Alterungsschutzstoffe (auch Antioxidantien, Oxidationshemmer) sollen die Alterung des Kühlschmierstoffes und damit die Bildung von polymerartigen Verbindungen durch Oxidation (Reaktion mit Luftsauerstoff) erheblich verzögern. Zum Einsatz kommen sterisch gehinderte Phenole, Amine, organische Sulfide und Zinkdithiophosphate.

Schnell rotierende Teile (zum Beispiel Werkstücke in einem Drehautomaten oder Schleifscheiben, die mit Kühlschmierstoff behaftet sind) zerstäuben aufgrund der Zentrifugalkräfte Flüssigkeitsteilchen und schleudern sie in die Umgebungsluft. Das Teilchengrößenspektrum ist abhängig von den jeweiligen Bearbeitungsverfahren.

Durch Antinebelzusätze lässt sich die Bildung lungengängiger Aerosole erheblich reduzieren. Sie sind besonders wirksam bei niedrig viskosen Kühlschmierstoffen wie beispielsweise Schleif- und Honölen. Die Wirkung kann durch mechanische und physikalische Beanspruchung (Scherung) zeitlich begrenzt sein.

Dispersant-Zusätze sind Wirkstoffe, die im Kühlschmierstoff vorhandene Schmutzstoffe in feinster Verteilung in der Schwebe halten sollen. Sie besitzen eine ausgeprägte Affinität zu Verunreinigungen und umhüllen diese mit öllöslichen Molekülen. Dadurch wird die Agglomeration und Ablagerung von Schlamm bei niedrigen Betriebstemperaturen unterbunden. Als Dispersant-Zusätze kommen Polymere wie stickstoffhaltige Polymethacrylate, Alkylsuccinimide sowie Succinatester, hochmolekulargewichtige Amine und Amide zum Einsatz.

Emulgatoren werden zur Herstellung von stabilen Kühlschmierstoffemulsionen benötigt. Durch ihre Verwendung lässt sich eine ölige Phase, bestehend aus Mineralöl und Additiven, leicht und stabil in Wasser emulgieren. Die Emulsion wird durch einfaches Einrühren des wassermischbaren Kühlschmierstoffes in Wasser – oder besser mit einem Mischgerät – hergestellt.

Emulgatormoleküle bestehen aus einem hydrophilen (Wasser liebend) und einem lipophilen (Fett liebend) Teil. Sie richten sich an der Grenzfläche zwischen Wasser und Öl so aus, dass der lipophile Teil in die Ölphase und der hydrophile Teil in die Wasserphase ragen. Es bildet sich ein Grenzflächenfilm aus, der die Grenzflächenspannung erniedrigt.

Emulgatoren werden entsprechend der elektrischen Ladung des Teils, das den Emulgatorcharakter trägt, in anionenaktive, kationenaktive und nicht ionogene Stoffe eingeteilt. Die Wirkung ionogener Emulgatoren beruht darauf, dass sich auf den Öltröpfchen ein gleichsinnig geladener Film ausbildet. Durch diese gleichsinnigen Ladungen stoßen sich die Tröpfchen ab. Nichtionogene Emulgatoren dagegen bilden einen kompakten elastischen Film aus, der verhindert, dass zwei Öltröpfchen bei einem Zusammenstoß zusammenfließen. Um beide Effekte zu kombinieren, werden oft Mischungen der Emulgatorentypen eingesetzt.

Anionenaktive Emulgatoren verleihen Emulsionen darüber hinaus einen gewissen Korrosionsschutz. Sulfonate und Seifen werden daher auch als Korrosionsinhibitoren eingesetzt.

Einige Emulgatoren sind nur bei hohen Alkalianteilen (hohe pH-Werte) voll wirksam. Als gesundheitliche Gefährdung dieser Stoffe ist daher vor allem die reizende und ätzende Wirkung von Bedeutung, was insbesondere bei der Handhabung der Konzentrate zu berücksichtigen ist.

Haftfähigkeits-Verbesserer sollen helfen, dass ein Kühlschmierstoff besser auf der Metalloberfläche haftet. Dies geschieht, indem diese Additive den Zusammenhalt der Öltröpfchen untereinander verbessern. Damit ist meist auch eine Erhöhung der Viskosität des Öls verbunden.

Als Haftfähigkeits-Verbesserer kommen unter anderem hochmolekulare Kohlenwasserstoffe, hochpolymere Verbindungen sowie Aluminiumseifen zum Einsatz.

Unter extrem hohen Drücken (Lasten) können zwei aneinander reibende Werkstoffe miteinander verschweißen. Um dies zu vermeiden, werden den Kühlschmierstoffen bei Bedarf Hochdruckzusätze oder auch EP-Additive (extreme pressure) zugefügt, beispielsweise schwefel-, chlor- und phosphorhaltige Verbindungen.

Bei Temperaturen bis ca. 1000 °C bilden sich an den Werkzeugschneiden aus den EP-Zusätzen augenblicklich feste bzw. halbfeste anorganische Reaktionsprodukte wie Sulfate, Chloride oder Phosphate. Aufgrund des wesentlich höheren Schmelzpunktes dieser Salze wird ein Metall-Metall-Kontakt wesentlich vermindert und damit sowohl der Verschleiß als auch die Reibungsarbeit mit der daraus resultierenden Wärme erheblich verringert.

Heutzutage wird es immer schwieriger, geeignete zugelassene Hochdruckzusätze zu finden.

Die Zugabe geschwefelter Hochdruckzusätze sollte mit großer Sorgfalt überwacht werden, da gerade in dieser Substanzgruppe hochpotente Sensibilisatoren anzutreffen sind. Außerdem sind sie sehr geruchsintensiv.

Chlorierte Zusätze in Kühlschmierstoffen sind grundsätzlich zu vermeiden, da sie sehr langlebig sind. Eine Verbrennung von chlorierten Kühlschmierstoffrückständen bei ungenügender Temperatur kann zu Pyrolyseprodukten führen, von denen erhebliche Gefährdungen für Mensch und Umwelt ausgehen. Deswegen stellen die chlorhaltigen Hochdruckzusätze ein erhebliches Abfallproblem dar und lassen den gebrauchten Kühlschmierstoff zum Sondermüll werden.

Trikresylphosphat, das Triorthokresylphosphat enthalten kann, sollte als phosphorhaltiger EP-Zusatz wegen seiner Toxizität nicht mehr verwendet werden. Zinkdialkyldithiophosphat sollte aufgrund noch nicht abgeklärter toxikologischer Erkenntnisse keine Verwendung finden. Weiterhin sind bei der Einleitung von zinkhaltigen Abwässern Grenzwerte einzuhalten.

Um eine Besiedlung mit Mikroorganismen mit negativen Auswirkungen auf den Kühlschmierstoff und die Beschäftigten zu verhindern, geben die Kühlschmierstoffhersteller ihren Produkten im Regelfall Konservierungsmittel, sogenannte Biozide, zu. Bei großen Kühlschmierstoffsystemen wird im Allgemeinen zusätzlich – abhängig von der festgestellten Keimzahl und dem gemessenen Restgehalt an Konservierungsmitteln – die Gebrauchsemulsion nachkonserviert. Hierdurch werden Keime abgetötet bzw. ihr Wachstum verlangsamt sich.

Substanzen, die als Konservierungsmittel in Kühlschmierstoffen eingesetzt werden, sollten möglichst die folgenden Eigenschaften besitzen:

• breites biozides Wirkungsspektrum
• schnell einsetzende (biozide) Wirkung
• lang anhaltende (biostatische) Wirkung
• geringe Reaktivität gegenüber anderen Inhaltsstoffen
• hohe Thermostabilität
• gute Materialverträglichkeit (darf Dichtungs- und zu verarbeitende Materialien nicht angreifen)
• keine Veränderung der Kühl- und Schmiereigenschaften des Kühlschmierstoffes
• möglichst geringe Beeinflussung des pH-Wertes der Gebrauchslösung/-emulsion
• gute Löslichkeit im Kühlschmierstoff
• hohe Wirtschaftlichkeit sowie
• Geruchsarmut
• Hautverträglichkeit
• geringe Toxizität und
• biologische Abbaubarkeit.

Korrosionsinhibitoren werden Kühlschmierstoffen zugesetzt, um die Entstehung von Rost auf Metalloberflächen zu verhindern. Sie werden auch als Konservierer bezeichnet und dürfen nicht mit den umgangssprachlich ebenso genannten Bioziden verwechselt werden.

Man unterscheidet physikalisch und chemisch wirksame Inhibitoren:

• Bei physikalisch wirksamen Korrosionsinhibitoren handelt es sich um organische Substanzen, die aus langen Kohlenwasserstoffketten bestehen und an einem Ende eine polare funktionelle Gruppe tragen (beispielsweise Alkanolamine). Diese Moleküle lagern sich mit der polaren Seite an Metalloberflächen an. Die nach außen ragenden Kohlenwasserstoffketten bilden eine dicht gepackte hydrophobe Schicht, die die Metalloberfläche vor Angriffen durch Sauerstoff und Feuchtigkeit schützt. Damit stehen sie jedoch mit ebenfalls im Kühlschmierstoff enthaltenen Hochdruckzusätzen in Konkurrenz um die Metalloberfläche und beeinflussen deren Wirksamkeit negativ. Physikalisch wirksame Korrosionsinhibitoren besitzen über ihre eigentliche Wirkung hinaus emulgierende Eigenschaften.
• Zu den chemisch wirksamen Korrosionsinhibitoren zählen unter anderem Fettsäuren. Sie bilden mit dem Metall in einer chemischen Reaktion eine Schutzschicht. Aufgrund ihrer Reaktivität können diese Substanzen aber auch mit Inhaltsstoffen des Kühlschmierstoffes reagieren und so dessen Eigenschaften beeinträchtigen.

Nichtwassermischbare Kühlschmierstoffe bieten im Allgemeinen einen besseren temporären Korrosionsschutz als wässrige Systeme. Sie überziehen die Werkstückoberflächen mit einem Ölfilm, der vor der Einwirkung von Feuchtigkeit und aggressiven Einflüssen (Säuren, Handschweiß) weitgehend schützt. Wassergemischte Kühlschmierstoffe bilden ebenfalls einen Film, der vor Korrosion schützt, aber aufgrund seiner Wassermischbarkeit von Feuchtigkeit durchdrungen werden kann (punktförmige Korrosion möglich).

Metalloberflächen können die Oxidation von Kühlschmierstoffen katalysieren. Um dies zu vermeiden, werden sogenannte Metall-Desaktivatoren zugesetzt. Sie bilden einen Schutzfilm auf der Metalloberfläche, der den Kontakt zwischen dem Metall und dem Kühlschmierstoff unterbindet. Zum Einsatz kommen u. a.

• Zinkdialkyl-dithiophosphate
• Metallphenate
• organische Stickstoff- und Schwefelverbindungen
• Amine sowie
• Benzotrialzole

Der Pourpoint (Stockpunkt) entspricht derjenigen Temperatur, bei der ein Mineralöl gemäß DIN ISO 3016 "Mineralölerzeugnisse – Bestimmung des Pourpoints" gerade noch fließt. Bei darunterliegenden Temperaturen stockt das Mineralöl, das heißt, die im Öl enthaltenen Paraffine beginnen zu kristallisieren und sich abzusetzen. Pourpoint-Verbesserer wie paraffin-alkylierte Naphthaline und Phenole sowie Polymethacrylate verhindern das Zusammenballen durch Umhüllung der Moleküle und verbessern damit das Fließvermögen in der Kälte.

Reibwertverbesserer (friction modifier) sollen die Reibung zwischen verschiedenen Metalloberflächen verringern. Eingesetzt werden Fettsäuren, Fettsäurederivate und organische Amine. Die hochpolaren Moleküle werden auf der Metalloberfläche adsorbiert und bilden so einen reibungsmindernden Oberflächenfilm.

Ein Schaum besteht aus gasgefüllten kugel- oder polyederförmigen Zellen, die durch flüssige Zellwände begrenzt sind. Schaum entsteht sowohl beim Einblasen von Gas in geeignete Flüssigkeiten als auch durch starkes Schlagen, Schütteln, Verspritzen oder Rühren einer Flüssigkeit in einer Gasatmosphäre. Die Beständigkeit eines Schaums ist abhängig von der Viskosität und der Oberflächenspannung der Flüssigkeit. So bilden sich in hochviskosen Ölen kleine fein verteilte Luftblasen, die eine hohe Stabilität aufweisen, während sich in niedrigviskosen Flüssigkeiten lediglich ein grobblasiger unbeständiger Schaum bildet.

Bei der Anwendung von Kühlschmierstoffen ist die Bildung von Schaum unerwünscht, da sie zu einer Veränderung der Schmierungseigenschaften führt. Schaum ist außerdem ein guter Isolator und vermindert damit die Kühlwirkung. Darüber hinaus wird durch die intensive Vermischung mit Luft die Oxidation gefördert.

Zur Reduzierung oder Verhinderung der Schaumbildung werden Kühlschmierstoffen sogenannte Schaumunterdrücker (Schauminhibitoren) zugesetzt. Sie sollen das Austreten der Luftblasen aus der Ölphase erleichtern. 

Bei den bekanntesten Schauminhibitoren handelt es sich um Silikonpolymerisate. Diese sind sehr wirkungsvoll, sodass sie nur in geringen Mengen zugesetzt werden müssen. 

Auch durch eine künstliche Aufhärtung des Ansetzwassers kann man eine Schaum unterdrückende Wirkung erreichen. Umgekehrt schäumt ein mit vollentsalztem Wasser angesetzter Kühlschmierstoff besonders leicht.

Verschleißschutz-Additive (Anti-Wear-Additive) werden Kühlschmierstoffen zugesetzt, um unmittelbare Berührungen von gleitenden Oberflächen (beispielsweise Metalle) zu mindern. Sie bilden mit der Metalloberfläche plastisch deformierbare Schichten. Eingesetzt werden Zinkdialkyldithiophosphate und Trikresylphosphate.

Zur Verbesserung des Viskositäts-Temperatur-Verhaltens eines Öles werden sogenannte Viskositätsindex-Verbesserer zugesetzt: öllösliche Polymere mit hohen Molekulargewichten wie Polyisobutylene, Polymethacrylate, Polyacrylate, Ethylen-Propylen-Copolymere, Styrol-Maleinsäureester-Copoloymere und hydrierte Styrol-Butadien-Copolymere. Durch ihren Zusatz wird das Fließverhalten des Öls bei niedrigeren Temperaturen verbessert. Bei höheren Temperaturen bewirken sie dagegen eine höhere Viskosität des Öls.