfaolefin (PAO) gibi sentetik yağlayıcılara yakın olan seçilmiş baz yağları üretmek için kullanılabilir.

Konvansiyonel damıtılmış baz yağ özellikleri ile HT Hydrocracked baz yağları arasında ciddi farklılıklar vardır. Temel fark, HT yağlarda aromatik moleküllerin fiili eliminasyonudur. Bu moleküller genellikle %0,5 ten düşüktür. Kıyas olarak, arıtılmış solvent baz yağlarının aromatik içeriği %10 ile 35 arasındadır. Bu oranlar ciddi bir farklılıktır. Viskozite indeksi performans gereksinimiyse bazı sınıf Petro-Canada baz yağları da Hydrolsomerization’dan yararlanır.

Tipik Performans Verileri

MAMUL YAĞLAYICILAR

Her iki HT tipi baz yağ ile üretilen yağlayıcılar, konvensiyonel solvent arıtma baz yağları ile üretilen yağlayıcılardan çok daha üstün performanslıdır. Hydrolsomerize edilmiş stoklar, özel yapıları ile mekanik, kimyasal ve termal kararlılık gösterirler.

Viskozite kararlılığı:
Oksidasyon etkisi ve katkıların tepkimeleri nedeniyle yağlayıcılar kalınlaşma eğilimindedir. HT yağları, inhibitorerlerle kombine edildiğinde, bu koyulaşmayı arıtılmış konvensiyonel solvent yağlardan çok daha uzun süre engeller. Böylece, motor yağları içerisinde daha mükemmel yakıt verimi katkısı sağlar ve endüstriyel yağlayıcılarda enerji tasarrufu sağlanır.

Oksidasyon kararlılığı:
HT baz yağlı yağlayıcılar, solvent arıtma yağlayıcılarla oranla oksidasyona çok daha yüksek bir direnç gösterir. Bu yağlayıcılar konveksiyonel yağlayıcılara göre 3 kata kadar daha uzun çalışma ömrüne sahiptir. Bu üstünlük gaz ve buhar türbin yağlarıı, hava kompresor yağları, hidrolik yağları gibi uygulamalarda kolayca görülebilir.

Termal kararlılık:
HT yağlayıcılar daha yüksek seviyedeki doymuş moleküleri ile mükemmel bir termal kararlılığa sahiptirler. Bu sayede artık oluşumunu ve temizleme maliyetlerinin azaltmasını sağlar. Bunun en iyi örneklerini; ısı transfer sıvıları, hava kompresör yağları, türbin yağları ve otomotiv & endüstriyel motor yağlarında görebiliriz.

Çevre etkilerinin azaltılması:
HT baz yağları, istenmeyen kimyasal maddelerden arındırıldığı için solvent arıtma yağlayıcılardan daha düşük toksisitede ve hızlı bir biyolojik çözünürlüğe sahiptir. Petro-Canada teknolojisi ile geliştirilmiş özel katkı maddeleriyle dikkatlice formüle edilerek mamul yağlayıcılarda da aynı özelliklerin devamı sağlanabilmektedir.