DE2220338A1 - Wasserloesliche schmiermittel, metallbearbeitungsmittel und hydraulikfluessigkeiten - Google Patents

Wasserloesliche schmiermittel, metallbearbeitungsmittel und hydraulikfluessigkeiten

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Description

Patente, .Marken und Lizenzen
25. APR, 3
Wasserlösliche Schmiermittel, Metallbearbeitungsmittel und Hydraulikflüssigkeiten
Segenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung von Äthylenoxid-Propylenoxid-Mischpolymerisaten als wasserlösliche Schmiermittel, Metallbearbeitungsmittel und Hydraulikflüssigkeiten, die sich dadurch auszeichnen, daß sich bei turbulenter Bewegung der wäßrigen Lösungen1 kein Schaum bildet und sich bei scharfer mechanischer Reibbeanspruchung nur sehr wenig Lacke und Harze bilden.
Aus der DAS 1 280 451 und der DAS 1 119 443 ist es bekannt, Oxäthylierungsprodukte von propoxilierten Polyölen, wie z.B. Propylenglykol, Saccharose u.a. sowie Oxäthylierungsprodukte von Heterozyklen, wie z.B. Mercaptobenzthiazol als wasserlösliche Schmiermittel und Metallbearbeitungsmittel einzusetzen. Die wäßrigen Lösungen dieser Produkte zeigen gute Schmiereigenschaften, haben jedoch den wesentlichen Nachteil einer starken Schaumbildung bei turbulenter Bewegung der wäßrigen Lösungen, wie sie z.B. bei Metallbearbeitungsvorgängen auftreten. Diese Schaumbildung zeigen auch andere wasserlösliche Schmiermittel wie solche, die auf der Basis von Sulfonsäureamiden aufgebaut sind. Schaumbildung ist für den praktischen Einsatz der Produkte als Schmiermittel sehrnachteilig, da die Werkstücke, insbesondere bei Schleifvorgängen, nicht mehr
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Le A U 363 - 1 -
exakt bearbeitet werden können. Unter umständen ist das Umpumpen der Sohmiermittellösungen nicht mehr möglich.
Die bisher bekannten wasserlöslichen Schmiermittel zeigen bei scharfer mechanischer Reibbeanapruchung eine starke Lack- und Harzbildung, wodurch die ßtandzeit der Werkzeuge vermindert wird.
Es wurde nun gefunden, daß geeignet aufgebaute Mischpolymerisate von Äthylenoxid und Propylenoxid als schaumfreie, wasserlösliche Schmiermittel verwendet werden können, die bei scharfer mechanischer Reibbeanspruchung nur sehr wenig Lacke und Harze bilden.
Gegenstand der Erfindung ist somit die Verwendung von Mischpolymerisaten, bestehend aus Ethylenoxid und Propylenoxid, wobei die Enden der Polymerisationskette jeweils aus einem einheitlichen Block aus Äthylenoxid oder Propylenoxideinheiten bestehen, als wasserlösliche Schmiermittel, Metallbearbeitungsmittel und Hydraulikflüssigkeiten.
Geeignete Mischpolymerisate aus Äthylenoxid und Propylenoxid lassen sich dadurch herstellen, daß man Äthylenoxid und Propylenoxid im Gemisch in Gegenwart eines basischen Katalysators auf kurzkettige aliphatische monofunktionelle Alkohole, kurzkettige aliphatische Polyole oder aliphatische Mono- oder Polyamine einwirken läßt und dann die Polymerisation mit einem kleinen Anteil an Äthylenoxid oder Propylenoxid zuende führt, so daß Polyalkylenglykolätherketten entstehen, die in der ersten Stufe einen relativ großen Mischblock aus statistisch verteilten Äthylenoxid- und Propylenoxid-Einheiten enthalten und an den Enden der Polymerisationskette als 2. Stufe einen relativ kleinen Block aus Äthylenoxid- oder Propylenoxid-Einheiten enthalten.
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Le A 14 363 - 2 -
Erfindungsgemäß liegt das Mengenverhältnis von Athylenoxid zu Propylenoxid im Mischpolymerisat der 1. Stufe zwischen 20 Gew.-# Äthylenoxid und 80 Gew.-$> Propylenoxid bis 80 Gew.-# Ethylenoxid und 20 Gew.-$> Propylenoxid, vorzugsweise zwischen 30 Gew.-^ Äthylenoxid und 70 Gew.-# Propylenoxid bis 70 Gew.-# Äthylenoxid und 30 Gew.-^ Propylenoxid.
Der Anteil des endständigen Polyäthylenglykolätherblocks bzw. Polypropylenglykolätherblocks beträgt 5 bis 20 Gew.-96 des gesamten Epoxids des Polymerisats, vorzugsweise 7,5 bis 15 #
Als Starter für die erfindungsgemäß verwendeten Verbindungen kommen die üblicherweise zur Herstellung von Polyethern eingesetzten Verbindungen in Fraget wie z.B. niedermolekulare, aliphatische, monofunktionelle Alkohole mit 1 - 6 C-Atomen, wie z.B. Methanol, Äthanol, i-propanol, n-Butanol, kurzkettige aliphatische Polyole wie z.B» Äthylenglykol, Mono-^Di-jTri-äthanolamine, Propylenglycol, Glycerin, Trimethylolpropan, Sorbit oder Saccharose oder aliphatische Mono- und Polyamine mit 1-4 C-Atomen, wie z.B. Methylamin, Äthylamin, Dimethylamin, Mono- und Dipropylamine, Ethylendiamin. Es können auch Gemische der Starter eingesetzt ßowie Wasser als Costarter verwendet werden.
Als Polymerisationskatalysatoren können die üblicherweise verwendeten stark basischen Verbindungen eingesetzt werden; wie z.B. Alkalihydroxide wie Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid und Erdalkalihydroxide sowie die entsprechenden Alkoxide der Startalkohole. Die Polymerisation wird nach bekannten Verfahren durchgeführt! das Reaktionsprodukt wird nach bekannten Verfahren neutral gestellt, aufgearbeitet und gegebenenfalls gereinigt (Houben-Veyl, Handb. Bd. 14/2, S. 425 ff).
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Le A 14 363 - 3 -
Die Hydroxylzahlen (mg KOH/g) der erfindungsgemäß verwendeten Mischpolymerisate liegen zwischen 20 und 100, vorzugsweise zwischen 28 und 70·
Die Trübungspunkte der wäßrigen Lösungen der erfindungsgemäß verwendeten Mischpolymerisate liegen zwischen 35 und 800C.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Mischpolymerisate bzw. ihre Lösungen in Wasser besitzen eine vorzügliche Schmierwirkung im Bereich der hydrodynamischen Schmierung wie auch im Bereich der Grenzreibung. S,ie können deshalb in Form wäßriger Lösungen mit sehr gutem Erfolg auch bei der Metallbearbeitung eingesetzt werden. Von großem Vorteil ist hierbei, daß die Lösungen schaumfrei bleiben und durchsichtig sind; infolgedessen beeinträchtigen sie die Beobachtung der Werkstücke während der Bearbeitung nicht und können nach Beendigung der Bearbeitung ohne Schwierigkeiten von den Werkstükken entfernt werden. Vorteilhaft ist ferner, daß die Lack- und Harzbildung auf den Werkstücken bei starker mechanischer Beanspruchung gering bleibt. Bemerkenswert ist auch, daß die erfindungsgemäß verwendeten Mischpolymerisate von Äthylenoxid und Propylenoxid nicht nur in neutralem, sondern auch in saurem oder alkalischem Medium angewandt werden können. Gegebenenfalls kann man den wäßrigen Lösungen der erfindungsgemässen Mischpolymerisate auch Korrosionsschutzmittel und Alterungsschutzmittel zusetzen. Der bei den bisher bekannten wasserlöslichen Schmiermitteln übliche Zusatz von Entschäumern ist nicht mehr notwendig, wobei jedoch Entschäumer ohne Nachteil zugesetzt werden können.
Erfindungsgemäß verwendete Produkte sind u.a. die in der nachfolgenden Tabelle beschriebenen Polyalkylenglykoläther.
Le A U 363 - 4 -
309846/0998
Tabelle 1
PoIy-
äther
Hr.		 Start
alko
hol		 Pol
1. Stuf
Miscb
Äthy
len
oxid
(Grew,-
#)		 ymerisi
e
[block
Propy-
len-
oxid
(Gew,-
Ji)		 ition
2.
Äthy-
len-
oxid-
block
(Gew,-
*) 		Stufe
Propy-
len-
oxid-
block
(Gew..
#)		 Hydroxyl-
zahl
(mg KOH/g)		 PH Wasser
gehalt		 Visko
sität
^250C
(cP)		 Asche
(*)		 Trü-
bungs-
gunkt
(1-^ige
wäß
rige
Lösg.)		 Reib
festig
keit *
kg/cm
. 1 n-Buta-
nol		 70 20 — 10 36,6 9,2 0,05 220 0,05 48 170-185
2. h-Buta-
nol		 50 4-0 — 10 31,2 8,7 0,05 300 0,05 53 190-200
3 Gly
cerin		 60 30 - 10 '26,4 ■9,6 0,06 1760 0,05 68 230-240
4 Propy-
len-
glykol		 40 50 10 — 57,3 8,3 0,07 318 . 0,05 65 190-200
Di© |j-Angaben beziehen sich auf die a© der Epoxide ohne Startalkohol
gemessen mit einer Reiehert-Reib-Verschleißwaage
(Belastung 1500, 5 #ige wäßrige Lösung)
NJ NJ O CO OJ CX)
In den nachfolgenden Beispielen wird die Erfindung näher erläutert ohne jedoch sie zu beschränken:
Beispiel 1 Prüfung des Schaumverhaltens
Handelsübliche, wasserlösliche Schmiermittel werden in der Schaumbildung mit den erfindungsgemäßen Produkten verglichen.
Es bedeuten!
Produkt A = Wasserlösliches Schmiermittel auf Basis PoIyäthylenoxid/Polypropylenoxid
Produkt B = Wasserlösliches Schmiermittel auf Basis Polyäthylenoxid
Produkt 0 = Wasserlösliches Schmiermittel auf Sulfonamidbasis (N-Alkylsulfonyl -£-aminocapronsäure)
Produkt D = Wasserlösliches Schmiermittel auf Sulfonamidbasis (N-Benzolsulfonyl-N-alkyl- £-aminocapronsäure)
Getestet wurde das Schaumverhalten einer 1 ?6igen wäßrigen lösung bei 250C nach ASTM - D 892
Le A U 365 - 6 -
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Tabelle 2 Schaumbildung (mm)
Produkt 390 / 90
Produkt A 270 / 4-0
Produkt B 100 / 40
Produkt C 540 /180
Produkt D
erfindungsgemäße
Polyäther (s. Tabelle 1) 0 / 0
Nr. 1 0/0
Nr. 2 0/0
Nr. 3 0 / 0
Nr. 4
In einem zusätzlichen Test wurde eine 5 #i£e wäßrige Lösung der erfindungsgemäßen Polyäther Nr. 1 bis 4 durch eine Zahnradpumpe umgewälzt. Man läßt die Lösungen in einem Strahl mit Abspritzdrücken bis zu 5 atü auf eine Platte prallen. Dabei konnte kein Oberflächenachaum festgestellt werden.
Die Produkte A, B und D zeigten in diesem Test deutlichen Oberflächienschaum.
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Beispiel 2
Prüfung auf Neigung zur Bildung von lack- und harzartigen Rückständen
Man prüft auf der Almen-Wieland-Maschine 5 #ige wäßrige Lösungen von handelsüblichen, wasserlöslichen Schmiermitteln und der erfindungsgemäßen Produkte während 1 Stunde bei 5O0C und bei 200 kg Belastung. Bei dieser Prüfung bilden sich zum Teil erhebliche lackartige Rückstände.
In der folgenden Tabelle bedeuten:
0 keine lackartigen Rückstände
1 beginnende Bildung von lackartigen Rückständen
2 leichte Bildung von lackartigen Rückständen
3 starke Bildung von lackartigen Rückständen
Tabelle 3
Produkt Lackbildung
Produkt B 1
Produkt C 2
Produkt D 3
erfindungsgemäße
Polyäther (s. Tabelle 1)
Nr. 3 0
Nr. 4 0
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In einem zusätzlichen Test wurden die 5 $igen wäßrigen Testlösungen eingedampft (24 Stunden bei 800C) und die Rückstände beurteilt.
Tabelle 4 '
Produkt Rückstand Farbe Löslichkeit Konsistenz
Produkt B hellbraun wasserlöslich nicht klebend
Produkt C dunkelbraun wasserlöslich zähflüssig, klebend
Produkt D dunkelbraun wasserunlös
lich		 salbenartig, leicht
klebend
erfindunge-
gemäße
Polyäther
(s. Tabel
le 1)
Nr. 3 farblos wasserlöslich nicht klebend,
dickflüssig
Nr. 4 farblos wasserlöslich nicht klebend,
dünnflüssig
Beispiel 3 Prüfung auf Schmierfähigkeit (Standzeit)
Man stellt 2,5 #ige wäßrige Lösungen her und prüft mit einer Rundschleifmaschine (Sohleifgeschwindigkeit ca. 30 m/sek, Material» Stahl). Der erfindungsgemäße Polyäther Nr. 4 bringt
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gegenüber den handelaüblichen Produkten A und C Erhöhungen der Standzeiten der Schleifscheiben von 20 - 30 #.
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Claims (4)

Patentansprüche
1. Verwendung von Mischpolymerisaten bestehend aus Äthylenoxid/Propylenoxid Einheiten, wobei die Enden der Polymerisationskette jeweils aus einem einheitlichen Block aus Ithylenoxid oder Propylenoxideinheiten bestehen, als wasserlösliche Schmiermittel, Metallbearbeitungsmittel und Hydraulikflüssig-, keiten.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mischpolymere Polymerisate, die im Mengenverhältnis von Äthylenoxid zum Propylenoxid in der ersten Stufe zwischen 20 Gew.-# Ithylenoxid und 80 Gew.-# Propylenoxid bis 80 Gew.-# Äthylenoxid und 20 Gew.-^ Propylenoxid liegen, eingesetzt werden.
3. Verwendung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Mischpolymere Polymerisate eingesetzt werden, deren einheitlicher endständiger Äthylenoxid oder Propylenoxidblock 5 bis 20 Gew.-$ des gesamten Polymerisats beträgt.
4. Verwendung nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß als Mischpolymere Polymerisate eingesetzt werden, die einem Hydroxidzahlbereich von 20 bis 100 entsprechen.
Le A U 363 - 11 -
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DE2220338A 1972-04-26 1972-04-26 Verwendung von Äthylenoxid/Propylenoxid-Mischpolymerisaten als wasserlösliche Schmiermittel, Metallbearbeitungsmittel und Hydraulikflüssigkeiten Expired DE2220338C3 (de)

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