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Betrieblicher Umweltschutz in Baden-Württemberg
 
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Kühlschmierstoffe für die spanende und umformende Metallbearbeitung

Kühlschmierstoffe (KSS) werden sowohl bei spanenden Bearbeitungsverfahren als auch bei Umformprozessen zur Steigerung der Leistungsfähigkeit (längere Werkzeugstandzeiten, höhere Schnittparameter, Oberflächenqualität usw.) eingesetzt. Obwohl inzwischen für ein breites Spektrum von Bearbeitungsprozessen und Werkstoffen die wirtschaftliche Realisierbarkeit der umweltschonenderen Trockenbearbeitung nachgewiesen wurde, werden derzeit noch ca. 85% der Metallbearbeitungsverfahren mit KSS (Nassbearbeitung) durchgeführt.

In Deutschland wurden 2011ca. 85.000 t KSS zur Metallbearbeitung eingesetzt. Zu unterscheiden ist dabei zwischen nichtwassermischbaren KSS (nwm-KSS oder KSS-Ölen) und wassergemischten KSS (wmb-KSS: KSS-Emulsionen oder KSS-Lösungen). Bei letzteren werden die Konzentrate mit 90 bis 97 % Wasser zu gebrauchsfähigen Mischungen angesetzt. So erhält man beispielsweise bei einer 5 %-igen Mischung aus einem Liter Konzetrat 20 Liter gebrauchsfähigen Kühlschmierstoff. Hochgerechnet werden somit aus 30.700 t Konzentrat ca. 614.000 t wassergemischte KSS.

Grafik: KSS-Anteil am Schmierstoffverbrauch in Deutschland

Quelle: Bundesministerium für Wirtschaft, 2008

Zusammen mit den indirekt entstehenden Abfällen (z. B. Schleifschlämme, Ölbindemittel, verölte Putztücher) resultiert aus dem KSS-Einsatz bundesweit ein jährliches Sonderabfallaufkommen von ca. 1 Million t.

Für viele Beschäftige in Produktionsbereichen von metallverarbeitenden Betrieben, insbesondere wenn spanende Bearbeitungsprozesse eingesetzt werden, lässt sich der Kontakt mit Kühlschmierstoffen kaum vermeiden. Das betrifft nicht nur den direkten Hautkontakt, der primär die Mitarbeiter an den Werkzeugmaschinen und der Weiterverarbeitung tangiert, sondern insbesondere auch Emissionen von KSS-Dämpfen und Nebel, die sich meistens im gesamten Fertigungsbereich verbreiten.

Kühlschmierstoffe können die Gesundheit der Beschäftigten gefährden (Haut- und Atemwegserkrankungen) und bedingen bei Lagerung, Einsatz und Entsorgung verschiedene Umweltgefahren (Wassergefährdung, Brandgefahr).

Das Gefahrenpotenzial hängt von der Art des verwendeten Kühlschmierstoffs und seinen Inhaltsstoffen ab (Grundöle, Additive). Gemäß DIN 51 385 unterscheidet man bei den Kühlschmierstoffen drei Hauptgruppen.

Grafik: Einteilung der Kühlschmierstoffe in Anlehnung an DIN 51 385
Einteilung der KSS
Quelle: DIN 51 385

Sowohl nichtwassermischbare KSS als auch wassermischbare KSS sind in der Regel Mischungen aus mehreren Komponenten: den Grundölen (Mineralöl, synthetische oder pflanzliche Öle) sowie eigenschaftsverbessernden Additiven. Mit bis zu 30 Komponenten stellen dabei die wassergemischten KSS die komplizierteren Systeme dar, sowohl was die Inhaltstoffe anbetrifft, als auch bezüglich der Überwachung und Pflege (richtiger Umgang mit Emulsionen/Lösungen).

Tabelle: Zusammensetzung von Kühlschmierstoffen

  Grundöle Gebräuchliche Additive
KSS-Öle
(nichtwassermischbare KSS)
Mineralöle
Syntheten
Ester / pflanzliche Öle
EP-Zusätze wie:
Fettsäuren,
Phosphorverbindungen
Schwefelverbindungen
(Chlorverbindungen)
Kühlschmier-Emulsionen Mineralöle
Syntheten
Ester / (pflanzliche Öle)
Emulgatoren
Korrosionsinhibitoren
Lösungsvermittler
Antischaummittel
Mikrobiozide
Polare Wirkstoffe und EP-Zusätze
Pigmente
Kühlschmier-Lösungen Wasserlösliche org. Stoffe (z.B. Polyalkylenglykole) Korrosionsschutzmittel (Anorganische Salze)
Netzmittel (Detergenzien)
Wasserlösliche org. Stoffe
Quelle: ABAG-itm, Pforzheim

Viele Öle und die meisten der verwendeten Additive sind als Gefahrstoffe eingestuft. Die Grundlage für einen umweltgerechten Einsatz von KSS wird daher bereits bei der Auswahl und dem Einkauf getroffen. 

Praxisnah und sehr informativ ist der eNewsletter Umwelttechnik Deutschland 2/2006 Kühlschmierstoffe (s. Literatur im rechten Infoblock). Dort werden Grundlagen und Praxisbeispiele zur Trockenbearbeitung und Minimalmengenschmierung erläutert. Weiterhin finden Sie Richtlinien zu Kühlschmierstoffen, Kontaktadressen, Links sowie vertiefende Literatur.

Glossar

KSS-Additive
Um bei KSS bestimmte oder bessere Eigenschaften zu erzielen werden den Grundölen weitere Chemikalien zugemischt, d. h. sie werden additiviert. Insgesamt werden ca. 300 Additive eingesetzt, je nach KSS-Typ und Anforderungen besteht ein KSS aus 5 bis 30 Einzelkomponenten. Wichtige Additive sind z. B. Emulgatoren (zur Herstellung von Emulsionen), EP-(extreme pressure) oder Hochdruckzusätze (z.B. Fettsäuren, Fettsäureester, Alkohole), Antioxidantien (zur Vermeidung von Oxidationsprozessen) sowie Biozide zur Eindämmung der Verkeimungsgefahr, insbesondere bei wassergemischten KSS.

Nichtwassermischbare Kühlschmierstoffe (nwm KSS)
Nichtwassermischbare Kühlschmierstoffe (auch KSS-Öle) bestehen aus Grundölen (Mineralöle, synthetische oder native Öle) sowie eigenschaftsverbessernden Additiven und werden ohne Zumischung von Wasser direkt im Bearbeitungsprozess eingesetzt.

Wassermischbare Kühlschmierstoffe (wm KSS)
Wassermischbare Kühlschmierstoffe müssen vor der Verwendung mit Wasser angemischt werden. Man unterscheidet zwischen Emulsionen (milchiges Aussehen, teilweise vom Hersteller angefärbt) und Lösungen (transparentes Aussehen, teilweise leicht angefärbt). Bei Emulsionen werden die eigentlichen Schmierstoffe (Öle und Additive) beim Anmischvorgang durch ein Emulgatorsystem als feine stabile Tröpfchen im Wasser verteilt (Öl in Wasser-Emulsion). Je nach Anwendung liegen die Einsatzkonzentrationen zwischen 3 und 17%. Bei Lösungen geht das Konzentrat (meist synthetische Kohlenwasserstoffe mit Additiven) vollständig in der Wasserphase in Lösung. Bevorzugt bei Schleifoperationen eingesetzt, liegt die Anwendungskonzentration zwischen 2 und 5%.



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Letzter Kommentar von Stephan Roßmann:
Human Technology steht bei der oelheld GmbH nicht nur als ein Markenzeichen, sondern für eine ganzheitliche Firmenphilosophie. Ein geringes Gefährdungspotenzial für den Menschen, sowie die Umweltverträglichkeit der Produkte stehen im Vordergrund.
Aus diesem Gedanken heraus formulieren wir Fluids, die auf der einen Seite einen optimalen Bearbeitungsprozess beim Kunden ermöglichen, andererseits aber immer gesundheits- und umweltrelevante Punkte möglichst optimal berücksichtigen.
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