DE1644875C3

DE1644875C3 - Schmiermittel für die Metallbearbeitung

Info

Publication number: DE1644875C3
Application number: DE1644875A
Authority: DE
Inventors: Milton Cincinnati Ohio Rosenberg (V.St.A.)
Original assignee: Cincinnati Milling Machine Co
Current assignee: Milacron Inc
Priority date: 1966-12-09
Filing date: 1967-12-08
Publication date: 1978-09-21
Also published as: SE342831B; GB1216988A; DE1644875B2; ES348079A1; CH496081A; US3492232A; DE1644875A1

Description

Molekül enthalten.

60 Da sowohl die dimere Säure als auch das Polyoxyalkylenglykol bifunktionell sind, führt die Veresterung

Die Erfindung betrifft Schmiermittelzusammen- der Säure mit dem polymeren Glykol im allgemeinen

Setzungen für die Bearbeitung, insbesondere für das zu einer komplexen Mischung von Verbindungen, die

Walzen, Schmieden und Ziehen von sowohl eisen- den Partialester des Glykols und der Säure, den zykli-

haltigen als auch nicht eisenhaltigen Metallen. Ferner 65 sehen Diester und den linearen Polyester enthält, der

betrifft sie Kühlflüssigkeit^ für die spanabhebende seinerseits im Polymerisationsgrad stark variieren

Bearbeitung von eisenhaltigem Material. kann. Die in den erfindungsgemäßen wäßrigen

Es ist jedem Fachmann bekannt, daß reine Mineral- Schmiermiüelzusammensetzungen enthaltenen Poly-

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ester sind flüssige Ester von Polyoxyalkylenglykolen, atomen oder ihren Esterderivaten erhalten. Die PoIyvorzugsweise von Polyäthylenglykolen und dimeren merisation der Fettsäuren unter Bildung der dimeren Fettsäuren, die sich in Wasser unter Bildung von Fettsäuren ist in der Literatur bereits ausführlich stabilen »Lösungen« lösen. Polyester der dimeren beschrieben. Die bei der Herstellung des Polyesters Fettsäure und des Polyoxyalkylenglykols mit extrem 5 bevorzugt angewendeten dimeren Säuren haben hohem Molekulargewicht, die oft als »Superpolyester« 36 Kohlenstoffatome, wie das Dimere von Linolsäure bezeichnet werden, sind Feststoffe und lösen sich in und Eläostearinsäure. Andere dimere Säuren mit 32 bis Wasser nicht leicht auf. Sie sind deshalb nicht bevor- 34 Kohlenstoffatomen können gleichermaßen verzugt. Die Löslichkeit des Polyesters unter Bildung wendet werden. Die dimeren Säuren müssen nicht in einer stabilen Lösung bei Raumtemperatur und somit io reiner Form angewendet werden. Sie können als seine eventuelle Eignung als Bestandteil des erfindungs- Mischungen Anwendung finden, worin der Hauptgemäßen wäßrigen Schmiermittels (Abhängigkeit der bestandteil, d. h. mehr als 50%, die dimere Säure Löslichkeit von der Konzentration) läßt sich auf ex- ist und der Rest aus unpolymerisierter Säure oder perimentellen Wegen leicht feststellen. Die brauch- höher polymerisierter Säure, wie trimerer und tetrabaren Polyester, die in den erfindungsgemäßen wäß- 15 merer Säure, besteht. Vorzugsweise ist der Gehalt an rigen Schmiermitteln Anwendung finden, können dimerer Säure größer als 75%.
außerdem durch ihr Herstellungsverfahren definiert Die mit den dimeren Säuren veresterten Polyoxywerden. So werden geeignete Polyester dimerer Fett- alkylenglykole sind Polyöxyalkylendiole, einem PoIysäuren mit Polyoxyalkylenglykol durch eine Konden- merisationsgradvon 4 bis etwa 200, worin die Alkylensationsreaktion bei Molverhältnissen von Glykol zu »0 gruppe 2 bis 4 Kohlenstoffatome enthält. Geeignete Säure im Bereich von 0,8 bis 2,0 und vorzugsweise von Polyoxyalkylenglykole sind die Polyäthylenglykole, 1,0 bis 1,5 bei erhöhten Temperaturen hergestellt. Die Polypropylenglykole, Polybutylenglykole, Poly-(äthy-Veresterung wird fortgesetzt, bis 50 bis 90% des lenpropylen)-glykole und Poly-(äthylenbutylen)-glytheoretisch anfallenden Wassers, das sich als Ergebnis kole. Die Polyoxyalkylenglykole sind im Handel der vollständigen Reaktion aller zur Verfüguiip as erhältlich und können mit verschiedenen Polymeristehenden Hydroxylgruppen mit allen zur Verfugung sationsgraden erhalten werden. Die bevorzugten stehenden Säuregruppen bildet, und vorzugsweise Polyoxyalkylenglykole sind Polyäthylenglykole. Es 70 bis 85% des theoretisch anfallenden Wassers aus soll festgehalten werden, daß für die Definition des der Reaktionsmischung herausdestilliert sind. Polyoxyalkylenglykols der Begriff des Polymeri-

Wenn auch die in den erfindungsgemäßen wäßrigen 3° sationsgrades, insbesondere des durchschnittlichen Schmiermitteln verwendeten Polyester in den erforder- Polymerisationsgrades verwendet wird. Ein PoIylichen Konzentrationen stabile »Lösungen« bilden, oxyalkylenglykol mit einem durchschnittlichen PoIydie als solche als wäßrige Schmiermittel beim Walzen merisationsgrad von 10 kann Polyäthylenglykole von nicht eisenhaltigen Metallen oder als Schneid- enthalten, die in ihrem Polymerisationsgrad von 3 flüssigkeiten bei der spanabhebenden Bearbeitung von 35 bis 20 variieren. Trotzdem gibt der durchschnitteisenhaltigen Metallen verwendet werden können, so liehe Polymerisationsgrad die Eigenschaften des PoIywerden doch die Polyester erfindungsgemäß in Korn- oxyalkylenglykols am besten wieder. Für die Herbination mit einem grenzflächenaktiven Mittel ange- stellung eines Schmiermittels mit dem gewünschten wandt. Eine Zugabe von anderen Bestandteilen, wie Grad an Schmierfähigkeit und Löslichkeit steht die anorganischen Salzen u. dgl., die normalerweise in 40 Verwendung von Polyoxyalkylenglykolen mit einem Schneid- oder Walzflüssigkeiten verwendet werden, Polymerisationsgrad von mindestens 4 ein kritisches führt zu einer Abnahme der Stabilität der Lösung. Maß dar. Veresterungsprodukte von dimeren Fett-Außerdem beeinflussen auch die angewendeten hohen säuren und beispielsweise Äthylenglykol oder Di-Drücke und Scherwirkungen die Stabilität. Die Kon- äthylenglykol führen, wenn sie in Wasser dispergiert zentration des grenzflächenaktiven Mittels kann im 45 werden, nicht zu Zusammensetzungen, die bezüglich Bereich von 1 bis 25 Gewichtsprozent der Mischung Schmierfähigkeit und Löslichkeit die Eigenschaften von Polyäthylenglykolpolyester und grenzfiächen- der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen aufaktivem Mittel variieren. Es können sowohl kationi- weisen. So dispergieren Polyester des Diäthylensche Detergentien, wie quaternäre Ammoniumverbin- glykols und der dimere Ester nicht in Wasser bei der düngen, Aminsalze und andere stickstoffhaltige Basen, 50 Zugabe in Konzentrationen von 5 Volumprozent und als auch anionische Detergentien, wie sekundäre Alkyl- sind deshalb als Metallschmiermittel in wäßrigen sulfate und Alkalimetall- oder Erdalkalimetallsulfo- Medien ungeeignet. Bei der Anwendung in Mischunnate, verwendet werden. Die bevorzugten grenz- gen von wäßrigen und nicht wäßrigen Ölschmierflächenaktiven Mittel sind jedoch nichtionische Deter- mitteln neigen diese Ester dazu, in die Ölphase zu gentien. Besonders geeignete nichtionische Deter- 55 wandern und dadurch die gewünschten Schmiergentien basieren auf der Verbindungsklasse der Poly- eigenschaften in der wäßrigen Phase zu beseitigen, oxyalkylene. Diesem Verbindungstyp sind das Poly- Auch die Zugabe eines grenzflächenaktiven Mittels oxyäthylendioleat, das Polyoxyäthylenstearat, das führt nicht zu Schmiermittelzusammensetzungen, die Polyoxyäthylenmonobutyrat, der Polyoxyäthylen- die überraschende Kombination von Eigenschaften monobutyläther, der Polyoxyäthylen-dinonylphenol- 60 zeigen, die die erfindungsgemäßen neuen Zusammenäther, das Polyoxyäthylen-sorbitanmonooleat, der Setzungen besitzen. Polyoxyalkylenglykole, die PoIy-Polyoxyäthylen-t-octylphenoläther und andere zu- merisationsgrade über 200 aufweisen, werden im zuordnen, die in der Literatur bereits beschrieben allgemeinen nicht angewendet, da das Molekularsind, gewicht des sich ergebenden Polyesters die Auflösung

Die bei der Herstellung der in den erfindungs- 65 des Esters schwierig macht. In hohem Maß bevorzugt gemäßen Schmiermitteln verwendeten Polyester ein- sind Polyoxyalkylenglykole und insbesondere Polygesetzten dimeren Säuren werden durch Polymerisation äthylenglykole mit einem Polymerisationsgrad von von ungesättigten Fettsäuren mit 16 bis 26 Kohlenstoff- 4 bis 30.

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Die Veresterung der dimeren Säure mit dem Poly- wichtsprozent der Gesamtzusammensetzung angeoxyalkylenglykol wird ausgeführt, indem gerührte wendet. Ein anderer Zusatztyp, der häufig in WaIz-Mischungen der dimeren Säure und des Polyäther- und Schneidflüssigkeiten verwendet wird, ist ein glykols bei Temperaturen von 100 bis 300⁰C unter Bakterizid, wie o-Phenylphenol. Die Polyester dimerer Entfernung des auf Grund der Veresterung gebildeten 5 Fettsäuren, die die Basis der erfindungsgemäßen Wassers erhitzt werden. Gegebenenfalls kann die wäßrigen Schmiermittel bilden, können weiterhin mit Reaktion in Gegenwart von inerten Verdünnungs- anderen Schmiermitteln kombiniert werden, die zur mitteln, vorzugsweise solchen, die mit Wasser Azeo- Anwendung bei der Metallbearbeitung geeignet sind, trope bilden, durchgeführt werden. Die bevorzugten So sind Phosphatester, wie Trikresylphosphat, brauch-Reaktionstemperaturen liegen im Bereich von 200 bis io bare Zusätze für Walzöle, da sie den Biß der Walzen 250"C. Das Polyätherglykol und die dimere Säure erhöhen, ohne die Schmierfähigkeit der Zusammenwerden, wie oben bereits angegeben, in einem Mol- setzung zu vermindern. Phosphatester werden im verhältnis von Glykol zu Säure von etwa 0,8 bis 2,0 allgemeinen in einem Bereich von 0,01 bis 10 Gewichtsund vorzugsweise 1,0 bis 1,5 verwendet. Obwohl es prozent der Gesamlzusammensetzung angewendet, nicht wesentlich ist, wird die Reaktion vorzugsweise 15 Außerdem können Mineral- oder Fettöle, wie sie in Gegenwart eines sauren Katalysators, wie Schwefel- bisher in wäßrigen Schmiermitteln angewendet worden säure, Alkylsulfonsäuren, Arylsulfonsäuren oder ver- sind, mit den dimeren Estern kombiniert werden. Der schiedenen Phosphorsäuren, durchgeführt. Bevor- hier verwendete Ausdruck »Fettöle« soll so breit interzugle Katalysatoren sind Arylsulfonsäuren, wie pretiert werden, daß er natürliche, pflanzliche und p-Toluolsulfonsäure. »o tierische. Öle sowie synthetische Ester, Alkohole,

Das aus der Reaktionsmischung herausdestillierte Amine und Nitrile von Fettverbindungen mit 8 bis

Wasser wird kondensiert und dient als Mittel zur 26 Kohlenstoffatomen einschließt. Derartige Öle kön-

Konlrolle des Ausmaßes der Veresterung in der nen bis zu 75% des wasserfreien Konzentrats des

Rcaklionsmischung. So kann auf der Basis der züge- Schmiermittels ausmachen. Da derartige Öle in

führten Reaktionsteilnehmer die durch die Reaktion 25 Wasser unlöslich sind, wird im allgemeinen in den

gebildete theoretische Wassermenge, wenn alle Hy- erfindungsgemäßen Zusammensetzungen ein Emul-

droxylgruppen oder alle Carboxylgruppen verestert giermittel in Kombination mit solchen ölen ange-

sind, berechnet werden. Durch Vergleich des tatsäch- wendet.

lieh aus der Reaktionsmischung heraus kondensierten In einer bevorzugten Ausführungsform der vorlie-Wassers mit der theoretischen Wassermenge kann der 30 genden Erfindung werden die beschriebenen dimeren Grad der Vollständigkeit der Reaktion berechnet Ester in wäßrigen Walzflüssigkeiten für das Kaltwerden. Wie oben angegeben, wird die Reaktion walzen von nicht eisenhaltigen Metallen verwendet, fortgesetzt, bis mindestens 50% «nd vorzugsweise In konzentrierter Form (d. h. ohne Wasser) enthält 70 bis 85 % der theoretischen Wassermenge heraus- die Walzflüssigkeit 20 bis 75 Gewichtsprozent, bezogen destilliert worden sind. Im allgemeinen wird die 35 auf das Konzentrat, des Polyesters aus Polyätherglykol Reaktion nicht über die 90 %-Markc hinaus fortgesetzt, und dimerer Säure, 20 bis 75% eines Fettöles und Der gebildete Polyester kann durch seine Säurezahl 5 bis 25% eines aromatischen Phosphatesters. Das und seine Hydroxylzahl weiter charakterisiert werden, obengenannte Fettöl kann ein Ester einer Fettsäure deren Bestimmung dem Fachmann geläufig ist. mit 8 bis 26 Kohlenstoffatomen oder kann ein Alkohol,

Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten 40 Amin oder Nitril sein, das sich von einer derartigen Polyester dimerer Säuren können direkt in Form Säure ableitet. Die bevorzugten Ester sind die niedricincr wäßrigen Lösung mit oder ohne grenzflächen- gen (C₁ bis C₄) Alkyl- oder Alkylolmonoester von aktives Mittel als Schmiermittel angewendet werden. Fettsäuren, wie Methyloleat, Äthylstearat, Glyceryl-Dicse Zusammensetzungen können aber auch durch monoslearat, Methyllaurat u. dgl. Die bei der Herdie Zugabe anderer Komponenten weiter modifiziert 45 stellung der Walzöle brauchbaren Phosphatester sind werden, um so die Brauchbarkeit des erfindungs- Phosphatester, die einen aromatischen Rest im Estergemäßen wäßrigen Schmiermittels für spezielle An- rest und vorzugsweise einen Benzol- oder einen subwendungszwecke zu erhöhen. Die Zugabe solcher stituierten Benzolrest in dem Esterrest enthalten. Modifizierungsmittel führt im allgemeinen zu einer Aromatische Phosphatester sind dem Fachmann beVerbesserung bezüglich eines Anwendungsgebietes 50 kannt und im Handel erhältlich. Die Verwendung der der erfindungsgemäßen wäßrigen Schmiermittel und Phosphatteilester ist bevorzugt. Im allgemeinen komkann demzufolge die Anwendung der modifizierten biniert man sie mit einer schwachen Base, wie Di-Zusammensetzungen auf anderen Vcrwendungsgebie- alkanolamin oder Trialkanolamin, die nicht nur die ten beeinträchtigen. Es ist dehalb nicht überraschend, Acidität in dem Phosphatester durch Salzbildung daß speziell für die Verwendung als Walzflüssigkeiten 55 neutralisiert, sondern außerdem einen Korrosionsmodifizierte Zusammensetzungen als Schneidflüssig- inhibitor darstellt. Das beschriebene Konzentrat keiten nicht ebenso befriedigend sind. Zusätze, die wird bei der Anwendung als Walzöl mit Wasser auf zur Modifizierung der erfindungsgemäßen wäßrigen Konzentrationen im Bereich von 0,1 bis 20 Gewichts-Schmiermittel verwendet werden können, sind Korro- prozent verdünnt. In derart verdünnter Form zeigen sionsinhibitoren, einschließlich dei Alkylolamine, wie 60 die beschriebenen Walzöle auf der Basis des Polyäther-Mono-, Di- oder Triäthanolamin, und der Alkali- glykolpolyesters dimerer Fettsäuren überlegene Stabimctallnitrite oder -chromate, wie Natrium- oder lität bei erhöhten Temperaturen (60 bis 66⁰C). Die Kaliumnitrit und Kaliumchromate. Geeignete Korro- verdünnte Flüssigkeit kann durch ein 2^-Glasfasersionsinhibitoren sind auch diejenigen, die nicht nur filter geleitet werden, ohne daß das Filter verstopft be/iiglicli des Arbeitsstückes, sondern auch bezüglich 65 oder die Stabilität der Flüssigkeit beeinträchtigt wird, der Werkzeugmaschine eine Schutzwirkung ausüben. Durch derartiges Filtrieren wird kein Bestandteil Derartige Korrosionsinhibitoren werden im allge- entfernt,
meinen in einer Konzentration von 0,01 bis 20 Ge- Die erfindungsgemäßen wäßrigen Schmiermittel-

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zusammensetzungen stellen gegenüber bekannten wäß- »Empol« 1014 erhältlich und 95% dimere C₃₀

rigen Schmicrmiilcl/.usammcnsctzungcn. die als Wal/- enthaltend) und 2 Mol eines Polyäthylenglykols mit

öle oder Schneidflüssigkeitcn verwendet werden, einen einem Polymerisationsgrad von 10 (im Handel als

bedculenden Fortschritt dar. Obwohl sie im allge- »Carbowax« 400 erhältlich) eingebracht. Die Reak-

meinen als flüssige Konzentrate gehandhabt und ge- 5 tionsmiscluing wird unter konstantem Rühren auf

lagert werden, werden sie leicht auf die gewünschte 235 1 5°C erhitzt. Die Reaktion wird fortgesetzt,

Konzentration, d. h. auf 0.1 bis 20 Gewichtsprozent bis sich 80% der theoretischen Wassermenge in der

der wäßrigen Phase, verdünnt. In solch \erdiinnler Dean-Stark-Falle angesammelt haben. Die Säurezahl

I orm sind die Zusammensetzungen homogen und des sich ergebenden Polyäthylenglykolpolycsters der

zeigen überlegene Schmierfähigkeit. Sie sind bei io dimcren Fettsäure ist 51, die Hydroxylzahl beträgt 3.

erhöhten Temperaturen stabil und /ersetzen sich nicht, . .

wenn sie bei hohen Geschwindigkeiten des Werkstücks ' ' ■

bezüglich des Werkzeugs verwendet werden. Die Mcs- Die Arbeitsweise vom Beispiel 1 wird wiederholt; es

sung der Schmierfähigkeit und die Zuordnung einer werden äquimolare Mengen der dimeren Säure und

solchen Messung zur tatsächlichen Leistung bei der 15 des Polyäthylenglykols und 1 Gewichtsprozent p-To-

Endanwendung sind nicht immer erfolgreich, wenn !uolsuifonsäure bezogen auf das Gewicht der

auch ein qualitativer Vergleich durchgeführt werden Reaktionsmischung — verwendet. Der sich ergebende

kann, Eine der Methoden zur Messung der Schmier- Polyäthylcnglykolpolyester hat eine Säurczahl von 50

fähigkcit besteht in der Messung der Filmfestigkeit, und eine Hydroxyzahl von 5,5.

bei der eine rotierende Oberfläche bei zunehmenden 20 .

Drücken gegen eine stationäre Oberfläche geprellt U c 1 s ρ 1 e I 3

wird, wobei die rotierende Oberfläche während eines Die Arbeitsweise vom Beispiel 1 wird wiederholt,

Teils ihres Umlaufes mit einem Vorrat des zu testenden wobei äquimolare Konzentrationen des Glykols und

Schmiermittels in Berührung steht. Der Druck, bei einer dimeren Säure verwendet werden (als »Empol«

dem die Oberflächen sich fressen, wird, ausgedrückt 25 3020R erhältlich), die 73% dimere C_3r,-Säure und 22°/o

in kg/cm², als Filmstärke des untersuchten Schmier- trimere C₅₄-Säure enthält. Der sich ergebende PoIy-

mittels betrachtet. Die zur Messung der nachfolgend ester hat eine Säurezahl von 32,5 und eine Hydroxyi-

diskutierten Werte verwendete Apparatur ist ein zahl von 23.3.

Alpha-Molykote-Tester. der mit einer Umfangsge- Beispiel 4

schwindigkeit von 101,8 m pro Minute arbeitet, wenn 30

nichts anderes angegeben ist. Bei einem Stahlblock Die Arbeitsweise vom Beispiel 1 wird wiederholt.

mit einer Roci.v.ell-C-Häric von 57 hi.; -".) fül.ri tue \vo!:ci äquimolare Konzentrationen des Glykols und

Verwendung einer lgewichtsprozcntigcn Lösung dos einer dimeren Säure verwendet werden (im Handel al«

dimeren Esters zu Fiimfcstigkeitcn von 151S ni> »Empol« 1016 erhältlich), die 87% dimere C₃₆-Säure

2366 kg/cm². Mit Konzentrationen von 0,5 und 35 und 13% trimere C_rj.,-Säure enthält. Der sich ergebende

0,25 Gewichtsprozent durchgeführte Versuche er- Polyester hat eine Säurezahl von 25,7 und eine Hy-

gaben Filmfestigkeiten von 2210 bzw. 1970 kg/cm². droxylzahl von 21,8.

Die Verwendung von Wasser allein führt zu fa:t un- Beispiel 5

mittelbarem Fressen. Der Versuch, durchgeführt an Es wird eine wäßrige Schmiermittelzusammen·

einem Aluminiumblock an Stelle eines Stahlblocks, 40 Setzung hergestellt, die die folgenden Bestandteil«

ergibt bei Verwendung einer l%igen Lösung des enthält:

dimeren Esters eine Filmfestigkeit von etwa 984 kg/ Polyester vom Beispiel 1 5,44°/₀

cm-, während eine 0.25%ige Lösung zu einer Film- Triäthanolamin 3,02%

festigkeit von etwa 886 kg/cm² führt. Ölemulsionen, Natriumnitrit 3 62°/

wie sie bisher beim Walzen von Aluminium vcr- 45 Natriumsalz des o-Phenylphenols θ',78%

wendet worden sind, d.e etwa 5% Ol enthalten, er- Nichtionisches grenzflächenaktives

geben Pilmfestigkeiten von 3:>2 bis 562 kg/cm². Die _Miuc| Äthylenoxydkondensat

Zugabe von 1% des Polyesters des Polyäthylen- _des t-Octylphenols (im Handel

glykols und der dimeren Säure erhöht die Iilmfestig- erhältlich als »Triton« X-102) . 1,81 %

keit auf etwa 1480 kg/cm². 50 Partieller Phosphatester des Ad-

Dic erfindungsgemäßen wäßrigen Schmiermittel _{dukts von} 3 _{bis 10 Mol} Äthylenergeben, insbesondere wenn sie als Walzflüssigkeitcn _{oxyd und} γ _Mol Dinonylphenol
für Aluminium modifiziert werden, gewalzte Produkte, _(im Handel erhältlich als »Gafac«
die weniger Male, ein blankeres Aussehen und weniger RM-510) 0 6°/
Flecken aufweisen als Produkte, die erhalten worden 55 Wasser 84 73°/ sind unter Verwendung bekannter Ölemulsionen.

Die Herstellung und die Eigenschaften der erfin- 100,00 /₀

dungsgemäßen wäßrigen Schmiermittelzusammen- Dieses wäßrige Schmiermittel wird dann weite

Setzungen werden durch die folgenden Beispiele verdünnt und in Konzentrationen von 4 Volumpro

weiter veranschaulicht, worin, wenn nichts anderes 60 zent als Aluminiumwalzflüssigkeit auf einer Duo

angegeben, alle Mengenangaben gewichtsbezogen Walzanlage untersucht, die mit einer Umfangs

sind. geschwindigkeit von 27,4 m pro Minute rotiert. Di

Beispiel 1 Walzanlage wird mit einer kommerziellen Emulsioi

in Wasser zum Heißwalzen auf 50% Dickenvermin

In einen Dreihals-Rundkolben, der in einem elek- 65 derung eingestellt. Es werden Dickenverminderungei

trischen Mantel befestigt und mit Rührer, Thermo- von 52,5% über den Bereich der Konzentration»

meter, Kühler und Dean-Stark-Falle ausgerüstet ist, erhalten. Die sich ergebende gewalzte Folie zeigt seh

werden 3 Mol einer dimeren Fettsäure (im Handel als geringes Anwachsen und hohen Glanz.

Beispiel 6

Ein wäßriges Schmiermiüelkonzentrat wird aus den folgenden Komponenten hergestellt:

Teile

Mineralöl, Saybolt-Viskosität 48 .... 43,35
Pflanzliches Öl, eine Mischung von

Oleatestern 27,4

Kationisches grenzflächenaktives Mittel (»Aerosol« C-61), ein äthanolier-

ter Alkylguanidinaminkomplex .... 3,375
Nichtionische grenzflächenaktive Mittel, Äthylenoxydkondensate von

alkylsubstituierten Phenolen 15,40

Korrosionsinhibitor, Diäthanolamin 0,47

Bakterizid: t-Butylbenzoesäure 0,74

o-Phenylphenol 0,74

Polyester vom Beispiel 3 5,00

Phosphatester, »Gafac« RM-510 3,375

Das Konzentrat wird, wie nachfolgend angegeben, mit Wasser verdünnt und beim Walzen von Aluminium auf einer Stanat-Duo-Walzanlage verwendet, die mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 27,4 mpro Minute rotiert. Das Walzwerk ist mit Mineralöl auf 507ο Dickeverminderung eingestellt. Die bei verschiedenen Konzentrationen erhaltene Dickeverminderung ist nachfolgend angegeben:

mit 6°/o Kobalt beträgt die Flunkcnabiuitzung 0,25 mm und die Gesnintabnutzimg durch Bildung einer Aushöhlung 0,735 mm verglichen mit 0,32 mm bzw. 0,81 mm für Wasser allein. Bei dem Werkzeug mit 2 "/o Kobalt beträgt die Gesamtflankenabniitzung 0,29 mm, und die Gesamtabnutzung durch Kraterbildung beträgt 0,653 mm, verglichen mit 0,292 mm bzw. 0,785 mm für Wasser allein.

B e i s ρ i c I 9

Der Alpha-Molykote-Tester wird zur Messung der Abnutzung des sich drehenden Teiles (Büchsenabnutzung) und der Blockabnutzung eines 2-g-Standardblocks aus glühbehandeltem Aluminium 5086 bei verschiedenen Geschwindigkeiten und einer Normalbelastung von etwa 272 kg verwendet, wobei ein im Handel erhältliches Mineralöl (50 SUS) verwendet wird, das etwa 107ο eines Fettöles enthält. Es werden folgende Ergebnisse erhalten:

Büchsenumfangs geschwindigkeit	Büchen- abnutzung	Blockabnutzung
₂₅ 102,1 m/Min. 307,24 m/Min.	0,0055 g 0,0235 g	0,0011 g 0,0271 g

Konzentration	Dickeverminderung
5°/. 2,5 7o 1.6°/e	52 7o 52 7o 52 7o

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Beispiel 7

Ein wäßriges Schmiermittelkonzentrat wird hergestellt, indem 87 % des Polyesters vom Beispiel 4 mit 13 7o eines Äthylenoxyd kondensate von t-Octylphenol, einem im Handel als »Triton« X-165 erhältlichen, nichtionischen grenzflächenaktiven Mittel, gemischt werden. Das Konzentrat wird mit Wasser verdünnt und beim Walzen von Aluminium verwendet, wie im Beispiel 5 angegeben. Es werden bei den angegebenen Konzentrationen die folgenden Dickeverminderungen erhalten:

Die folgenden Walzflüssigkeiten werden hergestellt:

Flüssigkeit A:

Walzflüssigkeit vom Beispiel 6 mit einer Konzentration von 20 7₀ in Wasser.

Flüssigkeit B:

Walzflüssigkeit vom Beispiel 6 mit einer Konzentration von 10 7o 'ⁿ Wasser.

Flüssigkeit C:

Diese Flüssigkeit wird durch Mischen der folgenden Bestandteile hergestellt:
4,90 Teile Methyloleat,

3,80 Teile Ester einer dimeren Säure, hergestellt nach der Arbeitsweise vom Beispiel 4, mit einer Säurezahl von 37,8,
1,00 Teile »Gafac« RM Phosphatester,
0,30 Teile Diäthanolamin,
90 Teile Wasser.

Konzentration	Dickeverminderung
10 7o 57o 2,5 "/ο	73 7o 647. 60 7„

Diese Flüssigkeiten werden in dem Molykote-Tester wie oben getestet, und es werden folgende Ergebnisse erhalten:

Beispiel 8

Ein Polyester aus äquimolaren Mengen dimerer Säure und einem Polyäthylenglykol mit einem Polymerisationsgrad von 25 wird nach der Arbeitsweise vom Beispiel 1 hergestellt. Der Polyester wird in einer Konzentration von 1% 'ⁿ Wasser aufgelöst und als Schneidflüssigkeit verwendet. Ein 4340-Stahlrohr, Rockwell C 30, wird mit Wolframcarbidwerkzeugen, die 2 oder 6% Kobalt enthalten, gedreht Das Werkstück rotiert mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 121,9 m pro Minute. Der Werkzeugvorschub beträgt 0,1 mm pro Umdrehung, und die Gesamtschneidzeit macht 80 Sekunden aus. Bei dem Schneidwerkzeug

Büchsenumfangs geschwindigkeit	Flüssig keit	Büchsen abnutzung	Block abnutzung
307.24 m/Min. 307,24 m/Min. 307,24 m/Min.	A B C	0,0000 g 0,0010 g 0,0003 g	0,0088 g 0,0077 g 0,0130 g

Die vorstehenden Ergebnisse zeigen die bedeutende Verringerung der Abnutzung sowohl des Maschinenwerkzeugs als auch des Werkstückes, die mit den Zusammensetzungen erreicht wird, die die Polyätherglykolpolyester von dimeren Säuren enthalten.

Durch die vorstehenden Beispiele wurde die Herstellung der Polyester aus dimerer Säure und Polyäthylenglykol und die Verwendung dieser Polyester bei der Herstellung der ernndungsgemäßen wäßrigen

11 12

Schmiermittel veranschaulicht. Wie aus den vor- weder als solche verwendet werden, modifiziert für

stehenden Beispielen hervorgeht, ergeben sich be- einen speziellen Zweck oder in Kombination mit einer

trächtliche Leistungsgewinne bei der Endanwendung, ölemulsion. Dem Fachmann bleiben verschiedene

wenn die erfindungsgemäßen Polyester in wäßrigen Änderungen und Modifikationen, beispielsweise durch

Schmiermitteln angewendet werden. Diese können ent- 5 ilie Verwendung bestimmter Zusatzstoffe, vorbehalten

Claims

1 2 öle oder ihre Emulsionen beim Walzen von nicht Patentansprüche: eisenhaltigen Metallen, wie insbesondere Aluminium und Aluminiumlegicrungen, sich in ihrer Wirkung

1. Schmiermittel für die Metallbearbeitung, nicht zufriedenstellend verhalten. Dennoch finden sie bestehend aus ⁵ für diesen Zweck mangels besserer Zusammensetzun-

. . ,..,.. ι· u Di ♦„ gen in weitem Maß Anwendung. Reine mineralische,

a, einem löslichen ooer dispergierbaren Polyester J_fl ,; _{hc oder tierische ö|e} ^ _{n}cht die erforder}.

aus einem Poiyoxyalkylenglyko, dessen Alky- V Kühleigenschaften, die beispielsweise beim

lengruppen 2 bis 4 Kohlenstoffatome auf- _{Heißwa)zen v}^ _Aluminium erforderlich sind, und

Γκ⁵⁶,™"¹ .π'"'¹?,· ^AT ^{10 lassen} ""erwünschte Rückstände auf der gewalzten

4 bis 200 und dem Dimeren e.ner 16_bis26Koh- _{FoHe zurQck WaIzflüssi keiten au}f der

lenstoffatome aufweisenden Fettsaure wöbe. Petrolätherfraktionen neigen dazu, sich zu

das Molverhaltnis von Polyalkylenglykol zu _{entzQnd wenn sje bei den erwünschten ilohen}

Fettsaure 0,8 bis 2,0 betragt, m Mengen von _{Geschwindi keiten beim} Kaltwalzen von Aluminium

0,1 b,s 20 Gewichtsprozent der wäßrigen Phase ^ _angewendet ⁸ _werden. ölemulsionen, häufig auch als

.v · η- ι. ι.· χμ-** ι ■ \* »lösliche öle« bezeichnet, haben zwar die Kühl-

b) einem grenzflächenaktiven Mittel in Mengen ^_{n ch die unerwünschte Eigenschaft}

von 1 bis 25 Gewichtsprozent der Gesamt- * ^ _Verwend Aluminiumoxyd von

menge aus Polyester und grenzflächenaktivem ' _{A!uminiumfoIien auf d}f_{e Walzen un}/ dann

Mittel und/oder gegebenenfalls _{dje Folien übert wjrd}. _{Dies führt}

c) einem Korrosionsinhibitor und/oder gege- ^^ _{daß auf den AluminiimTfolieni die gewa[zt}

benentalls werden, Spuren zurückbleiben und diese ein stumpferes

d) einem mineraliscnen pflanzlichen oder fen- _Aussehen ^P_ _{hauf ab flecki bezeichl1}et _ haben, sehen Schmieröl und/oder gegebenenfalls _{Außerdem kann Meta}„ _an J_6n Walzen ankleben,

e einem Bakter.c.d und gegebenenfalls ^ _{sjch anh}„_{ufen und ejne Deformation verU}rsachen,

t) wasser. _{dje sq scnwerw}i_{egend wer}den kann, daß ein Nach-

2. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch ge- schleifen der Walzen erforderlich wird. Dieses Phänokennzeichnet, daß es einen Polyester enthält, men wird allgemein als »Anwachsen« bezeichnet, dessen Alkylengruppen Äthylengruppen sind. Beim Kaltwalzen von nicht eisenhaltigen Metallen

3. Schmiermittel nach Anspruch 2, dadurch ge- 3° sind derartige Emulsionen häufig von unzureichender kennzeichnet, daß es als Polyester ein Produkt Schmierfähigkeit, um das Walzen mit hohen Geenthält, welches durch Kondensation von Poly- schwindigkeiten oder mit hoher Dickenverringerung äthylengiykol mit der dinieren Fettsäure in MoI- zu erlauben. Andere verwandte Probleme treten bei Verhältnissen von Polyäthylenglykol zu Säure von der Kaltbearbeitung von eisenhaltigen Metallen, wie 0,8 bis 2,0 bis zur Abspaltung von 50 bis 90% 35 Stahl u.dgl., auf.

der theoretischen Wassermenge erhalten worden Es ist deshalb hauptsächliches Ziel der vorliegenden

ist. Erfindung, verbesserte wäßrige Schmiermittel für die

4. Schmiermittel nach Anspruch 3, dadurch Bearbeitung von Metallen, Walzflüssigkeiten für nicht gekennzeichnet, daß es als Komponente a einen eisenhaltige Metalle, Schneidflüssigkeiten, die auch Polyester aus Polyäthylenglykol und einei dimeren 40 bei höheren Geschwindigkeiten angewendet werden Fettsäure mit 36 Kohlenstoffatomen enthält. können, sowie wäßrige Schmiermittel mit verbesserter

5. Schmiermittel nach den Ansprüchen 1 bis 4, Schmierfähigkeit, verminderter Fleckenbildung, verdadurch gekennzeichnet, daß es als grenzflächen- mindertem Anwachsen und verbesserter Stabilität bei aktives Mittel eine nichtionogene Verbindung erhöhten Temperaturen zur Verfügung zu stellen,
enthält. 45 Die erfindungsgemäßen wäßrigen Schmiermittel

6. Schmiermittel nach Anspruch 5, dadurch bestehen im wesentlichen aus wäßrigen Lösungen, gekennzeichnet, daß es als grenzflächenaktives enthaltend 0,1 bis 20 Gewichtsprozent wäßrige Phase Mittel ein Äthylenoxid-Kondensationsprodukt ent- eines Polyoxyalkylenglykolpolyesters einer dimeren hält. Fettsäure. Das Polyoxyalkylenglykol weist hierbei

7. Schmiermittel nach den Ansprüchen 1 bis 6, 50 einen durchschnittlichen Polymerisationsgrad von dadurch gekennzeichnet, daß es als Korrosions- mindestens 4, vorzugsweise von 4 bis 200 auf. Die inhibitor ein aus einem Alkylolamin und/oder Alkylengruppe besteht aus 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, einem Alkalinitrit bestehendes Produkt enthält. Der hier verwendete Ausdruck »Lösung« ist so zu ver-

8. Verwendung von Gemischen nach den An- stehen, daß er nicht nur wahre Lösungen, sondern Sprüchen 1 bis 7 als Schmiermittel für das Walzen 55 auch den mit hydrophilen Stoffen erhaltenen Typ von Aluminium oder für die spanabhebende makromolekularer Dispersionen einschließt. Der AusBearbeitung von Eisenmetallen. druck »Polyester« soll Verbindungen definieren, die

im Durchschnitt mehr als eine Estergruppe pro