JP2608472B2 - 金属の圧延加工油剤 - Google Patents

金属の圧延加工油剤

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は金属の圧延加工油剤、更に詳細には潤滑油に
アルケニルコハク酸系化合物とリン系の化合物を配合し
てなる耐焼き付き性の良好な金属の圧延加工油剤に関す
る。
〔従来の技術〕
金属の圧延加工油剤は、一般に金属の圧延加工部分に
供給することにより、加工熱の除去、圧延ロールと材料
間の摩擦の低減を主目的として使用されるものである。
そして従来から一般に使用されている金属の圧延加工油
剤の組成は、油脂、脂肪酸エステル、鉱物油等の潤滑油
成分に、油性向上剤、極圧剤、防錆剤、酸化防止剤等の
潤滑油助剤を加えてなるものであり、使用にあたって
は、これを適当な乳化剤を用いて水中に希釈するか、も
しくは水に希釈することなしに金属の圧延加工部分に供
給されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、近年の圧延技術の急速な進歩により、
高速圧延、圧延パス回数の削減、圧延製品の規格上昇等
が図られるに従い、圧延加圧油の潤滑条件は益々苛酷な
ものになってきている。かかる状況において、圧延時に
圧延ロールと鋼板とが焼き付くことによる焼き付き傷
(フリクションピックアップ)の発生は圧延後の鋼板が
製品にならないばかりか、焼き付き発生後圧延ロールの
組替え等、操業上の効率からも絶対あってはならないも
のであり、その要求に十分対応できる圧延加工油の開発
が望まれているのが現状である。
ところで、従来の金属の圧延加工油剤においては、耐
焼き付き性能を向上させるために加工油の粘度を高くす
ること、大量の極圧剤の添加あるいはポリマー酸の添加
が行なわれているが、一般にこれらの添加剤は圧延後の
鋼板を汚し、後の工程である洗浄工程において、洗浄不
良を誘発するなどの問題があった。
従って、苛酷な潤滑条件下においても工具である圧延
ロールと、材料である鋼板が焼き付くことの無い優れた
極圧潤滑特性を示す金属の圧延加工油剤の開発が切望さ
れていた。
〔課題を解決するための手段〕
そこで本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究
を重ねた結果、潤滑油成分にアルケニルコハク酸系化合
物とリン系化合物を配合すれば著しく耐焼き付き耐性が
改善されることを見出し本発明を完成した。
すなわち、本発明は次の成分(A)、(B)および
(C) (A)油脂、脂肪酸エステルおよび鉱物油から選ばれる
一種もしくは二種以上よりなる潤滑油、 (B)一般式(I)又は(II) 〔式中、R1は炭素数20以上の分岐鎖又は直鎖のアルケニ
ル基を示す〕 で表わされるアルケニルコハク酸無水物又はアルケニル
コハク酸、 (C)一般式(III)又は(IV) [R2-(OR3)m-O]nP(OH)3-n (IV) 〔式中、R2は、炭素数6以上の飽和もしくは不飽和の炭
化水素基を示し、R3は低級アルキレン基を示し、mは0
〜20の数を示し、nは1又は2の数を示す〕 で表わされるリン酸エステル又は亜リン酸エステル を含有することを特徴とする金属の圧延加工油剤を提供
するものである。
本発明の圧延加工油剤に使用される潤滑油(A)は、
油脂、脂肪酸エステルおよび鉱物油から選ばれる一種も
しくは二種以上のものであり、通常潤滑油として使用さ
れているものであれば特に制限されない。
油脂としては、豚脂、牛脂、ヤシ油、パーム油等の天
然油脂類が挙げられる。脂肪酸エステルとしては、天然
油脂の分解によって得られる脂肪酸や、オキソ法等によ
って得られる合成脂肪酸とアルコールとの反応で得られ
るエステルが挙げられる。このエステルの原料となる脂
肪酸類としては、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチ
ン酸、ステアリン酸、オレイン酸、ヒドロキシステアリ
ン酸、リシノール酸、ベヘニン酸等の一塩基脂肪酸;グ
ルタル酸、アジピン酸、ダイマー酸等の二塩基脂肪酸;
トリマー酸、トリメリット酸等の三塩基脂肪酸等が挙げ
られる。また、このエステルの原料となるアルコール類
としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブ
タノール、ヘキサノール、2−エチルヘキサノール、オ
クチルアルコール、ラウリルアルコール、トリデカノー
ル、ミリスチルアルコール、パルミチルアルコール、ス
テアリルアルコール、オレイルアルコール等の一価のア
ルコール;グリコール類、グリセリン、トリメチロール
プロパン、ペンタエリスリトール等の多価のアルコール
等が例示される。鉱物油としては、スピンドル油、マシ
ン油、モーター油、ニュートラル油等の公知の鉱物油が
挙げられる。
成分(B)であるアルケニルコハク酸無水物又はアル
ケニルコハク酸を示す一般式(I)又は(II)中、R1
炭素数20以上の直鎖又は分岐鎖のアルケニル基を示す
が、好ましくは炭素数20〜80のアルケニル基である。炭
素数が20より短い場合は十分な効果が得られない。
本発明の(B)成分のアルケニルコハク酸系化合物は
オイルステイン防止剤として知られている(特許第1326
935号)。該特許はアルミニウム鋼板の焼鈍工程での昇
温中、鋼板表面の付着油分が熱分解重合をおこし、板表
面上にオイルステインを形成するのを防止する目的で、
アルキル安息香酸とアルケニルコハク酸を併用すること
を必須要件としている。従って、本発明の目的である、
苛酷な潤滑条件下において工具である圧延ロールと材料
である鋼板が焼き付くことを防止するために、リン系化
合物と併用することによる耐焼き付き性の大幅な向上を
狙ったものとは使用目的、方法において全く異にしてい
る。
アルケニルコハク酸無水物(I)は、例えば炭素数20
以上のオレフィンと無水マレイン酸を付加反応せしめる
ことにより製造される。ここで用いられるオレフィンと
してはαオレフィンが好ましく、エチレン、プロピレ
ン、ブチレン、イソブチレン等をチーグラー触媒下で重
合せしめることにより得られるもの、もしくはパラフィ
ン類をクラッキングすることにより得られるものなどが
挙げられる。付加反応は、例えばオレフィンと無水マレ
イン酸の等モルを無触媒下もしくは、オレフィンと無水
マレイン酸の1:1付加物自身の重合を防止するためにヒ
ドロキノン系化合物やホスファイト類を触媒として、攪
拌下200〜260℃に加熱し2〜10時間反応させることによ
り実施される。また必要に応じて反応終了後低沸点成分
(未反応物など)を減圧下蒸留除去してもよい。
アルケニルコハク酸(II)は、例えば、上記の如くし
て得られたアルケニルコハク酸無水物(I)を加水分解
することにより製造される。加水分解反応は、例えばア
ルケニルコハク酸無水物(I)に等量の水を添加して攪
拌下、60〜120℃に加熱することにより実施される。
成分(C)であるリン酸エステル又は亜リン酸エステ
ルを示す一般式(III)又は(IV)中、R2で示される炭
素数6以上の飽和もしくは不飽和の炭化水素としては、
炭素数6以上のアルキル基、アルケニル基、アリール
基、アラルキル基などが挙げられるが、就中炭素数6〜
18のものが好ましい。なおここでアリール基としては、
フェニル基、ナフチル基、アルキルフェニル基、アルケ
ニルフェニル基などが挙げられる。またR3で示される低
級アルキレン基としては、エチレン、プロピレンなどが
挙げられるが、エチレン基が特に好ましい。またmの数
は0〜20であるが、0〜10、特に0〜6が好ましい。
リン酸エステル(III)は、例えば炭素数6以上のア
ルコール類と無水リン酸を反応させることにより製造さ
れる。
ここで用いられるアルコールとしては、天然油脂を分
解し還元することにより得られる脂肪族アルコールは勿
論、オキソ法等によって得られる合成アルコール、フェ
ノール類やアルキルフェノール類でもよい。具体的に
は、ヘキシルアルコール、2−エチルヘキシルアルコー
ル、オクチルアルコール、デシルアルコール、イソデシ
ルアルコール、ラウリルアルコール、トリデシルアルコ
ール、イソトリデシルアルコール、ミリスチルアルコー
ル、パルミチルアルコール、オレイルアルコール、クレ
ゾール、ノニルフェノール、ポリオキシエチレンラウリ
ルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテ
ル等が例示される。アルコール類をリン酸化する条件と
しては、例えば反応容器中のアルコール(無水リン酸に
対して3倍モル)を冷却しながらこのなかに無水リン酸
を徐々に添加し、添加終了後50〜80℃に加熱し2〜10時
間熟成することにより容易に得られる。
亜リン酸エステル(IV)は、例えば炭素数6以上のア
ルコール類と三塩化リンを反応させた後、加水分解する
ことにより製造される。反応は、冷却下〜50℃にて数時
間行う。また加水分解は氷水中で容易に行うことができ
る。
本発明の圧延加工油剤への成分(B)と成分(C)の
混合割合は特に制限されないが、重量比で1:4〜4:1、特
に1:1が好ましい。また成分(B)および成分(C)の
合計配合割合は、本発明圧延加工油中に0.5重量%(以
下、単に%で示す)以上、さらに1%以上、特に1〜3
%が好ましい。。
また、本発明の圧延加工油剤には必要に応じて各種添
加剤、例えば従来より知られている油性向上剤、酸化防
止剤、防腐剤、防錆剤、乳化剤、分散剤等を併用して用
いることができる。特に、圧延の対象となる金属がアル
ミニウム及びその合金の場合、油性向上剤として高級ア
ルコールの添加が良好な効果を示す。
本発明の圧延加工油剤を使用するに際しては、従来と
同様な方法をとることができるが、水中に希釈する場合
は0.5〜20%のエマルションとして使用するのが好まし
い。
〔実施例〕
次に実施例により具体的に本発明を説明するが、本発
明は以下に述べる実施例に限定されるものではない。
合成例1(アルケニルコハク酸無水物) 攪拌棒、窒素ガス吹き込み管、温度計、及び冷却管を
備えた500ml四つ口フラスコにダイヤレン208(三菱化
成:アルキル鎖長20〜28)を319.0g(1.0モル)と、無
水マレイン酸98.1g(1.0モル)及び、触媒としてトリオ
クチルホスフェート0.17g(500ppm対全仕込量)を投入
し、窒素置換しておく。200℃に昇温し3時間反応した
後、更に230℃に昇温し7時間熟成させた。その後100〜
150℃/0.5〜1mmHgで蒸留し、初留分を留去し、アルケニ
ルコハク酸無水物(R1の炭素数20〜28)を375g得た。
合成例2(アルケニルコハク酸) 攪拌棒、温度計、冷却管を備えた300ml四つ口フラス
コに、合成例1で得られた酸無水物を150g取り、水10.3
g(1.2倍モル対無水物)を添加し、110℃で1時間反応
してアルケニルコハク酸(R1の炭素数20〜28)を約160g
得た。
合成例3(リン酸エステル) 攪拌棒、窒素ガス吹き込み管、温度計、を備えた1000
ml四つ口フラスコに、n−オクチルアルコールを390g
(3.0モル)投入し、窒素置換しておく。フラスコ周囲
を氷冷しながら20℃まで冷却する。その後無水リン酸14
2g(1.0モル)を徐々に添加する。この際50℃を越えな
いようにする。無水リン酸を投入後70℃に昇温し5時間
熟成し、オクチルリン酸エステルを532g得た。
合成例4(亜リン酸エステル) 攪拌棒、窒素ガス吹き込み管、温度計、を備えた1000
ml四つ口フラスコに、三塩化リンを137.5g(1.0モル)
投入し、窒素置換しておく。フラスコ周囲を氷冷しなが
ら20℃まで冷却する。その後ノニルフェノールを440g
(2モル)を徐々に添加する。この際塩酸ガスが発生す
るので、この発生ガスを冷却してあるアルカリ溶液中に
導くようにする。反応は50℃を越えないようにする。ノ
ニルフェノールを投入後80℃に昇温し4時間熟成した。
その後フラスコの内容物を大量の氷水中に攪拌しながら
投入し、加水分解する。このものをエーテルで抽出する
ことにより、ジノニルフェニル亜リン酸エステルを470g
得た。
実施例1〜15 成分(A)として精製牛脂および牛脂脂肪酸を用い、
第1表に示す成分(B)、成分(C)および乳化剤を配
合して本発明の圧延加工油剤を調製した。この圧延加工
油剤について以下に示す方法により曽田四球摩擦試験機
での1000rpmにおける耐圧荷重(kg/cm2)を測定した。
結果を第1表に示す。尚、リン酸エステルについては合
成例3で示した方法で、また亜リン酸エステルについて
は合成例4で示した方法で得たものを使用した。
乳化剤はポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル
(EO=5モル)を使用した。
圧延加工油剤の供給方法 第1表に示す圧延加工油剤を油分濃度が5%になるよ
うに水中に投入し、ホモミキサーで攪拌しながらエマル
ション温度を55℃に保った。このエマルションをポンプ
にて曽田四球摩擦試験機の潤滑部分に供給した。
耐圧荷重能試験 装置:曽田四球摩擦試験機 耐圧荷重の測定法:1000rpmにおける耐圧荷重を求めた。
(ショックロード法) 圧延試験 圧延機仕様:パッシブミル 圧延条件:ロール径 50mmφ バレル長 30mm ロール粗度 Rmax0.1μm ロール材質 SUJ−2 硬度 Hs=95 圧延速度:板速度120m/min ロール周速度 80m/min 圧下率:10% 試験片:材質 SPCC−B;寸法0.4mm×15mm×コイル 圧延油クラーメント:流量1.0l/min スプレー圧力:1kg/cm2 圧延試験での評価方法:圧延後の鋼板表面の焼き付き傷
の程度で判定した。
〔発明の効果〕 本発明の圧延加工油剤は、これを用いて金属を圧延し
た場合、苛酷な潤滑条件下でも圧延ロールと鋼板の焼き
付きが発生せず、優れた極圧潤滑特性を有する。
───────────────────────────────────────────────────── 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 C10M 105:32 129:42 129:93 137:02 137:04) C10N 30:08 40:24

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】次の成分(A)、(B)および(C) (A)油脂、脂肪酸エステルおよび鉱物油から選ばれる
    一種もしくは二種以上よりなる潤滑油、 (B)一般式(I)又は(II) 〔式中、R1は炭素数20以上の直鎖又は分岐鎖のアルケニ
    ル基を示す〕 で表わされるアルケニルコハク酸無水物又はアルケニル
    コハク酸、 (C)一般式(III)又は(IV) [R2-(OR3)m-O]nP(OH)3-n (IV) 〔式中、R2は炭素数6以上の飽和もしくは不飽和の炭化
    水素基を示し、R3は低級アルキレン基を示し、mは0〜
    20の数を示し、nは1又は2の数を示す〕 で表わされるリン酸エステル又は亜リン酸エステル を含有することを特徴とする金属の圧延加工油剤。
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