Schleifen
Das richtige Schleiföl anwendungsspezifisch in der Metallbearbeitung einsetzen.
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Kühlschmierstoffe übernehmen beim Zerspanen, Trennen und Umformen drei Kernfunktionen, die unmittelbar über die Wirtschaftlichkeit der Fertigung entscheiden.
Neue Werkstoffe, beschichtete Werkzeuge, höhere Schnittgeschwindigkeiten und strengere Umweltauflagen haben die Anforderungen an Kühlschmierstoffe in den letzten Jahren deutlich erhöht. Diese Anforderungen lassen sich nur erfüllen, indem der Grundformulierung gezielt Additive zugesetzt werden — also Stoffe, die die physikalischen und chemischen Eigenschaften verändern. Typische Additivklassen sind Korrosionsinhibitoren, Hochdruck- und Verschleißschutz-Additive, Alterungsschutz, Emulgatoren, Biozide, Reibwertverbesserer, Schaumunterdrücker, Antinebelzusätze und Haftvermittler.
Nach DIN 51385 unterscheidet man nichtwassermischbare und wassermischbare Kühlschmierstoffe. Wassermischbare KSS werden als Konzentrat geliefert und vor dem Einsatz mit Wasser angesetzt — entweder zu einer Emulsion (milchig) oder zu einer Lösung (klar).
Wassermischbare KSS unterscheiden sich vor allem durch ihr Grundöl.
Daraus ergeben sich Einsatzgebiet, Aussehen und das empfohlene Mischungsverhältnis.
Am häufigsten in der spanenden Bearbeitung.
Gute Zerspanung, guter Korrosionsschutz. Ölanteil im Konzentrat: 20 – 50 %.
Vor allem für Schleifoperationen.
Frei von Mineralöl. Weniger geeignet für klassisches Zerspanen, dafür wenig Schaum.
Beste Zerspanungseigenschaften unter den Emulsionen.
Häufig als Umformschmierstoff. Mit Wasser leicht abreinigbar.
Welches Basisöl der Kühlschmierstoff enthält, bestimmt maßgeblich seine Leistung, sein Alterungsverhalten und seine Auswirkungen auf Mensch und Umwelt.
Da wassermischbare Kühlschmierstoffe zu 90 bis 95 Prozent aus Wasser bestehen, wirkt sich dessen Qualität unmittelbar auf Stabilität, Korrosionsschutz und Standzeit des Fluids aus.
Der pH-Wert des Anmischwassers sollte idealerweise bei 7 liegen. Werte unter 6 führen dazu, dass der pH-Wert der Emulsion absinkt, was den Korrosionsschutz vermindert und die Emulsion instabil werden lässt. Die Gesamthärte ist ebenfalls kritisch: Wasser mit mehr als 20 °dH neigt zur Bildung von Kalkseifen, die als weiße Spuren auf der Emulsionsoberfläche sichtbar werden und sich auf Werkstücken und Werkzeugen ablagern können. Hier empfiehlt sich Enthärtung oder Nachfüllen mit vollentsalztem Wasser. Liegt die Härte hingegen unter 10 °dH, kann sich Schaum bilden — in diesem Fall helfen Aufhärter oder Entschäumer.
Beim Nitratgehalt gibt die TRGS 611 einen Grenzwert von 50 ppm vor. Diese Limitierung soll die Bildung von Nitrosaminen verhindern, die aus Nitrit in Verbindung mit sekundären Aminen entstehen können. Da Nitrit in Gebrauchtemulsionen meist durch Abbau von Nitrat entsteht, ist die Begrenzung des Nitratgehalts entscheidend. Der Chloridgehalt sollte unter 250 ppm bleiben, da höhere Werte den Korrosionsschutz angreifen — vor allem durch Wasserverdunstung kann es zu Anreicherungen kommen. Auch hier hilft die Nachdosierung mit vollentsalztem Wasser. Insgesamt sollte das Anmischwasser Trinkwasserqualität haben, mit maximal 100 KBE/ml und ohne Krankheitserreger.
Selbst der beste Kühlschmierstoff entfaltet seine Wirkung nur, wenn er dorthin gelangt, wo er gebraucht wird. In der Praxis kommen zwei Zuführverfahren zum Einsatz.
Das Kühlmittel wird durch Bohrungen im Werkzeug direkt an die Wirkstelle geführt. Sinnvoll vor allem bei Gewindebohren, langspanenden Werkstoffen und tieferen Bohrungen (ab dem 2- bis 3-fachen Durchmesser). Vorteile: optimale Spanabfuhr und reduzierter Verschleiß im Schneidbereich.
Das Kühlmittel wird über Düsen von außen auf die Bearbeitungsstelle gerichtet. Vorteil: kein Spezialwerkzeug nötig. Mindestens eine Düse sollte möglichst nah an der Werkzeugachse stehen; bei stationären Bohrern empfiehlt sich die Anordnung mit zwei Düsen.
Ein Kühlschmierstoff ist nur so gut wie seine Pflege. Wer den im Einsatz befindlichen KSS systematisch überwacht, vermeidet Verkeimung, schützt seine Mitarbeiter und verlängert die Standzeit des Fluids erheblich. Die TRGS 611 schreibt diese Pflege verbindlich vor.
Ein wirksames Kühlschmierstoffmanagement überwacht und kontrolliert den im Einsatz befindlichen KSS dauerhaft, um Tendenzen frühzeitig zu erkennen: falsche Mischverhältnisse, Qualitätsverlust oder Bakterienwachstum. Dies senkt nicht nur Betriebs- und Entsorgungskosten und erhöht die Prozesssicherheit, sondern verringert auch die gesundheitlichen Risiken für die Anwender und verhindert Geruchsbelästigung sowie Korrosionsprobleme. Die Bildung von Mikroorganismen kann so wirksam vorgebeugt werden.
Mikroorganismen gelangen über vier Hauptwege in den Kühlschmierstoff: durch flüssige Verunreinigungen wie Fremdöleinträge, durch feste Fremdstoffe aus dem Arbeitsumfeld, durch Schimmelsporen aus der Umgebungsluft und durch sauerstoffarme Verhältnisse, wenn das Fluid nicht ausreichend bewegt wird. Filtertechnik und Skimmer wirken den ersten drei Wegen entgegen, eine kontinuierliche Umwälzung dem vierten.
Für den Neuansatz und den laufenden Betrieb wassermischbarer Kühlschmierstoffe muss gemäß DGUV Regel 109-003 ein Prüfplan erstellt werden. Ergänzend empfiehlt sich für jede Maschine ein Überwachungsblatt, in dem Prüf- und Pflegemaßnahmen dokumentiert werden.
Die Prüfungen umfassen tägliche Sichtkontrollen sowie wöchentliche Messungen mit Refraktometer und Teststreifen. Beginnt der Kühlschmierstoff schweflig zu riechen, deutet das auf Bakterienbefall hin; ein „Teppich“ auf der Oberfläche meist auf Pilzbefall.
Inhaltsstoffe von Kühlschmierstoffen können die Gesundheit der Beschäftigten beeinträchtigen. Die Risiken lassen sich durch konsequente Pflege und persönliche Schutzmaßnahmen jedoch deutlich reduzieren.
Gesundheitsschäden entstehen meist durch Hautkontakt mit verunreinigtem Kühlschmierstoff — mögliche Folgen sind Entzündungen kleiner Wunden, Hautausschläge und allergische Reaktionen. Auch die Atemwege können belastet werden, vor allem durch Biozide, Additive und Mikroorganismen wie Schimmelsporen. Sekundäre Amine konnten früher mit Nitrit krebserregende Nitrosamine bilden; bei Kühlschmierstoffen nach TRGS 611 besteht diese Gefahr nicht mehr.
Vor allem wassermischbare Kühlschmierstoffe sind anfällig für Bakterien und Pilze, besonders nach langer Nutzung oder Stillstand. Mikroorganismen gelangen über Anmischwasser, Umgebungsluft, Bodenschmutz sowie Schweiß und Speichel ins Fluid; auch Fremdöleinträge begünstigen die mikrobielle Belastung und sollten regelmäßig abgeskimmt werden. Ein Bakterienbefall zeigt sich durch starke Geruchsentwicklung und Verfärbung. Neben gesundheitlichen Folgen kann er Rohrleitungen verstopfen. Abhilfe schaffen Biozide und kontinuierliche Umwälzung mit Sauerstoffanreicherung. Nichtwassermischbare Kühlschmierstoffe sind nur selten betroffen.
Wirksamster Schutz ist die Vermeidung des Hautkontakts, unterstützt durch geeignete Hautschutzmittel wie Cover Skin®. Ergänzend sollte das Fluid regelmäßig geprüft, der Fremdöleintrag minimiert und der Kühlschmierstoff bei Bedarf rechtzeitig ausgetauscht werden.
Verbrauchte Kühlschmierstoffe gelten als Sondermüll. Bei korrekter Pflege halten wassergemischte KSS zwischen wenigen Wochen und mehr als zwei Jahren; nichtwassermischbare deutlich länger. Ist die Standzeit erreicht, muss das Fluid sachgerecht entsorgt werden.
Erreicht der Kühlschmierstoff durch Fremdöle, Feinstabrieb oder Keimbildung das Ende seiner Standzeit, ist eine sachgerechte Entsorgung erforderlich. Für mittelständische metallverarbeitende Betriebe ist die Abgabe an einen zugelassenen Abfallentsorger oder -transporteur der übliche Weg. Dieser stellt einen Abfallbegleitschein aus, der als Nachweis der ordnungsgemäßen Entsorgung dient und unbedingt aufzubewahren ist. Für sehr große Mengen kann auch eine chemisch-physikalische Behandlung — etwa Säurespaltung oder Ultrafiltration — wirtschaftlich sinnvoll sein, bei der die Öl- von der Wasserphase getrennt wird.
Die Abfallverzeichnis-Verordnung (AVV) kategorisiert Abfälle nach ihrer Gefährlichkeit; sie setzt den Europäischen Abfallartenkatalog (EAK) in deutsches Recht um. Der jeweils zutreffende Abfallschlüssel findet sich im Sicherheitsdatenblatt unter Abschnitt 13 „Hinweise zur Entsorgung“. Für Kühlschmierstoffe sind folgende Schlüssel relevant.
Ergänzend zur AVV ist die VDI-Richtlinie 3397 zu beachten. Blatt 1 informiert über Aufgaben, Eigenschaften und Arbeitsschutzmaßnahmen, Blatt 2 über die richtige Pflege und Verlängerung der Verwendungsdauer und Blatt 3 über das sichere Entsorgungsverfahren sowie das einschlägige Abfall- und Wasserrecht. Verbrauchte Kühlschmierstoffe zählen zu den gefährlichen Abfallarten und können bei Eintrag ins Grundwasser erhebliche Umweltschäden verursachen.
Die Richtlinie ist über die Website des Vereins Deutscher Ingenieure beziehbar.
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