DE2907863C2

DE2907863C2 - Metallbearbeitungsemulsion

Info

Publication number: DE2907863C2
Application number: DE2907863A
Authority: DE
Inventors: Sune Karlshamn Andlid; Lennard Asarum Linden
Original assignee: KARLSHAMNS OLJEFABRIKER KARLSHAMN SE AB
Current assignee: KARLSHAMNS OLJEFABRIKER KARLSHAMN SE AB
Priority date: 1978-03-07
Filing date: 1979-03-01
Publication date: 1982-10-28
Also published as: CA1115684A; NL7901522A; SE415107B; CH639687A5; NO790748L; FR2419317B1; FR2419317A1; PL117140B1; ES478364A1; FI62680B; NO145622C; USRE31242E; FI790735A; GB2016516B; SE7802533L; IT1113413B; AT365630B; LU80993A1; ATA168279A; BE874665A

Description

und die Wasserphase aus

0,05 bis 3 Gewichtsteilen Alkaliseifen von
Fettsäuren und
45 bis 60 Gewichtsteilen Wasser

besteht.

3. Metallbearbeitungsemulsion nach Anspruch 1 in gebrauchsfertiger Form, dadurch gekennzeichnet, daßdieÖIphaseaus

0,5 bis 10 Gewichtsteilen
0,1 bis 2 Gewichtsteilen
0,05 bis 2 Gewichtsteilen
0,03 bis 1 Gewichtsteil

Triglyceridöl,
Fettsäuremonoglycerid, Fettsäure und
Alkanolamin oder
Fettamin,

und die Wasserphase aus
0,05 bis 0,5 Gewichtsteilen Alkaliseifen von
Fettsäuren und

90bis98Gewichtst.eilen Wasser

besteht.

4. Metallbearbeitungsemulsion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Triglyceridöl ein Fettöl enthält, das bei Raumtemperatur flüssig ist und einen Ölsruregehalt von mindestens 45 Gew.-°/o hat.

5. Metallbearbeitungsemulsion nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß sie als Triglyceridöl Olivenöl, Erdnußöl oder Rapsöl vom Typ mit niedrigem Erucasäuregehalt oder niedrigstschmelzende Fraktionen fraktionierter Fette, insbesondere

0,5 bis 50 Gewichtsteilen Triglyceridöl,
0,1 bis lOGewkhtsteilen Fettsäuremonoglycerid, 0,05 bis 10 Gewichtsteilen Fettsäure und

0,05 bis 10 Gewichtsteilen Alkanolamin oder
Fettamin

20

besteht, und daß die Wasserphase aus

0,05 bis 3 Gewichtsteilen Alkaliseifen von
Fettsäuren und
45 bis 98 Gewichtsteilen Wasser

besteht.

2. Metallbearbeitungsemulsion nach Anspruch 1 in konzentrierter Form, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölphase aus

15 bis 50 Gewichtsteilen Triglyceridöl,

2 bis 10 Gewichtsteilen Fettsäuremonoglycerid 1 bis 10 Gewichtsteilen Fettsäure und
1 bis 10 Gewichtsteilen Alkanolamin oder
Fettamin,

Palmolein oder tierische Oleine, enthält.

6. Metallbearbeitungsemulsion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Fettsäuremonoglycerid enthält, dessen Fettsäuren 16 und/oder 18 Kohlenstoffatome aufweisen, wobei der Anteil in Ölsäuixmonoglycerid mindestens 40 Gewichtsprozent beträgt.

7. Metallbearbeitungsemulsion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,-daß sie als Fettsäuremonoglycerid ein Produkt vom technischen Reinheitsgrad enthält, das durch Veresterung eines Triglyceridöls nach Anspruch 4 mit Glycerin erhalten worden ist

8. Metallbearbeitungsemulsion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Fettsäure mit einem Titer unter 25° C, vorzugsweise Ölsäure, enthält

9. Metallbearbeitungsemulsion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Alkanolamin Triäthanolamin oder als Fettamin vorzugsweise Dodecylamin enthält.

10. Metallbearbeitungsemulsion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Alkaliseifen der Fettsäuren Natrium- oder Kaliumseifen von Fettsäuren mit einem Tiler unter 25° C und vorzugsweise Natrium- oder Kaliumoleat enthält

U. Metallbearbeitungsemulsion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen aus leicht chloriertem oder sulfuriertem Triglyceridöl bestehenden Hochdruckzusatz enthält, der 20 bis 40 Gewichtsprozent des Triglyceridöls ersetzt.

35 Die Erfindung bezieht sich auf eine Emulsion mit Schmier- und Kühlvermögen, die für eine Verwendung bei der verformenden Metallbearbeitung, hauptsächlich durch spanabhebende Bearbeitung, aber auch beim Tiefziehen und Walzen vorgesehen ist.

Bei der spanabhebenden Bearbeitung, wie z. B. beim Bohren, Drehen, Fräsen, Gewindebohren und Schleifen, werden im allgemeinen Schneidflüssigkeiten, die auf Mineralölprodukten basieren, benutzt, und zwar hauptsächlich wegen der relativen Billigkeit der Mineralöle. In den meisten Fällen bestehen diese Flüssigkeiten aus Wasseremulsionen, und um den Anforderungen der metallbearbeitenden Industrie genügen zu können, wird eine große Reihe von Zusätzen benutzt, wie z. B.

Hochdruckzusätze zur Verbesserung der Schmierung.

Aufgrund der erhöhten Aufmerksamkeit in den

letzten Jahren in bezug auf die Umweltsbedingungen bei der Bearbeitung und die industrielle Sicherheit ist ein Interesse für einen neuen Typ von Metallbearbeitungsflüssigkeit entstanden. Unbefriedigende Umweltsbedingungen bei der Bearbeitung und damit einhergehende gesundheitliche Beschwerden sind allgemeine Probleme bei Produkten, die zur Zeit in der metallbearbeitenden Industrie benutzt werden. Die auf Mineralölen basierenden Produkte sind die Ursache für ölrauch und Ölnebel in den Bearbeitungsräumen sowie auch die Verschmutzung in den Vorrichtungen und um diese herum. Das Mineralöl und die benutzten Zusätze können eine Reizung der Haut, Ekzeme und allergische Reaktionen bewirken. Ein Krebsrisiko und das Risiko einer Lungenschädigung sind gegeben, wenn die Haut für längere Dauer dem ölrauch und dem Ölnebel ausgesetzt wird bzw. der ölrauch und der Ölnebel

eingeatmet werden. Kürzlich sind mehrere Berichte über das Vorhandensein von karzinogenen Substanzen in SchneidRüssigkeiten erschienen. Mineralöle enthalten polyaromatische Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Benzopryrene. Wegen der hohen Temperaturen in der Schneidzone ist es außerdem möglich, daß bei der Benutzung dieser Produkte polyaromatische Verbindungen gebildet werden.

Die Umweltskontrollgesetzgebung stellt an die Behandlung von Abwasser der metallbearbeitenden Industrie hohe Anforderungen.

Die Technologie für das Reinigen verbrauchter Emulsionen und das Entfetten von Bändern ist sehr kompliziert geworden, weil die Entwicklung derartiger Produkte dazu geführt hat, daß mehr und mehr Zusätze und stabilere Emulgiersysteme verwendet werden. Dieses hat zur Folge, daß die Behandlung von verbrauchten Schneidflüssigkeiten, hauptsächlich Emulsionen, sehr mühsam und teuer geworden sind. .

Die kleineren Firmen müssen sich spezialisierter Betriebe zur Beseitigung der betreffenden Materialien bedienen, und nur die größten Firmen haben eigene * Anlagen zum Brechen der Emulsionen, wobei diese 'Anlagen jedoch nicht immer befriedigend arbeiten. Das Brechen der Emulsionen führt zu eine·· Wasserphase, die in konventionellen Kläranlagen weiter behandelt werden muß, sowie zu einem ölhaltigen Schlamm, der abgelagert werden muß oder im besten Fall als Brennstoff brauchbar ist. An eine Wiederverwendung des Öls ist nicht zu denken.

Daher ist die Industrie sehr an einer Schneidflüssigkeit neuen Typs interessiert Die Anforderungen an eine derartige Flüssigkeit sind sehr weitgehend:
Die Flüssigkeit muß einen äußerst geringen nachteiligen Einfluß auf Menschen und die Umgebung haben.

Die Flüssigkeit darf nur sehr wenig Ölrauch und ölnebel bilden.

Die Flüssigkeit muß eine einfache Abfallbehandlung ohne Lagerprobleme leichtmachen.
Die Flüssigkeit muß eine unkomplizierte Zusammensetzung haben und wenig Zusätze aufweisen.
Die Flüssigkeit muß widerstandsfähig gegenüber einem Angriff durch Mikroorganismen sein.

Fettöle, d. h. pflanzliche oder tierische öle und Fette, sind funktionsmäßig geeignete Ausgangsmaterialien für Schmiermittel und sind früher in großem Umfang benutzt worden, bevor die billigeren Mineralöle den Markt völlig beherrscht haben. Im Gegensatz zu Mineralölen sind Fettöle erneut verwendbar, umweltfreundlich und können biologisch vollkommen zersetzt werden.

Zum Metallschneiden oder -schleifen wird am vorteilhaftesten eine Schneidflüssigkeit in Form einer w sserhaltigen Emulsion vom Öl-in-Wasser-Typ benutzt, durch welche ein besserer Kühleffekt erzielt wird, während gleichzeitig der Schmiereffekt des ölteils erhalten bleibt. Vom wirtschaftlichen Standpunkt gesehen, ist eine Wasseremulsion wesentlich vorteilhafter.

Diese Emulsionen können in den anzuwendenden fertigen Konzentrationen hergestellt werden, aber von den Transport- und Handhabungsaspekten her gesehen, ist es ökonomischer, zunächst ein Konzentrat herzustellen, das später von dem Benutzer, der metallbearbeitenden Industrie, mit Wasser verdünnt werden kann.

Von einer derartigen konzentrierten Emulsion wird erwartet, daß ihre Stabilität sehr gut ist und sie leicht und unbegrenzt mit Wasser verdünnt werden kann, aber auch nach Verdünnen als stabile Emulsion erhalten bleibt Zur Herstellung einer solchen Emulsion sind spezielle Emulgiermittel bzw. oberflächenaktive Mittel eingesetzt worden. Die in der DE-PS 5 45 763 beschriebenen Öl-in-Wasser-Emulsionen enthalten Ester gesättigter oder ungesättigter höherer Fettsäuren mit mehrwertigen Alkoholen, die noch freie Hydroxylgruppen aufweisen, um kleinere Mengen von acylierten Alkylendiaminen als Emulgatoren, wie Diäthylaminoäthyloleylamid-chlorhydrat, die sehr starke kationaktive Netzmittel darstellen. Die Öl-in-Wasser-Emulsionen der DE-AS 25 19 905 enthalten eine in Wasser emulgierte ölartige Esterverbindung als reine Substanz, wie Di-2-äthylhexylsebacat, jedoch keine pflanzlichen Öle; außerdem sind wiederum starke nichtionogene Netzmittel wie Polyäthylenglykole oder Polyoxyäthylenverbindungcn als Netzmittel und ggf. Korrosionsinhibitoren vorgesehen. Auch die Schmiermittel der DE-AS 19 26176 für das Kaltwalzen von Aluminium sind Öl-inWasser-Emulsionen, die ein starkes oberflächenaktives Mittel des nichtionogenen Typs, nämlich Monofettsäureester von Polyoxyäthylenglykolen enthalten; die Ölphase dieser bekannten Emulsionen wird von 70-85 Gew.-% einer Petrolkohlenwasserstoff-Fraktion gestelit; als weiterer Zusatz ist eine Fettsäure mit 8—18 Kohlenstoffatomen, ein niederer Alkylester einer solchen Fettsäure oder ein chlorierter Kohlenwasserstoff, wie chloriertes Biphenyl, enthalten.

Obwohl mit starken synthetischen Tensiden gewisse Zwecke erfüllt werden, ist ihre Verwendung wegen der eingangs erwähnten Gesundheits- und Umweltprobleme bedenklich und besser zu vermeiden.

Aus der DE-AS 12 40 208 sind Einlauf- oder Läppmittel für Wälz- und Gleitpaarungen bekannt, die eine Mischung aus vorwiegend Wasser, einem üblichen Ätzmittel für die Metallbearbeitung und ggf. synthetischen, mineralischen, pflanzlichen oder tierischen emulgierbaren ölen und Seifen, Zuckern oder Dextrinen enthalten, die nicht näher spezifiziert sind. Triglyceridöle sind weder synthetische Öle noch von selbst emulgierbar und kommen aus diesen Gründen deshalb hierfür nicht in Betracht.

Die DE-OS 24 26 242 beschreibt wasserlösliche Schmiermittel, die einen Gehalt an einem teilweise oder ganz verseiften Fettsäure-Glycerin-Ester tierischen oder pflanzlichen Ursprungs mit einem Schmelzpunkt über 20⁰C enthalten. Diese bekannten Schmiermittel sind keine Öl-in-Wasser-Emulsionen, sondern weiche Seifenlösungen. Seifenlösungen zeigen als solche nach neueren Erkenntnissen keine besonders guten Schmiermittelwirkungen.

Die Verwendung von Alkanolaminen oder deren Fettsäuresalzen als Netz- und Antikorrosionsmittel ist aus der DE-OS 23 18 131 geläufig; in Verbindung mit Triglyceridölen und Fettsäuren werden sie hingegen nicht in Betracht gezogen. Als konkretes Beispiel wird in der DE-OS 23 18 131 lediglich ein Bohrölkonzentrat auf Mineralölbasis beschrieben, das über eine Chlorparaffinkomponente einen Chlorgehalt von ca. 13% einbringt und ein derartiges Mittel aus den oben erwähnten Gründen für die Metallbearbeitung nicht besonders geeignet erscheinen läßt.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Metallbearbeitungsemulsion vom öl-in-Wasser-Typ, die auf Triglyceridölen basiert, genügend stabil ist und unbegrenzt verdünnt werden kann, gleichzeitig aber über günstige Eigenschaften und eine gute Schmierfähigkeit verfügt und hierin den zur Zeit benutzten

Produkten entspricht, die jedoch aus Umwelt- und Gesundheitsgesichtspunkten unerwünscht und bedenklich sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient die in Anspruch 1 angegebene Metallbearbeitungsemulsion. Bevorzugte Ausbildungen dieser Metallbearbeitungsemulsion bilden die Gegenstände der Unteransprüche 1 bis 11.

Der Erfindung liegt zu Grunde, daß man ausgehend von Triglyceridölen eine Emulsion herstellen kann, die überraschenderweise allen Anforderungen an Stabilität und Verdünnbarkeit vollständig genügt, wenn man ein Emulgiersystem verwendet, das aus Fettsäuremonoglyceriaen und Alkaliseifen von Fettsäuren in den anspruchsgemäß genannten Mengenanteilen besteht. Durch Verwendung von ausschließlich natürlichen und völlig ungefährlichen Komponenten werden von der erfindungsgemäßen Metallbearbeitungsemulsion die unter Umweltaspekten an das Produkt gestellten Anforderungen vollständig erfüllt Zur Einstellung der Schmier- und Kühleigenschaften der Emulsion, die denen der Produkte auf Mineralölbasis entsprechen, sind in der Metallbearbeitungsemulsion der Erfindung weitere Komponenten enthalten und erforderlich.

Durch Verwendung eines Alkanolamine, z. B. des Triäthanolamins, oder eines Fettamins werden die Netzeigenschaften hierdurch der Kühleffekt der Emulsion erheblich verbessert Durch Zugabe von freier Fettsäure zu dem Glyceridöl werden die Schmiereigenschaften derselben verbessert. In der Praxis liegen Amin und Fettsäure hauptsächlich in Form ihrer Salze vor.

Die erfindungsgemäße Metallbearbeitungsemulsion besteht aus einer in einer kontinuierlichen Wasserphase dispergierten Ölphase, die ihrerseits aus

0,5 bis 50 Gewichtsteilen
0,1 bis 10 Gewichtsteilen

0,05 bis 10 Gewichtsteilen
0,05 bis 10 Gewichtsteilen

Triglyceridöl

eines Fettsäuremono-

glycerids

einer Fettsäure und

eines Alkanolamins oder

eines Fettamins

besteht, während die Wasserphase aus 0,05 bis 3 Gewichtsteilen
45 bis 98 Gewichtsteilen

einer Alkaliseife von Fettsauren und Wasser

45

zusammengesetzt ist.

Die größeren Anteile an Fettkomponenten werden bei Herstellung der Emulsionskonzentrate benutzt, die, wie oben erwähnt ist, im allgemeinen in der Anlage des Herstellers zubereitet werden, und die niedrigeren Anteile werden zur Herstellung von gebrauchsfertigen Emulsionen benutzt.

Zur Herstellung der Ölphase werden das Fettsäuremonoglycerid, die Fettsäure und das Amin in dem Triglyceridöl bei einer Temperatur von 40 bis 70⁰C gelöst. Die Wasserphase wird durch Lösen der Alkaliseifen bei einer Temperatur von 20 bis 70° C, vorzugsweise von 20 bis 40° C, hergestellt.

Die Ölphase wird langsam in die Wasserphase unter Rühren bei einer Temperatur von 20 bis 50⁰C eingemischt.

Zur Herstellung der gebrauchsfertigen Emulsion ist dann ein geeignetes kräftiges Bewegen zur Erzielung einer stabilen Emulsion ausreichend, während zur Herstellung des Emulsionskonzentrats im allgemeinen eine Homogenisierung des Produkts erforderlich ist. Die Homogenisierung wird vorzugsweise bei einer Temperatur von 40 bis 6O⁰C in einem konventionelles! Homogenisator durchgeführt

Das Triglyceridöl kann jedes tierische oder pflanzliche Öl oder Ölgemisch sein, das einen ausreichend tiefen Erstarrungspumkt hat um eine bequeme Handhabung der Emulsion in der konzentrierten und der gebrauchsfertigen Form zu erlauben, das gleichzeitig aber weitgehend frei von Fettsäuren wie Linolensäure ist um Oxidations- und Polymerisationsschwierigkeiten zu vermeiden. Das Öl soll daher vorzugsweise bei Raumtemperatur flüssig sein und einen Ölsäuregehalt von mindestens 40% haben. Besonders geeignete öle von der Funktion her sind Olivenöl, Erdnußöl und Lobraöl (Rapsöl mit einem niedrigen Gehalt an Erucansäure). Außerdem ist festgestellt worden, daß die niedrigst schmelzenden Fraktionen fraktionierter Fette, wie z. B. »Plamolein«, für diesen Zweck ausgezeichnet sind.

Das Fettsäuremonoglycerid soll vom Typ des sogenannten »weichen Produkts« sein, d. h. einen Schmelzpunkt unter 60° C haben. Das beste Produkt ist reines Ölsäuremonoglycerid (Monooleoglycerin), aber auch andere Handelsprodukte können verwendet werden, z. B. ein molekulardestilliertes Monglycerid, das aus eßbarem, raffiniertem Schweineschmalz hergestellt wird und eine ungefähre Fettsäurezasammensetzung von 30% Palrcütinsäure, 18% Stearinsäure und 40% ölsäure hat.

Es ist auch möglich, sogenannte technische Monoglyceride zu verwenden, die durch Glycerinolyse (Glycerinveresterung) von z. B. Lobraöl, gewonnen werden. Solche Produkte mit einem Gehalt an Monoglyceriden von 40 bis 60% sind leicht ohne umständliche Vorrichtung herzustellen und daher von Interesse. Bei Verwendung solcher Produkte muß natürlich das Verhältnis von Triglycerid zu dem Glycerinolyseprodukt so eingestellt werden, daß der Gehalt an Monoglycerid in der Emulsion stimmt. Das öllösliche Monoglycerid wird hauptsächlich wegen seine»· oberflächenaktiven Eigenschaften als die lipophile Komponente des Emulgiersystems benutzt. Die Oberflächenaktivität verleiht außerdem einen Benetzungseffekt, durch den der Schmiereffekt des Öls gesteigert wird.

Die Fettsäure ist vorzugsweise ölsäure. Die Anforderungen an diese Komponente sind die gleichen wie an das Öl und das Monoglycerid: Sie muß bei Raumtemperatur flüssig sein, d. h. einen Titer unter 25⁰C haben, und darf keine wesentlichen Mengen von stärker ungesättigten Homologen enthalten.

Es hat sich gezeigt, daß die Fettsäure den Schmiereffekt erheblich steigert. Das Vorhandensein von Fettsäure verhindert die Geruchsbildung bei stärkeren maschinellen Arbeitsvorgängen, was teilweise darauf beruht, daß die Fettsäure den Schmiereffekt verbessert, und teilweise mit der Bildung von Seifen aus Amin und Fettsäure zusammenhängt.

Als Alkanolamin wird vorzugsweise ein Amin mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen in dem Alkanolteil verwendet. Besonders geeignet ist Triäthanolamin, und zwar sowohl wegen der guten Benetzungseigenschaften und des Vermögens, eine Rostbildung zu verhindern, als auch wegen des Vorteils, daß dieses Alkanolamin dermatologisch ungefährlich ist, wie daraus abzuleiten i:t, daß es in großem Umfang in kosmetischen Zubereitungen verwendet wird.

Das Amin kann auch auf Fettausgangsmaterialien basieren, wobei die gleichen guten Benetzungseigen-

schäften und rostverhindernden Eigenschaften erzielt werden können. Geeigneterweise kann ein Fettamin mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen in der Kohlenstoffkette benutzt werden, und besonders geeignet ist Dodecylamin.

Die Fettsäureseife ist geeigneterweise ein Natriumoder Kaliumsalz einer Fettsäure mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen, im allgemeinen 16 oder 18 Kohlenstoffatomen (Palmitinsäure oder Stearinsäure). Kaliumstearat führt zu etwas besseren Ergebnissen als Natriumstearat, doch wenn Stearinseifen benutzt werden, muß deionisiertes Wasser verwendet werden, um eine Ausflockung von Calcium- und Magnesiumsalzen zu verhüten. Bei Verwendung von Ölsäureseifen (Natrium- oder Kaliumseifen) wird dieses Problem völlig vermieden, obwohl es bei Herstellung des Konzentrats ratsam sein kann, deionisiertes Wasser zu verwenden.

Bei Metalibearbeitungsvorgäiigen mit einem sehr starken Anpreßdruck können die Schmiereigenschaften der Metallbearbeitungsemulsion erforderlichenfalls durch Zugabe eines leicht chlorierten und/oder sulfurierten Triglyceridöls weiter verbessert werden. Diese Komponenten sind mit der Metallbearbeitungsemulsion gemäß der Erfindung gut verträglich. Bei äußerst schweren Betriebsbedingungen werden vorzugsweise 20 bis 40% des Triglyceridöls durch solche Komponenten ersetzt.

Zur Verhütung von Oxidations- und Polymerisationsproblemen kann gegebenenfalls ein Antioxidans zugegeben werden. Geeignete Antioxidantien sind Butylhydroxyanisol, BHA, und Butylhydroxytoluol, BHT. Diese Mittel werden in einer Menge von 0,1 bis 1,0 Gew.-% zu der konzentrierten Emulsion gegeben.

Unter unvorteilhaften Bedindungen, wozu auch die Umgebung der Werkstatt bzw. des Betriebs gehören, kann leicht ein Angriff durch Mikroorganismen stattfinden. Wenn diese Mikroorganismen sich für längere Dauer uneingeschränkt entwickeln können, ■*kann ein unangenehmer Geruch entstehen und können die korrosionsinhibierenden Eigenschaften der Emulsion beeinträchtigt werden, und zwar durch die Bildung von Säureabbauprodukten in der gleichen Weise, wie es bei Verwendung herkömmlicher Produkte auf Mineralölbasis geschieht Dieses wird durch Zugabe eines Mittels zur Bekämpfung von Bakterien zu der Metallbearbeitungsemulsion, z. B. durch ein Formaldehyd freigebendes Mittel verhindert

So verschafft das nach der Erfindung hergestellte Produkt dem Benutzer eine lange Reihe von Vorteilen:

Das Produkt basiert vollständig auf Fettölen oder Komponenten davon. Diese Öle sind wiedergewinnbar, umweltfreundlich und biologisch abbaubar.

Das Auftreten von Hautreizungen, Ekzemen und allergischen Reaktionen kann wesentlich verringert werden, und das Krebsrisiko kann ausgeschaltet werden.

Wegen des höheren Molekulargewichts der Triglyceridöle und des damit in Verbindung stehenden wesentlichen höheren Dampfdrucks wird kein störender Ölrauch entwickelt Im allgmeinen führt dieses zu einer wesentlich sauberen Arbeitsumgebung.

Die auf Fettölen basierenden Produkte ergeben vom Aspekt der Abfallbeseitigung her keine Schwierigkeiten. Mit der geeigneten Trenntechnik kann die Fettphase leicht abgetrennt werden, und die zurückbleibende Wasserphase erfordert vor dem Verwerfen keine besondere Aufreinigung. Die Fettphase kann leicht durch Hydrolyse nach bekannten Techniken gespalten werden, und die dabei erhaltenen Fettsäuren können erneut verwendet werden. .

Die Erfindung wird durch folgende Beispiele weiter erläutert:

Beispiel 1

Herstellung einer Metallbearbeitungsemulsion in konzentrierter Form.

ölphase:

34,7 Gewichtsteile Palmolein,
4,9 Gewichtsteile Monoglycerid,
2,7 Gewichtsteile Rapssamenfettsäuren,
2,7 Gewichtsteile Triäthanolamin.
Wasserphase:

1,1 Gewichtsteile Natriumoleat,
55.0 Gewichtsteile deionisiertes Wasser.

Das Palmolein war eine niedrig schmelzende Fraktion von Palmöl. Der Ölsäuregehalt des Palmoleins betrug 50%.

Die Komponenten der Ölphase wurden bei 60 bis 70⁰C vermischt. Die Seife wurde bei 25°C in Wasser gelöst, wonach die Ölphase langsam und unter Rühren zu der Wasserphase gegeben wurde. Die so erhaltene Dispersion wurde bei 50⁰C in einem Homogenisator herkömmlichen Typs homogenisiert.

Das Emulsionskonzentrat konnte leicht und unbegrenzt mit Wasser verschiedener Härte (0 bis 12 dH) verdünnt werden. Sowohl das Emulsionskonzentrat als auch die verdünnten Emulsionen waren während des Aufbewahrens stabil und zeigten keine Tendenzen zur ölabscheidung.

Das Produkt wurde in einer Verdünnung von 1:10 bei einer Mehrspindelbohrmaschine während des Betriebs getestet, wobei der Bearbeitungsvorgang aus • einem Gewindebohren bei Aluminium bestand. Nach einer Bearbeitungsdauer von einem Monat war die Funktion der Emulsion unverändert und völlig mit der Funktion einer herkömmlichen Emulsion auf Mineralölbasis vergleichbar.

Beispiel 2

Eine Metallbearbeitungsemulsion wurde zum Testen bei einer zahlenmäßig gesteuerten automatischen Hochleistungsdrehbank hergestellt Viele Eisenmetalle, wie z. B. Gußeisen und gehärteter Werkzeugstahl, wurden mit Werkzeugen mit einer Schneidkante aus Hartmetall bearbeitet. Die Metallbearbeitungsemulsion wurde wie folgt hergestellt:

Ölphase:

27,9 Gewichtsteile
11,7 Gewichtsteile

2,7 Gewichtsteile
2,7 Gewichtsteilen
0,4 Gewichtsteile
Wasserphase:
1,1 Gewichtsteile

55,0 Gewichtsteile

Rapsöl,

technisches Monoglycerid

von Rapsöl,

Rapssamenfettsäuren,

Triäthanolamin,

Antioxidans

Natriumoleat,
deionisiertes Wasser

Das Rapsöl war vom Typ mit niedrigem Erucasäuregehalt und einem Ölsäuregehalt von 52%. Das technische Monoglycerid hatte einen tatsächlichen Monoglyceridgehalt von 40%. Die Komponenten in der Ölphase wurden bei einer Temperatur von 40 bis 50⁰C vermischt Danach wurde die Ölphase langsam unter

230243/338

Rühren zu der Wasserphase gegeben. Die erhaltene Dispersion wurde bei 50⁰C in einem herkömmlichen Homogenisator homogenisiert.

Das auf diese Weise erhaltene Emulsionskonzentrat wurde mit Leitungswasser in einem Verhältnis von 1 :15 verdünnt und an der automatischen Drehbank getestet. Nach einer Betriebsdauer von 3 Montaten war die Funktion der Metallbearbeitungsemulsion unverändert. Die bearbeiteten Werkstücke zeigten keine Korrosionstendenzen. Die Metallbearbeitungsemulsion ergab kei- io Probe A he Trockenbeläge, vielmehr waren die Maschinenoberflächen sehr leicht sauber zu halten.

Beispiel 3

Dieses Beispiel erläutert den verbesserten Schmiereffekt durch die Fettsäure in der Emulsion.

Zwei Metallbearbeitungsemulsionen in gebrauchsfertiger Konzentration wurdem zum Testen bei einer Zylinderschleifmaschine hergestellt. Die Metallbearbeitungsemulsionen wurden aus den folgenden Komponenten hergestelllt:

Beispiel 4

Dieses Beispiel erläutert die verbesserte Benetzungsfunktion der Emulsion durch Zugabe von Triäthanolamin.

Zwei Emulsionen wurden nach dem Verfahren des Beispiels 3 hergestellt.

Gewichtsteile

Probe B

Gewichtsteile

Probe A

Gewichtsteile

Probe B

Gewichtsteile

25

Ölphase:
Rapsöl
technisches
Monoglycerid
aus Rapsöl
Triäthdnolamin

Wasserphase:
Natriumstearat
deionisiertes

Wasser

2,00

0.78

0,18

0,10

97

Ölphase:
Rapsöl
technisches
Monoglycerid
aus Rapsöl
Rapssamenfettsäure
Triäthanolamin

Wasserphase:
Natriumstearat
deionisiertes
Wasser

1.80

0,78

0,20

0,18

0,10

97

Ölphase:
Rapsöl
Ölsäuremonoglycerid
Triethanolamin

Wasserphase:
Natriumstearat
deionisiertes
Wasser

3,50

1.00

0.50

0,10

95

Ölphase:
Rapsöl
Ölsäuremop.oglycerid

Wasserphase:
Natriumstearat
deionisiertes
Wasser

4,00

1,00

0,10

95

Das Rapsöl war vom Typ mit niedrigem Erucasäuregehalt und einem ölsäuregehalt von 60%.

Die Messungen des Benetzungsvermögens dieser Emulsion wurden an Stahloberflächen durchgeführt. Es wurde dabei festgestellt, daß die Emulsion der Probe B (ohne Triäthanolamin) einen Benetzungswinkel von 40 bis 45% ergab und die Emulsion der Probe A (mit Triäthanolamin) einen Benetzungswinke! von 15 bis 20° ergab. Dieses letztere Ergebnis ist etwas besser als dasjenige, das mit herkömmlichen Emulsionen auf Mineralölbasis erhalten wird.

Beispiel 5

Eine Metallbearbeitungsemulsion wurde wie in dem Beispiel 1 aus den folgenden Bestandteilen hergestellt:

40

Das Rapsöl war vom Typ mit niedrigem Erucasäuregehalt und einem Ölsäuregehalt von 60%.
Das technische Monoglycerid hatte einen tatsächlichen Monoglyceridgehalt von 40%.

Die Komponenten in der ölphase wurden bei 40 bis 50° C vermischt, und das Natriumstearat -wurde in der Wasserphase bei 60 bis 70° C gelöst. Danach wurde die ölphase unter intensivem Rühren langsam zu der Wasserphase gegeben, wobei eine stabile Emulsion erhalten wurde.

Die auf diese Weise hergestellten Metallbearbeitungsemulsionen wurden in einer Zylinderschleifmaschine bei Bearbeitung von gehärtetem Werkzeugstahl getestet Es wurde festgestellt, daß in bezug auf die Oberflächeneinheit des Materials und die relative Abnutzung des Schleifwerkzeugs die Probe B (mit Fettsäurezusatz) bessere Resultate als die Probe A (ohne Fettsäurezusatz) ergab. Im Durchschnitt war mit der Probe B die Oberflächenfeinheit um 10% besser und die relative Abnutzung des Schleifwerkzeugs um 30% geringer als mit der Probe A. Die Ergebnisse waren völlig mit denen vergleichbar, die bei Benutzung herkömmlicher Emulsionen auf Mineralölbasis ohne EP-Zusätze erhalten werden.

ölphase:
34,3 Gewichtsteile Palmolein,

4,8 Gewichtsteile Monoglycerid,
2,7 Gewichtsteile Rapssamenfettsäuren,
5,4 Gewichtsteile Triäthanolamin.
Wasserphase:
1,1 Gewichtsteile Natriumoleat,

55,0 Gewichtsteile deionisiertes Wasser.

Die Metaübearbeitungsemulsion wurde für eine längere Zeitspanne in einem zahlenmäßig gesteuerten maschinellen Werkzeug zum Bohren und Gewindebohren getestet In der Vorrichtung wurde Zählstahl mit Hochleistungswerkzeugen getestet

Die Ergebnisse der maschinellen Bearbeitung wurden mit denen verglichen, die bei Verwendung einer herkömmlichen Schneidflüssigkeit vom Emulsionstyp mit EP-Zusätzen erhalten wurden. Die herkömmliche Schneidflüssigkeit war besonders zur maschinellen Hochleistungsbearbeitung, wie z. B. Bohren, Gewindebohren, Gewindeschneiden und Tiefziehen, für verschiedene Eisenwerkstoffevorgesehen.Bei.de Schneidflüssigkeiten wurden in der gleichen Verdünnung, etwa 15fachen Verdünnung, mit gewöhnlichem Leitungswasserverwendet

Die Oberflächenglätte der bearbeiteten Werkslücke war bei Verwendung der herkömmlichen Schneidflüssigkeit und der Schneidflüssigkeit gemäß der Erfindung gleich. Die Gebrauchsdauer der Werkzeuge war beim Bohren gleich gut und beim Gewindebohren mit der Schneidflüssigkeit gernäß der Erfindung noch etwas besser als mit der herkömmlichen Schneidflüssigkeit.

Beispiel

Dieses Beispiel erläutert die verbesserte Schmierwirkung der Metallbearbeitungsemulsion der Erfindung, verglichen mit der Schmiermittelwirkung herkömmlieher Schneidflüssigkeitstypen.

Nach Beispiel 1 wurde eine Metallbearbeitungsemulsion aus folgenden Bestandteilen hergestellt:

ölphase: 34,3 Gewichtsteile Palmolein
4,8 Gewichtsteile Monoglycerid 2,7 Gewichtsteüe Rapssamenfettsäuren 5,4 Gewichtsteüe Triäthanolamin Wasserphase:

1,1 Gewichtsteüe Natriumoleat 55,0 Gewichtsteüe entionisiertes Wasser.

Die Metallbearbeitungsemulsion wurde mit üblichem Wasser volumenmäßig auf 1 :15 verdünnt und bei einem Bohrvorgang in einer Radialbohrmaschine getestet. Die Werkzeuge waren Hochleistungsbohrer und das bearbeitete Material war ein gehärteter Stahl mit niedrigem Ni-Cr-Mo-Gehalt. Der Schmiermitteleffekt der Metallbearbeitungsemulsion wurde bewertet, indem das Bohrtorsionsmoment beim Bohrvorgang gemessen wurde, wobei ein niedrigeres Bohrtorsionsmoment einen besseren Schmiereffekt anzeigt.

Im gleichen Test wurde der Schmiermitteleffekt mehrerer Typen bekannter Schneidflüssigkeiten bewertet. Sowohl Produkte auf Mineralölbasis als auch ohne Mineralölbasis, mit und ohne EP-Zusätzen (Cl- und S-Verbindungen), wurden dabei getestet.

Tabelle I faßt die Testergebnisse zusammen. Die erfindungsgemäße Metallbearbeitungsemulsion zeigte dabei eine bedeutend bessere Schmiermittelwirkung als alle anderen Schneidflüssigkeitstypen.

Tabelle I

Schmiermittelwirkung verschiedener Metallbearbeitungsflüssigkeiten, gemessen als Drehmoment. Nr. 6 ist eine Met-illbearbeitungsflüssigkeit der Erfindung.

Flüssig	Typ	Konz.	Zusammensetzung	Fett-	Cl	S	Bohrtorsionsmoment	Bewertung
keit			Mineral	Öl
Nr.		%	öl	X	X	X	Nm	7
1		10	X	X	X	X	11,31	6
2		6.7	X	X	X	X	11,56	4
3		6.7	X				11,55	3
4	halbsynthetisch	10	X				10,80	1
5		25	X	X			10,66	9
6		6.7		X			10,05	2
7		10	X				11,73	S
8	synthetisch	10					10,20
9	Wasser					U,69

Claims

Patentansprüche:

1. Metallbearbeitungsemulsion von Öl-in-Was-.ser-Typ mit guter Stabilität und unbegrenzter Verdünnbarkeit auf Basis von Triglyceridölen für die verformende Metallbearbeitung, hauptsächlich durch spanabhebende Bearbeitung, aber auch durch Tiefziehen und Walzen, dadurch gekennzeichnet, daß die in einer kontinuierlichen Wasserphase dispergierie Ölphase aus