EP2185671A2 - Kühlschmierstoff - Google Patents

Kühlschmierstoff

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EP2185671A2
EP2185671A2 EP08801267A EP08801267A EP2185671A2 EP 2185671 A2 EP2185671 A2 EP 2185671A2 EP 08801267 A EP08801267 A EP 08801267A EP 08801267 A EP08801267 A EP 08801267A EP 2185671 A2 EP2185671 A2 EP 2185671A2
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EP
European Patent Office
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cooling lubricant
mass
lubricant according
water
methyl
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08801267A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Müfit BAHADIR
Hubertus Wichmann
Jürgen HESSELBACH
Ralf Bock
Christoph Herrmann
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Technische Universitaet Braunschweig
Original Assignee
Technische Universitaet Braunschweig
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C10M173/02—Lubricating compositions containing more than 10% water not containing mineral or fatty oils
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
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    • B23Q11/1038—Arrangements for cooling or lubricating tools or work using cutting liquids with special characteristics, e.g. flow rate, quality
    • B23Q11/1061—Arrangements for cooling or lubricating tools or work using cutting liquids with special characteristics, e.g. flow rate, quality using cutting liquids with specially selected composition or state of aggregation
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    • C10N2040/00—Specified use or application for which the lubricating composition is intended
    • 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 relates to a cooling lubricant for machine tools. According to a second aspect, the invention relates to a machining process.
  • Cooling lubricants are used in manufacturing technology for cutting and forming on machine tools of heat dissipation and the reduction of friction between the tool and the workpiece by lubrication. In addition, during machining processes they are used to remove the chips by rinsing them out of the working environment. During cutting and forming, friction occurs between the tool and the workpiece. Cooling lubricants reduce the wear of the tool by reducing this friction and counteract heating of the workpiece and the tool.
  • metalworking lubricants are divided into the two main groups of non-water-miscible and water-miscible coolant lubricants.
  • the former are used undiluted and have their strengths in the areas of friction and wear-reducing properties as well as in the area of disposal or recycling.
  • the latter are diluted with water before use and have their strengths in the cooling effect, in the rinsing and wetting action as well as in the area of fire and explosion protection.
  • the water-miscible cooling lubricants are subdivided further into the water-soluble and the emulsifiable cooling lubricants.
  • water-soluble emulsifiable KSS a water-immiscible oil phase, which is dispersed by means of emulsifiers in the water phase.
  • water-soluble cooling lubricants are characterized by better rinsing power and emulsifiable cooling lubricants through better corrosion protection and better friction-reducing properties.
  • a low-viscosity base oil (kinematic viscosity: 5-15 mm 2 / s at 40 °) is used, which is characterized by a good viscosity-temperature behavior (high viscosity index), a relatively high flash point , good aging stability and low aerosol formation potential should distinguish.
  • hydrocracking mineral oil or even polyalphaolefins are used for this purpose.
  • ester additives are used. Wear protection additives, aging protection, anti-fog additives to reduce the aerosol formation potential and possibly a non-ferrous metal additive add-on complete the grinding oil, on whose performance every new product concept has to be measured.
  • Microorganism susceptibility therefore use of partially harmful biocides Disposal costs - Lower lubricity than non-water-miscible KSS Possible water hazard (WGK 1 or higher) Possible skin irritation due to degreasing of the skin due to contained emulsifiers
  • Microorganism susceptibility therefore use of partially harmful biocides Disposal costs Lower lubricity than non-water-miscible KSS and water-miscible emulsifying KSS - Possible water hazard (WGK 1 or higher)
  • a disadvantage of the known cooling lubricant is - the expensive production, since in particular fruit juices are expensive to produce, the use of food-grade components in the manufacture and use, the lack of performance additives, especially wear reducers, the high stresses of the cooling lubricant during industrial processing processes allow only lack of corrosion and non-ferrous metal protection for workpieces and machine tool, poor filterability in the operating phase, with adhesions and precipitation and the lack of heat removal capacity in the described combination. It is known from DE 196 37 168 A1 a cooling lubricant consisting of glycerol, water, sugar, cornflour, gelatin, Tortenguss, plum juice, coffee, yeast, milk and wood spirit.
  • a disadvantage of the known cooling lubricant is its expensive production, since in particular fruit juices are expensive to produce.
  • the invention has for its object to overcome disadvantages in the prior art.
  • the invention solves the problem by a metalworking machine tool lubricant having an alcohol content of more than 40% by weight of one or more polyhydric alcohols having at least three carbon atoms, and which is alkaline.
  • the invention solves the problem by a machining process which uses a cooling lubricant having an alcohol content of more than 20% by mass, in particular more than 50% by mass, of one or more polyhydric alcohols having at least three carbon atoms. Atoms, and which is alkaline.
  • An advantage of the invention is that the cooling lubricant can rely on inexpensive available glycerol and water (drinking water quality). By processing rapeseed oil into rapeseed oil methyl ester, large quantities of glycerol are produced. Glycerin is therefore available at low cost. Another advantage of the invention is that it is essentially non-toxic. This increases occupational safety and reduces disposal costs. The latter are also drastically reduced by the fact that the workpieces can easily be cleaned of cooling lubricant residues after processing, without resulting in emulsions containing mineral oil (currently 1 million t / a of oily washing liquids from industrial metal processing in Germany, disposal costs: approx.
  • cooling lubricant without biocides, especially without fungicides and bactericides, gets along. It is advantageous that the cooling lubricant acts to inhibit corrosion, without relying on oil-containing components. The risk of fire and deflation of the inventive cooling lubricant is lower than for mineral oil-containing cooling lubricants.
  • An advantage of the invention is that the cooling lubricant during internal grinding of 100Cr6 shows an unexpectedly high performance in the grinding process under industrial production conditions.
  • grinding tests compared to conventional water-miscible and water-immiscible mineral oil-based cooling lubricants, a significantly lower normal force with constant tangential forces was found.
  • increases in the time-spanning volume are realized by up to a factor of two. This can be achieved with a fluid, for example, of the composition given as Example 11.
  • the alcohol content is understood to mean the amount in mass% which the polyhydric alcohols having at least three carbon atoms have on the cooling lubricant.
  • the alcohol component consists predominantly of 1,2,3-propanetriol.
  • This component prevents decomposition processes by microorganisms, without even being toxic to humans in low doses.
  • the cooling lubricant has more than 40% by mass, in particular more than 80% by mass, of 1,2,3-propanetriol.
  • the cooling lubricant preferably comprises at least 20% by mass of water. It has been found that a water content of at most 55% by mass is particularly advantageous. In the following, percentages, unless stated otherwise, are in% by mass.
  • the cooling lubricant is particularly easy to dispose of and has low toxicity if it is substantially hydrophilic, in particular it is completely free of mineral oil.
  • the cooling lubricant is hydrophilic, it is to be understood that the alcohol portion is completely dissolved in water or conversely that water is completely dissolved in the alcohol portion.
  • the toxicity particularly advantageous properties result when substantially only substances with a molecular weight of less than 200 g / mol are contained. This also results in a cooling lubricant, in which a formation of deposits is substantially suppressed. With such a cooling lubricant, the risk of carbonization (charring) is also low.
  • the cooling lubricant is carbohydrate-free and fruit juice-free, which prevents machined workpieces from sticking and attracting dust.
  • the cooling lubricant is buffered to a pH of at least 7.5, in particular more than 8. Also advantageous is a pH of less than 10.
  • disodium tetraborate decahydrate for example from 0.5 to 5% by mass
  • tripotassium phosphate for example from 0.5 to 5% by mass
  • dipotassium hydrogen peroxide for example from 0.5 to 5% by mass
  • poshphat in particular from 0.5 to 5% by mass, and / or fatty acids or salts or derivatives thereof, for example from 0.5 to 5% by mass, are advantageous.
  • the cooling lubricant preferably contains akanolamines for buffering, such as monoethanolamine, triethanolamine, 2- (2-aminoethoxy) ethanol (diglycolamide), 2-amino-2-methyl-1-propanol, 1-aminopropan-2-ol (isopropanolamine).
  • akanolamines for buffering such as monoethanolamine, triethanolamine, 2- (2-aminoethoxy) ethanol (diglycolamide), 2-amino-2-methyl-1-propanol, 1-aminopropan-2-ol (isopropanolamine).
  • alkali metal hydroxide such as sodium hydroxide or potassium hydroxide, is used to adjust the desired pH.
  • Dicarboxylic acids for example sebacic acid and azelaic acid, and alkylarylsulfonylaminocarboxylic acids, medium-chain isoaliphatic and aliphatic monocarboxylic acids (C8-C10) and triazine tricarboxylic acids are used as anticorrosive components in each case for combination with the abovementioned alkanolamines or alkali metal hydroxides in a concentration of 0.1 to 10% by mass used in concentrations of 0.1 to 5% by mass.
  • a non-ferrous metal deactivator for example 1 H-benzotriazole or derivatives of this substance.
  • examples of such derivatives are 2,2 '- [[(5-methyl-1H-benzotriazol-1-yl) -methyl] imino] bis-ethanol and 2,2' - [[(4-methyl-1H- benzotriazol-1-yl) methyl] imino] bisethanol in concentrations of 0.05 to 1% by mass.
  • wear reducers such as salts of dialkyldithiophosphoric acids, for example dibutyldithiophosphoric acid, contain from 0.1 to 5% by mass of phosphate salts, sulfurized fatty acids, sulfurized fatty acid esters, fatty acid esters, ethoxylated phosphoric acid esters and polyalkylene glycols in the concentration range from 0.1 to 5 mass -% to increase the performance of the cooling lubricant.
  • the cooling lubricant preferably also comprises a corrosion inhibitor, for example triethanolamine, where the concentration can range from 0.5 to 10% by mass.
  • a corrosion inhibitor for example triethanolamine
  • the present invention also relates to a machine tool, for example a cutting machine tool, comprising a cooling lubricant described above. This coolant can for example also be diluted with water.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kühlschmierstoff für Werkzeugmaschinen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass dieser einen Alkoholanteil von mehr als 40 Masse-% an einem oder mehreren mehrwertigen Alkoholen mit mindestens drei C-Atomen aufweist und alkalisch ist.

Description

Kühlschmierstoff
Die Erfindung betrifft einen Kühlschmierstoff für Werkzeugmaschinen. Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Zerspanverfahren.
Kühlschmierstoffe dienen in der Fertigungstechnik beim Trennen und Umformen auf Werkzeugmaschinen der Wärmeabfuhr und der Verminderung der Reibung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück durch Schmierung. Zu- sätzlich dienen sie bei Zerspanungsprozessen zur Entfernung der Späne durch Abspülen aus dem Arbeitsumfeld. Beim Spanen und Umformen tritt Reibung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück auf. Kühlschmierstoffe vermindern den Verschleiß des Werkzeugs, indem sie diese Reibung vermindern und einer Erwärmung des Werkstücks und des Werkzeugs entgegenwirken.
Grundsätzlich werden Kühlschmierstoffe zur Metallbearbeitung in die beiden Hauptgruppen der nicht wassermischbaren und der wassermischbaren KSS Kühlschmierstoffe unterteilt werden. Erstere kommen unverdünnt zur Anwendung und haben ihre Stärken im Bereich der reibungs- und verschleißmindern- den Eigenschaften sowie im Bereich der Entsorgung bzw. des Recyclings. Letztere werden vor dem Einsatz mit Wasser verdünnt und haben ihre Stärken in der Kühlwirkung, in der Spül- und Benetzungswirkung sowie im Bereich des Brand- und Explosionsschutzes.
Die wassermischbaren Kühlschmierstoffe werden weiter unterteilt in die wasserlöslichen und die emulgierbaren KSS. Im Gegensatz zu wasserlöslichen enthal- ten emulgierbare KSS eine nicht mit Wasser mischbare Ölphase, die mit Hilfe von Emulatoren in der Wasserphase dispergiert wird. Hier zeichnen sich wasserlösliche Kühlschmierstoffe durch das bessere Spülvermögen und emulgierbare Kühlschmierstoffe durch besseren Korrosionsschutz sowie bessere rei- bungsmindernde Eigenschaften aus.
Zur Metallbearbeitung, insbesondere zur Schleifbearbeitung, werden heute alle verfügbaren Kühlschmierstoff-Typen eingesetzt. Vor einigen Jahrzehnten jedoch wurden überwiegend wasserlösliche KSS, die sich vor allem durch gutes Spül- und Reinigungsverhalten auszeichnen, für Schleifoperationen eingesetzt. Durch die Forderung nach verbessertem Korrosionsschutz und universellerer Ersetzbarkeit der Kühlschmierstoffe wurden im Lauf der Jahre vermehrt emulgierbare KSS für Schleifoperationen eingesetzt. Wassergemischte Kühlschmierstoffe, also sowohl emulgierbare als auch wasserlösliche, eignen sich besonders durch die gute Kühlwirkung auf Grund des hohen Wasseranteils für Schleifoperationen, da die durch die hohen Schnittgeschwindigkeiten freigesetzte Wärme beträchtlich ist und schnellstmöglich zur Vermeidung von Oberflächenschäden an den Werkstücken abgeführt werden muss.
Die Weiterentwicklung der Werkzeugtechnologie von der klassischen keramischen und Kunstharz-Bindung der Schleifkorns hin zur metallischen Bindung ermöglichte in den letzten 15 Jahren eine erhebliche Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeiten der Schleifscheiben. Moderne Hochgeschwindigkeitsschleifver- fahren mit metallisch gebundenen CBN-Schleifkörpern (Kubisches Bornitrid) erreichen heute Umfangs- und damit auch Schnittgeschwindigkeiten von bis zu 200 m/s. Im Bereich dieser Schnittgeschwindigkeiten stellte man fest, dass die entstehende Prozesswärme durch wassergemischte KSS nicht mehr abgeführt werden konnte. Stand der Technik ist hierbei nun der Einsatz von nicht wassermischbaren Schleifölen, da sich herausstellte, dass die überlegenen rei- bungsmindernden Eigenschaften dieser Produkte die entstehende Prozesswärme erheblich reduzieren und somit die Schleif Operation technologisch beherrschbar wird. Als Basis eines modernes Schleiföles für Hochgeschwindigkeitsschleifoperatio- nen wird üblicherweise ein niedrigviskoses Grundöl (kinematische Viskosität: 5-15 mm2/s bei 40°) verwendet, das sich durch ein gutes Viskositäts- Temperatur-Verhalten (hoher Viskositätsindex), einen vergleichsweise hohen Flammpunkt, gute Alterungsstabilität und ein geringes Aerosolbildungspotential auszeichnen sollte. Im Allgemeinen werden hierfür Hydrocrack-Mineralöl oder sogar Polyalphaolefine eingesetzt. Zur Verbesserung des Spülverhaltens (Frei- spülen der Spankammern der Schleifscheibe) und zur Optimierung der rei- bungsmindernden Eigenschaften setzt man Esteradditive ein. Verschleißschutzadditive, Alterungsschutz, Anti-Nebel-Zusätze zur Verringerung des Aerosolbil- dungspotentiales und eventuell eine Buntmetallschutz-Additivierung komplettieren das Schleiföl, an dessen Leistung sich jedes neue Produktkonzept messen lassen muss.
Die Nachteile der heutigen nichtwassermischbaren KSS sind:
Brandgefahr
Mögliche Bildung explosionsgefährlicher Aerosole - eventuelle Wassergefährdung (WGK 1 oder höher)
Notwendigkeit zur Teilereinigung nach Bearbeitung
Entsorgungsaufwand
Stark steigende Kosten durch Rohölpreissteigerungen
Erhöhter Aufwand zur Späneentölung. - Deutlich geringere Kühlwirkung als wassermischbare KSS
Deutlich geringere Spülwirkung als wassermischbare KSS
Bei niedrigeren Viskositäten Hautreizungswirkung durch Entfettung der
Haut Die Nachteile der heutigen wassermischbaren emulgierbaren KSS sind:
Angreifbarkeit durch Mikroorganismen, daher Verwendung von teilweise gesundheitsschädlichen Bioziden Entsorgungsaufwand - Geringere Schmierwirkung als nichtwassermischbare KSS Eventuelle Wassergefährdung (WGK 1 oder höher) Eventuelle Hautreizung durch Entfettung der Haut durch enthaltene E- mulatoren
Die Nachteile der heutigen wassermischbaren wasserlöslichen KSS sind:
Angreifbarkeit durch Mikroorganismen, daher Verwendung von teilweise gesundheitsschädlichen Bioziden Entsorgungsaufwand Geringere Schmierwirkung als nichtwassermischbare KSS und wassermischbare emulgierende KSS - Eventuelle Wassergefährdung (WGK 1 oder höher)
Eventuelle Hautreizung durch Entfettung der Haut durch enthaltene Netzmittel
Nachteilig an dem bekannten Kühlschmierstoff ist - dessen teure Herstellung, da insbesondere Fruchtsäfte aufwendig herzustellen sind, die Verwendung lebensmitteltauglicher Komponenten bei der Herstellung und beim Einsatz, das Fehlen von Leistungsadditiven, insbesondere Verschleißminderern, die hohe Beanspruchungen des Kühlschmierstoffs während der industriellen Bearbeitungsprozesse erst ermöglichen, der fehlende Korrosions- und Buntmetallschutz für Werkstücke und Werkzeugmaschine, die mangelhafte Filtrierbarkeit in der Betriebsphase, wobei mit Verkle- bungen und Niederschlägen zu rechnen ist und die mangelnde Wärmeabfuhrkapazität in der beschriebenen Kombination. Bekannt ist aus der DE 196 37 168 A1 ein Kühlschmierstoff, der aus Glycerin, Wasser, Zucker, Speisestärke, Gelatine, Tortenguss, Zwetschgensaft, Kaffee, Hefe, Milch und Holzgeist besteht. Nachteilig an dem bekannten Kühlschmier- stoff ist dessen teure Herstellung, da insbesondere Fruchtsäfte aufwendig herzustellen sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Nachteile im Stand der Technik zu überwinden. Die Erfindung löst das Problem durch einen Kühlschmierstoff für Werkzeugmaschinen für die industrielle Metallbearbeitung, der einen Alkoholanteil von mehr 40 Masse-% an einem oder mehreren mehrwertigen Alkoholen mit mindestens drei C-Atomen aufweist, und der alkalisch ist. Gemäß einem zweiten Aspekt löst die Erfindung das Problem durch ein Zerspanverfahren, bei dem ein Kühlschmierstoff eingesetzt wird, der einen Alkoholanteil von mehr als 20 Masse-%, insbesondere mehr als 50 Masse-%, an einem oder mehreren mehrwertigen Alkoholen mit mindestens drei C-Atomen aufweist, und der alkalisch ist.
Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass der Kühlschmierstoff auf kostengünstig zur Verfügung stehendes Glycerin sowie Wasser (Trinkwasserqualität) zurückgreifen kann. Durch Verarbeitung von Rapsöl zu Rapsölmethylester entstehen große Mengen an Glycerin. Glycerin ist daher kostengünstig verfügbar. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass er im Wesentlichen ungiftig ist. Das erhöht die Arbeitssicherheit und senkt Entsorgungskosten. Letztere werden auch dadurch drastisch verringert, dass die Werkstücke nach der Bearbeitung leicht von Kühlschmierstoffresten gereinigt werden können, ohne dass dabei Mineralölhaltige Emulsionen entstehen (derzeit 1 Mio. t/a ölhaltige Waschflüssigkeiten aus der industriellen Metallbearbeitung in Deutschland, Entsorgungskosten: ca. 300 €/t), dass aus dem in großen Mengen anfallenden Schleifschlamm, anders als bisher, die Metallspäne sehr leicht abgetrennt werden können und damit gewinnbringendes Recycling statt teuer Entsorgung möglich wird und dass der Kühlschmierstoff bzw. die Waschflüssigkeiten beispielsweise als Zuschlag in der Biogaserzeugung eingesetzt werden können.
Vorteilhaft ist zudem, dass der Kühlschmierstoff ohne Biozide, insbesondere ohne Fungizide und Bakterizide, auskommt. Es ist vorteilhaft, dass der Kühlschmierstoff korrosionsinhibierend wirkt, ohne auf ölhaltige Komponenten angewiesen zu sein. Auch ist die Brand- und Verpuffungsgefahr beim erfindungs- gemäßen Kühlschmierstoff geringer als bei mineralölhaltigen Kühlschmierstoffen.
Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass der Kühlschmierstoff beim Innenrund- schleifen von 100Cr6 im Schleifprozess unter industriellen Fertigungsbedingun- gen eine unerwartet hohe Leistung zeigt. In Schleiferversuchen zeigte sich im Vergleich zu konventionellen wassermischbaren und nicht wassermischbaren mineralölbasierten Kühlschmierstoffen eine deutlich geringeren Normalkraft bei gleichbleibenden Tangentialkräften. In der Folge sind Steigerungen des Zeitspanungsvolumens um bis zu Faktor zwei realisiert. Dies ist mit einem Fluid beispielsweise der als Beispiel 11 angegebenen Zusammensetzung zu erreichen.
Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter dem Alkoholanteil diejenige Menge in Masse-% verstanden, die die mehrwertigen Alkohole mit mindes- tens drei C-Atomen an dem Kühlschmierstoff besitzen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Alkoholanteil überwiegend aus 1 ,2,3-Propantriol. Diese Komponente verhindert Abbauprozesse durch Mikroorganischem, ohne selbst für den Menschen in geringen Dosen to- xisch zu sein. Besonders bevorzugt weist der Kühlschmierstoff mehr als 40 Masse-%, insbesondere mehr als 80 Masse-%, an 1,2,3-Propantriol auf. Um eine hohe Kühlwirkung zu erzielen, umfasst der Kühlschmierstoff bevorzugt mindestens 20 Mas- se-% Wasser. Es hat sich herausgestellt, dass ein Wasseranteil von höchstens 55 Masse-% besonders vorteilhaft ist. Im Folgenden sind Prozentangaben, soweit nichts anderes angegeben ist, Angaben in Masse-%.
Der Kühlschmierstoff ist besonders leicht zu entsorgen und weist eine geringe Toxizität auf, wenn er im Wesentlich hydrophil ist, insbesondere ist er völlig mi- neralölfrei. Unter dem Merkmal, dass der Kühlschmierstoff hydrophil ist, ist zu verstehen, dass der Alkoholanteil vollständig in Wasser gelöst ist oder umgekehrt Wasser vollständig in dem Alkoholanteil gelöst ist.
Hinsichtlich der Toxizität ergeben sich besonders vorteilhafte Eigenschaften, wenn im Wesentlichen nur Stoffe mit einem Molekulargewicht von unter 200 g/mol enthalten sind. Es ergibt sich so zudem ein Kühlschmierstoff, bei dem eine Bildung von Ablagerungen im Wesentlichen unterdrückt ist. Bei einem derartigen Kühlschmierstoff ist zudem die Gefahr einer Karbonisierung (Verkohlung) gering. Insbesondere ist der Kühlschmierstoff kohlenhydratfrei und frucht- saftfrei, wodurch vermieden wird, dass bearbeitete Werkstücke kleben und Staub anziehen.
Vorteilhaft ist, wenn freie und in dem Wasser-/Alkohol-Gemisch gut und ohne besondere Hilfsstoffe lösliche Salze von Dialkyldithiophosphorsäuren enthalten sind, die als Verschleißschutz-Additive und gleichzeitig als Antioxidantien wirken.
Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn der Kühlschmierstoff auf einen pH-Wert von mindestens 7,5, insbesondere mehr als 8, gepuffert ist. Vorteilhaft ist zudem ein pH-Wert von unter 10. Für die Pufferung sind Dinatri- umtetraborat-Decahydrat, beispielsweise von 0,5 bis 5 Masse-%, Trikali- umphosphat, beispielsweise von 0,5 bis 5 Masse-%, Dikaliumhydrogen- poshphat, insbesondere von 0,5 bis 5 Masse-%, und/oder Fettsäuren bzw. deren Salze oder Derivate, beispielsweise von 0,5 bis 5 Masse-%, vorteilhaft. Der Kühlschmierstoff enthält zur Puffferung zudem bevorzugt Akanolamine, wie Monoethanolamin, Triethanolamin, 2-(2-Aminoethoxi)-ethanol (Diglykolamid), 2- Amino-2-methyl-1-propanol, 1-Aminopropan-2-ol (Isopropanolamin). Bevorzugt werden Alkalihydroxid, wie Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid, zur Einstellung des gewünschten pH-Werts verwendet.
Zur Kombination mit den oben genannten Alkanolaminen bzw. Alkalihydroxiden in einer Konzentration von 0,1 bis 10 Masse-% werden Dicarbonsäuren, beispielsweise Sebacinsäure und Azelainsäure, sowie Alkylarylsulfonylaminocar- bonsäuren, mittelkettige isoaliphatische und aliphatische Monocarbonsäuren (C8-C10) und Triazintricarbonsäuren als Korrosionsschutzkomponenten jeweils in Konzentrationen von 0,1 bis 5 Masse-% eingesetzt.
Sehr vorteilhaft ist die Anwendung eines Buntmetalldesaktivators, zum Beispiel 1 H-Benzotriazol oder Derivaten dieser Substanz. Beispiele für solche Derivate sind 2,2'-[[(5-methyl-1 H-benzotriazol-1-yl)-methyl]imino]bis-ethanol und 2,2'-[[(4-methyl-1 H-benzotriazol-1 -yl)-methyl]imino]bis-ethanol in Konzentratio- nen von 0,05 bis 1 Masse-%.
Überdies tragen Verschleißminderer wie Salze der Dialkyldithiophosphorsäu- ren, beispielsweise Dibutyldithiophosphorsäure von 0,1 bis 5 Masse-% Phos- patsalze, geschwefelte Fettsäuren, geschwefelte Fettsäureester, Fettsäurees- ter, ethoxilierte Phosphorsäureester, und Polyalkylenglykole jeweils im Konzentrationsbereich von 0,1 bis 5 Masse-% zur Leistungssteigerung des Kühlschmierstoffs bei.
Bevorzugt umfasst der Kühlschmierstoff zudem einen Korrosionsinhibitor, bei- spielsweise Triethanolamin, wobei die Konzentration 0,5 bis 10 Masse-% reichen kann. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Werkzeugmaschine, beispielsweise eine spanende Werkzeugmaschine, die einen oben beschriebenen Kühlschmierstoff umfasst. Dieser Kühlschmierstoff kann beispielsweise auch mit Wasser verdünnt sein.
Im Folgenden werden Beispiele für die erfindungsgemäße Zusammensetzung eines Kühlschmierstoffs aufgeführt:
Beispiel 1
30 bis 70 Masse-% Glycerin,
28 bis 68 Masse-% Wasser und
2 bis 10 Masse-%, so dass sich 100% ergeben, von einem Bestandteil aus der
Gruppe, die gebildet ist aus einer Korrosionsschutzkomponente, einem pH- Stellmittel, einem Buntmetalldesaktivator und einem Verschleißminderer, wie oben genannt.
Beispiel 2:
60 % Propylenglykol
1 ,5 % Triethanolamin
2,3 % Na2B4O7 * 10 H2O
4 % K2HPO4 ad 100 % Wasser pH = 8,4
Beispiel 3:
60 % Glycerin 1 ,5 % Triethanolamin 2,3 % Na2B4O7 * 10 H2O 4 % K2HPO4 ad 100 % Wasser pH = 7,6 Beispiel 4:
60 % Propylenglykol 1,5% Triethanolamin 2,3% Na2B4O7* 10 H2O
2.4 % K2HPO4 ad 100% Wasser pH = 9,1
Beispiel 5:
60 % Glycerin
1.5 % Triethanolamin 2,3% Na2B4O7 »10 H2O
2.4 % K3PO4 ad 100 % Wasser pH = 8,7
Beispiel 6:
60 % Ethylenglykol 1,5% Triethanolamin 2,3% Na2B4O7* 10 H2O 4 % K2HPO4 ad 100% Wasser
Beispiel 7: 60 % Glycerin
. ,5 % Triethanolamin 2,3% Na2B4O7* 10 H2O 2,4 % K3PO4
1 % geschwefelte Fettsäure(n) ad 100% Wasser Beispiel 8:
60 % Glycerin 1,5 % Triethanolamin 2,30ZoNa2B4O7-IOH2O
2.4 % K3PO4
1 % Di-(4-methyl-2-pentyl)-di-thiophosphorsäure ad 100% Wasser
Beispiel 9:
60 % Glycerin
. ,5 % Triethanolamin 2,30ZoNa2B4O7MOH2O
2.4 % K3PO4
1 % Di-(3-methyl-1-butyl)-di-thiophosphorsäure ad 100 % Wasser
Beispiel 10:
600Zo Glycerin
1.5 % Triethanolamin 2,30ZoNa2B4O7-IOH2O 2 % Fettsäuren/Fettsäurederivate ad 100 % Wasser
Beispiel 11 :
51 ,50 % Wasser
45,00 % Glycerin 0,85 % Triethanolamin
0,90 % 2-Amino-2-methyl-1-propanol 0,90 % geschwefelte Fettsäure 0,50 % Sebacinsäure 0,30 % Isononansäure 0,05 % Gemisch aus 2,2'-[[(5-methyl-1 H-benzotrialzol-1-yl)-methyl]imino]bis- ethanol und 2,2'-[[(4-methyl-1 H-benzotriazol-1 -yl)-methyl]imino]bis-ethanol
Pl/be

Claims

Patentansprüche
1. Kühlschmierstoff für Werkzeugmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass er (a) einen Alkoholanteil von mehr als 40 Masse-% an einem oder mehreren mehrwertigen Alkoholen mit mindestens drei C-Atomen aufweist und (b) alkalisch ist.
2. Kühlschmierstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Alkoholanteil überwiegend aus 1 ,2,3-Propantriol besteht.
3. Kühlschmierstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mehr als 40 Masse-%, insbesondere von mehr als 80 Masse-%, 1 ,2,3-Propantriol aufweist.
4. Kühlschmierstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens 20 Masse-% Wasser enthält.
5. Kühlschmierstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er höchstens 55 Masse-% Wasser enthält.
6. Kühlschmierstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er überwiegend hydrophil, insbesondere völlig mine- ralölfrei, ist.
7. Kühlschmierstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die organischen Bestandteile zu mehr als Gew.-90% ein Molekulargewicht von unter 200 g/mol besitzen.
8. Kühlschmierstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er auf einen pH-Wert von mindestens 7,5 gepuffert ist.
9. Kühlschmierstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Korrosionsinhibitor umfasst.
10. Kühlschmierstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Verschleißminderer umfasst.
11. Kühlschmierstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Buntmetalldesaktivator, insbesondere 1 H-Benzotriazol und/oder ein oder mehrere Derivate, umfasst.
12. Kühlschmierstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit
(a) 30 bis 70 Masse-% Glycerin,
(b) 28 bis 68 Masse-% Wasser und (c) 2 bis 10 Masse-%, so dass sich 100% ergeben, von einem Bestandteil aus der Gruppe, die gebildet ist aus einer Korrosionsschutzkomponente, einem pH-Stellmittel, einem Buntmetalldesaktivator und einem Verschleißminderer.
13. Kühlschmierstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit
(a) 46,5% - 55,5%, insbesondere 51 ,5 %, Wasser,
(b) 40,0% - 50,0%, insbesondere 45,0 %, Glycerin,
(c) 0,35% - 1 ,35 %, insbesondere 0,85 %, Triethanolamin,
(d) 0,40% - 1 ,40%, insbesondere 0,90 %, 2-Amino-2-methyl-1-propanol, (e) 0,40% - 1 ,40%, insbesondere 0,90 %, geschwefelte Fettsäure,
(f) 0,10% - 1 ,00%, insbesondere 0,50 %, Sebacinsäure,
(g) 0,1% - 0,5%, insbesondere 0,30 %, Isononansäure, (h) 0,01% - 0,10%, insbesondere 0,05 %, Gemisch aus
2,2'-[[(5-methyl-1 H-benzotrialzol-1 -yl)-methyl]imino]bis-ethanol und 2,2'-[[(4-methyl-1 H-benzotriazol-1 -yl)-methyl]imino]bis-ethanol, so dass sich 100% ergeben.
14. Werkzeugmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Kühlschmierstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche umfasst.
15. Zerspanverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühlschmierstoff, der
(a) einen Alkoholanteil von mehr als 20 Masse-%, insbesondere mehr als 50 Masse-%, an einem oder mehreren mehrwertigen Alkoholen mit mindestens drei C-Atomen aufweist und
(b) alkalisch ist, eingesetzt wird, der insbesondere ein Kühlschmierstoff nach einem der
Ansprüche 1 bis 13 ist.
16. Zerspanverfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Zerspanverfahren mit geometrisch bestimmter Schneide ist, insbeson- dere ein Drehen oder Fräsen.
17. Zerspanverfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Zerspanverfahren mit geometrisch unbestimmter Schneide, insbesondere ein Schleifen oder Läppen, ist.
18. Verwendung einer Flüssigkeit mit den Merkmalen aus einem der Ansprüche 1 bis 13 als Kühlschmierstoff.
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