Tropffreies Schaumgleitmittel

Schaumfett als Schmiertechnologie

In der Schmiertechnik werden neben den klassischen Formen – Ölen, Festschmierstoffen (Suspensionen) und Trockenschmierstoffen (Trockenfilmen) – auch Schaumschmierstoffe oder schaumbasierte Schmierstoffe, die als Schaum oder Schaumemulsion aufgetragen werden, verwendet. Sie dienen dazu, ein Schmiermedium in schwer zugänglichen Bereichen, bei komplexen Geometrien oder dort bereitzustellen, wo herkömmliches Öl oder Fett tropfen oder zu viel davon abgeben würde.

Schaumschmierstoff ist eine Suspension von Öl-Schmierstoff-Mikropartikeln in einer kontinuierlichen Gas-Flüssigkeits-Phase (Schaum). Dies ermöglicht präzises Auftragen, Haftung und reduzierte Verluste (Tropfen, Spritzer). Zu den wichtigsten Aspekten gehören die Schaumstabilität, die gleichmäßige Verteilung der Öltröpfchen in der Schaumphase, die Haftung an Bauteilen und die anschließende Umwandlung des Schaums in eine dünne Flüssigkeitsschicht, wodurch ein Schmierfilm entsteht.

Die Schaumschmiertechnologie wird in Lebensmittelverarbeitungsbetrieben, bei Überkopfanwendungen (d. h. über den Köpfen von Produktionslinien), an Stellen eingesetzt, an denen kein Fett auf das Produkt tropfen darf, oder wo ein Metall-auf-Metall-Kontakt geschützt werden muss, herkömmliches Fett jedoch übertrieben oder unpraktisch wäre.

Ich werde die Überlegungen zur Schaumschmierung anhand des Spitzenprodukts dieser Gruppe, BDF CLING LUBE Spray von JAX, erörtern.

Konstruktionsprinzipien und Funktionsmechanismen

Chemische Zusammensetzung und Phasenstruktur

Schaumfett besteht aus drei Hauptkomponenten:

1. Träger-/Gasphase (Luft, Stickstoff, anderes Inertgas) - ist die kontinuierliche Phase im Schaum, in der sich die Blasen befinden.
2. Flüssige Phase (Ölträger oder Ölmischung / Emulgator / Verdünnungsmittel) - das Medium, das Schmierstoffe und Additive transportiert.
3. Funktionelle Additive (Verschleißschutzmittel, EP-Mittel, Korrosionsschutzmittel, Schaumstabilisatoren/Entschäumer, Tenside, antimikrobielle Mittel) .

Vereinfacht ausgedrückt: Bei der Anwendung mit einem Sprühgerät oder Schaumsystem wird eine Flüssigkeit mit Additiven vernebelt oder aufgeschäumt. Dabei entstehen Bläschen mit dünnen Flüssigkeitsfilmen, die Fett- bzw. Ölmoleküle transportieren. Beim Kontakt mit der Oberfläche von Maschinenteilen zerfällt der Schaum, das Öl setzt sich ab und bildet einen Schmierfilm. Im Idealfall sorgt der Schaum für eine gleichmäßige Verteilung und gute Penetration, während die Gasphase entweicht und einen dünnen Schmierfilm zurücklässt.

Zu den Schwierigkeiten beim Bau gehören:

• Optimales Gas-Flüssigkeits-Volumenverhältnis – zu viel Schaum (zu viel Luft) kann zu Instabilität und schnellem Schmierstoffverlust führen.
• Auswahl von Tensiden/Emulgatoren oder Schaumbildnern, die die Schaumstabilität unterstützen, aber die Wirkung von Schmierstoffadditiven nicht beeinträchtigen,
• um sicherzustellen, dass nach dem Abklingen des Schaums (nach dem Kontakt mit dem Bauteil) ein geeigneter Ölfilm mit der gewünschten Dicke und mechanischen Festigkeit zurückbleibt.

Schaumstabilität und Schaumphänomen

Ein Schlüsselfaktor ist die Schaumstabilität – die Fähigkeit der Blasen, ihre Struktur über einen bestimmten Zeitraum beizubehalten, bis sie mit einer Oberfläche in Kontakt kommen und einen Schmierfilm bilden. Zu schnelles Ausbreiten (Verschmelzen der Blasen) kann zu einer ungleichmäßigen Verteilung führen. Eine übermäßig lange Stabilität kann die Umwandlung des Schaums in einen Ölfilm behindern oder die dynamische Schmierung blockieren.

Die für die Schaumschmierung relevanten physikalisch-chemischen Phänomene sind:

• Oberflächenspannung der Blasenmembranen (je niedriger sie ist, desto leichter bildet sich Schaum, aber er kann weniger stabil sein).
• das Vorhandensein von Tensiden oder Substanzen, die die Viskosität der Vesikelmembran erhöhen (z. B. Polymere),
• Blasengrößenverteilung – kleinere Blasen mit dickerer Membran sind möglicherweise stabiler, aber es ist schwieriger, die Ölphase freizusetzen.
• Das Phänomen der Gasdiffusion durch Membranen, wodurch die Blasen allmählich zerstört werden,
• Chemische Effekte von Zusatzstoffen (z. B. antimikrobielle Mittel, Antioxidantien), die die Oberflächenspannung, die Adsorption an Grenzflächen usw. beeinflussen können.

In der Fachliteratur wird Schaum oft mit dem Phänomen der Schaumbildung in Ölen (Schaum in Schmierstoffen) verglichen – während Schaum dort ein unerwünschtes Phänomen ist, ist er bei Schaumschmierstoffen ein beabsichtigter Effekt, allerdings mit ähnlichen Einschränkungen hinsichtlich Stabilität und Luftentfernung.

Übergang von Schaum zu Schmierfilm

Beim Kontakt des Schaums mit der Oberfläche von Maschinenteilen (z. B. Ketten, Führungen, Zahnrädern) bewirken mechanische Kräfte (Kompression, Kontakt, Schwerkraft) das Platzen der Blasenmembranen. Dadurch wird das Öl/Schmiermittel freigesetzt, verteilt sich auf der Mikrooberfläche und bildet einen Schmierfilm. Dieser Schmierfilm bestimmt die Eigenschaften des Schmierstoffs: Belastbarkeit, Dicke, Scherfestigkeit und Haltbarkeit.

Ist die Schmierfilmschicht zu dünn oder diskontinuierlich, kann es zu Oberflächenverschleiß, Mikroverschleiß (Mikrorisse sind mikroskopische Schäden an der Metalloberfläche, die durch Reibung bei unzureichender Schmierung entstehen) oder Fressen kommen.

Daher ist es bei der Entwicklung eines Schaumschmierstoffs notwendig sicherzustellen, dass die flüssige Phase nach dem Verlassen des Schaumzuführers das richtige Masse-Volumen-Verhältnis aufweist und Schmiereigenschaften bietet.

Tribologische Eigenschaften von Schaumschmierstoffen und Filmdynamik

Für einen aus Schaum gebildeten Schmierfilm gelten die gleichen tribologischen Grundprinzipien wie für klassische Öle und Fette:

• Tragfähigkeit (oder maximaler Druck), gemessen z. B. durch EP-Tests (Extremdrucktests),
• Widerstandsfähigkeit gegen Stöße und wechselnde Belastungen,
• dynamische und kinematische Viskosität (wie schnell der Film auf Regimeänderungen reagiert),
• thermische und Oxidationsstabilität,
• Widerstandsfähigkeit gegen Ablösung von der Oberfläche (Erhalt des Films unter Bedingungen von Gleitkontakten und Vibrationen).

Da Schaumfett oft nur unter begrenzten Bedingungen (kurze Impulse, intermittierende Kontakte, Gleitelemente) eingesetzt wird, ist es notwendig, EP-Additive, Verschleißschutzadditive und Reibungsmodifikatoren (z. B. Schwefel-, Phosphor- und Molybdänverbindungen) so auszuwählen, dass der nach dem Verschwinden des Schaums gebildete Schmierfilm dauerhaft und mechanisch widerstandsfähig ist.

Vorteile, Einschränkungen und technologische Herausforderungen

Vorteile von Schaumgleitmittel

1. Minimales Tropfen / kein Tropfen - dank der Schaumapplikation wird das Risiko unkontrollierten Öltropfens minimiert.

2. Präzise Anwendung – der Schaum kann punktuell aufgetragen werden, auch an schwer zugänglichen Stellen.

3. Rohstoffeinsparungen – da die Anwendung effizienter sein kann, ist der Ölverbrauch geringer als bei einem klassischen Fett.

4. Vermeidung der Kontamination von Produktionsbereichen - wichtig beispielsweise in der Lebensmittelindustrie, wo überschüssiges Öl die Produkte verunreinigen kann.

5. Gute Haftung - ein sachgemäß konstruierter Schaumstoff hält auch in horizontaler oder umgekehrter Position, bevor er sich in einen Schmierfilm verwandelt.

Einschränkungen und Herausforderungen

1. Schwierigkeiten bei der Aufrechterhaltung der Schaumstabilität – zu schnelles Zusammenfließen der Blasen oder zu langsames Zerfallen können die Schmierwirkung beeinträchtigen.

2. Einschränkungen bei Belastung und Geschwindigkeit – dünne Schmierfilme können unter Bedingungen hoher Belastung oder hoher Kontaktgeschwindigkeit weniger wirksam sein.

3. Verträglichkeit der Additive – Tenside, EP-Additive, Reibungsmodifikatoren und Schutzmittel müssen so ausgewählt werden, dass sie sich nicht gegenseitig stören oder die Schaumstabilität negativ beeinflussen.

4. Kosten und Komplexität der Formulierung – die Entwicklung eines stabilen Schmierschaums erfordert fortgeschrittene Chemie und Optimierungstests.

5. Alterung und Abbau – unter Betriebsbedingungen können der Schaum und der Schmierfilm einer chemischen Zersetzung, Oxidation oder Adsorption von Verunreinigungen unterliegen, was den Einsatz geeigneter Antioxidationsmittel und Filtermittel erfordert.

6. Mikro-Luftkontrolle / Luftverteilung - das Vorhandensein von Luft und eine unsachgemäße Freisetzung von Blasen können zu Schmierfilmfehlern und in Extremfällen zum Phänomen des vertikalen Luftpumpens führen.

Beispiel für ein Schaumgleitmittel: BDF CLING LUBE Spray JAX

Produkteigenschaften als grundlegende Eigenschaften

JAX BDF Cling-Lube ist ein industrieller Schaumschmierstoff, der für den Einsatz in Industrieanlagen und dank seiner NSF H-1-Zertifizierung auch in Lebensmittelverarbeitungsbetrieben entwickelt wurde. Typische Anwendungsbereiche sind solche, bei denen kein Schmierstoff auf Produkte tropfen darf.

Zu den wichtigsten Merkmalen dieses Produkts gehören:

• Extrem hohe Haftung : Der Schaumstoff haftet so gut an Oberflächen von Führungen, Ketten, Wagen und beweglichen Teilen – auch in vertikaler oder über Kopfhöhe liegender Position.
• Schaumformel (schäumend, tropffrei, dichter Schaum) : Das Produkt verfügt über schäumende Eigenschaften, die ein kontrolliertes Auftragen ermöglichen und das Tropfen verhindern.
• EP/Verschleißschutzadditive : Das Produkt enthält Hochdruck- und Verschleißschutzmittel, um die Schmierfunktion auch unter hoher Belastung zu unterstützen.
• Korrosionsschutz und Umweltbeständigkeit - enthält Additive, die Korrosion auch bei hoher Luftfeuchtigkeit hemmen.
• Enthält Micronox® – antimikrobielle Technologie, relevant für Anwendungen in der Lebensmittelindustrie (Reduzierung des mikrobiologischen Risikos).
• NSF H1-Registrierung – qualifiziert und erlaubt die Verwendung des Produkts auch in Lebensmittelbetrieben, sofern ein zufälliger Kontakt mit dem Lebensmittelprodukt keine Gefahr darstellt.
• Tropffreie Anwendung – dank der „No Drip“-Formel wird das Risiko von Tropfenbildung und Verunreinigungen reduziert.

JAX beschreibt das Produkt als in Zusammenarbeit mit den Instandhaltungsabteilungen der Produktionslinien in Fleisch- und Lebensmittelbetrieben entwickelt, um dem Bedarf an einem Schmiermittel gerecht zu werden, das auf der Oberfläche bleibt, anstatt auf die Produkte zu tropfen.

Jax-Produktanalyse als Benchmark

Wir können analysieren, welche Eigenschaften BDF Cling-Lube zu einem guten Vergleichsmaßstab für Schaumschmierstoffe machen:

1. Schaum- vs. Folienbalance
   Durch die Herstellung eines dichten, kompakten Schaums lässt sich das Produkt kontrolliert auftragen und bildet dennoch einen Schmierfilm – ein wesentliches Merkmal der BDF Cling-Lube-Formel. Dadurch wird sichergestellt, dass der Schaum haftet und nicht abtropft, bevor das Öl aufgetragen werden kann.
2. Passende Accessoires
   EP- und Verschleißschutzadditive werden so formuliert und konzentriert, dass sie die Schaumstruktur nicht beeinträchtigen, aber die Wirksamkeit des Ölfilms erhalten. Die Auswahl spezifischer Verbindungen (Schwefel, Phosphor, Molybdän usw.) muss auf das Schaumsystem abgestimmt sein.
3. Wirksame Haftung und kein Tropfen
   Ein wichtiges Merkmal bei Überkopfanwendungen ist die Haftfähigkeit - BDF Cling-Lube erreicht dies durch die Aufrechterhaltung des Schaums, bis sich ein Ölfilm bilden kann.
4. Einhaltung der Hygienevorschriften
   Die NSF-H1-Registrierung und der mikrobiologische Schutz (Micronox®) gewährleisten die Eignung des Produkts auch für den Einsatz in Lebensmittelumgebungen. Dies setzt voraus, dass die Inhaltsstoffe ungiftig und mikrobiologisch stabil sind.
5. Praktische Anwendung in Form eines Sprays/Aerosols
   Das Aerosolformat ermöglicht die Anwendung an schwer zugänglichen Stellen, wo die manuelle Anwendung von herkömmlichem Fett schwierig oder riskant wäre.

Mögliche Nachteile und Einschränkungen

Selbst ein so hochentwickeltes Schaumgleitmittel wie BDF Cling-Lube kann seine Grenzen haben:

• Bei sehr hohen Belastungen oder Kontaktgeschwindigkeiten kann der Schmierfilm zu dünn sein, um eine ausreichende Tragfähigkeit zu gewährleisten – dann sind klassische Fette möglicherweise die bessere Wahl.
• Bei extremen Temperaturbedingungen (sehr hohen oder sehr niedrigen) kann die Schaumstabilität oder die Beständigkeit der Additive eine Herausforderung darstellen.
• Eine Regenerations-/Erneuerungsphase ist erforderlich – der Schmierfilm kann sich abnutzen und eine neue Schaumapplikation erfordert eine saubere Oberfläche.
• Bei Verschmutzungen, Staub oder Oberflächenablagerungen kann der Film weniger wirksam sein, da sich Partikel zusammen mit dem Öl ablagern können.
• Kosten – Komplexere chemische Zusammensetzung und Verpackung (Aerosol) können teurer sein als herkömmliche Schmierstoffe.

Anwendungsbereiche, Auswahlkriterien und Testmethoden

Typische Anwendungsgebiete

Schaumfett wird überall dort eingesetzt, wo herkömmliches Fett problematisch oder riskant sein kann:

• Produktionslinien in Lebensmittelbetrieben in Überkopfbereichen (Hängeförderbänder, Wagen, Ketten) – um ein Abtropfen auf die Produkte zu vermeiden,
• Führungen und Schienen in vertikalen Konstruktionen oder in umgekehrter Position,
• Mechanismen in beengten Räumen, wo es schwierig ist, Fett oder Schmiermittel mit einem Pinsel aufzutragen.
• vorbeugende Anwendungen, bei denen eine periodische Schmierung langfristig erfolgen soll, aber das Risiko des Nachtropfens minimal sein soll,
• Situationen, in denen das Schmiermittel schnell aufgetragen werden muss und die Gasphase verdampft, sodass ein Ölfilm zurückbleibt.

Kriterien für die Auswahl von Schaumfett

Bei der Auswahl oder Entwicklung eines solchen Schmierstoffs sollten folgende Punkte berücksichtigt werden:

1. Last- und Kontaktgeschwindigkeitsbereich - der Schmierfilm muss die tribologischen Anforderungen des Systems erfüllen.
2. Betriebstemperaturen - Schaumschmierstoff und Additive müssen über den gesamten Betriebstemperaturbereich stabil sein.
3. Umweltbedingungen – Feuchtigkeit, Staub, Chemikalien, korrosive Faktoren – erfordern geeignete Zusatzstoffe.
4. Verweilzeit – Die Zeitspanne, die der Schaum aushärten muss, bevor er sich in einen Film verwandelt.
5. Materialverträglichkeit – mit Dichtungen, Beschichtungen und Konstruktionsmaterialien, um chemische Reaktionen oder Zersetzung zu verhindern.
6. Hygiene-/Regulatorische Anforderungen – Bei Lebensmittel- oder medizinischen Anwendungen muss das Schmiermittel lebensmitteltauglich oder zertifiziert sein.
7. Häufigkeit der Regeneration/Anwendung - abhängig von der Nutzungsintensität.

Test- und Bewertungsmethoden

Bei der Schaumschmiertechnik wird eine Kombination verschiedener Methoden angewendet:

• Schaumprüfungen – analog zu Ölschaumprüfungen (z. B. ASTM D892) zur Beurteilung der Schaumbildungsfähigkeit und Schaumstabilität.
• Analyse der Schaumzersetzungs- und Verschmelzungszeit – Eine Messung, wie schnell der Schaum zusammenfällt und wie lange die Blasenstruktur bestehen bleibt.
• Filmprüfungen – tribologische Prüfungen der Reibung und der Tragfähigkeit des Schmierfilms nach dem Verschwinden des Schaums (Stift-Scheibe-Test, EHD-Tests, EP-Tests).
• Chemische Beständigkeitsprüfungen – thermische Alterung, Oxidation, Analyse des Additivgehalts nach Arbeitszyklen.
• Haft-/Anhaftungstests – Prüfung, ob ein Schaumgleitmittel in verschiedenen Ausrichtungen (vertikal, invertiert, diagonal) an Oberflächen haftet.
• Experimentelle Feldtests – Anwendung unter Produktionsbedingungen und Beobachtung der Haltbarkeit und Wirksamkeit.

Praktische Tipps und Entwicklungsperspektiven

• Bei der Entwicklung eines Schaumschmierstoffs lohnt es sich, iterative Tests durchzuführen: das Gas-Flüssigkeits-Verhältnis anzupassen, die Zusammensetzung der Tenside zu modifizieren und unter Belastungsbedingungen zu testen.
• Die Integration mit automatischen Schaumschmiersystemen (Sprühsysteme, Schauminjektion) kann die Anwendungseffizienz steigern.
• Die Forschung an neuen Tensiden, Nanopartikeln, Mikrokapseln oder intelligenten Additiven (z. B. temperaturreaktiven) kann die Stabilität und Wirksamkeit von Schmierschäumen erhöhen.
• Die Überwachung des Zustands des Schmierfilms (z. B. durch Sensoren, Reibungsmessungen) ermöglicht eine bedarfsgerechte, adaptive Schaumapplikation.
• Im Sinne einer nachhaltigen Entwicklung können wir nach biologisch abbaubaren Formulierungen streben, die gesundheits- und umweltverträglich sind und über entsprechende Zertifikate verfügen.

 

Wenn Sie sich für Schaumgleitmittel interessieren, teilen Sie uns bitte mit, was Sie schmieren möchten und unter welchen Bedingungen. Wir wählen dann das passende Produkt für Sie aus. Sie können das Produkt auch selbst in unserem Shop auswählen: https://sklepsmary.pl/ , uns unter +49 601444 149 anrufen oder per E-Mail bestellen : sklep@elub.pl