КОНЦЕНТРАТ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ Российский патент 2000 года по МПК C10M173/00 C10M173/00 C10M133/08 C10M129/40 C10M137/08 C10M159/08 C10N40/22 

Изобретение относится к составам смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС), в частности к концентратам смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), которые могут быть использованы в машиностроении при холодной обработке материалов резанием и деформированием и в других областях, где имеется потребность в СОТС и технических консервационных моющих средствах.

Известен эмульсол смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов, содержащий компоненты при следующем соотношении, мас.%: минеральное масло 10-30, моноэтаноламин 6-20, борная кислота или смесь борной кислоты и неиногенного поверхностно-активного вещества при их массовом соотношении (2,5-14):1 - 7,8-28 и вода - остальное /Патент РФ N 2041252, C 10 M 173/00 1995/. Известное средство, содержащее относительно большое количество воды, имеет ограниченный срок стабильности при хранении, особенно при минусовых температурах, что отрицательно проявляется при последующем применении рабочих растворов в процессе металлообработки.

Известен концентрат смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов, содержащий компоненты при следующем соотношении, мас.%: минеральное масло 20-35; продукт реакции триэтаноламина с ненасыщенной жирной кислотой борная кислота 3-6; триэтаноламин 10-18; бис-(алкилполиоксиэтилена)-фосфат 9-16 и вода - остальное /Патент РФ N 1383779, C 10 M 173/00 1995/. Применение СОЖ повышает стойкость инструмента и снижает шероховатость поверхности. Однако наличие в составе концентрата большого количества триэтаноламина ухудшает экологические свойства СОЖ. Триэтаноламин вызывает раздражение кожи рук, а также коррозию цветных металлов.

Наиболее близким к заявляемому концентрату смазочно-охлаждающей жидкости является концентрат защитного смазочного материала, как написано в патенте /Патент РФ N 2050408, C 10 M 173/02, C 10 N 30:12, 1995/, содержащий компоненты при следующем соотношении, мас.%:
Триэтаноламин - 0,5 - 5,0
Диоксановые спирты - 1,0 - 5,0
Борные эфиры диоксановых спиртов - 20,0 - 30,0
Соапстоки растительных масел и животных жиров - 10,0 - 20,0
Продукт взаимодействия триэтаноламина (ТЭА) с моноалкил-C₁₀-C₂₀ фосфорной и/или диалкил-C₈-C₁₀ фосфорной кислотами и с моноэфиром малеиновой кислоты или продукт взаимодействия ТЭА с диалкилдитиофосфорной кислотой или ее цинковой солью или с дибензил- или алкенилянтарным ангидридом, или продукт взаимодействия ТЭА с оксиэтилидендифосфоновой кислотой и сульфатом цинка - 2,0 - 20,0
Целевая добавка: бактерицид, краситель, отдушка - Не более 4,5
Вода - До 100
Известный состав при достаточно высоких эксплуатационных характеристиках имеет ограничения при использовании, так как состав, содержащий продукты взаимодействия ТЭА с диалкилдитиофосфорной кислотой или ее цинковой солью или продукт взаимодействия ТЭА с оксиэтилидендифосфоновой кислотой или сульфатом цинка, не стабилен в присутствии воды, и разлагается с выделением кислых продуктов, что сказывается на ухудшении ингибирующих свойств. Наличие свободного триэтаноламина приведет к раздражению кожи рук и коррозии цветных металлов.

Задачей изобретения является создание концентрата смазочно-охлаждающей жидкости с высокими эксплуатационными характеристиками, экологически безопасного, устойчивого при хранении в условиях пониженных температур, позволяющего при использовании рабочих растворов СОЖ повышать стойкость инструмента и качество обработанной поверхности.

Задача достигается тем, что концентрат смазочно-охлаждающей жидкости содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%:
Диметилэтаноламиновый или триэтаноламиновый эфиры борной кислоты - 20,0 - 25,0
Диметилэтаноламиновый или триэтаноламиновый эфиры олеиновой или нафтеновых кислот, или синтетических жирных кислот фракции C₇-C₁₀ - 12,0 - 15,0
Ингибитор коррозии: Продукт взаимодействия диметилэтанол- или триэтаноламина с моно- и диалкилфосфорными кислотами, в которых в качестве спиртового агента использовалась смесь жирных спиртов C₈-C₁₀ с три-, тетра- или более этиленгликолями, в массовом соотношении (1:5-6) - 20,0 - 25,0
Целевая добавка: отдушка и пеногаситель - Не более 0,1
Соапстоки растительных и животных жиров - До 100
Борные эфиры готовят путем взаимодействия стехиометрических количеств борной кислоты и диметилэтанол- или триэтаноламинов в процессе приготовления концентрата.

Эфиры олеиновой кислоты или нафтеновой или синтетических жирных кислот получают в процессе приготовления концентрата, путем взаимодействия стехиометрических количеств указанных кислот с диметилэтанол- или триэтаноламином. Полученные эфиры обладают эмульгирующими, диспергирующими, проникающими и ингибирующими свойствами.

Соапстоки растительных масел и жиров представляют собой побочный продукт производства маргарина, образующегося при рафинировании растительных масел: подсолнечного, соевого, рапсового, хлопкового и животных жиров и соответствующих саломасов - гидрированных масел и жиров /ТУ 10-0402-80-91/. В состав соапстоков входят глицериды (до 15%), мыла ненасыщенных и насыщенных кислот (до 25%) и глицерин (примеси), остальное вода. Природные жиры - глицериды и мыла - обладают смазывающими, противозадирными свойствами за счет создания граничной смазки.

Входящие мыла увеличивают полярность СОЖ, одновременно с чем возрастает способность их удерживания на поверхности обрабатываемого металла, повышаются тем самым защитные свойства СОЖ.

В качестве отдушки используются любые известные ароматические эфирные водорастворимые масла.

В качестве пеногасителя используют эффективные водные растворы кремнийорганических соединений, например, марки КЭ-10-34.

Ингибитор коррозии представляет собой продукт взаимодействия диметилэтанол- или триэтаноламина с моно-, диалкилфосфорными кислотами, в которых в качестве спиртового агента использовалась смесь жирных спиртов C₈-C₁₀ с три-, тетра- и более этиленгликолями, в массовом соотношении 1:(5-6).

Процесс получения ингибитора коррозии заключается в следующем. Вначале к фосфорной кислоте добавляют смесь жирных спиртов C₈-C₁₀ с три-, тетра- и более этиленгликолями при мольном соотношении фосфорная кислота : спирты, равном 1:(0,5-1), затем к полученному продукту добавляют диметилэтанол- или триэтаноламин при массовом соотношении 1,5-1, при этом продукт взаимодействия указанных компонентов представляет собой смесь диметилэтанол- или триэтаноламиновых эфиров фосфорной кислоты /до 20%/ со смесью диметилэтанол- или триметилэтаноламиновых эфиров моно-, диалкилфосфорными кислотами /до 80%/.

Полученный продукт взаимодействия диметилэтанол- или триэтаноламина с эфирами фосфорной кислоты - это водорастворимый продукт, который готовится и хранится отдельно, коррозионностоек по отношению к металлам и вводится в необходимых количествах в концентрат СОЖ. Кроме того, он может быть использован в отдельных случаях самостоятельно.

Приготовление концентрата смазочно-охлаждающей жидкости осуществляется следующим образом.

В аппарат с механической мешалкой и обогревом загружают рассчитанное количество диметилэтанол- или триэтаноламина, добавляют необходимое количество олеиновой или нафтеновой, или синтетических жирных кислот фракции C₇-C₁₀; при постоянном перемешивании смесь нагревают до 90-95^oC, выдерживают при этой температуре в течение 1,5-2 часов, после чего загружают необходимое количество борной кислоты и при температуре 85-90^oC выдерживают в течение не более 2 часов, при этом pH среды не ниже 8,5.

Затем в полученную смесь компонентов последовательно загружают предварительно полученный фосфорсодержащий ингибитор коррозии и соапстоки и при температуре 70-75^oC перемешивают в течение 1-1,2 часа. Затем при 45-50^oC вводят целевые добавки: отдушку и пеногаситель, снова перемешивают 15 минут до получения однородного продукта прозрачной консистенции.

В таблице представлены составы концентрата СОЖ в соответствии с формулой и свойства его 3% раствора.

Полученный таким образом концентрат смазочно-охлаждающей жидкости представляет собой маслообразную жидкость темно-коричневого цвета, хорошо растворимую в воде с образованием полупрозрачных растворов с pH 8,5-9,3, имеющий плотность 1040-1080 кг/м³ при 20^oC.

Концентрат длительное время стабилен при хранении в условиях отрицательных температур (-15^oC). Свойства 3% раствора составов по примерам показывают, что склонность к пенообразованию составляет 250-300 см, устойчивость пены 29-33 см, что является положительным фактором при обработке металлов. Коррозионная активность по ГОСТ 6243 по отношению к чугунной стружке на стали в течение 168 часов выдерживает.

3% раствор состава СОЖ был испытан при обработке детали цилиндра КТ-6. Показано, что при шлифовании не происходит засаливания абразивного инструмента, нет прижогов детали. За время испытаний не было отмечено признаков коррозии, запаха, наличия биопоражения, воздействия на краску станка, повышенного пенообразования, флюсовых осадков на поверхности детали и станине. Кроме того, использование заявляемой СОЖ позволяет повысить стойкость абразивного инструмента.

Положительные результаты получены также при точении жаропрочного сплава на никелевой основе ЭК 78 (ХН 65 КВ МЮТБ) резцами, оснащенными многогранными пластинами твердого сплава ВК 8.

Испытания образцов СОЖ (по прототипу) и предлагаемого состава проводились при скорости резания V = 35 м/мин, подаче S = 0,18 мм/об и глубине резания t = 0,5 мм. За критерий затупления был принят износ по задней грани резца, равный 0,45 мм.

Анализ результатов испытаний показал, что стойкость резцов составила 25 минут при работе с предлагаемой СОЖ, шероховатость отработанной поверхности соответствовала требованиям ГОСТ, и 12 минут при работе с СОЖ по прототипу.

Ряд других испытаний в производственных и лабораторных условиях показал, что заявляемая СОЖ может использоваться при концентрации 2,5-5,0% в воде в качестве моющеконсервационного средства на предприятиях машиностроения, а также при уходе за авто- и сельскохозяйственной техникой.

Технология его получения безотходна. Выбросы в атмосферу отсутствуют.

Использование: в машиностроении при холодной обработке материалов резанием и деформированием. Сущность: состав содержит, мас.%: диметилэтаноламиновый или триэтаноламиновый эфиры борной кислоты 20-25; диметилэтаноламиновый или триэтаноламиновый эфиры олеиновой или нафтеновых кислот или синтетических жирных кислот фракции С₇ - С₁₀ 12-15; ингибитор коррозии - продукт взаимодействия диметилэтаноламина или триэтаноламина с моно- и диалкилфосфорными кислотами, содержащими в качестве спиртового агента смесь жирных спиртов С₈-С₁₀ с три-, тетра- или более этиленгликолями в массовом соотношении 1:5-6; соапстоки растительных масел и животных жиров - до 100. Целевые добавки: отдушка, пеногаситель - не более 0,1. Технический результат: стабильность при хранении в условиях отрицательных температур (-15°С), низкая коррозионная активность, повышение стойкости резцов при резании в 2 раза, при шлифовании не происходит засаливания абразивного инструмента. 1 табл.

Концентрат смазочно-охлаждающей жидкости, содержащий эфиры борной кислоты, ингибитор коррозии, целевые добавки - соапстоки растительных масел и животных жиров, отличающийся тем, что он дополнительно содержит диметилэтаноламиновый или триэтаноламиновый эфиры олеиновой или нафтеновых кислот, или нафтеновых кислот, или синтетических жирных кислот фракции C₇ - C₁₀, в качестве эфиров борной кислоты концентрат содержит диметилэтаноламиновый или триэтаноламиновый эфиры борной кислоты, в качестве ингибитора коррозии - продукт взаимодействия диметилэтаноламина или триэтаноламина с моно- и диалкилфосфорными кислотами, содержащими в качестве спиртового агента смесь жирных спиртов C₈ - C₁₀ с три-, тетра- или более этиленгликолями, в массовом соотношении 1 : 5 - 6 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Диметилэтаноламиновый или триэтаноламиновый эфиры борной кислоты - 20,0 - 25,0
Диметилэтаноламиновый или триэтаноламиновый эфиры олеиновой или нафтеновых кислот, или синтетических жирных кислот фракции C₇ - C₁₀ - 12,0 - 15,0
Указанный ингибитор коррозии - 20,0 - 25,0
Целевые добавки: отдушка и пеногаситель - Не более 0,1
Соапстоки растительных и животных жиров - До 100