DE2536119A1 - Wasserfreies tiefziehmittel und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents
Wasserfreies tiefziehmittel und verfahren zu dessen herstellungInfo
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Description
Wasserfreies Tiefziehmittel und Verfahren zu
dessen Herstellung
Die Erfindung betrifft ein wasserfreies Tief ziehmittel sowie
ein Verfahren zur Herstellung desselben.
Bei der Kaltverformung von Metallen ohne Metallverlust werden üblicherweise die Metalle mit v/asserfreien oder wässrigen
Schmiermitteln behandelt. Der Einsatz von wässrigen Schmiermitteln oder Tiefziehmitteln, also von Öl/Wasser-Emulsionen
ist wegen der entstehenden Korrosion an den Metallplatten von Nachteil, die insbesondere bei höheren Temperaturen während
des Tiefziehens auftritt; darüber hinaus sind derartige Emulsionen verhältnismäßig instabil.
Aus diesem Grunde war man bemüht, nicht wässrige- Tiefziehmittel
zu entwickeln. Die Verwendung von Mineralölen als Tiefziehmittel
ist bekannt, wobei diese zur Verbesserung der Verformungseigenschaften wie beim Tiefziehen mit Zusätzen versetzt wurden.
609810/0839
_ ο —
Zur Bestimmung der Wirkungsweise derartiger Zusätze und deren
Einfluß auf die Tiefziehmittel wurde die Gleichmäßigkeit der
Dehnungsverteilung der verformten Bahnen bestimmt.
Beispielsweise ist aus "Mineralöltechnik" Nr. 11/12, 1969,
bekannt, daß durch Zusatz von Fettsäuren zu Mineralölen eine
erhebliche Verbesserupg der TiefZieheigenschaften von derart
hergestellten Tiefziehmitceln erzielt wird. Wenngleich der
Zusatz von Oleinsäure zu einem Tiefziehmittel bereits eine
merkbare Verbesserung der Tiefzieheigenschaften ergibt, sind
die Netzeigenschaften dieser Produkte und damit die Beständigkeit des Oberzuges insbesondere auf schwerbenetzbaren Metallplatten unzureichend.
Bei einem praktischen Versuch wurde eine Stahlplatte mit einem derartigen Tiefziehmittel behandelt; obgleich unmittelbar nach
Aufbringung des Mittels auf die Platte diese mit einer homogenen Schicht des Tiefziehmittels bedeckt war, begann sich die Schicht
innerhalb einiger Minuten zusammenzuziehen und auf der Platte kleine Tröpfchen zu bilden.
Überraschenderweise hat sich jedoch gezeigt, daß durch Zugabe
von Dimeren und/oder Trimeren von Carbonsäuren zu dem Träger eines Tiefziehmittels ausgezeichnete Tiefzieheigenschaften
und eine wirksame Benetzung der derart behandelten Platte un-
6Q98 1Q7G838
abhängig von ihrer Oberflächeneigenschaft erhalten werden, wobei die Tiefziehmittel gegebenenfalls noch einen Gehalt an
monomerer Carbonsäure besitzen können.
Gemäß Erfindung können alle Mineralöle, die als Tiefziehmittel
geeignet sind, als Trägersubstanz verwendet werden. Die Viskosität dieser Öle ist nicht wesentlich und hängt von der Art
der Anwendung ab. Ein geeignter Träger ist beispielsweise ein Mineralöl mit einer Viskosität von 20 bis 40 cSt bei 50°C.
Die verwendeten Dimeren und/oder Trimeren von Carbonsäuren
müssen in dem Träger nicht leicht löslich sein. Die Löslichkeit kann durch Zugabe von Hilfsmitteln wie beispielsweise
Nonylalkohol oder anderen bekannten Lösungsvermittlern begünstigt werden.
Zur Herstellung eines Tiefziehmittels gemäß Erfindung ist es
nicht erforderlich, dem Träger weitere Zusätze zuzufügen, wenngleich der Einbau geringer Mengen komplementärer Substanzen
wie Antioxydationsmittel und dergleichen nicht stört.
Die dem Tiefziehmittel gemäß Erfindung zuzusetzenden dimeren
und/oder trimeren Carbonsäuren sind an sich bekannt; sie können durch Polymerisation von ungesättigten Fettsäuren mit beispielsweise
16 bis 26 Kohlenstoffatomen hergestellt werden,
609810/0838
-A-
wie beispielsweise von Oleinsäure, Ri'zinoleinsäure, Linoleinsäure,
Oleostearinsäure und dergleichen. Die Herstellung dieser dimeren und trimeren Fettsäuren ist beispielsweise in den US-PS
2 793 219,und 2 955 122 beschrieben.
Nach diesen Verfahren werden ungesättigte Fettsäuren in einem Druckgefäß 3 bis 10 Stunden bei Temperaturen von 180 bis
360 C erhitzt, wobei das Reaktionsprodukt im wesentlichen vollständig aus dimeren Säuren besteht. Geeignete dimere und
trimere Fettsäuren werden beispielsweise unter der Bezeichnung "EMPOL" von Emery Industries Inc. vertrieben.
Die Menge der dimeren und/oder trimeren Fettsäuren, die gemäß Erfindung zugefügt werden, schwankt erheblich und beruht im
wesentlichen auf der Löslichkeit der dimeren und/oder trimeren Fettsäuren in dem ausgewählten Träger, sie hängt ferner von
der gewünschten Verbesserung der Tiefzieh- und Netzeigenschaften und letztlich von wirtschaftlichen Erwägungen ab. Die besten
Bereiche für die praktische Durchführung, insbesondere im Hinblick auf die Löslichkeit und die Tiefzieh- und Netzeigenschaften
und unter Berücksichtigung wirtschaftlicher Gesichtspunkte, liegen bei Mengen von 1 bis 15 Gew.%, bezogen auf den
Träger.
Die erfindungsgemäßen Tiefziehmittel können auf die verschiedenste
Weise auf das zu behandelnde Metall aufgebracht werden, bei-
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spielsweise durch Besprühen, durch Walzenauftrag oder durch Eintauchen in ein Bad.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemaßen Tiefziehmittel
ist es, daß sie - bedingt durch ihre starke Netzfähigkeit längere Zeit vor der eigentlichen Tiefzxehbehandlung auf das
Metall aufgebracht werden können, ohne daß eine lokale Verarmung an Tiefziehmittel durch Tröpfchenbildung auftritt. Demzufolge
ist es in der Regel nicht länger erforderlich, daß man kurz vor dem Tiefziehen ein zusätzliches Tiefziehmittel, beispielsweise
eine Paste aufbringt, darüber hinaus hat man gleichzeitig den Vorteil, daß man das Tiefziehmittel bereits im
Walzwerk aufbringen kann.
Es ist zwar aus der US-PS 3 006 849 bekannt, Metallverarbeitungsölen
aliphatische Polycarbonsäuren zuzusetzen. Bei diesen Mitteln handelt es sich jedoch um wässrige Schmiermittel oder
Bohröle für eine spanabhebende Behandlung von Metallen, wobei es ferner erforderlich ist, daß neben den Polycarbonsäuren noch
andere Zusätze wie Alkanolamine vorhanden sind.
Die Prüfung und der Vergleich der erfindungsgemäßen Tiefziehmittel
gegenüber anderen Vergleichssubstanzen wurde nacsh dem
Verfahren von CC. Veerman in "Deep-Drawing Conference", 24./25. April 1972, Seiten 88-89; CC. Veerman in "7th Biennal
6098 1 0/0838
Congress of the International Deep Drawing Research Group", Oktober 1972, Seiten 19.14b, 19.15b und 19.3 und gemäß DT-OS
2 037 190.8 durchgeführt.
Bei diesem Verfahren wird die Oberfläche des zu verformenden Materials mit einem Kreisgitter versehen. Wenn das Material
mit einer halbkreisförmigen Ziehform verformt wird, bilden sich auch Verformungen im Kreisgitter, die dann gemessen werden
können. Es werden dann die Längsachsen und die senkrecht hierzu stehenden Kurzachsen der sich aus den Kreisen gebildeten
Ellipsen geraessen. Auf diese Weise kann man sich ein Bild über die Dehnungsverteilung in radialer Richtung machen, wobei das
Tiefziehmitte1 verändert und andere Arbeitsbedingungen konstant
gehalten werden. Je besser das Tiefziehmittel ist desto gleichmäßiger
ist die Verteilung der radialen Dehnung, was sich durch eine niedere Maximaldehnung ausdrückt.
Die Bedeutung der erzielten Verbesserung beim Tiefziehen für die Stahlindustrie ergibt sich aus der Veröffentlichung von
Veerman et al "Sheet Forniability Improvement by steel-mill
applied lubricants", Economic Commision for Europe Steel Committee, Januar 1974,,und aus den "Estel Berichten", 1, 74,
Seiten 46 bis 52.
In der folgenden Tabelle werden die Tiefzieheigenschaften eines
erfindungsgemäßen Tiefziehmittels, das "EMPOL 1022" als Dicar-
6 0 9 8 10/0838
bonsäure enthält, mit einem bekannten Tiefziehmittel gemäß
"Mineralöltechnik" 11/12, 1969, verglichen, das eine Carbonsäure enthält. Das verwendete Grundmineralöl hat eine Viskosität
von 20 cSt bei 50°C.
Versuch Nr. |
Zusammensetzung des Gemisches in Gew.% |
Mineralöl |
1 . | 100 | Mineralöl Oleinsäure |
2 | 99 1 |
Mineralöl Oleinsäure |
3 | 94 6 |
Mineralöl Oleinsäure |
4 | 75 25 |
Mineralöl Oleinsäure |
5 | 50 50 |
Mineralöl Empol 1022 (dimere Säure) |
6 | 99 1 |
Mineralöl Empol 1022 |
7 | 97 3 |
Mineralöl Empol 1022 |
8 | 94 6 |
Mineralöl Empol 1022 |
9 | 88 12 |
Mineralöl Empol 1922 |
10 | 75 25 |
Mineralöl Empoi I022 |
11 | 5C 50 |
prozentuale Verbesserung bzw. Verringerung der maximalen Radialdehnung gegenüber einem
%igen Mineralöl
17,0 22,8 30,7 32,7 19,0
28,1 30,1 31,1 32,5 34,0
■6 09 8 10/0638
Da bei dem erfindungsgemaßen Verfahren die dimeren und/oder
trimeren Carbonsäuren,nicht direkt in dem Trägermedium löslich sein müssen, kann ihre Löslichkeit durch Zugabe von Hilfsmitteln
wie beispielsweise Nonylalkohol, Laurylalkohol oder Nonylphenol verbessert werden. Vorzugsweise wird Nonylalkohol eingesetzt.
Grundsätzlich können jedoch beliebige Substanzen verwendet werden, in denen der Träger und die Dicarbonsäure löslich ist.
Die folgende Tabelle B zeigt, daß die Zugabe derartiger Substanzen
keine nachteilige Auswirkung auf die Tiefzieheigenschaften
der Mischung hat. Die in der folgenden Tabelle B aufgeführten Ergebnisse wurden mit einer trimeren Carbonsäure (Empol 1040)
erhalten, wobei festgestellt wurde, daß nach 7200 Sekunden noch keine Tröpfchenbildung wegen mangelnder Benetzung auftrat.
prozentuale Verbesserung bzw. Verringerung der maximalen Radial-
Versuch Zusammensetzung dehnung gegenüber einem Mineral-Nr. in Gew.. % öl mit 5 % Nonylalkohol
12 95 Mineralöl
5 Nonylalkohol 0
13 99 Mischung 12
1 Oleinsäure 13,0
14 99 Mischung 12
1 Empol 1040
(trimere Säure)
15 97 Mischung 12
3 Empol 1040
16 94 Mischung 12
6 Empol 1040
17 100 Empol 1040 .
609810/0838
13 | ,4 |
21 | ,0 |
22 | ,1 |
29 | ,8 |
Die Werte der obigen Tabelle zeigen, daß die Tiefzieheigenschaft
der erfindungsgemäßen Mischung mindestens genausogut
ist, wie bei einem bekannten Mittel mit einem Gehalt einer Carbonsäure.
Die Netzwirkung des erfindungsgemäßen Mittels wurde ebenfalls mit denen bekannter Mittel verglichen, die eine Carbonsäure
enthielten.
Die Netzfähigkeit wurde dadurch untersucht, daß man einen Tropfen des Öls auf eine schwer benetzbare Stahlplatte von
10x15 cm ausgoß und diesen Öltropfen in Längsrichtung der Platte
mit einer kleinen Gummiwalze unter geringem Druck ausbreitete.
Es wurde der Zeitraum zwischen dem Ausbreiten des Öltropfens
und dem Beginn der Entnetzung als Kriterium für die Benetzbarkeit mit dem Öl bestimmt. Die Ergebnisse sind in der folgenden
Tabelle C angegeben, wobei das erfindungsgemäße Tiefziehmittel
"Empol 1022" als Dicarbonsäure enthielt.
b Ü 9 8 1 U / 0 8 3 8
Zusammensetzung des Öls % Mineralöl 6 % Oleinsäure
94 % Mineralöl
13 % Oleinsäure
87 % Mineralöl
26 % Oleinsäure
74 % Mineralöl
60 % Oleinsäure
40 % Mineralöl
% Oleinsäure
1 % Dicarbonsäure
99 % Mineralöl
6 % Dicarbonsäure
94 % Mineralöl'
12 % Dicarbonsäure
88 % Mineralöl
25 % Dicarbonsäure
75 % Mineralöl
50 % Dicarbonsäure
50 % Mineralöl
Zeit in Sekunden bis zur beginnenden Entnetzung
>72OO
1500
120
10 1
=»7200 >72OO >72ΟΟ
>72ΟΟ >72ΟΟ
Die Werte dieser Tabelle zeigen, daß die Netzwirkung der erfindungsgemäßen
Tiefziehmittel sehr viel besser als die von bekannten Tiefziehmitteln ist.
6 ti 9 8 1 ti / O 8 3 8
Claims (7)
1. Tiefziehmittel zur spanlosen Verformung von Metallwerkstücken,
dadurch gekennzeichnet, daß es in einem Träger dimere und/oder trimere Carbonsäuren gegebenenfalls in
Gegenwart von monomeren Carbonsäuren enthält.
2. Verfahren zur Herstellung eines Tiefziehmittels durch
Zugabe von Carbonsäuren zu einem Träger, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Träger dimere und/oder trimere
Carbonsäuren mit oder ohne Gehalt an monomeren Carbonsäuren zusetzt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Träger bezogen auf sein Gewicht 1 bis 15 Gew.%
dimere und/oder trimere Carbonsäuren zusetzt.
4. Verfahren nach Anspruch 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Träger noch Hilfsstoffe zur Lösung der dimeren
bzw. trimeren Carbonsäuren zusetzt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Träger Nonylalkohol zusetzt.
=509810/0838
6. Verfahren zum Tiefziehen von Metallen, dadurch gekennzeichnet,
daß man ein Tiefziehmittel gemäß Anspruch bzw. ein Tiefziehmittel, daß nach Anspruch 2 bis 5 hergestellt
worden ist, verwendet.
7. Durch Tiefziehen verformte Gegenstände, die nach dem Verfahren gemäß Anspruch 6 hergestellt worden sind.
ue:kö
609810/0838
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