JP4252759B2 - 冷間圧延油組成物及び冷間圧延方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼などの鉄系金属、ステンレス鋼などの鉄合金等を圧延する時に用いる圧延油組成物に関し、冷間圧延時に、効率良くロールや被圧延材料に付着し、圧延効率を向上させることができる圧延油組成物、及びこれを用いた圧延方法に関し、特に鋼板の冷間圧延に好適な直接式供給用冷間圧延油組成物及びこれを用いた鋼板の冷間圧延方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
冷間圧延の場合、油脂等の基油を水に強制的に分散し、被圧延材料や圧延ロールに直接給油する方法（直接式供給方式）と、油脂、鉱油、合成エステル等の基油に、乳化剤、水を添加して圧延油組成物とし、これを被圧延材料や圧延ロールに給油し、循環使用する方法（リサーキュレーション方式）がある。
しかし、油脂は、産地の気候や精製状態によりその品質がばらつき、水に対する乳化性が変わるため、油脂を基油とする圧延油は、被圧延材料や圧延ロールに対する付着量（プレートアウト量）が変化し、圧延状態を常に安定な状態に維持することが困難であった。
【０００３】
このような問題を軽減するものとして、特開昭６３−４６２９８号公報には、カチオン性高分子化合物を用いた直接給油式冷間圧延油が開示されている。また、特開平１１−８０７６８号公報には、オキシアルキレンアルキルアミン脂肪酸エステルを含有する直接式供給用冷間圧延油が開示されている。
しかし、これら従来の圧延油は、油水分離性が劣り、また、単独で用いた場合には高速圧延時に必要な油分を十分に付着させることができず、脂肪酸等の極性物質を添加する必要があった。
また、特開２０００−３２８０８８公報には、特定のカチオン性高分子化合物を使用することにより油水分離性を向上させた直接式供給用冷間圧延油が開示されている。しかし、この圧延油組成物は、鋼板への付着性が十分とはいえなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、優れた油水分離性を示し、被圧延材料や圧延ロールに対して均一に付着し、付着性に優れ、従って、使用量を少なくすることができ、圧延性に優れた圧延油組成物、特に、鋼板の直接式供給用冷間圧延油として好適な圧延油組成物、及びこれを用いた圧延方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、下記の成分(a)、(b)及び(c)を含む、鋼板の直接式供給用冷間圧延油組成物である。
(a)パーム油及び牛脂からなる群から選ばれる少なくとも１種；
(b)下記の式（１）又は（２）で示される化合物の少なくとも１種（Ａ群）と、アクリル酸アルキルエステル及びメタクリル酸アルキルエステルからなる群から選ばれる少なくとも１種（Ｂ群）との共重合物であって、数平均分子量が3,000〜1,000,000のカチオン性高分子化合物；及び
(c) 酸化プロピレンと酸化エチレンのコポリマー、ポリアクリレート及びポリメタクリレートからなる群から選ばれる少なくとも１種。
【０００６】
【化２】

【０００７】
式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³は、独立して水素原子またはメチル基を示し、Ｒ⁴、Ｒ⁵は、独立して炭素原子数１〜３のアルキル基を示し、ｎは３〜５の整数を示す。
【０００８】
請求項２に係る発明は、成分(b)のカチオン性高分子化合物が、Ａ群の化合物とＢ群の化合物の質量比率が１：５から５：１の共重合物であり、圧延油組成物中、0.001〜0.5質量％含まれていることを特徴とする、請求項１記載の圧延油組成物である。 請求項３に係る発明は、成分(c)として酸化プロピレンと酸化エチレンのコポリマー、ポリアクリレート及びポリメタクリレートからなる群から選ばれる少なくとも１種を含む請求項１又は２記載の圧延油組成物である。
請求項４に係る発明は、成分(b)の含有量が0.001〜0.5質量％、成分(c)の含有量が0.05〜2.0質量％である請求項３記載の圧延油組成物である。
請求項５に係る発明は、成分(c)が、酸化プロピレンと酸化エチレンのコポリマーを含む請求項１〜４のいずれか１項記載の圧延油組成物である。
請求項６に係る発明は、成分(c)のＨＬＢが８以下である請求項５記載の圧延油組成物である。
請求項７に係る発明は、成分(c)としてポリアクリレート及びポリメタクリレートからなる群から選ばれる少なくとも１種を含む請求項１又は２記載の圧延油組成物である。
請求項８に係る発明は、成分(b)の含有量が0.001〜0.5質量％、成分(c)のが0.05〜2.0質量％である請求項７記載の圧延油組成物である。
請求項９に係る発明は、成分(c)が、数平均分子量10万以上のポリメチルメタクリレートである請求項７又は８記載の圧延油組成物である。
請求項１０に係る発明は、請求項１〜９のいずれか１項記載の圧延油組成物を、被圧延材料表面及び／又は圧延ロール表面に直接給油することを特徴とする、鋼板の冷間圧延方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の成分(a)として使用されるパーム油及び牛脂からなる群から選ばれる少なくとも１種は、本発明の圧延油組成物の基油を構成するものであり、パーム油としては精製パーム油が好ましい。
【００１０】
本発明の成分(b)のカチオン性高分子化合物は、基油の油水分離性を向上させる目的で使用される。このカチオン性高分子化合物の数平均分子量は、好ましくは、3,000〜1,000,000である。分子量が大きすぎると高粘度になり、又、組み合わせによっては樹脂状となって適切でない。分子量が小さ過ぎると、溶剤や油剤に混入した水を効率良く分離できなくなる。本発明の(b)成分として使用されるカチオン性高分子化合物の数平均分子量は、より好ましくは、5,000〜100,000であり、最も好ましくは7,000から50,000である。
【００１１】
本発明の成分(b)のカチオン性高分子化合物の製造に使用するＡ群の化合物の好ましい例としては、式１において、Ｒ¹がメチル基、Ｒ²が水素原子である化合物、式２において、Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵がメチル基、ｎが３の化合物が挙げられる。
本発明の成分(b)のカチオン性高分子化合物の製造に使用するＢ群の化合物の好ましい例としては、アクリル酸メチルエステル、メタクリル酸ラウリルエステル、メタクリル酸２−エチルヘキシルエステル、メタクリル酸ステアリルエステルなどのアクリル酸アルキルエステル及びメタクリル酸アルキルエステルからなる群から選ばれる化合物が挙げられる。
本発明の成分(b)のカチオン性高分子化合物の製造に使用するＡ群の化合物とＢ群の化合物の好ましい例は、カチオン性高分子化合物に油溶性を付与させる観点から選択した。
【００１２】
本発明の成分(b)のカチオン性高分子化合物(共重合体)の製造に使用するＡ群の化合物とＢ群の化合物の質量比率は、１：５から５：１の範囲が好ましい。Ａ群の化合物の比率が多いと、溶剤や基油に対する溶解性が低下し、基油の油水分離効果が低くなる。またＢ群の化合物の比率が多いと、カチオン性が低下する。Ａ群の化合物：Ｂ群の化合物の質量比率は、より好ましくは１：３から３：１であり、更に好ましくは１：２から２：１である。
本発明の圧延油組成物中の成分(b)のカチオン性高分子化合物の含有量は、好ましくは0.001〜0.5質量％、さらに好ましくは0.01〜0.2質量％、最も好ましくは0.02〜0.1質量％である。0.001質量％より少ないと効果が発現しにくくなり、0.5質量％より多いと、分散剤として作用するため、油水分離性が低下し、また、プレートアウト量減少により、圧延性が低下するという問題がある。
【００１３】
本発明の成分(b)のカチオン性高分子化合物は、一般的な方法により合成できる。例えば、トルエンなどの溶剤にＡ群の化合物を溶解し、これにＢ群の化合物を加え、重合開始剤として、アゾ系又は過酸化物系の化合物を用いて、７０℃〜１２０℃の温度で５〜１０時間程度反応させることに容易に合成できる。
【００１４】
本発明の成分(c)は酸化プロピレンと酸化エチレンのコポリマー、ポリアクリレート及びポリメタクリレートからなる群から選ばれる少なくとも１種である。本発明の成分(c)は、被圧延材料や圧延ロールに対して圧延油組成物を均一に付着させる効果を奏する。本発明の成分(c)の酸化プロピレンと酸化エチレンのコポリマーとしては、ＨＬＢが好ましくは８以下、さらに好ましくは７以下、最も好ましくは６．５以下のものが望ましい。ＨＬＢが８を超えると乳化作用が強くなり、被圧延材料や圧延ロールに対して圧延油組成物の付着性が低下するためである。
【００１６】
本発明において成分(c)として酸化プロピレンと酸化エチレンのコポリマーを使用する場合、本発明の圧延油組成物中の含有量は、好ましくは0.05〜2.0質量％、さらに好ましくは0.1〜1.0質量％である。0.05質量％より少ないと目的とする効果が発現しにくく、また2.0質量％を超えると乳化作用が強く現れ、プレートアウト量減少により圧延性が低下するという問題が生じる。
【００１７】
本発明の成分(c)として使用される、ポリアクリレート、ポリメタクリレートの例としては、特に数平均分子量10万以上のポリメチルメタクリレートが挙げられる。本発明において成分(c)としてポリアクリレート、ポリメタクリレートを使用する場合、圧延油組成物中の含有量は、好ましくは0.05〜2.0質量％、さらに好ましくは0.05〜1.0質量％である。0.05質量％より少ないと本発明の目的とする効果が発現しにくく、2.0質量％を超えるとプレートアウト性向上効果が飽和し、経済性が低下する。
【００１８】
本発明の圧延油組成物（原液）は、一般に、3.0〜20.0質量％程度に水で希釈し、被圧延材料表面、圧延ロール表面に適量、例えば、スタンド当り0.1〜15.0Ｌ/min程度供給する。本発明の圧延油組成物は、直接給油式の圧延油として特に優れている。
【００１９】
本発明で成分(b)として使用されるカチオン性高分子化合物の合成例を示す。
合成例１（化合物１）
トルエン２０００ｇに式１の化合物（Ｒ¹ ＝ＣＨ₃ 、Ｒ² ＝Ｈ）５００ｇとステアリルメタクリレート５００ｇを溶解し、２，２′-アゾビス（２，４-ジメチルバレロニトリル）８１.２ｇを加え、窒素雰囲気下で、70℃、７時間反応させた。これになたね油２０００ｇを加えて減圧下でトルエンを除去した。この反応物は、カチオン性高分子化合物３３％の添加剤であり、カチオン性高分子化合物の数平均分子量は、約２００００であった。
【００２０】
合成例２（化合物２）
なたね油２３３０ｇに式２の化合物（Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵＝ＣＨ₃ 、ｎ＝３）４００ｇとステアリルメタクリレート６００ｇを溶解し、ターシャリーブチルパーオキシイソプロピルカーボネート１5.０ｇを加え、窒素雰囲気下で、１１０℃、８時間反応させた。この反応物は、カチオン性高分子化合物３０質量％の添加剤であり、カチオン性高分子化合物の数平均分子量は、約１５０００であった。
【００２１】
実施例１〜６、比較例１〜２
成分(a)のパーム油、成分 (b) 、及び成分 (c)を含有する本発明の圧延油組成物を調製した。
また、比較例１として成分(c)を含まない圧延油組成物を調製し、比較例２としてパーム油単体を準備した。
これらの組成物を水で５質量％に希釈し、振り子式瞬間付着試験器により、鋼板表面に吹き付け、鋼板表面への付着量を調べた。この振り子式瞬間付着試験器は、垂直な支柱の下部に、水平な支持枠を設け、これに２個の水洗水ノズルと、該２個のノズルの中間に１個の圧延油組成物ノズルをそれぞれ下向きに設け、支柱上部に取り付けた振り子（長さ1.2ｍ）の先端に鋼板を水平に取り付け、振り子を振ると鋼板表面がノズルの下面を通過し、その際ノズルからの液体が鋼板表面に付着するように構成されている。
【００２２】
水洗水ノズルから水洗水を、圧延油組成物ノズルから圧延油組成物を下向きに噴射しながら、振り子を９０度の角度（振り速度４．８ｍ／ｓ）で振って、ノズル下面を１往復させ、振り子先端に取り付けた鋼板表面に水洗水→圧延油組成物→水洗水→圧延油組成物→水洗水をこの順に吹き付け、鋼板を裏返して鋼板裏面にも同様の吹き付け操作を行った。次いで鋼板表面の圧延油組成物の付着状態を観察した。また、圧延油組成物の付着量を重量法により測定した。振り子式瞬間付着試験の条件は以下のとおりである。
水洗水：４０℃、水洗水圧力：１０kg/cm²、水洗水ノズル:1/4KB0265(共立金属(株)製)
圧延油組成物濃度：５質量％、圧延油組成物圧力：５kg/cm²、
圧延油組成物ノズル：1/4KB00880(共立金属(株)製)
イオン交換水温度：７０℃、
振り子角度：９０度（鋼板通過速度：４．８ｍ／ｓ）
振り子回数：１回
鋼板：１００×１００×１．０Ｔ
鋼板温度：１００℃
鋼板表面の圧延油組成物の付着状態の評価は以下の規準に従って行った。
付着状態の評価
Ａ：均一付着、Ｂ：やや均一付着、Ｃ：不均一付着
【００２３】
さらにこの鋼板を、圧延ロール（Φ２４０mm、幅１００mm）を用い、圧延速度１０００ｍ／分、圧下率30％で圧延した。この時の、板厚変化及び圧延荷重を測定し、摩擦係数（μ）を算出した。圧延後、圧延鋼板の表面性状を観察し以下の規準に従って評価した。
圧延鋼板の表面性状
Ａ：均一、Ｂ：やや均一、Ｃ：不均一
結果を表１にまとめて示す。
【００２４】
【表１】

成分(b) （単位はppm）：合成例２のカチオン性高分子化合物
成分(c)1（単位はppm）：高分子ポリマー(数平均分子量40万のポリメチルメタクリレート)
成分(c)2（単位はppm）：ノニオン系界面活性剤（酸化プロピレンと酸化エチレンのコポリマー）（ＨＬＢ：5.8）
【００２５】
【発明の効果】
本発明の圧延油組成物は、水で希釈すると、成分(c)の酸化プロピレンと酸化エチレンのコポリマー、ポリアクリレート及びポリメタクリレートからなる群から選ばれる少なくとも１種により、圧延油組成物がＷ／Ｏ化して油滴の粘性が増加し、鋼板表面に対する接着力が向上し、耐水洗性が向上する。また、油滴の粒径も均一になり、油滴の表面エネルギーが低下して油滴粒子間の反発が少なくなり、鋼板表面に拡がり易くなる。このため、鋼板表面に均一に付着し、水が蒸発した後均一な油膜を形成する。その結果、優れた圧延性を示すとともに、使用量を少なくすることができる。

Claims (10)

1. 下記の成分(a)、(b)及び(c)を含む、鋼板の直接式供給用冷間圧延油組成物。
   (a)パーム油及び牛脂からなる群から選ばれる少なくとも１種；
   (b)下記の式（１）又は（２）で示される化合物の少なくとも１種（Ａ群）と、アクリル酸アルキルエステル及びメタクリル酸アルキルエステルからなる群から選ばれる少なくとも１種（Ｂ群）との共重合物であって、数平均分子量が3,000〜1,000,000のカチオン性高分子化合物；及び
   (c) 酸化プロピレンと酸化エチレンのコポリマー、ポリアクリレート及びポリメタクリレートからなる群から選ばれる少なくとも１種。
   

   

   式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³は、独立して水素原子またはメチル基を示し、Ｒ⁴、Ｒ⁵は、独立して炭素原子数１〜３のアルキル基を示し、ｎは３〜５の整数を示す。
2. 成分(b)のカチオン性高分子化合物が、Ａ群の化合物とＢ群の化合物の質量比率が１：５から５：１の共重合物であり、圧延油組成物中、0.001〜0.5質量％含まれていることを特徴とする、請求項１記載の圧延油組成物。
3. 成分(c) が酸化プロピレンと酸化エチレンのコポリマーを含む請求項１又は２記載の圧延油組成物。
4. 成分(b)の含有量が0.001〜0.5質量％、成分(c)の含有量が0.05〜2.0質量％である請求項３記載の圧延油組成物。
5. 成分(c)が、酸化プロピレンと酸化エチレンのコポリマーである請求項１〜４のいずれか１項記載の圧延油組成物。
6. 成分(c)のＨＬＢが８以下である請求項５記載の圧延油組成物。
7. 成分(c)が ポリアクリレート及びポリメタクリレートからなる群から選ばれる少なくとも１種を含む請求項１又は２記載の圧延油組成物。
8. 成分(b)の含有量が0.001〜0.5質量％、成分(c)の含有量が0.05〜2.0質量％である請求項７記載の圧延油組成物。
9. 成分(c)が、数平均分子量10万以上のポリメチルメタクリレートである請求項７又は８記載の圧延油組成物。
10. 請求項１〜９のいずれか１項記載の圧延油組成物を、被圧延材料表面及び／又は圧延ロール表面に直接給油することを特徴とする、鋼板の冷間圧延方法。