эмульсол атм-сож-2 для приготовления смазочно-охлаждающей жидкости

Формула изобретения

Эмульсол для приготовления смазочно-охлаждающей жидкости, содержащий воду и продукт взаимодействия минерального масла, олеиновой кислоты и триэтаноламина, отличающийся тем, что эмульсол дополнительно содержит полиоксиэтилированный алкилфенол с 6-оксиэтильными группами, тример на основе этаноламина, алкенилсукцинимид мочевины при следующем соотношении компонентов, мас.%:

продукт взаимодействия минерального масла
с олеиновой кислотой и триэтаноламином	66-72,4
полиоксиэтилированный алкилфенол с
6-оксиэтильными группами	1,8-2,2
алкенилсукцинимид мочевины	0,4-0,6
тример на основе этаноламина	4,8-5,2
вода	остальное до 100

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлообработки, в частности к составам для приготовления водоэмульсионных смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), применяемых при механической обработке металлов резанием.

Известны эмульсолы и концентраты для приготовления водоэмульсионных СОЖ на основе различных минеральных масел и присадок поверхностно-активных веществ (эмульгаторов, ингибиторов коррозии металлов и др.) (см. Е.Г.Бердичевский, "Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки материалов". Справочник. М., Машиностроение, 1987, с.75-82). Их общими недостатками являются неудовлетворительные технологические и сопутствующие свойства в процессе длительной эксплуатации.

Известен эмульсол смазочно-охлаждающей жидкости для механической обработки металлов резанием, включающий продукт взаимодействия минерального масла, олеиновой кислоты и триэтаноламина (эмульсол Т, ТУ 6-14-254-87), состава, мас.%:

Олеиновая кислота	10
Триэтаноламин	4, 5
Масло индустриальное И-12А	остальное до 100%

Недостатками эмульсола Т являются низкая биоустойчивость, а также повышенная склонность к пенообразованию СОЖ на его основе в процессе эксплуатации, что сокращает срок службы эмульсии из эмульсола Т до одного месяца.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому эмульсолу является эмульсол для механической обработки металлов резанием (см. патент № 2133261, МПК С10М 173/00) - прототип, включающий продукт взаимодействия минерального масла в воде с олеиновой кислотой, триэтаноламином, продуктом конденсации диметилолмочевины с моноэтаноламином, алкилфениловым эфиром полиэтиленгликоля, гидрохиноном. Состав эмульсии, приготовленной на его основе, эффективен по технологическим и сопутствующим свойствам. Однако в процессе длительной эксплуатации наблюдается снижение микробной и коррозионной устойчивости СОЖ. Через 3 мес. она подлежит замене.

Целью предполагаемого изобретения является создание высокоэффективного эмульсола для приготовления смазочно-охлаждающей жидкости, применяемой при механической обработке металлов резанием, обладающей высокими технологическими и сопутствующими свойствами в процессе длительной эксплуатации: противоизносными, моющими, повышенной био- и коррозионной устойчивостью, а также отсутствием пенообразования в процессе длительной ее эксплуатации (более трех месяцев).

Поставленная цель достигается тем, что эмульсол для приготовления смазочно-охлаждающей жидкости, содержащий воду и продукт взаимодействия минерального масла, олеиновой кислоты, триэтаноламина, дополнительно содержит полиоксиэтилированный алкилфенол с 6-оксиэтильными группами, тример на основе этаноламина, алкенилсукцинимид мочевины при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Продукт взаимодействия минерального масла с олеиновой
кислотой и триэтаноламином	66-72,4
Полиоксиэтилированный алкилфенол
с 6-оксиэтильными группами	1,8-2,2
Алкенилсукцинимид мочевины	0,4-0,6
Тример на основе этаноламина	4,8-5,2
Вода - остальное	до 100%

В качестве минерального масла используют индустриальное масло И-20А по ГОСТ 20799-88 (изменение 1-5) с вязкостью 29-35 мм²/сек при 40°С.

Олеиновую кислоту используют по ТУ 9145-172-4731297-94.

Триэтаноламин используют марки А или Б по ТУ 2423-061-05807972-2002.

Полиоксиэтилированный алкилфенол с 6-оксиэтильными группами (неонол АФ9-6) используют по ТУ 2483-077-05766801-98.

Алкенилсукцинимид мочевины (СИМ) - по ТУ 38.1011039-85.

Тример на основе этаноламина (бакцид) - по ТУ 2484-010-05744685-96.

Подобранная композиция обеспечивает синергетический эффект входящих в состав компонентов, что позволило получить эмульсол, эмульсия из которого обладает высокими показателями как по технологическим, так и по сопутствующим свойствам: противоизносным, моющим, антикоррозионным, антимикробным, а также отсутствует пенообразование в процессе длительной эксплуатации.

Образцы эмульсолов (5 составов) для определения оптимального состава готовят следующим образом: в реактор загружают последовательно при комнатной температуре (кроме минерального масла - t=40-60°) при механическом перемешивании компоненты для приготовления продукта взаимодействия, варьируя минеральное масло, олеиновую кислоту и триэтаноламин в соответствии с составами, указанными в табл.1. Состав 1, мас.%: минеральное масло - 52, олеиновая кислота - 3,8, триэтаноламин - 7. Состав 2, мас.%: минеральное масло - 54, олеиновая кислота - 4, триэтаноламин - 8. Состав 3, мас.%: минеральное масло - 56, олеиновая кислота - 4,2, триэтаноламин - 9. Состав 4, мас.%: минеральное масло - 58, олеиновая кислота - 4,4, триэтаноламин - 10. Состав 5, мас.%: минеральное масло - 60, олеиновая кислота - 4,6, триэтаноламин - 11.

В полученный продукт взаимодействия указанных компонентов вводят при комнатной температуре последовательно при механическом перемешивании в течение 60 мин следующие компоненты: неонол АФ9-6, СИМ, бакцид и воду в количествах, указанных в табл.1. Полученную реакционную массу перемешивают в течение 60 мин до образования однородного продукта (от молочного до светло-коричневого цвета) и определяют физико-химические свойства полученного таким образом продукта взаимодействия (см. табл.2).

Таблица 1
Наименование компонентов, входящих в состав эмульсола	Состав, мас.%
1	2	3	4	5
Продукт взаимодействия минерального масла с олеиновой кислотой и триэтаноламином	62,8	66	69,2	72,4	75,6
Неонол	1,6	1,8	2,0	2,2	2,4
СИМ	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7
Бакцид	4,6	4,8	5,0	5,2	5,4
Вода	остальное до 100%	остальное до 100%	остальное до 100%	остальное до 100%	остальное до 100%

Таблица 2
Физико-химические показатели	Состав эмульсола	Методы испытаний
1	2	3	4	5
Внешний вид	однородный продукт от молочного цвета до светло-коричневого цвета	ГОСТ 6243 раздел 1
Запах	специфич., не раздр.	органолептически
Массовая доля воды, %, не более 30	30,7	27	23,3	19,6	15,9 густая консистенция	ГОСТ 2477

Как видно из табл.2, образец № 1 не выдерживает по содержанию воды, а образец № 5 - густой консистенции. Образцы № 1 и № 5 из дальнейших испытаний исключены.

Из образца эмульсола № 3 готовят 1-5 мас.% эмульсию и анализируют по физико-химическим показателям согласно ГОСТ 6243-75, склонности к пенообразованию и устойчивости пены. Результаты испытаний сведены в табл.3.

Таблица 3
	Концентрация испытываемой эмульсии, мас.%
Физико-химические показатели	1	2	3	4	5	Метод испытаний
Внешний вид	Однородная масса молочного цвета	ГОСТ 6243-75, р.1
Стабильность	выд.	выд.	выд.	выд.	выд.	ГОСТ 6243-75, р.3
Коррозионная агрессивность по отношению к чугуну СЧ-18	выд.	выд.	выд.	выд.	выд.	ГОСТ 6243-75, р.2
рН-эмульсии (9,0-10,0)	8,9	9,2	9,8	10	10,2	ГОСТ 6243-75, р.4
Склонность к пенообразованию, см3 (не более 400)	350	320	300	300	280	По ТУ 0258-001-76665089-05
Устойчивость пены, см3 (не более 100)	100	пена исчезает	После оседания в цилиндрев течение 10 мин.

Как видно из табл.3, 1 мас.% и 5 мас.% эмульсия не выдерживает испытания по рН-среды согласно ГОСТ 6243-75, раздел 4. Образцы 1 мас.% и 5 мас.% эмульсии исключены из испытаний. Образцы 2, 3, 4 мас.% эмульсии удовлетворительны по всем физико-химическим показателям и испытаны по сравнению с прототипом как по технологическим, так и по сопутствующим свойствам. Испытания проводились на операции токарной обработки на токарно-фронтальном автомате мод. Pitler-Petra при обработке заготовок из стали 20 ХГНМ твердостью Нв=207 (по чертежу Нв=156-207) пластинами TNMM 220408 МТ2. Режимы резания: Vрез.=170 м/мин, Тмаш=0,75 мин.

Эффективность СОЖ по технологическим свойствам оценивали по величине стойкости пластин до износа по задней грани 0,5 мкм и шероховатости обработанной поверхности Ra мкм. Результаты испытаний технологических и сопутствующих свойств СОЖ из предлагаемого эмульсола АТМ-СОЖ-2 и прототипа (известной СОЖ) представлены в табл.4.

Таблица 4
Показатель	Прототип	Концентрация СОЖ, мас.%
2	3	4
Стойкость пластин до износа
по задней грани (0,5 мкм)	400	560	590	595
Шероховатость, Ra мкм	2,6-2,8	1,9-2,16	1,8-2,1	1,8-2,1
Микробоустойчивость, балл
через 1 месяц эксплуатации	0	0	0	0
через 2 месяца эксплуатации	0	0	0	0
через 3 месяца эксплуатации	1	0	0	0
через 4 месяца эксплуатации	2	0	0	0
0 баллов - полная
бактериостойкость
1 балл - состав является
бактериостойким
2 балла - состав
небактериостойкий
Коррозионная устойчивость:
- через 1 месяц эксплуатации	Выд.	Выд.	Выд.	Выд.
- через 2 месяца эксплуатации	Выд.	Выд.	Выд.	Выд.
- через 3 месяца эксплуатации	Выд.	Выд.	Выд.	Выд.
- через 4 месяца эксплуатации	Не выд.	Выд.	Выд.	Выд.
Стабильность
- через 1 месяц эксплуатации	Стаб.	Стаб.	Стаб.	Стаб.
- через 2 месяца эксплуатации	Стаб.	Стаб.	Стаб.	Стаб.
- через 3 месяца эксплуатации	Стаб.	Стаб.	Стаб.	Стаб.
- через 4 месяца эксплуатации	Расслаивается	Стаб.	Стаб.	Стаб.
Устойчивость пены 100 мм
- свежеприготовленная	Отсут.	Отсут.	Отсут.	Отсут.
- через 1 месяц эксплуатации	Отсут.	Отсут.	Отсут.	Отсут.
- через 2 месяца эксплуатации	Отсут.	Отсут.	Отсут.	Отсут.
- через 3 месяца эксплуатации	Отсут.	Отсут.	Отсут.	Отсут.
- через 4 месяца эксплуатации	450	Отсут.	Отсут.	Отсут.

Как видно из табл.4, применение СОЖ из заявленного эмульсола АТМ-СОЖ-2 с массовой долей 3 мас.% в воде, является оптимальной и превосходит как по технологическим (стойкость пластин увеличивается в 1.2 раза с 400 до 590 шт., а шероховатость обработанной поверхности снижается от Ra 2,8 до Ra 1,8 мкм, т.е. улучшается в 1.5 раза), так и по сопутствующим свойствам (микробоустойчивость 0 баллов в течение 4 месяцев эксплуатации в СОЖ из заявленного эмульсола и 1 балл через 3 месяца эксплуатации в известной СОЖ). Кроме того, СОЖ из нового эмульсола АТМ-СОЖ-2 в течение 4 месяцев эксплуатации коррозионноустойчива, стабильна и не образует пены.