Auswirkungen des mikrobiellen Befalls von wassergemischten Kühlschmierstoffen auf das Zerspanergebnis (Teil 3)*
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T. Koch
Kurzfassung
Der Einsatz von Kühlschmierstoffen ist in der spanenden Fertigung der Metall verarbeitenden Industrie gängige Praxis. Sie vermeiden ein Überhitzen von Werkstück und Werkzeug, reduzieren die Reibung und befördern den Spantransport. Wassergemischte Kühlschmierstoffe unterliegen in der Anwendung einer mikrobiellen Besiedlung. Das Wachstum von Mikroorganismen, hierzu zählen Bakterien, Pilze und Hefen, führt zu technischen und hygienischen Schwierigkeiten. Mikroorganismen finden gute Wachstumsbedingungen in wassergemischten Kühlschmierstoffen vor. Nahezu alle Inhaltsstoffe können den Mikroorganismen als Nahrungs- und Energiequelle dienen. Die mikrobielle Verwertung führt zu deutlichen Veränderungen in der chemischen Zusammensetzung der Kühlschmierstoffe. Technische und chemische Eigenschaften des Kühlschmierstoffs werden verändert, z.B. der pH-Wert oder die Korrosionsschutzeigenschaften. Dadurch entstehen Probleme im Bezug auf die technische Leistungsfähigkeit wie beispielsweise ein stärkerer Verschleiß der Werkzeuge oder ungenau gefertigte Werkstücke. Der Verschleiß der Kühlschmierstoffe geht einher mit einem erhöhten Verbrauch an Grundstoffen und steigenden Abfallmengen. Die Stiftung Institut für Werkstofftechnik IWT führte in Kooperation mit der Universität Bremen Langzeituntersuchungen durch, welche die mikrobiellen Einflüsse detaillierter beschreiben und die mikrobielle Besiedlungsstrukturen in Kühlschmierstoffen dokumentieren.
Die Veröffentlichung basiert auf Teilen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie über die IGF finanzierten Forschungsvorhabens 14056 N/1 der Universität Bremen, Fachbereich 04, Fachgebiet Fertigungsverfahren, unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. habil. E. Brinksmeier, sowie der amtlichen Materialprüfungsanstalt MPA, Geschäftsbereich der Stiftung Institut für Werkstofftechnik IWT, unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. H.-W. Zoch. Die hier vorgestellten mikrobiologischen Analysen wurden freundlicher- und dankenswerterweise von Dr. rer. nat. A. Rabenstein durchgeführt.
Das Forschungsvorhaben wird in einer Veröffentlichungsfolge von insgesamt drei Beiträgen in der HTM vorgestellt. Dies ist der dritte und letzte Teil.
Abstract
The use of metalworking fluids is common practice in metalworking industry. Metalworking fluids prevent an overheating of the workpiece and the tools, reduce the friction by lubricating the contact zone and promote the chip flow. Especially the water miscible metalworking fluids are susceptible to the attack and the growth of microorganisms. The growth of microorganisms leads to technical and hygienic problems. The water miscible metalworking fluids give good conditions for the progeny of bacteria, molds and fungi. A wide range of the components of the metalworking fluid can function as a nutrient and energy source. The degradation of these components leads to drastic changes in the chemical composition. It also alters technical and chemical properties e.g. decrease in pH value or the corrosion prevention capacity. Concerning to the performance of the metalworking fluids problems arising are an increase of tool wear and inadequate workpieces. The premature breakdown of the emulsion is associated with a high consumption of metalworking fluids and cumulative amounts of waste emulsions. Investigations at the Foundation Institute for Material Science (IWT) and the University Bremen led to a better understanding of the described processes and documented changes in bacterial diversity patterns in longterm investigations.
This paper is part of the research project 14056 N/1 founded by the Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie administrated by the IGF. The research work was carried out at the University Bremen, department 04, faculty of production engineering under direction of Prof. Dr.-Ing. habil. E. Brinksmeier in cooperation with the Bremen Institute for Materials Testing, a Division of the Foundation Institute for Materials Science under direction of Prof. Dr.-Ing. H.-W. Zoch. The author thanks Dr. rer. nat. A. Rabenstein for his kindly performed microbiological research.
The research project will be presented in three articles in HTM. This is the last part of the paper.
Literatur
1. Obst, U.; Holzapfel-Pschorn, A.: Enzymatische Tests für die Wasseranalytik. Kommissionsverlag R. Oldenbourg, München, 1988Search in Google Scholar
2. Weyandt, R. G.: Kontrolle des mikrobiellen Befalls wassergemischter Kühlschmierstoffe. Abschlussbericht, Projektinitiator: Süddt. Metall-BG, Mainz, Projektnehmer: Institut Fresenius GmbH, Abt. Umweltbiologie, Taunusstein, 1996Search in Google Scholar
3. N. N.: Trinkwasser-Verordnung. Bundesministerium für Gesundheit und soziale Sicherung, 2001Search in Google Scholar
4. Richtlinie 2006/7/EG des Europäischen Parlaments und des Rates über die Qualität der Badegewässer und deren Bewirtschaftung und zur Aufhebung der Richtlinie 76/160/EWG. Amtsblatt der Europäischen Union L 64/37, 15. Februar 2006Search in Google Scholar
5. Bast, E.: Mikrobiologische Methoden. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, 2001Search in Google Scholar
6. Schweisfurth, R.; Weirich, G.: Mikrobiologie der Kühlschmierstoffe. Tribologie und Schmierungstechnik36(1989)4, S. 172–176Search in Google Scholar
7. Kalmbach, S.; Manz, W.; Szewzyk, U.: Isolation of New Bacterial Species from Drinking Water Biofilms and Proof of Their In Situ Dominance with Highly Specific 16S rRNA Probes. Appl. Environm. Microbiol.63(1997)11, S. 4164–4170Search in Google Scholar
8. van der Gast, C. J.; Whitley, A. S.; Liley, A. K.; Knowles, C. J.; Thompson, I. P.: Bacterial community structure and function in a metalworking fluid. Environ. Microbiol.5(2003)6, S. 453–461Search in Google Scholar
9. Veilette, M.; Thorne, P. S.; Gordon, T.; Duchaine, C.: Six Month Tracking of Microbial Growth in a Metalworking Fluid After System Cleaning and Recharging. Ann. occup. Hyg.48(2004)6, S. 541–546Search in Google Scholar
10. van der Gast, C. J.; Knowles, C. J.; Wright, M. A.; Thompson, I. P.: Identification an characterisation of bacterial populations of an in-use metal-working fluid by phenotypic and genotypic methodology. Int. Biodeter. Biodegr.47(2001), S. 113–123Search in Google Scholar
11. Hödl, P.: Analyse von Kühlschmierstoffen in der aluminium-verarbeitenden Industrie. Erdöl Erdgas Kohle110(1994)5, S. 224–226Search in Google Scholar
12. Schulten, H.-R.; Wilcken, H.; Kutschan, R.: Qualitätskontrolle von Kühl-/Schmierstoffen durch Massenspektrometrie und Mustererkennung. Erdöl Erdgas Kohle110(1994)6, S. 275–279Search in Google Scholar
13. Hegedus, N.: Komponentenanalyse von Kaltwalzemulsionen mittels DC-FID und HPLC. BHM143(1998)7, S. 269–272Search in Google Scholar
14. Studt, P.; Kerner, P.; Win, T.: Untersuchung der mikrobiologischen Schädigung wassergemischter Kühlschmierstoffe mit dem Ziel der Verbesserung der Arbeitshygiene, der Minderung der Geruchsbelastung und der Menge zu entsorgender Emulsionen. BAM-Forschungsbericht 170, Berlin, 1990Search in Google Scholar
15. TRGS-611. Technische Regeln für Gefahrstoffe. Verwendungsbeschränkung für wassermischbare bzw. wassergemischte Kühlschmierstoffe, bei deren Einsatz N-Nitrosamine auftreten können. Ausschuss für Gefahrstoffe (AGS) des BMWI, 2002Search in Google Scholar
16. Schlegel, H. G.: Allgemeine Mikrobiologie. 6. überarb. Aufl., Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1985Search in Google Scholar
17. Koch, T.; Rabenstein, A.; Walter, A.: Mikrobiologie der Kühlschmierstoffe. TAE Seminar: Mikroorganismen in wassermischbaren Kühlschmierstoffen, 28.01.05, Esslingen, 2005, auf CD-ROMSearch in Google Scholar
18. Greeley, M.; Rajagopalan, N.: Impact of environmental contaminants on machining properties of metalworking fluids. Tribol. Int.37(2004), S. 327–332Search in Google Scholar
19. Warfolomeow, I.: Keimbelastung wassergemischter Kühlschmierstoffe. Die BG (1998) Mai, S. 274–281Search in Google Scholar
20. Baumann, J.; Hopf, R.; Piringer, R.; Riss, B.; Strauss, J.: Wie gefährlich sind Kühlschmierstoff-Nebel?Sichere Arbeit5(2003), S. 23–27Search in Google Scholar
21. Bennett, E. O.; Wheeler, H. O.: Survival of Bacteria in Cutting Oil. Appl. Microbiol.2(1954), S. 368–371Search in Google Scholar
22. Duffett, N. D.; Gold, S. H.; Weirich, C. L.: Normal Bacterial Flora of Cutting Oil Emulsions. J. Bacteriol.45(1943), S. 37–38Search in Google Scholar
23. Mattsby-Baltzer, I.; Sandin, M.; Ahlström, B.; Allenmark, S.; Edebo, M.; Falsen, E.; Pedersen, K.; Rodin, N.; Thompson, R. A.; Edebo, L.: Microbial Growth and Accumulation in Industrial Metal-Working Fluids. Appl. Environm. Microbiol.55(1989)10, S. 2681–2689Search in Google Scholar
24. Rossmoore, H. W.: Microbial Degradation of Waterbased Metalworking Fluids. In: Comprehensive Biotechnology: The Principles, Applications and Regulations of Biotechnology in Industry, Argriculture and Medicine, Moo-Young, M. (Ed.). Pergamon Press, New York, 1989Search in Google Scholar
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