DE3421479A1

DE3421479A1 - Metallbearbeitungsoel-zusammensetzung

Info

Publication number: DE3421479A1
Application number: DE19843421479
Authority: DE
Inventors: Shuichi Fukuyama Hiroshima Iwado; Hiroshi Fukuyama Hiroshima Kuwamoto; Takashi Wakayama Mukai; Hiroyuki Nagamori
Original assignee: Kao Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: Kao Corp; JFE Engineering Corp
Priority date: 1983-06-10
Filing date: 1984-06-08
Publication date: 1984-12-20
Also published as: US4664823A; FR2547310A1; KR850000518A; FR2547310B1; GB2142649B; ES8606473A1; GR82316B; JPS59227985A; ES533279A0; JPH0240111B2; IT1177789B; IT8448355A0; GB8413753D0; GB2142649A

Description

Die Erfindung betrifft eine neue Metallbearbeitungsöl-ZusammenSetzung, und zwar speziell eine Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung, welche eine Schmierölkomponente und eine Polymerverbindung aus einem Homopolymerisat von Acrylsäureamid (im folgenden einfach Acrylamid) oder ein Copolymerisat von Acrylamid und weiteren Monomeren oder ein Salz der Polymerverbindung enthält.

Herkömmliche Metallbearbeitungsöle, wie sie allgemein Verwendung finden, werden jeweils erhalten, indem man

Schmieröladditive, wie beispielsweise ein ölig machendes Mittel, ein Extremdruckadditiv, einen Rostverhinderer und/oder ein Antioxidans einer Schmierölkomponente, wie beispielsweise einem öl, Fett, Mineralöl oder einem Fett- ° säureester zusetzt und anschließend das resultierende Gemisch in eine O/W-Typ-Emulsion überführt, und zwar mittels eines Emulgators. Diese Emulsionen werden den Metallbearbeitungsteilen zugeführt, und zwar gewöhnlich in Konzentrationen von 1 bis 20%. Beim Walzen von Metall wurde beispielsweise versucht, die Walzgeschwindigkeit zu steigern, um eine Massenproduktion zu erreichen, und zwar

aufbauend auf der raschen Entwicklung der Walzeinrichtungen und der zugehörigen Technologie, die in den letzten Jahren erreicht werden konnte. Im Zuge einer derartigen Entwicklung haben sich auch die Anforderungen immer weiter erhöht, die an ein Walzöl gestellt werden, beispielsweise hinsichtlich Kreislaufstabilität des Schmieröls, Leistungsfähigkeit bei der Bearbeitung sowie Leichtigkeit der Behandlung des Abwassers. Es besteht somit ein dauerndes Bedürfnis nach der Entwicklung eines Walzöls, welches derartige Anforderungen in befriedigender Weise erfüllen kann. Herkömmliche Walzöle, bei denen Emulgatoren verwendet werden, sind jedoch mit verschiedenen Nachteilen behaftet und daher nicht in der Lage, alle Anforderungen zu erfüllen. Im Falle eines herkömmlichen

15 Walzöls, bei dem ein Emulgator verwendet werden muß,

wird die Walzlubrizität dadurch eingestellt, daß man den Typ und die Menge des Emulgators derart ändert, daß die Menge des Öls, die an den Walzen sowie an jeder Oberfläche des Walzguts haftet, d.h. mit anderen Worten die Ausplattungsmenge (plate-out quantity) entweder zunimmt oder abnimmt. Bei derartigen Emulgator—enthaltenden Walzölen, wie sie oben beschrieben wurden, besteht jedoch hinsichtlich ihrer Ausplattungsmenge und der Stabilität der Emulsion eine einander gegenläufige Tendenz. Ge-

²^ nauer gesagt nimmt dann, wenn die Stabilität der Emulsion gesteigert wird, die Ausplattungsmenge auf Walzen und Walzgutoberflächen ab und die Lubrizität oder Schmierwirkung wird somit unzureichend. Falls man jedoch versucht, die Ausplattungsmenge zu steigern, wird die Emulsion instabil und es treten bei der Kreislaufführung verschiedene Probleme auf. Die herkömmlichen Walzöle, welche Emulgatoren verwenden, sind folglich mit den oben erwähnten Nachteilen behaftet. Darüber hinaus sind immer noch weitere Verbesserungen bei der Lubrizität und der

³⁵ Bearbeitungsleistungsfähigkeit erwünscht bei anderen

Metallbearbeitungsölen, wie beispielsweise ölen für die

342U79

1 Preßbearbeitung und Schneidölen.

Von den Erfindern wurden Untersuchungen im Hinblick auf die Lösung der oben erwähnten Probleme, welche die herkömmlichen Metallbearbeitungsöle vom Emulsionstyp aufweisen, durchgeführt. Als Ergebnis dieser Untersuchungen gelangt es, eine Verbesserung bei den oben erwähnten Nachteilen zu erreichen, und zwar durch Verwendung einer Schmierölkomponente, welche ein öl, Fett oder Wachs mit einem Schmelzpunkt von 20 bis 100⁰C enthält, in Kombination mit einem spezifischen hydrophilen Dispersionsmittel (einer wasserlöslichen, anionischen Polymerverbindung). Auf diese Weise konnte erreicht werden, daß die Schmierölkomponente bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes in stabiler Weise in einer festen Form in Wasser suspendiert und dispergiert vorliegt, die resultierende Dispersion jedoch instabil wird, wenn sie dem jeweiligen Werkstück zugeführt wird, d.h. bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts. Diese Entdeckung ist bereits Gegenstand einer Patentanmeldung (siehe JA-OS Nr. 147593/ 1980).

Von den Erfindern wurden weitere Forschungen durchgeführt. Dabei wurde eine Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung gefunden, welche erfolgreich eingesetzt werden kann zur Bearbeitung von Metallen unter Bedingungen hoher Scherkräfte, wie sie bei einer praktischen Anwendung der ölzusammensetzung auftreten können, sowie unter Hochgeschwindigkeits- und Hochdruckbedingungen, welche

hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten und große Walzreduktionen erlauben und wobei die Ölzusammensetzung ferner eine Metallbearbeitung unter drastischen Schneidbedingungen erlaubt und darüber hinaus die Verfahrenssteuerung, wie beispielsweise die Flüssigkeitszirkulationsstabili-

tat erleichtert.

Genauer gesagt wurde von den Erfindern festgestellt, daß

(1) die Verwendung einer spezifischen wasserlöslichen Polymerverbindung es gestattet, und zwar aufgrund der Schutzkolloidalfunktion der Polymerverbindung, eine Schmierölkomponente in stabiler Weise in Form großer Tröpfchen in Wasser zu dispergieren und somit die resultierende Dispersion eine gute Zirkulationsstabilität aufweist;

(2) wurde festgestellt, daß die öltröpfchen mit großem Durchmesser einen dicken und starken Schmierfilm über einem metallischen Werkstück ausbilden, wenn sie einem Werkzeugteil zugeführt werden und mit dem metallischen Werkstück in Kontakt gebracht werden;

(3) wurde festgestellt, daß die großen Durchmesser der Tröpfchen während der Kreislaufführung über einen längeren Zeitraum in stabiler Weise aufrechterhalten werden können gegen die Scherkräfte, welche durch einen Rührer in einem Tank erzeugt werden, sowie durch eine Einspeisungs- und Zirkulierpumpe. Die vorliegende Erfindung be-

20 ruht auf den oben erwähnten Befunden.

Erfindungsgemäß wird somit eine Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung geschaffen, welche als wesentliche Komponente umfaßt:
25

(a) ein oder mehrere Schmierölkomponenten, ausgewählt aus der Gruppe der Öle, Fette, Mineralöle und Fettsäureester; und

(b) ein oder mehrere wasserlösliche Polymerverbindungen, ausgewählt aus der Gruppe der Homopolymerisate von Acrylamid, Copolymerisate von Acrylamid und weiteren Monomeren,und Salze der Homopolymerisate und Copolymerisate, wobei die Molekulargewichte der Homopolymerisate, Copolymerisate und Salze in den Bereich von 1000 bis 10 000 000 fallen.

Als die Schmierölkomponente, welche die Komponente (a) der erfindungsgemäßen Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung darstellt, sei beispielsweise erwähnt ein Mineralöl, wie Spindelöl, Maschinenöl, Turbinenöl oder Zylinderöl, ein Tier- oder Pflanzenöl oder Fett, wie beispielsweise Walöl, Rindertalg, Schweinefett, Rapsöl, Rizinußöl, Reiskleieöl, Palmkernöl oder Kokosnußöl oder ein Ester zwischen einer Fettsäure, die aus Rindertalg, Kokosnußöl , Palmöl, Rizinußöl oder dergl. erhalten wurde und einem aliphatischen primären Alkohol, welcher 1 bis 22 Kohlenstoffatome enthält, Ethylenglykol, Neopentylalkohol, Pentaerythritol oder dgl. Diese Komponenten können entweder einzeln oder in Kombination verwendet werden.

Bei der Komponente (b), nämlich der wasserlöslichen Polymerverbindung, kann es sich ander-erseits um ein Homopolymerisat von Acrylamid oder ein Copolymerisat von Acrylamid und weiteren Monomeren, sowie um Salze und quaternäre Ammoniumsalze der Homopolymerisate und Copolymeri-

sate handeln, wobei die Molekulargewichte der Homopolymerisate, Copolymerisate, Salze und quaternären Ammoniumsalze innerhalb des Bereichs von 1000 bis 10 000 000 liegen.

Als weitere Monomere, die zur Copolymerisation mit Acrylamid in der Lage sind, seien die folgenden Monomere (i) - (xv) erwähnt. Eines oder mehrere der im folgenden genannten Monomere oder ihre Salze können mit

Acrylamid copolymerisiert werden. 30

(i)

^Rl OH R₂ (I)

CH 2=C-COOCH2CHCH 2« ³⁵ \₃

wobei R₁ für H oder CH₃ steht und R- und R₃ unabhängig für H oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen stehen;

(ü)

η /^R2

CH₂=C-COO(CH₂CH₂O) (CH ) N (II)

m η R

wobei m für eine Zahl von 1 bis 3 steht, η für eine Zahl von 1 bis 3 steht, und R-, R₂ und R die bei For mel (I) angegebene Bedeutung haben;

(iü)

?1 ^N-CH CH₂=C-C^ f/

f-^CH (III)

R.
⁴

wobei R. für H oder eine Alkyl- oder Alkylolgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen steht und R₁ die gleiche Bedeutung hat wie bei Formel (I) angegeben;

(iv)

R₁

i¹ , , ■ /R₂

CH₂=C-CONH-[-(CH₂) ₂ NH-J-^-(CH₂) N ^Δ (IV)

mn m R_ ³

wobei m und η unabhängig eine Zahl von 0 bis 3 bedeuten und R-, R₂ und R₃ die bei Formel (I) angegebene Bedeutung haben;
35

(ν)

^R1 T?

CH,=C-C-A-t-CH--HrN

² ■ ²H¹ H3 (V)

wobei A für -0- oder -NH- steht, und R₁, R₂, R- und n die gleiche Bedeutung haben, wie sie im Zusammenhang mit Formel (I) und (II) definiert wurde; 10 (Vi)

R₁

CH₂=C -6-CH₂-Hj-N

• ^{n R}3 (VI)

wobei R₁, R-, R-, und η die gleiche Bedeutung haben wie bei den Formeln (I) bzw. (II) definiert wurde;

(vii)

(VII)

wobei R₁ die gleiche Bedeutung hat wie bei Formel (I) und das Pyridin in der 2- oder 4-Position substituiert ist;

(viii) 30

(VIII)

wobei R- und R- die gleiche Bedeutung haben, wie sie bei Formel (I) definiert wurde und das Piperidin in der 2- oder 4-Position substituiert ist;

-r- 342U79

- /12. (ix)

(IX)

wobei R₁, R₂ und R₃ die gleiche Bedeutung haben, wie sie bei Formel (I) definiert wurde;

10 (χ) Ethylenimin; (xi) ^ ,ß-ungesättigte Carbonsäuren und ihre Salze

und Derivate;

(xii) Sulfo-haltige Vinylverbindungen und ihre Salze; (xiii) Acrylnitril;
(xiv) Vinylpyrrolidon; und

(xv) aliphatische Olefine mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen .

Als spezielle Beispiele dieser Monomeren seien erwähnt Dirnethylaminoethylacrylat, Diethylaminoethylacrylat, Dimethylaminoethylmethacrylat, Diethylaminoethylmethacrylat, Dimethylaminopropylacrylsäureamid, Diethylaminopropylacrylsäureamid ,Dime thylaminopropylmethacrylsäureamid, Diethylaminopropylmethacrylsäureamid und dergl. als ²^ Monomere gemäß Formel (V); Dimethylaminomethylethylen, Diethylaminomethylethylen, Dimethylaminomethy Lpropen, Diethylaminomethylpropen und dergl. als Monomere der Formel (VI); Vinylpyridin und dergl. als Monomere der Formel (VII); Vinylpiperidin, Vinyl-N-methylpiperidin und dergl. als Monomere der Formel (VIII); Vinylbenzylamin, Vinyl-N,N-dimethylbenzylamin und dergl. als Monomere der Formel (IX) usw. Als Salze dieser Polymere seien darüber hinaus erwähnt Salze mit anorganischen Säuren, wie beispielsweise die Phosphate, Phosphite und Borate, Salze mit niederen Fettsäuren, Salze mit niederen Hydroxyfettsäuren, organische und saure Phosphorsäureverbindun-

-p-^b' 342H79

gen und dergl. Unter diesen Salzen sind die Phosphate, Phosphite, organischen und sauren Phosphorsäureverbindungen sowie die organischen und sauren Phosphoricsäureverbindungen bevorzugt unter den Gesichtspunkten ihrer Rostverhinderungskapazität und dergl. Quaternäre Ammoniumsalze, die bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden sollen, können erhalten werden, indem man entweder zunächst die stickstoffhaltigen Monomeren gemäß (i) bis (x) auf herkömmliche Weise quaterniert und anschließend eine Polymerisation durchführt, oder indem man zunächst die Monomere polymerisiert und anschliessend quaternisiert.

Darüber hinaus können beispielhafte Monomere der Formein (XI) bis (XV) Pyrrolidon und Acrylnitril umfassen; sowie Acrylsäure, Methacrylsäure und Maleinsäure, sowie ferner die Alkalimetallsalze, Ammoniumsalze, Amidverbindungen und Esterverbindungen dieser Säuren; Vinylsulfonsäure, Methallylsulfonsäure, 2-Acrylsäureamid-2-methylpropansulfonsäure und p-Styrolsulfonsäure, sowie die Alkalimetallsalze und Ammoniumsalze dieser Säuren usw.

Vorzugsweise wird eine derartige wasserlösliche Polymerverbindung in einer Menge von 0,1 bis 20 Gew.-% (im folgenden einfach als % bezeichnet), bezogen auf die Schmierölkomponente, der erfindungsgemäßen Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung einverleibt.

Der erfindungsgemäßen Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung kann vorteilhafterweise neben den oben erwähnten Komponenten eine Vielzahl von bekannten Additiven je nach den Erfordernissen des Falles zugesetzt werden, beispielsweise ein Rostschutzmittel, ein ölig machendes Mittel, ein Extremdruckadditiv, ein Antioxidans und dergl.

Die oben erwähnten verschiedenen Additive können, sofern es erforderlich ist, in Mengen von 0 bis 2%, 0 bis 20%, 0 bis 3% bzw. 0 bis 5%, alle Prozentangaben bezogen auf die Gesamtmenge der Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung,

5 zugesetzt werden.

Als beispielhafte Rostschutzmittel seien erwähnt Fettsäuren,wie Alkenylbernsteinsäuren und deren Derivate, sowie ölsäure, Ester, wie beispielsweise Sorbitan und Oleat, und Amine usw. Die ölig machenden Mittel umfassen beispielsweise höhere Fettsäuren, wie ölsäure und Stearinsäure, Fettsäureester, welche Derivate derartiger Fettsäuren darstellen, dibasische Säuren, wie Dimersäure und dergl. Andererseits seien Phosphorverbindungen, wie beispielsweise Tricresylphosphat und organometallische Verbindungen, wie Zinkdialkyldithiophosphate als beispielhafte Extremdruckadditive erwähnt. Als Antioxidantien seien beispielsweise erwähnt phenolische Verbindungen, wie 2,4-Di-t-butyl-p-cresol, aromatische Amine,

20 wie Phenyl-<>(-naphthylamin und dergl.

Der Einsatz der erfindungsgemäßen Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung kann folgendermaßen erfolgen: Die oben beschriebenen Komponenten werden entweder vor der tatsächlichen Verwendung der Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung vermischt oder es wird zunächst aus den verschiedenen Komponenten eine dicke Lösung mit einem Wassergehalt von bis zu etwa 80% hergestellt, welche anschließend bei der tatsächlichen Verwendung der Metallbearbeitungsöl-

30 Zusammensetzung mit Wasser verdünnt wird.

Die auf diese Weise erhaltene erfindungsgemäße Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung eignete sich als Walzöl, das relativ große Tröpfchen mit einer stabilen Größenverteilung selbst unter Rührbedingungen, bei denen hohe Scherkräfte auftreten, zur Verfügung stellt. Es zeigt

-χ- 342U79

eine große Schmierwirkung beim Walzen und unterliegt im Zeitverlauf geringeren Qualitätsänderungen. Darüber
hinaus hat die erfindungsgemäße Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung die nachfolgend beschriebenen Vorzüge.
Die wasserlösliche Polymerverbindung weist für sich allein eine Kapazität dahingehend auf, daß sie auf flüssigen oder festen Teilchen rasch adsorbiert wird, wodurch die flüssigen oder festen Teilchen hydrophil gemacht werden. Andererseits weist die wasserlösliche Polymerverbindung selbst keinerlei Kapazität dahingehend auf, die interfaziale Spannung zwischen Wasser und öl zu erniedrigen, also im Sinne einer Emulgierung dieses Gemisches
zu wirken. Die Schmierölkomponente wird daher nicht emulgiert. Vergleichen mit den herkömmlichen Metallbearbeitungsölen, welche Emulgatoren verwenden, ist die erfindungsgemäße Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung somit
vorteilhaft dahingehend, daß sie das sogenannte Einhaltephänomen (holding-in phenomenon) entwickelt, was bedeutet, daß schlechtes oder verbrauchtes öl, welches wäh-

rend eines tatsächlichen Walzbetriebs eingemischt wird,sowie Fremdmaterialien, wie beispielsweise Späne oder Abschläge, nur bis zu einem verringerten Ausmaß absorbiert und die hohen Schmiereigenschaften eines reinen Metallbearbeitungsöls dauernd beibehält. Dank der Funktion der oben beschriebenen wasserlöslichen Polymerverbindungen
führen die erfindungsgemäßen Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzungen zu einer saubereren Arbeitsumgebung und vereinfachen die Behandlung des Abwassers. Ein weiteres hervorragendes Merkmal der erfindungsgemäßen Metallbe-

arbeitungsöl-Zusammensetzung besteht somit darin, daß

eine saubere Arbeitsumgebung verwirklicht werden kann,
was bisher bei keinem der herkömmlichen Walzölen, bei
denen Emulgatoren verwendet wurden, erreicht werden konnte.
35

Wenn auch der Mechanismus der Wirkung der wasserlöslichen Polymerverbindung, welche bei der praktischen Durchführung der Erfindung eingesetzt wird, noch nicht vollständig aufgeklärt werden konnte, so scheint doch folgende Wirkungsweise wahrscheinlich zu sein. Die wasserlösliche Polymerverbindung, welche vollständig und einheitlich in einer Wasserschicht aufgelöst wurde, adsorbiert die durch mechanische Scherkräfte gebildeten Tröpfchen der Schmierölkomponente, und zwar bevor die Tröpfchen beginnen zu agglomerieren« Die Polymerverbindung überführt dann die öltröpfchen in größere Tröpfchen, und zwar aufgrund einer gewissen Koagulierwirkung. Die resultierenden größeren Tröpfchen werden im Wasser in stabiler Weise dispergiert durch die sterischen und elektrischen Schutzkolloidalwirkungen der Polymerverbindung. Dieses Merkmal unterscheidet sich von dem durch die wasserlösliche anionische Polymerverbindung hervorgebrachte Wirkung, wie sie in JA-OS 147593/1980 beschrieben ist, und zwar deshalb, weil die wasserlösliche anionische Polymerverbindung eine schwache Koagulierwirkung für öltröpfchen aufweist und die Schmierölkomponente aufgrund der Schutzkolloidalwirkung nach wie vor in Form feiner Tröpfchen stabilisiert wird und die so zerteilten feinen öltröpfchen sich nicht zu größeren Tröpfchen

25 zurückbilden können.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.

" Die im folgenden angegebenen Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzungen wurden in den Beispielen verwendet. Dabei wurden die folgenden wasserlöslichen Polymerverbindungen, Extremdruckadditive, Antioxidantien und Emulgatoren als

repräsentative Beispiele verwendet. 35

1 Wasserlösliche Polyraerverbindungen:

(A) Ein Homopolymerisat von Acrylamid (MW = 100 000);

(B) ein 1:1 (im Molverhältnis; alle im folgenden angegebenen Verhältnisse bedeuten die mittleren Mol-Verhältnisse, falls nichts anderes angegeben ist) Copolymer i sat von Acrylamid und dem Phosphorsäuresalζ von

10 Dime thy laminoethylmethacrylat (MW =- 200 000) ;

(B-1) dito (MW = 10 000);

(B-2) dito (MW = 5 000); 15

(B-3) dito (MW = 1 000);

(C) ein 5:3:2 Copolymer!sat von Acrylamid, dem Phosphin — .säuresalz von Dimethylaminoethylmethacrylat

²⁰ und Natriumacrylat (MW = 100 000);

(D) das Monoethylphosphonsäuresalz eines 1:1 Copolymerisats von Acrylamid und Ethylenimin (MW = 50 000);

° (E) das Borsäuresalz eines 2:1:1 Copolymerisats

von Acrylamid, Ethylenimin und Natriumacrylat (MW = 250 000);

(F) ein 1:1:1 Copolymerisat von Acrylamid, dem Thiophosphorsäuresalz des Diethylaminoethylmethacrylat und Natrium 2-Acrylsäureamid-2-methylpropansulfonat (MW = 50 000);

(G) ein 2:1 Copolymerisat von Acrylamid und dem Glykollsäuresalz von Vinylpyridin (MW = 100 000);

- η-

1 (H) a Homopolymerisat von Methacrylsäureamid (MW = 20 000); und

(I) ein 2:1 Copolymerisat von Methacrylsäure-5 amid und dem Phosphorsäuresalz des Ethylenimin (MW = 50 000).

Antioxidantien:

10 2,4-Di-t-butyl-p-cresol.

Extremdruckadditiv:

Zinkdxoctyldithiophosphat. 15

Tabelle 1-1

Erfindungs-

Schmierölkomponente

gemäßes Pro- Rinder- Aus Rindertalg

QUkt talg stammende Fettsäuren

Wasserlösliche Polymerverbindung

Extremdruck additiv

Antioxidans

No.	1	92	I	2	(A) 5	1	1
No.	2	96		2	(B) 1	1	1
No.	3	95		2	(B-I) 2	1	1
No.	4	96.9		2	(B-2) 0.1	1	1
No.	5	96.5		2	(B-3) 0.5	1	1
No.	6	92		2	(H) 5	1	1
No.	7	87		2	(C) 10	1
No.	8	94		2	(D) 3	1
No.	9	76		2	(E) 20	1
No.	10	94		2	(F) 1; (G) 1	1
No.	11	94 .5		2	(A) 0.5; (C) 1	1
No.	12	86		2	(F) 10	1
No.	13	95.05	2	(G) 0.0 5	1
No.	14	95.05	2	(C) 0.05	1

Tabelle 1-1 (Fortsetzung)

Erfindungs- Schmierölkomponente Wasserlösliche Polvmerver-

gemäßes Pro- Rinder- Aus Rindertalg bindmla ^P°^iymerVer dukt talg stammende Fettsäuren _

Extremdruck additiv

Antioxidans

¹ No. 15	95.9	2	(C) 0.1	1	1
No. 16	95	2	(C) 1	1	1

Tabelle 1-2

Erfindungsgemäßes Produkt

Schmierölkomponente Mineralöl Octyl-(Spindelöl) stearat

Wasserlösliche Polymerverölsäure bindung

Extremdruck- additiv

Antioxidans

No.	17	73	20	5	(A)	1	(D) 1.5	1	1
No.	18	73	20	5	(B)	1	(F) 5	1	1
No.	19	72	20	5	(C)	0.5;		1	1
No.	20	59	20	5	(E)	10?		1	1
No.	21	72.8	20	5	(G)	0.2		1
No.	22	72	20	5	(B-2	) 1		1
No.	23	72	20	5	(B-3	) 1	1
No.	24	72	20	5	(D	1	1

Tabelle 1-3

Erfindungs- Schmierölkomponente Wasserlösliche Polymergemäßes Pro- Mineralöl Pentaerythritoldukt (Zylinderöl) tetraoleat

Extremdruck additiv

(S)

Antioxidans

No. 25	78.9	20	(A) 0.1	1	1
No. 2 6	78	20	(B) 1	1	1
No. 27	69	20	(C) 10	1	1
No. 28	77	20	(D) 1; (E) 1	1	1
No. 29	72	20	(F) 3; (G) 3	1
No. 30	7 7	20	(B-2) 1	1
No. 31	77	20	(B-3) 1	1
No. 32	77	20	(H) 1	1

342U79

-w-

* 2X.

Vergleichsprodukt Nr. 1:

Schinierölkomponente:

Rindertalg 94%

Aus Rindertalg stammende Fettsäuren 2

5 Extremdruckadditiv 1

Emulgator 2

Antioxidans 1

Vergleichsprodukt Nr. 2:
Schinierölkomponente:

Mineralöl (Zylinderöl) 76%

Pentaerythritoltetraoleat 20

Extremdruckadditiv 1

Emulgator 2

Antioxidans 1

Vergleichsprodukt Nr. 3:

Schmierölkomponente:

Mineralöl (Spindelöl) 71%

Octylstearat 20

ölsäure 5

Extremdruckadditiv 1

Emulgator 2

Antioxidans 1

Beispiel 1

Freßlasttest (Falex-Test)

Die Freßlast wird bestimmt mit einer Verfahrensweise, die vorgeschrieben ist in dem Druckbelastungstext (Falex-Test) gemäß ASTM Standard D-3233. Eine zu untersuchende Probe wird hergestellt durch durch Verdünnung

der jeweiligen wasserlöslichen Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung mit dem Wasser auf eine Konzentration

von 3% und nachfolgendes Vermischen des resultierenden Gemisches in einem Homogenizer bei 10 000 U/min. Zur Beschichtung mit der jeweiligen Testprobe wird die obige Lösung einem Drehstift im Zentrum eines festgelegten Blocks zugeführt, und zwar unter Verwendung einer Zahnradpumpe unter folgenden Bedingungen: Sprühmenge 50 ml/min (Druck 0,5 kg/cm²) und einer Dispersionstemperatur von 50⁰C.

Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 aufgeführt,

Tabelle

Metallbearbeitungsöl- Zusammensetzung	Freßlast (Pounds)
Erfindungsgemäßes Produkt Nr. 1	2000
Erfindungsgemäßes Produkt Nr. 2	1750
Erfindungsgemäßes Produkt Nr. 3	2000
Erfindungsgemäßes Produkt Nr. 4	1750
Erfindungsgemäßes Produkt Nr. 5	1000
Erfindungsgemäßes Produkt Nr. 6	1750
Erfindungsgemäßes Produkt Nr. 7	2000
Erfindungsgemäßes Produkt Nr. 8	2000
Erfindungsgemäßes Produkt Nr. 9	1750
Erfindungsgemäßes Produkt Nr. 10	2000

Tabelle 2 (Fortsetzung)

Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung

Freßlast (Pounds)

Erfindungsgemäßes Produkt Nr. 11

Erfindungsgemäßes Produkt Nr. 12

Erfindungsgemäßes Produkt Nr. 13

Erfindungsgemäßes Produkt Nr. 14

Erfindungsgemäßes Produkt Nr. 15

Erfindungsgemäßes Produkt Nr. 16

Erfindungsgemäßes Produkt Nr. 17

Erfindungsgemäßes Produkt Nr. 18

Erfindungsgemäßes Produkt Nr. 19

Erfindungsgemäßes Produkt Nr. 20

Erfindungsgemäßes Produkt Nr. 21

Erfindungsgemäßes Produkt Nr. 22

Erfindungsgemäßes Produkt Nr. 23

Erfindungsgemäßes Produkt Nr. 24

Erfindungsgemäßes Produkt Nr. 25

Erfindungsgemäßes Produkt Nr. 26 2000

1500

1250

2000

1750

2000

1500

1750

-21-

Tabelle 2 (Fortsetzung)

Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung

Freßlast (Pounds)

Erfindungsgemäßes Produkt Nr. 27	2000
Erfindungsgemäßes Produkt Nr. 28	1750
Erfindungsgemäßes Produkt Nr. 29	1750
Erfindungsgemäßes Produkt Nr. 30	1750
Erfindungsgemäßes Produkt Nr. 31	1250
Erfindungsgemäßes Produkt Nr. 32	1500
Vergleichsprodukt Nr. 1	1250
Vergleichsprodukt Nr. 2	1000
Vergleichsprodukt Nr. 3	1000

Beispiel 2

Freßlasttest (Soda's Vier-Kugeltestverfahren)

Die Bestimmung der Freßlast wird gemäß Japanese SeIf-Defence Force Provisional Standard NDS XXK 2740, Oil Film Strength Testing Method (Soda's Vier-Kugeltestverfahren) durchgeführt. Eine zu untersuchende Probe wird hergestellt durch Verdünnung der jeweiligen Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung mit Wasser auf eine Konzentration von 3% und nachfolgendes Mischen des resultierenden Gemisches in einem Homogenizer bei

10 000 U/min. Die Beschichtung mit der jeweiligen Testprobe erfolgt, indem man die obige gemischte Lösung aufwärts durch eine Lücke, welche zentral zwischen drei Kontaktpunkten dreier Teststahlkugeln gebildet ist, welche mittels einer Kugelhaltevorrichtung fixiert sind, auf eine rotierende Stahlkugel appliziert, welche eine Position oberhalb der drei Kugeln einnimmt. Dabei erfolgt die Zuführung der Probenlösung mittels einer Zahnradpumpe unter folgenden Bedingungen: Sprühmenge 0,5 l/min (Druck 0,5 kg/cm²) und bei einer Temperatur der Probenlösung von 5O⁰C.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengestellt.

Tabelle 3

	Metallbearbeitungsöl- Zusammensetzung	Produkt	Nr.	1	Freßlast (kg/cm²)
20	Erfindungsgemäßes	Produkt	Nr.	2	12,0
	Erfindungsgemäßes	Produkt	Nr.	3	11,5
	Erfindungsgemäßes	Produkt	Nr.	4	10,0
	Erfindungsgemäße s	Produkt	Nr.	5	11 ,0
2b	Erfindungsgemäßes	Produkt	Nr.	6	10,5
	Erfindungsgemäßes	Produkt	Nr.	7	10,0
	Erfindungsgemäßes	Produkt	Nr.	8	12,0
30	Erfindungsgemäßes	Produkt	Nr.	9	12,5
	Erfindungsgemäßes	Produkt	Nr.	10	11 ,0
	Erfindungsgemäßes	Produkt	Nr.	11	10,5
35	Erfindungsgemäßes	Produkt	Nr.	12	11,5
Erfindungsgemäßes			11,0

Tabelle 3 (Fortsetzung)

Metallbearbeitungsöl- Freßlast (kg(cm²)

Zusammensetzung

Erfindungsgemäßes	Produkt	Nr.	13	7,5
Erfindungsgemäßes	Produkt	Nr.	14	7,5
Erfindungsgemäßes	Produkt	Nr.	15	10,0
Erfindungsgemäßes	Produkt	Nr.	16	10,5
Erfindungsgemäßes	Produkt	Nr.	17	8,0
Erfindungsgemäßes	Produkt	Nr.	18	8,5
Erfindungsgemäßes	Produkt	Nr.	19	9,0
Erf indung sgemäße s	Produkt	Nr.	20	8,5
Erfindungsgemäßes	Produkt	Nr.	21	8,0
Erfindungsgemäßes	Produkt	Nr.	22	8,5
Erfindungsgemäßes	Produkt	Nr.	23	7,5
Erfindungsgemäßes	Produkt	Nr.	24	7,0
Erf indung sgemäß es	Produkt	Nr.	25	7,5
Erfindungsgemäßes	Produkt	Nr.	26	8,0
Erfindungsgemäßes	Produkt	Nr.	27	7,5
Erfindungsgemäßes	Produkt	Nr.	28	8,0
Erf indungsgemäß e s	Produkt	Nr.	29	8,0
Erfindungsgemäßes	Produkt	Nr.	30	8,5
Erfindungsgemäßes	Produkt	Nr.	31	8,0
Erf indungsgemä ße s	Produkt	Nr.	32	8,0
Vergleichsprodukt	Nr. 1			7,5
Vergleichsprodukt	Nr. 2			6,0
Vergleichsprodukt	Nr. 3			5,5

- xt-

1 Beispiel

Abwasserbehandlungstest

5 3g Aluminiumsulfat werden zu 1 1 einer Probenlösung gegeben, die auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 hergestellt wurde. Das resultierende Gemisch wird 2 Minuten gerührt und anschließend durch Zugabe von Calciumhydroxid auf pH 7,0 eingestellt. Das resultierende Ge-

10 misch wird weitere 10 Minuten gerührt. Nach 30minütigem Stehenlassen wird die überstehende Lösung gesammelt und ihr COD-Wert wird nach dem KMnO.-Verfahren bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengestellt.

Tabelle

Metallbearbeitungsöl- COD (Tpm)

20 Zusammensetzung

Erfindungsgemäßes	Produkt	Nr.	1	253
Erfindungsgemäßes	Produkt	Nr.	2	315
Erfindungsgemäßes	Produkt	Nr.	3	362
Erfindungsgemäßes	Produkt	Nr.	4	198
Erfindungsgemäßes	Produkt	Nr.	5	211
Erfindungsgemäßes	Produkt	Nr.	6	398
Erfindungsgemäßes	Produkt	Nr.	7	387
Erfindungsgemäße s	Produkt	Nr.	8	222
Erfindungsgemäßes	Produkt	Nr.	9	188
Erfindungsgemäßes"	Produkt	Nr.	10	201
Er f indung sgemäße s	Produkt	Nr.	11	425

342U79

Tabelle 4 (Fortsetzung)

	Metallbearbeitungsol- Zusammensetzung	Nr.	12	COD (Tpm)
5	Erfindungsgemäßes Produkt	Nr.	13	233
	Erfindungsgemäßes Produkt	Nr.	14	875
	Erfindungsgemäßes Produkt	Nr.	15	661
	Erfindungsgemäßes Produkt	Nr.	16	729
10	Erfindungsgemäßes Produkt	Nr.	17	169
	Erfindungsgemäßes Produkt	Nr.	18	253
	Erfindungsgemäßes Produkt	Nr.	19	199
15	Erfindungsgemäßes Produkt	Nr.	20	438
	Erfindungsgemäßes Produkt	Nr.	21	249
	Erfindungsgemäßes Produkt	Nr.	22	250
20	Erfindungsgemäßes Produkt	Nr.	23	218
	Erfindungsgemäßes Produkt	Nr.	24	365
	Erfindungsgemäßes Produkt	Nr.	25	455
	Erfindungsgemäßes Produkt	Nr.	26	213
25	Erfindungsgemäßes Produkt	Nr.	27	209
	Erfindungsgemäßes Produkt	Nr.	28	318
	Erfindungsgemäßes Produkt	Nr.	29	267
	Erfindungsgemäßes Produkt	Nr.	30	338
30	Erfindungsgemäßes Produkt	Nr.	31	387
	Erfindungsgemäßes Produkt	Nr.	32	226
Erfindungsgemäßes Produkt		387

342U79

Tabelle 4 (Fortsetzung)

Metallbearbeitungsöl- Zusammensetzung	1	COD (Tpm)
Vergleichsprodukt Nr.	2	2640
Vergleichsprodukt Nr.	3	2760
Vergleichsprodukt Nr.	3200

Claims

Patentansprüche

1\, Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung, dadurch gekennzeichnet , daß es folgende essentiellen Komponenten umfaßt:
10

(a) ein oder mehrere Schmierölkomponenten, ausgewählt aus der Gruppe der öle und Fette, Mineralöle und Fettsäureester; und

!5 (b) ein oder mehrere wasserlösliche Polymerverbindungen, ausgewählt aus der Gruppe der Acrylsäureamidhomopolymerisate, Copolymerisate von Acrylsäureamid und anderen Monomeren, und Salzen und quaternären Ammoniumsalzen der Homopolymerisate und Copolymerisate, wobei die Molekulargewichte der Homopolymerisate, Copolymerisate, Salze und guaternären Ammoniumsalze innerhalb des Bereichs von 1 000 bis 10 000 000 liegen.
2. Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung nach ²^ Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß es sich bei den weiteren Monomeren, welche mit Acrylsäureamid polymerisiert sind, um ein oder mehrere Monomere handelt, ausgewählt aus der Gruppe der durch die folgenden Formeln (i) bis (x) dargestellten Monomere, sowie deren Salze und quaternären Ammoniumsalze, bzw. um die durch die folgenden Formeln (xi) bis (xv) dargestellten Monomere:

35 *1 ^0H

CH₂=C-COOCH₂CHCHoN

wobei R₁ für H oder CH^ steht und R- und R- unabhängig für H oder eine Alkylgruppe mit 1 bis .3 Kohlenstoffatomen stehen;

(ü)

,1 /2

CH₂=C-COO(CH₂CH₂O) -L(CH₂) N^

m η R-

wobei m für eine Zahl von 1 bis 3 steht, η für eine Zahl von 1 bis 3 steht, und R₁, R₂ und R- die bei Formel (I) angegebene Bedeutung haben;

15 (iü)

fl ^N-CH CH₂=C-C^ ff N-CH

K (III)

wobei R, für H oder eine Alkyl- oder Alkylolgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen steht und R₁ die gleiche Bedeutung hat wie bei Formel (I) angegeben;

(iv)

I¹ ι · ^/R2

CH₀=C-CONH-J-(CH₇) ₂NHj—2-(CH₂) ₂Ν_χ

^m η ■ m R₃

7 2

wobei m und η unabhängig eine Zahl von 0 bis 3 bedeuten und R₁, R₂ und R₃ die bei Formel (I) angegebene Bedeutung haben;

(V)

CH₂=C-C-A-f-CH₂-K-N ^Z

O ^{n Xr}3 (V)

wobei A für -0- oder -NH- steht, und R₁, R₂, R₃ und n die gleiche Bedeutung haben,wie sie im Zusammenhang

mit Formel (I) und (II) definiert wurde; 10

(vi)

n¹ \r₃ (VI)

wobei R₁, R₂, R₃ und η die gleiche Bedeutung haben wie bei den Formeln (I) bzw. (II) definiert wurde;

(vii)

CH₂=C-X_J/ (VII)

wobei R₁ die gleiche Bedeutung hat wie bei Formel (I) und das Pyridin in der 2- oder 4-Position substituiert ist;

(viii)

cH₂=c-x_r*2

wobei R₁ und R₂ die gleiche Bedeutung haben, wie sie bei Formel (I) definiert wurde und das Piperidin in der 2- oder 4-Position substituiert ist;

-μ- 342Η79

(ix)

(IX)

wobei R₁, R₂ und R₃ die gleiche Bedeutung haben, wie sie bei Formel (I) definiert wurde;

(x) Ethylenimin;

(xi) OG,ß-ungesättigte Carbonsäuren und ihre Salze und Derivate;

(xii) Sulfo-haltige Vinylverbindungen und ihre Salze; (xiii) Acrylnitril;
(xiv) Vinylpyrrolidon; und

(xv) aliphatische Olefine mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen .
3. Metallbearbeitungsöl-Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die wasserlösliche Polymerverbindung in einer Menge von 0,05 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Schmierölkomponente, enthalten ist.