DE3421474A1

DE3421474A1 - Metallbearbeitungsoel-zusammensetzung

Info

Publication number: DE3421474A1
Application number: DE19843421474
Authority: DE
Inventors: Shuichi Fukuyama Hiroshima Iwado; Hiroshi Fukuyama Hiroshima Kuwamoto; Takashi Wakayama Mukai; Hiroyuki Nagamori
Original assignee: Kao Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: Kao Corp; JFE Engineering Corp
Priority date: 1983-06-10
Filing date: 1984-06-08
Publication date: 1984-12-20
Also published as: KR850000519A; US4637885A; IT1177788B; GB2142652A; GB2142652B; FR2547311A1; JPH0248040B2; GB8413907D0; ES533280A0; JPS59227986A; IT8448354A0; GR82319B; ES8606470A1

Description

Die Erfindung betrifft eine neue Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung, und zwar speziell eine Metallbearbeitungsöle-Zusammensetzung mit einem Gehalt einer Schmierölkomponente, einer speziellen Aminverbindung und eines

*d nicht-ionischen Surfactans.,

Die allgemein verwendeten herkömmlichen Metallbearbeitungsöle werden jeweils erhalten, indem man Schmieröladditive, wie beispielsweise ein ölig machendes Mittel, ^° Extremdruckadditive, Rostschutzmittel und/oder Antioxidantien einer Schmierölkomponente, wie beispielsweise einem öl, Fett, Mineralöl oder Fettsäureester zusetzt und nachfolgend das resultierende Gemisch mittels eines Emulgators in eine Emulsion vom O/W-Typ überführt. Diese

Mittel werden den Metallbearbeitungsteilen im allgemeinen in Konzentrationen von 1-20% zugeführt. Im Falle des Walzens eines Metalls beispielsweise wurde versucht, aufbauend auf der raschen Entwicklung bei den Walzeinrichtungen und der zugehörigen Technologie, welche in

den letzten Jahren erreicht wurde, die Walzgeschwindigkeit zu steigern, um eine Massenproduktion zu gewähr-

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leisten. Demgemäß haben sich auch fortlaufend die Anforderungen erhöht, die hinsichtlich Schmierwirkung, Zirkulationsstabilität, Bearbeitungsleistungsfähigkeit und Leichtigkeit der Abwasserbehandlung an ein Walzöl gestellt werden. Es besteht somit ein ständiger Bedarf hinsichtlich der Entwicklung eines Walzöls, welches derartige Anforderungen in befriedigender Weise erfüllen kann. Herkömmliche Walzöle, bei denen Emulgatoren verwendet werden, sind jedoch mit verschiedenen Nachteilen behaftet, und daher nicht in der Lage, diese Anforderungen zu erfüllen. Im Falle eines herkömmlichen Walzöls, bei dem ein Emulgator notwendigerweise vorhanden ist, wird die Walzschmierwirkung gesteuert durch Änderung von Typ und Menge des Emulgators, und zwar in einer derartigen Weise, daß die Menge des Öls, welche an den Walzen oder dem jeweiligen Werkstück haftet, mit anderen Worten die Ausplattungsmenge, entweder gesteigert oder vermindert wird. Bei derartigen emulgatorhaltigen Walzölen, wie sie oben beschrieben wurden, zeigen die Ausplattungsmenge und die Zirkulationsstabilität der Emulsion eine .gegenläufige Tendenz. Genauer gesagt nimmt die Ausplattungsmenge bei dem jeweiligen Werkstück ab, wodurch auch die Schmierwirkung unzureichend wird, falls man die Stabilität der Emulsion steigert. Falls man andererseits versucht, die Ausplattungsmenge zu steigern, wird die Emulsion instabil und es treten verschiedene Probleme auf, wenn sie für die Wiederverwendung im Kreislauf geführt wird. Demgemäß sind alle herkömmlichen Walzöle, bei denen Emulgatoren verwendet werden, mit den obenerwähnten Nachteilen behaftet. Darüber hinaus sind immer noch weitere Verbesserungen bei der Lubrizität (Schmierwirkung) sowie der Bearbeitungsleistungsfähigkeit bei anderen Metallbearbeitungsölen, wie beispielsweise Preßbear-

beitungsölen und Schneidölen, erwünscht. 35

Von den Erfindern wurden Forschungen durchgeführt mit dem

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Ziel, die obenerwähnten Nachteile, mit denen herkömmliche Metallbearbeitungsöle vom Emulsionstyp behaftet sind, zu vermeiden. Als Ergebnis dieser Forschungen konnte eine Verbesserung erreicht werden durch die Verwendung einer Schmierölkomponente, welche ein öl, Fett oder Wachs mit einem Schmelzpunkt von 20 bis 100⁰C enthält, in Kombination mit einem spezifischen hydrophilen Dispersionsmittel (einer wasserlöslichen anionischen Polymerverbindung). Dabei war die Schmierölkomponente bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes in einer festen Form in stabiler Weise in Wasser suspendiert und dispergiert, jedoch wurde die resultierende Dispersion instabil, wenn sie dem jeweiligen Werkstück zugeführt wurde, d.h. bei einer Temperatür oberhalb des Schmelzpunkt. Diese Entdeckung ist bereits Gegenstand einer Patentanmeldung (siehe JA-OS Nr. 147593/1980) .

Von den Erfindern wurden weitere Forschungen durchgeführt. Dabei wurde eine Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung gefunden, die erfolgreich zur Bearbeitung von Metallen unter Bedingungen hoher Scherkräfte eingesetzt werden kann, wie sie bei der tatsächlichen Anwendung der ölzusammensetzung zu erwarten sind, sowie unter Hochgeschwindigkeits- und Hochdruckbedingungen, wodurch hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten und große Walzreduktionen möglich werden, und wobei die Zusammensetzung ferner eine Metallbearbeitung unter drastischen Schneidbedingungen ermöglicht, sowie aufgrund einer ausgezeichneten

^ow Flüssigkeitszirkulationsstabilität die Verfahrenssteuerung erleichtert.

Genauer gesagt wurde von den Erfindern festgestellt, daß (1) die kombinierte Verwendung von einem Salz einer spezifischen Aminverbindung und einem nicht-ionischen Sur-

- fr·

factans es erlaubt, und zwar aufgrund der Schutzkolloidalfunktion dieser Verbindungen, die Schmierölkomponente als große Tröpfchen auf stabile Weise in Wasser zu dispergieren, wobei jede resultierende Dispersion dennoch

5 eine gute Zirkulationsstabilität aufweist;

(2) wurde festgestellt, daß die öltröpfchen mit großem Durchmesser einen dicken und starken Schmierfilm über einem Werkstück ausbilden, wenn sie einem Werkzeugteil zugeführt werden und mit dem metallischen Werkstück in

10 Kontakt gebracht werden;

(3) wurde festgestellt, daß die großen Durchmesser in stabiler Weise gegenüber Scherkräften, die durch einen Rührer in einem Tank sowie durch eine Einspeisung- und Zirkulationspumpe erzeugt werden, aufrechterhalten werden können, selbst wenn die Zusammensetzung über eine längere Zeit im Kreislauf geführt und wiederverwendet wird;

(4) wurde festgestellt, daß die zusätzliche Verwendung einer organischen oder anorganischen sauren Phosphorsäure, welche herkömmlicherweise als eine Verbindung mit Extremdruckeffekten bekannt ist, einen Schmierfilm auf dem Metallwerkstück ausbildet und somit zu einer noch weiter gesteigerten Lubrizität führt. Die vorliegende Erfindung beruht auf den obigen Befunden.

Erfindungsgemäß wird somit eine Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung geschaffen, welche als wesentliche Komponente umfaßt:

(_a) ein oder mehrere Schmierölkomponenten, ausgewählt aus der Gruppe der öle und Fette, Mineralöle und Fettsäureester;

(b) ein oder mehrere Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe der sauren Phosphorsäuresalze von aliphatischen, alicyclischen und aromatischen Aminen mit je-

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weils 4 bis 22 Kohlenstoffatomen, und quaternären Ammoniumsalzen, die aus aliphatischen oder aromatischen Aminen mit jeweils 4 bis 22 Kohlenstoffatomen und sauren Phosphorsäuren gebildet sind; sowie

(c) ein nicht-ionisches Surfactans.

Als die Schmierölkomponente, welche die Komponente (a) der erfindungsgemäßen MetallbearbeitungsÖlzusammensetzung darstellt, seien beispielsweise erwähnt ein Mineralöl wie Spindelöl, Maschinenöl, Turbinenöl oder Zylinderöl, ein Tier- oder Pflanzenöl oder Fett, wie beispielsweise WaI-öl, Rindertalg, Schweinefett, Rapsöl, Rizinußöl, Reiskleieöl, Palmkernöl oder Kokosnußöl, oder ein Ester zwisehen einer Fettsäure, die aus Rindertalg, Kokosnußöl, Palmöl, Rizinußöl o.dgl. erhalten wurde und einen aliphatischen primären Alkohol mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen, Ethylenglykol, Neopentylalkohol, Pentaerythritol o.dgl. Diese Komponenten können jeweils einzeln verwendet werden. Alternativ können auch zwei dieser Komponenten in Kombination verwendet werden.

Andererseits handelt es sich bei den aliphatischen, alicyclischen und aromatischen Aminen, welche die Komponente (b) darstellen und welche jeweils 4 bis 22 Kohlenstoff atome aufweisen (im folgenden der Einfachheit halber als "Aminverbindungen" bezeichnet, um bekannte Verbindungen. Die nachfolgenden Verbindungen seien als

Beispiele erwähnt.
30

(1) Alkylamine, welche jeweils 4 bis 22 Kohlenstoff atome enthalten, beispielsweise Monoamine wie Butylamin, Hexylamin, Decylamin, Laurylamin und Oleylamin und Diamine wie Dibutylamin, Propyldecylamin und Dipalmitylamin; sowie deren Derivate;

(2) Polyalkylenpolyamine, beispielsweise Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetrarnin, Tetraethylenpentamin, Pentaethylenhexamin usw.; sowie deren Derivate ;

(3) alicyclische Amine mit jeweils 3 bis 6 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Cyclohexylamin und deren Derivate;

(4) Diamine, welche jeweils eine Alkylgruppe mit 4 bis 22 Kohlenstoffatomen enthalten, beispielsweise N-Octylethylendiamin, N-Oleylethylendiamin, N-Laurylpropylendiamin, N-Stearylpropylendiamin und N-Oleylbutylendiamin; sowie deren Derivate;

(5) Amine, welche jeweils mindestens eine Phenylgruppe enthalten, beispielsweise Monoamine wie Benzylamin und Butylbenzylamin; Diamine oder Triamine, welche jeweils eine Alkylgruppe mit 1 bis 22 Kohlenstoffatome und eine Phenylgruppe enthalten, beispielsweise sekundäre Amine wie Benzylmethylamin, Dibenzylamin, Benzylethylamin und Benzyldecylamin; und Triamine wie Dimethylbenzylamin; sowie deren Derivate;

(6) tertiäre Amine, welche jeweils eine Alkylgruppe mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen enthalten, beispielsweise Lauryldimethylamin, Propyldimethylamin und Stearyldimethylamin; sowie deren Derivate;

(7) Imidazoline, welche jeweils eine Alkylgruppe mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen enthalten; sowie deren Derivate; und

(8) Picoline, welche jeweils eine Alkylgruppe mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen enthalten; und deren Derivate.

-δι Als brauchbare Gegenionen zur Herstellung der sauren Phosphorsäuresalze oder quaternären Ammoniumsalze dieser Aminverbindungen (im folgenden "Salze der Aminverbindungen" genannt), seien die folgenden Phosphorsäuren (i) bis (v) erwähnt:

(i) Phosphorsäure und phosphorige Säure sowie deren Thioverbindungen und Esterverbindungen;

(ii) Mono- und Di-phosphorsäureester, welche jeweils Alkyl, Alkylaryl und/oder Arylgruppen enthalten und jeweils mindestens eine Hydroxylgruppe aufweisen, sowie die Thioverbindungen derselben;

(iii) Mono- oder Di-phosphonsäuren, welche jeweils Alkylgruppen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, Alkylarylgruppen und/oder Arylgruppen enthalten, sowie die Thioverbindungen derselben, sowie die Derivate derselben;

(iv) Mono- oder Di-phosphinsäuren, welche jeweils Alkylgruppen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, Alkylarylgruppen und/oder Arylgruppen enthalten, sowie die Thioverbindungen derselben, sowie Derivate derselben; und

(v) Mono-, Di- und Tri-phosphonsäuren mit einem Gehalt an einem oder mehreren Stickstoffatomen.

Die folgenden Verbindungen seien als spezielle Beispiele der Phosphorsäureverbindungen erwähnt. Als Phosphorsäure-

verbindungen (i) seien beispielsweise erwähnt Phosphorsäure, phosphorige Säure, Mono- oder Di-phosphorsäureester zwischen aliphatischen Alkoholen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, alicyclischen Alkoholen oder aromatischen Alkoholen und Phosphorsäure sowie Thioverbindungen der Mono- oder Di-phosphorsäureester sowie Ester zwischen den obigen Alkoholen und phosphoriger Säure und die Thio-

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verbindungen der Ester. Als Beispiel für die Phosphorsäureverbindung (ii) sei erwähnt, 2-Hydroxydipropylphosphat. Beispielhafte PhosphorSäureverbindungen (iii) umfassen Phosphonsäuren gemäß der allgemeinen Formel:

0 0

Il .0H R₀. Il

R₀-P^ oder ^P - OH OH R'/

wobei R_ und R' unabhängig für eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, eine Alkylarylgruppe oder eine Arylgruppe steht, beispielsweise Methylphosphonsäure, enthaltend 1 Kohlenstoffatom, Dimethylphosphonsäure bis n-Octylphosphonsäure, enthaltend 8 Kohlenstoff atome, Di-n-Octylphosphonsäure, 2-Ethylhexylphosphonsäure, Di-2-Ethylhexylphosphonsäure, Benzylphosphonsäure, Dibenzylphosphonsäure, Phenylphosphonsäure, Diphenylphosphonsäure und Hydroxyethandiphosphonsäure, sowie die entsprechenden Thiophosphonsäuren. Bei der Hydroxyethandiphosphonsäureverbindung handelt es sich um eine Verbindung gemäß der folgenden Formel:

0 CH3 0 Ii I Il

HO-P-C-P-OH

1 I I OH OH OH

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Als Phosphorsäureverbindungen (iv) seien beispielsweise erwähnt Phosphinsäuren gemäß den folgenden allgemeinen Formeln:

/^{0H R}0.

^R0 - ^p\ oder

OH R··

wobei Rq und R' die oben angegebene Bedeutung haben, beispielsweise Methylphosphinsäure, enthaltend 1 Kohlenstoffatom, Dimethylphosphinsäure bis n-Octylphosphinsäure, enthaltend 8 Kohlenstoffatome, Di-n-Octylphosphinsäure, 2-Ethylhexylphospinsäure, Di-2~ethylhexylphosphinsäure, Benzylphosphinsäure, Dibenzylphosphinsäure, sowie die entsprechenden Thiophosphinsäuren. Als Phosphorsäureverbindungen (v) seien beispielsweise erwähnt Hexamethylphosphorsäure Mono- (oder Di-)amid und Nitrilotrismethylenphosphonsäure. Nitrilotrismethylenphosphonsäure ist eine Verbindung gemäß der folgenden Formel:

0 0

HO_nJI I)

/P-CH₂-N-CH₂-P-OH

CH₂ OH I
HO -P = O

OH

Hinsichtlich des nicht-ionischen Surfactans, welches die Komponente (c) darstellt, bestehen keine besonderen Beschränkungen. Die folgenden Surfactantien seien jedoch als bevorzugte nicht-ionische Surfactantien erwähnt:

1 (1) Nicht-ionische Surfaktantien mit einem

HLB-Wert innerhalb des Bereichs von 3,0 bis 20,0, beispielsweise,

(a) Polyoxyethylenalkyl-und Alkylarylether mit jeweils 6 bis 22 Kohlenstoffatomen;

(b) Polyoxyethylenpolyoxypropylenalkyl- und Alkylarylether, jeweils mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen;

(c) die Sorbitan- und Polyoxyethylensorbitanester von Fettsäuren mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen;

(d) die Glycerinmonoester und Polyoxyethylenglycerinester von Fettsäuren, jeweils mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen; und

(e) Polyoxyethylenbenzylphenylether, polyoxyethylenstyrolisierte Phenylether usw.

(2) Oxyethylen-oxypropylenblockpolymerisate, wobei das prozentuale Gewicht des Ethylenoxids, das im Gesamtmolekül vorliegt, jeweils 8 bis 85 % beträgt;

(3) Additionsprodukte zwischen Ethylendiamin und Propylen-und Ethylenoxiden, wobei das prozentuale Gewicht an Ethylenoxid, das in dem Gesamtmolekül vorliegt, jeweils 8 bis 85% beträgt;

(4) Additionsprodukte zwischen Alkylaminen und Ethylenoxid, wobei die Alkylamine jeweils 6 bis 18 Kohlenstoff atome enthalten (Anzahl der addierten Mole: 1 bis 50); und

(5) Polyethylenglykolester von Fettsäuren, welche jeweils 8 bis 18 Kohlenstoffatome enthalten.

Die erfindungsgemäße Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung kann hergestellt werden, indem man die obigen Komponenten vermischt. Es wird jedoch bevorzugt, ihre Mengenverhältnisse innerhalb der folgenden Bereiche einzuhalten, wobei alle Angaben sich auf die Gesamtzusammensetzung beziehen: die Schmierölkomponente (a): 99,9 bis 50 Gew.-% (im folgenden einfach als % bezeichnet), speziell 99,9 bis 70%, das Salz der Aminverbindung (b) und das nichtionische Surfactans (c): 0,1 bis 20 % oder vorzugsweise 0,1 bis 10% als Gesamtmenge, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, wobei die Komponente (c) vorzugsweise 0,2 bis 5,0% oder insbesondere 0,5 bis 3,0% betragen kann.

Der erfindungsgemäßen Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung kann außer den oben erwähnten Komponenten eine Vielzahl bekannter Additive je nach den Erfordernissen des Falles mit Vorteil zugesetzt werden, beispielsweise ein Surfactans, ein Rostschutzmittel, ein ölig machendes Mittel, ein Extremdruckadditiv, ein Antioxidans u.dgl.

Die oben erwähnten verschiedenen Additive können, sofern erforderlich, jeweils in Mengen von 0 bis 5%, 0 bis 2%, ο bis 20%, 0 bis 3% bzw. 0 bis 5% zugesetzt werden.

Als beispielhafte Rostschutzmittel seien erwähnt Fettsäureester wie Alkenylbernsteinsäuren und deren Derivate und ölsäure, Ester wie beispielsweise Sorbitanmonooleat SQ und Amine usw. Beispielhafte ölig machende Mittel umfassen höhere Fettsäuren wie ölsäure und Stearinsäure, Fettsäureester, die sich von derartigen Fettsäuren ableiten, zweibasige Säuren, wie beispielsweise Dimersäure u.dgl. Andererseits seien Phosphorverbindungen wie beispielsweise Tricresylphosphate und organometallische Verbindungen wie Zxnkdialkyldithiophosphate als Beispiele

für Extremdruckadditive erwähnt. Als Beispiele für die Antioxidantien seien erwähnt phenolische Verbindungen wie 2,4-Di-t-butyl-p-cresol, aromatische Amine wie Phenyl-alpha-naphthylamin u.dgl.
5

Die erfindungsgemäße Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung kann eingesetzt werden, indem man entweder die oben erwähnten verschiedenen Komponenten für die tatsächliche Verwendung einfach zusammenmischt, oder indem man zunächst eine dicke Lösung mit einem Wassergehalt von bis zu etwa 80% herstellt und diese anschließend mit Wasser für die aktuelle Verwendung der Metallbearbeitungsölzusammensetzung verdünnt.

Mit der so erhaltenen erfindungsgemäßen Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung wird ein Metallbearbeitungsöl zur Verfügung gestellt, welches relativ große Tröpfchen mit einer stabilen Größenverteilung selbst dann liefern kann, wenn Rührbedingungen angewendet werden, bei denen hohe Scherkräfte auftreten. Das Metallbearbeitungsöl weist ferner eine ausgezeichnete Schmiereigenschaft auf und zeigt geringe Qualitätsänderungen im Verlauf der Zeit, sowie eine ausgezeichnete Zirkulationsstabilität. Darüber hinaus weist die obige erfindungsgemäße Metallbearbeitungsölzusammensetzung die folgenden Vorzüge auf. Die bei der Erfindung verwendeten Salze der Aminverbindungen weisen für sich die Fähigkeit auf, rasch an flüssigen oder festen Teilchen adsorbiert zu werden, wobei die flüssigen oder festen Teilchen hydrophil gemacht werden. Andererseits weisen die Salze selbst nur eine geringe Kapazität hinsichtlich einer Absenkung der interfazialen Spannung zwischen Wasser und öl unter Emulgierung deren Mischung auf. Die Schmiermittelölkomponente wird daher nicht in einem signifikanten Ausmaß emulgiert.

Verglichen mit herkömmlichen Metallbearbeitungsölen, bei denen Emulgatoren verwendet werden, weist die erfindungs-

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gemäße Metallbearbeitungsölzusammensetzung somit Vorteile dahingehend auf, daß es das sogenannte Einhaltephänomen (holding-in phenomenon) entwickelt, d.h. daß es verbrauchtes oder schlechtes öl, das während eines tatsächlichen Walzbetriebs eingemischt wird, sowie Fremdmaterialien, wie beispielsweise Metallpulver u.dgl., lediglich in einem geringeren Ausmaß absorbiert und es immer die hohen Schmiereigenschaften, wie ein sauberes Metallbearbeitungsöl·, beibehäit. Dank der Funktion des oben beschriebenen Salzes der Aminverbindung führt die erfindungsgemäße Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung darüber hinaus dazu, daß die Arbeitsumgebung, d.h. der Arbeitsplatz sauberer wird und die Abwasserbehandlung erleichtert wird. Mit der erfindungsgemäßen Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung ist es daher möglich, einen sauberen Arbeitsplatz zu schaffen, was bisher mit keinem der herkömmlichen Walzöle, bei denen Emulgatoren eingesetzt werden, erreicht werden konnte.

Der Wirkungsmechanismus, welcher aufgrund der Verwendung des Salzes der Aminverbindung und des nicht-ionischen Surfactans erfindungsgemäß eintritt, konnte zwar noch nicht voll aufgeklärt werden. Diese Komponenten scheinen jedoch folgendermaßen zu wirken: Das Phosphorsäuresalz der Aminverbindung und das nicht-ionische Surfactans, welche einheitlich in einer Wasserschicht aufgelöst sind, adsorbieren Tröpfchen der Schmierölkomponente, die durch mechanische Scherkräfte gebildet wurden, und zwar bevor eine Agglomeration der Tröpfchen beginnt. Die Polyether-

^Q polyolverbindung überführt anschließend die öltröpfchen in größere Tröpfchen, und zwar aufgrund einer gewissen Koagulierwirkung. Die resultierenden größeren Tröpfchen werden in stabiler Weise in Wasser dispergiert, und zwar durch die sterische und elektrische Schutzkolloidalwirkung der Polyetherpolyolverbindung. Dieses Merkmal unterscheidet sich von dem durch die wasserlösliche anionische

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Polymerverbindung gemäß JA-OS 147593/1980 hervorgebrachten Effekt, da die wasserlösliche anionische Polymerverbindung eine schwache Koagulierwirkung für öltröpfchen aufweist und die Schmierölkomponente aufgrund der Schutzkolloidalwirkung nach wie vor in Form feiner Tröpfchen stabilisiert wird. Die auf diese Weise zerteilten feinen öltröpfchen können sich nicht zu größeren Tröpfchen vereinigen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.

Die nachfolgend angegebenen Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzungen wurden in den Beispielen verwendet. Dabei wurden die folgenden Verbindungen verwendet, und zwar als die Salze der Aminverbindungen, die nicht-ionischen Surfactantien, als ein Antioxidans bzw. als ein Extremdruckadditiv:

20 Salze der Aminverbindungen:

(1) Das Phosphorsäuresalz von Laurylamin;

(2) das Ethylphosphonsäuresalz von Kokosnußdimethylamin;

(3) das Di-n-Butylhydrogenphosphitsalz von Diethylentriamin;

(4) die Propylphosphinsäuresalze von N-(Rindertalg) alkylethylendiaminen;

(5) das quaternäre Ammoniumsalz von Benzyldimethylamin durch Thiophosphorsäure;

(6) die Di-(2-ethylhexyl)phosphatsalze von N-Kokosnußalkylpropylendiaminen; und

(7) das Diethylphosphatsalz von N-Kokosnußimidazolin.

Nicht-ionische Surfaktantien:

(1) Polyoxyethylennonylphenylether (HLB = 7,8);

(2) Sorbitanmonooleat/Polyoxyethylensorbitanmonolaurat (HLB = 16,7) = 2/1 (Gewichtsverhältnis);

(3) Oxyethylen-Oxypropylenblockpolymerisat

(das prozentuale Gewicht des Ethylenoxids im Gesamtmolekül beträgt 20% und das Blockpolymerisat hat ein Molekulargewicht von etwa 2250); und
15

(4) ein nicht-ionisches Surfaktans, erhalten durch Addition von 5 Mol Ethylenoxid an Laurylamin.

Antioxidans: 20

2,4-Di-t-butyl-p-cresol;

Extremdruckadditiv: 25 Triphenylphosphit.

Tabelle 1-1

Erfindungs gemäßes Produkt	1	Schmierölkomponente Rinder- Aus Rinder talg taIg stam mende Fett säuren	2	Salz der Aminver- bindung	1	Extrem- druck additiv	Nicht-ioni sches Sur- factans	> 1	Anti oxidans	1
No.	2	95	2	(D	0.5	to	(i:	1	1	1
No.	3	95.5	2	(2)	3	-	(2)	1	1
No.	4	93	2	(3)	5	-	(3)	1	1
No.	5	91	2	(4)	0.05	-	(4)	1	1
No.	6	94.95	2	(5)	2	1	(D	1	1
No.	7	93	2	(6)	2	1	(2)	1	1
No.	8	93	2	(7)	1 1	1	(3)	1
NO.	93	(D (7)	1	(4)

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Darüber hinaus wurden die folgenden Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzungen als Vergleichsprodukte verwendet:

Vergleichsprodukt Nr. 1: 5 Schmierölkomponente:

Rindertalg 95%

Aus Rindertalg stammende Fettsäuren 2 Nicht-ionisches Surfaktans (1) 2

Antioxidans 1

Vergleichsprodukt Nr. 2:

Schmierölkomponente:

Rindertalg 94%

Aus Rindertalg stammende Fettsäuren 2

Extremdruckadditiv 1

Nicht-ionisches Surfaktans (1) 2

Antioxidans 1

Vergleichsprodukt Nr. 3: 20 Schmierölkomponente:

Mineralöl (Zylinderöl) 77%

Pentaerythritoltetraoleat 20

Nicht-ionisches Surfaktans (2) 2

Antioxidans 1

Vergleichsprodukt Nr. 4:

Schmierölkomponente:

Mineralöl (Zylinderöl) 76%

Pentaerythritoltetraoleat 20

^ou Extremdruckadditiv 1

Nicht-ionisches Surfaktans (2) 2

Antioxidans 1

1 Vergleichsprodukt Nr. 5:

Schmierölkomponente:

Mineralöl (Spindelöl) 72%

Octylstearat 20

ölsäure - 5

Nicht-ionisches Surfaktans (3) 2

Antioxidans 1

Vergleichsprodukt Nr. 6: 10 Schmierölkomponente:

Mineralöl (Spindelöl) 71%

Octylstearat 20

ölsäure 5

Extremdruckadditiv 1

Nicht-ionisches Surfaktans (3) 2

Antioxidans 1

Beispiel 1
20

Freßlasttest (Falextest)

Die Bestimmung der Freßlast wird durchgeführt nach dem Druckbelastungstest (Falextest) gemäß ASTM Standard D-3233. Zur Herstellung der jeweiligen Testprobe wird die jeweilige Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung mit Wasser auf eine Konzentration von 3% verdünnt und anschließend wird das resultierende Gemisch in einem Homogenizer bei 10 000 U/min gemischt. Die Probenlösung wird

^ou einem Drehstift im Zentrum eines festgelegten Blocks zugeführt, und zwar unter Verwendung einer Zahnradpumpe unter folgenden Bedingungen: Sprühmenge 50 ml/min (Druck 0,5 kg/cm²) und Dispersionstemperatur 5O⁰C. Die

Ergebnisse sind in der Tabelle 2 zusammengestellt. 35

TABELLE 2

Metallbearbeitungsöle Zusammensetzung Freßlast (Pounds)

Erfindungsgemäßes Produkt

Nr.

Vergleichsprodukt Nr.

1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

1 2 3 4 5 6

1500 1750 1500 1500 1250 1750 1750 1750 1000 1500 1500 1500 1500 1750 1500 1500 1250 1500 1250 1250 1250 1500 1000 1500

1000 1250 1000 1250 750 1000

35

1 Beispiel 2 ²^

Freßlasttest (Soda's Vier-Kugeltestverfahren)

Die Freßlastbestimmung wird gemäß Japanese Self-Defence Force Provisional Standard NDS XXK 2740, Oil Film Strength Testing Method (Soda's Vier-Kugeltestverfahren) durchgeführt. Zur Herstellung der jeweiligen Testprobe wird die jeweilige Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung mit Wasser auf eine Konzentration von 3% verdünnt und nachfolgend in einem Homogenizer bei 10 000 U/min gemischt. Das Aufbringen der jeweiligen Testprobe erfolgt, indem man die obige Probenlösung aufwärts durch einen Spalt, der zentral zwischen drei Kontaktpunkten dreier Teststahlkugeln, welche in einer Kugelhaltevorrichtung fixiert sind, gebildet ist, auf eine rotierende Stahlkugel appliziert, welche eine Position oberhalb der drei Kugeln einnimmt. Die Zuführung erfolgt unter Verwendung einer Zahnradpumpe unter folgenden Bedingungen:

Sprühmenge 0,5 l/min (Druck 0,5 kg/cm²) bei einer Temperatur der Probenlösung von 50⁰C.

Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 zusammengestellt. 25

TABELLE 3

Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung

Freßlast (kg/cm²)

Erfindungsgemäßes Produkt Nr. 1

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Vergleichsprodukt
Nr.

30

10.	5
10.	0
11.	0
10.	5
7.	0
12.	0
11.	0
10.	5
6.	0
8.	0
8.	5
8.	,5
8.	.5
8,	.5
9.	.0
8.	.5
8,	.0
8,	.5
8,	.5
8	.5
8	.0
8	.5
5	.0
8	.5
7	.5
8	.0
6	.0
6	.0
5	.0
5	.5

35

1 Beispiel 3

Abwasserbehandlungstest

3g Aluminiumsulfat werden zu 1 1 einer Probenlösung gegeben, die auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 hergestellt wurde. Das resultierende Gemisch wird
2 Minuten gerührt und nachfolgend durch Zugabe von
Ca(OH)„ auf pH 7,0 eingestellt. Dieses Gemisch wird
weitere 10 Minuten gerührt. Nach 30minütigem Stehenlassen wird die überstehende Flüssigkeit gesammelt und ihr COD-Wert nach dem KMnO.-Verfahren bestimmt.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengestellt. 15

TABELLE

Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung

COD (Tpm)

Erfindungsgemäßes Produkt Nr. ί

2 3 4 5 6 7 8 9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

, 22 23 24

Vergleichsprodukt
Nr.

1 2 3 4 5 6 930

880

850

1200

2180

920

1490

760

2810

1350

810

890

1260

750

670

1050

820

880

610

760

940

1310

2220

880

2750 2550 2320 1980 2500 2810

¹ Beispiel 4

Bestimmung der Tröpfchengrößen

Die jeweilige Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung wird mit Wasser auf eine Konzentration von 3% verdünnt und nachfolgend auf eine Temperatur von 6O⁰C erhitzt. Anschließend wird die Probe in einem Homogenizer 60 Minuten bei 10 000 U/min gerührt, um eine Testprobe herzustellen. Die Bestimmung der Tröpfchengröße der Testprobe wird gemäß dem Coleter Zählverfahren durchgeführt, wobei öffnungen von 200 Mikrometern verwendet werden.

Die Ergebnisse sind in der Tabelle 5 zusammengestellt. 15

342U74

TABELLE 5

Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung

Tröpfchengröße

Erfindungsgemäßes Produkt Nr.

Vergleichsprodukt

Nr.

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

12.5 12.1 13.2 10.5

7.2 10.3 10.5 12.1

7.3 10.5 12.1 10

9,
10,
10,

.3 ,5 ,5 ,1

12.2 10.5 11.8 11.5 10.7 12.2 12.5 7.0 13.2

5.0 6.2 7.3 7.2 7.8 7.5

35

Claims

Patentansprüche

1J Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung, dadurch

gekennzeichnet , daß sie als wesentliche 10

Komponenten umfaßt:

(a) ein oder mehrere Schmierölkomponenten, ausgewählt aus der Gruppe der öle und Fette, Mineralöle und Fettsäureester;

(b) ein oder mehrere Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe der sauren Phosphorsäuresalze von aliphatischen, alicyclischen und aromatischen Aminen mit jeweils 4 bis 22 Kohlenstoffatomen und quaternären Ammoniumsalze, gebildet aus aliphatischen oder aromatischen Aminen mit jeweils 4 bis 22 Kohlenstoffatomen und sauren Phosphorsäuren;
und

(c) ein nicht-ionisches Surfaktans. 25
2. Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein Gegenion, welches zur Bildung des sauren Phosphorsäuresalzes oder des quaternären Ammoniumsalzes fähig ist, eine saure Phosphorsäure ist, ausgewählt aus der Gruppe der nachfolgenden sauren Phosphorsäuren (i) bis (v):

(i) Phosphorsäure und phosphorige Säure, sowie ³^ die Thio- und Esterverbindungen derselben;

(ii) Mono- und Di-phosphorsäureester, welche jeweils eine Alkyl-, Alkylaryl- oder Arylgruppe und mindestens eine Hydroxylgruppe enthalten, sowie die Thioverbindungen derselben;
5

(iii) Mono- oder Di-phosphonsäuren, welche jeweils eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen oder eine Alkylaryl- oder Arylgruppe enthalten, sowie die Thioverbindungen oder die Derivate derselben; 10

(iv) Mono- oder Di-phosphinsäuren, welche jeweils eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen oder eine Alkylaryl- oder Arylgruppe enthalten, sowie die Thioverbindungen oder Derivate derselben; und 15

(v) Mono-, Di- oder Tri-phosphonsäuren, welche jeweils ein oder mehrere Stickstoffatome enthalten.
3. Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung nach An-

spruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Summe der Komponenten (b) und (c) 0,1 bis 20 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung ausmacht.
4. Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung nach An-

²^ spruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Menge der Komponente (c) 0,2 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, ausmacht.