JP3014377B2 - 熱間圧延油組成物 - Google Patents

熱間圧延油組成物

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は金属就中鋼の熱間圧
延に際して、ロールと被圧延材との接触部に作用せしめ
る潤滑油に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より鋼の熱間圧延油としては、鉱
油、動植物油、脂肪酸、合成エステル等を組み合わせ
て、粘度、酸価、ケン化価等を調整し、供給されてい
る。給油方式も直接ノズル方式、インジェクション方式
等が適用され、油剤濃度、供給箇所(たとえば、バック
アップロール、ワークロール)、給油角度等各製鉄所独
自の方法が考案され、スリップ防止、ロール肌荒れ防
止、電力原単位削減等圧延油を使用しての操業率向上が
計られている。圧延油に望まれる性質・性能もロール摩
耗・圧延板のキズ防止のため低摩擦係数を示すものが望
まれる。また廃液処理性に優れるものが良い。
【0003】現状は基油である鉱油の単独又はこれに動
植物油、脂肪酸、合成エステル等を添加し供給された
り、粉末状固体潤滑剤(たとえば黒鉛、二硫化モリブデ
ン、炭酸カルシウム等)を基油に分散させて供給された
りしているが、前者は耐熱性に限度があり、後者は作業
環境を汚染させたりする欠点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような現状に鑑
み、熱間圧延油に要求される諸性質・性能、例えば潤滑
性、付着強度、熱安定性、廃液処理性等はもちろん、作
業環境改善に寄与すべき圧延油剤を開発することが強く
要望されている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため鋭意検討した結果、下記に示す特定化合物を基
油に0.1〜70重量%溶解させて使用することによっ
て、前述した目的を達成することを見出し、本発明を完
成するに至った。即ち、付着強度が強く、潤滑性に優
れ、作業環境も大幅に改善し得るこの種油剤を開発する
に至った。
【0006】即ち、本発明は、 (1)炭素原子数が4〜45個のα位に二重結合を有する
オレフィンと、亜リン酸、次亜リン酸及びジアルキルフ
ォスファイトの少なくとも1種とから合成された下記一
般式(A)で示されるアルキルフォスフォン酸誘導体と、
下記(1)〜(3)で示される化合物の少なくとも1種との反
応生成物を、基油に0.1〜70重量%含有せしめたこ
と特徴とする熱間圧延油組成物に係るものである。
【0007】一般式(A)
【化1】
【0008】(但しR1はC4〜C45の直鎖又は分岐アル
キル基、R2又はR3は両方又はいずれか一方がH又はC
1〜C18の直鎖又は分岐アルキル基、オキシアルキレン
基、アルカリ金属、アルカリ土類金属を示す)、
【0009】(1)
【化2】で示されるアミン
【0010】(但しR4、R56は全部又は2個又は
1個がH又はC1〜C18の直鎖又は分岐アルキル基、又
はR6はR7−O−R8で示されるアルコキシル基で、残
りがHである。R7はC1〜C6の直鎖又は分岐アルキル
基、R8はC1〜C6の直鎖又は分岐アルキル基)
【0011】(2)アミノアルコール (3)ポリアミン
【0012】
【発明の作用】本発明に於いて基油、例えば鉱油、動植
物油、合成エステル等の単独又は組み合わせ油等に、燐
系極圧添加剤を適用することによって効果を発揮するこ
とを見出した。一般に極圧添加剤では、塩素系、硫黄
系、燐系又はその混合系があるが、例えば塩素化パラフ
ィン、塩素化脂肪酸、硫黄、硫化油脂、硫塩化油脂は、
熱間圧延工程に於いて分解され、塩素、塩化水素、亜硫
酸等のガスを発生し、機械等の錆、廃ガスによる二次公
害等があり、不適当なのは明らかである。燐系極圧剤は
その点恵まれた性質を持っている。しかし、現状市販さ
れている燐系極圧剤は、アルコール又はそのアルキレン
オキサイド付加物の燐酸エステル(トリエステル、ジエ
ステル、モノエステル等)が供給されているが、熱分
解、加水分解を受け易く、無機燐酸の生成が早く、腐
敗、腐食の原因となっている。
【0013】これに対し、本発明に於いては上記一般式
(A)と(1)〜(3)との反応物を基油に単独又は他の助剤
と併用することにより付着性、潤滑性が改善される。ま
た本発明化合物は市販燐酸エステルの欠点を充分解決で
きる化合物であることも下記の実験例に示すように、耐
加水分解性、熱安定性、潤滑性に優れ、無機性燐酸が生
成し難く、腐食に対しても優位に働いている。
【0014】
【実験例】下記表1に示す添加剤の特性を測定した。
【0015】耐加水分解性 方法:試料2gに10%KOH水溶液100mlを加
え、95℃10時間加熱還流を行い、エーテル抽出し、
油層、水層の燐分を測定し、無機性燐化合物の生成度合
いにより耐加水分解性の指標とした。結果を表1に示
す。
【0016】
【表1】
【0017】A:
【化3】
【0018】B:
【化4】
【0019】C:
【化5】
【0020】表1より明らかなように本発明化合物は、
市販燐酸エステルに比べ化学的に安定なことを示してい
る。これは燐と結合する原子の違いによるもので、P−
C結合とP−O−C結合の結合エネルギーの差によるも
であると考えられる。
【0021】熱安定性 結果を図1に示す。 〈測定条件〉 試 料:10〜15mg 昇温範囲:5℃/min 温度範囲:RT(室温)〜700℃ N2ガス量:100ml/min 図1により明らかなように、本発明化合物は熱分解温度
が高く、熱的に安定なことを物語っている。
【0022】潤滑性 結果を図2に示す −曽田式振り子摩擦試験機使用− 〈測定条件〉 試験用鋼球:3/16”(4.76mm)JISB15
01上級品 試験用ローラーピン 寸法:φ2.0×30mm 材質:SUJ2(JISG4805) 硬度:HRC 60〜66 最大揺動角:0.7ラジアン 振動周期:約4秒 試験荷重:15000kg/cm2 (最大接触圧力) 試料油温度:常温〜300℃ 試料油:原液
【0023】図2より明らかなように、本発明化合物は
熱的に安定なため、高温域まで低い摩擦係数を示し、潤
滑性に優れていることが判る。
【0024】但し、図1及び図2中の符号は夫々次のこ
とを示す。 A:本発明化合物A B:市販燐酸エステルB C:市販燐酸エステルC
【0025】本発明で使用する一般式(A)で表される
化合物は、炭素数4〜45好ましくは6〜45のα位に
二重結合を有するオレフィンと、亜リン酸、次亜リン酸
及びジアルキルフォスファイトの少なくとも1種とから
合成することができる。これら原料を使用する限り、そ
の合成方法が何ら限定されない。代表的な方法を例示す
れば以下の通りである。
【0026】即ち、オレフィン例えば1−オクタデセン
(1モル)とジアルキルフォスファイト例えばジイソプ
ロピルフォスファイト(1.2モル)を混合し、触媒と
して過酸化ジターシャリブチル、過酸化ベンゾイル、ア
ゾビスイソブチロニトリル、過酸化ラウロイル等を用
い、60〜200℃で付加反応を行い、オクタデシルフ
ォスフォン酸ジイソプロピルを得る。更に適当な触媒
下、例えば濃塩酸、濃アルカリの存在下イソプロピル基
を分解し、オクタデシルフォスフォン酸とすることがで
きる。次いで必要に応じ、酸化アルキレン化やアルカリ
金属化を行う。
【0027】この例ではジアルキルフォスファイトを取
り上げているが、次亜リン酸や亜リン酸でもほぼ同様で
ある。
【0028】ここで使用するオレフィンとしてはその代
表例を挙げれば、1−オクテン、1−デセン、1−ドデ
セン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オク
タデセン、1−エイコセン、1−ドコセン等であり、ま
たジアルキルフォスファイトのアルキル基は炭素数1〜
18の直鎖又は分岐アルキル基であり、その代表例とし
てジエチルフォスファイト、ジメチルフォスファイト、
ジイソプロピルフォスファイト、ジ−2−エチルヘキシ
ルフォスファイトを例示できる。
【0029】本発明に於いては一般式(A)で表される
化合物を更に一般式(1)〜(3)で表される化合物の少なく
とも1種と反応せしめた化合物を使用する。このような
反応物は化合物(A)に比し、更に防錆力、鉱油に対す
る溶解性が向上する。
【0030】これらの反応条件自体は従来公知のアミノ
化反応、アミノアルコールとの縮合反応の条件に従って
行えばよい。
【0031】これら各化合物(1)〜(3)の使用量は上記各
反応が充分に生ずる量以下でよく、必ずしも100%上
記各反応を行うことを要しない。通常中和価に対し、1
/3〜3/4当量程度反応せしめる。
【0032】化合物(2)のアミノアルコールとは1〜3
級のアルカノールアミンであり、その具体例はモノ・ジ
・トリエタノールアミン、N−N−ジエチルエタノール
アミン等を挙げることができる。また化合物(3)のポリ
アミンとは、窒素原子を2個以上含有するアルキルアミ
ンをいい、その具体例としてトリエチレンテトラミン、
ヘキサメチレンジアミン等を例示できる。
【0033】本発明化合物は基油の種類、品質にもよる
が、おおむね組成中0.1〜70%、好ましくは3〜2
0%が適当である。また熱間圧延油には上述のように潤
滑性、付着性、極圧性が必要であり、本発明化合物は極
圧性と油性向上剤的要素を併せ持っていて市販燐酸エス
テルとは一種異った性質を持っている。またより付着性
を向上させようと思う場合は高分子化合物、例えばポリ
エチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリブ
タジエン、酸化ポリオレフィン、エポキシ化ポリオレフ
ィン、エポキシ化大豆油、エポキシ化ヒマシ油、エポキ
シ化ラード油のような油脂誘導体との併用も可能であ
る。これらはおおむね0.5〜10重量%で充分であ
る。
【0034】本発明組成物の基油はこの種組成物の基油
として従来から使用されてきたものがいずれも使用で
き、たとえばその代表例として鉱物油を例示することが
でき、更に詳しくはスピンドル油、マシン油、タービン
油、シリンダー油、モーター油等を例示できる。その他
動植物油や合成エステルも使用でき、前者としては牛
脂、ラード、パーム油、ナタネ油、大豆油を、後者とし
てはトリメチロールプロパントリオレエート、オレイン
酸2−エチルヘキシルエステルを代表例として挙げるこ
とができる。
【0035】本発明組成物は熱間潤滑剤として従来から
使用されてきた各種の分野に於いて有効に使用でき、た
とえば熱間圧延、熱間鍛造、熱間鋳造等をその具体的分
野として挙げることができる。
【0036】
【実施例】本発明を理解しやすくするために以下に実施
例を示すが、下記の実施例は本発明を何等制限するもの
ではない。
【0037】
【実施例1〜6及び比較例1〜4】表2に実施例1〜
6、比較例1〜4の各々の成分、性状、試験成績を示
し、各例について熱間潤滑性能評価のために付着性試
験、バウデン試験、曽田式四球潤滑試験、熱間リング圧
縮試験を行った結果を示す。
【0038】性能評価試験 1.付着性試験 図3に示す装置を用い、下記条件(1)にてSPCC−S
D100×100×0.8mm上に噴射塗布させ、5秒
以内に図4に示す装置を用い条件(2)で噴射水洗し、水
分除去、24時間放置し、付着油分量を求めた。 条 件(1) ノズル ラウンドパターン KSS−034 噴射圧力(kg/cm) 3 噴射量(ml/min) 3000 給油量(ml/min) 25 噴射時間 (sec) 5 試験温度 (℃) 20 条 件(2) ノズル ラウンドパターン KSS−034 噴射圧力(kg/cm) 1 噴射量(ml/min) 1 000 給油量(ml/min) − 噴射時間 (sec) 5 試験温度 (℃) 20 但し図3中(1)は油を、(2)は水を示し、また図4中(3)
は水を示す。
【0039】2.バウデン式付着スベリ試験 前記付着性試験で得た噴射油分付着試験片を用い、焼き
付きまでのスベリ回数にて潤滑性を評価した。試験条件
は下記の通りである。 試験温度 :200℃ スベリ速度:3.88mm/sec 試験球 :SUJ−2 試験片 :SPCC−SD 荷重 :3.0kg
【0040】3.曽田式四球耐圧試験 試験温度 :25℃ 試験球 :SUJ−2(3/4inch) 回転数 :200r.p.m. 圧力上昇 :0.5kg/cm/min
【0041】4.熱間リング圧縮試験 i.試験方法 ダイスに油分を付着させて、加熱試験片を圧縮させた場
合の各油膜の潤滑性(摩擦係数)を測定した。 ii.試験条件 ダイス :SKD−12 HRc=60 リング材質 :S−45C、及びSUS−304 リング形状 :20φ×10φ×7mm リング加熱温度:1100℃×2min 荷重 :100kg 落下高さ :800mm 圧縮率 :40〜50% 付着油分量 :1g/m iii.試験装置 :図5 iv.結果 内径変化率、圧縮率より摩擦係数を測定した。結果を表
2に示す。
【0042】但し、図5中(11)は落下荷重、(12)は夫々
ダイスを、(13)はリングを示し、hは高さ(mm)を示
し、また矢印Dは荷重が落下する方向を示す。ダイスは
塗油し、SKD−12、HRC=60であり、またリン
グは1100℃に加熱し、S45C、SUS−304で
あり、その寸法は図6の通りであり、A=20mm、B
=7mm、C=10mmである。
【0043】
【表2】
【0044】但し、表2中のフォスフォン酸イ、ロ及び
ハは夫々次の化合物を示す。 フォスフォン酸イ:ドデシルフォスフォン酸モノオクタ
デシルアミン塩 フォスフォン酸ロ:オクタデシルフォスフォン酸モノト
リエチレンテトラミン塩 フォスフォン酸ハ:トリアコシルフォスフォン酸モノ
N,Nジエチルアミノエチルエステル
【図面の簡単な説明】
【図1】熱間圧延油の熱安定性を測定した結果を示すグ
ラフである。
【図2】熱間圧延油の潤滑性を測定した結果を示すグラ
フである。
【図3】圧延油の付着性試験の際に使用する装置の模擬
的概略図である。
【図4】圧延油の付着性試験の際に使用する装置の模擬
的概略図である。
【図5】熱間リング圧縮試験に於いて使用した試験機で
ある。
【図6】図5に用いたリングのサイズを示す図である。
【符号の説明】
1.油 2.水 3.水 11.落下荷重 12.ダイス 13.リング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C10N 40:24 (72)発明者 池田 治朗 大和郡山市額田部北町1021 大同化学工 業株式会社 奈良生産技術事業所内 (72)発明者 辰巳 和夫 大和郡山市額田部北町1021 大同化学工 業株式会社 奈良生産技術事業所内 (56)参考文献 特開 昭62−297393(JP,A) 特開 昭61−291687(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C10M 137/12 C10M 159/12 C10M 159/16 C10N 40:24

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】炭素原子数が4〜45個のα位に二重結合
    を有するオレフィンと、亜リン酸、次亜リン酸及びジア
    ルキルフォスファイトの少なくとも1種とから合成され
    た下記一般式(A)で示されるアルキルフォスフォン酸誘
    導体と下記(1)〜(3)で示される化合物の少なくとも1種
    との反応生成物を、基油に0.1〜70重量%含有せし
    めたこと特徴とする熱間圧延油組成物。 一般式(A) 【化1】 (但しR1はC4〜C45の直鎖又は分岐アルキル基、R2
    又はR3は両方又はいずれか一方がHであり、他方がC1
    〜C18の直鎖又は分岐アルキル基、オキシアルキレン
    基、アルカリ金属、アルカリ土類金属を示す)、 (1) 【化2】 で示されるアミン(但しR4、R56は全部又は2個
    又は1個がH又はC1〜C18の直鎖又は分岐アルキル
    基、又はR6はR7−O−R8で示されるアルコキシル基
    で、残りがHである。R7はC1〜C6の直鎖又は分岐ア
    ルキル基、R8はC1〜C6の直鎖又は分岐アルキル基) (2)アミノアルコール (3)ポリアミン
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