❄️ Scheinbare Viskosität CCS (tiefe Temperaturen)

Petrochemie ASTM D 5293

Übersicht

Der Kaltstartsimulator (Cold Cranking Simulator — CCS) ist ein Laborgerät, das die Bedingungen in einem Verbrennungsmotor beim Kaltstart nachbildet. Er misst die scheinbare Viskosität eines Motorenöls bei hohen Schubspannungen (~50 000 Pa) und hohen Schergeschwindigkeiten (~10⁴–10⁵ s⁻¹) bei Temperaturen von −5 °C bis −40 °C. Die CCS-Viskosität korreliert mit dem Verhalten des Öls beim Durchdrehen durch den Anlasser bei Frost — je niedriger die CCS-Viskosität, desto leichter der Motorstart.

Das Ergebnis der CCS-Prüfung ist einer von zwei Tieftemperaturparametern, die die SAE-Winterviskositätsklasse (z. B. 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W) nach der Spezifikation SAE J300 festlegen. Beispielsweise muss ein Öl der Klasse SAE 5W bei −30 °C eine CCS-Viskosität ≤6 600 mPa·s aufweisen. Der zweite Tieftemperaturparameter — die Pumpviskosität (MRV, ASTM D4684) — bewertet die Fähigkeit des Öls, die Ölpumpe zu erreichen.

Die CCS-Prüfung ist für jedes auf dem Markt angebotene Motorenöl verpflichtend. Sie wird von Raffinerielaboren, Ölherstellern (Shell, Castrol, Fuchs, Orlen Oil), Forschungsinstituten (INiG-PIB, ITS) und akkreditierten Laboren im Rahmen von Homologations- und Kontrollprüfungen durchgeführt. Das CCS-Ergebnis entscheidet darüber, unter welchen klimatischen Bedingungen das Öl sicher eingesetzt werden kann.

Das CCS-Gerät wurde von ASTM in Zusammenarbeit mit SAE entwickelt und wird hauptsächlich von der Cannon Instrument Company (USA) hergestellt. Moderne Modelle (CCS-2100, CCS-G6) ermöglichen die automatische Analyse von bis zu 30 Proben ohne Aufsicht des Bedieners.

SUCHSCHLÜSSEL KORRIGIERT (23.09.2026). Die Akkreditierungsumfänge schreiben diese Nummer mit Leerzeichen. Nach der Änderung zeigt der Reiter „Laboratoria“ (Labore) 1 Position bei 1 Labor.

Prinzip der Methode

Die Ölprobe wird in den ringförmigen Spalt zwischen einem rotierenden Rotor und einem feststehenden Stator gebracht, der auf die vorgegebene Prüftemperatur gekühlt ist. Der Rotor wird von einem Elektromotor mit konstantem Drehmoment angetrieben. Die Viskosität des Öls erzeugt einen Widerstand gegen die Drehung — je viskoser das Öl, desto langsamer dreht sich der Rotor. Die Drehzahl des Rotors wird gemessen und anhand einer Kalibrierung mit Referenzölen bekannter CCS-Viskosität (z. B. Cannon CL-series) in die scheinbare Viskosität (in mPa·s) umgerechnet. Die Messung dauert nach Erreichen einer stabilen Temperatur einige zehn Sekunden.

Anwendungen

• Klassifizierung von Motorenölen nach SAE J300 (Winterklassen 0W–25W)
• Qualitätskontrolle von Motorenölen in der Produktion
• Homologationsprüfungen von Ölen für Pkw- und Lkw-Motoren
• Bewertung von Grundölen für die Formulierung von Motorenölen
• Entwicklungsprüfungen neuer Ölformulierungen (F&E)
• Kontrolle von Motorenölen im Betrieb (Ölanalyse)
• Überprüfung der ACEA- und API-Spezifikationen (A3/B4, SN Plus usw.)

Schlüsselparameter

Norm

Normnummer

ASTM D5293-20

Titel (PL)

Lepkość pozorna olejów silnikowych i baz olejowych w temperaturze od −10°C do −35°C za pomocą symulatora rozruchu zimnego (CCS)

Title (EN)

Standard Test Method for Apparent Viscosity of Engine Oils and Base Stocks Between –10°C and –35°C Using Cold-Cranking Simulator

Schritt-für-Schritt-Verfahren

1. Prüfung der Apparatur

   CCS mindestens 30 min vor der Messung einschalten. Kältemittelstand prüfen. Temperatur der Messzelle überprüfen (kalibriertes Thermometer).

   ⏱ Zeit: 30 min

2. Kalibrierung

   Viskosität des für den Messbereich passenden CL-Referenzöls messen. Das Ergebnis muss innerhalb ±5 % des zertifizierten Werts liegen. Bei Abweichung — neu kalibrieren.

   ⏱ Zeit: 10 min

3. Probenvorbereitung

   Motorenölprobe auf Raumtemperatur bringen. Durch mehrmaliges Umdrehen des Behälters mischen. Nicht über 50 °C erwärmen.

   ⏱ Zeit: 5 min

4. Befüllen der Messzelle

   ~5 mL Öl in die Spritze aufziehen. Öl in den ringförmigen Spalt der CCS-Messzelle einbringen. Luftblasen vermeiden.

   ⏱ Zeit: 2 min

5. Einstellen der Prüftemperatur

   Messtemperatur entsprechend der angegebenen SAE-Klasse wählen: 0W → −35 °C, 5W → −30 °C, 10W → −25 °C, 15W → −20 °C, 20W → −15 °C, 25W → −10 °C.

   ⏱ Zeit: 1 min

6. Kühlung und Messung

   Der CCS kühlt die Zelle auf die vorgegebene Temperatur (Dauer ~5–10 min). Nach der Stabilisierung startet er den Rotor mit konstantem Drehmoment. Er misst die Drehzahl und berechnet die Viskosität. Messdauer ~30 s.

   ⏱ Zeit: 10 min

7. Ablesen des Ergebnisses

   Scheinbare CCS-Viskosität in mPa·s ablesen. Mit dem Grenzwert nach SAE J300 für die angegebene Klasse vergleichen (z. B. 5W: max. 6 600 mPa·s @ −30 °C).

   ⏱ Zeit: 1 min

8. Reinigung der Zelle

   Messzelle mit Kerosin (3× je 5 mL), dann mit Hexan (2× je 5 mL) spülen. Mit Luftstrom trocknen. Die Zelle ist für die nächste Probe bereit.

   ⏱ Zeit: 5 min

9. Wiederholung der Messung

   Mindestens 2 Messungen je Probe durchführen. Differenz zwischen den Wiederholungen ≤5,2 % des Mittelwerts (Wiederholbarkeitskriterium).

   ⏱ Zeit: 15 min

10. Abschließende Überprüfung

    Am Ende der Serie das CL-Referenzöl erneut messen. Das Ergebnis muss die Stabilität der Kalibrierung bestätigen (±5 % des zertifizierten Werts).

    ⏱ Zeit: 10 min

Erforderliche Geräte und Apparatur

Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien

Arbeitsschutz und Sicherheit

• Tiefe Temperaturen (bis −40 °C) — Erfrierungsgefahr, Metallteile der Zelle nicht mit bloßen Händen berühren
• Kerosin und Hexan — leicht entzündlich, Dämpfe bilden explosionsfähige Gemische, Arbeit in belüftetem Raum
• Hexan — gesundheitsschädlich beim Einatmen (H304, H361f), neurotoxisch bei chronischer Exposition
• Motorenöle — können reizende Additive enthalten, Schutzhandschuhe verwenden

Häufige Fragen