DE3421967C2 - Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine neue Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung,
und zwar speziell eine Metallbearbei
tungsöl-Zusammensetzung mit einem Gehalt einer Schmier
ölkomponente, einem speziellen, wasserlöslichen Polyme
ren und einem Surfaktans sowie gegebenenfalls in Kombi
nation mit einem Extremdruck-Additiv.
Die allgemein verwendeten, herkömmlichen Metallbearbei
tungsöle werden jeweils erhalten, indem man Schmieröl
additive, wie ein öligmachendes Mittel, Extremdruck-Additive,
Rostschutzmittel und/oder Antioxidantien einer
Schmierölkomponente, wie einem Öl, Fett, Mineralöl oder
Fettsäureester, zusetzt und nachfolgend das resultierende
Gemisch mittels eines Emulgators in eine Emulsion vom
O/W-Typ überführt. Diese Mittel werden den Metallbearbei
tungsteilen im allgemeinen mit Konzentrationen von 1 bis
20% zugeführt. Im Falle des Walzens eines Metalls bei
spielsweise wurde versucht, aufbauend auf der raschen
Entwicklung bei den Walzeinrichtungen und der zugehörigen
Technologie, welche in den letzten Jahren erreicht wurde,
die Walzgeschwindigkeit zu steigern, um eine Massenpro
duktion zu gewährleisten. Demgemäß haben sich auch fort
laufend die Anforderungen erhöht, die hinsichtlich Schmier
wirkung, Zirkulationsstabilität, Bearbeitungsleistungs
fähigkeit und Leichtigkeit der Abwasserbehandlung an ein
Walzöl gestellt werden. Es besteht somit ein ständiger
Bedarf hinsichtlich der Entwicklung eines Walzöls, welches
derartige Anforderungen in befriedigender Weise erfüllen
kann. Herkömmliche Walzöle, bei denen Emulgatoren verwen
det werden, sind jedoch mit verschiedenen Nachteilen be
haftet und daher nicht in der Lage, diese Anforderungen
zu erfüllen. Im Falle eines herkömmlichen Walzöls, bei dem
ein Emulgator notwendigerweise vorhanden ist, wird die
Walzschmierwirkung gesteuert durch Änderung von Typ und
Menge des Emulgators, und zwar in einer solchen Weise,
daß die Menge an Öl, welche an den Walzen oder dem jewei
ligen Werkstück haftet, mit anderen Worten die Ausplat
tungsmenge, entweder gesteigert oder vermindert wird. Bei
einem derartigen emulgatorhaltigen Walzöl zeigen die Aus
plattungsmenge und die Zirkulationsstabilität der Emulsion
eine gegenläufige Tendenz. Genauer gesagt, nimmt die Aus
plattungsmenge bei dem jeweiligen Werkstück ab, wodurch
auch die Schmierwirkung unzureichend wird, falls man die
Stabilität der Emulsion steigert. Falls man andererseits
versucht, die Ausplattungsmenge zu steigern, wird die Emul
sion instabil, und es treten verschiedene Probleme auf,
wenn sie für die Wiederverwendung im Kreislauf geführt
wird. Demgemäß sind alle herkömmlichen Walzöle, bei denen
Emulgatoren verwendet werden, mit den oben erwähnten Nach
teilen behaftet. Darüber hinaus sind immer noch weitere
Verbesserungen bei der Lubrizität (Schmierwirkung) sowie
der Bearbeitungsleistungsfähigkeit bei anderen Metall
bearbeitungsölen, wie Ölen für die Preßbearbeitung und
Schneidölen, erwünscht.
Von den Erfindern wurden Forschungen mit dem Ziel durch
geführt, die oben erwähnten Nachteile, mit denen her
kömmliche Metallbearbeitungsöle vom Emulsionstyp behaftet
sind, zu vermeiden. Als Ergebnis dieser Forschungen konnte
eine Verbesserung erreicht werden durch die Verwendung
einer Schmierölkomponente, welche ein Öl und Fett oder
Wachs mit einem Schmelzpunkt von 20 bis 100°C enthält,
in Kombination mit einem spezifischen, hydrophilen Di
spersionsmittel (einer wasserlöslichen, anionischen Poly
merverbindung). Dabei wird die Schmierölkomponente bei
einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes in einer
festen Form in stabiler Weise in Wasser suspendiert und
dispergiert, jedoch wird die resultierende Dispersion in
stabil, wenn sie dem jeweiligen Werkstück zugeführt wird,
d. h. bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes.
Diese Entdeckung ist bereits Gegenstand einer Patentan
meldung (siehe JA-OS 147593/1980).
Von den Erfindern wurden weitere Forschungen durchgeführt.
Dabei wurde eine Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung
gefunden, die erfolgreich zur Bearbeitung von Metallen
unter Bedingungen hoher Scherkräfte eingesetzt werden
kann, wie sie bei der tatsächlichen Anwendung der Ölzu
sammensetzung zu erwarten sind, sowie unter Hochgeschwin
digkeits- und Hochdruckbedingungen, wodurch hohe Bearbei
tungsgeschwindigkeiten und große Bearbeitungsgrade (z. B.
Walzreduktionen) möglich werden, und wobei die Zusammen
setzung ferner eine Metallbearbeitung unter drastischen
Schneidbedingungen ermöglicht sowie aufgrund einer ausge
zeichneten Flüssigkeitszirkulationsstabilität die Verfah
renssteuerung erleichtert.
Genauer gesagt, wurde von den Erfindern festgestellt, daß
die Verwendung einer Schmierölkomponente und einer spe
ziellen, wasserlöslichen Polymerverbindung und eines Sur
faktans, gegebenenfalls in Kombination mit einem Extrem
druck-Additiv, es ermöglicht, vor allem eine stabile Di
spersion der Schmierölkomponente in Wasser unter Aufrecht
erhaltung einer einheitlichen Tröpfchengröße zu schaffen,
und zwar aufgrund der Schutzkolloidalfunktionen von so
wohl der wasserlöslichen Polymerverbindung als auch dem
Surfaktans, wodurch die resultierende Dispersion eine gu
te Zirkulationsstabilität aufweist. Ferner wurde festge
stellt, daß die Öltröpfchen mit einem einheitlichen Durch
messer einen dicken und starken Schmierfilm über einem
Metallwerkstück ausbilden, wenn man die Metallbearbei
tungsöl-Zusammensetzung einem Werkzeugteil zuführt und
mit dem metallischen Werkstück in Kontakt bringt. Ferner
wurde festgestellt, daß die hohe Schmierwirkung aufgrund
der Wirkung des Extremdruck-Additivs, das in den Öltröpf
chen oder im Wasser zugegen ist, noch weiter gesteigert
werden kann. Schließlich wurde festgestellt, daß eine
einheitliche Öltröpfchengröße in stabiler Weise gegenüber
Scherkräften, die durch einen Rührer in einem Tank sowie
durch eine Einspeisungs- und Zirkulationspumpe erzeugt
werden, aufrechterhalten werden kann, selbst wenn die
Zusammensetzung über eine längere Zeit im Kreislauf ge
führt und wiederverwendet wird. Die vorliegende Erfin
dung beruht auf den obigen Befunden.
Erfindungsgemäß wird zum einen somit eine Metallbearbei
tungsöl-Zusammensetzung geschaffen, welche die folgen
den drei Komponenten (A), (B) und (C) als wesentliche
Komponenten enthält. Ferner wird eine Metallbearbeitungs-
Öl-Zusammensetzung geschaffen, welche zusätzlich zu die
sen drei Komponenten als weitere Komponente ein Extrem
druck-Additiv enthält, welches als Komponente (D) be
zeichnet wird.
- (A) Eine oder mehrere Schmierölkomponenten, aus gewählt aus der Gruppe der Öle, Fette, Mineralöle und Fettsäureester;
- (B) eine kationische oder amphotere, wasserlös
liche Polymerverbindung mit einem Molekulargewicht von
1000 bis 10 000 000, enthaltend Stickstoffatome in ihrem
Molekül und ausgewählt aus den folgenden Gruppen (a) bis
(h):
- (a) ein Homopolymerisat des stickstoffhaltigen Monomeren gemäß einer der nachfolgenden allgemeinen For meln (I) bis (VIII) oder ein Salz des Monomeren oder ein Copolymerisat von zwei oder mehreren der stickstoffhal tigen Monomeren oder Salzen der Monomeren: wobei R₁ für H oder CH₃ steht und R₂ und R₃ unabhängig H oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen bedeuten; wobei m¹ eine Zahl von 1 bis 3 ist, n¹ für eine Zahl von 1 bis 3 steht und R₁, R₂ und R₃ die bei Formel (I) ange gebene Bedeutung haben; wobei R₄ für H oder eine Alkyl- oder Alkylolgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen steht und die bei Formel (I) angegebene Bedeutung hat; wobei m² eine Zahl von 1 bis 3 ist, n² für eine Zahl von 0 bis 3 steht und R₁, R₂ und R₃ die bei Formel (I) ange gebene Bedeutung haben; wobei A für -O- oder -NH- steht und R₁, R₂, R₃ und n¹ die bei den Formeln (I) und (II) angegebene Bedeutung haben; wobei R₁, R₂, R₃ und n¹ die bei den Formeln (I) und (II) angegebene Bedeutung haben; wobei R₁ und R₂ die bei der Formel (I) angegebene Bedeu tung haben und der Piperidinring an der 2- oder 4-Position substituiert ist; und wobei R₁, R₂ und R₃ die bei der Formel (I) angegebene Bedeutung haben;
- (b) ein Copolymerisat von einem oder mehreren der stickstoffhaltigen Monomeren, die jeweils durch die allgemeinen Formeln (I) bis (IX) dargestellt sind, oder der Salze derselben und einem oder mehreren Vinylmono meren, ausgewählt aus der Gruppe der α,β-ungesättigten Carbonsäuren und Salze und Derivate derselben, sulfohal tigen Vinylverbindungen und Salzen derselben, Acryl nitril, Vinylpyrrolidon und aliphatischen Olefinen mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen;
- (c) ein Salz oder das quaternäre Ammoniumsalz eines ringgeöffneten Polymeren des Ethylenimins;
- (d) ein Salz oder das quaternäre Ammoniumsalz eines Polykondensationsproduktes zwischen einer alipha tischen Dicarbonsäure und Polyethylenpolyamin oder einem Dipolyoxyethylen-alkylamin;
- (e) ein Dihalogenalkan-Polyalkylenpolyamin-Polykondensationsprodukt;
- (f) ein Epihalogenhydrin-Amin-Polykondensations produkt;
- (g) ein Salz von Chitosan oder ein kationisch modifiziertes Produkt von Stärke oder Cellulose.
- (h) ein Polyetherpolyol oder Polyolpolyether derivat, welche jeweils erhalten wurden durch Addition eines Alkylenoxids an ein Polyalkylenimin mit 6 bis 200 Stickstoffatomen oder ein Derivat davon und mit einem Molekulargewicht von 1000 bis 600 000; und
- (C) ein Surfaktans.
Als Schmierölkomponente, welche die Komponente (A) der
erfindungsgemäßen Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung
darstellt, seien beispielsweise erwähnt: ein Mineralöl,
wie Spindelöl, Maschinenöl, Turbinenöl oder Zylinderöl,
ein Tier- oder Pflanzenöl und -fett, wie Walöl, Rinder
talg, Schweinefett, Rapsöl, Rizinusöl, Reiskleieöl, Palm
kernöl oder Kokosnußöl, oder ein Ester zwischen einer
Fettsäure, die aus Rindertalg, Kokosnußöl, Palmöl, Rizi
nusöl oder dergl. erhalten wurde, und einem aliphati
schen, primären Alkohol mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen,
Ethylenglykol, Neopentylalkohol, Pentaerythrit oder
dergl. Diese Komponenten können jeweils einzeln einge
setzt werden. Alternativ können zwei oder mehrere dieser
Komponenten auch in Kombination verwendet werden.
Andererseits seien die folgenden Polykondensationsproduk
te jeweils als wasserlösliche Polymerverbindung, d. h. die
Komponente (B), erwähnt. Unter diesen Polykondensations
produkten sind solche mit Molekulargewichten im Bereich
von 1000 bis 1 000 000 bevorzugt.
Die nachfolgenden Verbindungen seien als spezifische Bei
spiele der Monomeren für die Komponente (B) erwähnt:
- (a) 3-Methylacryloxy-2-hydroxypropyldimethyl amin, 3-Methacryloxy-2-hydroxypropylethylmethylamin, 3-Methacryloxy-2-hydroxypropyldiethylamin, 3-Methacryl oxy-2-hydroxypropyldipropylamin, die alle durch die Formel (I) dargestellt werden; mit N,N-Dimethylamino methylen abgeschlossenes Ethylenglykol-methacrylat, mit N,N-Dimethylaminoethylen abgeschlossenes Ethylenglykol methacrylat, mit N,N-Dimethylaminopropylen abgeschlossenes Ethylenglykol-methacrylat, mit N,N-Dimethylaminomethylen abgeschlossenes Diethylenglykol-methacrylat, mit N,N-Di methylaminoethylen abgeschlossenes Diethylenglykol-meth acrylat, mit N,N-Dimethylaminopropylen abgeschlossenes Diethylenglykol-methacrylat, mit N,N-Diethylaminomethy len abgeschlossenes Ethylenglykol-methacrylat, mit N,N-Diethylaminoethylen abgeschlossenes Ethylenglykol-meth acrylat, mit N,N-Diethylaminopropylen abgeschlossenes Ethylenglykol-methacrylat, mit N,N-Diethylaminomethylen abgeschlossenes Diethylenglykol-methacrylat, mit N,N-Diethylaminoethylen abgeschlossenes Diethylenglykol-meth acrylat, mit N,N-Diethylaminopropylen abgeschlossenes Diethylenglykol-methacrylat, die alle durch die Formel (II) dargestellt werden; N-2-Hydroxymethyl-2-α- methyl-vinylimidazol, N-2-Hydroxyethyl-2-α-methylvinyl imidazol, N-2-Hydroxypropyl-2-α-methylvinylimidazol, die alle durch die Formel (III) dargestellt werden; N,N-Dimethylmethylenimin-methacrylsäureamid, N,N-Dimethyl ethylenimin-methacrylsäureamid, N,N-Dimethyldimethylen imin-methacrylsäureamid, N,N-Dimethyldiethylenimin methacrylsäureamid, N,N-Diethylmethylenimin-methacryl säureamid, N,N-Diethylethylenimin-methacrylsäureamid, N,N-Diethyldimethylenimin-methacrylsäureamid, N,N-Di ethyldiethylenimin-methacrylsäureamid, die alle durch die Formel (IV) dargestellt werden; Dimethylamino ethylacrylat, Diethylaminoethylacrylat, Dimethylamino ethylmethacrylat, Diethylaminoethylmethacrylat, Dime thylamino-propylacrylsäureamid, Diethylaminopropyl acrylsäureamid, Dimethylaminopropylmethacrylsäureamid, Diethylaminopropylmethacrylsäureamid, die alle durch die Formel (V) dargestellt werden; Dimethyl aminomethylethylen, Diethylaminomethylethylen, Dimethyl aminomethylpropen, Diethylaminomethylpropen, die alle durch die Formel (VI) dargestellt werden; Vinyl piperidin, Vinyl-N-methylpiperidin, als Verbindun gen der Formel (VII); und Vinylbenzylamin, Vinyl-N,N-dimethylbenzylamin als Verbindungen der For mel (VIII);
- (b) Copolymerisate, und zwar jeweils von einem
oder mehreren der stickstoffhaltigen Monomere, die
durch die allgemeinen Formeln (I) bis (VIII) dargestellt
sind, oder Salzen derselben und einem oder mehreren Vinyl
monomeren, ausgewählt aus der Gruppe der α,β-ungesättig
ten Carbonsäuren und Salzen und Derivaten derselben,
sulfohaltigen Vinylverbindungen und Salzen derselben,
Acrylnitril, Vinylpyrrolidon und aliphatischen Olefinen
mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen:
Als derartige Vinylmonomere seien beispielsweise erwähnt Vinylpyrrolidon, Acrylnitril, Acrylsäure, Methacrylsäure und Maleinsäure sowie deren Alkalimetallsalze, Ammonium salze, Amidverbindungen und Esterverbindungen; Vinyl sulfonsäure, Methallylsulfonsäure, 2-Acrylamido-2-methyl propansulfonsäure und p-Styrolsulfonsäure sowie deren Alkalimetallsalze und Ammoniumsalze; - (c) Salze und quaternäre Ammoniumsalze von
ringgeöffneten Polymerisaten des Ethylenimins:
Dabei handelt es sich genauer um Verbindungen, deren sich wiederholende Einheiten jeweils durch die folgende allge meine Formel (XI) dargestellt sind und die ein durch schnittliches Molekulargewicht von 1000 bis 10 000 000 haben: wobei n³ für eine ganze Zahl von 1 bis 5 steht und n⁴ für eine ganze Zahl von 0 bis 5 steht. - (d) Salze und quaternäre Ammoniumsalze von Poly
kondensationsprodukten zwischen aliphatischen Dicarbon
säuren und Polyethylenpolyaminen oder Dipolyoxyalkyl
aminen:
hierbei handelt es sich, genauer gesagt, um Polykonden sationsprodukte mit Molekulargewichten im Bereich von 1000 bis 10 000 000, die erhalten wurden aus Polyethylen-Polyaminen, deren sich wiederholende Einheiten durch die allgemeine Formel (XII) dargestellt sind, und Dipoly oxyethylen-alkylaminen, deren sich wiederholende Einhei ten durch die allgemeine Formel (XIII) dargestellt sind: wobei R₇ für eine Restgruppe einer Dimersäure oder für eine Alkylengruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen steht, R′ für -CH₂CH₂- steht und n⁵ für eine ganze Zahl von 2 bis 7 steht; und wobei R₇ die bei Formel (XII) angegebene Bedeutung hat, R₈ für eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen steht, R₉ für H oder CH₃ steht und n⁶ und n⁷ unabhängig für eine ganze Zahl von 1 bis 10 stehen.
Als die oben beschriebenen Dicarbonsäuren seien erwähnt Dimersäuren und Adipinsäuren. Andererseits ist es möglich, Diethylentriamin oder Triethylentramin als Polyethylenpolyamin zu verwenden. - (e) Dihalogenalkan-Polyalkylenpolyamin-Poly
kondensationsprodukte:
Dabei handelt es sich, genauer gesagt, um Polykonden sationsprodukte, und zwar die quaternären Ammoniumsalze, gebildet zwischen Dihalogenalkanen, wie 1,2-Dichlorethan, 1,2-Dibromethan, 1,3-Dichlorpropan und dergl., und Poly alkylenpolyaminen, welche jeweils zwei oder mehr tertiäre Aminogruppen im Molekül aufweisen, und ein durchschnitt liches Molekulargewicht von 1000 bis 10 000 000 haben.
Als Polyalkylenpolyamine seien folgende Verbindungen er wähnt: - (f) Epihalogenhydrin-Amin-Kondensationsproduk
te:
Dabei handelt es sich, genauer gesagt, um solche mit ei nem durchschnittlichen Molekulargewicht von 1000 bis 10 000 000, welche sich wiederholende Einheiten gemäß der folgenden allgemeinen Formel (XIV) enthalten: wobei R₁₀ bis R₁₂ unabhängig für CH₃ oder C₂H₂ stehen und X⁻ ein Halogenion bedeutet. - (g) Salze von Chitosan und kationisch modifi zierte Produkte von Stärke und Cellulose.
- (h) Polyetherpolyole und Polyolpolyether-Deriva te, welche jeweils erhalten werden durch Addition von Alkylenoxiden an Polyalkylenimine mit 6 bis 200 Stick stoffatomen oder Derivate derselben und welche Molekulargewichte von 1000 bis 600 000 aufweisen.
Bei den Polyalkylenpolyaminen kann es sich um Polyethy
lenimine handelt,welche in ihrem Molekül jeweils fort
laufend mindestens fünf Einheiten enthalten, die einzeln
durch die folgende Formel (XV) dargestellt sind:
wobei mindestens eine der fünf Einheiten eine Einheit der
folgenden Formel (XVI) ist:
und mindestens an einem seiner Enden OH- und/oder NH₂-Gruppen
aufweist und 6 bis 100 Stickstoffatome enthält.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Alkylenoxid in dem
Polyetherpolyol um ein oder mehrere Oxide, ausgewählt
aus der Gruppe Ethylenoxid, Propylenoxid, Styroloxid
und Butylenoxid, wobei der Gehalt an Alkylenoxid 3 bis
80 Gew.% des Polyetherpolyols ausmacht.
Besonders bevorzugt sind die oben beschriebenen Polykon
densationsprodukte (a) bis (h) mit durchschnittlichen
Molekulargewichten von 1000 bis 1 000 000.
Erfindungsgemäß werden als Surfaktans, d. h. die Komponenten
(C), die folgenden Surfaktantien (1) bis (15) eingesetzt.
- (1) Polyoxyethylenalkyl und Alkylarylether mit jeweils 6 bis 22 Kohlenstoffatomen sowie die end carboxymethylierten Salze derselben;
- (2) Polyoxyethylen-polyoxypropylenalkyl- und Alkylarylether mit jeweils 6 bis 22 Kohlenstoffatomen;
- (3) Oxyethylen-Oxypropylen-Blockpolymerisate;
- (4) Polyethylenglykolester mit 10 bis 18 Koh lenstoffatomen;
- (5) Monofettsäure-glycerinester mit 10 bis 18 Kohlenstoffatomen;
- (6) Polyoxyethylenalkylamine mit 6 bis 22 Koh lenstoffatomen;
- (7) Salze von Alkyl- und Alkylarylsulfonsäuren, enthaltend 6 bis 22 Kohlenstoffatome;
- (8) Salze von Alkyl- und Alkylarylschwefel säuren, enthaltend 6 bis 22 Kohlenstoffatome;
- (9) Salze von Kondensationsprodukten von Naphthalinsulfonsäure und Formaldehyd und Derivate derselben
- (10) Salze von Alkyl und Alkylarylphosphon säuren oder Alkyl- und Alkylarylphosphinsäuren, jeweils enthaltend 6 bis 22 Kohlenstoffatome;
- (11) Salze von Sulfaten der Polyoxyethylen alkyl- und Polyoxyethylenalkylarylether, enthaltend 6 bis 22 Kohlenstoffatome;
- (12) Salze von Fettsäuren, enthaltend 6 bis 22 Kohlenstoffatome;
- (13) Alkylamincarbonate, enthaltend 6 bis 22 Kohlenstoffatome;
- (14) Alkyl- und Alkylarylammoniumsalze, ent haltend 6 bis 22 Kohlenstoffatome, und deren Derivate; und
- (15) Ethylenoxid und Propylenoxid-Additions produkte von Ethylendiamin-tetraessigsäure.
Als Beispiele für das Extremdruck-Additiv, welches die
Komponente (D) darstellt, seien die folgenden Verbin
dungen (i) bis (x) erwähnt:
- (i) Phosphorsäure und Phosphorigesäure sowie Thioverbindungen und Esterverbindungen derselben;
- (ii) Mono- und Diphosphorsäureester, enthaltend jeweils Alkyl-, Alkylaryl- und/oder Arylgruppen, welche je weils mindestens eine Hydroxylgruppe enthalten, sowie Thioverbindungen derselben;
- (iii) Mono- oder Diphosphonsäuren, welche jeweils Alkylgruppen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, Alkylaryl gruppen und/oder Arylgruppen enthalten, und Thioverbindungen derselben sowie Derivate derselben;
- (iv) Mono- oder Diphosphinsäuren, die jeweils mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, Alkylaryl gruppen und/oder Arylgruppen enthalten, und Thioverbindungen derselben sowie Derivate derselben;
- (v) Mono-, Di- und Triphosphonsäuren mit einem oder mehreren Stickstoffatomen;
- (vi) Thioalkohole, enthaltend Alkylgruppen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen oder Arylgruppen;
- (vii) Thiocarbonsäuren, enthaltend Alkylgruppen mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, Hydroxyalkylgruppen, Alkylarylgruppen oder Hydroxyalkylarylgruppen, und Salze derselben;
- (viii) Organozinkverbindungen;
- (ix) Ro-(S)z-Ro
wobei z für eine ganze Zahl von 1 bis 5 steht und Ro die bei den Verbindungen (iii) angegebene Bedeutung besitzt; und - (x) organische, schwefelhaltige, heterocycli sche Verbindungen sowie Salze und Derivate derselben.
Unter diesen Extremdruck-Additiven seien die folgenden
Verbindungen als spezielle Beispiele für die Verbindun
gen (i) bis (v) erwähnt:
Als Phosphorsäureverbindungen (i) seien z. B. erwähnt: Phosphorsäure, Phosphorigesäure, Mono- oder Di phosphorsäureester zwischen aliphatischen Alkoholen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, alicyclischen Alkoholen oder aromatischen Alkoholen und Phosphorsäure sowie Thiover bindungen der Mono- oder Diphosphorsäureester, und Ester zwischen den obigen Alkoholen und Phosphorigersäure und Thioverbindungen der Ester. Eine beispielhafte Phosphor säureester-Verbindung (ii) ist 2-Hydroxydipropylphosphat. Die Phosphorsäure-Verbindungen (iii) können beispiels weise Phosphonsäuren gemäß der folgenden allgemeinen Formel umfassen:
Als Phosphorsäureverbindungen (i) seien z. B. erwähnt: Phosphorsäure, Phosphorigesäure, Mono- oder Di phosphorsäureester zwischen aliphatischen Alkoholen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, alicyclischen Alkoholen oder aromatischen Alkoholen und Phosphorsäure sowie Thiover bindungen der Mono- oder Diphosphorsäureester, und Ester zwischen den obigen Alkoholen und Phosphorigersäure und Thioverbindungen der Ester. Eine beispielhafte Phosphor säureester-Verbindung (ii) ist 2-Hydroxydipropylphosphat. Die Phosphorsäure-Verbindungen (iii) können beispiels weise Phosphonsäuren gemäß der folgenden allgemeinen Formel umfassen:
wobei Ro und R′o unabhängig für eine Alkylgruppe mit 1
bis 8 Kohlenstoffatomen, eine Alkylarylgruppe oder eine
Arylgruppe stehen, z. B. Methylphosphonsäure und Dime
thylphosphonsäure, enthaltend 1 Kohlenstoffatom, bis
n-Octylphosphonsäure und Di-n-octylphosphonsäure, ent
haltend 8 Kohlenstoffatome; 2-Ethylhexylphosphonsäure,
Di-2-ethylhexylphosphonsäure, Benzylphosphonsäure, Di-benzylphosphonsäure,
Phenylphosphonsäure, Diphenylphos
phonsäure und Hydroxyethandiphosphonsäure, sowie deren
Thiophosphonsäuren. Bei Hydroxyethandiphosphonsäure
handelt es sich um eine Verbindung gemäß folgender Formel:
Beispielhafte Phosphorsäureverbindungen (iv) umfassen
Phosphinsäuren gemäß folgender allgemeiner Formel:
worin Ro und R′o die oben angegebene Bedeutung haben,
beispielsweise Methylphosphinsäure und Dimethylphosphin
säure, enthaltend 1 Kohlenstoffatom, bis n-Octylphosphin
säure und Di-n-octylphosphinsäure, enthaltend 8 Kohlen
stoffatome; 2-Ethylhexylphosphinsäure, Di-2-ethylhexyl
phosphinsäure, Benzylphosphinsäure, Dibenzylphosphin
säure, Phenylphosphinsäure und Diphenylphosphinsäure,
sowie die entsprechenden Thiophosphinsäuren. Als Phos
phorsäureverbindungen (v) seien beispielsweise erwähnt
Hexamethylphosphorsäure-mono (oder di) -amid und Nitrilo
trismethylenphosphonsäure. Bei Nitrilotrismethylenphos
phonsäure handelt es sich um eine Verbindungen der
folgenden Formel:
Die erfindungsgemäßen Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzun
gen können hergestellt werden, indem man die obigen Kom
ponenten vermischt. Es ist jedoch bevorzugt, bei der er
sten Ausführungsform dieser Erfindung die jeweiligen
Mengenverhältnisse innerhalb der folgenden Bereiche zu
limitieren, wobei alle Angaben auf die Gesamtzusammen
setzung bezogen sind. Schmierölkomponente (a): 99,8 bis
50 Gew.% (im folgenden einfach als "%" bezeichnet), ins
besondere 99,8 bis 70%; wasserlösliche Polymerverbindung
(b): 0,1 bis 10%, insbesondere 0,1 bis 5%; und Surfak
tans (c): 0,1 bis 10%, insbesondere 0,1 bis 5%. Es ist
ebenfalls bevorzugt, das Gesamtmengenverhältnis der Kom
ponenten (b) und (c) so einzustellen, daß es 0,1 bis
10% der Gesamtzusammensetzung beträgt.
Bei der weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfin
dung ist es bevorzugt, die Mengenverhältnisse der Kom
ponenten (a), (b), (c) und (d) auf die folgenden Bereiche
zu limitieren: die Komponente (a) auf 99,7 bis 50%, ins
besondere 99,7 bis 70%; die Komponente (b) auf 0,1 bis
20%, insbesondere 0,1 bis 10%; die Komponente (c) auf
0,1 bis 5%, insbesondere 0,1 bis 3%; und die Komponente
(d), d. h. das Extremdruck-Additiv, auf 0,1 bis 10%,
insbesondere 0,1 bis 5%.
Der erfindungsgemäßen Metallbearbeitungsöl-Zusammenset
zung kann man mit Vorteil, je nach den Erfordernissen
des Falles, eine Vielzahl verschiedener, bekannter Addi
tive zusetzen, z. B. ein Surfaktans, Rostschutzmittel,
öligmachendes Mittel, Extremdruck-Additiv, Antioxidans.
Die oben erwähnten, verschiedenen Additive können, sofern
erforderlich, jeweils in Mengen von 0 bis 2%, 0 bis 20%
bzw. 0 bis 5% zugesetzt werden.
Als beispielhafte Rostschutzmittel seien erwähnt: Fett
säuren, wie Alkenylbernsteinsäuren und deren Derivate
und Ölsäure, Ester, wie Sorbitanmonooleat und Amine.
Die öligmachenden Mittel umfassen z. B. höhere Fettsäuren,
wie Ölsäure und Stearinsäure, Fettsäureester, welche
Derivate solcher Fettsäuren sind, dibasische Säuren, wie
Dimersäure. Als beispielhafte Antioxidantien
seien erwähnt: phenolische Verbindungen, wie 2,4-Di-t-
butyl-p-cresol, aromatische Amine, wie Phenyl-α-naph
thylamin.
Die erfindungsgemäße Metallbearbeitungsöl-Zusammenset
zung kann angewendet werden, indem man entweder die
oben erwähnten, verschiedenen Komponenten bei der aktu
ellen Verwendung der Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung
einfach miteinander vermischt oder indem man zunächst
eine dicke Lösung mit einem Wassergehalt von bis zu etwa
80% herstellt und diese nachfolgend bei der aktuellen
Verwendung der Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung mit
Wasser verdünnt.
Mit der auf diese Weise erhaltenen, erfindungsgemäßen
Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung wird ein Metallbe
arbeitungsöl zur Verfügung gestellt, welches unter Rühr
bedingungen, bei denen hohe Scherkräfte auftreten, stabil
ist, eine einheitliche Tröpfchengrößenverteilung liefern
kann, eine hohe Schmierwirkung zeigt und im Verlauf der
Zeit nur einen geringen Grad an Qualitätsänderung er
leidet. Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Metall
bearbeitungsöl-Zusammensetzung die folgenden Vorzüge
auf. Sowohl die wasserlösliche Polymerverbindung als auch
das Surfaktans, welche erfindungsgemäß verwendet werden,
weisen eine Kapazität dahingehend auf, rasch auf flüssi
gen oder festen Teilchen adsorbiert zu werden, wobei
die flüssigen oder festen Teilchen hydrophil gemacht wer
den. Verglichen mit herkömmlichen Metallbearbeitungsölen,
bei denen Emulgatoren verwendet werden, weist die erfin
dungsgemäße Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung, und
zwar dank der Wirkung von sowohl der wasserlöslichen
Polymerverbindung als auch des Surfaktans, Vorteile da
hingehend auf, daß es das sog. Einhalte-Phänomen ent
wickelt. Das bedeutet, daß verbrauchtes oder schmutziges
Öl, welches während eines aktuellen Walzbetriebs einge
mischt wird, sowie Fremdmaterialien, wie Metallpulver
und dergl., lediglich bis zu einem geringeren Ausmaß ab
sorbiert werden und die Zusammensetzung die hohen Schmier
charakteristika eines sauberen Metallbearbeitungsöls dau
ernd beibehält. Dank der Funktionen von sowohl der oben
erwähnten, wasserlöslichen Polymerverbindung als auch
des Surfaktans führt die erfindungsgemäße Metallbearbei
tungsöl-Zusammensetzung zu einer Verbesserung bei der
Verschmutzung der Arbeitsplätze und hat darüber hinaus
ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich der Leichtig
keit der Behandlung des resultierenden Abwassers. Die
erfindungsgemäße Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung
weist daher ein weiteres, hervorragendes Merkmal dadurch
auf, daß ein sauberer Arbeitsplatz verwirklicht werden
kann, was bisher mit keinem der herkömmlichen Walzöle,
bei denen Emulgatoren verwendet wurden, erreicht werden
konnte.
Es sei ferner darauf hingewiesen, daß es bei Metallbear
beitungsöl-Zusammensetzungen erwünscht ist, daß sie in
befriedigender Weise die Leistungsfähigkeitsanforderun
gen erfüllen, die hinsichtlich einer raschen Steigerung
der Konzentration der Zusammensetzung auf einen vorbe
stimmten Wert zum Zeitpunkt des Ölbadens oder der Öl
zuführung gestellt werden sowie hinsichtlich einer leich
ten Einstellbarkeit der Konzentration der Zusammensetzung
durch Rührkräfte. Die erfindungsgemäßen Produkte (Metall
bearbeitungsöle) führen dazu, daß die Schmiermittelkom
ponente rasch und in stabiler Weise in Wasser dispergiert
wird, und zwar dank der Wirkung der Surfaktans-Komponente;
das Erfordernis der oben erwähnten Konzentrationssteige
rungs-Eigenschaft ist somit erfüllt. Darüber hinaus wird
aufgrund der Tatsache, daß die wasserlösliche Polymer
verbindungen erfindungsgemäß die Ölteilchen unter Bedin
gungen, bei denen eine gewisse Scherkraft (Rührkraft)
nicht überschritten wird, koagulieren (jedoch nicht ag
glomerieren), erreicht, daß das Aufschwimmen der Schmier
mittelkomponente an die Oberfläche beschleunigt wird und
folglich die Konzentrationen im Bodenteil des Öltanks
rasch variiert werden können. Die erfindungsgemäßen Pro
dukte weisen somit eine hervorragende Konzentrations
steuerungs-Eigenschaft auf.
Wenn auch der Mechanismus der Wirkung, der dank der Ver
wendung der wasserlöslichen Polymerverbindung und des
Surfaktans sowie der kombinierten Verwendung des Extrem
druck-Additivs mit der wasserlöslichen Polymerverbindung
und dem Surfaktans erfindungsgemäß erzielt wird, bisher
nicht vollständig aufgeklärt werden konnte, so scheint
doch folgender Wirkungsmechanismus wahrscheinlich zu sein.
Die in der Wasserschicht einheitlich aufgelöste, wasser
lösliche Polymerverbindung und/oder das im Wasser aufge
löste Surfaktans adsorbieren sofort die durch mechanische
Scherkräfte gebildeten Tröpfchen der Schmierölkomponente,
und zwar bevorzugt eine Agglomerierung der Tröpfchen be
ginnt. Das hat zur Folge, daß stark haftende Filme aus
gebildet werden, und zwar beruhend auf der eigenen, star
ken Adsorptionsfähigkeit von sowohl der wasserlöslichen
Polymerkomponente als auch dem Surfaktans gegenüber Öl
tröpfchen bzw. aufgrund der Affinität der wasserlöslichen
Polymerverbindung gegenüber hydrophilen Gruppen des Sur
faktans. Die Schmierölkomponente wird als Folge einer Art
von Koagulierwirkung zu einförmigen und stabilen Tröpf
chen geformt, wobei die Koagulierwirkung durch das Zu
sammenwirken von der Polymerverbindung und dem Surfaktans
induziert wird. Die resultierenden, größeren Tröpfchen
werden durch die sterische und elektrische Schutzkolloidal
wirkung, die durch das Zusammenwirken der Polymerverbin
dung und dem Surfaktans hervorgerufen wird, in stabiler
Weise in Wasser dispergiert.
Dank dieser starken Schutzwirkung, die sowohl von der
wasserlöslichen Polymerverbindung als auch dem Surfaktans
auf die Oberflächen der Tröpfchen ausgeübt wird, ist es
möglich, das Einmischen von Metallpulver, Schlacken,
Abschlägen und dergl., die sich im Verlauf der jeweiligen
Metallbearbeitung bilden, in das Öl zu vermeiden. Die Me
tallbearbeitungsöl-Zusammensetzung kann daher immer im
Zustand eines sauberen Metallbearbeitungsöls gehalten
werden, wodurch es wiederum gelingt, die Oberfläche des
jeweiligen Werkstücks sauberer zu halten. Hinsichtlich
der Wirkung des Extremdruck-Additivs, das auf der jewei
ligen Metalloberfläche unter Steigerung der Schmierwir
kung einen Schmierfilm ausbildet, wird angenommen, daß
diese Wirkung von besonderer Bedeutung ist in einem
Schmierzustand, in dem die Metalle bei der Bearbeitung
des Werkstücks in gegenseitigem Kontakt gehalten werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Beispielen
näher erläutert.
Die Formulierungen der in den Beispielen verwendeten Me
tallbearbeitungsöl-Zusammensetzungen sind in den nach
folgenden Tabellen 1-1 bis 1-6 angegeben. Dabei wurden
die folgenden Materialien als wasserlösliche Polymerver
bindungen, Antioxidans, Extremdruck-Additive bzw. Sur
faktantien verwendet.
- (A) Das Phosphorsäuresalz eines Polymerisats von Diethylaminomethylmethacrylat (MG = 10 000);
- (B-1) Ein 5 : 4 : 1 (Molverhältnis; nachfolgend be deuten alle Angaben eines Verhältnisses jeweils das Mol verhältnis) Copolymerisat des Borsäuresalzes von Diethyl aminoethyl-methacrylat, Vinylpyrrolidon und Natrium acrylat (MG = 200 000);
- (B-2) dito (MG = 50 000);
- (B-3) dito (MG = 5000);
- (B-4) dito (MG = 1500);
- (C) ein 4 : 5 Copolymerisat des Phosphorsäure salzes von Diethylaminoethyl-methacrylat und Natrium methacrylat (MG = 20 000);
- (D-1) ein ringgeöffnetes Polymerisat des Phos phorsäuresalzes von Ethylenimin (MG = 100 000);
- (D-2) eine wasserlösliche Polymerverbindung, die erhalten wurde, indem man Propionsäure mit Poly ethylenimin (MG = 70 000) in derartigen Mengen umsetzt, daß die Propionsäure 15 Gew.% des Polyethylenimins aus macht, und anschließend das Reaktionsprodukt in sein Borsäuresalz überführt;
- (D-3) eine wasserlösliche Polymerverbindung, die erhalten wurde, indem man Stearylisocyanat mit Poly ethylenimin (MG = 10 000) in solchen Mengen umsetzt, daß das Stearylisocyanat 5 Gew.% des Polyethylenimins aus macht, und anschließend das Reaktionsprodukt in sein Phosphorsäuresalz überführt;
- (E) ein 3 : 1 Copolymerisat des Ethylphosphinige säuresalzes von Dimethylaminoethyl-methacrylat und Natriumacrylat (MG = 300 000);
- (F) ein 4 : 1 Copolymerisat des Ethylphosphon säuresalzes von Dimethylaminoethyl-methacrylat und Natrium-2-acrylamino-2-methylpropansulfonat (MG = 100 000);
- (H) ein Polykondensationsprodukt zwischen dem Thiophosphorsäuresalz von Diethylentriamin und Dimer säure (MG = 800 000);
- (I) ein 3 : 1 : 1 Copolymerisat des Phosphorsäure salzes von Diethylaminoethyl-methacrylamid, Natrium acrylat und Natriumvinylsulfonat (MG = 400 000);
- (K) eine wasserlösliche Polymerverbindung, die erhalten wurde, indem man das Phosphorsäuresalz von Di ethylaminoethyl-methacrylamid in der wasserlöslichen Polymerverbindung (I) in sein Borsäuresalz überführt;
- (L) das quaternäre Ammoniumsalz eines kationisch modifizierten Produktes von Cellulose (MG 1 000 000);
- (M) ein Polykondensationsprodukt zwischen 1,2-Dichlorethan- und dem Phosphorsäuresalz von Hexamethylen tetramin (MG = 50 000);
- (N) ein Polykondensationsprodukt zwischen dem Ethylphosphinsäuresalz von Diethylentriamin und Dimer säure (MG = 800 000);
- (O) ein ringgeöffnetes Polymerisat des Phos phorigesäuresalzes der Trimethylamin-quaternären Ammo niumverbindung von Epichlorhydrin (MG = 100 000);
- (P) ein Polykondensationsprodukt des quaternä ren Ammoniumsalzes von Tetramethylpropylendiamin durch Diethylphosphonsäure (MG = 100 009);
- (R) eine wasserlösliche Polymerverbindung, die erhalten wurde, indem man das Thiophosphorsäuresalz von Diethylentriamin in der wasserlöslichen Polymer-Verbindung (H) in das entsprechende Salpetersäuresalz umwandelt;
- (S) eine wasserlösliche Polymerverbindung, die erhalten wurde, indem man das Ethylphosphonsäuresalz von Dimethylaminoethyl-methacrylat in der wasserlösli chen Polymerverbindung (F) in das entsprechende Chlor wasserstoffsalz umwandelt;
- (T) eine wasserlösliche Polymerverbindung, die erhalten wurde, indem man das Ethylphosphinigesäuresalz von Dimethylaminoethyl-methacrylat in der wasserlösli chen Polymerverbindung (E) in das entsprechende Glykol säuresalz umwandelt;
- (UV) eine wasserlösliche Polymerverbindung, die erhalten wurde, indem man das Phosphorsäuresalz von Ethylenimin in der wasserlöslichen Polymerverbindung (D) in das entsprechende Essigsäuresalz umwandelt;
- (W) ein 20% Ethylenoxid-Additionsprodukt von Polyethylenimin (MG = 50 000);
- (X) ein 10 : 3 : 3 Additionsprodukt von Polyethylen imin, Ethylenoxid und Propylenoxid (MG = 150 000);
- (Y) das Na-Salz des Homopolymerisats von N-1-Dimethylsulfoethylacrylamid (MG = 70 000);
- (Z) ein 1 : 1 Copolymerisat des Na-Salzes von N-1-Dimethylsulfoethylacrylamid und dem Phosphorsäure salz von Dimethylaminoethyl-methacrylat (MG = 20 000);
- (AA) ein 1 : 1 Copolymerisat des Phosphonsäure salzes von Ethylenimin und des Ethylphosphinsäuresalzes von Dimethylaminoethyl-methacrylat (MG = 60 000);
- (BB) ein 2 : 1 Copolymerisat des Phosphorsäure salzes von 3-Methacryloxy-2-hydroxypropyltrimethyl ammonium und des Ethylphosphinsäuresalzes von Dimethyl aminoethyl-methacrylat (MG = 50 000);
- (CC) ein 1 : 1 Copolymerisat des Phosphonsäure salzes von Methacryl-dimethylaminoethylethoxylat und Ethylenimin (MG = 80 000);
- (DD) Phosphorsäuresalz eines Polymerisats des stickstoffhaltigen Monomeren⁺ (I) (MG = 10 000);
- (EE) ein 4 : 5 Copolymerisat des Phosphorsäure salzes des stickstoffhaltigen Monomeren⁺ (II) und Natri ummethacrylat (MG = 20 000);
- (FF) ein 6 : 3 : 1 Copolymerisat des Phosphorsäure salzes des stickstoffhaltigen Monomeren⁺ (III), Vinyl pyrrolidon und Natriumlaurylmethacrylat (MG = 450 000);
- (GG) Polykondensationsprodukt des Thiophosphor säuresalzes des stickstoffhaltigen Monomeren⁺ (IV) und einer Dimersäure (MG = 800 000);
- (HH) ein 3 : 1 : 1 Copolymerisat des Phosphorsäure salzes des stickstoffhaltigen Monomeren⁺ (V), Natrium acrylat und Natriumvinylsulfonat (MG = 400 000);
- (II) ein 6 : 3 : 1 Copolymerisat des quaternären Ammoniumsalzes des stickstoffhaltigen Monomeren⁺ (VI) durch Dimethylphosphinsäure, Vinylpyrrolidon und Natrium acrylat (MG = 450 000);
- (JJ) eine wasserlösliche Polymerverbindung, die erhalten wurde, indem man das Phosphorsäuresalz des stickstoffhaltigen Monomeren⁺ (V) in der wasserlöslichen Polymerverbindung (HH) in das entsprechende Borsäure salz umwandelt;
- (KK) eine wasserlösliche Polymerverbindung, die erhalten wurde, indem man das Phosphorsäuresalz des stickstoffhaltigen Monomeren⁺ (III) in der wasserlösli chen Polymerverbindung (FF) in das entsprechende Schwe felsäuresalz umwandelt;
- (LL) eine wasserlösliche Polymerverbindung, die erhalten wurde, indem man das Thiophosphorsäuresalz des stickstoffhaltigen Monomeren⁺ (IV) in der wasserlösli chen Polymerverbindung (GG) in das entsprechende Salpe tersäuresalz überführt.
Bemerkungen: Die durch "+" gekennzeichneten, stickstoff
haltigen Monomere bedeuten jeweils folgende Verbindungen:
Surfaktantien:
- (1) Polyoxyethylennonylphenylether (HLB=10,6);
- (2) Polyoxyethylensorbitanmonostearat nicht erfindungsgemäß (5 Mol EO-Additionsprodukt);
- (3) Polyoxyethylenlaurylamin (6 Mol EO-Additi ionsprodukt);
- (4) Polyoxyethylensorbitantrioleat nicht erfindungsgemäß; und
- (5) Glycerinmonooleat.
Extremdruck-Additive:
- (1) Triphenylphosphat;
- (2) das Mg-Salz von Butylthiophosphonsäure; und
- (3) das Aminsalz von Zinkdithioethylphosphat.
Antioxidans:
2,4-Di-t-butyl-p-cresol.
2,4-Di-t-butyl-p-cresol.
In den folgenden Tabellen haben die gewählten Abkürzun
gen folgende Bedeutung:
ErfP = erfindungsgemäßes Produkt
RT = Rindertalg
RT-FS= aus Rindertalg stammende Fettsäuren
PETO = Pentaerythrit-tetraoleat
Ost = Octylstearat
WHV = wasserlösliche, hochmolekulare Verbindung
EDA = Extremdruck-Additiv
ErfP = erfindungsgemäßes Produkt
RT = Rindertalg
RT-FS= aus Rindertalg stammende Fettsäuren
PETO = Pentaerythrit-tetraoleat
Ost = Octylstearat
WHV = wasserlösliche, hochmolekulare Verbindung
EDA = Extremdruck-Additiv
Vergleichsprodukt Nr. 1 | |
Schmierölkomponente | |
Rindertalg | 95% |
aus Rindertalg stammende Fettsäuren | 2 |
Surfaktans (1) | 2 |
Antioxidans | 1 |
Vergleichsprodukt Nr. 2 | |
Schmierölkomponente | |
Mineralöl (Zylinderöl) | 77% |
Pentaerythrit-tetraoleat | 20 |
Surfaktans | 2 |
Antioxidans | 1 |
Vergleichsprodukt Nr. 3 | |
Schmierölkomponente | |
Mineralöl (Spindelöl) | 72% |
Octylstearat | 20 |
Ölsäure | 5 |
Surfaktans (3) | 2 |
Antioxidans | 1 |
Vergleichsprodukt Nr. 4 | |
Schmierölkomponente | |
Rindertalg | 94% |
aus Rindertalg stammende Fettsäuren | 2 |
Extremdruck-Additiv | 1 |
Surfaktans (2) | 2 |
Antioxidans 1 |
Vergleichsprodukt Nr. 5 | |
Schmierölkomponente | |
Rindertalg | 94% |
aus Rindertalg stammende Fettsäuren | 2 |
Surfaktans (2) | 2 |
Antioxidans | 1 |
Vergleichsprodukt Nr. 6 | |
Schmierölkomponente | |
Mineralöl (Zylinderöl) | 76% |
Pentaerythrit-tetraoleat | 20 |
Extremdruck-Additiv (1) | 1 |
Surfaktans (4) | 2 |
Antioxidans | 1 |
Vergleichsprodukt Nr. 7 | |
Schmierölkomponente | |
Mineralöl (Zylinderöl) | 76% |
Pentaerythrit-tetraoleat | 20 |
Extremdruck-Additiv (3) | 1 |
Surfaktans (4) | 2 |
Antioxidans | 1 |
Vergleichsprodukt Nr. 8 | |
Schmierölkomponente | |
Mineralöl (Spindelöl) | 71% |
Octylstearat | 20 |
Ölsäure | 5 |
Extremdruck-Additiv (1) | 1 |
Surfaktans (1) | 2 |
Antioxidans | 1 |
Vergleichsprodukt Nr. 9 | |
Schmierölkomponente | |
Mineralöl (Spindelöl) | 71% |
Octylstearat | 20 |
Ölsäure | 5 |
Extremdruck-Additiv (3) | 1 |
Surfaktans (1) | 2 |
Antioxidans | 1 |
Die Bestimmung der Freßlast wird nach einem Druckbela
stungs-Test (Falex-Test; ASTM Standard D-3233) durchge
führt. Zur Herstellung der jeweiligen Testprobe wird
die jeweilige Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung mit
Wasser auf eine Konzentration von 3% verdünnt und nach
folgend wird das resultierende Gemisch in einem Homo
genizer bei 10 000 U/min gemischt. Die Beschichtung
mit der jeweiligen Testprobe erfolgt, indem man die
Probenlösung einem Drehstift im Zentrum eines festge
legten Blocks zuführt, und zwar unter Verwendung einer
Zahnradpumpe unter folgenden Bedingungen: Sprühmenge
50 ml/min (Druck 0,5 kg/cm²) und Dispersionstemperatur
50°C. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengestellt.
Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung | ||
Freßlast (pounds) | ||
erfind. Produkt Nr. | ||
1 | 2250 | |
3 | 2000 | |
4 | 2000 | |
5 | 1750 | |
6 | 2000 | |
9 | 1750 | |
11 | 1500 | |
12 | 2000 | |
15 | 1500 | |
16 | 2250 | |
17 | 1750 | |
18 | 2000 | |
19 | 1750 | |
21 | 1500 | |
22 | 1250 | |
24 | 1500 | |
25 | 1250 | |
27 | 1750 | |
28 | 1750 | |
30 | 1750 | |
31 | 1750 | |
33 | 1500 | |
34 | 1750 | |
37 | 1750 | |
39 | 1750 | |
40 | 2000 | |
41 | 1750 | |
43 | 2000 | |
45 | 2000 | |
46 | 2000 | |
50 | 1250 | |
51 | 1750 | |
52 | 2000 | |
53 | 2250 | |
57 | 2000 | |
60 | 1250 | |
61 | 1250 | |
63 | 2000 | |
64 | 1750 | |
66 | 2000 | |
67 | 2000 | |
70 | 1250 | |
71 | 1750 | |
72 | 1750 | |
73 | 2000 | |
76 | 2000 | |
77 | 2000 | |
78 | 1750 | |
80 | 2000 | |
82 | 1750 | |
83 | 1750 | |
86 | 1750 | |
87 | 1750 | |
88 | 2000 | |
Vergleichsprodukt Nr. @ | 1 | 1250 |
2 | 1000 | |
3 | 1000 | |
4 | 1500 | |
5 | 1250 | |
6 | 1250 | |
7 | 1000 | |
8 | 1000 | |
9 | 1250 |
Die Freßlast-Bestimmung wird gemäß Japanese Self-Defence
Force Provisional Standard NDS XXK 2740, Oil Film
Strength Testing Method (Soda′s Vier-Kugel-Testverfah
ren) durchgeführt. Zur Herstellung der jeweiligen Test
probe wird die jeweilige Metallbearbeitungsöl-Zusammen
setzung mit Wasser auf eine Konzentration von 3% verdünnt
und nachfolgend in einem Homogenizer bei 10 000 U/min
gemischt. Das Aufbringen der jeweiligen Testprobe erfolgt,
indem man die obige Probenlösung aufwärts durch einen
Spalt, der zentral zwischen drei Kontaktpunkten dreier
Teststahlkugeln, welche in einer Kugelhaltevorrichtung
fixiert sind, gebildet ist, auf eine rotierende Stahl
kugel appliziert, welche eine Position oberhalb der drei
Kugeln einnimmt. Die Zuführung der Testprobe erfolgt un
ter Verwendung einer Zahnradpumpe unter folgenden Bedin
gungen: Sprühmenge 0,5 l/min (Druck 0,5 kg/cm²) bei einer
Temperatur der Probenlösung von 50°C. Die Ergebnisse
sind in Tabelle 3 zusammengestellt.
Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung | ||
Freßlast (kg/cm²) | ||
erfind. Produkt Nr. | ||
1 | 11.0 | |
3 | 11.5 | |
4 | 10.5 | |
5 | 12.0 | |
6 | 11.0 | |
9 | 11.0 | |
10 | 12.0 | |
11 | 8.0 | |
12 | 10.5 | |
15 | 8.0 | |
16 | 11.0 | |
17 | 12.0 | |
18 | 10.5 | |
19 | 11.0 | |
21 | 8.0 | |
22 | 8.0 | |
24 | 5.5 | |
25 | 5.5 | |
27 | 8.5 | |
28 | 8.5 | |
30 | 8.5 | |
31 | 8.5 | |
33 | 8.0 | |
34 | 8.0 | |
37 | 5.5 | |
39 | 8.0 | |
40 | 8.5 | |
41 | 12.0 | |
43 | 11.5 | |
45 | 10.5 | |
46 | 11.5 | |
50 | 7.5 | |
51 | 12.5 | |
52 | 12.5 | |
53 | 11.5 | |
57 | 11.0 | |
60 | 7.5 | |
61 | 9.0 | |
63 | 10.5 | |
64 | 8.5 | |
66 | 9.5 | |
67 | 10.5 | |
70 | 6.0 | |
71 | 8.5 | |
72 | 9.0 | |
73 | 8.0 | |
76 | 8.0 | |
77 | 8.0 | |
78 | 8.5 | |
80 | 9.0 | |
82 | 8.5 | |
83 | 8.0 | |
86 | 8.5 | |
87 | 9.0 | |
88 | 9.0 | |
Vergleichsprodukt Nr. @ | 1 | 7.0 |
2 | 5.0 | |
3 | 5.0 | |
4 | 7.5 | |
5 | 7.0 | |
6 | 6.0 | |
7 | 6.5 | |
8 | 6.0 | |
9 | 6.0 |
3 g Aluminiumsulfat werden zu 1 l einer Probenlösung ge
geben, die auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 her
gestellt wurde. Das resultierende Gemisch wird 2 min ge
rührt und dann durch Zugabe von Ca(OH)₂ auf pH 7,0 ein
gestellt. Dieses Gemisch wird weitere 10 min gerührt.
Nach 30minütigem Stehenlassen wird die überstehende
Flüssigkeit gesammelt und ihr COD-Wert wird nach dem
KMnO₄-Verfahren bestimmt. Die Ergebnisse sind in der
Tabelle 4 zusammengestellt.
Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung | ||
COD (TpM) | ||
Erfind. Produkt Nr. | ||
1 | 889 | |
3 | 844 | |
4 | 816 | |
5 | 1050 | |
6 | 620 | |
9 | 810 | |
10 | 869 | |
11 | 570 | |
12 | 760 | |
15 | 910 | |
16 | 889 | |
17 | 18 | 810 |
19 | 810 | |
21 | 880 | |
22 | 910 | |
24 | 969 | |
25 | 1050 | |
27 | 880 | |
28 | 610 | |
30 | 895 | |
31 | 1010 | |
33 | 1590 | |
34 | 1260 | |
37 | 742 | |
39 | 1260 | |
40 | 1110 | |
41 | 452 | |
43 | 529 | |
45 | 269 | |
46 | 369 | |
50 | 122 | |
51 | 962 | |
52 | 366 | |
53 | 327 | |
57 | 411 | |
60 | 122 | |
61 | 911 | |
63 | 819 | |
64 | 1120 | |
66 | 428 | |
67 | 505 | |
70 | 116 | |
71 | 1280 | |
72 | 519 | |
73 | 553 | |
76 | 553 | |
77 | 539 | |
78 | 671 | |
80 | 358 | |
82 | 495 | |
83 | 365 | |
86 | 671 | |
87 | 387 | |
88 | 358 | |
Vergleichsprodukt Nr. @ | 1 | 2760 |
2 | 2290 | |
3 | 3180 | |
4 | 1980 | |
5 | 2260 | |
6 | 2210 | |
7 | 2760 | |
8 | 3010 | |
9 | 2610 |
Claims (14)
1. Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung, dadurch
gekennzeichnet, daß sie als wesentliche Komponenten
enthält:
- (A) eine oder mehrere Schmierölkomponenten, aus gewählt aus der Gruppe der Öle, Fette, Mineralöle und Fettsäureester;
- (B) eine kationische oder amphotere, wasserlös
liche Polymerverbindung mit einem Molekulargewicht von
1000 bis 10 000 000, enthaltend Stickstoffatome in ihrem
Molekül und ausgewählt aus den folgenden Gruppen (a) bis
(h):
- (a) ein Homopolymerisat des stickstoffhaltigen Monomeren gemäß einer der nachfolgenden allgemeinen For meln (I) bis (VIII) oder ein Salz des Monomeren oder ein Copolymerisat von zwei oder mehreren der stickstoffhal tigen Monomeren oder Salzen der Monomeren: wobei R₁ für H oder CH₃ steht und R₂ und R₃ unabhängig H oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen bedeuten; wobei m¹ eine Zahl von 1 bis 3 ist, n¹ für eine Zahl von 1 bis 3 steht R₁, R₂ und R₃ die bei Formel (I) ange gebene Bedeutung haben; wobei R₄ für H oder eine Alkyl- oder Alkylolgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen steht und R₁ die bei Formel (I) angegebene Bedeutung hat; wobei m² eine Zahl von 1 bis 3 ist, n² für eine Zahl von 0 bis 3 steht und R₁, R₂ und R₃ die bei Formel (I) ange gegebene Bedeutung haben; wobei A für -O- oder -NH- steht und R₁, R₂, R₃ und n¹ die bei den Formeln (I) und (II) angegebene Bedeutung haben; wobei R₁, R₂, R₃ und n¹ die bei den Formeln (I) und (II) angegeben Bedeutung haben; wobei R₁ und R₂ die bei der Formel (I) angegebene Bedeu tung haben und der Piperidinring an der 2- oder 4-Position substituiert ist; und wobei R₁, R₂ und R₃ die bei der Formel (I) angegebene Bedeutung haben;
- (b) ein Copolymerisat von einem oder mehreren der stickstoffhaltigen Monomeren, die jeweils durch die allgemeinen Formeln (I) bis (VIII) dargestellt sind, oder der Salze derselben und einem oder mehreren Vinylmono meren, ausgewählt aus der Gruppe der α,β-ungesättigten Carbonsäuren und Salze und Derivate derselben, sulfohal tigen Vinylverbindungen und Salzen derselben, Acryl nitril, Vinylpyrrolidon und aliphatischen Olefinen mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen;
- (c) ein Salz oder das quaternäre Ammoniumsalz eines ringgeöffneten Polymeren des Ethylenimins;
- (d) ein Salz oder das quaternäre Ammoniumsalz eines Polykondensationsproduktes zwischen einer alipha tischen Dicarbonsäure und Polyethylenpolyamin oder einem Dipolyoxyethylen-alkylamin;
- (e) ein Dihalogenalkan-Polyalkylenpolyamin-Polykondensationsprodukt;
- (f) ein Epihalogenhydrin-Amin-Polykondensations produkt;
- (g) ein Salz von Chitosan oder ein kationisch modifiziertes Produkt von Stärke oder Cellulose;
- (h) ein Polyetherpolyol oder Polyolpolyether derivat, welche jeweils erhalten wurden durch Addition eines Alkylenoxids an ein Polyalkylenimin mit 6 bis 200 Stickstoffatomen oder ein Derivat davon und mit einem Molekulargewicht von 1000 bis 600 000; und
- (C) ein Surfaktans, ausgewählt aus der Gruppe der
folgenden Verbindungen (1) bis (15):
- (1) Polyoxyethylenalkyl- und Alklylarylether mit jeweils 6 bis 22 Kohlenstoffatomen sowie die end carboxyethylierten Salze derselben;
- (2) Polyoxyethylen-poloyoxypropylenalkyl- und Alkylarylether mit jeweils 6 bis 22 Kohlenstoffatomen;
- (3) Oxyethylen-Oxypropylen-Blockpolymerisate;
- (4) Polyethylenglykolester mit 10 bis 18 Koh lenstoffatomen;
- (5) Monofettsäure-glycerinester mit 10 bis 18 Kohlenstoffatomen;
- (6) Polyoxyethylenalkylamine mit 6 bis 22 Koh lenstoffatomen;
- (7) Salze von Alkyl- und Alkylarylsulfonsäuren, enthaltend 6 bis 22 Kohlenstoffatome;
- (8) Salze von Alkyl- und Alkylarylschwefel säuren, enthaltend 6 bis 22 Kohlenstoffatome;
- (9) Salze von Kondensationsprodukten von Naphthalindsulfonsäure und Formaldehyd und Derivate derselben;
- (10) Salze von Alkyl- und Alkylarylphosphon säuren oder Alkyl- und Alkylarylphosphinsäuren, jeweils enthaltend 6 bis 22 Kohlenstoffatome;
- (11) Salze von Sulfaten der Polyoxyethylen alkyl- und Polyoxyethylenalkylarylether, enthaltend 6 bis 22 Kohlenstoffatome;
- (12) Salze von Fettsäuren, enthaltend 6 bis 22 Kohlenstoffatome;
- (13) Alkylamincarbonate, enthaltend 6 bis 22 Kohlenstoffatome;
- (14) Alkyl- und Alkylarylammoniumsalze, ent haltend 6 bis 22 Kohlenstoffatome, und deren Derivate; und
- (15) Ethylenoxid- und Propylenoxid-Additions produkte von Ethylendiamin-tetraessigsäure.
2. Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung gemäß
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich (D)
ein Extremdruck-Additiv enthält.
3. Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung nach An
spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Molekularge
wicht der wasserlöslichen Polymerverbindung im Bereich
von 1000 bis 1 000 000 liegt.
4. Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung nach An
spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtmenge
von wasserlöslicher Polymerverbindung und Surfaktans
0,1 bis 20 Gew.% der Gesamtzusammensetzung ausmacht.
5. Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Extremdruck-Additivs
im Bereich von 0,1 bis 10 Gew.%, bezogen auf die
Gesamtzusammensetzung, beträgt.
6. Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung nach An
spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem
Extremdruck-Additiv um eine oder mehrere Verbindungen
handelt, ausgewählt aus den folgenden Verbindungen (i)
bis (x):
- (i) Phosphorsäure und Phosphorigesäure sowie Thioverbindungen und Esterverbindungen derselben;
- (ii) Mono- und Diphosphorsäureester, enthaltend jeweils Alkyl-, Alkylaryl- und/oder Arylgruppen, welche je weils mindestens eine Hydroxylgruppe enthalten, sowie Thioverbindungen derselben;
- (iii) Mono- oder Diphosphonsäuren, welche jeweils Alkylgruppen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, Alkylaryl-, gruppen und/oder Arylgruppen, enthalten, und Thioverbindungen derselben sowie Derivate derselben;
- (iv) Mono- oder Diphosphinsäuren, die jeweils Alkylgruppen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, Alkylaryl gruppen und Arylgruppen enthalten, und Thioverbindungen derselben sowie Derivate derselben;
- (v) Mono-, Di- und Triphosphonsäuren mit einem oder mehreren Stickstoffatomen;
- (vi) Thioalkohole, enthaltend Alkylgruppen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen oder Arylgruppen;
- (vii) Thiocarbonsäuren, enthaltend Alkylgruppen mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, Hydroxyalkylgruppen, Alkylarylgruppen oder Hydroxyalkylarylgruppen und Salze derselben;
- (viii) Organozinkverbindungen;
- (ix) Ro-(S)z-Ro
wobei z für eine ganze Zahl von 1 bis 5 steht und Ro die bei den Verbindungen (iii) angegebene Bedeutung besitzt; und - (x) organische, schwefelhaltige, heterocycli sche Verbindungen sowie Salze und Derivate derselben.
7. Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung nach An
spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der
α-ungesättigten Carbonsäure, die mit dem stickstoff
haltigen Monomeren copolymerisiert ist, um Acrylsäure,
Methacrylsäure oder Maleinsäure handelt, bei deren Salz
um ein Alkalimetall- oder Ammoniumsalz und bei deren
Derivat um ihr Alkylamid oder ihren Alkylester oder um
Acrylnitril handelt.
8. Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung nach An
spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der
sulfohaltigen Vinylverbindung, die mit dem stickstoff
haltigen Monomeren copolymerisiert ist, um Vinylsulfon
säure, Methallylsulfonsäure, 2-Acrylamid-2-methylpropan
sulfonsäure oder p-Styrolsulfonsäure handelt und bei de
ren Salz um ein Alkalimetall- oder Ammoniumsalz dersel
ben.
9. Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung nach An
spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sich wieder
holende Einheit des ringgeöffneten Polymeren des Ethy
lenimins folgende allgemeine Formel (XI) aufweist:
wobei n³ für eine ganze Zahl von 1 bis 5 steht und n⁴
für eine ganze Zahl von 0 bis 5 steht.
10. Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung nach An
spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sich wieder
holende Einheit des Polykondensationsproduktes aus der
aliphatischen Dicarbonsäure und Polyethylen-polyamin
die folgende allgemeine Formel (XXII) aufweist:
wobei R₇ für eine Restgruppe einer Dimersäure oder für
eine Alkylengruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen steht,
R′ für -CH₂CH₂- steht und n⁵ für eine ganze Zahl von 2
bis 7 steht.
11. Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung nach An
spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sich wieder
holende Einheit des Polykondensationsproduktes zwischen
der aliphatischen Dicarbonsäure und Dipolyoxyethylen
alkylamin die folgende allgemeine Formel (XIII) aufweist:
wobei R₇ die bei Formel (XII) angegebene Redeutung hat,
R₈ für eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen
steht, R₉ für H oder CH₃ steht und n⁶ und n⁷ unabhängig
für eine ganze Zahl von 1 bis 10 stehen.
12. Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung nach An
spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sich wieder
holende Einheit des Epihalogenhydrin-Amin-Polykondensa
tionsproduktes die folgende allgemeine Formel (XIV) auf
weist:
wobei R₁₀ bis R₁₂ unabhängig für CH₃ oder C₂H₂ stehen
und X für ein Halogenion steht.
13. Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung nach An
spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyalkylen
polyamin ein Polyethylenimin ist, welches in seinem Mo
lekül fortlaufend mindestens fünf Einheiten enthält, die
jeweils durch die folgende Formel (XV) dargestellt sind:
wobei mindestens eine dieser fünf Einheiten eine Einheit
gemäß der folgenden Formel (XVI) ist:
und an mindestens einem seiner Enden OH- und/oder NH₂-
Gruppen aufweist und 6 bis 100 Stickstoffatome enthält.
14. Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung nach An
spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem
Alkylenoxid in dem Polyetherpolyol um eines oder mehrere
Oxide handelt, ausgewählt aus der Gruppe Ethylencxid,
Propylenoxid, Styroloxid und Butylenoxid, und der Ge
halt des Alkylenoxids 3 bis 80 Gew.% des Polyetherpoly
ols ausmacht.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: C10M161/00 |
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D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |