SE456089B - Forfarande for spanskerande, klyvande eller slipande bearbetning av metaller, kylsmorjmedel for anvendning dervid och forfarande for framstellning av kylsmorjmedlet - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 456 089 butyleter och cyklohexanon fastlagt till 50 ppm och vid an- vändning av dessa tillsatser kan de tillåtna MAK-värdena lätt överskridas. Dessutom är för cyklohexanon känd den hud- och slemhinneretande liksom den lever- och njurska- dande effekten och i samband med etenglykolmonobutyleter finns i synnerhet hälsomässiga betänkligheter på grund av den lätt förekommande resorptionen genom huden.

Det är uppfinningens uppgift att övervinna nackdelarna en- ligt teknikens ståndpunkt och i synnerhet ställa till för- fogande ett nytt, ur toxikologisk synpunkt invändningsfritt kylsmörjmedel samt ett förfarande för spånskärande, klyvan- de eller slipande bearbetning av metaller under användning av detta kylsmörjmedel. Ytterligare uppgift i samband med uppfinningen är att ge anvisning pà ett särskilt anpassat förfarande för framställning av detta kylsmörjmedel.

Uppgifterna löses genom de i patentkraven angivna åtgärder- nå.

Det nya förfarandet för spånskärande, klyvande eller slipan- de bearbetning av metaller under användning av ett kylsmörj- medel innehållande fluorklorkolväte och fettsyraester och eventuellt ytterligare tillsatser är kännetecknat av att man som fettsyraester använder estrar av långkedjiga karboxylsy- ror och monoalkoholer med totalt 34 till 50 C-atomer och/el- ler deras sulfo/klorerade eller sulfiderade derivat i en mängd av 0,5 till 25 vikt-%, företrädesvis 0,5 till 5 vikt-%, räk- nat pá kylsmörjmedlets vikt.

Estrarna av långkedjiga karboxylsyror och monoalkoholer (dvs vilka skall tillsättes till det FKW-innehållande kylsmörjmedlet, kan användas som så- alkoholer med en OH-grupp), dana eller som sulfoklorerade eller sulfiderade derivat.

Föredragna är därvid estrar med ett jodtal understigande 95. En variant omfattar därvid estrar med jodtal under omkring 20, vilka i det följande betecknas som mättade 10 15 25 30 35 456 089 3 estrar. En annan variant omfattar estrar med jodtal i om- rådet från omkring 80 till 90 och dessa estrar betecknas som omättade estrar. I en annan variant utnyttjas estrar med jodtal mellan cirka 20 och cirka 40, betecknade som partiellt mättade estrar. Såväl de mättade, de partiellt mättade och de omättade liksom även de sulfoklorerade och de sulfiderade estrarna finns tillgängliga som kommersiel- la produkter.

I en speciell variant består det FKW-innehållande kylsmörj~ medlet till 99,5 - 75 vikt-%, företrädesvis 99,5 - 95 vikt-%, av ett fluorklorkolväte med l eller 2 C-atomer och en kokpunkt överstigande 200 C. I synnerhet kommer ifråga triklormonofluormetan, l,l,2-triklor-1,2,2-trifluoretan, l,l,2,2-tetraklordifluoretan, tetraklormonofluoretan och/eller triklordifluoretan.

En annan variant ombesörjer att i de fall, i vilka kyl- smörjmedlet ensamt avdunstar för snabbt, att ersätta upp till 35 vikt-%, företrädesvis upp till l5 vikt-%, av fluorklorkolvätet med ett avdunstningsreglerande, ur toxikologisk synpunkt invändningsfritt lösningsmedel.

Exempelvis är lägre alifatiska ketoner med 3 till 4 C- atomer lämpliga. Avdunstningsreglerande lösningsmedel har normalt en högre kokpunkt än det utnyttjade fluorklorkol- vätet. Särskilt lämpliga är etanol, n- och/eller i- propanol.

I en annan utföringsform ser man till att försätta kyl- smörjmedlet med lösningsförmedlare för estrarna. Detta är särskilt önskvärt vid användningen av mättade, partiellt mättade och/eller sulfoklorerade eller sulfiderade estrar.

Som ester-lösningsförmedlare kommer ifråga kända, toxiko- logiskt invändningsfria lösningsmedel med lösningsförmed- lande egenskaper, vilka kan ersätta upp till 10 vikt-% av fluorklorkolvätet. 10 15 25 30 35 456 D89 En föredragen lösning ombesörjer att som ester-lösnings- förmedlare utnyttja alifatiska kolväten, vilka även kan begagnas som avdunstningsreglerande medel,_företrädesvis i en koncentration av upp till 15 vikt-% av fluorklorkol- vätet. Här kommer ifråga t.ex. passande alifatiska kol- väten eller bensinfraktioner, t.ex. bensin med ett kokin- tervall av 40 - 800 C. Föredragna är sådana kolväten som har förmåga att bilda en azeotrop med fluorklorkolvätet.

Därvid användes optimalt den koncentration som svarar mot den azeotropa sammansättningen. Som särskilt användbar har visat sig en tillsats av n-heptan.

En annan föredragen lösning ombesörjer att välja ut ester- lösningsförmedlaren ur den grupp av lângkedjiga, alifatiska alkoholer, som innehåller 16 till 24 C-atomer och före- trädesvis innehåller en eller flera koldubbelbindningar.

En annan utföringsform av uppfinningen ombesörjer att kyl- smörjmedlet dessutom försättes med upp till l vikt-% av fluorklorkolvätet med i och för sig kända korrosionsinhi- bitorer. Sådana korrosionsinhibitorer för metaller, som t.ex. magnesium, aluminium, titan, mässing, brons, stål, är kommersiellt tillgängliga. De baserar sig mestadels på kompositioner som innehåller organiska föreningar med he- teroatomer, som t.ex. svavel eller i synnerhet kväve.

Lämpliga har t.ex. visat sig vara enskilda föreningar el- ler blandningar ur klassen bensotiazoler, t.ex. merkapto- bensotiazol, bensimidazoler, t.ex. 2-fenylbensimidazol, triazoler, t.ex. bensotriazoler, tolyltriazoler, oxa- zoliner, t.ex. alkyl- och/eller hydroxialkylsubstituerade oxazoliner, amider, aminer, t.ex. tertiära aminer.

Vid användningen av korrosionsinhibitorer ombesörjer en ut- formning av uppfinningen att upp till l0 vikt-% av fluor- klorkolvätet ersättes med lösningsförmedlare för inhibito- rerna. För valet av inhibitor-lösningsförmedlare gäller samma allmänna synpunkter som för valet av ester-lösnings- 10 15 25 30 35 456 089 förmedlarna. Föredragna lösningsförmedlare såväl för in- hibitorn som för estrarna är lägre alifatiska alkoholer med l till 5 C-atomer. Av dessa må i synnerhet nämnas etanol, n- och/eller i-propanol, vilka med fördel, såsom redan nämnts, samtidigt även kan användas som avdunstnings- reglerande medel.

Uppfinningen omfattar förutom förfarandet för bearbetning av metaller även det vid detta förfarande utnyttjade kyl- smörjmedlet, vars sammansättning uppfyller de i det före- gående angivna fordringarna. Tillhör en tillsats flera tillsatsslag, så skall dess maximala koncentration inte beräknas additivt utan baserar sig på den högsta enskilda koncentrationen.

Det redovisade kylsmörjmedlet kan användas vid förfarandet för bearbetning av metaller av alla kända slag. Så kan det t.ex. appliceras som vätska eller som aerosol. Dessutom kan det appliceras såväl externt, d.v.s. utifrån ledas fram till verktyget, som också internt, d.v.s. genom lämp- liga, i själva verktyget anordnade tilledningar. Den in- terna appliceringen kommer till användning t.ex. vid ut- förandet av djupa borrningar eller vid den invändiga slip- ningen. Det uppfinningsenliga kylsmörjmedlet kan dessutom allmänt användas för den nötande och slipande behandlingen av hårda ytor.

Med det uppfinningsenliga förfarandet för spånskärande, klyvande eller slipande bearbetning av metaller uppnås go- da resultat. Sålunda kan i jämförelse med användningen av triklormonofluormetan som det enda kylsmörjmedlet noteras en tydligt lägre energiförbrukning vid den spånskärande, klyvande eller slipande behandlingen av metaller, som t.ex. magnesium, aluminium, titan, mässing, brons, stål. Denna iakttagelse framträder särskilt tydligt, när kompaktare metallstycken skall t.ex. borras, fräsas eller skäras. 10 15 25 30 35 456 089 Överraskande nog uppträder förbättringen särskilt tydligt, när kylsmörjmedlet innehåller en korrosionsinhibitor, fö- reträdesvis på basis av oxazolin.

Dessutom tillförsäkras genom det uppfinningsenliga förfa- randet en god spânbortförsel och gradbildning på snittytan förhindras. Kylnings- och smörjningsegenskaperna är mycket goda.

Vidare uppträder överraskande nog praktiskt taget inte någon nedfettning av metallytan, vilket med tanke på den vax- respektive oljeartade karaktären hos de tillsatta estrar- na var att vänta.

På grund av kylsïkjmaflets ofarlighet ur toxikologisk synpunkt finns dessutom inte någon risk, att enligt lag fastställda arbetsplatskoncentrationer (MAX-värden) överskrides.

Uppfinningen avser vidare ett särskilt anpassat förfarande för framställning av kylsmörjmedlet enligt uppfinningen.

Detta ombesörjer att extrahera vegetabiliskt material som innehåller de angivna estrarna direkt eller alkoholiskt avdrag därav med ett fluorklorkolväte, i synnerhet med ett fluorklorkolväte med l till 2 C-atomer och en kokpunkt överstigande 200 C och att justera in extraktet, eventuellt under tillförande av de nämnda tillsatserna, på en ester- halt av 0,5 till 25 vikt-%, företrädesvis 0,5 till 5 vikt-%.

Med alkoholiskt avdrag avses i synnerhet ett avdrag med etanol, n- och/eller i-propanol.

Vid en speciell utföringsform utföres extraktionen som kon- tinuerlig motströmsextraktion och den kontinuerliga regle- ringen av esterhalten styres genom mätning av brytnings- index eller densitet.

I följande exempel anges sammansättningen för kylsmörjmedel 10 L5 456 089 enligt uppfinningen, vilka visat sig vara fördelaktiga vid bearbetningen av metaller.

Alla procentuppgifter avser därvid vikt-%. Vidare betyder JT=jodtal, SK=sulfoklorerat, d.v.s. en genom addition av svavel och klor till dubbelbindningen i den omättade es- tern erhållen produkt. Vidare gäller R ll = triklormono- fluormetan, R 112 = 1,1,2,2-tetraklordifluoretan, R ll3 = l,l,2-triklor-1,2,2-trifluoretan, R 121 = tetraklormono- fluoretan, R 122 = triklordifluoretan.

De utnyttjade estrarna och korrosionsinhibitorerna är kommersiella produkter. Vid medlet på basis av triazol ligger en bensotriazol till grund, hos medlet på basis av oxazolin en alkyl- och hydroxialkylsubstituerad oxazolin. cflfiommxo >m mflmmn wm nouflnflzcflwcoflmouuox cfiëm .unwu >m wflwmn wa HO#flQHSEflwCOHWOHHO¥ couwom flocmmoumnc Ho:mm0um|fl o_m o.m m.H owlom n Bb .uwuww fiwfi M o~mw o.mv maa M o.mv maa M o.mv m.mm Ha M 456 089 m N H Hwmëmxw NH I fi HNWEUXW 456 089 ~.o cflfloumxo >m mflwmn wa uouflnflzcflmcoflwouwox cflEm.uuwu >m wflwmn wm uouflnflscflmcoflmounox m.v m.v Gøumwnlc m.mm v.mm w.mm m.æm v~mm NNA ANA maa w~ma NHA m_æm HH ßåßíflålïíßí vw MN NN HN wa wa wa «mmEwXw vw | ma Hwmëwxm mfi vfi ma N.o cflfioumxo >m mflmmn mm uouflnficcflmnoflmouuox N.o N.o Honmfluu >m mflwmn mm uouflnflccflmcoflmouuox m.v Hocmmonmnfl w.m >.m Hocmuw 10 °.m o_~ m_~ m_H m.H O_~ o.~ m.H ww .uwumw o@-°m H aw umumw NNH m amfl M m.fim m.mm m.wm m~æm o_mv o.mv maa m m~mm o~mv NHH M o.mv m.æm Ha M 456 089 Nm Hm om mm ww ßm WN m~ Hwmewxw mm | mm HwmEwXM 10 15 20 25 456 089 ll Exemgel 36 För framställningen av ett kylsmörjmedel enligt uppfin- ningen maldes omättad ester (JT = 80-90) innehållande frö- kärnor (25 g) till en finhet av 2mm och extraherades i en Soxhlet-extraktionsapparatur med 250 g R ll3. Efter 20 stigningsprocesser erhölls ett gult, klart extrakt med följande egenskaper: densitet (2o° c)= 1,506 g/ml esterhalt: 6 % Extraktet kan användas direkt som sådant eller också ut- spädas med R 113 t.ex. till 1,5 vikt-% (densitet 1,560).

För bestämning av utbytet indunstades extraktet och därvid erhölls ll,4 g ester (densitet vid 200 C = 0,863 g/ml, brytningsindex vid 200 C = 1,464) (motsvarande cirka 46 % utbyte).

Den gaskromatografiska undersökningen visade, att över 3/4 av blandningen bestod av omättade estrar med 40 och 42 C-atomer. Resterande andel fördelade sig på mera kort- kedjiga och mera lângkedjiga estrar inom intervallet 36 till 44 C-atomer.

Claims (9)

10 15 20 25 30 35 456 089 12 Patentkrav

1. Förfarande för spanskärande, klyvande eller slipande bear- betning av metaller under användning av ett kylsmörjmedel innehållande fluorklorkolväte och fettsyraester och eventu- ellt ytterligare tillsatser. k ä n n e t e c k n a t av att man som fettsyraester använder estrar av làngkedjiga karb- oxylsyror och monoalkoholer med samlanlagt 34 till 50 C-atomer och/eller sulfoklorerade eller sulfiderade derivat därav i en mängd av 0,5 till 25 viktprocent. företrädesvis 0.5 till 5 viktprocent, räknat på kylsnörjmedlets vikt.

2. förfarande enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a t av att kylsmörjmedlet innehåller 99,5 till 75 viktprocent, företrä- desvis 99,5 till 95 viktprocent fluorklorkolväte med l eller 2 C-atomer och en kokpunkt överstigande 20°C.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2. k ä n n e t e c k - n a t av att man ersätter upp till 35 viktprocent, företrä- desvis upp till lS viktprocent, av fluorklorkolvätet med ett ur toxikologisk synpunkt ofarligt lösningsmedel, som reglerar avdunstningen.

4. Förfarande enligt ett eller flera av kraven l-3, k ä n - n e t e c k n a t av att estrarna uppvisar ett jodtal under- stigande 95. k ä n - av att lan ersätter upp till 10 viktpro-

5. Förfarande enligt ett eller flera av kraven l-4. n e t e c k n a t cent av fluorklorkolvätet ned en lösningsförnedlare för 9SC8110 .

6. förfarande enligt ett eller flera av kraven l-5, k ä n - n e t e c k n a t av att man dessutom ersätter upp till l viktprocent av fluorklorkolvätet med i och för sig kända korrosionsinhibitorer samt eventuellt upp till lO viktprocent av fluorklorkolvätet med en lösningsförnedlare för korro- sionsinhibitorn. 10 15 20 456 089 13

7. Förfarande enligt krav 3, 5 eller 6, n a t k ä n n e t e c k - av att man som lösningsförmedlare för estern och/eller korrosionsinhibitorn använder en lägre. alifatisk alkohol med l till 5 C-atømer. som har förmåga att bilda en azeotrop tillsammans med fluorklorkolvätet.

8. Förfarande enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t man som alkohol använder etanol, n- av att och/eller i-propanol. 9. Kylsmörjmedel för användning vid ett förfarande enligt ett eller flera av kraven l-8. k ä n n e t e c k n a t av att det har den däri angivna sannansättningen. 10. Förfarande för framställning av kylsnörjnedel enligt krav

9. k ä n n e t e c k n a t liskt material som innehåller de angivna estrarna direkt eller alkonoliskt avdrag därav med ett fluorklorkolväte med l eller 2 C-atomer och en kokpunkt överstigande 20°C och regle- av att man extraherar vegetabi- rar det esterhaltiga extraktet, eventuellt under tillförsel av de nämnda tillsatserna, till en esterhalt av 0,5 till 25 viktprocent, företrädesvis 0.5 till 5 viktprocent.