Abschnitt 5.2 - Spanende und spanlose Formgebung von Stahl und Eisenlegierungen
5.2.1
Einsatz von nicht wassergemischten Kühlschmierstoffen
Bei der spanenden und spanlosen Formgebung von Stahl und Eisenlegierungen kommen heute immer noch Kühlschmierstoffe (KSS) mit Chlorparaffinen als EP-Additive zum Einsatz (insbesondere bei der Bearbeitung von Edelstählen). Es handelt sich bei den Bearbeitungsprozessen z.B. um das Kaltwalzen, Ziehen oder Bohren. Nach Auskunft der herstellenden Industrie werden in Deutschland hierbei mehrere 100 t Chlorparaffine pro Jahr verbraucht.
Im Labor wurde die thermische Zersetzung von chlorparaffinhaltigen Kühlschmierstoffen (bis 800 °C) - mit und ohne Zusatz von Metallspänen - durchgeführt. Dabei bestätigte sich der katalytische Einfluss der Metallspäne auf die Dioxinbildung, die sich unter gleichen Bedingungen auf das Vielfache erhöhte.
Eine Analyse von gebrauchten Ölen mit längeren Standzeiten in der Bearbeitungsmaschine deutete dagegen nicht auf eine nennenswerte Dioxinbildung hin. Die analysierten Einsatzprodukte - wie auch Ergebnisse aus der thermischen Belastung ohne Spänezusatz - zeigen, dass die Zubereitungen in der Regel nicht als krebserzeugend einzustufen sind.
Jedoch zeigen auch die Pyrolyseversuche mit Metallspänen, dass sich bei bestimmten Produkten unter bestimmten Bedingungen PCDD/PCDF im Öl in Konzentrationen anreichern, die zur Kennzeichnung "krebserzeugend" führen würde. Die Einhaltung des Luftgrenzwertes von 50 pg TE/m3 ist mit den gefundenen Konzentrationen im Öl (max. 21,5 µg TE/kg) und dem Erreichen des Grenzwertes für Kühlschmierstoffe (10 mg/m3) möglicherweise nicht gewährleistet. Deshalb erhalten solche Arbeitsbereiche die Einstufung Bereich 
, wenn chlorparaffinhaltige Kühlschmier- oder Umformhilfsstoffe zum Einsatz kommen.
Es ist deshalb ratsam, Alternativprodukte mit chlorparaffinfreien EP-Zusätzen zu verwenden. Nach Auskunft der herstellenden Industrie ist es durchaus möglich, die chlorparaffinhaltigen EP-Additive, die im Temperaturbereich von ca. 200 bis 400 °C besonders wirksam sind, durch andere Additive zu ersetzen.
In solchen Fällen erhält der Arbeitsbereich die Einstufung Bereich 
.
Der Einsatz von kurzkettigen Chlorparaffinen (C10 - C13) ist in Konzentrationen über 1 % im Endprodukt verboten (siehe GefStoffV und ChemVerbotsV).
Bild 5-8:
Einstufung von nicht wassergemischten Kühlschmierstoffen
| Nicht wassergemischte Kühlschmierstoffe | Bereich |
|---|---|
| Kühlschmierstoffe mit Chlorparaffinen | |
| Chlorfreie Kühlschmierstoffe | |
5.2.2
Einsatz der Minimalmengenschmierung bei der spanenden und spanlosen Formgebung von Edelstählen
Als Alternative zur herkömmlichen Kühlschmierung kommt in den letzten Jahren die Minimalmengenschmierung (MMS) vermehrt zur Anwendung.
Im Gegensatz zur konventionellen Überflutungsschmierung bei der Nassbearbeitung zeichnet sich die Minimalmengenschmierung durch eine enorme Verbrauchsreduzierung der eingesetzten Schmierstoffe aus. Eine gezielte Zufuhr des Schmierstoffes von außen bzw. durch das Spindelsystem der Maschine unmittelbar an die Wirkstelle bewirkt eine Schmierung der Reibstellen zwischen Werkzeug, Werkstück und Span. Je nach Zerspanverfahren, zu zerspanendem Material und den gewählten Einstellparametern beträgt die Schmierstoffmenge bei optimal eingestellten Systemen deutlich weniger als 50 ml pro Prozessstunde.
Gegenüber der Nassbearbeitung wird bei der MMS-Bearbeitung aufgrund der sehr geringen Schmierstoffmenge neben der Einsparung an Kosten für Wartung, Pflege, Lagerung und Entsorgung eine deutliche Verringerung des hautschädigenden Potenziales erreicht.
Für die emissionsarme Metallbearbeitung mit Minimalmengenschmierung ist die Auswahl des Schmierstoffes von entscheidender Bedeutung. Zur Minimierung von Emissionen sollen Schmierstoffe mit toxikologischer und dermatologischer Unbedenklichkeit, mit möglichst gutem Schmiervermögen und hoher thermischer Belastbarkeit eingesetzt werden.
In der Praxis haben sich synthetische Esteröle und Fettalkohole mit niedrigem Verdampfungsverhalten, toxikologischer Unbedenklichkeit und einem hohen Flammpunkt besonders bewährt.
Als Richtwerte zur Auswahl eines emissionsarmen Schmierstoffes [10] haben sich insbesondere der Flammpunkt (DIN ISO 2592) sowie der Verdampfungsverlust nach Noack 250 °C (DIN 51 581-1) bewährt. Der Schmierstoff sollte einen Flammpunkt von mindestens 150 °C, einen Verdampfungsverlust bei 250 °C von maximal 65 % sowie eine Viskosität bei 40 °C von > 10 mm2/s aufweisen.
Für den Einsatz der Minimalmengenschmierung ungeeignet sind Schmierstoffe mit organischen chlor- oder zinkhaltigen Additiven. Weiterhin sollte generell auf Schmierstoffe, welche im Sicherheitsdatenblatt mit einem Gefahrensymbol kennzeichnungspflichtig sind, verzichtet werden. Arbeitsbereiche, in denen diese Kriterien erfüllt sind, erhalten die Einstufung Bereich .
Weitere Hinweise zur emissionsarmen Metallbearbeitung finden sich in der BG/BGIA-Empfehlung "Einsatz der Minimalmengenschmierung bei der Metallzerspanung".