Смазочно-охлаждающая жидкость на масляной основе
OIL-BASED CUTTING FLUID

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к смазочно-охлаждающим жидкостям (СОЖ) на основе минерального масла с присадками и предназначено для использования в стекольной промышленности, а именно для смазывания ножниц капельного питателя стеклоформующих машин.
Известны ножницы для отрезки капель стекломассы капельного питателя (см., например, патенты №№2036170 и 2167833).
В ходе эксплуатации ножницы капельных питателей стеклоформующих машин испытывают комплексное воздействие температуры и износа.
Лезвия ножниц работают в условиях термического и химического воздействия расплавленного стекла, механического и абразивного износа рабочей поверхности при трении.
При этом необходимо обеспечить сохранение высоких исходных свойств материала лезвий ножниц в процессе эксплуатации при контакте со стекломассой, нагретой до температуры 1050-1250°С.
Обеспечению высокой работоспособности лезвий ножниц способствует применение в процессе эксплуатации смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ).
Известна масляная смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ) для механической обработки металлов (см. патент RU 2635329), которая содержит базовую масляную основу и пакет присадок в зависимости от требуемого режима обработки металла.
В качестве базовой масляной основы СОЖ содержит смесь индустриальных масел (И-8А, И-12А, И-15А, И-40А, И-50А).
В качестве пакета присадок СОЖ содержит присадку, представляющую собой смесь смазывающих, серосодержащих и антиокислительных компонентов, или модификатор - присадку, представляющую собой специально обработанную смесь противозадирных серо-фосфат-азот содержащих компонентов.
СОЖ применяется для стандартных и тяжелых операций мехобработки углеродных и легированных сталей, а также способствует расширению арсенала выпускаемых масляных СОЖ.
Известна смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ) на масляной основе (см. патент RU 2702353), содержащая пакет присадок и применяемая в процессе металлообработки.
В качестве базовой масляной основы СОЖ содержит композицию нефтяного масла или смеси нефтяных масел различной вязкости.
При этом могут использоваться индустриальные масла без присадок И-20А, И-40А их смеси, а при необходимости их смеси с другими маслами.
В качестве пакета присадок СОЖ содержит многофункциональный пакет следующего состава: ди-трет-бутилполисульфид, трибутилфосфат и углеродный растворитель.
Известный СОЖ, получаемый в простом технологическом процессе, обладает, в частности, высокими противозадирными характеристиками.
Известно также смазочно-охлаждающее технологическое средство (СОТС) для механической обработки металлов (см. патент RU 2708084), содержащее минеральное масло и дополнительно имеющее в своем составе пальмовое масло, полиэтиленгликоль низкомолекулярный и триэтаноламин.
Применение СОТС позволяет увеличить производительность труда за счет улучшения смазочных и противоизностных свойств, приводящих к повышению эффективности его использования, возможность осуществления технологии изготовления на действующем оборудовании по производству СОТС и на доступном сырье.
Анализ известных составов СОЖ показывает, что они направлены на повышение стойкости инструмента, форсирование режимов резания, повышение производительности труда и уменьшение трудозатрат при механической обработке.
При этом основным направлением применения СОЖ являются операции лезвийной (сверление, фрезерование, токарная обработка, отрезка, резьбонарезание) и абразивной (шлифование), обработки металлов.
Таким образом, при создании СОЖ известных составов разработчики в первую очередь учитывали на каком металлообрабатывающем оборудовании будет использоваться СОЖ и какой металл будет обрабатываться.
Эффективное применение известных СОЖ для смазывания ножниц капельного питателя стеклоформующих машин не возможно, так как СОЖ разработаны без учета особенностей эксплуатации ножниц при отрезке капель стекломассы.
Известна смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ) для ножей среза стекла (см. патент RU 960229),являющаяся наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению.
СОЖ содержит минеральное масло и этиловый спирт, и дополнительно содержит кремнийорганическую жидкость и полиоксиэтилированный алкифенол.
В этой СОЖ кремнийорганическая жидкостьприменена для возможности создания более прочной адсорбционной температуростойкой пленки на поверхности металла, облегчающей трение, а полиоксиэтилированный алкифенол (смачивающее вещество) применен для возможности стабилизирования состава и распределения в нем составляющих компонентов, для улучшения смачиваемости инструмента.
Однако применение известной СОЖ для ножей среза стекла, также как и использование других известных СОЖ, не эффективно для смазывания ножниц капельного питателя стеклоформующих машин в существенно изменившихся в последнее время условиях эксплуатации современных стеклоформующих машин, использующихся в стекольной промышленности.
Известные СОЖ не учитывают особенности эксплуатации ножниц капельного питателя стеклоформующих машин и не предусматривают использование при отрезке капель стекломассы
Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретения, является разработка простой по составу компонентов и экономичной по изготовлению СОЖ, используемой для смазывания ножниц капельного питателя стеклоформующих машин.
При разработке изобретения решалась также техническая проблема по расширению арсенала СОЖ, предназначенных преимущественно для смазывания лезвий ножниц капельного питателя стеклоформующей машины.
Технический результат заключается в повышении качества изготавливаемых СОЖ при обеспечении требуемых технических характеристик полученной СОЖ, с учетом особенностей эксплуатации в стекольной промышленности, что позволяет высокоэффективно использовать СОЖ для смазывания лезвий ножниц капельного питателя стеклоформующей машины.
Для достижения технического результатасмазочно-охлаждающая жидкость на масляной основе, предназначенная преимущественно для смазывания лезвий ножниц капельного питателя стеклоформующей машины, содержит индустриальное масло И-20А, растительное масло, оксиэтилированный жирный спирт, бактерицид, антиоксидант 1010 иазотсодержащий ингибитор коррозии, при следующем соотношении компонентов, масс. %:
Индустриальное масло И-20А
55,0-62,0
Растительное масло
16,0-24,0
Оксиэтилированный жирный спирт
19,0-20,0
Бактерицид
1,2-1,3
Антиоксидант 1010
0,1-0,2
Азотсодержащий ингибитор коррозии
0,5-0,6
В качестве бактерицида в состав могут быть введены производные, полученные в результате взаимодействия многоатомных спиртов с глиоксалем.
В качестве ингибитора коррозии в состав могут быть введены различные азотсодержащие органические соединения, в том числе четвертичные аммониевые соли.
Технический результат достигается разработанной совокупностью заявляемых компонентов, с предлагаемым количественным соотношением, позволяющим обеспечить оптимальные параметры, а также получить необходимые физико-механические свойства и структуру СОЖ.
Для реализации изобретения использовались следующие вещества:
Масло индустриальное И-20А (веретенное масло) обеспечивает хорошую смазку, теплоотвод и защиту поверхностей, входит в группу так называемых базовых масел.
Растительное масло - это жирное природное масло, получаемое путем холодного или горячего отжима из растительного сырья, обеспечивает улучшение смазки, теплоотвода и защиты поверхностей. Это масло не менее чем на 80% состоит из триглицеридов (жиров) жирных кислот.
Оксиэтилированный жирный спирт использован для обеспечения эмульгирования, смачивания и адсорбции на поверхности. Представляет собой смесь полиэтиленгликолевых эфиров с различным количеством окиэтильных групп и величиной радикала R.
Оксиэтилированные жирные спирты включают в состав моющих средств, используются как стабилизаторы суспензий, эмульгаторы, антистатики, обезжириватели металлических поверхностей, смачиватели, добавки в моющие композиции.
Бактерицид введен в состав для защиты СОЖ от микробиологического поражения, при котором ухудшаются технологические, эксплуатационные, физико-химические и санитарно-гигиенические свойства СОЖ, которая может стать непригодной к дальнейшей эксплуатации.
В качестве бактерицида в состав могут быть введены производные, полученные в результате взаимодействия многоатомных спиртов с глиоксалем.
Антиоксидант 1010 использован в качестве вещества, которое ингибирует окисление.
Антиоксидант 1010 является универсальным антиоксидантом, высокоэффективными не обесцвечивающим, обладает высокой устойчивостью и низкой летучестью, хорошо совместим с полиолефинами, такими как полиэтилен и пропилен.
Азотсодержащее органическое соединение введено в состав СОЖ в качестве ингибитора коррозии - специального органического вещества, которое приостанавливает (задерживает) процесс химических и физических реакций, средства, образующего на поверхности металла особую защитную пленку, а также в качестве бактерицида - химического вещества, убивающего бактерии.
Азотсодержащее органическое соединение - это водорастворимый ингибитор коррозии, обладающий бактерицидным действием, принадлежит к одному из важнейших классов антисептических средств, имеющих широкое применение, в частности для дезинфекции и очистки поверхностей.
В результате многочисленных опытов, при проведении которых использовались ранее применяемые в известных СОЖ компоненты, вводились новые компоненты, а также варьировалось массовое соотношение компонентов, разработана высококачественная СОЖ с оптимальными составом и количественными значениями компонентов, предназначенная для смазывания лезвий ножниц капельного питателя стеклоформующей машины.
Исследования показали, что предлагаемая совокупность компонентов СОЖ позволяет сочетать антикоррозионные свойства присадок и смачивающие свойства ПАВ, что приводит к созданию защитного слоя за счет адсорбции компонентов СОЖ на поверхности металла лезвий ножниц капельного питателя стеклоформующей машины, устраняющего причины коррозии.
Разработанная СОЖ позволяет увеличить срок службы лезвий ножниц и облегчить техническое обслуживание, что подтверждено при практическом применении предлагаемой СОЖ в соответствии со специально разработанным технологическим процессом.
Экспериментально подтверждено, что количественные значения компонентов в предлагаемых пределах соотношений, способствуют повышению качества готовой СОЖ.
Полученная СОЖ обладает низкой стоимостью, простотой в применении.
Важным является также то, что СОЖ состоит из сравнительно дешевых и доступных компонентов.
Кроме того, изготовление предлагаемой СОЖ не требует разработки сложного технологического процесса и предполагает возможность использования типового оборудования.
В процессе экспериментов была проведена оптимизация химического состава СОЖ, предназначенной для смазывания лезвий ножниц капельного питателя стеклоформующей машины.
Предлагаемое изобретение осуществляется следующим образом.
Для приготовления СОЖ в лабораторных условиях используют следующее оборудование: реактор из нержавеющей стали объемом 0,25, 0,5 или 1 кубический метр, оборудованный мешалкой и рубашкой для подогрева, или автоматические смесители для небольших объемов, или химические комплексы.
Предварительно разогревают компоненты до однородного состояния.
Загружают компоненты в реактор в строго определенной последовательности для избегания неоднородностей и фазообразования и перемешивают до полного усреднения в течение 2-5 часов при заданной температуре.
При разработке изобретения в лабораторных условиях были изготовлены семь образцов СОЖ с различным массовым процентным составом компонентов.
Результаты варьирования массовыми процентными составами компонентов и свойства СОЖ, полученные на образцах, приведены в таблице 1.
Полученные лабораторные образцы СОЖ проанализированы по основным показателям качества и функциональным свойствам.
Из таблицы 1 следует, что значимыми для настоящего изобретения, с точки зрения удовлетворения предъявляемых к свойствам СОЖ требованиям, являются концентрации компонентов, примененные для изготовления образцов номер шесть и номер семь.
В полупромышленных масштабах СОЖ изготовляют следующим образом.
Предварительно разогревают составляющие компоненты до однородного состояния.
Для изготовления партии СОЖ в количестве 1200 кг осуществляют загрузку компонентов в реактор из нержавеющей стали в количествах, приведенных в таблице 2.
Перемешивают загруженные компоненты перемешивают до полного усреднения в течение 2-5 часов при заданной температуре.
Отбирают арбитражную пробу для определения основных показателей качества.
При соответствии норме сливают полученную СОЖ в подготовленную тару через фильтр.
Полученная СОЖ не вызывает окрашивания или помутнения изделия, обладает антикоррозионными свойствами, снижает трение между лезвием и стеклом.
СОЖ представляет собой стабильную, плотную эмульсию, не допускающую расслоение масла, обеспечивает превосходное охлаждение и смазку ножниц, превосходную защиту от коррозии.
Технические характеристики полученной СОЖ приведены в таблице 3.
Полученная СОЖ для смазывания ножниц капельного питателя, распыляется на лезвия, обеспечивая их охлаждение и смазку в процессе резки расплава стекла.
Использование изобретения позволяет получать высококачественные СОЖ в полупромышленных масштабах, что подтверждено при практическом применении.