Alle organischen Stoffe sind alterungsempfindlich, aber was ist Alterung und was sind die Ursachen dafür? Alterung bedeutet, dass sich die physikalischen, mechanischen und chemischen Eigenschaften organischer Stoffe bei längerer und wiederholter Einwirkung von Energie mit der Zeit verändern. Diese Energie kann in Form von Licht, Wärme, Sauerstoff, mechanischer Beanspruchung usw. auftreten. In diesem Artikel wird Kaltwalzöl behandelt, aber natürlich betrifft dieses Thema nicht nur Kaltwalzöl oder andere Öle, sondern auch alle Arten von Kunststoffen, Gummi, Lebewesen und Pflanzen unterliegen der Alterung.

Es ist fast unmöglich, die Alterung vollständig zu verhindern, aber es gibt mehrere Möglichkeiten, den Alterungsprozess zu verlangsamen. Eine Reduzierung der Energieexposition ist natürlich sehr effektiv, aber nicht immer möglich. Kaltwalzöl kann zum Beispiel im Dunkeln und bei niedriger Umgebungstemperatur (z. B. 10 °C) gelagert werden, wodurch die Alterung begrenzt wird. Beim Einsatz in einem Kaltwalzwerk wird die Temperatur jedoch auf einem höheren Niveau gehalten (z. B. 40 °C), und im Walzbiss kann die Temperatur lokal extrem hoch werden. Darüber hinaus ist im Walzenspalt eine gewisse mechanische Belastung vorhanden, die die Alterung weiter beschleunigt. Daher muss das verwendete Kaltwalzöl auf andere Weise vor Alterung geschützt werden. Um der Alterung vorzubeugen, werden der Kaltwalzölzusammensetzung antioxidative Zusätze beigefügt. Antioxidantien sind chemisch aktiv und haben die Aufgabe, die Alterung zu verlangsamen.

Die Chemie der Alterung besteht im Wesentlichen darin, eine organische (Kohlenstoff-)Kette in zwei Teile zu spalten. Das nachstehende Reaktionsschema zeigt die Aufspaltung einer chemischen Bindung zwischen zwei Kohlenstoffatomen in zwei Radikale. Dieser erste Schritt (1) wird als Initiierungsschritt bezeichnet und wird in der Regel durch Wärme und/oder Licht ausgelöst.

Initiierung:

(1)      R-R’     →        R● + R’●

Leider sind die gebildeten Radikale sehr reaktionsfreudig, und in Anwesenheit von Sauerstoff breiten sie sich weiter aus und erhöhen das Vorhandensein von Radikalen exponentiell. So reagiert beispielsweise das R● weiter, und natürlich kann das R’● ähnliche Reaktionen durchlaufen.

Propagation:

(2)        R●  + O₂            → ROO●  (Peroxylradikal)

(3)        ROO● + R’’H     → R’’● + ROOH (Hydroperoxid)

(4)        ROOH             → RO● + HO●

Die Reaktion (2) ist noch nicht so verheerend, da sie nur die Bildung eines anderen Radikals (Peroxylradikal) bedeutet. In Reaktionsschritt (3) spaltet dieses Peroxylradikal ein Wasserstoffradikal ab und bildet ein weiteres R“●-Radikal und Hydroperoxid (ROOH). Bislang wurden keine weiteren Radikale gebildet, was sich jedoch nach der Bildung des Hydroperoxids ändert.

Dieses Hydroperoxid ist relativ instabil und bildet sehr leicht zwei Radikale, siehe Reaktion (4). Nun werden also zwei neue Radikale gebildet, so dass sich die Zahl der gebildeten Radikale von ursprünglich zwei auf vier erhöht. Diese Radikale können weiter reagieren und ihre Präsenz exponentiell erhöhen. Wenn dies so weitergeht, kommt es zu Schwarzschlamm, Lackbildung, Polymerisation, Zersetzung und anderen chemischen Reaktionen, und das Kaltwalzöl kann seine physikalischen und Schmiereigenschaften verlieren.

Wie bereits erwähnt, kann der Schritt der Radikalbildung oft nicht verhindert werden. Daher besteht die nächstbeste Option darin, die anfänglich gebildeten Radikale so schnell wie möglich nach ihrer Entstehung zu deaktivieren. Dies kann durch antioxidative Zusätze erreicht werden. Antioxidantien sind sehr speziell entwickelte Moleküle, die durch die folgende chemische Reaktion gegenüber Radikalen sehr reaktiv sind:

(5) R● AO-H → R-H + AO● (antioxidatives Radikal)

Und die chemische Struktur des Antioxidansmoleküls ist so ausgelegt, dass es in Form eines antioxidativen Radikals recht stabil ist. Dieses antioxidative Radikal reagiert nicht weiter mit anderen Molekülen im Kaltwalzöl. Irgendwann werden sich zwei antioxidative Radikale AO● rekombinieren, siehe Reaktion (6).

Terminierung:

(5)        AO●   +    ●AO   →        AO-AO

Die Aufgabe der Antioxidantien besteht also darin, die gebildeten Radikale abzufangen und weitere Schäden am Kaltwalzöl zu verhindern. Durch diesen Mechanismus wird die Alterung von Kaltwalzöl begrenzt und unter Kontrolle gehalten.

In diesem Artikel wird die Alterung von Kaltwalzöl und die Bedeutung von Antioxidantien zur Verhinderung der Alterung beschrieben. Das Vorhandensein von Antioxidantien in Kaltwalzöl ist sehr wichtig, daher sollte die Konzentration der Antioxidantien regelmäßig überwacht werden. Q8Oils bietet seinen Kunden das QRAS-Programm zur Überwachung der Kaltwalzölqualität, einschließlich der Antioxidationsmittelkonzentration, an. Q8Oils arbeitet eng mit seinen Kunden zusammen, um ihren Kaltwalzprozess mit maßgeschneiderten Ölzusammensetzungen zu verbessern. Ein wichtiger Teil der Verbesserungen besteht darin, ein richtiges Verständnis der Kaltwalzwerke, der Betriebsparameter und anderer Schritte im gesamten Prozess zu entwickeln. Eine Optimierung für jedes einzelne Kaltwalzwerk kann die beste Leistung und Produktivität bringen.

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