EP2017328A2 - Siliconfreies Schneidöl und seine Verwendung - Google Patents

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EP2017328A2
EP2017328A2 EP08156413A EP08156413A EP2017328A2 EP 2017328 A2 EP2017328 A2 EP 2017328A2 EP 08156413 A EP08156413 A EP 08156413A EP 08156413 A EP08156413 A EP 08156413A EP 2017328 A2 EP2017328 A2 EP 2017328A2
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EP
European Patent Office
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cutting oil
polyalkylene glycol
oil according
cutting
sawing
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EP08156413A
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Torsten Henning
Anja Kindling
Rüdiger Landers
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Evonik Goldschmidt GmbH
Original Assignee
Evonik Goldschmidt GmbH
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Publication date
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Publication of EP2017328A3 publication Critical patent/EP2017328A3/de
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Definitions

  • the invention relates to silicone-free cutting oils and their use in band saw systems, for example when sawing polyurethane block foams and the production of furniture with such polyurethane foam parts, which show good results in fire tests.
  • Sawing systems require cutting oils to reduce the friction between the saw blade or saw band and the body to be cut.
  • band sawing systems are used in the processing of polyurethane block foams.
  • the friction between saw and polyurethane foam is particularly high, so that basically a cutting oil is needed.
  • silicone oils such as polydimethylsiloxanes having a viscosity of 5 to 1000 mPa s measured at 25 ° C.
  • high demands are placed on the cut polyurethane foam parts with respect to flame retardancy, especially if the foam parts are further processed into pieces of furniture such as mattresses or seating. It shows that foam parts, which were produced with silicone-containing cutting oils, achieve poor results in fire tests.
  • polyalkylene glycols can be used as cutting oils or in cutting oils and these cutting oils containing polyalkylene glycols, optionally solvents and optionally other auxiliaries and additives, solve this problem.
  • silicone-free means that no compounds are present which have Si-C or Si-O-C bonds.
  • the cutting oils of the invention preferably contain ethylene oxide / propylene oxide copolymers, which are preferably obtainable by copolymerizing ethylene oxide (EO) and propylene oxide (PO) with a polyhydric alcohol.
  • the cutting oils according to the invention preferably comprise polyalkylene glycols which are reacted with glycerol, trimethylolpropane, pentaerythritol, Diglycerol, triglycerol, ditrimethylolpropane, dipentaerythritol or sorbitol, most preferably pentaerythritol were prepared as a polyvalent starting alcohol.
  • the polyalkylene glycols contained in the cutting oils according to the invention preferably have an EO / PO weight ratio of from 80:20 to 40:60, preferably from 80:20 to 70:30 and preferably from 75:25.
  • the polyalkylene glycols preferably have an average molar mass of from 2,000 to 30,000 g / mol, particularly preferably from 3,500 to 20,000 g / mol and very particularly preferably from 5,000 to 7,500 g / mol.
  • the polyalkylene glycols contained in the cutting oils according to the invention are miscible with water in any ratio.
  • polyalkylene glycols which are contained in the cutting oils according to the invention can, for. B. commercially available polyalkylene glycols, such as polyglycol P41 / 300, polyglycol P41 / 3000 or polyglycol P41 / 12000 Clariant be.
  • polyalkylene glycols (often referred to as polyoxyalkylenes), which may be contained as polyalkylene glycol in the cutting oil according to the invention, as in the prior art, for.
  • polyoxyalkylenes polyalkylene glycols
  • the preparation of the polyalkylene glycols is preferably carried out in an alkaline catalyzed manner, and more preferably with pentaerythritol as the starting alcohol.
  • the cutting oil can also contain one or more solvents in addition to polyalkylene glycol.
  • the cutting oil preferably has from 1 to 99% by weight, preferably from 50 to 90% by weight, of solvent (s) B).
  • a preferred solvent is water.
  • the cutting oil according to the invention may comprise one or more auxiliary and / or additives C).
  • Preferred auxiliaries and / or additives C) may, for. B. conventional preservatives such as bactericides or fungicides z.
  • triethanolamine and corrosion inhibitors such as Hostacor ® IT, manufacturer Clariant be.
  • Another object of the invention is the use of the cutting oils according to the invention in sawing equipment, preferably in band sawing systems and more preferably in band sawing equipment for / sawing polyurethane foams or polyurethane block foams.
  • the present invention tailored polyurethane foam parts obtained by sawing, in particular band sawing polyurethane foams using cutting oil according to the invention and the use of polyurethane foam cut parts according to the invention for the production of articles with good fire properties, for the production of furniture and in particular for the production of furniture with good fire properties.
  • Good fire properties are understood to mean that the polyurethane foam parts pass the fire test in accordance with ASTM D 1692 (burned-out section maximum 125 mm).
  • Cutting oil according to the invention silicone-free, consisting of 99.5% by weight of polyglycol P 41/300, 0.5% by weight of triethanolamine.
  • Cutting oil according to the invention silicone-free, consisting of 49.5% by weight of polyglycol P 41/3000, 50% by weight of water, 0.5% by weight of triethanolamine.
  • Cutting oil according to the invention silicone-free, consisting of 10% by weight of polyglycol P 41/12000, 89.5% by weight of water, 0.5% by weight of triethanolamine.
  • the saw band of a band saw was coated with the particular cutting oil by rubbing it with a soaked rag and then determining the number of cutting operations that were possible before viscoelastic block foam ruptured due to excessive friction during cutting.
  • Foam parts of the predetermined size (150 mm ⁇ 50 mm ⁇ 13 mm) were sprayed with the example cutting oils (in each case about 10 g) and dried at room temperature for 48 hours.
  • the results of the Fire tests ASTM D 1692 in which the test specimen is placed horizontally on a sieve and is subjected to a flame from below for 60 seconds, is given in the burned-out distance (maximum 125 mm) (Table 1).
  • Table 1 Results of sawing tests and burn tests release agent Number of possible cutting operations Results ASTM D 1692 Distance (mm) 1 8th 102 2 8th 110 3 7 120 A 8th > 125, failed test
  • the silicone-free cutting oils used according to the invention are equivalent to classic silicone oil in terms of lubricity, but show significantly better results in the burn-off test according to ASTM D 1692.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schneidöl enthaltend A) mindestens ein Polyalkylenglykol und B) ggf. Lösungsmittel und C) ggf. weitere Hilfs- und Zusatzstoffe, sowie dessen Verwendung zum Sägen von Polyurethanschäumen.

Description

  • Die Erfindung betrifft siliconfreie Schneidöle und ihre Verwendung in Bandsägeanlagen, beispielsweise beim Sägen von Polyurethanblockschäumen sowie die Herstellung von Möbelstücken mit solchen Polyurethanschaumteilen, die gute Ergebnisse in Brandtests zeigen.
  • Sägeanlagen benötigen Schneidöle, um die Reibung zwischen Sägeblatt bzw. Sägeband und dem zu zerteilenden Körper herabzusetzen. Beispielsweise werden Bandsägeanlagen bei der Verarbeitung von Polyurethanblockschäumen eingesetzt. Die Reibung zwischen Säge und Polyurethanschaum ist besonders hoch, so dass grundsätzlich ein Schneidöl benötigt wird.
  • Üblicherweise werden als Schneidöle Siliconöle eingesetzt, beispielsweise Polydimethylsiloxane mit einer Viskosität von 5 bis 1.000 mPa s gemessen bei 25 °C. Häufig werden an die geschnittenen Polyurethanschaumteile hohe Anforderungen bezüglich Flammschutz gestellt, vor allem, wenn die Schaumteile zu Möbelstücken wie beispielsweise Matratzen oder Sitzmöbeln weiterverarbeitet werden. Dabei zeigt sich, dass Schaumteile, die mit siliconhaltigen Schneidölen hergestellt wurden, in Brandtests schlechte Ergebnisse erreichen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, alternative Schneidöle für Polyurethanblockschäume bereitzustellen, die vorzugsweise die Ergebnisse von Brandtests an damit geschnittenen Polyurethanschaumteilen nicht oder wenig negativ beeinflussen.
  • Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass Polyalkylenglykole als Schneidöle bzw. in Schneidöle verwendet werden können und diese Schneidöle, die Polyalkylenglykole, ggf. Lösungsmittel und ggf. weitere Hilfs- und Zusatzstoffe enthalten, diese Aufgabe lösen.
  • Die erfindungsgemäße Verwendung von Polyalkylenglykolen als bzw. in Schneidölen bzw. die Schneidöle selbst hat/haben den Vorteil, dass die erfindungsgemäßen siliconfreien Schneidöle gleichwertig mit klassischem Siliconöl hinsichtlich der Schmierwirkung sind aber ein wesentlich besseres Abbrandverhalten zeigen.
  • Die erfindungsgemäßen Schneidöle sowie deren Verwendung werden nachfolgend beispielhaft beschrieben, ohne dass die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen beschränkt sein soll. Sind nachfolgend Bereiche, allgemeine Formeln oder Verbindungsklassen angegeben, so sollen diese nicht nur die entsprechenden Bereiche oder Gruppen von Verbindungen umfassen, die explizit erwähnt sind, sondern auch alle Teilbereiche und Teilgruppen von Verbindungen, die durch Herausnahme von einzelnen Werten (Bereichen) oder Verbindungen erhalten werden können. Werden im Rahmen der vorliegenden Beschreibung Dokumente zitiert, so soll deren Inhalt vollumfänglich zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Erfindung gehören.
  • Gegenstand der Erfindung sind daher siliconfreie Schneidöle enthaltend, vorzugsweise im Wesentlichen enthaltend
    1. A) mindestens ein Polyalkylenglykol und
    2. B) ggf. Lösungsmittel und
    3. C) ggf. weitere Hilfs- und Zusatzstoffe.
  • Unter siliconfrei wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden, dass keine Verbindungen enthalten sind, die Si-C oder Si-O-C Bindungen aufweisen.
  • Vorzugsweise enthalten die Schneidöle bzw. bevorzugt bestehen diese aus:
    1. A) 1 bis 100 Gew.-% Polyalkylenglykol und
    2. B) 0 bis 99 Gew.-% Lösungsmittel und
    3. C) 0 bis 50 Gew.-% weitere Hilfs- und Zusatzstoffe.
  • Bevorzugt enthalten die Schneidöle bzw. bestehen diese aus:
    • A) 1 bis 99,98 Gew.-% mindestens eines Polyalkylenglykols und
    • B) 0,01 bis 98 Gew.-% mindestens eines Lösungsmittels und/oder
    • C) 0,01 bis 50 Gew.-% mindestens eines Hilfs- und/oder Zusatzstoffes.
  • Besonders bevorzugt enthalten die Schneidöle bzw. bestehen diese aus:
    • A) 1 bis 99,8 Gew.-% mindestens eines Polyalkylenglykols und
    • B) 0,1 bis 98 Gew.-% mindestens eines Lösungsmittels und/oder
    • C) 0,1 bis 50 Gew.-% mindestens eines Hilfs- und/oder Zusatzstoffes.
  • Als Polyalkylenglykole enthalten die erfindungsgemäßen Schneidöle vorzugsweise Ethylenoxid-/Propylenoxid-Copolymere, welche vorzugsweise durch Copolymerisation von Ethylenoxid (EO) und Propylenoxid (PO) mit einem mehrwertigen Alkohol erhältlich sind.
  • Bevorzugt enthalten die erfindungsgemäßen Schneidöle Polyalkylenglykole, die mit Glyzerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Diglycerin, Triglycerin, Ditrimethylolpropan, Dipentaerythrit oder Sorbitol, ganz besonders bevorzugt Pentaerythrit als mehrwertigem Startalkohol hergestellt wurden.
  • Die in den erfindungsgemäßen Schneidölen enthaltenen Polyalkylenglykole weisen vorzugsweise ein EO/PO-Gewichtsverhältnis von 80 : 20 bis 40 : 60, vorzugsweise von 80 : 20 bis 70 : 30 und bevorzugt von 75 : 25 auf.
  • Bevorzugt weisen die Polyalkylenglykole eine mittlere Molmasse von 2.000 bis 30.000 g/mol, besonders bevorzugt von 3.500 bis 20.000 g/mol und ganz besonders bevorzugt von 5.000 bis 7.500 g/mol auf.
  • Bevorzugt sind die in den erfindungsgemäßen Schneidölen enthaltenen Polyalkylenglykole mit Wasser in jedem Verhältnis mischbar.
  • Die Polyalkylenglykole, die in den erfindungsgemäßen Schneidölen enthalten sind, können z. B. kommerziell erhältliche Polyalkylenglykole, wie beispielsweise Polyglykol P41/300, Polyglykol P41/3000 oder Polyglykol P41/12000 der Firma Clariant, sein.
  • Die Herstellung von Polyalkylenglykolen (häufig auch als Polyoxyalkylene bezeichnet), die als Polyalkylenglykol im erfindungsgemäßen Schneidöl enthalten sein können, kann wie im Stand der Technik, z. B. in Ullmann's encyclopedia of industrial chemistry, Vol. A21, 5th completely revised edition 1992, VCH Verlagsgesellschaft mbH, Weinheim, Seiten 579 bis 589 und der dort zitierten Literatur beschrieben, erfolgen. Vorzugsweise erfolgt die Herstellung der Polyalkylenglykole alkalisch katalysiert und besonders bevorzugt mit Pentaerythrit als Startalkohol.
  • Da die Polyalkylenglykole bereits in sehr geringen Konzentrationen hervorragende Schmierstoffeigenschaften zeigen, kann das Schneidöl neben Polyalkylenglykol auch ein oder mehrere Lösungsmittel aufweisen. Vorzugsweise weist das Schneidöl von 1 bis 99 Gew.-%, bevorzugt von 50 bis 90 Gew.-% an Lösungsmittel(n) B), auf. Ein bevorzugtes Lösungsmittel ist Wasser.
  • Neben dem Polyalkylenglykol sowie ggf. dem Lösungsmittel kann das erfindungsgemäße Schneidöl eine oder mehrere Hilfs-und/oder Zusatzstoffe C) aufweisen. Bevorzugte Hilfs- und/oder Zusatzstoffe C) können z. B. übliche Konservierungsmittel wie Bakterizide oder Fungizide z. B. Euxyl® 100, Lieferant Schülke & Mayr oder Mergal® K 12, Lieferant Troy; Antioxidantien z. B. Irganox® 1520 L, Hersteller Ciba oder Butylhydroxyanisol; Amine z. B. Triethanolamin sowie Korrosionschutzmittel z.B. Hostacor® IT, Hersteller Clariant, sein.
  • Besonders bevorzugte Schneidöle enthalten oder bestehen aus:
    • A) 50 bis 99,9 Gew.-%, insbesondere 95 bis 99,9 Gew.-% mindestens eines Polyalkylenglykols und
    • C) 0,1 bis 5 Gew.-% mindestens eines Amins, vorzugsweise Triethanolamin.
  • Ganz besonders bevorzugte Schneidöle enthalten oder bestehen aus:
    • A) 99,0 bis 99,8 Gew.-% eines Polyalkylenglykols und
    • C) 0,2 bis 1,0 Gew.-% mindestens eines Amins, vorzugsweise Triethanolamin.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Schneidöle in Sägeanlagen, vorzugsweise in Bandsägeanlagen und besonders bevorzugt in Bandsägeanlagen zum/beim Sägen von Polyurethanschäumen bzw. Polyurethanblockschäumen.
  • Außerdem sind Gegenstand der vorliegenden Erfindung zugeschnittene Polyurethanschaumteile, erhalten durch Sägen, insbesondere Bandsägen von Polyurethanschäumen unter Verwendung von erfindungsgemäßem Schneidöl sowie die Verwendung der erfindungsgemäßen, zugeschnittenen Polyurethanschaumteile zur Herstellung von Gegenständen mit guten Brandeigenschaften, zur Herstellung von Möbelstücken und insbesondere zur Herstellung von Möbelstücken mit guten Brandeigenschaften. Unter guten Brandeigenschaften wird dabei verstanden, dass die Polyurethanschaumteile den Brandtest gemäß ASTM D 1692 bestehen (abgebrannte Strecke maximal 125 mm).
  • In den nachfolgend aufgeführten Beispielen wird die vorliegende Erfindung beispielhaft beschrieben, ohne dass die Erfindung, deren Anwendungsbreite sich aus der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen ergibt, auf die in den Beispielen genannten Ausführungsformen beschränkt sein soll.
    • Beispiele: Liste der eingesetzten Substanzen:
    • Polyglykol P 41/300 = Polyalkylenglykol, mittlere Molmasse 5.000, Hersteller: Clariant
    • Polyglykol P 41/3000 = Polyalkylenglykol, mittlere Molmasse 15.000, Hersteller: Clariant
    • Polyglykol P 41/12000 = Polyalkylenglykol, mittlere Molmasse 20.000, Hersteller: Clariant
    • Wacker® Siliconöl AK 100 = Polydimethylsiloxan, Viskosität bei 25 °C: 96 mPa s, Hersteller: Wacker
    Beispiel 1:
  • Erfindungsgemäßes Schneidöl, siliconfrei, bestehend aus 99,5 Gew.-% Polyglykol P 41/300, 0,5 Gew.-% Triethanolamin.
    • Beispiel 2:
  • Erfindungsgemäßes Schneidöl, siliconfrei, bestehend aus 49,5 Gew.-% Polyglykol P 41/3000, 50 Gew.-% Wasser, 0,5 Gew.-% Triethanolamin.
    • Beispiel 3:
  • Erfindungsgemäßes Schneidöl, siliconfrei, bestehend aus 10 Gew.-% Polyglykol P 41/12000, 89,5 Gew.-% Wasser, 0,5 Gew.-% Triethanolamin.
    • Vergleichsbeispiel A:
  • 100 Gew.-% Wacker® Siliconöl AK 100.
    • Sägeversuche:
  • Das Sägeband einer Bandsäge wurde mit dem jeweiligen Schneidöl mittels Einreiben mit einem getränkten Lappen beschichtet und dann die Zahl der Schneidvorgänge ermittelt, die möglich waren, bevor viskoelastischer Blockschaum aufgrund zu hoher Reibung während des Schneidens einriss.
    • Abbrandtests nach ASTM D 1692:
  • Schaumteile der vorgegebenen Größe (150 mm x 50 mm x 13 mm) wurden mit den Beispielschneidölen besprüht (jeweils ca. 10 g) und 48 h bei Raumtemperatur getrocknet. Die Ergebnisse des Brandtests ASTM D 1692, bei dem der Prüfkörper horizontal auf einem Sieb liegt und 60 Sekunden lang eine Flamme von unten her einwirkt, werden in abgebrannter Strecke (max. 125 mm) angegeben (Tabelle 1). Tabelle 1:
    Ergebnisse der Sägeversuche und Abbrandtests
    Trennmittel Anzahl möglicher Schneidevorgänge Ergebnisse ASTM D 1692 Strecke (mm)
    1 8 102
    2 8 110
    3 7 120
    A 8 > 125, Test nicht bestanden
    • Bewertung der Versuche:
  • Wie aus obiger Tabelle 1 ersichtlich, sind die erfindungsgemäß verwendeten siliconfreien Schneidöle gleichwertig mit klassischem Siliconöl hinsichtlich der Schmierwirkung, zeigen aber wesentlich bessere Ergebnisse im Abbrandtest nach ASTM D 1692.

Claims (11)

  1. Siliconfreies Schneidöl enthaltend
    A) mindestens ein Polyalkylenglykol und
    B) ggf. Lösungsmittel und
    C) ggf. weitere Hilfs- und Zusatzstoffe.
  2. Schneidöl nach Anspruch 1 bestehend aus
    A) 1 bis 100 Gew.-% Polyalkylenglykol(e) und
    B) 0 bis 99 Gew.-% Lösungsmittel und
    C) 0 bis 50 Gew.-% weitere Hilfs- und Zusatzstoffe.
  3. Schneidöl nach Anspruch 1 oder 2 mit mindestens einem Polyalkylenglykol mit einem EO/PO-Gewichtsverhältnis von 80 : 20 bis 40 : 60.
  4. Schneidöl nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Polyalkyenglykol enthalten ist, das eine mittlere Molmasse von 2.000 bis 30.000 aufweist.
  5. Schneidöl nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Polyalkyenglykol enthalten ist, welches Glyzerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Diglycerin, Triglycerin, Ditrimethylolpropan, Dipentaerythrit oder Sorbitol als mehrwertigen Startalkohol aufweist.
  6. Schneidöl nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Polyalkyenglykol Pentaerythrit als mehrwertigen Startalkohol aufweist.
  7. Verwendung eines Schneidöls nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6 in Sägeanlagen.
  8. Verwendung eines Schneidöls nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6 in Bandsägeanlagen zum Sägen von Polyurethanschäumen.
  9. Zugeschnittene Polyurethanschaumteile, erhalten durch Sägen von Polyurethanschäumen unter Verwendung von Schneidölen gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6.
  10. Verwendung von zugeschnittenen Polyurethanschaumteilen gemäß Anspruch 9 zur Herstellung von Gegenständen mit guten Brandeigenschaften.
  11. Verwendung von zugeschnittenen Polyurethanschaumteilen gemäß Anspruch 9 zur Herstellung von Möbelstücken.
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