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Kühlschmierstoffe, vor allem die wassermischbaren Kühlschmierstoffe, sind komplexe, vielkomponentige Systeme, an die eine Vielzahl von Anforderungen gestellt wird.
Die Hauptkomponenten sind das Basisöl, das eine schmierende Wirkung hat, und Wasser, das für eine gute Kühlung sorgt.
Damit Öl und Wasser kompatibel werden, werden Tenside eingesetzt. Daneben kommen noch verschiedene Standard- und Spezialamine als pH-Puffer und Korrosionsschutz zum Einsatz. Um ein Schäumen des Kühlschmierstoffs zu verhindern, werden Entschäumer verwendet. Netzmittel verbessern die Benetzung des Metalls durch den Kühlschmierstoff und Dispergieradditive sorgen dafür, dass Feststoffpartikel in der Schwebe gehalten werden, sich nicht absetzen und nicht zu Verstopfungen führen.
Lösemittel sind Flüssigkeiten, die in der Lage sind, Feststoffe aufzulösen.
Üblicherweise werden unter Lösemitteln die organischen Lösemittel verstanden – streng genommen ist Wasser jedoch auch ein Lösemittel, da es z. B. Salze löst.
Typische organische Lösemittel sind z. B. Alkohole, Ester, Ketone, Glycolether, Benzine sowie aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe.
Bei der Auswahl der Lösemittel ist der Grundsatz „Gleiches löst Gleiches“ zu beachten, das heißt polare Stoffe lösen sich in polaren Lösemitteln, unpolare Stoffe in unpolaren Lösemitteln.
Viele Kunststoffe (synthetische Polymere) sind bei Raumtemperatur hart und spröde. Um diese flexibler und für vielseitige Einsatzzwecke verwendbar zu machen, werden sogenannte Weichmacher eingesetzt. Dies sind meist Ester, die sich im Kunststoff lösen und die Beweglichkeit der einzelnen Polymermoleküle zueinander verbessern – quasi ein molekulares Schmiermittel.
Tenside sind Vermittler zwischen verschiedenen Welten. Sie werden benötigt, damit wasserunlösliche Flüssigkeiten mit Wasser verträglich werden (Emulsionen) oder um Schmutzteilchen von Textilien abzulösen und ein Wiederabsetzen zu verhindern.
Tenside bestehen aus einem wasserliebenden (hydrophilen) Teil und einem wasserabstoßenden, ölliebenden (hydrophoben bzw. lipophilen) Teil. Im Wasser befindet sich der hydrophile Teil, in der wasserunlöslichen Flüssigkeit bzw. auf dem Schmutzteilchen der hydrophobe Teil des Tensidmoleküls.
Tenside können auch Schäume stabilisieren. Wenn dies unerwünscht ist, kann der Schaum durch den Einsatz von Entschäumern zerstört werden, bei PU-Schäumen (u. a. für Matratzen, Schuhsohlen und Schaumstoffplatten) ist der Effekt erwünscht, hier werden häufig spezielle Silikontenside eingesetzt.
Stärke ist wie Cellulose oder Xanthan ein natürliches Molekül, das aus verschiedenen Zuckern aufgebaut ist. Sie wird u. a. aus Kartoffeln, Mais und Erbsen gewonnen.
Die native, unbehandelte Stärke ist bei Raumtemperatur nicht in Wasser löslich. Durch chemische Modifizierung erhält man eine Stärke, die in Wasser löslich ist (sogenannte kaltwasserlösliche Stärke). Die modifizierte Stärke wird u. a. in Baustoffsystemen, wo sie die Wasserrückhaltung steuert, oder aber in Stärkeklebern eingesetzt.
Spezialchemikalien sind im Gegensatz zu den Industriechemikalien Produkte, die eine komplexere Struktur haben und bei denen eine Wirkung und nicht die chemische Struktur im Vordergrund steht.
So ist bei Rheologieadditiven die Steuerung des Fließverhaltens einer Flüssigkeit von Bedeutung, um welche chemische Struktur es sich bei dem Rheologieadditiv handelt, ist zweitrangig. Aus diesem Grund gibt es viele verschiedene Rheologieadditive, die sich im chemischen Aufbau unterscheiden, wie z. B. Celluloseether, Xanthan, Schichtsilikate und pyrogene Kieselsäure. Typische Industriechemikalien sind z. B. Säuren, Laugen, Salze und Lösemittel wie Alkohole.
Silikone ist die Bezeichnung für eine Gruppe von Polymeren, deren Grundgerüst aus Silizium und Sauerstoff besteht. Das Grundgerüst kann eine lineare Kette sein, verzweigt oder dreidimensional vernetzt. Die Rohstoffbasis für Silikone ist Siliziumdioxid-Sand.
Die Siliziumatome tragen noch Kohlenwasserstoffreste, wodurch die Silikone eine Position zwischen der organischen und anorganischen Chemie einnehmen.
Silikone werden auch häufig als Siloxane bezeichnet. Handelt es sich bei den Kohlenwasserstoffresten um Methylgruppen, heißt das Molekül Polydimethylsiloxan (PDMS). Die entsprechende Substanzgruppe nennt man Silikonöl.
Silane sind bifunktionelle Moleküle, die zwei Eigenschaften in sich vereinen.
Die Rohstoffbasis für Silane ist Siliziumdioxid-Sand. Silane tragen Ankergruppen, mit denen sie mit der Oberfläche von mineralischen Untergründen, Glas oder Metallen reagieren, so dass sie fest auf dieser Oberfläche sitzen.
Die zweite, die funktionale Gruppe, bestimmt die Eigenschaften, die das Silan auf die Oberfläche bringt. Trägt das Silan als funktionelle Gruppe einen Alkylrest, so bekommt die Oberfläche wasserabweisende (hydrophobe) Eigenschaften. Ist die funktionelle Gruppe z. B. ein Amin, ein Epoxid oder trägt sie eine Doppelbindung, kann eine nachfolgend aufgebrachte Beschichtung mit dieser funktionellen Gruppe reagieren. Hierdurch wird die Haftung der Beschichtung auf dem Untergrund verbessert, man spricht in diesem Zusammenhang auch von Haftvermittlern.
Silikonöle basieren im Gegensatz zu Mineralölen auf Siliziumchemie, Rohstoffbasis ist Siliziumdioxid- Sand. Silikonöle sind chemisch beständiger und auch beständiger bei hohen Temperaturen. Eingesetzt werden sie z. B. als Schmierstoff, Trennmittel, Wärmeträgeröl und auch als Transformatorenöl.
Silikonemulsionen sind Emulsionen von Silikonöl oder von modifiziertem Silikonöl. Sie finden überall dort Anwendung, wo eine wässrige Darreichungsform benötigt wird, da Silikonöle nur in organischen Lösemitteln löslich sind.
Säuren gehören zu den wichtigen Basischemikalien der chemischen Industrie.
Sie werden in chemischen Prozessen verwendet, um z. B. andere Stoffe zu lösen und damit für eine weitere Umsetzung zugänglich zu machen. Aber auch in sauren Reinigern werden Säuren eingesetzt.
Zu den bekanntesten Säuren zählen Schwefelsäure, Salzsäure, Salpetersäure und Phosphorsäure sowie organische Säuren wie Ameisensäure, Essigsäure und Zitronensäure.
Viele Hersteller von festen oder flüssigen Produkten haben nicht die Produktionskapazität oder sehen es nicht als ihr Kerngeschäft an, Feststoffe in Flüssigkeiten zu lösen, Flüssigkeiten zu mischen oder Formulierungen herzustellen. In einzelnen Fällen kann es auch um ein neues Produkt gehen, von dem man noch nicht beurteilen kann, ob es vom Markt angenommen wird, oder für das man eine Kapazitätserweiterung noch nicht umgesetzt hat.
In all diesen Fällen wird die Fertigung an Dienstleister für Lohnmischungen ausgelagert, die darauf spezialisiert sind, entsprechende Mischungen schnell und in hoher Qualität herzustellen.
Die Abteilung BlendServ® ist innerhalb von BCD Chemie der Dienstleister für die Herstellung von Mischungen.
Kunststoffe oder synthetische Polymere sind aus unserem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken. Um die Eigenschaften der Kunststoffe zu steuern, sie z. B. flexibler zu machen, werden den Kunststoffen Weichmacher hinzugefügt.
Eine andere Gruppe von Additiven für Kunststoffe sind Flammschutzmittel, die im Brandfall verhindern, dass der Kunststoff schnell Feuer fängt.
Viele Hersteller von Feststoffen oder Flüssigkeiten haben nicht die Möglichkeit, die Produkte in kleine oder große Gebinde – von 1-l-Flaschen, über 200-l-Fass und IBC bis hin zum TKW – abzufüllen. Um nicht in Abfüllanlagen investieren zu müssen, die nicht entsprechend ausgelastet sind, wird in solchen Fällen die Hilfe von Lohnabfüllern von Chemikalien in Anspruch genommen.
Diese Dienstleister verfügen über verschiedene Abfüllanlagen, auf denen die Produkte abgefüllt und entsprechend etikettiert werden können.
Die Abteilung BlendServ® ist innerhalb von BCD Chemie der Dienstleister für die Lohnabfüllung von Chemikalien.
Das Lackbindemittel ist die wichtigste Komponente eines Lacks oder einer Farbe:
Es bildet nach Auftragen und Trocknung des Lacks oder der Farbe einen Film auf der Oberfläche und schützt diese bzw. erfüllt auch dekorative Zwecke, z. B. als Klarlack auf Holz, der die Holzstruktur hervorhebt, oder durch eine Farbigkeit, wenn Pigmente im Lack sind. Das Lackbindemittel fixiert die Pigmente auf der Oberfläche, die sich ohne das Lackbindemittel von der Oberfläche abbürsten ließen.
Farben und Lacke bestehen im Prinzip aus vier Gruppen von Stoffen:
Das Lackbindemittel bildet den Lackfilm und schützt die Oberfläche vor Umwelteinflüssen.
Die zweite Stoffgruppe sind die Pigmente, die einem Lack die Farbigkeit geben oder zu technischen Zwecken wie Korrosionsschutz zugegeben werden. Die Pigmente sind im getrockneten Lack vom Lackbindemittel umgeben, dieses fixiert sie auf der Oberfläche.
Lackadditive verbessern die Eigenschaften des Bindemittels und sind notwendig, um einen leistungsfähigen Lack herzustellen.
Die vierte Gruppe sind die Lösemittel, dies können organische Lösemittel oder Wasser sein. Sie sind notwendig, damit der Lack gut auf die Oberfläche aufgetragen werden kann. Anschließend verdunsten die Lösemittel und der Lackfilm mit Pigment und Additiven bleibt auf der Oberfläche zurück.
Zu den Lackadditiven gehören Rheologieadditive zur Steuerung des Fließverhaltens und Dispergieradditive, um Pigmente und Füllstoffe gut in der Schwebe zu halten und eine Agglomeration dieser Feststoffe zu verhindern. Auch Entschäumer zählen dazu, die einerseits Schaumbildung und andererseits verhindern oder entstandenen Schaum zerstören, der nach dem Trocknen des Lackfilms eine unschöne Oberfläche hinterlässt, Netzmittel, die für eine gute Benetzung der Oberfläche sorgen, und Haftvermittler, die eine gute Haftung des Lackfilms auf der Oberfläche bewirken.
Damit Kunststoffe im Brandfall nicht sofort in Flammen aufgehen, werden ihnen Flammschutzmittel zugesetzt. Dies trägt zur Sicherheit bei: Zum einen bleibt Personen im Raum mehr Zeit ihn zu verlassen, zum anderen haben Einsatzkräfte mehr Zeit, verletzte Personen zu retten.
Je nach Ihren Anforderungen kann Schaum erwünscht oder unerwünscht sein. Erwünschter Schaum ist z. B. im Bierglas, auf dem Cappuccino oder aber in Schaumstoffen, die wie im Fall von Matratzen aus ausgehärtetem PU-Schaum bestehen.
Schaum ist in chemischen oder verfahrenstechnischen Prozessen jedoch häufig unerwünscht, da eine Schaumbildung zum Überlaufen eines Behälters oder zum Ansprechen der Überfüllsicherung führen kann, was die Produktion unterbricht.
Auch in Farben und Lacken ist die Bildung von Schaum unerwünscht, da dieser zu einer unschönen Oberfläche führt.
Die Flüssigkeitslamelle, die beim Schaum die Luft einschließt, wird durch oberflächenaktive Substanzen wie z. B. durch Tenside stabilisiert. Entschäumer sind mit der zu entschäumenden Flüssigkeit unverträglich und bilden kleine Flüssigkeitstropfen, die in die Schaumlamelle wandern und sie zerstören – die Lamelle platzt und der Schaum verschwindet.
Damit sich Pigmente und andere Feststoffe, die sich in einer Lösung befinden, nicht absetzen oder zusammenklumpen, werden Dispergieradditive eingesetzt.
Die Dispergieradditive lagern sich auf der Oberfläche des Feststoffs an und führen durch elektrostatische Abstoßung (Oberflächen tragen gleichnamige Ladungen) oder durch sterische Stabilisierung (raumerfüllende Molekülketten verhindern eine Annäherung der Feststoffe) zu einer stabilen Dispersion.
Der Rohstoff für Celluloseether ist Cellulose, die entweder aus Baumwolllinters oder aus Holz gewonnen wird. Baumwolllinters sind besonders rein und bestehen fast zu 100 % Cellulose. Als Holzzellstoff wird meistens Nadelholz verwendet, da seine Holzfasern länger sind als bei Laubholz. Holz enthält knapp unter 50 % Cellulose, die von den Begleitstoffen (Lignin) abgetrennt werden muss. Die reine Cellulose wird chemisch modifiziert, damit man Celluloseether erhält.
Celluloseether sind z. B. Methylcellulose und Carboxymethylcellulose. Sie werden u. a. als Rheologieadditive in Bautenfarben sowie im Baubereich in zementären Putzen und Fliesenklebern wie auch in Gipssystemen eingesetzt. Erst der Einsatz von Celluloseether hat moderne und leicht zu verarbeitende hochwertige Putze und Fliesenkleber ermöglicht.
Wo es möglich ist, werden Lösemittel in Farben und Lacken durch Wasser ersetzt.
Um in Wasser zu funktionieren, müssen andere Bindemittel als in lösemittelbasierten Lacken eingesetzt werden. Diese Bindemittel sind häufig schon in Wasser dispergiert, bevor sie zu einem Lack formuliert werden.
Amine finden in der chemischen Industrie eine breite Anwendung als Bausteine für die Synthese von verschiedenen Produkten, werden aber auch in diversen Prozessen, wie
z. B. als Katalysator bei der Herstellung von PU-Schäumen, verwendet.
Darüber hinaus werden sie zur Einstellung des pH-Wertes, zum Korrosionsschutz in Kühlschmierstoffen oder aber zur Gaswäsche in Raffinerien und Kraftwerken eingesetzt.
Amine sind organische Verbindungen, die Stickstoff enthalten (Aminogruppe). Die zahlreichen unterschiedlichen Amine haben häufig einen ammoniak- bis fischartigen Geruch.
Mit Rheologieadditiven wird das Fließverhalten von Flüssigkeiten oder Pasten gesteuert. Dabei sind Rheologieadditive mehr als nur einfache Verdicker, die eine Flüssigkeit zähfließender (viskoser) machen: Es lassen sich mit ihnen gezielt verschiedene Fließverhalten einstellen.
So dürfen sich z. B. in Farben die Pigmente während der Lagerung nicht absetzen, was eine hohe Viskosität (Zähigkeit) der Farbe notwendig macht.
Die Lagerstabilität wird noch unterstützt durch spezielle Dispergieradditive, die zu einer besseren Stabilisierung der Pigmente beitragen. Wird die Farbe aufgetragen, soll die Viskosität niedriger sein, damit sie sich leichter aufbringen lässt, anschließend verläuft und Ungleichmäßigkeiten durch den Pinselstrich oder das Rollenmuster vermieden werden. Am Ende soll die Farbe wieder so zähflüssig sein, dass sie auf vertikalen Flächen nicht abläuft.
Ein anderes Beispiel sind Schmierfette: Bei diesen werden Öle durch Zugabe eines Rheologieadditivs so zähflüssig eingestellt, dass sie auch aus offenen Systemen (z. B. Kugel- oder Wälzlagern) herausfließen, wie es z. B. bei Ölen der Fall wäre.
Das wichtigste Weißpigment ist Titandioxid. Es hat im Vergleich zu anderen Weißpigmenten wie Zinkoxid, Bariumsulfat oder Lithopone einen wesentlich höheren Brechungsindex und erscheint deshalb weißer. Titandioxid ist praktisch überall dort, wo Produkte weiß sein sollen: in Wandfarben, in Kunststoffen, in hochwertigen Papieren, aber auch in Zahnpasta. Titandioxid kommt in zwei verschiedenen Formen zum Einsatz, als Rutil und als Anatas. Rutil ist die etwas härtere Form, Anatas die weichere. Letztere wird dort verwendet, wo Abrasion eine Rolle spielt.