ES2709344T3 - Composición para la lubricación en cantidad mínima y su uso - Google Patents

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Abstract

Composición de lubricante para la lubricación en cantidad mínima en el tratamiento de metales, caracterizada porque la composición presenta 0,05 a 5% en peso de emulsionante, referido al peso total de la composición, y una fracción de un alcohol alifático C16-24 que complementa el 100% de la composición, en donde el emulsionante es un éter alquílico de alcoxilato de ácido glicólico o una mezcla de él con un éter de polialquilenglicol y alcohol graso, en donde el éter alquílico de alcoxilato de ácido glicólico presenta la fórmula (II) R2-O-[(CH2CH2O)x-(CH2CH(CH3)Oy]-CH2COOH (II) en donde R2 es un resto de alquilo o alquenilo alifático C6-20, ramificado o lineal, en donde x = 0 a 10, y = 0 a 10 y x+y = 1 a 10.

Description

DESCRIPCION
Composicion para la lubricacion en cantidad mmima y su uso
La invencion se refiere a una composicion de lubricante para la lubricacion en cantidad mmima en el tratamiento de metales y el uso de la composicion de lubricante para ello.
En los procesos de tratamiento de metales se diferencia entre un tratamiento en humedo habitual, en el que la herramienta de mecanizacion se inunda con un lubricante refrigerante, y el tratamiento en seco sin lubricante, en el que el calor que se origina en el proceso de mecanizacion se disipa principalmente en la viruta, herramienta y pieza de trabajo. Mientras que el tratamiento en seco prescinde del lubricante, el calor que fluye en la pieza de trabajo puede influir de forma desventajosa en la exactitud del componente, tambien puede desgastar antes la herramienta debido a la solicitacion termica elevada. Los lubricantes refrigerantes usados en el tratamiento en seco se ocupan en primer lugar de la refrigeracion, lubricacion y el transporte de virutas, no obstante, simultaneamente tienen influencia en los tiempos muertos en el proceso de produccion debido a la recogida, procesado y eliminacion de los lubricantes refrigerantes, y por consiguiente tambien en los costes para su compra, procesamiento y eliminacion. Ademas, se debe prestar atencion a la proteccion de la salud y del medio ambiente.
La lubricacion en cantidad minima (MMS) o tambien lubricacion refrigerante en cantidad minima (MMKS) constituye un termino medio entre tratamiento en humedo y tratamiento en seco. No hay definiciones exactas para las “cantidades mmimas”, segun la fuente se designan hasta 20 ml/h, 50 ml/h, 150 ml/h o a veces tambien hasta 500 ml/h como MMS - pero en todos los casos existe una clara diferencia con las cantidades habituales en el tratamiento en humedo de 30.000 hasta 60.000 ml/h o tambien claramente mas.
La lubricacion en cantidad minima ofrece respecto al tratamiento en humedo una reduccion clara de la tecnologfa de cuidado y eliminacion del lubricante refrigerante, permite vidas utiles mas elevadas y duracion de proceso reducida. Ademas, se pueden reducir los procesos siguientes para la limpieza de las piezas de trabajo y tambien de la herramienta. Dado que la lubricacion en cantidad minima significa lubricacion perdida, se usa solo lubricante nuevo, es decir, no reciclado o reutilizado, de modo que se puede prescindir de biocidas, fungicidas y otros aditivos.
Sin embargo, existen elevadas exigencias en el lubricante, que debe estar adaptado al material de la pieza de trabajo, parametros de la maquina y material de la herramienta, a fin de obtener resultados optimos.
En general para MMS se usan aceites esteres de sinteticos o alcoholes grasos, que estan compuestos para el rango de tratamiento deseado en referencia a la evaporacion y punto de llama. A este respecto se prefieren esteres sinteticos para los procesos de mecanizado, en los que es mas importante una lubricacion efectiva. Al usar alcoholes grasos tiene menos prioridad la lubricacion que la refrigeracion.
El documento EP 2397535 A1 da a conocer una composicion a base de un alcohol graso para el tratamiento de aluminio con lubricacion en cantidad minima. El compuesto de alcohol tiene 1 a 8 grupos hidroxilo y 2 a 27 atomos de carbono y esta contenido en la composicion en una cantidad del 16 al 100% en peso. El resto puede ser un aceite mineral o aceite sintetico, tambien aceite de ester. Para la mejora de la potencia lubricante de esta composicion se enumeran distintos aditivos que se le pueden anadir a la composicion.
Se ha demostrado que en la lubricacion en cantidad minima quedan pequenas cantidades de lubricante refrigerante sobre la pieza de trabajo alrededor del punto de mecanizacion y en la herramienta. Los restos de lubricante en la pieza de trabajo pueden ayudar por un lado a evitar la corrosion en el punto de tratamiento, pero por otro lado pueden repercutir tambien de forma desventajosa en los procesos de produccion subsiguientes, como soldadura, pegado, lacado, etc. y por ello hacen necesaria eventualmente una etapa de limpieza.
Los lfquidos de tratamiento de metales mezclables con agua, que se pueden limpiar con agua, se consideran como inapropiadas para la lubricacion en cantidad minima, dado que no presentan la lubricacion necesaria para ello o el punto de llama necesario.
Para la limpieza de un lubricante en base a un alcohol saturado alifatico monihfdrico C14-18, que esta configurado para el tratamiento fno de aluminio como film sobre la superficie de la pieza de trabajo, el documento WO 91/06619 describe el calentamiento de la pieza de trabajo, de modo que se evapora el lubricante.
El documento US 2003/0191340 A1 da a conocer un lubricante para procesos que tratan un metal.
Partiendo de este estado de la tecnica, el objetivo de la presente invencion es proporcionar un lubricante en cantidad minima que se pueda limpiar de forma sencilla sin calentamiento y no solo de la pieza de trabajo, sino tambien de la herramienta y de la maquina-herramienta.
Este objetivo se consigue mediante una composicion de lubricante con la caractenstica de la reivindicacion 1.
Perfeccionamientos de la composicion de lubricante estan expuestos en las reivindicaciones dependientes.
La limpieza sencilla al usar la composicion de lubricante se da a conocer con las caractensticas de la reivindicacion independiente 7.
Una composicion de lubricante segun la invencion para la lubricacion en cantidad minima en el tratamiento de metales se compone en una parte principal de un alcohol alifatico C16-24, al que se le anade una pequena fraccion de emulsionante, de modo que el lubricante se puede emulsionar con agua. De esta manera no solo la pieza de trabajo, sino tambien la herramienta y el espacio de tratamiento (p. ej. el espacio interior de la maquina) se pueden alejar de forma sencilla de los restos de la composicion de lubricante segun la invencion gracias a la emulsion con agua. Sin embargo, se debe atender a que la composicion de lubricante no puede entrar en contacto con el agua durante el almacenamiento y suministro a la herramienta.
Un emulsionante preferido es un eter alqrnlico de alcoxilato de acido glicolico, cuya fraccion en la composicion se situa en un rango de 0,05 a 5% en peso, referido al peso total de la composicion. Pero tambien es concebible que las mezclas de eter de polialquilenglicol y alcohol graso y eter alqrnlico de alcoxilato de acido glicolico se usen como emulsionantes con una fraccion de peso de 0,05 a 5% en peso, referido al peso total de la composicion. El alcohol alifatico C16-20 esta presente entonces respectivamente en una fraccion que complementa el 100% de la composicion.
El eter de polialquilenglicol y alcohol graso presenta la formula (I)
R*-[(CH2CH2O)x-(CH2CH(CHa)O)y]-R1 (I).
en donde R1 es un resto de alquilo o alquenilo alifatico C16-18, ramificado o lineal. R* puede ser un grupo hidroxilo. Las variables x e y pueden ser 0 a 10 con la suposicion de que la suma x+y es de 1 a 10. El eter de polialquilenglicol y alcohol graso, trivialmente designado tambien como alcoxilato de acido graso o alcohol graso acoxilado, solo puede ser producido a partir de unidades de oxido de etileno (y=0) o solo de unidades de oxido de propileno (X=0). Pero el eter de polialquilenglicol tambien puede contener tanto unidades de oxido de etileno, como tambien unidades de oxido de propileno. En este caso pueden variar tanto las fracciones correspondientes como tambien el orden de las unidades (p. ej. en alternancia o por bloques). Un alcohol graso puramente etoxilado no limitante a modo de ejemplo se puede basar en alcohol oleflico o cetflico: HO-(CH2CH2O)n-R con R = C18 o C16 con n=5 por ejemplo. Son concebibles sin mas desviaciones respecto al alcohol base, tipo y numero de unidades de alcoxi.
Para el eter de polialquilenglicol y alcohol graso se prefiere especialmente p. ej. el 1% en peso. Ventajosamente la composicion de lubricante con 1% en peso de eter de polialquilenglicol y alcohol graso presenta un balance de emulsionante apropiado con propiedades emulsionantes suficientemente buenas, sin influir a este respecto negativamente en la instalacion de limpieza (comportamiento de desemulsion). Mientras que una concentracion de emulsionante demasiado baja tiene como consecuencia una capacidad de limpieza menor en la herramienta, pieza de trabajo y espacio de la maquina, concentraciones demasiado elevadas impiden la separacion del aceite en la instalacion de limpieza.
El eter alqrnlico de alcoxilato de acido glicolico (tambien eter de acido carboxflico) presenta la formula (II)
R2-O-[(CH2CH2O)x-(CH2CH(CHa)Oy]-CH2COOH (II)
en donde R2 es un resto de alquilo o alquenilo alifatico C6-20, ramificado o lineal. En este caso tambien entran en consideracion compuestos puramente etoxilados, puramente propoxilados o mixtos etoxilados y propoxilados, de modo que x e y estan seleccionados de 0 a 10 con la suposicion de que la suma x+y = 1 a 10.
Eteres alqrnlicos de alcoxilato de acido glicolico a modo de ejemplo son los eteres alqrnlicos insaturados C10-16 y C12-20 de poli(oxi-1,2-etanodiilo), a-(carboximetil)-u>-hidroxilo (p. ej. CAS n° 68954-89-2), eteres alqrnlicos insaturados C16-18 y C18 de poli(oxi-1,2-etanodiilo), a-(carboximetil)-u>-hidroxilo (p. ej. CAS n° 227310-69-2), poli(oxi-1,2-etanodiilo), a-(carboximetil)-w-octiloxilo (CAS n° 53563-0-g) o poli(oxi-1,2-etanodiilo), a-(carboximetil)-u>-hexiloxilo (CAS n° 105391-15-9).
El alcohol alifatico C16-24 usado en la composicion de lubricante segun la invencion puede ser un alcohol ramificado, preferentemente un alcohol de Guerbet (alcohol de cadena larga, substituido alquilo en la posicion a para el grupo OH primario), como p. ej. 2-hexil-1-decanol o 2-octil1-dodecanol. Preferiblemente se puede usar el ultimo alcohol C20. Los alcoholes de este tipo se pueden usar debido al punto de gota mas bajo y tendencia al pegado menor debido a la saturacion completa con temperaturas de uso mas bajas que lo que es posible en alcoholes naturales lineales.
Una composicion de lubricante expuesta segun la invencion puede estar hecha asf de solo dos componentes, el alcohol base C16-24 y el emulsionante.
Pero en otra forma de realizacion de la invencion tambien puede estar previsto que la composicion de lubricante presente adicionalmente del 0,05 al 5% en peso, referido al peso total de la composicion, de alcanolamida de acido graso o alcanolamida de acido graso alcoxilado de la formula (III)
R3-(CO)-NR'-(CH2)2-O-[(CH2CH2O)x-(CH2CH(CHa)O)y]-R” (III) en donde R3 es un resto de alquilo o alquenilo alifatico C5-23, lineal o ramificado y R', R” son independientemente uno de otro hidrogeno o un resto de alquilo o alquenilo alifatico, lineal o ramificado, substituido o no substituido. x e y pueden estar seleccionados respectivamente de 0 a 10, de modo que estan comprendidos como arriba compuestos puramente etoxilados, puramente propoxilados o mixtos etoxilados y propoxilados, en donde aqu la suma x+y puede ser de 0 (no alcoxilado) a 10. La adicion de una alcanolamida de acido graso o alcanolamida de acido graso alcoxilada contribuye a un efecto anticorrosion mejorado de la composicion de lubricante y puede influir positivamente en la capacidad de limpieza de la pieza de trabajo o de la maquina debido a las propiedades de emulsionado.
Ademas, una composicion de lubricante segun la invencion puede presentar adicionalmente al menos un aditivo de rendimiento que se selecciona de un grupo que comprende
a) compuestos sulfurados, que comprende olefinas sulfuradas, esteres sulfurados, trigliceridos sulfurados y aceites de esteres naturales sulfurados,
b) acidos grasos C12-24
c) aceite natural etoxilado,
d) aceite de colza saponificado con KOH,
e) ester de acido fosforico acido etoxilado.
A continuacion, se describen ejemplos, que se deben entender explfcitamente como no limitantes:
Ejemplos no limitantes para
a) compuestos sulfurados comprenden
- olefinas sulfuradas como por ejemplo los polisulfuros de di-terc-dodecilo (N° CE: 270-335-7), p. ej. el trisulfuro de di-terc-dodecilo o el pentasulfuro de di-terc-dodecilo,
- ester sulfurado como por ejemplo acidos grasos, eteres de metilo, de aceite vegetal, sulfurados (n° CE 276­ 337-4),
- trigliceridos sulfurados / aceites esteres naturales sulfurados, como p. ej. aceite de colza sulfurado, aceite de lardo sulfurado, aceite de ricino sulfurado, etc.
b) acidos grasos puros, como p. ej. acido oleico o similares con cadena larga en el rango de C12-24,
c) aceites naturales etoxilados como por ejemplo el de ricino etoxilado con 1 a 10 unidades de oxido de etileno, d) aceite de colza saponificado con KOH,
e) ester de acido fosforico etoxilado, como p. ej. el fosfato etoxilado del alcohol oleflico (n° CAS39464-69-2). A este respecto una fraccion de cada aditivo de rendimiento referido al peso total de la composicion es como maximo del 15% en peso, en donde la fraccion de la suma de los aditivos de rendimiento referido al peso total de la composicion no sobrepasa el 30% en peso.
Una composicion del lubricante segun la invencion se puede usar por consiguiente para la lubricacion en cantidad minima en el tratamiento de metales, en donde los restos de la composicion de lubricante que quedan en las superficies de la pieza de trabajo y herramienta se pueden lavar con agua.

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Composicion de lubricante para la lubricacion en cantidad minima en el tratamiento de metales, caracterizada porque
la composicion
presenta 0,05 a 5% en peso de emulsionante, referido al peso total de la composicion, y
una fraccion de un alcohol alifatico C16-24 que complementa el 100% de la composicion,
en donde el emulsionante es un eter alqmlico de alcoxilato de acido glicolico o una mezcla de el con un eter de polialquilenglicol y alcohol graso, en donde el eter alqmlico de alcoxilato de acido glicolico presenta la formula (II) R2-O-[(CH2CH2O)x-(CH2CH(CHa)Oy]-CH2COOH (II)
en donde
R2 es un resto de alquilo o alquenilo alifatico C6-20, ramificado o lineal, en donde x = 0 a 10, y = 0 a 10 y x+y = 1 a 10.
2. Composicion de lubricante segun la reivindicacion 1,
caracterizada porque
el eter de polialquilenglicol y alcohol graso presenta la formula (I)
R*-[(CH2CH2O)x-(CH2CH(CHa)O)y]-R1 (I)
en donde
R1 es un resto de alquilo o alquenilo alifatico C16-18, ramificado o lineal, y R* un resto de hidroxilo, en donde x = 0 a 10, y = 0 a 10 y x+y = 1 a 10.
3. Composicion de lubricante segun la reivindicacion 1 o 2,
caracterizada porque
el alcohol alifatico C16-24 es un alcohol ramificado, preferentemente un alcohol de Guerbet, de forma especialmente preferida un alcohol C20.
4. Composicion de lubricante segun al menos una de las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizada porque
la composicion presenta adicionalmente
0,05 a 5% en peso, referido al peso total de la composicion, de alcanolamida de acido graso o alcanolamida de acido graso alcoxilado de la formula (III)
R3-(CO)-NR'-(CH2)2-O-[(CH2CH2O)x-(CH2CH(CH3)O)y]-R” (III) en donde
R3 es un resto de alquilo o alquenilo alifatico C5-23, lineal o ramificado, y R', R” independientemente uno de otro hidrogeno o un resto de alquilo o alquenilo alifatico, lineal o ramificado, substituido o no substituido, y
en donde x = 0 a 10, y = 0 a 10 y x+y = 1 a 10.
5. Composicion de lubricante segun al menos una de las reivindicaciones 1 a 4,
caracterizada porque
la composicion presenta adicionalmente al menos un aditivo de rendimiento del grupo que comprende
a) compuestos sulfurados, que comprende olefinas sulfuradas, esteres sulfurados, trigliceridos sulfurados y aceites de esteres naturales sulfurados,
b) acidos grasos C12-24
c) aceite natural etoxilado,
d) aceite de colza saponificado con KOH,
e) ester de acido fosforico acido etoxilado.
6. Composicion de lubricante segun la reivindicacion 5,
caracterizada porque
una fraccion de cada aditivo de rendimiento referido al peso total de la composicion es del 15% en peso referido al peso total de la composicion, y
una fraccion de la suma de aditivos de rendimiento referido al peso total de la composicion es del 30% en peso.
7. Uso de la composicion de lubricante segun al menos una de las reivindicaciones 1 a 6 para la lubricacion en cantidad minima en el tratamiento de metales,
en donde los restos de la composicion de lubricante que quedan en las superficies de la pieza de trabajo y herramienta se pueden lavar con agua.
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