GEBIET DER ERFINDUNG
[0001] Die Erfindung betrifft einen Kühlschmierstoff (Walzöl) für das Kaltwalzen von Aluminium,
ein Verfahren zur Herstellung eines von durch Fettsäuren verursachten, visuell sichtbaren
Fehlerbildern freien Aluminiumprodukts und die Verwendung des Kühlschmierstoffs zum
Walzen von Aluminium.
TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG
[0002] In Verfahren zur Herstellung von Aluminiumbändern und -folien werden Walzemulsionen
und Walzöle als Kühlschmierstoff verwendet, die einen großen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit
der Produktion und die Qualität der Erzeugnisse haben. Beim Walzen soll der Reibwert
zwischen Arbeitswalze und Walzgut weder zu hoch noch zu niedrig sein. Ein niedriger
Reibwert verbessert die Schmierung im Walzspalt, so dass Energieaufwand, Reibungswärme
und Walzenverschleiß im Walzprozess verringert werden.
[0003] Aluminiumbänder und -folien werden in der Regel in einem zweistufigen Walzverfahren
durch Walzen erzeugt. Zur Herstellung eines Aluminiumbands oder einer Aluminiumfolie
wird ein Aluminiumbarren zunächst in mehreren Durchgängen (Stichen) in einem sogenannten
Warmwalzgerüst zu einer Platine oder einem Band gewalzt. Dieses wird anschließend
einem Kaltwalzen zu einem dünneren Band oder einer Folie unterzogen. Darüber hinaus
kann das Band oder die Folie noch weitere bekannte Behandlungsverfahren erfahren (Glühen,
thermisches oder chemisches Entfetten).
[0004] Beim Warmwalzen wird üblicherweise als Kühlschmiermittel eine Walzemulsion (O/W)
und beim Kaltwalzen ein Walzöl verwendet. Im Verfahrensschritt des Warmwalzens erfolgt
eine große Umformung des Aluminiumbarrens zu einem Aluminiumband. In Kaltwalzgerüsten
werden als Kühlschmierstoffe kohlenwasserstoffbasierte Walzöle eingesetzt. Diesen
Walzölen können Schmieradditive zugesetzt sein. Übliche Schmieradditive sind beispielsweise
Fettalkohole, Fettsäuren und Fettsäureester.
[0005] Nachteilig am Einsatz von Fettsäuren ist, dass die regelmäßig verwendeten Fettsäuren
wie Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure oder Stearinsäure bei Temperaturen unterhalb
von 40 °C als Feststoff vorliegen und erst bei Temperaturen deutlich über 300 °C verdampfen.
An Bauteilen im Walzgerüst, die nicht ständig von Walzöl überspült werden, kann es
daher nach Verdampfen des leichter flüchtigen Walzöls zu festen oder pastösen Ablagerungen
von Fettsäuren und daraus gebildeten Metallseifen kommen. Wenn sich diese festen oder
pastösen Ablagerungen vom Walzgerüst oder Rohrleitungen lösen und auf das Aluminiumband
bzw. die Aluminiumfolie gelangen, können visuell sichtbare Fehlerbilder auf dem Walzgut
entstehen, die durch die folgenden Prozessschritte (weitere Walzstiche, Rollenschneiden,
thermisches oder chemisches Entfetten) nicht mehr beseitigt werden können.
[0006] Ein weiterer Nachteil einer Fettsäure als Schmieradditiv ist, dass diese mit den
Bestandteilen des Walzguts, insbesondere mit dem während des Umformens gebildeten
Walzabrieb, reagieren kann. Dabei können sich Metallseifen, hauptsächlich Aluminiumseifen,
bilden. Auch Fettalkohole können nach Oxidation des Alkohols zur Säure mit Aluminiumabrieb
zu Aluminiumseifen reagieren.
[0007] Die aus den eingesetzten Fettsäuren und Aluminiumabrieb gebildeten Aluminiumseifen
haben nur eine begrenzte und geringe Löslichkeit im Kaltwalzöl. Zudem bilden sie mit
den Aluminium-Abriebteilchen Agglomerate. Diese schwerlöslichen Metallseifen und die
Metallseifen/Metallabrieb-Agglomerate lagern sich an den Bauteilen des Kaltwalzgerüsts
ab und können die genannten Ablagerungen in Rohrleitungen und Tanks bilden.
[0008] Wenn solche Metallseifen bzw. Metallseifen/Metallabrieb-Agglomerate sich von Bauteilen
des Walzstuhls, Kaltwalzwerks oder von Rohrwandungen lösen und auf das Aluminiumband
bzw. die Aluminiumfolie gelangen, kann es auch zu visuell sichtbaren Fehlerbildern
auf dem Walzgut kommen, die durch die folgenden Prozessschritte zur Fertigstellung
des Bands oder der Folie nicht mehr zu beseitigen sind. Zur Vermeidung solcher Oberflächendefekte
ist es bekannt, Metallseifen und Metallabrieb aus dem Kaltwalzöl durch Filtrations-
oder Destillationsverfahren abzutrennen. Dazu können Filter wie Horizontal-Druckplattenfiltern
und Filterhilfsmitteln wie Kieselgur, Perlite und Bleicherden eingesetzt werden. Ansteigendem
Seifengehalt im Walzöl wird durch erhöhten Einsatz von Bleicherde-Filterhilfsmittel
entgegengewirkt. Dadurch wird jedoch die Filterstandzeit verkürzt und sowohl die Menge
an benötigtem Filterhilfsmittel als auch die Menge des entstehenden Filterabfalls
erhöht.
[0009] Die
EP 3 124 583 A1 beschreibt eine wasserlösliche Metallbearbeitungsflüssigkeit, enthaltend eine Dicarbonsäure
mit Sulfidstruktur, ein Polyalkylenglykol, ein mehrwertiges Alkohol/Polyalkylenoxid-Addukt
und eine Monocarbonsäure. Es wird also eine wasserlösliche und keine mineralölbasierte
Zusammensetzung beschrieben.
[0010] Die
EP 0 484 542 A1 beschreibt eine Schmiermittel für die Metallbearbeitung, die neben einen Mineralöl
und einem geradkettigen Olefin einen Fettalkohol oder eine Fettsäure enthält. Darüber
hinaus können in dem darin beschriebenen Schmiermittel Glykole enthalten sein. In
den Beispielzusammensetzungen dieses Dokuments sind Glykole nicht enthalten. Nachteilig
an Olefinen in Schmiermitteln ist, dass sie nach dem Glühen des Aluminiumbands zu
hohen Glührückständen auf Aluminiumblechen führen.
[0011] Die
EP 3 124 583 A1 beschreibt ein wasserlösliches Metallbehandlungsmittel, das ein Polyalkylenglykol
zusätzlich zu Fettsäuren und Fettalkoholen enthalten kann.
[0012] Mithin besteht ein Bedarf an neuen Schmieradditiven, die mit Aluminiumabrieb keine
Reaktionsprodukte bilden und auch nicht mit anderen Bestandteilen des Walzöls reagieren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
[0013] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kühlschmierstoff bereitzustellen,
mit dem die in Kaltwalzverfahren durch Fettsäuren und/oder Fettalkohole häufig verursachten
visuell sichtbaren Fehlerbilder auf Aluminiumbändern bzw. Aluminiumfolien vermieden
werden können, ohne die Schmierwirkung und tribologische Aktivität des Walzöls zu
beeinträchtigen.
[0014] Gelöst wird diese Aufgabe durch einen mineralölbasierten Kühlschmierstoff (Walzöl)
für das Kaltwalzen von Aluminium. Dieser enthält
- ein mineralölbasiertes oder synthetisches Grundöl,
- einen Polyalkylenglykol oder eine eine Polyoxyalkylenstruktur enthaltende Verbindung,
wobei
- der Kühlschmierstoff im Wesentlichen frei von Fettsäuren und Fettalkoholen ist.
[0015] Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumprodukts
(Aluminiumband oder Aluminiumfolie), in dem zum Kaltwalzen eines Aluminiumbands der
oben genannte Kühlschmierstoff eingesetzt wird.
[0016] Gegenstand der Erfindung ist schließlich die Verwendung des oben genannten Kühlschmierstoffs
für das Kaltwalzen eines Aluminiumbands zu einem dünneren Aluminiumband als das noch
nicht kaltgewalzte Aluminiumband oder zu einer Aluminiumfolie (Aluminiumprodukt).
[0017] Das erhaltene Aluminiumprodukt ist frei von durch Fettsäuren und Fettalkoholen verursachten,
visuell sichtbaren Fehlerbildern. Es weist eine überraschend hohe Benetzbarkeit für
Wasser und N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP) auf. Ferner benötigt das Aluminiumprodukt keine
Coronabehandlung, wenn eine hohe Oberflächenenergie der Oberfläche der Aluminiumfolie
gewünscht ist.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGFORMEN DER ERFINDUNG
[0018] Der erfindungsgemäße Kühlschmierstoff ist öllöslich; er ist nicht mit Wasser mischbar.
Der erfindungsgemäße Kühlschmierstoff ist frei von geradkettigen Olefinen, insbesondere
frei von alpha-Olefinen mit 6 bis 40 Kohlenstoffatomen.
[0019] Im Wesentlichen frei von einer Fettsäure bedeutet im Sinne der Erfindung, dass eine
Fettsäure als Schmieradditiv in einem Anteil von höchstens 0,2 Gew.-%, vorzugsweise
höchstens 0,1 Gew.-%, bezogen auf die Masse des Kühlschmierstoffs, darin enthalten
sind. Im Wesentlichen frei von einem Fettalkohol bedeutet im Sinne der Erfindung,
dass ein Fettalkohol als Schmieradditiv in einem Anteil von höchstens 0,4 Gew.-%,
vorzugsweise höchstens 0,3 Gew.-%, bezogen auf die Masse des Kühlschmierstoffs, darin
enthalten ist. Sind der Fettsäureanteil und/oder der Fettalkoholanteil im erfindungsgemäßen
Schmierstoff oberhalb des zuvor angegebenen Höchstwerts verschlechtern sich die Benetzungseigenschaften
des damit gewalzten Aluminiumprodukts.
[0020] Aluminiumprodukte im Sinne der Erfindung sind Aluminiumbleche, Aluminiumbänder und
Aluminiumfolien, die dem Kaltwalzen unterzogen worden sind. Eine Aluminiumfolie kann
beispielsweise eine Dicke von 4 bis 100 µm aufweisen oder aber auch dicker sein als
100µm. Der Begriff Aluminium im Sinne der Erfindung umfasst Aluminium und Aluminiumlegierungen.
[0021] Erfindungsgemäß zu verwendende Polyalkylenglykole umfassen übliche Polyalkylenglykole
und Verbindungen mit einer Polyalkylenglykolstruktur wie Polyoxyalkylen-Fettalkoholether
(ethoxylierter Fettalkohol). Der Alkylenrest im Polyalkylenglykol oder Polyalkylenoxid
kann Ethylen, Propylen oder Butylen sein (Polyethylenglykole, Polypropylenglykole,
Polybutylenglykole). Der Fettalkohol kann 8 bis 20 Kohlenstoffatome umfassen. Der
Fettalkoholrest kann beispielsweise Decanol, Laurylalkohol, Myristylalkohol, Cetylalkohol,
Stearylalkohol sein. Diese Verbindungen haben schmierende und kühlende Eigenschaften
beim Kaltwalzen von Aluminium. Der nachfolgend verwendet Begriff Polyalkylenglykol
umfasst Polyalkylenglykole und Verbindungen mit einer Polyalkylenglykolstruktur.
[0022] Die erfindungsgemäß verwendeten Polyalkylenglykole können eine kinematische Viskosität
von 5 mm
2/s bis 250 mm
2/s, vorzugsweise 10 mm
2/s bis 200 mm
2/s bei 40 °C aufweisen. Die erfindungsgemäß eingesetzten Polyalkylenglykole liegen
oberhalb von 5 °C als Flüssigkeit vor und sind daher leicht zu dosieren. Sie können
in Wasser unlöslich oder in Wasser löslich sein.
[0023] Besonders bevorzugt werden als Polyalkylenglykole oder eine Polyalkylenoxid enthaltende
Verbindung ethoxylierte Fettalkohole wie Tetraethylenglykolmonododecylether verwendet.
Entsprechende Polyalkylenglykole sind im Handel erhältlich.
[0024] Der Anteil des Polyalkylenglykols im erfindungsgemäßen Walzöl kann bis zu 10 Gew.-%,
insbesondere 0,01 bis 8 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,1 bis 5 Gew.-%, jeweils bezogen
auf die Masse des Walzöls, betragen. Das Polyalkylenglykol ersetzt mithin die üblicherweise
in Kaltwalz-Schmierstoffen vorhandenen Additive Fettsäuren und Fettalkohole. Der erfindungsgemäße
Kühlschmierstoff besitzt eine gute Schmierwirkung oder tribologische Wirkung ohne
die zuvor genannten nachteiligen Wirkungen von Fettsäuren und Fettalkoholen.
[0025] Der erfindungsgemäße Kühlschmierstoff basiert auf einem Kohlenwasserstoff-Grundöl
mit einer Siedelage im Bereich von 180 bis 300 °C, gemessen nach DIN EN ISO 3405.
Das Grundöl enthält geradkettige und verzweigte Kohlenwasserstoffe. Das Grundöl kann
ein Kohlenwasserstoffgemisch enthalten. Der Anteil an Aromaten darin kann vorzugsweise
kleiner als 1 Gew.-%, bezogen auf die Masse des Grundöls, sein. Das Grundöl kann ein
Mineralöl oder ein synthetisches Öl sein. Es kann natürliche und/oder synthetische
n-Paraffine und/oder natürliche und/oder synthetische IsoParaffine enthalten.
[0026] Die kinematische Viskosität dieses aromatenarmen Kohlenwasserstoffgemischs kann 1,5
bis 3,6 mm
2/s bei 20 °C betragen. Diese kinematische Viskosität liefert gute Fließeigenschaften
im Kaltwalzgerüst und ermöglicht eine gleichmäßige Schmierung und Kühlung. Der Anteil
des Grundöls im erfindungsgemäßen Kühlschmierstoff kann 90 Gew.-% und mehr, bezogen
auf die Masse des Kühlschmierstoffs ausmachen. Der Anteil des Grundöls kann beispielsweise
90 Gew.-% bis 99 Gew.-% der Masse des Kühlschmierstoffs betragen.
[0027] Der erfindungsgemäße Kühlschmierstoff kann übliche Additive zur Steigerung der Hochdruck-Schmiereigenschaften,
Antioxidantien und Leitfähigkeitsverbesserer enthalten.
[0028] Additive zur Steigerung der Hochdruck-Schmiereigenschaften umfassen Ester geradkettiger
gesättigter C
10-14-Carbonsäuren. Solche umfassen beispielsweise Butylstearat und Methyldodecanoat. Methyldodecanoat
ist besonders bevorzugt. Diese können in einer Menge von bis zu 10 Gew.-%, vorzugsweise
1 bis 8 Gew.-%, bezogen auf die Masse des Kühlschmierstoffs enthalten sein.
[0029] Geeignete Antioxidantien umfassen sterisch gehinderte einwertige, zweiwertige und
dreiwerte Phenole und mehrkernige Phenole, insbesondere tert.-Butylphenole. Ein typischer
Vertreter dieser Gruppe ist das Methylen-4,4'-bis-(2,6-di-tert-butylphenol). Weitere
geeignet Antioxidantien umfassen Amine wie Diphenylamin, Phenyl-α-naphthylamin, p,p'-Tetramethyldiaminodiphenylmethan
und N,N'-Diphenyl-p-phenyldiamin. Ein zuvor genanntes Antioxidans kann in Kombination
mit weiteren Antioxidantien wie Sulfiden und Polydisulfiden in üblichen Konzentrationen
eingesetzt werden.
[0030] Der erfindungsgemäße Kühlschmierstoff erlaubt die Weiterverarbeitung des nach dem
Kaltwalzen erhaltenen Aluminiumprodukts für eine Reihe von Anwendungen, ohne dass
eine Coronabehandlung erforderlich ist. Dennoch wird eine Oberflächenenergie auf der
Oberfläche des Aluminiumprodukts erreicht, wie sie nach Coronabehandlung auf Aluminiumprodukten
vorliegt, die in Gegenwart von Fettsäuren und Fettalkoholen kalt gewalzt worden sind.
Darüber hinaus weist die Oberfläche des Alumiumprodukts eine hohe Benetzbarkeit für
Wasser und N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP) auf.
[0031] Das Aluminiumprodukt enthält auf seiner Oberfläche Reste des im erfindungsgemäßen
Kühlschmierstoff eingesetzten Polyalkylenglykols. Die Menge des Polyalkylenglykols
auf dem Aluminiumprodukt nach dem Kaltwalzen kann bis zu 5 mg/m
2 oder mehr betragen. Auf der Oberfläche des Aluminiumprodukts können sich nach Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise 0,01 mg/m
2 bis 5 mg/m
2 Polyalkylenglykol oder eine Polyalkylenoxidstruktur enthaltende Verbindung befinden.
[0032] Es wurde festgestellt, dass durch das erfindungsgemäße Schmiermittel eine deutliche
Verringerung der Anzahl an visuell sichtbaren Fehlerbildern auf den hergestellten
Aluminiumbändern bzw. Aluminiumfolien erfolgt. Das ist vermutlich darauf zurückzuführen,
dass Walzölkomponenten keine schwer entfernbaren Ablagerungen auf dem Walzgut bilden.
Das Weglassen von Fettalkoholen scheint diese Verringerung noch zu verstärken. Rückstände
des erfindungsgemäßen Walzöls lassen sich chemisch oder thermisch gut von der Walzgutoberfläche
entfernen bzw. die Walzgutoberfläche weist nach thermischer Entfettung nur eine geringe
Rückstandsbildung auf.
[0033] Es ist sinnvoll, den erfindungsgemäßen Kühlschmierstoff vor seiner Verwendung auf
mindestens etwa 40 ° C zu erwärmen. Das verringert seine Viskosität und erlaubt das
schnellere Durchfließen des Walzenspalts.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.
BEISPIELE
Beispiel 1 - Bestimmung der Reibkoeffizienten verschiedener Schmierstoffe
[0034] Die Schmiereigenschaften des erfindungsgemäßen Kühlschmierstoffs wurden mit einer
MTM2 Mini-Traction Maschine der Firma PCS Instruments in der Standard-Konfiguration
mit einer Last ausübenden Stahlkugel (Durchmesser 19,05 mm) und einer mit unterschiedlichen
Geschwindigkeiten drehbaren Aluminiumprüf-Scheibe ermittelt. Die Belastung der Prüfscheibe
durch die Kugel (¾"Kugellagerstahl AISI 52100 (100Cr6, 1.3505)) wurde auf 40N (0,5
GPa Kontaktdruck) eingestellt und Reibkoeffizienten (RK) bei unterschiedlichen Rollgeschwindigkeiten
von. Wiedergeben sind in der folgenden Tabelle 1 die zwei Mittelwerte (MW) der bei
Rollgeschwindigkeiten von 1 bis 200 m/min gemessenen Reibkoeffizienten. Die Scheibe
war aus einer Aluminiumlegierung AA1XXX gebildet. Das Gleit/Roll-Verhältnis (SRR)
während des Tests betrug 50%. Nach dem Tribotest wurde die Benetzbarkeit der Aluminiumprüfscheiben
gegenüber Wasser geprüft. Hierzu wurde auf den Scheiben neben der Laufspur Tropfentests
mit einem Tropfenvolumen von 5µl mit vollentsalztem Wasser durchgeführt. Die standardisierte
Versuchsdurchführung entspricht der internen Arbeitsanweisung "Hydro CO 0620". Die
kinematische Viskosität wurde gemäß DIN 51562 bei 40 °C gemessen.
Tabelle 1 |
|
|
|
|
Schmierstoffprobe |
Viskosität mm2/s |
RK MW 0,2-200m/min |
Tropfengröße 5µl Wasser in mm |
Bemerkungen |
1 Grundöl |
1,9 |
0,07; 0,08 |
3,1 |
Schmierfilmbildung suboptimal; Metallseifenbildung |
2 Grundöl + 0,9% Fettsäure + 0,9%Methyllaurat |
1,9 |
0,06; 0,05 |
2,5 |
guter Schmierfilm; mehr Abrieb im KSS aber saubere Scheibe |
3 Walzöl mit 1% PAG* (Visko 20 mm2/s bei 40 °C) |
1,9 |
0,05; 0,05 |
3,1 |
bessere Schmierfilmbildung als reines Walzöl |
4 Walzöl mit 2% PAG* (Visko 20 mm2/s bei 40 °C] |
1,9 |
0,04; 0,04 |
3,5 |
Schmierfilmbildung gut; kaum Laufspur auf der Kugel |
5 Walzöl mit 4% PAG* (Visko 20 mm2/s bei 40 °C) |
2,0 |
0,03; 0,03 |
3,5 |
kaum Abrieb |
6 Walzöl mit 2% PAG enth. Verbindung** (Visko 20 mm2/s bei 40 °C] |
1,9 |
0,06; 0,06 |
3,3 |
gute Schmierfilmbildung; etwas Abrieb; akzeptable Benetzung |
7 Walzöl mit 5% PAG enth. Verbindung** (Visko 20 mm2/s bei 40 °C] |
2,0 |
0,05; 0,06 |
6,6 |
gute Schmierfilmbildung; etwas Abrieb; gute Benetzung |
8 Walzöl mit 10% PAG enth. Verbindung** (Visko 20 mm2/s bei 40 °C) |
2,2 |
0,03; 0,03 |
10,7 |
gute Schmierfilmbildung; kaum Abrieb; sehr gute Benetzung |
9 Walzöl mit 5% PAG*** (Visko 33 mm2/s bei 40 °C) |
2,1 |
0,06; 0,08 |
3,6 |
Schmierfilmausbildung gut |
10 Walzöl mit 5% PAG*** (Visko 57 mm2/s bei 40 °C) |
2,1 |
0,09; 0,08 |
4,5 |
Schmierfilmausbildung gut; kaum Abrieb; kaum Laufspur auf der Kugel |
11 Walzöl mit 5% PAG*** (Visko 77 mm2/s bei 40 °C) |
2,1 |
0,07; 0,07 |
3,5 |
Schmierfilmausbildung gut; wenig Laufspur auf der Kugel |
12Walzöl mit 5% PAG**** (Visko 175 mm2/s bei 40 °C) |
2,3 |
0,08; 0,06 |
3,3 |
Schmierfilmausbildung gut; wenig Laufspur auf der Kugel |
* PAG = ein EO/PO Copolymer mit einer kinematischen Viskosität von 20mm2/s bei 40°C
** ein Polyethylengylkolmonodocylether mit einer kinematischen Viskosität von 20mm2/s bei 40°C
*** jeweils: Poly(proplylenglycol)monobutylether mit kin. Viskositäten von 33, 57
und 77 mm2/s bei 40°C
**** Mischung von Polyproplylenglycolen mit kin. Viskositäten von 75 und 225 mm2/s bei 40°C, Viskosität der Mischung ist 175 mm2/s bei 40°C |
[0035] Die Schmierfilmbildung mit dem Grundöl allein ist suboptimal; es kommt zur Metallseifenbildung.
Die Schmierstoffprobe 2 liefert einen guten Schmierfilm mit mehr Abrieb aber mit einer
sauberen Scheibe. Die erfindungsgemäße Schmierstoffprobe 3 liefert eine bessere Schmierfilmbildung.
Dasselbe gilt für die Probe 4, die darüber hinaus kaum eine Laufspur auf der Kugel
zeigt. Das gilt auch für Probe 5, die kaum Abrieb liefert. Die Proben 6 bis 12 zeigen
eine gute Schmierfilmausbildung. Proben 6 und 7etwas Abrieb, Probe 8 zeigt kaum Abrieb.
Probe 6 zeigt eine akzeptable Benetzung mit Wasser, Probe 7 eine gute Benetzung und
Probe 8 eine sehr gute Benetzung mit Wasser. Probe 10 liefert kaum Abrieb und kaum
eine Laufspur auf der Kugel. Proben 11 und 12 liefern wenig Laufspur auf der Kugel.
Beispiel 2 - Bestimmung der Benetzungswinkel nach Walzen mit verschiedenen Schmierstoffen
[0036] Auch in dem folgenden Versuch wurde eine Aluminiumfolie einer Legierung vom Typ AA1XXX
zur Bestimmung des Benetzungswinkels auf der Oberfläche der Folie verwendet. Gemessen
wurden die Kontaktwinkel (KW) bei der Benetzung mit Wasser und mit NMP. Die Bestimmung
des Benetzungswinkels oder Kontaktwinkels erfolgte im Tropfentest bei einem Tropfenvolumen
von 5 µl mit vollentsalztem Wasser oder NMP mit dem Drop Shape Analyzer DSA 10 der
Krüss GmbH, Hamburg, Deutschland. Die Messungen sind Mittelwerte von Einzelmessungen
an vier verschiedenen Positionen auf der Oberfläche der Folienprobe. Die Ergebnisse
der Messungen sind in der folgenden Tabelle 2 gezeigt. Ferner wurde über die Bestimmung
des Kontaktwinkels die Oberflächenenergie (SFE) ermittelt. Entsprechende Werte sind
in der Tabelle 2 angegeben.
Tabelle 2 Belegung |
KW vs. H2O |
SFE (total) mN/m |
KW vs. NMP |
Walzöl (Grundöl) |
71° |
30 |
32° |
Grundöl mit 0,1% Fettsäure LS |
87° |
26 |
38° |
Grundöl mit 0,5% Fettsäure LS |
111° |
20 |
67° |
Grundöl mit 1% Fettalkohol C12 |
78° |
26 |
40° |
Grundöl mit 1% Fettalkohol C12/C14 (70:30) |
92° |
22 |
46° |
Grundöl mit 2% Fettalkohol C12/C14 (70:30) |
85° |
22 |
43° |
Grundöl mit 0,1% einer PAG enthaltenden Verbindung* (Visko 20 mm2/s bei 40 °C] |
74° |
34 |
20° |
Grundöl mit 0,5% einer PAG enthaltenden Verbindung* (Visko 20 mm2/s bei 40 °C] |
75° |
29 |
24° |
Grundöl mit 1% einer PAG enthaltenden Verbindung* (Visko 20 mm2/s bei 40 °C) |
69° |
32 |
25° |
Grundöl mit 0,5% PAG** (Visko 77 mm2/s bei 40 °C) |
53° |
45 |
20° |
Grundöl mit 5% PAG** (Visko 77 mm2/s bei 40 °C) |
62° |
37 |
17° |
* Polyethylenglycolmonodecylether
** Poly(propylenglycol)monobutylether |
[0037] Die in der Tabelle 2 wiedergegebenen Ergebnisse zeigen, dass die Schmierstoffe mit
einer Verbindung, die eine Polyalkylenoxidstruktur aufweist, zu Aluminiumprodukten
mit erheblich geringeren Kontaktwinkeln zumindest für NMP führen. Das kann für bestimmte
Anwendungen hilfreich sein.
1. Kühlschmierstoff für das Kaltwalzen von Aluminium, enthaltend
- ein mineralölbasiertes oder synthetisches Grundöl,
- einen Polyalkylenglykol oder eine eine Polyalkylenoxidstruktur enthaltende Verbindung,
wobei
- der Kühlschmierstoff nicht wasserlöslich oder mit Wasser mischbar ist und
- der Kühlschmierstoff im Wesentlichen frei von Fettsäuren und Fettalkoholen ist.
2. Kühlschmierstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Polyalkylenglykols oder der eine Polyalkylenoxidstruktur enthaltenden
Verbindung im Kühlschmierstoff 0,01 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Masse des Kühlschmierstoffs,
beträgt.
3. Kühlschmierstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyalkylenglykol oder die eine Polyalkylenoxidstruktur enthaltende Verbindung
ein Polyethylenglykol, Polypropylenglykol, Polybutylenglykol, ein ethoxylierter Fettalkohol
oder eine Mischung von mindestens zwei der vorgenannten Verbindungen ist.
4. Kühlschmierstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyalkylenglykol oder die eine Polyalkylenoxidstruktur enthaltende Verbindung
ein Polyethylenglykolmonododecylether, insbesondere ein Tetraethylenglykolmonododecylether,
oder ein Poly(propylenglykol)monobutylether, ist.
5. Kühlschmierstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundöl des Kühlschmierstoffs in einem Anteil von mindestens 85 Gew.-%, insbesondere
von mindestens 90 Gew.-%, bezogen auf die Masse des Kühlschmierstoffs vorhanden ist.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlschmierstoff einen Fettsäureester in einer Menge von bis zu 10 Gew.-%, bezogen
auf die Masse des Kühlschmierstoffs enthält.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Fettsäureester ausgewählt ist aus Methylestern von gesättigten, geradkettigen
C10-14-Fettsäuren, insbesondere Methyldodecanoat.
8. Verfahren zum Kaltwalzen eines von durch Fettsäuren verursachten, visuell sichtbaren
Fehlerbildern freien Aluminiumprodukts, dadurch gekennzeichnet, dass man zum Kaltwalzen eines Aluminiumbands einen Kühlschmierstoff nach einem der Ansprüche
1 bis 7 einsetzt, der ein Polyalkylenglykol oder eine eine Polyalkylenglykolstruktur
enthaltende Verbindung enthält und im Wesentlichen frei von einer Fettsäure und einen
Fettalkohol ist.
9. Verwendung eines Kühlschmierstoffs gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 zum Walzen von
Aluminium, insbesondere zum Kaltwalzen von Aluminium.