DE2356322A1 - Schmiermittel fuer die kaltbearbeitung von aluminium und aluminiumlegierungen - Google Patents
Schmiermittel fuer die kaltbearbeitung von aluminium und aluminiumlegierungenInfo
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Description
Düsseldorf, 8,11.1:973 ' C
Henkelstraße 67" . . ' Patentabteilung
\ '"■■ ■-'■■:■ : z/Br B V <_ Ί , 2358322
P at e η ta η me 1 dung
Schmiermittel für die Kaltbearbeitung von Aluminium
und Aluminiumleg'ierungen
Gegenstand der Erfindung sind. Schmiermittel.für die Kaltbearbeitung von Aluminium und Aluminiumlegierungen auf
der Basis von wässrigen Lösungen von Hydroxyalkylaminobuttersäuren.
Es ist beL'a-iint, bei der Kaltbearbeitung, insbesondere beim
Kaltwalzen von Aluminium und Aluminiumlegierungen,Schmiermittel
auf die Walzen und auf die dem Walzvorgahg unterworfenen
Aluminium- bzw. Legierungsteile aufzutragen.
Diese Schmiermittel haben hauptsächlich zwei Aufgaben zu erfüllen: "."'.-". ". " , :
Sie müssen als gute Wärmeübertragungsmittel· wirken, um
die Deformationswärme von den Walzen, zu. entfernen und sie
müssen die Oberfläche des Walzgutes sicher vor dem
direkten Kontakt mit den Walzen schützen. Die Erfüllung dieser Aufgaben ist bei den modernen Kaltwalzverfahren
von besonderer Bedeutung aber auch besonders schwierig. Die erhöhten Produktionsgeschwindigkeiten, die mit den
modernen Kaltwalzanlagen erstrebt werden, lassen sich
dadurch erreichen, daß man die Walzgeschwindigkeit und/oder
bei jedem Durchgang die Reduktion erhöht. Beide: Maßnahmen
.bringen jedoch erhöhte· Anforderungen an die Walzschmier-,
mittel mit sich. Die hohe Temperatur am Walzspalt, die
Werte über 2000C erreichen kann, bewirkt eine Entaktivierung
der in den·. Walzschmiermittel enthaltenen Additive, so
daß ein zufriedenstellendes Verhalten des Walzschmier-
- 2
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Blatt 2 zur Patentanmeldung D 4oOiu Patentabteilung
mittels nicht mehr gewährleistet ist.
Für die Kaltbearbeitung von Aluminium und Aluminiumlegierungen
werden drei Typen von Schmiermitteln eingesetzt und zwar auf Basis von Mineralölen, auf Basis
von Ölemulsionen und auf Basis wässriger Lösungen. Walzmittel, die auf Mineralöl aufgebaut sind, oder zum
größten Teil aus Mineralöl bestehen, sind gegenüber den Schmiermitteln auf Wasserbasis als Wärmeübertragungsmittel
stark benachteiligt, da die spezifische Wärme des Mineralöls nur etwa halb so groß wie diejenige
des Wassers ist. Weiterhin besteht bei den Walzschmiermitteln auf Mineralölbasis, bedingt, durch die verstärkte
Möglichkeit des Heißlaufens der Walzen bei den hohen Walzgeschwindigkeiten, die Gefahr von Bränden.
ölemulsionen besitzen zwar gegenüber den Schmiermitteln auf Mineralölbasiso eine wesentlich bessere Kühlwirkung,
bereiten jedoch bei der Filtrierung große Schwierigkeiten. Wässrige Kaltwalzflüssigkeiten besitzen diese Nachteile
nicht und sind aus diesem Grunde auch sehr gesucht, neigen aber vielfach zu starkem Schäumen. Besonders
störend wirkt sich dabei die große Stabilität der gebildeten Schäume aus. Es bestand daher ein Bedürfnis,
nach wässrigen Kaltwalzflüssigkeiten mit hohen Wärmeübertragungswerten, guter Schmierwirkung und geringer Neigung
zum Schäumen bzw. geringer Neigung stabile Schäume zu bilden.
Es wurde nun gefunden, daß für die Kaltbearbeitung von
Aluminium· und Aluminiumlegierungen wässrige Lösungen mit einem Gehalt an Hydroxyalkylami.nobuttersäuren der
allgemeinen Formel -,„ „u nu „««„
NH
• R1 - ÜH - CH - R"
• R1 - ÜH - CH - R"
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in der R1 und/oder R" Wasserstoff oder einen Alkylrest
mit 1 - 20 Kohlenstoffatomen darstellen können, wobei
R1 und R" nicht gleichzeitig Wasserstoff bedeuten können
und die Summe der Kohlenstoffatome von R' plus R"
6 bis 20 beträgt, sehr gut geeignet sind.
Ganz besondere Eignung weisen-wässrige Lösungen auf,
die Hydroxyalkylaminobuttersäuren enthalten, bei denen gemäß vorgenannter allgemeiner Formel R1 und R" Kohlenwasserstoffreste darstellen, das heißt Produkte, die
sich von innenständigen Hydroxyaminen ableiten. Derartige wässrige Lösungen ergeben eine hervorragende DiGkenreduktion
der Metallteile beim WalzvQrgang, ein sehr
gutes Spreiten auf der Aluminiumoberfläche, wodurch eine gute Wärmeabführung vom Meta.ll und gute Trennung zwischen
Walzgut und Walzen gewährleistet ist und Schäume geringer
Stabilität.
Die Herstellung der erfindungsgemäß einzusetzenden '
Hydroxyalkylaminobuttersäuren erfolgt durch mehrstündiges
Erhitzen entsprechender Hydroxyamine mit Crotonsäure
in wässriger Lösung. Dabei werden wässrige Konzentrate erhalten, die dann auf die Konzentration der wässrigen
Schmiermittellösung durch weiteres Verdünnen mit Wasser
eingestellt werden können. Als umzusetzende Hydroxyamine kommen z.B. 2-Hydröxy-octyiamin, 2-Hydroxy-deeylamin,
2-Hydroxy-dodecylamin, 2-Hydroxy-tetradecylamin, 2-Hydroxy
hexadecylamin, 2-Hydroxy-octadecylamin, 2-Hydroxy- .
eikosylamin, 2-hydroxy-dokosylamin, insbesondere aber innenständige Hydroxyamine der Ke'"tehlängen Co bis Cp2,
bei denen die in Nachbarstellung zueinander stehenden
Amino- und Hydroxylgruppen statistisch über die Kette
verteilt sind, mit Ausnahme der 1,2 Stellung, in Frage.
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Die Herstellung der für die Umsetzung mit Crotonsäure einzusetzenden Hydroxyamine kann in bekannter und
technisch zufriedenstellender Weise durch Epoxidierung der entsprechenden Olefine und anschließende Umsetzung
der Epoxide mit Ammoniak erfolgen. Dabei werden bei dem Einsatz von Olefinen mit ausschließlich endständiger
Doppelbindung 2-Hydroxyalkylamine, bei dem Einsatz von
Olefinen mit innenständiger Doppelbindung Hydroxyalky!amine
erhalten, bei denen die in Nachbarstellung stehenden Hydroxyl- und Aminogruppen statistisch über
das Molekül verteilt sind.
Unter den von innenständige.n Hydro::yaminen abgeleiteten HydroxyaliCylaminobuttersäuren haben sich wiederum diejenigen
als besonders geeignet erwiesen, die sich von innenständigem Hydroxy-dodecyl-tetradecyl-amingemisch,
innenständigem Hydroxy-pentadecyl-hexadecyl-amingemisch ableiten, sowie Gemische dieser Hydroxyalkylaminobuttersäuren
in beliebigem Verhältnis, insbesondere aber im Mischungsverhältnis 1:1. Diese Hydroxyalkylaminobuttersäuregemische
liefern nahezu ideale Kaltwalzflüssigkeiten mit hervorragender Dickenreduktion, einem sehr guten
Spreiten auf der Aluminiumoberfläche und einem sehr günstigen Schaumverhalten.
Die erfindungsgemäßen Schmiermittel für die Kaltbearbeitung von Aluminium und Aluminiumlegierungen enthalten die
Hydroxyalkylaminobuttersäuren in einer Menge von 0,1 - 10, vorzugsweise 0,5 - 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das
gesamte wässrige Schmiermittel.
Die nachfolgenden Beispiele sollen den Gegenstand der Erfindung näher erläutern ohne ihn jedoch hierauf zu beschränken..
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- B ei s ρ ie le -'-·-
Zunächst wurden durch Umsetzung von entsprechenden Hydroxy aminen mit Crotonsäure in wässriger Lösung etwa
^ige Konzentrate der zu prüfenden Hydroxyalkylaminobuttersäuren
hergestellt. ---'-
A) 215,0 g innenständiges Hydroxy-dodecyl-tetradecyl-amin
86,1 g Crotonsäure ~
250,0 g Wasser . ; "_"■.....
wurden 10 Stunden unter Rühren auf IQO0C erhitzt.
In der Hitze bildeten sich zwei flüssige Phasen, jedoch ergab sich beim Abkühler auf Raumtemperatur
wieder eine klare homogene etwa 55 $ige Lösung.
B) 200,0 g innenständiges Hydroxy-pentadecyl-hexadecyi-
amin ' ,-?.."■ :
59>1 g Crotonsäure .-"-.-."-;■
212,0 g Wasser ·
wurden 7 Stunden unter Rühren auf 100°C erhitzt. Auch
in diesem Fall bildeten sich in der Hitze zwei flüssige Phasen, die jedoch beim Abkühlen erhalten blieben. Die
gewonnene Lösung war ca. 55 $ig·
C) Diese Lösung wurde durch Mischen gleicher Gewichtsteile der vorgenannten ca, 55 ^igen Lösungen A und B
erhalten. * ; ; ;
D) 217,5 g 2-Hydroxy-octyl-amin . ^
129,0 g Crotonsäure
285,0 g Wasser
wurden 4 Stunden unter Rühren 6-uf 1000C erhitzt/ Die
erhaltene ca. 55 i^ige Lösung besaß zwei flüssige Phasen
-6 -
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E) 201,0 g 2-Hydroxy-dodecyl-amin
86,0 g Crotonsäure
235*0 g Wasser
wurden 4 Stunden unter Rühren auf 1000C erhitzt. Es wurde eine ca. 55 ^ige zwei flüssige Phasen bildende Lösung der Hydroxy-dodecylaminobuttersäure erhalten.
235*0 g Wasser
wurden 4 Stunden unter Rühren auf 1000C erhitzt. Es wurde eine ca. 55 ^ige zwei flüssige Phasen bildende Lösung der Hydroxy-dodecylaminobuttersäure erhalten.
F) 215,0 g 2-Hydroxy-dodecyl-tetradecylamin
86,0 g Crotonsäure
250,0 g Wasser
250,0 g Wasser
wurden 10 Stunden unter Rühren auf 1000C erhitzt.
Die erhaltene ca. 55 $ige Lösung wies zwei flüssige
Phase: 1 auf.
Für die Untersuchungen auf Dickenreduktion und Spreifcvermögen
wurden wässrige Lösungen mit 2,% der wie vorstehend
beschrieben erhaltenen Konzentrate, das heißt mit 1,1 % der jeweiligen Hydroxyalkylaminobuttersäuren,
hergestellt. Dabei wurden klare bis trübe Lösungen erhalten, wie nachstehender Tabelle 1 zu entnehmen ist.
Für die Aussage über das Spreitvermögen wurde das selbständige Ausbreiten eines Tropfens der Lösung auf einem
entfetteten Aluminiumblech beurteilt.
Die Dickenreduktion wird nach Guminski und Willis (Journal
of the Institute of Metals i960, Seite 481/82) durch
Belasten eines mit einem Schmiermittel benetzten Aluminiumstreifens mittels eines.rechteckigen Stempels ermittelt.
Bei einer Gesamtlast von 10 t beträgt der Druck ca. 3 t/cm. ,Nach diesor Methode ergaben sich die in nachstehender
Tabelle 1 aufgeführten Werte für die einzelnen Produkte.
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| Produkt | 2 ^Tige Lösung | Spreiten | Dickenreduktion |
| Aussehen . | |||
| A | klar | sehr gut | 61 - 65 % |
| B | trüb | sehr gut | 60 - 68 % |
| C | klar | sehr gut | 70 - 76 % |
| D " | opaleszierend . | gut | 52 -- 46 % |
| E | opaleszierend | gut ; | 47 - 56% |
| F | opaleszierend | gut | 53 - 62 % |
Zur Prüfung des Schaumverhaltens Karden jeweils 50 ml
einer wässrigen Lösung mit einem Gehalt von 0,5 % der ,zu prüfenden Hydroxy-alkylarninobuttersäuren in einem
500 ml fassenden Schüttelzylinder 1 Minute lang kräftig geschüttelt. Das dabei erhaltene Schaumvolumen wurde
unmittelb.ar im Anschluß an das Schütteln, nach einer Minute, 5* 10 und 15 Minuten abgelesen. Die erhaltenen
Schaumvolumenwerte sind-der nachstehenden Tabelle 2 zu entnehmen. ' :.
Produkt
Ta b e 1 1 e 2
Schaumvolumen in ml nach 5 10 15 Minuten
A B C D E F
| 115 | 80 | 60 | 35 | 25 |
| 130 | 90 | 85: | 75 | 50 |
| 130 | 50 | 75 | 50 | 40 |
| 115 | 80 | 60 . | 35 | 25 |
| 50 | 30 | 20 | 20 | 15 |
| 40 | 30 | 25 | 20 | 10 |
509820/0938
Henke! &Cie GmbH
Patentabteilung
Wie den vorgenannten Prüfungsergebnissen zu entnehmen ist, zeichnen sich die erfindungsgemäßen Schmiermittel durch
eine gute bis sehr gute Spreitwirkung, eine gute bis sehr gute Dickenreduktion und günstige Zerfallwerte
für gegebenenfalls beim Kaltwalzprozeß auftretende Schäume aus. Dieses Verhalten macht sie unter weiterer Berücksichtigung
ihrer Unbrennbarkeit und guter Wärmeübertragung als Schmiermittel für die Kaltbearbeitung von
Aluminium und Aluminiumlegierungen in besonders hohem Maße geeignet.
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Claims (6)
1) Schmiermittel für die Kaltbearbeitung von Aluminium
und Aluminiumlegierungen auf Basis wässriger Lösungen,
gekennzeichnet durch .einen Gehalt an Hydroxyalkylaminobuttersäuren
der allgemeinen Formel
. , CH, -CH - CH0 - COOH - ;
■■;■ ; NH :■- , -.-■;..
R1 -CH-CH-R" '"■■'■'■ ;
in der R1 und/oder R"Wasserstoff oder einen Alkylrest
mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen darstellen können, wobei
R1 und R" nichtgleichzeitig Wasserstoff bedeuten können
und die Summe der Kohlenstoffatomevon R1 plus R" 6 bis
beträgt. ·
2) Schmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß -R-* und R" A Iky Ir es te mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen
darstellen, wobei die Summe der Kohlenstoffatome von,
R' plus R" 6 bis 20 beträgt.
^) Schmiermittel nach Anspruch_'l und 2, gekennzeichnet
durch einen Gehalt an Hydroxyalkylaminobuttersäuren, die sich von einem innenständigen Hydroxy-dodecyl- :.-■".
tetradecyl-amingemisch ableiten. ■
4) Schmiermittel nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet
durch einen Gehalt an Hydroxyalkylaminobuttersäuren, die
sich von einem innenständigen Hydroxy-pentadecylhexadecyl-amingemisch
ableiten. ;
5) Schmiermittel nach Anspruch 1 - 4, gekennzeichnet durch
eine Mischung von Hydroxy-alkylaminobuttersäuregernisuhen,
insbesondere im Verhältnis 1 : 1, die sich von' innen- ■
5 0382 0/09 38
Henke! &Cie GmbH
Patentabteilung
ständigen Hydroxy-dodecyl-tetradecyl- und Hydroxypentadecyl-hexadexyl-amingemischen
ableiten.
6) Schmiermittel nach Anspruch 1 - 5, gekennzeichnet
durch einen Gehalt an Hydroxyalkylaminobuttersäuren in einer Menge von 0,1 - 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise
0,5-5 Gewichtsprozent, bezogen auf das gesamte Schmiermittel.
509820/09 3d
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2356322A DE2356322A1 (de) | 1973-11-10 | 1973-11-10 | Schmiermittel fuer die kaltbearbeitung von aluminium und aluminiumlegierungen |
| US05/521,245 US4039460A (en) | 1973-11-10 | 1974-11-06 | Hydroxyalkyl-aminobutyric acid lubricants for the cold-working of aluminum |
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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Country Status (7)
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| CH (1) | CH601468A5 (de) |
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| FR (1) | FR2257676B1 (de) |
| GB (1) | GB1476389A (de) |
Cited By (1)
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1974
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- 1974-11-08 GB GB4840174A patent/GB1476389A/en not_active Expired
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- 1974-11-08 CA CA213,367A patent/CA1032177A/en not_active Expired
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| FR2257676B1 (de) | 1980-02-22 |
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| US4039460A (en) | 1977-08-02 |
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| JPS5726555B2 (de) | 1982-06-04 |
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