DE1594412B2

DE1594412B2 - Oel-in-wasser-emulsion

Info

Publication number: DE1594412B2
Application number: DE1967D0052057
Authority: DE
Inventors: LyIe Gove Ferguson Mo Treat (V St A)
Original assignee: The Dow Chemical Co , Midland, Mich (V St A)
Priority date: 1965-03-29
Filing date: 1967-01-19
Publication date: 1973-06-20
Also published as: DE1594412A1; DE1594412C3; FR1514458A; US3409551A; SE342471B; NL6701434A; GB1118224A; US3408843A; BE705624A; GB1154303A; ES335836A1; DE1594398A1; NO122493B

Description

30 Leichtes Mineralöl 83 %

Gleitzusätze 11 %

Die Erfindung betrifft eine Öl-in-Wasser-Emulsion Emulgatoren 4%

für die Formgebung von Metallen, die beteht aus Kupplungsmittel 0,5 %

1. Wasser, ³⁵ Bakterizid 0,5°/₀

2. einem Emulgiermittel, Reinigungsmittel I⁰/

3. einem Polycarbonsäurechelatbildungsmittel aus ^/0

einem Alkali-, Ammonium- oder Aminsalz einer _{Das ZUf Herstellung eines} löslichen Öls verwendete

λ ^kylei^npo^ssigsaure und . ₄₀ Grundöl ist in der Regel ein leichter Kohlen-

4. 0,5 bis 20 Gewichtsprozent eines Öls, das m einer _{wasserstoff oder ein} leichtes Kohlenwasserstoff gemisch Menge von nicht mehr als 0,2 Gewichtsprozent _{mit einef viskosität von 40 bis 200} Saybolt-Universalals freies Ol in Form von Tropfchen nut einem _{Sekunden (sus) bei 38}<, _{Q £s können aber auch andere} mit leren Durchmesser wι Bereich von 1 bis 25 μ _{Gleitmittel wie Fettöle be}ispielsweise Palmöl oder vorliegt, wobei kerne Tropfchen einen 50 μ _{45 thetische Stoff be}i_spiel_Sweise Palmölersatzmittel, übersteigenden Durchmesser aufweisen. J_{8 GrundöI ZUf Herste}f_{lung des löslichen öles ver}.

Bei Verfahren zur Formgebung von Metallen ist es wendet werden. Derartige Gleitmittel können Viskosi-

heute üblich, an Stelle der früher verwendeten nicht- täten bis zu 850 SUS haben.

wäßrigen Kohlen wasserstoff gleitmittel eine Öl-in- Unter dem hier verwendeten Ausdruck »Grundöl« Wasser-Emulsion zu verwenden. Zum Beispiel ist es 50 sind die als leichte Mineralöle bekannten leichten beim Auswalzen von Metallen, wie Magnesium oder Kohlenwasserstoffe oder Kohlenwassergemische sowie Stahl, mit Hilfe von Stahlbearbeitungswalzen heute Gleitmittel, wie z. B. pflanzliche Öle, beispielsweise üblich, eine Öl-in-Wasser-Emulsion zur Berieselung Palmöl, tierische Fette, beispielsweise Schweineöl, und der Walzen und des Werkstückes zu verwenden. Dabei Palmölersatzmittel sowie Äquivalente davon, beispielserfüllt die Emulsion zwei Funktionen, nämlich diejenige 55 weise Polyglykole und Äther und Ester davon zu eines Kühlmittels und diejenige eines Gleitmittels. verstehen, die auf dem zu verformenden Metall keine Als Kühlmittel bei Schneidarbeitsgängen unterstützt die Flecken bilden.

Emulsion die Regelung der Temperatur des Schneid- Zu geeigneten anionischen Öl-in-Wasser-Emulgawerkzeuges. Als Gleitmittel dient die Emulsion a) zur toren, die in zum Emulgieren des Grundöles ausRegelung der Reibungskräfte zwischen dem Werkstück 60 reichender Menge zugesetzt werden, gehören die und dem Bearbeitungswerkzeug, b) zur Begünstigung Alkanolaminseifen langkettiger Fettsäuren, beispielsder Entwicklung der gewünschten Werkzeugüberzüge weise die Diisopropanolamin-, Diäthanolamin- oder während des Formgebungsverfahrens, beispielsweise Monoäthanolaminsalze der Öl-, Palmitin- oder Stearinzum Überziehen der Walze während des Walzens und säure, wobei die Salze einzeln oder in Form von c) zur Verhinderung eines übermäßigen Übergangs von 65 Gemischen verwendet werden können.
Metall aus dem Werkstück auf das Werkzeug oder Die bisher als Kühl- und Gleitmittel in Metallformvon dem Werkzeug auf das Werkstück. gebungsprozesses verwendeten Öl-in-Wasser-Emul-

Typische Öl-in-Wasser-Emulsionen, die als Gleit- sionen haben jedoch Nachteile, deren Ursachen auf

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die nachfolgend beschriebenen Vorgänge zurückzu- Durchmesser aufweisen, einem Polycarbonsäurechelät-

führen sind: bildungsmittel aus einem Alkali-, Ammonium- oder

Die Ansammlung von festem Teilchenmaterial auf Aminsalz einer Alkylenaminpolyessigsäure, einem

der Oberfläche des bearbeiteten Metalls beeinträchtigt Emulgiermittel und zum Rest aus Wasser, wobei. die

die Formgebungsarbeitsgänge, wie z. B. das Walzen. 5 Emulsion einen pH-Wert zwischen 5 und 11 aufweist.

Das Teilchenmaterial hat nämlich die Neigung, in Die erfindungsgemäße Emulsion ist leicht durch ein

die Metalloberfläche eingebettet zu werden, wodurch mechanisches Filter filtrierbar und sie ist praktisch frei

das Aussehen der Metalloberfläche beeinträchtigt von Feststoffteilchen, deren Durchmesser mehr als

wird. Dieses eingebettete teilchenförmige Material 0,5 bis 10 Mikron beträgt und sie ist auch praktisch

stört aber auch bei anderen Oberflächen behandlungen, io frei von einer kontinuierlichen freien Ölphase.

beispielsweise beim Anodisieren oder Überziehen des Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung enthält die

Metalls. beanspruchte Öl-in-Wasser-Emulsion das Polycarbon-

Bisher war es daher erforderlich, einen Teil der in säurechelatbüdungsmittel in einer zur Erzielung einer der Emulsion vorhandenen Verunreinigungen abzu- Härte von 25 bis 400 ppm, berechnet als CaCO₃ bzw. schöpfen und/oder die Feststoffe in Form eines 15 eines pH-Wertes von 5 bis 11 erforderlichen Menge. Schlammes am Boden großer Absitzbehälter ab- Dadurch wird eine übermäßige Schaumbildung ebenso sitzenzulassen. Diese Methode erwies sich jedoch nicht wie eine Ölabscheidung vermieden,
als sehr erfolgreich, da die dadurch erzielte Entfernung Durch die erfindungsgemäße Öl-in-Wasser-Emulsion des unerwünschten Feststoff materials keineswegs aus- werden folgende Vorteile erzielt:
reichend war. Das Abschöpfen hat auch den Nachteil, 20 a) Die Emulsion ist so stabilisiert, daß sie durch ein daß damit zusammen mit den Verunreinigungen die mechanisches Filter filtriert werden kann, das zur wertvolle Öl-in-Wasser-Emulsion entfernt wird und Entfernung von festem teilchenförmigen! Material daß dadurch diese Emulsion ständig ergänzt werden mit einem Durchmesser von mehr als 10 bis 20 Mikron, muß. In einigen Fällen hat man nun versucht, die vorzugsweise einem Durchmesser von mehr als 1 Mi-Gleitmittel-Kühlmittel-Emulsion durch Filtrieren 25 krön, geeignet ist. Dabei handelt es sich vorzugsweise von den unerwünschten Feststoffen zu befreien, jedoch um ein mit einem kieselsäurehaltigen Überzug verhat sich auch dieses Verfahren als wenig erfolgreich sehenes Filter;

erwiesen, da die dafür verwendeten Filter ständig ver- b) feste teilchenförmige Verunreinigungen, wie stopft waren. Es ist zwar nicht genau bekannt, worauf Schmutz, Metallfeinstoffe und Metalloxydteilchen, diese Verstopfung der Filter zurückzuführen ist, 30 können von dem Filter leicht entfernt werden, ohne doch wird angenommen, daß auf Grund der Ver- daß eine Filterverstopfung auftritt,
teilungskoeffizienten sich die kontinuierliche freie Ein wichtiger Gesichtspunkt der vorliegenden ölphase auf dem Filter ansammelt, wodurch dieses Erfindung ist der, daß der Teilchendurchmesser der für den weiteren Durchgang sowohl der wäßrigen Öltröpfchen mindestens zum Teil eine Funktion des Phase als auch der Öltröpfchenphase blockiert wird. 35 pH-Wertes und des Fertiggehaltes der Emulsion ist, Nur solche Filter mit relativ großen Porenöffnungen, wobei die Art und Konzentration der vorhandenen die auch verhältnismäßig große Teilchen passieren emulgierenden Stoffe ebenfalls Regelungsfaktoren konnten, blieben längere Zeit betriebsfähig, derartige darstellen. Wenn auch praktisch die gesamten Härte-Filter erwiesen sich jedoch als relativ unwirksam. ionen mit dem erfindungsgemäß verwendeten Chelat-

Da es bisher nicht möglich war, die Öl-in-Wasser- 40 bildner gewünschtenfalls in einen Chelatkomplex Emulsionen von dem unerwünschten Feststoffmaterial überführt werden können, entsteht wegen des Schäuauf einfache und wirtschaftliche Art und Weise zu mens der Emulsion während der Pump- und Sprühbefreien, ist man dazu übergegangen, den gesamten vorgänge bei den meisten Prozessen ein Problem, wenn Emulsionsansatz nach drei- bis sechswöchiger Ver- der Gehalt an Härteionen auf einen zu geringen Wert Wendung zu verwerfen. Es gibt bisher nur wenige 45 abfällt. Wenn die Schaumbildung zu stark und uner-Systeme mit einem großen Emulsionsreservoir, die sich wünscht ist, wird vorzugsweise ein Härtewert innerhalb über längere Zeiträume hinweg störungsfrei verwenden des Bereiches von 100 bis 200 ppm, ausgedrückt als lassen. Bei der Verwendung in einem Walzwerk sind CaCO₃, eingehalten, während dann, wenn die Schaumdafür aber erhebliche Mengen an Emulsion erforder- bildung kein Problem darstellt, ein Härtewert innerlich. 50 halb des Bereiches von 25 bis 100 ppm bevorzugt wird.

Es hat sich nun gezeigt, daß die vorstehend aufge- Zu den Metallen, die unter Verwendung der erdungs-

zeigten Mängel durch eine Öl-in-Wasser-Emulsion der gemäßen Öl-in-Wasser-Emulsion gewalzt oder geformt

eingangs geschilderten Zusammensetzung beseitigt werden können, gehören beispielsweise Kupfer, Stahl

werden können, die nicht mehr als 0,2 Gewichtsprozent und Magnesium. Diese Metalle können kaltverformt freies Öl in Form von Tröpfchen mit einem mittleren 55 oder bei Temperaturen bis zu etwa 565⁰C warm-

Durchmesser im Bereich von 1 bis 25 μ enthält, wobei verformt werden, wenn dabei die erfindungsgemäße

keine Tröpfchen einen 50 μ übersteigenden Durch- Emulsion verwendet wird.

messer aufweisen. Eine derartige Emulsion ist als Die als Gleitmittel-Kühlmittel verwendete erfin-

Gleitmittel-Kühlmittel für die Formgebung von Me- dungsgemäße Öl-in-Wasser-Emulsion hat bei der tallen geeignet, wobei das Werkstück und das ver- 60 Verwendung in Metallformgebungsprozessen, in denen

wendete Werkzeug mit einem fließenden Strom der das Werkstück mit einem fließenden Strom der

Öl-in-Wasser-Emulsion in Berührung gebracht werden. Emulsion in Berührung gebracht wird, in der Regel

Die erfindungsgemäße Öl-in-Wasser-Emulsion be- die folgende Zusammensetzung:
steht zu 0,5 bis 20 Gewichtsprozent aus einem Öl,

das in einer Menge von nicht mehr als 0,2 Gewichts- 6₅ 1- 1 bis 20 Gewichtsprozent eines löslichen Öls,

prozent als freies Öl in Form von Tröpfchen mit einem 2. eine Polycarbonsäure als Chelatbildner, der mit

mittleren Durchmesser im Bereich von 1 bis 35 μ vor- den Metallionen Calcium, Magnesium, Alumi-

liegt, wobei keine Tröpfchen einen 50 μ übersteigenden nium und Schwermetallionen belegt ist,

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3. bis zu 400 ppm an nicht in Form eines Chelat- von mindestens 75 Gewichtsprozent Eisen. Unter komplexes gebundener Härte, ausgedrückt als »Metallformgebungsprozessen« ist das Walzen, Be-CaCO₃ und arbeiten, Ziehen, Schneiden, Fräsen, Raspeln, Bohren

. , _ „. _ .. , , „ , ,. und Schleifen von Metallen zu verstehen.

4. als Rest Wasser. Gewünschte*alls kann die _Die A_nU_nO_nJ_111n. _oder Aminsalze der als Chelat-Emulsion auch ein Antischaummittel und/oder bildungsmittel gemäß der Erfindung verwendeten einen Korrosionsinhibitor und/oder em zusatz- p_oi_{ycarbonsäuren werden} bei der Herstellung der hches Gleitmittel enthalten wobei diese Zusätze Öl-in-Wasser-Emulsion dem Wasser zugegeben oder eme Gesamtmenge von 5 Gewichtsprozent nicht _das chelatbildungsmittel kann der verdünnten Emulüberschreiten. io sion auf irgendeine Weise, beispielsweise als Lösung,

Aufschlämmung oder als trockener teilchenförmiger

Die erfindungsgemäße Öl-in-Wasser-Emulsion hat Feststoff zugegeben werden. Auf jeden Fall wird einen pH-Wert innerhalb des Bereiches von 5 bis 11, das Chelatbildungsmittel zweckmäßig in Form einer vorzugsweise von 7 bis 10, und dadurch, daß das wäßrigen alkalischen Lösung mit 20 bis 40 Gewichtsdarin dispergierte Öl in Form von Tröpfchen mit i₅ prozent in der erforderlichen Menge zugesetzt, um einem durchschnittlichen Durchmesser im Bereich von den Härtewert und den pH-Wert in die vorstehend 1 bis 25 Mikron vorliegt, wobei praktisch keine angegebenen Bereiche zu bringen. Im allgemeinen wird Tröpfchen einen Durchmesser von mehr als 50 Mikron das verwendete Wasser oder die fertige Emulsion je aufweisen, und dadurch, daß der jeweils festgelegte nach den Umständen analysiert, um die notwendige Tröpfchendurchmesser leicht aufrechterhalten werden ₂₀ Menge des Chelatbildungsmittels zu bestimmen,
kann, ist die erfindungsgemäße Emulsion leicht durch Die fertige Öl-in-Wasser-Emulsion wird dann wie ein mechanisches Filter filtrierbar, das zur Entfernung folgt verwendet: Im allgemeinen wird die saubere von Feststoffteilchen mit einem Durchmesser von mehr Emulsion von einem Lagertank zu dem Werkstück, wo als 10 bis 20 Mikron, vorzugsweise von mehr als sie verwendet wird, im Kreislauf geführt. Die von dem 0,5 bis 5 Mikron, geeignet ist. 25 Werkstück und dem Werkzeug oder der Walze abWenn es sich bei der erfindungsgemäßen Öl-in- fließende Emulsion wird in einem Sumpf gesammelt, Wasser-Emulsion um eine zähe Emulsion handelt, die zu dem sich ein Teil des vorhandenen teilchenförmigen beispielsweise für Umkehrzwecke und Schneidarbeits- Materials absetzt. Die Emulsion kann einem weiteren vorgänge bestimmt ist, ist das Grundöl in Form von Absitzen in einem System mit einem großen Emul-Öltröpfchen mit einem durchschnittlichen Durch- 30 sionsbehälter überlassen werden, jedoch befindet sich messer innerhalb des Bereiches von 1 bis 2 Mikron im allgemeinen die Emulsion in mehr oder weniger in der Emulsion dispergiert, wobei praktisch keine starker ständiger Kreislaufbewegung. Ein kurzer Tröpfchen einen Durchmesser von mehr als 5 Mikron Ruhezeitraum in einem Schmutzabscheidungstank ist aufweisen. vorteilhaft zum Sammeln und Entfernen von Tramp-Wenn es sich bei der erfindungsgemäßen Emulsion 35 ölen vor dem anschließenden Filtrieren. Anschließend um eine Emulsion handelt, die zur Verwendung in werden von Zeit zu Zeit Proben für die Analyse einem Tandemwalzwerk oder für andere Arbeitsgänge der Emulsion entnommen und der Härtewert und der bestimmt, bei denen eine größere Gleitwirkung pH-Wert werden entsprechend den Anforderungen erwünscht ist, liegt die dispergierte Ölphase in Form der alkalischen Lösung des Chelatbildungsmittels von Tröpfchen mit einem durchschnittlichen Durch- 40 eingestellt. Die Emulsion wird dann zum Lagertank messer innerhalb des Bereiches von 2 bis 5 Mikron vor, gepumpt und gewünschtenfalls kann der Zusatz der wobei praktisch keine Tröpfchen einen Durchmesser Chelatbildungslösung zu der Emulsion in dem Lagevon mehr als 15 Mikron aufweisen. rungstank erfolgen.

Wenn es sich bei der erfindungsgemäßen Öl-in- Bevorzugt wird die Emulsion nach dem Absitzen Wasser-Emulsion um' eine grobe Emulsion handelt, 45 in dem Schmutzabscheidungsgefäß vor der Probedie zum Kaltwalzen von Stahl oder Aluminium be- entnahme filtriert, worauf die Härte und der pH-Wert stimmt ist, liegt die dispergierte Ölphase in der Regel eingestellt und die Emulsion zum Lagertank gepumpt in Form von Öitröpfchen mit einem durchschnittlichen wird. Die Fiitrierung läßt sich bequem und wirksam Durchmesser innerhalb des Bereiches von 5 bis mit praktisch jedem mechanischen Filter durchführen, 20 Mikron vor, wobei praktisch keine Tröpfchen mit 50 beispielsweise solchen, die ein Filterpapier oder eine einem Durchmesser von mehr als 50 Mikron vorhanden Membrane verwenden, und besonders günstig ist ein sind. Filter mit einem aufgebrachten Vorüberzug eines kiesel-Jede der erfindungsgemäßen zähen, mittleren oder säurehaltigen Materials, beispielsweise Diatomeenerde, groben Emulsionen ist leicht filtrierbar, wenn sie, wie Das Filter muß geeignet sein, um feines teilchenförmivorstehend angegeben, behandelt und verwendet wird. 55 ges Material, vorzugsweise sämtliches Material größer Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung als 1 Mikron, zu entfernen. Eine sehr wirksame Form besteht darin, daß der Durchmesser der Öitröpfchen eines Filters zur raschen Handhabung großer Volumen einreguliert und aufrechterhalten werden kann, wäh- der Emulsion stellt ein Filter vom Röhrentyp dar, rend gleichzeitig ein Brechen der Emulsion vermieden bei dem eine Reihe von zylindrischen Rohren verwird. In diesem System sind selbst normalerweise 60 wendet wird, die aus.einem Drahtgeflecht aus Monelmetastabile Emulsionen beständig. metall mit Maschenweiten im Eereich von 0,1 bis 0,2 mm Bei den hier verwendeten Ausdrucken »Magnesium«, bestehen und mit einem Filterhilfsmittel, z. B. Diato- »Kupfer«, »Eisen« handelt es sich um Magnesium und meenerde (Celite 545), überzogen sind, von der etwa dessen Legierungen mit einem Gehalt von mindestens 80% der Teilchen feiner als 40 Mikron sind. Das 70 Gewichtsprozent Magnesium bzw. Kupfer und 65 Filterhilfsmittel bildet einen Filterkuchen auf jedem dessen Legierungen mit einem Gehalt von mindestens Rohr, wodurch Feststoffe größer als 1 Mikron in der 50 Gewichtsprozent Kupfer bzw. um Eisen und dessen kürzesten Abmessung zurückgehalten werden. Das Legierungen, insbesondere Stahl, mit einem Gehalt Filterrohr erstreckt sich in die zu filtrierende Emulsion

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hinein und ergibt eine sehr intensive Filtrieroberfläche pH-Wert der Emulsion auf 8,5 eingestellt und die in

innerhalb einer kompakten Zone. der Emulsion vorhandene Härte wurde auf 100 ppm,

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung: ausgedrückt als CaCO₃, durch Zugabe der erforder-

_R . -I₁ liehen Menge des Trinatirumsalzes der Nitrilotriessig-

ΰ ei spiel ι _{5 gäure e}j_ngesteji_t während des Walzens wurde die

Es wurde nach dem Verfahren der Patentanmeldung über die Walzen strömende und über das Blech-P 15 94 398.3 bei einer Anzahl aufeinanderfolgender material kaskadenförmig laufende Emulsion in einem Walzwerkdurchgänge gearbeitet. Sowohl die Alu- darunterliegenden Sumpf gesammelt, zum Schmutzminiumplatte als auch die Wicklung wurden während lagerbehälter gepumpt, dann durch ein vorübereines Zeitraums von 7 Tagen gewalzt. Die Härte der io zogenes mechanisches Filter unter Verwendung eines Gleitmittelemulsion stieg allmählich auf 250 ppm, kieselsäurehaltigen Materials zum Vorüberzug, das berechnet als CaCO₃. Zu diesem Zeitpunkt wurden zur Entfernung von Feststoffteilchen von größer als 56,9 1 einer wäßrigen 38%igen Tetranatriumäthylen- 1 Mikron geeignet war, gefiltert. Die filtrierte Emulsion diamintetraessigsäure (Na₄EDTA) zugesetzt, um den wurde in einem Reinlagerbehälter gesammelt und erneut Härtewert auf 170 ppm, berechnet als CaCO₃, zu 15 sofort im Walzwerk wiederverwendet. Periodisch bringen. Bei sechs weiteren 8stündigen Durchführun- wurde aus der zu dem Filter gepumpten Emulsion gen des Betriebes kam die Härte bis auf 200 ppm an eine Probe entnommen, analysiert und die erforder-CaCO₃. Zu diesem Zeitpunkt wurden 191 einer liehen Zusätze des Natriumsalzes der Nitrilotriessig-38%igen Lösung von Na₄EDTA zugesetzt, worauf säure zugegeben, um den pH-Wert der Emulsion im die Härte auf 180 ppm (als CaCO₃) abfiel, wenn 20 Bereich von 8,5 bis 9,5 und die Härte der Emulsion die Probeentnahme und Analyse 24 Stunden später im Bereich von 100 bis 200 ppm, ausgedrückt als erfolgte. Dieses Verfahren wurde erneut nach 4 weite- CaCO₃, zu halten. Von Zeit zu Zeit erfolgen Zusätze ren 8stündigen Durchführungen des Betriebes wieder- von Wasser und löslichem Öl zur Ergänzung der holt, wobei die Härte auf einen Wert unterhalb Verluste auf Grund von Verdampfung und Aus-200 ppm eingeteilt wurde. 35 schleppen. Von Zeit zu Zeit durchgeführte Unter-

Es wurde etwa eine Härtezunahme von 1 ppm je suchungen zeigten, daß die Größe der Öltröpfchen in Stunde aus den Na₄EDTA-Zugaben bei dem System der Emulsion bei einer Durchschnittsgröße von errechnet, wenn die zu walzenden Aluminium- 15 Mikron Durchmesser stabil blieb, wobei praktisch legierungen Mg enthielten. In jedem Fall bestand die keine größeren Tröpfchen als solche mit 40 Mikron Wirkung der Na₄EDTA-Zugabe in der Erniedrigung 30 Durchmesser auftraten.

und Beibehaltung eines Härtewertes innerhalb des Nach einem Zeitraum von 19 Monaten war die

Bereiches von 100 bis 200 ppm. Emulsion noch stabil und praktisch frei von einer

Während dieses Zeitraumes wurden vier Trommeln kontinuierlichen freien Ölphase, die Öltröpfchengröße von 208 1 Inhalt eines löslichen Ölkonzentrates züge- blieb bei 15 Mikron Durchmesser stabil, das Stahlgeben, das Emulgiermittel enthielt. Wasserverluste 35 blech wurde zufriedenstellend in den Walzen herunterbis zu 18 9501 innerhalb 24 Stunden wurden durch gewalzt und die Oberfläche des gewalzten Materials Zugabe von entionisiertem Wasser ersetzt. war glatt und glänzend und praktisch frei von Ober-

Zu irgendeinem Zeitpunkt traten durch eine Leck- flächenfehlern.
stelle 758 1 eines hydraulischen Öles einer SUS Visko- B ei s d i e 1 3

sität von 220 bei 38° C in das System ein. 40

Es war notwendig, das vorüberzogene Filter inner- Das Kaltwalzen von Messing wurde auf einem

halb eines Zeitraumes von etwa 32 Stunden sechsmal 2fachen Umkehrvorwalzstreckenwalzwerk, einem 2fazurückzuwaschen. Die Emulsion blieb stabil und die chen Halbzeugwalzwerk und einem 4ständigen Tan-Öltröpfchen wurden bei einem durchschnittlichen demfertigwalzwerk durchgeführt. Bei typischem Be-Teilchendurchmesser von 2 Mikron gehalten, wobei 45 trieb wurden kontinuierlich gegossene flache Messingkeine Teilchen größer als 5 Mikron waren. Die Gleit- barren von 66,0 cm Breite, jeweils im Gewicht von eigenschaften der Emulsion waren während dieses etwa 1360 kg, von 8,25 cm Stärke auf flache Platten Zeitraumes vollständig zufriedenstellend und die von 1,37 cm Stärke in der Vorwalzstrecke kalt herunter-Filtrierbarkeit erlaubte eine fortgesetzte Wiederver- gewalzt. Es waren 9 Durchgänge und 2 zwischenwendung der Emulsion, die sonst hätte verworfen 5° liegende Temperaturen erforderlich, um diese Stärkewerden müssen. Die Oberflächenqualität des gewalzten verringerung zu erreichen. Die Walzen und Werk-Aluminiumproduktes war während dieses Zeitraums stücke wurden durch eine Strömung und einen gut bis ausgezeichnet. Sprühauftrag von 3030 1 je Minute einer im Kreislauf

. ■· 1 9 geführten, filtrierten, als Gleitmittel-Kühlmittel die-

J3 ei spiel 2 _{55 nen£}j_en Öl-in-Wasser-Emulsion aus einem 606001

Das Kaltwalzen des Stahls wurde auf einem 5-stän- Emulsion enthaltenden System geschmiert. Die Emuldigen Tandemwalzwerk ausgeführt, wobei das Stahl- sion hatte eine Konzentration an löslichem Öl von blech von 0,25 bis 0,38 cm auf 0,038 bis 0,125 cm 12 Gewichtsprozent, durchschnittliche Durchmesser ausgewalzt wurde. Während des Walzens wurden der Öltröpfchen von 1 bis 2 Mikron, einen Härtegehalt Stahlblech und Walzen mit 3790 1 einer Öl-in-Wasser- 60 von 100 bis 200 ppm, angegeben als CaCO₃, und Emulsion aus einem Kreislaufsystem, das 56 850 1 einen pH-Wert von 7,8 bis 8,5. Härte und pH-Wert Emulsion enthielt, pro Minute geschmiert. 3,79 1 wurden durch periodische Zugaben des Trinatriumeines löslichen Öles wurden auf 3630 kg des zu walzen- salzes der Nitrilotriessigsäure zu der Emulsion aufden Metalls verwendet. Das zur Herstellung der rechterhalten. Durch Abblasen bzw. Abziehen wurden Emulsion verwendete Grundöl bestand aus Palmöl. 65 sämtliche Flecken, die sich auf der gewalzten Platte Das Palmöl wurde mit Standardemulgatoren emulgiert entwickelt hatten, entfernt.

und bildete 3 Gewichtsprozent der Emulsion. Zu Be- Bei der Halbzeugwalzung wurde der Messingstreifen

ginn der Verwendung der Emulsion wurde der von 12,2 bis 2,54 mm Stärke ohne Glüh-oder Tempe-

9 10

rungsbehandlung gewalzt. Bei dem Fertigwalzwerk Sauberlagerungsbehälter bis zur Zurückführung zu

wurde der Streifen von 2,54 mm Stärke auf 0,30 mm den Schleifbänken gesammelt. Die Emulsion hatte

Stärke mit zwischenzeitlichen Temperungen, falls einen durchschnittlichen Durchmesser der Öltröpfchen

erforderlich, heruntergewalzt. Die Werkstücke und die im Bereich von 1 bis 2 Mikron, einen im Bereich von

Walzen jedes Walzwerkes wurden mit 24601 je Minute 5 100 bis 200 ppm, ausgedrückt als CaCO₃, gehaltenen

einer im Kreislauf geführten, filtrierten, als Gleitmittel- Härtewert und einen pH-Wert'zwischen 8,5 und 9,5.

Kühlmittel dienenden Öl-in-Wasser-Emulsion aus Härte ;...und rpHfWert wurden- durch periodische

einem gemeinsamen Vorratssystem für 75 8001 der Zugaben des. Dinatriiimsalzes von N-2-Hydroxyäthyl·

Emulsion gekühlt und geschmiert. Die Emulsion hatte iminodiessigsäure aufrechterhalten. Emulsionsverluste

eine Konzentration an löslichem Öl von 7 %. einen io wurden durch Zugabe von frischem löslichem Öl und

Durchschnittsdurchmesser der Öltröpfchen im Be- Leitungswasser und von ausreichend Natriumsalz der

reich von 5 Mikron, einen im Bereich von 25 bis N-2-Hydroxyäthyliminodiessigsäure zur Aufrecht-

75 ppm, ausgedrückt als CaCO₃, gehaltenen Härte- erhaltung des Härtewertes ersetzt. Nach einem Betrieb

wert und einen pH-Wert von 7,3 bis 7,8. Die Emulsion von 12 Monaten war das Emulsionssystem sauber und

war aus einem löslichen Öl von niedrigem Schwefel- 15 stabil und die Größe der Emulsionströpfchen hatte

gehalt hergestellt worden und war für Kupfer und sich nicht wesentlich geändert, während die Emulsion

Kupferlegierungen nicht fleckenbildend. Härte und leicht filtrierbar und wiederverwendbar für Schleif-

pH-Wert wurden durch periodische Zugabe des arbeitsgänge verblieben war.

Tetrammoniumsalzes der Äthylendiamintetraessig- Die gemäß der Erfindung behandelten und unter

säure zu dem System aufrechterhalten. Übliche Ver- 20 Einschluß einer Feinstoff-Filtrierstufe wiederverwen-

luste an Emulsion wurden durch Zugabe von neuer deten Emulsionen zeichnen sich weiterhin durch

Emulsion zu dem System ergänzt. überraschend niedrige Ionenkonzentration an Metallen,

Nach fortgesetztem Betrieb jedes Walzwerkes und wie Aluminium, Eisen und Silicium aus, deren jeweilige

des Emulsionssystems über 12 Monate hinweg zeigte Ionenkonzentrationen im allgemeinen unterhalb eines

es sich, daß das Walzen zufriedenstellend ausgeführt 25 Wertes von etwa 1 bis 30 ppm bleiben. Darüber

wurde, die gewalzten Messingprodukte ein ausge- hinaus scheinen Metalloberflächen, die in konti-

zeichnetes Oberflächenaussehen hatten, und die wieder- nuierlicher oder wiederholter Berührung mit den auf

verwendeten Emulsionen sauber und stabil und durch die vorliegende Weise behandelten Emulsionen stehen,

ein Filter filtrierbar waren, das zur Entfernung von gegenüber den Emulsionen passiviert zu werden, so

größeren Feststoffteilchen als 1 Mikron Größe ge- 30 daß nur eine sehr geringe Metallionenaufnahme

eignet war. stattfindet.

Zu den Vorteilen der Erfindung gehört noch, daß

Beispiel 4 eine Bakterienbekämpfung erzielt wird, ohne daß es

notwendig ist, ein Bakterizid zuzugeben. Die angeln einer Fabrik für Präzisionsschleifung wurde eine 35 wandten Chelatbildungsmittel fangen wesentliche An-Öl-in-Wasser-Emulsion, die 1 Gewichtsprozent lös- teile der Metallionen in der Emulsion ab, die sonst liches Öl enthielt, zur Schmierung und Kühlung der mit Metalloberflächen unter Bildung von molekularem Werkstücke und der Schleifscheiben zu jeder von Wasserstoff reagieren würden. Die Bildung von 15 Schleifbänken in einer Menge von 75,8 1 je Minute molekularem Wasserstoff, der einen starken katalyzugef ührt. An jeder Schleif bank floß die verwendete 40 tischen Effekt auf das Wachstum von anaeroben Emulsion auf eine Sammelplatte mit einer zentralen Bakterien hat, wird dadurch weitgehend vermieden. Vertiefung, die durch ein Grobsieb mit 0,51 cm Sieb- Weiterhin wird, da eine Feinstoffiltrierung ausgeführt Öffnungen abgedeckt war und wurde durch Rohr- wird, ein anfängliches Bakterienwachstum im starken leitungen von der Sammelplatte zu einem gemein- Ausmaß ausfiltriert, so daß sich keine Kolonien bilden samen Sumpf abgezogen. Die in dem Sumpf gesam- 45 können. Durch Entfernung von Metallfeinstoffen melte Emulsion wurde zu einem Filter gepumpt, in durch Filtration werden auch Metallfeinstoffe entfernt, dem eine Mikrocel-Membrane verwendet wurde, die sonst zu einer elektrochemischen Wirkung beidurch die keine größeren Teilchen als 1 bis 2 Mikron tragen, bei der der unerwünschte molekulare Wasser-Größe gingen. Die filtrierte Emulsion wurde in einem stoff gebildet wird.

Claims

1 2 mittel-Kühlmittel bei Metallformgebungsprozessen ver- Patentansorüche · wendet werden, beispielsweise beim Walzen oder ' Scheiden, bestehen im wesentlichen aus 0,5 bis 20 Ge wichtsprozent eines Öls in Wasser, das üblicherweise

1. Öl-in-Wasser-Emulsion für die Formgebung 5 als »lösliches Öl« bezeichnet wird. Derartige lösliche von Metallen, bestehend aus Öle sind im Handel in Form von Konzentraten erhält-

lieh und sie bestehen im allgemeinen aus 70 bis 90 Ge-

1. Wasser, ^ wichtsprozent eines Grundöles, beispielsweise eines

2. Emulgiermittel, ,,,... . , leichten Mineralöles, 1 bis 20 Gewichtsprozent, be-

3. einemPolycarbonsaurechelatbildungsmittelaus ₁₀ _Q _{auf das te lösliche öl dnes odef mehrerer}

einem Alkali-, Ammonium- oder Ammsalz _{anionischer und/oder} nichtionischer Öl-in-Wasser-

einer Alkylenaminpolyessigsaure und aus Emulgiermittel und zum Rest aus Wasser. Für die

4. 0,5 bis 20 Gewichtsprozent eines Ols^ welches _{meisten Metallf ormgebungsprozeS}se muß das lösliche meiner Menge von nicht mehr als 0,2 Gewichts- _{öl auch Q5 feis 15 Gewichtsprozent} Gleitmittel entprozent als freies Ol in Form von Tropfchen _{ha] beispielsweise} i_angkettige Fettsäuren und Salze mit einem mittleren Durchmesser im Bereich _{oder Ester} ^F _davon beispielsweise Alkanolaminseifen von 1 bis 25 μ vorliegt, wobei keine Tropfchen _{oder £st wie Butylstearat}

einen 50 μ übersteigenden Durchmesser auf- _Derarti_ge Emulsionen werden in der Regel durch

^weisen· Vermischen der im Handel erhältlichen, praktisch

2. Öl-in-Wasser-Emulsion nach Anspruch 1, 20 wasserfreien Konzentrate mit Wasser hergestellt. Die dadurch gekennzeichnet, daß das Polycarbon- handelsüblichen Konzentrate enthalten üblicherweise säurechelatbildungsmittel in der zur Erzielung bis zu 0,5 Gewichtsprozent eines Bakterizids von 0,5 bis eine Härte von 25 bis 400 ppm, berechnet als 5 Gewichtsprozent eines Kupplungsmittels, d. h. einer CaCO₃, bzw. eines pH-Wertes von 5 bis 11 erfor- Substanz, die das Konzentrat während der Lagerung derlichen Menge enthalten ist. 25 vor dem Gebrauch stabilisiert.

Ein typisches derartiges handelsübliches lösliches Öl hat etwa die folgende, auf das Gewicht bezogene Zusammensetzung: