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"Compositions protectrices et lubrifiantes et leur utilisation".
La présente invention est relative à des compositions lubrifiantes et protectrices destinées à être utilisées dans l'in- 'dustrie des métaux ferreux et dans l'industrie des métaux non ferreux , l'invention se rapportant également à l'utilisation de ces compositions.
Les lubrifiants pour laminage couramment utilisés dans les opérations de laminage des métaux, par exemple le lami-
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nage à froid de l'acier, du cuivre, du laiton et de l'aluminium, sont des émulsions huile dans eau et présentent un certain nom- bre de désavantages. Durant l'opération; le lubrifiant est con- tinuellement en circulation depuis un réservoir disposé en des- sous du bâti du laminoir vers des dispositifs de pulvérisation ou ajutages depuis lesquels ce lubrifiant est pulvérisé dans lea intervalles compris entre les cylindres du laminoir , le lubri- fiant s'égouttant ensuite depuis le bâti du laminoir dans le ré- servoir .
Le lubrifiant s'égouttant dans le réservoir emporte avec lui des détritus et des incrustations métalliques formés ou enlevés de la matière laminée durant l'opération de laminage et il est difficile de séparer cette matière en suspension du fait de la difficulté inhérente de filtrer de façon efficace une émulsion, difficulté qui est rehaussée par le fait que la d' séparation des phases huile et d'eau de l'émulsion s'effectue couramment durant l'opération effective de laminage et dans le réservoir. Du fait de cette séparation des phases, les proprié- tés lubrifiantes du lubrifiant sont affectées et il faut écrémer de façon continue le liquide se trouvant dans le réservoir pour enlever la phase d'huile séparée.
Un autre type de lubrifiant couramment utilisé dans l'industrie des aciers et qui présente de sérieux désavantages est celui qui est appliqué aux tôles et feuillards d'acier avant le laminage à froid. Dans la production des tôles et des feuil- lards d'acier par un laminage à chaud suivi par un laminage à froi, il est de-pratique courante de soumettre l'acier , à la fin du laminage à chaud, à un décapage à l'acide, suivi par un rinçage et un séchage , et l'acier est alors revêtu d'un lubrifiant protecteur avant d'être laminé à froid.
Ce lubri- fiant remplit deux fonctions , la première étant d'assurer une lubrification durant l'opération effective de laminage à froid (cette lubrification s'ajoutant à celle procurée par le lubri- fiant de laminoir dont il est question ci-dessus) , la seconde
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fonction étant de protéger l'acier contre la corrosion et le griffage durant la période comprise entre le traitement de déca- page à l'acide et le laminage à froid, en tenant compte qu'il est tout à fait habituel d'emmagasiner l'acier en un rouleau pendant des jours ou des semaines avant qu'il ne soit laminé à froid.
Des compositions d'huiles grasses et/ou minérales sont couramment utilisées comme lubrifiants protecteurs à cet effet, mais leur utilisation est sujette à un certain nombre de désa- vantages; c'est ainsi que, du fait que ces compositions sont des liquides et sont appliquées sous forme de liquides, il y a un gaspillage considérable de ces huiles par suintement et égout- tage avant que l'acier ne soit laminé à froid, et elles peuvent constituer une souillure'dans le lubrifiant de laminoir appliqué au bâti de celui-ci.,
La demanderesse a maintenant conçu une composition lubrifiante et protectrice qui forme un excellent revêtement pour les feuillards d'acier avant le laminage à froid de ceux-ci et qui peut être avantageusement utilisée pour d'autres appli- cations similaires, cette composition ,
sous la forme d'une solu- tion aqueuse diluée, formant un excellent lubrifiant de laminoir pour l'utilisation dans les opérations de laminage des métaux.
Suivant un aspect de la présente invention, en con- séquence, on prévoit une composition lubrifiante et protectrice qui consiste essentiellement en un mélange de 60 à 90% en poids d'un sel formé entre une amine qui n'est pas volatile aux tem- pératures ambiantes et un acide gras synthétique ou naturel, contenant au moins 12 atomes de carbone, un résidu de distilla- tion d'acide gras ou un acide gras polymérisé synthétique, et de 40 à 5% en poids d'un ester sorbitan d'un acide gras conte- nant au moins 12 atomes de carbone, d'un résidu de distillation d'un acide gras où d'un acide gras polymérisé synthétique, ou d'un condensat de polyoxyalkylène d'un tel ester sorbitan.
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Suivant un autre aspect de la présente invention, on prévoit une composition lubrifiante et protectrice qui consiste essentiellement en un mélange de 40 à 95% en poids d'un sel formé entre une amine qui n'est pas volatile aux températures ambiantes et un acide gras synthétique ou naturel contenant au moins 12 atomes de carbone, un résidu de distillation d'acide gras ou un acide gras polymérisé synthétique, de 0,1 à 20% en poids d'un condensat d'oxyde de polyoxyalkylène d'un acide gras ou d'un acide résinique, d'un ester sorbitan d'un acide gras contenant au moins 12 atomes de carbone, d'un résidu de distillation d'aci- de gras ou d'un acide gras polymérisé synthétique , ou d'un con- densat de polyoxyalkylène d'un tel ester sorbitan,, de 5 à 50% en poids d'un ester alkylique d'acide gras synthétique,
cet acide gras contenant au moins 12 atomes de carbone et le groupe alkyle contenant jusqu'à 4 atomes de carbone, et de 0 à 5% en poids d'un bactéricide soluble dans l'eau,
Lu présente invention englobe également une composi- tion lubrifiante et protectrice , aqueuse, convenant pour l'uti- ' lisation comme lubrifiant de laminoir, et qui consiste en une , solution diluée d'une composition telle que définie dans l'un ou l'aute de paragraphes précédents , dans de l'eau, la solution contenant de façon convenable de 0,5 à 10% , avantageusement de
1 à4%, en poids de solides lubrifiants.
Contrairement aux émulsions huile dans eau, qui sont couramment utilisées comme lubrifiants de laminoir, les composi- tions aqueuses suivant la présente invention sont des solutions claires ou translucides, qui sont stables contre toute sépara- tion quelconque d'un ou plusieurs de leurs constituants à toutes les températures allant depuis le point de congélation jusqu'au point d'ébullition de la solution (lorsqu'on utilise de l'eau dure pour former la solution, cette dernière peut être trouble).
Les solutions sont, par conséquent, stables contre une séparation d'un constituant quelconque sous toutes les conditions de tempé-
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-ratures qui se rencontrent dans une opération de laminage à froid
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-et -ei"s- -sont g:alement- stabl-es contre une séparation des cons- tituants sous toutes- les pressions utilisées dans les -opérations de laminage à froid.
Comme les solutions restent stables, elles peuvent être filtrées en utilisant des dispositifs de filtration capa- bles de séparer les particules les plus fines en suspension et peuvent être centrifugées en utilisant les vitesses les plus élevées en vne de séparer les particules métalliques et d'in- crustationf en suspension (provenant de l'opération de laminage), sans perte quelconque des ingrédients actifs à partir de la so- lution. Les gouttelettes en suspension d'une huile étrangère quelconque ,provenant d'une fuite des systèmes mécaniques, qui peuvent être présentes dans la solution, sont également séparées par cote filtration ou centrifugation.
Lorsqu'il est nécessaire de former un revêtement sec de la composition lubrifiante et protectrice suivant l'in- vention sur un support métallique, par exemple sur un feuillard d'acier après les phases de laminage à chaud, de décapage à l'acide et de rinçage à chaud, une composition aqueuse suivànt l'invention est appliquée au support métallique par pulvérisation, revêtement au rouleau , revêtement en rideau, immersion ou au- tre méthode convenable quelconque, et le revêtement liquide est séché, de préférence avec de l'air chaud, et de préférence aussi après que le support a été soumis à un raclage pour enlever l'excès de la composition aqueuse (l'excès étant de préférence recueilli et renvoyé au réservoir prévu pour cette composition aqueuse).
On trouve habituellement que le revêtement obtenu après séchage est de la nature d'un gel ou d'une cire, du fait de la présence de traces d'humidité laissées par la composition aqueuse après le séchage , et des revêtements de ce type ont de meilleures , propriétés lubrifiantes et protectrices que ceux qui ne sont pas du type d'un gel ou d'une cire. La vitesse d'application de la
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composition aqueuse est de préférence telle qu' elle laisse de
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40 -1-000--mg, =habï¯tateFiement de 4t-¯ i00- mg. de la composition sèche par pied carré de- surface revêtue.
Le support revêtu peut alors être emmagasiné (en particulier sous la forme de rouleaux dans le cas des feuillards métalliques.), sans risque de corro- sion ou de griffage , jusqu'au moment du laminage à froid ou jusqu'au moment où on le soumet à un autre traitement ultérieur.
Lorsqu'elle est utilisée comme revêtement protecteur pour des feuillards métalliques avant le laminage à froid, la composition suivant l'invention procure un certain nombre d'avan- tages. En premier lieu, comme elle est sous la forme d'un film séché sur l'acier, il n'y a pas de gaspillage du lubrifiant avant le laminage à froid: c'est ainsiqu'alors qu'il est actuellement courant d'utiliser 1,5 à 3 livres d'une composition d'huile grasse et/ou minérale par tonne d'acier, une grande partie de cette huile étant perdue avant le laminage à froid, il est nécessaire d'utiliser seulement de 2 à 4 onces de la composition lubrifiante suivant l'invention par tonne d'acier, ce qui représente une économie considérable.
En second lieu, les constituants de la composition lubrifiante de l'invention sont solubles dans la plu- part des lubrifiants de laminoir courants constitués par des émul- sions huile dans eau et, évidemment, dans les compositions aqueu- ses suivant l'invention qui, comme signalé précédemment, peuvent être utilisés comme lubrifiants de laminoir , et en outre, dans de nombreux cas , ils remplacent les constituants de ces lubri- fiants pour laminoir, qui sont épuisés ou dégradés durant l'uti- lisation. La dissolution du film lubrifiant sec dans le lubri- fiant aqueux de laminoir durant le laminage à froid peut, par conséquent, aider à maintenir les propriétés du lubrifiant de laminoir.
Les lubrifiants aqueux suivant la présente invention peuvent, dans la plupart des cas, être utilisés également comme lubrifiants de laminoir dans le laminage à froid des rubans d'acier
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chauds qui ont été revêtus d'une composition d'huile grasse èt/ou minérale courante comme lubrifiant protecteur; cette situation peut se présenter , par exemple, lorsqu'une matière chaude en forme de ruban, revêtue d'une composition courante, vient d'une source extérieure en vue d'un laminage à froid, et d'autres cas peuvent se présenter, où il est impossible ou ' impraticable de revêtir une matière en ruban chaude décapée par la composition sèche suivant l'invention.
La présence de telles compositions d'huiles grasses et/ou minérales courantes sur la matière soumise au laminage à froid n'a normalement pas d'effets nuisibles sur les compositions aqueuses de la présente invention, pourvu que les précautions convenables soient prises pour séparer l'excès d'huile du système réfrigérant lubri- fiant pour laminoir, par exemple par écrémage .
Le constituant formé par le sel d'amine de la compo- sition lubrifiante de la présente invention contient de préfé- rence un petit excès de l'amine, par exemple un excès de 5%.
Des amines convenables sont, par exemple, les mono-, di- et triéthanolmines, l'isopropanolamine et l'aminométhylpropanol mixtes= la méthylamine, l'éthylamine, la diéthylamine et la mor- pholine ne conviennent pas car elles sont trop volatiles aux températures ambiantes. L'acide gras à longue chaîne, présent dans le sel aminé, ,peut, par exemple, être constitué par l'acide pléîque ou l'acide stéarique. Ou bien, le composant acide du sel .aminé peut être un résidu provenant de la distillation d'acides .gras, ce résidu pouvant contenir des acides gras polmérisés, par exemple des acides de brai, ou bien il peut s'agir d'un tel acide gras polymérisé seul, en particulier de l'acide oléique dimère ou trimère. Le-sel aminé peut évidemment être formé d'un mélange de ces -composants acides.
Le condensat d'oxyde de polyoxyalkylène formant un constituant de la composition lubrifiante de l'invention est de préférence un condensât dbxyde de polyoxyéthylène , et ce con-
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densat dérive de préférence de la condensation de 4 à 44 moles de l'oxyde d'alkylène avec une mole d'acide gras ou résinique;
de tels condensats auront généralement un poids moléculaire de l'ordre de 400 à 600. Des exemples de condensats convenables sont constitués par ceux qui sont obtenus par la condensation de 8 moles d'oxyde d'éthylène avec une mole d'acides gras de tall-oil bruts, par la condensation de 9 moles d'oxyde d'éthylè- ne avec une mole d'acide stéarique, et par la condensation de 22 moles d'oxyde d'éthylène avec une mole d'acide oléique, Le condensat d'oxyde de polyoxyalkylène utilisé ne devrait pas être formé par un condensat ayant un coefficient de solubilité négatif dans l'eau, Au lieu d'un condensat d'oxyde de polyexy- alkylène d'un acide gras ou résinique, on peut utiliser, comme signalé précédemment,
un ester sorbitan d'un acide gras conte- nant au moins 12 atomes de carbone, d'un résidu de distillation d'acide gras ou d'un acide gras polymérisé synthétique, ou bien on peut utiliser aussi un dérivé de polyoxyalkylène d'un tel
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ester sorbita9 ' par exemple le mono-oléate ie -sorbitan ou le mo-nopa-lmitate de polyoxyéthylène sorbitan (20 moles} .
L'ester alkylique d'acide gras synthétique , qui est de préférence présent dans -la-composition lubrifiante suivant l'invention, est tel qu'il peut être totalement peptisé dans la- structure micellaire de l'acide aminé. Il s'en suit de cette propriété que, même si certains des estera alkyliques nont qu' une solubilité limitée. dans l'eau en eux-mêmes, lorsqu'ils sont présents dans les compositions suivant l'invention, ils sont solubilisés de- -façon efficace et on obtient'de+ solutions- claires, -Ces-esters- alkyliques d'acides gras synthétiques agissent comme agents anti-mousse. On préfère employer des esters butyliques d'acidesgras , en particulier -le stéarate de- butyle.
Lorsque la composition lubrifiante contient un bact-- ricide soluble dans l'eau, ce dénier devrait être constitué par un composé qui n'affecte pas la solubilité dans l'eau des au-
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tres constituants de la composition . Des bactéricides solubles dans l'eau convenables sont, par exemple, l'ortho-phényl-phénol
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l'amyl crésol, le catéchol et le 2-hydroxyméthyl-2-nitropropane- diol, le premier étant préféré.
Pour mieux faire comprendre encore l'invention, on donne ci-après un certain nombre d'exemples dans lesquels les proportions sont données en volumes, ces exemples étant purement ; illustratifs , sans qu'ils constituent une limitation quelconque de l'invention.
EXEMPLE 1
On forme un mélange ayant la composition suivante, en mélangeant ensemble les compositions à 140 F: triéthanolamine 25% acide oléique 45% Condensât de tall-oil brut/oxyde d'éthylène (8/1 molaire) 7,5% stéarate de butyle 22,5%
Un feuillard d'acier qui a été laminé à chaud, déca- pé à l'acide et ensuite rincé à chaud, est soumis à une pulvé- risation en employant une solution aqueuse à 4% de ce mélange, l'excès de solution étant raclé du feuillard (cet excès étant renvoyé au réservoir d'alimentation de cette pulvérisation), et le feuillard est ensuite séché par un souffle d'air chaud. Le feuillard est ensuite enroulé. Lorsqu'il est déroulé après six semaines, on trouve que le feuillard ne comporte pas de corro- sion et de griffes .
EXEMPLE 2
On forme un mélange ayant la composition suivante, en mélangeant les composants à 140 F
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<tb> triéthanolamine <SEP> 25%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> acide <SEP> oléique <SEP> 22,5%
<tb>
<tb>
<tb> acides <SEP> de <SEP> brai <SEP> 22,5%
<tb>
<tb>
<tb> mono-oléate <SEP> de <SEP> sorbitan <SEP> 7,5%
<tb>
<tb> stéarate <SEP> de <SEP> butyle <SEP> 22,5%
<tb>
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EXEMPLE 3
On forme un mélange ayant la composition suivante, en mélangeant les composants à 140 F:
98% du mélange de l'exemple 2 2% d'ortho-phényl-phénol
Des solutions aqueuses à 4% des mélanges des exemples 2 et 3 donnent les mêmes résultats que ceux décrits dans l'exem- ple 1, lorsqu'elles sont utilisées pour former des revêtements protecteurs sur une matière en ruban chaude décapée , avant le laminage à froid.
EXEMPLE 4
On forme un mélange ayant la composition suivante, en mélangeant les composants à 140 F : triéthanolamine 32% acide olêtque 58% mono-oléate de sorbitan 10%
On utilise une solution aqueuse à 4% de ce mélange pour former un revêtement sur une matière en ruban chaude déca- pée comme décrit dans l'exemple 1. On obtient les mêmes résultats.
Bien que l'on ait décrit en particulier l'utilisation des compositions de la présente invention et de leurs solutions aqueuses à titre de revêtements protecteurs pour des feuillards d'acier laminés à chaud, avant le laminage à froid, et à titre de lubrifiant de laminoir dans le laminage à froid de l'acier, les compositions peuvent être utilisées dans tous les procédés de type similaire de travail des métaux et de protection des métaux. Les utilisations variées des compositions peuvent être résumées de la façon suivante : (i) sous forme d'un film séché sur des surfaces métalliques géné- ralement pour servir comme lubrifiant protecteur pour les pro- cédés de travail des métaux et comme agent empêchant le griffage et la corrosion durant la manipulation , l'emmagasinage et le transport.
Pour cette utilisation, les compositions présentent
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les avantages de facilité d'application et d'enlèvement avec de l'eau chaude: (ii) à titre d'un réfrigérant/lubrifiant de travail des métaux, sous la forme d'une solution aqueuse diluée; (iii) à titre de réfrigérant/lubrifiant de laminage à froid 4es métaux ferreux ou non ferreux, sous la forme d'une solution aqueuse diluée; (Iv) à titre de composé pour l'étirage des fils ou de lubri- fiant pour la formation de rouleaux, soit sous forme d'un film sec déposé, soit sous forme d'une solution aqueuse diluée, soit encore sous ces deux formes;
(v) à titre de composition lubrifiante/ protectrice dans des opérations de laminage avec revenu lorsqu'il faut une certaine lubrification et une certaine propreté, soit sous forme d'un, film sec, soit sous forme d'une solution aqueuse diluée (vi) à titre de film sec pour empêcher le griffage lors de l'em- ballage et du transport des feuillards et tbles métalliques, présentant un fini de surface élevé, au lieu d'employer du papier ou d'autres matières d'espacement.
REVENDICATIONS
1. Une composition lubrifiante et protectrice, qui consiste essentiellement en un mélange de 60 à 90% en poids d'un sel formé entre une amine qui n'est pas volatile aux températures ambiantes et un acide gras synthétique ou naturel, -. contenant au moins 12 atomes de carbone, un résidu de distillation d'acide gras ou un acide gras polymérisé synthétique, et de 40 à 5% en poids d'un ester sorbitan d'un acide gras contenant a.u moins 12 atomes de carbone, d'un résidu de distillation d'acide gras ou d'un acide gras polymérisé synthétique, ou d'un condensat de polyoxyalkylène d'un tel ester sorbitan.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"Protective and lubricating compositions and their use".
The present invention relates to lubricating and protective compositions intended for use in the ferrous metal industry and in the non-ferrous metal industry, the invention also relating to the use of these compositions.
Rolling lubricants commonly used in metal rolling operations, for example rolling
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Cold swelling of steel, copper, brass and aluminum, are oil-in-water emulsions and have a number of disadvantages. During the operation; the lubricant is continuously circulated from a reservoir arranged below the frame of the rolling mill to spray devices or nozzles from which this lubricant is sprayed in the intervals between the rolls of the rolling mill, the lubricant dripping off then from the rolling mill frame into the tank.
The lubricant dripping into the reservoir carries with it detritus and metallic encrustation formed or removed from the rolled material during the rolling operation and it is difficult to separate this suspended material due to the inherent difficulty of filtering in such a way. An effective emulsion, a difficulty which is enhanced by the fact that the separation of the oil and water phases of the emulsion commonly takes place during the actual rolling operation and in the tank. As a result of this phase separation, the lubricating properties of the lubricant are affected and the liquid in the reservoir must be continuously skimmed to remove the separated oil phase.
Another type of lubricant commonly used in the steel industry and which has serious drawbacks is that which is applied to steel sheets and strips before cold rolling. In the production of sheet and steel strip by hot rolling followed by cold rolling, it is common practice to subject the steel, at the end of hot rolling, to hot rolling. acid, followed by rinsing and drying, and the steel is then coated with a protective lubricant before being cold rolled.
This lubricant fulfills two functions, the first being to provide lubrication during the actual cold rolling operation (this lubrication in addition to that provided by the rolling mill lubricant referred to above), the second
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function being to protect the steel against corrosion and scoring during the period between the treatment of acid pickling and cold rolling, bearing in mind that it is quite usual to store the steel in a roll for days or weeks before it's cold rolled.
Compositions of fatty and / or mineral oils are commonly used as protective lubricants for this purpose, but their use is subject to a number of disadvantages; thus, because these compositions are liquids and are applied as liquids, there is considerable waste of these oils by seepage and dripping before the steel is cold rolled, and they may form soiling in the rolling mill lubricant applied to the frame thereof.,
The Applicant has now designed a lubricating and protective composition which forms an excellent coating for steel strips before the cold rolling thereof and which can be advantageously used for other similar applications, this composition,
as a dilute aqueous solution, forming an excellent rolling mill lubricant for use in metal rolling operations.
In accordance with one aspect of the present invention, therefore, there is provided a lubricating and protective composition which consists essentially of a mixture of 60 to 90% by weight of a salt formed between an amine which is not volatile at temperatures. ambient peratures and a synthetic or natural fatty acid, containing at least 12 carbon atoms, a fatty acid distillation residue or a synthetic polymerized fatty acid, and from 40 to 5% by weight of a sorbitan ester of a fatty acid containing at least 12 carbon atoms, a distillation residue of a fatty acid or a synthetic polymerized fatty acid, or a polyoxyalkylene condensate of such a sorbitan ester.
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According to another aspect of the present invention, there is provided a lubricating and protective composition which consists essentially of a mixture of 40 to 95% by weight of a salt formed between an amine which is not volatile at ambient temperatures and a fatty acid. synthetic or natural containing at least 12 carbon atoms, a fatty acid distillation residue or a synthetic polymerized fatty acid, from 0.1 to 20% by weight of a polyoxyalkylene oxide condensate of a fatty acid or of a resin acid, of a sorbitan ester of a fatty acid containing at least 12 carbon atoms, of a distillation residue of fatty acid or of a synthetic polymerized fatty acid, or of a con - polyoxyalkylene density of such a sorbitan ester, from 5 to 50% by weight of an alkyl ester of synthetic fatty acid,
this fatty acid containing at least 12 carbon atoms and the alkyl group containing up to 4 carbon atoms, and from 0 to 5% by weight of a water-soluble bactericide,
The present invention also encompasses an aqueous lubricating and protective composition suitable for use as a rolling mill lubricant which consists of a dilute solution of a composition as defined in one or more. other of the preceding paragraphs, in water, the solution suitably containing from 0.5 to 10%, advantageously of
1-4%, by weight lubricating solids.
Unlike oil-in-water emulsions, which are commonly used as rolling mill lubricants, the aqueous compositions according to the present invention are clear or translucent solutions, which are stable against any separation of one or more of their constituents. all temperatures from the freezing point to the boiling point of the solution (when hard water is used to form the solution, the latter may be cloudy).
The solutions are, therefore, stable against separation of any component under all temperature conditions.
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-ratures which meet in a cold rolling operation
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-and -ei "s- -are g: alement- es against a separation of the constituents under all the pressures used in the cold rolling operations.
As the solutions remain stable, they can be filtered using filtration devices capable of separating the finest particles in suspension and can be centrifuged using the highest speeds in order to separate the metallic particles and in - crustation in suspension (from the rolling operation), without any loss of the active ingredients from the solution. Suspended droplets of any foreign oil from leaking mechanical systems that may be present in the solution are also separated by filtration or centrifugation.
When it is necessary to form a dry coating of the lubricating and protective composition according to the invention on a metal support, for example on a steel strip after the phases of hot rolling, acid pickling and By means of hot rinse, an aqueous composition according to the invention is applied to the metal support by spraying, roller coating, curtain coating, dipping or any other suitable method, and the liquid coating is dried, preferably with water. hot air, and preferably also after the support has been scraped to remove excess aqueous composition (the excess preferably being collected and returned to the reservoir provided for this aqueous composition).
The coating obtained after drying is usually found to be of the nature of a gel or wax, due to the presence of traces of moisture left by the aqueous composition after drying, and coatings of this type have better, lubricating and protective properties than those that are not of the gel or wax type. The speed of application of the
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aqueous composition is preferably such that it leaves
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40 -1-000 - mg, = usually 4t-¯ i00- mg. of the dry composition per square foot of coated area.
The coated support can then be stored (in particular in the form of rolls in the case of metal strips.), Without risk of corrosion or scratching, until the moment of cold rolling or until the moment when it is made. subject to further further processing.
When used as a protective coating for metal strips prior to cold rolling, the composition according to the invention provides a number of advantages. In the first place, since it is in the form of a dried film on the steel, there is no wastage of the lubricant before cold rolling: this is how it is currently common to use 1.5 to 3 pounds of a fatty and / or mineral oil composition per tonne of steel, as much of this oil is lost before cold rolling, it is necessary to use only 2 to 4 ounces of the lubricating composition according to the invention per tonne of steel, which represents a considerable saving.
Second, the constituents of the lubricant composition of the invention are soluble in most common rolling mill lubricants consisting of oil-in-water emulsions and, of course, in the aqueous compositions according to the invention which. , as previously noted, can be used as rolling mill lubricants, and further, in many cases, replace constituents of such rolling mill lubricants which are depleted or degraded during use. Dissolution of the dry lubricating film in the aqueous rolling mill lubricant during cold rolling can, therefore, help to maintain the properties of the rolling mill lubricant.
The aqueous lubricants according to the present invention can in most cases also be used as rolling mill lubricants in the cold rolling of steel tapes.
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hot which have been coated with a common fatty and / or mineral oil composition as a protective lubricant; this situation may arise, for example, when a hot ribbon-shaped material coated with a common composition comes from an external source for cold rolling, and other cases may arise, where it is impossible or impractical to coat a hot strip material pickled with the dry composition according to the invention.
The presence of such common fatty and / or mineral oil compositions on the material subjected to cold rolling does not normally adversely affect the aqueous compositions of the present invention, provided that proper precautions are taken to separate the material. excess oil from the rolling mill lubricating refrigerant system, for example by skimming.
The amine salt component of the lubricating composition of the present invention preferably contains a small excess of the amine, for example a 5% excess.
Suitable amines are, for example, the mono-, di- and triethanolmines, mixed isopropanolamine and aminomethylpropanol = methylamine, ethylamine, diethylamine and morpholine are not suitable because they are too volatile at temperatures. ambient. The long-chain fatty acid, present in the amino salt, may, for example, be constituted by pleic acid or stearic acid. Either the acid component of the amino salt may be a residue from the distillation of fatty acids, which residue may contain polymerized fatty acids, for example pitch acids, or it may be a. such polymerized fatty acid alone, in particular dimer or trimer oleic acid. The amino salt can obviously be formed from a mixture of these acidic components.
The polyoxyalkylene oxide condensate forming a constituent of the lubricating composition of the invention is preferably a polyoxyethylene oxide condensate, and this con-
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densate is preferably derived from the condensation of 4 to 44 moles of the alkylene oxide with one mole of fatty or resin acid;
such condensates will generally have a molecular weight of the order of 400 to 600. Examples of suitable condensates are those which are obtained by the condensation of 8 moles of ethylene oxide with one mole of tall fatty acids. -oil crude, by the condensation of 9 moles of ethylene oxide with one mole of stearic acid, and by the condensation of 22 moles of ethylene oxide with one mole of oleic acid, the condensate of The polyoxyalkylene oxide used should not be formed by a condensate having a negative coefficient of solubility in water. Instead of a polyexyalkylene oxide condensate of a fatty or resin acid, one can use, as previously reported,
a sorbitan ester of a fatty acid containing at least 12 carbon atoms, of a fatty acid distillation residue or of a synthetic polymerized fatty acid, or one can also use a polyoxyalkylene derivative of a Phone
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sorbita9 'ester, for example mono-oleate ie -sorbitan or polyoxyethylene sorbitan mono-oleate (20 moles}.
The synthetic fatty acid alkyl ester, which is preferably present in the lubricating composition according to the invention, is such that it can be fully peptized in the micellar structure of the amino acid. It follows from this property that even though some of the alkyl esters have only limited solubility. in water in themselves, when they are present in the compositions according to the invention, they are solubilized in an efficient manner and one obtains + clear solutions, -These-alkyl esters of synthetic fatty acids act as anti-foaming agents. It is preferred to employ butyl esters of fatty acids, especially butyl stearate.
When the lubricating composition contains a water soluble bactericide, this denial should consist of a compound which does not affect the water solubility of the others.
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very constituents of the composition. Suitable water soluble bactericides are, for example, ortho-phenyl-phenol
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amyl cresol, catechol and 2-hydroxymethyl-2-nitropropanediol, the former being preferred.
To better understand the invention further, a number of examples are given below in which the proportions are given in volumes, these examples being purely; illustrative, without constituting any limitation of the invention.
EXAMPLE 1
A mixture having the following composition is formed by mixing the compositions together at 140 F: triethanolamine 25% oleic acid 45% Crude tall oil condensate / ethylene oxide (8/1 molar) 7.5% butyl stearate 22 , 5%
A steel strip which has been hot rolled, acid etched and then hot rinsed, is sprayed using a 4% aqueous solution of this mixture, the excess solution being. scraped from the strip (this excess being returned to the supply tank for this spray), and the strip is then dried by a blast of hot air. The strip is then wound up. When unwound after six weeks, the strip was found to be free from corrosion and scratches.
EXAMPLE 2
A mixture is formed having the following composition, by mixing the components at 140 F
EMI9.2
<tb> triethanolamine <SEP> 25%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> oleic acid <SEP> <SEP> 22.5%
<tb>
<tb>
<tb> acids <SEP> of <SEP> pitch <SEP> 22.5%
<tb>
<tb>
<tb> mono-oleate <SEP> of <SEP> sorbitan <SEP> 7.5%
<tb>
<tb> Butyl <SEP> <SEP> <SEP> 22.5% stearate
<tb>
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EXAMPLE 3
A mixture is formed having the following composition, by mixing the components at 140 F:
98% of the mixture of example 2 2% ortho-phenyl-phenol
4% aqueous solutions of the mixtures of Examples 2 and 3 gave the same results as described in Example 1, when used to form protective coatings on hot pickled tape material, prior to hot rolling. cold.
EXAMPLE 4
A mixture having the following composition is formed by mixing the components at 140 F: triethanolamine 32% oletic acid 58% sorbitan mono-oleate 10%
A 4% aqueous solution of this mixture was used to form a coating on a hot strip material pickled as described in Example 1. The same results were obtained.
Although the use of the compositions of the present invention and their aqueous solutions has been described in particular as protective coatings for hot-rolled steel strips, before cold rolling, and as a lubricant. rolling mill in the cold rolling of steel, the compositions can be used in all similar type metalworking and metal protection processes. The various uses of the compositions can be summarized as follows: (i) as a dried film on metal surfaces generally for use as a protective lubricant in metalworking processes and as a scoring preventer. and corrosion during handling, storage and transport.
For this use, the compositions have
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the advantages of ease of application and removal with hot water: (ii) as a metalworking coolant / lubricant, in the form of a dilute aqueous solution; (iii) as a cold-rolling coolant / lubricant for ferrous or non-ferrous metals, in the form of a dilute aqueous solution; (Iv) as a compound for drawing yarns or as lubricant for forming rolls, either in the form of a deposited dry film, or in the form of a dilute aqueous solution, or alternatively in both these forms ;
(v) as a lubricating / protective composition in tempered rolling operations where some lubrication and cleanliness is required, either as a dry film or as a dilute aqueous solution (vi ) as a dry film to prevent scratching during packing and transporting of metal strips and sheets, having a high surface finish, instead of using paper or other spacers.
CLAIMS
1. A lubricating and protective composition, which consists essentially of a mixture of 60 to 90% by weight of a salt formed between an amine which is not volatile at ambient temperatures and a synthetic or natural fatty acid, -. containing at least 12 carbon atoms, a fatty acid distillation residue or a synthetic polymerized fatty acid, and from 40 to 5% by weight of a sorbitan ester of a fatty acid containing at least 12 carbon atoms, d a fatty acid or synthetic polymerized fatty acid distillation residue, or a polyoxyalkylene condensate of such a sorbitan ester.
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