DE3512351C2 - Antikorrodierende Schmiermittelzusammensetzungen zur Behandlung von Metallplatten - Google Patents

Antikorrodierende Schmiermittelzusammensetzungen zur Behandlung von Metallplatten

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Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Zusammensetzungen, die bei der Behandlung von Metallplatten bzw. -folien, nämlich Stahlplatten, verwendet werden. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Überzugszusammensetzungen, die Metallplatten gegen die Bildung von Rost schützen und als Schmiermittel wirken, die die Formung der Platten, z. B. durch Stanzen erleichtern.
Stahlplatten müssen gegen Korrosion geschützt werden, wenn sie nach dem Aufwickeln als Rollen gelagert werden, aber auch als nicht aufgewickelte oder geschnittene Platten. Weiter werden Stahlplatten im allgemeinen durch den Verwender geformt, z. B. Stanzen, und zum leichteren Formen der Platten werden Schmiermittel verwendet.
Antikorrosionsmittel, die auf Stahlplatten zum Schutz während ihrer Lagerung aufgebracht werden, sind bekannt. Vor dem Formen durch ein Stanzverfahren werden die Stahlplatten mit Schmiermitteln behandelt. Die Aufbringung unterschiedlicher Überzüge in verschiedenen Stadien ist kostspielig und erfordert zusätzliche Arbeitskraft.
Es sind Vorschläge zur Umgehung dieses Nachteils gemacht worden, und auch die Verwendung von Zusammensetzungen, die sowohl als Antikorrosionsmittel wie auch als Schmiermittel wirken, ist bereits vorgeschlagen worden. Die meisten dieser bekannten Zusammensetzungen zeigen jedoch ein schlechtes Schmierverhalten oder ergeben auf den behandelten Platten Flecken. So führt z. B. die Verwendung von Zusammensetzungen, die ungesättigte höhere Fettsäuren, wie Ölsäure, oder Seifen enthalten, zur Bildung von Flecken auf den Metallplatten. Andere, Mineralöle enthaltende Zusammensetzungen haben ebenfalls diesen Nachteil und sind auch keine sehr wirksamen Schmiermittel. Weiter ist auch schon vorgeschlagen worden, Zusammensetzungen zu verwenden, die Polybutene oder ähnliche Polymerisate zu verwenden, die Polybutene oder ähnliche Polymerisate anstelle von Mineralölen enthalten, diese Zusammensetzungen entsprechen jedoch nicht den Vorschriften, die derzeit zur Behandlung von Stahlplatten vorgeschrieben sind, insbesondere erlauben sie keine hohen Produktionsraten.
Zufriedenstellende Zusammensetzungen müssen bestimmte Eigenschaften aufweisen, die inzwischen von der Industrie gefordert werden. Sie müssen ausreichend fließfähig sein, um schnell auf die Stahlplatten aufgebracht werden zu können. Weiter ist es notwendig, daß die Zusammensetzungen leicht von den gestanzten Platten, nachdem diese bearbeitet worden sind, entfernbar sind. Außerdem fordern einige Industrien, z. B. die Automobilindustrie, daß die Zusammensetzungen während der Wärmebehandlungen der überzogenen Stahlplatten, bei welchen die Temperatur 140°C und noch mehr erreichen kann, stabil bleiben.
Somit besteht Bedarf nach Antikorrosions- und Schmiermitteln, die bestimmten spezifischen und strengen Anforderungen entsprechen; insbesondere müssen die Zusammensetzungen
  • (a) einen wirksamen Schutz gegen Rostbildung während der Lagerung der Stahlplatte, sei es in Form von Rollen oder in Form von nicht aufgewickelten und gestanzten Platten, verleihen;
  • (b) Schmierwirkung besitzen, um das Stanzen der Platten zu erleichtern;
  • (c) bei Temperaturen von etwa 140°C stabil bleiben; und
  • (d) durch übliche Lösungsmittel oder alkalische Lösungen leicht und vollständig von den Platten entfernbar sein.
Die Antikorrosions/Schmierzusammensetzungen müssen leicht aufbringbar, nicht-toxisch und billig sein.
Die vorliegende Erfindung schafft Zusammensetzungen, die diesen Forderungen entsprechen und diese Eigenschaften besitzen.
Daher sind Gegenstand der vorliegenden Erfindung Antikorrosions- und Schmierpräparate, wie sie im Anspruch 1 definiert sind.
Die Hauptkomponente der erfindungsgemäßen flüssigen Zusammensetzungen ist ein Mineralöl, das aus Toxizitätsgründen einen niedrigen Aromatengehalt hat. Bevorzugte Mineralöle sind Naphthen- oder Paraffinöle mit einer Viskosität im Bereich von 15×10-6 bis 30×10-6 m²/sec, insbesondere 18×10-6 bis 25×10-6 m²/sec, bei 40°C. Die Mineralölmenge in Mischung A kann von 95 bis 65 Gew.-%, zweckmäßig von 900 bis 75 Gew.-%, variieren.
Der Rest von Mischung A umfaßt ein basisches Calciumsalz einer Alkylarylsulfonsäure, das als rostverhütende Verbindung wirkt. Auch die entsprechenden Bariumsalze sind Rostschutzverbindungen, ihre Verwendung ist jedoch in vielen Ländern aus Toxizitätsgründen verboten. Andere Salze, z. B. Alkali- und Magnesiumsalze, sind weniger wirksam, und einige derselben bilden Flecken auf den behandelten Stahlplatten. Daher werden Calciumsalze der Alkylarylsulfonsäuren verwendet. Diese bevorzugten Säuren haben die allgemeine Formel RnArSO₃H, worin Ar ein Arylrest, wie ein von Benzol, Naphthalin und Anthracen abgeleiteter Rest ist, R für einen geraden oder verzweigten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest, im allgemeinen mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen, steht und n 2 oder 3 ist. Die Wahl der Sulfonsäure hängt von ihrem Preis und der Wirksamkeit ihres Calciumsalzes bezüglich dessen Antiokorrosionseigenschaften ab. Mit Vorteil werden Calciumsalze der Dialkylnaphthalinsulfonsäuren, wie Dinonylnaphthalinsulfonsäure, verwendet. Das Calciumsalz ist ein basisches Salz. Diese Besizität wird bestimmt durch Titrieren und ist durch die Anzahl an mg KOH ausgedrückt, die zum Neutralisieren der Säuremenge notwendig ist, die zum Neutralisieren des Calciumsalzes verwendet worden ist (ASTM Verfahren D. 664). In den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen haben die Calciumsalze eine Basizität, die zwischen weiten Grenzen variieren und 300 erreichen kann, im allgemeinen jedoch von 10 bis 60 beträgt.
Das Calciumsalz der Alkylarylsulfonsäure wird in Mischung mit einer anderen Antikorrosionsverbindung verwendet, die ein Petrolatumoxidat, ein Calciumsalz eines Petrolatumoxidates oder ein Calciumsalz der Mahagonisulfonsäure sein kann.
Mikrokristalline Wachse, die ebenfalls Petrolatum genannt werden, können oxidiert werden, und die erhaltenen Oxidate sowie deren Calciumsalze können als Rostschutzverbindungen verwendet werden. Eine andere Gruppe von Antikorrosionsprodukten besteht aus den Calciumsalzen der Mahagonisulfonsäuren. Diese Säuren erhält man durch Umsetzung von Petroleum mit einem starken Sulfonierungsmittel, wie Oleum (rauchende Schwefelsäure), und sie sind öllöslich. Petrolatumoxidate, ihre Calciumsalze und die Calciumsalze der Mahagonisulfonsäuren sind mit den Calciumsalzen der Alkylarylsulfonsäuren verträglich und verbessern die Antikorrosionseigenschaften der letzteren.
Die jeweiligen Mengen an Calciumsalz der Alkylarylsulfonsäure einerseits und des Petrolatumoxidates, seines Calciumsalzes oder des Calciumsalzes der Mahagonisulfonsäure andererseits können in weiteren Grenzen variieren, d. h. sie liegen im Bereich von 80 : 20 bis 20 : 80. Mit Vorteil können z. B. Mischungen von Antikorrosionsverbindungen verwendet werden, die 50 bis 60 Gew.-% Petrolatumoxidat und 50 bis 40 Gew.-% des Calciumsalzes der Dinonylnaphthalinsulfonsäure enthalten. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen enthalten auch eine bestimmte Menge einer gesättigten aliphatischen Carbonsäure mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen, z. B. Laurin-, Myristin- oder Stearinsäure, oder eine Mischung dieser Säuren, z, B. die aus Kokosnüssen oder Sojabohnen erhaltenen Fettsäuren. Es wurde gefunden, daß gesättigte Fettsäuren zweckmäßiger sind als ungesättigte Säuren, da die Verwendung der letzteren zur Bildung von Flecken auf den behandelten Platten führt. Weiter verbessert die Einverleibung von gesättigten Fettsäuren in die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen nicht nur deren Antikorrosionseigenschaften sondern auch deren Schmierkraft. Außerdem unterliegt mindestens ein Teil der gesättigten Fettsäuren in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen einer Verseifung (Salzbildung) und die erhaltenen Seifen erleichtern die anschließende Entfernung der Antikorrosionszusammensetzungen von den Platten zwecks Reinigung der Metallplatten. Diese Reinigungsstufe wird durch Einverleibung eines nichtionischen Netzmittels oder eines oberflächenaktiven Mittels in die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen verbessert. Weiter verbessert das nicht-ionische Netzmittel die Haftung der Zusammensetzungen auf den Metallplatten. Typische nichtionische Mittel sind die Produkte aus der Kondensation von 1 bis 6 Gruppen Ethylenoxid und/oder Propylenoxid an höhere Fettalkohole, Alkylphenole oder Fettsäureester.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen enthalten auch ein phenolisches Antioxidationsmittel, das den durch Aufbringen dieser Zusammensetzungen auf die Metallplatte erhaltenen Film gegen die schädliche Einwirkung von Licht und gegen Oxidation schützt.
Die Wahl der Phenolverbindung hängt nicht nur von deren Preis sondern auch von deren Wärmebeständigkeit ab. Tatsächlich können die mit den Schutzmitteln überzogenen Metallplatten einer Wärmebehandlung bei Temperaturen unterworfen werden, die 140°C oder noch mehr erreichen. Nach dieser Behandlung müssen die Zusammensetzungen weiterhin ihre Schutzwirkung ausüben. Bevorzugt werden Antioxidationsmittel mit der allgemeinen Formel
In dieser Formel ist R¹ H oder CH₃ und R² ist H oder ein Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen. Beispiele solcher Antioxidationsmittel sind Methylen-bis-phenol, Methylen- bis-(4-methyl-6-tert.-butylphenol) und Mischungen derselben.
Die Gesamtmenge an Fettsäure, nicht-ionischem oberflächenaktivem Mittel und antioxidierender Phenolverbindung (oder Mischung B) liegt zwischen 0,75 bis 5%, bezogen auf das Gewicht von Mischung A. Diese Mischung B enthält einen Hauptanteil an gesättigten aliphatischen Monocarbonsäuren, d. h. die Menge dieser Säuren in Mischung B liegt im Bereich von 50 bis 75 Gew.-%. Beide anderen Komponenten von Mischung B werden in praktisch gleichen Mengen verwendet.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen entsprechen den oben genannten Anforderungen. Diese vorteilhaften Eigenschaften stammen aus der synergistischen Wirkung einiger der Komponenten. So scheint es z. B. möglich, daß in diesen Zusammensetzungen in situ Calciumseifen aus den Fettsäuren und/oder aus dem Petrolatumoxidat gebildet werden. Diese Calciumseifen verbessern die Schmierkraft der Zusammensetzungen, gewährleisten ein besseres Aufbringen auf die Metallplatten und erleichtern die Entfernung des Überzugs durch Lösungsmittel oder alkalische Laugen. Weiter haben die Zusammensetzungen eine niedrige Viskosität und können daher unter Bildung eines haftenden Überzugs leicht auf die Metallplatten aufgebracht werden. Die Rollen der überzogenen Platten können danach abgewickelt und gestanzt werden, ohne daß irgendein Bruch oder eine Rißbildung im Überzug auftritt. Diese Eigenschaft ist besonders wichtig, und man erhält sie nicht nur, wenn die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen auf Stahlplatten aufgebracht werden, sondern auch, wenn sie zinküberzogene Platten aufgebracht werden, da diese Zusammensetzungen mit Zink äußerst verträglich sind.
Obgleich diese Erfindung in Bezug auf spezifische Ausführungsformen beschrieben wurde, können vom Fachmann innerhalb des Umfangs der Erfindung Modifikationen vorgenommen werden. So können die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen auch eine geringe Menge eines Wachses, eines polyvalenten Metallphosphats, insbesondere eines Phosphates eines Metalls der Gruppe IVA, weiterer Oxidations- oder Lichtschutzmittel oder anderer ähnlicher Zusätze enthalten.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung.
Beispiel 1
Eine Mischung A aus 90 Gew.-Teilen Naphthenöl, 10 Gew.-Teilen einer Mischung aus dem Calciumsalz der Dinonylnaphthalinsulfonsäure (5 Teile) und Petrolatumoxidat (5 Teile) wurde bei einer Temperatur von 60°C unter Rühren hergestellt.
Zur Mischung A wurde eine Mischung B zugefügt, die (in Gew.-%, bezogen auf das Gewicht von Mischung A) 0,3% Methylen- bis-(4-methyl-6-tert.-butylphenol), 0,3% ethoxilierten Laurylalkohol (6 Gruppen Ethylenoxid) und 1,5% geschmolzene Stearinsäure enthielt.
Die Mischung aus den Mischungen A und B war eine ölige durchsichtige Flüssigkeit mit einer Dichte von 0,86 bei 20°C, einer Viskosität von 21×10-6 m²/sec bei 40°C und einem Wolkigkeitspunkt von 7°C.
Die Zusammensetzung wurde auf Stahlplatten aufgebracht und bildete einen Film einer Dicke von 3 µm.
Die Rostschutzeigenschaft des Schutzfilmes wurde nach dem Salzsprühtest (ASTM B. 117; 5% NaCl) bestimmt. Der Rost begann erst nach 24 h aufzutreten.
Die Bestimmung des Schmierverhaltens der Zusammensetzungen während des Stanztests erfolgte nach dem Erichsen-Verfahren (Norm DIN 50101) zur Auswertung der Stanzfähigkeit einer Metallplatte. Die getestete Zusammensetzung wurde mit einem standardisierten Bezugsfett, das ein in dieser Norm DIN 50101 definiertes graphithaltiges Fett ist, verglichen. Man verwendete den durch die folgende Formel angegebenen Erex-Index:
worin
p L=Stanztiefe (in mm) mit der Testzusammensetzung und
p G=Stanztiefe (in mm) mit dem Bezugsfett ist.
Der Erex-Index der Zusammensetzung dieses Beispiels war 94,2.
Vergleichsweise wurden die folgenden Zusammensetzungen hergestellt:
Vergleichszusammensetzung A
Diese Zusammensetzung ist ähnlich wie die des Beispiels, jedoch von Fettsäure frei. Der Rost erschien nach 7 h.
Vergleichszusammensetzung B
Diese Zusammensetzung ist ähnlich wie die des Beispiels, jedoch frei von Phenolverbindung und nicht-ionischem oberflächenaktiven Mittel. Der Rost erschien nach 12 h.
Vergleichszusammensetzung C
Diese Zusammensetzung ist ähnlich wie die des Beispiels, jedoch frei von Fettsäure und nicht-ionischem oberflächenaktivem Mittel. Der Rost erschien nach 4 h.
Vergleichszusammensetzung D
Diese Zusammensetzung ist ähnlich wie die des Beispiels, es wurde jedoch ein anionisches oberflächenaktives Mittel (Sorbitanmonooleat) anstelle des nicht-ionischen Mittels verwendet. Der Rost erschien nach 12 h.
Vergleichszusammensetzung E
Diese Zusammensetzung war ähnlich wie die des Beispiels, jedoch frei von Petrolatumoxidat.
Der Rost erschien nach 12 h; nach Entfernung der Zusammensetzung wurde weiter festgestellt, daß die Metallplatte fleckig war.
Beispiel 2
Eine Zusammensetzung wurde unter Verwendung einer Mischung A hergestellt, die 90 Gew.-Teile Naphthenöl (Viskosität 20×10-6 m²/sec bei 40°C), 5 Gew.-Teile Natriumsalz der Dinonylnaphthalinsulfonsäure und 5 Gew.-Teile Calciumsalz der Mahagonisulfonsäure enthielt. Mischung B war dieselbe wie in Beispiel 1.
Man erhielt die folgenden Ergebnisse: der Rost erschien nach 24 h; Erex-Index=93,8.
Beispiel 3
Eine Zusammensetzung wurde durch Mischen der folgenden Mischungen hergestellt:
Mischung A:
78 Gew.-Teile Mineralöl (Viskosität 22,5×10-6 m²/sec bei 40°C), 11 Gew.-Teile Calciumsalz der Dibutylnaphthalinsulfonsäure und 11 Gew.-Teile Calciumsalz von Petrolatumoxidat.
Mischung B:
(in Gew.-Teilen, bezogen auf das Gewicht von Mischung A) 0,3 Teile Methylen-bisphenol, 0,5 Teile ethoxylierte höhere aliphatische Alkohole C₁₂-C₁₄ (4 Gruppen Ethylenoxid) und 1,5 Teile Kokosnußfettsäure.
Man erhielt die folgenden Ergebnisse: der Rost erschien nach 22 h; Erex-Index=92,4.

Claims (7)

1. Antikorrodierende Schmiermittelzusammensetzungen zur Behandlung von Metallplatten, enthaltend eine Mischung aus
  • a) Mischung A, die 65 bis 95 Gew.-% eines Mineralöls mit einer Viskosität im Bereich von 15×10-6 bis 30×10-6 m²/sec bei 40°C und 5 bis 35 Gew.-% eines basischen Calciumsalzes einer Alkylarylsulfonsäure in Mischung mit einer weiteren Antikorrosionsverbindung, ausgewählt aus Petrolatumoxidaten, Calciumsalzen von Petrolatumoxidaten und Calciumsalzen der Mahagonisulfonsäure, enthält, wobei das Gewichtsverhältnis des basischen Calciumsalzes der Alkylarylsulfonsäure zu den anderen Komponenten der Mischung A (ohne das Mineralöl) von 80 : 20 bis 20 : 80 beträgt, und
  • b) Mischung B, in einer Menge von 0,75 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht von Mischung A, die 50 bis 75 Gew.-% einer gesättigten höheren Fettsäure mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen sowie eine gesättigte nicht-ionische oberflächenaktive Verbindung und eine wärmebeständige antioxidierende Phenolverbindung enthält.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mischung A 75 bis 90% Mineralöl enthält.
3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mineralöl ein Naphthen- oder Paraffinöl mit einer Viskosität von etwa 18×10-6 bis 25×10-6 m²/sec bei 40°C ist.
4. Zusammensetzung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das basische Calciumsalz einer Alkylarylsulfonsäure das basische Calciumsalz einer Säure der Formel RnArSO₃H ist, in welcher Ar ein Arylrest ist, R der Rest eines aliphatischen Kohlenwasserstoffs mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen ist und n 2 oder 3 ist.
5. Zusammensetzung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das basische Calciumsalz eine Basizität von 1 bis 300 hat.
6. Zusammensetzung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Basizität 10 bis 60 beträgt.
7. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Phenolverbindung in Mischung B die Formel hat, in welcher R¹ H oder CH₃ ist und R² H oder ein Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist.
DE3512351A 1984-04-13 1985-04-04 Antikorrodierende Schmiermittelzusammensetzungen zur Behandlung von Metallplatten Expired - Lifetime DE3512351C2 (de)

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LU85305A LU85305A1 (fr) 1984-04-13 1984-04-13 Compositions anti-corrosives et lubrifiantes

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