Solutions of water sterically specific surfactants as model ecological cutting fluids

• Autorzy: Sułek M. W. , Hreczuch W. , Przepiórka J. , Adach A.

Warianty tytułu

PL

Roztwory wodne sterycznie specyficznych surfaktantów jako modelowe ekologiczne ciecze obróbkowe

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

From the large group of surfactants with branched chains, sulfosuccinate derivatives obtained based on 2-ethylhexyl alcohol were selected. The surfactant of reference was ethoxylated sulfosuccinate with an alkyl chain (C12-C14). Tests regarding foam-forming ability (V0) and foam stability (V10) for selected solutions of the three surfactants were performed. Foam stability of the solutions of sterically specific surfactants (P13, P14) decreased by up to a factor of ten as compared with the equivalent linear alkyl chain (P19). This was achieved with the high surface activity of the solutions of these compounds as represented by surface tension and wettability of the surface of the bearing steel. The consequence of the high surface activity of the compounds were low friction and wear in tribological tests at constant load and excellent anti-seizure properties. On the cooperating friction pairs, adsorption layers were formed, effectively separating the two materials and able to transfer the high loads [L. 3]. Summing up, there is the possibility of using solutions of sterically specific surfactants as model cutting fluids with low foaming ability.

PL

Z licznej grupy surfaktantów o rozgałęzionych łańcuchach wybrano pochodne sulfobursztynianowe otrzymane na bazie oksyalkinelowego alkoholu 2-etyloheksylowego. Surfaktantem odniesienia był etoksylowany sulfobursztynian posiadający łańcuch alkilowy (C12-C14). Wykonano testy określające zdolność pianotwórczą (V0) i trwałość piany (V20) wytypowanych roztworów trzech surfaktantów. Trwałość piany roztworów sterycznie specyficznych ZPC (P13, P14) zmniejszyła się nawet dziesięciokrotnie w stosunku do ich odpowiedników z liniowym łańcuchem alkilowym (P19). Efekt ten uzyskano przy wysokiej aktywności powierzchniowej roztworów tych związków, której miarą było napięcie powierzchniowe i zwilżalność powierzchni stali łożyskowej. Konsekwencją wysokiej aktywności powierzchniowej związków były niskie opory ruchu i zużycie w testach tribologicznych przy stałym obciążeniu oraz doskonałe właściwości przeciwzatarciowe. Na współpracujących tarciowo parach ciernych tworzą się warstwy adsorpcyjne skutecznie oddzielające materiały oraz przenoszące wysokie obciążenia. Reasumując, udokumentowano możliwość stosowania roztworów sterycznie specyficznych surfaktantów jako modelowych cieczy obróbkowych o niskiej pianotwórczości.

Słowa kluczowe

EN

cutting fluids; surfactant solutions; sterically specific surfactants; tribological tests; surface activity

PL

ciecze obróbkowe; roztwory surfaktantów; sterycznie specyficzne surfaktanty; badania tribologiczne; aktywność powierzchniowa

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 1
• Strony: 87--95
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., tab., wykr., wz.

Twórcy

autor

Sułek M. W.

• Faculty of Biology and Environmental Sciences, ul. Wóycickiego 1/3, 01-938 Warsaw, Poland

autor

Hreczuch W.

• MEXEO Institute of Technology, ul. Energetyków 9, 47-225 Kędzierzyn-Koźle, Poland

autor

Przepiórka J.

• Kazimierz Pulaski University of Technology and Humanities in Radom, Faculty of Materials Science and Design, ul. Malczewskiego 29, 26-600 Radom, Poland

autor

Adach A.

• Faculty of Chemical and Process Engineering Warsaw University of Technology, ul. Waryńskiego 1, 00-645 Warszawa, Poland

Bibliografia

• 1. E. C. Bianchi, P. R. Aguiar, O. Speranza de Arruda, F. A. Piubeli, Growth Control of Microbial in Miscible Cutting Fluids Using Ultraviolet Radiation. Lubricants 2014, 2, 124-136.
• 2. M. Kobya, C. Ciftci, M. Bayramoglu, M.T. Sensoy, Study on the treatment of waste metal cutting fluids using electrocoagulation. Separation and Purification Technology 2008 (60), 285–291.
• 3. A. Muszyński, M. Łebkowska, Biodegradation of Used Metalworking Fluids in Wastewater Treatment. Polish Journal of Environmental Studies 2005, (14), 73-79.
• 4. E. Rogoś, A. Urbański, Cutting Fluids on the Base of Purified Glycerol Fraction, Tribologia 5, s. 87-97, 2013 r.
• 5. P. Bittorf, S.G. Kapoor, R.E. Devor, Transiently Stable Emulsions for Metalworking Fluids, 2011 r.
• 6. J. Karaś, A. Urbański, A modification of the using the properties of a new generation of cutting fluids based on fatty acid methyl esters in Polish, Problemy Eksploatacji 2, s. 63-71, 2008 r.
• 7. Steven J. Skerlos, Prevention of Metalworking Fluid Pollution: Environmentally Conscious Manufacturing at the Machine Tool, Ann Arbor 2006.
• 8. M. W. Sułek i współautorzy, Cooling-lubricating fluids for metal treatment in Polish, Zgłoszenie Patentowe P.398662, P.398661, P.398660 2012 r.
• 9. M. W. Sułek, A. Bąk-Sowińska, New Ecological Lubricants on the Basis of Lyotropic Liquid Crystals Formed by Solution of Maracuja Oil Ethoxylate, Industrial&Engineering Chemistry Research, 2013, 52(46), pp 16169-16174.
• 10. M. W. Sułek, M. Ogorzałek, T. Wasilewski, E. Klimaszewska, Alkyl Polyglucosides as Components of Water Based Lubricants, Journal of Surfactants and Detergents, 2013, s. 11743.
• 11. M. W. Sułek, W. Sas, T. Wasilewski, A. Bąk-Sowińska, U. Piotrowska, Polymers (Polyvinylpyrrolidones) as actives modifying the lubricating properties of water, Industrial&Engineering Chemistry Research, 2012, 51, s. 14700-14707.
• 12. V.P. Astakhov, S. Joksch, Metalworking fluids for cutting and grinding, United Kingdom, Wood Publishing, 2012
• 13. Kuram E. et al.: Effects of the cutting fluid types and cutting parameters on surface roughness and trust force, Proceeding of the World Congress on Engineering, 2010, London, U.K.
• 14. W.J. Bartz, Ecological and environmental aspects of cutting fluids, Lubrication Engineering 57 2001
• 15. W. Belluco, L. De Chiffre, Testing of vegetable-based cutting fluids by hole making operations, Lubrication Engineering 57 2001.
• 16. S. Suda, T. Wakabayashi, I. Inasaki, H. Yolota. Multifunctional Application of a Synthetic Ester to Machina Tool Lubrication Base on MQL Machining Lubricants. Annals of CIRP 53 (1), 2004.
• 17. T. Wakabayashi, I. Inasaki, S. Suda, H. Yokota. Tribological characteristics and cutting performance of lubricant esters for semi-dry machining. CIRP Ann Manuf Technol 2003.
• 18. Lubrication solutions for industrial applications. TOTAL 2015.
• 19. T. Schenach, Simple Process for the Recycling of Spent Water-Based Metalworking Fluids, Lubrication Engineering 55(2), 15–22 (1999).
• 20. R. Michalczewski, M. Szczerek, W. Tuszyński, J. Wulczyński, A Four-Ball Machine for Testing Antiwear, Extreme-Pressure Properties, and Surface Fatigue Life With a Possiblility to Increase the Lubricant Temperature, Tribologia 1 s. 113-125, 2009.
• 21. W. Tuszyński, R. Michalczewski, W. Piekoszewski, M. Szczerek, Effect of ageing automotive gear oils on scuffing and pitting, Tribology International, 41, s. 875–888, 2008.
• 22. M.W. Sułek, M. Ogorzałek, T. Wasilewski, E. Klimaszewska, Alkyl Polyglucosides as Components of Water Based Lubricants, Journal of Surfactants and Detergents 2013, DOI: 10.1007/s11743-012-1428-y.
• 23. M.W. Sułek, W. Sas, T. Wasilewski, A. Bak-Sowińska, U. Piotrowska, Polymers (polyvinylpyrrolidones) as active additives modifying the lubricating properties of water, Industrial & Engineering Chemistry Research 2012, 51, s.14700−14707.
• 24. M.W. Sułek: The effect of surface active compounds on physicochemical and tribiological properties of a new generation of cutting fluids, 20th International Symposium on Surfactants in Solution, University of Coimbra, 22-27.06.2014, Coimbra, Portugal.
• 25. The research project (Nr 15010310 ) "Development of composition and production technology, a new generation of cutting fluids," 2010–2013. M.W. Sułek- Manager, in Polish.
• 26. Program of research applicable, research over synthesis and employment oksyalkilatów 2-etylenoheksanolu as innovative sterically specific surfactants in Polish, Manager W. Hreczuch.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).