21.10.2011
Обзор рынка смазочных материалов

 Введение

Главной функцией смазочных материалов является снижение трения и изнашивания, при этом в некоторых случаях относительное движение двух несущих поверхностей возможно только в присутствии смазочного материала. Сейчас, когда снижение затрат энергии, ресурсов, а также выбросов занимает основное место среди экологических проблем, смазочные материалы привлекают все большее внимание со стороны общественности. Научные исследования показывают, что в западных индустриально развитых странах за счет применения актуальных знаний из области трибологии, т. е. науки о трении, изнашивании и смазке, при смазывании трущихся элементов можно было бы снизить энергозатраты на сумму, эквивалентную 0,4% ВНП этих стран. Наряду с двигателями внутреннего сгорания, автомобильными коробками передач и индустриальными механизмами, компрессорами, турбинами и гидравлическими системами, имеется и множество других областей применения, нуждающихся в специально разработанных смазочных материалах. Например, существует большое количество пластичных смазок и других смазочных материалов для проведения операций по обработке металлов с и без образования стружки. Для удовлетворения потребностей более чем в 90% всех областей применения требуются от 5 до 10 тыс. различных смазочных композиций. При упоминании смазочных материалов обычно имеют в виду масла на минеральной основе. Минеральные компоненты продолжают оставаться количественно самой важной основой смазочных материалов. Нефтехимические компоненты и, во все возрастающей степени, производные продуктов переработки нефтяной промышленности находят все более широкое применение благодаря их экологической совместимости и некоторым техническим преимуществам. Смазочные масла, на долю которых приходится более 90% от общего потребления смазочных материалов, в среднем на 93% состоят из базовых масел и на 7% из химических добавок и других компонентов (доля которых может составлять от 0,5 до 40%). Разработка смазочных материалов тесно связана со специфическими областями и способами применения. Простое описание используемых в каждой конкретной области смазок не имеет большого смысла, поэтому в следующих разделах будут подробно рассмотрены не только сами смазочные материалы, но и области их применения.

Объем продаж смазочных материалов

Смазочные материалы в настоящее время подразделяют на две крупные группы: автомобильные и индустриальные. Индустриальные смазочные материалы можно разделить на масла и специальные продукты. К последним относят главным образом пластичные смазки, смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) и твердые пленочные смазочные покрытия. Технологические масла часто включаются в группу смазочных материалов, что вносит путаницу в статистику потребления смазочных материалов. К ним относятся масла, которые выступают в качестве пластификаторов в производстве синтетического каучука, а также сырья для различных процессов. Единственное, что связывает технологические масла со смазочными материалами, это то, что они также получаются в результате обработки базовых масел. Такие масла не являются объектом рассмотрения в этой книге, но включены в статистические данные в целях сравнения. В 2004 г. мировое потребление смазочных материалов составило 37,4 млн т (53% — автомобильные, 32% — индустриальные, включая специальные, 5% — судовые и 10% — технологические масла (табл. 1)). В общем объеме потребления индустриальных смазочных материалов 37% приходятся на долю гидравлических масел, 7% — индустриальных редукторных, 31% — прочих индустриальных масел, 16% — СОЖ, применяемых в металлообработке (включая временные ингибиторы коррозии, основной функцией которых часто также является и смазывание), 9% — пластичных смазок.

В табл. 2 показано потребление смазочных материалов на душу населения по различным регионам. Несмотря на то, что население Северной Америки и Западной Европы составляет только 9,4% населения мира, на их долю приходится 35,9% мирового потребления.
С 1980 до 2001 г. потребление на душу населения снизилось с 8,8 до 5,6 кг/г., т. е. рост потребления смазочных материалов (+12,3%) отставал от мирового роста народонаселения (+72,5%) за этот период.
С 1975 г. рост объемов потребления смазочных материалов значительно отставал от роста ВНП и численности зарегистрированных автомобилей. Этот количественный показатель, который на первый взгляд кажется неуклонно убывающим, дает неадекватное представление о значимости смазочных материалов и прибыльности их продаж. В большинстве случаев такое снижение объясняется более продолжительным сроком службы смазочных продуктов, обеспечивающих более высокие эксплуатационные характеристики смазываемого оборудования, т. е. происходит снижение удельного потребления с одновременным повышением удельной прибыльности. Это подтверждается объемами потребления очень важной группы моторных масел в последние годы: вдвое увеличенные требуемые сроки замены масел привели к увеличению стоимости этих масел в четыре раза. Усилия, направленные на увеличение сроков службы, не связаны с желанием снизить цены на смазочные материалы. Намного важнее снижение затрат на ремонт и техническое обслуживание оборудования в результате увеличения сроков замены масел и пластичных смазок.
Более 50% смазочных материалов, продаваемых в мире, теряются вследствие утечек и испарения и, следовательно, загрязняют окружающую среду. Например, выбросы твердых частиц с отработавшими газами дизельного двигателя почти на одну треть вызваны испарением смазочного масла. Такие высокие потери в окружающую среду побудили ученых к разработке экологически безвредных смазочных материалов, подробно освещенных в этой книге, и рекомендаций по использованию комплекса других мер.

Еще одним побудительным мотивом к снижению удельного расхода смазочных материалов является неуклонно растущее удорожание утилизации и регенерации отработанных масел. И это также порождает спрос на смазочные материалы, так как снижение потерь на испарение означает меньшую подпитку и меньшую долю регенерации отработанного масла. Помимо этого, новые масла должны обладать хорошей стойкостью к старению.
Учитывая потенциал роста потребления в Азии, где в некоторых регионах по¬требление крайне низко (2004: Индия 1,1 кг/г., Китай 2,9 кг/г. на душу населения), и продолжающуюся стагнацию или снижение объемов потребления в западных индустриально развитых странах, в глобальном масштабе можно прогнозировать умеренный рост потребления смазочных материалов. Прогнозируется, что на период с 2010 по 2015 г. такой рост составит только 0,5% в год. Рост в денежном выражении будет более ощутимым вследствие быстрого распростране¬ния технологий, требующих использования высококачественных продуктов даже на таких новых рынках смазочных материалов, как Китай, Индия и Индонезия. В них для автомобильного парка и индустриальной техники потребуются продукты, идентичные тем, которые применяются в настоящее время в индустриально развитых странах.

  Производство смазочных материалов

В настоящее время в мире насчитывается порядка 1380 предприятий, производящих смазочные материалы в объемах от незначительных до крупных. С одной стороны, имеются вертикально интегрированные нефтяные компании, основные направления деятельности которых заключаются в разведке, добыче и переработке нефти, а смазочные материалы составляют лишь небольшую часть их бизнеса. В настоящее время имеется около 180 таких национальных и мультинациональных нефтяных компаний, занятых производством смазочных материалов. 1200 независимых компаний-производителей смазочных материалов концентрируют свои усилия на производстве и сбыте смазочных материалов, что является основным направлени¬ем их деятельности. Если крупные, интегрированные компании фокусируются на крупнотоннажном производстве моторных, трансмиссионных и гидравлических, масел, то многие независимые компании сосредоточены на специальных продуктах и производстве отдельных смазочных материалов на заказ с оказанием сервисных услуг заказчикам.  

На долю 1% мировых производителей товарных смазочных материалов приходится более 60% глобальных продаж; соответственно, на долю остальных 99% — менее 40%. Крупнейшими производителями товарных смазочных материалов являются компании, перечисленные в табл. 3 и 4.
 

 Независимые производители смазочных материалов, как правило, закупают сырье на открытом рынке и редко имеют собственное производство базовых масел. Поставщиками сырья являются производители химической и олеохимической продукции, а минеральных базовых масел — крупные нефтяные компании.    
 

  Производство простых смазочных масел обычно связано с процессами компаундирования, тогда как для получения специальных продуктов требуются такие химические процессы, как омыление (в случае пластичных смазок), этерификация (в производстве эфирных базовых масел и присадок) и усреднение (для получения компонентов СОЖ). К последующим стадиям производства относятся осушка, фильтрация, гомогенизация, диспергирование или перегонка. В зависимости от вида деятельности производители смазочных материалов инвестируют от 1 до 5% средств, вырученных от продаж своей продукции, в научные исследования и разработки.
В конце 90-х гг. прошлого века нефтяную промышленность захлестнула волна слияний и поглощений, которая, по всей видимости, будет продолжаться и в дальнейшем. Вновь появившиеся компании создали более крупные структуры по производству смазочных материалов. Основные причины слияний заключались в экономических факторах, связанных с добычей и переработкой нефти, обусловивших низкую прибыльность нефтепереработки.
Независимые производители смазочных материалов также переживают продол¬жающийся процесс концентрации, вызванный технологическими и экологическими факторами, а также соображениями безопасности производства. Важную роль в этом играет глобализация потребителей смазочных материалов, которые оказыва¬ют все большее влияние на стратегии компаний производителей.

Системы смазочных материалов

Помимо рядовых смазочных масел, существуют тысячи областей применения, требующих большого числа различающихся по своим характеристикам смазочных материалов.
Вслед за маслами идет группа эмульсий типа масло-в-воде, которые составляют большую часть водосмешиваемых СОЖ, прокатных эмульсий и огнестойких гидравлических жидкостей категории А . В таких случаях производитель смазочных материалов обычно поставляет концентрат, который смешивается с водой для образования эмульсии на месте применения. Концентрация таких водных эмульсий обычно составляет от 1 до 10%, а годовое потребление в индустриально развитых странах примерно равно потреблению всех остальных смазочных материалов, вместе взятых. С учетом вышесказанного можно утверждать, что в статистике использования смазочных материалов в различных областях и достигаемых при этом экономических эффектах объемная доля этих концентратов значительно недооценена.
К следующей группе смазочных материалов относят эмульсии типа вода-в-масле, важнейшей областью применения которых является формование металлов. Они поставляются в виде готовых продуктов или разбавляемых концентратов. Огнестойкие гидравлические жидкости категории В также разрабатываются на основе эмульсий вода-в-масле (обратных эмульсий).
В некоторых случаях эмульсии типа масло-в-масле разрабатываются как смазочные материалы, применяемые главным образом в металлообработке.
Водные растворы в виде недисперсных систем иногда применяются в операциях формования при обработке металлов.
Пластичные смазки — это комплексные системы, состоящие из базовых масел и загустителей на основе мыл и других органических и неорганических веществ. Они выпускаются как в полужидкой форме (полужидкие пластичные смазки), так и виде твердых блоков (блочные смазки). Для их производства необходимо специальное оборудование (установка по производству пластичных смазок). Пасты представляют собой группу продуктов, близкую к пластичным смазкам.
Твердые смазочные суспензии обычно содержат твердый смазочный материал в стабильной суспензии в жидкости — воде или масле. Эти продукты часто применяются в ковке и экструзии, а также в других процессах металлообработки. Твердые смазочные пленки могут также выпускаться в виде суспензий в жидкости-носителе, которая при применении испаряется, прежде чем смазочный материал начнет действовать.
Порошкообразные твердые смазочные материалы могут применяться непосредственно на специально подготовленных поверхностях.
В случае сухих пленочных смазочных материалов  твердые смазочные материалы диспергируются в вязких композициях. Сухая смазочная пленка образу¬ется при испарении растворителя (в качестве которого обычно выступает вода или углеводороды).
Расплавленные соли или порошкообразное стекло используются в процессах горячего формования, например в экструзии. Они обычно применяются в виде сухих порошков, которые начинают действовать как смазки после плавления на горячей поверхности металла.
Полимерные пленки применяются в случае, когда требуется специальная защита поверхности наряду со смазочной способностью (например, при прессовании па¬нелей из нержавеющей стали). Вместе с пластичными смазками часть таких пленок находит применение в строительной индустрии.
Промежуточной областью между смазочными материалами и собственно технологией смазки является обширный диапазон обработки поверхности для снижения трения и износа. Если вышеупомянутые сухие пленочные материалы являются стандартной группой товаров для производителей смазочных материалов, то химические покрытия могут поставлять как производители смазочных материалов (когда такие покрытия принимают на себя функцию носителя органического смазочного материала), так и компании, специализирующиеся на обезжиривании и очистке поверхностей (в случае когда подобное покрытие не рассчитано на сочетание с дополнительным смазочным покрытием — возьмем для примера сухую пленку на фосфатированной зубчатой передаче). Такие покрытия химически связаны с поверхностью металла и обычно основаны на процессах оксалирования и фосфатирования (цинка, железа и марганца). Еще более от традиционных смазочных материалов отличаются металлические или керамические покрытия, наносящиеся химическим осаждением паров или напылением (физическим осаждением паров (ФОП)), которые иногда выполняют функции противозадирных смазочных материалов . Такие покрытия в настоящее время находят все более широкое совместное применение со смазочными материалами для гарантированного усиления защиты от изнашивания в экстремальных условиях и при больших сроках эксплуатации.
 

Тео Манг