DE1594651B - Schmiermittel auf der Basis einer wässerigen Emulsion - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf bei der Metall- (d. h. eines Homo- oder Copolymerisates eines Olebearbeitung verwendbare Schmiermittel auf der Basis fins) mit einem Molekulargewicht zwischen 1500 und einer wäßrigen Emulsion. 25 000 und außerdem ein Emulgiermittel. Unter den

Bei der spanabhebenden Metallbearbeitung erfüllt Polyolefinen sind Polyäthylen und Polypropylen bedas Schmiermittel hauptsächlich zwei Funktionen: 5 vorzugt. Vorzugsweise liegt die Menge an Polyolefin Erstens vermindert es die Reibung zwischen zwei in in der Emulsion zwischen etwa 0,2 und 3 Gewichts-Berührung stehenden, sich bewegenden Metallflächen, prozent; für Hochleistungsbeanspruchung ist der bebeispielsweise zwischen den Oberflächen von Werk- vorzugte Bereich etwa 1 bis 3 Gewichtsprozent,
zeug und Werkstück, und zweitens führt es die wäh- Neben den beiden bevorzugten Polyolefinen kann rend der Bearbeitungszeit des Metalls auftretende xo jedoch auch jedes beliebige andere Polyolefin in Wärme ab. Beim Gewindeschneiden verhindert das wäßriger Emulsion vorhanden sein. Auch die Breite Schmiermittel außerdem die Ansammlung von Spänen der Molekulargewichtsverteilung, die Polymerdichte an dem Schneidewerkzeug, schwemmt die Metallspäne oder die Polymerstruktur sind beliebig,
gleich bei ihrer Bildung weg und sorgt bis zu einem Besonders geeignet sind Polyolefine mit einem gewissen Grade für Rostschutz. 15 Molekulargewicht zwischen etwa 1500 und 25 000,

Schmiermittel für spanabhebende Metallbearbeitung die einen Schmelzpunkt von vorzugsweise nicht mehr

lassen sich in zwei Kategorien einteilen, nämlich in als etwa 200° C aufweisen. Typische Beispiele hierfür

A. Die sogenannten Hochleistungsschmiermittel, sind Horn _und Copolymerisate von «-Olefinen mit d. h. in Flüssigkeiten, die im wesentlichen aus J bis 12 Kohlenstoffatomen wie Äthylen, Propylen, einem Mineralöl und organischen Schwefel-, ²⁰ ^7 ^"-.^^fgen ihrer-besonders gutenEmulgier-Chlor oder Phosphorverbindungen als Zusatz fahigkeit sind Polyolefine durchschnittlich mindestens bestehen· und in ^einer P^olaren Gruppe auf je vier Polyolefinmolekule

B. die Schmiermittel auf wäßriger Grundlage. bevorzugt. ,^₁. ~, _c

Die Homo- oder Copolymerisate von Olefinen

Die erste Art findet bei Eisenmetallen Anwendung, 25 können im erwähnten Molekulargewichtsbereich erwo hohe Einheitsdrücke und starke lokale Tempe- halten werden durch direkte Polymerisation, Emulraturerhöhungen auftreten, also beispielsweise beim sionspolymerisation oder durch Hydrolyse von PolyFräsen oder beim Schneiden oder Bohren von Ge- olefinen mit höherem Molekulargewicht,
winden usw. Diese Hochleistungsschmiermittel lassen Die letztere Methode ist bevorzugt, da die Pyrosich aber nicht anwenden bei Arbeitsgängen mit hoher 30 lyse von Polymerisaten mit relativ hohem Molekular-Geschwindigkeit, bei denen mit außerordentlichem gewicht zu einer endständigen ungesättigten Vinyl-Wärmeanstieg gerechnet werden muß, da sie eine gruppe führt, die leicht verfügbar ist zur Umsetzung verhältnismäßig schlechte Wärmeleitfähigkeit auf- mit einem äthylenisch ungesättigten polaren Monoweisen. Außerdem sind Schmiermittel auf Mineralöl- meren, wie Maleinsäureanhydrid oder Thioglykolbasis nicht zu empfehlen bei der Bearbeitung von 35 säure, wie dies in den USA.-Patentschriften 2 766214 Nichteisenmetallen, da die Möglichkeit eines korro- und 3 144 348 beschrieben ist; das resultierende PoIysiven Angriffs oder einer Oxydbildung besteht. olefin ist sehr leicht emulgierbar.
Schmiermittel auf wäßriger Basis sind dagegen sehr Eine andere wertvolle Methode zur Herstellung gut geeignet für schnellaufende Arbeitsgänge, wie von emulgierbaren Polymeren mit einer ausreichenden Bohren, Drehen, Fräsen usw., bei welchen während 40 Anzahl an polaren Gruppen besteht in der (gegebenender Bearbeitung die Belastung verhältnismäßig gering falls katalytischen) Oxydation, wobei an der Polymerist; jedoch sind Schmiermittel auf wäßriger Basis, die kette neben Keton-, Aldehyd- und Hydroxylgruppen sich für die oben beschriebenen Hochleistungsarbeits- auch Carboxylgruppen erzeugt werden,
gänge eignen, bisher noch nicht verfügbar. Andere geeignete emulgierbare Polyolefine sind die

Zweck der Erfindung ist daher die Bereitstellung 45 Blockcopolymerisate, die sich bei der Umsetzung von von Schmiermitteln auf wäßriger Basis, die für Hoch- Äthylenoxyd mit Polyäthylen bilden, wobei gemäß leistungsarbeitsgänge, wie Lochen, Gewindeschneiden, der USA.-Patentsehrift 2 921920 Polymerisate mit Gewindebohren u. dgl., geeignet sind. Die erfindungs- endständigen Hydroxylgruppen entstehen. Weitere gemäßen Schmiermittel eignen sich nicht nur für die geeignete Polyolefine sind die in der USA.-Patent-Bearbeitung von Eisenmetallen, wie Stahl und die 50 schrift 2766 214 beschriebenen, mit Maleinsäure umverschiedenen Stahllegierungen, sondern auch für die gesetzten Äthylen-Alkohol-Telomeren.
Bearbeitung von Nichteisenmetallen, wie Kupfer, Ebenso kann die notwendige Menge an polaren Aluminium, Messing, Bronze u. dgl. Die genannten Gruppen in die erwähnten Homopolymerisate und Schmiermittel auf der Basis wäßriger Emulsionen sind Mischpolymerisate von a-Olefinen eingeführt werden außerordentlich widerstandsfähig gegen Verschleiß 55 durch Mischpolymerisation der resultierenden PoIy- und verhindern das unerwünschte Verschweißen von olefine mit ungesättigten Monomeren, welche die Werkzeug und Werkstück (»Festfressen«). Äthylenbindung enthalten, wie Äthylenacrylat, Styrol,

Bei ihrer Anwendung in der spanabhebenden Be- Bicyclohepten, Vinylacetat, Acrylsäure, Methacryl-

arbeitung von Metallen sind die erfindungsgemäßen säure u. dgl.

Schmiermittel auf Wasserbasis mindestens denjenigen 60 Außerdem entstehen bei direkter Polymerisation

auf Ölbasis äquivalent, wobei jedoch ihre Fähigkeit, zu Olefinpolymeren und/oder durch Hydrolyse PoIy-

die auftretende Wärme von der Bearbeitungsstelle merketten mit der notwendigen Menge an polaren

abzuleiten, wesentlich besser ist. Gruppen, so daß die Polymeren emulgierbar sind und

Die erfindungsgemäßen, bei der spanabhebenden die resultierende Emulsion stabil bleibt.

Bearbeitung von Metallen verwendungsfähigen 65 Die Emulsionspolymerisation kann durchgeführt

Schmiermittel auf der Basis einer wäßrigen Emulsion werden, indem man das olefinische Ausgangsmaterial

enthalten als hauptsächliche organische Komponente in Anwesenheit eines geeigneten Emulgators in Wasser

etwa 0,1 bis 25 Gewichtsprozent eines Polyolefins emulgiert und es daraufhin bei höherer Temperatur

3 4

unter Druck in Anwesenheit eines Polymerisations- findungsgemäßen Mittel sind die Polyalkylenglykolkatalysators polymerisiert. Derartige Polymerisations- äther mit etwa 4 bis etwa 80 Mol AlJcylenoxyd. verfahren sind unter anderem beschrieben in folgen- Bevorzugte nichtionische oberflächenaktive Mittel den USA.-Patentschriften: 2 342 400, 2 542 783, sind unter anderem die Nonylphenyl-Polyäthylen-2 592 526 und 2 703 794. 5 glykoläther mit etwa 4 Mol Äthylenoxyd, die Tn-

Aus dem oben angedeuteten Stand der Technik ist methylnonyl-Polyäthylenglykoläther mit etwa 6 Mol ersichtlich, daß zahlreiche verschiedene Wege bekannt Äthylenoxyd, die Nonylphenyl-Polyäthylenglykoläther und verfügbar sind, um die für Zwecke der Erfindung mit etwa 7 Mol Äthylenoxyd, gemischte Polyalkylengeeigneten Polyolefine herzustellen. Die wäßrigen glykoläther mit etwa 60 Mol eines Gemisches aus Polyolefinemulsionen können anionisch, nichtionisch io Äthylenoxyd und 1,2-Propylenoxyd im Molverhältnis oder kationisch sein. Während also grundsätzlich von etwa 2 :1 u. dgl.

jedes verträgliche Emulgiermittel verwendet werden Typisch für die erfindungsgemäß brauchbaren

kann, sind jedoch für Schmiermittel, die bei der kationischen Emulgatoren sind Kombinationen aus Metallbearbeitung benutzt werden sollen, die nicht- einer organischen Säure, wie Essigsäure und einem ionischen Emulgatoren bevorzugt. 15 Amin, z. B. einem cyclischen Imidazolin,tertiärem

Die hier in Betracht kommenden nichtionischen äthoxyliertem Soya-Amin, polyäthoxyliertem »Talg«- Emulgatoren sind organische Verbindungen von ver- Amin mit 2 Äthoxyeinheiten im polyäthoxylierten hältnismäßig hohem Molekulargewicht und bestehen Teil des Moleküls, den polyäthoxylierten Oleylaus einem hydrophoben Anteil, mit dem ein solubili- Aminen mit 2 bis 5 Äthoxyeinheiten im Polyäthoxysierender oder hydrophiler Anteil verbunden ist, 20 teil des Moleküls, polyäthoxyliertem Soya-Amin mit welch letzterer gewisse Gruppen, wie ätherartige GHe- 5 Äthoxyeinheiten im Polyäthoxyteil des Moleküls der (— C — O — C—), Hydroxylgruppen (—OH), u.dgl.

Carboxylgruppen Die erfindungsgemäß in Betracht kommenden an

ionischen Emulgatoren sind unter anderem Amin-

O 25 seifen, gebildet durch Umsetzung eines Amins mit

einer Fettsäure, wie Ölsäure, Palmitinsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, den Tallölsäuren, den Palmölsäuren od. dgl., in etwa stöchiometrischen Mengen bei d 1 enthält Umgebungs- oder leicht erhöhten Temperaturen.

'Besonders 'zweckmäßig sind oberflächenaktive *° <**&**. Aminseifen sind Triäthanolaminstearat, Mittel, die als hydrophile Hälfte eine oder mehrere Tnathanolaminoleat, Tnathanolamm-Kokosnußo Ketten mit einer oder mehreren Alkylenoxygruppen ^Seife' , Isopropanolaminoleat Ν,Ν-Dimethylathanolenthalten. Diese oberflächenaktiven Mittel haben die ammoleat, 3-Methoxypropylaminoleat, Morphohnallgemeine Formel oleat u. dgl. _

35 Es wurde eine lange Reihe von wäßrigen PoIy-

.» ,y. rxs oleflnemulsionen auf ihre Eignung für Zwecke der

*· ^ Erfindung untersucht. Diese Emulsionen sind weiter

unten beschrieben und werden im Interesse der Uber-

worin R der hydrophobe Anteil eines aliphatischen sichtlichkeit mit den Buchstaben A bis N bezeichnet. Alkohols mit 8 bis 22 C-Atomen oder eines alky- 40 Zu Vergleichszwecken sind ferner die üblichen lierten Phenols mit 4 bis etwa 22 C-Atomen in der Schneideöle aufgeführt.
Alkylgruppe bedeutet, Y eine Alkylenoxykette ist,

das durch H bezeichnete Wasserstoffatom an ein Beschreibung von Schneideflüssigkeiten

Sauerstoffatom der Alkylenoxykette gebunden ist

und y für eine Zahl von 1 bis 6, vorzugsweise von 1 45 F_mui_s;_on δ

bis 4 steht. ■

Typische aliphatische Alkohole sind Octylakohol, Wäßrige nichtionische Emulsion von chemisch

Nonylalkohol, Decylalkohol, »Coco«-alkohol (ein Ge- inertem, niedrigmolekularem Polyäthylen, emul-

misch aus C₁₀- bis C₁₆-Alkoholen), Dodecylalkohol, giert durch ein Polyoxyäthylenderivat einer

Oleylalkohol, »Talk«-Alkohol (ein Gemisch aus C₁₈- 50 aliphatischen Verbindung,
bis C₁₈-Alkoholen), Octadecylalkohol, 2,6,8-Tri-

methyl-4-nonylalkohol u. dgl. Emulsion B

Typische alkylierte Phenole sind Butylphenol, Wäßrige anionische Emulsion von Polyäthylen

Pentylphenol, Hexylphenol, Octylphenol, Nonyl- mittleren Molekulargewichts, emulgiert durch

phenol, Dodecylphenol, Hexadecylphenol, Octadecyl- 55 einen flüchtigen Emulgator,
phenol, Nonadecylphenol u. dgl.

Mit dem Ausdruck »Alkylenoxykette« ist hier eine Emulsion C

Kette gemeint, die eine oder mehrere Alkylenoxy- Wäßrige nichtionische Emulsion von hochgruppen enthält, und zwar zweiwertige Alkylengrup- schmelzendem, sehr dichtem Polyäthylen (Molepen, wie Methylen, Äthylen, Propylen, Butylen u. dgl., 60 kulargewicht 6500 bis 8400), das gecrackt und die derart an ein Sauerstoffatom gebunden sind, daß an der Luft oxydiert worden war.
eine der Valenzen der Alkylenoxygruppe von einem
Sauerstoffatom, die andere von einem Kohlenstoff- t-mulsionD

atom stammt. Typische Alkylenoxygruppen sind fol- Wäßrige anionische Emulsion von gecracktem

gende Gruppen: Methylenoxy (— CH₀O —) Äthylen- 65 Polyäthylen hoher Dichte (Molekulargewicht

oxy (-C₂H₄O—), Propylenoxy (-C₃H₆O-), Bu- etwa 2000), modifiziert mit etwa 5 Gewichts-

tylenoxy (— C₄H₈O —) u. dgl. prozent Maleinsäureanhydrid und emulgiert mit

Bevorzugte nichtionische Emulgatoren für die er- einem Amin-Fettsäure-Emulgator.

Emulsion E

Öl B

Wäßrige kationische Emulsion von gecraktem Polyäthylen hoher Dichte (Molekulargewicht etwa 2000), modifiziert mit etwa 5 Gewichtsprozent Maleinsäureanhydrid und emulgiert mit einem äthoxylierten primären Fettsäureamin und Essigsäure.

Emulsion F

Wäßrige nichtionische Emulsion von gecracktem Polyäthylen hoher Dichte (Molekulargewicht etwa 2000), modifiziert mit etwa 5 Gewichtsprozent Maleinsäureanhydrid und emulgiert mit einem Gemisch aus Nonylphenyl-Polyäthylenglykoläthern, die etwa 4 und etwa 7 Mol Äthylenoxyd enthalten, und Morpholin.

Emulsion G

Wäßrige nichtionische Emulsion von gecracktem Polyäthylen hoher Molekulardichte (Molekulargewicht etwa 2000), modifiziert mit etwa 5 Gewichtsprozent Maleinsäureanhydrid und emulgiert 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 16000), hergestellt durch Emulsionspolymerisation.

Emulsion I

Wäßrige nichtionische Emulsion aus Polyäthylen niedriger Dichte (Molekulargewicht etwa 24000), hergestellt durch Emulsionspolymerisation.

Emulsion J

Wäßrige nichtionische Emulsion aus Polyäthylen niedriger Dichte.

Emulsion K

Wäßrige kationische' Emulsion aus Polyäthylen niedriger Dichte.

Emulsion L

Wäßrige nichtionische Emulsion von Polyäthylen mit verhältnismäßig niedrigem Gehalt an Emulgatoren.

Emulsion M

Wäßrige nichtionische Emulison von Polyäthylen.

Emulsion N

Wäßrige nichtionische Emulsion von Polypropylen.

Übliches Mineralöl zum Gewindeschneiden und -bohren. Enthält als aktive Hochdruckmittel etwa 3 Gewichtsprozent Schwefel und etwa 1 Gewichtsprozent Chlor.

Lösliches Schneideöl mit verhältnismäßig sehr hohem Anteil an hochdruckbeständigen und das Festfressen verhindernden Fetten und Zusätzen.

Öl C

Paraffinöl mit einem Viskositätsindex von etwa 90. Enthält keine Zusätze.

Öl D

Wasserunlösliches Polyalkylenglykol.

¹S Die Bewertung der Schmiermittel erfolgt auf einem Falex-Tester. Diese Versuchsanordnung besteht aus einer auswechselbaren Welle von etwa 6 mm Durchmesser (Weichstahldorn Nr. 8), die mit 290 U/Min. zwischen zwei Stahl-V-Blöcken umläuft. Die Welle kann aus SAE 3135-Stahl mit einer Rockwell-B-Härte von 87 (vergütet auf 8 bis 10 RMS) bestehen, und die beiden V-Blöcke können aus AISI C-Il 37-Stahl mit einer Rockwell-C-Härte von 20 (vergütet auf 6 bis 8 RMS) bestehen (Methode I). Bei einer anderen Durchführungsform kann die Welle aus M-2-Werkzeugstahl mit einer Rockwell-C-Härte von 60 (vergütet auf 12 bis 14 RMS) und die beiden V-Blöcke können aus rostfreiem 440-C-Stahl mit einer Rockwell-C-Härte von 60 (vergütet auf 12 bis 14 RMS) bestehen (Methode II).

Die V-Blöcke 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 0,145 μ Abrieb an der Testwelle an.

Während des Versuchs tauchen Welle und V-Blöcke in das zu untersuchende Schmiermittel ein.

Der Versuch besteht aus folgenden einzelnen Arbeitsvorgängen:

1. Zu Beginn des Versuchs läßt man die Welle zwischen den V-Blöcken 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;

3. wenn die Belastung von 454 kg erreicht ist, erfolgt die weitere Steigerung je Minute um 113 kg bis zur Blockierung oder bis zu einer maximalen Belastung von 2040 kg;

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.

Nach Beendigung des Versuchs wird die durchschnittliche Breite der an den V-Blöcken erzeugten

Schleifspur mikroskopisch gemessen und der Kontaktdruck aus folgenden Formeln berechnet:

Belastung bei Blockierung _ , , , . ,
= Lagerbelastung m kg.

Lagerbelastung in kg

= Druck in kg/cm².

Spurlänge X Spurbreite in cm

Spurlänge = 1,25 cm,

IO

Die Erfindung wird an Hand folgender Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Mit Hilfe des Falex-Gerätes und nach der oben beschriebenen Methode I wurden verschiedene Polymeremulsionen auf Belastungsfähigkeit und auf ihre Wirkung hinsichtlich der Verhinderung des Festfressens (Blockierung) untersucht. Es handelte sich um wäßrige Emulsionen mit etwa 0,5 Gewichtsprozent an Feststoffen. Die Resultate gehen aus Tabelle I hervor.

Aus den Daten der Tabelle ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen Polyolefinemulsionen eine ausgezeichnete Belastbarkeit aufweisen und mit Sicherheit das Festfressen verhindern.

Tabelle I

Emulsion	Art der Emulsion	'-' Belastung „:: beim Blockieren in kg	Emulgator- typ*
F	modifiziertes Polyäthylen	>2040	η + a
A	Polyäthylen	> 2040	η
D	modifiziertes Polyäthylen '	>2040	a + a
C	Polyäthylen	t '■■ 204O	η
B	Polyäthylen	V7 1810	a
I	Polyäthylen	■" : 1810	η
H	Polyäthylen	1700	a
H-I	Polyäthylen	^ 1930	η
K	Polyäthylen	.;> 2040	C
M	Polyäthylen	■-■ ■ 2040	η
L	Polyäthylen . .	l'i i93°	η
N	Polypropylen	t:.-. 1930	η

* η = nicht ionisch; a = anionisch? 0 = kationisch.

-.■It¹"

Beispiel 2

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

Feststoffgehalt	Emulsion	Emulgatortyp (D	Belastung	Anzahl an Zähnen, die eingestellt werden müssen,	185	> 1000	2040 kg	170
in			beim Festfressen	um den Abrieb auszugleichen bei Belastung mit	115	220	_	155
Gewichtsprozent	J	η	mkg	1360 kg I 1590 kg | 1930 kg	540	—	570	270
0,5	K	C	1930	95	110	. 435	—	—
0,5	I	η	>2040	45	Ί25	—	—	—
0,5	H	a	1810	160	190	520	>815	165
0,5	M	η	1700	20	170	400		—'
0,5	L	η	2040	15	0	>660	—
0,5	C	η	1930	70	0	Festgefressen
0,5	B	a	2040	70	0	20
0,5	A	η	1810	0	30	15
0,5	D	a	>2040	0	180	125
0,5	F	η + a	>2040	0	—	760
0,5	N.	η	>2040	0	0	■ —
0,5	B	a	1930	15	—	10
0,2	A	η	794	>110	110	—
0,2	D	a	>2040	0	'—
0,2	F	η + a	680	>20
0,2		1810	20

(1) η = nichtionisch; a = anionisch; c = kationisch.

Die Daten der Tabelle zeigen deutlich, daß die er- 65 zeigen ferner, daß einige der Emulsionen selbst bei

findungsgemäßen wäßrigen Polyolefinemulsionen be- geringem Feststoffgehalt besonders gut geeignet sind,

sonders gut geeignet sind, das Festfressen bei span- den unerwünschten Abrieb zu verhindern, abhebenden Arbeitsgängen zu vermeiden. Die Daten

109 550/445

ίο

Beispiel 3

In den in Tabelle III zusammengestellten Versuchen wurde das Verhalten einer Polyäthylenemulsion bei verschiedenen Feststoffkonzentrationen auf dem Falex-Versuchsgerät erprobt.

Tabelle III

	Belastung	Anzahl an Zähnen, die eingestellt werden	müssen,	1930 kg	2040 kg
Emulsion A mit Wasser Verdünnt auf	beim Festfressen	um den	Abrieb auszugleichen bei Belastung mit	95	380
	in kg	1360 kg	1590 kg	95	405
3,0 Gewichtsprozent Feststoffe	>2040	0	30	20	170
1,0 Gewichtsprozent Feststoffe	>2040	0	35	10	165
0,5 Gewichtsprozent Feststoffe	>2040	0	0
0,2 Gewichtsprozent Feststoffe	>2040	0	0
0,1 Gewichtsprozent Feststoffe	1130	0

Die angegebenen Daten zeigen, daß bei Konzentrationen von etwa 0,2 bis 3,0 Gewichtsprozent Feststoffen die Fähigkeit, das Festfressen zu verhindern, die Grenze der auf der Vorrichtung möglichen Versuche überschreitet. Eine besonders gute Abriebverhinderung wurde erhalten bei 0,2 bis 0,5 Gewichtsprozent Feststoffen, jedoch auch bei höheren Konzentrationen zeigten die erfindungsgemäßen Schmiermittel noch sehr gute Eigenschaften.

Beispiel 4

20

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 Falex-Vorrichtung, wobei die oben beschriebene Methoden angewendet wurde.

Tabelle IV

Im Wasser enthaltenes Schmiermittel	Belastung beim Festfressen in kg	Durchschnittliche Spurbreite in mm	Kontaktdruck in kg/cm2
Öl A	1700 1810 1360 1130 1810 1130 · 2040 1360 1250 1250 1130 1590 1470	0,94 0,74 0,61 0,41 0,53 0,38 0,48 0,41 0,41 0,66 0,46 0,46 0,46	9 840 14100 12 700 15 500 19 000 16 900 23 200 18 300 16 900 10 500 14100 20 400 19 000
Öl B verdünnt (15/1) mit Wasser Öl C ,
öl D
1,0 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion F 0,2 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion F 1,0 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion A 0,2 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion A 0,2 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion D 1,0 Gewichtsprozent Triäthanolamin (Seife) 0,2 Gewichtsprozent Triäthanolamin (Seife) 1,0 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion N 0,2 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion N

Die in der Tabelle angegebenen Werte zeigen, daß nur mit wäßrigen Polyäthylen- und Polypropylenemulsionen Kontaktdrücke von mehr als etwa 15 500 kg/cm² erhalten werden konnten. Diese Emulsionen sind demnach den ölemulsionen überlegen.

Beispiel 5

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 4'-Radialbohrmaschine Nr, 4;

American-Hole Wizard.

Werkstück Rostfreier Stahl 304

(2V₂ · IV4 · 12 Zoll).

Sacklöcher Gebohrt mit Bohrer Nr. 7 (Durchmesser 0,201 Zoll), IV₈ Zoll tief bei 610 Umdr./Min.; Vorschub 0,01 cm/Umdr.; Kühlmittel: Wasserlösliches Öl, verdünnt.

Gewindebohrer ... ¹A · 20 N. C; H. S. Grd. H 3 4 FIt. (Spezialausführung für rostfreien Stahl).

Vorrichtung ...... KupplungmiteinstellbaremDreh-

moment (Rutschkupplung),
schwedisches Modell,
SPV-SA-IE.

ii

Auswertung der Schmiermittel

1. Ein Sackloch von 2,5 cm Tiefe wird auf seiner vollen Länge bis zum Ende der Nut mit Gewinde versehen (80% Gewinde, 2,5 cm tief).

2. Schneidgeschwindigkeit 70 Umdr./Min.

3. Das Schmiermittel wird eingebracht; es füllt das Sackloch 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 Luftschlauches aus dem Bohrloch ausgeblasen; damit ist ein Arbeitsgang abgeschlossen.

5. Unter nochmaligem Einbringen von Schmiermittel wird ein neuer Schneidevorgang vorgenommen (zweiter Arbeitsgang).

6. Die bis zum Schneiden eines vollständig aus-

gebildeten Gewindes von 2,5 cm Tiefe 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 unter ίο den obigen Bedingungen nicht mit 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 »Ö1A« im Vergleich zu verschiedenen wäßrigen Polyolefinemulsionen erzielten Resultate sind in Tabelle V zusammengestellt. .

Tabelle V

Schmiermittel zum Gewindeschneiden, ausgewertet in wäßriger Emulsion	Anzahl der Arbeits gänge zur Bildung eines Gewindes von 2,5 cm Tiefe	Bohrloch-Nummern
Öl A ; . . .......	3, 3; 3 4, 4, 4 3 2,2,2 4 : 4 5 2 2 3 2 3, 3 3 2 5	57, 66, 112 75, 106, 107 56 51, 53, 61 52 49 50 72 75 •74 62 63, 71 64 70 108
öl A
15 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion G 3 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion G 1 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion G .,...: 3 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion D 1 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion D 25 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion E 3 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion E 1 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion E 20 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion F 3 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion F 1 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion F 1 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion F + 3 Gewichtsprozent Triäthylenglykol 0,5 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion F -f 3 Gewichtsprozent Triäthylenglykol

Die obigen Daten zeigen die Vorteile der Verwendung von wäßrigen Polyolefinemulsionen als Schmiermittel beim Gewindeschneiden.

Beispiel 6

Das Verhalten von wäßrigen Polyolefinemulsionen freiem Stahl Nr. 304 mit einem 8-Punkt-Gewinde bei wurde weiterhm ausgewertet beim Arbeiten auf einer 55 67 Umdr./Min. auf einer 40 · 137-cm-Axelson-Dreh-Gewindeschneidedrehbank (Leitspindeldrehbank), wo- bank bearbeitet wurde. Die Resultate gehen aus bei eine Stange von 2,5 cm Durchmesser aus rost- Tabelle IV hervor:

Tabelle VI

Schmiermittel und Verdünnungsverhältnis	Vorschnitte	Fertigschnitte	Gesamtbewertung
Öl A	brauchbar schlecht gut	ausgezeichnet brauchbar gut	ausgezeichnet brauchbar ausgezeichnet
Öl B (Verdünnung 30 :1) 1 Gewichtsprozent, Emulsion F

Die Versuchsresultate zeigen, daß wäßrige PoIyolefinemulsionen in ihrem Verhalten und ihrer Leistungsfähigkeit den Hochleistungsschmiermitteln auf Mineralölbasis mindestens äquivalent sind.

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, antibakterielle Mittel u. dgl.

Als korrosionsverhindernde Mittel können unter anderem Morpholin, Alkalinitrite (z. B. Kalium- oder Natriumnitrit), Alkalimercaptobenzodiazole (z. B. das Natriumsalz des Mercaptobenzodiazols), Polyphosphate (z. B. Hexametaphosphat) u. dgl. verwendet werden.

Illustrativ für antibakterielle Mittel sind Chlorphenole, die Neomycinsulfate, das 6-Acetoxy-2,4-dimethyl-m-dioxan u. dgl. Eine wäßrige Lösung mit Di - (phenylmercuri) - ammoniumpropionat in einer Menge, die 6 Gewichtsprozent Quecksilber entspricht, hat ebenfalls antibakterielle Wirkung.

Als das Schäumen verhindernde Mittel seinen genannt: Alkohole mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen, z. B. 2-Äthylhexanol, oder oberflächenaktive Mittel mit einem niedrigen hydrophil/liophil-Gleichgewicht u. dgl.

Das Herstellungsverfahren ist bei den erfindungsgemäßen Mitteln nicht ausschlaggebend, d. h., die Bestandteile der Mittel können in beliebiger Folge 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.

Die Verwendung der erfindungsgemäßen Mittel wurde im vorangehenden im Hinblick auf die Bearbeitung von Eisen bzw. Stahl beschrieben. Hierbei sind die Schmiermittel einer besonderen Belastung unterworfen. Selbstverständlich sind aber die Mittel ebenso bei der Bearbeitung von Metallen jeder Art, also beispielsweise von Kupfer,.,Aluminium, Bronze, Messing u.dgl., kurz,, überall' ~wo_; bewegte..Metallflächen miteinander in Berührung ^kommen, mit Erfolg verwendbar. .·.,.■ .,Λ;.**·-'' ■ '' ·'■ 'Χ'ϊ/Α

Claims (3)

Patentansprüche: ■''"*'""£■'*

1. Schmiermittel auf der Basis einer wässerigen Emulsion, bestehend aus

1. Wasser,

2. einem Emulgator,

3. dem Schmierstoff

und gegebenenfalls aus konservierenden, antikorrosiven oder das Schäumen verhindernden Zusätzen, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schmiermittel als Komponente 3 ein Homo- oder Copolymerisat eines Olefins mit einem Molekulargewicht von 1500 bis 25 000 in einer Anteilsmenge von 0,1 bis 25% des Gesamtgewichtes enthalten ist und daß als Komponente 2 gegebenenfalls ein nichtionischer Emulgator enthalten ist.

2. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß darin als Komponente 3 Polyäthylen oder Polypropylen enthalten ist.

3. Schmiermittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente 3 darin in einer Menge von 0,2 bis 3, insbesondere von 1 bis 3 Gewichtsprozent enthalten ist.