СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ Российский патент 2000 года по МПК C10M173/02 C10M173/02 C10M129/40 C10M125/26 C10M135/08 C10N40/20 

Изобретение относится к смазочно-охлаждающим жидкостям, применяемым при механической обработке металлов резанием, при обработке металлов давлением: прокатке, штамповке и т.п.

Известно применение водного экстракта растительного конденсированного, полученного из твердой фракции свиного навоза (фекона) в качестве основного составляющего смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) для пластической холодной обработки металлов (заявка N 93009602/04 от 17.03.93 "Технологическая смазка для пластической холодной обработки металлов"). Высокие смазочно-охлаждающие свойства предлагаемых составов обусловлены тем, что в состав фекона, согласно данным ИК-спектроскопического анализа, входят первичные, вторичные, третичные спирты, образующие защитные слои, предохраняющие от износа, а также соединения, включающие отдельные структурные элементы белков (органические фосфаты, нитросоединения, кремниевые соединения, сульфосоединения и др.), обладающие поверхностно-активными свойствами и способные к образованию защитного слоя.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного вещества, относится то, что известные составы растворов фекона подвержены высокой биопоражаемости, обусловленной присутствием соединений, которые в водном растворе являются питательной средой для микроорганизмов. Через 4-6 суток растворы фекона поражаются плесенью, обнаруживаемой визуально. Микроорганизмы, развиваясь на поверхности СОЖ, выделяют продукты своей жизнедеятельности, которые, накапливаясь, способны оказать отрицательное воздействие на конструкционные материалы, а СОЖ при этом разлагается и теряет свои эксплуатационные свойства.

Известна также смазочная композиция для приработки двигателей внутреннего сгорания (см. патент N 2054031 по заявке N 93046491/04 от 30.09.93). Основой этой композиции является также экстракт растительный конденсированный, полученный экстрагированием твердой фракции свиного навоза, при следующем соотношении компонентов, мас.%: смазочный компонент -10 - 15, вода - до 100. К причинам, препятствующим достижению указанного технического результата, относится то, что названная композиция поражается плесенью за 3-4 дня, т.е. практически неработоспособна.

Наиболее близким к заявленному изобретению составом того же назначения по совокупности существенных признаков является состав смазочно-охлаждающей жидкости, состоящий из сульфофрезола 0,2-0,4%, керосина 0,4-0,6%, олеиновой кислоты 0,3-0,5%, буры технической 0,1-0,3%, триэтаноламина 0,5-1,5% и воды 97,1-98,1 (см. а.с. N 195015 "Смазочно-охлаждающая жидкость для холодной обработки металлов", МПК С 10 М от 22.12.65). Известная СОЖ не обеспечивает в зоне контакта при холодной обработке металлов образование эффективных смазочных пленок. Высокий коэффициент трения способствует большому тепловыделению, в результате чего усиливается деструкция органических составляющих, возникает запах, ухудшающий санитарно-гигиенические условия персонала. Присутствие сульфофрезола и керосина загрязняет окружающую среду при утилизации отработанной СОЖ. Кроме того, использование известной СОЖ требует проведения дополнительной операции для очистки обрабатываемых деталей путем их химического или электрохимического обезжиривания. Эта СОЖ пожароопасна.

Заявляемое изобретение направлено на повышение эффективности смазок и СОЖ при обеспечении их работоспособности и экологической безопасности окружающей среды.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в снижении коэффициента трения, а также в исключении закисания водных растворов экстракта растительного, конденсированного из твердой фракции свиного навоза (фекона), исключается операция химического и электрохимического обезжиривания металлических поверхностей после обработки, снижается пожароопасность СОЖ.

Сущность изобретения заключается в том, что СОЖ для холодной обработки металлов, содержащая олеиновую кислоту, буру и воду, содержит дополнительно экстракт растительный, конденсированный из твердой фракции свиного навоза, и додецилсульфат натрия, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Экстракт растительный (в пересчете на сухое вещество) - 5,0-20,0
Олеиновая кислота - 0,2-2,0
Бура - 0,1-1,0
Додецилсульфат натрия - 0,1-1,0
Вода - До 100
Благодаря введению в состав смазки экстракта растительного, конденсированного из твердой фракции свиного навоза, в свою очередь содержащего первичные, вторичные, третичные спирты, органические фосфаты, нитросоединения, сульфосоединения с ароматическим кольцом, кремниевые группы, которые являются поверхностно-активными комплексообразующими веществами, происходит образование высокоэффективных смазочных пленок, резко снижающих коэффициент трения при обработке металлов.

В зависимости от конкретных технологических режимов обработки различных металлов и сплавов, значение pH СОЖ может задаваться как в слабокислых, так и в слабощелочных пределах. Учитывая, что значение pH растворов фекона составляет 4,0-4,3 ед. , в случае необходимости для повышения его величины требуется вводить щелочной агент, например буру, в количестве, обеспечивающем заданное значение pH. А для улучшения смазывающих свойств дополнительно вводят олеиновую кислоту. Улучшение смазывающих характеристик достигается при этом благодаря взаимодействию олеиновой кислоты и буры с образованием поверхностно-активного олеата натрия. Однако такой состав смазки, как и просто водный раствор фекона, очень сильно подвержен биопоражению, что делает смазку практически неработоспособной за очень короткий срок.

Предлагаемая биоцидная добавка, являясь также поверхностно-активным веществом, вызывает химическую денатурацию белков, разрывая пептидные связи, вследствие чего нарушаются клеточные оболочки микроорганизмов, а ферментные системы ингибируются и прекращаются биохимические процессы. Добавление додецилсульфата натрия, в водном растворе обладающего слабощелочными свойствами, повышает значение pH на 0,1 - 0,15 единиц, что не оказывает существенного влияния на изменение технологических параметров. Смазывающие свойства СОЖ при введении добавки не могут быть ухудшены, т.к. додецилсульфат натрия, как уже было сказано, является поверхностно-активным веществом (ПАВ). Задаваемые количества буры и олеиновой кислоты обеспечивают содержание олеата натрия в СОЖ, не препятствующее адсорбции биоцидной добавки на поверхности микроорганизмов. Добавление к СОЖ буры и олеиновой кислоты в количествах, превышающих оговоренные, обусловят более высокие концентрации олеата натрия, что вызовет снижение эффективности биоцидной добавки: интенсивно адсорбируясь на поверхности микроорганизмов, олеат натрия будет препятствовать адсорбции додецилсульфата натрия (конкурентная адсорбция). Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что не имеется аналога, характеризующегося признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков, позволило выявить существенные по отношению к усматриваемому техническому результату отличительные признаки, изложенные в формуле на заявленное вещество. А именно, введение биоцидной добавки в растворы фекона различной концентрации обуславливает высокую эффективность СОЖ в течение более 120 суток.

Кроме того, заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, т.к. оптимальные концентрации каждого компонента СОЖ задаются в зависимости от вида обрабатываемого металла и способа применения СОЖ.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата
Пример 1. СОЖ для резания металлов получают смешиванием входящих в нее компонентов, мас.%:
Экстракт растительный (в пересчете на сухое вещество) - 5,0
Олеиновая кисло - 0,2
Бура - 0,1
Додецилсульфат натрия - 0,1
Вода - До 100
СОЖ остается эффективной при хранении более 120 суток. Плесени нет.

Пример 2. СОЖ для резания металлов, полученная смешиванием входящих в нее компонентов, мас.%:
Экстракт растительный (в пересчете на сухое вещество) - 5,0
Олеиновая кислота - 1,0
Бура - 0,5
Додецилсульфат натрия - 2,0
Вода - До 100
СОЖ хранится более 120 суток без разложения.

Пример 3. СОЖ для прокатки металлов, полученная смешиванием компонентов, мас.%:
Экстракт растительный (в пересчете на сухое вещество) - 20,0
Олеиновая кислота - 0,2
Бура - 0,1
Додецилсульфат натрия - 0,1
Вода - До 100
СОЖ хранится более 120 суток без разложения.

Пример 4. СОЖ для прокатки металлов, полученная смешиванием компонентов, мас.%:
Экстракт растительный (в пересчете на сухое вещество) - 20,0
Олеиновая кислота - 1,0
Бура - 0,5
Додецилсульфат натрия - 2,0
Вода - До 100
СОЖ хранится более 120 суток без разложения.

Таким образом, изобретение позволяет резко снизить биопоражаемость растворов фекона и СОЖ на его основе при обеспечении их высоких смазывающих и охлаждающих свойств, а также без изменения экологической чистоты СОЖ.

Использование: при обработке металлов давлением, при обработке металлов резанием и т.п. применениях СОЖ при работе с различными металлами и сплавами. В состав СОЖ, содержащих олеиновую кислоту, буру и воду, дополнительно вводят экстракт растительный, конденсированный из твердой фракции свиного навоза, и додецилсульфат натрия. Технический результат: повышение эффективности СОЖ, улучшение их смазочно-охлаждающих свойств при обеспечении экологической чистоты окружающей среды, исключение поражения составов СОЖ различными видами микроорганизмов.

Смазочно-охлаждающая жидкость для холодной обработки металлов, содержащая олеиновую кислоту, буру и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит экстракт растительный, конденсированный из твердой фракции свиного навоза, и додецилсульфат натрия при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Экстракт растительный (в пересчете на сухое вещество) - 5,0 - 20,0
Олеиновая кислота - 0,2 - 2,0
Бура - 0,1 - 1,0
Додецилсульфат натрия - 0,1 - 1,0
Вода - До 100