KOELVLOEISTOFFEN

Een koelvloeistof is een van de essentiële vloeistoffen in de wagen. Net daarom is het belangrijk dat het koelsysteem met de juiste koelvloeistof gevuld is.

FUNCTIES

Het roteren en ontwikkelen van krachten gaat steeds gepaard met het genereren van een warmtebron die vaak een ‘bijwerking’ is van de functionaliteit. Dat is ook het geval bij verbrandingsmotoren die in vrachtwagen, auto’s en dergelijke gebruikt worden.

Primaire functie

In veel van deze gevallen wordt deze warmteopwekking afgekoeld door een vloeistof: een koelvloei­stof. De initiële en primaire functie van de koelvloeistof is het trans­porteren van de warmte vanuit het hart van de motor naar een oppervlakte die zo veel mogelijk in contact komt met de buitenlucht of koelende delen, zodat deze verwarmde vloeistof zo efficiënt mogelijk kan afkoelen. Het leiding­systeem waarin de koelvloeistof zich bevindt, is principieel een gesloten systeem. Dat houdt dan ook in dat de thermisch geladen vloeistof na de afkoeling opnieuw naar het hart van de motor gestuurd wordt om opnieuw opgewarmd te worden. Door de enorme (r)evolutie van de wagens en de prestaties staat ook de ontwikkeling van koel­vloei­stoffen niet stil. In tegenstelling tot deze (r)evolutie is de primaire functie van deze vloeistof wel dezelfde gebleven. De door de motor opgewekte warmte moet getransporteerd worden om op deze manier de temperatuur in de motor onder controle te houden.

OPBOUW

Als we een standaard heden­daagse koelvloeistof voor verbran­dingsmotoren bekijken, hebben we de matrix en de additieven:

• Een antivriesproduct dat bescherming biedt tegen de vorst in wintermaanden en ook goede eigenschappen heeft voor warmte­transport.
• Water dat zorgt voor de balans van de eigenschappen van het antivriesproduct. Door een bepaalde concentratie toe te voegen aan een koelvloeistof, kan de temperatuur van de vorst­bescherming ingesteld worden.
• Een additievenpakket dat beantwoordt aan de eisen voor de secundaire functies van de koelvloeistof. In dit additieven­pakket zijn er substanties toe­gevoegd die het leidingsysteem van het koelcircuit beschermen tegen aantastingen.

Antivriesproduct

Als antivriesproduct wordt er vaak geopteerd voor glycol – meer bepaald mono-ethyleenglycol (MEG) – in koelvloeistoffen in de automobielindustrie. Dit gebruikte type van glycol is een schadelijk product dat een aantasting (roest, corrosie e.d.) kan veroorzaken bij metalen, maar heeft wel zeer goede eigenschappen voor het transport van warmte. Naast de MEG wordt er ook glycerine (glycerol) bij bepaalde leveranciers van koelvloeistoffen gebruikt als anti­vriesproduct. Glycerine is minder toxisch en agressief dan MEG en heeft andere thermische eigen­schappen ten opzichte van ethyleen­glycol. De hogere dichtheid van glycerine is gunstig voor warmte­overdracht ter compensatie van een aantal van de nadelen bij andere parameters. De grote meerderheid van de constructeurs erkent de koelvloeistoffen op basis van glycerine nog niet, maar blijft de koelvloeistoffen op basis van MEG gebruiken in de motoren.

Water

I.f.v. de gewenste resistentie tegen een negatieve temperatuur wordt er voor een bepaalde concentratie van water gekozen. Deze concen­tratie is eveneens doorslaggevend voor de thermische geleidbaarheid. Die geleidbaarheid stijgt samen met de concentratie van water, maar uiteraard is een grote concen­tratie van het water negatief voor de vorstbescherming van het gehele mengsel. Het water dat toegevoegd wordt, is voor de beste prestaties van de koelvloeistof van het type ‘gedemineraliseerd water’.

Additievenpakket

Als derde, maar zeer significante aanvulling voor koelvloeistoffen is er het additievenpakket. Aan de hand van het additievenpakket wordt er ook een bepaalde karakteristiek aan het mengsel gegeven die de koelvloeistof kenmerkt. Het doel van dit additievenpakket is het verbeteren van de werking van de combinatie van de voorgaande substanties en zal i.f.v. de evolutie van de motoren wijzigende chemische bestandsdelen bevatten. In de geschiedenis van de koel­vloei­stoffen kunnen we twee belangrijke types van additievenpakketten onderscheiden die er ook voor zorgen dat de eigenschappen van de koelvloeistoffen wijzigen en dus ook voor andere motoren geschikt zijn. Enerzijds hebben we een type van additievenpakket dat we, in combinatie met het antivries­product, een traditionele koelvloeistof noemen. In dit additievenpakket zijn er een aantal substanties (inhibitoren, waaronder boraat, nitriet en silicaten) opgenomen die ervoor zorgen dat het koelsysteem aan de binnenzijde voorzien is van een beschermingslaag. Door het creëren van een beschermingslaag die de binnenzijde van het systeem volledig bedekt, zoals een soort coating, wordt voorkomen dat de agressiviteit van het antivriesproduct een aantasting van het circuit veroorzaakt. Door het intensieve gebruik van de additieven is de levensduur beperkt tot max. twee jaar, ofwel ca. 50.000 km.

OAT

Door de evolutie van de motorblokken waarbij het uitvoeringsmateriaal wijzigde naar de zogenaamde aluminium motorblokken, was er nood aan een ‘nieuwe generatie’ van koelvloeistof. Ongeveer in het jaar 1995 heeft de industrie een vernieuwend additievenpakket op de markt gebracht. Koelvloeistoffen die voorzien zijn met dit type van additievenpakket, bevatten OAT (Organic Acid Technology) en zijn vrij van schadelijke silicaten en boraten. De technologie die schuilt achter dit alles, gaat ‘zuiniger’ om met het gebruik van de additieven die het koelsysteem fysiek bescher­men tegen aantasting. Het is namelijk zo dat er hierbij maar een uiterst beperkte beschermingslaag aangebracht wordt aan de binnen­zijde van het koelsysteem. Enkel de aangetaste punten worden door een ‘schelp’ van bescher­mende additieven voorzien. Door op die wijze ‘het verbruik’ van de addi­tieven te managen, is de levensduur van koelvloeistoffen, waarbij er gebruikgemaakt is van de OAT-technologie, veel langer (ca. vijf jaar of > 175.000 km) en worden die ook ‘longlife coolants’ genoemd.

Blijvende innovatie

Op basis van deze technologie wordt er vandaag nog steeds geïnnoveerd. In de koelvloeistoffen, die vandaag nog in de kinder­schoenen staan, worden er opnieuw silicaten toegevoegd om de prestaties van de koelvloeistoffen bij hogere prestaties van de motor te verbeteren. Dit type koelvloeistof wordt bv. bij de VW-groep (G12++) vandaag al gebruikt voor de motoren met hogere prestaties, zoals de wagens die genieten van V8-, V10- en V12-motoren. Om het juiste type voor een speci­fieke wagen te bepalen, is het van het grootste belang dat de richt­lijnen van de constructeur gevolgd worden. De constructeur geeft in de technische documen­tatie, net zoals bij oliën, de kenmerken van de koelvloeistof weer.

NORMERINGEN

Doordat er in de loop der jaren heel wat types koelvloeistoffen (met verschillende grondstoffen) op de markt gekomen zijn, is het belangrijk om de goede keuze van koelvloeistof te maken. Het spreekt voor zich dat certificering en normering zeer belangrijk zijn bij koelvloeistoffen. Voor de inter­nationale normering kunnen we drie zaken onderscheiden: BS, ASTM en OEM.

British Standard (BS)

De BS-norm is een Britse norm die de koelvloeistof test op een aantal parameters (eerder een beperkt aantal) waaraan de koelvloeistof moet voldoen. De BS-norm voor koelvloeistoffen is BS-6580.

ASTM-normering

ASTM is een Amerikaans instituut voor normeringen. Tijdens deze normeringen worden er een aantal parameters bekeken. Bij ASTM worden er, buiten de parameters die bij BS6580 getest worden, meerdere parameters bekeken. Hieruit kan dus afgeleid worden dat iedere koelvloeistof die een ASTM-norm heeft, ook steeds voldoet aan BS6580, maar niet omgekeerd. Binnen de ASTM-normering maakt men een onderscheid in normering aan de hand van de gebruikte grondstof.

• ASTM D3306: twee nieuwe klassen op basis van het gebruik van glycerine met ethyleenglycol;
• ASTM D7714: dekt motorkoel­middelen op glycerinebasis;
• ASTM D 7640: specificatie van motorkoelmiddelgraad glycerine.

Afhankelijk van welke ASTM-norm er op de technische informatie van de koelvloeistof aangehaald is, kan men eenvoudig nakijken welke grondstof in de vloeistof verwerkt is.

OEM-certificatie

De grotere en de bekendste auto­merken hebben een eigen norm ontwikkeld. Die norm kunnen ze toekennen aan een koelvloeistof die na zeer uitvoerige testen voldoet aan hun verwachtingen.

Let bij de keuze van de koelvloeistof wel op, want er wordt in de markt een nuance gemaakt met deze certificatie. Er zijn namelijk koel­vloeistoffen die gecertificeerd zijn door een specifieke norm, maar er zijn een heel aantal koelvloeistoffen op de markt die voldoen aan de OEM-specificaties. Die laatste zijn niet getest door de OEM, maar zouden wel voldoen aan de norm die opgesteld is door de OEM.

ONDERHOUD

Het goed opvolgen van de instruc­ties voor onderhoud en verversing is een uiterst belangrijk punt om de goede werking van een koelvloei­stof te garanderen. Koelvloeistoffen moeten, afhankelijk van het type en gebruik, op een bepaalde interval vernieuwd worden. De werking van een koelvloeistof is namelijk afhankelijk van de activiteit van het additievenpakket. Deze werking is niet traceerbaar door het uitvoeren van een test op de concentratie van MEG, een vorstresistentie of kleur-/geurnazicht. In de normale onderhoudsproce­dures worden koelvloeistoffen nooit bijgevuld, maar moeten die steeds afgelaten worden en vervangen worden door een nieuwe vloeistof. Daardoor worden de gebruikte inhibitoren volledig verwijderd en wordt het koelsysteem opnieuw voorzien van een nieuwe vloeistof waarin er ongebruikte inhibitoren verwerkt zijn. Bij het onderhoud is het ook zeer belang­rijk dat de juiste koelvloeistof gekozen wordt door de garagist. Vanwege compatibiliteitsproblemen is het niet toegelaten om verschil­lende typen met elkaar te ver­mengen. Om bij twijfel eventuele schade en/of prestatievermindering te vermijden, zijn er specifieke koel­vloeistoffen (bv. VW 12+) ontwik­keld. Deze ‘universele’ koelvloei­stoffen zijn volgens de OAT-techno­logie ontwikkeld, maar met een aangepast additievenpakket, zodat die koelvloeistof perfect bruikbaar is om te gebruiken in motoren die geschikt zijn voor ‘traditionele‘ koelvloeistoffen, alsook voor koel­vloeistoffen die ontwikkeld zijn volgens OAT.