Концентрат водосмешиваемой смазочно-охлаждающей жидкости Российский патент 2020 года по МПК C10M159/08 C10M101/04 C10M129/00 C10M129/02 C10M133/02 

Описание патента на изобретение RU2713895C1

Изобретение относится к составам концентратов водосмешиваемых смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), которые могут быть использованы в области операций шлифования и лезвийной обработки различных видов сталей и их сплавов.

Смазочно-охлаждающие жидкости - распространенный вид смазочных материалов, используемых на машиностроительных предприятиях в различных операциях обработки сталей и их сплавов. Ассортимент СОЖ огромен и насчитывает сотни наименований. Это объясняется большим разнообразием операций механообработки, предъявляющим к СОЖ различные, иногда противоположные, требования. Важным фактором является также желание потребителей при производстве СОЖ использовать как можно более дешевое сырье и обширную сырьевую базу.

Типичная водосмешиваемая СОЖ представляет собой воду (90-98 мас. %), содержащую смазочные масла (минеральные или растительные), эмульгаторы и добавки, обеспечивающие факультативные свойства СОЖ: противокоррозионные, антипенные, бактерицидные и др. В качестве эмульгаторов часто используют продукты реакции карбоновых кислот с этаноламинами, обычно - с триэтаноламином. Композиция смазочных масел, эмульгатора и добавок представляет собой концентрат водосмешиваемой СОЖ, который изготавливается отдельно и для получения СОЖ смешивается с водой в заданном соотношении. Сам концентрат тоже часто содержит воду с целью его удешевления. Однако это отрицательно влияет на стабильность концентрата, срок хранения которого в этом случае ограничивается 3-6 месяцами. Кроме того, концентраты, содержащие воду, замерзают при отрицательных температурах и не всегда восстанавливают свои свойства при отогревании.

Концентраты, не содержащие воду, сравнительно дороги, а использование дешевых компонентов является причиной их отдельных эксплуатационных недостатков.

Качество концентратов водосмешиваемых СОЖ оценивают двояко: анализируя непосредственно сами концентраты, а также исследуя эксплуатационные свойства получаемых из них СОЖ.

Известен состав концентрата смазочно-охлаждающей жидкости для литья под давлением цветных сплавов, содержащий следующие компоненты при соотношении, мас. %: минеральное масло - 33,0-35,0, олеиновая кислота -10,0-14,0, триэтаноламин - 6,5-8,0, тиомочевина - 2,0-2,5, катапин - 2,0-2,5, полиоксиэтилированные алкилфенолы - 9,0-10,0, полисилоксановая жидкость - 1,0-1,4, мыла щелочных металлов синтетических жирных кислот С5 - С6 - 2,0-2,5, вода - до 100 (RU №2029651, МПК В22С 3/00 (1995.01), опубл. 27.02.1995).

Недостатком этого состава является малая стабильность концентрата, обусловленная наличием в нем воды.

Известен также состав концентрата смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов, содержащий следующие компоненты, мас.%: триэтаноламин 28-31, оксиэтилированный алкилфенол 8-11, уротропин 5,5-6,5, бура 0,8-1,2, алкилдиметилбензиламмоний хлорид 4,6-5,5, 1,4-бутандиол 10-12, дециловый спирт 0,8-1,2, вода до 100 (RU №2255966, МПК С10М 173/02 (2000.01), С10М 173/02 (2000.01), С10М 133/08 (2000.01), С10М 129/16 (2000.01), С10М 133/04 (2000.01), С10М 125/26 (2000.01), С10М 129/06 (2000.01), C10N 40/20 (2000.01), опубл. 10.07.2005).

Недостатком этого концентрата является сложный состав и наличие в нем воды, что определяет его низкую фазовую стабильность (расслаивается через 2-3 месяца хранения).

Известен концентрат смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов следующего состава, мас.%: минеральное масло 20-35, продукт реакции триэтаноламина с ненасыщенной жидкой кислотой или кислотами таллового масла 9-16, моноэтаноламин 9-13, борная кислота 3-6, триэтаноламин 10-18, бис-(алкилполиоксиэтилена)-фосфат (включающий С8-18 В алкильном радикале и 2-6 оксиэтильных групп) 9-16, вода остальное (RU №1383779, МПК С10М 173/00 (1995.01), С10М 173/00 (1995.01), С10М 125/26 (1995.01), С10М 133/08 (1995.01), С10М 137/04 (1995.01), C10N 30/06 (1995.01), C10N 40/24 (1995.01), опубл. 09.07.1995).

Данный концентрат имеет недостаточную биостойкость и неудовлетворительные антикоррозионные характеристики.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению является концентрат смазочно-охлаждающей жидкости, предназначенный для литья под давлением при производстве отливок из цветных сплавов, включающий олеиновую кислоту, полиоксиэтилированные алкилфенолы и минеральное масло, гидроксид натрия и присадку к маслам, содержащую сульфонат кальция, при следующем соотношении компонентов, мас. %: олеиновая кислота 0,5-1,5, полиоксиэтилированные алкилфенолы 4,5-6,0, присадка к маслам, содержащая сульфонат кальция (в пересчете на основное вещество), 4,0-12,0, гидроксид натрия 0,3-0,8, минеральное масло до 100 (RU №2177855, МПК В22С 3/00 (2000.01), опубл. 10.01.2002).

Этот состав отличается простотой изготовления и относительно невысокой стоимостью компонентов. Он проявляет хорошие рабочие свойства при обработке сплавов из черных металлов.

Его недостатком является повышенная коррозионная агрессивность по отношению к сплавам из черных металлов, и недостаточная стабильность получаемой из него СОЖ.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка состава концентрата водосмешиваемой СОЖ, который имеет улучшенные антикоррозийные свойства и обеспечивает высокую стабильность получаемой из него СОЖ.

Поставленная задача решается тем, что концентрат водосмешиваемой смазочно-охлаждающей жидкости, используемый для операций шлифования и лезвийной обработки различных видов сталей и их сплавов, включающий кислоты жирного ряда, эмульгатор, стабилизатор состава концентрата, гидроксид щелочного металла и противокоррозионную присадку, в качестве кислот жирного ряда содержит недистиллированные кислоты, выделяемые из соапстоков переработки растительного масла, а также жирные кислоты растительных масел, получаемые гидролизом растительного масла, в качестве эмульгатора содержит триэтаноламин, в качестве стабилизатора содержит этилцеллозольв, в качестве гидроксида щелочного металла - едкий натр, а в качестве противокоррозионной присадки содержит нейтральный сульфонат кальция при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Жирные кислоты, выделяемые из соапстоков растительных масел, недистиллированные10-20

Жирные кислоты растительных масел 10-20 Триэтаноламин 12-18 Этилцеллозольв 20-25 Натр едкий 0,5-1,5 Нейтральный сульфонат кальция 0,3-0,7 Масло подсолнечное техническое до 100

Отличием заявляемого состава является использование жирных кислот, выделяемых из соапстоков растительных масел. В отличие от кислот растительных масел, применение которых в составах концентратов СОЖ известно, недистиллированные жирные кислоты растительных масел из соапстоков, а также их композиции с кислотами растительных масел ранее не использовались. Оригинальным является и сам состав композиции.

Разница между жирными кислотами растительных масел и жирными кислотами из соапстоков заключается в составе, определяемом сырьем и технологией его обработки. ЖКРМ получают гидролизом растительных масел, а ЖКРМс - из соапстоков, отхода получения растительных масел. В отличие от масел соапстоки сильно загрязнены продуктами некислотного характера, а также смолами. Эти загрязнения переходят в выделяемые из соапстоков кислоты, которые для использования в тех или иных целях необходимо очищать дистилляцией. Это существенно удорожает продукт.

В предлагаемом изобретении созданы такие составы, которые позволяют получить стабильный работоспособный концентрат без очистки кислот, получаемых из соапстоков. Стабильность концентрата подтверждена результатами испытаний стандартными методами, работоспособность -производственными испытаниями по специальным программам.

Для иллюстрации предполагаемого изобретения были изготовлены образцы концентратов, для чего использовались следующие сырьевые компоненты (все производятся в России, являются многотоннажными и недорогими продуктами).

Жирные кислоты, выделяемые из соапстоков, вырабатываются предприятием ООО «Стерх» (Белгородская обл.) по ТУ 9145-002-38939381-2013 и соответствуют следующим требованиям (табл. 1):

Жирные кислоты растительных масел (ЖКРМ) вырабатываются предприятием ООО «Стерх» (Белгородская обл.) по ТУ 9145-004-38939381-2013 и соответствуют следующим требованиям (табл. 2):

Триэтаноламин технический выпускается ООО «Синтез-Ока» (Дзержинск) по ТУ 2423-005-78722668-2010 в виде марок «А», «Б» и «В». Для приготовления концентрата рекомендуется марка «А», основные физико-химические характеристики представлены в табл. 3.

Этилцеллозольв технический, сорт первый, вырабатывается по ГОСТ 8313-88 со следующими показателями (табл. 4):

Натр едкий технический (каустическая сода) производится по ГОСТ 2263-79 рядом химических заводов. Для производства концентрата рекомендуется продукт марки «РТ» (натр твердый ртутный чешуированный). Основные показатели представлены в табл. 5.

Масло подсолнечное техническое вырабатывается предприятием ООО «Стерх» (Белгородская обл.) по ТУ 9147-001-38639301-2013 и соответствует следующим показателям (табл. 6):

Нейтральный сульфонат кальция вырабатывается НПО «Квалитет» по ТУ 38.401-58-313-2002 под торговым наименованием Присадка К-31. Представляет собой продукт взаимодействия алкилбензолсульфокислоты с гидратом окиси кальция. Основные показатели представлены в табл. 7.

Роль каждого из компонентов заключается в следующем.

ЖКРМ и ЖКРМ-с в сочетании с триэтаноламином образуют комплекс с сильным эмульгирующим действием. Он обеспечивает стабильность водной эмульсии при добавлении воды в концентрат.

Этилцеллозольв обеспечивает стабильность самого концентрата. Кроме того, он облегчает введение едкого натра в концентрат в виде растворимого в концентрате алкоголята. Он также в принятых концентрациях выполняет роль биоцида, предотвращал загрязнение СОЖ микроорганизмами.

Едкий натр обеспечивает концентрацию ионов водорода в эмульсии до рекомендуемых значений рН, равных 8,2-9,5.

Нейтральный сульфонат кальция (Присадка К-31) обеспечивает необходимый уровень противокоррозионных свойств СОЖ.

Примеры составов концентрата, иллюстрирующие заявляемое изобретение, приведены в табл. 8.

Для обоснования концентраций ЖКРМ-с, ЖКРМ и триэтаноламина изучали их эмульгирующую способность при смешении концентрата с водой, то есть непосредственно при получении самой водосмешиваемой СОЖ. Для этого по ГОСТ 6243 готовили 4%-ный водный раствор СОЖ путем смешения расчетных количеств концентрата и воды, наблюдая немедленное образование эмульсии молочного вида. Выдерживали эмульсию при комнатной температуре в течение суток и визуально оценивали ее внешний вид. Стабильная эмульсия получалась при концентрациях ЖКРМ и ЖКРМ-с в пределах 10-20 мас. % каждого из этих компонентов (примеры 6-8). При выходе за эти пределы эмульсия получалась неоднородной (примеры 5 и 9). При таких концентрациях ЖКРМ и ЖКРМ-с оптимальная концентрация триэтаноламина составляла 12-18 мас. % (примеры 2 и 8).

При оптимальных концентрациях ЖКРМ, ЖКРМ-с и триэтаноламина подбирали концентрацию этилцеллозольва. В этом случае изучали стабильность не СОЖ, получаемой из концентрата, а самого концентрата. Оценку стабильности проводили по ГОСТ 6243, выдерживая концентрат при 60°С в течение двух часов и затем подвергая его центрифугированию двадцать мин. Образец считается выдержавшим испытание, если после этого в нем не образуется отдельной фазы. Образцы по примерам 3 и 11 выдержали испытания.

Количество едкого натра подбирали таким образом, чтобы рН эмульсии был в пределах 8,2-9,5 (рекомендованное значение). Этому удовлетворяла концентрация едкого натра 0,5-1,5 мас. % (примеры 3 и 14).

Присадку К-31 добавляли в таком количестве, чтобы она обеспечивала коррозионную стойкость эмульсии СОЖ в течение двух часов по методу «отпечаток» по ГОСТ 6243. Метод основан на свойстве чугуна реагировать с рабочими смазочно-охлаждающими жидкостями, образуя окрашенные продукты коррозии. Достаточная коррозионная стойкость достигается при концентрации присадки К-31 от 0,3 до 0,7 мас. %. Дальнейшее увеличение концентрации присадки К-31 не обеспечивало дополнительного антикоррозионного эффекта и увеличение ее расхода было излишним.

Для производственных испытаний изготавливали концентрат следующего состава, мас. %:

жирные кислоты, выделяемые из соапстоков растительных масел недистиллированные (ЖКРМ-с) - 15

жирные кислоты растительных масел (ЖКРМ) - 15

триэтаноламин - 15

этилцеллозольв - 22

натр едкий - 1,0

нейтральный сульфонат кальция (присадка К-31) - 0,5

масло подсолнечное техническое до 100.

Физико-химические характеристики концентрата водосмешиваемой СОЖ и приготовленного из него водного раствора эмульсии представлены в табл. 9

Похожие патенты RU2713895C1

название год авторы номер документа
Концентрат водосмешиваемой смазочно-охлаждающей жидкости 2019
  • Хисамутдинов Равиль Миргалимович
  • Пашков Михаил Владимирович
  • Обжерина Лилия Наилевна
  • Кирамова Эльвира Анваровна
  • Галимова Азалия Азатовна
  • Данилов Александр Михайлович
  • Константинова Светлана Чеславна
  • Безгина Антонина Михайловна
  • Овчинников Кирилл Александрович
RU2713893C1
Концентрат водосмешиваемой смазочно-охлаждающей жидкости 2019
  • Хисамутдинов Равиль Миргалимович
  • Пашков Михаил Владимирович
  • Обжерина Лилия Наилевна
  • Кирамова Эльвира Анваровна
  • Галимова Азалия Азатовна
  • Данилов Александр Михайлович
  • Константинова Светлана Чеславна
  • Безгина Антонина Михайловна
  • Овчинников Кирилл Александрович
RU2713896C1
Смазочно-охлаждающая жидкость на масляной основе 2019
  • Хисамутдинов Равиль Миргалимович
  • Пашков Михаил Владимирович
  • Обжерина Лилия Наилевна
  • Кирамова Эльвира Анваровна
  • Галимова Азалия Азатовна
  • Данилов Александр Михайлович
  • Бартко Руслан Владимирович
  • Шестаковская Татьяна Валентиновна
  • Овчинников Кирилл Александрович
RU2702353C1
КОНЦЕНТРАТ ВОДОСМЕШИВАЕМОЙ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ 2016
  • Хисамутдинов Равиль Миргалимович
  • Пашков Михаил Владимирович
  • Ибрагимова Эльмира Абузаровна
  • Обрывалина Анна Николаевна
  • Нелюбина Елена Сергеевна
  • Латыпов Рашид Талгатович
  • Парамонов Павел Валерьевич
  • Нелюбин Алексей Владимирович
RU2637315C1
КОНЦЕНТРАТ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ (СОЖ) ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 2008
  • Чурин Вячеслав Александрович
  • Диденко Иван Александрович
  • Шавин Олег Борисович
  • Мальчук Дмитрий Анатольевич
  • Хорошеньков Георгий Владимирович
RU2368651C1
СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ РЕЗАНИЕМ 2000
  • Читаев Юрий Дмитриевич
  • Малыхин Юрий Федорович
  • Злотников Игорь Иванович
  • Русый Владимир Харитонович
  • Смуругов Владимир Алексеевич
  • Халапсина Татьяна Ивановна
RU2177983C1
КОНЦЕНТРАТ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ 1999
  • Ильин Б.А.
  • Васильев Ю.А.
  • Дьяконов И.А.
  • Клауч Д.Н.
  • Кущева М.Е.
  • Ульяненко В.И.
  • Терехов В.М.
  • Филимонов В.А.
  • Юрьев В.М.
RU2168540C1
КОНЦЕНТРАТ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ 1990
  • Деркач В.Л.
  • Процишин В.Т.
  • Бессмертная Т.Ф.
  • Мозолев Н.И.
  • Дубровский Ю.С.
  • Лебедев Е.В.
  • Дидун Е.И.
  • Павлов А.Н.
  • Новожилов Ю.Н.
RU1814307C
КОНЦЕНТРАТ ЗАЩИТНОГО СМАЗОЧНОГО МАТЕРИАЛА 1994
  • Денисова О.В.
  • Муравьева С.А.
  • Чулок А.И.
RU2050408C1
КОНЦЕНТРАТ ВОДОЭМУЛЬСИОННОЙ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ 2005
  • Быстров Владимир Николаевич
  • Ставровский Михаил Евгеньевич
  • Лукашев Евгений Алексеевич
  • Юшин Сергей Владимирович
RU2293759C1

Реферат патента 2020 года Концентрат водосмешиваемой смазочно-охлаждающей жидкости

Изобретение относится к составам смазочно-охлаждающих технологических средств, в частности к концентратам смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), которые могут быть использованы в виде водных эмульсий в машиностроении на операциях лезвийной и абразивной обработки черных металлов и их сплавов. Разработан состав концентрата водосмешиваемой СОЖ, который содержит в качестве кислот жирного ряда недистиллированные кислоты, выделяемые из соапстоков переработки растительного масла, а также жирные кислоты растительных масел, получаемые гидролизом растительного масла, в качестве эмульгатора содержит триэтаноламин, в качестве стабилизатора содержит этилцеллозольв, в качестве гидроксида щелочного металла - едкий натр, а в качестве противокоррозионной присадки содержит нейтральный сульфонат кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%: жирные кислоты, выделяемые из соапстоков растительных масел, недистиллированные (ЖКРМ-с) 10-20, жирные кислоты растительных масел (ЖКРМ) 10-20, триэтаноламин 12-18, этилцеллозольв 20-25, натр едкий 0,5-1,5, нейтральный сульфонат кальция 0,3-0,7, масло подсолнечное техническое до 100. Технический результат – разработка состава, соответствующего требованиям к показателям качества концентрата водосмешиваемой СОЖ, который имеет улучшенные антикоррозийные свойства и обеспечивает высокую стабильность получаемой из него СОЖ. 9 табл., 14 пр.

Формула изобретения RU 2 713 895 C1

Концентрат водосмешиваемой смазочно-охлаждающей жидкости, используемый для операций шлифования и лезвийной обработки различных видов сталей и их сплавов, включающий кислоты жирного ряда, эмульгатор, стабилизатор состава концентрата, гидроксид щелочного металла и противокоррозионную присадку, отличающийся тем, что в качестве кислот жирного ряда он содержит недистиллированные кислоты, выделяемые из соапстоков переработки растительного масла, а также жирные кислоты растительных масел, получаемые гидролизом растительного масла, в качестве эмульгатора содержит триэтаноламин, в качестве стабилизатора содержит этилцеллозольв, в качестве гидроксида щелочного металла - едкий натр, а в качестве противокоррозионной присадки содержит нейтральный сульфонат кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Жирные кислоты, выделяемые из соапстоков растительных масел, недистиллированные 10-20 Жирные кислоты растительных масел 10-20 Триэтаноламин 12-18 Этилцеллозольв 20-25 Натр едкий 0,5-1,5 Нейтральный сульфонат кальция 0,3-0,7 Масло подсолнечное техническое до 100

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2020 года RU2713895C1

КОНЦЕНТРАТ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ 2000
  • Смирнов А.С.
  • Энглин А.Б.
  • Ерухимович Ж.Ш.
  • Медникова Н.В.
  • Кручинина Т.М.
  • Ершова С.Н.
  • Нуртынов Р.Р.
  • Елизарова Н.Б.
RU2177855C2
КОНЦЕНТРАТ СИНТЕТИЧЕСКОЙ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ ДЛЯ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ РЕЗАНИЕМ 1992
  • Кондратьева И.М.
  • Румянцева Т.А.
  • Процишин В.Т.
  • Воробьев Д.А.
  • Дубровский Ю.С.
  • Животовский Н.А.
RU2086613C1
ВОДОРАСТВОРИМЫЙ ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ 2013
  • Давидовская Наталья Юрьевна
RU2528922C1
КОНЦЕНТРАТ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ 1990
  • Деркач В.Л.
  • Процишин В.Т.
  • Бессмертная Т.Ф.
  • Мозолев Н.И.
  • Дубровский Ю.С.
  • Лебедев Е.В.
  • Дидун Е.И.
  • Павлов А.Н.
  • Новожилов Ю.Н.
RU1814307C
US 6204225 B1, 20.03.2001
WO 2006120216 A1, 16.11.2006.

RU 2 713 895 C1

Авторы

Хисамутдинов Равиль Миргалимович

Пашков Михаил Владимирович

Обжерина Лилия Наилевна

Кирамова Эльвира Анваровна

Галимова Азалия Азатовна

Данилов Александр Михайлович

Константинова Светлана Чеславна

Безгина Антонина Михайловна

Овчинников Кирилл Александрович

Даты

2020-02-10Публикация

2019-06-05Подача