WO2005123888A1 - Matrixflüssigkeit zur herstellung einer zerspanungssuspension sowie als schmier- oder bearbeitungsflüssigkeit - Google Patents

Matrixflüssigkeit zur herstellung einer zerspanungssuspension sowie als schmier- oder bearbeitungsflüssigkeit Download PDF

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Michael Menner
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Definitions

  • the invention relates to a matrix fluid for the production of machining suspensions, a machining suspension produced with the matrix fluid and a method for fractionating the used machining suspension obtained after use.
  • the invention also relates to a similar mixture of a polymer or different polymers with water, which can be used particularly advantageously in all technical applications in which lubricating properties are required of a liquid.
  • Machining suspensions consist of a matrix liquid and a fine particulate fraction suspended in it, which consists of sharp-edged and hard cutting grain particles such as diamond, corundum or silicon carbide and, if applicable, a fraction of abrasion from the processed material and
  • Machining suspensions are used in the field of machining metal materials or in the processing and lapping of brittle hard materials such as ceramics, quartz and silicon.
  • Machining processes in which machining suspensions are used include grinding, lapping, lapping, wire sawing, sanding, polishing and other processes in which fine chips are separated from a solid material.
  • the suspensions are conveyed to the place where they can develop their cutting effect.
  • the workpieces to be machined are brought into contact with the workpiece under pressure, if necessary with the help of a tool such as a wire saw.
  • the relative movement between the cutting grain and / or the tool and the workpiece cuts fine chips from the material to be processed and transfers them to the machining suspension.
  • the matrix liquid contained in the machining suspension - which is also referred to below as liquid - ensures that the cutting grains and abrasion particles are evenly distributed and stably dispersed in the machining suspension. In addition, the liquid ensures that the chips are removed from the machining site and that the temperature increase is limited at the machining site.
  • the amount of abrasion of the workpiece (and possibly the tool) in the machining suspension increases during processing.
  • the usage properties of the suspension change and the machining suspension must be removed from the process and disposed of.
  • a large part of the high-priced cutting grains in the suspension have not yet been used up. Since they are stably dispersed in the suspension, they can only be separated from the suspension with great effort. After separation, the cutting grains can be used again, for example in the case of silicon carbide, for the production of a new machining suspension or for other technical applications such as the production of ceramics, refractory materials, grinding wheels or grinding papers. However, this requires a sharp separation between the individual constituent fractions of the machining suspension.
  • the table below shows typical ranges of the composition of a machining suspension.
  • Cutting suspensions are produced according to the prior art by mixing a matrix liquid with particulate cutting grains.
  • the aim is for the cutting grain fraction to be largely stably dispersed in the liquid while the suspension is in use.
  • the cutting grain fraction then does not sediment at the bottom of the storage container or in the feed lines of the suspension.
  • machining suspensions Most of the machining suspensions used remain stable for many hours, sometimes even for weeks, without the solids completely sedimenting. This is achieved primarily because the machining suspensions contain matrix liquids with high viscosities. Matrix liquids are used with viscosities at 20 ° C of over 10 mPas - in lapping applications, liquids between 10 mPas and 150 mPas are used, in some cases
  • the liquid in machining suspensions consists of alcohol-based liquids such as polyglycols or of water-immiscible liquids such as mineral oils.
  • the alcohols used in machining suspensions are dipropylene glycol and polyethylene glycol such as, for example, PEG 200.
  • Mineral oils based on matrix fluids include cutting oils made from petroleum refined oils or liquids based on synthetic hydrocarbons or biogenic oils.
  • water is not used as the matrix liquid, since water does not have a viscosity in order to be able to produce a stable machining suspension.
  • the workpieces must be cleaned and the suspensions and the matrix liquid separated from the workpieces. Cleaning requirements are particularly high, for example, when lapping silicon blocks to silicon wafers.
  • machining suspensions should therefore be composed in such a way that separation of the cutting grain fraction from the suspension and recycling of the cutting grain is easy. Currently, this can only be achieved with the help of a high level of technical effort.
  • Process water that is used to lower the viscosity is contaminated with a high load of alcohol.
  • the transfer of the matrix liquid into the process water requires high expenditure for cleaning the water. This means that these methods are not suitable for cost-effective separation of the machining suspensions.
  • lubricating fluids consist primarily of petroleum fractions, synthetic oils, esters from fatty acids, native oils and
  • Fats or contain such oils or fats are suitable oils or fats. Thanks to their viscosity and wetting properties, the oils ensure that friction and wear are reduced at the contact point between two solids moving against each other.
  • oils are their long-term stability. Some of them come for months or years e.g. as gear or hydraulic oil, without their properties changing noticeably or biodegradation occurring.
  • oils are mixed with water to reduce costs and emulsified / stabilized with the aid of emulsifiers, the lubricating properties change very quickly, for example due to segregation or biological decomposition of at least some of the organic components. Mixtures of this type are therefore not stable over the long term and cannot be used for applications, for example as hydraulic oil or as cooling lubricant, in which they have to remain in the processing machine for a long time.
  • An object of the present invention is to provide a matrix liquid for the production of dispersion-stable machining suspensions, a machining suspension which can be produced with the matrix liquid and a method for fractionating the machining suspension after its use, which avoid the described disadvantages of the prior art.
  • Another job of The present invention is to provide a liquid which has lubricating properties for applications with metals and for hydraulic applications, which is long-term stable, is not biodegradable or is very difficult to degrade, causes low costs, simply from
  • the liquid should be easy to separate from workpiece surfaces.
  • the liquid should be easy to separate from workpiece surfaces.
  • Claims 30 and 31 also specify a method for treating the mixture used as a lubricating or processing liquid, with which the washability and biodegradability of the lubricating or processing liquid is improved after use.
  • Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims or can be found in the following description and the exemplary embodiments.
  • the liquid according to the invention for the production of a machining suspension is a mixture of water and a thickener which is soluble or dispersible in water and that in the liquid Viscosity increased in such a way that the liquid is suitable for forming a stable machining suspension after mixing with cutting grains and possibly abrasion particles.
  • thickeners which are known from applications in the fields of food, pharmaceuticals and cosmetics, can also be used to produce matrix liquids for machining suspensions.
  • a particular advantage when using matrix liquids based on water is the higher heat capacity of the water compared to
  • Alcohols and oils which achieve a better cooling effect at the machining site.
  • thickeners in principle, the following can be used as thickeners: • organic natural thickeners such as agar agar, carrageenan, tragacanth, gum arabic, alginates, pectins, polyoses, guar flour, carob bean gum, starch, celluloses, dextrins, gelatin, casein; • Organic modified natural substances such as carboxymethyl celluloses and other cellulose ethers, celluloses, hydroxyethyl cellulose and hydroxypropyl cellulose, and other modified celluloses or the like or meal meal ether; • Organic fully synthetic thickeners such as polyacrylic and polymethacrylic compounds, vinyl polymers, polycarboxylic acids, polyethers, polyimines and polyamides and • Inorganic thickeners such as polysilicic acids, clay minerals such as montmorillonites, zeolites, silicas; and • mixtures of different thickeners.
  • organic natural thickeners such as agar agar, carrageenan, trag
  • liquid or lubricating liquid is a mixture of water and a polymeric additive which is soluble or dispersible in water and which gives the liquid a lubricating property.
  • the lubricating liquid preferably contains only water and the one or more polymers mentioned and, if appropriate, further substances which do not influence the lubricating action, e.g. Preservatives.
  • water-based lubricants is the high heat capacity of the water compared to oils, which results in a better cooling effect at the point of friction.
  • thickening and viscosity-changing polymers can be used as polymers, such as:
  • Organic natural polymers such as Carrageenan, pectins, polyoses, starch, celluloses, dextrins, gelatin, casein;
  • organic modified natural polymers such as carboxymethyl celluloses and other cellulose ethers, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose and other modified celluloses;
  • organic fully synthetic polymers such as polyacrylic and polyethacrylic compounds, vinyl polymers, polycarboxylic acids, polyethers, polyimines and polyamides;
  • inorganic polymers such as polysilicic acids; such as • Mixtures of different of these polymers.
  • the concentration of the thickener or polymer will not exceed values of 25% by mass in most applications.
  • Favorable concentrations for the thickener or polymer will not exceed values of 25% by mass in most applications.
  • Thickeners or polymers are less than 10% by mass, and special advantages result from using less than 5% by mass. There are particularly efficient thickeners or polymers that can be used with less than 1% by mass.
  • the polysaccharide xanthan even at 0.25% by mass at 40 ° C with approx. 40 mPas still has the same viscosity as polyethylene glycol 200 or a commercially available lubricating oil.
  • For the production of the present lubricating liquid it is possible to adapt viscosities to 1 mPas precisely to the respective application by varying the concentration of the polymer. This is not so easily possible with conventional oils, since individual fractions from petroleum distillation are used for lubrication, which are divided into classes of about 10 mPas, 20 mPas and 40 mPas in terms of viscosity.
  • the person skilled in the art is able to select the suitable substances from the groups of thickeners or polymers mentioned.
  • Different demands are placed on the matrix fluidity in the various applications of machining.
  • the viscosity, the rheological properties and the sliding and lubricating properties of the matrix liquid e.g. specifically adapted to the processes of lapping, polishing, lapping or other processes of different materials with different cutting grain sizes and materials.
  • Different requirements are also placed on the lubricating liquid in the various applications.
  • Stability, washability from the machined surface and the sliding and lubricating properties are adapted to the specific requirements and different materials.
  • targeted changes in the liquid properties can be achieved by varying the concentration of the thickener or polymer or by using a different or an additional thickener or polymer.
  • the matrix or lubricating liquid according to the invention for cooling the workpiece surfaces offers the advantage that high energies can be dissipated from the workpiece by partial evaporation of the water, for example at the location of machining.
  • the high evaporation enthalpy of the water contained prevents the workpiece from overheating.
  • the low concentration of thickener or polymer in the water minimizes contamination of the workpiece by the thickener remaining during evaporation or with residues of the lubricant.
  • the mixture of thickener or polymer and water leads to a single-phase mixture. In some applications, multi-phase systems can lead to segregation, which can change the stability of the suspension or the properties of the lubricant.
  • the matrix or lubricating liquid contains natural or modified organic polymers such as modified celluloses, proteins or polysaccharides such as e.g. Xanthan.
  • a liquid By adding less measure. - Percentage of a modified cellulose in water a liquid can be produced which, with regard to its viscosity and its rheological behavior as a Newtonian liquid, can hardly be distinguished from dipropylene glycol or polyethylene glycol 200 or from spindle oils.
  • the substitution of alcohols or oils by the matrix or lubricating liquid according to the invention is thus possible without changing the processes that have existed up to now.
  • the liquid according to the invention is particularly suitable as a replacement for polyglycols in machining suspension, which are used in the production of silicon wafers.
  • machining suspensions consist of 35 to 65% by mass matrix liquid, 30 to 60% silicon carbide, 7 to 25% silicon abrasion and up to 5% iron abrasion from the wire saw.
  • the addition of acids to lower the pH in the matrix liquid can be advantageous.
  • the mixture of water and modified cellulose produced can moreover only be split by a few enzymes that can be produced by microorganisms and is therefore very difficult to biodegrade or degrade.
  • the mixture could from water and modified cellulose can be stored at room temperature for 5 months without changing the viscosity of the liquid.
  • the liquid according to the invention thus has a good shelf life.
  • xanthan as a thickener in the liquid according to the invention, however, has another surprising effect.
  • This substance in a mixture with water exhibits a pronounced pseudoplastic behavior.
  • the viscosity in such liquid lines is low
  • Cleave strands of molecules to lower viscosity and improve washability and biodegradability of the lubricant are suitable.
  • this can be achieved, for example, by: • Entry of mechanical energy, such as Turrax, stirring; when used in machining suspensions, the machining process itself leads to a partial splitting of molecules of the thickeners or polymers; • Entry of thermal energy such as thermal hydrolysis processes even under increased pressure; • Use of acids or bases to chemically change the molecules; • Enzyme treatments or other methods with which the molecules are split, which, for example, changes the viscosity of the matrix liquid of the machining suspension.
  • the viscosity of the matrix liquid from modified cellulose is e.g. reduced by adding a cellulase to the machining suspension in such a way that the machining suspension is destabilized and sedimentation of the particles begins.
  • the viscosity can be reduced in such a way that the finest particles, e.g. the abrasion particles remain in suspension, while larger particles, e.g. Sediment the cutting grains. In combination with wet classification, this effect enables a particularly sharp one
  • Another advantageous and simple method for fractionating a machining suspension which contains the matrix liquid according to the invention provides, in a first step, to reduce the viscosity of the machining suspension only by adding water in order to destabilize the suspension.
  • the machining suspension in spite of the thickeners contained in the suspension, can do so simply by adding water destabilized that parts of the solids sediment. Finer solid particles remain stable in suspension. This enables a particularly sharp separation of the solid fractions, for example in a subsequent classification of the particles.
  • the process of destabilizing the machining suspension by adding water can be achieved with less water if parts of the matrix liquid or parts of the thickener are removed from the
  • Cutting suspension can be removed.
  • this can also be achieved, for example, mechanically by squeezing the liquid or using other methods such as absorption.
  • the time at which the water is added has an influence on the viscosity of the diluted suspension produced in the process.
  • the viscosity in the used machining suspension becomes lower if the ratio of water to thickener is adjusted to the same value by adding water after use of the suspension than if the same ratio of water to thickener was adjusted by adding water before use , This effect can also be observed when the
  • the concentration of the thickener can be reduced • by enzymatic, thermal, chemical or hydrolytic cleavage of the thickener and / or • by mechanical separation of part of the liquid from the suspension beforehand and / or • by filling the missing liquid with water.
  • a cutting suspension containing a matrix liquid according to the invention can be mixed with water much more easily and quickly than all cutting suspensions available according to the prior art which contain water-miscible matrix liquids, e.g. Contain alcohols.
  • the separation of the particles in the liquid diluted with water - that is, the splitting of existing particle agglomerates - can be achieved more quickly with the cutting suspension according to the invention than with known cutting suspensions according to the prior art.
  • Known mechanical separators such as centrifuges, decanters, hydrocyclones, sedimentation, filtration or other separation and classification processes can be used to make a sharp separation of the cutting grain fraction from the abrasion and from the liquid using wet classification.
  • Dry classifying, air classifying or others can be used. With the help of a thermal aftertreatment, it is then possible to very efficiently separate residues of the dry thickener from the surfaces of the cutting grain.
  • Wetting properties of the liquid can be achieved. In this way, charges on the particle surfaces can be influenced and the formation of particle agglomerates can be reduced or existing agglomerates can even be destroyed. By decomposing the thickening agent, the sedimentation of the cutting particles can be achieved, whereas the finer abrasion particles do not agglomerate and remain stably dispersed. This further reduces the effort required for particle classification.
  • the changes in liquid properties can also be further added by adding salts and surfactants be reinforced.
  • the cleavage of the thickener molecules shows e.g. through enzymatic, thermal or acid or alkali treatment that also biological
  • the biodegradability of the lubricating liquid according to the invention can also be achieved when using a modified cellulose that is not biodegradable under the conditions of use, e.g. by adding specific cellulases, so that the liquid can be easily treated in a biological treatment plant.
  • the organic load of the waste water is also 20 to 100 times lower than, for example, when using oils.
  • modified celluloses The use of substances that are difficult to biodegrade, such as modified celluloses, has the advantage that only a few microorganisms are able to form enzymes that can cause biodegradation.
  • the person skilled in the art is thus able to set the milieu conditions in the lubricant according to the invention, such as pH or oxygen concentration, in such a way that the microorganisms which can form such enzymes cannot grow in the liquid.
  • specific preservation methods can be used to prevent the growth of germs that are completely harmless to humans, such as lowering the pH to 4.
  • polymers such as celluloses, modified celluloses, starches, modified starches or else proteins or other polymeric thickeners or polymers in the matrix or lubricating liquid has further advantages.
  • thickeners or polymers are broken down into small fragments, e.g. Sugar, starches or amino acids result in solutions that are far easier to wash off the workpieces than all the matrix liquids or lubricants available according to the state of the art.
  • the surfaces of the workpieces can be cleaned more extensively than before with minimal cleaning effort. Since only a few percent by mass of thickener or polymer in the water is sufficient to set the desired viscosity and lubricating effect, far fewer organic components are required for cleaning parts from the surface, e.g. the silicon wafers, as e.g.
  • the cleavage products of the thickeners or polymers such as e.g. Sugar, amino acids or other monomers such as e.g. Caprolactam made of polyamide is much more soluble in water and therefore much easier to clean from the surfaces than the long-chain alcohols or oils or emulsions according to the prior art.
  • thickeners or polymers form biologically stable liquids with water
  • additional preservatives to the liquid in order to limit or avoid the growth of microorganisms, for example in a machining suspension.
  • preservatives that are suitable for the specialist in the fields of coolant preservation, food Preservation or preservation of cosmetic products are known.
  • Protective agents also so-called EP additives (Extreme Pressure Additive), emulsifiers, stabilizers, solubilizers and other additives. It can also be advantageous to produce matrix or lubricating liquids from synthetic polymers, such as polyamide or other water-miscible and biodegradable or poorly biodegradable polymers. This further improves the biological stability of the matrix or lubricating liquid. In addition, synthetic polymers are particularly easy to wash off workpiece surfaces.
  • the liquid according to the invention can be used, for example, in machining applications such as drilling, sawing, milling, grinding, turning, planing and in other applications as a cooling lubricant. It is possible and possibly desirable to use such liquids as a replacement for conventional water-miscible cooling lubricants such as cutting emulsions or non-water-miscible cooling lubricants such as cutting oils or spindle oils.
  • the lubricant according to the invention can also be used for
  • oils are used almost without exception because they have a lubricating effect, are long-term stable and because they do not biodegrade during operation. The same applies to applications in which engine oils and gear oils have previously been used. Also as a replacement for processing oils e.g.
  • the liquid according to the invention can be used for rolling metal sheets, for punching or deep-drawing metals.
  • Example 1 A clear, single-phase matrix liquid was produced from 100 g of water and 2.9 g of modified cellulose. It shows Newtonian flow behavior and has a viscosity of 35.5 mPas at 40 ° C. Polyethylene glycol 200 has a viscosity of 35 mPas at this temperature. Silicon carbide powder (SiC) with an average particle size of 15 ⁇ m is stirred into the liquid produced. A stable suspension is formed which is not completely sedimented even after 1 day. After adding 1 g of a cellulase, the
  • Matrix liquid stirred at 40 ° C. After 120 minutes the viscosity of the liquid is reduced to 2 mPas. With the help of the liquid obtained, no stable machining suspension can be produced with the SiC ulver. The stirred particles sediment completely after a few minutes.
  • Matrix liquid which was prepared as in Example 1.
  • the suspension is placed in the wire sawing process for cutting silicon wafers from silicon blocks. After discharge of the used suspension, this contains 15% by mass of silicon abrasion with an average particle diameter of 0.8 ⁇ m and 3% abrasion from the saw wire with an average particle diameter of 2 ⁇ m.
  • the supernatant After the supernatant has been separated from the sediment, it is mixed with another 3 kg of water. This mixture is treated with a hydrocyclone.
  • the coarse material from the classification contains less than 1% silicon and iron.
  • Example 4 1 kg of the used suspension from Example 2 is dried.
  • the dry solid contains the dry thickener, the cutting grain fraction and wear particles made of iron and silicon.
  • the solid is then finely ground and treated several times with the help of an air classifier.
  • the resulting cutting grain fraction contains less than 5% silicon and less than 1% thickener.
  • the residues of the thickener are then separated from the surface of the cutting grain particles in an oven at 400 ° C. The resulting cutting grain can be used again in the sawing process.
  • a lubricating liquid according to the invention was prepared from 400 g of a modified cellulose and 50 kg of deionized water by stirring in the polymer. This was placed in a processing machine for grinding a steel workpiece.
  • the lubrication properties in terms of roughness depth, tool wear and achievable cutting speed (mass of metal removed per unit of time) were almost identical to the lubrication properties that were obtained on the same day on the same grinding machine using a conventional cutting emulsion according to the prior art.
  • pure water was used as the reference lubricant on the same grinding machine. After just a few seconds, the grinding wheel was completely destroyed when using pure water.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Matrixflüssigkeit zur Herstellung von Zerspanungssuspensionen, eine mit der Matrixflüssigkeit hergestellte Zerspanungssuspension und ein Verfahren zur Fraktionierung der nach der Nutzung erhaltenen gebrauchten Zerspanungssuspension. Die Erfindung betrifft auch eine gleichartige Mischung aus einem Polymer oder verschiedenen Polymeren mit Wasser, die besonders vorteilhaft in allen technischen Anwendungen eingesetzt werden kann, in denen von einer Flüssigkeit Schmiereigenschaften gefordert werden. Als Matrix- oder Schmierflüssigkeit wird bei der vorliegenden Erfindung eine Mischung aus Wasser und einem Verdickungsmittel bzw. ein oder mehreren Polymeren eingesetzt. Aus einer gebrauchten Zerspanungssuspension, die mit dieser Matrix­flüssigkeit hergestellt wurde, kann sehr einfach und schnell das Schneidkorn zur Wiederverwendung abgetrennt werden. Es wird weniger Prozesswasser benötigt und das Prozesswasser kann einfach biologisch gereinigt werden, da es nicht aufwendig von einer Alkoholfracht befreit werden muss.

Description

Matrixflussigkeit zur Herstellung einer Zerspanungssuspension sowie als Schmier- oder Bearbeitungsflüssigkeit
Technisches Anwendungsgebiet
Die Erfindung betrifft eine Matrixflussigkeit zur Herstellung von Zerspanungssuspensionen, eine mit der Matrixflussigkeit hergestellte Zerspanungssuspension und ein Verfahren zur Fraktionierung der nach der Nutzung erhaltenen gebrauchten Zerspanungssuspension. Die Erfindung betrifft auch eine gleichartige Mischung aus einem Polymer oder verschiedenen Polymeren mit Wasser, die besonders vorteilhaft in allen technischen Anwendungen eingesetzt werden kann, in denen von einer Flüssigkeit Schmiereigenschaften gefordert werden.
Zerspanungssuspensionen bestehen aus einer Matrixflussigkeit und einer darin suspendierten feinpartikulären Feststoff- fraktion, die aus scharfkantigen und harten Schneidkornpartikeln wie Diamant, Korund oder Siliziumkarbid und ggf. einer Fraktion aus Abrieb vom bearbeiteten Material und vom
Werkzeug besteht . Zerspanungssuspensionen kommen im Bereich der spanenden Fertigung von metallischen Werkstoffen zum Einsatz oder bei der Bearbeitung und beim Trennläppen von sprödharten Materialien wie Keramik, Quarz und Silizium.
Prozesse der spanenden Fertigung, in denen Zerspanungssuspensionen eingesetzt werden, sind unter anderem Schleifen, Läppen, Trennläppen, Drahtsägen, Schmirgeln, Polieren und andere Prozesse, bei denen aus einem festen Material feine Späne abgetrennt werden. Beim Einsatz von ZerspanungsSuspensionen im Bereich Läppen, Trennläppen und Polieren werden die Suspensionen an den Ort gefördert, an denen sie ihre zerspanende Wirkung entfalten können. Dabei werden unter Druck die zu bearbeitenden Werk- stücke ggf. unter Zuhilfenahme eines Werkzeuges wie z.B. einer Drahtsäge mit dem Werkstück in Kontakt gebracht . Durch die Relativbewegung zwischen Schneidkorn und/oder Werkzeug und Werkstück werden feine Späne aus dem zu bearbeitenden Material geschnitten und in die ZerspanungsSuspension überführt . Die in der Zerspanungssuspension enthaltene Matrixflussigkeit - die im Folgenden auch als Flüssigkeit bezeichnet wird - stellt dabei sicher, dass die Schneidkörner und Abriebpartikel in der Zerspanungssuspension gleichmäßig verteilt und stabil dispergiert vorliegen. Darüber hinaus stellt die Flüssigkeit sicher, dass die Späne von dem Ort der Zerspanung abtransportiert werden und dass an der Stelle der Zerspanung der Temperaturanstieg begrenzt wird.
Während der Bearbeitung steigt der Anteil an Abrieb des Werkstückes (und ggf. des Werkzeuges) in der Zerspanungssuspension an. Wenn der Abriebgehalt einen definierten Anteil in der Suspension erreicht hat, verändern sich die Gebrauchseigenschaften der Suspension, und die Zerspanungssuspension muss aus dem Prozess ausgetragen und entsorgt werden. Ein großer Teil der in der Suspension vorliegenden hochpreisigen Schneidkörner sind zu diesem Zeitpunkt noch nicht verbraucht . Da sie in der Suspension stabil dispergiert vorliegen, können sie nur mit großem Aufwand aus der Suspension abgetrennt werden. Nach dem Abtrennen können die Schneidkörner - z.B. im Falle von Siliziumkarbid - für die Herstellung einer neuen ZerspanungsSuspension oder für andere technische Anwendungen wie die Herstellung von Keramiken, Feuerfestmaterialien, Schleifscheiben oder Schleifpapiere erneut genutzt werden. Dafür ist aber eine scharfe Trennung zwischen den einzelnen Inhaltsstofffraktionen der Zerspanungssuspension erforderlich. Die nachstehende Tabelle zeigt typische Bereiche der Zusammensetzung einer Zerspanungssuspension.
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Stand der Technik
Zerspanungssuspensionen werden nach Stand der Technik durch Vermischen einer Matrixflussigkeit mit partikulären Schneid- körnern hergestellt. Dabei wird typischerweise angestrebt, dass die Schneidkornfraktion weitgehend stabil dispergiert in der Flüssigkeit während der Nutzung der Suspension vorliegt. Die Schneidkornfraktion sedimentiert dann nicht am Boden des Vorlagebehälters oder in den Zuführungsleitungen der Suspension.
Die meisten der eingesetzten Zerspanungssuspensionen bleiben über viele Stunden, teilweise sogar über Wochen stabil dispergiert, ohne dass die Feststoffe vollständig sedimen- tieren. Erreicht wird das vor allem dadurch, dass die Zerspanungssuspensionen Matrixflüssigkeiten mit hohen Viskositäten enthalten. Es kommen Matrixflüssigkeiten zum Einsatz mit Viskositäten bei 20 °C von über 10 mPas - in Anwendungen des Trennläppens kommen Flüssigkeiten zwischen 10 mPas und 150 mPas zum Einsatz, in einigen Fällen werden
Flüssigkeiten mit Viskositäten von bis zu 5.000 mPas verwendet, Die Vermischung aus feinpartikulären Schneidkörnern mit einem mittleren Durchmesser von unter 100 μm - vorzugsweise 5 bis 30 μm - mit viskosen Flüssigkeit führt zur Bildung einer dispersionsstabilen Zerspanungssuspension. Die Flüssigkeit in Zerspanungssuspensionen besteht nach Stand der Technik aus auf Alkoholen basierenden Flüssigkeiten wie Polyglykolen oder aus nichtwassermischbaren Flüssigkeiten wie Mineralölen. Beispiele für die verwendeten Alkohole in Zerspanungs- Suspensionen sind Dipropylenglykol und Polyethylenglykol wie zum Beispiel PEG 200. Als Mineralöl basierte Matrixflüssigkeiten kommen unter anderem Schneidöle aus Erdδlraffinaten zum Einsatz oder auf synthetischen Kohlenwasserstoffen - oder auch auf biogenen 01finen - basierende Flüssigkeiten.
Diese Flüssigkeiten sind hochpreisig. Zerspanungs- Suspensionen auf Basis von preiswerteren Flüssigkeiten sind in diesen Bereichen der spanenden Fertigung nicht bekannt.
Wasser kommt nach Stand der Technik als Matrixflussigkeit nicht zum Einsatz, da Wasser nicht eine Viskosität aufweist, um eine stabile Zerspanungssuspension erzeugen zu können. Nach der Bearbeitung der Werkstücke mit der Zerspanungs-
Suspension müssen die Werkstücke gereinigt und die Suspensionen und die Matrixflussigkeit von den Werkstücken abgetrennt werden. Die Anforderungen an die Reinigung sind zum Beispiel beim Trennläppen von Siliziumblöcken zu Silizium-Scheiben besonders hoch.
Beim Einsatz von ZerspanungsSuspensionen, die ölhaltige Matrixflüssigkeiten enthalten, ist der Reinigungsaufwand besonders hoch, da Öle mit Wasser nicht von den Werkstücken abgewaschen werden können. Es werden organische Lösemittel oder spezielle wässrige Tensidlösungen benötigt, teilweise unter Zuhilfenahme von Ultraschall, mechanischen Scherkräften oder bei erhöhten Temperaturen. Die Aufbereitung und Reinigung der beladenen Waschflüssigkeiten muss auf Basis von chemischen, thermischen, destillativen oder physikalischen Reinigungs- verfahren erfolgen, da eine Behandlung der öligen Waschflüssigkeiten in einer biologischen Kläranlage nicht möglich ist .
Die Abtrennung von Alkohol-basierten Zerspanungs- Suspensionen von den Werkstückoberflächen gestaltet sich einfacher, da die Matrixflussigkeiten auf Alkoholbasis vielfach mit Wasser mischbar sind. Die Matrixflussigkeit und auch Partikel gehen dabei in das Waschwasser über. Dies führt im Wasser neben der Verunreinigung mit Schneidkorn und Abriebpartikeln auch zu einem hohen Maß an organischer
Abwasserbelastung, da Alkohole hochkonzentrierte, organische Flüssigkeiten sind. Der Aufwand der Abwasserreinigung ist entsprechend der hohen Organikfrächt sehr hoch. Neben den Aufwendungen für die Abwasserreinigung bei der Reinigung der Werkstückoberflächen gehen besonders bei der Entsorgung der Zerspanungssuspensionen große Mengen an hochpreisigem und unverbrauchtem Schneidkorn verloren. Zerspanungssuspensionen sollten zur Vermeidung dieses Verlustes deshalb derart zusammengesetzt sein, dass eine Abtrennung vor allem der Schneidkornfraktion aus der Suspension und eine Wiederverwertung des Schneidkorns einfach möglich ist. Dies ist derzeit nur mit Hilfe eines hohen technischen Aufwandes zu erreichen.
Die Verfahren nach EP 0786317 A2 , US 3997359 A, EP 0916463 AI, WO 01/43933 A und Patent Abstract zu JP 09-109144 ermöglichen zwar eine Fraktionierung der verbrauchten Zerspanungssuspensionen und auch z.T. eine Rückgewinnung der Schneidkornfraktion, ihre Anwendung mit Kühlschmierstoffe nach Stand der Technik - also auf Alkohole und Öle - ist aber sehr aufwändig. So kommen zur Fraktionierung von Öl-Suspensionen zur Reduktion der Viskosität organische Lösemittel wie Kerosin oder Hexan zum Einsatz. Zur Fraktionierung von Alkohol basierten Zerspanungssuspensionen wird Wasser in - bis zur 20-fachen Menge der Zerspanungssuspension - sehr großem Überschuss zugegeben, um die Viskosität der Zerspanungssuspension zu reduzieren und um im verdünnten wassrigen, alkoholischen System eine Nassklassierung der Feststoffpartikel vornehmen zu können. Bei der .Viskositätserniedrigung mit Lösemitteln wird eine hohe Fracht an Öl in das organische Lösemittel überführt. Das
Prozesswasser, das zur Viskositätserniedrigung verwendet wird, wird mit einer hohen Fracht an Alkohol verunreinigt . Die Überführung der Matrixflussigkeit in das Prozesswasser macht hohe Aufwendungen zur Reinigung des Wassers erforderlich. Damit sind diese Verfahren für eine kostengünstige Trennung der Zerspanungssuspensionen nicht geeignet.
Auf einem anderen technischen Gebiet sind Schmierflüssigkeiten bekannt, die vorwiegend aus Erdölfraktionen, synthetischen Ölen, Estern aus Fettsäuren, nativen Ölen und
Fetten oder enthalten derartige Öle oder Fette. Die Öle stellen aufgrund ihrer Viskosität und ihrer BenetZungseigenschaften sicher, dass an der Kontaktstelle zwischen zwei gegeneinander bewegten Feststoffen Reibung und Verschleiß reduziert werden.
Ein Vorteil bei der Verwendung von Ölen ist deren Langzeit- Stabilität. Sie kommen z.T. über Monate oder Jahre z.B. als Getriebe- oder Hydrauliköl zum Einsatz, ohne dass sich ihre Eigenschaften merklich verändern oder sich ein biologischer Abbau einstellt.
Nachteilig bei derartigen Ölen sind der hohe Preis und die Umweltunverträglichkeit, so dass sie überwiegend als Gefahrstoff eingestuft sind und bei Transport und Entsorgung einer besonderen Überwachung bedürfen. Werden Öle zur Kostensenkung mit Wasser vermischt und mit Hilfe von Emulgatoren emulgiert/stabilisiert , kommt es sehr schnell zu Veränderungen der Schmiereigenschaften z.B. durch Entmischung oder biologische Zersetzung zumindest einiger der organischen Komponenten. Derartige Mischungen sind somit nicht langzeitstabil und können nicht eingesetzt werden für Anwendungen, z.B. als Hydrauliköl oder als KühlSchmierstoff, bei denen sie lange in der Bearbeitungsmaschine verbleiben müssen.
Mischungen aus Wasser, Emulgatoren und Ölen müssen daher immer mit Konservierungsstoffen haltbar gemacht werden. Diese sind aber aus Gründen der Arbeitssicherheit zu vermeiden, da sie Reizungen, Allergien und Hautausschläge verursachen können. Damit wird die Gesundheit des Personals an den Bearbeitungsmaschinen z.T. massiv beeinträchtigt.
Ein weiterer Nachteil von Schmierstoffen, die Öle enthalten, liegt darin, dass Öl sehr schlecht von Oberflächen abgewaschen werden kann. Bearbeitete metallische Teile, die z.B. vor der Lackierung einer gründlichen Reinigung unterzogen werden sollen, müssen deshalb aufwändig in konzentrierten Tensidlösungen oder Lösemitteln gewaschen werden. Dies verursacht hohe Kosten und große Mengen an verunreinigtem Waschwasser oder Lösemittel. Diese Flüssigkeiten müssen u.a. aufgrund des Ölgehaltes, der biologisch nicht abgebaut werden kann, einer besonders überwachungsbedürftigen Abfallbehandlung unterzogen werden. Dies verursacht ebenfalls hohe Kosten. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Matrixflussigkeit für die Herstellung dispersionsstabiler Zerspanungssuspensionen, eine mit der Matrixflussigkeit herstellbare Zerspanungssuspension sowie ein Verfahren zur Fraktionierung der Zerspanungssuspension nach deren Gebrauch zur Verfügung zu stellen, welche die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik vermeiden. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Flüssigkeit zur Verfügung zu stellen, die schmierende Eigenschaften für Anwendungen mit Metallen und für Hydraulikanwendungen aufweist, die langzeitstabil ist, biologisch nicht oder nur sehr schwer abbaubar ist, niedrige Kosten verursacht, einfach von
Oberflächen eines Werkzeuges oder Werkstückes abgewaschen werden kann und möglichst keinen Gefahrstoff darstellt.
Insbesondere sollte die Flüssigkeit einfach von Werkstück- Oberflächen abzutrennen sein. Außerdem sollte bei der
Aufbereitung des Waschwassers aus der Werkstückreinigung nur eine geringe Organikfrächt ins Waschwasser überführt werden. Die Fraktionierung der ZerspanungsSuspension zur Rückgewinnung des hochpreisigen Schneidkorns sollte einfach durchführbar sein und der Einsatz von konzentrierten organischen Matrixflussigkeiten vermieden werden.
Darstellung der Erfindung Gelöst wird die Aufgabe durch Verwendung einer Matrixflussigkeit oder Mischung mit den Eigenschaften nach Anspruch 1 oder 2, durch die ZerspanungsSuspension nach Anspruch 13 sowie durch das Verfahren gemäß Anspruch 21 zur Fraktionierung der Zerspanungssuspension. In den Ansprüchen 30 und 31 ist auch ein Verfahren zur Behandlung der als Schmier- oder Bearbeitungs- flüssigkeit eingesetzten Mischung angegeben, mit dem die Abwaschbarkeit und biologische Abbaubarkeit der Schmier- oder Bearbeitungsflüssigkeit nach der Benutzung verbessert wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen.
Bei der erfindungsgemäßen Flüssigkeit zur Herstellung einer Zerspanungssuspension handelt es sich um eine Mischung aus Wasser und einem Verdickungsmittel, welches in Wasser löslich oder dispergierbar ist und das in der Flüssigkeit die Viskosität derart erhöht, dass die Flüssigkeit geeignet ist, nach Vermischung mit Schneidkörnern und ggf. Abriebpartikeln eine stabile Zerspanungssuspension auszubilden. Überraschenderweise können mit Verdickungsmitteln, die aus Anwendungen in den Bereichen Lebensmittel, Pharma und Kosmetik bekannt sind, auch Matrixflussigkeiten für Zerspanungssuspensionen hergestellt werden. Ein besonderer Vorteil bei der Verwendung von Matrixflussigkeiten auf Basis von Wasser ist dabei die höhere Wärmekapazität des Wassers im Vergleich zu
Alkoholen und Ölen, wodurch eine bessere Kühlwirkung am Ort der Zerspanung erreicht wird.
Als Verdickungsmittel sind prinzipiell einsetzbar: • organische natürliche Verdickungsmittel wie Agar-Agar, Carrageen, Tragant, Gummi arabicum, Alginate, Pektine, Polyosen, Guar-Mehl, Johannisbrotbaum-Kernmehl, Stärke, Cellulosen, Dextrine, Gelatine, Casein; • Organische abgewandelte Naturstoffe wie Carboxymethyl- cellulosen und andere Celluloseether, Cellulosen, Hydroxyethylcellulose und Hydroxypropylcellulose, und weitere modifizierte Cellulosen dergleichen oder Kernmehlether; • Organische vollsynthetische Verdickungsmittel wie Polyacryl- und Polymethacryl-Verbindungen, Vinylpolymere, Polycarbonsäuren, Polyether, Polyimine und Polyamide und • Anorganische Verdickungsmittel wie Polykieselsäuren, Tonmineralien wie Montmorillonite, Zeolithe, Kieselsäuren; sowie • Mischungen aus verschiedenen Verdickungsmitteln.
Als Verdickungsmittel für die erfindungsgemäße Flüssigkeit geeignet sind prinzipiell alle Stoffe, die in Mischung mit Wasser eine Viskositätserhöhung bewirken so auch Zucker und Salze. Bei der erfindungsgemäßen Schmier- und Bearbeitungsflüssigkeit, im Folgenden auch als Flüssigkeit oder Schmierflüssigkeit bezeichnet, handelt es sich um eine Mischung aus Wasser und einem polymeren Zusatzstoff, der in Wasser löslich oder dispergierbar ist und der der Flüssigkeit eine schmierende Eigenschaft verleiht .
Überraschenderweise können vor allem mit verdickend wirkenden Polymeren, die u.a. aus Anwendungen in den Bereichen Lebensmittel, Verpackung, Pharma und Kosmetik bekannt sind, auch Flüssigkeiten hergestellt werden, die für den Einsatz in Anwendungen geeignet sind, in denen bislang Schmieröle oder Öl- Emulsionen verwendet werden. Die Schmierflüssigkeit enthält vorzugsweise lediglich Wasser und die genannten ein oder mehreren Polymere sowie gegebenenfalls weitere die schmierende Wirkung nicht beeinflussende Stoffe, z.B. Konservierungsstoffe. Ein Vorteil bei der Verwendung von Schmierflüssigkeiten auf Basis von Wasser ist dabei die hohe Wärmekapazität des Wassers im Vergleich zu Ölen, wodurch eine bessere Kühlwirkung am Ort der Reibung erreicht wird.
Als Polymere sind prinzipiell verdickende und Viskositäts- verändernde Polymere einsetzbar wie:
• organische natürliche Polymere wie z.B. Carrageen, Pektine, Polyosen, Stärke, Cellulosen, Dextrine, Gelatine, Casein;
• organische abgewandelte natürliche Polymere wie Carboxymethylcellulosen und andere Celluloseether, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose und weitere modifizierte Cellulosen;
• organische vollsynthetische Polymere wie Polyacryl- und Poly ethacryl-Verbindungen, Vinylpolymere, Polycarbonsäuren, Polyether, Polyimine und Polyamide;
• anorganische Polymere wie Polykieselsäuren; sowie • Mischungen aus verschiedenen dieser Polymere.
Die Konzentration des Verdickungsmittels oder Polymers wird bei den meisten Anwendungen Werte von 25 Mass.-% nicht übersteigen. Vorteilhafte Konzentrationen für die
Verdickungsmittel oder Polymere sind kleiner als 10 Mass-%, besondere Vorteile ergeben sich bei Einsatz von weniger als 5 Mass-%. Es gibt besonders effiziente Verdickungsmittel oder Polymere, die mit weniger als 1 Mass.-% eingesetzt werden können. Das Polysacharid Xanthan weist sogar bei 0,25 Mass-% bei 40°C mit ca. 40 mPas noch die gleiche Viskosität wie Polyethylenglykol 200 oder ein handelsübliches Schmieröl auf. Für die Herstellung der vorliegenden Schmierflüssigkeit ist es durch Variation der Konzentration des Polymers möglich, Viskositäten auf 1 mPas genau an die jeweilige Anwendung anzupassen. Das ist mit konventionellen Ölen nicht so einfach möglich, da zum Schmieren einzelne Fraktionen aus der Erdöldestillation eingesetzt werden, die hinsichtlich der Viskosität in Klassen von etwa 10 mPas, 20 mPas und 40 mPas unterteilt sind.
Der Fachmann ist in der Lage, aus den genannten Gruppen der Verdickungsmittel oder Polymere die geeigneten Stoffe auszuwählen. So werden an die Matrixflussigkeit in den verschiedenen Anwendungen der spanenden Fertigung unterschiedliche Anforderungen gestellt. Durch die Wahl des Verdickungsmittels können die Viskosität, die rheologischen Eigenschaften und die Gleit- und Schmiereigenschaften der Matrixflussigkeit z.B. spezifisch an die Prozesse Trennläppen, Polieren, Läppen oder andere Prozesse von verschiedenen Materialien mit unterschiedlichen Schneidkorngrößen und - materialien angepasst werden. Auch an die schmierend wirkende Flüssigkeit werden in den verschiedenen Anwendungen unterschiedliche Anforderungen gestellt. Durch die Wahl des Polymers können auch hier die Viskosität, die biologische
Stabilität, die Abwaschbarkeit von der bearbeiteten Oberfläche und die Gleit- und Schmiereigenschaften den spezifischen Anforderungen und verschiedenen Materialien angepasst werden. Somit können durch Variation der Konzentration des Verdickungsmittels oder Polymers oder durch Verwendung eines anderen oder eines zusätzlichen Verdickungsmittels oder Polymers gezielte Änderungen der Flüssigkeitseigenschaften erreicht werden.
Es ist durch Änderung der Verdickungsmittel-Konzentration auch möglich, eine niedrigere oder höhere Viskosität in der Zerspanungssuspension einzustellen. Dies ist mit reinen Matrixflussigkeiten nach Stand der Technik nicht möglich.
Es ist möglich, durch Änderung der Verdickungsmittel- oder Polymer-Konzentration, niedrigere oder höhere Wärmekapazitäten in der Flüssigkeit einzustellen, wenn die Matrix- oder Schmierbzw. Bearbeitungsflüssigkeit einen Kühleffekt bewirken soll. Dies ist nach Stand der Technik weder mit reinen Matrixflussigkeiten noch mit Schmierölen möglich. Es ist möglich, in der erfindungsgemäßen Matrix- oder Schmierflüssigkeit die Wärmekapazität bei 20 °C auf Werte über 3 kJ/kgK, in einigen Anwendungen auf Werte über 4,1 kJ/kgK einzustellen. Die Wärmekapazitäten von Matrixflussigkeiten oder Schmierölen nach Stand der Technik liegen im Vergleich dazu zwischen 1,5 und 2,5 kJ/kgK.
Darüber hinaus bietet die erfindungsgemäße Matrix- oder Schmierflüssigkeit zur Kühlung der Werkstück-Oberflächen den Vorteil, dass durch eine teilweise Verdampfung des Wassers, z.B. am Ort einer Zerspanung, hohe Energien vom Werkstück abgeführt werden können. Die hohe Verdampfungsenthalpie des enthaltenen Wassers verhindert eine zu hohe Erwärmung des Werkstückes. Durch die geringe Konzentration an Verdickungsmittel oder Polymer im Wasser wird die Verunreinigung des Werkstückes durch das bei der Verdampfung zurückbleibende Verdickungsmittel bzw. mit Rückständen des Schmierstoffs minimiert . Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die Mischung aus Verdickungsmittel oder Polymer und Wasser zu einer einphasigen Mischung führt . Mehrphasensysteme können in einigen Anwendungen zur Entmischung führen, was die Stabilität der Suspension bzw. die Eigenschaften des Schmiermittels verändern kann.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung enthält die Matrix- oder Schmierflüssigkeit natürliche oder modifizierte organische Polymere wie modifizierte Cellulosen, Proteine oder Polysacharide wie z.B. Xanthan.
Durch Zugabe weniger Mass . -Prozent einer modifizierten Zellulose in Wasser kann eine Flüssigkeit erzeugt werden, die sich hinsichtlich ihrer Viskosität und ihres rheologischen Verhaltens als Newtonsche Flüssigkeit fast nicht von Dipropylenglykol oder Polyethylenglykol 200 oder von Spindelölen unterscheiden lässt. Die Substitution von Alkoholen oder Ölen durch die erfindungsgemäße Matrix- oder Schmierflüssigkeit ist somit ohne Umstellung der bislang bestehenden Prozesse möglich.
Die erfindungsgemäße Flüssigkeit bietet sich im Besonderen als Ersatz von Polyglykolen in Zerspanungssuspension an, die bei der Herstellung von Silizium-Scheiben eingesetzt werden. Diese Zerspanungssuspensionen bestehen aus 35 bis 65 Mass-% Matrixflussigkeit, 30 bis 60 % Siliziumkarbid, 7 bis 25 % Siliziumabrieb und bis zu 5 % Eisenabrieb von der Drahtsäge. Hier kann zudem - zur Vermeidung einer chemischen Reaktion des Siliziums - die Zugabe von Säuren zur pH-Wert Absenkung in der Matrixflussigkeit vorteilhaft sein.
Die erzeugte Mischung aus Wasser und modifizierter Zellulose ist überdies nur durch wenige von Mikroorganismen herstellbare Enzyme spaltbar und deshalb biologisch nur sehr schwer zersetzbar bzw. abbaubar. Im Labor konnte die Mischung aus Wasser und modifizierter Zellulose bei Raumtemperatur über 5 Monate gelagert werden, ohne dass sich die Viskosität der Flüssigkeit veränderte. Damit weist die erfindungsgemäße Flüssigkeit eine gute Haltbarkeit auf.
Der Einsatz von Xanthan als Verdickungsmittel in der erfindungsgemäßen Flüssigkeit bewirkt hingegen einen anderen überraschenden Effekt. Diese Substanz in Mischung mit Wasser weist ein ausgeprägt strukturviskoses Verhalten auf. Die Viskosität in derartigen Flüssigleiten ist bei geringen
Scherbeanspruchungen geringer als bei hohen Scherbeanspruchen. Die Zugabe von weniger als 1 Mass.-% an Xanthan in Wasser erlaubt die Herstellung einer äußerst stabilen Zerspanungssuspension, da die Viskosität bei strukturviskosen Flüssigkeiten im Falle der statischen Beanspruchung besonders hoch ist, wie es z.B. der Vermeidung der Sedimentation der Fall ist. Wird die Flüssigkeit aber hohen Scherbeanspruchungen ausgesetzt, die direkt am Ort der Zerspanung vorliegen, reduziert sich die scheinbare Viskosität auf Werte, nahe der Viskosität von reinem Wasser. Somit kann die Flüssigkeit am Ort der Zerspanung durch die niedrige Viskosität auch in die feinsten Ritzen und Hohlräume eindringen, was einen besonders guten Kühl- und Schmiereffekt bewirkt. Darüber hinaus gelingt es beim Einsatz der erfindungsgemäßen Flüssigkeit mit einfachen Verfahren, die Viskosität der Flüssigkeit deutlich zu reduzieren und damit die Zerspanungs- Suspension einer Fraktionierung und einer Abtrennung der Schneidkornfraktion zugänglich zu machen. Bei der Schmierflüssigkeit ist es möglich, die Polymere zu kleinen
Molekülsträngen zu spalten, damit die Viskosität zu senken und die Abwaschbarkeit und die biologische Abbaubarkeit der Schmierflüssigkeit zu verbessern. Geeignet sind hierfür z.B. Verfahren, welche die Moleküle der Verdickungsmittel oder Polymere spalten. Dies kann in Abhängigkeit vom Verdickungsmittel oder Polymer z.B. erreicht werden durch: • Eintrag mechanischer Energie, wie z.B. Turrax, Rühren; bei Einsatz in Zerspanungssuspensionen führt auch der Zerspanungsprozess selbst schon zu einer teilweisen Spaltung von Molekülen der Verdickungsmittel oder Polymere; • Eintrag von thermischer Energie wie z.B. thermische Hydrolyse-Verfahren auch unter erhöhtem Druck; • Einsatz von Säuren oder Laugen zur chemischen Veränderung der Moleküle; • Enzymbehandlungen oder andere Verfahren, mit denen die Moleküle gespalten werden, wodurch z.B. die Viskosität der Matrixflussigkeit der Zerspanungssuspension verändert wird.
So wird die Viskosität der Matrixflussigkeit aus modifizierter Zellulose z.B. durch Zugabe einer Zellulase in die Zerspanungssuspension derart reduziert, dass die ZerspanungsSuspension destabilisiert wird und eine Sedimentation der Partikel einsetzt. Die Viskosität kann in vorteilhaften Ausgestaltungen des Verfahrens derart reduziert werden, dass die feinsten Partikel, wie z.B. die Abriebpartikel in Schwebe bleiben, während größere Partikel, z.B. Schneidkörner sedimentieren. Dieser Effekt ermöglicht in Verbindung mit einer Nassklassierung eine besonders scharfe
Abtrennung zwischen Abriebpartikeln und Schneidkorn. Die Zugabe von Wasser unterstützt diesen Vorgang.
Ein weiteres vorteilhaftes und einfaches Verfahren zur Fraktionierung einer Zerspanungssuspension, die die erfindungsgemäße Matrixflussigkeit enthält, sieht vor, in einem ersten Schritt die Viskosität der ZerspanungsSuspension nur durch Zugabe von Wasser zu reduzieren, um die Suspension zu destabilisieren. Überraschenderweise kann die Zerspanungs- Suspension trotz der in der Suspension enthaltenen Verdickungsmittel alleine schon durch die Zugabe von Wasser derart destabilisiert werden, dass Teile der Feststoffe sedimentieren. Feinere Feststoffpartikel bleiben dabei stabil in Schwebe. Dies ermöglicht eine besonders scharfe Trennung der Feststofffraktionen z.B. in einer nachfolgenden Klassierung der Partikel .
Der Vorgang der Destabilisierung der Zerspanungssuspension durch Zugabe von Wasser kann mit weniger Wasser erreicht werden, wenn vor der Zugabe des Wassers Teile der Matrix- flüssigkeit oder Teile der Verdickungsmittels aus der
Zerspanungssuspension entfernt werden. Dies kann neben der MolekülZersetzung auch z.B mechanisch durch Abpressen der Flüssigkeit oder mit anderen Verfahren wie Absorption erreicht werden.
Es zeigt sich bei der Verdünnung der Suspension mit Wasser, dass der Zeitpunkt der Zugabe des Wassers einen Einfluss auf die Viskosität der dabei erzeugten verdünnten Suspension hat. Es ergeben sich unterschiedliche Viskositäten in der gebrauchten Suspension, wenn eine definierte Menge an Wasser vor dem Zerspanungsvorgang zugesetzt wird, als wenn die identische Menge an Wasser nach dem Zerspanungsvorgang zugesetzt wird. Die Viskosität in der gebrauchten Zerspanungssuspension wird niedriger, wenn nach dem Gebrauch der Suspension das Verhältnis aus Wasser zu Verdickungsmittel durch Zugabe von Wasser auf den gleichen Wert eingestellt wird, als wenn das gleiche Verhältnis aus Wasser und Verdickungsmittel durch Zugabe von Wasser vor dem Gebrauch eingestellt wurde. Dieser Effekt ist auch dann zu beobachten, wenn die
Feststoffkonzentration und der Anteil an Feinkorn und Grobkorn in beiden Fällen identisch sind. Die Reduktion der Viskosität in der erfindungsgemäßen Flüssigkeit und die Destabilisierung der gebrauchten ZerspanungsSuspension kann somit erreicht werden: • durch Verdünnung der Suspension mit Wasser und/oder • durch Erwärmung der Suspension und/oder • Reduktion der Konzentration des Verdickungsmittels. Es kann auch vorteilhaft sein, mehrere der beschriebenen
Verfahren zur Verdünnung der Zerspanungssuspension zu verwenden.
Die Konzentration des Verdickungsmittels kann reduziert werden • durch eine enzymatische, thermische, chemische oder hydrolytische Spaltung des Verdickungsmittels und/oder • durch vorheriges mechanisches Abtrennen eines Teils der Flüssigkeit aus der Suspension und/oder • durch Auffüllen der fehlenden Flüssigkeit mit Wasser.
Eine Zerspanungssuspension, die eine erfindungsgemäße Matrixflussigkeit enthält, kann viel einfacher und schneller mit Wasser vermischt werden, als alle nach Stand der Technik verfügbaren ZerspanungsSuspensionen, die wassermischbare Matrixflussigkeiten wie z.B. Alkohole enthalten. Die Vereinzelung der Partikel in der mit Wasser verdünnten Flüssigkeit - also das Aufspalten von bestehenden Partikelagglomeraten - kann mit der erfindungsgemäßen Zerspanungssuspension schneller erreicht werden als mit bekannten ZerspanungsSuspensionen nach Stand der Technik.
Der Aufwand zum Überführen der Matrixflussigkeit in das Wasser wird reduziert, die Nassklassierung wird bei Einsatz einer erfindungsgemäßen Flüssigkeit einfacher. Es wird weniger Prozesswasser benötigt und das Prozesswasser kann einfach biologisch gereinigt werden, es muss nicht aufwendig von der Alkoholfrächt befreit werden.
Damit kann aus Zerspanungssuspensionen, die die erfindungs- gemäße Flüssigkeit enthalten, eine Nassklassierung der Partikel zur Fraktionierung der Feststoffe aus der Zerspanungssuspension deutlich einfacher gestaltet werden und es genügt die Zugabe von weniger Wasser, um den gewünschten Klassiererfolg zu erreichen. Das Klassierergebnis kann im Einzelfall weiter verbessert werden, indem das für die Verdünnung eingesetzte Prozesswasser mit Tensiden oder Salzen versetzt wird.
Eine scharfe Abtrennung der Schneidkornfraktion vom Abrieb und von der Flüssigkeit mittels Nassklassierung kann durch bekannte mechanische Trennapparate wie Zentrifugen, Dekanter, Hydrozyklone, Sedimentation, Filtration oder anderen Trenn- und Klassierverfahren ermöglicht werden.
Es ist prinzipiell auch möglich, erst nach dem Entfernen der Flüssigkeit z.B. durch Abtrennen des Wassers mittels Trocknen, die Feststoffe aus der ZerspanungsSuspension in Fraktionen zu trennen. Hiefür können alle Trenn- und Klassierverfahren nach Stand der Technik z.B.
Trockenklassieren, Windsichten oder andere genutzt werden. Mit Hilfe einer thermischen Nachbehandlung ist es dann möglich, sehr effizient noch Reste des trocknen Verdickungsmittels von den Oberflächen des Schneidkorns abzutrennen.
Überraschenderweise -können durch Aufspaltung der Molekülketten in der Matrixflussigkeit neben der Reduktion der Viskosität auch Ladungsverschiebungen, Änderungen der Flüssigkeitspolarität und Änderungen der
BenetZungseigenschaften der Flüssigkeit erreicht werden. Damit können Ladungen der Partikeloberflächen beeinflusst und die Ausbildung von Partikelagglomeraten reduziert werden oder sogar bestehende Agglomerate zerstört werden. Durch Zersetzung des Verdickungsmittels kann somit die Sedimentation der Schneidpartikel erreicht werden, wogegen die feineren Abriebpartikel nicht agglomerieren und stabil dispergiert bleiben. Der Aufwand für die Partikelklassierung wird damit weiter reduziert . Die Änderungen der Flüssigkeitseigenschaften können auch durch Zugabe von Salzen und Tensiden weiter verstärkt werden.
Darüber hinaus zeigt sich bei der Spaltung der Moleküle des Verdickungsmittels z.B. durch enzymatische, thermische oder Säure- oder Laugenbehandlung, dass auch die biologische
Abbaubarkeit der Organikfracht derart verbessert wird, dass eine einfache biologische Reinigung der organischen Stoffe möglich wird. So kann auch die biologische Abbaubarkeit der erfindungsgemäßen Schmierflüssigkeit bei Einsatz einer modifi- zierten Zellulose, die unter Einsatzbedingungen nicht biologisch abgebaut wird, z.B. durch Zugabe spezifischer Zellulasen, derart verbessert werden, dass die Flüssigkeit in einer biologischen Kläranlage einfach behandelt werden kann. Die Abwässer, die bei der Werkstückreinigung oder bei der Fraktionierung der Suspension zur Rückgewinnung des
Schneidkorns oder bei der Beseitigung der Flüssigkeit oder bei einer Beseitigung von Spänen anfallen, sind damit einfacher und kostengünstiger zu reinigen. Die Organik-Fracht der Abwässer ist aufgrund der geringen Konzentration an Verdickungsmitteln oder Polymeren bei der erfindungsgemäßen Flüssigkeit zudem um den Faktor 20 bis 100 geringer als beispielsweise beim Einsatz von Ölen.
Der Einsatz von biologisch schwer abbaubaren Stoffen wie z.B. modifizierten Zellulosen hat den Vorteil, dass nur wenige Mikroorganismen in der Lage sind, Enzyme zu bilden, die einen biologischen Abbau bewirken können. Der Fachmann wird damit in Lage versetzt, die Milieubedingungen im erfindungsgemäßen Schmierstoff wie z.B. pH-Wert oder Sauerstoffkonzentration derart einzustellen, dass die Mikroorganismen, die derartige Enzyme bilden können, nicht in der Flüssigkeit wachsen können. Somit können spezifische Konservierungsmethoden zur Vermeidung des Keimwachstums angewandt werden, die für den Menschen vollkommen unschädlich sind, wie z.B. die Absenkung des pH- Wertes auf Werte um 4. Die Verwendung von Polymeren wie Zellulosen, modifizierten Zellulosen, Stärken, modifizierten Stärken oder auch Proteinen oder anderen polymeren Verdickungsmitteln oder Polymeren in der Matrix- oder Schmierflüssigkeit hat weitere Vorteile .
Bei Spaltung der Verdickungsmittel oder Polymere in kleine Bruchstücke wie z.B. Zucker, Stärken oder Aminosäuren entstehen Lösungen, die weitaus besser von den Werkstücken abwaschbar sind, als alle nach Stand der Technik verfügbaren Matrixflussigkeiten oder Schmierflüssigkeiten. Gerade im Bereich der Siliziumbearbeitung oder im Bereich der Metallbearbeitung, wo eine nachfolgende Oberflächenbehandlung durch Galvanisieren, Phosphatieren oder Lackieren vorgesehen ist, können dadurch die Oberflächen der Werkstücke mit minimalem Reinigungsaufwand weitgehender als bislang gereinigt werden. Da bereits wenige Mass-% an Verdickungsmittel oder Polymer im Wasser ausreichen, um die gewünschte Viskosität und Schmierwirkung einzustellen, sind weit weniger organische Komponenten bei der Teilereinigung von der Oberfläche, z.B. der Siliziumscheiben, zu entfernen, als dies z.B. bei der Verwendung von Alkoholen als Matrixflussigkeit oder von Schmierölen erforderlich ist. Darüber hinaus sind die erzeugten Spaltprodukte der Verdickungsmittel oder Polymere wie z.B. Zucker, Aminosäuren oder andere Monomere wie z.B. Caprolactam aus Polyamid weit besser in Wasser löslich und damit viel einfacher von den Oberflächen zu reinigen als die langkettigen Alkohole oder Öle oder Emulsionen nach Stand der Technik.
Obwohl sehr viele der beschriebenen Verdickungsmittel oder Polymere mit Wasser biologisch stabile Flüssigkeiten ausbilden, kann es hilfreich oder erforderlich sein, zusätzliche Konservierungsmittel in die Flüssigkeit zu geben, um das Wachstum von Mikroorganismen, beispielsweise in einer ZerspanungsSuspension, zu begrenzen oder zu vermeiden. Hier ist der Einsatz von Konservierungsmitteln möglich, die dem Fachmann aus den Bereichen Kühlschmierstoff-Konservierung, Lebensmittel- konservierung oder Konservierung von kosmetischen Produkten bekannt sind.
Es kann auch sinnvoll sein, den pH-Wert der Flüssigkeit zu verändern, um unerwünschte chemische Reaktionen des Werkzeuges oder des Werkstückes wie z.B. Korrosion zu vermeiden. Im Falle der Bearbeitung von Silizium ist ein alkalisches Milieu zu vermeiden, hier wird der Fachmann den pH-Wert in der Matrixflussigkeit durch Zugabe von Säure reduzieren. Bei verschiedenen Metallen wird der Fachmann ein leicht alkalisches Milieu als Korrosionsschutz bevorzugen. Grundsätzlich können bei der erfindungsgemäßen Flüssigkeit die gleichen Zusätze und Additive nach Stand der Technik verwendet werden, wie z.B. bei konventionellen Kühlschmierstoffen. Beispiele sind hierfür neben den genannten Konservierungsmitteln und Korrosions-
Schutzmitteln auch sog. EP-Zusätze (Extreme Pressure Additive) , Emulgatoren, Stabilisatoren, Lösungsvermittler und weitere Additive. Es kann auch vorteilhaft sein, Matrix- oder Schmierflüssigkeiten herzustellen aus synthetischen Polymeren, wie Polyamid oder anderen wassermischbaren und biologisch nicht oder schlecht abbaubaren Polymeren. Dies verbessert die biologische Stabilität der Matrix- oder Schmierflüssigkeit noch weiter. Darüber hinaus sind synthetische Polymere besonders gut von Werkstückoberflächen abwaschbar.
Zur Aufspaltung der Moleküle der Polymere bieten spezifische Enzyme Vorteile, wie bereits gezeigt wurde. Bei einem besonders vorteilhaften Verfahren zur Vorbehandlung der benutzten Flüssigkeit, z.B. vor einer biologischen Kläranlage, wird daher auf Enzyme zurück gegriffen. Der Einsatz von immobilisierten Enzymen auf einem Trägermaterial bringt hierbei den Vorteil, dass weniger Enzym verbraucht wird und damit die Behandlungskosten noch weiter gesenkt werden können. Die erfindungsgemäße Flüssigkeit kann beispielsweise in Anwendungen der spanenden Fertigung wie Bohren, Sägen, Fräsen, Schleifen, Drehen, Hobeln und in anderen Anwendungen als Kühlschmierstoff verwendet werden. Es ist möglich und ggf. erwünscht, derartige Flüssigkeiten als Ersatz von konventionellen wassermischbaren KühlSchmierstoffen wie Schneidemulsionen oder nichtwassermischbaren Kühlschmierstoffen wie Schneidölen oder Spindelölen einzusetzen. Die erfindungsgemäße Schmierflüssigkeit kann auch für
Anwendungen als schmierend wirkende Hydraulikflüssigkeit als Ersatz für Hydrauliköl Verwendung finden. Hier werden nach Stand der Technik fast ausnahmslos Öle verwendet, da sie schmierend wirken, langzeitstabil sind und da sie während des Betriebes biologisch nicht abgebaut werden. Das Gleiche gilt für Anwendungen, in denen bislang Motorenöle und Getriebeöle eingesetzt werden. Auch als Ersatz für Bearbeitungsöle z.B. zum Walzen von Blechen, zum Stanzen oder Tiefziehen von Metallen kann die erfindungsgemäße Flüssigkeit genutzt werden.
Ausführungsbeispiele Beispiel 1 Aus 100 g Wasser und 2,9 g modifizierter Zellulose wurde eine klare, einphasige Matrixflussigkeit hergestellt. Sie zeigt ein Newtonsches Fließverhalten und hat bei 40 °C eine Viskosität von 35,5 mPas. Polyethylenglykol 200 hat bei dieser Temperatur eine Viskosität von 35 mPas. In die erzeugte Flüssigkeit wird Siliziumkarbidpulver (SiC) mit einer mittleren Partikelgröße von 15 μm eingerührt. Es bildet sich eine stabile Suspension aus, die auch nach 1 Tag noch nicht vollständig sedimentiert ist. Nach Zugabe von 1 g einer Zellulase wird die
Matrixflussigkeit bei 40 °C gerührt. Nach 120 Minuten hat sich die Viskosität der Flüssigkeit auf 2 mPas reduziert. Mit Hilfe der erhaltenen Flüssigkeit kann keine stabile Zerspanungssuspension mit dem SiC- ulver hergestellt werden. Die eingerührten Partikel sedimentieren nach wenigen Minuten vollständig.
Beispiel 2
Es wurden 10 kg einer ZerspanungsSuspension hergestellt. Diese besteht aus 5 kg Siliziumkarbid und 5 kg der
Matrixflussigkeit, die wie in Beispiel 1 hergestellt wurde. Die Suspension wird in den Drahtsägeprozess zum Schneiden von Silizium-Wafer aus Siliziumblöcken gegeben. Nach Austrag der gebrauchten Suspension enthält diese 15 Mass-% Siliziumabrieb mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 0,8 μm und 3 % Abrieb vom Sägedraht mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 2 μm.
Es werden zu 1 kg der gebrauchten Suspension 3 kg Wasser gegeben. Die SiC-Partikel sedimentieren nach 1 Stunde zu mehr als 80 %, die Siliziumpartikel verbleiben weitgehend in Schwebe. Nach Abtrennung des Überstandes vom Sediment, wird dieses mit weiteren 3 kg Wasser vermischt. Diese Mischung wird mit einem Hydrozyklon behandelt . Das Grobgut aus der Klassierung enthält weniger als 1 % Silizium und Eisen.
Beispiel 3
Es werden zu 1 kg der gebrauchten Suspension aus Beispiel 2 10 g einer Zellulase und 1 kg Wasser gegeben. Die SiC-Partikel sedimentieren nach 1 Stunde zu mehr als 85 %, die Siliziumpartikel verbleiben weitgehend in Schwebe.
Nach Abtrennung des Überstandes vom Sediment, wird dieses mit weiteren 3 kg Wasser vermischt. Diese Mischung wird mit einem Hydrozyklon behandelt . Das Grobgut aus der Klassierung enthält weniger als 1 % Silizium und Eisen.
Beispiel 4 1 kg der gebrauchten Suspension aus Beispiel 2 wird getrocknet . Der trockne Feststoff enthält das trockene Verdickungsmittel, die Schneidkornfraktion sowie Abriebpartikel aus Eisen und Silizium. Anschließend wird der Feststoff fein zermahlen und mit Hilfe eines Windsichters mehrfach behandelt. Die dabei entstehende Schneidkornfraktion enthält weniger als 5% Silizium und weniger als 1% Verdickungsmittel . Die Reste des Verdickungsmittels werden anschließend in einem Ofen bei 400 °C von der Oberfläche der Schneidkornpartikel abgetrennt . Das entstehende Schneidkorn kann im Sägeprozess erneut eingesetzt werden.
Beispiel 5
Es wurde eine erfindungsgemäße Schmierflüssigkeit aus 400 g einer modifizierten Zellulose und 50 kg entionisiertem Wasser durch Einrühren des Polymers hergestellt. Diese wurde in eine Bearbeitungsmaschine zum Schleifen eines Werkstückes aus Stahl gegeben. Die Schmiereigenschaften hinsichtlich Rauhigkeitstiefe, Werkzeugverschleiß und erreichbarer Zerspanungs- geschwindigkeit (Masse an abgetrenntem Metall pro Zeiteinheit) waren nahezu identisch mit den Schmiereigenschaften, die am gleichen Tag an der gleichen Schleifmaschine bei Einsatz einer konventionellen Schneidemulsion nach Stand der Technik erhalten wurden. In einem weiteren Test wurde als Vergleichs- Schmierflüssigkeit an der gleichen Schleifmaschine reines Wasser eingesetzt. Bereits nach wenigen Sekunden wurde die Schleifscheibe bei Einsatz von reinem Wasser vollständig zerstört .

Claims

Patentansprüche
1. Verwendung einer Mischung aus Wasser und einem Verdickungsmittel als Matrixflussigkeit zur Herstellung einer Zerspanungssuspension.
2. Verwendung einer Mischung aus Wasser und einem oder mehreren Polymeren als Schmier- oder Bearbeitungs- flüssigkeit in technischen Anwendungen.
3. Verwendung nach Anspruch 2 als schmierend wirkende Hydraulikflüssigkeit .
4. Verwendung nach Anspruch 2 als Kühlschmierstoff.
5. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdickungsmittel oder die ein oder mehreren Polymere in einer Konzentration von kleiner als 10 Mass.-% in der Mischung enthalten ist .
6. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdickungsmittel oder die ein oder mehreren Polymere in einer Konzentration von kleiner als 1 Mass.-% in der Mischung enthalten ist.
7. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung aus Verdickungsmittel oder ein oder mehreren Polymeren und Wasser eine einphasige Mischung ist.
8. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdickungsmittel aus natürlichen oder modifizierten organischen Polymeren gebildet ist oder die ein oder mehreren Polymere natürliche oder modifizierte organische Polymere sind.
9. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdickungsmittel oder Polymer modifizierte Zellulose ist.
10. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdickungsmittel oder Polymer Xanthan ist.
11. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdickungsmittel oder die ein oder mehreren Polymere in einer Konzentration in der Mischung enthalten ist, die eine Viskosität der Mischung von über 10 mPas bei 20 °C ergibt.
12. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung bei 20 °C eine Wärmekapazität von über 3 kJ/kgK aufweist.
13. ZerspanungsSuspension, die sich aus einer Matrixflussigkeit und zumindest partikulärem Schneidkorn zusammen setzt, das in der Matrixflussigkeit suspendiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrixflussigkeit durch eine Mischung aus Wasser und einem Verdickungsmittel gebildet ist.
14. Zerspanungssuspension nach Anspruch 13 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verdickungsmittel in einer Konzentration von kleiner als 10 Mass.-% in der Mischung enthalten ist.
15. ZerspanungsSuspension nach Anspruch 13 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verdickungsmittel in einer Konzentration von kleiner als 1 Mass.-% in der Mischung enthalten ist.
16. Zerspanungssuspension nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung aus Verdickungsmittel und Wasser eine einphasige Mischung ist.
17. Zerspanungssuspension nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdickungsmittel aus natürlichen oder modifizierten organischen Polymeren gebildet ist.
18. ZerspanungsSuspension nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdickungsmittel modifizierte Zellulose ist.
19. ZerspanungsSuspension nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdickungsmittel Xanthan ist.
20. ZerspanungsSuspension nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdickungsmittel in einer Konzentration in der Mischung enthalten ist, die eine Viskosität der Mischung von über 10 mPas bei 20 °C ergibt.
21. Verfahren zur Fraktionierung einer Zerspanungssuspension, die eine Mischung aus Wasser und Verdickungsmittel als Matrixflussigkeit sowie zumindest partikuläres Schneidkorn enthält, bei dem entweder die ZerspanungsSuspension zunächst durch Reduktion der Konzentration des Verdickungsmittels in der Mischung destabilisiert und anschließend eine Schneidkorn enthaltende Fraktion aus der Zerspanungssuspension abgetrennt wird oder die Zerspanungssuspension zunächst getrocknet wird, um eine Feststofffraktion mit dem Verdickungsmittel zu erhalten, und anschließend eine Schneidkorn enthaltende Fraktion aus der Feststofffraktion abgetrennt wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktion der Konzentration des Verdickungsmittels durch Zugabe von Wasser erfolgt .
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Zugabe des Wassers Teile der Matrixflussigkeit oder Teile des Verdickungsmittels aus der Zerspanungs- Suspension entfernt werden.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass Teile des Verdickungsmittels durch Molekülzersetzung aus der ZerspanungsSuspension entfernt werden.
25. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass Teile der Matrixflussigkeit mechanisch durch Abpressen aus der ZerspanungsSuspension entfernt werden.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktion der Konzentration des Verdickungsmittels durch Spaltung von Molekülen des Verdickungsmittels erfolgt .
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltung der Moleküle des Verdickungsmittels durch enzymatische Behandlung, durch thermische Behandlung oder durch Säure- oder Laugenbehandlung erfolgt.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtrennung der Schneidkorn enthaltenden Fraktion aus der ZerspanungsSuspension durch Nassklassierung erfolgt .
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass Reste trockenen Verdickungsmittels in der Schneidkorn enthaltenden Fraktion mit einer thermischen Nachbehandlung von Oberflächen des Schneidkorns abgetrennt werden.
30. Verfahren zur Behandlung einer Schmier- oder Bearbeitungsflüssigkeit gemäß einem oder mehreren der Patentansprüche 2 bis 12, um die Abwaschbarkeit und biologische Abbaubarkeit der Schmier- oder Bearbeitungs- flüssigkeit zu verbessern, bei dem die ein oder mehreren Polymere in der Mischung gespalten werden.
31. Verfahren nach Anspruch 30 , dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltung der ein oder mehreren Polymere durch enzymatische Behandlung, durch thermische Behandlung oder durch Säure- oder Laugenbehandlung erfolgt.
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