DE2700040A1 - LUBRICANT SYSTEM FOR HOT FORMING OF METALS - Google Patents
LUBRICANT SYSTEM FOR HOT FORMING OF METALSInfo
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Description
Trolydorf, don ?0. Vg?.. 1976
ο · jTrolydorf, don? 0. Vg? .. 1976
ο · j
OZ: 77001 (26üB) 2 7Q00 AO jOZ: 77001 (26üB) 2 7Q00 AO j
DYHAIlIT ITOBLL AKT* 317GSSELLiJCHAFT
Troisdorf, Bez. KölnDYHAIlIT ITOBLL AKT * 317GSSELLiJCHAFT
Troisdorf, district Cologne
Schmierstoffsystem für die Viarrcverfornmnc von MetallenLubricant system for the Viarrcverfornmnc of metals
Die Erfindung betrifft ein Sehmierstoffsyütcra für die V/arrrvor-The invention relates to a Sehmierstoffsyütcra for the V / arrrvor-
formung von Metallen. Insbesondere besieht sich die? Erfindung auf!forming of metals. In particular, the? Invention on!
wasserhaltige, umweltfreundliche Schmior.v.toff rr/s1 erne, die für J
die spanlose Metallbearbeitung wie z.B, \'alsen oder Ziehen geci^-i
net sind und die eine ausreichende Schmierung bzw. Tronnwirkun,?
zwischen den verwendeten Werkzeugen und den zu ver.forHenden !Iaterialien
gev/ährleisten.water-containing, environmentally friendly Schmior.v.toff rr / s1 erne, which are designed for non-cutting metalworking such as, \ 'alsen or drawing and which provide sufficient lubrication or tronnecting?
between the tools used and the materials to be processed.
Die bisher bekannten Schmierstoffoysterae s.B. auf Teer- oder Mino-4
ralölbasis haben Nachteile. Die otändi^o KHJilun^ der V/erkzeure
mit Wasser - im Falle von V/arrcwalzwerken mit großen V.'assernienr.en
- läßt Crackprodukte und unzersetzto Hineralölanteile inThe previously known lubricant oysters based on tar or mino-4 ral oil have disadvantages. The otändi ^ o KHJilun ^ the V / merkzeure
with water - in the case of V / arrc rolling mills with large V.'assernienr.en - lets crack products and undecomposed raw oil fractions in
den Kühlwasserkreislauf gelangen. Die Abscheidung: der biologisch Ienter the cooling water circuit. The separation: the biological I
i schwer abbbaubaren Stoffe, die das Abwasser in unzumutbarer j V/eise belaoten würden, verursacht erhebliche Konten und be ein- ! trächtigt die Wirtschaftlichkeit des Verfahren?;. ISubstances which are difficult to degrade and which would impose an unreasonable burden on the wastewater cause considerable accounts and a ! affects the economy of the process?;. I.
Teer- und tainoralölhaltige Produkte zersetzen eich theraisch
durch hohe Temperaturen der V,f erlös tue kt unter Bildung star3;cr r.;uul:··
und Rußwolken, deren Beseitigung aus Gründen der Arbeitsplatzjh;>T.ieno
erforderlich it;t, v;?c; eb';nrall!-; mit er))'1>au:· _-:i .!::·· '■- Products containing tar and tainoral oil decompose thermally
Due to high temperatures the V, f proceeds tue kt with the formation of star3; cr r .; uul: ·· and soot clouds, the removal of which is necessary for reasons of the workplacejh;> T.ieno it; t, v;? c; eb '; nrall! -; with er)) '1> au: · _-: i.! :: ·· ' ■ -
tionon verbunden int.tionon connected int.
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j Schmierstoffrückstände bedecken nach kurzen Detriebszeiten die i Armature; n und Gerüste in Form eines dünnen Films, der nur schwie-'rig zu entfernen ist. Mit öl überzogene glatte Gegenstände könnenj Lubricant residues cover the i armature; n and scaffolding in the form of a thin film, which is only difficult to be removed. Smooth objects coated with oil can
j den Betriebsablauf stören und durch Abrutschen oder Ausgleiten 'Unfälle verursachen.j disrupt operations and cause accidents by slipping or slipping.
jDer Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Schmiermittel :für die Warmverformung von Metallen, insbesondere für das Warm- !walzen von Stahl, bereitzustellen, das die Nachteile der bekann-The invention is therefore based on the object of a lubricant : for hot forming of metals, especially for hot ! rolling of steel, to provide that the disadvantages of the known
ten Schmierstoffe auf Basis Mineralöl vormeidet, das v/eiterhin
j
ieine problemlose Application mit den Ubl.ichen Armaturen, Pumpen,avoids th lubricants based on mineral oil, the more j
a problem-free application with the usual fittings, pumps,
,Düsen etc. erlaubt, das eine gute Filmbildung auf den verwendeten Werkzeugen zeigt und das eine ausgezeichnete Haftung nach dem !Aufbringen auf feuchte Metalloberflächen aufweist, selbst dann, jwenn die Werkzeuge durch fließendes Wasser gekühlt werden., Nozzles etc. allows a good film formation on the used Tools and shows excellent adhesion after application to damp metal surfaces, even then jwhen the tools are cooled by running water.
;Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Schmier istoffsystem bereitgestellt wird, welches aus einer wäßrigen Dispersion oder Emulsion mit Gehalten von 5 bis 60 Gew.-% Fettsäureimonodiglyceridäthoxylaten und/oder Fettsäureäthoxylaten besteht, ; This object is achieved according to the invention in that a lubricant system is provided which consists of an aqueous dispersion or emulsion with contents of 5 to 60% by weight of fatty acid monodiglyceride ethoxylates and / or fatty acid ethoxylates,
!wobei die Fettsäuremonodiglyceridäthoxylate 2 bis 6 Mol, vorzugs-! where the fatty acid monodiglyceride ethoxylates 2 to 6 mol, preferably
!weise 3 bis 5 Mol, Alkylenoxid pro Mol vorhandener Hydroxylgrup-■pen und die Fettsäureäthoxylate 2 bis 6 Mol, vorzugsweise 2,5 bis3 to 5 moles of alkylene oxide per mole of hydroxyl groups present and the fatty acid ethoxylates 2 to 6 mol, preferably 2.5 to
! ■ ι! ■ ι
'A Mol, Alkylenoxid pro Mol Fettsäureäthoxylat enthalten und die ί !wäßrige Dispersion bzw. Emulsion eine Viskosität zwischen 5000 ! ;und hO 000 cP bei einem Schergefälle von 2,64 cm"1 und einer Temperatur von 300C aufweist. 'A mole, contain alkylene oxide per mole of fatty acid ethoxylate and the ί ! aqueous dispersion or emulsion a viscosity between 5000 ! ; and hO having 000 cP at a shear rate of 2.64 cm "1 and a temperature of 30 0 C.
Als Äthoxylate werden die Heaktionsprodukte mit bevorzugt Athylenoxid oder gcgobencnfaltls propylenoxid verstanden.The reaction products with ethylene oxide are preferred as ethoxylates or, if given, understood as propylene oxide.
!Fettsäureäthoxylate und Fettsäurepartialglyceridäthoxylate sind! Fatty acid ethoxylates and fatty acid partial glyceride ethoxylates are
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bekannt und werden durch direkte Umsetzung der Fettsäuren bzv. .Fettsäurepartialglyceride mit Äthylenoxid oder g£f. Propylenoxid j hergestellt, wodurch überwiegend einseitig an die OH-Gruppcn der Fettsäuren bzw. der Partialglyceride gebundene Alkoxyketten aufgebaut werden, welche mit Η-Atomen abschließen.known and are resp. . Fatty acid partial glycerides with ethylene oxide or g £ f. Propylene oxide j, whereby alkoxy chains bonded predominantly on one side to the OH groups of the fatty acids or the partial glycerides which end with Η atoms.
Bevorzugt sind Gemische der Fettsäuremonodiglyceridäthoxylate mit Fettsäureäthoxylaten, insbesondere solche mit mindestens 10, im Regelfalle mindestens 20 Gev/.-Jü ein?;r der beiden Komponenten;Mixtures of fatty acid monodiglyceride ethoxylates with fatty acid ethoxylates, in particular those with at least 10, are preferred As a rule, at least 20 Gev /.- Jü one?; r of the two components;
j möglich sind jedoch ebenfalls Gemische der Fettsäuremonodiglyceridüthoxylate untereinander und ggf. Gemisch der Fettsäureäth-However, mixtures of the fatty acid monodiglyceride ethoxylates are also possible with each other and possibly a mixture of fatty acid ethers
i oxylate untereinander.i oxylates among themselves.
Als Monodiglyceride werden solche Gemische frei von Triglyceriden oder mit verminderten Gehalten von Triglyceriden verstanden,As monodiglycerides, such mixtures become free of triglycerides or understood with reduced levels of triglycerides,
! deren Gehalt an Mono- und Diglyceriden im Regelfalle nicht von ! 30 bis 100 Gew.-%, bevorzugt 55 bis 90 Gew.-% abweicht. Die! their content of mono- and diglycerides usually not of ! 30 to 100% by weight, preferably 55 to 90% by weight, deviates. the
j Fettsäurereste der Partialglyceride bzw. Fettsäuren können gesättigt oder ungesättigt sein; Reste von Hydroxyfettsäuren sol-j Fatty acid residues of the partial glycerides or fatty acids can become saturated or be unsaturated; Residues of hydroxy fatty acids should
; len nicht enthalten sein.; len not be included.
Zwar wurden bereits Schmiermittel mit Gehalten von Fettsäure- .Admittedly, lubricants with levels of fatty acids have already been used.
1 äthoxylaten in der DT-OS 2 446 319 vorgeschlagen, doch wird dort 1 ethoxylates proposed in DT-OS 2 446 319, but is there
I mit andersartiger Aufgabenstellung ein in Wasser lösliches ; ' Schmiermittel hergestellt, das mit Wasser verdünnt echte trans-I with a different task a soluble in water ; '' Lubricant manufactured that diluted with water real trans-
j parente oder seiai-transparente Lösungen bildet.j forms parente or seiai-transparent solutions.
i Die Schmiermittellösung nach der DT-OS 2 446 319 sind nach-1 teilig wegen ihrer geringen Viskosität und dadurch geringer Haftung am Werkzeug. Von mit fließendem V/asser gekühlten VZeri::..:1;;.':::- j werden diese Schmiermittel abgewaschen und sind daher zu dereni The lubricant solution according to DT-OS 2446319 are disadvantages 1 part because of their low viscosity and thus low adhesion to the tool. These lubricants are washed off by VZeri :: ..: 1 ;;. '::: - j cooled with running water and therefore become theirs
icic
Schmierung ungeeignet.Unsuitable lubrication.
Nachteilig an den Schmiermitteln der DT-OS 2 446 319 ist weiter die umständliche Herstellung aus drei Komponenten, nämlich (A.)
wasserlöslichen Substanzen mit längerer Alkoxykette, (B) öllöslichen
Substanzen mit kürzerer Alkoxykette und (G) einer oberflächenaktiven Substanz.Another disadvantage of the lubricants of DT-OS 2 446 319 is the laborious production from three components, namely (A.)
water-soluble substances with a longer alkoxy chain, (B) oil-soluble substances with a shorter alkoxy chain, and (G) a surface-active substance.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung konnte nach dem Gesagten durch die DT-OS 2 446 319 nicht gelöst v/erden.According to what has been said, the object of the present invention could not be achieved by DT-OS 2,446,319.
Die Suspension bzw. Emulsion enthält bevorzugt 10 bis 40
der Äthoxylate, wobei steigende Gehalte der Äthoxylate die Viskosität erhöhen und so eine Möglichkeit der Einstellung der Viskosität
besteht. Eine zweite Möglichkeit der Einstellung der Viskosität besteht durch die Länge der Alkoxykette, wobei in zahlreichen
Fällen längere Alkoxyketten die Viskosität senken. Von
weiterem Einfluß auf die Viskosität sind jedoch der Verteilungsgrad der Sthoxylate in der wäßrigen Phase der Dispersion bzw.
Emulsion,· die Kettenlänge der Fettsäuren und der Gehalt der Mono-
bzw. Diglyceride in den Partialglyceriden, so daß aus der chemischen Analyse bestimmter Athoxylierungsprodukte von Partialglyceriden
bzw. Fettsäuren die Viskosität der wäßrigen Dispersion! nicht mit genügender Genauigkeit vorhergesagt werden kann. i
Es ist daher vorgesehen, die erstrebte bestimmte Viskosität eines!The suspension or emulsion preferably contains 10 to 40
of the ethoxylates, with increasing contents of the ethoxylates increasing the viscosity and thus there is a possibility of adjusting the viscosity. A second possibility of adjusting the viscosity is through the length of the alkoxy chain, with longer alkoxy chains reducing the viscosity in numerous cases. from
However, another influence on the viscosity is the degree of distribution of the sthoxylates in the aqueous phase of the dispersion or
Emulsion, · the chain length of the fatty acids and the content of mono- or diglycerides in the partial glycerides, so that the viscosity of the aqueous dispersion can be determined from the chemical analysis of certain ethoxylation products of partial glycerides or fatty acids! cannot be predicted with sufficient accuracy. i It is therefore intended to achieve the desired specific viscosity of a!
bestimmten Produktes, ggf. nach Messen der Viskosität der An- i sätze, durch einfaches Mischen von Dispersionen mit höheren und ; certain product, if necessary after measuring the viscosity of the batches, by simply mixing dispersions with higher and ;
Dispersionen mit niederen Viskositäten auf die für die jeweilige \ Verwendung bestimmte Viskosität einausteilen.Einausteilen dispersions with lower viscosities which is intended for the respective \ use viscosity.
8098 /0489 —-8098/0489 ---
Bevorzugte Äthoxylierungsgrade liegen bei Fottsäuremonodiglycerid äthoxylaten zwischen 3 und 5 Mol Äthylenoxyd je Hydroxylgruppe der Partialglyceride, bei Fettsäureäthoxylaten zwischen 2,5 und 4 Mol Äthylenoxyd je Mol Fettsäure. 'Preferred degrees of ethoxylation are photonic acid monodiglyceride ethoxylates between 3 and 5 moles of ethylene oxide per hydroxyl group of partial glycerides, in the case of fatty acid ethoxylates between 2.5 and 4 moles of ethylene oxide per mole of fatty acid. '
Die Dispersionen bzw. Emulsionen haben den erheblichen Vorteil, sich spontan zu bilden. Es wurde festgestellt, daß die wäßrige Dispersion oder Emulsion von Fettsäuremonodiglyceridäthoxylaten mit einem Äthoxylierungsgrad von weniger als 2 Mol Äthylenoxid pro Mol vorhandener Hydroxylgruppen und/oder Fettsäureäthoxylaten mit weniger als 2 Mol Äthylenoxid pro Mol Fettsäure zwar eine ausreichende Haftung auf feuchten Metalloberflächen wie beispielsweise wassergekühlten Walzen ergeben, daß der Aufbau eines gleichmäßigen Schmierfilms jedoch nicht gewährleistet ist. An besonders glatten oder stark mit Wasser beaufschlagten Stellen kommt es zu einem Abreißen des Films, woraus letztlich ein erhöhter Verschleiß des Werkzeugs resultiert. Wäßrige Dispersionen oder Emulsionen von Fettsäuremonodiglycerid- und/oder Fettsäureäthoxylaten mit einem Äthoxylierungsgrad von mehr als 6 Mol Äthylenoxid pro Mol Hydroxylgruppe bzw. Fettsäure andererseits zeigen eine schlechte Haftung auf feuchten Metalloberflächen, so daß eine sichere Aufbringung des Schmierfilms, beispielsweise durch Aufdüsen auf rotierende, wasserbesprühte Walzen, nicht möglich ist, da der Schmierfilm rasch ausgewaschen wird.The dispersions or emulsions have the considerable advantage that they form spontaneously. It was found that the aqueous dispersion or emulsion of fatty acid monodiglyceride ethoxylates with a degree of ethoxylation of less than 2 moles of ethylene oxide per mole of hydroxyl groups and / or fatty acid ethoxylates with less than 2 moles of ethylene oxide per mole of fatty acid give adequate adhesion to moist metal surfaces such as water-cooled rollers However, the build-up of a uniform lubricating film is not guaranteed. An especially smooth or heavily loaded with water points there is a tearing of the film, resulting ultimately in increased wear of the W e rkzeugs results. Aqueous dispersions or emulsions of fatty acid monodiglyceride and / or fatty acid ethoxylates with a degree of ethoxylation of more than 6 moles of ethylene oxide per mole of hydroxyl group or fatty acid, on the other hand, show poor adhesion to damp metal surfaces, so that a reliable application of the lubricating film, for example by spraying onto rotating, water-sprayed ones Rolling, is not possible as the lubricating film is quickly washed out.
Es wurde weiterhin gefunden, daß das erfindungsgemäße Schmierstoffsystem eine Viskosität zwischen 5000 und 40000 oP, vorzugsweise zwischen 150000 und 30000 cP, gemessen unter den angege-It has also been found that the lubricant system according to the invention a viscosity between 5000 and 40,000 oP, preferably between 150,000 and 30,000 cP, measured under the specified
80982fV0A89 ORIGINAL INSPECTED80982fV0A89 ORIGINAL INSPECTED
benen Bedingungen, aufweisen muß.conditions.
Die erforderlichen Viskositätsmessungen wurden mit dem Rotations viskosimeter Rotovisko der Fa. Gebr. Haake durchgeführt. Es wurde die temperierbare Couetteeinrichtung MV II P in Kombinatio: mit dem Meßkopf 500 benutzt, welche durch eine spezielle Formgebung für die Untersuchung von Dispersionen bzw. Emulsionen besonders geeignet ist. Einzelheiten sind der Firmenschrift "Rotovisko, Beschreibung und Gebrauchsanleitung!', Druckschrift 105/16, sowie dem Aufsatz von W. Heinz, Rheologie und Rheometrie mit Rotationsviskosimeter^ 2. Auflage, Springer-Verlag, Berlin, zu entnehmen.The required viscosity measurements were made with the rotary Rotovisko viscometer from Gebr. Haake. It the temperature-controlled Couette device MV II P in combination: used with the measuring head 500, which by a special shape for the investigation of dispersions or emulsions suitable is. Details can be found in the company publication "Rotovisko, Description and Instructions for Use!", Printed publication 105/16, as well as the article by W. Heinz, Rheology and Rheometry with Rotational Viscometer ^ 2nd Edition, Springer-Verlag, Berlin, refer to.
Die oben genannten Viskositätsbereiche ergaben sich bei einem Schergefälle von 2,64 cm" und einer Temperatur von 300C. Schmierstoff-Zusammensetzungen unter 5000 und Über 40000 cP, auch wenn darin Äthoxylate mit entsprechender oder den erfindungsgemäßen Stoffen ähnlicher Zusammensetzung enthalten sind, eignen sich nicht zur Lösung der gestellten Aufgabe. Schmierstoffe mit Viskositäten unter 5000 cP zeigen eine ungenügende Haftung auf feuchten Metalloberflächen und sind daher in der Praxis nicht einsetzbar. Eine obere Grenze des Viskositätsbereichs des erfindungsgemäßen Schmierstoffsystems ist andererseits dadurch gegeben, daß die Förderung und Applikation der wäßrigen Dispersion bzw. Emulsion mit den üblichen betrieblichen Einrichtungen wie z.B. Pumpen, Düsen u. dgl. gewährleistet sein muß. Darüber hinaus sind Viskositäten Über 40000 cP auch deswegen unerwünscht, weil sich Schwierigkeiten bei der gleichmäßigen Aufbringung des Schmierfilms ergeben.The viscosity ranges mentioned above were found at a shear rate of 2.64 cm "and a temperature of 30 0 C. lubricant compositions 5000 and about 40000 cP, even if ethoxylates are contained therein with corresponding or similar substances according to the invention composition, are not to solve the problem. Lubricants with viscosities below 5000 cP show inadequate adhesion to moist metal surfaces and can therefore not be used in practice or emulsion must be guaranteed with the usual operational equipment such as pumps, nozzles, etc. In addition, viscosities over 40,000 cP are also undesirable because difficulties arise in the uniform application of the lubricating film.
80982^/048980982 ^ / 0489
Dae erfindungsgeraäße Schmierstoffsystem zeigt weiterhin ein sog. plastisches Viskositätsverhalten. Damit verbunden ist das Vorhandensein einer Fließgrenze, die den Wert 50 dyn.cm" (erhalten The lubricant system according to the invention also shows what is known as a plastic viscosity behavior. Associated with this is the presence of a flow limit, which is given the value 50 dyn.cm "(
naoh der Entspannungsmethode nach 30 see Entspannungszeit) übersteigt. Entsprechend diesem Verhalten beobachtet man eine Abnahme der Viskosität mit zunehmendem Schergefälle. So ergibt das erfindungsgemäße Schmierstoffsystem Viskositätswerte zwischen 100 und 500 oP "bei einem Schergefälle von 428 cm~ und einer Temperatur von 300C. according to the relaxation method after 30 seconds of relaxation time). Corresponding to this behavior, a decrease in viscosity with increasing shear rate is observed. Thus, according to the invention lubricant system viscosity values between 100 and 500 results in the OP "at a shear rate of 428 cm ~ and a temperature of 30 0 C.
Die Einstellung des erfindungsgemäßen Viskositätsbereichs kann duroh Variation der Konzentration der Fettsäuremonodiglycerid- und/oder Fettsäureäthoxylate erfolgen. So weisen Dispersionen bzw Emulsionen mit höherem Äthoxylatgehalt im allgemeinen eine höhere Viskosität auf und umgekehrt. Die gewünschte Viskosität der wäß rigen Dispersionen bzw. Emulsionen kann aber auch herbeigeführt werden durch Mischen von z.B. zwei Äthoxylierungsprodukten, von denen das eine als Einzelkomponente in der entsprechenden Dispersion bzw. Emulsion eine niedrige und das andere als Einzelkomponente verwendet eine hohe Viskosität ergibt. Die Fetteäurereste der im erfindungsgemäßen Sohmierstoffsystera eingesetzten Äthoxylate leiten sich ab von Fettsäuren mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen wie Laurin-, Myristin-, Palmitin-, Stearin-,j Palmitolein-, öl-, Linol-, Linolen-, Arachidon-, Erucasäure oder J von Mischungen dieser Fettsäuren, vorzugsweise von Mischungen der| The viscosity range according to the invention can be set by varying the concentration of the fatty acid monodiglyceride and / or fatty acid ethoxylates. Thus, dispersions or emulsions with a higher ethoxylate content generally have a higher viscosity and vice versa. However, the desired viscosity of the aq membered dispersions or emulsions can also be brought about by mixing for example two Äthoxylierungsprodukten, one of which results in a single component in the corresponding dispersion or emulsion, a low and the other used as a single component a high viscosity. The fatty acid residues of the ethoxylates used in the Sohmierstoffsystera according to the invention are derived from fatty acids with 12 to 22 carbon atoms such as lauric, myristic, palmitic, stearic, j palmitoleic, oleic, linoleic, linolenic, arachidonic, erucic acid or J of mixtures of these fatty acids, preferably mixtures of the |
Fettsäuren mit 16 bis 22 Kohlenstoffatomen. I Fatty acids with 16 to 22 carbon atoms. I.
Die Herstellung der Äthoxylate kann besonders vorteilhaft auf ' Basis natürlicher Rohstoffe wie z.B. Palmöl, Erdnußöl, Baumvoll- ! The production of the ethoxylates can be particularly advantageous on the basis of natural raw materials such as palm oil, peanut oil, full-tree!
eaatöl, Sojabohnenöl, Sonnenblumenöl, Leinöl, Rapssamenöl, j . 8 0 9 8 ΤψΙ 04 8 9 —- — eaat oil, soybean oil, sunflower oil, linseed oil, rapeseed oil, j . 8 0 9 8 ΤψΙ 04 8 9 --- -
Schweineschmalz, Rindertalg, Walöl, Heringsöl, erfolgen. Die Fettsäuremonodiglyceridäthoxylate lassen sich nach den "bekannten Verfahren herstellen, z.B. durch Umesterung der oben genannten Fette oder Öle mit Glycerin oder durch Veresterung der durch Spaltung von Fetten gewonnenen Fettsäuren mit Glycerin und anschließende Äthoxylierung mit den angegebenen Mengen Äthylenoxid. Die Fettsäureäthoxylate können z.B. durch Anlagerung von Äthy- ' lenoxid an die durch Spaltung von Fetten erhältlichen Fettsäuren oder aber auch durch Veresterung von Fettsäuren mit Polyäthylenglykolen entsprechender Kettenlänge hergestellt werden.Lard, beef tallow, whale oil, herring oil. the Fatty acid monodiglyceride ethoxylates can be prepared by "known methods, for example by transesterification of those mentioned above Fats or oils with glycerine or by esterification of the fatty acids obtained by splitting fats with glycerine and then Ethoxylation with the specified amounts of ethylene oxide. The fatty acid ethoxylates can e.g. lenoxid to the fatty acids obtainable by splitting fats or by esterifying fatty acids with polyethylene glycols corresponding chain length can be produced.
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Schmierstoffsystems erfolgt durch Einrühren der Fettsäuremonodiglycerid- und/oder Fettsäureäthoxylate in Wasser. Da die Dispersion bzw. Emulsion spontan gebildet wird, kann nach dem Verteilen der Äthoxylate in der wäßrigen Phase von weiteren Maßnahmen wie z.B. Homogenisieren abgesehen werden. Die derart erhaltenen wäßrigen Dispersionen bzw. Emulsionen sind unmittelbar nach der Herstellung einsatzfähig, können aber auch, da sie eine gute Stabilität auf v/ei sen, im wesentlichen unverändert Über einen längeren Zeitraum, z.B. Über mehrere Wochen, gelagert werden. Im letzten Falle ist es zweckmäßig, durch Zusatz eines der üblichen Konservierungsmittel einer· mikrobiellen Zersetzung vorzubeugen. Ferner lassen sich gegebenenj-The lubricant system according to the invention is produced by stirring the fatty acid monodiglyceride and / or fatty acid ethoxylates into water. Because the dispersion or emulsion formed spontaneously after the ethoxylates have been distributed in the aqueous phase, further measures such as homogenization can be dispensed with will. The aqueous dispersions or emulsions obtained in this way can be used immediately after production, but can also, since they have good stability, essentially unchanged over a longer period of time, e.g. over several weeks. In the latter case, it is advisable to add one of the usual preservatives to a prevent microbial decomposition. Furthermore, given
falls weitere Zusatzstoffe wie Kcrrosionsschutzmittel, Dampf- Jif other additives such as anti-corrosion agents, steam J
phaseninhibitoren, Antioxidantien und dgl. in geringen Mengen j in das erfindungsgemäße Schmierstoffsystem einarbeiten. ;phase inhibitors, antioxidants and the like in small amounts j incorporate into the lubricant system according to the invention. ;
Im Falle der Verwendung von Fettsäureäthoxylaten ohne jeglichenIn the case of using fatty acid ethoxylates without any
Zusatg von FettgäureTnonodiglYQeridäthpxylntQn 1.Pt es zweckmäßig, I Addition of fatty acidTnonodiglYQeridäthpxylntQn 1.Pt it is two- fold, I
- 270004Q- 270004Q
ΛΑΛΑ
eine geringe Menge eines Natrium- oder Kaliumsalzes einer Fettsäure mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen bei der Herstellung der entsprechenden Dispersionen bzw. Emulsionen einzusetzen. Dadurch wird die Bildung der Dispersion bzw^ Emulsion erleichtert und der Auftrag des Schmierfilms erfolgt gleichmäßiger. Das erfindungsgemäße Schmierstoff system erfiillt Anforderungen, die aus Gründen des Umweltschutzes in zunehmendem Maße an die Verwendung von Hilfsstoffen im industriellen Bereich gestellt werden müssen. So läßt sich allein durca die Verwendung einer z.B. 25#igen erfindungsgemäßen Dispersion bzw. Emulsion eine Reduzierung des organischen Materials, verglichen mit der Verwendung von Schmierstoffsystemen auf Mineralölbasis, auf ein Viertel erzielen.a small amount of a sodium or potassium salt of a fatty acid with 12 to 22 carbon atoms to be used in the preparation of the corresponding dispersions or emulsions. Through this the formation of the dispersion or emulsion is facilitated and the application of the lubricating film is more even. The lubricant system according to the invention meets requirements which for reasons of environmental protection is increasingly being put to the use of auxiliary materials in the industrial sector Need to become. Thus, a reduction can be achieved solely by using, for example, a 25 # dispersion or emulsion according to the invention of organic material compared to the use of mineral oil-based lubricating systems achieve.
Das erfindungsgemäße Schmierstoffsystem ist gut biologisch abbaubar, so daß in das Abwasser gelangende Reste eine nur geringe Belastung sind. Da beispielsweise beim V/armwalzen von Stahl ohnehin der größte Teü des organischen Materials nach Abdampfen des Wassers beim Austritt aus dem Walzenspalt verbrennt, sind die zu berücksichtigenden Anteile außerordentlich gering. Bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Schmierstoffsystems ist im Vergleich zum Verhalten mineralölhaltiger Stoffe eine erhebliche Verminderung der Ruß- und Qualmbildung zu verzeichnen. Eine Geruchsbelästigung, wie sie bei der Verwendung mineralöl-The lubricant system according to the invention is readily biodegradable, so that residues that get into the wastewater are only a low burden. Since, for example, in the case of V / arm rolling of steel, the greatest T e ü of the organic material burns after the water has evaporated when it emerges from the nip, the proportions to be taken into account are extremely low. When using the S invention hmierstoffsystems c is compared with the behavior of mineral oil containing substances a considerable reduction of soot and fumes recorded. An unpleasant odor, as is the case with the use of mineral oil
baltiger Systeme durch Bildung Übelriechender Crackprodukte auf-! tritt, wird beim Einsatz des erfindungsgemäßen Schmierstoff- ; systems nicht beobachtet.abundant systems through the formation of foul-smelling cracked products! occurs when using the lubricant according to the invention; systems not observed.
Das Schmierstoffsystem gemäß der Erfindung zeigt eine ausge-The lubricant system according to the invention shows an excellent
8098 2*?/(H898098 2 *? / (H89
27OOOAO27OOOAO
zeichnete Haftung auf feuchten Metalloberflächen und läßt sich daher, obwohl in V/asser dispergierbar bzw. emulgierbar, auf wassergekühlte Walzen aufbringen, wobei ein gleichmäßiger Schmierfilm gebildet wird. Andererseits lassen sich Schmierstoffreste, die sich eventuell bei der Applikation, z.B. durch Aufsprühen, auf den Walzgerüsten und Armaturen bei der betrieblichen Anwendung niedergeschlagen haben, beispielsweise durch Abspülen mit einem kräftigen Wasserstrahl in einfacher Weise vollständig und problemlos entfernen.adhered to moist metal surfaces and can therefore be applied to water-cooled surfaces, although they are dispersible or emulsifiable in water Apply rollers, forming an even film of lubricant. On the other hand, lubricant residues, which may occur during application, e.g. by spraying, on the roll stands and fittings during operational use have precipitated, for example by rinsing with a powerful jet of water in a simple manner and completely easily remove.
Eine bevorzugte Verwendung findet das Schmierstoffsystem gemäß der Erfindung beim Warmwalzen von Stahlprofilen. Es zeigt sich dabei eine gleichmäßige Ausbildung des Schmierfilms, eine gute Haftung auf den Walzen und eine ausreichende Schmier- und Trennwirkung. The lubricant system according to FIG of the invention in the hot rolling of steel profiles. It shows a uniform formation of the lubricating film, a good one Adhesion on the rollers and a sufficient lubricating and separating effect.
In den folgenden Beispielen wird das Schmierstoffsystem gemäß der Erfindung näher beschrieben. Prozentangaben beziehen sich, soweit nicht anders gesagt, auf Gewichtsprozent. Als OHZ wird die Hydroxylzahl, als SZ die Säurezahl und als JZ die Jodfarbzahl, letztere als Maß für Doppelbindungen verstanden, deren Bestimmung nach DGF-Einheitsmethoden (Deutsche Gesellschaft für Fettwissenschaft) Abteilung D-IV 2b (61) bzw. C-IV Aa (52).The lubricant system according to the invention is described in more detail in the following examples. Percentages refer to unless otherwise stated, to percentages by weight. The OH number is the hydroxyl number, the acid number is the acid number and the JZ the iodine color number, the latter understood as a measure of double bonds, its determination according to DGF standard methods (Deutsche Gesellschaft for fat science) Department D-IV 2b (61) or C-IV Aa (52).
ΤΤΓ9 Έ7φ/ ü A 8 9ΤΤΓ9 Έ7φ / ü A 8 9
2700Q402700Q40
25 Teile eines Fettsäuremonodiglyceridäthoxylats (aus Partial glycerid mit 46 % Mono- und i?0 % Diglyceriden) auf Basis25 parts of a fatty acid monodiglyceride ethoxylate (made from partial glyceride with 46 % mono- and 10% diglycerides) based on
55 °/° Caprylsäure (Cg)55 ° / ° caprylic acid (Cg)
40 io Caprinsäure (G1 Q)40 io capric acid (G 1 Q )
sowie geringerer Anteile an Capron- u. Laurinsäureas well as lower proportions of caproic and lauric acid
mit 4 Mol Äthylenoxyd pro Mol Hydroxylgruppen des Partialglycerid·· gemischs wurden mit 75 Teilen Wasser vermischt. Die Mischung hatte eine Viskosität, die erheblich unterhalb des Wertes von 5000 cP lag und mit der oben genannten Meßanordnung nicht mehr genau "bestimmt werden konnte. Die Mischung zeigte eine ungenügende Haftung auf feuchten Metalloberflächen.with 4 moles of ethylene oxide per mole of hydroxyl groups of the partial glyceride The mixture was mixed with 75 parts of water. The mixture had a viscosity which was considerably below the value of 5000 cP and no longer with the above-mentioned measuring arrangement could be determined exactly. The mixture showed an unsatisfactory one Adhesion to damp metal surfaces.
Yerglelchabeispjel 2Yerglelchabeispjel 2
25 Teile eines Fettsäuremonodiglyceridäthoxylats (42 % Mono- und Ml# Diglyceride) auf Lasis eines aus Schv/eineschmalz gewonnenen Fettsäuregemischs mit 1,9 Mol Äthylenoxid pro Mol vorhandener Hydroxylgruppen wurde in 75 Teilen Vasser dispergiert. Die Mischung hatte eine Viskosität von 7200 cP, gemessen bei einem Schergefälle von 2,64 cm und einer Temperatur von 30 C. Bei der Prüfung ergab sich zwar eine ausreichende Haftung auf feuchten Metalloberflächen, der aufgebrachte Schmierfilm war je- j doch ungleichmäßig und neigte zum Abreißen.25 parts of a fatty acid monodiglyceride ethoxylate (42% mono- and Ml # diglycerides) based on a fatty acid mixture obtained from Schv / einschmalz with 1.9 mol of ethylene oxide per mol of hydroxyl groups present was dispersed in 75 parts of water. The mixture had a viscosity of 7200 cP, measured at a shear gradient of 2.64 cm and a temperature of 30 C. Although the test showed sufficient adhesion to moist metal surfaces, the applied lubricating film was non-uniform and tended to Tear off.
Vergleichsbeispiel 3 ' Comparative example 3 '
25 Teile eines Fettsäuremonodiglyceridiäthoxylats (42 # Mono- und Mff$£ Diglyceride) auf Lasis des in Verglexchr-.bcjrriiel 2 25 parts of a fatty acid monodiglyceride ethoxylate (42 # mono- and Mff $ £ diglycerides) on the basis of the description in Verglexchr-.bcjrriiel 2
80982W0 4 0980982W0 4 09
verwendeten Fettsäuregemi rc;;s mit 6,25 Mol Ethylenoxid pro Mol Hydroxylgruppe v/uroien mit 75 Teilen Wasser vernischt. Die Mischung hatte eine Viskosität von 4B00 cP, gemessen unter der oben angegebenen Bedingungen, und ergab einen dünnen, sehr schlecht haftenden Schmierfilm.fatty acid mixture used rc ; ; s with 6.25 moles of ethylene oxide per mole of hydroxyl group v / uroien mixed with 75 parts of water. The mixture had a viscosity of 4B00 cP, measured under the conditions given above, and gave a thin, very poorly adhering lubricating film.
25 Teile eines Fettsäuremonodiglyceridä"ihoxylats ( 42 £ llono- und 48 fj Diglyceriden) auf Basis eines aus Schweineschmalz gewonnen Fettsäuregemischs mit 4 Mol Äthylenoxid pro Hol Hydroxylgruppe wurde in 75 Teilen Wasser dispergiert. Es wurde eine opake Emulsion mit einer Viskosität von 13000 cP erhalten. Die Emulsion zeigte eine ausgezeichnete Haftung auf feuchten Metalloberflächen und bildete einen zusammenhängenden, stabilen Schut; film.25 parts of a fatty acid monodiglyceride "ihoxylate (42 llono- and 48 μl diglycerides) based on a fatty acid mixture obtained from lard and containing 4 mol of ethylene oxide per hydroxyl group were dispersed in 75 parts of water. An opaque emulsion with a viscosity of 13,000 cP was obtained. The emulsion showed excellent adhesion to moist metal surfaces and formed a cohesive, stable protective film.
25 Teile eines Fettßäureäthoxylats auf Basis einer Rübölfettsäure mit 3 Mol Äthylenoxid pro l-Iol Fettsäure wurden in 75 Teilen Wasser dispergiert. Die wäßrige Dispersion hatte eine Viskosität von 6500 cP' und zeigte sowohl ausreichendes Haftungs- ] wie Filmbildungsverhalten. " ]25 parts of a fatty acid ethoxylate based on a rapeseed oil fatty acid with 3 mol of ethylene oxide per liter of fatty acid were dispersed in 75 parts of water. The aqueous dispersion had a viscosity of 6500 cP 'and showed both sufficient adhesion] as film-forming behavior. "]
Beispiele 3 bis 5 Examples 3 to 5
Es wurden Mischungen aus dem in Beispiel 2 genannten Fettsäureäthoxylat, Kaliuip.oleat und V.'asr.er hergestellt. Da^ei wurdez. -·.'.-gende Viskositäten erhalten.Mixtures of the fatty acid ethoxylate mentioned in Example 2, Kaliuip.oleat and V.'asr.er manufactured. Since there was - · .'.- end Preserve viscosities.
8 0 9 8 2f/ 0 A 8 98 0 9 8 2f / 0 A 8 9
INSPECTEDINSPECTED
27O00A027O00A0
Haftung und Filmbindung der Mischungen waren gut.Adhesion and film bond of the blends were good.
6 bin 116 am 11
Teile einer Mischung aus a) 48 Teilen eines Pettsäuremonodiglyceridäthoxylats (40 % Mono- und 50 # Diglyceride) auf Basis eines Fettsriuregemischs ausParts of a mixture of a) 48 parts of a fatty acid monodiglyceride ethoxylate (40 % mono- and 50 # diglycerides) based on a fatty acid mixture
27 # P8lmitinsäure27 # P8lmitic acid
12 5& Stearinsäure12 5 & stearic acid
48 # Ölsäure48 # oleic acid
8 % Linolsäure8 % linoleic acid
sowie geringen Anteilen Laurin··, Myristinsäure undas well as small amounts of lauric ··, myristic acid and
höheren Fettsäurenhigher fatty acids
mit einem Ä'thoxylierungsgrad von 4 Mol Äthylenoxid pro Mol Hydroxylgruppe und b) 52 Teilen eines Fettsäureäthoxylats auf Basis einer Fettsäuremischung auswith a degree of ethoxylation of 4 moles of ethylene oxide per mole of hydroxyl group and b) 52 parts of a fatty acid ethoxylate based on a fatty acid mixture
12 # Palmitinsäure 3 % Stearinsäure12 # palmitic acid 3 % stearic acid
26 % Ölsäure26 % oleic acid
18 i> Linolsäure 6 $> Linolensäure18 i> Linoleic Acid 6 $> Linolenic Acid
21 % Erucasäure21 % erucic acid
BO 9 8 2V-/04 89~BO 9 8 2V- / 04 89 ~
sowie geringen Anteilen Laurin-, Myristinsnure und höheren Fettsäurenas well as small amounts of lauric acid, myristic acid and higher Fatty acids
mit einem Äthoxylierungsgrad von 3 Mol Äthylenoxid pro Mol Fettsäure wurde mit 75 Teilen V/asser vermischt. Die so erhaltene Emulsion zeigte eine VisKosität von 14500 cP, haftete ausgezeichnet auf feuchten Metalloberflächen und bildete einen zusammenhängenden Schmierfilm.with a degree of ethoxylation of 3 moles of ethylene oxide per mole of fatty acid was mixed with 75 parts v / ater. The emulsion obtained in this way had a viscosity of 14,500 cP and adhered excellently on damp metal surfaces and formed a coherent lubricating film.
Die 20 j£ige Dispersion der gleichen Fettsäuremonodiglyceridäthoxylat/Fettsäureäthoxylat-Mischung hatte eine Viskosität von 5900 cP, die 30 #ige Dispersion von 1200DcP, die 40 #ige von 22300 cP.The 20-year dispersion of the same fatty acid monodiglyceride ethoxylate / fatty acid ethoxylate mixture had a viscosity of 5900 cP, the 30 # dispersion of 1200DcP, the 40 # dispersion of 22,300 cps.
Die 25 #ige Dispersion aus a) 20 Teilen des genannten Monodiglyceridäthoxylats und b) Θ0 Teilen des genannten Fettsäureäthoxylats ergab eine Viskosität von 10 500 cP.The 25 # dispersion of a) 20 parts of the monodiglyceride ethoxylate mentioned and b) Θ0 parts of the fatty acid ethoxylate mentioned gave a viscosity of 10,500 cP.
Die 25 #ige Dispersion aus a) 70 Teilen des genannten llonodiglyceridäthoxylats und b) 30 Teilen des genannten Fettsäureäthoxylats ergab eine Viskosität von 2h 500 cP.The 25 #ige dispersion of a) 70 parts of said llonodiglyceridäthoxylats and b) 30 parts of said Fettsäureäthoxylats gave a viscosity of 500 cP 2h.
Aus einem Fettsäuremonodiglyceridäthoxylat (36 $ Mono- und 54 % Diglyceriden) auf Basis eines Fettsäuregemischs ausFrom a fatty acid monodiglyceride ethoxylate (36 $ mono- and 54 % diglycerides) based on a fatty acid mixture
Jf Stexarinsäure
J^ Ö5e5ore
2 '£ LJnolsäureJf stexaric acid
J ^ Ö5e5ore
2 ' L-nolic acid
Myristinsäure und »R
Myristic acid and
Dispersion
-1
2,64 cmviscosity
Dispersion
-1
2.64 cm
beddei
bed
Fetteremonodiglyoerid-Fat monodiglyoeride
äthoxylatethoxylate
. Schergefälle
-1
428 cm* 25 weight & length
. Shear rate
-1
428 cm
1*1*
23 Teile eines Monoesters, der durch Veresterung von 1,1 Mol
Triäthylenglykol (OHZ 7AO) mit 1 Mol eines aus Rüböl gewonnenen
Fettsäuregemisches (SZ 190, JZ 115) erhalten worden war, wurden
mit 2 Teilen Kalium-oleat unter Erwärmen vermischt. Die daraus
erhaltene 25 ?£ige Emulsion zeigte eine Viskosität von 21000 cP.
Haftung und Filmbildung waren gut.23 parts of a monoester obtained by esterification of 1.1 mol
Triethylene glycol (OHZ 7AO) with 1 mol of a fatty acid mixture obtained from rapeseed oil (SZ 190, JZ 115) was mixed with 2 parts of potassium oleate with heating. The one from it
25% emulsion obtained showed a viscosity of 21,000 cP. Adhesion and film formation were good.
Dr.La/Hs,Dr La/Hs,
80 9 8 2JP/0 A 8 980 9 8 2JP / 0 A 8 9
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OZ 77001 Dr.La/Hs.
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