DE19931219C2 - Verwendung von Polymeren als Anti-Nebel-Additiv in wasserbasierenden Kühlschmierstoffen - Google Patents
Verwendung von Polymeren als Anti-Nebel-Additiv in wasserbasierenden KühlschmierstoffenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Polymeren, welche Struktur
einheiten von N-Vinylacylverbindungen und von Acrylamidosulfonsäuren enthalten,
zur Unterdrückung der Nebelbildung von wasserbasierenden Kühlschmierstoffen.
Bei der Metallbearbeitung werden zur Verminderung der Abnutzung von
Werkzeugen im allgemeinen Kühlschmiermittel eingesetzt. Diese können bei den
beispielsweise beim Schneiden oder Schleifen von Metallen auftretenden hohen
Geschwindigkeiten von Werkzeug oder Werkstück in die Umgebung verwirbelt
werden, wodurch eine unerwünschte Nebelbildung eintritt. Der Stand der Technik
kennt verschiedene Ansätze, diese Nebelbildung zu vermindern (antimisting).
EP-A-0 811 677 offenbart wasserbasierende Metallbearbeitungsflüssigkeiten, die
antimisting-wirksame Copolymere enthalten. Diese Copolymere bestehen einerseits
aus Struktureinheiten, die entweder von Acrylamidosulfonsäuren oder von
sulfoniertem Styrol abgeleitet sind, andererseits aus Struktureinheiten aus
Acrylamiden oder Acrylestern.
EP-B-0 642 571 offenbart die Verwendung von Polymeren mit einem Molekular
gewicht über 1.000.000 Einheiten als antimisting-Additiv, wobei die Polymeren aus
der Gruppe der Polyalkylenoxide, Polyacrylamide, Polymethacrylamide oder
Acrylamid/Methacrylamid/ungesättigte Carbonsäure-Copolymere ausgewählt sind.
GB-A-22 52 103 offenbart Polymere als antimisting-Additiv, die aus Struktureinheiten
aufgebaut sind, welche sich von wasserlöslichen Acrylamiden, Acrylsäure und
wasserunlöslichen Acrylamiden ableiten.
Additive zur Verminderung der Nebelbildung in der Metallbearbeitung stellen schon
aus Gründen des Gesundheitsschutzes, der mit solchen Arbeiten betrauten
Personen, ein wichtiges Hilfsmittel dar. Solche Additive sind daher Gegenstand
intensiver Forschungs- und Entwicklungsarbeiten. Der vorliegenden Erfindung liegt
die Aufgabe zugrunde, Additive mit verbesserten Eigenschaften bereitzustellen.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß Polymere auf Basis von N-Vinylacyl
verbindungen und Acrylamidosulfonsäuren sehr wirksame Nebelverhinderer sind.
Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von Copolymeren, welche
Struktureinheiten enthalten, die sich aus den Verbindungen der Formeln 1 und 2
ableiten
worin
R1 und R2 H, C1-C4-Alkyl oder unter Einschluß der N-CO-Gruppe einen Ring von 5, 6, 7 oder 8 Ringatomen, der neben der N-CO-Gruppe weitere Heteroatome umfassen kann,
R3 H oder C1-C4-Alkyl,
R4 einen verzweigten oder unverzweigten C1-C6-Alkylenrest,
Y ein Alkalimetall oder Ammonium und
X ein Anion bedeuten,
in Mengen von 0,01 bis 2 Gew.-% zur Verhinderung der Nebelbildung in wasserbasierenden Kühlschmierstoffen.
R1 und R2 H, C1-C4-Alkyl oder unter Einschluß der N-CO-Gruppe einen Ring von 5, 6, 7 oder 8 Ringatomen, der neben der N-CO-Gruppe weitere Heteroatome umfassen kann,
R3 H oder C1-C4-Alkyl,
R4 einen verzweigten oder unverzweigten C1-C6-Alkylenrest,
Y ein Alkalimetall oder Ammonium und
X ein Anion bedeuten,
in Mengen von 0,01 bis 2 Gew.-% zur Verhinderung der Nebelbildung in wasserbasierenden Kühlschmierstoffen.
Das so definierte Copolymer wird im folgenden auch als antimisting-Additiv
bezeichnet. Der Begriff "abgeleitet aus" bedeutet hier, daß die angegebenen
olefinisch ungesättigten Verbindungen unter Verlust wenigstens einer C-C-
Doppelbindung abreagieren und das Copolymer somit entsprechende
Struktureinheiten enthält.
Die Erfindung betrifft ferner wasserbasierende Kühlschmierstoffe, die diese
antimisting-Additive enthalten.
In Formel (1) bedeuten R1 und R2 H oder C1-C4-Alkyl. Weiterhin können R1 und R2
unter Einschluß der -N-CO-Gruppe einen Ring mit 5, 6, 7 oder 8 Ringatomen bilden.
Bevorzugt sind Ringe mit 5, 6 oder 7 Ringatomen. R1 und R2 können Heteroatome
umfassen. In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen sie nur
Kohlenstoffatome. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform steht Formel 1
für eine Struktureinheit der Formel 1a.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform steht Formel 1 für
N-Vinylcaprolactam. In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform
handelt es sich um eine Struktureinheit der Formel 1b.
R3 steht vorzugsweise für Wasserstoff. R4 steht in einer bevorzugten Ausführungs
form für einen Alkylenrest der Formel 3.
Die Struktureinheit der Formel 2 wird vorzugsweise durch die Copolymerisation von
Acrylamidopropenylsulfonsäure (AMPS) dargestellt.
Bevorzugte Molekulargewichte (Zahlenmittel) der Copolymeren liegen zwischen
100.000 und 2.000.000, insbesondere 250.000 bis 1.000.000 Einheiten.
Als Indikator für das Molekulargewicht dienen die relative Viskosität bzw. der k-Wert.
Zur Bestimmung des k-Werts wird das Copolymer in einer bestimmten Konzentration
(meist 0,5%) gelöst und mittels Ubbelohde-Kapillar-Viskosimeter die Ausflußzeit bei
25°C ermittelt. Dieser Wert ergibt die absolute Viskosität der Lösung (ηc). Die
absolute Viskosität des Lösemittels ist ηo. Das Verhältnis beider absoluten
Viskositäten ergibt die relative Viskosität
aus den relativen Viskositäten der Funktion der Konzentration kann der k-Wert
mittels folgender Gleichung ermittelt werden:
Die molaren Mengen der Struktureinheiten der Formeln 1 und 2 ergänzen sich in
einer bevorzugten Ausführungsform zu 100 Gew.-%. Das Copolymer enthält dann im
allgemeinen von 2 bis 50 Gew.-% der von Formel 1 abgeleiteten Struktureinheiten.
Weiterhin enthält das Copolymer dann im allgemeinen 50 bis 98 Gew.-%
Struktureinheiten der Formel 2, insbesondere von 20 bis 35 Gew.-%
Struktureinheiten der Formel 1 und 65 bis 80 Gew.-% der Struktureinheiten der
Formel 2.
Das Copolymer kann jedoch in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weitere
Comonomere enthalten. In einer solchen weiteren bevorzugten Ausführungsform
enthält das Copolymer Struktureinheiten, die von Verbindungen der Formel 4
abgeleitet ist,
R5 und R6 bedeuten unabhängig voneinander H oder C1-C4-Alkyl. Der Anteil von
Struktureinheiten der Formel (4) am Copolymeren liegt bei bis zu 15 Gew.-%,
vorzugsweise bei 5 bis 15 Gew.-%.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält das Polymer bis zu 60 Gew.-%
Struktureinheiten, die aus Verbindungen der Formel 5 abgeleitet sind,
worin
R7 und R8 unabhängig voneinander einen endständig ungesättigten Alkenylrest mit 3 bis 5 C-Atomen,
R9 und R10 unabhängig voneinander C1-C4-Alkyl und
X ein Anion bedeuten,
R7 und R8 bedeuten vorzugsweise beide einen Allylrest.
R7 und R8 unabhängig voneinander einen endständig ungesättigten Alkenylrest mit 3 bis 5 C-Atomen,
R9 und R10 unabhängig voneinander C1-C4-Alkyl und
X ein Anion bedeuten,
R7 und R8 bedeuten vorzugsweise beide einen Allylrest.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält das Copolymer 5-20 Gew.-%
Struktureinheiten, die sich von der Acrylsäure ableiten.
Mögliche Anionen X sind solche, die die Polymerisation nicht störend beeinflussen.
Beispiele von Anionen sind Halogenide, Sulfate, Nitrate, Carbonate, Phosphate.
Die erfindungsgemäßen Copolymere sind durch Copolymerisation von
Verbindungen der Formeln (1) und (2) und gegebenenfalls (4) und/oder (5)
herstellbar. Das Verfahren zur Herstellung der Copolymeren ist im Stand der
Technik beschrieben und wird im folgenden dargelegt.
Die Copolymere können nach den Verfahren der Lösungspolymerisation, Substanz
polymerisation, Emulsionspolymerisation, inversen Emulsionspolymerisation,
Fällungspolymerisation oder Gelpolymerisation hergestellt werden. Vorzugsweise
wird die Polymerisation als Lösungspolymerisation in Wasser oder als
Fällungspolymerisation ausgeführt.
Bei der Durchführung der Copolymerisation in einem mit Wasser mischbaren
organischen Lösungsmittel arbeitet man im allgemeinen unter den Bedingungen der
Fällungspolymerisation. Hierbei fällt das Polymerisat direkt in fester Form an und
kann durch Abdestillieren des Lösungsmittels oder Absaugen und Trocknen isoliert
werden.
Als wassermischbare organische Lösungsmittel, die zur Durchführung dieses
Herstellungsverfahrens geeignet sind, kommen insbesondere wasserlösliche
Alkanole, nämlich solche mit 1 bis 4 C-Atomen wie Methanol, Ethanol, Propanol,
Isopropanol, n-, sec- und iso-Butanol, vorzugweise aber tert.-Butanol, in Betracht.
Der Wassergehalt der hierbei als Lösungsmittel eingesetzten niederen Alkanole
sollte 6 Gew.-% nicht überschreiten, da sonst Klumpenbildung bei der
Polymerisation auftreten kann. Vorzugweise wird bei einem Wassergehalt von 0 bis
3 Gew.-% gearbeitet.
Die Menge des einzusetzenden Lösungsmittels richtet sich bis zu einem gewissen
Grad nach der Art der eingesetzten Comonomeren. In der Regel werden pro 100 g
Gesamtmonomere 200 bis 1.000 g des Lösungsmittels eingesetzt.
Bei der Durchführung der Polymerisation in umgekehrter Emulsion wird die wäßrige
Monomerenlösung in bekannter Weise in einem mit Wasser nicht mischbaren
organischen Lösungsmittel wie Cyclohexan, Toluol, Xylol, Heptan oder hoch
siedenden Benzinfraktionen unter Zusatz von 0,5 bis 8 Gew.-%, vorzugweise 1 bis 4 Gew.-%,
bekannter Emulgatoren vom W/O-Typ emulgiert und mit üblichen
radikalbildenden Initiatoren polymerisiert.
Das Prinzip der inversen Emulsionspolymerisation ist aus US-3,284,393 bekannt.
Bei diesem Verfahren werden wasserlösliche Monomere oder Mischungen davon in
der Wärme zu hochmolekularen Copolymerisaten polymerisiert, indem man
zunächst die Monomere oder wäßrige Lösungen davon, unter Zusatz von Wasser-in-
Öl-Emulgatoren in einem mit Wasser nicht mischbaren, die zusammenhängende
Phase bildenden organischen Lösungsmittel emulgiert und diese Emulsion in
Gegenwart von radikalischen Initiatoren erwärmt. Die einzusetzenden Comonomere
können als solche in dem mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel
emulgiert werden, oder sie können in Form einer wäßrigen Lösung, die zwischen
100 und 5 Gew.-% Comonomere und 0 bis 95 Gew.-% Wasser enthält, eingesetzt
werden, wobei die Zusammensetzung der wäßrigen Lösung eine Frage der
Löslichkeit der Comonomere in Wasser und der vorgesehenen Polymerisations
temperatur ist. Das Verhältnis zwischen Wasser und der Monomerenphase ist in
weiten Grenzen variabel und liegt in der Regel bei 70 : 30 bis 30 : 70.
Um die Monomeren in dem mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel
zu einer Wasser-in-Öl-Emulsion zu emulgieren, werden den Gemischen 0,1 bis 10 Gew.-%,
bezogen auf die Ölphase, eines Wasser-in-Öl-Emulgators zugesetzt.
Vorzugsweise werden solche Emulgatoren verwendet, die einen relativ niedrigen
HLB-Wert aufweisen. Der HLB-Wert ist ein Maß der Hydrophobie und Hydrophilie
von Tensiden und Emulgatoren (Griffen, J. Soc. Cosmetic Chemists 1, (1950), 311).
Substanzen mit niedrigem HLB-Wert, etwa unter 10, sind im allgemeinen gute
Wasser-in-Öl-Emulgatoren.
Als Ölphase kann im Prinzip jede inerte wasserunlösliche Flüssigkeit, d. h. jedes
hydrophobe organische Lösungsmittel, eingesetzt werden. Im allgemeinen
verwendet man hier Kohlenwasserstoffe, deren Siedepunkt im Bereich von 120 bis
350°C liegt. Diese Kohlenwasserstoffe können gesättigte, lineare oder verzweigte
Paraffin-Kohlenwasserstoffe sein, wie sie in Erdölfraktionen vorwiegend vorliegen,
wobei diese auch die üblichen Anteile von Naphthenkohlenwasserstoffen enthalten
können. Es können aber auch aromatische Kohlenwasserstoffe wie beispielsweise
Toluol oder Xylol sowie die Gemische der oben genannten Kohlenwasserstoffe als
Ölphase eingesetzt werden. Vorzugsweise verwendet man ein Gemisch aus
gesättigten Normal- und Iso-Paraffinkohlenwasserstoffen, das bis zu 20 Gew.-%
Naphthene enthält. Eine detaillierte Beschreibung des Verfahrens findet sich
beispielsweise in DE-A-10 89 173 und in US-3,284,393 und 3,624,019.
Copolymerisate mit Molekulargewichten von über 1.000.000 werden erhalten, wenn
man die Polymerisation in wäßriger Lösung nach dem Verfahren der sogenannten
Gelpolymerisation durchführt. Dabei werden 15-60 Gew.-%ige Lösungen der
Comonomere mit bekannten geeigneten Katalysatoren ohne mechanische Durch
mischung unter Ausnutzung des Trommsdorff-Norrisch-Effekts (Bios Final Rep.
363,22; Macromol. Chem. 1, 169/1947) polymerisiert.
Die auf diesem Wege hergestellten, in Form wäßriger Gallerten vorliegenden
Copolymerisate können nach mechanischer Zerkleinerung mit geeigneten Apparaten
direkt in Wasser gelöst werden und zum Einsatz gelangen. Sie können aber auch
nach Entfernung des Wassers durch bekannte Trocknungsprozesse in fester Form
erhalten und erst bei ihrer Verwendung wieder in Wasser aufgelöst werden.
Die Polymerisationsreaktionen werden im Temperaturbereich zwischen -60 und
200°C, bevorzugt zwischen 10 und 120°C, durchgeführt, wobei sowohl unter
Normaldruck als auch unter erhöhtem Druck gearbeitet werden kann. In der Regel
wird die Polymerisation in einer Schutzgasatmosphäre, vorzugsweise unter Stickstoff
ausgeführt.
Zur Auslösung der Polymerisation können energiereiche elektromagnetische oder
korpuskulare Strahlen oder die üblichen chemischen Polymerisationsinitiatoren
herangezogen werden, z. B. organische Peroxide wie Benzoylperoxid, tert.
Butylhydroperoxid, Methylethylketonperoxid, Cumolhydroperoxid, Azoverbindungen
wie Azodiisobutyronitril oder 2'-Azo-bis-(2-amidinopropan)-dihydrochlorid sowie
anorganische Peroxiverbindungen wie (NH4)2S2O8 oder K2S2O8 oder H2O2 ggf. in
Kombination mit Reduktionsmitteln wie Natriumhydrogensulfit und Eisen-II-Sulfat
oder Redoxsysteme, welche als reduzierende Komponente eine aliphatische und
aromatische Sulfinsäure wie Benzolsulfinsäure und Toluolsulfinsäure oder Derivate
dieser Säuren, wie z. B. Mannichaddukte aus Sulfinsäure, Aldehyden und Amino-
Verbindungen, wie sich in DE-C-13 01 566 beschrieben sind, enthalten. Pro 100 g
Gesamtmonomere werden in der Regel 0,03 bis 2 g des Polymerisationsinitiators
eingesetzt.
Den Polymerisationsansätzen werden gegebenenfalls kleine Mengen von
sogenannten Moderatoren zugesetzt, die den Verlauf der Reaktion dadurch
harmonisieren, daß sie das Reaktionsgeschwindigkeits-Zeitdiagramm abflachen.
Sie führen damit zu einer Verbesserung der Reproduzierbarkeit der Reaktion und
ermöglichen damit, einheitliche Produkte mit enger Molmassenverteilung und hoher
Kettenlänge herzustellen. Beispiele für geeignete Moderatoren dieses Typs sind
Nitrilo-tris-propionylamid oder Monoalkylamine, Dialkylamine oder Trialkylamine, wie
z. B. Dibutylamin. Auch bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Copolymerisate
können solche Moderatoren mit Vorteil verwendet werden. Weiterhin können den
Polymerisationsansätzen sogenannte Regulatoren zugesetzt werden, die das
Molekulargewicht der hergestellten Polymerisate durch einen gezielten
Kettenabbruch einstellen. Brauchbare bekannte Regulatoren sind z. B. Alkohole wie
Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, n-Butanol und Amylalkohole,
Alkylmercaptane wie z. B. Dodecylmercaptan und tert. Dodecylmercaptan,
Isooctylthioglycolat und einige Halogenverbindungen wie z. B. Tetrachlorkohlenstoff,
Chloroform und Methylenchlorid.
Die Copolymere werden wasserbasierenden Kühlschmiermitteln in Mengen von 0,01
bis 2, vorzugsweise 0,1 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf das fertig formulierte
Kühlschmiermittel, zugesetzt.
Die Zusammensetzung der wasserbasierenden Kühlschmierstoffe kann sehr
unterschiedlich sein. So enthalten solche Kühlschmierstoffe häufig natürliche
paraffinische, naphthenische oder paraffinisch-naphthenische Mineralöle neben
weiteren Zusätzen. Ferner können solche Kühlschmierstoffe aus Esterölen, Fettöl-
Derivaten, synthetischen Kohlenwasserstoffen, Poly-α-Olefinen wie z. B.
Polyisobutenen oder Polybutenen, Polypropylenglykol, Trimethylolpropanester,
Neopentylglykolester, Pentaerythritester, Di-(2-ethylhexyl)sebacat, Di-(2-
ethylhexyl)adipat, Dibutylphthalat und/oder Estern von Phosphor enthaltenden
Säuren bestehen.
Eine weitere Ausführungsform von Kühlschmierstoffen sind wäßrige Lösungen von
anorganischen Salzen wie Phosphaten, Boraten, Carbonaten und organischen
Rostschutzmitteln wie Aminen, Alkanolaminen und substituierten Alkanolaminen,
sowie ihren Umsetzungsprodukten mit anorganischen und organischen Säuren.
Solche Säuren umfassen beispielsweise natürliche oder synthetische Carbonsäuren
wie Caprylsäure, Ethylhexansäure, Caprinsäure, 2,2,4-Trimethylhexansäure,
Benzoesäure, substituierte Benzoesäuren, Dicarbonsäuren mit 6-22 C-Atomen,
Phosphorsäureester, Bicarbonsäurehalbester oder Dicarbonsäurehalbamide,
Zitronensäure, Gluconsäure, Kohlensäure, Phosphorsäure, Polyphosphorsäuren,
Borsäure. Weiterhin enthalten Kühlschmierstoffe häufig wasserlösliche Schmier
stoffe wie Glykole und Polyglykole sowie Ether oder Ester von Polyglykolen und
weitere Zusätze zur Einstellung der erwünschten Eigenschaften.
Wasserbasierende Kühlschmiermittel sind in der deutschen Norm DIN 51385
beschrieben. Auf diese Norm wird hiermit bezug genommen.
Zu diesen Grundmaterialien, die den überwiegenden Anteil der Kühlschmiermittel
ausmachen, können weitere funktionelle Zusatzstoffe kommen, wie beispielsweise
Zusätze zur Verbesserung der Schmierfähigkeit, Antiverschleißmittel,
Korrosionsinhibitoren, Antioxidantien, anionische oder nichtionische Emulgatoren,
Lösungsvermittler, Antischaummittel, Biozide und/oder Tenside.
Zur Herstellung eines verwendungsfähigen wasserbasierenden Kühlschmiermittels
werden die genannten Grundstoffe, die hier definierten Copolymere und ggf.
funktionelle Zusatzstoffe mit Wasser vermischt.
In bevorzugten Ausführungsformen enthalten die erfindungsgemäßen
Kühlschmiermittel folgende Bestandteile:
- 1. 0,1-2 Gew.-% einer Verbindung der Formel (6)
mit R', R" = H oder CH3
neutralisiert mit einem kurzkettigen Alkanolamin wie beispielsweise Triethanolamin, 0,01-2 Gew.-% des erfindungsgemäßen Copolymeren sowie Wasser ad 100 Gew.-%;
oder
- 1. 0,1 bis 2 Gew.-% einer Verbindung der Formel (7)
neutralisiert mit einem kurzkettigen Alkanolamin, 0,01 bis 2 Gew.-% des erfindungsgemäßen Copolymeren und Wasser ad 100 Gew.-%;
oder
- 1. 0,1 bis 2 Gew.-% einer Verbindung der Formel (8)
neutralisiert mit einem kurzkettigen Alkanolamin, 0,01 bis 2 Gew.-% der erfindungsgemäßen Copolymere sowie Wasser ad 100 Gew.-%.
Zu den Zusammensetzungen 1., 2. und 3. kann noch ein Polyalkylenglykol in einer
Menge von 5 bis 20 Gew.-% hinzukommen. Dabei handelt es sich um EO/PO-Block-
oder Mischpolymerisat, welches Schmiereigenschaften aufweist.
Im folgenden wird die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Copolymere zur
Verhinderung der Nebelbildung von wäßrigen Kühlschmiermitteln beispielhaft belegt.
Zur Bestimmung dieser Wirksamkeit wird eine eigens dafür konstruierte Vorrichtung
verwendet. Die Vorrichtung umfaßt einen Behälter mit einer Höhe von 15 cm und
einem Durchmesser von 9 cm. In diesen Behälter wird das zu prüfende Kühlschmier
mittel eingefüllt. Von außen wird über eine Leitung, die in einer Fritte endet, ein
Gasstrom (im allgemeinen Luft) in das Kühlschmiermittel eingeblasen. Die Stärke
des Gasstroms wird mittels eines Durchflußmessers kontrolliert. Die Fritte, über die
der Gasstrom in den Behälter eingeblasen wird, befindet sich ca. 1 cm über dem
Behälterboden. 1 cm über der Fritte befindet sich ein Dispergator (Ultra Turrax T 25).
Strömt Gas über die Fritte in das Kühlschmiermittel, so entsteht bei eingeschaltetem
Dispergator über der Flüssigkeitsoberfläche ein Nebel von Kühlschmiermittel. Das
Vorhandensein dieses Nebels wird durch 2 Halogenstrahler sichtbar gemacht, deren
Lichtstrahlen so über der Flüssigkeitsoberfläche verlaufen, daß eine Beobachtung
der durch den Nebel verursachten Streuung möglich ist.
Bei der Durchführung der Versuche wurde ein nicht additiviertes Kühlschmiermittel in
den Behälter eingefüllt, und die Nebelbildung beobachtet. Sodann wurde das
erfindungsgemäße Copolymer als 5%ige wäßrige Lösung zugegeben, bis die
Nebelbildung nicht mehr zu beobachten war. Der Verbrauch an Copolymeren bis
zum Verschwinden der Nebelbildung ist der angegebene Meßwert.
Es werden Kühlschmierkonzentrate folgender Zusammensetzung verwendet
(Angaben in Gew.-%).
6% Genapol® 0-050 (C16
/C18
-Fettalkoholpolyglykolether mit 5 EO)
49,5% Hostacor® 4154 (Alkenylbernsteinsäurederivat)
3% Tallölfettsäure
37% Shell Gravex® (Mineralöl)
4% VE-Wasser
0,5% Foam Ban® MS 455-3A (Polyglykol-Siloxan-Entschäumer)
49,5% Hostacor® 4154 (Alkenylbernsteinsäurederivat)
3% Tallölfettsäure
37% Shell Gravex® (Mineralöl)
4% VE-Wasser
0,5% Foam Ban® MS 455-3A (Polyglykol-Siloxan-Entschäumer)
30% Hostacor® IT (Verbindung der Formel (8) neutralisiert mit Triethanolamin)
17% Triethanolamin
1% Genapol® PF 10 (EO-PO-Blockpolymer)
4% Butyldiglykol
48% VE-Wasser
17% Triethanolamin
1% Genapol® PF 10 (EO-PO-Blockpolymer)
4% Butyldiglykol
48% VE-Wasser
45% Hostacor® IT
17% Triethanolamin
9% Genapol® B (EO-PO-Blockpolymer)
1% Genapol® PN 30 (EO-PO-Blockpolymer)
5% Butyldiglykol
23% VE-Wasser
17% Triethanolamin
9% Genapol® B (EO-PO-Blockpolymer)
1% Genapol® PN 30 (EO-PO-Blockpolymer)
5% Butyldiglykol
23% VE-Wasser
Die oben genannten Konzentrate werden 3%ig in Wasser von 20° dH verwendet.
Die Bestimmung des k-Wertes erfolgte nach Fikentscher, Cellulosechemie, 13,
(1932), 58.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in folgender Tabelle angegeben.
Abkürzungen:
VIMA N-Vinyl-N-methylacetamid
NVP N-Vinylpyrrolidon
VIFA N-Vinylformamid
AA Acrylamid
AS Acrylsäure, -salze
DADMAC Diallyldimethylammoniumchlorid
VIMA N-Vinyl-N-methylacetamid
NVP N-Vinylpyrrolidon
VIFA N-Vinylformamid
AA Acrylamid
AS Acrylsäure, -salze
DADMAC Diallyldimethylammoniumchlorid
Die erfindungsgemäßen Copolymere erhöhen die Viskosität der mit ihnen
additivierten Kühlschmierstoffe nicht oder nur unwesentlich. Sie haben keinen
Einfluß auf deren Schaumneigung, Korrosionsschutzeigenschaften oder
Schmierwirkung.
Die Scherstabilität der additivierten Kühlschmierstoffe wurde geprüft, indem diese im
Ultraturrax bei 10.000 rpm für ca. 10 min unter Kühlung geschert wurden. Nach der
Scherung bleibt der Antimisting-Effekt voll erhalten, was zeigt, daß sich die Polymere
unter Scherung nicht zersetzen.
Eine Filtrierung der Kühlschmierstoffe durch ein Seitz-Tiefenfilter K300 60 DMR
(Porenweite 5 µm, Druckfilterpresse) hat auf deren Antimisting-Eigenschaften
ebenfalls keinen Einfluß.
Die Additivierung von Kühlschmierstoffen mit den erfindungsgemäßen Copolymeren
kann entweder beim Konzentrat oder beim fertig formulierten Kühlschmierstoff
vorgenommen werden. Während der fertig formulierte Kühlschmierstoff immer auf
Wasser basiert, kann das Konzentrat auch als ölbasierende Substanz vorliegen, in
dem die Copolymere nicht löslich sind. Nur in diesem Fall müssen die
erfindungsgemäßen Copolymere in den bereits wasserverdünnten Kühlschmierstoff
eingearbeitet werden.
Claims (10)
1. Verwendung von Copolymeren, welche Struktureinheiten enthalten, die sich aus
den Verbindungen der Formeln 1 und 2 ableiten
worin
R1 und R2 H, C1-C4-Alkyl oder unter Einschluß der N-CO-Gruppe einen Ring von 5, 6, 7 oder 8 Ringatomen, der neben der N-CO-Gruppe weitere Heteroatome umfassen kann,
R3 H oder C1-C4-Alkyl,
R4 einen verzweigten oder unverzweigten C1-C6-Alkylenrest und
X ein Anion bedeuten,
in Mengen von 0,01 bis 2 Gew.-% zur Verhinderung der Nebelbildung in wasserbasierenden Kühlschmierstoffen.
worin
R1 und R2 H, C1-C4-Alkyl oder unter Einschluß der N-CO-Gruppe einen Ring von 5, 6, 7 oder 8 Ringatomen, der neben der N-CO-Gruppe weitere Heteroatome umfassen kann,
R3 H oder C1-C4-Alkyl,
R4 einen verzweigten oder unverzweigten C1-C6-Alkylenrest und
X ein Anion bedeuten,
in Mengen von 0,01 bis 2 Gew.-% zur Verhinderung der Nebelbildung in wasserbasierenden Kühlschmierstoffen.
2. Verwendung gemäß Anspruch 1, wobei Formel 1 für eine Verbindung der Formel
1a
steht.
steht.
3. Verwendung gemäß Anspruch 1, wobei Formel 1 für eine Verbindung der Formel
1b
steht.
steht.
4. Verwendung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, wobei R4 für
einen Rest der Formel (3)
steht.
steht.
5. Verwendung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, wobei das
Molekulargewicht des Copolymeren zwischen 100.000 und 2.000.000 Einheiten
liegt.
6. Verwendung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, worin das
Copolymer 2 bis 50 Gew.-% der Struktureinheiten der Formel (1) und 50 bis
98 Gew.-% der Struktureinheiten der Formel (2) enthält.
7. Verwendung gemäß Anspruch 6, worin das Copolymer 20 bis 35 Gew.-%
Struktureinheiten der Formel (1) und 65 bis 80 Gew.-% Struktureinheiten der
Formel (2) enthält.
8. Verwendung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, worin das
Copolymer bis zu 15 Gew.-% Struktureinheiten abgeleitet aus Verbindungen der
Formel (4) und/oder bis zu 60 Gew.-% Struktureinheiten abgeleitet aus
Verbindungen der Formel (5) enthält,
worin
R5 und R6 unabhängig voneinander H oder C1-C4-Alkyl
R7 und R8 unabhängig voneinander einen endständig ungesättigten Alkenylrest mit 3 bis 5 C-Atomen,
R9 und R10 unabhängig voneinander C1-C4-Alkyl und
X ein Anion bedeuten.
worin
R5 und R6 unabhängig voneinander H oder C1-C4-Alkyl
R7 und R8 unabhängig voneinander einen endständig ungesättigten Alkenylrest mit 3 bis 5 C-Atomen,
R9 und R10 unabhängig voneinander C1-C4-Alkyl und
X ein Anion bedeuten.
9. Verwendung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 oder 8, worin
das Copolymer 5-20 Gew.-% Struktureinheiten, die sich von der Acrylsäure
ableiten, enthält.
10. Wasserbasierendes Kühlschmiermittel, umfassend neben Wasser, den üblichen
Grundmaterialien dieser Kühlschmiermittel sowie ggf. funktionellen Zusatzstoffen
einen Anteil von 0,01 bis 2 Gew.-% von Copolymeren wie in einem oder
mehreren der Ansprüche 1 bis 9 definiert.
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WO2001042402A1 (de) | Metallbearbeitungsemulsion und metallbearbeitungsverfahren |
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