DE2909699A1 - Fluessigkeit zur verwendung als hydraulikfluessigkeit und bei der spanabhebenden metallbearbeitung - Google Patents

Fluessigkeit zur verwendung als hydraulikfluessigkeit und bei der spanabhebenden metallbearbeitung

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Description

- 5 - H 123/3
Flüssigkeit zur Verwendung als Hydraulikflüssigkeit und bei der spanabhebenden Metallbearbeitung
Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeit zur Verwendung als Hydraulikflüssigkeit und bei der spanabhebenden Metallbearbeitung, d. h. eine Doppelzweck-Flüssigkeit, insbesondere bei Anwendungen, bei welchen eine Leckage von Hydraulikflüssigkeit bei hydraulisch betriebenen und für Zwecke der spanabhebenden Metallbearbeitung vorgesehenen Maschinen nicht zugelassen werden kann.
Maschinen für die spanabhebende bzw. spangebende Metallbearbeitung werden größtenteils hydraulisch betrieben. Die bei solchen Maschinen verwendeten Flüssigkeiten für die spanabgebende Metallbearbeitung bzw. Schneidflüssigkeiten sind im allgemeinen Flüssigkeiten auf Wasserbasis zur Steuerung der Temperatur und gleichzeitiger Herbeiführung eines angemessenen Schmierens. Die bei Maschinen zur spanabhebenden Metallverarbeitung verwendeten Hydrauliköle bzw. Hydraulikflüssigkeiten waren mit wenigen Ausnahmen nicht mit Flüssigkeiten zur spanabhebenden Metallbearbeitung auf Wasserbasis verträglich, so daß eine Leckage von Hydraulikölen in die Schneidflüssigkeiten eine verminderte Leistungsfähigkeit solcher Schneidflüssigkeiten ergab, was zu einem Produktions ausfall als Folge einer vorzeitigen Beseitigung der Schneidflüssigkeiten führte. Es besteht daher eine Notwendigkeit für Hydraulikflüssigkeiten, welche in Maschinen zur spanabhebenden Metallverarbeitung verwendet werden können und welche, falls sie in die bei solchen Maschinen verwendeten wäßrigen Schneidflüssigkeiten als Folge eines Lecks eindringen, die Leistungsfähigkeit solcher Schneidflüssigkeiten nicht stören.
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Zur Lösung dieser Aufgabe dient die erfindungsgemäße, synthetische Doppelzweckflüssigkeit zur Verwendung als Hydraulikflüssigkeit und bei spanabhebenden Metallbearbeitungen, wobei die erfindungsgemäße Flüssigkeit Probleme einer Verunreinigung der Schneidflüssigkeit, wie sie zuvor angegeben wurden, vermeidet. Die erfindungsgemäße Flüssigkeit kann als Hydraulikflüssigkeit entweder pur, d. h. unverdünnt, oder mit Wasser verdünnt eingesetzt werden, was von dem besonderen Hydrauliksystem und insbesondere den Hydraulikpumpen, mit denen sie zusammen verwendet werden soll, abhängig ist. Weiterhin ist die Tatsache noch von besonderer Bedeutung, daß die erfindungsgemäße Doppelzweckflüssigkeit bei Maschinen zur spanabhebenden Metallbearbeitung verwendet werden kann, bei denen bislang eine Verunreinigung der Schneidflüssigkeit oder der Flüssigkeit zur spanabhebenden Bearbeitung durch die Hydraulikflüssigkeit nicht toleriert werden konnte. Die neue, erfindungsgemäße Doppelzweckflüssigkeit kann vorteilhafterweise mit Wasser in einer großen Anzahl von Verhältnissen zusammengegeben werden, um wirksame Kühlmittel oder Schneidflüssigkeiten für Metalle herzustellen. Aber sogar bei der Verwendung als Hydraulikflüssigkeit in reinem, d. h. unverdünntem Zustand, in Maschinen zur spanabhebenden Metallbearbeitung ergeben sich, falls die Flüssigkeit in die Schneidflüssigkeit auf Wasserbasis als Folge eines Lecks eintritt, keine negativen Effekte. Auf diese Weise wird durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Doppelzweckflüssigkeit eine vorzeitige Beseitigung der Kühlflüssigkeit, in welche sie als Folge eines Lecks austreten könnte, vermieden, was beträchtliche technische und wirtschaftliche Vorteile bedeutet.
Die erfindungsgemäße Doppelzweckflüssigkeit umfaßt in Kombination ein Alkylenglykol, ein Alkanolamin, gegebenenfalls Borsäure und ein phosphatmodifiziertes Kondensationsprodukt einer Fettsäure und eines Dialkano!amins.
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Die Alkylenglykolkomponente der Doppelzweekflüssigkeit kann Mono- und Polyalkylenglykole tunfassen, welche beide wasserlöslich sind und der Flüssigkeit die gewünschte Viskosität erteilen. Das Alkylenglykol erteilt der Flüssigkeit auch die erforderliche Schmierfähigkeit, und zwar sowohl bei der Verwendung als Hydraulikflüssigkeit als auch als Schneidflussigkeit. Zusätzlich "bleibt, falls es in einer Schneidflüssigkeit auf Wasserbasis vorliegt, beim Abdampfen des Wassers auf dem Metallwerkstück ein nicht-klebriger Rückstand, der leicht entfernt werden kann.
Die in der Doppelzweckflüssigkeit verwendeten Monoalkylenglykole besitzen die folgende Formell
HO(CnH2n)OH,
worin η eine ganze Zahl von 2 bis 6 bedeutet. Die Monoalkylenglykole umfassen daher Äthylen-, Propylen-, Butylen-, Pentylen- und Hexylenglykol. Die Polyglykole sind wasserlösliche Pölyoxyalkylenglykole wie Polyäthylen- und Polypropylenglykole, sowie auch Poly-(oxyäthylen-oxy-1,2-propylen)-glykole. Ein bevorzugtes Polyglykol ist Diäthylenglykol.
Die Alkylenglykolkomponente der Doppelzweckflüssigkeit macht im allgemeinen von etwa 50 his etwa 70 % des Gesamtgewichtes der Flüssigkeit aus, wobei bevorzugte Mengen dieser !Komponente im Bereich von etwa 63 bis 69 % liegen. Die zweite Komponente der Doppelzweckflüssigkeit ist ein Alkanolamin der allgemeinen Formel;
worin R ein Alkylenrest mit 2 bis 3 Kohlenstoffatomen ist und χ = 1, 2 oder 3 bedeutet. So kann R beispielsweise Äthylen, Propylen oder Isopropylen bedeuten. Spezifische Beispiele von Alkanolaminen, welche gemäß der Erfindung verwendet werden
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können, sind: Monoäthanolamin, Diäthanolamin, Triäthanolamin, Gemische von Mono-, Di- und Triäthanolamin, Monopropanolamin, Dipropanolamin, Tripropanolamin und Gemische dieser Propanolamine, Mono-, Di- und Triisopropanolamiiund Gemische solcher Isopropanolamine. Ein bevorzugtes Alkanolamin ist Diäthanolamin.
Die Alkanolaminkomponente der Doppelzweckflüssigkeit sollte in einer Menge von etwa 10 "bis etwa 25 %, bezogen auf das Gewicht der Gesamtflüsßigkeit, vorhanden sein. Vorzugsweise enthält das Fluid in der Größenordnung von 15 bis 20 % an Alkanolamin. Wenn eines der zuvor beschriebenen Alkanolamine oder ein Gemisch hiervon in solchen Mengen vorliegt, erteilt es der Flüssigkeit die gewünschte Alkalität zur Herabsetzung der Korrosion von Metallteilen in dem Hydrauliksystem. Zusätzlich können einige der Alkanolamine mit der gegebenenfalls vorliegenden dritten Komponente der Flüssigkeit, nämlich der Borsäure, reagieren, wodurch dem Fluid biocide Eigenschaften erteilt werden. Dies ist zur Kontrolle der Anzahl der Bakterien der wäßrigen Hydraulikflüssigkeit und Schneidflüssigkeit, welche mit Hilfe der erfindungsgemäßen .Doppelzweckflüssigkeit hergestellt wurde, wesentlich, da Bakterien im allgemeinen in dem zur Herstellung solcher wäßrigen Flüssigkeiten verwendeten Wasser vorhanden sind.
Wie bereits zuvor angegeben, ist die dritte Komponente der Doppelzweckflüssigkeit Borsäure, welche im allgemeinen in einer Menge bis. zu 10 % und vorzugsweise bis zu etwa 6 %, bezogen auf das Gewicht der Flüssigkeit, vorliegen kann. Falls dieser Bestandteil vorliegt, macht er im allgemeinen etwa 2 bis 5 % der Flüssigkeit aus.
Die vierte Komponente der neuen Doppelzweckflüssigkeit ist ein phosphatmodifiziertes Kondensationsprodukt einer Fettsäure und eines Dialkano!amins. Ein solches Kondensationsprodukt verbessert die Eigenschaften der Doppelzweckflüssigkeit
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hinsichtlich. Schmierfähigkeit und Verschleißverhinderung, während gleichzeitig die Eigenschaften "bei extremem Druck verbessert werden. Ein solches Kondensationsprodukt kann hergestellt werden, indem etwa 1 mol der Fettsäure mit etwa 1,5 mol Dialkanolamin in Anwesenheit einer kleinen Menge, z. B. etwa 0,03 mol, an Phosphorsäure bei Temperaturen in der Größenordnung von 150 °C bis 160 0C unter Entfernung des Kondensationswassers umgesetzt werden. Wenn der Gehalt an freier Fettsäure in den Bereich von etwa 5»8 % oder weniger abgefallen ist, gemessen als Ölsäure, wird die Reaktion abgestoppt. Das auf diese Weise hergestellte Kondensationsprodukt sollte eine Gesamtalkalinität von etwa 10 Gew.-%, angegeben als KOH, besitzen.
Aufgrund der Herstellungsmethode könnte angenommen werden, daß das Kondensationsprodukt ein einfaches Gemisch von Fettsäure-Diäthanolamid mit überschüssigem Diäthanolamin ist, wobei ein Teil hiervon oder beide Produkte mit der Phosphorsäure in Reaktion getreten sind. Jedoch verhält sich ein Gemisch der beiden erstgenannten Komponenten nicht wie ein solches Kondensationsprodukt.
Die bei der Herstellung der Kondensationsprodukte verwendeten Fettsäuren sollten im allgemeinen 12 bis 18 Kohlenstoffatome enthalten, und es kann sich um gesättigte oder ungesättigte Fettsäuren oder Gemische von beiden handeln. Daher umfassen für die Herstellung der Kondensationsprodukte geeignete Fettsäuren Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure und ölsäure. Ein bevorzugter Fettsäurereaktionsteilnehmer ist ein Gemisch von Stearinsäure und ölsäure.
Dialkanolamine, welche sich bei der Herstellung der Kondensationsprodukte brauchbar sind, besitzen die folgende allgemeine Formel:
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worin η « 2 oder 3 bedeutet. Ein besonders bevorzugter Dialkanolamin ist Diäthanolamin, obwohl auch andere geeignete Dialkanolamine, aus welchen die Kondensationsprodukte hergestellt werden können, Dipropanolamin und Diisopropanolamin umfassen.
Die Komponente der Doppelzweckflüssigkeit, welche ein phosphatmodifiziertes Kondensationsprodukt einer Fettsäure und eines Dialkanolamins umfaßt, sollte etwa 2 bis etwa 25 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtflüssigkeit, ausmachen. Bevorzugte Mengen an Kondensationsprodukt liegen im allgemeinen im Bereich von etwa 12 bis 18 %.
Zusätzlich zu den zuvor genannten vier Bestandteilen der erfindungsgemäßen Doppelzweckflüssigkeit können ebenfalls noch in geringeren Mengen anderer Materialien vorliegen, welche der Flüssigkeit weitere erwünschte Eigenschaften erteilen.
Beispielsweise kann die Flüssigkeit von etwa 0,1 bis etwa 1 Gew.-% einer Substanz enthalten, welche Teilen aus Nichteisenmetallen wie Teilen aus Messing, Bronze usw. des Hydrauliksystems einen Korrosionsschutz erteilen. Typische Vertreter solcher Korrosionsinhibitoren sind Benzotriazol, Tolyltriazol und Natriummercaptobenzothiazol (Natrium-MBT), wobei die erstgenannte Substanz ein bevorzugter Inhibitor dieses Typs ist. Vorzugsweise liegt ein solcher Inhibitor in einer Menge von etwa 0,1 bis 1,0 % der Gesamtzusammensetzung vor.
Es wurde gefunden, daß durch Zugabe von geringeren Mengen, z. B. von etwa 0,1 bis 1 Gew.-% und vorzugsweise von etwa 0,2 bis 0,6 %, von Monoalkyläthern von Polyoxyalkylenglykolen zu der Doppelzweckflüssigkeit die Abnutzung bzw. der Verschleiß von Hydraulikpumpenteilen in dem Hydrauliksystem, in welchem eine solche Flüssigkeit verwendet wird, in beträchtlichem Maße herabgesetzt werden kann. Augenscheinlich versehen solche
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Materialien die Pumpenteile mit einem Gleitmittelfilm, wodurch die Lebensdauer der Pumpenteile erhöht wird. Diese Substanzen, welche sowohl Oxyäthylengruppen als auch Öxy-1,2-propylengruppen enthalten, werden auch als Monohydroxy-oxyäthylen-oxy-1,2-propylen-aliphatische-monoäther bezeichnet, in welchen das Äthylenoxid und das 1,2-Propylenoxid als Oxyäthylengruppen und Oxy-1,2-propylengruppen kombiniert sind. Üblicherweise sind in solchen Verbindungen die Oxyäthylengruppen und die Oxy-1,2-propylengruppen in einem Verhältnis kombiniert, welches wenigstens 1/3 Teil 1,2-Propylenoxid auf jeweils 1 Teil Äthylenoxid beträgt. Solche Verbindungen besitzen im allgemeinen ein Durchschnittsmolekular ge wicht von wenigstens 500, wobei hiervon wenigstens 500 den Oxyäthylen- und Oxy-1,2-propylengruppen zuzuschreiben ist.
Diese Äther und Verfahren zu ihrer Herstellung, welche die Reaktion eines Alkohols, z. B. Butanol, von Äthylenoxid und von 1,2-Propylenoxid umfassen, sind in der TJS-Patentsohrift 2 425 755 beschrieben. Das erhaltene Produkt ist ein Gemisch von Äthern, wobei dieses Gemisch bestimmte physikalische Eigenschaften und ein Durchschnittsmolekulargewicht besitzt. Eine bevorzugte Substanz dieses Typs ist ein Gemisch von Butylmonoäthern mit einem Durchschnittsmolekulargewicht von etwa 1500. In solchen Äthern ist vorzugsweise ein Verhältnis von 1 : 1 von 1,2-Propylenoxidgruppen zu Äthylenoxidgruppen vorhanden.
Obwohl die erfindungsgemäße Doppelzweckflüssigkeit in reiner Form, d. h. unverdünnt, als Hydraulikflüssigkeit verwendet werden kann, ist es ebenfalls möglich, sie in einem großen Bereich von Verhältnissen mit Wasser zu verdünnen, um Hydraulikflüssigkeiten auf Wasserbasis, Schneidflüssigkeiten auf Wasserbasis und Kühlflüssigkeiten auf Wasserbasis herzustellen. Manchmal wird festgestellt, daß solche wäßrigen Systeme zum Schäumen neigen. Daher kann eine kleine Menge eines Entschäumungsmittels vorteilhafterweise in die Flüssigkeit
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zur Steuerung eines unerwünschten Ausmasses an Schäumen zugesetzt werden. Besonders "brauchbare Antischaummittel sind Polydimethylsilikonöle der allgemeinen Formel:
(—(CH3)2 SiO-)n.
Diese Substanzen können im allgemeinen in Mengen im Bereich von etwa 0,1 bis 1 % und vorzugsweise von 0,2 bis 0,6 % eingesetzt werden.
Wenn die erfindungsgemäße Doppelzweckflüssigkeit kontinuierlich in verdünnter Form, und insbesondere bei Abwesenheit von Borsäure, verwendet wird, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, zu der Flüssigkeit bis zu etwa 2 % und vorzugsweise 0,1 bis 0,5 % eines Bioeids in Form von ITatrium-2-pyridinthio1-1-oxid oder eines Gemisches von 4-(2-Nitrobutyl)-morpholin und 4-,4l-(2-Äthyl-2-nitrotrimethylen)-di— morpholin zuzusetzen. Die Zugabe dieses Bioeids ergibt eine verdünnte Flüssigkeit mit angemessener biologischer Langzeitstabilität.
Manchmal kann es wünschenswert sein, der Doppelzweckflüssigkeit eine bestimmte Färbung zu erteilen, zu diesem Zweck können bis zu etwa 0,1 % eines phosphoreszierenden Farbstoffes vorteilhaft sein.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen, neuen Doppelzweckflüssigkeit können das Alkylenglykol, das Alkanolamin und das phosphatmodifizierte Kondensationsprodukt der Fettsäure und des Dialkanolamins in den zuvor angegebenen Anteilen in einen sauberen, ölfreien Behälter eingegeben werden, der mit einer Heiz- und Eiihreinrichtung versehen ist und in welchem das Gemisch unter Eühren auf 4-5 0C bis 75 °C erwärmt wird, bis alle Komponenten aufgelöst sind. Für relativ große Ansätze in technischem Maßstab kann dies beispielsweise eine halbe Stunde benötigen.
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Die Wärmezufuhr wird abgeschaltet und der übrige Teil der Bestandteile, im allgemeinen unter Ausnahme des Farbstoffes, wird in den angegebenen Anteilen zugesetzt und Proben zur Bestimmung der Eigenschaften wie der Stabilität, der Viskosität und der Gesamtalkalinität genommen. Zusätzlich kann die Flüssigkeit verschiedenen physikalischen Untersuchungen unterworfen werden, beispielsweise dem Falex-Test, der häufig zur Bestimmung der Betriebseigenschaften der Flüssigkeit durchgeführt wird.
Die erfindungs gemäß en Doppelzweckflüssigkeiten besitzen vor der Zugabe des Farbstoffes eine schwach getrübte klare bis getrübt braune Färbung, sie sind sowohl bei 4,4 0C als auch bei 48,9 °C stabil und besitzen eine Viskosität im Bereich von 145 "bis 175 SUS "bei 4,4 0C und von 160 bis 190 SUS bei 37»8 0C. Die Gesamtalkalinität, angegeben als KOH, der Flüssigkeit beträgt etwa 9,2 % ± 1 %, und der Gehalt an freier Fettsäure, angegeben als ölsäure, beträgt etwa 1,4 % - 0,5 %·
Die erfindungs gemäßen Doppelzweckflüssigkeiten sind "besonders als Hydraulikflüssigkeiten vorteilhaft. In Abhängigkeit von der Pumpenauslegung des Hydrauliksystems kann die erfindungsgemäße Flüssigkeit in reiner Form oder mit Wasser in einem breiten Bereich von Verhältnissen, z. B. von 5 bis 97»5 % Wasser, bezogen auf das Gesamtgewicht der wäßrigen Zusammensetzung, verdünnt eingesetzt werden. Bei der Verwendung als Hydraulikflüssigkeit wird die Doppelzweckflüssigkeit vorzugsweise in reiner, d. h. unverdünnter Form, oder in Kombination mit bis zu 10 % Wasser eingesetzt.
Wie bereits zuvor angegeben, kann die Flüssigkeit mit Wasser verdünnt werden, um eine wirksame Schneid- und Kühlflüssigkeit für Metalle zu ergeben. Üblicherweise wird die Flüssigkeit für einen solchen Zweck mit etwa 5 *>is 95 % Wasser kombiniert.
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Da die Doppelzweckflüssigkeit nach der Kombination mit Wasser als Schneidflüssigkeit für Metalle vorteilhaft ist, sollte die Flüssigkeit ebenfalls in reiner Form als Hydraulikflüssigkeit für eine Maschine zur spanabhebenden Metallbearbeitung verwendet werden, so daß bei irgendeiner Leckage der reinen Flüssigkeit in die Scnneidflüssigkeit keine Beeinträchtigung auftritt.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert.
Beispiel 1
30,15 kg Diäthylenglykol, 6,81 kg Diäthanolamin und 0,091 kg Benzotriazol wurden in einen sauberen, ölfreien Behälter, der mit Heizeinrichtungen und einem Rührer versehen war, eingefüllt. Die Temperatur des Gemisches wurde auf etwa 45 °C unter fortwährendem Rühren erhöht. Die gesamten Feststoffe lösten sich in etwa 0,5 Stunden auf.
Die Wärmezufuhr wurde abgeschaltet, dann wurden 6,81 kg eines phosphatmodifizierten Kondensationsproduktes eines Dialkanolamins und einer Fettsäure, das wie im folgenden noch angegeben hergestellt worden war, 0,23 kg eines Gemisches von Butylmonoäthern von Polyoxyalkylenglykolen mit einem Molekulargewicht von 1500 und einem Verhältnis von 1 : 1 von Oxyäthylengruppen zu Oxy-1,2-propylengruppen, 0,27 kg eines Dimethylsilikonöl-Antischaummittels sowie 0,045 kg eines Bioeids (Natrium-2-pyridinthio 1-1 -oxid) zugegeben. Das Mischen wurde für weitere 0,75 Stunden fortgeführt, bis eine gleichförmige Mischung erhalten worden war.
Das zuvor genannte Kondensationsprodukt wurde durch Reaktion von 1,5 mol Diäthanolamin mit 1 mol eines Gemisches von Stearinsäure und ölsäure in Anwesenheit von 0,03 mol Phosphorsäure
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bei einer Temperatur von etwa 160 C hergestellt. Die Reaktion wurde abgebrochen, nachdem der Gehalt an freier Fettsäure, gemessen als ölsäure, etwa 5»8 % betrug. Die Gesamtalkalinität des Kondensates betrug 10 % —' 1, gemessen als KOH.
Die zuvor hergestellte Doppelzweckflüssigkeit besaß eine schwach getrübte braune !Färbung und hatte die in.der folgenden Tabelle I zusammengestellten Eigenschaften,
Tabelle I
Viskosität SUS m2/sec
bei 37,8 0C 176 37,7 xio"6
bei 40 0C 159 33,9 x 10"6
bei 100 0C 41,1 4,5 x 10"6
spezifisches Gewicht bei 15,6 0C 1,068
Fließpunkt 0C -6
Flammpunkt 0C 146
Brennpunkt 0C 158
pH-Wert in reiner Form 10,3
pH-Wert als 5 %ige wäßrige Lösung 9,3
Rosttest nach Norm ASTM D-665-A 96 h
Kupf erstreif en nach Norm ASTIlD-130 la
Beispiel 2
5 Teile der in Beispiel 1 hergestellten Doppelzweckflüssigkeit wurden mit 95 Teilen Wasser verdünnt und dem folgenden Pumpentest unterworfen.
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Tabelle II
Testbedingungen
Pumpe Vickers PFB-5 In-Line-Kolben
Druck 6,89 MPa
Leistung 5 gPm
Filtergröße 25 »m
Temperatur 46,1 - 48,9 °G
Dauer 2020 h
Gesamtabriebverlust des Kolbens 353 mg Gesamtabriebgeschwindigkeit des
Kolbens 0,17 mg/h. mg/h
Abriebverlust der Kolbenplatte 234 mg irnn
Abriebgeschwindigkeit der Kolben
platte		 0,16 τητη
Anfangsgesamtspiel des Kolben
kreuzgelenks		 0,48
Endgesamtspiel des .Korben
kreuzgelenks		 1,24
B1IUs s igke it s e igens chaf t en
Anfangs-pH-Wert 9,3
End-pH-Wert 9,1
Beispiel 3
Die reine, d. h. unverdünnte Doppelzweckflüssigkeit von Beispiel 1 wurde dem folgenden Pumpentest unterworfen.
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Tabelle III Testbedingungen Vickers V-104-C-10
Pumpe 4,13 MPa
Druck 7,5 gpm
Leistung 10,0 um
Filtergröße 18,9 1
Systemkapazität 46,1 - 48,9
Temperatur 0C 192 h
Dauer
Testergebnisse 13 mg
Abriebverlust des Rings 5 mg
Abriebv.erlust der Ventile 18 mg
Gesamtabriebverlust 0,09 mg/h
Abriebgeschwindigkeit
Flüssigkeitseigenschaften 176 SUS = 37,7 m2/sec
Anfangsviskosität bei 37»8 0C 180 SUS =38,6 m2/sec
Endviskosität bei 37,8 0C 2,27
Viskositätsänderung % 10,3
Anfangs-pH-Wert 10,2
End-pH-Wert 0,1
pH-Änderung
Die als Ergebnis der Durchführung der in den Beispielen 2 und 3 beschriebenen Pumptests erhaltenen Werte zeigen die Geeignetheit der erfindungsgemäßen Doppelzweckflüssigkeit als Hydraulikflüssigkeit bei der Verwendung in reiner Form und in mit Wasser verdünnter Form.
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Beispiel 4
28,8 kg Diäthylenglykol, 6,81 kg Diäthanolamin, 2,27 kg Borsäure und 0,091 kg Benzotriazol wurden in einen sauberen, ölfreien, mit Heizeinrichtungen und einem Rührer versehenen Behälter eingegeben. Die Temperatur des Gemisches wurde auf etwa 75 0C unter fortwährendem Rühren erhöht. Die gesamten Feststoffe lösten sich in etwa 0,5 Stunden auf.
Die Wärmezufuhr wurde abgeschaltet und dann wurden 6,81 kg eines phosphatmodifizierten Kondensationsproduktes eines Dialkanolamins und einer Fettsäure, hergestellt wie im folgenden beschrieben, 0,25 kg eines Gemisches von Butylmonoäthern von Polyoxyalkylenglykolen mit einem Durchschnittsmolekulargewicht, von 4800 und einem Verhältnis von 1 : 1 von Oxyäthylengruppen zu Oxy-1,2-propylengruppen sowie 0,27 kg eines Dimethylsilikonöl-Antischaummittels zugesetzt. Das Mischen wurde für etwa weitere 0,75 Stunden fortgeführt, um ein gleichförmiges Gemisch zu erhalten.
Das Kondensat wurde durch Umsetzung von 1,5 mol Diäthanolamin mit 1 mol eines Gemisches von Stearinsäure und ölsäure in Anwesenheit von 0,03 mol Phosphorsäure bei einer Temperatur von etwa 160 C hergestellt. Die Reaktion wurde abgebrochen, sobald der Gehalt an freier Fettsäure, gemessen als Ölsäure, etwa 5»8 % betrug. Die Gesamtalkalinität des Kondensations-Produktes betrug 10 % £ 1, gemessen als KOH.
Die zuvor hergestellte Doppelzweckflüssigkeit besaß eine schwach trübe braune Färbung und wies die in der folgenden Tabelle IV angegebenen Eigenschaften auf:
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P
m /see		 2909699
Tabelle IV 61,0 χ
Viskosität SUS 56,5 χ
bei 57,8 0C 285 5,9 x 10"6
bei 40 0C 262 1,125 10"6
bei 100 0C 45,4 -6 ίο-6
spezifisches Gewicht bei 15,6 0C 157
Fließpunkt 0C 165
Flammpunkt 0C 10,2
Brennpunkt 0C 9,2
pH-Wert in reiner Form
pH-Wert als 5 %ige wäßrige Lösunge 96 η
Korrosionstests 1a
Rosttest nach Norm ASTM D-665-A
KuDf erstreif en nach Norm ASTM D-150
Beispiel 5
Eine 5 Gew.—% der Doppelzweekflüssigkeit von Beispiel 4 sowie 95 % Wasser (mit einer Härte von 100 ppm) enthaltende Zusammensetzung wurde dem Falex-(Cornell)-Test auf extremen Druck und Abnutzung unterworfen. Bei diesem Test wird die Lagerbelastung und die erhaltene Abnutzung gemessen, erzeugt durch extreme Druckkräfte unter konstanter Geschwindigkeit und konstanter Temperatur für das Testfluid. Die Testprobe wurde in der Gleitmittelpfanne angeordnet und auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt. Die Testblöcke wurden in den Klemmbacken angeordnet, und der Wellenzapfen in der Antriebswelle mittels eines Messingscherstiftes erhalten.
Der Becher wurde bis zur Marke mit der zuvor beschriebenen Flüssigkeit gefüllt. Die Klemmbackenbelastung wurde vor dem Start auf 454 kg und dann zurück auf 113,5 kg eingestellt.
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Die Klemmbackenbelastung wurde für 60 Sekunden auf 113»5 kg gehalten, bevor sie auf 227 kg erhöht wurde, und die Belastung wurde für 30 Sekunden gehalten, bevor die nächste Teilsteigerung um 113,5 kg durchgeführt wurde.
Die mit der erfindungsgemäßen Flüssigkeit auf Wasserbasis und mit einem typischen synthetischen öl erzielten Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle V zusammengestellt.
,5 Tabelle V Drehmoment (J)
(kg) Doppelzweckflüssig
keit, 5 % in Wasser		 typisches, syn
thetisches Öl
Klemmbackenbelastung ,5 0,57 1,13
1,13 2,83
113 ,5 1,70 3,96
227 2,49 4,52
340 ,5 2,83 6,79
454 3,39 6,79
567 4,18 6,79
681 4,52 7,92
794 4,86 7,69
908 5,09 6,79
1022 5,20 6,79
1135 5,31 6,79 .
1249 5,43 versagt
1362 5,65
1476 5,77
1589 5,99
1703 6,45
1815 6,67
1930 bestand bei Belastung
von 2043 kg
2043
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Beispiel 6
5 Teile der Doppelzweckflüssigkeit von Beispiel 4 wurden mit 95 Teilen Wasser verdünnt und dem folgenden Pumptest unterzogen.
Tabelle VI
Testbedingungen Vickers PJTB-5 In-Line-Kolben 48,9 °C
Pumpe 6,89 MPa
Druck 5 gpm
Leistung 25 jam 166 mg
Piltergröße 46,1 - ■ - - - . - - "
- .
0,31 mg/h
Temperatur 528 h 325 mg
Dauer 0,62 mg/h
Testergebnisse 0,46 mm
Gesamtabriebverlust des Kolbens 0,79 mm
Gesamtabriebgeschwindigkeit des
Kolbens		 9,2
Abriebverlust der Kolbenplatte 9,2
Abriebgeschwindigkeit der Kolben
platte
Anfangsgesamtspiel des Kolben
kreuzgelenks
Endgesamtspiel des Kolben
kreuzgelenks
Plussigkeitseigenschaften
Anfangs-pH-Wert
End-pH-Wert
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Beispiel 7
Die reine, d. h. nicht verdünnte, Doppelzweckflüssigkeit von Beispiel 4 wurde den folgenden Pumptests unterzogen:
Tabelle Testbedingungen VII Vickers
Pumpe V-104-C-10
Vickers 6,89
Druck (MPa) V-104-C-10 7,5
Leistung (gpm) 4,15 10,0
Filtergröße (pm) 7,5 18,9
Systemkapazität (1) 10,0 115-120
Temperatur 0C 18,9 . 188
Dauer(h) 115-120
Te s t ergebnis s e 812 101
Abriebverlust des Bings (mg) 3
Abriebverlust der Ventile (mg) 29 104
Gesamtabriebverlust (mg) 11 0,55
Abriebgeschwindigkeit (mg/h) 30
Flüssigkeitseigenschaften 0,04 SUS 289
Anfangsviskosität bei 37,8 0C 61,9
m /see SUS 285 SUS 291
Endviskosität bei 57,8 0C 61,0 62,3
m /see SUS 292 +0,7
Viskositätsänderung (%) 62,5 9,7
Auf angs—pH—Wert +2,5 9,8
End-pH-Wert 10,1 +0,1
pH-lnderung 10,1
keine
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Die als Ergebnis der Durchführung der in den Beispielen 2 und 3 sowie 6 und 7 "beschriebenen Pumptests erzielten Ergebnisse zeigen die gute Eignung der erfindungsgemäßen Doppelzweckflüssigkeiten als Hydraulikfluid, sowohl bei der Anwendung in reiner Form als auch bei der Anwendung in mit Wasser verdünnter Form.
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Claims (10)

DlPL-ING. HELMUT KOEPSELL PATENTANWALT 5 Köln 1 , 12.03.1979 Mittelstrasse 7 Telefon (02 21)2194 23 Telegrammadresse: Koepsellpatent Köln H 123/3 Reg.-Nr. bitte angeben E. F. Houghton and Company Philadelphia, Pennsylvania USA Flüssigkeit zur Verwendung als Hydraulikflüssigkeit und bei der spanabhebenden Metallbearbeitung Patentansprüche ;
1. Flüssigkeit zur Verwendung als Hydraulikflüssigkeit und bei der spanabhebenden Metallbearbeitung, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt:
a) von etwa 50 bis etwa 70 %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Flüssigkeit, eines wasserlöslichen Alkylenglykols in Form von Monoalkylenglykolen der Formel
worin η eine ganze Zahl von 2 bis 6 bedeutet, oder PoIyoxyalkylenglyko Ie.,
b) von etwa 10 bis etwa 25 % eines Alkanolamins der allgemeinen Formel
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worin R ein Alkylenrest mit 2 bis 3 Kohlenstoff at omen und χ β 1, 2 oder 3 sind,
c) bis zu 10 % Borsäure, und
d) von etwa 2 bis etwa 25 % eines phosphatmodifizierten Kondensationsproduktes, erhalten durch Reaktion von etwa 1,5 mol eines Dialkanolamins der Formel
HN(CnH2nOH)2
worin η = 2 oder 3 ist, mit etwa 1 mol einer Fettsäure mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen in Anwesenheit von etwa 0,03 mol Phosphorsäure und Fortführung der Eeaktion bis zur Reduzierung des Gehaltes des Reaktionsgemisches an freier Fettsäure auf wenigstens etwa 5,8 %.
2. Flüssigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkylenglykol von etwa 63 bis 69 %, das Alkanolamin von etwa 15 bis 20 %, die Borsäure bis zu etwa 6 % und das Kondensationsprodukt von etwa 10 bis 15 % der Flüssigkeit ausmachen.
3. Flüssigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin einen oder mehrere der folgenden Bestandteile enthält:
e) von etwa 0,1 bis 1 % eines Korrosionsinhibitors in Form von Benzotriazol, Tolyltriazol oder Natrium-mercaptobenzothiazol (Ua-MBT),
f) von etwa 0,1 bis 1 % eines filmbildenden Gleitmittels in Form eines Monohydxoxy-oxyäthyJen-oxy-i ,2-propylenaliphatischen-monoäthers, in welchem das Äthylenoxid und 1,2-Propylenoxid hierin als Oxyäthylen-und 0xy-1,2-propylen-Gruppen kombiniert sind, und wobei der Monoäther ein Durchschnittsmolekulargewicht von wenigstens 500 besitzt,
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g) von etwa 0,1 "bis 1 % eines Silikonöl-Antischaummittels, h) bis zu etwa 2 % eines Bioeids in Form von üatrium-2-pyridinthiol-1-oxid oder eines Gemisches von 4— (2—Nitrobutyl)-morpholin und 4-,41-(2-ltliyl-2-nitrotrimetliylen)-dimorpholin.
4. Flüssigkeit nach Anspruch. 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter enthält:
e) von etwa 0,1 bis 0,5 % Benzotriazole
f) von etwa 0,2 his etwa 0,6 % eines Gemisches von Monohydroxy-oxyäthylen-oxy-1,2-propylen-hutylmonoäthern mit einem Durchschnittsmolekulargewicht von 1500, in welchem das Verhältnis von Xthylenoxidgruppen zu Oxy— 1,2-propylenoxidgruppen etwa 1 s 1 "beträgt,
g) von etwa 0,2 bis 0,6 % eines Silikonöl-Antischaummit— tels,
h) bis zu etwa 0,2 % Natrium-2-pyridinthiol-i-oxid, und i) bis zu etwa 0,1 % eines Farbstoffs,
5. Flüssigkeit zur Verwendung als Hydraulikflüssigkeit und bei der spanabhebenden Metallbearbeitung, dadurch gekennzeichnet, daß sie enthält:
a) etwa 65 %» bezogen auf das Gesamtgewicht der Flüssigkeit, an Diäthylenglykol
b) etwa 15 % Diäthanolamin
c) bis zu etwa 5 % Borsäure, und
d) etwa 15 % eines phosphatmodifizierten Condensations— Produktes, erhalten durch Eeaktion von etwa 1,5 mol eines Diäthanolamins mit etwa 1 mol eines Gemisches von Stearinsäure und ölsäure in Anwesenheit von etwa 0,03 mol Phosphorsäure, wobei die Reaktion bis zur ^Reduzierung des Gehaltes des Re akt ions gemisches an freier Fettsäure auf wenigstens etwa 5,8 % fortgeführt worden ist.
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6. Flüssigkeit nach. Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin enthält:
f) etwa 0,5 % eines Gemisches von Monohydroxy-oxyäthylenoxy-1,2-propylen-butylmonoäthern mit einem Durchschnittsmolekulargewicht von 1500» in welchem das Verhältnis von Äthylenoxidgruppen zu Oxy-1,2-propylenoxidgruppen etwa 1 : 1 beträgt, und
g) etwa 0,6 % eines Dimethylsilikonöl-Antischaummittels.
7· Hydraulikflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß sie von 2,5 bis etwa 95 Gew.-% der Flüssigkeit nach Anspruch 1 und von etwa 5 bis etwa 97»5 Gew.-% Wasser, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Hydraulikflüssigkeit, enthält.
8. Hydraulikflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß sie von etwa 90 bis etwa 95 Gew.-% der Flüssigkeit nach Anspruch 2 und etwa 5 bis etwa 10 Gew.-% Wasser, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Hydraulikflüssigkeit, enthält.
9. Flüssigkeit zur Verwendung bei der spanabhebenden Metallbearbeitung, dadurch gekennzeichnet, daß sie von etwa 5 bis etwa 95 Gew.-% der Flüssigkeit nach Anspruch 1 und von etwa 5 bis etwa 95 Gew.-% Wasser, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Flüssigkeit für die spanabhebenden Metallbearbeitung, enthält.
10. Flüssigkeit für die spanabhebende Metallbearbeitung, dadurch gekennzeichnet, daß sie von etwa 5 bis etwa 95 Gew.-% der Flüssigkeit nach Anspruch 2 und von etwa 5 bis etwa 95 Gew.-% Wasser, bezogen auf das Gesamtgewicht der Flüssigkeit für die spanabhebende Metallbearbeitung, enthält.
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