|
(11) | EP 0 113 863 B1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
|
|
| (54) |
Schneidöl für die spangebende Bearbeitung von Buntmetallen Cutting oil for non-ferro metal working without removal of chips Huile de coupe pour le traitement de métaux non-ferreux sans enlèvement de copeaux |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
| Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft ein neues Schneidöl für die spangebende Bearbeitung von Buntmetallen. Insbesondere betrifft sie ein Schneidöl für das Fräsen und/oder Gravieren von im Tiefdruck verwendeten Kupfer zylindern.
[0002] Für die spangebende Bearbeitung von Metallen, besonders Buntmetallen, wie Drehen, Fräsen, Bohren, Sägen, Schneiden und Schleifen, besteht ein hoher Bedarf an leistungsfähigen Schneidölen. Diese dienen als Kühlund Schmiermittel und haben die Aufgabe, eine einwandfreie Bearbeitung des Werkstücks zu gewährleisten. Insbesondere sollen sie eine gute Gleitung des Schneidwerkzeuges auf dem Werkstück und eine Ableitung der bei der spangebenden Bearbeitung lokal entstehenden Wärme ermöglichen sowie eine Korrosion der bearbeiteten Metalloberfläche und einen Verschleiß des Werkzeuges verhindern (siehe Ullmann's Enzyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 20, Seite 617-622.1981).
[0003] Im Tiefdruck wird in die äußere Oberfläche kupferner Druckzylinder die Druckvorlage in Form entsprechender Vertiefungen eingraviert. Diese Vertiefungen nehmen während des Druckvorganges die Druckfarbe auf, die dann vom rotierenden Zylinder auf das zu bedruckende Material übertragen wird. Nach Beendigung des Druckes wird diese äußere gravierte Kupferschicht durch einen Fräsvorgang vom gebrauchten Zylinder entfernt. Danach wird dann eine neue Druckvorlage in die frische Oberfläche graviert und diese zur Erreichung einer höheren mechanischen Festigkeit (notwendig bei hohen Druckauflagen) verkupfert bzw. verchromt.
[0004] Für den genannten Fräsvorgang wird überwiegend ein Spezialgerät eingesetzt, das vom rotierenden Kupferzylinder die äußere, nicht mehr benötigte Metallschicht durch eine schnell laufende, mit Schneiddiamanten besetzte Frässcheibe in hoher Präzision abfräst.
[0005] Für diesen Prozess wird ein Schneidöl benötigt, das die folgenden Anforderungen erfüllen sollte :
1. Ermöglichung einer einwandfreien Bearbeitung des Druckzylinders, das heißt
a) Ausbildung eines gut haftenden, auch während des Fräsvorganges und den dabei erzeugten höheren Temperaturen nichtreißenden Ölfilmes,
b) Erzeugung einer absolut glatten, neuen Oberfläche durch eine entsprechend gute Schmierung des Schneidwerkzeuges,
c) gute Wärmeableitung von bearbeiteter Metalloberfläche und Schneidwerkzeug,
d) Verhinderung des Zusammenbackens der abgefrästen Metallteilchen, insbesondere am Schneidwerkzeug,
e) Verhinderung der Korrosion der frischen Metalloberfläche sowie eines schnellen Verschlei- ßens des Schneidwerkzeuges.
2. Bei der nachfolgenden Gravur des Kupferzylinders muß der Gleitfuß der Graviereinheit auf dem Schneidölfilm einwandfrei gleiten.
3. Nach dem Gravieren muß sich der Schneidölfilm in einem alkalischen Entfettungsbad vollständig entfernen lassen. Nur so ist bei der anschließenden Verkupferung bzw. Verchromung der gravierten Druckzylinderoberfläche eine ausreichende Haftung der aufgebrachten Metallschicht und damit eine hohe Auflagenzahl bei gleichbleibender Druckqualität gewährleistet.
[0006] Das nach dem Stand der Technik bisher verwendete Schneidöl besteht normalerweise aus einem natürlichen Fett, also einem Glycerinester natürlicher, partiell ungesättigter Fettsäuren (Gehalt im Schneidöl ca. 50 Gewichtsprozent), das in chlorierten Kohlenwasserstoffen gelöst ist (Gemisch aus Methylenchlorid und Trichlorethan).
[0007] Nachteile dieses Produktes sind :
A. Ein damit behandelter Druckzylinder läßt sich nur sehr schwer vollständig entfetten. insbesondere an den Zylinderrändern erfolgt die Entfernung des Öls durch das Entfettungsbad nur unvollständig, was zu einer schlechten Haftung der frisch abgeschiedenen Kupfer- bzw. Chromschichten führt. Daraus resultieren Zylinder- und Maschinenschäden, somit letztlich niedrigere Druckauflagen und schlechtere Druckqualität.
B. Durch den Gehalt an chlorierten Kohlenwasserstoffen mit hohem Dampfdruck gehört das Schneidöl gemäß dem Stand der Technik zu den gesundheitsschädlichen Stoffen. Das Aufbringen des Schneidöls auf den Zylinder als dünnen Film fördert noch die Verdunstung, so daß dort Beschäftigte einem hohen, oft nicht mehr tolerierbaren Anteil an chlorierten Kohlenwasserstoffen in der Atemluft ausgesetzt sind.
C. Die schnellaufende Frässcheibe (bis ca. 10000 Umdrehungen pro Minute) bewirkt eine Vernebelung des Schneidöls, was zu einer unerwünschten Verunreinigung des Arbeitsplatzes und bei den dort Beschäftigten zu einer Geruchsbelästigung sowie einer weiteren Beeinträchtigung und Gefährdung durch die Spritznebel und das niedergeschlagene Öl führt.
[0008] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schneidöl für die spangebende Bearbeitung von Buntmetallen, insbesondere für das Fräsen und Gravieren von im Tiefdruck verwendeten Kupferzylindern, bereitzustellen, das die geschilderten Anforderungen erfüllt und nicht die oben genannten Nachteile aufweist.
[0009] Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß dies erreicht wird-durch ein Schneidöi, das als Lösungsmittel Glycole, Oligoglycole, Polyglycole bzw. deren Mono- oder Diether bzw. -ester sowie ein Tensid enthält.
[0010] Gegenstand der Erfindung ist somit ein Schneidöl auf der Basis von Fettsäureestern von ein-oder mehrwertigen Alkoholen für die spangebende Bearbeitung von Buntmetallen, insbesondere für das Fräsen und/oder Gravieren von im Tiefdruck verwendeten Kupferzylindern, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es als Lösungsmittel Glycole, Oligoglycole, Polyglycole bzw. deren Mono- oder Di-ether bzw. -ester sowie ein Tensid, vorzugsweise anionenaktive, enthält.
[0011] Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur spangebenden Bearbeitung von Buntmetallen, insbesondere ein Verfahren zum Fräsen und/oder Gravieren von im Tiefdruck verwendeten Kupfer zylindern, unter Verwendung eines Schneidöls, das dadurch gekennzeichnet ist, daß hierbei das erfindungsgemäße Schneidöl verwendet wird.
[0012] Gegenstand der Erfindung ist darüber hinaus die Verwendung des erfindungsgemäßen Schneidöls bei der spangebenden Bearbeitung von Buntmetallen, insbesondere beim Fräsen und/oder Gravieren von im Tiefdruck verwendeten Kupferzylindern.
[0013] Das Schneidöl enthält Fettsäureester von ein-oder mehrwertigen Alkoholen, vorzugsweise von Glycerin, in einem Anteil von 20-80 Gew: %, vorzugsweise 40 bis 60 Gew.-% Bevorzugt sind so hoch wie möglich gesättigte, gegebenenfalls gehärtete Fettsäureester, da dadurch die Lager- und Oxidationsstabilität des Schneidöls erhöht und die Neigung zum Verharzen vermindert wird, ein Nachteil, den Schneidöle nach dem Stand der Technik auf Basis natürlicher Fette mit unterschiedlichem, gegebenenfalls auch höherem Gehalt an ungesättigten Fettsäuren, aufweisen.
[0014] Als erfindungsgemäße Lösungsmittel enthält das Schneidöl Glycole, Oligoglycole, Polyglycole bzw. deren Mono- oder Diether bzw. -ester in einem Anteil von 20-80 Gew.-% vorzugsweise 40-60 Gew.-%. Die Auswahl dieser Lösungsmittel erfolgt nach folgenden Gesichtspunkten :
a) Die verwendeten Lösungsmittel sollten auch im Bereich niedrigerer Temperaturen ein ausreichendes Lösungsvermögen für das Fett und einen Erstarrungspunkt unter 0 °C besitzen, damit bei Transport oder längerer Lagerung bei niedrigen Temperaturen das Schneidöl sich nicht verfestigt.
b) Die Lösungsmittel sollten einen möglichst hohen Flammpunkt aufweisen, um die Gefahr einer Entzündung während des Fräsvorganges und den dabei auftretenden höheren Temperaturen auszuschließen. Flammpunkte über ca. 80 °C haben sich als unbedenklich erwiesen.
[0015] Als erfindungsgemäße Lösungsmittel eignen sich praktisch alle beliebigen Glycole, Oligo- und Polyglycole sowie deren Mono- oder Diether bzw. -ester, aber auch gemischte Ether-Esterderivate, die Molekularmassen zwischen etwa 100 und 600 aufweisen und die die obengenannten Kriterien erfüllen. Gängige Lösungsmittel dieser Art sind die niederen Homologen von Ethylenglycol und Propylenglycol sowie Derivate dieser Verbindungen, in denen eine oder beide Hydroxylgruppen verethert und/oder verestert sind, wobei als Ethergruppen Alkyl mit 1 bis 4 C-Atomen. Phenyl oder Benzyl. als Säurereste Alkan-Carbonsäuren mit bis zu 4 C-Atomen oder Benzoyl in Frage kommen.
[0016] Als erfindungsgemäße Lösungsmittel finden bevorzugt Verwendung Diethylenglycol-dibutylether, Dipropylenglycolmonomethylether, Tripropylenglycolmonomethylether, Tetraethylenglycol.
[0017] Als erfindungsgemäßen Tensidzusatz enthält das Schneidöl oberflächenaktive Substanzen in einem Anteil von 0,01-5 Gew.-%. vorzugsweise 0,1-1 Gew.-%.
[0018] Die Auswahl geeigneter Substanzen ist für den zu erzielenden Effekt einer verbesserten Ablösbarkeit des Schneidöls vom bearbeiteten Metall weitgehend unkritisch. Prinzipiell sind alle gängigen kationen- bzw. anionenaktiven, nichtionogenen oder amphoteren Tenside geeignet. Vorteilhaft für die Ablösung des Schneidölfilms mit Hilfe eines alkalischen Entfettungsbades und deshalb bevorzugt sind anionenaktive Tenside, da deren oberflächenaktive Wirkung im alkalischen Milieu am besten zur Geltung kommt. Dies können sein Seifen, Alkan-, Olefin- und Estersulfonate, insbesondere Alkylbenzolsulfonate sowie Alkyl-, Ether-und Fettalkohol- bzw. Fettethersulfate. Der Fachmann kann aus der großen Zahl der zur Verfügung stehenden Substanzen die geeigneten durch einfaches Ausprobieren auswählen.
[0019] So können beispielsweise als Tensid zum Schneidöl zugesetzt werden Natrium-dodecylbenzolsulfonat, Natrium-cetylethersulfat, Natrium-laurylsulfat oder entsprechende handelsübliche Präparate, wie zum Beispiel ein Natriumsalz eines Fettsäurekondensationsproduktes (LutensitR A-FK der BASF AG).
[0020] Das erfindungsgemäße Schneidöl zeichnet sich durch eine sehr gute Erfüllung der Anforderungen 1-3 aus. Insbesondere läßt es sich aber hervorragend und vollständig, wie auch in einem der nachfolgenden Beispiele belegt, durch ein alkalisches Entfettungsbad von einer mit dem Schneidöl behandelten Metalloberfläche entfernen. Dementsprechend läßt es sich vor allem auch bei der erfindungsgemäßen Verwendung beim Fräsen und Gravieren von im Tiefdruck verwendeten Kupferzylindern durch das Entfettungsbad vollständig auch von den Zylinderrändern entfernen. Es tritt auch keine Rückfettung vom Bad zum Zylinder auf, was zu längeren Standzeiten der Bäder führt.
[0021] Das erfindungsgemäße Schneidöl enthält keine gesundheitsgefährdende Substanzen und hat zudem im Gegensatz zum Schneidöl gemäß dem Stand der Technik praktisch keinerlei störenden Eingengeruch.
[0022] Überraschenderweise konnte festgestellt werden, daß bei der erfindungsgemäßen Verwendung eines solchen Schneidöls beim Fräsen und Gravieren von im Tiefdruck verwendeten Kupferzylindern keinerlei Vernebelung des Schneidöls durch die schnellaufende Frässcheibe auftritt, wodurch eine unerwünschte Verunreinigung des Arbeitsplatzes sowie eine nachteilige Belästigung und Gefährdung der dort Beschäftigten vermieden wird.
[0023] Beispiele 1-4 sollen erfindungsgemäße Schneidöle illustrieren. Beispiel 5 zeigt in einem vergleichenden Entfettungsversuch die besonderen Vorteile des erfindungsgemäßen Schneidöls gegenüber einem Schneidöl gemäß dem Stand der Technik. Es zeigt sich, daß die Mindestbehandlungsdauer mit einem Entfettungsbad durch den Gehalt an erfindungsgemäßem Lösungsmittel auf weniger als die Hälfte, bei gleichzeitiger Anwesenheit eines erfindungsgemäßen Tensids auf ca. 1/10 gegenüber der bei einem Schneidöl gemäß dem Stand der Technik benötigten gesenkt wird.
Beispiel 1 :
[0024]
Schneidöl aus
40 % Ricinusöl
59,5 % Diethylenglycoldibutylether
0,5 % Natrium-dodecylbenzolsulfonat
Beispiel 2 :
[0025]
Schneidöl aus
50 % Palmöl
49,8 % Dipropylenglycolmonomethylether
0,2 % Natrium-cetylethersulfat
Beispiel 3 :
Beispiel 4 :
[0027]
Schneidöl aus
56 % Kokosfett
43,8 % Tripropylenglycolmonomethylether
0.2% Natriumsalz eines-Fettsäurekondensationsproduktes (LutensitR A-FK der BASF AG)
Beispiel 5 :
Entfettungsversuch
[0028] Von den zu testenden Schneidölen wird jeweils ein tropfen auf saubere Kupferfolien aufgetragen. Anschließend wird für Z Minuten bei 100 °C getrocknet.
[0029] Taucht man nun die Folienproblem in eine gängige alkalische Entfettungslösung (zum Beispiel aus 50 g Unilever SU 170 in 600 g Wasser) so heben die Tropfen nach unterschiedlichen Zeiten ab und gehen in Lösung :
Schneidöl nach Beispiel 4 13 Sekunden
Schneidöl nach Beispiel 4, jedoch ohne Tensid 50 Sekunden
Schneidöl nach Stand der Technik (ca. 50% natürliches partielt ungesättigtes Fett, Rest : chlorierte Kohlenwasserstoffe) über 120 Sekunden