CN1082086C - 水溶性变薄拉伸用润滑剂组合物 - Google Patents

Abstract

一种水溶性变薄拉伸用润滑剂组合物，含有20～60%(重量)的水溶性润滑剂、0.5～10%(重量)的羧酸盐、2～8%(重量)的磷酸或亚磷酸的酯盐、0.5～5%(重量)的pH值调节剂、0.5～3%(重量)的油泥抑制剂。该组合物用于铝质两片罐拉伸过程，使用时铝粉分离性能好，易过滤，不产生油泥。

Description

水溶性变薄拉伸用润滑剂组合物

本发明涉及一种水溶性变薄拉伸用润滑剂组合物，尤其是一种制造加工铝质两片罐时在其拉伸过程中使用的润滑剂组合物。

在两片罐生产过程中，所使用的原始坯料铝板表面上涂覆着一层预涂油，该预涂油的作用是在其贮存及运输过程中防止铝板表面氧化、划伤，增进铝板表面的润湿性，防止铝板表面产生白斑(水锈)等，同时提供冲杯和拉伸过程的基本润滑。冲杯过程中使用冲杯润滑剂，该润滑剂的作用是降低铝板与模具之间的摩擦，提供脱膜润滑，分散冲杯过程产生的铝粉防止光滑表面划痕，以期达到为拉伸过程提供质量优良的杯体。拉伸润滑剂的作用是冷却模具，分散拉伸过程中产生的碎屑以防止粘附模具(冲头和拉环)，提供拉伸润滑等。

在两片罐生产过程中，冲杯和拉伸润滑剂通常以乳化液的形式使用，为便于管理起初两过程使用同一种润滑剂，只是冲杯过程使用浓度较高(约20％)的润滑剂，拉伸过程使用浓度较低(3～5％)的润滑剂，以满足不同的工艺要求。随着制罐工艺的不断发展，所用材料厚度的进一步减薄和制罐速度的提高(由原来的150～180只/min提高到280～350只/min)，要求所用润滑剂有更好的润滑性能和冷却性能，冲杯和拉伸过程也逐渐地倾向于分别使用不同的润滑剂，以满足冲杯过程有更好的润滑性能，拉伸过程有更好的冷却性能的要求。目前国际上常用的几种润滑剂基本上能满足两片罐生产要求，大部分是以水包油或油包水的形式使用，如US4,260,502公开了一种由聚异丁烯、脂肪酸、脂肪酸聚乙二醇单酯或双酯或其混合物组成的用于冲杯和拉伸的水包油型润滑剂；US4,632,770、US4,767,554公开了一种由羧酸酯、乳化剂、磷酸酯类防腐剂、铜腐蚀抑制剂等组成的油包水型冲杯和拉伸润滑剂；EP332,433公开了一种由高度精制的轻烃、一种或多种酯、乳化剂等组成的金属加工润滑剂。这些润滑剂存在油基不稳定、使用过程中易产生油泥污染设备模具等缺点。

拉伸过程中所用润滑剂必须满足下列要求：润滑性能好，有良好的冷却特性，乳化稳定性好，易于清洗，铝粉分离性好。但在传统的乳化型拉伸液中，润滑性和乳化液稳定性有冲突，这两种性能通常不能同时满足。当润滑性增加时，乳化液稳定性下降，致使润滑性能长期稳定性变差，清洗变得困难，同样，当乳化液稳定性提高时，润滑性变差，在罐体表面产生划痕。由于这些难以解决的矛盾及能源危机石油短缺等原因，从70年代起拉伸过程开始使用化学合成型水溶性冷却润滑剂。

合成型透明润滑液由于其中含有大量水，因而具有比乳化液更好的冷却性能，其中所含的水溶性润滑剂使它具有良好的润滑性能和长期稳定性，且具有容易清洗和后处理简单等显著优点，因而更适于高速制罐，它将随着制罐业的发展而有越来越广泛的应用。目前市场上使用的合成型润滑液多以水溶性共聚物为主体，加其它辅助添加剂调合而成。如CN1,182,121A公开了一种水溶性压薄润滑剂组合物，该组合物含有平均分子量为300～20,000的聚氧化烯和/或其单烷基醚与C₆～C₂₄的脂肪酸形成的酯，再辅以其它添加剂调合而成，该组合物润滑性能好，但用水稀释后成微乳状，清冼时需大量清冼剂；US4,581,152公开了一种特别是用于锡铁罐的含有不饱和脂肪酸或其酯的环氧化合物的磷酸酯盐的水溶性冷却润滑剂，用水稀释成0.5～20％浓度，用于两片罐的生产，该组合物水溶性好，易清冼，但润滑性能差，摩擦系数在未稀释之前就高达0.089～0.095。这些冷却润滑剂基本上能满足拉伸过程润滑和冷却要求，但加工过程中产生的铝粉与泄漏到系统中的污油分离性差，长期使用会产生油泥，污染设备和模具，甚至粘附于罐体之上给后续工序的清冼和印刷带来困难。

本发明的目的是提供一种水溶性变薄拉伸用润滑剂组合物，该组合物在长期使用过程中铝粉分离性能好，易清冼、过滤，不产生油泥。

本发明提供的一种水溶性变薄拉伸用润滑剂组合物含有以下组分：

(a)20～60％(重量)的水溶性润滑剂；

(b)0.5～10％(重量)的羧酸盐；

(c)2～8％(重量)的磷酸或亚磷酸的酯盐；

(d)0.5～5％(重量)的pH值调节剂；

(e)0.5～3％(重量)的油泥抑制剂；

组分(a)用作润滑剂，可以是蓖麻油环氧乙烷加成物、蓖麻油环氧乙烷环氧丙烷加成物、脂肪酸环氧乙烷加成物、脂肪酸环氧乙烷环氧丙烷加成物、不完全酯化的多元醇酯以及多元酸酯的环氧乙烷加成物或不完全酯化的多元醇酯以及多元酸酯的环氧乙烷环氧丙烷加成物，如蓖麻油聚氧乙烯醚、月桂酸环氧乙烷酯等。该组分在组合物中所占的比例为20～60％(重量)，最好是30～50％(重量)。

组分(b)用作摩擦性能改进剂，可以是C₁₂～C₃₆的天然的或合成的脂肪酸、环烷酸、芳香酸的钠、钾、烷醇胺或烷基胺的盐，如油酸三乙醇胺、二聚酸钾等。其用量为组合物重量的0.5～10％(重量)，最好是1～5％(重量)。

组分(c)用于增强润滑膜的强度，可以是水溶性的烷基酚、烷基醇的聚氧乙烯醚或组分(a)的磷酸或亚磷酸的酯盐或其中两种或两种以上物质的混合物，其盐部分可以是烷醇胺、烷基胺、钠、钾、铵或其中两种或两种以上物质的混合物，如壬烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯三乙醇胺盐、聚乙二醇磷酸酯三乙醇胺盐等。该组分在组合物中所占的比例为2～8％(重量)，最好是3～5％(重量)。

组分(d)用作pH值调节剂，用以中和组合物中的酸，调节pH值，可以是烷醇胺、烷基胺或无机弱酸强碱盐，如单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺或碳酸钠、碳酸氢钠等。一般用量为组合物重量的0.5～5％(重量)，以将pH值调整到9～10为宜。

组分(e)用于防止拉伸过程中产生的铝粉粘附污油生成油泥，可以是柠檬酸钠、2-膦酰基丁烷-1，2，4-三羧酸盐或乙撑二胺—四羧酸盐等多羧基化合物或其中两种或两种以上物质的混合物。其用量为组合物重量的0.5～3％(重量)，最好是1～2％(重量)。

如果需要的话，该组合物中还可加入组分(f)，其用途为防腐、钝化、消泡、杀菌等，其具体例子是一般熟知的防腐剂、金属减活剂、消泡剂、杀菌剂等，其总用量不超过组合物重量的3％(重量)。

本发明所提供的组合物的制备方法是，将组分(a)、(b)、(c)、(d)加热搅拌，混和均匀后，再加入组分(e)和余量水或者再加入组分(e)、组分(f)和余量水，继续加热搅拌至均匀透明即可。

本发明所提供的组合物，与CN1,182,121A相比，因所有组分均为水溶性，所以水溶性好，用水稀释可成真溶液，易于清冼。使用时铝粉与污油分离性能好，不粘附，长期使用不产生油泥。与US4,581,152相比，润滑性能优异，减摩性能好，原液摩擦系数小于0.02，稀释成5％浓度后，摩擦系数小于0.06，在使用时系统中泄漏的工艺润滑油与加工过程产生的铝粉不粘附，分离性能好，有利于铝粉在油槽中沉降从而易于滤去，因而能降低冷却液中的铝粉含量，减少罐体表面划伤的可能性。本发明所提供的组合物，因其污油与铝粉分离性好，不易产生油泥，因而对设备污染少，减少冷却液腐败因素，可延长其使用寿命。

下面用具体实施例来详细说明本发明，但这些实施例并不限制本发明。

                            实施例1

取50克蓖麻油聚氧乙烯醚、2克油酸三乙醇胺、3克壬烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯三乙醇胺盐和3.0克三乙醇胺置于一容器中，加热搅拌，混和均匀后，再加入1.0克柠檬酸钠和41克水，继续加热搅拌至均匀透明。

                            实施例2

取50克月桂酸环氧乙烷酯、5克油酸三乙醇胺盐、5克壬烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯三乙醇胺盐和2.5克单乙醇胺置于一容器中，加热搅拌，混和均匀后，再加入1.0克柠檬酸钠和36.5克水，继续加热搅拌至均匀透明。

                            对比例

用下表所示的组分制取组合物，各个组分的量也如下表所示，制取方法是前七种组分混合均匀后，再加入第八种组分，混合均匀即可。组分                                    重量(克)环氧乙烷环氧丙烷十二酸单酯                20油酸三乙醇胺盐                            15月桂酸三乙醇胺盐                          1.5蓖麻油的硫化油(土耳其红油)                5壬基酚的环氧乙烷加成物(平均聚合度：6)     5三乙醇胺                                  10.5苯并三唑                                  0.3水                                        42.7

在实验室中用MM-200摩擦磨损试验机来测定实施例1、实施例2和对比例制得的组合物的摩擦系数，并用如下模拟方法评价其抗油泥性能。

    抗油泥性能模拟实验方法

a.原料：

    46#液压油；

    铝粉(100-200目)；

    蒸馏水；

待检验冷却润滑剂。

b.设备：

    100ml具塞量筒；

         恒温箱。

c.试验方法：

用蒸馏水分别配制100g5％(重量)拉伸液，置于100m1具塞量筒中，加入1g铝粉和2g液压油摇匀，放入45℃恒温箱中，定时摇动具塞量筒，观察铝粉结油泥时间和状态，以及上层液压油粘铝情况。

摩擦系数测定结果如下：

样品	摩擦系数
		实施例1    原液5％溶液	0.0160.054
实施例2    原液5％溶液	0.0140.053

油泥评价结果如下：

样品	初始状态	长期状态
			实施例1	泡沫白，铝粉以粉状下沉，液压油上浮，不粘附。	铝粉始终呈分散状，油层不粘铝。
实施例2	泡沫白，铝粉以粉状下沉，液压油上浮，不粘附。	铝粉始终呈分散状，油层不粘铝。
			对比例	泡沫黑，铝粉和液压油粘附，部分下沉，又有部分上浮。	铝粉呈稀泥状沉于底部，油层粘铝。

由摩擦系数测定结果可知，实施例1和实施例2中原液的摩擦系数小于0.02，稀释成5％浓度后，摩擦系数小于0.06。上述油泥评价结果可以看出：本发明所述之组合物润滑性能好，铝粉与污油分离性好，铝粉不粘附，始终呈粉状，长时间不产生油泥，表现出良好的抗油泥性能。对比例在初始状态即产生油泥。

Claims (8)

1.一种水溶性变薄拉伸用润滑剂组合物，该组合物含有以下组分：

(a)20～60％(重量)的水溶性润滑剂；

(b)0.5～10％(重量)的羧酸盐；

(c)2～8％(重量)的磷酸或亚磷酸的酯盐；

(d)0.5～5％(重量)的pH值调节剂；

(e)0.5～3％(重量)的油泥抑制剂，

余量为水。

2.根据权利要求1所述之水溶性变薄拉伸用润滑剂组合物，其特征在于该组合物中组分(a)是蓖麻油环氧乙烷加成物、蓖麻油环氧乙烷环氧丙烷加成物、脂肪酸环氧乙烷加成物、脂肪酸环氧乙烷环氧丙烷加成物、不完全酯化的多元醇酯以及多元酸酯的环氧乙烷加成物或不完全酯化的多元醇酯以及多元酸酯的环氧乙烷环氧丙烷加成物；组分(b)是C₁₂～C₃₆的天然的或合成的脂肪酸、环烷酸、芳香酸的钠、钾、烷醇胺或烷基胺的盐；组分(c)是水溶性的烷基酚、烷基醇的聚氧乙烯醚或组分(a)的磷酸或亚磷酸的酯盐或其中两种或两种以上物质的混合物；组分(d)是烷醇胺、烷基胺或无机弱酸强碱盐；组分(e)是柠檬酸钠、2-膦酰基丁烷-1，2，4-三羧酸盐或乙撑二胺-四羧酸盐等多羧基化合物或其中两种或两种以上物质的混合物。

3.根据权利要求1所述之水溶性变薄拉伸用润滑剂组合物，其特征在于该组合物中含有组分(f)，是防腐剂、杀菌剂、金属减活剂、消泡剂等，在组合物中的含量不超过3％(重量)。

4.根据权利要求1或2所述之水溶性变薄拉伸用润滑剂组合物，其特征在于组分(c)的盐部分是烷醇胺、烷基胺、钠、钾、铵或其中两种或两种以上物质的混合物。

5.根据权利要求1所述之水溶性变薄拉伸用润滑剂组合物，其特征在于组分(a)在组合物中所占的比例是30～50％(重量)。

6.根据权利要求1所述之水溶性变薄拉伸用润滑剂组合物，其特征在于组分(b)在组合物中所占的比例是1～5％(重量)。

7.根据权利要求1所述之水溶性变薄拉伸用润滑剂组合物，其特征在于组分(c)在组合物中所占的比例是3～5％(重量)。

8.根据权利要求1所述之水溶性变薄拉伸用润滑剂组合物，其特征在于组分(e)在组合物中所占的比例是1～2％(重量)。