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Öl-Lexikon

Alle wesentlichen Fragen rund um das Thema Öl haben wir nachstehend für Sie aufgeführt:

Woraus besteht eigentlich ein Motorenöl?

Grundsätzlich bestehen Motorenöle aus Grund-/Basisölen bzw. Grund-/Basisölmischungen, die sich in Ihrer Art und Leistungsfähigkeit unterscheiden. Diesen werden Additive zugesetzt, die unterschiedlich Aufgaben wahrnehmen und letztendlich die Qualität eines jeden Öls bestimmen.

Nur eine ausgewogene Formulierung (Grund-/Basisöl und Addtitiv-Komponenten) ergibt ein leistungsstarkes Motorenöl.

 

Was sind Grund-/Basisöle?

Das jeweils verwendete Grund-/Basisöl verleiht dem Schmierstoff die grundlegenden Eigenschaften, die die Leistung des Fertigproduktes mitbestimmen.

 

Grund-/Basisöle sind:

 

  • Mineralöle: Kohlenwasserstoffverbindungen unterschiedlicher Art, Größe, Form und Struktur.

  • Hydrocracöle: Veredelte Mineralöle mit höherem Reinheitsgrad und verbesserter Molekülstruktur.

  • Polyalphaolefine (PAO´s): Syntheseprodukte der Petrochemie; chemisch konstruierte gradlinige Kohlenwasserstoffverbindungen.

  • Synthetischer Ester: Chemisch hergestellte Verbindungen organischer Säuren mit Alkohol, bestehend aus Molekülen mit definierter Art, Größe, Form und Struktur.

 

Welche Öl-Spezifikationen gibt es?

Es gibt Spezifikationen der Industrie und Hersteller (OEM) Spezifikationen.

 

Hersteller (OEM) Spezifikationen sind z.B. MB 229.5 (Mercedes benz Spezifikation), VW 505.00 (Volkswagen Spezifikation) oder BMW LL-01 (BMW Spezifikation).

Diese Hersteller-Freigaben sind weitgehender als die API oder ACEA Spezifikationen der Industrie und decken die vom jeweiligen Motorenhersteller geforderten Mindestanforderungen an das Motorenöl ab.

 

In jedem Fahrzeug-Handbuch findet man die Information, welche Spezifikationen das Motorenöl für das betreffende Fahrzeug erfüllen muss.

 

Spezifikationen der Industrie sind:

  • Society of Automotiv Engineers (SAE): Sie definiert Öl anhand der Viskosität. Öl wird als Einbereichs- oder Mehrbereichsöl klassifiziert, ja nach seiner Viskositätsleistung bei verschiedenen Temperaturen.

  • American Petroleum Institute (API): Sie klassifiziert Öl anhand der Fähigkeit, den Motor zu schützen. Der Buchstabe S kennzeichnet Öl für Benzinmotoren, der Buchstabe C kennzeichnet Öl für Dieselmotoren. Der Buchstabe, der dem S bzw. C folgt, zeigt den Leistungs- und Schutzgrad an, wobei A am niedrigsten und X am höchsten ist. Einige Öle können sowohl in benzin- als auch in Dieselmotoren verwendet werden, ihre Klassifizierung lautet dann SJ/CF bzw. CF-4/SJ.

  • Association des Construvteurs Europeens dÁutomobiles (ACEA): Sie ist ähnlich wie die API Spezifikation, mit dem Unterschied, dass API auf amerikanische Motoren basiert, ACEA Spezifikationen auf europäischen. Die ACEA verwendet ebenfalls Buchstaben zur Angabe der Klassifizierung.

 

Was sind Additive?

Additive sind chemische Verbindungen bzw. öllösliche Zusätze und Wirkstoffe, die dem Grund-/Basisöl zugesetzt werden. Sie beeinflussen und verbessern durch ihre chemischen und/oder physikalischen Wirkungen die Eigenschaften des Öls.

 

Chemisch wirkende Additive sind: Antioxidanten, Detergenieten, Dispersanten, Korrosionsinhibitoren und Verschleißschutzadditive.

Physikalisch wirkende Additive sind: Antischaumzusätze, Friction Modifier (Reibkraftminderer), Pourpoint-Verbesserer und VI-Verbesserer.

 

Was ist Viskosität?

Viskosität ist die Fließfähigkeit von Flüssigkeiten. Eine Flüssigkeit, die relativ zähflüssig ist, kann als viskos bezeichnet werden. Wasser hat z.B. eine geringe Viskosität verglichen mit Honig. In diesem Beispiel hat Honig eine höhere Viskosität bei gleicher Temperatur.

Ein qualitativ hochwertiger Schmierstoff hält seine Viskosität unter verschiedenen Temperatur- und Einsatzbedingungen über einen längeren Zeitraum hinweg konstant.

 

Die meisten heutigen Motoröle sind Mehrbereichsöle, z.B. „5W-40“, d.h. dass sie sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Temperaturen ihr Schmiervermögen bewahren. Die erste Ziffer, gefolgt von einem W für Winter, gibt die Viskosität bei niedrigen Temperaturen an. Die zweite, höhere Zahl zeigt die Viskosität bei hohen Temperaturen. Ein Mehrbereichsöl minimiert Viskositätsunterschiede bei Temperaturschwankungen, kann also unter verschiedenen Temperaturen eingesetzt werden; z.B. im Sommer und Winter.

 

Hat die Farbe des Öls eine Bedeutung?

Die Farbe des Öls hat keine spezielle Bedeutung, hängt jedoch von verschiedenen Faktoren ab. Diese umfassen die Behandlungsarten in der Raffinerie und Arten der verwendeten Grundöle, Additive und Rohöle. Öl kann im Gebrauch eine dunklere Farbe bekommen, da es Schwebepartikel enthält. Dies liegt daran, dass das Öl den Motor von Partikeln und anderen Ablagerungen reinigt, die durch die hohen Verbrennungstemperaturen entstehen. Dabei hält es diese Partikel in einem Schwebezustand, damit sich diese nicht an der Motorfläche ablagern können.

Wie wird ein mineralölbasisches Grundöl hergestellt?

Rohöl wird zunächst in einer atmosphärischen Destillation behandelt. Dabei entsteht Ethylen, der Grundbaustein zur Herstellung von Polyalphaolefinen (PAO). Der nächste Prozessschritt ist die Vakuumdestillation, der wiederum die Raffnation folgt. Unerwünschte Paraffine werden dann im Anschluss entfernt. In besonderen Fällen wird noch eine anschließende Wasserstoffbehandlung durchgeführt, bevor das Mineralöl als Endprodukt gewonnen wird.

(Mineralöl hat den Viskositätsindex von 80-95.)

 

Prozess:

Rohöl => atmosphärische Destillation => Vakuumdestillation => Raffination =>

ggf. Wasserstoffbehandlung => Mineral-Grundöl

 

Wie ist ein typisches Mehrbereichs-Motorenöl aufgebaut?

Ein typisches Mehrbereichs-Motorenöl besteht zu:

  • 78% aus Grund-/Basisöl

  • 10%Viskositätsindex-Verbesserern

  • 3% Detergenten

  • 5% Dispersanten

  • 1% Verschleißschutz und

  • 3% sonstigen Bestandteilen

 

Worin besteht der Unterschied zwischen synthetischem und mineralischem Öl?

Synthetische Schmierstoffe oder auch Öle auf Basis von Synthesetechnologie besteht grundsätzlich aus im Rohöl vorkommenden Kohlenwasserstoffmolekülen, die mittels eines verfeinerten Produktionsprozesses aufgespalten und neu zusammengesetzt wurden, um die bestmöglichen Eigenschaften für das spätere Motorenöl zu erreichen, wie z.B. eine verbesserte Leistung unter extremen Temperatur-, Druck- und Lastbedingungen. Mineralische Schmierstoffe bestehen dagegen aus im Rohöl vorkommenden natürlichen Kohlenwasserstoffmolekülen, wie während des Destillationsvorgangs in der Raffinerie getrennt werden.

Was bewirken Verschleißschutz-Additive chemisch?

Mittels geeigneter Additive kann auf Gleitflächen eine äußerst dünne Schicht aufgebaut werden, deren Scherfestigkeit wesentlich geringer als die der Metalle ist. Sie ist unter normalen Bedingungen fest, unter Verschleißbedingungen (Druck, Temperatur) jedoch gleitfähig. So wird ein übermäßiger Verschleiß (Fressen bzw. Verschweißen) verhindert. Bei Bedarf (Metall/Metall-Kontakt) werden die Schichten durch eine chemische Reaktion ständig neu gebildet.

 

Zu den Verschleißschutz-Additiven gehören die extremen Pressure und Antiwear (EP / AW) Additive. Das älteste EP-Additiv ist reiner Schwefel. EP/WA_Additive sind grenzflächenaktive Stoffe und können in der polaren Gruppe u.a. die Elemente Zink, Phosphor und Schwefel in verschiedenen Kombinationen enthalten. Der bekannteste Vertreter dieser Art ist das Zinkdithioposphat - ZDDP -, das zusätzlich noch als Alterungs- und Korrosionsschutz-Additiv wirkt.

Der Antiverschleißzusatz ZDDP wirkt besonders in der Anfahrphase von Motoren. In dieser Anfahrphase liegt der Zustand der Mischreibung vor (Übergang zwischen Gleit- und Haftreibung). Dort, wo ein Metall/Metall-Kontakt vorliegt, entsteht Wärme. Die Zink-/Phosphorverbindung reagiert an der Oberfläche und bildet eine zusätzliche, vor Verschleiß schützende Schicht.

 

Was bewirken VI-Verbesserer physikalisch?

Der Einsatz von VI-Verbesserern (VI = Viskositätsindex) ermöglicht die Herstellung von Mehrbereichs-Motorenölen. VI-Verbesserer erhöhen bzw. strecken die Viskosität eines Öles und verbessern somit das Viskositäts-Temperatur-Verhalten. Sie sind bildlich gesprochen sehr lange, faserförmige Moleküle, die im kalten Zustand zusammengeknäult im Öl vorliegen und hier der Bewegung der Ölmoleküle einen relativ geringen Widerstand entgegensetzten. Mit zunehmender Temperatur entknäulen sie sich, nehmen ein größeres Volumen ein und bilden ein Netz von Maschen, das die Bewegung der Ölmoleküle bremst und ein zu schnelles „Ausdünnen“ des Öles verzögert.

VI-Verbesserer / Scherung: Unter Belastung können VI-Verbesserer geschert werden, d.h. die langen Moleküle werden regelrecht zerrissen. Dies ist mit einem Viskositätsverlust verbunden. Der Viskositätsverlust ist irreversibel und man spricht in diesem Zusammenhang von einer permanenten Scherung. Die Zerrissenen Moleküle nehmen ein geringeres Volumen ein und haben damit eine geringere eindickende Wirkung. Die Scherstabilität eines Schmierstoffes wird im Wesentlichen durch die Qualität des VI-Verbesserers bestimmt. Hohe Scherbelastungen liegen z.B. im Kolbenringbereich vor (hohe Drehzahlen, Gleitgeschwindigkeiten, Drücke und Temperaturen).

 

Was bewirken Pourpoint-Verbesserer physikalisch?

Der Pourpoint bezeichnet die Tieftemperatur in Grad Celsius, wo das Öl gerade noch fließt. Das „Stocken“ eines Öles wird durch die Kristallisation der Paraffine verzögert und das Tieftemperaturverhalten der Öle verbessert.

Was bewirken Korrosionsschutz-Additive physikalisch?

Korrosion ist allgemein der chemische oder elektrochemische angriff auf Metalloberflächen. Für den Korrosionsschutz eigen sich bevorzugt grenzflächenaktive Additive, die sowohl aschefrei als auch aschegebend sein können. Die polare Gruppe lagert sich an Metalloberflächen an, der Alkylrest bildet dichte, pelzartige, hydrophobe (wasserfeindliche) Barrieren. Aufgrund ihrer polaren Struktur stehen die Korrosionsschutz-Additive im Wettbewerb mit EP/AW-Additiven, d.h. sie können deren Wirksamkeit beeinträchtigen.

Was bewirken Reibkraftminderer (Friction Modifier) physikalisch?

Reibungssenkende Additive, sogenannte Friction Modifier, können nur im Bereich der Mischreibung wirken. Diese Wirkstoffe bilden auf den Oberflächen pelzartige Filme (physikalischer Vorgang), die Metalloberflächen voneinander trennen können. Reibkraftminderer sind sehr polar, d.h. es besteht eine hohe Affinität zur Oberfläche verbunden mit Reibungsvermindernden Eigenschaften.

Was bewirken Antischaum-Additive physikalisch?

Polysilikone (Silikonpolymerisate), Polyethylenglykolether u.a. verringern die Schaumneigung eines Öls. Dies wird erreicht, indem grundsätzlich weniger Gase (Luft und Verbrennungsgase) im Öl eingeschlossen werden. Zum Anderen können eingeschlossene Gase schneller aus dem Öl entweichen. Die Schaumbildung beeinträchtigt die Schmierstoffeigenschaften (Oxidation, Druckverhalten) eines Schmierstoffes erheblich.

Ein Schmierstoff mit schlechtem Schaumverhalten kann zu deutlich höheren Öltemperaturen, Verschleiß und Hydrostößelklappern führen.

 

Was bewirken Dispersanten chemisch?

Dispersanten haben die Aufgabe, feste und flüssige Verunreinigungen, die über den Motorbetrieb in das Öl eingetragen werden, zu umhüllen und fein verteilt in Schwebe zu halten. Dadurch werden Ablagerungen im Motor verhindert.

 

Dabei werden zwei Wirkprozesse unterschieden:

  • Peptisierung: Hierunter versteht man das Umhüllen und in Schwebe halten von festen Verunreinigungen im Öl, wie z.B. Staub, Reaktionsprodukte aus der Verbrennung oder Alterungsprodukte des Öls.

  • Solubilisierung: Darunter versteht man das Umhüllen und in Schwebe halten von flüssigen Verunreinigungen im Öl, wie z.B. Kondenswasser oder auch Säuren, die bei der motorischen Verbrennung entstehen.

 

Was bewirken Detergentien chemisch?

Detergentien sind waschaktive Substanzen, die der Bildung von Ablagerungen an thermisch belasteten Bauteilen entgegenwirken. Sie halten den Motor sauber. Darüber hinaus bilden sie die alkalische Reserve im Motoröl, d.h. saure Reaktionsprodukte aus der Verbrennung werden neutralisiert.

Was bewirken Antioxidantien chemisch?

Schmieröle neigen unter dem Einfluss von Sauerstoff und Wärme zur Alterung (Oxidation). Dieser Zersetzungsprozess wird durch saure Reaktionsprodukte aus der Verbrennung und Spuren von Metallen, die katalytisch wirken (abrasiver- und korrosiver Verschleiß) noch beschleunigt. Die Zugabe von Antioxidantien bewirkt einen wesentlichen Alterungsschutz. Der Alterungsprozess, die Oxidation, kann dadurch nicht verhindert, jedoch erheblich verlangsamt werden.

 

Bei der Ölalterung bilden sich Säuren sowie lack-, harz- und schlammartige Ablagerungen, die größtenteils ölunlöslich sind, wie z.B. Ölkohle.

 

Die Alterungsschutzstoffe können auf drei Arten wirken:

  • Radikalfänger (primäre Alterungsstoffe): Radikale sind Kohlenwasserstoffketten, an denen durch Kettenbruch oder Herausreißen von H-Atomen freie Valenzen entstanden sind. Hier lagert sich sofort Sauerstoff an (Oxidation). Radikalfänger sättigen (reparieren) diese „Lücken“ durch Wasserstoffübertragung vom Additiv auf die freie Valenz.

  • Peroxidzersetzer (sekundär Alterungsschutzstoffe): Diese wirken erst, wenn sich bereits Alterungsstoffe (Sauerstoffverbindungen) gebildet haben. Sie wirken „sauerstoffentziehend“ und bilden unschädliche Verbindungen.

  • Passivatoren / Metall-Ionen Desaktivatoren: Sie führen zum Passivieren von Eisen- und Kupferpartikeln und damit zur Beendigung bzw. Abschwächung der katalytischen Einwirkungen dieser Metalle auf den Alterungsprozess. Sie „umklammern“ die Metall-Ionen im Öl, so dass diese praktisch keine katalytische Aktivität mehr besitzen.

 

Wie wird synthetischer Ester hergestellt?

Synthetische Ester sind chemisch hergestellte Verbindungen aus organischen Säuren und Alkoholen. Je nach gewünschter Eigenschaft des Esters können definierte Molekülstrukturen synthetisiert werden.

(Synthetischer Ester hat einen Viskositätsindex von 140-180.)

 

Wie werden Polyalphaolefine (PAO´s) hergestellt?

Polyphaolefine werden aus Ethylen als Grundbaustein in einem chemischen Prozess synthetisiert. Die aus diesem Prozess resultierenden Kohlenwasserstoffverbindungen weisen eine zuvor definierte Molekülstruktur auf.

(Polyphaolefine haben einen Viskositätsindex von 130-145.)

 

Prozess:

Ethylen => Synthetisierung => Polyalphaolefin

 

Wie werden Hydrocracöle hergestellt?

Ausgangsprodukt sind die langkettigen (festen) Normalparaffine aus der Entparaffinierung von Raffinaten. Die Paraffinmoleküle werden in besonderen Crackanlagen in einer Wasserstoffatmosphäre unter Verwendung spezieller Katalysatoren in kürzere Schmierstoffmoleküle zerbrochen (gecrackt). Dabei fallen prozessbedingt überwiegend verzweigte Kohlenwasserstoffketten (Isoparaffine) an. In der nachfolgenden Vakuumdestillation werden die Isoparaffine nach Viskositäten getrennt und die noch verbleibenden unverzweigten Kohlenwasserstoffketten (Normalparaffine) in einer Nachgeschalteten Entparaffinierung entfernt. Die so hergestellten Öle sind hoch isoparaffin-haltig und weisen deutlich einheitliche Molekühlketten auf.

(Hydrocrack-Grundöl hat den Viskositätsindex von 130-140.)

 

Prozess:

Raffinate => Entparaffinierung => Crackung => Vakuumdestillation => Entparaffinierung => Hydrocrack-Grundöl

 

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