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Ansetzen und Aufrischen von Kühlschmieremulsionen mit vollentsalzten Wasser -Update-

Reines Wasser für die Maschine

Basisstoff einer jeden Kühlschmieremulsion ist Wasser, welches üblicherweise als Stadt- oder Brunnenwasser aus dem öffentlichen Leitungsnetz zur Verfügung steht. Die Qualität des Stadtwassers schwankt je nach örtlichen Gegebenheiten. Allgemein gebräuchlich ist hier der Begriff der Härte, jedoch sind im Wasser auch weitere Stoffe z.B. Salze, wie Natrium, Kalium, Chloride, Nitrate gelöst, so dass man in diesem Zusammenhang besser vom Gesamtsalzgehalt des Wassers reden sollte. Der Gesamtsalzgehalt lässt sich sehr einfach mittels einer Leitwertmessung bestimmen. Stadtwasser in unseren Breiten steht üblicherweise mit Leitwerten von 500 bis 600 µS/cm zur Verfügung. Grob kann man sagen, dass in einem Liter Stadtwasser natürlicherweise ca. 0.5 Gramm Salz gelöst sind.

Diese Salze werden beim Neuansatz von Kühlschmierstoffen in die Emulsion eingetragen. Während des Betriebes verdunsten bzw. verdampfen fortlaufend erhebliche Mengen an Wasser aus der Emulsion. Zusätzlich treten Verschleppungsverluste auf. Gelöste Salze können jedoch nicht verdunsten und konzentrieren sich in der Maschine auf. Einfach ausgedrückt, verdunstet die Hälfte des Wassers, verdoppelt sich der Salzgehalt im verbliebenen Kühlmittel. 

Erfolgt eine Ergänzung des fehlenden Wasser mit unbehandeltem Stadtwasser, steigt der Leitwert im Kühlkreislauf kontinuierlich, d.h. Salz reichert sich an und führt zu verschiedenen, unerwünschten Effekten:

  • Hoher Leitwert – Destabilisierung der Emulsion, verkürzte Werkzeugstandzeiten
  • Hohe Konzentration an Chloriden – Korrosion in Form von Rost an Maschinen und Korrosion an Werkstücken in Form von Fleckenbildung
  • Hohe Konzentration an Calcium und Magnesium - Ablagerungen an den Maschinen in Form von Kalkseifen
  • Hohe Konzentration an Nitrat – Bildung von Nitrit und Nitrosaminen

Einige Schmierstoffhersteller empfehlen beim Neuansatz von Kühlemulsionen die Verwendung von Wasser mit einer Härte von 10 bis 20 °dH um Schaumbildung zu vermeiden. Die Nachspeisung sollte aber auf jeden Fall mit entsalztem Wasser erfolgen. Alternativ können auch Emulsionen eingesetzt werden, die für den Betrieb mit vollentsalztem Wasser von vorneherein geeignet sind.

Bei der Wasseraufbereitung unterscheidet man die klassische Enthärtung von einer Vollentsalzung oder Demineralisierung. Bei der Enthärtung, ausgeführt üblicherweise als Kationentauscher, werden Calcium und Magnesium gegen Natriumionen ausgetauscht. Das mindert zwar die Härte, der Gesamtsalzgehalt und damit auch der Chloridgehalt bleiben jedoch unverändert. Nachspeisung mit enthärtetem Wasser führt daher ebenfalls zu unerwünschter Aufsalzung.

Vollentsalztes Wasser ist so gut wie frei von gelösten Inhaltsstoffen und verhindert somit die Anreicherung von Salzen bei der Auffrischung der Emulsionen.

Zur industriellen Erzeugung von vollentsalztem Wasser haben sich zwei Verfahren etabliert. Ionenaustausch in Form von Mischbettaustauchern und die Umkehrosmose.

Mischbetttauscher eignen sich gut zur gelegentlichen, einmaligen Befüllung von Kühlkreisläufen. Bei größerem oder kontinuierlich anfallen Bedarf an VE Wasser werden Mischbetten jedoch zunehmend unwirtschaftlich, da diese regelmäßig regeneriert werden müssen und somit laufend Handling- und Betriebskosten anfallen.

Mischbettharz

Umkehrosmoseanlagen funktionieren nach einem physikalischen Prinzip und müssen daher nicht regeneriert werden, arbeiten also ohne Chemie und sind im laufenden Betrieb somit umweltfreundlich und wirtschaftlicher. Auch der hohe Wasserverbrauch bedingt durch geringe Ausbeuten, der dem Verfahren nachgesagt wird, ist so nicht richtig. Je nach Speisewasserqualität können Umkehrosmoseanlagen problemlos mit Ausbeuten bis 75% und höher betrieben werden.

Bei der technischen Gestaltung einer Umkehrosmose ist man sehr flexibel. Sei es als ortsfeste Anlage mit Reinwasserspeicher und Druckerhöhung zur gleichzeitigen zentralen Versorgung mehrerer Verbraucher, als dezentrale Installation direkt an der Maschine oder als mobile, fahrbare Anlage.

Vorteile einer Wasseraufbereitung:

  • Gleichmäßige Arbeitsergebnisse
  • Vermeidung von Korrosion und Rückständen auf Werkstücken und Maschinen
  • Saubere Kühlkreisläufe
  • Standzeitverlängerung
  • Verringerung von Entsorgungskosten

Zusammenfassung:

Der Eintrag von Salzen aus dem Stadtwasser führt in Verbindung mit Verdampfungs- und Verschleppungsverlusten zu einer unerwünschten Anreicherung von Salzen in Kühlschmieremulsionen.

Hohe Salzgehalte begünstigen die Destabilisierung von Emulsionen, sowie Korrosion an Maschinen und Werkstücken

Der Einsatz von demineralisiertem, vollentsalztem Wasser verhindert eine Aufsalzung zuverlässig.

 

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