Schmierstoffe

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1. Motorenöl

Moderne Motorenöle basieren in ihrer Art und Leistungsfähigkeit auf unterschiedlichen Grundölen oder auf den sich daraus ergebenden Grundölmischungen. Zusätzlich werden Additive eingesetzt, die unterschiedliche Aufgaben wahrnehmen. Nur eine ausgewogene Formulierung (Grundöl und Additivkomponenten) ergibt ein leistungsstarkes Motorenöl.

Der Begriff „HD-Motorenöl" war damals der Übergang von den bis dahin reinen Mineralölen ohne Additive (unlegierte Öle) zu den legierten Motorenölen. 1941 tauchte die Abkürzung „HD" (für Heavy Duty = schwere Beanspruchung) in der von der amerikanischen Armee herausgegebenen Motorenölspezifikation (MIL-Spezifikation) das erste Mal auf und kennzeichnete die Motorenöle, die mit Hilfe von Zusätzen (Additiven) den Ansprüchen der US-Armee gerecht werden konnten. Heute ist die Abkürzung ohne Bedeutung. Etwa zur gleichen Zeit erarbeitete das American Petroleum Institute (API), parallel zu den MIL-Spezifikationen eine Klassifikation für Motorenöle.

1.1 Motorenöl-Klassifikationen

Motoröle werden nach zwei Hauptklassifikationen eingeteilt:

• Basierend auf der Viskosität (SAE)
• Basierend auf der Leistung (API, ACEA, Angaben des Herstellers)

SAE-KLASSIFIKATION

Aus der bei 100 °C gemessenen kinematischen Viskosität leitet sich die SAE-Klasse von 20 bis 60 für steigende Viskositätswerte ab.
Aus der dynamischen Viskosität bei niedrigen Temperaturen leiten sich die Klassen SAE „W“ (von „Winter“), von 0W bis 25W auf Basis der Viskositätsgrade bei Temperaturen von -35 bis -5 °C ab. Die Temperatur entspricht der minimalen Temperatur, bei der ein Motor gestartet werden kann, der mit einem Öl der entsprechenden SAE-Klasse geschmiert wurde (z. B. ermöglicht 15W-Öl das Starten des Motors bei bis zu -20 °C).
Die minimale Pumptemperatur entspricht der minimalen Temperatur, bei der Öl, zusätzlich zur Ermöglichung des Starts, frei fließen und die kritischen Teile des Motors schmieren kann.

API-KLASSIFIKATION

Das API-Klassifikationssystem unterscheidet zwischen S-Klassen und C-Klassen. Bei der S-Klasse spricht man von Ölen, die über Service-Stationen zum Einsatz kommen (in den USA ausschließlich Fahrzeuge mit Otto-Motoren), bei der C-Klasse von Ölen für den Dieselbereich (Commercial). Der zweite Buchstabe hinter dem S bzw. C gibt den jeweiligen Leistungsstand der Motorenöle wieder. Der alphabetisch höhere Buchstabe schließt die vorhergehenden Leistungsstandards mit ein.

In Europa wurden von der ACEA (Association des constructeurs Européens d'Automobiles), der Vereinigung der führenden europäischen Automobilhersteller, die Kategorien und Anwendungen für Motoröle für Benzinmotoren mit dem Buchstaben „A“, für Dieselmotoren mit dem Buchstaben „B“ und für Nutzfahrzeuge mit Dieselmotor mit dem Buchstaben „E“ definiert. Hinzu kommt eine Kennzeichnung für Low-Saps Produkte bzw. Dieselpartikelfilterverträglichkeit mit dem Buchstaben „C“.

Im Allgemeinen entwickeln sich die Leistungen von Schmierstoffen in folgende Richtungen:

• Längere Ölwechselintervalle -> Tendenz zur Verwendung von synthetischen Grundölen
• Geringere Reibung der beweglichen Teile -> geringere Viskosität
• Verringerung von aschebildenden Komponenten

1.2 Mischbarkeit von Motorenölen

Motoröle werden aus mineralischen oder synthetischen Grundölen und einer Kombination von Additiven hergestellt. Diese dienen u.a.:

zur Minimierung von Ablagerungen und Schlamm im Motor

• Detergenz, Dispersion
• Antioxidant

zur Verringerung von Korrosionsverschleiß und mechanischen Verschleiß

• Verschleißschutz-Additive
• Korrosionsschutz-Additive

zur Modifikation der physikalischen Eigenschaften des Grundöls

• Pourpoint-Depressant (PPD)
• Viskositätsindex-Verbesserer (VII)
• Reibungsminderer (friction modifier)
• Entschäumer

Generell gilt, dass Motorenöle untereinander mischbar sein müssen, unabhängig davon, ob es sich um synthetische oder mineralische Produkte handelt. Diese Forderung wird auch von den Automobilfirmen erhoben. Vermischungen von Motorenölen verschiedener Marken oder Zusammensetzungen sollten allerdings nur dann vorgenommen werden, wenn der Nachfüllbedarf nicht anders gedeckt werden kann.

So ist es nicht empfehlenswert, synthetische bzw. teilsynthetische Motorenöle mit mineralischen Motorenölen zu mischen, da hierdurch der höhere Qualitätsstandard der synthetischen Öle herabgesetzt wird. Die sich einstellende Qualität ist nur so gut, wie das schwächste Glied in der Kette.

2. Getriebeöl

Kraftfahrzeuge werden mit Schalt-, Automatik-, Verteiler- und Achsgetrieben ausgerüstet. Um eine einwandfreie Funktion der Getriebe über die gesamte Einsatzdauer zu gewährleisten, bedarf es spezieller Getriebeöle für die entsprechenden Baugruppen. Deshalb gehen Getriebeöle heute als Konstruktionselement mit in die Entwicklung ein.

Anforderungen an Getriebeöle liegen in erster Linie in ihrer Betriebssicherheit:

Schmierung, Scherstabilität, zuverlässiger Verschleißschutz für Getriebekomponenten sowie Dichtungen, Anti-Schaumverhalten, Temperaturkontrolle, Korrosionsschutz, Lasttragevermögen, Verhinderung von Grübchenbildung (Pitting), Dispergiervermögen, Unempfindlichkeit gegenüber Dichtungen, Unempfindlichkeit gegenüber Metallen, Mischbarkeit mit anderen Schmierstoffen.

 

PRODUKTEIGENSCHAFTEN

Die wichtigsten Schmierstoffeigenschaften, die üblicherweise in den technischen Daten des Produkts aufgeführt sind, sind die Folgenden:

• Viskosität
• Viskositätsindex
• Pourpoint
• Flammpunkt

Viskosität

Die Viskosität beschreibt das Fließverhalten einer Flüssigkeit. Die Viskosität von Schmierölen nimmt bei steigender Temperatur ab und wird daher bei gegebener Temperatur gemessen (z. B. bei 40 °C). Durch die Viskosität eines Schmierstoffs wird die Dicke der Ölschicht zwischen metallischen Oberflächen bestimmt.
Die am häufigsten verwendete Maßeinheit der Viskosität ist centistoke (cSt).

Viskositätsindex

Der Viskositätsindex ist ein Maß für die Viskositätsveränderungen einer Flüssigkeit in Abhängigkeit von Temperaturveränderungen. Je höher der Viskositätsindex ist, desto stabiler ist die Viskosität bei einer Temperaturänderung. Daraus folgt, dass bei zwei Schmierstoffen mit gleicher Viskosität bei 40 °C, der Schmierstoff mit dem höheren Viskositätsindex Folgendes gewährleistet:

• besserer Motorstart bei niedrigen Temperaturen (geringere interne Reibung)
• stabilerer Schmierfilm bei hohen Temperaturen

Viskositätsklassifikation

Die Viskosität kann auf unterschiedliche Arten klassifiziert werden, üblicherweise durch Angabe einer Nummer oder eines mehr oder weniger breiten Viskositätsbereichs.
Die Klassifikation soll in Verbindung mit dem Viskositätsindex eine schnelle Bestimmung des für die jeweilige Anwendung am besten geeigneten Schmierstoffs ermöglichen.

ISO-VG-Klassen werden häufig zur Klassifizierung von Industrieölen verwendet. Jede Klasse bezeichnet einen kinematischen Viskositätsbereich, gemessen bei 40 °C.

SAE-Klassen werden im Bereich der Motoren- und Getriebeöle verwendet.

 

Pourpoint

Der Pourpoint gibt die minimale Temperatur an, bei der ein Schmierstoff weiterhin fließt. Unter dem Pourpoint verdickt das Öl zunehmend und ist nur noch eingeschränkt fließfähig.

 

Flammpunkt

Der Flammpunkt gibt die minimale Temperatur an, bei der ein entzündfähiges Öl-Dampf-Luftgemisch entsteht. Er wird labortechnisch bestimmt indem ein Laborbehälter mit Öl-Dampf-Luft gemischt und allmählich erwärmt wird, bis sich das Gemisch entzündet.