DE2609666C3 - Schmier- und Kühlmittel für die Metall- und Kunststoffbearbeitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schmier- und Kühlmittel auf wäßriger Basis für die Metall- und Kunststoffbearbeitung, enthaltend ausschließlich hydrophile bzw. wasserlösliche Bestandteile, insbesondere Quellungsmittel.

Schmier- und Kühlmittel auf wäßriger Basis werden sowohl bei der spanabhebenden als auch bei der spanlosen Verformung von Metallen verwendet, um einerseits an der zu bearbeitenden Stelle eine ausreichende Schmierung zu bewirken, andererseits für eine Abführung der beim Bearbeitungsvorgang entstandenen Wärmeenergie zu sorgen. Derartige Schmier- und Kühlmittel werden in der Regel im Umlauf geführt, wobei bei der spanabhebenden Bearbeitung, beispielsweise beim Fräsen und Sägen, vor der Rückführung des Kühlmittels eine mechanische Reinigung bzw. ein Filtervorgang vorgesehen ist.

Bekannte Schmier- und Kühlmittel liegen in Form einer Öl-in-Wasser-Emulsion vor, wobei der ölbestandteil in der Regel ein Mineralöl ist. Daneben enthalten die Schmiermittel noch Emulgatoren und weitere Zusätze. Bekannte Schmier- und Kühlmittel dieser Art sind für den technischen Vorgang, nämlich für die Metallbearbeitung, recht brauchbar, es haften ihnen jedoch eine Reihe von Nachteilen an. So haben die bekannten Schmiermittel auf Emulsionsbasis in der Regel einen unangenehmen Geruch, der Betriebsräume und Arbeitskleidung durchsetzt. Arbeitskräfte, die mit den Schmiermitteln in Berührung kommen, zeigen häufig allergische Reaktionen. Für die Reinigung der Werkstücke sind besondere Reinigungsmittel erforderlich, und verbrauchtes Schmiermittel kann bzw. darf nicht einfach weggeschüttet werden, da sonst eine untragbare Umweltbelastung damit verbunden wäre.

Aus der Deutschen Auslegeschrift 1951281 ist eine Schmier- und Kühlflüssigkeit für die Metallkaltbearbeitung bekannt, die aus Wasser, kalzinierter Soda und aus höchstens 1 Gewichtsprozent wasserlöslichem Celluloseestersalz besteht. Da das Celluloseestersalz und die kalzinierte Soda in Wasser löslich sind, kann die Flüssigkeit nach Gebrauch leicht durch Wasser abgespült werden. Die Kühl- und Gleiteigenschaften der Schmier- und Kühlflüssigkeit sind jedoch insbesondere bei spanabhebender Metallbearbeitung nicht zufriedenstellend, worauf noch später eingegangen wird. Aus der Deutsche.! Auslegeschrift 2156567, der Deutschen Offenlegungsschrift 1644871, der US-Patentschrift 3912642, der US-Patentschrift 3S13337 und der US-Patentschrift 2735814 ist es weiterhin bekannt, wäßrigen Emulsionen, die als Kühl- und Schmiermittel dienen, Cellulosederivate als Dispersions- bzw. Quellungsmittel zuzusetzen. Hier handelt es sich jedoch um zwei Phasen-Systeme, so daß die obenangegebenen Probleme, insbesondere die der Reinigung bestehen. Auch bei Bohrflüssigkeiten, insbesondere für Gesteinsbohren, ist es bekannt, Cellulosederivate als Zusatz für diese Flüssigkeiten auf wäßriger Basis zu verwenden. Diese Flüssigkeiten sind jedoch in der Regel in ihrer Zusammensetzung auf die besonderen Bedürfnisse beim Gesteinsbohren abgestellt. Solche Bohrflüssigkeiten sind beispielsweise aus den US-Patentschriften 2606151, 2578888, 2556222 und 2510153 bekannt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, Gleilkühlmittel mit guten Gleit- und Kühleigenschaften zu schaffen, das insbesondere für die oben genannten Zwecke in der bisherigen Weise verwendbar ist, wobei es einfach zu handhaben und umweltfreundlich sein soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Schmier- und Kühlmittel aus einem Cellulosederivat, insbesondere Methylcellulose oder einem Mischester aus aufgeschlossenen Cellulosen als Quellungsmittel, mehrwertigen Alkoholen, insbesondere Glycerin und/oder höherwertigen und höhermolekularen Alkoholen, gegebenenfalls einem wasserlöslichen Korrosionsschutzmittel, insbesondere O-Phosphorsäure und Wasser besteht.

An sich wird Wasser für sich alleine für besondere Zwecke als Schmier- und Kühlmittel verwendet, doch ist es für viele Schmierzwecke nicht brauchbar, insbesondere deshalb, weil seine Schmienvirkung sehr gering ist und sich nur ein unzureichender Film zwischen den aufeinandergleitenden Teilen ausbilden kann. Erfindungsgemäß enthält das auf wäßriger Basis aufgebaute Gleitkühlmittel ein Cellulosederivat als Quellungs- bzw. Verdickungsmittel, das selbst Schmiermitteleigenschaften haben kann, oder gegebenenfalls mit einem zusätzlichen Schmiermitteleigenschaften aufweisenden Bestandteil gemischt ist. Dadurch, daß sämtliche Bestandteile des erfindungsgemäßen Gleitkühlmittels hydrophil und vorzugsweise wasserlöslich sind, kann sowohl beim eigentlichen Schmier- und Kühlvorgang als auch beim Reinigen der Werkstücke in rein wäßriger Phase gearbeitet werden. Zum Reinigen der Werkstücke und anderer Teile reicht es in der Regel aus, diese lediglich mit Wasser abzuspülen.

Das erfindungsgemäße Schmier- und Kühlmittel ist vorzugsweise aus biologisch verträglichen und insbesondere vollständig biologisch abbaubaren Bestandteilen zusammengesetzt. Es ist deshalb nicht erforder-Hch, Spülwasser und sonstige Reste des Kühlmittels besonders aufzuarbeiten. Da das Kühlmittel bei Spülvorgängen ohnehin stark verdünnt wird, kann es abgelassen werden, ohne Schaden anzurichten. Durch

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die Wasserlöslichkeit bzw. Wasserfreundlichkeit kön- vorliegende Gleitkühlmittel kann nach Belieben vernen mit dem Gleitkühlmittel verschmutzte Hände und dünnt werden.
Arbeitskleidung ebenfalls leicht und schnell gereinigt .
werden. Dabei kann das Gleitkühlmittel hautfreund- Beispiel
lieh und geruchlos zusammengesetzt werden, ohne 5 Zur Herstellung eines Gleitkühlmittels werden in daß Einbußen in seiner Wirksamkeit hingenommen 1140 Gewichtsteile Wasser 20 Gewichtsteile Methylwerden müssen. Es ist selbst weder feuergefährlich, cellulose, 300 Gewichtsteile Glycerin und 100 Genoch braucht mit feuergefährlichen Lösungsmitteln wichtsteile 80%ige O-Phosphorsäure eingemischt, gearbeitet zu werden. Dabei kann das erfindungsge- Das erhaltene Gleitkühlmittel hat eine Viskosität bei mäße Gleitkühlmittel in den herkömmlichen Schmier- io 20° C von 29OcP (27IcSt entsprechend 35,8° E) und KübJeinrichtungen verwendet werden, ohne daß und eine Dichte bei 20° C von 1,070. Das somit erhal-Änderungen dieser Einrichtungen erforderlich sind. tene Konzentrat kann im Betrieb auf um das 10- bis Auch hat sich bei Versuchen ergeben, daß sowohl die 40fache verdünnt werden.

Scharfe der Werkzeuge als auch die Güte des Spans Das Gleitkühlmittel kann anstelle der üblichen und der bearbeiteten Fläche voll erhalten bleiben, so is Öl-in-Wasser-Emulsionen bei der Metall- und Kunstwie das bei der Anwendung der bisherigen Gleitkühl- Stoffbearbeitung eingesetzt werden, ohne daß Ändemittel der Fall ist. So kann das erfindungsgemäße rangen in den vorhandenen Anlagen erforderlich sind. Gleitkühlmittel z. B. bei Automaten, bei Fließpres- Da das erfindungsgemäße Gleitkühlmittel wegen sen, bei der manuellen Bearbeitung von Metallen, seiner Zusammensetzung aus hydrophilen Bestandbeim Ziehen, als Trennmittel u. dgl. eingesetzt wer- 20 teilen transparent bzw. durchsichtig ist, kann der jeden, weilige Arbeitsvorgang besser überwacht werden als Ein Beispiel für ein Cellulosederivat ist Methylcel- bei Verwendung der üblichen milchigen Gleitkühllulose. Geeignet sind auch Mischester u. dgl. aus auf- mittel. Die Reinigung der bearbeiteten Werkstücke geschlossenen Cellulosen, wie sie als Klebstoffe im kann mit Hi'fe von kaltem oder auch heißem Wasser Handel sind. Dabei kann die Viskosität des erfin- 25 ohne Zusätze von bestimmten Reinigungsmitteln erdungsgemäßen Gleitkühlmittels den jeweiligen An- folgen. Auch brauchen bei der Installation und Monforderungen angepaßt werden, indem die Menge des tage von Wasserleitungsrohren keine besonderen Quellungsmittels variiert bzw. ein Quellungsmittel mit Vorkehrungen getroffen zu werden. Bei Verwendung dem geeigneten Molekulargewicht ausgewählt wird. von üblichen Gleitkühlmitteln werden dagegen grö-Das erfindungsgemäße Gleitkühlmittel enthält 30 ßere Wassermengen dadurch unbrauchbar, daß das j auch mehrwertige Alkohole, die sowohl eine be- beim Gewindeschneiden verwendete Schneidöl in das stimmte Verdickung des Mittels bewirken als auch Rohrinnere gelangt und nur allmählich herausgespült j selbst schmierende Eigenschaften besitzen. Ein geeig- wird.

neter mehrwertiger Alkohol ist Glycerin, es können Das erfindungsgemäße Gleitkühlmittel wurde mit aber auch höherwertige und höhermolekulare Aiko- 35 dem aus der Deutschen Auslegeschrift 1951281 behole Verwendung finden. Vorzugsweise liegen ein kannten Gleitkühlmitte! aus Wasser, kalzinierter Soda Cellulosederivat als Quellungsmittel und Glycerin als und höchstens 1 Gewichtsprozent wasserlöslichem zusätzliches Schmiermittel in Kombination miteinan- Celluloseestersalz verglichen, wobei beide Mittel auf der vor. denselben Wassergehalt eingestellt wurden. Dabei er-Insbesondere für die Bearbeitung von feuchtig- 40 gab sich bei der grobsinnigen Fingerprüfung, daß das keits- und luftempfindlichen Metallen ist als zusätzli- erfindungsgemäße Gleitkühlmittel angenehm und ancher Bestandteil vorzugsweise ein Korrosionsschutz- haltend geschmeidig blieb, wobei das bekannte Gleitmittel im erfindungsgemäßen Gleitkühlmittel enthal- kühlmittel rasch trocken wurde. Bei der spanabheten. Ein vorteilhaftes wasserlösliches Korrosions- benden Metallbearbeitung wurde mit dem erfinschutzmittel ist O-Phosphorsäure. 45 dungsgemäßen Gleitkühlmittel ein einwandfreier Die Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Schnitt mit glatter Oberfläche erzielt, wobei das Ma-Gleitkühlmittels kann dem jeweiligen Verwendungs- terial weiß blieb. Demgegenüber führte das bekannte zweck angepaßt werden. So besteht ein brauchbares Gleitkühlmittel zu einem schartigen Schnitt mit rau-Gleitkühlmittel aus ca. 10 bis 30, vorzugsweise ca. 20 hen Schnitträndern. Das Material verfärbte sich, was Gewichtsprozent Glycerin, 4 bis 10, vorzugsweise ca. 50 ein Anzeichen dafür ist, daß es infolge mangelnder 6,5 Gewichtsprozent O-Phosphorsäure, ca. 1 bis 2, Kühlung heiß wurde. Darüber hinaus ist das erfinvorzugswcise ca. 1,3 Gewichtsprozent Methylcellu- dungsgemäße Gleitkühlmittel ausgesprochen hautlose und zum Rest aus Wasser. Dieses als Konzentrat freundlich, was das Arbeiten mit ihm erleichtert.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schmier- und Kühlmittel auf wäßriger Basis für die Metall- und Kunststoffbearbeitung, enthaltend ausschließlich hydrophile bzw. wasserlösliche Bestandteile, insbesondere Quellungsmittel auf Cellulosebasis, dadurch gekennzeichnet, daß es aus

a) einem Cellulose-Derivat, insbesondere Methylcellulose oder einem Mischester aus aufgeschlossenen Cellulosen als Quellungsmittel,

mehrwertigen Alkoholen, insbesondere Glycerin und/oder höherwertigen und höhermolekularen Alkoholen, gegebenenfalls

c) einem wasserlöslichen Korrosionsschutzmittel, insbesondere O-Phosphorsäure, und

d) Wasser besteht.

2. Verwendung des Schmier- und Kühlmittels nach Anspruch 1 für die Metall- und Kunststoffbearbeitung.

b)