JPS6339639B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は新規な冷間圧延用潤滑油組成物に関す
る。 而して、本発明の目的とするところは、潤滑油
成分が水中で安定な分散状態にあり、かつ圧延加
工時加工部に供給する際良好な付着性を有すると
ともに、圧延時生成する鉄粉、劣化された油成
分、軸受油等の混入したトランプオイル等の「汚
れ」成分の混入を防ぐ特性を有し、しかも循環使
用できる冷間圧延用潤滑油組成物を提供せんとす
るにある。 従来、鋼板等を冷間圧延する際に潤滑剤として
一般に使用されている圧延油には、動植物油系の
ものと鉱物油系のものとがあり、これらは何れ
も、前者ではトリグリセライド、後者では石油系
炭化水素を潤滑油成分とし、これに油性向上剤、
極圧剤、酸化防止剤等を添加配合したものであ
り、これは乳化剤を加えて、通常１〜20％の水中
油型エマルジヨンとして使用されている。 しかしながら、斯る従来の乳化型潤滑剤は種々
の難点を有し、満足し得るものではなかつた。 圧延油は、ロールと鋼板の接触円弧の潤滑に介
在し、高負荷条件下でお互いが直接接触すること
を防ぐ役割をしている。そして、冷間圧延は、生
産性を上げるために圧延速度の高度化が進んでお
り、更に圧延後の処理工程を簡略化するために、
電解洗浄等の表面清浄工程の省略化が志向されて
いる。従つて、このような高負荷、高速度の圧延
及び清浄工程の省略の条件を満す圧延油の開発が
所望され、現在多くの改良研究がなされている。 而して、圧延油の改良には、圧延油の成分であ
る潤滑油成分、油性向上剤及び極圧剤等の選定も
重要な因子であるが、実際の使用形態である水に
乳化した系の性質が非常に重要である。すなわ
ち、圧延における潤滑の場合、従来の圧延油は水
に乳化した状態で供給されるので、潤滑油成分が
同じ組成ものであつても、その乳化粒子の安定性
の差によつて、ロールと鋼板の表面に付着する油
量（プレートアウト量）が異なるため、ロールと
鋼板との接触円弧部分に取り込まれる圧延油の量
が相違し、その結果圧延潤滑特性も異なつてく
る。 通常、ロールと鋼板との接触円弧部分に取り込
まれる油量が多い場合には、鋼板の面積が塑性変
形によつて拡張されていく面の潤滑を容易にし、
お互の接触面積も少なくなり、その結果圧延潤滑
条件も改良される。 従つて、圧延油を水に分散化させて使用する場
合、系をでき得る限り不安定にしてプレートアウ
ト量を増大させることが望ましいが、一方、圧延
油を水の中で調製する際及びそれを循環して使用
する場合には安定で取扱い易いことが望まれる。 また、潤滑油剤は、一般に長期間継続して循環
使用する場合が多く、継続使用中にスカム及び汚
れ油分のほか金属微粉、圧延ロール軸受用潤滑
油、酸洗後の防錆油等のいわゆる「汚れ」が混入
して来る。このような「汚れ」が圧延油中に混入
し、圧延時ロール及び鋼板表面に付着した場合、
圧延潤滑特性に悪影響を与えるとともに、圧延後
の鋼板の表面清浄性を悪化させ、そのまま焼鈍し
たときには付着した油類または汚物によりオイル
ステインが発生することがある。従つて、循環使
用中、これら「汚れ」成分が潤滑油剤中に混入す
ることなく、上層に分離浮上あるいは下層に沈降
し、圧延油本体から容易に除去できる特性を有し
ていることが望まれる。 しかしながら、上述した如く、従来は、圧延油
に乳化剤を加えて圧延油を水中に乳化させてエマ
ルジヨンとし、その添加量、HLBのバランス
（通常HLB8〜14）によつてエマルジヨンの安定
度（E.S.I）を調整していた。しかし、このよう
に潤滑油成分を水中に乳化させた乳化型潤滑油剤
では、プレートアウト量とE.S.Iの増大とは相反
する傾向を示し、すなわち、エマルジヨンの安定
性を高めれば鋼板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ヨンが不安定になつ
て循環使用する際に種々の支障を生ずる。 また、乳化型潤滑油剤は、循環使用中にエマル
ジヨンの重合、分解によるスカムあるいは浮遊油
分が発生し、その結果エマルジヨン濃度が減少し
て潤滑性が低下し、焼付き等の事故、高価なロー
ルの破損が生ずると共に、鋼板にヒートマークが
生じて製品の性状を悪くする。更にまた、当該潤
滑油剤そのものも、上記スカム、浮遊油分及び金
属微粉、圧延ロール軸受用潤滑油、酸洗後の防錆
油等の混入によつて汚れ、その汚れは乳化剤の作
用によつてエマルジヨンの中に抱きこまれて分離
することが難しいため、循環使用によつて汚れ成
分が増大し、圧延時の鋼板表面に再付着すること
がさけられなかつた。 斯る実状において、本発明者は、従来の乳化型
潤滑油剤にみられる上記欠点を改善せんと鋭意研
究を行つた結果、特定の水溶性分散剤を使用し
て、潤滑油成分を水中に保護コロイド的状態で分
散させたものが極めて優れた特性を有することを
見出した。すなわち、このようにして得られる潤
滑油剤は、従来のエマルジヨン状態と違い、油粒
子が比較的大きな粒形で水中に分散しているの
で、圧延時高いエネルギー面を有するロール及び
鋼板上に良好なるプレートアウト性を有し、しか
も分散剤の作用によつて油粒子同志の合一が妨げ
られて安定であり、更に乳化作用による場合に比
べて汚れ成分の混入が少ないと共に仮に混入され
てもその分離が容易であることを見出した。 従つて、本発明は優れた冷間圧延用潤滑油剤を
調製することのできる潤滑油組成物を提供するも
のであり、融点が20℃未満であり、かつ20℃にお
ける粘度が５〜300センチストークス（cst）であ
る潤滑油成分並びに分子量250〜25000の陰イオン
性高分子分散剤から選ばれる１種または２種以上
の水溶性分散剤を必須成分として含有する潤滑油
組成分を提供するものである。 本発明の潤滑油組成分に使用する潤滑油成分と
しては、例えばスピンドル油、マシン油、タービ
ン油、シリンダー油等の鉱物油；鯨油、ヤシ油、
ナタネ油、ヒマシ油、ヌカ油、パーム油等の動植
物性油脂；牛脂、ヤシ油、パーム油、ヒマシ油等
から得られる脂肪酸のC₁〜C₁₈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とのエステル類又
は不飽和脂肪酸；C₁₀〜C₂₂飽和、オレイン酸等の
脂肪酸；および平均分子量1000〜20000のオレフ
イン重合物、エステル型重合物、エーテル型重合
物、例えば、メチルメタクリレート、ポリブテ
ン、ポリアルキレングリコール、ダイマー酸等の
高分子重合物等の油性剤うち、融点が20℃未満で
あり、かつ20℃における粘度が５〜300cstものが
挙げられる。潤滑油成分の粘度が20℃で5cst以下
の場合、ロールと鋼板上にプレートアウトされた
油のうち流体動力学的にロールと鋼板の接触円弧
部分に取り込まれる量が減少して圧延潤滑特性に
悪影響を及ぼし、また、300cst以上の場合、圧延
後鋼板をそのまま焼鈍したときに蒸発揮剤しにく
く鋼板の板面清浄性に悪影響を与え、オイルステ
インの原因となり易い。したがつて、20℃におけ
る粘度が５〜300cstの範囲以外のものの使用は好
ましくない。 また、水溶性分散剤としては次のものが挙げら
れる。 (1) 分子量250〜25000の陰イオン性高分子分散剤 (a) オレフイン―マレイン酸共重合物塩 例えば、マレイン酸と炭素数２〜20のオレ
フインとの共重合物のアルカリ金属、アンモ
ニウム又はアミン塩で、平均分子量が250〜
25000のもの。 (b) アクリル酸もしくはメタクリル酸―マレイ
ン酸共重合物塩 例えば、当該共重合物のアルカリ金属、ア
ンモニウム又はアミン塩で、平均分子量500
〜25000のもの。 (c) アクリル酸もしくはメタクリル酸の単独重
合物塩又はこれらの共重合物塩 例えば、当該重合物又は共重合物塩のアル
カリ金属、アンモニウム又はアミン塩で、平
均分子量500〜25000のもの。 (d) 芳香族化合物スルホン酸―ホルマリン縮合
物塩 例えば、ナフタレンスルホン酸、クレオソ
ートスルホン酸、クレゾールスルホン酸、炭
素数１〜４のアルキルキル基を有するアルキ
ルナフタレンスルホン酸又はリグニンスルホ
ン酸の１又は２以上とホルマリンとの縮合物
（縮合度２〜50）のアルカリ金属、アンモニ
ウム又はアミン塩。 以上の陰イオン性高分子分散剤のうち、(a)
〜(c)の分子量2000〜10000のものが特に好ま
しい。 これらの水溶性分散剤は１種又は２種以上を混
合して使用することができ、これは潤滑油成分に
対して0.5〜20重量％使用するのが好ましい。 本発明の潤滑油組成物には、上記成分の他、必
要に応じて公知の各種添加剤、例えば防錆剤、油
性向上剤；有機リン酸エステルなどのリン系化合
物、ジアルキルチオリン酸亜鉛等の極圧剤；芳香
族アミン等の酸化防止剤等を添加することもでき
る。 本発明の潤滑油組成物は、上記潤滑油成分と水
溶性分散剤とを単に混合するか、あるいは水分量
が80％位までの濃厚溶液として調製しておき、使
用時水で希釈して使用する。 本発明の潤滑油組成物は、従来の乳化剤を使用
した潤滑油剤の如き低い表面張力（20〜
35dyne／cm）とはならず、自然乳化あるいは簡
単な撹拌による乳化分散は期待できないが、水溶
性分散剤の有する強い保護コロイド的分散力によ
り、所定の機械的撹拌により微細粒子化した潤滑
油成分はそのまま安定化し、粒子同志が凝集して
も簡単に合一、油層となることはなく、一定の撹
拌により水中で均一に分散する。そして、このよ
うにして生成した潤滑油成分粒子は、従来の乳化
系粒子に比べその粒子径が大きいため、圧延時高
いエネルギー面を有するロール表面および鋼板上
への付着性が良く優れた冷間圧延潤滑特性を示
す。 また、水溶性分散剤の働きによつて金属微粉お
よびトランプオイル等の「汚れ」成分は潤滑油分
分散粒子と凝集を起すことがなく、乳化系エマル
ジヨンの如き抱き込み現象もないため、潤滑油成
分は汚染されることはない。 更に、潤滑油成分分散粒子は、その粒子径が大
きく、静置により容易に上層に浮上してクリーミ
ング層となるので、水層との分離が簡単であり廃
水処理性も優れている。 叙上の如く、本発明の潤滑油組成物は、従来の
エマルジヨンタイプの圧延油には見られない優れ
た特長を有する。 以下更に実施例を挙げて説明する。なお、実施
例中の潤滑油組成物は第１表のものを使用した。

【表】

【表】

【表】 実施例１ 圧延試験： 第１表に示した潤滑油組成物について、下記の
方法により圧延試験をおこなつた。その結果は第
２表の通りである。 (A) 圧延試験方法 圧延機：100mmφ×150mm幅、鍛鋼ロール二段圧延
機 被圧延材：SPCC，Ｓ，Ｄ（JIS.G3141）、板厚１
mm×板幅30mm 圧延速度：700ｍ／min (B) 圧延油供給方法 潤滑油組成物と水を所定の濃度に混合し、ホモ
ミキサーで回転数5000rpmで撹拌しながら、ギヤ
ーポンプでスプレー量3.0／min（圧力2.5Kg／
cm²）、分散液温度60℃でロール及び圧延材料にス
プレーする。 上記条件で圧下率40％の圧延時の荷重を測定
し、その時の単位幅荷重を求めた。

【表】 第２表の結果から、本発明組成物を圧延油とし
て用いた場合、比較品(1)，(2)で示されるような従
来の乳化剤を用いたエマルジヨンタイプの圧延油
に較べて優れた圧延性能を示した。潤滑油成分が
同一の本発明品１と比較品(1)と較べても、水溶性
分散剤を用いた前者の方が、乳化剤を用いた後者
よりも前述したように油のプレートアウト性が良
好で圧延潤滑性能を向上させることがわかる。 実施例２ 分散液安定性及び油付着性試験： 以下に示す方法により第１表の潤滑油組成物に
ついて、分散液の安定性及び油付着性を試験し
た。この結果は第３表に示す通りである。 (a) 分散液安定性試験 潤滑油組成物と水を所定の濃度に混合し、ホモ
ミキサーで回転数5000rpm、５分間撹拌し、次い
で回転数500rpmで１時間撹拌した。１時間後の
状態を目視で観察し、下記の基準により評価する
と共にコールターカウンターにより平均粒子径を
測定した。 評価方法を以下の三段階で分類した。 〇：均一分散層で上層にほとんど分離浮遊物が認
められない。 △：均一分散層で上層に少量の分離浮遊物が認め
られる。 ×：大部分が分離し油層あるいは、固体凝集物が
生成する。 (d) 油付着試験方法 潤滑油組成物と水を所定の濃度に混合し、ホモ
ミキサーで回転数5000rpmで撹拌し、分散液を調
製する。付着性試験は上記分散液ギヤーポンプで
試験片にスプレーにて２秒間噴霧（圧力1.0気圧、
噴霧量１／min）した後、常温にて乾燥し、付
着油量を重量法により測定することによりおこな
つた。使用した試験片は、圧延試験に用いたもの
と同種のもので、大きさは幅50mm×長さ100mm表
面粗度4.0〜5.0μで、あらかじめ溶剤脱脂して用
いた。

【表】 第３表の結果から明らかな如く、本発明の潤滑
油組成物は、乳化剤を用いた比較品(1)，(2)と比べ
て油粒子径が大きくても安定に分散することが可
能となり、ある程度の撹拌力があれば比較的大き
な油粒子径で安定な分散状態を保つ。したがつて
油付着量が大きく、優れた性能を示す。これに対
し、(カ)の様に分散剤の量が少ないと安定な系が得
られず、また、分散剤の添加量が多すぎれば安定
性は良いが油粒子の径が小さくなり、本発明の特
徴が失なわれる。 実施例３ 分散液循環試験及び焼鈍試験： 第１表に示した潤滑油組成物の分散液の循環安
定性を調べるため３重量％溶液として、液温60℃
に調整（30容量タンク中に液量20、ホモミキ
サー500回転）して、ギヤーポンプでスプレーノ
ズル（圧力2.5気圧、給油量3.0／min）から、
150℃に加熱した鉄板に噴射し、連続的に分散液
溶液を循環し、48時間後のエマルジヨンの上層浮
遊分を除いた分散液中の油分を抽出、秤量し、初
期仕込油量に対する減少量を百分率により示し
た。その際、汚れ油分の圧延油中への影響を見る
ためにタンク中に、実機使用鉱物油系圧延油の使
用廃油（S.V＝15、鉄粉含有量3000ppm）を試料
油に対して10重量％を48時間の間で定量的に滴下
した。焼鈍試験は、48時間後の分散溶液を実施例
２、(b)と同様な方法で鋼板上に塗布し、乾燥後二
枚重ねにして焼鈍（温度700℃、N₂＋５％H₂ガ
ス雰囲気２時間）を行い、その表面の汚染度を目
視観察した。参照の為、試料油の新油についても
同様に行つた。焼鈍テストの判定は、新油の汚染
度を１、循環中に添加した実機使用圧延油の使用
廃油の汚染度を５とし、その間を５段階に分けて
評価した。この結果を第４表に示す。

【表】 圧延油の循環使用の場合には、使用中に金属微
粉やトランプオイル、廃油の汚れ成分が混入し、
このために乳化系のバランスがくずれ乳化系が不
安定になり油分が分離して上層に浮遊し、又焼鈍
においてもこれらの汚れ成分の混入により表面が
汚染される。 しかし第４表の結果から、本発明の潤滑油組成
物では、この様な汚れ成分の添加によつて圧延油
中への混入が少なく（廃油分は上層に浮遊し、金
属微粉等は沈降する）、油分の減少が少なくまた
焼鈍テストにおいても殆んど汚染は見られない。 一方、従来のエマルジヨンタイプの圧延油（(1)
及び(2)）では上記の様な油分の分離が起り油分の
減少が大きく、又汚れ成分もエマルジヨン中に巻
き込まれるので焼鈍テストによつてかなりの汚染
が認められる。 実施例４ 廃水処理性試験： 油付着性試験と同様の方法で調製した試料液
（1000ml）に硫酸バン土３ｇを添加し、２分間撹
拌し、その後水酸化カルシウムを添加してPHを７
に調整し、10分間撹拌後、30分間静置した。静置
後下澄液を採取して、COD（過マンガン酸カリウ
ム法）を測定した。 その結果は第５表のとおりである。

【表】 第５表の廃水処理性試験結果から明らかな如
く、本発明組成物は、比較品(オ)，（ワ）で代表さ
れる乳化剤を用いた分散液に較べて通常廃水処理
性に優れている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 融点が20℃未満であり、かつ20℃における粘
   度が５〜300センチストークスである潤滑油成分、
   並びに分子量250〜25000のオレフイン―マレイン
   酸共重合物塩、アクリル酸もしくはメタクリル酸
   とマレイン酸との共重合物塩、およびアクリル酸
   もしくはメタクリル酸の単独重合物塩もしくはこ
   れらの共重合物塩から選ばれる水溶性の陰イオン
   性高分子分散剤を必須成分として含有する冷間圧
   延用潤滑油組成物。 ２ 陰イオン性高分子分散剤が潤滑油成分に対し
   て0.5〜20重量％含有されている特許請求の範囲
   第１項記載の冷間圧延用潤滑油組成物。