Wäßrge Schmiermittelzusammensetzungen
Zusatz zu Patent ....... (Patentanmeldung
851 111 !Vc/23 c)
Die Erfindung bezieht sich auf wäßrige Sehmiermittel-
-zusammensetzüngen mit einem Gehalt von einem Alkanolamin,
einer organischen Säure mit 6 bis 9 Kohlenstäftatomen
und
einem Pol@oxyalltylenglycol nach Patent .,..... (Patentanmel-
dung S 9e.:111 IYe/23 c) und insbesondere auf wäßrige Zusam-
mensetzungen, die für die Verwendung als Schmiermittel und,
Kühlmittel bei Metallbearbeitungsvorgängen geeignet sind.
Bei maschinellen Bearbeitungen von_Metalleri, z.B:
Schneiden,- Schleifen, Drehen, Fräsen, Walzen o. dgl., ist
es üblich, das Werkzeug.-und das Werkstück mit einem Kühl-
mittel zu bespülen, um Wärme von dem Werkheug und dem Werk-
stück während der Beaifieitung abzuführen.. Es ist auch üblich,
diese Kühlmittel in Kombination mit verschiedenen Mitteln zu
verwenden, die Schmier--und Hochdruckeigenschaften aufweisen,
um die Reibung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück, insbe-
sondere bei Arbeitsvorgängen wie Gewindeschneiden, Räumen
oder Nachbohren, zu verringern. In dieser Hinsieht war`»ee@bls-
her üblich, für derartige Zwecke wäßrige Zusammensetzungen
zu verwenden, die derartige Schmiermittel, wie emulgiertes
Erdöl oder nicht auf Erdöl beruhende Zusatzstoffe, enthiel-
ten. Derartige wäBrige Metallbearbeitungsflüssigkeiten müs-
sen bestimmte wichtige Bedingungen erfüllen; um zufrieden-
stellend zu arbeiten.
Zu den Anforderungen an zufriedenstellende Metallbearbei--
tungsflüssfgiteiten gehören korrosionshemmende Eigenschaften-
für eisenhaltige und kupferhaltige Legierungen sowie Stabili-
tät unter den Arbeitsbedingungen. Obgleich verschiedene Me-
-
tallbearbeitungsflüssigkeiten derartige Eigenschaften aufwei-
sen können, gibt es jedoch weitere wichtige Anforderungen,.
die ebenfalls erfüllt werden sollen. Hierzu gehört die
Forderung, daß nach der maschinellen Bearbeitung keine-Rück-
stände oder Abscheidungen auf dem Werkzeug und dem Werk-
stick zurückbleiben sollen:, die sieh aus dem nachfolgenden
Trocknen .der Flüssigkeit ergeben und schwierig zu entfernen
sind. Andere wichtige Bedingungen umfassen die Verträglich-
keit in Lösungen in-hartem Wasser; so daß keine Ausfällung
der Schmiermittelkomponenten stattfindet, die Vermeidung
von klebrigen Rückständen, die den Betrieb der Maschine
stören, und die Vermeidung einer übermäßigen Schaumbildung.
Die bisher bekannten Metallbearbeitungsflüssigkelten haben
jedoch nicht alle die vorstehend angegebenen Forderungen in
zufriedenstellenbr Weise erfüllte
Es wurde nunmehr befunden, daß eine ausgeglichene
Zusammensetzung in einer .Schmiermittelmasse, die als Metall-
beärbeitungsflüssgkeit wirksam ist, erhalten werden kann, -
die verbesserte Schmier- und Kühlleistungseigenschaften
mit einer Komsionsbeständigkeit aufweist und im Verlauf
. J.er maschinellen Bearbeitungsvorgänge- ihre Transparenz
in
Lösungen in hartem-Wasser beibehält, die Bildung von klebri-_
genwasserunlöslichen Rückständen vermeidet, von einer über-
m'äßi-gen Schaumbildung frei ist-und gegenüber einem Ranzig:-
werden "beständig ist.
Die vorstehend aufgeführten Verbesserungen werden, wie
nachstehend näher-erläutert, im allgemeinen mit wäßrigen
"Zusammen4etzungen erhalten,,, .die eine. ausgeglichene Stoff-
zusammensetz#ung aufweisen und als Hauptkomponenten einen
überwiegenden Anteil Wasser und im einzelnen geringere An-
teile einer Kombination aus einer gesättigten organischen
Säure, die sowohl gerad- als auch verzweigtkettig sein kann
und etwa 6 bis 9 Kohlenstoffatome je Molekül aufweist,-einem
wasserlöslichen lkanolamin und einem wasserlöslichen Poly-
oxyalkylenglycol enthalten. In dieser Hinsicht wurde gefun-
den, daß die Alkanolaminkomporiente zusätzlich zu ihrer Wir-
kung als korrosionshemmendes Mittel, in dem die vorstehend
genannten organischen Säuren löslich sind, auch als Weich-
macher oder Plastifizierungsmittel wirkt, wobei während des
Gebrauchs eine Verdampfung von Wasser aus der Bearbeitungs-
flüssigkeit einen Rückstand auf Maschinenteilen zurückläBt,
der in erwünschter Weise weich oder halbflüssig ist. Die
Wirkung der organischen Säurekomponente in Verbindung mit
dem Alkanolamin ist hauptsächlich diejenige eines Korrosions-
verhütungsmittels, indem sie das entsprechende Aminsäuresalz
bildet. Das wasserlösliche PolyoXyalkylenglycol in der neu-
artigen Zusammensetzung gemäß der Erfindung wirkt als last-
tragendes Mittel.
Das ip der neuartigen Stoffzusammensetzung verwendete
wasserlösliche:Alkanolamin kann von irgendeinem Molercular-
gewicht sein, es soll jedoch vorzugsweise bei Raumtemperatur
flüssig sein. Verbindungen mit geringerem Molekulargewieht
werden im allgemeinen bevorzugt und es wurde für
diesen Zweck
gefunden, daß derartige Alkanolamine, wie Mono-, Di- oder
Triäthanolamin, am wirksamsten sind. Es können auch andere
wasserlösliche Alkanolamine zur Anwendung gelangen, bei-
spielsweise Isopropanolamine, wie Mono-, Di- und Triisopropa-
' Di-
nolamin, d;gjd Methyläthanolamin, Diäthyläthanolamin,
Amino -
äthyläthanolamin, N-Acetyläthanolamin, Phenyläthanolamin,
Phenyldiäthanolamin oder Mischungen davon.
Die organische Säurekomponente; umfaßt, wie vorstehend
angegeben, eine gesättigte, geradkettige oder verzweigt-
kettige organische Säure mit etwa 6 bis 9 Kohlenstoffatomen
je Molekül oder Mischungen davon. In dieser Hinsicht wurde
gefunden, daß Säuren mit verhältnismäßig niedrigerem Mole-
kulargewicht mit etwa 1 bis 5 Kohlenstoffatomen je Molekül
keine zufriedenstellende Wirkung als Rastschutzmittel oder
Rostinhibitoren ergeben und auch infolge ihres starken Ge-
ruches nachteilig sind,. Andererseits wurde gefunden, daß bei
Verwendung von gesättigten organischen Säuren mit einem ver-
hältnismäßig hohen Molekulargewicht, d.h. Säuren mit mehr als
etwa 9 Kohlenstoffatomen je Molekül, eine sehr schlechte
Hartwassaratabilität, verringerte.karrosionsverhütende Eigen-
schaften.und starke Schaumbildungsneigung erhalten wird. Von
besonderr Brauchbarkeit im Hinblick auf die vorstehend genann-
ten gesäitigten organischen Säuren von mi',zlerem Molekularge-
wicht in s der verbesserten Stottxtsmmensetzui@g gom92
der Er-
findung pind H1xan säuro# Heptand&ure, Caprylaäure
und
Pelargonsäure. In Verbindung mit den vorstehend genannten
wasserlöslichen Alkanolaminen und gesättigten organischen
Säuren werden die wasserlöslichen Polyoxyalkylenglycole als
lasttragende Mittel verwendet. Bevorzugte Verbindungen die-
ser Art umfassen wasserlösliche Öle, die durch Mischpolyme-
risation von Gemischen von Äthylenoxyd und Propylenoxyd er-
halten werden, beispielsweise Öle, die durch Mischpolymeri-
sation einer 50 : 50 - Mischung von Äthylabxyd und Propylen-
oxyd hergestellt wurden, wasserlösliche mischpolymere Hetero-
alkylenglycöle, deren Äther oder Ester, worin die verschiede-
nen Oxyalkyleneinheiten im wesentlichen innerhalb der gesam-
ten Polyoxyalkylenfette willkürlich verteilt sind, wasser-
lösliche Polyoxyalkylenverbindungen, die hydrophobe Nomopoly-
oxyalkyleneinheiten enthalten und polymere Mittel, die inn-
allgemeinen Blockmischpolymerisate von kogenären Mischungen
von konjugierten Polyoxyalkylenverbindungen mit einem Gehalt
von wenigstens einer hydrophoben Homopolyoxyalkyleneinheit,
die ein Einheitsgewicht von wenigstens etwa 800 besitzt, und
einer oder zwei anderen hydrophilen polymeren Einheiten, die
etwa 15 % bis 90 % der gesamten polymeren Verbindung
umfassen
Die zur Verwendung in den Stoffzusammensetzungen gemäß der
Erfindung am besten geeigneten wasserlöslichen.Polyoxyalkylen-
glycole umfassen die Polyätherpolyole, die durch Umsetzung
von Äthylenoxyd und Propylenoxyd mit Hydroxylzahlen von etwa
22 bis -48 hergestellt sind. Erwünsct4ten:talls kann auch ein
Alkalinitrit in der neuartigen wäßrigen Schmiermittelzu-
sammensetzung verwendet werden, um dieser erhöhte Antl-
rosteigenschaften zu verleihen. In dieser Hinsicht wurde
festgestellt, daß eine besonders spezifische erhöhte Be-
ständigkeit gegen Kupferkorrosion durch die zusätzliche
Verwendung des Natriumsalzes von I@,lercaptobenzcbthiazol
oder -benzotriazol erhalten werden kann.
Die vorstehend genannten neuartigen Stoffzusammen-
sützungen aus einem wasserlöslichen Alkanolamin, einer
gesättigten organischen Säure und einem wasserlöslichen
Folynxyalkylenglycol gemäß der Erfindung sind dadurch ge-
kennzeichnet, daß sie ein Desinfektionsmittel, bestehend
aus einem halogenierten Kresol, einem Aldehyd oder einem
Aldehyd-freigebenden Mittel, zur Hemmung des bakteriellen
Wachstums enthalten. Für diesen Zweck geeignete Desinfektions-
mittel umfassen z.B. ein vollständig oder tei:@weise haloge-
niertes Kresol und können auch derartige Verbindungen, wie.
vollständig oder teilweise chlorierte, bromierte, fluorierte
oder jodierte Kresole, einschließen. Typische Beispiele für
diese Klasse von Materialien umfassen Chlor-, Dichlor-,
-Trichlor- und Tetrachlorkresole, Brom-, Dibrom-, Tribrom-
und Tetrabrornkresole oder irgendeine der vorstehend genannten
VerUidungen, worin die Chlor- oder Bromatome insgesamt oder
teilweise durch Fluor oder Jod ersetzt sind. Spezifischere
Verbindungen umfassen p-Chlor-m-kresol, p-Brom-m-kresol,
p-Fluor-m-kresol, p-Jod-m-kresol, 2,4-Dichlor-m-kresol,
2, 4, 5-Trichlor-m-kresol, 2,'4, 5, 6-Tetrachlor-m-kresol,
2,4-Dibrom-m-kresol, 2,4,5-Tribrom-m-kresol, 2,4,5,6-
Tetrabrom-m-kresol, oder irgendeine der vorstehend genann-
ten Verbindungen, worin die Chlor- oder Bromatome insge-
samt oder teilweise durch Fluor oder Jod ersetzt sind oder
irgendein entsprechendes o- oder p-Kresol der vorstehend
genannten Verbindungen anstelle der entsprechenden m-Kresole.
Andere Desinfektionsmittel, die in den vorstehend genann-
ten neuartigen Ansätzen verwendet werden können, umfassen
Antii->>ikrobielle Gase, z.B. in Form von Aldehyden, wie Form-
aldehyd abr Aldehyd freigebenden I-ritteln, wie Formaldehyd-
freisetzende l-ittel, d.h. i--Iaterialien, die bei Lagerung
unter
Bildung de, ä-Ld@hy,ds oder der Aldehydverbindungen als Zer-
set ::z>zss@r:3@@ zersetzt werden. So wurde gefunden, daß Ver-
@;-.:r_ Tris-(hydroxymethyl)-nitromethan, in
Formaldehyd freise'fzen und dadurch
t.ber eine veriältnsai@äf.ig lange
Gase, die für d'.se n
c' 'S Y11Srhyy@.enoxyd -t,n"#2 -_
.-: . W ,... . #.
a #..;'.-#ft ti.@,iS.'@Jl"1L,wie 1-'"fetlyl#k#a'.
iyI.i@chole al.`.#-" t.'.@'.'Lilf:#,onsli.`#..L."o
er": wirksame Deziii' r3ktirinw%rillt
.ä.t'.ve, .i. u-ä ,,: p'
se_ ,@ . @-,enverbndungen, insbesondere Jod u.",
1ä -°u@ dieser halogenc Spezifische Verb'..
dungen dieser Art sind zum Beispiel Calciumchlorid, (Chloride
of lime), und jodhaltige Verbindungen (iodophors). Außerdem
können als Desinfektionsmittel auch Verbindungen von Schwer-
metallen in den neuartigen Zusammensetzungen zur Anwendung
gelangen. Diese umfassen z.B. Bichlorid von Quecksilber und
organische quecksilberhaltige Verbindungen wie PZercurochrom,
F.ierthiolate (Na-Äthylmercurithiosalicylat@ i,Ietaphen, Silber-
nitrat und Kupfersulfat. Eskiinnen auch Desinfektionsmittel,
die Phenol oder dessen Derivate enthalten, in den neuartigen
Zusammensetzungen gemäß der Erfindung, die die vorstehend
genannten Kresole und Bis-Phenole enthalten, verwendet werden.
Synthetische Reinigungsmittel können ebenfalls als Desinfek-
tionsmittel, die einer nicht-phenolischen Art angehören,
verwendet werden. Diese umfassen z .B. Ammoniurrihalogerhide,
wie Airinoniumchlorid, worin die Wasserstoffatome durch orga-
nische Reste ersetzt worden sind. Besonders wirksam sind
quarternUre Verbindungen, in welchen die langkettigen orga-
nischen Reste (Alkylgruppen) 12 bis 16 Kohlenstoffatorne ent-
halten. Andere Materialien umfassen quarternäre Verbindungen,
in welchen die organische Gruppe aus einem Anion, z.B. Na-
triuriilaurylsulfat, besteht, sowie solche Verbindungen, die
keine Ionisation eingehen.
Die neuartigen Schmiermittelzusa-camensetzungen gemäß
der Erfindung, wie vorstehend angegeben, werden in be-
stimmten ausgewogenen Verhältnissen, ausgedrückt in Gew.-%,
hergestellt. So wird bei Anwesenheit von Wasser in jedem
Fall in überwiegendem Anteil das Alkanolamin in einer Menge
von etwa 5 bis 40-% und vorzugsweise von etwa 20 bis 35 %,
bezogen auf Gewicht, verwendet. Die organische Säurekompo-
nente wird in einer Menge von-etwa 0,1 bis 9 Gew.-% ver-
wendet. Das Polyoxyalkylenglycol wird in einer -Menge von
etwa 0,5 bis 20 Gew.4 und vorzugsweise in einer Menge von
etwa 0,5 bis 5 Gew. -%ö verwendet.-Das Desinfektionsmittel
wird in einer Menge von etwa 0,05 bis etwa 5 Gew.-% und -
vörzugsweise in einer Menge von etwa 0,5 bis 3 Gew.-% verwendet.
Das gegebenenfalls in der Zusammensetzung verwendete Alkali-
nitrt wird gewöhnlich in einer Menge von etwa 0,1 bis 10 -
Gew.-% und vorzugsweise in einer Menge von etwa 0,1 bis
--
5 Gew.-% verwendet. Sofern das Natriumealz von Mercapto-
benzothazol. in der Zusammensetzung aufgenommen werden soll,
ist-es gewöhnlich in einer Menge von etwa 0,1 bis 6.Gew.-%
und vorzugsweise- von etwa 0,1 bis 3 Gew.-% vorhanden.. Ge-
wünschtenfalle.,können andere Zusätze zur Erhöhung des Rost-
schutzes oder zur Steigerung des pH-Wertes des: Systems
verwendet werden. Derartige zusätzliche Zusätze können Bor-
säure oder Boroxyde zur Erhöhung-des Rostschutzes umfassen
und werden im allgemeinen in einer Menge-von etwa 0,1 bis
5 Gew.-%, vorzugsweise in einer Menge von etwa 0,1 bin
3
Gew.'4f@, verwendet. Zur Steigerung des
Z0 .@._f?n .a#@-.
pH-Wertes des Systems können solche zusätzliche Zusätze
in Form von Alkalihydroxyden, einschließlich Natrium-,
Lithium- oder Kaliumhydraxyd, verwendet werden. Bei An-
wesenheit der letzteren werden sie im allgemeinen In einer
Menge von etwa 0,1 bis 3 Gew.-% und vorzugsweise irr einer
'-Ienge von etwa 0,1 bis 1,5 Gewa -% verwendet. Aeßerdem
können
erwünschtenfa.lls verschiedene wasserlösliche (Vlat-bildende
Mittel ver wendet werden, um den Wasserträger weich zu .machen.
Diese umfassen zdB. Salze von Äthylendiamintetraessigsäure,
Nitrilotriessigsäure oder Diäthylentriaminpentaessigsäure.
Bei Verwendung irgendeines der vorstehend genannten Ghelat-
bildenden Mittel werden diese gewöhnlich in einer Renge von
etwa 0,1 bis 5 Gew.-% verwendet. In jedem Fall wird natürlich
eine ausreichende I,fenge an Wasser verwendet, die die Zusamaacen-
stzung ausgleicht,
Die neuartigan Sgimiermittel- oder I#ietallbearbeitgx-
zusammensetzungen gemäß der Erfindung werden vorzugsweise
nach einem Hischverfahren hergestellt, bei den man die -
Alkanolaminko izponente und organische Säurekomponente mit
etwa 10 bis 20 Teilen Wasser, das in der fertigen Zusammien-
Setzung anwesend sein soll, umsetzt. Dieses Mischverfahren
kann bei 1#autntemperatur ausgeführt werden Jedoch ist eis
Erhitzen auf etwa 490G (1200F) unter Rühren besonders zu-
friedenstellendö Die Restmenge. an Wasser, die in dem fertigen
Produkt vorhanden sein sallp wird zusammen mit dem Poly-
oxyalkylenglycol und irgendwelchen der vorstehend genannten
anderen gewünschten Komponenten zugegeben. Es ist jedoch -
zu beachten, daß, falls die Anwesenheit eines Alkal-initrits
in dem Endprodukt erwünscht ist, ein derartiges Material
zuletzt zugegeben wird, weil der Zusatz von Säuren, beispiels-
weise Caprylsäure, zu einer--Lösung von Natriumnitrit-gege-
benenfalls eine Zersetzung des Nitrits herbeiführen und da-
durch die rosthemmenden Wirkungen verringern oder zunichte
machen würde. Das eereKzide Mittel wird vorzugsweise mit:
dem Alkanolamin und der organischen Säure gemischt.
Die Zusammenstellung der neuartigen Zusammensetzungen
gemäß der Erfindung wird anhand der Herstellung von Schmier-
mittel--und Metallbearbeitungsflüssigkeiten aus den in den
nachstehenden Tabellen und Beispielen aufgeführten Ansätzen
erXutert. In den Tabellen sind. auch Vergleichswerte und die
Ergebnisse aufgeführt, die bei Herstellung von Zusammensetzun-
gen beobachtet wurden, die nicht sämtliche der wesentlichen
Komponenten, nämlich die gesättigte organische Säure, Alkanol-
amin, Pelyoxyalkylenglycol und Desinfektionsmittel, gemäß den
-
verbesserte. Zuaammensützungen der Erfindung enthalten, In
dieser Hinsicbt gehören, wie vorstehend angegeben, zu den
hervorragenden
Schmiermittel-
zusammensetzungen gemäß der Erfindung deren Rost-Verhütungs-
Eigenschaften, Hartwasserstabilität und hohe Wirksamkeit bei
der maschinellen Metallbearbeitung. Es wurden daher diese
Utk iperletkl,
Zusammensetzungen für Bewertungszwecke den- nachstehenden
Prüfungen mit Bezug auf Korrosion,. Hartwasserstabilität
und Leistungsfähigkeit bei der maschinellen Verarbeitung
unterzogen.
Korrosionsprüfung: -
1 bis 3 g von Schmiedeeisenspänen werden in einen
Glasbehälter eingebracht, mit. der zu bewertenden Lösung
gewaschen, ablaufen gelassen.und in einer Atmosphäre mit
eineArelativen Feuchtigkeit von etwa 90 ö bei einerTempe-
ratur von etwa 210C (700F) während eine Dauer von etwa
72 Stunden stehengelassenNach dieser Zeitdauer wird die
Probe dann auf das Auftreten von Rost geprüft. Die Proben.
wurden entsprechend einer Bewertung-von 0 (kein'Rost) bis
3 (starke Rostbildung) entsprechend der folgenden Standard-
-
tabelle beurteilt. Diese Prüfung fand ein aua4führlicheres
allgemeines Verfahren zu deren Ausführung sind in der
Patentschrift 3 071 545 beschrieben.
Bewertung, :Beschreibung
0 Keine Rostbildung oder weniger als 1 ,% der
Metalloberfläche überzogen finit gelbem Eisen-
oxyd
1 Sehwache Rostbildung - Die Rostbildung auf-
höchstens 6 Stellen -mit.jeweils einem Durch-
messer von 1 mm oder weniger beschränkt
2 Mäßige Rostbildung-- Stärkere Rostbildung als
vorstehend, jedoch auf weniger als 5 % der
Oberfläche des "'Probestücks beschränkt
3 Starke Rostbildung - Die Rofbildung-bedeckt .
mehr als 5 % der Oberfläche .des Probestücks
Hartwasserstabilitätsprüfung:
Bei diesem Versuch wurde ein Teil der wäßrigen Metall-
bearbeitungsflüssigkeit mit 5 Teilen- eines harten Wassers
gemäß der Vorschrift ASTM-1478-57T, Paragraph 4a (vgl. nach-
stehende Tabelle T) gemischt und in einem 100 ml graduierten
Zylinder während einer Dauer von 72 Stunden bei einer Tempe-
ratur zwischen etwa 2.1,1° und 23,30C (70 und 750P) aufbe-
wahrt. Am Ende dieser Zeitdauer wurde das Volumen der Aus-
Scheidungen aufgezeichnet, die sich infolge der Wechsel-
Metall-
wirkung zwischen den Zusätzen in der Bearbeitungsflüssig-
ke-it und den in dem Wasser vorhandenen mehrwertigen Ionen
gebildet hatten, -
Prüfung der Wirksamkeit bei maschinellen Bearbeitungsvorgängen
Die Wirksamkeit oder Leistungsfähigkeit der neuartigen
Sehmiermittelzusammensetzungen gemäß der Erfindung hei
maschinellen Bearbeitungsvorgängen wurde mit Bezug auf eine
Reihe von Löchern, die in einem Prüfstab aus heiß gewalz-
tem Stahl gebolpt waren und in die ein Gewinde einzuschne-
den war, bestimmt, Vor der Prüfung wurden Proben der Zusammen-
Setzungen gemäß der Erfindung unter Verwendung von 1 Gewö-
Teil des Zusatzkonzentrate auf 5 Gewo-Teile destilliertes
Wasser verdünnt. Die Flüssigkeit wurde dem Gewindebohrloch
mit einer Polyäthylenspritzflasohe zugeführt. Vier unbekannte'
'-
proben wurden von zwei Standardproben-umschloseen. Die
.
Zeistun#-.sfähigkeit bei der Gewindebohrung wurde berechnet,
indem die bei den unbekannten Proben ermittelte Drehkraft
(torque) durch die durchschnittliche Drehkraft bei den.
Standardproben dividiert und mit 10D multipliziert wurde-,
.Uiese Prüfung und eine ausführliche allgemeine Arbe.tsweiee
für deren Ausführung ist in dem Patent 3 071 545 beschrieben.
Gemäß den Angaben in der nachstehenden Tabelle I wurden
groben mit einem Gehalt an Triäthanolamin, einem Polyä-therpo-
lyol in Form eines Mischpolymerisats, das durch Umsetzung
von Äthylenoxyd und Propylenoxyd hergestellt worden war und
eine Hydroxylzahl von etwa 22 bis 38 aufwies, und einer
gesättigten organischen Säure mit 4 bis 9 Koh.enatoffatomen
-
ja Molekül dem vorstehend beschriebenen Korrosionstest unter-.
worfen, wobei. die Zusammensetzung des verwendeten harten
Wassers von dem in ASTIk2-Test 1478-57T. Paragraph $a
beschrie-
benen abgeleitet war und einen überwiegenden Gehalt an
Magnesium-- und Sulfatonen aufwies. Dieses Nasser amrde in
zweifacher Hinsicht abgeändert, nämlich,- es wurden die
aktiven Bestandteile- um 50% erhöht!" um die aosamthärte
von etwa 230 Teilen,/Million auf etwa 345 Teile--1/Iillm zu
erhöhen und den Sulfatgehalt auf etwa 270 Tele@t/Million
zu
steigern.. Natriumhydroxyd wurde zur Neutralisation. des
überschüssigen Kohlendioxyds verwendet, das zur Stabili-
sierung für die Erzielung eines neutralen pH-Werts eingesetzt
wurde.
Aue der nachstehenden Tabelle I ist ersichtlich, daß
Proben, die Triäthanolamin, das Äthylenoxyd-Propylenoxyd-
Mischpolymerisat und entweder HexansäureHeptansäure, Capryl-
säure öder Pelargonsäure (Beispiele 3, 4e 5 und 6) enthiel-
ten, in wirksamer--Weise eine Rostbildung der Schmiedeeidsen-
späne verhinderten, wobei in jedem Fall die Bewertung 0
erhalten wurde. Andererseits trat bei Valeriansäure oder
Isobuttersäure als Säurekomponente (Beispiele 1 und 2)
eine starke Rostbildung mit einer Bewertung von 3 auf, wo-
durch deutlich die-Tatsache-angezeigt wurde, daß wenn die
Säurekomponente weniger als 6 Kohlenstoffatome je Molekül
enthältg sie-für den Gebrauch in Metallbsarbeitungsvorgän-
gen ungeeignet und unbefriedigend ist.
Tabelle I
Wäßrige Systeme mit einem Gehalt an Alkanolaminsalz von ge-
sättigten organischen Säuren mit 4 bis 9 Kohlenstoffatomen
und Äthylenoxyd-Fropylenexyd-rlischpolymerisat
Beispiel Nr 1 . 2 3 4 5
Gr-TNun. C1
Triäthanolamin (Gew.-@) 20. 20 20 20 20 20
V.
Isobuttersäure 3
Yaleriansäure 3 -
Hexansäure (Gewo-%) 3
Heptansäure (Gew.-%) 3
Caprylsäure (Gew.-%) - 3
Pelargonsäure (Gew.-%) 3
Mischpolymerisat@Gewo-%)@ 7 7 ?- 7 ? 7
desto Wasser (Gew.-%) 70 70 76.-, 70 70 70
Schmiedeeiisen-Rosttest
1 Teil Grundansatz auf
5 Teile hartes Wasser
gemäß ASTM 3 S 0 0 0 0
In 4:er naehstehenden Tabelle II wurden Proben mit einem
Gehalt ah Triäthanolamin, einem Mischpolymersat von
.Äthylen-
Oxyd und Propylenoxyd9 wie in Tabelle I angegeben, und einer
geeättig@en organischen Säure mit 6 bis 10 Kohlenstoffato-
.
men je Kolekuül einer Stabilitätsprüfung gegenüber hartem
Wasser unterworfen, die in folgender Weise ausgeführt-wurde:
1 Teil der besonderen wäßrigen Netallbearbetungeflüsegkeit
wurde mit-5 Teilen hartem Wasser gemäß ASTM,
wie vorstehend
in Tabelle I beschriEben,- gemischt und in einem graduierten
100 ml Zylinder während einer Dauer von 72 Stunden und
bei eine:
Temperatur von etwa 21,1 bis 23,9°C (70 bis 750F) aufbewahrt.
Am Ende dieser Zeitdauer wurde das Volumen der- Sedimentbil-
dung infolge der Wechselwirkung zwischen den Zusätzen in der
Metalltrearbeitungsflüssigkeit und den in dem-Wasser vorhandenen
:mehrwertigen Ionen aufgezeichnet.
Aus der nachstehenden Tabelle It ist ersichtlich, daß
die
proben, die-Triäthanolamin,-das Äthylenoxyd-rropylenoxyd-Misch-
pohymerisat und entweder Hexansäure, Hept4nsäure;, Cäprylsäure
oder Pelargonsäure (Beispiele 1, 2, 3 und q-) enthielten, keine
Ausscheidung oder Abtrennung nach 72 Stunden aufweisen,
Ande-
rerseits trat im Falle von Cg.prinsäure als Säurekomponente
(Beispiel 5)'-eine weiße unlösliche Seife (10 Vol.-%) am oberen
Teil der Mensur auf, Dieser auffa@ende Unterschied mit Bezug
auf gesättigte organische Säuren mit mehr-als 9 Kohlenstoffen
je Molekül ist ein Hinweis auf die Tatsache, daß die Verwendung
von derartigen höheren organischen Säuren zu verstopften Fil-
tern, einem schlechten Rostschutz und einer verringerten
Gebrauchsdauer des Werkzeugs in Bereichen, in welchen hartes
Wasser auftritt, führt.
- Tabelle II- - - .-
Wäßrige Systeme mit einem Gehalt an einem Alkanolaminsalz
von gesättigten organischen Säuren mit 6 bis 90 Kohlenstoffel
und einem Äthylenoxyd- ropylenoxyd-Igischpolymerisat
Beispiel Nra -@-
Grundansatz
iGew.-%i 1 2 3 4 : 5
Triäthanolamin 20 20 20 20 20
Hexansäure 3
Heptans4ure 3
Caprylsäure 3 _
Pelargonsäure 3 -
Caprinsäure 3
Mischpolymerisat -- ? 7 7 7 7
._
desto Wasser 70 70 70 7 0 70
Hartwasserstabilitätsprüfung - -
Vol.-% Abtrennung -
't Teil Grundansatz
auf 5 Teile Hart- '
Wasser gemäß ASTM keine keine keine keine 10eieiger
un-
löslicher Rüak-
stand -
Zur Erläuterung der Wichtigkeit des vorstehend genann-
ten Polyoxyalkylenglykols als wirksames Lasttragmittl in
den neuartigen wäßrigen Schmiermittelzusammensetzungen ge-
mäß der Erfindung wird der nachstehenden Tabelle ITI
gezeigt, das weder das Triäthanolamin noch das vorstehend
angegebene Äthylenoxyd--Propylenoxyd-Misehpolymersat bei*
alleiniger- Verwendung oder deren Gemische (wie in den
nachstehenden Beispielen 1, 2 und 3) wirksame lasttragmit-
tel-sind, wie dies durch die jeweilige Leistungsfähigkeit
oder -Wirksamkeit bei der Gewindebohrprüfung in jedem -Fall
angezeigt wird, die unterhalb 79% liegt. Überdies ist aus
der-nachstehenden Tabelle.III ersichtlich, daß die geeät44g-
Aminsalze der vorstehend genannten gesättigten organischen
Säuren mit 6 bis 9 Kohlenstoffatomen, die von Heptansäure,
Caprylsäure und der verzweigtkettigen2-Äthylhexansäure dar-
gestellt werden, wirksamer sind, wobei jedoch die Leistungs-
fähigkeit--bei der B'ofhprüfung noch unterhalb 89 % liegt,
.Es ist jedoch ersichtlich, aß eine Kombination 01 von s
dem vorstehend angegebenen Äthylenexyd-Propylenoxyd-Misch--
-
polymerisät und den vorstehend genannten Aminsalzen eine
Gewindebohrwirksamkeit im Bereich von 93 bis 96% (vgl,
Beispiele 5, 7 und3) ergibt -Dies stellt eine beachtliche'
-Zunahme in der Gewindebohrwirksamkeit gegenüber den vorste-
hend genannten Aminsalzen bei alleiniger Verwendung (vglb
Beispiele 4, 6 und S)dar, Es ist daher ersichtlich, daß
ein, synergistfe r ochdruekeffekt (extreme pressure effeet)
zwischen dem vorstehend genannten Polyoxyalkylenglyl;ol--unc
den Aminealsn besteht
Die vorstehenden Ausführungen zeigen, daß-die neuarti-
gen wäßrigen Schmiermittelzusammensetzungen gemäß der Erfindung,
.die ein Alkanolamin, eine gesättigte, organische Säure mit
etwa 6 -bis 9 Kohlenstoffatomen je Molekül und ein Polyoxy-
alke»ylenglykol enthalten, hervorragende Eigenschaften-auf-
weisen, wie dies aus den vorstehend gebrachten Ergebnissen
mit Bezug auf Korrosionsbeständigkeit, Hartwasserstabilität
und Leistungsfähigkeit bei Inwendung für maschinelle 3e-
arbeitung ersichtlich ist.
Zur Erläuterung der Wirkung und der kritischen Funktion
der Verwendung eines Desinfektionsmittels, beispielsweise
eines halogenierten Itresols, in den Schmiermittelzusammen-
aetzungen gemäß der Erfindung in Verbindung mit dem vor-
stehend-beschriebenen Ansatz von Alkanolamirr, organischer'
Säure- und Polyoxyalkylenglykolkomponenten wurde eine
Reihe
von Vergleichsversuchen ausgeführt, .-in welchen das, vor-
stehend genannte halogenierte Kresol, wie z3. p-Chlor-m-kresol,
und auch ändere ähnliche verwandete Desinfektionsmittel auf
ihre Wirkung bezüglich der Hemmung eines Bakterienwachstums
in
den im übrigen identischen Schmiermittelzusammenaetzungen
bewertet wurden.
Die für diesen Zweck verwendete Prüfung ist ein biooider
Siebtest unter .Anwendung eines Schüttelverfahrens. Dieser
Test umfaßt_im allgemeinen die Verdünnung der Metallb-ear-
beitungsflüssigkeit, die bewertet werden soll,mit einer
sterilen Nährbrühe, wobei diese-Nährbrühe anstelle von de-
stilliertem Wasser verwendet wirr, um das bakterielle Wachs-
tum zu beschleunigeng die Beimpfung mit einer Standard-
Bakterienkultur und Inkubation während einer Zeitdauer
von q:8 Stunden bei 300C. Das Bakterienwachstum wird als
proportional zu der Zunahme an Trübung der Probe angesehen.
Insbesondere wird der vorstehend geschilderte bioöde
Siebtest, der zur Bestimmung der bactericiden Aktivität
mittels augenscheinlicher Beobachtung der Änderung der Trü-
-bune einer Probelösung angewendet wird,: in folgender Weise,
ausgeführt. Es wird. eine Nährbrühe mit: den folgenden Kompo-
nenten hergestellte
Komponente Gew.-AI
Pepton 0,5
Fleischextrakt 0,3
destilliertes Wasser 9992
"rtaprechend den vorstehend angegebenen Anteilen werden das
Pepton und der Fleischextrakt dem Wasser zugegeben und die
sich ergebende Mischung wird sterilisiert (Autoklav bei
etwa 1320G (2700F) während; 30 Minuten). Die sterile Brühe
wird dann aus dem Autoklaven entfernt und auf Raumtempo-
Tatur kühlen gelassen,
Der Inhalt einer Ampulle von gefriergetrocknetem Bak-
terienimpfmasse (bacteria inoculum)(hauptsächlich aus
Staphylococcus albus), die etwa 634 Millionen Bakteriab.
je ml ergibt, wenn der Inhalt der Ampulle 25 ml einer ste-
rilen Nährbrühe zugegeben uM wäiArend 24 Stunden bei 3000
incubiert wird, wird zu 1-00 ml der nach dem vorstehend be-
schriebenen Verfahren hergestellten Nährbrühe in einem
500 ml Erlenmeyer-Kolben zugegeben. Der Kolben wurde mit
seinem Inhalt in einen-Inkubator über Nacht bei einer Tem-
peratur von 3000 zur Wachstumsbildung eingebracht. Am Ende
dieser Zeitdauer wurde der Kolben entfernt und es wurden-
10 ml von sterilem Glycerin zugegeben und während einer
Dauer von 1 Minute wurde gemischt. Es wurden Fläschchen
mit einem Gehalt von 2 ml dieser Mischung (Impfstoff) berei-
tet und in eined Gefriereihrichtung bis zum Gebrauch einge-
bracht.
20 ml der in der vorstehend beschriebenen Weise herge-
stellten Nährbrühe werden in einen 5 0 ml Erlenmeyerkolben
gegeben, der mit Baumwolle verschlossen und einer Autokla-
--
venbehandlung während 30 Mihuten bei etwa 132°C (2700F)
unterworfen wird. Der Kolben wird dann aus dem Autoklaven
entfernt und auf Raumtemperatur kühlen gelassen, 0,5 ml
des Impfstoffs und 0,5 ml der Versuchsprobe werden dann
in den Kolben eingebracht 9 der erneut mit
Iteriler Baum-
wolle verschlossen und in einen Inkubatoraehüttelapparat
während 48 Stunden bei 300C eingebracht z%irrd. Die Anwesen-
heit der Trübung am Ende einer Versuchsdauer zeigte ein
bakterielles Wachstum an und demgemäß ein Versagen in dieser
Prüfung.
Die dabei erhaltenen Versuchswerte sind in der nachEt-
henäen Tabelle IV aufgeführt. Dabei wurden ein halogeniertes
Kresol als typisches Beispiel von Desinfektionsmitteln gemäß
der Erfindungg »lich p-Chlor-m-kresolg'und andere verwandte
Deßinfektionamittel auf ihre Hemmwirkungen mit Bezug auf ein
bakterielles Wachstum bewertet.
Aus den in der vorstehenden Täbellen I bis IV aufgeführten Ergebnissen
ist es ersichtlich, daß die neuartigen, wäßrigen Schmiermittelzusammensetzungen
gemäß der Erfindung, die ein wasserlösliches Alkanolamin, eine gesättigte organischc
Säure mit etwa 6 bis 9 Kohlenstoffatomen je Molekül, ein wasse" lösliches Polyoxyalkylenglykol
und ein Desinfektionsmittel, beispielsweise ein halogeniertes Kresol enthalten,
ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit, Hartwasserstabilität,
Leistungsfähigkeit bei Anwendung für maschinelle Bearbeitung und Wirksamkeit bei
der Hemmung des bakteriellen Waschstums aufweisen. Es ist außerdem ersichtlich,
daß die Desinfektionsmittel der Schmiermittelzusammensetzungen gemäß der Erfindung
in wirksamer Weise durch das Aminsalz stabilisiert werden, d.h. das Aminsalz neigt
zu einer Löslichmachung des Desinfektionsmittels und vermeidet dadurch die Ausfällung
des letzteren , wodurch
andererseits-die Leiisungsfähigkeit hinsichtlich der Schmier=
wirkung und bei Anwendung für maschinelle Metallbearbeitung gestört würde. Insbesondere
ist mit Bezug auf die Wirksamkeit der halogenierten Kresole bei der wirksamen Hemmung
des
c
bakteriellen Wachstums jzu beachtee aus der Tabelle IV/, daß
andere nah verwandte Verbindungen, wie p-Chlor-m-xylenol,
Phe-
nol oder o-8enzyl-p-chlorphenol unbefriedigend waren, was durch ein übermäßiges
Wachstum in dem vorstehend beschriebenen biociden Siebtest angezeigt wurde. Aqueous lubricating compositions
Addendum to patent ....... (patent application
851 111 ! Vc / 23 c)
The invention relates to aqueous Sehmiermittel-
- compositions containing an alkanolamine,
an organic acid with 6 to 9 carbon atoms and
a Pol @ oxyalltylene glycol according to patent., ..... (patent application
dung S 9e.:111 IYe / 23 c) and in particular on aqueous compositions
compositions suitable for use as lubricants and,
Coolants are suitable in metalworking operations.
When machining_Metalleri, e.g .:
Cutting, grinding, turning, milling, rolling or the like. Is
it is common practice to cool the tool and the workpiece
to rinse in order to remove heat from the work container and the
piece during the processing .. It is also common to
this coolant in combination with various means too
use that have lubricating and high pressure properties,
the friction between the tool and the workpiece, in particular
especially for work processes such as thread cutting, broaching
or re-boring. In this regard, `» ee @ bls-
Her usual, aqueous compositions for such purposes
to use such lubricants as emulsified
Petroleum or non-petroleum based additives, contain-
Such aqueous metalworking fluids must
must meet certain important conditions; to be satisfied-
putting to work.
Regarding the requirements for satisfactory metalworking
liquid fluids include corrosion-inhibiting properties -
for ferrous and copper-containing alloys as well as stabilizing
ity under the working conditions. Although different me- -
metalworking fluids have such properties
However, there are other important requirements.
which should also be fulfilled. This includes the
Requirement that after machining no return
levels or deposits on the tool and the work-
stick behind: that see from the following
Drying of the liquid and difficult to remove
are. Other important conditions include compatibility
speed in solutions in hard water; so that no precipitation
of the lubricant components takes place, avoidance
of sticky residue that interferes with the operation of the machine
interfere, and the avoidance of excessive foaming.
The previously known metalworking fluids have
however, not all of the above requirements in
satisfactory br way satisfied
It has now been found that a balanced
Composition in a .Lubricant mass, which as a metal
treatment liquid is effective, can be obtained,
the improved lubricating and cooling performance properties
with a commission resistance and in the course
. J.er machining operations - their transparency in
Solutions in hard water retains the formation of sticky _
water-insoluble residues avoids
moderate foam formation is free and compared to a rancid: -
become "permanent.
The improvements listed above are how
explained in more detail below, generally with aqueous
"Get compositions",. The one. Balanced material
have composition and as main components one
predominant share of water and, in some cases, smaller amounts
share a combination of a saturated organic
Acid that can be straight or branched chain
and has about 6 to 9 carbon atoms per molecule, one
water-soluble alkanolamine and a water-soluble poly-
contain oxyalkylene glycol. In this regard it was found
the fact that the Alkanolaminkomporiente in addition to their effectiveness
kung as a corrosion inhibitor in which the above
mentioned organic acids are soluble, also as soft
Makers or plasticizers acts, while during the
Use an evaporation of water from the machining
liquid leaves a residue on machine parts,
which is desirably soft or semi-liquid. the
Effect of the organic acid component in conjunction with
the alkanolamine is mainly that of a corrosion
contraceptive by taking the appropriate amic acid salt
forms. The water-soluble polyoxyalkylene glycol in the new
like composition according to the invention acts as a load
load-bearing means.
The ip of the novel composition of matter used
water soluble: alkanolamine can be made from any molecular
weight, but it should preferably be at room temperature
be fluid. Compounds with a lower molecular weight
are generally preferred and it was made for this purpose
found that such alkanolamines, such as mono-, di- or
Triethanolamine, are most effective. Others can too
water-soluble alkanolamines are used, both
for example isopropanolamines, such as mono-, di- and triisopropa-
'Di-
nolamine, d ; g jd methylethanolamine, diethylethanolamine, amino -
ethylethanolamine, N-acetylethanolamine, phenylethanolamine,
Phenyl diethanolamine or mixtures thereof.
The organic acid component; as above
indicated, a saturated, straight-chain or branched-
chain organic acid of about 6 to 9 carbon atoms
per molecule or mixtures thereof. In this regard it was
found that acids with a relatively lower molar
kular weight with about 1 to 5 carbon atoms per molecule
no satisfactory effect as a restraining device or
Rust inhibitors and also due to their strong nature
ruches are disadvantageous. On the other hand, it was found that
Use of saturated organic acids with a
relatively high molecular weight, ie acids with more than
about 9 carbon atoms per molecule, a very bad one
Hard water stability, reduced corrosion-preventive properties
and strong tendency to foam is obtained. from
of particular usefulness with regard to the above
saturated organic acids of medium molecular weight
weight in s the improved Stottxtsmmensetzui @ g gom92 the
Finding pind H1xan acid # Heptand & ure, Caprylaäure und
Pelargonic acid. In conjunction with the above
water-soluble alkanolamines and saturated organic
Acids are called the water-soluble polyoxyalkylene glycols
Load-bearing means used. Preferred connections
of this type include water-soluble oils that are
ization of mixtures of ethylene oxide and propylene oxide
hold, for example oils that are made by mixed polymer
sation of a 50:50 mixture of ethyl oxide and propylene
oxide, water-soluble mixed polymer hetero-
alkylene glycols, their ethers or esters, in which the various
NEN oxyalkylene units essentially within the entire
th polyoxyalkylene fats are randomly distributed, water-
soluble polyoxyalkylene compounds, the hydrophobic nomopoly-
contain oxyalkylene units and polymeric agents that are inn-
general block copolymers of cogenary mixtures
of conjugated polyoxyalkylene compounds containing
of at least one hydrophobic homopolyoxyalkylene unit,
which has a unit weight of at least about 800, and
one or two other hydrophilic polymeric units, the
comprise about 15% to 90 % of the total polymeric compound
For use in the compositions of matter according to
Invention most suitable water-soluble.Polyoxyalkylene-
Glycols include the polyether polyols that are produced by reaction
of ethylene oxide and propylene oxide with hydroxyl numbers of about
22 to -48 are made. Desires: talls can also be a
Alkali nitrite in the new aqueous lubricant feed
composition can be used to counteract this increased susceptibility
to give rust properties. In this regard it was
found that a particularly specific increased
resistance to copper corrosion due to the additional
Use of the sodium salt of I @, lercaptobenzcbthiazole
or benzotriazole can be obtained.
The above-mentioned novel substance combinations
Support from a water-soluble alkanolamine, a
saturated organic acid and a water-soluble one
Folynxyalkyleneglycol according to the invention are thereby
indicates that it is composed of a disinfectant
from a halogenated cresol, an aldehyde or a
Aldehyde-releasing agent, to inhibit bacterial
Growth included. Suitable disinfectants for this purpose
means include, for example, a fully or partially: @ way halogen-
Nated cresol and can also be compounds such as.
fully or partially chlorinated, brominated, fluorinated
or iodized cresols. Typical examples of
this class of materials include chlorine, dichloro,
-Trichloro- and tetrachlorocresols, bromo-, dibromo-, tribromo-
and tetraborn cresols or any of the foregoing
VerUidungen in which the chlorine or bromine atoms in total or
are partially replaced by fluorine or iodine. More specific
Compounds include p-chloro-m-cresol, p-bromo-m-cresol,
p-fluorine-m-cresol, p-iodine-m-cresol, 2,4-dichloro-m-cresol,
2, 4, 5-trichloro-m-cresol, 2, '4, 5, 6-tetrachloro-m-cresol,
2,4-dibromo-m-cresol, 2,4,5-tribromo-m-cresol, 2,4,5,6-
Tetrabromo-m-cresol, or any of the above
th compounds in which the chlorine or bromine atoms
are completely or partially replaced by fluorine or iodine or
any corresponding o- or p-cresol to that above
compounds mentioned instead of the corresponding m-cresols.
Other disinfectants listed in the above
th novel approaches can be used
Antii - >> microbial gases, e.g. in the form of aldehydes, such as
aldehyde or aldehyde-releasing agents, such as formaldehyde
releasing oils, ie materials which, when stored under
Formation of de, ä-Ld @ hy, ds or the aldehyde compounds as decomposition
set :: z> zss @ r: 3 @@ are decomposed. It was found that
@; - .: r_ Tris (hydroxymethyl) nitromethane, in
Freeze'fzen formaldehyde and thereby
t. via veriältnsai@äf.ig long
Gases suitable for d'.se n
c '' S Y11Srhyy @ .enoxyd -t, n "# 2 -_
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er ": effective deciii ' r 3 kt i ri n w% ril lt .ä.t '. ve , .i. u-ä ,,: p '
se_, @. @ -, enverbundungen, especially iodine and. ",
1ä - ° u @ this halogenc specific verb '..
These types of compounds are, for example, calcium chloride (Chloride
of lime), and compounds containing iodine (iodophors). aside from that
as disinfectants, compounds of severe
metals are used in the novel compositions
reach. These include, for example, mercury and bichloride
organic compounds containing mercury such as PZercurochrome,
F.ierthiolate (Na-ethylmercurithiosalicylate @ i, etaphen, silver-
nitrate and copper sulfate. Eskiinnen also disinfectants,
containing phenol or its derivatives, in the novel
Compositions according to the invention comprising the above
contain cresols and bis-phenols mentioned.
Synthetic cleaning agents can also be used as disinfectants
agents that belong to a non-phenolic species,
be used. These include e.g. Ammonium halide,
like airinonium chloride, in which the hydrogen atoms are
niche remains have been replaced. Are particularly effective
quaternary compounds in which the long-chain organic
radicals (alkyl groups) 12 to 16 carbon atoms
keep. Other materials include quaternary compounds,
in which the organic group consists of an anion, e.g. Na-
triuriilauryl sulfate, and those compounds that
do not enter into ionization.
The new lubricant compositions according to
of the invention, as stated above, are in
correct balanced proportions, expressed in% by weight,
manufactured. So is the presence of water in everyone
In the majority of cases, the alkanolamine is in one amount
from about 5 to 40% and preferably from about 20 to 35%,
based on weight. The organic acid compo-
component is used in an amount of about 0.1 to 9% by weight
turns. The polyoxyalkylene glycol is used in an amount of
about 0.5 to 20 wt. 4 and preferably in an amount of
About 0.5 to 5% by weight of oil used.-The disinfectant
is in an amount of about 0.05 to about 5 wt .-% and -
preferably used in an amount of about 0.5 to 3% by weight.
Any alkali used in the composition
Nitrate is usually used in an amount of about 0.1 to 10 -
Wt .-% and preferably in an amount of about 0.1 to -
5 % by weight used. If the sodium alkali from mercapto
benzothazole. should be included in the composition,
it is usually in an amount of about 0.1 to 6% by weight
and preferably from about 0.1 to 3% by weight.
if desired, other additives can be used to increase the rust
protection or to increase the pH value of the: system
be used. Such additional additives can boron
acid or boron oxides to increase the rust protection
and are generally used in an amount from about 0.1 to
5% by weight, preferably in an amount of about 0.1 to 3
Gew.'4f @, is used. To increase the
Z0. @ ._f? n .a # @ -.
The pH of the system can include such additional additives
in the form of alkali hydroxides, including sodium,
Lithium or potassium hydroxide, can be used. When arriving
the essence of the latter, they will in general be in one
Amount from about 0.1 to 3 weight percent, and preferably one
'Amount of about 0.1 to 1.5 wt% used. You can also
If desired, various water-soluble (Vlat-forming
Means are used to soften the water carrier.
These include, for example. Salts of ethylenediaminetetraacetic acid,
Nitrilotriacetic acid or diethylenetriaminepentaacetic acid.
When using any of the aforementioned Ghelat-
forming agents these are usually in a range of
about 0.1 to 5% by weight is used. In any case, it will be natural
a sufficient amount of water has been used to keep the Zusamaacen
compensation,
The new type of sealing agent or metal processing
Compositions according to the invention are preferred
manufactured according to a Hisch process, in which the -
Alkanolamine component and organic acid component with
about 10 to 20 parts of water, which in the finished composition
Settlement should be present, implements. This mixing process
can be run at 1 # temperature. However, there is ice
Heat to around 490G (1200F) with stirring, especially
friedenstellendö The remaining amount. of water that is in the finished
Product will be present sallp together with the poly-
oxyalkylene glycol and any of the foregoing
other desired components added. However, it is -
Note that if the presence of an alkali initrite
Such a material is desired in the final product
is added last because the addition of acids, for example
wise caprylic acid, to a - solution of sodium nitrite
if necessary bring about a decomposition of the nitrite and
reduce or destroy due to the rust-inhibiting effects
would do. The eereKzide agent is preferably used with:
the alkanolamine and the organic acid mixed.
The compilation of the novel compositions
according to the invention is based on the production of lubricant
medium and metalworking fluids from the
the following tables and examples
discussed. In the tables are. also comparison values and the
Results that were used in the manufacture of
genes have been observed that do not cover all of the essentials
Components, namely the saturated organic acid, alkanol
amine, pelyoxyalkylene glycol and disinfectants, according to the -
improved. Containing ingredients of the invention, In
as stated above, these terms belong to the
excellent
Lubricant-
compositions according to the invention their rust prevention
Properties, hard water stability and high effectiveness
metal machining. So it became this
Utk iperletkl,
Compositions for evaluation purposes are as follows
Tests related to corrosion. Hard water stability
and machining efficiency
subjected.
Corrosion test: -
1 to 3 g of wrought iron filings are put into one
Glass container introduced, with. the solution to be assessed
washed, drained. and in an atmosphere with
a relative humidity of about 90 ö at a temperature
temperature of about 210C (700F) for a duration of about
72 hours after which the
Sample then checked for the occurrence of rust. Samples.
were given a rating of 0 (no rust) to
3 (severe rusting) according to the following standard
-
table assessed. This examination found a more detailed one
general procedures for their execution are in the
Patent Specification 3,071,545.
Rating,: Description
0 No rusting or less than 1.% of the
Metal surface coated finite yellow iron
oxide
1 Sehwache rust formation - The rust formation
a maximum of 6 digits - each with a through-
limited to a knife of 1 mm or less
2 Moderate rust - more rusty than
above, but less than 5% of the
Surface of the specimen limited
3 Heavy rusting - The rusting-covered.
more than 5% of the surface of the specimen
Hard water stability test:
In this experiment, part of the aqueous metal
processing liquid with 5 parts of a hard water
according to ASTM-1478-57T, Paragraph 4a (cf.
Table T below) mixed and in a 100 ml graduated
Cylinder for a period of 72 hours at a temperature
temperature between about 2.1.1 ° and 23.30C (70 and 750P)
preserve. At the end of this period, the volume of training
Divorces recorded as a result of the
Metal-
effect between the additives in the machining liquid
ke-it and the polyvalent ions present in the water
had formed,
Testing the effectiveness of machine processing operations
The effectiveness or performance of the novel
Seaming agent compositions according to the invention are called
Machining operations has been made with reference to a
Series of holes made in a test rod made of hot-rolled
steel and into which a thread was to be screwed.
which was determined, samples of the assemblies were
Settlements according to the invention using 1 weight
Part of the additional concentrate distilled to 5 parts by weight
Water diluted. The liquid became the tapped hole
supplied with a Polyäthylenspritzflasohe. Four unknown '' -
samples were enclosed by two standard samples. The .
Zeistun # - ability for the threaded hole has been calculated,
by the torque determined for the unknown samples
(torque) by the average torque at the.
Standard samples divided and multiplied by 10D-,
This examination and a detailed general working white
its implementation is described in patent 3,071,545.
According to the information in Table I below,
coarse with a content of triethanolamine, a polyether
lyol in the form of a copolymer, which by reaction
was made of ethylene oxide and propylene oxide and
had a hydroxyl number of about 22 to 38; and one
saturated organic acid with 4 to 9 carbon atoms -
Yes, the molecule is subject to the corrosion test described above.
thrown, where. the composition of the hard used
Water of that in ASTIk2 test 1478-57T. Paragraph $ a described
benen was derived and a predominant content
Magnesium and sulfatones. This wet amrde in
modified in two respects, namely, - they were
active ingredients - increased by 50%! "by the aosam hardness
from about 230 parts / million to about 345 parts - 1 / lm
and the sulphate content to about 270 Tele @ t / million
Increase .. Sodium hydroxide was used for neutralization. of
excess carbon dioxide is used, which is used to stabilize
used to achieve a neutral pH value
became.
From Table I below it can be seen that
Samples, the triethanolamine, the ethylene oxide-propylene oxide
Mixed polymer and either hexanoic acid, heptanoic acid, caprylic
acid or pelargonic acid (Examples 3, 4e 5 and 6) contain-
th, in an effective way - a rust formation of the forged silk -
chips prevented, whereby in each case the rating 0
was obtained. On the other hand, valeric acid or
Isobutyric acid as an acid component (Examples 1 and 2)
strong rust formation with a rating of 3, where-
was clearly indicated by the fact that if the
Acid component less than 6 carbon atoms per molecule
contains them -for use in metalworking operations-
gene is unsuitable and unsatisfactory.
Table I.
Aqueous systems with an alkanolamine salt content of
saturated organic acids with 4 to 9 carbon atoms
and ethylene oxide-propylene oxide copolymer
Example no 1. 2 3 4 5
Gr-TNun. C1
Triethanolamine (wt .- @) 20. 20 20 20 20 20
V.
Isobutyric acid 3
Yaleric acid 3 -
Hexanoic acid (% by weight) 3
Heptanoic acid (wt%) 3
Caprylic acid (wt%) - 3
Pelargonic acid (% by weight) 3
Mixed polymer @ wt%) @ 7 7? - 7? 7th
the more water (% by weight) 70 70 76.-, 70 70 70
Wrought iron rust test
1 part basic approach
5 parts hard water
according to ASTM 3 S 0 0 0 0
In 4: he following Table II samples with a
Content of triethanolamine, a mixed polymer of ethylene
Oxide and Propylene Oxide9 as given in Table I, and one
geeättig @ en organic acid with 6 to 10 carbon atoms.
men per molecule of a stability test against hard
Subjected to water, which was carried out in the following manner:
1 part of the special aqueous Netallbearbetungeflüsegkeit
was made with -5 parts hard water according to ASTM, as above
Described in Table I - mixed and in a graduated
100 ml cylinder for a period of 72 hours and with one:
Maintained at a temperature of approximately 21.1 to 23.9 ° C (70 to 750F).
At the end of this period, the volume of the sediment formation
as a result of the interaction between the additives in the
Metal working fluid and those present in the water
: polyvalent ions recorded.
It can be seen from Table It below that the
samples, the-triethanolamine, -the ethylene oxide-propylene oxide mixed-
Polymeric acid and either hexanoic acid, heptanoic acid, or caprylic acid
or pelargonic acid (Examples 1, 2, 3 and q-) contained none
Exhibit excretion or segregation after 72 hours, other
on the other hand, in the case of C.G., prinic acid was used as the acid component
(Example 5) '- a white insoluble soap (10% by volume) on top
Part of the scale length on, this striking difference related
on saturated organic acids with more than 9 carbons
per molecule is an indication of the fact that the use
from such higher organic acids to clogged fil-
tern, a poor rust protection and a reduced
Service life of the tool in areas where hard
Water occurs, leads.
- Table II- - - .-
Aqueous systems containing an alkanolamine salt
of saturated organic acids with 6 to 90 carbon el
and an ethylene oxide-propylene oxide copolymer
Example Nra - @ -
Basic approach
iWt% i 1 2 3 4 : 5
Triethanolamine 20 20 20 20 20
Hexanoic acid 3
Heptanoic acid 3
Caprylic acid 3 _
Pelargonic acid 3 -
Capric acid 3
Mixed polymer -? 7 7 7 7
._
the more water 70 70 70 7 0 7 0
Hard water stability test - -
Vol .-% separation -
't part of the basic approach
on 5 parts hard '
Water ASTM none none none none 10eieiger un-
soluble rüak
was standing -
To explain the importance of the above
ten polyoxyalkylene glycol as an effective load bearing agent
the novel aqueous lubricant compositions
According to the invention, the table below becomes ITI
shown that neither the triethanolamine nor the above
specified ethylene oxide - propylene oxide miseh polymer at *
sole use or their mixtures (as in the
the following examples 1, 2 and 3) effective load bearing
tel-are how this by the respective efficiency
or -Effectiveness in the tapping test in each case
is displayed, which is below 79%. Moreover, it is over
Table III below shows that the geeät44g-
Amine salts of the aforementioned saturated organic
Acids with 6 to 9 carbon atoms, those of heptanoic acid,
Caprylic acid and branched-chain 2-ethylhexanoic acid
are more effective, but the performance
Ability - is below 89% in the B'ofh exam,
It can be seen, however, a combination 01 ate of s
the ethylene oxide-propylene oxide mixture given above
polymerisät and the amine salts mentioned above
Tapping efficiency in the range from 93 to 96% (cf.
Examples 5, 7 and 3) give - This represents a considerable '
-Increase in tapping effectiveness compared to the previous
The amine salts mentioned above when used alone (cf.
Examples 4, 6 and S), It can therefore be seen that
on, synergistic smoke effect (extreme pressure effeet)
between the aforementioned polyoxyalkylene glycol; ol - unc
the aminalsn
The above explanations show that-the novel-
for aqueous lubricant compositions according to the invention,
.the an alkanolamine, a saturated organic acid with
about 6 to 9 carbon atoms per molecule and a polyoxy
contain alkylene glycol, excellent properties-on-
indicate as this from the results given above
with regard to corrosion resistance, hard water stability
and efficiency when used for machine 3-
work can be seen.
To explain the effect and the critical function
the use of a disinfectant, for example
of a halogenated itresol, in which lubricants
treatments according to the invention in conjunction with the
standing-described approach of Alkanolamirr, organic '
Acid and polyoxyalkylene glycol components became a number
of comparative tests carried out, - in which the, before-
standing halogenated cresol, such as z3. p-chlorine-m-cresol,
and also change similar related disinfectants
their effect on inhibiting bacterial growth in
the otherwise identical lubricant compositions
were rated.
The test used for this purpose is a biooid one
Siebtest using a shaking method. This
Test generally involves diluting the metal ear
processing fluid to be assessed with a
sterile nutrient broth, this nutrient broth instead of the
distilled water is used confusedly to remove the bacterial wax
to accelerate inoculation with a standard
Bacterial culture and incubation for a period of time
of q: 8 hours at 300C. Bacterial growth is called
considered proportional to the increase in turbidity of the sample.
In particular, the bioöde described above
Sieve test used to determine bactericidal activity
by means of apparent observation of the change in the turbidity
-bune of a sample solution is applied: in the following way,
executed. It will. a nutrient broth with: the following components
nents manufactured
Component by weight AI
Peptone 0.5
Meat extract 0.3
distilled water 9992
According to the proportions given above, the
Peptone and the meat extract added to the water and the
The resulting mixture is sterilized (autoclave at
about 1320G (2700F) during; 30 minutes). The sterile broth
is then removed from the autoclave and
Tatur left cool,
The contents of one ampoule of freeze-dried bakery
bacteria inoculum (mainly from
Staphylococcus albus), which contains about 634 million bacteria.
per ml yields if the contents of the ampoule 25 ml of a
Added to dry nutrient broth for 24 hours at 3000
is incubated, is added to 1-00 ml of the
nutrient broth prepared in one process
500 ml Erlenmeyer flask are added. The flask was with
its contents in an incubator overnight at a temperature
temperature of 3000 introduced for growth formation. At the end
during this period the flask was removed and there were-
10 ml of sterile glycerin are added and during a
Mixing for 1 minute. There were vials
with a content of 2 ml of this mixture (vaccine)
and set in one direction of freezing until it is used.
brings.
20 ml of the prepared in the manner described above
Put nutrient broth in a 50 ml Erlenmeyer flask
given, which is sealed with cotton and an autoclave -
venous treatment for 30 minutes at about 132 ° C (2700F)
is subjected . The flask is then removed from the autoclave
removed and allowed to cool to room temperature, 0.5 ml
of the vaccine and 0.5 ml of the test sample are then
introduced into the flask 9 of the again with iterile tree
wool locked and placed in an incubator shaker
introduced for 48 hours at 300C z% irrd. The presence
the degree of turbidity at the end of a test period
bacterial growth and, accordingly, failure in it
Test.
The test values obtained are in the
are listed in Table IV. A halogenated
Cresol as a typical example of disinfectants according to
p-chloro-m-cresolg'and other related ones
Disinfectants for their inhibitory effects with respect to a
assessed bacterial growth.
From the results listed in Tables I to IV above, it can be seen that the novel, aqueous lubricant compositions according to the invention, a water-soluble alkanolamine, a saturated organic acid having about 6 to 9 carbon atoms per molecule, a water "soluble polyoxyalkylene glycol and a Disinfectants, e.g. containing a halogenated cresol, have excellent properties in terms of corrosion resistance, hard water stability, performance when used for machining and effectiveness in inhibiting bacterial washing. It can also be seen that the disinfectants of the lubricant compositions according to the invention are effective by the Amine salt are stabilized, ie the amine salt tends to solubilize the disinfectant and thereby avoids the precipitation of the latter, whereby on the other hand - the performance in terms of lubricity =
effect and would be disturbed when used for machine metal working. In particular, with regard to the effectiveness of the halogenated cresols in effectively inhibiting the c
bacterial growth - note from Table IV / that
other closely related compounds such as p-chloro-m-xylenol, phenol or o-8enzyl-p-chlorophenol were unsatisfactory, as indicated by overgrowth in the biocidal sieve test described above.