Synthetische Öle

Öl fließt aus Behälter

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Bild: sergojpg, fotolia

Öle auf der Basis synthetischer Verbindungen zeichnen sich durch eine extreme thermische Stabilität, besondere Oxidationsstabilität und ein günstiges Viskositäts-Temperatur-Verhalten aus. Ihre Bedeutung in Kühlschmierstoffen nimmt zu. Meist werden sie in besonderen technischen Anwendungsgebieten mit speziellen Anforderungen eingesetzt. So werden vor allem polare Varianten (bspw. Carbonsäureester) in verschiedenen Kühlschmierstoffformulierungen in niedrigen Konzentrationen als Additive verwendet (z. B. Ester in Schneidölen). Zum Einsatz kommen:

  • Polyolefine
    Polyolefine werden durch Polymerisation von Ethylen, Propylen oder Buten hergestellt. Je nach Molekulargewicht der Polymerisate entstehen verschieden viskose Syntheseöle. Durch geeignete Steuerung des Polymerisationsvorgangs lässt sich die gewünschte Viskosität erreichen. In vielen Eigenschaften ähneln Polyolefine paraffinischen Mineralölraffinaten. Dies erleichtert bspw. ihren Austausch in Kühlschmierstoffformulierungen.
    Schon seit langer Zeit werden hochviskose Polybutene in Kühlschmierstoffen eingesetzt. Sie dienen zum einen zum Eindicken niedrigviskoser Öle, zum anderen nutzt man ihre Eigenschaft, bei höherer Temperatur ohne Rückstandsbildung zu depolymerisieren. Dies kann besonders dann vorteilhaft sein, wenn nach einem Umformprozess – wie bei einigen Walz-, Drahtzug- und Rohrzugverfahren – eine thermische Behandlung ohne vorherige Entfettung erfolgen muss.
    Größere Bedeutung gewinnen zunehmend auch Polyalphaolefine (PAO). Dabei handelt es sich um spezielle Isoparaffine mit kurzen Haupt- und langen Seitenketten. Sie werden unmittelbar aus petrochemischen Prozessen gewonnen (beispielsweise thermisches Cracken) oder durch Polymerisation von Ethylen hergestellt.
  • Alkylbenzole
    Alkylbenzole weisen je nach Zahl, Länge und Verzweigungsgrad der Alkylketten am Benzolring unterschiedliche Eigenschaften im Viskositäts-Temperatur- sowie Kälte- und Lösungsverhalten auf. Im Allgemeinen sind sie den aromatischen Mineralölen sehr ähnlich und mit diesen meist problemlos austauschbar. Durch das Fehlen von instabilen Komponenten, wie vor allem stickstoff- und schwefelhaltigen Heterocyclen, sind sie nicht additivierten Mineralölen weit überlegen. Dies bezieht sich besonders auf ihre thermische Stabilität. Allerdings sind sie in der Regel deutlich teurer als Mineralölraffinate ähnlicher Viskosität, jedoch billiger als Polyalphaolefine.
  • Polyglykole
    Je nach Molekulargewicht und chemischer Struktur unterscheidet man bei den Polyglykolen zwischen wasserlöslichen und nichtwasserlöslichen Produkten. Mit der Zunahme der Wasserlöslichkeit ist in der Regel eine Abnahme der Öllöslichkeit verbunden. Allerdings gibt es auch Produkte, die sowohl gut wasser- als auch öllöslich sind. Die größte Bedeutung haben einige wasserlösliche Polyglykole in mineralölfreien wassermischbaren Kühlschmierstoffen erlangt. Zum einen liefern sie im Mischreibungsgebiet deutlich bessere Ergebnisse als Mineralöle in Emulsionen, zum anderen lassen sich mit ihnen Lösungen herstellen, die nicht die Stabilitätsprobleme der Emulsionen aufweisen. Die Löslichkeit in Wasser bietet in einigen Anwendungsfällen der nichtspanenden und spanenden Fertigung weiterhin den Vorteil der leichten Entfernbarkeit mit anspruchslosen wässrigen Entfettungsmitteln. Die durch Beimischung von Wasser erzeugte Schwerbrennbarkeit bietet weitere Anwendungsmöglichkeiten in der Warm- und Halbwarmumformung.
  • Carbonsäureester
    Am häufigsten werden für die Metallbearbeitung Ester aus kurzkettigen Alkoholen und langkettigen Fettsäuren eingesetzt (z. B. Methyloleat). Solche Carbonsäureester finden beispielsweise in Emulsionen zum Drahtzug und zum Walzen und in Stanzölen Verwendung. Im Vergleich zu den natürlichen Fettölen zeichnen sich synthetische Ester durch eine gleichbleibende Qualität und für die genannten Anwendungsbereiche durch besonders geringe Glührückstände aus.
    Bei den Dicarbonsäureestern handelt es sich um Ester aus zweibasischen, aliphatischen oder aromatischen Carbonsäuren. Besonders bekannt sind Adipinsäure-, Phthalsäure- und Sebacinsäureester. Für ihren Einsatz in Metallbearbeitungsschmierstoffen wie Ziehölen, Schneidölen, Walzölen u. a. ist die Verfügbarkeit zu einem akzeptablen Preis entscheidend.
  • Polyolester
    Bei Polyolestern handelt es sich um Ester aus mehrwertigen verzweigten Alkoholen (bspw. Neopentylglykol). Ihr günstiges Viskositäts-Temperatur- und Tiefkälteverhalten kann meistens jedoch für die Metallbearbeitung nicht genutzt werden, sodass ihr Einsatz vergleichsweise gering ist.

Vereinzelt werden in wassermischbaren Produkten sogenannte komplexe Ester eingesetzt. Dabei handelt es sich unter anderem um Verbindungen aus Polyglykolen, mehrbasischen Carbonsäuren und einwertigen Alkoholen. Andere technische Produkte mit komplexer Zusammensetzung werden durch Veresterung oxidierter Mineralöle mit kurzkettigen Alkoholen gewonnen. Dabei werden teilweise Öle mit guten Schmier- und Korrosionsschutzeigenschaften erhalten, die in Schneidölen, Tiefziehölen und anderen Kühlschmierstoffen eingesetzt werden können.

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Fachbereich 3: Gefahrstoffe: Umgang - Schutzmaßnahmen