La viscosità è una delle più importanti caratteristiche dei fluidi. Determina lo spessore di pellicola che si interpone tra i componenti da lubrificare e dà importanti indicazioni sullo stato del lubrificante durante il servizio. Un incremento della viscosità può indicare un deterioramento ossidativo dell’olio o una contaminazione da particelle incombuste e/o da metalli di usura. Un decremento può indicare invece una diluizione da combustibile. È quindi un parametro da tenere sotto controllo.

La misurazione del tempo di flusso del lubrificante attraverso un capillare calibrato viene effettuata in un bagno termostatico a diverse temperature, in base al tipo di olio analizzato. Il grado di viscosità del lubrificante a caldo, che per un lubrificante per motori viene definito dalla specifica SAE J300 e per l’olio per trasmissioni dalla specifica SAE J 306, si determina con la viscosità a 100°C. Invece per gli oli idraulici e industriali, il grado di viscosità viene definito dalla norma ISO 3448 e viene determinato dalla viscosità a 40°C.

Il laboratorio AxxonOil è dotato di due viscosimetri SVM dove si determina la viscosità cinematica a 40°C e 100°C (ASTM D-7042). Questi strumenti forniscono la massima flessibilità coprendo l’intera gamma di viscosità, densità e temperature e danno risultati in pochi secondi.

La densità è una proprietà fisica fondamentale che può essere utilizzata insieme ad altre proprietà per caratterizzare sia le frazioni leggere che quelle pesanti del petrolio e dei prodotti petroliferi.

La determinazione della densità relativa è necessaria per la conversione dei volumi misurati alla temperatura standard di 15 °C.

La densità relativa o peso specifico è uno dei test di controllo di routine nelle fasi di miscelazione in AxxonOil. L’uso del densimetro digitale disponibile in AxxonOil permette di misurare la densità relativa non solo di prodotti petroliferi ma anche di antigeli e fluidi per i freni.

In combinazione con altri test, viene utilizzata anche per caratterizzare oli sconosciuti, poiché è correlata con la natura della fonte grezza del petrolio.

Il punto di scorrimento è la temperatura minima alla quale l’olio fluisce. Viene determinato raffreddando un campione preriscaldato a una determinata velocità ed esaminando le sue caratteristiche di scorrimento a intervalli di 3°C.

Per l’utente dei lubrificanti, il punto di scorrimento diventa rilevante quando le basse temperature sono tali da influenzare lo scorrimento dell’olio. In alcune applicazioni industriali, rappresenta un valore critico poiché identifica la temperatura minima di servizio dell’olio.

Per gli oli bianchi, il punto di scorrimento fornisce un mezzo per determinare il tipo di materia prima utilizzata per la raffinazione e la sua precedente storia di lavorazione. Riflette anche la presenza di cera o idrocarburi paraffinici.

I prodotti petroliferi come i lubrificanti nuovi e usati possono contenere componenti acidi come additivi o prodotti di degradazione. Il numero di acidità totale (TAN) indica la quantità relativa di sostanze basiche necessarie per neutralizzare gli acidi presenti nel lubrificante e si esprime in mg KOH per g di campione.

Inoltre, il TAN viene utilizzato come parametro di qualità degli oli lubrificanti sia per la valutazione dei prodotti nuovi, sia come indicatore di degradazione di tali prodotti durante l’uso. Questo parametro è utilizzato generalmente per determinare la qualità degli oli industriali nuovi e anche per determinare la contaminazione e il livello di ossidazione degli oli industriali in servizio.

Il numero di acidità totale si può determinare attraverso il metodo ASTM D-664, che consiste in una titolazione potenziometrica dove il campione sciolto in solvente è neutralizzato con una soluzione standard di KOH in alcool isopropilico.

Il numero di base totale (TBN) è uno dei principali parametri per valutare la qualità di un lubrificante soprattutto sul lungo periodo.

Il TBN valuta la capacità di un lubrificante di neutralizzare gli acidi che si formano durante il processo di combustione. In definitiva rappresenta un parametro che ci dice quanto ancora potenzialmente vale la capacità del lubrificante di annullare gli effetti di tali acidi. Questo parametro è particolarmente rilevante per gli oli destinati alla trazione pesante viste le condizioni di servizio generalmente gravose in cui questi mezzi operano.

Affinché l’olio possa garantire la necessaria protezione delle parti su cui si trova a lavorare è fondamentale che il TBN, pur diminuendo nel tempo, si conservi su valori accettabili. Un calo del 50% del valore del TBN va considerato come un valore di cautela, indica che l’olio è prossimo alla fine del suo esercizio: a questo punto è necessario rabboccare o cambiare l’olio. Un calo del 75% è invece un limite critico che può comportare danni anche gravi.

Qualora invece il TBN fosse troppo basso le conseguenze possono essere anche molto gravi visto che alcuni elementi del motore potrebbero andare incontro a corrosione e/o morchia.

ASTM D-2896 è il metodo idoneo per determinare il TBN sia per gli oli nuovi che per quelli usati.  Questo metodo è stato utilizzato in studi che valutano la fine della vita utile dell’olio motore poiché il test è sensibile a bassi valori di alcalinità che non sarebbero facilmente rilevabili con altre metodologie.

Il metodo ASTM D156 o scala di colore Saybolt è applicabile a prodotti raffinati che hanno un colore ASTM più chiaro di 0,5.  Questo metodo viene utilizzato per prodotti petroliferi leggermente giallastri ma a basso tenore di croma come olio minerale, cherosene, benzina, nafta, carburanti per aviazione, cere di petrolio bianco e oli bianchi farmaceutici.

Questa scala di colore va dal +30 al -16.  Gli oli minerali bianchi di grado farmaceutico devono essere trasparenti e incolori (Saybolt +30).  Il grado di colore/trasparenza è una proprietà critica per gli oli minerali bianchi che li rende utili nelle loro numerose applicazioni cosmetiche, farmaceutiche, agricole, alimentari e industriali.

Invece, il metodo ASTM D-1500 o scala di colore ASTM viene applicato ai prodotti petroliferi più colorati come lubrificanti, additivi e oli base.  Si tratta di una scala cromatica che va da un giallo paglierino pallido ad un rosso intenso in sedici passi (0,5-8,0 unità in incrementi di 0,5). I comparatori visivi possono raggiungere una risoluzione di 0,5 unità, mentre gli strumenti automatici Lovibond® PFX e PFXi presenti nel laboratorio AxxonOil raggiungono una risoluzione di 0,1.

Il colore di un olio lubrificante non è sempre una guida affidabile alla qualità del prodotto e non deve essere utilizzato indiscriminatamente dal consumatore nella stesura delle specifiche per gli acquisti.

Con il metodo ASTM D-5293 (Cold cranking viscosity o CCS) si determina la viscosità apparente degli oli motore e degli oli base mediante simulatore di avviamento a freddo (CCS) a temperature comprese tra -5 e -35°C.

Il metodo permette di simulare la viscosità dell’olio nei cuscinetti dell’albero motore durante l’avvio a freddo, ovvero uno dei requisiti specificato nello standard SAE J300 che definisce il grado di viscosità dell’olio. La viscosità CCS aiuta a definire la parte “W” o “invernale” di un olio multigrado. Così come per la viscosità cinematica, SAE J300 definisce intervalli obbligatori che devono essere soddisfatti: va dichiarato il livello “W” più basso raggiunto.

Le viscosità ad alta velocità di taglio ed alta temperatura sono rappresentative delle condizioni incontrate nei cuscinetti dei motori automobilistici ad alte prestazioni per garantire affidabilità ed efficienza nel consumo di carburante.

Il metodo ASTM D4683 determina la viscosità dinamica degli oli motore a 150 °C e la velocità di taglio 1×10⁶ s^-1 utilizzando un viscosimetro a cuscinetti conici (viscosimetro TBS) dotato di un raffinato sistema di termoregolazione.

La determinazione di viscosità ad alta temperatura e alta velocità di taglio ha consentito di stabilire limiti minimi di velocità di taglio per oli motore in condizioni di esercizio severe, che sono diventati parte della classificazione della viscosità dell’olio motore SAE J-300.

Mentre è in circolo, l’olio accumula depositi derivanti dall’usura e da contaminanti esterni.

La spettrometria di emissione al plasma permette rapidamente di individuare 22 elementi negli oli nuovi nonché i metalli di usura ed i contaminanti negli oli usati. Gli elementi più comunemente analizzati sono: Alluminio, Boro, Bario, Calcio, Cromo, Rame, Ferro, Manganese, Sodio, Potassio, Nickel, Fosforo, Piombo, Silice, Stagno, Zinco e Zolfo.

Quest’analisi determina la quantità di determinati additivi rimanenti nel lubrificante e quindi indicare la durata di servizio rimanente dell’olio.

Inoltre, AxxonOil usa l’ICP-AES anche durante la produzione degli oli lubrificanti per il controllo di qualità e la conformità alle specifiche di produzione e di settore.

Infine, elevate concentrazioni di metalli di usura possono indicare un’usura anomala o una contaminazione. Per questo motivo, questo metodo di prova può essere utilizzato per monitorare le condizioni di un macchinario e definire quando sono necessarie azioni correttive.

La spettroscopia Infrarossa o IR è una tecnica spettroscopica di assorbimento normalmente utilizzata nel campo della chimica analitica e della caratterizzazione dei materiali liquidi, solidi e materiali in fasi di vapori.

L’analisi qualitativa dell’infrarosso ASTM E-1252 viene eseguita mediante l’identificazione del gruppo funzionale o il confronto degli spettri di assorbimento IR di materiali sconosciuti.  Questo metodo è utile per identificare la composizione dei lubrificanti, oli base ed alcuni additivi tramite la zona dei gruppi funzionali (3800-1300 cm-1) e la zona delle impronte digitali (1300 a 650 cm-1).

Inoltre, è possibile valutare i cambiamenti chimici come l’ossidazione, la nitrazione e la solfonazione dei lubrificanti, il degrado degli additivi antiusura e la contaminazione da umidità, carburante, glicole e polvere mediante FT-IR secondo ASTM E-2412. In questo caso, vengono determinati gli spettri infrarossi (FT-IR) e valutati comparativamente gli spettri del lubrificante nuovo e usato e si identifica il tipo di degrado o contaminazione.

I risultati di ASTM E2412 possono essere combinati con il TAN (numero acido totale) per oli industriali ed il TBN (numero basico totale) per oli motori e dati di viscosità e forniscono conclusioni dettagliate ed estese sulla qualità dell’olio.

L’ analisi IR è ormai una routine nel Laboratorio AxxonOil. È veloce e fornisce risultati affidabili. Inoltre, dall’esame di uno spettro IR è possibile ottenere un’ampia quantità di informazioni sulla composizione molecolare del campione.

La determinazione del contenuto d’acqua mediante titolazione coulometrica Karl Fisher è un metodo standard utilizzato per la determinazione dell’umidità nei prodotti petroliferi, oli lubrificanti e additivi.

La presenza di umidità potrebbe portare a corrosione e usura prematura dovuta a cavitazione con conseguente diminuzione della lubrificazione e ostruzione prematura dei filtri. Inoltre, l’acqua agisce da catalizzatore sull’invecchiamento degli additivi generando formazione di prodotti da reazione insolubili e favorisce una deleteria crescita batterica.

La conoscenza del contenuto di acqua è importante nella produzione, nell’acquisto, nella vendita o nello spostamento di prodotti petroliferi per aiutare a prevederne la qualità e le caratteristiche prestazionali.

La titolazione di Karl Fischer coulometrica è utilizzata per la determinazione dell’acqua in additivi, oli lubrificanti, oli base, fluidi per trasmissioni automatiche, solventi idrocarburici e altri prodotti petroliferi. Scegliendo adeguatamente la dimensione del campione, questo metodo di prova può essere utilizzato per la determinazione dell’acqua da mg/kg (ppm) a concentrazioni a livello percentuale.

Il valore del pH viene definito come una scala di misura utilizzata per esprimere il carattere acido o basico delle soluzioni.

Un pH inferiore a 7 indica una soluzione acida, mentre un pH maggiore di 7 indica una soluzione basica. Un pH uguale a 7 caratterizza una soluzione neutra dove la concentrazione di ioni idrogeno (H⁺) e ioni idrossili (o idrossido OH^–) derivanti dalla rottura della molecola dell’acqua (H₂O) sono uguali.

Il valore di pH si può determinare usando uno strumento elettronico chiamato pHmetro o piaccametro, che è composto da un elettrodo a vetro. L’interno dell’elettrodo presenta una membrana in vetro sensibile alla concentrazione di ioni idrogeno (H⁺). Questa sonda misura il potenziale elettrico generato della concentrazione degli ioni idrogeno (H⁺) esterna alla membrana, in riferimento a un potenziale di ioni idrogeno interno alla membrana e rispetto a un potenziale standard di riferimento.

Il valore di pH si utilizza per il controllo di qualità dei liquidi refrigeranti per il motore e per i fluidi per i freni.