DE1062863B - Schmiermittel zur Metallbearbeitung - Google Patents
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Description
Die Probleme, die beim Schmieren von Metallen in Beizanlagen oder beim Kaltziehen sowie beim Walzen
auftreten, sind besonders kompliziert wegen der Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren, wie hohem Druck,
Anwesenheit von Fremdkörpern oder Verunreinigungen u. dgl. Um unter diesen ungünstigen Bedingungen eine
wirksame Schmierwirkung auszuüben, muß das Schmiermittel zusätzlich gute Hochdruckeigenschaften aufweisen
und gleichzeitig als Kühlmittel und Schutzmittel für das Metall wirken.
Schmiermittel für Beizanlagen werden auf Stahlbänder nach dem Heißwalzen und der Säurebeizbehandlung
und vor dem Kaltwalzen aufgebracht, und sie dienen vor allem als inneres Schmiermittel für die Metallspule,
z. B. für Stahl, wenn er vor dem Walzen aufgespult wird, und als Schmiermittel zwischen den Bändern und
den Walzen bei dem Walzvorgang selbst. Beim Aufspulen werden die Stahlbänder einem hohen reibenden Druck,
gerechnet auf die Oberflächeneinheit, unterworfen, insbesondere an etwaigen rauhen Stellen. Es ergeben sich
so oft tiefe Höhlungen in der Oberfläche, vor allem wenn ein Zurücklaufen während der Verdichtung von Bändern
vor dem Walzen eintritt oder wenn die Spulen über Rampen heruntergerollt oder in der Mitte durch Krane
mit großen Haken erfaßt werden.
Sowohl bei der Schmierung in Beiz vorrichtungen als auch bei nachfolgender Walzoperation ergeben sich bei
Anwendung üblicher Schmiermittel, wie direkt destillierter Mineralöle, vieler natürlicher fetter Öle, Säuren,
Seifen und Ester sowie bei Gemischen dieser mit Mineralöl und bei vielen synthetischen Zusätzen zum Mineralöl,
ernstliche Nachteile. Diese bekannten Schmiermittel widerstehen nicht den hohen Drücken, und sie ermöglichen
keine befriedigende Schmierung, vielmehr wird eine Riefenbildung oder ein Verschleiß des bearbeiteten
Metalls beobachtet. Außerdem haben verschiedene Schmiermittel, wie Öle und Schmierfette, eine Neigung
zur Fleckenbildung auf Metallen und bzw. oder zum Aufnehmen vonMetall, oder sie sind auf die zu behandelnde
Metalloberfläche schwer aufzubringen und oft sogar nach beendeter Metallbearbeitung noch schwerer zu entfernen.
Es wurde nun gefunden, daß diese Schwierigkeiten bei der Metallbearbeitung durch ein Schmiermittel
behoben werden können, welches aus einer Mischung von einem mineralischen Schmieröl und einem Erdölwachs
sowie einem untergeordneten Anteil einer polymerisierten Linolsäure besteht. Die polymerisierte Linolsäure wird
vorzugsweise in Mengen von 2 bis 25 Gewichtsprozent und insbesondere von 5 bis 15 Gewichtsprozent, berechnet auf
das Gemisch aus mineralischem Schmieröl und Erdölwachs, angewendet, während das Schmieröl selbst und
das Erdölwachs in den neuen Schmiermitteln vorteilhaft in einem Gewichtsverhältnis zwischen 1 : 3 bis 3: 1 und
insbesondere von etwa 2: 3 vorliegen.
Schmiermittel zur Metallbearbeitung
Anmelder:
N. V. De Bataafsche Petroleum
Maatschappij, DenHaag
N. V. De Bataafsche Petroleum
Maatschappij, DenHaag
Vertreter: Dr. K. Schwarzhans, Patentanwalt,
München 19, Romanplatz 9
München 19, Romanplatz 9
Beanspruclxte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 13. August 1956
V. St. v. Amerika vom 13. August 1956
Robert William Lewis, Alton, III. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
Unter der Bezeichnung »Erdölwachs« werden im Rahmen der Erfindung nicht nur die kristallinen Paraffinwachse,
sondern auch mikrokristalline isoparaffinische und naphthenische wachsartige Kohlenwasserstoffe verstanden,
welche beispielsweise als Rückstandswachse aus naphthenparaffinbasischen Rohölen erhalten werden
können.
Es wurde schon empfohlen, als Schmiermittel für die Metallbearbeitung wäßrige Emulsionen einzusetzen, welche
als wirksamen Bestandteil ein aus einem Mineralrückstand gewonnenes Paraffin mit einem Schmelzpunkt
von mindestens 71° C sowie einem durchschnittlichen Molekulargewicht über 475 enthalten, welches überwiegend
aus geradkettigen Kohlenwasserstoffen besteht und gegebenenfalls auch halogeniert sein kann. Diese bekannten
Emulsionen sind aber ölfrei, und sie enthalten insbesondere keine polymerisierte Linolsäure, welche
die Druckeigenschaften der erfindungsgemäßen Schmiermittel so überaus günstig beeinflußt, wie die späteren
Vergleichsversuche noch zeigen werden.
Es ist weiterhin bekannt, leichteren Kohlenwasserstoffölen, wie Naphthas, Benzinen und Leuchtölen, die keine
schmierenden Eigenschaften aufweisen, dimerisierte Säuren, unter anderem auch dimerisierte Linolsäure, als
Rostschutzmittel zuzusetzen. Aus dieser Wirkungsweise konnte jedoch nicht gefolgert werden, daß sich polymerisierte
Linolsäuren auch als Komponente in Schmiermitteln für die Metallbearbeitung eignen würden und
insbesondere einen günstigen Effekt bezüglich der Hochdruckbelastbarkeit ausüben.
Das Mineralschmieröl
Das mineralische Schmieröl kann aus paraffinischen, naphthenischen, asphaltischen oder gemischtbasischen
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Rohölen und/oder Gemischen solcher stammen. Die Viskosität dieser öle kann in einem weiten Bereich
schwanken, z.B. von IOOSUS bei 37,8°C bis IOOSUS bei 98,9° C MineraUsche Schmieröle A und B, welche in
Schmiermitteln gemäß der Erfindung besonders geeignet sind, leiten sich von Ost-Texas-Rohölen ab und haben
die folgenden Eigenschaften:
A B
Spezifisches Gewicht, °API 32 29,4
Stockpunkt (-15°C) (-15°C)
Flammpunkt 201° C 221° C
Brennpunkt 224° C 254° C
Viskosität (SUS bei 37,8° C) 103 266
Viskosität (SUS bei 98,9° C) 39,5 50,4
Viskositätsindex 94 97
Das Erdölwachs
Erdölwachse, insbesondere Rückstandserdölwachse, welche in den neuen Schmiermitteln verwendet werden,
bestehen überwiegend aus isoparaffinischen Kohlen-Wasserstoffen und/oder naphthenischen Kohlenwasserstoffen.
Weiche Rückstands-Erdölwachse sind besonders geeignet, z. B. Wachse mit einem Erstarrungspunkt von
rund 37,8° C oder darüber und einem Molgewicht zwischen 350 und 1100, vorzugsweise zwischen 400 und 600.
Ein ganz besonders bevorzugtes Wachs kann aus dem kurzen Rückstand eines naphthen-paraffin-basischen
Rohöls, wie eines Ost-Texas-Rohöls, erhalten werden. Ein solches Wachs enthält insgesamt etwa 75°/0 isoparaffmische
und napthenische Kohlenwasserstoffe, wobei die Isoparaffine überwiegen. Der Rest besteht aus
η-Paraffinen und Aromaten. Ein solches Wachs hat einen Erstarrungspunkt von etwa 37,8° C und ein durchschnittliches
Molgewicht von rund 420.
Derartige Erdölwachse können beispielsweise aus den kurzen Rückständen geeigneter gefoppter Rohöle durch
Entasphaltieren mit Propan und Extraktion mit geeigneten Lösungsmitteln, wie Phenol, erhalten werden.
Das anfallende wachshaltige Raffinat wird mit einem Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch entparaffiniert +0
und das sich ausscheidende Erdölwachs nach dem Abfiltrieren gewaschen. Ein typisches, so gewonnenes Rohwachs
oder Abfallwachs hatte die folgenden Eigenschaften :
Spezifisches Gewicht (20/4°) 0,8936
Brechungsindex (90° C, Natrium-D-Linie) 1,452
Farbe (100°C, ASTM D 155-45T) 4%
Tropfpunkt (ASTM D 566-42) 77° C
Trübungspunkt (in Methyläthylketon) 67,8° C
Durch anschließende Behandlung mit einem entölend wirkenden Lösungsmittel, z. B. Methylisobutylketon,
und fraktionierte Abscheidung können Erdölwachse mit einem hohen Schmelzpunkt isoliert werden, während
die zunächst in Lösung bleibenden weicheren Wachse mit einem Erstarrungspunkt zwischen etwa 47 und 64° C
erst beim weiteren Abkühlen ausfallen. Ein typisches, auf .diese Weise hergestelltes weiches Wachs (Wachs X)
hatte die folgenden Eigenschaften:
Spezifisches Gewicht bei 210° C (98,9°), 0API 30,2
Flammpunkt 176° C
Viskosität bei 98,9° C, SUS 100
Erstarrungspunkt 38,9° C
Ölgehalt in Gewichtsprozent 8,8
Die in den Schmiermitteln gemäß der Erfindung verwendeten Erdölwachse brauchen aber nicht unbedingt
entölt zu werden. Es können beispielsweise auch Wachse aus kurzen Rückständen oder aus schweren Destillaten
verwendet werden, die einen ölgehalt von 20 bis 30% aufweisen.
Die polymerisierte Linolsäure
60 Eine polymerisierte Linolsäure, wie dimerisierte Linolsäure, wird hergestellt, indem man Linolsäure in Anwesenheit
einer geringen Menge Wasser oder in einer Wasserdampfatmosphäre unter Druck auf höhere Temperatur
erhitzt. Verfahren zur Durchführung dieser Arbeitsweise sind beschrieben in einem Aufsatz von Goebel
in »Journal of the American Oil Chemists' Society.., Bd. 24, S. 65 bis 68 (1947). Bei dieser Hitzpolymerisation
wird ein gewisser Anteil von trimeren Säuren und höherpolymeren Säuren gebildet, die aber nicht entfernt zu
werden brauchen; man kann in den erfindungsgemäßen Schmiermitteln vielmehr das Reaktionsprodukt als
solches verwenden. Die Linolsäure ist leicht zugänglich aus fetten Ölen, wie Sojabohnen-, Baumwollsaat-, Mais-,
Lein-, Perilla-, Sonnenblumen-, Mohn-, Sesam- und Walnußöl. Charakteristische Eigenschaften dimerer Säuren
sind folgende:
Gehalt an Dimerem (bestimmt durch
Molekulardestillation) etwa 85%
Gehalt an Trimerem (bestimmt durch
Molekulardestillation) etwa 12%
Gehalt an Monomerem (Destillat unter
270° C bei 5 mm) etwa 3 %
Brechungsindex bei 15° C 1,4919
Spezifisches Gewicht bei 15,5° C/15,5° C 0,95
Flammpunkt 276° C
Brennpunkt 315° C
Viskosität bei 25° C (Gardner-Holdt) Z 4
Viskosität bei 25° C 10 000 cSt
Viskosität bei 100° C 100 cSt
Eine dimerisierte Linolsäure, die besonders brauchbar ist, stellt hauptsächlich eine C36-Zweibasische Säure dar
und hat folgende Eigenschaften:
Säurewert 180 (min.)
Verseifungszahl 185 (min.)
Unverseifbares 2,0% (max.)
FarbenachGardner 10 (max.)
Neutralisationsäquivalent 290 bis 310
Gewünschtenfalls können in den neuen Schmiermitteln auch Sulfurierungs- oder Phosphorsulfurierungsprodukte
der polymerisierten Linolsäure verwendet werden. Als Sulfurierungsmittel eignen sich Schwefel, Schwefelchlorid
oder Natriumpolysulfid, und als phosphorierend-sulfurierende Mittel können Phosphorsulfide, wie P4S3, P2S5
oder P2S7, oder Gemische aus Schwefel und P2S5 verwendet
werden. Eine sulfurierte dimere Säure läßt sich z. B. durch etwa 3stündiges Erhitzen von dimerer Säure
mit 25 Gewichtsprozent Schwefel auf 160° C in Anwesenheit von 0,1% Jod herstellen. Das Produkt wird dann
mit Ton behandelt und filtriert.
Beispiele von Schmiermitteln für Beizanlagen:
Gemisch A
Wachs X 57 Gewichtsprozent
Öl B 38 Gewichtsprozent
Dilinolsäure (dimere Säure).. 5 Gewichtsprozent
Gemisch B
Wachs X 57 Gewichtsprozent
Öl B 38 Gewichtsprozent
Sulfurierte Dilinolsäure
(dimer) 5 Gewichtsprozent
Gemisch C
Wachs X 57 Gewichtsprozent
Öl B 39,5 Gewichtsprozent
Dilinolsäure (dimer) 3,5 Gewichtsprozent
Claims (7)
1. Schmiermittel zur MetaUbearbeitung, bestehend aus einer Mischung von einem mineraUschen Schmieröl
und einem Erdölwachs sowie einem untergeordneten Anteü einer als Schmiermittelbestandteil an sich bekannten
polymerisierten Linolsäure bzw. deren Sulfurierungs- oder Phosphorsulfurierungsprodukt oder
aus einer wäßrigen Emulsion dieser Mischung.
2. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erdölwachs ein Rückstands-Erdölwachs
ist, insbesondere ein weiches Wachs dieser Art.
3. Schmiermittel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es das mineralische Schmieröl
und das Erdölwachs in einem Gewichtsverhältnis zwischen 1 : 3 und 3:1, insbesondere von etwa 2 : 3,
enthält.
4. Schmiermittel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es die polymerisierte Linolsäure
in einer Menge von 2 bis 25 Gewichtsprozent, insbesondere von 5 bis 15 Gewichtsprozent, berechnet
auf das Gemisch aus mineraUschem Schmieröl und Erdölwachs, enthält.
5. Schmiermittel nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es eine dimerisierte Linolsäure
enthält.
6. Schmiermittelemulsion nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie das Gemisch aus
Mineralöl, Erdölwachs und polymerisierter Linolsäure und das Emulsionswasser in einem Gewichtsverhältnis
zwischen 1:1 und 1: 20 enthält.
7. Schmiermittelemulsion nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie in bekannter Weise
einen nichtionischen Emulgator, vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 5 Gewichtsprozent, berechnet
auf das Schmiermittel, enthält.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 929 208;
USA.-Patentschrift Nr. 2 632 695.
Deutsche Patentschrift Nr. 929 208;
USA.-Patentschrift Nr. 2 632 695.
© 909 580/385 7.59
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