JP2000219890A - 冷間圧延油組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 潤滑性に優れ、ロールと材料の問で発生する
金属接触部分で効率良く金属間の溶着を防止でき、金属
腐食性が低く、且つ、低濃度で各種の被圧延材料を安定
して圧延することができ、管理が容易で、その使用量を
低減できる冷間圧延油組成物を提供すること。 【解決手段】 (a) 天然油脂および合成エステルからな
る群から選ばれる少なくとも１種を含み、４０℃の動粘
度が１０mm²/s 〜１００mm²/s であり、けん化価が１５
０mgKOH/g 以上である基油、(b) リン脂質、(c) 亜リン
酸エステル、および(d) 硫黄分を５重量％以上含む、不
活性の硫化油脂又はポリスルフィドを含有する冷間圧延
油組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、冷間圧延時に用い
る水溶性油剤に関し、特に高速圧延時の潤滑性に優れ、
長期間使用可能な水溶性の冷間圧延油組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】冷間圧延油は、水に希釈して循環使用さ
れ、圧延時に発生する膨大な熱を吸収して、ロールや被
圧延材料を冷却する役目をはたしている。更に重要な作
用として、ロールと被圧延材料の間に侵入した圧延油
は、ロールと被圧延材料の間の摩擦を緩和し、特に、ロ
ールと被圧延材料の間の凸部の金属接触の起こり易いと
ころで金属間の溶着（圧延ではヒートスクラッチと呼ば
れる）を防ぐ働きを持っている。

【０００３】一般に圧延作業は、一つの圧延機で多種の
材料を圧延しなければならない。この場合、被圧延材料
によって圧延油に要求される潤滑性能も異なる。例え
ば、仕上げ板厚の厚い被圧延材料では、圧下率が小さく
なりスリップが発生し易くなるため、摩擦係数が高めの
圧延油が好まれる。一方、仕上げ板厚の薄い被圧延材料
では、コイルの長さが長くなるため速度を上げて圧延時
間の短縮を目指し、摩擦係数の低い圧延油が好まれる。
この際、同じ圧延油を用いて、仕上げ板厚の異なる被圧
延材料を圧延する場合には、低濃度の圧延油を用いて仕
上げ板厚の厚い被圧延材料を圧延し、高濃度の圧延油を
用いて仕上げ板厚の薄い被圧延材料を圧延するなどの方
法を採っていた。しかし、濃度の異なる圧延油を用いる
と管理が煩雑になり、また、高濃度の圧延油を仕上げ板
圧の厚い被圧延材料の圧延にそのまま使用すると圧延油
の使用量が多くなり過ぎるとともに、スリップが発生し
易くなるなどの問題があった。

【０００４】冷間圧延油として、特開平３−２６７９４
号には、基油に炭素数２０以上のアルケニル琥珀酸また
はアルケニル琥珀酸無水物と炭素数６以上のリン酸エス
テル又は亜リン酸エステルを含む圧延油が開示されてい
る。しかし、アルケニル琥珀酸は吸着性に優れるもの
の、不飽和脂肪酸を重合して得られるダイマー酸やトリ
マー酸等のポリマー酸に比べ潤滑性が劣り十分な効果が
得られないという問題がある。また、特開平４−１１７
４９５号には、有機リン酸エステルの芳香族アミン塩を
含む圧延油が提案されている。この圧延油は、金属腐食
性が高いため、圧延ロールを腐食するという問題の他、
耐腐食性の低い低炭素鋼や高張力鋼板等の被圧延材料も
腐食するという問題がある。さらに、特開平１０−２７
９９７６号には、基油、界面活性剤、およびリン脂質を
含有する金属加工油組成物が記載されているが、この発
明は油剤の乳化安定性の向上を目的とするものであり、
潤滑性の向上を目的とするものではない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、潤滑性に優れ、ロールと材料の問で発生する金属接
触部分で効率良く金属間の溶着を防止でき、金属腐食性
が低く、且つ、低濃度で各種の被圧延材料を安定して圧
延することができ、管理が容易で、その使用量を低減で
きる冷間圧延油組成物を提供することである。本発明の
他の目的は、上記冷間圧延油組成物を用いた冷間圧延方
法を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記の成分を
含有する冷間圧延油組成物を提供するものである。 (a) 天然油脂および合成エステルからなる群から選ばれ
る少なくとも１種を含み、４０℃の動粘度が１０mm²/s
〜１００mm²/s であり、けん化価が１５０mgKOH/g 以上
である基油、(b) リン脂質、(c) 亜リン酸エステル、お
よび(d) 硫黄分を５重量％以上含む、不活性の硫化油脂
又はポリスルフィド。本発明の組成物に使用するリン脂
質としては、大豆レシチン又は卵黄レシチンが好まし
い。本発明はさらに、上記冷間圧延油組成物を用いた、
金属材料の冷間圧延方法を提供するものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明に用いる基油（成分(a) ）
の天然油脂としては、牛脂、豚脂等の動物性油脂、なた
ね油、大豆油、パーム油等の植物性油脂等があげられ
る。合成エステルとしては、メチルオレート、２−エチ
ルヘキシルステアレート、２−エチルヘキシルパルミテ
ート、ブチルステアレート、等のモノエステル、ジー２
−エチルヘキシルセバケート、ジー２−エチルヘキシル
アジペート等の二塩基酸エステル、トリメチロールプロ
パントリオレート、ペンタエリスリトールテトラオレー
ト等の多価アルコールエステルのフルエステル等があげ
られる。本発明に用いる基油は、これらの天然油脂と合
成エステルを組み合わせたものでも良く、また、一部鉱
物油等の不けん化成分を含んでも良い。

【０００８】本発明に使用する基油は、動粘度が、１０
mm²/s 〜１００mm²/s 、好ましくは１５mm²/s 〜５０mm
²/s 、さらに好ましくは２０mm²/s 〜４０mm²/s であ
り、かつけん化価が１５０mgKOH/g 以上、好ましくは、
１６０mgKOH/g 以上のものである。基油の粘度は、圧延
機のロール径や被圧延材料の種類に応じて、上記の範囲
内で適正な粘度を選択できる。しかし、基油の粘度が１
０mm²/s より低いと、ロールと被圧延材料の間に進入す
る油剤の量が少なく、摩擦係数が高くなり、その結果、
圧延動力が高くなり好ましくない。また、１００mm²/s
より高いとロールと被圧延材料の間に進入する油剤の量
が多く、摩擦係数が低すぎてスリップを起こし、圧延が
不安定になって好ましくない。更に、基油のけん化価が
１５０mgKOH/g より低いと、ロールと被圧延材料間の凸
部の金属接触が起こり易いところで微小な金属接触によ
り良好な境界潤滑特性が得られず、摩擦係数が高くな
る。

【０００９】本発明に使用するリン脂質（成分(b) ）と
しては、大豆レシチン、卵黄レシチン、なたねレシチン
等が挙げられる。市販レシチンには、精製度の高い粉状
のものと、粗製の液状のものがある。本発明のリン脂質
としては、いずれも使用できるが、液状のものが基油に
溶かしやすく、油剤の製造に適している。本発明の組成
物（原液）全体に対するリン脂質の量は、使用するクー
ラントシステム、要求される乳化状態、あるいは使用条
件に合わせて適宜選択されるが、好ましくはO.５〜１0.
０重量％である。

【００１０】本発明に使用する亜リン酸エステル（成分
(c) ）は、以下の式で表される化合物である。 ＨＰ（Ｏ）（ＯＨ）（ＯＲ¹ ） ＨＰ（Ｏ）（ＯＲ¹ ）（ＯＲ² ） Ｐ（ＯＲ¹ ）（ＯＲ² ）（ＯＲ³ ） 式中、Ｒ¹ 、Ｒ² 、Ｒ³ は同一でも異なっていてもよ
く、炭素原子数４〜２２の飽和または不飽和の脂肪族炭
化水素基、炭素原子数６〜１８の芳香族炭化水素基、ま
たは炭素原子数６以上の脂環式炭化水素基を示す。好ま
しい具体例としては、亜リン酸ジステアリル、亜リン酸
ジラウリル、亜リン酸トリフェニル、亜リン酸ジシクロ
ヘキシル、亜リン酸トリステアリル等が挙げられる。本
発明の組成物（原液）全体に対する亜リン酸エステルの
量は、好ましくは０．５〜３重量％である。

【００１１】本発明に使用する、硫黄分を５重量％以上
含む、不活性（非腐食性）の硫化油脂又はポリスルフィ
ド（成分(d) ）の具体例としては、硫化オレフィン、硫
化ラード、硫化合成エステル等の硫化油脂、ジアルキル
ポリスルフィド等のポリスルフィド類が挙げられる。こ
の明細書において、「不活性（非腐食性）の硫化油脂又
はポリスルフィド」とは、５００ニュートラル油に５重
量％の硫化油脂またはポリスルフィドを溶解し、ＪＩＳ
−Ｋ−２５１３石油製品銅板腐食試験方法にて１００
℃、１時間の条件で試験を行い、２ｅ以下と判定される
ものをいう。本発明の組成物（原液）全体に対する硫化
油脂又はポリスルフィドの量は、好ましくは０．５〜３
重量％である。

【００１２】本発明の組成物（原液）全体に対する亜リ
ン酸エステル（成分(c) ）および硫化油脂又はポリスル
フィド（成分(d) ）の量は、合計で1.0 〜5.0 重量％が
好ましい。

【００１３】本発明の組成物には、要求性能に応じて、
各種乳化分散剤（例えば、ポリオキシエチレンアルキル
エーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオ
キシエチレンアルキルフェノールエーテル、ポリオキシ
エチレンソルビタン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸
エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エス
テル、硬化ひまし油ポリオキシエチレン付加物、油脂部
分分解ポリオキシエチレン付加物、ジアルキルスルホ琥
珀酸エステルナトリウム塩、石油スルホン酸塩等の各種
乳化分散剤（例えば、ポリオキシエチレンジグリセリ
ン、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル、ポ
リオキシエチレン硬化ひまし油等のノニオン系界面活性
剤）、アルキルアルコールや低級〜高級脂肪酸、ポリマ
ー酸等の油性向上剤、フェノール系、アミン系等の酸化
防止剤（例えば、ＢＨＴ）、スルホン酸の金属塩、脂肪
酸アミン塩、アルケニルコハク酸系等の防錆剤（例え
ば、スルホン酸亜鉛）、アルカノールアミン等のpH調整
剤、防腐剤、防黴剤等を配合する事ができる。これらの
添加剤の量は、本発明の組成物（原液）全体に対して、
０．５〜１０重量％程度が好ましい。

【００１４】本発明の冷間圧延油組成物は、基油に添加
剤を加熱溶解して均一に攪拌することにより容易に製造
できる。本発明の冷間圧延油組成物（原液）は、使用時
に水に好ましくは０．５〜１０重量％、さらに好ましく
は０．５〜３重量％、最も好ましくは０．５〜２重量％
に希釈し、低炭素鋼、高張力鋼板、ステンレス鋼等の鉄
系材料、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン及び
チタン合金等の非鉄系材料の冷間圧延に使用される。

【００１５】

【実施例】次に、本発明の実施例１〜14と比較例１〜７
の組成物およびその特性を表１、表２および表３に示
す。比較例８および９はそれぞれ、市販合成エステル系
圧延油および市販牛脂系圧延油である。乳化安定性は、
試料の２重量％水溶液（５０〜５５℃、イオン交換水、
４００ml、特殊機化工業（株）製Ｔ．Ｋ．ホモミクサー
ＭＡＲＫII２．５にて８０００ｒｐｍで３分攪拌）の粒
径（コールター社製コールターマルチサイザーで測定）
とＥＳＩ（８分静置後の、下層濃度／上層濃度）で評価
した。圧延における潤滑特性は、上記乳化液を用いてフ
ァレックス試験にて焼き付きの発生する限界荷重（Ｌｂ
ｓ）と、高速通板試験（ロール径＝２４０mmφ、試験片
=SPCC 材の圧延直後の材料；幅２０mm×厚さ0.８mm、圧
延速度＝１０００ｍ／min 、圧下率＝約５０％）での摩
擦係数で評価した。ファレックス試験では、限界荷重35
00（Ｌｂｓ）以上が好ましく、4000（Ｌｂｓ）以上がさ
らに好ましい。また、高速通板試験の摩擦係数は、0.04
0 〜0.050が好ましい。0.040 未満ではスリップの危険
性が高く、0.050 を超えると圧延動力が高くなる。この
限界荷重と適正な摩擦係数を満足することで、被圧延材
料の種類を変更しても圧延油の濃度を変更することなく
低濃度で圧延作業が可能で、圧延油の使用量の低減をは
かることができる。耐腐食性は、鋼板と銅板を上記乳化
液に浸漬し、６０℃の恒温槽に４８時間放置し、鋼板と
銅板の表面の変化を観察した。鋼板と銅板共に変化無し
＝○、鋼板と銅板のどちらかに変化有り＝×で評価し
た。

【００１６】

【表１】 実施例 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ (a) 基油１ 90.0 − − − 40.0 − 40.0 基油２ − 60.0 − 20.0 − − − 基油３ − − 60.0 − − − − 基油４ − 30.0 30.0 20.0 30.0 50.0 50.0 基油５ − − − 50.0 − − − 基油６ − − − − 20.0 40.0 − (b) 大豆レシチン 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 (c) 亜リン酸エステル１ 1.0 − 1.0 − 1.5 − − 亜リン酸エステル２ − 1.0 − 1.0 − 1.5 1.5 リン酸エステル１ − − − − − − − リン酸エステル２ − − − − − − − (d) 硫化ラード１ 2.0 2.0 2.0 2.0 − − − ポリスルフィド１ − − − − 1.5 1.5 1.5 硫化ラード２ − − − − − − − ポリスルフィド２ − − − − − − − 酸化防止剤(フェノール系) 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 ノニオン系界面活性剤 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 防錆剤 (スルホン酸塩) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 基油の粘度 (mm²/s,40℃) 43.0 24.8 26.2 32.3 27.9 22.8 16.4 基油のけん化価(mgKOH/g) 189 179 175 174 173 162 170 油剤の乳化性 ESI 0.92 0.94 0.91 0.92 0.92 0.97 0.95 油剤の粒径 (μｍ) 4.9 4.8 5.1 5.3 5.2 4.2 4.8 焼付荷重(lbs) 3500 3700 3800 4100 4000 4200 3900 摩擦係数 0.045 0.046 0.045 0.046 0.045 0.045 0.047 耐腐食性 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇

【００１７】

【表２】 実施例 ８ ９ 10 11 12 13 14 (a) 基油１ − − − − − − − 基油２ 81.0 − 70.5 90.5 90.0 88.0 − 基油３ − 80.5 − − − − 58.0 基油４ 10.0 10.0 − − − − − 基油５ − − 20.0 − − − 20.0 基油６ − − − − − − 10.0 (b) 大豆レシチン 1.0 1.0 1.0 1.0 2.0 5.0 5.0 (c) 亜リン酸エステル１ 2.0 − 2.0 − 2.0 − 1.0 亜リン酸エステル２ − 2.0 − 2.0 − 2.0 − リン酸エステル１ − − − − − − − リン酸エステル２ − − − − − − − (d) 硫化ラード１ 2.0 2.0 − − − − − ポリスルフィド１ − − 2.0 2.0 2.0 2.0 2.5 硫化ラード２ − − − − − − − ポリスルフィド２ − − − − − − − 酸化防止剤(フェノール系) 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 ノニオン系界面活性剤 2.5 3.0 3.0 3.0 2.5 1.5 2.0 防錆剤 (スルホン酸塩) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 基油の粘度 (mm²/s,40℃) 36.8 39.2 49.5 42.3 42.3 42.3 47.3 基油のけん化価(mgKOH/g) 188 187 188 192 192 192 183 油剤の乳化性 ESI 0.95 0.91 0.90 0.93 0.90 0.97 0.97 油剤の粒径 (μｍ) 5.9 5.8 5.9 6.2 5.9 3.9 4.3 焼付荷重(lbs) 3500 3700 3500 3600 3900 3700 3800 摩擦係数 0.046 0.046 0.042 0.043 0.044 0.047 0.048 耐腐食性 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇

【００１８】

【表３】 比較例 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ (a) 基油１ − − − − − − − 基油２ 61.0 60.0 61.0 61.0 61.0 − − 基油３ − − − − − − − 基油４ 32.0 30.0 31.0 30.0 30.0 91.5 − 基油５ − − − − − − 30.0 基油７ − − − − − − 61.0 (b) 大豆レシチン − 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 (c) 亜リン酸エステル１ − − − − 1.0 − − 亜リン酸エステル２ 1.0 − 1.0 − − 1.0 1.0 リン酸エステル１ − − − − − − − リン酸エステル２ − 2.0 − − − − − (d) 硫化ラード１ − − − 2.0 − 1.0 1.0 ポリスルフィド１ 2.0 − − − − − − 硫化ラード２ − 1.0 − − − − − ポリスルフィド２ − − − − 1.0 − − 酸化防止剤(フェノール系) 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 ノニオン系界面活性剤 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.0 3.0 防錆剤 (スルホン酸塩) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 − 基油の粘度 (mm²/s,40℃) 25.9 26.1 25.9 26.1 26.1 8.1 48.7 基油のけん化価(mgKOH/g) 179 179 179 179 179 155 57 油剤の乳化性 ESI 0.92 0.91 0.92 0.91 0.92 0.93 0.97 油剤の粒径 (μｍ) 5.1 4.9 5.2 5.3 4.9 4.5 4.7 焼付荷重(lbs) 3200 3700 2600 3100 3700 3700 2900 摩擦係数 0.052 0.042 0.051 0.052 0.049 0.059 0.067 耐腐食性 ○ × ○ ○ × ○ ○

【００１９】比較例８および９の油剤の特性は以下のと
おりであった。

【００２０】(a) 基油１：牛脂 基油２：低融点パーム油 基油３：豚脂 基油４：パルミチン酸2-エチルヘキシル 基油５：トリメチロール プロパントリオレート 基油６：トリメチロール プロパン混合脂肪酸エステル 基油７：鉱油VG46 (c) 亜リン酸エステル１：亜リン酸ジステアリル 亜リン酸エステル２：亜リン酸ジラウリルリン 酸エステル１：リン酸ジ（2-エチルヘキシル)リン 酸エステル２：リン酸モノオレート (d) 硫化ラード１：硫化ラード（S=9%, 銅板腐食=1b) ポリスルフィド１：ジドデシルポリスルフィド(S=20%,
銅板腐食=2a) 硫化ラード２：硫化ラード（S=15%,銅板腐食=4b) ポリスルフィド２：ジオクチルポリスルフィド(S=40%,
銅板腐食=4a)

【００２１】実施例２と対比して、リン脂質（成分(b)
）を含まない比較例１の組成物は、潤滑性が劣ってい
る。亜リン酸エステル（成分(c) ）と特定の硫黄系極圧
剤（成分(d) ）を含まず、リン酸エステルを含む比較例
２の組成物は、耐腐食性が劣っている。硫黄系極圧剤
（成分(d) ）を含まない比較例３の組成物は、潤滑性お
よび耐腐食性が劣っている。亜リン酸エステル（成分
(c) ）を含まない比較例４の組成物は潤滑性が劣ってい
る。特定の硫黄系極圧剤（成分(d) ）を含まない比較例
５の組成物は、耐腐食性が劣っている。基油の粘度が低
い比較例６の組成物は、潤滑性が劣っている。基油のけ
ん化価が低い比較例７の組成物は、潤滑性が劣ってい
る。比較例８の市販合成エステル油剤及び比較例９の市
販牛脂系油剤はいずれも潤滑性が不十分である。

【００２２】

【発明の効果】本発明の冷間圧延油組成物は、潤滑性に
優れ、ロールと材料の問で発生する金属接触部分で効率
良く金属間の溶着を防止でき、金属腐食性が低く、且
つ、低濃度で各種の被圧延材料を安定して圧延すること
ができ、管理が容易で、その使用量を低減できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１０Ｍ 135:20） Ｃ１０Ｎ 30:06 30:12 40:24 (72)発明者 並木 実 神奈川県藤沢市辻堂神台１−４−１ 協同 油脂株式會社辻堂工場内 (72)発明者 森内 勉 神奈川県藤沢市辻堂神台１−４−１ 協同 油脂株式會社辻堂工場内 (72)発明者 松岡 徹 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 進 修 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 廣畑 和宏 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 Ｆターム(参考） 4H104 BB32A BB33A BB34A BG04C BG12C BH02C DA01C DA06C EA02A EA21C EA22A EB02 LA06 LA20 PA28 QA02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記の成分を含有する冷間圧延油組成
   物。 (a) 天然油脂および合成エステルからなる群から選ばれ
   る少なくとも１種を含み、４０℃の動粘度が１０mm²/s
   〜１００mm²/s であり、けん化価が１５０mgKOH/g 以上
   である基油、(b) リン脂質、(c) 亜リン酸エステル、お
   よび(d) 硫黄分を５重量％以上含む、不活性の硫化油脂
   又はポリスルフィド。
2. 【請求項２】 リン脂質が大豆レシチン又は卵黄レシチ
   ンである請求項１記載の冷間圧延油組成物。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の冷間圧延油組成
   物を用いることを特徴とする冷間圧延方法。