DE1096529B

DE1096529B - Schmiermittel fuer die spanlose Verformung von Metallen

Info

Publication number: DE1096529B
Application number: DES65641A
Authority: DE
Inventors: Dr Hellmuth Grosse-Oetringhaus; Dr Rolf Konau
Original assignee: SHELL INT RESEARCH; Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: SHELL INT RESEARCH; Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1959-10-29
Filing date: 1959-10-29
Publication date: 1961-01-05
Also published as: GB892565A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung bestimmter Alkylierungsrückstände als Schmiermittel für die spanlose Verformung von Metallen.

Bei der spanlosen Verformung von Metallen, wie beim Kaltwalzen oder beim Pressen, werden Schmiermittel eingesetzt, an die besondere Anforderungen gestellt werden müssen: Einerseits sollen sie ein hohes Druckaufnahmevermögen besitzen, um einen hohen Verformungsgrad pro Arbeitsgang zu ermöglichen; andererseits sollen sie bei der Wärmebehandlung, die in vielen Fällen auf die Kaltverformung folgt, vollständig und insbesondere rückstandsfrei verdampfen.

Im allgemeinen werden Mineralöle mit oder ohne Zusätze für diesen Zweck eingesetzt. Um die erforderliche Druckaufnahmefähigkeit zu erzielen, verwendet man Mineralöle höherer Viskosität. Der Siedebereich derartiger Mineralöle liegt dann aber oberhalb der Temperaturen, die in vielen Fällen bei der Wärmebehandlung angewandt werden, so daß sie dabei nicht vollständig verdampfen; bei höheren Wärmebehandlungstemperaturen wiederum geben sie oft harzige bis kohlige Rückstände. Die bekannten Schmierölzusätze, die die Druckaufnahmefähigkeit erhöhen, neigen ebenfalls dazu, Verdampfungsrückstände zu liefern.

Es ist bekannt, daß bei gleicher Viskosität zyklische organische Verbindungen einen niedrigeren Siedebereich haben als geradkettige. Demzufolge bevorzugt man als Schmiermittel für die spanlose Kaltverformung naphthenische Mineralöle gegenüber den paraffinischen. Die obengenannten Anforderungen lassen sich aber auch damit nicht in befriedigendem Maße erfüllen.

In der französischen Patentschrift 980 058 sind Schmiermittel beschrieben, die aus einem geringeren Anteil einer Fettsäure von einer Kettenlänge von C₈ bis C₁₆ und einem größeren Anteil eines synthetischen organischen Lösungsmittels von beispielsweise alkylaromatischer Struktur bestehen. Infolge des Fettsäureanteiles haftet aber auch ihnen der Nachteil an, daß sie unter Umständen Verdampfungsrückstände hinterlassen, insbesondere, wenn zur Erzielung hoher Druckaufnahmefähigkeit die höhermolekularen Fettsäuren aus dem genannten Bereich verwendet werden.

Es wurde nun gefunden, daß sich die bei der Monoalkylierung von aromatischen Kohlenwasserstoffen zur Einführung einer Alkylgruppe mit mindestens 8 Kohlenstoffatomen anfallenden Alkylierungsrückstände oder den daraus durch Destillation gewonnenen Produkten in besonderem Maße als Schmiermittel für die spanlose Verformung von Metallen eignen. Insbesondere fällt bei der Kondensation von Benzol mit Propylentetramer neben dem Monoalkylbenzol, das das Hauptprodukt darstellt, ein höhersiedender Anteil an, welcher sich gut als Schmiermittel für diesen Zweck eignet.

Diese alkylaromatischen synthetischen Schmiermittel

Schmiermittel für die spanlose
Verformung von Metallen

Anmelder:

Shell Internationale Research
Maatschappij N.V., Den Haag

Vertreter: Dr. K. Schwarzhans

und Dipl.-Chem. Dr. phil. E. Jung, Patentanwälte,

München 19, Romanplatz 9

Dr. Hellmuth Grosse-Oetringhaus, Hamburg-Harburg, und Dr. Rolf Konau, Hamburg-Fuhlsbüttel,

sind als Erfinder genannt worden

erfüllen die obigen Anforderungen besser als die bisher gebräuchlichen Schmiermittel für die spanlose Verformung: Sie verdampfen bei niedrigeren Temperaturen als Mineralöle gleicher Viskosität, und sie verdampfen, ohne Rückstände zu hinterlassen. Ein weiterer Vorteil ist, daß sie infolge ihres im Vergleich zu Mineralölen sehr niedrigen Schwefelgehaltes die Metalloberfläche auch bei erhöhten Temperaturen nicht angreifen. Ein Viskositätsbereich von über 10 cSt und insbesondere über 20 cSt bei 50° C hat sich zweckmäßig gezeigt; ein Alkylbenzolschmieröl dieser letzten Viskosität kann beispielsweise beim Kaltwalzen von Aluminium vorteilhaft benutzt werden. Häufig ist jedoch ein Walzöl mit niedrigerer Viskosität erforderlich; für diese Zwecke kann die Viskosität durch Vermischen mit bis zu 50 Gewichtsprozent, bezogen auf das fertige Schmier-

4.0 mittel, niedrigerer viskoser Mineralölprodukte, wie Kerosin, herabgesetzt werden, ohne daß die günstigen Eigenschaften des synthetischen Schmiermittels beeinträchtigt werden. Derartige Mischungen sind als Walzöle besser geeignet als reine alkylaromatische Kohlenwasserstoffe der gleichen Viskosität.

Es ist an sich bekannt, höhermolekulare ölige Kondensationsprodukte in Form von Destillationsrückständen aus der Umsetzung bestimmter Benzin-, Mittelöl-, Dieselöl- oder Schmierölfraktionen, die aus thermischen Zer-Setzungen von festen, bituminösen Stoffen herstammen, mit sauren Kondensationsmitteln zu gewinnen. In derartigen Fraktionen liegen unter anderem zyklische Verbindungen und aliphatische, ungesättigte und/oder tertiär gebundene Kohlenstoffatome enthaltende Sub-

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stanzen vor, die bei der Kondensation Gemische aus einfach und mehrfach alkylierten Aromaten bzw. Naphthenen bilden, wobei die Alkylsubstituenten kurz- und langkettig sind. Derartige Produkte sollen sich unter anderem als Stockpunktsemiedriger, als Zwischenprodukte für Weichmacher und als Lackrohstoffe eignen. Im Gegensatz zu diesem bekannten Stand der Technik handelt es sich bei den erfindungsgemäß als Schmiermittel für die spanlose Metallverformung eingesetzten Produkten um Destillationsrückstände, welche bei der Monoalkylierung von reinen aromatischen Kohlenwasserstoffen anfallen, wobei die eingeführten Alkylsubstituenten wenigstens 8 Kohlenstoffatome enthalten.

Beispiel I

Bei der Herstellung von Alkylbenzolen aus Benzol und geradkettigen a-01efinen der Kettenlänge C₈ bis C₁₄ fällt neben dem Monoalkylbenzol ein höhersiedendes Produkt an, aus dem sich durch Destillation ein Schmiermittel mit den folgenden Daten gewinnen läßt:

Dichte 20° C 0,870

Brechungsindex n²⁰°^c 1,4889

Flammpunkt o. T 185° C

Viskosität 50° C 23,8 cSt

Stockpunkt —40° C

Schwefelgehalt 0,07%

Aschegehalt 0,00%

Dieses Schmiermittel wird wie folgt mit den folgenden gebräuchlichen Schmiermitteln verglichen:

A. Mineralöl-Schmiermittel

Dichte 20° C 0,925

Flammpunkt o. T 180° C

Viskosität 50° C 18 cSt

B. Schmiermittel nach französischer Patentschrift 980 058

1. Dodecylbenzol 95%

C₁₂-Fettsäure 5 %

2. Dodecylbenzol 95%

C₁₆-Fettsäure 5%

Für den Versuch werden die Schmiermittel auf blanke Eisenblechstreifen aufgestrichen und diese 1 Stunde lang erhöhter Temperatur von 350° C Anfangstemperatur bis 400° C am Ende der Erhitzungsperiode ausgesetzt. Nach der Wärmebehandlung ist die Metalloberfläche im Falle des erfindungsgemäßen Schmiermittels ölfrei und blank, während das Mineralöl A einen kohligen Rückstand hinterläßt, der die ganze Metalloberfläche überzieht. Das Schmiermittel B₁ hinterläßt ebenfalls Rückstände, jedoch in Form von Flecken auf der übrigen blanken Oberfläche; das Schmiermittel B₂ verursacht ebenfalls Flecken, jedoch in viel stärkerem Maße als B₁.

Beispiel II

Bei der Kondensation von Benzol und Tetramerpropylen fällt neben Dodecylbenzol ein höhersiedendes Produkt an, daß hauptsächlich Dialkylbenzole mit der Kettenlänge C₁₂ und Monoalkylbenzole mit Kettenlängen von C₂₀ bis C₂₄ enthält. Aus diesem Produkt

läßt sich durch Destillation ein Schmiermittel mit den folgenden Daten gewinnen:

Dichte 20° C , 0,875

Brechungsindex n^z0°^c 1,4896

Flammpunkt o. T 173° C

Viskosität 50° C 20,3 cSt

Stockpunkt —42° C

Schwefelgehalt 0,02%

Aschegehalt 0,00%

Dieses Schmiermittel ergibt unter gleichen Versuchsbedingungen wie im Beispiel I ein ebenso gutes Ergebnis.

BeispielTII

68 Volumteile des erfindungsgemäßen Schmiermittels aus Beispiel I werden mit 32 Volumteilen eines naphthenbasischen Mineralölproduktes vom Siedebereich 180 bis 220° C gemischt. Das Produkt ist als niedrigviskoses Schmiermittel zum Kaltwalzen von Aluminium gut geeignet. Es hat folgende Daten:

Dichte 20° C 0,868

Brechungsindex n*°°^c-. 1,4823

Flammpunkt o. T 81° C

Viskosität 20° C 12,5 cSt

Stockpunkt '. —65° C

Schwefelgehalt 0,10%

Aschegehalt 0,00%

In einem Aluminium-Kaltwalzversuch wird dieses Schmiermittel mit Dodecylbenzol, das genau die gleiche Viskosität besitzt, verglichen. Mit dem erfindungsgemäßen Schmiermittel wurde ein besserer Walzeffekt erzielt als mit dem Monoalkylbenzol.

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung von bei der Monoalkylierung von aromatischen Kohlenwasserstoffen zur Einführung einer Alkylgruppe mit mindestens 8 Kohlenstoffatomen anfallenden Alkylierungsrückständen oder von den daraus durch Destillation gewonnenen Produkten als Schmiermittel oder Schmiermittelbasis für die spanlose Verformung von Metallen.

2. Verwendung von Alkyh'erungsrückständen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieselben Rückstände der Alkylierung von Benzol mit Propylentetramer sind.

3. Verwendung von Alkylierungsrückständen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieselben eine Viskosität von mindestens 10 cSt bei 50° C, z. B. 20 cSt bei 50° C, aufweisen.

4. Verwendung von Alkylierungsrückständen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel ein Gemisch eines Alkylierungsrückstandes einer Viskosität von mindestens 20 cSt bei 50° C mit weniger als 50 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmischung, einer Mineralölfraktion niedriger Viskosität ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr.. 812 311.