DE112008002082T5 - Compositions for metalworking fluids with an isomerized base oil which has better anti-fogging properties and their preparation - Google Patents
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Abstract
Metallbearbeitungsfluid, umfassend:
ein Schmiermittelbasisöl mit fortlaufender Zahl von Kohlenstoffatomen und weniger als 10 Gewichtsprozent naphthenischem Kohlenstoff gemäß n-d-M; und 0,10 bis 10 Gewichtsprozent von mindestens einem Additiv, ausgewählt aus der Gruppe Metallbearbeitungsfluid-Additivpackung; Metalldesaktivatoren; Korrosionsschuizmittel; Mikrobizide; Antikorrosionsmittel; Extremdruckmittel; Reibungshemmer; Rostschutzmittel; polymere Substanzen; Brandschutzmittel; Bakterizide; Antiseptika; Antioxidantien; Chelatbildner, wie Edetinsäuresalze; und dergleichen; pH-Wert-Regulatoren; Verschleißhemmer; und Gemische davon,
wobei das Metallbearbeitungsfluid eine mittlere Nebelbildungsrate von weniger als 300 mg/mm3 innerhalb 30 Sekunden nach Beginn in einem Aerosol-Nebelbildungstest besitzt.Metalworking fluid comprising:
a lubricant base oil having a sequential number of carbon atoms and less than 10 weight percent naphthenic carbon according to ndM; and 0.10 to 10 weight percent of at least one additive selected from the group of metalworking fluid additive package; metal deactivators; Korrosionsschuizmittel; microbicides; Anti-corrosion agents; Extreme pressure agents; Friction inhibitor; Rust inhibitors; polymeric substances; Fire retardants; bactericides; antiseptics; antioxidants; Chelating agents, such as edetic acid salts; and the same; pH regulators; Wear inhibitors; and mixtures thereof,
wherein the metalworking fluid has a mean mist formation rate of less than 300 mg / mm 3 within 30 seconds of onset in an aerosol misting test.
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die Erfindung betrifft allgemein Zusammensetzungen für die Metallbearbeitung, die ein geringeres Nebelverhalten, eine niedrige Schaumbildungsneigung und ein hervorragendes Luftabscheideverhalten besitzen.The This invention relates generally to compositions for the Metalworking, which has a lower mist behavior, a lower Foaming tendency and excellent air separation behavior have.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Beim gewerblichen Schneiden von Metall und beim Schneiden von Siliciumwafern in der Halbleiterindustrie werden Arbeits- oder Metallbearbeitungsfluide eingesetzt. Metallbearbeitungsfluide werden eingesetzt als Schneidöle, Walzöle, Ziehöle, Pressöle, Schmiedeöle, als abrasive Arbeitsöle für Aluminiumscheiben, abrasive Arbeitsöle für Siliciumwafer und als Kühlmittel. Bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung, die ein rasches Fluidaufbringen und eine Rezirkulation erfordern, wird gelegentlich Schaum und Luft mitgerissen, was zu unerwünschten Ergebnissen führt. Die Schaumbildung ist ungewünscht, als sie die Kühlung an der Kontaktzone zwischen Werkstück und Werkzeug mindert und Probleme bei Behältertransport und -Kontrolle aufwirft. Es wurden verschiedene Verfahren oder Strategien realisiert, mit denen die Schaumbildung eliminiert oder gemindert wird, wie unter Anderem die Zugabe von ein oder mehreren Schaumbekämpfungsmitteln bei der Herstellung des Produkts oder wenn das Fluid in Gebrauch ist. Der Einsatz von ein oder mehreren Schaumbekämpfungsmittel, wie zum Beispiel von Schauminhibitoren auf Siliciumbasis, hinterlässt aber Rückstände auf den bearbeiteten Teilen, was die nachfolgende Lackierung der Teile ziemlich erschwert. Der Einsatz von einigen Schaumbekämpfungsmittel(n) verschlechtert zudem das Luftabscheideverhalten des Metallbearbeitungsfluids. Schlechtes Luftabscheideverhalten führt zu Problemen mit eingeschlossener Luft und Bildung von Hohlräumen.At the commercial cutting of metal and cutting silicon wafers in the semiconductor industry are working or metalworking fluids used. Metalworking fluids are used as cutting oils, Rolling oils, drawing oils, press oils, forging oils, as abrasive working oils for aluminum discs, abrasive working oils for silicon wafers and as Coolant. In high-speed processing, the require rapid fluid application and recirculation occasionally foam and air entrained, causing undesirable Results. Foaming is undesirable as they cool at the contact zone between the workpiece and tool mitigates and problems with container transport and control. There have been different procedures or strategies realized, with which the foam formation eliminated or diminished such as the addition of one or more antifoaming agents in the manufacture of the product or when the fluid is in use is. The use of one or more foam control agents, such as, for example, silicon-based foam inhibitors but residues on the machined parts, what the subsequent painting of the parts rather difficult. The use of some foam control (s) also worsens the air separation behavior of the metalworking fluid. bad Air separation behavior leads to problems with trapped Air and formation of cavities.
Neben dem Schaumproblem gibt es noch ein anderes Problem, das beim Einsatz von Metallbearbeitungsfluiden oft auftritt, nämlich die Bildung von Nebel oder Dunst. Während des Schneidvorgangs wird eine geringe Menge Schneidöl als mikrogroße Tröpfchen in die umgebende Luft geschleudert, was man als Nebel bezeichnet. Arbeiter in der Nähe sind dem Nebel ausgesetzt und, sofern sie keine Atemschutzvorrichtung tragen, kann ein Teil des Nebels in die Lungen der Arbeiter gelangen. Im Stand der Technik sind Metallschneidefluide zwar unverzichtbar für die Metallformung und -bearbeitung, jedoch werden sie derzeit näher untersucht, da die Arbeiter dadurch möglichen Gefahrstoffen ausgesetzt sind.Next There is another problem with the foam problem when using it Of metalworking fluids often occurs, namely the Formation of mist or haze. During the cutting process is a small amount of cutting oil than micro-sized Droplets are thrown into the surrounding air, which is called Mist designates. Workers nearby are exposed to the fog and, unless they carry a respirator, may be a part of the mist into the lungs of the workers. In the prior art Although metal cutting fluids are indispensable for metal forming and processing, however, they are currently under closer scrutiny because exposing workers to potential hazardous substances are.
Im Stand der Technik wurde mit verschiedenen Additiven versucht, die Vernebelneigung herabzusetzen, wobei unter Anderem geringe Mengen mindestens eines der nachgenannten Stoffe eingesetzt wurde: Polyisobuten, Poly-n-buten und deren Gemische, mit einem viskositätsgemittelten Molekulargewicht von 0,3 bis 10 Millionen. Ramsan-Gummi, hydrophobe und hydrophile Monomere, Styrol oder hydrophobe Kohlenwasserstoff-substituierte Styrolmonomere und hydrophile Monomere gehören unter Anderem zu den Additiven, die zur Verminderung der Nebelbildung vorgeschlagen wurden. Einige der bisherigen Metallschneidefluide unter deren Additive führen bei ihrer Entsorgung auch zu Umweltproblemen. Es gibt eine allgemeine Übereinstimmung dahin, dass sicherere und umweltfreundlicherere Metallbearbeitungsfluide benötigt werden.in the The prior art has been tried with various additives which To reduce fogging tendency, with, inter alia, small amounts at least one of the following substances has been used: polyisobutene, Poly-n-butene and mixtures thereof, having a viscosity-averaged Molecular weight of 0.3 to 10 million. Ramzan gum, hydrophobic and hydrophilic monomers, styrene or hydrophobic hydrocarbon-substituted ones Styrenic monomers and hydrophilic monomers are among others to the additives proposed to reduce fogging were. Some of the previous metal cutting fluids among their additives lead to their disposal also to environmental problems. It gives a general consensus that safer and more environmentally friendly metalworking fluids needed become.
Die neuen Reformingverfahren haben eine neue Klasse von Ölen hervorgebracht, beispielsweise das Fischer-Tropsch-Basisöl (FTBO), wobei das Öl, die Fraktion oder die Beschickung aus einer Stufe des Fischer-Tropsch-Verfahrens stammt oder dort produziert wird. Die Beschickung für ein Fischer-Tropsch-Verfahren kann aus einer Vielzahl von Kohlenwasserstoff-Quellen stammen, einschließlich Biomasse, Erdgas, Kohle, Schieferöl, Rohöl, Gemeindeabfällen, Derivate von diesen und Gemische davon. Ein im Fischer-Tropsch-Verfahren hergestelltes Rohprodukt kann zu Produkten raffiniert werde, wie Dieselöl, Naphtha, Wachs und anderen Flüssigpetroleum- oder Spezialprodukten. Folgende Patente und Patentanmeldungen US2006/0289337, US2006/0201851, US2006/0016721, US2006/0016724, US2006/0076267, US2006/020185, US2006/013210, US2005/0241990, US2005/0077208, US2005/0139513, US2005/0139514, US2005/0133409, US2005/0133407, US2005/0261147, US2005/0261146, US2005/0261145, US2004/0159582, US7018525, US7083713, US SN 11/400570, USSN 11/535165 und USSSN 11/613936 werden hier durch Bezugnahme eingeführt. Sie beschreiben die Gewinnung eines isomerisierten Basisöl aus einem Verfahren, in dem die Beschickung die wachshaltige Beschickung ist, welche bei der Fischer-Tropsch-Synthese gewonnen wird. Das Verfahren umfasst eine vollständige oder partielle Entwachsung durch Hydroisomerisierung, wobei ein bifunktioneller Katalysator oder ein Katalysator verwendet wird, der Paraffine selektiv isomerisieren kann. Die Hydroisomerisations-Entwachsung erfolgt, indem man die wachshaltige Beschickung mit einem Hydroiso merisierungskatalysator in einer Isomerisierungszone unter Hydroisomerisierungsbedingungen zusammenbringt.The new reforming processes have a new class of oils such as the Fischer-Tropsch base oil (FTBO), where the oil, fraction or feed comes from one stage of the Fischer-Tropsch process or there is produced. The feed for a Fischer-Tropsch process can come from a variety of hydrocarbon sources, including Biomass, natural gas, coal, shale oil, crude oil, municipal waste, Derivatives of these and mixtures thereof. One in the Fischer-Tropsch process manufactured crude product can be refined to products, such as Diesel oil, naphtha, wax and other liquid petroleum or special products. The following patents and patent applications US2006 / 0289337, US2006 / 0201851, US2006 / 0016721, US2006 / 0016724, US2006 / 0076267, US2006 / 020185, US2006 / 013210, US2005 / 0241990, US2005 / 0077208, US2005 / 0139513, US2005 / 0139514, US2005 / 0133409, US2005 / 0133407, US2005 / 0261147, US2005 / 0261146, US2005 / 0261145, US2004 / 0159582, US7018525, US7083713, US SN 11/400570, USSN 11/535165 and USSSN 11/613936 are incorporated herein by reference. she describe the recovery of an isomerized base oil from a process in which the feed is the waxy feed which is obtained in the Fischer-Tropsch synthesis. The Method involves complete or partial dewaxing Hydroisomerization, wherein a bifunctional catalyst or a catalyst is used which selectively isomerizes paraffins can. The hydroisomerization dewaxing is done by passing the waxy feed with a hydroisomerization catalyst in an isomerization zone under hydroisomerization conditions brings together.
Es besteht Bedarf an einem besseren Metallbearbeitungsfluid mit geringerer Nebel- und Schaumbildungsneigung sowie besseres Luftabscheideverhalten als bei den herkömmlichen Zusammensetzungen. Es besteht zudem Bedarf an einem umweltfreundlichen Metallbearbeitungsfluid.It There is a need for a better metalworking fluid with less Mist and foaming tendency as well as better air separation behavior than in the conventional compositions. It exists also a need for an environmentally friendly metalworking fluid.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
In einer Ausführungsform wird ein Metallbearbeitungsfluid bereitgestellt, umfassend ein Schmiermittelbasisöl mit einer fortlaufenden Zahl von Kohlenstoffatomen und weniger als 10 Gewichtsprozent naphthenischem Kohlenstoff gemäß n-d-M; und 0,10 bis 10 Gewichtsprozent von mindestens einem Additiv, ausgewählt aus der Gruppe Metallbearbeitungsfluid-Additivpackung; Metalldesaktivatoren; Korrosionsschutzmittel; Mikrobizide; Antikorrosionsmittel; Extremdruckmittel; Reibungsverbesserer; Rostschutzmittel; Polymersubstanzen; Brandschutzmittel; Bakterizide; Antiseptika; Antioxidantien; Chelatbildner wie Edetinsäuresalze, und dergleichen; pH-Wert-Regulatoren; Verschleißhemmer; und Gemische davon; und wobei das Metallbearbeitungsfluid eine mittlere Nebelbildungsrate kleiner 300 mg/mm3 innerhalb von 30 Sekunden nach Beginn in einem Aerosol-Nebelbildungstest aufweist. In einer weiteren Ausführungsform hat das Metallbearbeitungsfluid eine mittlere Nebelbildungsrate kleiner 150 mg/mm3 in den ersten 60 Sekunden des Tests.In one embodiment, a metalworking fluid is provided comprising a lubricant base oil having a contiguous number of carbon atoms and less than 10 weight percent naphthenic carbon according to ndM; and 0.10 to 10 weight percent of at least one additive selected from the group of metalworking fluid additive package; metal deactivators; Corrosion inhibitors; microbicides; Anti-corrosion agents; Extreme pressure agents; friction-; Rust inhibitors; Polymer substances; Fire retardants; bactericides; antiseptics; antioxidants; Chelating agents such as edetic acid salts, and the like; pH regulators; Wear inhibitors; and mixtures thereof; and wherein the metalworking fluid has a mean mist formation rate of less than 300 mg / mm 3 within 30 seconds of starting in an aerosol mist formation test. In another embodiment, the metalworking fluid has a mean mist formation rate of less than 150 mg / mm 3 in the first 60 seconds of the test.
Ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zur Minderung der Nebelbildung von einem Metallbearbeitungsfluid, wobei das Verfahren umfasst: Mischen einer Zusammensetzung, die ein Schmiermittelbasisöl mit einer fortlaufenden Zahl von Kohlenstoffatomen und weniger als 10 Gewichtsprozent naphthenischem Kohlenstoff gemäß n-d-M umfasst; und 0,10 bis 10 Gewichtsprozent von mindestens einem Additiv, ausgewählt aus der Gruppe Metallbearbeitungsfluid-Additivpackung; Metalldesaktivatoren; Korrosionsschutzmittel; Mikrobizide; Antikorrosionsmittel; Extremdruckmittel; Reibungshemmer; Rostschutzmittel; polymere Substanzen; Brandschutzmittel: Bakterizide; Antiseptika; Antioxidantien; Chelatbildner, wie Edetinsäuresalze; und dergleichen; pH-Wert-Regulatoren; Verschleißhemmer; und Gemische davon; und wobei das Metallbearbeitungsfluid eine mittlere Nebelbildungsrate kleiner 300 mg/mm3 innerhalb von 30 Sekunden nach dem Beginn des Aerosol-Nebelbildungstests aufweist.Another aspect relates to a method of reducing mist formation from a metalworking fluid, the method comprising: mixing a composition comprising a lubricant base oil having a contiguous number of carbon atoms and less than 10 weight percent naphthenic carbon according to ndM; and 0.10 to 10 weight percent of at least one additive selected from the group of metalworking fluid additive package; metal deactivators; Corrosion inhibitors; microbicides; Anti-corrosion agents; Extreme pressure agents; Friction inhibitor; Rust inhibitors; polymeric substances; Fire retardants: bactericides; antiseptics; antioxidants; Chelating agents, such as edetic acid salts; and the same; pH regulators; Wear inhibitors; and mixtures thereof; and wherein the metalworking fluid has a mean mist formation rate of less than 300 mg / mm 3 within 30 seconds after the start of the aerosol misting test.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Es zeigt:It shows:
EINGEHENDE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Folgende Begriffe werden in der Beschreibung verwendet und haben, wenn nicht anders angegeben, dann die folgenden Bedeutungen.The following Terms are used in the description and have, if not otherwise stated, then the following meanings.
Der Begriff ”Metallbearbeitungsfluid”, wie er hier verwendet wird, kann austauschbar verwendet werden mit den Begriffen ”Metallbearbeitungs-Zusammensetzung”, ”Metallentfernungsfluid”, ”Schneidefluid”, Verarbeitungsfluid”, und steht für eine Zusammensetzung, die bei industriellen Metallschneide-, Metallformungs-, Metallschutz-, Metallbehandlungs-, Metallschleifvorgängen oder in der Halbleiterindustrie verwendet werden kann, wobei die Form des fertigen Gegenstandes, beispielsweise Silicium-Wafer oder Maschinenteil, mit oder ohne allmähliche Entfernung von Metall oder Silicium erhalten werden kann. Metallbearbeitungsfluide werden neben anderen Funktionen zum Kühlen und Schmieren verwendet.Of the Term "metalworking fluid" as used here can be used interchangeably with the terms "metalworking composition", "metal removal fluid", "cutting fluid", Processing fluid ", and stands for a composition industrial metal cutting, metal forming, metal protection, Metal treatment, metal grinding or in the Semiconductor industry can be used, the shape of the finished Article, for example silicon wafer or machine part, with or without gradual removal of metal or silicon can be obtained. Metalworking fluids are among others Functions used for cooling and lubricating.
”Aus dem Fischer-Tropsch-Verfahren stammend” bedeutet, dass das Produkt, die Fraktion oder die Beschickung aus einer Stufe des Fischer-Tropsch-Verfahrens stammt oder dort hergestellt wird. Wie hier verwendet, kann ”Fischer-Tropsch-Basisöl” austauschbar verwendet werden mit ”FT Basisöl”, ”FTBO”, ”GTL Basisöl” (GTL: gas-to-liquid), oder ”aus dem Fischer-Tropsch-Verfahren stammendes Basisöl”."Out originating from the Fischer-Tropsch process "means that the product, the fraction or the charge from a stage of the Fischer-Tropsch process originates or is produced there. As Used here, "Fischer Tropsch Base Oil" can be interchangeable can be used with "FT base oil", "FTBO", "GTL Base oil "(GTL: gas-to-liquid), or" off the Fischer-Tropsch process derived base oil ".
Wie hier verwendet steht ”isomerisiertes Basisöl für ein Basisöl, das durch Isomerisation einer wachsartigen Beschickung erhalten wird.As used herein is "isomerized base oil for a base oil obtained by isomerization of a waxy Charge is received.
Wie hier verwendet umfasst eine ”wachshaltige Beschickung” mindestens 40 Gewichtsprozent n-Paraffine. Bei einer Ausführungsform umfasst die wachsartige Beschickung mehr als 50 Gewichtsprozent n-Paraffine. Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die wachsartige Beschickung mehr als 75 Gewichtsprozent n-Paraffine. Bei einer Ausführungsform enthält die wachsartige Beschickung auch sehr niedrige Mengen Stickstoff und Schwefel, beispielsweise weniger als insgesamt 25 ppm Stickstoff und Schwefel zusammen, oder in anderen Ausführungsformen weniger als 20 ppm. Beispiele für wachsartige Beschickungen umfassen Paraffingatsche, entölte Paraffingatsche, raffinierte Nachlauföle, Wachs-Schmiermittelraffinate, n-Paraffin-Wachse, NAO-Wachse, Wachse, hergestellt in Chemiefabrikverfahren, Wachse, die von entöltem Petroleum hergeleitet sind, mikrokristalline Wachse, Fischer-Tropsch-Wachse, und Gemische davon. In einer Ausführungsform haben die wachsartigen Beschickungen einen Gießpunkt größer 50°C. In einer anderen Ausführungsform ist er größer 60°C.As used herein, a "waxy feed" comprises at least 40 weight percent n-paraffins. In one embodiment, the waxy feed comprises more than 50% by weight of n-paraffins. In another embodiment, the waxy feed comprises more than 75% by weight of n-paraffins. In one embodiment, the waxy feed also contains very low levels Nitrogen and sulfur, for example, less than a total of 25 ppm of nitrogen and sulfur together, or less than 20 ppm in other embodiments. Examples of waxy feeds include slack wax, deoiled slack wax, refined lag oils, wax lubricant raffinates, n-paraffin waxes, NAO waxes, waxes made in chemical plant processes, waxes derived from deoiled petroleum, microcrystalline waxes, Fischer-Tropsch waxes , and mixtures thereof. In one embodiment, the waxy feeds have a pour point greater than 50 ° C. In another embodiment it is greater than 60 ° C.
”Kinematische
Viskosität” ist eine Messung des Strömungswiderstandes
eines Fluids unter Schwerkraft in mm2/s,
bestimmt durch
”Viskositätsindex” (VI)
ist eine empirische, einheitslose Zahl, die die Auswirkung der Temperaturänderung
auf die kinematische Viskosität des Öls angibt.
Je höher der VI eines Öls ist, desto niedriger
ist sein Bestreben, die Viskosität mit der Temperatur zu ändern.
Der Viskositätsindex wird gemäß
Der
Simulator für die apparente Kaltstartviskosität
(CCS VIS) ist eine Messung in Millipascalsekunden, mPa.s, womit
die viskosimetrischen Eigenschaften von Schmiermittelbasisölen
unter niedriger Temperatur und hoher Scherung gemessen werden. CCS
VIS wird mittels
Die
Siedebereichsverteilung von Basisöl in Gewichtsprozent
wird durch simulierte Destillation (SIMDIS) gemäß
”Noack-Flüchtigkeit” ist
definiert als diejenige Masse Öl, ausgedrückt
in Gewichtsprozent, die verloren geht, wenn das Öl bei
250°C mit einem dadurch strömenden konstanten
Luftstrom für 60 min erwärmt wird, was gemäß
Mit
der Brookfieldt-Viskosität wird die interne Fluid-Reibung
eines Schmiermittels bei Kaltstartbetrieb bestimmt, die mittels
”Gießpunkt” ist
eine Temperaturmessung, bei der eine Basisöl-Probe unter
bestimmten sorgfältig gesteuerten Bedingungen zu fließen
beginnt, was gemäß
”Selbstentzündungstemperatur” ist
diejenige Temperatur, bei der sich ein Fluid spontan bei Kontakt
mit Luft selbst entzündet, was gemäß
”Ln” steht für den natürlichen Logarithmus zur Basis ”e.”"Ln" stands for the natural logarithm base "e."
”Traktionskoeffizient” ist
ein Indikator für intrinsische Schmiermitteleigenschaften,
ausgedrückt als das dimensionslose Verhältnis
der Reibungskraft F und der Normalkraft N, wobei die Reibung die
mechanische Kraft ist, die sich einer Bewegung widersetzt, oder
eine Bewegung zwischen gleitenden oder rollenden Oberflächen
behindert. Der Traktionskoeffizient lässt sich mit einem
MTM Traktions-Messsystem von PCS Instruments, Ltd. messen, das mit
einer polierten Kugel mit 19 mm Durchmesser (
”Fortlaufende Anzahlen Kohlenstoffatome”, wie es hier verwendet wird, bedeutet, dass das Basisöl Kohlenwasserstoff-Moleküle enthält, deren Anzahl Kohlenstoffatome über einen Bereich verteilt ist, der auch jede Zahl von Kohlenstoffatom-Anzahlen zwischen den angegebenen Grenzen aufweist. Das Basisöl kann beispielsweise Kohlenwasserstoff-Moleküle im Bereich von C22 bis C36 oder C30 bis C60 mit jeder Anzahl Kohlenstoffatome dazwischen aufweisen. Die Kohlenwasserstoff-Moleküle des Basisöls unterscheiden sich voneinander durch die fortlaufenden Anzahlen Kohlenstoffatome, da die wachsartige Beschickung ebenfalls fortlaufende Anzahlen Kohlenstoffatome aufweist. In der Fischer-Tropsch-Kohlenwasserstoff-Synthesereaktion ist die Quelle für Kohlenstoffatome beispielsweise CO, und die Kohlenwasserstoff-Moleküle werden jeweils ein Kohlenstoffatom nach dem anderen aufgebaut. Von Rohöl hergeleitete wachsartige Beschickungen haben fortlaufende Anzahlen Kohlenstoffatome. Im Gegensatz zu einem Öl auf Polyalphaolefin(”PAO”)-Basis, haben die Moleküle eines isomerisierten Basisöls eine linearere Struktur und umfassen ein relativ langes Gerüst mit kurzen Verzweigungen. Die klassische Lehrbuchbeschreibung eines PAO ist ein sternenförmiges Molekül, und insbesondere Tridecan ist als drei Decanmoleküle dargestellt, die an einem Zentralpunkt miteinander verbunden sind. Ein sternenförmiges Molekül ist zwar theoretisch, aber trotzdem haben die PAO-Moleküle weniger und längere Verzweigungen als die Kohlenwasserstoff-Moleküle, die das hier offenbarte Basisöl ausmachen.As used herein, "continuous number of carbon atoms" means that the base oil contains hydrocarbon molecules whose number of carbon atoms is distributed over a range that also includes any number of carbon atom numbers between the specified limits. For example, the base oil may have hydrocarbon molecules in the range of C22 to C36 or C30 to C60 with any number of carbon atoms therebetween. The hydrocarbon molecules of the base oil differ from each other by the consecutive number of carbon atoms, since the waxy feed also has consecutive numbers of carbon atoms. For example, in the Fischer-Tropsch hydrocarbon synthesis reaction, the source of carbon atoms is CO and the hydrocarbon molecules are built one carbon atom after another. Crude wax derived feeds have consecutive numbers of carbon atoms. Unlike an oil based on polyalphaolefin ("PAO") the molecules of an isomerized base oil have a more linear structure and comprise a relatively long framework with short branches. The classical textbook description of a PAO is a star-shaped molecule, and in particular tridecane is represented as three decane molecules that are linked together at a central point. Although a star-shaped molecule is theoretical, the PAO molecules nevertheless have fewer and longer branches than the hydrocarbon molecules that make up the base oil disclosed herein.
”Moleküle mit Cycloparaffin-Funktionalität” steht für jedes Molekül, das eine monocyclische oder kondensierte multizyklische gesättigte Kohlenwasserstoff-Gruppe ist oder als einen oder mehrere Substituenten enthält."molecules with cycloparaffin functionality "stands for every molecule that is monocyclic or condensed is a multicyclic saturated hydrocarbon group or as one or more substituents.
”Moleküle mit Monocycloparaffin-Funktionalität” steht für jedes Molekül, das eine monocyclische gesättigte Kohlenwasserstoff-Gruppe mit 3 bis 7 Ring-Kohlenstoffatomen ist oder für ein Molekül, das mit einer einzelnen monocyclischen gesättigten Kohlenwasserstoff-Gruppe mit 3 bis 7 Ring-Kohlenstoffatomen substituiert ist."molecules with monocycloparaffin functionality "stands for every molecule that has a monocyclic saturated Hydrocarbon group having 3 to 7 ring carbon atoms or for a molecule that uses a single monocyclic saturated hydrocarbon group with 3 to 7 ring carbon atoms is substituted.
”Moleküle mit Multicycloparaffin-Funktionalität” steht für jedes Molekül, das eine kondensierte multicyclische gesättigte Kohlenwasserstoff-Ringgruppe mit zwei oder mehreren kondensierten Ringen ist, jedes Molekül, das mit einem oder mehreren kondensierten multicyclischen gesättigten Kohlenwasserstoff-Ringgruppen von zwei oder mehreren kondensierten Ringen kondensiert ist, oder jedes Molekül, das mit mehr als einer monocyklischen gesättigten Kohlenwasserstoff-Gruppe mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen substituiert ist."molecules with multicycloparaffin functionality "stands for every molecule that has a condensed multicyclic saturated Hydrocarbon ring group with two or more condensed Wrestling is every molecule that works with one or more condensed multicyclic saturated hydrocarbon ring groups is condensed by two or more condensed rings, or every molecule that is saturated with more than one monocyclic Hydrocarbon group substituted with 3 to 7 carbon atoms is.
Moleküle mit Cycloparaffin-Funktionalität, Moleküle mit Monocycloparaffin-Funktionalität und Moleküle mit Multicycloparaffin-Funktionalität sind beschrieben als Gewichtsprozent und werden bestimmt durch eine Kombination von Feld-Ionisations-Massenspektroskopie (FIMS), HPLC-UV für Aromaten, und Protonen-NMR für Olefine, was weiter vollständig hier beschrieben ist.molecules with cycloparaffin functionality, molecules with Monocycloparaffin functionality and molecules with Multicycloparaffin functionality is described as Percent by weight and are determined by a combination of field ionization mass spectroscopy (FIMS), HPLC-UV for aromatics, and proton NMR for Olefins, which is further fully described here.
Oxidator
BN misst die Reaktion eines Schmieröls in einer simulierten
Anwendung. Hohe Werte oder lange Zeiten zur Adsorption von einem
Liter Sauerstoff zeigen eine gute Stabilität. Oxidator
BN kann gemessen werden mit einer Sauerstoffabsorptionsvorrichtung
nach
Molekulare
Charakterisierungen lassen sich durchführen mit Verfahren
des Standes der Technik, einschließlich Feldionisations-Massen-Spektroskopie
(FIMS) und n-d-M Analyse (
Die
Molekulargewichte werden gemäß
Die
Dichte wird gemäß
Die
Gewichtsprozent Olefine können bestimmt werden durch Protonen-NMR
gemäß den hier angegebenen Schritten. In den meisten
Tests sind die Olefine herkömmliche Olefine, d. h. ein
verteiltes Gemisch aus solchen Olefin-Typen, bei denen Wasserstoffatome
an die Kohlenstoffatome der Doppelbindung gebunden sind, wie: alpha-Vinyliden,
cis, trans, und tri-substituiert, mit einem nachweisbaren Allyl-
zu Olefin-Integral-Verhältnis zwischen 1 und 2,5. Steigt
dieses Verhältnis über 3, zeigt es einen höheren
Prozentsatz an vorhandenen tri- oder tetra-substituierten Olefinen
an, so dass andere Annahmen auf dem Gebiet der Analyse vorgenommen
werden können, um die Anzahl der Doppelbindungen in der
Probe zu berechnen. Die Schritte sind wie folgt: A) Herstellen einer
Lösung von 5–10% Test-Kohlenwasserstoff in Deuterochloroform.
B) Aufnehmen eines normalen Protonenspektrums von mindestens 12
ppm Spektralbreite und genaues Verzeichnen der Achse der chemischen
Verschiebung (ppm), wobei das Gerät einen so großen
Signalumfang besitzt, dass ein Signal erhalten wird, ohne dass der
Empfänger/ADC überlastet wird, beispielsweise
wenn ein 30°-Impuls angelegt wird, hat das Gerät
einen dynamischen Mindest-Signaldigitalisierungsbereich von 65000.
In einer Ausführungsform hat das Gerät einen dynamischen
Bereich von mindestens 260000. C) Messen der Integralintensitäten
zwischen: 6,0–4,5 ppm (Olefin); 2,2–1,9 ppm (Allyl);
und 1,9–0,5 ppm (gesättigt). D) Verwenden des
Molekulargewichts der Testsubstanz, bestimmt gemäß
Die Gewichtsprozent Aromaten in einer Ausführungsform kann durch HPLC-UV gemessen werden. In einer Ausführungsform wird der Test durchgeführt mit einem Hewlett Packard 1050 Series Quaternary Gradient-Hochleistungsflüssigkeitschromatographie(HPLC)-System, gekoppelt mit einem HP 1050 Dioden-Array UV-Vis Detektor, der an eine HP Chem-Station angeschlossen ist. Die Identifikation der einzelnen Aromatenklassen in dem hochgesättigten Basisöl kann auf der Basis des UV-Spektralmusters und der Elutionszeit vorgenommen werden. Die Aminosäule, die für diese Analyse verwendet wird, unterscheidet aromatische Moleküle vorwiegend auf der Basis ihrer Ringzahl (oder Doppelbindungs-Zahl). Somit eluieren die Moleküle mit einem Einzelring-Aromaten zuerst, gefolgt von den polycyclischen Aromaten, und zwar in der Reihenfolge der steigenden Anzahl Doppelbindungen pro Molekül. Für Aromaten mit ähnlichem Doppelbindungs-Charakter eluieren solche, die nur eine Alkylsubstitution am Ring aufweisen, früher als solche mit einer naphthenischen Substitution. Eine eindeutige Identifikation der verschiedenen aromatischen Basisöl-Kohlenwasserstoffe aus ihren UV-Absorptionsspektren kann bewerkstelligt werden, wobei man erkennt, dass ihre maximalen Elektronenübergänge alle nach Rot verschoben sind, im Vergleich zu den reinen Modell-Verbindungs-Analoga, und zwar in einem Ausmaß, das von der Menge der Alkyl- oder Naphthen-Substitution am Ringsystem abhängt. Die Quantifizierung der eluierenden aromatischen Verbindungen kann durch Integrieren von Chromatogrammen vorgenommen werden, die aus Wellenlängen erstellt werden, die für jede generelle Klasse von Verbindungen über das geeignete Retentionszeitfenster für diesen Aromaten optimiert werden. Die Grenzen des Retentionszeitfenster für jede Aromatenklasse kann bestimmt werden, indem die einzelnen Absorptionsspektren der eluierenden Verbindungen zu verschiedenen Zeiten manuell bewertet werden und sie auf der Basis ihrer qualitativen Ähnlichkeit zu Modellverbindungs-Absorptionsspektren der geeigneten Aromatenklasse zugeordnet werden.The Weight percent aromatics in one embodiment may be measured by HPLC-UV. In one embodiment The test is performed on a Hewlett Packard 1050 Series Quaternary Gradient High Performance Liquid Chromatography (HPLC) System, coupled with an HP 1050 diode array UV-Vis detector attached to an HP Chem Station is connected. The identification of the individual Aromatic classes in the highly saturated base oil can be made on the basis of the UV spectral pattern and the elution time become. The amino acid used for this analysis is used, distinguishes aromatic molecules predominantly based on their ring number (or double bond number). Thus elute followed by the molecules with a single-ring aromatic first from the polycyclic aromatics, in order of increasing Number of double bonds per molecule. For aromatics with similar double-bond character elute those which have only one alkyl substitution on the ring, earlier as such with a naphthenic substitution. A unique one Identification of the various aromatic base oil hydrocarbons from their UV absorption spectra can be accomplished, wherein one recognizes that their maximum electron transitions all are shifted to red, compared to the pure model-compound analogues, to an extent that depends on the amount of alkyl or naphthenic substitution on the ring system. The quantification The eluting aromatic compounds can be incorporated by integration are made of chromatograms consisting of wavelengths created for each general class of connections the appropriate retention time window for this aromatic be optimized. The limits of the retention time window for each class of aromatics can be determined by taking the individual absorption spectra of the manually evaluated eluting compounds at different times and they are based on their qualitative similarity to model compound absorption spectra of the appropriate aromatic class be assigned.
HPLC-UV Kalibrierung. In einer Ausführungsform kann HPLC-UV zur Identifikation von Klassen von aromatischen Verbindungen sogar bei sehr niedrigen Mengen verwendet werden, beispielsweise absorbieren Multiring-Aromaten gewöhnlich 10 bis 200 mal stärker als Einzelring-Aromaten. Die Alkylsubstitution beeinträchtigt die Absorption um 20%. Die Integrationsgrenzen für die gemeinsam eluierenden 1-Ring und 2-Ring Aromaten bei 272 nm können durch das Perpendicular Drop-Verfahren erstellt werden. Wellenlängenabhängige Reaktionsfaktoren für jede allgemeine Aromatenklasse können zuerst bestimmt werden durch Erstellen von Plots nach dem Beer'schen Gesetz aus reinen Modell-Verbindungs-Gemischen, auf der Basis der nächsten Spektral-Peak-Absorptionen zu den substituierten Aromaten-Analoga. Gewichtsprozent-Konzentrationen von Aromaten können berechnet werden, indem man annimmt, dass das mittlere Molekulargewicht für jede Aromatenklasse ungefähr gleich dem mittleren Molekulargewicht für die ganze Ölprobe ist.HPLC-UV Calibration. In one embodiment, HPLC-UV can be used for Identification of classes of aromatic compounds even at very low levels are used, for example, multi-ring aromatics absorb usually 10 to 200 times stronger than single ring aromatics. The alkyl substitution affects the absorption 20%. The integration limits for the co-eluting 1-ring and 2-ring aromatics at 272 nm can be generated by the Perpendicular drop methods are created. Wavelength-dependent Reaction factors for each general aromatics class can first determined by creating plots after Beer's Law of pure model compound mixtures, based on the next spectral peak absorptions to the substituted ones Aromatics analogues. Weight percent concentrations of aromatics can calculated by assuming that the average molecular weight for each aromatic class approximately equal to the middle one Molecular weight for the whole oil sample is.
NMR-Analyse.
In einer Ausführungsform können die Gewichtsprozente
sämtlicher Moleküle mit mindestens einer aromatischen
Funktion in dem gereinigten monoaromatischen Standard durch Langzeit-Kohlenstoff-13NMR-Analyse
bestätigt werden. Die NMR-Ergebnisse können aus
den % aromatischem Kohlenstoff zu den % aromatischen Molekülen
(die mit HPLC-UV und D 2007 übereinstimmen müssen)
hergeleitet werden, und zwar vor dem Hintergrund, dass 95–99%
der Aromaten in hochgesättigten Basisölen Einzelringaromaten sind.
In einem weiteren Test zur genauen Messung niedriger Mengen sämtlicher
Moleküle mit mindestens einer Aromatenfunktion durch NMR
kann das
Das
Ausmaß der Verzweigung betrifft die Anzahl von Alkylverzweigungen
in Kohlenwasserstoffen. Die Verzweigung und die Verzweigungsposition
kann mittels Kohlenstoff-13 (13C) NMR gemäß dem
folgenden Neunstufenverfahren bestimmt werden: 1) Identifizieren
der CH-Verzweigungszentren und CH3 Verzweigungsterminationspunkte
mit der DEPT Impuls-Sequenz (
In einer Ausführungsform umfasst das Metallbearbeitungsfluid eine Anzahl an Komponenten, beispielsweise wahlfreie Komponenten in einer Basisöl-Matrix.In One embodiment includes the metalworking fluid a number of components, for example optional components in a base oil matrix.
Basisöl-Matrixkomponente: In einer Ausführungsform umfasst das Basisöl oder die Gemische davon, die die Matrix bilden, mindestes ein isomerisiertes Basisöl, wobei das Produkt selbst, seine Fraktion oder Beschickung aus einer Stufe durch Isomerisation einer wachsartigen Beschickung aus einem Fischer-Tropsch-Verfahren (”aus dem Fischer-Tropsch-Verfahren stammende Basisöle”) stammt oder in dieser produziert wird. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Basisöl mindestens ein isomerisiertes Basisöl, das aus einer im Wesentlichen paraffinischen Wachsbeschickung (”wachsartigen Beschickung”) hergestellt wird. In einer dritten Ausführungsform besteht das Basisöl im Wesentlichen aus mindestens einem isomerisierten Basisöl.Base oil matrix component: In one embodiment, the base oil or comprises the mixtures thereof, which form the matrix, at least one isomerized Base oil, the product itself, its fraction or Charge from one stage by isomerization of a waxy Feed from a Fischer-Tropsch process ("from the Fischer-Tropsch process derived base oils ") originates or is produced in this. In a further embodiment For example, the base oil comprises at least one isomerized base oil which from a substantially paraffinic wax feed ("waxy Feed ") is produced. In a third embodiment the base oil consists essentially of at least one isomerized base oil.
Aus
dem Fischer-Tropsch-Verfahren stammende Basisöle sind in
einer Reihe von Patentveröffentlichungen offenbart, wie
beispielsweise
In einer Ausführungsform hat das isomerisierte Basisöl aufeinanderfolgende Anzahlen von Kohlenstoffatomen und weniger als 10 Gewichtsprozent naphthenischen Kohlenstoff gemäß n-d-M. In einer weiteren Ausführungsform hat das aus einer wachsartigen Beschickung hergestellte isomerisierte Basisöl eine kinematische Viskosität bei 100°C zwischen 1,5 und 3,5 mm2/s.In one embodiment, the isomerized base oil has consecutive numbers of carbon atoms and less than 10 weight percent naphthenic carbon according to ndM. In another embodiment, the isomerized base oil prepared from a waxy feed has a kinematic viscosity at 100 ° C between 1.5 and 3.5 mm 2 / s.
In einer Ausführungsform wird das isomerisierte Basisöl durch ein Verfahren hergestellt, bei dem die Hydroisomerisations-Entwachsung bei solchen Bedingungen durchgeführt wird, dass ein Basisöl folgendes aufweist: a) Gewichtsprozent sämtlicher Moleküle mit mindestens einer aromatischen Funktionalität kleiner 0,30; b) Gewichtsprozent sämtlicher Moleküle mit mindestens einer Cycloparaffinfunktionalität größer 10; c) ein Verhältnis der Gewichtsprozent an Molekülen mit Monocycloparaffin-Funktionalität zu den Gewichtsprozent der Moleküle mit Multicycloparaffin-Funktionalität größer 20 und d) einen Viskositätsindex größer 28 × Ln (kinematische Viskosität bei 100°C.) + 80.In In one embodiment, the isomerized base oil is used produced by a process in which hydroisomerization dewaxing carried out under such conditions that a base oil comprising: a) percent by weight of all molecules having at least one aromatic functionality less than 0.30; b) percent by weight of all molecules with at least a cycloparaffin functionality greater 10; c) a ratio of the weight percent of molecules with monocycloparaffin functionality to the weight percent of molecules with multicycloparaffin functionality greater than 20 and d) a viscosity index greater than 28 × Ln (kinematic viscosity at 100 ° C.) + 80.
In einer weiteren Ausführungsform wird das isomerisierte Basisöl aus einem Verfahren hergestellt, in dem das stark paraffinische Wachs mit einem formselektiven Molekularsieb mit mittlerer Porengröße, der eine Edelmetallhydrierungskomponente aufweist, und unter Bedingungen von 600–750°F (315–399°C) hydroisomerisiert wird. In dem Verfahren werden die Hydroisomerisierungsbedingungen derart kontrolliert, dass in der Wachsbeschickung die Umwandlung der Verbindungen, die über 700°F (371°C) sieden, zu Verbindungen, die unter 700°F (371°C) sieden, zwischen 10 Gewichtsprozent und 50 Gewichtsprozent gehalten wird. Ein erhaltenes isomerisiertes Basisöl hat zwischen 1,0 und 3,5 mm2/s kinematische Viskosität bei 100°C und weniger als 50 Gewichtsprozent Noack-Flüchtigkeit. Das Basisöl umfasst mehr als 3 Gewichtsprozent Moleküle mit Cycloparaffinfunktionalität und weniger als 0,30 Gewichtsprozent Aromaten.In another embodiment, the isomerized base oil is prepared from a process in which the highly paraffinic wax is hydroisomerized with a medium pore size, shape selective molecular sieve having a noble metal hydrogenation component and under conditions of 600-750 ° F (315-399 ° C) , In the process, the hydroisomerization conditions are controlled such that in the wax feed the conversion of the compounds boiling above 700 ° F (371 ° C) to compounds boiling below 700 ° F (371 ° C) is between 10% and 50% Weight percent is maintained. A resulting isomerized base oil has between 1.0 and 3.5 mm 2 / s kinematic viscosity at 100 ° C and less than 50 weight percent Noack volatility. The base oil comprises more than 3 weight percent molecules with cycloparaffin functionality and less than 0.30 weight percent aromatics.
In einer Ausführungsform hat das isomerisierte Basisöl eine Noack-Flüchtigkeit, die niedriger ist als der Betrag, der sich aus folgender Gleichung ergibt: 1000 × (kinematische Viskosität bei 100°C)–2,7. In einer weiteren Ausführungsform hat das isomerisierte Basisöl eine Noack-Flüchtigkeit, die niedriger ist als der Betrag, der sich aus folgender Gleichung ergibt: 900 × (kinematische Viskosität bei 100°C)–2,8. In einer dritten Ausführungsform hat das isomerisierte Basisöl eine kinematische Viskosität bei 100°C von > 1,808 mm2/s und a Noack-Flüchtigkeit, die niedriger ist als der Betrag, der sich aus folgender Gleichung ergibt: 1,286 + 20 (kv100)–1,5 + 551,8 e–kv100 wobei kv100 die kinematische Viskosität bei 100°C ist. In einer vierten Ausführungsform hat das isomerisierte Basisöl weniger als 4,0 mm2/s kinematische Viskosität bei 100°C, und zwischen 0 und 100 Gewichts prozent Noack-Flüchtigkeit. In einer fünften Ausführungsform hat das isomerisierte Basisöl zwischen 1,5 und 4,0 mm2/s kinematische Viskosität und eine Noack-Flüchtigkeit, die kleiner ist als die Noack Flüchtigkeit, die durch die folgende Gleichung berechnet wird: 160 – 40 (kinematische Viskosität bei 100°C).In one embodiment, the isomerized base oil has a Noack volatility that is less than the amount that results from the equation: 1000 × (kinematic viscosity at 100 ° C.) -2.7 . In another embodiment, the isomerized base oil has a Noack volatility that is less than the amount that results from the equation: 900 × (kinematic viscosity at 100 ° C.) -2.8 . In a third embodiment, the isomerized base oil has a kinematic viscosity at 100 ° C of> 1.808 mm 2 / s and a Noack volatility lower than the amount resulting from the equation: 1.286 + 20 (kv100) -1 , 5 + 551.8 e -kv100 where kv100 is the kinematic viscosity at 100 ° C. In a fourth embodiment, the isomerized base oil has less than 4.0 mm 2 / s kinematic viscosity at 100 ° C, and between 0 and 100 weight percent Noack volatility. In a fifth embodiment, the isomerized base oil has a kinematic viscosity between 1.5 and 4.0 mm 2 / s and a Noack volatility that is less than the Noack volatility, which is calculated by the following equation: 160-40 (kinematic viscosity at 100 ° C).
In einer Ausführungsform hat das isomerisierte Basisöl eine kinematische Viskosität bei 100°C im Bereich von 2,4 und 3,8 mm2/s und eine Noack-Flüchtigkeit, die kleiner ist als der Betrag, der durch folgende Gleichung definiert wird: 900 × (kinematische Viskosität bei 100°C.)–2,8 – 15). Für kinematische Viskositäten im Bereich von 2,4 und 3,8 mm2/s liefert die Gleichung: 900 × (Kinematische Viskosität bei 100°0)–2,8 – 15) eine niedrigere Noack-Flüchtigkeit als die Gleichung: 160 – 40 (kinematische Viskosität bei 100°C.)In one embodiment, the isomerized base oil has a kinematic viscosity at 100 ° C in the range of 2.4 and 3.8 mm 2 / s and a Noack volatility that is less than the amount defined by the following equation: 900 × (kinematic viscosity at 100 ° C.) -2.8-15 ). For kinematic viscosities in the range of 2.4 and 3.8 mm 2 / s, the equation: 900 × (kinematic viscosity at 100 ° C. ) -2.8-15 ) gives a lower Noack volatility than the equation: 160-40 (kinematic viscosity at 100 ° C.)
In einer Ausführungsform wird das isomerisierte Basisöl aus einem Verfahren hergestellt, in dem das hochparaffine Wachs unter solchen Bedingungen hydroisomerisiert wird, dass das Basisöl eine kinematische Viskosität bei 100°C von 3,6 bis 4,2 mm2/s, einen Viskositätsindex größer 130, weniger als 12 Gewichtsprozent Noack-Flüchtigkeit, und einen Gießpunkt kleiner –9°C hat.In one embodiment, the isomerized base oil is prepared from a process in which the high-wax wax is hydroisomerized under conditions such that the base oil has a kinematic viscosity at 100 ° C of 3.6 to 4.2 mm 2 / s, a viscosity index greater than 130 , less than 12 weight percent Noack volatility, and has a pour point of less -9 ° C.
In einer Ausführungsform hat das isomerisierte Basisöl eine Selbstentzündungstemperatur (AIT), die größer ist als die AIT, die durch die folgende Gleichung definiert ist: AIT in °C = 1,6 × (kinematische Viskosität bei 40°C, in mm2/s) + 300. In einer zweiten Ausführungsform hat das Basisöl eine AIT größer 329°C und einen Viskositätsindex größer 28 × Ln (kinematische Viskosität bei 100°C, in mm2/s) + 100.In one embodiment, the isomerized base oil has an autoignition temperature (AIT) that is greater than the AIT defined by the following equation: AIT in ° C = 1.6 × (kinematic viscosity at 40 ° C, in mm 2 / s In a second embodiment, the base oil has an AIT greater than 329 ° C and a viscosity index greater than 28 x Ln (kinematic viscosity at 100 ° C, in mm 2 / s) + 100.
In einer Ausführungsform hat das isomerisierte Basisöl einen relativ niedrigen Traktionskoeffizient, sein Traktionskoeffizient ist spezifisch kleiner als diejenige Menge, die durch die folgende Gleichung berechnet wird: Traktionskoeffizient = 0,009 × Ln (kinematische Viskosität in mm2/s) – 0,001, wobei die kinematische Viskosität in der Gleichung die kinematische Viskosität während der Traktionskoeffizient-Messung ist und die zwischen 2 und 50 mm2/s liegt. In einer Ausführungsform hat das isomerisierte Basisöl einen Traktionskoeffizient kleiner 0,023 (oder kleiner 0,021) wenn er bei einer kinematischen Viskosität von 15 mm2/s und einem Gleit-Roll-Verhältnis von 40% gemessen wird. In einer weiteren Ausführungsform hat das isomerisierte Basisöl einen Traktionskoeffizient kleiner 0,017, wenn es bei einer kinematischen Viskosität von 15 mm2/s und einem Gleit-Roll-Verhältnis von 40% gemessen wird. In einer weiteren Ausführungsform hat das isomerisierte Basisöl einen Viskositätsindex größer 150 und einen Traktionskoeffizient kleiner 0,015, wenn es bei einer kinematischen Viskosität von 15 mm2/s und einem Gleit-Roll-Verhältnis von 40% gemessen wird.In one embodiment, the isomerized base oil has a relatively low traction coefficient, its traction coefficient is specifically smaller than that calculated by the following equation: traction coefficient = 0.009 × Ln (kinematic viscosity in mm 2 / s) - 0.001, the kinematic viscosity in the equation is the kinematic viscosity during the traction coefficient measurement and is between 2 and 50 mm 2 / s. In one embodiment, the isomerized base oil has a traction coefficient of less than 0.023 (or less than 0.021) when measured at a kinematic viscosity of 15 mm 2 / s and a slip-roll ratio of 40%. In another embodiment, the isomerized base oil has a traction coefficient of less than 0.017 when measured at a kinematic viscosity of 15 mm 2 / s and a slip-roll ratio of 40%. In another embodiment, the isomerized base oil has a viscosity index greater than 150 and a traction coefficient less than 0.015, when measured at a kinematic viscosity of 15 mm 2 / s and at a slide to roll ratio of 40%.
In
einigen Ausführungsformen zeigt das isomerisierte Basisöl
mit niedrigen Traktionskoeffizienten auch eine höhere kinematische
Viskosität und höhere Siedepunkte. In einer Ausführungsform
hat das Basisöl einen Traktionskoeffizient kleiner 0,015,
und einen 50 Gewichtsprozent-Siedepunkt größer
565°C (1050°F). In einer weiteren Ausführungsform
hat das Basisöl einen Traktionskoeffizient kleiner 0,011
und einen 50 Gewichtsprozent-Siedepunkt gemäß
In
einigen Ausführungsformen zeigt das isomerisierte Basisöl
mit niedrigen Traktionskoeffizienten auch einzigartige Verzweigungseigenschaften
gemäß NMR, wie einen Verzweigungsindex kleiner
gleich 23,4, eine Verzweigungsnachbarschaft größer
gleich 22,0, und einen Freier-Kohlenstoffindex zwischen 9 und 30.
In einer Ausführungsform hat das Basisöl mindestens
4 Gewichtsprozent naphthenischen Kohlenstoff, in einer weiteren
Ausführungsform mindestens 5 Gewichtsprozent naphthenischen
Kohlenstoff gemäß n-d-M Analyse nach
In einer Ausführungsform wird das isomerisierte Basisöl in einem Verfahren hergestellt, wobei das Zwischenölisomerat paraffinische Kohlenwasserstoff-Komponenten umfasst, und wobei das Ausmaß der Verzweigung kleiner als 7 Alkyl-Verzweigungen pro 100 Kohlenstoffatome ist und wobei das Basisöl paraffinische Kohlenwasserstoff-Komponenten umfasst, bei denen das Ausmaß der Verzweigung kleiner als 8 Alkyl-Verzweigungen pro 100 Kohlenstoffatome ist und weniger als 20 Gewichtsprozent an der 2-Position vorliegen. In einer Ausführungsform hat das FT Basisöl einen Gießpunkt kleiner –8°C; mindestens 3,2 mm2/s kinematische Viskosität bei 100°C; und einen Viskositätsindex, der größer ist als der Viskositätsindex, der durch die folgende Gleichung berechnet wird: = 22 × Ln (kinematische Viskosität bei 100°C.) + 132.In one embodiment, the isomerized base oil is prepared in a process wherein the intermediate oil isomerate comprises paraffinic hydrocarbon components, and wherein the extent of branching is less than 7 alkyl branches per 100 carbon atoms, and wherein the base oil comprises paraffinic hydrocarbon components wherein the Extent of branching is less than 8 alkyl branches per 100 carbon atoms and less than 20 weight percent is at the 2-position. In one embodiment, the FT base oil has a pour point of less than -8 ° C; at least 3.2 mm 2 / s kinematic viscosity at 100 ° C; and a viscosity index greater than the viscosity index calculated by the following equation: = 22 × Ln (kinematic viscosity at 100 ° C.) + 132.
In einer Ausführungsform umfasst das Basisöl mehr als 10 Gewichtsprozent und weniger als 70 Gewichtsprozent Gesamtmoleküle mit Cycloparaffin-Funktionalität und ein Verhältnis der Gewichtsprozent Moleküle mit Monocycloparaffin-Funktionalität zu den Gewichtsprozent der Moleküle mit Multicycloparaffin-Funktionalität größer 15.In In one embodiment, the base oil comprises more as 10 weight percent and less than 70 weight percent total molecules with cycloparaffin functionality and a ratio the weight percent molecules with monocycloparaffin functionality to the weight percent of molecules with multicycloparaffin functionality greater than 15.
In einer Ausführungsform hat das isomerisierte Basisöl ein mittleres Molekulargewicht zwischen 600 und 1100, und einen durchschnittlichen Grad an Verzweigung in den Molekülen zwischen 6,5 und 10 Alkyl-Verzweigungen pro 100 Koh lenstoffatome. In einer weiteren Ausführungsform hat das isomerisierte Basisöl eine kinematische Viskosität zwischen etwa 8 und etwa 25 mm2/s und einen durchschnittlichen Grad an Verzweigung in den Molekülen zwischen 6,5 und 10 Alkyl-Verzweigungen pro 100 Kohlenstoffatome.In one embodiment, the isomerized base oil has an average molecular weight between 600 and 1100, and an average degree of branching in the molecules between 6.5 and 10 alkyl branches per 100 carbon atoms. In another embodiment, the isomerized base oil has a kinematic viscosity between about 8 and about 25 mm 2 / s and an average degree of branching in the molecules between 6.5 and 10 alkyl branches per 100 carbon atoms.
In einer Ausführungsform wird das isomerisierte Basisöl aus einem Verfahren erhalten, in dem das hochparaffine Wachs bei einem Wasserstoff-Beschickungs-Verhältnis von 712,4 bis 3562 Liter H2/Liter Öl hydroisomerisiert wird, damit das Basisöl eine Gesamt-Gewichtsprozent von Molekülen mit Cycloparaffin-Funktionalität größer 10, und ein Verhältnis der Gewichtsprozent Moleküle mit Monocycloparaffin-Funktionalität zu den Gewichtsprozent Molekülen mit Multicycloparaffin-Funktionalität größer 15 erhält. In einer weiteren Ausführungsform hat das Basisöl einen Viskositätsindex, der größer ist als der Betrag, der durch die folgende Gleichung definiert ist: 28 × Ln (kinematische Viskosität bei 100°C.) + 95. In einer dritten Ausführungsform umfasst das Basisöl weniger als 0,30 Gewichtsprozent Aromaten; mehr als 10 Gewichtsprozent Moleküle mit Cycloparaffin-Funktionalität; ein Verhältnis der Gewichtsprozent Moleküle mit Monocycloparaffin-Funktionalität zu den Gewichtsprozent Molekülen mit Multicycloparaffin-Funktionalität größer 20; und einen Viskositätsindex größer 28 × Ln (kinematische Viskosität bei 100°C) + 110. In einer vierten Ausführungsform hat das Basisöl zudem eine kinematische Viskosität bei 100°C größer 6 mm2/s. In einer fünften Ausführungsform hat das Basisöl weniger als 0,05 Gewichtsprozent Aromaten und einen Viskositätsindex größer 28 × Ln (kinematische Viskosität bei 100°C) + 95. In einer sechsten Ausführungsform hat das Basisöl weniger als 0,30 Gewichtsprozent Aromaten, Gewichtsprozent Moleküle mit einer Cycloparaffin-Funktionalität größer als die kinematische Viskosität bei 100°C, in mm2/s, multipliziert mit 3, und ein Verhältnis der Moleküle mit Monocycloparaffin-Funktionalität zu Molekülen mit Multicycloparaffin-Funktionalität größer 15.In one embodiment, the isomerized base oil is obtained from a process in which the highly paraffinic wax is hydroisomerized at a hydrogen feed ratio from 712.4 to 3562 liter H2 / liter oil, so that the base oil has a total weight percent of molecules with cycloparaffinic Functionality greater than 10, and a ratio of weight percent molecules with monocycloparaffin functionality to the weight percent of molecules with multicycloparaffin functionality greater than 15 receives. In another embodiment, the base oil has a viscosity index greater than the amount defined by the following equation: 28 × Ln (kinematic viscosity at 100 ° C.) + 95. In a third embodiment, the base oil comprises less than zero , 30% by weight aromatics; more than 10 percent by weight molecules with cyclopa raffin functionality; a ratio of weight percent molecules with monocycloparaffin functionality to weight percent molecules with multicycloparaffin functionality greater than 20; and a viscosity index greater than 28 x Ln (kinematic viscosity at 100 ° C) + 110. In a fourth embodiment, the base oil also has a kinematic viscosity at 100 ° C greater than 6 mm 2 / s. In a fifth embodiment, the base oil has less than 0.05 weight percent aromatics and a viscosity index greater than 28 x Ln (kinematic viscosity at 100 ° C) + 95. In a sixth embodiment, the base oil has less than 0.30 weight percent aromatics, weight percent molecules a cycloparaffin functionality greater than the kinematic viscosity at 100 ° C, in mm 2 / s, multiplied by 3, and a ratio of molecules having monocycloparaffin functionality to molecules having multicycloparaffin functionality greater than 15.
In einer Ausführungsform enthält das isomerisierte Basisöl zwischen 2 und 10% naphthenischen Kohlenstoff, gemessen gemäß n-d-M. In einer Ausführungsform hat das Basisöl 1,5–3,0 mm2/s kinematische Viskosität bei 100°C und 2–3% naphthenischen Kohlenstoff. In einer weiteren Ausführungsform 1,8–3,5 mm2/s kinematische Viskosität bei 100°C und 2,5–4% naphthenischen Kohlenstoff. In einer dritten Ausführungsform 3–6 mm2/s kinematische Viskosität bei 100°C und 2,7–5% naphthenischen Kohlenstoff. In einer vierten Ausführungsform 10–30 mm2/s kinematische Viskosität von bei 100°C und mehr als 5,2% naphthenischen Kohlenstoff.In one embodiment, the isomerized base oil contains between 2 and 10% naphthenic carbon, measured according to ndM. In one embodiment, the base oil has 1.5-3.0 mm 2 / s kinematic viscosity at 100 ° C and 2-3% naphthenic carbon. In another embodiment, 1.8-3.5 mm 2 / s kinematic viscosity at 100 ° C and 2.5-4% naphthenic carbon. In a third embodiment, 3-6 mm 2 / s kinematic viscosity at 100 ° C and 2.7-5% naphthenic carbon. In a fourth embodiment 10-30 mm 2 / s kinematic viscosity of at 100 ° C and more than 5.2% naphthenic carbon.
In einer Ausführungsform hat das isomerisierte Basisöl ein mittleres Molekulargewicht größer 475; einen Viskositätsindex größer 140, und weniger als 10 Gewichtsprozent Olefine. Das Basisöl verbessert die Luftabscheidungs- und die nie drigen Schaumbildungseigenschaften des Gemischs, wenn es in das Metallbearbeitungsfluid eingefügt wird.In One embodiment has the isomerized base oil an average molecular weight greater than 475; one Viscosity index greater than 140, and less as 10 weight percent olefins. The base oil improved the air separation and the low-foaming properties of the mixture when incorporated into the metalworking fluid becomes.
In
einer Ausführungsform ist das isomerisierte Basisöl
ein FT Basisöl mit 2 mm2/s bis
6 mm2/s kinematischer Viskosität
bei 100°C; 7 mm2/s bis 20 mm2/s kinematischer Viskosität bei
40°C; CCS Viskosität kleiner 2300 mPa.s bei –35°C;
Gießpunkt im Bereich von –20 und –40°C;
Molekulargewicht von 300–500; Dichte im Bereich von 0,800
bis 0,820; paraffinischen Kohlenstoff im Bereich von 93–97%;
naphthenischen Kohlenstoff im Bereich von 3–7%; Oxidator
BN von 30 bis 60 Std; und 8 bis 20 Gewichtsprozent Noack-Flüchtigkeit,
gemessen nach
In
einer weiteren Ausführungsform für Antinebelleistung
ist das isomerisierte Basisöl ein FT-Basisöl mit Viskosität
im ”light” Bereich und 2 mm2/s
bis 3 mm2/s kinematischer Viskosität
bei 100°C; 7 mm2/s bis 25 mm2/s kinematischer Viskosität bei
40°C; einem Viskositätsindex von 120–150;
einem Gießpunkt im Bereich von –20 und –50°C;
einem Molekulargewicht von 300–500; einer Dichte im Bereich
von 0,800 bis 0,820; paraffinischem Kohlenstoff im Bereich von 92–97%;
naphthenischem Kohlenstoff im Bereich von 3–7%; Oxidator
BN von 30 bis 60 Std.; und 8 bis 60 Gewichtsprozent Noack-Flüchtigkeit,
gemessen nach
In einer Ausführungsform setzt das Metallbearbeitungsfluid mindestens eines der vorstehend beschriebenen isomerisierten Basisöle ein. In einer weiteren Ausführungsform besteht die Zusammensetzung im Wesentlichen aus einem Fischer-Tropsch Basisöl. In einer weiteren Ausführungsform setzt das Metallbearbeitungsfluid mindestens ein isomerisiertes Basisöl als Basisölmatrix und gegebenenfalls 5 bis 95 Gewichtsprozent von mindestens einem weiteren Öltyp ein, beispielsweise Schmiermittelbasisöle, ausgewählt aus Schmiermittelbasisölen der Gruppe I, II, III, IV, und V, wie definiert in den API Interchange-Guidelines, und Gemische davon. In einer vierten Ausführungsform setzt das Metallbearbeitungsfluid ein isomerisiertes Basisöl und 5 bis 20 Gewichtsprozent von mindestens einem weiteren Öltyp ein. Beispiele umfassen je nach der Anwendung herkömmlich verwendete Mineralöle, synthetische Kohlenwasserstoff-Öle oder Syntheseesteröle oder Gemische davon. Mineralschmieröl-Basismaterialien können beispielsweise beliebige herkömmlich raffinierte Ausgangsmaterialien sein, die von paraffinischen, naphthenischen und gemischten Basisrohstoffen hergeleitet sind. Synthetische Schmieröle, die sich verwenden lassen, umfassen Ester von Glycolen und komplexe Ester. Andere Synthetiköle, die sich verwenden lassen, umfassen synthetische Kohlenwasserstoffe, wie Polyalphaolefine; Alkylbenzole, beispielsweise Alkylat-Nachlauffraktionen aus der Alkylierung von Benzol mit Tetrapropylen, oder die Copolymere von Ethylen und Propylen; Silikonöle, beispielsweise Ethylphenylpolysiloxane, Methylpolysiloxane, usw., Polyglycolöle, beispielsweise solche, die erhalten werden durch Kondensation von Butylalkohol mit Propylenoxid; usw. Andere geeignete Synthetiköle umfassen die Polyphenylether, beispielsweise solche mit 3 bis 7 Etherbindungen und 4 bis 8 Phenylgruppen. Andere geeignete Synthetiköle umfassen Polyisobutene und alkylierte Aromaten, wie alkylierte Naphthalene.In one embodiment, the metalworking fluid employs at least one of the isomerized base oils described above. In another embodiment, the composition consists essentially of a Fischer-Tropsch base oil. In another embodiment, the metalworking fluid employs at least one isomerized base oil as the base oil matrix and optionally from 5 to 95 weight percent of at least one other type of oil, for example, lubricant base oils selected from Group I, II, III, IV, lubricant lubricants, as defined in the API Interchange Guidelines, and mixtures thereof. In a fourth embodiment, the metalworking fluid employs an isomerized base oil and 5 to 20 weight percent of at least one other type of oil. Examples include conventionally used mineral oils, synthetic hydrocarbon oils or synthetic ester oils or mixtures thereof, depending on the application. Mineral lubricating base stocks can be, for example, any conventionally refined starting materials derived from paraffinic, naphthenic and mixed base stocks. Synthetic lubricating oils that can be used include esters of glycols and complex esters. Other synthetic oils that can be used include synthetic hydrocarbons, such as polyalphaolefins; Alkylbenzenes, for example alkylate trailing fractions from the alkylation of benzene with tetrapropylene, or the copolymers of ethylene and propylene; Silicone oils, for example, ethylphenylpolysiloxanes, methylpolysiloxanes, etc., polyglycol oils, for example, those obtained by condensing butyl alcohol with propylene oxide; etc. Other suitable synthetic oils include the polyphenyl ethers For example, those having 3 to 7 ether bonds and 4 to 8 phenyl groups. Other suitable synthetic oils include polyisobutenes and alkylated aromatics such as alkylated naphthalenes.
Weitere Komponenten: Das Metallbearbeitungsfluid in einer Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass es eine reduzierte Nebelbildung, niedrigere Schaumbildungsneigung und besseres Luftabscheideverhalten im Vergleich zu Zusammensetzungen des Standes der Technik aufweist. Je nach den Anwendungen, beispielsweise Blankölen (Reinölen) oder löslichen Ölen, kann das Metallbearbeitungsfluid geeignete Additive, die im Stand der Technik die Eigenschaften der Zusammensetzung bekanntlich verbessern, in Mengen im Bereich von 0,10 to 10 Gewichtsprozent verwenden. Diese Additive umfassen Metalldesaktivatoren; Korrosionsschutzmittel; Mikrobizide; Antikorrosionsmittel; Extremdruckmittel; Reibungshemmer; Rostschutzmittel; polymere Substanzen; Brandschutzmittel: Bakterizide; Antiseptika; Antioxidantien; Chelatbildner, wie Edetinsäuresalze; und dergleichen; pH-Wert-Regulatoren; Verschleißhemmer, wie verschleißhemmende Aktiv-Schwefel-Additiv-Packungen und dergleichen; eine Metallbearbeitungsfluid-Additivpackung, die mindestens eine der vorstehend genannten Additive enthält.Further Components: The metalworking fluid in one embodiment is characterized in that it has a reduced mist formation, lower foaming tendency and better air separation behavior compared to prior art compositions. Depending on the applications, for example, bright oils (pure oils) or soluble oils, may be the metalworking fluid suitable additives which in the prior art, the properties of Composition known to improve, in amounts ranging from Use 0.10 to 10 weight percent. These additives include metal deactivators; Corrosion inhibitors; microbicides; Anti-corrosion agents; Extreme pressure agents; Friction inhibitor; Rust inhibitors; polymeric substances; Fire retardant: bactericides; antiseptics; antioxidants; Chelating agents, such as edetic acid salts; and the same; pH regulators; Wear inhibitors, such as wear-inhibiting active sulfur additive packages and the same; a metalworking fluid additive package, the contains at least one of the aforementioned additives.
In verschiedenen Ausführungsformen braucht man im Stand der Technik einem Metallbearbeitungsfluid weder Antinebel-Additive (Nebelbekämpfungsmittel oder Antinebelmittel) noch Schaumbildungshemmer hinzuzufügen, das im Wesentlichen aus der Basisölmatrix besteht, umfassend das isomerisierte Basisöl und mindestens ein anderes Additiv als ein Antinebelmittel/Schaumbildungshemmer. In anderen Ausführungsformen und je nach den Endgebrauchsanwendungen können gegebenenfalls kleine Mengen Additive, wie Antinebelmittel in einer Menge im Bereich von 0,05 bis 5,0 Volumenprozent in einer Ausführungsform und weniger als 1 Gewichtsprozent in anderen Ausführungsformen zugegeben werden. Nicht-ein schränkende Beispiele umfassen Ramsangummi, hydrophobe und hydrophile Monomere, Styrol oder Kohlenwasserstoff-substituierte hydrophobe Styrolmonomere und hydrophile Monomere, öllösliche organische Polymere, deren Molekulargewicht (Viskositäts-gemitteltes Molekulargewicht) von etwa 0,3 bis über 4 Millionen reicht, wie Isobutylen, Styrol, Alkylmethacrylat, Ethylen, Propylen, n-Butylenvinylacetat, usw. In einer Ausführungsform wird Polymethylmethacrylat oder Poly(ethylen, propylen, butylen oder isobutylen) im Molekulargewichtsbereich von 1 bis 3 Millionen verwendet.In Various embodiments are required in the state of Technique of a metalworking fluid neither Antinebel additives (fog control agent or Antinebelmittel) still foaming inhibitor to add which consists essentially of the base oil matrix comprising the isomerized base oil and at least one other additive as an anti-fogging / foaming inhibitor. In other embodiments and, depending on the end use applications, if necessary small amounts of additives, such as anti-fogging agents in an amount in the range from 0.05 to 5.0 volume percent in one embodiment and less than 1 weight percent in other embodiments be added. Non-restrictive examples include Ramsangummi, hydrophobic and hydrophilic monomers, styrene or hydrocarbon-substituted hydrophobic Styrenic monomers and hydrophilic monomers, oil-soluble organic polymers whose molecular weight (viscosity-averaged Molecular weight) ranges from about 0.3 to about 4 million, such as isobutylene, styrene, alkylmethacrylate, ethylene, propylene, n-butylenevinylacetate, etc. In one embodiment, polymethylmethacrylate or poly (ethylene, propylene, butylene or isobutylene) in the molecular weight range used from 1 to 3 million.
In
einigen Ausführungsformen und für bestimmte Anwendungen
kann im Stand der Technik auch eine geringe Menge Schaumbildungshemmer
zu der Zusammensetzung in einer Menge von 0,05 bis 15,0 Gewichtsprozent
zugegeben werden. Nicht-einschränkende Beispiele umfassen
Polydimethylsiloxane, die oft einen Trimethylsilylterminus aufweisen,
Alkylpolymethacrylate, Polymethylsiloxane, eine N-Acylaminosäure
mit einer langkettigen Acylgruppe und/oder ein Salz davon, eine
N-Alkylaminosäure mit einer langkettigen Alkygruppe und/oder
ein Salz davon, das zusammen verwendet wird mit einem Alkylalkylenoxid
und/oder einem Acylalkylenoxid, Acetylendiolen und ethoxylierten
Acetylendiolen, Silikonen, hydrophoben Materialien (beispielsweise
Silica), Fettamiden, Fettsäuren, Fettsäureestern,
und/oder organischen Polymeren, modifizierten Siloxanen, Polyglycolen,
veresterten oder modifizierten Polyglycolen, Polyacrylaten, Fettsäuren,
Fettsäureestern, Fettalkoholen, Fettalkoholestern, Oxoalkoholen,
Fluor-Oberflächenmitteln, Wachsen, wie Ethylenbistereamidwachs,
Polyethylenwachs, Polypropylenwachs, Ethylenbisstereamidwachs, und
Paraffinwachs, Ureum. Die Schaumbildungsbekämpfungsmittel
können mit geeigneten Dispersionsmitteln und Emulgatoren
verwendet werden. Weitere aktive Schaumbildungsbekämpfungsmittel
sind beschrieben in
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Metallbearbeitungsfluid zudem Anti-Reibungsmittel, wie überbasische Sulfonate, sulfurierte Olefine, chlorierte Paraffine und Olefine, sulfurierte Esterolefine, Polyglycole mit Aminterminus und Natriumdioctylphosphat-Salze. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Zusammensetzung zudem Korrosionsschutzmittel, wie unter Anderem Carbonsäure/Borsäure-Diaminsalze, Carbonsäureamin-Salze, Alkanolamine, Alkanolaminborate und dergleichen.In Various embodiments include the metalworking fluid also anti-friction agents, such as overbased sulfonates, sulfurized olefins, chlorinated paraffins and olefins, sulfurized Esterolefins, amine-terminated polyglycols and sodium dioctyl phosphate salts. In another embodiment, the composition comprises In addition, corrosion inhibitors, such as, inter alia, carboxylic acid / boric acid-diamine salts, Carboxylic acid amine salts, alkanolamines, alkanolamine borates and the same.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Metallbearbeitungsfluid zudem öllösliche Metalldesaktivatoren in einer Menge von 0,01 bis 0,5 Volumenprozent (auf der Basis des Volumens des fertigen Öls). Nichteinschränkende Beispiele umfassen Triazole oder Thiadiazole, spezifisch Aryltriazole, wie Benzotriazol und Tolyltriazol, Alkylderivate dieser Triazole und Benzothiadiazole wie R(C6H3)N2S wobei R H oder C1- bis C10-Alkyl ist. Geeignete Materialien sind erhältlich von Ciba Geigy unter den Handelsnamen Irgamet und Reomet oder von der Vanderbilt Chemical Corporation unter dem Handelsnamen Vanlube.In various embodiments, the metalworking fluid further comprises oil-soluble metal deactivators in an amount of 0.01 to 0.5 volume percent (based on the volume of the finished oil). Non-limiting examples include triazoles or thiadiazoles, specifically aryltriazoles such as benzotriazole and tolyltriazole, alkyl derivatives of these triazoles and benzothiadiazoles such as R (C 6 H 3 ) N 2 S wherein R is H or C 1 to C 10 alkyl. Suitable materials are available from Ciba Geigy under the trade names Irgamet and Reomet or from Vanderbilt Chemical Corporation under the trade name Vanlube.
In einer Ausführungsform, beispielsweise wenn die Zusammensetzung den doppelten Zweck als Schneidfluid und Maschinenschmieröl erfüllt, kann eine kleine Menge von mindestens einem Antioxidationsmittel im Bereich von 0,01 bis 1,0 Gewichtsprozent zugegeben werden. Nicht-einschränkende Beispiele umfassen Antioxidantien des Amin- oder Phenoltyps oder Gemische davon, beispielsweise butyliertes Hydroxytoluol (BHT), Bis-2,6-di-t-butylphenol-Derivate, schwefelhaltige gehinderte Phenole und schwefelhaltige gehindertes Bisphenol.In one embodiment, for example, where the composition serves the dual purpose of cutting fluid and engine lubricating oil, a small amount of at least one antioxidant may be added in the range of 0.01 to 1.0 weight percent. Non-limiting examples include amine or phenolic type antioxidants or mixtures thereof, for example, butylated hydroxytoluene (BHT), bis-2,6-di-t-butylphenol derivatives, sulfur-containing hindered phenols, and sulfur-containing hindered bisphenol.
In einer Ausführungsform umfasst das Metallbearbeitungsfluid zudem 0,1 bis 20 Gewichtsprozent von mindestens einem Extremdruckmittel. Nicht-einschränkende Beispiele für Extremdruckmittel umfassen Zinkdithiophosphat, Molybdänoxysulfiddithiophosphat, Molybdänoxysulfidthithiocarbamat, Molybdänamin-Verbindungen, sulfurierte Öle und Fette, sulfurierte Fettsäuren, sulfurierte Ester, sulfurierte Olefine, Dihydrocarbylpolysulfide, Thiocarbamate, Thioterpene, Dialkylthiodipropionate und dergleichen.In One embodiment includes the metalworking fluid also 0.1 to 20 weight percent of at least one extreme pressure agent. Non-limiting examples of extreme pressure agents include zinc dithiophosphate, molybdenum oxysulfide dithiophosphate, Molybdenum oxysulfide thithiocarbamate, molybdenamine compounds, sulfurized oils and fats, sulfurized fatty acids, sulfurized esters, sulfurized olefins, dihydrocarbyl polysulfides, Thiocarbamates, thioterpenes, dialkyl thiodipropionates and the like.
Neben den vorstehenden Additiven können verschiedene andere herkömmliche Additive zugegeben werden, und zwar in dem Maße, dass sie die Effekte des Metallbearbeitungsfluids nicht hemmen. Beispiele umfassen Fettsäuren und deren Salze; mehrwertige Alkohole wie, Propylenglycol, Glycerin, Butylenglycerol, und dergleichen; oberflächenaktive Mittel, wie anionische oberflächenaktive Mittel, amphotere oberflächenaktive Mittel, nichtionische oberflächenaktive Mittel, und dergleichen; und Bornitrid, das in einem Dispersionsmittel, wie einem oberflächenaktiven Mittel dispergiert ist.Next The above additives may be various other conventional ones Additives are added, to the extent that they do not inhibit the effects of the metalworking fluid. Examples include Fatty acids and their salts; polyhydric alcohols, such as, propylene glycol, Glycerol, butylene glycol, and the like; surfactants Agents, such as anionic surfactants, amphoteric surfactants, nonionic surfactants Means, and the like; and boron nitride contained in a dispersant, as dispersed in a surfactant.
Herstellungsverfahren: Die wahlfreien Additive, die zur Formulierung der Metallbearbeitungsfluid-Zusammensetzung verwendet werden, können einzeln oder in verschiedenen Subkombinationen in die Basisölmatrix gemischt werden. In einer Ausführungsform werden alle Komponenten gleichzeitig mit einem Additivkonzentrat gemischt (d. h. Additive und ein Verdünnungsmittel, wie ein Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel). Die Verwendung eines Additivkonzentrats profitiert von der gegenseitigen Kompatibilität, die durch die Kombination der Inhaltsstoffe erzielt wird, wenn es sich in der Form eines Additivkonzentrats befindet.Production method: The optional additives used to formulate the metalworking fluid composition can be used individually or in different Subcombinations are mixed in the base oil matrix. In one embodiment, all components become simultaneous mixed with an additive concentrate (i.e., additives and a diluent, like a hydrocarbon solvent). The usage of an additive concentrate benefits from mutual compatibility, which is achieved by combining the ingredients, if it is is in the form of an additive concentrate.
In einer weiteren Ausführungsform wird das Metallbearbeitungsfluid zur Verwendung als Blanköl-Schneidfluid hergestellt durch Mischen der Basisölmatrix mit den wahlfreien Additiven und/oder Additivpackung(en) bei einer geeigneten Temperatur, wie etwa 60°C, bis zur Homogenität. In einer weiteren Ausführungsform können die Emulgatoren zu dem Metallbearbeitungsfluid gegeben werden, so dass man eine Öl-in-Wasser-Emulsion erhält.In Another embodiment is the metalworking fluid for use as a blank oil cutting fluid produced by Mixing the base oil matrix with the optional additives and / or additive package (s) at a suitable temperature, such as about 60 ° C until homogenous. In another Embodiment, the emulsifiers to the Metalworking fluid are added, giving an oil-in-water emulsion receives.
Eigenschaften:
In einer Ausführungsform ist die Metallbearbeitungsfluid-Zusammensetzung
dadurch gekennzeichnet, dass sie verringerte Nebelbildung, niedrige
Schaumbildungsneigung und hervorragendes Luftabscheideverhalten
aufweist. Die Schaumbildungsneigung des Metallbearbeitungsfluids
kann mit dem
In
einer Ausführungsform zeigt das Metallbearbeitungsfluid
weniger als 100 ml Sequenz I Schaumbildungsneigung nach
In
einer Ausführungsform hat das Metallbearbeitungsfluid eine
Anzahl von Minuten zu 3 ml Emulsion bei 54°C gemäß
Das
Luftabscheideverhalten kann mit dem
In
einer Ausführungsform weist das Metallbearbeitungsfluid
eine verringerte Nebelbildungseigenschaft auf und verleiht dem Fluid
Aerosol-Kontrolle oder Teilchen-Kontrolle, beispielsweise mit 5
bis 50% Nebelreduktion im Vergleich zu Metallbearbeitungsfluiden
des Stands der Technik, die Basisöl der Gruppe I enthalten.
Nebelreduktionsexperimente können ähnlich wie
bei dem Aerosol(Nebel)Bildungstest, wie beschrieben in
In einer Ausführungsform ist die Zusammensetzung für das Metallbearbeitungsfluid leicht biologisch abbaubar, wobei das Basisöl 30 bis 95% OECD 301D Level hat. In einer Ausführungsform hat das Metallbearbeitungsfluid 10–14 mm2/s kinematische Viskosität bei 40°C und > = 60% biologische Abbaubarkeit nach OECD 301 D. In einer zweiten Ausführungsform hat die Zusammensetzung eine kinematische Viskosität bei 40°C kleiner 10 mm2/s und > = 80% biologische Abbaubarkeit nach OECD 301 D. In einer dritten Ausführungsform hat die Zusammensetzung eine kinematische Viskosität bei 40°C kleiner 8 mm2/s und > = 90% biologische Abbaubarkeit nach OECD 301D. In einer fünften Ausführungsform hat das Metallbearbeitungsfluid mindestens 30% biologische Abbaubarkeit, wenn es nach OECD 301 D gemessen wird.In one embodiment, the metalworking fluid composition is readily biodegradable, with the base oil having 30 to 95% OECD 301D Level. In one embodiment, the metalworking fluid has 10-14 mm 2 / s kinematic viscosity at 40 ° C and> = 60% biodegradability according to OECD 301 D. In a second embodiment, the composition has a kinematic viscosity at 40 ° C less than 10 mm 2 / s and> = 80% biodegradability according to OECD 301 D. In a third embodiment, the composition has a kinematic viscosity at 40 ° C. of less than 8 mm 2 / s and> = 90% biodegradability according to OECD 301D. In a fifth embodiment, the metalworking fluid has at least 30% biodegradability when measured according to OECD 301D.
Metallbearbeitungsfluide
können dadurch charakterisiert werden, dass sie für
Extremdruckanwendungen geeignet oder ungeeignet sind. Ein Fluid,
das für Extremdruck als geeignet angesehen wird, verhindert, dass
sich gleitende Metalloberflächen unter Extremdruckbedingungen
festfressen. Das Festfressen von Metalloberflächen beruht
auf der Reibung zwischen gegenüberliegenden Unebenheiten.
Unebenheiten sind mikroskopische Vorsprünge auf Metalloberflächen,
die bei Metallbearbeitungsvorgängen entstehen. Eine Technik
zum Messen der Extremdruck-Eigenschaften eines Fluids ist das Messen
einer Lastkraft zwischen gleitenden Oberflächen, die mit
Hilfe eines Schmiermittels überwunden werden kann, ohne
dass es zum Festfressen der gleitenden Oberflächen kommt.
Eine solche Technik ist als Falex-Lasttest beschrieben, bei dem
es sich um einen ASTM Standardtest für Fluid Schmiermittel
(
In
einer Ausführungsform ist das Metallbearbeitungsfluid dadurch
gekennzeichnet, dass es hervorragende Schmiereigenschaft, insbesondere
zum Schmieren von Oberflächen in Gleitkontakten, aufweist,
wie gemessen in einem Vier-kugel-Abriebtest nach
In einigen Anwendungen und bei Verwendung von isomerisierten Basisölen mit einer niedrigen kinematischen Viskosität ist das Metallbearbeitungsfluid dadurch gekennzeichnet, dass es eine ruhige Flüssigkeitsströmung für eine hervorragende Zirkulation in einer Pumpe aufweist. Außerdem hat das Metallbearbeitungsfluid eine hervorragende, so dass keine Reibungswärme zwischen einem Werkzeug und einem Werkstück entstehen kann, und so die effektive Lebensdauer des Werkzeugs erhöht werden kann.In some applications and when using isomerized base oils with a low kinematic viscosity is the metalworking fluid characterized in that it is a smooth liquid flow for excellent circulation in a pump. In addition, the metalworking fluid has an excellent, so no frictional heat between a tool and a workpiece can arise, and so the effective life of the tool can be increased.
Anwendungen: In einer Ausführungsform wird das Metallbearbeitungsfluid bei der Herstellung von Halbleitern, Betriebsausrüstung und Autoteilen usw. verwendet, wobei die Form des fertigen Gegenstandes, beispielsweise Siliciumwafer oder Maschinenteil, mit oder ohne anschließende Entfernung von Metall oder Silicium erhalten wird. Nicht-einschränkende Beispiele für diese Arbeitsgänge umfassen Schneiden, Bohren (Drilling), Bohren (Boring), Ziehschleifen, Räumen, Schleifen, Formen, Stanzen, Gießen, Schmieden, Walzen, Lochen, Prägen, Ziehen, Pressformen, Entgraten, Mahlen, Auskehlen, Gewindeschneiden, Anfasen, Räumen, Aufreiben, Honen, Läppen, Richten und Ziehen.applications: In one embodiment, the metalworking fluid in the production of semiconductors, operating equipment and car parts, etc. using the shape of the finished article, for example Silicon wafer or machine part, with or without subsequent Removal of metal or silicon is obtained. Non-limiting Examples of these operations include cutting, Drilling, boring, honing, broaching, Grinding, forming, punching, casting, forging, rolling, punching, Embossing, drawing, pressing, deburring, grinding, grooving, Threading, chamfering, broaching, rubbing, honing, lapping, Straightening and pulling.
In einer Ausführungsform eines Metallbearbeitungsschrittes wird das Metallbearbeitungsfluid auf die Kontaktzone zwischen Werkzeug und Werkstück aufgebracht. Das Fluid kann durch eine Reihe von Verfahren aufgebracht werden, wie unter Anderem Eintauchen der Kontaktzone in dem Fluid, Sprühen des Fluids in die Kontaktzone, Fluten der Kontaktzone mit Fluid, Pumpen eines Fluidstroms in die Kontaktzone, periodisches Benetzen des Werkzeugs oder des Werkstücks mit Schmierfluid, oder eine beliebige Maßnahme zum durchgehenden oder zeitweiligen Aufbringen des Schmiermittels auf die Kontaktzone zwischen Werkzeug und Werkstück.In an embodiment of a metalworking step The metalworking fluid is applied to the contact zone between the tool and workpiece applied. The fluid can pass through a number be applied by methods such as dipping the Contact zone in the fluid, spraying the fluid into the contact zone, Flooding the contact zone with fluid, pumping a fluid flow into the Contact zone, periodic wetting of the tool or the workpiece with lubricating fluid, or any measure to the continuous or temporarily applying the lubricant to the contact zone between tool and workpiece.
BEISPIELE. Wenn nicht anders angegeben, werden die Zusammensetzungen hergestellt durch Mischen der Komponenten in den in den Beispielen und Tabellen angegebenen Mengen. Die in den Beispielen verwendeten Komponenten sind nachstehend aufgeführt.EXAMPLES. Unless otherwise stated, the compositions are prepared by mixing the components in the examples and tables specified quantities. The components used in the examples are listed below.
EP-Mittel ist ein kommerziell erhältlicher polymerisierter Ester, 10% Inaktivschwefel-Extremdruckmittel.EP agent is a commercially available polymerized ester, 10% inactive sulfur extreme pressure agent.
HYNAPTM N100HTS hydrobehandeltes, naphthenisches Öl (Gruppe V) stammt von San Joaquin Refining Oil, Inc., Bakersfield, CA.HYNAP ™ N100HTS hydrotreated naphthenic oil (Group V) is from San Joaquin Refining Oil, Inc., Bakersfield, CA.
AshlandTM 100SN Gruppe 1 Öl stammt von Ashland Inc.Ashland TM 100SN Group 1 oil is from Ashland Inc.
ChevronTM 100R Gruppe 2 Öl, ChevronTM 100R Gruppe 3 Öl, und Chevron Synfluid 4 cSt PAO Öl stammen jeweils von Chevron Corporation, San Ramon, CA.Chevron ™ 100R Group 2 Oil, Chevron ™ 100R Group 3 Oil, and Chevron Synfluid 4 cSt PAO Oil each come from Chevron Corporation, San Ramon, CA.
Additiv 2 ist ein sulfurierter Pflanzenfettsäureester. Der Entschäumer ist ein Acrylat-Oligomer-Antischaum/Entschäumer. Additiv CAS ist ein im Handel erhältliches überbasisches Calciumsulfonat PEP Metallbearbeitungsadditiv, das carbonisiertes Alkylbenzolsulfonat enthält. Additiv SO ist ein sulfuriertes Olefin.additive 2 is a sulfurized vegetable fatty acid ester. The defoamer is an acrylate oligomer antifoam / defoamer. additive CAS is a commercially available overbasic Calcium sulphonate PEP metalworking additive, carbonated Contains alkylbenzenesulfonate. Additive SO is a sulfurized one Olefin.
Mineraldichtöl (MSO) mit 3,39 mm2/sec Viskosität bei 40°C und Basestock-Öle SN 100 (Dichte 0,864 und Viskosität 20,6 mm2/sec bei 40°C), SN 150 und SN 600 (API Gruppe I) sind von einer Reihe von Quellen kommerziell erhältlich.Mineral sealant oil (MSO) with 3.39 mm 2 / sec viscosity at 40 ° C and basestock oils SN 100 (density 0.864 and viscosity 20.6 mm 2 / sec at 40 ° C), SN 150 and SN 600 (API group I ) are commercially available from a number of sources.
GTL aus dem Fischer-Tropsch-Verfahren stammende Basisöle GST0449, FTBO L, FTBO XL, FTBO XXL, und FTBO M stammen von Chevron Corp. Die Eigenschaften der aus dem Fischer-Tropsch-Verfahren stammenden Basisöle, die in den Beispielen verwendet wurden, sind in der Tabelle 3 gezeigt.GTL Base oils GST0449 derived from the Fischer-Tropsch process, FTBO L, FTBO XL, FTBO XXL, and FTBO M are from Chevron Corp. The properties of those derived from the Fischer-Tropsch process Base oils used in the examples are shown in Table 3.
Anti-Nebelmittel 1 ist ein Methacrylat-Copolymer. Anti-Nebelmittel 2 ist ein kommerziell erhältlicher hochmolekularer öllöslicher Polymer-Klebrigmacher.Anti-fog agent 1 is a methacrylate copolymer. Anti-fog agent 2 is a commercial one available high molecular weight oil-soluble Polymer-tackifier.
Beispiele
1–6: Eine Reihe von Zusammensetzungen für Metallbearbeitungsfluide
mit den in der Tabelle 1 aufgeführten Komponenten wurden
formuliert, und ihre Eigenschaften wurden mit verschiedenen Standard-Testverfahren
gemessen: ASTM D 1401-02 für das Wasserabscheideverhalten
von Petroleumölen und Synthetikfluids;
Beispiele 7–13: Eine Reihe von Metallbearbeitungsfluid-Zusammensetzungen mit den in der Tabelle 2 aufgeführten Komponenten wurde formuliert, und ihre Eigenschaften wurden gemessen bzw. aufgezeichnet. Die Beispiele 11–13 vergleichen die Zusammensetzungen jeweils mit 0,25 Gewichtsprozent eines zugefügten Antinebelmittels (bei dem es sich um einen hochmolekularen öllöslichen Polymer-Klebrigmacher handelt).Examples 7-13: A series of metalworking fluid compositions with the components listed in Table 2 formulated and their properties were measured or recorded. The Examples 11-13 compare the compositions, respectively with 0.25% by weight of an added anti-fogging agent (which is a high molecular oil-soluble Polymer tackifier is).
Die
Proben wurden einem ähnlichen Aerosol(Nebel)-Bildungstest
unterworfen, wie in
Ein Großteil des Nebels wurde bei allen Proben zu Beginn des Tests erzeugt. Nach dem Zerstäuben setzte sich der Nebel am Boden des Behälters ab und zeigte dadurch einen Abfall der Menge des aufgefangenen Nebels an.One Much of the fog was at the beginning of all samples Generates tests. After spraying, the mist settled at the bottom of the container, thereby showing a drop the amount of trapped mist.
Die
Messungen aus den Aerosol (Nebel) Bildungsexperimenten wurden in
den
Sofern nicht anders angegeben, sind alle Angaben in Zahlen, Mengen, Prozenten oder Verhältnissen in der Beschreibung und in den Ansprüchen ungefähre Angaben. Auch sind numerische Parameter Näherungen, die je nach den gewünschten Eigenschaften, die man mit der vorliegenden Erfindung erzielen möchte, variieren können. Einzahlformen wie ”ein”, ”eine”, ”einer” und ”der”, ”die”, ”das”, sofern nicht auf einen Gegenstand beschränkt, beschreiben Gegenstände in der Gattung und Pluralform. Der Begriff ”umfassen” und seine grammatikalischen Varianten sich ausschließlich zu verstehen, so dass Listen auch andere ähnliche Gegenstände, die an stelle der aufgeführten Gegenstände oder zusätzlich zu diesen verwendet werden können, eingeschlossen sind.Provided Unless otherwise indicated, all figures are in numbers, quantities, percentages or proportions in the description and in the claims approximate information. Also numerical parameters are approximations, which depending on the desired characteristics that one with of the present invention may vary. Singular forms such as 'one', 'one', 'one' and 'the', 'the', 'the', Unless limited to one item, describe Items in the genus and plural form. The term "include" and his grammatical variants are exclusive to understand, so lists also other similar items, in place of listed items or in addition to these can be used are included.
Diese Beschreibung offenbart die Erfindung an Beispielen, einschließlich der besten Art und Weise, so dass der Fachmann die Erfindung ausführen und verwenden kann. Der Erfindungsgegenstand wird von den Ansprüchen beschreiben und kann Beispiele umfassen, die dem Fachmann geläufig sind. Solche weiteren Beispiele sind mit umfasst, wenn sie Merkmale enthalten, welche vom Wortlaut der Ansprüche betroffen sind oder der Fachmann sie als davon betroffen erkennt.These Description discloses the invention by way of examples, including the best way so that the person skilled in the art will carry out the invention and can use. The subject invention is defined by the claims and may include examples that are familiar to those skilled in the art are. Such other examples are included if they have features which are affected by the wording of the claims or the professional recognizes them as being affected by it.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
Zusammensetzung für ein Metallbearbeitungsfluid, umfassend ein isomerisiertes Basisöl mit fortlaufender Zahl von Kohlenstoffatomen und weniger als 10 Gewichtsprozent naphthenischem Kohlenstoff gemäß n-d-M. Das Metallbearbeitungsfluid zeichnet sich aus durch verminderte Nebelbildung, geringe Neigung zur Schaumbildung und hervorragendes Luftabscheideverhalten.composition for a metalworking fluid comprising an isomerized one Base oil with consecutive number of carbon atoms and less than 10 weight percent naphthenic carbon according to n-d-M. The metalworking fluid is characterized by reduced Fogging, low tendency to foam and excellent Air release.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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