Präventive KSS-Überwachung schützt vor teurem Systemkollaps

Kühlschmierstoff ist ein zentrales, flüssiges Werkzeug in der Zerspanung. Sein Zustand entscheidet direkt über die Oberflächengüte der Werkstücke, den Werkzeugverschleiß und nicht zuletzt über die Arbeitssicherheit der Belegschaft. Betrachten Sie die regelmäßige KSS-Überwachung im stressigen Hallenalltag jedoch nur als lästiges Übel, drohen massive Produktionsausfälle und Instandhaltungskosten, die jedes Budget sprengen.

Die gesetzliche Grundlage für diese Kontrollgänge bildet die TRGS 611. Diese technische Regel für Gefahrstoffe gibt ein klares Messintervall vor, das in der Praxis bei etwa sieben Tagen liegt. Das primäre Ziel ist es, den Zustand der Emulsion sauber zu dokumentieren und die Arbeitssicherheit an der Maschine zu gewährleisten. Diese Messungen nur abzuheften, um beim nächsten Audit Ruhe zu haben, kostet am Ende bares Geld. Werten Sie die gemessenen Parameter Ihrer Emulsion stattdessen aktiv aus. Ein durchdachtes Konzept zur KSS-Versorgung setzt genau hier an. Mit der präzisen Anmischung und der lückenlosen, digitalen Dokumentation durch FLACO-Systeme schaffen Sie die Basis für absolut stabile Prozesse. So steuern Sie frühzeitig gegen, lange bevor die Emulsion chemisch oder biologisch in die Knie geht.

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Der pH-Wert als untrüglicher Indikator der Biostabilität

Die absolute Basis der KSS-Überwachung ist die Analyse der chemischen und biologischen Zusammensetzung direkt vor Ort an der Werkzeugmaschine. In der Praxis erfolgt diese Kontrolle meist über den Einsatz von sogenannten Kombi-Dip-Slides. Diese praktischen Messstreifen erfassen parallel den pH-Wert und den Nitritgehalt und liefern dem Instandhalter ein klares Bild über den „Gesundheitszustand“ des Kühlschmierstoffs.

Die Auswertung dieser beiden Werte auf dem Teststreifen verläuft in der Praxis leicht versetzt.

• Sofort-Diagnose auf dem Messstreifen 
  Wenn Sie den pH-Wert im KSS messen, reagiert das Testfeld sofort. Es ist wie der Blick auf ein Thermometer – Sie sehen bei Kontakt augenblicklich, in welchem Milieu sich die Emulsion befindet.
   
• Kurze Einwirkzeit für Nitrit 
  Das Feld für die Nitritmessung benötigt hingegen einen kurzen Moment Geduld. Die chemische Reaktion auf dem Pad braucht ein wenig Zeit, bis der Farbumschlag abgeschlossen und das belastbare Resultat ablesbar ist.

Der sofort ablesbare pH-Wert ist dabei der mit Abstand wichtigste Indikator für die Biostabilität des Kühlschmierstoffs. Ein stabiler, basischer Wert ist die Grundvoraussetzung für eine funktionierende Emulsion. Ein plötzlicher Abfall dieses Wertes ist das unübersehbare Alarmsignal. Sinkt der pH-Wert auf der Skala um lediglich 1,5 bis 2,5 Punkte ab, ist das System bereits gekippt. Die Biostabilität der Emulsion ist an diesem Punkt unwiderruflich verloren.

Die Ursache für diesen rasanten Absturz auf der Messskala ist biologischer Natur. Anaerobe Bakterien haben das System befallen. Diese unsichtbaren Mitbewohner haben eine Vorliebe für die Bestandteile des KSS-Öls und beginnen, dieses zu verstoffwechseln. Als Nebenprodukt des bakteriellen Festmahls erzeugen die Mikroorganismen unermüdlich Säuren. Genau diese kontinuierlich produzierten Säuren drücken den pH-Wert gnadenlos in den sauren Bereich.

Die fatalen Folgen einer übersäuerten Emulsion im Zerspanungsprozess

Registriert die KSS-Überwachung den bakteriellen Säureangriff zu spät, kippt die Emulsion. Das hat direkte und unnötig teure Folgen für die gesamte Zerspanung. Der Dominoeffekt in der Maschine lässt meist nicht lange auf sich warten.

• Absturz der Schmierleistung: Sobald die Bakterien das Öl im Kühlschmierstoff großflächig verstoffwechseln, verliert die Flüssigkeit ihre essenziellen schmierenden Eigenschaften. Die Werkzeuge verschleißen deutlich schneller und die Oberflächengüte der bearbeiteten Werkstücke entspricht plötzlich nicht mehr den Vorgaben.
   
• Verlust des Korrosionsschutzes: Ein verlässlicher Rostschutz in der Metallbearbeitung setzt zwingend ein basisches Milieu voraus. Sobald die Säureproduktion der anaeroben Bakterien den pH-Wert nach unten drückt, bricht dieser Schutzschild in sich zusammen. Blankes Metall an Werkstücken, Spannmitteln und im gesamten Maschinenraum beginnt unweigerlich zu korrodieren.
   
• Geruchsbelästigung und Gesundheitsrisiko: Die Abbauprozesse der Bakterien setzen Schwefelwasserstoff und andere Gase frei, was zum typischen „Umkippen“ der Emulsion führt – sie beginnt unangenehm faulig zu riechen. Dieser beißende Geruch beeinträchtigt nicht nur das Arbeitsklima in der Werkstatt, sondern kann bei den Mitarbeitern auch zu Schleimhautreizungen und Kopfschmerzen führen.

Ein klassischer Fehler in der Instandhaltung ist nun der verzweifelte Versuch, diese gekippte Emulsion durch einen kräftigen Schuss frisches Konzentrat wieder funktionsfähig zu machen. Die Praxis zeigt jedoch unmissverständlich, dass sich ein System ohne Biostabilität nicht mehr durch simples Nachmischen retten lässt. Sie füttern die Bakterien im Zweifel nur mit frischer Nahrung.

Es bleibt am Ende nur der bittere Totalaustausch. Das System erfordert zwingend die Behandlung mit einem aggressiven Systemreiniger, um auch wirklich alle Mikroorganismen in den Leitungen restlos abzutöten. Anschließend folgt eine penible, komplette Maschinenreinigung und eine vollständige, kostspielige Neubefüllung mit frischem Kühlschmierstoff. Ein Vorgang, den jeder Fertigungsleiter gerne vermeiden möchte.

Fremdöl und fehlender Sauerstoff begünstigen das Bakterienwachstum

Um genau diese nervenaufreibende und komplette Systemreinigung zu vermeiden, müssen Sie verstehen, wann und warum die Bakterien überhaupt zuschlagen. Die Regel ist simpel. Eine funktionierende, gesunde Emulsion benötigt Sauerstoff. Im laufenden Bearbeitungsprozess wird die Flüssigkeit durch die ständige Bewegung, die Pumpen und die Umwälzung in der Maschine ganz natürlich und kontinuierlich belüftet.

Kritisch wird es während der Stillstandzeiten der Maschinen – zum Beispiel über das Wochenende. In diesen Ruhephasen, wenn die Emulsion förmlich den Atem anhält, steigt das Risiko für die KSS-Hygiene massiv an. Fremdöle, insbesondere Bettbahnöle, die während der Produktion in den Arbeitsraum gelangt sind, schwimmen nun ungestört an die Oberfläche der ruhenden Emulsion auf. Und hier beginnt das eigentliche Problem.

• Der Deckel-Effekt im Tank:
  Das aufschwimmende Fremdöl legt sich wie ein dichter, geschlossener Film über den gesamten Kühlschmierstoff im Tank.
• Der Luftabschluss der Emulsion:
  Der Ölfilm isoliert die Emulsion komplett von der Umgebungsluft und verhindert jeden weiteren Sauerstoffaustausch.
• Der rapide Sauerstoffmangel:
  Der in der Emulsion noch verbleibende Sauerstoff wird unter diesem dichten Deckel extrem schnell verbraucht.
• Die ungestörte Bakterienparty:
  Der Sauerstoffmangel schafft paradoxerweise die absolut perfekten Lebensbedingungen für anaerobe Bakterien. Da sie keinen Sauerstoff benötigen, vermehren sie sich unter dem schützenden Fremdölfilm nun rasend schnell.

Die einzige technische Lösung gegen dieses Ersticken der Emulsion ist der konsequente Einsatz mechanischer Hilfsmittel. Installieren Sie einen Bandskimmer oder Scheibenskimmer an den Maschinen, um das aufschwimmende Öl kontinuierlich von der Oberfläche abzuziehen. Brechen Sie den Ölfilm zuverlässig auf. Nur so stellen Sie sicher, dass die von Ihrer FLACO-Anlage präzise angemischte Emulsion wieder frei atmen und ihre wertvolle Biostabilität behalten kann.

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Prozessbedingter KSS-Austrag und sinkende Konzentrationen

Neben der rein biologischen Stabilität muss eine effektive Überwachung des KSS natürlich auch die physikalischen Verluste im Auge behalten. Was passiert, wenn die chemischen Parameter und der pH-Wert völlig stabil sind, das System aber einen stetig sinkenden Konzentrationstrend anzeigt? In diesem Fall kämpfen Sie nicht mit Bakterien, sondern mit einem prozessbedingten KSS-Austrag durch Späne oder einem Verlust über die Maschinenabsaugung. Wo genau Ihr Kühlschmierstoff verschwindet, hängt stark von der Art der Zerspanung ab.

• Der Faktor Schleifmaschine:
  Schleifmaschinen weisen einen wesentlich höheren Emulsionsverbrauch auf als Fräs- oder Drehmaschinen. Der große Radius der Schleifscheiben, gepaart mit den hohen Drehzahlen, führt zu einer extrem feinen Zerstäubung des Kühlschmierstoffs. Diese mikroskopisch kleinen Tröpfchen werden dann oftmals direkt über die Maschinenabsaugung in die Luft abgezogen. Das Resultat ist ein messbarer und konstanter Konzentrationsverlust.
   
• Der Faktor Kunststoffbearbeitung:
  Auch der bearbeitete Werkstoff selbst beeinflusst den Austrag gewaltig. Bei der Zerspanung von Kunststoffen treten spezielle Effekte auf. Das Kühlschmiermittel haftet extrem stark an den abgetragenen Kunststoffspänen. Über den Späneförderer wandern so unbemerkt große Mengen des anhaftenden KSS einfach aus dem System und landen im Spänecontainer. Auch dies führt zu einem konstanten Verlust der Konzentration, der vom Personal immer wieder händisch ausgeglichen werden muss.

Verbrauchsanomalien bei Schmierstoffen in der Praxis richtig deuten

Ein gründlicher Blick auf gesammelte Messdaten deckt nicht nur Probleme im Kühlschmierstoff auf. Sie liefert dem aufmerksamen Beobachter auch handfeste Indizien für mechanische Defekte an der Infrastruktur der Werkzeugmaschine selbst. 

Ein plötzlicher Verlust von beispielsweise 20 Litern KSS-Emulsion ist ein Ereignis, für das Sie keine hochkomplexe Überwachungssoftware brauchen. Durch die schiere Menge und die Viskosität des Gemisches meldet sich eine solche Leckage meist ganz unmissverständlich in Form einer gigantischen Pfütze auf dem Hallenboden. Größere Leckagen im KSS-Kreislauf sind daher meist sehr schnell lokalisiert. Kleinere Verluste benötigen einen genaueren Blick. 

Nutzen Sie Ihre gesammelten Verbrauchsdaten daher konsequent auch als Diagnosewerkzeug. Mit der zuverlässigen KSS-Logistik und Mischtechnik von FLACO im Rücken schützen Sie nicht nur die empfindliche Biostabilität Ihrer teuren Emulsion. Sie erkennen auch mechanischen Handlungsbedarf an den Maschinen frühzeitig. So vermeiden Sie am Ende nicht nur die massiven Kosten einer ungeplanten Systemreinigung, sondern ersparen sich auch so manche böse Überraschung am Freitagnachmittag.

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FAQ zur KSS-Überwachung im Hallenalltag

Wie wird die KSS-Qualität gemäß TRGS 611 an der Maschine gemessen? 

In der Praxis kommen meist Kombi-Dip-Slides zum Einsatz. Diese fassen zwei wesentliche Messungen zusammen. Der pH-Wert lässt sich auf dem Messstreifen sofort ablesen und gibt Auskunft über das chemische Milieu. Die parallel durchgeführte Nitritmessung benötigt für die chemische Reaktion auf dem Testpad hingegen einen kurzen Moment, bis das finale Resultat vorliegt.

Warum bedeutet ein sinkender pH-Wert das Ende für den Kühlschmierstoff? 

Ein Abfall des pH-Wertes um 1,5 bis 2,5 Punkte zeigt an, dass die Biostabilität des Kühlschmierstoffs verloren ist. Die Ursache sind anaerobe Bakterien, die Bestandteile des KSS-Öls verstoffwechseln. Bei diesem Prozess produzieren sie kontinuierlich Säuren. Diese Säuren senken den pH-Wert, zerstören den zwingend notwendigen Korrosionsschutz für Maschine und Werkstück und verringern die Schmierleistung massiv.

Kann man eine gekippte und übersäuerte Emulsion durch Nachfüllen noch retten? 

Nein. Sobald der pH-Wert durch Bakterienbefall massiv gesunken ist, hilft das Nachfüllen von frischem Konzentrat nicht mehr. Das System ist irreversibel geschädigt. Die einzige technische Lösung ist ein Totalaustausch. Dieser beinhaltet die Zugabe eines Systemreinigers zum Abtöten der Mikroorganismen, eine komplette Reinigung des Systems und eine teure Neubefüllung.

Wie führt Maschinenstillstand zu Bakterienwachstum im KSS-Tank? 

Während der Produktion wird die Emulsion durch Umwälzung belüftet. Steht die Maschine still, schwimmen Fremdöle (wie Bettbahnöle) auf und bilden einen dichten Film auf der Oberfläche. Dieser Deckel verhindert den Sauerstoffaustausch mit der Luft. Der verbleibende Sauerstoff in der Emulsion wird schnell verbraucht. Dieser Sauerstoffmangel bietet ideale Bedingungen für die rasante Vermehrung anaerober, säureproduzierender Bakterien. Ein leistungsstarker Fremdölskimmer verhindert diesen Effekt zuverlässig.

Warum verlieren Schleifmaschinen besonders viel KSS? 

Ein stetiger Konzentrationsverlust bei chemisch stabiler Emulsion deutet in der Regel auf prozessbedingten KSS-Austrag hin. Bei Schleifmaschinen ist dieser Effekt durch die großen Schleifscheiben und hohen Drehzahlen besonders stark. Der Kühlschmierstoff wird enorm fein zerstäubt. Diese feinen Partikel werden dann in großen Mengen über die Maschinenabsaugung direkt in die Luft abgezogen und fehlen anschließend im System.