CZ270199A3 - Způsob výroby chladicí a mazací kapaliny - Google Patents
Způsob výroby chladicí a mazací kapaliny Download PDFInfo
- Publication number
- CZ270199A3 CZ270199A3 CZ19992701A CZ270199A CZ270199A3 CZ 270199 A3 CZ270199 A3 CZ 270199A3 CZ 19992701 A CZ19992701 A CZ 19992701A CZ 270199 A CZ270199 A CZ 270199A CZ 270199 A3 CZ270199 A3 CZ 270199A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- water
- weight
- emulsion
- oil
- parts
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 title claims description 34
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title 1
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims abstract description 41
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000010730 cutting oil Substances 0.000 claims description 24
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 20
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 claims description 14
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 claims description 14
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 claims description 14
- -1 alkali metal carboxylates Chemical class 0.000 claims description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 11
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims description 10
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 claims description 10
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 9
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 9
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 9
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 7
- 239000005069 Extreme pressure additive Substances 0.000 claims description 6
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 claims description 6
- 239000007764 o/w emulsion Substances 0.000 claims description 6
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 claims description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 239000000344 soap Substances 0.000 claims description 4
- 150000001241 acetals Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000001983 dialkylethers Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000000546 pharmaceutical excipient Substances 0.000 claims description 3
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 claims description 3
- 150000005691 triesters Chemical class 0.000 claims description 3
- DNIAPMSPPWPWGF-GSVOUGTGSA-N (R)-(-)-Propylene glycol Chemical compound C[C@@H](O)CO DNIAPMSPPWPWGF-GSVOUGTGSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 claims description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 2
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 claims description 2
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000003626 triacylglycerols Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000004164 Wax ester Substances 0.000 claims 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 claims 1
- 150000002169 ethanolamines Chemical class 0.000 claims 1
- 239000000047 product Substances 0.000 claims 1
- 239000003223 protective agent Substances 0.000 claims 1
- 235000019386 wax ester Nutrition 0.000 claims 1
- 238000005555 metalworking Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 abstract description 2
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 16
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 11
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 11
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 11
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 8
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 7
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 3
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 3
- 238000007514 turning Methods 0.000 description 3
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical group C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002367 Polyisobutene Polymers 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000005690 diesters Chemical class 0.000 description 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 2
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 150000003443 succinic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 150000003871 sulfonates Chemical class 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- OAYXUHPQHDHDDZ-UHFFFAOYSA-N 2-(2-butoxyethoxy)ethanol Chemical compound CCCCOCCOCCO OAYXUHPQHDHDDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical class O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019484 Rapeseed oil Nutrition 0.000 description 1
- ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N Trimethylolpropane Chemical compound CCC(CO)(CO)CO ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 230000000274 adsorptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 150000004982 aromatic amines Chemical class 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 239000002199 base oil Substances 0.000 description 1
- 150000001565 benzotriazoles Chemical class 0.000 description 1
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 1
- 239000003139 biocide Substances 0.000 description 1
- LLEMOWNGBBNAJR-UHFFFAOYSA-N biphenyl-2-ol Chemical group OC1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 LLEMOWNGBBNAJR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 150000001639 boron compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000005536 corrosion prevention Methods 0.000 description 1
- 239000000539 dimer Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000003205 fragrance Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 125000005456 glyceride group Chemical group 0.000 description 1
- ACCCMOQWYVYDOT-UHFFFAOYSA-N hexane-1,1-diol Chemical compound CCCCCC(O)O ACCCMOQWYVYDOT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001463 metal phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 1
- 150000004045 organic chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 239000010690 paraffinic oil Substances 0.000 description 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229920001515 polyalkylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920001521 polyalkylene glycol ether Polymers 0.000 description 1
- 229920013639 polyalphaolefin Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 1
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000003760 tallow Substances 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 150000003852 triazoles Chemical class 0.000 description 1
- WMYJOZQKDZZHAC-UHFFFAOYSA-H trizinc;dioxido-sulfanylidene-sulfido-$l^{5}-phosphane Chemical class [Zn+2].[Zn+2].[Zn+2].[O-]P([O-])([S-])=S.[O-]P([O-])([S-])=S WMYJOZQKDZZHAC-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
- 239000000080 wetting agent Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Lubricants (AREA)
Abstract
Způsob výroby emulze chladicího amazacího materiálu,
smísené s vodou pro opracování kovů, při němž se vytvářejí
třísky spočívá v tom, že se a) smísí 2 až 15 hmotnostních dílů
s vodou mísitelného koncentrátu emulze chladicího a
mazacího prostředku a 98 až 85 hmotnostních dílů vody za
vzniku 100 hmotnostních dílů výsledné směsi, načež se b) za
vysokého střihového namáhání ve směsi a) disperguje 1 až 14
hmotnostních dílů přírodního s vodou nemísitelného řezného
CO oleje.
Description
Způsob výroby chladicí a mazací kapaliny
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu výroby nového typu chladicí a mazací emulze pro zpracování kovů se vznikem kovových třísek. Dosavadní stav techniky
Chladicí a mazací materiály jsou prostředky, které se užívají pří opracování kovů a jejich obrábění k chlazení a mazání příslušných nástrojů. Nejdůležitější způsoby zpracování se liší podle způsobu pohybu nástrojů, podle opracovávaných dílů a podle typu použitých nástrojů a dále ještě v závislosti na geometrii dílů, které mají být získány a na dalších parametrech postupu. Rozlišuje se zejména frézování, soustružení, vrtání a broušení jako zpracování, při němž dochází ke tvorbě kovových třísek a dále válcování, lisování za studená a podobné postupy, při nichž ke tvorbě kovových třísek nedochází.
Obecný princip obrábění kovů s tvorbou kovových třísek spočívá v tom, že příslušný řezací nástroj zasahuje do opracovávaného materiálu, z nějž odděluje na povrchové ploše třísky, takže vzniká nová povrchová plocha. K tomuto účelu je zapotření použít velmi vysokých tlaků. Vznikem třísek a také třením pod tlakem vzniká teplo, jímž se zahřívá opracovávaný materiál, příslušný nástroj a především vznikající třísky.
Účelem použití chladicích a mazacích materiálů je tedy snížení teploty, která jinak stoupá v případě třísek až na 1000 °C. Mimo to může mít tak vysoká teplota nepříznivý vliv na přesné rozměry výsledného dílu. Dalším účelem použití chladicích a mazacích materiálů je zvýšit trvanlivost nástrojů, které se při příliš vysoké teplotě velmi rychle opotřebovávají. Použitím chladících a mazacích materiálů se snižuje drsnost povrchových ploch, protože mazací materiál brání lnutí částí nástroje k povrchové ploše opracovávaného dílu. Mimo to se vytvořené třísky odstraní spolu s použitým chladicím a mazacím materiálem.
Podle normy DIN 51385 č.l se uvádí jednoznačné zařazení chladicích a mazacích materiálů jako materiálů, nemísitelných s vodou, mísitelných s vodou a smíšených s vodou. Podle uvedené normy se pod pojmem smísený s vodou rozumí konečný stav výsledného chladicího prostředí, kterým je většinou emulze typu olej ve vodě, pod pojmem mísitelný s vodou se rozumí koncentrát.
Chladicí a mazací materiály, smísené s vodou se připraví u uživatele smísením koncentrátu s vodou mísitelného chladicího a mazacího materiálu s vodou. Zpravidla se připravuje přibližně 5% vodná emulze. Výhodou tohoto typu chladicích a mazacích materiálů je dobrá chladicí schopnost, založená na vlastnostech vody. Na základě tohoto dobrého chladícího účinku je možno dosáhnout vysoké rychlosti obrábění a tím zvýšit produktivitu strojů. Mazací účinek těchto materiálů, smíšených s vodou je pro většinu obráběcích postupů dostatečný. Další výhodou jsou nízké náklady vzhledem k tomu, že koncentrát se podstatně ředí vodou. Nevýhodou tohoto typu chladicích a mazacích materiálů je citlivost proti cizorodým vlivům, zvláště proti napadení mikroorganismy, takže tyto prostředky vyžadují pečlivější kontrolu a pečlivější uložení než chladicí a mazací materiály, nemísitelné s vodou, jako řezné oleje, brusné oleje a podobné materiály.
Dále jsou souhrnně uvedeny požadavky na s vodou mísitelné a s vodou smísené chladicí a mazací materiály:
- chladicí a mazací účinek
0·· • · · ·· ·· ► · 0 0 » · · · ··· 9 99
- ochrana proti korozi
- nepřítomnost vlivu na neželezné kovy
- nepřítomnost toxicity, zejména dobrá snášenlivost pro pokožku
- nepřítomnost tvorby pěny
- nepřítomnost vlivu na laky a těsnění
- stabilita emulze
- nepřítomnost lepivosti nebo tvorby pryskyřic
- dobrá mísitelnost
- přijatelná vůně
- čistý vzhled
- dobrá filtrovatelnost
- bezproblémová odstranitelnost
Přehled způsobů zpracování kovových dílů a běžných pomocných látek pro použití při těchto postupech je možno nalézt např. v Ulmann's Encyclopaedia of Industrial Chemistry, 5.vydání, sv. A 15, str. 479-486. Spektrum možných forem použitých prostředků zasahuje oleje, emulze, olej ve vodě až vodné roztoky.
S vodou nemísitelnou i s vodou mísitelnou chladicí a mazací materiály jsou často založeny na baží minerálních olejů. Použité minerální oleje jsou převážně kombinací parafínových, naftenových a aromatických uhlovodíků. Kromě minerál25 nich olejů mají svůj význam také tzv. syntetické mazací prostředky nebo syntetické oleje, jako jsou polyalfaolefiny, polyalkylenglykoly, polyalkylenglykoletery, dialkyleletery, acetaly, přírodní oleje typu esterů a také syntetické estery a jejich deriváty.
Aby bylo možno splnit požadavky praktického použití, je nezbytné přidat do chladicích a mazacích materiálů kromě základního oleje různé další přísady. Nejdůležitějšími skupinami takových přísad jsou emulgátory, přísady k ochraně proti korozi, biocidní látky, EP-přísady, polární přísady, pevná mazadla a protipěnivé látky.
Emulgátory, např. smáčedla, sulfonáty, alkalická mýdla nebo mýdla na bázi alkanolaminů stabilizují jemné kapky oleje ve vodném prostředí, kterým je emulze typu olej ve vo10 dě. Emulgátory představují poměrně důležitou skupinu přísad v případě s vodou mísitelných chladicích a mazacích materiálů.
Přísady k ochraně proti korozi, např. alkanolaminy a jejích soli, sulfonáty, organické sloučeniny bóru, amidy mastných kyselin, aminodikarboxylové kyseliny, estery kyseli15 ny fosforečné nebo thiofosfonové, dialkyldíthiofosfáty, mono-a dialkylarylsulfonáty, benzotriazoly, deriváty kyseliny polyisobutenjantarové by měly zabránit tvorbě rzi na povrchu kovu. Jednotlivé přísady pro zábranu koroze mohou mít současně vlastnosti emulgátoru a je možno je použít k oběma účelům.
Biocidní látky, např. deriváty fenolu nebo formaldehydu, kathon MW, by měly zabránit růstu bakterií a hub. EP-přísady, např. tuky a oleje s obsahem síry, sloučeniny s obsahem fosforu nebo organické sloučeniny chloru by měly zabránit tvorbě mikrosvárů mezi plochami kovů při vysokých tlacích a teplo25 tách. Polární přísady, např. přírodní tuky a oleje nebo syntetické estery zvyšují mazací schopnost. Organické sulfidy se užívají proti stárnutí, zejména spolu s dithiofosfáty zinku a aromatickými aminy a zajišťují dlouhou dobu upotřebitelnosti chladicího a mazacího materiálu.
Kromě chladicího účinku spočívá druhá důležitá funkce chladicích a mazacích materiálů v mazacím účinku, který je popsán např. v publikaci W. Klose: Kuhlschmiermittel auf Metalloberflachen, Mitteilungen des Vereins Deutscher Emailfachleute, 41, sešit 11 str. 138-142 (1993). Mazací účinek příslušných složek spočívá ve tvorbě povrchových vrstev, které mají oproti základnímu materiálu nižší střihové namáhání a tím snižují tření a opotřebování. Rozsah ovlivnění povrchové vrstvy tedy spočívá ve vázaných vrstvách pomocí chemické sorpce až k chemickým reakčním vrstvám, pevně spojeným s povrchem kovu.
Nejjednoduším způsobem tvorby mazacího materiálu na povrchu jsou adsorpční vrstvy mazadla. Tyto vrstvy je možno vytvořit např. s použitím minerálních olejů bez dalších přísad. Tvorbu těchto vrstev je však možno zesílit přidáním polárních materiálů, jako alifatických alkoholů nebo alifatických esterů. Čistě fyzikální adsorpcí dochází ke vzájemnému působení povrchu kovu a molekul mazadla, tento pochod pak vede k částečné chemické vazbě alifatických alkoholů nebo esterů.
Typickými látkami, vytvářejícími vrstvu mazadla chemickou sorpcí jsou mastné kyseliny. Hydrofilní karboxylové skupiny se reakcí s atomy kovu chemicky vážou na povrch kovového materiálu, přičemž hydrofóbní uhlovodíkové zbytky směřují kolmo k povrchové vrstvě. Zvýšená přilnavost takové vrstvy zlepšuje celkový účinek oproti čistě adsorptivním vrstvám mazadla, pro řadu případů opracování kovů však nestačí ke snížení tření a opotřebování. V tomto případě se obvykle přidávají EP-přísady nebo AW-přísady proti působení příliš vysokého tlaku nebo opotřebování, tyto přísady působí dostatečné • · • · · > · · · • · · · · · • · • · · · zlepšení mazacího účinku, takže je možno uskutečnit i velmi náročné obráběcí postupy. Zpravidla se užívají účinné látky s obsahem chloru, fosforu, nebo síry. Působení těchto látek spočívá ve tvorbě chemických reakčních vrstev chloridů kovů, fosforečnanů nebo sulfidů kovů. S ohledem na životní prostředí se v současné době pokud možno nepoužívají EP-přísady s obsahem chloru. Reakční vrstvy, vznikající na povrchu kovu působí na jedné straně jako vrstva pevného mazadla, která je v průběhu zpracování trvale opotřebovávána a opět obnovována.
Na druhé straně se tvoří monomolekulární povrchové filmy, které mohou obsahovat další složky mazadla.
Chladicí a mazací materiály, smísené s vodou, představují velmi rozšířený typ těchto materiálů. V praxi se užívají velmi různé chladicí a mazací materiály tohoto typu tak, aby bylo možno splnit různé požadavky na ochranu proti korozi v případě různých obráběných materiálů. Mazací účinek při vysoké pracovní rychlosti je nutno splnit současně s ochranou pracovníků a bez zatížení životního prostředí. Výrobci koncentrátů chladicích a mazacích materiálů proto připravují řadu různých typů těchto materiálů, které je pak nutno skladovat a přepravovat po malých množstvích. Uživatel naopak musí často odkládat ještě použitelné emulze vzhledem k tomu, že při změně opracovávaného materiálu je nutno použít jiný typ chladicího a mazacího materiálu. Tyto prostředky jsou tedy nákladné a zatěžují životní prostředí.
Je tedy zřejmé, že by bylo zapotřebí mít k dispozici nový typ emulze chladicího a mazacího materiálu, smísené s vodou tak, aby tato emulze byla použitelná pro širší spektrum postupů a materiálů. Mělo by být v případě tohoto nového typu emulze možné vytvořit emulzi při použití běžné emulze ··· · • ·· • tftf · · · • · tf · tftf chladicího a mazacího materiálu, smísené s vodou tak, že se přidá za vysokého střihového namáhání řezný olej, nemísitelný s vodou a vytvoří se stálá emulze typu olej ve vodě. Tato kombinace s dvěma různými typy oleje je pak použitelná pro široké spektrum materiálů a postupů.
Podstata vynálezu
Podstatu vynálezu tvoří způsob výroby emulze chladicího a mazacího materiálu, smísené s vodou pro opracování kovů, při němž se vytvářejí třísky, postup spočívá v tom, že se
a) smísí 2 až 15 hmotnostních dílů s vodou mísitelného koncentrátu emulze chladicího a mazacího prostředku a 98 až 85 hmotnostních dílů vody za vzniku 100 hmotnostních dílů výsledné směsi, načež se
b) za vysokého střihového namáhání ve směsi a) disperguje 1 až 14 hmotnostních dílů nativního s vodou nemísitelného řezného oleje.
S výhodou se užije menší množství hmotnostních dílů s vodou němísitelného řezného oleje než je množství hmotnostních dílů s vodou mísitelného koncentrátu. Podíl dílů řezného oleje k dílům s vodou mísitelného koncentrátu je s výhodou 10:80 až 100 a zvláště 20:70 až 100.
Vynález spočívá převážně v tom, že se na rozdíl od běžné praxe disperguje s vodou nemísitelný nativní řezný olej v běžné emulzi chladicího a mazacího prostředku. K tomuto postupu je oproti známému stavu techniky pro výrobu emulzí těchto materiálů, smíšených s vodou nutno použít vysoké střihové energie. Dostatečného střihového namáhání je možno dosáhnout např. mícháním při použití míchadla ve tvaru ozubeného kola. Je také možno použít běžná intenzivní míchací • · zařízení, jako Ultraturrax s počtem otáček 10.000 až 20.000 otáček za minutu, nebo systémy rotoru a statoru s vysokým počtem otáček. Při použití přístroje Ultraturrax se řezný olej disperguje při rychlosti 20.000 otáček za minutu po dobu
1 až 5 minut. Je také možno postupovat tak, že se při kontinuálním postupu přidává řezný olej v místě vysoké turbulence. K dispergování pak dochází střihovým namáháním v průběhu opracování kovů.
Jednotlivé složky chladicího a mazacího materiálu 10 nebo koncentrátu pro výslednou emulzí jsou obecně známé. Ve stupni a) je např. možno použít koncentrát emulze, obsahující 20 až 60 % hmotnostních olejové složky, s výhodou oleje typu esterů nebo parafinového nebo naftenového minerálního oleje, popř. s dalšími mazacími přísadami a 0 až 25 % hmotnostních vody. Zbytek do 100 % hmotnostních tvoří emulgátory, s výhodou na bázi ethoxylátů alifatických alkoholů, inhibitory koroze, s výhodou na bázi karboxylátů alkalických kovů, mýdel typu aminů nebo etanolaminů a/nebo etanolamidů a popř. další známé pomocné nebo účinné látky, jak bude uvedeno v příklado20 vé části přihlášky.
Místo minerálních olejů mohou být použity syntetické oleje, např. polyolefiny. Dalšími použitelnými složkami s dobrou biologickou odbouratelností jsou acetaly nebo dialkyletery.
Ve stupni a) může mít použitý koncentrát s vodou mísitelné emulze chladicího a mazacího prostředku např. následující složení v % hmotnostních:
Koncentrát 1 % minerálního oleje
16,5 % směsi mastných kyselin se 14 až 20 at.C ftftft • ftft ftft ftft • ftft · · ft· · • ftft · · ft · • · ftft ftftft · · · ftftft ftft ftftft ftft ftft ftft
4.4 % 45% hydroxidu draselného
5.5 % kyseliny alkylsulfonamídokarboxylové
7,0 % hexandiolu
4,0 % naftosulfonátu
0,4 % triazolového derivátu
3,0 % hexahydrazinu
0,2 % o-fenylfenolu zbytek: voda, úplně zbavená solí
Koncentrát 2 % minerálního oleje
7.5 % směsi C14_20 mastných kyselin
11.5 % směsi C32_36 dimerních mastných kyselin 8,0 % směsi Cg_9 karboxylových kyselin
12.5 % 45% hydroxidu draselného
17,0 % ethoxylovaných alifatických alkoholů s 2 až 5 ethylenoxidovými skupinami 3,0 % semiacetalu
0,3 % Na-Pyrionu
Zbytek: voda, úplně zbavená solí
Koncentrát 3
35.5 % minerálního oleje
6.5 % směsi C14_20 alifatických kyselin
7,0 % kyseliny borité
3,0 % směsi C6_9 karboxylových kyselin
11,0 % směsi primárních a terciárních alkanolaminů
8.5 % amidů alifatických kyselin
8,8 % ethoxylovaných alifatických alkoholů s 2 až 5 ethylenoxidovými skupinami 1,0 % butyldiglykolu 0,2 % Na-Pyrionu «
4
44 4 4
444
4 4 4
Zbytek: voda, úplně zbavená solí
Jako s vodou nemísitelný řezný olej je možno ve stupni b) použít oleje na bázi esterů. Jako příklad je možno u5 vést nativní triglyceridy nebo produkty jejich modifikace, estery typu vosků a estery alifatických kyselin s monoalkanoly o 4 až 12 atomech uhlíku, např. ethylhexylester kyselin z loje nebo je možno použít esterifikovaný řepkový olej a také estery mastných kyselin s polyoly, přičemž jako polyolo10 vou složku lze použít především trimethylolpropan. Ve stupni b) je možno použít také směsi takových olejů. Tyto oleje mohou obsahovat další pomocné složky, zvláště EP-přísady, např. sloučeniny síry, ochranné prostředky proti oxidaci a inhibitory koroze. S výhodou se volí řezný olej, nemísitelný s vo15 dou z glyceridů mastných kyselin, stabilizovaných proti oxidaci, ve formě triesterů s 3 mastnými kyselinami vždy o 14 až 22 atomech uhlíku a diestery s 2 mastnými kyselinami vždy o 12 až 22 atomech uhlíku, stabilizovaném proti oxidaci.
Podle dalšího provedení se vynález týká emulze chla20 dicího a mazacího materiálu typu olej ve vodě, smísené s vodou pro přímé použití a získané svrchu uvedeným způsobem výroby přímo uživatelem. Emulzi je možno vytvořit přímo v centrálním zařízení a pak ji transportovat k jednotlivým uživatelům, je to však nehospodárné a z ekologického hlediska nevý25 hodné vzhledem k tomu, že se přepravuje zbytečně vysoké množství vody.
Pro výrobu emulze podle vynálezu není nezbytné provádět stupně a) a b) bezprostředně po sobě. Uživatel může využít běžnou emulzi chladicího a mazacího materiálu podle
•9 ··· ··· vynálezu také tak, že k ní podle stupně b) přidá dispergováním řezný olej, tak jak je svrchu popsáno.
Vynález se také týká použití emulze chladicího a mazacího materiálu podle vynálezu pro takové obrábění kovů, při němž dochází ke tvorbě třísek. Jako příklad těchto postupů je možno uvést frézování, soustružení, vrtání a broušení.
Emulze podle vynálezu mají tedy široké použití a je jimi možno dosáhnout vyššího snížení tření a opotřebování nástrojů než při použití běžných emulzí bez přidání řezného oleje, nemísitelného s vodou. Poskytují také lepší ochranu proti korozi. Podle údajů, získaných pomocí elektronového mikroskopu působí tyto emulze jako dvoufázový mazací prostředek s jemnou emulzí typu olej ve vodě a hrubšími částicemi dispergovaného řezného oleje. Velikost kapiček závisí na podmínkách střihového namáhání a může se proto měnit. Rozsahy velikosti kapek se překrývají a velikost je možno stanovit pomocí rozptylu světla, např. při použití zařízení Sympatec Helios Vectra, toto zařízení udává zpravidla rozptyl velikosti částic. Tento rozptyl je s výhodou v rozmezí 0,5 až 8 mik20 rometrů a zvláště v rozmezí 1 až 4 mikrometry. Velikost částic je také možno stanovit světelným mikroskopem nebo mikroskopem s fotografickým zařízením.
Emulze chladícího a mazacího materiálu, smísená s vodou a připravená pro použití je tedy emulze typu olej ve vodě, v níž více než 95 % částic oleje má menší průměr než
0,5 mikrometru, přičemž s vodou nemísitelný řezný olej je ve vodě dispergován tak, že nejméně 50% jeho částic má velikost v rozmezí 0,5 až 8 mikrometrů.
• 30 ·· · · • tttt • · * ·· tttt tt· tt·· · tt tttt · tttttt tttttttt tttt · · tttttt tttttt tttttt tttt tttttt tttt tttt tttt
Příklady provedení vynálezu
Ze svrchu uvedených koncentrátů 1 a 3 byly použity tyto směsi jako s vodou mísitelné koncentráty podle stupně a). Hmotnostní díly koncentrátu, uvedené v následující tabulce byly smíseny s tolika hmotnostními díly vody s tvrdostí 20°, aby vzniklo 100 hmotnostních dílů běžné emulze chladicího a mazacího prostředku. S touto běžnou emulzí byly provedeny srovnávací pokusy la, lb, 3a, 3b.
Emulze podle vynálezu byly získány tak, že se do emulze la přidaly 2 hmotnostní díly a do emulze 3a byl přidán 1 hmotnostní díl nativního řezného oleje na bázi esteru. Řezný olej byl tvořen směsí glyceridů mastných kyselin, stabilizovaných proti oxidaci ve formě triesterů 3 mastných kyselin vždy o 14 až 22 atomech uhlíku a diestery 2 mastných kyselin vždy o 12 až 22 atomech uhlíku, stabilizovanými proti oxidaci (např. P3-multanR 201, Henkel KGaA, Dusseldorf). Řezný olej byl přidán do emulze, smísené s vodou a dispergován při použiti zařízení Ultraturrax 1 minutu při 20.000 otáčkách za minutu.
Účinnost získaných materiálů byla podrobena zkouškám na sníženi tření a opotřebení podle Reicherta. Jde o postup, kterým je možno prokázat odolnost proti zvýšenému tlaku EP a přilnutí kapalného mazadla k materiálu. Postupuje se tak, že se zkušební válec pomocí pákového systému umístí na brusný kotouč, který se svou dolní třetinou ponoří do zkoumaného mazacího prostředku. Před začátkem zkoušky se zkušební válec, očištěný benzinem upevní do otočného držáku. Držák se pak upevní. Brusný kotouč zůstává v zařízení upevněn při větším počtu zkoušek a po každé zkoušce se vždy očistí benzinem. Zkušební válec se uvede do styku s brusným kotoučem pomalým • 30 .13 «««· 4 ·· 4 4 ··
4444 4»44
444 4 4 4 4 4 4 *
44 44 444 444 * 4 4 4 4 *44 *44 44 44 ·· zvyšováním tlaku ve formě zátěže až 1,5 kg. Počitadlo na Reichertově váze se nastaví na 0. Zapnutím motoru přivádí otáčející se brusný kotouč, ponořený do mazadla, stále nový podíl mazadla do místa styku s válcem. Po dosažení čísla 100 na počitadle (100 metrů dráhy tření) se zkušební válec oddálí od brusného kotouče. Zkušební válec se rozebere a opotřebování se odečte pomocí měřicí lupy. Plocha elipsy se propočítá na 0,785 délky a šířky nebo se odečte z tabulek. Provádí se tolik zkoušek, až se plochy elips ve 3 posledních zkouškách vzájemně neliší o více než 10 %. Účinnost proti zvýšenému tlaku je tím vyšší, čím nižší je plocha výsledné elipsy.
Výsledky získané uvedeným způsobem jsou shrnuty v následující tabulce.
| Emulze la (srovn.) | hmot.díly koncentrátu 5 7 | hmot.díly řezného oleje | opotřebování třením 33 mm 2 30 mm2 | |
| lb | (srovn.) | |||
| lc | (vynález) | 5 | 2 | 18 mm2 |
| 3a | (srovn.) | 3 | - | 31 mm2 |
| 3b | (srovn.) | 5 | - | 30 mm2 |
| 3c | (vynález) | 3 | 1 | 15 mm2 |
Zastupuje ;
Claims (9)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob výroby emulze chladicího a mazacího materiálu, smísené s vodou pro obrábění kovů, při němž dochází ke tvorbě třísek, vyznačující se tím, že sea) smísí 2 až 15 hmotnostních dílů koncentrátu emulze chladicího a mazacílho materiálu , mísitelného s vodou a 98 až 85 hmotnostních dílů vody za vzniku 100 hmotnostních dílů směsi, načež seb) za vysokého střihového namáhání ve směsi a) disperguje 1 až 14 hmotnostních dílů s vodou nemísitelného řezného oleje v nativní formě za vzniku emulze typu olej ve vodě, v níž více než 95 % částic oleje má menší velikost než 0,5 mikrometrů a s nemísitelný řezný olej je dispergován tak, že nejméně 50 % jeho částic má velikost v rozmezí 0,5 až 8 mikrometrů.
- 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že koncentrát emulze chladicího a mazacího materiálu, mísítelné s vodou ve stupni a) obsahuje 20 až 60 % hmotnost nich. olejové složky, popř. obsahující mazací přísady a 0 až 25 % hmotnostních vody, přičemž zbytek do 100 % hmotnostních tvoří emulgátory, s výhodou na bázi etoxylátů alifatických alkoholů, inhibitory koroze, s výhodou na bázi karboxylátů alkalických kovů, mýdel typu aminů, etanolaminů a/nebo etarjo lamidů a popř. další pomocné nebo účinné látky.• 30 • · · · · • · · · » • · ·«· ··« ♦ · ·I · · ··
- 3. Způsob podle jednoho nebo obou nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že se jako s vodou nemísitelný řezný olej ve stupni b) užije olej na bázi esterů, který se s výhodou voli z nativních triglyceridů nebo produktů jejich modifikace, esterů vosků, esterů mastných kyselin s jednosytnými alkoholy o 4 až 12 atomech uhlíku nebo esterů mastných kyselin s polyoly nebo směsí těchto látek, přičemž olej popřípadě obsahuje pomocné látky, zvláště EP-přísady, ochranné látky proti oxidaci a inhibitory koroze.
- 4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že se s vodou nemísitelný řezný olej volí z glyceridů mastných kyselin, stabilizovaných proti oxidaci ve formě triesterů s 3 mastnými kyselinami vždy o 14 až 22 atomech uhlíku a diesterů 2 mastných kyselin vždy o 12 až 22 atomech uhlíku, stabilizovaných proti oxidaci.
- 5. Způsob podle jednoho nebo většího počtu nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že se olejová složka koncentrátu emulze chladicího a mazacího materiálu, mísitelného s vodou ve stupni a) volí z alifatických nebo naftenových minerálních olejů, olejů typu esteru, polyolefinů, acetalů nebo dialkyleterů.
- 6. Způsob podle jednoho nebo většího počtu nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že se užije menší množství hmotnostních dílů s vodou němísitelného řezného oleje než hmotnostních dílů koncentrátu, mísitelného s vodou.
- 7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se t i m, že se poměr podílu řezného oleje k podílu s vodou mísitelného koncentrátu užije v rozmezí 10:80 až 100, s výhodou 20:70 až 100.44 44 444 4 t · 4 44 4 · 4 4 4 • 4 4 444 4444 4 4 44 44 44 44 • 44 · 444 4 • 4·· • 4 4
- 8. Emulze chladicího a mazacího materiálu, smísená s vodou, získatelná způsobem podle jednoho nebo většího počtu nároků 1 až 7.
- 9. Použití emulze chladicího a mazacího materiálu, smíse5 něho s vodou, podle nároku 8 pro obrábění kovu, při němž dochází ke tvorbě třísek.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ19992701A CZ270199A3 (cs) | 1998-01-20 | 1998-01-20 | Způsob výroby chladicí a mazací kapaliny |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ19992701A CZ270199A3 (cs) | 1998-01-20 | 1998-01-20 | Způsob výroby chladicí a mazací kapaliny |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ270199A3 true CZ270199A3 (cs) | 2000-03-15 |
Family
ID=5465431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ19992701A CZ270199A3 (cs) | 1998-01-20 | 1998-01-20 | Způsob výroby chladicí a mazací kapaliny |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ270199A3 (cs) |
-
1998
- 1998-01-20 CZ CZ19992701A patent/CZ270199A3/cs unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US2345199A (en) | Emulsifiable lubricant | |
| CA2835019C (en) | Amine-free voc-free metal working fluid | |
| EP3394230B1 (en) | Metalworking fluid | |
| JPH04516B2 (cs) | ||
| US6245723B1 (en) | Cooling lubricant emulsion | |
| US10041019B2 (en) | Drilling fluid system | |
| WO2011121608A2 (en) | A broaching oil or heavy duty neat cutting oil composition | |
| RU2597599C1 (ru) | Концентрат смазочно-охлаждающей жидкости | |
| JPS61142050A (ja) | 工作機械の潤滑方法 | |
| JP2014156594A (ja) | 金属加工油剤組成物、それを用いた加工方法及びその金属加工方法により製造される金属加工部品 | |
| JPH11279581A (ja) | 金属加工用水溶性油剤 | |
| KR102894507B1 (ko) | 수성 금속 가공 유체 및 이의 사용 방법 | |
| EP0901510A1 (en) | A method for mechanical working | |
| GB1599714A (en) | High production rate metal shaping process | |
| JP2004256771A (ja) | 水溶性切研削油剤組成物及びその使用方法 | |
| CA2995517C (en) | Composition for minimum quantity lubrication, and use of same | |
| WO1993024601A1 (de) | Anti-nebel-additiv für wassermischbare und wassergemischte kühlschmierstoffe | |
| CZ270199A3 (cs) | Způsob výroby chladicí a mazací kapaliny | |
| JPH08501119A (ja) | 無アミン冷却潤滑剤 | |
| KR100645098B1 (ko) | 대두유, 채종유 메틸에스테르 에톡시화물을 유화제로사용한 수용성 금속가공유 조성물 | |
| JPH0445557B2 (cs) | ||
| RU2208046C2 (ru) | Концентрат смазочно-охлаждающей жидкости | |
| GB2249556A (en) | Water-in-oil emulsions | |
| JPH07305084A (ja) | 水溶性高速切削油組成物 | |
| Nuțiu et al. | Composition for Anticorrosive Cooling and Protection Emulsion |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD00 | Pending as of 2000-06-30 in czech republic |