DE60105777T2

DE60105777T2 - Wasserlösliche warmwalzzusamensetzungen für aluminium und aluminiumlegierungen

Info

Publication number: DE60105777T2
Application number: DE60105777T
Authority: DE
Inventors: Francis Prince; Jean-Yves Claire
Original assignee: Mobil Oil Francaise SA
Current assignee: Mobil Oil Francaise SA
Priority date: 2000-02-08
Filing date: 2001-02-07
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2021-02-08
Also published as: CA2397228A1; AU2001239249B2; BR0108158A; CN1398293A; DE60105777D1; EP1265978B1; JP2003522281A; ATE277151T1; EP1265978A1; AU3924901A; US20030158049A1; EP1123969A1; US6844298B2; WO2001059045A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine wasserlösliche Warmwalzzusammensetzung für Aluminium und Aluminiumlegierungen und ein Verfahren zum Warmwalzen von Aluminium und Aluminiumlegierungen. JP-A-08 170 090 und JP-B-49 008 004 beschreiben beide Schmierstoffzusammensetzungen zum Warmwalzen.
Die Walzindustrie für Aluminium und Aluminiumlegierungen äußert den Bedarf an Maximierung der Effizienz ihrer Walzmetallfertigungsverfahren. Allgemein gesagt bedeutet dies, dass man bei höheren Walzgeschwindigkeiten arbeiten möchte und pro Betriebsschicht mehr vermarktungsfähige Produkte produzieren möchte. Es gibt zudem auch einen Wunsch nach Minimierung der Anzahl der Durchläufe durch das Walzwerk, die durchgeführt werden, um ein gegebenes Reduktionsniveau zu erreichen. Beide dieser Wege erfordern, dass Qualität und Oberflächenbeschaffenheit nicht kompromittiert werden.
Die Erfindung liefert somit eine Ölzusammensetzung für Warmwalzwerke, die dem Kunden die folgenden Vorteile bieten:

– höheres Reduktionsverhältnis: in den meisten Fällen lässt sich Verringerung um einen Durchgang erreichen,
– bessere Walzfähigkeit (d. h. eine niedrigere Walzkraft und ein verringerter Energieverbrauch), verglichen mit der Walzfähigkeit, die mit Ölzusammensetzungen des Standes der Technik erreicht werden,
– verbesserte Oberflächenbeschaffenheit der gewalzten Oberfläche,
– leichteres Aufrechterhalten der Emulsion: bessere Steuerung des pH-Werts, verbesserte Oxidationsbeständigkeit und Bakterienbeständigkeit; und
– niedrigerer Ölverbrauch.

Die Erfindung ist bei jedem Warmwalztyp auf Vorwalz-, Verbund- und Kombinationswalzwerken wirksam, der vom Reversiertyp sein kann oder nicht.
Speziell zeigt die Erfindung hohe Reduktions- und Walzfähigkeiten, während eine hervorragende Oberflächenbeschaffenheit des Blechstreifens geliefert wird, wenn mit hoher Geschwindigkeit gewalzt wird.
Der Stand der Technik lehrt weder die vorliegende Erfindung noch legt er sie nahe.
Die Erfindung liefert somit eine wasserlösliche Warmwalzölzusammensetzung für Aluminium und Aluminiumlegierungen, die Basismaterialöl und, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, 1 bis 80 Gew.%, vorzugsweise 1 bis 30 Gew.-% einer Kombination aus:

– Monoester von Fettsäure mit Polyol und
– Tetraester von Fettsäure mit Pentaerythrit umfasst, wobei das Gewichtsverhältnis von Monoester:Tetraester der Kombination im Bereich von 1:20 bis 10:1 und vorzugsweise 1:10 bis 5:1 liegt.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Ölzusammensetzung ferner, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, 0,1 bis 20 % einer Mischung ethoxylierter Alkohole (mit 5 bis 15 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise 12 bis 15 Kohlenstoffatomen). Als Beispiel für eine solche Mischung kann eine Mischung ethoxylierter Alkohole verwendet werden, die von ICI unter den Handelsnamen Synperonic^® A7 und Hypermer^® A60 angeboten wird, wobei das Gewichtsverhältnis von Synperonic^® A7:Hypermer^® A60 vorzugsweise im Bereich von 1:10 bis 10:1 liegt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Ölzusammensetzung ferner, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, 1 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 20 Gew.-% Ölsäure. Es wird in der Tat angenommen, dass die freie Ölsäure dem Aluminium- oder Aluminiumlegierungsstreifen eine bessere Oberflächenbeschaffenheit verleiht.
Die Erfindung liefert ferner ein Verfahren zur Herstellung der Ölzusammensetzung.
Die Erfindung liefert ferner eine Emulsion, die die Ölzusammensetzung enthält, und ein Verfahren zur Herstellung dieser Emulsion.
Zudem liefert die Erfindung die Verwendung der erfindungsgemäßen Ölzusammensetzung zur Herstellung von Emulsionen, die in einem Aluminium- oder Aluminiumlegierungs-Warmwalzverfahren verwendet werden sollen.
Die Erfindung liefert auch ein Verfahren zum Warmwalzen von Aluminium- und Aluminiumlegierungsblechen, bei dem eine effektive Menge der erfindungsgemäßen Emulsion aufgebracht wird.
Schließlich liefert die Erfindung die Verwendung der Emulsion in einem Warmwalzverfahren.
Die Erfindung wird nun detaillierter in der folgenden Beschreibung und in Bezug auf die Zeichnungen offenbart, in denen:
1 eine graphische Darstellung ist, die die ausgeübte Walzkraft gegen die Anzahl der Durchläufe zeigt, zuerst, wenn eine Emulsion des Standes der Technik verwendet wird, und dann, wenn eine erfindungsgemäße Emulsion verwendet wird.
2 ist eine graphische Darstellung, die die ausgeübte Nettowalzkraft gegen die Anzahl der Durchläufe zeigt, zuerst, wenn eine Emulsion des Standes der Technik verwendet wird, und dann, wenn eine erfindungsgemäße Emulsion verwendet wird.
3 zeigt Kurven, die die Verdampfungstemperaturen einer erfindungsgemäßen Emulsion und einer Emulsion des Standes der Technik gegen den Ölgehalt der jeweiligen Emulsionen zeigt.
Die Ölzusammensetzungen der Erfindung sind unverdünnte Ölkonzentrate, die im Allgemeinen in Wasser verdünnt werden sollen, um Öl-in-Wasser-Emulsionen zu ergeben.
Das Basismaterialöl ist jedes Öl, das typischerweise auf dem Warmwalzsektor verwendet wird. Es kann paraffinisch oder naphthenisch sein.
Paraffinische Basisöle können aus Rohölen hergestellt werden, die relativ hohe Alkangehalte (hohe Paraffin- und Isoparaffingehalte) haben. Typische Rohöle sind aus dem mittleren Osten, der Nordsee, dem mittleren US-Kontinent. Das Herstellungsverfahren erfordert die Aromatenentfernung (üblicherweise durch Lösungsmittelextraktion) und Entparaffinieren. Paraffinische Basisöle sind durch ihre guten Viskosität/Temperatur-Charakteristika gekennzeichnet, d. h. hohen Viskositätsindex, adäquate Tieftemperatureigenschaften und gute Stabilität. Sie werden oft als Solvent Neutral bezeichnet, wobei Solvent bedeutet, dass das Basisöl mit Lösungsmittel (Solvent) raffiniert wurde und Neutral bedeutet, dass das Öl einen neutralen pH-Wert hat. Eine alternative Bezeichnung ist Basisöl mit hohem Viskositätsindex (HVI). Sie stehen in einem vollständigen Bereich von Viskositäten von leichten Spindelölen bis zu viskosen Brightstocks zur Verfügung.
Naphthenische Basisöle haben einen natürlicherweise niedrigen Stockpunkt, sind wachsfrei und haben hervorragendes Lösevermögen. Lösungsmittelextraktion und Hydrobehandlung können verwendet werden, um den Gehalt an polycyclischen Aromaten zu reduzieren.
Ein bevorzugtes Basisöl ist ein hydrobehandeltes naphthenisches Öl.
Das Basisöl hat typischerweise eine Viskosität von 7 bis 150 cSt bei 40°C, vorzugsweise 20 bis 50 cSt bei 40°C.
In der Kombination der Mono- und Tetraester hat die Fettsäure des Monoesters 16 bis 20 Kohlenstoffatome und ist vorzugsweise Ölsäure. Das Polyol des Monoesters ist vorzugsweise Glycerin.
Die Fettsäure des Tetraesters hat 16 bis 20 Kohlenstoffatome und ist vorzugsweise Ölsäure.
Die wasserlösliche Ölzusammensetzung umfasst vorzugsweise ein Trialkanolamin (C_2-4), vorzugsweise Triethanolamin, dessen Menge so ist, dass alles bindungsfähige Trialkanolamin an nur einen Teil der Ölsäure gebunden ist. Diese Ausführung zielt darauf, dass gewährleistet ist, dass freie Ölsäure in der Ölzusammensetzung verbleibt.
Das Produkt der Reaktion des Trialkanolamins mit Ölsäure wirkt als Tensid.
Die Ölzusammensetzung kann klassische Additive wie Tenside, Kopplungsmittel oder Cotenside, Reibungsverminderungsmittel oder Schmierfähigkeitsmittel, Korrosionsschutzmittel oder Antioxidantien, Extremdruck- und Antiverschleißmittel, Bakte rizide und Fungizide, Antischaummittel, Antirostmittel umfassen.
Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist jedoch, dass die Ölzusammensetzung und daher auch die Emulsion nicht Nonylphenoltenside umfassen, die als zu Umweltproblemen führend angesehen werden.
Beispiele für Antischaummittel sind solche auf Silikonbasis, insbesondere Polydimethylsiloxan.
Beispiele für Korrosionsschutzmittel sind gehinderte Phenole und Zinkdialkyldithiophosphate (ZDDP).
Beispiele für Extremdruck- und Antiverschleißmittel sind Dilaurylphosphat, Didodecylphosphit, Trialkylphosphat wie Tri-(2-ethylhexyl)phosphat, Tricresylphosphat (TCP), Zinkdialkyl(oder -diaryl)dithiophosphate (ZDDP), phosphosulfurierte fette Öle, Zinkdialkyldithiocarbamat, Mercaptobenzothiazol, sulfurierte fette Öle, sulfurierte Terpene, sulfurierte Ölsäure, Alkyl- und Arylpolysulfide, sulfuriertes Spermöl, sulfuriertes Mineralöl, mit Schwefelchlorid behandelte fette Öle, Chlornaphthaxanthat, Cetylchlorid, chlorierte paraffinische Öle, chlorierte Paraffinwachssulfide, chloriertes Paraffinwachs und Zinkdialkyl(oder -diaryl)dithiophosphate (ZDDP), Tricresylphosphat (TCP), Trixylylphosphat (TXP) beziehungsweise Dilaurylphosphat.
Beispiele für Korrosionsschutzmittel oder Antioxidantien sind Radikalfänger wie phenolische Antioxidantien (sterisch gehindert), aminische Antioxidantien, Organokupfersalze, Zersetzungsmittel für Hydroperoxide, butyliertes Hydroxytoluol.
Beispiele für Antirostmittel sind Aminderivat von Alkenylbernsteinsäureanhydrid.
Weitere Elemente von Basisölen und Additiven finden sich in "Chemistry and Technology of Lubricants", R. M. Mortier und S. T. Orszulik, VCH Publishers, Inc., erstmals 1992 veröffentlicht.
Es folgt ein Beispiel des Gehalts der erfindungsgemäßen wasserlöslichen Ölzusammensetzung (die Prozentsätze sind Gewichtsprozentsätze, die sich auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung beziehen):

– 0,1 bis 10 % Trialkyl (C_1-4) phenol,
– 0,5 bis 4,0 % Trialkyl(C_3-10) phosphatester,
– 1 bis 4 % Petroleumsulfonat,
– 0,1 bis 10 % organische Fettsäure (C_16-20)
– 0,1 bis 0,5 % Aminoalkyl (C_2-4) alkandiol (C_2-5),
– 1 bis 4 % Trialkanol (C_2-4) amin,
– 2 bis 10 % Glycerinmonofettsäure (C_16-20) ester,
– 5 bis 15 % Pentaerythrittetrafettsäure (C_16-20)-ester,
– 0,5 bis 1,0 % 5-Carboxy-4-hexyl-2-cyclohexen-1-octansäure,
– 3 bis 6 % einer Mischung ethoxylierter Alkohole (C_5-15, die 2 bis 10 CH₂O-Gruppen umfassen),
– 0,05 bis 0,4 % Polymer auf Siloxanbasis,
– als Rest eine Mischung naphthenischer Schmierbasisöle.

Die Ölzusammensetzung wird hergestellt, indem das Basisöl und die anderen Bestandteile unter Rühren oder mit beliebiger Mischvorrichtung gemischt werden, wobei vorzugsweise währenddessen die Temperatur so geregelt wird, dass sie 50°C und insbesondere 45°C nicht überschreitet.
Eine Öl-in-Wasser-Emulsion wird hergestellt, indem unter Rühren die erfindungsgemäße Ölzusammensetzung in Wasser verdünnt wird. Es ist bevorzugt, entionisiertes Wasser zu verwenden, das zuvor auf etwa 35°C erwärmt worden sein kann.
Die Emulsion umfasst im Allgemeinen Wasser und, bezogen auf das Gesamtvolumen der Emulsion, 0,5 bis 30 Vol.%, vorzugsweise 1 bis 20 Vol.% der Ölzusammensetzung.
Die Aluminiumlegierungen, die die Erfindung betrifft, sind beliebige Aluminiumlegierungen, einschließlich der Reihen 1000, 2000, 3000, 5000, 6000 und 7000.
Das Warmwalzverfahren kann das klassische Verfahren sein. Die Temperatur des gewalzten Metalls ist im Allgemeinen etwa 600 bis 650°C auf einem Vorwalzwerk und etwa 400 bis 450°C auf einem Verbundwalzwerk.
Das Verfahren wird vorzugsweise auf einem Reversier-Vorwalzwerk durchgeführt. Die vorliegende Öl-in-Wasser-Zusammensetzung ermöglicht eine erhebliche Reduktion der Anzahl der Durchläufe. Mit konventionellen Emulsionen des Standes der Technik war die Anzahl der Durchläufe typischerweise 13. Die erfindungsgemäße Emulsion ermöglicht das Herabsetzen dieser Zahl um zwei Durchläufe, was eine deutliche Verbesserung ist.
Die folgenden Beispiele illustrieren die Erfindung, ohne sie einzuschränken. Alle Teile und Verhältnisse beziehen sich auf das Gewicht, wenn nicht anderweitig angegeben.
BEISPIEL
Eine Zusammensetzung wird hergestellt, indem die Bestandteile von Tabelle 1 in der Reihenfolge gemischt werden, in der sie in dieser Tabelle erscheinen. Die Temperatur wird dann auf einem Maximum von 50°C gehalten, um eine vollständige Auflösung und Homogenisierung der Bestandteile zu gewährleisten, ohne die Eigenschaften der Emulsion zu beeinträchtigen.
Tabelle 1
Die Charakteristika der Zusammensetzung von Tabelle 1 sind in Tabelle 2 beschrieben.
Tabelle 2
Eine Emulsion wird hergestellt, indem unter Rühren die Ölzusammensetzung von Tabelle 1 in entionisiertem Wasser verdünnt wird, das auf 35°C vorgewärmt wurde. Die Charakteristika der erhaltenen Emulsion sind in Tabelle 3 wiedergegeben.
Tabelle 3
EXPERIMENTELLES TESTEN
Zuerst wurde eine Blindprobe hergestellt, indem eine Ölzusammensetzung des Standes der Technik verdünnt wurde, die die in Tabelle 4 beschriebene Zusammensetzung hatte:
Tabelle 4
Zwei Emulsionen werden durch jeweilige Verdünnung der erfindungsgemäßen Ölzusammensetzung und der Ölzusammensetzung des Standes der Technik in entionisiertem Wasser hergestellt.
Beide Emulsionen wurden auf einem industriellen Testwalzwerk bewertet. Die Walzbedingungen waren wie folgt:

– Walzwerktyp: 2 hoch
– Motorleistung: 45 kW oder 67 kW
– Walzendurchmesser: 760 mm
– Walzenhärte: 58 bis 61 Rockwell C
– Maximalmetallbreite: 685 mm
– typische Metallbreite: 305 mm
– Maximalgeschwindigkeit: 30 m/Min
– Eingangstemperatur (Barren): 450°C
– Barrendimensionen: 305 × 610 × 1650 mm
– Enddicke: 25,4 mm
– Emulsionsvolumen: 400 L
– Emulsionstemperatur: 50°C
– Emulsionskonzentration: 5 %.

Das folgende Verfahren wurde mit jedem Öl in den Walztests verwendet:

1. Die AA5182-Blöcke wurden leicht geschält, mit Methylethylketon entfettet und auf 454°C erhitzt.
2. Die Walzwerkwalzen wurden in einer verdünnten Natriumhydroxidlösung gewaschen, um die Walzbeschichtung von jeglichem vorhergehenden Walzen zu entfernen, und dann abgespült. Das Spülwasser wurde auf Restalkali überprüft. Ein Profilometer wurde zur Messung der Oberflächenrauheit verwendet.
3. Die Walzen wurden unter Verwendung von Quarzrohrheizern auf 77°C vorgeheizt.
4. Die Kühlsprays wurden eingestellt, um einen Durchfluss von 200 L/Min mit einem Druck von 6,9 · 10⁴ Newton/m² (10 psig) auf den oberen Sprühkopf und 4,1 · 10⁵ Newton/m² (60 psig) auf den unteren Kopf zu ergeben.
5. Ein 100 cm (4 Zoll) dicker Block aus AA5182 erhielt 5 Walzdurchläufe unter Verwendung des folgenden nominellen. Durchlaufschemas. Die Walzgeschwindigkeit war 18,3 m/Min. Alle Durchläufe erfolgten in der Walzrichtung von Ost nach West. Die Einstellungen für den Walzspalt wurden für die erste getestete Emulsion aufgezeichnet und dann für die verbleibenden Emulsionen dupliziert. Diese Einstellungen lagen 1,27 mm unter der nominellen gewünschten Austrittsdicke bei jedem Durchlauf. Nominelles Durchlaufschema: Durchlauf 1 100 mm – 83 mm Durchlauf 2 83 mm – 65 mm Durchlauf 3 65 mm – 50 mm Durchlauf 4 50 mm – 37 mm Durchlauf 5 37 mm – 25 mm.
6. Ein 600 mm langes Metallstück wurde von der Mittellänge des 25 mm dicken Stücks mit der Schere abgetrennt, um später für das Eloxieren verwendet zu werden. Die beiden verbleibenden Stücke wurden zum erneuten Erwärmen in den Ofen zurückgelegt.
7. Der zweite Block erhielt dieselbe Behandlung, wie unter Positionen 5 und 6 angegeben. Ölkonzentrat wurde zu der Emulsion gegeben, um eine Konzentration von 7 Vol.% zu erhalten.
8. Die beiden Stücke von jedem der Originalblöcke wurden dann nach dem erneuten Erwärmen mit einer Walzgeschwindigkeit von 18,3 m/Min unter Verwen dung des folgenden nominellen Durchlaufschemas gewalzt: Durchlauf 6 25 mm bis 16 mm Durchlauf 7 16 mm bis 9,5 mm Durchlauf 8 9,5 mm bis 5 mm
9. Nach dem letzten Durchlauf wurden zwei 600 mm lange Stücke von jedem der gewalzten Stücke mit der Warmschere abgetrennt. Dieses Metall wurde zur späteren Untersuchung im Zustand wie gewalzt und eloxiert aufbewahrt. Der Abstand zwischen zwei in die Walze geritzten Markierungen wurde auf der Streifenoberfläche nach dem letzten Durchlauf zur Verwendung zur Berechnung des Voreilens des Walzguts verwendet.
10. Es wurden dann mittels Alkaliextraktion von einer bekannten Fläche zur späteren Messung des darauf abgesetzten Aluminiums Proben von der oberen Arbeitswalze genommen.

Eine Walzbeschichtungsmessung wurde wie folgt durchgeführt.

1. Eine Plexiglasvorrichtung mit Dichtung wurde befestigt und an die Mitte der oberen Arbeitswalze gesiegelt. Diese Vorrichtung schloss ein Reservoir ein, das eine Fläche von 20,26 cm² auf der Walzenoberfläche bedeckte.
2. Fünfzehn Milliliter 1 N Natriumhydroxid wurde mit einer Spritze in das Reservoir gegeben, wo es mit der Aluminiumwalzbeschichtung auf der Walzoberfläche ungefähr 5 Minuten reagieren gelassen wurde.
3. Die alkalische Flüssigkeit wurde dann mittels der Spritze aus dem Reservoir extrahiert und in eine Probenflasche gegeben.
4. Zwei 15 ml-Spülungen mit entionisiertem Wasser wurden angewendet, mit einer Spritze extrahiert und in die Probenflasche gegeben.
5. Das Gesamtaluminium in der Probe wurde mittels ICP bestimmt.
6. Das Walzbeschichtungsgewicht wurde dann berechnet und als Milligramm Aluminium pro Quadratzentimeter Walzenoberfläche ausgedrückt.

Es wurde gefunden, dass die Walzbeschichtung mit der erfindungsgemäßen Emulsion besser als mit der Emulsion des Standes der Technik war.
1 ist eine graphische Darstellung, die die ausgeübte Walzkraft (in Tonnen), die auf eine Aluminiumlegierung AA5182 ausgeübt wurde, gegen die Anzahl der Durchläufe zeigt.
Es ist ersichtlich, dass mit der erfindungsgemäßen Emulsion eine Verbesserung von durchschnittlich 6,4 % gegenüber einer Emulsion des Standes der Technik erreicht wird.
2 ist eine graphische Darstellung, die die ausgeübte Nettowalzkraft (Gesamtkraft minus Lagerverluste, in kW) gegen die Anzahl der Durchläufe zeigt.
Mit der erfindungsgemäßen Emulsion wird eine Verbesserung von durchschnittlich 6,0 % gegenüber der Emulsion des Standes der Technik erreicht.
Die Ablagerungseigenschaften beider Emulsionen wurden auch ermittelt. Die Ölablagerungseigenschaft einer Emulsion ist hier definiert als die Eigenschaft des Films, sich von einer Emulsion auf die Aluminiumoberfläche abzuscheiden. Je größer die Bildung eines Filmöls auf der Aluminiumoberfläche ist, um so höher ist die Schmierfähigkeit und um so besser ist die Walzbeschichtung.
Die Ablagerungseigenschaft wird wie folgt ermittelt. Ein vorgeheiztes Aluminiumblech wird für eine gegebene Zeit in einer Emulsion untergetaucht und dann in einem Winkel von 40° angeordnet. Nach Trocknen in einem Ofen wird die Menge des abgesetzten Öls aus der Gewichtsdifferenz des Aluminiumblechs berechnet.
Bei einer Emulsion des Standes der Technik wurde ein Wert von 650 mg/m² gefunden, während bei der erfindungsgemäßen Emulsion ein Wert von 1150 mg/m² gefunden wurde. Daher spiegelt der höhere Wert, der für die Ablagerungseigenschaft der erfindungsgemäßen Emulsion erhalten wurde, deren bessere Schmierfähigkeit gegenüber der Emulsion des Standes der Technik wieder.
Der Quencheffekt einer Emulsion ist definiert als ihre Fähigkeit zur Wärmeableitung. Die Wärmeableitung von der Aluminiumoberfläche an die Emulsion hängt daher von dem Emulgatorsystem sowie von der Emulsionskonzentration ab.
Infolgedessen wird das Erreichen der höchstmöglichen Verdampfungstemperatur angestrebt, um die Wärmeableitung zu verbessern und somit ein besseres Kühlen zu erhalten.
Die Verdampfungstemperatur von sowohl der Emulsion des Standes der Technik als auch der erfindungsgemäßen Emulsion wurden unter Verwendung einer METTLER FP-82HAT HOT STAGE gemessen, die von Mettler Toledo kommerziell erhältlich ist. Eine Probe einer wässrigen Emulsion, die eine Ölzusammensetzung enthielt, wurde sandwichartig zwischen Glasplatten angeordnet, die sich zwischen zwei Heizern befanden, die auf derselben Temperatur gehalten wurden. Die Temperatur der Probe wurde ferngesteuert, und die Bewegung der Emulsion wurde durch ein polarisierendes Mikroskop oder Durchstrahlungsmikroskop beobachtet. Bei einer bestimmten Temperatur hielt die Emulsion nicht länger den Zustand, dass die Öltröpfchen in Wasser dispergiert waren, und das Emulsionssystem brach vorübergehend zusammen. Die durch das Mikroskop beobachtete Veränderung des Dispersionssystems wurde als Verdampfungstemperatur des Systems aufgezeichnet.
Die Verdampfungstemperaturen werden gegen die Ölgehalte der getesteten Emulsionen aufgetragen. 3 zeigt die erhaltenen entsprechenden Kurven.
Aus 3 resultiert, dass die Wasserphase der erfindungsgemäßen Emulsion mit 6 % Ölkonzentration bei 130°C verdampfte, während die Wasserphase der Emulsion des Standes der Technik bei 103°C verdampfte. Daher wurde die Dampfphase zwischen der Walze und dem Kühlmittel mit der erfindungsgemäßen Emulsion deutlich reduziert, was eine höhere Wärmeübertragung ermöglicht.
Höhere Wärmeleitfähigkeit der Dampfphase und Enthalpie der flüssigen Phase werden mit der erfindungsgemäßen Emulsion erhalten. In anderen Worten wird unter Verwendung der erfindungsgemäßen Emulsion eine bessere Kühlfähigkeit erreicht, und daher ist der Ölverbrauch niedriger.

Claims

Wasserlösliche Warmwalzölzusammensetzung für Aluminium und Aluminiumlegierungen, die Basismaterialöl und, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, 1 bis 80 Gew.% einer Kombination aus: – Monoester von Fettsäure mit Polyol und – Tetraester von Fettsäure mit Pentaerythrit umfasst, wobei das Gewichtsverhältnis von Monoester:Tetraester der Kombination im Bereich von 1:20 bis 10:1 liegt.
Wasserlösliche Ölzusammensetzung nach Anspruch 1, die, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, 0,1 bis 20 % einer Mischung ethoxylierter Alkohole mit 5 bis 15 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise 12 bis 15 Kohlenstoffatomen umfasst.
Wasserlösliche Ölzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, die, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, 3 bis 30 Gew.% der Zusammensetzung umfasst.
Wasserlösliche Ölzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das Gewichtsverhältnis von Monoester:Tetraester im Bereich von 1:10 bis 5:1 liegt.
Wasserlösliche Ölzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Fettsäure des Monoesters 16 bis 20 Kohlenstoffe hat und vorzugsweise Ölsäure ist.
Wasserlösliche Ölzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der das Polyol des Monoesters Glycerin ist.
Wasserlösliche Ölzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Fettsäure des Tetraesters 16 bis 20 Kohlenstoffatome hat und vorzugsweise Ölsäure ist.
Wasserlösliche Ölzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die ferner, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, 1 bis 30 Gew.%, vorzugsweise 5 bis 20 Gew.% Ölsäure umfasst.
Wasserlösliche Ölzusammensetzung nach Anspruch 8, die ferner Trialkanolamin (C₂ bis C₄), vorzugsweise Triethanolamin, in einer solchen Menge umfasst, dass alles bindungsfähige Trialkanolamin an einen Teil der Ölsäure gebunden ist.
Wasserlösliche Ölzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die (in Gewichtsprozenten bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung) umfasst: – 0,1 bis 1,0 % Trialkyl (C₁- bis C₄-) phenol; – 0,5 bis 4,0 % Trialkyl (C₃- bis C₁ ₀-) phosphatester; – 1 bis 4 % Petroleumsulfonat; – 0,1 bis 10 % organische Fettsäure (C₁₆ bis C₂₀) ; – 0,1 bis 0,5 % Aminoalkyl (C₂- bis C₄-) alkandiol (C₂ bis C₅); – 1 bis 4 % Trialkanol (C₂- bis C₄-) amin; – 2 bis 10 % Glycerinmonofettsäure-(C₁₆- bis C₂₀-) ester; – 5 bis 15 % Pentaerythrittetrafettsäure(Cis bis C₂₀-) ester; – 0,5 bis 1,0 % 5-Carboxy-4-hexyl-2-cyclohexen-1-octansäure; – 3 bis 6 % einer Mischung ethoxylierter Alkohole (C₅ bis C₁₅, umfassend 2 bis 10 CH₂O-Gruppen); – 0,05 bis 0,4 % Polymer auf Siloxanbasis; – wobei der Rest eine Mischung naphthenischer Schmierbasisöle ist.
Wasserlösliche Ölzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der das Basismaterialöl eine Viskosität zwischen 7 und 150 cSt bei 40°C, vorzugsweise zwischen 20 und 50 cSt bei 40°C hat.
Öl-in-Wasser-Emulsion, die Wasser und 0,5 bis 30 %, vorzugsweise 1 bis 15 % (Vol./Vol.) der wasserlöslichen Ölzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 umfasst.
Verfahren zur Herstellung einer wasserlöslichen Ölzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem das Basismaterial und die anderen Bestandteile unter Rühren oder mit jeder Mischvorrichtung gemischt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Öl-in-Wasser-Emulsion nach Anspruch 12, bei dem die Ölzusammensetzung unter Rühren in Wasser verdünnt wird.
Warmwalzverfahren zum Walzen von Aluminium- und Aluminiumlegierungsblechen, bei dem eine wirksame Menge der Emulsion nach Anspruch 12 aufgebracht wird.
Warmwalzverfahren nach Anspruch 15, das in einer Warmwalz-Umkehrmühle durchgeführt wird.
Verwendung der wasserlöslichen Ölzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zur Herstellung von Öl-in-Wasser-Emulsionen, die in einem Warmwalzverfahren für Aluminium oder Aluminiumlegierung verwendet werden sollen.
Verwendung der Öl-in-Wasser-Emulsion nach Anspruch 12 in einem Warmwalzverfahren.