VSI - Verband Schmierstoff Industrie e.V.

Grundöle

Grundöle sind Basis und Hauptbestandteil von Schmierstoffen. Die Auswahl der Grundöle und der zusätzlichen Additive richtet sich nach dem Einsatzzweck des Schmierstoffes. Neben der Viskosität sind im Wesentlichen der Raffinationsgrad und der Umfang der Vorbehandlung entscheidend für die Auswahl.

Je nach Herstellverfahren unterscheidet man konventionell (durch Raffination aus Rohöl) gewonnene Mineralöle oder gezielt in chemischen Verfahren hergestellte Synthetischen Öle.

Der überwiegende Anteil der eingesetzten Grundöle stammt aus der Raffination von Rohöl (crude oil) und wird als Erstraffinat bezeichnet. Der Anteil der aus gebrauchten Schmierstoffen gewonnen Re-Raffinaten wächst seit Jahren deutlich. Die eingesammelten „Altöle“ werden in aufwendigen Prozessen wieder zu Grundölen hoher Qualität aufbereitet. Eine weitere Kategorie sind die in Syntheseverfahren aus Gas gewonnen Grundöle, die mit dem Kürzel  „GTL“ (Gas to Liquid) bezeichnet werden und deren Anteil am Grundölaufkommen ebenfalls wächst.

Die Treiber für Entwicklung von immer leistungsfähigeren Grundölen sind technischer und wirtschaftlicher Natur. Höhere technische Anforderungen an Schmierstoffe können nur mit höher spezifizierten Grundölen erfüllt werden. Um solche Anforderungen erfüllen zu können, müssen in den Raffinerien Prozesse durchlaufen werden, die es allerdings auch ermöglichen, andere vermarktbare Produkte als Grundöle herzustellen. Je nach Nachfrage kann also die Raffineriefahrweise angepasst werden und somit der Betrieb wirtschaftlich optimiert werden.

Global betrachtet wird das Gros der Grundöle für Schmierstoffe im automotiven Bereich verwendet. Deswegen wird durch diese Anforderungen auch die Entwicklung der Grundölqualitäten bestimmt. Die wesentlichen Treiber der Schmierstoffentwicklung sind die Forderungen nach Emissionsreduzierung, Verbrauchsreduzierung, Service- und Ölwechselintervallverlängerung und insgesamt längere Lebensdauer von Schmierstoff und Aggregat. Die daraus resultierenden Anforderungen für die Grundöle sind niedriger Schwefelgehalt, bessere thermische Stabilität, homogene Qualität und geringe Flüchtigkeit.

Für eine Einteilung der verschiedenen Grundölqualitäten hat sich die vom amerikanischen API (American Petroleum Institute) vorgenommene Klassifizierung bewährt:

Grundölkategorien nach API (American Petroleum Institute)
Gruppe Viskositätsindex (VI) Gesättigte Kohlenwasserstoffe (%) Schwefelgehalt (%) Beschreibung
I 80-120 <90 >0,03 Konventionell (Solvents)
II 80-120 >/=90 </=0,03 Erfordert Hydrierung
III >120 >/=90 </=0,03 Erfordert starke Hydrierung, oft auch besondere Einsatzstoffe
IV - - - PolyAlphaOlefine (PAO)
V - - - Alle anderen Grundöle, die nicht in Gruppe I-IV fallen, einschließlich andere Systhetics

Die Herstellung von Grundölen entsprechend der genannten API Gruppen erfordert mit der Gruppennummer steigenden Aufwand. Die prinzipiellen Verfahren und Vorgehensweisen werden nachfolgend beschrieben.

Gruppe I - Solvent Raffination:

Gruppe I-Grundöle sind die am wenigsten behandelten Öle. Sie können sowohl paraffinischer als auch naphtenischer Natur sein. Üblicherweise sind sie ein Gemisch verschiedener Kohlenwasserstoffketten mit geringer oder keiner Gleichartigkeit. Obwohl noch einige Motorenöle darauf basieren, werden sie üblicherweise für weniger anspruchsvolle Anwendungen eingesetzt.

Gruppe II – Hydrierung und Raffination:

Gruppe II-Grundöle sind gebräuchlich für derzeitige mineralische Motorenöle. Sie haben ein ausreichendes bis gutes Leistungsvermögen an Schmierstoffeigenschaften wie z. B. Verdampfungsneigung, Oxidationsbeständigkeit und Flammpunkt. Sie haben lediglich ausreichendes Leistungsverhalten in Bezug auf Pourpoint, Tieftemperaturviskosität und EP-Verschleiß.

Gruppe III – Hydrierung und Raffination:

Gruppe III-Grundöle werden der höchsten Stufe der Mineralölraffination unterzogen. Obwohl sie nicht „chemisch konstruiert“ sind, bieten sie über eine große Bandbreite von Eigenschaften ein gutes Leistungsvermögen sowie eine gute Stabilität und Gleichartigkeit der Moleküle. Additiviert werden sie als synthetische oder teilsynthetische Produkte vermarktet.

Gruppe IV – Chemische Reaktionen:

Gruppe IV-Grundöle sind chemisch konstruierte Grundstoffe. Polyalphaolefine (PAO's) sind ein gängiges Beispiel eines synthetischen Grundstoffes. Synthetics, d. h. additivierte synthetische Basiskomponenten, bieten ein ausgezeichnetes Leistungsvermögen hinsichtlich zahlreicher Schmierungseigenschaften. Sie besitzen eine sehr stabile chemische Zusammensetzung und sehr einheitliche Molekülketten. Gruppe IV-Grundöle werden zunehmend gebräuchlicher zur Formulierung synthetischer und teilsynthetischer Produkte für Auto- und Industrieanwendungen.

Gruppe V – Alle anderen Grundstoffe:

Gruppe V-Grundöle werden primär zur Herstellung von Additiven genutzt. Ester and Polyolester sind beides gebräuchliche Gruppe V-Grundstoffe zur Formulierung von Schmieröladditiven. Gruppe V-Öle werden üblicherweise nicht selbst als Grundöle eingesetzt sondern verleihen anderen Grundölen günstige Eigenschaften. Einige Beispiele für Gruppe V-Grundöle sind: Alkyliertes Naphthalen, Ester, Poly-alkylen-glykole, Silcone, Polybutene.

Die Märkte für die Grundöle der unterschiedlichen API-Gruppen verändern sich. Da der Gesamtbedarf an Schmierstoffen sich nicht nennenswert verändert, ergeben sich im Wesentlichen Verschiebungen zwischen den verschiedenen Gruppen.

Perspektive Gruppe I

Der „historische“ Anteil von ca. 60% am Gesamtmarkt für Grundöle wird bis 2020 um ca. 1/3 sinken. Es wird eine deutliche Verschiebung zu Gruppe II/III-Grundölen stattfinden. Entsprechend werden die Kapazitäten für die Gruppe I-Grundölherstellung reduziert bzw. konvertiert. Die Produktion von Gruppe I-Grundölen ist sehr stark abhängig von den eingesetzten Grundölen hinsichtlich der Qualität und des Ertrages des hergestellten Grundöles. Hier spielt auch die Verfügbarkeit der Rohöle eine Rolle, für die die Produktion ausgelegt war. Dieser Umstand erklärt auch die regionalen Unterschiede der angebotenen Qualitäten. Engpässe werden besonders für hochviskose Grundöle (Brightstock) erwartet. Diese Qualitäten werden eingesetzt zur Erzielung hoher Viskositäten (Temperatur, Last) und sind besonders für Anwendungen in Industrie- und Marineschmierstoffen gebräuchlich.

Perspektive Gruppen II/III

Die Nachfrage nach Gruppe II und höher steigt kontinuierlich. Es werden weltweit neue Produktionskapazitäten geschaffen, wobei der Kapazitätszuwachs in Asien tendenziell höher ist. Durch die zusätzlich eingesetzten Verfahren wird die Abhängigkeit vom eingesetzten Rohöl geringer; außerdem bieten die Verfahren höhere Flexibilität der Raffinerie bei der Erzeugung von Grundöl oder Kraftstoff (aus dem gleichen Einsatzprodukt). Durch die Behandlung wird eine größere Homogenität der Grundöle erreicht. Die regionalen Qualitätsunterschiede werden vermieden, wodurch die Produktströme von Gruppe II/III-Grundölen global werden. Die auftretenden regionalen Verschiebungen und Substitutionen werden von Marktmechanismen gesteuert werden. Gruppe III- und IV-Grundöle werden speziellen Anforderungen/höherwertigen Produkten vorbehalten bleiben.

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