DE2303868C2 - Schmiermittel für die Metallbearbeitung - Google Patents

Description

RnSiO₄-n

30 η eine Zahl von 1 bis 3 ist und m so gewählt ist, daß

sich ein Polymer mit einer Viskosität von etwa 20 bis etwa 150OcSt bei 25'C ergibt,
enthält, worin m so gewählt ist, daß sich ein Poly- In dem oben definierten Organopolysiloxan können

mer mit einer Viskosität von 20 bis 500 cSt bei die Substituenten R beliebige von aliphatisch unge-25°C ergibt. 35 sättigten Bindungen freie einwertige Kohlenwasser-

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Stoffreste mit 1 bis 18 Kohle Stoffatomen sein. Beizeichnet, daß ein Organosiloxan der allgemeinen spiele für solche einwerti_t .ι Kohlenwasserstoffreste Formel (R'R"SiO)_m verwendet wird, worin R' sind A'.kylreste, cycloali'i /atische Kohlenwasserstoffeinen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, R" reste, Arylkohlenwassentoffreste und Aralkylkohleneinen Alkylrest mit 8 bis 14 Kohlenstoffatomen 4° wasserstoff reste.

und m eine Zahl von 3 bis 6 bedeutet. Die Substituenten R können ferner von aliphatisch

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- ungesättigten Bindungen freie halogenierte einwertige zeichnet, daß ein Organopolysiloxari der Formel Kohlenwasserstoffreste mit I bis 18 Kohlenstoff-(CH₃(C₁₄H₂₉)SiOJm atomen sein, z. B. Haiogenäikyifeste.

verwendet wird. 45 Damit Schmierwirkung in der Metallbearbeitungs-

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- emulsion erzielt wird, müssen wenigstens 25 Molprozeichnet, daß ein Organopolysiloxan der Formel zent der Substituenten R des Organopolysiloxans

Alkylreste mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen sein. Bei-

CH₃ CH₃ spielhaft für solche Substituenten k sind der Octyl-,

i I 50 2-Äthyihexyi-, Nonyi-, Dodecyi-, Hepiadecyi- und

C₁₂H₂₅Si — O — SiC₁₂H₂₅ Octadecylrest. Siloxane, die keine Alkylsubstituenten

I mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen enthalten, weisen keine

CH₃ CHj wesentliche Schmierfähigkeit in dem wäßrigen System

auf. Emulsionen, die eine beträchtliche Menge an

verwendet wird. 55 Siloxanen mit mehr als 18 Kohlenstoffatomen in den

Substituenten enthalten, haben nicht die Stabilität, die zur Anwendung bei der Formgebung von Metallen

erforderlich ist.

Die angegebenen Organosiloxane sind verhähms-60 mäßig niedermolekulare Polymere mit einer Viskosität

Die Erfindung betrifft ein Schmiermittel auf Wasser- im Bereich von etwa 20 bis etwa 150OcSt bei 25° C. basis für die Metallbearbeitung sowie das Schmieren Um die Erzeugung von Emulsionen zu erleichtern, von Metallen während der Umformung solcher hat das Organopolysiloxan vorzugsweise eine Viskos;-Metalle. tat von 20 bis 500 cSt. Die Polymereinheiten in dem

In der metallverarbeitenden Industrie werden ver- 65 Organopolysiloxan bestehen aus RSiO₃Z₁-, KjSiOi/.,-schiedene Schmiermittel verwendet. Schneidflüssig- und R₃SiO₁₂-Einheiten. Für die erfindungsgemäßen ketten auf Wasserbasis weisen Kühlwirkung auf, wenn Zwecke können sowohl Homopolymere als auch sie bei der Bearbeitung von Metallen verwendet Copolymere verwendet werden. Die Polymeren können

cyclische Verbindungen, ζ. B. (CH₃(C₉H_ls)SiO)₄ oder Bacteridds und 68,3 Gewichtsprozent Wasser ergibt. lineare Verbindungen, z. B. Die Emulsion wird durch Homogenisierung zubereitet.

ίΓΗ ςη/ΓΗ (Γ H ^^-H ((ru <rni ςγρΗ Diese Emulsion wird mit Wasser zu einer Schneid-

(L H₃J₃I)IU(L H₃(L,gH^iOkUC. H^iU)^«. CHJ₃ flüssigkeit mit einem Gehalt an Organopolysiloxan

sein. S von 5 Gewichtsprozent verdünnt und die Schneid-Bevorzugte Polymere für die erfindungsgemäßen flüssigkeit wird nach der Socony-rviobil-Tapping-Zwecke sind R"(R')iSiOSi(R')₂R" und (R'R"SiO)_ra, Methode, beschrieben in Lubrication Engineering, worin R' einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoff- Bd. 12, Nr. 5 (Mai 1956), S. 199 bis 203, geprüft, atomen und R" einen Alkylrest mit 8 bis 14 Kohien- Dazu werden in Aluminiumtestbarren mit Präzisionsstoffatomen bedeuten und m einen Wert von 3 bis 6 io gewindeschneidstählcn Gewindelöcher g< schnitten, hat. Selbstverständlich können gewünschtenfalls auch während das Kühlschmiermittel über das Werkstück Mischungen der oben beschriebenen Polymeren an- fließt. Das mittlere Drehmoment für die beschriebene gewandt werden. Metallbearbeitungsflüssigkeit beträgt 1,15 cm · kg. Die Organopolysiloxane werden in Wasser unter Dieses Drehmomei t, das sich während des Inne.;-Bildung einer Emulsion dispergiert. Bei der Zuberei- 15 gewindeschneidens entwickelt, muß mit dem Durchtung der Emulsion können übliche Emulgatoren, z. B. schnittswert von 2,07 cm · kg, der bei dem gleichen Sorbitanmonolaurat, verwendet werden. Wenn die Test unter Verwendung einer äquivalenten Flüssigkeit, Ein ulsion als Metallbearbeitungsflüssigkeit verwendet die Dimethylpolysiloxan mit Trimelliylsilylendgruppen witd, soll sie wenigstens 0,5 Gewiehisprozenf des (3OcSi) enthält, dem Wert von 2,19 cm · Lg, der bei Organopolysiloxans enthalten, um Schmierwirkung zu ao Verwendung von Trifluorpropylmethylpolysiloxan mit erzielen, jedoch kann bei manchen Schneidvorgängen Trimethylsilylendgruppen (13OcSt) erhalten wird, und eine noch geringere Konzentration angewandt werden. dem Wert von 1,96 cm · kg, der bei Verwendung einer Für die meisten Metallformgeoungsverfahren wird Emulsion, die 5 Gewichtsprozent eines Phenylmethyleine Konzentration des Siloxans von 1 Gewichts- polysiloxans enthält, erhalten wird, verglichen werden, pfozens oder mehr bevorzugt. Mit Konzentrationen »5 Die Werte zeigen also die Überlegenheit von höherdes Siloxans in der Emulsion von 20% oder darüber alkylsubstituierten Siloxanen im Vergleich zu Metallwird keine verbesserte Schmierwkkung erreicht, aus- bearbeitungsflüssigkeiten auf Basis anderer Typen von genommen bei der maschinellen Bearbeitung mancher Organopolysiloxanen.
Legierungen.

Zusätzlich zu Emulgatoren kann die Metallbearbei- 30 .
tungsflüssigkei* übliche Additive enthalten, beispiels- Beispiel
weise Korrosionsinhibitoren, Antioxydantien, Bactericide, Gefrierpunktserniednger, Meialldesaktivatoren Durch Zusatz einer Mischung aus cyclischen SiI-u. dgl. Die Additive liegen in verhältnismäßig kleinen oxanen der Formel
Mengen vor, die im allgemeinen Y) Gewichtsprozent 35
der Emulsion nicht überschreiten. (C₁₄H₂₉(CH₃)SiO)_7n

Die Emulsion kann auf das massive Metall durch

Tauchen, Streichen, Sprühen, ko Hinuierliches Be- worin m gleich 3, 4, 5 und 6 ist, zu Wasser wird eine gießen durch Kreislaufführung oder andere übliche Emulsion erzeugt, die 35 Gewichtsprozent der geMethoden aufgebracht werden. Bei den meisten 4° mischten cyclischen Polymeren, 3,5 Gewichtsprozent Metallbearbeitungsmethoden, z. B. beim Sägen, Schlei- Sorbitanmonolaurat, 0,1 Gewichisprozent Natriumfen und Fräsen, wird die Flüssigkeit während der nitrat und 0,1 Gewichtsprozent Bactericid enthält. Die Formgebung aufgebracht, bei manchen Formgebungs- Emulsion wird zu einer Schneidflüssigkeit verdünnt, verfahren, z. B. beim Ziehen und Strangpressen, kann die 5 Gs^ykhtsprozeKi der Siloxane enthält. Bei Verdie Emulsion jedoch vor der Formgebung aufgebracht 45 Wendung dieser Flüssigkeit in dem vorher beschriewerden. Zu Metallformgebungsverfahren, bei denen benen Gewindebohrtest ergibt sich ein Drehmoment durch AriA.ndung des oben beschriebenen Schmier- von 0,75 cm-kg. Weiteres Verdünnen auf eine Konkühlrr.ittels Vorteile erzielt werden, gehören beispiels- zentration von etwa 2,5 Gewichtsprozent ergibt ein w. -se Schleifen, Drehen, Fräsen, Bohren, Gewinde- Drehmoment von 1,15 cm · kg. Bei Verwendung einer bohren, Sägen, Stoßen, Ziehen und Strangpressen. Es 5= Emulsion dergleichen Komponenten, die 9 Gewichtsgibt τλ\ .reiche Metalle, mit denen solche Form- prozent der Siloxanmischung enthält, ergibt sich ein gebungsverf »hren üblicherweise durchgeführt werden, Drehmoment von 0,29 cm · kg. Der Verbraucher kann beiipieisvvf ise Aluminium, Kupfer, Messing, Gußeisen, also den Siloxangchalt der Metallbearbeitungsemul-Weichstahi und Nickellegierungen. sion auf optimale Schmierung einstellen.
Düicn ijic iuigenden Beispiele wird die trtindung 55

näher erläutert. . . , „

Beispiel 3

Beispiel 1
Ein Organopolyjiloxan der Formel Ein OrganopolysiJoxan aus äquimolaren Mengen

c it /ru \ «JTKJYrn \ r u ^" ^von CgH^SiOj/g-Einheiten und (CH^SiO-Einheiten

C_I2K_äs(CH₃)₂biUbi(L.H₃)₂C₁₂H_{25 und} ^_asT yjsfcosjtät von 33 cSt bei 25⁰C wird in

mit einer Viskosität von 58 cSt bei 25° C wird in eine Wasser unter Bildung einer Emulsion mit 5 Gewichtswäßrige Lösung von Additiven in einer Menge ein- prozent homogenisiert. Bei Verwendung als Kühlgemischt, die eine Emulsion mit einem Gehalt schmiermittel in dem beschriebenen Gewindebohrtest von 24 Gewichtsprozent des Alkyldirnethyisiioxans, 05 ergibt diese Emulsion ein Bohrdrehmoment von 7,1 Gewichtsprozent Sorbitanmonolaurat (Emulgator), 0,92 cm-kg. Weiteres Verdünnen der Emulsion auf 0,3 Gewichtsprozent Natriumnitrat (Korrosionsinhi- einen Siloxangehalt von 1 Gewichtsprozent erhöht das bitor), 0,3 Gewichtsprozent eines handelsüblichen Drehmoment auf 1,27 cm · kg.

Beispiel 4

Ein Siloxancopolymer der Formel (CHj)₃SiO(C₁₀H₂₁(CH₃)SiO)_0-4(C₁₄H₂₉(CH₃)SiO)₀., -,

/C₈H₅CHCH₂(CH₃)SiOX Si(CH₃)₃ mit einer Viskosität von 120OcSt hei 25° C wird mit Wasser zu einer Emulsion mit 5 Gewichtsprozent vermischt, die bei Verwendung als Schmiermittel in dem Gewindebohrtest ein Drehmoment von 1,15cm-kg ergibt.

10.2

Claims (2)

werden, es fehlt ihnen jedoch an Schmierfähigkeit. Patentanspruch: Metallbearbeitungsflüssigkeiten auf Ölbasis sind ver hältnismäßig kostspielig und weisen schlechte Wärme-

1. Verfahren zum Formen massiver Metall- Übergangseigenschaften auf. Eine weitere Klasse von Körper, insbesondere vcn Aluminiumkörpern, da- 5 Schneid flüssigkeiten, nämlich lösliche öie in emuldurch gekennzeichnet, daß die Ober- gierter Form, werden zur Erzielung von Schmierfläche des Metalls vor oder während des Formens wirkung verwendet, während die Kühlwirkung von mit einer wäßrigen Emulsion geschmiert vviFd, die wäßrigen Systemen erhalten bleibt.

wenigstens 0,5 Gewichtsprozent einer Organopoly- Es wurde nun gefunden, daß bestimmte Organo-

siloxanfiüssigkeit der allgemeinen Forme! io siloxanpolymere in wäßriger Emulsion eine ausgezeich-

nete Schmierung um! Kühlung bei Metallbearbeilungs- |R„SiO₄- η vorgängen, z. B. beim Schleifen, Schneiden und Fräsen,

^{2 im} ergeben.

enthält, worin R von aliphatisch ungesättigten Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum

Bindungen fre^:e einwertige Kohlenwasserstoffreste 15 Formen von massiven Metallgegeaständen, insbesonmit 1 bis 18 K. hlenstoffatomen oder einwertige dere Aluminiumgegenständen, dai dadurch gekenn-Halogenkohlenwasserstoffreste mit 1 bis 18 Koh- zeichnet ist, daß die Oberfläche des Metalls vor oder lenstoffatomen bedeutet und worin wenigstens während der Formgebung mit einer wäßrigen Emul-30% der Substituenten R Alkylreste mit 8 bis sion geschmier» wird, die wenigstens 0,5 Gewichts-18 Kohlenstoffatomen sind, η einen "Wert von 1 20 prozent einer Organopolysiloxanflüssigkeit der Formel bis 3 hat und worin m so gewählt ist, daß sich

ein Polymer mit einer Viskosität von etwa 20 bis |R_nSiO₄ „

etwa 150OcSt bei 25°C ergibt. ' ^{2 |m}

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- enthält, worin R von aliphatisch ungesättigten Binzeichnet, daß die Oberfläche des Metalls vcr oder 25 düngen freie einwertige Kohlenwasserstoffreste mit während des Formens mit einer wäßrigen Emulsion 1 bis 18 Kohlenstoffatomen oder einwertige Halogengeschmiert wird, die wenigstens 0,5 Gewichtspro- kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen zent einer Organopolysiloxanflüssigkeit der allge- bedeutet und wenigstens 30% der Substituenten R meinen Formel Alkylreste mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen sind,