Eingießen eines Öls

Zum weitaus überwiegenden Teil bestehen nichtwassermischbare Kühlschmierstoffe aus Kohlenwasserstoffen mit zugegebenen Additiven. Diese dienen der Optimierung der Schmier-, Alterungs-, Benetzungs- und Hochdruckeigenschaften der Kühlschmierstoffe. Grundlage der Kohlenwasserstoffe sind traditionell verschiedene Mineralölbestandteile. Die Anforderungen an die daraus entwickelten Produkte sind allerdings anspruchsvoller geworden. Die Belastbarkeit in Hydraulik und Getrieben zum Beispiel muss höher ausfallen, und auch die Belastung von Mensch und Umwelt tritt deutlicher in den Fokus. Deshalb sind moderne Basisflüssigkeiten von Kohlenwasserstoffen gefragt, die mehr leisten und weniger Umweltprobleme schaffen. Wer wissen will, was die Qualität von Kühlschmierstoffen ausmacht, sollte die darin verwendeten Basisöle kennen.

Mineralölraffinat als Basisöl

Der niedrige Preis ist momentan das ausschlaggebende Argument für die Verwendung von Kohlenwasserstoffen, die aus Erdöl gewonnen werden, als Basisöl. In unterschiedlichen Verfahren wie Destillation, Extraktion und Hydrierung werden aus dem Rohöl bestimmte Mieralölfraktionen gewonnen. Diese bestehen in der Hauptsache aus gesättigten Kohlenwasserstoffen (Paraffinen), verzweigten und unverzweigten iso- bzw. n-Paraffinen und Fraktionen mit cyclischer Struktur (Naphtene). Ungesättigte Kohlenwasserstoffe wie etwa Olefine und Acetylene werden wegen ihrer mangelhaften Oxidationsstabilität nicht beigemischt, desgleichen wegen toxikologischer Gründe keine ungesättigten cyclischen und polycyclischen Aromate. Durch spezifische Raffinationsverfahren werden diese Stoffe so weit wie möglich, aber nicht restlos entfernt. Ein Aspekt der Verwendung von Mineralölraffinaten ist die relativ hohe Neigung zum Verdampfen. Diese kann nicht durch Zugabe von Additiven korrigiert werden.

Hydrocracköl als Basisöl

Hydrocracköle sind veredelte Erdölkohlenwasserstoffe. Zu ihrer Herstellung werden Stoffe wie Rohparaffin und Wasserstoff mit Hilfe von Katalysatoren auf Temperaturen bis zu 450 °C gebracht und mit Drücken bis zu 300 bar in kürzere Moleküle gespalten. Zugleich erfolgt in diesem Prozess eine Spaltung und Hydrierung der aromatischen Verbindungen. Aus diesem Grund haben Hydrocracköle auch einen niedrigeren Aromatengehalt als Mineralöle. Dem Prinzip nach werden bei diesem Prozess aus Verbindungen mit schlechter Schmierfähigkeit und schlechtem Viskositäts-Temperaturverhalten wie Aromate und Naphtene solche mit besseren Eigenschaften (Paraffine) hergestellt. Im Vergleich zu Mineralölen verfügen Hydrocracköle also über eine bessere Schmierfähigkeit sowie einen höheren Viskositätsindex. Darüber hinaus bieten Hydrocracköle den Vorteil einer geringeren Verdampfungs- und Vernebelungsneigung, so dass Kohlenwasserstoff-Emissionen am Arbeitsplatz reduziert werden können.

Gas-to-Liquid-Öl als Basisöl

Dieses Basisöl wird aus Gas, häufig Methangas, synthetisiert. Dabei wird zunächst Erdgas durch Zufuhr von Sauerstoff und Wasserdampf in ein Synthese-Gas umgewandelt. Dieses Gas wird dann durch das so genannte Fischer-Tropsch-Verfahren in flüssige Kohlenwasserstoffe umgewandelt. Die daraus entstandenen Basisöle werden auch als Group III+ Öle bezeichnet und werden qualitativ zwischen Hydrocrackölen und Polyalphaolefinen angesiedelt.

Polyalphaolefine (PAOs) als Basisöle

Ähnlich wie bei den Eigenschaften, die man von einem sehr guten Motoröl erwartet, werden auch bei Top-Kühlschmierstoffen ein hoher Flammpunkt bei niedriger Viskosität, eine geringe Verdunstung, ein hoher Viskositätsindex und eine herausragende Scher- und Alterungsstabilität nur durch die Verwendung von synthetischer PAOs erreicht.
Durch verschiedene Prozesse wie thermische Spaltung und katalysierte Aktionen und Reaktionen werden nahezu reine PAOs eines bestimmten Polymerisationsgrades erzeugt. Hierbei entstehen auch keine aromatischen Kohlenwasserstoffe oder ungesättigte Verbindungen, die für die Oxidation und Alterung der Produkte verantwortlich sind. Die einheitliche Zusammensetzung der PAOs weist einen besonderen Vorteil dieses Basisöls aus: eine wesentlich geringere Verdunstungsneigung als bei vergleichbaren Mineralölfraktionen oder Hydrocrackölen. Zudem ist auch die Vernebelungsneigung reduziert.

Esteröle als Basisöle

Als Basisflüssigkeiten kommen neben den Kohlenwasserstoffen auch Esteröle bei Kühlschmierstoffen zum Einsatz. Diese kommen als natürliche Produkte (tierische Fette und Pflanzenöle) wie auch als Synthetische vor. Genereller Vorteil ist ihre Verdampfungsneigung, sowie ihre sehr gute Schmierfähigkeit. Kühlschmierstoffe auf Esterbasis weisen allerdings ein generelles Problem auf: Sie sind nur begrenzt mit Lacken und Elastomeren verträglich. Dies tritt insbesondere bei niedrigviskosen Estern in Spindelölen oder bestimmten Metallbearbeitungsölen auf, wo sie sich gegenüber Isolierungen, Elastomeren und Dichtungen sehr aggressiv verhalten können. Will man diese Öle einsetzen, müssen die Maschinen mit hohem Aufwand für diese Öle ausgerüstet werden.

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Basisöle für Kühlschmierstoffe