⛽ Viskositätsindex (VI) von Ölen

Petrochemie PN-EN ISO 2909

Übersicht

Der Viskositätsindex (VI) ist eine dimensionslose Zahl, die die Änderung der Ölviskosität als Funktion der Temperatur definiert. Je höher der VI, desto geringer die Viskositätsänderung bei Temperaturänderung — das Öl behält stabilere Schmiereigenschaften sowohl bei niedrigen als auch hohen Temperaturen. Dieser Parameter hat grundlegende Bedeutung bei der Auswahl von Schmierölen für Anwendungen, die über einen weiten Temperaturbereich arbeiten.

Die VI-Berechnungsmethode wurde 1929 von Dean und Davis entwickelt und basiert auf dem Vergleich der Testviskosität mit den Viskositäten zweier Referenz-Ölserien — mit niedrigem (VI = 0, L-Serie) und hohem (VI = 100, H-Serie) Viskositätsindex — mit gleicher Viskosität bei 100°C. Die ISO 2909-Norm definiert zwei Verfahren: A (für VI ≤ 100) und B (für VI > 100), mit unterschiedlichen Berechnungsformeln.

Typische VI-Werte: naphthenische Öle (Gruppe I) — 80–100, raffinierte paraffinische Öle (Gruppe II) — 95–110, hydrogecrackte Öle (Gruppe III) — 120–140, PAO (Gruppe IV) — 130–160, synthetische Ester (Gruppe V) — 130–170. Moderne Mehrbereichsmotoröle (z.B. 5W-30) erreichen VI > 150 dank polymerer Viskositätsindex-Verbesserer (VII — Viscosity Index Improvers).

Der Viskositätsindex ist ein berechneter Parameter — er erfordert keine separate Prüfung, sondern ergibt sich aus kinematischen Viskositätsmessungen bei 40°C und 100°C nach PN-EN ISO 3104 (ASTM D445). Das Labor berechnet VI basierend auf in der Norm enthaltenen Tabellen oder unter Verwendung mathematischer Formeln.

Prinzip der Methode

Der Viskositätsindex wird aus zwei gemessenen kinematischen Viskositätswerten berechnet: v40 (bei 40°C) und v100 (bei 100°C).

Verfahren A (VI ≤ 100): VI = [(L - U) / (L - H)] × 100, wobei L = Viskosität bei 40°C von Öl mit VI = 0 und gleichem v100, H = Viskosität bei 40°C von Öl mit VI = 100 und gleichem v100, U = v40 des Testöls. Werte L und H werden aus Normtabellen abgelesen.

Verfahren B (VI > 100): VI = [(Antilog N) - 1] / 0,00715 + 100, wobei N = (log H - log U) / log v100. Diese Formel erweitert die VI-Skala über 100 ohne obere Grenze.

Anwendungen

• Klassifizierung von Grundölen (API-Gruppen I–V)
• Auswahl von Schmierölen für Mehrbereichsanwendungen (Motor, Getriebe)
• Qualitätskontrolle von Ölen in Produktion — Übereinstimmung mit TDS-Karten
• Bewertung der Wirksamkeit von Viskositätsmodifikatoren (VII) in Formulierungen
• Vergleich synthetischer und mineralischer Öle
• Prüfung der thermischen Stabilität von Ölen nach Alterung (VI-Änderung)
• OEM-Spezifikationen (z.B. VW, MB, BMW verlangen VI > bestimmte Werte)

Schlüsselparameter

Norm

Normnummer

PN-EN ISO 2909:2002

Titel (PL)

Przetwory naftowe — Obliczanie indeksu lepkosci na podstawie lepkosci kinematycznej

Title (EN)

Petroleum products — Calculation of viscosity index from kinematic viscosity

Schritt-für-Schritt-Verfahren

1. Viskositätsmessung bei 40°C

   Kinematische Viskosität der Ölprobe bei 40 ± 0,02°C nach PN-EN ISO 3104 messen. Min. 2 Bestimmungen durchführen, Wiederholbarkeit prüfen.

   ⏱ Zeit: 30–60 min • 🌡 Temperatur: 40°C

2. Viskositätsmessung bei 100°C

   Kinematische Viskosität derselben Probe bei 100 ± 0,02°C messen. Geeignete Kapillare verwenden (üblicherweise kleinerer Durchmesser als für 40°C).

   ⏱ Zeit: 30–60 min • 🌡 Temperatur: 100°C

3. Anwendbarkeitsbereichsprüfung

   Sicherstellen, dass v100 im Bereich 2–70 mm²/s liegt (Tabellen). Für v100 > 70 mm²/s in Norm angegebene Formeln anwenden.

4. L- und H-Werte aus Tabellen ablesen

   Basierend auf v100 aus Normtabellen Werte L (VI=0) und H (VI=100) ablesen, die Viskosität bei 40°C von Referenzölen entsprechen.

5. VI-Berechnung — Verfahren A

   Wenn v40 ≥ H: VI = [(L - U) / (L - H)] × 100, wobei U = gemessenes v40. Ergebnis auf ganze Zahl runden.

   ⏱ Zeit: 5 min

6. VI-Berechnung — Verfahren B

   Wenn v40 < H (VI > 100): N = (log H - log U) / log v100, VI = [(10^N - 1) / 0,00715] + 100.

   ⏱ Zeit: 5 min

7. Ergebnisverifizierung

   Berechneten VI mit erwartetem Wert für gegebenen Öltyp vergleichen. Große Abweichungen können auf Viskositätsmessfehler hinweisen.

8. Berichterstattung

   VI-Ergebnis als ganze Zahl (ohne Einheit) angeben. v40- und v100-Werte sowie Berechnungsmethode (A oder B) beifügen.

Erforderliche Geräte und Apparatur

Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien

Arbeitsschutz und Sicherheit

• Ölbad 100°C — Verbrennungsgefahr, Thermohandschuhe verwenden
• Testbenzin — leicht entzündlich, unter Abzug arbeiten
• Glaskapillaren — zerbrechlich, Schnittverletzungsgefahr bei Montage
• Ölproben — längeren Hautkontakt vermeiden, Handschuhe verwenden

Häufige Fragen