ЭМУЛЬСОЛ АТМ-СОЖ-2 ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ
EMULSOL "LT¦-T+¦-2" FOR PREPARATION OF LUBRICOOLANT

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%
2
В качестве минерального масла используют индустриальное масло И-20А по ГОСТ 20799-88 (изменение 1-5) с вязкостью 29-35 мм/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,см<sup>3</sup> (не более 400)
350
320
300
300
280
По ТУ 0258-001-76665089-05
Устойчивость пены, см<sup>3 </sup>(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.