CH618464A5 - Corrosion-inhibiting aqueous solution for lubricating and cooling workpieces made of metals and plastics during machining and for washing the machined workpieces - Google Patents

Corrosion-inhibiting aqueous solution for lubricating and cooling workpieces made of metals and plastics during machining and for washing the machined workpieces Download PDF

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CH618464A5
CH618464A5 CH1152075A CH1152075A CH618464A5 CH 618464 A5 CH618464 A5 CH 618464A5 CH 1152075 A CH1152075 A CH 1152075A CH 1152075 A CH1152075 A CH 1152075A CH 618464 A5 CH618464 A5 CH 618464A5
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Otto Schmidt
Rolf Triller
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Zahnradfabrik Friedrichshafen
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Description

Die Erfindung betrifft eine korrosionshemmende wässrige Lösung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bekannte korrosionshemmende Kühlschmierstoffe für die spanabhebende Bearbeitung sind entweder mineralölhaltige Produkte mit sehr unterschiedlichen Ölgehalten von 20 bis 75 % (bezogen auf das Konzentrat) oder Salzlösungen mit 10
bis 40% Beimischungen von Nitrit, Polyalkoholen und Aminen.
Die die Emulsion der bekannten mineralölhaltigen Kühlschmierstoffe stabilisierenden Stoffe (Emulgatoren) werden 5 durch die gemeinsame Weise von chemischen und bakteriologischen Vorgängen ziemlich schnell zerstört. Die Folge ist eine Trennung des Ölbestandteils vom Wasser. Dies hat Rostbefall der bearbeiteten Werkstücke zur Folge. Weitere Begleitumstände sind üble Gerüche, verbunden mit einer Ver-lo färbung des Kühlschmierstoffes durch entstehendes Eisensulfid. Diese Vorgänge treten zum Teil schon nach wenigen Wochen auf und müssen daher durch dauernde Überwachung und Zugabe von Emulgatoren und Konservierungsmitteln unterdrückt werden.
15 Während sich eine Überwachung auf Bakterien, Pilz- und Hefebefall bei grösseren zentralen Kühlschmiermittelanlagen noch einigermassen wirtschaftlich durchführen lässt, ist dies bei Maschinen mit Einzelversorgung meist nicht mehr der Fall. Hier ist eine Standzeit oft sehr kurz, und die Kosten 20 einschliesslich Beseitigung des Kühlschmiermittels bezogen auf die Standzeit sind ausserordentlich hoch.
Die Praxis hat gezeigt, dass die Zerstörung der Emulgatoren und die damit verbundene Instabilität der Kühlschmierstoffe durch Oxidationsvorgänge von eingebrachten Metall-25 Spänen eingeleitet wird. Die Oxidation fördert das Wachstum der Mikroben, welche dann ihrerseits die Zerstörung beschleunigen.
Aufgbe der Erfindung ist es daher, eine korrosionshemmende Lösung für spanabhebend bearbeitete Werkstücke zu 30 entwickeln, die dem Angriff von Bakterien widersteht und damit eine lange Standzeit erreicht. Sie soll einen nachhaltigen Korrosionsschutz gewähren, als Gleitmittel zwischen Werkzeug und zu bearbeitendem Material wirken und ausreichend hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. 35 Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 beschriebene Erfindung gelöst.
Das Antioxidans in Form des Triäthanolaminsalzes der para-tertio-Butylbenzoesäure ist in der Lage, die bei der Oxidation entstehenden peroxidischen Radikale abzufangen und 40 eine durch Autoxi dation eventuell entstehende Kettenreaktion zu unterdrücken.
Der Anteil von Triäthanolamin-para-tertio-Butylbenzoat hat die Wirkung eines Korrosionsschutzmittels. Es entsteht durch Neutralisieren der para-tertio-Butylbenzoesäure mit Alkanolamin. Durch Kombination mit Dinatriumtetraborat (Borax) und einem Fettsäurealkanolamid erhält man einen Inhibitor, welcher
1. den Kühlschmierstoff haltbar macht,
so 2. das Metall gegen den im Wasser gelösten Sauerstoff schützt,
3. auf der Metallfläche einen Schutzfilm mit nachhaltigem
Korrosionsschutz bildet, und
4. keine elektrochemischen Grenzflächenpotentiale zulässt. 55 Die Forderung nach ausreichender Ableitung der beim
Bearbeiten entstehenden Wärme wird durch den Anteil an Wasser mit seiner hohen spez. Wärme erfüllt. Als Gleitmittel werden verschiedene Seifen verwendet, die wie folgt hergestellt werden:
60 Kokospalmkernseife wird getrennt als Natronseife hergestellt, während Olein direkt mit einem Alkanolamin zu Alka-nolamin-Oleat neutralisiert wild. Das Gemisch aus diesen verschiedenen Seifen wirkt reibungsmindernd und schaumregulierend.
65 Um auch ein Schäumen bei starker Turbulenz und bei hohen Konzentrationen zu vermeiden, wird ein Äthylenoxid-Propylenoxid-Polyadditionsprodukt als zusätzliche Schaumbremse zugegeben.
45
3
618464
Die pH-Wert-Einstellungen werden mit 50%iger Natronlauge so vorgenommen, dass das fertige Konzentrat einen pH-Wert von 8,0-8,5 aufweist, um auch bei hohen Konzentrationen einen Angriff auf die Haut zu vermeiden.
Die para-tertiäre Butylbenzoesäure wird bei 80°C mit Triäthanolamin neutralisiert (pH 8).
Das in der Lösung nach der Erfindung als Inhibitor wirksamen Fettsäurealkanolamid, sowie die als Gleitmittel dienenden Seifen sind von ihrem Aufbau her waschaktive Substanzen. Es ist daher ein weiteres Merkmal der Erfindung, dass die in den Patentansprüchen 1 bis 3 angegebene Lösung auch als Waschmittel für die bearbeiteten Werkstücke verwendbar ist. Wegen der hohen Waschkraft der vorhandenen Seifen und ihrer gebremsten Schaumkraft kann die Lösung nach der Erfindung beispielsweise in einer Konzentration von 1 Gewichts-% bei 60°C-80°C in Spritzwaschmaschinen für Metalle eingesetzt werden. Nach dem Trocknen besitzen die Teile durch das Antioxidans einen nachhaltigen Korrosionsschutz.
Je nach Waschtemperatur sind Konzentrationen von 0,5 bis 1,5 Gewichts-% der Lösung anwendbar.
Um einen ausreichenden Korrosionsschutz der nach der Bearbeitung nass gelagerten Werkstücke zu sichern, wird der Kühlschmierstoff nach der Erfindung in einer Konzentration der Lösung von 2 bis 10 Gewichts-% in Wasser hergestellt.
Die im Patentanspruch 2 angegebenen prozentualen Zusammensetzungen des Stoffgemisches stellen Ausführungsformen der Erfindung dar. Die angegebenen Vorzugs werte nach Anspruch 3 ergeben optimalen Korrosionsschutz der Werkstoffe und geringsten Reibverschleiss der Schneidwerkzeuge bei Anwendung in den nach Anspruch 4 vorgesehenen Konzentrationen.
Eine 5% ige Lösung des Stoffgemisches emulgiert etwa 1 % Mineralöl ein. Das Mineralöl lässt sich in Ultrafiltrationsanlagen ohne Schwierigkeiten abtrennen. Das Permeat kann wieder verwendet werden.
Die durch die Erfindung gegenüber dem Stand der Technik erzielbaren Vorteile sind zusammengefasst folgende:
1. Lange Standzeit.
2. Keine, oder nur geringe Bakterizid- und Fungizidzugaben.
3. Guter und nachhaltiger Korrosionsschutz bereits ab 2%-
iger Lösung bei Stahl und ab 3%iger Lösung bei Grau-guss.
4. Geringer Wartungsaufwand, Kontrolle der Konzentration mit dem Handrefraktometer genügt.
5 5. Keine speziellen Mischgeräte zum Anmischen erforderlich.
6. Keine toxischen Stoffe.
7. Gute Hautverträglichkeit.
8. Ein emulgierter Fremdölanteil etwa 1%. Dadurch viel io weniger Ölanfall beim Trennen als bei Öl-in-Wasser
Emulsionen.
9. Durch Verwendung desselben Mittels zum Waschen und Bearbeiten vereinfachte Lagerhaltung und vereinfachte Abvvasseraufbereitung.
15 10. Keine Ölnebel bei starken Zerspanungen.
11. Auch bei längeren Betriebspausen ist weder Luftflotation noch Umwälzung erforderlich.
12. Kein Verschmutzen und Zusetzen von Kühlschmierstoffleitungen.
20 13. Keine chemischen Angriffe auf Armaturen und Pumpen.
14. Keine Verwendung von Additiven, z.B. Chlorparaffine, die hautaggressive Reaktionsprodukte bilden.
15. Einfache Abtrennung des Mineralölanteils in Ultrafiltrationsanlagen.
25 16. Wiederverwendung des Permeats als Waschmittel und, nach Hinzufügen von Konzentrat, auch als Kühlschmiermittel.
Die Standzeiten der Lösung beim Einsatz als Kühlschmierstoff sind 3 bis 4mal so lang wie die der handelsüblichen Öl-30 -in-Wasser-Stoffe. Letztere erfordern wöchentliche Zugaben an Bakteriziden und Fungiziden und dazu eine labormässige Überwachung. Durch die genannte erheblich längere Standzeit der neuen Lösung sinken die zu verwerfenden und abwassertechnisch aufzubereitenden Mengen auf % bis % der 35 bisherigen Flüssigkeitsmengen. Dies ist umwelttechnisch von grösster Bedeutung.
Da das Kühlschmiermittel nach der Erfindung auch als Waschmittel in den Waschmaschinen verwendet werden kann, braucht nur ein einziges Mittel aufbereitet zu werden und die 40 Aufbereitungsanlagen können optimal auf dieses Mittel ausgerichtet werden.
Durch den bisher üblichen Einsatz verschiedener Wasch-und Kühlschmierstoffe entstehen erhebliche Mehrkosten und Schwierigkeiten bei der Abwasseraufbereitung.
v

Claims (4)

618464
1. Korrosionshemmende wässerige Lösung zum Schmieren und Kühlen von Werkstücken aus Metallen und Kunststoffen bei der spanenden Bearbeitung und zum Waschen der bearbeiteten Werkstücke, dadurch gekennzeichnet, dass sie Triäthanolamin-para-tertiär-Butylbenzoat, Fettsäure-Alkanolamide, Borax, ein Äthylenoxid-Propylenoxid-Poly-additionsprodukt, Triäthanolamin-Oleat und Kokospalmkernseife enthält.
2,6 7,8 6,0 2,0 19,8
Triäthanolamin-para-tertiär-Butyl-benzoat
Borax
Fettsäurealkanolamid
Äthylenoxid-Propylenoxid-Poly-additionsprodukt
Olein
Triäthanolamin
Kokospalmkernseife
Duftöl
Wasser.
2-3 6-9
4-6 2
und 10-30
Borax
Fettsäure-Alkanolamide
Äthylenoxid-Propylenoxid-Polyadditionsprodukt
Olein
Triäthanolamin
Kokospalmkernseife
Duftöl
Wasser
2. Verfahren zur Herstellung der korrosionshemmenden wässerigen Lösung nach Anspruch 1 mit einer Dichte von 1,06 bei 20°C und einer Viskosität von 350 cSt bei 20°C, dadurch gekennzeichnet, dass nachstehend genannte Komponenten in den angegebenen Mengenverhältnissen gemischt werden:
22-30 Gewichtsprozent Triäthanolamin-para-tertiär-
Butylbenzoat
2
PATENTANSPRÜCHE
3,3 » 20,8 »
10.4 »
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nachstehend genannte Komponenten in den angegebenen Mengenverhältnissen gemischt werden:
22.3 Gewichtsprozent
3-5 20-25
9-11
4. Verwendung der Lösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie in einer Verdünnung von 2 bis 10 Gew.-% als Kühlschmiermittel und in einer Verdünnung von 0,5 bis 1,5 Gew.-% als Waschmittel dient.
CH1152075A 1974-09-06 1975-09-05 Corrosion-inhibiting aqueous solution for lubricating and cooling workpieces made of metals and plastics during machining and for washing the machined workpieces CH618464A5 (en)

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