ЭМУЛЬСОЛ АТМ-СОЖ-2 ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ Российский патент 2009 года по МПК C10M173/00 C10M129/40 C10M129/16 C10M133/08 C10M133/16 

Изобретение относится к области металлообработки, в частности к составам для приготовления водоэмульсионных смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), применяемых при механической обработке металлов резанием.

Известны эмульсолы и концентраты для приготовления водоэмульсионных СОЖ на основе различных минеральных масел и присадок поверхностно-активных веществ (эмульгаторов, ингибиторов коррозии металлов и др.) (см. Е.Г.Бердичевский, "Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки материалов". Справочник. М., Машиностроение, 1987, с.75-82). Их общими недостатками являются неудовлетворительные технологические и сопутствующие свойства в процессе длительной эксплуатации.

Известен эмульсол смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов резанием, включающий продукт взаимодействия минерального масла, олеиновой кислоты и триэтаноламина (эмульсол Т, ТУ 6-14-254-87), состава, мас.%:

Олеиновая кислота 10 Триэтаноламин 4, 5 Масло индустриальное И-12А остальное до 100%

Недостатками эмульсола Т являются низкая биоустойчивость, а также повышенная склонность к пенообразованию СОЖ на его основе в процессе эксплуатации, что сокращает срок службы эмульсии из эмульсола Т до одного месяца.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому эмульсолу является эмульсол для механической обработки металлов резанием (см. патент №2133261, МПК С10М 173/00) - прототип, включающий продукт взаимодействия минерального масла в воде с олеиновой кислотой, триэтаноламином, продуктом конденсации диметилолмочевины с моноэтаноламином, алкилфениловым эфиром полиэтиленгликоля, гидрохиноном. Состав эмульсии, приготовленной на его основе, эффективен по технологическим и сопутствующим свойствам. Однако в процессе длительной эксплуатации наблюдается снижение микробной и коррозионной устойчивости СОЖ. Через 3 мес. она подлежит замене.

Целью предполагаемого изобретения является создание высокоэффективного эмульсола для приготовления смазочно-охлаждающей жидкости, применяемой при механической обработке металлов резанием, обладающей высокими технологическими и сопутствующими свойствами в процессе длительной эксплуатации: противоизносными, моющими, повышенной био- и коррозионной устойчивостью, а также отсутствием пенообразования в процессе длительной ее эксплуатации (более трех месяцев).

Поставленная цель достигается тем, что эмульсол для приготовления смазочно-охлаждающей жидкости, содержащий воду и продукт взаимодействия минерального масла, олеиновой кислоты, триэтаноламина, дополнительно содержит полиоксиэтилированный алкилфенол с 6-оксиэтильными группами, тример на основе этаноламина, алкенилсукцинимид мочевины при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Продукт взаимодействия минерального масла с олеиновой   кислотой и триэтаноламином 66-72,4 Полиоксиэтилированный алкилфенол   с 6-оксиэтильными группами 1,8-2,2 Алкенилсукцинимид мочевины 0,4-0,6 Тример на основе этаноламина 4,8-5,2 Вода - остальное до 100%

В качестве минерального масла используют индустриальное масло И-20А по ГОСТ 20799-88 (изменение 1-5) с вязкостью 29-35 мм²/сек при 40°С.

Олеиновую кислоту используют по ТУ 9145-172-4731297-94.

Триэтаноламин используют марки А или Б по ТУ 2423-061-05807972-2002.

Полиоксиэтилированный алкилфенол с 6-оксиэтильными группами (неонол АФ9-6) используют по ТУ 2483-077-05766801-98.

Алкенилсукцинимид мочевины (СИМ) - по ТУ 38.1011039-85.

Тример на основе этаноламина (бакцид) - по ТУ 2484-010-05744685-96.

Подобранная композиция обеспечивает синергетический эффект входящих в состав компонентов, что позволило получить эмульсол, эмульсия из которого обладает высокими показателями как по технологическим, так и по сопутствующим свойствам: противоизносным, моющим, антикоррозионным, антимикробным, а также отсутствует пенообразование в процессе длительной эксплуатации.

Образцы эмульсолов (5 составов) для определения оптимального состава готовят следующим образом: в реактор загружают последовательно при комнатной температуре (кроме минерального масла - t=40-60°) при механическом перемешивании компоненты для приготовления продукта взаимодействия, варьируя минеральное масло, олеиновую кислоту и триэтаноламин в соответствии с составами, указанными в табл.1. Состав 1, мас.%: минеральное масло - 52, олеиновая кислота - 3,8, триэтаноламин - 7. Состав 2, мас.%: минеральное масло - 54, олеиновая кислота - 4, триэтаноламин - 8. Состав 3, мас.%: минеральное масло - 56, олеиновая кислота - 4,2, триэтаноламин - 9. Состав 4, мас.%: минеральное масло - 58, олеиновая кислота - 4,4, триэтаноламин - 10. Состав 5, мас.%: минеральное масло - 60, олеиновая кислота - 4,6, триэтаноламин - 11.

В полученный продукт взаимодействия указанных компонентов вводят при комнатной температуре последовательно при механическом перемешивании в течение 60 мин следующие компоненты: неонол АФ9-6, СИМ, бакцид и воду в количествах, указанных в табл.1. Полученную реакционную массу перемешивают в течение 60 мин до образования однородного продукта (от молочного до светло-коричневого цвета) и определяют физико-химические свойства полученного таким образом продукта взаимодействия (см. табл.2).

Таблица 1 Наименование компонентов, входящих в состав эмульсола Состав, мас.% 1 2 3 4 5 Продукт взаимодействия минерального масла с олеиновой кислотой и триэтаноламином 62,8 66 69,2 72,4 75,6 Неонол 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 СИМ 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Бакцид 4,6 4,8 5,0 5,2 5,4 Вода остальное до 100% остальное до 100% остальное до 100% остальное до 100% остальное до 100%

Таблица 2 Физико-химические показатели Состав эмульсола Методы испытаний 1 2 3 4 5 Внешний вид однородный продукт от молочного цвета до светло-коричневого цвета ГОСТ 6243 раздел 1 Запах специфич., не раздр. органолептически Массовая доля воды, %, не более 30 30,7 27 23,3 19,6 15,9 густая консистенция ГОСТ 2477

Как видно из табл.2, образец №1 не выдерживает по содержанию воды, а образец №5 - густой консистенции. Образцы №1 и №5 из дальнейших испытаний исключены.

Из образца эмульсола №3 готовят 1-5 мас.% эмульсию и анализируют по физико-химическим показателям согласно ГОСТ 6243-75, склонности к пенообразованию и устойчивости пены. Результаты испытаний сведены в табл.3.

Таблица 3   Концентрация испытываемой эмульсии, мас.%   Физико-химические показатели 1 2 3 4 5 Метод испытаний Внешний вид Однородная масса молочного цвета ГОСТ 6243-75, р.1 Стабильность выд. выд. выд. выд. выд. ГОСТ 6243-75, р.3 Коррозионная агрессивность по отношению к чугуну СЧ-18 выд. выд. выд. выд. выд. ГОСТ 6243-75, р.2 рН-эмульсии (9,0-10,0) 8,9 9,2 9,8 10 10,2 ГОСТ 6243-75, р.4 Склонность к пенообразованию,
см³ (не более 400) 350 320 300 300 280 По ТУ 0258-001-76665089-05 Устойчивость пены, см³ (не более 100) 100 пена исчезает После оседания в цилиндрев течение 10 мин.

Как видно из табл.3, 1 мас.% и 5 мас.% эмульсия не выдерживает испытания по рН-среды согласно ГОСТ 6243-75, раздел 4. Образцы 1 мас.% и 5 мас.% эмульсии исключены из испытаний. Образцы 2, 3, 4 мас.% эмульсии удовлетворительны по всем физико-химическим показателям и испытаны по сравнению с прототипом как по технологическим, так и по сопутствующим свойствам. Испытания проводились на операции токарной обработки на токарно-фронтальном автомате мод. Pitler-Petra при обработке заготовок из стали 20 ХГНМ твердостью Нв=207 (по чертежу Нв=156-207) пластинами TNMM 220408 МТ2. Режимы резания: Vрез.=170 м/мин, Тмаш=0,75 мин.

Эффективность СОЖ по технологическим свойствам оценивали по величине стойкости пластин до износа по задней грани 0,5 мкм и шероховатости обработанной поверхности Ra мкм. Результаты испытаний технологических и сопутствующих свойств СОЖ из предлагаемого эмульсола АТМ-СОЖ-2 и прототипа (известной СОЖ) представлены в табл.4.

Таблица 4 Показатель Прототип Концентрация СОЖ, мас.% 2 3 4 Стойкость пластин до износа         по задней грани (0,5 мкм) 400 560 590 595 Шероховатость, Ra мкм 2,6-2,8 1,9-2,16 1,8-2,1 1,8-2,1 Микробоустойчивость, балл         через 1 месяц эксплуатации 0 0 0 0 через 2 месяца эксплуатации 0 0 0 0 через 3 месяца эксплуатации 1 0 0 0 через 4 месяца эксплуатации 2 0 0 0 0 баллов - полная         бактериостойкость         1 балл - состав является         бактериостойким         2 балла - состав         небактериостойкий         Коррозионная устойчивость:         - через 1 месяц эксплуатации Выд. Выд. Выд. Выд. - через 2 месяца эксплуатации Выд. Выд. Выд. Выд. - через 3 месяца эксплуатации Выд. Выд. Выд. Выд. - через 4 месяца эксплуатации Не выд. Выд. Выд. Выд. Стабильность         - через 1 месяц эксплуатации Стаб. Стаб. Стаб. Стаб. - через 2 месяца эксплуатации Стаб. Стаб. Стаб. Стаб. - через 3 месяца эксплуатации Стаб. Стаб. Стаб. Стаб. - через 4 месяца эксплуатации Расслаивается Стаб. Стаб. Стаб. Устойчивость пены 100 мм         - свежеприготовленная Отсут. Отсут. Отсут. Отсут. - через 1 месяц эксплуатации Отсут. Отсут. Отсут. Отсут. - через 2 месяца эксплуатации Отсут. Отсут. Отсут. Отсут. - через 3 месяца эксплуатации Отсут. Отсут. Отсут. Отсут. - через 4 месяца эксплуатации 450 Отсут. Отсут. Отсут.

Как видно из табл.4, применение СОЖ из заявленного эмульсола АТМ-СОЖ-2 с массовой долей 3 мас.% в воде, является оптимальной и превосходит как по технологическим (стойкость пластин увеличивается в 1.2 раза с 400 до 590 шт., а шероховатость обработанной поверхности снижается от Ra 2,8 до Ra 1,8 мкм, т.е. улучшается в 1.5 раза), так и по сопутствующим свойствам (микробоустойчивость 0 баллов в течение 4 месяцев эксплуатации в СОЖ из заявленного эмульсола и 1 балл через 3 месяца эксплуатации в известной СОЖ). Кроме того, СОЖ из нового эмульсола АТМ-СОЖ-2 в течение 4 месяцев эксплуатации коррозионноустойчива, стабильна и не образует пены.

Использование: для приготовления водоэмульсионных, смазочно-охлаждающих жидкостей, применяемых при механической обработке металлов резанием. Сущность: эмульсол содержит, мас.%: продукт взаимодействия минерального масла, олеиновой кислоты и триэтаноламина 66-72,4, полиоксиэтилированный алкилфенол с 6-оксиэтильными группами 1,8-2,2, алкенилсукцинимид мочевины 0,4-0,6, тример на основе этаноламина 4,8-5,2, вода остальное до 100. Технический результат - улучшение технологических свойств (стойкости к износу, снижение шероховатости обрабатываемой поверхности), а также повышение стойкости к воздействию бактерий, стабильности и снижение пенообразования. 4 табл.

Эмульсол для приготовления смазочно-охлаждающей жидкости, содержащий воду и продукт взаимодействия минерального масла, олеиновой кислоты и триэтаноламина, отличающийся тем, что эмульсол дополнительно содержит полиоксиэтилированный алкилфенол с 6-оксиэтильными группами, тример на основе этаноламина, алкенилсукцинимид мочевины при следующем соотношении компонентов, мас.%:
продукт взаимодействия минерального масла   с олеиновой кислотой и триэтаноламином 66-72,4 полиоксиэтилированный алкилфенол с   6-оксиэтильными группами 1,8-2,2 алкенилсукцинимид мочевины 0,4-0,6 тример на основе этаноламина 4,8-5,2 вода остальное до 100