DE2411010A1 - Schmiermitteldispersion und ihre verwendung zur herstellung von durch zerstoerungsfreie verformung gebildeten metallkoerpern - Google Patents

Schmiermitteldispersion und ihre verwendung zur herstellung von durch zerstoerungsfreie verformung gebildeten metallkoerpern

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Description

SHELL INTERNATIONALE RESEARCH MAATSCHAPPIJ B.V. Den Haag, Niederlande
"Schmiermitteldispersion und ihre Verwendung zur Herstellung von durch zerstörungsfreie Verformung gebildeten Metallkörpern"
Priorität: 9. März 1973/ Großbritannien, Nr. 11455/73
Die Erfindung betrifft eine Schmiermitteldispersion. Weiter betrifft die Erfindung die Verwendung dieser Schmiermitteldispersion zur Herstellung'von durch zerstörungsfreie Verformung ge-bildeten Metallkörpern und insbesondere von tiefgezogenen Stahlkörpern.
Metalle, die zerstörungsfrei verformt werden sollen, werden üblicherweise mit einem als Schmiermittel wirkenden Material, wie mit Weichmetallen, Fetten, Seifen, Schmierölen und Lösungen oder Dispersionen von Polymerisaten in flüchtigen Kohlenwasserstoffen,
üblicherweise
behandelt, um bei den/angewandten Ziehkräften mechanische Beschädigungen der Metalle zu verhindern. Einige dieser Schmiermittel können auch als Schutzüberzug dienen, wenn sie schon auf die
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gelagerten Metallbleche aufgetragen'werden.
Ein wichtiges Problem beim Tiefziehen von Metallen ist die Spannungsverteilung auf den geformten Teilen, die an Stellen mit großer Dehnung sogar zum Brechen des Materials führen kann. Außerdem ist es zur Erzielung bestmöglicher Ergebnisse wünschenswert, daß das Metall in allen Richtungen gleichmäßig gedehnt wird. Mittels der üblicherweise verwendeten Schmiermittel sind diese Probleme, insbesondere bei einer großen Dehnung des betreffenden Metalls, nicht ohne weiteres zu lösen'.
Es wurde gefunden, daß sich diese Probleme auf zufriedenstellende Weise lösen lassen und bestmögliche Ergebnisse erzielt werden können, wenn man als Schmiermittel eine Suspension eines thermoplastischen Kautschuks in einem nicht flüchtigen Kohlenwasserstofföl verwendet.
Die Erfindung betrifft demgemäß eine Schmiermitteldispersion, die aus einer" Suspension eines thermoplastischen Kautschuks in einem nicht flüchtigen Kohlenv/asserstofföl besteht.
Ein geeigneter thermoplastischer Kautschuk sind Block-Mischpolymerisate der allgemeinen Formeln A—fB-A) (lineares Blockpolymerisat) oder A-B (-B-A)n (verzweigtkettiges bzw. radiales
Blockpolymerisat), in denen η eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist und A ein nicht elastomerer Polymerblock eines Monoalkenylarens; und B ein elastomerer Polymerblock eines konjugierten Diens oder oin teilweise oder vollständig hydrierter Polymerblock eines konjugierten Diens sind.
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Das einfachste Block-Mischpolymerisat weist demgemäß (n = 1) die Formel A-B -A auf. Vorzugsweise verwendete Mischpolymerisate enthalten als Polymerblock A einen Polystyrolblock und als Polymerblock B einen Polybutadien- oder Polyisoprenblock. Die Molekulargewichte der Polymerblöcke können schwanken, üblicherweise weist jedoch der Polymerblock· Λ ein Molekulargewicht (Zahlenmittel) von 2000 bis 100 000 und der Polyrcerblock B ein Molekulargewicht von 25 bis 1 000 000 auf. Es können auch andere thermoplastische Kautschukmaterialien, wie ein thermoplastischer Polyurethankautschuk, verwendet werden.
Auch ein z.B. Füllstoffe, öle-, Antioxydationsmittel, Stabilisatoren und Weichmacher enthaltender thermoplastischer Kautschuk ist für die erfindungsgemäße Schmiermitteldispersion und den erfindungsgemäßen Verwendungszweck geeignet.
Die für die erfindungsgemäße Schmiermitteldispersion geeigneten Block-Mischpolymerisate können in Form von Krümeln, Granulaten oder eines Pulvers oder als Konzentrat in einem aromatischen Lösungsmittel , wie Toluol, mit dem nicht flüchtigen Kohlenwasserstofföl, vermischt werden. Das nicht flüchtige Kohlenwasserstofföl, das vorzugsweise ein niedrig-viskoses Schmieröl, wie ein Spindelöl, ist, muß, sofern der thermoplastische Kautschuk Polystyrolblöcke enthält, ein paraffinisches oder naphthenisches Kohlenwasserstofföl sein. Vorzugsweise beträgt der Aromatengehalt des Kohlenwasserstofföls weniger als 40 Gewichtsprozent, z.B. weniger als 20 Gewichtsprozent und insbesondere weniger als 10 Gewichtsprozent. Vorzugsweise werden 1 bis 75 Gewichtsprozent
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z.B. 5 bis 50 Gewichtsprozent und insbesondere 5 bis 25 Gewichtsprozent des thermoplastischen Kautschuks, bezogen auf die gesamte Schmiermitteldispersion, enthaltende Schmiermitteldispersionen hergestellt.
Weiter betrifft die Erfindung die Verwendung der vorbeschriebenen Schmiermitteldispersion als Schmiermittel zur. Herstellung von durch zerstörungsfreie Verformung gebildeten Metallkörpern und insbesondere von tiefgezogenen 'Stahlkörpern, bei der die Metalloberfläche mit einem Überzug der Schmiermitteldispersion versehen wird.
Die Viskosität der erfindungsgemäßen Dispersionen muß deshalb vorzugsweise ausreichend, niedrig sein, um sie auf herkömmliche Weise bei der Herstellung auf die Metall- und insbesondere Stahlbleche aufbringen zu können, obwohl sie erforderlichenfalls auch mit flüchtigen ölen verdünnt werden können.
Die Stahlbleche können z.B. mittels Aufsprühen, Tauchen oder Aufbürsten, mit den erfindungsgemäßen Dispersionen oder mit den verdünnten Dispersionen beschichtet werden, und es werden schließlich auf den Blechen Überzüge mit einer Dicke von mindestens ungefähr einem Mikron, vorzugsweise 5 bis 400 Mikron und z.B. 5 bis 200 Mikron, hergestellt. Diese Überzüge verhindern eine Korrosion der Bleche bei der Lagerung und wirken beim Tiefziehen der Metallbleche als Tiefziehschmiermittel. Dadurch ist es nicht mehr erforderlich, ein spezielles Schutzöl anzuwenden.
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Die erfindungsgemäßen Schmiermitteldispersionen bewirken eine gleichmäßige Spannungsverteilung beim Tiefziehen, verhindern auf diese Weise das Brechen des Materials und führen zu einer gleichmäßigen Dehnung des Metalls in allen Richtungen.
Die erfindungsgemäßen Dispersionen können ohne weiteres mittels üblicher Reinigungsmittel entfernt ,werden.
Das Beispiel erläutert die Erfindung.
Beispiel
Es werden erfindungsgemäße Dispersionen eines thermoplastischen Kautschuks, nämlich eines Polystyrol/Polybutadien/P.olystyrol-Block-Mischpolymerisats mit Molekulargewichten der Polymerblöcke von 14 000/ 64 000/ 14 000 (Polymerisat A) in einem herkömmlichen paraffinisch/naphthenischen Verdünnungsöl mit Spindelöl-Viskosität hergestellt und mit
einem öl B, nämlich einem herkömmlichen reinen Tiefzieh-Schmieröl, das kein Polymerisat enthält,
einem öl C, nämlich einem im Handel erhältlichen, aus einer Suspension eines Polyacrylats in einem Schmieröl bestehenden Tiefzieh-SchmiermitteT,
unbehandelten Blechen, und
dem Polymerisat A als solchem
verglichen.
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Die erfindungsgemäßen Dispersionen werden in Toluol gelöst und die Lösungen in für die Bildung von Überzügen mit einer Dicke von 10 Mikron ausreichenden Mengen auf die für den Prüfversuch verwendeten Stahlbleche aufgebracht. Die Vergleichsöle werden . ebenfalls in für die Bildung von überzügen mit einer Dicke von IO Mikron ausreichenden Mengen angewendet.
Es werden bei den Versuchen Stahlbleche mit einer Dicke von 0,75 mm verwendet.
Es werden folgende Prüfversuche durchgeführt: Schnell-Napfziehversuch (zur Bestimmung der Tiefziehkraft)
Ein auf beiden Seiten beschichtetes rundes Metallblech wird zwischen einer Haltevorrichtung,und einem Ziehring eingespannt. Durch Pressen wird ein Metallnapf hergestellt..Beim Pressen läßt man das Blech durch die Einspannvorrichtung und den Ziehring gleiten, was dazu führt, daß ein Metallnapf mit einer Blechdicke hergestellt wird, die ungefähr der Dicke des ursprünglichen Blechs entspricht. Bei diesem Prüfversuch stellt die Druckkraft einen Maßstab für die Wirksamkeit des Schmiermittels dar. Eine geringere erforderliche Druckkraft entspricht dabei einem Schmiermittel mit besseren Eigenschaften.
Erichsen-Test (zur Bestimmung der Dehnungs-Ziehtiefe)
Ein auf beiden Seiten beschichtetes rundes Metallblech wird so
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fest zwischen einer Haltevorrichtung und einem Ziehring eingespannt, daß das Blech bei der Verformung in seiner Position gehalten wird, d.h. nicht zwischen der Einspannvorrichtung und dem Ziehring durchgleiten kann. Es muß deshalb die gesamte Vergrößerung der Oberfläche bei der Verformung von dem zwischen dem Ziehring eingespannten Stück Metallblech zur Verfügung gestellt werden, was zu einer Verminderung der Dicke des Bleches und schließlich zum Brechen des Bleches führt.. Die bis zum Brechen des Bleches erreichte Ziehtiefe stellt einen Maßstab für die Qualität des·verwendeten Schmiermittels dar.
Erge-bnisse
Polymeri Gew.- -3 100 75 50 25 0 Öl Öl unbe-
sat A teile kg. KT handelt
Verdün- . Gew,- - O 25 50 75. 100 B C H
nungsöl teile mm
Tiefzieh 4,1 3,9 3,6 3,5 4,8 4,7 4,2 4,8
kraft -
Dehnungs 11,9 11,8 11,8 11,9 10,4 10,5 10,9 1O,4
ziehtiefe
Aus der vorstehenden Tabelle ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen Schmiermitteldispersionen und insbesondere die weniger
als/50 Gewichtsprozent an Polymerisat A enthaltenden Dispersionen insbesondere hinsichtlich der Tiefziehkraft bessere Eigenschaften als die handelsüblichen Tiefzieh-Schmiermittel und das Polymerisat A als solches aufweisen.
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Claims (14)

- 8 Patentansprüche
1. Schmiermitteldispersion, bestehend aus einer Suspension eines thermoplastischen Kautschuks in einem nicht flüchtigen Kohlenwasserstofföl.
2. Schmiermitteldispersion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als thermoplastischen Kautschuk ein Block-Mischpolymerisat der allgemeinen Formeln A—f-B-A) oder
A-B fB-A) enthält, in denen η eine ganze Zahl von 1 bis 5
ist und A ein nicht elastomerer Polymerblock eines Monoalkenylarens und B ein elastomerer Polymerblock eines konjugierten
Diens oder ein teilweise oder vollständig hydrierter Polymerb,lock eines konjugierten Diens sind.
3. Schmiermitteldispersion nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Formeln η den Wert 1 aufweist.
4. Schmiermitteldispersion nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Formeln A ein Polystyrol-Polymerblock und B ein Polybutadien- oder Polyisopren-Polymerblock sind.
5. Schmiermitteldispersion nach Anspruch 2 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Polymerblock A ein Molekulargewicht von 2000 bis 100 000 und der Polymerblock B ein Molekulargewicht von 25 000 bis 1 000 000 aufweisen.
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6. Schmiermitteldispersion nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie als nicht flüchtiges Kohlenwasserstofföl ein paraffinisches oder naphthenisches Kohlenv/asserstofföl enthält.
7. Schmiermitteldispersion nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie 1 bis 75 Gewichtsprozent an thermoplastischem Kautschuk, bezogen auf die gesamte Dispersion, enthält.
8. Schmiermitteldispersion nach Anspruch l" bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie 5 bis 50 Gewichtsprozent an thermoplastischem Kautschuk, bezogen auf die gesamte Dispersion, enthält.
9. Schmiermitteldispersion nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie 5 bis 25 Gewichtsprozent an thermoplastischem Kautschuk, bezogen auf die gesamte Dispersion, enthält.
10. Verwendung, der Schmiermitteldispersion nach Anspruch 1 bis 9 als Schmiermittel zur Herstellung von durch zerstörungsfreie Verformung gebildeten Metallkörpern und insbesondere von tiefgezogenen Stahlkörpern, bei der die Metalloberfläche mit einem überzug aus der Schmiermitteldispersion versehen wird.
11. Ausführungsform nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel schon bei der Herstellung und vor der Lagerung als Korrosionsschutzmittel auf . Metall- und insbesondere Stahlbleche aufgebracht v/ird.
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12. Ausführungsform nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiermitteldispersion als überzug mit einer Dicke von mindestens 1 Mikron auf die Metalloberfläche aufgebracht wird.
13. Ausführungsform nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiermitteldispersion als überzug mit einer Dicke von 5 bis 4OO Mikron auf die Metalloberfläche aufgebracht wird.
14. Ausführungsform nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiermitteldispersion als Überzug mit einer Dicke von 5 bis 200 Mikron auf die Metalloberfläche aufgebracht wird.
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