Was genau ist Ölnebel

In der metallverarbeitenden Industrie werden Kühlschmierstoffe (KSS) für eine Kühlung und Schmierung der zerspanenden Bearbeitungsprozesse eingesetzt. Hierbei stellen die Kühlschmierstoffe eine reduzierte Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück sicher. Darüber hinaus verlängern sie die Standzeit des eingesetzten Werkzeugs, entfernen die bei der Bearbeitung anfallenden Bearbeitungspartikel (Späne) und schützen gleichzeitig die Oberflächen der Werkstücke.

Bei den Kühlschmierstoffen handelt es sich um ein komplexes Gemisch aus Mineral- bzw. Synthetikölen und Additiven, zu denen Biozide, Rostschutzmittel etc. gehören. Dieses Gemisch ist oftmals mit Schmutzstoffen wie etwa Metallfeinteilen, Trampöl und Bakterien angereichert. Werden Tröpfchen dieser Kühlschmierstoffe von der Luft mitgerissen, dann spricht man von Ölnebel.

 

Ölnebel und Ölrauch

Ölnebel entsteht durch Metallbearbeitungsflüssigkeiten, die in Kontakt mit schnell rotierenden Werkzeugen geraten (z. B. bei Bohr- und Fräsbearbeitungen). Der Ölnebel dispergiert dabei in der Luft.

Zusätzlich zum Ölnebel kann hierbei auch Ölrauch entstehen. Die Ölrauchpartikel sind weitaus kleiner als Ölnebeltröpfchen. Aufgrund der während der Zerspanung von Metallteilen (z. B. beim Beschleifen) entstehenden hohen Temperaturen werden die KSS extrem heiß, beginnen zu „verbrennen“ und zersetzen sich.

Die mit einem Durchmesser von ca. 1 µm winzig kleinen in der Luft enthaltenen Tröpfchen werden als Ölnebel bezeichnet. Kleinere Partikel hingegen gelten als Ölrauch.

 

Empfohlener Expositionsgrenzwert für Ölnebel

Aufgrund der Vielzahl an KSS-Typen ergibt sich meistens eine sehr unterschiedliche Zusammensetzung des Ölnebels, was die Empfehlung eines einzigen Expositionsgrenzwertes erschwert. Die meisten Länder unterscheiden darüber hinaus zwischen Ölnebel, der aus wassermischbaren und aus mineralölbasierten Kühlschmierstoffen resultiert.

Die in den USA geltenden OSHA-Richtlinien lassen für Mineralöl einen max. zulässigen Expositionsgrenzwert (PEL) von 5,0 mg/m3 (zeitgew. Mittelwert für 10 Stunden) zu. Der empfohlene Expositionsgrenzwert (REL) laut NIOSH hingegen beträgt für alle Kühlschmierstoffe nur 0,5 mg/m3 (zeitgew. Mittelwert für 10 Stunden). In Europa hat das ehemalige BGIA und jetzige IFA den deutschen Grenzwert für wassermischbare und nichtwassermischbare Kühlschmierstoffe mit einem Flammpunkt von oberhalb 100 °C auf 10 mg/m3 festgelegt. Der vom Institut National de Recherche et de Sécurité (INRS) empfohlene Expositionsgrenzwert für Frankreich mit nur 1 mg/m3 an Aerosolen ist dabei einer der niedrigsten Grenzwerte überhaupt. Der max. zulässige Expositionsgrenzwert für schwere Mineralöle mit einem Siedepunkt von oberhalb 350 °C beträgt in der Schweiz lediglich 0,2 mg/m3.*

 

Ölnebel - Eine Gefahr für Mensch, Maschine und die Umwelt

Bei vielen Metallbearbeitungsverfahren, wie etwa dem Fräsen, Drehen, Beschleifen und Bohren, entsteht unweigerlich Ölnebel. Die größeren Tropfen des während dieser Prozesse aus den Kühlschmierstoffen entstandenen Ölnebels können über Nase und Luftröhre in den Körper eindringen und verschluckt werden. Kleinere Tröpfchen hingegen können sich in den Lungen ablagern und darüber hinaus zu schweren Reizungen der Augen, Nase und des Rachens führen. Ölnebel und Ölrauch können sogar Metallpartikel mit krebserregenden Substanzen enthalten. Und sich auf dem Fußboden abgesetzter Ölnebel führt zu einem erhöhten Rutschrisiko.

Neben den möglichen negativen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit kann Ölnebel auch Ihre Maschinen und Anlagen beschädigen, da der sich auf den Maschinen abgesetzte Ölnebel zu Korrosion führen kann. Auch die Funktion der empfindlichen elektronischen Bauteile der Maschinen kann vom Ölnebel beeinträchtigt werden und somit zu hohen Wartungskosten führen.

Bei vernachlässigter Pflege und Wartung der Maschinen und der Betriebsumgebung kann der abgesetzte Ölnebel nicht nur die Brandgefahr erhöhen, sondern auch zu Bakterien- und Schimmelwachstum und somit zu Hygieneproblemen führen. Aus diesen Gründen ist eine effektive Erfassung, Filtration und Beseitigung von Ölnebel so überaus wichtig!

 

Wann entsteht wie viel Ölnebel?

Der Ölnebel entsteht durch eine Interaktion von Kühlschmierstoffen mit den Werkzeugen (bzw. Werkstücken), die während der Bearbeitungsprozesse mit hoher Drehzahl bewegt werden. Auf schnell bewegte Teile auftreffende Flüssigkeit wird wieder zurückgeschleudert und dabei in feinste Tröpfchen zerteilt. Beim Übergang von Flüssigkeiten in den gasförmigen Zustand verlassen deren Moleküle die Oberfläche der Flüssigkeit (d. h. sie verdampfen). Ein niedrigerer Siedepunkt und eine erhöhte Temperatur der Flüssigkeit hat deren beschleunigte Verdampfung zur Folge. Das Verdampfen von wasserbasierten Emulsionen führt zu einem Anstieg der Feuchtigkeit im Werk. Die Erzeugung von Ölnebel hängt hauptsächlich von folgenden Faktoren ab:

  • Höhere Werkzeugdrehzahl = höhere Ölnebel-Entstehungsrate
  • Menge, Volumenstrom und Übergabepunkt des Kühlschmierstoffs an der Schneidkante des Werkzeugs
  • Höhere Werkstücktemperatur = höhere Erzeugung von Ölrauch

 

*) Quelle: http://www.hse.gov.uk/research/rrpdf/rr1044.pdf (Chapter 1.2)

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