DE2926190A1 - Schmiermittel fuer die metallbearbeitung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Schmiermittel, die bei der Metallbearbeitung eingesetzt werden können, insbesondere bei der Herstellung von Aluminiumdosen und beim Metallschneiden. Die erfindungsgemäßen Schmiermittel sind besonders in Form von Schmiermittelemulsionen einsetzbar.

Bei den modernen Dosenherstellungsverfahren und anderen Metallbearbeitungsverfahren werden Schmiermittelemulsionen benötigt, an die sehr hohe Anforderungen gestellt werden. Bestimmte Metallbearbeitungen bei der Dosenherstellung, wie Tiefziehen, Ziehen und Abstrecken, erfordern Emulsionen mit speziellen Eigenschaften.

in der US-PS 30 71 544 sind Emulsionen, hauptsächlich für Walzenöle, beschrieben, die Bestandteile einschließlich einer geringen Menge einer organischen Säure enthalten, die mit anderen Bestandteilen, beispielsweise Alkanolaminen, unter Bildung ν -.. öllös lichen Seifen reagieren kann. in der US-PS 33 11 557 sind Emulsionen beschrieben, die eine Fettsäure, ein Polyol und Äthanolamin enthalten. Das Äthanolamin setzt sich mit der Säure um, so daß ein Verhältnis von Basenzahl zu Säurezahl zwischen 0,15 und 0,4 erhalten wird.

In der US-PS 36 97 428 ist eine öllösliche Zusammensetzung beschrieben, die durch Umsetzung von Polyolefin-substituiertem Bernsteinsäureanhydrid und einem ein- oder zweiwertigen Alkohol und einem mehrwertigen Alkohol, der wenigstens 4 Hydroxylgruppen enthält, hergestellt wird.

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In der US-PS 33 81 022 sind Esterderivate aus einer kohlenwasserstoffsubstituierten Bernsteinsäure (wobei der Kohlenwasserstoff eine aliphatische Kette mit wenigstens 50 Kohlenstoffatomen ist) und einem ein- oder mehrwertigen Alkohol, einem Phenol oder einem Naphtol beschrieben. Diese eignen sich als Additive für Kohlenwasserstofföle und Schmiermittelzusammensetzungen oder Brennstoffe.

10 In den ÜS-Patentschriften 35 23 895, 37 23 314 und

37 23 313 sind emulgierbare öle beschrieben, die Säure, Triäthanolamin und öl enthalten.

Es wurde nun gefunden, daß Schmiermittel mit überragenden Eigenschaften aus Estern, die von gewissen Hydroxyalkylaminen abgeleitet sind, hergestellt werden können. Die Hydroxyalkylamine werden entweder mit einem Alkenylbernsteinsäureanhydrid oder einer C. ^-C-Q-Monokarbonsäure oder deren Dimeren unter Bildung eines flüssigen Produktes hergestellt, das mit einem Schmiermittelträger gemischt werden kann. Diese Zusammensetzung kann als solche oder als emulgierbares Konzentrat verwendet werden.

Der wesentliche Bestandteil des Schmiermittels ist ein Reaktionsprodukt aus entweder einer Alkeny!bernsteinsäure oder deren Anhydrid mit einem tertiären Amin mit Hydroxyfunktionalität. Im allgemeinen enthält das Amin 2-100 Kohlenstoffatome. Alternativ kann anstelle der Alkeny !bernsteinsäure oder des Anhydrits eine ^ci2~^C2o'"

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Monokarbonsäure oder deren Dimer verwendet werden.

Die Alkeny!bernsteinsäure oder das Anhydrid weist einen Alkenylsubstituenten auf, der vorzugsweise von einem 5 Olefin mit 16-28 Kohlenstoffatomen abgeleitet ist. Gewünschtenfalls kann das Olefin oligomerisiert sein, um ein längerkettiges Material, beispielsweise ein Dimer mit 32-56 Kohlenstoffatomen, zu bilden. Geeignete Olefinmischungen, die 16-28 Kohlenstoffatome enthalten, sind im Handel erhältlich und können eingesetzt werden. Insbesondere sind die Dimere solcher Mischungen geeignet. Sie können durch Dimerisierung der ursprünglichen Olefine unter geeigneten Bedingungen bezüglich Temperatur und Katalysator hergestellt werden,

15 die allgemein bekannt sind.

Um das gewünschte Alkeny!bernsteinsäureanhydrid herzustellen, wird das olefinische Material mit Maleinsäureanhydrit umgesetzt. Die Reaktion wird im allgemeinen

20 bei erhöhter Temperatur, beispielsweise 15O-25O°C

und ggf. unter Verwendung eines Katalysators, durchgeführt. Diese Bedingungen sind allgemein bekannt. Das erhaltene Anhydrit kann gewünschtenfalls unter Bildung der korrespondierenden Säure hydrolisiert werden und ggf. kann der Alkenylsubstituent hydriert werden, um eine gesättigte Seitenkette zu erreichen.

Das Alkeny!bernsteinsäureanhydrid oder die Säure werden dann mit Hydroxyamin umgesetzt. Das Amin kann ein einfaches tertiäres Hydroxyamin sein, wie ein Trialkanolamin, beispielsweise Triäthanolamin oder Tri-isopropanolamin,

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wobei ersteres bevorzugt wird. Andere bevorzugte Hydroxyamine sind die Alkylenoxidaddukte von primären und sekundären Alkylaminen in denen die Alkylgruppe 8-18 Kohlenstoffatome enthält. Diese Materialien haben folgende allgemeine Formel:

R-N-R' I
R"

in der R eine Cg-C. „-Kohlenwasserstoffgruppe, vorzugsweise Alkyl,

R¹ - (CH₂CH₂O) χ CH₂CH₂OH oder - (CH₂CH₂CH₂O)_xCH₂CH₂CH₂OH,

15 R" R oder R¹ und

χ 1 bis 50 bedeuten.

Diese Addukte können durch Umsetzung von Äthylenoxid oder Propylenoxid mit den erforderlichen primären oder sekundären Aminen hergestellt werden. Geeignete Amine sind beispielsweise Oktylamin, Dodecylamin, Hexadecylamin„ Stearylamin und Oleylamin. Die Kettenlänge der Polyoxy alkylengruppe kann in gewünschter Weise durch Änderung des Verhältnisses von Alkylenoxid zu Amin geändert werden, wobei größere Mengen von Oxid ein Material mit längeren Ketten liefern. Addukte dieser Art sind im Handel erhältlich, beispielsweise die Ethomeen- (Warenzeichen) Addukte von Aminen aus natürlichen Rohstoffen, beispielsweise Polyoxiäthylenaddukte von Soyamin.

Als Alternative zur Alkenylbernsteinsaure oder deren Anhydrid ist es möglich, eine C^-C^-Monokarbonsäure oder deren Dimer einzusetzen. Geeignete Säuren sind

SÖS882/OSS

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beispielsweise: Dodecansäure, Hexadecansäure, Stearinsäure, ölsäure, Linolsäure und Linolensäure. Die Säuredimere werden jedoch bevorzugt. Diese Materialien, die im Handel erhältlich sind(beispielsweise Empol (Warenzeichen) Dimersäuren von Einery Industries Inc.) werden im allgemeinen als "Dimersäuren" bezeichnet. Sie werden durch Polymerisation von ungesättigten Fettsäuren, wie ölsäure, Linolsäure oder Linolensäure, in der Molekülmitte hergestellt. Die Polymerisationsprodukte sind Flüssigkeiten, die im wesentlichen das Dimer mit geringen Mengen an Trimer und restlichem Monomer umfassen. Die Diniere werden durch die Karboxylfunktionalität und ihr Verhalten als zwei basische Säuren charakterisiert. In diesen Materialien wird im allgemeinen etwas Ungesättigtheit angetroffen, es wird jedoch angenommen, daß dies auf einer sterischen Hinderung beruht, da die Reaktionen an den Doppelbindungen langsam und unvollstäncl ? r; ablaufen.

20 Die Umsetzung zwischen der Säure und dem Hydroxyamin (d.h. dem Hydroxyalkylamin oder dem Hydroxypolyätheramin) kann bei Temperaturen zwischen 100 und 300°C,
vorzugsweise 15O-2OO°C, während ausreichend langer
Zeiten zur Bildung des gewünschten Esters, im allge-

meinen 3-6 h durchgeführt werden. Reaktionszeit und Temperatur hängen in gewissem Maße von den gewählten Reaktanten ab. Das Produkt ist ein Ester und das Verhältnis der Reaktanten wird so gewählt, daß entweder ein Ganzester oder ein Halbester erhalten wird. Die Ganz-

30 ester werden bevorzugt. Wenn der Säurereaktanr. zwei-

SCSi-

_ Q —

basisch ist, wie die Alkenylbernsteinsäurematerialien und die Dimersäuren, ist die zweifache molare Menge an Amin erforderlich, um den Ganzester herzustellen. Soll der Halbester hergestellt werden, wird die halbe Menge an Amin eingesetzt.

Das Reaktionsprodukt wird mit einem Schmiermittelträger gemischt, um das Konzentrat herzustellen, oder alternativ, mit Wasser, um die erwünschte Emulsion zu erhalten. Der Schmiermittelträger ist im allgemeinen ein Mineralöl. Es können jedoch auch synthetische Materialien verwendet werden, beispielsweise synthetische Kohlenwasserstofföle, z.B. hydriertes Polydecen (hauptsächlich Dimere und Trimere), synthetische Ester, wie Ester von Neopentylpolyolen mit einbasischen Säuren, beispielsweise Trimethylolpropanester der Pelargonsäure oder der Caprylsäure und Polyglykole. Die PoIyglykole sind eine besonders bevorzugte Klasse von Schmiermittelträgern zur Herstellung der Emulsion, da sie leicht mit Wasser mischbar sind und leicht von den Arbeitsstücken abgewaschen werden können, ohne Rückstände zu hinterlassen. Sie zeigen auch die guten Hochdruckeigenschaften, die bei Metallbearbeitungsschmiermitteln wünschenswert sind. Die Polyglykole sind tatsächlich Polyoxyalkylenglykole, die durch Polymerisation von Alkylenoxiden, insbesondere Äthylenoxid, hergestellt werden. Ihr Molekulargewicht liegt im allgemeinen Bereich zwischen 500 und 2000. Geeignete Polyglykole sind im weiten Umfang im Handel erhältlich,

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z.B. Ucon (Warenzeichen), hergestellt von Union Carbide.

Die Menge des Schmiermittelträgers liegt im allgemeinen im Bereich von 1-90 Gew.-% des Konzentrates, insbesondere 1-50%. Wird ein Polyglykol als Schmiermittelträger verwendet, wird es bevorzugt, dieses in einer Menge von 5-30% des Konzentrates zu verwenden.

Eine besonders bevorzugte Klasse von Schmiermittelträgern für bestimmte Zwecke sind sulforisierte Mineralöle und sulforisierte Olefine. Wenn diese verwendet werden, machen sie im allgemeinen 90-99 Gew.-% des Konzentrates aus, wobei der Ester in einer Menge von 1-10 Gew.-% vorliegt. Zusammensetzungen aus diesen sulforisierten Materialien können ohne Emulgierung (beispielsweise als Schneidöle) eingesetzt werden. Sie können jedoch auch emulgiert werden, wie dies nachstehend näher erläutert wird.

Sulforisierte Mineralöle werden, wie allgemein bekannt, durch Erhitzen von Mineralöl mit Schwefel hergestellt. Der Schwefelgehalt der öle liegt im allgemeimn im Bereich von 0,5-5 Gew.-%, vorzugsweise 0,5-1 Gew.-%.

Sulforisierte Olefine sind allgemein bekannt und beispielsweise in der US-PS 37 03 504 beschrieben. Sie können durch Sulfohalogenierung von Olefinen mit Schwefelhalogeniden in Gegenwart einer katalytischen Menge eines niederen aliphatischen Alkohols oder eines anderen geeigneten Katalysators zur Bildung eines sulfohalogenierten organischen

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Zwischenprodukts hergestellt werden. Das Zwischenprodukt wird dann sulforisiert und dehalogeniert, und zwar in Gegenwart eines niederen aliphatischen Alkohols durch Behandlung mit einer wässrigen Alkalimetallsulfidlösung, Diese kann beispielsweise aus einem verbrauchten wässrigen AUcalimetallhydrierungsabfluß aus der Kohlenwasserstoffreinigung, stammen, und weist einen hohen Gesamtschwefelgehalt auf. Auf diese Weise werden organische Sulfide mit hohem Schwefelgehalt erhalten.

Eine Vielzahl von olefinischen Substanzen kann einer Sulfochlorierungsreaktion unterworfen werden, einschließlich Olefinen mit einer einzigen Doppelbindung mit engständigen oder internen Doppelbindungen und einem Gehalt von etwa 2-8 oder mehr Kohlenstoffatomen je Molekül, und zwar sowohl geradkettige, wie verzweigtkettige als auch zyklische Verbindungen. Beispiele dieser Olefine sind: Äthylen, Propylen, 1-Buten, Cis-und-trans-2-Buten, Isobutylen, Diisobutylen, Triisobutylen, Pentene, Zyklopenten, Hexene, Zyklohexen, Oktene, und 1-Decen.

Im allgemeinen werden C^-Cg-Olefine oder deren Mischungen für diesen Zweck bevorzugt, da ihre Mischbarkeit mit öl besser ist als die der entsprechenden Propylen- und Äthylenderivate obwohl jedoch der Gesamtschwefelgehalt

25 der Produkte niedriger ist.

Diese sulforisierten Materialien können entweder als solche oder mit anderen Schmiermittelträgern eingesetzt werden. Insbesondere können sulforisierte Olefine zusammen mit einem Mineralölträger verwendet werden. In dieser Form kann das sulforisierte Olefin in einer Menge von

-12-

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1-50 Gew,-%, vorzugsweise 5-10 Gew.-%, bezogen auf das öl, verwendet werden.

Wird das Schmiermittel in Form einer Emulsion verwendet, wird der Ester zusammen mit dem ggf. anwesenden Schmiermitteltrager mit Wasser gemischt. Das Konzentrat liegt: im allgemeinen in einer Menge von 1-50 G5;,',-i_; vorzugsweise 3-20 Gew.-%, bezogen ^uf die Emulsion, vor. Um eine Emulsion zu erhalten, kann ein oberflächenaktives

10 Mittel zugesetzt werden. Anionische, kationische und

nicht-ionische Arten sind geeignet. Anionisene oberflächenaktive Mittel werden bevorzugt. Unter den 2nionischen oberflächenaktiven Substanzen, die verwendet werden können, sind zu erwähnen: iilhalimetallerdclsulfonate.

Alkalisalze und Seifen von anderen langkettiaen Säuren, sowohl natürlichen als auch synthetischen Ursprungs. Eine besonder,; bevorzugte Kiusse sind die j^ikal!harzseifen. Diese _fe -suLali^:- i.:.Ad Seifen, äi.e ~;csn Harzsäuren abgeleitet sind, die bei ~.e~: Hclzpulverherstellung anfallen. Diese Harzsäuren sind im Handel erhältlich und werden üblicherweise aus Tallöl hergestellt unä umfassen eine Mischung aus ölsäure, Linoleäure und .AbI 3 t in säure« Die Kaliumseifen werden bevorzugt.

Das obenflächenakrive 3!itu-el kann zu dem Konzentrat ~:Λ\ά dem mit Wasser en-ulgierren Konzentrat entweder bei Raumtemperatur oder r:icißig srhoht^r Tasperatur» beispielsweise 25~3G^ÜC, x-'igegeben ve:;ien, 3ie "e::ge ar. eingesetztem ctörrliic;:£nakti"i:; Mitts- hänat "c:i -"ier Art " des .".οϋΖζ.^^.τΓ ".ΐΐ '".nci 'x^-i?- Ci.;s"*f LäcTisr;3.:i^:ü^"s". ^i;-',.itsl £i» ·

aus re ichend·

Da das Esterreaktionsprodukt, das aus Säure und Hydroxyamin hergestellt wurde, eine Aminfunktionalität enthält, ist es möglich, die Aminsalze durch Umsetzung mit Säure zu erhalten. Bevorzugte Säuren für diesen Zweck sind Cp-C₁„-Monokarbonsäuren, beispielsweise Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Pentansäure, Oktansäure und Dekansäure. Insbesondere bevorzugt werden 2-fithylhexansäure, Capry!säure, Capronsäure und Pelargonsäure. Die Menge an verwendeter Säure hängt sowohl von der Art des Esters als auch der Säure ab, im allgemeinen beträgt die Menge 0,5-15 Gew.-% des Schmiermittels (ohne Wasser), vorzugsweise 5-10 Gew.-%. Der Ester kann, in Abhängigkeit von der verwendeten Säuremenge, ganz oder teilweise in das entsprechende Estersalz überführt werden.

Korrosionsinhibitoren, wie Benzotriazol oder Tolutriazol, können eingesetzt werden, insbesondere wenn dies im Hinblick auf die Art des Werkstückes oder die verwendeten Werkzeuge erforderlich ist. Borsäure kann auch für diesen Zweck verwendet werden. Hochdruckmittel, wie Säurephosphate, können verwendet werden, beispielsweise Dibutylsäurephosphat, Dilaurylsäurephosphat, Dioleylsäurephosphat oder deren Mischungen, wie Monooleylphosphat und Deoley!phosphat. Biozide, wie Formaldehyd, können gleichfalls zu den Schmiermittelemulsionen zugegeben werden, um ein Ranzigwerden und ein Pilzwachstum sowie die Entwicklung von unerwünschten Gerüchen zu ver-

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hindern.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Teil 1: Herstellung von Alkenylbernsteinsäureanhydrid

Eine Mischung aus Maleinsäureanhydrid und einer C₁₍--C_?R-

Olefinmischung (Molverhältnis 1:1) wurde zwei Stunden bei 25O°C gerührt und weitere 2 Stunden bei 25O⁰C gehalten, wobei ein C. ,--C-g-Alkeny!bernsteinsäureanhydrid erhalten wurde. Die bei dieser Herstellung verwendete Olefinmischung war eine hochsiedende Fraktion, die von einer Olefinoligomerisation erhalten wurde und folgende Zusammensetzung aufwies:

Tabelle I ²⁰ Olefin (Kettenlänge) Gew.-% Werte

C16	2 max.	74 min.
C18	5-15	10 ppm max
C20	42-50
C22	20-28
C24	6-12
C26	1-3
C28	2 max.
Alkohol	10 max.
Paraffin	5 max.
Jodzahl
Peroxid

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Olefinarten bestimmt durch NMR

Vinyl 28-44

Verzweigt 30-50

5 Intern 26-42

Durchschnitt 1. Molekular- 325 gewicht

Teil 2: Herstellung des Esters

500 g (etwa 1 Mol) des Alkenylbernsteinsäureanhydrids wurden mit 300 g(2 Mol) Triethanolamin gemischt und die Mischung 5-6 Stunden bei 26O°C gerührt. Das Produkt war eine ölige Flüssigkeit.

Beispiel 2

Eine Mischung aus 500 g( etwa 1 Mol) des Bernsteinsäureanhydrids des Beispiels 1 und 1000 g (2 Mol) Ethomeen S-15 (Warenzeichen)Polyoxyäthylensoyamin, hergestellt durch Hydrolisierung von Soyabohnenöl, Umsetzung zur Säure, Bildung eines C-iß~"^c-io primären Amins und Umsetzung mit 5 Mol Äthylenoxid, wurden 5-6 Stunden bei etwa 26O°C gerührt, es wurde eine ölige Flüssigkeit erhalten.

Beispiel 3

Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch wurden 150 g (1 Mol) Triethanolamin im zweiten Verfahrensabschnitt eingesetzt um den Halbester herzustellen»

Beispiel 4

Die Olefinmischung des Beispiels 1 wurde dimerisiert und dann mit Maleinsäureanhydrid, wie vorstehend beschrieben, umgesetzt um das Alkenylbernsteinsäureanhydrid mit einem Alkenylsubstituenten mit einer durchschnittlichen Kettenlänge von etwa 40 Kohlenstoffatomen zu erhalten. Dieses Anhydrid wurde dann bei einem Molverhältnis 1:2 mit Triäthanolamin umgesetzt, wobei als Endprodukt eine viskose,ölige Flüssigkeit erhalten wurde.

Beispiel 5

Das Beispiel 4 wurde wiederholt, jedoch wurde das Anhydrid mit Triäthanolamin in einem Molverhältnis von 1:1 umgesetzt, wobei ein öliges, flüssiges Produkt erhalten wurde.

Be is pi el fj^

Die? Dimersäure von Linolsiure (CU^) wurde bei einem MoI-verhältnis von 1:2 unter ähnlichen Bedingungen wie bei Beispiel 1 mit Triäthanolamin umgesetzt. Es wurde ein öliges, flüssiges Produkt erhalten.

Bewertung der Produkte

25 Bewerbung 1

Die Produkte der Beispiele 1-6 wurden mit einem sulforisierten Mineralöl gemischt, das durch Erhitzen von elementarem Schwefel in einem Mineralöl bei 110°C hergestellt wurde, und einen Schwefelgehalt von O,69Gew.-%,

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bezogen auf das öl, aufwies. Die Mischungen, die 10% der Produkte der Beispiele und 90% sulforisiertes Mineralöl enthielten, wurden mittels des"Tapping Efficiency Tests" untersucht, bei dem deren Wirksamkeit als Metallschneidflüssigkeit bestimmt wird. 5

Das bei dem Tapping Efficiency Test verwendete Verfahren besteht in der Messung des Drehmomentes, das beim Schneiden eines Innengewindes in einem warmgewalzten SAE 1020-Stahl auftritt. 30 Drehmomentwerte

10 wurden mit der Testflüssigkeit bestimmt und mit 30

Werten einer Referenzflüssigkeit verglichen. Die Wirksamkeit wird durch folgende Formel angegeben:

Gewindeschneidwirksamkeit (%)^Durchschnitt von 3O Drehmomentwerten der Referenzflüssigkeit χ 100 geteilt durch den Durchschnitt von 30 Drehmomentwerten der Testflüssigkeit.

Bei einem Versuch wurde eine Reihe von Löchern in einen warmgewalzten SAE 1020-Stahl gebohrt. Die Löcher wurden in einer Bohrpresse eingeschnitten, die mit einem Tisch ausgerüstet war, der frei um den Mittelpunkt von Kugellagern rotieren kann. Auf diesem "schwimmenden Tisch" ist ein Drehmomentarm angebracht, der seinerseits eine Federwaage betätigt, so daß das tatsächliche Drehmoment während dem Gewindeschneiden mit dem zu bewertenden öl direkt gemessen werden kann. Die gleichen Bedingungen wie bei der Bewertung des Testöls wurden beim Schneiden mit einem "Standard" angewandt, dem willkürlich die Wirksamkeit von 100% zugeschrieben wurde. Das Durchschnittsdrehmoment bei dem Testöl wird mit jenem des Standards verglichen und die relative Wirksamkeit in % ermittelt.

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In der nachstehenden Tabelle II sind die Werte bezüglich der Gewindeschneidwirksamkeit zusammengefaßt. Die Werte basieren auf dem Standard MOBILMET-27 (Warenzeichen), ej.nem Schneidöl, das sulforisiertes Fett und phoshor— sulforisierte, oxydierte Mineralöle enthält, mit einem Gießpunkt von -1°C, einem Flammpunkt von 18O⁰C und einer Viskosität von 160 SUS bei 38⁰C. Das reine sulforisierte Mineralöl wurde als Blindmaterial verwendet.

	Tabelle II	Wirksamkeit (%)	Beispiel 1 (10%)	114
Flüssigkeit		1OO	Beispiel 3 (10%)	98
Referenz		Blindmat. (sulforisiertes Mineralöl) 76	Beispiel 4 (10%)	1OO
	Blindmat. +	Beispiel 5 (10%)	131
Blindmat. +	Beispiel 6 (10%)	80
Blindmat. +
Blindmat. +
Blindmat. +

Bewertung 2

Das Produkt des Beispiels 1 wurde nach dem Tapping Efficiency Test untersucht, und zwar in einer Mischung mit einem 1OO SUS lösungsmittelraffiniertem paraffinischem neutralem

Ö1(9O% öl, 10% des Produktes des Beispiels 1).

Die Ergebnisse waren folgende:

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Tabelle III Flüssigkeit Wirksamkeit (%)

Blindmat. '(öl) 53

Blindmat. + Beispiel 1(10%) 61 Bewertung 3

Es wurden folgende emulgierbare Konzentrate hergestellt:

Zusammensetzung 1	15	Zusammensetzung 2	Gewichts-%
Produkt des Beispiels 1	Produkt des Beispiels 1	68
10 Caprylsäure	Caprylsäure	4
2-Äthylhexansäure	Tolutriazol	4
Tolutriazol	20 Polyglykol (1)	4
Polyglykol (1)		20
	100
Gewichts-%
68
8
4
20
100

Zusammensetzung 3

Produkt des Beispiels 2 ⁹⁵

Harzsäuresalz (2)

Anmerkungen:(1) Ucon 50 HB55 (Warenzeichen

von Union Carbide}

(2) Kaliumsalz der Harzsäure, im wesentlichen Abietinsäure.

909882/0966 ~²⁰~

Diese Zusammensetzung wurde bei der Herstellung von Aluminiumdosen in folgender Weise untersucht:

Ein Aluminiumblech mit 0,38 mm Dicke wurde mit einem Schmiermittel überzogen, das Wasser und 3,0% oder
6,0% der oben genannten Zusammensetzungen enthielt, und einem Tief ziehgerät zugeführt. Die geformten Becher behielten am Boden und den Seitenwagen eine Dicke von 0,38 mm bei. Die- Becher wurden dann einer Formeinrichtung zugeführt, wo sie zu Dosen mit

.Seitenwand en von 0,13 mm und Böden von 0,38 mm geformt wurden. Die geformten Dosen wurden einer mehrstufigen Wascheinheit zugeführt, wo sie mit einer
Lösung 'lewaschen wurden, die Wasser, Schwefelsäure,

15 Flußsäure und ein oberflächenaktives Mittel enthielt. Anschlioßend wurden sie mit Wasser gewaschen und mit einem Konversionsüberzug versehen. In der nachstehenden TaIi(¹IIe ^TV sind die Ergebnisse zusammengefaßt.

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Tabelle IV Zusammensetzung 1 Zusammensetzung 2 Zusammensetzung 3

O CO OO CO

Versuchsergebnisse

Tiefziehgerät ( Minster Einzelzuführung)

Aufnahme gute Behälter bei gute Behälter bei gute Behälter bei 6% 3% 6%

leicht bei 1,5%

' keiner

leicht bei 3%

Former (Bliss Einzelzuführung)

Wascher: saurer

Konversions-Überzug gute Dosen bei 3%

Wasserzersetzung

nur reiner Konversionsüberzug

gute Dosen bei 3,75^!

rein bei 38⁰C

ι to

Bei Zusammensetzung 3 wurden gute Behälter bei einer Konzentration von 6% unter Einsatz eines Niederhaltedrucks von 108 kg erhalten.Ein Niederhaltedruck von 95 kg führte zu geringer Faltenbildung.

Mit Zusammensetzung 3 wurden etwa 15O Dosen gezogen und gestreckt bei 3,75% und zwar bei einem Ausblasdruck von 13,6 kg. Die Oberflächenbeschaffenheit war gut ohne daß Formfett auf den Werkzeugen beobachtet werden konnte.

Bewertung 4

Aus dem Produkt des Beispiels 1 wurden emulgierbare Konzentrate mit verschiedenen Karbonsäuren unter Bildung der Estersalze hergestellt. Die Konzentrate wurden dann zu Emulsionen formuliert, die 97% Wasser und 3% Konzentrat enthielten. Diese Emulsionen wurden dann mit dem beschriebenen Tapping Efficiency Test untersucht, wobei als Vergleichsflüssigkeit ein übliches Emulsionsschmiermittel verwendet wurde, das ein Mineralöl und Natriumsulfonate mit einer Konzentration von 3% (97% Wasser, 3% Öl) enthielt. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle V zusammengefaßt.

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Tabelle V Emulgierbare Konzentrate

iß Beispiel 1 Essigsäure Caprylsäure 2-Äthylhexan- Gewindeschneid-

co Produkt (Gew.-%) (Gew.-%) (Gew. - %) säure(Gew.-%) Wirksamkeit (%)

ro 90 10 - - 238

5 90 - 10 - 472

£J 90 - - 10 292

- 2 Λ -

lic-wer I. inUj 5

Emu!yjerbare Konzentrale wurden folgendermaßen hergestel It:

Zu η aminen s e t ζ un g 4 Ck? w. - %

Produkt des Beispiels 2 1OO

Zu: i amino ti_s c'tzi ι njj J5 Gew. -'%

Produkt des Hei spiels 2 9O

Kai i umluu/seil e (2) 10

Zusammensetzung 6 Gew.-ε.

Produkt des lit i spiels 2 80

PoJyglyko] (1) 20

Zusammenfiel zunjj 7 Gew. -'

Produkt- ui-s Bejsjiiels 2 76

Po]yglyk(.-J (!) 19

Ka i i umliai /.se i f e (2) 5

Anne rk un g t ;nj_

(1) und (2) entsprechend Bestinimunq 3.

iese Konzentrate wurden unter Bildung von Schmiermitteln, 25 die 97. Wasser und 3- Konzc-ntrat enthielten, emulgiert. Diese Schmiermittel wurden äzinn dem Tapping L'fficioncy Te:3t und einem iiard Water Stability Test unterworfen. Dei- Vergleich ί Ur den 'l'appjnq Efficiency Test war die gleiche 97:3 Emulsion, wie sie bei liest immun g 4 ver- AO wendet wurde. Dor Hard Wator Stability Test wurde 24 Stunden bei 21 ^CC ausgef ührt, wobei Wasser ¹^Ic einei? Gehalt von

9 C 9 8 8 2 / 0 9 6 6

500 ppm CaCO-5 verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle VI zusammengefaßt.

Tabelle VI

Konzentrat

Zusammensetzung 4 Zusammensetzung 5

15 Zusammensetzung 6 Zusammensetzung 7

Gewindeschneid- Hartwasserstabilität Wirksamkeit (%)

113 114 145 108

Trennung keine Trennung Trennung keine Trennung

Die Ergebnisse zeigen, daß die Kaliumharzseife besonders wirksam in Bezug auf die Verhinderung der Trennung in hartem Wasser ist.

Der Hard Water Stability Test wird durchgeführt, indem ein Teil des Schmiermittels mit 5 Teilen hartem Wasser gemischt wird und die Mischung in einem 100 ml Meßzylinder 24 Stunden bei 21⁰C aufbewahrt wird. Nach dieser Zeit wird die Mischung bezüglich einer Separierung untersucht.
30

Bewerbung 6

Zusammensetzung 1 wurde zu einem Schmiermittel, enthaltend 97% Wasser und 3% der Zusammensetzung 1 formuliert. Dieses Schmiermittel wurde zusammen mit anderen Schmiermitteln mit dem Instron (Warenzeichen) Can Forming Performance Test untersucht. Bei dem Test wird eine 6,35 mm-Stahlkugel durch ein 6,15 mm-Loch in einer Aluminiumplatte mit einer Dicke von 3,17 mm durchgedrückt. Für jedes Schmiermittel wurden 6 Werte ermittelt. Werte unter 272 kg sind üblicherweise für gute Produkte erforderlich. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle VII zusammengefaßt.

Tabelle VII Schmiermittel Kraft(kg)

keines 425

Paraffinisches Öl 100 SUS 277

Lösliches Öl (1) 281

Schmiermittel der Zusammen- 208 setzung 1

Anmerkung: (1) Sulfonatemulgiermittel, 60% Öl bei 3%iger Konzentration in Wasser.

Claims (13)

Patentansprüche :

1. Schmiermittel für die Metallbearbeitung, dadurch gekennz eich net, daß es einen Ester, bestehend aus einem Reaktionsprodukt eines Alkenylbernsteinsäureanhydrids oder der Säure, deren Alkenylgruppe von einem C_lf--C„„-01efin abgeleitet ist, oder einem Dimer derselben oder einer D₁„-C„ -Monocarbonsäure oder deren Dimer mit einem Hydroxyamin, umfaßt.

2. Schmiermittel nach Anspruch I, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß das Hydroxyamin ein Ilydroxy-substituiertes tertiäres Amin umfaßt.

3. Schmiermittel nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das Hydroxyamin Triäthanolamin umfaßt.

4. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichn et, daß das Hydroxyamin ein Hydroxypoly-

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_ ο „

ätheramin der allgemeinen Formel

R-N-R" I

R¹

in der R eine C^-C. „ Kohlenwasserstoffgruppe, R¹ -(CII₂CII₂O)_x CII₂CH₂OH oder - (CII.,CH ,CH₀O) _xCH..CH₉CH.,0H ,

R" R oder R¹ und
10 χ 1 biu 50 bedeuten, umfaßt.

5. Schmiermittel nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß sie ein Polyglykol umfassen.

b. Schmiermittel nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η ζ c Lehnet, daß das Polyglykol· in einer Menge von 5- JO (lew.-6 vor Liegt.

7. Schmiermittel nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß es ein sulforisiertes Olefin oder sulforisiertes Mineralöl in einer Menge von 0,5-95 Gew.-'έ umfaßt.

8. Schmiermittel nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß es ein oberflächenaktives Mittel enthält.

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_— }

9. Schmiermittel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es als oberflächenaktives Mittel eine Alkalimetallharzseife enthält.

10. Schmiermittel nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß es eine C₂-C.. -Monokarbonsäure enthält.

11. Schmiermittel nach Anspruch 10, dadurch g e k e η η zeichnet, daß es als Monokarbonsäure Caprylsäure

enthält.

12. Schmiermittel nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Form einer

15 wässrigen Emulsion vorliegt.

13. Schmiermittel nach Anspruch 12, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Emulsion Wasser und 3-20 Gew.-% SchmiermittelbestandteiIe umfaßt.

909882/0966