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G R U N D Ö L E F ü R H O C H L E I S T U N G S S C H M I E R S T O F F E

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1 Grundlagen der Schmierstoffe 03/2

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VSS lubes Ausbildungskurs

GRUNDÖLE FÜR HOCHLEISTUNGSSCHMIERSTOFFE

MINERALÖLE, SYNTHESEÖLE, BIOÖLE

Prof. Dr.-Ing. Wilfried J. Bartz

Tribologie und Schmierungstechnik, Denkendorf


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GRUNDÖLE FÜR HOCHLEISTUNGSSCHMIERSTOFFE

Mineralöle, Syntheseöle, biologisch schnell abbauba re Öle


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Grundlagen der Schmierstoffe


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Inhalt

1. Einführung2. Mineralölbasische Schmierstoffe3. Schmierfette4. Synthetische Schmierstoffe5. Biologisch schnell abbaubare Schmierstoffe6. Festschmierstoffe7. Additive für Schmierstoffe8. Chemische, physikalische und technologische Eigen schaften9. Viskosität und Fließverhalten10. Normen für Schmierstoffe11. Schmierölveränderungen im Betrieb


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1. Einführung


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Einführung

ABKÜRZUNGEN - 1

2T Two-Stroke Motor

4 T Four-Stroke Motor

AAMA American Automobile Manufacturers Assoc.

ACEA Assoc. des ConstructeursEuropéens d‘Automobiles

AFNOR Assoc. Francaise de Normalisation

AFR Air/Fuel Ratio

AGELFI Co-operative Research Org. of oil companies AGIP, ELF + FINA

ALTENER Alternative Energy Program of European Commission

AMT Automated Manual Transmission

ANPRM Advance Notice of Pro-posed Rule Making (US EPA)

ANSI American National Stan-dards Institute

API American Petroleum Inst.

ASTM American Society forTesting & Materials

ATC Techn. Committee of Petroleum Additive Manu-facturers in Europe

ATF Automatic Transmission Fluid


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Einführung

ABKÜRZUNGEN - 2

ATIEL Assoc. techn. de l‘Industrie

BOCLE Ball on Cylinder LubricityEvaluator

BSI Brit. Standards Institution

BTC Brit. Techn. Council of Motor & Petroleum Industries (UK National Body in CEC)

CAFE Corporate Average Fuel Economy

CARB California Air Ressources Board

CCMC Comité des Constructeurs de l‘EU obsolete

CCS Cold Cranking Simulator

CD 1. Coefficient of Drag, 2. CalenderDay, 3. Compact Disk

CEC 1. Commission of Europ.Com-munities, 2. Co-odinating Europ. Council for Development of Per-formance Test for TransportationFuels, Lubs & other Fluids

CEC Austria Austr. National Body in CEC

CEC-EFTC CEC Engine Fuel Techn. Committee

CEC-ELTC CEC Engine Lubs Techn. Committee

CEC Finland Finnish Nat. Body in CEC

CEC Suisse Swiss Nat. Body in CEC

CEC SAAC CEC Statistical ApplicationsAdvisory Committe


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Einführung

ABKÜRZUNGEN - 3

CEC-SB CEC Belgian Nat. Body

CEC-TLTC CEC Transmission LubsTechn. Committe

CEN Centre Europ. de Normalisation

CEPMA Central Europ. Pipeline Management Agency

CEPS Central Europ. Pipeline System

CFPP Cold Filter Plugging Point

CMA Chem. Manufacturers Ass. (USA)

CNG Compressed Natural Gas

CO Carbon Monoxide

CONCAWE Conservation of Clean Air & Water Europe (The oil com-panies‘ Europ. org. for envi-ronmental & health protection, established in 1963)

CR Common Rail (Diesel Inject.)

CRC Co-ordinating Research Council (USA)

CSTCC Continuously SlippingTorque Converter Clutch

CUNA Comm. Tecn. di Unificazio-ne nell‘Autoveicole (Ital. Nat. Body in CEC)


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Einführung

ABKÜRZUNGEN - 4

CVT Continuously Variable Transmission

DASMIN Deutsche Akkreditierungs-stelle Mineralöl

DGMK Deutsche Gesellsch. f. Mine-ralölwissenschaft & Kohle-chemie (D)

DI Direct Injection

DIN Deutsches Inst. f. Normung (D)

DKA Deutscher Koordinierungs-ausschuss (Germ. Nat. Body in CEC)

DME Dimethyl Ether

DOHC Double Overhead Cam

ECE Economic Commission forEurope (UN)

EEB Europ. Environm. Bureau

EELQMS Europ. Engine Lubs QualityManagement System

EEV Enhanced Environm. Friend-ly Vehicles & Engines

EFI Electronic Fuel Injection

EFTC Engine Fuels Techn. Com-mittee (of CEC)

EGR Exhaust Gas Recycling

ELTC Engine Lubs Techn. Com-mittee (of CEC)


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Einführung

ABKÜRZUNGEN - 5

EMA Engine ManufacturersAssociation (USA)

ENGVA Europ. Natural Gas VehicleAssociation

EOLCS Engine Oil Lub Classifica-tion System (of API)

EP European Parliament

EPA Environmental ProtectionAgency (USA)

EPEFE Europ. Program on Emis-sions, Fuels & Engine Tech-nologies

ERC Europ. Registration Centre

ETC Europ. Transient Test Cycle

EU European Union

EUI Electronic Unit Injector

FEO Fuel Economy Oil

FTP Fed. Test Procedure (USA)

FWD Front Wheel Drive

FZG Forschungsstelle f. Zahnrä-der & Getriebebau: TU München (D)

GDI Gas. (Engine) Direct Inj.

GEPE Groupe des Experts pour la Pollution & l‘Energie

GFC Groupement Franc. de Coordination (French Nat. Body CEC)


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Einführung

ABKÜRZUNGEN - 6

GRPE Group des Rapporteurs pour la Pollution & l‘Energie

HC Hydrocarbons

HD Heavy Duty (vehicle / lub)

HFRR High Frequency Recipro-cating Rig

HSDI High Speed Direct Injection(diesel engine)

HAT/HS High Temperature / High Shear (viscosity)

IAE Inst. of Automobile Eng.(GB) obsolete

ICOMIA Intern. Council of Marine Industries Assoc.

IDI Indirect Injection

IEA Intern. Energy Agency

IFP Institut Franc. du Pétrole (F)

ILMA Independent Lub Manufactu-rers Assoc. (USA)

ILSAC Intern. Lub StandardisationAdvisory Committee

I / M Inspection & Maintenance

IP Institute of Petroleum (UK)

ISO Intern. Standards Organisation

JALOS Japan. Lub. Oil Society

JAMA Japan Automobile Manufac-turers Association


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Einführung

ABKÜRZUNGEN - 7

JASO Japan. Standards Orgaisation

LCV Light Commercial Vehicle

LEV Low Emissions Vehicle

LPG Liquid Petroleum Gas

LRG Lead Replacement Gasoline

MIRA Motor Industries Research Assoc.

MON Motor Octane Number

MRV Mini Rotary Viscomenter

MTAC Multiple Test AcceptanceCriteria

MTBE Methyl Tertiary Butyl Ether

MTF Manual Transmission Fluid

MVEG Motor Vehicle Emission Group (of EU)

MVMA Motor Vehicle Manufac-turers Assoc. obsolete

NAMAS Nat. Measurement Accre-ditation Service (UK)

NATO North Atlantic Treaty Org.

NESCAUM North East States Co-ord. Air Use Management

NCM Stichting Nederlands Nat. Comite MotorprovenSmeerolie en Brandstoffen(Dutch Nat. Body CEC)

NGO Non-Governmental Organis.


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Einführung

ABKÜRZUNGEN - 8

NMMA Nat. Marine ManufacturersAssoc. (USA)

NMOG Non-Methane Organic Gases

Nox Nitrous Oxides

NPRA Nat. Petroleum RefinersAssoc. (USA)

OBD On-board diagnostics

OEM Original Equipment Manu-facturer

OICA Org. Internationale des Con-structeurs d‘Automobiles (formerly BPICA)

OPEST Oil Protection & Emission System Test

ORI Octane Requirement Increase

PAH Poly Aromatic Hydrocarbon

PCB Poly Chlorinated Biphenyl

PCD Passenger Car Diesel

PM Particulate Matter

PM10 Particulate Matter with par-ticle size below 10 µµµµm

RME Rapeseed Methyl Ester

RON Research Octane Number

RVP Reid Vapour Pressure

SAE Society of Automotive Engi-neers (USA)

SCR Selective Catalyst Reduction


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Einführung

ABKÜRZUNGEN - 9

SFPP Simulated Filter PluggingPoint

SHPD Super High Performance Diesel (oil)

SMM&T Society of Motor Manu-facturers

SMR Svensky MekanistersRiksförening (Swed. Nat. Body in CEC)

STUO Super Tractor Universal Oil

TBN Total Base Number

TBS Tapered Bearing Simulator

TLEV Transitional Low Emis-sions Vehicle

UBA Umweltbundesamt

UFIP Union Franc. des Industries Petrolières

UHC Unburnt Hydrocarbon

UK-PIA UK Petroleum Industry Ass.

ULEV Ultra-Low Emissions Veh.

UNI Ente Naz. Italiani di Unificaz.

UTAC Union Techn. de l‘Automobile, Motocycle et Cycle (F)

VDS, VDS2 Volvo Long Drain Lub Spec.

VOC Volatile Organic Compound

WELAC West.Europ. Lab Accreditation

ZEV Zero Emissions Vehicle


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EinführungAufgaben der Schmierstoffe

Hinsichtlich der Aufgaben und der daraus abgeleitet en Eigen-schaften der Schmierstoffe und Arbeitsflüssigkeiten lassen sich folgende Gruppierungen unterscheiden:

- Tribologische und funktionsrelevante Hauptaufgabenund -eigenschaften

- Anwendungsbezogene Nebenaufgaben und -eigen-schaften

- Nicht tribologisch - und anwendungsrelevante Neben-eigenschaften


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EinführungHauptaufgaben der Schmierstoffe

KRAFTÜBERTRAGUNG durch Druckfilmdurch Reaktionsfilm

WÄRMEABFUHR

KORROSIONSSCHUTZ

ABDICHTUNG nach außen, gegen sichselbst

nach innen, gegenVerunreinigungen

UNSCHÄDLICHMACHEN flüssige VerunreinigungenVON FREMDSTOFFEN feste Verunreinigungen


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EinführungNebenaufgaben der Schmierstoffe und Arbeitsflüssigk eiten

Verhalten gegenüber Dichtungs- und Konstruktionswerk stoffensowie Anstrichen

Schaumneigung

Flüchtigkeit, Flüssigkeitsverbrauch

Reibungsverhalten, Kraftstoffverbrauch(bei Motorenölen)

Gebrauchsdauer, Schmierstoffwechselfristen


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EinführungVielfalt möglicher Schmierstoffe - 1

Unlegierte Öle

Legierte ÖleUnlegierte Flüssigkeiten

Legierte Flüssigkeiten

Fette mit Mineralöl alsflüssige Phase

Fette mit synthetischenFlüssigkeiten als flüssige Phase

Fette mit Mineralöl alsflüssige Phase

Fette mit synthetischenFlüssigkeiten als flüssigePhase

Mineralöle

SynthetischeFlüssigkeiten

Fette mit Seifenverdickern

Fette mit Nicht-Seifenverdickern

Schmieröle

Schmierfette


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EinführungVielfalt möglicher Schmierstoffe - 2

TrockenpulverPastenGleitlackeKunststoffe

Sprühhaftschmierstoffemit FestschmierstoffenBitumhaltige Schmierstoffe

Öl-in-Wasser- Emulsionen

Wasser-in-Öl-Emulsionen

Flüssigkeiten

Gase, z.B. Luft

WasserFlüssige MetalleSäuren, Laugen, Sonstige

Festschmierstoffe

Haftschmierstoffe

Emulsionen

SonstigeSchmierstoffe


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006

2. Mineralölbasische Schmieröle


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Mineralölbasische Schmieröle

• Zusammensetzung und Struktur

• Struktur und Eigenschaften

• Schmierölherstellung

• Einteilung und Eigenschaften der Grundöle

• Vergleich einiger Eigenschaften


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Zusammensetzung und Struktur


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006

Mineralölbasische SchmieröleZusammensetzung und Struktur - 1

Zusammensetzung :

Erdöl – (Erdölgas + Wasser) = Rohöl= Einsatzprodukt für

die Raffinerie

Kohlenwasserstoffe+ organische Sauerstoff-, Schwefel-

Stickstoffverbindungen

Typische Analyse = f (Provenienz)

80 - 85% C10 - 17% H

- 7% S- 1% N, O, CI, P, K, Na, Mg, V usw.


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Struktur der MineralöleVariationsmöglichkeit zwischen C und H ist groß

Mineralöl ist keine exakt definierte Verbindung, sondern ein komplexes undHeterogenes Gemisch.

Grobe Einteilung der Kohlenwasserstoffe

AROMATENRingförmig, ungesättigt(sehr reaktionsfreudig) (Benzolring)

NAPHTHENE ungesättigteRingförmig, ungesättigt(reaktionsfreudig)

NAPHTHENERingförmig, gesättigt(reaktionsträge)

OLEFINEKettenförmig, ungesättigt(reaktionsfreudig)

PARAFFINEKettenförmig, gesättigt(reaktionsträge)


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Kennzeichnung bezüglich

KW-Typ Art der Bindung Chem. Reaktionen Bezeichnung

Kettenförmig GesättigtUngesättigt

ReaktionsträgeReaktionsfreudig

ParaffineOlefine

Ringförmig Gesättigt

Ungesättigt

Reaktionsträge

Reaktionsfreudig

Cycloparaffine oderNaphtheneCycloolefine oderungesättigte Naphthene

Ringförmig (6-Ring) Ungesättigt Reaktionsfreudig Aromaten

Wichtige Kohlenwasserstoff-Typen:


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Normalalkene (Normalparaffine): Summenformel C nH2n+2Unverzweigter Ketten, nur mit Einfachbindungen


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Isoalkane (Isoparaffine): Summenformel C n H2n+2

Ketten mit einer/mehreren Seitenketten, nur mit Ein fachbindungen


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Alkene (Olefine): Summenformel C nH2nUnverzweigte und verzweigte Ketten mit einer Doppel bindung


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Alkadiene (Diolefine): Summenformel C n H2n-2

Unverzweigte und verzweigte Ketten mit zwei Doppelb indungen


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Ringförmiger, gesättigter Kohlenwasserstoff: Summen formelCnH2n (nur Einfachbindungen). Cycloalkane = Naphthene


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Ringförmiger, ungesättigter KohlenwasserstoffSummenformel C nHn , Aromate (Benzolring)


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Kettenförmiger Kohlenwasserstoff in Dreifachbindung ,

Alkine (Azetylene) Summenformel C n H2n-2 ;

kommen in Schmier- und Kraftstoffen nicht vor


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Bezeichnungen für KW-Molekülstrukturen


Nach IUPAC* Umgangssprache

Alkane• Normalalkane• Isoalkane• Cycloalkane

Paraffine• Normalparaffine• Isoparaffine• Naphthene ( Cycloparaffine)

Alkene• Alkadiene

Olefine• Diolefine

Alkine Azetylene

Aromaten Aromaten

* Internal Union of Pure and Applied Chemistry


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Mögliche Molekülstruktur für einen C ₂₂₂₂₅₅₅₅-Kohlenwasserstoff (a)


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Mögliche Molekülstruktur für einen C ₂₂₂₂₅₅₅₅-Kohlenwasserstoff (b)


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Mögliche Molekülstruktur für eine C ₂₂₂₂₅₅₅₅-Kohlenwasserstoff (c)


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Molekülgrößen von Kohlenwasserstoffen


Gase = C1 bis C4

Benzine = ca. C5 bis ca. C12

Dieselöl/Heizöl EL = ca. C10 bis ca. C22

Schmierstoffe = ca. C20 bis ca. C35

Vakuumrückstand = über ca. C35


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Kenndaten verschiedener Kohlenwasserstoffe (ca.-Wer te)


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Struktur und Eigenschaften


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Mineralölbasische SchmieröleStruktur und Eigenschaften - 1

Molekülstruktur beeinflusst chemische und physikali scheEigenschaften:

• Aggregatzustand

• Viskosität, Viskositäts-Temperatur-Verhalten

• Oxidationsstabilität

• Thermische Stabilität

Ein Mineralöl wird als paraffinisch, naphthenisch, aromatischBezeichnet, je nachdem welcher KW-Typ die Gesamt-Eigenschaften dominiert.


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Biologisch schnell abbaubare SchmieröleNicht-wassermischbare Grundöle

Abgrenzung zwischen thermischer und oxidativer Stabi lität• Thermodegradierung

Die Thermostabilität wird ausschließlich durch die Bindungs-festigkeit der Atome in einem Molekül bestimmtThermische Zersetzungsprodukte:Koks, Ruß, Harze, Lacke

• Oxidation in Gegenwart von SauerstoffOxidationsprodukte:Säuren, Aldehyde, Ketone, Ester

Die Folge des Vorgangs: Lack, schlammartige Ablagerungen, Ölunlösliche Kond ensateund Polymerisate

Die Oxidationsgeschwindigkeit nimmt mit steigender Temperatur zu. Für thermische Zersetzung ist strukturabhängige Grenztemperatur nö tig.

Häufig: Kombination oxidativer und thermischer Proze sse.


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Schmelz- und Siedetemperaturen von Normalparaffinen


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Vergleich paraffin- und naphthenbasischer Grundöle


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Schmierölherstellung


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Mineralölbasische SchmieröleHerstellung - 1

Ausgangsprodukt Rohöl

Verarbeitung durch:• Physikalische Trennung

atmosphärische DestillationVakuumdestillation

• Chemische UmwandlungRaffinationz.B. Säurebehandlung

BleicherdebehandlungExtraktionEntparaffinierung

• LegierungZugabe von AdditivenErzeugung von EigenschaftenVerstärkung positiver EigenschaftenAbschwächung negativer Eigenschaften

DESTILLATE

RAFFINATE


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Produkt Siedebereich (°C)

I b Leichtbenzin25 bis 200

II Schwerbenzin

III Petroleum 180 bis 250

IV Leichtes Gasöl200 bis 360

V Schweres Gasöl

VI Nicht verdampfter Rest


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Produkt Viskositätsbereich

SpindelölII leicht 12 bis 21 mm²/s bei 20°CIII schwer 37 bis 70 mm²/s bei 20°C

MaschinenölIV leicht 21 bis 45 mm²/s bei 50°CV schwer 53 bis 90 mm²/s bei 50°C

ZylinderölVI leicht 12 bis 21 mm²/s bei 100°CVII schwer 21 bis 76 mm²/s bei 100°C

VI Rückstand


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Stoffe Auswirkungen

Säuren Korrosionen, schlechteLagerungsbeständigkeit

Harze, Asphalte schlechteLagerungsbeständigkeit

Schwefelverbindungen Korrosionen, unangenehmerGeruch, schlechteLagerungsbeständigkeit

Instabile Verbindungen Alterung

Paraffine schlechtes Kältefließen


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Fließschema einer Schwefelsäure-Raffination


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Fließschema einer Lösungsmittel-Entparaffinierung


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Blockschema einer Schmierölraffinerie


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Mineralölbasische SchmieröleHerstellung

Unkonventionelle Grundöle

• Hydrocracköle

Basis: Rohöl

• GTL-Öle

- GTL: Gas to Liquid

- CTL: Coal-to-Liquid

- BTL: Biomass-to-Liquid


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Unkonventionelle Raffinationsverfahren

Hydrocracker: Schwere Wasserstoffbehandlungmit katalytischen Crackern.

Aromaten werden ge-cracked undin gesättigte, kurzkettige Paraffine umgeformt.

Hydrotreating: Ähnliche Prozesse wie beim Hydrocracking.



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Gas-to-Liquid Öle (GTL-Öle)• Umwandlung von Erdgas in Flüssigkeiten wie Kraftstoffe, Schmieröle,

petrochemische Produkte

• Katalytischer Prozess zur chem. Umwandlung von Erdgas in „synth. Rohöl“

• Vereinfachter Prozess: Aufbrechen der Erdgasmoleküle und Neuordnung / Zusammensetzung zu langkettigen Molekülen

• Ergebnis: Extrem reine Kohlenwasserstoffe, praktisch ohne Schwefel, Aromaten und Metalle

• „Synthetisches Rohöl“ - Weiterverarbeitung von Kohlenwasserstoff-produkten wie Dieselkraftstoff, Naphtha, Wachs & Spezialprodukte


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006



Gas-to-Liquid Öle (GTL-Öle)

ErdgasGasbehandlung

Syngas-Produktion(CO + H2)

Fischer-Tropsch-Reaktion(flüss. Paraffin + Wasser)

Wasserstoff-Behandlung

+ Destillation

Naphtha, Kero/Jet, Diesel

WachsHydro-Isomerisation

Schmierstoff-Grundöle


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Besondere Rohstoffe

Biomass-to-Liquid Öle (BTL)• Herstellung des „Syngases“ aus Biomasse, d.h. nachwachsende

Rohstoffe oder Abfälle

• Qualität des Endproduktes unabhängig vom Ausgangsprodukt

• Kraftstoffe als Endprodukt: extrem chemisch rein, weitgehend neutral

bezüglich CO2-Emissionen

Coal-to-Liquid Öle (CTL)• Ähnlich wie BTL

• „Syngas“-Herstellung aus anderen kohlenstoffhaltigen Rohstoffen


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GTL-Grundöle / Herstellung

Definitionen

• Gas-to-Liquid (GTL)-Grundöle

• Fischer-Tropsch-Grundöle (FTBO)

Prozeßstufen

1. Erzeugung eines (synthetischen) Gases

2. Kohlenwasserstoff-Synthese (Fischer-Tropsch-Proz ess)

3. Auftrennung des Flüssigkeitsgemisches, evtl. Hyd ro-

crack-Prinzip


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Prozeßstufe 1

• 2 Möglichkeiten für die Ausgangsprodukte

• Erdgas-Vorteil: Ideales Wasserstoff/Kohlenstoff-Ve rhältnis

• Aufspaltung in Wasserstoff (H 2) und Kohlenmonoxid (CO)

• Gemisch aus H 2 und CO = Synthesegas

(plus Zuführung von O 2)

Erdgas (C +H)

Kohle, Petrokoks, Schweröl


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Prozeßstufe 2

• Fischer-Tropsch-Prozess (Synthesegas + Wasserstoff)

• Synthesegas im FT-Reaktor (mit Katalysatoren + Was ser-stoff (H 2)

• Reaktion zwischen Synthesegas und Wasserstoff

• Produkte: Paraffine (und in geringen Mengen Olefin e und CO) - gasförmig (Methan) bis fest (Wachs)


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Prozeßstufe 3

• Trennung der Produkte der Prozeßstufe 2

• Eventuell anschließendes Hydrocracken

• EndprodukteDiesel, Jet-Kraftstoff, Naphta

Hochleistungs-Schmieröl-Grundöle

Wachse, Weißöle


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006

GTL-Grundöle/Herstellung


FT-Reaktor

Naphtha

Diesel

Wachs

Wachs

Schmieröl-Grundöl

Hydro-IsomerisationRückführungSpezialprodukt-

Bereich

Hydroprozeß-Reaktor

GeradkettigeParaffine

und H 2O

Kraftstoffbereich

Cracken zuEthylen

Jet, Kerosin,sauberer Diesel

CH4oder

Kohle

O2

(nach Agashe, 2002)

Fließschema der GTL-Herstellung


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006

Mineralölbasische SchmieröleEigenschaften

GTL-Grundöle / Eigenschaften

Allgemeine Eigenschaften

• Saubere Schmieröl-Grundöle: keine Aromaten, kein S chwefel oder Stickstoff

• Ausgezeichnete Oxidationsstabilität

• Viskositätsindices zwischen 140 und 155

• Sehr gutes Tieftemperaturverhalten (nicht so gut w ie PAOs)

• Wettbewerber zu API II + , III (und IV) Ölen


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006

GTL-Grundöle/Eigenschaften

Anteil gesättigter Verbindungen und Viskositätsinde x im Vergleich

Mineralölbasische SchmieröleEigenschaften

(nach Agashe, 2002)

100

90

8080 100 120 140

Hoch

Niedrig

Niedrig

Hoch

Viskositätsindex

Gruppe II Gruppe II+

Gruppe I

Gruppe III

Gruppe IV PAO

GTL-Öle

Ges

ättig

te V

erbi

ndun

gen


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006



Gas-to-Liquid Öle (GTL-Öle)

Eigenschaften

Schmieröl-Grundöle im Vergleich zu PAO PAO

125-145

1-15

sehr niedrig

exzellent

GTL

140 +

< 10

niedrig

exzellent

VI

Noack

Pourpoint

Stabilität

Naphtha: Hervorragende Basis für Steamcracker und Gaskomponente mit niedriger Oktanzahl

Kero/Jet: Hochqualitativer Jet-Kraftstoff mit niedrigem Schwefelgehalt

Diesel: Kraftstoff mit hoher Cetan-Zahl, sehr niedrig. Schwefelgehalt, niedr. Dichte


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Einteilung und Eigenschaften derGrundöle


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Mineralölbasische SchmieröleEinteilung und Eigenschaften - 1


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Übersicht über die verfügbaren Grundöle - 2

1. Andere Bezeichnungen sind Erdöl oder Rohöl

2. Die Richtlinie 87/101/EWG verlangt, dass der Auf arbeitung von Altöl vorder Verbrennung/Vernichtung absoluter Vorrang einzu räumen ist.

3. Es gibt verschiedene synthetische Ester, einige sind biologisch schnell abbaubar.

4. Synthetische Ester werden auch in Motor-, Getrie be-, Zweitakt-Ölen, Schmierfetten eingesetzt.

5. Aufarbeitung des Altöls unter Umständen problema tisch, mit Entsorger abstimmen.

Mineralölbasische SchmieröleEinteilung und Eigenschaften - 2


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006

Mineralölbasische SchmieröleVergleich einiger Eigenschaften - 2

Bezeichnung Kennzeichnung Viskosität bei 40°C,mPas

Einsatzgebiet

Spindelöle Niedrige viskoseÖle

ca. 25 Hochgeschwindigkeitslager

LeichteMaschinenöle

Mittel viskoseÖle

25 – 40 Reibstellen mit mittlerenGeschwindigkeiten

SchwereMaschinenöle

Hoch viskoseÖle

400 – 300 Reibstellen mit niedrigenGeschwindigkeiten

Zylinderöle Sehr hoch viskoseÖle

300 - 1000 Dampfzylinder

Mineralische Grundöltypen


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Mineralölbasische SchmieröleASTM D943 Oxidation Life Performance


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006

Mineralölbasische SchmieröleEinteilung und Eigenschaften

Einsatzgebiete für naphthenbasische Grundöle

• Transformatorenöle zur Kühlung und elektrischen

Isolierung

• Prozessöle für viele chemische Prozesse wegen

ihrer ausgezeichneten Löslichkeit

• Industrieschmierstoffe, Metallbearbeitungs-

schmierstoffe und Schmierfette


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Vergleich einiger Eigenschaften



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006

Mineralölbasische SchmieröleVergleich einiger Eigenschaften

Eigenschaften von Mineralöltypen unterschiedlicher Molekülstruktur

Paraffinisch Naphthenisch Aromatisch

Dichte niedrig mittel hochViskositäts-Temperaturverhalten gut mittel schlecht

Viskositätsindex hoch mittel niedrig

Kälteverhalten schlecht gut gutStockpunkt hoch niedrig niedrig

Verdampfungsverhalten gut mittel schlecht

Flammpunkt hoch mittel niedrig

Verkokungsneigung mittel gering hochKoksform hart, körnig weich, pulvrig

Oxidationsstabilität gut gut schlechtAlterungsprodukte Säuren, dann Kondensationsprodukte Schlamm

löslich höher (löslich, disperg.) (unlöslich)viskose Verb. dann unlösl. Schlamm

Thermostabilität mittel gut hoch

Strahlenresistenz niedrig mittel hochBenetzungsfähigkeit mittel gut hoch

Dispergievermögen mittel gut hoch

Additivlöslichkeit mittel gut gut

Verträglichkeit/Elastomere gut gut schlechtToxität niedrig mittel hoch


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Mineralölbasische SchmieröleEinteilung und Eigenschaften

Grundöltypen nach API - 1

80 80 80 80 –––– 120120120120

80 80 80 80 –––– 120120120120

> 120> 120> 120> 120————————

> 0,03> 0,03> 0,03> 0,03

> 0,03> 0,03> 0,03> 0,03

< 0,03< 0,03< 0,03< 0,03————————

< 90< 90< 90< 90

> 90> 90> 90> 90

> 90> 90> 90> 90————————

MineralölMineralölMineralölMineralöl((((SolventraffinatSolventraffinatSolventraffinatSolventraffinat))))MineralölMineralölMineralölMineralöl((((HydrofinishedHydrofinishedHydrofinishedHydrofinished))))MineralölMineralölMineralölMineralölSyntheseöl, PAOSyntheseöl, PAOSyntheseöl, PAOSyntheseöl, PAOSyntheseöl, EsterSyntheseöl, EsterSyntheseöl, EsterSyntheseöl, Ester

IIII

IIIIIIII

IIIIIIIIIIIIIVIVIVIVVVVV

ViskositätsViskositätsViskositätsViskositäts----indexindexindexindex

SchwefelSchwefelSchwefelSchwefel----GehaltGehaltGehaltGehalt

%%%%

GesättigteGesättigteGesättigteGesättigteVerbindungenVerbindungenVerbindungenVerbindungen

%%%%

TypTypTypTypGruppeGruppeGruppeGruppe


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006

Neue API- und ATIEL-GrundölklassenGruppe Typ Gesättigte

Verb.Schwefel-

gehaltViskositäts-

IndexBemerkungen

I Konventionelle < 90 > 0,03 80 < IV < 120Mineralöle

I+ Konventionelle < 90 > 0,03 100 < IV < 120 Bessere CCS- undMineralöle Noack-Werte

II Unkonventionelle > 90 < 0,03 80 < IV < 120Mineralöle

II+ Unkonventionelle > 90 < 0,03 100 < IV < 120 Bessere CCS- undMineralöle Noack-Werte

III Hydrocracköle > 90 < 0,03 > 120III+ Hydrocracköle ? ? > 140 Motoren- und

GetriebeöleIV Syntheseöle PAOsV Syntheseöle Ester u.a.

Gruppe II + bis 2010 auf dem MarktNächste Klassifikation nur für Gruppe I+, II+, und III+-Öle


93


006

An Informal Guide to Base Stocks

Sulfur Saturates Viscosity

% Wt. % Wt. Index

Group I

Group II

Group III

Group IV

Group V

Group VIII+TM

> 0.03 and/or < 90 80-119

< = 0.03 and > = 90 80-119

< = 0.03 and > = 90 > = 120

all Polyalphalefins (PAOs)

all base stocks not in groups I-IV(naphthenics, rerefined, non-Pao-synthetics)

believe me, it’s great stuff


94


006

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 %

RR

RR

RR

RR

RR

R

RR

Kohlenwasserstoff-Typ, m-%

Gruppe IV

Gruppe II-III

Gruppe I

Paraffinisch

Mononaphthenisch

Mehrring-Naphthenisch

Aromatisch


95


006

Grundöle Gruppe I

• Naphthenbasische Solventraffinate

• Enthalten mittlere Anteile an reaktiven, ungesättigten Molekülen, die oxidations-anfällig sind

• Enthalten außerdem Aromaten und reaktive polare Stickstoff-, Schwefel- und heterozyklische Sauerstoffverbindungen, die die Löslichkeit für Additive ver-bessern

• Wichtige Eigenschaften:

-Schlechtere oxidative und thermische Beständigkeit als Gruppe II Öle

- Höhere Verdampfungsverluste und niedrigeren VI als Gruppe II Öle- Tieftemperaturverhalten zwischen Gruppe II und Gruppe III Ölen- Bessere Additivlöslichkeit und –verträglichkeit als Gruppe II, II und IV Öle- Billiger als andere Grundöle

• Nicht für Hochleistungs-, speziell Hochtemperatur-Schmierstoffe geeignet


96


006

Grundöle Gruppe II

• Niedrigere Anteile reaktiver Moleküle und höhere Anteile gesättigter Moleküle durch Wasserstoffbehandlung

• Besonders Öle der Gruppe III haben vergleichbare Eigenschaften als Gruppe IV Öle

• Sehr gute oxidative und thermische Beständigkeit• Wichtige Eigenschaften:

-Viel höhere oxidative und thermische Beständigkeit als Gruppe I Öle

- Niedrigere Verdampfungsverluste und höherer VI als Gruppe I Öle

- Schlechteres Tieftemperaturverhalten als Gruppe I und Gruppe III Öle

- Additivlöslichkeit und –verträglichkeit schlechter als für Gruppe I aber besser als für Gruppe IV Öle

- Preis zwischen dem der Gruppe I und Gruppe III Öle• Insbesonders ist die Gruppe II+ für Hochleistungs-, speziell Hochtemperatur-

Schmierstoffe geeignet


97


006

Grundöle Gruppe III

• Im Allgemeinen bessere Eigenschaften als Gruppe II Öle

• Besseres Tieftemperaturverhalten als Gruppe IV Öle

• Teurer als Gruppe II Öle aber billiger als Gruppe IV Öle

• Gut geeignet für Hochtemperaturanwendungen


98


006

Grundöle Gruppe IV

• Polyalphaolefine

• Gute thermische Stabilität

• Sehr gute oxidative Stabilität, kann durch Additive noch verbessert werden

• Ausgezeichnetes Tieftemperaturverhalten

• Sehr hoher VI

• Schlechteres Lösungsvermögen für Additive (weniger polar) als Gruppe II und Gruppe III Öle

• Geringere Verdampfungsverluste als Mineralöle

• Teurer als Mineralöle (Gruppe III Öle)

• Sehr gut geeignet für Hochtemperaturanforderungen


99


006

Vergleich von Grundöleigenschaften

VT-Verhalten X XXX XXXTieftemperaturverhalten X XXX XXXFlüchtigkeit X XX XXXKoksrückstand X XXX XXOxidationsbeständigkeit X XXX XX

Additiv-Ansprechbarkeit X XX XAdditiv-Lösevermögen XX X XXDichtungs-Verträglichkeit XXX X XBiologische Abbaubarkeit X X XXXRecycling Potential XX XX X

Eigenschaften Gruppe Gruppe GruppeI II-IV V


100


006

Wünschenswerte Tendenzen bei Mineralölen als Grundö le

• Niedrigere Viskosität- höhere Kraftstoffeinsparungen- verbessertes Kaltstartverhalten

• Geringere Flüchtigkeit- niedrigerer Ölverbrauch- geringere Emissionen

• Höhere Oxidations- und Wärmestabilität- längere Einsatzzeit

• Bioabbaubarkeit

• Größerer Viskositätsindex


101


006


102


006


103


006

Anwendung naphthenbasischer Mineralöle

• Metallbearbeitungsöle

• Prozessöle

• Transformatorenöle

•Schmierfette

• Kältemaschinenöle(NH3 (Ammoniak) Kältemittel, auch CFC und HCFC)


104


006

Vergleich einiger Eigenschaften


105


006

Bezeichnung Kennzeichnung Viskosität bei 40°C,mPas

Einsatzgebiet

Spindelöle Niedrige viskoseÖle

ca. 25 Hochgeschwindigkeitslager

LeichteMaschinenöle

Mittel viskoseÖle

25 – 40 Reibstellen mit mittlerenGeschwindigkeiten

SchwereMaschinenöle

Hoch viskoseÖle

400 – 300 Reibstellen mit niedrigenGeschwindigkeiten

Zylinderöle Sehr hoch viskoseÖle

300 - 1000 Dampfzylinder

Mineralische Grundöltypen


106


006

Wünschenswerte Tendenzen bei Mineralölen als Grundö le

• Niedrigere Viskosität

- höhere Kraftstoffeinsparungen- verbessertes Kaltstartverhalten

• Geringere Flüchtigkeit

- niedrigerer Ölverbrauch- geringere Emissionen

• Höhere Oxidations- und Wärmestabilität

- längere Einsatzzeit

• Bioabbaubarkeit

• Größerer Viskositätsindex


107


006


108


006

Synthetische Schmieröle


109


006

• Einführung

• Definition

• Chemie und Herstellung

• Wichtige Einzeleigenschaften

• Vorteile und Nachteile

• Relativer Vergleich wichtiger Eigenschaften

• Vergleich einiger Flüssigkeiten

• Anwendungsbezogene Eigenschaften

• Zusammenhang zwischen Eigenschaften und Anwendung

• Anwendungsbereiche

• Markt für synthetische Schmierstoffe


110


006

Einführung


111


006

Einführung - 3

Gründe für die Wahl synthetischer Flüssigkeiten

• Gewünschte Eigenschaft lässt sich durch Additivenicht erreichen.

• Anforderung an gewünschte Eigenschaft lässt sichdurch Additive nicht oder nicht wirtschaftlich erreichen.


112


006

Mineralöle können bestimmten synthetischen Flüssigk eitenin Bezug auf die folgenden Eigenschaften unterlegen sein:

• Thermische Stabilität• Oxidationsstabilität• Viskosität-Temperatur-Verhalten• Fließverhalten bei tiefen Temperaturen• Flüchtigkeit bei hohen Temperaturen• Einsatztemperaturbereich• Strahlenbeständigkeit• Zündbeständigkeit• Umweltbelastung


113


006

Es ist aber zu bedenken, daß synthetische Flüssigke iten nicht in Bezugauf alle aufgeführten Eigenschaften dem Mineralöl ü berlegen sind.Tatsächlich muß man einige Eigenschaften synthetisc herFlüssigkeiten in Kauf nehmen, die schlechter als be i Mineralölen sind.Hierzu können gehören:

• Hydrolytische Stabilität• Korrosionsschutzverhalten• Toxikologisches Verhalten• Verträglichkeit mit anderen Konstruktionswerkstoffe n• Mischbarkeit mit Mineralöl• Verträglichkeit mit Dichtungswerkstoffen• Additivlöslichkeit• Verfügbarkeit

– Im allgemeinen– In bestimmten Viskositätslagen

• Preis


114


006

Erneut ist festzuhalten, daß es keine synthetische Flüssigkeit gibt,die alle die genannten Nachteile im Vergleich zu Mi neralöl in sichvereinigt. Daraus ergibt sich, daß bestimmte synthe tischeFlüssigkeiten für bestimmte Anwendungen nachteilig sein können,während sie für bestimmte andere Bereiche von Vorte il sind.

Deshalb muß auch der folgende Gesichtspunkt bedacht werden .


115


006

Definition


116


006

Syntheseöle (synthetische Kohlenwasserstoffe)

Entstehen durch chemische Synthese durch organische Reaktionen. Dabei ergeben sich grundlegende Veränderungen des Molekul argewichtes und der Viskosität. Die Moleküle erfahren eine Umwandlu ng.

Hydrocracköle (Natürliche Kohlenwasserstoffe)

Entstehen durch isomere Reaktionen, nicht durch orga nische Synthese. Dabei erfolgt eine veränderte Molekülanordnung durc h den Hydrocrack-vorgang oder durch Isomerisation.

Syntheseöle / Hydrocracköl

Hydrocracken: Moleküle werden umgeordnet. Organische Synthese: Moleküle werden getrennt und n eu zusammen-gebaut.


117


006

Aussagen

Schmierstoff-Hersteller 1: Begriff „Syntheseöl“ is t ein Marketing-begriff und ohne technische Bedeutung

Schmierstoff-Hersteller 2: Hydrocracköle sind kein e Syntheseöle

Schmierstoff-Hersteller 3: Hydrocracköle sind Synt heseöle

Deutsches Gericht: Synthetische Schmieröle entstehendurch chemische Synthese


118


006

Definitionen - 5

Einteilung von Mineralölen und synthetischen Flüssi gkeitennach ihrer Herstellung

Dicarboxylester

Neopentyl PolyesterPolyalkylglykole

PhosphatesterSilikonölePolyphenyläther

PerfluoralkylätherChlorfluoralkylätherMethacrylat/

Alphaolefin-Cooligomere

Polyalphaolefine

PolyisobuteneDialkylbenzole

Hydrotreating

Hdyrocracken

Säureraffination

Extraktion mitLösungsmitteln

Entparaffinierung

Andere synthetische

Flüssigkeiten

Synthetische

Kohlenwasserstoffe

Moderne TechnologienHerkömmliche

Technologien

MineralöleErzeugt durch Destillation und Raffination

Synthetische FlüssigkeitenErzeugt durch chemische Reaktionen


119


006

Chemie und Herstellung


120


006

Chemie und Herstellung - 1


121


006

Chemie und Herstellung - 2


122


006

Wichtige Einzeleigenschaften


123


006

Einzeleigenschaften - 1

Temperaturgrenzen für Mineralöle


124


006


Temperaturgrenzen einiger synthetischer Flüssigkeit en


125


006

Flammpunkt und Pourpoint von synthetischen Flüssigke iten

Verbindungsklasse Flammpunkt Pourpoint0C 0C

Mineralöle 200 – 300 0 – -60Polyalphaolefine 200 – 350 -20 – -60Polyalkylenglykole 200 – 260 -30 – -50Perfluoralkyläther – -20 – -75Polyphenyläther 230 – 350 +20 – -20Diester 200 – 270 -50 – -80Phosphatester 100 – 260 -10 – -60Silikonöle 230 – 330 -10 – -100 Silane 270 – 290 -5 – -45 Silikatester 180 – 280 -50 – -70


126


006


Flüchtigkeit von PAO und Mineralöl


127


006


Pourpoint von PAO und Mineralöl


128


006


Viskositäts-Temperatur-Verhalten einiger Schmieröle


129


006

Beispiele zum Viskositäts-Temperatur-Verhalten einiger feinwerktechnischer Schmierstoffe


130


006

Vorteile und Nachteile


131


006

PolyalphaolefineVorteilhafte Eigenschaften

• in unterschiedlichen Viskositätslagen verfügbar• außerordentlich gutes Kältefließverhalten, Pourpoin t tiefer -60 0C • sehr geringe Flüchtigkeit, auch in niedrigen Viskos itätslagen, bis +160 0C• hohe oxidative und therm. Beständigkeit, d.h. nach I nhibierung hohe Alterungs-beständigkeit

• sehr gutes Viskosität-Temperatur-Verhalten• verträglich mit mineralölbeständigen Farbanstrichen• höherviskose Typen, verträglich mit mineralölbestän digen Dichtungswerkstoffen• gutes Reibungsverhalten• mit Mineralölen und Estern unbeschränkt mischbar• gute Hydrolysebeständigkeit• gutes Korrosionsschutzverhalten• kein toxisches Potential (Aromaten), das in Mineral ölen enthalten sein kann• mittlere Preislage

Generell: als Kohlenwasserstoff in vielen Eigenschaften jenen des Mineralöls vergleichbar


132


006

Polyalphaolefine

Nachteilige Eigenschaften

- niegrigviskose Typen nur bedingt verträglich mitDichtungswerkstoffen NBR). Verträglich aber mit

FPM-Dichtungen

- ungünstigeres Fressschutz- und Verschleissschutzver haltenals Mineralöle, Ester und Polyglykole

- EP- und AW-Additive nur bedingt löslich

- biologisch nicht abbaubar.


133


006

Polybutene

Vorteilhafte Eigenschaften- in weiten Viskositätslagen verfügbar

- gutes Korrsosionsverhalten

- nicht toxisch

- sauber, rückstandsfrei verbrennend

- gutes Schmierungsverhalten

- wenig rückstandsbildend

- in Mineralölen und synthetischen Kohlenwasserstoff enmischbar

Generell: als Kohlenwasserstoffe viele dem Mineralölähnliche Eigenschaften


134


006

Polybutene


- mäßige Alterungsbeständigkeit

- höhere Flüchtigkeit

- mäßiges Kräftefließverhalten

- in üblichen Viskositätslagen schlechtesViskositäts-Temperatur-Verhalten


135


006

Polyalkylenglykolen

Vorteilhafte Eigenschaften

- in jeder Viskositätslage herstellbar

- sehr gutes Viskosität-Temperatur-Verhalten, hoherViskositätsindex

- hohes Lasttragevermögen, d.h. guter Fress- und Vers chleiss-schutz. Auch ohne Inhibierung kann die 12. Kraftstu fe imFZG-Test A/8,3/90 erreicht werden.

- sehr gutes Reibungsverhalten, besonders bei der Pa arungStahl/Phosphorbronze


136


006

Polyalkylenglykole

Vorteilhafte Eigenschaften - 2

- nach Inhibierung sehr gute Alterungsbeständigkeit gegenüberMineralöl zwar keine höhere oxidative und thermischeBeständigkeit, doch optimale Zersetzungseigenschaft en.

- hohe Einsatztemperatur bis 250 0C

- gutes Kältefließverhalten, niedriger Pourpoint

- gutes Korrosionsverhalten

- nicht toxisch

- unverzweigte Polymere mit M-Gewichten bis 1500 bio logischabbaubar (mikrobieller nicht oxidativer Abbau).


137


006

Polyalkylenglykole


- nicht nur oder nur bedingt mit Mineralölen, Estern und anderenwichtigen Schmierölen mischbar

- Additive nur sehr bedingt löslich

- weniger ausgeprägte Viskosität-Druck-Abhängigkeit als bei Mineralölen

- nur in wässriger Lösung schwerentflammbar

- nur mit Farbanstrichen auf Basis Epoxydharz und Po lyurethan verträglich

- nur verträglich mit Fluorkautschuk (FPM) und Polyt etrafluoräthylen(PTFE), bedingt verträglich mit Acrylnitrilbutadien -Kautschuk (NBR)und Silikon-Kautschuk (MVQ). Schrumpfung und Verhär tung bei Chloroprenkautschuk (CR) und Isobuten-Isopren-Kautsc huk (IIR)

- Zusammenbruch unter stark oxidierenden Bedingungen und sehrhohen Temperaturen.


138


006

Diester und PolyolesterVorteilhafte Eigenschaften

- gegenüber Mineralöl verbesserte, Diester, bzw. erh eblich verbesserte, Polyolester, oxi-dative und thermische Beständigkeit. Für die sehr gu te Alterungsbeständigkeit ist aber eine Inhibierung nötig. Damit ergeben sich folgend e Einsatztemperaturen im Vergleich:

- niedriger Pourpoint, gutes Kältefließverhalten- gutes Viskositäts-Temperatur-Verhalten

- unbeschränkte Mischbarkeit mit Mineralölen und den meisten anderen synthetischen Schmierölen

- gutes Fressschutz-, Verschleißschutz- und Reibungsv erhalten- niedrige Verdampfungsverluste- nicht toxisch

- meistens gut biologisch abbaubar- mittlere Preislage

kurzzeitig dauernd130 - 150 0C 90

- 120 0C - 220 0C 170 - 180 0C

- 240 0C

MineralölDiesterPolyolester (300 0C)*

*bei Sauerstoffausschluss


139


006

Diester und Polyolester


- nur in relativ niedrigen Viskositätslagen verfügba r

- problematische Verträglichkeit mit Dichtungswerkst offenVerträglichkeit mit Fluor-Kautschuk (FPM), Polytetr afluoräthylen (PTFE),Fluorsilikon-Kautschuk (MFQ) und Polysulfiden

- keine Verträglichkeit mit Farbanstrichen

- schlechte HydrolysebeständigkeitWasser zersetzt Ester unter Bildung von Säuren und Alkoholen, dadurchKorrosionsgefahr, besonders bei Buntmetallen sowie Herabsetzung derWirksamkeit von EP- und AW-Additiven

- mäßiger Korrsosionsschutz


140


006

Phosphorsäure-Triarylester


- schwerentflammbar, die Schwerentflammbarkeit steig t mit fallenderViskosität

- bei entsprechender Inhibierung gute Alterungsbestä ndigkeit

- gutes Kältefließverhalten

- hervorragendes natürliches Fress- und Verschleisssc hutz- sowieReibungsverhalten

- gute Strahlenbeständigkeit bis zu Dosen von 10 4 - 107 J/kg

- nach den Prüfbedingungen des 6. Luxemburger Berich ts sind Phosphorsäure-Triarylester nicht toxisch, soweit syn thetische Phenoleverwendet wurden

- biologisch abbaubar


141


006

Phosphorsäure-Triarylester


- schlechtes Viskosität-Temperatur-Verhalten

- schlechte hydrolytische Beständigkeit

- mäßiges Korrosionsschutzverhalten

- verträglich nur mit Fluorkautschuk (FPM)Bei unbewegten Dichtungen und mittleren Temperature n bedingteVerträglichkeit mit Butylkautschuk (IRR) und Polyät hylen-Polypropylen-Kautschuk (EPM). Es sind keine silikonhaltigen Werk stoffe zu ver-wenden, um das Luftabscheidevermögen nicht zu versch lechtern.

- mit Mineralöl kaum mischbarPhosphatester können 2 - 5 % Mineralöl aufnehmen, wo durch aber dieSelbstentzündungstemperatur herabgesetzt wird


142


006

PerfluoralkylätherVorteilhafte Eigenschaften- außerordentlich hohe thermische und oxidative Bestä ndigkeit- höchste chemische Beständigkeit aller Schmieröle

(ist nur in fluorierten Lösungsmitteln löslich)- sehr weiter Einsatztemperaturbereich (von etwa -50 bis +300 0C;

Ausnahme Reibpaarungen aus Al- und Al/Mg-Legierungen sowieTi- und Ti-Legierungen)

- sehr geringe Flüchtigkeit- sehr gutes Kältefließverhalten- völlig neutral gegenüber Dichtungswerkstoffen, Far banstrichen

und Kunststoffen- schwerentflammbar, bzw. unbrennbar- hohe Strahlenbeständigkeit- gutes Verschleiss- und Fressschutzverhalten


143


006

Perfluoralkyläther


- mäßiges Viskosität-Temperatur-Verhalten

- geringe Oberflächenspannung; mangelhaftes Benetzun gsvermögen

- mangelhaftes Korrosionsschutzvermögen

- keine Löslichkeit für Additive, d.h. keine Verbess erung bestimmter

Eigenschaften durch Wirkstoffe

- mit keinem anderen Öl mischbar

- außerordentlich hoher Preis

- bis zur Zersetzungstemperatur von 280 - 350 0C zwar toxisch unbedenklich; bei höheren Temperaturen entstehendeZersetzungsdämpfe sind toxisch


144


006

Silikonöle (Siloxane)Vorteilhafte Eigenschaften- in weiten Viskositätslagen verfügbar- bestes Viskosität-Temperatur-Verhalten aller Öle- sehr gute oxidative und thermische Beständigkeit- außerordentlich gutes Kältefließverhalten- selbst in niedrigen Viskositätslagen wegen des gro ßen Molekulargewichts niedrigeDampfdrücke, d.h. geringe Flüchtigkeit und außerord entlich hohe Flammpunkte

- neutral gegenüber Kunststoffen und Dichtungswerkst offen- gegenüber Mineralöl nur wenig schlechteres Verhalt en in Bezug auf Lackverträglichkeit,Korrosionsschutz und Hydrolysebeständigkeit

- gutes Kältefließverhalten- hohe chemische Beständigkeit- gute elektrische Eigenschaften, wie hoher spezifis cher Widerstand undhohe Durchschlagsfestigkeit

- wasserunlöslich- niedrige Oberflächenspannung, d.h. gutes Benetzung svermögen


145


006

Silikonöle (Siloxane)


- Sehr schlechtes Schmierungsverhalten bei Mischreib ung, d.h.geringstes Lasttragevermögen (Fress- und Verschleiss schutz)aller Öle, das auch durch Additive nicht verbesser t werden kann.

- nicht mischbar mit Mineralölen, synthetischen Kohl enwasserstoffen,Estern, Polyphenyläthern und Perfluorethyläthern

- bei sehr hohen Temperaturen kann Polymerisation zu glasartigenWerkstoffen einsetzen

- hoher Preis


146


006

Silikatester

- außerordentlich geringe Hydrolysebeständigkeit, da mit sehreingeschränkter Einsatz, z.B. nur als Hydraulik- und Wärme-übertragungsflüssigkeiten

- besseres Verhalten als Silikonöle in Bezug auf Lac kverträglichkeit,Wasserbeständigkeit (Hydrolyse) und Korrosionsverha lten


147


006

GRUNDLAGEN DER SCHMIERSTOFFESynthetische Schmieröle

Vorteile und Nachteile

Silikonöle – Definitionen (engl.)

• Silicon = Element

• Silane = Hydrogenated, SiR 4, R=H, CH3, C….

• Siloxane = Partially oxidized, (R2SiO) n,called Silcone because of sum formula compared to R 2CO Ketone

• Silicate = Fully oxidized

- Carbon

- Methane,

- Ethane

- Carboxyl

- Carbonate – Acetate, Stearate

(M-

Jungk, Dow

Corning)

Language confusion in German:Silicon = SiliziumSilicone = Silikon


148


006

Polyphenyläther


- höchste thermische und oxidative Beständigkeit alle r Ölehöchste Beständigkeit gegen energiereiche Strahlen(um eine Größenordnung besser als die anderen Öle)

- hohe chemische Beständigkeit; höchste Säurebeständ igkeit

- hervorragende Schmierungseigenschaften, auch bei M ischreibung

- geringe Verdampfungsverluste

- hervorragende hydrolytische Beständigkeit

- gutes Lösevermögen für Mineralöle und Additive


149


006

Polyphenyläther


- nur in sehr begrenzten Viskositätslagen verfügbar

- schlechtestes Kältefließverhalten aller Öle(Schmelzpunkt z.T. bei +50 0C)

- schlechtestes Viskosität-Temperatur-Verhalten (neg ative VI-Werte)

- mäßige Lackverträglichkeit

- mäßige Dichtungsmaterial-Verträglichkeit

- nicht mischbar mit Perfluoralkyläther, Siliconölen undPolyalkylenglykolen

- mäßiges Korrosionsschutzverhalten

- hoher Preis


150


006

Relativer Vergleichwichtiger Eigenschaften


151


006

Viskosität-Temperatur-Verhalten (VI)

(Basis gleiche Viskosität)Gleich oder vergleichbar

Ver

bess

erun

g

• Polyisobutene, Polyphenyläther, Triarylphosphateste r, Zyklophosphazene

• Mineralöle , Alkylaromaten, Perfluoralkyläther, Chlorfluorkohl enstoffe

• Dialkylcarbonate, Alkylierte Zyklopentane

• Polyalphaolefine, Polyalkylenglykole, Dicarbonsäure ester, Neopentylpolyolester,

Silane, Rapsöle, MA/AO-Cooligomere

• Trialkylphosphatester, Silikonöle, Silikatester


152


006

Tief-Temperatur-Verhalten (Pourpoint)

Gleich oder vergleichbar

Ver

bess

erun

g

• Mineralöle , Polyphenyläther

• Polyisobutene, Triarylphosphatester

• Alkylaromaten, Polyalkylenglykole, Perfluoralkyläth er, Silane,Chlorfluorkohlenstoffe, Zyklophosphazene, Dialkylca rbonate, Alkylierte Zyklopentane, Rapsöle

• Neopentylpolyolester, Silikatester , MA/AO-Cooligom ere

• Polyalphaolefine, Dicarbonsäureester, Trialkylphosp hatester, Silikonöle


153


006

Flüssigkeitsbereich(zwischen tiefster und höchster Temperatur)


Ver

bess

erun

g

• Polyisobutene, Polyphenyläther, Chlorfluorkohlensto ffe

• Mineralöle , Zyklophosphazene

• Alkylaromaten, Polyalkylenglykole, Trialkylphosphat ester, Rapsöle

• Polyalphaolefine, Dicarbonsäureester, Neopentylpoly olester,Triarylphosphatester, Silane, Dialkylcarbonate, MA/ AO-Cooligomere, Alkylierte Zyklopentane

• Perfluoralkyläther, Silikonöle, Silikatester


154


006

Oxidationsbeständigkeit


Ver

bess

erun

g

• Rapsöle,

• Mineralöle , Polyisobutene, Alkylaromaten, Trialkylphosphatest er

• Polyalkylenglykole, Silane, Zyklophosphazene

• Polyalphaolefine, Polyphenyläther, Dicarbonsäureest er, Neopentylpolyolester,Triarylphosphatester, Silikonöle, Silikatester, Dia lkylcarbonate, Alkylierte Zyklopentane, MA/AO-Cooligomere

• Perfluoralkyläther, Chlorfluorkohlenstoffe


155


006

Thermische Beständigkeit


Ver

bess

erun

g

• Mineralöle , Polyisobutene, Polyalphaolefine, Alkylaromaten, Alkylierte Zyklopentane, Rapsöle,

• Polyalkylenglykole, Dicarbonsäureester, Trialkylpho sphatester, Silikatester, Zyklophosphazene, Dialkylcarbonate, MA/AO-Cooligome re

• Neopentylpolyolester, Triarylphosphatester, Silikon öle, Silane, Chlorfluorkohlenstoffe

• Perfluoralkyläther, Polyphenyläther


156


006

Verdampfungsverlust (Flüchtigkeit)

(Basis gleiche Viskosität)


Ver

bess

erun

g

• Mineralöle , Polyisobutene, Dialkylcarbonate

• Alkylaromaten, Polyalkylenglykole, Polyphenyläther, Silikatester, Chlorfluorkohlenstoffe, Zyklophosphazene, Rapsöle

• Polyalphaolefine, Triarylphosphatester, Trialkylpho sphatester, Silikonöle, Silane

• Perfluoralkyläther, Dicarbonsäureester, Neopentylpo lyolester, Alkylierte Zyklopentane, MA/AO-Cooligomere


157


006

Schwerentflammbarkeit


Ver

bess

erun

g

• Mineralöle , Polyisobutene, Polyalphaolefine, Alkylaromaten, Alkylierte Zyklopentane, Rapsöle, MA/AO-Cooligomere

• Polyalkylenglykole, Polyphenyläther, Dicarbonsäuree ster, Neopentylpolyolester,

Silikatester, Silane

• Silikonöle, Dialkylcarbonate

• Perfluoralkyläther, Triarylphosphatester, Trialkylp hosphatester, Chlorfluorkohlenstoffe, Zyklophosphazene,


158


006

Hydrolytische Beständigkeit


Ver

bess

erun

g

• Rapsöle

• Dicarbonsäureester, Neopentylpolyolester, Triarylph osphatester, Silikatester,

• Polyalkylenglykole, Trialkylphosphatester, Silikonö le, Zyklophosphazene, Dialkylcarbonate

• Chlorfluorkohlenstoffe, MA/AO-Cooligomere

• Mineralöle , Polyisobutene, Polyalphaolefine, Alkylaromaten, P erfluoralkyläther, Polyphenyläther, Silane, Alkylierte Zyklopentane


159


006

Korrosionsschutzeigenschaften


Ver

bess

erun

g

• Perfluoralkyläther, Silikatester, Chlorfluorkohlens toffe

• Polyphenyläther, Dicarbonsäureester, Neopentylpolyo lester, Triarylphosphatester, Trialkylphosphatester

• Polyalkylenglykole,, Silikonöle, Zyklophosphazene

• MA/AO-Cooligomere

• Mineralöle , Polyisobutene, Polyalphaolefine, Alkylaromaten, S ilane, Dialkylcarbonate, Alkylierte Zyklopentane, Rapsöle


160


006

Verträglichkeit mit Dichtungswerkstoffen


Ver

bess

erun

g

• Triarylphosphatester, Trialkylphosphatester

• Dicarbonsäureester, Neopentylpolyolester, Chlorfluo rkohlenstoffe, Rapsöle

• Mineralöle , Polyisobutene, Alkylaromaten, Polyalkylenglykole, Polyphenyläther, Silikonöle, Silikatester, Zyklophosphazene, Dialkyl carbonate

• Polyalphaolefine, Silane, Alkylierte Zyklopentane

• Perfluoralkyläther, MA/AO-Cooligomere


161


006

Verträglichkeit mit Farben und Lacken


Ver

bess

erun

g


• Polyalkylenglykole, Polyphenyläther, Dicarbonsäuree ster, Neopentylpolyolester,

Silikatester, Rapsöle

• Silikonöle, Chlorfluorkohlenstoffe, Zyklophosphazen e

• Perfluoralkyläther, Dialkylcarbonate

• Mineralöle , Polyisobutene, Polyalphaolefine, Alkylaromaten, S ilane, Alkylierte Zyklopentane, MA/AO-Cooligomere


162


006

Mischbarkeit mit Mineralöl


Ver

bess

erun

g

• Polyalkylenglykole, Perfluoralkyläther, Silikonöle, Chlorfluorkohlenstoffe, Zyklophosphazene

• Triarylphosphatester, Trialkylphosphatester, Silika tester

• Polyphenyläther,

• Dicarbonsäureester, Neopentylpolyolester, Dialkylca rbonate

• Polyisobutene, Polyalphaolefine, Alkylaromaten, Sil ane, AlkylierteZyklopentane,

Rapsöle, MA/AO-Cooligomere


163


006

Additivlöslichkeit


Ver

bess

erun

g

• Perfluoralkyläther, Silikonöle, Chlorfluorkohlensto ffe

• Polyalkylenglykole, Zyklophosphazene

• Silikatester, Silane, Alkylierte Zyklopentane, Rapsö le

• Polyalphaolefine, Polyphenyläther, Dicarbonsäureest er, Neopentylpolyolester, Dialkylcarbonate

• Mineralöle , Polyisobutene, Alkylaromaten, Triarylphosphateste r, Trialkylphosphatester, MA/AO-Cooligomere


164


006

Schmierungseigenschaften


Ver

bess

erun

g

• Silikonöle

• Silikatester

• Mineralöle , Polyisobutene, Polyalphaolefine, Alkylaromaten, Trialkylphosphatester, Silane, Alkylierte Zyklopenta ne

• Polyalkylenglykole, Dicarbonsäureester, Neopentylpo lyolester,Zyklophosphazene, Dialkylcarbonate, MA/AO-Cooligome re

• Perfluoralkyläther, Polyphenyläther, Triarylphospha tester, Chlorfluorkohlenstoffe, Rapsöle


165


006

Toxizität


Ver

bess

erun

g

• Alkylaromaten

• Trialkylphosphatester, Silikatester

• Mineralöle , Polyalkylenglykole, Polyphenyläther, Dicarbonsäur eester, Neopentylpolyolester

• Silane, Chlorfluorkohlenstoffe, Zyklophosphazene

• Polyisobutene, Polyalphaolefine, Perfluoralkyläther , Silikonöle, Dialkylcarbonate, Alkylierte Zyklopentane, Rapsöle, MA/AO-Cooligomere, Triarylphosphatester


166


006

Biologische Abbaubarkeit


Ver

bess

erun

g

• Polyisobutene, Polyalphaolefine, Alkylaromaten, Per fluoralkyläther,Polyphenyläther, Silikonöle, Silane, Chlorfluorkohl enstoffe, AlkylierteZyklopentane, MA/AO-Cooligomere

• Mineralöle , Silikatester


• Polyalkylenglykole, Dicarbonsäureester, Neopentylpo lyolester, Dialkylcarbonate, Rapsöle


167


006

Gesamtvergleich


168


006

Vergleich einiger Flüssigkeiten


169


006

Synthetische Kohlenwasserstoffe, allgemein

(enthalten nur C und H)Polyalphaolefine(Olefin-Oligomere, paraffinisch flüssige Kohlenwasserstoffe)Ausgezeichnete Kombination aus Hochtemperatur-Viskosität, niedriger Flüchtigkeit, sehr tiefer Pourpoint und ausgezeichnetes Ansprechen auf Oxidationsinhibitoren.Niedrige Reibung (Traktion): Höherer Wirkungsgrad, niedrigere Betriebstemperaturen.

PolyisobutyleneVergleich zu PAO‘s: Niedrigerer VI, höherer Pourpoint, geringere oxidative/thermische Stabilität.

Alkylierte Aromaten , z. B. Alkylbenzol

Vergleich zu PAO‘s: Niedrigerer VI, höherer Flüchtigkeit, geringere Oxidationsstabilität, niedrigere Viskositäten


170


006

Polyalphaolefine, speziellBessere Eigenschaften gegenüber Mineralöl

Besseres Hochtemperaturverhalten– Höhere Viskositäten– Niedrigere Flüchtigkeit– Höhere Oxidationsbeständigkeit

Erheblich besseres Tieftemperaturverhalten– Niedrigere Pourpoints– Besseres Pumpverhalten (in Hydrauliken)

Niedrigere Reibung, höherer Wirkungsgrad(in Schneckengetrieben)


171


006

Organische Ester (enthalten C, H und O)

Di-Ester (Ester di-basischer Säuren)

Ausgezeichnete Tieftemperatur-Eigenschaften, hoher VI, gute oxidative/thermische Stabilität, natürliches Suspendierungsvermögen.

Vergleich zu Mineralölen:Schlechtere Elastomer- und Lackverträglichkeit, mäßigehydrolytische Stabilität und Korrosionsschutz-Eigenschaften.

Polyolester (PE)

Vergleich zu Di-Estern:Höhere Temperatur-Stabilität, mögliche bessere hydrolytischeStabilität.


172


006

Polyglykole (enthalten C, H und O) Polyglykole (PAG)(Polyoxyalkylenglykole, Polyether, Glykole)Hergestellt aus Ethylenoxid (EO) und Propylenoxid (PO).Verhältnis EO : PO beeinflußt Löslichkeit in anderen Flüssigkeiten.EO : PO = 4 : 1 Wasserlöslich, unlöslich in Kohlenwasserstoffen.EO : PO = 1 : 1 Löslich in kaltem Wasser, Alkohol und Glykolethern,

unlöslich in Kohlenwasserstoffen.EO : PO = 0 : 1 Unlöslich in Wasser, bedingt löslich in Kohlen-

wasserstoffen.Vergleich mit Mineralöl:Höherer VI, gutes Tieftemperaturverhalten, tiefe Pourpoints, schlechtere Lackverträglichkeit, keine Additiv Löslichkeit.Gute Oxidationsstabilität (mit Inhibitoren), niedrigere Flüchtigkeit, niedrigere Reibung.


173


006

Phosphorsäureester (enthalten C, H, O und P)

Phosphorsäureester (Phosphatester)

Triaryl-Phosphorsäureester Trialkyl Phosphorsäureester,Trialkyl-Triaryl-Phosphorsäureester

↓↓↓↓Hauptsächlich als Hydraulik- und Schmieröl verwendet.Hervorragende SchwerentflammbarkeitMäßige bis gute Oxidationsstabilität (kann durch Inhibitoren verbessert werden)Thermische Stabilität hängt von chemischer Struktur ab→→→→ Phosphorische Säure →→→→ KorrosionNur mäßige hydrolytische Stabilität.


174


006

Alkylierte Aromaten - 1

• Reaktion von Olefinen mit einem Naphthalen-Kern

• Einordnung in API-Gruppe V

• Grundöle für Kraftfahrzeug- und Industrieschmierstoffe


175


006


Besondere Eigenschaften

• Hervorragende oxidative und thermische Stabilität

• Hervorragende hydrolytische Stabilität

• Ausgezeichnete Löslichkeit von Additiven

• Verträglich mit verschiedenen Dichtungswerkstoffen

• Mischbar mit anderen Grundölen

• Esterölen und Polyalphaolefinen überlegen


176


006


• Geringere Polarität als z. B. Ester

- Geringere Affinität zu Metalloberflächen, weniger Filmbildung

- Weniger Wettbewerb mit oberflächenaktiven Additiven deren Wirksamkeit steigt

• Gute Mischungskomponente für Ester und PAOs


177


006

Vergleichendes Verhalten

Das relative Leistungsverhalten der verschiedenen H ydraulik-flüssigkeiten stellt die wichtigste Richtlinie zur Auswahl der besten Flüssigkeit für einen bestimmten Anwendungsfall dar .

Viskosität

Das viskosimetrische Verhalten von Flüssigkeiten wi rd durch die Viskosität, den Viskositätsindex, das Tieftemperatu rverhalten und die Kompressibilität gekennzeichnet. Tabelle 4 zeigt das relative Verhalten hinsichtlich der viskosimetrischen Daten für verschiedene synthetisc he Flüssigkeiten. Im Vergleich zu Mineralöl sind PAOs, Diester und Po lyolester, Alkylbenzole, Polyglykole, Silikone und Silikateste r überlegen. Deshalb würden diese Flüssigkeiten als Hydrauliköle hinsich tlich des Fließverhaltens über einen weiten Temperaturbereich Vorteile ergeben.


178


006

StabilitätDie Stabilität von Flüssigkeiten wird durch die thermis che undoxidative Beständigkeit, die hydrolytische Beständigkei t und dieFlüchtigkeit gekennzeichnet. Alle Stabilitätskriterien hän gen starkvon der Betriebstemperatur ab. Tabelle 5 enthält Hinwei se zu denempfohlenen Betriebstemperaturen verschiedener synthetisc herFlüssigkeiten.

Tabelle 6 enthält das relative Verhalten hinsichtlich d er Stabilität fürverschiedene synthetische Flüssigkeiten. Hinsichtlich d er oxidativenund thermischen Beständigkeit sind die PAOs, die Ester , die Silikone,die Fluorkohlenwasserstoffe und die Phenylether den Min eralölenüberlegen, während die zuletzt genannten hinsichtlich derhydrolytischen Stabilität überlegen sind. Mit Ausnahme derFluorkohlenwasserstoffe übersteigt die Flüchtigkeit von Mineralölenjene aller anderen Flüssigkeiten.


179


006

Maximale Einsatztemperatur für synthetische Flüssigkeiten

Verbindungsklasse Dauernd Kurzzeitig(0C) (0C)

Mineralöle 90 - 120 130 - 150Mineralölsuperraffinate 170 - 230 310 - 340Synth.Kohlenwasserstoffe 170 - 230 310 - 340Carbonsäureester 170 - 180 220 - 230Polyglykole 160 - 170 200 - 220Polyphenyläther 310 - 370 420 - 480Phosphorsäurealkylester 90 - 120 120 - 150Phosporsäureacrylester 150 - 170 200 - 230Kieselsäureester, Polysiloxane 180 - 220 260 - 280Silikone 220 - 270 310 - 340Siliane 170 - 230 310 - 340Halogenierte Polyphenyle 200 - 260 280 - 310Perfluorkohlenwasserstoffe 280 - 340 400 - 450Perfluorpolyglykole 230 - 260 280 - 340Tafel 5


180


006

Flüssigkeit Fließverhalten beitiefen Temperaturen

Viskositätsindex Druckviskosität

Mineralöl (paraffinisch) mäßig/gut gut gut

Polyalphaolefine ausgezeichnet sehr gut gut

Diester sehr gut sehr gut sehr gut

Polyolester sehr gut sehr gut sehr gut

Polyalkylenglykole sehr gut sehr gut sehr gut

Phosphorsäureester mäßig*/gut mäßig*/gut sehr gut

Silikone sehr gut ausgezeichnet ausgezeichnet

Alkylbenzole gut sehr gut gut

Fluorkohlenstoffe mäßig/gut mäßig mäßig

Polyphenyläther schlecht mäßig schlecht

Silikatester ausgezeichnet ausgezeichnet sehr gut

Silakohlenwasserstoffe ausgezeichnet ausgezeichnet –

*Triarylphosphorsäureester haben schlechteres Verhalten bezüglich Kältefließverhalten und VI als Trialkylphosphorsäureester

Tafel 4

Relative Bewertung der Viskositätseigenschaften ver schiedener synthetischer Flüssigkeiten


181


006

Flüssigkeit Thermisch Oxidativ Hydrolytisch Verdampfung

Mineralöl (paraffinisch) gut mäßig ausgezeichnet schlecht/mäßig

Polyalphaolefine sehr gut sehr gut ausgezeichnet sehr gut

Diester gut sehr gut gut gut

Polyolester gut sehr gut gut gut

Polyalkylenglykole gut gut gut gut

Phosphorsäureester mäßig gut mäßig mäßig/gut

Silikone sehr gut gut ausgezeichnet ausgezeichnet

Alkylbenzole gut gut ausgezeichnet gut

Fluorkohlenstoffe ausgezeichnet ausgezeichnet gut schlecht

Polyphenyläther ausgezeichnet gut ausgezeichnet gut

Silikatester sehr gut gut mäßig/gut gut

Silakohlenwasserstoffe ausgezeichnet sehr gut ausgezeichnet –

Relative Bewertung von Stabilitätseigenschaften ver schiedener Schmierstoffe

Tafel 6


182


006

schmalsehr breitsehr breitbreitViskositätsbereich

ausgezeichnetgutausgezeichnetausgezeichnetDichtungsschwellverhalten (NBR)

ausgezeichnetgutgutausgezeichnetAdditivlöslichkeit

ausgezeichnetausgezeichnetausgezeichnetausgezeichnetRostschutz (inhibiert)

mäßigmäßigsehr gutmäßigTraktionseigenschaften

ausgezeichnetgutausgezeichnetausgezeichnetScherstabilität

ausgezeichnetausgezeichnetausgezeichnetausgezeichnetHydrolytische Stabilität

ausgezeichnetausgezeichnetausgezeichnetausgezeichnetVerträglichkeit mit Farben u. Lacken

gutgutausgezeichnetmäßigVerdampfungsverhalten

ausgezeichnetausgezeichnetausgezeichnetausgezeichnetVerträglichkeit mit Mineralöl

gutgutsehr gutmäßigHochtemperaturstabilität (inhibiert)

gutmäßigsehr gutschlechtTieftemperaturverhalten

mäßiggutsehr gutmäßigViskositäts-Temperaturverhalten

DialkylbenzolePolyisobutylenePolyalphaolefine

SynthetischeKohlenwasserstoffe

Mineralöle (paraffinisch)Eigenschaften


183


006

schmalsehr breitschmalschmalViskositätsbereich

mäßiggutmäßigmäßigDichtungsschwellverhalten (NBR)

gutmäßigsehr gutausgezeichnetAdditivlöslichkeit

mäßiggutgutgutRostschutz (inhibiert)

N.A.sehr gut/ausgez.gutgutTraktionseigenschaften

ausgezeichnetausgezeichnetausgezeichnetausgezeichnetScherstabilität

mäßigsehr gutmäßigmäßigHydrolytische Stabilität

schlechtgutmäßigmäßigVerträglichkeit mit Farben u. Lacken

gutgutausgezeichnetausgezeichnetVerdampfungsverhalten

schlechtschlechtmäßiggutVerträglichkeit mit Mineralöl

mäßiggutausgezeichnetgutHochtemperaturstabilität (inhibiert)

mäßigsehr gutgutgutTieftemperaturverhalten

schlechtausgezeichnetgutgutViskositäts-Temperaturverhalten

PhosphatesterPolyglykolePolyolesterDikarbonsäureeste

r

Organische EsterEigenschaften


184


006

Fress- und Verschleiss-Schutz-VerhaltenDiese Eigenschaften werden durch den Schutz gegen V erschleissund Fressen, das Reibungsverhalten sowie den Einflu ß auf dieErmüdungslebensdauer gekennzeichnet.

Tabelle 7 enthält Informationen zum Lasttragevermög en, zumReibungsverhalten und zum Verschleissschutzverhalte nsynthetischer Flüssigkeiten ohne und mit Additiven, sowie zumrelativen Verhalten hinsichtlich der Ermüdungsleben sdauer.Hinsichtlich der zuletzt genannten Eigenschaft erke nnt man, daßdie Mineralöle im Vergleich zu allen anderen Flüssi gkeiten dasbeste Verhalten aufweisen. Hinsichtlich des Schutze s gegenVerschleiss und Fressen sind die Phosphorsäureester denMineralölen überlegen, allerdings zeigen sie hinsic htlich derErmüdungslebensdauer Nachteile.


185


006

FlüssigkeitNatürliches

Verschleissschutzverhalten

Verschleissschutzverhalten mit

Additiven

Ermüdungs-lebensdauer

Erhöhung

Mineralöl (paraffinisch) gut ausgezeichnet mäßig/gut

Polyalphaolefine gut ausgezeichnet gut

Diester mäßig gut mäßig

Polyolester mäßig gut mäßig/gut

Polyalkylenglykole gut gut mäßig

Phosphorsäureester ausgezeichnet ausgezeichnet mäßig

Silikone schlecht schlecht mäßig/gut

Alkylbenzole gut ausgezeichnet gut

Fluorkohlenstoffe mäßig/gut gut mäßig/gut

Polyphenyläther gut gut gut

Silikatester gut sehr gut schlecht

Relative Bewertung der Schmierfähigkeit (Verschleis s, Ermüdung) verschiedener Schmierstoffe

Tafel 7


186


006

Verträglichkeit - 1Auch die Verträglichkeit mit Dichtungswerkstoffen sowie mit Additivenmuß beachtet werden. Die optimale Auswahl aller Werks toffe istwesentlich.Hinsichlich der Dichtungsverträglichkeit sind die Effe kte negativerSchwellneigung, die zum Schrumpfen führt, sowie die S chwellneigung zuberücksichtigen. Die folgenden Effekte wurden beobachtet:

PAO’s: Schrumpfung, das durch sogenannte Schwell additive korrigiert werden kann, z.B. durch Aromaten

Ester: Im Vergleich zu Mineralöl übermäßige Schw ellneigungPhosphatester: Im Vergleich zu Mineralöl übermä ßige SchwellneigungFluorkohlenstoffe: Im Vergleich zu Mineralöl übermäß ige Schwellneigung

Es gibt derzeit keine Additive, mit denen die Schwelln eigung korrigiertwerden.


187


006

Verträglichkeit - 2Hinsichtlich anderer Eigenschaftsveränderungen steh enverschiedene Additive zur Verfügung. Bei ihrem Eins atz ist aber zubeachten, daß sie für Mineralöle entwickelt wurden, so daß für jedesynthetische Flüssigkeit ihre Wirksamkeit überprüft werden muß.Generell sind aber die folgenden Hinweise zur Addit ivverträglichkeitvon Nutzen:

• Kohlenwasserstoffe: Mit Mineralölen vergleichbar• Polyalphaolefine: Mit paraffinbasischen Ölen

vergleichbar• Phosphatester, Carboxylester,

Polyolester: Schlechter als Mineralöle• Polyphenylester,

Silikatester: Spezielle Additive notwendig• Polyglykole: Schlechter als Mineralöle• Fluorkohlenstoffe, Silikone: Extrem schlechter als M ineralöle


188


006

Strahlenbeständigkeit

Durch die Zufuhr von Strahlungsenergie in eine Flüs sigkeitwird deren Struktur geschockt. Deshalb ist die Stra hlen-beständigkeit eine spezielle Form der Beständigkeit .Hinsichtlich von Hydraulikflüssigkeiten ist dieStrahlenbeständigkeit nur für eine begrenzte Zahl v onAnwendungen von Bedeutung. Zwei davon sind hier vonInteresse: Kernstrahlung und Sonarstrahlung.


189


006

Kernstrahlung –Auf viele Molekülstrukturen wirkt Kernstrahlung des truktiv. Dasrelative Verhalten verschiedener Flüssigkeiten läßt sich wie folgtkennzeichnen:

• Carboxylester, Phosphatester: Höchst empfindlich• Polyglykole, Kohlenwasserstoffe,

z.B. Aromaten: Viel stabiler als Mineralöle• Polyphenylether: 10-mal stabiler als Mineralöle


190


006

Sonarstrahlung –Auch Sonarstrahlung kann Molekülbindungen angreifen und einReissen der Strukturen bewirken. Die folgenden Hinw eise hierzukönnen von Nutzen sein:

• VI-Verbesserer, Makropolymere: Höchst empfindli ch, sie werden zersetzt

• Additive, AW-Additive: Empfindlich, sie zerre issen und fallen aus

Stabilität gegenüber Sonarstrahlung ist außerordent lich wichtig fürHydraulikflüssigkeiten, welche in Sonarsystemen von Unterseebooteneingesetzt werden.


191


006

Feuerbeständigkeit, SchwerentflammbarkeitTabelle 8 zeigt das relative Verhalten hinsichtlich der Feuer-beständigkeit von verschiedenen Flüssigkeiten.

Im Vergleich zu Mineralöl weisen Polyglykole (mit W assergemischt), Polyphenylether, Phosphatester und Fluor kohlen-stoffe viel besseres bis ausgezeichnetes Verhalten hinsichtlichder Schwerentflammbarkeit auf. Alle anderen Flüssig keitensind nicht besser bis schlechter als Mineralöle.Tabelle 9 und Tabelle 10 enthalten nützliche Inform ationen zuden physikalischen Eigenschaften sowie zurSchwerentflammbarkeit dieser Flüssigkeiten.


192


006

Product Fire Resistance

Mineral oilPAOsPolyol estersSilicate estersPolyglycolsWater / glycolDiestersSiliconesPolyphenyl ethersPhosphate estersFluorocarbons

PoorFairFairFairFairExcellentFairFair-goodGoodVery goodExcellent

Tafel 8: Relative Fire Resistance of Hydraulic Fluids (1)


193


006

Property Mineraloil

PAOs Water/glycol

Phosphateester (aryl)

Polyolester

Specific gravityViscosity indexPour point, °COperating Range, °CAutoignition temperature, °CVapor pressureFire resistancePump wear, ASTM D-2882, mg

0.8795-33

-5 to +75298LowPoor22

0.81140-59

-54 to +135332LowFair10

1.07150-50

-30 to +30440High

Excellent100

1.13-30-21

5 to +80640Low

Very good25

0.91185-26

-10 to +80482Low

Good15

Tafel 9: Approximate Physical Properties of Fire-Resistant Fluids (1)


194


006

Tests Mineraloil

Polyolester

Water/glycol

Phosphateester (aryl)

Autoignition temperature, °CHigh pressure spray (FTM 6052, MIL-F-7100)Hot manifold (FTM 6053, MIL-F-7100)Pipe cleaner, numbera (MIL-F-7100)

<350Explosive ignition

Instant ignition3

482–

Instant ignition27

435No ignitionNo ignition

66

640No ignitionNo ignition

80

a Number of times before catching fire.

Tafel 10: Comparison of Non flammability of Fire-Resistant Fluids (1)


195


006

Toxizität und UmweltverhaltenDer relative Vergleich von Toxizitätswerten synthet ischer Flüssigkeitenergibt die folgenden Informationen:

• Paraffinische Kohlenwasserstoffe, Polyalphaolefine: Nicht toxisch• Phosphatester Alkyltypen: Nicht toxisch Aryltypen: Nicht toxisch

Die Umweltaspekte von Flüssigkeiten werden vor alle m durch ihrebiologische Abbaubarkeit gekennzeichnet. Der Vergle ich einigerFlüssigkeiten unter diesem Aspekt ergibt die folgen den Informationen:

• Rapsöle, synthetische Ester, Polyglykole: Schnell b iologisch abbaubar• Polyalphaolefine (niedrig viskos, 2 cSt): Schnel l biologisch abbaubar


196


006

Anwendungsbezogene Eigenschaften


197


006

Flüssigkeit Fließverhalten beitiefen Temperaturen

Viskositätsindex Druckviskosität

Mineralöl (paraffinisch) mäßig/gut gut gut

Polyalphaolefine ausgezeichnet sehr gut gut

Diester sehr gut sehr gut sehr gut

Polyolester sehr gut sehr gut sehr gut

Polyalkylenglykole sehr gut sehr gut sehr gut

Phosphorsäureester mäßig*/gut mäßig*/gut sehr gut

Silikone sehr gut ausgezeichnet ausgezeichnet

Alkylbenzole gut sehr gut gut

Fluorkohlenstoffe mäßig/gut mäßig mäßig

Polyphenyläther schlecht mäßig schlecht

Silikatester ausgezeichnet ausgezeichnet sehr gut

Silakohlenwasserstoffe ausgezeichnet ausgezeichnet –

*Triarylphosphorsäureester haben schlechteres Verhalten bezüglich Kältefließverhalten und VI als Trialkylphosphorsäureester

Relative Bewertung der Viskositätseigenschaften ver schiedener synthetischer Flüssigkeiten


198


006

Flüssigkeit Thermisch Oxidativ Hydrolytisch Verdampfung

Mineralöl (paraffinisch) gut mäßig ausgezeichnet schlecht/mäßig

Polyalphaolefine sehr gut sehr gut ausgezeichnet sehr gut

Diester gut sehr gut gut gut

Polyolester gut sehr gut gut gut

Polyalkylenglykole gut gut gut gut

Phosphorsäureester mäßig gut mäßig mäßig/gut

Silikone sehr gut gut ausgezeichnet ausgezeichnet

Alkylbenzole gut gut ausgezeichnet gut

Fluorkohlenstoffe ausgezeichnet ausgezeichnet gut schlecht

Polyphenyläther ausgezeichnet gut ausgezeichnet gut

Silikatester sehr gut gut mäßig/gut gut

Silakohlenwasserstoffe ausgezeichnet sehr gut ausgezeichnet –

Relative Bewertung von Stabilitätseigenschaften ver schiedener Schmierstoffe


199


006

FlüssigkeitNatürliches

Verschleissschutzverhalten

Verschleissschutzverhalten mit

Additiven

Ermüdungs-lebensdauer

Erhöhung

Mineralöl (paraffinisch) gut ausgezeichnet mäßig/gut

Polyalphaolefine gut ausgezeichnet gut

Diester mäßig gut mäßig

Polyolester mäßig gut mäßig/gut

Polyalkylenglykole gut gut mäßig

Phosphorsäureester ausgezeichnet ausgezeichnet mäßig

Silikone schlecht schlecht mäßig/gut

Alkylbenzole gut ausgezeichnet gut

Fluorkohlenstoffe mäßig/gut gut mäßig/gut

Polyphenyläther gut gut gut

Silikatester gut sehr gut schlecht

Relative Bewertung der Schmierfähigkeit (Verschleis s, Ermüdung) verschiedener Schmierstoffe


200


006

Flüssigkeit Viskosität FresskraftstufeMm2s, 100 °C A/8,3/90 A/16,6/140

Mineralöl 27 10 –

Getriebeöl 29 12 12

Polyglykol 31 12 9

additiviert 31 12 12

Polyalphaolefin 10 7 –

additiviert 10 12 8 – 12

Dicarbonsäureester 8 8 –

Phosphorsäureester 5 7 –

Lasttragevermögen synthetischer Flüssigkeiten im FZ G-Testnach DIN 51354


201


006

Produkt: Mineralölbleihaltige

Zusätze

MineralölPhosphor/

Schwefelzusätze

Mobil MobilGlykole

(Polyglykol)

SHC 600(Synthetischer

Kohlenwasserstoff)

Paarung Stahlgegen:

WM 80(Sn-Weissmetall) 0,189 0,160 0,101 0,126

V 738(Sn-Weissmetall) 0,184 0,144 0,106 0,174

V 840(Sn-Weissmetall) 0,232 0,186 0,121 0,193

Thermit(Pb-Weissmetall 0,180 0,171 0,116 0,166

Tego II(PB-Bronze) 0,163 0,176 0,130 0,119

Durchschnitt: 0,190 0,167 0,115 0,115

Reibungszahlen verschiedener synthetischer Flüssigk eiten, gemessen bei 20 °C in einer modifizierten Tannert-Apparatur


202


006

Prüfstelle Wirkungsgradverbesserung %

SchmierstoffherstellerPolyglykol 5,0 – 10,0

Polyalphaolefin 2,5 – 8,5

GetriebeherstellerPolyalphaolefin 3,5 – 10,0

Getriebebetreiber/Schmierstoffanwender

Polyalphaolefin 2,5 – 8,0

Wirkungsgradverbesserung in Schneckengetrieben durc h synthetische Schmierstoffe im Vergleich zu Mineralölen


203


006

Einwirkung synthetischer Flüssigkeiten auf Dichtung swerkstoffe

Typ SynthetischerKohlenwasserstoff

Polyglykol Diester Phosphorsäureester

NBR Schrumpfung,Viskositätsunabhängig

Schrumpfung Quellung Nicht beständig

ACM Nur geringeVeränderungen

Mäßige bis starkeQuellung,

Viskositätsabhängig– Nicht beständig

CRLeichte Quellung Starke

SchrumpfungViskositätsabhängig

StarkeSchrumpfung

– Nicht beständig

FKM Beständig Mäßige Quellung Quellung Beständig

VMQ Starke Quellung,Viskositätsabhängig

Mäßige Quellung Quellung Beständig


204


006

Zusammenhang zwischen Eigenschaften und Anwendung


205


006

Eigenschaften und Anwendungseignung - 1

Polyalphaolefine

Vorteile

• Gutes Fließverhalten b. tiefen Temperaturen• Hohe thermische und oxidative Beständigkeit• Niedrige Verdampfungsverluste bei hohenTemperaturen

• hoher Viskositätsindex• Gutes Reibungsverhalten bei Mischreibung• Mischbar mit Mineralölen und Estern• Gute hydrolytische Beständigkeit• Gutes Korrosionsschutzvermögen• Nicht toxisch

Nachteile

• Begrenzte biologische Abbaubarkeit• Begrenzte Additiv-Löslichkeit

Besonders geeignet für:

• Motorenöle• Kompressorenöle• Hydrauliköle• Getriebeöle• Schmierfette

Nicht geeignet für:

• Hochleistungs-getriebeöle

• Schnell biologischabbaubare Öle


206


006


Polybutene

Vorteile

• Nicht toxisch• Sauber verbrennend ohne Rückstände• Gute Schmierungseigenschaften• Gute Korrosionsschutzeigenschaften• Mischbar und verträglich mit Mineralöl

Nachteile

• Geringe Oxidationsbeständigkeit• Hohe Verdampfungsverluste• Schlechtes Fließverhalten bei tiefenTemperaturen

• Niedriger Viskositätsindex

Besonders geeignet für

• Zweitakt-Motorenöle• Äthylen-Gaskompressorenöle• Kühlschmierstoffe• Schmierfette• Drahtseilschmierstoffe

Nicht geeignet für

• Alle Umlauf-Schmieröle


207


006


Diester und Polyester

Vorteile

• Gute Oxidationsbeständigkeit• Gutes Tieftemperatur-Fließverhalten• Hoher Viskositätsindex• Niedriger Verdampfungsverlustbei hohen Temperaturen

• Unbegrenzte Mischbarkeit und Verträglichkeit mit Mineralölen

• Gute Verschleiß- und Fressschutz-eigenschaften

• Nicht toxisch• Schnell biologisch abbaubar

Nachteile

• Niedrige Viskositäten• Begrenzte Verträglichkeit mit Dich-tungswerkstoffen und Farben/Lacken

• Schlechte Hydrolysebeständigkeit• Mäßige Korrosionsschutzeigenschaften


• Flugturbinenöle• Motorenöle• Kompressorenöle• Getriebe- und Hydrauliköle• Kältemaschinenöle• Schnell biologischabbaubare Schmieröle

Nicht geeignet für

• Anwendungen mit hohenKorrosionsschutzanforderungen

• Anwendungen mit Forderungennach besonders hohenViskositäten


208


006


Polyalkylenglykole

Vorteile

• Hoher Viskositätsindex• Ausgezeichnete Verschleiß- undFresseigenschaften

• Ausgezeichnetes Reibungsverhalten(Stahl/Bronze)

• Gute Oxidationsbeständigkeit• Gute Tieftemperatur-Fließeigenschaften• Nicht toxisch• Schnell biologisch abbaubar

Nachteile

• Nicht mischbar mit Mineralölen• Schlechte Additiv-Löslichkeit• Begrenzte Verträglichkeit mit Dichtungs-werkstoffen und Farben/Lacken


• Schneckengetriebeöle• SchwerentflammbareHydraulikflüssigkeiten

• Kompressorenöle• Schnell biologisch abbaubareSchmieröle

• Textilmaschinenöle• Kältemaschinenöle (Kfz)• Kühlschmierstoffe

Nicht geeignet für

• Motorenöle• Hochleistungsgetriebeöle


209


006


Phosphorsäureester

Vorteile

• Schwer entflammbar• Gute Oxidationsstabilität• Gute Tieftemperatur-Fließeigenschaften• Ausgezeichnete Verschleiß- undFressschutzeigenschaften

• Hohe Strahlenbeständigkeit• Nicht toxisch• Schnell biologisch abbaubar

Nachteile

• Mäßige Hydrolysebeständigkeit• Mäßiges Korrosionsschutzverhalten• Niedriger Viskositätsindex• Begrenzte Verträglichkeit mit Dichtungs-werkstoffen

• Nicht mischbar mit Mineralölen


• Schwer entflammbare Hydrauliköle(Hydraulik- und Lagerschmierölein Kraftwerken)

• Gasturbinenöle

Nicht geeignet für

• Alle anderen als oben genannten Anwendungen


210


006

Vorteile

• Extrem gute thermische und oxidative Beständigkeit• Höchste chemische Beständigkeit aller Schmieröle• Sehr gutes Tieftemperatur-Fließverhalten• Niedrige Verdampfungsverluste• Sehr breiter Temperatur-Einsatzbereich• Ausgezeichnete Verträglichkeit mit

Dichtungswerkstoffen und Farben/Lacken• Hohe Strahlenbeständigkeit• Gutes Verschleiß- und Freßschutzverhalten• Schwer entflammbar

Nachteile

• Niedriger Viskositätsindex• Mäßiges Korrosionsschutzverhalten• Keine Löslichkeit für Additive


• Extrem schwer entflammbareHydraulikflüssigkeiten

• Kernreaktor-Schmierstoffe• Spezielle Schmierfette• Schmierfette für die Raumfahrt

Nicht geeignet für

• Andere Anwendungen als oben erwähnt

Bild 10


211


006


Silikonöle (Siloxane)

Vorteile

• Höchster Viskositätsindex aller Schmieröle• Gute oxidative und thermischeBeständigkeit

• Ausgezeichnete Tieftemperatur-Fließeigen-schaften

• Niedrige Verdampfungsverluste• Hohe chemische Beständigkeit• Ausgezeichnete Verträglichkeitmit Dichtungswerkstoffen

• Gute elektrische Eigenschaften

Nachteile

• Schlechteste Schmierungseigenschaftenaller Öle bei Mischreibung

• Nicht mischbar mit Mineralölen• Keine Löslichkeit für Additive


• Hochtemperatur-Hydraulikflüssigkeiten

• Spezielle Schmierfette• Sonderschmierstoffe fürchemische und elektrischeKontakte

Nicht geeignet für

• Andere Anwendungen alsoben erwähnt


212


006


Polyphenyläther

Vorteile

• Höchste thermische und oxidativeBeständigkeit aller Öle

• Höchste Strahlenbeständigkeit• Hohe chemische Beständigkeit• Hohe hydrolytische Beständigkeit• Niedrige Verdampfungsverluste• Gute Mischbarkeit mit Mineralölen• Gutes Lösevermögen für Additive

Nachteile

• Schlechtestes Tieftemperatur-Fließverhaltenaller Öle

• Niedrigster Viskositätsindex aller Öle(negativer VI)

• Mäßige Verträglichkeit mit Dichtungswerk-stoffen und Farben/Lacken

• Mäßige Korrosionsschutzeigenschaften


• Spezielle Hochtemperatur-schmierstoffe (Öle und Fette)

• Kernreaktor-Schmierstoffe

Nicht geeignet für

• Tieftemperatur-Anwendungen• Andere Anwendungen alsoben erwähnt


213


006

Anwendungsbereiche


214


006

• Hochtemperatur-Getriebe- und Lagerschmierstoffe in der Industrie

• Lebensdauerfüllung in Getrieben, z. B. für hohe Wirkungsgrade inSchneckengetrieben

• Gasturbinen-Schmierstoffe (Landfahrzeuge)

• Langzeit-Umlauföle, z. B. in Papiermaschinen

• Kältekompressoren-Schmierstoffe

• Schmierfette mit weitem Einsatztemperaturbereich in in Industrie,Kraftfahrzeug und Luftfahrt

• EP-Schmierstoffe für geschlossene und offene Getriebe

• Industrie-Hydrauliköle

• Langzeit-Luftkompressoröle

• Hydroturbinenöle

• Schmierstoffe für Lebensmittelmaschinen

Polyalphaolefine


215


006

Verbrennen und Zerfallen rückstandsfrei• Warmumformung, z. B. Walzen, Ziehen und Strangpressen

• Hochtemperaturkompressor-Schmierstoffe

• Zeitakt-Motorenöle

Alkylierte Aromaten

Dialkylbenzole• Getriebe- und Hydrauliköle für den Tieftemperatureinsatz

Monoalkylbenzole• Kältekompressorenöle wegen der besseren Mischbarkeit mit R22 und

R502 als naphthenische Mineralöle

Polyisobutylene


216


006

Di-Ester• Nicht-industrielle Anwendungen, z. B. ältere Flugturbinenöle,

Hochleistungsschmierfette, Mischungskomponenten inKfz-Motorenölen

Polyolester• Schmierstoffe für zivile und militärische Flugturbinen

• Schmierstoffe für Luftkompressoren, Getriebeöle, Instrumentenöleund Mischungskomponenten, z. B. mit PAO’s, für Industrie- undKfz-Schmieröle.

• Schnell biologisch abbaubare Schmieröle und -fette

• Kältekompressorenöle für chlorfreie Kältemittel, z. B. R134a.

Organische Ester


217


006

Zerfall ohne Rückstandsbildung, wichtig bei Hochtemperatureinsatz

• Schmierstoffe für große Hochtemperatur-Kalandergetriebeund –lager in Kunststoff-, Gummi- und Papierindustrie.

• Getriebeöle für Schneckengetriebe

• Schmierstoffe für Hochdruck-Kohlenwasserstoff-Kompressoren

• Schmierstoffe für Kfz-Klimaanlagen mit R134a Kältemitteln

• Schnell biologisch abbaubare Schmierstoffe

Polyglykole


218


006

Nicht unbrennbar, sondern schwer entflammbar

• In kleinen Mengen als EP-Additive (und Schauminhibitoren)für Mineral- und Syntheseöle

• Hydrauliköle für brandgefährdete Systeme in Industrie und Zivilluftfahrt

• Kompressorenöle für sehr hohe Endtemperaturen

• Flüssigkeiten für elektrohydraulische Regelsysteme an Dampfturbinen

• Lagerschmieröle in Kraftwerken

Phophorsäureester


219


006

Syntheseöltyp Anwendungsschwerpunkte

Synthetische KohlenwasserstoffePolyalphaolefine Motorenöle, Industrieschmieröle (Kompressorenöle, Hydrauliköle,

Lageröle)Polyisobutene Metallbearbeitungsöle, Zweitaktmotorenöle, elektrische IsolieröleAlkylierte Aromaten Tieftemperaturschmieröle für Getriebe, Motoren, Hydrauliken usw.Cycloaliphate Reibradgetriebeöle (wegen der hohen Reibungszahl)

Organische EsterDiester Flugturbinenöle der Klasse I (keine große Bedeutung mehr),

Mischungskomponente für PAOs

Polyolester Flugturbinenöle der Klasse II und III, Kompressoren-, Hydrauliköl,Getriebeöle

Polyglykole Bremsflüssigkeite, Metallbearbeitungsöle, schwerentflammbareHydraulikflüssigkeiten, Schneckengetriebeöle

SonstigePhosphorsäurester Sonderhydraulikflüssigkeiten, GasturbinenöleSilikonöle Hochtemperaturhydraulikflüssigkeiten, Bremsflüssigkeiten,

KompressorenöleHalogenierte Flüssigkeiten Extrem schwer entflammbare HydraulikflüssigkeitenPolyphenyläther Wärmeträgerflüssigkeiten, strahlenbeständige Schmierstoffe


220


006

Synthetische BasisöleHauptanwendungsgebiete

Synthetische Kohlenwasserstoffe (PAO u.a.)Motoren/Getriebe/Turbinen/KompressorenöleFette, Hydrauliköle, FlugtriebwerksöleGasmotorenöle, Kältemaschinen/Umlauföle

Organische EsterMotoren/Getriebe/Turbinen/KompressorenöleFette, Hydrauliköle, FlugtriebwerksöleGasmotorenöle, Gasturbinenöle

PolyglykoleSchwerentflammbare/BremsfluidsGetriebeöle/Umlauföle/KompressorenöleFette, Frostschutz


221


006

Markt für synthetische Flüssigkeiten


222


006

Marktanteile Mineralöle / Syntheseöle

1985 1990 1995 2000

∼ 2,0 % 3,5 % 4,0 % ∼ 5,5 %

Anteil synthetischer Schmierstoffe am gesamten Schmierstoffmarkt


223


006

Marktanteile der wichtigsten Syntheseöle

Polyalphaolefine ∼45%∼70%

Organische Ester ∼25% ∼80%

Polyglykole ∼10% ∼90%

Phosphorsäureester ∼5%

Polybutene ∼5%

Andere ∼10%


224


006

Biologisch schnell abbaubare Schmierstoffe


225


006

Einführung– Umweltbelastung und Auswirkungen– Verlustschmierung und Schmierstoffverbleib

Gesetzlicher Rahmen– Chemikaliengesetz– Abfallgesetz– Wasserhaushaltsgesetz

Umweltaspekte bei Schmierstoffen –Begriffe, Definitionen und Vereinbarungen

Stoffgruppen als Grundflüssigkeiten– Grundsätzliches– Wassermischbare Basisflüssigkeiten– Nicht-wassermischbare Basisflüssigkeiten

– Synthetische Ester– Natürliche Ester (native Öle oder Triglyzeride)


226


006

Eigenschaftsvergleiche– Relevante Eigenschaften der Grundöle– Anwendungsbezogene Eigenschaften

Verträglichkeit mit Dichtungswerkstoffen

Umweltzeichen

Biologische Abbaubarkeit von Gebrauchtölen

Standardisierung und Normung

Schmierfette

Entsorgung

Ausblick


227


006

Einführung


228


006

Etwa 90 % der Schmierstoffe – ca 1 Mio t/a in der BRD kehren mehr oder weniger verändert in die Umwelt zurück.

– Verlustschmierstoffe (Tafel) ca. 40.000 t/a

– Umlaufschmierstoffe (Tafel) ca. 110.000 t/a

�� Nicht gesammelt und entsorgt�� Restmengen aus Gebinden�� Leckagen

– Ausgleich/Balance zwischen Nutzen und Risiko (Tafe l)

– Einsatzbereiche für diese Problematik


229


006

Einführung

Verlustschmierstoffe in Deutschland

Formentrennmittel 11000Korrosionsschutzmittel 8500Sägekettenöl 6500Weichen/Spurkranzschmierung 5000Zweitaktmotorenschmierung 4000Drahtseilschmierung 2000Schmierung offener Getriebe 2000Schmierung von Druckluftwerkzeugen 1000

(Schätzungen in Tonnen pro Jahr) 40000


230


006

Einführung

Altöl-Entsorgung von Schmierölen ausgeschlossenen Kreisläufen

Motorenöle 63 %Getriebeöle 80 %Maschinenöle 87 %Hydrauliköle 30 %Kühlschmierstoffe, nicht-wassermischbar 80 %Kühlschmierstoffe, wassermischbar 70 %Elektro-Isolieröle 80 %Sonderöle 10 %


231


006

Schmierstoffverbleib (100 %)

47%

11%8%

6%

28%

Verluste in Umlaufsystemen

Im Motor verbrannt oderteilverbrannt

Verlustschmierung

Innerbetrieblich verwertet oderentsorgt

Altöl gesammelt

(nach Bock, 1998)


232


006

Kriterien der Umweltverträglichkeitsbewertung

Anwendungstechnische Leistung des Schmierstoffs (Nutzen)

Ökologische Eigenschaften des Schmierstoffs (Risiko)

– Verbleib in der Umwelt �� Abbauverhalten– Wirkung auf die Umwelt �� Ökotoxizität


233


006

Einführung

Gefährdung der Umwelt durch Mineralöl

Ein Teil Öl macht1 Million Teile Trinkwasser ungenießbar

- oder –

0,1 mg Öl in 1 Liter Wasser (10millionster Teil)senkt die Lebenszeit von Krabben um 20 %

- oder –

1 mg Öl in 1 Liter Wasservernichtet 60 % aller Krabben


234


006

Einführung

Anwendungsbeispiele für biologisch abbaubareSchmierstoffe und Arbeitsflüssigkeiten

Außenbord-ZweitaktmotorenöleKettensägenöle, SägegatteröleSpurkranzschmierstoffe für BahnenEntschalungsöleSeilschmierstoffeSchmierfette für LKW-ZentralschmieranlagenHydrauliköle im Hoch-, Tief- und Tunnelbau sowie in derForst- und LandwirtschaftSchmierstoffe für Kläranlagen, Wasserwehre undSchleusenSchmierstoffe in der LebensmittelindustrieSchmierstoffe für Snowmobile und Skipistenpflegegerä te


235


006

Ökotoxikologische Probleme

�� Vergleich zwischen Humantoxikologie undÖkotoxikologie

�� Metalle und Metall-Verbindungen in Gewässern (Ziele)

�� Polychlorierte Biphenyle in der Umwelt

�� Anzahl heute bekannter Pflanzen und Tiere

�� Zusammenhang zwischen PCB-Konzentration inFischen und Vorkommen des Fischotters


236


006

Vergleich zwischen Humantoxikologie und der Ökotoxi kologie

Toxikologie Ökotoxikologie– Untersuchung natürlicher Gifte und Chemikalien

– Untersuchung von Umweltchemikalien

– Wirkungen auf Menschen – Wirkungen auf die Natur. Dabei werden verschiedene biologische Ebenen, vom Molekül bis zum Ökosystem (Teile und Ganzes) untersucht

– Direkte Wirkungen – Direkte und indirekte Wirkungen– Dosis meist bekannt – Dosis (Exposition) meist unbekannt– Relativ kleine Wirkungsunterschiede zwischen Individuen und Rassen

– Große Speziesunterschiede

– Verknüpfung mit Pharmakologie und Medizin – Verknüpfung von Umweltchemie, Toxikologie und Ökologie, Kopplung von Verhalten der Chemikalien in der Umwelt mit deren Wirkungen


237


006

Meerwasser

Oberflächenwasser

Sedimente, Boden

Klärschlamm

Plankton

Wirbellose Wassertiere

Fische

Vögel (Fettgewebe)

Vogeleier

Meersäugetiere10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 1 101 102 103 104

Totale Konzentration an PCB (mg/kg)

Die Gesamtgehalte an polychlorierten Biphenylen in d er Umwelt


238


006

Vorkommen des Fischotters in Europa (a)und PCB-Konzentrationen in den Fischen (b)

(nach Weber 1990)

Fischotter verbreitet

Fischotter selten

Fischotter ausgestoben

keine Information

PCB in den häufigen Fischen

< 0,05 mg/kg (ganze Fische, frisch)

0,05 – 0,5 mg/kg

> 0,5 mg/kg


239


006

Anzahl heute bekannter Pflanzen und TierartenTotale Anzahl: 1 419.000 Arten

(nach Wilson 1992)

Insekten751.000

AndereTiere281.000

Viren1.000

Bakterien4.800Pilze

69.000Algen26.900

Protozoen30.800


240


006

Gesetzlicher Rahmen

Gesetzlicher Rahmen

• Allgemeines

• Gesetz und Regelwerke- Chemikaliengesetz- Abfallgesetz- Wasserhaushaltsgesetz


241


006

Herstellung, Anwendung und Entsorgung auch von Schmierstoffen haben so zu erfolgen, dass die Beeinträchtigung des Menschen und der Umwelt im Idealfall gar nicht gegeben oder zumindest nur geringfügig ist. Dazu hat der Gesetzgeber einen Rechtsrahmen geschaffen, der auch auf Schmierstoffe anzuwenden ist.


242


006

�� Chemikaliengesetz

�� Abfallgesetz– Abfallbestimmungsverordnung– Altölverordnung– Technische Anleitung (TA) Abfall

�� Wasserhaushaltsgesetz


243


006

Hierin werden Gefahrstoffe nach ihren Gefährdungsme rkmalen gegen-einander abgegrenzt. Dazu heißt es: "Umweltgefährli ch sind Stoffe oder Zubereitungen, die selbst oder deren Umwandlungspro dukte geeignet sind, die Beschaffenheit des Naturhaushalts, von Wa sser, Boden und Luft, Klima, Tieren, Pflanzen und Mikroorganismen derart zu verändern, dass dadurch sofort oder später Gefahren für die Umwelt herbeigeführt werden können". Danach fällt ein in Herstellung und Anwend ung unbedenklicher Schmierstoff in die Kategorie "umweltgefährlich", w enn er z. B. im Boden zu einer gefährlichen Substanz umgewandelt wird.

Auf der Grundlage des Chemikaliengesetzes wird das Inverkehrbringenvon Schmierstoffen sowie der Umgang mit ihnen im ei nzelnen nach der Gefahrstoffverordnung geregelt. Hierunter fällt z. B. die Beeinträchtigung des Menschen durch Kontakt mit Schmierstoffen und Schmierstoffdämpfen.


244


006

Für die Entsorgung gebrauchter Schmierstoffe gelten die Bestimmungen des sog. Abfallgesetzes. Neben der Abf all-vermeidung gilt der Grundsatz, wonach nicht-vermeidb are Abfälle einer bestmöglichen Verwertung zuzuführen sind. Die der Entsorgung zugeführten Abfälle werden nach ihrem Gefährdungspotential den beiden folgenden Kategorie n zugeordnet:

- Abfall- Sonderabfall

Da der Gesetzgeber nie genau definiert hat, was ”So nderabfall” ist, wird jetzt im Gesetz von ”Besonders überwachun gs-bedürftigen Abfällen” gesprochen.


245


006

Auf der Basis des Abfallgesetzes sind noch die folg enden Rechtsverordnungen zu beachten.

In der Abfallbestimmungsverordnung werden Abfälle, von denen eine Gefahr ausgeht, einem fünfstelligen Abfallschl üssel zugeordnet. Zur Überwachung der Betriebe, die Abfäl le befördern oder entsorgen, wurde die Abfall- und Reststoff-über wachungs-Verordnung geschaffen.


246


006

Die Regelung zur Entsorgung von Altöl, speziell von Motoren- und Getriebeölen, findet sich in der Altölverordnung.

Altöle sind - Mineralöle- Synthetische Öle- Stoffgemische, die o. a. Öle enthalten.

Damit werden Pflanzenöle strenggenommen nicht erfas st. Nach ihrem Entsorgungsweg werden Altöle den folgenden drei Kat egodenzugeordnet, die nicht miteinander vermischt werden dürfen:

a. Wiederaufbereitbare Altöleb. Für die Verbrennung in dazu bestimmten Anlagen geeignete Altölec. Als Sondermüll zu behandelnde Altöle.

Seit etwa Mitte 1990 wurden aufgrund eines Übereink ommens allerinteressierten Gruppierungen Pflanzenöle der Katego rie b. zugeordnet.


247


006

Letztlich ist noch die TA-Abfall (TA = Technische A nleitung) zu beachten, bei der es sich um ein übergreifendes Regelwerk han delt. Sie ist eine Verwaltungsvorschrift und kein Gesetz. Die TA-Abfa ll enthält in erster Linie Anforderungen für die geregelte Entsorgung vo n Abfällen. Kernstück der TA-Abfall ist der Katalog der besonde rs überwachungs-bedürftigen Abfälle, der auch Pflanzenöle enthält, wenn sie aus dem Anwendungsbereich der Schmierstoffe stammen.

Damit existiert die folgende widersprüchliche Einor dnung der Pflanzenöle:– Altölverordnung: Pflanzenöle sind keine als Sonder müll zu

behandelnden Altöle

– TA-Abfall: Pflanzenöle sind als besonders überwach ungs-bedürftige Abfälle Sonderabfälle.


248


006

Die Rechtsverordnung, die den Umgang mit oberirdisc hen Gewässern, Küstengewässern und dem Grundwasser rege lt, ist das Wasserhaushaltsgesetz. Darin werden die Sto ffe nach ihrer Wassergefährdung unterschieden, wozu sie in die Was ser-gefährdungsklassen (WGK) eingeordnet werden.

Zur Beurteilung des Wassergefährdungspotentials wer den bestimmte Kriterien herangezogen. Unter Berücksicht igung der Wassergefährdungszahl (WGZ) ist die tatsächliche WG K niedriger (biologisch nicht abbaubare Stoffe) oder höher (per sistente Stoffe).


249


006

Wassergefährdungsklassen (WGK) (alt)

WGK 0 = Im allgemeinen nicht wassergefährdend

WGK 1 = Schwach wassergefährdend

WGK 2 = Wassergefährdend

WGK 3 = Stark wassergefährdend


250


006

Beurteilung des Wassergefährdungspotentials

– Akute Toxizität, insbesondere gegenüberSäugetieren, Bakterien und Fischen

– Abbauverhalten

– Langzeitwirkung und physikalisch-chemischeMerkmale


251


006

Tatsächliche Wassergefährdungsklasse unter Berücksi chtigung der Wassergefährdungszahl und der Abbaubarkeit

�� akute orale Säugetiertoxizität�� akute Bakterientoxizität�� akute Fischtoxizität

Biologisches Abbauverhalten OECD 301E ≥ 70 % ≤ 70 %persistent

ST + BT + FTWGZ = 3 WGZ WGK WGK WGK0 bis 1,9 0 0 1

ST: Säugetiertoxizität 2 bis 3,9 1 0 2BT: Bakterientoxizität 4 bis 5,9 2 1 3FT: Fischtoxizität > 6 3 2 3

Weißöl DAB 8 0Schmieröl, Grundöl 1

Schmieröl, legiert 2Schmieröl, emulgierbar 3

Altöl 3


252


006

Allgemeine Verwaltungsvorschrift über die Einstufun g wassergefährdender Stoffe in Wassergefährdungsklass en –VwV wassergefährdende Stoffe (VwVwS) (alt)

WGK Mineralölprodukte gem. Anhang 1 VwVwSProdukt Kenn-Nr. WGK

Schmieröl, (Grundöl unlegiert) 435 1Schmieröl, (legierte, nicht emulgierbare) 19) 436 2Schmieröl (legierte, emulgierbare) 19) 437 3Altöl (9) 438 3Weißöl 434 1Heizöl EL 119 2Heizöl schwer 443 1Bitumen 326 0n-Oktan 479 1Benzol 29 3Ottokraftstoffe, als krebserzeugend (R45) gek. 204 3Ottokraftstoffe, nicht als krebserzeugend gek. 820 2Dieselkraftstoff 76 2


253


006

Neuregelung zur Einstufung wassergefährdender Stoff e

�� R-Sätze für potentiell wassergefährdender Stoffe

�� Bewertungspunkte als Funktion der R-Sätze (Tafel)

�� Wassergefährdungsklasse als Funktion der Bewertungspunkte (Tafel)

�� Wassergefährdungsklassen WGK 1, 2 und 3Nicht wassergefährdende Stoffe (früher WGK 0) werde nnicht mehr eingeordnet

�� Wassergefährdungsklasse für biologisch schnell abbaubare Öle


254


006

Gesetzlicher RahmenWasserhaushaltsgesetz - 7

Wassergefährdungsklasse als Funktion derR-Satz-Einstufung

0 – 4 Punkte: WGK 1

5 – 8 Punkte: WGK 2

9 und mehr Punkte: WGK 3

Die Bewertungspunkte hängen von den R-Sätzen ab


255


006


Neue Wassergefährdungsklassen WGK

WGK 1: Schwach wassergefährdend

WGK 2: Wassergefährdend

WGK 3: Stark wassergefährdend

(Nicht wassergefährdende Stoffe werden nicht eingeo rdnet)


256


006


Wassergefährdung durch biologisch schnellAbbaubare Grundöle

Natürliche Ester(Pflanzenöle) keine Wassergefährdung

Synthetische Ester

Polyalkylenglykole WGK 1

Mineralöle WGK 1


257


006

Umweltaspekte – Begriffe, Definitionen, Vereinbarung en

Umweltaspekte -Begriffe, Definitionen, Vereinbarungen

• Allgemeines• Umweltgefährdung• Biologische Abbaubarkeit


258


006

Für die Einordnung von Schmierstoffen unter dem Asp ekt einer möglichst geringen Beeinträchtigung der Umwelt wurd en und werden die verschiedensten Begriffe verwendet (Tafe l). Dazu erscheint es sinnvoll, die Umweltterminologie graduell abzustufen, wie es in einer Tafel gezeigt wird. Dan ach kann keinSchmierstoff "umweltfreundlich" sein, d. h. die Umw elt ver-bessern. Im besten Fall kann er sich der Umwelt geg enüber neutral verhalten. In der Regel muss man sich damit zufried en geben, dass ein Schmierstoff "umweltverträglich" ist, also die Umwelt nur gering belastet. Dabei muss man alle Aspekte der Umweltbeeinflussung von der Herstellung des Schmier stoffs über den Einsatz bis zu seiner Entsorgung berücksichtigen .


259


006

Umweltaspekte – Begriffe, Definitionen, Vereinbarung enAllgemeines - 2

Begriffssammlung im Zusammenhang mitSchmierstoffen und Umwelt

• umweltpositiv• umweltfreundlich• umweltverträglich• umweltgerecht• umweltschonend• umweltneutral• umweltschützend• umweltkonform• biologisch eliminierbar• renaturierbar


260


006

Vorgeschlagene Umwelt-Terminologiefreundlich (Verbesserung der Umwelt)neutral (unbedeutend, unbedenklich)

�� Wahrnehmungsschwelleverträglich (gering, unangemessen)

�� Beginn gesetzlicher Regelungenbelästigend (unangenehm, beeinträchtigend)belastend (störend, nachteilig)

�� Grenze der Belastbarkeit gefährdend (übermäßig, unzumutbar)schädigend (gefährlich, irreversible Effekte)

vers

chle

chte

rnd


261


006

Aspekte der Umweltbeeinflussung durch Schmierstoffe

�� Bei der Herstellung umweltneutral– wenig Energieverbrauch, keine Abfallstoffe, keine Emmissionen

�� Wenn möglich, aus regenerierbaren Rohstoffen– keine Resourcenerschöpfung, kein Treibhauseffekt

�� Physiologisch unbedenklich– nicht toxisch, cancerogen, mutagen, teratogen

�� Ohne toxische Umwandlungsstoffe – kein Bioakkumulationspotential

�� Ökotoxikologisch verträglich – keine Wassergefährdung, nicht wassermischbar, leic hter als Wasser

�� Nach Gebrauch biologisch schnell abbaubar – keine toxischen oder unangenehmen Abbauprodukte

�� Keine Entsorgungsprobleme – einfaches Recycling möglich


262


006

Bei der Berücksichtigung der Umweltaspekte im Zusammenhang mit Schmierstoffen legt man in der Regel den Schwerpunkt auf

– die Gesundheitsgefährdung und

– die Wassergefährdung

Einige Möglichkeiten der Gesundheitsgefährdung durch Schmierstoffe werden in einer Tafel aufgelist et.


263


006

Möglichkeiten der Gesundheitsgefährdung durch Schmierstoffe

�� Bildung von Nitrosaminen in KSS

�� Auswirkungen von Ölnebeln und -dämpfen

�� Hauterkrankungen durch Ölkontakt

�� Schwermetallverbindungen in Additiven

�� Cancerogene Stoffe im gebrauchten Motorenöl

�� Lösemittelhaltige Produkte

�� Biozidformulierungen


264


006

Umweltaspekte – Begriffe, Definitionen, Vereinbarung enUmweltgefährdung - 3

Man bezeichnet heute Schmierstoffe und Arbeits-Flüssigkeiten als umweltverträglich, wenn sieFolgende Forderungen erfüllen:

• Biologisch leicht abbaubar• Nicht toxisch für den Menschen• Nicht fischtoxisch• Nicht bakterientoxisch• Nicht säugetiertoxisch

Sehr stark vereinfacht bedeutet dies- Wassergefährdungsklasse/-zahl = 0- Biologisch leicht abbaubar.


265


006

Hinsichtlich der biologischen Abbaubarkeit definier t man den innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne abgebauten Anteil des Schmierstoffs. Zur Beurteilung wurden bestimmte Tes te entwickelt (Tafel). Für die Vergabe des Umweitzeich ens "Blauer Engel” müssen z. B. für Komponenten mit meh r als 5 % im Produkt mehr als 70 % innerhalb eines Zeitra ums zwischen 14 und 28 Tagen (je nach Test) abgebaut se in. Eine Tafel zeigt das biologische Abbauverhalten ein iger Grundflüssigkeiten. Allerdings sollte man auch bede nken, dass ein schneller biologischer Abbau in jedem Fall eine rasche Sauerstoffabnahme in der Umgebung des im Abbau befi nd-lichen Stoffes bedeutet. Dies kann wiederum von Nach teil für Fauna und Flora sein.


266


006

Geeignete Abbautests�� Für alle Flüssigkeiten

– Closed-Bottle-Test– Modifizierter Sturm-Test– Modifizierter MITI-I-Test

�� Für wasserhaltige Flüssigkeiten– Modifizierter OECD-Screening-Test– Modifizierter AFNOR-Test

�� Für schwer wasserlösliche KW-Verbindungen– CEC-Abbautest L-33-A-94– BODIS-Test (ISO-Entwurf)


267


006

Biologische Abbaubarkeit nach RAL ZU-48

Schnell abbaubarDauer/Tage Meßgröße OECD RAL

Für Komponenten > 5 Gew %Closed Bottle Test OECD 301D 28 O2 ≥ 60 % ≥ 70 %AFNOR-Test (modif.) OECD 301A 28 DOC ≥ 70 % ≥ 70 %Sturm-Test (modif.) EG-79/831 28 CO2 ≥ 60 % ≥ 70 %MITI-Test (modif.) OECD 301C 14 BSB ≥ 60 % ≥ 70 %OECD Screening Test OECD 301E 19 Dir. ≥ 80 % ≥ 70 %CEC-Abbautest CEC-L-33 21 IR ≥ 70 %

Für Komponenten < 5 Gew %Zahn-Wellens-Test OECD 302B 28 DOC ≥ 20 % ≥ 20 %


268


006

Umweltaspekte – Begriffe, Definitionen, Vereinbarung enBiologische Abbaubarkeit - 4

Biologisches Abbauverhalten einiger Grundflüssigkei ten

2121212828

CEC-AbbautestCEC-AbbautestCEC-AbbautestOECD 301 COECD 302 B

ca. 30 %> 90 %> 90 %> 90 %> 90%

MineralöleRapsöleSynth. EsteröleEther-EsterPEG 300

Dauer/TageDauer/TageDauer/TageDauer/TagePrüfungPrüfungPrüfungPrüfungBiologischBiologischBiologischBiologischabbaubarabbaubarabbaubarabbaubar

GrundöltypGrundöltypGrundöltypGrundöltyp


269


006


„Unter biologischer Abbaubarkeit versteht man die d urchMikroorganismen unter Kompostierbedingungen hervor-gerufene vollständige Zersetzung des Materials bei Rück-führung seiner Bestandteile in die Natur ohne Bildun gökologisch bedenklicher Zwischenstufen“.Die Geschwindigkeit der biologischen Abbaubarkeit w irddurch Tests geprüft , mit denen die Abnahme der Kon zen-tration des Stoffes in Abhängigkeit von der Zeit gem essen wird. Die Forderungen hinsichtlich der Toxität bedeu tendie Einordnung in die Wassergefährdungsklasse.


270


006


Zusammengefasst kann man mehrere Merkmale des biolo gischenAbbaus erkennen.

• Wasserbildung• CO₂₂₂₂-Bildung• O₂₂₂₂-Verbrauch• Vermehrung der Mikroorganismen• Substratverlust

Eine Testmethode, die in der Lage ist, den Substrat verlust direktzu messen, ist der CEC-L-33-A-93-Test. Dieser Test hat sich inder Schmierstoffindustrie als Testverfahren für was serunlöslicheStoffe etabliert. Bei diesem Testverfahren, das bei 25°C 21 Tagelang durchgeführt wird, wird per Infrarotanalyse de r Substratver-lust an einer speziellen CH-Schwingungsbande im Infr arot-spektrum gemessen (2930 cm¹).


271


006

Stoffgruppen als Grundflüssigkeiten

Stoffgruppen als Grundflüssigkeiten

• Allgemeines

• Wassermischbare Grundflüssigkeiten

• Nicht wassermischbare Grundflüssigkeiten- Synthetische Ester- Native Öle


272


006

Es gibt drei unterschiedliche Stoffgruppen, die als Grundflüssigkeiten für biologisch leicht abbaubare Schmierstoffe und Arbeitsflüssigkeiten eingesetzt werden können. Sie werden den beiden folgenden Gruppen zugeordnet:

�� Wassermischbare Basisöle

�� Nicht wassermischbare Basisöle


273


006

Stoffgruppen als GrundflüssigkeitenAllgemeines - 2

Grundflüssigkeiten für biologisch schnellabbaubare Schmierstoffe

Wassermischbar

• Monoethyleneglykol• Monopropyleneglykol

• Polyethyleneglykol (MW 200 – 1500)• Ethylen/Propylen Mischpolymere

Nicht wassermischbar

Pflanzliche Öle

• Rapsöl/Rüböl• Rizinusöl• Sojaöl• Erdnussöl

Synthetische Ester(sterisch gehindert)• Trimethylolpropan• Pentaerythrith• Neopentylpolyol


274


006

Zur Anwendung kommen fast ausschließlich Polyalkyle n-glykole, also Polyethylenglykole (PEG), Polypropyle n-glykole (PPG) und Ethylen/Propylen-Mischpolymerisate . Die beiden zuletzt genannten Typen sind zwar ökotox i-kologisch unbedenklich, doch ist ihre biologische Abbaubarkeit schlecht.

Demgegenüber sind die Polyethylenglykole (PEG) nich t nur ökotoxikologisch unbedenklich, sondern bis zu e inem mittleren Molekulargewicht von 600 - 800 auch biolog isch leicht abbaubar (>90 % in 21 Tagen).


275


006

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

PEG

PEG EO:PO = 1:1

Zeit [d](nach Baumgärtner, Clariant)

Eliminierung [%]

Biologische Abbaubarkeit von Polyglykolenmit Molekulargewicht 1500 g/Mol


276


006

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

100

80

60

40

20

0

MG

% Abbau (21 Tag)Biologische Abbauverhalten von Polyethylenglykol


277


006

Den grundsätzlichen chemischen Aufbau der Poly-ethylenglykole zeigt das Bild. Ihr Vorteil ist neben der guten Alterungsbeständigkeit, dem günstigen Viskosität-Temperatur-Verhalten und dem guten Tieftemperaturverhalten vor allem auch das gute Verhalten unter Mischreibungsbedingungen.

Zu den Nachteilen gehören sicherlich die Wasser-löslichkeit, verbunden mit der Unverträglichkeit mi t Mineralöl sowie das nicht unproblematische Verhalte n gegenüber Dichtungswerkstoffen.


278


006

Stoffgruppen als GrundflüssigkeitenNicht wassermischbare Grundöle

Die nicht wassermischbaren Basisöle, die heutefür diese Schmierstoffgruppe zum Einsatz kommen,lassen sich wieder in zwei Gruppen unterteilen:

• Synthetische Ester- Ungesättigte Ester- Gesättigte Ester

• Natürliche Ester(Native Öle, vorwiegende Pflanzenöle)


279


006

BIOLOGISCH SCHNELL ABBAUBARE SCHMIERSTOFFEStoffgruppen als Grundflüssigkeiten

Nicht-wassermischbare Grundöle

Ester als biologisch schnell abbaubare Grundöle - 1

• Drei Ester-Typen werden hauptsächlich verwendet:

– Natürliche Öle und Fette

– Petrochemische Ester

– Oleochemische Ester


280


006



• Natürliche Ester


– Rapsöle

– Sonnenblumenöle

• Eigenschaften

– Schlechte Oxidationsbeständigkeit

– Schlechte Tieftemperatureigenschaften

– Begrenzte Zahl an Viskositätsklassen

– Gute Schmierungseigenschaften


281


006



– Gute Tieftemperatur-Fließeigenschaften

– Nur als Mischungskomponente geeignet


• Petrochemische Ester

– z. B. Di-Ester für hohe Temperaturen

• Eigenschaften


282


006



• Oleochemische Ester


– Viskositäten zwischen 10 und 1000 cSt/40 °C möglic h– Ungefährlich für die Umwelt– Ungefährlich für Wasserlebewesen– In der Regel kein Bio-Akkumulationspotential– Niedrige bis mittlere Oxidationsstabilität

- ungesättigte Polyolester– Hohe Oxidationsstabilität

- gesättigte Polyolester

• Eigenschaften

– EU Ecolabel verlangt einen hohen Anteil erneuerbarer Komponenten zwischen 70 und 95 %

– Wichtigster Typ der drei Ester


283


006

Ester

• Natürliche Ester

Pflanzliche und tierische Öle

• Synthetische Ester

- Oleochemische Öle: Auf Basis pflanzlicher und tierischer Öle hergestellte synthetische Ester

- Petrochemische Öle:Auf Basis von Rohöl und Kohle hergestellte synthe-tische Ester


284


006

Synthetische Ester - 1Die synthetischen Ester stellen eine umfangreiche S toffklasse mit großen Variationsmöglichkeiten dar. Man unterscheid et fünf Gruppen:

�� Monoester�� Ester zweibasische Säuren

(z.B. Dicarbonsäureester)�� Polyolester�� Komplexester�� Glyzerinester

Mono-, Di- und Polyolester haben Viskositäten von < 1 00 mm 2/s bei 40 °C. Höhere Viskositäten sind mit Komplexeste rn zu er-reichen. Glyzerinester gehören zu den Polyolestern, haben aber eine geringere Temperaturbeständigkeit.


285


006

Synthetische Ester - 3

Eigenschaften von Estern als Funktion ihrer Struktu r:

hoher Verzweigungsgrad �� ausgezeichnete Tieftemperatur-eigenschaften und hydrolytischeStabilität, sehr gute Kälteeigen-schaften aber niedriger VI

hohe Linearität �� hoher Viskositätsindex

niedriger Sättigungsgrad �� ausgezeichnete Tieftemperatur-eigenschaften aber begrenzteOxidationsstabilität

hoher Sättigungsgrad �� ausgezeichnete Oxidations-stabilität


286


006


Vor allem die Diester und Polyolester kommen für biologisch leicht abbaubare Schmierstoffe in Frage. Ihre Vorteile liegen in der Mischbarkeit mit Minera löl, den guten Kälteeigenschaften sowie der guten Alterungsbeständigkeit. Zu den Nachteilen gehören sicherlich das hydrolytische Verhalten und damit die problematischen Korrosionsschutzeigenschaften.


287


006

Dicarbonsäure-ester Polyolester Trimellithsäure-

esterPhthalsäure-

ester

Viskosität bei 40 °C, mm 2/s 6 – 45 15 – 160 45 – 370 40 – 80

Viskosität bei 100 °C, mm 2/s 2 – 8 3 – 22 7 – 22 4 – 9

Viskositätsindex, VI 120 – 170 120 – 150 60 – 120 40 – 90

Pourpoint, °C -80 -40 -60 -10 -55 -25 -50 - 30

Flammpunkt, COC, °C 200 – 260 230 – 300 270 – 300 220 – 260

(nach Mühlemeier, Klüber)


Typische Eigenschaften von Esterölen


288


006


Biologische Abbaubarkeit von Estern nach 21 Tagen im CEC-L-33-A-94 Test

(nach Mühlemeier, Klüber)

Abbau nach 21Tagen

Trimellithsäureester 0 – 70 %

Phthalsäureester 45 – 90 %

Polyolester 70 – 100 %

Dicarbonsäureester 75 – 100 %

Komplexester 70 – 100 %


289


006

Abgrenzung zwischen thermischer und oxidativer Stabi lität

• Thermodegradierung

Die Thermostabilität wird ausschließlich durch die Bindungs-festigkeit der Atome in einem Molekül bestimmtThermische Zersetzungsprodukte:Koks, Ruß, Harze, Lacke

• Oxidation in Gegenwart von SauerstoffOxidationsprodukte:Säuren, Aldehyde, Ketone, Ester

Die Folge des Vorgangs: Lack, schlammartige Ablagerungen, Ölunlösliche Kond ensateund Polymerisate

Die Oxidationsgeschwindigkeit nimmt mit steigender Temperatur zu. Für thermische Zersetzung ist strukturabhängige Grenztemperatur nötig.

Häufig: Kombination oxidativer und thermischer Proze sse.


290


006

Natürliche Ester (native Öle) - 1

Bei den nativen Ölen handelt es sich um Triglycerid enativer Fettöle, hauptsächlich Palmitinsäure, Stear in-säure, Ölsäure, Linolsäure und Linolensäure.Bilder zeigen den chemischen Aufbau der Fettsäuren.Wichtige Vertreter sind das Cocosöl, das Olivenöl,das Sonnenblumenöl, das Sojaöl und das Raps- oder Rüböl. Die Tafel zeigt die Zusammensetzung typische r Pflanzenöle. Da die Säuren z.T. ungesättigte Fettsä uren sind, sind native Öle oxidationsanfällig.


291


006


Ein hoher Anteil ungesättigter Anteile – als Maß hie rfür dient die Jodzahl* – verschlechtert zwar die Oxidationsbeständ igkeit, verbessert aber das Kälteverhalten. Das Rapsöl stellt einen brauchbaren Kompromiss zwis chen Kälteverhalten und Oxidationsbeständigkeit dar (Bil d und Tafel).Die wichtigsten Eigenschaften von Rapsöl werden in einer Tafel zusammengestellt. Man erkennt, daß einigen guten und sehr guten Eigenschaften eine Reihe schlechter Eigenschaften gegenübersteht.

* Jodzahl: Angabe, wieviel Gramm einer jodhaltigen T estflüssigkeit notwendig sind, um die in 100 g Öl enthaltenen ungesättigten Verbindungenabzusättigen. Die Bromzahl dient dem gleichen Zweck .


292


006


Zusammensetzung von Pflanzenölen

Palmitin-säure

Stearin-säure Ölsäure Linol-

säureLinolen-

säure

Rapsöl 2 – 4 1 – 2 60 20 8

Olivenöl 7 – 16 1 – 3 64 – 86 4 – 15 0,5 – 1

Sonnenblumenöl 4 – 9 3 – 6 14 – 35 50 – 75 0,1

Maiskeimöl 9 – 19 1 – 3 26 – 40 40 – 55 1

Kürbiskernöl 7 – 13 6 – 7 24 – 41 46 – 57 –

Leinöl 6 – 7 3 – 5 20 – 26 14 – 20 51 – 54

Sojaöl 7 – 10 3 – 5 22 – 31 49 – 55 6 – 11

Palmöl 40 4 – 6 38 – 41 8 – 12 –


293


006

Viskosität @ 40 °Cmm 2/s

Jodzahlg/100g J2

Pourpoint°C

Raps 34 94 / 106 -4 / -20

Soja 28 103 / 109 -8 / -18

Oliven 32 80 / 85 +4 / -5

Sonnenblumen 28 127 / 136 -16 / -18

Erdnuss 37 80 / 100 +3 / -2

Jojoba 25 82 10

Ricinus 232 82 / 90 -12 / -18


Zusammenhang zwischen Jodzahl (Doppelbindungen) und Kälteverhalten

(nach Stempfel, SHELL/ASEOL)


294


006


Natürliche Ester (native Öle) – 8

Festpunkte einiger nativer Öle


295


006


�� Begleitstoffe von Pflanzen-Rohölen

�� Raffination von Pflanzenölen

�� Grundöleigenschaften von Rapsöl-Raffinat

�� Einsatzprobleme bei Rapsöl-basischenSchmierölen


296


006

Natürliche Ester (native Öle) - 10Begleitstoffe von Pflanzen-Rohölen�� Geruch unangenehm�� Aussehen braun, trüb�� Schmutz, Wasser�� Schleimstoffe�� freie Fettsäuren, Phosphatide, Eiweiß, Kohlehydrate ,

Wachse, Farbstoffe, aromatische KW, u.a.


297


006


Natürliche Ester (native Öle) – 11

Raffination von Pflanzenölen


298


006

Pflanzenöle

Oleochemische Prozessfolge

Ölsamen

Mahlen

Rohöl

Fraktionierung

Tierfutter

Chemische Umwandlung

Pflanzliche Öle und Derivate für industrielle Anwendungen

(Nach Bondioli, 2005)

Raffination


299


006

Pflanzenöle

Pflanzenöl

Fraktionierungsprozesse

Freie Fettsäuren MethylesterPflanzenöle

Kalte Fraktionierung

Vakuum-destillation

Feste Fraktion

Flüssige Fraktion

Niedriges Molekular-

gewicht

Mittleres Molekular-

gewicht

Hohes Molekular-

gewicht


300


006

Pflanzenöle

Parameter Beeinflusste Eigenschaften

Säure KorrrosionKälteverhaltenHydrolysebeständigkeitEntflammbarkeitThermische Beständigkeit

Teilester KälteverhaltenThermische BeständigkeitKorrrosionDemulgierverhaltenHydrolysebeständigkeit


301


006

Pflanzenöle (Fortsetzung)

Parameter Beeinflusste EigenschaftenFreier Monoalkohol

Freier PolyalkoholFlammpunkt

Bildung von UnlöslichemFreie Methylester Niedrige Viskosität

Entflammbarkeit


Katalyserückstand SeifenbildungBildung von Unlöslichem

Hydrolysebeständigkeit



Zusammenhang zwischen chemischen Parametern und Eig enschaften


302


006

Pflanzenöle

Fettsäure Positiver Effekt Negativer Effekt

gesättigt

ungesättigt

CetanzahlOxidationsbeständigkeit

Kälteverhalten

Kälteverhalten

Flammpunkt

Viskosität

Kälteverhalten

kurzkettige Fettsäure

langkettige Fettsäure

Destillationskurve


Zusammenhang zwischen Biodieseleigenschaften und Fe ttsäure-

zusammensetzung


303


006

Natürliche Ester (native Öle) - 12Grundöleigenschaften von Rapsöl-Raffinat

Aussehen klarFarbe, Geruch hell, mildViskositäts-Temperatur-Verhalten sehr gutKälteverhalten ausreichendHydrolysestabilität schlechtThermostabilität ausreichendAlterungsstabilität sehr schlechtVerschleißschutz gutBiologische Abbaubarkeit gehr gutGrenzflächeneigenschaften (Luft, Wasser, Dichtungen u.a.)

gut

Oxidations-Inhibitor-Response sehr schlechtAdditiv-Response (Korrosion, Verschleiß, Foam, Pourpoint, Viskositätsindex, Demulgierung u.a.)

ausreichend


304


006

Natürliche Ester (native Öle) - 13Probleme für Anwendungstechnik bei Einsatz von Raps öl in Maschinen mit Umlaufschmierung�� Bildung klebriger Ausscheidungen�� Säurebildung durch Oxidation und Hydrolyse�� Viskositätsanstieg�� Verschlechterung des Luftabscheidevermögens�� Erhöhung der Schäumungsneigung�� Verschlechterung der Demulgierungseigenschaften�� Farbe kein Warnsignal�� Erschwerte Festlegung von Ölwechselfristen�� Hoher Untersuchungsaufwand


305


006


Vergleich mit Mineralöl - 1

�� Kennzahlen�� Grenzflächeneigenschaften�� Verschleißschutzeigenschaften�� Umweltverträglichkeit�� Wirkung von VI-Verbesserern�� Wirkung von Pour Point Depressants�� Alterungsstabilität�� Verhalten als Motorenöl

Man erkennt, dass das Rapsöl in bestimmten Eigensch aften dem Mineralöl überlegen ist.


306


006

Natürliche Ester (native Öle) - 15Vergleich mit Mineralöl - 2

Rapsöl-Raffinat Neutralöl 150Dichte / 15 °C g/ml 0,919 0,872

Viskosität / 40 °C / 100 °C

CStcSt

36,08,19

30,05,26

VI – 214 105

Flammpunkt (Clev.) °C 318 215

Cloudpoint °C -9 -10

Pourpoint °C -20 -15

NZ mg KOH/g 0,3 < 0,01

VZ mg KOH/g 195 0,03

CCR % Masse 0,4 0,01

Asche % Masse 0,001 <0,001

Farbe ASTM – L 2,0 L 1,0

Brechungsindex – 1,4737 1,4785

Anilinpunkt °C 9,5 105

Schwefelgehalt ppm 19 3000

Stickstoffgehalt ppm 21 150

Kennzahlen von Rapsöl-Raffinat und Neutralöl 150


307


006


Rapsöl-Raffinat Neutralöl 150

Demulgiervermögen (54 °C) nach DIN 51599Öl-Wasser-Emulsion (Zeit) ml (min) 40-37-3(9)

40-40-0(12)40-37-3(5)40-40-0(8)

Wasserabscheidevermögen nach DIN 51589 TI S 175 20

Schaumverhalten nach DIN 51566bei 24,0 °C 93,5 °C 50,0 °C

ml/s 5-0/30-0/00-0/0

300-0/25030-0/3070-0/60

Luftabscheidevermögen (50 °C) nach DIN 51381 Luftvolumen Abscheidezeit

mlmin

0,1< 1

0,62

Korrosionsschutzeigenschaften nach DIN 51585 Verfahren A Korrosionsgrad

Nach wenigen Std. 2 3

Verschleißschutzeigenschaften nach DIN 51350 T4 Gut/Schweißkraft N

1300/1400 1000/1100

Grenzflächeneigenschaften von Rapsöl-Raffinat und N eutralöl 150


308


006



VKA-Test nach DIN 51350 T2 Gut/Schweißkraft N 1300/1400 1000/1100

VKA-Test nach DIN 51350 T3 Kalottendurchmesser mm 0,80 -B

FZG-Test nach DIN 51354 T2 Schadenskraftstufe Spezifischer Verschleiß mg/k Wh

90,16

60,28

TIMKEN-Test nach IP 240 OK-Load lbs 12 10

AWM-Test (Almen Wieland Maschine) Gutkraft N 2000 2000

TANNERT-Test nach DIN 51387, Normvorlage Gleitindex Gutkraft bei Laststufe

N 20707

160

Verschleißschutzeigenschaften von Rapsöl-Raffinat u nd Neutralöl 150


309


006



Löslichkeit in Wasser (nicht löslich) % < 0,1 < 0,01

Biologische Abbaubarkeit nach CEC-L-33-A-94 Abbau nach 7 Tagen Abbau nach 21 Tagen

%%

98100

2545

Chemischer und biologischer Sauerstoffbedarf CSB BSB5 CSB/BSB5

mg/lmg/l

Verhältnis

2,6 Mio.1,5 Mio.

1,7

2 Mio.0,45 Mio.

4,4

Gartenkresse-Wurzellängenwachstumstest Konzentrationsbereich bis 100 mg keine Hemmung �

Wassergefährdungsklasse Eurotoxikologische Einstufung

0 0 keine Hemmung �

Umweltverträglichkeit von Rapsöl-Raffinat und Neutr alöl 150


310


006


Wirkung von VI-Verbesserer PMA in Rapsöl und Neutralöl 150


311


006


Response für Pourpoint Depressant

PPD % Masse 0 0,1 0,5

Cloudpoint °C - 9 - 10 - 10Pourpoint °C - 20 - 32 - 34


312


006

Natürliche Ester (native Öle) - 22Vergleich mit Mineralöl - 9Basisöl Rapsöl NeutralölAPI SF/CC SF/CD SG/CE SC/CE

Visk. 40 °C cSt 75,6 119 175 102Visk. 100 °C cSt 13,3 18,3 23,1 13,7NZ mg KOH/g 4,0 4,9 3,1 0,9TBN mg KOH/g 6,5 11,0 11,5 10,7Farbe ASTM D 8,0 4,5Aussehen klar

FrischölVisk. 40 °C cSt 47,5 45,5 53,3 103Visk. 100 °C cSt 9,43 9,1 10,1 13,9NZ mg KOH/g 1,8 1,4 0,4 0,3TBN mg KOH/g 6,6 10,7 10,8 10,4Farbe ASTM L 3,0 L 4,5 L 4,0 L 4,0Aussehen klar

Alterungsstabilität von Motorenölen auf Rapsöl- und Neutralölbasisim Baader-Test bei 95 °C, Alterungsdauer 14 Tage


313


006


Motoröl-Basis Rapsöl NeutralölAPI SG/CE SG/CE

Petter W 1 (36 Std.)Lagerverschleiß mg 2900 8Ringklemmen (1. Ring) % 30 0Kolbenboden Ablagerungen braun-schwarz Spuren

ÖlanalyseTestdauer Std 0 36 0 36Visk. 100 °C cSt 10,1 117 11,3 12,4NZ mg KOH/g 2,4 7,1 2,5 2,9TBN mg KOH/g 10,5 11,5 10,6 11,4CCR % Masse 1,9 6,5 1,3 1,9Asche (Oxid) % Masse 1,1 1,8 1,1 1,4Flammpunkt (Clev.) °C 266 224 232 238

Vergleich des Basisöleinflusses auf die Motorenölpe rformance


314


006

Eigenschaftsvergleiche

Vergleich unterschiedlicher Öle

• Relevante Eigenschaften von Grundölen• Anwendungsbezogene Eigenschaften


315


006

In einer Tafel werden die wichtigsten relevanten Ei genschaften von Polyethylenglykolen, synthetischen Estern, Pfla nzenölen und Mineralölen miteinander verglichen. Man erkennt , dass der größte Nachteil der Pflanzenöle ihre mäßige bis sch lechte Alterungsbeständigkeit ist. Ihr hervorstechendes po sitives Merkmal ist ihre schnelle biologische Abbaubarkeit.

Aus diesen Grundeigenschaften lassen sich auch die Einsatztemperaturbereiche dieser Öle ableiten. Eine relative Einordnung und Bewertung dieser Öle kann man einer Tafel entnehmen.


316


006

EigenschaftsvergleicheRelevante Eigenschaften von Grundölen

Vergleich der chemisch/physikalischen Eigenschaften vonbiologisch abbaubaren Grundölen mit Mineralöl (Mitt elwerte)


317


006

Stoff

Dichte

ρ

[kg/m 3]

Wärme-leitfähigkeit

λ

[W/m K]

Spez.-Wärme-kapazität

c[kJ/kg K]

Rüböl 910 0,170 1,97

Schmieröl ISO-VG 100 886 0,134 1,79

Polyalkylenglykol ISO-VG 220 1020 0,176 1,95

Poly-alpha-Olefin ISO-VG 220 846 0,136 2,06

Wasser 1000 0,600 4,18

Stoffdaten wichtiger Flüssigkeiten


318


006

Öle nach Alterung Rapsöl-Raffinat

TMP-trioleat

Adipin-säureester

Raffinat(naphth.)

Neutral150

NZ mgKOH/g 31 30 2,8 0,07 0,01VZ mgKOH/g 218 246 247 0,69 0,17Farbe ASTM L1,0 L1,0 L1,0 L4,5 L2,0Aussehen heiß klarAussehen kalt klarVisk. 40 °C cSt 2030 721 14,8 34,5 30,3Cu-Gehalt ppm 2,4 21 17 0,5 0,8

Frischöle

NZ mgKOH/g 0,27 1,9 0,26 0,01 < 0,01VZ mgKOH/g 195 189 268 0,10 0,05Farbe ASTM L2,0 L1,0 L0,5 L2,0 L1,0Visk. 40 °C cSt 35,9 46,9 14,3 32,6 30,3

Alterungsstabilität von Basisölen (nicht inhibiert) im Baader-Testbei 65 °C und einer Alterungsdauer von 28 Tagen


319


006

EigenschaftsvergleicheRelevante Eigenschaften von Grundölen

Biologische Abbaubarkeit von Grundölen(CEC-L-33-A-94 Test)


320


006

Einsatz-Temperaturgrenzen verschiedener Schmierstoff-Grundöltypen

-50 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340

Mineralöl

Polyalphaolefin

Polyglykol

Polyolester

Rapsöl

= Dauerbetrieb = abhängig vom Startdrehmoment = unterbrochener Betrieb


321


006

Test Conditions: Cycling between 425 and 200 bar at 8 0°C oil temperature 6

Quelle: IFAS (1996)

Vis

cosi

ty[m

m2 /

s]

Time [h]

Rape seed oilTMPO –

low quality

TMPO –high quality

Mineraloil

Saturatedester

Saturatedester

60

55

50

45

40

350 50 100 150 200 250 300 350 400


322


006

Beurteilung1 – Exzellent2 – Sehr gut3 – Gut4 – Mäßig5 – Schlecht

Min

eral

öle

Pol

yalp

haol

efin

e

Pol

yalk

ylen

glyk

ole

Dic

arbo

nsäu

rees

ter

Neo

pent

ylpo

lest

er

Rap

söle

Viskosität-Temperatur-Verhalten 4 2 2 2 2 2Tieftemperatur-Verhalten (Pourpoint) 5 1 3 1 2 3Flüssigkeitsbereich 4 2 3 2 2 3Oxidationsbeständigkeit (Alterung) 4 2 3 2/3 2 5Thermische Stabilität 4 4 3 3 2 4Verdampfungsverluste, Flüchtigkeit 4 2 3 1 1 3Entzündungstemperatur, Feuerresistenz 5 5 4 4 4 5Hydrolysebeständigkeit 1 1 3 4 4 5Rostschutzeigenschaften 1 1 3 4 4 1Dichtungsverträglichkeit 3 2 3 4 4 4Lack- und Farbverträglichkeit 1 1 4 4 4 4Mischbarkeit mit Mineralölen – 1 5 2 2 1Löslichkeit von Additiven 1 2 4 2 2 3Schmierfähigkeit, Lastaufnahmevermögen 3 3 2 2 2 1Toxizität 3 1 3 3 3 1Biologische Abbaubarkeit 4 3/4 1/2 1/2 1/2 1Kostenrelation zum Mineralöl – 3-5 6-10 4-10 4-10 2-3

Relativer Vergleich synthetischer Flüssigkeiten


323


006

EigenschaftsvergleicheAnwendungsbezogene Eigenschaften

Auch umweltverträgliche Grundflüssigkeiten müssenEntsprechend legiert werden, um die Anforderungen d esPraktischen Einsatzes in Bezug auf Oxidationsbestän digkeit,Verschleiß- und Fressschutz, Korrosions- und Rostschu tzSowie Tieftemperaturverhalten zu erfüllen. Eine Taf el gibtHinweise auf einige Additive sowie ihre Legierungsh öhe undÖkotoxikologischen Eigenschaften.

Fertig formulierte Hydraulikflüssigkeiten, die Vers chleiß-Schutzadditive enthalten, werden in Abhängigkeit zu derGrundflüssigkeit wie folgt bezeichnet:

HLP - MineralölHEES - Synthetische EsterHETG - Natürliche Ester (Rapsöl)HEPG - Polyglykol


324


006

Grundöltyp Abhängigkeit derViskosität von

der Temperatur

Kälte-verhalten

Hoch-temperatur-

verhalten

Additiv-löslichkeit

Dichtungs-verträglichkeit

naphtenisches Mineralöl hoch gut schlecht sehr gut schlecht

paraffinisches Mineralöl gering mittelmäßig mittelmäßig gut gut

Hydrocracköl sehr gering schlecht gut mittelmäßig mittelmäßig

Polyalphaolefine sehr gering sehr gut sehr gut mittelmäßig mittelmäßig

Polyglykole sehr gering sehr gut sehr gut schlecht schlecht

Ester sehr gering sehr gut sehr gut gut schlecht

Anwendungstechnische Eigenschaften wichtiger Schmierstoff-Grundöle


325


006

Additive für biologisch abbaubare Produkte

Gruppe TypischeLegierungshöhe

BiologischeAbbaubarkeit WGK

Antioxidant 1 – 2 % phenolisch0 – 0,5 % aminisch

0 – 24 % (MITI) 9 % (MITI)

1 – 21

Extreme pressure/Antiwear-Additiv 0,2 – 0,5 % P-Ester < 20 % 1

Korrosionsinhibitor 0,3 – 0,5 – 0,5 % aschefrei0,3 – 0,5 – 0,5 % aschegebend

> 80 % (CEC)> 60 % (CEC)

11

Kupferdeaktivator 0,1 % – 1

Pourpoint Verbesserer 0,5 – 2 % > 80 % (CEC) 1


326


006

Verschleiß- und Freßschutzverhalten - 1

Zur Beschreibung des Verschleiß- und Freßschutzverha ltenssind umweltverträgliche Hydraulikflüssigkeiten mech anischen Testen in der FZG-Zahnrad-Verspannungsprüfmaschine sowie in einer Flügelzellenpumpe zu unterziehen. Es gelten d ie in der Tafel aufgeführten Grenzwerte.

Einer Tafel kann man entnehmen, dass das Verschleiß schutz-vermögen von umweltfreundlichen Hydraulikflüssigkei ten dem der mineralölbasischen Öle zumindest gleichwertig, wenn nicht überlegen ist. Diese Ergebnisse sind inzwischen vie lfach bestätigt worden.


327


006


Verschleiß- und Fressschutzverhalten - 2

55< 30< 30Flügel (mg Abrieb)1010< 120< 120

Mechanische Prüfung in derFlügelzellenpumpeRingRingRingRing (mg Abrieb)

11 - > 12> 12> 1010

Mechanische Prüfung in derFZG-Zahnrad-Verspannungs-PrüfmaschineSchadenskraftstufeSchadenskraftstufeSchadenskraftstufeSchadenskraftstufe

HEPGHEPGHEPGHEPGPolyglykolPolyglykolPolyglykolPolyglykol

HETGHETGHETGHETGNatürliche EsterNatürliche EsterNatürliche EsterNatürliche Ester

(Rapsöl)(Rapsöl)(Rapsöl)(Rapsöl)

HEESHEESHEESHEESSynthetischeSynthetischeSynthetischeSynthetische

EsterEsterEsterEster

HLPHLPHLPHLPMineralölMineralölMineralölMineralöl


328


006


Oxidationsverhalten - 3

—20——bei 95 °C, 72 hViskositätsverhalten, % max.

——20—

Alterungsverhalten nachDIN 51554 (Baader-Test)bei 110°C, 72 hViskositätsverhalten, % max.

2——2

Alterungsverhalten nachDIN 51587Zunahme der NZ nach 1000 hbei 95°C max.

HEPGHEPGHEPGHEPGPolyglykolPolyglykolPolyglykolPolyglykol

HETGHETGHETGHETGNatürliche EsterNatürliche EsterNatürliche EsterNatürliche Ester

(Rapsöl)(Rapsöl)(Rapsöl)(Rapsöl)

HEES HEES HEES HEES SynthetischeSynthetischeSynthetischeSynthetische

EsterEsterEsterEster

HLPHLPHLPHLPMineralölMineralölMineralölMineralöl

Anforderung an das Alterungsverhalten umweltverträg licherHydraulikflüssigkeiten im Vergleich zu Mineralöl


329


006


Da umweltverträgliche Hydraulikflüssigkeiten, vor a llem auf Rapsölbasis, den Alterungstest nach DIN 51587 nicht bestehen, müssen andere Prüfmethoden entwickelt werden. So darf die Neutralisierungszahl in diesem Test nac h 1000 h Versuchsdauer bei 95 °C um max. 2 mg KOH/g angestie gen sein. Mit rapsölbasischen Produkten wurde dieser Wert ber eits nach 50 h erreicht.


330


006


Zur Prüfung des Alterungsverhaltens bei natürlichen und synthetischen Estern wird ein abgewandelter Baader- Test nach DIN 51554 durchgeführt. Für synthetische Esteröle e rfolgt dies bei 110 °C und für Rapsöle bei 95 °C. Nach einer Ve rsuchsdauer von 72 h darf die Viskosität infolge der Alterung u m 20 % zugenommen haben.

In einer Tafel werden die Anforderungen an das Alte rungs-verhalten umweltverträglicher Hydrauliköle zusammen gefasst. Inzwischen wurde bestätigt, dass die genannten Verf ahren brauchbar sind.


331


006

HLPMineralöl

HEESSynthetische

Ester

HETGNatürliche Ester

(Rapsöl)

HEPGPolyglykol

Alterungsverhalten nachDIN 51587

Zunahme der NZ nach 1000 hbei 95 °C max. 2 – – 2

Alterungsverhalten nachDIN 51554 (Baader-Test)

bei 110 °C, 72 hViskositätsverhalten, %, max. – 20 – –

bei 95 °C, 72 hViskositätsverhalten, %, max. – – 20 –


Anforderung an das Alterungsverhalten umweltverträg licher Hydraulikflüssigkeiten im Vergleich zu Mineralöl


332


006

Verhalten/Eigenschaften von Hydraulikölen - 1Mineralöl Wasserlösliche

ProduktePflanzliches

RapsölPrüfung nach

ISO Viskositätsklassenach DIN 51519 ISO VG 32 ISO VG 32 ISO VG 32

Wassergefährdungsklasse 2 0 0

Verhalten gegenüber Mineralöl – nicht mischbar mischbar

Kinematische Viskositätbei -20 °Cbei 0 °Cbei 40 °Cbei 40 °Cbei 100 °C

mm2/smax.max.max.min.min.

–42035,029,05,0

15003003030

6 – 7

–20035358

DIN 51550in Verbindungmit DIN 51561DIN 51562 Teil 1oder DIN 5169

Pourpoint gleichoder tiefer als °C -18 -40 bis 50 < -40 DIN ISO 3016

Flammpunkt höher als °C 175 200 300 DIN ISO 2592

Gehalt an ungelösten Stoffenangegeben als Massenanteil % < 0,03 – < 0,03 DIN 51592

Wassergehalt angegeben alsMassenanteil % < 0,1 < 0,3 < 0,01 DIN ISO 3733

Korrosionseigenschaftengegenüber Stahl max. O – A O – A O – A DIN 51585

Korrosionswirkungauf Kupfer max. 2 – 100 A3 1 1 DIN 51759

AlterungsverhaltenZunahme derNeutralisationszahlnach 1000 h – g KOH/g

max. 2 – 0 – 2 nach < 50 Std. DIN 51587

Vergleich chemischer, physikalischer und technologischer Eigenschaften vonHydraulikölen aus unterschiedlichen Basisflüssigkeiten


333


006

Verhalten/Eigenschaften von Hydraulikölen - 2Mineralöl Wasserlösliche

ProduktePflanzliches

RapsölPrüfung nach

ISO Viskositätsklassenach DIN 51519 ISO VG 32 ISO VG 32 ISO VG 32

Verhalten gegen den DichtungswerkstoffSRE-NBR nach DIN 51538 Teil 1nach 7 Tagen ± 2 h bei (100 ± 1) °C

relative Volumenänderung % 0 bis 12 -3 (400 h/80 °C ) +4 DIN 53521

Änderung der Shore-A-Härte 0 bis 7 0 -4 DIN 53521 inVerbindung mitDIN 53505

Luftabscheidevermögenin min bei 50 °C max. 5 2 - 5 7 DIN 51381

Schaumverhalten bei 25 °C bei 95 °C bei 25 °C nach 95 °C

mlmax.max.max.

150/075/0150/0

300/050/0

300/0

90/030/070/0

DIN 51566

Demulgiervermögen inmin bei 54 °C max. 40 – 20 DIN 51599

Mechanische Prüfung in derFZG-Zahnrad-Verspannungs-Prüfmaschine Schadenskraftstufe min. 10 11 bis < 12 < 12 DIN 51354 Teil 2

Mechanische Prüfung in derFlügelzellenpumpe (mg Abrieb) Ring Flügel

12030

105

1010

Vergleich chemischer, physikalischer und technologischer Eigenschaften vonHydraulikölen aus unterschiedlichen Basisflüssigkeiten


334


006

Es ist bekannt, daß sich die chemische Struktur, di e Viskositätsowie auftretende Wechselwirkungen mit Additiven au f dasVerhalten einer Flüssigkeit gegenüber Dichtungswerk stoffenauswirken. Hier können nicht-mineralölbasische Flüs sigkeitenvon Mineralölen abweichende, auch schlechtere, Verh altens-weisen aufweisen. Dabei ist zu bedenken, daß die wä hrend desbetrieblichen Einsatzes eintretenden Veränderungen sich aufdieses Verhalten auswirken können. Daher ist es erf orderlich,vor dem Einsatz biologisch leicht abbaubarer Schmie rstoffe– vor allem wenn nur Erfahrungen mit Mineralöl vorl iegen –mit den entsprechenden Formulierungen Quellversuchedurchzuführen, um die geeignete Gummiqualität zu fi nden.

Hinweise für die Wahl geeigneter Dichtungsmateriali en imZusammenhang mit biologisch schnell abbaubaren Schm ier-stoffen geben die folgenden Tafeln.


335


006

Verträglichkeit mit DichtungswerkstoffenHinweise zur Wahl von Dichtungsmaterialien - 1

Empfohlene Gebrauchselastomere für biologisch schnel l abbaubareHydrauliköle ISO VG 32 bis 68


336


006

Vorschläge für Dichtungsmaterialien in biologisch a bbaubaren Hydraulikflüssigkeiten nach DIN 51524

Klasseneinteilung biologisch abbaubarer Hydraulikfl üssigkeitenlt. Neufassung der DIN-Norm 51524

bis 80 °C über 80 °C

Polyglykolflüssigkeiten HPG NBR (1), H-NBR,FKM (2), AU (3)

H-NBR, FKM (2),

Pflanzliche Öle HTG NBR, H-NBR, AU entfällt da Einsatzbereiche der HTG-Öleauf 80 °C begrenzt wurde

Synthetische Öle HE NBR (1), H-NBR,AU (1), FKM

H-NBR (1), AU (1), FKM (2)

(1)(2)(3)

im Einzelfall prüfen, Einsetzbarkeit ist von Materialaufbau abhängignur periodisch vernetzte FKM-Typennach Einzelfallüberprüfung bis 60 °C einsetzbar


337


006

Tabelle zur Vorauswahl von DichtungswerkstoffenElastomer

Hydraulik-Druckflüssigkeit

NBRX-NBR

H-NBRP/S AU FPM 1

FPM 2EPDMSBR

Mineralöl + + + + –

HPG * + – FPM 2+

absolutmineralölfrei

HTG + + + + –HE +* nur S-Typen + + –

Bremsflüssigkeit – – – –FPM 2 +

HFA + + +* + –

HFC + + +* FPM 1*FPM 2* *

HFD – – – + *

* mit Einschränkungen verwendbar (Vorprüfung notwendig) Durch die unterschiedliche Dichtungsverträglichkeit muß unterschieden werden zwischen: FPM 1 FPM 2 H-NBR (P) H-NBR (S)

– bisphemolisch vernetzten Werkstoffen– periodisch vernetzten Werkstoffen– periodisch vernetzten Werkstoffen– schwefelvernetzte Werkstoffe


338


006

Umweltzeichen

Umweltzeichen

• Allgemeines• Beispiele


339


006

UmweltzeichenAllgemeines

Zur Kennzeichnung umweltverträglicher Produkte verl eiht dasRAL (Institut für Gütesicherung und Kennzeichnung e .V.) das Umweltzeichen, im Volksmund auch „Blauer Engel“ gen annt.Dieses Zeichen soll den Verbraucher auch auf umwelt ver-trägliche Schmierstoffe und Arbeitsflüssigkeiten hin weisen. DasUmweltbundesamt führt dazu aus:

Der Vergabe des Umweltzeichens werden Qualitätsstan dardszugrunde gelegt, die oberhalb bestehender gesetzlic herVorschriften liegen.

Während gesetzliche Auflagen oft Maßstäbe enthalten , dievom größten Teil der Wirtschaft eingehalten werden können,orientieren sich die Vergabebedingungen für das Umw elt-zeichen an dem derzeit erreichbaren höchsten Stand d erTechnik.


340


006


Es entspricht der Logik des Verfahrens, dass mit de m Umwelt-zeichen ausgezeichnete Produkte, gemessen an verglei ch-baren üblichen, nur einen kleinen Marktanteil einne hmen.Die Vergabebedingungen des Umweltzeichens setzen so mitden jeweiligen Branchen realistische Maßstäbe für W eiter-entwicklungen und geben Auskünfte für zukunftsorient ierteInnovationen.

„Die Vergabebedingungen zum Umweltzeichen berück-sichtigen auch Anforderungen an Gebrauchstauglichke itund Sicherheit eines Produktes. Der Verbraucher sol l beiProdukten, die mit dem Umweltzeichen gekennzeichnet sind,von üblichen Qualitätseigenschaften ausgehen können .“


341


006


Das Umweltzeichen wird befristet für 3 Jahre ausgeg eben, eheeine Jury prüft, ob die Bedingungen für die Auszeic hnung nocherfüllt sind. Gegebenenfalls kann das Umweltzeichen zurückge-zogen oder verlängert werden. Alternativ können auc h dieAnforderungen an die Vergabe erhöht werden. Zur Fes tlegungder Vergabebedingungen organisiert das RAL eine Anh örungaller Interessentengruppen mit dem Umweltbundesamt (UPA).


342


006

Derzeit existieren die Vergaberichtlinien für folge nde Produkte:– Schmierstoffe für Motorsägen (RAL UZ-48)– Schmierstoffe und Schalöle (RAL UZ-64)– Hydrauliköle (RAL UZ-79)

Zur Vergabe des Umweltzeichens an Sägekettenöle wer dengeprüft

– Ökotoxikologische Eigenschaften– Technische Brauchbarkeit– Produktionsverfahren und -anlagen.


343


006

UmweltzeichenBeispiele


344


006

ECO-LABELS

Schweden Slovak RepublikPolenUngarn

Deutschland Österreich Frankreich Holland

Tschech. RepublikKatalonien (Spanien)

FinnlandSpanien


345


006


346


006

BIOLOGISCH SCHNELL ABBAUBARE SCHMIERSTOFFEUmweltzeichen

Europäische Aktivitäten


347


006



Europäisches Umweltzeichen

• Dezember 2004

• Sommer 2005

Beschluss der Europäischen Kommis-sion, ein europäisches Umweltzeichenfür Schmierstoffe zu schaffen

EC - European Eco-Label

Veröffentlichung des Dokuments2005/360/EC

http://europa.eu.int/comm/environment/

ecolabel/product/p_lubricants_en.htm


348


006



• Schmierstoffgruppen, für die das Umweltzeichen gelten soll:

• Hydrauliköle

• Sägekettenöle

• Schmierfette

• 2-Takt-Motorenöle

• Andere Verlustschmierstoffe

• Beton-Trennöle (Schalöle)

• Definition eines Schmieröls: Zubereitung aus Grundöl und Additiven


349


006



Kriterien, die für das Europäische Umweltzeichen erfüllt werden müssen:

6 Kriterien, für Zusammensetzung und technische Brauchbarkeit

– 1. Risikobewertung

– 2. Wassergefährdung (Toxizität)

– 3. Biol. Abbaubarkeit und Potential zur Bio-Akkumulation

– 4. Ausschluss spezieller Substanzen

– 5. Erneuerbare Rohstoffe

– 6. Technische Brauchbarkeit


350


006



2. Wassergefährdung (Toxizität) - 1 (Kriterium 2.1)

• Zur Beurteilung der Wassergefährdung (Toxizität) können zwei Vorgehensweisen beschritten werden:

– Kriterium 2.1.: Anforderung an Zubereitung sowie Hauptkomponenten

– Kriterium 2.2.: Anforderung an jeden einzelnen Bestandteil der Zubereitung

• Für leicht wasserlösliche Bestandteile kann die WAF-Methode verwendet werden. WAF = Water AccomodatedFraction

• Ausnahmen in speziellen Fällen sind möglich.


351


006



2. Wassergefährdung - 2 (Toxizität ) (Kriterium 2.1)

Gültig nur für Schmierfettee, deren Verdicker eine Bio-Abbaubarkeit > 70 % im OECD 302 C Test oder von > 20 %, aber < 60 % nach 28 Tagen im OECD 301 Test (Sauerstoffverbrauch und CO2-Bildung) aufweisen

Zubereitung und Hauptkomponenten (> 5 % Gew. %) müssen geprüft werden und folgende Grenzwerte einhalten:


352


006



2. Wassergefährdung - 3 (Toxizität) (Kriterium 2.2)• Daten zur Wassergefährdung (Toxizität) für Algen und Daphnien müssen für Komponenten ermittelt werden, die für die Zubereitung verwendet werden

• Kriterium 2.2 soll den Anteil schädlicher oder toxischer Substanzen, welche in der Zubereitung erlaubt sind, minimieren.


353


006



3. Biologische Abbaubarkeit und Bio-Akkumulations-Potential - 1• Der Schmierstoff sollte keine Substanzen enthalten, die nicht biologisch abbaubar sind, oder die ein Potential zur Bio-Akku-mulation in der Umwelt besitzen

• Schmierstoffe dürfen eine oder mehrere Substanzen mit folgenden Eigenschaften enthalten,- Nicht biologisch abbaubar aber kein Potential zur Bio-Akku-mulation

- Eigene, innewohnende biologische Abbaubarkeit durch Aerobier- Spät eintretende biologische Abbaubarkeit durch Aerobier

solange bestimmte kumulative Konzentrationen nicht überschritten werden.


354


006



3. Biologische Abbaubarkeit und Bio-Akkumulations-Potential - 2

Kummulative Grenzwerte zur Biologischen Abbaubarkeit


355


006



3. Biologische Abbaubarkeit und Bio-Akkumulations-Potential - 3

Bio-Akkumulations-Potential• Substanzen, die letztendlich biologisch abbaubar sind und nicht als

toxisch oder sehr toxisch eingestuft werden, werden als ohne Bio-Akkumulations-Potential eingestuft

• Eine Substanz wird ebenfalls als ohne Bio-Akkumulations-Potential eingestuft, wenn folgendes zutrifft: – Molekülmasse > 800 Daltons– Moleküldurchmesser > 1,5 nm– Oktanol-Wasser-Verhältnis-Koeffizient < 3 oder > 7 (OECD 107,

117 oder 123) – Gemessener BCF-Wert < 100 (OECD 305)


356


006



4. Ausschluss bestimmter Substanzen

Die folgenden Substanzen dürfen in der Schmierstoff-Zubereitung nicht verwendet werden:

• Substanzen, die in der OSPAR-Liste aufgeführt sind

• Organische Halogene

• Nitrit-Verbindungen

• Metalle und Metallverbindungen

Ausnahmen: Natrium, Kalzium und Kalium

Zusätzlich für Schmierfette:Lithium - und Aluminiumverbindungen


357


006



5. Erneuerbare Rohstoffe - 1

Der Schmierstoff soll den folgenden aus erneuerbaren Rohstoffen stammenden Kohlenstoffgehalt aufweisen:

• > 50 % Hydrauliköle

• > 45 % Schmierfette

• > 70 % Sägekettenöle, Beton-Trennöle u.a. Verlust-schmierstoffe

• > 50 % für 2-Takt-Motorenöle


358


006



5. Erneuerbare Rohstoffe - 2

Berechnung des Kohlenstoffgehaltes:

• Komponente A

plus

• Komponente B

plus

• usw.

Der Kohlenstoffgehalt aus erneuerbaren Rohstoffen bedeutet Massen-% von

(Zahl der Kohlenstoffatome in Komponente A in pflanz-lichen + tierischen Ölen dividiert durch die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome in Komponente A)

(Zahl der Kohlenstoffatome in Komponente B in pflanz-lichen + tierischen Ölen dividiert durch die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome in Komponente B)


359


006



6. Technische Kriterien

• Um das Eco-Label zu bekommen, müssen die Schmierstoffgruppen relevante technische Anforderungen erfüllen.

• Für manche Produktgruppen sind die Anforderungen in Normen definiert. In anderen nicht. Dann müssen Anforderungen erfüllt werden, die als „fit for purpose“ bezeichnet werden.

• Hydrauliköle (ISO 15380)

• Schmierfette (fit for purpose)

• Sägekettenöle (RAL-UZ 48 für Blauen Engel)

• Beton-Trennöle (fit for purpose)

• Andere Verlustschmierstoffe (fit for purpose)

• 2-Takt-Motorenöle (MNNA TC-W 3)


360


006



• Zwei spezielle Ziele wurden für das Europäische Umweltzeichen definiert:

- Herabsetzung der Beeinträchtigung von Wasser und Böden durch den Eintrag von Schmierstoffen

- Verringerung von CO2-Emissionen in die Atmospäre

• Das Europäische Umweltzeichen basiert auf bestehenden Umwelt-zeichen verschiedener europäischer Länder:

– Deutschland (Blauer Engel)

– Schweden (Schwedische Norm)

– Nordische Länder (Weißer Schwan)

– Frankreich

– Holland

– Österreich


361


006

Vergaberichtlinien für Umweltzeichen UZ-48

A. Ökotoxikologische Eigenschaften1. Verbotene Inhaltsstoffe

Gefahrstoffe nach Gefahrstoff-VOGefährliche Stoffe nach dem ChemGStoffe mit WGK ≥ 2NitratOrganisch gebundenes Chlor

2. Grundöl-Anforderungen– In mehr als 70 % abbaubar (alle Stoffe mit > 5 % Anteil)

Teste: MITI, AFNOR, STURM, Closed Bottle; CECL33 T82– WGK < 1

Geprüft durch SäugetiertoxizitätAkute FischtoxizitätAkute DaphnientoxizitätAkute Bakterientoxizität

3. Additiv-Anforderungen– Summe des Additiv-Anteils ≤ 5 Gew.-%– Jedes Additiv potentiell abbaubar (> 20 % im Zahn-Wellens-Test)– Toxikologisches Verhalten (Fisch-, Bakterientoxizität, Wachstumshennung bei Pfauen)– Mobilitätstest (Immobilität im Erdreich)

B. Technische Brauchbarkeit– Verschleißverhalten– Kälteverhalten– Verhalten gegenüber KontaktmaterialienVerschmutzungsneigung (Verharzen)– Flammpunkt– Geprüft durch “Kuratorium für Waldarbeit und Forsttechnik (KWF)“

C. Produktionsverfahren und -anlagenBeurteilung, ob bei Produktion eine Kontaminierung mit toxikologisch bedenklichen Stoffenausgeschlossen ist.Geprüft durch “Landesamt für Natur, Umwelt und Landesentwicklung“


362


006

Anforderungen an biologisch schnell abbaubareHydraulikflüssigkeiten zur Erlangung des Umweltzeic hens

UZ-791. Konzentration gefährlicher Inhaltsstoffe unterhalb der Grenzwerte

(§ 4 Gefahrstoff VO).2. Keine Inhaltsstoffe, die wie folgt eingestuft werden:

2.1. Gefährlich nach § 14 Chem. G.2.2. WGK 2 oder 3 nach TRGS 220.

3. Keine organischen Halogen- und Nitratverbindungen keine metallischenVerbindungen (Ausnahme max. 0,01 Gew.-% Ca).

4. Erfüllung folgender Anforderungen an Abbaubarkeit und ökotoxische W irkungder Inhaltsstoffe:

4.1. Biologisch nicht abbaubare Inhaltsstoffe max. 2 Gew.-%. Diese Stoffedürfen kein Bioakkumulationspotenzial besitzen und nichtbakterientoxisch wirken.

4.2. Potential abbaubare Inhaltsstoffe max. 5 Gew.-%. Bei Polymeren istderen Immobilität nachzuweisen (Wasserlöslichkeit < 1 mg/l).Abbaubarkeit bei 20 °C (Zahn-Wellens-Test) keine ök otoxikologischeBedenken, d. h.Nicht sehr giftig gegenüber aquatischen Organismen und Bioakku-mulationspotential.Keine oder nur mäßig toxische Wirkung auf höhere Pflanzen.

4.3. Bei verbleibender Produktmenge muß jeder einzelne Inhaltsstoff zumindestens 70 % abbaubar sein (bei 80 % in CEC L-33-T-82 oderBODIS-Test).

5. Leserliche Angabe des jewiligen Abfallschlüssels gemäß Abfallartenkatalogder Länderabfallgemeinschaft Abfall (LAGA).

6. Verbrauchte Hydraulikflüssigkeiten sind von den Herstellern zurückzunehmenund zu entsorgen.

7. Hinweise zur Gebrauchstauglichkeit und zur Umstellung von Anlagen gemäßVDMA-Einheitsblätter.

8. Angabe der Einsatzbereiche der Hydraulikflüssigkeiten


363


006

UmweltzeichenBeispiele

Anforderungen an biologisch abbaubare Schmierstoffeund Hydraulikflüssigkeiten


364


006


Biologische Abbaubarkeit vonGebrauchtölen


365


006

�� Abbaubarkeit verschiedener Grundöle

�� Abbaubarkeit von Hydraulikölen und Motorenölen

�� Abbaubarkeit von Hydraulikölen in Hydraulikanlagen– Baumaschinen– Fahrzeuge und Industrie

�� Abbaubarkeit von Mischungen mit ZnDDP-haltigen Ölen


366


006

13

2

40 - 50 %

1

3 2

80 - 90 %

1

3

2

60 - 70 %

1

3

90 - 100 %

Mineralöl Hydrocracköl

Ester Pflanzenöl

Typischer Abbau innerhalb von 21 Tagen (CEC-L-33-A- 93 Methode)

biologisch abgebaut teilweise abgebaut noch nicht ab gebaut321


367


006



368


006

AggregatFlüssigkeits-

volumen[l]

Betriebsstundender Ölprobe

[h]

System-temperaturen

[°C]

Abbaubarkeit

[%]

Tragraupe 200 2300 bis 70 89.7

Liebherr R 912 180 2100 bis 95 90,2

KellerDrehbohrgerät

180 2000 bis 70 91,8

Tragraupe 200 2100 bis 70 93,0

Abbaubarkeit nach CEC-Test eines gebrauchten Hydrau likölsauf Rapsölbasis in verschiedenen Aggregaten

(E. Remmele, B. Widmann, B. Wachs)


369


006

Muster AProbekennzeichnung

biolog. Abbaub.nach CEC (%)

V40

(mm 2/s)NZ

(mg KOH/g)

Frischöl 98 42,5 0,90

LKW nach 1 Wochenach 5 Wochennach 8 Wochennach 22 Wochennach 33 Wochennach 46 Wochennach 63 Wochennach 81 Wochennach 96 Wochen

979690889297

(100)9797

41,141,341,442,041,841,841,942,5

0,790,710,810,810,920,991,011,21

Allzweckfahrzeug nach 1 Wochenach 5 Wochennach 8 Wochennach 22 Wochennach 33 Wochennach 46 Wochennach 58 Wochennach 82 Wochennach 96 Wochen

929590848996

(100)8591

41,942,240,642,343,043,742,943,3

0,620,720,520,660,820,880,780,98

FilterpressenPresse I nach 16 Wochen

nach 37 Wochen95,598

42,042,5

0,971,15

Presse II nach 16 Wochennach 37 Wochen

94,595

42,443,0

0,900,94


370


006


Biologische Abbaubarkeit nach CEC-L 33-T-82von Mischungen aus HLP- und HEES-Öl

> 90100 % HEES

7690 % HEES / 10 % HLP

7250 % HEES / 50 % HLP

52100 % HLP (Zn-haltig)Biologische Abbaubarkeit (%)


371


006

Standardisierung und Normung

Normung und Standardisierung

• VDMA Einheitsblätter 24568 und 24569• Ö-Norm C 2027


372


006

Die Vergaberichtlinien für das Umweltzeichen für Hy drauliköle werden auch eine Prüfung der technischen Brauchbarkeit enthalte n. Dazu ist es sinnvoll die Mindestanforderungen an biologisch schnell abba ubare Hydrauliköle zu normen, für die die Werte für Hydrauliköle HLP nach DIN 51524 zugrunde gelegt werden.

Genormt wurden die Mindestanforderungen für die fo lgenden Flüssigkeiten nach DIN ISO 15380:

– Polyglykolen – HEPG– Pflanzlichen und/oder tierischen Ölen – HETG– Synthetischen Estern – HEES – Polyalphaoloefine und andere HEPR

Genormt wurden die Viskositäten ISO VG 22, 32, 46 u nd 68


373


006


374


006


375


006


376


006

W e c h s e l d e rD ru c k f lü s s ig k e it

E ig n u n g d e r A n la g e fü r d e n E in s a tz v o nu m w e lts c h o n e n d e n D r u c k f lü s s ig k e ite n is t z u p rü f e n h in s ic h t l ic h

M a ß n a h m e n b e im u n d n a c h d e m W e c h s e l

v o n z u T a n k - 3 ) , 4 )

T e m p e ra tu rD ic h tu n g e n ,K u n s t s t o f fe ,K le b s to f f e

M e ta l l i s c h e W e r k s t o f fe F i l te re le m e n te 7 ) A n s t r ic h e V e r b le ib e n d e sR e s tv o lu m e n 8 )

m a x .

W e c h s e l- I n te rv a l l Ö l W e c h s e l- In te r v a l lF i l t e r

H LH L PH V L P

H L P D 1 )

H D M o t o r e n ö le

H E T G - 1 0 °C b is+ 7 0 °C

G e b ra u c h s -e la s to m e re 5 )

K u n s t s t o f fe u n dlö s b a re K le b e -v e rb in d u n g e n

B le i , Z in n , Z in kZ u v e rm e id e n s in d B le i , Z in n , Z in k inf re ie r F o rm . L e g ie ru n g e n d ie s e r M e ta l les in d im Z u s a m m e n h a n g m i t g e a lt e r te nF lü s s ig k e ite n u n d b e i h ö h e re nT e m p e ra t u r e n k o r ro s io n s g e f ä h r d e t . 6 )

F il te re le m e n te

N ic h t b e s t ä n d ig :v e rz in k teF i l te re le m e n te

V e r t rä g l ic h k e itm it F a r b a n s t r ic h

2 %D ie s is t d u r c hs o r g f ä l t ig e s E n t -le e r e n u n d S p ü le nd e r A n la g e s ic h e r -z u s te l le n

1 %

W e c h s e lin te r v a l le s in da n la g e - u n d e in s a tz b e z o g e nm it d e m F lü s s ig k e it s h e r s t e l le rf e s t z u le g e n .Z u r F e s t le g u n g d ie s e rW e c h s e lin te r v a l le s in db e g le i t e n d e U n t e r s u c h u n g e nb e is p ie ls w e is e d e s W a s s e r -g e h a lte s u n d d e r F e s ts to f f v e r -s c h m u tz u n g s o w ie d e rV is k o s itä t , N Z , I R u n dS p e k t r a la n a ly s e n o tw e n d ig

F i l t e r w e c h s e l b e iU m s te l lu n g u n dn a c h 5 0 S t u n d e n .D ie w e it e re nW e c h s e l m ü s s e na n la g e n - u n de in s a t z b e z o g e nfe s tg e le g t w e r d e n .

H LH L PH V L P

H L P D 1 )


H E E S - 2 0 °C b is+ 8 0 °C



B le i , Z in n , Z in kZ u v e rm e id e n s in d B le i , Z in n , Z in k inf re ie r F o rm . L e g ie ru n g e n d ie s e r M e ta l les in d im Z u s a m m e n h a n g m i t g e a lt e r te nF lü s s ig k e ite n u n d b e i h ö h e re nT e m p e ra t u r e n k o r ro s io n s g e f ä h r d e t . 6 )

F il te re le m e n te

N ic h t b e s t ä n d ig :P a p ie r f i lt e re le m e n teu n d v e r z in k t e F il te r -e le m e n te


2 %D ie s is t d u r c hs o r g f ä l t ig e s E n t -le e r e n u n d S p ü le nd e r A n la g e s ic h e r -z u s te l le n

1 %


F i l t e r w e c h s e l b e iU m s te l lu n g u n dn a c h 5 0 S t u n d e n .D ie w e it e re nW e c h s e l m ü s s e na n la g e n - u n de in s a t z b e z o g e nfe s tg e le g t w e r d e n .

H LH L PH V L P

H L P D 1 )


H E P G 2 ) - 2 0 °C b is+ 8 0 °C



N ic h t b e s tä n d igz .B .P o ly c a r b o n a teP o ly m e th a c ry la te

R e ib u n g s p a a ru n g e n m it A lu m in iu mB le i, Z in n , Z in kZ u v e rm e id e n s in d B le i , Z in n , Z in k inf re ie r F o rm u n d R e ib u n g s p a a r u n g e nm it A lu m in iu m . L e g ie ru n g e n d ie s e rM e ta l le s in d im Z u s a m m e n h a n g m itg e a lt e r te n F lü s s ig k e i te n u n d b e ih ö h e re n T e m p e ra tu r e n k o r ro s io n s -g e f ä h r d e t . 6 )

F il te re le m e n teS a u g f i l te r

N ic h t b e s t ä n d ig :P a p ie r f i lt e re le m e n teu n d v e r z in k t e F il te r -e le m e n te


1 %D ie s is t d u r c hs o r g f ä l t ig e s E n t -le e r e n u n d m e h r -m a l ig e s S p ü le nd e r A n la g e s ic h e r -z u s te l le n

0 , 5 %


F i l t e r w e c h s e l b e iU m s te l lu n g u n dn a c h 5 0 S t u n d e n .D ie w e it e re nW e c h s e l m ü s s e na n la g e n - u n de in s a t z b e z o g e nfe s tg e le g t w e r d e n .H ö h e r e M in e ra lö l -a n t e i le v e rk ü rz e nd ie W e c h s e l in te r -v a l le

H i n w e is : B e i W e c h s e l v o n H E T G u n d H E E S a u f H P G i s t w ie b e i W e c h s e l v o n H L / H L P /H L P D a u f H E P G z u v e r fa h r e n

1 ) H L P D i s t k e in e g e n o r m t e B e z e ic h n u n g2 ) D ic h t e > 1 g /m l e r f o r d e r t R e d u z ie r u n g d e r m a x . z u lä s s ig e n D r e h z a h l s e lb s ta n s a u g e n d e r P u m p e n u m c a . 2 0 %3 ) H ö h e r e T e m p e r a t u r e n b e e in f lu s s e n d ie D ic h t u n g s v e r t r ä g l ic h k e i t u n d d a s A l te r u n g s v e rh a l t e n u n g ü n s tig .4 ) I n H y d r o s y s te m e n k ö n n e n k u r z f r i s t ig u n d ö r t l i c h b is z u 2 5 °C h ö h e r e T e m p e r a t u r e n a u ft r e te n .5 ) E m p f o h le n e G e b r a u c h s e la s to m e r e : s ie h e T a b e lle 26 ) Z u r Z e i t g ib t e s n o c h k e i n e a n e r k a n n te n V e r fa h r e n z u r B e u r te i lu n g .7 ) F r e ig a b e v o m H e r s t e l le r e in h o le n8 ) D ie A n z a h l d e r S p ü lv o rg ä n g e is t a n la g e n s p e z i f i s c h . B e i d e n g e n a n n te n R e s t v o lu m e n s i n d F i l t r ie r b a r k e i ts - u n d S c h a u m p r o b le m e m ö g l ic h .


377


006

Öltemperatur

Druck-flüssigkeit

< 69 °C < 80 °C < 100 °C < 120 °C

HETG AUNBR

HNBRFPM

AU *)

NBRHNBRFPM

––––

––––

HEES AUNBR *)

HNBR *)

FPM

AU *)

NBR *)

HNBR *)

FPM

–––

FPM

–––

FPM*)

HEPG AU *)

NBR *)

HNBRFPM

–NBR *)

HNBRFPM

––

HNBRFPM*)

––

HNBRFPM*)

*) Bei überwiegend dynamisch beanspruchten Dichtungen ist deren Einsatz im Einzelfall zu prüfen

AUNBRHNBRFPM

= Polyurethan= Nitril-Butadien-Kautschuk= hydriertes NBR= Fluorkautschuk


378


006

Ö-Norm C 2027

Seit September 1995 existieren die beiden folgenden Ö-Normen für biologisch schnell abbaubare Hydraulik öle:

�� ÖNORM C 2027, Teil 4: Hydrauliköle HETG.Umweltschonende Hydraulikflüssigkeiten auf Basis pflanzlicher oder tierischer Triglyceride.

�� ÖNORM C 2027, Teil 5: Hydrauliköle HEES.Umweltschonende Hydraulikflüssigkeiten auf Basis synthetischer Ester.

Die Mindestanforderungen an Hydrauliköle HETG und H EES zeigen die Tafeln.


379


006


380


006


381


006

Entsorgung schnell abbaubarer Schmierstoffe

�� Allgemeines

�� Polyalkylenglykol

�� Synthetische Ester

�� Rapsöl


382


006

Hinsichtlich der Entsorgung biologisch leicht abbaubarer Schmierstoffe sind die Regelungen und Richtlinien des Abfallgesetzes und der Altölverordnung zu beachten.


383


006

Nach dem Altölgesetz wird Altöl wie folgt definiert :

– gebraucht: kein, Transportschäden, überlagerte Öle– flüssig/halbflüssig Rohöl

aber Fehlchargen, kein Heizöl S, kein Schmierfett Grenze: Pumpfähigkeit oder Test nach TRbF 003 Nr. 3

– ganz oder teilweise: Grenze oben: 100 %Grenze unten: theoretisch Nachweisgrenze (ca. 1 ppm ) praktisch <20 ppm

– Rückstände: ölhaltige Ablagerungen, solange pumpbar– Mineralöl/Syntheseöl: Gemisch von Kohlenwasserstof fen

Defin. Kohlenwasserstoffe (Isoparaffine) Esteröle, Etheröle (Syntheseöl)

– Vegetabile Öle (Pflanzenöle): kein Altöl


384


006

Bei der Entsorgung von Polyethylenglykol-Ölen gilt seine Einordnung als Altöl, das jedoch von Mineralölen getrennt gelagert werden muss. Die Entsorgung erfolgt gemäß den Empfehlungen der Tafel.


385


006

Entsorgung von PolyethylenglykolEigenschaften�� wassermischbar�� ausreichend oxidations-, nicht hydrolysestabil�� zählt als Syntheseöl zum Altöl i.S.d. Abfallgesetze s�� Heizwert unter 30 MJ/kg�� WGK 0 bis 1

Empfehlungen�� als Sonderabfall nach getrennter Lagerung entsorgen oder�� nach Genehmigung/Verdünnung in Kanalisation geben

Hinweise�� beim Einsatz als Brennstoffsubstitut geringen Heizw ert beachten�� Verdünnung 1:2000 (Kanalisation) bzw. 1:20000 (Gewä sser)


386


006

Auch für die Entsorgung von synthetischen Estern gilt deren Zuordnung zum Altöl.

Danach ergeben sich die Entsorgungsempfehlungen der Tafel.


387


006

Entsorgung von synthetischen EsternEigenschaften�� mineralöllöslich�� weitgehend oxidations- und hydrolysestabil�� enthält keine schädlichen Stoffe�� zählt als, Syntheseöl zum Altöl i.S.d. Abfallgesetz es�� Heizwert über 30 MJ/kg�� WGK 0 bis 1

Empfehlungen�� zur Aufarbeitung an geeignete Entsorgungsunternehme n

abgeben oder�� als Brennstoffsubstitut an Entsorgungsunternehmen a bgeben


388


006

Die Pflanzenöle sind kein Altöl, sondern gehören ge mäß der TA-Abfall zu den besonders überwachungsbedürftigen Produkten (Tafel). Deshalb sind sie als Sonderabfall zu entsorgen (Tafel). Wie die Tafel zeigt, fallen dabei Kosten zwischen 300 und 1.000 D M/t an. Sollten die zu entsorgenden rapsölbasischen Schmierstoffe – betriebsbedingt – mehr als 20 ppmMineralöl enthalten, können sie als Altöl eingeordn et und thermisch entsorgt werden. Die Kosten dafür liegen bei nur 130 – 160 DM/t.


389


006

Einordnung und Entsorgung - 1

Einordnung der Pflanzenöle nach der TA-Abfall�� Besonders überwachungsbedürftig 121 02: Pflanzenöle

�� Ölmühlen, Herstellung von Nahrungsfetten. Handel, t echnischeAnwendung vegetabiler Öle und Schmiermittel

�� Verwertungsprüfung vornehmenwenn negativ - Sonderabfall-Verbrennungsanlageals Entsorgung im Regelfall (Präferenzklasse 1)keine weitere Entsorgungsmöglichkeit vorgesehen

�� Hinweis: Der Begriff ”verdorbene Pflanzenöle” ist e rsetztdurch ”Pflanzenöle”


390


006


Entsorgung von Rapsöl

Eigenschaften�� mineralöllöslich�� Oxidations- u. Hydrolysestabilität nicht ausreichend�� zählt als natürliches Öl nicht zum Altöl i.S.d. Abf allgesetzes�� Heizwert über 30 MJ/kg�� WGK 0 bis 1

Empfehlungen�� als Sonderabfall an zugel. Verbrennungsanlage abgeb en�� nach Abtrennung von Schwermetallen

– Einsatz als chemischer Rohstoff/Vakuumdestillation– nach Spaltung als Ziehschmierstoff

�� mit betriebsbedingtem Mineralöl: therm. Nutzung�� Aufarbeitung mit geeigneten Verfahren


391


006


Vergleich der Entsorgungskosten für Pflanzenöle und für Altöl

AbfallgesetzAltöl-VO AbfBestVO

> 20 ppm Mineralöl(betriebsbedingt)

< 20 ppm Mineralöl

AltölBesonders

überwachungsbedürftigeAbfälle (> 500 kg/a)

TA-Abfall

Verbrennung (BImSchG) Sonderabfallverbrennung

Kosten130 – 160 DM/t

Kosten300 – 1000 DM/t


392


006

Entsorgung von Hydraulikölen

�� Abfallschlüssel gebrauchter Pflanzenöle

�� Hinweise zur Entsorgung

�� Rechtliche Rahmenbedingungen

�� Denkbare Entsorgungsmöglichkeiten


393


006

Abfallschlüssel für gebrauchte Pflanzenöle nach der AbfBestV

Abfallschlüssel Bezeichnung Herkunft

Obergruppe 1Abfälle pflanzlichen undtierischen Ursprungs sowievon Veredelungsprodukten

Gruppe 12Abfälle aus der Produktionpflanzlicher und tierischerFetterzeugnisse

Untergruppe 121 Produktion pflanzlicher undtierischer Öle

Abfallart 121 02 Pflanzenöle

Ölmühlen, Herstellung vonNahrungsfetten, Handel,technische Anwendungenvegetatibler Öle und Schmier-mittel


394


006

Gebrauchte Hydrauliköle auf Pflanzenölbasis nehmen demnach derzeit noch eine Sonderstellung ein gegenüber mineralölbasieren den Hydraulikölen, deren Verwertung und Entsorgung durch die Altölverordnung geregelt wird.Unter der Nr. 4.3 der TA Abfall wird die Möglichkei t der Verwertung allgemein definiert:"Die Abfallverwertung hat Vorrang vor der sonstigen Entsorgung, wenn siea) technisch möglich ist, b) die hierbei entstehenden Mehrkosten im Vergleich zu anderen

Verfahren der Entsorgung nicht unzumutbar sind undc) für die gewonnenen Stoffe oder Energie ein Markt vorhanden ist oder

insbesondere durch Beauftragung Dritter geschaffen werden kann".

Für die Entsorgung pflanzenölbasierender Schmiersto ffe wird in der TA Abfall mit Präferenzklasse 1 (Entsorgung im Regelfall) auf die Entsorgungsmöglichkeit in Verbrennungsanlagen für besonders überwachungsbedür ftige Abfälle hingewiesen.


395


006

Eine besondere Stellung in der TA Abfall nimmt das Vermischungsverbot ein. Demnach ist es grundsätzlich untersagt, Abfälle, di e verwertet oder behandelt werden sollen, auch wenn sie den selben Abfallschlü ssel aufweisen, zu vermischen. Ausnahmen bestehen, wenn dies im Auftra g oder nach Maßgabe des Betreibers der vorgesehenen Abfallentsorgungsan lage oder des Verwerters geschieht. Eine Vermischung mit Altöl (m ineralisch), was eine Verwertung oder Entsorgung des Abfalls nach der Alt ölverordnung zur Folge hätte, ist also nicht zulässig. Werden jedoch Pflan zenölen zum Erreichen einer bestimmten technischen Eigenschaft mineralöl- oder s ynthesölhaltige Additive zugesetzt, so erfolgt eine Verwertung oder Entsorgu ng nach der Altölverordnung.

Nach Möller (1993) zählt Pflanzenöl zum Altöl im Si nne des Abfallgesetzes, wenn es betriebsbedingt (zum Beispiel durch Undicht igkeiten) mit mehr als 20 ppm Mineralöl verunreinigt ist. Diese Aussage läßt si ch jedoch nicht durch andere Quellen belegen.


396


006

Sammlung� Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz� Bestimmungsverordnung besonders überwachungsbedürftige Abfälle� Verordnung über Verwertungs- und Beseitigungsnachweise� Abfallwirtschaftskonzept- und -bilanzverordnung� Verordnung zur Einführung des Europäischen Abfallkatalogs

Lagerung� Wasserhaushaltsgesetz� VO Anlagen zum Umgang mit wasser- gefährdenden Stoffen� Gewerbeordnung� VO brennbare Flüssigkeiten

Umgang� Chemikaliengesetz� Gefahrstoffverordnung

Transport� Gefahrgutverordnung Straße/ Eisenbahn� Gefahrgutverordnung Binnenschiffahrt� Transportgenehmigungsverordnung

Verwertung� Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz� Altölverordnung� Verordnung über Verwertungs- und Beseitigungsnachweise� Bundesimmisionsschutzgesetz

Beseitigung� Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz� Altölverordnung� Verordnung über Verwertungs- und Beseitigungsnachweise� Bundesimmisionsschutzgesetz

Rechtliche Rahmenbedingungen für Wiederverwendung, Verwertung und Entsorgung von Hydraulikölen auf Rapsölbasis


397


006

Anlagen zurBeseitigung

vonSonderabfall

Verbrennungin

zugelassenenAnlagen

Schmierstoff,Korrosions-

schutz

Kraftstoff-substitut inpflanzenöl-tauglichenMotoren

Umesterungzu PME

Aufarbeitungzu neuemGrundöl

ohne Aufarbeitung mit Aufarbeitung

Verwertungenergetisch oder stofflich

Beseitigung

Denkbare Entsorgungsmöglichkeiten für Hydraulikflüs sigkeitenauf Rapsölbasis

(E. Remmele, B. Widmann, B. Wachs. “Umweltverträglichkeit von Hydraulikölen auf Rapsölbasis beim Einsatz in mobilen Aggregaten sowie Möglichkeiten der Wiederverwendung, Verwertung und Entsorgung.“ Landtechnik Forschungsbericht, 1997)


398


006

Jährlich werden rund 1 Million Tonnen Schmierstoffe in der Bundesrepublik Deutschland eingesetzt. Die bei der Her-stellung, Anwendung und Entsorgung gegebenen ökolog ischen und ökonomischen Aspekte sind entsprechend zu beach ten, um möglicherweise eintretende Wirkungen auf Gesundh eit, Umwelt und Wirtschaftlichkeit zu optimieren.

Schmierstoffe sind entweder Kohlenwasserstoffgemisc he oder bestimmte chemische Verbindungsklassen, deren Eigen -schaften durch Zugabe von Additiven den Anforderunge n der Anwendung angepasst werden.


399


006

Die zunehmende Nutzung unserer Umwelt ohne Schadwirkung bedeutet, dass wir unser Verhalten, un sere Arbeitsmethoden, aber auch die verwendeten Produkte ändern müssen. In bezug auf die Schmierstoffe muss hieraus abgeleitet werden, Schmierstoffe vor allem für jene Einsatzzwecke gezielt umweltfreundlich zu formulier en, bei denen sie konstruktionsbedingt in Böden und Gewässe r gelangen können. Eine erhebliche Entlastung der Na tur wäre die Folge. Es gibt sogar Überlegungen, selbst dort umweltfreundliche Schmierstoffe zu verwenden, wo nu r bei Schäden oder Unfällen Schmierstoff in die Umwelt ge langt. Eine Möglichkeit der Formulierung umweltfreundliche r Schmierstoffe ist die Verwendung biologisch leicht abbaubarer Substanzen.


400


006

Biologisch leicht abbaubare, umweltfreundliche oder unbedenkliche Schmierstoffe, was auch immer diese B egriffe aussagen, sind in den letzten Jahren in Europa imme r mehr ins Rampenlicht gerückt.

Dies kommt nicht ganz von ungefähr, wenn man sich a usrechnet, welche Schmierstoffmengen jährlich durch Verlustsch mierung praktisch direkt in die Umwelt gelangen.

Dazu kommt noch die Dunkelziffer der bei Leckagen o der Schadensfällen (z. B. im Tunnelbau, bei Baumaschine n, bei Baggerschiffen etc.) auslaufenden Mengen Schmiersto ffe.


401


006

Nicht zuletzt deswegen hat auch der politische Druc k zugenommen, d. h. dass sowohl Hersteller wie Verbra ucher vermehrt dazu aufgefordert werden, umweltneutralere Alternativmöglichkeiten für solche Schmierstoffe zu suchen.

Es ist anzunehmen, dass zukünftig für gewisse Anwen dungs-bereiche gesetzliche Vorschriften erlassen werden, die vor-schreiben, solche neuartigen Schmierstoffe zu verwe nden.


402


006

Für neuartige bioabbaubare Schmierstoffe ist ein gr oßes Zukunftspotential vorhanden. Im Bereich der Kettensäge- und Hydraulikö le haben sie in Europa schon eine bedeutende Marktposition erreicht. Bei d en Schmierfetten steht diese Entwicklung noch fast am Anfang. Fast täglich finden sich jedoch neue Möglichkeiten für den Einsatz bioabbaubarer Schmier stoffe auch im Bereich der Schmierfette. Auch die Rohstofflieferanten haben diese Marktlücke erkannt und bieten in letzter Zeit häufig verbesserte Grundstoffe für die se Zwecke an. Verbunden mit dem Angebot der Additivindustrie wird es dem Fo rmulierungschemiker dadurch in Zukunft einfacher gemacht, optimale Lösu ngen anzubieten. Bei allen Applikationen werden die Praxisresultate der nächsten Zukunft wegweisend für den verbreiteteren Einsatz dieser Pr odukte sein, da der Vergleich mit Labortesten nicht immer aussagekräfti g ist.


403


006

Es muss aber davor gewarnt werden, in jedem Bereich unbedingt schnell biologisch abbaubare Schmierstoff e einsetzen zu wollen. Die Chemie der geeigneten Öle wird immer eine Grenze für die Anwendung solcher Schmierstoffe sein.

Der politische Druck und das zunehmende Umweltbewußtsein des Anwenders sollten jedoch zur Bereitschaft führen, einen aktiven Beitrag zum Umweltschutz zu leisten, auch wenn dafür ein höhere r Preis zu bezahlen ist.

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