DE102010018312A1 - Verfahren und Erzeugnis für die biozide Behandlung eines Kühlschmierstoffs - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren zur bioziden Behandlung eines Kühlschmierstoffs, insbesondere eines wassergemischten Kühlschmierstoffs, insbesondere wobei der Kühlschmierstoff in einem Kreislauf innerhalb einer Maschine zum Schmieren und/oder Kühlen während eines Bearbeitungsschrittes bereitstellbar ist, ist im Hinblick auf eine einfache, sichere, dauerhafte und gesundheitlich unbedenkliche Konservierung von Kühlschmierstoffen derart weitergebildet und ausgestaltet, dass dem Kühlschmierstoff eine Formulierung zugegeben wird, in der ein Biozid oder eine Biozidlösung eingekapselt vorliegt, wobei die Formulierung die enthaltene Biozidmenge verzögert in den Kühlschmierstoff abgibt. Des Weiteren wird ein gebrauchsfertiges Erzeugnis zur bioziden Behandlung eines Kühlschmierstoffs vorgeschlagen, welches eine Formulierung aufweist, in der ein Biozid oder eine Biozidlösung eingekapselt vorliegt, und einen die Formulierung aufnehmenden Beutel aus Filtermaterial aufweist.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur bioziden Behandlung eines Kühlschmierstoffs, insbesondere eines wassergemischten Kühlschmierstoffs, insbesondere wobei der Kühlschmierstoff in einem Kreislauf innerhalb einer Maschine zum Schmieren und/oder Kühlen während eines Bearbeitungsschrittes bereitstellbar ist.
- Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein gebrauchsfertiges Erzeugnis zur bioziden Behandlung eines Kühlschmierstoffs, insbesondere eines wassergemischten Kühlschmierstoffs, welches sich insbesondere zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren eignet.
- Kühlschmierstoffe oder Kühlschmiermittel dienen in der Fertigungstechnik bei einer Reihe von Bearbeitungsschritten, insbesondere beim Fräsen, Bohren, Trennen, Umformen und vielem mehr, zur Wärmeabfuhr und/oder durch Ausbildung eines Schmierfilms zur Verminderung der Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück. Zusätzlich dienen sie bei der spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken zur Entfernung der Späne durch Wegspülen aus dem Arbeitsbereich. Ein positiver Nebeneffekt von Kühlschmierstoffen besteht des Weiteren in der korrosionsschützenden Wirkung auf das bearbeitete Werkstück.
- Hauptzweck von Kühlschmierstoffen ist jedoch die Verringerung der Reibung beim Bearbeiten, wodurch ein Verschleiß des Werkzeugs und der Energiebedarf vermindert wird. Andererseits wird eine unerwünschte Erhitzung sowohl des Werkzeugs als auch des Werkstücks verhindert, wodurch eine Gefügeänderung und damit eine unerwünschte Verformung unterbleibt.
- In der Praxis wird zwischen wassermischbaren bzw. wassergemischten und nicht wassermischbaren Kühlschmierstoffen unterschieden. Nicht wassermischbare Kühlschmierstoffe sind im Allgemeinen unlegierte oder legierte Öle. Nicht wassermischbare Kühlschmierstoffe kommen zumeist zum Einsatz, wenn eine hohe Schmierwirkung erforderlich ist. Ihr Nachteil besteht in den höheren Anschaffungs- und Entsorgungskosten. Des Weiteren können sie keine Kühlwirkung durch einen verdampfenden Wasseranteil bereitstellen.
- Wassergemischte Kühlschmierstoffe hingegen enthalten einen hohen Anteil an Wasser, im Allgemeinen ca. 95%. Sie werden vor Ort aus wassermischbaren Konzentra ten erhalten oder bereits als anwendungsfertige Emulsionen geliefert. Der nicht wässrige Anteil besteht zumeist aus Ölen, ggf. mineralischen Ursprungs, und evtl. Emulgatoren und/oder Additiven. Wassergemischte Kühlschmierstoffe bieten eine gute Wärmeabfuhr, entfalten jedoch eine geringere Schmierwirkung als nicht wassergemischte Kühlschmierstoffe. Durch den hohen Wasseranteil sind wassergemischte Kühlschmierstoffe sowohl hinsichtlich Beschaffung als auch Entsorgung preisgünstiger als nicht wassergemischte Kühlschmierstoffe.
- In Deutschland werden jährlich etwa 28.000 t wassermischbare Kühlschmierstoffe (Konzentrat) verarbeitet. Ausgehend von einer etwa 5%-igen Konzentration dieser Ausgangsstoffe in der betriebsfertigen Emulsion ergibt sich hieraus ein jährliches Volumen von ca. 560.000 m3 wassergemischter Kühlschmierstoffe.
- Die neben Wasser enthaltenen organischen Substanzen in wassergemischten Kühlschmierstoffen sind im Allgemeinen zumindest größtenteils gut biologisch abbaubar. Aufgrunddessen stellt ein wassergemischter Kühlschmierstoff ein nahezu ideales Substrat für Mikroorganismen dar. Daher ist bekannt, den Befall von wassergemischten Kühlschmierstoffen durch Bakterien und Pilze und deren Wachstum bzw. Vermehrung durch die Behandlung mit Bioziden zu kontrollieren.
- Dabei gewährleistet eine einmalige Behandlung eines Kühlschmierstoffvorrats mit einem Biozid jeweils nur eine Stabilität der Emulsion von wenigen Wochen. Nach dieser Zeit ist das zugeführte Biozid größtenteils verbraucht. Um den Kühlschmierstoff weiter einsetzen zu können, muss dieser erneut mit Bioziden versetzt werden. Sofern im Folgenden der Begriff „Biozid” bzw. „Biozide” verwendet wird, sind hiervon ausdrücklich auch die Begriffe „Biozidmischung” bzw. „Biozidmischungen” umfasst.
- Wassergemischte Kühlschmierstoffe werden entweder in Zentralanlagen (bis ca. 200 m3 Kühlschmierstoffinhalt) oder in den einzeln befüllten Bearbeitungsmaschinen (Schmierstoffinhalt ca. 200 l bis ca. 5.000 l) bereitgestellt. Eine Zentralanlage kann dabei eine Vielzahl von Bearbeitungsmaschinen jeweils über einen Kreislauf mit Kühlschmierstoff versorgen. Die Überwachung und Nachbehandlung des Kühlschmierstoffvorrats macht bei solchen Zentralanlagen im Allgemeinen wenig Probleme.
- Problematischer ist jedoch die Situation bei einzeln befüllten Bearbeitungsmaschinen. Aufgrund der üblicherweise großen Anzahl von Bearbeitungsmaschinen in einem Betrieb müssen zunächst Emulsionsproben aus jeder einzelnen Maschine auf entsprechenden Befall mit Mikroorganismen untersucht werden. Danach muss der Schmierstoffvorrat in jeder einzelnen Maschine abhängig von der jeweils festgestellten mikrobiellen Verunreinigung durch Biozidzugabe nachkonserviert werden.
- Dies ist einerseits sehr aufwändig, andererseits passieren in der Praxis hierbei vermehrt Fehler und Zwischenfälle. Aufgrund der vergleichsweise kleinen Schmierstoffmenge in einzeln befüllten Bearbeitungsmaschinen wird die zuzugebende Biozidmenge oft nicht hinreichend genau ermittelt und/oder abgemessen. Die Folge ist eine Über- oder Unterdosierung des Biozids.
- Des Weiteren ist zu beachten, dass die eingesetzten Biozide ätzende, reizende und im Allgemeinen gesundheitsschädliche Gefahrstoffe darstellen. Das mit dem Betrieb der Bearbeitungsmaschinen betraute Personal, welches üblicherweise auch die Nachkonservierung durchführt, ist im Allgemeinen nicht hinreichend im Umgang mit solchen Gefahrstoffen geschult. Die Folge sind gesundheitliche Beeinträchtigungen oder sogar ernste Unglücksfälle.
- Besonders nachteilig bei der bekannten Nachkonservierung von Schmierstoffvorräten ist darüber hinaus, dass die Biozidmenge unmittelbar nach der Nachkonservierung besonders hoch ist, dann jedoch stetig abfällt. Der Biozidgehalt ist schließlich zu gering, um das Entstehen einer erneuten mikrobiellen Verunreinigung zu verhindern. Sowohl durch den hohen Biozidgehalt am Anfang als auch durch die ansteigende mikrobielle Verunreinigung am Ende der Nachkonservierungsperiode sind Personen im Umfeld der Bearbeitungsmaschine ernsten Gesundheitsgefahren ausgesetzt.
- Schließlich muss nach einer Zeit von ca. drei bis sechs Monaten in jedem Fall eine erneute Nachkonservierung vorgenommen werden, was Personal bindet und Kosten verursacht. Ist die Emulsion soweit kontaminiert, dass eine Nachkonservierung nicht mehr möglich ist, muss sie kostspielig entsorgt werden. Dabei fallen Kosten in Höhe von ca. EUR 100/m3 an.
- Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren – und in diesem Zusammenhang auch ein Erzeugnis – zur bioziden Behandlung eines Kühlschmierstoffs anzugeben, mit dem eine einfache, sichere, dauerhafte und gesundheitlich unbedenkliche Konservierung von Kühlschmierstoffen realisierbar ist.
- Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe zunächst hinsichtlich eines Verfahrens zur bioziden Behandlung eines Kühlschmierstoffs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Demnach ist ein eingangs genanntes Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass dem Kühlschmierstoff eine Formulierung zugegeben wird, in der ein Biozid oder eine Biozidlösung eingekapselt vorliegt, wobei die Formulierung die enthaltene Biozidmenge verzögert in den Kühlschmierstoff abgibt.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den hierzu nachgeordneten Ansprüchen entnehmbar.
- Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass eine aufgabengemäß optimierte biozide Behandlung erreichbar ist, falls das Biozid oder die Biozidmischung dem zu konservierenden Kühlschmierstoff kontinuierlich zugesetzt wird. So kann dem Kühlschmierstoffvorrat stets die richtige Biozidmenge pro Zeiteinheit zugeführt werden, um eine Mindestkonzentration des Biozids im Kühlschmierstoff aufrechtzuerhalten.
- Unter Abkehr von bisher bekannten Konservierungsverfahren kann dabei eine gleich bleibende Konzentration erreicht werden, während bisher eine anfangs zu hohe und am Ende zu niedrige Biozidkonzentration im Kühlschmierstoff festgestellt worden ist.
- Weiter erfindungsgemäß ist vorgesehen, eine Formulierung zu verwenden, in der ein Biozid oder eine Biozidlösung eingekapselt vorliegt. Unter einer solchen Formulierung wird dabei ein Granulat, Tabletten oder Kapseln verstanden, in denen das abzugebende Biozid von einer – insbesondere kühlschmierstoffbeständigen – Deckschicht eingekapselt ist. Dabei ist die Deckschicht ihrerseits dazu geeignet, einen zeitverzögerten Durchtritt des Biozids durch die Deckschicht in den Kühlschmierstoff bereitzustellen. Mit anderen Worten wird das benötigte Biozid, die Biozidmischung oder -lösung derart eingekapselt bereitgestellt, dass beim Benetzen mit und insbesondere beim Untertauchen der eingekapselten Formulierung in den Kühlschmier stoffvorrat automatisch eine verzögerte Freigabe der enthaltenen Biozidmenge in den Kühlschmierstoff erfolgt.
- Entsprechend geeignete Formulierungen, welche ein Biozid eingekapselt enthalten oder zur kapselartigen Aufnahme eines Biozids geeignet sind, sowie Verfahren zur Herstellung solcher Formulierungen sind aus
WO 2004/000953 A1 EP 1 108 824 A1 ,EP 0 758 633 B1 ,US 4,089,800 ,WO 2008/000796 A2 WO 2008/000797 A2 DE 10 2006 030 705 A1 undDE 10 2006 061 890 A1 bekannt. - Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass solche Formulierungen nicht nur zur verzögerten Biozidabgabe in rein wässrigen oder trockenen Umgebungen geeignet sind, sondern mit hervorragenden Ergebnissen eine dauerhafte Konservierung von Kühlschmierstoffen bereitstellen können.
- Die Verwendung einer Formulierung, welche das enthaltene Biozid lediglich durch Entleerung der Kapseln freisetzt, wobei sich die Deckschicht bzw. Kapselwand jedoch nicht auflöst, ist besonders bevorzugt. Dabei kann das Biozid oder die Biozidmischung in reiner Form, also nicht mit anderen Sorten vermischt oder in diesen dispergiert, bereit gestellt werden. Vorteilhaft ist hierbei, dass im Hinblick auf existierende gesetzliche Regelungen durch einen Verzicht auf ein Mischen oder Dispergieren mit anderen Komponenten kein „neuer” biozider Wirkstoff entsteht, welcher ggf. erst ein Zulassungsverfahren durchlaufen müsste. Vielmehr kann auf bewährte und zugelassene Biozide oder dgl. Mischungen zurückgegriffen werden.
- Durch die gleich bleibende Biozidkonzentration lassen sich in erfindungsgemäßer Weise auch in kleinen Bearbeitungsmaschinen Kühlschmierstoffstandzeiten erreichen, welche bisher nur von Zentralanlagen bekannt gewesen sind, nämlich bis zu zwei Jahren oder länger.
- Das erfindungsgemäße Verfahren ist einfach anwendbar und gewährleistet eine dauerhafte Konservierung. Des Weiteren ist kein direkter Kontakt des Bedienpersonals mit dem Biozid in Reinform erforderlich. Zusätzlich entfallen die nachteiligen gesundheitlichen Wirkungen einer sehr hohen Biozidkonzentration unmittelbar nach einer herkömmlichen Nachkonservierung.
- Im Ergebnis ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur bioziden Behandlung eines Kühlschmierstoffs eine einfache, sichere, dauerhafte und gesundheitlich unbedenkliche Konservierung von Kühlschmierstoffen realisierbar.
- Im Hinblick auf eine effektive und dauerhafte Konservierung eines Kühlschmierstoffs ist die Verwendung einer Formulierung bevorzugt, welche das Biozid in zeitlicher Hinsicht kontinuierlich, insbesondere in im Wesentlichen gleich bleibender Dosierung, bedarfsgerecht in den Kühlschmierstoff abgibt. Dadurch lässt sich im Kühlschmierstoff über einen langen Zeitraum eine gleich bleibende Biozidkonzentration einstellen, wodurch ein optimales Konservierungsergebnis erzielbar ist.
- Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform des Verfahrens, bei dem als Formulierung Biozid-Mikrokapseln zugegeben werden, wie sie aus der
WO 2004/000953 A1 DE 10 2006 030 705 A1 oderWO 2008/000797 A2 - Überdies wird gemäß Anspruch 8 die Verwendung solcher Biozid-Mikrokapseln für die biozide Behandlung eines Kühlschmierstoffs vorgeschlagen.
- Es erweist sich eine weitere Ausführungsform des Verfahrens als zweckmäßig, bei der als Formulierung ein Granulat zugegeben wird.
- Als besonders zweckmäßig erweist sich die Zugabe einer Formulierung, in der das Biozid oder die Biozidlösung von einer kühlschmierstoffbeständigen Deckschicht, insbesondere aus einem Polymer, einer Polymermischung, Gummi, Kautschuk, oder einer Mischung hiervon, kapselartig umgeben ist. Mit anderen Worten handelt es sich hierbei um die Verwendung einer Applikationsform, bei der das feste oder flüssige Biozid oder eine entsprechende Mischung oder Lösung von einer Deckschicht umgeben ist, welche sich bei Benetzung mit dem Kühlschmierstoff nicht auflöst. Diese Deckschichtmaterialien stellen eine besonders vorteilhafte zeitverzögerte und dennoch im Wesentlichen konstante Wirkstoffabgabe bereit. Durch die Variation der Dicke der Deckschicht, bspw. des Granulats oder der Tabletten, lässt sich hierbei praktisch jedes beliebige Freisetzungsregime voreinstellen.
- Dabei ist bevorzugt, dass die Formulierung dem Kühlschmierstoff, insbesondere in einen System- oder Vorratsbehälter für den Kühlschmierstoff, zugegeben wird. Mit anderen Worten kann die Formulierung in den Kühlschmierstoffvorrat eingetaucht werden.
- Diesbezüglich wird eine Ausgestaltung des Verfahrens vorgeschlagen, bei der die Formulierung dem Kühlschmierstoff in einem flüssigkeitsdurchlässigen Behältnis, vorzugsweise in einem Gewebe- oder Stoffbeutel, ausgesetzt wird.
- Da sich genannte Applikationsformen, beispielsweise als Granulat, während des Einsatzes im Kühlschmierstoff nicht auflösen, sondern sich die einzelnen Granulatkörner bzw. -tabletten lediglich entleeren (wobei die Deckschicht bzw. Hülle übrig bleibt), ist es besonders zweckmäßig, solche Formulierungen innerhalb eines flüssigkeitsdurchlässigen Behältnisses, insbesondere einem Gewebe- oder Stoffbeutel, in den Kühlschmierstoff einzubringen. Mit anderen Worten kann die erfindungsgemäße Formulierung besonders einfach und bequem in der Art eines „Teebeutels” in den Kühlschmierstoffvorrat eingehängt und nach dem Entleeren des Wirkstoffes einfach entsorgt werden.
- Eine besonders wirkungsvolle Freigabe von Bioziden mit im Wesentlichen gleich bleibender Konzentration ist erreichbar, falls die Formulierung dem Kühlschmierstoff in einem Beutel aus Filtermaterial ausgesetzt wird. Dabei hat sich insbesondere die Verwendung eines Beutels bzw. einer Tasche aus Papierfiltermaterial als besonders vorteilhaft erwiesen.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird eine Formulierung zugegeben, welche ein Fungizid, insbesondere IPBC (3-Iod-2-propinyl-butylcarbamat) und/oder OIT (Octyl-Isothiazolinon), und/oder ein Bakterizid, insbesondere BIT (Benzisothiazolinon), aufweist. Dementsprechend sind bereits genannte Formulierungen ausdrücklich auch zur Einkapselung und kontrollierten Abgabe von Bakteriziden geeignet.
- Die oben aufgezeigte Aufgabe ist ferner in Bezug auf ein gebrauchsfertiges Erzeugnis zur bioziden Behandlung eines Kühlschmierstoffs mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Dementsprechend wird vorgeschlagen ein gebrauchsfertiges Erzeugnis zur bioziden Behandlung eines Kühlschmierstoffs, insbesondere eines wassergemischten Kühlschmierstoffs, mit einer Formulierung, in der ein Biozid oder eine Biozidlösung eingekapselt vorliegt, und einem die Formulierung aufnehmenden Beutel aus Filtermaterial, insbesondere aus Papierfiltermaterial.
- Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform des gebrauchsfertigen Erzeugnisses weist sich dadurch aus, dass der Beutel aus Filtermaterial zusätzlich von einer Umhüllung aus perforierter Kunststofffolie, insbesondere aus Polyamid, umgeben wird. Dadurch lässt sich der Beutel aus Filtermaterial, insbesondere falls dieser aus Papierfiltermaterial gefertigt ist, zusätzlich stabilisieren, ohne das die Freisetzung des Biozids aus der enthaltenen Formulierung behindert wird. Ein Zerfall des Filtermaterials wird wirkungsvoll verhindert.
- Es sei hervorgehoben, dass die Verwendung des zuletzt beschriebenen gebrauchsfertigen Erzeugnisses bzw. dessen vorteilhafter Weiterbildung ausdrücklich zugleich weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens angibt, während anhand des Verfahrens auch vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen gebrauchsfertigen Erzeugnisses beschrieben worden sind.
- Abschließend sei betont, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele die beanspruchte Lehre erörtern, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2004/000953 A1 [0022, 0029]
- - EP 1108824 A1 [0022]
- - EP 0758633 B1 [0022]
- - US 4089800 [0022]
- - WO 2008/000796 A2 [0022]
- - WO 2008/000797 A2 [0022, 0029]
- - DE 102006030705 A1 [0022, 0029]
- - DE 102006061890 A1 [0022]
Claims (10)
- Verfahren zur bioziden Behandlung eines Kühlschmierstoffs, insbesondere eines wassergemischten Kühlschmierstoffs, insbesondere wobei der Kühlschmierstoff in einem Kreislauf innerhalb einer Maschine zum Schmieren und/oder Kühlen während eines Bearbeitungsschrittes bereitstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kühlschmierstoff eine Formulierung zugegeben wird, in der ein Biozid oder eine Biozidlösung eingekapselt vorliegt, wobei die Formulierung die enthaltene Biozidmenge verzögert in den Kühlschmierstoff abgibt.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Formulierung Biozid-Mikrokapseln zugegeben werden.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Formulierung ein Granulat zugegeben wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Formulierung zugegeben wird, in der das Biozid oder die Biozidlösung von einer kühlschmierstoffbeständigen Deckschicht, insbesondere aus einem Polymer, einer Polymermischung, Gummi, Kautschuk, oder einer Mischung hiervon, kapselartig umgeben ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Formulierung dem Kühlschmierstoff in einem Gewebe- oder Stoffbeutel ausgesetzt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Formulierung dem Kühlschmierstoff in einem Beutel aus Filtermaterial ausgesetzt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Formulierung zugegeben wird, welche ein Fungizid, insbesondere IPBC und/oder OIT, und/oder ein Bakterizid, insbesondere BIT, aufweist.
- Verwendung von Biozid-Mikrokapseln für die biozide Behandlung eines Kühlschmierstoffs.
- Gebrauchsfertiges Erzeugnis zur bioziden Behandlung eines Kühlschmierstoffs, insbesondere eines wassergemischten Kühlschmierstoffs, mit einer Formulierung, in der ein Biozid oder eine Biozidlösung eingekapselt vorliegt, und einem die Formulierung aufnehmenden Beutel aus Filtermaterial, insbesondere aus Papierfiltermaterial.
- Gebrauchsfertiges Erzeugnis nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Beutel aus Filtermaterial zusätzlich von einer Umhüllung aus perforierter Kunststofffolie, insbesondere aus Polyamid, umgeben ist.
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