Концентрат водоэмульсионной смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов

 

Изобретение относится к механической обработке металлов резанием. Сущность: концентрат водоэмульсионной смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов, содержащий продукт обработки жирных кислот растительных масел фракции С₁₂ - С₁₈ диэтаноламином при 130 - 150^oС, минеральное масло, гликоль, полиоксиэтилированный алкилфенол с 4 - 6 оксиэтильными группами и спирт, дополнительно содержит продукт взаимодействия борной кислоты и алканоламина при 95 - 105^oС, жирную кислоту, а в качестве спирта содержит низшие первичные спирты фракции С₃ - C₇ при следующем соотношении компонентов, мас. %: Продукт обработки олеиновой кислоты или жирных кислот растительных масел фракции C₁₂ - С₁₈ диэтаноламином при 130 -150^oC - 20 - 40 Минеральное масло - 19 - 40 Гликоли - 13 - 44 Полиоксиэтилированный алкилфенол с 4 - 6 оксиэтильными группами - 0,4 - 4,0 Продукт взаимодействия борной кислоты и алканоламина при 95 - 105^oC - 4 - 25 Низшие первичные спирты фракции С₃-С₇ - 0,5 - 6,0 Жирные кислоты фракции С₁₂ - С₂₀ - 2 - 6 Причем заявляемый концентрат может содержать 15-30 мас.% воды и 0,05 - 0,20 мас.%. пеногасителя. 2 з.п. ф-лы, 5 табл.

Изобретение относится к смазочно-охлаждающим технологическим средствам, а именно к водным смазочно-охлаждающим жидкостям (COЖ) для обработки металлов резанием на металлообрабатывающих предприятиях различных отраслей машиностроения.

Известны концентраты для приготовления COЖ, используемых при механической обработке металлов, представляющие собой эмульсии и водные растворы активных компонентов [1].

Однако COЖ, приготовленные на основе таких концентратов, не обладают достаточной стойкостью к биопоражениям (как бактериями, так и грибками) и удовлетворительными пенообразующими показателями, являющимися важными составляющими эксплуатационных свойств COЖ в процессе использования при металлообработке.

Наиболее близким к заявляемому изобретению составом того же назначения по совокупности существенных признаков является концентрат СОЖ для механической обработки металлов, содержащий минеральное масло (нефтяное), продукт взаимодействия олеиновой кислоты или жирных кислот растительных масел фракции C₁₂-C₁₈ с алканоламином, в т. ч. и диэтаноламином при температуре 130 - 150^oC, гликоли (полиэтиленгликоль), полиоксиэтилированный алкилфенол и спирт [2].

К причинам, препятствующим достижению удовлетворительных свойств концентрата СОЖ относят то, что СОЖ полученная на основе такого концентрата, не обладает достаточными стойкостью к биопоражениям, антикоррозионными свойствами.

Задачей на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание концентрата водоэмульсионной СОЖ для приготовления смазочно-охлаждающей жидкости с улучшенными антикоррозионными свойствами, повышенной стойкостью к биопоражениям, как бактериями, так и грибками при сохранении других эксплуатационных характеристик. Кроме того, предлагаемый концентрат расширяет ассортимент СОЖ, используемых для механической обработки металлов.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что концентрат водоэмульсионной смазочно-охлаждающей жидкости, содержащий продукт обработки олеиновой кислоты или жирные кислоты растительных масел фракции C₁₂-C₁₈ диэтаноламином при температуре 130-150^oC, минеральное масло, гликоль, полиоксиэтилированный алкилфенол с 4-6 оксиэтильными группами и спирт, дополнительно содержит продукт взаимодействия борной кислоты и алканоламина при температуре 95-105^oC, жирные кислоты фракции C₁₂-C₂₀ и в качестве спирта содержит низкие первичные спирты фракции C₃-C₇ при следующем соотношении компонентов, мас.%: Продукт обработки олеиновой кислоты или жирных кислот растительных масел фракции C₁₂-C₁₈ диэтаноламином при температуре 130 - 150^oC - 20-40
Минеральное масло - 19-40
Гликоли - 13-44
Полиоксиэтилированный алкилфенол с числом оксиэтильных групп 4 - 6 - 0,4 - 4,0
Продукт взаимодействия борной кислоты и алканоламина при температуре 95 - 105^oC - 4 - 25
Низшие первичные спирты фракции C₃-C₇ - 0,5 - 6,0
Жирные кислоты фракции C₁₂-C₂₀ - 2 - 6
Заявленный концентрат может дополнительно содержать воду в количестве 15 - 30 мас.% а также 0,05 - 0,20 мас.% пеногасителя и кроме того, может дополнительно содержать до 4 мас.% борной кислоты.

Исследования стойкости к биопоражениям и антикоррозионных свойств COЖ, приготовленной на основе заявляемого концентрата, показали, что дополнительное введение в известный состав жирных кислот фракции C₁₂- C₂₀ и продукта взаимодействия борной кислоты и алканоламина при температуре 95 - 105^oC, использование в качестве спирта низших первичных спиртов фракции C₃-C₇ приводит к улучшению стойкости и антикоррозионных свойств. Дополнительное введение борной кислоты несколько стабилизирует положительные свойства концентрата. Добавление воды с кремнийорганическим пеногасителем создает удобства при дальнейшем использовании концентрата в виде приготовленных из него рабочих растворов, при перевозках.

Для приготовления используют полиоксиэтилированный алкилфенол (ОП-4 по ТУ 6-02-997-90), продукт обработки (взаимодействия) олеиновой кислоты или жирных кислот растительных масел фракции C₁₂- C₁₈ (ГОСТ 7580-55) диэтаноламином (ТУ-09-2652-86) при температуре 130 - 150^oC, (в дальнейшем - продукт обработки), минеральное масло И-12А (ГОСТ 20799-75), гликоли (этиленгликоль по ГОСТ 19710-83 или диэтиленгликоль по ГОСТ 10136-77, или триэтиленгликоль по ТУ 6-01-864- 78, полигликоли по ТУ 6-01-1352-88), продукт взаимодействия борной кислоты и алканоламина при температуре 95 - 105^oC (эфир борной кислоты с алканоламинами по СТП 00148843-002-94) (в дальнейшем - продукт взаимодействия), при этом продукт может быть получен путем взаимодействия борной кислоты (ГОСТ 18704-78) с моноэтаноламином (ТУ- 6-02-915-84) или с диэтаноламином (ТУ-6-09-2652-91), или с триэтаноламином (ТУ-6-02-916-79) при температуре 95 - 105^oC, низшие первичные спирты фракции C₃-C₇ (спирт бутиловый нормальный технический по ГОСТ 5208-81 или спирт изобутиловый технический по ГОСТ 9536-79, или спирт бензиловый по ГОСТ 8751-72), жирные кислоты фракции C₁₂-C₁₈ (кислота олеиновая техническая по ГОСТ 7580-91 или кислоты жирные талловые по ГОСТ 14845-79, или сырые жирные кислоты по ТУ 10.04.4023-89).

Кроме того, могут быть использованы: кремнийорганический пеногаситель ПГКО-1001 (ТУ 600657 63441-64-92), борная кислота (ГОСТ 18704-78).

Концентрат COЖ получают путем смешения компонентов при температуре 50 - 70^oC до получения однородной массы.

На металлообрабатывающих предприятиях COЖ применяют в виде 2 - 5%-ных водных эмульсий.

Для оценки предлагаемого концентрата COЖ на стойкость к биопоражению бактериями, плесневыми грибками, дрожжевыми грибками, на интенсивность износа инструмента, шероховатость поверхности и для выявления антикоррозионных характеристик были приготовлены водные (5,0%) составы COЖ с использованием концентратов, представленных в табл. 1.

Испытания на биостойкость к поражению бактериями, плесневыми грибками, дрожжевыми грибками проводились по методу "Long-term- test": 3%-ные эмульсии концентратов 1 - 21 (табл. 1) заражали соответствующими биокультурами и контролировали их рост в течении 9 недель. Оценка производилась в количестве клеток на 1 мл эмульсии (кл/мл).

Результаты приведены в табл. 2 и 3.

При этом испытания на стойкость к поражению дрожжевыми грибками показали, что в течение 9 недель концентраты не поражаются.

Составы концентратов были испытаны в виде 4%-ных эмульсий при протягивании (материал инструмента - быстрорежущая сталь Р6М5, скорость 5,3 м/мин, подача 0,074 мм/зуб. ), зенкеровании (материал инструмента - быстрорежущая сталь Р6М5, скорость 5,3 м/мин, подача 0,037 мм/зуб. ), фрезеровании (материал инструмента - быстрорежущая сталь Р6М5К5, скорость 5,3 м/мин, подача - 0,037 мм/зуб.) Оценка свойств производилась по интенсивности износа инструмента и шероховатости обработанной поверхности. Интенсивность износа (i) определялась как отношение приращения износа задней кромки резца к пути резания за соответствующий интервал времени. Шероховатость поверхности (Ra, мкм), определялась на профилометре Калибр-201.

Результаты испытаний отражены в табл. 4.

Из данных табл. 4 следует, что интенсивность износа инструмента при обработке с использованием COЖ, приготовленной на основе предлагаемого концентрата, несколько ниже, чем с использованием COЖ, приготовленной на основе прототипа. По величине шероховатости также преимущество имеет заявляемый состав.

Антикоррозионные характеристики определяли различными методами на различных материалах (табл. 5). По результатам всех испытаний антикоррозионные характеристики предлагаемого состава выше, чем у прототипа.

Источники информации.

1. Смазочные материалы для обработки металлов резанием / Н.Н. Курчик и др. - М.: Химия, 1972, с. 131-140
2. Патент РФ N 1807724, кл. C 10 M 173/00, 1995.

Формула изобретения

1. Концентрат водоэмульсионной смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов, содержащий продукт обработки олеиновой кислоты или жирных кислот растительных масел фракции С₁₂ - С₁₈ диэтаноламином при температуре 130 - 150^oС, минеральное масло, гликоли, полиоксиэтилированный алкилфенол с 4 - 6 оксиэтильными группами и спирт, отличающийся тем, что концентрат дополнительно содержит продукт взаимодействия борной кислоты и алканоламина при температуре 95 -105^oС и жирную кислоту фракции С₁₂ - С₂₀, а в качестве спирта содержит низшие первичные спирты фракции С₃ - С₇ при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Продукт обработки олеиновой кислоты или жирных кислот растительных масел фракции С₁₂ - С₁₈ диэтаноламином при температуре 130 - 150^oС - 20 - 40
Минеральное масло - 19 - 40
Гликоли - 13 - 44
Полиоксиэтилированный алкилфенол с 4 - 6 оксиэтильными группами - 0,4 - 4,0
Продукт взаимодействия борной кислоты и алканоламина при температуре 95 - 105^oС - 4 - 25
Низшие первичные спирты фракции С₃ - С₇ - 0,5 - 6,0
Жирные кислоты фракции С₁₂ - С₂₀ - 2 - 6
2. Концентрат по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит борную кислоту до 4 мас.%.

3. Концентрат по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит воду в количестве 15 - 30 мас.% и пеногаситель в количестве 0,05 - 0,20 мас. %.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7