Kühlschmierstoffe

Kühlschmiermittel oder Kühlschmierstoffe (KSS) – auch Bohr-oder Schleifmilch genannt – dienen in der Fertigungstechnik beim Trennen und Umformen auf Werkzeugmaschinen

  • zur Wärmeabfuhr
  • zur Verminderung der Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück durch Schmierung
  • bei Zerspanungsprozessen zur Entfernung der Späne durch Abspülen aus dem Arbeitsumfeld
  • zur besseren Maßhaltigkeit des Werkstückes
  • zur besseren Oberflächengüte
  • zur Verringerung der Aufbauschneidenbildung am Werkzeug und der Bindung des Staubes (z.B. beim Schleifen)
  • Nebeneffekt der Kühlschmiermittel ist der Korrosionsschutz des Werkstücks

Durch den Einsatz von Kühlschmierstoffen sollen die Betriebskosten der Fertigung gesenkt werden,
indem der Werkzeugverschleiß reduziert und die Bearbeitungsgeschwindigkeit erhöht wird.

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.

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 des Verdampfens 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 müssen der EG-Zubereitungsrichtlinie 1999/45/EG entsprechen. Dazu müssen durch den Hersteller EG-Sicherheitsdatenblätter bereitgestellt werden.

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

Nichtwassermischbare KSS kommen vornehmlich dann zum Einsatz, wenn hohe Schmierwirkung erwünscht ist.
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.

Wassermischbare KSS

Die Eigenschaften wassermischbarer KSS sind aufgrund des hohen Wasseranteils gute Wärmeabfuhr, aber geringere Schmierwirkung. Der Ölanteil bei Emulsionen liegt meist zwischen 5 und 8 Prozent.
Es gibt 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.

Reinigung des Kühlschmiermittels

Sinnvollerweise werden die Kühlschmiermittel filtriert, um sie länger nutzen zu können. Saubere Kühlschmiermittel ergeben eine bessere Oberflächengüte. 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. Betriebsurlaub) 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

Kühlschmiermittel müssen fachgerecht angewandt und entsorgt werden, da ansonsten Gefahren für Umwelt und Bedienpersonal entstehen. Eine Entsorgung der KSS ist kostspielig und darf nur von spezialisierten Firmen durchgeführt werden, die fachgerechte Entsorgung muss nachgewiesen werden. In geschlossenen Räumen kann es zu einer Anreicherung von Ölen in der Atemluft kommen.