JP4221527B2 - 水溶性金属加工油組成物 - Google Patents

Description

本発明は、金属就中銅（銅合金を含む、以下同じ）の条材或いは板材形成用の水溶性加工油、特に圧延油に関するものである。

従来の銅用の圧延油は、圧延した場合、圧延ワークロール上に、被圧延材である銅又は銅合金が転写され、コーティングが形成され、これが肥大化することにより圧延荷重が増大し、被圧延板上に焼付きやヘリングボーンが発生することがある。

また、水で希釈せずニートで使用した場合、含酸素化合物を含有していてもロール温度が上昇し、ロール表面の劣化を引き起こし、板表面の劣化を生ずることがある。

また、含酸素化合物を含有していない場合、エマルションで使用していても比較的厳しい圧延条件、例えば圧延速度２００ｍｐｍ以上、圧下率５０％以上のような厳しい条件下でも、使用可能な圧延油は、この圧延条件に対処する為、動植物油脂、エステル、脂肪酸などの油性剤を多量添加する手段が取られ、油剤コストの上昇を伴うと共に、ロール間における圧延材のかみこみ時にかみこみ不良をおこし、圧延が不可能になることがある。

同じ圧延油を比較的圧下率が低く、圧延速度が遅く、またエマルジョン中の油分濃度が高く、圧延が容易な潤滑条件下で使用した場合、ワークロールと圧延材間においてスリップが発生し、圧延板表面を損傷し、著しく板表面品質を低下する。最悪の場合、スリップが著しく激しい場合には操業に支障をきたすこともある。

従って、厳しい条件、または圧延が容易な条件の何れにも使用可能な圧延油が強く求められている。

このように、銅用圧延油としては、各種多様な性能が求められているが、これら全てをバランスよく満たすような圧延油は未だ得られていないのが現状である。

本発明の目的は、圧延条件が厳しくても、比較的容易な条件いずれでも使用でき、即ち何れの条件下でも荷重低減性に優れ、かつ良好なかみこみ性を示し、ロール表面温度の冷却性に優れ、ロールコーティングを抑制し、圧延後の板表面の品質が良好な板が得られる金属就中銅用又は銅合金用圧延油組成物を提供することである。

本発明者らは、上記課題を解決する為に鋭意研究を重ねた結果、基油に、特定の含酸素化合物を添加すると共に、特に乳化剤として脂肪酸のアルキレンオキサイド付加物を併用 することにより、前述した性質全てをバランスよく満たし、特にかみ込み性の優れた水溶性金属就中銅用圧延油組成物が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の水溶性銅用圧延油組成物は、基油に特定の含酸素化合物を０．１質量％以上３０質量％以下の割合で含有せしめると共に、上記特定の乳化剤をこれと併用す ることを特徴とする。

以下本発明を具体的に説明する。

本発明の鉱物油、油脂またはエステルから選ばれる１種または２種以上の基油は、その粘度に格別の限定はないが、通常、圧延油供給をポンプで行うことや、冬季の固化防止の観点から動粘度が１００ｍｍ^２／s (４０℃)以下で流動点が１０℃以下のものが好ましい。

更に具体的には、鉱物油としてはパラフィン系鉱油が、油脂としては牛脂、菜種油、パーム油、やし油が、またエステルとしては炭素数１０〜２２の脂肪酸と炭素数８〜１８のアルコールからなるものが用いられる。炭素数１０〜２２の脂肪酸は、具体的にはラウリン酸、パルミチン酸、オレイン酸、ステアリン酸、エライジン酸、リノール酸、リノレン酸、或いはオレイン酸等の二量体または三量体の飽和、不飽和モノまたはジカルボン酸が例示できる。また炭素数８〜１８のアルコールとしては、直鎖状または分枝状のオクタノール、直鎖状または分枝状のノナノール、直鎖状または分枝状のデカノールが好ましいものとして例示出来る。なお基油に使用される各成分自体は、いずれも従来から使用されて来たものが広い範囲で使用出来る。

本発明の圧延油に含有される含酸素化合物は、下記の３種のものの少なくとも１種であ る。

即ち、本発明の圧延油は、下記の中から選ばれる含酸素化合物の少なくとも１種を含有する。
（A１）アルコールのアルキレンオキサイド付加物
（A２）ポリアルキレングリコールのジアルキルエーテル化合物

（A１）成分のアルコールとしては、１価又は多価のものがあり、前者のアルコールとしては、具体的には例えば、メタノール、エタノール、直鎖状または分枝状のプロパノール、直鎖状または分枝状のブタノール、直鎖状または分枝状のオクタノール、直鎖状または分枝状のノナノール、直鎖状または分枝状のデカノール、直鎖状または分枝状のウンデカノール、直鎖状または分枝状のドデカノール、直鎖状または分枝状のトリデカノール、直鎖状または分枝状のテトラデカノール、直鎖状または分枝状のペンタデカノール、直鎖状または分枝状のヘキサデカノール、直鎖状または分枝状のヘプタデカノール、直鎖状または分枝状のオクタデカノール、直鎖状または分枝状のノナデカノール、直鎖状または分枝状のエイコサノール、直鎖状または分枝状のヘンエイコサノール、直鎖状または分枝状のトリコサノール、直鎖状または分枝状のテトラコサノール、直鎖状または分枝状のおよびこれらの混合物が挙げられる。

（A１）成分の多価アルコールとしては、通常2〜10価、好ましくは2〜６価のものが用いられる。２〜10価多価アルコールとしては、具体的には例えば、エチレングリコール、シ゛エチレングリコール、ポリエチレングリコール（エチレングリコールの３〜15量体）、プロピレングリコール、シ゛プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール（プロピレングリコールの３〜15量体）、１，３−プロパンジオール、１，２−プロパンジオール、１，３ブタンジオール、１，４―ブタンジオール、２−メチル−1,３プロパンジオール、１,２ペンタンジオール、１,３−ペンタンジオール、１,4−ペンタンジオール、１,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコールなどの２価アルコール；グリセリン、ポリグリセリン（グリセリンの２〜８量体、例えばジグリセリン、トリグリセリン、テトラグリセリン）、トリメチロールアルカン（トリメチロールエタン、トリメチロールプロパントリメチロールプロパンなど）およびこれらの２〜８量体、ペンタエリスリトールおよびこれらの２〜４量体、1，2，4−ブタントリオール、１，３，５−ペンタントリオール、１，２，６−ヘキサントリオール、１，２，３，４−ブタンテトロール、ソルビトール、ソルビタン、ソルビトールグリセリン縮合物、アドニトール、アラビトール、キシリトール、マンニトールなどの多価アルコール；キシロース、アラビノース、リボース、ラムノース、グルコース、フルクトース、ガラクトース、マンノース、ソルボース、セロビオース、マルトース、イソマルトース、トレハロース、スクロースなどの糖類、およびこれらの混合物が挙げられる。

本発明に使用する（A１）成分は、アルコールのアルキレンオキサイド付加物である。

ここでいうアルキレンオキサイドのアルキル基は、具体的には、例えばメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、直鎖または分枝のウンデシル基、直鎖または分枝のトリデシル基、直鎖または分枝のテトラデシル基、直鎖または分枝のペンタデシル基、直鎖または分枝のヘプタデシル基、直鎖または分枝のオクタデシル基、直鎖または分枝のノナデシル基、直鎖または分枝のイコシル基、直鎖または分枝のヘンイコシル基、直鎖または分枝のドコシル基、直鎖または分枝のトリコシル基、直鎖または分枝のテトラコシル基などのアルキル基、

ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基（プロピル基の異性体を含む）、フェニルブチル基（ブチル基の異性体を含む）、フェニルペンチル基（ペンチル基の異性体を含む）、フェニルヘキシル基（ヘキシル基の異性体を含む）などの炭素数７〜１２のアリールアルキル基が挙げられる。

（A２）成分は、ポリアルキレングリコールをエーテル化させたものである。（A２）成分としては、ポリアルキレングリコールの末端水酸基の一部または全てをエーテル化させたものが使用でき、より具体的には、ジエチレングリコールエチルヘキシルエーテルを例示出来る。

本発明において、上記（A１）及び（A２）の中から選ばれる１種の含酸素化合物を単独で用いても良いし、異なる構造を有する２種以上の含酸素化合物の混合物を用いても良い。

本発明において含酸素化合物の含有量は、圧延油全量基準での含有量の合計値の上限値が３０質量％であることが好ましく、下限値が０．１質量％であることが好ましい。３０質量％をこえる含酸素化合物は、基油への溶解性が低下したり、圧延油の乳化性に影響を与え、圧延油のロール及び板への付着量を低下させ、圧延潤滑性能に悪影響を及ぼす可能性がある。また、添加量が０．１質量％に満たない量の含酸素化合物の場合、ロールコーティング量の低減効果が小さくなり好ましくない。好ましくは、０．２〜１５．０質量％である。

本発明の圧延油は油性剤として、例えばラウリン酸、パルミチン酸、オレイン酸、ステアリン酸などの脂肪酸が具体的に挙げられ、その他、通常、圧延油の油性剤として用いられる。

さらに、水溶性にする為、乳化剤を０．５〜１０質量％好ましくは、１〜５質量％添加する。使用する乳化剤は、脂肪酸のアルキレンオキサイド付加物である。

本発明の水溶性圧延油組成物は、金属就中銅および銅合金の圧延に用いるものであるが、その他鉄鋼、ステンレス鋼、特殊鋼などの各種金属およびこれら金属の合金の圧延にも用いることができる。

また、本発明の水溶性圧延油組成物は、銅材の圧延に用いた場合、ロールコーティング抑制、荷重低減、ロール表面の劣化防止、かみこみ不良防止等、優れた効果を発揮するものであるが、圧延の他に、しぼり、しごき、引き抜き、プレスなどの塑性加工一般にも使用できる。さらに、塑性加工以外の切削、研削加工等にも用いることができる。また、ＤＩ缶のようなアルミ板の深絞り、しごき加工にも用いることができる。

本発明の水溶性銅用圧延油組成物は、銅用圧延油として求められる諸性質である荷重低減性、かみこみ性、ロール表面の冷却性等をバランスよく満たすものである。

具体的には、本発明の水溶性圧延油組成物は、厳しい条件、圧延が容易な条件でも使用でき、何れの条件下でも荷重低減性に優れ、かみこみ性に優れ、ロールの表面の冷却性に優れ、ロール表面に付着するロールコーティング量を抑制し、圧延後の板表面の面質が良好な板が得られるものである。

以下、実施例により本発明の内容を説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。

下記表１に示す各成分を所定量（重量）配合して圧延油組成物を調製した。

下記表１に示す各成分を所定量（重量）配合して圧延油組成物を調製した。

比較例１

下記表１に示す各成分を所定量（重量）配合して圧延油組成物を調製した。

表１において使用した各成分は、以下のものである。
鉱油：パラフィン系精製鉱油（粘度６４ｃＳｔ（４０℃））
エステル：やし油脂肪酸エステル
ノニオン乳化剤：ポリオキシエチレンオレエート
含酸素化合物１：ジエチレングリコールエチルヘキシルエーテル
含酸素化合物２：ポリオキシエチレンアルキルエーテル

上記実施例１〜２及び比較例１の各組成物について、圧延試験を行った。
結果を表２に示す。

なお、表２の圧延荷重相対比は、比較例の相対比である。また表２の圧延荷重の測定方法は以下の通りである。

２段式小型圧延機で銅板を１０パス圧延行う。１０パス目の圧延荷重を測定する。
ロール：３％クロム鋼、１５０φ×２００ｍｍ、圧延速度：１０ｍ／ｍ
圧延材：銅板及び黄銅板（５．５×３０×２５０ｍｍ）
圧延油クーラント濃度：５％、圧延油クーラント温度：４０℃、吐出圧：１．０ｋｇ／ｃｍ^２

表２のかみこみ性の評価方法は以下の通りである。
ロール：３％クロム鋼、１５０φ×２００ｍｍ、圧延速度：１０ｍ／ｍ
圧延材：銅板及び黄銅板（５．５×３０×２５０ｍｍ）
圧延油クーラント濃度：５％、圧延油クーラント温度：４０℃、吐出圧：１．０ｋｇ／ｃｍ^２圧下率３０％で銅板または黄銅板を５本圧延し、ロールコーティングをつける。その後、ロール間隙を変化させ、銅板または黄銅板がかみ込まなくなるまで間隙を狭くしていく。かみ込まなくなった間隙が狭いほどかみこみ性が良いという評価となる。

下記表３の各成分を所定量（重量）配合してアルミＤＩ缶深絞り、扱き油組成物を調整した。

下記表３の各成分を所定量（重量）配合してアルミＤＩ缶深絞り、扱き油組成物を調製した。

比較例２

下記表３の各成分を所定量（重量）配合してアルミＤＩ缶深絞り、扱き油組成物を調製した。

表３において使用した各成分は、以下のものである。
鉱油：パラフィン系精製鉱油（粘度１４０ｃＳｔ（４０℃））
合成エステル：ネオペンチルグリコールと脂肪酸の部分エステル
脂肪酸重合体：重合脱水リシノレイン酸
アミン：エタノール窒素化合物
ノニオン乳化剤：ポリオキシエチレンオレエート
含酸素化合物１：ジエチレングリコールエチルヘキシルエーテル
含酸素化合物２：ポリオキシエチレンアルキルエーテル

上記実施例３〜４の各組成物について、深絞り試験を行った。結果を表４に示す。

なお、表４の深絞り荷重相対比は、比較例の相対比である。表４の深絞り荷重測定方法及び耐溶着性の評価方法は以下の通りである。

深絞り荷重測定方法
ブランク：純アルミ
ブランク径：７０ｍｍφ（絞り比：１．７５）
ブランク厚さ：０．２８５ｍｍ
ポンチ系：４０ｍｍφ
しわ押さえ力：４．１Ｋｎ
ポンチ速度：３０ｍｍ／ｍｉｎ
塗布方法：３０％エマルションにブランクを浸漬する

耐溶着性評価方法
上記深絞り条件にて１０回深絞りを行った後、ダイスを目視判定

Claims (2)

1. 鉱物油、油脂及びエステルから選ばれる１種又は２種以上の基油に、組成物全体１００質量％に対し、アルコールのアルキレンオキサイド付加物、及びポリアルキレングリコールのジアルキルエーテル化合物から選ばれる少なくとも１種の含酸素化合物を０.１〜３０質量％を含有するとともに、乳化剤として脂肪酸のアルキレンオキサイド付加物を０.５〜１０質量％含有せしめたことを特徴とする水溶性非鉄金属塑性加工油組成物。
2. 鉱物油、油脂及びエステルから選ばれる１種又は２種以上の基油に、組成物全体１００質量％に対し、アルコールのアルキレンオキサイド付加物、及びポリアルキレングリコールのジアルキルエーテル化合物から選ばれる少なくとも１種の含酸素化合物を０.１〜３０質量％を含有するとともに、乳化剤として脂肪酸のアルキレンオキサイド付加物を０.５〜１０質量％含有せしめた請求項１に記載の水溶性銅用圧延油組成物。