專利名稱:固體潤滑劑的懸浮方法
本發明涉及一種固體潤滑劑的懸浮方法，所說的固體潤滑劑應用于金屬無屑熱加工，在作為液體載體的水中含有石墨和聚合物。
瑞士書第596294號和第609728號中公開了一些金屬無屑熱加工用的固體潤滑劑，它們含有石墨、聚合產物、懸浮輔助劑，必要時還含有其他附加的助劑，如殺菌劑，用水制成一種懸浮液。為了避免固體滑劑懸浮液在貯存時被細菌所分解，必需添加殺菌劑;懸浮輔助劑的目的在于使經長期保存液體和固體組份保持均勻混合。固體潤滑劑懸浮液在加工時施加，亦即水從工件的加工工具上蒸發，聚合物組份被燒去。在加工時，固體潤滑劑中殺菌劑那種可能有毒性而不希望有的東西也會蒸發并且殺菌劑與懸浮輔助劑一起使固體潤滑組劑含有并非微不足道的不潤滑部分。
本發明的任務在于提供一種能夠在使用的場合下直接制備含有一種液體載體，通常是水，石墨和聚合物，不添加殺菌劑以及具有盡可能少的懸浮輔助劑所做成的均勻且穩定的固體潤滑劑懸浮液的方法。
本發明的任務是這樣完成的，就是使固體潤滑劑的組份和作為液體載體的水在膠體研磨機中預懸浮，然后直接聯結到強力混合器中作進一步混合，由此加工成穩定的懸浮液。
為了實施該方法可以將干燥的預混合的固體潤滑劑組份和水一起放在膠體研磨機中。
把石墨、聚合物以及所有必不可少的添加劑，如懸浮輔助劑、表面穩定劑，必要時還有潤濕劑和無機添加劑的混合物稱之干燥的預混合組份。
必要時，也可以在進行過程中向水中預先補加添加劑，如潤濕劑、溶劑、成膜劑、PH穩定劑、可溶性無機鹽(例如磷酸鹽)等等。
對于本發明的另一種實施形式來說，必要時可使水與公知的添加劑，如懸浮助劑、潤濕劑或者溶劑等等，再加上用作塑料分散液的聚合物一起預混合，然后將這種混合物和石墨一起加入膠體研磨機中，必要時均勻地與諸如懸浮輔助劑、表面穩定劑等等混合。
膠體研磨機可以采用商用的設備，對于特別的目的和考慮到加工產品的性能必須能進行配套調整。這種配套有傳動裝置尺寸的調整、粉劑輸送機、液體與粉末的入口處及閥門、卸料機以及控制裝置。
轉動件與殼體之間的間隙寬度可為0.01到3毫米;由旋轉圓周和轉速所計算的圓周速度可為10至40米/秒。
本發明的方法可以制備含有1到70%(重量)固體的懸浮液。當固體潤滑劑的單個組份都具有很低的堆比重時，在懸浮液中達到這樣高的固體含量我們認為是可能的。石墨為0.2到0.5公斤/升，聚合物和添加劑為0.2到0.7公斤/升，一種典型的干燥的混合物為0.2到0.5公斤/升，故而，對一種25%(重量)的懸浮液來說，固體潤滑劑的體積已大于制備懸浮液所需水的體積。
本發明采用膠體研磨機能可靠地避免固體結團。組份在膠體研磨機的混合區中停留時間在0.01到5秒的范圍是適當的。
然而，這樣制備的懸浮液的穩定性是差的，固體會迅速沉降。應當在強力混合器中緊接著重新處理懸浮液，此時平均停留時間為60到3000秒，優先采用150到300秒，以穩定懸浮液。
合適的強力混合器是具有至少一根同步的攪拌器葉輪軸或者逆流的有攪拌器葉輪軸的攪拌器、攪拌球磨機、制導式混合器或者螺旋式混合器，優先采用串聯狀配置。當組份，也即固體潤滑劑和水，如僅僅在強力攪拌器中混合成固體潤滑劑懸浮液時，則懸浮液中的成團和不均勻性既不可避免也不可消除。
通過本發明的配置，即膠體研磨機和強力混合器串接，成功地獲得完全不成團且均勻的由液體載體和固體組成的固體懸浮液，這樣的組份完全潤濕，故而到目前為止是既合適又易接受的。當用僅僅一臺本發明的先后設置的混合器混合和懸浮是可能時，則這樣制備的一種懸浮液是無結塊的，并且在適宜的懸浮輔助劑的種類和數量下具有相當長的適用期，在相當長時間間隔后首先出現固體的沉降。
本發明方法可制備由瑞士書第596294號和第609728號公開的固體潤滑劑。所用相應的起始物料為至少一種固體潤滑劑，優先采用石墨，尤其是高純度石墨，例如大于90%，平均粒度不大于300微米。最好用純度為96到99.5%的石墨，平均粒度為100微米。必要時，可應用二硫化鉬、CaF2或只用BN，或者按本發明的范圍與石墨混合。
所謂聚合物應理解為無受熱分解殘留物的有機產物，如烯化均聚物或烯化共聚物。其中均聚物及共聚物還有烯烴(單烯烴、二烯烴等)、乙烯基酯、乙烯醇、不飽和二元酸和酯(二羧酸和酯)、烷基酯以及無環的酸和酯。
烯化均聚物和共聚物可以是聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚乙酰醋酸酯、聚乙烯丙酸酯、甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的共聚物、甲基丙烯酸甲酯和α-甲基苯乙烯的共聚合、聚隣苯二甲酸二烯丙基酯、聚丙烯、苯乙烯和丁二烯的共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯醋酸酯和二丁馬來酸酯的共聚物、乙烯醋酸酯和乙烯的共聚物以及聚異丁烯。
所述的聚合物可以單獨應用或者以干的相互間混合使用，或必要時作分散劑用。
多糖類物質，如淀粉、纖維素、旋覆花素、糖原、瓊脂、左聚糖、二醌、果膠、木質素以及阿拉伯聚糖可以作為懸浮輔助劑，另外烷基纖維素，如甲基纖維素、乙基纖維素、丙基纖維素及丁基纖維素，或者藻朊酸鹽如藻朊酸鈉、藻朊酸鉀、丙二醇藻朊酸酯及藻朊酸銨，或者這些物質的混合物也可以作為懸浮輔助劑。
固體潤滑劑在其用作1到70%(重量)均勻的含水懸浮液時在5到50℃下具有的粘度為100到30000厘泊。
為了達到懸浮液的粘度，必要時固體潤滑劑中還可含有足夠的有機穩定劑。但是，還可用增稠劑或者增稠劑的混合物來調節粘度。適合的增稠劑類有水溶性多糖類、烷基纖維素、聚乙烯醇、聚芳基化酯化合物、聚乙烯吡咯烷酮，必要時還包括無機物，特別是礦物，如粘土或者硅酸。
另外的添加劑可以是無機添加劑并且選自硼化合物、多磷酸鹽及堿性硅酸鹽的類中，單獨的或者相互混合使用的。不溶性或難溶性多磷酸鹽屬于這些化合物之列。優先采用長鏈高分子量偏磷酸鈉或者四聚偏磷鉀酸作為多磷酸鹽。此時，涉及(NaPO3)n化合物，其中n＝6到50000，優先采用n＝6到10000。可以采用的硼化物為可溶性的，優先采用難溶性的或者不溶性的。
硼砂、硼酸、B2O3、KB5O8·4H2O或者硼酸鋅可以當作硼化物。
獲得應用的堿性硅酸鹽優先采用含有SiO2為21～47%的鈉水玻璃或者鉀水玻璃。把一種潤濕劑添加到混合物和(或)水中，這對輔助粉狀固體潤滑劑混合物獲得可靠潤濕性是有益的。這種潤濕劑有烷芳基磺酸鹽、脂肪酸胺、脂肪皂、烷基磷酸鹽的取代的酰胺、磺化的二元羧酸酯、磺化的脂肪酰胺、烷基胺、烷基硫酸鈉、脂族氨基酯、聚醚，如聚氧乙烯和聚氧丙烯、磺化的高級酚或萘磺酸鹽。
由本發明方法制備的固體潤滑劑懸浮液可含有以1到90%(重量)固體潤滑劑作固體組份，優先采用石墨、1到50%(重量)聚合物、1到80%(重量)無機添加劑以及0.2到80%(重量)有機穩定劑。
可以用水作為液體載體，此時添加到水中可能還有諸如潤濕劑、溶劑，例如醇類、酯類、酮類或醛類。為了把固體潤滑劑以及此時在最外部潤濕差的石墨迅速地帶入懸浮液中，或者把聚合物組份迅速地溶解或膨脹，水中的這些添加劑是必需的。
固體潤滑劑適合于在300到1300℃的高溫下使用，在所謂的“多管軋機”，連續軋機、皮爾格式軋機、阿塞爾軋機、頂管機、棒材擠壓機或者頂鍛機以及在異型和薄板軋制的軋機中熱加工，例如適合于潤滑工作部件，如芯棒、芯棒桿或者壓模和工件，如管坯或管子。優先采用於加工的材料為鐵和鋼。
通過涂上、刷上，最好通過噴涂分別將按本發明的方法制備的懸浮液施用到軋機的熱態工件或者熱態工具上，此時流體載體，在本情況下為水以及添加劑在短時內完全蒸發，而使防水的含石墨的來自聚合物熔體膜留下。這樣所成膜具有防水性，在必要的情況下能夠用固體潤滑劑涂覆在冷表面上。
固體潤滑劑的主要特點是成膜特性。這不僅首先指出應用的場合，用在工件上或者工具上，而具指出可在接觸固體下，特別是接觸含水的聚合物的情況下。因此，更為意外的是，按照本發明的方法已成功地使用潤濕劑性極差的物質，如石墨以及聚合物具有牢固的成膜粘附性能，此時緊接著形成的膜必須是防水的，遇水不成塊，均勻地混合。另外，在加工過程中難以使低的堆比重的固體體積可以超過水的體積。最后，在具有合適的懸浮輔助劑的數量下，懸浮液必須是極其穩定的，在較長時間間隔之后應當無折出或者無沉積。
本發明還包括實施本發明方法的裝置，它由一膠體研磨機和一緊接著設置的強力混合器組成。
膠體研磨機可以具有0.01到3毫米的間隙寬度，可以以10到40米/秒的圓周速度旋轉。整個裝置的適合的通過能力為25到1200公斤/小時最好到2000公斤/小時物料。附圖所示為本發明裝置的示意圖。膠體研磨機1主要由外殼2和轉動件3組成，由驅動裝置4帶動。從儲料容器5將石墨/聚合物混合物或者僅僅石墨，有時加另一些可能的添加劑，以及由管道6供給的水，也可能與聚合物和別的可能的添加劑混合輸入膠體研磨機1中。預混合的懸浮液經緊靠膠體研磨機1的排放口7，再經輸送管8進入強力混合器9，實施例中所示的為串聯狀配置的葉式攪拌器10。強力混合器9之后可以設置一儲存容器11，可以裝有料位測量裝置，根據料位使該裝置開或關。
權利要求
1.一種固體潤滑劑的懸浮方法，所說的潤滑劑適用于金屬無屑熱加工，在作為液體載體的水中含有石墨和聚合物，其特征在于使固體潤滑劑的組份和水在一膠體研磨機中預懸浮，緊接著在強力混合器中再進行混合，其時即制備成一種穩定的懸浮液。
2.根據權利要求
1所述的方法，其特征在于使干燥的預混合的固體潤滑劑組份和水在膠體研磨機中混合在一起。
3.根據權利要求
1所述的方法，其特征在于使石墨和在水中預混合的聚合物在膠體研磨機中混合在一起。
4.根據權利要求
1、2和3所述的方法，其特征在膠體研磨機的間隙寬度為0.01到3毫米。
5.根據權利要求
1、2和3和4所述的方法，其特征在膠體研磨機機以10到40米/秒，優先采用15到20米/秒的圓周速度旋轉。
6.根據權利要求
1、2、3、4和5所述的方法，其特征在于制備的懸浮液含有1到70%(重量)的固體。
7.根據權利要求
1、2、3、4、5和6所述的方法，其特征在于混合物在強力混合器中的停留時間為60到3000秒，優先采用150到300秒。
8.一種實施根據權利要求
1、2、3、4、5、6和7所述的方法的裝置，其特征在于所說的裝置由膠體研磨機和緊接配置的強力混合器組成。
9.根據權利要求
8所述的裝置，其特征在于膠體研磨機的間隙寬度為0.01到3毫米并且以10到40米/秒的圓周速度旋轉。
10.根據權利要求
8和9所述的裝置，其特征在于強力混合器是一種具有至少一根同步攪拌器葉輪軸或者逆流攪拌器葉輪的攪拌器，或者涉及攪拌球磨機、制導式混合器或螺旋式混合器，混合物在強力混合器中的停留時間為60到3000秒，優先采用150到300秒。
專利摘要
本發明的方法是將含有石墨和聚合物且在金屬無屑熱加工中應用的固體潤滑劑加在作為液體載體的水中，用膠體研磨機預懸浮，緊接著在強力混合器中再進行混合，其時即制備成一種穩定的懸浮液。
文檔編號C10N50/08GK86106627SQ86106627
公開日1987年4月1日 申請日期1986年9月30日
發明者漢斯·魯道夫·施陶布, 漢斯·耶爾格·富勒爾 申請人:隆察股份公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan