Expositionsgrenzwerte für Kühlschmierstoffe: Ursachen und Lösungen
In diesem Beitrag möchten wir uns mit den Ursachen der Entstehung von Aerosolen und Verdunstungen in Werkzeugmaschinen beschäftigen und darauf eingehen, wie man strengere Vorgaben (DGUV Informationen und DGUV Grundsätze) in der Praxis erfolgreich einhalten kann.
Ursachen für Aerosole und Verdunstung
Moderne Bearbeitungsprozesse, immer leistungsfähigere Maschinen und der Einsatz von innengekühlten Werkzeugen mit hohen Drücken führen zwangsläufig dazu, dass Kühlschmierstoffe (KSS) in Form von Aerosolen und Dämpfen freigesetzt werden. Während moderne Maschinen meist gekapselt sind und über Absaugungen verfügen, die einen Großteil dieser Aerosole auffangen, fehlt bei älteren Maschinen oft eine solche Ausstattung. Daher ist es entscheidend, die Entstehung von Aerosolen so weit wie möglich zu reduzieren.
Die Bedeutung des richtigen Kühlschmierstoffs
Ein wesentlicher Faktor für die Luftqualität und die Einhaltung von Expositionsgrenzwerten ist die Wahl des richtigen Kühlschmierstoffs sowie dessen korrekter Einsatz. Wasser und Öle, die Hauptbestandteile von wassermischbaren Kühlemulsionen, haben unterschiedliche Siedetemperaturen. Der Wasseranteil dient primär der Kühlung, indem er das Werkstück, das Werkzeug und die Späne umspült. Wird die Temperatur im Kühlsystem jedoch zu hoch, verdunstet das Wasser und übernimmt so die Kühlfunktion.
Frische Emulsionen verursachen in der Regel keine Probleme, da überwiegend Wasser und kaum Anteile des Kühlkonzentrats verdunsten. Im Laufe der Zeit, insbesondere durch wiederholtes Nachfüllen von Wasser zur Aufrechterhaltung der Emulsionskonzentration, verändert sich jedoch das Verhältnis. Der steigende Kalkgehalt des Nachfüllwassers beeinträchtigt die Emulgatoren, die Wasser und Öl in Lösung halten, was zu einer milchigen und dickeren Emulsion führt. Diese Veränderung kann zu vermehrter Aerosolbildung führen, was die Luftqualität in der Werkhalle erheblich beeinträchtigt.
Die Rolle der Wassertemperatur und des KSS-Tanks
Eine weitere wichtige Maßnahme zur Vermeidung von Verdunstung und Aerosolbildung ist die richtige Dimensionierung des KSS-Tanks. Je größer der Tank und je voller er ist, desto besser kann das Kühlschmiermittel abkühlen. Je wärmer das KSS wird, desto schneller setzt die Verdunstung ein, was die Belastung der Atemluft erhöht.
Mineralien im Wasser: Ein unterschätztes Problem
Leitungswasser enthält je nach Region unterschiedlich viele Mineralien, vor allem Kalk. Diese Mineralien beeinträchtigen die Emulgatoren, die dafür sorgen, dass Wasser und Öl in der Emulsion stabil bleiben. Mit jeder Wasserergänzung steigt der Kalkgehalt im KSS, was dazu führt, dass sich die Emulsion zunehmend verändert: Öltröpfchen werden größer, und die Verdunstung des Öls setzt bei niedrigeren Temperaturen ein. Das Ergebnis ist eine höhere Konzentration von Öl-Aerosolen in der Luft, die nicht nur die Luftqualität beeinträchtigen, sondern auch die Maschinenleistung und die Betriebskosten erhöhen.
Wie erkenne ich, ob mein Kühlschmierstoff richtig funktioniert?
Ein einfacher Indikator für die richtige Funktion des Kühlschmierstoffs ist die Sauberkeit der Maschineneinhausung. Wenn nach einigen Tagen Betrieb keine reinen Öltropfen am Maschinendach zu finden sind, ist die Emulsion in der Regel in Ordnung. Treten jedoch frühzeitig Öltropfen oder Ablagerungen auf, kann dies ein Hinweis darauf sein, dass der Kühlschmierstoff nicht richtig eingestellt ist. Da KSS-Dämpfe ein wesentlich größeres Volumen als das eigentliche Kühlschmiermittel haben, entweichen sie häufig durch Öffnungen wie den Späneförderer und kondensieren an kühleren Oberflächen, etwa dem Hallendach. Das Ergebnis sind Tropfenbildung und erhöhte Luftbelastung.
Nichtwassermischbare Kühlschmierstoffe
Bei nichtwassermischbaren KSS wie Automaten- oder Schleifölen, die keine Wasseranteile enthalten, funktioniert die Kühlung erst bei Temperaturen zwischen 180°C und 235°C, abhängig von der Viskosität und Qualität des Öls. Die höchste Siedetemperatur und damit die geringste Verdunstung bietet GTL-Öl (Gas-to-Liquid-Technologie, z. B. Jokisch Monos Oxia). Es ist daher besonders brandsicher. Werkzeugmaschinen, die mit reinen Ölen betrieben werden, erfordern spezielle Sicherheitsvorkehrungen, wie Löschanlagen, um die Gefahr von Maschinenbränden durch Aerosolbildung zu minimieren.
Fazit: Vorbeugung statt Nachrüstung
Anstatt ausschließlich in teure Absaugungen zu investieren, könnte es wesentlich kostengünstiger sein, die Ursachen für die Entstehung von Aerosolen zu beseitigen. Eine Optimierung des eingesetzten Kühlschmierstoffs sowie die Verwendung von hochwertigen Emulgatoren und Tensiden, die auch bei hohen Wasserhärten stabil bleiben, sind entscheidende Maßnahmen. Zudem gibt es einfache und kostengünstige Möglichkeiten, die Wasserqualität zu verbessern, um den Kalkgehalt zu reduzieren.
Es sollte außerdem nicht gewartet werden, bis der Kühlschmierstoff durch Mikroorganismen unangenehm riecht, sondern er sollte präventiv überwacht und gegebenenfalls ausgetauscht werden. Falls Sie Unterstützung benötigen oder Fragen haben, stehen wir Ihnen gern für eine kostenlose Beratung vor Ort zur Verfügung.
Die bereitgestellten Informationen wurden mit größter Sorgfalt erstellt und basieren auf unserem aktuellen Wissen und Erfahrungen. Dennoch übernehmen wir keine Gewähr für Vollständigkeit, Richtigkeit oder Anwendbarkeit im Einzelfall. Zerspanung ist oft sehr individuell und ist nicht immer auf andere Bearbeitungen zu übertragen. Deshalb bieten wir Ihnen gerne eine individuelle Beratung durch unsere Fachberater an, insbesondere bei sicherheitsrelevanten oder gesetzlich geregelten Anwendungen.
Stand: 07.04.2025
