CN102337177B - 一种用于木材锯切加工的环保型防粘冷却液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于木材锯切加工的环保型防粘冷却液，包含如下组份：植物油60～80％、聚油酸醇酯10～30％、液体石蜡5～10％、亲金属添加剂3～5％、防树脂粘黏及烧结处理剂0.1～2％，其中，这里的百分比为重量百分比。本发明还公开了一种用于木材锯切加工的环保型防粘冷却液的制备方法。本发明用于木材锯切加工的环保型防粘冷却液，生产工艺简单，原料取材方便，操作安全，环保性好，且产品贮藏安定性好，使用寿命长。本发明环保型防粘冷却液在木材切削加工中可降低摩擦系数，降低圆锯片因摩擦发热而形成过高的温度梯度，从而有效阻止圆锯片失稳、变形，起到良好的冷却及防树脂粘黏烧结作用。

Description

一种用于木材锯切加工的环保型防粘冷却液及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种环保型防粘冷却液及其制备方法，具体地，涉及一种用于木材锯切加工的环保型防粘冷却液及其制备方法。主要用于降低圆锯片或圆锯片组的摩擦阻力系数，降低圆锯片因摩擦发热而形成过高的温度梯度。

背景技术

木材锯切加工，特别是超薄圆锯片成组高速锯切加工过程中锯片与木材之间会因摩擦发热在圆锯片上形成由外到内的温度梯度，当温度梯度过高时会使圆锯片失稳、变形，从而导致加工能耗高、锯片使用寿命短等问题，且高速锯切过程中产生的热量会使木材内部树脂大量析出，容易造成锯片表面树脂粘黏或烧结，增加锯片与木材之间的摩擦力，影响刀具使用效率及木材表面加工质量。

超薄圆锯片高速锯切加工时，木材内部所含的树脂、松油等特殊成分易粘黏于锯片表面。因此需发明一种用于木材锯切加工，特别是超薄圆锯片组锯切加工的防粘冷却液，通过冷却液供给使其吸附于锯片表面形成亲金属膜，发挥良好的防粘合性能，有效减小摩擦阻力系数，及时降低锯切区域木材与锯片相互摩擦产生的热量，可有效延长刀具使用寿命，提高木材锯切加工质量，不影响木材后续加工，无环境污染。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的问题，提供一种性能优良、专门用于木材锯切加工的环保型防粘冷却液，该防粘冷却液可较强吸附于金属表面铺展成膜，从而减小锯片与木材锯路壁之间的摩擦阻力系数，降低圆锯片因摩擦发热而形成过高的温度梯度，有效提高圆锯片的动态稳定性，具有良好冷却效果。

本发明的目的是通过以下技术方案得以解决的：

该种环保型防粘冷却液，以质量百分比计，主要包括以下组分：

植物油60～80％

聚油酸醇酯10～30％

液体石蜡5～10％

亲金属添加剂3～5％

防树脂粘黏及烧结处理剂0.1～2％。

所述的植物油为蓖麻油、菜籽油、氧化菜籽油、花生油、色拉油、葵花籽油、玉米油和橄榄油中的一种或一种以上的混合油。

所述的防树脂粘黏及烧结处理剂为磺酸盐(包括重烷基苯磺酸钠、磺酸钙、二壬基萘磺酸钠等)、氧化蜡膏和苯并三唑中的一种或一种以上的混合物。

本发明的一种用于木材锯切加工的环保型防粘冷却液的制备方法，包括以下步骤：

a)按照如下配比量取各组份，这里的百分百为重量百分比：植物油60～80％、聚油酸醇酯10～30％、液体石蜡5～10％、亲金属添加剂3～5％、防树脂粘黏及烧结处理剂0.1％～2％；

b)将聚油酸醇酯与植物油、液体石蜡升温搅拌，升温至60～100℃，再加入亲金属添加剂、防树脂粘黏与烧结处理剂，搅拌，然后降温至50℃以下。

优选地，所述聚油酸醇酯的制备方法是：将油酸经阳离子聚合后，在其支链上引入饱和酸得到油酸聚内酯，所述油酸聚内酯再与高碳醇反应得到聚油酸醇酯。

本发明用于木材锯切加工的环保型防粘冷却液，生产工艺简单，原料取材方便，操作安全，环保性好，且产品贮藏安定性好，使用寿命长。本发明环保型防粘冷却液在木材切削加工中可降低摩擦系数，降低圆锯片因摩擦发热而形成过高的温度梯度，从而有效阻止圆锯片失稳、变形，起到良好的冷却及防树脂粘黏烧结作用。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

实施例1：

a)将重量百分比为80％的植物油、10％的聚油酸醇酯和5％的液体石蜡放入调配釜中混合、搅拌；

b)将聚油酸醇酯与植物油、液体石蜡充分混合搅拌，升温至60℃，加入IVD-6纳米级亲金属添加剂3％、2％的防树脂粘黏及烧结处理剂，搅拌，然后降温至40℃，停止搅拌；

c)将步骤b)得到的油品进行过滤即得到防粘冷却液产品。

上述绿色润滑剂聚油酸醇酯由油酸、月桂酸、催化剂高氯酸和异辛醇按摩尔比为10∶5∶1.95∶12混合反应而成，具体做法是：将油酸和月桂酸在温度45℃下混合，再加入催化剂高氯酸，反应时间12h。保持反应条件不变，加入异辛醇，继续反应3h，即可得到产物聚油酸醇酯。这里的油酸、月桂酸、催化剂高氯酸和异辛醇均为市售材料。具体的反应过程如下：

其中，e为不同脂肪酸的碳原子结构。

本发明实施例植物油选择的是蓖麻油，植物油具有良好的润滑性和可生物降解性，属于可再生资源，无毒无害。本发明中的植物油与聚油酸醇酯结合起来得到的产物具有良好的低温流动性能和氧化稳定性，易吸附于金属表面铺展成膜。

本发明实施例聚油酸醇酯为绿色润滑剂，该润滑剂性能稳定，低温流动性好，操作方便，易在金属表面吸附成膜，且具有良好的环保性能。

本发明实施例的液体石蜡添加剂，其沸程为350℃～500℃，芳烃含量少，粘度低，具有良好的冷却、润滑效果。在木材锯切加工中，木材和刀具都会与切削液之间产生相对摩擦与传热，其传热的阻力主要来自于固-液界面间存在的液体滞留层，因此，本发明选用粘度较小的液体石蜡，形成相对较薄的滞留层，可使锯切温度降低，木材锯切加工质量良好。

本发明实施例的亲金属添加剂，当温度达到50℃时与防粘冷却液充分溶合。木材锯切中圆锯片与木材之间会相互摩擦产生大量热量，本发明的亲金属添加剂会随防粘冷却液供给，通过纳米粒子受热吸附、按顺序充固于金属表面，从而形成一层吸附性较好的亲金属球状膜，使原有的滑动摩擦变为滚动摩擦，大大减少圆锯片的能耗，降低摩擦阻力系数。本发明实施例采用的亲金属添加剂为摩克机械动力(安徽)科技有限公司生产的牌号为IVD-6的亲金属添加剂。

本发明实施例的防树脂粘黏及烧结处理剂采用的是苯并三唑。防树脂粘黏及烧结处理剂主要针对木材切削中析出的树脂、松油等特有物质，其作用机理在于防粘黏剂成胶束溶于油脂中，在锯片表面形成牢固的吸附保护膜，切削油组分中的烃链，则与防粘黏剂形成混合多分子层，从而阻止木材树脂和酸性物质等的侵蚀，降低刀具表面树脂粘黏及烧结现象。

实施例2：

a)将重量百分比为60％的植物油、26％的聚油酸醇酯和9％的液体石蜡放入调配釜中混合、搅拌；

b)将聚油酸醇酯与植物油、液体石蜡充分混合搅拌，升温至60℃，加入IVD-6纳米级亲金属添加剂3％、2％的防树脂粘黏及烧结处理剂，搅拌，然后降温至40℃，停止搅拌；

c)将步骤b)得到的油品进行过滤即得到防粘冷却液产品。

其中，聚油酸醇酯的制备方法同实施例1。

本发明实施例中，植物油为蓖麻油，防树脂粘黏及烧结处理剂为重烷基苯磺酸钠，蓖麻油和重烷基苯磺酸钠均为市售。

实施例3：

a)将重量百分比为69％的植物油、18％的聚油酸醇酯和8％的液体石蜡放入调配釜中混合、搅拌；

b)将聚油酸醇酯与植物油、液体石蜡充分混合搅拌，升温至60℃，加入IVD-9纳米级亲金属添加剂4.9％、0.1％防树脂粘黏及烧结处理剂，搅拌，然后降温至40℃，停止搅拌；

c)将步骤b)得到的油品进行过滤即得到防粘冷却液产品。

其中，聚油酸醇酯的制备方法同实施例1。

本发明实施例中，植物油为菜籽油，防树脂粘黏及烧结处理剂为磺酸钙，蓖麻油和磺酸钙均为市售。

本发明实施例采用的亲金属添加剂为摩克机械动力(安徽)科技有限公司生产的牌号为IVD-9的亲金属添加剂。

实施例4：

a)将重量百分比为68.7％的植物油、23％的聚油酸醇酯和5％的液体石蜡放入调配釜中混合、搅拌；

b)将聚油酸醇酯与植物油、液体石蜡充分混合搅拌，升温至70℃，加入IVD-6纳米级亲金属添加剂3％、0.3％防树脂粘黏及烧结处理剂溶解，搅拌，然后降温至40℃，停止搅拌；

c)将步骤b)得到的油品进行过滤即得到防粘冷却液产品。

其中，聚油酸醇酯的制备方法同实施例1。

本发明实施例中，植物油为菜籽油，防树脂粘黏及烧结处理剂为氧化蜡膏，菜籽油和氧化蜡膏均为市售。

实施例5：

a)将重量百分比为69％的植物油、20％的聚油酸醇酯和6％的液体石蜡放入调配釜中混合、搅拌；

b)将聚油酸醇酯与植物油、液体石蜡充分混合搅拌，升温至70℃，加入IVD-9纳米级亲金属添加剂4.7％、0.3％的防树脂粘黏及烧结处理剂溶解，搅拌，然后降温至40℃，停止搅拌；

c)将步骤b)得到的油品进行过滤即得到防粘冷却液产品。

其中，聚油酸醇酯的制备方法同实施例1。

本发明实施例中，植物油为氧化菜籽油，防树脂粘黏及烧结处理剂为氧化蜡膏，菜籽油和氧化蜡膏均为市售。

实施例6：

a)将重量百分比为65.7％的植物油、23％的聚油酸醇酯和6％的液体石蜡放入调配釜中混合、搅拌；

b)将聚油酸醇酯与植物油、液体石蜡充分混合搅拌，升温至60℃，加入IVD-9纳米级亲金属添加剂5％、0.3％的防树脂粘黏及烧结处理剂，搅拌，然后降温至40℃，停止搅拌；

c)将步骤b)得到的油品进行过滤即得到防粘冷却液产品。

其中，聚油酸醇酯的制备方法同实施例1。

本发明实施例中，植物油为氧化菜籽油，防树脂粘黏及烧结处理剂为苯并三唑，菜籽油和苯并三唑均为市售。

实施例7：

a)将重量百分比为65％的植物油、25％的聚油酸醇酯和5％的液体石蜡放入调配釜中混合、搅拌；

b)将聚油酸醇酯与植物油、液体石蜡充分混合搅拌，升温至60℃，加入IVD-6纳米级亲金属添加剂4.6％、0.4％防树脂粘黏及烧结处理剂，搅拌，然后降温至40℃，停止搅拌；

c)将步骤b)得到的油品进行过滤即得到防粘冷却液产品。

其中，聚油酸醇酯的制备方法同实施例1。

本发明实施例中，植物油为花生油，防树脂粘黏及烧结处理剂为二壬基萘磺酸钠，花生油和二壬基萘磺酸钠均为市售。

实施例8：

a)将重量百分比为60％的植物油、30％的聚油酸醇酯和5％的液体石蜡放入调配釜中混合、搅拌；

b)将聚油酸醇酯与植物油、液体石蜡充分混合搅拌，升温至60℃，加入IVD-9纳米级亲金属添加剂4.6％、0.4％重烷基苯磺酸钠，搅拌，然后降温至40℃，停止搅拌；

c)将步骤b)得到的油品进行过滤即得到防粘冷却液产品。

其中，聚油酸醇酯的制备方法同实施例1。

本发明实施例中，植物油为色拉油，防树脂粘黏及烧结处理剂为重烷基苯磺酸钠，色拉油和重烷基苯磺酸钠均为市售。

实施例9：

a)将重量百分比为70％的植物油、15％的聚油酸醇酯和10％的液体石蜡放入调配釜中混合、搅拌；

b)将聚油酸醇酯与植物油、液体石蜡充分混合搅拌，升温至60℃，加入IVD-9纳米级亲金属添加剂4.6％、0.4％防树脂粘黏及烧结处理剂溶解，搅拌，然后降温至40℃，停止搅拌；

c)将步骤b)得到的油品进行过滤即得到防粘冷却液产品。

其中，聚油酸醇酯的制备方法同实施例1。

本发明实施例中，植物油为氧化菜籽油，防树脂粘黏及烧结处理剂为二壬基萘磺酸钠，氧化菜籽油和二壬基萘磺酸钠均为市售。

检测方法：将上述实施例1～9所得的环保型防粘冷却液应用于木材锯切超薄圆锯片组，并对使用该防粘冷却液进行加工的圆锯片进行检测，刀具为硬质合金圆锯片，锯片基体材料为65Mn，刀头材料为YG6X(硬度91，抗弯强度1.32，相当于ISO KQO)，锯身厚度为2.2mm，锯齿宽度为3.0mm，刀具厂商为天津林业工具厂。测试下来该防粘冷却液的润滑、冷却和防树脂粘黏及烧结性能较优，圆锯片的使用状况良好，使用寿命明显延长30％。

对以上实施例配置的防粘冷却液进行相关性能测试，可得如表一的结果：

表一：

相关性能测试	结果
		颜色外观	无色或浅黄色液体
闪点	160℃
		运动粘度	6mm2/s
毒性	无毒、无刺激性气味
		使用后木材与锯片之间的静摩擦系数	0.13～0.18
与锯片的接触角	＜20°
		贮存稳定性	无分层、无沉淀及相变

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，但在本发明的基础上，本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应有所附的权利要求来限定。

Claims (5)

1.一种用于木材锯切加工的环保型防粘冷却液，其特征在于，包含如下组份： 

植物油60～80% 

聚油酸醇酯10～30% 

液体石蜡5～10% 

亲金属添加剂3～5% 

防树脂粘黏及烧结处理剂0.1～2%， 

其中，这里的百分比为重量百分比； 

所述防树脂粘黏及烧结处理剂为磺酸盐、氧化蜡膏和苯并三唑中的一种或一种以上的混合物； 

所述亲金属添加剂主要成分摩克机械动力（安徽）科技有限公司生产的牌号为IVD-6、IVD-9的亲金属添加剂； 

所述聚油酸醇酯的合成方法包括如下步骤： 

a）按照摩尔比为10：5：1.95：12的比例量取油酸、月桂酸、催化剂高氯酸和异辛醇； 

b）将油酸和月桂酸在温度45℃下混合，再加入催化剂高氯酸，反应时间12h； 

c）保持反应条件不变，加入异辛醇，继续反应3h，即可得到产物聚油酸醇酯。 

2.根据权利要求1所述的环保型防粘冷却液，其特征在于，所述植物油为蓖麻油、菜籽油、氧化菜籽油、花生油、色拉油、葵花籽油、玉米油和橄榄油中的一种或一种以上的混合油。 

3.根据权利要求1所述的环保型防粘冷却液，其特征在于，所述磺酸盐为重烷基苯磺酸钠、磺酸钙、二壬基萘磺酸钠的一种或是一种以上的混合 物。 

4.一种用于木材锯切加工的环保型防粘冷却液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 

a）按照如下配比量取各组份，这里的百分比为重量百分比：植物油60～80%、聚油酸醇酯10～30%、液体石蜡5～10%、亲金属添加剂3～5%、防树脂粘黏及烧结处理剂0.1%～2%； 

b）将聚油酸醇酯与植物油、液体石蜡升温搅拌，升温至60～100℃，再加入亲金属添加剂、防树脂粘黏及烧结处理剂，搅拌，然后降温至50℃以下；这里的聚油酸醇酯具体做法是：1）按照摩尔比为10：5：1.95：121的比例量取油酸、月桂酸、催化剂高氯酸和异辛醇；2）将油酸和月桂酸在温度45℃下混合，再加入催化剂高氯酸，反应时间12h；3）保持反应条件不变，加入异辛醇，继续反应3h，即可得到产物聚油酸醇酯； 

其中，所述防树脂粘黏及烧结处理剂为磺酸盐、氧化蜡膏和苯并三唑中的一种或一种以上的混合物； 

所述亲金属添加剂主要成分摩克机械动力（安徽）科技有限公司生产的牌号为IVD-6、IVD-9的亲金属添加剂。 

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述聚油酸醇酯的合成方法包括如下步骤： 

a）按照摩尔比为10：5：1.95：12的比例量取油酸、月桂酸、催化剂高氯酸和异辛醇； 

b）将油酸和月桂酸在温度45℃下混合，再加入催化剂高氯酸，反应时间12h； 

c）保持反应条件不变，加入异辛醇，继续反应3h，即可得到产物聚油酸醇酯。