KR20210098494A - 수성 금속 가공 유체 및 이의 사용 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 일반적으로 금속 가공 유체에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 고 점도 중합체를 포함하며, 금속 냉간 압연 작업에서 사용될 수 있는 금속 가공 유체에 관한 것이다.
Description
본 발명은 일반적으로 금속 가공 유체에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 고 점도 중합체를 포함하며, 금속 냉간 압연 작업에서 사용될 수 있는 금속 가공 유체에 관한 것이다.
금속 가공 유체는 금속 가공 산업에서 많은 용도를 발견하지만, 이들은 전형적으로 파괴적인 금속 가공 (즉, 밀링 또는 그라인딩과 같이, 재료가 칩 또는 다른 입자의 형태와 같은 가공물로부터 실질적으로 제거되는 응용 분야) 및 변형 금속 가공 (즉, 압연과 같이, 재료가 공작물로부터 실질적으로 제거되지 않는 응용 분야) 에서 사용된다. 윤활 및 열 제어를 제공하기 위해서, 금속 가공 유체는 금속 가공 공정에서, 예를 들어, 도구와 공작물 사이의 표면에서 종종 사용된다.
금속 가공 유체의 사용은 강철의 냉간 압연과 같은 냉간 압연 작업에서 특히 중요하다. 금속 가공 유체는, 예를 들어 롤 힘을 감소시키고 및/또는 롤 마모를 감소시키기 위해서 사용된다. 전통적으로, 냉간 압연을 위한 금속 가공 유체는 순수한 오일 또는 수중유 에멀젼을 기반으로 하였다. 둘 모두 단점을 가진다. 예를 들어, 수중유 에멀젼은 통상적으로 농도 및 비누화 값에 의존하며, 이는 트램프 오일 유입 (불량 오염) 에 의한 비누화 가능한 내용물의 희석을 평가한다. 에멀젼 변동을 회피하기 위해서, 수중유 에멀젼은 전형적으로 에멀젼 안정성 및 입자 크기를 제어하기 위해 조절할 필요가 있으며, 이는 원하는 특성을 부여하기 위해서 계면활성제 기술에 주로 의존한다. 이들 시스템은 시간이 경과함에 따라 변화하는 경향이 있어, 과도하게 팽팽해지고 충분한 오일을 방출하지 않거나, 또는 반대로 불안정하게 되고 더러운 밀과 미끄러짐이 발생한다. 반면에, 순수한 오일은 불충분한 냉각 및 허용 가능하지 않은 가연성을 가질 수 있다.
그러나, 에멀젼 또는 순수 오일과 관련된 단점을 극복하는, 냉간 압연 작업에서 사용하는데 적합한 금속 가공 유체를 제조하는 것이 유리할 것이다.
본 발명자들은 당업계에서의 결점을 주목하였다. 예를 들어, 본 발명자들은 특정한 경우에 있어서, 바람직한 금속 가공 유체가 롤 힘을 감소시킬 수 있으며, 및/또는 롤 마모를 감소시킬 수 있다는 점에 주목하였다. 또한, 바람직한 금속 가공 유체 조성물은 많은 경우에, 하기의 특성 중 하나 이상을 나타낼 것이다: 극압 윤활 능력, 내마모 윤활 특성, 부식 방지 특성 및/또는 냉각 특성. 많은 금속 가공 작업에 있어서, 금속 가공 유체 조성물은 금속의 표면 상에 침전물을 형성하거나, 또는 금속 가공 (때때로 '케이킹' 이라고 함) 에 사용되는 장치 상에 끈적거리는 잔류물을 형성하는 경향을 갖지 않는 것이 바람직하다. 그리고, 냉간 압연과 같은 금속 가공 작업에 사용하기 위한 금속 가공 유체 조성물은 사용 동안에 마찰 계수에서 큰 변동을 나타내는 경향을 갖지 않는 것이 종종 바람직하다.
본 발명자들은 금속 냉간 압연 작업에 사용될 수 있는 수계 금속 가공 유체 조성물을 확인하였다. 특정한 양태에 있어서, 본 발명의 조성물은, 예를 들어 유화를 필요로 하지 않으면서, 개선된 윤활 성능 (예를 들어, 일부 구현예에서 통상적인 압연 오일만큼 양호함) 을 제공할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 조성물은 많은 구현예에서, 에멀젼의 일관성의 제어 및 계면활성제의 사용에 대한 필요성과 같은, 통상적인 수중유 에멀젼 제품의 단점을 회피할 수 있다. 오히려, 본 발명의 금속 가공 유체 조성물의 원하는 일관성은 많은 경우에, 최종 조성물 및 기본 수용성 중합체(들) 모두의 점도를 제어함으로써 부여될 수 있다. 실제로, 발명자들은 최종 조성물의 점도와 기본 수용성 중합체(들)의 점도 사이의 상승 작용을 확인하였다. 결과적으로, 본 발명의 특정한 양태에 따른 금속 가공 유체 조성물은, 조성물 및 이의 기본 성분의 비교적 변함없는 성질에 기인하여 장기간에 걸쳐 일관된 성능을 유지할 수 있다. 본 발명의 금속 가공 유체 조성물은 또한 특정한 구현예에 있어서, 개선된 열 관리 및 열 방출 능력을 가질 수 있으며, 간단하고 비용 효율적으로 제공될 수 있다.
따라서, 본 발명의 하나의 양태는 다음을 포함하는 수성 금속 가공 유체 조성물을 제공한다:
각각 5000 cSt 이상의 40 ℃ 에서의 동점도를 가지며, 20 ℃ 내지 80 ℃ 의 온도 범위 내에 운점이 없고, 0.5 wt% 내지 15 wt% 의 범위의 총량으로 존재하는 하나 이상의 수용성 중합체; 및
70 wt% 이상의 양으로 존재하는 물,
상기 조성물은 1 cSt 내지 20 cSt 의 범위의 40 ℃ 에서의 동점도를 가지며, 상기 하나 이상의 수용성 중합체는 수성 금속 가공 유체의 수성 상에 용해됨.
명세서 전반에 걸쳐서, 용어 "수용성" 은 본질적으로 또는 이의 염을 제조하기 위해서 동일계에서 반응할 때, 본질적으로 물에 완전히 가용성인 것을 의미한다. 물질은 "수용성" 일 수 있지만, 용해되지 않은 잔류물을 소량 남길 수 있으며, 이것은 매우 적은 양, 즉, "수용성" 물질의 0.5 중량% 미만일 것으로 이해된다. 유사하게, 수성 상에 "용해되는" 물질은 미량의 용해되지 않은 잔류물, 즉, 물질의 0.5 중량% 미만을 가질 수 있다.
특정한 구현예에 있어서, 수성 금속 가공 유체는 부식 억제제, 녹 억제제, 윤활성 향상제, 마찰 개질제, 킬레이트제, 커플링제, 황색 금속 억제제, 에스테르, 살생물제, 및 이들의 조합 중 하나 이상을 추가로 포함한다 (예를 들어, 최대 15 wt% 의 총량으로 존재함). 특정한 구현예에 있어서, 수성 금속 가공 유체는 부식 억제제, 녹 억제제, 윤활성 향상제, 마찰 개질제, 킬레이트제, 커플링제, 황색 금속 억제제, 에스테르, 살생물제, 및 이들의 조합 중 6 개 이상, 8 개 이상, 또는 9 개 이상, 또는 심지어 10 개 이상을 추가로 포함한다 (예를 들어, 최대 15 wt% 의 총량으로 존재함). 특정한 구현예에 있어서, 수성 금속 가공 유체는 부식 억제제, 킬레이트제, 황색 금속 억제제, 임의로 살생물제, 및 이들의 조합 중 하나 이상을 추가로 포함한다 (예를 들어, 최대 15 wt% 의 총량으로 존재함).
특정한 구현예에 있어서, 본 발명의 금속 가공 유체 조성물은 다음을 포함한다:
수용성 중합체;
0.1 wt% 내지 1 wt% 의 범위의 양의 하나 이상의 카르복실산 및 0.1 wt% 내지 2 wt% 의 범위의 양의 하나 이상의 아민을 포함하는 부식 억제 조합;
0.01 wt% 내지 0.2 wt% 의 범위의 양의 하나 이상의 황색 금속 억제제 (예를 들어, 트리아졸);
임의로, 최대 0.25 wt% 의 양의 하나 이상의 압력-보호 첨가제 (예를 들어, 포스페이트 에스테르); 및
임의로, 0.05 wt% 내지 0.25 wt% 의 범위의 양의 살생물제.
특정한 구현예에 있어서, 본 발명의 금속 가공 유체 조성물은 미네랄 오일 및 실리콘 오일을 실질적으로 함유하지 않거나 또는 함유하지 않는다.
본 발명의 또다른 양태는 금속 가공 유체 농축물을 제공한다. 특정한 구현예에 있어서, 농축물은, 수성 매질로 희석되어 본 발명의 금속 가공 유체 조성물을 제공할 수 있도록 하는 농도로 제공된다. 농축물은 또한 예를 들어, 존재하지만 고갈되는 금속 가공 유체에 첨가되어, 바람직한 조성물로 되돌릴 수 있는 상부-처리 첨가제로서 제공될 수 있다. 본 발명의 하나의 이러한 금속 가공 유체 농축물은 다음을 포함한다:
각각 5000 cSt 이상의 40 ℃ 에서의 동점도를 가지며, 20 ℃ 내지 80 ℃ 의 온도 범위 내에 운점이 없고, 25 wt% 내지 70 wt% 의 범위의 총량으로 존재하는 하나 이상의 수용성 중합체;
임의로, 최대 40 wt% 의 범위의 양으로 조성물에 존재하는 압력-보호 첨가제, 부식 억제제, 녹 억제제, 윤활성 향상제, 마찰 개질제, 킬레이트제, 커플링제, 황색 금속, 살생물제, 및 이들의 조합 중 하나 이상; 및
8 wt% 이상의 양으로 존재하는 물,
상기 하나 이상의 수용성 중합체, 존재하는 경우 임의적인 첨가제, 및 물은 서로 용해되어 단일 수성 상을 형성함.
본 발명의 또다른 양태는 금속의 냉간 가공 (예를 들어, 냉간 압연) 방법을 제공한다. 일부 구현예에 있어서, 이러한 방법은 하기의 단계를 포함한다:
하나 이상의 가공 도구 (예를 들어, 롤) 의 표면을 본 발명의 금속 가공 유체 조성물과 접촉시키는 단계; 및
금속 가공 유체 조성물과 접촉하는 하나 이상의 가공 도구를 사용하여, 금속 물품의 표면을 원하는 형상으로 형성하는 단계.
일부 구현예에 있어서, 이러한 방법은 하기의 단계를 포함한다:
본 발명의 금속 가공 유체 조성물의 제 1 부분을 수득하는 단계;
하나 이상의 가공 도구의 표면을 금속 가공 유체 조성물의 제 1 부분과 접촉시켜, 소모된 제 1 부분을 생성하는 단계;
소모된 제 1 부분을 본 발명의 금속 가공 유체 농축물 (즉, 상부-처리 첨가제로서) 로 처리하여, 처리된 제 1 부분을 생성하는 단계;
하나 이상의 가공 도구의 표면을 처리된 제 2 부분과 접촉시키는 단계; 및
처리된 제 1 부분과 접촉시에 금속 물품의 표면을 원하는 형상으로 형성하는 단계.
일부 구현예에 있어서, 이러한 방법은 하기의 단계를 포함한다:
본 발명의 상부-처리 첨가제의 일정량을 수성 유체 (예를 들어, 물) 에 용해시켜, 본 발명의 금속 가공 유체 조성물을 수득하는 단계, 상기 상부-처리 첨가제의 양은 1 cSt 내지 20 cSt 의 범위의 40 ℃ 에서의 동점도를 갖는 금속 가공 유체 조성물을 제공하는데 충분함;
하나 이상의 가공 도구의 표면을 금속 가공 유체 조성물과 접촉시키는 단계; 및
금속 가공 유체 조성물과 접촉하는 가공 도구를 사용하여, 금속 물품의 표면을 원하는 형상으로 형성하는 단계.
첨부된 도면은 본 발명의 조성물 및 방법에 대한 추가의 이해를 제공하기 위해서 포함되며, 본 명세서에 포함되고, 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면은 반드시 축척일 필요는 없으며, 명확성을 위해 다양한 요소의 크기가 왜곡될 수 있다. 도면은 본 발명의 하나 이상의 구현예를 예시하며, 설명과 함께 본 발명의 원리 및 작업을 설명하는 역할을 한다.
도 1 은 조성물에서의 수용성 중합체의 양과 조성물의 40 ℃ 에서의 동점도 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 1 은 조성물에서의 수용성 중합체의 양과 조성물의 40 ℃ 에서의 동점도 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
본원에서 나타낸 세부 사항은 본 발명의 바람직한 구현예의 예이며, 이의 예시적인 논의 만의 목적을 위한 것이고, 본 발명의 다양한 구현예의 원리 및 개념적 양태의 가장 유용하며 용이하게 이해되는 설명이라고 여겨지는 것을 제공하기 위해서 제시된다. 이와 관련하여, 본 발명의 근본적인 이해에 필요한 것보다 더욱 상세하게 본 발명의 구조적 세부 사항을 보여주려는 시도는 이루어지지 않았으며, 도면 및/또는 실시예와 함께 취해진 설명은 어떻게 본 발명의 여러 형태가 실제로 구현될 수 있는 지를 당업자에게 명백하게 한다. 따라서, 개시된 방법 및 장치를 설명하기 전에, 본원에 기재된 양태는 특정한 구현예, 장치 또는 구성으로 한정되지 않으며, 따라서 물론 변할 수 있는 것으로 이해해야 한다. 또한, 본원에서 사용되는 용어는 특정한 양태를 설명하는것 만을 목적으로 하며, 본원에서 구체적으로 정의하지 않는 한, 한정하려는 의도가 아닌 것으로 이해해야 한다.
본 발명을 설명하는 맥락에서 (특히 하기의 구현예 및 청구범위의 맥락에서) 사용되는 용어 "부정관사", "정관사" 및 유사한 지시어는 본원에서 달리 나타내지 않거나 또는 문맥에 의해 명확하게 모순되지 않는 한, 단수형 및 복수형을 모두 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 본원에서 값의 범위의 인용은, 범위 내에 있는 각각의 별도의 값을 개별적으로 언급하는 간단한 방법으로서 기능하는 것으로 의도된다. 본원에서 달리 나타내지 않는 한, 각각의 개별 값은, 마치 본원에서 개별적으로 인용된 것처럼, 명세서에 포함된다. 범위는 본원에서 "약" 하나의 특정한 값 내지, 및/또는 "약" 또다른 특정한 값으로서 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현될 때, 또다른 양태는 하나의 특정한 값 내지, 및/또는 다른 특정한 값을 포함한다. 유사하게, 값이 선행사 "약" 을 사용하여 근사치로서 표현될 때, 특정한 값은 또다른 양태를 형성하는 것으로 이해될 것이다. 또한, 범위의 각각의 끝점은 다른 끝점과 관련하여, 그리고 다른 끝점과 독립적으로, 모두 중요한 것으로 이해될 것이다.
본원에 기재된 모든 방법은 본원에서 달리 나타내지 않거나 또는 문맥에 의해 명확하게 모순되지 않는 한, 임의의 적합한 순서의 단계로 수행될 수 있다. 본원에서 제공되는 임의의 및 모든 예, 또는 예시적인 언어 (예를 들어, "와 같은") 의 사용은 단지 본 발명을 더 잘 설명하기 위한 것이며, 달리 청구된 본 발명의 범위에 제한을 두지 않는다. 명세서에서의 어떤 언어도, 본 발명의 실행에 필수적인 임의의 청구되지 않은 요소를 나타내는 것으로 해석되어서는 안된다.
문맥상 명백히 달리 요구하지 않는 한, 상세한 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐, 단어 '포함하다', '포함하는' 등은 배타적인 또는 철저한 의미에 반대되는 포괄적인 의미에서; 즉, "비제한적으로 포함하는" 의 의미에서 해석되어야 한다. 단수 또는 복수를 사용하는 단어는 또한 각각 복수 및 단수를 포함한다. 따라서, 단어 "본원에서", "상기" 및 "하기" 및 유사한 의미의 단어는 본 명세서에서 사용될 때, 전체로서의 본 명세서를 지칭해야 하며, 명세서의 임의의 특정한 부분을 지칭해서는 안된다.
당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 본원에 개시된 각각의 구현예는 이의 특정한 언급된 요소, 단계, 성분 또는 구성 요소를 포함할 수 있거나, 이것으로 본질적으로 이루어질 수 있거나, 또는 이것으로 이루어질 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같은, 전환 용어 "포함하다" 는 포함하지만, 그것으로 제한되지 않는다는 것을 의미하며, 특정되지 않은 요소, 단계, 성분 또는 구성 요소를 심지어 대량으로 포함하는 것을 허용한다. 전환 문구 "로 이루어지는" 은 특정되지 않은 임의의 요소, 단계, 성분 또는 구성 요소를 배제한다. 전환 문구 "로 본질적으로 이루어지는" 은 구현예의 범위를 특정된 요소, 단계, 성분 또는 구성 요소로, 및 구현예에 실질적으로 영향을 미치지 않는 것들로 제한한다.
본원에서의 모든 백분율, 비율 및 분율은 달리 명시하지 않는 한, 중량 기준이다.
본 발명의 넓은 범위를 설명하는 수치 범위 및 매개 변수가 근사치 임에도 불구하고, 특정한 실시예에서 설명된 수치는 가능한 한 정확하게 보고된다. 그러나, 임의의 수치는 본질적으로 이들의 각각의 시험 측정에서 발견된 표준 편차로 인해 필연적으로 발생하는 특정한 오류를 함유한다.
본원에 개시된 본 발명의 대안적인 요소 또는 구현예의 그룹화는 제한적인 것으로 해석되어서는 안된다. 각 그룹 구성원은 개별적으로, 또는 그룹의 다른 구성원 또는 본원에서 발견되는 다른 구성원과의 임의의 조합으로 언급되고 청구될 수 있다. 그룹의 하나 이상의 구성원은 편의성 및/또는 특허성을 이유로, 그룹에 포함될 수 있거나 또는 그룹으로부터 삭제될 수 있는 것으로 예상된다. 임의의 이러한 포함 또는 삭제가 발생하는 경우, 명세서는 수정된 그룹을 포함하는 것으로 간주되며, 따라서 첨부된 청구범위에서 사용되는 모든 마쿠쉬 그룹의 서면 설명을 충족한다.
본 발명을 수행하기 위해 본 발명자들에게 공지된 최상의 모드를 포함하여, 본 발명의 일부 구현예가 본원에서 설명된다. 물론, 이들 설명된 구현예에 대한 변형은 전술한 설명을 읽을 때 당업자에게 명백할 것이다. 본 발명자들은 당업자가 이러한 변형을 적절히 사용하는 것을 기대하며, 또한 본 발명자들은 본 발명이 본원에서 구체적으로 설명된 것과 다르게 실시되는 것을 의도한다. 따라서, 본 발명은 적용 가능한 법률에 의해 허용되는 바와 같은, 여기에 첨부된 청구범위에서 언급된 요지의 모든 수정 및 등가물을 포함한다. 또한, 이의 모든 가능한 변형에서의 상기에서 기술한 요소의 임의의 조합은 본원에서 달리 나타내지 않거나 또는 문맥에 의해 명확하게 모순되지 않는 한, 본 발명에 포함된다.
또한, 본 명세서 전반에 걸쳐서, 특허 및 인쇄된 간행물에 대한 많은 참조가 이루어졌다. 각각의 인용된 참고 문헌 및 인쇄된 간행물은 이들의 전체가 참고로 본원에 개별적으로 포함된다.
마지막으로, 본원에 개시된 본 발명의 구현예는 본 발명의 원리의 예시인 것으로 이해해야 한다. 사용될 수 있는 다른 수정은 본 발명의 범위 내에 있다. 따라서, 제한이 아닌 예로서, 본 발명의 대안적인 구성이 본원에서의 교시에 따라서 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 정확하게 나타내고 기술한 바와 같은 것으로 제한되지 않는다.
일반적으로, 본 발명의 다양한 양태 및 구현예는 다양한 구현예에 있어서, 비용-효율적이며 지속 가능할 수 있는 금속 가공 유체 조성물의 개선을 제공하며, 양호한 윤활 특성을 제공한다. 구체적으로, 본 발명자들은 특정한 구현예에 있어서, 본 발명의 단일-상 수용성 금속 가공 유체 조성물이 장기간에 걸쳐 오일을 압연하는 것과 같이 기능한다는 것을 발견하였다.
따라서, 본 발명의 하나의 양태는 다음을 포함하는 수성 금속 가공 유체 조성물을 제공한다:
각각 5000 cSt 이상의 40 ℃ 에서의 동점도를 가지며, 20 ℃ 내지 80 ℃ 의 온도 범위 내에 운점이 없고, 0.5 wt% 내지 15 wt% 의 범위의 총량으로 존재하는 하나 이상의 수용성 중합체; 및
70 wt% 이상의 양으로 존재하는 물,
상기 조성물은 1 cSt 내지 20 cSt 의 범위의 40 ℃ 에서의 동점도를 가지며, 상기 하나 이상의 수용성 중합체는 수성 금속 가공 유체의 수성 상에 용해됨.
특정한 구현예에 있어서, 본 발명의 조성물은 실질적으로 단일-상 조성물이다 (예를 들어, 수성 상의 98 중량% 이상, 수성 상의 99 중량% 이상, 수성 상의 99.5 중량% 이상, 또는 수성 상의 99.8 중량% 이상을 포함함). 본 발명의 금속 가공 유체 조성물은 바람직하게는 입자 또는 오일 방울을 함유하지 않거나 또는 실질적으로 함유하지 않는다.
본 발명의 금속 가공 유체 조성물의 원하는 성능은 최종 조성물의 점도 (즉, 1-20 cSt 의 범위의 40 ℃ 에서의 동점도, 또는 본원에서 달리 기술한 바와 같은 동점도) 및 기본 수용성 중합체(들)의 점도 (즉, 5000 cSt 이상의 40 ℃ 에서의 동점도, 또는 본원에서 달리 기술한 바와 같은 동점도) 모두를 제어함으로써 부여될 수 있다; 본 발명자들은 최종 조성물의 점도 및 기본 수용성 중합체(들)의 점도 모두가 양호한 성능에 중요하다고 결정하였다. 본 발명의 다양한 구현예의 금속 가공 유체 조성물은 조성물 및 이의 기본 성분의 변하지 않는 성질로 인해 장기간에 걸쳐서 일관된 성능을 유지할 수 있으며, 또한 개선된 열적 관리 및 열 방출 능력을 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 하나의 양태에 있어서, 본 발명의 금속 가공 유체 조성물은 1 cSt 내지 20 cSt 의 범위의 40 ℃ 에서의 동점도를 가진다. 본원에서 사용되는 바와 같은, 동점도는 ASTM D4603-18 에 따라서 측정된다. 특정한 이러한 구현예에 있어서, 본 발명의 금속 가공 유체 조성물은 2 cSt 내지 20 cSt, 또는 5 cSt 내지 20 cSt, 또는 10 cSt 내지 20 cSt, 또는 1 cSt 내지 15 cSt, 또는 2 cSt 내지 15 cSt, 또는 5 cSt 내지 15 cSt, 또는 10 cSt 내지 15 cSt, 또는 1 cSt 내지 10 cSt, 또는 2 cSt 내지 10 cSt, 또는 5 cSt 내지 10 cSt, 또는 10 cSt 내지 15 cSt, 또는 10 cSt 내지 20 cSt, 또는 5 cSt 내지 15 cSt, 또는 3 cSt 내지 7 cSt, 또는 4 cSt 내지 6 cSt, 또는 4.5 cSt 내지 5.5 cSt 의 범위의 40 ℃ 에서의 동점도를 가진다. 특정한 이러한 구현예에 있어서, 본 발명의 금속 가공 유체 조성물은 약 5 cSt 의 40 ℃ 에서의 동점도를 가진다.
상기에서 기술한 바와 같이, 하나 이상의 수용성 중합체의 점도는 또한 유체의 성능에 대한 중요한 매개 변수이다. 따라서, 본 발명의 하나의 양태에 있어서, 하나 이상의 수용성 중합체 각각의 40 ℃ 에서의 동점도는 5000 cSt 이상, 예를 들어, 5000 cSt 내지 100000 cSt, 또는 5000 cSt 내지 75000 cSt, 또는 5000 cSt 내지 50000 cSt, 또는 5000 cSt 내지 30000 cSt, 또는 5000 cSt 내지 25000 cSt, 또는 5000 cSt 내지 20000 cSt 의 범위이다. 특정한 이러한 구현예에 있어서, 본 발명의 수용성 중합체는 7500 cSt 이상, 예를 들어, 10000 cSt 이상, 또는 15000 cSt 이상, 또는 17000 cSt 이상, 예를 들어, 7500 cSt 내지 100000 cSt, 또는 7500 cSt 내지 75000 cSt, 또는 7500 cSt 내지 50000 cSt, 또는 7500 cSt 내지 30000 cSt, 또는 10000 cSt 내지 100000 cSt, 또는 10000 cSt 내지 75000 cSt, 또는 10000 cSt 내지 50000 cSt, 또는 10000 cSt 내지 30000 cSt, 또는 10000 cSt 내지 25000 cSt, 또는 10000 cSt 내지 20000 cSt, 또는 10000 cSt 내지 19000 cSt, 또는 10000 cSt 내지 18000 cSt, 또는 15000 cSt 내지 100000 cSt, 또는 15000 cSt 내지 75000 cSt, 또는 15000 cSt 내지 50000 cSt, 또는 15000 cSt 내지 30000 cSt, 또는 15000 cSt 내지 25000 cSt, 또는 15000 cSt 내지 20000 cSt, 또는 15000 cSt 내지 19000 cSt, 또는 17000 cSt 내지 100000 cSt, 또는 17000 cSt 내지 75000 cSt, 또는 17000 cSt 내지 50000 cSt, 또는 17000 cSt 내지 30000 cSt, 또는 17000 cSt 내지 25000 cSt, 또는 17000 cSt 내지 20000 cSt, 또는 17000 cSt 내지 19000 cSt 의 범위의 40 ℃ 에서의 동점도를 가진다.
본 발명의 수용성 중합체는 본 발명의 금속 가공 조성물의 최종 용도에 따라, ASTM D 2270 에 따라서 측정되는 바와 같은 높은 또는 매우 높은 점도 지수 (VI) 를 가질 수 있다. VI 는 온도 변화에 따른 중합체의 점도의 변화에 대한 척도이다. VI 가 낮을수록, 온도에 따른 중합체의 점도의 변화는 커진다. 본원에서 달리 기술한 바와 같은 조성물의 특정한 구현예에 있어서, 하나 이상의 수용성 중합체는 80 이상의 점도 지수를 가진다. 본원에서 달리 기술한 바와 같은 조성물의 특정한 구현예에 있어서, 하나 이상의 수용성 중합체는 120 이상, 또는 200 이상, 또는 심지어 300 이상의 점도 지수를 가진다. 다양한 구현예에 있어서, 점도 지수는 80-800, 또는 80-650, 또는 80-500, 또는 120-800, 또는 120-650, 또는 200-800, 또는 200-650, 또는 200-500, 또는 300-800, 또는 300-650, 또는 300-500 의 범위이다. 유사하게, 본원에서 달리 기술한 바와 같은 특정한 구현예에 있어서, 하나 이상의 수용성 중합체 각각은 20000 cSt 이하, 예를 들어, 15000 cSt 이하, 또는 10000 cSt 이하의 100 ℃ 에서의 동점도를 가진다. 특정한 이러한 구현예에 있어서, 하나 이상의 수용성 중합체 각각은 500-20000 cSt, 또는 500-15000 cSt, 또는 500-10000 cSt, 또는 500-5000 cSt, 또는 1000-20000 cSt, 또는 1000-15000 cSt, 또는 1000-10000 cSt, 또는 1000-5000 cSt, 또는 2000-5000 cSt 의 범위의 100 ℃ 에서의 동점도를 가진다.
특히, 하나 이상의 수용성 중합체 각각은 조성물의 전형적인 사용 온도에 걸쳐서 상 분리를 거의 나타내지 않는다. 따라서, 본 발명의 금속 가공 조성물의 하나 이상의 수용성 중합체 각각은 20 ℃ 내지 80 ℃ 의 온도 범위 내에 운점을 갖지 않는다. 본원에서 달리 기술한 바와 같은 특정한 구현예에 있어서, 하나 이상의 수용성 중합체 각각은 10 ℃ 내지 80 ℃, 또는 0 ℃ 내지 80 ℃, 또는 20 ℃ 내지 100 ℃, 또는 10 ℃ 내지 100 ℃, 또는 0 ℃ 내지 100 ℃, 또는 20 ℃ 내지 120 ℃, 또는 10 ℃ 내지 120 ℃, 또는 0 ℃ 내지 120 ℃ 의 온도 범위 내에 운점을 갖지 않는다.
다양한 수용성 중합체가 본 발명의 조성물에 사용될 수 있다. 본원에서 달리 기술한 바와 같은 특정한 구현예에 있어서, 하나 이상의 수용성 중합체 각각은 폴리알킬렌 글리콜 중합체, 예를 들어, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 및 부틸렌 옥사이드 중 하나 이상의 중합체이다. 예를 들어, 일부 구현예에 있어서, 폴리알킬렌 글리콜 중합체는 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 및 부틸렌 옥사이드 중 2 개 이상의 공중합체일 수 있다. 특정한 구현예에 있어서, 폴리알킬렌 글리콜 중합체는 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 공중합체일 수 있다. 특정한 다른 구현예에 있어서, 폴리알킬렌 글리콜 중합체는 중량비 25:75 내지 75:25 의 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 공중합체일 수 있다. 폴리알킬렌 글리콜 중합체는, 예를 들어 디올-개시 또는 폴리올-개시일 수 있다. 특정한 구현예에 있어서, 폴리알킬렌 글리콜 중합체는 (예를 들어, 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의) 랜덤 공중합체일 수 있다. 본 발명의 바람직한 공중합체에 있어서, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 및/또는 부틸렌 옥사이드 하위단위는 공중합체의 질량의 95 % 이상, 예를 들어, 98 % 이상, 또는 심지어 99 % 이상을 구성한다.
상기에서 언급한 바와 같이, 하나 이상의 수용성 중합체는 0.5 wt% 내지 15 wt% 의 범위의 양으로 본 발명의 금속 가공 조성물에 존재한다. 본원에서의 개시 내용에 기초하여, 당업자는 금속 가공 조성물에 원하는 점도 및 금속 가공 성능을 제공하기 위해서, 수용성 중합체(들)의 유형, 양 및 점도를 선택할 것이다. 본원에서 달리 기술한 바와 같은 특정한 구현예에 있어서, 하나 이상의 수용성 중합체는 조성물의 총 중량에 대해서 0.5 wt% 내지 10 wt%, 또는 0.5 wt% 내지 5 wt%, 또는 0.5 wt% 내지 4 wt%, 또는 0.5 wt% 내지 3 wt%, 또는 0.5 wt% 내지 2 wt%, 또는 0.5 wt% 내지 1.5 wt%, 또는 1 wt% 내지 15 wt%, 또는 1 wt% 내지 10 wt%, 또는 1 wt% 내지 5 wt%, 또는 1 wt% 내지 4 wt%, 또는 1 wt% 내지 3 wt% 의 총량으로 존재한다.
당업자는 주어진 수용성 중합체의 개별 중합체 분자가 주어진 샘플에서 종종 다양한 분자량 및 구조를 가질 것이라는 것을 인식할 것이다. 달리 명시하지 않는 한, 전체적으로 사용되는 바와 같은 "분자량" 은, 겔 투과 크로마토그래피에 의해 결정되는 바와 같은 "중량 평균" 분자량, MW 이다. 본원에서 제공되는 구조는 중합체의 샘플에 대한 중량 평균 구조를 나타낸다. 당업자는 실질적으로 상이한 평균 분자량 또는 실질적으로 상이한 구조를 갖는 것으로서, 상이한 중합체 사이를 구별할 수 있을 것이다. 당업자가 인식하는 바와 같이, 분자량은 점도 및 점도 지수에 영향을 미칠 수 있다. 본원에서 달리 기술한 바와 같은 특정한 구현예에 있어서, 하나 이상의 수용성 중합체 각각은 800 Da 내지 100 kDa 의 범위, 예를 들어, 2-100 kDa, 또는 5-100 kDa, 또는 10-100 kDa, 또는 2-50 kDa, 또는 5-50 kDa, 또는 10-50 kDa 의 범위의 Mw 를 가진다.
본원에서 기술한 바와 같이, 본 발명의 금속 가공 유체는 실질적으로 수성 조성물이기 때문에 유리하다; 상기에서 기술한 바와 같이, 본 발명의 하나의 양태의 금속 가공 유체 조성물은 물을 70 % 이상의 양으로 포함한다. 본원에서 달리 기술한 바와 같은 특정한 구현예에 있어서, 본 발명의 금속 가공 유체는 75 % 이상, 또는 80 % 이상, 또는 85 % 이상, 또는 90 % 이상의 물을 포함한다. 특정한 구현예에 있어서, 물은 75 wt% 내지 99.5 wt%, 또는 80 wt% 내지 99.5 wt%, 또는 85 wt% 내지 99.5 wt%, 또는 90 wt% 내지 99.5 wt%, 또는 95 wt% 내지 99.5 wt%, 또는 97 wt% 내지 99.5 wt%, 또는 70 wt% 내지 99 wt%, 또는 75 wt% 내지 99 wt%, 또는 80 wt% 내지 99 wt%, 또는 85 wt% 내지 99 wt%, 또는 90 wt% 내지 99 wt%, 또는 95 wt% 내지 99 wt%, 또는 97 wt% 내지 99 wt%, 또는 70 wt% 내지 97 wt%, 또는 75 wt% 내지 97 wt%, 또는 80 wt% 내지 97 wt%, 또는 85 wt% 내지 97 wt%, 또는 90 wt% 내지 97 wt%, 또는 95 wt% 내지 97 wt%, 또는 70 wt% 내지 95 wt%, 또는 75 wt% 내지 95 wt%, 또는 80 wt% 내지 95 wt%, 또는 85 wt% 내지 95 wt%, 또는 90 wt% 내지 95 wt% 의 범위의 양으로 조성물에 존재한다.
당업자는 금속 가공 유체가 많은 다른 성분을 포함할 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 본원에서 달리 기술한 바와 같은 특정한 구현예에 있어서, 수성 금속 가공 유체는 압력-보호 첨가제, 부식 억제제, 녹 억제제, 윤활성 향상제, 마찰 개질제, 킬레이트제, 커플링제, 황색 금속 억제제 (예를 들어, 트리아졸), 에스테르, 살생물제, 및 이들의 조합 중 하나 이상을 추가로 포함한다 (예를 들어, 최대 15 wt%, 예를 들어, 최대 10 wt%, 최대 8 wt%, 또는 최대 5 wt%, 또는 0.1-15 wt%, 또는 0.1-10 wt%, 또는 0.1-8 wt%, 또는 0.1-5 wt%, 또는 0.5-15 wt%, 또는 0.5-10 wt%, 또는 0.5-8 wt%, 또는 0.5-5 wt%, 또는 1-15 wt%, 또는 1-10 wt%, 또는 1-8 wt%, 또는 1-5 wt%, 또는 2-15 wt%, 또는 2-10 wt%, 또는 2-8 wt%, 또는 2-5 wt%, 또는 5-15 wt%, 또는 5-10 wt% 의 범위의 총량으로 존재함). 본원에서 달리 기술한 바와 같은 특정한 구현예에 있어서, 수성 금속 가공 유체는 부식 억제제, 킬레이트제, 황색 금속 억제제 (예를 들어, 트리아졸), 및 살생물제 중 하나 이상을 추가로 포함한다 (예를 들어, 최대 15 wt%, 예를 들어, 최대 10 wt%, 최대 8 wt%, 또는 최대 5 wt%, 또는 0.1-15 wt%, 또는 0.1-10 wt%, 또는 0.1-8 wt%, 또는 0.1-5 wt%, 또는 0.5-15 wt%, 또는 0.5-10 wt%, 또는 0.5-8 wt%, 또는 0.5-5 wt%, 또는 1-15 wt%, 또는 1-10 wt%, 또는 1-8 wt%, 또는 1-5 wt%, 또는 2-15 wt%, 또는 2-10 wt%, 또는 2-8 wt%, 또는 2-5 wt%, 또는 5-15 wt%, 또는 5-10 wt% 의 범위의 총량으로 존재함).
본원에서 달리 기술한 바와 같은 특정한 구현예에 있어서, 본 발명의 금속 가공 유체 조성물은 또한 하나 이상의 압력-보호 첨가제를 포함할 수 있다 (예를 들어, 최대 5 wt%, 예를 들어, 최대 2 wt%, 최대 1 wt%, 또는 최대 0.5 wt%, 또는 0.05-5 wt%, 또는 0.05-2 wt%, 또는 0.05-1 wt%, 또는 0.05-0.5 wt%, 또는 0.1-5 wt%, 또는 0.1-2 wt%, 또는 0.1-1 wt%, 또는 0.1-0.5 wt%, 또는 0.2-5 wt%, 또는 0.2-2 wt%, 또는 0.2-1 wt%, 또는 0.2-0.5 wt 의 범위의 총량으로 존재함). 압력-보호 첨가제의 일부 적합한 예는, 비제한적으로, 포스페이트 에스테르, 아민 포스페이트, 알킬 포스페이트, 아릴 포스페이트, 카르복실산, 및 이들의 임의의 조합을 포함한다. 특정한 구현예에 있어서, 압력-보호 첨가제는 수용성 염을 형성하기 위해서 적어도 화학 양론적 양의 염기로 중화되는 산성 모노-치환된 포스페이트 에스테르이다. 바람직하게는, 과량의 염기가 모노-치환된 포스페이트 에스테르를 중화시키기 위해서 사용된다. 중화는 본 발명의 조성물에서 동일계에서 일어날 수 있다. 포스페이트 에스테르는 폴리프로폭시 또는 폴리에톡시 사슬로 치환될 수 있다. 폴리프로폭시 사슬은 2 kDa 내지 3 kDa 의 범위의 분자량을 가질 수 있다. 폴리에톡시 사슬은 3 내지 5 개의 에톡시 단위를 포함할 수 있다. 모노-치환된 포스페이트 에스테르가 폴리에톡시 사슬로 치환되는 경우, 상기 사슬은 알킬기에서 종결될 수 있다. 종결 알킬기는 16 내지 20 탄소의 탄소 사슬을 포함할 수 있다. 예를 들어, 폴리에톡시 사슬은 4 개의 에톡시 단위를 포함할 수 있으며, C18 알킬기에서 종결될 수 있다. 모노-치환된 포스페이트 에스테르를 중화시키는 염기는 수용성 염을 형성하기 위해서 모노-치환된 포스페이트 에스테르를 중화시킬 수 있는 임의의 염기일 수 있다. 염기는 아민과 같은 비-무기 염기일 수 있다. 아민은 하나 이상의 1 차 및/또는 3 차 알칸올 아민일 수 있다. 적합한 알칸올 아민은 모노에탄올아민 및 트리에탄올아민을 포함한다.
본 발명의 금속 가공 유체 조성물은 또한 부식 억제제, 녹 억제제, 윤활성 향상제, 마찰 개질제, 킬레이트제, 커플링제, 황색 금속 억제제, 에스테르, 살생물제, 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다 (예를 들어, 최대 15 wt%, 예를 들어, 최대 10 wt%, 최대 8 wt%, 또는 최대 5 wt%, 또는 0.1-15 wt%, 또는 0.1-10 wt%, 또는 0.1-8 wt%, 또는 0.1-5 wt%, 또는 0.5-15 wt%, 또는 0.5-10 wt%, 또는 0.5-8 wt%, 또는 0.5-5 wt%, 또는 1-15 wt%, 또는 1-10 wt%, 또는 1-8 wt%, 또는 1-5 wt%, 또는 2-15 wt%, 또는 2-10 wt%, 또는 2-8 wt%, 또는 2-5 wt%, 또는 5-15 wt%, 또는 5-10 wt% 의 범위의 총량으로 존재함). 적합한 킬레이트제는, 비제한적으로, 폴리아크릴산 및 에틸렌디아민 테트라아세트산 (또는 이의 염) (EDTA) 을 포함한다. 적합한 황색 금속 억제제는, 비제한적으로, 벤조트리아졸 또는 이의 유도체 및 톨루트리아졸 또는 이의 유도체를 포함한다. 적합한 에스테르는, 비제한적으로, 트리메틸올 프로판 (TMP), C8-C18 지방산의 모노-, 디- 및 트리에스테르, 주로 올레일 지방산의 글리콜 에스테르, 주로 올레일 지방산의 메틸 또는 이소프로필 에스테르 또는 트리글리세리드, 천연 트리글리세리드 (예컨대, 유채씨), 및 변성 천연 오일 (예컨대, 갈색 유채씨) 을 포함한다. 적합한 살생물제 (전형적으로 아민 화합물) 는, 비제한적으로, 포름알데히드 이형제, 예를 들어 오르토-포르말, 헥사히드라트리아진 및 유도체, 메틸렌비스모르폴린, 옥사졸라딘 및 유도체, 이소티아졸리논 및 유도체 및 요오도프로필부틸 카르바메이트-살진균제를 포함한다. 적합한 녹 억제제는, 비제한적으로, 카르복실산의 아민 염을 포함한다.
특정한 구현예에 있어서, 본 발명의 조성물은 하나 이상의 응집제 (예컨대, 4 차 아민) 를, 예를 들어 최대 1 wt%, 예를 들어 최대 0.5 wt% 의 양으로 추가로 포함할 수 있다.
당업자는 매우 다양한 수성-가용성 부식 억제제가 본원에 개시된 조성물에 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 적합한 부식 억제제는, 비제한적으로, 카르복실 모노산 및/또는 디- 및 트리산 (예를 들어, 세바스산) 의 수용성 아민/알칼리 염, 단쇄 산성 포스페이트 에스테르, 예를 들어 알콕시화 에스테르, 세미-숙시네이트 하프 에스테르, 아미드-카르복실산 염, 지방 아미드, 및 아민 및 알칼리 술포네이트, 또는 이들의 유도체를 포함한다. 예를 들어, 특정한 구현예에 있어서, 조성물은 하나 이상의 카르복실산 (예를 들어, 0.1 wt% 내지 1 wt% 의 범위의 양) 과 하나 이상의 아민 (예를 들어, 0.1 wt% 내지 2 wt% 의 범위의 양) 의 부식 억제 조합을 포함한다. 바람직하게는, 유리 산은 용액에 실질적으로 함유되지 않는다; 산이 이의 아민 염의 형태가 되도록, 충분한 아민이 사용된다.
하나의 예시적인 구현예에 있어서, 본 발명의 금속 가공 유체 조성물은 다음을 포함한다:
하나 이상의 수용성 중합체;
0.1 wt% 내지 1 wt% 의 범위의 양의 하나 이상의 카르복실산 및 0.1 wt% 내지 2 wt% 의 범위의 양의 하나 이상의 아민을 포함하는 부식 억제 조합;
0.01 wt% 내지 0.2 wt% 의 범위의 양의 하나 이상의 황색 금속 억제제 (예를 들어, 트리아졸);
임의로, 최대 0.25 wt% 의 양의 하나 이상의 압력-보호 첨가제 (예를 들어, 포스페이트 에스테르); 및
임의로, 0.05 wt% 내지 0.25 wt% 의 범위의 양의 살생물제.
당업자가 인식하는 바와 같이, 카르복실산 및 아민 성분은 수용액 중에, 부분적으로 또는 (바람직하게는) 전체적으로 암모늄 카르복실레이트로서 존재할 수 있다.
당업자는 다양한 다른 성분이 본 발명의 금속 가공 유체에 존재할 수 있다는 것을 인식할 것이다. 그러나, 특정한 바람직한 구현예에 있어서, 물과 하나 이상의 수용성 중합체의 총량은 조성물의 총 중량의 75 wt% 이상이다. 특정한 이러한 구현예에 있어서, 조성물의 총 중량의 80 wt% 이상, 85 wt% 이상, 90 wt% 이상, 또는 심지어 95 wt% 이상은 물 및 하나 이상의 수용성 중합체로 구성된다.
유사하게, 특정한 바람직한 구현예에 있어서, 물, 하나 이상의 수용성 중합체, 및 임의의 압력-보호 첨가제, 부식 억제제, 녹 억제제, 윤활성 향상제, 마찰 개질제, 킬레이트제, 커플링제, 황색 금속 억제제, 에스테르 및 살생물제의 총량은 조성물의 75 wt% 이상, 예를 들어, 조성물의 80 wt% 이상, 85 wt% 이상, 90 wt% 이상, 95 wt% 이상, 98 wt% 이상, 또는 심지어 99 wt% 이상이다.
당업자는 다양한 다른 성분이 본 발명의 조성물에 존재할 수 있다는 것을 인식할 것이다.
그러나, 본 발명의 조성물은 미네랄 오일 또는 실리콘 오일의 사용을 필요로 하지 않는다는 점에서 특히 유리하다. 따라서, 특정한 바람직한 구현예에 있어서, 본 발명의 금속 가공 유체 조성물은 미네랄 오일 및 실리콘 오일을 실질적으로 함유하지 않는다 (예를 들어, 1 wt% 이하, 0.5 wt% 이하, 또는 심지어 0.1 wt% 이하를 포함함).
본 발명은 또한 금속 가공 유체 농축물을 제공한다. 상기에서 언급한 바와 같이, 금속 가공 농축물은, 수성 매질로 희석되어 본 발명의 금속 가공 유체 조성물을 제공할 수 있도록 하는 농도로 제공될 수 있다. 농축물은 또한 예를 들어, 존재하지만 고갈되는 금속 가공 유체에 첨가되어, 바람직한 조성물로 되돌릴 수 있는 상부-처리 첨가제로서 제공될 수 있다. 이러한 상부-처리 첨가제는 금속 가공 유체의 모든 바람직한 성분을 가질 필요가 없다; 특정한 구현예에 있어서, 상부-처리 첨가제는 하나 이상의 수용성 중합체 및 물을 갖지만, 첨가될 금속 가공 유체의 첨가제의 전부보다 적다 (또는 전혀 없음). 특정한 구현예에 있어서, 상부-처리 첨가제는 하나 이상의 수용성 중합체, 물, 및 임의로 하나 이상의 부식 억제제, 살생물제, 및 이들의 조합을 가진다.
본 발명의 하나의 금속 가공 유체 농축물은 다음을 포함한다:
25 wt% 내지 70 wt% 의 범위의 총량으로 존재하는 하나 이상의 수용성 중합체 (즉, 상기에서 달리 기술한 바와 같음);
임의로, 최대 40 wt% 의 범위의 양으로 조성물에 존재하는 압력-보호 첨가제, 부식 억제제, 녹 억제제, 윤활성 향상제, 마찰 개질제, 킬레이트제, 커플링제, 황색 금속 억제제, 에스테르, 살생물제 (예를 들어, 상기에서 달리 기술한 바와 같음) 중 하나 이상; 및
8 wt% 이상의 양으로 존재하는 물,
상기 하나 이상의 수용성 중합체, 존재하는 경우 임의적인 첨가제, 및 물은 서로 용해되어 단일 수성 상을 형성함.
특정한 구현예에 있어서, 하나 이상의 수용성 중합체는 30 wt% 내지 70 wt%, 또는 40 wt% 내지 70 wt%, 또는 15 wt% 내지 50 wt%, 또는 20 wt% 내지 50 wt%, 또는 25 wt% 내지 50 wt%, 또는 30 wt% 내지 50 wt% 의 범위의 양으로 본 발명의 금속 가공 유체 농축물에 존재한다.
하나 이상의 수용성 중합체는 다르게는 본 발명의 금속 가공 조성물과 관련하여 상기에서 기술한 바와 같을 수 있다.
농축물을 수성 매질에 분산시키는 것을 돕기 위해서, 농축물은 바람직하게는 8 wt% 이상의 물을 포함한다. 일부 구현예에 있어서, 물은 10 wt% 이상, 15 wt% 이상, 20 wt% 이상, 30 wt% 이상, 또는 심지어 40 wt% 이상의 양으로 첨가제에 존재한다. 일부 구현예에 있어서, 금속 가공 유체 농축물은 8 wt% 내지 60 wt%, 또는 8 wt% 내지 50 wt%, 또는 8 wt% 내지 40 wt%, 또는 8 wt% 내지 30 wt%, 또는 8 wt% 내지 20 wt%, 또는 8 wt% 내지 15 wt%, 또는 10 wt% 내지 60 wt%, 또는 10 wt% 내지 50 wt%, 또는 10 wt% 내지 40 wt%, 또는 10 wt% 내지 30 wt%, 또는 10 wt% 내지 20 wt%, 또는 10 wt% 내지 15 wt%, 또는 15 wt% 내지 60 wt%, 또는 15 wt% 내지 50 wt%, 또는 15 wt% 내지 40 wt%, 또는 15 wt% 내지 30 wt%, 또는 20 wt% 내지 60 wt%, 또는 20 wt% 내지 50 wt%, 또는 20 wt% 내지 40 wt% 의 범위의 양으로 물을 포함할 수 있다.
일부 용도에서 (예를 들어, 상부-처리 첨가제로서), 농축물은 추가의 첨가제를 필요로 하지 않지만, 특정한 바람직한 구현예에 있어서, 본 발명의 금속 가공 유체 농축물은 최대 40 wt% 의 범위의 양으로 조성물에 존재하는 압력-보호 첨가제, 부식 억제제, 녹 억제제, 윤활성 향상제, 마찰 개질제, 킬레이트제, 커플링제, 황색 금속 억제제, 에스테르, 살생물제, 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함한다. 예를 들어, 특정한 구현예에 있어서, 압력-보호 첨가제, 부식 억제제, 녹 억제제, 윤활성 향상제, 마찰 개질제, 킬레이트제, 커플링제, 황색 금속 억제제, 에스테르, 살생물제, 및 이들의 조합 중 하나 이상의 총량은 최대 30 wt%, 최대 20 wt%, 최대 10 wt%, 또는 최대 5 wt%, 또는 0.1-40 wt%, 또는 0.1-30 wt%, 또는 0.1-20 wt%, 또는 0.1-10 wt%, 또는 0.1-5 wt%, 또는 0.5-40 wt%, 또는 0.5-30 wt%, 또는 0.5-20 wt%, 또는 0.5-10 wt%, 또는 0.1-5 wt%, 또는 1-40 wt%, 또는 1-30 wt%, 또는 1-20 wt%, 또는 1-10 wt%, 또는 1-5 wt%, 또는 5-40 wt%, 또는 5-30 wt%, 또는 5-20 wt%, 또는 5-10 wt%, 또는 10-40 wt%, 또는 10-30 wt%, 또는 10-20 wt%, 또는 20-40 wt%, 또는 20-30 wt% 의 범위이다. 특정한 다른 구현예에 있어서, 본 발명의 금속 가공 유체 농축물은 최대 40 wt% 의 범위의 양으로 조성물에 존재하는 부식 억제제, 살생물제, 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함한다. 예를 들어, 특정한 구현예에 있어서, 부식 억제제, 살생물제, 및 이들의 조합 중 하나 이상의 총량은 최대 30 wt%, 최대 20 wt%, 최대 10 wt%, 또는 최대 5 wt%, 또는 0.1-40 wt%, 또는 0.1-30 wt%, 또는 0.1-20 wt%, 또는 0.1-10 wt%, 또는 0.1-5 wt%, 또는 0.5-40 wt%, 또는 0.5-30 wt%, 또는 0.5-20 wt%, 또는 0.5-10 wt%, 또는 0.1-5 wt%, 또는 1-40 wt%, 또는 1-30 wt%, 또는 1-20 wt%, 또는 1-10 wt%, 또는 1-5 wt%, 또는 5-40 wt%, 또는 5-30 wt%, 또는 5-20 wt%, 또는 5-10 wt%, 또는 10-40 wt%, 또는 10-30 wt%, 또는 10-20 wt%, 또는 20-40 wt%, 또는 20-30 wt% 의 범위이다. 이들 첨가제는 다르게는 본 발명의 금속 가공 유체 조성물과 관련하여 상기에서 기술한 바와 같을 수 있다.
본 발명의 금속 가공 유체 조성물은 금속의 냉간 가공, 즉, 이들의 재결정화 온도 미만에서 금속의 가공에 사용하기에 특히 적합하다. 따라서, 본 발명의 또다른 양태는 금속의 냉간 가공 방법이며, 상기 방법은 하나 이상의 가공 도구의 표면 (예를 들어, 롤) 을 본원에서 기술한 바와 같은 금속 가공 유체 조성물과 접촉시키는 단계; 및 금속 가공 유체 조성물과 접촉하는 가공 도구를 사용하여, 금속 물품의 표면을 원하는 형상으로 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 금속 가공 유체 조성물은, 예를 들어 수용성 중합체의 특정한 농도 및 유형에 따라 다양한 냉간 가공 조성물에서 사용될 수 있다. 특정한 구현예에 있어서, 본원에서 달리 기술한 냉간 가공 방법은 0-95 ℃ 의 범위, 예를 들어, 10-95 ℃, 또는 20-95 ℃, 또는 40-95 ℃, 또는 0-80 ℃, 또는 10-80 ℃, 또는 20-80 ℃, 또는 40-80 ℃, 또는 0-60 ℃, 또는 10-60 ℃, 또는 20-60 ℃, 또는 40-60 ℃ 의 범위의 온도에서 수행된다.
냉간 가공의 유형의 한가지 예는 냉간 압연이다. 금속의 냉간 압연에 있어서, 금속은 하나 이상의 가공 롤에 의해 압연함으로써, 예를 들어, 한 쌍의 가공 롤 사이를 통과시킴으로써 변형된다. 본 발명의 금속 가공 유체는 압연되는 금속과 하나 이상의 가공 롤 사이의 계면에 적용될 수 있다. 또한, 냉간 압연 밀에 있어서, 가공 롤은 지지 롤에 의해 지지될 수 있으며, 이는 가공 롤의 변형을 방지한다. 본 발명의 금속 가공 유체 조성물은 또한 하나 이상의 가공 롤의 표면과 지지 롤의 표면 사이의 접촉에 적용될 수 있다. 본 발명의 금속 가공 유체 조성물은 또한 Zendsimir 밀에서 베어링 윤활제로서 지지 베어링에 적용될 수 있다.
이러한 냉간 압연이 수행될 수 있는 금속은 철 금속, 알루미늄, 구리, 아연, 주석 및 구리-기반 합금, 예컨대 청동 또는 황동을 포함한다. 특정한 바람직한 구현예에 있어서, 본 발명의 금속 가공 유체 조성물은 강철과 같은 철 금속의 냉간 압연에 사용된다.
따라서, 일부 구현예에 있어서, 이러한 방법은 하나 이상의 가공 롤의 표면을 본 발명의 금속 가공 유체 조성물과 접촉시키는 단계; 및 금속 가공 유체 조성물과 접촉하는 가공 롤을 사용하여, 금속 물품의 표면을 원하는 형상으로 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 단일-상 수계 금속 가공 유체 조성물의 이점은, 조성물이 금속 가공 장치로부터 물로 세척될 수 있다는 것이다. 세척된 또는 소모된 금속 가공 유체 조성물은 장치로 재순환될 수 있다. 이러한 재순환된 조성물은 본 발명의 상부-처리 첨가제로 추가로 처리될 수 있다. 따라서, 일부 구현예에 있어서, 이러한 방법은 하기의 단계를 포함한다: 본 발명의 금속 가공 유체 조성물의 제 1 부분을 수득하는 단계; 하나 이상의 가공 도구의 표면을 금속 가공 유체 조성물의 제 1 부분과 접촉시키고, 제 1 부분과 접촉시에 제 1 금속 물품의 표면을 원하는 형상으로 형성하여, 소모된 제 1 부분을 생성하는 단계; 소모된 제 1 부분을 본 발명의 상부-처리 첨가제로 처리하여, 처리된 제 1 부분을 생성하는 단계; 하나 이상의 가공 롤의 표면을 처리된 제 1 부분과 접촉시키는 단계; 및 제 2 금속 물품의 표면을 원하는 형상으로 형성하는 단계. 제 1 금속 물품 및 제 2 금속 물품은, 예를 들어, 이의 본체에 따른 금속의 상이한 영역일 수 있으며, 따라서 상기 방법은, 예를 들어 금속 시이트의 연속 압연 공정에서 사용될 수 있다.
본 발명자들은 본원에서 기술한 수성 금속 가공 유체의 전체 점도가 성능의 중요한 결정 인자라는 것을 결정하였다. 따라서, 본원에서 기술한 바와 같은 방법의 특정한 구현예에 있어서, 금속 가공 유체 조성물의 점도의 측정은, 이의 특성을 재생시키기 위한 처리가 필요한 지의 여부를 결정하는데 사용된다. 따라서, 본원에서 기술한 바와 같은 방법의 특정한 구현예에 있어서, 금속 가공 유체의 제 1 부분의 점도를 측정한다. 이것은 임의의 바람직한 방법을 통해 연속적으로 또는 불연속적으로 수행될 수 있다. 점도는 40 ℃ 에서의 동점도로서 측정될 필요는 없다; 유체의 점도 변화를 이해하는데 적합한 임의의 점도 측정이 사용될 수 있다. 점도의 측정에 기초하여, 소모된 제 1 부분은 처리된 제 1 부분에 1 cSt 내지 20 cSt 의 범위의 40 ℃ 에서의 동점도 (또는 본원에서 달리 기술한 바와 같은 임의의 다른 바람직한 점도 값) 를 제공하기에 충분한 양의 본원에서 기술한 바와 같은 금속 가공 유체 농축물로 처리될 수 있다.
상기에서 기술한 바와 같이, 본 발명의 일부 구현예의 농축물을 희석하여 본 발명의 금속 가공 유체 조성물을 제공할 수 있다. 따라서, 하나의 구현예에 있어서, 금속의 가공 방법은 일정량의 본 발명의 조성물을 수성 유체 (예를 들어, 물) 에 용해시켜, 본 발명의 금속 가공 유체 조성물을 수득하는 단계, 상기 농축물의 양은 1 cSt 내지 20 cSt 의 범위의 40 ℃ 에서의 동점도를 갖는 금속 가공 유체 조성물을 제공하는데 충분함; 하나 이상의 가공 도구의 표면을 금속 가공 유체 조성물과 접촉시키는 단계; 및 금속 가공 유체 조성물과 접촉하는 가공 도구를 사용하여, 금속 물품의 표면을 원하는 형상으로 형성하는 단계를 포함한다.
다음에, 하기의 비-제한적인 실시예를 통해 본 발명의 특정한 양태를 추가로 설명한다.
실시예 1
부식 억제제, Syntilo 81BF (Castrol, Lewiston, NY 에서 입수 가능함), 및 물을 30 ℃ 로 가열하고, 이어서 압력-보호 첨가제 P1 (올레일 에테르 포스페이트 에스테르) 을 첨가하고, 혼합물이 투명하고 선명하게 될 때까지 혼합하였다. 이어서, 상이한 40 ℃ 에서의 동점도를 갖는 중합체를 용액에 첨가하고, 용액이 투명하게 될 때까지 혼합하였다. 표 1 은 원하는 점도를 갖는 최종 금속 가공 조성물을 제공하기에 충분한 물에 용해된 중합체의 양을 제공한다.
도 1 은 조성물에서의 중합체의 양과 조성물의 40 ℃ 에서의 동점도 사이의 관계를 보여준다. 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2 의 조성물은 상이한 중합체 함량 (조성물의 총 중량을 기준으로 한 wt%) 으로 제제화하였으며, 이들의 40 ℃ 에서의 동점도는 ASTM D4603 에 따라서 측정하였다.
표 1
1 최종 금속 가공 조성물의 40 ℃ 에서의 동점도
2 윤활성 첨가제 S513 (BL77) (Castrol, Lewiston, NY 에서 입수 가능함) 은 40 ℃ 에서 202 cSt 의 동점도를 가짐
3 비-상업용의 저 점도 EO-PO 중합체는 40 ℃ 에서 1350 - 1200 cSt 의 동점도를 가짐
4 Breox 75W18000 (Cognis, Monheim am Rhein, Germany 에서 입수 가능함) 은 40 ℃ 에서 18000 cSt 의 동점도를 가짐
이어서, 금속 가공 조성물에 대해, 4 회 롤 후의 롤 힘 및 전방 슬립 퍼센트를 시험하였다. 결과를 표 2 에 제공한다.
표 2
실시예 1 의 조성물은 비교예 1 및 2 또는 참조 조성물보다 훨씬 개선된 전방 슬립을 나타냈다. 또한, 실시예 1 의 조성물은 밀에 대한 최고 속도인 최대 18 m/sec 를 포함하는 속도 범위에 걸쳐서 훨씬 평탄한 프로파일을 나타냈다. 특정한 이론에 얽매이지 않고, 본 발명자들은 이러한 결과가 안정적이고 일관된 금속 가공 유체 조성물을 나타내며, 뿐만 아니라, 밀의 유입구 측에 대한 감소된 접착제 접촉으로 인해 개선된 마찰을 나타낸다고 생각한다. 또한, 후속적인 통과에는 보다 낮은 힘이 필요하고 (즉, 재료를 변형하는데 보다 적은 에너지가 사용되며, 따라서 윤활제는 변형에 보다 많이 기여한다), 본 발명의 금속 가공 유체의 사용은 제어 (슬립) 및 변형 힘에 대한 2 가지 이점을 제공한다.
실시예 2
실시예 1 의 금속 가공 유체를 인 첨가제로 추가로 처리하였다. 하기의 2 가지 상이한 첨가제를 별도로 평가하였다: P2 (BASF 에서 입수 가능한 Korantin® LUB 로 판매되는 PPG 모노에스테르) 및 P1 (올레일 에테르 포스페이트 에스테르).
인 첨가제 P2 및 P1 모두는 시험 내내 롤 힘 또는 전방 슬립에 영향을 미치지 않았다. 그러나, P2 의 화학은 극한의 압연 온도에서 스트립에 대한 열 스크래치를 방지하는 이점을 제공하며, 최대 160 ℃ 의 온도까지 스트립을 보호한다.
본원에 기재된 실시예 및 구현예는 단지 예시를 위한 것이며, 이에 비추어 다양한 수정 또는 변경이 당업자에게 제안될 것이고, 본 출원의 정신과 영역 및 첨부된 청구항의 범위 내에 포함되어야 하는 것으로 이해된다. 본원에서 인용된 모든 간행물, 특허 및 특허 출원은 모든 목적을 위해 본원에 참고로 포함된다.
본 발명의 다양한 양태가 하기에 열거된 구현예에서 인용된 비-제한적인 구현예에 의해 추가로 예시된다. 각 경우에 있어서, 다수의 열거된 구현예의 특징은, 명세서와 일치하지 않으며 논리적으로 일치하지 않는 임의의 방식으로 조합될 수 있다.
구현예 1. 다음을 포함하는 수성 금속 가공 유체 조성물:
각각 5000 cSt 이상의 40 ℃ 에서의 동점도를 가지며, 20 ℃ 내지 80 ℃ 의 온도 범위 내에 운점이 없고, 0.5 wt% 내지 15 wt% 의 범위의 총량으로 존재하는 하나 이상의 수용성 중합체; 및
70 wt% 이상의 양으로 존재하는 물,
상기 조성물은 1 cSt 내지 20 cSt 의 범위의 40 ℃ 에서의 동점도를 가지며, 상기 하나 이상의 수용성 중합체는 수성 금속 가공 유체의 수성 상에 용해됨.
구현예 2. 구현예 1 에 있어서, 조성물이 실질적으로 단일-상 조성물인 조성물.
구현예 3. 구현예 2 에 있어서, 조성물이 수성 상의 98 wt% 이상, 예를 들어, 수성 상의 99 wt% 이상, 99.5 wt% 이상, 또는 99.8 wt% 이상을 포함하는 조성물.
구현예 4. 구현예 1-3 중 어느 하나에 있어서, 2 cSt 내지 20 cSt, 또는 5 cSt 내지 20 cSt, 또는 10 cSt 내지 20 cSt, 또는 1 cSt 내지 15 cSt, 또는 2 cSt 내지 15 cSt, 또는 5 cSt 내지 15 cSt, 또는 10 cSt 내지 15 cSt, 또는 1 cSt 내지 10 cSt, 또는 2 cSt 내지 10 cSt, 또는 5 cSt 내지 10 cSt, 또는 10 cSt 내지 15 cSt, 또는 10 cSt 내지 20 cSt, 또는 5 cSt 내지 15 cSt, 또는 3 cSt 내지 7 cSt, 또는 4 cSt 내지 6 cSt, 또는 4.5 cSt 내지 5.5 cSt 의 범위의 40 ℃ 에서의 동점도를 갖는 조성물.
구현예 5. 구현예 1-4 중 어느 하나에 있어서, 각각의 수용성 중합체가 5000 cSt 내지 100000 cSt, 또는 5000 cSt 내지 75000 cSt, 또는 5000 cSt 내지 50000 cSt, 또는 5000 cSt 내지 30000 cSt, 또는 5000 cSt 내지 25000 cSt, 또는 5000 cSt 내지 20000 cSt 의 범위의 40 ℃ 에서의 동점도를 갖는 조성물.
구현예 6. 구현예 1-4 중 어느 하나에 있어서, 하나 이상의 수용성 중합체 각각이 7500 cSt 이상, 예를 들어, 10000 cSt 이상, 15000 cSt 이상, 또는 17000 cSt 이상의 40 ℃ 에서의 동점도를 갖는 조성물.
구현예 7. 구현예 1-4 중 어느 하나에 있어서, 하나 이상의 수용성 중합체 각각이 7500 cSt 내지 100000 cSt, 또는 7500 cSt 내지 75000 cSt, 또는 7500 cSt 내지 50000 cSt, 또는 7500 cSt 내지 30000 cSt, 또는 10000 cSt 내지 100000 cSt, 또는 10000 cSt 내지 75000 cSt, 또는 10000 cSt 내지 50000 cSt, 또는 10000 cSt 내지 30000 cSt, 또는 10000 cSt 내지 25000 cSt, 또는 10000 cSt 내지 20000 cSt, 또는 10000 cSt 내지 19000 cSt, 또는 10000 cSt 내지 18000 cSt 의 범위의 40 ℃ 에서의 동점도를 갖는 조성물.
구현예 8. 구현예 1-4 중 어느 하나에 있어서, 하나 이상의 수용성 중합체 각각이 15000 cSt 내지 100000 cSt, 또는 15000 cSt 내지 75000 cSt, 또는 15000 cSt 내지 50000 cSt, 또는 15000 cSt 내지 30000 cSt, 또는 15000 cSt 내지 25000 cSt, 또는 15000 cSt 내지 20000 cSt, 또는 15000 cSt 내지 19000 cSt, 또는 17000 cSt 내지 100000 cSt, 또는 17000 cSt 내지 75000 cSt, 또는 17000 cSt 내지 50000 cSt, 또는 17000 cSt 내지 30000 cSt, 또는 17000 cSt 내지 25000 cSt, 또는 17000 cSt 내지 20000 cSt, 또는 17000 cSt 내지 19000 cSt 의 범위의 40 ℃ 에서의 동점도를 갖는 조성물.
구현예 9. 구현예 1-8 중 어느 하나에 있어서, 하나 이상의 수용성 중합체 각각이 80 이상, 예를 들어, 120 이상, 또는 200 이상, 또는 심지어 300 이상의 점도 지수를 갖는 조성물.
구현예 10. 구현예 1-8 중 어느 하나에 있어서, 하나 이상의 수용성 중합체 각각이 80-800, 또는 80-650, 또는 80-500, 또는 120-800, 또는 120-650, 또는 200-800, 또는 200-650, 또는 200-500, 또는 300-800, 또는 300-650, 또는 300-500 의 범위의 점도 지수를 갖는 조성물.
구현예 11. 구현예 1-10 중 어느 하나에 있어서, 각각의 수용성 중합체가 20000 cSt 이하, 예를 들어, 15000 cSt 이하, 또는 10000 cSt 이하의 100 ℃ 에서의 동점도를 갖는 조성물.
구현예 12. 구현예 1-10 중 어느 하나에 있어서, 각각의 수용성 중합체가 500-20000 cSt, 또는 500-15000 cSt, 또는 500-10000 cSt, 또는 500-5000 cSt, 또는 1000-20000 cSt, 또는 1000-15000 cSt, 또는 1000-10000 cSt, 또는 1000-5000 cSt, 또는 2000-5000 cSt 의 범위의 100 ℃ 에서의 동점도를 갖는 조성물.
구현예 13. 구현예 1-12 중 어느 하나에 있어서, 하나 이상의 수용성 중합체 각각이 10 ℃ 내지 80 ℃, 또는 0 ℃ 내지 80 ℃, 또는 20 ℃ 내지 100 ℃, 또는 10 ℃ 내지 100 ℃, 또는 0 ℃ 내지 100 ℃, 또는 20 ℃ 내지 120 ℃, 또는 10 ℃ 내지 120 ℃, 또는 0 ℃ 내지 120 ℃ 의 온도 범위 내에 운점을 갖지 않는 조성물.
구현예 14. 구현예 1-13 중 어느 하나에 있어서, 하나 이상의 수용성 중합체 각각이 폴리알킬렌 글리콜 중합체, 예를 들어, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 및 부틸렌 옥사이드 중 하나 이상의 중합체인 조성물.
구현예 15. 구현예 14 에 있어서, 하나 이상의 수용성 중합체 각각이 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 및 부틸렌 옥사이드 중 2 개 이상의 공중합체인 조성물.
구현예 16. 구현예 14 에 있어서, 하나 이상의 수용성 중합체 각각이 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 공중합체인 조성물.
구현예 17. 구현예 12 에 있어서, 하나 이상의 수용성 중합체 각각이 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 디올-개시된 랜덤 공중합체인 조성물.
구현예 18. 구현예 16 또는 구현예 17 에 있어서, 하나 이상의 수용성 중합체 각각에서, 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 비율이 중량비로 25:75 내지 75:25 의 범위인 조성물.
구현예 19. 구현예 15-18 중 어느 하나에 있어서, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 및/또는 부틸렌 옥사이드 하위단위가 하나 이상의 수용성 중합체 각각의 질량의 95 % 이상, 예를 들어, 98 % 이상, 또는 심지어 99 % 이상을 구성하는 조성물.
구현예 20. 구현예 15-19 중 어느 하나에 있어서, 하나 이상의 수용성 중합체 각각이 랜덤 공중합체인 조성물.
구현예 21. 구현예 1-20 중 어느 하나에 있어서, 하나 이상의 수용성 중합체가 조성물의 총 중량에 대해서 0.5 wt% 내지 10 wt%, 또는 0.5 wt% 내지 5 wt%, 또는 0.5 wt% 내지 4 wt%, 또는 0.5 wt% 내지 3 wt%, 또는 0.5 wt% 내지 2 wt%, 또는 0.5 wt% 내지 1.5 wt%, 또는 1 wt% 내지 15 wt%, 또는 1 wt% 내지 10 wt%, 또는 1 wt% 내지 5 wt%, 또는 1 wt% 내지 4 wt%, 또는 1 wt% 내지 3 wt% 의 총량으로 조성물에 존재하는 조성물.
구현예 22. 구현예 1-21 중 어느 하나에 있어서, 하나 이상의 수용성 중합체 각각이 800 Da 내지 100 kDa, 예를 들어, 2-100 kDa, 또는 5-100 kDa, 또는 10-100 kDa, 또는 2-50 kDa, 또는 5-50 kDa, 또는 10-50 kDa 의 범위의 Mw 를 갖는 조성물.
구현예 23. 구현예 1-22 중 어느 하나에 있어서, 물이 75 % 이상, 또는 80 % 이상, 또는 85 % 이상, 또는 90 % 이상의 양으로 조성물에 존재하는 조성물.
구현예 24. 구현예 1-22 중 어느 하나에 있어서, 물이 70 wt% 내지 99.5 wt%, 예를 들어, 75 wt% 내지 99.5 wt%, 또는 80 wt% 내지 99.5 wt%, 또는 85 wt% 내지 99.5 wt%, 또는 90 wt% 내지 99.5 wt%, 또는 95 wt% 내지 99.5 wt%, 또는 97 wt% 내지 99.5 wt%, 또는 75 wt% 내지 99 wt%, 또는 80 wt% 내지 99 wt%, 또는 85 wt% 내지 99 wt%, 또는 90 wt% 내지 99 wt%, 또는 95 wt% 내지 99 wt%, 또는 97 wt% 내지 99 wt%, 또는 70 wt% 내지 97 wt%, 또는 75 wt% 내지 97 wt%, 또는 80 wt% 내지 97 wt%, 또는 85 wt% 내지 97 wt%, 또는 90 wt% 내지 97 wt%, 또는 95 wt% 내지 97 wt%, 또는 70 wt% 내지 95 wt%, 또는 75 wt% 내지 95 wt%, 또는 80 wt% 내지 95 wt%, 또는 85 wt% 내지 95 wt%, 또는 90 wt% 내지 95 wt% 의 범위의 양으로 조성물에 존재하는 조성물.
구현예 25. 구현예 1-24 중 어느 하나에 있어서, 조성물의 총 중량에 대해서 최대 15 wt%, 예를 들어, 최대 10 wt%, 최대 8 wt%, 또는 최대 5 wt% 의 양으로 조성물에 존재하는 압력-보호 첨가제, 부식 억제제, 녹 억제제, 윤활성 향상제, 마찰 개질제, 킬레이트제, 커플링제, 황색 금속 억제제, 에스테르, 살생물제, 및 이들의 조합 중 하나 이상을 추가로 포함하는 조성물.
구현예 26. 구현예 24 에 있어서, 압력-보호 첨가제, 부식 억제제, 녹 억제제, 윤활성 향상제, 마찰 개질제, 킬레이트제, 커플링제, 황색 금속 억제제, 에스테르 및 살생물제 중 하나 이상이 조성물의 총 중량에 대해서 0.1-15 wt%, 또는 0.1-10 wt%, 또는 0.1-8 wt%, 또는 0.1-5 wt%, 또는 0.5-15 wt%, 또는 0.5-10 wt%, 또는 0.5-8 wt%, 또는 0.5-5 wt%, 또는 1-15 wt%, 또는 1-10 wt%, 또는 1-8 wt%, 또는 1-5 wt%, 또는 2-15 wt%, 또는 2-10 wt%, 또는 2-8 wt%, 또는 2-5 wt%, 또는 5-15 wt%, 또는 5-10 wt% 의 범위의 양으로 조성물에 존재하는 조성물.
구현예 27. 구현예 25 또는 구현예 26 에 있어서, 하나 이상의 압력-보호 첨가제를 포함하는 (예를 들어, 최대 15 wt%, 예를 들어, 최대 10 wt%, 최대 8 wt%, 또는 최대 5 wt% 의 총량으로 존재함) 조성물.
구현예 28. 구현예 27 에 있어서, 하나 이상의 압력-보호 첨가제가 포스페이트 에스테르, 디티오포스페이트, 아민 포스페이트, 포스포로티오네이트, 알킬 포스페이트, 아릴 포스페이트, 카르복실산, 및 이들의 임의의 조합에서 선택되는 조성물.
구현예 29. 구현예 26-28 중 어느 하나에 있어서, 부식 억제제, 녹 억제제, 윤활성 향상제, 마찰 개질제, 킬레이트제, 커플링제, 황색 금속 억제제, 에스테르, 살생물제, 및 이들의 조합 중 하나 이상을 추가로 포함하는 (예를 들어, 최대 15 wt%, 예를 들어, 최대 10 wt%, 최대 8 wt%, 또는 최대 5 wt% 의 총량으로 존재함) 조성물.
구현예 30. 구현예 1-29 중 어느 하나에 있어서, 다음을 포함하는 조성물:
하나 이상의 수용성 중합체;
0.1 wt% 내지 1 wt% 의 범위의 양의 하나 이상의 카르복실산 및 0.1 wt% 내지 2 wt% 의 범위의 양의 하나 이상의 아민을 포함하는 부식 억제 조합;
0.01 wt% 내지 0.2 wt% 의 범위의 양의 하나 이상의 황색 금속 억제제 (예를 들어, 트리아졸);
임의로, 최대 0.25 wt% 의 양의 하나 이상의 압력-보호 첨가제 (예를 들어, 포스페이트 에스테르); 및
임의로, 0.05 wt% 내지 0.25 wt% 의 범위의 양의 살생물제.
구현예 31. 구현예 1-30 중 어느 하나에 있어서, 물과 하나 이상의 수용성 중합체의 총량이 조성물의 총 중량의 75 wt% 이상, 예를 들어, 조성물의 총 중량의 85 wt% 이상, 90 wt% 이상, 또는 심지어 95 wt% 이상인 조성물.
구현예 32. 구현예 1-30 중 어느 하나에 있어서, 물, 하나 이상의 수용성 중합체, 및 임의의 압력-보호 첨가제, 부식 억제제, 녹 억제제, 윤활성 향상제, 마찰 개질제, 킬레이트제, 커플링제, 황색 금속 억제제, 에스테르 및 살생물제의 총량이 조성물의 75 wt% 이상, 예를 들어, 조성물의 80 wt% 이상, 85 wt% 이상, 90 wt% 이상, 95 wt% 이상, 98 wt% 이상, 또는 심지어 99 wt% 이상인 조성물.
구현예 33. 구현예 1-34 중 어느 하나에 있어서, 미네랄 오일 및 실리콘 오일을 실질적으로 함유하지 않는 조성물.
구현예 34. 다음을 포함하는 금속 가공 유체 농축물:
각각 5000 cSt 이상의 40 ℃ 에서의 동점도를 가지며, 20 ℃ 내지 80 ℃ 의 온도 범위 내에 운점이 없고, 25 wt% 내지 70 wt% 의 범위의 양으로 존재하는 하나 이상의 수용성 중합체;
임의로, 최대 40 wt% 의 총량으로 조성물에 존재하는 압력-보호 첨가제, 부식 억제제, 녹 억제제, 윤활성 향상제, 마찰 개질제, 킬레이트제, 커플링제, 황색 금속 억제제, 에스테르 및 살생물제 중 하나 이상; 및
8 wt% 이상의 양으로 존재하는 물,
상기 하나 이상의 수용성 중합체, 존재하는 경우 임의적인 첨가제, 및 물은 서로 용해되어 단일 수성 상을 형성함.
구현예 35. 구현예 34 에 있어서, 하나 이상의 수용성 중합체가 농축물의 총 중량에 대해서 30 wt% 내지 70 wt%, 또는 40 wt% 내지 70 wt%, 또는 15 wt% 내지 50 wt%, 또는 20 wt% 내지 50 wt%, 또는 25 wt% 내지 50 wt%, 또는 30 wt% 내지 50 wt% 의 양으로 존재하는 농축물.
구현예 36. 구현예 34 또는 구현예 35 에 있어서, 물이 8 wt% 내지 50 wt%, 또는 8 wt% 내지 40 wt%, 또는 8 wt% 내지 30 wt%, 또는 8 wt% 내지 20 wt%, 또는 8 wt% 내지 15 wt%, 또는 10 wt% 내지 50 wt%, 또는 10 wt% 내지 40 wt%, 또는 10 wt% 내지 30 wt%, 또는 10 wt% 내지 20 wt%, 또는 10 wt% 내지 15 wt%, 또는 15 wt% 내지 50 wt%, 또는 15 wt% 내지 40 wt%, 또는 15 wt% 내지 30 wt%, 또는 20 wt% 내지 60 wt%, 또는 20 wt% 내지 50 wt%, 또는 20 wt% 내지 40 wt% 의 범위로 농축물에 존재하는 농축물.
구현예 37. 구현예 34 또는 구현예 35 에 있어서, 물이 농축물의 10 wt% 이상, 15 wt% 이상, 20 wt% 이상, 30 wt% 이상, 또는 심지어 40 wt% 이상의 양으로 농축물에 존재하는 농축물.
구현예 38. 구현예 34-37 중 어느 하나에 있어서, 하나 이상의 수용성 중합체가 구현예 5-20 중 어느 하나에서 추가로 기재된 바와 같은 것인 농축물.
구현예 39. 구현예 34-38 중 어느 하나에 있어서, 최대 40 wt%, 예를 들어, 최대 30 wt%, 최대 20 wt%, 최대 10 wt%, 또는 최대 5 wt% 의 총량으로 조성물에 존재하는 압력-보호 첨가제, 부식 억제제, 녹 억제제, 윤활성 향상제, 마찰 개질제, 킬레이트제, 커플링제, 황색 금속 억제제, 살생물제, 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함하는 농축물.
구현예 40. 구현예 34-38 중 어느 하나에 있어서, 0.1-40 wt%, 또는 0.1-30 wt%, 또는 0.1-20 wt%, 또는 0.1-10 wt%, 또는 0.1-5 wt%, 또는 0.5-40 wt%, 또는 0.5-30 wt%, 또는 0.5-20 wt%, 또는 0.5-10 wt%, 또는 0.1-5 wt%, 또는 1-40 wt%, 또는 1-30 wt%, 또는 1-20 wt%, 또는 1-10 wt%, 또는 1-5 wt%, 또는 5-40 wt%, 또는 5-30 wt%, 또는 5-20 wt%, 또는 5-10 wt%, 또는 10-40 wt%, 또는 10-30 wt%, 또는 10-20 wt%, 또는 20-40 wt%, 또는 20-30 wt% 의 범위의 총량으로 조성물에 존재하는 압력-보호 첨가제, 부식 억제제, 녹 억제제, 윤활성 향상제, 마찰 개질제, 킬레이트제, 커플링제, 황색 금속 억제제, 살생물제, 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함하는 농축물.
구현예 41. 하기의 단계를 포함하는 금속의 냉간 가공 방법:
하나 이상의 가공 도구의 표면을 구현예 1-33 중 어느 하나에 따른 금속 가공 유체 조성물과 접촉시키는 단계; 및
금속 가공 유체 조성물과 접촉하는 하나 이상의 가공 도구를 사용하여, 금속 물품의 표면을 원하는 형상으로 형성하는 단계.
구현예 42. 구현예 41 에 있어서, 형성이 0-95 ℃ 의 범위, 예를 들어, 10-95 ℃, 또는 20-95 ℃, 또는 40-95 ℃, 또는 0-80 ℃, 또는 10-80 ℃, 또는 20-80 ℃, 또는 40-80 ℃, 또는 0-60 ℃, 또는 10-60 ℃, 또는 20-60 ℃, 또는 40-60 ℃ 의 범위의 온도에서 수행되는 방법.
구현예 43. 구현예 41 또는 구현예 42 에 있어서, 냉간 가공이 냉간 압연이며, 하나 이상의 가공 도구가 하나 이상의 가공 롤인 방법.
구현예 44. 하기의 단계를 포함하는 금속의 냉간 가공 방법:
구현예 1-33 중 어느 하나에 따른 금속 가공 유체 조성물의 제 1 부분을 수득하는 단계;
하나 이상의 가공 도구의 표면을 금속 가공 유체 조성물의 제 1 부분과 접촉시키고, 제 1 부분과 접촉시에 제 1 금속 물품의 표면을 원하는 형상으로 형성하여, 소모된 제 1 부분을 생성하는 단계;
소모된 제 1 부분을 구현예 34-40 중 어느 하나에 따른 농축물로 처리하는 단계;
하나 이상의 가공 도구의 표면을 처리된 제 1 부분과 접촉시키는 단계; 및
처리된 제 1 부분과 접촉시에 제 2 금속 물품의 표면을 원하는 형상으로 형성하는 단계.
구현예 45. 구현예 44 에 있어서, 방법이 소모된 제 1 부분의 점도를 측정하는 단계를 추가로 포함하고; 소모된 제 1 부분의 측정된 점도에 기초하여, 소모된 제 1 부분의 처리가 처리된 제 1 부분에 1 cSt 내지 20 cSt 의 범위의 40 ℃ 에서의 동점도를 제공하기에 충분한 양의 농축물에 의해 이루어지는 방법.
구현예 46. 하기의 단계를 포함하는 금속의 냉간 가공 방법:
구현예 34-40 중 어느 하나에 따른 농축물의 일정량을 수성 유체 (예를 들어, 물) 에 용해시켜, 구현예 1-33 중 어느 하나에 따른 금속 가공 유체 조성물을 수득하는 단계, 상기 상부-처리 첨가제의 양은 1 cSt 내지 20 cSt 의 범위의 40 ℃ 에서의 동점도를 갖는 금속 가공 유체 조성물을 제공하는데 충분함;
하나 이상의 가공 도구의 표면을 금속 가공 유체 조성물과 접촉시키는 단계; 및
금속 가공 유체 조성물과 접촉하는 가공 도구를 사용하여, 금속 물품의 표면을 원하는 형상으로 형성하는 단계.
Claims (25)
- 다음을 포함하는 수성 금속 가공 유체 조성물:
각각 5000 cSt 이상의 40 ℃ 에서의 동점도를 가지며, 20 ℃ 내지 80 ℃ 의 온도 범위 내에 운점이 없고, 0.5 wt% 내지 15 wt% 의 범위의 총량으로 존재하는 하나 이상의 수용성 중합체; 및
70 wt% 이상의 양으로 존재하는 물,
여기서 조성물은 1 cSt 내지 20 cSt 의 범위의 40 ℃ 에서의 동점도를 가지며, 하나 이상의 수용성 중합체는 수성 금속 가공 유체의 수성 상에 용해됨. - 제 1 항에 있어서, 조성물이 실질적으로 단일-상 조성물인 수성 금속 가공 유체 조성물.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 2 cSt 내지 10 cSt 의 범위의 40 ℃ 에서의 동점도를 갖는 수성 금속 가공 유체 조성물.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 수용성 중합체 각각이 10000 cSt 내지 25000 cSt 의 범위의 40 ℃ 에서의 동점도를 갖는 수성 금속 가공 유체 조성물.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 수용성 중합체 각각이 200-800 의 범위의 점도 지수를 갖는 수성 금속 가공 유체 조성물.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 수용성 중합체가 20000 cSt 이하, 예를 들어, 15000 cSt 이하, 또는 10000 cSt 이하의 100 ℃ 에서의 동점도를 갖는 수성 금속 가공 유체 조성물.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 수용성 중합체가 1000-10000 cSt 의 범위의 100 ℃ 에서의 동점도를 갖는 수성 금속 가공 유체 조성물.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 수용성 중합체 각각이 0 ℃ 내지 100 ℃ 의 온도 범위 내에 운점을 갖지 않는 수성 금속 가공 유체 조성물.
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 수용성 중합체 각각이 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 및 부틸렌 옥사이드 중 2 개 이상의 공중합체이며, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 및/또는 부틸렌 옥사이드 하위단위는 하나 이상의 수용성 중합체 각각의 질량의 95 % 이상, 예를 들어, 98 % 이상, 또는 심지어 99 % 이상을 구성하는 수성 금속 가공 유체 조성물.
- 제 9 항에 있어서, 하나 이상의 수용성 중합체 각각이 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 공중합체인 수성 금속 가공 유체 조성물.
- 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 하나 이상의 수용성 중합체 각각에서, 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 비율이 중량비로 25:75 내지 75:25 의 범위인 수성 금속 가공 유체 조성물.
- 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 수용성 중합체 각각이 랜덤 공중합체인 수성 금속 가공 유체 조성물.
- 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 수용성 중합체가 조성물의 총 중량에 대해서 0.5 wt% 내지 5 wt% 의 총량으로 조성물에 존재하는 수성 금속 가공 유체 조성물.
- 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 수용성 중합체 각각이 800 Da 내지 100 kDa 의 Mw 를 갖는 수성 금속 가공 유체 조성물.
- 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 물이 85 % 이상의 양으로 조성물에 존재하는 수성 금속 가공 유체 조성물.
- 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 조성물의 총 중량에 대해서 최대 15 wt% 의 양으로 조성물에 존재하는 압력-보호 첨가제, 부식 억제제, 녹 억제제, 윤활성 향상제, 마찰 개질제, 킬레이트제, 커플링제, 황색 금속 억제제, 에스테르, 살생물제, 및 이들의 조합 중 하나 이상을 추가로 포함하는 수성 금속 가공 유체 조성물.
- 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 다음을 포함하는 수성 금속 가공 유체 조성물:
하나 이상의 수용성 중합체;
0.1 wt% 내지 1 wt% 의 범위의 양의 하나 이상의 카르복실산 및 0.1 wt% 내지 2 wt% 의 범위의 양의 하나 이상의 아민을 포함하는 부식 억제 조합;
0.01 wt% 내지 0.2 wt% 의 범위의 양의 하나 이상의 황색 금속 억제제 (예를 들어, 트리아졸);
임의로, 최대 0.25 wt% 의 양의 하나 이상의 압력-보호 첨가제 (예를 들어, 포스페이트 에스테르); 및
임의로, 0.05 wt% 내지 0.25 wt% 의 범위의 양의 살생물제. - 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 미네랄 오일 및 실리콘 오일을 실질적으로 함유하지 않는 수성 금속 가공 유체 조성물.
- 다음을 포함하는 금속 가공 유체 농축물:
각각 5000 cSt 이상의 40 ℃ 에서의 동점도를 가지며, 20 ℃ 내지 80 ℃ 의 온도 범위 내에 운점이 없고, 25 wt% 내지 70 wt% 의 범위의 양으로 존재하는 하나 이상의 수용성 중합체;
임의로, 최대 40 wt% 의 총량으로 조성물에 존재하는 압력-보호 첨가제, 부식 억제제, 녹 억제제, 윤활성 향상제, 마찰 개질제, 킬레이트제, 커플링제, 황색 금속 억제제, 에스테르 및 살생물제 중 하나 이상; 및
8 wt% 이상의 양으로 존재하는 물,
여기서 하나 이상의 수용성 중합체, 존재하는 경우 임의적인 첨가제, 및 물은 서로 용해되어 단일 수성 상을 형성함. - 하기의 단계를 포함하는 금속의 냉간 가공 방법:
하나 이상의 가공 도구의 표면을 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 금속 가공 유체 조성물과 접촉시키는 단계; 및
금속 가공 유체 조성물과 접촉하는 하나 이상의 가공 도구를 사용하여, 금속 물품의 표면을 원하는 형상으로 형성하는 단계. - 제 10 항에 있어서, 형성이 0-60 ℃ 의 범위의 온도에서 수행되는 금속의 냉간 가공 방법.
- 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서, 냉간 가공이 냉간 압연이며, 하나 이상의 가공 도구가 하나 이상의 가공 롤인 금속의 냉간 가공 방법.
- 하기의 단계를 포함하는 금속의 냉간 가공 방법:
제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 금속 가공 유체 조성물의 제 1 부분을 수득하는 단계;
하나 이상의 가공 도구의 표면을 금속 가공 유체 조성물의 제 1 부분과 접촉시키고, 제 1 부분과 접촉시에 제 1 금속 물품의 표면을 원하는 형상으로 형성하여, 소모된 제 1 부분을 생성하는 단계;
소모된 제 1 부분을 제 19 항에 따른 농축물로 처리하는 단계;
하나 이상의 가공 도구의 표면을 처리된 제 1 부분과 접촉시키는 단계; 및
처리된 제 1 부분과 접촉시에 제 2 금속 물품의 표면을 원하는 형상으로 형성하는 단계. - 제 23 항에 있어서, 방법이 소모된 제 1 부분의 점도를 측정하는 단계를 추가로 포함하고; 소모된 제 1 부분의 측정된 점도에 기초하여, 소모된 제 1 부분의 처리가 처리된 제 1 부분에 1 cSt 내지 20 cSt 의 범위의 40 ℃ 에서의 동점도를 제공하기에 충분한 양의 농축물에 의해 이루어지는 금속의 냉간 가공 방법.
- 하기의 단계를 포함하는 금속의 냉간 가공 방법:
제 19 항에 따른 농축물의 일정량을 수성 유체 (예를 들어, 물) 에 용해시켜, 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 금속 가공 유체 조성물을 수득하는 단계로서, 상부-처리 첨가제의 양은 1 cSt 내지 20 cSt 의 범위의 40 ℃ 에서의 동점도를 갖는 금속 가공 유체 조성물을 제공하는데 충분한 것인 단계;
하나 이상의 가공 도구의 표면을 금속 가공 유체 조성물과 접촉시키는 단계; 및
금속 가공 유체 조성물과 접촉하는 가공 도구를 사용하여, 금속 물품의 표면을 원하는 형상으로 형성하는 단계.
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