EP0718396A1 - Schmiermittel für die Metallumformung - Google Patents

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EP0718396A1
EP0718396A1 EP95118194A EP95118194A EP0718396A1 EP 0718396 A1 EP0718396 A1 EP 0718396A1 EP 95118194 A EP95118194 A EP 95118194A EP 95118194 A EP95118194 A EP 95118194A EP 0718396 A1 EP0718396 A1 EP 0718396A1
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EP
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weight
parts
lubricant
acrylic acid
molecular weight
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EP95118194A
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Klaus-Dieter Nittel
Norbert Schwinke-Kruse
Günter Hesse
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Chemetall GmbH
Original Assignee
Metallgesellschaft AG
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Publication date
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    • C10N2050/01—Emulsions, colloids, or micelles

Definitions

  • the invention relates to a lubricant concentrate for the cold forming of metals with a content of polyethylene, polyacrylate and styrene / acrylic acid copolymer and a method for facilitating the cold forming of metallic workpieces.
  • thermosetting resin based on acrylate with a glass transition point of -10 to + 25 ° C, 3 to 15% by weight of wax and 0.5 up to 5% by weight of surfactant.
  • the weight ratio of thermosetting resin to wax should be set to 2 to 12.
  • the thermosetting resin is a copolymer of different monomers with a degree of polymerization of 1000 to 50,000 (DE-A-37 20 841).
  • a concentrate for producing a formulation suitable for applying a lubricant coating, which contains a film-forming component, an olefin and a leveling agent.
  • the ratio between film-forming component and polyolefin should be in the range from 0.25: 1 to 2: 1.
  • Polymers and copolymers based on acrylate are mentioned as film-forming components.
  • leveling agents di- or trihydric alcohols, glycol ethers, butyl cellosolves, surfactants or phosphate ethers and esters can be used.
  • lubricants or lubricant concentrates have in common that they are unable to meet the demands made in practice, in particular with regard to lubricity, environmental protection, workplace hygiene and removability after forming.
  • the object of the invention is to provide a lubricant concentrate for the formulation of a lubricant for the cold forming of metals, which also enables heavy forming in a satisfactory manner, which is essentially aqueous in nature and is therefore harmless with regard to environmental protection and workplace hygiene, and that after the forming can be easily removed.
  • the lubricant concentrate according to the invention can be present both in solid form and in the form of a liquid concentrate.
  • the acrylic acid component corresponding to polymers b) and c) will already be predominantly present as a salt of inorganic cations. If, however, the lubricant concentrate is solid, the acrylic acid component will generally be present as the free acid and the required amount of inorganic cations, for example in the form of their hydroxides, will be incorporated into the concentrate.
  • the softening points of the individual components are distributed over the temperature range which is usually passed through during the deformation of the workpiece.
  • This is a temperature range that is limited by the basic parameters of ambient temperature and 200 ° C (measured on the workpiece surface).
  • the lubricant film gradually plastifies and can follow the surface enlargement that occurs without film breakage.
  • a preferred embodiment of the invention provides a lubricant concentrate that has an additional content of Has 2 to 8 parts by weight of polyacrylate with a molecular weight of 3000 to 4500.
  • the acrylic acid component should predominantly be present as a salt of inorganic cations under application conditions and the softening point of the component should be within the aforementioned temperature range.
  • acrylic acid component of the lubricant concentrate is present as the salt of the cations ammonium, sodium, potassium, lithium, calcium, zinc, bismuth and / or barium.
  • a further advantageous embodiment of the invention consists in incorporating an additional content of 2 to 8 parts by weight of a copolymer of acrylic acid ester of ethanol and / or propanol and methacrylic acid with a molecular weight of at least 300,000 into the lubricant concentrate.
  • the methacrylic acid component has to be predominantly present as a salt of inorganic cations under conditions of use, the salt-forming cation originating from the group ammonium, sodium, potassium, lithium, calcium, zinc, bismuth and / or barium.
  • the monomer ratio of acrylic acid ester: methacrylic acid is in the range from 3: 1 to 1: 1.
  • lubricant concentrate according to the invention consist in an additional content of 5 to 15 parts by weight of a nonionic surfactant, preferably an ethoxylated fatty alcohol with more than 6 ethylene oxide groups, and / or in a further content of 12 to 25 parts by weight of ethylene / Acrylic acid copolymer with a molecular weight of 6000 to 10000 and one Monomer ratio ethylene: aryl acid in the range from 9: 1 to 2: 1.
  • a nonionic surfactant preferably an ethoxylated fatty alcohol with more than 6 ethylene oxide groups
  • ethylene / Acrylic acid copolymer with a molecular weight of 6000 to 10000 and one Monomer ratio ethylene: aryl acid in the range from 9: 1 to 2: 1.
  • lubricant concentrate has an additional content of 2 to 8 parts by weight of sulfosuccinic diester.
  • the invention also relates to a process for facilitating the cold forming of metallic workpieces with the aid of the lubricant concentrate described above, the lubricant which facilitates the cold forming being applied from an aqueous dispersion with 5 to 25% by weight of solids.
  • the dispersion should expediently be applied in such a way that, after drying, a coating weight of 0.05 to 10 g / m 2 results.
  • the lubricant film applied to the workpieces with the aid of the invention sufficiently meets the requirements, even if cold forming processes are carried out in several stages.
  • the invention provides, in the case of particularly heavy reshaping, to produce a conversion coating, in particular a phosphate coating, on the workpieces before the lubricant is applied.
  • the lubricant concentrate according to the invention can contain the pigments known per se, such as graphite, molybdenum disulfide, titanium phosphate and / or borate.
  • each effective inhibitors are added for individual workpieces after application.
  • lubricants can be applied to workpieces made of iron, steel, aluminum, zinc, copper and their alloys to facilitate cold forming.
  • aqueous lubricant concentrate 62 parts by weight of deionized water were stirred vigorously 19 parts by weight of polyethylene with a particle size of 2 to 20 ⁇ m and a softening point of 140 ° C., 2.5 parts by weight of polyacrylate with a molecular weight of 8000, 2.5 parts by weight of styrene / acrylic acid copolymer with a molecular weight of 200,000, 2.5 parts by weight of polyacrylate with a molecular weight of 3700, 3 parts by weight of ethoxylated fatty alcohol with an average number of ethylene oxide groups of 8 and 8.5 parts by weight of a 35% by weight solution of ethylene / acrylic acid copolymer with a molecular weight of 8000 given.
  • a stable dispersion with a solids content of 32.48% by weight was formed.
  • the steel slugs pretreated in this way were then formed using the backward extrusion process.
  • the press forces used for this were 666 kN, the ejection forces were 31 kN and the degree of deformation was 62%.
  • the evaluation of the steel cups obtained showed that the entire surface had a closed phosphate / lubricant layer, i.e. contact between the workpiece and the tool - recognizable by scoring - had not taken place.
  • the concentrate obtained according to Example 1 was diluted with deionized water in a weight ratio of 1: 1 to coat bright stainless steel pipes.
  • the lubricant was applied by immersion for 3 minutes Room temperature and then drying.
  • the lubricant film had a weight of 4 g / m2.
  • Stainless steel tubes with the most varied dimensions and with the most varied degrees of deformation could be drawn without problems, without the formation of grooves.
  • a lubricant concentrate was prepared by adding to 74.5 parts by weight of deionized water with stirring: 12 parts by weight of polyethylene with a particle size of 2 to 20 microns and a softening point of 140 ° C. 1.5 parts by weight of polyacrylate with a molecular weight of 8000 1.5 parts by weight of styrene / acrylic acid copolymer with a molecular weight of 200,000 1.5 parts by weight of polyacrylate with a molecular weight of 3700 1.5 parts by weight of a 25% dispersion of ethyl acrylate / methacrylic acid with a molecular weight of> 300000 and a monomer ratio of ethyl acrylate: methyl acrylate of 2: 1 2 parts by weight of ethoxylated fatty alcohol with an average number of 8 ethylene groups 5.5 parts by weight of a 35% by weight solution of ethylene / acrylic acid copolymer with a molecular weight of 8000 X5CrNi18.10 stainless steel
  • a first batch of stainless steel wires was drawn to 1.5 mm in nine passes without applying new lubricant, which corresponds to a degree of deformation of 87.2%.
  • a second batch was drawn in three stages to a final diameter of 1.82 mm - corresponding to a degree of deformation of 81.2%. In both cases, the results obtained were flawless.
  • An aqueous lubricant concentrate was prepared by adding 70 parts by weight of deionized water with vigorous stirring 14.5 parts by weight of polyethylene with a particle size of 2 to 20 ⁇ m and a softening point of 140 ° C., 2.0 parts by weight of polyacrylate with a molecular weight of 5000, 2.0 parts by weight of styrene / acrylic acid copolymer with a molecular weight of 200,000, 2.0 parts by weight of polyacrylate with a molecular weight of 4200, 2.0 parts by weight of ethoxylated fatty alcohol with an average number of 8 ethylene oxide groups 6.5 parts by weight of a 35% by weight solution of ethylene / acrylic acid copolymer with a molecular weight of 6000 and 1.0 part by weight of diisooctyl sulfosuccinate were given. A stable dispersion with a solids content of 25.8% by weight was formed.
  • the strips were then cut into round blanks and formed into deep-drawn parts for the automotive industry on a multi-stage press without any additional lubricant.
  • the quality of the deep-drawn parts was perfect.
  • the parts could then be easily cleaned with an aqueous, alkaline spray cleaner.
  • An aqueous lubricant concentrate was prepared by adding 58 parts by weight of deionized water with vigorous stirring 16.5 parts by weight of polyethylene with a particle size of 2 to 20 ⁇ m and a softening point of 140 ° C., 2.0 parts by weight of polyacrylate with a molecular weight of 7700, 2.0 parts by weight of styrene / acrylic acid copolymer with a molecular weight of 200,000, 2.0 parts by weight of polyacrylate with a molecular weight of 4200, 2.5 parts by weight of ethoxylated fatty alcohol with an average number of 8 ethylene oxide groups 7.0 parts by weight of a 35% by weight solution of ethylene / acrylic acid copolymer with a molecular weight of 6000 and 10 parts by weight of graphite were given. A stable dispersion with a solids content of 37.45% by weight was formed.
  • Bar-shaped raw material for the production of automobile steering parts was immersed in the lubricant bath at room temperature for 0.5 min. After the subsequent drying, the layer weight was 1.6 g / m2.
  • the shaping was done by wobble presses to the ready-to-install state.

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Abstract

Erfindungsgemäß gelangt ein festes oder wäßriges Schmiermittelkonzentrat für die Kaltumformung von Metallen zum Einsatz, das - bezogen auf den Feststoffanteil - folgende Komponenten enthält: a) 20 bis 50 Gew.-Teile Polyethylen mit einem Erweichungspunkt oberhalb 120°C und einer Teilchengröße im Bereich von 0,1 bis 50 µm, b) 2 bis 8 Gew.-Teile Polyacrylat mit einem Molekulargewicht von 4500 bis 10000 sowie, c) 2 bis 8 Gew.-Teile Styrol/Acrylsäure-Copolymer mit einem Molekulargewicht von 150000 bis 250000 und einem Glasübergangspunkt von 45 bis 55°C, wobei die Acrylsäurekomponente der Polymere gemäß b) und c) unter Anwendungsbedingungen zum überwiegenden Teil als Salz anorganischer Kationen vorliegt und sich die Erweichungspunkte der einzelnen Polymere über den Temperaturbereich verteilen, der durch die Eckwerte Umgebungstemperatur und 200°C begrenzt wird. Weiterhin kann das Schmiermittelkonzentrat Homo- oder Copolymerisate der Acrylsäure oder deren Ester mit abgestuften Molekulargewichten sowie Tenside enthalten. Bestandteil der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Erleichterung der Kaltumformung, bei dem mit Hilfe des Schmiermittelkonzentrates ein Schmiermittelfilm aus einer wäßrigen Dispersion mit einem Feststoffgehalt von 5 bis 25 Gew.-% aufgebracht wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schmiermittelkonzentrat für die Kaltumformung von Metallen mit einem Gehalt an Polyethylen, Polyacrylat und Styrol/Acrylsäure-Copolymer sowie ein Verfahren zur Erleichterung der Kaltumformung von metallischen Werkstücken.
  • Bei der Kaltumformung von metallischen Werkstücken ist es üblich, die Werkstücke mit einem Überzug eines Schmiermittels zu versehen, um dadurch den Reibungswiderstand zwischen Oberfläche des Werkstückes und Umformungswerkzeug zu verringern. Für die Vorbereitung von Werkstücken für die Kaltumformung sind im wesentlichen zwei Verfahrensweisen gebräuchlich. Eine sieht vor, Schmiermittel mit Hochdruckadditiven oder Viskositätsregulatoren einzusetzen, wenn geringere Umformungsgrade gefordert sind. Die andere Verfahrensweise besteht darin, zunächst aus organischer Phase einen Schmiermittelfilm auf Harzbasis und anschließend ein Schmieröl aufzubringen. Diese Arbeitsweise wird üblicherweise angewendet, wenn schwere Umformungen beabsichtigt sind.
  • In jüngerer Zeit nimmt die Verwendung von Schmiermitteln für die unterschiedlichsten Zwecke ständig zu. Bei schweren Umformungsbedingungen erfüllen die vorgenannten Schmiermittelsysteme ihre Aufgabe nicht mehr zufriedenstellend. Gewisse Probleme hinsichtlich Umweltschutz und Arbeitsplatzhygiene ergeben sich aus dem häufig vorhandenen Gehalt an organischen Lösungsmitteln. Auch Aspekte der Feuergefährlichkeit spielen eine oft bedeutende Rolle.
  • Von einer weiteren erheblichen Bedeutung bei der Anwendung von Schmiermitteln ist, ob der nach der Umformung auf dem Werkstück verbliebene Schmiermittelfilm in einfacher Weise, z.B. mit Hilfe eines wäßrigen Reinigers, zu entfernen ist.
  • Bei Harz enthaltenden Schmiermitteln spielen insbesondere solche auf Basis Acrylatharz eine besondere Rolle. So ist es beispielsweise aus EP-A-0 175 547 bekannt, Schmiermittel zur Kaltumformung von Metallrohren einzusetzen, die eine Dispersion eines näher definierten Butylacrylat/Methylmethacrylat-Ester-Copolymers aufweisen.
  • Ein anderes Schmiermittel für die Kaltumformung von Metallen weist einen Gehalt an 10 bis 35 Gew.-% eines wärmehärtbaren Harzes auf Acrylatbasis mit einem Glasübergangspunkt von -10 bis +25°C, an 3 bis 15 Gew.-% Wachs und an 0,5 bis 5 Gew.-% Tensid auf. Dabei soll das Gewichtsverhältnis von wärmehärtbarem Harz zu Wachs auf 2 bis 12 eingestellt sein. Das wärmehärtbare Harz stellt ein Copolymerisat unterschiedlicher Monomere mit einem Polymerisationsgrad von 1000 bis 50000 dar (DE-A-37 20 841).
  • Schließlich ist ein Konzentrat zur Herstellung einer zum Aufbringen eines Schmiermittelüberzuges geeigneten Formulierung bekannt, die eine filmbildende Komponente, ein Olefin und ein Verlaufsmittel enthält. Das Verhältnis zwischen filmbildender Komponente und Polyolefin soll im Bereich von 0,25 : 1 bis 2 : 1 liegen. Als filmbildende Komponente sind Polymere und Copolymere auf Acrylatbasis genannt. Als sogenannte Verlaufsmittel können zwei- oder dreiwertige Alkohole, Glykolether, Butylcellosolve, Tenside oder Phosphatether und -ester eingesetzt werden.
  • Den vorgenannten Schmiermitteln bzw. Schmiermittelkonzentraten ist gemeinsam, daß sie die in der Praxis gestellten Forderungen, insbesondere hinsichtlich Schmiervermögen, Umweltschutz, Arbeitsplatzhygiene und Entfernbarkeit nach der Umformung, nicht zu erfüllen vermögen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schmiermittelkonzentrat zur Formulierung eines Schmiermittels für die Kaltumformung von Metallen bereitzustellen, das auch schwere Umformungen in zufriedenstellender Weise ermöglicht, das im wesentlichen wäßriger Natur ist und somit im Hinblick auf Umweltschutz und Arbeitsplatzhygiene unbedenklich ist, und das nach der Umformung in einfacher Weise entfernt werden kann.
  • Die Aufgabe wird gelöst, indem das Schmiermittelkonzentrat der eingangs genannten Art entsprechend der vorliegenden Erfindung in der Weise formuliert wird, daß es - bezogen auf den Feststoffanteil - einen Gehalt an
    • a) 20 bis 50 Gew.-Teilen Polyethylen mit einem Erweichungspunkt oberhalb 120°C und einer Teilchengröße im Bereich von 0,1 bis 50 µm,
    • b) 2 bis 8 Gew.-Teilen Polyacrylat mit einem Molekulargewicht von 4500 bis 10000 sowie
    • c) 2 bis 8 Gew.-Teilen Styrol/Acrylsäure-Copolymer mit einem Molekulargewicht von 150000 bis 250000 und einem Glasübergangspunkt von 45 bis 55°C
    aufweist, wobei die Acrylsäurekomponente der Polymere gemäß b) und c) unter Anwendungsbedingungen zum überwiegenden Teil als Salz anorganischer Kationen vorliegt und sich die Erweichungspunkte der einzelnen Polymere über den Temperaturbereich verteilen, der durch die Eckwerte Umgebungstemperatur und 200°C begrenzt wird.
  • Das erfindungsgemäße Schmiermittelkonzentrat kann sowohl in fester Form als auch in Form eines flüssigen Konzentrates vorliegen.
  • Für den Fall, daß das Schmiermittelkonzentrat in wäßriger Form vorliegt, wird die Acrylsäurekomponente entsprechend den Polymeren b) und c) bereits zum überwiegenden Teil als Salz anorganischer Kationen vorliegen. Sofern jedoch das Schmiermittelkonzentrat fest ist, wird die Acrylsäurekomponente in der Regel als freie Säure vorhanden sein und dem Konzentrat die erforderliche Menge an anorganischen Kationen in Form beispielsweise ihrer Hydroxide einverleibt sein.
  • Wesentlich für das erfindungsgemäße Schmiermittelkonzentrat bzw. das mit Hilfe des Schmiermittelkonzentrates auf dem Werkstück aufgebrachte Schmiermittel ist, daß sich die Erweichungspunkte der einzelnen Komponenten über den Tenmperaturbereich verteilen, der üblicherweise während der Verformung des Werkstückes durchlaufen wird. Hierbei handelt es sich um einen Temperaturbereich, der durch die Eckwerte Umgebungstemperatur und 200°C (gemessen an der Werkstückoberfläche) begrenzt wird. Infolge der Verteilung der Erweichungspunkte der einzelnen Polymere über den genannten Temperaturbereich plastifiziert sich der Schmierstoffilm stufenweise und kann die auftretende Oberflächenvergrößerung ohne Filmbruch mitvollziehen.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht ein Schmiermittelkonzentrat vor, daß einen zusätzlichen Gehalt an 2 bis 8 Gew.-Teilen Polyacrylat mit einem Molekulargewicht von 3000 bis 4500 aufweist. Auch in diesem Fall soll die Acrylsäurekomponente unter Anwendungsbedingungen zum überwiegenden Teil als Salz anorganischer Kationen vorliegen und sich der Erweichungspunkt der Komponente innerhalb des vorgenannten Temperaturbereiches befinden.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Acrylsäurekomponente des Schmiermittelkonzentrates als Salz der Kationen Ammonium, Natrium, Kalium, Lithium, Calcium, Zink, Wismut und/oder Barium vorliegt.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dem Schmiermittelkonzentrat einen zusätzlichen Gehalt an 2 bis 8 Gew.-Teilen eines Copolymerisates aus Acrylsäureester des Ethanols und/oder Propanols und der Methacrylsäure mit einem Molekulargewicht von mindestens 300000 einzuverleiben. Auch in diesem Fall hat die Methacrylsäurekomponente unter Anwendungsbedingungen zum überwiegenden Teil als Salz anorganischer Kationen vorzuliegen, wobei das salzbildende Kation aus der Gruppe Ammonium, Natrium, Kalium, Lithium, Calcium, Zink, Wismut und/oder Barium stammt. Das Monomerenverhältnis Acrylsäureester : Methacrylsäure liegt im Bereich von 3 : 1 bis 1 : 1.
  • Weitere bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Schmiermittelkonzentrates bestehen in einem zusätzlichen Gehalt an 5 bis 15 Gew.-Teilen eines nichtionischen Tensides, vorzugsweise eines ethoxylierten Fettalkoholes mit mehr als 6 Ethylenoxidgruppen, und/oder in einem weiteren Gehalt an 12 bis 25 Gew.-Teilen Ethylen/Acrylsäure-Copolymer mit einem Molekulargewicht von 6000 bis 10000 und einem Monomerenverhältnis Ethylen : Arylsäure im Bereich von 9 : 1 bis 2 : 1.
  • Schließlich besteht eine vorteilhafte Weiterbildung des Schmiermittelkonzentrates darin, daß es einen zusätzlichen Gehalt an 2 bis 8 Gew.-Teilen Sulfobernsteinsäurediester aufweist.
  • Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Erleichterung der Kaltumformung von metallischen Werkstücken mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Schmiermittelkonzentrates, wobei man das die Kaltumformung erleichternde Schmiermittel aus einer wäßrigen Dispersion mit 5 bis 25 Gew.-% Feststoff aufbringt. Zweckmäßigerweise sollte die Applikation aus der Dispersion in der Weise erfolgen, daß nach dem Trocknen ein Überzugsgewicht von 0,05 bis 10 g/m² resultiert.
  • Üblicherweise genügt der mit Hilfe der Erfindung auf den Werkstücken aufgebrachte Schmiermittelfilm den gestellten Anforderungen in ausreichendem Maße, selbst wenn Kaltumformungsprozesse in mehreren Stufen durchgeführt werden.
  • Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sieht die Erfindung bei besonders schweren Umformungen vor, auf den Werkstücken vor der Aufbringung des Schmiermittels einen Konversionsüberzug, insbesondere einen Phosphatüberzug, zu erzeugen.
  • Das erfindungsgemäße Schmiermittelkonzentrat kann die an sich bekannten Pigmente, wie Graphit, Molybdändisulfid, Titanphosphat und/oder Borat enthalten. Außerdem können je nach Anwendungsfall für einzelne Werkstücke wirksame Inhibitoren zugesetzt werden.
  • Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Schmiermittelkonzentrates können Schmiermittel zur Erleichterung der Kaltumformung auf Werkstücke aus Eisen, Stahl, Aluminium, Zink, Kupfer und deren Legierungen aufgebracht werden.
  • Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beispiele beispielsweise und näher erläutert.
    • Beispiel 1
  • Zur Herstellung eines wäßrigen Schmiermittelkonzentrates wurden zu 62 Gew.-Teilen vollentsalztem Wasser unter kräftigem Rühren
    19 Gew.-Teile Polyethylen mit einer Teilchengröße von 2 bis 20 µm und einem Erweichungspunkt von 140°C,
    2,5 Gew.-Teile Polyacrylat mit einem Molekulargewicht von 8000,
    2,5 Gew.-Teile Styrol/Acrylsäure-Copolmer mit einem Molekulargewicht von 200000,
    2,5 Gew.-Teile Polyacrylat mit einem Molekulargewicht von 3700,
    3 Gew.-Teile ethoxylierter Fettalkohol mit einer mittleren Ethylenoxidgruppenzahl von 8 sowie
    8,5 Gew.-Teile einer 35 Gew.-%igen Lösung von Ethylen/Acrylsäure-Copolymer mit einem Molekulargewicht von 8000
    gegeben. Es entstand eine stabile Dispersion mit einem Feststoffgehalt von 32,48 Gew.-%.
  • 1 Gew.-Teil dieses Konzentrates wurde in 4 Gew.-Teilen vollentsalztem Wasser ebenfalls unter Rühren homogen verteilt, um ein für die Tauchbehandlung bestimmtes Schmiermittelbad zu erhalten.
  • Bei Raumtemperatur phosphatierte Stahlbutzen mit den Abmessungen 25 mm Durchmesser und 25 mm Höhe wurden für die Dauer von 1 min in das bei 20°C befindliche Schmiermittelbad getaucht und anschließend getrocknet. Der auf diese Weise erzielte Schmiermittelauftrag betrug 1,2 g/m².
  • Anschließend wurden die so vorbehandelten Stahlbutzen im Napfrückwärtsfließpreßverfahren umgeformt. Es lagen die hierfür angewendeten Preßkräfte bei 666 kN, die Ausstoßkräfte bei 31 kN und der Umformungsgrad bei 62 %. Die Bewertung der erhaltenen Stahlnäpfchen ergab, daß die gesamte Oberfläche eine geschlossene Phosphat/Schmiermittelschicht besaß, d.h. ein Kontakt zwischen Werkstück und Werkzeug - erkennbar durch Riefenbildung - nicht stattgefunden hatte.
    • Beispiel 2
  • Das gemäß Beispiel 1 gewonnene Konzentrat wurde zum Beschichten blanker Edelstahlrohre mit vollentsalztem Wasser im Gewichtsverhältnis 1 : 1 verdünnt. Die Applikation des Schmiermittels erfolgte durch 3 min langes Tauchen bei Raumtemperatur und anschließendes Trocknen. Der Schmiermittelfilm hatte ein Gewicht von 4 g/m². Es ließen sich Edelstahlrohre mit unterschiedlichsten Abmessungen und mit unterschiedlichsten Umformungsgraden problemlos ziehen, ohne daß eine Riefenbildung festzustellen war.
    • Beispiel 3
  • Es wurde ein Schmiermittelkonzentrat hergestellt, indem in 74,5 Gew.-Teilen vollentsalztem Wasser unter Rühren eingetragen wurden:
    12 Gew.-Teile Polyethylen mit einer Teilchengröße von 2 bis 20 µm und einem Erweichungspunkt von 140°C
    1,5 Gew.-Teile Polyacrylat mit einem Molekulargewicht von 8000
    1,5 Gew.-Teile Styrol/Acrylsäure-Copolymer mit einem Molekulargewicht von 200000
    1,5 Gew.-Teile Polyacrylat mit einem Molekulargewicht von 3700
    1,5 Gew.-Teile einer 25 %igen Dispersion von Ethylacrylat/Methacrylsäure mit einem Molekulargewicht von > 300000 und einem Monomerenverhältnis von Ethylacrylat : Methylacrylat von 2 : 1
    2 Gew.-Teile ethoxyliertem Fettalkohol mit einer mittleren Ethylengruppenzahl von 8
    5,5 Gew.-Teile einer 35 Gew.-%igen Lösung von Ethylen/Acrylsäure-Copolymer mit einem Molekulargewicht von 8000
    Drähte aus Edelstahl der Qualität X5CrNi18.10 mit einem Durchmesser von 4,2 mm wurden in einem Schmiermittelbad von Raumtemperatur 1 min im Tauchen behandelt und anschließend getrocknet. Das Schmiermittelbad war durch Verdünnung von 70 Gew.-Teilen Konzentrat mit 30 Gew.-Teilen vollentsalztem Wasser hergestellt worden.
  • Eine erste Partie Edelstahldrähte wurde ohne erneuten Schmiermittelauftrag in neun Zügen auf 1,5 mm gezogen, was einem Umformungsgrad von 87,2 % entspricht. Eine zweite Partie wurde in drei Stufen auf einen Enddurchmesser von 1,82 mm - entsprechend einem Umformungsgrad von 81,2 % - gezogen. In beiden Fällen waren die erzielten Ergebnisse einwandfrei.
    • Beispiel 4
  • Es wurde ein wäßriges Schmiermittelkonzentrat hergestellt, indem zu 70 Gew.-Teilen vollentsalztem Wasser unter kräftigem Rühren
    14,5 Gew.-Teile Polyethylen mit einer Teilchengröße von 2 bis 20 µm und einem Erweichungspunkt von 140°C,
    2,0 Gew.-Teile Polyacrylat mit einem Molekulargewicht von 5000,
    2,0 Gew.-Teile Styrol/Acrylsäure-Copolymer mit einem Molekulargewicht von 200000,
    2,0 Gew.-Teile Polyacrylat mit einem Molekulargewicht von 4200,
    2,0 Gew.-Teile ethoxylierter Fettalkohol mit einer mittleren Ethylenoxidgruppenzahl von 8 sowie
    6,5 Gew.-Teile einer 35 Gew.-%igen Lösung von Ethylen/Acrylsäure-Copolymer mit einem Molekulargewicht von 6000 sowie
    1,0 Gew.-Teile Sulfobernsteinsäurediisooctylester
    gegeben wurden. Es entstand eine stabile Dispersion mit einem Feststoffgehalt von 25,8 Gew.-%.
  • 1 Gew.-Teil dieses Konzentrates wurde in 4 Gew.-Teilen vollentsalztem Wasser unter Rühren homogen verteilt, um ein für die Rollcoaterbeschichtung bestimmtes Schmiermittel zu erhalten.
  • Stahl- und Aluminiumband - jeweils blank und phosphatiert - wurde mit dem auf 30°C erwärmten Schmiermittel in der Weise beschichtet, daß nach dem Auftrocknen ein Schmiermittelfilm von 0,6 g/m² resultierte.
  • Anschließend wurden die Bänder in Ronden geschnitten und auf einer Mehrstufenpresse ohne weitere Schmierstoffzugabe zu Tiefziehteilen für die Automobilindustrie umgeformt. Die Beschaffenheit der Tiefziehteile war einwandfrei. Die Teile konnten anschließend mit einem wäßrigen, alkalischen Spritzreiniger ohne Schwierigkeiten gereinigt werden.
    • Beispiel 5
  • Ein wäßriges Schmiermittelkonzentrat wurde hergestellt, indem zu 58 Gew.-Teilen vollentsalztem Wasser unter kräftigem Rühren
    16,5 Gew.-Teile Polyethylen mit einer Teilchengröße von 2 bis 20 µm und einem Erweichungspunkt von 140°C,
    2,0 Gew.-Teile Polyacrylat mit einem Molekulargewicht von 7700,
    2,0 Gew.-Teile Styrol/Acrylsäure-Copolmer mit einem Molekulargewicht von 200000,
    2,0 Gew.-Teile Polyacrylat mit einem Molekulargewicht von 4200,
    2,5 Gew.-Teile ethoxylierter Fettalkohol mit einer mittleren Ethylenoxidgruppenzahl von 8 sowie
    7,0 Gew.-Teile einer 35 Gew.-%igen Lösung von Ethylen/Acrylsäure-Copolymer mit einem Molekulargewicht von 6000 sowie
    10 Gew.-Teile Graphit
    gegeben wurden. Es entstand eine stabile Dispersion mit einem Feststoffgehalt von 37,45 Gew.-%.
  • 1 Gew.-Teil dieses Konzentrates wurde in 3 Gew.-Teilen vollentsalztem Wasser unter Rühren homogen verteilt, um ein für die Tauchbehandlung bestimmtes Schmiermittelbad zu erhalten.
  • Stangenförmiges Rohmaterial für die Herstellung von Automobillenkungsteilen wurden bei Raumtemperatur 0,5 min in das Schmiermittelbad getaucht. Nach dem anschließenden Trocknen lag das Schichtgewicht bei 1,6 g/m².
  • Die Formgebung erfolgte durch Taumelpressen zum einbaufertigen Zustand.

Claims (10)

  1. Schmiermittelkonzentrat für die Kaltumformung von Metallen mit einem Gehalt an Polyethylen, Polyacrylat und Styrol/Acrylsäure-Copolymer, dadurch gekennzeichnet, daß es - bezogen auf den Feststoffanteil - einen Gehalt an
    a) 20 bis 50 Gew.-Teilen Polyethylen mit einem Erweichungspunkt oberhalb 120°C und einer Teilchengröße im Bereich von 0,1 bis 50 µm,
    b) 2 bis 8 Gew.-Teilen Polyacrylat mit einem Molekulargewicht von 4500 bis 10000 sowie
    c) 2 bis 8 Gew.-Teilen Styrol/Acrylsäure-Copolymer mit einem Molekulargewicht von 150000 bis 250000 und einem Glasübergangspunkt von 45 bis 55°C
    aufweist, wobei die Acrylsäurekomponente der Polymere gemäß b) und c) unter Anwendungsbedingungen zum überwiegenden Teil als Salz anorganischer Kationen vorliegt und sich die Erweichungspunkte der einzelnen Polymere über den Temperaturbereich verteilen, der durch die Eckwerte Umgebungstemperatur und 200°C begrenzt wird.
  2. Schmiermittelkonzentrat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es einen zusätzlichen Gehalt an 2 bis 8 Gew.-Teilen Polyacrylat mit einem Molekulargewicht von 3000 bis 4500 aufweist, wobei die Acrylsäure unter Anwendungsbedingungen zum überwiegenden Teil als Salz anorganischer Kationen vorliegt und der Erweichungspunkt der Komponente innerhalb des Temperaturbereiches liegt, der durch die Eckwerte Umgebungstemperatur und 200°C begrenzt wird.
  3. Schmiermittelkonzentrat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Acrylsäurekomponente als Salz der Kationen Ammonium, Natrium, Kalium, Lithium, Calcium, Zink, Wismut und/oder Barium vorliegt.
  4. Schmiermittelkonzentrat nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß es einen zusätzlichen Gehalt an 2 bis 8 Gew.-Teilen eines Copolymerisates aus Acrylsäureester des Ethanols und/oder Propanols und der Methacrylsäure mit einem Molekulargewicht von mindestens 300000 aufweist, wobei die Methacrylsäurekomponente unter Anwendungsbedingungen zum überwiegenden Teile als Salz anorganischer Kationen, vorzugsweise als Salz der Kationen Ammonium, Natrium, Kalium, Lithium, Calcium, Zink, Wismut und/oder Barium, vorliegt und das Monomerenverhältnis Acrylsäureester : Methacrylsäure im Bereich von 3 : 1 bis 1 : 1 liegt.
  5. Schmiermittelkonzentrat nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es einen zusätzlichen Gehalt an 5 bis 15 Gew.-Teilen eines nichtionischen Tensides, vorzugsweise eines ethoxylierten Fettalkoholes mit mehr als 6 Ethylenoxidgruppen, aufweist.
  6. Schmiermittelkonzentrat nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es einen zusätzlichen Gehalt an 12 bis 25 Gew.-Teilen Ethylen/Acrylsäure-Copolymer mit einem Molekulargewicht von 6000 bis 10000 und einem Monomerenverhältnis Ethylen : Acrylsäure im Bereich von 9 : 1 bis 2 : 1 aufweist.
  7. Schmiermittelkonzentrat nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es einen zusätzlichen Gehalt an 2 bis 8 Gew.-Teilen Sulfobernsteinsäurediester aufweist.
  8. Verfahren zur Erleichterung der Kaltumformung von metallischen Werkstücken durch Aufbringung eines Schmiermittelfilms mit Hilfe des Schmiermittelkonzentrates nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man den Schmiermittelfilm aus einer wäßrigen Dispersion mit einem Feststoffgehalt von 5 bis 25 Gew.-% aufbringt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Schmiermittelfilm mit einem Trockengewicht von 0,05 bis 10 g/m² erzeugt.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß man auf den Werkstücken vor der Aufbringung des Schmiermittelfilms einen Konversionsüberzug, insbesondere einen Phosphatüberzug, erzeugt.
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