DE1594651C - Schmiermittel auf der Basis einer wasserigen Emulsion - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf bei der Metallbearbeitung verwendbare Schmiermittel auf der Basis einer wäßrigen Emulsion.

Bei der spanabhebenden Metallbearbeitung erfüllt das Schmiermittel hauptsächlich zwei Funktionen: Erstens vermindert es die Reibung zwischen zwei in Berührung stehenden, sich bewegenden Metallischen, beispielsweise zwischen den" Oberflächen von Werkzeug und Werkstück, und zweitens führt es die während der Bearbeitungszeit des Metalls auftretende Wärme ab. Beim Gewindeschneiden verhindert das Schmiermittel außerdem die Ansammlung von Spänen an dem Schneidewerkzeug, schwemmt die Metallspäne gleich bei ihrer Bildung weg und sorgt bis zu einem gewissen Grade für Rostschutz.

Schmiermittel für spanabhebende Metallbearbeitung lassen sich in zwei Kategorien einteilen, nämlich in

A.. Die sogenannten Hochleistungsschmiermittel, d. h. in Flüssigkeiten, die im wesentlichen aus einem Mineralöl und organischen Schwefel-, Chlor oder Phosphorverbindungen als Zusatz bestehen; und in

B. die Schmiermittel auf wäßriger Grundlage.

Die erste Art findet bei Eisenmetallen Anwendung, wo hohe Einheitsdrücke und starke lokale Temperaturerhöhungen auftreten, also beispielsweise beim Fräsen oder beim Schneiden oder Bohren von Gewinden usw. Diese Hochleistungsschmiermittel lassen sich aber nicht anwenden bei Arbeitsgängen mit hoher Geschwindigkeit, bei denen mit außerordentlichem Wärmeanstieg gerechnet werden muß, da sie eine verhältnismäßig schlechte Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Außerdem sind Schmiermittel auf Mineralölbasis nicht zu empfehlen bei der Bearbeitung von Nichteisenmetallen, da die Möglichkeit eines korrosiven Angriffs oder einer Oxydbildung besteht. Schmiermittel auf wäßriger Basis sind dagegen sehr gut geeignet ■ für schnellaufende Arbeitsgänge, wie Bohren, Drehen, Fräsen usw., bei welchen während der Bearbeitung die Belastung verhältnismäßig gering ist; jedoch sind Schmiermittel auf wäßriger Basis, die sich für die oben beschriebenen Hochleistungsarbeitsgänge eignen, bisher noch nicht verfügbar.

Zweck der Erfindung ist daher die Bereitstellung von Schmiermitteln auf wäßriger Basis, die für Hochleistungsarbeitsgänge, wie Lochen, Gewindeschneiden, Gewindebohren u. dgl., geeignet sind. Die erfindungs-. gemäßen Schmiermittel eignen sich nicht nur für die Bearbeitung von Eisenmetallen, wie Stahl und die verschiedenen Stahllegierungen, sondern auch für die Bearbeitung von Nichteisenmetallen, wie Kupfer, Aluminium, Messing, Bronze u. dgl. Die genannten Schmiermittel auf der Basis wäßriger Emulsionen sind außerordentlich widerstandsfähig gegen Verschleiß und verhindern das unerwünschte Verschweißen von Werkzeug und Werkstück (»Festfressen«).

Bei ihrer Anwendung in der spanabhebenden Bearbeitung von Metallen sind die erfindungsgemäßen Schmiermittel auf Wasserbasis mindestens denjenigen auf ölbasis äquivalent, wobei jedoch ihre Fähigkeit, die auftretende Wärme von der Bearbeitungsstelle abzuleiten, wesentlich besser ist.

Die erfindungsgemäßen, bei der spanabhebenden Bearbeitung von Metallen venvendungsfähigen Schmiermittel auf der Basis einer wäßrigen Emulsion enthalten als hauptsächliche organische Komponente etwa 0,1 bis 25 Gewichtsprozent eines Polyolefins

(d. h. eines Homo- oder Copölymerisates eines Olefins) mit einem Molekulargewicht zwischen 1500 und 25 000 und außerdem ein Emulgiermittel. Unter den Polyolefinen sind Polyäthylen und Polypropylen bevorzugt. Vorzugsweise liegt die Menge an Polyolefin in der Emulsion zwischen etwa 0,2 und 3 Gewichtsprozent; für Hochleistungsbeanspruchung ist der bevorzugte Bereich etwa 1 bis 3 Gewichtsprozent.
Nebenden beiden bevorzugten Polyolefinen kann

ίο jedoch auch jedes beliebige andere Polyolefin in wäßriger Emulsion vorhanden sein. Auch die. Breite der Molekulargewichtsverteilung, die Polymerdichte oder die Polymerstruktur sind beliebig.

Besonders geeignet sind Polyolefine mit einem Molekulargewicht zwischen etwa 1500 und 25 000, die einen Schmelzpunkt von vorzugsweise nicht mehr als etwa 200° C aufweisen. Typische Beispiele hierfür sind Homo- und Copolymerisate von a-Olefinen mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie Äthylen, Propylen,

Butylen u. dgl. Wegen ihrer besonders guten Emulgierfähigkeit sind Polyolefine durchschnittlich mindestens einer polaren Gruppe auf je vier Polyolefinmoleküle bevorzugt.

Die Homo- oder Copolymerisate von Olefinen können im erwähnten Molekulargewichtsbereich erhalten werden durch direkte Polymerisation, Emulsionspolymerisation oder durch Hydrolyse von Polyolefinen mit höherem Molekulargewicht.

Die letztere Methode ist bevorzugt, da die Pyrolyse von Polymerisaten mit relativ hohem Molekulargewicht zu einer endständigen ungesättigten Vinylgruppe führt, die leicht verfügbar ist zur Umsetzung mit einem äthylenisch ungesättigten polaren Mono-. meren, wie Maleinsäureanhydrid oder Thioglykolsäure, wie dies in den USA.-Patentschriften 2 766 214 und 3 144348 beschrieben ist; das resultierende Polyolefin ist sehr leicht emulgierbar.

Eine andere wertvolle Methode zur Herstellung von emulgierbaren Polymeren mit einer ausreichenden Anzahl an polaren Gruppen besteht in der (gegebenenfalls katalytischen) Oxydation, wobei an der Polymerkette neben Keton-, Aldehyd- und Hydroxylgruppen auch Carboxylgruppen erzeugt werden.

Andere geeignete emulgierbare Polyolefine sind die Blockcopolymerisate, die sich bei der Umsetzung von Äthylenoxyd mit^Eolyäthylen bilden, wobei gemäß der USA.-Patentschrift 2 921 920 Polymerisate mit endständigen Hydroxylgruppen, entstehen. Weitere geeignete Polyolefine sind die in der USA.-Patentschrift 2766 214 beschriebenen, mit Maleinsäure umgesetzten Äthylen-Alkohol-Telomeren.

Ebenso kann die notwendige Menge an polaren Gruppen in die erwähnten Homopolymerisate und Mischpolymerisate von a-Olefinen eingeführt werden durch Mischpolymerisation der resultierenden Polyolefine mit ungesättigten Monomeren, welche die Äthylenbindung enthalten, wie Äthylenacrylat, Styrol, Bicyclohepten, Vinylacetat, Acrylsäure, Methacrylsäure u. dgl.

Außerdem entstehen bei direkter Polymerisation zu Olefinpolymeren und/oder durch Hydrolyse Polymerketten mit der notwendigen Menge an polaren Gruppen, so daß die Polymeren emulgierbar sind und die resultierende Emulsion stabil bleibt.

Die Emulsionspolymerisation kann durchgeführt werden, indem man das olefinische Ausgangsmaterial in Anwesenheit eines geeigneten Emulgators in Wasser emulgiert und es daraufhin bei höherer Temperatur

unter Druck in Anwesenheit eines Polymerisationskatalysators polymerisiert. Derartige Polymerisationsverfahren sind unter anderem beschrieben in folgenden USA.-Patentschriften: 2 342 400, 2 542 783, 2 592 526 und 2703 794.

Aus dem oben angedeuteten Stand der Technik ist ersichtlich, daß zahlreiche verschiedene Wege bekannt und verfügbar sind, um die für Zwecke der Erfindung geeigneten Polyolefine herzustellen.. Die wäßrigen Polyolefinemulsionen können anionisch, nichtionisch oder kationisch sein. Während also grundsätzlich jedes verträgliche Emulgiermittel verwendet werden kann, sind jedoch für Schmiermittel, die bei der Metallbearbeitung benutzt werden sollen, die nichtionischen Emulgatoren bevorzugt.

Die hier in Betracht kommenden nichtionischen Emulgatoren sind organische Verbindungen von verhältnismäßig hohem Molekulargewicht und bestehen aus einem hydrophoben Anteil, mit dem ein solubilisierender oder hydrophiler Anteil verbunden ist, welch letzterer gewisse Gruppen, wie ätherartige Glieder .(— C-O-C-), Hydroxylgruppen (—OH), Carboxylgruppen

u. dgl. enthält. .

Besonders zweckmäßig sind oberflächenaktive Mittel, die als hydrophile Hälfte eine oder mehrere Ketten mit einer oder mehreren Alkylenoxygruppen enthalten. Diese oberflächenaktiven Mittel haben die allgemeine Formel

R-(Y-H),

worin R der hydrophobe Anteil eines aliphatischen Alkohols mit 8 bis 22 C-Atomen oder eines alkylierten Phenols mit 4 bis etwa 22 C-Atomen in der Alkylgruppe bedeutet, Y eine Alkylenoxykette ist, das durch H bezeichnete Wasserstoffatom an ein Sauerstoffatom der Alkylenoxykette gebunden ist und y für eine Zahl von 1 bis 6, vorzugsweise von 1 bis 4 steht.

Typische aliphatische Alkohole sind Octylakohol, Nonylalkohol, Decylalkohol, »Coco«-alkohol (ein Gemisch aus C₁₀- bis C_ie-Aikoholen)', Dodecylalkohol, Oleylalkohol, »Talk«-Alkohol'(ein Gemisch aus C₁₆-bis C₁₈-Alkoholen), Octadecylalkohol, 2,6,8-Trimethyl-4-nonylalkohol u.dgl.

Typische alkylierte Phenole sind Butylphenol, Pentylphenol, Hexylphenol, Octylphenol, Nonylphenol, Dodecylphenol, Hexadecylphenol, Octadecylphenol, Nonadecylphenol u. dgl.

Mit dem Ausdruck »Alkylenoxykette« ist hier eine Kette gemeint, die eine oder mehrere Alkylenoxygruppen enthält, und zwar zweiwertige Alkylengruppen, wie Methylen, Äthylen, Propylen, Butylen u. dgl., die derart an ein Sauerstoffatom gebunden sind, daß eine der Valenzen der Alkylenoxygruppe von einem Sauerstoffatom, die andere von einem Kohlenstoffatom stammt. Typische Alkylenoxygruppen sind folgende Gruppen: Methylenoxy (—CH₂O—) Äthylenoxy (-C₀H₄O-), Propylenoxy (-C₃H₆O-), Butylenoxy (— C₄H₈O —) u. dgl.

Bevorzugte nichttonische Emulgatoren für die erfindungsgemäßen Mittel sind die Polyalkylenglykoläther mit etwa 4 bis etwa 80 Mol Alkylenoxyd. Bevorzugte nichtionische oberflächenaktive Mittel sind unter anderem die Nonylphenyl-Polyäthylenglykoläther mit etwa 4 Mol Äthylenoxyd, die Trimethylnonyl-Polyäthylenglykoläther mit etwa 6 Mol Äthylenoxyd, die Nonylphenyl-Polyäthylenglykoläther mit etwa 7 Mol Äthylenoxyd, gemischte Polyalkylenglykoläther mit etwa 6OMoI eines Gemisches aus

ίο Äthylenoxyd und 1,2-Propylenoxyd im Molverhältnis von etwa 2:1 u. dgl.

Typisch für die erfindungsgemäß brauchbaren kationischen Emulgatoren sind Kombinationen aus einer organischen Säure, wie Essigsäure und einem Amin, z. B. einem cyclischen Imidazolin,tertiärem äthoxyliertem Soya-Amin, polyäthoxyliertem »Talg«- Amin mit 2 Äthoxyeinheiten im polyäthoxylierten Teil des Moleküls, den polyäthoxylierten Oleyl-Aminen mit 2 bis 5 Äthoxyeinheiten im Polyäthoxyteil des Moleküls, polyäthoxyliertem Soya-Amin mit 5 Äthoxyeinheiten im Polyäthoxyteil des Moleküls u.dgl. .

Die erfindungsgemäß in Betracht kommenden anionischen Emulgatoren sind unter anderem Amin- seifen, gebildet durch Umsetzung eines Amins mit einer Fettsäure, wie Ölsäure, Palmitinsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, den Tällölsäuren, den Palmölsäuren od. dgl., in etwa stöchiometrischen Mengen bei Umgebungs- oder leicht erhöhten Temperaturen.

Geeignete Aminseifen sind Triäthanolaminstearat, Triäthanolaminoleat, Triäthanolamin-Kokosnußöl-Seife, Isopropanolaminoleat, Ν,Ν-Dimethyläthanolaminoleat, 3-Methoxypropylaminoleat, Morpholinoleat u. dgl.

Es wurde eine lange Reihe von wäßrigen Polyolefinemulsionen auf ihre Eignung für Zwecke der Erfindung untersucht. Diese Emulsionen sind weiter unten beschrieben und werden im Interesse der Übersichtlichkeit mit den Buchstaben A bis N bezeichnet.

Zu Vergleichszwecken sind ferner die üblichen Schneideöle aufgeführt.

Beschreibung von Schneideflüssigkeiten

Emulsion A

Wäßrige nichtionische Emulsion von chemisch inertem, niedrigmolekularem Polyäthylen, emulgiert durch ein Polyoxyäthylenderivat einer aliphatischen Verbindung.

Emulsion B

Wäßrige anionische Emulsion von Polyäthylen mittleren Molekulargewichts, emulgiert durch einen flüchtigen Emulgator.

Emulsion C

Wäßrige nichtionische Emulsion von hochschmelzeridem, sehr dichtem Polyäthylen (MoIekulargewicht 6500 bis 8400), das gecrackt und an der Luft oxydiert worden war.

Emulsion D

Wäßrige anionische Emulsion von gecracktem Polyäthylen hoher Dichte (Molekulargewicht etwa 2000), modifiziert mit etwa 5 Gewichtsprozent Maleinsäureanhydrid und emulgiert mit einem Amin-Fettsäure-Emulgator.

Emulsion E

Öl B

Wäßrige kationische Emulsion von gecraktem Polyäthylen hoher Dichte (Molekulargewicht etwa 2000), modifiziert mit etwa 5 Gewichtsprozent Maleinsäureanhydrid und emulgiert mit einem äthoxylierten primären Fettsäureamin und Essigsäure. .

Lösliches Schneideöl mit verhältnismäßig sehr hohem Anteil an hochdruckbeständigen und das Festfressen verhindernden Fetten und Zusätzen.

öl c

Emulsion F

Wäßrige nichtionische Emulsion von gecracktem Polyäthylen hoher Dichte (Molekulargewicht etwa 2000), modifiziert mit · etwa 5 Gewichts-. prozent Maleinsäureanhydrid und emulgiert mit einem Gemisch aus Nonylphenyl-Polyäthylenglykoläthern, die etwa 4 und etwa 7 Mol Äthylenoxyd enthalten, und Morpholin.

Emulsion G

Wäßrige nichtionische Emulsion von gecracktem Polyäthylen hoher Molekulardichte (Molekulargewicht etwa 2000), modifiziert mit etwa 5 Gewichtsprozent Maleinsäureanhydrid und emulgiert mit einem Gemisch aus Nonylphenyl-Polyäthylenglykoläthern, die etwa 4 und etwa 7 Mol Äthylenoxyd enthalten, und 2-Methoxypropylamin.

Emulsion H .

Wäßrige anionische Emulsion von Polyäthylen niedriger Dichte (Molekulargewicht etwa 16000), hergestellt durch Emulsionspolymerisation.

Emulsion I

Paraffinöl mit einem Viskositätsindex von etwa 90. Enthält keine Zusätze.

IO Öl D

Wäßrige nichtionische Emulsion aus Polyäthylen niedriger Dichte (Molekulargewicht etwa 24000), hergestellt durch Emulsionspolymerisation.

Emulsion J

Wäßrige nichtionische Emulsion aus Polyäthylen niedriger Dichte. .

Wasserunlösliches Polyalkylenglykol.

*5 Die Bewertung der Schmiermittel erfolgt auf einem Falex-Tester. Diese Versuchsanordnung besteht aus einer auswechselbaren Welle von etwa 6 mm Durchmesser (Weichstahldorn Nr. 8), die mit 290 U/Min, zwischen zwei Stahl-V-Blöcken umläuft. Die Welle kann aus SAE 3135-Stahl mit einer Rockwell-B-Härte von 87 (vergütet auf 8 bis 10 RMS) bestehen, und die beiden V-Blöcke können aus AISI C-Il37-Stahl mit einer Rockwell-C-Härte von 20 (vergütet auf 6 bis 8 RMS) bestehen (Methode I). Bei einer anderen Durchführungsform kann die Welle aus M-2-Werkzeugstahl mit einer Rockwell-C-Härte von 60 (vergütet auf 12 bis 14 RMS) und die beiden V-Blöcke können aus. rostfreiem 440-C-Stahl mit einer Rockwell-C-Härte von 60 (vergütet auf 12 bis 14 RMS) bestehen (Methode II).

Die V-Blöcke sind derart angeordnet, daß sie durch ein mit Kerben versehenes Belastungsrad gegen die Welle angedrückt werden. Die Einstellung des Belastungsrades während des Versuchs, um eine vorbestimmte Belastung aufrechtzuerhalten, gibt ein Maß für den Abrieb an der Testwelle. Ein Vorrücken um eine Kerbe bzw. einen Zahn auf dem Belastungsrad zeigt 0,145 μ Abrieb an der Testwelle an.

Während des Versuchs tauchen Welle und V-Blöcke in das zu untersuchende Schmiermittel ein.

Der Versuch besteht aus folgenden einzelnen Arbeitsvorgängen:

Emulsion K

45

Wäßrige kationische Emulsion aus Polyäthylen niedriger Dichte.

Emulsion L

Wäßrige nichtionische Emulsion von Polyäthylen mit verhältnismäßig niedrigem Gehalt an Emulgatoren.

Emulsion M

Wäßrige nichtionische Emu lison von Polyäthylen.

55

Emulsion N

Wäßrige nichtionische Emulsion von Polypropylen.

Übliches Mineralöl zum Gewindeschneiden und -bohren. Enthält als aktive Hochdruckmittel etwa 3 Gewichtsprozent Schwefel und etwa 1 Gewichtsprozent Chlor.

1. Zu Beginn des' Versuchs läßt man die Welle zwischen den V-Blöcken 3 Minuten bei einer Belastung von"45,4 kg rotieren;

2. die Belastung wird dann je Minute um 45,4 kg gesteigert bis auf 454 kg;

3. wenn die Belastung von 454 kg erreicht ist, erfolgt die weitere Steigerung je Minute um 113 kg bis zur Blockierung oder bis zu einer maximalen Belastung von 2040 kg;

4. die Drehleistung (Drehmoment) und Temperatur werden jede Minute notiert;

5. in jedem einzelnen Minutenintervall wird der Abrieb an der Testwelle notiert als Anzahl von Kerben (Nuten) auf dem Belastungsrad, die nachgestellt werden mußten, um die gewünschte Belastung aufrechtzuerhalten.

Nach Beendigung des Versuchs wird die durchschnittliche Breite der an den V-Blöcken erzeugten

Schleifspur mikroskopisch gemessen und der Kontaktdruck aus folgenden Formeln berechnet:

Belastung bei Blockierung _T . , . ,
— = Lagerbelastung in kg.

Lagerbelastung in kg _, , .' , , .,

5_ Q_ruck _m kg/cm².

Spurlänge X Spurbreite in cm

Spurlänge = 1,25 cm.

Die Erfindung wird an Hand folgender Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Mit Hilfe des Falex-Gerätes und nach der oben beschriebenen Methode I wurden verschiedene Polymeremulsionen auf Belastungsfähigkeit und auf ihre Wirkung hinsichtlich der Verhinderung des Festfressens (Blockierung) untersucht. Es handelte sich um wäßrige Emulsionen mit etwa 0,5 Gewichtsprozent an Feststoffen. Die Resultate gehen aus Tabelle I hervor.

Aus den Daten der Tabelle ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen Polyolefinemulsionen eine ausgezeichnete Belastbarkeit aufweisen und mit Sicherheit das Festfressen verhindern.

Tabelle I

Emulsion	Art der Emulsion	Belastung beim Blockieren in kg .	Emulgator- typ*
F	modifiziertes Polyäthylen	> 2040	η + a
A	Polyäthylen	>2040	η
D	modifiziertes Polyäthylen	>2040	a + a .
C	Polyäthylen	2040	η
B	Polyäthylen	1810	a
I	Polyäthylen	1810	η
H	Polyäthylen	1700	a
J	Polyäthylen	1930	η
K	Polyäthylen	>2040	C
. M	Polyäthylen	2040	η
L	Polyäthylen	1930	η
N	Polypropylen	1930	η

* η = nicht ionisch; a = anionisch; c = kationisch.

Beispiel 2

Die Fähigkeit von wäßrigen Polyolefinemulsionen, das Blockieren oder Festfressen zu verhindern, wurde gemessen auf dem Falex-Versuchsgerät nach der oben beschriebenen Methode I. Die Resultate der Versuche gehen aus Tabelle II hervor:

Tabelle!!

Feststoffgehalt	Emulsion	Emulgatortyp (D	Belastung	Anzahl an Zähnen, die eingestellt werden müssen,	1590 kg	1930 kg	2040 kg	. 170
. in ,			beim Festfressen	um den Abrieb auszugleichen bei Belastung mit"	185	>1000	■ ■ 11 ι ι "-	155
Gewichtsprozent	J	η	in kg	1360 kg	115	220	570	270
0,5	K	C	1930	95	540			—
0,5	I	η	>2040	45	110	435		—
0,5	H	a	1810	160	125		>815 ·	165
0,5	M	η	1700	20	190	520	—	—
0,5	L	η	2040	15	170	400	>660	—
0,5	C	η	1930	70	0	Festgefressen
0,5	B	a	2040	70	0	20
0,5	A	η	1810	0	0	15
0,5	D	a	>2040	0	30	125
0,5	F	η + a	>2040	.0	180	760
0,5	N	η	>2040	0	—	—
0,5	B	a	1930	15	0	10
0,2	A	η	794	>110	—	— .
0,2	D	a	> 2040	0	110	—
0,2	F	η + a	680	>20
0,2		1810	20

O) η = nichtionisch; a = anionisch; c = kationisch.

Die Daten der Tabelle zeigen deutlich, daß die er- 65 zeigen ferner, daß einige der Emulsionen selbst bei

findungsgemäßen wäßrigen Polyolefinemulsionen be- geringem Feststoffgehalt besonders gut geeignet sind,

sonders gut geeignet sind, das Festfressen bei span- den unerwünschten Abrieb zu verhindern,
abhebenden Arbeitsgängen zu vermeiden. Die Daten

209 634/126

ίο

Beispiel 3

In den in Tabelle III zusammengestellten Versuchen wurde das Verhalten einer Polyäthylenemulsion bei verschiedenen Feststoffkdnzentrationen auf dem Falex-Versuchsgerät erprobt.

Tabelle III ■ .

	Belastung	Anzahl an Zähnen, die eingestellt werden	müssen,	1930 kg	2040 kg
Emulsion A mit Wasser verdünnt auf	beim Festfressen	um den	Abrieb auszugleichen bei Belastung mit	. 95	380
	in kg	1360 kg	1590 kg	95	405
3,0 Gewichtsprozent Feststoffe	>2040	0	30	20	170
1,0 Gewichtsprozent Feststoffe	>2040	0	35	10	165
0,5 Gewichtsprozent Feststoffe	>2040	0	0
0,2 Gewichtsprozent Feststoffe	>2040	0	0
0,1 Gewichtsprozent Feststoffe	1130	0

Die angegebenen Daten zeigen, daß bei Konzentrationen von etwa 0,2 bis 3,0 Gewichtsprozent Feststoffen die Fähigkeit, das Festfressen zu verhindern, die Grenze der auf der Vorrichtung möglichen Ver^ suche überschreitet. Eine besonders gute Abriebverhinderung wurde erhalten bei 0,2 bis 0,5 Gewichtsprozent Feststoffen, jedoch auch bei höheren Konzentrationen zeigten die erfindungsgemäßen Schmiermittel noch sehr gute Eigenschaften.

20

Beispiel 4

Die in Tabelle IV aufgeführten Versuche dienten der Bestimmung des Kontaktdruckes bei verschiedenen Schmiermitteln bekannter Art im Vergleich zu den erfindungsgemäßen Schmiermitteln. Die Versuche wurden durchgeführt auf der Falex-Vorrichtung, wobei die oben beschriebene Methode II angewendet wurde.

Tabelle IV

Im Wasser enthaltenes Schmiermittel	Belastung beim Festfressen in kg	Durchschnittliche Spurbreite in mm	Kontaktdruck in kg/cm2
ÖIA	1700 1810 1360 1130 1810 1130 2040 1360 1250 1250 1130 1590 1470	0,94 0,74 0,61 0,41 0,53 0,38 0,48 0,41 0,41 0,66 0,46 0,46 0,46	9 840 14100 12 700 15 500 19 000 16 900 23 200 18 300 16 900 10 500 14 100 20 400 19 000
öl B verdünnt (15/1) mit Wasser Öl C : ;........
Öl D
1,0 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion F 0,2 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion F 1,0 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion A 0,2 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion A 0,2 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion D 1,0 Gewichtsprozent Triäthanolamin (Seife) 0,2 Gewichtsprozent Triäthanolamin (Seife) 1,0 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion N 0,2 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion N

Die in der Tabelle angegebenen Werte zeigen, daß nur mit wäßrigen Polyäthylen- und Polypropylenemulsionen Kontaktdrücke von mehr als etwa 15 500 kg/cm² erhalten werden konnten. Diese Emulsionen sind demnach den Ölemulsionen überlegen.

Beispiel 5

Die Fähigkeit der erfindungsgemäßen Polyolefin-Schmierflüssigkeiten, den Abrieb und das Festfressen bzw. Verschweißen von Werkzeug und Werkstück zu verhindern, wurde in einem Gewindeschneidversuch gemessen. Das Verhalten der erfindungsgemäßen Schmiermittel wurde dabei verglichen mit demjenigen des c')ls A, das zu den normalerweise beim Gewindeschneiden in rostfreiem Stahl verwendeten ölen gehört.

Einzelheiten zu den Versuchen

Vorrichtung 4'-Radialbohrmaschine Nr. 4;

American-Hole Wizard.

Werkstück Rostfreier Stahl 304

(2V* · I¹A. · 12 Zoll).

Sacklöcher Gebohrt mit Bohrer Nr. 7 (Durchmesser 0,201 Zoll), IV₈ Zoll tief bei 610 Umdr./Min.; Vorschub 0,01 cm/Umdr.; Kühlmittel: Was

serlösliches öl, verdünnt.

Gewindebohrer ... »Λ · 20 N. C.; H. S. Grd. H 3 4 FIt. (Spezialausführung für rostfreien Stahl).

Vorrichtung KupplungmiteinstellbaremDreh-

moment (Rutschkupplung),
schwedisches Modell,
SPV-SA-IE.

Auswertung der Schmiermittel

1. Ein Sackloch von 2,5 cm Tiefe wird auf seiner vollen Länge bis zum Ende der Nut mit Gewinde versehen (80% Gewinde, 2,5 cm tief).

2. Schneidgeschwindigkeit 70 Umdr./Min.

3. Das Schmiermittel wird eingebracht; es füllt das Sackloch vollständig aus.

4. Sobald das übertragene Drehmoment die Gewindeschneidvorrichtung durchrutschen läßt, kehrt sich die Drehrichtung um, und die Späne und Schmiermittel werden mit Hilfe eines Luftschlauches aus dem Bohrloch ausgeblasen; damit ist ein Arbeitsgang abgeschlossen.

5. Unter nochmaligem Einbringen von Schmiermittel wird ein neuer Schneidevorgang vorgenommen (zweiter Arbeitsgang).

6. Die bis zum Schneiden eines vollständig aus-

gebildeten Gewindes von 2,5 cm Tiefe notwendige Anzahl von Arbeitsgängen bildet das Kriterium für die Leistungsfähigkeit des Schmiermittels.
· ' "

Die üblichen zur Metallverarbeitung benutzten Flüssigkeiten auf wäßriger Grundlage und andere, wie wäßrige Suspensionen von Graphit oder Halogenalkanharzen, ließen sich zum Gewindeschneiden unter ίο den obigen Bedingungen nicht mit Erfolg verwenden. Auch Suspensionen von nicht emulgierbarem Poly-' äthylen oder mit Maleinsäureanhydrid modifiziertem Polyäthylen in Mineralöl (Kerosin, Mittelöl, Leichtöl) waren nicht geeignet. >

Die beim Gewindeschneiden mit »Öl A« im Vergleich zu verschiedenen wäßrigen Polyolefinemulsionen erzielten Resultate sind in Tabelle V zusammengestellt. -

Tabelle V

Schmiermittel zum Gewindeschneiden, ausgewertet in wäßriger Emulsion	Anzahl· der Arbeits gänge zur Bildung eines Gewindes von 2,5 cm Tiefe	Bohrloch-Nummern
öi a ; *	3, 3, 3 · 4, 4, 4 3 2, 2, 2 4 4 5 2 2 3 2 3, 3 3 2 5	57, -66, 112 75, 106, 107 56 .51, 53, 61 52 49 50 72 75 74 62 63, 71 64 70 108
öl A... . . .... .. .
15 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion G 3 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion G 1 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion G 3 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion D , 1 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion D 25 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion E 3 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion E 1 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion E 20 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion F 3 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion F '. 1 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion F 1 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion F + 3 Gewichtsprozent Triäthylenglykol 0,5 Gewichtsprozent Feststoffe, Emulsion F + 3 Gewichtsprozent Triäthylenglykol

Die obigen Daten zeigen die Vorteile der Verwendung von wäßrigen Polyolefinemulsionen als Schmiermittel beim Gewindeschneiden.

Beispiel 6

Das Verhalten von wäßrigen Polyolefinemulsionen wurde weiterhin ausgewertet beim Arbeiten auf einer Gewindeschneidedrehbank (Leitspindeldrehbank), wobei eine Stange von 2,5 cm Durchmesser aus rostfreiem Stahl Nr. 304 mit einem 8-Punkt-Gewinde bei 67 Umdr./Min. auf einer 40 · 137-cm-Axelson-Drehbank bearbeitet wurde. Die Resultate gehen aus Tabelle IV hervor:

Tabelle VI

Schmiermittel und VerdUnnungsverhältnis	Vorschnitte	Fertigschnitte	Gesamtbewertung
öl A	brauchbar schlecht gut	ausgezeichnet brauchbar gut	ausgezeichnet brauchbar ausgezeichnet
öl B (Verdünnung 30 :1) 1 Gewichtsprozent, Emulsion F

Die Versuchsresultate, zeigen, daß wäßrige PoIyolefinemulsiqnen in ihrem Verhalten und ihrer Leistungsfähigkeit den Hochleistungsschmiermitteln auf Mineralölbasis mindestens äquivalent sind.

Außer den bereits erwähnten aktiven Bestandteilen können die erfindungsgemäßeri Schmiermittel noch die üblichen Zusätze enthalten, die den Mitteln gewisse erwünschte Eigenschaften verleihen, wie Antikorrosionsmittel, Antischaummittel, antibakterielle Mittel u. dgl.

Als korrosipnsverhindernde Mittel können unter anderem Morpholin, Alkalinitrite (z. B. Kalium- oder Natriumnitrit), Alkalimercaptobenzodiazole (z. B. das Natriumsalz des Mercaptobenzodiazols), Polyphosphate (z. B. Hexametaphosphat) u. dgl. verwendet werden.

Illustrativ für antibakterielle Mittel sind Chlorphenole, die Neomycinsulfate, das 6-Acetoxy-2,4-dimethyl-m-dioxan u. dgl. Eine wäßrige Lösung mit Di-(phenylmercuri)-ammoniumpropionat in einer Menge, die 6 Gewichtsprozent Quecksilber entspricht, hat ebenfalls antibakterielle Wirkung. ■

Als das Schäumen verhindernde Mittel seinen genannt: Alkohole mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen, z. B. 2-Äthylhexanol, oder oberflächenaktive Mittel mit einem niedrigen hydrophil/liophil-Gleichgewichtu. dgl.

Das Herstellungsverfahren ist bei den erfindungsgemäßen Mitteln nicht ausschlaggebend, d.h., die Bestandteile der Mittel können in beliebiger Folge und in jeder geeigneten Vorrichtung miteinander vermischt werden, und zu ihrer Bereitung können die bei der Herstellung der üblichen wäßrigen Schmiermittel bewährten Methoden angewendet werden.

Die Verwendung der erfindungsgemäßen Mittel wurde im vorangehenden im Hinblick auf die Bearbeitung von Eisen bzw. Stahl beschrieben. Hierbei sind die Schmiermittel einer besonderen Belastung unterworfen. Selbstverständlich sind aber die Mittel ebenso bei der Bearbeitung von Metallen jeder Art, also beispielsweise von Kupfer, Aluminium, Bronze, Messing u.dgl., kurz überall, wo bewegte Metallflächen miteinander in Berührung kommen, mit Erfolg verwendbar.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schmiermittel auf der Basis einer wässerigen Emulsion, bestehend aus

. 1. Wasser,

2. einem Emulgator,

3. dem Schmierstoff

und gegebenenfalls aus konservierenden, antikorrosiven oder das Schäumen verhindernden Zusätzen, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schmiermittel als Komponente 3 ein Homo- oder Copolymerisat eines Olefins mit einem Molekulargewicht von 1500 bis 25 000 in einer Anteilsmenge von 0,1 bis 25% des Gesamtgewichtes enthalten ist und daß als Komponente 2 gegebenenfalls ein- nichtionischer Emulgator enthalten ist.

2. Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß darin als Komponente 3 Polyäthylen oder Polypropylen enthalten ist.

3. Schmiermittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente 3 darin in einer Menge von 0,2 bis 3, insbesondere von 1 bis 3 Gewichtsprozent enthalten ist.