DE19956237A1

DE19956237A1 - Emulgatorsystem und dieses enthaltende Metallbearbeitungsemulsion

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Publication number: DE19956237A1
Application number: DE19956237A
Authority: DE
Inventors: Juergen Geke; Hans-Peter Oelscher
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1999-11-23
Filing date: 1999-11-23
Publication date: 2001-05-31

Abstract

Emulgatorsystem, bestehend aus DOLLAR A a) Ethoxylaten/Propoxylaten von Fettalkoholen mit 8 bis 18 C-Atomen im Alkohol mit 2 bis 6 Ethylenoxideinheiten und 4 bis 8 Propylenoxideinheiten, DOLLAR A b) Fettalkoholen und/oder Fettalkoholpropoxylaten mit 12 bis 24 C-Atomen im Alkohol und 0 bis 3 Propylenoxideinheiten und/oder Destillationsrückstand dieser Fettalkohole und DOLLAR A c) Ethercarbonsäuren der allgemeinen Formel (I) oder deren Anionen, DOLLAR A R-O-(CHA-CH¶2¶O)¶n¶-(CH¶2¶)¶m¶-COOH DOLLAR A wobei R für einen gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten Alkylrest mit 5 bis 22 C-Atomen, DOLLAR A A für Wasserstoff oder eine Methylgruppe, DOLLAR A n für eine Zahl im Bereich von 1,5 bis 15 und DOLLAR A m für eine ganze Zahl im Bereich von 1 bis 3 steht DOLLAR A im Gewichtsverhältnis a : b : c = 1 : 0,3 : 0,1 bis 1 : 4 : 1; Korrosionsschutz- und Emulgatorsystem mit diesen Komponenten, Emulsionskonzentrat mit diesen Komponenten, hieraus erhältliche Öl-in-Wasser-Emulsion und deren Verwendung als Reinigungs-, Korrosionsschutz- und Kühlschmierstoffemulsion.

Description

Die Erfindung betrifft ein Emulgatorsystem, das sich zur Herstellung von schwachschäumenden Öl-in-Wasser-Emulsionen in weichem und in hartem Wasser eignet. Das Emulgatorsystem kann mit geeigneten Carbonsäuren zu einem Korrosionsschutzsystem ergänzt werden. Weiterhin betrifft die Erfindung ein ölhaltiges, wassermischbares Emulsionskonzentrat, das das erfindungsgemäße Emulgatorsystem enthält, sowie hieraus hergestellte anwendungsfertige Öl-in-Wasser-Emulsionen. Diese Emulsionen zeigen auch in weichem Wasser nur geringe Schaumneigung und können für unterschiedliche technische Metallbearbeitungsprozesse eingesetzt werden, beispielsweise als Reinigungs-, Korrosionsschutz- oder Kühlschmierstoffemulsionen. Die Emulsionen können auch mit hartem Wasser eingesetzt werden. Sie sind auch bei höheren Wasserhärten stabil und haben den zusätzlichen Vorteil, daß sie Wasserhärte (Calciumcarbonat) dispergiert halten.

Korrosionsschutzemulsionen werden als Passivierungsmittel zum temporären Schutz metallischer Werkstücke vor atmosphärischen, eine Korrosion bewirkenden Einflüssen eingesetzt. Sie enthalten im wesentlichen unpolare oder polare Öle, Emulgatoren, Korrosionsinhibitoren und Wasser. Handelsübliche Systeme basieren auf Ölkonzentraten, die Emulgatoren und Korrosionsinhibitoren, jedoch wenig oder kein Wasser, enthalten. Die verwendeten Emulgatoren und Korrosionsinhibitoren müssen daher öllöslich sein. Für die Herstellung von Öl-in- Wasser-Emulsionen ("O/W-Emulsionen"), die in mit Wasser verdünnter Form zur Anwendung gelangen, müssen derartige Systeme selbstemulgierend sein.

Kühlschmierstoffemulsionen, die bei der spanlosen oder spanabhebenden Umformung von metallischen Werkstücken eingesetzt werden, weisen eine ähnliche Zusammensetzung wie Korrosionsschutzemulsionen auf, da sie ebenfalls eine korrosionsinhibierende Wirkung zeigen müssen. Durch Zusatz geeigneter Schmieradditive läßt sich die Schmierwirkung verbessern.

Allen diesen Emulsionstypen ist gemeinsam, daß sie wegen der eingesetzten Emulgatoren zur Schaumbildung neigen. Die Schaumneigung ist besonders ausgeprägt, wenn das Emulgatorsystem anionische Tenside enthält. Beim Einsatz in hartem Wasser wird die Schaumneigung dadurch verringert, daß die anionischen Tenside mit Calciumionen schwerlösliche Salze bilden können, die schaumhemmend wirken. In weichem bis mittelhartem Wasser, also in Wasser mit weniger als 12° und insbesondere mit weniger als 8°dH, sind derartige Emulsionen wegen der hohen Schaumneigung zumindest dann nicht einsetzbar, wenn im Spritzverfahren gearbeitet wird.

Aus der DE-A-39 33 137 und der DE-A-43 23 908 sind Emulsionskonzentrate und Emulgatorsysteme bekannt, die nur nichtionische Emulgatoren enthalten. Das Emulgatorsystem gemäß der DE-A-39 33 137 besteht aus mindestens einem Anlagerungsprodukt von 2 bis 20 Mol Ethylenoxid an Fettalkohole mit 10 bis 22 C- Atomen, dem bis zu gleiche Gewichtsteile einer Coemulgator-Komponenten, bestehend aus mindestens einem Fettalkohol mit 12 bis 22 C-Atomen, zugesetzt sein können. Das Emulgatorsystem gemäß DE-A-43 23 908 besteht aus mindestens einem Anlagerungsprodukt von 5 bis 12 Mol Ethylenoxid an Fettalkohole mit 16 bis 18 C-Atomen und mindestens einem Anlagerungsprodukt von 1 bis 2 Mol Ethylenoxid an Fettalkohole mit 12 bis 18 C-Atomen oder mindestens einem Monoglycerinester von Fettsäuren mit 16 bis 18 C-Atomen. Die Emulsionskonzentrate gemäß diesen beiden Dokumenten werden nach der sogenannten "Phaseninversionsmethode" hergestellt. Nachteilig ist hierbei der relativ hohe Wasseranteil der Emulsionskonzentrate, der aufwendige Herstellprozeß sowie der geringe mögliche Inhibitoranteil der Konzentrate. Weiterhin muß die Emulsionsstabilität des Konzentrats selbst optimiert werden, was die mögliche Formulierungsbreite einschränkt.

Die DE-A-197 03 083 offenbart ein schaumarmes Emulgatorsystem, bestehend aus

a) Ethoxylaten/Propoxylaten von Fettalkoholen mit 8 bis 18 C-Atomen im Alkohol mit 2 bis 6 Ethylenoxideinheiten und 4 bis 8 Propylenoxideinheiten und
b) Fettalkoholen und/oder Fettalkoholpropoxylaten mit 12 bis 24 C-Atomen im Alkohol und 0 bis 3 Propylenoxideinheiten und/oder Destillationsrückstand dieser Fettalkohole

im Gewichtsverhältnis a : b = 1 : 0,3 bis 0,3 : 1. Dieses Emulgatorsystem ist zur Herstellung von Emulsionen mit weichem Wasser geeignet, da es diesen Emulsionen nur eine sehr geringe Schaumneigung verleiht. Für die Herstellung von Emulsionen mit mittelhartem oder hartem Wasser, d. h. mit Wasser einer Härte von mehr als 8°dH, insbesondere mit mehr als 12°dH, ist dieses Emulgatorsystem jedoch weniger geeignet, da die mit derartigem Wasser angesetzten Emulsionen keine zufriedenstellende Stabilität aufweisen.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Emulgatorsystem zur Verfügung zu stellen, mit dem durch einfaches Zusammenrühren wasserarme oder wasserfreie Emulsionskonzentrate für O/W-Emulsionen hergestellt werden können. Die aus diesen Konzentraten durch Versetzen mit Wasser erhältlichen anwendungsfertigen O/W-Emulsionen sollen auch in weichem Wasser eine nur geringe Schaumneigung aufweisen, andererseits auch in hartem Wasser stabil sein.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Emulgatorsystem, bestehend aus

a) Ethoxyfaten/Propoxylaten von Fettalkoholen mit 8 bis 18 C-Atomen im Alkohol mit 2 bis 6 Ethylenoxideinheiten und 4 bis 8 Propylenoxideinheiten,
b) Fettalkoholen und/oder Fettalkoholpropoxylaten mit 12 bis 24 C-Atomen im Alkohol und 0 bis 3 Propylenoxideinheiten und/oder Destillationsrückstand dieser Fettalkohole und
c) Ethercarbonsäuren der allgemeinen Formel (I) oder deren Anionen,
R-O-(CHA-CH₂O)_n-(CH₂)_m-COOH (I)
wobei R für einen gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten Alkylrest mit 5 bis 22 C-Atomen,
A für Wasserstoff oder eine Methylgruppe,
n für eine Zahl im Bereich von 1,5 bis 15 und
m für eine ganze Zahl im Bereich von 1 bis 3 steht

im Gewichtsverhältnis a : b : c = 1 : 0,3 : 0,1 bis 1 : 4 : 1.

Das Gewichtsverhältnis a : b : c liegt vorzugsweise im Bereich von 1 : 1 : 0,1 bis 1 3 : 0,5. A in der allgemeinen Formel (I) ist vorzugsweise Wasserstoff, d. h. die Ethercarbonsäuren der allgemeinen Formel (I) enthalten vorzugsweise Ethylenoxidgruppen. m ist vorzugsweise 1, d. h. die Ethercarbonsäuren sind vorzugsweise Acetyl-terminiert.

An die Zusammensetzung des Emulgatorsystems und die molekulare Struktur der verwendeten Emulgatoren sind also enge Anforderungen zu stellen. Zum einen müssen gemäß a) Fettalkoholethoxylate/Propoxylate vorhanden sein, die sowohl 2 bis 6 Ethylenoxideinheiten als auch 4 bis 8 Propylenoxideinheiten tragen. Diese hydrophileren Komponenten sind zu kombinieren mit den hydrophoberen Komponenten b) unalkoxylierte Fettalkohole mit 12 bis 24 C-Atomen, deren Destillationsrückstand oder deren Alkoxylierungsprodukte mit bis zu im Mittel höchstens 3 Propylenoxideinheiten. Weiterhin ist das angegebene ungefähre Gewichtsverhältnis zu beachten. Destillationsrückstand von Fettalkoholen mit 12 bis 24 C-Atomen ist von der Henkel KGaA, Düsseldorf, unter der Bezeichnung Pernil^R RU erhältlich.

Die Ethercarbonsäuren der allgemeinen Formel (I) können dagegen sehr unterschiedlich aufgebaut sein. Beispielsweise kann es sich um Ethercarbonsäuren handeln, die von einem Fettalkoholgernisch mit 12 bis 14 C- Atomen in der Alkylgruppe abgeleitet sind, das mit im Mittel 2,5 Ethylenoxideinheiten ethoxyliert und anschließend Acetyl-terminiert wurde. Die Acetyl-Terminierung kann beispielsweise durch Umsetzung der Fettalkoholethoxylate mit Chloressigsäure erfolgen. Derartige Produkte sind im Handel erhältlich. Weitere Beispiele verwendbarer Ethercarbonsäuren sind Acetyl terminierte Ethercarbonsäuren von Oleylalkohol, der im Mittel mit 9 Ethylenoxideinheiten ethoxyliert wurde, von Caprylalkohol, der im Mittel mit 8 Ethylenoxideinheiten ethoxyliert wurde oder von Hexylalkohol, der im Mittel mit Ethylenoxideinheiten ethoxyliert wurde. Diese Ethercarbonsäuren können jeweils für sich, jedoch auch im Gemisch miteinander eingesetzt werden. Im letzteren Falle beziehen sich die Mengenangaben der Ethercarbonsäure auf das Gemisch dieser Säuren. Dabei können die Ethercarbonsäuren als solche oder in Form ihrer Alkalimetallsalze, beispielsweise der Natriumsalze, eingesetzt werden.

Dieses Emulgatorsystem kann, wie nachstehend beschrieben, mit weiteren Komponenten zu Reinigungs-, Korrosionsschutz- und/oder Kühlschmierstoffemulsionen ergänzt werden. Das Emulgatorsystem kann jedoch auch als solches in den Handel kommen. Der Abnehmer kann dann mit seiner Hilfe den gewünschten Emulsionstyp zusammenstellen. In einem ersten Schritt kann das Emulgatorsystem mit einer Korrosionsschutzkomponente ergänzt werden, woraus durch Ölzusatz ein Konzentrat für eine Korrosionsschutzemulsion hergestellt werden kann. Daher betrifft die Erfindungs in einem zweiten Aspekt ein Korrosionsschutz- und Emulgatorsystem, bestehend aus
8 bis 40 Gewichtsteilen einer oder mehrerer geradkettigen oder verzweigten Carbonsäuren mit 6 bis 12 C-Atomen, oder deren Anionen, und
7 bis 50 Gewichtsteilen Emulgatorkomponente, die sich zusammensetzt aus

a) Ethoxylaten/Propoxylaten von Fettalkoholen mit 8 bis 18 C-Atomen im Alkohol mit 2 bis 6 Ethylenoxideinheiten und 4 bis 8 Propylenoxideinheiten,
b) Fettalkoholen und/oder Fettalkoholpropoxylaten mit 12 bis 24 C-Atomen im Alkohol und 0 bis 3 Propylenoxideinheiten und/oder Destillationsrückstand dieser Fettalkohole Fettalkohole und
c) Ethercarbonsäuren der allgemeien Formel (I) oder deren Anionen,
R-O-(CHA-CH₂O)_n-(CH₂)_m-COOH (I)
wobei R für einen gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten Alkylrest mit 5 bis 22 C-Atomen,
A für Wasserstoff oder eine Methylgruppe,
n für eine Zahl im Bereich von 1,5 bis 15 und
m für eine ganze Zahl im Bereich von 1 bis 3 steht,

im Gewichtsverhältnis a : b : c = 1 : 0,3 : 0,1 bis 1 : 4 : 1. Für die bevorzugt einzusetzenden Ethercarbonsäuren gelten die vorstehenden Ausführungen.

Da Korrosionsschutzemulsionen üblicherweise neutrale bis basische pH-Werte aufweisen, ist es vorzuziehen, die Carbonsäuren zumindest teilweise in neutralisierter Form, also als Salze, einzusetzen. Als basische Komponente zur Neutralisation eignen sich insbesondere Kalilauge und/oder Alkanolamine, wobei letztere die Korrosionsinhibitorwirkung verstärken. Wegen der Gefahr einer Nitrosaminbildung ist dabei der Einsatz von Dialkanolaminen weniger bevorzugt. Stattdessen verwendet man Monoalkanolamine oder Trialkanolamine oder bevorzugt Mischungen hiervon. Insbesondere werden Ethanolamine eingesetzt. Die korrosionsinhibierend wirkenden Carbonsäuren können geradkettig oder verzweigt sein. Gemische unterschiedlicher Säuren können besonders vorteilhaft sein. Bevorzugte Beispiele derartiger Carbonsäuren sind Caprylsäure, Ethylhexansäure, Isononansäure und Isodecansäure.

Soll das Korrosionsschutz- und Emulgatorsystem auch zur Herstellung von Emulsionen geeignet sein, mit denen Leichtmetalle, beispielsweise Aluminium, Magnesium oder jeweils deren Legierungen, behandelt werden sollen, so setzt man dem Korrosionsschutz- und Emulgatorsystem vorzugsweise Alkylphosphonsäuren mit 4 bis 18 C-Atomen, vorzugsweise mit 6 bis 12 C- Atomen, oder jeweils deren Salze zu. Vorzugsweise enthält das Korrosionsschutz- und Emulgatorsystem diese Phosphonsäuren bzw. deren Anionen in einer Menge von 0,1 bis 4, vorzugsweise von 0,2 bis 2 Gewichtsteilen. Ein spezielles Beispiel einer geeigneten Phosphonsäure ist n-Alkylphosphonsäure.

Soll das Korrosionsschutz- und Emuigatorsystem zusätzlich für Emulsionen geeignet sein, die für die Behandlung von Buntmetallen wie beispielsweise Kupfer, Bronze oder Messing geeignet sind, enthält es vorzugsweise Buntmetailinhibitoren. Diese können ausgewählt sein aus der Gruppe der Triazole, insbesondere aus Benzotriazolen und Tolyltriazolen. Das Korrosionsschutz- und Emulgatorsystem enthält dann vorzugsweise etwa 0,1 bis 1 Gewichtsteile an Buntmetallinhibitoren.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein ölhaltiges, wassermischbares Emulsionskonzentrat, enthaltend
15 bis 50 Gewichtsteile einer Ölkomponente,
30 bis 80 Gewichtsteile des Korrosionsschutz- und Emulgatorsystems nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5
und erwünschtenfalls weitere Hilfs- oder Wirkstoffe.

Ein derartiges Konzentrat kann durch Zugabe der entsprechenden Gewichtsteile einer Ölkomponente zu dem vorstehend beschriebenen Korrosionsschutz- und Emulgatorsystem erhalten werden. Selbstverständlich ist es möglich, ein derartiges Konzentrat dadurch herzustellen, daß man die Ölkomponente, die einzelnen Emulgatoren des Emulgatorsystems und die Carbonsäuren in beliebiger Reihenfolge zusammenmischt. Dabei kann man die Carbonsäuren direkt als Salze einsetzen. Verfahrenstechnisch vorteilhafter ist es jedoch, die Säuren als solche den anderen Komponenten zuzumischen und erst nach Abmischung mit der Ölkomponente und dem Emulgatorsystem durch Zugabe von Alkalimetallauge, insbesondere von Kalilauge, und/oder Alkanolaminen zu neutralisieren.

Als Ölkomponente können unpolare oder polare Öle petrochemischen oder nativen Ursprungs (= basierend auf pflanzlichen oder tierischen Ölen oder Fetten) eingesetzt werden. Weiterhin sind synthetische Ölkomponenten geeignet.

Beispiele einsetzbarer Ölkomponenten sind paraffinisches oder naphtenisches Mineralöl, Dialkylether mit 12 bis 20 C-Atomen und/oder Esteröle.

Als fakultative weitere Hilfs- oder Wirkstoffe sind zu nennen: Schmieradditive allgemein und insbesondere sogenannte "Extreme-Pressure"-Additive (sogenannte EP-Additive), weitere Korrosionsinhibitoren wie beispielsweise Borsäure oder zusätzliche Alkanolamine, Lösevermittler wie beispielsweise Glykole, Glycerin oder Na-Cumolsulfonat. Weiterhin können Biozide zugesetzt werden, die die Standzeit der Emulsion verlängern.

Weiterhin betrifft die Erfindung die anwendungsfertige Öl-in-Wasser-Emulsion, die dadurch erhältlich ist, daß man etwa 0,5 bis etwa 10 Gewichtsteile des vorstehend beschriebenen Konzentrats mit etwa 99,5 bis etwa 90 Gewichtsteile Wasser versetzt. Aufgrund der selbstemulgierenden Eigenschaften des Emulsionskonzentrats bildet sich die anwendungsfertige Emulsion beim Versetzen mit Wasser spontan oder nach geringfügiger mechanischer Bewegung wie beispielsweise Rühren. Diese Emulsion kann beispielsweise als Reinigungs-, Korrosionsschutz- oder Kühlschmierstoffemulsion eingesetzt werden. Bei Verwendung von weichem Wasser zum Ansetzen der Emulsion weist diese gegenüber Emulsionen des Stands der Technik den großen Vorteil auf, nur wenig zur Schaumbildung zu neigen. Sie ist daher in Spritzverfahren im Temperaturbereich zwischen dem Gefrierpunkt und dem Siedepunkt der Emulsion einsetzbar und erfordert keine Mindesttemperatur für Spritzanwendungen. Auch bei der Verwendung als Kühlschmierstoffemulsion macht sich die Schaumarmut positiv bemerkbar.

Die Emulsionen können mit Wasser jeder vorkommenden Härte angesetzt werden, d. h. sowohl mit weichem Wasser mit einer Härte unterhalb von 8°dH oder sogar unterhalb von 4°dH, jedoch auch in mittelhartem oder hartem Wasser, d. h. in Wasser mit einer Härte oberhalb von 8°dH, oberhalb von 12°dH und selbst im Bereich von 30 bis 40°dH. Aufgrund des neuen Emulgatorsystems sind die Emulsionen auch bei den genannten höheren Wasserhärten stabil. Sie weisen den zusätzlichen Vorteil auf, daß Wasserhärte (Calciumcarbonat) dispergiert bleibt und sich nicht auf Werkstücken, Werkzeugen oder Anlagenteilen niederschlägt. Demnach ist es aufgrund der vorliegenden Erfindung nunmehr möglich, unter Verwendung eines einzigen Konzentrats anwendungstaugliche Emulsionen mit Wasser sehr unterschiedlicher Härtegrade herzustellen. Die Emulsionen sind ausreichend schaumarm, um bei jeder Temperatur gespritzt werden zu können. Sie zeigen auch die erforderliche Langzeitstabilität.

In einer speziellen Ausführungsform betrifft die Erfindung die Verwendung einer Öl-in-Wasser-Emulsion, die dadurch erhältlich ist, daß man 0,5 bis 10 Gewichtsteile eines ölhaltigen, wassermischbaren Emulsionskonzentrats, das 15 bis 50 Gewichtsteile einer Ölkomponente, 30 bis 80 Gewichtsteile des Korrosionsschutz- und Emulgatorsystems nach Anspruch 4 und erwünschtenfalls weitere Hilfs- oder Wirkstoffe enthält, mit 99,5 bis 90 Gewichtsteilen Wasser vermischt, als Kühlschmierstoff bei der spanabhebenden Bearbeitung von Leichtmetallen.

Dabei werden unter Leichtmetallen insbesondere Aluminium und Magnesium sowie jeweils deren Legierungen verstanden, die zu mehr aus 50 Atomprozent aus Aluminium oder Magnesium bestehen. Für die bevorzugt zu verwendenden Komponenten dieser Emulsion gelten die vorstehenden Ausführungen.

In einem weiteren speziellen Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung einer Öl-in-Wasser-Emulsion, die dadurch erhältlich ist, daß man 0,5 bis 10 Gewichtsteile eines ölhaltigen, wassermischbaren Emulsionskonzentrats, das 15 bis 50 Gewichtsteile einer Ölkomponente, 30 bis 80 Gewichtsteile des Korrosionsschutz- und Emulgatorsystems nach Anspruch 5 und erwünschtenfalls weitere Hilfs- oder Wirkstoffe enthält, mit 99,5 bis 90 Gewichtsteilen Wasser vermischt, als Kühlschmierstoff bei der spanabhebenden Bearbeitung von Buntmetallen.

Unter Buntmetallen werden hierbei besonders Kupfer und dessen Legierungen, beispielsweise Messing oder Bronze verstanden. Auch hier gelten für die bevorzugten Komponenten dieser Emulsion die vorstehenden Ausführungen.

Insbesondere sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung Emulsionskonzentrate und Emulsionen bevorzugt, die sowohl die genannten Alkylphosphonsäuren als Leichtmetallinhibitoren als auch die genannten Buntmetallinhibitoren enthalten. Derartige Emulsionen haben den Vorteil, daß sie für die Bearbeitung von Bauteilen aus praktisch allen der im Geräte- und Fahrzeugbau vorkommenden Metalle und Metallegierungen geeignet sind. Daher muß bei der Bearbeitung unterschiedlicher Metalltypen die Emulsion nicht gewechselt werden.

Insbesondere ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen, daß die erfindungsgemäße Emulsion auch beim Einsatz als Kühlschmierstoffemulsion keine Borverbindungen enthält. Hierdurch treten keine anwendungstechnische Probleme infolge harter Rückstände auf den Teilen und keine Umweltprobleme durch borhaltiges Abwasser auf.

Ausführungsbeispiele

Nachstehend sind einige Beispiele erfindungsgemäßer Emulsionskonzentrate aufgeführt, die das erfindungsgemäße Emulgatorsystem enthalten. Sie wurden durch Zusammenrühren der Komponenten in der angegebenen Reihenfolge erhalten. Die Tabelle 1 zeigt die beispielshaft hergestellten Emulsionskonzentrate. EO steht für Ethylenoxid, PO für Propylenoxid, FA für Fettalkohol. Angaben in Gewichtsteilen.

Tabelle 1

Diese Aufmischungen ergaben jeweils klare und homogene Konzentrate, von denen jeweils 5%-ige Emulsionen in VE-Wasser (0°dH) und in DIN-Wasser (20°dH) hergestellt wurden.

Wasser gemäß DIN 51360 wird auf folgende Weise hergestellt: Man bereitet eine Lösung A, indem man 39 g Calciumchlorid-hexahydrat mit vollentsalztem Wasser zu einem Volumen von einem Liter löst. Weiterhin bereitet man eine Lösung B, indem man 44 g Magnesiumsulfat-heptahydrat mit vollentsalztem Wasser zu einem Volumen von einem Liter löst. Man nimmt 17 ml der Lösung A und 3 ml der Lösung B und versetzt diese mit 980 ml vollentsalztem Wasser.

Desweiteren wurden 5%-ige Emulsionen in beiden Wasserqualitäten, denen zuvor jeweils 0,5% Natriumchlorid zur Erhöhung des Elektrolytgehaltes zugemischt wurde, hergestellt.

Kenndaten der Wässer

Von den vorgenannten - insgesamt 12 Emulsionen - wurde die Emulsionsstabilität nach DIN 51367: "Prüfung der Beständigkeit in hartem Wasser emulgierter Kühlschmierstoffe" untersucht.

Ergebnis nach 24 Stunden bzw. nach 5 Tagen

(Die Beständigkeit nach DIN 51367 wird in % auf ganze % gerundet angegeben)

Diese experimentellen Daten zeigen deutlich den positiven Einfluss der Ethercarbonsäuren auf die Emulsionsstabilität in härteren Wässern bzw. bei erhöhter Elektrolytbelastung.

Claims

1. Emulgatorsystem, bestehend aus

a) Ethoxylaten/Propoxylaten von Fettalkoholen mit 8 bis 18 C-Atomen im Alkohol mit 2 bis 6 Ethylenoxideinheiten und 4 bis 8 Propylenoxideinheiten,
b) Fettalkoholen und/oder Fettalkoholpropoxylaten mit 12 bis 24 C-Atomen im Alkohol und 0 bis 3 Propylenoxideinheiten und/oder Destillationsrückstand dieser Fettalkohole und
c) Ethercarbonsäuren der allgemeinen Formel (I) oder deren Anionen,
R-O-(CHA-CH₂O)_n-(CH₂)_m-COOH (I)
wobei R für einen gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten Alkylrest mit 5 bis 22 C-Atomen,
A für Wasserstoff oder eine Methylgruppe,
n für eine Zahl im Bereich von 1,5 bis 15 und
m für eine ganze Zahl im Bereich von 1 bis 3 steht

im Gewichtsverhältnis a : b : c = 1 : 0,3 : 0,1 bis 1 : 4 : 1.

2. Korrosionsschutz- und Emulgatorsystem, bestehend aus
8 bis 40 Gewichtsteilen einer oder mehrerer geradkettigen oder verzweigten Carbonsäuren mit 6 bis 12 C-Atomen, oder deren Anionen, und
7 bis 50 Gewichtsteilen Emulgatorkomponente, die sich zusammensetzt aus

im Gewichtsverhältnis a : b : c = 1 : 0,3 : 0,1 bis 1 : 4 : 1

3. Korrosionschutz- und Emulgatorsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Carbonsäuren teilweise oder vollständig als Kalium- und/oder Alkanolammoniumsalze vorliegen.

4. Korrosionsschutz- und Emulgatorsystem, nach einem oder beiden der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich Leichtmetallinhibitoren, vorzugsweise Alkylphosphonsäuren mit 4 bis 18 C- Atomen oder deren Anionen enthält, vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 4 Gewichtsteilen.

5. Korrosionsschutz- und Emulgatorsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es Buntmetallinhibitoren, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Triazole, insbesondere aus Benzotriazolen und Tolyltriazolen enthält, vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 1 Gewichtsteil.

6. Ölhaltiges, wassermischbares Emulsionskonzentrat, enthaltend
15 bis 50 Gewichtsteile einer Ölkomponente,
30 bis 80 Gewichtsteile des Korrosionsschutz- und Emulgatorsystems nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5
und erwünschtenfalls weitere Hilfs- oder Wirkstoffe.

7. Emulsionskonzentrat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es als Ölkomponente paraffinisches oder naphthenisches Mineralöl, Dialkylether mit 12 bis 20 C-Atomen und/oder Esteröle enthält.

8. Emulsionskonzentrat nach einem oder beiden der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß es als weitere Hilfs- oder Wirkstoffe Schmieradditive, EP- Additive, weitere Korrosionsinhibitoren und/oder Biocide enthält.

9. Öl-in-Wasser-Emulsion, erhältlich durch Vermischen von 0,5 bis 10 Gewichtsteilen eines Emulsionskonzentrats nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8 mit 99,5 bis 90 Gewichtsteilen Wasser.

10. Verwendung der Emulsion nach Anspruch 9 als Reinigungs-, Korrosionsschutz- oder Kühlschmierstoffemulsion.

11. Verwendung einer Öl-in-Wasser-Emulsion, die dadurch erhältlich ist, daß man 0,5 bis 10 Gewichtsteile eines ölhaltigen, wassermischbaren Emulsionskonzentrats, das 15 bis 50 Gewichtsteile einer Ölkomponente, 30 bis 80 Gewichtsteile des Korrosionsschutz- und Emulgatorsystems nach Anspruch 4 und erwünschtenfalls weitere Hilfs- oder Wirkstoffe enthält, mit 99,5 bis 90 Gewichtsteilen Wasser vermischt, als Kühlschmierstoff bei der spanabhebenden Bearbeitung von Leichtmetallen.

12. Verwendung einer Öl-in-Wasser-Emulsion, die dadurch erhältlich ist, daß man 0,5 bis 10 Gewichtsteile eines ölhaltigen, wassermischbaren Emulsionskonzentrats, das 15 bis 50 Gewichtsteile einer Ölkomponente, 30 bis 80 Gewichtsteile des Korrosionsschutz- und Emulgatorsystems nach Anspruch 5 und erwünschtenfalls weitere Hilfs- oder Wirkstoffe enthält, mit 99,5 bis 90 Gewichtsteilen Wasser vermischt, als Kühlschmierstoff bei der spanabhebenden Bearbeitung von Buntmetallen.

13. Verwendung der Emulsion nach Anspruch 9 als Kühlschmierstoffemulsion, die keine Borverbindungen enthält.