СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ СРЕДСТВО Российский патент 2001 года по МПК C10M173/00 C10M173/00 C10M125/10 C10M125/24 C10M125/26 C10M133/06 C10M101/04 C10N40/20 

Изобретение относится к производству водосмешиваемых смазочно-охлаждающих средств (СОТС) на основе гудронов от дистилляции жирных кислот, выделенных из соапстоков хлопкового масла, и может быть использовано в машиностроении, преимущественно при обработке металлов резанием.

В металлообрабатывающей промышленности используются десятки СОТС массового и специального назначения, отвечающих современным требованиям и составляющих основу так называемого базового ассортимента (Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием. Справочник М. Машиностроение, 1995 г.).

Тем не менее на основе накопленного научно-технического потенциала поиск новых эффективных и экономически целесообразных СОТС продолжается, т.к. для массового производства продукта необходимо учитывать реальные источники сырья и наличие компонентов, выпускаемых промышленностью.

Известно, что в качестве базовой основы для создания СОТС используют гудроны от дистилляции жирных кислот, выделенных из соапстока хлопкового масла, которые омыляют алкилоламинами (А.с. СССР N 1404521, публ. 1988 г.). Известный состав водоразбавляемого СОТС содержит также минеральное масло и керосин. Введение в известный состав минерального масла, разбавляемого керосином, оправдано его использованием в процессах литья металлов под давлением, которые требуют от СОТС определенных физико-химических, функциональных и технологических свойств. Однако, с точки зрения оздоровления условий труда рабочих, уменьшения загрязненности сточных вод нефтепродуктами и воздуха - аэрозолями углеводородов, снижения пожароопасности, использование минеральных масел будет иметь тенденцию к снижению. Применение известного состава СОТС в технологии обработки металлов резанием вряд ли возможно также по причине наличия в нем минерального масла, т.к. оно не обеспечит необходимых технологических свойств, таких как высокое моющее действие, блескообразование, устойчивость к биопоражению. Масляная среда в воде особенно уязвима к поражению бактериальной и грибковой микрофлорой.

Известно СОТС на основе этих же гудронов, которые также омыляют алкилоламинами (Патент РФ N 2007439, публ. 1994 г. ). В состав известного средства входит поверхностно-активное вещество. Известное СОТС используют в производстве изделий методом глубокой вытяжки. Оно не содержит минеральных масел, благодаря ПАВ обладает моющим действием и в виде 10-20%-ного раствора может использоваться при обработке металлов резанием. Однако на практике оказалось, что при использовании этого средства в течение длительного времени проявляется недостаток, заключающийся в том, что на поверхности оборудования для использования СОТС (насосов, фильтров, трубопроводов и др.) образуется трудноудаляемая пленка, удерживающая воду. А вода, как известно, является очень благоприятной средой для обитания микроорганизмов, заражающих СОТС. Очистка систем использования СОТС от грибковых биомасс вызывает простои оборудования и требует больших затрат. Кроме того, темный цвет гудрона придает раствору СОТС непрозрачность, мешающую рабочему чтение шкал и наблюдение за процессом резания, а на изделиях после высыхания обнаруживается малопрозрачная пленка.

Задача настоящего изобретения заключается в создании технологичного СОТС на основе гудронов от дистилляции жирных кислот, выделенных из соапстоков хлопкового масла, обладающего высокими моющим действием, блескообразованием, коррозионной стойкостью, стойкостью к микробиологическому разрушению, прозрачностью раствора и не содержащего при этом токсичных алкилоламинов.

Для решения поставленной задачи смазочно-охлаждающее технологическое средство на основе гудрона от дистилляции жирных кислот, выделенных из соапстока хлопкового масла, содержащее воду, неионогенное поверхностно-активное вещество, дополнительно содержит карбонат натрия, гидроксид натрия, метасиликат натрия, тринатрийфосфат и алкилдиметилбензиламмонийхлорид при следующем соотношении компонентов состава, мас.%:
Гудрон - 30-50
Неионогенное ПАВ - 6-8
Карбонат натрия - 0,95-2,3
Гидроксид натрия - 0,6-1,4
Метасиликат натрия - 1,95-4,2
Тринатрийфосфат - 0,7-1,6
Алкилдиметилбензиламмонийхлорид - 0,01-0,2
Вода - До 100
Сущность предлагаемого решения заключается в следующем.

В известном составе СОТС для омыления жирных кислот гудрона используются алкилоламины, которые кроме функций омыляющего агента, обеспечивают СОТС антикоррозионные свойства. Однако для обеспечения антикоррозионных свойств, необходимых в СОТС для обработки металлов резанием, концентрацию алкилоламинов необходимо увеличивать, что неизбежно влечет за собой превышение допустимых ПДК по санитарно-гигиеническим условиям производства и токсичности сточных вод.

В предлагаемом решении жирные кислоты гудрона омыляются неорганическими компонентами карбонатом натрия и гидроксидом натрия, введенными в небольших количествах по отношению к гудрону, которые в совокупности с тринатрийфосфатом и метасиликатом натрия сообщают СОТС антикоррозионные свойства.

Для повышения смачивающей и эмульгирующей способности СОТС оно содержит поверхностно-активное вещество. ПАВ неионогенного типа улучшает устойчивость состава к солям жесткости и наиболее приемлемо к данному составу по биологической разлагаемости. Наличие в составе метасиликата натрия в совокупности с гудроном выполняет роль смазывающих агентов и в то же время способствует снижению пенообразования от воздействия ПАВ. Кроме того, метасиликат натрия способствует повышению блеска обрабатываемой поверхности.

В состав соапстоков хлопкового масла входят натриевые соли жирных кислот, нейтральный жир, фосфатиды и "осколки" молекул фосфатидов (глицеринофосфорные кислоты, аминоспирты), неомыляемые вещества, белки и продукты их щелочного гидролиза (аминокислоты и гуминовые вещества), госсиполаты, продукты различной степени окисления госсипола и различные его производные. Госсиполаты, продукты их окисления, госсипол и его производные "отвечают" за интенсивность цвета соапстока. Госсипол обладает высокой реакционной способностью по отношению ко многим химическим реагентам и при взаимодействии с ними образует новые вещества с различными оттенками и интенсивностью окраски. При использовании гудронов, полученных из соапстоков, в качестве базовой основы СОТС при обработке металлов резанием красящие свойства гудронов являются недостатком, т.к. известные водные растворы СОТС на их основе непрозрачны.

В предлагаемом решении происходит, по-видимому, "облагораживание" соапстоков, т. е. разделение содержащихся в соапстоке жировых и красящих веществ, т.к. полученные растворы имеют темный, но прозрачный вид. Кроме того, эффективность предлагаемого СОТС по многим технологическим показателям настолько высока, что позволяет использовать его в виде 5%-ного водного раствора, что также положительно влияет на интенсивность окраски СОТС. Госсипол обладает антисептическим свойством, не требующим "облагораживания" при изготовлении СОТС. (Хлопковый гудрон применяют при изготовлении антисептиков для защиты древесины от домового гриба). Поэтому как сырье хлопковый гудрон может храниться в течение длительного времени без поражения микроорганизмами. При использовании малоконцентрированного раствора СОТС, для надежности по отношению к любым микроорганизмам в состав предлагаемого СОТС дополнительно введен алкилдиметилбензиламмонийхлорид - катионное ПАВ органической природы, растворимый в воде, не образующий с неорганическим компонентами состава нерастворимых соединений и обладающий антимикробным действием.

Количественные характеристики состава определены опытным путем и являются оптимальными для достижения необходимых перечисленных выше свойств и экономической целесообразности.

Все компоненты являются доступными, выпускаются промышленно.

Технический результат заключается в получении СОТС, не содержащего токсичных алкиламинов, обладающего высоким смазывающим и охлаждающим действием, блескообразованием, за счет эффективного моющего действия не образующего на поверхности систем оборудования и деталях трудноудаляемых пленок, обладающего темным, но прозрачным цветом и высокой стойкостью к микробиологическому разрушению.

ПРИМЕР. Предлагаемое СОТС готовили следующим образом.

Гудрон смешивали с 75-80 м.ч. от расчетного количества воды, нагретой до температуры 70-80^oC, перемешивали и добавляли поверхностно-активное вещество - синтанол ДС-10 или синтанол АЛМ-10, или неонол АФ9-10. Смесь перемешивали до получения однородной массы, затем добавляли карбонат натрия и гидроксид натрия, затем метасиликат натрия, тринатрийфосфат и алкилдиметилбензиламмонийхлорид, предварительно растворенных в оставшейся части от расчетного количества воды. Перемешивали в течение 30 минут. За 5 минут до окончания перемешивания добавляли ароматизатор. При необходимости для предохранения от замерзания в СОТС можно вводить глицерин в количестве 3-5 мас.%. Количественные характеристики испытываемых составов приведены в таблице 1.

Нормируемые показатели полученных 1-5 составов приведены в таблице 2.

Приготовленные составы в виде 5%-ного водного раствора использовали при сверлении деталей-крестовин из материала СТ18ХГТ на ОАО Камаз г. Набережные Челны.

Составы 1-5 в производственных условиях подтвердили все нормируемые показатели таблицы 2 и высокое блескообразование. Стойкость к воздействию коррозии оказалась выше, чем нормируемый показатель, в 72 часа. Стойкость к микробиологическому разрушению в 380 часов настолько высока, что дальнейшие испытания не проводились. В конкретных производственных условиях концентрация СОТС может быть меньше.

При необходимости состав предлагаемого СОТС можно использовать при обработке металлов давлением.

Изобретение может быть использовано в машиностроении, преимущественно при обработке металлов резанием. В качестве базовой основы синтетическое смазочно-охлаждающее технологическое средство (СОТС) содержит гудрон от дистилляции жирных кислот, выделенных из соапстока хлопкового масла 30-50 мас. %. СОТС также содержит, мас.%: неионогенное ПАВ 6-8, карбонат натрия 0,95-2,3, гидроксид натрия 0,6-1,4, метасиликат натрия 1,95-4,2, тринатрийфосфат 0,7-1,6, алкилдиметилбензиламмонийхлорид 0,01-0,2, вода - до 100. Технический результат СОТС обладает высоким моющим действием, повышенным блескообразованием, имеет антикоррозионную стойкость и высокую стойкость к микробиологическому разрушению. 2 табл.

Смазочно-охлаждающее технологическое средство, содержащее гудрон от дистилляции жирных кислот, выделенных из соапстоков хлопкового масла, воду и неионогенное поверхностно-активное вещество, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит карбонат натрия, гидроксид натрия, метасиликат натрия, тринатрийфосфат и алкилдиметилбензиламмонийхлорид при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Гудрон от дистилляции жирных кислот, выделенных из соапсоков хлопкового масла - 30 - 50
Неиногенное поверхностно-активное вещество - 6 - 8
Карбонат натрия - 0,95 - 2,3
Гидроксид натрия - 0,6 - 1,4
Метасиликат натрия - 1,95 - 4,2
Тринатрийфосфат - 0,7 - 1,6
Алкилдиметилбензиламмонийхлорид - 0,1 - 0,2
Вода - До 100