DE1594651A1 - Schmiermittel in Form von waessrigen Emulsionen - Google Patents
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf bei der Metallbearbeitung verwendbare Schmiermittel auf wässriger Basis.
Bei der spanabhebenden Metallbearbeitung erfüllt das Schmiermittel
hauptsächlich zwei Punktionen: erstens vermindert es die Reibung zwischen zwei in Berührung stehenden, sich bewegenden
Metallflächen, beispielsweise zwischen den Oberflächen von Werkzeug und Werkstück, und zweitens führt es die während der Bearbeitungszeit
des Metalles auftretende Wärme ab. Beim Gewindeschneiden verhindert das Schmiermittel außerdem die Ansammlung
von Spänen an dem Schneidewerkzeug, schwemmt die Metallspäne gleich bei ihrer Bildung weg und sorgt bis zu einem gewissen Grade
für Rostschutz.
BAD ORiGlNM.
009028/1464
Schmiermittel für spanabhebende Metallbearbeitung lassen sich
in zwei Kategorien einteilen:
A) Die sogenannten HochleJsfcungsschmiermittel, d. h. Flüssigkeiten,
die im wesentlichen aus einem Mineralöl und organischen Schwefel-, Chlor- oder Phosphorverbindungen als Zusatz bestehen und
B) die Schmiermittel auf'wässriger Grundlage.
Die erste Art findet bei Eisenmetallen Anwendung, wo hohe Einheitsdrucke und starke lokale Temperaturerhöhungen auftreten,
also beispielsweise beim Fräsen oder beim Schneiden oder Bohren von Gewinden usw. Diese Hochleistungsschmiermittel lassen sich
aber nicht anwenden bei Arbeitsgängen mit hoher Geschwindigkeit, bei denen mit außerordentlichem Wärmeanstieg gerechnet werden muß,
da sie eine verhältnismäßig schlechte Wärmeleitfähigkeit aufweisen· Außerdem sind Schmiermittel auf Mineralölbasis nicht zu empfehlen
bei der Bearbeitung von Nichteisenmetallen, da die Möglichkeit eines korrosiven Angriffes oder einer Oxydbildung besteht. Schmiermittel
auf wässriger Basis sind dagegen sehr gut geeignet für schneilaufende Arbeitsgänge, wie Bohren, Drehen, Fräsen usw., wobei
während der Bearbeitung die Belastung verhältnismäßig gering ist; jedoch sind Schmiermittel auf wässriger Basis, die sich für
die oben beschriebenen Hochleistungsarbeitsgänge eignen, bisher noch nicht verfügbar.
Zweck der Erfindung ist daher die Bereitstellung von Schmiermitteln
auf wässriger Basis, die anwendbar sind bei Hoohleistungs-
009828/1464 BAD ORiGiNAL
arbeitsgängen, wie lochen, Gewindeschneiden, Gewindebohren und
.dgl., und zwar nicht nur für Eisenmetalle, wie Stahl und die verschiedenen
Stahllegierungen, sondern auch für Nichteisenmetalle, wie Kupfer, Aluminium, Messing, Bronze und dgl. Die erfindungsgemäßen
Schmiermittel auf Wasserbasis sind außerordentlich widerstandsfähig gegen Verschleiß und verhindern das unerwünschte Verschweißen
von Werkzeug und Werkstück ("Festfressen")·
Bei ihrer Anwendung in der spangebenden Bearbeitung von Metallen sind die erfindungsgemäßen Schmiermittel auf Wasserbasis
mindestens denjenigen auf Ölbasis äquivalent, wobei jedoch ihre Fähigkeit, die auftretende Wärme von der Bearbeitungsstelle abzuleiten,
wesentlich besser ist.
Die erfindungsgemäßen, bei der spangebenden Bearbeitung von Metallen verwendungsfähigen Schmiermittel auf wässriger Basis
enthalten als hauptsächliche organische Komponente etwa o,1 bis 25 Gew.-^ eines Polyolefins mit einem Molekulargewicht zwischen
1500 und 25 000 und außerdem ein Emulgiermittel. Unter den Polyolefinen
sind Polyäthylen und Polypropylen bevorzugt. Zweckmäßigerweise liegt die Menge an Polyolefin in der Emulsion zwischen
etwa o,2 bis 3 Gew.-^; für Hochleistungsbeanspruchung ist der
bevorzugte Bereich etwa 1 bis 3 Gew.-7&.
Neben den beiden bevorzugten Polyolefinen kann jedoch auch jedes beliebige andere Polyolefin in wässriger Emulsion verwendet
werden. Auch die Breite der Molekulargewichtsverteilung, die
Polymerdichte oder die Polymerntruktur nind beliebig. -~ — - *
BAD ORIGiNAL G09828/1466
Besonders geeignet sind Polyolefine mit einem Molekulargewicht zwischen etwa 15oo und etwa 25 ooo, die einen Schmelz-
punkt von vorzugsweise nicht mehr als etwa 2oo° C aufweisen.
Typische Beispiele hierfür sind Homo- und Copolymerisate von oc-01efinen mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie Äthylen, Propylen,
Butylen und dgl. Wegen ihrer besonders guten Emulgierfähigkeit sind Polyolefine mit durchschnittlich mindestens einer polaren
Gruppe je 4 Polyolefinmoleküle bevorzugt.
Die Polyolefine können im erwähnten Molekulargewiohtsbereich erhalten werden durch direkte Polymerisation, Emulsionspolymerisation
oder durch Hydrolyse von Polyolefinen mit höherem Molekulargewicht.
Die letztere Methode ist bevorzugt, da die Pyrolyse von Polymerisaten mit relativ hohem Molekulargewicht zu einer endständigen
ungesättigten Vinylgruppe führt, die leicht verfügbar ist zur Umsetzung mit einem äthylenisch ungesättigten
polaren Monomeren, wie Maleinsäureanhydrid oder Thioglykolsäure, wie dies in den USA-Patentschriften 2 766 214 und 3 144 348
beschrieben ist; das resultierende Polyolefin ist sehr leicht emulgierbar.
Eine andere wertvolle Methode zur Herstellung von emulgierbaren Polymeren mit einer ausreichenden Anzahl an polaren
Gruppen besteht in der (gegebenenfalls katalytischen) Oxydation,
009828/U64
wobei an der Polymerkette neben Keton-, Aldehyd- und Hydroxylgruppen
auch Carboxylgruppen erzeugt werden.
Andere geeignete emulgierbare Polyolefine sind die Blookoopolymerisate,
die sich bei der Umsetzung von A'thylenoxyd mit Polyäthylen bilden, wobei gemäß der USA-Patentschrift 2 921 92ο
Polymerisate mit endständigen Hydroxylgruppen entstehen. Weitere geeignete Polyolefine sind die in der USA-Patentschrift
2 766 214 beschriebenen, mit Maleinsäure umgesetzten Ithylen-Alkohol-Telomeren.
Ebenso kann die notwendige Menge an polaren Gruppen in die erwähnten Homopolymerisate und Mischpolymerisate von oc-01efinem
eingeführt werden durch Mischpolymerisation der resultierenden Polyolefine mit ungesättigten Monomeren, weiche die A'thylenbin/dung
enthalten, wie Äthylenaorylat, Styrol, Bioyolohepten, Vinylacetat, Acrylsäure, Methacrylsäure und dgl.
Außerdem entstehen bei direkter Polymerisation zu Olefinpolyraeren
und/oder Hydrolyse Polymerketten mit der notwendigen Menge an Polarität, so daß die Polymeren eraulgierbar sind und
die resultierende Emulsion stabil bleibt.
Die Emulsionspolymerisation kann durchgeführt werden, indem man das olefinische Ausgangsmaterial in Anwesenheit eines
geeigneten Eraulgators in Wasser emulgiert und es daraufhin bei
hb'herer Temperatur unter Druck in Anwesenheit eines Polymeri-
■ BAD ORJGiNAL Ü09828/U64
aationekatalysators polymerisiert. Derartige Polymerisations- ϊ
verfahren sind u. a« beschrieben in folgenden USA-Patentschriften:
2 342 4oo, 2 542 783^ 2 592 526 und 2 7o3 794.
Aus dem oben angedeuteten Stand der OJeohnik ist ersichtlich,
daß viele verschiedenen Wege "bekannt und verfügbar sind, um die für Zweoke der Erfindung geeigneten Polyolefine herzustellen·
Die wässrigen Polyolefinemulsionen können anionisch, nichtionisch oder kationiBoh sein. Während also grundsätzlich jedes
verträgliche Emulgiermittel verwendet werden kann» sind jedooh
die nicht-ionisohen Emulgatoren für Schmiermittel, die "bei der
Metairbearbeitung benutzt werden sollen, bevorzugt.
Die hier in Betracht kommenden nicht-ionisohen Emulgatoren
sind organische Verbindungen von verhältnismäßig hohem Molekulargewicht und bestehen aus einem hydrophoben Anteil, mit dem ein
Bolubilisierender oder hydrophiler Anteil verbunden ist, weloh
letzterer gewisse Gruppen, wie ätherartige Glieder (-0-0-Q-), Hydroxylgruppen (-OH), Oarbonyloxygruppen
O '
(-C-O-), und dgl. enthält.
Besonders zweokraäßig sind oberflächenaktive Mittel, die
als hydrophile Hälfte eine oder mehrere Ketten mit einer oder mehreren Alkylenoxygruppen enthalten. Diese oberflächenaktiven
Mittel haben die allgemeine Jormel
009828/1414
-■ 7 -
wor£n R der hydrophobe Anteil eines aliphatischen Alkohols mit
.8 bis 22 C-Atomen oder .eines alkylierten Phenols mit 4 bis etwa
22 C-Atomen in der Alkylgruppe bedeutet, T eine Alkylenoxykette
ist, das durch H bezeichnete Wasserstoffatom an ein Sauerstoffatom
der Alkylenoxykette gebunden ist und y für eine Zahl von 1 bis 6, vorzugsweise von 1 bis 4 steht·
Typische aliphatische Alkohole sind Octylalkohol, Nonylalkohol,
Decylalkohol, ltCoooM-alkohoL (<to Gemisch aus Cj0- bis
Cjg-Alkoholen), Dodeoylalkohol, Oleylalkohol, "Talk"-Alkohol
(d.n Gemisch aus C-jg- bis Cjg-Alkoholen), Ootadecylalkohol,
2,6,8-Trimethyl-4-nonylalkohol und dgl.
Typische alkylierte Phenole Bind Butylphenol, Pentylphenol,
Hexylphenol, Octylphenol, Honylphenol, Bodeoylphenol, Hexadeoylphenol,
Ootadeoylphenol, Nonadecylphenol und dgl.
Mit dem Ausdruck "Alkylenoxykette" ist hier eine Kette
gemeint, die eine«oder mehrere Alkylenoxygruppen enthält, und zwar zweiwertige Alkylengruppen, wie Methylen, Äthylen, Propylen,
Butylen und dgl., die derart an ein Sauerstoffatom gebunden sind, daß eine der Valenzen der Alkylenoxygruppe von einem
Sauerstoffatom, die andere von einem Kohlenstoffatom stammt. Typische Alkylenoxygruppen sind folgende Gruppen: Methylenoxy
(-CH2O-),- Äthylenoxy (-C2H4O-), Propylenoxy (-C5HgO-), Butylenos:;
'-.-O4H8O-) und dgl.
0 0 9 V B/Ufiü BAD ORIGINAL
Bevorzugte nicht-ionische Emulgatoren für die erfindungs-.gemäßen
Mittel sind die Polyalkylenglykoläther mit etwa 4 "bis etwa 8o Mol Alkylenoxyd. Bevorzugte nicht-ionische oberflächenaktive
Mittel sind u. a. die Nonylphenyl-Polyäthylenglykoläther
mit etwa 4 Mol Äthylenoxyd, die Trimethylnonyl-Polyäthylenglykoläther
mit etwa 6 Mol Äthylenoxyd, die Nonylphenyl-Polyäthylenglykoläther
mit etwa 7 Mol Äthylenoxyd, gemischte Polyalkylenglykoläther mit etwa 6o Mol eines Gemisches aus Äthylenoxyd und
1,2-Propylenoxyd im Molverhältnis von etwa 2:1, und dgl.
Typisch für die erfindungsgemäß brauchbaren kationischen Emulgatoren sind Kombinationen aus einer organischen Säure, wie
Essigsäure und einem Amin, z. B. einem cyclischen Imidaaolin, tertiärem äthoxyliertem Soya-Amin, polyäthoxyliertem "Talg1*-Amin
mit 2 Äthoxyeinheiten im polyäthoxylierten Teil des Moleküls, den polyäthoxylierten Oleyl-Aminen mit 2-5 Äthoxyeinheiten im PoIyäthoxyteil
des Moleküls, polyäthoxyliertem Soya-Amin mit 5 Äthoxyeinheiten im Polyäthoxyteil des Moleküls und dgl.
Die erfindungsgemäß in Betracht kommenden anionisohen Emulgatoren sind u. a. Aminseifen, gebildet durch Umsetzung eines
Amins mit einer Fettsäure, wie Plsäure, Palmitinsäure, laurinsäure,
Myristinsäure, den Tall öl säur en, den Palmb'lsäuren oder
dgl. in etwa stöchiometrischen Mengen bei Umgebungs- oder leicht
erhöhten Temperaturen. Geeignete Aminseifen sind Triäthanolaminstearat,
Triäthanolaminoleat, Triäthanolamin-Kokosnußöl-Seife,
009Ö28/UÖA
Isopropanolaminoleat, Ν,Ν-Dimethyläthanolaminoleat, 3-Methoxypropylaminoleat,
Morpholinoleat und dgl.
Es wurde eine lange Reihe von wässrigen Polyolefinemulsionen auf ihre Eignung für Zwecke der Erfindung untersucht. Diese
Emulsionen sind weiter unten "beschrieben und werden im Interesse der Übersichtlichkeit mit den Buchstaben A bis S bezeichnet. Zu
Vergleichszwecken sind ferner die üblichen Schneideöle aufgeführt.
Beschreibung von Schneideflüssigkeiten
Emulsion A - Wässrige nicht-ionische Emulsion von chemisch inertem,
niedrigmolekularem Polyäthylen, emulgiert durch ein Polyoxyäthylenderivat einer aliphatischen Verbindung·
Emulsion B - Wässrige anionische Emulsion von Polyäthylen mittleren Molekulargewichtes, emulgiert durch einen
flüchtigen Emulgator,
Emulsion C - Wässrige nicht-ionische Emulsion von hoohschmelzendem,
sehr dichtem Polyäthylen (Molekulargewicht 65oo - 84oo), das gecrackt und an der luft oxydiert worden war.
Emulsion D - Wässrige anionische Emulsion von gecracktem Polyäthylen
hoher Dichte (Mol-ekulargewicht etwa 2ooo),
modifiziert mit etwa 5 Gew.-^ Maleinsäureanhydrid und
emulgiert mit einem Amin-Fettsäure-Kraulgator.
BAD ORIGINAL 009828/U64
Emulsion E - Wässrige kationische Emulsion von gecraoktem Polyäthylen
hoher Dichte (Molekulargewicht etwa 2ooo), modifiziert mit etwa 5 Gew.-$>
Maleinsäureanhydrid und emulgiert mit einem äthoxylierten primären Fettsäureamin
und Essigsäure.
Emulsion 3? - Wässrige nicht-ionische Emulsion von gecracktem Polyäthylen
hoher Dichte (Molekulargewicht etwa 2ooo), modifiziert mit etwa 5 Gew.-^ Maleinsäureanhydrid und
emulgiert mit einem Gemisch aus Honylphenyl-Polyäthylenglykoläthern,
die etwa 4 und etwa 7 Mol Äthylenoxyd enthalten, und Morpholin.
Emulsion G - Wässrige nicht-ionische Emulsion von gecracktem Polyäthylen
hoher Molekular dichte (. .Molekulargewicht etwa
2ooo), modifiziert mit etwa 5 Gew.-# Maleinsäureanhydrid und eraulgiert mit einem Gemisch aus Nonylphenyl-Polyäthylenglykoläthern,
die etwa 4 und etwa 7 Mol Äthylenoxyd enthalten, und 2-Methoxypropylamin.
Emulsion H - Wässrige anionische Emulsion von' Polyäthylen niedriger
Dichte (Molekulargewicht etwa 16 ooo), hergestellt duroh Emulsionspolymerisation.
Emulsion I - Wässrige, nioht-ionisohe Emulsion aus Polyäthylen
niedriger Dichte (Molekulargewicht etwa 24 ooo), hergestellt durch Emulsionspolymerisation.
8AD
009828./U64
Emulsion J - Wässrige nicht-ionisohe Emulsion aus Polyäthylen
niedriger Dichte.
Emulsion K - Wässrige kationische Emulsion aus Polyäthylen niedriger
Dichte.
Emulsion L - Wässrige nicht-ionische Emulsion von Polyäthylen mit
■verhältnismäßig niedrigem Gehalt an Emulgatoren.
Emulsion M - Wässrige nicht-ionische Emulsion von Polyäthylen-Emulsion
ΪΓ - Wässrige nicht-ionieohe Emulsion von Polypropylen.
Emulsion P - Wässriger Styrol-Butadien-Copolymerlatex.
Emulsion Q - Wässriger carboxylierter Styrol-Butadienlatex.
Emulsion R - Wässriger Polyisoprenlatex (natürlich). Emulsion S - Wässriger Polyvinylidenchloridlatex.
öl A - Übliches Mineralöl zum Gewindeschneiden und -bohren. Enthält
als aktive Hochdruckmittel etwa 3 Gew.-# Schwefel und etwa 1 Gew.-#
Chlor.
Öl B - Lösliches Schneideöl mit verhältnismäßig sehr hohem Anteil an hoohdruokbeständigen und das Festfressen verhindernden
Fetten und Zusätzen. _ t■
A& OFUGlNAL 009828/1464
Öl C - Paraffinöl rait einem Viskositätsindex von etwa 9o. ICnthalt
keine Zusätze.
Öl D - Wasserunlösliches Polyalkylenglykol.
Die Bewertung der Schmiermittel erfolgte auf einem Falex-Tester.
Diese Versuchsanordnung besteht aus einer auswechselbaren Welle von etwa 6 mm (1/4 inch) Durchmesser (Weichstahldorn ITr. 8),
die mit 29o Umdr./min zwischen zwei Stahl-V-Blöcken umläuft. Die
Welle kann aus SAE 3135-Stahl mit einer Rockwell-B-Härte von 07
(vergütet auf 8 - 1o MS) bestehen und die beiden V-Blοcks können
aus AISI C-1137-Stahl mit einer Rockwell-O-Härte von 2o (vergütet
auf 6-8 RIiS) bestehen (Methode I). Bei einer anderen Durchführungsform
kann die Welle aus M-2-Werkzeugstahl mit einer Rockwell-C-Härte
vnn 6o (vergütet auf 12-14 RMS) und die beiden V-Blocks können aus rostfreiem 44o-C-Stahl mit einer Rockwell-C-Härte von
6o (vergütet auf 12 bis 14 RMS) bestehen (Methode II).
Die V-Blockp sind derart angeordnet, daß sie durch ein mit
Kerben versehenes Belastungsrad gegen die Welle angedrückt werden. Die Einstellung des Belastungsrades während des Versuchs, um eine
vorbestimmte Belastung aufrechtzuerhalten, gibt ein Maß für den Abrieb an der Testwelle. Ein Vorrücken um eine Kerbe bzw. einen
Zahn auf dem Belastungsrad zeigt o,145 /U (o,oooo57 inches) Abrieb
an der Testwelle an.
009828/U64
Während des Versuches tauchen Welle und V-Blocks in das zu untersuchende Schmiermittel ein.
Der Versuch besteht aus folgenden einzelnen Arbeitsvorgängen:
1. Zu Beginn des Versuches läßt man die Welle zwischen den V-Blocks
3 Minuten bei einer Belastung von 45,4 kg rotieren;
2. die Belastung wird dann je Minute um 45,4 kg gesteigert bis auf 454 kg (1ooo lbs);
3. wenn die Belastung von 454 kg erreicht ist, erfolgt die weitere
Steigerung je Minute um 113 (25o lbs) kg bis zur Blockierung
oder bis zu einer maximalen Belastung von 2o4o kg (45oo lbs);
4. die Drehleistung (Drehmoment) und Temperatur werden jede Minute
notiert;
5. in jedem einzelnen Minutenintervall wird der Abrieb an der
Testwelle notiert als Anzahl von Kerben (Nuten) auf dem Belastungsrad, die nachgestellt werden mußten, um die gewünschte
Belastung aufrechtzuerhalten.
Wach Beendigung des Versuches wird die durchschnittliche
Breite der an den V-Blooks erzeugten Sohleifspur mikroskopisch
gemessen und der Kontaktdruck.aus folgenden Formeln berechnet;
BAD ORIGINAL
009828/U64
-H-
VT
= Lagerbelastung
, , = Druok ±n kg/offli
Sparlänge χ Spurbreite in cm
Spurlänge = 1,25 cm
Die Erfindung wird anhand folgender Beispiele näher erläutert,
Mit Hilfe des Palex-G-erätes und nach der oben beschriebenen
Methode I wurden verschiedene Polymeremulsionen auf Belastungsfähigkeit und auf ihre Wirkung hinsichtlich der Verhinderung des
Festfressens (Blockierung) untersuoht. Es handelte sich um wässrige Emulsionen mit etwa o,5 Gew.-$ an Peststoffen. Die Resultate gehen
aus Tabelle I hervor.
Emulsion
Art der Emulsion
Belastung beim Emulgatortyp Blockieren in (1) kg-
Styrol-Butadien (SBR)
natürlicher latex
SBR, carboxyliert
Polyvinylidenchlorid
modifiziertes Polyäthylen
Polyäthylen
modifiziertes Polyäthylen
Polyäthylen
Polyäthylen
Polyäthylen
Polyäthylen
113ο | a |
113o | a |
125o | a |
794 | a |
>2o4o | η + a |
>2o4o | η |
>2o4o | a + a |
2o4o | η |
181o | a |
181o | η |
17oo | a |
Fortsetzung |
009828/1484
- 15 Tabelle I (!Fortsetzung)
Emulsion Art der Emulsion
Belastung beim Emulgatortyp
Blockieren in
kg
kg
(D
J | Polyäthylen |
K | Polyäthylen |
M | Polyäthylen |
L | Polyäthylen |
N | Polypropylen |
193o
2o4o
193o
193o
193o
193o
η = nicht-ionisch; a «■ anionisch; c = kationisch.
η c η η η
Aus den Daten der Tabelle ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen
Polyolefinemulsionen eine ausgezeichnete Belastbarkeit aufweisen
und mit Sicherheit das Festfressen verhindern.
Die Fähigkeit von wässrigen Polyolefinemulsionen, das Blockieren oder Festfressen zu verhindern, wurde gemessen auf dem
Falex-Versuchsgerät nach der oben beschriebenen Methode I. Die
Resultate der Versuche gehen aus Tabelle II hervor:
Tabelle II (folgt)
BAD ORJGlNAL
00982 8/H64
Tabelle II
Feststoff- | Emulsion | Emu Is | ;ator- | Belastung beim | Anzahl an | Zähnen, die | 1590 kg | O | — | eingestellt werden | bei | 2o | 17o | |
gehalt in | typ ( | /Ο | Festfressen in | müssen, um | den Abrieb | 185 | 110 | auszugleichen | 15 | 155 | ||||
Gew.-/S | kg | Belastung | mit | 115 | 2o4o kg | 125 | 27o | |||||||
136o kg | 54o | 193ο kg | _ | 76o | ||||||||||
o,5 | J | η | 193o | 95 | Ho | >1ooo | 57o | — | — | |||||
o,5 | K | C | >2o4o | 45 | 125 | 22o | — | 1o | 165 ^ | |||||
o,5 | I | η | 181 ο | I60 | 19o | — | — | — | ||||||
o,5 | H | a | 17oo | 2o | 17o | — | >815 | |||||||
o,5 | M | η | 2o4o | 15 | O | 435 | — | |||||||
o,5 | I | η | 193o | 7o | O | 52o | >66o | |||||||
o,5 | C | η | 2o4o | 7o | O | 4oo | Pestgefressen | |||||||
o,5 | B | a | 181o | O | 30 | |||||||||
o,5 | A | η | >2o4o | O | 180 | |||||||||
•o,5 | D | a | >2o4o | O | — | |||||||||
o,5 | j? | η | + a | >2o4o | O | |||||||||
O | o,5 | Ή | η | 193o | 15 | |||||||||
€3 | o,2 | B | a | 794 | ^11 0 | |||||||||
cr> | o,2 | A | η | >2o4o | O | |||||||||
ro | o,2 | D | a | 68o | >2o | |||||||||
OO | o,2 | j? | η | + a | 181o | 2o | ||||||||
^ ' η = nicht-ionisch | ; a = | anionisch; c = kationisch |
CD CT)
Die Daten de* labeile zeigen deutlich, daß die erfindungsgemäßen
wässrigen Polyolefinemulsionen besonders gut geeignet sind, das Festfressen bei spanabhebenden Arbeitsgängen zu vermeiden. Die
Daten zeigen ferner, daß einige der Emulsionen selbst bei geringem
Feststoffgehalt besonders gut geeignet sind, den unerwünschten
Abrieb zu νerhindern.
In den in Tabelle III zusammengestellten Versuchen wurde das
Verhalten einer Polyäthylenemulsion bei verschiedenen Peststoffkonzentrationen auf dem IPalex-Versuchsgerät erprobt.
BAD ORiGiNAL
GD
Tab | eile III | 30 | 95 | 38o | |
Emulsion A mit Wasser νerdünnt auf: |
Belastung beim Pestfressen in kg |
35 | 95 | ' 4o5 | |
3,o Gew.-$> Peststoffe | >2o4o | O | 2o | 17o | |
1,o Gew.-# Peststoffe | >2o4o | O | 1o | 165 | |
o,5 Gew.-# Peststoffe | ^2o4o | Anzahl an Zähmen, die eingestellt werden müssen, um den Abrieb auszugleichen bei Belastung mit 136o kg 159o kg 193ο kg 2o4o kg |
|||
o*2 Gew.-# Peststoffe | >2o4o | O | |||
o,1 Gew.-9£ Peststoffe | 113o | O | |||
O | |||||
O | |||||
O |
O O
CD
ZO
CO
_i OO
■' Die angegebenen Daten zeigen, daß bei Konzentrationen von
•etwa o,2 bis 3,ο Gew.-$ Peststoffen die Fähigkeit, das Pestfressen
zu verhindern, die Grenze der auf der Vorrichtung möglichen Versuche überschreitet. Eine besonders gute Abriebverhinderung wurde
erhalten bei o,2 bis o,5 G-ew.~$ Peststoffen, jedoch auch bei
höheren Konzentrationen zeigten die erfindungsgemäßen Schmiermittel
noch sehr gute Eigenschaften.
Die in !Tabelle IV aufgeführten Versuche dienten der -Bestimmung
des Kontaktdruckes bei verschiedenen Schmiermitteln bekannter Art im Vergleich zu den erfindungsgemäßen Schmiermitteln. Die Versuche
wurden durchgeführt auf der Palex-Vorriohtung, wobei die
oben beschriebene Methode II angewendet wurde.
009828/ U6A *
BAD ORIGINAL
Tabelle IV
σ
co
οο
Im Wasser enthaltenes Schmiermittel
Öl A
Öl B -verdünnt (15/D mit Wasser
Öl C
Öl D
Öl D
1,o Gew.-$ Peststoffe, Emulsion F o,2 Gew.~i>
Feststoffe, Emulsion F 1,o Gew.-$ Feststoffe, Emulsion A o,2 Gew.-# Feststoffe, Emulsion A
o,2 Gew.-^ Feststoffe, Emulsion D 1,o Gew.-^ Triäthanolamin (Seife)
o,2 Gew.-# Triäthanolamin (Seife) 1,o Gew.-# Feststoffe, Emulsion IT
o,2 Gew.-# Feststoffe, Emulsion N
Belastung heim | Durchschnittl. | Kontaktdruck in |
Festfressen in kg |
Spurbreite in mm |
kg/cm |
17oo | o,94 | 984o |
181o | o,74 | 141 oo |
136o | o,61 | 12700 |
113o | o,41 | 15500 |
181 ο | o,53 | 19000 |
113o | o,38 | 16900 |
2o4o | o,48 | 23200 |
136o | o,41 | 18300 |
125o | o,41 | 16900 |
125o | o,66 | 1o5oo |
113o | o,46 | 14100 |
159o | o,46 | 2o4oo |
147o | o,46 | 19000 |
Die in. der Tabelle angegebenen Werte zeigen, daß nur mit
wässrigen Polyäthylen- und Polypropylenemulsionen Kontaktdruoke von mehr als etwa 15 5oo kg/cm erhalten werden konnten. Diese
Emulsionen sind demnach den ölemulsionen überlegen.
Die Fähigkeit der erfindungsgemäßen Polyolefin-Schmierflüssigkeiten,
den Abrieb und das Festfressen bzw. Verschweißen von Werkzeug und Werkstück zu verhindern, wurde in einem Gewindeschneidversuch
gemessen. Das Verhalten der erfindungsgemäßen Schmiermittel wurde dabei verglichen mit demjenigen des Öls A, das zu den
normalerweise beim Gewindeschneiden in rostfreiem Stahl verwendeten Ölen gehört.
Einzelheiten zu den Versuchen:
Vorrichtung Werkstück Sacklöcher
Gewindebohrer -
Vorrichtung
4'-Radialbohrmaschine Fr. 4; American-Hole Wizard
Rostfreier Stahl 3o4 (2 1/2 χ 1 1/4 ι 12 Zoll)
Gebohrt mit Bohrer Fr. 7 (0 o,2o1 Zoll), 1 1/8 Zoll tief bei 61 ο Umdr./roin; Vorschub o,o1 cm/
Umdr.; Kühlmittel: Wasserlösliches Öl, verdünnt 1/4 χ 2o F.O.; H.S. Grd. H 3 4 FIt. (Spezialausführung
für rostfreien Stahl, Hersteller Winter B^os., Rochester, Michigan, USA)
Kupplung mit einstellbarem Drehmoment (Rutschkupplung), schwedisches Modell, SPV-SA-1E.
BAD OFUGIISIAL
828/U64
Auswertung der Schmiermittel:
1. Ein Sackloch von 2,5 cm Tiefe wird auf seiner vollen länge bis
zum Ende der Nut mit Gewinde versehen (8o % Gewinde, 2,5 cm
tief);
2. Schneidgeschwindigkeit - 7o Umdr./min;
3. das Schmiermittel wird eingebracht; es füllt das Sacklooh vollständig
aus;
4. sobald das übertragene Drehmoment die Gewindeschneidvorrichtung
durchrutschen läßt, kehrt sich die Drehrichtung., um und die Späne und Schmiermittel werden mit Hilfe eines IuftSchlauches
aus dem Bohrloch ausgeblasen; damit ist ein Arbeitsgang abgeschlossen.
5. Unter nochmaligem Einbringen von Schmiermittel wird ein teuer Schneidevorgang vorgenommen (zweiter Arbeitsgang).
6. Die bis zum Schneiden eines vollständig ausgebildeten Gewindes von 2,5 cm liefe notwendige Anzahl von Arbeitsgängen bildet
das Kriterium für die Leistungsfähigkeit des Schmiermittels.
Die üblichen zur Metallverarbeitung benutzten flüssigkeiten
auf wässriger Grundlage und andere, wie wässrige Suspensionen von Graphit oder Halogenalkanharzen, ließen sich zum Gewindeschneiden
009828/1484
unter den obigen Bedingungen nicht φit Erfolg verwenden. Auch
.Suspensionen von nicht .emulgierbarem Polyäthylen oder mit Maleinsäureanhydrid
modifiziertem Polyäthylen in Mineralöl (Kerosin, Mittelöl, Leichtöl) waren nicht geeignet.
Die beim Gewindeschneiden mit""Öl A" im Vergleich zu verschiedenen
wässrigen Polyolefinemulsionen erzielten Resultate sind in Tabelle T zusammengestellt.
Schmiermittel zum Gewindeschneiden, ausgewertet in
wässriger Emulsion
wässriger Emulsion
Anzahl der Arbeitsgänge zur
Bildung eines
Gewindes von
2,5 cm Tiefe
Bildung eines
Gewindes von
2,5 cm Tiefe
Bohrloch-Nummern
Öl A 3,3,3
Ol A 4,4,4
15 Gew.-$ Feststoffe, Emulsion G 3
3 Gew.-$ Feststoffe, Emulsion G 2,2,2
1 Gew.-$ Feststoffe, Emulsion G 4
3 Gew.-% Feststoffe, Emulsion D 4
1 Gew.-$ Feststoffe, Emulsion D 5
25 Gew.-$ Feststoffe, Emulsion E 2
3 Gew.-^ Feststoffe, Emulsion E 2
1 Gew.-# Feststoffe, Emulsion E 3
2o Gew.~# Feststoffe, Emulsion F 2
3 Gew-# Feststoffe, Emulsion F 3,3
1 Gew.-% Feststoffe, Emulsion F 3 1 Gew.-# Feststoffe, Emulsion F
+ 3 Gew. -$> Triäthylenglykol 2
o,5 Gew.-io Feststoffe, Emulsion F
"+ 3 Gew.-^ Triäthylenglykol 5
57, 66, 75, 1o6, 1o7
56 51, 53,
52
49
5o
72
75
74
62 63, 71
64
7o 1o8
BAD ORiGlNAL
009828/ 1664
Die obigen Daten zeigen die Vorteile der Verwendung von wässrigen Polyolefinemulsionen als Schmiermittel "beim Gewindeschneiden.
Das Verhalten von wässrigen Polyolefinemulsionen wurde weiterhin ausgewertet beim Arbeiten auf einer GewindeSchneidedrehbank
(Leitspindeldrehbank), wobei eine Stange von 2,5 cm Durchmesser aus rostfreiem Stahl ETr. 3o4 mit einem 8-Punktgewinde bei 67
Umdr./min auf einer 4o χ 137 cm~Axelson-Drehbank bearbeitet wurde.
Die Resultate gehen aus Tabelle VI hervor:
Schmiermittel und Ver- Vorschnitte Fertigschnitte Gesamtdünnungsverhältnis
bewer-
tung
Öl | A | (Verdünnung 3ο : | 1) | brauchbar | ausgezeichnet | ausgez. |
Öl | B | .-$>, Emulsion P | schlecht | brauchbar | brauchbar | |
1 | Gew | gut | gut | ausgez. | ||
Die Versuchsresultate zeigen, daß wässrige Polyolefinemulsionen
in ihrem Verhalten und ihrer Leistungsfähigkeit den Ilochleistungsschmiermitteln
auf Mineralölbasis mindestens äquivalent sind.
009828/UB4
-■ 25 -
Außer den bereits erwähnten aktiven Bestandteilen können die
erfindungsgemäßen Schmiermittel noch die üblichen Zusätze enthalten,
die den Mitteln gewisse erwünschte Eigenschaften verleihen, wie Antikorrosionsmittel, Antischaummittel, antibakteriell Mittel und
dgl.
Als korrosionsverhindernde Mittel können u. a. Morpholin, Alkalinitrite (z. B. Kalium- oder Natriumnitrit), Alkalimercaptobenzodiazole
(z. B. das Natriumsalz des Mercaptobenzodiazols), Polyphosphate (z. B. Hexametaphosphat) und dgl, verwendet werden.
Illustrativ für antibakterielle Mittel sind Chlorphenole, die Neomycinsulfate, das 6-Acetoxy-2,4-dimethyl-m-dio3:an und dgl. Eine
wässrige lösung mit Di-(phenylmerouri)-ammoniumpropionat in einer Menge, die 6 Gew.-^ Quecksilber entspricht, hat ebenfalls antibakterielle
Wirkung.
Als das Schäumen verhindernde Mittel seien genannt: Alkohole mit 6 bis 1o Kohlenstoffatomen, z. B. 2-lthylhexanol, oder oberflächenaktive
Mittel mit einem niedrigen hydrοphil/liοphiI-Gleichgewicht
und dgl.
Das Herstellungsverfahren ist bei den erfindungsgemäßen
Mitteln nicht ausschlaggebend, d. h. die Bestandteile der Mittel können in beliebiger lolge und in jeder geeigneten Vorrichtung
miteinander vermischt werden und zu ihrer Bereitung können die bei der Herstellung der üblichen wässrigen Schmiermittel bewährten
Methoden angewendet werden. DA_ ~_,.~IK1 '
009828/1484
Die Verwendung der erfindungsgemäßen Mittel wurde im Vorangehenden
bei der Bearbeitung von Eisen bzw. Stahl beschrieben, wobei die Schmiermittel einer besonderen Belastung unterworfen
sind. Selbstverständlich sind aber die Mittel ebenso bei der Bearbeitung von Metallen jeder Art, also beispielsweise von Kupfer,
Aluminium, Bronze, Messing und dgl., kurz überall, wo bewegte Metallflächen miteinander in Berührung kommen, mit Erfolg verwendbar
.
Patentansprüche
009828/1464
Claims (3)
1. Schmiermittel in Form einer wässrigen Emulsion zur Verminderung
der Reibung zwischen gegeneinander bewegten Metallflächen und zur Ableitung der Reibungswärme, gekennzeichnet durch
einen Gehalt an o,1 bis etwa 25 Gew.-$ eines Polyolefins mit einem
Molekulargewicht von etwa 1 5oo bis 25 ooo neben einem Emulgator
und gegebenenfalls anderen, bei Schäummitteln auf Wasserbasis üblichen Zusätzen.
2. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich·
net, daß das Polyolefin Polyäthylen oder Polypropylen ist.
3. Schmiermittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyolefin in einer Menge von o,2 bis 3,
insbesondere von 1 bis 3 Gew.-^ in der Emulsion anwesend ist,
4· Schmiermittel nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch g e k e nn zeichnet
, daß als Emulgator ein nicht-ionischer Emulgator anwesend ist.
8628
009828/ U64
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FR1505020A (fr) | 1967-12-08 |
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