КОНЦЕНТРАТ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ Российский патент 2005 года по МПК C10M173/00 C10M173/00 C10M159/04 C10M125/26 C10M133/08 C10M129/40 C10M129/08 C10M129/16 C10N40/22 

Изобретение относится к смазочно-охлаждающим технологическим средствам, а именно к составам смазочно-охлаждающих жидкостей, используемых при механической обработке металлов.

Известен концентрат СОЖ для механической обработки металлов, включающий минеральное масло, продукт реакции триэтаноламина с ненасыщенной жирной кислотой или кислотами таллового масла, моноэтаноламин, борную кислоту, триэтаноламин, бис-(алкилполиоксиэтилен)-фосфат-Оксифос КД-6 и воду (пат. РФ №1383779, кл. С 10 М 173/00, 1995 г.). Данный концентрат имеет хорошие смазывающие свойства, но недостаточную биостойкость.

Известен концентрат СОЖ для обработки металлов резанием, включающий минеральное масло, моноэтаноламин, жирную кислоту, воду, борную кислоту или смесь борной кислоты с неионогенным поверхностно-активным веществом при их массовом соотношении (2,5-14):1 (пат. РФ 2041252, С 10 М 173/00, 1995 г.). Данный концентрат имеет высокую биостойкость, но недостаточную устойчивость к воздействию низких температур.

Наиболее близким к заявляемому изобретению составом того же назначения по совокупности существенных признаков является концентрат СОЖ, содержащий продукт обработки жирных кислот растительных масел фракций C₁₂-C₂₀ диэтаноламином при температуре 130-150°С, минеральное масло, гликоли, полиоксиэтилированный алкилфенол с 4-6 оксиэтильными группами, продукт взаимодействия борной кислоты с алканоламинами при температуре 95-105°C, жирную кислоту фракции C₁₂-C₂₀, низшие первичные спирты фракции С₃-С₇, пеногаситель и воду (пат. РФ 2107715, кл. С 10 М 173/00, 1998). Данный концентрат устойчив к биопоражению, но не обладает достаточными смазывающими свойствами и стабильностью концентрата к воздействию температур.

Задачей заявляемого изобретения является создание биостойкого концентрата СОЖ, с улучшенными смазывающими свойствами, стабильного к воздействию как положительных, так и отрицательных температур и расширяющего ассортимент СОЖ, используемых для механической обработки металлов.

Техническим результатом является улучшение смазывающих свойств концентрата СОЖ, биостойкости, стабильности к воздействию как положительных, так и отрицательных температур. Указанный технический результат достигается тем, что концентрат смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов, содержащий минеральное масло; гликоли; продукт обработки жирных кислот, полиоксиэтилированные алкилфенолы; жирные кислоты растительных масел фракции C₁₂-C₂₀, пеногаситель и воду; согласно изобретению дополнительно содержит борную кислоту, продукт взаимодействия кислого эфира борной кислоты и алканоламинов, а в качестве продукта обработки жирных кислот содержит продукт конденсации ненасыщенной жирной кислоты и 2,2¹-иминодиэтанола при мольном соотношении 1:(2,5-5,0) при следующем соотношении, мас.%:

- масло минеральное - 15-30

- продукт конденсации ненасыщенной

жирной кислоты и 2,2¹-иминодиэтанола

при мольном соотношении 1:(2,5-5,0) - 15-25

- жирные кислоты растительных масел фракции C₁₂-C₂₀ - 2-6

- гликоли - 20-35

- борная кислота - 2-5

- полиоксиэтилированные алкилфенолы - 0,1-5,0

- продукт взаимодействия кислого эфира борной кислоты и алканоламинов - 1-6

- пеногаситель - 0,05-0,3

- вода - остальное

Исследование свойств заявляемого концентрата СОЖ и его водных эмульсий показали, что использование в сочетании со всеми остальными ингредиентами продукта конденсации ненасыщенной жирной кислоты и 2,2¹-иминодиэтанола при мольном соотношении 1:(2,5-5,0) и введение продукта ввзаимодействия кислого эфира борной кислоты и алканоламинов совместно с борной кислотой приводит к улучшению стабильности концентрата к воздействию как положительных, так и отрицательных температур и его смазывающих свойств, при этом также улучшается его биостойкость. Для приготовления заявляемого концентрата использовались:

- масла индустриальные с вязкостью при 40°С 13-25 мм²/с по ГОСТ 20799-88;

- полиоксиэтилированные алкилфенолы (эмульгатор ОП-4 по ТУ 6-02-997-90 или Неонол АФ-9 по ТУ 2483-077-057668-01-98);

- пеногаситель по ТУ 6-02-1-529-86;

- жирная кислота растительных масел фракции C₁₂-C₂₀ (кислота олеиновая техническая по ГОСТ 7580-91, или кислота олеиновая марки Б-115 по ТУ 9145-172-4731297-94, или кислота олеиновая импортная "Этемор TI-05" фирмы Хенкель);

- гликоли (этиленгликоль по ГОСТ 19710-83, или диэтиленгликоль по ГОСТ 10136-77, или смесь гликолей по СТП 2422-004-00148843-2001);

- продукт конденсации олеиновой кислоты марки Б-115 по ТУ 9145-172-4731297-94 или кислоты олеиновой технической по ГОСТ 7580-91 и 2,2¹-иминодиэтанола по ТУ 6-09-2652-86 при мольном соотношении 1: (2,5-5,0) при температуре 120-140°С;

- продукт взаимодействия кислого эфира борной кислоты и алканоламинов с аминным числом не менее 500 мг-КОН/г, получаемого путем взаимодействия при температуре 80-95°С борной кислоты по ГОСТ 18704-78 с моноэтаноламином по ТУ 6-09-215-84 или триэтаноламином по ТУ 6-02-916-79 или со смесью моноэтаноламина и триэтаноламина в соотношении 1:1;

- борная кислота по ГОСТ 18704-78.

Концентрат СОЖ получают путем смешения компонентов при температуре 40-60°С до однородной массы в аппаратах с механическим перемешиванием.

Для операций металлообработки используются 2-15%-ные водные эмульсии концентрата СОЖ.

Для проведения испытаний были приготовлены образцы концентрата СОЖ, составы которых приведены в таблице 1. Эмульсии предлагаемого и известного концентрата готовились на воде жесткостью 4,6 мг-экв/л. Результаты оценки предлагаемого концентрата СОЖ по биостойкости, антикоррозионным характеристикам и пенообразующим свойствам приведены в таблице 2. Биостойкость концентрата СОЖ определяли по ГОСТ 9.085-76, антикоррозионные характеристики - по ГОСТ 6243-75 методом “контактных пар” (чугун-сталь) и “капельным” методом на сплаве Аl-4 и меди М-1. Склонность к ценообразованию и устойчивость пены определялись по “Методике выполнения измерений склонности к пенообразованию и устойчивости пены смазочно-охлаждающих жидкостей", аттестованной 14.05.01 МВИ N42/005-01. Определение стабильности концентрата СОЖ производилось по оценке внешнего вида концентрата после воздействия высоких и низких температур в соответствии с ГОСТ 6243-76 разд.6 -“отсутствие образования различных жидких слоев и выделения твердых веществ” (таблица 4).

При воздействии температур от минус 30°С до плюс 60°С концентрат СОЖ оставался стабильным.

Смазывающие свойства оценивались по уровню трибологических характеристик 3%-ных эмульсий известного и предлагаемого концентрата, которые определялись на четырехшариковой машине трения ЧШМ по ГОСТ 9490-75 (таблица 2), и по результатам испытаний на автоматизированном динамометрическом стенде АДС (таблица 3).

Испытания технологических свойств 3-%-ных эмульсий на АДС проводились на операции сверления сплава алюминия Ал-12 сверлом Ф7 мм из сплава Р6М5К5 при осевой нагрузке 27,86 кг, длине обработки 25 мм и скоростях обработки 0,216 и 0,513 м/сек.

Установлено, что предлагаемый состав имеет в сравнении с известным более низкие крутящие моменты и более высокие подачи. При испытаниях на ЧШМ предлагаемый состав имеет более высокую нагрузку сваривания и меньший диаметр пятна износа. Эти результаты свидетельствуют о более высоких смазывающих свойствах предлагаемого концентрата.

Полученные результаты испытаний показывают, что предлагаемый концентрат биостоек, устойчив в широком диапазоне как положительных, так и отрицательных температур и имеет лучшие смазывающие свойства в сравнении с известным.

Использование: при механической обработке металлов. Концентрат содержит в масс.%: масло минеральное 15-30, продукт конденсации ненасыщенной жирной кислоты и 2,2¹-иминодиэтанола при мольном соотношении 1:(2,5-5,0) 15-25, жирные кислоты растительных масел фракции C₁₂-C₂₀ 2-6, гликоли 20-35, борная кислота 2-5, полиоксиэтилированные алкилфенолы 0,1-5,0, продукт взаимодействия кислого эфира борной кислоты и алканоламинов 1-6, пеногаситель 0,05-0,3, вода - остальное. Технический результат - улучшение смазывающих свойств, биостойкости, санитарно-гигиенических характеристик концентрата, повышение стабильности к воздействию как положительных, так и отрицательных температур и расширение ассортимента смазочно-охлаждающих жидкостей, используемых для механической обработки металлов. 4 табл.

Концентрат смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов, содержащий минеральное масло, гликоли, продукт обработки жирных кислот, полиоксиэтилированные алкилфенолы, жирные кислоты растительных масел фракции С₁₂-С₂₀, борную кислоту, продукт взаимодействия кислого эфира борной кислоты и алканоламинов, пеногаситель и воду, отличающийся тем, что в качестве продукта обработки жирных кислот содержит продукт конденсации ненасыщенной жирной кислоты и 2,2¹-иминодиэтанола при мольном соотношении 1:2,5 - 5,0 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Масло минеральное 15-30

Продукт конденсации ненасыщенной

жирной кислоты и 2,2¹-иминодиэтанола

при мольном соотношении 1:2,5-5,0 15-25

Жирные кислоты растительных масел

фракции C₁₂-C₂₀ 2-6

Гликоли 20-35

Борная кислота 2-5

Полиоксиэтилированные алкилфенолы 0,1-5,0

Продукт взаимодействия кислого

эфира борной кислоты и алканоламинов 1-6

Пеногаситель 0,05-0,3

Вода Остальное