EP1257622A1 - Schmiermittel enthaltend kohlensäureester zur umformung von metallen - Google Patents

Schmiermittel enthaltend kohlensäureester zur umformung von metallen

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EP1257622A1
EP1257622A1 EP01915217A EP01915217A EP1257622A1 EP 1257622 A1 EP1257622 A1 EP 1257622A1 EP 01915217 A EP01915217 A EP 01915217A EP 01915217 A EP01915217 A EP 01915217A EP 1257622 A1 EP1257622 A1 EP 1257622A1
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EP
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atoms
mono
linear
lubricants
weight
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Withdrawn
Application number
EP01915217A
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English (en)
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Inventor
Augusto Peruggia
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Henkel AG and Co KGaA
Original Assignee
Henkel AG and Co KGaA
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Publication date
Application filed by Henkel AG and Co KGaA filed Critical Henkel AG and Co KGaA
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    • C10N2040/20—Metal working
    • C10N2040/24—Metal working without essential removal of material, e.g. forming, gorging, drawing, pressing, stamping, rolling or extruding; Punching metal

Definitions

  • the invention is in the field of cold forming of metals, such as drawing tubes, wires and profiles, massive cold forming and cold shaping of components, for example by deep drawing or cold extrusion.
  • metals such as drawing tubes, wires and profiles
  • massive cold forming and cold shaping of components for example by deep drawing or cold extrusion.
  • These processes have in common that the forming process is associated with a strong sliding friction between the tool and the workpiece, the starting or static friction having to be overcome in particular at the beginning of the forming process.
  • the above-mentioned forming processes differ from cold rolling of metal strips in which mainly rolling friction occurs between the metal substrate and the rolls.
  • a lubricant is used to reduce the sliding and static friction between the tool and the workpiece in the above-mentioned processes.
  • the present invention relates to such a lubricant.
  • Conventional lubricants for the applications mentioned are based on mineral oil or similar hydrocarbons such as petroleum distillates. Such substances are not biodegradable under the normal conditions of an industrial or municipal sewage treatment plant and are accordingly difficult and costly to dispose of.
  • EP-A-393 749 discloses the use of selected carbonic acid esters, referred to there as organic carbonates, for rolling processes.
  • EP-A-89 709 describes lubricants which contain such carbonic acid esters for lubrication processes in which no metal deformation takes place. Examples are lubricants for internal combustion engines or the use in industrial lubrication, for example in the form of gear oils or compressor oils. No metal deformation occurs in the lubrication processes according to EP-A-89 709 and the aim is to minimize the sliding friction between metal parts as much as possible.
  • the forming processes by rolling according to EP-A-398 749 take place by rolling friction, whereby sliding friction between the rolls and the metal substrate should also be kept as low as possible.
  • the present invention relates to metal forming processes by cold shaping, with strong sliding friction occurring between the tool and the workpiece. Since considerably greater frictional forces occur here than in the processes according to EP-A-89 709 and EP-A-393 749, it cannot be assumed that lubricants which are suitable for these processes are also used in the cold forming of metals with sliding friction can be.
  • the aim of the present invention is to provide lubricants for cold forming which are less complicated to dispose of and which preferably have an improved lubricating effect than conventional hydrocarbon-based lubricants.
  • the invention is based on the surprising finding that the carbonic acid esters described in EP-A-89 709 and EP-A-393 749 can also be used for the purposes according to the task. This is especially true when they are supplemented with components that serve as a replacement for hydrocarbons such as mineral oil or petroleum distillates.
  • the invention thus relates in a first aspect to the use of carbonic acid esters of the general formula (I)
  • R and R ' may be the same or different and each represent a linear or branched alkyl radical, a cycloalkyl radical or an alkyl-cycloalkyl radical each having 5 to 30 carbon atoms, in lubricants for forming metals with sliding friction.
  • Such carbonic acid esters can be produced by transesterification of carbonic acid esters of lower alcohols (for example alcohols with 1 to 3 C atoms) with the less volatile alcohols with 5 to 30 C atoms. Further information on the production of these carbonic acid esters can be found in the two documents cited at the beginning.
  • the alkyl groups R and R 'of the alcohol component of the carbonic acid esters can correspond to primary, secondary or tertiary alcohols.
  • the radicals R and R ' preferably represent linear or branched alkyl groups having 6 to 30, in particular having 10 to 20, carbon atoms.
  • the carbonic acid esters of the general formula (I) are preferably used in lubricants which contain no mineral oil.
  • lubricants are preferably used which, in addition to carbonic acid esters of the formula (I), have one or more components selected from: a) mono- and / or diesters of mono- or oligophosphoric acids having 1 to 6 P atoms with linear or branched fatty alcohols Contain 12 to 22 carbon atoms or their non-esterified starting products, b) triglycerides of fatty acids with 12 to 22 carbon atoms and c) methyl esters of fatty acids with 12 to 22 carbon atoms.
  • the lubricants for the use mentioned can additionally have one or more components selected from: d) terpenes, e) pour point depressants and f) alkylamines of the general formulas (IIa) and (IIb)
  • R "- [NH- (CH 2 ) n -] m NH 2 (llb) contain, where R "is a linear or branched, saturated or mono- or polyunsaturated alkyl group having 8 to 22 carbon atoms, n is an integer in the range from 1 to 4 and m is an integer in the range from 1 to 4.
  • lubricants which contain carbonic acid esters of the general formula (I) can be used not only for forming metals under sliding friction, but generally for lubrication purposes. Accordingly, the invention relates in an expanded aspect to lubricants containing carbonic acid esters of the general formula (I)
  • R and R ' may be the same or different and each represent a linear or branched alkyl radical, a cycloalkyl radical or an alkyl-cycloalkyl radical each having 5 to 30 carbon atoms, and one or more components selected from a) mono- and / or diesters of mono- or oligophosphoric acids with 1 to 6 P atoms with linear or branched fatty alcohols with 12 to 22 C atoms or their non-esterified starting products, b) triglycerides of fatty acids with 12 to 22 C atoms and c) methyl esters of fatty acids with 12 to 22 carbon atoms.
  • the new lubricant additionally has one or more components selected from d) terpenes, e) pour point depressants and f) alkylamines of the general formulas (IIIa) and (IIb)
  • R "- [NH- (CH 2 ) n -] m NH 2 (llb) contains, where R "is a linear or branched, saturated or mono- or polyunsaturated alkyl group having 8 to 22 carbon atoms, n is an integer in the range from 1 to 4 and m is an integer in the range from 1 to 4.
  • these agents are also preferably free of mineral oil.
  • the lubricant additionally contains one or more of the following components: d) 5 to 25% by weight, preferably 5 to 10% by weight of terpenes, e) 0.1 to 0.5% by weight Freezing point depressant, f) 3 to 8% by weight of alkylamines of the general formulas (IIIa) and (Mb), the proportions being chosen so that their total gives a maximum of 100% by weight and a remainder of 100% by weight.
  • -% consists of other active substances and / or auxiliary substances.
  • Component a) can in particular take on the task of so-called high-pressure additives (Anglo-Saxon “extreme pressure additive”, EP additive for short). Molybdenum or tungsten is used because of the use of component a) Additives that make it difficult to dispose of used lubricants are dispensed with. Accordingly, a preferred embodiment of the lubricant according to the invention is that it is free from heavy metals and from chlorine and sulfur compounds.
  • Component a) are mono- and / or diesters of mono- or oligophosphoric acids with 1 to 6 P atoms with linear or branched fatty alcohols with 12 to 22 C atoms or their non-esterified starting products.
  • this component is incorporated into the lubricants by mixing mono- or oligophosphoric acids with 1 to 6 P atoms or their anhydrides with the fatty alcohols.
  • ester formation occurs between the phosphoric acids or their anhydrides and the fatty alcohols. It is therefore not necessary to synthesize the esters in a separate step prior to the preparation of the lubricant according to the invention.
  • the lubricant contains a mixture of mono- and diesters and possibly non-esterified phosphoric acids or alcohols.
  • tetraphosphoric acid with 4 P atoms can be used as the oligophosphoric acid.
  • Their anhydride is also suitable.
  • the alcohol component can be, for example, a technical fatty alcohol mixture that can be obtained by splitting and reducing natural oils and fats.
  • Such reaction products of natural fats and oils usually contain a mixture of fatty alcohols with different carbon chain lengths. For example, components with 14 to 20 C atoms can be present, the majority having 16 to 18 C atoms.
  • component a) in the ready-to-use lubricant can consist of approximately 60 to 80% monoesters, 10 to 20% diesters and 10 to 20% free phosphoric acid. If the anhydride is used instead of the phosphoric acid, the content of free phosphoric acid in the ready-to-use lubricant is reduced in favor of the phosphoric acid ester. So can products are obtained in which component a) is composed, for example, of about 60 to 70
  • Component b) is one of the components that makes it possible to dispense with mineral oil.
  • These can be natural oils or fats or conversion products thereof, provided that they are either liquid at the application temperature or dissolve in the remaining liquid components. Substances that are liquid at room temperature are preferred as component b).
  • the fatty acid components of the triglycerides are preferably at least partially unsaturated.
  • triglycerides with a high proportion of oleic acid are suitable.
  • the triglycerides are present as mixtures of molecules that contain different fatty acid components.
  • Component c) are methyl esters of fatty acids with 12 to 22 carbon atoms. These can be obtained by transesterifying natural fats and oils with methanol. Accordingly, there are usually products which are mixtures of methyl esters with fatty acids of different chain lengths. Such fatty acid methyl esters are also known as “biodiesel” because they are suitable as an alternative to diesel as a fuel for internal combustion engines. Together with or instead of component b), the methyl esters serve as a substitute for mineral oil in the lubricants according to the invention.
  • Component d) can be a mixture of terpenes, possibly mixed with other natural products.
  • terpene mixtures can be obtained industrially by distilling plant seeds. These distillation products from plant seeds generally contain a very complex mixture of individual molecules, with linear unsaturated hydrocarbons, alcohols and aldehydes also occurring in addition to the terpenes.
  • Terpenic distillates of this type are commercially available as components of lubricants, for example the Globeoil R products from DE.FI.LU (Italy). These terpenes can also be regarded as substitutes for mineral oil in the formulations according to the invention.
  • Component e) are pour point depressants which can be added to the lubricant according to the invention if its pour point or pour point is to be lowered. It depends on the choice of the other components whether such pour point depressants are required. Suitable products are known in the field of lubricating oil preparation. For example, ethylenediaminetetraacetate tetraamide or derivatives thereof can be used.
  • the alkylamines of component f) can in turn be regarded as a substitute for mineral oil.
  • Such monoamines or oligoamines are known, for example, as components of belt lubricants in the beverage industry. Oligoamines of the general formula (IIb) can be used as component f).
  • monoamines of the general formula (IIIa) are preferred.
  • These alkylamines are usually derived from fatty alcohols, which can be obtained by splitting and reacting natural fats and oils. Accordingly, these amines are often in the form of molecular mixtures with different radicals R ".
  • the radicals R" can be saturated or mono- or polyunsaturated. Amines in which the R "radical contains 12 to 20 C atoms are particularly suitable. An example of this is the oleyl radical.
  • the products according to the invention can be produced free of mineral oils and also free of heavy metals and of chlorine and sulfur compounds.
  • the lubricating components are based at least largely on renewable raw materials such as vegetable or animal oils and fats. Disposal is simplified because the ingredients can be degraded in industrial or municipal wastewater treatment plants.
  • the lubricants according to the invention also have technical advantages: their viscosity is reduced by up to 25% in comparison to common oil-based products, which makes application easier.
  • the drawing speed can be increased compared to mineral oil based products, even one reduced surface roughness is achieved than with mineral oil products.
  • Tubing can be reduced by 40 to 50% in one drawing step.

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Abstract

Verwendung von Kohlensäureestern der allgemeinen Formel (I), wobei R und R' gleich oder verschieden sein können und jeweils einen linearen oder verzweigten Alkylrest, einen Cycloalkylrest oder einen Alkyl-Cycloalkylrest mit jeweils 5 bis 30 C-Atomen bedeuten, in Schmiermitteln zur Umformung von Metallen unter Gleitreibung; sowie Schmiermittel, enthaltend Kohlensäureester der allgemeinen Formel (I) sowie eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus a) Mono- und/oder Diestern von Mono- oder Oligophosphorsäuren mit 1 bis 6 P-Atomen mit linearen oder verzweigten Fettalkoholen mit 12 bis 22 C-Atomen oder deren nichtveresterten Ausgangsprodukten, b) Triglyceriden von Fettsäuren mit 12 bis 22 C-Atomen und c) Methylestern von Fettsäuren mit 12 bis 22 C-Atomen. Die Schmiermittel sind vorzugsweise frei von Mineralöl.

Description

SCHMIERMITTEL ENTHALTEND KOHLENSÄUREESTER ZUR UMFORMUNG VON METALLEN
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Kaltumformung von Metallen wie beispielsweise dem Ziehen von Rohren, Drähten und Profilen, der Kaltmassivumformung sowie der Kaltformgebung von Komponenten, beispielsweise durch Tiefziehen oder Kaltfließpressen. Diesen Vorgängen ist gemeinsam, daß der Umformprozeß mit einer starken Gleitreibung zwischen Werkzeug und Werkstück verbunden ist, wobei insbesondere zu Beginn des Umformprozesses die Start- oder Haftreibung zu überwinden ist. Während des Umformprozesses kann es zu „Rattern" oder „Stick-Slip-Effekt" kommen, wobei der Reibungstyp in kurzen Zeitabständen zwischen Gleit- und Haftreibung wechselt. Die genannten Umformprozesse unterscheiden sich hierdurch vom Kaltwalzen von Metallbändern, bei denen hauptsächlich eine Rollreibung zwischen Metallsubstrat und Walzen auftritt. Um die Gleit- und Haftreibung zwischen Werkzeug und Werkstück bei den genannten Vorgängen zu verringern, wird ein Schmiermittel eingesetzt. Die vorliegende Erfindung betrifft ein derartiges Schmiermittel.
Herkömmliche Schmiermittel für die genannten Anwendungen basieren auf Mineralöl oder ähnlichen Kohlenwasserstoffen wie beispielsweise Petroleumdestillaten. Derartige Stoffe sind unter den normalen Bedingungen einer industriellen oder kommunalen Kläranlage nicht biologisch abbaubar und dementsprechend schwierig und kostenaufwendig zu entsorgen.
Aus EP-A-393 749 ist die Verwendung ausgewählter Kohlensäureester, dort als organische Carbonate bezeichnet, für Walzvorgänge bekannt. Die EP-A-89 709 beschreibt Schmiermittel, die solche Kohlensäureester enthalten, für Schmierprozesse, bei denen keine Metallverformung stattfindet. Beispiele sind Schmierstoffe für Verbrennungskraftmaschinen oder die Verwendung bei industrieller Schmierung beispielsweise in Form von Getriebeölen oder Kompressorenölen. Bei den Schmierprozessen gemäß der EP-A-89 709 tritt also keine Metallverformung auf und es ist das Ziel, die Gleitreibung zwischen Metallteilen möglichst zu minimieren. Die Umformprozesse durch Walzen gemäß der EP-A- 398 749 erfolgen durch rollende Reibung, wobei eine Gleitreibung zwischen den Walzen und dem Metallsubstrat ebenfalls möglichst gering gehalten werden soll.
Im Gegensatz hierzu betrifft die vorliegende Erfindung Umformprozesse von Metallen durch Kaltformgebung, wobei eine starke Gleitreibung zwischen Werkzeug und Werkstück auftritt. Da hierbei wesentlich größere Reibungskräfte auftreten als bei den Prozessen gemäß der EP-A-89 709 und EP-A-393 749 kann nicht davon ausgegangen werden, daß Schmiermittel, die sich für diese Prozesse eignen, auch bei der Kaltformgebung von Metallen unter Gleitreibung eingesetzt werden können.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung liegt darin, Schmiermittel für die Kaltformgebung zur Verfügung zu stellen, die weniger aufwendig zu entsorgen sind und die vorzugsweise eine verbesserte Schmierwirkung aufweisen als herkömmliche Schmiermittel auf Kohlenwasserstoffbasis.
Die Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, daß die in EP-A-89 709 und EP-A-393 749 beschriebenen Kohlensäureester auch für die aufgabengemäßen Zwecke eingesetzt werden können. Dies gilt insbesondere, wenn sie mit Komponenten ergänzt werden, die als Ersatz für Kohlenwasserstoffe wie beispielsweise Mineralöl oder Petroleumdestillate dienen.
Damit betrifft die Erfindung in einem ersten Aspekt die Verwendung von Kohlensäureestern der allgemeinen Formel (I)
RO-C-OR'
II (I)
O wobei R und R' gleich oder verschieden sein können und jeweils einen linearen oder verzweigten Alkylrest, einen Cycloalkylrest oder einen Alkyl-Cycloalkylrest mit jeweils 5 bis 30 C-Atomen bedeuten, in Schmiermitteln zur Umformung von Metallen unter Gleitreibung.
Derartige Kohlensäureester können durch Umesterung von Kohlensäureestern niederer Alkohole (beispielsweise Alkohole mit 1 bis 3 C-Atomen) mit den schwererflüchtigen Alkoholen mit 5 bis 30 C-Atomen hergestellt werden. Nähere Angaben zur Herstellung dieser Kohlensäureester können den beiden eingangs zitierten Dokumenten entnommen werden.
Die Alkylgruppen R und R' der Alkoholkomponente der Kohlensäureester können primären, sekundären oder tertiären Alkoholen entsprechen. Vorzugsweise stellen die Reste R und R' lineare oder verzweigte Alkylgruppen mit 6 bis 30, insbesondere mit 10 bis 20 C-Atomen dar.
Vorzugsweise werden im Sinne der vorliegenden Erfindung die Kohlensäureester der allgemeinen Formel (I) in Schmiermitteln eingesetzt, die kein Mineralöl enthalten. Für die angegebene Verwendung werden vorzugsweise Schmiermittel eingesetzt, die außer Kohlensäureester der Formel (I) eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus: a) Mono- und/oder Diestern von Mono- oder Oligophosphorsäuren mit 1 bis 6 P-Atomen mit linearen oder verzweigten Fettalkoholen mit 12 bis 22 C-Atomen oder deren nichtveresterten Ausgangsprodukten, b) Triglyceriden von Fettsäuren mit 12 bis 22 C-Atomen und c) Methylestern von Fettsäuren mit 12 bis 22 C-Atomen enthalten.
Weiterhin können die Schmiermittel für die genannte Verwendung zusätzlich eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus: d) Terpenen, e) Fließpunkterniedrigern und f) Alkylaminen der allgemeinen Formeln (lla) und (llb)
R"-NH2 (lla)
R"-[NH-(CH2)n-]mNH2 (llb) enthalten, wobei R" eine lineare oder verzweigte, gesättigte oder ein- oder mehrfach ungesättigte Alkylgruppe mit 8 bis 22 C-Atomen, n eine ganze Zahl im Bereich vonl bis 4 und m eine ganze Zahl im Bereich von 1 bis 4 bedeuten.
Bei geeigneter Wahl der Komponenten können Schmiermittel, die Kohlensäureester der allgemeinen Formel (I) enthalten, nicht nur zur Umformung von Metallen unter Gleitreibung, sondern generell für Schmierzwecke eingesetzt werden. Demnach betrifft die Erfindung in einem erweiterten Aspekt Schmiermittel, enthaltend Kohlensäureester der allgemeinen Formel (I)
RO-C-OR'
II (D
O
wobei R und R' gleich oder verschieden sein können und jeweils einen linearen oder verzweigten Alkylrest, einen Cycloalkylrest oder einen Alkyl-Cycloalkylrest mit jeweils 5 bis 30 C-Atomen bedeuten, sowie eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus a) Mono- und/oder Diestern von Mono- oder Oligophosphorsäuren mit 1 bis 6 P-Atomen mit linearen oder verzweigten Fettalkoholen mit 12 bis 22 C-Atomen oder deren nichtveresterte Ausgangsprodukten, b) Triglyceriden von Fettsäuren mit 12 bis 22 C-Atomen und c) Methylestern von Fettsäuren mit 12 bis 22 C-Atomen.
Auch hierbei ist es bevorzugt, daß das neue Schmiermittel zusätzlich eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus d) Terpenen, e) Fließpunkterniedrigem und f) Alkylaminen der allgemeinen Formeln (lla) und (llb)
R"-NH2 (lla)
R"-[NH-(CH2)n-]mNH2 (llb) enthält, wobei R" eine lineare oder verzweigte, gesättigte oder ein- oder mehrfach ungesättigte Alkylgruppe mit 8 bis 22 C-Atomen, n eine ganze Zahl im Bereich vonl bis 4 und m eine ganze Zahl im Bereich von 1 bis 4 bedeuten.
Auch diese Mittel sind im Sinne der vorliegenden Erfindung vorzugsweise frei von Mineralöl.
Speziell ist das erfindungsgemäße Schmiermittel dadurch gekennzeichnet, daß es bezogen auf das gesamte Schmiermittel
8 bis 15 Gew.-% Kohlensäureester der allgemeinen Formel (I) sowie eine oder mehrere der folgenden Komponenten enthält: a) 8 bis 42 Gew.-% Mono- und/oder Diester von Mono- oder Oligophosphorsäuren mit 1 bis 6 P-Atomen mit linearen oder verzweigten Fettalkoholen mit 12 bis 22 C- Atomen oder deren nichtveresterte Ausgangsprodukte, b) 20 bis 38 Gew.-% Triglyceride von Fettsäuren mit 12 bis 22 C-Atomen, c) 3 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 25 Gew.-% Methylester von Fettsäuren mit 12 bis 22 C-Atomen und
Dabei ist es bevorzugt, daß das Schmiermittel zusätzlich eine oder mehrere der folgenden Komponenten enthält: d) 5 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 10 Gew.-% Terpene, e) 0,1 bis 0,5 Gew.-% Fließpunkterniedriger, f) 3 bis 8 Gew.-% Alkylamine der allgemeinen Formeln (lla) und (Mb), wobei die Anteile so zu wählen sind, daß ihre Summe maximal 100 Gew.-% ergibt und wobei ein verbleibender Rest zu 100 Gew.-% aus weiteren Wirk- und/oder Hilfsstoffen besteht.
Dabei kann insbesondere die Komponente a) die Aufgabe der sogenannten Hochdruckadditive (angelsächsisch „extreme pressure additive", kurz EP-Additiv) übernehmen. In konventionellen Schmiermitteln werden für diese Funktion häufig chlor- oder schwefelorganische Verbindungen oder auch schwermetallhaltige Verbindungen wie beispielsweise Verbindungen von Zinn, Molybdän oder Wolfram eingesetzt. Aufgrund der Verwendung der Komponente a) kann auf derartige Additive, die die Entsorgung gebrauchter Schmiermittel erschweren, verzichtet werden. Demnach liegt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schmiermittels darin, daß es frei ist von Schwermetallen und von Chlor- und Schwefelverbindungen.
Im folgenden werden die Komponenten a) bis f) näher beschrieben.
Komponente a) sind Mono- und/oder Diester von Mono- oder Oligophosphorsäuren mit 1 bis 6 P-Atomen mit linearen oder verzweigten Fettalkoholen mit 12 bis 22 C-Atomen oder deren nichtveresterte Ausgangsprodukte. In der Praxis bringt man diese Komponente in die Schmiermittel ein, indem man Mono- oder Oligophosphorsäuren mit 1 bis 6 P-Atomen oder deren Anhydride mit den Fettalkoholen vermischt. Dabei tritt teilweise bereits bei der Herstellung der Schmiermittel, teilweise aber auch erst unter den erhöhten Temperaturen der Anwendung eine zumindest teilweise Esterbildung zwischen den Phosphorsäuren bzw. deren Anhydriden und den Fettalkoholen ein. Es ist demnach nicht erforderlich, die Ester in einem getrennten Schritt vor der Herstellung des erfindungsgemäßen Schmiermittels zu synthetisieren. Aufgrund der Thermodynamik und der Kinetik der Esterbildung ist zu erwarten, daß das Schmiermittel ein Gemisch aus Mono- und Diestern sowie ggf. nicht veresterte Phosphorsäuren bzw. Alkohole enthält. Als Oligophosphorsäure kann beispielsweise Tetraphosphorsäure mit 4 P-Atomen eingesetzt werden. Ebenso ist deren Anhydrid geeignet. Die Alkoholkomponente kann beispielsweise ein technisches Fettalkoholgemisch darstellen, das durch Spaltung und Reduktion von natürlichen Ölen und Fetten erhältlich ist. Derartige Umsetzungsprodukte natürlicher Fette und Öle enthalten üblicherweise ein Gemisch von Fettalkoholen mit unterschiedlichen C-Kettenlängen. Beispielsweise können Komponenten mit 14 bis 20 C-Atomen vorhanden sein, wobei der Hauptanteil 16 bis 18 C-Atome aufweist. Beispielsweise kann in dem anwendungsfertigen Schmiermittel die Komponente a) aus etwa 60 bis 80 % Monoester, 10 bis 20 % Diester und 10 bis 20 % freier Phosphorsäure bestehen. Verwendet man anstelle der Phosphorsäure deren Anhydrid, verringert sich im anwendungsfertigen Schmiermittel der Gehalt an freier Phosphorsäure zugunsten der Phosphorsäureester. So können Produkte erhalten werden, bei denen die Komponente a) beispielsweise aus etwa 60 bis 70
% Diestern und etwa 30 bis 40 % Monoestern und annähernd keiner freien Säure besteht.
Die Komponente b) ist eine der Komponenten, die es ermöglicht, auf Mineralöl zu verzichten. Hierbei kann es sich um natürliche Öle oder Fette oder Umwandlungprodukte hiervon handeln, vorausgesetzt, diese sind bei Anwendungstemperatur entweder flüssig oder lösen sich in den restlichen flüssigen Komponenten auf. Bei Raumtemperatur flüssige Stoffe sind als Komponente b) bevorzugt. Dies heißt, daß die Fettsäurekomponenten der Triglyceride vorzugsweise zumindest teilweise ungesättigt sind. Beispielsweise sind Triglyceride geeignet, die einen hohen Anteil an Ölsäure aufweisen. Wie bei natürlichen Ölen und Fetten sowie deren Folgeprodukten üblich, liegen die Triglyceride als Mischungen von Molekülen vor, die unterschiedliche Fettsäurekomponenten enthalten.
Die Komponente c) sind Methylester von Fettsäuren mit 12 bis 22 C-Atomen. Diese sind durch Umesterung natürlicher Fette und Öle mit Methanol erhältlich. Demgemäß liegen auch hier in der Regel Produkte vor, die Gemische von Methylester mit Fettsäuren unterschiedlicher Kettenlängen darstellen. Derartige Fettsäuremethylester sind auch als „Biodiesel" bekannt, da sie alternativ zu Diesel als Treibstoff für Verbrennungsmotoren geeignet sind. Zusammen mit oder anstelle der Komponente b) dienen die Methylester als Ersatz für Mineralöl in den erfindungsgemäßen Schmiermitteln.
Die Komponente d) kann ein Gemisch von Terpenen, ggf. in Abmischung mit anderen Naturstoffen darstellen. Derartige Terpengemische sind technisch durch Destillation von Pflanzensamen erhältlich. In diesen Destillationsprodukten von Pflanzensamen liegt in der Regel ein sehr komplexes Gemisch von einzelnen Molekülen vor, wobei neben den Terpenen auch lineare ungesättigte Kohlenwasserstoffe, Alkohole und Aldehyde auftreten. Als Komponenten von Schmierstoffen sind derartige Terpendestillate kommerziell erhältlich, beispielsweise die GlobeoilR-Produkte der Firma DE.FI.LU (Italien). Diese Terpene können in den erfindungsgemäßen Formulierungen ebenfalls als Ersatzstoffe für Mineralöl angesehen werden.
Die Komponente e) sind Fließpunktemiedriger, die dem erfindungsgemäßen Schmiermittel zugegeben werden können, wenn dessen Fließ- bzw. Stockpunkt erniedrigt werden soll. Dabei hängt es von der Wahl der übrigen Komponenten ab, ob solche Fließpunktemiedriger erforderlich sind. Geeignete Produkte sind auf dem Gebiet der Schmierölzubereitung bekannt. Beispielsweise können Ethylendiamintetraacetat-tetraamid oder Derivate hiervon verwendet werden.
Die Alkylamine der Komponente f) können wiederum als Ersatzstoff für Mineralöl angesehen werden. Derartige Mono- oder Oligoamine sind beispielsweise als Komponenten von Bandschmiermitteln in der Getränkeindustrie bekannt. Oligoamine der allgemeinen Formel (llb) können als Komponente f) verwendet werden. Aus wirtschaftlichen Gründen werden jedoch Monoamine der aligemeinen Formel (lla) vorgezogen. Diese Alkylamine leiten sich in der Regel von Fettalkoholen ab, die durch Spaltung und Reaktion natürlicher Fette und Öle erhältlich sind. Demgemäß liegen diese Amine häufig in Form von Molekülgemischen mit unterschiedlichen Resten R" vor. Dabei können die Reste R" gesättigt oder einfach oder mehrfach ungesättigt sein. Besonders sind Amine geeignet, bei denen der Rest R" 12 bis 20 C-Atome enthält. Ein Beispiel hierfür ist der Oleylrest.
Die erfindungsgemäßen Produkte können frei von Mineralölen und ebenfalls frei von Schwermetallen und von Chlor- und Schwefelverbindungen hergestellt werden. Die Schmierkomponenten basieren zumindest weitgehend auf erneuerbaren Rohstoffen wie beispielsweise pflanzlichen oder tierischen Ölen und Fetten. Ihre Entsorgung ist vereinfacht, da die Inhaltsstoffe in industriellen oder kommunalen Kläranlagen abbaubar sind. Außer diesen ökologischen Vorteilen weisen die erfindungsgemäßen Schmiermittel jedoch auch technische Vorteile auf: Im Vergleich zu gängigen ölbasierten Produkten ist ihre Viskosität um bis zu 25 % reduziert, was die Applikation erleichtert. Die Ziehgeschwindigkeit kann im Vergleich zu mineralölbasierten Produkten erhöht werden, wobei sogar eine verringerte Oberflächenrauhigkeit erzielt wird als mit Mineralölprodukten. Beim
Rohrzug werden in einem Ziehschritt Reduktionen von 40 bis 50 % erreicht.

Claims

Patentansprüche
1. Verwendung von Kohlensäureestern der allgemeinen Formel (I)
RO-C-OR'
II (I)
O
wobei R und R' gleich oder verschieden sein können und jeweils einen linearen oder verzweigten Alkylrest, einen Cycloalkylrest oder einen Alkyl-Cycloalkylrest mit jeweils 5 bis 30 C-Atomen bedeuten, in Schmiermitteln zur Umformung von Metallen unter Gleitreibung.
2. Verwendung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiermittel kein Mineralöl enthalten.
3. Verwendung nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiermittel außer Kohlesäureester der Formel (I) eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus: a) Mono- und/oder Diestern von Mono- oder Oligophosphorsäuren mit 1 bis 6 P-Atomen mit linearen oder verzweigten Fettalkoholen mit 12 bis 22 C-Atomen oder deren nichtveresterte Ausgangsprodukte, b) Triglyceriden von Fettsäuren mit 12 bis 22 C-Atomen und c) Methylestern von Fettsäuren mit 12 bis 22 C-Atomen enthalten.
4. Verwendung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiermittel zusätzlich eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus: d) Terpenen, e) Fließpunkterniedrigern und f) Alkylaminen der allgemeinen Formeln (lla) und (llb)
R"-NH2 (lla) R"-[NH-(CH2)n-]mNH2 (llb)
enthalten, wobei R" eine lineare oder verzweigte, gesättigte oder ein- oder mehrfach ungesättigte Alkylgruppe mit 8 bis 22 C-Atomen, n eine ganze Zahl im Bereich vonl bis 4 und m eine ganze Zahl im Bereich von 1 bis 4 bedeuten.
5. Schmiermittel, enthaltend Kohlensäureester der allgemeinen Formel (I)
RO-C-OR'
II (I) o
wobei R und R' gleich oder verschieden sein können und jeweils einen linearen oder verzweigten Alkylrest, einen Cycloalkylrest oder einen Alkyl-Cycloalkylrest mit jeweils 5 bis 30 C-Atomen bedeuten, sowie eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus a) Mono- und/oder Diestern von Mono- oder Oligophosphorsäuren mit 1 bis 6 P-Atomen mit linearen oder verzweigten Fettalkoholen mit 12 bis 22 C-Atomen oder deren nichtveresterten Ausgangsprodukten, b) Triglyceriden von Fettsäuren mit 12 bis 22 C-Atomen und c) Methylestern von Fettsäuren mit 12 bis 22 C-Atomen.
6. Schmiermittel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus d) Terpenen, e) Fließpunkterniedrigern und f) Alkylaminen der allgemeinen Formeln (lla) und (llb)
R"-NH2 (lla)
R"-[NH-(CH2)n-]mNH2 (llb)
enthält, wobei R" eine lineare oder verzweigte, gesättigte oder ein- oder mehrfach ungesättigte Alkylgruppe mit 8 bis 22 C-Atomen, n eine ganze Zahl im Bereich vonl bis 4 und m eine ganze Zahl im Bereich von 1 bis 4 bedeuten.
7. Schmiermittel nach einem oder beiden der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß es frei ist von Mineralöl
8. Schmiermittel nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es bezogen auf das gesamte Schmiermittel
8 bis 15 Gew.-% Kohlensäureester der allgemeinen Formel (I) sowie eine oder mehrere der folgenden Komponenten enthält: a) 8 bis 42 Gew.-% Mono- und/oder Diester von Mono- oder Oligophosphorsäuren mit 1 bis 6 P-Atomen mit linearen oder verzweigten Fettalkoholen mit 12 bis 22 C-Atomen oder deren nichtveresterte Ausgangsprodukte, b) 20 bis 38 Gew.-% Triglyceride von Fettsäuren mit 12 bis 22 C-Atomen, c) 3 bis 25 Gew.-% Methylester von Fettsäuren mit 12 bis 22 C-Atomen.
9. Schmiermittel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich eine oder mehrere der folgenden Komponenten enthält: d) 5 bis 25 Gew.-% Terpene, e) 0,1 bis 0,5 Gew.-% Fließpunktemiedriger, f) 3 bis 8 Gew.-% Alkylamine der allgemeinen Formeln (lla) und (llb), wobei die Anteile so zu wählen sind, daß ihre Summe maximal 100 Gew.-% ergibt und wobei ein verbleibender Rest zu 100 Gew.-% aus weiteren Wirk- und/oder Hilfsstoffen besteht.
10. Schmiermittel nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es frei ist von Schwermetallen und von Chlor- und Schwefelverbindungen.
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