DE2446319A1 - Schmiermittelzusammensetzung zur metallbearbeitung - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf Schmiermittelzusammensetzungen, die zur Bearbeitung von Metallen geeignet
sind. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Schmierflüssigkeiten, die für plastische Deformierverfahren,
wie Walzen, Schmieden und Ziehen, geeignet sind, und die den bearbeiteten Materialien und verwendeten
Werkzeugen ausreichende Schmierung bieten und die bearbeitete Produkte mit schoner Oberflächenbeschaffenheit
liefern.
Es ist allgemein bekannt, dass nicht lösliche öle, wie reines Mineralöl, d.h. o"hne Emulgiermittel, oder
fette öle zur Bearbeitung von Metallen vom Standpunkt der Kühlfähigkeit nicht voll zufriedenstellend sind.
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Daher wurden emulsionsartige Schmiermittel auf der Basis von Mineralölen oder fetten ölen üblicherweise
für plastische Deformationsverfahren verwendet, bei denen eine hohe Kühlfähigkeit erforderlich ist, z.B.
beim Heisswalzen von Aluminium, der Herstellung von Aluminiumdosen mittels eines Zieh- und Plättverfahrens,
dem Kaltwalzen von Stahl und dgl. Diese üblichen Emulsionen enthalten ein Emulgiermittel, anionische,
oberflächenaktive Mittel, wie Erdölsulfonate, Harzseifen,
Fettsäureseifen und dgl. oder nicht-ionische, oberflächenaktive Mittel, wie Sorbitanalkylester,
Polyoxyäthylensorbitanalkylester und dgl., die eine
gute Kühlfähigkeit haben. Emulsionsartige Schmiermittel zeigen jedoch verschiedene Probleme, wie z.B. die
Stabilität der Emulsion: die Grosse der öltröpfchen dieser Emulsionen hat die Neigung nach einigen Wochen
der Verwendung anzusteigen, insbesondere beim Heisswalzen von Aluminium, was zu einer schlechten Wirkungsweise
führt, insbesondere zum Auftreten einer ungleichförmigen Schmierung, der Entfernung der öltröpfchen
durch Filter, um die Oxydteilchen zu entfernen usw. Manchmal wird, um eine bessere Oberflächenbeschaffenheit
der gewalzten Produkte zu erhalten, die Emulsionsformulierung absichtlich so vorgenommen, dass die
Emulsionen ziemlich instabil sind. Dies führt jedoch oft zu einem Auftreten eines Versagens beim Biss.
Dies bedeutet, dass im Fall von emulsionsartigen Walzschmiermitteln es schwierig ist, einen Kompromiss
zwischen der Oberflächenbeschaffenheit des gewalzten Produkts und der Walzbarkei't zu finden. Übliche wasserlösliche
Schmiermittelzusammensetzungen für die Metallbearbeitung sind z.B. in den US-PS 3 492 232,
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3 496 104, 3 634 245 usw.beschrieben. Diese bekannten,
wasserlöslichen Schmiermitte!Zusammensetzungen sind jedoch nicht zufriedenstellend, insbesondere in
Bezug auf die erreichte Oberflächenbeschaffenheit.
Gemäss -der Erfindung werden wasserlösliche Schmiermitte
!Zusammensetzungen geschaffen, die die vorbeschriebenen
Nachteile von reinem öl oder emulsionsartigen Schmiermitteln nicht aufweisen. Die Schmiermittel
gemäss der Erfindung umfassen wasserlösliche, nicht-ionische, oberflächenaktive Mittel als Löslichmacher,
öllösliche, nicht-ionische, oberflächenaktive
Mittel als öliges Mittel und Phosphatester (und/oder
deren. Salze) und/oder Fett säure seifen als "plat ing-out"-Mittel.
Der Ausdruck, "plating-out" wird im allgemeinen verwendet, um eine der Eigenschaften von Emulsionen
beim Kaltwalzen von Stahl zu beschreiben. Die Emulsion, die auf die Walzen und Streifen, die gewalzt werden
sollen, angewandt wird, wird gebrochen und der niedergeschlagene Ölfilm auf den Metallen verteilt sich über
deren Oberfläche. Dieses Phänomen des Brechens und Verteilens wird als "plating-out" bezeichnet. Der
Ausdruck "piatin-out", wie er hier verwendet wird, bezeichnet das Phänomen, bei dem Filme der öllÖslichen,
oberflächenaktiven Mittel., die auf dem Material und den Werkzeugen niedergeschlagen sind, sich gleichförmig
über deren Oberflächen verteilen.
Gemäss der Erfindung wird eine Schmiermittelzusammensetzung
zur Metallbearbeitung geschaffen, die
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(A) etwa 10 bis 60 Gew.-% einer wasserlöslichen,
nicht ionischen, oberflächenaktiven Komponente aus wenigstens einer der Substanzen
(a) einem Polyoxyalkylenglycolester einer Fettsäure der allgemeinen Formel (I)
R1COO(R2O)nH (I)
oder der allgemeinen Formel (II)
R1COO(R2O)nOCR1 (II)
(b) einem Polyoxyalkylenglycolather eines Fettalkohols
der allgemeinen Formel (III)
R5O(R2O)nH (III)
(c) eines Polyoxyalkylenglycoläthers eines Fettalkohols, der mit einer Fettsäure verestert
ist der allgemeinen Formel (I?)
R5O (R2O LOCR1 (IV)
'n
oder
oder
(d) einem Polyoxyalkylenglycolkondensat eines Glycerids, das mit einer Fettsäure verestert
ist der allgemeinen Formel (V)
CH3OCOR1O(R2O) CCR1
CH-OCOP1O(K2O) ff*'4 (V)
5 0 9 8 19/0967
wobei R CO eine gesättigte oder ungesättigte
Fettsäureacylgruppe mit etwa 12 bis 22 Kohlenstoffatomen,
R eine Äthylengruppe,
R^O einen gesättigten oder ungesättigten
Fettalkoholrest mit etwa 12 bis 22 Kohlenstoffatomen,
4 1
R- ein Wasserstoffatom oder eine R CO-Gruppe,
η eine ganze Zahl zwischen etwa 10 und 20, und
p, q, r jeweils eine ganze Zahl, wobei die Summe von,p,q und r zwischen etwa 25 und
40 liegt, wenn ein oder beide R ein Wasserstoff atom sind und zwischen etwa 40 und 60,
4 1
wenn R eine R CO-Gruppe ist, bedeuten,
wenn R eine R CO-Gruppe ist, bedeuten,
(B) etwa 10 bis 40 Gew.-% einer öllöslichen, nicht
ionischen, oberflächenaktiven Komponente, aus
wenigstens einer der Substanzen (a) einem Polyoxyalkylenglycolester einer Fettsäure
der allgemeinen Formel (VI)
oder der allgemeinen Formel (VII) R1COO(R5U)10OCR1 (VIl)
(b) einem Polyoxyalkylenglycoläther eines Fettalkohols
der allgemeinen Formel (VIII)
P?O{B?o) υ (VIII)
509819/096T
(c) einem Polyoxyalkylenglycoläther eines mit einer Fettsäure veresterten Fettalkohols
• der allgemeinen Formel (IX)
R-\)(lA>) OCR1 (IX)
Τίϊ
oder
(d) einem Polyoxyalkylenglycolkondensat eines mit einer Fettsäure veresterten Glycerids
der allgemeinen Formel (X)
CH-OCOR1O(R-7O) OCR1
CH-OCOR1O (H5O KR** (X)
I
1 P λ U- wobei R CO, R , R^O und R die vorstehend
angegebene Bedeutung haben, R^ eine Alkylengruppe mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen,
m eine ganze Zahl zwischen etwa 1 und 5 und s, t und u jeweils eine ganze Zahl, und
die Summe von s, t und u zwischen etwa 3 und
20 liegt, bedeuten, und
(C) etwa 10 bis 50 Gew.-% einer anionischen oder
(C) etwa 10 bis 50 Gew.-% einer anionischen oder
nicht-ionischen, oberflächenaktiven Komponente aus wenigstens einer der Substanzen
(a) einem Phosphatester und/oder einem Salz eines Phosphatesters mit dem Adduct eines Polyoxyalkylenglycols.mit.
einem Alkohol oder einem Alkylphenol der allgemeinen Formel (XI)
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ο
c o Ii
RDO(Rf"O) -P- M (XI)
a I
der allgemeinen Formel (XII)
0
R6O(P2O), - P - (R2O) OR6 (XII)
R6O(P2O), - P - (R2O) OR6 (XII)
D I C
oder der allgemeinen Formel (XIII)
R6O(R2O)0 - P - (R2O)nOR6 (XIlI)
(R20)f0Rf
6
,6
ο
wobei R. die vorstehend angegebene Bedeutung
wobei R. die vorstehend angegebene Bedeutung
R eine A lky !gruppe·,, eine Alkenylgruppe oder
eine Alkarylgruppe mit etwa 12 bis 18 Kohlenstoffatomen,
M ein Alkalimetallatom, eine Alkylamingruppe
oder eine Alkanolamingruppe, a eine ganze Zahl zwischen etwa 2 und 15,
b und c jeweils eine ganze Zahl, wobei die Summe von b und c .dividiert durch 2 zwischen
etwa 2 und 15 liegt, und
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c, d und e jeweils eine ganze Zahl, wobei die Summe von c, d und e dividiert durch 5
• zwischen etwa 3 und 10 liegt, bedeuten, oder (b) ein Alkalimetallsalz, Alkylaminsalz und/oder
Alkanolaminsalz einer Fettsäure der allgemeinen Formel (XIV)
R1COOM (XIV)
in der R1CO und M die oben angegebene Bedeutung
haben, umfasst.
Die öllöslichen, nicht-ionischen, oberflächenaktiven
Mittel, die in den wasserlöslichen Schmiermitteln gemäss der Erfindung verwendet werden, fungieren als
tragender Zusatz. Da die öllöslichen,oberflächenaktiven
Mittel nicht durch sich selbst in Wasser gelöst werden können,sind wasserlösliche, nicht-ionische,
oberflächenaktive Mittel als Löslichmacher notwendig,
um die wasserlöslichen Schmiermittel gemäss der Erfindung zu erhalten. Da die Phosphatester (und/oder
deren Salze) und/oder Fettsäureseifen, die in den wasserlöslichen Schmiermitteln gemäss der Erfindung
verwendet werden, sehr oberflächenaktiv sind, und eine
ziemlich starke Affinität zu den öllöslichen, oberflächenaktiven Mitteln aufweisen, fungieren sie als
gute plating-out-Mittel.
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2U6319
Die Gegenwart des plating-out-Mittels führt in der
Tat zu einer gleichmässigeren Schmierung während der Verwendung und schliesslich zu einer besseren Oberflächenbeschaffenheit
der bearbeiteten Produkte.
Die Schmiermittel gemäss der Erfindung sind wasserlöslich
und werden in Verdünnung mit Wasser verwendet, wobei sie transparente oder semi-transparente Lösungen
bilden. Da die Lösungen aus einer Phase bestehen und sehr oberflächenaktiv sind, zeigen sie verbesserte
Stabilität, verbesserte Kühlfähigkeit, ausgezeichnte gleichförmige Schmierung und verbesserten Biss der
Walzen. Z.B. zeigen die lösungsartigen Schmiermittel
bei der Verwendung zum Heisswalzen von Aluminium
nicht die Instabilität der emulsionsartigen Schmiermittel und zeigen eine beständige Wirksamkeit über
mehrere Monate oder länger und die Oberflächenbeschaffenheit
der gewalzten Produkte ist ausgezeichnet.
Die nicht-ionischen, oberflächenaktiven Mittel, die in den wasserlöslichen Schmiermitteln gemäss der
Erfindung verwendet werden, umfassen Polyoxyalkylenglykolether
von Fettsäuren, Polyoxyalkylenglycoläther von Fettalkoholen, Polyoxyalkylenglycoläther von
Fettalkoholen, die mit Fettsäuren verestert sind, und Polyoxyalkylenglycolkondensate von Glyceriden, die
mit Fettsäuren verestert sind.
Die Alkylenoxyde, die gemäss der Erfindung verwendet
werden, enthalten zwei bis vier Kohlenstoffatome in den ö!löslichen,oberflächenaktiven Mitteln und Äthylenoxyd
wird bei den wasserlöslichen, oberflächenaktiven
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- ίο -
Mitteln verwendet. Die nicht-ionischen, oberflächenaktiven Mittel, die gemäss der Erfindung verwendet
werden, sind wasserlöslich oder öllöslich, und zwar in Abhängigkeit von der Anzahl der Alkylenoxydmoleküle
und ferner von der Anzahl der Kohlenstoffatome der Alkylengruppe.
Die nicht-ionischen, oberflächenaktiven Mittel, die gemäss der Erfindung verwendet werden, werden nachstehend
genauer beschrieben.
Die PolyoxyalkylenglycoIester der Fettsäuren, die
verwendet werden, sind Mono- oder Diester der allgemeinen Formel (I), (II), (VI) oder (VII)
R1CuO(H2O)nH (1) '
21 (π)
(VJ)
Ry (VIl)
1 2 5 wobei R CO, R , R , η und m die oben angegebene Bedeutung haben.
Die gesättigten oder ungesättigten Fettsäureacy1-gruppen
von R sind die Reste von gesättigten oder ungesättigten Fettsäuren oder Mischungen derselben.
Geeignete gesättigte und ungesättigte Fettsäuren umfassen Laurin-, Myristin-, Palmitin-, Stearin-,
Arachin-, Behen-, Linderin-, Myristolein-, Palmitolein-, öl-, Gadolein-, Eruka-, Linolen-, Arachidon-,
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Ricinolsäure und dgl. Mischungen sind z.B. die
Mischungen von Fettsäuren, die in Rapssamenöl, Sojabohnenöl, Reiskleieöl, Palmöl, Baumwollsamenöl,
Erdnussöl, Sesamöl, Maisöl, Schmalzöl, Talgöl, Tranöl und dgl. gefunden werden. Geeignete Alkylengruppen
für R'' Äthylen, Propylen und Butylen.
Von den Polyoxyäthylen- oder Polyoxyalkylenglycolestern
der Fettsäuren der Formeln (I), (II), (VI) oder (VII) werden jene mit etwa 10 bis 20 Äthylenoxydmolekülen
je Fettsäurerest, d.h. η = etwa 10 bis 20, bevorzugt als wasserlösliche Ester verwendet
und jene mit etwa 1 bis 5 Alkylenoxydmolekulen,
z.B. Äthylenoxyd, je Fettsäurerest, d.h. m = etwa 1 bis 5? bevorzugt als öllösliche Ester verwendet.
Die Polyoxyalkylenglycoläther der Fettalkohole,
die gemäss der Erfindung verwendet werden, sind jene
der allgemeinen Formeln (III) und (VIII)
(III)
E-5O(R5O)1nH- (VIII)
2 3 5
wobei R , R , R^, η und m die vorstehend angegebene
wobei R , R , R^, η und m die vorstehend angegebene
Bedeutung haben.
5098 19/0967
Die gesättigten oder ungesättigten Fettalkoholgruppen
von E"^ sind Reste von gesättigten und ungesättigten
Fettalkoholen und Mischungen derselben. Geeignete gesättigte und ungesättigte Alkohole umfassen Lauryl-,
Myristyl-, Palmyty1-, Stearyl-, Arachidyl-, Behenyl-,
Linderyl-, Pfyristoleyl-, Palmitoleyl-, Oleyl-, Gadoleyl-,
Erukyl-, Linolenyl-, Arachidonyl-, Ricinolylalkohol und dgl.
Die Beziehung zwischen der Wasserlöslichkeit und Öllöslichkeit und der Anzahl der Ä'thy lenoxydmo leküle
der Äther der Formel (III) und dem Alkylenoxyd, z.B. Äthylenoxyd, der Äther der Formel (VIII) ist die gleiche,
wie im Fall der Ester der Formeln (I) bzw. (VI), d.h. ein η von etwa 10 bis 20 und ein m von etwa 1 bis 5.
Die Polyoxyalkylenglycolather von Fettalkoholen, die
mit Fettsäuren verestert sind, sind jene £ΘΓ allgemeinen
Formel (IV) und (IX).
(IV) (IX)
1 2 3 5 wobei R Co, R , R , R , η und m die vorstehend angegebene
Bedeutung haben.
Geeignete Beispiele von gesättigten und ungesättigten Fettsäuren und Fettalkoholen 'der Verbindungen der
Formel (IV) und (IX) sind solche wie sie vorstehend
5098 19/0967
beschrieben wurden, ζ.B.die Verbindungen der Formeln
(I) und (VI).
Die Beziehung zwischen der Wasserlöslichkeit und der Anzahl der Xthylenoxydmoleküle der ither-Ester-artigen
Verbindungen der Formel (III) und der Alkylenoxydmoleküle für die Äther-Ester-artigen Verbindungen der
Formel (IX) ist die gleiche, wie bei den Estern und
Äthern der Formeln (I) bzw. (VI), d.h. ein η von
etwa 10 bis 20 und m von etwa 1 bis 5·
Äthern der Formeln (I) bzw. (VI), d.h. ein η von
etwa 10 bis 20 und m von etwa 1 bis 5·
Die Polyoxyalkylenglycclkondensate der Glyceride,
die mit Fettsäuren verestert sind, sind jene der allgemeinen Formeln (V) und (X).
CII2OCOR1O(R2O) OCR1
CH-OCOR1O(R2O) R^ (ν)
CK-OCOR1O(R2O) r'4
CL ■
'ν
CH OCOR1O(R5O) OCR1·
j C- s
CH-OCOR1O(R5O)^ · (χ)
CH2OCOH1O (R5O) uR/+
1 2 4-5
wobei R CO, R , R , R^, ρ, q, r, s, t und u die vorstehend angegebene Bedeutung haben.
wobei R CO, R , R , R^, ρ, q, r, s, t und u die vorstehend angegebene Bedeutung haben.
5 09819/0967
Geeignete Beispiele von gesättigten und ungesättigten Fettsaureresten für R CO sind Hydroxygruppen-enthaltende
Fettsäurereste, wie sie vorstehend angegeben wurden, z.B. Ricinoleinsäure, wobei Ricinoleinsäure bevorzugt
wird. Ein geeignetes Glycerid ist ein Triglycerid des Ricinusöls, das Ricinoleinsäure enthält.
Von den Kondensaten werdaa Mono- oder Diesterverbindungen
der Formel (V) mit etwa 25 bis 40 Molekülen Äthylenoxyd (d.h. ρ + q + r = etwa 25 bis 40) und Triesterverbindungen
der Formel (V) mit etwa 40 bis 60 Molekülen Äthylenoxyd (d.h. p+q+r= etwa 40 bis 60) bevorzugt
als wasserlösliche, oberflächenaktive Mittel verwendet, während Kondensate der Formel (X) mit etwa 3 bis 20
Molekülen Alkylenoxyd, z.B. Äthylenoxyd (d.h. s + t + u = etwa 3 bis 20) bevorzugt als öllösliche, oberflächenaktive
Mittel verwendet werden.
Die Phosphatester, die gemäss der Erfindung verwendet
werden, sind anionische, oberflächenaktive Mittel der allgemeinen Formeln (XI), (XII) und (XIII).
6 ο Ii
C) - P - M (XI)
jl
f R2O)b -P- (Pv2O)0OR6
M
5098Ί 9/0967
R6O(R2O) , - P - (H2O)0OB6 (JtIID
■ Cl-i a
(Jl2O)4IOR6
■ι . f..
wobei R , R , a, b, c, d, e und f die vorstehend angegebene Bedeutung haben.
Geeignete Alkyl- und Alkenylgruppen für R sind die
gleichen, wie R , wie dies für die Formel (III) angegeben wurde, z.B. Lauryl-, Myristyl-, Palmityl-,
Stearyl- und Oleylgruppen. Geeignete Alkylarylgruppen
für R6 s:
und dgl.
und dgl.
für R sind Nony!phenyl, Octy!phenyl, Decy!phenyl
Geeignete Beispiele für M als Alkalimetall sind Natrium und Kalium, als Alkylamin Mono-, Di- und Triamine mit
1 bis 4 Kohlenstoffatomen im Alkylrest derselben, wie
Methyl, Äthyl, Propyl und Butyl, und als Alkanolamine Mono-, Di- und Trialkanolamine, wie Mono-, Di- und
äthanolamin.
Die durchschnittliche Anzahl der Äthylenoxydmoleküle in den Formeln (VI) und (XII) liegt bevorzugt im
Bereich von etwa 2 bis 15 (d.h. in Formel (XI) a = etwa 2 bis 15, und in Formel (XII) (b + c)/2 = etwa
2 bis 15) und in Formel (XIII) bei etwa 3 bis 10 (d.h. (d + e + f)/3 = 3 bis 10). Im letzten Fall
ist, wenn die Gesamtanzahl Ίθ übersteigt, das Mischen mit den anderen Bestandteilen schwierig.
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Gemäss der Erfindung wird eine Schmiermittelzusammensetzung für die Bearbeitung von Metallen
geschaffen, die Verbindungen der vorstehend
beschriebenen Klassen (A), (B) und (C) umfasst.
geschaffen, die Verbindungen der vorstehend
beschriebenen Klassen (A), (B) und (C) umfasst.
Die Zusammensetzung kann in ihren Anteilen beträchtlich variieren:
etwa 10 bis 60 Gew.-% der wasserlöslichen, nichtionischen, oberflächenaktiven Mittel(A)-, etwa 10 bis
A-O Gew.-% der wasserunlöslichen (oder öllöslichen)
nicht-ionischen, oberflächenaktiven Mittel (B) und etwa 10 bis 50 Gew.-% der Phosphatester oder Fettsäuresalze
(C).
Wenn die wasserlöslichen Schmiermittel gemäss der Erfindung mit Wasser verdünnt werden, z.B. um eine
Lösung einer Konzentration von etwa 3 bis 20 Gew.-% an Schmiermittelzusammensetzung zu erhalten, lösen
sich die wasserlöslichen, nicht-ionischen, oberflächenaktiven Mittel im Wasser unter Bildung von
Mizellen. Die Mizellen können öllösliche, nicht-ionische, oberflächenaktive Mittel lösen, die nicht selbst in
Wasser löslich sind.
Da die wasserlöslichen, oberflächenaktiven Mittel (A)
und die öllöslichen, oberflächenaktiven Mittel (B) ähnliche hydrophile Strukturen haben und ferner ähnliche
oleophile Strukturen aufweisen, haben diese eine starke Affinität zueinander. Diese Affinität ist
wesentlich für die Löslichmachung der öllöslichen,
oberflächenaktiven Mittel (B) durch die wasserlöslichen, oberflächenaktiven Mittel (A). Ferner fungieren die
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Phosphatester und/oder die Salze der Phosphatester und/oder die Salze der Fettsäuren (C), die gemäss
der Erfindung verwendet werden, als plating-out-Mittel und bewirken, dass die nicht-ionischen, oberflächenaktiven
Mittel (A) und (B) sich über die Material- und Werkzeugoberflächen verteilen, um eine geeignete
Menge eines tragenden Ölfilms auf den Oberflächen zu ergeben. Durch die kombinierte Wirkung der oben
beschriebenen Faktoren zeigen die Metallbearbeitungsschmiermittel gemäss der Erfindung eine verbesserte
Stabilität, verbesserte Kühlfähigkeit, ausgezeichnet gleichförmige Schmierung und eine ausgezeichnete
Oberflächenbeschaffenheit.
Die Metallbearbeitunsschmiermittel gemäss der Erfindung umfassen wasserlösliche, nicht-ionische, oberflächenaktive
Mittel (A), öllösliche, nicht-ionische, oberflächenaktive
Mittel (B) und Phosphatester und/oder Salze von Fettsäuren (C) und werden in Verdünnung mit
Wasser verwendet. Im verdünnten Zustand können die Schmiermittel gemäss der Erfindung ferner mit wasserlöslichen
lösungsmitteln, wie Glycolen, Glycoläthern und dgl.,z.B. in einer Menge bis zu etwa 20 Gew.-%,
bezogen auf die Gesamtmenge der Zusammensetzung, kombiniert werden. Diese Lösungsmittel ergeben Schmiermittel
mit besserer Löslichkeit. Bevorzugte Lösungsmittel sind Äthylenglycol, Polyäthylenglycol mit einem
Molekulargewicht von weniger als etwa 600, Alkylenglycole mit weniger als etwa 6 Kohlenstoffatomen,
Glycoläther von niederen Alkoholen mit weniger als 4 Kohlenstoffatomen und niedere Alkanolamine. Zusätzlich
können Mineralöle oder fette öle mit den Schmiermitteln
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gemäss der Erfindung kombiniert werden, um die
Schmierfähigkeit einzustellen, und zwar in einer Weise, dass die Wasserlöslichkeit nicht verloren
geht, z.B. in einer Menge von bis zu etwa 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Beispielen näher erläutert. Wenn nicht anders angegeben, beziehen
sich alle Teile und Prozentsätze, Verhältnisse und dgl. auf das Gewicht.
In den nachstehenden Beispielen wurde die Wirkungsweise der Schmiermittelzusammensetzungen gemäss
der Erfindung und Vergleichsschmiermittelzusammensetzungen in folgender Weise untersucht.
(A) Heisswalzversuch
Es wurden Heisswalzversuche unter folgenden Bedingungen
durchgeführt:
Walzwerk: 2 Stopfenwalzwerk (high mill), c-ni-inml
Walzplatte: 99,7% Al, 56mt χ 135™χ 35
Plattentemperatur: 580 - 55O°C - 310 - 2600C
(Anfang » Ende)
Durchgangsschema: 56 -* 46->
37-> 26 -» 17 -* 10 -» 6mmt
(6 Durchgänge)
Lösungstemperatur: 600C
Walzgeschwindigkeit: 20 - 30 m/min Walzenoberflächenrauhheit: 1,0 - 1,5 Ai Hmax
Walzgeschwindigkeit: 20 - 30 m/min Walzenoberflächenrauhheit: 1,0 - 1,5 Ai Hmax
5098 19/096 7
Die Walzbelastung, die Werte der Streifenoberflächenrauhheit
und die Streifenoberflächenreflexionswerte
wurden gemessen. Das Auftreten des Versagens beim Biss und das Streifenoberflächenaussehen wurden gleichfalls
beobachtet.
(B) Kaltwalzversuch
Kaltwalzversuche wurden unter folgenden Bedinungen
durchgeführt:
Walzwerk: 2 Stopfenwalzwerk (high mill),
Walzblatt: 2S-0, 1,0mt X ^O™ χ
Verringerung: 30% Walzgeschwindigkeit: 10 m/min
Walzenoberflächenrauhheit: 1,0-1,5/1 Hmax
Der Reibungskoeffizient wurde unter Verwendung der Hill-Gleichung berechnet.
(C) Tiefziehversuch
Tiefziehversuche wurden unter folgenden Bedingungen
durchgeführt:
Presse: Trommelbecherformpresse (swift-cup-forming-
press)
Dorndurchmesser: y\ ,0 mm Werkzeuglochdurchmesser: ^A- mm
50 9 819/096
Dornnasenprofilradius: 3? 5
Werkzeugseingangprofilradius: 10 mm
ρ Rohlinghalterdruck: 6 kg/cm
Rohling: 100 - 120™^ χ 1,0™*, 2S-0
Zuggeschwindigkeit: 300 mm/min
Das Grenzziehverhältnis (LDR) wurde gemessen.
50981 9/0967
Tabelle I
Bestandteile ^ Beispiele
Bestandteile ^ Beispiele
_i 2 p_ __ ..2 _ Z iL· JL· IQ- ____ IiL 2JL ____ 11- ____ 12_ UL ISL -°
Wasserlösliches
nicht-ionisches ■
oberflächenaktives ■
Mittel (A)
TsO ! M5 k5 h? k3 k5 ^5 - - - - 10 45 k3 ^? 10 - - 50 -
öllösliches -^
nicht-ionisches ,
oberflächenaktives
Mittel CB) ; *
(g) 35 35 35 - - - 35 35 55 55 40 35 35 35 40 - - 15 -
CD
—
O
cc
co
-J
co
-J
Zusammensetzung
Tabelle I (Fortsetzung) Beispiele
Plating-out-Mittel
(C)
Phosphatester oder
Salz
3 L· _ 5 _6 7_ _3_ 9 ic_ -tL. LL- j-
OO (1) (m)
(η) (ο) (P)
Lösungsmittel und andere Lösungs·?·
mittel
JqJ (r) (s) Andere (t) (u) (v)
20 -
- 20 2Q
ZQ 20 <2Q ZO 50
- | - 2.0 | - | 15 | - | - | - | I ro ro I |
- | 20 | - | - | - | - | ||
- | - | - | - | 15" | - | - | |
2Ω | _ _ | — | — | — | - | ||
- |
ze
- 30 |
- | - | - | IC |
ro
-P- |
|
— _ | _ | 10 |
CJ)
co |
||||
- | - | 10 | - | - | - | - | |
- | - | - | 10 | - | IZ | - | |
- | - | JX | - | 10 | 1.0 | ||
- | - - | - | - | - | 7 | - | |
(a) Polyoxyäthylenglycoldiester der Säuren von Rapssamenöl
"R3COO(CnFLO) OCR1
Λ. /f Jl Λ
R ist die Alkylgruppe der Fettsäuren des Rapssamenöls, wie Eruka (q ^k q ) , Linolen r^ ^
und η ist 15 " "
(b) Polyoxyäthylenglyco !monoοley!ester und dgl.
a C -, „H r -,-
R ist Lf JJ und
η ist 10 (c) Polyoxyäthylenglycollauryläther
R5 ist C12H25" und
η ist 20
(d) Polyoxyäthylenglycollauryläther, der mit den Säuren
von Rapssamenöl verestert ist
R3 ist C125
Ί . R ist die Alkylgruppe der Säuren des Rapssamenöls,
wie vorstehend unter (a) und η ist 25
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(e) Polyoxyäthylenglycolkondensat von Ricinusöl
verestert mit ölsäure
CHnOCO(CH J9CH^CHCHpCH(CIiJ ,-ClI,
C.
C- (
t—l
i*~ S 9
OCC5H, 0) OC(CHJ-CH=CH(CH7)XHz
CHOCC (CH -,) ,XH=CHC H .,CH (CH-) «CH 7
0(C^H14O)0H(Or OC(CHp)7CH=CH(CH^)
CH pfJCO (CH2) ?CH=CHCHpCH (CH2) ^CH3
0(C2Ii^O)rH(or CX(CH2)7C]^C
ρ + q + r = 60
(f) Polyoxyäthylenglycolmonolaurylester
(f) Polyoxyäthylenglycolmonolaurylester
R ist C]J '■»^3""
m ist 2
m ist 2
(g) Polyoxyäthylenglycoldioleylester
•1
R ist ci7H33~ und
m ist 2
(h) Polyoxyäthylenglycollauryläther
5 0 9 8 19/0967
BAD ORIGINAL
RJ ist ■· ^rzt^f und
m ist 2
(i) Polyoxyäthylenglycololeylather, verestert mit den
Säuren von Sojabohenöl
R3 ist K3 is C16H33-
R ist die Alkylgruppe der Säuren des Sojabohenöls,
wie Linolen ,„ ^ «. ·>
und m ist 2 1^ ^0- 2
Polyoxyäthylenglycolkondensat von Ricinusöl,
verestert mit den Säuren von Rapssamenöl
CH-OCÖR1(C-H.O)^OCR1
CH0C0R1(C2H/0)tH-(or -OCH1')
(C1H1O) K (or -OCR1 )
1
R ist die Alkylgruppe der Ricinolsäure
R ist die Alkylgruppe der Ricinolsäure
R = Alkylgruppe der Säuren des Rapssamenöls, wie unter (a) angegeben, und
s + t + u = 10
(k) Mischungen der Triäthanolaminsalze von Mono- und Diphospatestern des Adducts von Polyoxyäthylenglycol
mit Oleylalkohol
5098 19/0967
BAD ORIGINAL
244631 3
O R6O(C2H^O)3 -P- OHN(C2H7OIl)
OHN(CgH1OH),
£ h 3
R60(( | W | 0 Il |
Wc | |
Il -P-(O I |
H4OH)3 | |||
ist | ci8 | OHN(C2 | ||
E6 | oder | (b - | und | |
a | )/2 - 4 | |||
»b | ||||
H33 | ||||
f C |
(1) Mischungen der Triäthanolaminsalze von Mono- und Diphosphatestern des Adducts von Polyoxyäthylenglycol
mit Nonylphenol
0 ii - p - OHJ. |
|
R6O(C Ji. 0)_ | OHN(CpH 0 Il - P - (OC i |
R6O(C^O)1, | OHN(C2H |
I(C?H^GH) | |
!*0lt)3 | |
CH5(CH^)8C6H -,
ΈΓ ist lind
a oder (b + c)/2 = 8
(m) Triphospatester des Adducts aus Polyoxyäthylenglycol
und OleylalkohoX
509819/0967
BAD ORIGINAL
R6 ist °lßH35 und
(d + e + f)/3 = 8
(η) Kaliumsalz der Säuren des Rapssamenöls R1CCOK
R ist die Alkylgruppe der Säuren des Rapssamenöls, wie unter (a) angegeben
(o) Dicyclohexylaminsalz der ölsäure
NH-CcK0(CH7), CH)·
1,CK7), H)„
(ρ) Triäthanolamin der ölsäure
(q.) Äthylenglycol
(r) Hexylenglycöl
(s) Butylcärbitol
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BAD ORIGINAL
- 28 (t) Schmalzöl
(u) Rapssamenöl (ν) Mineralöl
Eine wasserlösliche Schmiermittelzusammensetzung wurde
zubereitet, die die in Beispiel 1 der Tabelle I angegebenen Bestandteile enthielt. 5 Teile dieses
Schmiermittels wurden mit 95 Teilen Wasser verdünnt, wobei
sich eine transparente Lösung bildete. Die Lösung wurde bei einem Walzwerk als Aluminiumheiss- und
AluminiumkaltwaIzflüssigkeit untersucht. Die
erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle II angegeben. Dort sind zum Vergleich auch jene Ergebnisse, die
mit einer im Handel erhältlichen Heisswalzemulsion, mit im Handel erhältlichen Kaltwalz schmiermitteln
und mit Lösungen aus einem oder zwei der drei Komponenten, die gemäss der Erfindung verwendet werden,
erhalten wurden.
50981 9/0967
cn ο co
Heisswalzen Kaltwalzen
Schmiermittel
Gesamte Rauhheit Reflexion der ge-
Walzbeiast. d. gewalz- walzten Bahn (0Z
bei 6 Durch- ten Bahn Als ' Als
gangen (Hmax) Heiss- Anodi-
(t) (/-O gewalzt siert
5%-Lösung des
5%-Lösung von
(a) 5%-Lösung von
5%-Lösung von (b)+(l) (b) : (1)= 1 : "I
5%-Losung von (a) + (f) (a) : (f)* 1 :
5%-ige Enmlsion
Mineral-Seehund-Tranö1
Mineral-Seehund-Tran-Öl
Laury!alkohol
107 185
180 186
169 186
l.o 3.0
2Λ 1.9
1.3
2Λ
21.0 ,3.5
9.7 13.1
13.5 12.6
Biss Oberflä- Reibungsder chenaus- koeffizient
Walzen sehen d.
■anodi-
■anodi-
siertenBahn
ausgezeichnet-
starke
Aufnahme
Aufnahme
schlecht
" fleckige
Fehlstellen
häufiges Aufnahme
Versagen
Versagen
0.15
0.25
0.2$
0.13'
* nicht durchgeführt
Beispiele 2 bis 20
Es wurden wasserlösliche Schmiermitte!zusammensetzungen
hergestellt, die die Bestandteile enthalten, wie sie in den Beispielen der Tabelle I angegeben
sind. 5 Teile der Schmiermittel wurden mit 95 Teilen Wasser verdünnt, wobeisich in jedem Falle eine
transparente Lösung bildete. Die Lösungen wurden auf einem Walzwerk entweder als Aluminium-Heiss-
oder Aluminium-Kaltwalzflüssigkeit untersucht-Die
erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle III angegeben.
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CD CD CD
Ges. WaIz- | Rauhheit | Tabelle III | Als | Als, | Biss | Kaltwalzen | Ober- | Reibungs- | - | I | |
belastung | der gew. | Heisswalzen | Heiss- | Anodi- | der | Flächen | koef.fi- | C-15 | |||
.Schmier | bei 6 | Bahn | Reflexion der ge | gewalzt | siert | Walzen | aussehen | z ent | - | I | |
mittel | Durchgängen | (Hm ax) | walzten Bahn (%) | d. anodi- | |||||||
00 | ( /u) | 20.9 | 4.0 | sierten | - | ||||||
Beispiel | - | - | ■ Bahn ■■ | - | |||||||
170 | 2.1 | 18-7 | gut | ausgezeichnet | - | ||||||
- | - | 16.3 | 4.0 | - . | - | - | |||||
2 | 160 | Z.O | 21.3 | 4.7 | gut | ausgezeichnet, | ύ . 12 | ||||
Z | 178 | 1.6 | I9.9 | '5.0 | gut | ausgezeichnet | - | -P- | |||
17? | 1.9 | 18.Z | 3.6 | gut | ausgezeichnet | - | -C- cn |
||||
K | I8o | 1.7 | Zl.Z | 4.0 | gut | ausgezeichnet | - | GO | |||
6 | 180 | 1.9 | ZC. If. | 4.9 | gut | ausgezeichnet | - | ||||
7 | 171 | 1.7 | 21.8 | 5.8 | gut | ausgezeichnet | - | ||||
δ | 177 | 1.3 | 20.6 | '+.2 | gut | ausgezeichnet | - | ||||
9 | 173 | 1.9 | I9.7 | 3.9 | gut | ausgezeichnet | 0.1.2 | ||||
10 | 170 | 1.6 | 1-9-3 | 4.I | gut | ausgezeichnet | - | ||||
11 | 174 | 1.8 | 18.0 | 3-7 | gut | ausgezeichnet | G. Ll | ||||
12 | 176 | Z.0 | 20.7 | gut | ausgezeichnet | CM1. | |||||
13 | lßO | 2L.1 | - | - | gut | ausgezeichnet | |||||
l/f | 175 | 1.8 | 18.1 | 4.2. | gut | ausgezeichnet | |||||
15 | - | - | .20.7 | 5-β | ' _ | — | |||||
16 | 18t> | 2..O | 16.2- | .-3.8 | gut | ausgezeichnet | |||||
Xl | 16b | 1:8 | gut | ausgezeichnet | |||||||
18 | J.6if | I.4 | gut | ausgezeichnet | |||||||
19 | |||||||||||
ZC | |||||||||||
5%-ige Lösung der jeweiligen Schmiermitte!zusammensetzung in Wasser
2U6319
Zusätzlich wurde ein Tiefziehversuch mit der Schmiermittelzusammensetzung
des Beispiels 11(5 Gew.-%-ige Lösung),■ wie in Tabelle I angegeben, mit Maschinenöl
und Rapssamenöl durchgeführt. Die erhaltenen
Ergenisse sind in der nachstehenden Tabelle IV angegeben.
Tabelle IV
Schmiermittel LDR
Schmiermittel LDR
5%-ige Lösung von 2,12
Maschinenöl " 2,07 Rapssamenöl 2,10
In ähnlicher Weise wurde ein Tiefziehversuch mit der Schmiermittelzusammensetzung des Beispiels 19
(5 Gew.-%-ige "Lösung), wie in Tabelle I angegeben,
durchgeführt und ein Grenzziehverhältnis (LDR) von 2,14 erhalten.
Aus den vorstehenden Tabellen II, III und IV, die die Ergebnisse der Walz- und Tiefziehversuche mit
den wasserlöslichen Schmiermitteln gemäss der Erfindung zeigen, ist zusammen mit jenen Werten,
die mit einer üblichen Heisswalzemulsion, üblichen Kaltwalzölen und Lösungen, die ein oder zwei der
drei erfindungsgemäss angewandten Komponenten enthalten,
erhalten wurden.,ersichtlich, dass die wasserlöslichen
Schmiermittel gemäss der Erfindung alle besser als jedes
5 0 9 8 19/0 9 6 7
- 53 - ' . ■
der anderen Schmiermittel beim Heisswalzen sind,
wie dies durch die Walzbelastung, die Oberflächenrauhheit·
der gewalzten Bahnen, der Reflexion der gewalzten Bahn, dem Biss der Walzen und dem Oberflächenaussehen
der anodisierten Bahn ersichtlich ist. Ferner sind die wasserlöslichen Schmiermittel gemäss
der Erfindung alle besser, als übliche Kaltwalzöle oder Tiefziehöle in Bezug auf die Schmiereigenschaften,
wie dies durch den Reibungskoeffizient oder das Grenzziehverhältnis gezeigt wird. Es ist ferner wesentlich,
um eine ausgezeichnete Wirkung der Metallbearbeitung zu erhalten, dass alle drei Komponenten (A),
(B) und (C) bei den wasserlöslichen Schmiermitteln
gemäss der Erfindung verwendet werden müssen.
5098.19/0967
Claims (1)
- - 54 -Patentansprüche1. Schmiermittelzusammensetzung zui? Metallbearbeitung, dadurch gekenn 7, eichnet, dass sie (A) etwa 10 bis 60 Gew.-% einer wasserlöslichen, nicht ionischen, oberflächenaktiven Komponente aus wenigstens einer der Substanzen(a) einem Polyoxyalkylenglycolester einer Fettsäure der allgemeinen Formel (I)E1COO(R2O)nH (I)oder der allgemeinen Formel (II)R1COO(R2O)nOCE1 (II)(b) einem Polyoxyalkylenglykolether eines Fettalkohols der allgemeinen Formel (III)R5O(R2O)nH (III)(c) eines Polyoxyalkylenglycoläthers eines Fettalkohols, der mit einer Fettsäure verestert ist der allgemeinen Formel (IV)R5O(R2O)nOCR1 (IV)
oder(d) einem Polyoxyalkylenglycolkondensat eines Glycerids, das mit einer Fettsäure verestert ist der allgemeinen Formel (V)CH2OCOR1OCR2O) CCR1H-OCOR1O(R2O) ft'4 (V) 2509819/0967wobei R CO eine gesättigte oder ungesättigte Fettsäureacylgruppe mit etwa 12 bis 22 Kohlenstoffatomen,R eine Äthylengruppe,R^O einen gesättigten oder ungesättigten Fettalkoholrest mit etwa 12 bis 22 Kohlenstoffatomen,R ein Wasserstoffatom oder eine R GO-Gruppe, η eine ganze Zahl zwischen etwa 10 und 20, undp, q, r jeweils eine ganze Zahl, wobei die Summe von p,q und r zwischen etwa 25 undIl40 liegt, wenn ein oder beide R ein Wasserstoff atom sind und zwischen etwa 40 und 60,h. Λwenn R eine R CO-Gruppe ist, bedeuten,(B) etwa 10 bis 40 Gew.-% einer öllöslichen, nicht ionischen, oberflächenaktiven Komponente, aus wenigstens einer der Substanzen(a) einem Polyoxyalkylenglycolester einer Fettsäure der allgemeinen Formel (VI)ft COO(R5O) H (VTYoder der allgemeinen Formel (VII) 51COO(R5O)111OCR1 (VIJ.)(b) einem Polyoxyalkylenglycoläther eines Fettalkohols der allgemeinen Formel (VIII)K5O(A) mB (VIII)509819/09 67(c) einem Polyoxyalkylenglycolather eines mit einer Fettsäure veresterten Fettalkohols der allgemeinen Formel (IX)R5O(R5O)19OCR1 (IX)oder(d) einem Polyoxyalkylenglycolkondensat eines mit einer Fettsäure veresterten Glycerids der allgemeinen Formel (X)CH^OCOR1O(R5O)CH-OCOK1O(R5O)4V1 (X)CH2OCOR3O(R5O)nR^wobei R CO, R , R^O und R^ die vorstehend angegebene Bedeutung haben, B? eine Alkylengruppe mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen,m eine ganze Zahl zwischen etwa 1 und 5 und s, t und u jeweils eine ganze Zahl, und die Summe von s, t und u zwischen etwa 3 und 20 liegt, bedeuten, und(C) etwa 10 bis 50 Gew.-% einer anionischen oder nicht-ionischen, oberflächenaktiven Komponente aus wenigstens einer der Substanzen (a) einem Phosphatester und/oder einem Salz eines Phosphatesters mit dem Adduct eines Polyoxyalkylenglyco Is mit einem Alkohol oder einem Alkylphenol der allgemeinen Formel (XI)509819/0967Cp IiJTO(ITO)- - P - M (XI)a ιder allgemeinen Formel (XII)0
R6O(H2O), - P - (R2O) OR6 (XII)oder der allgemeinen Formel (XIII) 0C ο -Il ρ r- P - (ITO)OR0 (XIII)(R20)fOR6ρ
wobei R die vorstehend angegebene BedeutungR eine Alkylgruppe, eine Alkenylgruppe oder eine Alkarylgruppe mit etwa 12 bis 18 Kohlenstoffatomen,R ein Alkalxmetallatom, eine Alkylamingruppe oder eine Alkano1amingruppe, a eine ganze Zahl zwischen etwa 2 und 15j b und c jeweils eine ganze Zahl, wobei die Summe vonb und c.dividiert durch 2 zwischen etwa 2 und 15 liegt, und509819/0967c, d und e jeweils eine ganze Zahl, wobei die Summe von c, d und e dividiert durch 3 • zwischen etwa 3 und 10 liegt, bedeuten, oder (b) ein Alkalimetallsalz, Alkylaminsalz und/oder Alkanolaminsalz einer Fettsäure der allgemeinen Formel (XIV)R1COOM (XIV)in der R CO und M die oben angegebene Bedeutung haben, umfasst.Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass R'CO ein Säurerest der Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Arachinsäure, Behensäure, Linderinsäure, Myristoleinsäure, Palmitoleinsäure, ölsäure, Gadoleinsäure, Erukasäure, Linolensäure, Arachidonsäure, Ricinolsäure oder eine Mischung derselben oder eine Mischung der Fettsäurereste der Fettsäuren von Rapssamenöl, Sojabohnenöl, Reiskleieöl, Palmöl, Baumwollsamenöl, Erdnussöl, Sesamöl, Maisöl, Schmalzöl, Talgöl oder Tranöl ist.Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass R^ ein Alkoholrest von Laurylalkohol, Myristylalkohol, Palmitylalkohol, Stearylakohol, Arachidylalkohol, Behenylalkohol, Linderylakohol, Myristoleylalkohol, Palmitoleylalkohol, Oleylalkohol, Gadoleylalkohol, Erukylalkohol, linolenylälkohol, Arachidonylalkohol, Ricinolylalkohol oder eine Mischung derselben ist.50 9 819/09674-, Schmiermitte!zusammensetzung nach einem derAnsprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Alkyl- oder Alkenylgruppe E eine Lauryl-,Myristyl-, Palmityl-, Stearyl-, oder Oleylgruppe und die Alkarylgruppe R oder Dodeoy!phenyl sind.und die Alkarylgruppe R Nony!phenyl, Octy!phenyl5. Schmiermittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 "bis 4-, dadurch gekennzeichnet,dass R-^ eine Äthylengruppe ist.6. Schmiermittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5i dadurch ge kenn ζ e i chne t, dass die Zusammensetzung ferner bis zu etwa 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmiermittelzusammensfetzung, eines wasserlöslichen Lösungsmittels oder bis zu etwa 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmiermittelzusammensetzung, eines Mineralöls, eines fetten Öls oder einer Mischung derselben enthält.50 9819/0 96
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8281 | Inventor (new situation) |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |