PT2429732T

PT2429732T - Fluido lubrificante de óleo-em-água de pequeno tamanho de partícula

Info

Publication number: PT2429732T
Application number: PT107729311T
Authority: PT
Inventors: Tao Zhu; Schellingerhout Pieter; Zhang Yuming; Ma Jiangbo
Original assignee: Tao Zhu; Schellingerhout Pieter; Zhang Yuming; Ma Jiangbo; Quaker Chem Corp
Priority date: 2009-05-08
Filing date: 2010-05-10
Publication date: 2016-09-09
Also published as: AU2010245702B2; EP2429732A4; CA2760898C; EP2429732A1; CN102625735A; WO2010129951A1; JP2012526183A; US20120245067A1; BRPI1015221A2; BRPI1015221B1; US9707605B2; AU2010245702A1; CN102625735B; PL2429732T3; JP2014111797A; ES2589654T3; EP2429732B1; CA2760898A1; MX2011011807A; RU2011149251A

Description

DESCRIÇÃO

"FLUIDO LUBRIFICANTE DE ÓLEO-EM-ÁGUA DE PEQUENO TAMANHO DE PARTÍCULA"

ANTECEDENTES

Em processos de laminagem a frio de aço, a lubrificação é um componente importante e geralmente necessário. Devido à elevada velocidade, elevada pressão e elevadas forças de fricção entre um cilindro e uma banda associada com os processos de laminagem, pode ocorrer lubrificação insuficiente, arrefecimento insuficiente e proteção de superfície insuficiente, o que pode resultar em 1) um aumento na força de cilindro, 2) baixa refletividade da banda, 3) desgaste aumentado de cilindro e, em alguns casos, 4) a incapacidade para laminar com êxito a banda de aço. Esses efeitos negativos podem desperdiçar energia, consumir cilindros, resultar em fraca qualidade de produto e semelhantes.

Tradicionalmente, existiam principalmente dois tipos de modos de lubrificação para processos de laminagem a frio de aço: (1) lubrificação com óleos puros e (2) lubrificação com emulsões óleo-em-água. A lubrificação com óleos puros tem sido geralmente eliminada, devido a problemas com elevada inflamabilidade e arrefecimento insuficiente.

Presentemente, a tecnologia de lubrificação do estado da técnica para laminagem a frio de aços, envolve a lubrificação utilizando uma emulsão com tamanhos de partícula superiores a 1,0 μιη, especialmente tamanhos de partícula superiores a cerca de 2,0 pm. O documento US 6548456 BI divulga um fluido específico para maquinar metais, o qual é uma emulsão óleo-em-água compreendendo uma ou mais polivinilpirrolidonas alquiladas, assim como um lubrificante compreendendo um inibidor de corrosão ou um aditivo de pressão extrema.

SUMÁRIO

De acordo com a presente invenção, um fluido lubrificante de óleo-em-água para utilização em laminagem a frio de aço de acordo com a presente reivindicação 1, inclui uma emulsão óleo-em-água, tendo um valor de tamanho de partícula de 1 pm ou inferior. Em algumas formas de realização, a emulsão óleo-em-água tem um valor de tamanho de partícula de 0,5 pm ou inferior.

De acordo com a presente invenção, um fluido lubrificante de óleo-em-água para utilização em laminagem a frio de aço inclui uma emulsão óleo-em-água com uma fase oleosa e uma fase aquosa. A fase oleosa inclui 5% em peso até 40% em peso de, pelo menos, um tensioativo polimérico, 25% em peso até 95% em peso de óleo de base e 0,2% em peso até cerca de 10% em peso de aditivos de lubrificação de pressão extrema. A emulsão inclui partículas de fase oleosa, tendo um valor modal de tamanho de partícula, d(50%), de 1 pm ou inferior. Em algumas formas de realização, o lubrificante de óleo-em-água inclui cerca de 0,5% em peso até cerca de 6% em peso de aditivos funcionais na fase oleosa. Em algumas formas de realização, a fase oleosa constitui cerca de 0,5% em peso até cerca de 15% em peso do fluido lubrificante de óleo-em-água.

Em determinadas formas de realização, o fluido lubrificante de óleo-em-água inclui, pelo menos, um tensioativo polimérico com um peso molecular médio de cerca de 1000 até cerca de 100000. O tensioativo polimérico pode incluir um tensioativo de polímero de bloco e de enxerto. Em algumas formas de realização, um tensioativo polimérico inclui blocos hidrófobos tendo um peso molecular médio em número de, pelo menos, cerca de 200, ou blocos hidrófilos tendo um peso molecular médio em número de, pelo menos, cerca de 200.

Em algumas formas de realização, o óleo de base inclui um éster natural, éster sintético, óleo mineral ou as suas misturas. Em determinadas formas de realização, o aditivo de lubrificação de pressão extrema é baseado em fósforo, baseado em enxofre ou uma sua mistura.

Em determinadas formas de realização, pelo menos, cerca de 50% da fase oleosa está contida em partículas com um tamanho inferior a 1 ym. Em algumas formas de realização, pelo menos, cerca de 50% da fase oleosa está contida em partículas com um tamanho inferior a cerca de 0,5 ym. A presente invenção refere-se ainda a um método de laminagem a frio de aço, incluindo a lubrificação do aço com um fluido lubrificante de óleo-em-água como definido na reivindicação 2 .

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Figura 1 mostra uma distribuição de tamanho de partícula de uma formulação de cerca de 0,13 pm; A Figura 2 mostra uma distribuição de tamanho de partícula de uma formulação de cerca de 0,45 pm; A Figura 3 mostra uma distribuição de tamanho de partícula de uma formulação de cerca de 0,17 pm; A Figura 4 mostra resultados de formação de película para diversas formulações e óleos de referência; A Figura 5 mostra resultados do teste de mancha em pilha para diversas formulações e um óleo; A Figura 6 mostra resultados de análise termogravimétrica para um óleo de referência; A Figura 7 mostra resultados de análise termogravimétrica para uma formulação; A Figura 8 mostra a temperatura de banda após laminagem para diversas formulações e óleos de referência; A Figura 9 mostra a temperatura de banda após laminagem para diversas formulações e óleos de referência; e A Figura 10 mostra a distribuição de tamanho de partícula de uma formulação de cerca de 0,13 pm.

DESCRIÇÃO DETALHADA

As composições e métodos de algumas formas de realização da presente invenção referem-se a processos de laminagem a frio de aço com lubrificantes de óleo-em-água, tendo um pequeno tamanho de partícula inferior ou igual a 1 pm, de acordo com a reivindicações 1 e 2. Como aqui utilizado, tamanho de partícula (PSD) representa um valor modal, d (50%), do diâmetro da gotícula de óleo, baseado numa distribuição de tamanho ponderada pelo volume de gotículas de óleo na emulsão lubrificante. O valor de d(50%) é largamente utilizado neste campo para expressar o tamanho de partícula da emulsão. PSD dl pm pode ser entendido como uma distribuição de tamanho de partícula ponderada pelo volume, cujo modus ponderado pelo volume d(50%) é igual ou inferior a 1 pm. Os tamanhos de partícula aqui descritos são medidos com um Mastersizer 2000 (Malvern Instruments). A medição é baseada na difração da luz.

Em algumas formas de realização, uma emulsão contém uma distribuição de tamanhos de partícula de cerca do tamanho médio de partícula. Esses processos e fluidos lubrificantes podem ser adequados para qualquer tipo de aço.

De acordo com a teoria tradicional de lubrificação da laminagem a frio de aço e a experiência no campo, existem dois regimes de lubrificação no processo de laminagem: lubrificação de fronteira e lubrificação elástico-hidrodinâmica ("EHD"). Muitos processos de laminagem de aço são conduzidos no regime de lubrificação mista, incluindo características de lubrificação de fronteira e lubrificação EHD. Deste modo, em algumas formas de realização, pode ser benéfico para um fluido lubrificante de laminagem a frio, demonstrar boa lubrificação de fronteira, assim como boa lubrificação EHD. Em algumas formas de realização, os fluidos lubrificantes de óleo-em-água da presente invenção possuem propriedades de lubrificação suficientes na lubrificação de fronteira e EHD para utilização em processos de laminagem a frio.

Além do requisito de lubrificação, devem ser considerados quaisquer outros requisitos técnicos para um lubrificante adequado utilizado para a laminagem a frio de aço, tais como capacidade de arrefecimento, capacidade antiferrugem, capacidade de recozimento e semelhante.

Composição de Fluido Lubrificante 0 lubrificante de óleo-em-água da presente invenção inclui: (A) uma fase oleosa dispersa em (B) água. 0 lubrificante de óleo-em-água é um fluido lubrificante. A. Fase Oleosa 0 lubrificante inclui uma fase oleosa. A fase oleosa inclui 1) 5% em peso até 40% em peso de um ou mais tensioativos poliméricos, 2) 25% em peso até 95% em peso de um ou mais óleos de base, 3) 0,2% em peso até 10% em peso de um ou mais aditivos de lubrificação de pressão extrema ("EP") e, opcionalmente, aditivos de lubrificação antidesgaste e/ou 4) cerca de 1% em peso a cerca de 6% em peso de um ou mais aditivos funcionais.

Tensioativos Poliméricos

Uma fase oleosa de um lubrificante de óleo-em-água da presente invenção, inclui um ou mais tensioativos poliméricos. Os exemplos de tensioativos poliméricos adequados incluem mas não estão limitados a polivinilpirrolidona, polimero de bloco de EO-PO ramificado e semelhantes.

Em algumas formas de realização, os tensioativos poliméricos adequados têm um peso molecular médio de cerca de 1000 até cerca de 100000; cerca de 2000 até cerca de 80000; ou cerca de 3000 até cerca de 70000. Em algumas formas de realização, os tensioativos poliméricos adequados têm um peso molecular médio de cerca de 1000; cerca de 2000; cerca de 5000; cerca de 10000; cerca de 15000; cerca de 20000; cerca de 25000; cerca de 30000; cerca de 35000; cerca de 40000; cerca de 45000; cerca de 50000; cerca de 55000; cerca de 60000 cerca de 65000; cerca de 70000; cerca de 75000; cerca de 80000; cerca de 85000; cerca de 90000; cerca de 95000; ou cerca de 100000.

Em algumas formas de realização, os tensioativos poliméricos incluem tensioativos de polimero de bloco e de enxerto. Os tensioativos de polimero de bloco e de enxerto podem incluir, por exemplo, blocos hidrófobos tendo um peso molecular médio em número de, pelo menos, cerca de 200. Os tensioativos de polimero de bloco e de enxerto podem incluir, por exemplo, blocos hidrófilos tendo um peso molecular médio em número de, pelo menos, cerca de 200, em algumas formas de realização tendo um peso molecular médio em número de, pelo menos, cerca de 300 a cerca de 5000 e, em algumas formas de realização, tendo um peso molecular médio em número de cerca de 400 a cerca de 1000.

Uma fase oleosa de um lubrificante de óleo-em-água inclui um ou mais tensioativos poliméricos numa quantidade de 5% em peso até 40% em peso; de um modo preferido, cerca de 10% em peso até cerca de 35% em peso; ou cerca de 15% em peso até cerca de 30% em peso. Em algumas formas de realização, uma fase oleosa de um lubrificante de óleo-em-água inclui um ou mais tensioativos poliméricos numa quantidade de 5% em peso; cerca de 6% em peso; cerca de 7% em peso; cerca de 8% em peso; cerca de 9% em peso; cerca de 10% em peso; cerca de 11% em peso; cerca de 12% em peso; cerca de 13% em peso; cerca de 14% em peso; cerca de 15% em peso; cerca de 16% em peso; cerca de 17% em peso; cerca de 18% em peso; cerca de 19% em peso; cerca de 20% em peso; cerca de 21% em peso; cerca de 22% em peso; cerca de 23% em peso; cerca de 24% em peso; cerca de 25% em peso; cerca de 26% em peso; cerca de 27% em peso; cerca de 28% em peso; cerca de 29% em peso; cerca de 30% em peso; cerca de 31% em peso; cerca de 32% em peso; cerca de 33% em peso; cerca de 34% em peso; cerca de 35% em peso; cerca de 36% em peso; cerca de 37% em peso; cerca de 38% em peso; cerca de 39% em peso; ou 40% em peso. Óleo De Base

Uma fase oleosa de um lubrificante de óleo-em-água da presente invenção inclui um ou mais óleos de base. Os exemplos de óleos de base adequados incluem mas não estão limitados a ésteres naturais, ésteres sintéticos, óleos minerais ou combinações ou as suas misturas. Em algumas formas de realização, um óleo de base adequado inclui óleo de palma.

Uma fase oleosa de um lubrificante de óleo-em-água da presente invenção, inclui um ou mais óleos de base numa quantidade de 25% em peso até 95% em peso; de um modo preferido, 25% em peso até cerca de 93% em peso; cerca de 50% em peso até cerca de 93% em peso; cerca de 40% em peso até cerca de 80% em peso; cerca de 50% em peso até cerca de 70% em peso; cerca de 56% em peso até cerca de 70% em peso; cerca de 60% em peso até cerca de 66% em peso; cerca de 60% em peso até cerca de 95% em peso; cerca de 60 até cerca de 93% em peso; cerca de 65% em peso até cerca de 85% em peso; cerca de 70% em peso até cerca de 85% em peso; cerca de 75% em peso até cerca de 80% em peso; cerca de 25% em peso até cerca de 55% em peso; cerca de 30% em peso até cerca de 50% em peso; cerca de 35% em peso até cerca de 45% em peso; ou cerca de 38% em peso até cerca de 44% em peso. Em algumas formas de realização, uma fase oleosa de um lubrificante de óleo-em-água da presente invenção inclui um ou mais óleos de base numa quantidade de 25% em peso; cerca de 30% em peso; cerca de 35% em peso; cerca de 40% em peso; cerca de 45% em peso; cerca de 50% em peso; cerca de 55% em peso; cerca de 60% em peso; cerca de 65% em peso; cerca de 70% em peso; cerca de 75% em peso; cerca de 80% em peso; cerca de 85% em peso; cerca de 90% em peso; ou 95% em peso.

Aditivos De Lubrificação de Pressão Extrema e/ou Antidesgaste

Uma fase oleosa de um lubrificante de óleo-em-água da presente invenção inclui um ou mais aditivos de lubrificação de pressão extrema ("EP") e, opcionalmente, aditivos de lubrificação antidesgaste. Os exemplos de aditivos de lubrificação de EP e/ou antidesgaste adequados, incluem mas não estão limitados a, aminofosfatos, ésteres de fosfato não etoxilado, ésteres de fosfato etoxilado, fosfato alquilo ácido, ésteres gordos sulfurados e polissulfuretos de alquilo. Em algumas formas de realização, os aditivos de lubrificação de EP e antidesgaste adequados são baseados em fósforo, baseados em enxofre e/ou uma sua mistura.

Uma fase oleosa de um lubrificante de óleo-em-água inclui um ou mais aditivos de lubrificação de EP numa quantidade de 0,2% em peso até 10% em peso; de um modo preferido, cerca de 0,5% em peso até cerca de 10% em peso; 1% em peso até cerca de 9% em peso; cerca de 2% em peso até cerca de 8% em peso; cerca de 3% em peso até cerca de 7% em peso; ou cerca de 4% em peso até cerca de 6% em peso. Em algumas formas de realização, uma fase oleosa de um lubrificante de óleo-em-água inclui um ou mais aditivos de lubrificação de EP numa quantidade de 0,2% em peso; cerca de 0,5% em peso; cerca de 1% em peso; cerca de 1,5% em peso; cerca de 2% em peso%; cerca de 2,5% em peso; cerca de 3% em peso; cerca de 3,5% em peso; cerca de 4% em peso; cerca de 4,5% em peso; cerca de 5% em peso; cerca de 5,5% em peso; cerca de 6% em peso; cerca de 6,5% em peso; cerca de 7% em peso; cerca de 7,5% em peso; cerca de 8% em peso; cerca de 8,5% em peso; cerca de 9% em peso; cerca de 9,5% em peso; ou 10% em peso.

Aditivos Funcionais

Uma fase oleosa de um lubrificante de óleo-em-água de algumas formas de realização da presente invenção inclui um ou mais aditivos funcionais. Quaisquer aditivos funcionais adequados podem ser incluídos para alcançar o resultado desejado. Esses aditivos podem ser escolhidos de modo a abranger lubrificação de fronteira e outros requisitos de processo da laminagem a frio de aço. Os exemplos de aditivos adequados incluem mas não estão limitados a aditivos antiferrugem, aditivos antiespuma, aditivos antioxidantes, emulsionantes, espessantes, aditivos molhantes e semelhantes. Um exemplo de um aditivo inibidor de corrosão adequado inclui mas não está limitado a tolutriazole. Um exemplo de um aditivo antioxidante adequado inclui mas não está limitado a aminofenol alquilado. Um exemplo de um aditivo molhante adequado, inclui mas não está limitado a, ácidos gordos ramificados.

Em algumas formas de realização, uma fase oleosa de um lubrificante de óleo-em-água inclui um ou mais aditivos funcionais numa quantidade de cerca de 0,5% em peso até cerca de 10% em peso; cerca de 1% em peso até cerca de 8% em peso; cerca de 1% em peso até cerca de 6% em peso; ou cerca de 1% em peso até cerca de 4% em peso. No método de acordo com a presente invenção, 0,5% em peso até 6% em peso de outros aditivos funcionais estão compreendidos na fase oleosa. B. Dispersão de óleo-em-água

Os lubrificantes de óleo-em-água de algumas formas de realização da presente invenção podem ser preparados por dispersão em água de uma fase oleosa descrita acima. Em algumas formas de realização, um fluido lubrificante de óleo-em-água é preparado por circulação em bomba. Em algumas formas de realização, um fluido lubrificante inclui a fase oleosa dispersa em água numa quantidade de cerca de 0,5% em peso até cerca de 15% em peso do fluido lubrificante de óleo-em-água; cerca de 1% em peso até cerca de 15% em peso do fluido lubrificante de óleo-em-água; cerca de 1% em peso até cerca de 10% em peso do fluido lubrificante; cerca de 1% em peso até cerca de 7% em peso do fluido lubrificante; de cerca de 1% em peso até cerca de 5% em peso do fluido lubrificante. Em algumas formas de realização, um fluido lubrificante tem uma fase oleosa dispersa em água numa quantidade de cerca de 0,5% em peso do fluido lubrificante; cerca de 1% em peso do fluido lubrificante; cerca de 2% em peso do fluido lubrificante; cerca de 3% em peso do fluido lubrificante; cerca de 4% em peso do fluido lubrificante; cerca de 5% em peso do fluido lubrificante; cerca de 6% em peso do fluido lubrificante; cerca de 7% em peso do fluido lubrificante; cerca de 8% em peso do fluido lubrificante; cerca de 9% em peso do fluido lubrificante; ou cerca 10% em peso do fluido lubrificante.

Um fluido lubrificante de óleo-em-água pode conter goticulas ou partículas de fase oleosa. Em algumas formas de realização, um fluido lubrificante de óleo-em-água pode conter partículas de fase oleosa tendo um tamanho de partícula (PSD) representando um modus ou valor modal, d(50%), baseado numa distribuição de tamanho ponderada pelo volume de goticulas de óleo na emulsão lubrificante. Em algumas formas de realização, um fluido lubrificante de óleo-em-água contém uma distribuição de tamanhos de partícula de cerca do valor modal de tamanho de partícula d(50%). Em algumas formas de realização, uma distribuição de tamanho de partícula de um fluido lubrificante de óleo-em-água está dependente do tipo de emulsionantes e/ou da sua concentração.

Em algumas formas de realização, a concentração de tensioativo polimérico pode ser utilizada para preparar emulsões óleo-em-água de pequeno tamanho de partícula como um resultado de baixa tensão interfacial estática. Considera-se que, como um resultado da concentração de um tensioativo polimérico, como aqui ensinado, o lubrificante de óleo-em-água pode ter o desempenho de pequenos tamanhos de partícula (PSD<1 ym ou PSD<0,5 ym), incluindo estabilidade melhorada e menos resíduo de óleo plate out no metal laminado e, contudo, manter ainda uma formação de película suficientemente espessa em comparação com uma emulsão de tamanho de partícula tradicional (PSD>1 ym).

Em algumas formas de realização, cerca de 96% v/v da fase oleosa está contida em partículas com um tamanho inferior a 1,0 ym. Em algumas formas de realização, pelo menos, cerca de 94% v/v da fase oleosa está contida em partículas com um tamanho inferior a cerca de 0,5 ym. Em algumas formas de realização, pelo menos, cerca de 75% v/v da fase oleosa num fluido lubrificante de óleo-em-água está contida em partículas com um tamanho inferior a cerca de 0,20 ym. Em algumas formas de realização, pelo menos, cerca de 50% v/v da fase oleosa de um fluido lubrificante de óleo-em-água está contida em partículas com um tamanho inferior a cerca de 0,13 ym. O lubrificante de óleo-em-água tem um valor modal de tamanho de partícula d (50%) inferior ou igual a 1,0 ym; de um modo preferido, inferior ou igual a cerca de 0,9 ym; inferior ou igual a cerca de 0,8 ym; inferior ou igual a cerca de 0,7 ym; inferior ou igual a cerca de 0, 6 ym; inferior ou igual a cerca de 0,5 ym; inferior ou igual a cerca de 0,4 ym; inferior ou igual a cerca de 0,3 ym; inferior ou igual a cerca de 0,2 ym; inferior ou igual a cerca de 0,1 ym; inferior ou igual a cerca de 0,09 ym; inferior ou igual a cerca de 0,08 ym; inferior ou igual a cerca de 0,07 ym; inferior ou igual a cerca de 0,06 ym; ou inferior ou igual a cerca de 0,05 ym. Em algumas formas de realização, um fluido lubrificante de óleo-em-água tem um valor modal de tamanho de partícula d(50%) de cerca de 0,05 ym a 1 ym; cerca de 0,05 μπι a cerca de 0,9 μπι; cerca de 0,05 ym a cerca de 0,8 ym; cerca de 0,05 ym a cerca de 0,7 ym; cerca de 0,05 ym a cerca de 0,6 ym; cerca de 0,05 ym a cerca de 0,5 ym; cerca de 0,05 ym a cerca de 0,4 ym; cerca de 0,05 ym a cerca de 0,3 ym; cerca de 0,05 ym a cerca de 0,2 ym; cerca de 0,1 ym a 1 ym; cerca de 0,1 ym a cerca de 0,9 ym; cerca de 0,1 ym a cerca de 0,8 ym; cerca de 0,1 ym a cerca de 0,7 ym; cerca de 0,1 ym a cerca de 0,6 ym; cerca de 0,1 ym a cerca de 0,5 ym; cerca de 0,1 ym a cerca de 0,4 ym; cerca de 0,1 ym a cerca de 0,3 ym; cerca de 0,1 ym a cerca de 0,2 ym. Em algumas formas de realização, um lubrificante de óleo-em-água tem um valor modal de tamanho de partícula d (50%) de cerca de 0,05 ym; cerca de 0,06 ym; cerca de 0,07 ym; cerca de 0,08 ym; cerca de 0,09 ym; cerca de 0,1 ym; cerca de 0,11 ym; cerca de 0,12 ym; cerca de 0,13 ym; cerca de 0,14 ym; cerca de 0,15 ym; cerca de 0,16 ym; cerca de 0,17 ym; cerca de 0,18 ym; cerca de 0,19 ym; cerca de 0,2 ym; cerca de 0,21 ym; cerca de 0,22 ym; cerca de 0,2 3 ym; cerca de 0,24 ym; cerca de 0,25 ym; cerca de 0,26 ym; cerca de 0,27 ym; cerca de 0,28 ym; cerca de 0,29 ym; cerca de 0,3 ym; cerca de 0,31 ym; cerca de 0,32 ym; cerca de 0,33 ym; cerca de 0,34 ym; cerca de 0,35 ym; cerca de 0,36 ym; cerca de 0,37 ym; cerca de 0,38 ym; cerca de 0,39 ym; cerca de 0,4 ym; cerca de 0,41 ym; cerca de 0,42 ym; cerca de 0,43 ym; cerca de 0,44 ym; cerca de 0,45 ym; cerca de 0,46 ym; cerca de 0,47 ym; cerca de 0,48 ym; cerca de 0,49 ym; cerca de 0,5 ym; cerca de 0,55 ym; cerca de 0,6 ym; cerca de 0,65 ym; cerca de 0,7 ym; cerca de 0,75 ym; cerca de 0,8 ym; cerca de 0,85 ym; cerca de 0,9 ym; cerca de 0,95 ym; ou 1 ym. Método de Laminagem a Frio de Aço 0 método de laminagem a frio de aço inclui laminagem a frio de aço enguanto se lubrifica o aço com um lubrificante de óleo-em-água de acordo com a reivindicação 2. Em algumas formas de realização, o lubrificante de óleo-em-água tem um tamanho de partícula inferior a 1 pm. Em algumas formas de realização, o lubrificante de óleo-em-água tem um tamanho de partícula inferior ou igual a cerca de 0,5 pm.

Os métodos de algumas formas de realização da presente invenção podem ser vantajosos em relação à laminagem a frio de aço utilizando emulsões tradicionais, tal como aquelas tendo diâmetros de tamanho de partícula ("PSD") superiores a 1 pm ou superiores a 2 pm, porque os fluidos lubrificantes de óleo-em-água da presente invenção podem proporcionar elevada estabilidade, menos resíduo de óleo "plate out" na superfície de metal laminada, espessura de película comparável ou melhorada, propriedades antimancha comparáveis e/ou capacidade de arrefecimento melhorada durante a laminagem a frio de aço. O "plate out" de uma emulsão pode ser definido como uma quantidade que é utilizada para descrever a capacidade de a fase oleosa se adsorver na superfície laminada de metal; ou a quantidade de óleo deixada numa banda de aço após atomização com uma emulsão.

De modo a preparar um óleo emulsionável, os tensioativos monoméricos são tradicionalmente aplicados em combinação com quantidades relativamente baixas de tensioativo polimérico. Essa combinação pode resultar numa emulsão com partículas pequenas mas um nível de lubricidade que é insuficientemente baixo para laminagem. Embora não se pretender estar vinculado à teoria, considera-se que, geralmente, as emulsões de pequeno tamanho de partícula preparadas com tensioativos monoméricos e baixas quantidades de tensioativo polimérico não podem formar uma película significativamente espessa, devido a uma tensão interfacial demasiado baixa, em comparação com a tensão interfacial demonstrada pelas emulsões tradicionais tendo um tamanho de partícula superior a 1 pm. Surpreendentemente, os fluidos lubrificantes de algumas formas de realização da presente invenção, os quais incluem emulsões óleo-em-água preparadas utilizando um tensioativo polimérico e tendo um pequeno tamanho de partícula (PSD^l pm ou PSD^0,5 pm), resultaram em película ainda mais espessa em comparação com a emulsão tradicional (PSD>1 pm). A formação de película de uma emulsão pode ser relacionada com a tensão interfacial do fluido na entrada; em algumas formas de realização, uma tensão interfacial inferior resulta numa espessura de película inferior. Num processo de laminagem a frio de aço, uma emulsão da invenção pode ser rapidamente atomizada nos cilindros. Considera-se que, em algumas formas de realização, um tensioativo polimérico ramificado, com baixas propriedades de tensão de superfície dinâmica, proporciona, sob estas circunstâncias dinâmicas, uma elevada tensão interfacial, conduzindo a películas espessas.

Como aqui utilizada, a expressão "cerca de" deve ser entendida como ±10% do valor referenciado na medida em que estes valores estão dentro do âmbito das reivindicações anexas. Por exemplo, "cerca de 0,8" é entendido como significando literalmente 0,72 a 0,88.

EXEMPLOS

As embalagens de fluido lubrificante de óleo-em-água de pequeno tamanho de partícula, foram avaliadas utilizando uma série de experiências, as quais são consideradas na indústria como sendo altamente preditivas do desempenho de uma embalagem de lubrificante quando aplicada num processo de laminagem a frio de aço, incluindo: (a) Propriedades intrínsecas de lubrificação avaliadas com os testes de lubrificação SODA e Falex; (b) Propriedades de EP/antidesgaste avaliadas com o teste de 4 bolas; (c) Propriedades de formação de película lubrificante de embalagens de lubrificante de óleo-em-água de pequeno PSD, avaliadas sob contactos de EHD de elevada velocidade elevada pressão com uma plataforma de EHD de interferómetro ótico de nanómetro; (d) A propriedade de plating out de uma camada de óleo em superfícies de folha, quando uma emulsão é atomizada com uma elevada pressão nas superfícies que se assemelham aos sprays refrigerantes normalmente e geralmente utilizados numa unidade de laminagem a frio de aço; (e) As propriedades de estabilidade térmica e evaporação foram testadas com equipamento de TGA de análise termogravimétrica; (g) As características de desempenho de laminagem foram testadas numa unidade de teste de laminagem de reversão de altura 4 com um processo de teste que se correlaciona com os diversos processos de unidade de produção, em tandem ou de reversão.

Os seguintes exemplos são proporcionados meramente para o fim de descrever com maior detalhe algumas composições de lubrificante representativas da presente invenção e não devem ser, de modo algum, considerados como configurando uma limitação ao âmbito da invenção.

Formulações

Foram preparadas três formulações para utilização nos Exemplos:

Formulação 1: A composição da fase oleosa é como se segue: Óleo de palma: 63,05% em peso

Tensioativo polimérico ramificado 30,00% em peso (PM:3000-70,000):

Dador 1 de P: 0,50% em peso

Dador 2 de P: 0,40% em peso

Dador 1 de S: 4,75% em peso

Tolutriazole: 0,10% em peso

Aminofenol Alquilado: 0,20% em peso Ácido gordo Ramificado: 1,00% em peso

Total: 100,00% em peso 3% em peso da fase oleosa acima foi dispersa em água. PSD: 0,13 pm O PSD da formulação 1 de cerca de 0,13 pm é mostrado na Figura 1 e os dados da Tabela 1, abaixo:

Tabela 1: PSD da Formulação 1 com PSD de 0,13 pm

Formulação 2: A composição da fase oleosa é como se segue: Óleo de palma: 78,05% em peso

Tensioativo polimérico ramificado (PM:3000- 15,00% em peso 70000) :

Dador 1 de P: 0,50% em peso

Dador 2 de P: 0,40% em peso

Dador 1 de S: 4,75% em peso

Tolutriazole : 0,10% em peso

Aminofenol Alquilado: 0,20% em peso Ácido gordo ramificado: 1,00% em peso

Total: 100,00% em peso 3% em peso da fase oleosa acima foi dispersa em água. PSD: 0,45 pm O PSD da formulação 2 de cerca de 0,45 pm é mostrado na Figura 2 e os dados da Tabela 2, abaixo:

Tabela 2: PSD da Formulação 2 com PSD d(50%) de 0,45 ym

Formulação 3: A composição da fase oleosa é como se segue: Óleo de palma: 41,50% em peso

Tensioativo polimérico ramificado 30,00% em peso (PM:3000-70000) : Éster PE 15,00% em peso

Polibuteno 3,50% em peso Ácido gordo 2,25% em peso

Dador 1 de P: 0,50% em peso

Dador 1 de S: 3,00% em peso

Dador 2 de S: 1,00% em peso

Benzotriazole: 0,25% em peso

Aminofenol Alquilado: 0,75% em peso

Dador 2 de P: 1,25% em peso Éster com complexo de PE: 1,00% em peso

Total: 100,00% em peso 3% em peso da fase oleosa acima foi dispersa em água. PSD: 0,17 pm O PSD da formulação 3 de cerca de 0,17 pm é mostrado na Figura 3 e os dados da Tabela 3, abaixo:

Tabela 3: PSD da Formulação 3 com PSD d(50%) de 0,17 pm

Exemplo 1: Lubrificação de fronteira

As propriedades intrínsecas de lubrificação da embalagem de fluido lubrificante de óleo-em-água de pequeno tamanho de partícula (PSD^l pm ou PSD<0,5 pm) foram avaliadas por utilização dos testes SODA e Falex, com processos de teste prescritos geralmente utilizados para avaliação das propriedades de lubrificação de lubrificantes para utilização na laminagem a frio de aço. Três embalagens de lubrificante de emulsão convencional (PSDÚ2 pm), largamente utilizadas em unidades em tandem de múltipla produção de suporte 4 altura 4 e/ou de suporte 5 altura 6 e/ou unidades de reversão de elevada velocidade de altura 6, com bons resultados de desempenho, foram utilizadas como as referências de comparação (referidas a seguir como óleo 1, óleo 2 e óleo 3, respetivamente). SODA (50 C) : Óleos e produtos de pequeno PSD são todos testados puros (=100%).

*CoF: coeficiente de fricção A maioria dos óleos lubrificantes utilizados em unidade de produção tem coeficientes de fricção de cerca de 0,10-0,15 em Soda (50 °C) . A Formulação 1-3 encontra-se abrangida por esta gama padrão.

Falex: Óleos e produtos de pequeno PSD sao todos puros (=100%).

Dos resultados de teste mostrados acima, todas as embalagens de fluido lubrificante de óleo-em-água de pequeno tamanho de partícula (PSD<1 ym ou PSD :50,5 ym) dão propriedades intrínsecas de lubrificação melhores ou comparáveis às das três Referências. As Formulações 1-3 encontram-se abrangidas pela gama padrão.

Exemplo 2: Pressão extrema Óleos e produtos de pequeno PSD são todos testados puros (=100%).

As propriedades de lubrificação de EP das embalagens de fluido lubrificante de óleo-em-água de pequeno tamanho de partícula (PSD<1 ym ou PSD<0,5 ym) foram avaliadas por utilização dos testes de 4 bolas, com processos de teste prescritos, geralmente utilizados para avaliação das propriedades de lubrificação de lubrificantes para utilização na laminagem a frio de aço. Novamente, as três Referências foram utilizadas para fins de comparaçao. Os resultados de carga de rotura de estão incluídos na seguinte tabela:

Resultados de pressão extrema (PB) A maioria dos óleos lubrificantes utilizados na unidade de produção tem cargas de rotura acima de 600 N em 4 bolas. Um produto de laminagem a frio tem geralmente uma carga de rotura de cerca de 600 N ou superior. As Formulações 1-3 encontram-se abrangidas por esta gama padrão.

Exemplo 3: Espessura de película Óleos e produtos de pequeno PSD são testados a 3% em peso.

As propriedades de formação de película de fluido lubrificante de óleo-em-água de pequeno tamanho de partícula (PSD<1 pm ou PSD^0,5 pm) sob contactos de EHD de elevada velocidade a elevada pressão, foram avaliadas por utilização de uma plataforma de interferência ótica (interferómetro), com processos de teste prescritos geralmente utilizados para avaliação das propriedades de formação de película de lubrificantes para utilização na laminagem a frio de aço. Os óleos 1 e 2 de referência foram utilizados para fins de comparação.

Os resultados de formação de película para as Formulações 1-3 e Óleos 1-2 podem ser observados na Figura 4. As películas de emulsão de 3% da formulação 1 a 3 são mais espessas do que as de uma emulsão de 3% do óleo 1 e óleo 2, sob as mesmas condições. Estes resultados mostram que o fluido lubrificante de óleo-em-água de pequeno tamanho de partícula (PSDdi pm ou PSD^0,5 pm) pode formar películas ainda mais espessas do que as emulsões de tamanho de partícula normal.

Exemplo 4: Valores de plate out Óleos e produtos de pequeno PSD são testados a 3% em peso. 0 "plate out" de uma emulsão é uma quantidade que é utilizada para descrever a capacidade de o óleo se adsorver na superfície de aço. As emulsões foram avaliadas por utilização de um sistema de atomização pressão elevada com processos de teste prescritos. São selecionados como referências para comparação três produtos típicos de óleo, utilizados em unidades de produção (óleo 1, óleo 2 e óleo 3, como descritos acima) . Os resultados de plate out de emulsões de 3% são mostrados abaixo:

Resultados de plate out

Os valores de plate out de fluidos lubrificantes de óleo-em-água de pequeno PSD da Formulação 1 a 3 são inferiores aos da emulsão de PSD normal de óleo 1 e óleo 2. Espera-se que os fluidos lubrificantes de óleo-em-água de pequeno PSD da Formulação 1 a 3 tenham menor consumo de óleo, melhor capacidade de arrefecimento e recozimento mais fácil, devido à menor quantidade de resíduo de óleo na banda.

Exemplo 5: Mancha em pilha Óleos e produtos de pequeno PSD são testados a 3% em peso.

As propriedades antimancha da embalagem de fluido lubrificante de óleo-em-água de pequeno tamanho de partícula (PSD^l pm ou PSD<0,5 pm) foram avaliadas por testes de mancha em pilha. 0 óleo 1 de referência foi utilizado para fins de comparação. Os resultados são mostrados na Figura 5 e demonstram que as propriedades antimancha da Formulação 1 a 3 são comparáveis aos do óleo 1.

Exemplo 6: TGA Óleos e produtos de pequeno PSD são todos testados puros (=100%).

As propriedades de estabilidade térmica e evaporação foram avaliadas com equipamento de análise termogravimétrica (TGA). Um óleo típico utilizado numa unidade de produção, óleo 1, é selecionado novamente como óleo de referência. Os resultados de TGA estão incluídos na seguinte tabela:

Resultados de TGA

Os resultados para o Óleo 1 são incluídos na Figura 6. Os resultados para a Formulação 1 são incluídos na Figura 7. Os resultados mostram que a Formulação 1 está no mesmo nível com o óleo 1 no teste de TGA.

Exemplo 7: Unidade de teste Óleos e produtos de pequeno PSD são testados a 3% em peso.

Os desempenhos de laminagem da embalagem de fluido lubrificante de óleo-em-água de pequeno tamanho de partícula (PSDdi pm ou PSD<0,5 pm) foram avaliados por uma unidade de teste de laminagem de reversão de altura 4 (de The State Key Lab of Rolling and Automation of the Northeast University), com urn processo de teste que se correlaciona com diversos processos de unidade de produção, em tandem ou de reversão. Devido às limitações técnicas da unidade, foram concebidos dois processos. No Processo 1, a passagem 5 é um processo de velocidade mais elevada (4 m/s) e no processo 2, a passagem 5 é um processo de baixa velocidade (1 m/s), seguida da passagem 6 para o calibre mais fino. 0 processo de teste é apresentado abaixo:

Processo 1:

Resultados 1:

Processo 2:

Resultados 2:

As forças de cilindro unitárias da Formulação 1 e Formulação 2 estão ao mesmo nível do que as do óleo 1 e óleo 2.

As temperaturas de banda após cada passagem, são mostradas na Figura 8 e 9. A Figura 8 inclui resultados para o Processo 1. A Figura 9 inclui resultados para o Processo 2.

Os resultados mostram que a temperatura de banda da formulação 1 e formulação 2 é inferior à temperatura de banda após laminagem com óleo 1 e óleo 2 após cada passagem. Os resultados mostram que a capacidade de arrefecimento dos lubrificantes de óleo-em-água de pequeno tamanho de partícula (PSD^l pm ou PSD<0,5 pm) , formulação 1 e formulação 2, excede a das emulsões de óleo 1 e óleo 2.

Exemplo δ: Unidade de Teste

Uma formulação adicional foi preparada e testada para desempenho de laminagem.

Formulação 4: A composição da fase oleosa é como se segue: Óleo de palma: 58,00% em peso

Tensioativo polimérico ramificado 30,00% em peso (PM:3000-70000): Ácido gordo: 3,25% em peso

Dador 1 de P: 1,25% em peso

Dador 2 de P: 1,00% em peso

Dador 3 de P: 1,00% em peso

Dador 1 de S: 4,50% em peso

Benzotriazole: 0,25% em peso

Aminofenol Alquilado: 0,75% em peso

Total: 100,00% em peso 3% em peso da fase oleosa acima foi dispersa em água. PSD: 0,13 pm O PSD da formulação 4 de cerca de 0,13 pm é mostrado na Figura 10.

Tabela 4: PSD da Formulação 4 com PSD d(50%) de 0,13 pm

O desempenho de laminagem da embalagem de fluido lubrificante de óleo-em-água de pequeno tamanho de partícula (PSD<1 pm ou PSD<0,5 pm) foi avaliado por uma unidade de produção de reversão de altura 4, com largura de 1450 mm. O diâmetro do cilindro de trabalho é cerca de 350 mm. As bandas utilizadas são bandas de SPHC com 3,1 mm de espessura e 1010 mm de largura.

Uma força de cilindro constante de cerca de 650 ton até cerca de 700 ton foi controlada em todas as passagens. Um produto de emulsão tradicional utilizado nesta unidade de produção foi utilizado como uma referência de comparação (referida como "óleo 4").

Com este processo de laminagem, compreende-se que a lubrificação melhorada resulta numa espessura de banda de saída mais fina após seis passagens. Os resultados para três testes com embalagem de fluido lubrificante de óleo-em-água de pequeno tamanho de partícula (PSD^l pm ou PSD<0,5 pm) (formulação 4) e dois testes com produto de referência (óleo 4) são mostrados na tabela abaixo:

Os resultados mostram que após seis passagens, o lubrificante de óleo-em-água da formulação de pequeno tamanho de partícula (PSD<1 pm ou PSD<0,5 pm) , formulação 4, resulta numa espessura de banda mais fina do que a do óleo 4. Esses resultados demonstram um melhoramento para laminagem de uma unidade de produção em comparação com uma emulsão de laminagem convencional, tal como lubrificação melhorada.

Outro desempenho importante para um lubrificante de laminagem a frio, tais como recozimento e antiferrugem, foi avaliado com as bobinas após laminagem. Os resultados são mostrados como abaixo:

Os resultados mostram que o lubrificante de óleo-em-água da formulação de pequeno tamanho de partícula (PSD<1 pm ou PSD<0,5 pm), formulação 4, previne problemas de recozimento e ferrugem, assim como uma emulsão de laminagem convencional.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Fluido lubrificante de óleo-em-água para utilização na laminagem a frio de aço, compreendendo uma emulsão óleo-em-água, em que a emulsão óleo-em-água compreende: (a) uma fase oleosa, compreendendo 25% em peso a 95% em peso de óleo de base e 0,2% em peso a 10% em peso de aditivos de lubrificação de pressão extrema e (b) uma fase aquosa, caracterizado por a fase oleosa compreender ainda 5% em peso até 40% em peso de, pelo menos, um tensioativo polimérico e em que a emulsão compreende partículas de fase oleosa tendo um valor modal de tamanho de partícula d(50%) de 1 pm ou inferior, o que significa que 50% da fase oleosa está contida em partículas com um tamanho de 1 pm ou inferior.
2. Método de laminagem a frio de aço, compreendendo a lubrificação de aço com um fluido lubrificante compreendendo uma emulsão óleo-em-água, em que a emulsão compreende: (a) uma fase oleosa, compreendendo 25% em peso a 95% em peso de óleo de base, 0,2% em peso a 10% em peso de aditivos de lubrificação de pressão extrema; e (b) uma fase aquosa caracterizado por a fase oleosa compreender ainda 5% em peso até 40% em peso de, pelo menos, um tensioativo polimérico e 0,5% em peso até 6% em peso de outros aditivos funcionais.
3. Método da reivindicação 2, em que a emulsão compreende partículas de fase oleosa tendo um valor modal de tamanho de partícula d(50%) de 1 ym ou inferior.
4. Fluido lubrificante de óleo-em-água da reivindicação 1 ou o método da reivindicação 2, em que o fluido lubrificante compreende ainda 0,5% em peso até 6% em peso de aditivos funcionais na fase oleosa.
5. Fluido lubrificante de óleo-em-água da reivindicação 1 ou o método da reivindicação 2, em que o fluido lubrificante compreende 0,5% em peso até 15% em peso de fase oleosa.
6. Fluido lubrificante de óleo-em-água da reivindicação 1 ou o método da reivindicação 2, em que, pelo menos, um tensioativo polimérico tem um peso molecular médio de 1000 a 100000.
7. Fluido lubrificante de óleo-em-água da reivindicação 1 ou o método da reivindicação 2, em que, pelo menos, um tensioativo polimérico compreende um tensioativo de polímero de bloco e de enxerto.
8. Fluido lubrificante de óleo-em-água da reivindicação 1 ou o método da reivindicação 2, em que, pelo menos, um tensioativo polimérico compreende blocos hidrófobos tendo um peso molecular médio em número de, pelo menos, 200.
9. Fluido lubrificante de óleo-em-água da reivindicação 1 ou o método da reivindicação 2, em que, pelo menos, um tensioativo polimérico compreende blocos hidrófilos tendo um peso molecular médio em número de, pelo menos, 200.
10. Fluido lubrificante de óleo-em-água da reivindicação 1 ou o método da reivindicação 2, em que o óleo de base compreende um éster natural, éster sintético, óleo mineral ou as suas misturas.
11. Fluido lubrificante de óleo-em-água da reivindicação 1 ou o método da reivindicação 2, em que os aditivos de lubrificação de pressão extrema são baseados em fósforo, baseados em enxofre ou uma sua mistura.
12. Método da reivindicação 2, em que, pelo menos, 50% da fase oleosa está contida em partículas com um tamanho inferior a 1 pm.
13. Fluido lubrificante de óleo-em-água da reivindicação 1 ou o método da reivindicação 2, em que, pelo menos, 50% da fase oleosa está contida em partículas com um tamanho inferior a 0,5 pm.