DE1594555B2 - Schneidoel auf mineraloelbasis - Google Patents

Schneidoel auf mineraloelbasis

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Shell Internationale Research Maat schappij N V , Den Haag (Niederlande)
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Description

R.O
SH,
worin R1 und R2 gerad- oder verzweigtkettige oder zyklische, aliphatische Reste mit 2 bis 18 C-Atomen darstellen und eines zweiwertigen Metalls, vorzugsweise Zink, und gegebenenfalls mit
c) einem aliphatischen Chlorkohlenwasserstoff mit einem Chlorgehalt von 25 bis 75 Gewichtsprozent gegebenenfalls
3. mikrokristallinem Paraffinwachs als Verdickungsmittel und gegebenenfalls aus
4. basischen und superbasischen öllöslichen Salzen.
2. Schneidöl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es das Metallsalz eines Dithiophosphorsäureesters in einer Konzentration enthält, die einem Phosphorgehalt des Mineralöls von 0,04 bis 2 Gewichtsprozent entspricht.
3. Schneidöl nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es einen aliphatischen Chlorkohlenwasserstoff in einer Konzentration enthält, die einem Chlorgehalt des Mineralöls von 0,1 bis 20 Gewichtsprozent entspricht.
4. Schneidöl nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es elementaren Schwefel in einer Konzentration von 0,1 bis 2 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Mineralöls, enthält.
5. Schneidöl nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es die basischen oder superbasischen, öllöslichen Salze in einer Menge von 0 bis 5 Gewichtsprozent enthält.
Es ist nun gefunden worden, daß vorzügliche Schneidöle hergestellt werden können, indem man zu einem aktiven Mineralöl (d. h. einem Mineralöl, das freien Schwefel enthält) ein Metallsalz und gegebenenfalls eine chlorhaltige Verbindung zusetzt. Schneidöle von überlegener Qualität erhält man durch gleichzeitiges Auflösen der beiden erwähnten Zusatzstoffe in dem schwefelhaltigen Mineralöl.
Gegenstand der Erfindung ist also ein Schneidöl, ίο bestehend aus
1. Mineralöl', welches gegebenenfalls noch 1 bis 10 Gewichtsprozent eines fetten Öles enthält;
2. einer Kombination von
a) elementaren Schwefel mit
b) einem Salz eines Dithiophosphorsäureesters der allgemeinen Formel
R1Ox
Die Erfindung betrifft Schneidöle auf Mineralölbasis, die in der Metallindustrie bei der spanabhebenden Metallbearbeitung verwendet werden.
Schneidöle dienen gleichzeitig als Schmier- und Kühlmittel. Mit Schneidölen, die sowohl schmierwirksam als auch gutes Kühlmittel sind, lassen sich auch bei hohen Bohr- und Schnittgeschwindigkeiten lange Werkzeugstandzeiten und hohe Oberflächengüten der bearbeiteten Werkstücke erzielen. Die Schmierwirkung dieser Öle kann durch Ölzusatzstoffe beträchtlich gesteigert werden, welche oft gleichzeitig Schutz gegen Korrosion bieten. Ein Zusatzmittel, das Schneidölen häufig zugesetzt wird, ist sulfuriertes Spermöl, das durch Erhitzen von Spermöl mit Schwefel erhalten wird. Schneidöle, die organische Chlorverbindungen oder gelösten elementaren Schwefel enthalten, sind ebenfalls bekannt.
worin R1 und R2 gerad- oder verzweigtkettige oder zyklische, aliphatische Reste mit 2 bis 18 C-Atomen darstellen und eines zweiwertigen Metalls, vorzugsweise Zink, und gegebenenfalls mit
c) einem aliphatischen Chlorkohlenwasserstoff mit einem Chlorgehalt von 25 bis 75 Gewichtsprozent gegebenenfalls
3. mikrokristallinem Paraffinwachs als Verdickungsmittel und gegebenenfalls aus
4. basischen und superbasischen öllöslichen Salzen.
Erfindungsgemäße Schneidöle, die ein Metallsalz und einen chlorierten Kohlenwasserstoff enthalten, sind von besserer Qualität als die im Handel erhältlichen nichtaktiven Schneidöle, d. h. Schneidöle, welche keinen freien Schwefel enthalten. Erfindungsgemäße Schneidöle sind auch im Handel erhältlichen Schneidölen, also Schneidölen, die ebenfalls freien Schwefel enthalten, in bezug auf die damit zu erzielenden Werkzeugstandzeiten sowie die Oberflächengüte und das Aussehen der Werkstücke überlegen.
Die in den erfindungsgemäßen Schneidölen enthaltenen Dithiophosphorsäureestersalze zweiwertiger Metalle sind bisher als Zusatzstoffe in Motor- und Getriebeschmierölen verwendet worden.
Besonders geeignet sind die Zinksalze, z. B. das Zinksalz von Propyläthyldithiophosphorsäure, Butylamyldithiophosphorsäure oder Didodecyldithiophosphorsäure.
Als aliphatische Chlorkohlenwasserstoffe sind z. B. die chlorierten Paraffine besonders geeignet, die erhalten werden durch Chlorieren von Paraffinwachs, das bei der Ölraffination gewonnen worden ist. Vorzugsweise wird ein chloriertes Paraffin mit 22 bis 24 Kohlenstoffatomen und einem Chlorgehalt von 35 bis 60 Gewichtsprozent verwendet.
Zur Herstellung eines aktiven Öls kann der elementare Schwefel in dem Öl in einfacher Weise gelöst werden, indem man das Öl mit Schwefelblüte auf etwa 120° C oder mit kristallinem Schwefel auf etwa 8O0C erhitzt.
Die Konzentration, in welcher die Zusatzstoffe in
3 4
den erfindungsgemäßen Schneidölen vorliegen, kann wird das Öl verdickt, z. B. durch Zusetzen eines poly-
innerhalb weiter Grenzen schwanken. olefinischen, mikrokristallinen Paraffinwachses. Die
Das Metallsalz wird vorzugsweise in einer solchen folgende Zusammensetzung ist für Anwendungen
Konzentration angewandt, daß der Phosphorgehalt dieser Art sehr geeignet.
des Öls 0,04 bis 2 Gewichtsprozent oder mehr, Vorzugs- 5 49,5 Gewichtsprozent solventraffiniertes, paraffini-
weise 0,1 bis 0,5 Gewichtsprozent, betiägt. sches Öl mit einem Viskositätsindex 95 und einer Visko-
Die Chlorkohlenwasserstoffe werden vorzugsweise si tat von 40 cS bei 60°C;
in Konzentrationen angewandt, bei welchen der Chlor- 10 Gewichtsprozent mikrokristallines Paraffinwachs
gehalt des Schneidöls 0,1 bis 20 Gewichtsprozent oder mit einem Schmelzbereich von 60 bis 66° C;
mehr, insbesondere 0,5 bis 10 Gewichtsprozent, be- ίο 5 Gewichtsprozent Zinkbutylamyldithiophosphat;
trägt. 35 Gewichtsprozent chloriertes, aromatenfreies
Die obere Grenze der anwendbaren Konzentration Leuchtöl mit einem Chlorgehalt von 70 Gewichts-
an elementarem Schwefel wird durch die Löslichkeit prozent und
des Schwefels im Öl bestimmt. Demnach beträgt sie 0,5 Gewichtsprozent elementarer Schwefel,
in der Regel 1 bis 1,5 Gewichtsprozent, wenn kristal- 15 Die erfindungsgemäßen Schneidöle können weiter
liner Schwefel verwendet wird 2 Gewichtsprozent verbessert werden, indem man noch basische und
oder mehr. Schon eine so geringe Menge wie 0,1 Ge- superbasische, öllösliche Salze zu dem Basismineralöl
wichtsprozent freier Schwefel, hat eine beträchtliche zusetzt. Beispiele solcher Salze sind die Alkali- und
Wirkung auf die Eigenschaften der erhaltenen Schneid- Erdalkalinaphthenate, -petroleumsulfonate und -alkyl-
öle. Vorzugsweise werden 0,3 bis 0,8 Gewichtsprozent 20 salicylate.
Schwefel verwendet. Diese basischen und superbasischen öllöslichen
Besonders geeignete erfindungsgemäße Schneidöle Salze werden vorzugsweise in einer Menge von 0 bis
besitzen einen Phosphorgehalt von 0,1 bis 0,5 Ge- 5 Gewichtsprozent angewandt. Bekanntlich deutet die
wichtsprozent und einen freien Schwefelgehalt von Bezeichnung »basisch« an, daß die verwendete Menge
0,3 bis 0,8 Gewichtsprozent sowie gegebenenfalls einen 25 des Neutralisationsmittels, z. B. Oxyd, Hydroxyd oder
Chlorgehalt von 1 bis 2,5 Gewichtsprozent. Carbonat, größer ist als die Menge, die stöchiometrisch
Anstatt die Metallsalze als solche in dem Öl zu erforderlich ist, um die Säure bis zu dem normalen Salz lösen, können auch Konzentrate derselben zur Her- zu neutralisieren. Die überschüssige Basizität dieser stellung von Schneidölen verwendet werden. Beispiels- Salze beträgt in der Regel 25 bis 1000 % und vorzugsweise werden im Handel erhältliche Konzentrate in Öl 30 weise 40 bis 800 %·
verwendet, welche 5 bis 30 Gewichtsprozent Schwefel Bevorzugte basische Salze sind die basischen Erdenthalten, alkalisalze von Alkylsalicylsäuren, die Alkylgruppen
Beispiele erfindungsgemäßer Schneidöle sind Öle, mit 8 bis 30 Kohlenstoffatomen enthalten. Die basidie erhalten worden sind durch Zusetzen von 5 Ge- sehen Calciumsalze der vorstehend erwähnten Alkylwichtsprozent eines Konzentrates von Dipropyläthyl- 35 salicy!säuren sind besonders geeignet,
dithiophosphat, welches 5 Gewichtsprozent Öl und Gewünschtenfalls können auch Antioxydationseinen Zinkgehalt von 10,5 Gewichtsprozent, einen mittel, Metallentaktivatoren, schaumhindernde Mittel Phosphorgehalt von 10,0 Gewichtsprozent und einen und Stoffe mit bakterizider Wirkung sowie andere Schwefelgehalt von 20,5 Gewichtsprozent aufweist, gebräuchliche Schmierölzusätze, in den erfindungs- und von 0,5 Gewichtsprozent elementarem Schwefel 4° gemäßen Schmierölen gelöst werden,
zu einem mineralischen Basisöl. Ein erfindungsgemäßes r · · 1
Schneidöl von noch besserer Qualität erhält man durch e 1 s ρ 1 e 1
Zusetzen von 2,5 bis 5 Gewichtsprozent des vorstehend Erfindungsgemäße Schneidöle (1, 2, 3, 4) wurden erwähnten Konzentrates von Zinkpropylhexyldithio- geprüft beim Schneiden von Gewinden in Flansche phosphat, 5 Gewichtsprozent chloriertem Paraffin- 45 aus kohlenstoffarmem Stahl Nr. 37. Der Kohlenstoffwachs mit einem Chlorgehalt von 42 Gewichtsprozent gehalt des Stahls .,betrug 0,1 Gewichtsprozent, seine und 0,5 Gewichtsprozent elementarem Schwefel zum Härte 70 Rockwell B (125 Brinell). Die verwendeten Basisöl. Gewindeschneider waren aus legiertem Stahl mit einem
Als Basisöl für erfindungsgemäße Schneidöle kön- Wolframgehalt von 18 Gewichtsprozent. Es wurden
nen die bekannten Mineralöltypen verwendet werden, 5° 2" B.S.P.T.-Gewinde geschnitten,
z. B. raffinierte, paraffinische oder naphthenische Öle Für jedes öl wurde die Zahl der Flansche bestimmt,
und öle mit hohem, mittlerem oder niedrigem Viskosi- in die mit einem einzigen Gewindeschneider ein
tätsindex. Da Öle mit niedrigem und mittlerem Visko- fehlerfreies Gewinde eingeschnitten werden konnte
sitätsindex billiger sind als Öle mit hohem Viskositäts- (Standzeit des Schneidwerkzeugs). Zum Vergleich
index, werden in der Regel die erstgenannten ver- 55 wurden Versuche mit einem im Handel erhältlichen
wendet. Beispiele für diese Öle sind paraffinische und Schneidöl, das 15 Gewichtsprozent sulfuriertes Sperm-
naphthenische Öle mit einem Viskositätsindex von öl, 0,5 Gewichtsprozent Ölsäure und 0,5 Gewichtspro-
0 bis 80. Beispielsweise wird ein raffiniertes, paraffi- zent freien Schwefel enthielt (Öl A), mit Schneidölen,
nisches Öl mit einem Viskositätsindex von 60 und einer die nur chloriertes Paraffin (Öl B) oder nur elementaren
Viskosität von 9 cS bei 60° C angewandt. 60 Schwefel (öl C) oder beides (Öl D) enthielten sowie
Auch mineralische Öle, die einen geringen Prozent- einem neuen aber nicht erfindungsgemäßen Schneidöl,
satz, z. B. 1 bis 10 Gewichtsprozent fettes Öl enthalten, das Metallsalz und chloriertes Paraffin enthielt (Öl E),
können als Basisöl verwendet werden. durchgeführt.
Für spezielle Anwendungsfälle, z. B. wenn das Das Basisöl aller dieser Öle war ein paraffinisches Öl
Schneidwerkzeug vor dem Gebrauch mit dem Schneid- 65 mit dem Viskositätsindex 60 und einer Viskosität von
öl eingefettet werden soll, ist es vorteilhaft, ein 9 cS bei 60° C.
Schneidöl zu verwenden, das eine halbfeste oder Die Resultate der Versuche sind in der nachstehen-
pastenartige Konsistenz besitzt. Zu diesem Zweck den Tabelle zusammengestellt.
A B C D
Ge		 E
wichtsproz		 1
snt		 6 2 3 4
Schneidöl 84
15,0
0,5
0,5		 95
5,0		 99,5
0,5		 94,5
5,0
0,5		 90
5,0
5,0		 94,5
5,0
0,5		 93,5
1,0
5,0
0,5		 92
' 2,5
5,0
0,5		 89,5
Basisöl 9000 1170 2670 9070 9120 13080 12860 16830 5,0
5,0
0,5
Sulfuriertes Spermöl ....
Ölsäure 		17820
Metallsalzkonzentrat, ent
haltend 5 Gewichtspro
zent Öl
Chloriertes Paraffinwachs,
enthaltend 42 Gewichts
prozent Chlor
Schwefel
Zahl der geschnittenen
Flansche
Das Metallsalzkonzentrat war eine Lösung des Zinksalzes von Propylhexyldithiophosphorsäure in Öl und enthielt 10 Gewichtsprozent Phosphor, 10,5 Gewichtsprozent Zink und 20,5 Gewichtsprozent Schwefel.
Die Öle 1,2, 3 und 4 sind erfindungsgemäße Schneidöle. Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß diese Öle ein beträchtlich besseres Resultat ergeben als das freien Schwefel enthaltende, handelsübliche Öl A und daß das neue, aber nicht erfindungsgemäße Öl E dem Öl A etwa entspricht. Ein Vergleich der Öle E und 1 bis 4 mit den Ölen B, C und D zeigt den überraschend günstigen Einfluß des Metallsalzes und den Spitzeneffekt, der durch Kombination des Metallsalzes und des Chlorkohlenwasserstoffes mit dem freien Schwefel enthaltenden Öl erzielt worden ist.
Beispiel 2
Ein erfindungsgemäßes Schmieröl, das zusätzlich ein basisches Calciumalkylsalicylat enthielt, wurde geprüft beim Schneiden von Gewinden in Flansche. Das Basisöl war dasselbe paraffinische Öl, wie in Bei-
35 spiel 1, während das verwendete Dithiophosphorsäureester-Metallsalz ein Konzentrat von Zinkbutylamyldithiophosphat mit einem Ölgehalt von etwa 10 Gewichtsprozent war. Das Schneidöl hatte folgende Zusammensetzung: (
Gewichtsprozent
Basisöl . 87,5
Metallsalzkonzentrat 4,8
Chloriertes Paraffinwachs mit 42 Gewichtsprozent Chlor 4,8
Schwefel 0,5
Alkylsalicylat 2,4
Analyse:
Aktiver Schwefel 0,49
Chlor 1,9
Phosphor 0,44
Zink 0,51
Calcium 0,12
Die Gewindeschneiderstandzeit betrug unter Verwendung dieses Schneidöls 19240.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Schneidöl, bestehend aus
1. Mineralöl, welches gegebenenfalls noch 1 bis 10 Gewichtsprozent eines fetten Öles enthält;
2. einer Kombination von
a) elementarem Schwefel mit
b) einem Salz eines Dithiophosphorsäureesters der allgemeinen Formel
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