DE2902380C2 - Verwendung von wäßrigen Lösungen von Alkanolaminsalzen von Polyoxyalkylenverbindungen als Schmiermittel - Google Patents
Verwendung von wäßrigen Lösungen von Alkanolaminsalzen von Polyoxyalkylenverbindungen als SchmiermittelInfo
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Description
(HO R1)* \
(HORz)-N-(R)1.
(HOR3).//
ist, in welcher R für Wasserstoff oder C|_, Alkyl steht,
R1, R2 und R3 jeweils für einen Cw Alkylenrest stehen, e eine Zahl mit einem Wert von 0,1 oder 2 ist, b.
c und d Zahlen jeweils mit einem Wert von 0 oder 1 sind mit der Bedingung, daß - wenn b, c und (/jeweils
1 sind - e einen Wert von 0 hat, als Schmiermittel zum Schmieren von Metallen.
2. Verwendung des flüssigen Mediums nach Anspruch 1, worin Rt, R2 und Rj jeweils für Äthylenreste stehen, b, c und d jeweils für 1 stehen und e
einen Wert von 0 hat, als Schmiermittel zum Schmieren von Metallen.
3. Verwendung des flüssigen Mediums nach Anspruch 1, worin R1 und R2 jeweils für Äthylenreste
stehen, b. c und e jeweils für 1 stehen und d einen Wert von 0 hat, als Schmiermittel zum Schmieren von
Metallen.
4. Verwendung des flüssigen Mediums nach Anspruch 1, worin R1 für einen Äthylenrest steht, b
einen Wert von 1 hat, e einen Wert von 2 hat und c und d jeweils 0 bedeuten, als Schmiermittel zum
Schmieren von Metallen.
5. Verwendung des flüssigen Mediums nach Anspruch 1, worin ζ einen Wert von 12 bis SOO hat,
als Schmiermittel zum Schmieren von Metallen.
6. Verwendung des flüssigen Mediums nach Anspruch 1, In welchem 8 bis 12,3% Acrylsäure auf
die Poly-(alkylenoxld)-verblndung aufgepfropft sind,
als Schmiermittel zum Schmieren von Metallen.
7. Verwendung des flüssigen Mediums nach Anspruch 1, enthaltend Lösung 0,1 bis 30 Gew,-^
Alkanolamlnsalz, als Schmiermittel zum Schmieren von Metallen.
In der Vergangenheit sind Fettsäuren ate Schmiermittel In der Metallbearbeitung zum Formen, Zurichten,
Schneiden und Schleifen von Metallen verwendet worden. Welter wurden sie als Schmiermittelzusätze verwendet. Diese Fettsauren mit einer oder mehreren Carboxylgruppen pro Molekül wurden aus tierischen, pflanzlichen
s und Mineralquellen hergeleitet. Diese Fettsäuren wurden per se In Säureform verwendet, sind jedoch auch oft mit
einer Base zu einer Seife neutralisiert worden. Übliche, zu diesem Zweck verwendete Basen umfassen Alkalimetallhydroxide und starke Amine. Diese Fettsäuren kön-
nen gesättigt, wie Stearinsäure oder Laurinsäure, oder
ungesättigt, wie Öl- oder Rizinusölsäure, sein. Geeignete
Seifen werden in Chemical Engineering, Bd. 61, Seite 142, Juni 1954, aufgeführt. Ursprünglich wurden
diese Fettsäureschmiermittel allein als Reibungsmodifi
zlerungsmlttel verwendet. Später wurden sie mit Wasser
verdünnt, und die erhaltenen, wäßrigen Schmiermittel lieferten gewöhnlich ein besseres Verhalten, verbesserte
Kühlung und waren billiger. Bei der Metallverarbeitung entsteht beim Formen, Zurichten, Schneiden oder Schlel
fen von Metall erhebliche Wärme, und das Interesse kon
zentrierte sich auf wäßrige Schmiermitte! urn höhere Geschwindigkeiten bei der maschinellen Verarbeitung
bei verminderten Kosten zu ermöglichen.
Die weitere Entwicklung bei der Verwendung von
Fettsäureschmiermitteln bestand in der Kombination der
Säure mit anderen Schmiermitteln. In wäßrigen Schmiermitteln wurden die Fettsäuren, gewöhnlich als Trläthanolaminselfe, mit Äthylen- oder Propylenoxldpolymerlsaten, wie Polyalkylenglykolen, kombiniert. Diese Kom-
binatlonen waren besonders geeignet bei der span- bzw. abfallosen Metallverformung oder -zurichtung und In
gewissem Maß bei Metallentfernungsvorgängen (Schneiden oder Schleifen), wo das flüssige Schmiermittel die
Metalloberflächen zweckmäßig getrennt hält. Eine gute
Schmierung erhält man, wenn das hohen Drucken zwischen zwei Oberflächen unterworfene Schmiermittel fortfährt, einen direkten Kontakt dieser Oberflächen zu vermelden. Daher ist die Fähigkeit, extreme Drucke zwischen Oberflächen auszuhalten, eine wichtige Überle-
gung bei der Metallverarbeitung.
Wasserlösliche Mischpolymerisate aus Äthylen- und Propylenoxld waren die zweckmäßigsten Koschmlermlttel mit Fettsäuren bei der Metallverarbeitung. Diese
Poly-(alkylen)-oxldpolymere wirken aufgrund Ihrer
Fähigkeit, Polymerisat auf den Oberflächen des zu schmierenden Metalls abzuscheiden, und zwar aufgrund
der umgekehrten LöslIchkeitseigenschaften dieser Polymerisate. Wärme und Druck am Punkt, wo die Schmierung erfordert wird, erhöhen die Temperatur der Lösung
ober den Wolklgkeltspunkt des Polymerisates. Wenn dahsr Polyalkylenglykolpolymere und Fettsäuren zusammen verwendet #verden, werden Filme mit wesentlich
verbesserten Schmier· und antlfunktlonellen Eigenschaften abgeschieden. Wäßrige Fettsäurelösungen allein erge-
ben diese Vorteile nicht.
Polyalkylenglykolpolymere sind auf zwei Welsen für
verbesserte, wäßrige, flleßbare Metallbearbeltungsmaterlallen mit Fettsäuren kombiniert worden. Beim ersten
Verfahren werden die Komponenten einfach mit den
μ Fettsäuren In Form eines Trläthanolamlnsalzes gemischt,
um eine verbesserte Wasserlösllchkelt zu ergeben. Im
zweiten Verfahren sind Poly-(alkylenoxld)-polymerlsate
mit einer Fettsäure durch Veresterung der endständigen Hydroxylgruppe des Polymerisates mit der Carboxyl
gruppe der Fettsäure kombiniert worden.
Trotz der Vorteile der bekannten Schmlermlttelkomblnatlonen aus Poly-(alkylenglykol)-polymerlsat und Fettsäure leiden diese an verschiedenen, entscheidenden
Nachteilen. Erstens sind alle Aminsalze von Fettsäuren
nicht stabil In härtet,. Wasser, Die Stabilität in hartem
Wasser ist aber eine wichtige Forderung, da das zum Verdünnen von Metallbearbeitungsflüssigkelten in der
Industrie verwendete Wasser meist hart ist und CaJclum- und/oder Magnesiumkationen In unterschiedlichen Mengen enthält. Obgleich anorganische Salze von Calcium
oder Magnesium In Wasser gewöhnlich löslich sind, Ist
dies bei organischen Salzen selten der Fall. Daher werden die als Aminseifen wasserlöslichen Carbonsäuresalze oft
aus hartem Wasser ausgefällt, da sie als Calcium- oder Magnesiumseife nicht löslich sind. Da die Vorteile bei
Schmierung und Korrosionsinhibierung von einer Kombination beider Materialien abhängen. Ist die Ausfällung
eines Materials unerwünscht.
Die zweite Einschränkung der oben beschriebenen Schmiermittel kombinationen Ist ihre Neigung zum übermäßigen Schäumen. Dies Ist ein ernstes Problem, da die
Alkanolaminseifen von Fettsäuren große Schaummengen bilden können, die, äsbesondere im weicheren Wasser,
nicht zusammenfallen. Diese Neigung zum Schäumen Ist ein Hauptnachteil, die die Verwendung von Chelatierungsmitteln zur Komplexbildung mit Calcium- und
Magnesiumionen verhindert, da ein Weichmachen des Wassers zur verbesserten Fettsäurestabilität oft zu einem
übermäßigen Schäumen führen kann.
Ein dritter Nachteil der oben beschriebenen Schmiermittelkombinationen 1st die Schwierigkeit Ihrer Herstellung ohne Verwendung eines neutralen Kolösungsmittels
zum Mischen der beiden Komponenten. Jede nur zur Erzielung einer homogenen Mischung zugefügte Komponente, die nicht zu einem verbesserten Verhalten beiträgt, erhöht selbstverständlich die Kosten eines Handelsproduktes. Daher 1st jede Veüminderung der Menge
an weiterhin zu verwendenden Kompe .enten äußerst wünschenswert.
Die vorliegende Erfindung soll nun die bestehenden
Nachteile vermeiden.
Der Gegenstand der Erfindung ist durch die obigen Ansprüche definiert.
ζ Ist In der obigen Formel vorzugsweise 12 bis 500.
Die zur Herstellung der Poly-(alkylenoxld)-verbindungen verwendeten Pfropfmischpolymerisate sind bekannt.
Sie werden gewöhnlich durch Umsetzung eines Alkylenoxide oder einer Alkylenoxldmlschung mit einem Alkohol hergestellt. Diese Alkohole können ein- oder mehrwertig sein und entsprechen der Formel R" (OH)e, wobei
R" und α die obige Bedeutung haben. Diese Alkohole
umfassen u. a. Methanol, Äthano1, Propanol, Butanol,
Äthylenglykol, Glycerin, den Monoäthyläther von Glycerin, den Dimethyläther von Glycerin, Sorbit, 1,2,6-Hexantriol und Trlmethylolpropan.
Die erfindungsgemäß verwendeten Poly-(oxyalkylen)-verblndungen haben vorzugsweise ein Molekulargewicht
(zahlenmäßiges, durchschnittliches Molekulargewicht) zwischen 400 bis 35 000, insbesondere zwischen 1500 und
4000.
Das Pfropfen der Acryl- oder Methacrylsäure auf die
Poly-(oxyalkylen)-verblndungen kann durch mit freien Radikalen Initiierte Polymerisationsreaktionen In
bekannter Welse unter Bildung eines Acryl- oder Methaerylsäuregehaltes von 3 bis 15 Gew.-96 des gesamten
Pfropfmischpolymerisates durchgeführt werden. Die Pfropfmischpolymerisate enthalten vorzugsweise 3 bis 8
Gew.-% mischpolymerlslerte Acryl- oder Methacrylsäurepfropfung.
Die Neutralisation der Pfropfmischpolymerisate mit
dem Alkanolamln erfolgt zweckmäßig durch Mischen
der Komponenten in einer üblichen Mischvorrichtung in
Anwesenheit oder Abwesenheit von Wasser. Es wird vorzugsweise ein Trfalkanolamto verwendet, jedoch sind
auch Mono- und Dialkanolamfne geeignet. Das bevors zugte Trialkanolamin ist Triäthanolamin, obgleich gegebenenfalls auch Trimethanolamtn, Methyldlätbanolamln,
Trlpropanolamin, Dfäthylmonopropanoiarain und Tributanolamin verwendet werden können. Geeignete Monoalkanolamine sind z. B. Monoäihanolamin, Monopropatiol-
amin, N-Methyläthanolamln, Ν,Ν-Dimethyläthanolamin
und Ν,Ν-Dläthyläthanolamln, Diaikanolamine umfassen
z. B. Diäthanoiamin, Dibutanolamin, N-Methyldläthano-
lamln und N-Äthyläthanolamin.
mert"ate In dem zur Metallschmierung verwendeten,
wäßrigen Medium Ist nicht besonders entscheidend. Gewöhnlich werden die besten Ergebnisse durch eine
wäßrige Lösung mit 0,1 bis 30 Gew.-S6 neutralisiertem Pfropfmischpolymerisat und 99,9 bis 45 Gew.-5B Wasser,
erzielt, wobei geeignete Prozentsätze anderer, in der Technik bekannter Materialien zum Modifizieren der
Korrosionsschutzeigenschaften des Mediums oder zur Erzielung anderer, erwünschter Metalleigenschaften
zugefügt werden können. Dabei können Zusätze, wie
Netzmittel, oberflächenaktive Mittel, Emulgatoren, Biozide, Färbemittel oder Maskierungshilfen, Parfüme,
Antischaummittel, Koscfemiermlttel, Dlspergierungsmittel, Korrosionsinhibitoren und andere Materialien verwendet werden können, ohne die funktioneilen erfin-
dungsgemäßen Eigenschaften zu beeinflussen.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung, ohne sie zu beschränken. Falls nicht
anders angegeben, sind alle Teile und Prozentangaben Gew.-Teile und Gew.-96. Die Versuche beschreiben u. a.
die Herstellung der verwendeten Alkanolaminsalze bzw. Vergleichsversuche.
indem man 640 g eines mit Butanol initiierten 50/50-(Gew.)-Äthylenoxld/Propylenoxid-Polyalkylenoxlds mit
einer Viskosität von 5100 SUS bei 37,50C und einem
Molekulargewicht von 4500, das 2,5 g Azobis-isobutyronitril enthielt, als Strom In einen Hals eines Dreihais-
Rundkolbens, der mit Rührer und Thermometer versehen war, zusammen mit einem Strom aus 30 g Acrylsäuremomomeren In den zweiten Hals des Kolbens innerhalb von 1,5 Stunden einführte, wobei der Kolben auf
einer Temperatur von f50°C gehalten wurde. Dann
wu/de die Reaktionsmasse 1 Stunde bei 15O0C nachgehärtet und anschließend In einen größeren Kolben übergeführt, wo sie mit einem Rotationsverdampfer bei
100° C und 11 mm eine Stunde zur Entfernung nicht
umgesetzter Ausgangsmaterialien erhitzt wurde. So
erhielt man ein Acrylsäure/Polyalkylenoxld-Pfropfmlschpolymerlsat mit einem Gehalt an polymerlslerter
Acrylsäurepropfung von 3,1 Gew.-% (Pfropfmischpolymerisat A).
Das obige Verfahren wurde wiederholt, wobei das
Acrylsäuremonomere In Mengen von 50 bzw. 80 g eingeführt wurde. So erhielt man Acrylsäure/Polyalkylenoxld-Pfropfmlschpolymerlsate mit 5,3 Gew.-96 (Pfropfmischpolymerisat B) bzw. 8,7 Gew.-96 (Pfropfmischpolymerisat
C) mischpolymerlslerter Pfropfung.
Dann wurden 15-g-Proben von Pfropfmlschpolymerlsat A, B und C in 15 g Wasser gelöst, die erhaltenen
Lösungen wurden mit 14,3 g, 16,5 g bzw. 24,2 g Triäthanolamin (einer Reinheit von 99%) neutralisiert, und die
erhaltenen homogenen Losungen harten einen pH-Wert
von 9,
Diese Beispiele zeigen, daß alle drei Trjäthanolamlnsalze leicht in Wasser löslich sind, was ein wichtiges Kriterium für ein Schmiermittel zur Metallverarbeitung Ist,
Versuche 4 bis 6
Als Modifikation der In Versuch I bis 3 gezeigten
Eigenschaften wurden Proben der Pfropfmischpolymerisate A, B und C mit Trläthanolamlnmengen neutralisiert,
die im Überschuß Ober die stöchiometrische Menge insgesamt
lagen, ohne die Anwesenheit von Wasser als Kolösungsmlttel gemischt· Verwendet wurden 33, 35
und 51 Teile Triäthanolamin pro 100 Teile Pfropfmischpolymerisat A, B und C. In jedem Fall erhielt man eine
klare, homogene Mischung mit einem pH-Wert von 8,5. Wurden dagegen 40 Teile Triethanolamin mit 8 Teilen
einer handelsüblichen dimeren Säure (hergestellt durch Erhitzen von Linolensäure, mit einer Säurezahl von 186
bis 194 g KOH pro g Säure und einer Verselfungszahl von 191 bis 199 g KOH pro g Säure) gemischt und 100
Teile des Polyalkylenoxide das zur Herstellung der in Versuch 1 bis 3 beschriebenen Pfropfmiscrvolymerlsate
verwendet wurde, gemischt, dann war das Produkt (Kontrolle B) schlelerig und trennte sich in zwei Schichten.
Wurden 35 g Triäthanolamin mit 100 g des Polyalkylenoxide
vermischt, das zur Herstellung der Pfropfmischpolymerisate verwendet wurde, dann war das Produkt
ebenfalls schleierig und trennte sich in zwei Schichten (Kontrolle A).
Die Homogenität der Alkanolamlnsalze Ist ein weiterer
Vorteil gegenüber gewissen bekannten, bei der Formulierung metallbearbeitender Präparate verwendeter Zusätze.
Die Verächäumungseigenschaften der drei in Versuch
1 bis 3 hergestellten Triäthanolamlnsalze wurde ausgewertet,
Indem man jeweils 1,5 g in 250 ecm deionisiertem Wasser löste, um jegliche Schaumneigung zu maximleren.
Weitere Lösungen wurden mit 1,5 g der In Versuch 4 bis 6 beschriebenen Kontrollpräparate A und B hergestellt.
Jede Lösung wurde in den Behälter mit außen ausgeklebter Skala eines WartngmIschers gegeben, um die
Schaumhöhe zu messen. Die Behälter wurden bedeckt und die Lösungen bei Rotorgeschwindigkeiten von etwa
12 000 bis 15 000 rpm gemischt. Das Mischen wurde nach einer Minute unterbrochen und die Schaumhöhe in
mm festgestellt. Dieses Verfahren wurde 3ma! wiederholt. Die erhaltenen Daten sind in Tabelle 1 zusammen
mit Beobachtungen über Schäumungsnelgung und Schaumeigenschaften aufgeführt, "ilese Daten zeigen,
daß das dimere Säuresalz den Schourr stabilisiert und
sein Zusammenfallen verhindert, was bei einem Metallbearbeitungschmiermittel unerwünscht ist. Es war daher
nicht zu erwarten, daß die neutralisierte Säurefunktionalitäten enthaltenden Salze von Versuch 1 bis 3 der Ausgangspolyalkylenoxld/Triäthanolamln-Mischung
vergleichbar war, indem der nach Rühren ihrer wäßrigen Lösungen gebildete Schaum nicht stabilisiert war und
schnell zusammenfiel.
Tabelie 1
Schaumvergleich in einem | Waringmischer | Kontrolle B | Versuch 7 | Versuch 8 | Versuch 9 |
Kontrolle A | |||||
Schaumhöhe ii> mm, | 75 | 75 | 80 | 70 | |
1 min | 75 | 58 | 57 | 50 | 50 |
2 min | 37 | 55 | 37 | 34 | 32 |
3 min | 22 | 52 | 32 | 21 | 28 |
4 min | 16 | mäßig | mäßig | mäßig | mäßig |
Schäumungsnelgung | mäßig | stabil | fällt | fällt | fällt |
Schaumeigenschaften | Fällt | zusammen | zusammen | zusammen | |
zusammen | SelSDlel | 1 bis 3 | |||
Versuch 10 bis 12 | |||||
Es wurde ein synthetisches hartes Wasser mit einer Härte von 500 ppm, ausgedrückt als Calclumcarbonat,
durch Lösen von 0,492 g Magnesiumsulfathydrat (MgSO4 ■ 7H2O) und 0,379 g Calciumchlorid (CaCI2), mit
delonlslertem Wasser auf 11 verdünnt, hergestellt.
Die In Versuch 4 bis 6 hergestellten Triäthanolamlnsalze
wurden In diesem Wasser zu l*lgen Lösungen (Gew./Vol.) gelöst. Man erhielt klare, homogene Lösungen,
Ein ähnliches Ergebnis erzielte man mit dem Kontrollpolyalkylenoxid
A. Die Kontrolle B lieferte jedoch eine schleierige Lösung mit anschließender Ausfällung
der dimeren Säureselfe. Aufgrund dieses Phänomens war
es wiederum unerwartet, daß die Produkte gemäß Versuch 4 bis 6 klare homogene Lösungen lieferten, was eine
weitere Forderung an ein handelsübliches Metallbearbeitungspräparat
Ist.
Die Auswertung der ·η den Versuchen 4 bis 6 hergestellten
Triäthanolamlnsalze erfolgte In einem »Falex Extreme Pressure Lubrication Tester«. In dieser Vorrichtung
wird eine rotierende Nadel zwischen zwei V-Blöcke
aus Stahl gepreßt, wobei Nadel und Blöcke in das zu testende Schmiermittel getaucht sind. Die auf die Blöcke
ausgeübte Kraft wird als Backenbelastung gemessen.
Beim Extremdrucidest wird die Backenbelastung allmählich
und kontinuierlich erhöht, bis der Druck so Intensiv
Ist, daß ein momentanes »Verschweißen« zwischen der
rotierenden Nadel und den V-Blöcken eintritt, das den Test beendet. Die Rotation der Nadel auf den V-Blöcken
ergibt eine Abnutzung oder Narbe, deren Größe mit einem kalibrierten Vergrößerungsglas gemessen werden
kann. Die Anordnung Ist so, daß die gesamte, durch die
Backen ausgeübte Kraft vollständig über dieses Gebiet
verteilt. Daher kann die hydrodynamische Filmstärke des Schmiermittels durch Dividieren der Kraft durch das
Narbengebiet berechnet werden.
Die Schmiermittel wurden als I Gew.-*ige wäßrige
Lösungen getestet. Im Falextest wurde eine 5 Minuten lange Anlaufzelt bei 226,8 kg und die anschließende kontinuierliche
Belastung bis zum Versagen angewendet.
Die Daten In Tabelle 2 zeigen, daß Eigenschaften des
Poly(alkylenoxlds) (Kontrolle A) bei extremen Druck überhaupt nicht getestet wenden konnten. Das Versagen
erfolgte bei der niedrigst möglichen Backenbelastung und
während der Anlaufperlode. Die Fllmfestlgkelt von 59.7 N/mm2 war extrem niedrig. Kontrolle B, die Kombination
aus gleichen Teilen an trläthanolamlnneutrallsierter dlmerer Säure und Polyalkylenoxld war der Kontrolle
A bezüglich Eigenschaften bei extremem Druck deutlich überlegen, was sich durch die volle Backenbelastung von
2041 kg ohne Verschweißen oder Greifen der Nadel-Tabelle 2
blöcke zeigte. Die Narbenbildung war verringert und die
Filmfestigkeit lag über 686 N/mm2. Die trläthanolamlnneutrallslerte dimere Säure zeigte diese guten Eigenschaften
bei extremen Drucken Jedoch nicht aus einer l%lgen wäßrigen Lösung. Außerdem Ist die Kontrolle B nicht
befriedigend, da sie sich, wie gezeigt. In Abwesenheit
von Wasser oder anderer, gegenseitiger Kolösungsmlttei In zwei Schichten trennt.
Die Beispiele 1 bis 3 zeigen die Trläthanolamlnsalze
Die Beispiele 1 bis 3 zeigen die Trläthanolamlnsalze
ίο der In Versuch 4 bis 6 hergestellten Pfropfmischpolymerisate
mit ausgezeichneten Eigenschaften bei extremem Druck In allen drei Messungen. Wie In den vorhergehenden
Beispielen gezeigt, haben diese Salze auch tile notwendige Verträglichkeit, die verringerten Verschäu-
|5 mungselgenschaften und Stabilität In hartem Wasser, die
für ein handelsübliches, wasserlösliches Metallbearbeltungsschmlermlttel
gefordert wird.
Vergleich der Schmierung durch Falex Extreme Pressure Lubrication Tester
Kontrolle Beispiel
A B 1 2
maximale
Backenbelastung
vor Versagen: kg
Backenbelastung
vor Versagen: kg
Narbenbreite; mm
Filmfestigkeit des
Schmiermittels bei
Versagen; N/mm2
Filmfestigkeit des
Schmiermittels bei
Versagen; N/mm2
< 227
2,06
1769 1905 1860
1,24 1,93
1,6
<59,7 497
647
1,5
674
In dieser Welse wurde die 80/20-Mischung aus Monoäthanolaminborat/Pfropfmiscnpoiymerisatsaiz
von Versuch 6 als 2%ige wäfJrige Lösung ausgewertet. Wie In
Tabelle 3 gezeigt, erlaubt diese Formulierung die Belastung
im Falex-Tester bis zum Maximum ohne ein Versagen.
Beispiele 4 bis 6
Tabelle 3 | Monoäthanolaminborat/ | verstrichene | Drehkraft; m/kg |
Falex-Test des | Pfropfmischpol> mensatsalzes | Zei ;n see | |
Belastung: kg | 60 | 7,4 | |
90 | 8,1 | ||
113,4 | 120 | 9.4 | |
227 | 150 | 12,1 | |
340 | 180 | 12,8 | |
454 | 210 | 13,4 | |
567 | 246 | 15,5 | |
680 | 270 | 17.5 | |
794 | 300 | 21,5 | |
907 | 330 | 23.5 | |
1021 | 360 | 25,5 | |
1134 | 390 | 28,9 | |
1248 | 420 | 30,2 | |
1361 | 450 | 30,2 | |
1475 | 480 | 30.9 | |
1588 | 510 | 32.3 | |
1702 | 540 | 32.9 | |
1814 | 570 | 34,3 (Test beendet | |
1929 | ohne »Verschweißen«) | ||
204! | |||
Neben den oben erläuterten Kriterien ist es für ein Schmiermittel auch günstig, wenn es mit Monoäthanolaminborat,
einem In der US-PS 39 69 236 beschriebenen Korrosionsinhibitor, verträglich ist. Das Mischen einer
Mischung aus V3 Monoäthanolamin und V3 Borsäure
mit den Pfropfmischpolymerisaten A, B und C In einem Verhältnis von 80/20 ergab eine Lösung der Monoäthanolamlnsalze
dieser Mischpolymerisate mit überschüssigem Monoäthanolaminborat. Die Lösung aus Pfropfmlschpolymerlsat
A war schleierig und brauchte beim Stehen einen Tag, um sich In zwei Schichten zu trennen.
Die Lösung aus Pfropfmlschpolymerlsat B war leicht
schleierig und benötigte zur Trennung 6 bis 22 Tage. Die
Lösung aus Pfropfmischpolymerisat C war klar und unbegrenzt homogen. Wurde die Lösung aus Pfropfmischpolymerisat
C mit ausreichend hartem Wasser (500 ppm CaCO3) auf eine Konzentration von 6% verdünnt,
dann war die erhaltene Lösung zwar etwas schlelerlg,
zeigte jedoch nach 85täglgem Stehen keine Ausfällung. Weiter zeigte diese Lösung auch eine gute Beständigkeit
gegen Schäumen beim Rühren im Warlngmischertest gemäß Versuch 2. Die Schaumhöhen waren nach Rühren
im 1-min-Abstand 65 mm, 45 mm, 32 mm, 22 mm und 16 mm. Im Gegensatz dazu zeigte eine Mischung aus
66% Monoäthanolaminborat, 12« Rizinusölsäure und 22% einer mit Butanoi Initiierten 50/50-Polyäthylenoxld/Propylenoxid-Mlschung
mit einer Viskosität von 2000 SUS bei 33,5° C (Kontrolle C) während derselben
Abstände Schaumhöhen von 100 mm, 90+mm, 90 mm, 85+ mm und 85+ mm; sie fällt in hartem Wasser aus und
trennt sich beim Stehen schnell.
Die Schmiereigenschaften der Monoäthanolamin-Borat-Schmlermlttdmlschungen
wurden Im oben beschriebenen Falex Extremdrucktester verglichen. Testkonzentration
war 2,0% In Wasser. Das Verfahren zum Anlegen der Belastung war von demjenigen in den BeI-splelet;
■ bis 3 verschieden. Nadeln und Blocke wurden
1 Minute bei 113,4 kg eingefahren, dann erfolgte eine
weitere absatzweise Belastung von 113,4 kg in Abständen von 30 Sekunden. Die zum Rotleren der Nf.ciel zwischen
den V-Blöcken notwendige Drehkraft wurde bei jeder absatzweisen Belastung festgestellt. Der Test wurde fortgesetzt,
bis ein Blockleren von Nadel und Blöcken
erfolgte, oder bis die maximale Belastung des Falex-Testers
von 2041 kg erreicht war.
Beispiele 8 bis 10
to
15
10
Beispiele Il bis 17
Weitere Proben von Acrylsäurepfropfpolymerlsaten wurden wie In Versuch 1 bis 3, jedoch mit lert.-Butylperbenzoat
als freiem Radlkallnltlator anstelle von Azobis-Isobutyronltrll hergestellt. Fünf Acrylsäurekonzentratlonen
wurden auf ein mit Butanol Initiiertes 50/50-Äthylenoxld/Propylenoxld-Polyalkylenoxid
mit einer Viskosität von 5100 SUS bei 37,50C aufgepfropft. Die jeweils
erhaltenen Pfropfmischpolymerisate enthielten 5, 8, 10, 12,5 bzw. mischpolymerisate Acrylsäurepfropfung. Es
wurde eine weitere Probe aus einem mit Butanol initiierten
50/50-Äthylenoxld/Propylenoxld-Polyalkylenoxld
mit einer Viskosität von 660 SUS bei 37,5° C. hergestellt,
in welches 5% Acrylsäure pfropfnilschpolymerlslert wurden.
Alle aus dem Polyalkylenoxld mit 5100 SUS Viskosität
hergestellten Pfropfmischpolymerisate waren vollständig In Trläthanolamln löslich oder In diesem dlsper-
DIc Wirkung auf die Eisenkern, rslori der Pfropfmisch- glerbsr und bildeten nur ein? Phs?p
polymerlsatsalze wurde durch Verdünnung der Pfropfmlschpolymerlsat-C-Lösung
(hergestellt In Beispiel 12) mit hartem Wasser (500 ppm CaCO3) bestimmt. Die 60-,
80- und 121 fache Verdünnung dieser Lösung lieferte
Lösungen, die 1,33%, 1,0% bzw. 0,66% der ursprünglichen
Pfropfmlschpolymerlsat-C-Lösung enthielten. 6 g frische
Maschinenspäne aus einem Gußelsenstab wurden jeweils In den drei wäßrigen Lösungen 1 Minute aufgeschlämmt
und die überschüssige Flüssigkeit dann dekantiert. Die benetzten Späne wurden über eine runde Fläche von
5 cm Durchmesser ausgebreitet und über Nacht bei 18 bis 21 C und einer relativen Feuchtigkeit von 55 bis 65%
trocknen gelassen. Danach wurden die Späne visuell untersucht und subjektiv von 0 bis 10 auf Rostbildung
bewertet, wobei 0 keinen Rost und 10 das vollständige Verrosten, d. h. das Fehlen eines Korrosionsschutzes,
bedeutete. Wie In Tabelle 4 gezeigt, war bei allen Konzentrationen
die Mischung aus Monoäthanolamlnborat/PfropfmlschpoIymerisat-C-Salz
wirksam und den auf dieselbe Konzentration verdünnten Lösungen aus Monoäthanolamln-borat
allein (Kontrolle D) überlegen.
Tubelle 4
Korrosionsbeständigkeit bei Gußeisen
Konzentration Monoäthanolamin- Monoäthanolaminin Wasser: % borat (Kontrolle D) borat/Propfmischpo-
lymerisat-C-Lösung
50
1.33 | 2 + | 1 + |
1,00 | 4 + | 2 |
0,66 | 8 + | 4 + |
Pfrnnfml« h-
polymerlsat aus dem 660 SUS Polyalkylenoxld war oberhalb etwa 12 Teilen Mischpolymerisat pro 100 Teilen Trläthanolamln
nicht dlspergierbar. Dies Hegt jedoch Innerhalb des Bereiches geeigneter, handelsüblicher Schmiermittel.
Wenn diese Pfropfmischpolymerisate In Mol-Verhältnissen
von 1 : 1 und 2 : 1 mit Monoäthanolamlnborat gemischt wurden, dann erwiesen sich die 8, 10, 12,5 und
15% Acrylsäure enthaltenden Mischpolymerisate In beiden Verhältnissen als homogen. Die beiden 5% Acrylsäure
enthaltenden Mischpolymerisate waren nicht homogen, können jedoch durch Zugabe einer geringen
Menge eines Kolösungsmlttels homogen gemacht werden.
Die Verschäumungsnelgung dieser Mischpolymerisate, die mit überschüssigem Trläthanolamln neutralisiert
waren, war jeweils gering, und Ihre Stabilität in hartem
Wasser (500 ppm CaCO3) für 6%lge Lösungen war nach 3 Wochen ausgezeichnet.
Aus den obigen Versuchen geht hervor, daß bei der Verwendung von Polyoxyalkylenverblndungen, die keine
Reste von Acryl- oder Methacrylsäure enthalten wie die
erfindungsgemäß zu verwendenden Polyoxyalkylenverblndungen, der Zusatz von organischen Basen keine
Metallschmiermittel liefert, die die gleichen guten Eigenschaften
zeigen wie die erfindungsgemäß zu verwendenden Mittel. Auch die Verwendung von Alkanolaminsalzen
von gesättigten und ungesättigten Fettsäuren zusammen mit Polyoxyalkylenglykolen ohne Acryl- oder Methacrylsäureresten
liefert keine guten Werte bei der Metallschmierung.
Claims (1)
1. Verwendung eines flüssigen, Im wesentlichen
aus Wasser bestehenden Mediums, In welchem ein Alkanolamlnsalz einer Poly-(oxyalkylen)-verblndung
der allgemeinen Formel:
worin R" für einen von allphatlscher Ungesättigtheit
freien Kohlenwasserstoffrest mit einer Wertigkeit von α steht, α eine Zahl mit einem Wert von 1 bis 4 ist, R'
einen einwertigen, von allphatlscher Ungesättigtheit freien Kohlenwasserstoffrest oder ein Wasserstoffatom
oder einen von allphatlscher Ungesättigtheit freien Acylrest bedeutet, η einen Wert von 2 bis 4 hat und ζ
für eine Zahl mit einem Wert von 8 bis 800 steht,
gelöst ist, wobei die Poly-(oxyalkylen)-verbindung 3
bis 15 Gew.-% Acryl- oder Methacrylsäure, bezogen auf das Gesamtgewicht des erhaltenen Pfropfmlschpolvrnerisaies, aufgepfropft enthält und das Salz das
Neutrallsatlonsprodukt eines Pfropfmischpolymerisates und eines Alkanolamine der allgemeinen Formel:
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