RU2161643C2

RU2161643C2 - Process cutting fluid

Info

Publication number: RU2161643C2
Application number: RU99102624A
Authority: RU
Inventors: Т.А. Мостовая
Original assignee: Мостовая Тамара Александровна
Priority date: 1999-02-04
Filing date: 1999-02-04
Publication date: 2001-01-10

Abstract

FIELD: lubricating fluids. SUBSTANCE: fluid is based on goudron residue from distillation of fatty acids isolated from cotton oil soap stock (30-50%) and further contains, wt %: nonionic surfactant 6-8, sodium carbonate 0.95-4.2, trisodium phosphate 0.7-1.6, alkylmethylbenzylammonium chloride 0.01-0.2, and water - the balance. EFFECT: improved detergent effect, brightness formation, corrosion resistance, and resistance against microbiological degradation. 2 tbl

Description

Изобретение относится к производству водосмешиваемых смазочно-охлаждающих средств (СОТС) на основе гудронов от дистилляции жирных кислот, выделенных из соапстоков хлопкового масла, и может быть использовано в машиностроении, преимущественно при обработке металлов резанием. The invention relates to the production of water-miscible cutting lubricants (COTS) based on tars from the distillation of fatty acids isolated from cotton oil stocks, and can be used in mechanical engineering, mainly in the processing of metals by cutting.

В металлообрабатывающей промышленности используются десятки СОТС массового и специального назначения, отвечающих современным требованиям и составляющих основу так называемого базового ассортимента (Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием. Справочник М. Машиностроение, 1995 г.). In the metalworking industry, dozens of mass-produced and special-purpose carbon-based composites are used that meet modern requirements and form the basis of the so-called basic assortment (Lubricating and cooling technological means for metal cutting. Handbook M. Engineering, 1995).

Тем не менее на основе накопленного научно-технического потенциала поиск новых эффективных и экономически целесообразных СОТС продолжается, т.к. для массового производства продукта необходимо учитывать реальные источники сырья и наличие компонентов, выпускаемых промышленностью. Nevertheless, on the basis of the accumulated scientific and technical potential, the search for new effective and economically feasible SOTS continues, because for mass production of a product, it is necessary to take into account real sources of raw materials and the availability of components produced by industry.

Известно, что в качестве базовой основы для создания СОТС используют гудроны от дистилляции жирных кислот, выделенных из соапстока хлопкового масла, которые омыляют алкилоламинами (А.с. СССР N 1404521, публ. 1988 г.). Известный состав водоразбавляемого СОТС содержит также минеральное масло и керосин. Введение в известный состав минерального масла, разбавляемого керосином, оправдано его использованием в процессах литья металлов под давлением, которые требуют от СОТС определенных физико-химических, функциональных и технологических свойств. Однако, с точки зрения оздоровления условий труда рабочих, уменьшения загрязненности сточных вод нефтепродуктами и воздуха - аэрозолями углеводородов, снижения пожароопасности, использование минеральных масел будет иметь тенденцию к снижению. Применение известного состава СОТС в технологии обработки металлов резанием вряд ли возможно также по причине наличия в нем минерального масла, т.к. оно не обеспечит необходимых технологических свойств, таких как высокое моющее действие, блескообразование, устойчивость к биопоражению. Масляная среда в воде особенно уязвима к поражению бактериальной и грибковой микрофлорой. It is known that tars from the distillation of fatty acids isolated from cotton oil soap stock, which are saponified with alkyl amines, are used as the basic basis for the creation of SOTS (A.S. USSR N 1404521, publ. 1988). The known composition of water-borne COTS also contains mineral oil and kerosene. Introduction to the known composition of mineral oil diluted with kerosene is justified by its use in metal molding processes under pressure, which require certain physical, chemical, functional and technological properties from SOTS. However, from the point of view of improving working conditions for workers, reducing wastewater pollution by oil products and air - hydrocarbon aerosols, reducing fire hazard, the use of mineral oils will tend to decrease. The use of the known composition of SOTS in metal cutting technology is hardly possible also because of the presence of mineral oil in it, because it will not provide the necessary technological properties, such as high washing action, glossiness, and resistance to biodefeat. The oil environment in water is particularly vulnerable to damage by bacterial and fungal microflora.

Известно СОТС на основе этих же гудронов, которые также омыляют алкилоламинами (Патент РФ N 2007439, публ. 1994 г. ). В состав известного средства входит поверхностно-активное вещество. Известное СОТС используют в производстве изделий методом глубокой вытяжки. Оно не содержит минеральных масел, благодаря ПАВ обладает моющим действием и в виде 10-20%-ного раствора может использоваться при обработке металлов резанием. Однако на практике оказалось, что при использовании этого средства в течение длительного времени проявляется недостаток, заключающийся в том, что на поверхности оборудования для использования СОТС (насосов, фильтров, трубопроводов и др.) образуется трудноудаляемая пленка, удерживающая воду. А вода, как известно, является очень благоприятной средой для обитания микроорганизмов, заражающих СОТС. Очистка систем использования СОТС от грибковых биомасс вызывает простои оборудования и требует больших затрат. Кроме того, темный цвет гудрона придает раствору СОТС непрозрачность, мешающую рабочему чтение шкал и наблюдение за процессом резания, а на изделиях после высыхания обнаруживается малопрозрачная пленка. It is known SOTS based on the same tars, which are also saponified with alkylolamines (RF Patent N 2007439, publ. 1994). The composition of the known funds includes a surfactant. The well-known SOTS is used in the manufacture of products by deep drawing. It does not contain mineral oils, due to the surfactant it has a washing effect and can be used in the processing of metals by cutting in the form of a 10-20% solution. However, in practice, it turned out that when using this tool for a long time, a disadvantage is manifested in the fact that hard-to-remove film that retains water forms on the surface of equipment for using SOTS (pumps, filters, pipelines, etc.). And water, as you know, is a very favorable habitat for microorganisms that infect SOTS. Cleaning systems using COTS from fungal biomass causes equipment downtime and is expensive. In addition, the dark color of the tar gives the COTS solution opacity, which interferes with the worker reading the scales and observing the cutting process, and on the products, after drying, an opaque film is found.

Задача настоящего изобретения заключается в создании технологичного СОТС на основе гудронов от дистилляции жирных кислот, выделенных из соапстоков хлопкового масла, обладающего высокими моющим действием, блескообразованием, коррозионной стойкостью, стойкостью к микробиологическому разрушению, прозрачностью раствора и не содержащего при этом токсичных алкилоламинов. The objective of the present invention is to create a technologically advanced SOTS based on tars from the distillation of fatty acids isolated from soap stocks of cottonseed oil, which has high detergent, gloss, corrosion resistance, resistance to microbiological destruction, transparency of the solution and not containing toxic alkylolamines.

Для решения поставленной задачи смазочно-охлаждающее технологическое средство на основе гудрона от дистилляции жирных кислот, выделенных из соапстока хлопкового масла, содержащее воду, неионогенное поверхностно-активное вещество, дополнительно содержит карбонат натрия, гидроксид натрия, метасиликат натрия, тринатрийфосфат и алкилдиметилбензиламмонийхлорид при следующем соотношении компонентов состава, мас.%:
Гудрон - 30-50
Неионогенное ПАВ - 6-8
Карбонат натрия - 0,95-2,3
Гидроксид натрия - 0,6-1,4
Метасиликат натрия - 1,95-4,2
Тринатрийфосфат - 0,7-1,6
Алкилдиметилбензиламмонийхлорид - 0,01-0,2
Вода - До 100
Сущность предлагаемого решения заключается в следующем.To solve the problem, a lubricant-cooling technological tool based on tar from the distillation of fatty acids isolated from cotton stock soap, containing water, a nonionic surfactant, additionally contains sodium carbonate, sodium hydroxide, sodium metasilicate, trisodium phosphate and alkyldimethylbenzylammonium chloride in the following ratio of components composition, wt.%:
Tar - 30-50
Nonionic surfactant - 6-8
Sodium carbonate - 0.95-2.3
Sodium hydroxide - 0.6-1.4
Sodium Metasilicate - 1.95-4.2
Trisodium phosphate - 0.7-1.6
Alkyldimethylbenzylammonium chloride - 0.01-0.2
Water - Up to 100
The essence of the proposed solution is as follows.

В известном составе СОТС для омыления жирных кислот гудрона используются алкилоламины, которые кроме функций омыляющего агента, обеспечивают СОТС антикоррозионные свойства. Однако для обеспечения антикоррозионных свойств, необходимых в СОТС для обработки металлов резанием, концентрацию алкилоламинов необходимо увеличивать, что неизбежно влечет за собой превышение допустимых ПДК по санитарно-гигиеническим условиям производства и токсичности сточных вод. In the known composition of COTS for saponification of tar fatty acids, alkylolamines are used, which, in addition to the functions of a saponifying agent, provide COTS anticorrosion properties. However, in order to ensure the anticorrosion properties required in SOTS for metal cutting, the concentration of alkylolamines must be increased, which inevitably entails an excess of permissible MPC for sanitary and hygienic conditions of production and toxicity of wastewater.

В предлагаемом решении жирные кислоты гудрона омыляются неорганическими компонентами карбонатом натрия и гидроксидом натрия, введенными в небольших количествах по отношению к гудрону, которые в совокупности с тринатрийфосфатом и метасиликатом натрия сообщают СОТС антикоррозионные свойства. In the proposed solution, tar fatty acids are saponified with inorganic components of sodium carbonate and sodium hydroxide, introduced in small quantities in relation to the tar, which together with trisodium phosphate and sodium metasilicate impart anticorrosive properties to SOTS.

Для повышения смачивающей и эмульгирующей способности СОТС оно содержит поверхностно-активное вещество. ПАВ неионогенного типа улучшает устойчивость состава к солям жесткости и наиболее приемлемо к данному составу по биологической разлагаемости. Наличие в составе метасиликата натрия в совокупности с гудроном выполняет роль смазывающих агентов и в то же время способствует снижению пенообразования от воздействия ПАВ. Кроме того, метасиликат натрия способствует повышению блеска обрабатываемой поверхности. To increase the wetting and emulsifying ability of COTS, it contains a surfactant. A nonionic type surfactant improves the stability of the composition to hardness salts and is most suitable for this composition in terms of biodegradability. The presence of sodium metasilicate in combination with tar acts as a lubricant and at the same time helps to reduce foaming from the effects of surfactants. In addition, sodium metasilicate helps increase the gloss of the treated surface.

В состав соапстоков хлопкового масла входят натриевые соли жирных кислот, нейтральный жир, фосфатиды и "осколки" молекул фосфатидов (глицеринофосфорные кислоты, аминоспирты), неомыляемые вещества, белки и продукты их щелочного гидролиза (аминокислоты и гуминовые вещества), госсиполаты, продукты различной степени окисления госсипола и различные его производные. Госсиполаты, продукты их окисления, госсипол и его производные "отвечают" за интенсивность цвета соапстока. Госсипол обладает высокой реакционной способностью по отношению ко многим химическим реагентам и при взаимодействии с ними образует новые вещества с различными оттенками и интенсивностью окраски. При использовании гудронов, полученных из соапстоков, в качестве базовой основы СОТС при обработке металлов резанием красящие свойства гудронов являются недостатком, т.к. известные водные растворы СОТС на их основе непрозрачны. Soap stocks of cotton oil include sodium salts of fatty acids, neutral fat, phosphatides and “fragments” of phosphatide molecules (glycerol phosphoric acids, amino alcohols), unsaponifiable substances, proteins and products of their alkaline hydrolysis (amino acids and humic substances), gossipolates, products of various oxidation states gossypol and its various derivatives. Gossypolates, their oxidation products, gossypol and its derivatives are "responsible" for the color intensity of stock stock. Gossypolum has a high reactivity to many chemicals and, when interacting with them, forms new substances with different shades and color intensities. When using tars obtained from soap stocks as the basic basis of SOTS during metal cutting, the coloring properties of tars are a drawback, because Known aqueous solutions of COTS based on them are opaque.

В предлагаемом решении происходит, по-видимому, "облагораживание" соапстоков, т. е. разделение содержащихся в соапстоке жировых и красящих веществ, т.к. полученные растворы имеют темный, но прозрачный вид. Кроме того, эффективность предлагаемого СОТС по многим технологическим показателям настолько высока, что позволяет использовать его в виде 5%-ного водного раствора, что также положительно влияет на интенсивность окраски СОТС. Госсипол обладает антисептическим свойством, не требующим "облагораживания" при изготовлении СОТС. (Хлопковый гудрон применяют при изготовлении антисептиков для защиты древесины от домового гриба). Поэтому как сырье хлопковый гудрон может храниться в течение длительного времени без поражения микроорганизмами. При использовании малоконцентрированного раствора СОТС, для надежности по отношению к любым микроорганизмам в состав предлагаемого СОТС дополнительно введен алкилдиметилбензиламмонийхлорид - катионное ПАВ органической природы, растворимый в воде, не образующий с неорганическим компонентами состава нерастворимых соединений и обладающий антимикробным действием. In the proposed solution, apparently, the "refinement" of the stock stocks occurs, that is, the separation of the fat and coloring substances contained in the stock stock, because the resulting solutions have a dark but transparent appearance. In addition, the effectiveness of the proposed SOTS in many technological indicators is so high that it can be used in the form of a 5% aqueous solution, which also positively affects the color intensity of the SOTS. Gossypol has an antiseptic property that does not require "refinement" in the manufacture of SOTS. (Cotton tar is used in the manufacture of antiseptics to protect wood from house mushroom). Therefore, as a raw material, cotton tar can be stored for a long time without damage by microorganisms. When using a low-concentration solution of COTS, for reliability with respect to any microorganism, the composition of the proposed COTS additionally includes alkyl dimethylbenzylammonium chloride - a cationic surfactant of organic nature, soluble in water, not forming insoluble compounds with inorganic components and having an antimicrobial effect.

Количественные характеристики состава определены опытным путем и являются оптимальными для достижения необходимых перечисленных выше свойств и экономической целесообразности. The quantitative characteristics of the composition are determined empirically and are optimal for achieving the necessary properties listed above and economic feasibility.

Все компоненты являются доступными, выпускаются промышленно. All components are affordable, commercially available.

Технический результат заключается в получении СОТС, не содержащего токсичных алкиламинов, обладающего высоким смазывающим и охлаждающим действием, блескообразованием, за счет эффективного моющего действия не образующего на поверхности систем оборудования и деталях трудноудаляемых пленок, обладающего темным, но прозрачным цветом и высокой стойкостью к микробиологическому разрушению. The technical result consists in obtaining a COTS that does not contain toxic alkyl amines, which has a high lubricating and cooling effect, gloss formation, due to the effective washing action of equipment that does not form on the surface of systems and parts of hard-to-remove films, which has a dark but transparent color and high resistance to microbiological destruction.

ПРИМЕР. Предлагаемое СОТС готовили следующим образом. EXAMPLE. The proposed SOTS was prepared as follows.

Гудрон смешивали с 75-80 м.ч. от расчетного количества воды, нагретой до температуры 70-80^oC, перемешивали и добавляли поверхностно-активное вещество - синтанол ДС-10 или синтанол АЛМ-10, или неонол АФ9-10. Смесь перемешивали до получения однородной массы, затем добавляли карбонат натрия и гидроксид натрия, затем метасиликат натрия, тринатрийфосфат и алкилдиметилбензиламмонийхлорид, предварительно растворенных в оставшейся части от расчетного количества воды. Перемешивали в течение 30 минут. За 5 минут до окончания перемешивания добавляли ароматизатор. При необходимости для предохранения от замерзания в СОТС можно вводить глицерин в количестве 3-5 мас.%. Количественные характеристики испытываемых составов приведены в таблице 1.Tar was mixed with 75-80 m.h. from the calculated amount of water heated to a temperature of 70-80 ^o C, was mixed and added a surfactant - syntanol DS-10 or syntanol ALM-10, or neonol AF9-10. The mixture was stirred until homogeneous, then sodium carbonate and sodium hydroxide were added, then sodium metasilicate, trisodium phosphate and alkyldimethylbenzylammonium chloride, previously dissolved in the remaining part of the calculated amount of water. Stirred for 30 minutes. 5 minutes before the end of mixing, flavor was added. If necessary, in order to protect against freezing, glycerol in the amount of 3-5 wt.% Can be added to SOTS. Quantitative characteristics of the tested compositions are shown in table 1.

Нормируемые показатели полученных 1-5 составов приведены в таблице 2. Normalized indicators obtained 1-5 compositions are shown in table 2.

Приготовленные составы в виде 5%-ного водного раствора использовали при сверлении деталей-крестовин из материала СТ18ХГТ на ОАО Камаз г. Набережные Челны. The prepared formulations in the form of a 5% aqueous solution were used when drilling cross pieces from ST18HGT material at Kamaz OJSC of Naberezhnye Chelny.

Составы 1-5 в производственных условиях подтвердили все нормируемые показатели таблицы 2 и высокое блескообразование. Стойкость к воздействию коррозии оказалась выше, чем нормируемый показатель, в 72 часа. Стойкость к микробиологическому разрушению в 380 часов настолько высока, что дальнейшие испытания не проводились. В конкретных производственных условиях концентрация СОТС может быть меньше. Compositions 1-5 in the production environment confirmed all the normalized indicators of table 2 and high gloss. Resistance to corrosion was higher than the standard rate at 72 hours. The resistance to microbiological destruction in 380 hours is so high that no further tests were carried out. In specific production conditions, the concentration of COTS may be less.

При необходимости состав предлагаемого СОТС можно использовать при обработке металлов давлением. If necessary, the composition of the proposed SOTS can be used in the processing of metals by pressure.

Claims

A lubricating and cooling technological agent containing tar from distillation of fatty acids extracted from cotton oil stocks, water and a nonionic surfactant, characterized in that it additionally contains sodium carbonate, sodium hydroxide, sodium metasilicate, trisodium phosphate and alkyl dimethylbenzylammonium chloride in the following ratio of components , wt.%:
Tar from the distillation of fatty acids isolated from cotton oil coapsules - 30 - 50
Non-Inogen Surfactant - 6 - 8
Sodium carbonate - 0.95 - 2.3
Sodium hydroxide - 0.6 - 1.4
Sodium Metasilicate - 1.95 - 4.2
Trisodium phosphate - 0.7 - 1.6
Alkyldimethylbenzylammonium chloride - 0.1 - 0.2
Water - Up to 100