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Was ist Varnish?

Wie Varnish entsteht: Varnish in Schmierölen ist gemäss ASTM D02.C01 WK27308 als dünne, harte, glänzende, ölunlösliche Ablagerung aus organischen Rückständen definiert, welche mittels Farbintensität bestimmt werden kann.

Schmierfähigkeit

Turbinenöle auf Mineralölbasis unterliegen auch während normalen Betriebsbedingungen einer natürlichen Ölalterung (Oxidation), welche polare Abbauprodukte (Moleküle) bildet – die sogenannten Varnish-Vorläufer. Diese polaren Moleküle sind der Ausgangspunkt für weitere Varnish-Bildung in Schmierölsystemen. Aus diesem Grund sind Schmierstoffe ein komplexes Gebilde aus Grundölen, Additiven (Ölzusätzen) und Verunreinigungen. Die Leistungsfähigkeit von Schmiermitteln zeichnet deren Fähigkeiten aus diese drei Komponenten in einem gesunden Gleichgewicht zu halten. Öl hat nur eine begrenzte Löslichkeit, was von vielen Faktoren wie Polarität der Moleküle, Verschmutzungsgrad, Temperatur, etc. abhängt. Bei schlechter Löslichkeit, können solche Moleküle nicht vom Öl gelöst werden, scheiden sich also ab und bilden Ablagerungen. Im Umkehrschluss können also Moleküle mit hoher Löslichkeit im Öl gelöst werden und Ablagerungen, wie Varnish, werden vermieden.

Verschmutzungsgrad

Mit zunehmendem Ölabbau nimmt das Lösevermögen der Öle ab. Ist der sogenannte Sättigungspunkt überschritten, kann das Öl keine Verschmutzungen mehr in gelöster Form aufnehmen und es bilden sich Ablagerungen.

Temperatur

Das Lösevermögen von Ölen steht in direkter Abhängigkeit mit der Temperatur. Mit sinkender Temperatur nimmt auch das Lösevermögen des Öls für Alterungsprodukte wie Varnish-Vorläufer und Varnish ab. Da Metalle von Natur aus polarer sind als Schmierstoffe, haften polare Abbauprodukte wie Varnish bevorzugt an metallischen Oberflächen und können dort zu Schäden führen. Erreicht der Gehalt von Varnish-Vorläufern nun die Sättigungsgrenze im Öl, kommt es zu Varnish-Ablagerungen, besonders an kühleren Punkten im Ölsystem.

Erscheinungsformen von Varnish

Auf den folgenden Abbildungen sind vier unterschiedliche Erscheinungsformen von Varnish dargestellt. Diese Beispiele orientieren sich an den gängigsten Erscheinungsformen, wie man sie in der Industrie oft antrifft und sind keinesfalls umfassend.

Der Varnish-Prozess

Es beginnt alles mit natürlicher Ölalterung (Oxidation).
Ölalterung ist eine unvermeidbarere chemische Reaktion zwischen dem Grundöl und dem Sauerstoff aus der Umgebungsluft – die Reaktion mit Sauerstoff nennt man Oxidation. Mit steigender Temperatur nimmt auch die Oxidation und somit die Ölalterung zu. Die Alterungsprodukte bleiben zuerst einmal im Öl gelöst. Während das Öl von wärmeren Stellen im System zu kühleren gefördert wird, z.B. vom Lager zu einem Kühler, ändert sich auch die Öltemperatur und die Alterungsprodukte verändern ihre physische Erscheinung von gelöster Form zu ungelöster, den sogenannten weichen Partikeln (Varnish-Vorläufer).
Sind Varnish-Vorläufer einmal vorhanden, agglomerieren diese und setzten sich aufgrund von ihrer Polarität bevorzugt an metallischen Oberflächen wie Ventilen, Pumpen etc. ab. Diese Ablagerungen führen gerne zu Fehlfunktionen oder Anfahrproblemen bei Maschinen und Anlagen.
In den meisten Fällen kann Varnish jedoch vom Öl wieder aufgenommen werden, wenn das Lösevermögen des Öles zunimmt.
Die nachfolgende Tabelle verdeutlicht die unterschiedlichen Stufen der Varnish-Bildung mittels farbähnlicher Darstellung der einzelnen Schritte im Varnish-Kreislauf.

Möglichkeiten um Varnish entgegenzuwirken

Man unterscheidet zwei Möglichkeiten Varnish zu entfernen: Die Entfernung von ungelösten Partikeln und die Entfernung von gelösten Partikeln und Varnish-Vorläufern.
Anti-Oxidatien (AO) werden den Ölen als integrierter Varnish-Schutz beigemischt und bestehen aus Aminen und Phenolen. Anti-Oxidatien hemmen die Oxidation und verzögern somit die Bildung von Varnish. Die AO-Pakete verlieren jedoch mit fortschreitender Ölalterung auch ihre Wirkung. Obwohl Amine und Phenole unabhängig voneinander die Oxidation hemmen, verstärkt sich dieser Oxidationsschutz bei gegenseitiger Anwesenheit. Während die AO-Packete von Hersteller und Öltypen sehr variiern können, bleibt der grundlegende Mechanismus des Ölschutzes bzw. der Ölalterung stets derselbe. Anti-Oxidatien werden verbraucht bzw. werden abgebaut und das Öl gelangt früher oder später an einen Punkt, an dem es gewechselt werden muss – spätestens, wenn alle OA-Additive aufgebraucht sind.

Für den ausführlichen Beitrag kontaktieren Sie bitte office@cofac.ch mit dem Stichwort "Fachbericht Varnish".

 

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