DE4217859A1 - Anti-Nebel-Additiv für wassermischbare und wassergemischte Kühlschmierstoffe - Google Patents
Anti-Nebel-Additiv für wassermischbare und wassergemischte KühlschmierstoffeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung von klarwasserlöslichen Po
lymerverbindungen mit hohem Molekulargewicht in wassermischbaren
oder wassergemischten Kühlschmierstoffen zur Vermeidung der Nebel
bildung.
Der Begriff der Kühlschmierstoffe ist beispielsweise in einer In
formationsbroschüre der Maschinenbau- und Kleineisenindustrie-Be
rufsgenossenschaft Düsseldorf in ausführlicher Weise definiert. Bei
Kühlschmierstoffen unterscheidet man zwischen nicht wassermisch
baren, wassermischbaren und wassergemischten Kühlschmierstoffen.
Die Gruppe der wassermischbaren Kühlschmierstoffe läßt sich wei
terhin unterteilen in emulgierbare Kühlschmierstoffe, und wasser
lösliche Kühlschmierstoffe. Die Gruppe der wassergemischten Kühl
schmierstoffe läßt sich unterteilen in Kühlschmieremulsionen und
Kühlschmierlösungen.
Wassermischbare Kühlschmierstoffe, d. h. Konzentrate, werden vor der
Anwendung mit Wasser gemischt. Emulgierbare Kühlschmierstoffe bil
den eine diskontinuierliche Phase einer Emulsion Öl-in-Wasser. Kühl
schmierstoffe, die mit Wasser gemischt Lösungen ergeben, umfassen
neben echten Lösungen auch Lösungen der Assoziationskolloide, z. B.
"Lösungen von Seifen". Der Begriff wassergemischte Kühlschmier
stoffe umfaßt wassermischbare Kühlschmierstoffe im Anwendungszu
stand.
Begriffe wie Bohremulsion, Bohrmilch, Kühlmittel, Schleifwasser,
Schleiföl oder Räumöl werden auch heute noch in der betrieblichen
Umgangssprache verwendet.
Bei der Metallbearbeitung, insbesondere solchen Vorgängen wie
Schneiden mit hoher Geschwindigkeit, Schleifen oder Verformen,
werden insbesondere wassermischbare Kühlschmiermittel verwendet, um
die Abnutzung des Werkzeuges zu vermindern. Durch die starke Ver
wirbelung bei der Bearbeitung können Kühlschmierstoff-Nebel ent
stehen, die in der Umgebung zu Ablagerungen führen, beim Einatmen
zu Reizungen der Atemorgane und daher zu wenig erwünschten Arbeits
bedingungen führen. Ein analoges Problem tritt bei der Schmierung
von mit Preßluft betriebenen Schlag- und Bohrwerkzeugen auf, ins
besondere Gesteinsbohrmaschinen, Abbauhämmern und ähnlichen Ge
räten. Diese erhalten gewöhnlich die zu ihrem Betrieb notwendige
Druckluft über eine Schlauchverbindung von einem Verdichter. Die
Druckluft dient nicht nur zum Antrieb der Werkzeuge, sondern führt
ihren bewegten Teilen zugleich feine Schmieröltröpfchen als
Schmiermittel zu. Eine übermäßig starke Sprühölung verursacht je
doch erhebliche Schwierigkeiten, da die entspannte Druckluft am
Gerät frei austritt und das überflüssige Schmieröl als Nebel mit
führt.
Aus der DE-A-27 14 252 sind Bearbeitungsöle für die Metallbearbei
tung mit verringerter Neigung zur Nebelbildung bekannt, die ein
ataktisches Polypropylen in einer 0,5 Gew.-% nicht übersteigenden
Menge enthalten.
Aus der US-A-3 919 098 sind Schleifmittel bekannt, die im wesent
lichen aus Mineralöl bestehen, die eine geringe Menge eines Anti-
Nebel-Additivs enthalten, das ausgewählt ist aus Polyisobuten,
Poly-n-buten und deren Mischungen, die ein durch Viskosität be
stimmtes mittleres Molekulargewicht im Bereich von 300 000 bis
10 000 000 aufweisen.
Aus der DE-A-26 57 268 ist die Verwendung eines amorphen Ethylen/
Propylen-Mischpolymerisats in Mineralschmierölen von Preßluftwerk
zeugen bekannt.
In Lubrication Engineering, Vol. 33, S. 128-132 (1977) werden Öl
nebel auf dem hier vorliegenden Gebiet sowie die Zusammenhänge von
Molekulargewichten von Polymeren und deren Auswirkungen auf den
Ölnebel eingehend beschrieben. Es wird angegeben, daß die Moleku
largewichte der einzusetzenden Anti-Nebel-Additive so hoch wie mög
lich sein sollten. Insbesondere wird empfohlen, ein Polymethacrylat
mit einem mittleren Molekulargewicht zwischen 300 000 und 400 000
einzusetzen.
Aus der DE-A-40 00 304 sind Spinnpräparationen in Form wäßriger
Emulsionen oder wäßriger Lösungen bekannt, die wasserlösliche Po
lymerverbindungen mit Gewichtsmitteln der Molekulargewichte <106
enthalten. Diese sind ausgewählt aus Polyalkylenoxiden, Polyacryl
amiden, Polymethacrylamiden und Copolymeren aus Acrylamid und/oder
Methacrylamid und ungesättigten Carbonsäuren mit 3 bis 5 C-Atomen.
Die Aufgabe der wasserlöslichen Polymerverbindungen besteht in ei
ner Verminderung des Abschleuderns von textilen Gleitmitteln, ins
besondere von Spinnpräparationen von faseroberflächen. Dieses Ab
spritzen bringt eine Beeinträchtigung der Sicherheit mit sich, bei
spielsweise schlüpfrige Fußböden in der unmittelbaren Umgebung der
Maschinen sowie Atmungsbehinderungen und Hautreizungen, hervorge
rufen durch abgeschleuderte Tröpfchen, die sich in Form feiner Ne
bel verteilen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgegenüber darin,
neue wasserlösliche Anti-Nebel-Additive für wassermischbare, d. h.
Konzentrate, oder wassergemischte, d. h. Anwendungslösungen, Kühl
schmierstoffe zur Verfügung zu stellen, bei denen die Nebelbildung
unterdrückt bzw. gänzlich vermieden wird.
Die vorstehende Aufgabe wird gelöst durch die Verwendung an von an
sich bekannten klarwasserlöslichen Polymerverbindungen mit Ge
wichtsmitteln der Molekulargewichte <106, die ausgewählt sind aus
Polyalkylenoxiden, Polyacrylamiden, Polymethacrylamiden und Copoly
meren von Acrylamid und/oder Methacrylamid und ungesättigten orga
nischen Carbonsäuren mit 3 bis 5 C-Atomen, in wassermischbaren oder
wassergemischten Kühlschmierstoffen zur Vermeidung der Nebelbil
dung.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß der Zusatz der genannten
hochmolekulargewichtigen Polymerverbindungen in den genannten Kühl
schmierstoffen geeignet ist, die Nebelbildung zu unterdrücken. Die
erfindungsgemäß modifizierten Kühlschmierstoffe umfassen somit was
sermischbare und wassergemischte Kühlschmierstoffe.
Besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Poly
ethylenoxide als Polymerverbindung. Polyethylenoxide mit Gewichts
mitteln der Molekulargewichte <106 werden beispielsweise von Union
Carbide als Pulver unter dem Namen Polyox® WSR 301 (Molekularge
wicht oberhalb 106) und Polyox® Coagulant (Molekulargewicht 5 000 000)
und Polyacrylamide mit Gewichtsmitteln der Molekulargewichte
<106, beispielsweise von Henkel KGaA unter der Bezeichnung ferro
cryl® oder von Stockhausen unter der Bezeichnung Praestol® angebo
ten. Copolymere aus Acrylamid und ungesättigten Carbonsäuren mit 3
bis 5 C-Atomen, beispielsweise Copolymere aus Acrylamid und Acryl
säure mit Gewichtsmitteln der Molekulargewichte <106 sind
beispielsweise unter dem Namen Superfloc® (Hersteller: Cyanamid)
erhältlich.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
werden die klarwasserlöslichen Polymerverbindungen in einer Menge
von 0,00001 Gew.-% bis 0,1 Gew.-%, insbesondere 0,001 Gew.-% bis
0,01 Gew.-%, bezogen auf die wäßrige Emulsion oder wäßrige Lösung
von Kühlschmierstoffen verwendet.
Die Zusammensetzung der wassermischbaren oder wassergemischten Kühl
schmierstoffe kann sehr unterschiedlich sein. So enthalten Emul
sionen im Sinne der vorliegenden Erfindung häufig natürliche, pa
raffinische, naphthenische, paraffinisch-naphthenische Mineralöle
neben weiteren Zusätzen. Ferner können solche Kühlschmierstoff-Emul
sionen beispielsweise aufgebaut sein aus Esterölen, fettöl-Deri
vaten, synthetischen Kohlenwasserstoffen, Poly-α-olefinen, wie
Polyisobutylen oder Polybutenen, Polypropylenglykol, Trimethylol
propanester, Neopentyl-pentaerythritester, Di-(2-ethylhexyl)seba
cat, Di-(2-ethylhexyl)adipat, Dibutylphthalat und/oder Estern von
Phosphor enthaltenden Säuren.
Eine weitere Ausführungsform der Kühlschmierstoffe sind wäßrige
Lösungen von anorganischen Salzen, wie Phosphaten, Boraten, Carbo
naten, und organischen Rostschutzmitteln, wie Aminen, Alkanolaminen
und substituierten Alkanolaminen, sowie ihren Umsetzungsprodukten
mit anorganischen und organischen Säuren. Solche Säuren umfassen
beispielsweise natürliche oder synthetische Carbonsäuren wie Capryl
säure, Ethylhexansäure, Caprinsäure, 2,2,4-Trimethylhexansäure,
Benzoesäure, substitutierte Benzoesäuren, Dicarbonsäuren mit 6-22
C-Atomen, Phosphorsäureester, Dicarbonsäure-Halbester oder Dicar
bonsäure-Halbamide, Zitronensäure, Gluconsäure, Kohlensäure, Phos
phorsäure, Polyphosphorsäure und Borsäure. Weiterhin enthalten
Kühlschmierstoff-Lösungen häufig wasserlösliche Schmierstoffe wie
Glykole und Polyglykole sowie Ether oder Ester von Polyglykolen und
weitere Zusätze zur Einstellung der erwünschten technischen Eigen
schaften.
Zu dem Grundmaterial, das einen überwiegenden Anteil eines oder
mehrerer der oben genannten Kühlschmierstoffe umfaßt, können wei
tere funktionelle Zusatzstoffe, wie Schmierfähigkeitsmittel, Anti
verschleißmittel, Korrosionsinhibitoren, Antioxidantien, anionische
oder nichtionische Emulgatoren, Lösungsvermittler, Antischaummit
tel, Biozide und/oder Tenside zugesetzt werden. Diese sind an sich
im Stand der Technik bekannt.
Zur Anwendung werden die Kühlschmierstoff-Konzentrate mit Wasser
verdünnt. Die wäßrigen Emulsionen oder wäßrigen Lösungen enthalten
die oben genannten Kühlschmierstoffe vorzugsweise in einer Menge
von 1 bis 10 Gew.-%, insbesondere in einer Menge von 2 bis 5
Gew.-%.
Wäßrige Emulsionen oder Lösungen von Kühlschmierstoffen im Sinne
der vorliegenden Erfindung werden bevorzugt zum Schleifen von Me
talloberflächen eingesetzt.
Als Anti-Nebel-Additiv für wäßrige Kühlschmierstoffe wurde eine 1
Gew.-%ige wäßrige Lösung von Polyox® Coagulant (Polyethylenoxid mit
einem Molekulargewicht von 5 000 000) hergestellt.
Die Wirksamkeit wurde an einem handelsüblichen Schleifwasser ge
prüft, das aus 10 Gew.-% Isononansäure, 30 Gew.-% Triethanolamin, 1
Gew. -% Korrosionsinhibitor sowie 5 Gew. -% Natriummetaborat in Was
ser bestand.
Zur Beurteilung der Nebelbildung wurden 50 ml der oben genannten
Schleifwässer in einen 250 ml Meßzylinder mit Stopfen gegeben und
geschüttelt. Dabei bildete sich ein Schaum, der nach Beendigung des
Schüttelns rasch zerfiel. Durch das Zerplatzen der Schaumblasen
bildete sich ein feiner Nebel. Die sich dabei bildende Nebelmenge
wurde visuell beurteilt.
In den Beispielen und dem Vergleichsbeispiel wird jeweils eine un
terschiedliche Menge des Anti-Nebel-Additivs zugegeben. Die Werte
beziehen sich jeweils auf den prozentualen Zusatz der 1 Gew.-%igen
Lösung von Polyox® Coagulant zu dem genannten Schleifwasser.
Die nachfolgende Tabelle 1 gibt die visuelle Beurteilung der Ne
belbildung der Beispiele und des Vergleichsbeispiels wieder.
Claims (8)
1. Verwendung von klarwasserlöslichen Polymerverbindungen mit Ge
wichtsmitteln der Molekulargewichte <106, ausgewählt aus Polyal
kylenoxiden, Polyacrylamiden, Polymethacrylamiden und Copolymeren
von Acrylamid und/oder Methacrylamid und ungesättigten organischen
Carbonsäuren mit 3 bis 5 C-Atomen, in wassermischbaren oder wasser
gemischten Kühlschmierstoffen zur Verminderung der Nebelbildung.
2. Verwendung von Polyethylenoxiden als Polymerverbindungen nach
Anspruch 1.
3. Verwendung von klarwasserlöslichen Polymerverbindungen nach
Anspruch 1 oder 2 in einer Menge von 0,00001 Gew.-% bis 0,1 Gew.-%,
insbesondere 0,001 Gew. -% bis 0,01 Gew.-%, bezogen auf die wäßrige
Emulsion oder wäßrige Lösung von Kühlschmierstoffen.
4. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß die Kühlschmierstoff-Emulsionen aufgebaut
sind auf natürlichen, paraffinischen, naphthenischen, paraffinisch
naphthenischen Mineralölen, Esterölen, fettöl-Derivaten, synthe
tischen Kohlenwasserstoffen, Poly-α-olefinen, wie Polyisobutylenen
oder Polybutenen, Polypropylenglykol, Trimethylolpropanestern, Neo
pentyl-pentaerythritestern, Di-(2-ethylhexyl)sebacat, Di-(2-ethyl
hexyl)adipat, Dibutylphthalat, Estern von Phosphor enthaltenden
Säuren und weiteren Zusätzen.
5. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß die Kühlschmierstoff-Lösungen aufgebaut
sind auf wäßrigen Lösungen von anorganischen Salzen, insbesondere
Phosphaten, Boraten und/oder Carbonaten, und organischen Rost
schutzmitteln, insbesondere Aminen, Alkanolaminen, substituierten
Alkanolaminen und deren Umsetzungsprodukten mit anorganischen
und/oder organischen Säuren, insbesondere natürlichen oder synthe
tischen Carbonsäuren, insbesondere Caprylsäure, Ethylhexansäure,
Caprinsäure, 2,2,4-Trimethylhexansäure, Benzoesäure, substituierte
Benzoesäuren, Dicarbonsäuren mit 6-22 C-Atomen, Phosphorsäure
estern, Dicarbonsäure-Halbestern oder Dicarbonsäure-Halbamiden,
Zitronensäure, Gluconsäure, Kohlensäure, Phosphorsäure, Polyphos
phorsäure, Borsäure und weiteren Zusätzen.
6. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß die wäßrigen Emulsionen oder wäßrigen
Lösungen funktionelle Zusatzstoffe, insbesondere Schmierfähig
keitsmittel, Antiverschleißmittel, Korrosionsinhibitoren, Anti
oxidantien, anionische oder nichtionische Emulgatoren, Lösungsver
mittler, Antischaummittel, Biozide und/oder Tenside enthalten.
7. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, da
durch gekennzeichnet, daß die wäßrigen Emulsionen oder wäßrigen
Lösungen die Kühlschmierstoffe in einer Menge von 1 bis 10 Gew.-%,
insbesondere von 2 bis 5 Gew.-%, enthalten.
8. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 zum
Schleifen von Metalloberflächen.
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