DE2757322A1 - Kuehl-, schmier- und reinigungsmittel fuer die metallverarbeitende industrie, sowie verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Kuehl-, schmier- und reinigungsmittel fuer die metallverarbeitende industrie, sowie verfahren zu dessen herstellung

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Description

_5. Kühl-, Schmier- und Reinigungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es erhalten ist durch die Kondensationsreaktion von überschüssigem Monoäthanolamin mit Borsäure unter Zufügen von Lauryl(poly-1-oxapropen)oxaäthancarbonsäure.
6. Kühl-, Schmier- und Reinigungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es erhalten ist durch die Konden-
Mo no
sationsreaktion von überschüssigem äthanolamin mit Borsäure unter Hinzufügen von Lauryl(poly-1-oxapropen)oxaäthancarbonsäure und einer Fettsäure.
7- Verfahren zur Herstellung von Kühl-, Schmier- und Reinigungsmittel für metallverarbeitende Industrie, dadurch gekennzeichnet, daß man einen überschüssigen Aminoalkohol mit Borsäure kondensiert und eine Oxaäthancarbonsäure zu dem im Reaktionssystem gebildeten komplexen borhaltigen Diamin hinzufügt.
8. Verfahren zur Herstellung von Kühl-, Schmier- und Reinigungsmittel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man einen ÄmTnoäTkotöL mit Borsäure kondensiert und zu dem in diesem Reaktionssystem gebildeten komplexen borhaltigen Diamin eine Oxaäthancarbonsäure, sowie eine Fettsäure hinzufügt.
909827/0105
DR. GERHARD RATZEL PATENTANWALT
Akte 8961
21.Dezember 1977
6800 MANNHEIM 1 , Sockenheimer Str. 36a, Tel. (0621) 40G315
Postscheckkonto: Fr.nkfurt M Nr. 6293 603 Bank: Deutsch« Bank Mannheim Nr. 7T0O0C6 Telegr.-Code: Gerpit Telex 463570 Par« D
Dr. Dietrich Schuster Am Käfernberg 7
6741 Prankweiler / Pfalz
Kühl-, Schmier- und Reinigungsmittel für die metallverarbeitende Industrie;sowie Verfahren zu dessen Herstellung
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Die metallverarbeitende Industrie benötigt zur Bewerkstelligung von Verformungsvorgängen an Metallen, sei es, daß diese spanlos oder spanabhebend durchgeführt werden, Kühlmittel, die die Verformungsvorgänge erleichtern und die insbesondere in der Lage sind, die auftretende Wärmeenergie abzuführen und gleichzeitig und anschließend das verformte Metall vor Korrosionen zu schützen.
Bekanntlich werden solche Mittel allgemein als Kühl-Schneidmittel oder auch als Kühl-Schmiermittel bezeichnet. Die Entwicklung dieser Kühl-Schneidmittel war im vergangenen Jahrzehnt infolge der allgemeinen Tendenz zur Rationalisierung der Ferigungsvorgänge besonders rasch, wobei diese Entwicklung zu Produkten führte, die ihrem Wesen und ihrer Zusammensetzung nach als kolloiddisperse Systeme von unverseifbaren Mineralölen im Gemisch mit oberflächenaktiven Substanzen in Wasser definiert werden können.
Durch die Rationalisierung der Fertigung innerhalb der metallverarbeitenden Betriebe war es notwendig geworden, von der früher üblichen Verwendung reiner Mineralölemulsionen, die aus Petrolsulfonaten und Mineralölen hergestellt wurden, abzugehen, da diese Mineralölemulsionen nicht mehr den gestiegenen Anforderungen genügten. Einerseits besaßen diese Mineralölemulsionen nämlich infolge des hohen Mineralölgehalts nur eine schlechte bzw. unbefriedigende Kühlwirkung, andererseits besaßen diese Mineralöl-
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emulsionen wegen ihrer geringen Unverdünnbarkeit mit Wasser auch nur ein schlechtes bzw. unbefriedigendes Korrosionsschutzverhalten; ein dritter Nachteil dieser Mineralölemulsionen besteht schließlich in ihrer geringen Beständigkeit gegenüber Mikroorganismen, wodurch unerwünschtermaßen eine Faulstoffbildung, eine Geruchsbelästigung und insgesamt eine hohe Umweltbelastung entstand.
Die Entwicklung zu besser kühlenden, die Umwelt weit weniger belastenden und weniger Mineralöl enthaltenden Kühl-Schneidmittel führte dazu, daß erstmalig komplexe Seifen von Äthanolaminen mit natürlichen Fettsäuren zur Anwendung gelangten, die nach besonderen Verfahren unter dem Einfluß der Borsäure bei Temperaturen von insbesondere zwischen 230 und 2000C gewonnen wurden. Diese neuen Kühl-Schneidmittel wurden beispielsweise bereits mit großem Erfolg in der metallverarbeitenden Industrie eingesetzt; so wurde zum Beispiel in Metallverarbeitungsanlagen bzw. Metallverformungsanlagen, in denen die bisherigen Kühlmittel nur wenige Wochen unter Zusatz von Konservierungsmitteln gehalten werden konnten, mit den oben beschriebenen neuartigen Produkten Verweilzeiten von 80 Wochen und mehr erzielt, ohne daß Konservierungsstoffe zugesetzt werden mußten. Allein dieser Vorteil bedeutet eine sprunghafte Verringerung der Kosten, eine Verringerung der Entsorgung und eine Steigerung des Rationalisierungseffektes um ein Vielfaches. Darüber hinaus verschwanden bei Einsatz der oben beschrie-
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benen neuartigen Produkte die durch die Konservierungsmittel bedingten Hautkrankheiten der Beschäftigten vollständig.
Es zeigte sich ferner, daß mit den vorgenannten neuartigen Kühl-Schneidmitteln, die kolloid-disperse Systeme darstellen, auch Schneidleistungen an hoch legierten Stählen für Flugzeugturbinen durchgeführt werden konnten, die man bis dahin nicht erzielen konnte und die auch nicht für möglich gehalten wurden.
Für zahlreiche Anwendungsfälle sind also diese neuen oben beschriebenen Kühl-Schneidmittel sehr befriedigend.
Es zeigte sich jedoch im Verlauf einer sehr breiten technischen Anwendung, daß für bestimmte Anwendungsgebiete noch gewisse Nachteile in Kauf genommen werden mußten, die im Rahmen des bisherigen Standes der Technik der neuen oben beschriebenen Kühl-Schneidmittel-Generation noch nicht beseitigt werden konnten.
Diese Problematik lag insbesondere darin begründet, daß alle bekannten Fettsäuren Kalkseifen bilden, die zu Ausfällungen führen, die ihrerseits wieder mit dem aus den Maschinen stammenden Mineralöl zu unerwünschten Rückständen führen, die wegen ihrer Unlöslichkeit in Wasser nicht oder nur schwer entfernbar sind.
Diese Problematik mutet zunächst geringfügig an,hat aber neuer-
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dings in der Praxis eine außerordentliche Bedeutung erlangt, und zwar insbesondere bei den immer mehr zum Einsatz gelangenden numerisch gesteuerten Maschinen und Fertigungsprozessen. Deren Fertigungsleistung kann nämlich bereits durch das Festkleben kleiner Metallsplitter an den Gleitbahnen gestört oder auch ganz unterbunden werden.
Weiterhin bilden die ausgefällten Kalkseifen, die sich in den Zuleitungssystemen absetzen können, einen Nährboden für Mikroorganismen, die ihrerseits die organischen Bestandteile der Kalkseifen verzehren und unlösliches Kalziumoxyd bzw. unlösliche Kalziumkarbonate hinterlassen. Diese Kalkablagerungen, die sich dann in den Rohrleitungssystemen verfestigen, führen dazu, daß die Rohrleitungen von Außen nach Innen zuwachsen und sich damit verstopfen können.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, solche Kühl-, Schmier- und Reinigungsmittel für die metallverarbeitende Industrie sowie ein Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen, die insbesondere auch für numerisch gesteuerte Metallbearbeitungsmaschinen geeignet sind, wobei das Festkleben auch kleiner Metallsplitter unterbunden wird und ferner eine Ausfällung von Kalkseifen und damit eine gegebenenfalls stattfindende Verstopfung der Zuleitungssysteme ausgeschlossen wird.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß die oben dargestellte technische Aufgabenstellung erfindungsgemäß dadurch ge-
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löst wird, daß neue Kühl-, Schmier- und Reinigungsmittel durch eine bestimmte Kondensationsreaktion geschaffen werden. Diese erfindungsgemäßen neuen Kühl-, Schmier- und Reinigungsmittel besitzen überraschenderweise die oben geschilderten positiven Eigenschaften.
Die Kondensationsreaktion wird zwischen einem überschüssigen Aminoalkohol mit Borsäure und Zufügen einer Carbonsäure zu dem in diesem Reaktionssystem gebildeten komplexen borhaltigen Diamin hergestellt. Dabei besteht die Carbonsäure aus einer Oxaäthancarbonsäure und insbesondere aus Lauryl-poly-1-oxapropensäure . Bezüglich der eingesetzten Verbindungsklasse der Oxaäthancarbonsäuren wird auf das Standardwerk von Er. J«G· Aalbers, 1966 Druckerij WED.G. Van Soest N.V. Amsterdamm, insbesondere auf Seiten 26 bis 31 verwiesen.
Allgemein gesagt werden die Oxaäthancarbonsäuren durch Äthoxylierung von Fettalkoholen und anschließender Umsetzung mit chloressigsaurem Natrium gewonnen.
Bezüglich der Verwendung der erfindungsgemäßen neuen Kühl-, Schmier- und Reinigungsmittel und insbesondere der Einzelheiten der Anwendung wird als nächstkommender Stand der Technik auf die deutsche Patentschrift 16 20 447 verwiesen, deren Inhaber mit dem Anmelder vorliegender Offenbarung identisch ist.
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Überraschenderweise wurde ferner gefunden, daß auch die Kombination der bisher gebräuchlichen Fettsäuren, also beispielsweise der Laur^insäure oder der Myristinsäure mit einer Oxaäthancarbonsäure zu Kühl-, Schmier- und Reinigungsmittel für die metallverarbeitende Industrie führt, die die oben aufgeführten technischen Probleme zu lösen im Stande sind.
Das Wesen vorliegender Erfindung wird nun im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen weiterhin erläutert, wobei in den Ausführungsbeispielen auch die überraschend positiven Wirkungsangaben mit enthalten sind.
Beispiel 1
Kondensationsreaktion mit Diäthanolamin, Borsäure und Lauryl-(poly-1-oxapropen)oxaäthancarbonsäure
Die Produkte stehen in folgendem Molverhältnis zueinander:
7 Mole Diäthanolamin
3,3 Mole Borsäure (=Orthoborsaure)
1 Mol Lauryl(poly-1-oxapropen)oxaäthancarbonsäure
Die auskondensierte Wassermenge beträgt 8,3 Mole.
Das Kondensationsprodukt ist hellgelb, dickflüssig, löst sich klar in Wasser mit einem pH-Wert von 9,0.
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Mit Spindelöl wird eine Grundemulsion erzeugt, indem man das Produkt im Verhältnis 2:1 mit Wasser mischt und dann 2 bis 3 Teile Spindelöl zusetzt. Diese klare Grundemulsion löst sich tranparent bis milchig weiß in Wasser. Ein solches Produkt hat eine ausgezeichnete Korrosionshemmwirkung und erfüllt die Bedingungen des Herbert-Tests (siehe deutsches Patent 16 20 447) einer Verdünnung von 1 : 100.
Beispiel 2
Kondensationsreaktion mit Diäthanolamin, Borsäure, Lauryl-(poly-1-oxapropen)oxaäthancarbonsäure und einer pflanzlichen Mischölfettsäure
Die Produkte stehen in folgendem Molverhältnis zueinander:
8 Mole Diäthanolamin
1 Mol Borsäure (=Orthoborsäure)
3 Mole Lauryl(poly-1-oxapropen)oxaäthancarbonsäure
1 Mol pflanzliche Mischölfettsäure
Die auskondensierte Wassermenge beträgt 11,1 Mole.
Das Kondensationsprodukt ist braungold, flüssig, klar, löst sich klar in Wasser mit einem pH-Wert von 9,0.
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Mischt man gleiche Teile des Produkts mit Spindelöl, so ergibt sich eine dickflüssige klare Lösung, die sich in Wasser mit milchig weißer bis transparanter Farbe löst. Das Produkt hat eine ausgezeichnete Korrosionshemmwirkung und erfüllt die Bedingungen des Herbert-Tests noch in einer Verfünnung von 1 : 100.
Beispiel 3
Kondensationsreaktion mit Monoäthanolamin, Borsäure und Lauryl (poly-1-oxapropen)oxaäthancarbonsäure
Die Produkte stehen in folgendem Molverhältnis zueinander:
7 Mole Monoäthanolamin
3,3 Mole Borsäure (=Orthoborsäure)
1 Mol Lauryl(poly-1-oxapropen)oxaäthancarbonsäure
Die auskortdensierte Wassermenge beträgt 8,5 Mole.
Das Kondensationsprodukt ist gelb und wird nach dem Erkalten fest, Es löst sich als weiße Emulsion in Wasser mit einem pH-Wert von 9,0.
Eine Mischung von einem Teil Wasser mit einem Teil Spindelöl ergibt eine weiße beständige Emulsion. Das Produkt hat eine ausgezeichnete Korrosionshemmwirkung und erfüllt die Bedingungen des Herbert-Test noch in einer Verdünnung von 1 : 100.
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Beispiel 4
Kondensationsreaktion aus Diäthanolamin, Borsäure, Lauryl-(poly-1-oxapropen)oxaäthancarbonsäure und Mischölfettsäure
Die Produkte stehen in folgendem Molverhältnis zueinander:
9 Mole Diäthanolamin
3 Mole Borsäure(=Orthoborsäure )
1 Mol Lauryl(poly-1-oxapropen)<bcaäthancarbonsäure
3 Mole Mischölfettsäure
Die auskondensierte Wassermenge beträgt 5 Mole.
Das Kondensationsprodukt ist braun und relativ dickflüssig. Es löst sich milchig weiß in Wasser mit einem pH-Wert von 9,0.
Mit gleichen Teilen Spindelöl und Wasser gemischt ergibt sich eine dicke, fettartige, weiße Emulsion, die sich in Wasser mit weißer Farbe löst. Man erhält eine bessere Löslichkeit der Grundemulsion, wenn man zu 100 Teilen der Stammemulsion noch A% freie Lauryl(poly-1-oxapropen)oxaäthancarbonsäure zusetzt. Das Produkt hat eine ausgezeichnete Korrosionshemmwirkung und erfüllt die Bedingungen des Herbert-Tests noch in einer Verdünnung von 1 : 100.
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Claims (3)

Patentansprüche
1. Kühl-, Schmier- und Reinigungsmittel für die metallverarbeitende Industrie, dadurch gekennzeichnet, daß diese Mittel erhalten werden durch eine Kondensationsreaktion eines überschüssigen Aminoalkohole mit Borsäure unter Hinzufügung einer Oxaäthancarbonsäure zu dem in diesem Reaktionssystem gebildeten komplexen borhaltigen Diamin.
2. Kühl-, Schmier- und Reinigungsmittel für die metallverarbeitende Industrie, dadurch gekennzeichnet, daß diese Mittel erhalten werden durch eine Kondensationsreaktion eines überschüssigen Aminoalkohole mit Borsäure unter Hinzufügung einer Oxaäthancarbonsäure, sowie einer Fettsäure zu dem in diesem Reaktionssystem gebildeten komplexen borhaltigen Diamin.
3. Kühl-, Schmier- und Reinigungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es erhalten ist durch die Kondensationsreaktion eines überschüssigen Diäthanolamins mit Borsäure unter Zufügen von Lauryl(poly-1-oxapropen)oxaäthancarbonsäure.
M-. Kühl-, Schmier- und Reinigungsmittel nach Anspruch JL» dadurch gekennzeichnet, daß es erhalten ist durch die Kondensationsreaktion von überschüssigen Diäthanolamin mit Borsäure unter Zufügen von Lauryl(poly-1-oxapropen)oxaäthancarbonsäure und einer Fettsäure.
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