KR940011836B1 - 알루미늄 및 알루미늄 합금용 냉간 압연 오일 조성물 - Google Patents

알루미늄 및 알루미늄 합금용 냉간 압연 오일 조성물 Download PDF

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요시오 오까모또
아끼오 만바
다께히꼬 이찌모노
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가오 가부시끼가이샤
마루다 요시오
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Abstract

내용 없음.

Description

알루미늄 및 알루미늄 합금용 냉간 압연 오일 조성물
제1도는 본 발명의 압연 오일 조성물을 사용하는 압연 공정을 나타내는 도식도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 워크 로올 2 : 시험 금속 박판
3 : 냉각제 탱크 4 : 냉각제 파이프
5 : 공기 파이프 6 : 하중체
본 발명은 알루미늄과 알루미늄 합금에 사용되는 수분산성 냉각 압연 오일 조성물(이하 간단히 "알루미늄용 냉간 압연 오일"로 표시함)에 관한 것으로, 상세히 말하자면 (a) 윤활유 성분과 (b) 수용성 양이온성 폴리머 화합물 혹은 수용성 양성(兩性) 폴리머 화합물을 함유하는 알루미늄용 냉간 압연 오일에 관한 것이다.
종래에 금속의 박판은 열간 혹은 냉간 압연 공정에 의해 제조되었는데 이 경우 압연 공정의 방법과 압연될 금속의 종류에 따라 여러 종류의 윤활유가 사용되었다.
압연 윤활유에 필요한 특성으로는 다음과 같은 것들이 있다.
즉, 뛰어난 압연 윤활성을 갖고, 작업(작동)열을 제거할 수 있어야 하며, 금속 박판 표면에 있는 오일 잔류물로 인하여 어니얼링(annealing)중에 얼룩을 생기지 않아야하며, 윤활유 수용액이 쉽게 제어될 수 있고, 사용 기간이 길며, 경제적이고 금속 표면에 녹이 생기지 않게 하여야 한다. 예를 들어, 강철의 냉간 압연 과정에서 윤활은 물에 에멀젼화되어 있으며, 기초 오일로서 우지 또는 야자유 같은 식물성 또는 동물성 오일이나 광물유를 함유하고 지방산 같은 유성 개선제(oilness improver)를 포함하는 윤활유 조성물로 종래에는 실시되었다.
한편, 알루미늄과 알루미늄 합금의 냉간 압연에서는 낮은 점성의 광물유를 기초 오일로 함유하고 여러 가지 유성 개선제들을 포함하는 상기의 윤활유 조성물을 물에 에멀젼화시키지 않고 사용함으로써 윤활시켰다. 낮은 점성을 갖는 광물유를 사용하는 이유는 경계 윤활막의 분자층을 사이에 두고, 로울과 알루미늄판이 서로 접촉하고 있는 윤활 경계면에서의 압연 공정을 효과적으로 수행함으로써 판의 표면에 알루미늄의 고유한 광택을 주기 위한 것이다.
그러나, 상술한 알루미늄용 압연 윤활유는 저 점성의 광물유가 저분자량의 탄화수소들로 이루어져 있기 때문에 비등점이 낮고 따라서 쉽게 인화될 수 있다. 그러므로, 비등점이 낮은 성분들을 제거함으로써 높은 인화점과 높은 비등범위(분별범위)를 갖는 저 점성 광물유를 얻으려는 방법이 실시되었다. 그럼에도 불구하고 이러한 광물유를 사용하는 압연 공정은 언제나 화재의 위험성을 내포하고 있는 것이다. 더욱이, 알루미늄과 알루미늄 합금의 냉간 압연 공정의 최근 경향을 고속, 고압을 이용하는 것이므로 종래의 저점성 광물유는 작업열을 제거할 수 없기 때문에 사용상 상당히 불리한 점을 갖고 있다.
본 발명자들은 고속과 고압하 압연공정에서도 화재의 위험성이 없고 동시에 윤활유에 필요한 상술한 여러가지 특성들을 갖고 있는 알루미늄용 압연 오일 조성물을 제조하기 위하여 광범위한 연구를 한 결과, 본 발명자들은 특정한 수용성 양이온성 폴리머 화합물 혹은 수용성 양성 폴리머 화합물을 사용하여 윤활유 성분을 물에 분산시킴으로써 상기의 목적을 성취할 수 있다는 사실을 발견하였다. 상세히 말하자면, 본 발명자들든 광물유, 고급지방 알코올, 고급 지방산 에스테르, 고급 지방산 등에서 선택한 1개 이상의 윤활유 성분들을 특정한 수용성 양이온성 폴리머 화합물 혹은 수용성 양성 폴리머 화합물을 사용하여 수용액 중에 분산시킴으로써 특출한 냉각 작용과 압연 윤활성 그리고, 순환 안정성을 갖으며, 공정시 쉽게 제어될 수 있는 냉간 압연 윤활유를 제조할 수 있다는 사실을 발견하였다. 특히, 양호한 윤활성과 순환 안정성같은 바람직한 특성은 윤활유 성분을 적당한 크기의 입자로 수용액 중에 분산시킬 수 있는 상술한 폴리머 화합물의 보호 콜로이드 작용에 의한 것이다.
이와 같은 오일 성분의 분산은 윤활액이 순환되는 장기간의 사용에서도 안정하게 유지된다. 따라서, 본 발명의 목적은 하기의 필수 성분들을 포함하는 알루미늄과 같은 합금용 수분산성 냉각 압연 오일 조성물을 제조하는 것이다.
(a) 광물유, 고급 지방 알코올, 고급 지방산 에스테르와 고급 지방산에서 선택한 1개이상의 윤활유 성분들과, (b) 분자내에 최소한 2개의 염기성 질소원자 혹은 양이온성 질소원자들을 갖고 있으며, 분자량이 1,000∼10,000,000인 수용성 양이온성 폴리머 화합물과 수용성 양성 폴리머 화합물에서 선택한 1개 이상의 분산제 성분이다.
본 발명의 압연 오일 조성물에 사용되는 윤활유 성분(a)으로는 다음과 같은 것들을 포함한다.
즉, 방적유, 기계유, 터빈유, 실린더유 그리고 폴리부텐과 같은 광물유; 직쇄형 혹은 측쇄형으로 8∼22개의 탄소원자로 이루어진 포화 혹은 불포화 탄화수소기를 갖는 고급 지방 알코올; 직쇄형 혹은 측쇄형으로 8∼22개의 탄소원자로 이루어진 포화 혹은 불포화 탄화수소기를 갖는 고급 지방산; 직쇄형 혹은 측쇄성으로 1∼8개의 탄소원자로 이루어진 모노 혹은 다가의 알코올과 상기 고급 지방산의 에스테르이다. 이들 오일 성분들은 단독으로 혹은 1개 이상의 다른 성분들 (b)와 혼합하여 사용할 수 있다. 특히 바람직한 윤활유는 필수성분으로 고급 지방 알코올과 고급 지방산을 모두 함유하는 것이다. 윤활유 성분의 특정한 예로서 아래와 같은 것들이 있다.
고급 지방 알코올
(i) 옥틸 알코올, 데실 알코올, 라우릴 알코올, 미리스틸 알코올, 팔미틸 알코올, 스테아릴 알코올, 올레일 알코올, 베벤일 알코올 등으로 이것들을 동물성 혹은 식물성 오일과 고체 지방을 수소화시킴으로써 만들 수 있다. 실제로, 카오(Kao) 상사에 의해 제조되는 칼코홀(Kalcohl) 08, 10, 20, 40, 60, 80, 24, 42, 68, 86, 524등이 용이하게 사용될 수 있다.
(ii) 옥소(oxo) 공정에 의해 제조되는 옥소 알코올류 ; 즉, 고온, 고압에서 CO/H2가스를 사용하여 파라핀과 왁스를 분해한 후, 수첨 반응하여 만들어진 올레핀을 촉매를 사용하여 하이드로포밀화 한 것이다. 특히, 옥소 알코올류로는 미쓰비시 석유화학회사가 생산하는 도바놀(Dovanol) 23, 45 등과 니산 석유화학회사 제품인 옥소콜(Oxocol) 911, 1213, 1215, 1415, 미쓰비시 화학공업(주)의 제품인 디아돌(Diadol) 711, 911, 115 등이 있다.
(iii) 알폴(Alfol) 공정에 의해 제조되는 고급 알코올류; 즉, 트리에틸 알루미늄[지글러(Ziegler)촉매]와 에틸렌을 고온, 고압에서 반응시켜 긴 사슬의 트리알킬 알루미늄을 형성한 후, 알루미늄 알콕시드로 산화시키고 이것을 가수분해하는 것이다. 특정 제품으로는 코노코(Conoco) 상사 제품인 알폴(ALFOL) 6, 8, 10, 12, 16, 18, 1012, 1014, 1214, 1216, 1416등이 있고 에틸(Ethyl) 상사 제품인 에팔(EPAL) 610, 810, 108, 1214, 1416, 1418등이 있다.
(iv) 알데히드를 알돌 축합 반응에 의해 다이머로 만든 후 수소화함으로써 만들어진 고급 알코올류로 특정 예로서는 2-에틸헥산올과 디아돌(Deadol) 18G(미쓰비시 화학공업(주) 제품)같은 "구에르벧(Guerbet) 알코올"이 있다.
고급지방산
(i) 동물성 혹은 식물성 오일과 고체지방을 가수분해함으로써 얻어지는 카프론산, 카프릴산, 라우릴산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아린산, 올레인산, 베벤산이 있으며, 특정제품으로는 카오 상사에서 제조되는 루낙(Lunac) C-C, TS-2, TD-2, 8-98, 10-98, L-70, MY-88, P-70, S-20, O-CA, O-LL, BA 등이 있다.
(ii) 알돌 축합에 의한 알데히드의 다이머화와 수소화 반응에 의해 생성된 알코올을 산화시킴으로써 제조되는 고급 지방산류로 특정제품으로는 니산 석유화학회사 혹은 에머리(Emery) 상사 제품인 2-에틸헥사논산과 이소스테아린산이나, 미쓰비시 화학공업(주) 제품인 디아돌 HA-18 GA같은 구에르벧 지방산이 있다.
(iii) 올레인산 같은 불포화 모노머 산을 내압기밀용기에서 가열하여 중합하거나, BF3같은 루이스 산을 촉매로 사용하여 반응시킴으로써 제조되는 중합산류로 이런 중합산은 일상적으로 모노머, 다이머 그리고 트리머 혼합물로 사용된다. 혼합물에 함유된 일량체와 이량체 그리고 삼량체의 중량비에 따라 여러 가지 제품이 가능한데, 에머리 상사 제품인 엠폴(Empol) 1010, 1022, 1025, 1040등과 유니언 캠프(Union Camp) 상사제품인 유니딤(Unidime) 14, 18, 22, 24, 60등이 본 발명의 윤활유 성분으로 사용 가능하다.
(iv) α-올레핀과 말레인산 무수물의 부가 반응에 의해 생성된 알케닐숙신산 무수물을 가수분해하여 얻은 알케닐숙신산
본 발명은 알루미늄용 냉간 압연 오일의 윤활유 성분(a)는 1개 이상의 상술한 고급 지방산 고급 알코올류를 10∼60중량%로, 그리고 1개 이상의 상술한 고급지방산류를 2∼20중량%로 함유하며, 고급 지방 알코올과 고급 지방산의 중량비가 0.5∼30범위인 것이 바람직하다. 고급 지방 알코올 혹은 고급 지방산의 함량이 상술한 범위보다 적은 경우, 바람직한 윤활작용이 일어나지 않으며, 한편 각각의 성분을 상술한 바람직한 범위보다 과량으로 사용하여도 부가적인 효과는 나타나지 않는다.
본 발명의 냉각 압연 오일의 성분(b)인 수용성 양이온성 폴리머 화합물과 수용성 양성 폴리머 화합물은 필수적으로 분자내에 염기성 질소원자들을 혹은 양이온성 질소원자들을 갖고 있어야 한다. 또한, 성분(b)는 카르복실산 염, 인산염, 아미드, 에스테르 같은 기들을 가질 수 있다. 성분(b)의 폴리머들을 아래에서 자세히 설명한다.
(i) 하기의 일반식(I)에서 (V) 2개 이상의 질소원자를 갖고 있는 모노머의 호모폴리머 혹은 코폴리머 그의 염 혹은 4급 암모늄염
Figure kpo00001
A는 -O- 혹은 -NH-이며, n1은 1∼3의 수치이고, R1은 H 혹은 CH3을 나타내고, R2와 R3은 각각 H, CH3혹은 C2H5를 표시한다;
Figure kpo00002
R1, R2, R3와 n1은 상기 일반식(I)에서와 같은 의미이다.
Figure kpo00003
R1은 상기 일반식(I)에서와 같은 의미이며, 피리딘은 2 혹은 4위치가 치환된 것이다;
Figure kpo00004
R1과 R2는 상기 일반식(I)에서와 같은 의미이며, 피리딘은 2 또는 4위치가 치환된 것이다.
Figure kpo00005
R1, R2와 R3는 상기 일반식(I)에서와 같은 의미이다.
상술한 모노머의 예로서는 다음과 같다.
일반식(I)의 화합물로는 디메틸아미노에틸아크릴레이트, 디에틸아미노에틸아크릴레이트, 디메틸아미노에틸메타크릴레이트, 디에틸아미노에틸메타크릴레이트, 디메틸아미노프로필아크릴아미드, 디에틸아미노프로필아크릴아미드, 디메틸아미노프로필메타크릴아미드, 디에틸아미노프로필메타크릴아미드 등을 들 수 있으며; 일반식(II)의 화합물로는 디메틸아미노메틸에틸렌, 디에틸아미노메틸에틸렌, 디메틸아미노메틸프로펜, 디에틸아미노메틸프로펜 등을 들 수 있고; 일반식(III)의 화합물로는 비닐피리딘 등을 들 수 있고; 일반식(IV)의 화합물로는 비닐피페리딘, 비닐-N-메틸피페리딘 등을 들 수 있고; 일반식(V)의 화합물로는 비닐벤질아민, 비닐-N-N-디메틸벤질아민 등을 들 수 있다.
상술한 호모폴리머와 코폴리머 중에서 분자량이 1,000∼10,000,000인 것들을 본 발명의 성분(b)으로 사용한다.
(ii) 질소원자를 갖는 1개 이상의 상기 일반식(I)에서 (V)의 모노머 그의 염 혹은 4급 암모늄염과, α, β-불포화 카르복실산, 그의 염 혹은 유도체, 술폰산기를 포함하는 비닐 화합물 혹은 그의 염, 아크릴로니트릴, 비닐피롤리돈 그리고 2∼20개의 탄소원자를 갖는 지방족 올레핀에서 선택한 1개 이상의 비닐 모노머의 코폴리머, 비닐 모노머의 예로서는 비닐피롤리돈 : 아크릴로니트릴 : 아크릴산, 메타크릴산, 말레인산과 이들 산의 알칼리염, 암모늄염, 아미드 화합물 혹은 에스테르 : 비닐술폰산, 메타크릴술폰산, 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 술폰산과 p-스티렌술폰산 그리고 이들 산의 알칼리염 또는 암모늄염이다. 질소원자를 포함하고 있는 모노머와 비닐 모노머의 코폴리머 중에서 평균 분자량이 1,000∼10,000,000인 것들을 본 발명에서 사용한다.
(iii) 에틸렌이민의 개환 폴리머의 염 혹은 4급 암모늄염 개환 폴리머는 일반식(IV)으로 표시되는 반복단위를 갖으며 평균 분자량이 1,000에서 10,000,000인 것으로
Figure kpo00006
여기서 n2는 1∼5의 수치이며, n3은 0∼5의 수이다.
(iv) 지방족 디카르복실산과 폴리에틸렌-폴리아민 혹은 디폴리옥시알킬렌알킬아민의 중축합체의 염 혹은 4급 암모늄염 중축합체의 예로서는 일반식(VII)으로 표시되는 반복단위를 갖는 지방족 디카르복실산과 폴리에틸렌-폴리아민의 중축합체와 일반식(VIII)으로 표시되는 반복단위를 갖는 지방족 디카르복실산과 폴리옥시알킬렌알킬아민의 중축합체로 평균 분자량이 1,000∼10,000,000인 것이다.
Figure kpo00007
여기서 R4는 이량체 산의 잔기 혹은 1∼10개의 탄소원자를 갖는 알킬기를 나타내며, R'은 -CH2CH2-을 나타내고, n4는 2∼4의 수이다.
Figure kpo00008
여기서 R4는 일반식(VII)에서와 같으며, R5는 1∼8개의 탄소원자를 갖는 알킬기를 나타내고, R6은 H 혹은 -CH3을 나타내며 n5와 n6은 각각 1∼10의 수이다. 지방족 디카르복실산의 예로서는 다이머산, 아디핀산 등이 있으며, 폴리에틸렌-폴리아민으로서는 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라아민 등을 예로 들 수 있다.
(V) 일반식(IX)으로 표시되는 반복단위를 갖으며, 평균분자량이 1,000∼10,000,000인 폴리머류.
Figure kpo00009
여기서, R7, R8과 R9는 각각 -CH3혹은 -C2H5를 나타내며, X는 할로겐 이온이다.
(i)에서 (V)까지의 폴리머류 중에서 특별히 바람직한 것은 평균 분자량이 10,000∼1,000,000인 것들이다. 2종 이상의 이들 수용성 양이온성 혹은 양성 폴리머 화합물의 혼합물을 사용할 수 있다. 본 발명의 냉간 압연 오일 조성물에서는 이들 폴리머들은 0.1∼10중량%로 사용하는 바람직하다.
본 발명에서 사용한 4급 암모늄염은 4개의 탄소원자에 공유 결합되어 양이온화된 질소원자를 갖으며, 양이온을 중화하기 위해 카운터(counter) 음이온과 결합하고 있는 화합물을 나타내는 것이다. 이 화합물은 상기 일반식(I)에서 (VIII)까지의 모노머로부터 만들어 질 수 있는데, 예를 들어 이들 모노머의 질소원자를 알킬 할라이드로 4급화하거나, 알킬렌옥시드와 반응시키고, 뒤이어 모노머를 중화하거나, 혹은 디메틸설페이트와 같은 알킬화제를 사용하여 모노머를 알킬화하는 것이다. 주목해야할 사실은 이들 질소를 포함하는 모노머들을 질소원자가 양이온화 된 후 중합되거나, 혹은 먼저 모노머들을 중합시키고 질소원자를 양이온화하여 폴리머를 만들 수 있다는 것이다. 수용성 중합시키고, 질소원자를 양이온화하여 폴리머를 만들 수 있다. 수용성 양이온성 혹은 양성 폴리머 화합물을 구성하는 질소를 포함하는 모노머들의 염 혹은 4급 암모늄염을 이루는 카운터 음이온으로는 황산이온, 질소이온, 염소이온, 글리콜산 이온, 아세테이트이온, 인산이온, 붕산이온 등을 열거할 수 있다. 그 중에서도 산성 인산기를 갖고 있는 유기 혹은 무기 인산이온과 붕산이온이 윤활성과 녹방지 효과 면에서 바람직한 것이며, 그러나 이것이 다른 음이온의 사용을 배제하는 의미는 아니다.
앞에서 충분히 설명한 필수 성분(a)와 (b)이외에도 본 발명의 알루미늄용 냉간 압연 오일 조성물에 원하는 경우 예를 들어 항고압제(extreme-pressure agent), 방청제, 산화방지제, 유화보조제 같은 여러가지 알려진 첨가물들을 부가할 수 있다. 이러한 첨가물류는 개별적인 특정 조성물의 필요에 따라 항고압제는 0∼5중량% 범위에서, 녹방지제는 0∼2중량%, 산화방지제는 0∼5중량%, 유화보조제는 0∼5중량% 범위의 분량을 첨가할 수 있다. 트리크레실포스피이트와 같은 인 화합물과 디알킬트리포스페이트의 아연염 같은 유기금속 화합물을 항고압제로 예를 들 수 있으며, 녹방지제의 예로서는 알케닐숙신산과 그의 유도체, 솔비탄 모노올레이트 같은 에스테르, 아민 등이다. 산화방지제로는 예를 들어 2,6-디-tert-부틸-P-크레졸같은 페놀화합물과 페닐-α-나프탈아민같은 방향족 아민이다.
본 발명의 조성물에 사용되는 유화보조제로는 알킬 페놀의 에틸렌옥시드 부가화합물 같은 비이온성 계면 활성제를 예로 들 수 있다. 알루미늄과 알루미늄 합금의 압연 공정에 사용시 본 발명의 냉각 압연 오일 조성물은 물로 희석하여 사용한다. 희석을 시킬 때 특정한 한계가 있는 것은 아니지만 일상적으로 수용액은 본 발명의 냉간 압연 오일 조성물 약 1∼30중량%와 99∼70중량%의 물로 조성된다. 이런 수용액은 이것이 워크 로올과 압연되는 물질의 온도를 낮추는데 도움을 주므로, 일반적으로 "냉매"라 불린다. 압연 공정중 냉매의 온도는 40℃와 70℃사이에서 조절되나, 조성물에 함유된 윤활유 성분의 융점이상의 온도이어야 하는 것이 필수적이다.
본 발명의 냉간 압연 오일 조성물을 사용하는 알루미늄과 알루미늄 합금의 압연 공정은 다음과 같은 방법으로 수행된다. 강철 압연기와 유사한 백-업(back-up)로올을 장치한 4벌식 압연기를 일반적으로 알루미늄의 압연에 사용한다. 냉매는 오일 탱크에 저장되고 이곳에서부터 압연기로 펌프하여 로올들의 취입구 부위에서 관을 통하여 압연되는 물질, 워크 로올과 백-업 로올로 공급된다. 사용된 냉매의 일부는 탱크로 직접 재순환되며, 나머지 부분은 여과기로 보내져 금속표면에서 긁히거나 연마된 불순물을 제거한 후, 탱크로 보내진다. 압연 오일을 물로 희석하지 않고 순수한 상태로 사용하는 종래의 알루미늄용 압연공정에서는 규조토 같은 여과매체를 사용함으로써 여과가 효과적으로 수행되었다. 그러나, 이 물질은 물에 의해 팽창되므로, 물을 함유하는 냉매의 여과에는 사용할 수 없다. 그러므로 알루미늄의 열간 압연과 강철의 냉간 압연에 사용되는 호프만 필터나 그와 유사한 것을 사용함이 본 발명의 압연오일 조성물을 사용하는 압연 공정에서는 적당하다.
이러한 윤활유 순환 시스템의 시행에 대하여 본 발명의 냉간 압연 오일 조성물은 기계의 출구에 압착 로올을 장치하고 출구에서 워크 로올과 압착 로올에 고압의 공기를 분산시킴으로써 더욱 효과적으로 사용될 수 있다. 이것은 본 발명의 압연 오일 조성물의 상술한 여러 바람직한 특성들을 최적의 상태로 발현될 수 있게 한다. 그뿐 아니라 이러한 배열은 공정 과정 중에서 휘말려 들어가 알루미늄 박판위에 압연되어 있는 잔류 에멀젼을 완전히 제거하는 것을 가능하게 함으로써 완성된 금속박판이 압연 공정 후에 방치되는 동안에도 녹이 슬거나 오염되는 것을 방지한다.
본 발명의 알루미늄용 냉간 압연 오일 조성물의 기작은 완전히 밝혀지지는 않았지만 다음와 같이 설명될 수 있다. 수용액 층에 균일하게 용해되어 있는 수용성 양이온성 혹은 양성 폴리머 화합물 즉, 본 발명의 조성물의 성분(b), 합체가 시작되기 이전에 기계적인 전단력에 의해 미세하게 분리되어 있는 윤활유 입자, 즉 성분(a)을 흡착한다. 폴리머 화합물은 오일 입자들이 일종의 응고작용에 의해 크기가 큰 입자들로 화합할 수 있게 한다. 또한 폴리머 화합물은 보호 콜로이드의 입체적 혹은 전기적 작용을 갖고 있어서 크기가 큰 입자들이 물에서 안정하게 분산될 수 있게 함으로써 성분(a)이 최적의 조건에서 윤활효과를 나타낼 수 있게 한다. 더하여 본 발명을 바람직하게 하기 위해서는 성분(a)의 필수 요소 중의 하나인 고급지방산을 산에 대해 염기성인 알루미늄 박판의 표면에 흡착을 시키고 금속박판을 압연함으로써 상기 지방산과 본 발명의 조성물의 또 다른 필수 요소인 고급 지방 알코올 사이의 경계 윤활효과에 의해 현저한 압연 윤활성이 나타난다. 한편, 완성된 박판의 표면에 흡착되어 있는 고급 지방산은 얇은 보호막으로 작용하여 알루미늄 표면이 녹슬거나 부식되는 것을 방지하며 표면을 깨끗하게 유지시킨다.
상술한 방법에 따라 제조된 본 발명의 냉간 압연 오일 조성물은 다음과 같은 여러 장점들을 갖는다. 우선, 본 발명의 조성물을 함유하는 수용액 윤활제 즉, 냉각제가 워크 로올에서 양호한 냉각효과를 나타낸다. 냉각제 제어의 측면에서 볼때 본 발명의 냉각제는 윤활유 성분이 적당한 크기의 입자로 안정하게 물에 분산되어 있으며 이것이 수용성 양이온성 혹은 양성 폴리머 화합물의 보호 콜로이드 작용으로 인해 장기간 사용시에도 보존되므로 특출한 순환 안정성을 갖는다. 더욱이, 본 냉매는 주요 성분이 금속입자 혹은 분말이며, 압연 공정에서 마멸에 의해 생성된 금속비누를 함유하는 상당히 높은 점성을 갖는 부유물을 만들지 않는데 이것은 상기의 수용성 양이온성 혹은 양성 폴리머 화합물의 작용으로 금속성 불순물의 표면이 친수성이 되어 압연오일의 연속 수용액 상에 안정하게 분산되기 때문이다. 이것은 금속 표면이 불순물에 의해 피해를 입는 것을 방지하며, 여과단계에서 윤활유 성분의 손실을 줄임으로써 압연 공정의 단가를 낮추고 냉각액을 쉽게 제어할 수 있게 한다.
본 발명의 조성물의 또 다른 뛰어난 특성은 스트립 표면의 잔류 압연 오일 분산액이 공기 정화에 의해 금속박판으로부터 쉽게 제거될 수 있다는 사실이다. 이것은 종래의 계면활성제를 사용하여 제조한 다른 공지의 압연 오일 에멀젼에서는 볼 수 없는 특성으로 본 발명의 조성물의 성분(b)인 수용성 양이온성 혹은 양성 폴리머 화합물에 의해서만 나타나는 효과이다. 이러한 효과는 놀라움만큼 깨끗한 표면을 갖는 완성된 알루미늄 박판을 제조하는데도 기여한다. 더욱이 본 발명을 바람직하게 실시함으로써 조성물의 고급 지방 알코올과 고급 지방산의 경계 윤활효과로 인하여 상당히 높은 윤활 작용이 나타나고 동시에 압연 물질은 염기성 알루미늄 표면에의 고급 지방산의 흡착 작용으로 인해 부식되는 것을 방지될 수 있다.
본 발명은 다음의 실시예에서 더욱 자세히 설명될 것이다.
그러나, 본 발명은 실시예에만 국한되는 것이 아니다.
실시예에서 수용성 양이온성 폴리머 화합물 혹은 수용성 양성 폴리머 화합물은 분산제로 표시되며, "중량%"은 간단히 "%"로 표시한다. 본 발명의 조성물 1∼15번은 상술한 방법에 의해 제조되었으며, 종래의 "순수한"(물로 희석하지 않고 사용하는) 알루미늄용 압연 오일인 비교용 조성물 1∼2번과 윤활유 성분을 종래의 계면활성제를 사용하여 에멀젼화한 비교용 조성물 3∼4번도 제조하였다. 비교용 조성물 1∼2번을 제외한 모든 조성물들은 윤활유 성분의 9배 분량의 물에 분산되었다. 분산되기 이전의 각각의 조성물들의 조성은 다음과 같다.
본 발명의 조성물 1번
광물유(40℃에서 15cSt) 77.0%
부틸스테아레이트 20.0%
분산제(A) 3.0%
(A) : 글리콜산에 의해 중화된 디메틸아미노에틸메타크릴레이트/나트륨 아크릴레이트의 코폴리머=6/1(분자량=500,000)
본 발명의 조성물 2번
광물유(40℃에서 4.0cSt) 96.0%
올레인산(루낙 OP) 2.0%
산화방지제 1.0%
분산제(B) 1.0%
(B) : 글리콜산으로 중화된 디메틸아미노에틸메타크릴레이트/나트륨 2-아크릴아미도-2-메틸프로판술포네이트의 코폴리머=4/1(분자량=150,000)
본 발명의 조성물 3번
2-에틸헥실 라우레이트 46.0%
C12-C15옥소 알코올(Oxocohol 121) 46.0%
올레인산(루낙 O-LL) 4.0%
인산 에스테르 항고압제 1.0%
분산제(C) 3.0%
(C) : 다이머산과 인산으로 중화된 디에틸렌트리아민의 중축합제(분자량 : 100,000)
본 발명의 조성물 4번
광물유(40℃에 3.5cSt) 45.0%
이소프로필 미리스테이트 46.0%
올레인산(루낙 O-CA) 4.0%
인산 에스테르 항고압제 1.0%
분산제(A) 2.0%
분산제(D) 2.0%
(D) : 인산으로 중화된 폴리에틸렌아민(분자량 : 70,000)
본 발명의 조성물 5번
C12-C15옥소 알코올(Oxocohol 1215) 80.0%
올레인산(루낙 O-CA) 10.0%
분산제(E) 10.0%
(E) : 디에틸아미노에틸메타크릴레이트/비닐피리딘아세테이트/나트륨메타크릴레이트의 코폴리머=4/4/2(분자량=150,000)
본 발명의 조성물 6번
광물유(40℃에서 3.5cSt) 62.0%
C10-C16지방 알코올(Kalcohl 5-42) 30.0%
우지 지방산 5.0%
분산제(F) 3.0%
(F) : 에피클로로히드린과 트리메틸아민의 4급 암모늄염 화합물의 개환 폴리머(분자량=3,500)
본 발명의 조성물 7번
광물유(40℃에서 9.5cSt) 62.0%
라우릴 알코올(Kalcohl 20) 25.0%
C18구에르벧 지방산(Daidol HA-18GAI) 10.0%
분산제(G) 3.0%
(G) : 디메틸아미노에틸메타크릴레이트/라우릴메타크릴레이트의 코폴리머=3/1(분자량=50,000)
본 발명의 조성물 8번
C12-C15옥소 알코올(Oxocohol 1215) 46.0%
라우린산(Lunac L-70) 4.0%
n-부틸 스테아레이트 46.0%
분산제(H) 4.0%
(H) : 디메틸아미노프로필메타크릴아미드와 메틸클로라이드의 4급 암모늄염의 호모 폴리머(분자량 : 800,000)
본 발명의 조성물 9번
광물유(40℃에서 3.5cSt) 44.0%
C18구에르벧 알코올(Daidol 18G) 10.0%
올레인산(Lunac O-CA) 4.0%
이소프로필 미리스테이트 35.0%
분산제(A) 7.0%
본 발명의 조성물 10번
C12-C15옥소 알코올(Oxocohol 1215) 80.0%
팔미트산(Lunac P-70) 10.0%
산화방지제 1.0%
분산제(B) 9.0%
본 발명의 조성물 11번
광물유(40℃에서 3.5cSt) 86.0%
C10-C16지방 알코올(Kalcohol 5-42) 5.0%
C16,C18알케닐숙신산 5.0%
분산제(D) 4.0%
본 발명의 조성물 12번
라우릴 알코올(Kalcohol 20) 25.0%
C18구에르벧 지방산(Daidol HA-18GA) 10.0%
광물유(40℃에서 9.5cSt) 60.0%
인산 에스테르 항고압제 1.0%
분산제(C) 4.0%
본 발명의 조성물 13번
올레일 알코올 20.0%
이소스테아린산 15.0%
수지 지방산의 메틸 에스테르 62.0%
인산 에스테르 항고압제 1.0%
분산제(E) 2.0%
본 발명의 조성물 14번
C12-C15옥소 알코올(Oxocol 1215) 30.0%
올레인산(Lunac OL-LL) 10.0%
2-에틸헥실 스테아레이트 15.0%
광물유(40℃에서 9.5cSt) 40.0%
분산제(A) 2.5%
분산제(D) 2.5%
본 발명의 조성물 15번
라우릴 알코올(Kacohol 20) 55.0%
다이머(Unidim 22) 5.0%
광물유(40℃에서 3.5cSt) 35.0%
인산 에스테르 항고압제 1.0%
분산제(G) 4.0%
비교용 조성물 1번
광물유(40℃에서 3.5cSt) 95.0%
라우릴 알코올(Kalcohol 20) 5.0%
비교용 조성물 2번
광물유(40℃에서 9.5cSt) 60.0%
C12-C15옥소 알코올 20.0%
부틸 스테아레이트 20.0%
비교용 조성물 3번
광물유(40℃에서 3.5cSt) 50.0%
라우릴 알코올(Kalcohol 20) 45.0%
폴리옥시에틸렌에노일 페닐에테르(HLB=12.4) 5.0%
비교예 조성물 4번
광물유(40℃에서 9.5cSt) 52.0%
2-에틸헥실 스테아레이트 35.0%
미리스틸산(Kacohol M-70) 10.0%
폴리옥시에틸렌에노일페닐에테르(HLB=9.2) 2.0%
폴리옥시에틸렌에노일페닐에테르(HLB=13.7) 1.0%
압연 시험, 공기정화 시험, 여과 시험과 녹 형성 시험은 다음의 과정에 따라 실시되었다.
1. 압연시험.
본 발명의 조성물 1∼15번과 비교용 조성물 1∼4번에 대하여 압연기를 사용하여 시험을 수행하였다.
시험에서 로울 사이의 거리는 각각의 압연 패스에서 미리 측정된 길이 만큼 감소시켰으며, 압연 하중과 압연 압하는 각각의 패스에서 측정하였다. 40%과 70% 압연 압하 속도에서 단위 너비(폭)당 총 압연하중을 총 압연하중-총 압연압하 도표로부터 측정하였다.
이 시험은 다음 조건에서 수행되었다.
압연기의 명세
워크 로올의 지름 200mm
워크 로올의 너비 200mm
로올의 재질 SUJ-2 Hs 95
압연속력 100m/분
압연물질
순수한 알루미늄판 A1050H
판의 너비 80mm
판의 두께 3mm
길이 300mm
압연오일
표 1의 압연오일을 600ml/분의 속도로 분무하였다.
[표 1]
Figure kpo00010
2. 공기 정화시험
본 발명의 조성물 1∼15번과 비교용 조성물 3∼4번을 10% 분산액으로 60mm×80mm의 알루미늄 판에 분무한 후 판의 표면을 EDM건조기[윈고 세이키(Wingo Seiki)제품]으로 공기 정화하여 오일의 제거상태를 관측한다.
3. 여과시험
FALEX 마모 시험기에 의해 만들어진 알루미늄의 작은 조각들 혹은 분말들을 알루미늄 분말의 농도가 100ppm이 되는 분량으로 표 1의 각각의 압연 오일 조성물 1리터에 첨가한다. 그렇게 하여 얻은 각각의 혼합물을 호프만 여과지(#650)를 사용하여 여과한다. 이 과정을 각각의 조성물에 대해 30회씩 반복 실시하고, 여과시에 모여진 잔류 오일과 알루미늄 분말의 중량을 재서 여과에 의한 알루미늄 분말의 "농축도"를 결정하였다.
4. 녹 형성시험
완성된 알루미늄 박판을 100mm×80mm판으로 자르고, 이 판 10개를 차곡차곡 쌓아 항온 건조기에 넣고 15시간 동안 방치한 후, 알루미늄판에 녹이 생겼는가를 관측한다.
상술한 압연 시험, 공기 정화 시험 그리고 녹 형성 시험의 결과는 표 2에 나타냈으며, 여과시험의 결과는 표 3에 나타내었다.
[표 2]
Figure kpo00011
[표 3]
Figure kpo00012
참고예 1 : "C.D."는 하기의 식에 의해 측정되는 알루미늄의 농축도로 정의한다.
Figure kpo00013

Claims (6)

  1. (a) 광물유, 고급 지방 알코올, 고급 지방산 에스테르와 고급 지방산중에서 선택한 1개 이상의 윤활유 성분과, (b) 분자내에 적어도 2개의 염기성 질소원자 혹은 양이온성 질소원자를 갖고 있으며, 분자량이 1,000∼10,000,000인 수용성 양이온성 폴리머 화합물과 수용성 양성 폴리머 화합물에서 선택한 1개 이상의 분산제 성분을 필수적으로 함유하는 알루미늄 및 알루미늄 합금용 수분산성 냉간 압연 오일 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 수용성 양이온성 폴리머 화합물 혹은 수용성 양성 폴리머 화합물이 양이온성 혹은 양성의 분자내에 질소 원자들을 갖고 있는 부가폴리머, 개환 폴리머, 중축합체 혹은 천연 폴리머인 것이 특징인 알루미늄 및 알루미늄 합금용 수분산성 냉간 압연 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 분산제 성분의 함량이 0.1∼10중량%인 알루미늄 및 알루미늄 합금용 수분산성 냉간 압연 오일 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 압연 오일 성분의 필수성분으로 적어도 1개의 고급 지방산과 적어도 1개의 고급 지방 알코올을 포함하는 알루미늄 및 알루미늄 합금용 수분산성 냉간 압연 오일 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 고급 지방 알코올과 고급 지방산의 함량이 각각 10∼60중량%와 2∼20중량%인 알루미늄 및 알루미늄 합금용 수분산성 냉간 압연 오일 조성물.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 고급 지방 알코올이 측쇄 또는 직쇄의 8∼22개의 탄소원자를 갖는 포화 혹은 불포화 탄화수소기를 갖으며 상기 고급 지방산이 직쇄 또는 측쇄의 8∼22개의 탄소원자를 갖는 포화 혹은 불포화 탄화수소기를 갖는 것이 특징인 알루미늄 및 알루미늄 합금용 수분산성 냉간 압연 오일 조성물.
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