Auf dem Markt gibt es Dutzende verschiedener Motorölzusätze. Trotz ähnlicher Versprechen der Hersteller lösen sie ganz unterschiedliche Aufgaben. Manche verringern die Reibung, andere schützen Bauteile vor Verschleiß, wieder andere wirken auf Dichtungen des Motors, und einige nutzen sogar veraltete Technologien, von denen sich die moderne Industrie bereits verabschiedet hat.

Verschleißschutz

Verschleißschutzadditive wirken in den Momenten, in denen der Ölfilm zu dünn wird, um die Oberflächen vollständig zu trennen, meist bei Grenzschmierung beim Kaltstart oder in Zonen hoher punktueller Belastung. Ihre Aufgabe ist es, auf dem Metall eine chemisch gebundene Schutzschicht zu bilden, die die Belastung anstelle des Metalls selbst aufnimmt.

Der Grund, warum die Industrie aktiv aschefreie Alternativen zu ZDDP entwickelt, liegt nicht darin, dass Zink und Phosphor das Metall schlecht schützen, sie erledigen das hervorragend. Das Problem ist, dass die beim Verbrennen von ZDDP entstehende Asche in das Abgasnachbehandlungssystem gelangt und die Wirksamkeit des Katalysators allmählich verringern kann. Borester und andere aschefreie AW-Komponenten lösen genau dieses Problem, ohne Asche in den Verbrennungsprodukten zu hinterlassen. Allerdings haben Borester eine eigene Schwachstelle: Sie sind hydrolyseempfindlich, das heißt, sie können mit Wasser reagieren und unlösliche Borsäure bilden, was unter bestimmten Bedingungen Korrosion verursachen kann.

Reibungsminderung

Anders als Verschleißschutzkomponenten schützen Reibungsminderer das Metall nicht so sehr vor Kontakt, sondern verringern vielmehr den Gleitwiderstand selbst. Die meisten festen Reibungsminderer besitzen eine schichtförmige Kristallstruktur: Einzelne Atomschichten sind durch schwache Kräfte miteinander verbunden und lassen sich leicht gegeneinander verschieben, was eine geringe Reibung bewirkt.

Schutzbeschichtungen

Additive, die Hersteller als "keramisch" oder "metallkeramisch" bezeichnen, bilden auf den Oberflächen von Motorbauteilen eine harte Schutzschicht auf Basis anorganischer Verbindungen, etwa Metalloxide oder -nitride. Anders als ZDDP oder Molybdän-Reibungsminderer, die vor allem in Zonen der Grenzschmierung wirken, baut sich eine keramische Beschichtung nach und nach auf der Metalloberfläche auf und kann dort auch noch einige Zeit nach einem Ölwechsel bestehen bleiben.

Ein von manchen Herstellern angegebener Wirkmechanismus besteht darin, dass ein Teil der keramischen Mikropartikel die Unebenheiten der Metalloberfläche auffüllt, während ein anderer Teil im Öl in Schwebe bleibt. In diesem Fall interagieren die gleitenden Oberflächen nicht direkt Metall auf Metall, sondern über eine Schicht keramischer Partikel, was Hersteller mit einer Verringerung von Geräusch und Vibration in Verbindung bringen.

Veraltete Technologie: chlorierte Paraffine

Die bekanntesten chlorhaltigen Verschleißschutzkomponenten der Vergangenheit waren chlorierte Paraffine. Trotz ihrer hohen Wirksamkeit bei extremen Belastungen ging ihre Verwendung mit einem gravierenden Nachteil einher. Bei hohen Temperaturen und im Zuge tribochemischer Reaktionen zerfielen sie unter Freisetzung von Chlorwasserstoff (HCl). In Gegenwart von Feuchtigkeit bildet HCl Salzsäure, die stark korrosiv wirkt.

Genau das ist der Grund, warum Additivhersteller für Motoröle vollständig auf chlorfreie Verschleißschutztechnologien umgestiegen sind: Die korrosive Natur der Chlorparaffine macht sie für die innere Verbrennung besonders ungeeignet. Gleichzeitig werden chlorierte Paraffine in anderen Bereichen, etwa in Metallbearbeitungsflüssigkeiten zum Ziehen und Strangpressen von Metall, bis heute eingesetzt, da dort das Korrosionsrisiko weniger kritisch ist und Alternativen spürbar teurer sind. In der EU wird ein stufenweiser Ausstieg aus mittelkettigen Chlorparaffinen in solchen industriellen Flüssigkeiten erst jetzt diskutiert, mit einem vorläufigen Zieljahr 2036, das heißt, die Industrie hat sich von dieser Chemie noch nicht vollständig verabschiedet, sondern hat sie lediglich aus Motorölen verdrängt, nicht aus allen Anwendungsbereichen.

Häufige Irrtümer

Alle Motorölzusätze wirken nach demselben Prinzip.

Nein. Verschleißschutzkomponenten schützen Metall vor direktem Kontakt, Reibungsminderer verringern den Gleitwiderstand selbst, und manche Produkte lösen ganz andere Aufgaben, etwa die Einwirkung auf Dichtungen. Das sind grundverschiedene Mechanismen.

Molybdän in einem Additiv ist immer dieselbe Substanz.

Nein. Festes, pulverförmiges Molybdändisulfid (MoS2) und die ölösliche organische Molybdänverbindung (MoDTC), die in den meisten modernen Motorölen verwendet wird, verhalten sich im Öl völlig unterschiedlich.

Ein aschefreies Additiv schützt von vornherein schlechter als ZDDP.

Nein. Aschefreie Komponenten wie Borester wurden nicht entwickelt, weil ZDDP das Metall schlecht schützt, sondern weil die Asche von ZDDP die Wirksamkeit des Abgaskatalysators allmählich verringert. Die Aufgabe dieser Additive ist es, das Problem der Katalysatorverträglichkeit zu lösen, nicht schwachen Schutz auszugleichen.

Häufig gestellte Fragen

Warum ist die Industrie überhaupt von ZDDP abgerückt, wenn es gut funktioniert?

Es geht nicht um die Schutzeigenschaften von ZDDP selbst, sondern um die beim Verbrennen entstehende Asche, die die Wirksamkeit des Abgaskatalysators allmählich verringert, weshalb moderne Anforderungen zu aschefreien Alternativen drängen.

Kann ein modernes aschefreies Additiv ZDDP vollständig ersetzen?

In vielen modernen Ölen werden aschefreie Komponenten zusammen mit einer reduzierten Menge ZDDP eingesetzt, nicht als vollständiger Ersatz dafür, da das endgültige Gleichgewicht aus Schutz und Katalysatorverträglichkeit gerade durch die Kombination der Additive erreicht wird.

Warum hat Wolframdisulfid eine geringere Reibung als Molybdändisulfid?

Beide Stoffe haben eine ähnliche Schichtkristallstruktur, doch bei Wolfram ist die Wechselwirkung zwischen den Schichten schwächer, was bei vergleichbaren Belastungsbedingungen einen niedrigeren Reibungskoeffizienten ergibt.

Sind chlorierte Paraffine gefährlich, wenn sie bereits ins Öl gelangt sind?

Das Korrosionsrisiko hängt speziell mit dem Zerfall dieser Verbindungen bei hohen Temperaturen und tribochemischen Reaktionen während des Motorbetriebs zusammen, weshalb das Problem beim aktiven Betrieb relevant ist, nicht bei der bloßen Lagerung des Öls.

Fazit

Motorölzusätze verbindet nur ein gemeinsamer Name, kein gemeinsamer Wirkmechanismus. Verschleißschutzkomponenten wie ZDDP und Borester schützen Metall vor direktem Kontakt, Reibungsminderer auf Basis von Molybdän, Wolfram, Bor oder Graphit verringern den Gleitwiderstand selbst, und keramische Beschichtungen bilden ihre eigene Schutzschicht auf den Bauteiloberflächen. Die Geschichte der chlorierten Paraffine wiederum zeigt, dass selbst eine technisch wirksame Lösung aus einem bestimmten Anwendungsbereich verdrängt werden kann, wenn sie Risiken birgt, die ihre Vorteile überwiegen.