Kühlschmiermittel

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Einsatz von Kühlschmiermittel beim Fräsen

Kühlschmiermittel oder Kühlschmierstoffe (Abkürzung: KSS) – auch Bohr- oder Schleifmilch genannt – dienen in der Fertigungstechnik beim Trennen und Umformen auf Werkzeugmaschinen der Wärmeabfuhr und Verminderung der Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück durch Schmierung. Zusätzlich dienen sie bei einigen Zerspanungsprozessen zur Entfernung der Späne durch Abspülen aus dem Arbeitsumfeld, bessere Maßhaltigkeit des Werkstückes, eine bessere Oberflächengüte, Verringerung der Aufbauschneidenbildung am Werkzeug und der Bindung des Staubes (z. B. beim Schleifen). Nebeneffekt der Kühlschmiermittel ist der Korrosionsschutz des Werkstücks.

Schmierung

Beim Spanen und Umformen tritt vor allem Mischreibung auf. Kühlschmiermittel verringern die Reibung durch Schmieren und vermindern damit den Verschleiß des Werkzeugs, das Erwärmen des Werkstücks und den Energiebedarf. Den Kühlschmiermitteln können Additive beigemischt sein, um sie verschiedensten Anforderungen anzupassen. Zum Beispiel reagieren EP-Additive (Extreme-Pressure-Additives) bei hohen Drücken und Temperaturen mit dem zu bearbeitenden Werkstoff und verhindern dadurch Rauheitsspitzen, AW-Additive (Antiwear-Additive) bilden an der Oberfläche von Werkzeug und Werkstück einen haftenden Film.

Kühlung

Kühlschmiermittel sollen die Wärme möglichst schnell von der Wirkstelle entfernen, um ein Ändern des Gefüges in den Randschichten von Werkzeug und Werkstoff zu vermeiden. Auch die Bearbeitungsgenauigkeit profitiert von einer guten Kühlung. Bei wassermischbaren Kühlschmiermitteln trägt neben dem Verdampfen des Wassers auch die hohe Wärmekapazität des Wasseranteils zur Kühlung bei.

Bestandteile

Neben Wasser und Ölen sind Zusatzstoffe gebräuchlich, die vor und während eines Einsatzes zugesetzt werden. Dazu zählen beispielsweise Entschäumer, Biozide (Bakterizide / Fungizide) zur Vor- und Nachkonservierung, Desinfektionsreiniger, Stabilisatoren, Emulgatoren, Korrosionsschutzzusätze, Hochdruckzusätze.

Kühlschmiermittel und deren Zubereitungen sind in der Regel Gemische im Sinne der Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),[1] daher müssen Sicherheitsdatenblätter für diese zur Verfügung gestellt werden.[2]

Arten der Kühlschmiermittel

Es wird zwischen zwei Arten von Kühlschmiermitteln nach DIN 51385 unterschieden:

  • Nichtwassermischbare (nw) Kühlschmierstoffe
  • Wassermischbare (wm) und wassergemischte (wg) Kühlschmierstoffe

Nichtwassermischbare KSS

Unlegierte (ohne chemisch wirkende Zusätze) sowie legierte Öle. Meistens naphten- oder paraffinbasische Mineralöle, seltener synthetische Öle wie Hydrocracked- Öle, Esteröle, Hydrieröle. Für sehr einfache Bearbeitungen reicht ein „reines“ Mineralöl, meistens werden jedoch Phosphor-, Schwefel- und in ganz seltenen Fällen Chloradditive zugesetzt, um die Leistungsfähigkeit des Öls zu steigern. Chlorhaltige Öle sind höchstwirksam, jedoch gesundheitlich sehr bedenklich und in der Entsorgung sehr teuer. Weitere Additive dienen dem Rostschutz, der Verminderung von Schaumbildung sowie Ölnebel, verbessern das Fließverhalten bei niedrigen Temperaturen und den Viskositätsindex. Nichtwassermischbare KSS kommen vornehmlich dann zum Einsatz, wenn hohe Schmierwirkung erwünscht ist.

Wassermischbare KSS

Wassermischbare Konzentrate oder anwendungsfertige Emulsionen. Mineralölhaltige wassermischbare KSS enthalten neben Emulgatoren und Mineralöl auch Additive zur besseren Schmierung, wie zum Beispiel Esteröle und geschwefelte Additive, Korrosionsschutz-Zusätze und Zusätze, die Schaumbildung verhindern. Mineralölfreie wassermischbare KSS können Emulsionen sein, beispielsweise auf der Basis von Rapsöl, aber auch Lösungen, die zum Schmieren statt Öl zum Beispiel polymere Alkohole enthalten. Die Eigenschaften wassermischbarer KSS sind gute Wärmeabfuhr, aber geringere Schmierwirkung. Der Ölanteil bei Emulsionen liegt meist zwischen 5 und 8 Prozent.

Reinigung des Kühlschmiermittels

Sinnvollerweise werden die Kühlschmiermittel filtriert, um sie länger nutzen zu können. Saubere Kühlschmiermittel ergeben eine bessere Oberflächengüte. Bei Werkzeugmaschinen mit Kühlmittelzufuhr durch Spindel und Werkzeug ist häufig eine Filtereinrichtung vom Hersteller zwingend vorgeschrieben. Hierzu werden spezielle KSS-Filter, Absetzbecken oder Magnetscheider sowie Ölabscheider (Skimmer) eingesetzt. Der Einsatz von Kühlschmiermitteln ist wichtig für die Verbesserung der Standzeiten der Werkzeuge und die Oberflächengüte der Werkstoffe. Die Entsorgung erfolgt unproblematisch über alle öffentlichen Entsorger, auf eine regelmäßige Überwachung der KSS hat der Betreiber zu achten (wöchentliche Messungen der Konzentration, des Nitrat- und Nitritwertes, sowie des pH-Wertes).

Befall durch Keime

Wassermischbare KSS können durch Bakterien und Pilze befallen werden. Insbesondere bei seit längerem in Gebrauch befindlichen KSS kommt es während längeren Arbeitspausen (z. B. Weihnachtsurlaub) zu Bakterien- und Pilzbefall, was sich in starker Geruchsbildung und eventuell auch Verfärbung des KSS bemerkbar macht. Häufig resultieren aus dem Befall gesundheitliche Beschwerden bei den Arbeitern, welche mit KSS in Kontakt kommen. Neben häufig auftretenden leichten Entzündungen von alltäglichen Wunden kann es auch zu Hautausschlägen und allergischen Reaktionen kommen. Technische Probleme können durch die Verstopfung von Rohrleitungen durch Pilzfäden und/oder Schleimbakterien hervorgerufen werden. Um dies zu vermeiden, können Biozide eingesetzt werden. Nichtwassermischbare KSS sind sehr selten von Keimbefall betroffen. Mineralölhaltige KSS sind besonders anfällig für Bakterien und Pilze, mineralölfreie KSS weniger, da sie weniger organisches Material enthalten.

Umwelt und Gesundheit

Die Verwendung von Kühlschmiermitteln geht mit einer Umweltbelastung einher. Bei deren Gebrauch wird die Luft am Arbeitsplatz durch Aerosole und Dämpfe belastet.[3] In geschlossenen Räumen kann es zu einer Anreicherung von Ölen in der Atemluft kommen, weshalb der Ölgehalt der Luft durch entsprechende Maßnahmen kontrolliert und gegebenenfalls reduziert werden muss. Das kann durch verfahrenstechnische oder organisatorische Maßnahmen erreicht werden.[4]

Gebrauchte oder unbrauchbare Kühlschmiermittel müssen fachgerecht behandelt oder entsorgt werden, da ansonsten Gefahren für Umwelt und Bedienpersonal entstehen.[5] Eine Entsorgung der KSS ist kostspielig und darf nur von spezialisierten Firmen durchgeführt werden, die fachgerechte Entsorgung muss nachgewiesen werden.

Sonstiges

In Österreich hat sich 2014 die Firma Huber KSS Service, landesweiter Marktführer im Bereich Kühlschmierstoff-Service, die übliche Abkürzung KSS als Markenname registrieren lassen.[6]

Siehe auch

Weblinks

 Commons: Kühlschmiermittel – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

  1. Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 16. Dezember 2008 über die Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Gemischen, zur Änderung und Aufhebung der Richtlinien 67/548/EWG und 1999/45/EG und zur Änderung der Verordnung (EG) Nr. 1907/2006.
  2. Stoffliste für Kühlschmierstoffe nach DIN 51385 für die Metallbearbeitung. VKIS, Verband Schmierstoff-Industrie e. V., IGM, 16. Dezember 2016, abgerufen am 28. August 2017 (PDF; 548 kB).
  3. Wolfgang Pfeiffer: Schutzmaßnahmen beim Umgang mit Kühlschmierstoffen. In: Gefahrstoffe – Reinhalt. Luft. 63, Nr. 4, 2003, S. 147–152.
  4. VDI 2262 Blatt 2:2012-11 Luftbeschaffenheit am Arbeitsplatz; Minderung der Exposition durch luftfremde Stoffe; Verfahrenstechnische und organisatorische Maßnahmen (Workplace air; Reduction of exposure to air pollutants; Processing and organisation measures). Beuth Verlag, Berlin, S. 17–28.
  5. VDI 3393 Blatt 3:2016-10 Entsorgung von Kühlschmierstoffen (Disposal of metalworking fluids). Beuth Verlag, Berlin, S. 7.
  6. Österreichisches Patentamt: Markendetails. Archiviert vom Original am 21. Dezember 2015, abgerufen am 21. Dezember 2015.