EP0218989B1 - Verfahren zum Suspendieren von Festschmierstoffen - Google Patents

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EP0218989B1
EP0218989B1 EP86113474A EP86113474A EP0218989B1 EP 0218989 B1 EP0218989 B1 EP 0218989B1 EP 86113474 A EP86113474 A EP 86113474A EP 86113474 A EP86113474 A EP 86113474A EP 0218989 B1 EP0218989 B1 EP 0218989B1
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EP
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water
colloid mill
suspension
process according
mixer
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EP0218989A3 (en
Inventor
Hans-Rudolf Staub
Hansjörg Furrer
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Lonza AG
Original Assignee
Lonza AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/80—Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/82—Combinations of dissimilar mixers
    • B01F33/821—Combinations of dissimilar mixers with consecutive receptacles

Definitions

  • the invention relates to a method for suspending solid lubricants which are used in the non-cutting hot forming of metals, containing graphite and polymers in water as the carrier liquid.
  • Solid lubricants for non-cutting metal forming at high temperatures are known from CH-A-596 294 and 609 728, containing graphite, polymers, suspension aids and optionally other auxiliaries, such as bactericides, which form a suspension with water.
  • auxiliaries such as bactericides, which form a suspension with water.
  • the addition of the bactericides is necessary to avoid bacterial decomposition of the solid lubricant suspension during storage;
  • the suspension auxiliaries serve the purpose of keeping the liquid and solid constituents in a homogeneous mixture even over long periods.
  • the solid lubricant suspension is used up during processing, i.e. the water evaporates on the tool of the workpieces, the polymer component burns off.
  • the bactericidal additives When processing the solid lubricants, the bactericidal additives are also subject to evaporation, which is undesirable in view of their possible toxicity and together with the suspension aids they form a not inconsiderable non-lubricating part of the solid lubricant formulation.
  • the object of the present invention was to propose a process which makes it possible to produce a homogeneous and stable solid lubricant suspension containing a carrier liquid, generally water, graphite and polymers, directly at the point of use, without adding bactericides and with the lowest possible content suspension aids.
  • a carrier liquid generally water, graphite and polymers
  • the dry, premixed components of the solid lubricant and the water can be combined in the colloid mill.
  • the mixture of graphite, the polymer and any additives, such as suspension aids, film stabilizers, and optionally also wetting agents and inorganic additives, is referred to as dry, premixed constituents.
  • additives such as e.g. Wetting agents, solvents, film formers, pH stabilizers, soluble inorganic salts (e.g. phosphates) etc. should be added beforehand.
  • the water optionally with the additives mentioned, such as suspension aids, wetting agents or solvents, etc.
  • the polymer e.g. as a plastic dispersion, premixed and this mixture in the colloid mill with the graphite, which if necessary with e.g. Suspension aids, film stabilizers, etc. are homogeneously mixed, are supplied.
  • the gap between the rotor and housing can be 0.01 to 3 mm; the peripheral speed, calculated from the rotor circumference and speed, can range from 10 to 40 m / sec. be.
  • Suspensions with a solids content of 1 to 70% by weight can be prepared by the process according to the invention.
  • the possibility of achieving such high solids contents in the suspension was all the more surprising since the individual components of the solid lubricant have very low bulk densities. These are 0.2 to 0.5 kg / l for graphite, 0.2 to 0.7 kg / l for the polymers and additives and, for example, 0.2 to 0.5 kg / l for a typical dry mixture .
  • the volume of the solid lubricant is greater than the volume of the water required to produce the suspension.
  • the residence time of the components in the mixing area of the colloid mill is expediently in the range from 0.01 to 5 seconds.
  • Suitable intensive mixers are expediently mixers with at least one co-rotating impeller shaft or counter-rotating impeller shafts, agitator ball mills, guide jet mixers or screw mixers, preferably in a cascade arrangement. If the constituents, ie the solid lubricant and the water, were mixed to form the solid lubricant suspension, for example, only in an intensive mixer, lump formation and inhomogeneity in the suspension could neither be avoided nor eliminated.
  • the arrangement according to the invention the sequential connection of a colloid mill and an intensive mixer make it possible to obtain a completely lump-free, homogeneous solid suspension from the carrier liquid and the solids received, the parts of which are completely wetted and, where appropriate, open-minded.
  • a suspension produced in this way is lump-free and has a significantly longer service life, measured in terms of the type and amount of suspension aid, and sedimentation of the solids only occurs after considerably longer periods of time than when mixing and suspending with only one of the mixers arranged in succession according to the invention it is possible.
  • Solid lubricants to be produced by the process according to the invention are known, for example, from CH-PS 596 294 and 609 728. Accordingly, the starting materials used are at least one solid lubricant, preferably graphite, in particular those graphites with high purity, for example over 90%, and an average grain size of no more than 300 microns. The best results can be achieved with the graphite of 96 to 99.5% purity and an average grain size of 100 micrometers. If appropriate, the use of molybdenum disulfide, CaF 2 or BN alone or in a mixture with graphite is conceivable in the context of the present invention.
  • Polymers are understood as meaning the organic products which decompose without leaving any heat, for example alkylene homopolymers or copolymers. These include the homo- and copolymers of alkenes (monoolefins, diolefins etc.), vinyl esters, vinyl alcohols, unsaturated dibasic acids and esters (dicarboxylic acids and esters), alkyl esters and acyclic acids and esters.
  • the alkylene homopolymer or copolymer can be polyethylene, polymethyl methacrylate, polystyrene, polybutadiene, polyvinyl acetate, polyvinyl propionate, a copolymer of methyl methacrylate and styrene, a copolymer of methyl methacrylate and alphamethylstyrene, polydiallyl phthalate, polypropylene, a copolymer of styrene and butadiene, and polymethyl methacrylate Dibutyl maleate, a copolymer of vinyl acetate and ethylene and polyisobutylene.
  • the polymers mentioned can be used alone or in a mixture with one another dry or, if appropriate, as a dispersion.
  • substances from the group polysaccharides such as starch, celluloses, inulin, glycogen agar, levan, dichinone, pectin, lignin and araban can be used as suspension auxiliaries, furthermore alkyl celluloses, such as e.g. Methyl, ethyl, propyl and butyl celluloses, or alginates such as sodium alginate, potassium alginate, propylene glycol alginate and ammonium alginate, or mixtures of the substances can be used.
  • alkyl celluloses such as e.g. Methyl, ethyl, propyl and butyl celluloses
  • alginates such as sodium alginate, potassium alginate, propylene glycol alginate and ammonium alginate, or mixtures of the substances can be used.
  • the solid lubricant When used, the solid lubricant should be present as a 1 to 70% by weight homogeneous aqueous dispersion and have a viscosity of 100 to 30,000 cp (0.1 to 30 Ns / m 2 at 5 to 50 ° C).
  • an organic stabilizer which may be present in the solid lubricant may also be sufficient.
  • a thickener e.g. water-soluble polysaccharides, alkyl celluloses, polyvinyl alcohols, polyarylates, polyvinyl pyrrolidone, optionally also inorganic substances, in particular minerals, such as clays or silica.
  • the boron compound can be used in soluble and preferably in poorly soluble or insoluble form.
  • borax boric acid
  • B 2 0 3 KB 5 0 8 .4H 2 0
  • zinc borate can be used as the boron compound.
  • the alkali silicate used is preferably a sodium water glass or potassium water glass with an SiO 2 content between 21 and 47%.
  • wetting agent For a safe wetting of the powdery solid lubricant mixture, it can be helpful to add a wetting agent to the mixture and / or the water.
  • wetting agents are alkylarylsulfonates, fatty acid amines, fatty soaps, substituted amides of the alkyl phosphates, sulfonated esters of dicarboxylic acids, sulfonated fatty amides, alkylamines, sodium alkyl sulfates, aliphatic amine esters, polyethers such as polyoxyethylene and polyoxypropylene, sulfonated high phenols or naphthalenesulfonates.
  • the solid lubricant suspensions to be produced by the process according to the invention can contain, for example, 1 to 90% by weight solid lubricant, preferably graphite, 1 to 50% by weight polymer, 1 to 80% by weight inorganic additive and 0.2 to 80% by weight of an organic stabilizer as a solid component contain.
  • Water is used as the carrier liquid, with any additives to the water, such as wetting agents, solvents, e.g. Alcohols, esters, ketones or aldehydes are included.
  • additives in the water may be necessary, for example, to quickly bring the solid lubricant and thereby the extremely poorly wettable graphite into suspension or, for example, to quickly dissolve or swell the polymer portion.
  • the solid lubricants are suitable for high-temperature applications, at temperatures from 300 to 1300 ° C, for example for the lubrication of tools, such as mandrels, mandrel bars or dies and workpieces, such as blanks or pipes, for hot forming in so-called “multiple pipe mills", contours , Pilger step rolling mills, Asselstrasse, push bench systems, bar presses or Squeezing presses, and in rolling mills for profile and sheet metal rolling.
  • the preferred materials for processing are iron and steel.
  • the suspension produced by the method of the invention is by brushing, brushing and preferably by spraying onto the hot workpiece or tool.
  • the carrier liquid in this case the water, and any volatile additives evaporate and leave a waterproof, graphite-containing melt film from the polymer.
  • the water resistance of the film is required in order to be able to cool the surface coated with the solid lubricant if necessary.
  • the film-forming properties are an essential feature of the solid lubricant. However, these do not show up at the place of application, i.e. on the workpiece or tool, but already during mixing, i.e. when the solids and then especially the polymers come into contact with the water. It is therefore all the more surprising that it is now possible to use the process of the invention to produce an extremely poorly wettable substance, such as graphite, and a polymer with strong film-forming to adhesive properties, the film which then has to be waterproof, lump-free and homogeneous with water to mix. What makes the process even more difficult is that the volume of the solids can exceed the volume of the water due to their low bulk density. Finally, the suspension, measured by the amount of suspension aids added, must be extremely stable and must not show segregation or sedimentation over long periods.
  • the invention further comprises the device for carrying out the method according to the invention, consisting of a colloid mill and an intensive mixer immediately downstream.
  • the colloid mill can have a gap width of 0.01 to 3 mm and can run at peripheral speeds of 10 to 40 m / sec. operate.
  • the entire system is suitably designed for throughputs of 25 to 1200 kg / h and preferably up to 2000 kg / h of material.
  • the colloid mill 1 consists essentially of housing 2 and rotor 3, which is set in motion by drive 4. From a storage vessel 5, the graphite / polymer mixture or the graphite alone, each with the further possible additives, and through the feed 6, the water, possibly in a mixture with the polymer and other additives, is fed into the colloid mill 1.
  • the premixed suspension is passed in an intensive mixer 9, shown here by way of example with a cascade-shaped blade stirrer 10.
  • an intensive mixer 9 shown here by way of example with a cascade-shaped blade stirrer 10.
  • a storage vessel 11 can be provided, which can be equipped with a level meter and switches the system on and off according to the level.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Suspendieren von Festschmierstoffen, die bei der spanlosen Warmumformung von Metallen Anwendung finden, enthaltend Graphit und Polymere in Wasser als Trägerflüssigkeit.
  • Aus den CH-A-596 294 und 609 728 sind Festschmierstoffe für die spanlose Metallumformung bei hohen Temperaturen bekannt, enthaltend Graphit, Polymerisate, Suspensionshilfsmittel und gegebenenfalls weitere Hilfsmittel, wie Bakterizide, die mit Wasser eine Suspension bilden. Der Zusatz der Bakterizide ist notwendig um eine bakterielle Zersetzung der Festschmierstoffsuspension bei der Lagerung zu vermeiden; die Suspensionshilfsmittel erfüllen den Zweck, die flüssigen und festen Bestandteile auch über längere Zeiträume in homogener Mischung zu halten. Die Festschmierstoffsuspension braucht sich während der Verarbeitung auf, d.h. das Wasser verdampft auf dem Werkzeug der Werkstücke, der Polymeranteil brennt ab. Bei der Verarbeitung der Festschmierstoffe unterliegen die bakteriziden Zusätze ebenfalls einer Verdampfung, was in Anbetracht deren möglicher Giftigkeit unerwünscht ist und zusammen mit den Suspensionshilfsmitteln bilden sie einen nicht unerheblichen nichtschmierenden Teil der Festschmierstofformulation.
  • Aufgabe vorliegender Erfindung war es, ein Verfahren vorzuschlagen, das es ermöglicht, eine homogene und stabile Festschmierstoffsuspension, enthaltend eine Trägerflüssigkeit, in der Regel Wasser, Graphit und Polymere, unmittelbar am Ort des Verbrauchs herzustellen, ohne Zusatz von Bakteriziden und mit einem möglichst geringen Gehalt an Suspensionshilfsmitteln.
  • Erfindungsgemäss wird das dadurch erreicht, dass die Bestandteile des Festschmierstoffes und Wasser in einer Kolloidmühle mit einer Spaltweite von 0,01 bis 3 mm und einer Umfangsgeschwindigkeit von 10 bis 40 m/s vorsuspendiert werden und unmittelbar danach in einem Intensivmischer während 60 bis 3000 s einem Mischprozeß unterworfen und dabei zu einer stabilen Suspension verarbeitet werden.
  • Zur Ausführung des Verfahrens können die trockenen, vorgemischten Bestandteile des Festschmierstoffes und das Wasser in der Kolloidmühle zusammengeführt werden.
  • Als trockene, vorgemischte Bestandteile wird die Mischung von Graphit, dem Polymer und allfälligen Zusätzen, wie Suspensionshilfsmitteln, Filmstabilisatoren, gegebenenfalls auch Netzmitteln und anorganischen Additive, bezeichnet.
  • Dem Wasser können allenfalls auch Zusätze, wie z.B. Netzmittel, Lösungsmittel, Filmbildner, pH-Stabilisator, lösliche anorganische Salze (z.B. Phosphate) usw. schon vorgängig beigefügt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Wasser, gegebenenfalls mit den genannten Zusätzen, wie Suspensionshilfsmitteln, Netzmitteln oder Lösungsmitteln usw., zusammen mit dem Polymer, z.B. als KunststoffDispersion, vorgemischt werden und diese Mischung in der Kolloidmühle mit dem Graphit, der gegebenenfalls mit z.B. Suspensionshilfsmitteln, Filmstabilisatoren usw. homogen vermischt ist, zugeführt werden.
  • Als Kolloidmühle können an sich handelsübliche Geräte angewendet werden, wobei sich für den speziellen Zweck und im Hinblick auf die Eigenschaften der zu verarbeitenden Produkte Anpassungen notwendig sein können. Zu solchen Anpassungen gehören die Dimensionierung des Antriebes, Pulverförderer, Flüssigkeits- und Pulvereinlässe und -ventile, Abstreifer und Schaltvorrichtungen.
  • Die Spaltweite zwischen dem Rotor und Gehäuse kann 0,01 bis 3 mm betragen; die Umfangsgeschwindigkeit, errechnet aus Rotorumfang und Drehzahl kann 10 bis 40 m/sec. betragen.
  • Nach dem erfindungsgemässen Verfahren können Suspensionen mit einem Feststoffgehalt von 1 bis 70 Gew.% hergestellt werden. Die Möglichkeit, derart hohe Feststoffgehalte in der Suspension zu erzielen, war um so überraschender, als die einzelnen Bestandteile des Festschmierstoffes sehr niedrige Schüttgewichte aufweisen. Diese liegen für Graphit bei 0,2 bis 0,5 kg/l, für die Polymere und Zusätze bei 0,2 bis 0,7 kg/I und beispielsweise für eine typische trockene Mischung bei 0,2 bis 0,5 kg/l. Somit ist schon für eine 25 Gew.%ige Suspension das Volumen des Festschmierstoffes grösser als das Volumen des zur Herstellung der Suspension benötigten Wassers.
  • Mit dem erfindungsgemässen Einsatz der Kolloidmühle gelingt es, eine Klumpenbildung der Feststoffe sicher zu vermeiden. Die Verweildauer der Komponenten im Mischbereich der Kolloidmühle liegt zweckmässig im Bereich von 0,01 bis 5 sec.
  • Die Stabilität derart hergestellter Suspensionen ist jedoch beschränkt und die Feststoffe sedimentieren rasch. Eine unmittelbare Weiterbehandlung der Suspension in einem Intensivmischer, wobei eine durchschnittliche Verweilzeit von 60 bis 3000 sec., vorzugsweise 150 bis 300 sec., eingehalten werden soll, führt zu stabilen Suspensionen. Geeignete Intensivmischer sind zweckmässig Mischer mit wenigstens einer gleichläufigen Rührflügelwelle oder gegenläufigen Rührflügelwellen, Rührwerkskugelmühlen, Leitstrahlmischer oder Schneckenmischer, vorzugsweise in kaskadenförmiger Anordnung. Würden die Bestandteile, also der Festschmierstoff und das Wasser, beispielsweise nur in einem Intensivmischer zu der Festschmierstoffsuspension vermischt, liesse sich eine Klumpenbildung und Inhomogenität in der Suspension weder vermeiden noch beheben.
  • Durch die erfindungsgemässe Anordnung, dem Nacheinanderschalten einer Kolloidmühle und einem Intensivmischer gelingt es, aus der Trägerflüssigkeit und den Feststoffen eine völlig klum- .penfreie, homogene Feststoffsuspension zu erhalten, deren Bestand teile vollständig benetzt und soweit dazu geeignet, aufgeschlossen sind. Eine derart hergestellte Suspension ist klumpenfrei und hat eine, gemessen an der Art und Menge des Suspensionshilfsmittels, wesentlich verlängerte Standzeit und eine Sedimentation der Feststoffe tritt erst nach wesentlich längeren Zeiträumen auf, als das bei einem Mischen und Suspendieren mit nur einem der erfindungsgemäss nacheinander angeordneten Mischer möglich wäre.
  • Nach dem erfindungsgemässen Verfahren herzustellende Festschmierstoffe sind z.B. bekannt aus den CH-PS 596 294 und 609 728. Entsprechend sind die zur Anwendung gelangenden Ausgangsmaterialien wenigstens ein Festschmierstoff, bevorzugt Graphit, insbesondere solche Graphite mit hoher Reinheit, beispielsweise über 90%, und einer durchschnittlichen Korngrösse von nicht mehr als 300 Mikrometer. Die besten Ergebnisse lassen sich mit dem Graphit von 96 bis 99,5% Reinheit und einer durchschnittlichen Korngrösse von 100 Mikrometer erzielen. Gegebenenfalls ist die Anwendung von Molybdändisulfid, CaF2 oder BN allein oder im Gemisch mit Graphit sinngemäss im Rahmen vorliegender Erfindung denkbar.
  • Unter Polymeren werden die sich in Wärme rückstandsfrei zersetzenden organischen Produkte, beispielsweise Alkylenhomopolymere oder -copolymere verstanden. Dazu zählen die Homo- und Copolymere von Alkenen (Monoolefine, Diolefine etc.), Vinylestern, Vinylalkoholen, ungesättigte dibasischen Säuren und Estern (Dicarboxylsäuren und -ester), Alkylestern und acyclische Säuren und Estern.
  • Das Alkylenhomopolymer oder -copolymer kann Polyethylen, Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Polybutadien, Polyvinylacetat, Polyvinylpropionat, ein Copolymer aus Methylmethacrylat und Styrol, ein Copolymer aus Methylmethacrylat und Alphamethylstyrol, Polydiallylphthalat, Polypropylen, ein Copolymer aus Styrol und Butadien, Polymethylmethacrylat, ein Copolymer aus Vinylacetat und Dibutylmaleinat, ein Copolymer aus Vinylacetat und Ethylen und Polyisobutylen, sein. Die genannten Polymere können allein oder im Gemisch untereinander trocken oder geeignetenfalls als Dispersion angewendet werden.
  • Als Suspensionshilfsmittel können beispielsweise Stoffe aus der Gruppe Polysaccharide, wie Stärke, Cellulosen, Inulin, Glycogen Agar, Levan, Dichinon, Pectin, Lignin und Araban, ferner können Alkylcellulosen, wie z.B. Methyl-, Ethyl-, Propyl- und Butylcellulosen, oder Alginate, wie Natriumalginat, Kaliumalginat, Propylenglykolalginat und Ammoniumalginat, oder Gemische der Substanzen angewendet werden.
  • Der Festschmierstoff soll bei deren Anwendung als 1 bis 70 Gew%ige homogene wässrige Dispersion vorliegen und eine Viskosität von 100 bis 30000 cp (0,1 bis 30 Ns/m2 bei 5 bis 50°C aufweisen.
  • Um die Viskosität der Dispersion zu erreichen, kann auch ein gegebenenfalls im Festschmierstoff enthaltener organischer Stabilisator ausreichend sein. Es ist aber auch möglich, durch einen Verdicker oder ein Gemisch von Verdickern die Viskosität zu steuern. Aus der Reihe von geeigneten Verdickern eignen sich z.B. wasserlösliche Polysaccharide, Alkylcellulosen, Polyvinylalkohole, Polyarylate, Polyvinylpyrrolidon, gegebenenfalls noch anorganische Substanzen, insbesondere Mineralien, wie Tone oder Kieselsäure.
  • Weitere Zusätze können anorganische Additive sein und aus der Reihe der Borverbindungen, der Polyphosphate und der Alkalisilikate, allein oder in Mischung untereinander gewählt werden. Zu diesen Verbindungen gehören Polyphosphat in unlöslicher oder schwerlöslicher Form. Vorzugsweise kommen als Polyphosphate Madrell'sche Salze oder Kurrol'sche Salze zur Anwendung. Dabei handelt es sich um Verbindungen der Art (Na PO3), mit n = 6 bis 50,000, vorzugsweise 6-10,000. Die Borverbindung kann in löslicher und vorzugsweise in schwerlöslicher oder unlöslicher Form angewendet werden.
  • Als Borverbindung können beispielsweise Borax, Borsäure, B203, KB508.4H20 oder Zinkborat angewendet werden.
  • Das zur Anwendung gelangende Alkalisilikat ist bevorzugt ein Natronwasserglas oder Kaliwasserglas mit einem Si02-Gehalt zwischen 21 und 47%.
  • Zur sicheren Benetzung des pulverigen Festschmierstoffgemisches kann es hilfreich sein, dem Gemisch und/oder dem Wasser ein Netzmittel zuzufügen. Beispiele von solchen Netzmitteln sind Alkylarylsulfonate, Fettsäureamine, Fettseifen, substituierte Amide der Alkylphosphate, sulfonierte Ester der Dicarboxylsäuren, sulfonierte Fettamide, Alkylamine, Natriumalkylsulfate, aliphatische Aminester, Polyether, wie Polyoxyethylen und Polyoxypropylen, sulfonierte hohe Phenole oder Naphthalensulfonate.
  • Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren herzustellenden Festschmierstoffsuspensionen können beispielsweise als Feststoffkomponente 1 bis 90 Gew.% Festschmierstoff, vorzugsweise Graphit, 1 bis 50 Gew.% Polymer, 1 bis 80 Gew.% anorganischen Zusatz und 0,2 bis 80 Gew.% eines organischen Stabilisierungsmittels enthalten.
  • Als Trägerflüssigkeit wird Wasser angewendet, wobei allfällige Zusätze zum Wasser, wie Netzmittel, Lösungsmittel, wie z.B. Alkohole, Ester, Ketone oder Aldehyde, miteingeschlossen sind. Derartige Zusätze im Wasser können notwendig sein, um beispielsweise den Festschmierstoff und dabei den äusserst schlecht benetzbaren Graphit rasch in Suspension zu bringen oder beispielsweise den Polymeranteil rasch anzulösen oder anzuquellen.
  • Die Festschmierstoffe eignen sich für eine Hochtemperaturanwendung, bei Temperaturen von 300 bis 1300°C, beispielsweise für die Schmierung von Werkzeug, z.B. Dorn, Dornstange oder Matrize und Werkstücke, beispielsweise Luppe oder Rohr, bei der Warmumformung in sogenannten "multiple pipe mills", Kontistrassen, Pilgerschrittwalzwerken, Asselstrassen, Stossbankanlagen, Stangenpressen oder Anstauchpressen, und in Walzstrassen zum Profil-und Blechwalzen. Die bevorzugt zur Bearbeitung gelangenden Materialien sind dabei Eisen und Stahl.
  • Die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellte Suspension wird durch Aufstreichen, Aufbürsten und bevorzugt durch Aufsprühen auf das heisse Werkstück oder das heisse Werkzeug resp. Walze aufgetragen, wobei die Trägerflüssigkeit, in vorliegendem Falle das Wasser, und allfällige flüchtige Zusätze verdampfen und einen wasserfesten, graphithaltigen Schmelzfilm aus dem Polymer zurücklassen. Die Wasserfestigkeit des Filmes wird gefordert, um nötigenfalls die mit dem Festschmierstoff beschichtete Oberfläche kühlen zu können.
  • Wesentliches Merkmal des Festschmiermittels sind die filmbildenden Eigenschaften. Diese zeigen sich aber nicht erst am Anwendungsort, also auf dem Werkstück oder Werkzeug, sondern schon während des Mischens, also bei der Berührung der Feststoffe und dann insbesondere der Polymere mit dem Wasser. Es ist deshalb umso überraschender, dass es nun gelingt, nach dem Verfahren der Erfindung einen extrem schlecht benetzbaren Stoff, wie Graphit, und ein Polymer mit stark filmbildenden bis klebenden Eigenschaften, wobei der sich ausbildende Film anschliessend wasserfest sein muss, mit Wasser klumpenfrei und homogen zu mischen. Erschwerend kommt beim Verfahren hinzu, dass das Volumen der Feststoffe aufgrund deren niedrigen Schüttgewichtes das Volumen des Wassers übertreffen kann. Schliesslich muss die Suspension, gemessen an der Menge des Zusatzes von Suspensionshilfsmitteln, extrem stabil sein und darf über längere Zeiträume keine Entmischung oder Sedimentation zeigen.
  • . Die Erfindung umfasst weiters die Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens, bestehend aus einer Kolloidmühle und einem unmittelbar nachgeordneten Intensivmischer.
  • Die Kolloidmühle kann eine Spaltweite von 0,01 bis 3 mm aufweisen und kann mit Umfangsgeschwindigkeiten von 10 bis 40 m/sec. betrieben werden. Die ganze Anlage ist zweckmäßig für Durchsätze von 25 bis 1200 kg/h und vorzugsweise bis 2000 kg/h Material ausgelegt. Die Abbildung gibt schematisch die erfindungsgemässe Vorrichtung wieder. Die Kolloidmühle 1 besteht im wesentlichen aus Gehäuse 2 und Rotor 3, der durch Antrieb 4 in Bewegung gesetzt wird. Aus einem Vorratsgefäss 5 wird das Graphit/Poiymergemisch oder der Graphit allein, jeweils mit den weiteren möglichen Zusätzen, und durch die Zuführung 6 das Wasser, allenfalls im Gemisch mit dem Polymer und anderen allfälligen Zusätzen, in die Kolloidmühle 1 geführt. Unmittelbar nach dem Auslass 7 der Kolloidmühle, durch eine Schlauchleitung 8, wird die vorgemischte Suspension in einem Intensivmischer 9, hier beispielhaft dargestellt mit einem kaskadenförmig angeordneten Blattrührer 10, geleitet. Nach dem Intensivmischer 9 kann ein Vorratsgefäss 11 vorgesehen sein, das mit einem Füllstandsmesser ausgerüstet sein kann und entsprechend dem Füllstand die Anlage ein- und ausschaltet.

Claims (8)

1. Verfahren zum Suspendieren von Festschmierstoffen, die bei der spanlosen Warmumformung von Metallen Anwendung finden, enthaltend Graphit und Polymere in Wasser als Trägerflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestandteile des Festschmierstoffes und Wasser in einer Kolloidmühle mit einer Spaltweite von 0,01 bis 3 mm und einer Umfangsgeschwindigkeit von 10 bis 40 m/s vorsuspendiert werden und unmittelbar danach in einem Intensivmischer während 60 bis 3000 s einem Mischprozeß unterworfen und dabei zu einer stabilen Suspension verarbeitet werden.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die trockenen, vorgemischten Festschmierstoffbestandteile und das Wasser in der Kolloidmühle zusammengeführt werden.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Graphit und das im Wasser vorgemischte Polymer in der Kolloidmühle zusammengeführt werden.
4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolloidmühle mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 15 bis 20 m/s betrieben wird.
5. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Suspension mit einem Feststoffgehalt von 1 bis 70 Gew.-% hergestellt wird.
6. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweildauer des Mischgutes im Intensivmischer 150 bis 300 s beträgt.
7. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Kolloidmühle mit einer Spaltweite von 0,01 bis 3 mm und einem unmittelbaren nachgeschalteten Intensivmischer besteht.
8. Vorrichtung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es sich beim Intensivmischer um einen Mischer mit wenigstens einer gleichläufigen oder gegenläufigen Rührflügelwelle, um eine Rührwerkskugelmühle, einen Leitstrahlmischer oder einen Schneckenmischer handelt.
EP86113474A 1985-10-02 1986-10-01 Verfahren zum Suspendieren von Festschmierstoffen Expired - Lifetime EP0218989B1 (de)

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AT86113474T ATE60249T1 (de) 1985-10-02 1986-10-01 Verfahren zum suspendieren von festschmierstoffen.

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CH4249/85A CH665847A5 (de) 1985-10-02 1985-10-02 Verfahren zum suspendieren von festschmierstoffen.
CH4249/85 1985-10-02

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP0218989A2 EP0218989A2 (de) 1987-04-22
EP0218989A3 EP0218989A3 (en) 1989-04-26
EP0218989B1 true EP0218989B1 (de) 1991-01-23

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EP86113474A Expired - Lifetime EP0218989B1 (de) 1985-10-02 1986-10-01 Verfahren zum Suspendieren von Festschmierstoffen

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US (1) US4735734A (de)
EP (1) EP0218989B1 (de)
JP (1) JPS6291229A (de)
CN (1) CN1006400B (de)
AT (1) ATE60249T1 (de)
CA (1) CA1272181A (de)
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