WO1998032818A1

WO1998032818A1 - Kühlschmierstoffemulsion

Info

Publication number: WO1998032818A1
Application number: PCT/EP1998/000277
Authority: WO
Inventors: Karl Sigg; Hartmut Rieger; Jürgen Geke; Wiltrud Klose
Original assignee: Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien
Priority date: 1997-01-29
Filing date: 1998-01-20
Publication date: 1998-07-30
Also published as: EP0968263B1; DE19703085A1; US6245723B1; EP0968263A1; TR199901716T2; DE59813870D1; ATE350437T1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer wassergemischten Kühlschmierstoffemulsion für die spanabhebende Metallbearbeitung, wobei man a) 2 bis 15 Gewichtsteile eines wassermischbaren Konzentrats einer Kühlschmierstoffemulsion mit 98 bis 85 Gewichtsteilen Wasser vermischt, um eine 100 Gewichtsteile umfassende Mischung zu erhalten, und anschließend b) 1 bis 14 Gewichtsteile eines mit Wasser nicht mischbaren Schneidöls auf nativer Basis unter starker Scherung in die Mischung a) eindispergiert. Vorzugsweise ist das Schneidöl ausgewählt aus oxidationsstabilisierten Fettsäureglyceriden in Form von Triestern mit drei Fettsäuren mit 14 bis 22 C-Atomen pro Fettsäure und oxidationsstabilisierten Diestern mit zwei Fettsäuren mit 12 bis 22 C-Atomen pro Fettsäure. Beansprucht wird weiterhin eine derart herstellbare Kühlschmierstoffemulsion und ihre Verwendung für die spanabhebende Bearbeitung von Metallen.

Description

Kühlschmierstoffemulsion

Die Erfindung betrifft einen neuen Typ einer Kühlschmierstoffemulsion für die spanabhebende Bearbeitung von Metallen sowie ein Verfahren zur Herstellung der Emulsion.

Kühlschmierstoffe sind Zubereitungen/Gemische, die bei der Metallzerspanung und bei der Metallumformung zum Kühlen und Schmieren der Werkzeuge verwendet werden. Die wichtigsten Bearbeitungsverfahren unterscheiden sich durch die Art der Bewegungen, die das bearbeitete Teil und Werkzeug ausfuhren, durch die Geometrie der herzustellenden Teile und die Bearbeitungsparameter. Man unterscheidet beispielsweise Fräsen, Drehen, Bohren und Schleifen als spanabhebende Bearbeitungen sowie Walzen, Tiefziehen und Kaltfließpressen als spanlose Umformungen.

Das gemeinsame Prinzip der spanabhebenden Metallbearbeitungsverfahren ist, daß die Werkzeugschneide in das Material eingreift und dabei einen Span von der Oberfläche abhebt, so daß eine neue Oberfläche entsteht. Für die Zerteilung des Materials sind sehr hohe Drücke erforderlich. Durch die Verformung des Spans und durch die auftretende Reibung unter dem Druck entsteht Wärme, die das Werkstück, das Werkzeug und vor allem die Späne aufheizt. Die erwünschte Wirkung des Einsatzes von Kühlschmierstoffen ist daher die Senkung der Temperatur, die ansonsten in den Spänen z. B. bis auf 1000° C steigen kann, und die bei den hergestellten Teilen Einfluß auf die Maßhaltigkeit hat. Eine weitere Hauptaufgabe der Kühlschmierstoffe ist, die Standzeit der Werkzeuge zu verbessern, die unter dem Einfluß hoher Temperatur schnell verschleißen. Durch Verwendung eines Kühlschmierstoffes wird die Rauhigkeit der Oberflächen vermindert, da der Schmierstoff Verschweißungen von Werkzeug und Werkstückoberfläche verhindert und das Anhaften von Partikeln vermeidet. Darüber hinaus übernimmt der Kühlschmierstoff die Aufgabe, die gebildeten Späne abzutransportieren.

Mit der Neufassung der DIN 51385 Nr. 1 wurde eine eindeutige Benennung der Kühlschmierstoffe geschaffen, wobei von nichtwassermischbaren, wassermischbaren und von wassergemischten Kühlschmierstoffen die Rede ist. Nach DIN 51385 wird unter den Begriffen "wassergemischt" der Endzustand des fertigen Mediums (meistens Öl-in- Wasser-Emulsionen), unter "wassermischbar" jedoch der Zustand des Konzentrates verstanden.

Wassergemischte Kühlschmierstoffe werden beim Verwender hergestellt durch Mischen eines Konzentrates des wassermischbaren Kühlschmierstoffs mit Betriebswasser. In der Regel werden ca. 5 %ige wäßrige Emulsionen hergestellt. Vorteil dieses Kühlschmierstofftyps ist die gute Kühlwirkung, die auf den thermischen Eigenschaften des Wassers beruht. Durch die gute Kühlwirkung ist es möglich, sehr hohe Arbeitsgeschwindigkeiten zu erreichen und damit die Produktivität von Maschinen zu steigern. Die Schmierwirkung der wassergemischten Kühlschmierstoffe reicht für die meisten Bearbeitungs verfahren in der spanabhebenden Fertigung aus. Ein weiterer Vorteil sind die niedrigen Kosten, die durch die mögliche Mischung des Konzentrates mit Wasser erreicht werden. Nachteil von wassergemischten Kühlschmierstoffen ist, daß sie gegen Fremdeinflüsse, insbesondere gegen den Befall durch Mikroorganismen empfindlich sind und daher mehr Kontrolle und Pflege erfordern als nicht wassermischbare Kühlsschmierstoffe wie beispielsweise Schneidöle, Schleiföle und Umformöle.

Die Tabelle zeigt eine Zusammenfassung der Anforderungen für wassermischbare und wassergemischte Kühlschmierstoffe:

- Kühl- und Schmierwirkung

- Rostschutz

- kein Angriff auf Nichteisen-Metalle

- toxikologische Unbedenklichkeit insbesondere Hautverträglichkeit

- keine Schaumbildung

- kein Angriff auf Lacke und Dichtungen

- Emulsionsstabilität

- keine Verklebung oder Verharzung

- gute Mischbarkeit

- angenehmer Geruch

- sauberes Aussehen

- gute Filtrierbarkeit

- problemlose Entsorgung.

Ein Überblick über die formgebenden Metallbearbeitungsprozesse und die hierfür üblicherweise verwendeten Hilfsmittel ist beispielsweise Ullmann's Encyclopaedia of Industrial Chemistry, 5th Ed., Vol. AI 5, 479-486 zu entnehmen. Das Spektrum der Anbietungsformen der in Betracht kommenden Hilfsmittel reicht dabei von Ölen über Öl-in- Wasser-Emulsionen bis hin zu wäßrigen Lösungen. Nichtwassermischbare und wassermischbare Kühlschmierstoffe sind häufig auf Mineralöl aufgebaut. Die verwendeten Mineralölqualitäten sind überwiegend Kombinationen von paraffinischen, naphthenischen und aromatischen Koh- lenwasserstoffverbindungen. Neben den Mineralölen haben auch sog. synthetische Schmiermittel ("synthetische Öle") wie Polyalphaolefine, Polyalkylenglykole und - glykolether, Dialkylether, Acetale, natürliche Esteröle sowie synthetische Ester und ihre Derivate Bedeutung.

Um die Anforderungen der Praxis erfüllen zu können, müssen Kühlschmierstoffe neben dem Grundöl verschiedene Komponenten enthalten. Die wichtigsten Substanzgruppen sind die Emulgatoren, Korrosionschutzzusätze, Biozide, EP- Zusätze, polare Zusätze, Antinebelzusätze, Alterungsschutzstoffe, Festschmierzusätze und Entschäumer.

Emulgatoren (z. B. Tenside, Petroleumsulfonate, Alkaliseifen, Alkanolaminseifen) stabilisieren die feine Verteilung von Öltröpfchen in der wäßrigen Arbeitsflüssigkeit, die eine Öl-in- Wasser-Emulsion darstellt. Die Emulgatoren stellen mengenmäßig eine wichtige Gruppe an Zusatzstoffen bei den wassermischbaren Kühlschmierstoffen dar.

Übliche Korosionsschutzzusätze (z. B. Alkanolamine und ihre Salze, Sulfonate, organische Borverbindungen, Fettsäureamide, Aminodicarbonsäuren, Phosphorsäureester, Thiophosphonsäureester, Dialkyldithiophosphate, Mono- und Dialkylarylsulfonate, Benzotriazole, Polyisobutenbernsteinsäurederivate) sollen das Rosten von Metalloberflächen verhindern. Einige Korrosionsschutzzusätze haben gleichzeitig emulgierende Eigenschaften und finden deshalb auch als Emulgator ihre Anwendung. Biozide (z. B. Phenol-Derivate, Formaldehydabkömmlinge, Kathon MW) sollen das Wachstum von Bakterien und Pilzen verhindern. EP- Zusätze (z. B. geschwefelte Fette und Öle, phosphorhaltige Verbindungen, chloror- ganische Verbindungen) sollen Mikroverschweißungen zwischen Metalloberflächen bei hohen Drücken und Temperaturen verhindern. Polare Zusätze (z. B. natürliche Fette und Öle, synthetische Ester) erhöhen die Schmierungseigenschaften. Alterungsschutzstoffe (z. B. organische Sulfide, Zinkdithiophosphate, aromatische Amine) gewährleisten eine lange Gebrauchsdauer der Kühl Schmierstoffe.

Neben der Kühlwirkung liegt die zweite wichtige Funktion der Kühlschmierstoffe in der Schmierwirkung (siehe den Artikel von W. Klose: „Kühlschmiermittel auf Metalloberflächen", Mitteilungen des Vereins Deutscher Emailfachleute, 41, Heft 11, Seiten 138-142 (1993)). Demnach beruht die Wirkung der schmierenden Komponenten auf der Bildung von Oberflächenschichten, die gegenüber dem Grundwerkstoff eine niedrigere Scherfestigkeit besitzen und damit Reibung und Verschleiß herabsetzen. Das Spektrum der Oberflächenzustände reicht dabei von adsorptiv gebundenen Schichten über Chemiesorption bis zu chemischen Reaktionsschichten, die einen festen Verbund zur Metalloberfläche erzeugen.

Die einfachste Form der Schmierstoffbelegung einer Oberfläche sind adsorptive Schmierstoffschichten. Sie werden beispielsweise durch Mineralöle ohne besondere Additive erzeugt. Die Bildung der Adsorptionsschichten kann durch Zusätze polarer Wirkstoffe wie Fettalkohole oder Fettester verstärkt werden. Dabei tritt über die rein physikalische Adsorption hinaus eine Wechselwirkung zwischen der Metalloberfläche und den Schmierstoffmolekülen ein, die zu einer partiellen chemiesorptiven Bindung der Fettalkohole oder der Fettester führt.

Typische Vertreter chemiesorptiver Schmierstoff-Schichtbildner sind Fettsäuren. Die hydrophile Carboxylgruppe wird durch Reaktion mit den Metallatomen chemisch an die Metalloberfläche gebunden und der hydrophobe Kohlenwasserstoffrest richtet sich senkrecht zur Oberfläche aus. Die erhöhte Haftfestigkeit der chemiesorptiven Schicht verbessert zwar das Druckaufnahmevermögen gegenüber rein adsorptiven Schmierstoffschichten, reicht jedoch für viele Fälle der Metallumformung zur Reib- und Verschleißminderung noch nicht aus. Hier bringen erst Beimengungen von EP- bzw. AW-Zusätzen (extreme pressure bzw. anti wear-Zusätze) eine hinreichende Verbesserung der Schmierleistung, so daß auch schwierige Umformprozesse ermöglicht werden. Hierbei handelt es sich in der Regel um Chlor-, Phosphor- oder Schwefel-haltige Wirkstoffe. Deren Wirkung beruht auf der Ausbildung von chemischen Reaktionsschichten in Form von Metallchloriden, Metallphosphaten oder Metallsulfiden. Aus Entsorgungsgründen besteht heute das Bestreben, auf Chlorhaltige EP-Zusätze nach Möglichkeit zu verzichten. Die an der Metalloberfläche gebildeten Reaktionsschichten wirken einerseits als Festschmierstoffschichten, die während des Umformvorganges ständig abgetragen und erneuert werden. Andererseits bilden Sie monomolekulare Oberflächenfilme, die weitere Schmierstoffkomponenten anlagern können.

Wassergemischte Kühlschmierstoffe stellen einen weit verbreiteten Kühlschmierstofftyp da. In der Praxis sind jedoch unterschiedliche wassergemischte Kühlschmierstoffe im Einsatz, um die unterschiedlichen Anforderungen hinsichtlich Korrosionsschutz für die verschiedenen bearbeiteten Materialien, Schmierwirkung bei hoher Arbeitsgeschwindigkeit, Standzeit und nicht zuletzt Arbeitsschutz und Umweltverhalten zu erfüllen. Hersteller von Kühlschmierstoffkonzentraten müssen daher viele unterschiedliche Typen fertigen, auf Lager halten und in Kleinchargen transportieren. Beim Anwender müssen gegebenenfalls noch benutzbare Emulsionen verworfen werden, falls wegen geänderter Materialen ein anderer Kühlschmierstofftyp erforderlich wird. Diese Vorgänge sind kostenintensiv und unter Umweltaspekten nachteilig.

Daher besteht ein Bedarf an einem neuen Typ einer wassergemischten Kühlschmierstoffemulsion, die für ein verbreitertes Anwendungsspektrum einsetzbar ist. Ein derartiger neuer Kühlsschmierstofftyp wird durch die Erfindung zur Verfügung gestellt, daß es möglich ist, in eine an sich konventionelle wassergemischte Kühlschmierstoffemulsion durch Anwendung hoher Scherenergie ein nicht wassermischbares Schneidöl auf nativer Basis einzuemul gieren und hierdurch eine stabile Öl-in-Wasser-Emulsion zu erhalten. Eine derartige Kombination mit mindestens zwei unterschiedlichen Ölkomponenten kann für ein breites Anwendungsspektrum eingesetzt werden.

Die Erfindung betrifft daher in einem ersten Aspekt ein Verfahren zur Herstellung einer Kühlschmierstoffemulsion für die spanabhebende Metallbearbeitung, bei der man

a) 2 bis 15 Gewichtsteile eines wassermischbaren Konzentrats einer Kühlschmierstoffemulsion mit 98 bis 85 Gewichtsteilen Wasser vermischt, um eine 100 Gewichtsteile umfassende Mischung zu erhalten, und anschließend b) 1 bis 14 Gewichtsteile eines mit Wasser nicht mischbaren Schneidöls auf nativer Basis unter starker Scherung in die Mischung a) eindispergiert.

Vorzugsweise verwendet man hierbei weniger Gewichtsteile mit Wasser nicht mischbares Schneidöl als Gewichtsteile wassermischbares Konzentrat. Vorzugsweise verhalten sich die Anteile an Schneidöl zu den Anteilen an wassermischbarem Konzentrat wie 10 bis 80 zu 100 und insbesondere wie 20 bis 70 zu 100.

Die Erfindung beruht also hauptsächlich darauf, entgegen den üblichen Lehren der Praxis in einer an sich konventionelle Kühlschmierstoffemulsion ein an sich nicht wassermischbares Schneidöl auf nativer Basis einzudispergieren. Hierfür ist eine gegenüber dem Stand der Technik zur Herstellung wassergemischter Kühlschmierstoffemulsionen hohe Scherenenergie erforderlich. Beispielsweise kann man die erforderliche Scherung durch Rühren mit einer Zahnscheibe bewirken. Alternativ kommen Intensivmischer wie beispielsweise ein Ultraturrax (Umdrehungszahl 10.000 bis 20.000 Umdrehungen pro Minute) oder hochdrehende Rotor- Stator- Systeme in Betracht. Bei Verwendung eines Ultraturrax wird bei 20.000 Umdrehungen pro Minute für eine Zeitdauer von etwa 1 bis etwa 5 Minuten dispergiert. Eine Alternative hierzu besteht im laufenden Betrieb darin, daß man das Schneidöl im laufenden System an einer Stelle hoher Turbulenz zugibt. Das Dispergieren erfolgt dann durch die Scherkräfte während der Metallbearbeitungsprozesse.

Dabei sind die Einzelkomponenten als Kühlschmierstoffe oder als Konzentrate für Kühlschmierstoffemulsionen im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise kann man im Teilschritt a) ein Emulsionskonzentrat einsetzen, das zusammengesetzt ist aus etwa 20 bis etwa 60 Gew.-% einer Ölkomponente, vorzugsweise Esteröl, jedoch auch paraffinisches oder naphthenisches Mineralöl, das erwünschtenfalls Schmieradditive enthält, und 0 bis 25 Gew.-% Wasser. Der Rest zu 100 Gew.-% besteht aus Emulgatoren, vorzugsweise auf Basis von Fettalkoholethoxylaten, aus Korrosionsinhibitoren, vorzugsweise auf Basis von Alkalicarboxylaten, Aminseifen, Ethanolaminseifen und/oder Ethanolamiden, sowie gegebenenfalls aus weiteren für diese Produktgruppe im Stand der Technik bekannten Hilfs- oder Wirkstoffen, wie sie beispielsweise in den Beipspielskonzentraten genannt sind.

Anstelle des Mineralöls können synthetische Öle wie beispielsweise Polyolefine eingesetzt werden. Alternative Ölkomponenten mit erhöhter biologischer Abbaubarkeit sind Acetale oder Dialkylether.

Beispielsweise kann das im Teilschritt a) eingesetzte Konzentrat einer wassermischbaren Kühlschmierstoffemulsion zusammengesetzt sein aus (Angaben in Gew.-%): Konzentrat 1

57 % Mineralöl

16,5 % C 14_20-Fettsäuregemisch

4,4 % Kalilauge, 45-%ig

5,5 % Alkylsulfonamidocarbonsäure

7,0 % Hexandiol

4,0 % Petrolsulfonat

0,4 % Triazolderivat

3,0 % Hexahydrazin

0,2 % o-Phenylphenol

Rest: vollentsalztes Wasser

Konzentrat 2

35 % Mineralöl

7,5 % C \ 4_20-Fettsäuregemisch

11,5 % C32-36-Diιrιerfettsäuregemisch

8,0 % C6-9-Carbonsäure-Gemisch

12,5 % Kalilauge, 45 %-ig

17,0 % ethoxylierte Fettalkohole (2 - 5 Ethylenoxidgruppen)

3,0 % Halbacetal

0,3 % Na-Pyrion

Rest: vollentsalztes Wasser Konzentrat 3

35,5 % Mineralöl

6,5 % C i4_20-Fettsäuregemisch

7,0 % Borsäure

3,0 % C6_9-Carbonsäure-Gemisch

11,0 % Gemisch primärer und tertiärer Alkanolamine

8,5 % Fettsäureamid

8,5 % ethoxylierte Fettalkohole (2 - 5 Ethylenoxidgruppen)

1,0 % Butyldiglykol

0,2 % Na-Pyrion

Rest: vollentsalztes Wasser

Als mit Wasser nicht mischbares Schneidöl werden im Teilschritt b) Öle auf Esterbasis verwendet. Beispiele hierfür sind native Triglyceride oder Modifizierungsprodukte hiervon, Wachsester und Fettsäureester von Monoalkanolen mit 4 bis 12 C-Atomen, beispielsweise Talgfettsäure- Ethylhexylester oder umgeestertes Rapsöl, sowie Fettsäureester von Polyolen, wobei als Polyolkomponente insbesondere Trimethylolpropan verwendet werden kann. Im Teilschritt b) kann man auch Gemische aus solchen Ölen einsetzen. Die Öle können zusätzliche Hilfsstoffe enthalten, wobei insbesondere EP-Additive, beispielsweise in Form geschwefelter Verbindungen, Oxidationsschutzmittel und Korrosionsinhibitoren zu nennen sind. Vorzugsweise wählt man das nicht mit Wasser mischbare Schneidöl aus oxidationsstabilisierten Fettsäureglyceriden in Form von Triestern mit drei Fettsäuren mit 14 bis 22 C-Atomen pro Fettsäure und oxidationsstabilisierten Diestern mit zwei Fettsäuren mit 12 bis 22 C-Atomen pro Fettsäure. In einem weiteren Aspekt umfaßt die Erfindung eine anwendungsfertige wassergemischte Kühlschmierstoffemulsion vom Typ Öl-in-Wasser, wie sie durch das vorstehend beschriebene Verfahren direkt beim Anwender hergestellt werden kann. Die Emulsion könnte auch zentral hergestellt und zu den einzelnen Anwendern transportiert werden. Dies ist unwirtschaftlich und ökologisch nachteilig, da hierfür große Mengen Wasser transportiert werden müßten.

Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Emulsion ist es nicht erforderlich, die Teilschritte a) und b) unmittelbar hintereinander auszuführen. Vielmehr kann ein Anwender einer konventionellen Kühlschmierstoffemulsion die vorliegende Erfindung auch dadurch ausüben, daß er in diese bereits in Betrieb genommene Emulsion nachträglich gemäß Teilschritt b) ein Schneidöl wie weiter oben beschrieben eindispergiert.

Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung der erfindungsgemäßen Kühlschmierstoffemulsion zur spanabhebenden Bearbeitung von Metallen. Beispiele solcher Bearbeitungsverfahren sind Fräsen, Drehen, Bohren, Schleifen und Läppen.

Die erfindungsgemäßen Emulsionen können für ein breites Einsatzgebiet verwendet werden und führen zu besseren Reibverschleißwerten als konventionelle Emulsionen ohne Zusatz eines nicht wassermischbaren Schneidöls auf nativer Basis. Sie bewirken außerdem einen verbesserten Korrosionsschutz. In Rasterelektronenmikroskop-Aufnahmen wirken sie wie ein

„Zweiphasenschmierstoff' mit einer fein emulgierten O/W-Emulsion und gröber dispergiertem Schneidöl. Die Tröpfchengrößen selbst sind von den Scherbedingungen abhängig und können daher schwanken. Die Bereiche der Tröpfchengrößen überlappen sich jedoch, so daß man bei Teilchengrößenbestimmungen mit Lichtstreuverfahren, beispielsweise mit einem Sympatec Helios Vectra-Gerät, in der Regel nur ein Verteilungsmaximum erhält. Dieses liegt vorzugsweise im Bereich zwischen etwa 0,5 und etwa 8 μm, insbesondere zwischen etwa 1 und etwa 4 μm. Die Teilchengröße kann auch lichtmikroskopisch oder videomikroskopisch bestimmt werden.

Die anwendungsfertige wassergemischte Kühlschmierstoffemulsion ist also dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Öl-in- Wasser-Emulsion darstellt, bei der mehr als 95 % der Ölteilchen kleiner als 0.5μm sind und in die das mit Wasser nicht mischbare Schneidöl derart eindispergiert ist, daß es zu mindestens 50 % in Form von Teilchen mit einer Größe im Bereich von 0,5 bis 8 μm vorliegt.

Ausführungsbeispiele

Für Eignungsprüfungen wurden die vorstehend angegebenen Konzentrate 1 und 3 als wassermischbare Konzentrate gemäß Teilschritt a) eingesetzt. Dabei wurden die in der nachfolgenden Tabelle angegebenen Gewichtsteile Konzentrat in so viele Gewichtsteile Wasser (mit einer Wasserhärte entsprechend 20 ° Deutscher Härte) mit einem Glasstab eingerührt, daß 100 Gewichtsteile einer konventionellen Kühlschmierstoff-Emulsion entstanden. Hiermit wurden die Vergleichsversuche la und lb sowie 3 a und 3 b durchgeführt.

Erfindungsgemäße Kühlschmierstoffemulsionen wurden erhalten, indem man in die Emulsion gemäß la 2 Gewichtsteile und in die Emulsion 3a ein Gewichtsteil eines nativen Schneidöls auf Esterbasis einemulgierte. Das Schneidöl bestand aus einem Gemisch von oxidationsstabilisierten Fettsäureglyceriden in Form von Triestern mit drei Fettsäuren mit 14 bis 22 C-Atomen pro Fettsäure und oxidationsstabilisierten Diestern mit zwei Fettsäuren mit 12 bis 22 C-Atomen pro Fettsäure (P3-multanR 201, Henkel KGaA, Düsseldorf). Hierzu wurde das Schneidöl der wassergemischten Emulsion zugegeben und mit einem Ultraturrax für eine Minute bei 20.000 Umdrehungen pro Minute eindispergiert.

Als Eignungsprüfung wurde eine Reibverschleißprüfung nach Reichert durchgeführt. Dieses Verfahren dient zur Ermittlung des Druckaufhahmevermögens (EP-Verhalten), sowie zur Ermittlung der Haftfestigkeit von flüssigen Schmierstoffen. Hierbei wird eine Prüfrolle mittels eines Hebelsystems an einen umlaufenden Schleifring angepaßt, der mit seinem unteren Drittel in das zu prüfende Schmiermittel eintaucht. Vor Prüfbeginn wird die in Siedegrenzbenzin gereinigte Prüfrolle in die schwenkbare Halterung eingebaut. Die Halterung wird eingeschwenkt und festgeklemmt. Der Schleifring verbleibt mehrere Prüfläufe in der Vorrichtung eingespannt, wo er ebenfalls nach jedem Prüflauf mit Siedegrenzbenzin gereinigt wird. Die Prüfrolle wird durch langsames Aufbringen des Belastungsgewichtes (1,5 kg) auf den Schleifring gebracht. Das an der Reichertwaage befindliche Zählwerk wird auf 0 gestellt. Durch Einschalten des Motors versorgt der im Schmiermittel eingetauchte, rotierende Schleifring die Berührungstelle fortlaufend mit Schmiermittel. Beim Erreichen der Zahl 100 am Zählwerk (100 Meter Reibungsstrecke) wird die Prüfrolle vom Schleifring entfernt. Die Prüfrolle wird ausgebaut und die entstandene Schliffmarke mittels einer Meßlupe ausgemessen. Die Ellipsenfläche errechnet sich zu 0,785 * Länge* Breite, oder wird mittels einer Zahlentabelle abgelesen. Es werden so viele Prüfläufe durchgeführt, bis sich die Ellipsenflächen der letzten 3 Prüfläufe nicht mehr als 10 % voneinander unterscheiden. Das Druckaufnahmevermögen ist um so größer, je kleiner die ermittelte Ellipsenfläche ist.

Ergebnisse:

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer wassergemischten Kühlschmierstoffemulsion für die spanabhebende Metallbearbeitung, dadurch gekennzeichnet, daß man

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Konzentrat der wassermischbaren Kühlschmierstoffemulsion im Teilschritt a) zusammengesetzt ist aus 20 - 60 Gew.-% einer Ölkomponente die erwünschtenfalls Schmieradditive enthält, und 0 bis 25 Gew.-% Wasser, wobei der Rest zu 100 Gew.-% aus Emulgatoren, vorzugsweise auf Basis von Fettalkoholethoxylaten, Korrosionsinhibitoren, vorzugsweise auf Basis von Alkalimetallcarboxylaten, Aminseifen, Ethanolaminseifen und/oder Ethanolamiden, sowie aus weiteren Hilfs- oder Wirkstoffen besteht.

3. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als nicht mit Wasser mischbares Schneidöl im Teilschritt b) ein Öl auf Esterbasis einsetzt, vorzugsweise ausgewählt aus nativen Triglyceriden oder deren Modifizierungsprodukten, Wachsester, Fettsäureester von Monoalkoholen mit 4 bis 12 C-Atomen oder Fettsäureester von Polyolen oder Gemischen hiervon, wobei das Öl zusätzliche Hilfsstoffe, insbesondere EP-Additive, Oxidationsschutzmittel und Korrosionsinhibitoren, enthalten kann.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Wasser nicht mischbare Schneidöl ausgewählt ist aus oxidationsstabilisierten Fettsäureglyceriden in Form von Triestern mit drei Fettsäuren mit 14 bis 22 C- Atomen pro Fettsäure und oxidationsstabilisierten Diestern mit zwei Fettsäuren mit 12 bis 22 C-Atomen pro Fettsäure

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölkomponente des Konzentrats der wassermischbaren Kühlschmierstoffemulsion im Teilschritt a) ausgewählt ist aus aliphatischen oder naphthenischen Mineralölen, Esterölen, Polyolefinen, Acetalen oder Dialkylethern.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man weniger Gewichtsteile mit Wasser nicht mischbares Schneidöl als Gewichtsteile wassermischbares Konzentrat einsetzt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Anteile an Schneidöl zu den Anteilen an wassermischbarem Konzentrat wie 10 bis 80 zu 100, vorzugsweise wie 20 bis 70 zu 100 verhalten.

8. Wassergemischte Kühlschmierstoffemulsion, die nach dem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 erhältlich ist.

9. Wassergemischte Kühlschmierstoffemulsion nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Öl-in- Wasser-Emulsion darstellt, bei der mehr als 95 % der Ölteilchen kleiner als 0.5μm sind und in die das mit Wasser nicht mischbare Schneidöl derart eindispergiert ist, daß es zu mindestens 50 % in Form von Teilchen mit einer Größe im Bereich von 0,5 bis 8 μm vorliegt.

10. Verwendung der wassergemischten Kühlsschmierstoffemulsion nach einem oder beiden der Ansprüche 8 und 9 zur spanabhebenden Bearbeitung von Metallen.