DE3107052A1

DE3107052A1 - Verbindungen fuer wasserverduennbare metallbearbeitungsschmiermittel, verfahren zu deren herstellung und deren verwendung in metallbearbeitungsfluessigkeiten

Info

Publication number: DE3107052A1
Application number: DE19813107052
Authority: DE
Inventors: Axel Göran Dipl.-Ing. Perstorp Bergvall; Måns Ola Dipl.-Ing. Månson; Carl-Axel Edvard Dr.-Ing. Sjögreen
Original assignee: Perstorp AB
Current assignee: Quaker Chemical Corp
Priority date: 1980-02-29
Filing date: 1981-02-25
Publication date: 1981-12-24
Also published as: DK89181A; DE3107052C2; DK161714B; AT372399B; FI69865B; SE452772B; ATA93181A; FI810635L; SE8101108L; NO810648L; NO150564C; NL189308C; NL189308B; DK161714C; BE887689A; GB2072661A; NO150564B; US4405471A; GB2072661B; NL8100954A

Description

HOFFMANN · EITLE & PARTNER

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) . DIPL.-ING. W. EITLE · D R. RER. N AT. K. HOFFMANN · DI PL.-1 N G. W. LEHN

DIPL.-ING. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 . D-8000 MDNCH EN 85 . TELEFON (089) 911087 . TELEX 05-29619 (PATH E)

f.

34 664 o/fi

PERSTORP AB
Perstorp / Schweden

Verbindungen für wasserverdünnbare Metallbearbeitungsschmiermittel, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung in Metallbearbeitungsflüssigkeiten

Die Erfindung betrifft neue Verbindungen für ein wasserverdünnbares Metallbearbeitungsschmiermittel, ein Verfahren zur Herstellung der Verbindung und die Verwendung der Verbindung in einem Metallbearbeitungsschmiermittel.

Schmiermittel auf Basis von Mineralölprodukten werden im allgemeinen bei Metallschneidverfahren angewendet, z.B. beim Bohren, Drehen, Walzen, Fräsen und Schleifen. Manchmal bestehen die Schmiermittel aus wäßrigen Emulsionen. Dabei werden zahlreiche Additive, z.B. schmiermittelverbessernde EP-Additive (EP = extremer Druck (extreme pressure) ) verwendet.

- 10 -

130052/062S

Die immer größer werdenden Ansprüche an eine befriedigende Arbeitsumgebung und die Sorge um die Arbeiter hat in den vergangenen Jahren nach der Suche nach neuen Metallverarbeitungsschmiermitteln geführt. Die derzeit noch für diese Zwecke in der Verarbeitungsindustrie angewendeten Mittel sind aus Gründen der Umgebung,der Arbeitsplätze und aus medizinischen Gründen unbefriedigend. So verursachen Produkte auf Basis von Mineralöl Rauch und ölstaub in der Werkhalle und verschmutzen die Maschinen und deren Umgebung. Die Mineralöle und die dabei verwendeten Additive verursachen Hautentzündungen, Exzeme und Allergien. Bei langem Hautkontakt besteht auch Krebsgefahr. Ebenso sind Lungenschäden möglich, wenn die mit öl vermischte Luft inhaliert wird.

In den letzten Jahren haben verschiedene Autoren über die Gegenwart von kanzerogenen Stoffen in Schneidflüssigkeiten berichtet. Mineralöl enthält polyaromatische Kohlenwasserstoffe, z.B. Benzpyrene. Aufgrund der hohen Temperaturen in der Schneidzone ist es sehr wahrscheinlich, daß sich bei der Anwendung solcher öle Polyaromate bilden.

Um das vorerwähnte Problem bei der Verwendung von auf Mineralöl aufgebauten Metallbearbeitungsschmiermitteln zu vermeiden, ist man mehr und mehr zu Mineralölemulsionen übergegangen. Dadurch ist das Problem der ölnebel und des ölrauches in einem gewissen Maße zurückgegangen. Aber auch solche Produkte sind hinsichtlich der Umweltverschmutzung noch keineswegs problemfrei.

Mineralöle per se haben nur eine begrenzte Schmierfähigkeit. Deshalb gibt man viele verschiedene Additive zu dem Schmiermittel. Diese Additive können ebenso wie das Mineralöl Hautreizungen verursachen. Außer den die

— 11 —

130052/062B

Schmierung verbessernden Additiven müssen die bekannten Mineralölemulsionen noch spezielle Emulgatoren, Korrosionsinhibitoren und Bakterizide enthalten. Die Zusammensetzung von Mineralölemulsionen sind daher recht kompliziert. Infolgedessen ist es schwierig, welche Verbindung oder Verbindungen in einem speziellen Fall Probleme verursachen / festzustellen.

Es besteht deshalb ein erheblicher Bedarf an einem die Umwelt nicht störenden hochfunktionellem Metallbearbeitungsschmiermittel, d.h. nach einem umweltfreundlichen Schmiermittel, das bei guten Schmier- und Kühleigenschaften einen hohen Oberflächendruck und/oder eine hohe Schneid- und Umwandlungsgeschwindigkeit aufweist, und Produkte mit dem gewünschten Aussehen, einer befriedigenden Toleranz und einer guten Oberfläche ergibt und gleichzeitig den Abrieb der Bearbeitungswerkzeuge vermindert.

Es wurde nun unerwarteter Weise gefunden, daß man die vorerwähnte Aufgabe lösen kann mit einer Verbindung für ein wasserverdünnbares Metallbearbeitungsschmiermittel, wobei die Verbindung durch die Formel

R, 0-C-R_n-C-O

^{u J} η

- R

gekennzeichnet ist, worin bedeuten

- 12 -

130052/062S

*' β

einen Alkylrest mit 3 bis 15 Kohlenstoffatomen,

einen Alkylrest, einen substituierten Alkylrest, einen ungesättigten Alkylrest, einen substituierten ungesättigten Alkylrest, einen Arylrest oder einen substituierten Arylrest mit 4 bis 30 Kohlenstoffatomen,

einen Alkylrest, einen substituierten Alkylrest, einen Alkylenrest, einen Arylrest, einen substituierten Arylrest, einen alizyklischen Rest oder einen substituierten alizyklischen Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, und

R- ein protonisiertes Amin oder ein Alkalikation, m eine Zahl zwischen 3 und 8,
η K. m und

ρ eine Zahl zwischen 0,5 und 8, vorzugsweise 0,5 bis 3.

Besondere Vorteile erzielt man bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindung als einzige Verbindung oder als Hauptverbindung in auf Wasser aufgebauten Schmiermitteln. Denn die Verbindung kann in Wasser gelöst oder emulgiert werden. Die Lösungen bzw. Emulsionen sind außerordentlich stabil. Sie haben weiterhin eine außerordentlich gute Schmierfähigkeit. Ebenso sind die Korrosionsinhibierungseigenschaften sehr gut. Dies bezieht sich beispielsweise auf Eisen, Eisenlegierungen, Aluminium, Aluminiumlegierungen, Kupfer und Kupferlegierungen.

Gemäß einer Ausfuhrungsform kann ein gebrauchsfertiges auf Wasser basierendes Schmiermittel beispielsweise 70 bis 99 Gew.-% Wasser, vorzugsweise 90 bis 99 Gew.-% Wasser und als Rest oder als Hauptmenge des Restes eine

130052/0 625

der erfindungsgemäßen Verbindungen enthalten.

Es ist bemerkenswert, daß ein auf Wasser aufgebautes Schmiermittel, das bis zu 99 Gsw.™% Wasser enthält, eine derartig gute Schmierfähigkeit und gute Korrosionsinhibierungseigenschaft hat.

Aus Umwelt- sowie auch aus wirtschaftlichen Gründen ist "es natürlich sehr vorteilhaft, daß man ein hochfunktionelles Schmiermittel, das einen derartig hohen Anteil an Wasser enthalten kann, gemäß der vorliegenden Erfindung herstellen kann.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform kann ein gebrauchsfertiges auf Wasser aufgebautes Schmiermittel beispielsweise 1 bis 50 Gew.-% Wasser und als Rest oder als Hauptteil des Restes eine der erfindungsgemäßen Verbindungen enthalten. Dann kann das Wasser in der Verbindung gelöst oder emulgiert werden. Ein derartiges Schmiermittel mit einem ziemlich hohen Anteil an der Verbindung ist besonders für Metallbearbeitungsverfahren geeignet, bei denen die Anforderungen an die Filmfestigkeit und die Schmierfähigkeit hoch sind.

Gemäß einer dritten Ausführungsform kann man die erfindungsgemäßen Verbindungen als eine Verbindung in auf Wasser aufgebauten Schmiermitteln verwenden, die beispielsweise Mineralöle, synthetische Ester, Polyalkylenglykoladdukte oder Fettsäuren auf Pflanzen- oder Tierbasis enthalten. Dann kann man die Verbindung zur Verbesserung der Schmierfähigkeit, zur Verbesserung der Korrosionsinhibierung und zur Verbesserung der Emulsionsstabilität einsetzen.

- 14 -

130Q52/Q62S

Gemäß der Erfindung haben besonders geeignete Verbindungen die in Wasser verdünnbaren Metallbearbeitungsschmittel, die als Emulsion oder als Lösung vorliegen, verwendet werden können, die Formel

Il

|r₃ Ö - C - R„ - C

-I-

m -(n + p)

Γ H
R-O-C-R.

worin R

CH

I ² ■

- C - CH„ -

CH₂ -

bedeutet,

oder

bedeutet,

C₂H₄, C₃H₆, C₄H₈, C₇H₁₄, C₈H₁₆, C₂H₂ oder

C,H. bedeutet,
0 4

R, ein protonisiertes Triethanolamin, Diethanolamin, N,N-Dimethylaminomethylpropanol, N,N-Dimethylethanolamin oder Triisopropanolamin bedeutet, und

m 4 ist,

η 2,0 bis 3,5 ist,

ρ 0,5 bis 2,0 bedeutet,

und die Verbindung in Wasser emulgiert oder gelöst vorliegt.

Dieses Schmiermittel gibt eine außerordentlich gute Wirlcung, beispielsweise beim Schleifen, Bohren, Fräsen, Walzen und Drehen.

130052/062S

- 15 -

Eine besonders geeignete Verbindung gemäß der Erfindung hat die Formel

Il

-R_n-

Il

C-O

[^0H]_m -π ₊ ρ) 0

worin R

- H₂C - C - CH₂ -

oder eine Neopentylstruktur hat, beispielsweise mit der Formel

H,C - C - CH„ 2 ,

CH₂ -

CH₃CH₂

CH₂ C - CH.

CH₀ -

I₃-C- CH₃ CH₂ -

CH₃-C-

130052/0625

- 16 -

CH₂ - CH₂ -

CH₃ - CH₂ - C - CH₂ - O - CH₂ - C - CH₂ - CH₃ oder

CH₂ - CH₂ -

H₀C - C - CH₀ - 0 - CH₀ - C - CH₉ - woran 2 , · 2 2 j 2.

nil Γ* H

LH₂ - LM₂-

beispielsweise C₄H₉, C₅H₁₁, CgH₁₃, C₇H₁₅, CgH₁₇, C₉H₁₉, C₁₁H₂₃, C₁₃H₂₇, C₁₅H₃₁, C₁₇H₃₅, C₁₇H₃₃, C₁₇H₃₁, C₁₉H₃₉, C₂₁H₄₃, C₂₃H₄₇ oder C₁₇H₃₄OH bedeutet,

beispielsweise CH₃, C₃H₄, C₃Hg, C₄Hg, C₇H , C₈H₁₆, C₂H₃, C₆H₄, C₆H₃COOH, C₆H₃COO^-NH₄ ⁺,

+ CH₂ - CH₂OH
C.H,COO~H - N -'CH₀ - CH₀OH
^NCH - CHOH

oder C₁-H.. bedeutet und
6 1o

R₃ ein Ammoniumion, ein protonisiertes Monoethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin, Diisopropanolamin, Triisopropanolamin, N,N-Dimethy!ethanolamin, N, N-Dimethylaminomethylpropanol, Aminomethylpropano1, Triethylamin oder Morpholin bedeutet.

Bedeutet R₁ einen ungesättigten Rest, so kann dieser Rest sulfuriert sein. Dadurch wird der EP-Effekt der Verbindung noch mehr verbessert.

Spezielle erfindungsgemäße Verbindungen haben die obige Formel, worin

130052/062S

R - H_£C - C -

CH₂ -

R₁ ^C7^H15 ^{oder C}17^H33 η 2,0 bis 3,5

R₂ C₂H₄, C₃H₆, C₄H₈, C₇H₁₄, CgH^, C₃H₃ oder C₅H₄,

R^ ein protonisiertes Triethanolamin, Diethanolamin, N,N-Dimethylaminomethylpropanol, N,N-Dimethylethanolamin oder Triisopropanolamin,

ρ 0,5 bis 2,0 und m 4 bedeuten.

Weitere spezifische Verbindungen gemäß der Erfindung haben die obige Formel, worin

CH₂-

R ^CH3^CH2 - f - ^CH2 ~ CH₂ -

R₁ C₇H₁₅ oder C₁₇H₃₃, η 1/0 bis 2,5,

R₂ C₂H₄, C₃H₄, C₃H₆, C₄H₈, C₇H₁₄, C₈H₁₆, C₂H₂ oder

^C6^H4'
R_ ein protonisiertes Triethanolamin, Diethanolamin, N,N-Dimethylaminomethylpropanol, Ν,Ν-Dimethylethanolamin oder Triisopropanolamin,

ρ 0,5 bis 1,5, und m 3 bedeuten.

- 18 -

130052/062S

Die erfindungsgemäßen Verbindungen kann man herstellen, indem man η Mol einer Monocarbonsäure oder ein Gemisch aus 2 oder mehreren Monocarbonsäuren der Formel

R₁ - C - OH ,

in welcher R₁ einen Alkylrest, einen substituierten Alkylrest, einen ungesättigten Alkylrest, einen substituierten ungesättigten Alkylrest, einen Arylrest oder einen' substituierten Arylrest mit 4 bis 30 Kohlenstoffatomen bedeutet, pro Mol eines Alkohols oder eines Gemisches aus 2 oder mehr Alkoholen der Formel

R - OHj , worin m 3 bis 8 ist und die Anzahl der ^{u J}m

Hydroxygruppen in dem Alkohol angibt und R einen Alkylrest mit 3 bis 15 Kohlenstoffatomen bedeutet, umsetzt, worauf man das erhaltene Reaktionsprodukt mit ρ Molen einer zweiwertigen oder dreiwertigen organischen Säure oder einem Gemisch aus zwei oder mehreren solcher Säuren der Formel

0 0
HO - C - R₂ - C - OH ,

worin R„ ein Alkylrest·, ein substituierter Alkylrest, ein Alkylenrest, ein Arylrest, ein substituierter Arylrest, ein alizyklischer Rest, oder ein substituierter alizyklischer Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen bedeutet, oder mit einem entsprechenden Säureanhydrid oder einem Gemisch von zwei oder mehr entsprechenden Säureanhydriden zu einer Verbindung der Formel

,m -(η + ρ) O

13ÖÖ52/062S

- 19 -

umsetzt,

worin R, R₁, R₀, m, η und ρ die oben angegeben Bedeutung haben, n<m und ρ zwischen 0,5 und 8, vorzugsweise 0,5 bis 3 bedeutet, worauf man die Verbindung dann in die neutralisierte Form überführt durch Umsetzung mit einem Amin oder einem Alkalimetall unter Ausbildung einer Verbindung der Formel

uo-c-

Il

- D

L¹	P	"¹Jm -	(η +	P)
		0
*'■i*	Il - C	- ^Ri

J η

worin R, R₁, R-, m, η und ρ die obige Bedeutung haben

und R₃ ein protonisiertes Amin oder ein Alkalimetallkation ist.

Die Erfindung wird in den nachfolgenden Beispielen näher erläutert, wobei die Beispiele 1 bis 7 sich mit der Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen vor der Neutralisation befassen, während die Beispiele 8 bis 14 verschiedene Schmiermittel, die eine erfindungsgemäße Verbindung enthalten, betreffen.

BEISPIEL 1

1 Mol (136,2 g) Trxmethylolpropan (TMP), 1 Mol (273,3 g) Oleinsäure und 65 g Xylol wurden in einen Glaskolben gefüllt, der mit einem Rührer, einem Wasserscheider, einem Thermometer und einem Inertgaseinlaß ausgerüstet war. Das Xylol wurde zur azeotropen Entfernung des gebildeten Veresterungswassers verwendet.

130052/0628

20 -

Die Temperatur wurde allmählich auf 25O°C erhöht, wobei das gebildete Veresterungswasser abgetrennt wurde. Bei einer Säurezahl von weniger als 3 mg KOH/g wurde die umsetzung abgebrochen. Das noch vorhandene Xylol wurde im Vakuum abgedampft. Man erhielt 391,5 g TMP-Oleat mit einer QH-Zahl von 285 mg KOH/g in Form eines bei 2O°C hellen Öles.

1 Mol (391,5 g) TMP-Oleat, das wie zuvor hergestellt worden war, wurde bei einer Temperatur von 150⁰C mit einem Mol (148,2 g) Phthalsäureanhydrid in einem mit Rührer und Thermometer ausgerüsteten Glaskolben umgesetzt. Man erhielt dabei 539 g TMP-Oleatphthalat mit einer Säurezahl von 99 mg KOH/g in Form eines bei 20°C viskosen Öls.

BEISPIEL 2

1 Mol (138,4 g) Pentaerythritit (PENTA), 2,7 Mole (427,1 g) Pelargonsäure (eine aliphatische C -Säure) und 65 g Xylol wurden in einen mit Rührer, Wasserabscheider, Thermometer und Inertgaseinleitung ausgerüsteten Glaskolben vorgelegt.

Die Temperatur wurde allmählich auf 25O°C erhöht, wobei das gebildete Veresterungswasser abgetrennt wurde. Die Umsetzung wurde bei einer Säurezahl unterhalb 3 mg KOH/g abgebrochen und das noch vorhandene Xylol im Vakuum abgedampft.

Man erhielt 517 g PENTA-Pelargonat in Form eines bei 20°C hellen Öles mit einer OH-Zahl von 135 mg KOH/g.

- 21 -

130052/0621

1 Mol (517 g) PENTA-Pelargonat wurden bei 15O⁰C mit 1 Mol (98 g) Maleinsäureanhydrid in einem Glaskolben, der mit Rührer und Thermometer ausgerüstet war, umgesetzt. Nach dem Vakuum-Absaugen erhielt man 609 g PENTA-Pelargonat-Maleat mit einer Säurezahl von 88 mg KOH/g in Form eines hellen bei 2O°C als öl vorliegenden Produktes.

BEISPIEL

1 Mol (138,4 g) Pentaerythrit (PENTA), 3 Mole (432 g) 2-Ethylhexansäure und 65 g Toluol wurden in einem mit Rührer, Wasserabscheider, Thermometer und Inertgaseinleitung ausgerüsteten Glaskolben vorgelegt. Das Toluol wurde zur azeotropen Entfernung des gebildeten Veresterungswassers verwendet.

Die Temperatur wurde allmählich auf 25O⁰C erhöht, wobei das gebildete Veresterungswasser abgetrennt wurde. Die umsetzung wurde bei einer Säurezahl unterhalb 3 mg KOH/g abgebrochen und das restliche Toluol abgedampft. Man erhielt 517 g PENTA-2-Ethylhexoat mit einer OH-Zahl von 1o8 mg KOH/g, das bei 20⁰C ein helles öl war.

1 Mol -(517 g) PENTA-2-Ethylhexoat wurden mit 1 Mol (146,1 g) Adipinsäure unter einer Stickstoffgasatmosphäre in einem mit Rührer und Thermometer ausgerüsteten Glaskolben in Gegenwart von Toluol bei einer Temperatur von 25O°C umgesetzt. Die Umsetzung wurde 1,5 Stunden durchgeführt, wobei das gebildete Veresterungswasser abgetrennt wurde. Anschließend wurde Toluol im Vakuum abgedampft. Man erhielt 641 g PENTA-2-Ethylhexoat-Adipat mit einer Säurezahl von 82 mg KOH/g, das bei 4O°C ein niedrig viskoses öl war.

130052/0638

- 22 -

BEISPIEL 4

1 Mol {138,5 g) Pentaerythrit (PENTA), 1 Mol (273,3, g) Oleinsäure und 65 g Xylol wurden in einem mit Rührer, Wasserabscheider, Thermometer und Inertgaseinleitung ausgerüsteten Glaskolben vorgelegt.

Die Temperatur wurde allmählich auf 25O⁰C erhöht, wobei das Veresterungswasser abgetrennt wurde. Die Umsetzung wurde bei einer Säurezahl unterhalb 1 mg KOH/g abgebrochen und das restliche Xylol im Vakuum abgedampft. Der Rückstand wurde durch ein Druckfilter zur Entfernung von nicht umgesetztem PENTA gegeben, wobei man 37Og PENTA-Oleat mit einem OH-Wert von 226 mg KOH/g erhielt, das bei 2O°C ein niedrig viskoses, hellbraunes öl war.

286 g PENTA-Oleat wurden bei 150°C mit 108 g Phthalsäureanhydrid in einem mit Rührer und Thermometer ausgerüsteten Glaskolben umgesetzt. Nach dem Filtrieren erhielt man 355 g PENTA-Oleat-Phthalat mit einer Säurezahl von 98 mg KOH/g als ein bei 20⁰C viskoses öl.

BEISPIEL 5

1 Mol (136,2 g) Trimethylolpropan (TMP), 2,2 Mole (317 g). 2-Ethylhexansäure und 20 g Xylol wurden in einem mit einem Rührer, Wasserabscheider, Thermometer und Inertgaseinleitung ausgerüsteten Glaskolben vorgelegt. Das Xylol wurde zur azeotropen Entfernung des gebildeten Veresterungswassers verwendet.

Die Temperatur wurde allmählich auf 26O°C erhöht, wobei das gebildete Veresterungswasser abgetrennt wurde. Die Umsetzung wurde bei einer Säurezahl unterhalb 2 mg KOH/g abgebrochen und restliches Xylol im Vakuum abgedampft. Man erhielt 411 g TMP-2-Ethylhexoat mit einer OH-Zahl von 99 mg KOH/g in Form eines bei 20⁰C hellen niedrig viskosen Öls.

130052/062S

- 23 -

1 Mol (411 g) TMP-2-Ethylhexoat und 0,8 Mol (117 g) Adipinsäure wurden in einem mit Rührer, Thermometer und Inertgasleitung ausgerüsteten Glaskolben vorgelegt. Die Temperatur wurde allmählich auf 25O°C erhöht und 30 Minuten bei Atmosphärendruck gehalten, und dann wurde 30 Minuten ein Vakuum von 100 mm Hg angelegt. Man erhielt 514 g TMP-2-Ethylhexoat-Adipat mit einer Säurezahl von 91 mg KOH/g in Form eines bei 40⁰C niedrig viskosen Öls..

BEISPIEL

1 Mol (517 g) PENTA-2-Ethylhexoat, hergestellt gemäß Beispiel 3'wurde mit 1 Mol (188 g) Azelainsäure bei 25O°C unter einer Stickstoffatmosphäre in einem mit einem Rührer und Thermometer ausgerüsteten Glaskolben umgesetzt. Die Umsetzung wurde bei Atmosphärendruck 1,5 Stunden fortgesetzt und anschließend wurde 30 Minuten ein Vakuum von 80 mm Hg angelegt. Die ganze Zeit betrug die Temperatur 25O°C. Man erhielt 680 g PENTA-2-Ethylhexoat-Azelat mit einer Säurezahl von 72 mg KOH/g in Form eines bei 40°C niedrig viskosen Öls.

BEISPIEL

1 Mol (250 g) Di-trimethylolpropan (Di-TMP), 2,8 Mole (403 g) 2-Ethylhexansäure und 30 g Xylol wurden in einem mit einem Rührer, Wasserabscheider, Thermometer und einem Inertgaseinleitung ausgerüsteten Kolben vorgelegt. Das Xylol wurde zur azeotropen Abtrennung des Wassers verwendet.

Die Temperatur wurde allmählich auf 26O°C erhöht und dabei wurde das gebildete Veresterungswasser entfernt. Bei einer Säurezahl unterhalb 2 mg KOH/g wurde das

130052/-062S

Erwärmen unterbrochen und aas restliche Xylol im Vakuum abgedampft. Man erhielt 306 g Di-TMP-2-Ethylhexoat mit einer OH-Zahl von 109 mg KOH/g in Form eines bei 20⁰C hellen niedrig viskosen Öls.

1 Mol (603 g) Di-TMP-2-Ethylhexoat und 1,2 Mole (175 g) Adipinsäure wurden in einem mit einem Rührer, Thermometer und einer Inertgaszufuhrleitung ausgerüsteten Glas kolben vorgelegt. Die Temperatur wurde nach und nach auf 25O⁰C erhöht und dort 30 Minuten bei Atmosphären druck gelassen und dann wurde weitere 30 Minuten ein Vakuum von 1 mm Hg angelegt. Man erhielt 756 g Di- TMP-2-oEthylhexoat-Adipat mit einer Säurezahl von 87 mg KOH/g in Form eines bei 40⁰C niedrig viskosen Öls.

BEISPIEL 8

25 g TMP*-01eat-Phthalat, hergestellt gemäß Beispiel 1 wurden mit 4 g N,N-Dimethy!ethanolamin vermischt. Das Gemisch wurde unter Rühren zu 550 g Wasser gegeben, wobei man eine 5 %-ige stabile, milchähnliche Emulsion erhielt. Diese Emulsion war außerdordentlich geeignet als Schmier- und Kühlmedium für Schneidverfahren, wie Bohren oder Fräsen.

BEISPIEL

25 g PENTA-Pelargonat-Maleat, erhalten gemäß Beispiel 2, wurden mit 1Og Triethanolamin und 8 g eines nichtionischen Emulgators aus ethoxyliertem Nonylphenol gemischt. Das Gemisch wurde unter Rühren zu 172 g Wasser gegeben, wobei man eine 20 %-ige stabile transparente Emulsion erhielt. Diese Emulsion war sehr geeignet als Druckflüssigkeit bei der Metallblechverarbeitung, z.B. beim Tiefziehen von rostfreien Blechen.

13ÖÖ52/062S

- 25 -

BEISPIEL .10

25 g PENTA-2-Ethylhexoat-Adipat, hergestellt gemäß Beispiel 3, wurden mit 10 g Triethanolamin vermischt. Das Gemisch wurde unter Rühren zu 1715 g Wasser gegeben, wobei man eine 2 %-ige stabile semi-transparente Emulsion erhielt. Diese Emulsion ist außerordentlich geeignet als Schleifflüssigkeit.

BEISPIEL 11

25 g PENTA-Oleatphthalat, hergestellt gemäß Beispiel 4, wurden mit 10 g Triisopropanolamin vermischt. Das Gemisch wurde unter Rühren zu 665 g Wasser gegeben, wobei man eine 5 %-ige stabile milchähnliche Emulsion erhielt. Diese Emulsion ist sehr geeignet als Schmier- und Kühlmedium, z.B. bei Schneidverfahren, wie Bohren und Fräsen.

BEISPIEL 12

25 g TMP-2-Ethylhexoat-Adipat, hergestellt gemäß Beispiel 5, wurden mit 3,6 g Diethanolamin und 2,9 g Diethylenglykolmonobutylether vermischt. Das erhaltene Gemisch wurde unter Rühren zu 598 g Wasser gegeben, wobei man eine 5 %-ige stabile milchige Emulsion erhielt. Die Emulsion ist sehr geeignet als Schmier- und Kühlmedium, z.B. bei Schneidverfahren, wie beim Bohren und Fräsen.

BEISPIEL

25 g PENTA-2-Ethylhexoat-Azelat, hergestellt gemäß Beispiel 6, wurden mit 12 g Triethanolamin und 3,7 g Diethylenglykolmonobutylether vermischt. Das Gemisch wurde unter Rühren zu 773 g Wasser gegeben, wobei man eine 5 %-ige stabile transparente Emulsion erhielt. Diese Emulsion ist sehr geeignet als Schmier- und Kühlmedium, z.B. bei Schneidverfahren, wie beim Bohren und

130052/062S

BEISPIEI. 14

25 cj Di^TMP-2-Ethylhexoat-Adipat, hergestellt gemäß Beispiel 7, wurden mit 5,2 g Ν,Ν-Dimethylaminomethylpropanol und 3#O g Diethylenglykolmonobutylether vermischt. Das Gemisch wurde unter Rühren zu 627 g Wasser gegeben, wobei man eine 5 %<-ige stabile milchige Emulsion erhielt. Die Emulsion ist sehr geeignet als Schmier- und Kühlmedium, Z.B. bei Schneidverfahren, wie beim Bohren und Fräsen.

130Ö52/062S

Claims

HOFFMANN · EITLE <& PARTNER

PAT E N TANWlLTE

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) . Dl PU-IN G. W. EITLE - DR. RER. N AT.K. HOFFMAN N · Dl PL.-I NG. W. LEHN

DIPL.-ING. K. FOCHSLE · DR. RER. NAI. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 · D-8000 MD NCH EN 81 . TELEFON (089) 911087 · TELEX 05-29619 (PATH E)

34 664 o/fi

PERSTORP AB
Perstorp / Schweden

Verbindungen für wasserverdünnbare Metallbearbeitungsschmiermittel, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung in Metallbearbeitungsflüssxgkeiten

Patentansprüche :

( 1. J Verbindung für ein wasserverdünnbares Metallbear-TBeitungs schmiermittel, dadurch gekennzeichnet , daß es die Formel

R₃ 0-C-R₂ -C-O

LH_n - (n + p)

Γ ° Ί

-R-O-C- RJ

L J

hat, worin bedeuten

130052/0625

2 -

31Q7052

R einen Alkylrest mit 3 bis 15 Kohlenstoffatomen,

R₁ einen Alkylrest, einen substituierten Alkylrest, einen ungesättigten Alkylrest, einen substituierten ungesättigten Alkylrest, einen Arylrest oder einen substituierten Arylrest mit 4 bis 30 Kohlenstoffatomen,

R₂ einen Alkylrest, einen substituierten Alkylrest, einen Alkylenrest, einen Arylrest, einen substituierten Arylrest, einen alizyklischen Rest oder einen substituierten alizyklischen Rest mit 1
bis 20 Kohlenstoffatomen, und

©
R, ein protonisiertes Amin oder ein Alkalikation,

m eine Zahl zwischen 3 und 8,
η -ζ. m und

ρ eine Zahl zwischen 0,5 und 8, vorzugsweise
0,5 bis 3.
2. Verbindung gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet , daß R die Formel

¹ H i m. H₂C - C - CH₂ -

oder eine Neopentylstruktur, beispielsweise mit der
Formel

130052/0621

J C-CH₂- ■ , CH₃CH₂ - C -

CH₇-

CH₃ CH₃ - C - CH₂

' CH„ -

CH₃ -. CH₂ - C - CH₂ - O - CH₂ - C - CH₂ - CH₃ oder

f",

C - CH₂ - 0 - CH₂ - C - CH₂ - hat, worin

^CH2 - . CH₂ - ■

R₁ beispielsweise C₄H₉, C₅H₁₁, CgH₁₃, C₇H₁₅^CgH₁₇, ^C9^H19' ^C11^H23' ^C13^H27' °15^H31' ^C17^H35' ^C17^H33' ^C17^K31' C₁₉H₃₉, C₂₁H₄₃, C₂₃H₄₇ oder C₁₇H₃₄OH bedeutet.

R₂ beispielsweise CH₃, C₃H₄, C₃H₆, C₄Hg, C₇H ,

^C8^H16' ^C2^H2' ^C6^H4' ^C6^E3^COOH' ₊ .CH₂'- CH₂OH

C₆H₃COO H - N<- CH₂ - CH₂OH ^CH₂ - CH₂OH oder C^H₁ bedeutet, und

ο IO

130052/0625

R^ ein Ammoniumion, ein protonisiertes Monoethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin, Diisopropanolamin, Triisopropanolamin, Ν,Ν-Dimethylethanolamin, N,N-Dimethy1-aminomethylpropanol, Aminomethylpropanol, Triethylamin oder Morpholin bedeutet.
3. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß CH₂ -

^R -H₂C-C- CH₂ -

CH₂ -

R₁ C₇H₁₅ oder C₁₇H₃₃,

η 2,0 bis 3,5 ,

R₂ C₂H₄, C₃H₆, C₄H₈, C₇H₁₄, C₈H₁₆, C₂H₂ oder C₆H₄ ,

R₃ ein protonisiertes Triethanolamin, Diethanolamin, N,N-Dimethylaminomethylpropanol, Ν,Ν-Dimethylethanolamin oder Triisopropanolamin ,

ρ 0,5 bis 2,0, und
m 4 bedeutet.
4. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

CH₂

R ^CH3^CH2

R₁ C₇H₁₅ oder

η 1,0 bis 2,5,

130052/0625

— 5 —

R₂ C₂H₄, C₃H₆, C₄H₈, C₇H₁₄, CgH_1g# C₃H₃ oder ^C6^H4

R- ein protonisiertes Triethanolamin, Diethanolamin, N,N-Dimethylaminomethylpropanol, N,N-Dimethylethanolamin oder Triisopropanolamin,

ρ 0,5 bis 1,5, und
iti 3 bedeuten.
5. Verfahren zur Herstellung einer Verbindung für ein wasserverdünnbares Metallbearbeitungsschmiermittel, d adurch gekennzeichnet, daß man η Mol einer Monocarbonsäure oder ein Gemisch aus zwei oder mehreren Monocarbonsäuren der Formel

Ii

R₁ - C - OH

R einen Alkylrest, einen substituierten Alkylrest, einen ungesättigten Alkylrest, einen substituierten ungesättigten Alkylrest, einen Arylrest oder einen substituierten Arylrest mit 4 bis 30 Kohlenstoffatomen bedeutet, pro Mol eines Alkohols oder eines Gemisches von zwei oder mehr Alkoholen der Formel

R - [ohJ

m 3 bis 8 ist und sich auf die Anzahl der Hydroxygruppen

des Alkohols bezieht, und
R ein Alkylrest mit 3 bis 15 Kohlenstoffatomen bedeutet,

umsetzt und anschließend das erhaltene Reaktionsprodukt mit ρ Molen einer zweiwertigen oder dreiwertigen organischen Säure oder einem Gemisch aus zwei oder mehreren solcher Säuren der Formel

130052/0625

HO-C-R,

-1-

OH

worin

R_ einen Alkylrest, einen substituierten Alkylrest, einen Alkylenrest, einen Arylrest, einen substi tuierten Arylrest, einen alizyklischen Rest oder einen substituierten alizyklischen Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen bedeutet, oder ein entsprechendes Säureanhydrid oder ein Gemisch aus zwei oder mehr entsprechenden Säureanhydriden ^zu einer Verbindung der Formel

Γ "

HO - C

R₂ -C

umsetzt, in welcher R, R

η und ρ die vorher

angebebene Bedeutung haben, ηO" ist und ρ einen Wert zwischen 0,5 und 8, vorzugsweise 0,5 bis 3, bedeutet,

worauf man die Verbindung dann durch Umsetzung mit einem Amin oder einem Alkalimetall in eine neutralisierte Form der Formel

O O - ^R2 O (3 Il Il ^R3 - C - C

-R-

Il

- R

bringt, in welcher

130052/0625

— 7 —

R, R.., R₂, m, η und p die vorher angegebene Bedeutung haben, und R₃ aus einem protonisiertem Amin oder einem Alkalikation besteht.
6. Verwendung einer Verbindung in einem wasserverdünnbaren Metallbearbeitungsschmiermittel, in welcher das Schmiermittel als Emulsion oder in Lösung vorliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung die Formel

H.. („

ο ο Θ Θ H Il R₃ 0-C-R₂-C

■ 1-

+ ρ)

hat, worin

R einen Alkylrest mit 3 bis 15 Kohlenstoffatomen bedeutet,

R₁ einen Alkylrest,einen substituierten Alkylrest, einen ungesättigten Alkylrest, einen substituierten ungesättigten Alkylrest, einen Arylrest oder einen substituierten Arylrest mit 4 bis 30 Kohlenstoffatomen bedeutet,

R₂ eine Alkylrest, einen substituierten Alkylrest, einen Alkylenrest, einen Arylrest, einen substituierten Arylrest, einen alicyclischen Rest, oder einen substituierten alizyklischen Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen bedeutet, und

^ ein protonisiertes Amin oder ein Alkalikation bedeutet ,

m eine Zahl zwischen 3 und 8 ist,

130052/0625

η <m und

ρ eine Zahl zwischen 0,5 und 8, vorzugsweise 0,5 bis 3 bedeutet, und die Verbindung in Wasser emulgiert

oder gelöst ist.
7. Verwendung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindung die Formel

[°^HL -

0 0 - ^R2 - 0 Il Il ^R3 - C C

- 0

(η + ρ)

-R-O-C-R,

hat, worin
R

CH,

-C-CH,

CH„ -

bedeutet,
R₁ C₇H₁₅

R₂ C₂H₄;
»©

oder C„_H__ bedeutet,

C₃H₆, C₄H₈, C₇H₁₄, C₈H₁₆, C₂H₂ oder bedeutet,

^ ein protonisiertes Triethanolamin, Diethanolamin, N,N-Dimethylaminomethylpropanol, N,N-Dimethyletha nolamin oder Triisopropanolamin bedeutet,

m 4 bedeutet,

η 2,0 bis 3,5 ist, und

ρ 0,5 bis 2,0 bedeutet,

und die Verbindung in Wasser emulgiert oder gelöst ist.

130052/0625