DE1284018B

DE1284018B - Waessrige Metallbearbeitungsfluessigkeit

Info

Publication number: DE1284018B
Application number: DE1964S0091111
Authority: DE
Inventors: Davis Robert Hall
Original assignee: Mobil Oil Corp
Current assignee: ExxonMobil Oil Corp
Priority date: 1963-05-17
Filing date: 1964-05-15
Publication date: 1968-11-28
Also published as: US3256187A; DE1257331B; GB1021004A; CH482825A; FR1392444A; AT249839B; GB1028458A; FR1393172A

Description

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Aus der deutschen Auslegeschrift 1 033 825 ist ein aminen und organischen Säuren enthält die Metall-Verfahren zur Herstellung von transparent wasser- bearbeitungsflüssigkeit wasserlösliche Polyoxyalkylenlöslichen Metallbearbeitungs- und Kühlkonzentraten glykole, vorzugsweise^ Mischpolymerisate aus 10 bis bekannt, bei dem 3 bis 8 Gewichtsprozent pflanzliche 75 Gewichtsprozent Äthylenoxyd und entsprechend Neutralöle mit etwa 27 bis 35 Gewichtsprozent orga- 5 90 bis 25 Gewichtsprozent 1,3-Propylenoxyd. Um der nischen Aminen auf etwa 100 bis 110⁰C anverseift Metallbearbeitungsflüssigkeit erhöhte Antirosteigenwerden und der so gewonnenen Substanz C₈-, C₁₀- schäften zu erteilen, kann sie auch ein Alkalinitrit und C₁₂-Fettsäuren einzeln oder in Mischung in enthalten. Ein erhöhter Widerstand gegen Kupfer-Mengen von etwa 20 bis 30 Gewichtsprozent zugesetzt korrosion wird durch einen Gehalt an Natriumsalz und bei etwa 80⁰C das Gemisch verseift wird. io von Mercaptobenzthiazol erhalten.

Das bekannte Metallbearbeitungskonzentrat enthält Darüber hinaus können die Gesamtleistungseigen-

bei der praktischen Ausführungsform C₈—C₁₂-Fett- schäften der Schmiermittelzusammensetzung durch

säuren, Triäthanolamin und Rizinusöl als pflanzliches Zugabe von Desinfektionsmitteln verbessert werden,

Neutralöl, wobei das Rizinusöl ein notwendiger insbesondere solchen wie Phenolen, Natriumsalzen

Bestandteil des bekannten Konzentrats ist. 15 von Orthophenylphenol, chlorierten Phenolen, wie

Wäßrige Metallbearbeitungsflüssigkeiten mit einem Hexachlorophen, Tetrachlorphenol und p-Chlor-

Gehalt an Rizinusöl und Aminseifen lassen hinsieht- m-xylenol, sowie Borsäure oder Boroxyden. Um einen

lieh der Stabilität in hartem Wasser zu wünschen übrig. Schutz gegen Pilze zu erzielen, die Rostschutzeigen-

Ferner zeigen Aminseifen eine unerwünschte starke schäften zu verbessern und die Belastungsfähigkeit zu

Schaumwirkung in wäßrigen Metallbearbeitungs- *° erhöhen, kann ein Alkalihydroxyd, das zur Erhöhung

flüssigkeiten. des pH-Wertes des Mediums dient, z. B. Natrium-,

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Lithium- oder Kaliumhydroxyd, Anwendung finden,

wäßrigen Metallbearbeitungsflüssigkeit, die verbesserte Weiterhin können gewünschtenfalls verschiedene

Schmier- und Kühlwirksamkeit aufweist und im Ver- wasserlösliche Chelatbildungsmittel, wie Salze von

lauf des Bearbeitungsvorgangs keine Rückstände auf *5 Athylendiamintetraessigsäure, Nitrilotriessigsäure oder

dem Metall zurückläßt, frei von einer übermäßigen Diäthylentriaminpentaessigsäure, anwesend sein, um

Schaumbildung ist, nicht ranzig wird, ihre Transparenz den wäßrigen Träger weich zu machen,

in Lösungen in hartem Wasser behält und zu keiner Das Alkanolamin soll im allgemeinen in einer Menge

Bildung von klebrigen wasserunlöslichen Rückständen von 5 bis 40 Gewichtsprozent und vorzugsweise in

führt. 30 einer Menge von 20 bis 35 Gewichtsprozent vorhanden

Die wäßrige Metallbearbeitungsflüssigkeit gemäß sein. Die organische Säurekomponente wird im allder Erfindung mit einem Gehalt eines Alkanolamins gemeinen in einer Menge von 0,1 bis 9 Gewichtsund gesättigten oder ungesättigten Fettsäuren mit prozent und vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 6 bis 12 C-Atomen ist dadurch gekennzeichnet daß sie 4 Gewichtsprozent eingesetzt.

außerdem ein Polyoxyalkylenglykol und gegebenen- 35 Es wird in jedem Fall genügend Wasser verwendet,

falls ein Mercaptobenzthiazol, Natriumnitrit und um die Metallbearbeitungsflüssigkeit auf 100 zu brin-

Borsäure oder ein wasserlösliches Boroxyd enthält. gen. Die Polyoxylalkylenglykole sind zweckmäßig in

Das in der Metallbearbeitungsflüssigkeit verwendete einer Menge von 5 bis 20 Gewichtsprozent vorhanden. Alkanolamin kann ein beliebiges Molekulargewicht Wenn Alkalinitrit eingebracht wird, wird dieses im haben, es soll jedoch vorzugsweise bei Raumtempera- 4° allgemeinen in einer Menge von 0,1 bis 10 Gewichtstur flüssig sein. Verbindungen mit geringem Mole- prozent und vorzugsweise von 0,1 bis 5 Gewichtskulargewicht werden im allgemeinen bevorzugt. Es prozent benutzt. Wenn das Natriumsalz von Mercaptowurde gefunden, daß Mono-, Di- oder Triäthanolamin benzthiazol in der Zusammensetzung eingesetzt wird, für diesen Zweck am wirksamsten sind. Andere ist diese Substanz im allgemeinen in einer Menge von geeignete Alkanolamine sind beispielsweise Isopro- 45 0,1 bis 6 Gewichtsprozent und vorzugsweise von 0,1 bis panolamine und Methyldiäthanolamin. Das Alkanol- 3 Gewichtsprozent anwesend. Desinfektionsmittel weramin kann entweder als einzelne Verbindung oder den, wenn vorhanden, im allgemeinen in einer Menge gewünschtenfalls in Form einer Kombination der- von 0,05 bis 3 Gewichtsprozent und vorzugsweise von artiger Verbindungen zur Anwendung gelangen. 0,05 bis 1,5 Gewichtsprozent benutzt. Wenn eine

Die Säurekomponente kann gesättigte oder, unge- 5° wasserlösliche Borverbindung zugesetzt werden soll, sättigte Säuren oder Mischungen davon umfassen. z. B. Borsäure, wird diese im allgemeinen in einer Es wurde gefunden, daß organische Säuren mit gerin- Menge von 0,1 bis 5 Gewichtsprozent und vorzugsgerem Molekulargewicht, d. h. Säuren mit 1 bis 5 C- weise von 0,1 bis 3 Gewichtsprozent verwendet. Das Atomen, nicht in zufriedenstellender Weise als Rost- Alkalihydroxyd, z. B. Natriumhydroxyd, wird im inhibitoren wirken und auch infolge ihres starken 55 allgemeinen in einer Menge von 0,1 bis 3 Gewichts-Geruchs zu beanstanden sind. Andererseits wurde prozent und vorzugsweise von 0,1 bis 1,5 Gewichtsgefunden, daß bei Verwendung von organischen prozent eingesetzt. Chelatbildner können in einer Säuren mit relativ hohem Molekulargewicht, d. h. Menge von 0,1 bis 5 Gewichtsprozent anwesend sein. Säuren mit mehr als 12 C-Atomen, unerwünschte Wenn irgendwelche der vorstehend angegebenen, Eigenschaften auftreten, z. B. starke Schaumbildung, ⁶° gegebenenfalls einzusetzenden Komponenten zusätzschlechte Beständigkeit gegenüber hartem Wasser und lieh zu den Alkanolamine^ den C₆—C₁₂-Fettsäuren verringerte korrosionshemmende Eigenschaften. Von und den Alkanolaminen benutzt werden, wird die den den zu verwendenden organischen Säuren mittleren Rest der Metallbearbeitungsflüssigkeit bildende Molekulargewichts sind önanthsäure (Heptylsäure), Wassermenge in jedem Fall entsprechend verringert.
Caprylsäure, Caprinsäure, Pelargonsäure, Capron- 65 Die Metallbearbeitungsflüssigkeit gemäß der Ersäure, Undecylensäure, Undecylsäure und Laurinsäure findung wird vorzugsweise nach einem Mischverfahren besonders geeignet. bei Raumtemperatur hergestellt, bei dem man alka-

In Kombination mit den vorgenannten Alkanol- lische Komponenten mit sauren Komponenten und

10 bis 20 Teilen Wasser, das in dem fertigen Erzeugnis anwesend sein soll, umsetzt. Wenn die sich ergebende Lösung nach Stehenlassen klar geworden ist, wird die Restmenge an Wasser, die in dem fertigen Erzeugnis anwesend sein soll, zugesetzt, zusammen mit den Polyoxyalkylenglykolen und irgendwelchen der vorgenannten anderen gewünschten Komponenten. Es ist jedoch zu beachten, daß ein Alkalinitrit, sofern ein solches in dem fertigen Erzeugnis anwesend sein soll, zuletzt zugefügt wird, da eine Zugabe von Säuren, z. B. Cyprylsäure, zu einer Lösung von Natriumnitrit zu einer Zersetzung des Nitrits und damit zu einer Verringerung oder Vernichtung seiner rostverhindernden Wirkung führen würde.

Es wurde gefunden, daß bei Anwendung der wäßrigen Metallbearbeitungsflüssigkeit eine überraschende Kombination von Vorteilen und ein synergistischer Hochdruckeffekt erzielt wird.

Korrosionstest

Schmiedeeisenstückchen wurden in einen 50-ml-Becher zusammen mit der zu untersuchenden Metallbearbeitungsflüssigkeit eingebracht. Dann wurde die überschüssige Flüssigkeit abgegossen, und der Becher wurde in einer Atmosphäre mit einer relativen Feuch-

tigkeit von etwa 90°/₀ bei einer Temperatur von etwa 21 bis 24° C belassen. Nach einer Aufbewahrungsdauer von 48 Stunden wurde die Probe dann auf das Auftreten von Rost geprüft.

Wirksamkeit bei maschinellen
Bearbeitungsvorgängen

Die Wirksamkeit der wäßrigen Metallbearbeitungsflüssigkeiten gemäß der Erfindung bei maschinellen Bearbeitungsvorgängen wurde mittels einer Reihe von Löchern, die in einen Prüfstab aus warm gewalztem Stahl gebohrt waren und in die ein Gewinde einzuschneiden war, bestimmt. Vor der Prüfung wurden Proben der Metallbearbeitungsflüssigkeiten unter Verwendung von 1 Gewichtsteil des Zusatzkonzentrats auf 5 Gewichtsteile destilliertes Wasser verdünnt. Die Flüssigkeit wurde dem Bohrloch mit einer Spritzflasche aus Polyäthylen zugeführt. Vier unbekannte Proben wurden mit zwei Standardproben verglichen. Die Gewindebohrwirksamkeit wurde berechnet, indem das bei den unbekannten Proben ermittelte Drehmoment durch das mittlere Drehmoment bei den Standardproben geteilt und mit 100 multipliziert wurde.

Tabelle I

Wäßriges System mit einem Alkanolaminsalz einer gesättigten organischen Säure von mittlerem Molekulargewicht (C₆—C₁₂)

	Triäthanolamin	Grundmasse	Stearinsäure	Gewichtsprozent	3	_ ! __	—	3	destilliertes Wasser	Schmiedeeisen
		Essigsäure Caprylsäure		—	j			Rosttest
Beispiel	30	—			70	1 Teil Grundmasse auf 25 TeUe
	27	70	destilliertes Wasser 48 Stunden
1	27	70	Rost (5 Stunden)
2	27	70	Rost (5 Stunden)
3		kein Rost
4	Rostspuren

Aus Beispiel 3 ist ersichtlich, daß die rosthemmenden dieser Hinsicht wurde auch gefunden, daß die orga-

Eigenschaften von Triäthanolamin durch Kombination nischen Säuren wegen ihrer niedrigen Löslichkeit in

mit einer organischen Säure von mittlerem Molekular- 45 Wasser nicht allein verwendet werden können, gewicht, wie Caprylsäure, stark erhöht werden. In

Tabelle II

Wäßriges System mit einem Gehalt an Äthylenoxyd-Propylenoxyd-Mischpolymerisat* und Aminsalzen von organischen Säuren mittleren Molekulargewichts (C₁₆—C₁₃)

	Triäthanol amin	Grundmasse	Heptylsäure	Caprylsäure I²^Sf⁵*-				'		Misch polymerisat	destilliertes Wasser	**Gewindebohrwirksamkeit, %
Bei spiel		Gewichtsprozent	—	I					1 bis 5 Verdünnungen der Grundmasse
	30	—	—			70	mit destilliertem Wasser
5	—	10	—		30	70	75,7
6	20	3	—	—	10	70	78,7
7	20	—	10	10	—	70	75,5
8	20	—	3	3	7	70	81,0
9	20	—			70	95,5
10	20	—	7	70	81,7
11	20	—	70	96,0
12	20	7	70	87,5
13		93,0

* Mischpolymerisat mit 75 Gewichtsprozent Äthylenoxyd und 25 Gewichtsprozent Propylenoxyd.

** Im Verhältnis zu einer Vergleichs-Metallbearbeitungsflüssigkeit, wie sie in der USA.-Patentschrift 3 071545 beschrieben ist. Die Ergebnisse stellen das Mittel aus zwei Prüfungen dar.

Aus Tabelle II ist ersichtlich, daß weder das Triäthanolamin noch das Äthylenoxyd-Propylenoxyd-Mischpolymerisat bei alleiniger Anwendung oder in Mischung (vgl. Beispiele 5, 6 und 7) wirksame Lasttragmittel sind, wie dies in jedem Fall durch die entsprechende Gewindebohrwirksamkeit, die unter 79% liegt, angezeigt wird. Ferner ist aus der Tabelle II ersichtlich, daß die Aminsalze von Heptyl-, Capryl- und 2-Äthylhexylsäure wirksamer sind, daß jedoch die jeweiligen Gewindebohrwirksamkeiten noch unter 89 % liegen. Es ist jedoch ersichtlich, daß eine Kombination des genannten Äthylenoxyd-Propylenoxyd-Mischpolymerisats und der genannten Salze Gewindebohrwirksamkeiten in dem Bereich von 93 bis 96% (vgl. Beispiele 9, 11 und 13) ergeben. Dies stellt eine merkbare Erhöhung der Gewindebohrwirksamkeit gegenüber Zusammensetzungen dar, bei denen die genannten Aminsalze allein verwendet werden (vgl. Beispiele 8, 10 und 12) dar. Es ist danach ersichtlich, daß ein synergistischer Hochdruckeffekt zwischen dem genannten Mischpolymerisat und den Salzen der Säuren vorhanden ist.

Wenn die genannten Zusammensetzungen mit dem ίο Natriumsalz von Mercaptobenzothiazol als Kupferkorrosionsinhibitor vereinigt wurden, war die Bearbeitungswirksamkeit weiter verbessert, wie dies in der folgenden Tabelle III gezeigt ist.

Tabelle III

Wäßriges System mit einem Gehalt an Äthylenoxyd-Propylenoxyd-Mischpolymerisat, Aminsalzen von organischen Säuren mittleren Molekulargewichts und dem Natriumsalz von Mercaptobenzothiazol

	Triäthanolamin	Grundmasse	Caprylsäure	Na-SaIz und Mercaptobenz- thiazol	—	10	Misch polymerisat	destilliertes Wasser	*Gewindebohrwirksamkeit, °/o
Bei spiel		Gewichtsprozent	1,5	3			1 bis 5 Verdünnungen der Grundmasse mit destilliertem Wasser
	20		3	1,5		70
14	20	10		7	70	92,2
15	20	—	7	70	89,0
16	20		7	70	103,0
17	20	—	70	96,0
18		81,7

* Im Verhältnis zu einer Vergleichs-Metallbearbeitungsflttssjgkeit, wie sie in der USA.-Patentschrift 3 071 545 beschrieben ist. Die Ergebnisse stellen das Mittel aus zwei Prüfungen dar.

Claims

Patentanspruch:

Wäßrige Metallbearbeitungsflüssigkeit mit einem Gehalt eines Alkanolamine und gesättigten oder ungesättigten Fettsäuren mit 6 bis 12 C-Atomen, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem ein Polyoxyalkylenglykol und gegebenenfalls ein Mercaptobenzthiazol, Natriumnitrit und - Borsäure oder ein wasserlösliches Boroxyd enthält.