JP2568878B2 - 金属圧延油組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は金属圧延油組成物に関し、更に詳しくは乳化
型金属圧延組成物に関する。

〔従来技術〕

従来から一般に使用されている金属圧延油は潤滑油成
分通常は油脂、鉱物油または脂肪酸エステル等の基油
に、防錆剤、極圧剤、油性向上剤、酸化防止剤等の各種
の助剤を加え、これを乳化剤でO/W型エマルジョンとし
て通常0.1〜20％程度の濃度で圧延加工部に供給してい
る。しかしながら最近の圧延技術の進歩により圧延速度
の高速、大量生産化がはかられ、潤滑性、循環安定性、
作業性、廃水処理性等、圧延油に対する要求が、増々苛
酷なものとなってきており、その要求に充分対応出来る
圧延油の開発が望まれているのが現状である。しかしな
がら従来の乳化剤を用いた圧延油は、種々の難点を有
し、満足し得るものではなかった。即ち、従来の乳化剤
を用いた圧延油では、乳化剤の種類、添加量を変化さ
せ、圧延油と圧延材の表面に付着する油量（プレートア
ウト量）を増減させ、圧延潤滑性をコントロールしてい
た。しかしこのような乳化剤を用いた圧延油に於いて
は、プレートアウト量と、液循環安定性とは相反する傾
向を示すものであって、エマルジョンの安定性を高めれ
ば圧延材へのプレートアウト量が減少して潤滑性が不充
分となり、またプレートアウト量を増大せんとすれば、
エマルジョンが不安定になって潤滑使用する際に種々の
支障をきたす欠点があった。また発生する鉄粉が不安定
エマルジョンに付着し、冷間圧延鋼板を汚す所謂圧延汚
れが生じ、後工程である洗浄、焼鈍工程に悪影響を及ぼ
す難点も生じる。加えて圧延機自体及びその周辺にも付
着し美観を損うばかりでなく作業上も問題が生じる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明が解決しようとする課題は上記従来の圧延油の
欠点を解決することである。

〔解決するための手段〕

このために本発明者は従来から鋭意研究を続けて来た
が、この研究に於いてある特定の高分子化合物を使用す
ることにより上記欠点が解消出来、プレートアウト量を
減少せしめずに液循環安定性の優れた乳化型圧延油が収
得出来ることを見出し、ここに本発明を完成するに至っ
た。即ち本発明は、 （１）（Ａ）動植物油脂、鉱物油並びに脂肪酸エステル
の少なくとも１種である潤滑油成分、及び（Ｂ）（イ）
下記式 （但し、式中R¹はC₁〜₅₀の直鎖又は分岐アルキル基、Ａ
はいずれか一方が であり他方がOH、 OR⁶、−OM、 −NHR⁷、−NR⁸R⁹である。

ここでn₁は10〜3000の整数 m₁は２〜10の整数 m₂は１〜20の整数 m₃は１〜10の整数 R²、R³は同一又は相異なるＨ又はCH₃ R⁴、R⁵は同一又は相異なるＨまたはC₁〜_４のアルキル基 R⁶〜R⁷は炭素数１〜20の直鎖又は分岐アルキル基 R⁸、R⁹は同一又は相異なるＨまたは炭素数１〜20の直鎖
又は分岐アルキル基 で表される、繰返し単位を有するα−オレフィン−マレ
イン酸系共重合体 （ロ）下記式 （但し、R¹、n₁、R⁴、R⁵は（イ）式に同じ、ＢはC₁〜C
₁₀の直鎖又は分岐アルキル基又は−R¹⁰−Ｏ−R¹¹−を示
す。

R¹⁰、R¹¹はC₁〜C₄のアルキル基を示す） で表わされる繰返し単位を有するα−オレフィン−マレ
イン酸系共重合体 （ハ）下記一般式（ニ） （但し式中R¹及びn₁は上記と同じ） で表わされる高分子物質と、Ｎ−アミノエチルピペリジ
ン、Ｎ−アミノプロピルピペリジン、Ｎ−アミノエチル
−４−ピペコリン、Ｎ−アミノプロピルピペコリン、Ｎ
−アミノエチルモルホリン、Ｎ−アミノプロピルモルホ
リン、Ｎ−アミノピペリジン、Ｎ−アミノ−４−メチル
ピペコリン、イソニコチンアミド、ニコチンアミド、ピ
コリンアミド、２−アミノピリジン、３−アミノピリジ
ン、４−アミノピリジン、２−ピコリルアミン、３−ピ
コリルアミン、４−ピコリルアミンから成る群から選ば
れた少なくとも１種のアミン系化合物との反応イミド化
物質 の少なくとも１種を必須成分として含有して成ることを
特徴とする金属圧延油組成物に係るものである。

〔発明の作用〕

本発明に於いては、上記式（イ）〜（ハ）で表される
特定の高分子化合物の少なくとも１種を使用することに
より、プレートアウト量が減少することなく優れた液循
環安定性を示す。更に詳しくは本発明圧延油組成物に於
いては上記式（イ）〜（ハ）で表される特定の高分子化
合物の優れた保護コロイド的作用によって、潤滑油成分
はかなり大きな粒径を保って安定に水中に分散し、しか
も分散している粒度分布もブロードな大きな幅をもつこ
となく、かなりせまい幅でシャープな分布を示し、極め
て循環安定性が良い。また圧延加工部に供給されたとき
には、これが金属被圧延材に接触すれば粒径の大きな油
粒子が金属被圧延材に厚く強力な潤滑膜を形成し、プレ
ートアウト量が大きくなる効果を発揮する。

また本発明圧延油組成物は上記作用以外にも次の様な
優れた作用を有する。

（ｉ）エマルジョン濃度並びにクーラント（使用時に圧
延油を水に希釈した状態）に於いて温度の影響を受ける
ことが極めて少なく、温度の変化によってエマルジョン
の状態が変化せず安定して使用出来、圧延作業管理が大
変容易となる。

（ii）スカムや金属粉が混入してもエマルジョン中の潤
滑油成分の粒径の変化が非常に少なく、またスカムや鉄
粉を親水化するためミル（圧延機）よごれが改善され
る。

（iii）金属被圧延材の表面の清浄性が大きく向上す
る。この際被圧延材の表面が洗浄化されていないと後工
程の焼鈍に於いてエッジカーボン等が生じ好ましくな
い。

（iv）潤滑性が従来の圧延油に比し２〜10％程度も大き
く向上する。

〔発明の構成〕

本発明の圧延油組成物は基本的には、油脂、鉱物油お
よび脂肪酸エステルの少なくとも１種から成る潤滑油成
分に、上記式（イ）〜（ハ）で表される高分子化合物の
少なくとも１種を配合したものである。

本発明に於いて使用される潤滑油成分としては従来か
らこの種圧延組成物に使用されて来たものがいずれも使
用出来、その代表例として油脂、鉱物油および脂肪酸エ
ステルが挙げられ、これ等は１種または２種以上の混合
系で使用出来る。具体的には、たとえばスピンドル油、
マシン油、タービン油、シリンダー油等の鉱物油；鯨
油、牛脂、豚脂、ナタネ油、ヒマシ油、ヌカ油、パーム
油、ヤシ油等の動植物油の油脂；牛脂、ヤシ油、パーム
油、ヒマシ油等から得られる脂肪酸と炭素数１〜22の脂
肪族１価アルコール、エチレングリコール、ネオペンチ
ルグリコール、ペンタエリスリトール等とのエステルが
挙げられる。

本発明で使用する式（イ）で表される高分子化合物
は、その製法を何等限定されないが、たとえば次の様な
方法で製造される。

α−オレフィン−マレイン酸共重合体をキシレン、ｎ
−ヘキサン等の無極性媒体に溶解したのち、該共重合体
の繰返し単位当り1.0〜1.5当量のジアミンで加温下通常
70〜200℃程度でモノアミド化し、次いでエチレンオキ
サイド付加、アルキル化、アミノ化、アルカリ金属塩化
し、最後に脱溶媒して製造することが出来る。

本発明で使用する式（ロ）で表される高分子化合物
は、その製法は何等限定されないが、たとえば次の様な
方法で製造される。

下記一般式（ニ） （但し、R¹は上記と同じ、ｎは10〜3000の整数） で表される繰返し単位を有する高分子物質を、ベンゼ
ン、キシレン、ジメチルスルホキシド等の適宜な溶媒に
溶解した後、下記一般式（Ａ） （但しR⁴、R⁵及びＢは前記に同じ、R¹²とR¹³はR⁴とR⁵と
同じ） で表されるジアミンを、上記高分子物質の繰返し単位当
たり、1.0〜1.2当量加え、加温下通常70〜80℃程度でモ
ノアミド化して製造出来る。

また上記高分子物質の繰返し単位当たり2.0〜2.5当量
のジアミンを加え、170〜180℃で反応させ、ジアミド化
物が製造できる。

上記（ニ）の高分子物質は、たとえば次の様な方法で
製造される。即ち無水マレイン酸（１モル比）と、α−
オレフィン（1.0〜1.2モル比）を無溶媒もしくはベンゼ
ン、キシレン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルム
アミド、ジオキサン等の適宜な溶媒中、過酸化ベンゾイ
ル、過酸化ジターシャリブチル、アゾビスイソブチロニ
トリル等の適当な重合開始剤の存在下、重合させること
により製造することが出来る。この高分子物質の重合度
は10〜3000程度、平均分子量は1500〜50万程度のもので
ある。

本発明に於いて使用する上記式（イ）〜（ハ）の各化
合物のうち、好ましいものを示せば次の様なものであ
る。即ち先ず式（イ）に於いてはR¹＝19〜50、m₁＝２〜
８、m₂＝２〜10、m₃＝２〜６、R⁶＝６〜18、R⁷＝１〜
６、R⁸＝１〜６、Ｍ＝Na、ｎ＝５〜1000のものである。
また式（イ）に於いてＭで示される金属としては上記好
ましい金属に限定されるものではなく通常Li、Ｋも含ま
れる。また式（ロ）に於いては、好ましいものはn₁が10
〜1200のものである。

式（ロ）に於いてはR¹が３〜50、ＢがC₂〜C₆の直鎖ま
たは分岐アルキル又は−R¹⁰−Ｏ−R¹¹−基中、R¹⁰及びR
¹¹がC₁〜C₄の直鎖または分岐アルキル基、のものであ
る。

また、イミド化物（ハ）についてはＮ−アミノプロピ
ルペピリジン、のものである。

本発明に於いては上記一般式（イ）〜（ハ）で表され
る化合物の少なくとも１種を使用することを必須として
いるが、好ましくはこれ等化合物と対イオンを形成する
物質を併用する。この際使用される対イオンとしてのア
ニオンとしては、たとえば硫酸イオン、硝酸イオン、塩
素イオン、グリコール酸イオン、リン酸イオン、硼酸イ
オン、炭素数１〜20の脂肪酸イオン等が挙げられる。ま
たその他リン酸のモノまたはジエステル（エステル成分
の炭素数１〜18）、硼酸のモノまたはジエステル（エス
テル成分の炭素数１〜18）、炭素数１〜20の脂肪酸等が
使用出来る。

通常圧延油は製造工場に於いて、油脂、鉱油或いはエ
ステル等を基油とし、これに、必要に応じ油性向上剤、
極圧添加剤、防錆添加剤、酸化防止剤、乳化剤等の１種
または２種以上を配合した組成物を輸送し、実際使用さ
れる現場に於いて水に0.1〜10％の濃度に希釈、エマル
ジョン化して使用される。

このために対イオンとして炭素数１〜20好ましくは３
〜20の脂肪酸イオンまたは、リン酸または硼酸のモノま
たはジエステルにおいて、エステル成分の炭素数が６〜
18を用いた場合には本発明に使用する高分子物質（イ）
〜（ハ）は圧延油の基油に均一に溶解する。従って使用
現場に於いては従来の圧延油同様、水に所定濃度に希釈
するのみで均一なエマルジョンが形成される。これに対
して、対イオンとして炭素数１〜20の脂肪酸イオンおよ
びリン酸、硼酸のモノまたはジエステルにおいてエステ
ル成分の炭素数が６〜18を除く対イオンを使用した場合
には、高分子化合物（イ）〜（ハ）は、基油に均一溶解
しがたく使用現場に於いて圧延油と分散剤を各々所定濃
度に希釈してエマルジョンを形成することが好ましい。

本発明に於いては上記一般式（イ）〜（ハ）で表され
る化合物はこれ等の１種でも或いは２種以上併用しても
良い。

これ等本発明の高分子化合物は圧延油組成物全量に対
して0.1〜10重量％好ましくは0.5〜５重量％になるよう
に配合する。

本発明の金属圧延油組成物には、上記成分の他、必要
に応じて公知の各種添加剤、たとえば防錆剤、油性向上
剤、極圧剤、酸化防止剤等を添加することが出来る。

上記各種添加剤は、必要に応じ圧延油組成物全量に対
して、それぞれ０〜10％、０〜20％、０〜３％、０〜５
％の割合で添加することが出来る。

防錆剤としては、アルケニルコハク酸及びその誘導
体、オレイン酸等の脂肪酸、ソルビタンモノオレート等
のエステル又はその他アミン類等が、油性向上剤として
は、オレイン酸、ステアリン酸等の高級脂肪酸及びその
誘導体であるエステル又はダイマー酸等の二塩基酸が、
また、極圧剤としては、トリクレジルホスフェート等の
リン系化合物及びジアルキルジチオリン酸亜鉛等の有機
化合物が、酸化防止剤としては、2,4−ジｔ−ブチルｐ
−クレゾール等のフェノール系化合物、フェニルα−ナ
フチルアミン等の芳香族アミン等がそれぞれ例示され
る。

本発明の金属圧延油組成物は、上記圧延油成分と、水
溶性高分子化合物とを単に同時混合するか、或いは、水
分量が80％位までの濃厚溶液として調整しておき、使用
時水で希釈することにより使用される。

〔実施例〕

以下に実施例並びに比較例を示して本発明を具体的に
説明する。但し下記例に於いて使用した分散剤Ａ〜Ｇは
夫々次のものを示す。

高分子分散剤 A:炭素数12のα−オレフィンと無水マレイン酸の共重合
体のN,N−ジエチルアミノエチルアミンによるジアミド
化合物 重合度＝40 ▲▼＝18000 B:炭素数20のα−オレフィンと無水マレイン酸の共重合
体のN,N−ジメチルアミノプロピルアミンによる部分ア
ミド化及び部分Na塩 重合度＝50 ▲▼＝25000 C:炭素数50のα−オレフィンと無水マレイン酸の共重合
体のメチルアミノプロピルアミンによるイミド化物 重合度＝10 ▲▼＝9000 D:炭素数６のα−オレフィンと無水マレイン酸の共重合
体のN,N−ジメチルアミノプロピルアミンによるジアミ
ド化物 重合度＝200 ▲▼＝74000 E:炭素数18のα−オレフィンと無水マレイン酸の共重合
体のN,N−ジメチルアミノプロピルアミンのモノアミド
化物に更にエチレンオキサイド５モル付加物 重合度＝40 ▲▼＝26000 F:分散剤A50部と分散剤C50部の混合物 G:オレイルビニルエーテルと無水マレイン酸のN,N−ジ
エチルアミノプロパンジアミドの共重合体 重合度＝８ ▲▼＝4960 実施例１〜６ 上記分散剤を用い、第１表に示す所定の成分と所定の
配合量で配合して圧延油組成物を調製した。

かくして得られた各組成物について、各種特性を測定
した。この結果を第２表並びに第１〜４図に示す。但し
各種特性は夫々次の方法で測定した。

＜付着量＞ 1.6×80×100mmの酸洗い板をダル圧延５パス後水切り
して風乾（24時間）して秤量してW₁を測定する。次いで
トリクレンで洗浄して秤量してW₂を測定する。

付着量＝W₁−W₂ ＜圧延試験＞ 二段試験圧延機を用いて、下記圧延条件にて７パス圧
延し、伸び率＝3.4時点に於ける圧延荷重（ｔ数）を測
定し、下記式による圧延相対比を求めた。

※圧延条件 圧延材料：軟鋼板（SPCC）厚さ2.2mm×巾50mm×長さ500
mm 圧延速度:13/分 圧延ロール：直径150mm、胴長200mmブライトロール クーラント温度:50〜55℃ クーラント温度:5％エマルジョン パススケジュール:7パス ＜鋼板明度試験＞ 試験圧延した鋼板表面に市販メルテングテープを貼
付、次いで剥離し、該テープを標準白色台紙に貼りつけ
た表面を日本電色工業製色差計ND−101D型でその明度を
測定した。完全黒色を０、標準白色台紙の明度を85とし
て求める。

＜劣化テスト＞ 本発明圧延油（３％エマルジョン）を下記第５図に示
す循環劣化試験機で７日間劣化試験を行い、試験前後の
粒径分布を測定した。但し第５図中（１）はタンク（液
温55℃±５℃）、（２）はフィルター、（３）はポンプ
（25/min）、（４）は回転ドラム（30φcm×20cm^l）
を示す。この回転ドラム（４）中には1/2鋼球ボール150
個、2cm×2cm×1cm鋳物ブロック８個を内在せしめ、115
rpmで回転するものである。

第１〜４図に於ける実線は試験前の粒径分布を表し、
また点線は試験後の粒径分布を表す。

〈発泡テスト〉 本発明圧延油（３％エマルジョン）を下記第６図に示
す循環発泡試験機を用いて30分間行い液面よりの泡の高
さを測定した。但し、第６図中（11）はタンク（液温55
℃±５℃）、（12）はポンプ（10/min）、（13）はノ
ズル（内径8mm）を示し、ノズルから液面までの距離
（Ｈ）は30cmである。また（14）は循環用パイプ（15）
は圧延油を示す。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は各圧延油組成物の劣化試験の結果を示す図
面であり、また第５図は劣化試験の方法をまた第６図は
発泡テストに使用した装置を示す。 １……タンク ２……フィルター ３……ポンプ ４……回転ドラム 11……タンク 12……ポンプ 13……ノズル 14……パイプ 15……圧延油

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１０Ｎ 30:06 40:24

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（Ａ）動植物油脂、鉱物油並びに脂肪酸エ
   ステルの少なくとも１種である潤滑油成分、及び（Ｂ）
   （イ）下記式 （但し、式中R¹はC₁〜₅₀の直鎖又は分岐アルキル基、Ａ
   は両方またはいずれか一方が であり他方がOH、 OR⁶−OM、 −NHR⁷、−NR⁸R⁹である。 ここでn₁は10〜3000の整数 m₁は２〜10の整数 m₂は１〜20の整数 m₃は１〜10の整数 R²、R³は同一又は相異なるＨ又はCH₃ R⁴、R⁵は同一又は相異なるＨまたはC₁〜_４のアルキル基 R⁶、R⁷は炭素数１〜20の直鎖又は分岐アルキル基 R⁸、R⁹は同一又は相異なるＨまたは炭素数１〜20の直鎖
   又は分岐アルキル基 で表される、繰返し単位を有するα−オレフィン−マレ
   イン酸系共重合体 （ロ）下記式 （但し、R¹、n₁、R⁴、R⁵は（イ）式に同じ、ＢはC₁〜C
   ₁₀の直鎖又は分岐アルキル基又は−R¹⁰−Ｏ−R¹¹−を示
   す。 R¹⁰、R¹¹はC₁〜C₄のアルキル基を示す） で表わされる繰返し単位を有するα−オレフィン−マレ
   イン酸系共重合体 （ハ）下記一般式（ニ） （但し式中R¹及びn₁は上記と同じ） で表わされる高分子物質と、Ｎ−アミノエチルピペリジ
   ン、Ｎ−アミノプロピルピペリジン、Ｎ−アミノエチル
   −４−ピペコリン、Ｎ−アミノプロピルピペコリン、Ｎ
   −アミノエチルモルホリン、Ｎ−アミノプロピルモルホ
   リン、Ｎ−アミノピペリジン、Ｎ−アミノ−４−メチル
   ピペコリン、イソニコチンアミド、ニコチンアミド、ピ
   コリンアミド、２−アミノピリジン、３−アミノピリジ
   ン、４−アミノピリジン、２−ピコリルアミン、３−ピ
   コリルアミン、４−ピコリルアミンから成る群から選ば
   れた少なくとも１種のアミン系化合物との反応イミド化
   物質 の少なくとも１種を必須成分として含有して成ることを
   特徴とする金属圧延油組成物。