PL212593B1 - Chlodziwo do obróbki metali - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest chłodziwo, przeznaczone do stosowania we wszystkich dziedzinach wiórowej i bezwiórowej obróbki metali, w cyrkulacyjnych układach chłodzących oraz cieczach hydraulicznych, szczególnie zaś tam, gdzie metal ma kontakt z układem wodnym i/lub glikolowym i/lub poliglikolowym i/lub olejowym.

Jednymi ze znanych, skutecznych cieczy obróbkowych w powyższych układach, a jednocześnie bezpiecznych dla ludzi i naturalnego środowiska są kompozycje oparte na różnorakich związkach alkenobursztynowych.

W patencie nr US 4 053 426 przedstawiono wodorozpuszczalną kompozycję smarną o dobrych właściwościach antykorozyjnych i biobójczych, otrzymaną w wyniku reakcji estru metylowego kwasu alkilo- lub alkenobursztynowego z trietanoloaminą.

W patencie nr US 4 185 485 opisano wodne kompozycje smarne o dobrych właściwościach antykorozyjnych, otrzymywane w wyniku reakcji bezwodnika bursztynowego lub jego kwasu z trzeciorzędową alkiloaminą zawierającą od 2 do 100 atomów węgla oraz grupę hydroksylową lub hydroksypolieteroaminą zawierającą od 1 do 150 moli tlenku etylenu lub propylenu. Kompozycja ta zawiera ponadto mydło kalafoniowe lub 0,5 - 15% wagowych kwasu monokarboksylowego zawierającego od 2 do 10 atomów węgla.

Autorzy patentu nr US 4 609 531 przedstawili antykorozyjny środek smarny, który jest pół amidem otrzymywanym w reakcji kwasu lub bezwodnika alkenobursztynowego z amoniakiem, zobojętnionego następnie aminą lub hydroksyaminą.

W patencie nr US 4 705 666 przedstawiono inhibitor korozji działający w wodnych roztworach, otrzymywany w wyniku reakcji bezwodnika alkenobursztynowego z dialkiloaminami obejmującymi dwa rodniki zawierające od 1 do 10 atomów węgla w stosunku molowym 1:1, w temperaturze 70 - 90°C, które następnie zobojętnia się alkanoloaminami.

W kolejnym patencie nr US 4 724 124 zaprezentowano półamidy kwasów alkenobursztynowych jako skuteczne inhibitory korozji w układach wodnych cieczy do obróbki metali. Otrzymuje się je w wyniku ogrzewania bezwodnika alkenobursztynowego z pierwszorzędową aminą alifatyczną w stosunku równomolowym, w temperaturze 70 - 80°C, a następnie zobojętnia się wodorotlenkiem sodowym lub alkanoloaminami.

W polskim patencie nr PL 151 006 przedstawiono ciecz do obróbki metali zawierającą między innymi 0,1 - 5,0% wagowych soli aminowych kwasów alkenobursztynowych, 0,05 - 2,0% wagowych kopolimerów blokowych tlenku etylenu i propylenu oraz 0,001 - 0,1% wagowych związków heterocyklicznych zawierających co najmniej jeden atom azotu i siarki.

W kolejnym polskim patencie nr PL 158 757 przedstawiono kompozycję chłodząco - smarującą do obróbki metali, zawierającą między innymi 0,1 - 5,0% wagowych monoamidu kwasu alkenobursztynowego zobojętnionego alifatyczną i/lub heterocykliczną aminą i/lub alkanoloaminą i/lub estrami kwasu borowego i/lub fosforowego z alkanoloaminami oraz 0,001 - 1,0% wagowych rozpuszczalnych w wodzie kopolimerów blokowych tlenku etylenu i propylenu i/lub tlenku butylenu.

Autor patentu nr PL 158 758 opisał ciecz do obróbki metali zawierającą 0,1 - 5,0% wagowych karboksylowego imidu kwasu alkenobursztynowego zobojętnionego alifatyczną i/lub heterocykliczną aminą i/lub alkanoloaminą i/lub estrami kwasu borowego i/lub fosforowego z alkanoloaminami oraz 0,001 - 1,0% wagowych rozpuszczalnych w wodzie kopolimerów blokowych tlenku etylenu i/lub propylenu i/lub tlenku butylenu o ciężarze cząsteczkowym 1000 - 10000.

Znane jest otrzymywanie i stosowanie biodegradowalnych kwasów iminodibursztynianów jako środków kompleksujących jony wapnia i magnezu oraz inne metale wielowartościowe. Te biodegradowalne związki kompleksotwórcze maskują w wodzie rozpuszczalne w niej jony metali, ograniczając ich wytrącanie w postaci nierozpuszczalnych osadów. Zapobiega to między innymi nadawaniu pranym tkaninom szarego odcienia, tworzeniu osadów na przedmiotach codziennego użytku i katalitycznym rozkładzie tlenowych środków wybielających. W związku z tym iminodibursztyniany znalazły zastosowanie jako składniki środków piorących i czyszczących w przemyśle kosmetycznym, tekstylnym, papierniczym, fotograficznym i budowlanym. Znalazły również zastosowanie jako biochelaty dla rolnictwa.

Sposób otrzymywania i zastosowanie kwasów i/lub soli iminodibursztynowych opisano w patentach nr.: US 6 056 787, US 6 207 010, US 6 870 026, US 7 166 688, US 7 183 429, GB 1 306 331, US 0 629 208, US 0 639 863, DE 3 739 610, DE 10 034 101, DE 10 034 102, DE 10 142 932, EP 1 284 129, EP 1 284 131, EP 1 285 648, EP 1 351 665, EP 1 583 861, JP 5 320 109, JP 6 329 606, JP 6 329 607, JP 8 012 631.

PL 212 593 B1

Hydroksyiminodibursztynowe związki zostały opisane na przykład w opisach patentowych nr US 3 929 874, US 5 318 720, US 5 318 726 i US 5 905 160 oraz publikacjach US 2006 288 910 i US 2007 027 206.

Jak udowodniono w praktyce, kwasy iminodibursztynowe i hydroksyiminodibursztynowe nie nadają się do obróbki metali, ponieważ nie posiadają polarnej grupy alkilowej lub alkilenowej, przez co nie są dobrymi inhibitorami korozji i środkami smarnymi.

Z opisu patentowego US 5 183 590 znane są aminohydroksybursztyniany i bis- aminohydroksybursztyniany, które są inhibitorami korozji żelaza w układach wodnych. Związki te wzorem strukturalnym i właściwościami fizyczno- chemicznymi diametralnie odbiegają od zgłaszanych przez twórców nowych cyklicznych, zawierających grupę karbonylową iminobursztynianów.

Wadą wszystkich kompozycji opartych na związkach alkenobursztynowych jest fakt, że są one wysoce pieniące, gdy alkilen ma więcej niż 8 atomów węgla. Jednak największą wadą wszystkich preparatów zawierających związki alkenobursztynowe jest to, że z jonami wapnia i magnezu tworzą nierozpuszczalne w wodzie mydła, które obklejają maszynę, narzędzia i obrabiany detal, a roztwór szybko wyczerpuje się odnośnie substancji aktywnych.

Żadna z publikacji znanych ze stanu techniki nie opisuje ani nie sugeruje zastosowania cyklicznych, zawierających grupę karbonylową, iminobursztynianów do wiórowej i bezwiórowej obróbki metali.

Celem wynalazku jest opracowanie ekologicznego chłodziwa do obróbki metali, które byłoby niepieniące, tworzące rozpuszczalne w wodzie związki z metalami wielowartościowymi, a jednocześnie spełniało wymagania stawiane cieczom do obróbki metali, obróbki powierzchni metali jak i w układach chłodniczych, hydraulicznych i innych.

W wyniku wieloletnich badań i różnorakich prób niespodziewanie udało się wynaleźć niskopieniące, odporne na twardą i zasoloną wodę oraz ekologiczne i wysoce efektywne chłodziwo, które znajdzie zastosowanie we wszystkich dziedzinach wiórowej i bezwiórowej obróbki metali, w cyrkulacyjnych układach chłodzących oraz cieczach hydraulicznych, a szczególnie tam, gdzie metal ma kontakt z układem wodnym i/lub glikolowym i/lub poliglikolowym i/lub olejowym.

Chłodziwo do obróbki metali zawierające wodę i środki uzupełniające, charakteryzuje się tym, że zawiera biodegradowalne, cykliczne, zawierające grupę karbonylową, monoestry iminobursztynowe o ogólnym wzorze:

gdzie A jest prostym lub rozgałęzionym alkilenem o zawartości więcej niż dwóch i mniej niż 18 atomów węgla, B jest alkilenem o zawartości od 2 do 6 atomów węgla lub hydroksyalkilenem zawierającym od 2 do 4 atomów węgla, R1 i R2 są takie same i oznaczają podstawioną grupę alkilową lub hydroksyalkilową lub cykloalkilową lub alkenylową o co najwyżej 12 atomach węgla, grupę arylową lub alkiloarylową lub wraz z atomem azotu mogą tworzyć 5 lub 6 członowe pierścienie, fakultatywnie zawierające heteroatomy tlenu i/lub siarki i/lub azotu, K jest nieorganicznym lub organicznym kationem, m przyjmuje wartość od 0,5 do 5, a n jest wartościowością kationu.

Chłodziwo według wynalazku charakteryzuje się tym, że K jest jedno wartościowym kationem pochodzącym z wodorotlenków metali alkalicznych, węglanów metali alkalicznych i innych związków korzystnie tlenków metali i/lub soli zasadowych.

Chłodziwo według wynalazku charakteryzuje się również tym, że jako nieorganiczne kationy K zawiera Mg²⁺, Ca²⁺, Zn²⁺, Cu²⁺, Sn²⁺, Ni²⁺, Co²⁺, Mn²⁺, MO²⁺, Fe²⁺ i inne.

Chłodziwo według wynalazku charakteryzuje się również tym że K jest jednowartościowym kationem korzystnie pochodzącym z alifatycznych i/lub heterocyklicznych amin i/lub alkanoloamin i/lub poliamin i/lub ich estrów i/lub amid z kwasem borowym, cytrynowym, mlekowym, winowym, fumarowym, maleinowym, fosforowym lub ich mieszanin.

PL 212 593 B1

Chłodziwo według wynalazku charakteryzuje się również tym, że jako środki uzupełniające korzystnie zawiera domieszki cieczy obróbkowych lub wodnych emulsji olejowych w postaci wodnych roztworów, dyspersji i/lub emulsji.

Chłodziwo według wynalazku charakteryzuje się tym, że jako środki uzupełniające zawiera inhibitory metali kolorowych, korzystnie benzotriazole, benzimidazole, benzotiazole, merkaptobenzotiazole, benzooxazole, indole, imidazole, imidazoliny, tiouracyl, tiobarbiturowe kwasy i ich pochodne i/lub mieszaniny, a także produkty reakcji z aldehydami i aminami i/lub związkami alfa, beta nienasyconymi i/lub epoksydowymi.

Chłodziwo według wynalazku charakteryzuje się tym, że jako środki uzupełniające zawiera dodatkowo alifatyczne i/lub aromatyczne i/lub cykloalifatyczne i/lub heterocykliczne kwasy mono i/lub wielokarboksylowe.

Chłodziwo według wynalazku charakteryzuje się tym, że jako środki uzupełniające korzystnie zawiera alifatyczne i/lub aromatyczne kwasy sulfonowe i/lub sulfoamidokarboksylowe i/lub amidokarboksylowe i/lub aminokarboksylowe.

Chłodziwo według wynalazku charakteryzuje się tym, że jako środki uzupełniające może dodatkowo zawierać rozpuszczalne w wodzie glikole, poliglikole, polimery tlenku etylenu i tlenku propylenu lub homo- lub kopolimery kwasu akrylowego, kwasu metakrylowego, kwasu maleinowego lub kwasu maleinowego i styrenu oraz inne związki wielkocząsteczkowe.

Chłodziwo według wynalazku charakteryzuje się tym, że jako środki uzupełniające korzystnie zawiera środki chelatujące kwasy i/lub sole aminokarboksylowe i/lub hydroksykarboksylowe i/lub polifosforanowe i/lub fosfonianowe, aminoglukozydy, poliasparginiany, poliglutaminiany i inne.

Chłodziwo według wynalazku charakteryzuje się tym, że jako środki uzupełniające korzystnie zawiera środki powierzchniowo czynne, anionowe i/lub niejonowe i/lub kationowe i/lub amfolityczne, związki typu gemini i inne.

Chłodziwo według wynalazku charakteryzuje się tym, że jako środki uzupełniające zawiera dodatki smarne i przeciwzużyciowe zawierające atomy chloru i/lub fosforu i/lub siarki i/lub azotu.

Chłodziwo według wynalazku charakteryzuje się tym, że jako środki uzupełniające zawiera środki bakteriobójcze korzystnie odczepiające formaldehyd lub grzybobójcze zawierające atomy chlorowca i/lub azotu i/lub siarki.

Chłodziwo według wynalazku charakteryzuje się tym, że jako środki uzupełniające zawiera środki antypienne korzystnie na bazie silikonów i/lub związków acetylenowych.

Chłodziwo według wynalazku charakteryzuje się tym, że jako środki uzupełniające zawiera antyutleniacze korzystnie fenole, tiofenole czy aromatyczne aminy, lotne inhibitory korozji korzystnie: morfolina i jej pochodne, cykloheksyloamina i jej pochodne, trietyloamina, różnorakie związki obniżające temperaturę zamarzania, związki podwyższające lub obniżające pH, barwiące, zapachowe i inne.

Przedmiot wynalazku zostanie dokładniej objaśniony w poniższych przykładach wykonania, nie ograniczając jego zakresu.

P r z y k ł a d 1.

₃

Do standardowego matecznika o pojemności 4 m³ zaopatrzonego w mieszadło typu disolver wprowadzono 700 litrów wody technologicznej o temperaturze 20°C i twardości 18°n, 1100 kg monoestrów iminobursztynowych o ogólnym wzorze 1, gdzie A jest alkilenem o zawartości 5 atomów węgla, B alkilenem zawierającym 2 atomy węgla, R1 i R2 jest grupą hydroksyalkilową o 2 atomach węgla, a następnie 70 kg tlenku cynku i 25 kg zasadowego węglanu miedzi. Po zdyspergowaniu związków cynku i miedzi wprowadzono porcjami 700 kg surowej trietanoloaminy produkcji PCC „Rokita” i 600 kg estrów kwasu borowego i dietanoloaminy. Po godzinnym mieszaniu otrzymano klarowne, jasnobłękitne chłodziwo do obróbki żelaza i stali.

Chłodziwo do obróbki żelaza i stali posiadało następujące parametry:

pH 3% roztworu w wodzie technologicznej 9,1 ₂

Lepkość kinematyczna w 40°C 33 mm/s²

Gęstość w 20°C 1,08 g/cm³

Pienienie brak

Odporność na korozję 3% roztworu (PN-92/M-55789) 00/0

P r z y k ł a d 2.

Do matecznika jak w przykładzie 1 wprowadzono 1000 kg wody technologicznej o temperaturze 20°C i twardości 22°n, 1200 kg monoestrów iminobursztynowych o ogólnym wzorze 1, gdzie A jest alkilenem o zawartości 5 atomów węgla, B jest alkilenem o zawartości 2 atomów węgla, R1 i R2 razem

PL 212 593 B1 z atomem azotu tworzą sześcioczłonowy pierścień heterocykliczny, zawierający dodatkowo atom tlenu, a następnie 600 kg surowej trietanoloaminy produkcji PCC „Rokita” i 650 kg estrów kwasu borowego i dietanoloaminy. Po wymieszaniu i przereagowaniu składników dodano 70 kg 1-metyleno-(dioksyetyleno)-amino-4-metyloazimidobenzenu i 60 kg 2-amino-5-merkapto-1,3,4-tiadiazolu. Całość mieszano przez kilkadziesiąt minut, aż do rozpuszczenia i ujednolicenia wszystkich składników.

Otrzymane chłodziwo do obróbki żelaza i metali kolorowych posiadało następujące parametry:

pH 3% roztworu w wodzie technologicznej 9,1 ₂

Lepkość kinematyczna w 40°C 34 mm/s²

Gęstość w 20°C 1,11 g/cm³

Pienienie brak

Odporność na korozję 3% roztworu (PN-92/M-55789) 00/0

P r z y k ł a d 3.

Do zbiornika o pojemności 8 m³, do którego wlano 6,5 m³ wody technologicznej o twardości 27°n dodano 350 kg chłodziwa według wynalazku sporządzonego według przykładu 1. Otrzymano klarowne przezroc2yste chłodziwo do kucia na gorąco odkuwek ze stali łożyskowej. Chłodziwo nie emulgowało olejów mineralnych ani roślinnych, które powstawały w trakcie kucia elementów stalowych.

Chłodziwo posiadało wysoką biostabilność i zapewniało kompleksowanie metali diwartościowych oraz dobrą zdolność buforowania pH. Chłodziwo pracowało ponad 6 miesięcy bez uzupełniania biocydami, środkami antypiennymi i korygowania pH. Uzupełniano tylko stężenia chłodziwa, którego roztwór roboczy kontrolowany był refraktometrem. Wydzielające się na powierzchni chłodziwa oleje obce, okresowo zbierano. Pracownicy obsługujący prasę do kucia odkuwek stwierdzili, że powyższe chłodziwo przyspiesza gojenie zadrapań i skaleczeń na rękach, a w kilku przypadkach likwiduje atopowe i łojotokowe zapalenia skóry. Pomimo długiego okresu eksploatacji praktycznie było bezzapachowe, wykazywało wysoką odporność na rozkład mikrobiologiczny bez konieczności stosowania toksycznych biocydów. Cały czas zapewniało pełną ochronę przed korozją urządzeń i kutych detali w wodzie o wysokiej twardości.

P r z y k ł a d 4.

Jednym z procesów obróbki pierścieni zewnętrznych łożysk tocznych jest szlifowanie na tzw.

bezkłuwkach. Polega to na tym, że po listwie stalowej przesuwane są pierścienie łożyskowe, a z obu stron listwy wirują tarcze szlifierskie w kształcie walca, które szlifują pierścienie zewnętrzne łożysk tocznych. Chłodziwo obróbkowe stosowane w tych procesach powinno posiadać odpowiednią smarność i poślizg, tak aby nie powstawały „przypalenia” szlifierskie przy zbyt niskiej smarności. Z kolei za duża smarność powoduje wibrowanie i ślizganie łożysk po listwie, przez co ich jakość, a zwłaszcza owalność, makro- i mikrofalistość jest nieodpowiednia.

Do zbiornika o pojemności 1500 dm³ wlano 1100 dm³ wody technologicznej o twardości 22°n i dodano 40 kg chłodziwa sporządzonego według przykładu 1. Otrzymano klarowne, przezroczyste chłodziwo do szlifowania pierścieni zewnętrznych łożysk tocznych. Powyższe chłodziwo pracowało przez okres 4 miesięcy, bez dodatków biocydów, korygatorów pH, zmiękczaczy wody i dodatków antypiennych. Stężenia chłodziwa uzupełniano na podstawie wyników pomiarów stężeń mierzonych ręcznym refraktometrem. Przez okres pracy powyższego chłodziwa szlifowane pierścienie łożyskowe posiadały wysokie parametry jakościowe. Podczas eksploatacji chłodziwa stwierdzono, że tarcze szlifierskie są cały czas czyste, nie ma też osadów na maszynie i obrabianych pierścieniach. Dodatkową zaletą chłodziwa jest przezroczystość, która pozwalała na kontrolę stanu powierzchni pierścieni w trakcie szlifowania. Podobnie jak w przykładzie 3 pracownicy stwierdzili przyspieszone gojenie ran i chorób skórnych.

P r z y k ł a d 5.

Do zbiornika o pojemności 7500 dm³ wlano 6500 dm³ wody technologicznej o twardości 20°n i dodano 300 kg chłodziwa sporządzonego według przykładu 2. Otrzymano klarowne, przezroczyste chłodziwo, w którym obrabiano łuski mosiężne. Obróbka polegała na przeciąganiu, wygniataniu, profilowaniu, a w ostatnim etapie na skrawaniu i szlifowaniu. Po tych operacjach łuski mosiężne płukano w zwykłej, technologicznej wodzie, a następnie suszono sprężonym powietrzem. Po tych zabiegach łuski były błyszczące, bez plam i osadów i posiadały ponad trzykrotną większą odporność korozyjną w stosunku do łusek obrabianych w dotychczas stosowanym emulsyjnym chłodziwie obróbkowym.

P r z y k ł a d 6.

₃

Do mieszalnika o pojemności 4 m³ wlano 2000 kg chłodziwa sporządzonego według przykładu 2, a następnie dodano 900 kg Rokanolu PL/25 produkcji PCC „Rokita” i 600 kg 50% wodnego roztworu

PL 212 593 B1

Rokopolu G50/70 tego samego producenta. Po dokładnym wymieszaniu dodano jeszcze 10 kg środka grzybobójczego o nazwie handlowej Kathon WT, 5 kg środka zapachowego o nazwie handlowej Mint Flavovning Liqid, 4 kg środka antypiennego o nazwie handlowej Foam Ban HP 732 oraz 0,20 kg barwnika fluoroscencyjnego. Otrzymane chłodziwo do obróbki aluminium było klarowne z minimalną dyspersją, stabilne przez kilkanaście miesięcy.

Następnie sporządzono 5% roztwór wodny chłodziwa, który posiadał następujące parametry: pH 5% roztworu 9,0

Odporność na korozję (PN-92/M-55789) 00/0

Smarność mierzona obciążeniem zespawania na aparacie czterokulowym (PN-76/C-04147) 2060 N

P r z y k ł a d 7

Do reaktora - mieszalnika o pojemności 4 m³ wlano 2200 dm³ wody technologicznej o twardości 23°n i dodano 200 kg dietanoloamidu kwasów tłuszczowych oleju rzepakowego o nazwie handlowej Rokamid RAD, 300 kg okyetylowanego triglicerydu kwasu rycynowego o nazwie handlowej Rokacet R- 40, 100 kg mieszaniny polioksyalkilenoalkiloamin o nazwie handlowej Rokamin SR-8, wszystkie produkcji PCC „Rokita” i 600 kg chłodziwa wykonanego zgodnie z przykładem 2. Po wymieszaniu składników dodano jeszcze 5 kg środka zapachowego - wyciągu z sosny syberyjskiej, 5 kg środka antypiennego o nazwie handlowej Silipian WE - 2 produkowanego przez „Silikony Polskie” i 0,2 kg barwnika fluoroscencyjnego.

Po wymieszaniu otrzymane chłodziwo do obróbki wibracyjno - ściernej o lepkości kinematycznej ₂ w 40°C 45 mm²/s i pH 9,4 było klarowne. Otrzymane z niego roztwory o stężeniach od 0,5 do 3% w wodzie technologicznej o dowolnej twardości były przezroczyste i nie zawierały żadnych osadów. Znakomicie wspomagały obróbkę wyrobów stalowych, stali nierdzewnej, kwasoodpomej i metali kolorowych w luźnych kształtkach ściernych, w bębnach rotacyjnych, wygładzarkach wibracyjnych i rotacyjno - kaskadowych.

P r z y k ł a d 8.

₃

Do mieszalnika o pojemności 7 m³ wprowadzono 2500 kg wody demineralizowanej, do której wlano 1500 kg roztopionego adduktu otrzymanego w wyniku reakcji blokowego kopolimeru tlenku etylenu i tlenku propylenu o nazwie handlowej Rokopol 30P27 produkcji PCC „Rokita” z diglicydowym eterem w stosunku molowym 3:2. Całość podgrzano do temperatury 65°C. Następnie dodano 1700 kg glikolu monoetylenowego, 17 kg antyutleniacza BHT, 2 kg bakteriocydu o nazwie handlowej Roksol TL-7 (l,3,5-tri-(2-hydroksyetyleno)-heksahydro-s-triazyna) produkowanego przez PCC „Rokita”, 1 kg lotnego inhibitora w postaci metylomorfoliny, 2 kg dodatku antypiennego o handlowej nazwie Foam Ban HP 732, 1 kg barwnika i 550 kg chłodziwa sporządzonego według przykładu 2. Całość mieszano przez 1 godzinę, następnie przefiltrowano przez filtr o wymiarze oczek mniejszych niż 5 ąm. Otrzymano chłodziwo znajdujące zastosowanie jako ciecz hydrauliczna o następujących parametrach:

pH

Gęstość

Lepkość kinematyczna w 40°C

9,1

1,10 g/cm³ 2 mm²/s spełniające wymogi VI i VII Rejestru Luksemburskiego z 1994 roku w zakresie odporności na korozję, smarności i antypalności.

P r z y k ł a d 9.

Najczęściej stosowanym materiałem do budowy układów chłodzących i grzewczych oraz urządzeń zawierających wodę uzdatnioną jest stal węglowa. W układach tych największym problemem jest korozja ogólna i lokalna. Produkty korozji mogą powodować korozję podosadową instalacji, hamować wymianę ciepła oraz blokować przepływ wody w przewężeniach lub miejscach o małej szybkości przepływu.

Korozja lokalna jest o wiele groźniejsza niż korozja ogólna, gdyż w krótkim czasie prowadzi do perforacji niektórych elementów instalacji, co wiąże się z przestojami urządzeń, ich naprawą oraz znacznymi kosztami.

Do zabezpieczenia przed korozją przemysłowych układów wodnych stosuje się ochronę złożoną z różnorakich inhibitorów korozji i preparatów antyosadowych.

Niespodziewanie okazało się, że chłodziwo według wynalazku daje się rozcieńczyć w każdym stosunku i doskonale chroni przed korozją żelazo i stal w zamkniętych i otwartych układach wodnych.

PL 212 593 B1

Chłodziwo według wynalazku sporządzone jak w przykładzie 1, wprowadzono w bardzo małej 33 ilości do wody destylowanej - 150 mg/dm³, sztucznie utwardzonej, o składzie CaCl2 250 mg/dm³, 33

MgSO4 mg/dm³, NaHCO3 mg/dm³ krążącej w laboratoryjnej instalacji w ciągu 168 godzin i w temperaturze 54°C. Badano korozję oraz odkładanie się osadów metodą grawimetryczną na próbkach stali ST-3S.

Wartość hamowania korozji obliczano według następującego wzoru:

₌ (_Μ₁ - Μ₂} · 100 gdzie:

H - wartość hamowania korozji

M1 - materiał usunięty w wodzie bez inhibitora

M2 - materiał usunięty w wodzie w obecności dodatku inhibitującego ₌ (Μ₃ - Μ₄) · 100

Μ₃ gdzie:

T - skuteczność antyosadowa

M3 - masa kamienia wydzielonego w wodzie bez dodatku inhibitującego

M4 - masa kamienia wydzielonego w wodzie w obecności dodatku inhibitującego ₃

Chłodziwo sporządzone według przykładu 1, stosowane w bardzo małej ilości tj. 150 mg na 1 dm³ sztucznej wody przemysłowej, wykazuje wysoką skuteczność ochrony przed korozją stali węglowej powyżej 95% oraz wysoką skuteczność antyosadową - powyżej 98%, zapobiega również rozwojowi życia biologicznego.

P r z y k ł a d 10.

Sporządzono chłodziwo jako uniwersalną kąpiel hartowniczą do hartowania stali nisko- i wysokostopowych w zakresie temperatur od 0 do 80°C o następującym składzie:

Kopolimer tlenku etylenu i tlenku propylenu o ciężarze cząsteczkowym około 55 000 i nazwie handlowej Breox 75 W 55000 firmy Cognis 8 części wagowych

Kopolimer tlenku etylenu i tlenku propylenu o nazwie handlowej Rokopol 30P160 firmy PCC „Rokita” 9 części wagowych

Chłodziwo według wynalazku sporządzone zgodnie z przykładem 1 4 części wagowe

Środek antypienny o nazwie handlowej

Silipian WE-2 0,01 części wagowych

Woda demineralizowana uzupełnienie do 100 części wagowych

Otrzymana kąpiel hartownicza była jasno żółtą, klarowną, stabilną cieczą o następujących parametrach:

₂

Lepkość kinematyczna w 40°C 40 mm²/s pH 9,0

Odporność na korozję wg PN-92/M-55789 00/0

W powyższym chłodziwie hartowano przez kilka miesięcy pierścienie łożysk tocznych wykonane ze stali ŁH15 i 15HGM. Hartowane pierścienie posiadały twardość i siatkę krystalograficzną jakościowo lepszą niż hartowane w konwencjonalnym oleju hartowniczym.

Zastrzeżenia patentowe

Claims (15)

1. Chłodziwo do obróbki metali, zawierające wodę oraz środki uzupełniające, znamienne tym, że zawiera biodegradowalne, cykliczne, zawierające grupę karbonylową monoestry iminobursztynowe o ogólnym wzorze:

PL 212 593 B1 gdzie A jest prostym lub rozgałęzionym alkilenem o zawartości więcej niż dwa i mniej niż 18 atomy węgla, B jest alkilenem o zawartości od 2 do 6 atomów węgla lub hydroksyalkilenem zawierającym od 2 do 4 atomów węgla, R1 i R2 są takie same i oznaczają podstawioną grupę alkilową, hydroksyalkilową, cykloalkilową lub alkenylową o co najwyżej 12 atomach węgla, grupę arylową lub alkiloarylową lub wraz z atomem azotu mogą tworzyć 5 lub 6 członowe pierścienie, fakultatywnie zawierające heteroatomy tlenu i/lub siarki i/lub azotu, K jest nieorganicznym lub organicznym kationem, m przyjmuje wartość od 0,5 do 5, a n jest wartościowością kationu.

2. Chłodziwo do obróbki metali według zastrz. 1, znamienne tym, że K jest jedno wartościowym kationem pochodzącym z wodorotlenków metali alkalicznych, węglanów metali alkalicznych i innych związków korzystnie tlenków metali i/lub soli zasadowych.

3. Chłodziwo do obróbki metali według zastrz. 1 lub 2, znamienne tym, że jako nieorganiczne kationy K zawiera Mg²⁺, Ca²⁺, Zn²⁺, Cu²⁺, Sn²⁺, Ni²⁺, Co²⁺, Mn²⁺, MO²⁺, Fe²⁺ i inne.

4. Chłodziwo do obróbki metali według zastrz. 1, znamienne tym, że K jest jednowartościowym kationem organicznym korzystnie pochodzącym z alifatycznych i/lub heterocyklicznych amin i/lub alkanoloamin i/lub poliamin i/lub ich estrów i/lub amid z kwasem borowym, cytrynowym, mlekowym, winowym, fumarowym, maleinowym, fosforowym lub ich mieszanin.

5. Chłodziwo do obróbki metali według zastrz. 1, znamienne tym, że jako środki uzupełniające korzystnie zawiera domieszki znanych cieczy obróbkowych lub wodnych emulsji olejowych w postaci wodnych roztworów, dyspersji i/lub emulsji.

6. Chłodziwo do obróbki metali według zastrz. 1, znamienne tym, że jako środki uzupełniające zawiera inhibitory metali kolorowych korzystnie benzotriazole, benzimidazole, benzotiazole, merkaptobenzotiazole, benzooxazole, indole, imidazole, imidazoliny, tiouracyl, tiobarbiturowe kwasy i ich pochodne i/lub mieszaniny, a także produkty reakcji z aldehydami i aminami i/lub związkami alfa, beta nienasyconymi i/lub epoksydowymi.

7. Chłodziwo do obróbki metali według zastrz. 1, znamienne tym, że jako środki uzupełniające zawiera alifatyczne i/lub aromatyczne i/lub cykloalifatyczne i/lub heterocykliczne kwasy mono i/lub wielokarboksylowe.

8. Chłodziwo do obróbki metali według zastrz. 1, znamienne tym, że jako środki uzupełniające zawiera alifatyczne i/lub aromatyczne kwasy sulfonowe i/lub sulfoamidokarboksylowe i/lub amidokarboksylowe i/lub aminokarboksylowe.

9. Chłodziwo do obróbki metali według zastrz. 1, znamienne tym, że jako środki uzupełniające zawiera rozpuszczalne w wodzie glikole, poliglikole, polimery tlenku etylenu i tlenku propylenu lub homo- lub kopolimery kwasu akrylowego, kwasu metakrylowego, kwasu maleinowego lub kwasu maleinowego i styrenu oraz inne związki wielkocząsteczkowe.

10. Chłodziwo do obróbki metali według zastrz. 1, znamienne tym, że jako środki uzupełniające zawiera środki chelatujące kwasy i/lub sole aminokarboksylowe i/lub hydroksykarboksylowe i/lub polifosforanowe i/lub fosfonianowe, aminoglukozydy, poliasparginiany, poliglutaminiany i inne.

11. Chłodziwo do obróbki metali według zastrz. 1, znamienne tym, że jako środki uzupełniające zawiera środki powierzchniowo czynne, anionowe i/lub niejonowe i/lub kationowe i/lub amfolityczne, związki typu gemini i inne.

12. Chłodziwo do obróbki metali według zastrz. 1, znamienne tym, że jako środki uzupełniające zawiera dodatki smarne i przeciwzużyciowe zawierające atomy chloru i/lub fosforu i/lub siarki i/lub azotu.

13. Chłodziwo do obróbki metali według zastrz. 1, znamienne tym, że jako środki uzupełniające zawiera środki bakteriobójcze korzystnie odczepiające formaldehyd lub grzybobójcze zawierające atomy chlorowca i/lub azotu i/lub siarki.

14. Chłodziwo do obróbki metali według zastrz. 1, znamienne tym, że jako środki uzupełniające zawiera środki antypienne korzystnie na bazie silikonów i/lub związków acetylenowych.

PL 212 593 B1

15. Chłodziwo do obróbki metali według zastrz. 1, znamienne tym, że jako środki uzupełniające zawiera antyutleniacze korzystnie fenole, tiofenole, aromatyczne aminy, lotne inhibitory korozji korzystnie morfolinę i jej pochodne, cykloheksyloaminę i jej pochodne, trietyloaminę, różnorakie związki obniżające temperaturę zamarzania, związki podwyższające lub obniżające pH, barwiące, zapachowe i inne.