Verfahren zur Herstellung von Emulsionen des Typs Öl in Wasser, insbesondere zur Verwendung als Kühl- und Schmiermittel bei Werkzeugmaschinen. Es ist bekannt, dass mit Wasser verdünn bare Emulsionen vom Typ 01 in Wasser, wie sie unter anderem als Schneideflüssigkeit, das heisst als Schmierkühlmittel, bei der Be arbeitung von Metallen mit schneidenden Werkzeugen, verwendet werden, durch Ver- seifung von Produkten,
wie beispielsweise Tallöl oder Tallölsäuren (Tallölfettsäuren) oder auch von tierimhen und pflanzlichen ölen, wie Tran und Rüböl, hergestellt wer den können. Die dabei erhaltenen Emulsionen sind aber in bezug auf ihre Standfestigkeit oft nicht so gut wie zu wünschen wäre, und insbesondere sind sie empfindlich gegen gälte, so dass die Emulsionen brechen, wenn sie starker gälte ausgesetzt werden.
Über raschenderweise hat es sich nun nach vorlie gender Erfindung gezeigt, dass äusserst sta bile, mit Wasser verdünnbare Emulsionen des Typs 01 in Wasser durch Zufügung von Alkali und Wasser zu einer freie Säure ent haltenden öligen- Flüssigkeit dadurch her gestellt werden können, dass man zu einer öligen Flüssigkeit mit einer Säurezahl von wenigstens<B>7,0</B> bei einer Temperatur von 100 bis 120 C wässeriges Alkali,
hierauf höch stens wenig Alkali enthaltendes Wasser und schliesslich bei einer Temperatur von 45 bis 60 C nochmals wässeriges Alkali hinzufügt, wobei die gesamte Alkalimenge so gross ist, dass das Enderzeugnis einen zwischen 8 und 9 liegenden p$-Wert erhält. Es hat sich ge zeigt, dass bei der Herstellung der Emulsion in dieser Weise der Dispersionsgrad der dis persen Phase der Emulsion äusserst hoch wird, in gewissen Fällen sogar so hoch, dass die Emulsion klar und durchsichtig wird.
In folge dieses hohen Dispersionsgrades wird die Emulsion überaus stabil, so dass sie :sogar Gefrierung in feste Form und Wiederauf- tauung sowie auch ziemlich hohe Erwärmung verträgt, ohne Schaden zu erleiden, was für die Lagerung., den Versand und die Verwen dung der Emulsion als Schneideflüssigkeit von nicht geringer praktischer Bedeutung ist.
Es hat sich erwiesen, dass bei der Herstel lung von Emulsionen aus Tallöl oder Tall- ölsäuren (Tallölfettsäuren) durch Verseifung der Nachteil eintritt, dass die gewonnene Emulsion trocknend und somit pechend wird. Dieser Nachteil kann durch Krackdestillation des Tallöls oder der Tällölsäuren vermieden werden.
Durch die Krackdestillation wird die Säurezahl herabgesetzt; aber es hat sich ge zeigt, dass die Krackdestillation zwecks Er reichung des mit derselben beabsichtigten Effektes nicht weiter betrieben zu werden braucht, als dass das Destillat noch eine Säurezahl von wenigstens 70 aufweist.
In dieser Weise behandeltes T'allöl bezw. Tall- ölsäuren (Tallölfettsäuren) mit einer Säure zahl von wenigstens 70 eignet sich besonders als Ausgangsstoff für das erfindungsgemässe Verfahren, wobei eine klare, stabile und gleichzeitig nicht trocknende oder pechende Emulsion erhalten wird.
Ausser Tallöl oder Tallölsäuren (Tallöl- fettsäuren) kommen für das Verfahren nach der Erfindung auch tierische Öle (beispiels weise Tran) sowie pflanzliche Öle (beispiels weise Rüböl) in Frage, die von solcher Art oder so vorbehandelt worden sind, dass ihre Säurezahl wenigstens 70 beträgt. Eine solche Vorbehandlung kann zum Beispiel im Falle des Rüböls in einer weit betriebenen Erhit zung bestehen, wodurch das Rüböl umgewan delt und die ,Säurezahl erhöht wird.
Mineral öle und Teeröle sowie tierische oder pflanz liche Öle mit zu niedriger Säurezahl werden für das Verfahren brauchbar, wenn sie mit tierischen oder pflanzlichen Ölen. mit hoher Säurezahl oder mit Fettsäuren, zum Beispiel Olein oder Tallölfettsäuren, oder mit andern geeigneten Säuren vermischt werden, derart, dass die Mischung eine Säurezahl von wenig stens 70 aufweist.
Verschmierseifung, das heisst Verseifung mit galiumhydroxyd, ist der Verseifung mit Natriumhydroxyd vorzuziehen. Bei Verwen dung von Natriumhydroxyd werden nämlich bei Zimmertemperatur unlösliche oder aus flockende Seifen gebildet. Bei der Ausschei dung von diesen erhält man aber ein auch bei Zimmertemperatur klares Erzeugnis, das jedoch dünner ist als das, welches man bei der Verwendung von Kaliumhydroxyd erhält.
Auch flüchtiges Alkali (Ammoniak) kann verwendet werden, aber infolge der Flüchtig keit des Ammoniaks wird das Erzeugnis labil bei Aufbewahrung oder Verwendung unter solchen Umständen, dass das Ammoniak Ge legenheit zur Verflüchtigung bekommt. Für die meisten praktischen Zwecke kommt des halb flüchtiges Alkali nicht in Frage.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, ausser dem Alkali kleine Mengen von Salzen hinzu zusetzen, besonders Phosphate, zum Beispiel Natriumdiphosphat, was, wie es sich gezeigt hat, eine Verbesserung des Erzeugnisses hin sichtlich dessen Eigenschaften als Schneide flüssigkeit bewirkt.
<I>Beispiel 1:</I> Das Ausgangsmaterial (das Tallöl, die Tallölsäuren [Tallölfettsäuren], das -Öl oder die Ölmischung) wird vorsichtig bis auf 100 bis 110 C erwärmt. Auf dieselbe Temperatur wird eine für die Verseifung nur eines Teils, zum Beispiel 60 %, der in dem Ausgangs material vorkommenden freien Säuren berech nete Menge in Wasser gelösten Alkalis er wärmt, die unter kräftigem Umrühren nach und nach hinzugesetzt wird.
Wenn die Re aktion abgeschlossen ist, wird unter kräftigem Umrühren eine zweckmässig bemessene Menge bis auf etwa 80 C erwärmten, vorzugsweise enthärteten Wassers allmählich hinzugesetzt. In dem Masse, wie das Wasser hinzugefügt; wird, nimmt die Masse eine immer dickere Konsistenz und ein sahnenartiges Aussehen an. <B>Es</B> wird nun eine kleine Menge Natrium- diphosphat oder ein anderes entsprechend wirkendes Salz in Wasser gelöst hinzugesetzt. Nachdem auch diese Lösung in der Masse gut vermischt worden ist, wird diese auf zwischen 50 und 55 C abgekühlt.
Zu dieser Masse, die das Wasser als disperse Phase enthält und deshalb nicht wasserlöslich ist, wird unter starkem Umrühren eine so bemessene Menge in Wasser gelösten Alkalis von Zimmer temperatur gefügt, dass diese zur vollständi gen Verseifung des Restes der freien Säuren und zur Erzielung eines:.pH-Wertes von 8-9 im Enderz*s-4usxeicht. Der letztgenannte Alkalizüsatz muss vorsichtig vor sich gehen:
Wenn ein Teil der fraglichen Alkalimenge hinzugesetzt worden ist, ändert die Masse wie der ihre physikalische Struktur, indem sie halbdurchsichtig und blank wird. Bei wei terem Alkalizusatz geht die Masse in eine sehr dicke und plastische, zähe, aber durch scheinende Form über, die sich noch immer nicht in Wasser löst. Bei Zusatz von mehr Alkali geht die Masse in eine relativ dünn flüssige, etwas milchartige Flüssigkeit über, die das<B>01</B> als disperse Phase enthält und sich deshalb in Wasser löst.
Bei weiterem Alkalizusatz wird die Flüssigkeit vollkom men klar und durchsichtig oder nur schwach opalisierend. Während des ganzen allmäh lichen Zusatzes der letzten Alkalimenge muss für jeden kleinen Zusatz von Alkali genau darauf geachtet werden, dass die Masse voll kommen homogen ist, bevor der nächste kleine Alkalizusatz hinzugefügt wird.
Der Zusatz von Natriumdiphosphat be einträchtigt den Verseifungsvorgang nicht, aber selbstverständlich muss auf die Alkalität des :Salzes bei der Berechnung derjenigen Menge Alkali, die verwendet werden soll, Rücksicht genommen werden. Es ist nämlich für die Erreichung des Hauptergebnisses von Wichtigkeit, dass der Herstellungsvorgang derart ausgeführt wird, dass das Enderzeug nis einen zwischen 8 und 9, vorzugsweise bei 8,5 oder in der Nähe davon, liegenden p11-Wert erhält.
<I>Beispiel 2:</I> 4 Gewichtsteile eines durch Krackdestilla- tion von Tallöl oder Tallölsäuren (Tallölfett- säuren) gewonnenen Destillates mit einer Säurezahl von 96,6, gegebenenfalls mit Zu satz einer kleineren Menge eines geeigneten geruchverdrängenden Parfüms werden bei einer Temperatur von 100-107 C mit 0,
4 Gewichtsteilen auf ungefähr dieselbe Tem peratur erwärmter 47prozentiger Kalilauge portionenweise und unter starkem Um rühren versetzt, und danach werden eben falls unterstarkem Umrühren 5 Ge wichtsteile auf etwa 80 C erwärmten, ent- härteten Wassers zugesetzt. Hierbei wird eine dicke sahnenartige Masse gebildet.
Nach oder gleichzeitig mit dem Wasserzusatz wird 0,1 Gewichtsteil in Wasser (dem Wasser) ge lösten Natriumphosphates zugefügrt. Nach Temperaturherabsetzung auf etwa 50 C wird eine zur vollständigen Verseifung des Restes der freien Säuren und zur Erreichung eines pH-Wertes von 8-9 in dem Enderzeugnis er forderliche Menge Alkali, und zwar etwa 0,3 Gewichtsteil 47prozentiger Kalilauge von Zimmertemperatur vorsichtig und unter Um rühren hinzugesetzt.
Die sahneähnliche Masse geht hierbei schliesslich in eine klare und durchsichtige Flüssigkeit über, welche bei Verwendung als Schneideflüssigkeit unter Beibehaltung von ausreichenden schmieren den und kühlenden sowie dem Rosten ent gegenwirkenden Eigenschaften in ziemlich hohem Verhältnis mit Wasser verdünnt wer den kann.
<I>Beispiel<B>3:</B></I> <I>'</I> Ein Gemisch von 2,50 kg Spindelöl oder* eines andern Mineralöls und 1,50 kg Olein werden bei einer Temperatur von etwa 100 C portionenweise und unter kräftigem Umrüh ren mit 0,30, kg auf ungefähr dieselbe Tem peratur erwärmter 47prozentiger Kalilauge versetzt.
Danach wird, ebenfalls unter kräf tigem Umrühren, 5,46 kg erwärmten, vorteil haft weichen Wassers zugesetzt, und gleich zeitig mit oder nach dem Wasserzusatz 0,10 kg Natriumdiphosphat hinzugefügt. Nach Temperaturherabsetzung auf etwa 50 ' C wird 0,14 kg 47prozentiger Kalilauge vor sichtig und unter Umrühren zugesetzt.
Die sich ergebende Emulsion wird klar und äusserst stabil. Eine Parfümierung des Er zeugnisses ist in diesem Ausführungsbeispiel für die meisten Verwendungszwecke nicht er forderlich.
Dagegen kann sich ein kleiner Zu satz von zum Beispiel Natriumbenzoat oder einem andern Konservierungsmittel als rat sam erweisen mit Rücksicht auf die Neigung der Schmierseifen der Ölsäure zum Schim- meln. Die gewonnene Emulsion ist in einem höheren Grade verdünnbar als die nach Bei spiel e.
<I>Beispiel</I> Ein Gemisch von 2,4 kg Mineralöl und 1;6 kg Tallölfettsäure wird bei einer Tempe ratur von ungefähr 100 C portionenweise und unter kräftigem Umrühren mit 0,3 kg auf ungefähr dieselbe Temperatur erwärmter 47prozentiger Kalilauge versetzt. Danach wird, ebenfalls unter kräftigem Umrühren, 5,6 kg erwärmten Wassers zugesetzt, und gleichzeitig mit oder nach dem Wasserzusatz wird 0,1 kg Natriumdiphosphat hinzugefügt.
Nach Herabsetzen der Temperatur bis auf etwa 50 C wird 0,17 kg 47prozentiger gäli- lauge vorsichtig und unter Rühren zugesetzt. ssei einer passenden Gelegenheit während,des Laufes der Herstellung oder gegebenenfalls erst in dem fertigen Erzeugnis wird 0,001 kg irgendeines geeigneten Parfüms zugesetzt.