DE1125579B - Schmiermittel zur Bearbeitung von Metallen - Google Patents
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Description
Es ist bereits vorgeschlagen worden, zum Walzen von Metall, d. h. zum Schmieren und Kühlen der
unter Druck stehenden Flächen des Walzwerks und des behandelten Metalls, ein zirkulierendes wässeriges
Schmiermittelgemisch zu verwenden, das zum überwiegenden Teil aus einer Polyoxylenflüssigkeit besteht,
die in Wasser einen negativen Löslichkeitskoeffizienten besitzt. Diese Schmiermittel besitzen eine Trennungstemperatur zwischen derjenigen Temperatur, welche die
Mischung auf den Walzen annimmt, und der niedrigsten Temperatur in dem Umlaufsystem.
Infolge des negativen Löslichkeitskoeffizienten der Polyoxyalkylenflüssigkeit in Wasser hat die Mischung
die Eigenschaft, bei niederen Temperaturen eine stabile wässerige Lösung zu bilden, während sie sich bei
höheren Temperaturen in zwei flüssige Phasen trennt. Die vorstehend erwähnte Trennungstemperatur ist die
Temperatur, bei der diese Phasentrennung eintritt. Gemäß einem weiteren Vorschlag können solche wässerigen
Schmiermittel auch noch eine kleinere Menge eines Alkali- oder Erdalkalisalzes einer Fettsäure mit zehn
oder mehr Kohlenstoffatomen im Molekül enthalten.
Es ist nun gefunden worden, daß Schmiermittel mit einem außergewöhnlich günstigen Verhalten beim
Walzen, Bohren und Fräsen von Metallen, insbesondere beim Heißwalzen von Aluminium erhalten
werden, wenn diese außer einer Polyoxyalkylenflüssigkeit, die in Wasser einen negativen Löslichkeitskoeffizienten
aufweist, auch noch eine Polyoxyalkylenflüssigkeit gelöst oder dispergiert enthalten, deren Löslichkeit
in Wasser weniger als 1 Gewichtsprozent beträgt.
Vorzugsweise bestehen die erfindungsgemäßen Schmiermittel aus 75 und 98 Gewichtsprozent Wasser,
0,05 und 10 Gewichtsprozent einer Polyoxyalkylenflüssigkeit mit negativem Löslichkeitskoeffizienten in
Wasser und 0,05 und 10 Gewichtsprozent einer Polyoxyalkylenflüssigkeit, deren Löslichkeit in Wasser
weniger als 1 Gewichtsprozent beträgt. Außerdem enthalten die neuen Schmiermittel einen untergeordneten
Anteil, vorzugsweise zwischen 0,01 und 5 Gewichtsprozent, eines Emulgators für die Polyoxyalkylenflüssigkeit.
Bei den betreffenden Polyoxyalkylenflüssigkeiten handelt es sich um Polyoxyalkylenglykole und ihre
Mono- und bzw. Diäther oder -ester mit der allgemeinen Formel R1 — O — [R2O] » — Rs- IQ dieser
Formel bedeuten R1 und R3 jeweils ein Wasserstoffatom,
einen Kohlenwasserstoffrest oder eine Acylgruppe. R2 bedeutet einen Alkylenrest, und η ist eine
ganze Zahl.
In der Polyoxyalkylenkette [— R2O] 72 — kann
der Rest R2 jeden Alkylenrest bedeuten, vorzugsweise Schmiermittel
zur Bearbeitung von Metallen
zur Bearbeitung von Metallen
Anmelder:
»Shell« Research Limited, London
»Shell« Research Limited, London
Vertreter: Dr. K. Schwarzhans
und Dipl.-Chem. Dr. phil. E. Jung, Patentanwälte,
München 19, Romanplatz 9
Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 30. Januar 1959 (Nr. 3417)
Großbritannien vom 30. Januar 1959 (Nr. 3417)
Philip Alan Winsor, Willington, Cheshire,
und Kenneth Alan Lloyd, Barrow, Chester
und Kenneth Alan Lloyd, Barrow, Chester
(Großbritannien),
sind als Erfinder genannt worden
sind als Erfinder genannt worden
einen Alkylenrest mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen. Besonders bevorzugt werden im Rahmen der Erfindung
die Polyoxyalkylenflüssigkeiten, in welchen der Alkylenrest ein Äthylenrest oder Propylenrest ist. In der Polyoxyalkylenkette
— [R2O]n können auch Alkylenreste
mit verschiedener Anzahl von Kohlenstoffatomen vorliegen. Die Kette kann z. B. aus zwei Oxyäthylen- und
Oxypropylenresten bestehen. Wenn die Polyoxyalkylenkette verschiedene Alkylenreste enthält, können
diese beliebig über das Molekül verteilt oder sie können in regelmäßig wiederkehrenden Einheiten oder Blöcken
angeordnet sein, von welchen jeder aus einem oder einer Mehrzahl von gleichen Oxyalkylenresten besteht.
Wenn die Polyoxyalkylenverbindung sowohl Äthylenais auch Propylenreste enthält, sind vorzugsweise
mindestens 30% der Alkylenreste Propylenreste. Wenn R1 und/oder R3 in der oben angegebenen allgemeinen
Formel Kohlenwasserstoffreste darstellen, können sie gesättigte oder ungesättigte, geradkettige
oder verzweigtkettige, gleiche oder verschiedene nichtaromatische Kohlenwasserstoffreste sein. Sie können
auch substituiert sein oder nichtsubstituierte, aromatische Reste, wie Alkylphenylreste, darstellen. Für die
Schmiermittel gemäß der Erfindung werden Polyoxyalkylenflüssigkeiten bevorzugt, in welchen der
Rest R1 ein Wasserstoffatom und der Rest R3 eine
Alkylgruppe ist, z. B. eine Propyl-, Butyl-, Pentyl- oder Decylgruppe, oder eine Alkylphenylgruppe, wie z. B.
eine Cetyl- oder Nonyl-Phenylgruppe.
209 519/418
Wenn eine der Gruppen R1 und R3 oder beide
Acylreste sind, können sie von irgendeiner Carbonsäure abgeleitet sein. Bevorzugt werden hierbei die
Alkan- oder Alkenmonocarbonsäuren, wie Essigsäure, Propion, Buttersäure, Laurinsäure, Stearinsäure und
ölsäure. Beispiele geeigneter Polyoxyalkylenverbindungen dieser Art sind: Polyoxyäthylenglykolmonolaureat
und Polyoxyäthylenglykolmonobutyrat.
Das Molgewicht der für die neuen Schmiermittel verwendeten Verbindungen kann in einem weiten Bereich
schwanken, im allgemeinen liegt dieses von 350 aufwärts bis zu 10 000, wobei die Polyoxyalkylenfiüssigkeiten
mit einem Molgewicht zwischen 400 und 2000 bevorzugt werden. Je höher das MolgewichtderAlkyleneinheiten
in der Polyoxyalkylenkette ist, um so geringer ist die Löslichkeit der Polyalkylenflüssigkeit im Wasser.
Geeignete Vertreter der Polyoxyalkylenflüssigkeiten mit einem negativen Löslichkeitskoeffizienten in
Wasser sind die im Handel erhältlichen Polyoxyalkylenglykolmonoalkyläther, die sowohl Oxyäthylenals
auch Oxypropyleneinheiten in der Kette enthalten, sowie die gleichfalls im Handel erhältlichen Polyoxyäthylenglykolmonoalkylenphenyläther.
Besonders geeignete Verbindungen sind der Butylmonoäther eines Blockmischpolymerisates, welches gleiche Gewichtsteile
Äthylenoxyd und Propylenoxyd enthält, der Butylmonoäther eines Mischpolymerisates, das 60 Gewichtsprozent
Äthylenoxyd und 40 Gewichtsprozent Propylenoxyd enthält, sowie der Octylphenyläther von
Polyoxyäthylenglykol, das durschnittlich neun Äthylenoxydreste pro Molekül enthält.
Polyoxyalkylenflüssigkeiten mit einer Löslichkeit in Wasser unter 1 Gewichtsprozent sind der Butylmonoäther
eines Blockmischpolymerisates mit einem mittleren Molgewicht von etwa 2000, welches 85 Gewichtsprozent
Propylenoxydeinheiten und 15 Gewichtsprozent Äthylenoxydeinheiten enthält, sowie FettsäurediestervonBlockpolymerisaten
mit gleichem oder geringerem Molgewicht, die mindestens 70% Butylenoxydeinheiten
enthalten, während der Rest der Alkyleneinheiten aus Äthylenoxyd besteht.
Es sind bereits Schmiermittel für die Metallbearbeitung auf der Basis von Polyoxyalkylenflüssigkeiten
bekannt, welche bei hohen Drücken und starker Belastung verwendet werden können, ohne ein Hängenbleiben
der Werkzeugmaschine zu verursachen. Es handelt sich dabei um die Kombination von zwei
wasserlöslichen Polyoxyalkylentypen, von denen der eine Verbindungstyp eine homopolymere C3-C8-Oxyalkylenpolyoxyäthylen-Verbindung
darstellt, während der andere Verbindungstyp ein heteropolymeres PoIyoxyäthylenpolyoxypropylendiol
ist.
Die erfindungsgemäßen Schmiermittel können auch einen untergeordneten Anteil eines Antikorrosionsmittels
enthalten. Bevorzugte Antikorrosionsmittel sind die Alkalisalze von Fettsäuren mit zehn oder mehr
Kohlenstoffatomen im Molekül, beispielsweise die Natriumsalze von Laurin-, Myristin- und Palmitinsäure
und die niedrigen Alkanolamine, wie z. B. Trinonylolamin, Monobutylolamin, Dipropylolamin
und Äthanolamin sowie ihre Fettsäuresalze. Die Menge der in den Schmiermitteln enthaltenen Antikorrosionsmittel
liegt vorzugsweise zwischen 0,05 und 2,0 Gewichtsprozent.
Die neuen Schmiermittel enthalten auch eine untergeordnete Menge eines Emulgiermittels. Beispiele
solcher Emulgiermittel sind die Polyoxyalkylenglykolmono- oder diäther bzw. -ester oder Ester von Monoäthern
der Polyglykole, die hergestellt sind aus PoIyglykolen mit einem Molgewicht unter 500.
Die als Emulgiermittel verwendeten Ester werden vorzugsweise hergestellt aus einer Fettsäure oder
Tallölsäure. Beispiele solcher Ester sind Polyäthylenglykoldioleat und Polyäthylenglykolmonolaureat. Die
verwendeten Äther werden vorzugsweise hergestellt aus einem Polyglykol und einem Alkohol bzw. Phenol.
Sehr geeignet ist z. B. ein Monoäther von Octylphenol mit Polyäthylenglykol. Die Ester eines Monoäthers
von Polyglykol werden vorzugsweise hergestellt aus einem Polyglykol, einem Alkohol oder einem
Phenol und einer Fettsäure bzw. einer Tallölsäure. Ein Beispiel für einen solchen Ester-Äther ist das
Oleat des Monoäthers, der gebildet ist aus Butylalkohol
und Polyäthylenglykol. Die Menge des Emulgators liegt zweckmäßig zwischen 0,01 und 5 Gewichtsprozent
und insbesondere zwischen 0,01 und 2 Gewichtsprozent, berechnet auf die Gesamtmischung.
Die nachstehende Tabelle, in welcher die angegebenen Teile Gewichtsteile bezeichnen, enthält Beispiele
von erfindungsgemäßen Schmiermitteln.
Komponente
Mischung Nr.
5 16 7
5 16 7
10
85 Gewichtsprozent Propylenoxyd, 15 Gewichtsprozent Äthylenoxyd-Blockmischpolymerisat
im wesentlichen wasserunlöslich
50 Gewichtsprozent Propylenoxyd, 50 Gewichtsprozent Äthylenoxy-Mischpolymerisat
beliebiger Struktur mit negativem Löslichkeitskoeffizienten in Wasser
PEG-300-Dioleat*)
Äthylenoxyd-Octylphenol-Kondensationsprodukte
Natriumoleat
Triäthanolamin
Diäthanolamin ,
Wasser
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1 0,5
97,8 97,9 97,3 0,1
0,1
0,5
0,5
0,2
0,5
0,5
1,5
0,1
0,1
0,1
0,5
0,5
1,5
0,5
0,1
0,1
0,1
0,5
0,5
0,1
0,1
0,5
0,05
0,1
0,5
0,25
0,1
0,5
0,5
.1,5 0,1
0,1
97,3 I 97,3 I 97,3 | 97,8 | 98,4 j 98,4 | 97,15| 97,8
*) Dioleat eines Polyoxyäthylenglykols mit einem Molgewicht von 300.
Die folgenden Beispiele erläutern das Heißwalzen von Aluminium und Stahl.
Barren von 15,24 χ 15,2 χ 6,985 cm aus technisch reinem Aluminiums, das der Qualität 2 S entspricht,
wurden auf 55O0C erhitzt und in einem zweistöckigen,
nicht umkehrenden Walzwerk ausgewalzt. Es wurde mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 60,96 m pro
Minute gearbeitet. Das verwendete Schmiermittel war die Mischung 1 der Tabelle, und der Vorratsbehälter
wurde auf etwa 40° C gehalten. Die erzeugten Folien waren blank, frei von Streifen und waren gut geeignet
als Anoden. Es ergab sich nur eine sehr schwache Walzhaut.
Eine 3,5% Magnesium enthaltende Aluminiumlegierung (54 S) wurde gewalzt unter Verwendung
des im Beispiel 1 beschriebenen Walzwerks, wobei als Schmiermittel das Gemisch 1 verwendet wurde. Die
erhaltenen Folien waren blank, und es zeigte sich nur eine sehr schwache Walzhaut, und bei der darauffolgenden
Auswalzung zu 2-S-Folien ergaben sich Produkte, die vorzüglich geeignet waren als Anoden.
Bei Verwendung des Gemisches 1 als Schmiermittel beim Kaltwalzen von Stahl war es möglich, bei fünf
Durchgängen und einer Walzengeschwindigkeit von 30,48 m pro Minute die Dicke der Folie von 0,127 cm
auf 0,031 cm zu verringern.
35
Das Heißwalzen von Aluminiumlegierung S 2 wurde durchgeführt wie im Beispiel 1, aber unter Verwendung
des Gemisches 8 der Tabelle. Die erhaltenen Folien waren glänzend und frei von Streifen; sie waren gut
geeignet als Anoden. Es wurde nur eine sehr dünne Walzhaut festgestellt.
Die folgenden Beispiele erläutern das Bohren von Stahl unter Verwendung von Gemisch 1.
wurde unter diesen Bedingungen verwendet bis das Bohren von Löchern unmöglich war. Im Durchschnitt
von acht Versuchen wurden 52 Löcher unter Verwendung des Gemisches 1 gebohrt, während vergleichsweise
bei Anwendung einer 10%igen wässerigen Dispersion eines üblichen EP-löslichen Öls nur 22 Löcher
gebohrt werden konnten.
Claims (6)
1. Schmiermittel zum Bearbeiten von Metallen auf der Basis einer emulgatorhaltigen wäßrigen
Emulsion, deren ölige Phase aus einer Polyoxyalkylenflüssigkeit mit negativen Löslichkeitskoeffizienten
besteht, gekennzeichnet durch den weiteren Gehalt von vorzugsweise 0,05 bis 10 Gewichtsprozent
an einer Polyoxyalkylenflüssigkeit, deren Löslichkeit in Wasser weniger als 1 Gewichtsprozent
beträgt.
2. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyoxyalkylenverbindungen
mit negativen Löslichkeitskoeffizienten in Wasser bzw. mit einer Wasserlöslichkeit unter 1 Gewichtsprozent
jeweils mindestens zwei verschiedene Alkylreste enthalten.
3. Schmiermittel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyoxyalkylenverbindungen
ein Molgewicht zwischen 350 und 10000, vorzugsweise zwischen 400 und 2000, aufweisen.
4. Schmiermittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyoxyalkylenflüssigkeit
mit einer Wasserlöslichkeit unter 1 Gewichtsprozent der Butylmonoäther eines Blockmischpolymerisates
ist, das 85 Gewichtsprozent und 15 Gewichtsprozent Äthylenoxyd enthält.
5. Schmiermittel nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich ein Antikorrosionsmittel,
vorzugsweise in einer Menge von 0,05 bis 2 Gewichtsprozent, enthält.
6. Schmiermittel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Antikorrosionsmittel ein
Alkali- oder Erdalkalisalz einer Fettsäure mit zehn oder mehr Kohlenstoffatomen im Molekül,
wie ölsäure, und insbesondere ein Natriumsalz ist.
45
Bei diesem Versuch wurde mit einem Bohrer von 0,3175 cm bei 2900 U/min gearbeitet. Die behandelte
Platte hatte eine Dicke von 1,067 cm, und der Vorschub betrug 0,0147 cm pro Umdrehung. Der Bohrer
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 001 794.
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 001 794.
In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1 104 104.
Deutsches Patent Nr. 1 104 104.
209 519/418 3.62
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