TWI636130B - 盤元潤滑劑及使用此盤元潤滑劑的盤元包紮方法 - Google Patents
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Abstract
本發明有關於一種盤元潤滑劑及使用此盤元潤滑劑的盤元包紮方法。此盤元潤滑劑包含硝基芳香酸、非離子界面活性劑、脂肪酸、醇胺化合物及水。於進行包紮時,此盤元潤滑劑可於盤元表面形成完整潤滑膜,而有效避免盤元擦傷,進而提升其品質。
Description
本發明係有關一種盤元潤滑劑及使用此盤元潤滑劑的盤元包紮方法,特別是提供一種可避免盤元滑擦損害並兼具低殘留性之盤元潤滑劑及使用此盤元潤滑劑的盤元包紮方法。
於眾多之鋼鐵製品中,線材可應用以製作螺絲或鋼線等。線材一般係盤捲為盤元,以提升其運輸效率及儲放之便利性。其中,為了更進一步堆疊儲放盤元,盤元係藉由包紮製程綑紮,使盤元中之線材固定,以提升盤元堆放與運輸時之穩固性。
然而,當包紮製程進行時,線材彼此會滑擦損傷,而降低其表面品質,進而難以滿足精密產品之製程需求。為了避免盤元線材之滑擦損傷,盤元之線材表面係塗覆潤滑劑,以藉由潤滑劑之潤滑效果,避免線材彼此磨擦損害。惟,當盤元欲解捲利用時,線材表面之潤滑劑易因黏度
過高而殘留於矯直轉輪上,進而黏附各種髒汙於矯直轉輪上。隨著矯直轉輪之轉動壓輥,此些髒汙易回黏至線材表面,且被矯直轉輪所施加之壓力更壓入線材中,進而無法藉由後續之表面處理製程(例如:噴砂處理)去除。一般而言,前述之髒汙係指盤元表面之銹皮。
為了抑制前述因殘留所造成之表面缺陷,潤滑劑係進一步被稀釋,以降低其黏度。然而,雖然殘留所引起之表面缺陷可有效地被解決,惟經稀釋後之潤滑劑的潤滑性質亦大幅下降,而降低對盤元線材的潤滑性,因此更降低其表面品質。
另外,盤元於儲放時,受到儲存環境之溫度與濕度影響,其易產生表面銹蝕,而降低其表面品質。雖然前述之潤滑劑可於其表面產生防護膜,以隔絕環境之影響,惟其中之化學組成隨著儲放時間增長,易變質並銹蝕盤元表面。
有鑑於此,亟須提供一種盤元潤滑劑及使用此盤元潤滑劑的盤元包紮方法,以改進習知盤元潤滑劑的缺陷。
因此,本發明之一態樣是在提供一種盤元潤滑劑,其中之特定組成可於盤元表面形成完整之潤滑膜,而避免盤元於包紮製程產生滑擦損傷,進而可提升其表面品質。
本發明之另一態樣是在提供一種盤元包紮方法,其係利用前述之盤元潤滑劑潤滑盤元。
根據本發明之一態樣,提出一種盤元潤滑劑。此盤元潤滑劑包含硝基芳香酸、非離子界面活性劑、脂肪酸、醇胺化合物及水。其中,基於盤元潤滑劑之總重量為100重量百分比,此盤元潤滑劑包含2重量百分比至20重量百分比之硝基芳香酸、0.05重量百分比至1重量百分比之非離子界面活性劑、1重量百分比至5重量百分比之脂肪酸、5重量百分比至20重量百分比之醇胺化合物,且餘量為水。
依據本發明之一實施例,前述之硝基芳香酸具有如下式(I)所示之結構:HOOC-Ar-NO2 (I)
於式(I)中,Ar代表苯基。
依據本發明之另一實施例,前述非離子界面活性劑之親水親油平衡值為11至16。
依據本發明之又一實施例,前述之脂肪酸包含油酸或油醯肌胺酸。
依據本發明之又另一實施例,前述之醇胺化合物包含單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺或異丙醇胺。
依據本發明之再另一實施例,前述盤元潤滑劑之pH值為8至10。
根據本發明之另一態樣,提出一種盤元包紮方法。此盤元包紮方法係先提供盤元。然後,對前述之盤元潤滑劑進行稀釋製程,以獲得盤元潤滑液。基於盤元潤滑劑之
濃度為100重量百分比,盤元潤滑液之濃度為1重量百分比至20重量百分比。接著,對盤元進行包紮製程。其中,包紮製程係先利用盤元潤滑液對盤元進行潤滑,以於盤元之表面完整地形成潤滑膜,並於進行潤滑步驟後,對盤元進行加壓包紮步驟。
依據本發明之一實施例,前述加壓包紮步驟之壓力為7噸至20噸。
依據本發明之另一實施例,前述盤元潤滑液之黏度不大於10cP。
應用本發明盤元潤滑劑及使用此盤元潤滑劑的盤元包紮方法,其藉由特定組成對盤元提供良好之潤滑效果,並兼具低殘留性,而可提升盤元之表面品質,且避免因殘留於矯直轉輪,使得銹皮等髒汙回黏轉移至盤元表面所引起的表面缺陷。再者,本發明之盤元潤滑劑亦可對盤元表面提供長時間之防銹保護。
100‧‧‧方法
110‧‧‧提供盤元及盤元潤滑劑之步驟
120‧‧‧對盤元潤滑劑進行稀釋製程,以獲得盤元潤滑液之步驟
130‧‧‧包紮製程
131‧‧‧利用盤元潤滑液對盤元進行潤滑步驟的步驟
133‧‧‧對盤元進行加壓包紮步驟的步驟
為了對本發明之實施例及其優點有更完整之理解,現請參照以下之說明並配合相應之圖式。必須強調的是,各種特徵並非依比例描繪且僅係為了圖解目的。相關圖式內容說明如下:〔圖1〕係繪示依照本發明之一實施例之盤元包紮方法之流程圖。
〔圖2〕係顯示依照本發明之防銹評價,熱軋鋼板浸泡本發明之應用例1、應用例2及比較應用例1之盤元潤滑液後的照片。
以下仔細討論本發明實施例之製造和使用。然而,可以理解的是,實施例提供許多可應用的發明概念,其可實施於各式各樣的特定內容中。所討論之特定實施例僅供說明,並非用以限定本發明之範圍。
本發明之盤元潤滑劑包含硝基芳香酸、非離子界面活性劑、脂肪酸、醇胺化合物及水。
前述之硝基芳香酸具有如下式(I)所示之結構:HOOC-Ar-NO2 (I)
於式(I)中,Ar代表苯基。
舉例而言,硝基芳香酸可包含但不限於對硝基苯甲酸、鄰硝基苯甲酸、間硝基苯甲酸、其他適當之硝基芳香酸,或上述化合物之任意混合。
在一些實施例中,基於本發明之盤元潤滑劑的總重量為100重量百分比,硝基芳香酸之使用量可為2重量百分比至20重量百分比,較佳為2重量百分比至15重量百分比,且更佳為2重量百分比至10重量百分比。
此硝基芳香酸可做為防銹劑。當本發明之盤元潤滑劑噴淋於盤元上時,硝基芳香酸可於盤元表面形成防銹
膜,並緊密吸附於盤元表面,而可抑制盤元儲放時因環境條件產生銹蝕,進而可提升其表面品質。
若硝基芳香酸之使用量小於2重量百分比時,過少之硝基芳香酸無法於盤元表面形成完整之防銹膜,而使盤元表面易產生銹蝕。若硝基芳香酸之使用量大於20重量百分比時,過多之硝基芳香酸雖可確保盤元表面形成完整之防銹膜,惟盤元潤滑劑中其他組成的含量亦須隨之降低,而降低盤元潤滑劑之潤滑效果。
前述之非離子界面活性劑可包含但不限於聚氧乙烯烷基胺(polyoxyethylene alkyl amine)、其他適當之非離子界面活性劑,或上述非離子界面活性劑之任意混合。在一些實施例中,本發明之盤元潤滑劑不包含陽離子界面活性劑與陰離子界面活性劑。若盤元潤滑劑包含陽離子界面活性劑或陰離子界面活性劑時,界面活性劑所具有之電荷離子易對盤元表面造成影響,而降低其表面品質,或者於後續製程中,此些電荷離子亦容易增加製程複雜度。
在一些實施例中,非離子界面活性劑之親水親油平衡值(Hydrophile-Lipophile Babance;HLB)可為11至16,較佳為13至15,且更佳為14至15。若非離子界面活性劑之親水親油平衡值不為前述之範圍時,過於親水或親油之非離子界面活性劑易降低盤元潤滑劑之潤濕性,而不易使盤元潤滑劑於盤元表面形成完整之潤滑膜,進而降低其功效。
基於盤元潤滑劑之總使用量為100重量百分比,非離子界面活性劑之使用量為0.05重量百分比至1重量百分比,較佳為0.08重量百分比至0.7重量百分比,且更佳為0.1重量百分比至0.4重量百分比。
若非離子界面活性劑之使用量小於0.05重量百分比時,非離子界面活性劑於盤元潤滑劑中之濃度過少,而降低其效益,進而使盤元潤滑劑不易於盤元表面形成完整潤滑膜。若非離子界面活性劑之使用量大於1重量百分比時,過多之非離子界面活性劑將使其他組成的使用量相對減少,而降低盤元潤滑劑之潤滑與防銹效果。
前述之脂肪酸可包含但不限於油酸(oleic acid)、油醯肌胺酸(oleoyl sarcosine acid)、其他適當之脂肪酸,或上述脂肪酸之任意混合。基於盤元潤滑劑之總重量為100重量百分比,脂肪酸之使用量可為1重量百分比至5重量百分比,較佳為1.3重量百分比至4重量百分比,且更佳為1.5重量百分比至3.7重量百分比。
脂肪酸可於盤元表面形成潤滑膜,而可降低盤元表面之摩擦係數,進而避免盤元包紮所產生之滑擦損傷。
若脂肪酸之使用量小於1重量百分比時,此盤元潤滑劑之潤滑效果較差,而使盤元包紮時,表面易產生滑擦損傷。倘若脂肪酸之使用量大於5重量百分比時,雖然此盤元潤滑劑可大幅降低盤元表面之摩擦係數,惟過多之脂肪酸亦大幅增加盤元潤滑劑之黏度,而於後端之解捲步驟及/或矯直製程中,過黏之盤元潤滑劑易黏附於矯直轉輪上,進而
使自盤元表面脫落之髒汙(例如:銹皮等)回黏至線材表面,因此導致表面缺陷。在一些實施例中,雖可進一步藉由接續之噴砂步驟除去此些髒汙,惟隨著矯直轉輪之輥壓,此些髒污易更深入地沒入盤元之線材表面中,而無法藉由噴砂步驟去除,進而於矯直後之線材表面形成缺陷坑(例如:銹皮坑)。再者,黏附於矯直轉輪上之盤元潤滑劑亦容易造成汙染,而須進一步進行清洗製程,進而降低製程效能。
前述之醇胺化合物可包含單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、異丙醇胺、其他適當之醇胺化合物,或上述化合物之任意混合。在一些實施例中,基於盤元潤滑劑之總重量為100重量百分比,醇胺化合物之使用量可為5重量百分比至20重量百分比,較佳為5重量百分比至16重量百分比,且更佳為5重量百分比至13重量百分比。
於本發明之盤元潤滑劑中,醇胺化合物可用以使硝基芳香酸與脂肪酸溶解於水中,而使盤元潤滑劑形成均勻混合之溶液。若醇胺化合物之使用量小於5重量百分比時,過少之醇胺化合物無法使硝基芳香酸與脂肪酸溶解於水中,而無法形成均勻之混合溶液。若醇胺化合物之使用量大於20重量百分比時,過多之醇胺化合物將使得前述之其他組成含量減少,而使得盤元潤滑劑無法於盤元表面形成完整保護膜,並降低盤元潤滑劑之潤滑與防銹效果。
盤元潤滑劑中之水可用以稀釋並混合前述之硝基芳香酸、非離子界面活性劑、脂肪酸與醇胺化合物。其中,
扣除前述組成之總使用量,基於盤元潤滑劑之總使用量為100重量百分比,其餘量即為水。
在一具體例中,本發明之盤元潤滑劑為水性潤滑劑,且盤元潤滑劑之pH值為8至10。其中,由於本發明之盤元潤滑劑包含醇胺化合物與非離子界面活性劑,故其可輕易溶解於水中,混合為一均勻溶液。再者,由於本發明之盤元潤滑劑為水性潤滑劑,故其配製係相當便利,且可減少溶劑之使用。另外,若盤元潤滑劑之pH值不為前述之範圍時,隨著儲放時間之延長,附著於盤元表面之過酸或過鹼的盤元潤滑劑易進一步腐蝕盤元,而降低其表面品質。
在一應用例中,本發明之盤元潤滑劑可經水再次稀釋,以進一步降低其黏度,而可兼顧潤滑與黏度之要求。
在一些實施例中,本發明之盤元潤滑劑不包含含氟化化物或含鉬化合物。
請參照圖1,其係繪示依照本發明之一實施例之盤元包紮方法之流程圖。於方法100中,盤元與盤元潤滑劑係先提供,並對盤元潤滑劑進行稀釋製程,以獲得盤元潤滑液,如步驟110與步驟120所示。其中,基於所提供之盤元潤滑劑之濃度為100重量百分比,盤元潤滑液之濃度可為1重量百分比至20重量百分比,較佳為2重量百分比至12重量百分比,且更佳為3重量百分比至7重量百分比。此處所言之「濃度」係指溶質(即前述之硝基芳香酸、非離子界面活性劑、脂肪酸與醇胺化合物)於溶液(即盤元潤滑劑或盤元潤滑液)中之重量百分比值。
若盤元潤滑液之濃度小於1重量百分比時,濃度過低之盤元潤滑液無法潤滑盤元,且難以於盤元表面形成完整之潤滑膜,而易使盤元於後續之包紮製程中滑擦損傷,進而降低其表面品質。
若盤元潤滑液之濃度大於20重量百分比時,濃度較高之盤元潤滑液雖可提供良好之潤滑效果,惟其黏度亦較高,故當塗覆有盤元潤滑液之盤元進行後端的矯直製程時,盤元表面之盤元潤滑液易沾黏於矯直轉輪上,而使自盤元表面脫落的髒汙轉移黏附至矯直轉輪,並隨著矯直製程之進行,此些髒汙易回黏至線材表面,而降低其表面品質。在一些實施例中,前述稀釋後之盤元潤滑液的黏度不大於10cP,較佳係不大於7cP,且更佳係不大於4cP。
在一些實施例中,若盤元之包紮方法不進行前述之稀釋製程(即不稀釋盤元潤滑劑),而直接進行後續之包紮製程時,其將具有前述黏度過高之缺陷。雖然於調配盤元潤滑劑之階段中,操作人員可藉由增加水之含量,以降低其整體濃度,惟後端應用對於盤元之規格與其表面品質的要求不一,故已預先稀釋之盤元潤滑劑將難以滿足各種需求,而限制其應用範圍。據此,盤元潤滑劑較佳係依據前述各組成之比例配製,並於進行盤元之包紮方法時,進一步稀釋盤元潤滑劑,以滿足盤元之各種需求。
進行稀釋製程後,對盤元進行包紮製程130。其中,包紮製程130係先利用盤元潤滑液對盤元進行潤滑步驟,如步驟131所示。當進行潤滑步驟時,盤元潤滑液係直
接噴淋於盤元上,以於其表面形成完整之潤滑膜。在一些實施例中,盤元可移動地通過噴淋區,故操作人員可根據盤元規格與盤元潤滑液之濃度,設定盤元之移動速率與盤元潤滑液之總噴淋量,以進行潤滑步驟。在一些實施例中,盤元可移動至噴淋區,以靜置地進行潤滑步驟。其中,操作人員可進一步設定盤元潤滑液之總噴淋量與其噴淋時間。較佳地,於進行潤滑步驟後,盤元之線材表面係完整地被潤滑膜所包覆。在一些實施例中,為確保盤元之線材完整地被潤滑膜包覆,潤滑步驟係噴淋過量之盤元潤滑液。在一些實施例中,為了確保盤元潤滑液於盤元表面形成完整之潤滑膜,盤元潤滑液之表面張力較佳係小於35dyne/cm。
然後,對被潤滑膜所包覆之盤元進行加壓包紮步驟,如步驟133所示。在一實施例中,加壓包紮之壓力為7噸至20噸。當加壓包紮步驟進行時,所施加之壓力可使盤元之線材緊密接觸,並彼此限制卡合,而使線材良好地被包紮。由於盤元之線材表面均包覆完整地潤滑膜,故線材彼此之滑擦不會產生表面損傷。因此,盤元潤滑液所形成之潤滑膜可提供良好的潤滑效果,而提升盤元之表面品質。其次,隨著盤元之儲放時間拉長,此潤滑膜亦可避免盤元表面產生銹蝕,而可改善後端應用之便利性,並滿足應用領域之規格要求。另外,此盤元潤滑液具有適當之黏度,故其具有較低之殘留性,不黏附於矯直轉輪,而可不進行去除潤滑膜之製程。
在一些實施例中,於進行前述之加壓包紮步驟前,本發明所載盤元之包紮方法可選擇性地進行回收製程,以回收自盤元滴下的過量盤元潤滑液。當進行前述之潤滑步驟時,由於盤元溫度約為110℃至200℃,故所噴淋之盤元潤滑液接觸至盤元表面時,其中之水會迅速地蒸發,惟其中之溶質(即硝基芳香酸、非離子界面活性劑、脂肪酸與醇胺化合物)會殘留於盤元表面,以形成潤滑膜。隨著潤滑步驟之進行,盤元會逐漸降溫,加以盤元表面包覆有潤滑膜,故所噴淋之過量盤元潤滑液將滴落。藉由前述之回收製程,此些盤元潤滑液可被回收再利用。在一些實施例中,由於大部分水已蒸發,故所回收之盤元潤滑液為前述之溶質與少部分之溶劑(即水)。
以下利用實施例以說明本發明之應用,然其並非用以限定本發明,任何熟習此技藝者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作各種之更動與潤飾。
首先,混合2.5重量百分比之對硝基苯甲酸、0.2重量百分比之非離子型界面活性劑、0.05重量百分比之油酸、1.5重量百分比之油醯肌胺酸、2.5重量百分比之三乙醇胺、2.5重量百分比之異丙醇胺及90.75重量百分比之水,即可製得實施例1之盤元潤滑劑。
首先,混合5重量百分比之對硝基苯甲酸、0.1重量百分比之非離子型界面活性劑、0.1重量百分比之油酸、3重量百分比之油醯肌胺酸、5重量百分比之三乙醇胺、5重量百分比之異丙醇胺及81.8重量百分比之水,即可製得實施例2之盤元潤滑劑。
應用例1與應用例2分別係將前述實施例1與實施例2之盤元潤滑劑的濃度稀釋至3重量百分比,並以下列之評價方式進行評價,其結果如第1表所示,其中pH值、表面張力、黏度與磨擦係數之檢測方法容後再述。
另外,比較應用例1係將Asahi公司製作,且型號為SUNLUBE P-557之潤滑劑的濃度至3重量百分比,並以相同之評價方式進行評價,其結果如第1表所示。
盤元潤滑液之pH值、表面張力與黏度均係採用本發明所屬技術領域具有通常知識者所熟知之技術與儀器進行評價,故在此不另贅述。
盤元潤滑液之磨擦係數係四球磨耗儀,並採用ASTM D4172所訂定之標準檢測方法進行評價。其中,荷重重量為20公斤,磨耗轉速為1200rpm,且磨耗時間為30分鐘。
依據第1表所載之評價結果可知,本發明盤元潤滑劑之pH值為8至10,故其不易導致盤元表面產生銹蝕缺陷,而可提升盤元之表面品質。其次,實施例1與實施例2之盤元潤滑劑亦具有適當之表面張力,故其噴淋於盤元表面時,此盤元潤滑劑可於盤元表面形成完整的潤滑膜。另外,較低之黏度亦可確保盤元潤滑劑於後續之矯直製程不殘留於矯直轉輪,進而避免前述髒汙轉移回黏至盤元表面的缺陷。
接著,請參照圖2,其係顯示依照本發明之防銹評價,熱軋鋼板浸泡本發明之應用例1、應用例2及比較應用例1之盤元潤滑液後的照片。其中,防銹評價係將熱軋鋼板浸泡於盤元潤滑液後,將其取出並靜置於室溫環境20天後,以目視之方式判斷其表面之銹蝕狀況。於圖2中,左側之兩片熱軋鋼板為浸泡比較應用例1的照片,照片中間之兩片熱軋鋼板為浸泡應用例1之盤元潤滑液的照片,且右側為浸泡應用例2之盤元潤滑液的照片。
根據圖2所顯示之銹蝕狀況可知,本發明之盤元潤滑劑可有效抑制鋼板銹蝕,且相較於應用例1所使用之盤元潤滑劑(即實施例1),實施例2之盤元潤滑劑更可抑制銹蝕。據此,本發明之盤元潤滑劑所形成之潤滑膜可對盤元提供長時間之防銹保護。
另外,為了進一步評價本發明盤元潤滑劑之應用性質,應用例1、應用例2與比較應用例1之盤元潤滑液係噴淋於型號為S15C,且直徑為14公釐之碳鋼盤元上,並以相同之條件包紮。接著,對包紮後之碳鋼盤元進行解捲,以進行噴砂除銹試驗。
然後,以目視之方式判斷矯直轉輪是否殘留盤元潤滑液,並以相同之評價標準計算線材表面因滑擦損害所造成之不良率,其結果如第2表所示。
根據第2表所載之結果可清楚了解,於矯直製程中,本發明之盤元潤滑劑不殘留於矯直轉輪上,故可避免一般因銹皮等髒污回黏所造成之表面缺陷。其次,碳鋼盤元之不良率亦可大幅地降低。
據此,本發明之盤元潤滑劑可有效提供潤滑效果,以避免包紮製程所產生之滑擦損傷,並可兼具低殘留性,而於盤元之矯直製程中,不殘留於矯直轉輪上。此外,本發明之盤元潤滑劑可於盤元表面形成完整包覆之潤滑膜,而對盤元提供長時間之防銹保護。
雖然本發明已以實施方式揭露如上,然其並非用以限定本發明,在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作各種之更動與潤飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
Claims (9)
- 一種盤元潤滑劑,由下述成份所組成:硝基芳香酸;非離子界面活性劑;脂肪酸;醇胺化合物;以及水,且其中基於該盤元潤滑劑之總重量為100重量百分比,該盤元潤滑劑包含2重量百分比至20重量百分比之該硝基芳香酸、0.05重量百分比至1重量百分比之該非離子界面活性劑、1重量百分比至5重量百分比之該脂肪酸、5重量百分比至20重量百分比之該醇胺化合物,且餘量為水。
- 如申請專利範圍第1項所述之盤元潤滑劑,其中該硝基芳香酸具有如下式(I)所示之結構:HOOC-Ar-NO2 (I)於該式(I)中,該Ar代表苯基。
- 如申請專利範圍第1項所述之盤元潤滑劑,其中該非離子界面活性劑之親水親油平衡值為11至16。
- 如申請專利範圍第1項所述之盤元潤滑劑,其中該脂肪酸包含油酸或油醯肌胺酸。
- 如申請專利範圍第1項所述之盤元潤滑劑,其中該醇胺化合物包含單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺或異丙醇胺。
- 如申請專利範圍第1項所述之盤元潤滑劑,其中該盤元潤滑劑之pH值為8至10。
- 一種盤元包紮方法,包含:提供一盤元;對如申請專利範圍第1至6項中之任一項所述之盤元潤滑劑進行一稀釋製程,以獲得一盤元潤滑液,其中基於該盤元潤滑劑之濃度為100重量百分比,該盤元潤滑液之濃度為1重量百分比至20重量百分比;以及對該盤元進行一包紮製程,其中該包紮製程包含:利用該盤元潤滑液對該盤元進行一潤滑步驟,以於該盤元之一表面完整地形成一潤滑膜;以及於進行該潤滑步驟後,對該盤元進行一加壓包紮步驟。
- 如申請專利範圍第7項所述之盤元包紮方法,其中該加壓包紮步驟之一壓力為7噸至20噸。
- 如申請專利範圍第7項所述之盤元包紮方法,其中該盤元潤滑液之黏度不大於10cP。
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