DE2321657C3 - Verwendung von Nonylphenol als Schmiermittel - Google Patents

Verwendung von Nonylphenol als Schmiermittel

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Description

Wenn zwei Metalloberflächen in beweglichem Kontakt miteinander stehen, wie bei der Metallverarbeitung, ist ein Schmiermittel erforderlich, um eine Abnutzung und ein Aneinanderheften zu verhindern. Besondere Schwierigkeiten hat man, geeignete Schmiermittel für Nichteisenmetalle, wie Aluminium, Kupfer, Messing, Bronze und Magnesium und speziell für Zirkon, Titan und Legierungen derselben, zu bekommen, da übliche Schmiermittel für Eisenmetalle allgemein nicht für Nichteisenmetalle geeignet sind.
Aus der DE-AS 1555 875 sind Schmiermittel zum Walzen von Nichteisenmetallen bekannt, die aus einem im wesentlichen aromatenfreien Mineralöl und einer ungesättigten Fettsäure und gegebenenfalls zusätzlich 0,05 bis 1 Gew.-% von Trialkylmono- oder -bisphenclen bestehen. Diese Schmiermittel auf Mineralölbasis enthalten die Phenolderivatc nicht als Schmiermitlelkompouente, da diese aromatenfrei sein soll. Auch ergeben die in der DE-AS genannten speziellen Alkylphenole nicht den erfindungsgemäßen Effekt von Nonylphenol.
Ein ähnliches Schmiermittel auf Mineralölbasis aus einem Mineralöl und 5 bis 15 Gew.-% eines einwertigen Alkohols, wiederum zusammen mit einer kleinen Menge von 0,05 bis 1 Gew.-% eines Trialkylphenols betrifft die DE-PS 11 02 328. Die DE-AS 18 10412 und die DE-OS 15 94 625 beschreiben die Verwendung von Phenolharzen als Schmiermittelbestandteil, doch sind diese hinsichtlich der chemischen und physikalischen Eigenschaften nicht mit Alkylphenolen vergleichbar. Die DE-AS 1102173 betrifft die Verwendung von Mischkristallen spezieller halogenierler Phenole als Konservierungsmittel gegebenenfalls in Schmiermitteln, nicht aber als Schmiermittel selbst. Die in der DE-AS 1033 825 beschriebenen Konzentrate zur Bildung von Korrosionsschutzüberzügen bestehen aus Neutralölen, anverseiften organischen Aminen und Fettsäuren als Grundgemisch, wobei wiederum als Zusatz bestimmte Phenole beigegeben werden können, ohne daß aber Nonylphenol genannt ist Die DE-AS 12 66 430 beschreibt wäßrige Kühl- und Schmiermittel für die spanabhebende Metallverarbeitung, denen als Germicid gegebenenfalls 1,15 bis 3,25% Phenol oder Phenolat zugegeben werden können. Schließlich betreffen die DE-AS 1296643 und die DE-OS 1594 595 die Verwendung spezieller Phenolverbindungen als Antioxidationsmittel in Mineralschmierölen Tür die Metallverarbeitung. Alle diese Entgegenhaltungen bc schreiben also nicht die Verwendung von Alkylphenolen als Schmiermittel selber, sondern, wenn überhaupt, nur als Schmiermittelzusätze mit bestimmten anderen Effekten, und in keiner der Druckschriften ist die Verwendung von Nonylphenol genannt.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bestand nun darin, bessere Schmiermittel für die Verarbeitung von Nichteisenmetallen, insbesondere von Zirkon, Titan und deren Legierungen, zu bekommen, die insbesondere die Abnutzung der Metalloberflächen besser verhindern und möglichst geringe und leicht entfernbare Mengen von Rückständen auf der ge schmierten Metalloberfläche bilden.
Erfindungsgemäß verwendet man als Schmiermittel für die Verarbeitung von Nichteisenmetallen, insbesondere von Zirkon, Titan oder deren Legierungen, Nonylphenol, gegebenenfalls im Gemisch mit 1-99 Gew.-% Ölsäure oder 10Gew.-% Stearinsäure, Besonders zweckmäßig ist es, das Nonylphenol in einer eine Alkaliseife enthaltenden wäßrigen Emulsion zu diesem Zweck zu verwenden.
Erfindungsgemäß kann das Nonylphenol be.ipiels-
2u weise beim Ziehen, Walzen, Extrudieren, Schneiden, Bohren, Säubern, Abziehen oder Gewindeschneiden, besonders beim Abdrehen von Rohren oder bei ähnlichen Arbeiten verwendet werden. Selbstverständlich ist es auch als Schmiermittel für die Verarbeitung
iri von Eisenmetallen geeignet
Das Nonylphenol kann auch zusammen mit anderen Schmiermittelkomponenten und in der Form einer Lösung oder Emulsion benutzt werden. Beispielsweise ist dieser andere Bestandteil eine Fettsäure und beson-
JO ders Ölsäure. Andere Fettsäuren sind etwa Decylensäure, Dodecylensäure, Palmitoleinsäure, Ricinoleinsäure, Petroselinsäure, Vaccinsäure, Linolsäure, Linolensäure, Eleostearinsäure, Licansäure, Parinarsäure, Gadoleinsäure, Cetoleinsäure und Selacholeinsäure.
r> Dutyrsäure, Isovaleriansäure, Capronsäure, Caprylsäure, Caprinsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Arachidinsäure, Behensäure, Lignocerinsäure und Cerotinsäure sind Beispiele brauchbarer gesättigter Fettsäuren. Bei einer anderen Ausführungsform kann das Schmiermittel als weitere Komponente Mineralöl, sulfoniertes Öl, Alkohole, Äther, Fettsäureester, Alkanolaminseifen von Fettsäuren, Alkaliseifen von Fettsäuren, Salze, organische Nitrate, anorganische Nitrate, organische Phosphate,
α; anorganische Phosphate oder verschiedene Schmiermittel auf Wassergrundlage enthalten. Das Nonylphenol macht im allgemeinen etwa 1 bis 99 Gew.-%, vorzugsweise etwa 10 bis 80Gew.-% der gesamten Schmiermittelzusammensetzung, ausgenommen Was-
-)O ser oder Lösungsmittel, aus.
Beispiel I
Schmiermittel wurden nach einer modifizierten Bowden-Leben-Methode bewertet, die in »The Friction and Lubrication of Solids«, 1954, Seile 74 und in dem Artikel von E. Rabinowicz »The Boundary Friction of Very Well Lubricated Surfaces« in A.S.L.E., neunter Jahreskongress in Cincinnati, 5. April 1954, veröffentlicht in »Lubricating Engineering«, Juli-August 1954, beschrieben ist. Bei der hier· angewendeten Modifizierung rotiert eine polierte Stahlseheibe in Berührung mit einem aufwärts sich erstreckenden runden Bolzen aus 98,3 Gew.-% Zirkon, 1,5 Gew.-% Zinn, 0,20 Gew.-% ti Eisen und 0,10Gew.-% Chrom. Es werden insgesamt 2g Schmiermittel benutzt. 1,8g Schmiermittel werden auf der Scheibe von 0,2 g Schmiermittel auf dem Bolzen aufgebracht. Die Tesleinrichtung wird in einem Ge-
hause eingeschlossen, das auf IQQ' C erhitzt wird. Die Geschwindigkeit wird auf 6 Umdrehungen je Minute eingestellt. In jedem Versuch wird eine ursprüngliche Belastung von IQOg in Abstanden von 1,67 Minuten um jeweils 100 g bis zu einer maximalen Belastung von 1300 g gesteigert Eine DehnungsmeQschaltung wird als Abfühlelement bei der Umwandlung der Reibung in äquivalente elektrische Meßgrößen verwendet. Der Reibungskoeffizient und der Durchmesser der Abnutzungsstelle auf dem Bolzen werden jeweils gemessen. Der Bolzen und die Scheibe werden visuell geprüft, um die Menge an Ablagerungen zu bestimmen.
Die folgende Tabelle zeigt die Ergebnisse von Versuchen unter Verwendung von Nonylphenol und unter Verwendung eines Gemisches von 90% Nonylphenol und 10% Ölsäure als Schmiermittel. Zu Vergleichszwecken enthält die Tabelle auch die Ergebnisse eines Versuches unter Verwendung von Ölsäure allein als Schmiermittel.
Tabelle Zeit Nonyl 90% Nonyl Ölsäure
phenol phenol
Reibungskoeffizent 10% Ölsäure
Belastung (Min.)
1,67 0,175 0,109 0,100
3,34 0,142 0,092 0,087
(g) 5,01 3,142 0,072 0,084
100 6,68 0,142 0,067 0,077
200 8,35 0,142 0,060 0,075
300 10,02 0,139 0,063 0,072
400 11,69 0,140 0,064 0,073
500 13,36 0,144 0,063 0,070
600 15,03 0,142 0,063 0,073
700 16,70 0,139 0,066 0,074
800 18,37 0;127 0,066 0,071
900 20,04 0,126 0,065 0,070
1000 22,00 0,123 0,065 0,069
1100 37,00 0,112 0,066 0,069
1200 52,00 0,111 0,067 0,067
1300 67,00 0,107 0,066 0,067
1300 82,00 0,097 0,062 0,065
1300 97,00 0,095 0,064 0,064
1300 112,00 0,098 0,062 0,064
1300 127,00 0,092 0,058 0,065
1300 142,00 0,091 0,056 0,066
1300 157,00 0,092 0,056 0,078
1300 172,00 0,099 0,055 0,078
1300 187,00 0,097 0,056 0,078
1300 202,00 0,098 0,060 0,074
1300 gering sehr mäßig
1300 bis gering
1300 mäßig
Rückstände - 0,181 0,126 0,238
Abnutzungs
zone, mm
Der Reibungskoeffizient war in allen Versuchen zufriedenstellend. In dem Versuch unter Verwendung von Nonylphenol allein waren die Rückstände leicht bis mittelmäßig und die Abnutzung gering. Bei Verwendung des Gemisches von Nonylphenol und Ölsäure waren die Rückstände und die Abnutzung noch geringer. Der Versuch unter Verwendung von ölsäure allein ergab mehr Ruckstände und eine viel höhere Abnutzung,
' Beispiel 2
Das Schmiermittel war ein Gemisch von 90 % Nonylphenol und 10% Stearinsäure und wurde wie in Beispiel 1 bewertet. Der Reibungskoeffizient nahm 0,084 in auf 0,067 während des Versuches von 202 Minuten au Die Rückstandsmenge war gering, und die Abnutzung betrug 0,196 mm2.
Beispiel 3
Das Schmiermittel war ein Gemisch von 90 Gew.-% Nonylphenol und 10Gew.-% eines raffinierten hydrierten Talgglycerids. Der Reibungskoeffizient nahm von 0,117 auf 0,095 ab. Die Ablagerungsmenge war gering, und die Abnutzungsfläche lag bei 0,138 mm2. Im Gegensatz dazu bildete ein anderer Versuch nur unter Verwendung des hydrierten Talgglycerids als Schmiermittel eine mittelmäßige Ablagerungsmenge.
Beispiel 4
Das Schmiermittel war^in Gemisch von 5üGew.-% Nonylphenol und 50Gew.-% Mineralöl. Das Mineral-
H) öl war ein mit Lösungsmittel extrahiertes Neutralöl mit einer Saybolt-Viskosität von 205 bei 38"C. Der Reibungskoeffizient nahm von 0,134 auf 0,089 nach 202 Minuten und einer Endbelastung von 1300g ab. Die Rückstände waren gering, und die Abnutzungs-
r> fläche betrug 0,166 mm2. Ein anderer Versuch unter Verwendung des Mineralöls allein ergab eine große Menge von Ablagerungsrückständen.
Vergleichsbeispiel
Wie oben erwähnt, ist es wesentlich, daß die Hydroxylgruppe direkt an den Phenolkern gebunden ist. Diese kritische Tatsache wird durch einen Versuch
4i demonstriert, in dem oxyäthyliertes Nonylphenol mit 9 bis lOOxyäthylengruppen als Schmiermittel verwendet wurde. Bei gleicher Verwendung als Schmiermittel und gleicher Bewertung wie in den vorausgehenden Beispielen erhielt man wesentliche Rückstände und
-,o eine Abnulzungsfläche von 0,273 mm2.
Beispiel 5
r, Nonylphenol allein ein Gemisch von 90% Nonylphenol und 10% Ölsäure wurden jeweils beim Abdrehen von Röhren verwendet, wobei eine Röhre aus einer Legierung aus 98,3 Gew.-% Zirkon, 1,5 Gew.-% Zinn und 0,20Gew.-% Eisen und 0,10Gew.-% Chrom
bo in einer Reihe von mehreren Abdrehstufen abgedreht wurde. In beiden Fällen erhielt man das erwünschte Abdrehen ohne Rückstände auf der Röhre mit nur einer kleinen RUckstandsmenge auf dem Dorn. Die kleine Rückstandsmenge war leicht durch Spülen mit einem Kohlenwasserstoff oder mit Alkohol entfernbar. Auch wurde eine Nonylphenol-Kaliumstearat-Emulsion in der gleichen Weise bewertet und ergab im wesentlichen die gleichen Ergebnisse.

Claims (2)

  1. Patentansprüche:
    1, Verwendung von Nonylphenol, gegebenenfalls mit Gemisch mit 1 bis 99 Gew.-% Ölsäure oder I0Gew.-% Stearinsäure, als Schmiermittel für die Verarbeitung von Nichteisenmetallen, insbesondere von Zirkon, Titan oder deren Legierungen.
  2. 2. Verwendung von Nonylphenol in einer eine Alkaliseife enthaltenden wäßrigen Emulsion nach Anspruch 1 als Schmiermittel für die Verarbeitung von Nichteisenmetallen, insbesondere von Zirkon, Titan oder deren Legierungen.
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