DE19834853A1 - Backing material and its use as well as cold-forming processes - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Trägermaterial zur Ausbildung einer oberflächigen Schmierstoffträgerschicht sowie dessen Verwendung. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Kaltumformung, bei dem eine solche Schicht auf ein zu verformendes Material aufgebracht wird.The present invention relates to a carrier material for Formation of a superficial lubricant carrier layer as well as its use. The invention further relates to a method for cold forming, in which such Layer is applied to a material to be deformed.
Es ist bekannt (vergleiche beispielsweise Lueger, Lexikon der Technik, Band 8, Seiten 545 bis 547), bei Kaltumform verfahren, wie insbesondere beim Draht ziehen, aber auch beim Rohrziehen, Tiefziehen und Kaltwalzen, zwischen dem zu bearbeitenden Material (Werkstück) und dem jeweiligen Werk zeug ein Trennschmiermittel aufzubringen. Hierzu wird das - üblicherweise durch Warmverformung, insbesondere Walzen, vorgeformte - Rohmaterial zunächst entzundert, d. h. eine auf dem Material gebildete Oxidschicht (insbesondere bei der Warmverformung gebildete Zunderschicht, aber auch Rost) wird beseitigt, um eine metallisch blanke Oberfläche zu er halten (vergleiche Lueger, Band 5, Seite 183). Bei Draht wird meist ein mehrfacher Biegevorgang zum Entzundern ange wendet, wobei der Draht um mehrere Umlenkrollen geführt wird, was aber nachteiligerweise bereits auch zu einer nicht definierbaren Verformung (Längung) führt, die eigent lich erst definiert bei den anschließenden Ziehvorgängen erfolgen sollte. Für eine vollständige, restlose Entfernung der Oxidschicht muß bisher zudem ein Beizvorgang erfolgen; für dieses Beizen wird das Material - im Falle von Draht in einem zu Ringen (sogenannte Coils) aufgerollten Zustand - in ein Säurebad getaucht (PH-Wert-Absenkung auf ca. 1) und anschließend (zur pH-Wert-Anhebung auf ca. 6 bis 7) gewäs sert. Üblicherweise schließt sich hieran eine weitere Neu tralisation in einem Kalkbad an; durch dieses sogenannte Kälken wird gleichzeitig eine Schmierstoffträgerschicht gebildet. Alternativ hierzu kann diese Schmierstoffträger schicht auch durch sogenanntes Phosphatieren gebildet wer den (vergleiche Lueger, Band 8, Seite 546). Der Schmier mittelträger füllt die Täler der rauhen Materialoberfläche aus (Untergrundfüller) und dient somit zur Verankerung eines nachfolgend aufzubringenden, eigentlichen Trenn schmiermittels. Beim Drahtziehen handelt es sich dabei heute üblicherweise um einen Festschmierstoff auf Seifen basis, insbesondere Metallseifenbasis, wie z. B. Lithium- Stearat (sogenanntes "Trockenziehen", vergleiche Lueger, Band 8, Seite 124). Der Draht wird bei jedem Ziehvorgang durch eine Ziehdüse aus Hartmetall oder Diamant gezogen und dabei im Querschnitt reduziert und gelängt (plastische, im wesentlichen spanlose Verformung). Der Ziehdüse ist einen Behälter vorgeordnet, in dem sich der Festschmierstoff in Pulverform befindet, und der Draht durchläuft dieses Schmierpulver und nimmt ständig Partikel mit, die dann in der Ziehdüse einen "Schmierfilm" bilden.It is known (see for example Lueger, Lexikon der Technik, Volume 8, pages 545 to 547), for cold forming proceed like pulling the wire in particular, but also in tube drawing, deep drawing and cold rolling, between the to processing material (workpiece) and the respective plant to apply a separating lubricant. For this, the - usually by hot forming, in particular rolling, preformed - raw material first descaled, d. H. a oxide layer formed on the material (especially at scale layer, but also rust) is removed to create a shiny metallic surface hold (compare Lueger, Volume 5, page 183). With wire is usually a multiple bending process for descaling turns, the wire being guided around several deflection rollers becomes, which is disadvantageously already a undefinable deformation (elongation) leads to the actual Only defined during the subsequent drawing processes should be done. For a complete, complete removal the oxide layer has also had to be pickled; the material is used for this pickling - in the case of wire in a state rolled up into rings (so-called coils) - immersed in an acid bath (reduction in pH value to approx. 1) and then wash (to raise the pH to approx. 6 to 7) sert. This is usually followed by another new one treatment in a lime bath; through this so-called Liming becomes a lubricant carrier layer at the same time educated. Alternatively, this can be a lubricant carrier layer is also formed by so-called phosphating den (see Lueger, Volume 8, page 546). The grease middle beam fills the valleys of the rough material surface from (underground filler) and thus serves for anchoring an actual separation to be applied subsequently lubricant. It is wire drawing today usually around a solid lubricant on soaps base, especially metal soap base, such as. B. Lithium Stearate (so-called "drying", compare Lueger, Volume 8, page 124). The wire is on every drawing pulled through a carbide or diamond die and reduced and elongated in cross-section (plastic, in essential non-cutting deformation). The drawing nozzle is one Upstream container in which the solid lubricant in Powder form, and the wire runs through it Grease and constantly takes particles with them, which then in form a "lubricating film" in the drawing nozzle.
Bei diesem bekannten Verfahren ist nun der große Aufwand der Vorbehandlung des Materials ein gravierender Nachteil. Vor allem das "naßchemische Verfahren" - Entfetten, Beizen, Passivierung, Naßbeschichtung (Kälken/Phosphatieren) - führt zu hohen Betriebskosten sowie auch in zunehmendem Maße zu erheblichen Entsorgungskosten der Säuren sowie Neu tralisations- und Kalk-/Phosphatschlämme. Außerdem enthält der Schmierstoff nachteiligerweise Salze, wie Sulfate, Borate oder Oxalate, die in harter, kristalliner Form vorliegen und beim Passieren der Ziehdüse die Oberflächen rauhigkeit des Drahtes erhöhen.With this known method there is now a great deal of effort the pre-treatment of the material is a serious disadvantage. Especially the "wet chemical process" - degreasing, pickling, Passivation, wet coating (liming / phosphating) - leads to high operating costs as well as increasing Dimensions at considerable disposal costs of the acids as well as new Treatment and lime / phosphate sludges. Also contains the lubricant disadvantageously salts, such as sulfates, Borates or oxalates in hard, crystalline form and the surfaces when passing through the drawing nozzle increase the roughness of the wire.
Aus der WO 9511096 A1 ist des weiteren ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, bei dem zur Bildung der Schmierstoffträgerschicht ein Trockenträgermaterial, d. h. ein sich in der "trockenen Phase" befindendes, nicht in Wasser oder einem anderen Lösungsmittel gelöstes Trägerma terial etwa bei Raumtemperatur aufgebracht wird. Dieses vorzugsweise pulver- und/oder granulatförmige Trocken trägermaterial wird vorzugsweise mechanisch durch Auf pressen bzw. Andrücken aufgebracht, so daß sich aufwendigen naßchemische Verfahren erübrigen. Der Aufwand für das Auftragen einer Schmiermittelträgerschicht und vorzugsweise - auch für die erforderliche Material-Vorbehandlung wird so reduziert, dabei aber eine zumindest gleichbleibend gute Trennschmierung während des anschließenden Kaltumformver fahrens gewährleistet. Durch die verbesserten Schmiereigen schaften kann auch eine erhöhte Produktivität erreicht werden.WO 9511096 A1 also describes a method of known type, in which to form the Lubricant carrier layer is a dry carrier material, d. H. a in the "dry phase", not in Carrier dissolved in water or another solvent material is applied at about room temperature. This preferably powder and / or granular dry Carrier material is preferably mechanically by Auf press or press applied so that it is expensive no need for wet chemical processes. The effort for that Application of a lubricant carrier layer and preferably - this also applies to the required material pretreatment reduced, but at least a consistently good one Separation lubrication during the subsequent cold forming process guaranteed driving. Due to the improved lubrication properties increased productivity can also be achieved become.
In der WO 9511096 A1 ist auch eine spezielle Vorrichtung zum Aufbringen des Trockenträgermaterials beschrieben. Diese weist einen "Trockenbeschichtungs-Behälter" zur Aufnahme einer Vielzahl von losen Andruckkörpern sowie einer bestimmten Menge des Trockenträgermaterials auf, wobei zur Bildung der Schmierstoffträgerschicht auf dem jeweils zumindest bereichsweise innerhalb des Behälters angeordneten Material die das Material umgebenden Andruck körper derart in Bewegung versetzbar sind, daß sie durch über die Materialoberfläche hinweg gleichmäßige Berührungs kontakte das zwischen ihnen enthaltene Trockenträgermateri al auf die Oberfläche des Materials mechanisch aufpressen, aufreiben bzw. andrücken. Die recht kleinen Partikel der Trockensubstanz werden hierdurch fest in die vorhandene Material-Rauhigkeit eingedrückt. Die Vorrichtung kann ein Schnecken-, Injektor- oder Trockentauchsystem aufweisen.In WO 9511096 A1 there is also a special device described for applying the dry carrier material. This assigns a "dry coating container" Includes a variety of loose pressure bodies as well a certain amount of dry material, whereby to form the lubricant carrier layer on the in each case at least in regions within the container arranged material the pressure surrounding the material body in such a way that they can be moved even contact across the material surface contacts the drying medium contained between them press mechanically onto the surface of the material, rub on or press on. The quite small particles of the Dry matter is thereby firmly in the existing Material roughness indented. The device can be a Have screw, injector or dry diving system.
Das aus der WO 9511096 A1 bekannte Trockenträgermaterial besteht aus einer vorzugsweise pulver- und/oder granulat förmigen Trockenrezeptur, die - als "reaktive Komponente" - einen Seifenanteil, insbesondere eine Metallseife und vorzugsweise - als "nichtreaktive Komponente" - bestimmte Füllstoffe enthält. Die bevorzugt enthaltene "nichtreaktive Komponente" (Füllstoffe) bewirkt eine gute Haftung auf der Materialoberfläche, indem sie - bedingt durch eine geringe Partikelgröße der Füllstoffe - die Unebenheiten ausfüllt und somit als Haftgrund bzw. Haftvermittler wirkt. Die "reaktive Komponente" kann - je nach Höhe ihres in der Trockensubstanz enthaltenen Anteils - bereits eine hinrei chende Schmierung für den anschließenden Umformvorgang (z. B. Drahtziehen) bewirken, so daß gegebenenfalls ein weiteres Schmiermittel ganz entbehrlich sein kann. Vorzugs weise wird aber ein "eigentliches Schmiermittel" zugesetzt, bei dem es sich um einen bekannten Festschmierstoff mit Metallseifenanteilen handeln kann. Die Seifenanteile des Trockenträgermaterials und des Trockenschmiermittels reagieren dann insbesondere durch pH-Wert-Ausgleich derart miteinander, daß eine gute Haftung des Trockenschmier mittels über die erfindungsgemäß hergestellte Schmiermit telträgerschicht auf dem Material erreicht wird. Auch in den konkreten Rezepturen des Trockenträgermaterials gemäß der WO 9511096 A1 sind in Anteilen von etwa 25 bis 50 Sal ze, wie Lithiumphosphat, Pottasche und andere Carbonate vorgesehen, die in kristalliner Form vorliegen können, wodurch beim Passieren der Ziehdüse der oben beschriebene unerwünschte Schmirgeleffekt eintreten kann.The dry carrier material known from WO 9511096 A1 consists of a preferably powder and / or granulate shaped dry recipe, which - as a "reactive component" - a soap portion, especially a metal soap and preferably - as a "non-reactive component" - certain Contains fillers. The preferred contained "non-reactive Component "(fillers) ensures good adhesion to the Material surface by - due to a low Particle size of the fillers - fills in the unevenness and thus acts as a primer. The "Reactive component" can - depending on the amount of it in the Dry matter contained proportion - already a sufficient appropriate lubrication for the subsequent forming process (e.g. wire drawing), so that a additional lubricant can be completely unnecessary. Preferential however, an "actual lubricant" is added, which is a known solid lubricant with Metal soap shares can act. The soap content of the Dry carrier material and the dry lubricant then react in this way, in particular by balancing the pH with each other that good adhesion of the dry lubricant by means of the lubricant produced according to the invention telträgersicht on the material is reached. Also in according to the concrete formulations of the dry material WO 9511096 A1 are in proportions of about 25 to 50 sal ze, such as lithium phosphate, potash and other carbonates provided that can be in crystalline form, whereby the above described when passing the drawing nozzle undesirable sanding effect can occur.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Trägermateri al der eingangs beschriebenen Art derart zu verbessern, daß die abrasive Wirkung der Schmierstoffträgerschicht bei der Kaltumformung minimiert wird. Das erfindungsgemäße Ver fahren, bei dem - wie vorstehend beschrieben - eine ober flächige Schmierstoffträgerschicht ausgebildet wird, soll möglichst kostengünstig, mit hoher Produktivität und Effi zienz sowie ohne - oder zumindest mit einem gegenüber den bekannten Verfahren erheblich reduzierten Anteil - harte(r) Salzkristalle in der Schmierstoffträgerschicht realisierbar sein, um deren negativen Einfluß auf die Rauhigkeit des gezogenen Drahtes auszuschalten. Das Trägermaterial soll sich darüber hinaus vorzugsweise durch ein möglichst uni verselles Einsatzspektrum, d. h. sowohl für naßchemische als auch für trockene Beschichtungsverfahren eignen.The invention has for its object a carrier material to improve al of the type described above in such a way that the abrasive effect of the lubricant carrier layer in the Cold forming is minimized. The Ver drive in which - as described above - an upper flat lubricant carrier layer is formed as cost-effectively as possible, with high productivity and efficiency ciency as well as without - or at least with one compared to the known method significantly reduced proportion - hard (r) Salt crystals can be realized in the lubricant carrier layer be to their negative influence on the roughness of the turn off the drawn wire. The carrier material should in addition preferably by a uni as possible Versatile range of uses, d. H. for both wet chemical and also suitable for dry coating processes.
Erfindungsgemäß wird dies durch ein Trägermaterial der ein gangs beschriebenen Art erreicht, das als zumindest antei ligen Rezepturbestandteil eine organische Verbindung aus der Gruppe der Lactame enthält. Dieses Trägermaterial kommt erfindungsgemäß in einem Verfahren der eingangs genannten Art zur Anwendung.According to the invention, this is achieved by a carrier material achieved type described, that as at least antei an organic compound contains the group of lactams. This carrier material is coming according to the invention in a process of the aforementioned Kind of application.
Lactame sind eine Gruppe von cyclischen Amiden, die dadurch daß sie die Atomgruppe -NH-CO- enthalten einen stark pola ren Charakter und daher in erheblichem Maß adhäsive Eigen schaften aufweisen. So besitzt bereits die in der Amid gruppe enthaltene Ketogruppe an sich ein Dipolmoment von 2,5 Debye. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß Lactame vorteilhafterweise in der Lage sind, die ionogene Funktion von Salzen, wenngleich in abgeschwächter Form, so doch für den vorgesehenen Zweck in ausreichendem Maß, zu übernehmen und so insbesondere anorganische Salze in einer Schmierstoffträgerschicht teilweise oder vollständig zu substituieren. Als dafür erforderliche Minimalgrenze wird ein Dipolmoment von 1,7 Debye angesehen. Je nach der Anzahl der im Ring vorhandenen Kohlenstoffatome unterscheidet man α-, β-, γ-, δ-, ε-Lactame usw. Charakteristisch bei allen diesen Stoffen ist insbesondere ihre Tautomerie mit den Lactimen (Atomgruppe -N=C(OH)-), die auf die leichte Beweg lichkeit des an den Stickstoff gebundenen Wasserstoff- Protons hinweist und Lactame somit als Protonen-Donatoren, d. h. als Brønstedt-Säuren, und - damit verbunden - vor teilhafterweise eine vergleichsweise hohe chemische Affini tät, beispielsweise zu Metallionen, kennzeichnet. Die ausgeprägte Polarität der Lactame bedingt charakteristi scherweise weiterhin eine ausgeprägte, bis zur Hygroskopie reichende Hydrophilie, die diese Stoffgruppe insbesondere für ein erfindungsgemäßes Trägermaterial prädestiniert, das als wässrige Lösung bzw. als Hydrogel oder -sol, beispiels weise im Tauchbad oder in einem Sprühverfahren appliziert werden kann. Trotz der stark ausgeprägten adhäsiven Eigen schaften der Lactame hat es sich überraschenderweise ge zeigt, daß diese, wenn sie als zumindest anteiliger Be standteil einer oberflächigen Schmierstoffträgerschicht für ein in einem Kaltumformverfahren zu verformendes Material eingesetzt werden, eine Verbesserung der tribologischen Eigenschaften im Sinne einer Verringerung der Reibungszahl und einer Minimierung des abrasiven Verschleißes im Ver gleich zu den bekannten Trägermaterialien bewirken.Lactams are a group of cyclic amides that they contain the atom group -NH-CO- a strongly pola their character and therefore to a considerable extent adhesive have shafts. So already owns in the amide group contained keto group itself a dipole moment of 2.5 debye. The invention is based on the knowledge that Lactams are advantageously capable of being ionogenic Function of salts, albeit in a weakened form, see above but sufficient for the intended purpose take over and so especially inorganic salts in one Lubricant carrier layer partially or completely substitute. The minimum limit required for this is considered a dipole moment of 1.7 Debye. Depending on the number A distinction is made between the carbon atoms present in the ring α-, β-, γ-, δ-, ε-lactams etc. Characteristic of all These substances are especially her tautomerism with the Lactimes (atomic group -N = C (OH) -), which refer to the light mot of the hydrogen bound to the nitrogen Protons and thus lactams as proton donors, d. H. as Brønstedt acids, and - associated with it - before sometimes a comparatively high chemical affini activity, for example to metal ions. The The pronounced polarity of the lactams is characteristic usually a pronounced, up to hygroscopy sufficient hydrophilicity, which this group of substances in particular predestined for a carrier material according to the invention, the as an aqueous solution or as a hydrogel or sol, for example applied in an immersion bath or in a spray process can be. Despite the strongly pronounced adhesive properties Surprisingly, the lactams have emerged shows that these, if at least a proportionate Be component of a superficial lubricant carrier layer for a material to be shaped in a cold forming process be used to improve the tribological Properties in the sense of a reduction in the coefficient of friction and minimizing abrasive wear in the ver effect directly to the known carrier materials.
Einerseits lassen sich viele Lactame auf einfache Weise polymerisieren, andererseits sind insbesondere wasser lösliche Homo- oder Co-Polymere bekannt, die Lactamringe als funktionelle Gruppen enthalten, wobei sich darunter vornehmlich solche mit γ-Lactamringen als vorteilhaft im Sinne der Erfindung erwiesen haben. Auch diese makromoleku laren Stoffe sollen daher nachfolgend unter dem Begriff Lactame subsumiert werden. Eine Co-Polymerisation kann dabei mit beispielsweise Vinylacetat- oder Fumarsäure- Monomeren erfolgen. Mit steigendem Vinylacetat-Gehalt kann vorteilhafterweise dabei die Feuchtebeständigkeit des Co- Polymers verbessert werden.On the one hand, many lactams can be easily created polymerize, on the other hand are water in particular soluble homopolymers or copolymers known, the lactam rings included as functional groups, including below especially those with γ-lactam rings as advantageous in Have proven the meaning of the invention. Also this macromolecule Laren substances should therefore be referred to below under the term Lactams are subsumed. Co-polymerization can with, for example, vinyl acetate or fumaric acid Monomers take place. With increasing vinyl acetate content can advantageously the moisture resistance of the co Polymers can be improved.
Erfindungsgemäß kann zur Bildung der Schmierstoffträger schicht bevorzugtermaßen auch ein Trägermaterial verwendet werden, das eine organische Verbindung mit apolaren Gruppen oder Resten, wie Alkyl- oder Alkylarylgruppen oder -resten, enthält. Das Schmierstoffträgermaterial erhält auf diese Weise vorteilhafterweise einen amphiphilen, tensidischen Charakter, d. h. es enthält sowohl polare als auch lipo- bzw. oleophile Anteile, wodurch einerseits eine gute Haftung an dem kaltumzuformenden Material und andererseits an einem nachfolgend auf die Schmierstoffträgerschicht aufbringbaren Schmierstoff, wie z. B. an einem Festschmier stoff, vorzugsweise auf Seifenbasis, erzielt werden kann.According to the invention can be used to form the lubricant carrier layer preferably also uses a carrier material be an organic compound with apolar groups or residues, such as alkyl or alkylaryl groups or residues, contains. The lubricant carrier material gets on this Advantageously, an amphiphilic, surfactant Character, d. H. it contains both polar and lipo- or oleophilic parts, which on the one hand makes a good one Adhesion to the cold-formed material and on the other hand on one subsequent to the lubricant carrier layer Applicable lubricant, such as. B. on a solid lubricant fabric, preferably based on soap, can be achieved.
Die apolaren Gruppen oder Reste können dabei entweder im Molekül der Substanz, beispielsweise eines der oben genann ten Co-Polymere, welches die Lactamringe enthält, oder auch in einem eigenständigen Rezepturbestandteil, wie z.B in einem nichtionischen Tensid, enthalten sein. Im Falle des Einsatzes eines Co-Polymers können längerkettige apolare Gruppen oder Reste durch eine Co-Polymerisation, beispiels weise durch eine Block-Co-Polymerisation, mit Alkansäuren, wie Kaprinsäure- (bzw. auch Decen) oder Laurinsäure (bzw. auch Dodecen) bis hin zur Arachinsäure (bzw. auch Eikosen), als Monomeren erfolgen. Bei einer steigenden Kettenlänge der Makromoleküle, d. h. mit zunehmender molarer Masse, ist dabei zu beachten, daß, wenn diese aufgrund eines höher werdenden aliphatischen Anteils von Monomeren zunimmt, in Anlehnung an die sogenannte Traube-Regel auch der lipophile Charakter zunimmt und somit vorteilhafterweise gezielt ein gestellt werden kann.The apolar groups or residues can either in Molecule of the substance, for example one of the above ten copolymers containing the lactam rings, or also in an independent recipe component, e.g. in a nonionic surfactant. In the case of Use of a co-polymer can be longer-chain apolar Groups or residues by co-polymerization, for example by block co-polymerization, with alkanoic acids, such as capric acid (or also decene) or lauric acid (or also dodecene) to arachidic acid (or also eikosen), take place as monomers. With an increasing chain length the macromolecules, d. H. with increasing molar mass note that if this is due to a higher increasing aliphatic proportion of monomers, in Based on the so-called grape rule also the lipophilic Character increases and therefore advantageously targeted can be put.
Auf diese Weise ist vorteilhafterweise je nach der ange strebten Verarbeitungsform in einem weiten Bereich auch ein bestimmter HLB-Wert gezielt einstellbar. Unter dem HLB-Wert (HLB - hydrophilic lipophilic balance) wird dabei allgemein eine Maßzahl für die Wasser- und Fettfreundlichkeit von Emulgatoren, Tensiden und anderen grenzfächenaktiven Stoffen verstanden, die die Stabilität eines Emulsions- Systems quantitativ beschreibt. Soll das erfindungsgemäße Trägermaterial beispielsweise als eine Öl-in Wasser-Emul sion eingesetzt werden, so kann es einen Wachs- und/oder Öl -Rezepturbestandteil, insbesondere einen Paraffin-, Vaseline-, Stearinsäure, Paraffinöl- und/oder Silicon- Ölanteil als Rezepturbestandteil enthalten, und auf einen im Bereich von 8 bis 18 liegenden HLB-Wert eingestellt werden. Soll das erfindungsgemäße Trägermaterial beispiels weise als eine Wasser-in-Öl-Emulsion eingesetzt werden, so kann es ebenfalls einen Wachs- und/oder Öl-Rezepturbe standteil, insbesondere einen Paraffin-, Vaseline-, Stea rinsäure, Paraffinöl- und/oder Siliconölanteil als Rezep turbestandteil enthalten, aber auf einen im Bereich von 8 bis 18 liegenden HLB-Wert eingestellt werden. Ein HLB-Wert von im Bereich von 12 bis 17, insbesondere von 15, dagegen ist dagegen charakteristisch für ein als Lösungsvermittler eingesetztes Trägermaterial.In this way it is advantageous depending on the also aimed for processing in a wide range specific HLB value can be set specifically. Below the HLB value (HLB - hydrophilic lipophilic balance) becomes general a measure of the water and fat friendliness of Emulsifiers, surfactants and other surface-active agents Understood substances that affect the stability of an emulsion Systems describes quantitatively. Should the invention Carrier material, for example, as an oil-in-water emul sion are used, so it can be a wax and / or Oil formulation component, in particular a paraffin, Vaseline, stearic acid, paraffin oil and / or silicone Oil content included as a recipe component, and on one HLB value set in the range from 8 to 18 become. If the carrier material according to the invention, for example be used as a water-in-oil emulsion, so it can also be a wax and / or oil recipe constituent, in particular a paraffin, petroleum jelly, stea rinsic acid, paraffin oil and / or silicone oil as a recipe Turbo component included, but on a range of 8 up to 18 HLB value can be set. An HLB value against in the range from 12 to 17, in particular from 15 on the other hand, it is characteristic of one as a solution mediator carrier material used.
Als Wachse sind im Sinne eines generell materialökonomisch herzustellenden Trägermaterials insbesondere synthetische Wachse als Rezepturbestandteil in Betracht zu ziehen. Derartige Wachse, wie beispielsweise oxidierte Polyethylen wachse sind zudem nicht nur emulgierbar, sondern besitzen beispielsweise auch ein hohes Ölaufnahmevermögen und einen hohen Schmelzpunkt.In the sense of waxes, waxes are generally material-economical carrier material to be produced, in particular synthetic Consider waxes as part of the recipe. Such waxes, such as oxidized polyethylene waxes are not only emulsifiable, they also have them for example also a high oil absorption capacity and a high melting point.
Unter dem Gesichtspunkt einer hohen Arbeitssicherheit des erfindungsgemäßen Verfahrens und des sicheren Umgangs mit einem erfindungsgemäßen Trägermaterial ist insbesondere unter den Homo- oder Co-Polymeren, die Lactamringe enthal ten, zur Bildung der Schmierstoffträgerschicht ein Träger material bevorzugte das Poly-N-vinyl-γ-butyrolactam ent hält. Es handelt sich bei diesem Stoff um einen wasser löslichen Thermoplast, der mit Erfolg jahrzehntelang im humanphysiologischen Bereich angewendet wird. Er kann bedenkenlos oral aufgenommen und mit der Haut in Kontakt gebracht werden. Beispielsweise wird dieser Stoff bisher bekanntermaßen in der Pharmazie zu Herstellung von Tablet ten-Überzügen eingesetzt. Auch eine Verwendung als Blut plasma-Ersatz, als Haar-Spray-Bestandteil, als Träger für Haut-Desinfektionsmittel (Jodophor), als Blasenkatheter- Überzug (LoFric®-Cath-KitTM), als Eindickungs-Bestandteil von Gleitmitteln für den Geschlechtsverkehr (US-PS 5 208 031 ) und in neuerer Zeit als Brustimplantat (NOVAGOLDTM) sind bekannt. Eine bezüglich der Toxikologie zusammen fassende Wertung enthält die Monographie von B.V.Robinson u. a. "A Critical Review of the Kinetics Toxicology of Polyvinylpyrrolidone (Povidone)", Lewis Publishers, 1990, 232 S.From the point of view of a high level of occupational safety of the method according to the invention and the safe handling of a carrier material according to the invention, a carrier material is preferred among the homopolymers or copolymers containing lactam rings to form the lubricant carrier layer, the poly-N-vinyl-γ- butyrolactam ent. This substance is a water-soluble thermoplastic, which has been used successfully for decades in the human physiological field. It can be taken orally without hesitation and brought into contact with the skin. For example, this substance is known to be used in the pharmaceutical industry for the production of tablet coatings. Also used as a blood plasma replacement, as a hair spray component, as a carrier for skin disinfectants (iodophor), as a bladder catheter coating (LoFric®-Cath-Kit TM ), as a thickening component of lubricants for sexual intercourse ( US Pat. No. 5,208,031) and more recently as a breast implant (NOVAGOLD ™ ) are known. The monograph by BVRobinson contains, for example, a summary of the toxicology, "A Critical Review of the Kinetics Toxicology of Polyvinylpyrrolidone (Povidone)", Lewis Publishers, 1990, 232 p.
Poly-N-vinyl-γ-butyrolactam ist ein weißes, hygroskopisches Pulver, das gut in Wasser, Alkoholen, Ethylacetat, Chloro form, Methylenchlorid und anderen Chlorkohlenwasserstoffen gelöst werden kann, und demzufolge außer im festen Zustand auch gelöst in diesen Stoffen, ggf. in einem kolloiddisper sen System, als Trägermaterial auf ein kaltumzuformendes Metall applizierber ist. In Wasser löst sich Poly-N-vinyl γ-butyrolactam unter leicht saurer Reaktion. Obwohl das Stickstoffatom des Poly-N-vinyl-γ-butyrolactams einerseits an die Vinylkette und andererseits innerhalb des Lactam rings gebunden ist, bestätigt sich damit die oben getroffe ne Aussage zum Säure-Charakter der Lactame. Als Bestandteil von Colorwaschmitteln ist Poly-N-vinyl-γ-butyrolactam unter anderem aus diesem Grund beispielsweise geeignet, anioni sche Farbstoffe als Komplexe zu binden. In Dioxan, Tetrahy dofuran und Toluol ist die Löslichkeit von Poly-N-vinyl-γ butyrolactam mäßig, in Ethern, Mineralölen und aliphati schen Kohlenwasserstoffen nahezu gar nicht gegeben.Poly-N-vinyl-γ-butyrolactam is a white, hygroscopic Powder that works well in water, alcohols, ethyl acetate, chloro form, methylene chloride and other chlorinated hydrocarbons can be solved, and therefore except in the solid state also dissolved in these substances, possibly in a colloidal disper system as a carrier material on a cold-formed Metal can be applied. Poly-N-vinyl dissolves in water γ-butyrolactam under a slightly acidic reaction. Although that Nitrogen atom of poly-N-vinyl-γ-butyrolactam on the one hand to the vinyl chain and on the other hand within the lactam bound around confirms the above ne statement on the acid character of the lactams. As a component of color detergents is poly-N-vinyl-γ-butyrolactam under other suitable for this reason, for example, anioni bind dyes as complexes. In dioxane, tetrahy dofuran and toluene is the solubility of poly-N-vinyl-γ butyrolactam moderate, in ethers, mineral oils and aliphati hydrocarbons are almost non-existent.
Der o.g. HLB-Wert ist kausal mit dem elektrophoretischen oder sogenanten Zeta-Potential verbunden, das im optimalen HLB-Bereich ein Maximum zeigt. Zwar haben beispielsweise elektrophoretische Untersuchungen der Mobilität von Kom plexen, die aus Poly-N-vinyl-γ-butyrolactam und Natriumdo decylsulfonat gebildet wurden, ergeben, daß diese Mobiliät und damit das Zeta-Potential unabhängig von der molaren Masse des Poly-N-vinyl-γ-butyrolactam sei (J. Biochem. (Tokyo) (1974), 75 (2), S. 309-319), jedoch wird eine molare Masse von etwa 10 000 bis 50 000, insbesondere von etwa 20 000 bis 40 000, für Poly-N-vinyl-γ-butyrolactam bzw. auch für eines der oben genannten Co-Polymere beim Einsatz in einem erfindungsgemäßen Trägermaterial als optimal angesehen. Üblicherweise kann Poly-N-vinyl-γ butyrolactam bei unterschiedlichem Polymerisationsgrad eine mittlere molare Masse im Bereich von etwa 10 000 bis 360 000 aufweisen.The above HLB value is causal with the electrophoretic or so-called zeta potential, which in the optimal HLB area shows a maximum. For example electrophoretic studies of the mobility of com plexes, the poly-N-vinyl-γ-butyrolactam and sodium do decyl sulfonate were formed, show that this mobility and thus the zeta potential regardless of the molar Mass of the poly-N-vinyl-γ-butyrolactam is (J. Biochem. (Tokyo) (1974), 75 (2), pp. 309-319), however, one molar mass of about 10,000 to 50,000, in particular of about 20,000 to 40,000 for poly-N-vinyl-γ-butyrolactam or also for one of the copolymers mentioned above Use in a carrier material according to the invention as viewed optimally. Usually, poly-N-vinyl-γ butyrolactam at different degrees of polymerization average molar mass in the range of approximately 10,000 to 360,000 exhibit.
Die Dichte des Poly-N-vinyl-γ-butyrolactams liegt bei etwa 1,25 g/cm3, seine Glastemperatur bei etwa 175°C. Letzteres ist insofern für die erfindungsgemäße Verwendung günstig, als bei einem im Ziehverfahren zu verformenden Drahtmateri al beim Durchtritt durch die Ziehdüse diese Temperatur infolge der auftretenden dissipativen Prozesse kaum er reicht wird.The density of the poly-N-vinyl-γ-butyrolactam is about 1.25 g / cm 3 and its glass transition temperature is about 175 ° C. The latter is advantageous for the use according to the invention, since in the case of a wire material to be deformed in the drawing process, when it passes through the drawing nozzle, this temperature is barely sufficient due to the dissipative processes occurring.
Entsprechend der Erfindung werden somit sowohl für organi sche Verbindungen aus der Gruppe der Lactame, insbesondere von Homo- oder Co-Polymeren, welche vorzugsweise W-Lactam ringe, enthalten, als auch insbesondere für Poly-N-vinyl-γ- butyrolactam ein neuer Verwendungszweck und zwar als zu mindest anteiliger Bestandteil einer oberflächigen Schmier stoffträgerschicht für ein in einem Kaltumformverfahren zu verformendes Material, insbesondere für ein im Ziehver fahren zu verformendes Drahtmaterial aufgezeigt, wobei auf die Schmierstoffträgerschicht nachfolgend ein Festschmier stoff aufbringbar ist.According to the invention are thus both for organi compounds from the group of lactams, in particular of homo- or co-polymers, which are preferably W-lactam rings, as well as especially for poly-N-vinyl-γ- butyrolactam a new purpose and as too at least part of a superficial smear material carrier layer for a in a cold forming process deforming material, especially for a drawing drive to be deformed wire material, being on the lubricant carrier layer subsequently has a solid lubricant fabric can be applied.
Wie bereits erwähnt, kann das als Trägermaterial dienende Poly-N-vinyl-γ-butyrolactam in der Trockenphase, ins besondere in Pulver- und/oder Granulatform vor allem mechanisch durch Aufpressen, Aufreiben bzw. Andrücken auf das zu verformende Material aufgebracht werden. Das Trägermaterial kann dabei neben den vorerwähnten Stoffen als weitere Rezepturkomponente auch Seifenanteile, wie Metallseife, insbesondere Kaliumseife, oder ein Metall seifen-Gemisch enthalten. Ebenso ist es möglich, daß zur Bildung der Schmierstoffträgerschicht ein Trägermaterial aufgebracht wird, das Füllstoffe, insbesondere oxidische Füllstoffe, wie Magnesiumoxid oder Titandioxid, enthält. Insbesondere im letzteren Fall wirkt Poly-N-vinyl-γ-butyro lactam als Haftvermittler, d. h. als Aggegationshilfsmittel für die Füllstoffe und ist vorteilhafterweise darüber hinaus imstande deren eventuelle abrasive Wirkung her abzusetzen. Ein solches Mehrkomponenten-Trägermaterial kann mit dem Vorteil einer hohen erzielbaren Homogenität durch Einschluß einer Co-Extrusion der Rezepturbestandteile mit nachfolgender Zerkleinerung in das Herstellungsver fahren gefertigt werden.As already mentioned, this can serve as a carrier material Poly-N-vinyl-γ-butyrolactam in the dry phase, ins especially in powder and / or granule form above all mechanically by pressing, rubbing or pressing be applied to the material to be deformed. The Carrier material can be in addition to the aforementioned substances as a further recipe component also soap components, such as Metal soap, especially potassium soap, or a metal soap mixture included. It is also possible that for Formation of the lubricant carrier layer a carrier material is applied, the fillers, especially oxidic Contains fillers such as magnesium oxide or titanium dioxide. In the latter case in particular, poly-N-vinyl-γ-butyro acts lactam as an adhesion promoter, d. H. as an agitation aid for the fillers and is advantageously above also capable of their possible abrasive effects to discontinue. Such a multi-component carrier material can with the advantage of a high achievable homogeneity by including co-extrusion of the formulation components with subsequent comminution in the manufacturing process drive are manufactured.
Bei Einsatz eines erfindungsgemäßen Trägermaterials können alle Vorteile des aus der WO 9511096 A1 bekannten Ver fahrens mit einem Trägermaterial in der Trockenphase zur Geltung kommen, bzw. ihre positive Wirkung wird noch verstärkt. Die Beschichtung ist außerordentlich einfach und wirtschaftlich durchführbar. Es braucht lediglich das Trockenträgermaterial zu den Andruckkörpern in den Behälter eingefüllt zu werden. Nachfolgend braucht dann nur noch dafür gesorgt zu werden, daß stets ein ausreichendes "Reservoir" vorhanden ist, d. h. das Trockenträgermaterial braucht lediglich jeweils um die Verbrauchsmenge ergänzt zu werden. Eine Entsorgung oder Grundentleerung entfällt vorteilhafterweise gänzlich.When using a carrier material according to the invention all advantages of the ver known from WO 9511096 A1 driving with a carrier material in the dry phase Come into effect, or their positive effect will still be reinforced. The coating is extremely simple and economically feasible. It just needs that Dry carrier material for the pressure bodies in the container to be filled in. The following then only needs to be ensured that there is always an adequate "Reservoir" is present, i. H. the dry carrier material only needs to be supplemented by the amount consumed become. Disposal or basic emptying is not necessary advantageously entirely.
Die Andruckkörper können mit Vorteil auch von dem Trocken trägermaterial selbst gebildet sein, indem dieses in Granu lat- bzw. Pelletform aus größeren Partikeln bzw. Teilen be steht. Hierbei werden vorzugsweise unterschiedliche Formen und/oder Größen so miteinander kombiniert, daß ein Grob anteil und ein Feinanteil entsteht, wobei der Grobanteil als Andruckkörper wirkt und sich dabei gleichzeitig unter Bildung von feineren Partikeln zerreibt, die dann von den größeren Partikeln auf der Materialoberfläche mechanisch aufgepreßt werden. Der Feinanteil entsteht somit praktisch "von selbst", so daß im wesentlichen nur der Grobanteil nachgefüllt zu werden braucht.The pressure body can also benefit from the dry Carrier material itself be formed by this in Granu lat or pellet form from larger particles or parts be stands. Different shapes are preferred and / or sizes combined so that a rough proportion and a fine proportion arises, whereby the coarse proportion acts as a pressure body and at the same time under Formation of finer particles, which then grinds from the larger particles on the material surface mechanically be pressed on. The fine fraction is thus created practically "by itself", so that essentially only the rough portion needs to be refilled.
Vorteilhafte Weiterbildungen und besondere Ausführungs formen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen An sprüchen sowie in der nachfolgenden Beschreibung enthalten.Advantageous further training and special execution forms of the invention are in the respective dependent on sayings and included in the description below.
Anhand der Zeichnung soll im folgenden die Erfindung näher erläutert werden. Dabei wird beispielhaft der spezielle Anwendungsfall der Erfindung beim "Draht ziehen" behandelt, ohne jedoch die Erfindung hierauf zu beschränken. Vielmehr können die grundlegenden erfindungsgemäßen Maßnahmen auch im Zusammenhang mit anderen Umformverfahren angewandt wer den, wie z. B. beim Rohrziehen, Tiefziehen und Kaltwalzen.The invention will be described in more detail below with the aid of the drawing are explained. The special one is used as an example Application of the invention in "wire drawing" treated, without, however, limiting the invention thereto. Much more can also the basic measures according to the invention used in connection with other forming processes the, such as B. in tube drawing, deep drawing and cold rolling.
In der Zeichnung zeigen:The drawing shows:
Fig. 1 eine stark schematisierte Prinzipansicht einer Draht zieh-Einrichtung, Fig. 1 is a highly schematic view of principle a wire drawing device,
Fig. 2 einen Längs-Vertikalschnitt durch die in Fig. 1 schematisch angedeutete Beschichtungsvorrichtung. Fig. 2 shows a longitudinal vertical section through the coating device indicated schematically in Fig. 1.
In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind dieselben Teile auch stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß sie in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.The same in the different figures of the drawing Parts always have the same reference numerals, see above that they are usually only described once.
Gemäß Fig. 1 wird ein durch Warmwalzen vorgeformtes Draht material 1 im kontinuierlichen Durchlauf, dem sogenannten Ziehverfahren, kaltverformt, wozu es durch mindestens eine Ziehstation 2, üblicherweise aber sukzessive durch mehrere Ziehstationen nacheinander, gezogen wird. Jede Ziehstation 2 besteht aus einer Ziehdüse 3 (Ziehmatrize insbesondere aus Diamant oder Hartmetall) und einem dieser vorgeordneten Schmierstoff-Behälter 4, in dem sich ein insbesondere pulverförmiger Festschmierstoff auf Metallseifenbasis befindet, durch den das Drahtmaterial 1 so hindurchgezogen wird, daß Schmierstoffpartikel am Draht anhaften und in Pfeilrichtung 5 in die Ziehdüse 3 hinein mitgenommen werden und dort einen Trennschmierfilm bilden. FIG. 1 is a preformed by hot rolling wire material 1 in a continuous flow, the so-called drawing process, cold worked, what it is by at least one drawing station 2, usually but successively one after the other, is drawn through a plurality of drawing stations. Each drawing station 2 consists of a drawing nozzle 3 (drawing die, in particular made of diamond or hard metal) and one of these upstream lubricant containers 4 , in which there is in particular a powdered solid lubricant based on metal soap, through which the wire material 1 is pulled so that lubricant particles adhere to the wire and are taken into the drawing nozzle 3 in the direction of arrow 5 and form a separating lubricating film there.
Um nun die Haftung des Festschmierstoffes am Material 1 zu verbessern, ist einerseits eine vorhergehende Entzunderung (Entfernung einer oberflächigen Oxidschicht) vorgesehen, und andererseits wird nach der Entzunderung in einer Be schichtungsvorrichtung 6 eine Schmierstoffträgerschicht auf der Oberfläche des Drahtmaterials 1 gebildet, und zwar er findungsgemaß unter Einsatz eines neuartigen Trägermaterial in der Schmierstoffträgerschicht.In order to improve the adhesion of the solid lubricant to the material 1 , on the one hand a previous descaling (removal of a surface oxide layer) is provided, and on the other hand after the descaling in a loading device 6 a lubricant carrier layer is formed on the surface of the wire material 1 , namely according to the invention using a new carrier material in the lubricant carrier layer.
Das Entzundern des Drahtmaterials 1 erfolgt insbesondere mechanisch (Trocken-Entzunderung) und kann durch mehrmali ges Biegen des Drahtmaterials 1 in einer bekannten Biege- Entzunderungsvorrichtung 7 durchgeführt werden, indem das Drahtmaterial 1 mehrmals über Umlenkrollen bzw.- walzen 8 umgelenkt wird. Zusätzlich oder alternativ zu der Biege- Entzunderungsvorrichtung 7 kann auch eine "Linear-Entzun derungsvorrichtung" 9 vorgesehen sein, die der zu ziehende Draht geradlinig durchläuft. Bezüglich des detaillierten Aufbaus und der Wirkungsweise dieser "Linear-Entzunderungs vorrichtung" 9 wird in vollem Umfang auf die WO 9511096 A1 verwiesen.The descaling of the wire material 1 takes place in particular mechanically (dry descaling) and can be carried out by bending the wire material 1 several times in a known bending descaling device 7 by deflecting the wire material 1 several times via deflection rollers or rollers 8 . In addition or as an alternative to the bending descaling device 7 , a “linear removal device” 9 can also be provided, through which the wire to be drawn runs in a straight line. Regarding the detailed structure and the mode of operation of this “linear descaling device” 9 , reference is made in full to WO 9511096 A1.
Fig. 2 zeigt die der Entzunderungsvorrichtung nachgeschal tete Beschichtungsvorrichtung 6, im vorliegenden Fall eine Trocken-Beschichtungsvorrichtung, die im folgenden kurz erläutert wird. Bezüglich des detaillierten Aufbaus und der Wirkungsweise der Trockenbeschichtungsvorrichtung 6 wird auch hier in vollem Umfang auf die WO 9511096 A1 verwiesen. Ein an seiner Unterseite geschlossener Behälter 10 der Beschichtungsvorrichtung 6 dient zur Aufnahme einer Viel zahl von losen Andruckkörpern 11, die von größeren Parti keln (Pellets) des erfindungsgemäßen Trägermaterials 12 ge bildet sein können. Eine bestimmte Menge des erfindungs gemäßen Trägermaterials 12 kann in Pulver- und/oder Granu latform in den Behälter 10 - ggf. zusätzlich zu den form stabilen Andruckkörpern 11 - eingefüllt werden. Die An druckkörper 11 sind innerhalb des Behälters 10 derart in Bewegung versetzbar, daß sie durch über die Materialober fläche hinweg gleichmäßige Berührungskontakte das zwischen ihnen enthaltene, feinere Trägermaterial 12 als Schmier stoffträgerschicht auf die Oberfläche des Materials 1 mechanisch aufbringen. Hierbei handelt es sich praktisch um ein Aufpressen, Andrücken, Aufwalzen bzw. Aufreiben, wo durch jedenfalls die Partikel in die Oberflächenvertiefun gen des Materials 1 eingedrückt werden. Die Bewegung der Andruckkörper 11 wird im wesentlichen durch eine Förder schnecke 13 bewirkt. Dies bedeutet, daß sich die Andruck körper 11 mit dem zwischen ihnen enthaltenen, feineren Partikeln des Trägermaterials 12 außerhalb eines im Behäl ter 10 befindlichen Bearbeitungskanals 14 in einer der Ziehrichtung (Pfeil 15) des Drahtmaterials 1 entgegen gesetzten Richtung 16 bewegen, dann durch eine erste Durchtrittsöffnung 17 in den Bearbeitungskanal 14 ein treten, dort von dem Drahtmaterial 1 in Ziehrichtung 15 mitgenommen werden und dabei die Schmierstoffträgerschicht bilden sowie im Endbereich des Bearbeitungskanals 14 aus diesem über eine zweite Durchtrittsöffnung 18 wieder aus treten. Dieser Kreislauf wiederholt sich fortlaufend. Die Bewegung der Andruckkörper 11 innerhalb des Bearbeitungs kanals 14 wird dabei durch innere Ansätze 19 an der Wand des Bearbeitungskanals 14 und/oder durch Querschnittsver engungen intensiviert. Vorteilhafterweise wird durch die ständige Bewegung der Andruckkörper 11 das Trockenträgerma terial 12 sehr fein zerrieben bzw. zermahlen; die dadurch entstehenden, äußerst kleinen Partikel haften besonders gut in den feinen Vertiefungen der Oberflächenstruktur des Materials 1. Eine Draht-Einlauföffnung 20 des Bearbeitungs kanals weist dabei vorzugsweise einen geringfügig größeren Durchmesser als das Drahtmaterial 1 auf, um eine reibungs freie bzw. reibungsarme Bewegung zu gewährleisten. Dem gegenüber ist eine Draht-Auslauföffnung 21 vorzugsweise in ihrem Durchmesser derart an das Drahtmaterial 1 und die gewünschte Schichtdicke der Schmierstoffträgerschicht angepaßt, daß die gewünschte Schichtdicke durch Abstreifen eines Teils der - innerhalb des Bearbeitungskanals 14 eigentlich "dicker" gebildeten - Schmierstoffträgerschicht eingestellt wird. Die Andruckkörper 11 können auch von dem Trägermaterial 12 selbst gebildet sein. Fig. 2 shows the descaling device after coating device 6 , in the present case a dry coating device, which is briefly explained below. With regard to the detailed structure and the mode of operation of the dry coating device 6 , reference is also made here in full to WO 9511096 A1. A closed on its underside container 10 of the coating device 6 serves to accommodate a lot of loose pressure bodies 11 , the larger particles (pellets) of the carrier material 12 according to the invention may be ge. A certain amount of the carrier material 12 according to the invention can be filled into the container 10 in powder and / or granule form - optionally in addition to the dimensionally stable pressure bodies 11 . At the pressure body 11 can be set in motion within the container 10 such that they apply the finer carrier material 12 contained between them as a lubricant carrier layer to the surface of the material 1 mechanically through the surface of the material evenly. This is practically a pressing, pressing, rolling or rubbing, where in any case the particles are pressed into the surface depressions of the material 1 . The movement of the pressure body 11 is essentially caused by a screw conveyor 13 . This means that the pressure body 11 with the contained between them, finer particles of the carrier material 12 outside of a processing channel 14 located in the container 10 in one of the drawing direction (arrow 15 ) of the wire material 1 opposite direction 16 , then move through a first Pass through opening 17 into the machining channel 14 , there are taken along by the wire material 1 in the direction of drawing 15 and thereby form the lubricant carrier layer, and in the end region of the machining channel 14 emerge from it again via a second through opening 18 . This cycle is repeated continuously. The movement of the pressure body 11 within the machining channel 14 is intensified by inner lugs 19 on the wall of the machining channel 14 and / or by cross-sectional constrictions. Advantageously, the constant movement of the pressure element 11 causes the dry material 12 to be very finely ground or ground; the resulting extremely small particles adhere particularly well in the fine depressions of the surface structure of the material 1 . A wire inlet opening 20 of the machining channel preferably has a slightly larger diameter than the wire material 1 in order to ensure a friction-free or low-friction movement. In contrast, a wire outlet opening 21 is preferably adapted in its diameter to the wire material 1 and the desired layer thickness of the lubricant carrier layer in such a way that the desired layer thickness is adjusted by wiping off part of the lubricant carrier layer which is actually "thicker" within the processing channel 14 . The pressure body 11 can also be formed by the carrier material 12 itself.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wurde Poly-N- vinyl-γ-butyrolactam in technisch reiner Form als Trägerma terial 12 für die auszubildende oberflächige Schmierstoff trägerschicht eingesetzt. In a preferred embodiment of the invention, poly-N-vinyl-γ-butyrolactam was used in technically pure form as the carrier material 12 for the surface lubricant carrier layer to be formed.
Es kann aber erfindungsgemäß, wie bereits erwähnt, auch ein Trägermaterial 12 eingesetzt werden, welches aus einer insbesondere pulver- und/oder granulatförmigen Trockenre zeptur besteht, die vorzugsweise - in bestimmten Anteilen - Füllstoffe und einen Seifenanteil enthält. Die Füllstoffe bewirken in erster Linie eine Haftung auf dem Material 1 und können hierzu bevorzugt zumindest anteilig aus Metall oxiden und/oder erfindungsgemäß nur sehr geringen Anteilen an Metallsalzen bestehen. Der Seifenanteil kann insbesonde re aus einer Metallseife oder aus einem Gemisch mehrerer (z. B. zwei) Metallseifen bestehen und bewirkt zusammen mit dem Poly-N-vinyl-γ-butyrolactam einen Haftgrund für ein nachfolgend in der Ziehstation 2 auf zubringendes Trocken schmiermittel, indem die Seifenanteile miteinander reagie ren. Die Rezeptur des erfindungsgemäßen Trägermaterials 12 kann einen relativ hohen Füllstoffanteil von etwa 70 bis 98 Masseprozent und einen relativ geringen Seifenanteil von etwa 2 bis 30 Masseprozent enthalten. In Verbindung damit kann dann bevorzugt ein Trockenschmiermittel auf Seifenba sis mit einem sehr hohen Seifenanteil und einem geringen Füllstoffanteil eingesetzt werden. Es handelt sich somit um eine "Verlagerung" der die Haftung auf dem Material bewir kenden Füllstoffe in das erfindungsgemäße Trägermaterial 12. Das Poly-N-vinyl-γ-butyrolactam und/oder der Seifen anteil des Trägermaterials 12 wirken lediglich als Ver bindungskomponenten zum Festschmierstoff.However, according to the invention, as already mentioned, a carrier material 12 can also be used, which consists of a powder formulation and / or granular dry formulation in particular, which preferably contains fillers and a soap portion in certain proportions. The fillers primarily cause adhesion to the material 1 and, for this purpose, can preferably consist at least in part of metal oxides and / or, according to the invention, only have very small amounts of metal salts. The soap portion can in particular consist of a metal soap or a mixture of several (e.g. two) metal soaps and, together with the poly-N-vinyl-γ-butyrolactam, provides a primer for a dry lubricant to be subsequently applied in the drawing station 2 , by reacting the soap components with one another. The formulation of the carrier material 12 according to the invention can contain a relatively high filler component of approximately 70 to 98% by mass and a relatively low soap component of approximately 2 to 30% by mass. In connection with this, a dry lubricant based on soap with a very high soap content and a low filler content can then preferably be used. It is therefore a "shift" of the fillers causing adhesion to the material into the carrier material 12 according to the invention. The poly-N-vinyl-γ-butyrolactam and / or the soap portion of the carrier material 12 only act as Ver connection components to the solid lubricant.
Bei dem erfindungsgemäß vorgesehenen Einsatz von Poly-N- vinyl-γ-butyrolactam hat es sich jedoch gezeigt, daß das Trägermaterial 12 bereits hinreichende Schmiereigenschaften besitzt, so daß gegebenenfalls sogar auf einen nachfolgend aufzubringenden Festschmierstoff verzichtet werden kann. With the use of poly-N-vinyl-γ-butyrolactam provided according to the invention, however, it has been shown that the carrier material 12 already has sufficient lubricating properties, so that it may even be possible to dispense with a subsequent solid lubricant.
Für das gefertigte Endmaterial wird heute eine schnelle und einfache Reinigung von Schmierstoffen verlangt. Die Ver wendung von Poly-N-vinyl-γ-butyrolactam als erfindungs gemäßes Trägermaterial 12 hat daher insofern einen weiteren besonderen Vorteil, als dadurch die Ausbildung eine wasser lösliche Schmierstoffschicht erreicht wird, die nach der Kaltumformung leicht abgespült werden kann. Gleiches ist bekanntermaßen auch beim Einsatz von Kaliumseifen als Re zepturbestandteil des Trägermaterials 12 der Fall.Fast and easy cleaning of lubricants is required for the finished material. The use of poly-N-vinyl-γ-butyrolactam as the carrier material 12 according to the invention therefore has a further particular advantage in that the formation of a water-soluble lubricant layer is achieved which can be easily rinsed off after the cold forming. The same is known to also be the case when using potassium soaps as a recipe component of the carrier material 12 .
Nach dem Entfernen der aus Poly-N-vinyl-γ-butyrolactam gebildeten oberflächigen Schmierstoffträgerschicht von dem gezogenen Drahtmaterial 1 wies dieses im Vergleich zu Drahtmaterial, das unter Einsatz eines bekannten Trägerma terials hergestellt wurde, eine signifikant niedrigere Oberflächenrauhigkeit auf.After removal of the surface lubricant carrier layer formed from poly-N-vinyl-γ-butyrolactam from the drawn wire material 1 , the latter had a significantly lower surface roughness compared to wire material which was produced using a known carrier material.
Durch Poly-N-vinyl-γ-butyrolactam kann auch im Vergleich mit den bekannten Trägermaterialien (beispielsweise Kalium seife) infolge seiner guten Oberflächenhaftung eine noch gleichmäßigere Beschichtung des zu verformenden Materials l und aufgrund seiner hohen Glastemperatur eine noch höhere Stabilität der Schmierstoffträgerschicht erreicht werden, wobei bekannt ist, daß schon ein Trägermaterial auf der Basis von Kaliumseifenanteilen gegenüber beispielsweise Kalium- und Natriumseifenanteilen ähnliche, jedoch weniger stark ausgeprägte Vorteile aufweist, wie Poly-N-vinyl-γ- butyrolactam gegenüber Seifen.By poly-N-vinyl-γ-butyrolactam can also be compared with the known carrier materials (e.g. potassium soap) due to its good surface adhesion more uniform coating of the material to be deformed l and even higher due to its high glass temperature Stability of the lubricant carrier layer can be achieved, it is known that already a carrier material on the Based on potassium soap shares, for example Potassium and sodium soap levels similar but less has pronounced advantages, such as poly-N-vinyl-γ- butyrolactam versus soaps.
Daher können bereits sehr geringe Füllstoffanteile im erfindungsgemäßen Trägermaterial 12 ausreichend sein, eventuell kann ein Füllstoffanteil gänzlich entbehrlich sein. Dennoch wird, im Gegensatz zu Trägern mit Füllstoff anteil und Seifen, die z. B. auf Ca, Na bzw. Lithium basie ren, ein hoher Verformungsgrad des Werkstoffes bei schnel ler und einfacher Reinigungsmöglichkeit des verformten Materials erzielt. Insbesondere ist auf einen nennenswerten abrasiv wirkenden Anteil an kristallinen anorganischen Salzen im erfindungsgemäßen Trägermaterial 12 verzichtbar.Therefore, even very small filler fractions in the carrier material 12 according to the invention may be sufficient; a filler fractions may possibly be entirely unnecessary. Nevertheless, in contrast to carriers with filler and soaps, the z. B. based on Ca, Na or lithium, achieved a high degree of deformation of the material with quicker and easier cleaning of the deformed material. In particular, there is no need for a significant abrasive content of crystalline inorganic salts in the carrier material 12 according to the invention.
Ein erfindungsgemäßes Trägermaterial 12 aus Poly-N-vinyl-γ- butyrolactam (oder sogar schon mit einem nur relativ gerin gen Poly-N-vinyl-γ-butyrolactam-Anteil (unter 10%)) eignet sich auch, wie dies von Kaliumseifen bekannt ist, vor teilhafterweise dazu, ohne einen nachfolgenden Festschmier stoff beim Ziehvorgang auszukommen und trotzdem gute Schmiereigenschaften zu bewirken. Ebenso lassen sich Materialien 1, die mit Poly-N-vinyl-γ-butyrolactam-Trocken trägermaterial beschichtet wurden, vorteilhafterweise sehr gut in einem anschließenden Naßverformungsprozeß bzw. Naßziehvorgang verarbeiten, ohne daß es einer weiteren Schmierkomponente bedarf. Das trockenbeschichtete Material 1 braucht im einfachsten Fall lediglich mit Wasser beauf schlagt zu werden, wodurch sich sogleich eine schmierungs technisch verformungsfähige Oberfläche ergibt, und zwar durch Emulsion oder Dispersion, je nach der genauen Re zeptur des Trägermaterials. Dabei tritt auch der von Kaliumseifen bekannte Vorteil auf, daß die Haftungseigen schaften des verformten Materials 1 bzw. Drahtes mit anderen Werkstoffen, wie z. B. Gummi, sehr positiv beein flußt werden. Dies stellt einen wesentlichen Vorteil beispielsweise für die Reifenindustrie dar, wobei Stahl drähte mit Gummi verbunden werden.A carrier material 12 according to the invention made of poly-N-vinyl-γ-butyrolactam (or even with only a relatively small amount of poly-N-vinyl-γ-butyrolactam (below 10%)) is also suitable, as is known from potassium soaps is, before geous enough to do without a subsequent solid lubricant during the drawing process and still have good lubricating properties. Likewise, materials 1 which have been coated with poly-N-vinyl-γ-butyrolactam dry carrier material can advantageously be processed very well in a subsequent wet shaping process or wet drawing process, without the need for a further lubricating component. In the simplest case, the dry-coated material 1 only needs to be subjected to water, which immediately results in a lubrication-technically deformable surface, namely by emulsion or dispersion, depending on the exact recipe of the carrier material. The well-known advantage of potassium soaps also occurs that the adhesion properties of the deformed material 1 or wire with other materials, such as. B. rubber, be influenced very positively. This is a major advantage for the tire industry, for example, where steel wires are connected with rubber.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungs- und Anwendungsbeispiel beschränkt, sondern umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen, Varianten und Anwendungen. Beispielsweise fällt auch die Verwendung von ε-Kaprolactam, die vorzugsweise im Verein mit einer organischen Verbindung, die apolare Gruppen und/oder Reste, wie Alkyl- oder Alkylarylgruppen oder -reste, enthält, realisiert werden kann, als anteiliger Be standteil einer oberflächigen Schmierstoffträgerschicht für ein Kaltumformverfahren, wie es vorstehend beschrieben wurde, in den Rahmen der Erfindung. ε-Kaprolactam bildet ähnlich wie Poly-N-vinyl-γ-butyrolactam farblose wasser lösliche hygroskopische Blättchen, besitzt allerdings mit 69°C einen sehr viel niedrigeren Schmelzpunkt. Bei der Verarbeitung ε-Kaprolactam sind die Einhaltung einer maximalen Arbeitsplatzkonzentration von 25 mg/m3 und seine Neigung zur Polymerisation in wässriger Lösung zu beachten, wobei letzteres durch Einhaltung eines entsprechend niedri gen Temperaturregimes und Inhibitoren verhindert werden kann. Demgegenüber steht jedoch ein im Vergleich mit Poly- N-vinyl-γ-butyrolactam bedeutender Preisvorteil, der damit verbunden ist, daß ε-Kaprolactam als Zwischenprodukt zur Polyamidsynthese in einer Jahresproduktion von Millionen Tonnen hergestellt wird.The invention is not limited to the illustrated embodiment and application example, but also encompasses all embodiments, variants and applications having the same effect in the sense of the invention. For example, the use of ε-caprolactam, which can preferably be realized in combination with an organic compound which contains apolar groups and / or radicals, such as alkyl or alkylaryl groups or radicals, as a proportionate component of a surface lubricant carrier layer a cold forming process, as described above, within the scope of the invention. Similar to poly-N-vinyl-γ-butyrolactam, ε-caprolactam forms colorless, water-soluble hygroscopic flakes, but at 69 ° C it has a much lower melting point. When processing ε-kaprolactam, compliance with a maximum workplace concentration of 25 mg / m 3 and its tendency to polymerize in aqueous solution must be observed, the latter being prevented by adhering to a correspondingly low temperature regime and inhibitors. This contrasts with a significant price advantage in comparison with poly-N-vinyl-γ-butyrolactam, which is associated with the fact that ε-caprolactam is produced as an intermediate product for polyamide synthesis in an annual production of millions of tons.
Ferner ist die Erfindung auch keineswegs auf die in jedem der unabhängigen Ansprüche enthaltenen Merkmale beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt in der Anmeldung offenbarten Einzelmerkmale definiert sein. Dies bedeutet, daß grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal jedes un abhängigen Anspruchs weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Insofern sind die Ansprüche bislang lediglich als ein erster Formulierungsversuch für eine Erfindung zu verstehen. Im Zusammenhang damit ist darauf hinzuweisen, daß die beschriebenen erfindungsgemäßen Trä germaterialien 12 auch schon als Behandlungsagenzien in der beschriebenen "Linear-Entzunderungsvorrichtung" 9 mit Erfolg eingesetzt werden können. Furthermore, the invention is in no way limited to the features contained in each of the independent claims, but can also be defined by any other combination of certain features of all the individual features disclosed in the application as a whole. This means that practically every single feature of each independent claim can be omitted or replaced by at least one single feature disclosed elsewhere in the application. In this respect, the claims have so far only been understood as a first attempt at formulating an invention. In connection with this, it should be pointed out that the carrier materials 12 according to the invention described can also be used successfully as treatment agents in the “linear descaling device” 9 described.
11
kaltumzuformendes (Draht-)material
cold-formed (wire) material
22nd
Ziehstation
Drawing station
33rd
Ziehdüse
Drawing nozzle
44th
Schmierstoff-Behälter
Lubricant container
55
Bewegungsrichtung der Schmierstoffpartikel
Direction of movement of the lubricant particles
66
Beschichtungsvorrichtung
Coating device
77
(Biege-) Entzunderungsvorrichtung
(Bending) descaling device
88th
Umlenkrollen bzw. -walzen
Deflection rollers or rollers
99
Linear-Entzunderungsvorrichtung
Linear descaling device
1010th
Behälter
container
1111
Andruckkörper
Pressure body
1212th
Trägermaterial
Backing material
1313
Förderschnecke in Screw conveyor in
1010th
1414
Bearbeitungskanal in Machining channel in
1010th
1515
Ziehrichtung von Direction of pull from
11
1616
entgegengesetzte Richtung zu opposite direction too
1515
1717th
erste Durchtrittsöffnung in first passage opening in
1414
für For
1111
, ,
1212th
1818th
zweite Durchtrittsöffnung in second passage opening in
1414
für For
1111
, ,
1212th
1919th
innere Ansätze an inner approaches
1414
2020th
Draht-Einlauföffnung von Wire inlet opening from
1414
2121
Draht-Auslauföffnung von Wire outlet opening from
1414
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