DE3017673A1

DE3017673A1 - Schmieroelzusammensetzung und verfahren zu deren verwendung

Info

Publication number: DE3017673A1
Application number: DE19803017673
Authority: DE
Inventors: Hiroshima Fukuyama; Hiroshi Kuwamoto; Hiroyuki Nagamori; Yasuhiro Nakagawa; Yoshihiro Sakaguchi
Original assignee: Kao Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: Kao Corp; JFE Engineering Corp
Priority date: 1979-05-08
Filing date: 1980-05-08
Publication date: 1980-11-13
Also published as: US4970011A; US4985158A; FR2456136B1; GB2048934B; GB2048934A; FR2456136A1

Description

Schmierölzusammensetzung und Verfahren zu deren Verwendung

Die Erfindung betrifft eine neue Schmierölzusammensetzung und ein Verfahren zur Anwendung derselben.

Die üblichen als Schmiermittel beim Kaltwalzen von Stahlhrammen, Platten und dergleichen verwendeten Walzöle sind auf tierischen oder pflanzlichen ölen und auf Mineralölen aufgebaut. Die ersteren Arten enthalten als Schmierölkomponenten Triglyceride, während die letzteren öle Petroleumkohlenwasserstoffe enthalten, denen Schmierverbesserer, Antioxidantien und Mittel, die bei hohem Druck wirksam sind, zugegeben wurden. Solche üblichen Öle werden zusammen mit einem Emulgator als 1 bis 20 %-ige Öl-inWasser- (0/W) Emulsionen verwendet.. ~~

Solche Emulsions-Schmieröle haben jedoch eine Reihe von Nachteilen und sind noch nicht befriedigend. Zahlreiche Untersuchungen sind angestellt worden, um die Nachteile der üblichen

030046/0927

Schmierölzusainmensetzungen zu verbessern. Aufgrund dieser Untersuchungen wurde gefunden, dass eine Zusammensetzung aus einer flüssigen Schmierölkomponente, einer Fettsäure oder deren Glycerid und Wachs,wie Rohparaffinen,vorteilhaft ist, weil sie als Schutzüberzug für die Oberfläche der gelagerten Metallgegenstände dient und weil sie ermöglicht, Verunreinigunggen, wie sie in solchen Emulsionen vorkommen können, auf ihr zu schwimmen (japanische Patentveröffentlichung 42927/1973). Es wurde weiterhin festgestellt, dass eine Schmierölzusammensetzung, die Paraffinwachs und ein Oxidationsprodukt eines a-Olefins enthält, gute Schmiereigenschaften aufweist, und praktisch keine ölflecken verursacht (japanische Patentveröffentlichung 7174/1978 und japanische Offenlegungsschriften 67906/1974 und 82797/1974). Trotz dieser Bemühungen sind solche Schmierölzusammensetzungen immer noch unbefriedigend.

Ein Walzöl spielt bei der Schmierung der gewölbten Kontaktfläche zwischen einer Walze und einer Stahlplatte eine erhebliche Rolle, und vermeidet, dass die Walze und die Stahlplatte unter hohen Belastungen in direkte Berührung kommen. Beim Kaltwalzen besteht eine erhebliche Tendenz, durch hohe Walzgeschwindigkeiten die Produktivität zu erhöhen und auch die Oberflächenreinigung, wie eine elektrolytische Reinigung für die Vereinfachung der nach dem Walzen erforderlichen Behandlungsstufen,fortzulassen. Es besteht somit weiterhin-ein Bedürfnis, Walzöle zu entwickeln, die unter hohen Belastungen und bei hohen Walzgeschwindigkeiten beständig sind und bei denen eine Reinigungsstufe nicht erforderlich ist.

Obwohl es wichtig ist, geeignete Schmierölkomponenten, Viskositätsverbesserer, Mittel gegen hohe Drücke und dergleichen, bei einem Walzöl auszuwählen, ist es für die Verbesserung der Walzölqualität ganz besonders wesentlich, ein System zu

030046/092

schaffen, bei dem die Schmierölzusammensetzung in Wasser emulgiert wird. Mit anderen Worten heisst das, dass jedes übliche Walzöl in Form einer wässrigen Emulsion zum Schmieren beim Walzbetrieb zugeführt wird. Selbst wenn kein Unterschied in der Zusammensetzung der Schmierölkomponente besteht, kann die Menge des Öls, die an der Oberfläche einer Walze und einer Stahlplatte anhaftet/ je nach der Stabilität der emulgierten Teilchen, sehr verschieden sein. Deshalb kann sich die Menge des Walzöls, das von der bogenförmigen Kontaktfläche zwischen der Walze und dem Stahlblech aufgenommen wird, von einer Schmierölzusammensetzung· zur anderen verändern, und ergibt unterschiedliche Walzschmierungseigenschaften.

Wird eine grosse ölmenge in der bogenförmige Kontaktfläche zwischen einer Walze und einem Stahlblech gewalzt, so wird die Schmierung an der Oberfläche des Streifens im allgemeinen verbessert, wenn an diese Oberfläche die Grösse des Stahlbleches (oder Stahlstreifens) durch plastische Deformierung vergrössert wird. Dadurch wird die Berührungsfläche zwischen der Walze und dem Streifen klein und infolgedessen werden die Walzschmiereigenschaften verbessert.

Wenn daher ein Walzöl in Form einer wässrigen Dispersion verwendet wird, so ist es erförderlich, das Dispersionssystem so unstabil wie möglich zu machen, um die Ausbreitungsmenge zu erhöhen. Wenn andererseits ein Walzöl in Form einer wässrigen Zusammensetzung vorliegt, und eine solche wässrige Zusammensetzung zirkuliert, dann soll das wässrige Dispersionssystem vorzugsweise stabil und leicht zu handhaben sein.

Im allgemeinen wird ein Schmieröl kontinuierlich während eines langen Zeitraumes zirkuliert, während dem es allmählich durch Schlamm und Schmutzöl, sogenannten "Verunreinigern", wie

030046/0927

feinen Metallpulvern, dem Schmieröl für die Walzenlager, dem Antirostöl, das nach dem Entzundern zugegeben wird, und dergleichen verunreinigt wird. Wenn sich solche Verunreinigungen mit dem Walzöl vermischen und an der Oberfläche einer Walze und einer Stahlplatte haften, haben sie eine nachteilige Wirkung auf die Walzschmiereigenschaften und zerstören die Oberflächensauberkeit der durch das Walzverfahren bearbeiteten Stahlplatte. Wird die Stahlplatte ohne Vorbehandlung einer Glühbehandlung unterworfen, so können ölflecken an der Stahlplatte aufgrund der Anhaftung von öl oder Verunreinigungen auftreten. Deshalb ist es wünschenswert, dass sich solche Verunreinigungen nicht in das Schmiermittel während der Zirkulation des Mittels einmischen, sondern davon abtrennen und auf der obersten Schicht des Mittels schwimmen, oder zum Grund absinken, und dann leicht aus dem Walzöl entfernt werden können.

Wie vorher dargelegt, hat man Walzöle bisher in Wasser zusammen mit einem Emulgator unter Bildung einer wässrigen Emulsion emulgiert. Die Stabilität der Emulsion (E.S.I.) wird durch Einstellen des Gehaltes des Walzöles und des HLB-Wertes (normalerweise 8 bis 14) überwacht. Bei Walzölen vom Emulsionstyp, die durch Emulgieren eines Schmieröls in Wasser hergestellt werden, neigt die Ausbreitungsmenge sich umgekehrt zur E.S.I. zu verhalten. Wird die Stabilität der Emulsion erhöht, so nimmt die Ausbreitungsmenge relativ zu einer Stahlplatte ab,und dadurch wird die Schmierung unzureichen. Wird andererseits die Ausbreitungsmenge erhöht, so wird die Emulsion unstabil und es ergeben sich eine Reihe von Schwierigkeiten, das Walzöl zirkulieren zu lassen.

Weiterhin treten bei Walzölen vom Emulsionstyp Schaum oder schwimmende ölfraktionen aufgrund der Polymerisation oder Entpolymerisation der Emulsion während des Zirkulierens auf.

030046/0927

Eine Erniedrigung der Emulsionskonzentration beeinträchtigt deren Schmierwirkung nachteilig, indem nämlich ein Verbrennen oder eine Schädigung der teuren Walzen eintreten kann, und sich ausserdem Wärmemarkierungen auf den gewalzten Stahlplatten ergeben und dadurch die Qualität dieser Produkte verdorben wird. Ausserdem wird das Schmieröl per se durch Absorption der obenerwähnten Schäume, der schwimmenden ölfraktionen, von feinen Metallpulvern, Schmieröl für die Walzlager, Antirostmittel und dergleichen verschmutzt. Diese Verunreinigungen werden in die Emulsion durch den Emulgator eingebracht, und es ist sehr schwierig, sie abzutrennen und zu entfernen. Während des Zirkulierens des Walzöls nimmtder Gehalt an solchen Verunreinigungen -zu, so dass es unmöglich ist, das Wiederanhaften der Verunreinigungen an den Oberflächen der Stahlplatten während des Walzens zu vermeiden.

Aufgrund dieser durch die bestehenden Verfahren gegebenen Situation haben nun die Erfinder Untersuchungen angestellt, die vorerwähnten Nachteile der üblichen Walzöle zu vermeiden, und sie haben gefunden, dass man sehr gute Eigenschaften erzielen kann, wenn man eine Schmierölkomponente in Wasser mittels einiger spezifischer wasserlöslicher Dispergiermittel dispergiert.

Wenn eine Schmierölkomponente ein öl, Fett oder Wachs mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 20 bis 100⁰C ist, so kann die Schmierölkomponente im festen Zustand bei einer Temperatur, die nicht oberhalb ihres Schmelzpunktes liegt, stabil dispergiert werden. Wird sie einem zu bearbeitenden Teil bei einer Temperatur die zumindest unterhalb des Schmelzpunktes liegt, zugeführt, wird die Schmierölkomponente unstabil und haftet an dem zu bearbeitenden Teil an und ergibt dadurch eine gute Schmierwirkung.

030046/0927

Wenn eine Schmierölkomponente ein öl oder ein Fett mit einem Schmelzpunkt von weniger als 20⁰C ist, dann dispergieren sich die ölteilchen in Wasser mit einer verhältnismässig grossen Teilchengrösse im Gegensatz zu den üblichen Emulsionen. Infolgedessen zeigt eine solche Schmierölkomponente gute Ausbreitungseigenschaften bei Walzen und Stahlplatten mit Oberflächen hoher Energie während des Walzens. Da ausserdem die Agio-:-· merierung der ölteilchen durch die Wirkung des Dispergiermittels inhibiert wird, bleibt die Dispersion stabil. Im Vergleich zu üblichen Emulsionen mischen sich weniger Verunreinigungen in die vorliegende Dispersion. Selbst wenn sie vermischt werden, lassen sich die Verunreinigungen leichter entfernen.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Schmierölzusammensetzung zu zeigen, bei welcher die Schmierölkomponente im stabilen, dispergierten Zustand in Wasser vorliegt, und die sehr gute Haftungseigenschaften aufweist, wenn man sie einem zu verarbeitenden Teil unter plastischer Verformung zuführt,und die gute Abstossungseigenschaften hat, und die Absorption von Verunreinigungen, wie Metallpulvern, wie sie bei der plastischen Verformung eintreten können, abgebauten ölen, Formschmierölen, verschmutzten Fremdölen und dergleichen, verhindert, und die auch im Umlauf gehalten werden kann.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu zeigen, das die Zuführung der Schmierölzusammensetzung zu einem zu verarbeitenden Teil betrifft.

Erfindungsgemäss wird eine Schmierölzusammensetzung gezeigt, die als wesentliche Bestandteil eine Schmierölkomponente mit einem Schmelzpunkt von nicht mehr als 100⁰C aufweist, und ein oder mehrere wasserlösliche Dispergiermittel, ausgewählt

0 3 0046/0927

aus der Gruppe bestehend aus anionischen polymeren Dispergiermitteln mit einem Molekulargewicht von 250 bis 25.000 und polyoxyäthylenartigen, oberflächenaktiven Mitteln mit einem Molekulargewicht von 3.000 bis 20.000 und einer HLB-Zahl von wenigstens 18.

Die erfindungsgemässen Schmierölzusammensetzungen können in die folgenden beiden Ausführungsformen je nach dem Schmelzpunkt der Schmierölkomponenten eingeteilt werden:

(1) Eine Schmierölzusammensetzung, die als wesentlichen Bestandteil eine Schmierölkomponente, enthaltend 10 bis 100 Gew.-% einer Substanz oder einer Mischung von wenigstens zwei Substanzen enthält, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem öl, Fett und Wachs, mit einem Schmelzpunkt von 20 bis 100⁰C, sowie enthaltend ein oder mehrere wasserlösliche Dispergiermittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus anionischen polymeren Dispergiermitteln mit einem Molekulargewicht von 250 bis 25.000 und polyoxyäthylenartigen, oberflächenaktiven Mitteln mit einem Molekulargewicht von 3.000 bis 20.000 und einer HLB-Zahl von wenigstens 18, und

(2) eine Schmierölzusammensetzung, enthaltend als wesentliche Bestandteile eine Schmierölkomponente mit einem Schmelzpunkt unterhalb 20⁰C und einer Viskosität von 5 bis 300 centistoaks (cst.) bei 20⁰C sowie ein oder mehrere wasserlösliche Dispergiermittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus anionischen polymeren Dispergiermitteln mit einem Molekulargewicht von 250 bis 25.000 und polyoxyäthylenartigen, oberflächenativen Mitteln, mit einem Molekulargewicht zwischen 3.000 und 20.000 und einer HLB-Zahl von wenigstens 18.

030046/0927

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren, um eine Schmierölzusammensetzung herzustellen, bei dem man in Wasser im festen Zustant eine Schmierölkomponente mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 20 bis 100⁰C unter Verwendung eines wasserlöslichen Dispergiermittels oder eines der oben erwähnten Dispergiermitteln bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes der Schmierölkomponente so suspendiert, dass sich eine Dispersion bildet, worauf man dann die so hergestellt Dispersion bei einer Temperatur, die wenigstens dem Schmelzpunkt der Schmierölkomponente entspricht, zu einem zu verarbeitenden Teil unter plastischer Verformung zuführt, oder indem man die Dispersion dem zu verarbeitenden Teil, der auf eine.- Temperatur von wenigstens dem Schmelzpunkt der Schmierölzusammensetzung erhitzt worden ist, zuführt.

Geeignete Schmierölkomponenten, die für die Schmierölzusammensetzung gemäss der Erfindung geeignet sind, sind folgende Substanzen: öle, Fette oder Wachse mit einem Schmelzpunkt von 20 bis 100⁰C und zwar übliche tierische oder pflanzliche öle mit einem Schmelzpunkt von wenigstens 2O⁰C, wie Palmöl, Talk, Schmalz oder Schaföl, oder ein natürliches Wachs, wie Bienenwachs, Carnaubawachs, Montanwachs oder ein mikrokristallines Wachs oder ein synthetisches Wachs, wie Polyäthylenwachs, Ketonwachs und Esterwachs.-. Die öle. Fette oder Wachse können allein oder zusammen verwendet werden. Vorzugsweise ist das öl, das Fett oder das Wachs in einer Menge von 10 bis 100 Gew.-%, bezogen auf die Schmierölkomponente, vorhanden. Als andere Komponente für die Schmierölkomponente in der Schmierölzusammensetzung (1) können z.B. ein Mineralöl, wie ein Spindelöl, Maschinenöl, Turbinenöl oder Zylinderöl, und irgendein anderes bekanntes öl als Schmieröl verwendet werden. Solche anderen Komponenten können im Bereich von äusserstenfalls 90 Gew.-% der Schmierölkomponente angewendet werden, aber vorzugsweise

030046/0927

wendet man eines der vorerwähnten öle, Fette oder Wachse in einer grösseren Menge an als die andere Komponente.

.Die Schmierölkomponente mit einem Schmelzpunkt unterhalb 20⁰C . ist eine Substanz oder ein Gemisch aus wenigstens zwei Substanzen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Mineralölen, wie Spindelöl, Maschinenöl, Turbinenöl oder Zylinderöl,oder ein tierisches oder pflanzliches Öl, wie Walöl, Kokosnussöl, Rapssamenöl, Rizinusöl, Reiskleieöl oder Palmöl, einem Ester einer tierischen öder pflanzlichen Fettsäure, wie einem Ester einer Fettsäure, die sich ableitet von Tal, Kokosnussöl, Palmöl und Rizinusöl, mit einem C₁-C₁„-aliphatischen primären Alkohol, Äthylenglykol, Neopentylglykol oder Pentaerythrit; einer C₁Q-C₁--Fettsäure oder olefinischen Polymeren, einem esterartigen oder ätherartigen Polymer mit einem Durchschnittsmolekulargewicht von 1.000 bis 20.000, z.B. einem Schmiermittel, wie einem hochmolekularen Polymeren von Methylmethacrylat, Polybuten,Polyalkylenglykol oder einer dimeren Säure, wobei das Schmiermittel einen Schmelzpunkt unterhalb 2O⁰C und eine Viskosität von 5 bis 300 cst. bei'20⁰C hat. Wenn in der Schmierölzusammensetzung (2) die Viskosität der Schmierölkomponente 5 cst. oder weniger bei 20⁰C beträgt, nimmt die Menge an öl, die fluiddynamisch in die. gewölbte Kontaktfläche zwischen der Walze und der Stahlplatte von der Walze oder Stahlplatte aufgenommen wird, ab, und dadurch werden die Walzschmiereigenschaften verschlechtert. Wenn andererseits die Viskosität der Schmierölkomponente 300 cst. oder mehr bei 20⁰C beträgt, dann verdampft die Schmierölkomponente kaum, wenn die Stahlplatte nach dem Walzen geglüht wird, und die Schmierölkomponente wird dann nicht entfernt und man erhält eine unreine Oberfläche der Stahlplatte. Dadurch können dann ölflecken auftreten.

030046/0927

Deshalb ist es nicht bevorzugt, eine Schmierölkomponente zu verwenden, deren Viskosität nicht in den Bereich von 5 bis 300 cst. bei 20⁰C fällt.

Geeignete wasserlösliche Dispergiermittel für die vorliegende Erfindung sind die folgenden Substanzen:

(1) Anionisches polymeres Dispergiermittel mit einem Molekulargewicht von 250 bis 25.000:

(a) Salze von Olefin-Maleinsäure-Copolymeren, z.B. Alkali-, Ammonium- oder Aminsalze eines Copolymeren von Maleinsäure mit einem Olefin, enthaltend 2 bis 20 Kohlenstoffatome, wobei das Salz eine Durchschnittsmolekulargewicht von 250 bis 25.000 hat;

(b) Salze von Acrylsäure- oder Methacrylsäure-Maleinsäure-Copolymeren, z.B. Alkali-, Ammonium- oder Aminsalz eines Copolymers mit einem Durchschnittsmolekulargewicht von 500 bis 25.000;

(c) Salze von Acrylsäure- oder Methacrylsäure-Homopolymeren und Salzen von Acrylsäure-Methacrylsäure-Copolymeren, z.B. Alkali-, Ammonium- oder Aminsalze eines der Homopolymeren oder Copolymeren mit einem Durchschnittsmolekulargewicht von 500 bis 25.000, und

(d) Salze von Kondensationsprodukten von aromatischen Sulfonsäuren und Formaldehyd, z.B. Alkali-, Ammonium- oder Aminsalze eines Kondensationsproduktes aus einer oder mehreren Naphthalinsulfon-säuren, Creosotsulfonsäure, Kresolsulfonsäure, Alkylnaphthalinsulfonsäure, enthaltend eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen,oder Ligninsulfonsäure

030046/0927

und Formaldehyd (Kondensationsgrad 2 bis 50).

Besonders bevorzugt werden als anionische polymere Dispergiermittel Salze (a) bis (c) mit einem Durchschnittsmolekulargewischt von 2.000 bis 10.000.

(2) Polyoxyäthylenartige, oberflächenaktive Mittel mit einem Molekulargewicht von 3.000 bis 20.000 und einer HLB-Zahl von wenigsten 18:

beispielsweise Polyoxyäthylenalkyläther, Polyoxyäthylenalkylphenyläther, Polyoxyäthylenalkylamine, Polyoxyäthylenfettsäureester, Polyoxyäthylenalkylsulfate, Polyoxyäthylenalkylphosphate, Salze von carboxymethylierten Verbindungen von Polyoxyäthylenalkyläthern, Polyoxyäthylensorbitanfettsäureestern und Oxyäthylen-oxypropylen-Copolymeren. Geeignete Salze sind Alkali-, Ammonium- und Aminsalze. Die Alkylgruppen enthalten jeweils 2 bis 20 Kohlenstoffatome und das Molverhältnis eines jeden Additives zu Ethylenoxid wird so ausgewählt, dass sich eine HLB-Zahl von wenigstens 18 ergibt.

Besonders bevorzugte polyoxyäthylenartige, oberflächenaktive Mittel sind Polyoxyäthylensorbitanfettsäureester, Poly.oxyäthylenfettsäureester, Polyoxyäthylensorbitfettsäureester und Polyoxyäthylenalkylamine .

Diese wasserlöslichen Dispergiermittel können allein oder zusammen verwendet werden und werden zu der Schmierölkomponente vorzugsweise in einer Menge von 0,5 bis 20 Gew.-% der Schmierölkomponente zugegeben.

D30O46/0927

Erforderlichenfalls können verschiedene bekannte Additive zu der erfindungsgemässen Schmiermittelzusammensetzung gegeben werden. Diese Additive können z.B. Antikorrosionsmittel, öligkeitsverbesserer, Hochdruckmittel, wie phosphorhalt ige Verbindungen, z.B. ein Ester einer organischen Phosphorsäure oder ein Zinksalz von Dialkylthiophsophorsäure oder ein Antioxidans, wie ein aromatischen Amin und dergleichen, sein.

,Die erfindungsgemässe Schmierölzusammensetzung kann entweder in Form einer Mischung der vorerwähnten Schmierölkomponenten und wenigstens eines wasserlöslichen Dispergiermittels vorliegen oder in Form einer konzentrierten Lösung mit einem Wassergehalt von bis zu etwa 80% zur Zeit der Anwendung. Bei der tatsächlichen Anwendung wird sie dann mit Wasser verdünnt. ·

Die erfindungsgemässe Schmierölzusammensetzung (1) wird durch die Wirkung des wasserlöslichen Dispergiermittels in Wasser in Form von festen Teilchen dispergiert, wenn man sie in Wasser bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Öles, Fettes oder Wachses, welches in der Schmierölkomponente enthalten ist, suspendiert und bildet dann eine stabile Emulsion. Wenn man andererseits die Temperatur auf wenigstens den Schmelzpunkt des Öles, Fettes oder des Wachses erhöht, so werden die festen Teilchen flüssige Teilchen und man erhält eine sogenannte O/W-Typ Emulsion. Erfindungsgemäss wird von einem solchen Dispergiermittel Gebrauch gemacht, welches ein System, enthaltend feste, in Wasser dispergierte Teilchen,stabil hält, welches aber nicht besonders wirksam ist, um eine O/W-Typ Emulsion zu stabilisieren. Deshalb wird die Emulsion gebrochen und die Anhaftung der ölkomponente an einem zu verarbeitenden Teil wird erhöht.

030 046/0927

Wendet man die erfindungsgemässe Schmierölzusammensetzung z.B. als Walzöl an, dann bleibt sie bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Öles, Fettes oder Wachses stabil. Wenn man sie aber bei einer Temperatur von wenigstens dem Schmelzpunkt des Öles, Fettes oder des Wachses auf die Kontaktfläche zwischen der Walze und einem Stahlblech aufbringt, so wird die Dispergierung gebrochen und ein grosser Teil des Walzöls haftet auf der Walze und der Stahlplatte und ergibt dadurch eine ausgezeichnete Schmierwirkung. Wenn das wiedergewonnene Walzöl auf eine Temperatur beim oder unterhalb des Schmelzpunktes des öles. gekühlt wird, wird es wieder eine stabile Dispersion, die im Umlauf gehalten werden kann.

Die erfindungsgemäss Schmierölzusammensetzung kann bei niedrigen Temperaturen gelagert und für eine Umlaufanwendung verwendet werden. Dadurch kann man Energie sparen und die Umgebung an der Arbeitsstelle verbessern. Durch die Lagerung in Dispersionsform bildet sich in der ölzusammensetzung keinerlei Koagulation aus, noch entwickeln sich Verunreinigungen, wie Schaum, Eisenpulver und dispergierte Teilchen, und die Entfernung solcher Verunreinigungen wird erleichtert. Da die Dispersion ausserdem zur Zeit der Schmierung bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der Schmierölkomponente instabil wird, trennen sich Öl und Wasser leicht voneinander, so dass das Abwasser auch leicht behandelt werden kann.

Ein Verfahren zum Zuführen der Schmierölzusamensetzung (1) zu einem zu verarbeitenden Teil wird nachfolgend beispielsweise beschrieben anhand der Zugabe eines Walzöls zu einer Walze und einer Stahlplatte.

Zunächst wird die Schmierölzusammensetzung (1) bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Öles, Fettes oder

030046/0927

Wachses, enthalten in der Schmierölkomponenten unter mechanischem Rühren der Dispersion" in Wasser bis zu einem Feststoffgehalt von 0,1 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 20 Gew.-%, suspendiert. Dann wird die Dispersion auf eine Temperatur ober- ■ halb des Schmelzpunktes mittels eines Wärmeaustauschers oder einer ähnlichen Vorrichtung vorerwärmt, um die Dispersion instabil zu machen und die so vorerwärmte Dispersion wird' dem zu verarbeitenden Teil zugeführt. Alternativ kann man die Dispersion auch direkt einem zu verarbeitenden Teil zuführen, der dann durch die Reibungsenergie und Verformungsenergie, die zwischen der Walze und dem Stahlstreifen eintreten, erwärmt wird, und die Dispersion instabil macht, wodurch die Schmierölkomponente an dem zu verarbeitenden Teil anhaftet. Nach der Schmierung wird die Dispersion wiedergewonnen und auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Schmierölkomponente durch einfaches Abkühlen oder durch einen Wärmeaustauscher oder eine ähnliche Vorrichtung vor dem Rezirkulieren wiedergewonnen.

Andererseits hat die Schmierölzusammensetzung (2) nicht die bei üblichen Walzölen unter Verwndung eines Emulgators vorhandene niedrige Oberflächenspannung (20 bis 35 dyne/cm). Deshalb kann man nicht erwarten, dass eine natürliche Emulgierung oder emulsifizierende Dispergierung durch einfaches Rühren stattfindet. Aufgrund der starken Schutz-kolloidalen Dispergierkraft des wasserlöslichen Dispergiermittels kann die Schmierölkomponente in feine Teilchen durch ein vorbestimmtes mechanisches Rühren verteilt werden und bleibt als Dispersion stabil. Wenn die Teilchen miteinander koagulieren, wobei ein solches Koagulieren nur selten vorkommt und ,dann kaum ausreicht, dass die Teilchen eine Ölschicht bilden, dann können solche koagulierten Teilchen leicht gebrochen und durch einfaches Rühren leicht

030046/092 7

in Wasser dispergiert werden. Die dadurch gebildeten Teilchen der Schmierölkomponente haben einen grösseren Durchmesser als die üblichen emulsionsartigen öle. Infolgedessen weisen sie eine gute Haftung an der Walzenoberfläche und an der Stahlbramme, die während des Walzvorganges eine hohe Energie hat, auf, und bewirken eine hervorragende Schmierung beim Kaltwalzen.

Aufgrund der Wirkungsweise des wasserlöslichen Dispergiermittels koagulieren die dispergierten Teilchen der Schmierölkomponente nicht oder agglomerieren mit Verunreinigungen, wie feinem Metallpulvern, Fremdölen und dergleichen, noch absorbieren sie solche Verunreinigungen, wie die üblichen emulsionsartigen öle. Deshalb enthält die Schmierölkomponente keine Verunreinigungen.

Die dispergierten Teilchen der Schmierölkomponente haben einen grossen Durchmesser und neigen dazu, beim Stehen der Dispersion in die höhere Schicht aufzusteigen, wo sie eine cremige Schicht bilden, die man leicht von der wässrigen Schicht abtrennen kann, und dadurch wird die Behandlung des Abwassers erleichter.

In den nachfolgenden, bevorzugten Beispielen wird die Erfindung näher beschrieben.

Beispiel 1 ; Walzversuch

Die in Tabelle 1 gezeigten Schmierölzusammensetzungen wurden in einem Walzversuch,der nach dem nachfolgend beschriebenen Verfahren durchgeführt wurde, untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. \

030046/0927

Tabelle 1

	Nr.	Komponten, die	Prozentsatz der	'■'	50	Typ des hydrophilen
		nicht Wasser	Komponenten		Dispergiermittels
		sind	(Gew.-%)	46,5
	1	Talk ¹^	97	0,5	Hydrophiles Dispergiermittel
		hydrophiles	3		(A):Natriumsalz eines CopolymeiEn
		Dispergiermittel		3	aus Maleinsäure und t-Octen, mit
		(A)			einem Durchschnittsmolekularge
				92,5 5	wicht (M.W.)von 30.000
	2	2) Palmöl '	95	0,5	Hydrophiles Dispergiermittel (B)
		hydrophiles	5		Triäthanolaminsalz eines Copoly-
		Dispergiermittel			meren aus Acrylsäure und Malein
		(B)		2	säure mit einem Druchschnitts-
	3		'■5	molekulargewicht von 5.000
		Talk		Hydrophiles Dispergiermittel(C):
		Mineralöl (Spin-	C	wasserlösliches oberflächenakti
		delöl)	D 71,5 3	ves Mittel aus Polyoxyäthylen-
		Antioxidans	9,5	fettsäureester mit einem M.W.
		Hydrophiles		von 4.500 und einer HLB-Zahl
		Dispergiermittel		von 19
	4	(C)	¹⁵ V
SSBUi		Talk Kopfölfettsäure	wie in Nr-. 2
(U tn		Antioxidans
tn		Hydrophiles
U* ti		Dispergier
ti	C	mittel (B)
erf	J	Palmöl	Hydrophiles Dispergiermittel(D):
		vollständig hy	wasserlösliches oberflächenak
		driertes Kopf-	tives Mittel aus Polyoxyäthylen-
		öl j) Mineralöl (Spin- delöl) Stearinsäure	sorbitfettsäureester mit einem M.W. von 7.500 und einer HLB- Zahl von 18
		Antioxidans
		Hydrophiles
		Dispergiermit
	tel (D)

030046/0927

	A	8	-	Talk	36	Hydrophiles Dispergiermittel(E):
				Mikrokristallines		wasserlösliches oberflächenakti
				Wachs	60	ves Mittel von Polyoxyäthylen-
				dimere Säure	2	alkylamin mit einem M.W von
			Antioxidans	0,5	3.100 und einer HLB-Zahl von 18
			hydrophiles,ober-
			flächenatives Mit
		(1)	tel (E)	3,5
	7		Palmöl	50	hydrophiles Dispergiermittel (C):
			Kentwachs (Distea-		wie in Nr. 3
		(2)	.rylketon)	40,5	hydrophiles Dispergiermittel (F):
			Fettsäurevon Kopf-		Ammoniumsalz eines Copolymeren
			SX	7	aus chemisch äquivalenten Mengen
			Antioxidans	0,5	von Acrylsäure und Methacryl
			hydrophiles Dis		säure mit einem M.W. von 700
			pergiermittel (C)	1,5
		hydrophiles Dis
sgemäss		pergiermittel (F)	0,5
dung	'Talk ₆₎	40	hydrophiles Dispergiermittel (A)
C •Η	Montanwachs	10	wie bei Nr. 1
4-1 U	hydriertes Rizinus		hydrophiles Dispergiermittel (D):
W	öl 7)	10	wie bei Nr. 5
	Mineralöl	33,5
	'Oleinsäure	5
	Antioxidans	0,5
	hydrophiles Disper
	giermittel (A)	0,5
	hydrophiles Disper
	giermittel (D)	0,5
	Talk	99,7	hydrophiles Dispergiermittel (A):
	hydrophiles Disper		wie in Nr. 1
	giermittel (A)	0,3
	Talk	69,5	hydrophiles Dispergiermittel (C)
	Fettsäure von Kopf-		wie in Nr. 3
ü •Η	Öl	5 ■■-■
O)	Antioxidans	0,5
	hydrophiles Dis
Ver	pergiermittel (C)	25

030046/0927

	(3)	Talk hydrophiles Dis pergiermittel. (G)	95 5	hydrophiles Dispergiermittel (G):Natriumsalz eines Copolyme- ren aus Maleinsäure und Isobuty len mit einem M.W. von 230
Vergleich	(4)	Talk Fettsäure von Kopf- öl Antijcoidans Emulgator	91,5 5 0,5 3	Emulgator: nichtionisches ober- flächenatives Mittel aus PoIy- äthylen-nonylphenyläther mit einer HLB-Zahl von 11,5 und einem M.W. von 564
	(5)	handelsübliches Walzöl aus Talk

Bemerkungen: 1) Schmelzpunkt: 37⁰C, A.V.

2) Schmelzpunkt: 32°C, A.V.

3) Schmelzpunkt: 6O⁰C, A.V.

4) Schmelzpunkt: 56⁰C

5) Schmelzpunkt: 82⁰C

6) Schmelzpunkt: 73⁰C

7) Schmelzpunkt: 52⁰C

=11, S.V. = 196 = 7, S.V. = 198 = -10, S.V. = 195

030046/0927

^A^^Walzversuchsmethode

Walzmühle: 100 mm Durchmesser χ 150 mm Breite,

Duo-blockwalzwerk mit Walzen aus geschmiedetem Stahl

Zu verwalzende Bleche: SPCC, S, D, (JIS, G3141)

Dicke 1 mm Breite 30 mm

Walzgeschwindigkeit: 1000 m/min

2uführung_des_Walzöls:

Jede Schmierölzusammensetzung wurde mit Wasser bis zu einer bestimmten Konzentration vermischt. Die Mischung wurde dann kräftig gerührt und die Temperatur der Mischung wurde bei einer Temperatur gehalten, die oberhalb des Schmelzpunktes des Öls,des Fettes oder des Wachses oder einer Mischung davon in der Schmierölzusammensetzung lag. Anschliessend wurd das Gemisch auf eine vorbestimmte Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes der Mischung gekühlt und dabei kräftig gerührt unter Ausbildung einer Dispersion. Bei den emulsionsartigeri Walzölen, die als Vergleich verwendet werden, wurde die Dispersion jedoch bei den gleichen Temperaturen und den jeweiligen Sprühtemperaturen vorgenommen. Beim Aufsprühen der so hergestellten Dispersionen auf die Walzen und Bleche wurde die Sprühtemperatur mittels eines Wärmeaustauschers, der vor einer Zahnradpumpe angebracht war, eingestellt. Jede Dispersion wurde in einer Menge von 3,0 l/min bei einem Druck von 2,5 kg/cm² versprüht.

030046/0927

Unter den obigen Bedingungen wurde die Last zur Zeit des Walzens bei einer 50 %-igen Reduktion gemessen und die Belastung pro Einheitsbreite wurde daraus errechnet.

Die Ergebnisse werden in Tabelle 2 gezeigt.

Tabelle 2

erfindungsgemäs s	Schmierölzu sammensetzung Nr.	Eingestellte Temperatur (⁰C) der Dis persion	Sprühtem peratur (⁰C)	Walzbelastung pro Einheitsbreite (Prozentsatz der Reduktion: 50%) (kg/mm)
ü I -H U 0) 0) H > tn	3 4 6 7 8	25 30 40 40 30	50 60 60 65 65	338 315 322 319 317
(4) (5)	60 60	60 60	353 341

Wie aus den Ergebnissen der Tabelle 2 ersichtlich ist, zeigen die erfindungsgemässen Zusammensetzungen bei ihrer Verwendung als Walzöle ein ausgezeichnetes Walzschmierverhalten im Vergleich zu Walzölen, die hergestellt wurden unter Verwendung der üblichen öle oder Fette und Emulgieren dergleichen mit einem Emulgator, "- wie.-aus dem Vergleichen (4) und (5)

ersichtlich wird. Es wurde somit festgestellt, dass das Herstellungsverfahren der Dispersion unter Verwendung eines wasserlöslichen Dispergiermittels und die Zufuhrmethode ausserordentlich wirksam sind, um das Schmierverhalten des Walzöls zu verbessern.

030 046/092 7

Beispiel 2: Stabilitätstest der Dispersion und öladhäsionstest

Jeder der in Tabelle 1 gezeigten Schmierölzusammensetzungen wurde mit Wasser in einer vorbestimmten Konzentration vermischt. Die Mischung wurde auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Öles, des Fettes oder des Wachse oder einer Mischung aus wenigstens zweien davon, die in der Schmierölzusammensetzung enthalten war, erwärmt und dann· mit einem Homogenisator 5 min. mit 5.000 UpM gerührt. Anschliessend wurde die Mischung innerhalb von 5 min. bei der gleichen Rührgeschwindigkeit auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt oder gekühlt. Anschliessend wurde die Mischung bei einer vorbestimmten Temperatur 1 h mit 500 UpM gerührt. Der Zustand der Mischung wurde mit dem blossen Auge beobachtet, und die Durchschnittsteilchengrösse wurde mit einem Coulter-Zähler gemessen.

Die gemachten Beobachtungen und Messungen wurden wie folgt bewertet:

ο : gleichmässig dispergierte PHase, die sich kaum abtrennt.

Auf der obersten Schicht schwimmen Substanzen (Durch-

schnittsteilchengrösse: weniger als 10μπι) i : gleichmässig dispergierte Phase, die sich etwas abtrennt.

Auf der obersten Schicht schwimmen Substanzen (Durch-

schnittsteilchengrösse: 10 bis 16μΐη) χ : Trennt sich; ölphase oder festes Koagulat tritt auf

(durchschnittliche Teilchengrösse mehr als 16μΐη).

030Ö46/0927

Jede der Schmierölzusammensetzungen wurde mit Wasser in einer vorbestimmten Konzentration vermischt. Die Mischung, wurde auf eine Temperatur von wenigstens dem Schmelzpunkt des Öles, Fettes oder Waches oder einer Mischung aus zweien dieser Stoffe in der Schmierölzusammensetzung erwärmt und in einem Homogenisator 5 min. mit 5000 UpM gerührt. Anschliessend wurde bei der gleichen Rührgeschwindigkeit innerhalb von 5 min. auf die Temperatur des Schmelzpunktes gekühlt und eine Dispersion hergestellt. In dem Falle, bei dem ein Emulsionstyp-Walzöl als Vergleich geprüft wurde, wurde die Dispersion bei der gleichen Temperatur wie der Sprühtemperatur hergestellt.

Der Adhäsionstest wurde durchgeführt, indem man auf ein Probestück . :. (Druck: 1 Atmosphäre; Sprühmenge: 1l/min.) während zwei Sekunden, die auf eine mittels eines vor dem Einlass einer Zahnradpumpe befindlichen Wärmeaustauschers vorerwärmte Dispersion sprühte, und das so besprühte Probestück dann trocknete und die Menge an öl, die auf dem Probestück anhaftete,durch Wägung bestimmte. Das Probestück, das bei diesem Versuch verwendet wurde, war vom gleichen Typ, wie das beim Walzversuch verwendet, und war 50mm breit und 100 mm lang. Jedes Probestück zeigte im Bereich von 4,0 bis 5,0 um in der Oberfläche eine Rauhigkeit und wurde vor dem Test mit einem Lösungsmittel entölt.

Die Ergebnisse werden in Tabelle 3 gezeigt.

030046/0927

cn s: ö ο η- ro

	O	H-	cn	cn
	CaJ	ro	ο	O
		O:	3*
	CD	Η-·	C	ro
	α	N		M
		C		N
	+^	cn	<	Ό
		Di	O	c:
*	\			3
	O			^*
	co	ro		ft
		3 ·	ro
		ω	3	"Dj
	ro	H-	ro
	ri-		cn
	N	cn
	C	fi-	CC
	3	ro	U)
		3	ro
		cn	cn
			^
		N	ro
		ro	ft
		ro	π-
		3	ro
			cn
		α
		H-	O
		ro	α
		cn	ro
		ro	i-t
		I-«
			s:
		co	O
		ri-	3"
			in
	Hi	ro
	ro	cn

	H-	O
	3	CU
		ro
	α	•-t
	ro	ro
		3
		ro

Vergleich

i

I

(xiii)

H-
Hj

H-

•

X

(X)
-

erfindungsgemäss■

H-
K-
H:
I

(vii)

•

H-

(V)

to

(TTT)

(TT)

(T)

Beispiel
Nr.

?
Η·

to

H

co

cn

(ix)

Ul

cn

Ul

to

a

3

Schmierölzusam

VJl

*—*

*-"

UI

cn

mensetzung Nr.

Ul

Tabelle 1)

• a

a

Ul

to

Ul
Ui

lfch
Ul

a

Ul

a

to

a

Ul

Schmelzpunkt *

ΟΛ

O

Jt

Ul

X

(⁰C)

to

Λ

O

Ul

O

cn

.■"'·

. to

O

Ul '

Konzentration

■

*

a

"¹Ui

Ul

cn
Ln

Ut

a

a -

Ul

to
• in

H

a

Ul

der Dispersion

■

•tv

a

to

o'

(Gew.-%)

X

O

X

O

»j

O

0

O

to

0

O

X

Ul

LO

O

to

Ul

Λ

to

Ul ·

LO

Ul

O

Ln

O

Ul

Ln

O

*—·

*—'

O

cn
O

-J

Ul

Uw«

Stabilitätsgrad

H

Ul

to

UD

-«J

C»

to

co

O

m

cn

der Dispersion"

to

Λ

O

Λ

O

Ul'

co

O

H

Ul

to

(Temperatür⁰C)

Λ

to

Ul

durchschnittli

X

che Teilchen-

O

X

O

X

Ul

X

grösse μΐη)

O

cn

a\

X

UI

Ul

O

cn

O

α

O

UI

cn

Ui

O

to

Ul

to

vo

to

H

|_J

O

H

. H

vo

O

■».

O

to

•V.I

IO

Λ

IO

co

Λ

Ul

Λ

O

•

I

t

•

«

Sprühtemperatur
( C)

H

Λ

. O

Ul
A-·

Ln

Ln
O

Ul

Lo

Adhäsionsmenge

cn
O

I

cn
O

I

cn
UI

Ul
UI

Ul
O

Ui
O

to

cn
O

Ui
O

cn
O

(g/m²)

cn
O

O

I »

O

f

to

cn
O

U.

H

να

co

O .

H

O

Ln

UJ

Ul

cn

co

to

VO

•■j

(U D* ro M M ro

CO O

CD

Wie aus Tabelle 3 ersichtlich wird, sind die erfindungsgemassen Schmierölzusammensetzungen stabil und in Form eine Dispersion bei Temperaturen unterhalb der jeweiligen _v Schmelzpunkte des Öles, Fettes oder Wachses oder einer Mischung davon, und sie weisen grosse Adhäsionsmengen auf und ergeben eine ausgezeichnete Schmierung soweit das Auftragen oberhalb der jeweiligen Schmelzpunkte erfolgt. Dagegen sind die Vergleiche (1) bis (5) nicht befriedigend hinsichtlich der Stabilität oder des Schmierverhaltens oder hinsichtlich beider Kriterien, und sie sind den erfindungsgemassen Zusammensetzungen infolgedessen unterlegen.

Beispiel 3: Zirkulationstest der Dispersion

Jede Schmierölzusammensetzung wurde mit Wasser zu einer 5 gew.-%igen wässrigen Lösung vermischt. Die Lösung wurde auf eine Flüssigtemperatur im Bereich von 50 bis 65⁰C erwärmt und kräftig gerührt. Unter den gleichen Rührbedingungen wurden sie auf eine Temperatur von 25⁰C, 30⁰C bzw. 40⁰C gekühlt und eine Dispersion hergestellt (Menge der Dispersion: 20 1 in einem Tank mit einer Kapazität von 30 1). Diese Dispersion wurde im Bereich von 50 bis 65°C mittels eines unmittelbar vor dem Einiass einer Zahnradpumpe befindlichen Wärmeaustauschers erwärmt und durch eine Sprühdüse auf eine zuvor auf 150⁰C erwärmte Eisenplatte gesprüht (Druck: 2,5 Atmosphären, ölzufuhr: 31/min.). Die wiedergewonnene Dispersion wurde auf 30⁰C gekühlt,indem man sie kontinuierlich durch einen Wärmeaustauscher fliessen liess und dabei · wurde sie in einem Hilfstank mit einer Kapazität von 2 1 kräftig gerührt, und dann einem Reservoir zugeführt, das in Verbindung mit der Zahnradpumpe war. Dieses Verfahren wurde kontinuierlich 48 h lang wiederholt. Dann wurde mit

0300.48/0927

mit Ausnahme der obersten Schicht die ölfraktion in der Dispersion extrahiert und gewägt, um Ölverluste, ausgedrückt als Prozentsatz, bezogen auf die anfangs zugegebene ölmenge, festzustellen. - Bei diesem Zirkulationstest wurde feinteiliges Eisenpulver in einer Menge von 0,1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der verwendeten Dispersion, auf den Boden des Aufnahmegefässes für die versprühte Dispersion gebracht. In den Fällen, bei denen die ölzusammensetzungen vom Emulsionstyp als Vergleich geprüft wurden, wurde die Emulsion mit 60⁰C umlaufen gelassen, also mit der gleichen Temperatur wie die Sprühtemperatur, weil die Emulsion bei 30⁰C instabil war.

Die Ergebnisse werden in Tabelle 4 gezeigt.

Tabelle 4

Schmierölzu sammensetzung Nr.	SS¹Bl	3	Herstellungs temperatur der Dispersion (⁰C)	Sprühtem peratur (⁰C)	Konzentrationsab nahme (bezogen auf das ursprünglich formulierte öl)
Q)	4	25	50	21
U)	5	30	60	34
C	6	25^:	55	15
-H It-C U Q)	7 8	40	60	28
Ver gleich	(4) (5)	40 30	65 65	24 39
60 60	60 60	62 67

Aus Tabelle 4 wird ersichtlich, dass die Zirkulationsstabilität der erfindungsgemässen Zusammensetzungen die durch die

030046/0927

Spruhbeschichtungsmethode aufgetragen wurden, wesentlich besser ist als bei den Vergleichszusammensetzungen (4) oder (5).

Beispiel 4; Abwasserbehandlungstest

Zu einer Probelösung (1.000 ml), die wie zuvor bei dem öladhäsionstest hergestellt worden war, wurden 3 g Aluminiumsulfat bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Öles, Fettes oder Wachses oder einer Mischung von wenigstens zweien davon gegeben. Die Mischung wurde 2 min. gerührt und dann wurde der pH durch Zugabe von Calciumhydroxid auf 7 eingestellt. Nach 10-minütigem Rühren liess man die Mischung 30 min. stehen. Die überstehende Flüssigkeit wurde gesammelt und der COD wurde nach der Kaliumpermanganatmethode bestimmt.

Die Ergebnisse werden in Tabelle 5 gezeigt.

Tabelle 5

	^"^-^.^ Ana Iy s en- ^s. methode Probe ^**\^^ Nr. ^^v^^	COD (Kaiiumpermanganat- methode)
erfindungsgemäss	(i) (iv) (vi) · (viii) (ix) (x)	37 41 110 124 121 72
[ VergL	(xv) (xvi)	320 263

030046/0927

Aus Tabelle 5 geht hervor, dass die erfindungsgemässen Zusammensetzungen eine bessere Abwasserbehandlung ermöglichen im Vergleich zu den durch die Vergleichszusammensetzungen (v) und (vi) gegebenen Dispersionen vom Emulsionstyp

Beispiel 5; Walztest

Die in Tabelle 6 gezeigten Schmierölzusammensetzungen wurden zur Durchführung eines Walzversuches nach der nachfolgend angegebenen Methode verwendet. Die Ergebnisse werden in Tabelle 7 gezeigt.

Tabelle 6

Schmierölzu- Zusammensetzung sammensetzung (Gew.-%)	9	Schmierölkomponenten:	Viskosität der Schmierölkomponente (cst. bei 40⁰C)	■·-
		Mineralöl (Spindelöl) 82
		Stearinsäureoctylester 10
		ölsäure 3
		Phosphorsäureester-Typ	15 - 18
		(Mittel für hohe Drücke) 2
CO		Antioxidans 1
CO		hydrophiles Dispergier
O) &>		mittel (H) 2
CO tn C	10	Schmierölkomponenten:
indu		Mineralöl (Turbinenöl ohne
M-I U rvi		zusatz eines Additivs) 51	*
W		Stearinsäuremethylester 40
		Fettsäureester eines	50 - 43
		Kopföl- 3
		Phosphorsäureester als mittel für hohe Drücke) 2 Antioxidans 1 hydrophiles Dispergier mittel (D 3

030Q46/0927

	11	Schmierölkomponenten:	100 - 119
		Mineralöl (Zylinderöl) .. 69
		Butylsäure einer Fett
		säure eines KopfÖls 15
		ölsäure i
		Phosphorsäureester-Typ
		(als Mittel für hohe Drücke) 2
		Antioxidans 1	30 - 33
		hydrophiles Dispergier
		mittel (J) _: . 10
	12	Schmierölkomponenten:
		Octylester einer Fettsäure
		von Kopföl 81
		Oleinsäure 3
ff*		Polybutadien 10
*ill* cn M		Phosphorsäureester-Typ
I		(als Mittel für hohe Drücke) 2
ω fcn		Antioxidans
hin*		Hydrophiles Dispergier	70 - 73
•H Il I		mittel (K) 3
M-I M
Q)	13	Schmierölkomponenten:
		Mineralöl (Turbinenöl ohne
		Zusatz von Additiven 88
		Kopföl 5
		dimere Säure 5
		Antixoidans 1
		hydrophiles Dispergiermit
		tel (J) 0,5
		hydrophl. Dispergiermittel (L) 0,5

030046/09 27

	(6)	Schmierölkomponenten:	15 - 18
		Mineralöl (Spindelöl) 80
		Stearinsäureoctylester 10
		ölsäure 3
		Phosphorsäureester-Typ
		(Mittel für hohe Drücke) 2
		Antioxidans 1
		Emulgator 4
	(7)	Handelsübliches Mineral
		öl, Typ Walzöl
	(8)	Schmierölkomponenten:
		Mineralöl (Zylinderöl) 78,7	100 - 101
		Butylester einer Fett
		säure von Kopföl 15
		ölsäure 3
		Phosphorsäureester-Typ
		(als Mittel für hohe Drücke) 2
		Antioxidans 1
υ •Η		hydrophiles Dispergier
U) Cn		mittel (J) 0,3
ί-ι Q) ρ»	(9)	Schmierölkomponenten:
		Mineralöl (additivfreies	70 - 73
		Turbinenöl) 64
		Kopföl 5
		dimere Säure 5
		Antioxidans 1	15 - 18 —
		hydrophiles Dispergier
		mittel (H) 25
	(19	Schmierölkomponenten: Octylester einer Fett säure von Kopföl 79 ölsäure 3 Polybuten 10 Phosphorsäureester-Typ (als Mittel für hohe Drücke) 2 Antioxidans 1 hydrophiles Dispergier mittel (M) 5

030046/0927

Anmerkung;

In dieser Tabelle wurden folgende hydrophile Dispergiermittel und Emulgatoren verwendet:

Hydrophiles Dispergiermittel (H): Natriumsalz eines Copolymer aus Maleinsäure und Isobutylen mit einem Durchschnittsmolekulargewicht M.W. von 3.500-

Hydrophiles Dispergiermittel (I): Triäthanolaminsalz eines Copolymeren aus gleichen Mengen Acrylsäure und Methacrylsäure mit einem M.W. von 6.000.

Hydrophiles Dispergiermittel (J): Wasserlösliches oberflächenaktives Mittel enthaltend Polyoxyäthylenfettsäureester mit einem M.W. von 4.500 und einer HLB-Zahl von 19t

Hydrophiles Dispergiermittel(K): Wasserlösliches, oberflächenaktives Mittel aus Polyoxyäthylenalkylamin mit einem M.W. von 3.900 und einer HLB-Zahl von 19/5»

Hydrophiles Dispergiermittel (L): Natriumsalz eines Copolymeren aus Acrylsäure und Maleinsäure mit einem M.W. von 1.500.x

Hydrophiles Dispergiermittel (M): Natriumsalz eines Copolymeren aus Maleinsäure und Diisobutylen mit einem M.W. von 560 ._N

Emulgator: nichtionisches obeflächenaktives Mittel aus Polyoxyäthylen-nonlyphenylather mit einer HLB-Zahl von 10,8 (mTw. 485).

030046/0927

Walzmühle: 100 mm Durchmesser χ 150 mm Breite,

Duo-blockwalzwerk mit Walzen aus geschmiedetem Stahl;

zu verwalzende Bleche: SPCC, S, D (JIS G 3141); 1 mm dick χ 30 mm breit;

Walzgeschwindigkeit 700 m/min.

Jede Schmierölzusammensetzung wurde mit Wasser in einer vorbestimmten Konzentration vermischt. Die Mischung wurde auf eine Walze und ein Blech mittels einer Zahnradpumpe in einer Sprühmenge von 3,0 l/min. (Druck 2,5 kg/cm²) und bei einer Dispersionstemperatur von 6O⁰C aufgesprüht, wobei die Mischung in einem homogenisator mit 5000 UpM gerührt wurde.

Unter den obigen Bedingungen wurde die Last zur Zeit des Walzens bei einem Reduktionsverhältnis von 40 % gemessen und die Belastung pro Einheit wurde daraus berechnet.

Tabelle 7

Schmierölzu sammensetzung Nr.	9	Walzbelastung pro Einheitsweite Reduktionsverhältnis 40 % (kg/mm)
ι co	10	331
C	11	338
tJ 01 c tu	12 13	354
erfi gemä	(6)	325 329
ich	(7)	367
^ tr*	371

030046/0927

Bemerkung: Konzentration der Dispersion: 3 Gew.-% Sprühtemperatur 6O⁰C

Aus Tabelle 7 wird ersichtlich, dass bei Verwendung der erfindungsgemässen Zusammensetzung als Walzöl ein überlegenes Walzverhalten vorhanden ist im Vergleich zu den üblichen, einen Emulgator enthaltenden Walzölen vom Emulsionstyp. Auch ein Vergleich der erfindungsgemässen Schmierölzusammensetzung 9 mit einer Vergleichszüsammensetzung (6), die die gleiche Schmierölkomponente wie die Zusammensetzung 9 enthält, zeigt, dass die erfindungsgemässe Zusammensetzung, bei der ein wasserlösliches Dispergiermitte. verwendet wird, eine bessere Ausbreitung der öle bewirkt und dadurch gegenüber der einen Emulgator enthaltenden Vergleichszusammensetzung ein überlegenes Walzschmierverhalten zeigt.

Beispiel 6: Stabilitätstest der Dispersion und öladhäsionstest

Die Stabilität und die öladhäsion der in Tabelle 6 aufgeführten Schmierölzusammensetzungen wurde nach der folgenden Methode bestimmt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 8 gezeigt.

Jede Schmierölzusammensetzung wurde mit Wasser in einer vorbestimmten Menge vermischt und 5 min. mit 5000 UpM in einem Homogenisator gerührt. Dann wurde die Rührgeschwindigkeit auf 500 UpM verringert und das Rühren wurde 1 h fortgesetzt. Der Zustand der Dispergierung wurde mit dem blossen Auge überwacht. Die Disperson wurde nach folgenden Standards bewertet und die Durchschnittsteilchengrösse wurde mittels eines Coulter-Zählers gemessen.

0 3 00A6/092 7

Bewertung:

ο .: Gleichmässig dispergierte Phase, kaum Trennung, in der obersten Schicht schwimmen Substanzen;

^ : gleichmässig dispergierte Phase, geringfügige Trennung, in der obersten Schicht schwimmen Substanzen;

χ : nahezu vollständig getrennt, es treten eine ölphase und ein festes Koagulat auf.

_(b)__öladhäs ions test

Jede Schmierölzusammensetzung wurde mit Wasser in einer vorbestimmten Konzentration vermischt. Die Mischung wurde unter Herstellung einer Dispersion in einem Homogenisator mit 5000 UpM gerührt. Der Adhäsionstest wurde durchgeführt, indem man die so erhaltene Dispersion auf ein Probestück während 2 Sekunden (Druck 1,0 Atmosphären, aufgesprühte Menge 1 l/min.) mittels einer Zahnradpumpe aufsprühte. Anschliessend wurde das Probestück bei Raumtemperatur getrocknet und die Menge des anhaftenden Öls durch Wägung bestimmt. Die Probestücke waren die gleichen, wie die beim Walztest verwendeten. Jedes Probestück war 50 ram breit und 100 mm lang. Die Oberflächenrauheit betrug 5,0 bis 5,0 μπι und die Stücke waren vor dem Adhäsionstest mit einem Lösungsmittel entölt worden.

030046/0927

Tabelle 8

Beispiel
Nr.

Schmierölzu-
saraiaensetzung
Nr.

τη

•

Λ
O

9

Konzentra
tion der ·
Disper- ,.
sion
(Gew.-%)

Stabilitätsgrad
der Dispersion

Teiupe-
ratur
(⁰C)

durch-
schnittl.
Teilchen-

Sprüh-
teitpe-
ratur
(⁰C)

Ädhä-
■ sions-"
menge
/g/m²)

I

-

Vi
IQ
MJ
E
/ti

•Η "
(U
1-4

■

Bewer
tung

grösse

(xvii )

cn
. b»

&v
M
>

η

3 -

[60]

( 9,5)

60

1,1

(xviii)

Lduni

10

■

O

[40]

(10,0)

40

!
1/.1

(xlx)

11

Ϊ"

[60]

(11/0)

60

0/6

(XX )

(U ·

Il

; 3 '

ρ

[60]

( 9,0)

60

1/0

(xxi .)

12

3

O

[60]

( 7,0)

60

0/8

(xxii )

U

10

O

[60]

( 7,0)

60

2,1 ·' f

(xiii/

13

3

O

[60]

( 8,5)

60

1,0.

(xiv)

(6)

π

O

[20]

( 9,0)

20

1/1

(xxv )

(7)

3

O

[60]

(11,5)

60

1/2

(xzcvL )

(8)

3

O

[60]

( 5,5)

60

0,7 I

(xxvi'i .)

(9)

η

O

[60]

(-5,0)

60

i
0,6

(xxviii)

(10.)

n ,-

O

[60]

(19,5)

-

(xxix)

It

X

[60]

( 4,0)

60 ]

0,6

(xxx )

η

O

[60]

(16,0)

-

- Δ

03OGK S/0927

Aus Tabelle 8 geht hervor, dass die erfindungsgemässen Schmierölzusammensetzungen eine stabile Dispersion bilden, selbst wenn die Teilchengrösse des Öls ziemlich gross ist, ganz im Gegensatz zu den Vergleichszusammensetzungen (6) und (7), bei denen ein Emulgator verwendet wurde. Bei den erfindungsgemässen Schmierölzusammensetzungen bleibt die Dispersion stabil, auch wenn der Durchmesser der ölteilchen ziemlich gross ist, so lange man in einem gewissen Masse rührt. Deshalb wird durch die erfindungsgemässen Zusammensetzungen eine Anhaftung der ölkomponente in einer grossen Menge ermöglicht, und sie zeigen ein hervorragendes Schmierverhalten. Dagegen kann man kein ausreichend stabiles System erhalten, wenn das Dispergiermittel in zu geringer Menge angewendet wird, wie dies im Vergleich xxviii der Fall ist. Gibt man zuviel Dispergiermittel zu, dann zeigt die erhaltene Dispersion eine gute Stabilität, aber die ölteilchen bekommen einen kleinen Durchmesser und die Vorteile der Erfindung gehen verloren.

Beispiel 7: Zirkulationstest der Dispersion und Glühtest

Zur Untersuchung der Zirkulationsstabilität der Dispersion wurde bei jeder der in Tabelle 6 gezeigten ölzusammensetzungen die Konzentration der Dispersion auf 3 Gew.-% eingestellt und die Temperatur bie 60⁰C gehalten ( 20 1 der Dispersion wurden in einen Tank mit einer Kapazität von 30 1 hergestellt und mit einem Homogenisator bei 500 UpM gerührt). Die Dispersion wurde mittels einer Zahnradpumpe durch eine Sprühdüse' (Druck 2,5 Atmosphären, ölzufuhr: 3.0 l)auf eirle auf 15O⁰C erhitzte Eisenplatte gesprüht. Die Dispersion wurde kontinuierlich während 48 h zirkuliert. Dann wurde mit Ausnahme der obersten Schicht, in welcher die Substanzen schwammen, die ölfraktion extrahiert und gewägt. Der Gewichtsverlust wurde als Prozentsatz, bezogen auf das Gewicht des ursprünglich eingesetzten Öles berechnet. Bei

030046/0927

diesem Versuch^wurde zur Untersuchung des Einflusses von irgendwelchen ölverunreinigungen bei dem Walzöl ein gebrauchtes und verworfenes Walzöl vom Mineraltyp (S.V.=15, Eisenpulvergehalte 3.000 ppm) während 48 h zu jedem Probeöl in einer Menge von 10 Gew.-% des Probeöls tropfenweise zugegeben.

Zur Durchführung des Glühtests wurden die so zubereiteten Dispersionen nach dem gleichen Verfahren, das in Beispiel 6 beschrieben wurde, auf zwei Stahlplatten aufgebracht. Nach dem Trocknen wurden die Stahlplatten übereinander gelegt und geglüht (Temperatur 700⁰C; gasförmige Atmosphäre von N. und 5% H_; Glühdauer 2 h). Der Verschmutzungsgrad der Oberfläche der Platten wurde mit dem blossen Auge bestimmt. Für Vergleichszwecke wurde ein ähnlicher Test mit einem frischen öl von jedem der Probeöle durchgeführt. Die Bewertung beim Glühtest wurde vorgenommen, indem man die Zahl "1" dem Verschmutzungsgrad des frischen Öles und die Zahl "5" dem Verschmutzungsgrad des verbrauchten und verworfenen Walzöls gab, so dass der Grad der Verschmutzung in fünf Grade eingeteilt wurde.

Die Ergebnisse werden in Tabelle 9 gezeigt.

030046/092?

Tabelle 9

Schmierölzusam- mensetzung	9 10 11 12 13	Prozentsatz des Öl verlustes (bezogen auf das anfangs zu gegebene Gewicht d. Öls (%)	Grad des Glühtests	nach 48 h
erfindungs- gemäss	(6) (7) (9)	24 21 18 20 28	frisches öl	1 1 2 1 1
Ver gleich	36 39 16	1 1 1 1 1	3 4 3
1 1 1

Wird ein Walzöl zirkuliert, dann vermischen sich feine Metallpulver, Fremdöle und zersetzte öle mit dem Walzöl. Dadurch wird das Gleichgewicht in einem Emulsionssystem des Walzöls gestört und instabil und ölkomponenten scheiden sich ab und schwimmen als oberste Schicht auf den Emulsionen. Bei der Glühbehandlung ergeben solche Verunreinigungen Schmutzflecken auf der Oberfläche des geglühten Produktes.

Wie in Tabelle 9 gezeigt wird, werden solche Verunreinigungen bei den erfindungsgemässen Schmierölzusammensetzungen weniger absorbiert als bei den Vergleichsölzusammensetzungen.(Die verbrauchten öle schwimmen an der Oberfläche und die feinen Metallpulver und ähnliche Substanzen fallen aus.)

0046/0927

Es ist aber auch zu beachten, dass die erfindungsgemässen Schmierölzusammensetzungen einen geringeren Ölverlust ergeben und praktisch keine Schmutzflecken beim Glühtest bewirken.

Dagegen findet bei den Walzölen (6) und (7), die übliche Emulsions-Typ öle sind, eine öltrennung statt, und dies ergibt einen grossen Ölverlust. Weil ausserdem Verunreinigungen von den Walzölen (6) und (7) aufgenommen werden, findet man beim Glühtest eine grosse Anzahl von Schmutzfleckne.

Beispiel 8: Abwasserbehandlungstest

Zu 1.000 ml der Probelösungen, die in gleicher Weise wie bei dem öladhäsionstest hergestellt worden waren, wurden 3 g Aluminiumsulfat gegeben und die Mischung wurde zwei Minuten gerührt. DAnn wurde Calciumhydroxid zugegeben, um den pH auf 7 einzustellen. Nach 10-minütigem Rühren liess man die Mischlösung 30 min. stehen. Die überstehende Flüssigkeit wurde gesammelt und der COD wurde nach der Kaliumpermanganatmethode bestimmt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 10 gezeigt.

Tabelle 10

\ ~~-~-Analysenmethode \ Probe Nr. """**-	(xvii) (XX) (xxi) (xxii) (xxv)	COD Kaliumpermanganatmethode (ppm)
erfindungsgem.	(xxvi) (xxvii)	48 50 70 • 45 42
IVer- Igleich	490 570

030046/0927

Aus Tabelle 10 wird ersichtlich, dass sich die erfindungsgemässen Zusammensetzungen bei der Abwasserbehandlung besser verhalten im Vergleich zu Emulsionen, bei denen ein Emulgator verwendet wurde (Vergleichszusammensetzungen xxvi und xxvii).

030046/0927

Claims

Patentansprüche

Schmierölzusammensetzung, enthaltend als wesentliche Bestandteile eine Schmierölkomponente mit einem Schmelzpunkt unterhalb 100⁰C und wenigstens eine^c wasserlöslichej>-Dispergiermittel, daudrch gekennzeichnet , dass das wasserlösliche Dispergiermittel ein anionisches polymeres Dispergiermittel mit einem Molekulargewicht von 250 bis 25.000 oder ein polyoxyäthylenartigef, oberflächenaktives Mittel mit einem Molekulargewicht von 3.000 bis 20.000 und einer HLB-Zahl von wenigstens 18 ist.

0300 4 6/0927

2. Schmierölzusammensetzung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ,· dass sie 10 bis 100 Gew.-% Substanz oder eine Mischung aus wenigstens zwei Substanzen, ausgewählt aus einem öl, Fett oder Wachs mit einem Schmelzpunkt von 20 bis 100⁰C enthält.

3. Schmierölzusammensetzung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Schmierölkomponente einen Schmelzpunkt unterhalb 20⁰C und eine Viskosität bei 20⁰C von 5 bis 300 cst. hat.

4. Schmierölzusammensetzung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserlösliche Dispergiermittel in einer Menge von 0,5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Schmierölkomponente, vorhanden ist.

5. Schmierölzusammensetzung gemäss Ansprüchen 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet , dass das wasserlösliche Dispergiermittel ein anionisches polymeres Dispergiermittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Olefin-Maleinsäure-Copolymersalz, Acrylsäure- oder Methacrylsäure-Maleinsäure-Copolymersalz, einem Homopolymersalz von Acrylsäure oder Methacrylsäure, einem Copolymersalz von Acrylsäure und Methacrylsäure und einem Kondensationsproduktsalz einer aromatischen Sulfonsäure mit Formaldehyd, ist, wobei jedes der Salze ein Molekulargewicht von 250 bis 25.000 hat.

6. Schmierölzusammensetzung gemäss Ansprüchen 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet , dass das wasserlösliche Dispergiermittel ein polyoxyäthylenartiger, oberflächenaktives Mittel,ausgewähtl aus der Gruppe bestehend aus Polyoxyäthylensorbitanfettsäureester, Polyoxyäthylenfettsäureester, PoIyoxyäthylensorbitfettsäureester und einem polyoxyäthylenalkylamin ist, wobei jeder der Ester oder des Amins ein

030046/0927

Molekulargewicht von 3.000 bis 20.000 und eine HLB-Zahl von wenigstens 18 hat.

ο Schmierölzusammensetzung gemäss Ansprüchen 2 oder 4, dadruch gekennzeichnet , dass die Schmierolzusammensetzung 30 bis 100 Gew.-% des Öles, Fettes und/oder Wachses enthält.

8. Verfahren zum Anwendung einer Schmierölzusammensetzung, gekennzeichnet durch folgende Stufen: Suspendieren in festem Zustand einer Schmierölkomponente, enthaltend 10 bis 100 Gew.-% einer Substanz oder einer Mischung von wenigstens zwei Substanzen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem öl, Fett oder Wachs mit einem Schmelzpunkt von 20 bis 100⁰C, bei einer Temperatur bei oder unterhalb des Schmelzpunktes der Schmierölkomponente, mittels wenigstens eines wasserlöslichen Dispergiermittels, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus anionischen, polymeren Dispergiermitteln mit einem Molekulargewicht von 250 bis 25.000 und einem polyoxyäthylenartigen, oberflächenaktiven Mittel mit einem Molekulargewicht von 3.000 bis 20.000 und einer HLB-Zahl von wenigstens 18 unter Ausbildung eines Suspension, und

Zuführen der Suspension zu einem zu verarbeitenden Teil unter plastischer Verformung bei einer Temperatur, die wenigstens bei dem Schmelzpunkt der Schmierölkomponente liegt.

9. Verfahren gemäss Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , dass die Suspension zu einem zu verarbeitenden Teil zugeführt wird, der auf eine Temperatur

030046/0927

von wenigstens dem Schmelzpunkt der Schmierölkomponente erwärmt worden ist.

10. Verfahren gemäss Ansprüchen 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension einen Feststoffgehalt von 0,1 bis 40 Gew,-% hat.

030046/0927