DE3035059A1 - Oel-in-wasser-emulsion zum kaltwalzen von leichtmetallen - Google Patents

Oel-in-wasser-emulsion zum kaltwalzen von leichtmetallen

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DE3035059A1 DE19803035059 DE3035059A DE3035059A1 DE 3035059 A1 DE3035059 A1 DE 3035059A1 DE 19803035059 DE19803035059 DE 19803035059 DE 3035059 A DE3035059 A DE 3035059A DE 3035059 A1 DE3035059 A1 DE 3035059A1
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Rudolf Dr.phil. Kreuzlingen Baur
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Alusuisse Holdings AG
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Description

  • Oel-in-Wasser-Emulsion zum Kaltwalzen von Deichtmetallen
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Oel-in-Wasser-Emulsion zum Kaltwalzen von Leichtmetallen, insbesondere Aluminium und Aluminiumlegierungen, mit einem Reaktionsschichtbildner, polyäthoxylierten Sorbitanoleaten als Emulgator, ungesättigten, langkettigen Alkylmonocarbonsäuren als Inhibitor gegen Wasserstoffversprödung und Rostbildung, Hexamethylentetramin als Stabilisator, Fungicid und Baktericid sowie deionisiertem Wasser als Rest.
  • Verglichen mit Walzschmiermitteln auf Oelbasis ermöglichen Oel-in-Wasser-Emulslonen wegen der grösseren Verdampfungswärme von Wasser eine viel bessere Kühlung und damit eine grössere Stichabnahme und/oder erhöhte Walzgeschwindigkeit.
  • Neben diesen rein wirtschaftlichen Faktoren, die Rationalisierungsbestrebungen weitgehend entgegenkommen, muss weiter berücksichtigt werden, dass wässrige Walzmittel stark verminderte Abluftprobleme stellen und weniger vom Erdöl abhängig sind. Deshalb sind. in der Leichtmetallindustrie, insbesondere in der Aluminiumindustrie, schon viele Versuche unternommen worden, beim Kaltwalzen von Bändern Oel-in-Wasser-Emulsionen einzusetzen.
  • Aus der DE-AS 26 32 142 ist eine Oel-in-Wasser-Emulsion zum Kaltwalzen von Leichtmetallen bekannt, die Alkylmonocarbonsäureester als Reaktionsschichtbildner, Polyisobutylen als hydrodynamisch<n Filmbildner, polyäthoxylierte Sorbitanoleate als Emulgator, ungesättigte, langkettige Alkylmonocarbonsäuren als Inhibitor gegen Wasserstoffversprödung und Rostbildung, Hexamethylentetramin als Stabilisator, Fungicid, und Baktericids Rest deionisiertes Wasser enthält.
  • Mit der aus der DE-AS 26 32 142 bekannten Emulsion können zwar an Aluminium Stichabnahmen bis gegen 90% realisiert werden, jedoch vermag die bei hohen Stichabnahmen auftretende, verminderte Oberflächenqualität nicht immer den an eine Band-bzw. Folienoberfläche gestellten Anforderungen zu genügen.
  • Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder die Aufgabe gestellt, eine Qel-in-Wasser-Emulsion der eingangs erwähnten Art zum Kaltwalzen von Leichtmetallen, insbesondere Aluminium und Aluminiumlegierungen, zu schaffen, mit welcher hohe Stichabnahmen realisiert werden können, ohne dass die Oberflächenqualität der gewalzten Bänder stark vermindert wird.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Emulsion Palmkernfett als Reaktionsschichtbildner enthält.
  • Es hat sich gezeigt, dass mit Palmkernfett als Reaktionsschichtbildner offenbar nahezu optimale Verhältnisse im Walzenspalt erreicht werden. Dies äussert sich in einem nur geringfügigen Anwachsen der Voreilung des gewalzten Bandes gegenüber der Walzenunlaufgeschwindigkeit. bei hohen Stichabnahmen.
  • Die daraus resultierende, präzisere Abbildung des Walzenschliffs auf dem gewalzten Band bewirkt selbst bei hohen Stichabnahmen von über 90% eine weniger starke Verschmierung der Bandoberfläche, was einer verminderten Einbusse an Oberflächenqualität gleichkommt.
  • Bei einer bevorzugten Oel-in-Wasser-Emulsion enthalten 1000 Gewichtsteile der Emulsion 10 bis 70~Gewichtsteile Palmkernfett als Reaktionsschichtbildner, 5 bis 20 Gewichtsteile polyäthoxylierte Sorbitanoleate als Emulgator, 5'bis25 Gewichtsteile ungesättigte, langkettige Alkylmonocarbonsåuren als Inhibitor gegen Wasserstoffversprödung und Rostbildung, 1 bis 25 Gewichtsteile Hexamethylentetramin als Stabilisator, Fungicid und Baktericid, Rest deionisiertes Wasser.
  • Die Emulsion kann zusätzlich Polyisobutylen und/oder Paraffinöl als hydrodynamischen Filmbildner enthalten. Durch diesen Zusatz wird offenbar die Stabilität der Verhältnisse im Walzenspalt weiter erhöht, so dass auch grössere Schwankungen in der Zusammensetzung der Emulsion sich kaum merklich auf den Walzvorgang auswirken, womit eine gleichbleibende Oberflächenqualität der gewalzten Bänder sichergestellt wird.
  • Vorzugsweise enthalten 1000 Gewichtsteile der Emulsion 5 bis 50 Gewichtsteile eines Polyisobutylens mit einem mittleren Molekulargewiclt von 460, 5 bis 50 Gewichtsteile eines Polyisobutylens mit einem mittleren Molekulargewicht von 320 und/oder 5 bis 50 Gewichtsteile Paraffinöl.
  • Als Emulgator enthält die Emulsion bevorzugt Sorbitol-Polyoxyäthylen-Bexaoieat, Polyoxyäthylen-Sorbitan-Monooleat und/ oder polyoxyäthylierte Sorbitanester einer Mischung von Fett-und Harzsäuren.
  • Als Inhibitor gegen Wasserstoffversprödung und Rostbildung enthält die Emulsion bevorzugt Oelsäure, Linolsäure und/oder Linolensäure.
  • Es ist bekannt, dass beim Einsatz von Oel-in-Wasser-Emulsionen, insbesondere beim Kaltwalzen von Aluminium, die durch den Walzvorgang frisch erzeugte Metalloberfläche innerhalb weniger Sekunden mit Wasser reagiert. Dieser oberflächliche Korrosionsangriff als Folge der Wasserphase führt zu störenden Flecken auf der Bandoberfläche. Die durch die Bildung dieser sogenannten Wasserflecken verminderte Oberflächenqualität eines Bandes bzw. einer Folie ist für viele Anwendungszwecke ungenägend. Es ist deshalb bei Anwendung von Oel-in-Wasser-Emulsicinen allgemein üblich, die Emulsion unmittelbar nach dem Austritt des Bandes aus dem Walzwerk beispielsweise durch Abblasen mit Druckluft möglichst vollständig von der gewalzten Bandoberfläche zu entfernen.
  • Ein Entfernen der Emulsion ist nicht mehr unbedingt erforderlicht wenn die Emulsion zusätzlich als Inhibitor gegen Wasserfleckenbildung Xylit und Sorbit enthält. Durch den gemeinsa--men Zusatz von Xylit und Sorbit wird die Bildung von Wasser- flecken weitgehend unterbunden. Der Inhibitor ist bereits voll wirksam, wenn 1000 Gewichtsteile der Emulsion je 1 bis 30 Gewichtsteile Xylit und Sorbit enthalten.
  • Es hat sich des weiteren herausgestellt, dass die Wirkung des aus Xylit und Sorbit zusammengesetzten Inhibitors durch die Zugabe von Glycerin noch gesteigert werden kann. Vorteilhafterweise enthalten 1000 Gewichtsteile der Emulsion 20 bis 90 Gewichtsteile Glycerin.
  • Der Zusatz von Xylit, Sorbit und gegebenenfalls Glycerin beeinflusst den Walzvorgang nicht und führt bei einer anschliessenden, Glühung der gewalzten Bänder auch nicht zu Rückständen, auf der Bandoberfläche.
  • Die nachfolgenden Beispiele zeigen die Vorteilhaftigkeit der erfindungsgemässen Oel-in-Wasser-Emulsion.
  • Beispiel 1 Mit den in Tabelle 1 zusammengestellten Emulsionen wurden auf einem Einzelquartogerüst Kaltwalzversuche mit Aluminium der Reinheit Al 99,2 durchgeführt. Die Stichabnahmen betrugen bis zu 92%. Die gewalzten Aluminiumbänder zeigen eine ausgezeichnete Oberflächenqualität. In keinem Fall konnten Anzeichen von Wasserfleckenbildung beobachtet werden. Ebenso führte keine der Emulsionen bei einer anschliessenden Glühung der gewalzten Bänder zu Rückständen auf der Bandoberfläche.
  • Zur Herstellung der Emulsionen wurden jeweils die organischen Komponenten bei Raumtemperatur unter einfachem Rühren zusam-:mengegeben und mit der entsprechenden Menge an deionisiertem Wasser versetzt. Die beiden getrennten Phasen wurden anschliessend in einer Emulgiermaschine zu einer Emulsion verarbeitet.
  • Tabelle 1: Zusammensetzung der Emulsionen in Gewichtsteilen pro 1000 Gewichtsteile Emulsion
    Emulsion A B C D E F G H I K
    Nr.
    1 - - - 30 10 10 10 - 10 10
    2 - - - 30 10 10 10 50 10 10
    3 - - 10 30 10 10 10 - 10 10
    4 - - 10 30 10 10 10 50 10 10
    5 10 - 20 30 10 10 10 - 10 10
    6 10 - 20 30 10 10 10 50 10 10
    7 20 10 10 30 10 10 10 - 10 10
    8 20 10 10 30 10 10 10 50 10 10
    A: Polyisobutylen, mittleres Molekulargewicht 460 B: Polyisobutylen, mittleres Molekulargewicht 320 C: Paraffinöl D: Palmkernfett E: Sorbitol-Polyoxyäthylen-Hexaoleat F: Oelsäure G: Hexamethylentetramin H: Glycerin I: Xylit K: Sorbit Beispiel 2 Mit der Emulsion Nr. 6 aus Beispiel 1 wurde ein 6 mm dickes Band aus Aluminium der Reinheit A1 99,2 mit unterschiedlichen Stichabnahmen gewalzt. Die in Tabelle 2 zusammengestellten Ergebnisse zeigen deutlich, dass die Voreilung des gewalzten Bandes gegenüber der Walzenumlaufgeschwindigkeit erst bei hohen Stichabnahmen auftritt und selbst bei einer Stichabnahme von 92% immer noch verhältnismässig gering ist.
  • Tabelle 2
    Walzenumlauf- -Bandauslauf- Zugfestigkeit des
    Stichabnah- geschwindigkeit geschwindig- ;gewalzten Bandes
    me keit
    50 150 150 148
    67 150 150 165
    83 65 68 170
    88 , 70 80 178
    92 40 50 184

Claims (10)

  1. Patentansprüche 1) Oel-in-Wasser-Emulsion zum Kaltwalzen von Leichtmetallen, insbesondere Aluminium und Aluminiumlegierungen, mit einem Reaktionsschichtbildner, polyäthoxylierten Sorbitanoleaten als Emulgator, ungesättigten, langkettigen Alkylmonocarbonsäuren als Inhibitor gegen Wasserstoffversprödung und Rostbildung, Hexamethylentetramin als Stabilisator, Fungicid und Baktericid sowie deionisiertem Wasser als Rest, dadurch gekennzeichnet, dass die Emulsion Palmkernfett als Reaktionsschichtbildner enthält.
  2. 2. Oel-in-Wasser-Emulsion zum Kaltwalzen von Leichtmetallen, insbesondere Aluminium und Aluminiumlegierungen, dadurch gekennzeichnet, dass 1000 Gewichtsteile der Emulsion 10 bis 70 Gewichtsteile Palmkernfett als Reaktionsschichtbildner, 5 bis 20 Gewichtsteile polyäthoxylierte Sorbitanoleate als Emulgator, 5 bis 25 Gewichtsteile ungesättigte, langkettige Alkylmonocarbonsäuren als Inhibitor gegen Wasserstoffversprödung und Rostbildung, 1 bis 25 Gewichtsteile Hexamethylentetramin als Stabilisator, Fungicid und Baktericid, Rest deionisiertes Wasser enthalten.
  3. 3. Emulsion nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich Polyisobutylen und/ oder Paraffinöl als hydrodynamischen Filmbildner enthält.
  4. 4. Emulsion nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass 1000 Gewichtsteile der Emulsion 5 bis 50 Gewichtsteile eines Polyisobutylens mit einem mittleren Molekulargewicht von 460, 5 bis 50 Gewichtsteile eines Polyisobutylens mit einem mittleren Molekulargewicht von 320 und/oder 5 bis 50 Gewichtsteile Paraffinöl enthalten.
  5. 5. Emulsion nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie Sorbitol-Polyoxyäthylen-tIexaoleat, Polyoxyäthyen-Sorbitan-onooleat und/oder polyoxyäthylierte Sorbitanester einer Mischung von Fett- und Harzsäuren als Emulgator enthält.
  6. 6. Emulsion nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie Oelsäure, Linolsäure undloder Linolensäure als Inhibitor gegen Wasserstoffversprödung und Rostbildung enthält.
  7. 7. Emulsion nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Emulsion zusätzlich als Inhibitor gegen Wasserfleckenbildung Xylit und Sorbit enthält.
  8. 8. Emulsion nach Anspruch 7, dadurch g(kennzeichnet, dass 1000 Gewichtsteile der Emulsion je i bis 30 Gewichtsteile Xylit und Sorbit enthalten.
  9. 9. Emulsion nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich Glycerin enthält.
  10. 10. Emulsion nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass 1000 Gewichtsteile der Emulsion 20 bis 90 Gewichtsteile Glycerin enthalten.
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