EP2250244A1 - Water-based lubricant composition having adjusted low to high viscosity - Google Patents

Abstract

Disclosed is a monophase water-based lubricant composition which has an adjusted low to high viscosity, contains an average of more than 80 percent by weight of water, is free of mineral oil, and contains a polymeric lubricant that is water-soluble at temperatures ranging approximately from 10 to 90°C.

Description

K Ö N I G ^• S Z Y N K A ^• T I L M A N N ^■ vo n R E N E S S EK Ö NIG ^• szynka ^• TILMANN ^■ vo n RENESSE

P A T E N T A N W Ä L T E ^• P A R T N E R S C H A F TPATENTANW Ä LTE ^• PARTNERSHIP

2. März 2009 50282 KMarch 2, 2009 50282 K

Carl Bechern GmbHCarl Bechern GmbH

Weststraße 120, 58089 HagenWest Road 120, 58089 Hagen

"Niedrigviskos bis hochviskos eingestellte wasserbasierte Schmierstoffzusammensetzung ""Low Viscosity to High Viscosity Adjusted Water Based Lubricant Composition"

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Tribologie, speziell den Aufbau und die Verwendungsmöglichkeiten von Schmierstoffen vorwiegend für die spanende Metallbearbeitung und zum Hochleistungsschleifen, insbesondere für die Hartmetallbearbeitung und nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2008 011 781.1 vom 28. Februar 2008 in Anspruch.The invention relates to the field of tribology, especially the structure and uses of lubricants mainly for metal cutting and high-performance grinding, especially for carbide machining and takes the priority of the German patent application 10 2008 011 781.1 from February 28, 2008 to complete.

Die DIN 51502 und speziell die DIN 51385 definieren allgemein Schmierstoffe und speziell Kühlschmierstoffe für die Metallbearbeitung:The DIN 51502 and especially the DIN 51385 generally define lubricants and especially cooling lubricants for metalworking:

Schmierstoff: Ein flüssiges, plastisch-festes, festes oder gasförmiges Medium, das die Aufgabe hat, bei gleitendem oder rollendem Kontakt zweier sich aufeinander bewegender Punkte, Linien oder Flächen Reibung und Verschleiß zu mindern. Nach DIN 51502 werden die Schmierstoffe in verschiedene stofflich unterscheidbare Gruppen eingeteilt.Lubricant: A liquid, plastic-solid, solid or gaseous medium which has the task of reducing friction and wear when sliding or rolling contact between two points, lines or surfaces moving together. According to DIN 51502, the lubricants are divided into different groups that can be differentiated.

Als Schmierstoffe im engeren Sinne der vorliegenden Erfindung werden insbesondere Stoffe oder Stoffgemische verstanden, die eine Reibungsverminderung der Basisflüssigkeit (hier: Wasser) bewirken, die zur Verbesserung der tribologischen Belastbarkeit eine Erhöhung des Flächendrucks um mindestens 10 N/mm², eine Erhöhung der spezifischen Flächenpressung um mindestens 1.000 N/cm² und/oder eine Erhöhung der Traglast um mindestens 1.000 N Gutlast, aufweisen. Diese Eigenschaften lassen sich mit dem Fachmann bekannten Verfahren bestimmen, so zum Beispiel mit Brugger- Verschleißprüfstand, Reichert-Reibverschleiß-Waage und Shell-Vier-Kugel-Apparat (VKA).Lubricants in the narrower sense of the present invention are understood in particular as meaning substances or substance mixtures which bring about a reduction in the friction of the base fluid (here: water) which, in order to improve the tribological load capacity, increases the surface pressure by at least 10 N / mm ² , an increase in the specific surface pressure by at least 1,000 N / cm ² and / or an increase in the load by at least 1,000 N good load. These properties can be determine methods known to those skilled in the art, such as with Brugger wear test stand, Reichert-Reibverschleiß-scale and Shell four-ball apparatus (VKA).

Kühlschmierstoff: Gemäß dieser Einteilung werden Kühlschmierstoffe als öle S aufgelistet. Die DIN 51385 definiert diejenigen Stoffe als Kühlschmierstoffe, die zum Kühlen und Schmieren beim Trennen und teilweise beim Umformen von Werkstoffen, insbesondere von Metallen benutzt werden.Cooling lubricant: According to this classification, cooling lubricants are listed as oils. DIN 51385 defines those substances as cooling lubricants which are used for cooling and lubricating during separation and partly during forming of materials, in particular of metals.

In der Gruppe der Kühlschmierstoffe werden die sog. wassermischbaren Kühlschmierstoffe (genannt Konzentrate), die vor der Anwendung mit Wasser gemischt werden und die Gruppe der sog. nichtwassermischbaren Kühlschmierstoffe, die unverdünnt eingesetzt werden, beschrieben.In the group of coolants are the so-called. Water-miscible cooling lubricants (called concentrates), which are mixed with water before use and the group of so-called. Non-water-miscible cooling lubricants, which are used undiluted described.

Die nichtwassermischbaren Kühlschmierstoffe werden überwiegend aus Mineralölen oder Esterölen hergestellt, besitzen eine artgerechte, für die Verwendung als Schmierstoff zur Metallbearbeitung spezifische Viskosität, die üblicherweise zwischen V₄₀ ≤ 3 und 1.000 mm²/s bei 40⁰C liegt. Wassermischbare Kühlschmierstoffe stellen in der anwendungsgemäßen wässrigen Verdünnung eine echte Lösung oder Emulsion mit der äußeren Phase Wasser dar. Diese wässrigen Verdünnungen weisen Viskositäten auf, die in Abhängigkeit der Konzentration des Konzentrates in Wasser Viskositäten von 0 <V₄₀ ≤ 3 mm²/s bei 40⁰C ergeben.The non-water-miscible cooling lubricants are predominantly produced from mineral oils or ester oils, have a species-specific, for use as a lubricant for metalworking specific viscosity, which is usually between V ₄₀ ≤ 3 and 1000 mm ² / s at 40 ⁰ C. Water-miscible cooling lubricants are in the aqueous dilution according to the application a true solution or emulsion with the outer phase of water. These aqueous dilutions have viscosities which, depending on the concentration of the concentrate in water, have viscosities of 0 <V ₄₀ ≦ 3 mm ² / s at 40 ° ⁰ C result.

Die spanende Metallbearbeitung wird in der DIN 8580 (Trennen) gegliedert u.a. in die Verfahren:The cutting metalworking is divided into the DIN 8580 (separating) u.a. in the procedures:

• Zerspanen• Cutting

Gemäß dem derzeitigen Stand der Technik werden Fluide, mit einer Anwendungsviskosität von V₄₀ > 3 mm²/s zur Metallzerspanung auf Basis von nichtwassermischbaren Grundflüssigkeiten wie Mineralöl und Ester verwendet oder wassergemischte Kühlschmierstoffe mit einer Anwendungsviskosität von V₄₀ < 3 mm²/s bei 40⁰C.According to the current state of the art, fluids having an application viscosity of V ₄₀ > 3 mm ² / s are used for metal cutting based on non-water-miscible base fluids such as mineral oil and esters or water-mixed cooling lubricants having an application viscosity of V ₄₀ <3 mm ² / s at 40 ⁰ C.

Aufgrund der thermodynamischen Daten dieser Fluide ist die technisch nutzbare Kühlwirkung begrenzt auf die Verwendung niedrigviskoser Flüssigkeiten.Due to the thermodynamic data of these fluids, the technically useful cooling effect is limited to the use of low-viscosity liquids.

Schleifen gehört als 3. Untergruppe der Fertigungsverfahren (Trennen) nach DIN 8580 zur Gruppe des Zerspanens mit geometrisch unbestimmter Schneide (DIN 8589 TO):Grinding belongs to the 3rd subgroup of manufacturing processes (cutting) according to DIN 8580 to the group of cutting with geometrically indeterminate cutting edge (DIN 8589 TO):

Urformen Umformen Trennen: u.a. Schleifen mit rotierendem WerkzeugForming Forms Cutting: including grinding with a rotating tool

FügenPut

Beschichtencoating

Stoffeigenschaften ändernChange material properties

Dieses Fertigungsverfahren wird immer dann angewandt, wenn hohe Oberflächengüten des Werkstücks gefordert sind oder aufgrund der Werkstoffbeschaffenheit andere Bearbeitungsverfahren nicht geeignet sind. Typische Beispiele hierfür liefern die Herstellung von Werkzeugen und Zahnräder für den Getriebebau.This manufacturing method is always used when high surface quality of the workpiece is required or other processing methods are not suitable due to the nature of the material. Typical examples of this are the manufacture of tools and gears for gearbox construction.

Nahezu ausschließlich wird unter Verwendung von Kühlschmierstoffen nach DIN 51 385 geschliffen, deren Hauptaufgaben in der Kühlung des Prozesses, der Schmierung der Reibpartner und im Abtransportieren der Späne liegen.Almost exclusively is ground using cooling lubricants according to DIN 51 385, the main tasks in the cooling of the process, the lubrication of the friction partners and in the removal of the chips are.

Der Stand der Technik erlaubt bisher zur Zerspanung von Metallen und deren Legierungen nur die Verwendung von wässrigen, sehr gut kühlenden niedrigviskosen Kühlschmierstoffen bzw. nichtwässrigen, mittel- bis hoch viskosen, gering kühlenden Kühlschmierstoffen.The prior art has hitherto allowed for the machining of metals and their alloys only the use of aqueous, very good cooling low-viscosity coolants or non-aqueous, medium to high viscosity, low cooling cooling lubricants.

Beispiele, die den Stand der Technik beschreibenExamples describing the state of the art

Beispiel 1example 1

Im Zuge der Herstellung von Zahnrädern für die Getriebefertigung gehören Finishprozesse wie Honen unter Verwendung von mineraölbasierten Kühlschmierstoffen mit einer Viskosität von V₄₀ ca. 10 mm²/s bei 40⁰C zur bisherigen Fertigungskette. Das frühzeitige Zusetzen der Honwerkzeuge, die aufwendige Reinigung der Zahnräder sowie die Temperaturentwicklung während des Prozesses bedeuten hohen Fertigungsaufwand neben den enormen Kosten für die Entfernung der öldämpfe und -nebel, die Installation von Brand- und Explosionsschutzmaßnahmen sowie die damit verbundenen Versicherungsaufwendungen.In the course of production of gears for gear manufacturing finishing processes include such as honing using mineral oil-based cooling lubricants having a viscosity of about 10 V ₄₀ mm ² / s at 40 ⁰ C to the previous manufacturing chain. The early addition of the honing tools, the elaborate cleaning of the gears and the temperature development during the process mean high production costs in addition to the enormous costs for the removal of oil vapor and mist, the installation of fire and explosion protection measures and the associated insurance costs.

Beispiel 2Example 2

Hochwertige Vollhartmetallwerkzeuge werden überwiegend durch Schleifbearbeitung mit Diamant oder CBN-Schleifwerkzeugen hergestellt. Die Verwendung von mineralöl- oder esterbasierten nichtwassermischbaren Kühlschmierstoffen beschreibt hierbei den Stand der Technik. Als Maßstab für die Leistungsfähigkeit dieses tribologischen Konzeptes kann das Zeitspanvolumen Q^'w (mm³/mms) angesehen werden. Für den vorstehend beschriebenen Fertigungsablauf sind bisher Q'w von 3-7 mm³/mms in der Fertigung stabil realisiert worden. - A -High-quality solid carbide tools are mainly produced by grinding with diamond or CBN grinding tools. The use of mineral oil- or ester-based non-water-miscible cooling lubricants describes the state of the art. As a measure of the performance of this tribological concept, the time-wasting volume Q ^' w (mm ³ / mms) can be considered. For the manufacturing process described above, Q'w of 3-7 mm ³ / mms have been stably realized in manufacturing up to now. - A -

Die derzeitige Kenntnis unter Anwendung des grundlegenden Standes der Technik lässt für die spanende Metallbearbeitung folgende Regel erkennen: Bearbeitungsverfahren, die überwiegend hohe Anforderungen an die Kühlfähigkeit des Schmierstoffs stellen, werden vorzugsweise mit wassergemischten Kühlschmierstoffen realisiert, während Bearbeitungsverfahren, die überwiegend hohe Anforderungen an die Schmierfähigkeit des Schmierstoffs stellen, vorzugsweise mit viskositätseingestellten nichtwassermischbaren Kühlschmierstoffen beherrscht werden.The current knowledge using the basic state of the art reveals the following rule for cutting metalworking: Machining processes which predominantly impose high demands on the coolability of the lubricant are preferably realized with water-mixed cooling lubricants, while machining processes which predominantly impose high requirements on the lubricity of the lubricant Lubricating set, preferably be controlled with viscosity adjusted non-water-miscible cooling lubricants.

Es existiert somit keine Möglichkeit im Zuge von zerspanenden Metallbearbeitungsoperationen, die Kühlfähigkeit von Wasser mit der viskositätsnotwendigen Schmierfähigkeit von nichtwassermischbaren Basisfluiden zu verbinden.Thus, there is no possibility in the course of machining metalworking operations to combine the cooling ability of water with the viscosity-requiring lubricity of non-water-miscible base fluids.

Die derzeitige Kenntnis unter Anwendung des grundlegenden Standes der Technik lässt für das Schleifen folgendes Prinzip erkennen: Da bei diesem Bearbeitungsverfahren sehr hohe Temperaturen auftreten können (bis zu ca. 1.000⁰C) werden höchste Anforderungen an die Kühlfähigkeit des Schmierstoffs gestellt, somit vorzugsweise wassergemischte Kühlschmierstoffe eingesetzt, deren Hauptnachteil in der meist zu geringen Schmierfähigkeit zu sehen ist. Dieser grundlegende Widerspruch zwischen Kühlung und Schmierung wird dem Stand der Technik entsprechend dadurch versucht zu lösen, dass vorzugsweise mit niedrig viskosen nichtwassermischbaren Kühlschmierstoffen geschliffen wird.The current knowledge using the basic prior art reveals for grinding the following principle: Since very high temperatures can occur with this treatment method (up to about 1000 ⁰ C) are placed high demands on the cooling capability of the lubricant, thus preferably water-mixed cooling lubricants used, whose main disadvantage is to be seen in the usually too low lubricity. This fundamental contradiction between cooling and lubrication is attempted in accordance with the state of the art in that it is preferably ground with low-viscous water-immiscible cooling lubricants.

Es existiert somit keine Möglichkeit für Schleifprozesse, die Kühlfähigkeit von Wasser mit der viskositäts-notwendigen Schmierfähigkeit von nichtwassermischbaren Basisfluiden zu verbinden.There is thus no possibility for grinding processes to combine the cooling ability of water with the viscosity-necessary lubricity of non-water-miscible base fluids.

Ziel der Erfindung ist es, Schmierstoffe für die Metallbearbeitung zur Verfügung zu stellen, die mittels stabil eingestellter Viskosität die Kühlwirkung von Wasser nutzt, um thermisch anspruchsvolle Bearbeitungsvorgänge mit wassermischbaren Schmierstoffen zu verbessern.The aim of the invention is to provide lubricants for metalworking available that uses stabilized viscosity by the cooling effect of water to improve thermally demanding machining operations with water-miscible lubricants.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung gemäß Anspruch 1 eine einphasige, niedrigviskos bis hochviskos eingestellte wasserbasierte Schmierstoffzusammensetzung mit einem mittleren Wassergehalt von > 80% vor, die Polymere enthält. Diese Zusammensetzung ist mineralölfrei und enthält einen polymeren Schmierstoff, der in den Temperaturbereich von 10⁰C bis 9O⁰C wasserlöslich ist.To achieve this object, the invention according to claim 1 proposes a single-phase, low-viscosity to high-viscosity adjusted water-based lubricant composition having an average water content of> 80%, which contains polymers. This composition is mineral oil-free and contains a polymeric lubricant that is water-soluble in the temperature range from 10 ⁰ C to 9O ⁰ C.

Bei diesen Polymeren handelt es sich vorzugsweise um übliche Verdickungsmittel, die nach dem Stand der Technik bisher nur zur Einstellung der gewünschten Viskosität einer Schmierstoffzusammensetzung eingesetzt wurden. Es war bislang aber unbekannt, dass diese Verdickungsmittel selber Schmierstoffeigenschaften aufweisen, d.h. dass diese Verdickungsmittel Schmierstoffe im Sinne der Erfindung darstellen. Daraus folgt, dass die erfindungsgemäßen Schmiermittelzusammensetzungen auf die notwendige Verwendung weiterer Schmierstoffe, d.h. anderer Schmierstoffe als die erwähnten Verdickungsmittel auskommen können. Die Verdickungsmittel können somit die einzigen Schmierstoffe in der erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzung sein.These polymers are preferably conventional thickeners, which were previously used according to the prior art only for adjusting the desired viscosity of a lubricant composition. However, it was previously unknown that these thickeners themselves have lubricant properties, ie that these thickeners are lubricants in the context of the invention. It follows that the lubricant compositions according to the invention can rely on the necessary use of other lubricants, ie lubricants other than the mentioned thickeners. The thickening agents may thus be the only lubricants in the lubricant composition according to the invention.

Die Erfindung ermöglicht erstmalig Hochleistungswerkzeuge mit wasserbasierten Schmierstoffen schleiftechnisch so zu bearbeiten, dass deutlich höhere Leistungsdaten (bis ca. 30%) realisiert werden können. Überraschenderweise zeigen die erfindungsgemäßen Flüssigkeiten nämlich bereits ohne jeglichen Zusatz von leistungsverbessemden Additiven eine deutliche bessere tribologische Leistung als Mineralöl und Wasser. Ein beispielhafter Vergleich ist in Tabelle 1 angegeben.The invention makes it possible for the first time to machine high-performance tools with water-based lubricants such that significantly higher performance data (up to about 30%) can be realized. Surprisingly, the liquids according to the invention already show a significantly better tribological performance than mineral oil and water even without any addition of performance-enhancing additives. An exemplary comparison is given in Table 1.

Mineralöl, als die üblicherweise eingesetzte Basisflüssigkeit von nichtwassermischba- ren Kühlschmierstoffen, stellt den Bezugspunkt für die Entwicklung der erfindungsgemäßen neuen Basisflüssigkeit dar. Tribologische Prüfsysteme wie z.B. Reichert-Reib- verschleiß-Waage, Brugger-Verschleißprüfstand und Shell-Vier-Kugel-Apparat, erlauben die Differenzierung hinsichtlich der tribologischen Eigenschaften.Mineral oil, as the commonly used base liquid of non-water-miscible cooling lubricants, constitutes the reference point for the development of the novel base liquid according to the invention. Tribological test systems such as e.g. Reichert friction wear balance, Brugger wear test stand and shell four-ball apparatus allow differentiation in terms of tribological properties.

Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Verwendungen der erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzung sind Gegenstand entsprechender neben- bzw. untergeordneter Ansprüche.Advantageous developments and preferred uses of the lubricant composition according to the invention are the subject matter of corresponding additional or subordinate claims.

Der Einsatz von Schmierstoffen wird entscheidend mitbestimmt von seinen Fähigkeiten, u.a. die arbeitsmedizinische Belastung der Anwender zu minimieren, das Gefährdungspotential durch Brand und Explosion auszuschließen und geringste negative Auswirkung auf die Umwelt zu bieten.The use of lubricants is decisively influenced by his abilities, i.a. to minimize the occupational health burden of the users, to exclude the risk potential through fire and explosion and to offer the least negative impact on the environment.

Mineralöl- oder esterbasierte Kühlschmierstoffe belasten den Arbeitsplatz unvermeidlich mit Schmierstoffdämpfen und beaufschlagen die Werkstücke und das Umfeld mit gefährlichen ölverschleppungen. Kühlschmierstoffe besitzen als Gefahrstoffe einen Luftgrenzwert, der als Summenwert aus Anteile des Dampfes und des Aerosols bestimmt wird. Als Leitsubstanz werden hier Kohlenwasserstoffe bestimmt.Mineral oil- or ester-based lubricants inevitably pollute the workplace with lubricant vapors and subject the workpieces and the environment to dangerous oil carry-over. Cooling lubricants have as hazardous substances an air limit, which is determined as a sum value from portions of the vapor and the aerosol. As a lead substance hydrocarbons are determined here.

Wenngleich die tribologische Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Flüssigkeiten nachgewiesen ist, zeigen diese überraschenderweise selbst bei extremer Verwirbelung im praktischen Einsatz (z.B. Schleifen) keinerlei Tendenz zur Vernebelung und Bildung von sicherheitsrelevanten rutschigen Belägen im Maschinenumfeld. Weithin besteht aufgrund der erfindungsgemäßen Zusammensetzung keinerlei Brand- und Explosionsgefahr. Aufgrund der völligen Mineralölfreiheit wird der Luftgrenzwert für Kühlschmierstoffe (10 mg/m³ Dampf und Aerosol) sicher eingehalten. Für die betriebliche Praxis bedeuten diese Eigenschaften erhebliche Kosteneinsparungen, da weder spezielle Absaugungen noch Brandschutzanlagen nötig sind.Although the tribological activity of the fluids according to the invention has been demonstrated, surprisingly, even with extreme turbulence in practical use (eg grinding), they show no tendency to fog and formation of safety-relevant slippery coverings in the machine environment. There is no risk of fire or explosion due to the composition according to the invention. Due to the complete lack of mineral oil, the air limit value for cooling lubricants (10 mg / m ³ vapor and aerosol) is complied with. For operational practice, these features mean significant cost savings, since neither special exhaust nor fire protection systems are needed.

Wassergemischte Kühlschmierstoffe sind anfällig gegen mikrobiellen Befall durch Bakterien, Pilzen und Hefen. Um eine ökonomisch sinnvolle Gebrauchsdauer zu erzielen, müssen deshalb erhebliche Mengen an Bioziden (Bakterizide und Fungizide) zugegeben werden, die als wichtige Nebenwirkung u.a. allergische Reaktionen bei Menschen auslösen können.Water-mixed coolants are susceptible to microbial attack by bacteria, fungi and yeasts. In order to achieve an economically useful service life, therefore, significant amounts of biocides (bactericides and fungicides) must be added, which may be an important side effect u.a. cause allergic reactions in humans.

Somit bestand eine weitere Aufgabe darin, einen wasserbasierten Schmierstoff zu entwickeln, der möglichst ohne Biozide weitgehende Bioresistenz aufweisen soll und in der betrieblichen Praxis somit nicht zu Geruchsbelästigung durch mikrobiellen Befall („Montagsgeruch") führt.Thus, another object was to develop a water-based lubricant that should have as far as possible without biocides extensive bioresistance and thus in practice does not lead to odor nuisance by microbial infestation ("Monday odor").

Überraschenderweise zeigte sich, dass die erfindungsgemäßen Flüssigkeiten eine außergewöhnliche biologische Stabilität aufweisen und bereits ohne den Zusatz von Bioziden zu langer Gebrauchsdauer fähig sind, ohne dass eine gravierende Veränderung der Eigenschaften wie z.B. der Viskosität deutlich wird.Surprisingly, it has been found that the liquids according to the invention have exceptional biological stability and are capable of long useful life even without the addition of biocides, without any significant change in the properties, such as e.g. the viscosity becomes clear.

In wässrigen Systemen, die mit metallischen Oberflächen im Kontakt stehen, besteht eine wesentliche Aufgabe darin, trotz des hohen Wassergehaltes der Arbeitsflüssigkeit, die vor Korrosion schützenden Inhaltsstoffe auf der Metalloberfläche so zu fixieren, dass ausreichender Korrosionsschutz gewährleistet ist. Die erfindungsgemäßen Flüssigkeiten, denen wasserlösliche Korrosionsschutzkomponenten zugesetzt wurden, bilden einen flächendeckenden Film auf der Werkstückoberfläche, der überraschenderweise Korrosionsschutz bietet und dennoch leicht wieder abgewaschen werden kann.In aqueous systems, which are in contact with metallic surfaces, an essential task is, in spite of the high water content of the working fluid to fix the corrosion-protective ingredients on the metal surface so that adequate corrosion protection is ensured. The liquids according to the invention, to which water-soluble corrosion protection components have been added, form a surface-covering film on the workpiece surface, which surprisingly offers protection against corrosion and can nevertheless easily be washed off again.

Flüssigkeiten weisen eine substanzspezifische Viskosität auf, die durch Zugabe von speziellen Additiven anwendungsgerecht verändert werden kann; hierzu gehören vorwiegend Polymere (Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie; Römps Lexikon der Chemie sowie Dieter Klamann „Schmierstoffe und verwandte Produkte", Herstellung, Eigenschaften, Anwendung; Verlag Chemie, Weinheim, 1982; S. 84 ff).Liquids have a substance-specific viscosity, which can be changed by application of special additives; These include predominantly polymers (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Römps Lexikon der Chemie and Dieter Klamann "Lubricants and Related Products", Production, Properties, Application, Verlag Chemie, Weinheim, 1982, pp. 84 ff).

Bekanntermaßen wirken diese auch als sog. Viskositäts-Index-(VI)-Verbesserer bezeichneten Polymere sehr effektiv in nichtwassermischbaren Flüssigkeiten, wie z.B. Mineralölen und Esterölen.As is known, these polymers, also referred to as so-called viscosity index (VI) improvers, are very effective in non-water-miscible liquids, e.g. Mineral oils and ester oils.

Bei Verwendung von Wasser als polare Flüssigkeit hingegen werden wasserlösliche Polymere, wie z.B. Zellulosederivate, Zucker, Zuckerderivate, Polyvinylpyrrolidon-Ver- bindungen erfolgreich eingesetzt. Viskose wässrige Fluide sind insbesondere dann als Kühlschmierstoffe technisch verwendbar, wenn weitere Anforderungen ebenfalls erfüllt werden, wie Korrosionsschutz gegenüber Eisen-, Aluminium- und Buntmetallen und ihren Legierungen, tribologische Wirksamkeit im Kontakt zwischen Werkzeug und Werkstück, Stabilität gegenüber mi- krobieller Besiedlung, hohe Spül- und Netzwirkung zur Entfernung von Abrieb und Spänen aus der Zerspanungszone und Erfüllung aller Auflagen gemäß Europäischem Chemikalienrecht.By contrast, when water is used as the polar liquid, water-soluble polymers such as cellulose derivatives, sugars, sugar derivatives, polyvinylpyrrolidone compounds are used successfully. Viscous aqueous fluids are technically usable in particular as cooling lubricants, if further requirements are also met, such as corrosion protection against iron, aluminum and non-ferrous metals and their alloys, tribological effectiveness in the contact between tool and workpiece, stability against microbial colonization, high flushing - and mesh effect to remove abrasion and chips from the cutting zone and fulfill all obligations under European Chemicals Law.

Durch das erfindungsgemäße Eintragen von Polymeren in Wasser werden Viskositäten von 2 - 46 mm²/s (40⁰C) erhalten, die die Einstellung der schmierstofftypischen ISO Viskositätsklassen nach ISO 3448 oder DIN 51 519 (ISO-Klassen von 2 bis 46) erlauben, wie in Tabelle 2 anschaulich gezeigt ist.The inventive entries of polymers in water viscosities of 2 are - 46 mm ² / s was obtained (40 ⁰ C), which allow the adjustment of the lubricant typical ISO viscosity grades according to ISO 3448 or DIN 51 519 (ISO-classes of 2 to 46), as shown in Table 2 clearly.

Je nach den verwendeten Mischungsverhältnissen und der Auswahl der geeigneten Additive können mit den erfindungsgemäßen Stoffgemischen alle üblichen ISO-Viskositätsklassen erzeugt werden. Überraschenderweise weisen die völlig wasserlöslichen Polymermischungen hohe Scherstabilität und Stabilität in Wasser auf und können unabhängig von der Temperatur hergestellt werden.Depending on the mixing ratios used and the choice of suitable additives, all customary ISO viscosity classes can be produced with the mixtures according to the invention. Surprisingly, the completely water-soluble polymer blends have high shear stability and stability in water and can be prepared independently of the temperature.

Die erfindungsgemäße Zugabe von Korrosionsschutz-, Schmierungs-, Verschleißschutzadditiven sowie Netzmitteln und Lösungsvermittlern sichert hierbei der viskosen Wasserlösung alle Eigenschaften zu, die zum Einsatz in der Metallbearbeitung nötig sind.The addition according to the invention of anti-corrosive, lubrication, wear protection additives and wetting agents and solubilizers assures the viscous water solution of all properties which are necessary for use in metalworking.

Die Polymere (Verdickungsmittel) zur Einstellung der Viskosität des Wassers, die erfindungsgemäß verwendet werden können, sind z.B.:The polymers (thickeners) for adjusting the viscosity of the water which can be used according to the invention are, for example:

a) natürliche Polymere wie z.B. Polysaccharide des neutralen Scleroglucan-Typs mit Molgewichten von ca. 10⁵ Dalton (beispielsweise Biovis); anionische Polysaccharide mit Molgewichten größer 10⁶ Dalton vom Xanthan-Typ (beispielsweise NovoXan);a) natural polymers such as polysaccharides of the neutral scleroglucan type with molecular weights of about 10 ⁵ daltons (for example Biovis); anionic polysaccharides having molecular weights greater than 10 ⁶ daltons of the xanthan type (for example NovoXan);

b) chemisch modifizierte Polymere auf Basis von Carboxymethylcellulosen, z.B. Nat- rium-Carboxymethylcellulose mit Viskositäten von 10-40.000 mP s als 2%-ige Lösung in Wasser (z.B.Walocel-Typen CRT) polyanionische Cellulose mit Viskositäten von 25- 5000 mP-s als 2%-ige Lösung in Wasser (z.B. Antisol FL-Typen); weiterhin Cellulose- Typen mit unterschiedlichen Substituenten wie DTKHV oder aH 75 (Handelsbezeichnungen); c) synthetische Polymere wie der kationische Polyelektrolyt mit mittlerer Ladungsdichte (z.B. Zetag 7563 der Ciba-Geigy) und neutrale Polyvinylpyrrolidontypen mit Molgewichten von ca. 10⁵- 10⁶ Dalton. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Verdickungsmitteln (Polymeren), die eine gute Löslichkeit in Wasser haben. Besonders bevorzugt sind diejenigen Polymere, die sich sowohl in kaltem wie auch warmen oder heissen Wasser löslich sind. Als Löslichkeit wird im Sinne der Erfindung folgendes verstanden: Der Eintrag des Polymers in entionisiertes Wasser ergibt eine klare, transparente, homogene Mischung mit proportional steigender Viskosität, die zeitunabhängig konstant bleibt. Diese Löslichkeit ist insbesondere auch bei etwa 1O⁰C sowie 90⁰C gegeben.b) chemically modified polymers based on carboxymethylcelluloses, for example sodium carboxymethylcellulose with viscosities of 10-40,000 mP s as a 2% solution in water (eg Walocel grades CRT) polyanionic cellulose with viscosities of 25-5000 mP-s as 2% solution in water (eg Antisol FL types); also cellulose types with different substituents such as DTKHV or aH 75 (trade names); c) synthetic polymers such as the medium charge cationic polyelectrolyte (eg Zetag 7563 from Ciba-Geigy) and neutral polyvinylpyrrolidone types with molecular weights of about 10 ⁵ - 10 ⁶ daltons. Particularly preferred is the use of thickeners (polymers) which have good solubility in water. Particularly preferred are those polymers which are soluble in both cold and warm or hot water. Within the meaning of the invention, solubility is understood to mean the following: The entry of the polymer into deionized water results in a clear, transparent, homogeneous mixture with proportionally increasing viscosity, which remains constant over time. This solubility is given especially also at about 1O ⁰ C and 90 ⁰ C.

In einer Ausführungsform der Erfindung werden Verdickungsmittel eingesetzt, die eine Löslichkeit von mindestens 5 Gewichtsprozent des Verdickungsmittels in Wasser bei beliebiger Temperatur vorzugsweise auch bei 10⁰C sowie 90⁰C aufweisen und eine Viskosität der Schmiermittelzusammensetzung von bis zu 1.000 mnrWs erlauben, sofern sie als einzige Schmierstoffkomponente in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet werden.In one embodiment of the invention, thickeners are used which have a solubility of at least 5 percent by weight of the thickener in water at any temperature, preferably also at 10 ⁰ C and 90 ⁰ C and allow a viscosity of the lubricant composition of up to 1,000 mnrWs, if they are the only Lubricant component can be used in the composition of the invention.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Salze modifizierter Cellulosen eingesetzt. Diese sind einerseits biologisch stabil und sind andererseits sehr gut wasserlöslich. Sie sind daher auch gut verarbeitbar. Beispiele möglicher modifizierter Cellulosen sind Carboxymethylcellulosen oder Heteroglukan-Strukturen. Besonders bevorzugt sind Salze von Carboxymethylcellulosen, so zum Beispiel das Natrium-Salz der Carboxymethylcelluose.In a particularly preferred embodiment of the invention, salts of modified celluloses are used. On the one hand, these are biologically stable and, on the other hand, are very soluble in water. They are therefore also easy to process. Examples of possible modified celluloses are carboxymethylcelluloses or heteroglucan structures. Particular preference is given to salts of carboxymethylcelluloses, for example the sodium salt of carboxymethylcellulose.

Die Menge der möglichen polymeren Verbindungen, die geeignet sind um die Viskosität des Wassers zu verändern, ist sehr groß. Folgende Kriterien sollten vorzugsweise erfüllt werden:The amount of possible polymeric compounds which are suitable for changing the viscosity of the water is very large. The following criteria should preferably be fulfilled:

a) Wasserlöslichkeit bei Temperaturen von ca. 10-90⁰C. b) Hohe Wirksamkeit des Verdickungsvermögens, d.h geringe Einsatzmengen für die zu erreichende Viskosität. c) Schmierfähigkeit in Wasser in Brugger-, Reichert- und VKA-Prüfverfahren (s. oben). d) Hohe mikrobielle Stabilität.a) water solubility at temperatures of about 10-90 ⁰ C. b) high effectiveness of the thickening power, ie small amounts used for the viscosity to be achieved. c) lubricity in water in Brugger, Reichert and VKA test methods (see above). d) High microbial stability.

Vorzugsweise ist neben dem Kriterium a) mindestens ein weiteres Kriterium erfüllt.Preferably, in addition to the criterion a) at least one further criterion is met.

Die Anforderungen an die physikalischen, tribologischen und ökotoxikologischen Eigenschaften der geeigneten Verdickungsmittel führen zu folgendem bevorzugtem Eigenschaftsprofil: Das Verdickungsmittel sollte organisches Polymer, mit einer temperaturunabhängigen Löslichkeit von mindestens 50g/1000g Wasser sein, welches zu einer Viskosität von mindestens 1.000mm²/s (4O⁰C) führt, und eine tribologische Ver- besserung des Lasttragevermögens der Zusammensetzung nach Brugger-, Reichert- und VKA von mindestens 10%, mindestens 20% oder vorzugsweise von mindestens 30% gegenüber mineralölbasierten Schmierstoffzusammensetzungen (siehe dazu beispielsweise Tabelle 1) sowie eine biologische Abbaubarkeit nach der Richtlinie „OECD- Guidline for testing of chemicals No. 301" von höchstens 5% nach 28 Tagen bewirkt.The requirements for the physical, tribological and ecotoxicological properties of the suitable thickening agents lead to the following preferred profile of properties: The thickener should be organic polymer having a temperature-independent solubility of at least 50 g / 1000 g of water, resulting in a viscosity of at least 1,000 mm ² / s (4O ⁰ C), and a tribological improvement of the load carrying capacity of the Brugger, Reichert and VKA compositions of at least 10%, at least 20% or preferably at least 30% compared with mineral oil-based lubricant compositions (see for example Table 1) and biodegradability according to the Guideline "OECD Guidline for testing of Chemicals no. 301 "of no more than 5% after 28 days.

Unter Berücksichtigung dieses bevorzugten Eigenschaftsprofils können erfindungsgemäß Verbindungen der folgenden Gruppe bevorzugt zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung eingesetzt werden: natürlichen Polysaccharide vom Xanthan- und Scleroglucan-Typ und der Carboxymethylcellulose-Derivate, insbesondere deren Salze (z.B. Natrium-Salz).Taking into account this preferred property profile, according to the invention compounds of the following group can preferably be used for the production of the composition according to the invention: xanthan and scleroglucan type natural polysaccharides and carboxymethylcellulose derivatives, in particular their salts (for example sodium salt).

Die Zusatzmengen der erfindungsgemäß eingesetzten wasserlöslichen Polymere zur Einstellung der Viskosität von Wasser liegen bevorzugt im Bereich von 0,2 bis 5 Gew.- % der wässrigen Phase.The additional amounts of the water-soluble polymers used according to the invention for adjusting the viscosity of water are preferably in the range from 0.2 to 5% by weight of the aqueous phase.

Zur Formulierung des erfindungsgemäßen einsatzfähigen Fluids zur Metallbearbeitung bedarf es ggf. des Zusatzes weiterer Komponenten und Additive. Beachtlich ist jedoch, dass die erfindungsgemäße Schmierstoffzusammensetzung einphasig ist, d.h. alle darin enthaltenen Verbindungen wasserlöslich sind. Dies gilt auch für die funktionellen (also chemisch nicht-inerten) Additive, d.h. auch diese sind wasserlöslich. Dabei ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass chemisch inerte Additive wie zum Beispiel Pigmente in der Zusammensetzung enthalten sind.To formulate the usable metal working fluid according to the invention, it may be necessary to add additional components and additives. It is noteworthy, however, that the lubricant composition of the invention is single phase, i. all compounds contained therein are water-soluble. This also applies to the functional (that is, chemically non-inert) additives, i. These are also water-soluble. However, it is not excluded that chemically inert additives such as pigments are included in the composition.

So können der erfindungsgemäßen Zusammensetzung insbesondere die folgenden weiteren Komponenten zugesetzt werden:Thus, in particular the following further components can be added to the composition according to the invention:

Korrosionsschutz-Additive bis zu 5%:Corrosion protection additives up to 5%:

Umsetzungsprodukte von Fettsäuren mit mindestens C8-Kettenlänge mit Alkanolami- nen wie Monoethanolamin, Triethanolamin, Diglykolamin, Isobutanolaminen oder Hydroxiden wie Kaliumhydroxid, NatriumhydroxidReaction products of fatty acids with at least C8 chain length with alkanolamines such as monoethanolamine, triethanolamine, diglycolamine, isobutanolamines or hydroxides such as potassium hydroxide, sodium hydroxide

Schmierfähigkeitsverbesserer (Lubricity Improver) bis zu 3%:Lubricity improver up to 3%:

Wasserlösliche Esterverbindungen und polymere Ethylenoxid (EO)- bzw. Ethylen- oxid/Polypropylenoxid (EGVPO)- basierte GlykolverbindungenWater-soluble ester compounds and polymeric ethylene oxide (EO) or ethylene oxide / polypropylene oxide (EGVPO) -based glycol compounds

Hochdruck-Additive bis zu 3%:High pressure additives up to 3%:

Hierbei handelt es sich um wasserlösliche Phosphorsäurepartialester, neutralisierte geschwefelte Fettsäuren und -ester.These are water-soluble phosphoric acid partial esters, neutralized sulfurized fatty acids and esters.

Verschleißschutzadditive bis zu 3%: Wasserlösliche Phosphorsäurederivate insbesondere neutralisierte Phosphorsäurepar- tialesterderivateWear protection additives up to 3%: Water-soluble phosphoric acid derivatives, in particular neutralized phosphoric acid ester derivatives

Netzmittel und Emulgatoren bis zu 5%:Wetting agents and emulsifiers up to 5%:

Fettalkoholethoxylate mit mindestens 5 Mol EO (Ethylenoxid) und EthanoletherFatty alcohol ethoxylates with at least 5 moles EO (ethylene oxide) and ethanol ethers

Schwermetallinhibitoren bis zu 1%: auf Basis wasserlöslicher Triazol- und Thiadiazol-DerivateHeavy metal inhibitors up to 1%: based on water-soluble triazole and thiadiazole derivatives

Als besonders bevorzugte heterocyclische Stickstoffverbindungen mit einer besonders stark inhibierenden Wirkung können z. B. 1 H-Benzotriazol, 5-Methylbenzotriazol, 5- Carboxybenzotriazol, Benzothiazol, 2-Alkylbenzothiazol, 2-Mercaptobenzothiazol, 2- Mercaptobenzothiazolsuccinsaure ingesetzt werden. Weitere bevorzugte heterocyclische Stickstoffverbindungen sind Benzimidazol, 2-Alkylbenzimidazol, 2- (5-Aminopen- tyl) benzimidazol, Benzoxazol und 2-Mercaptobenzoxazol. Heterocyclen mit Alkyl-Sei- tengruppen verringern die Wasserlöslichkeit und verbessern damit die Langzeitwirkung des Korrosionsinhibitors.As particularly preferred heterocyclic nitrogen compounds having a particularly strong inhibitory effect z. For example, 1 H-benzotriazole, 5-methylbenzotriazole, 5-carboxybenzotriazole, benzothiazole, 2-alkylbenzothiazole, 2-mercaptobenzothiazole, 2-mercaptobenzothiazole succinic acid are used. Further preferred heterocyclic nitrogen compounds are benzimidazole, 2-alkylbenzimidazole, 2- (5-aminopentyl) benzimidazole, benzoxazole and 2-mercaptobenzoxazole. Heterocycles with alkyl side groups reduce water solubility and thus improve the long-term effect of the corrosion inhibitor.

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung weist neben dem Verdickungsmittel als Schmierstoffkomponente (bevorzugt als einzige Schmierstoffkomponente) üblicherweise mindestens einen Korrosionsinhibitor auf. Sofern die Zusammensetzung insbesondere auch für die Hartmetallbearbeitung eingesetzt werden soll, sollte sie ggf. noch mindestens einen Schwermetallinhibitor aufweisen.The composition according to the invention usually has at least one corrosion inhibitor in addition to the thickener as lubricant component (preferably as sole lubricant component). If the composition is also to be used in particular for hard metal processing, it should possibly also have at least one heavy metal inhibitor.

Additive zur Verbesserung der biologischen Stabilität bis zu 0,5%:Additives to improve biological stability up to 0.5%:

Formaldehydabspaltende Verbindungen, insbesondere Hexahydrotriazinverbindungen, Methylbisoxazolidin-verbindungen; Heterocyclen, insbesondere Benzisothiazolinon- verbindungen, Natriumpyrithion und IsothiazolonverbindungenFormaldehyde-releasing compounds, especially hexahydrotriazine compounds, methyl bisoxazolidine compounds; Heterocycles, in particular benzisothiazolinone compounds, sodium pyrithione and isothiazolone compounds

Entschäumer bis zu 1%:Defoamer up to 1%:

Modifizierte Siloxane oder KieselsäurederivateModified siloxanes or silicic acid derivatives

Im Rahmen der vorliegende Erfindung kann als eine weitere Schmierstoffkomponente zusätzlich mindestens ein mehrwertiger Alkohol vorgesehen sein, der vorzugsweise ausgewählt ist aus den Gruppen der Polyalkohole und Kohlenhydrate, besonders bevorzugt aus Alkandiolen und Alkantriolen, besonders bevorzugt Glycerin und den davon abgeleiteten Polyethern, sowie Glukose, Arabinose, Ribulose, Fructose und den davon abgeleiteten Oligo-und/oder Polysacchariden und deren Estern und Ethern. Die Menge des Polyalkohols bezogen auf die Zusammensetzung kann dabei mindestens 10%, bevorzugt mindestens 20%, mindestens 30% oder mindestens 40% oder mehr betragen. Die Verdickungsmittel (Polymer), insbesondere die Cellulosen wie Carboxymethylcel- lulosen (insbesondere Natrium-Carboxymethylcellulose) zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen, können vorteilhafterweise in wässriger Form eingesetzt werden. Ganz besonders bevorzugt kommt die Carboxymethylcellulose, insbesondere die Natrium-Carboxymethylcellulose, in Form einer wässrigen Lösung oder Suspension, die unmittelbar aus der Modifikation bzw. Produktion des Polymers entnommen werden kann - und nicht ein getrocknetes Pulver der Cellulose - für die Herstellung der Zusammensetzung zum Einsatz.In the context of the present invention, at least one polyhydric alcohol may additionally be provided as a further lubricant component, which is preferably selected from the groups of polyalcohols and carbohydrates, particularly preferably from alkanediols and alkanetriols, particularly preferably glycerol and the polyethers derived therefrom, as well as glucose, arabinose , Ribulose, fructose and the derived oligo- and / or polysaccharides and their esters and ethers. The amount of the polyalcohol based on the composition may be at least 10%, preferably at least 20%, at least 30% or at least 40% or more. The thickeners (polymer), in particular the celluloses such as carboxymethylcellulose (in particular sodium carboxymethylcellulose) for the preparation of the compositions according to the invention, can advantageously be used in aqueous form. Most preferably, the carboxymethylcellulose, especially the sodium carboxymethylcellulose, in the form of an aqueous solution or suspension, which can be removed directly from the modification or production of the polymer - and not a dried powder of cellulose - is used for the preparation of the composition ,

Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Schmierstoffzusammensetzung aus nicht getrocknetem modifiziertem Naturpolymer zeigt sich, dass sich die Viskosität der fertig gemischten Schmierstoffzusammensetzung, ggf. nach Zugabe der Additive, im Verlauf mehrerer Tage deutlich weniger ändert als dies der Fall ist, wenn ein trockenes Pulver verarbeitet wurde. Es ist somit bevorzugt, dass das Polymer nach seiner Modifikation direkt in der Schmierstoffherstellung verwendet wird, ohne dass es zuvor eine Trocknung durchlaufen hat.When using the lubricant composition according to the invention of non-dried modified natural polymer, it is found that the viscosity of the ready-mixed lubricant composition, if necessary after addition of the additives, changes significantly less over the course of several days than is the case when a dry powder has been processed. It is thus preferred that the polymer, after its modification, is used directly in the production of lubricant without it having previously undergone drying.

Besonders vorteilhaft werden die verwendeten Lösungen unmittelbar aus dem Produk- tionsprozess der Verdickungsmittel, insbesondere modifizierten Naturstoffe entnommen und binnen weniger Tage zu einer Schmierstoffzusammensetzung verarbeitet. Durch die damit erreichte schnelle und homogenere Einstellung der Viskosität können zudem stabilere Verarbeitungseigenschaften erreicht werden. Durch die Verwendung eines Flüssigpolymers kann somit eine viskositätsstabilere Schmierstoffzusammensetzung erreicht werden.The solutions used are particularly advantageously removed directly from the production process of the thickeners, in particular modified natural substances, and are processed to a lubricant composition within a few days. The resulting fast and more homogeneous adjustment of the viscosity also enables more stable processing properties to be achieved. By using a liquid polymer, a more viscous lubricant composition can thus be achieved.

Vorzugsweise sollte ein gewisser Restwassergehalt im Polymer nach der Modifikation nicht unterschritten werden, um die verbesserten Verarbeitungseigenschaften der Polymer-Wasser-Mischung zu erreichen. Besonders bevorzugt sollte der Wassergehalt des modifizierten Polymers nach der Modifikation nicht unter einen Wert von 5% abgesenkt werden.Preferably, a certain residual water content should not be exceeded in the polymer after the modification in order to achieve the improved processing properties of the polymer-water mixture. More preferably, the water content of the modified polymer after the modification should not be lowered below 5%.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann zwar das Verdickungsmittel als trockenes Pulver eingesetzt werden. Dann aber sollte es zum Beispiel bis zu 24 h vorab in Wasser quellen können, um die verbesserten Verarbeitungseigenschaften der Polymer-Wasser-Mischung zu erreichen. Damit können auch Mischungen erreicht werden, die nach ihrer Herstellung über einen längeren Zeitraum, d.h. über mehrere Tage viskositätsstabile Eigenschaften aufweisen.In another embodiment of the invention, although the thickener can be used as a dry powder. But then, for example, it should be allowed to swell up to 24 hours in advance in order to achieve the improved processing properties of the polymer-water mixture. It is thus also possible to achieve mixtures which, after their preparation over a relatively long period, i. have viscosity-stable properties over several days.

Durch die verbesserte Viskositätsstabilität der Zusammensetzungen kann der Werkzeugverschleiß minimiert oder die Verarbeitungsqualität verbessert werden. Beispiel 1The improved viscosity stability of the compositions can minimize tool wear or improve workmanship. example 1

Die Herstellung eines Kühlschmierstoffs der ISO-Viskositätsklasse 5 mit der Viskosität 5 mm²/s bei 40⁰C erfolgt beispielhaft:The production of a cooling lubricant of ISO viscosity class 5 with the viscosity 5 mm ² / s at 40 ⁰ C is exemplified:

In 97% Wasser werden 1 ,2 % Alkalisierungsmittel, z.B. Alkanolamin oder Alkalihydroxid mit 0,7 % Korrosionsschutzsäuren versetzt und bis zur klarenIn 97% water, 1.2% alkalizing agent, e.g. Alkanolamine or alkali hydroxide with 0.7% anticorrosive acids and added to the clear

Umsetzung gerührt (ca. 1 Stunde). Danach werden Netzmittel, Lösungsvermittler, Schwermetallinhibitoren zugesetzt und das Reaktionsgemisch durch Zugabe von 0,6 % Polymer (z.B. Antisol FL 30) auf die gewünschte Viskosität eingestellt. Es resultiert eine klare, viskose Lösung mit einer mittleren Viskosität von 5,0 mπrVs bei 40⁰C und einem pH-Wert von 9,0-9,3.Reaction stirred (about 1 hour). After that, wetting agents, solubilizers, heavy metal inhibitors are added and the reaction mixture is adjusted to the desired viscosity by adding 0.6% polymer (eg Antisol FL 30). The result is a clear, viscous solution having an average viscosity of 5.0 mπrVs at 40 ⁰ C and a pH of 9.0-9.3.

Beispiel 2Example 2

Die Herstellung eines Kühlschmierstoffs der ISO-Viskositätsklasse 10 mit der Viskosität 10 mm²/s bei 4O⁰C erfolgt beispielhaft:The production of a cooling lubricant of the ISO viscosity class 10 with the viscosity 10 mm ² / s at 4O ⁰ C takes place by way of example:

In 96,5% Wasser werden 1 ,2 % Alkalisierungsmittel, z.B. Alkanolamin oder Alkalihydroxid mit 0,7 % Korrosionsschutzsäuren versetzt und bis zur klaren Umsetzung gerührt (ca. 1 Stunde). Danach werden Netzmittel, Lösungsvermittler, Schwermetallinhibitoren zugesetzt und das Reaktionsgemisch durch Zugabe von 0,75 % Polymer, z.B. Antisol FL 100 auf die gewünschte Viskosität eingestellt.In 96.5% water, 1.2% alkalizing agent, e.g. Alkanolamine or alkali metal hydroxide with 0.7% anti-corrosive acids and stirred until clear reaction (about 1 hour). Thereafter, wetting agents, solubilizers, heavy metal inhibitors are added and the reaction mixture is added by adding 0.75% polymer, e.g. Antisol FL 100 adjusted to the desired viscosity.

Es resultiert eine klare, viskose Lösung mit einer mittleren Viskosität von 10,0 mm²/s bei 40⁰C und einem pH-Wert von 9,0-9,3.The result is a clear, viscous solution having an average viscosity of 10.0 mm ² / s at 40 ⁰ C and a pH of 9.0-9.3.

Beispiel 3Example 3

Die Herstellung eines Kühlschmierstoffs der I SO- Viskositätsklasse 46 mit der Viskosität 46 mm²/s bei 40°C erfolgt beispielhaft:The production of a cooling lubricant of I SO viscosity class 46 with a viscosity of 46 mm ² / s at 40 ° C. takes place by way of example:

In 93% Wasser werden 2,4 % Alkalisierungsmittel mit 1.4 % Korrosionsschutzsäuren versetzt und bis zur klaren Umsetzung gerührt (ca. 1 Stunde). Danach werden Netzmittel, Lösungsvermittler, Schwermetallinhibitoren zugesetzt und das Reaktionsgemisch durch Zugabe von 1 ,45 % Polymer z.B. Walocel CRT 1000 auf die gewünschte Viskosität eingestellt.In 93% water, 2.4% alkalizing agent is mixed with 1.4% anticorrosive acids and stirred until clear reaction (about 1 hour). Thereafter, wetting agents, solubilizers, heavy metal inhibitors are added and the reaction mixture is added by addition of 1.45% polymer e.g. Walocel CRT 1000 adjusted to the desired viscosity.

Es resultiert eine klare, viskose Lösung mit einer mittleren Viskosität von 46,0 mm²/s bei 40°C und einem pH-Wert von 9,0-9,3.The result is a clear, viscous solution with an average viscosity of 46.0 mm ² / s at 40 ° C and a pH of 9.0-9.3.

Die neuartigen erfindungsgemäßen wasserbasierten, viskos eingestellten Kühlschmierstoffe erbringen in der betrieblichen Praxis deutlich höhere Leistungen in Hochleistungsschleifapplikationen verglichen zu sowohl konventionellen nichtwasser- mischbaren Kühlschmierstoffen als auch konventionellen wassergemischten Kühlschmierstoffen und erlauben erstmalig Zeitspanvolumina Q^'w (mm³/mms) von ≥ 12 zu realisieren. Dieses bedeutet die Verdoppelung der Produktivität bei der Herstellung von Werkzeugen ausschließlich durch Einsatz des erfindungsgemäßen wasserbasierten Schmierstoffs.The new water-based, viscous adjusted coolants invention provide in operational practice significantly higher performance in high-performance grinding applications compared to both conventional non water-miscible coolants and conventional water-miscible cutting fluids, allowing for the first time removal rates Q ^'w (mm ³ / mms) to realize of ≥ 12th This means doubling the productivity in the production of tools solely by using the water-based lubricant according to the invention.

Ein Beispiel ist die Herstellung von Vollhartmetallwerkzeugen z.B. durch Nutenschleifen; Vergleichskriterien sind das Zeitspanvolumen Q'w (mm³/mms), die Anzahl der Nuten bis zum Abrichten der Schleifscheibe und der Verschleiß der Schleifscheibe. Hierbei wurden Werte erzielt, die in Tabelle 3 aufgelistet sind.One example is the production of solid carbide tools, for example by grooving; Comparative criteria are the Q'w (mm ³ / mms), the number of grooves to dressing the grinding wheel and the wear of the grinding wheel. In this case, values were obtained, which are listed in Table 3.

Mit dem neuartigen polymeren Schmierstoff werden Werte erzielt, die bisher weder mit konventionellen nichtwassermischbaren noch mit wassergemischten Kühlschmierstoffen erreicht werden konnten.The novel polymeric lubricant achieves values that could previously not be achieved with conventional non-water-miscible or water-mixed cooling lubricants.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Beispiele beschränkt, sondern im Rahmen der gesamten Offenbarung vielfach variabel. The invention is not limited to the examples described, but in many cases variable throughout the disclosure.

Tabelle 1 Table 1

()*ISO viscosity Classification for industrial liquid lubricants acc. 1 To DIN 51 519 0**Erfindungsgemäße Flüssigkeiten aus Kapitel 2, Beispiel 1 , 2, 3() * ISO viscosity Classification for industrial liquid lubricants acc. 1 to DIN 51 519 0 ** liquids according to the invention from chapter 2, example 1, 2, 3

Tabelle 2Table 2

Tabelle 3Table 3

Claims

"Patentansprüche" "Claims"

1. Einphasige niedrigviskos bis hochviskos eingestellte wasserbasierte Schmierstoffzusammensetzung mit einem mittleren Wassergehalt von > 80 Gew.%, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmierstoffzusammensetzung mineralölfrei ist und mindestens einen polymeren Schmierstoff enthält, der im Temperaturbereich zwischen 10⁰C und 90⁰C wasserlöslich ist.1. Single-phase low-viscosity to high-viscosity adjusted water-based lubricant composition having an average water content of> 80 wt.%, Characterized in that the lubricant composition is mineral oil-free and contains at least one polymeric lubricant which is water-soluble in the temperature range between 10 ⁰ C and 90 ⁰ C.

2. Schmierstoffzusammensetzung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung wenigstens einen Korrosionsinhibitor und mindestens einen Schwermetallinhibitor enthält.2. Lubricant composition according to claim 1, characterized in that the composition contains at least one corrosion inhibitor and at least one heavy metal inhibitor.

3. Schmierstoffzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmierstoffzusammensetzung ein Salz einer modifizierten Cellulose als einzigen polymeren Schmierstoff enthält.3. Lubricant composition according to one of claims 1 or 2, characterized in that the lubricant composition contains a salt of a modified cellulose as a single polymeric lubricant.

4. Schmierstoffzusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie wasserlösliche Polymere im Bereich von 0,2 bis 15 Gew.% der wässrigen Phase enthält.4. Lubricant composition according to one of the preceding claims, characterized in that it contains water-soluble polymers in the range of 0.2 to 15 wt.% Of the aqueous phase.

5. Schmierstoffzusammensetzung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bis zu 5 Gew.% Korrosionsschutzadditive enthalten sind, insbesondere auf Basis von neutralisierten Carbonsäuren mit mindestens C8- Kettenlänge vorzugsweise mit Alkanolaminen wie Monoetha- nolamin, Triethanolamin, Diglykolamin, Isobutanolamin, oder Hydroxiden wie Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid, jeweils allein oder in Kombination.5. Lubricant composition according to one of the preceding claims, characterized in that up to 5 wt.% Anticorrosive additives are contained, in particular based on neutralized carboxylic acids having at least C8 chain length preferably with alkanolamines such as monoethanolamine, triethanolamine, diglycolamine, isobutanolamine, or hydroxides such as potassium hydroxide, sodium hydroxide, each alone or in combination.

6. Schmierstoffzusammensetzung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wasserlösliche Schmierfähigkeitsverbesserer bis zu 3 Gew.% enthalten sind, insbesondere wasserlösliche Esterverbindungen und/oder polymere Ethylenoxid- oder Ethylenoxid/Polypropylenoxid- basierte Glykolverbindungen.6. Lubricant composition according to one of the preceding claims, characterized in that water-soluble lubricity improvers are up to 3 wt.% Contain, in particular water-soluble ester compounds and / or polymeric ethylene oxide or ethylene oxide / polypropylene oxide-based glycol compounds.

7. Schmierstoffzusammensetzung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wasserlösliche Hochdruck- Additive bis zu 3 Gew.% enthalten sind, insbesondere wasserlösliche Phosphorsäurepartial- ester, neutralisierte geschwefelte Fettsäuren und/oder -ester.7. A lubricant composition according to any one of the preceding claims, characterized in that water-soluble high-pressure additives are up to 3 wt.% Contained, in particular water-soluble phosphoric acid partial esters, neutralized sulfurized fatty acids and / or esters.

8. Schmierstoffzusammensetzung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wasserlösliche Verschleißschutzadditive bis zu 3 Gew.% enthalten sind, insbesondere Phosphorsäurederivate, vornehmlich neutralisierte Phosphorsäurepartialesterderivate.8. Lubricant composition according to one of the preceding claims, characterized in that water-soluble wear protection additives up to Contains 3% by weight, in particular phosphoric acid derivatives, mainly neutralized Phosphorsäurepartialesterderivate.

9. Schmierstoffzusammensetzung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Netzmittel und/oder Emulgatoren bis zu 5 Gew.% enthalten sind, insbesondere Fettalkoholethoxylate mit mindestens 5 Mol Ethylenoxid und Ethanolether.9. Lubricant composition according to one of the preceding claims, characterized in that wetting agents and / or emulsifiers up to 5 wt.% Are included, in particular fatty alcohol ethoxylates with at least 5 moles of ethylene oxide and ethanol ether.

10. Schmierstoffzusammensetzung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schwermetallinhibitoren bis zu 1 Gew.% enthalten sind, insbesondere solche auf Basis wasserlöslicher Triazol- und/oder Thiadiazol- Derivate, wobei beim Schleifen von Hartmetallwerkstoffen die Auslösung von Schwermetallionen verhindert wird.10. Lubricant composition according to one of the preceding claims, characterized in that heavy metal inhibitors up to 1 wt.% Are included, in particular those based on water-soluble triazole and / or thiadiazole derivatives, wherein the grinding of hard metal materials, the triggering of heavy metal ions is prevented.

11. Schmierstoffzusammensetzung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Additive zur Verbesserung der biologischen Stabilität bis zu 0,5 Gew.% enthalten sind, insbesondere Formaldehyd- abspaltende Verbindungen, vornehmlich Hexahydrotriazinverbindungen, Methyl- bisoxazolidinverbindungen, und/oder Heterocyclen, insbesondere Benzi- sothiazolinon- Verbindungen, Natriumpyrithion und/oder Isothiazolonverbin- dungen.11. Lubricant composition according to one of the preceding claims, characterized in that additives for improving the biological stability up to 0.5 wt.% Are included, in particular formaldehyde-releasing compounds, especially Hexahydrotriazinverbindungen, methyl bisoxazolidine compounds, and / or heterocycles, in particular benzene - sothiazolinone compounds, sodium pyrithione and / or isothiazolone compounds.

12. Schmierstoffzusammensetzung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Entschäumer bis zu 1 Gew.% enthalten sind, insbesondere modifizierte Siloxane und/oder Kieselsäurederivate.12. Lubricant composition according to one of the preceding claims, characterized in that defoamers up to 1 wt.% Are included, in particular modified siloxanes and / or silicic acid derivatives.

13. Schmierstoffzusammensetzung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass deren Schmierfähigkeit in Brugger- Verschleißschutzprüfungen spezifische Flächenpressungen ≥ 30 N/mm² und in Reichert- Verschleißschutzprüfungen Werte ≥ 2000 N/cm² beträgt.13. Lubricant composition according to one of the preceding claims 1 to 13, characterized in that their lubricity in Brugger wear protection tests specific surface pressures ≥ 30 N / mm ² and in Reichert wear protection tests values ≥ 2000 N / cm ² .

14. Schmierstoffzusammensetzung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass deren kinematische Viskosität einen Bereich von etwa 2 bis 1000mm²/s bei 4O⁰C abdeckt.14. A lubricant composition according to any one of the preceding claims, characterized in that its kinematic viscosity covers a range of about 2 to 1000mm ² / s at 4O ⁰ C.

15. Schmierstoffzusammensetzung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzliche Komponente ein mehrwertiger Alkohol enthalten ist.15. Lubricant composition according to one of the preceding claims, characterized in that it contains a polyhydric alcohol as an additional component.

16. Schmierstoffzusammensetzung nach 15, dadurch gekennzeichnet, dass der mehrwertige Alkohol ausgewählt ist aus den Gruppen der Polyalkohole und Kohlenhydrate, besonders bevorzugt aus Alkandiolen und Alkantriolen, besonders bevorzugt Glycerin und den davon abgeleiteten Polyethem, sowie Glukose, Arabinose, Ribulose, Fructose und den davon abgeleiteten Oligo- und/oder Polysacchariden und deren Estern und Ethern.16. A lubricant composition according to 15, characterized in that the polyhydric alcohol is selected from the groups of polyalcohols and Carbohydrates, particularly preferably from alkanediols and alkanetriols, particularly preferably glycerol and the polyethers derived therefrom, and also glucose, arabinose, ribulose, fructose and the oligosaccharides and / or polysaccharides derived therefrom and their esters and ethers.

17. Schmierstoffzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie im Bereich von bis zu 300⁰C nichtbrennbar ist.17. A lubricant composition according to any one of claims 1 to 16, characterized in that it is non-combustible in the range of up to 300 ⁰ C.

18. Verwendung einer Schmierstoffzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17 als wasserbasierter Kühlschmierstoff für die spanende Metallverarbeitung.18. Use of a lubricant composition according to one of claims 1 to 17 as a water-based cooling lubricant for metal cutting.

19. Verwendung einer Schmierstoffzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18 als Hydraulik-, Getriebe- und/oder Bohrflüssigkeit.19. Use of a lubricant composition according to any one of claims 1 to 18 as a hydraulic, gear and / or drilling fluid.

20. Verwendung einer Schmierstoffzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19 als wasserbasierte, viskose Kühlschmierstoffe für das Hochleistungsschleifen von Hartmetallwerkzeugen und Zahnrädern.20. Use of a lubricant composition according to one of claims 1 to 19 as water-based, viscous cooling lubricants for the high-performance grinding of carbide tools and gears.

21. Verfahren zur Herstellung einer Schmierstoffzusammensetzung enthaltend mindestens einen polymeren Schmierstoff, dadurch gekennzeichnet, dass der polymere Schmierstoff in wässriger Form verwendet wird.21. A process for the preparation of a lubricant composition comprising at least one polymeric lubricant, characterized in that the polymeric lubricant is used in aqueous form.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmierstoffzusammensetzung einphasig und wässrig ist.22. The method according to claim 21, characterized in that the lubricant composition is single-phase and aqueous.

23. Verfahren nach den Ansprüchen 21 und 22, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem polymeren Schmierstoff kein weiterer Schmierstoff verwendet wird.23. The method according to claims 21 and 22, characterized in that in addition to the polymeric lubricant, no further lubricant is used.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem polymeren Schmierstoff um modifizierte Cellulose oder deren wasserlösliche Salze handelt. 24. Method according to claim 21, wherein the polymeric lubricant is modified cellulose or its water-soluble salts.