PL161136B1 - Wodozmywalny smar do głębokiego tłoczenia na zimno metali żelaznych i kolorowych - Google Patents

Abstract

Wodozmywalny smar do głębokiego tłoczenia na zimno metali żelaznych i kolorowych, znamienny tym, że stanowi jednorodną mieszaninę monoglicerydów nasyconych i/lub nienasyconych wyższych kwasów tłuszczowych o ogólnym wzorze 1, w którym Ri oznacza resztę nasyconego i/lub nienasyconego wyższego kwasu tłuszczowego; monoestrów nasyconych i/lub nienasyconych wyższych kwasów tłuszczowych i oksyetylowanych 3-15 molami tlenku etylenu glikoli etylenowych o ogólnym wzorze 2, w którym Ra oznacza resztę nasyconego i/lub nienasyconego wyższego kwasu tłuszczowego, a n jest liczbą naturalną, zawartą w granicach od 4 do 16 oraz heterocyklicznego związku, zawierającego przynajmniej jeden atom azotu, o ogólnym wzorze 3, w którym Y oznacza atom siarki lub grupę — NRs, A oznacza grupę -CN, = C ::=S lub =CH2, R3, Ro, R5 oznaczają niezależnie grupę alkilową o 1-4 atomach węgla, podstawniki fenylowe albo wodór, m = 0 lub 1, przy czym rzeczoną jednorodną mieszaninę otrzymuje się w wyniku reakcji jednego mola trójglicerydu nasyconych i/lub nienasyconych wyższych kwasów tłuszczowych z więcej niż jednym, a mniej niż trzema, najkorzystniej z dwoma molami oksyetylowancgo 3-15 molami tlenku etylenu glikolu etylenowego, prowadzonej z udziałem katalizatora lub bez, w temperaturze I6O-23O°C, najkorzystniej w 200°C, w czasie 2-6 godzin, najkorzystniej w czasie 4 godzin i późniejszego rozpuszczenia na gorąco w mieszaninie poreakcyjnej 0,001-0,1 mol heterocyklicznego związku, zawierającego przynajmniej jeden atom azotu,

Description

Przedmiotem wynalazku jest wodozmywalny smar do głębokiego tłoczenia na zimno metali żelaznych i kolorowych.

Podstawowymi zadaniami smarów, stosowanych przy głębokim tłoczeniu są: obniżenie współczynnika tarcia, obniżenie nacisku jednostkowego, podwyższenie jakości wyrobu i obniżenie zużycia kosztownych narzędzi tłocznych. Te podstawowe zadania spełnia lepiej lub gorzej szereg różnych znanych środków smarnych. Najliczniejszą grupę z nich stanowią smary wytwarzane na bazie olejów mineralnych, często zawierające specjalistyczne dodatki dla zwiększenia poślizgu, odporności na korozję i poprawy innych właściwości gotowego produktu. Do tej grupy smarów przykładowo należą: znana z polskiego opisu patentowego nr 45 270 mieszania oleju mineralnego z grafitem, znana z polskiego opisu patentowego nr 98 163 mieszanina oleju mineralnego z kwasem, mydłami naftenowymi, pyłem drzewnym i żelatyną, czy wreszcie przedstawiona w polskim opisie patentowym nr 135 510 kompozycja smarna, zawierająca 38% oleju maszynowego, 20% oleju cylindrowego, 15% oleju rzepakowego, 15% parafiny ciekłej i 12% niskocząsteczkowego polietylenu mazistego.

W większości jednak przypadków obróbka tłoczna nie jest ostatnią opreacją procesu technologicznego - ukształtowane przedmioty poddawane są zwykle dalszej obróbce, w tym często także obróbce galwanicznej. Procesy galwaniczne, a zwłaszcza elektrolityczne osadzanie powłok metalicznych, wymagają doskonałego odtłuszczenia powierzchni metalowego przedmiotu. Niedostateczne odtłuszczenie prowadzi co najmniej do pogorszenia przyczepności powłok galwanicznych, a w wielu przypadkach także do ich nieciągłości.

Przedmiotów metalowych, ukształtowanych w obróbce tłocznej z zastosowaniem smarów bazowanych na olejach mineralnych, lub innych, nierozpuszczalnych w wodzie, związkach organicznych (jak przykładowo znany z polskiego opisu patentowego nr 51 030 smar zawierający związki aromatyczne), nie można prawidłowo odtłuścić w konwencjonalnych, wodnych kąpielach odtłuszczających. Całkowite usunięcie resztek tego typu smarów możliwe jest jedynie w rozpuszczalnikach organicznych, których stosowanie jest jednak kosztowne, szkodliwe dla ludzi i środowiska i często powodujące zagrożenie pożarowe.

161 136

Inną grupą smarów, które nie stwarzają problemów z odtłuszczaniem, są smary wodozmywalne. Przykładowymi rozwiązaniami z tej grupy są: znany z polskiego opisu patentowego nr 50 054 produkt reakcji N-jednoalkilenotrójmetylenodwuaminy z kwasem fosforowym w obecności wody, czy mieszanina sulfonowanego łoju .z fosforanem trójetanoloaminy i kwasem fosforowym według polskiego opisu patentowego nr 70 153. Smary te zawierają jednak pewną ilość wolnego kwasu fosforowego, który działa drażniąco na skórę ludzką i jest agresywny w stosunku do narzędzi i obrabianych przedmiotów.

Dobrym środkiem smarnym jest znany z polskiego opisu patentowego nr 132 687 wodozmywalny smar, zawierający zobojętniony alifatycznymi aminami i/lub alkanoloaminami produkt reakcji odpadów skór zwierzęcych z kwasem fosforowym, jednak skuteczność jego działania uwarunkowana jest dokładnym odtłuszczeniem stempli, matryc i blach przed obróbką tłoczną (dla zachowania ciągłości filmu smarnego), co jest kłopotliwe i w praktyce bardzo trudne do uzyskania z uwagi na nieszczelności układów smarnych pras.

Celem niniejszego wynalazku jest opracowanie nieszkodliwego, wodozmywalnego smaru do głębokiego tłoczenia metali żelaznych i kolorowych, niekłopotliwego zastosowania w przeciętnych warunkach produkcyjnych.

Smar według wynalazku stanowi jednorodną mieszaninę produktów reakcji jednego mola trójglicerydu nasyconych i/lub nienasyconych wyższych kwasów tłuszczowych z więcej niż jednym, a mniej niż trzema, najkorzystniej z dwoma molami oksyetylowanego 3-15 molami tlenku glikolu etylenowego: monoglicerydów nasyconych i/lub nienasyconych wyższych kwasów tłuszczowych o ogólnym wzorze 1, w którym Ri oznacza resztę nasyconego i/lub nienasyconego wyższego kwasu tłuszczowego; monoestrów nasyconych i/lub nienasyconych wyższych kwasów tłuszczowych i oksyetylowanych 3-15 molami tlenku etylenu glikoli etylenowych o ogólnym wzorze 2, w którym R2 oznacza resztę nasyconego i/lub nienasyconego wyższego kwasu tłuszczowego, a n jest liczbą naturalną w granicach od 4 do 16 oraz rozpuszczonego w tych produktach w ilości 0,001-0,1 mola heterocyklicznego związku, zawierającego przynajmniej jeden atom azotu, o ogólnym wzorze 3, w którym Y oznacza atom siarki lub grupę = Nr₅; A oznacza grupę -CN, = C = S lub = CH2; R3, R4, Rs oznaczają niezależnie grupę alkilową o 1-4 atomach węgla, podstawniki fenylowe albo wodór; m = 0 lub 1.

Rzeczoną jednorodną mieszaninę związków chemicznych otrzymuje się reagując z udziałem katalizatora lub bez, w temperaturze 160-230°C, najkorzystniej w 200°C, w czasie 2-6 godzin, najkorzystniej w czasie 4 godzin jeden mol trójglicerydu nasyconych i/lub nienasyconych wyższych kwasów tłuszczowych z więcej niż jednym, a mniej niż trzema, najkorzystniej z dwoma molami oksyetylowanego 3-15 molami tlenku etylenu glikolu etylenowego i rozpuszczając na gorąco w otrzymanych produktach reakcji 0,001-0,1 mola heterocyklicznego związku, zawierającego przynajmniej jeden atom azotu, o ogólnym wzorze 3, w którym oznaczenia są analogiczne, jak podane wyżej.

Fakt, iż podstawowe składniki smaru, zapewniające ciągłość filmu smarnego w warunkach tarcia granicznego przy głębokim tłoczeniu, są równocześnie emulgatorami typu w/o (związki o ogólnym wzorze 1) oraz typu o/w (związki o ogólnym wzorze 2), umożliwia zarówno nakładanie smaru na nieodtłuszczone powierzchnie, jak też i na dokładne zmycie bieżącą wodą jego resztek z ukształtowanych przedmiotów po zakończeniu operacji tłoczenia. Obecność heterocyklicznego związku, zawierającego przynajmniej jeden atom azotu (o ogólnym wzorze 3) poprawia właściwości poślizgowe, inhibituje plamienie metali kolorowych i zapobiega utlenianiu.

Przedmiot wynalazku zostanie bliżej objaśniony na poniżej podanych przykładach.

Przykład I. 890g trójstearynianu gliceryny przereagowano w temperaturze 200°C±2°C w czasie 4 godzin z 564 g oksyetylenowanego 5 molami tlenku etylenu glikolu etylenowego. W otrzymanej mieszaninie produktów reakcji rozpuszczono na gorąco (bezpośrednio po zakończeniu reakcji) 6 g 2-metylo-5-metoksy-benzotiazolu. Otrzymano po wystudzeniu do temperatury otoczenia smar o konsystencji gęstego miodu. Przy użyciu tego smaru kształtowano na prasie hydraulicznej wytłoczki aluminiowe o średnicy lOcm i głębokości 15cm. Otrzymano wytłoczki o dobrej gładkości powierzchni, bez zadziorów i śladów po narzędziach. Smar spłukano bieżącą zimną wodą. Detale posiadały metaliczny połysk aluminium, bez śladów tłuszczu i nadawały się do obróbki galwanicznej z zastosowaniem konwencjonalnych kąpieli wodnych.

161 136

Przykład II. 850g nierafinowanego oleju rzepakowego przereagowano z 600g oksyetylenowanego glikolu etylenowego o ciężarze cząsteczkowym 300 z dodatkiem 1,5 g octanu cynku jako katalizatora. Temperatura reakcji wynosiła 190°C, czas 2,5 godziny. W gorących produktach reakcji rozpuszczono 10 g, 2-metylo-5-metoksy-benzotiazolu. Otrzymano po wystudzeniu do temperatury otoczenia smar o konsystencji syropu. Smar ten zastosowano do tłoczenia różnorakich detali mosiężnych i miedzaninych, o skomplikowanych kształtach. Bezpośrednio po zmyciu ukształtowanych detali bieżącą wodą poddano je trawieniu w mieszaninie kwasów: azotowego i siarkowego (zwyczajowo zwanej gelbryną), wypłukano i chromianowano. Detale były gładkie, wytrawione na całej powierzchni i posiadały ciągłą powłokę chromianową o dobrym połysku.

Przykład III. 900 g technicznego łoju zwierzęcego przereagowano z 800 g oksyetylowanego glikolu etylenowego o ciężarze cząstczkowym 400 z dodatkiem 0,5 g tlenku cynku jako katalizatora. Temperatura reakcji wynosiła 185°C, czas 3 godziny. W gorących produktach reakcji rozpuszczono 5 g 2-amino-benzotiazolu. Otrzymano po wystudzeniu do temperatury otoczenia smar o konsystencji miodu. Przy użyciu tego smaru kształtowano na prasie hydraulicznej wytłoczki stalowe o wymiarach 10 X 10 X 10 cm. Po wymyciu wytłoczek w bieżącej zimnej wodzie odtłuszczono je w konwencjonalnej, wodnej kąpieli odtłuszczającej, wytrawiono i ocynkowano w bezcyjankowej kąpieli alkalicznej. Uzyskano ciągłą i gładką powłokę cynkową o jednolitym połysku i dobrej przyczepności do stalowego podłoża.

Do smaru, będącego przedmiotem niniejszego wynalazku, można - w miarę potrzeb dla specyficznych zastosowań - wprowadzać znane specjalistom w tej dziedzinie dodatki smarne, rozpuszczalne w estrach kwasów tłuszczowych, zawierające chlor i/lub siarkę i/lub fosfor oraz nierozpuszczalne dodatki smarne jak grafit, dwusiarczek molibdenu, pył drzewny, pył skórzany, siarka koloidalna i inne.

H.C-0H i

HC-OH

H₂C-R,

WZÓR 1

H(OCH₂CH₂)_nR₂ WZÓR 2

I

L

WZÓR 3

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Wodozmywalny smar do głębokiego tłoczenia na zimno metali żelaznych i kolorowych, znamienny tym, że stanowi jednorodną mieszaninę monoglicerydów nasyconych i/lub nienasyconych wyższych kwasów tłuszczowych o ogólnym wzorze 1, w którym Ri oznacza resztę nasyconego i/lub nienasyconego wyższego kwasu tłuszczowego; monoestrów nasyconych i/lub nienasyconych wyższych kwasów tłuszczowych i oksyetylowanych 3-15 molami tlenku etylenu glikoli etylenowych o ogólnym wzorze 2, w którym R2 oznacza resztę nasyconego i/lub nienasyconego wyższego kwasu tłuszczowego, a n jest liczbą naturalną, zawartą w granicach od 4 do 16 oraz heterocyklicznego związku, zawierającego przynajmniej jeden atom azotu, o ogólnym wzorze 3, w którym Y oznacza atom siarki lub grupę =NR₅, A oznacza grupę -CN, =C = S lub =CH2, R3, R4, Rs oznaczają niezależnie grupę alkilową o 1-4 atomach węgla, podstawniki fenylowe albo wodór, m = 0 lub 1, przy czym rzeczoną jednorodną mieszaninę otrzymuje się w wyniku reakcji jednego mola trójglicerydu nasyconych i/lub nienasyconych wyższych kwasów tłuszczowych z więcej niż jednym, a mniej niż trzema, najkorzystniej z dwoma molami oksyetylowanego 3-15 molami tlenku etylenu glikolu etylenowego, prowadzonej z udziałem katalizatora lub bez, w temperaturze 160-230°C, najkorzystniej w 200°C, w czasie 2-6 godzin, najkorzystniej w czasie 4 godzin i późniejszego rozpuszczenia na gorąco w mieszaninie poreakcyjnej 0,001-0,1 mol heterocyklicznego związku, zawierającego przynajmniej jeden atom azotu, o ogólnym wzorze 3, w którym oznaczenia są analogiczne, jak podano wyżej w zastrzeżeniu.