DE2014658C3 - Schmiermittel - Google Patents
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Description
4. Schmiermittel gemäß dsn Ansprüchen 2 oder 3, sind einige Emulgatoren so hygroskopisch, daß sie
dadurch gekennzeichnet, daß es ein äthoxyliertes das sowieso auftretende Rosten noch wesentlich
Fettamin der obengenannten allgemeinen Formel 4° erhöhen. Es wird im allgemeinen angenommen, daß
enthält, in welcher die Summe von χ und y 2 bis 20 das Rosten bzw. die Korrosion bei Kohlenstoff stählen
beträgt. und anderen Metallen durch die teilweise durch Hitze
5. Schmiermittel gemäß den Ansprüchen 2 bis 4, und Druck bewirkte Zersetzung der chlorierten öle
dadurch gekennzeichnet, daß es als äthoxyliertes und die hierdurch bewirkte Abgabe von Chlor ver-Amin
ein Gemisch aus einem K.oL->snußfettamin 45 ursacht wird. Das Chlor reagiert mit der Feuchtigkeit
mit 2 Mol Äthylenoxyd und e;nem Talgfettamin unter Bildung von Salzsäure, die sodann die Korromit
5 Mol Äthylenoxyd enthäl* sion bzw. den Vorgang des Röstens auslöst. Im allge-
6. Verwendung der Schmiermittel gemäß den meinen muß der Rost von den eisenhaltigen Metallen
Ansprüchen 1 bis 5 als Schmiermittel beim Ver- entfernt werden, bsvor das bearbeitete Metallteil
arbeiten von Metallen, insbesondere im Tiefzieh- 50 fertiggestellt werden kann (auch Entfernung von
verfahren. Flecken, die sich auf anderen Metallen, wie z. B.
gewissen Kupferlegierungen gebildet haben).
Dementsprechend war es das Ziel sowohl der
Schmiermittelhersteller als auch der metallverarbeiten-
55 den Industrie, einen Weg zu finden, um die guten Eigenschaften der chlorierten öle bei der Metallverarbeitung
Schmiermittel werden in großen Mengen bei vielen auszunutzen und die zugleich mit der Verwendung
Metallverarbeitungsverfahren eingesetzt. Dabei bildet solcher chlorierter öle allgemein auftretende Korro-
das Schmiermittel einen Schutzfilm auf dem in sion und das hiermit verbundene Reinigungsproblem
Bearbeitung befindlichen Metall, wodurch der Kon- 60 zu vermindern oder sogar auszuschalten,
takt zwischen dem bearbeiteten Metall und dem Es wurde nun gefunden, daß flüssige Schmiermittel,
Metall des Bearbeitungswerkzeuges und damit die die ein oder mehrere chlorierte öle enthalten, zur
Reibung hierzwischen vermindert wird und Reibungs- Verwendung bei der Metallverar'ocitung, insbesondere
wärme abgeleitet wird, so daß das Metall leichter beim Tiefziehen von Kohlenstoffstählen, durch Zugabe
bearbeitet (z. B. tiefgezogen) werden kann, ohne daß 65 zusätzlicher Mengen an athoxylierten Fettaminen
das Metal) reißt, Falten oder Kratzer gebildet werden, verbessert werden können. Diese verbesserten Schmier-
durch Wärme verzogen wird und dergleichen uner- mittel wirken auf die verarbeiteten Metallteile weniger
wünschte Nebenerscheinungen auftreten. Außerdem korrosiv ein als die vorbekannten Schmiermittel. Sie
können außerdem von den Metallteilen mittels wäß- öllöslichkeit zeigen. Durch Einsatz geeigneter Ver-
riger Methoden leicht entfernt werden. dünnungsmittel (z. B. solchen auf Mineralölbasis)
Die verbesserten Schmiermittel gemäß der vor- und/oder durch Einsatz höherer Addukte (z. B.
liegenden Erfindung können durch einfaches Ver- solchen mit 15 Mol Äthylenoxyd) bei gleichzeitigem
mischen eines chlorierten Öles mit einem äthoxy- 5 Einsatz oder Zumischung der mehr öllöslichen Addukte
lierten Fettamin erhalten werden, wie nachfolgend (z. B. mit 2 Mol Äthylenoxyd) können jedoch noch
beschrieben ist. Die erfindungsgemäßen Schmiermittel brauchbare öllöslichkeiten erzielt werden. Befriedikönnen
gegebenenfalls mit anderen Schmiermitteln gende Löslichkeiten in öl konnten jedoch nicht bei
(z. B. Mineralöl), Verdünnungsmitteln (z. B. Lösungs- einem Äthylenoxydgehalt erhalten werden, der wesentmitteln
auf Erdölbasis) und bekannten Schmiermittel- io lieh über 15 Mol (z. B. 50 Mol Äthylenoxyd) lag.
zusatzstoffen(z. B. Schaumverhinderungsmitteln, Färb- Die äthoxylierten Fettamine werden in den Schmierstoffen
u. dgl.) vermischt werden. mitteln erfindungsgemäß in geringeren, jedoch wir-
Die in den erfindungsgemäßen Schmiermitteln kungsvollen Mengen eingesetzt. Im allgemeinen beverwendeten
äthoxylierten Fettamine haben die fol- trägt die Menge des zugefügten äthoxylierten Fettgende
allgemeine Formel: 15 amins (oder eines Gemisches solcher Amine) bis zu
15 Gewichtsprozent auf der Basis des Gesamtgewichts
. (CH2CH2O)1H des erfindungsgemäß verbesserten Schmiermittels.
R _/_],)__ r'_\_n' Im allgemeinen werden solche äthoxylierten Fett-
/ 1 \ amine in Mengen von 1 bis 12 Gewichtsprozent
I .* „.. .,„ ) (CH2CH2O)j,H ao ,z g 3 bis 9 Gewichtsprozent) auf der gleichen Basis
\ (CH2CH2O)1H /„, eingesetzt.
Das Prinzip der vorliegenden Erfindung ist auf
worin R ein Fettrest mit 8 bis 26 Kohlenstoffatomen jedes der beim Metallziehen allgemein eingesetzten
(z. B. ein C10-C20-Fettalkylrest), R' ein zweiwertiger chlorierten öle anwendbar. Alle chlorierten öle
Kchlenwasserstoffrest, x, y und ζ ganze Zahlen sind, 15 geben jedoch nicht die gleiche Wirksamkeit. Die
deren Summe 1 bis 15 beträgt, und a 0 oder 1 ist. besten Eigenschaften in bezug auf die Metallver-
Geeignete Fettreste sind diejenigen, die man aus arbeitung geben offensichtlich die chlorierten öle mit
Kokosnußfettsäuren, Sojabohnenfettsäuren, Talgfett- hohem Chlorgehalt (z. B. Chlorgehalten über 30%,
säuren u.dgl. erhält. R' ist vorzugsweise ein zwei- über 40%, über 50% und selbst über 60%).
weniger Kohlenwasserstoffrest mit 2 bis 6 Kohlen- 30 Die chlorierten Öle werden durch Chlorierung von
Stoffatomen (z. B. der Trimethylenrest). x, y unc ζ sind Paraffin-Kohlenwasserstoffen erhalten, wobei hier-
vorzugsweise Zahlen, deren Summe 2 bis 10 beträgt. unter sowohl Leichtöle (z. B. Paraffinöle mit 12 Koh-
Die äthoxylierten Fettamine der vorsiehend be- lenstoffatomen) und die Paraffinwachse verstanden
schriebenen Art sind im Handel erhältlich und sind werden. Solche chlorierten Öle stellen oft leicht gelb
auf Grund ihrer oberflächenaktiven Eigenschaften dem 35 bis bernsteinfarbige Flüssigkeiten dar. Eine typische
Fachmann wohlbekannt. Solche äthoxylierten Amine Durchschnittsformel für solche Produkte ist
können durch Kondensation der entsprechenden CU q
Fettamine oder-diamine (z. B. Oieylamin) mit Äthylen- 24 43il *'9'
oxyd hergestellt werden. Diese äthoxylierten Fettamine Die erfindungsgemäßen Schmiermittel können 15%
sind kationischer Natur, wobei diejenigen, in denen 40 chloriertes öl (oder eines Gemisches einiger chlorierter
a 1 ist, mehr kationisch sind als diejenigen, in denen öle) auf der Basis des Gesamtgewichts der Schmier-
a 0 ist. Die äthoxylierten Fettamine der allgemeinen mittel enthalten. Im allgemeinen enthalten die erfin-
Formel, in ikr a 0 ist, sind im allgi—seinen in öl besser dungsgemäßen Schmiermittel jedoch mindestens 20%,
löslich als diejenigen der allgemeinen Formel, in der vorzugsweise mindestens 40, insbesondere mindestens
a\ ist, bei gleichem Äthylenoxydgehalt. 45 50% chloriertes öl. Das chlorierte öl oder das
Aus den vorstehenden Erläuterungen ist es ersieht- Gemisch aus chlorierten ölen kann gegebenenfalls
lieh, daß man die Kettenlänge des Fettrestes, seine in einer Menge von mehr als 60 bis 80 Gewichtsprozent
gesättigte Natur sowie die Länge und Stellung der im Schmiermittel anwesend sein.
Polyoxyäthylenketten variieren kann. Diese Variations- Die erfindungsgemäßen Schmiermittel können auch
möglichkeiten erlauben es fü> jpezielle Anwendungs- 50 noch ein oder mehrere andere Schmiermittel (z. B.
zwecke, die jeweils geeigneten äthoxylierten Fettamine Mineralsiegelöl) oder Verdünnungsmittel (z. B. ein
herzustellen. Im Hinblick hierauf können die folgenden Lösungsmittel auf Erdölbasis) enthalten.
Verallgemeinerungen getroffen werden. Neben der Eigenschaft der erfindungsgemäßen
Durch Erhöhung der Anzahl der Kohlenstoffatome Schmiermittel, die Korrosion der bearbeiteten Metallin
dem Fettrest werden höherschmelzende Produkte 55 teile zu vermindern, haben diese Schmiermittel noch
erhalten und wird die Löslichkeit der Produkte in öl den weiteren Vorteil, daß sie von den bearbeiteten
erhöht und die Löslichkeit in Wasser verringert. Metallteilen durch Waschen mit Wasser, gegebenen-Erhöhung
des Sättigungsgrades des Fettrestes bewirkt falls in Anwesenheit von Detergentien oder anderen
bei gleichem Kohlenstoffgehalt der Fettkelte eine Ver- Reinigungsmitteln wie alkalischen Reinigungsmitteln,
ringerung des Schmelzpunktes des Produktes. Eine 60 entfernt werden können. Fs können natürlich auch
Erhöhung des Äthylenoxydgehaltes in dem Produkt auf Lösungsmitteln, ? B. Trichlorethylen, basierende
(d. h. Verlängerung der Polyoxyäthylenketten) bewirkt Reinigungsmethoden angewandt werden; derartige
eine Erhöhung der Löslichkeit des Produktes in teure Reinigungsmethoden sind jedoch nicht erforder-Wasser
und eine Verminderung seiner Löslichkeit in Öl. Hch.
Die Löslichkeit der äthoxylierten Fettamine in Öl 65 B e i s ρ i e 1 e 1 bis 8
ist wichtig. Es wurde gefunden, daß bei den Aminen der
ist wichtig. Es wurde gefunden, daß bei den Aminen der
allgemeinen Formel, in der α 0 ist, Produkte mit 10 Mol Die Beispiele 1 bis 8, deien Daten in der folgenden
Äthylenoxyd (d. h. jc + ν -= 10) gerade noch eine gute Tabelle I angegeben sind, erläutern die Herstellung
der erfindungsgemäßen Schmiermittel. Die Beispiele zeigen die einfache Anwendung (Beispiel 1),
den Einsatz von Verdünnungsmitteln und anderer Schmiermittel (Beispiele 2 und 5 bis 7), den Einsatz
von Gemischen von äthoxylierten Feitaminen (Beispiele 3 bis 8) und den Einsatz eiies Gemisches aus
zwei chlorierten Ölen mit verschiedenem Chlorgehalt (Beispiel 8).
Die in diesen Beispielen eingesetzten chlorierten öle
sind chlorierte Paraffinöle.
Das mil »Α« identifizierte äthoxylierte Fettamin ist
ein tertiäres Amin mit einem (von Kokosnußfettsäure abgeleiteten) Fettrest und zwei Polyoxyäthylenresten,
wobei alle drei Reste mit dem Stickstoffatom verbunden sind. Dieses Produkt enthält 2 Mol Äthylenoxyd.
Das »B« gekennzeichnete äthoxylierte Fettamin ist ein tertiäres Amin mit einem (von Talgfettsäuren
abgeleiteten) Fettrest und zwei Polyoxyäthylenresten, wobei wiederum alle drei Reste mit dem Stickstoffatom
verbunden sind. Dieses Produkt enthält 5 Mol Äthylenoxyd.
Das in Tabelle I mit »C« gekennzeichnete äthoxylierte
Fettamin ist ein tertiäres Amin mit einem (von Sojabohnenfettsäuren abgeleiteten) Fettrest und zwei
Polyoxyäthylenresten, wobei wiederum alle drei Reste mit dem Stickstoffatom verbunden sind. Dieses
Produkt enthält 10 Mol Äthylenoxyd.
Das in Tabelle I mit »D« gekennzeichnete äthoxylierte
Fettamin ist ein Diamin, das durch Umsetzung von N-(Talgölfettrest)-trimethylendiamin mit Äthylenoxyd
erhalten wird. Dieses Produkt enthält 10 Mol Äthylenoxyd.
Tabelle I Schmiermittel
Bestandteile
4 I 5
1. Chloriertes öl
a) 40% Chlor
b) 50% Chlor
c) 60% Chlor
2. Mineralöl
3. Lösungsmittel auf Erdölbasis
4. Kupferkorrosionsinhibitor ..
5. Äthoxyliertes Fettamin
a) A
b) B
c) C
d) D
90
10
20
77
95
92,5
2,5
79
16
16
54,2
25,7
15,0
0,1
2,5
2,5
65
15
is
2,5
2,5
2,5
25
30
35
B e i s ρ i e 1 c 9 bis 24
Um die Vorteile der vorliegenden Erfindung darzulegen, wurde die korrosionsvermindernde Wirksamkeit
verschiedener äthoxylierter Amine unter kontrollierten Laboratoriumsbedingungen getestet. Der Test wurde
wi<· Wgt durchgeführt. Jedes Schmiermittel wurde auf
die Oberfläche eines Teststückes aus Stahl aufgetragen. Sodann wurde eine zweite Testoberfläche aufgelegt.
Die beiden Teststücke wurden fest miteinander verbunden. Das resultierende Doppelteststück wurde
sodann 15 Minuten in einen auf 135DC erhitzten Ofen gelejt. Sodann wurde das Teststück geöffnet, während
es heiß war. Sofort wurden die beiden Teststückc in eine Feuchtigkeitskammer gegeben, die auf 98%
relulive Feuchtigkeit und 21° C eingestellt war. 0, 2, 24 und 96 Stunden nach Beginn des Feuchtigkeitstests
wurden die Oberflächen der Teststücke visuell untersucht. Die Resultate sind in der folgenden
Tabelle II wiedergegeben.
Jedes der in Tabelle II erwähnten Schmiermittelprodukte war ein einfaches Gemisch eines chlorierten
Paraffinöls mit einem Chlorgehalt von etwa 40% und der jeweils angegebenen Menge Zusatzstoff. Zu
Vergleichszwecken wurden zwei Kontrollprodukte hergestellt.
Das erste Kontrollprodukt (Kontrolle 1) bestand lediglich aus dem chlorierten öl ohne jeden Zusatzstoff.
Das zweite Kontrollprodukt (Kontrolle 2) bestand aus dem chlorierten Ol mit dem bekannten
Emulgator Igepal CO-53° (Monylphenoxypolyäthoxyäthanol).
Unter den Testbedingungen waren die Teststückc, die mit dem Schmiermittelprodukt »Kontrolle
1« beschichtet waren, nach 24 Stunden vollständig mit einer leichten Rostschicht bedeckt. Außerdem
ließ sich das Schmiermittelprodukt »Kontrolle 1« nur schwer von den Metallprobestücken entfernen
und konnte mit den üblichen Methoden unter Anwendung von Wasser als Waschflüssigkeit nicht wirksam
entfernt werden. Die Teststücke, die mit dem Schmiermittelprodukt »Kontrolle 2« beschichtet waren,
waren schon nach 2 Stunden unter den Testbedingungen vollständig mit einer starken Rostschicht
bedeckt.
In scharfem Gegensatz, hierzu zeigten die Teststücke,
die mit dem erfindungsgemäßen, ein äthoxyliertes Fettamin enthaltenden Schmiermittelprodukten
selbst nach Belassen der Teststücke in einer Atmosphäre hoher Luftfeuchtigkeit für 96 Stunden kein
Rosten. Außerdem ließen sich die erfindungsgemäßen Schmiermittelprodukte von den metallenen Teststücken
nach den üblichen, Wasser benutzenden Reinigungsmethoden leicht entfernen.
7 * 8
Tabelle 11 Auswertung eines äthoxylierten Fettamins in einem chlorierten Öl im Laboratorium
Spuren Rost Spuren Rost Spuren Rost
Stunden ; 2 Stunden j 24 Stunden | l>h Stunde
Kontrolle 1
Kontrolle 2
9
Kontrolle 2
9
Sojabohnen-
fettamin
Sojabohnen-
fettamin
Kokosnuß-
fettamin
fettamin
Kokosnuß-
fettamin
Kokosnuß-
fettamin
fettamin Sojabohnen-
Kokosnuß
iettamin
Talgicttamin
Talgfettamin Trime thykr,
Talgfettamin
23
24
Preßformungen g Schmiera.ittelprodi.kt
to Spuren Rost Spuren Rost
Spuren Rost Spuren Rost Spuren Rost
Spuren Rost geringe
Spur Rost Spuren Rost
Spur Rost Spuren Rost
Spuren Rost Spuren Rost
sommerlicher Feuchtigkeit gelagert werden, ohne daß irgendeine sichtbare Spur Rost sich bildete. Am Ende
dieser Zeit (d.h. etwa nach 3 Wochen) konnte das Schmiermittelprodukt leicht von den Zylindern mit
Wasser abgewaschen werden.
Im Vergleich hierzu wurde das Ticfziehverfahrer unter Anwendung eines Schmiermittelproduktes wiem
Gemisch 55 dcrholt, das im wesentlichen aus 95 °/0 eines äquivalen
irgehalt von ten chlorierten Paraffinöles mit einem Chlorgehal (Ein von etwa 500Zn Chlor und 5% eines im Hände
erhältlichen oberflächenaktiven Stoffes (N onylphenoxy polyäthoxyäthanol) bestand. Schon 1 bis 2 Tag
nach dem Ziehverfahren begannen die tiefgezogenei Zylinder Rost anzusetzen. Dementsprechend mußte
die Zylinder gründlich, z. B. mittels Drahtbürst gereinigt werden, um die Zylinder nach dreiwöchige
Hitze und hoch- Lagerung vom Rost zu befreien.
Claims (3)
1. Schmiermittel, dadurch gekenn- Flüssige Schmiermittel (z. B. Mineralöle) wirken
zeichnet, daß es aus 5 dadurch, daß das in Bearbeitung befindliche Metall mit
a) mindestens 15 Gewichtsprozent eines oder «nem .dönn» öffito beschichtet wird wodurch das
mehrerer chlorierter öle und bearbeitete Metallstuck von dem Metall des Bearbei-
, λ . .... .. , ρ, . , „ . tungswerkzeuges getrennt wird. Sind die zwischen den
b) einem athoxylierten Fettamin der allgemeinen aufeinanderliegenden Metalloberflächen wirkenden
hormel ίο Kräfte (z. B. die Kräfte zwischen einem Metallteil
und einer Form) groß, hängt der Erfolg oder das Versagen des Schmiermittels zum Teil von der Stärke
des dünnen Schmiermitteltrennfilmes ab.
(CH CH ) OH / * * Außer daß ein Metallbearbeitungsschmiermittel die
2 2Z 15 beabsichtigte Metallbearbeitung verbessert (z. B. durch
worin R ein Fettalkylrest, R' ein zweiwertiger Erhöhung der Ziehbarkeit beim Tiefziehen von Metall)
Kohlenwasserstoffrest, die Summe von χ, ν darf e.n solches Schmiermittel auch in bezug auf dje
und ζ 1 bis 15 und a O oder 1 ist, als Zusatz- Metallteile (d h. die Werkstücke) nicht korrosiv
stoff<
wirken und muß von dem Metaliteil nach Beendigung
, ' . „ ... .... , ao der Bearbeitung leicht entfernt werden können.
c) gegebenenfalls Mineralöl und Chlorierte öle wurden lange Zeit als Hauptbestandteil
d) gegebenenfalls einem Verdünnungsmittel be- jn flüssigen Schmierstoffen für die Metallbearbeitung
steht· eingesetzt, insbesondere weil sie die gewünschten
2. Schmiermittel gemäß Anspruch 1, dadurch Wirkungen unter extremen Druckbedingungen ausgekennzeichne',
daß es als Komponente b ein as üben. Chlorierte öle selbst lassen sich jedoch nicht
äthoxyliertes Fettamin der obengenannten allge- leicht von den Metallteilen nach Bearbeitung entmeinen
Formel enthält, in welcher a O bedeutet. fernen, und häufig ist eine Entfettung mittels Dampf
3. Schmiermittel gemäß Anspruch 1 oder 2, notwendig. Dieses Reinigungs- bzw. Schmiermitteldadurch
gekennzeichnet, daß es aus entfernungsproblem wurde schon dadurch vermindert,
a) mindestens 50 Gewichtsprozent eines chlo- 3° daß ™η s°lchen Schmiermitteln Emulgatoren beirierten
Öles mit mindestens 40 Gewichtspro- ^- D" Einsatf gewisser Emulgatoren (z B. von
zent Chlor und Nonyl-phenoxypolyithoxyathanol) ermöglicht die Ent-
, s . .. , ,. _ . . , fernung chlorierter öle von den Metallteilen nach der
b) einem athoxylierten Fettamin der oben- Behan|lung d,jrch Waschen mit Wasser. Die Korro
genannten algemeinen Formel in welcher R sion der ^τ^^η und so gereinigten Metallteil,
ein Fettalky.rest mit 10 bis 20 Kohlenstoff- stdU jedoch auch ^ Eimalz zahlreich 6 er Ernuigatorcn
atomen ist, besteht. immer noch ejn erhebiicnes problem dar. Tatsächlich
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