Смазка для горячей обработки металлов Советский патент 1979 года по МПК C10M3/14 

(54) СМАЗКА ДЛЯ ГОРЯЧЕЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ

1

Изобретение относится к смазкам, в частности к смазкам для горячей обработки металлов.

Известны смазки для горячей обработки металлов на основе минеральных или растительных масел с введением различных добавок 1.

Наиболее близкой по составу к предлагаемой является смазка для горячей обработки металлов на основе воды и оксиэтилированного производного жирной кислоты - сложного полиоксиэтиленгликолевого эфира жирной кислоты с содержанием 10- 20 моль окиси этилена 2.

Известная смазка имеет недостаточную адгезию к мокрой поверхности металлов, что обусловлено незначительной вязкостью смазки. Кроме того, она не обеспечивает равномерной смазочной пленки по всей поверхности.

Целью изобретения является повышение адгезии к мокрой поверхности металлов, что обусловливает равномерное распределение смазочной пленки.

Поставленная цель достигается тем, что смазка для горячей обработки металлов на основе воды и оксиэтилированного производного жирной кислоты в качестве последнего содержит глицерид оксиэтилированных жирных кислот с 2-5 моль окиси этилена на 1 моль гидроксильных групп и/или оксиэтилированные жирные кислоты с 2- 5 моль окиси этилена на 1 моль жирной кислоты в количестве 5-60 вес.%.

Причем смазка имеет вязкость 5000- 40000 сП ири градиенте сдвига 2,64 и температуре 30°С.

Смазка имеет следующий состав, вес.%:

Оксиэтилированное производное жирной кислоты5-60

Вода40-95

Оксиэтилированные жирные кислоты и глицерид оксиэтилированных жирны.х кислот получают взаимодействием жирной кислоты или глицерида жирной кислоты с окисью этилена. При этом образуются алкоксильные цепи с концевыми водородными атомами, которые в основном с одной стороны связаны с гидроксильными группами жирной кислоты или глицеридов. При использовании смесей глицерида оксиэтилированных жирных кислот с оксиэтилированными жирными кислотами один из компонентов содержится в количестве 10- 20 вес.%.

Глйцерйды представляют собой смеси, которые содержат только незначительное количество триглицеридов или вообще не содержат их. Смеси в основном содержат 30-100 вес.%; предпочтительно 55- 90 вес.%, моно- и диглицеридов. Остатки жирной кислоты частичных глицеридов или жирные кислоты могут быть насыщенными или ненасыщенными.

Предлагаемая смазка предпочтительно содержит 10-40 вес.% оксиэтилированного нроизводного жирной кислоты, которое в дальнейщем названо этоксилатом. По мере повыщения содержания этоксилатов повышается вязкость смазки. Регулировать вязкость предлагаемой смазки можно изменением длины алкоксильной цепи. Наличие более длинных алкоксильных цепей снижает вязкость.

Кроме того, на вязкость оказывают влияние степень распределения этоксилатов в водной фазе, длина цепи жирных кислот и содержание моно- и диглицеридов в частичных глицеридах. Таким образом, вязкость предлагаемой смазки можно регулировать в желаемой степени.

Предпочтительная степень оксиэтилирования глицерида жирной кислоты составляет 3-5 моль окиси этилена на 1 моль гидроксильных групп глицеридов, а предпочтительная степень оксиэтилирования жирных кислот составляет 2,5-4 моль окиси этилена на 1 моль жирной кислоты.

Предлагаемая смазка представляет собой водную дисперсию или эмульсию, которая образуется без применения вспомогательных веществ.

В результате сравнительных опытов установлено, что водная дисперсия или эмульсия этоксилатов со степенью оксиэтилирования менее 2 моль окиси этилена не обеспечивает выполнения равномерной смазочной пленки. Поэтому в особенно гладких местах или в местах, которые обрабатываются больщим количеством воды, пленка отрывается, что в конечном итоге приводит к повышению износа инструмента.

Водная дисперсия или эмульсия этоксилатов со степенью оксиэтилирования более 5 имеет плохую адгезию к мокрой поверхности металлов, так что смазочная пленка, наносимая на вращающиеся водоохлаждаемые валки, сравнительно быстро отмывается.

Плохую адгезию к мокрой поверхности металлов также имеет смазка с вязкостью менее 5000 сП. Вязкость более 40000 сП затрудняет подачу смазки и нанесение равномерной смазочной пленки на поверхность инструмента.

Предлагаемая смазка имеет пластическую вязкость, благодаря чему предел текучести превыщает 50 дин-см. По мере повышения градиента сдвига вязкость снижается. Так, при градиенте сдвига 428сми гёмпературе 30°С вязкость составляет 100-50 сП.

Остатки жирной кислоты в этоксилатах содержат 12-22 атомов углерода. В случае применения смеси этоксилатов предпочитаются смеси, содержащие остатки жирных кислот с числом атомов углерода от 16 до 22. Для получения этоксилатов целесообразно применять естественное сырье, масло, например пальмовое, арахисовое, хлопковое, соевое, подсолнечное, льняное, рапсовое, свиной лярд, говяжье сало, жир из черепных впадин кита, сельдяной жир. Глицерид оксиэтилированной жирной кислоты получают известными способами, например переэтерификацией вышеуказанных жиров или масел глицерином или этерификацией получаемых расщеплением жиров жирных

кислот глицерином с последующим оксиэтилированием указанным количеством окиси этилена. ОксиэтилИрованные жирные кислоты можно получать, например, присоединением окиси этилена к жирным кислотам, получаемым расщеплением жиров, или этерификацией жирных кислот полиэтиленгликолями соответствующей длины цепи.

Предлагаемую смазку готовят при размешивании в воде этоксилатов. При этом немедленно образуется гомогенная дисперсия или эмульсия, поэтому дополнительная гомогенизация не требуется. Предлагаемую смазку можно применять непосредственно

после приготовления. Если подают ее на хранение (предлагаемая смазка имеет очень хорошую стабильность при хранении), то целесообразно вводить агент для предотвращения разложения микробами.

Кроме того, предлагаемая смазка может содержать небольшое количество таких добавок, как антикоррозионный агент, антиокислитель и др. Если смазка содержит исключительно

оксиэтилированные жирные кислоты, то в процессе приготовления соответствующей смазки целесообразно добавлять небольшое количество натриевой или калиевой соли жирной кислоты с числом атомов

углерода от 12 до 22, что облегчает образование дисперсии или эмульсии и нанесение равномерной смазочной пленки на поверхность HHCTpvMeHTa.

Предлагаемая смазка проявляет отличную адгезию к мокрой поверхности металлов и позволяет нанесение равномерной смазочной пленки на поверхности металлов. Предлагаемую смазку предпочтительно применяют в процессе горячей прокатки

стальных профилей.

Пример 1. 25 вес.% глицерида оксиэтилированных жирных кислот (42% моноглицеридов и 48% диглицеридов) на основе полученной из свиного лярда смеси, содержащего 4 моль окиси этилена на 1 моль ГидроксйЛьйой группы, . диспергируют в 75 вес.% воды. Получают непрозрачную эмульсию с вязкостью 13000 сП, которая проявляет отличную адгезию к мокрой поверхности металлов и позволяет выполнение сплошной прочной смазочной пленки. Пример 2. 25 вес.% оксиэтилированных жирных кислот на основе рапсового масла, содержащих 3 моль окиси этилена на 1 моль жирной кислоты, диспергируют в 75 вес.% воды. Получают водную дисперсию с вязкостью 6500 сП, которая проявляет отличную адгезию к мокрой поверхности металлов и позволяет выполнение сплошной прочной смазочной пленки. Примеры 3-5. С применением оксиэтилированных жирных кислот примера 2, калиевой соли олеиновой кислоты и воды приготовляют следуюшие смазки, в вес. %: Оксиэтилированные30 жирные кислоты Калиевая соль олеиновой кислоты69 Вязкость, СП15700 Эти смазки проявляют очень хорошую адгезию к мокрой поверхности металлов и позволяют выполнение сплошной прочной смазочной пленки. Пример 6. 25 вес.% смеси, состоящей из, вес. %: а)48 Глицерид оксиэтилированных жирных кислот (40% моноглицеридов и 50% диглицеридов) на основе смеси из, вес.%: Пальмитиновая кислота27 Стеариновая кислота12 Олеиновая кислота38 Линолевая кислота8 Лауриновая кислота3 Миристиновая кислота1 Высшие жирные кислоты1 Глицерид содержит 4 моль окиси этилена на 1 моль гидроксильной группы. б)52 Оксиэтилированные жирные кислоты на основе смеси из, вес.%: Пальмитиновая кислота12 Стеариновая кислота3 Олеиновая кислота26 Линолевая кислота18 Линоленовая кислота6 Эруковая кислота21 Лауриновая кислота6 Миристиновая кислота5 Высшие жирные кислоты3 Смесь содержит 3 моль окиси этилена на 1 моль жирной кислоты. Смеси а и б смешивают с 75 вес.% воды. Получают эмульсию с вязкостью 14500 сП, которая проявляет отличную адгезию к мокрой поверхности металлов и позволяет выполнение сплошной прочной смазочной пленки. 20%-ная дисперсия состава имеет вязкость 5900 сП,30%-ная дисперсия 12000 сП, 40%-ная дисперсия 22300 сП. Смазки также проявляют хорошую адгезию к мокрой поверхности металлов и позволяет выполнение сплошной прочной смазочной пленки. 25%-ная дисперсия, содержащая 20вес.% оксиэтилированных жирных кислот, имеет вязкость 10500сП, 25%-ная дисперсия, содержащая 70 вес.% монодиглицерида и 30 вес.% оксиэтилированных жирных кислот, имеет вязкость 24500 сП. Эти смазки имеют те же свойства, что и другие смазки примера 6. . Пример 7. Приготовляют 25%-ные дисперсии, содержащие: а) Монодиглицерид оксиэтилированных жирных кислот (36% моноглицеридов и 54% диглицеридов) на основе смеси, Пальмитиновая кислота30 Стеариновая кислота15 Олеиновая кислота50 Линолевая кислота2 Миристиновая кислота2 Высшие жирные кислоты1 Моноглицерид содержит 4 моль окиси этилена на 1 моль гидроксильной группы. б) Оксиэтилированные жирные кислоты на основе смеси из, вес.%: Лауриновая кислота Миристиновая К11слота Пальмитиновая кислота Стеариновая кислота Олеиновая кислота Линолевая кислота Высшие жирные кислоты Они содержат 3 моль окиси этилена на 1 моль жирной кислоты. Соотношение продукта а и б, а также вязкость водных дисперсий представлены в таблице. Вязкость, сП, 25%-ных дисперсий при градиенСоотношение продуктов те сдвига Пример 8. 23 вес.% сложного моноэфира, полученного этерификацией 1,1 моль триэтиленгликоля (гидроксильное число 740 мг кон/г), 1 моль полученной из рапсового масла смеси жирных кислот рН при нагревании смешивают с 2 вес.% калиевой соли олеиновой кислоты и затем с 75 вес.% воды. Получают 25%-ную эмульсию с вязкостью 21000 сП, которая проявляет отличную адгезию к мокрой поверхности металлоБ и позволяет выполнение сНлощщой прочной смазочной пленки.

Пример 9. Повторяют пример с той разницей, что в 70 вес.% воды диспергируют 30 вес.% монодиглицерида оксиэтилированных жирных кислот (42% моноглицерида и 48% диглицерида), содержащего 5 моль окиси этилена на моль гидроксильных групп. Получают непрозрачную эмульсию с вязкостью 18400 сП, которая проявляет отличную адгезию к мокрой поверхности металлов.

Пример 10. Повторяют пример 7 с той разницей, что в 5 вес.% смеси, содержащей указанные монодиглицериды и оксиэтилированные жирные кислоты в соотношении 55:45, диспергируют в 95 вес.% воды. Получают дисперсию с вязкостью 5000 сП, которая проявляет отличную адгезию к мокрой поверхности металлов.

Пример 11. Повторяют пример 2 с той разницей, что 60 вес.% оксиэтилировапных жирных кислот на основе рапсового масла, содержащего 2 моль окиси этилена на моль жирной кислоты, диспергируют в 40 вес.% воды. Получают дисперсию с вязкостью 39800 сП, которая проявляет отличную адгезию к мокрой поверхности металлов.

Пример 12 (сравнительный). 25 вес.% монодиглицерида оксиэтилированных жирных кислот (42% моноглицеридов и 48% диглицеридов) на основе полученной из свиного лярда смеси жирных кислот, который содержит 1,9 моль окиси этилена на моль гидроксильных групп, диспергируют в 75 вес.% воды. Получают смесь с вязкостью 7200 сП. Смазочная пленка является неравномерной и сравнительно быстро отрывается.

Пример 13 (сравнительный). 25 вес. % монодиглицерида оксиэтилированных жир.ных-;кислот: (42% моноглицеридов и 48% диглицеридов) на основе указанной в сравнительном примере 12 смеси жирных кислот, который содержит 6,25 моль окиси

этилена на моль гидроксильных групп, смещивают с 75 вес.% воды. Получают смесь с вязкостью 4800 сП, которая дает тонкую смазочную пленку с плохой адгезией к мокрой поверхности металлов.

Сравнение примеров 1 - И и 12-13 показывает, что предлагаемые смазки не смываются с мокрой поверхности металла путем 10-кратной промывки водой, проводимой каждый раз в течение 30 мин, тогда

как смазки сравнительных примеров 12- 13 смывались после 2-3-кратной и 5-6кратной промывки водой, проводимой каждый раз в течение 30 мин.

Формула изобретения

Смазка для горячей обработки металлов на основе воды и оксиэтилированного производного жирной кислоты, отличаюЩ а я с я тем, что, с целью повышения адгезии смазки к обрабатываемой поверхности, она в качестве оксиэтилированного производного жирной кислоты содержит глидерид оксиэтнлированных жирных кислот с

2-5 моль окиси этилена на 1 моль гидроксильных групп и/или оксиэтилированные жирные кислоты с 2-5 моль окиси этилена на 1 моль жирной кислоты в количестве 5-60 вес.%.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе 1. Грудев А. П., Тилик В. Т. Технологические смазки в прокатном производстве. М., «Металлургия, 1975, с. 275-303.

2. Заявка ФРГ № 2446319, кл. С ЮМ 3/40, опубл. 1975 (прототип).