DE2434669C3 - Schmier- und Kühlmittel und dessen Verwendung zum Ziehen und Glätten von Metallblechen - Google Patents
Schmier- und Kühlmittel und dessen Verwendung zum Ziehen und Glätten von MetallblechenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Schmier- und Kühlmittel und dessen Verwendung zum Ziehen und Glätten von
Metallblechen, insbesondere zum Formen von Aluminiumblechen und Stahlblechen, wobei die Verbesserung
gegenüber dem Stand der Technik in einer verbesserten Schmierung des der Verformung unterzogenen Metalles
und der Formwerkzeuge (beispielsweise Prägestempel und Gesenk) besteht.
Das Zieh- und Glättverfahren zur spanlosen Verformung von Metallblechen ist nach dem Stand der
Technik allgemein bekannt und hat in der Praxis in großem Maße seine wirtschaftliche Anwendung bei der
Herstellung von Metallbehältern für Speisen und Getränke, insbesondere Speise- und Getränkebehälter,
die aus Aluminium und Stahl hergestellt sind, Anwendung gefunden. Das Zieh- und Glättverfahren wurde
jedoch ferner bei den verschiedensten Arten der spanlosen Verformung von Metallblechen einschließlich
solcher aus Aluminium, Stahl, rostfreiem Stahl, Messing und unterschiedlicher Legierungen, verwendet.
Das nach dem Stand der Technik bekannte Zieh- und Glättverfahren besteht aus zwei Verfahrensschritten,
nämlich erstens Streckziehen eines vorgeschnittenen Metallblechrohlings, der zwischen zwei zusammenarbeitenden
Gesenkteilen (beispielsweise Prägestempel und Gesenk) von der gewünschten Form angeordnet ist,
in dem die Gesenkteile unter Kraft aufeinanderzu bewegt werden, um das Metall zwischen ihnen zu
formen und zweitens Glätten des aus dem Verfahrensschritt 1 resultierenden geformten Metalles. Die
Verfahrensschritte des Ziehens und Glättens können in der erforderlichen Weise wiederholt werden, um das
endgültige geformte Metallerzeugnis zu erhalten. Nach dem Stand der Technik ist es allgemein bekannt, die
Verfahrensschritte des Ziehens und Glättens in Verbindung mit einem Schmiermittel aus einem
löslichen Öl durchzuführen. Der Verfahrensschritt der Schmierung mit einem löslichen öl wird bei dem nach
dem Stand der Technik bekannten Zieh- und Schmierverfahren üblicherweise verwendet, um die Reibung zu
in verringern, Wärme abzuführen, die Aufnahme von Metall von dem Metallblechrohling durch die Gesenkteile
zu verhindern, den Verschleiß der Gesenkteile (beispielsweise Prägestempel und Gesenk) zu verringern,
das Verkratzen des geformten Metallteiles zu vermeiden und den Energieverbrauch zu verringern.
Schmiermittel auf der Basis löslicher öle, wie sie nach dem Stand der Technik beim Tiefziehen und Glätten
verwendet werden, sind auf diesem technischen Gebiet allgemein bekannt und bestehen aus einem mehrphasigen,
im wesentlichen auf biologischem Wege nicht abbaubaren Flüssigkeitssystem, welches als Hauptbestandteil
Wasser, in überwiegender Menge, ein in Wasser unlösliches öl, üblicherweise ein Mineralöl oder
ein anderes Öl auf Petroleumbasis und im Vergleich zu
dem öl eine kleinere Menge eines Emulgiermittels, üblicherweise ein Sulfonat auf Kohlenwasserstoffbasis,
enthalten. Bei den Zusammensetzungen der löslichen ölschmiermittel, wie sie in dem Verfahrensschritt der
Schmierung mit dem löslichen Ölschmiermittel nach dem Stand der Technik beim Ziehen und Glätten
verwendet werden, ist das wasserunlösliche öl in einer
Menge vorhanden, die ein Vielfaches des vorhandenen Emulgiermittels beträgt Mit anderen Worten ist das
Gewichtsverhältnis von wasserunlöslichem öl zu Emulgiermittel größer als 3 :1 und liegt in vielen Fällen
über 4 :1. Auf dem technischen Gebiet der löslichen Öle
sind die verwendeten öle bekanntermaßen wasserunlöslich, sind jedoch aufgrund der Anwesenheit des
Emulgiermittels in Wasser dispergieunr.
Das Glätten ist ein allgemein bekannter Verfahrensschritt
auf dem technischen Gebiet der spanlosen Formung von Metall und der Ausdruck Glätten wird auf
diesem technischen Gebiet verwendet, um ein Verfahren zu bezeichnen, mittels dessen, aufgrund der
Tatsache, daß das Spiel zwischen dem Prägestempel und dem Gesenk geringer ist als die Stärke des über dem
Radius des Gesenkes bewegten verdickten Rohlings, die Stärke der Wandung einer gezogenen Schale oder
dergleichen auf einen Wert verringert wird, der kleiner ist als der des Rohlings, wenn dieser über den Radius des
Gesenkes oder Ziehringes gelang1!.
Obwohl bei dem bekannten Zieh- und Glättverfahren eine Schmierungsstufe mit löslichen ölen durchgeführt
wurde, wies das verwendete Schmiermittel eine oder mehrere der folgenden wünschenswerten Leistungseigenschaften
nicht auf:
1. Verhinderung der Aufnahme von Metall von dem Metallblechrohling durch die Gesenkteile.
2. Verhinderung von Kratzern an den geformten Metallteilen.
2. Verhinderung von Kratzern an den geformten Metallteilen.
3. Verringerung des Verschleißes der Gesenkteile (beispielsweise Prägestempel und Gesenk).
4. Leichte Entfernbarkeit des Schmiermittels von den
geformten Metallteilen, um ein anschließendes Streichen, Bedrucken, Überziehen oder Verzieren
oder eine andere Oberflächenbehandlung des Metallteiles zu ermöglichen.
Obwohl alle oben genannten Eigenschaften bei der praktischen Anwendung des Zieh- und Glättverfahrens
von Bedeutung sind, ist die zuletztgenannte Eigenschaft von besonderer Bedeutung bei der Herstellung von
Metallbehältern für Speisen und Getränke (beispielsweise Konservenbüchsen). Derartige Behälter müssen
praktisch immer einer Oberflächenbehandlung, wie Überziehen, Bedrucken, Etikettierung usw., unterzogen
werden. Wegen der schwierigen Entfernbarkeit der löslichen öle sind daher intensive, umfangreiche
Waschvorgänge erforderlich, um die vollständige Entfernung des löslichen ölschmiermittels von einer
geformten Konservendose zu erzielen. Ein unvollständiges Entfernen des löslichen Öles kann Probleme bei der
anschließenden Oberflächenbehandlung, insbesondere bei der Haftung von Druckerfarben und Überzügen an
der Metalloberfläche führen. Ein weiterer Nachteil der
Verwendung eines löslichen Öles liegt darin, daß das verbrauchte lösliche ölschmiermittel aufgrund seiner
biologisch nicht abbaubaren Natur schwierig zu verwerfen ist und zu erheblichen Abfall- und Umweltproblemen
führt Hinzu kommt, daß bei den Verfahren nach dem Stand der Technik ölnebel auftreten, die zu
schlüpfrigen Böden und daraus folgenden Sicherheitsproblemen zusammen mit nachteiligen Überzügen auf
der Maschine führen.
Zum Stand der Technik wird beispielsweise auf die US-PS 28 21 156 und 35 77 753 verweisen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schmier- und Kühlmittel zu schaffen, das die oben genannten
Nachteile nicht aufweist
Es wurde nun gefunden, daß viele, wenn nicht sogar sämtliche Nachteile der bislang bei den bekannten Zieh-
und Glättverfahren von Metallblechen verwendeten Schmiermittel durch die vorliegende Erfindung vermieden
werden können.
Die Erfindung betrifft ein Schmier- und Kühlmittel zum Ziehen und Glätten von Metallblechen, welches
dadurch gekennzeichnet ist, daß es aus
a) einem Alkanolaminsatz einer Fettsäure,
b) einc.i nichtionischen Oberflächenbehandlungsmittel
oder einem Schaumerzeuger,
c) einem Ci — Q-Alkylester einer Fettsäure,
d) einem wasserlöslichen Bakterizid,
e) einem Korrosionshemmstoff, und
f) Wasser.
besteht und daß das Gewichtsverhältnis von a) plus b) zu
c) zwischen 1,9 zu 1 bis 45 zu 1 liegt.
Das Schmiermittel wird dem Metallblechwerkstück und dem Prägestempel- und Gesenkteilen der Zieh- und
Glättvorrichtung in einem Verfahrensschritt während des Ziehens und Glättens zugesetzt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das Schmier- und Kühlmittel aus (a)
einem Triäthanolaminsalz von Tallöl, (b) einem Äthylenoxidaddukt von Oktylphenol, (c) Methyllardat, (d) einem
wasserlöslichen Bakterizid, (e) einem Korrosionshemmstoff und (f) Wasser, wobei das Gewichtsverhältnis von
(a) plus (b) zu (c) zwischen 1,9 :1,0 und 45 :1 liegt.
Vorzugsweise liegt das Gewichtsverhältnis von (a) plus
(b) zu (c) zwischen 3 :1 und 10:1.
Das erfindungsgemäße Schmier- und Kühlmittel kann zum Ziehen und Glätten der unterschiedlichsten Metalle
verwendet werden, beispielsweise von Aluminium, Stahl, Kupfer, Messing, rostfreiem Stahl, und Legierungen
derartiger Metalle wie auch verschiedener anderer duktiler Metalle, insbesondere von Aluminium und
Stahl.
Bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung kann als das Alkanolaminsalz einer Fettsäure
jedes zwischen Mono-, Di- oder Trialkanolaniinen
gebildete Aminsalz verwendet werden, wobei die Alkanolgruppe 2 bis 6 Kohlenstoffatome, vorzugsweise
2 bis 4 Kohlenstoffatome, aufweist, wie beispielsweise folgende Salze:
Triethanolamin,
ίο Tripropanolamin,
ίο Tripropanolamin,
Tri(4-hydroxy-n-butyl)amin,
Tri(3-hydroxy-2-methyI-propyI)amin,
Tri(2-hydroxy-n-butyl)amin,
Tri(3-hydroxy-n-butyl)amin,
Tri-(6-hydroxyhexyl)amin,
Tri(3-hydroxy-2-methyI-propyI)amin,
Tri(2-hydroxy-n-butyl)amin,
Tri(3-hydroxy-n-butyl)amin,
Tri-(6-hydroxyhexyl)amin,
Diäthanolmonopropanolamin,
Dipropanolmonoäthanolamin,
Monoäthanoidiäthylamin,
Diäthanolmonoäthylamin,
Monoäthanoldipropylamin,
Dipropanolmonoäthanolamin,
Monoäthanoidiäthylamin,
Diäthanolmonoäthylamin,
Monoäthanoldipropylamin,
Di-(4-hydroxy-n-butyl)monoätJiylaminund
Mono(6-hydroxyhexyl-diäth>iamin
oder eine Mischung von Alkanolamine!!, und einer gesättigten oder ungesättigten Fettsäure oder einer Mischung derartiger Fettsäuren, wie beispielsweise ohne Einschränkung auf dieselben Tallöl, Oktansäure, PeLrgonsäure, Caprinsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Isopalmitinsäure, Stearinsäure, Arachinsäure, Behensäure, Lignocerinsäure, 11-Dodecensäure, Lindersäure, Lauroleinsäure, Myristoleinsäure, Palmitoleinsäure, Petroselinsäure, Oleinsäure, Elaidinsäure, Vaccensäure, Linolsäure, Linolensäure, Eläosterarinsäure, 10-Undecinsäure, Taririnsäure, Stearolsäure, Behenolsäure und lsamsäure.
Mono(6-hydroxyhexyl-diäth>iamin
oder eine Mischung von Alkanolamine!!, und einer gesättigten oder ungesättigten Fettsäure oder einer Mischung derartiger Fettsäuren, wie beispielsweise ohne Einschränkung auf dieselben Tallöl, Oktansäure, PeLrgonsäure, Caprinsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Isopalmitinsäure, Stearinsäure, Arachinsäure, Behensäure, Lignocerinsäure, 11-Dodecensäure, Lindersäure, Lauroleinsäure, Myristoleinsäure, Palmitoleinsäure, Petroselinsäure, Oleinsäure, Elaidinsäure, Vaccensäure, Linolsäure, Linolensäure, Eläosterarinsäure, 10-Undecinsäure, Taririnsäure, Stearolsäure, Behenolsäure und lsamsäure.
Als nichtionisches Oberflächenbehandlungsmittel oder Schaumerzeuger können bei der praktischen
Durchführung der Erfindung eines oder mehrerer derartiger allgemein bekannter nichtionischer Mittel
verwendet werden wie z. B. Polyoxyäthylendioleat, Polyoxyäthylenstearat, Polyoxyäthylenmonobutyrat,
Polyoxyäthylenmonobutyläther, Polyoxyäthylendinonylphenoläther, Polyoxyäthylensorbitanmonooleat, Polyoxyäthylen-t-octylphenoläther,
Produkte, die durch die Kondensation von Äthylenoxid mit einer hydrophoben Base gebildet werden, welche durch Kondensation
von Propylenoxid mit Propylenglyko' hergestellt ist und
Kondensationsprodukte, die durch die Kondensation von Äthylenoxid mit dem Reaktionsprodukt aus der
Reaktion von Propylenoxid mit Äthylendiamin erhalten werden.
Bei der praktischen Durchführung der Erfindung können als Ci- bis CVAlkylester einer Fettsäure
geradkettige oder verzweigtkettige Alkylester einer gesättigten oder ungesättigten Fettsäure verwendet
5^ wurden, wie z. B.: Methyllafdat Äthyllardat, Propyllardat
Isopropyllardat, Methylstearat Äthylstearat, Propylstearat, Butyistearat Methyloleat, Äthyloleat, Propyloleat
Methyl-, Äthyl-, Propyl- und Butyl-Ester von Tallöl, Methyl-, Äthyl-, Propyl- und Butyl-Ester von
Palmöl, Methyl-, Äthyl-, Propyl- und Butyl-Ester von Kokosnußöl, Methyl-, Äthyl-, Propyl- und Butyl-Ester
von Palmitinsäure, Methyl-, Äthyl-, Propyl- und
Butyl-Ester von Linolsäure, Melhylmyristat Äthylmyristat
und Propylmyristat.
hi Auf dem Gebiet allgemein bekannte Bakterizide, die
bei der praktischen Durchführung der Erfindung zweckdienlich sind, sind wasserlöslich, wie z. B.:
1.2-Benzisothiazolin-3-on. Hexahydro- 13.6-tris(2-hv-
droxyäthvl)-S-triazin. Natrium-o-phenylphenolat Natriumsalz
von l-Hydroxy-2 (1 H)pyridin-thion. eine Mischung
bestehend aus 20% 4,4'-2-Nitro-trimethylen-dimorpholin.
70% 4-(2-Nitrobutyl)-morpholin und 10% inerter Bestandteile (Bioban P 1487). Methylsali/ylai
und das dazugehörige Natriumsalz, Phenol. Salicylanilide und deren Natriuriisalze Hexahydro-1,3,5-triäthyl-S-triazin,
Natriumbenzoat. 3.5-Dimethyltetrahydrothiadiazin-2thion.
Paraformaldehyd. Tris(hydroxvmethyl)-niKomethan
und 2.2'-Dihvdroxy-5,5'-dichlorodiphenylmcthan und dessen Natriumsalz. Das Bakterizid wird
bei der praktischen Durchführung der Erfindung in einer Konzentration von 0.14 bis 2.5 (Jcw-% bezogen
auf die Gesamtmenge der Stoffe des Schmier- und
Kühlmittels ohne Wasser verwendet.
Der bei der praktischen Durchführung der Erfindung \ LTiA endete Korrosionshemmstoff kann durch das
spezielle nach dem erfindiingsgemäßen Verfahren
^CfIUlIMtC IVICIdII UCiIHIMIIt It. Γ
von Kupfer bei der praktischen Durchführung der Erfindung der verwendbare Korrosionshemmstoff ein
anderer sein als der Korrosionshemmstoff, der beim Formen von Aluminium zweckdienlich ist. Die verschiedenen
Korrosionshemmstoffe, die wasserlöslich oder im Wasser dispergierbar sein können und die wirksam sind,
die Korrosion der verschiedenen Metalle zu verhindern
oder zu verringern, sind dem Fachmann auf diesem Ciebiet allgemein bekannt. Somit kann ein Fachmann
auf diesem Gebiet leicht den entsprechenden Korrosionshemmstoff zur Verwendung bei der praktischen
Durchführung der vorliegenden Erfindung wählen Korrosionshemmstoffe, die bei der praktischen Durchfuhrung
der vorliegenden Erfindung verwendbar und /weckdienlich sind, sind beispielsweise: Natriumnitrit.
Kaliumtetraborat. Fettsäuren. Alkanolamine. Salze von Mercaptobenzothiozol. wie beispielsweise das Natriumsalz
von 2-mercapto-benzothiazol. Alkylsulfamidocarboxylsäuren
derjenigen An. wie sie in dem US-Patent
35 56 994 beschrieben sind. Salze der Benzoesäure, wie
beispielsweise Natriumbenzoat. Natriumbenzotnazol. Cyciohexylamin. Alkanolamide. Natriummahagonisulfona?e.
Natrium-. Kalium- und Aminsalze von Rosinsäure n. anorganische Carbonate, wie beispielsweise Natriumcarbonat
und Kaliumcarbonat. Silicate, wie beispielsv.
eise Natriumsilicat. N'atnumchromat und Alkalimetall-
:.'ά Alkanolaminsalze der Phosphorsäure. Der Korroi.onshemms'off
wird bei der praktischen Durchführung :er ·. orliegenden Erfindung in einer Konzentration von
<i.'A bis i0.0 Gew·.-r:-: auf der Basis der Gesamtmaterialr
>enge ohne Wasser in dem Schmier- und Kühlmittel ■. er'A endet.
Die enfndungsgemäßen Schmier- und Kühlmittel
enthalten keine Öle auf Erdölbasis und können durch die
allgemein auf diesem Gebiet der Technik bekannten Verfahren hergestellt werden. So kann beispielsweise
das Aikanoiarr.insaiz einer Fettsäure in Wasser eingegeben
und mit diesem sorgfältig gemischt werden, wonach danr. ein mchtionisches Oberflächenbehandlungsmittel
oder Schaumerzeuger zugegeben wird. Der Alkylester einer Fettsäure kann dann zugegeben werden, woran
anschließend getrennt das Bakterizid und der Korrosionshemrnstoff zugegeben werden, wobei das System
zwischen der jeweiligen Zugabe jedes Bestandteils sorgfältig gemischt wird. Selbstverständlich wird- wie
dies dem Fachmann auf diesem Gebiet offensichtlich ist.
das Mischen kontinuierlich während der Herstellung des Schmier- und Kühlmittels fortgesetzt. Alternativ zu
obiger Hersteilungsweise können ein Alkanolamin und
eine Fettsäure in Wasser eingegeben werden so daß sich das Alkanolaminsalz einer Fettsäure in wäßriger
Lösung bilden kann, worauf anschließend ein nicht ionisches Oberflachcnbehandlungsmittel oder Schaumerzeuger
zugegeben und sorgfältig eingemischt werden kann, wonach ein Bakterizid und ein Korrosionshemmstoff
jeweils sorgfältig eingemischt werden. Die obenstehenden Verfahrensweisen werden lediglich
angegeben, um die Zubereitung eines erfindungsgemäßen Schmier- und Kühlmittels zu erläutern. Abwandlungen
derartiger Verfahrens«,eisen können durch den
[•'ach man η auf diesem Gebiet vorgenommen werden.
Wasser bildet einen Flauptbestandteil des erfindungsgemäßen
Schmier- und Kühlmittels und liegt zwischen 30 und 95 Gew.■% in dem Schmier- und Kühlmittel vor.
Metallbleche werden durch folgende Verfahrensschritte verformt:
1) Anordnen eines Metallblechwerkstückes zwischen den zusammenarbeitenden Teilen eines Zieh- und
Glättgesenkes von der gewünschten Form;
2) Bewegen dieser zusammenarbeitenden Teile des Gesenkes unter Kraft aufeinander zu. um das
Metallblech werkstück streckzuziehen;
3) Glätten des nach Verfahrensschritt 2) erhaltenen gezogenen Metallblechwerkstückes: und
4) Auftragen eines erfindungsgemäßen von ölen auf Erdölbasis freien Schmier- und Kühlmittels auf das
Metahblechwerkstück und die zusammenarbeitenden Teile des Gesenkes zumindest während der
Verfahrensschritte 2) und 3).
Die zusammenarbeitenden Teile eines Zieh- und Glättgesenkes, wie sie in den Verfahrensschritten 1). 2)
und 4) des obenstehenden Verfahrens beschrieben sind, sind auf diesem Gebiet allgemein bekannt und bestehen
zumindest aus einem Prägestempel und einem Gesenk.
Das erfindungsgemäße Schmier- und Kühlmittel kann auf das der Verformung unterzogene Metall und die
Prägestempel- und Gesenkteile der Zieh- und Glättvorrichtung mittels irgendeiner bekannten Vorrichtung
aufgetragen werden, beispielsweise durch Pinselauftrag, Sprühen. Streichen. Tauchen und Fließen. Das erfindungsgemäße
Kühlmittel kann auf das der Verformung unterzogene Metall und die Prägestempel- und
Gesenkteile der Zieh- und Glättvorrichtung vor dem Ziehen und Glätten, zusätzlich zu dem Auftrag während
des Ziehens und Glättens. aufgetragen werden.
Es wurde nun gefunden, daß durch die im vorstehenden
und folgenden beschriebene und in den Patentansprüchen niedergelegte Erfindung eine große Anzahl
von Vorteilen im Vergleich mit bekannten Schmier- >_.id
Kühlmitteln erzielt werden. Zu den Vorteilen, die bei praktischen Versuchen im Rahmen der vorliegenden
Erfindung erzielt wurden, welche sich insbesondere mit dem Ziehen und Glätten von Aluminium und Stahl
befassen, gehören ein geringerer Verschleiß des Prägestempels und geringerer Verschleiß des Gesenks,
wodurch ein weniger häufiges Auswechseln von Prägestempel und Gesenk erforderlich ist und eine
höhere Produktionsrate erzielt wird, eine geringere Menge von Ausschuß, ein höherer Wirkungsgrad, eine
leichtere Reinigung der geformten Metallteile, so daß die Folgeprobleme beim Oberziehen. Bedrucken oder
den anderen Oberflächenbehandlungen der geformten Metallteile verringert werden, ein geringeres Zerkratzen
der geformten Metallteile während der Herstellung und geringere Abfall- und Verunreinigungsprobleme
wegen der auf biologischem Wege in erheblichem Maß
abbaiibaren Natur des Schmier- und Kühlmittels nach
der vorliegenden Erfindung. Diese Vorteile sind insbesondere von Bedeutung bei der Herstellung großer
Stückzahlen mit hoher Produktionsr Me von Aluminium-
und Stahl-Getränkebehältern durch Ziehen und Glätten.
Mit den oben angegebenen Vorteilen ist die verbesserte Wirtschaftlichkeit des Verfahrens (d. h. niedrigere
Kosten) verbunden, welche sich aus der geringeren häufigkeit des Wechsels von Prägestempel und Gesenk,
höherer Produktionsrate und geringerer AusschuQmen- >,>
ge ergibt.
Beim Zieh- und Glättverfahren zur Herstellung von
Aluminiumdosen oder Büchsen, wie die allgemein bekannten Bierbüchsen, wird ein vorgefertigter Aliiuii
niumblechrohling oder Zuschnitt in eine Form gezogen. · , die als Tasse bezeichnet werden kann. Diese Tasse oder
Schale wird dann zwischen den Prägestempel und Cicsenkteilen einer Zieh- und Glätteinrichtung angeordnet
lind dann zu einer Büchse spanlos durch Ziehen und Glätten verformt. Die Tasse oder Schale und daran ,,
anschließend die Büchse können nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren und unter Verwendung des erfindungsgemäßen Schmier- und Kühlmittels hergestellt
werden.
Die Verformung der Metallbleche erfolgt unter >,
einmaliger Anwendung der Verfahrensschrittc des Ziehens und Glätten; oder es können die Verfahrensschritte des Ziehens und Glättens wiederholt werden.
Gleichermaßen kann das erfindungsgemäße Schmieruncl Kühlmittel beim Tiefziehen von Metall verwendet >,,
werden, wobei das Tiefziehen einstufig oder mehrstufig durchgeführt wird. Das Metallblechwerkstück, das
zwischen den zusammenarbeitenden Teilen des Zieh und Glättgesenkes angeordnet ist, kann bei der
praktischen Durchführung ein Metallblechrohling sein. ·-, der die Form einer Scheibe oder eine andere
zweckdienliche Form, beispielsweise eines Quadrate aufweist oder es kann das Metallblechwerkstück ein
vorgeformtes Metallblech, beispielsweise eine Schale oder Tasse sein, die dann durch Ziehen und Glätten .u.
verformt wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der anschließenden Beispiele näher erläutert. Sämtliche
bezüglich der Materialmengen angegebenen Prozentangaben sind Gewichtsprozent, wenn nicht eine andere j-,
Maßangabe speziell erwähnt und sämtliche Temperaturen sind in Grad Celsius angegeben, wenn keine andere
Maßangabe angegeben ist.
Die Erfindung wird mit ihren Vorteilen gegenüber einem bislang verwendeten bekannten Schmier- und
Kühlmittel beispielhaft an Hand des Zieh- und Glättverfahrens bei der Herstellung von Getränkebehaltern aus Aluminium (d. h. Bierdosen) erläuert In
diesem Beispiel wurden die Getränkebehälter aus Aluminium auf im wesentlichen auf dem Markt
erhältlichen Einrichtungen einer Herstellungsstraße zur Herstellung von Aluminiumdosen hergestellt Es wur- eo
den die folgenden Verfahrensschritte angewendet:
1. Formen einer Schale oder Tasse aus einem Zuschnitt aus Aluminiumblech in einer Vorrichtung,
die als Capper bezeichnet wird;
2. Einsetzen der Schale öder Tasse zwischen den
Prägestempel- und Gesenkteilen einer Hülsenherstelleinrichtung;
3. Ziehen der Schale durch Bewegen des Prägestempels bezüglich des Gesenkes:
4. (Glätten der gezogenen Schale zum Formen einer Büchse;
1J. Auftrag auf die Schale und die Prägestempel und
Gesenkteile während der Verfahrensschritte 3. und 4. eines erfindungsgemäßen Schmier- und Kühlmittels
;uis:
(a) Triüthanolamin-Sal/. von Tallöl 41 7%
(b) Äthylenoxid-Addukt vonOctylphenol
(9-10) Mole Äthylenöxid)
Melhyllardat
handelsübliches Biozid ")
Korrosionshemmstoff **)
Melhyllardat
handelsübliches Biozid ")
Korrosionshemmstoff **)
und
Wasser
Wasser
(c)
(d)
(e)
(d)
(e)
1.20%
1.0O1Vo
0.34%
1.0O1Vo
0.34%
(f)
')2.2b"/i>.
wobei das Schmier- und Kühlmittel ferner mn
Wasser in einem Volumenverhältnis von Wasser zu Kühlmittel von 95 zu 5 vermischt wird; und
h. Ausstoßen der Blechbüchse aus dem Gesenk.
h. Ausstoßen der Blechbüchse aus dem Gesenk.
In einem Vergleichsversuch wurde beim Verfahrensschritt
5 des obenstehenden Verfahrens ein bislang übliches lösliches ölschmiermittel verwendet,
wobei 19 Volumenanteile des löslichen Öles in 81 Volumenteilen Wasser gelöst waren. Bei diesem
Versuch wurden 5 607 360 Blechbüchsen bei einer durchschnittlichen Tagesproduktion von 200 2b J
Kannen und einem durchschnittlichen Gesamtaus schuß von 6.40% hergestellt. Demgegenüber
wurden unter Verwendung des erfindungsgemäßen Kühl- und Schmiermittels 13 896 960 Blechbüchsen
bei einer durchschnittlichen Tagesproduktion von 277 939 Blechbüchsen und einem durchschnittlichen
Gesamtausschuß von lediglich 2.36% hergestellt. Erfindungsgemäß wurden folglich 63.1%
weniger Ausschuß erhalten. Zusätzlich wurden die folgenden Ergebnisse erzielt, die die Vorteile der
Erfindung im Vergleich mit dem Stand der Technik deutlich zeigen.
a) Der Verbrauch an Prägestempeln, angegeoen in
der Anzahl von Prägestempeln, die pro 1000 Büchsen verbraucht wurden, wurde bei dem im
obenstehenden Beispiel beschriebenen Verfahren unter Verwendung des erfindungsgemäßen
Kühl- und Schmiermittels um 33.5% gesenkt.
b) Der Gesenkverbrauch, angegeben in der Anzahl von Gesenken, die pro 1000 Blechbüchsen
verbraucht wurden, wurde bei dem im obenstehenden Beispiel beschriebenen Verfahren unter
Verwendung des erfindungsgemäßen Kühl- und Schmiermittels um 36.9% gesenkt.
c) Die durchschnittliche Tagesproduktion lag bei dem im obenstehenden beispiel beschriebenen
Verfahren um 38,8% höher, wenn ein erfindungsgemäßes Kühl- und Schmiermittel verwendet
wurde.
*) Das handelsübliche Diozid (Bioban F-4187) ist eine
Mischung aus 20% 4,4'-2-Nitromethylendimorpholin. 70% 4-{2-Nitrobutyl)-morpholin und 10% inerten Bestandteilen
(Wasser, 1-Nitropropan. Morpholia Formaldehyd, 2-Nitropropan, 2-Nitro-l-butanoL 2-Nitro-l-buten
und Spuren von Dimorpholinomethan und Nitroisobutylmorpholin).
·*) Der handeirdbüche Korrcsior.shemmstofi (Bohnnitte!
Hoescht) enthält Salze einer Alkylsulfonamidcarboxylsäure (50% aktiv).
In einem weiteren Vergleichsversuch wurde das in
Beispiel 1 beschriebene Verfahren unter Verwendung eines anderen, üblichen löslichen Öls wiederholt. Das
lösliche Öl wurde in einer 90 zu 10 Verdünnung (Volumenverhäitnis) Wasser zu löslichem Öl verwendet.
In diesem Beispiel wurden 15 280 320 Aluminiumbüchsen
bei einer durchschnittlichen Tagesproduktion von 258 988 Kannen und einem durchschnittlichen
Gesamtausschuß von 3,42% hergestellt. Unter Verwendung des erfindungsgemiißen Schmiermittels wurden
dagegen, wie im Beispiel 1 beschrieben. I3 8% 9h()
Aluminiumbüchsen bei einer durchschnittlichen Tages produktion von 277 939 Büchsen und einem durchschnittlichen
Gesamtausschuß von 2,36% hergestellt. Man erzielte dabei 31,1% weniger Ausschuß. Zusätzlich
wurden die folgenden Ergebnisse erzielt, die darüber hinaus die Vorteile und Verbesserungen der vorliegenden
hrlindung im Vergleich mit dem Stand der Technik
zeigen. Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Schmier- und Kühlmittels war:
a) der Prägestempelverbrauch (bezogen auf die Anzahl von verbrauchten Prägestempeln pro 1000
Büchsen) um 16,3"/» geringer.
b) der Geserkverbrauch (bezogen auf die Anzahl an verbrauchten Gesenken pro 1000 Büchsen) um
21.2% geringer, und
c) die durchschnittliche Tagesproduktion um 7.3% höher.
Dieses Beispiel zeigt die praktische Durchführung der Herstellung von Stahlblechbiiehsen und dient gleichzeitig
als Beispiel für das Verformen von Stahl. Auf einer üblichen Zieh- und Glattvorrichtung zur Herstellung
von St.ihlkannen wurden unter Verwendung des
erfindungsgemäßen Kühl- und Schmiermittels Stahlblechbüchsen hergestellt, wobei das Verfahren entsp e
chend Beispiel 1 durchgeführt wurde, mit der Ausnahme,
daß im Verfahrensschritt 5. des verfahrensgemäßen Beispiels i u«in Sciiimci - und Κ;ϊγί!γΠμ!·ο! noch mit
Wasser weite vermischt wurde, wobei ein Wassc-zu-Kühlmittel-Verhältnis
von 90 : 10 (Volumen) eingehalten und Stahlblech anstelle von Aluminiumblech
verwendet wurde, t-twa 200 000 Stahlblechbüchsen
wurden nach dem Verfahren dieses Beispiels hergestellt.
Claims (17)
1. Schmier- und Kühlmittel zum Ziehen und Glätten von Metallblechen, dadurch gekennzeichnet,
daß es aus
a) einem Alkanolaminsalz einer Fettsäure,
b) einem nichtionischen Oberflächenbehandlungsmittel oder einem Schaumerzeuger,
c) einem Ci -C4-Alkylester einer Fettsäure,
d) einem wasserlöslichen Bakterizid,
e) einem Korrosionshemmstoff und
f) Wasser
besteht, und daß das Gewichtsverhältnis von a) plus η
b) zu c) zwischen 1,9 zu 1 bis 45 zu 1 liegt
2. Schmier- und Kühlmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Alkanolaminsalz
einer Fettsäure mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen in der Alkanolgruppe und einen Alkylester einer Fettsäure,
dessen Alkylgruppe 1 bis 4 Kohienstoffatome
aufweist, enthält
3. Schmier- und Kühlmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es die Komponenten
a, b und c in einem Gewichtsverhältnis von a) plus b) zu c) zwischen 3 :1 und 10:1 enthält
4. Schmier- und Kühlmittel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es als
Alkanolaminsalz einer Fettsäure das Triäthanolaminsalz von Tallöl als nichtionische Oberflächenbehandlungsmittel
oder Schaumerzeuger das Äthylenoxidaddukt von Oktylphenol und als Alkylester einer
Fettsäure das Methyllardat enthält.
5. Schmier- und Kühlmittel nach den Ansprüchen
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es als Alkanolaminsalz einer Fettsäure ein Aminsalz
zwischen Mono-, Di- oder Trialkanolaminen, deren Alkanolgruppe 2 bis 6, vorzugsweise 2 bis 4
Kohlenstoffatome aufweist und einer gesättigten oder ungesättigten Fettsäure oder einer Mischung
derartiger Fettsäuren enthält.
6. Schmier- und Kühlmittel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Alkanolaminsalz
einer Fettsäure enthält, dessen Alkanolaminkomponente aus der Gruppe Triäthanolamin,
Tripropanolamin,
Tri-(4-hydroxy-n-butyl)amin,
Tri-(3-hydroxy-2-methylpropyl)amin,
Tri-(2-hydroxy-n-butyl)amin, Tri-(3-hydroxy-n-butyl)amin,
Tri-(6-hydroxyhexyl)amin,
Diäthanolmonopropanolamin,
Dipropanolmonoäthanol-amin,
Monoäthanol-diäthyl-amin, Diäthanol-monoäthyl-amin,
Monoäthanol-dipropyl-amin,
Di-(4-hydroxy-n-butyl)-monoäthylaminund
Mono-(6-hydroxy-hexyl)-diäthyI-amin
gewählt wird oder eine Mischung von Alkanolami- μ nen darstellt, dessen Fettsäurekomponente aus der Gruppe Tallöl, Oktansäure, Pelargonsäure, Caprinsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Isopalmitinsäure, Stearinsäure, Arachinsäure, Behensäure, Lignocerinsäure, I I-Dodecensäure, Lindersäure, Lauroleinsäure, Myrostoleinsäure, Palmitoleinsäure, Petroselinsäure, Oleinsäure, Elaidinsäure. Vaccensäure. Linolsäure. Linolensäure. Eläostearinsäure, 10-Undecinsäure, Taririnsäure, Stearolsäure, Behenolsäure und harnsäure gewählt wird.
gewählt wird oder eine Mischung von Alkanolami- μ nen darstellt, dessen Fettsäurekomponente aus der Gruppe Tallöl, Oktansäure, Pelargonsäure, Caprinsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Isopalmitinsäure, Stearinsäure, Arachinsäure, Behensäure, Lignocerinsäure, I I-Dodecensäure, Lindersäure, Lauroleinsäure, Myrostoleinsäure, Palmitoleinsäure, Petroselinsäure, Oleinsäure, Elaidinsäure. Vaccensäure. Linolsäure. Linolensäure. Eläostearinsäure, 10-Undecinsäure, Taririnsäure, Stearolsäure, Behenolsäure und harnsäure gewählt wird.
7. Schmier- und Kühlmittel nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es als
nichtionisches Oberflächenbehandlungsmittel oder Schaumerzeuger Verbindungen aus der Gruppe
Polyoxyäthylendioleat, Polyoxyäthylenstearat, Polyoxyäthylenmonobutyrat,
Polyoxyäthylenmonobutyläther, Polyoxyäthylendinonylphenol-t-octylphenoläther,
Reaktionsprodukte, die durch die Kondensation von Äthylenoxid mit einer hydrophoben Base
erhalten werden, welche durch die Kondensation von Propylenoxid mit Propylenglykol erhalten
wurde und Kondensationsprodukte, die durch die Kondensation von Äthylenoxid mit dem Reaktionsprodukt aus der Reaktion von Propylenoxid mit
Äthylendiamin erhalten werden, enthält
8. Schmier- und Kühlmittel nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß es einen
geradkettigen oder verzweigtkettigen Cr bis Q-Alkylester
einer gesättigten oder ungesättigten Feilsäure enthält
9. Schmier- und Kühlmittel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Alkylester aus
der Gruppe Methyllardat, Äthyllardat, Propyilardat, Isopropyllardat, Methylstearat, Äthylstearat, Propylstearat,
Butylstearat, Methyloleat, Äthyloleat, Propyloleat, Methyl-, Äthyl-, Propyl- und Butyl-Ester
von Tallöl, Methyl-, Äthyl-, Propyl- und Butyl-Ester von Palmöl, Methyl-, Äthyl-, Propyl- und Butyl-Ester
von Kokusnußöl, Methyl-, Äthyl-, Propyl- und Butyl-Ester von Palmitinsäure, Methyl-, Äthyl-,
Propyl- und Butyl-Ester von Linolsäure, Methylmyristat, Äthylmyristat und Propylmyristat enthält.
10. Schmier- und Kühlmittel nach den Ansprüchen
1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es als Bakterizid Verbindungen aus der Gruppe 1,2-Benzisothiazolin-3-on,
Hexahydro- 13,5-tris-(2-hydroxyäthyl)-S-triazin, Natrium-o-phenylphenolat, Natriumsalz
von 1-Hydroxy-2-(lH)pyridinthion, eine Mischung aus 20% 4,4'-2-Nitrotrimethylendimorpholin,
70% 4-(2-Nitrobutyl)morpholin und 10% inerter Bestandteile, Methylsalicylat und dessen
Natriumsalz, Phenol, Salicylanilide und deren Natriumsalze, Hexahydro- 1,3,5-trtäthyl-S-triazin, Natriumbenzoat,
33-Dimethyltetrahydro-thiadiazin-2-thion, Paraformaldehyd, Tris-(hydroxymethyl)-nitromethan
und 2,2'-Dihydroxy-5,5'-dichlordiphenylmethan und dessen Natriumsalz enthält.
11. Schmier- und Kühlmittel nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß das Bakterizid in einer Konzentration von 0,14 bis 2,5 Gew.-% auf der Basis
des Gesamtmaterials des Schmier- und Kühlmittels ohne Wasser enthalten ist.
12. Schmier- und Kühlmittel nach den Ansprüchen
1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß es als Korrosionshemmstoff Verbindungen aus der Gruppe
Natriumnitrit, Kaliumtetraborat, Fettsäure, Alkanolamine, Sülze von Mercaptobenzothiazol, wie das
Natriumsalz von 2-MercaptQbenzothiazol, Alkylsulfamidocarboxylsäuren,
Salze der Benzoesäure, wie Natriumbenzoat, Natriumbenzotriazol, Cyclohexylamin,
Alkanolamide, Natriummahagonisulfonate, Natrium-, Kalium- und Aminsalze von Rosinsäuren,
anorganische Carbonate, wie Natriumcarbonat und Kaliumcarbonat, Silicate, wie Natriumsilicat, Natriumchromat
und Alkalimetall- und Alkanolaminsalze von Phosphorsäure enthält.
13. Schmier- und Kühlmittel nach den Ansprüchen
1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrosionshemmstoff in einer Konzentration von 0,14
Gew.-% bis 10,0 Gew.-% auf Basis des Gesamtmaterials
des Schmier- und Kühlmitteis ohne Wasser enthalten ist
14. Schmier- und Kühlmittel nach den Ansprüchen 1 bis 13, gekennzeichnet durch die Zusammensetzung:
41,7% Triäthanolaminsalz von Tallöl, 1,20% Äthylenoxidaddukt von Octylphenol (9— lOmol
Äthylenoxyd), 1,00% Methyllardat, 034% eines
handelsüblichen Biozids aus 20% 4,4'-2-Nitrotrimethylendimorpholin,
70% 4-(2-Nitrobutyl)-morpholin und 10% inerten Bestandteilen, 3,50% eines handelsüblichen Korrosionshemmstoffes, enthaltend
Salze einer Alkylsulfonamidcarboxylsäure, 52,26% Wasser und mit Wasser verdünnt auf ein Volumenverhältnis
von Wasser zu Kühlmitte! von 95 :5.
15. Verwendung eines Schmier- und Kühlmittels nach den Ansprüchen 1 bis 13 in einem Verfahren
zum Ziehen und Glätten beim Formen von
Metallblechen, in welchem durch Prägestempel- und Gesenkteile ein Metallblechwerkstück gezogen und
das gezogene Metallblechwerkstück geglättet wird, wobei das Schmier- und Kühlmittel auf das
Metallblechwerkstück, den Prägestempelteil und den Gesenkteil aufgetragen wird.
16. Verwendung eines Kühl- und Schmiermittels nach den Ansprüchen 1 bis 13 in einem Verfahren
zum Ziehen und Glätten von Blechen aus Aluminium und Legierung·-.!! von Aluminium.
17. Verwendung des Kühl- und Schmiermittels nach den Ansprüchen 1 bis 13 in einem Verfahren
zum Ziehen und Glätten von. Stahlblechen.
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