Schmierstoff-ABC
Additive
Bei Additiven handelt es sich um öllösliche Zusätze bzw. Wirkstoffe, die den angesprochenen Grundölen zugegeben werden. Sie verändern oder verbessern durch chemische und/oder physikalische Wirkung die Eigenschaften der Schmierstoffe.
Chemisch wirkende Additive:
Detergents- Dispersants
- Antioxidants
- Verschleißschutzadditive
- Korrosionsinhibitoren
Physikalisch wirkende Additive:
- VI-Verbesserer
- Pourpoint-Verbesserer
- Friction Modifier (Reibkraftminderer)
Detergents
Detergents 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 Motorenöl, d.h. saure Reaktionsprodukte aus der Verbrennung werden neutralisiert.
Detergents sind aschegebende (metallorganische) Additive, die ein Anlagern von festen Schmutzteilchen an Metall verhindern (agglomerieren).
Neutralisations-Vorgang (schematisch):
Dispersants
Die Aufgabe der Dispersanten ist es, feste und flüssige Verschmutzungen (z.B. Staub, Wasser, Reaktionsprodukte aus der Verbrennung oder Oxidationsprodukte) zu umhüllen und fein verteilt im Öl in Schwebe zu halten, um Ablagerungen zu verhindern. Unter dem Peptisierungsvorgang: versteht man das Umhüllen und in Schwebe halten von festen Schmutzteilchen im Öl durch aschefreie (organische) Dispersants. Der Solubilisierungsvorgang ist das Umhüllen und im Öl in Schwebe halten von flüssigen Schmutzteilchen (Wasser, Säuren). Es findet keine Neutralisation statt.
Peptisierungsvorgang (schematisch):
Solubilisierungsvorgang (schematisch):
Antioxidants
Schmieröle neigen unter dem Einfluss von Wärme und Sauerstoff zur Oxidation (Alterung). Beschleunigt wird dieser Zersetzungsprozess durch saure Reaktionsprodukte aus der Verbrennung und Spuren von Metallen, die katalytisch wirken (abrasiver- oder korrosiver Verschleiß). Dies führt zu einem Alterungsprozess, bei dem sich Säuren sowie lack-, harz- und schlammartige Ablagerungen bilden, die größtenteils ölunlöslich sind (wie z.B. Ölkohle) bilden. Die Zugabe von Antioxidanten ergibt einen wesentlich verbesserten Alterungsschutz. Sie können den Alterungsprozess nicht verhindern, jedoch verlangsamen.
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) die "Lücke" durch Wasserstoffübertragung vom Additiv auf die freie Valenz.
- Peroxidzersetzer (sekundäre 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 "umkrallen" die Metall-Ionen im Öl, so dass diese praktisch keine katalytische Aktivität mehr besitzen.
Verschleißschutz-Additive
Durch geeignete Additive kann man auf Gleitflächen äußerst dünne Schichten aufbauen, 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.
Extreme Pressure- (EP-) Additive
Das älteste EP-Additiv ist reiner Schwefel. EP/AW-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 Zinkdithiophosphat - ZDDP, das zusätzlich noch als Alterungs- und Korrosionsschutzadditiv wirkt.
EP-Additive werden Getriebeölen, Motorenölen, Hydraulikölen und Metallbearbeitungsölen zur Erhöhung des Lastaufnahmevermögens und zur Herabsetzung des Verschleißes im Mischreibungsgebiet. zugesetzt. Die Wirkung beruht auf Bildung von Oberflächenschichten (Metallschichten), die im Mischreibungsgebiet möglichst das Verschweißen der Rauhigkeitsspitzen verhindern sollen und möglichst ein Gleiten der sich aufeinander bewegenden Metalloberflächen ohne Verschleiß erreichen soll. Gleichzeitig ist eine Reibungsverminderung erwünscht.
Korrosionsschutz-Additive
Korrosion ist im Allgemeinen der chemische oder elektrochemische Angriff auf Metalloberflächen. Für den Korrosionsschutz eignen 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 Korrosionsschutzadditive im Wettbewerb mit EP/AW - Additiven, d.h. sie können deren Wirksamkeit beeinträchtigen.
Verbesserer 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 entgegensetzen. Mit zunehmender Temperatur entknäulen sie sich, nehmen ein größeres Volumen ein und bilden ein Netz von Maschen, welches die Bewegung der Ölmoleküle bremst und ein "Ausdünnen" des Öles verzögert.
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).
Pourpoint-Verbesserer
Der Pourpoint bezeichnet die Tieftemperatur in Grad Celsius (C0), wo das Öl gerade noch fließt. Das "Stocken" eines Öles wird durch die Kristallisation der im Grundöl vorhandenen Paraffine bei tiefen Temperaturen bestimmt. Durch Zugabe von Pourpoint-Erniedrigern wird die Kristallisation der Paraffine verzögert und das Tieftemperaturverhalten der Öle verbessert.
Friction Modifier (Reibkraftminderer)
Reibungssenkende Additive, so genannte Friction Modifier, können nur im Bereich der Mischreibung wirken. Diese Wirkstoffe bilden auf den Oberflächen pelzartige Filme (physikalischer Vorgang), die Metalloberflächen voneinander trennen können. F. M. sind sehr polar, d.h. es besteht eine hohe Affinität zur Oberfläche verbunden mit reibungsvermindernden Eigenschaften.
