In Zukunft Polymer?

Innovative Schmierstoffe- können die Belastung der Umwelt und der Mitarbeiter deutlich reduzieren, ohne dass die Umformleistung im Vergleich mit konventionellen Systemen abnimmt.

06. Juli 2005

In der Umformung mit ihrer Vielzahl von Verfahren und deren Varianten kommt es auf eine sehr sorgfältige Auswahl der Additive beziehungsweise Kombinationen an, um die sehr spezifischen schmierungstechnischen Probleme lösen zu können. Neben der Erfahrung des Ölformulierers sind daher möglichst präzise Informationen zum speziellen Anwendungsfall notwendig, um die richtige Auswahl treffen zu können. Die sogenannten „Randbedingungen“, also der Gesamtprozeß spielen eine immer größere Rolle bei der Konzeption beziehungsweise Auswahl der Umformschmierstoffe. Oft stellen sie das KO-Kriterium dar, obwohl die eigentliche Umformung reibungslos funktioniert. Wichtige Informationen für den Öllieferanten sind daher die Art der Bearbeitung, Art und Stärke des zu bearbeitenden Materials, Applikation des Kühlschmierstoffs, Reinigung der bearbeiteten Teile, Anforderungen an den Korrosionsschutz, Kompatibilität mit anderen Schmierstoffen im Prozeß, sowie die Kompatibilität mit nachfolgenden Prozessen. In der Praxis ist der Umformer für den Gesamtprozeß (vom Rohmaterial bis zum fertigen Umformteil) und dessen Optimierung verantwortlich. Die optimale Lösung wäre ein Prozeßstoff, mit dem alle anfallenden Arbeiten beziehungsweise Produktionsschritte zu bewältigen wären. Das funktioniert aber nur in sehr wenigen Fällen. Im überwiegenden Teil der Umformprozesse wird daher eine Kompatibilität der Schmierstoffe, die eingesetzt werden, angestrebt, um möglichst wenig Reinigungsschritte zwischen den einzelnen Bearbeitungsstufen anwenden zu müssen. Ebenso wird versucht eine Kompatibilität der Umformschmierstoffe mit den anderen Schmierstoffen (Maschinenschmierstoffen, Hydraulikölen et cetera) im System zu erreichen, damit eventuelle Vermischungen untereinander zu keinen oder nur geringen Störungen des Umformprozesses führen. Bei der Innenhochdruckumformung und bei speziellen Kaltmassivumformölen ist dies schon gelungen. Zunehmend fließen Aspekte des Umwelt- und Gesundheitsschutzes sowie der Arbeitssicherheit in die Produktentwicklung nicht nur von Schmierstoffen ein und werden zum Teil zum entscheidenden Faktor. So sind kurzkettige Chlorparaffine (Kettenlänge C10 - C13) nach der neuen Zubereitungsrichtlinie der EU verboten. Mineralöl unterliegt zur Zeit in Europa noch keiner Kennzeichnung, wenn der Gehalt an polycyclischen Aromaten unter 3 % (nach IP 346) liegt. Es steht aber zu befürchten, daß, ähnlich wie in Skandinavien, demnächst der Mineralölgehalt der Zubereitung angegeben werden muß beziehungsweise daß Mineralöle in Abhängigkeit von ihrem Aromatenanteil zu kennzeichnen sind. Bei den ganz oder zum Teil verdunstenden Produkten wird es in den nächsten Jahren entscheidende Einschnitte und Veränderungen geben. Bei den Additiven sieht die Entwicklung wenig positiv aus. Neben dem Weißbuch der Europäischen Kommission zur Chemikalienpolitik stellt das schon jetzt bestehende Gesetzeswerk für die Anmeldung oder den Import von neuen Additiven in Europa ein für die meisten Additiv-Hersteller oder Importeure ein schier unüberwindliches, vor allem finanzielles Hindernis dar. Inwieweit sich das Weißbuch der EU auf die heute eingesetzten Additive auswirken wird, bleibt abzuwarten. Es ist aber zu befürchten, daß es seitens der Additivhersteller einige sehr schmerzhafte Einschnitte geben und das Additivportfolio weiter schrumpfen wird. Typische Schmierstoffsysteme zur Beschichtung von Umformwerkstücken sind heute Öle, Emulsionen und Seifen (oder eine Kombination aus diesen Stoffen) sowie verdunstende Produkte. Aber auch Gleitlacke, Phosphatschichten und Ziehfolien kommen zum Einsatz. Darüber hinaus laufen in der Praxis erste Versuche mit „Hotmelts“ beziehungsweise „Drylubs“.

In Zukunft Polymer

Modernere Konzepte für die Umformung sind als Weiterentwicklung zu verstehen. Sie sollten gegenüber den älteren Konzepten einige Vorteile bieten, wie chlorfrei, schwermetallfrei und emissionsarm. Es darf zu keiner Schädigung der Atmosphäre durch Kohlenwasserstoffe kommen. Die Schmierstoffe sollen umweltverträglich (soweit wie möglich), humanverträglich, kompatibel mit den anderen Prozeßstoffen (KTL, Korrosionsschutz, Reinigern, Klebstoffen), frei von Mineralöl, kompatibel mit den Maschinenelementen sowie kompatibel mit anderen Schmierstoffen sein. Die genannten Punkte stellen die Maximalforderungen dar, werden aber immer mehr und mehr zu erfüllen sein. Mineralöl wird sicher zunehmend durch biologisch gut abbaubare Ester ersetzt werden. Allein der Wechsel der Basisflüssigkeit stellt nicht die Lösung aller Probleme dar. Hier ist die Additiv-Industrie gefordert, trotz Weißbuch und anderer gesetzlicher Regelwerke neue Lösungen aufzuzeigen. Neue Produkte werden in der Umformung Einzug halten. Basis sind polymere Systeme, frei von umweltschädigenden Lösemitteln und Additiven. „Hotmelts“ beziehungsweise „Drylubs“ bieten bereits viele Vorteile. Sie sind frei von Mineralöl, umweltschonend, erzeugen keine gefährlichen Emissionen, sind frei von Chlor und Schwermetallen, bilden keine Reaktionsschichten, sind stark in der Umformung - vergleichbar mit Ziehfolie -, ermöglichen die Minimierung der Auftragsmengen und sind als stabiler, trockner, griffester und vor allem elastischer Film für alle Metalle geeignet. Erste Langzeitversuche in der Praxis bestätigen die Vorteile gegenüber den bisher eingesetzten Schmierstoffen aus dem Blickwinkel der Blechumformung. Ob die neuen Schmierstoff- systeme auch bei anderen Umformverfahren erfolgreich einsetzbar sind bleibt abzuwarten. Für den Anwender ergeben sich bei aller Euphorie einige Fragen: Können die Produkte ohne größeren Aufwand reproduzierbar appliziert werden? Wie sieht es mit der Kleberverträglichkeit solcher polymerer Produkte aus? Sind die Produkte mit Neutralreinigern komplett entfernbar? Letztere Frage ist besonders für die Umformung von Aluminium von großer Bedeutung. Wie verhalten sich die Polymere bei einem Langzeiteintrag in Reinigungsanlagen, speziell in Fällen, in denen neben den Polymersystemen noch andere Prozeßstoffe in den Reiniger eingetragen werden? Von der Klärung dieser Fragen wird in hohem Maße die Akzeptanz am Markt abhängen.

Dr. J. Schulz

Fakten

Die Schmierstofferfinder

Wisura Mineralölwerk

Goldgrabe & Scheft GmbH & CO.

Gründung: 1911

Geschäftsführer: Heinz-Georg Trage

Personal: 40 Mitarbeiter

Produkte: Schmierstoffe und Spezielschmierstoffe für die spangebende- und spanlose Metallbearbeitung, Industrieschmierstoffe, Motoren- und Getriebeöle (PKW-Motorenöle, Nfz-Motorenöle, Kfz-Getriebeöle, Schiffahrt, Land und Bau) sowie Schmierfette.

Umsatz: 12 Mio. Euro

Erschienen in Ausgabe: 05/2005