EP1108073A1 - Mittel und verfahren für die metallbearbeitung und für metallreinigung oder korrosionsschutz - Google Patents

Mittel und verfahren für die metallbearbeitung und für metallreinigung oder korrosionsschutz

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EP1108073A1
EP1108073A1 EP99940060A EP99940060A EP1108073A1 EP 1108073 A1 EP1108073 A1 EP 1108073A1 EP 99940060 A EP99940060 A EP 99940060A EP 99940060 A EP99940060 A EP 99940060A EP 1108073 A1 EP1108073 A1 EP 1108073A1
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EP
European Patent Office
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agent
water
corrosion
fatty alcohols
cleaning
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EP99940060A
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Jürgen Geke
Hans-Peter ÖLSCHER
Anders Johansson
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Henkel AG and Co KGaA
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Henkel AG and Co KGaA
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    • C10M2223/06—Organic non-macromolecular compounds containing phosphorus as ingredients in lubricant compositions having phosphorus-to-carbon bonds
    • C10M2223/061—Metal salts

Definitions

  • metal machining is understood to mean machining operations in which the shape of a piece of metal is changed by removing material from the workpiece to be machined using a machining tool. Examples of such machining
  • Metalworking processes are drilling, turning, milling and grinding. For such machining operations, it is necessary to rinse the tool and workpiece with a liquid cooling lubricant. This has the tasks: lubricating the tool to avoid welding and overheating, dissipating the heat generated and removing the chips or other metal particles formed.
  • the cooling lubricant must be such that it prevents corrosion of the workpiece.
  • oils, oil-in-water emulsions or water-soluble cooling lubricants which consist only of an aqueous solution are known as cooling lubricants.
  • the present invention relates to oil-in-water emulsions and their water-miscible concentrates, that is to say cooling lubricants which contain an oil component.
  • cooling lubricants which contain an oil component.
  • the cleaning is intended in particular to remove residues of the cooling lubricant, but also other dirt and metal particles which are still adhering. So far, the nature of the cooling lubricant used before the cleaning step for metalworking has only played a role for the selected cleaner insofar as the cleaner must be able to remove it.
  • the entire cooling lubricant represents a "dirt load" for the cleaner, which makes the cleaner unusable over time.
  • the cleaner must either be replenished with new cleaning-active components, regenerated by bath care measures or discarded and re-prepared leads to a high consumption of detergent ingredients, which have to be disposed of at the end of the service life of the detergent, which has an environmental impact and is also economically disadvantageous because of the required use of materials.
  • the invention has for its object to provide a means and process combination for metal cutting using a water-mixed cooling lubricant and subsequent cleaning and / or corrosion protection of the machined metal parts with an aqueous cleaning / corrosion protection agent, in which the ingredients of the cooling lubricant and aqueous cleaning / corrosion protection agents are coordinated with one another in such a way that ingredients of the cooling lubricant supplement the cleaning / corrosion protection agent or at least do not negatively influence it.
  • the cooling lubricant for the cleaning / corrosion protection agent does not represent a "contamination", but rather complements it. This enables the cleaning / corrosion protection agent itself to use less active ingredients. The service life of the cleaning / corrosion protection agent is also reduced without bathroom care.
  • the emulsifier system to be used according to the invention is known from German patent application DE-A-197 03 083. Compared to conventional emulsifier systems, it has the advantage that it has little tendency to foam in soft to medium-hard water, that is to say in water with less than 12 ° and in particular with less than 8 ° dH.
  • composition of the emulsifier system and the molecular structure of the emulsifiers used must therefore meet stringent requirements.
  • fatty alcohol ethoxylates / propoxylates must be present which carry both 2 to 6 ethylene oxide units and 4 to 8 propylene oxide units.
  • These more hydrophilic components are to be combined with the more hydrophobic components
  • unalkoxylated fatty alcohols with 12 to 24 carbon atoms the Distillation residue or their alkoxylation products with up to a maximum of 3 propylene oxide units on average.
  • the approximate weight ratio given must be observed. Distillation residues of fatty alcohols with 12 to 24 carbon atoms are available from Henkel KGaA, Düsseldorf, under the name Pemil R RU.
  • Non-polar or polar oils of petrochemical or native origin can be used as the oil component in the first agent.
  • Synthetic oil components are also suitable. Examples of oil components that can be used are paraffinic or naphthenic mineral oil, dialkyl ethers with 12 to 20 carbon atoms and ester oils.
  • the ester oils can be of vegetable or animal origin and can be present as esters of glycerol with 3 fatty acids (so-called fatty acid triglycides). An example of such an ester oil is rapeseed oil.
  • Such ester oils can also be obtained synthetically by esterifying glycerol with selected fatty acids or by transesterifying natural fats and oils with other fatty acids.
  • the corrosion inhibitors which are used according to the invention both in the aqueous cooling lubricant and in the aqueous cleaning / corrosion protection agent and in each case in their concentrates are preferably selected from alkanolamines and / or from branched or unbranched, saturated or unsaturated aliphatic mono- or dicarboxylic acids with 6 to 10 carbon atoms and / or from aromatic carboxylic acids with 7 to 10 carbon atoms, the carboxylic acids being present partially or completely as salts. If this refers to alkanolamines and salts of carboxylic acids, this can mean, on the one hand, that the alkanolamine salts of the carboxylic acids are used directly. This is equivalent to a mixture of alkanolamines and carboxylic acids, which together form salt react. Furthermore, the alkanolamines can be used as such, the carboxylic acids as alkali metal salts, preferably as potassium salts.
  • Carboxylic acids and alkali metal hydroxides are formed as an equilibrium mixture from the
  • Anions are present in the case of carboxylic acids.
  • the first agent (the cooling lubricant or its concentrate) and the second agent (the cleaning / corrosion protection agent or its concentrate) can contain the same corrosion inhibitors. However, this is not necessary. It is only necessary to ensure that both the first agent and the second agent each contain one or more of the above-mentioned corrosion inhibitors. However, it is preferred that the first agent contain one or more corrosion inhibitors that are also present in the second agent. If the two agents are available in a ready-to-use form during operation, dragging cooling lubricant residues into the cleaning / corrosion protection agent automatically results in a combination of corrosion inhibitors over time, which is also present in the first agent.
  • the first agent for use in metal cutting, the first agent, the water-mixed cooling lubricant, can in principle be mixed together on site by dissolving or emulsifying the individual components in the desired concentrations in water.
  • water-miscible cooling lubricants in the form of a
  • Application concentration can be diluted.
  • the aqueous cleaning / anti-corrosion agent can also be prepared by dissolving or suspending the individual active ingredients in water in the required concentrations on site.
  • the preferred procedure here is to bring to the market concentrates of the cleaning / corrosion protection agent, which are diluted on site with water in the required ratio.
  • both the first agent and the second agent can be present as a water-miscible concentrate in the agent combination according to the invention.
  • the first agent preferably contains 10 to 40% by weight of the oil components, 10 to 40% by weight of the emulsifier system and 20 to 40% by weight of corrosion inhibitors.
  • the second agent preferably contains 10 to 40% by weight of emulsifier system and 20 to 40% by weight of corrosion inhibitors. Both agents can optionally also contain water and / or further active substances and auxiliaries, the proportions of course being chosen such that the sum of the components gives 100% by weight.
  • the first agent may contain, as further active ingredients and excipients: lubricating additives in general and in particular so-called "Extreme Pressure" - additives (EP additives), further corrosion inhibitors such as boric acid or alkylphosphonic acids as well as additional alkanolamines and solubilizers such as glycols, 'glycerol or sodium cumene sulfonate
  • lubricating additives in general and in particular so-called "Extreme Pressure" - additives (EP additives), further corrosion inhibitors such as boric acid or alkylphosphonic acids as well as additional alkanolamines and solubilizers such as glycols, 'glycerol or sodium cumene sulfonate
  • EP additives Extreme Pressure - additives
  • further corrosion inhibitors such as boric acid or alkylphosphonic acids
  • solubilizers such as glycols, 'glycerol or sodium cumene sulfonate
  • the first agent can consist exclusively of the oil component, the emulsifier system and the corrosion inhibitors. Due to the manufacturing process, however, it generally contains small amounts of water, for example in the range from about 2 to about 10% by weight. These either get into the agent via the raw materials used, for example if carboxylic acids are used as corrosion inhibitors, which are neutralized with aqueous potassium hydroxide solution. In addition, the other active substances and auxiliaries mentioned above may optionally be present.
  • the second agent inevitably contains at least 20% by weight of water and / or further active ingredients and auxiliaries as a concentrate. In the simplest case, apart from the emulsifier system and the corrosion inhibitors, it also contains 20 to 70% by weight of water and no other active ingredients.
  • the second agent can also contain builder substances, biocides and / or complexing agents both in the form of its concentrate and its ready-to-use water-diluted preparation form.
  • builder substances are alkali metal orthophosphates, polyphosphates, silicates, borates, carbonates, polyacrylates and gluconates. Some of these builder substances have complexing properties and therefore have a water-softening effect. Instead of or in addition to this, stronger complexing agents such as 1-hydroxyethane-1, 1-diphosphonic acid or 2-phosphonobutane-1, 2,4-tricarboxylic acid can be used become. Ethylene diamine tetraacetates or nitrilotriacetates are also suitable.
  • the invention relates to the combination of agents in a ready-to-use form, the cooling lubricant (the first agent) and the aqueous cleaning / corrosion protection agent (the second agent) being present as a water-diluted emulsion, suspension or solution.
  • the application form of the first agent is always an oil-in-water emulsion.
  • the emulsifier system to be used according to the invention leads to the technical advantage that the ready-to-use aqueous preparations of the first and the second agent have little tendency to foam even in soft water. Therefore, not only hard water but also medium hard water (less than 12 ° dH) or even soft water (less than 8 ° dH) can be used to dilute the concentrates to the application concentration. Even water with a hardness of less than 4 ° dH can be used, sometimes even demineralized water, without foam problems when using the agents.
  • the agent combination according to the invention can therefore also be used in the spraying process in the temperature range between the freezing point and the boiling point of the ready-to-use preparations.
  • the agent combination according to the invention can also be used in hard water without disadvantages.
  • the second agent is preferably formulated as a cleaning solution as a so-called neutral cleaner.
  • the usual pH value of these so-called neutral cleaners in the ready-to-use form is in the range from about 6.5 to about 9.
  • the cooling lubricant used is preferably an oil-in-water emulsion which can be obtained by concentrating the first agent according to claim 4, the possible composition of which is explained in more detail above, in a weight ratio of between about 0.5 : about 99.5 to about 10: about 90 mixed with water.
  • an aqueous solution or suspension is preferably used, which can be obtained by adding a concentrate of the second agent, as explained in more detail in claim 4 and in the description above, in a weight ratio between about 0.5: about 99.5 to about 10: about 90 mixed with water.
  • a concentrate of the second agent as explained in more detail in claim 4 and in the description above, in a weight ratio between about 0.5: about 99.5 to about 10: about 90 mixed with water.
  • medium-hard or even soft water can be used for this in each case without foam problems occurring when the process according to the invention is used.
  • the second agent When used as a cleaning solution, the second agent is used in the ready-to-use, water-diluted form in such a way that the temperature is in the range from about 15 to about 80 ° C.
  • the cleaning can be done in a dipping system or in a spraying system. Since spray cleaning is particularly effective, this method is preferred. This shows the advantage of the emulsifier combination to be used that no foam problems occur in the entire temperature range, even when using soft water.
  • the method according to the invention also has the advantage that residues of cooling lubricant which are introduced into the cleaning / corrosion protection agent via the machined workpieces represent a load on the cleaning / corrosion protection agent at most with regard to the oil components.
  • the cooling lubricant contains at least corrosion inhibitors that are compatible with those in the cleaning / corrosion protection agent, or preferably contains corrosion inhibitors that are also present in the cleaning / corrosion protection agent
  • Carryover of cooling lubricant does not lead to contamination of the cleaning / corrosion protection agent, but rather complements it. On the one hand, this extends the service life of this agent and, on the other hand, it is less often necessary to replenish these active ingredients.
  • the method sequence according to the invention thus leads to a significantly reduced use of materials and to lower disposal costs.
  • the tables below contain examples of concentrates for the first and second agent of the agent combination according to the invention.
  • the corrosion protection test described below shows that dragging coolant into the cleaning / corrosion protection agent does not worsen its corrosion protection effect, but rather improves it.
  • Example 1 for a concentrate of a cooling lubricant emulsion (first agent), concentration data in% by weight
  • Example 2 for a concentrate of a cooling lubricant emulsion (first agent), concentration data in% by weight
  • Table 3 Example of a concentrate of a cleaning solution (second agent), concentration data in% by weight
  • Ready-to-use cleaning / corrosion protection solutions were prepared from the concentrate of the second agent according to Table 3 and a corrosion protection test according to DIN 51360/2 was carried out. For this, cast iron chips are wetted with the solution on a round filter and kept in a glass bowl at room temperature for 2 hours. The corrosion marks on the filter paper are then assessed visually and divided into degrees of corrosion 0 to 4. Degree of corrosion 0 means no corrosion, degree of corrosion 1: traces of corrosion, degree of corrosion 2: slight corrosion, degree of corrosion 3: moderate corrosion and degree of corrosion 4: severe corrosion.

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Description

„Mittel und Verfahren für die Metallbearbeitung und für Metallreinigung oder Korrosionsschutz"
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Metallbearbeitung und betrifft die Schritte: spanabhebende Metallbearbeitung und anschließende Reinigung und/oder Korrosionsschutzbehandlung. Dabei werden unter „spanabhebender Metallbearbeitung" Bearbeitungsvorgänge verstanden, bei denen die Form eines Metallstücks dadurch verändert wird, daß mit einem Bearbeitungswerkzeug Material von dem zu bearbeitenden Werkstück entfernt wird. Beispiele derartiger spanabhebender
Metallbearbeitungsprozesse sind Bohren, Drehen, Fräsen und Schleifen. Für solche Bearbeitungsvorgänge ist es erforderlich, Werkzeug und Werkstück mit einem flüssigen Kühlschmierstoff zu umspülen. Dieser hat die Aufgaben: Schmieren des Werkzeugs, um Verschweißungen und Überhitzungen zu vermeiden, Abfuhr der entstehenden Wärme und Abtransport der gebildeten Späne oder sonstiger Metallpartikel. Dabei muß der Kühlschmierstoff so beschaffen sein, daß er eine Korrosion des Werkstücks verhindert.
In der Technik sind als Kühlschmierstoffe Öle, ÖI-in-Wasser-Emulsionen oder wassergelöste Kühlschmierstoffe, die nur aus einer wäßrigen Lösung bestehen, bekannt. In der vorliegenden Erfindung geht es um ÖI-in-Wasser-Emulsionen und deren wassermischbare Konzentrate, also Kühlschmierstoffe, die eine Ölkomponente enthalten. In der Bearbeitungskette eines metallischen Werkstücks wird dieses nach einer spanabhebenden Bearbeitung üblicherweise gereinigt und/oder gegen Korrosion geschützt. Durch die Reinigung sollen insbesondere Reste des Kühlschmierstoffs, aber auch sonstiger Schmutz sowie noch anhaftende Metallpartikel entfernt werden. Dabei spielt bisher für den ausgewählten Reiniger die Beschaffenheit des vor dem Reinigungsschritt zur Metallbearbeitung eingesetzten Kühlschmierstoffs nur insofern eine Rolle, als der Reiniger diesen entfernen können muß. Der gesamte Kühlschmierstoff stellt für den Reiniger eine „Schmutzbelastung" dar, die den Reiniger mit der Zeit unbrauchbar macht. Je nach Belastung mit Kühlschmierstoff muß der Reiniger entweder mit neuen reinigungsaktiven Komponenten aufgestockt, durch Badpflege-Maßnahmen regeneriert oder verworfen und neu angesetzt werden. Dies führt zu einem hohen Verbrauch an Reinigerwirkstoffen, die nach Ende der Gebrauchsdauer des Reinigers jeweils entsorgt werden müssen. Dies bringt eine Umweltbelastung mit sich und ist außerdem wegen des erforderlichen Stoffeinsatzes ökonomisch nachteilig.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Mittel- und Verfahrenskombination zur spanabhebenden Metallbearbeitung unter Verwendung eines wassergemischten Kühlschmierstoffs und anschließender Reinigung und/oder Korrosionsschutz der bearbeiteten Metallteile mit einem wäßrigen Reinigungs-/Korrosionsschutzmittel zur Verfügung zu stellen, bei dem die Inhaltsstoffe des Kühlschmierstoffs und des wäßrigen Reinigungs-/Korrosionsschutzmittels so aufeinander abgestimmt sind, daß Inhaltsstoffe des Kühlschmierstoffs das Reinigungs-/Korrosionsschutzmittel ergänzen oder zumindest nicht negativ beeinflussen. Gemäß diesem Konzept stellt der Kühlschmierstoff für das Reinigungs-/Korrosionsschutzmittel keine „Schmutzbelastung" dar, sondern ergänzt es vielmehr. Dies ermöglicht für das Reinigungs-/Korrosionsschutzmittel selbst einen geringeren Einsatz an Wirkstoffen. Die Standzeit des Reinigungs-/Korrosionsschutzmittels wird auch ohne Badpflege-Maßnähmen verlängert. Verringerter Stoffeinsatz und geringerer Entsorgungsaufwand entlasten die Umwelt und verbilligen das Gesamtverfahren. In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine Mittelkombination aus einem ersten Mittel zur spanabhebenden Metallbearbeitung und einem zweiten Mittel zur anschließenden Reinigung und/oder Korrosionsschutzbehandlung, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Mittel i) ein Emulgatorsystem bestehend aus a) Ethoxylaten/Propoxylaten von Fettalkoholen mit 8 bis 18 C-Atomen im Alkohol mit 2 bis 6 Ethylenoxideinheiten und 4 bis 8 Propylenoxideinheiten und b) Fettalkoholen und/oder Fettalkoholpropoxylaten mit 12 bis 24 C-Atomen im Alkohol und 0 bis 3 Propylenoxideinheiten und/oder Destillationsrückstand dieser Fettalkohole im Gewichtsverhältnis a : b = 1 : 0,2 bis 0,2 : 1. und ii) Korrosionsinhibitoren enthalten, wobei das erste Mittel zusätzlich eine Ölkomponente enthält.
Das erfindungsgemäß einzusetzende Emulgatorsystem ist aus der deutschen Patentanmeldung DE-A-197 03 083 bekannt. Gegenüber herkömmlichen Emulgatorsystemen hat es den Vorteil, daß es in weichem bis mittelhartem Wasser, also in Wasser mit weniger als 12° und insbesondere mit weniger als 8° dH nur wenig zur Schaumbildung neigt.
An die Zusammensetzung des Emulgatorsystems und die molekulare Struktur der verwendeten Emulgatoren sind also enge Anforderungen zu stellen. Zum einen müssen gemäß a) Fettalkoholethoxylate/Propoxylate vorhanden sein, die sowohl 2 bis 6 Ethylenoxideinheiten als auch 4 bis 8 Propylenoxideinheiten tragen. Diese hydrophileren Komponenten sind zu kombinieren mit den hydrophoberen Komponenten b) unalkoxylierte Fettalkohole mit 12 bis 24 C-Atomen, deren Destillationsrückstand oder deren Alkoxylierungsprodukte mit bis zu im Mittel höchstens 3 Propylenoxideinheiten. Weiterhin ist das angegebene ungefähre Gewichtsverhältnis zu beachten. Destillationsrückstand von Fettalkoholen mit 12 bis 24 C-Atomen ist von der Henkel KGaA, Düsseldorf, unter der Bezeichnung PemilR RU erhältlich.
Als Olkomponente im ersten Mittel können unpolare oder polare Öle petrochemischen oder nativen Ursprungs eingesetzt werden. Weiterhin sind synthetische Ölkomponenten geeignet. Beispiele einsetzbarer Ölkomponenten sind paraffinisches oder naphthenisches Mineralöl, Dialkylether mit 12 bis 20 C- Atomen und Esteröle. Die Esteröle können pflanzlichen oder tierischen Ursprungs sein und als Ester von Glycerin mit 3 Fettsäuren vorliegen (sogenannte Fettsäuretriglycehde). Ein Beispiel eines derartigen Esteröls ist Rüböl. Solche Esteröle können auch synthetisch dadurch erhalten werden, daß man Glycerin mit ausgewählten Fettsäuren verestert oder daß man natürliche Fette und Öle mit anderen Fettsäuren umestert.
Die Korrosionsinhibitoren, die erfindungsgemäß sowohl im wäßrigen Kühlschmierstoff als auch in dem wäßrigen Reinigungs- /Korrosionsschutzmittel sowie jeweils in deren Konzentraten eingesetzt werden, sind vorzugsweise ausgewählt aus Alkanolaminen und/oder aus verzweigten oder unverzweigten, gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Mono- oder Dicarbonsäuren mit 6 bis 10 C-Atomen und/oder aus aromatischen Carbonsäuren mit 7 bis 10 C-Atomen, wobei die Carbonsäuren teilweise oder vollständig als Salze vorliegen. Wenn hierbei von Alkanolaminen und von Salzen von Carbonsäuren die Rede ist, so kann dies zum einen bedeuten, daß die Alkanolaminsalze der Carbonsäuren direkt eingesetzt werden. Hiermit äquivalent ist eine Mischung von Alkanolaminen und Carbonsäuren, die miteinander unter Salzbildung reagieren. Weiterhin können die Alkanolamine als solche, die Carbonsäuren als Alkalimetallsalze, vorzugsweise als Kaliumsalze eingesetzt werden.
Äquivalent mit Alkalimetallsalzen von Carbonsäuren sind Mischungen aus
Carbonsäuren und Alkalimetallhydroxiden. Je nach pH-Wert in dem gebrauchsfertigen wassergemischten Kühlschmierstoff oder in dem wäßrigen Reinigungs-/Korrosionsschutzmittel werden die Alkanolamine und/oder die Carbonsäuren als Gleichgewichtsmischung aus den
Neutralmolekülen und den Kationen im Falle der Alkanolamine bzw. der
Anionen im Falle der Carbonsäuren vorliegen.
Dabei können das erste Mittel (der Kühlschmierstoff oder sein Konzentrat) und das zweite Mittel (das Reinigungs-/Korrosionsschutzmittel oder dessen Konzentrat) die gleichen Korrosionsinhibitoren enthalten. Dies ist jedoch nicht erforderlich. Es muß lediglich dafür gesorgt werden, daß sowohl das erste Mittel als auch das zweite Mittel jeweils einen oder mehrere der vorstehend genannten Korrosionsinhibitoren enthalten. Vorzuziehen ist es jedoch, daß das erste Mittel einen oder mehrere Korrosionsinhibitoren enthält, die auch im zweiten Mittel vorhanden sind. Liegen die beiden Mittel in anwendungsfertiger Form im laufenden Betrieb vor, stellt sich durch Überschleppen von Kühlschmierstoffresten in das Reinigungs- /Korrosionsschutzmittel in letzterem mit der Zeit automatisch eine Kombination von Korrosionsinhibitoren ein, die auch im ersten Mittel vorhanden ist.
Für den Einsatz bei der spanabhebenden Metallbearbeitung kann das erste Mittel, der wassergemischte Kühlschmierstoff, im Prinzip vor Ort dadurch zusammengemischt werden, daß man die einzelnen Komponenten in den erwünschten Konzentrationen in Wasser auflöst bzw. emuigiert. Technisch üblich ist es jedoch, wassermischbare Kühlschmierstoffe in Form eines
Konzentrats in den Handel zu bringen, das die einzelnen Wirkstoffe im richtigen Mengenverhältnis, jedoch in konzentrierter Form enthält. Für die
Anwendung muß dieses Konzentrat vor Ort mit Wasser auf die
Anwendungskonzentration verdünnt werden.
Auch das wäßrige Reinigungs-/Korrosionsschutzmittel kann man prinzipiell so zubereiten, daß man die einzelnen Wirkstoffe vor Ort in Wasser in den erforderlichen Konzentrationen auflöst bzw. suspendiert. Wie bei dem Kühlschmierstoff geht man jedoch auch hier vorzugsweise so vor, daß man Konzentrate des Reinigungs-/Korrosionsschutzmittels in den Handel bringt, die man vor Ort mit Wasser im erforderlichen Verhältnis verdünnt.
Demgemäß kann in der erfindungsgemäßen Mittelkombination sowohl das erste Mittel als auch das zweite Mittel als wassermischbares Konzentrat vorliegen. Vorzugsweise enthält das erste Mittel 10 bis 40 Gew.-% der Ölkomponenten, 10 bis 40 Gew.-% des Emulgatorsystems und 20 bis 40 Gew.-% Korrosionsinhibitoren. Das zweite Mittel enthält vorzugsweise 10 bis 40 Gew.-% Emulgatorsystem und 20 bis 40 Gew.-% Korrosionsinhibitoren. Beide Mittel können ggf. zusätzlich Wasser und/oder weitere Wirk- und Hilfsstoffe enthalten, wobei die Mengenverhältnisse selbstverständlich so zu wählen sind, daß die Summe der Komponenten 100 Gew.-% ergibt.
Beispielsweise kann das erste Mittel als weitere Wirk- und Hilfsstoffe enthalten: Schmieradditive allgemein und insbesondere sogenannte „Extreme Pressure"- Additive (EP-Additive), weitere Korrosionsinhibitoren wie beispielsweise Borsäure oder Alkylphosphonsäuren sowie zusätzliche Alkanolamine und Lösevermittler wie beispielsweise Glycole,' Glycerin oder Natriumcumolsulfonat. Für die Verwendung zur Bearbeitung von Buntmetallen können zusätzlich spezielle Buntmetall- Korrosionsinhibitoren eingesetzt werden. Beispiele hierfür sind Benzotriazol, Tolyltriazol, Thiazole oder Salze des Pyridinthiol-N-Oxids. Weiterhin können Biozide zugesetzt werden, die die Standzeit der aus dem Konzentrat durch Vermischen mit Wasser hergestellten anwendungsfertigen
Kühlschmierstoffemulsion verlängern. Bei Bedarf können solche Biozide jedoch der anwendungsfertigen wassergemischten Kühlschmierstoffemulsion direkt zugesetzt werden.
Das erste Mittel kann ausschließlich aus der Olkomponente, dem Emulgatorsystem und den Korrosionsinhibitoren bestehen. Herstellungsbedingt enthält es jedoch in der Regel geringe Anteile Wasser, beispielsweise im Bereich von etwa 2 bis etwa 10 Gew.-%. Diese gelangen entweder über die verwendeten Rohstoffe in das Mittel, beispielsweise wenn man als Korrosionsinhibitoren Carbonsäuren einsetzt, die man mit wäßriger Kalilauge neutralisiert. Zusätzlich können fakultativ die vorstehend genannten weiteren Wirk- und Hilfsstoffe anwesend sein. Das zweite Mittel enthält als Konzentrat zwangsläufig mindestens 20 Gew.-% Wasser und/oder weitere Wirk- und Hilfsstoffe. Im einfachsten Falle enthält es außer dem Emulgatorsystem und den Korrosionsinhibitoren noch 20 bis 70 Gew.-% Wasser und keine weiteren Wirk- und Hilfsstoffe.
Das zweite Mittel kann sowohl in Form seines Konzentrats als auch seiner anwendungsfertigen wasserverdünnten Zubereitungsform zusätzlich Buildersubstanzen, Biozide und/oder Komplexbildner enthalten. Beispiele von Buildersubstanzen sind Alkalimetallorthophosphate, -polyphosphate, - Silikate, -borate, -carbonate, -poly-acrylate und -gluconate. Diese Buildersubstanzen haben teilweise komplexierende Eigenschaften und wirken dadurch wasserenthärtend. Anstelle hiervon oder zusätzlich hierzu können stärkere Komplexbildner wie beispielsweise 1-Hydroxyethan-1 ,1- Diphosphonsäure oder 2-Phosphonobutan-1 ,2,4-Tricarbonsäure eingesetzt werden. Weiterhin kommen Ethylendiamintetraacetate oder Nitrilotriacetate in Betracht.
Weiterhin betrifft die Erfindung die Mittelkombination in anwendungsfertiger Form, wobei der Kühlschmierstoff (das erste Mittel) und das wäßrige Reinigungs- /Korrosionsschutzmittel (das zweite Mittel) als wasserverdünnte Emulsion, Suspension oder Lösung vorliegen. Die Anwendungsform des ersten Mittels ist stets eine ÖI-in-Wasser-Emulsion. Diese anwendungsfertigen wäßrigen Zubereitungen des ersten und des zweiten Mittels sind dadurch erhältlich, daß man die Konzentrate des ersten und des zweiten Mittels jeweils in einem Gewichtsverhältnis zwischen etwa 0,5 : etwa 99,5 bis etwa 10 : etwa 90 mit Wasser vermischt.
Hierbei führt das erfindungsgemäß einzusetzende Emulgatorsystem zu dem technischen Vorteil, daß die anwendungsfertigen wäßrigen Zubereitungen des ersten und des zweiten Mittels auch in weichem Wasser wenig zur Schaumbildung neigen. Zum Verdünnen der Konzentrate auf die Anwendungskonzentration kann daher nicht nur hartes Wasser, sondern auch mittelhartes Wasser (weniger als 12° dH) oder sogar weiches Wasser (weniger als 8° dH) verwendet werden. Selbst Wasser mit einer Härte von weniger als 4° dH kann verwendet werden, teilweise sogar vollentsalztes Wasser, ohne daß bei der Anwendung der Mittel Schaumprobleme auftreten. Die erfindungsgemäße Mittelkombination kann daher auch im Spritzverfahren im Temperaturbereich zwischen dem Gefrierpunkt und dem Siedepunkt der anwendungsfertigen Zubereitungen eingesetzt werden. Eine Mindesttemperatur für Spritzanwendungen muß im Gegensatz zu herkömmlichen Neutralreinigern nicht eingehalten werden. Selbstverständlich ist die erfindungsgemäße Mittelkombination auch in hartem Wasser ohne Nachteile einsetzbar. Vorzugsweise wird das zweite Mittel als Reinigerlösung als sogenannter Neutralreiniger formuliert. Der übliche pH-Wert dieser sogenannten Neutralreiniger liegt in der anwendungsfertigen Form im Bereich von etwa 6,5 bis etwa 9.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur spanabhebenden Metallbearbeitung unter Verwendung eines wassergemischten Kühlschmierstoffs und anschließender Reinigung und/oder Korrosionsschutzbehandlung, dadurch gekennzeichnet, daß man als Kühlschmierstoff eine ÖI-in-Wasser-Emulsion einsetzt, die i) ein Emulgatorsystem bestehend aus a) Ethoxylaten/Propoxylaten von Fettalkoholen mit 8 bis 18 C-Atomen im Alkohol mit 2 bis 6 Ethylenoxideinheiten und 4 bis 8 Propylenoxideinheiten und b) Fettalkoholen und/oder Fettalkoholpropoxylaten mit 12 bis 24 C-Atomen im Alkohol und 0 bis 3 Propylenoxideinheiten und/oder Destillationsrückstand dieser Fettalkohole im Gewichtsverhältnis a : b = 1 : 0,2 bis 0,2 : 1. und ii) Korrosionsinhibitoren enthält, und daß man zur Reinigung und/oder Korrosionsschutzbehandlung eine wäßrige Lösung und/oder Suspension einsetzt, die das gleiche Emulgatorsystem wie der Kühlschmierstoff enthält.
Für Einzelheiten zur Zusammensetzung des als Kühlschmierstoff einzusetzenden Mittels und des Mittels, das man für die Reinigung und/oder Korrosionsschutzbehandlung verwendet, gilt hierbei das vorstehend ausgeführte.
Im dem erfindungsgemäßen Verfahren setzt man als Kühlschmierstoff vorzugsweise eine ÖI-in-Wasser-Emulsion ein, die dadurch erhältlich ist, daß man ein Konzentrat des ersten Mittels gemäß Anspruch 4, dessen mögliche Zusammensetzung vorstehend näher erläutert ist, im Gewichtsverhältnis zwischen etwa 0,5 : etwa 99,5 bis etwa 10 : etwa 90 mit Wasser vermischt.
Zur Reinigung und/oder Korrosionsschutzbehandlung setzt man vorzugsweise eine wäßrige Lösung oder Suspension ein, die dadurch erhältlich ist, daß man ein Konzentrat des zweiten Mittels, wie im Anspruch 4 und in der vorstehenden Beschreibung näher erläutert, im Gewichtsverhältnis zwischen etwa 0,5 : etwa 99,5 bis etwa 10 : etwa 90 mit Wasser vermischt. Wie vorstehend erläutert, kann hierfür jeweils auch mittelhartes oder sogar weiches Wasser verwendet werden, ohne daß bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens Schaumprobleme auftreten.
Bei der Verwendung als Reinigungslösung setzt man das zweite Mittel in der anwendungsfertigen, wasserverdünnten Form so ein, daß die Temperatur im Bereich von etwa 15 bis etwa 80 °C liegt. Dabei kann die Reinigung in einer Tauchanlage oder in einer Spritzanlage erfolgen. Da die Spritzreinigung besonders effektiv ist, wählt man vorzugsweise dieses Verfahren. Hierbei zeigt sich der Vorteil der einzusetzenden Emulgatorkombination, daß im gesamten Temperaturbereich auch bei Verwendung von weichem Wasser keine Schaumprobleme auftreten. Das erfindungsgemäße Verfahren hat weiterhin den Vorteil, daß Reste von Kühlschmierstoff, die über die bearbeiteten Werkstücke in das Reinigungs- /Korrosionsschutzmittel eingetragen werden, allenfalls hinsichtlich der Ölkomponenten eine Belastung des Reinigungs-/Korrosionsschutzmittels darstellen. Da das Emulgatorsystem sowohl im Kühlschmierstoff als auch im Reinigungs-/Korrosionsschutzmittel das gleiche ist und der Kühlschmierstoff zumindest Korrosionsinhibitoren enthält, die mit denjenigen im Reinigungs- /Korrosionsschutzmittel verträglich sind, oder vorzugsweise Korrosionsinhibitoren enthält, die auch im Reinigungs- /Korrosionsschutzmittel vorliegen, führt eine Überschleppung von Kühlschmierstoff nicht zu einer Verunreinigung des Reinigungs- /Korrosionsschutzmittels, sondern ergänzt dieses vielmehr. Hierdurch wird zum einen die Standzeit dieses Mittels verlängert und zum anderen ist es seltener erforderlich, diese Wirkstoffe nachzudosieren. Damit führt die erfindungsgemäße Verfahrensfoige zu einem deutlich verringerten Stoffeinsatz und zu geringeren Entsorgungsaufwendungen. Der technische Zweck der spanabhebenden Metallbearbeitung mit anschließender Reinigung und/oder Korrosionsschutzbehandlung wird also mit einem im Vergleich zum Stand der Technik geringeren Stoffeinsatz und mit einer geringeren Umweltbelastung bei der Entsorgung der eingesetzten Mittel erreicht. Zusätzlich vermeidet man Schaumprobleme bei Stoffverschleppungen aus der Metallbearbeitungs- in die Reinigungszone. Ausführungsbeispiele
Die nachstehenden Tabellen enthalten Beispiele für Konzentrate für das erste und zweite Mittel der erfindungsgemäßen Mittelkombination. In dem anschließend beschriebenen Korrosionsschutztest wird gezeigt, daß ein Überschleppen von Kühlschmierstoff in das Reinigungs-/Korrosionsschutzmittel dessen Korrosionsschutzwirkung nicht verschlechtert, sondern eher verbessert.
Tabelle 1 : Beispiel 1 für ein Konzentrat einer Kühlschmierstoffemulsion (erstes Mittel), Konzentrationsangaben in Gew.-%
Tabelle 2: Beispiel 2 für ein Konzentrat einer Kühlschmierstoffemulsion (erstes Mittel), Konzentrationsangaben in Gew.-%
Tabelle 3: Beispiel für ein Konzentrat einer Reinigerlösung (zweites Mittel), Konzentrationsangaben in Gew.-%
Aus dem Konzentrat des zweiten Mittels gemäß Tabelle 3 wurden anwendungsfertige Reinigungs-/Korrosionsschutzlösungen hergestellt und hiermit ein Korrosionsschutztest nach DIN 51360/2 durchgeführt. Hierfür werden Gußeisenspäne auf einem Rundfilter mit der Lösung benetzt und 2 Stunden lang in einer Glasschale bei Raumtemperatur gehalten. Anschließend werden die Korrosionsabzeichen auf dem Filterpapier visuell beurteilt und in die Korrosionsgrade 0 bis 4 eingeteilt. Dabei bedeuten Korrosionsgrad 0: keine Korrosion, Korrosionsgrad 1 : Spuren von Korrosion, Korrosionsgrad 2: leichte Korrosion, Korrosionsgrad 3: mäßige Korrosion und Korrosionsgrad 4: starke Korrosion.
Bei einem 2 %igen Ansatz des Konzentrats in Brauchwasser (pH-Wert 9,72) ergab sich ein Korrosionsgrad 4, bei 3 %igem Ansatz (pH-Wert 9,75) ein Korrosionsgrad 0 und bei 4 %igem Ansatz (pH-Wert 9,78) ebenfalls ein Korrosionsgrad von 0. Das Überschleppen des Kühlschmierstoffs in die Reiniger- /Korrosionsschutzlösung wurde dadurch simuliert, daß die vorstehend beschriebenen anwendungsfertigen Lösungen zusätzlich mit 0,2 Gew.-% des Konzentrats gemäß Tabelle 2 versetzt wurden. Anschließend wurde wieder ein Korrosionsschutztest gemäß DIN 51360/2 durchgeführt. Ergebnisse: 2 %iger Ansatz (pH 9,66): Korrosionsgrad 2, 3 %iger Ansatz (pH 9,72): Korrosionsgrad 0, 4 %iger Ansatz (pH 9,75): Korrosionsgrad 0.
Ein Überschleppen des Kühlschmierstoffs in die Reiniger-/Korrosionsschutzlösung verschlechtert also den Korrosionsgrad bei 3 und 4 %igem Ansatz des Reinigerkonzentrats nicht, bei 2 %igem Ansatz wird der Korrosionsschutz erheblich verbessert.

Claims

Patentansprüche
1. Mittelkombination aus einem ersten Mittel zur spanabhebenden Metallbearbeitung und einem zweiten Mittel zur anschließenden Reinigung und/oder Korrosionsschutzbehandlung, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Mittel i) ein Emulgatorsystem bestehend aus a) Ethoxylaten/Propoxylaten von Fettalkoholen mit 8 bis 18 C-Atomen im Alkohol mit 2 bis 6 Ethylenoxideinheiten und 4 bis 8 Propylenoxideinheiten und b) Fettalkoholen und/oder Fettalkoholpropoxylaten mit 12 bis 24 C-Atomen im Alkohol und 0 bis 3 Propylenoxideinheiten und/oder Destillationsrückstand dieser Fettalkohole im Gewichtsverhältnis a : b = 1 : 0,2 bis 0,2 : 1. und ii) Korrosionsinhibitoren enthalten, wobei das erste Mittel zusätzlich eine Olkomponente enthält.
2. Mittelkombination nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Olkomponente im ersten Mittel ausgewählt ist aus paraffinischen und naphthenischen Mineralölen, aus Dialkylethern mit 12 bis 20 C-Atomen und aus Esterölen.
3. Mittelkombination nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrosionsinhibitoren ausgewählt sind aus Alkanolaminen und/oder aus verzweigten oder unverzweigten, gesättigten oder ungesättigten aliphatischen Mono- oder Dicarbonsäuren mit 6 bis 10 C-Atomen und/oder von aromatischen Carbonsäuren mit 7 bis 10 C-Atomen, wobei die Carbonsäuren teilweise oder vollständig als Salze vorliegen.
4. Mittelkombination nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Mittel und das zweite Mittel als wassermischbare Konzentrate vorliegen, wobei das erste Mittel
10 bis 40 Gew.-% Olkomponente,
10 bis 40 Gew.-% Emulgatorsystem,
20 bis 40 Gew.-% Korrosionsinhibitoren und das zweite Mittel
10 bis 40 Gew.-% Emulgatorsystem,
20 bis 40 Gew.-% Korrosionsinhibitoren sowie jeweils gegebenenfalls Wasser und/oder weitere Wirk- und Hilfsstoffe enthalten, wobei die Summe der Komponenten 100 Gew.-% ergibt.
5. Mittelkombination nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Mittel und das zweite Mittel als wasserverdünnte Emulsion, Suspension oder Lösung vorliegen, die dadurch erhältlich sind, daß man Konzentrate des ersten und des zweiten Mittels nach Anspruch 4 jeweils im Gewichtsverhältnis 0,5 zu 99,5 bis 10 zu 90 mit Wasser vermischt.
6. Verfahren zur spanabhebenden Metallbearbeitung unter Verwendung eines wassergemischten Kühlschmierstoffs und anschließender Reinigung und/oder Korrosionsschutzbehandlung, dadurch gekennzeichnet, daß man
als Kühlschmierstoff eine ÖI-in-Wasser-Emulsion einsetzt, die i) ein Emulgatorsystem bestehend aus a) Ethoxylaten/Propoxylaten von Fettalkoholen mit 8 bis 18 C-Atomen im Alkohol mit 2 bis 6 Ethylenoxideinheiten und 4 bis 8 Propylenoxideinheiten und b) Fettalkoholen und/oder Fettalkoholpropoxylaten mit 12 bis 24 C-Atomen im Alkohol und 0 bis 3 Propylenoxideinheiten und/oder
Destillationsrückstand dieser Fettalkohole im Gewichtsverhältnis a : b = 1 : 0,2 bis 0,2 : 1. und ii) Korrosionsinhibitoren enthält,
und daß man zur Reinigung und/oder Korrosionsschutzbehandlung eine wäßrige Lösung und/oder Suspension einsetzt, die das gleiche Emulgatorsystem und die gleichen Korrosionsinhibitoren wie der Kühlschmierstoff enthält.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als Kühlschmierstoff eine ÖI-in-Wasser-Emulsion einsetzt, die dadurch erhältlich ist, daß man ein Konzentrat des ersten Mittels nach Anspruch 4 im Gewichtsverhältnis 0,5 zu 99,5 bis 10 zu 90 mit Wasser vermischt.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Reinigung und/oder zur Korrosionsschutzbehandlung eine wäßrige Lösung oder Suspension einsetzt, die dadurch erhältlich ist, daß man ein Konzentrat des zweiten Mittels nach Anspruch 4 im Gewichtsverhältnis 0,5 zu 99,5 bis 10 zu 90 mit Wasser vermischt.
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