TWI457435B - Rolling oil composition for metal processing - Google Patents

Description

金屬加工用輥軋油組成物

本發明有關金屬加工用之輥軋油組成物，詳言之，係有關可較好地使用於輥軋鐵系材料時之輥軋油組成物。

金屬或其合金板或箔於輥軋加工之際，一般謀求生產性或效率的提高以及製品外觀的提高。至於提高生產性或效率相關的技術，舉例有達成高的軋縮率的技術或減低軋縮率之技術，至於提高製品外觀相關的技術，舉例有用以避免輥塗佈不均或表面損傷(熱擦傷)之技術。尤其是鐵系材料硬且不鏽鋼等大多要求有優異的表面外觀，故已進行了提高該等加工技術之目的之種種開發，迄今為止已知有不鏽鋼等之輥軋加工所用的輥軋油。

例如，專利文獻1揭示一種金屬加工用潤滑油，其係調配特定二羧酸與特定醇之反應產物之二酯所成。專利文獻2及3揭示含有特定二酯與特定醇之不鏽鋼用冷間輥軋油。

如上述迄今雖已知有各種輥軋油，但以近年之輻軋加工相關要求性能作為基準該等未必具有充分性能者。尤其，使優異生產性與優異製品外觀兼具有其困難，例如，使用以往的輥軋油於高的軋縮率進行加工則有表面易產生損傷的問題。因此，期望提高輥軋油之性能。

專利文獻1：特開昭62-201994號公報

專利文獻2：特開2001-172662號公報

專利文獻3：特開2001-172663號公報

本發明係在該等狀況下所完成者，目的在於提供一種具有優異輥軋性能之輥軋油組成物，亦即提供一種即使在高的軋縮率進行輥軋加工亦不發生表面損傷且可使輥軋荷重減低之輥軋油組成物。

本發明者，經積極重複研究之結果，發現使用特定含硫化合物作為添加劑可解決上述課題。再者，一般含硫化合物對油有溶解性低的問題，且輥軋加工之際容易發生煙霧，而有因惡臭使作業環境惡化的問題，但該等問題亦可藉使含硫化合物特定化而加以解決，因而完成本發明。

亦即，本發明係提供以下之輥軋油組成物者。

1.一種金屬加工用之輥軋油組成物，其特徵係在基油中以組成物總量為基準調配0.01~70質量%之以下述一般式(I)

R¹ OOC-R² -S_x -R³ -COOR⁴ 　…(I)

(式中，R¹ 及R⁴ 係分別獨立為碳數1~20之烴基，R² 及R³ 係分別獨立為碳數0~6之烴基，x係表示1~3之整數)表示之含硫化合物所成。

2.如上述1中記載之輥軋油組成物，其中一般式(I)表示之含硫化合物之x為2。

3.如上述1或2中記載之輥軋油組成物，其中金屬加工為鐵系材料之加工。

4.如上述1或2中記載之輥軋油組成物，其中金屬加工為不鏽鋼之加工。

依據本發明，提供一種即使在高的軋縮率進行輥軋加工亦不發生表面損傷且可使輥軋荷重減低之輥軋油組成物。又該輥軋油組成物儘管亦使用硫系添加劑，仍可消解有關臭氣的問題。

因此依據本發明之輥軋油組成物，可獲得下列效果：(1)可提高軋縮率並提高生產性，(2)由於可使輥軋荷重減低，故可抑制能量消耗，(3)可達成上述優異輥軋性能而不會伴隨著作業環境降低。

本發明中使用作為基油者並無特別限定，可對映於使用目的或使用條件等而可自礦油、合成油及油脂中適當選擇。作為礦油，可舉例有例如鏈烷基系原油、中間基系原油或環烷基系原油藉常壓蒸餾所得之殘渣油、或使常壓蒸餾之殘渣油經減壓蒸餾所得之餾出油、或將該等依據常法純化所得之純化油，例如溶劑純化油、氫化純化油、脫蠟處理油、白土處理油等。作為合成油，可使用例如碳數8~14之聚-α-烯烴、烯烴共聚物(例如乙烯-丙烯共聚物等)、或聚丁烯、聚丙烯等之分支烯烴或該等之氫化物、進而為多元醇酯(三羥甲基丙烷之脂肪酸酯、季戊四醇之脂肪酸酯等)等之酯系化合物、烷基苯等。作為油脂，舉例有例如牛脂、豬脂、大豆油、菜籽油、米糠油、椰子油、棕櫚油、棕櫚仁油或該等之氫化物。

本發明中，基油可使用前述礦油之一種亦可組合兩種以上使用，前述合成油亦可使用一種亦可組合兩種以上使用，前述油脂亦可使用一種亦可組合兩種以上使用。又，亦可自礦油、合成油及油脂選擇兩種以上倂用。本發明中使用之基油較好為在40℃之動黏度為3~30mm² /s之範圍者。該動黏度若為3mm² /s以上，則成為引火點高者，因引火引起的火災危險性少。另一方面，若為30mm² /s以上，則發生捲起摩擦之虞較少。由以上各點觀之，更好為5~20mm² /s。

本發明之輥軋油組成物中，使用以一般式(I)表示之含硫化合物：

R¹ OOC-R² -S_x -R³ -COOR⁴ 　…(I)

一般式(I)中，R¹ 及R⁴ 係分別獨立為碳數1~20之烴基。碳述若高於20則溶解性容易變差。又於上述範圍內碳數越多可獲得防止蒸發效果，較好為碳數2~18，更好為4~18。該烴基可為直鏈狀、分支狀、芳香族環狀之任一者，又亦可為飽和或不飽和。R² 及R³ 係分別獨立為碳數0~6之2價烴基。碳數若高於6則溶解性溶液容易變差，又難以獲得本發明效果。碳數較好為1~4，更好為1。該2價烴基可為直鏈狀、分支狀、芳香族環狀之任一者，又亦可為飽和或不飽和。又，碳數為0之烴基時，意指酯基的碳原子與硫原子直接鍵結之狀態。R¹ 與R⁴ 或R² 與R³ 可為相同亦可為不同，由製造上之理由較好為相同。x係1~3之任一者。若x為4以上時，有容易產生臭氣或腐蝕性方面之問題。因此，可單獨使用x為1~3之含硫化合物之任一者，亦可使用該等之混合物，但由上述觀點觀之，作為以一般式(I)表示之含硫化合物，較好使用x為2之含硫化合物。x為2之含硫化合物之量相對於以一般式(I)表示之含硫化合物總量，較好為70質量%以上，更好為90質量%以上，最好為95質量%以上。

以一般式(I)表示之含硫化合物可以以往已知方法製造，但x為2之含硫化合物較好以下列所示之方法製造。亦即使用以一般式(II)及/或一般式(III)所示之含硫羧酸酯作為原料：

R¹ OOC-R² -SH　…(II)

R⁴ OOC-R³ -SH　…(III)

(式中，R¹ 及R⁴ 、R² 及R³ 與前述定義相同)，進行氧化偶合。依據此等製造方法，製造實質上x為2之一般式(I)表示之含硫化合物。

具體而言，可製造R¹ OOC-R² -S-S-R³ -COOR⁴ 、R¹ OOC-R² -S-S-R² -COOR¹ 、R⁴ OOC-R³ -S-S-R³ -COOR⁴ 。

上述氧化偶合中使用之氧化劑可使用通常使用之氧化劑，舉例為例如氧、過氧化氫、鹵素(碘、溴)、次亞鹵酸(鹽)、亞碸(二甲基亞碸、二異丙基亞碸)、氧化錳(IV)等。該等氧化劑中，氧、過氧化氫、二甲基亞碸較便宜，而可容易地製造目的之含硫化合物，故而較佳。

以前述一般式(I)表示之含硫化合物之具體例，可舉例為雙(甲氧羰基甲基)二硫醚、雙(乙氧羰基甲基)二硫醚、雙(正丙氧羰基甲基)二硫醚、雙(異丙氧羰基甲基)二硫醚、雙(正丁氧羰基甲基)二硫醚、雙(正辛氧羰基甲基)二硫醚、雙(正十二烷氧羰基甲基)二硫醚、雙(環丙氧羰基甲基)二硫醚、1,1-雙(1-甲氧羰基乙基)二硫醚、1,1-雙(1-甲氧羰基正丙基)二硫醚、1,1-雙(1-甲氧羰基正丁基)二硫醚、1,1-雙(1-甲氧羰基正己基)二硫醚、1,1-雙(1-甲氧羰基正辛基)二硫醚、1,1-雙(1-甲氧羰基正十二烷基)二硫醚、2,2-雙(2-甲氧羰基正丙基)二硫醚、1,1-雙(2-甲氧羰基乙基)二硫醚、1,1-雙(2-乙氧羰基乙基)二硫醚、1,1-雙(2-正丙氧羰基乙基)二硫醚、1,1-雙(2-異丙氧羰基乙基)二硫醚、1,1-雙(2-環丙氧羰基乙基)二硫醚、1,1-雙(2-甲氧羰基正丙基)二硫醚、1,1-雙(2-甲氧羰基正丁基)二硫醚、1,1-雙(2-甲氧羰基正己基)二硫醚、1,1-雙(2-甲氧羰基正丙基)二硫醚、2,2-雙(3-甲氧羰基正戊基)二硫醚、巰基苯甲酸丁酯之二聚物、巰基苯甲酸正辛酯之二聚物等。

本發明中，以一般式(I)表示之含硫化合物可單獨使用一種，亦可倂用兩種以上。其調配量為以輥軋油組成物總量為基準，為0.01~70質量%。若低於0.01質量%則有無法獲得本發明效果的情況，若超過70質量%，則無法得到與其相對應的效果，且容易產生臭氣方面之問題。由上述觀點，更好為0.1~50質量%，最好為0.5~30質量%。

本發明之輥軋油組成物亦可含上述硫化合物以外之油性劑。至於油性劑舉例有單酯或二酯。

至於上述單酯，可舉例為例如以一般式(IV)表示之化合物：

RCOOR’　…(IV)

式中，R表示碳數11~22之烷基，R’表示碳數1~25之烷基，R與R’合計碳數為12~47。

前述一般式(IV)所表示之單酯之較佳總碳數在13~36之範圍。該單酯之具體例舉例較好為硬脂酸甲酯、硬脂酸丁酯、硬脂酸辛酯、棕櫚酸辛酯等，但該等中，由性能及獲得溶液性方面觀之，較好為硬脂酸丁酯。

輥軋油組成物中該單酯含量，較好為0.5~40質量%之範圍。若在上述範圍則可獲得輥軋板之光澤不均減低效果以及耐熱擦傷性能的提高效果。由以上各點，該單酯之較佳含量為3~30質量%之範圍，更好為5~20質量%之範圍。

上述二酯舉例為主骨架由飽和或不飽和分支烴鏈所構成之碳數12~28之脂肪族二羧酸與碳數1~6之直鏈脂肪族醇之反應產物。

該脂肪族二羧酸之碳數若在上述範圍，則就耐熱擦傷性能或溶解性方面較好。由上述觀點更佳之碳數為14~24，更佳為16~20。

又，該脂肪族二羧酸具有分支鏈作為主骨架。藉由具有分支鏈，使二酯對於基油的溶解性變好，而有容易獲得具有所需性能之輥軋油組成物之優點。

本發明中，作為前述脂肪族二羧酸，可使用飽和或不飽和任一種，較好舉例為例如以下述一般式(V)表示之化合物。

式中，k表示0~3之整數，m及n分別表示1~23之整數，k、m及n之合計為8~24之整數。

二酯製造中所用之主骨架由飽和或不飽和分支狀烴鏈所構成之碳數12~28之脂肪族二羧酸之具體例可舉例為下述化學式表示之化合物等。

另一方面，脂肪族醇係使用碳數1~6者。若在該範圍則可提高溶解性。由上述觀點較佳為碳數1~4。又，該脂肪族醇有必要為直鏈狀。若為具有分支鏈者，則耐熱擦傷性性能變差。此等直鏈狀脂肪族醇之具體例，可舉例為甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇等。

於輥軋油組成物中該二酯含量較好為0.5~30質量%。若在上述範圍則可獲得耐熱擦傷性能提高之效果。由以上觀點，該二酯較好含量在1~20質量%之範圍，最好為1~15質量%之範圍。

本發明之輥軋油組成物較好為調配酚系抗氧化劑。藉由調配酚系抗氧化劑，有抑制輥軋油組成物氧化劣化之效果。

酚系抗氧化劑舉例有2,6-二-第三丁基酚、2,6-二-第三丁基-對-甲酚、2,4-二甲基-6-第三丁基酚等，該等中，較好為2,6-二-第三丁基-對-甲酚。酚系抗氧化劑之調配量，以輥軋油組成物總量為基準，較好為0.01~5質量%之範圍，更好為0.1~1質量%之範圍。

再者，本發明之輥軋油組成物，依據所需，在不損及本發明目的之範圍內，可調配防鏽劑、腐蝕防止劑、消泡劑等各種添加劑。

防鏽劑及腐蝕防止劑可舉例為例如脂肪酸、烯基琥珀酸半酯、脂肪酸鹼、烷基磺酸鹽、脂肪酸胺、氧化鏈烷、烷基聚氧乙烯醚等。

消泡劑舉例為例如二甲基聚矽氧烷、聚丙烯酸酯等。

該等添加劑分別可單獨使用一種或混合兩種以上使用。又，該等添加劑之調配量通常以組成物為基準，分別為0.1~10質量%之範圍，較好為0.1~5質量%之範圍。

本發明之輥軋油組成物之黏度並無特別限制，但較好於40℃之動黏度為3~30mm² /s，更好為5~20mm² /s。

本發明之輥軋油組成物使用時，該輥軋油組成物可直接以該狀態使用，亦可添加乳化劑及水調製成乳液而使用。作為乳化劑，只要配合目的適當選擇即可，例如可使用陰離子系乳化劑、陽離子系乳化劑、非離子系乳化劑、或該等之混合物。

本發明之輥軋油組成物可較好地使用作為金屬加工用輥軋油組成物。尤其，若使用本發明之輥軋油組成物，即使對硬的材料亦可效率良好地進行輥軋加工，因此可較好地使用於各種鐵系材料之輥軋加工，由於可獲得優異的表面外觀故而最好使用於不鏽鋼之輥軋加工。

一般如不繡鋼之輥軋加工之需要有優異表面外觀之情況，本發明之輥軋油組成物較好以其直接狀態加以使用，又，於如鋼板之輥軋加工之以效率優先之情況，較好調製成乳液後使用。

實施例

接著，本發明藉由實施例更詳細加以說明，但本發明不受該等實施例之任何限制。

實施例1~7、比較例1~6

如表1所示，於基油中調配含硫化合物及其他添加劑，獲得輥軋油組成物。將該等作為試料油進行以下所示之評價試驗。評價結果示於表2。

又，表1中係以輥軋油組成物總量設為100質量份時之各成份調配量以質量份表示。

(1)臨界軋縮率

使用輥徑40mm(輥表面粗度Ra 0.10μm)之操作輥，以輥軋速度100m/分鐘進行輥軋加工。軋縮率自20%階段性地上升，實施至發生熱擦傷性為止，未發生熱擦傷性之最大軋縮率作為臨界軋縮率。

又，本評價及下述之「軋縮率25%時之輥軋荷重」評價中，材料系使用以下之不繡鋼。

SUS304：盤管尺寸(0.6mm厚、50mm寬)

(2)軋縮率25%時之輥軋荷重

檢視於軋縮率25%進行輥軋所需之輥軋荷重。

(3)臭氣試驗

以JIS K2231所定之液體鏈烷稀釋試料油，以下列基準評價是否感覺到不快臭味。以評審員5人評價之其中間值示於表2。

1(少許臭味)：以1000倍稀釋並無硫黃臭味。

2(淡的臭味)：以1000倍稀釋有硫黃臭味，以5000倍稀釋並無硫黃臭味。

3(強烈臭味)：以5000倍稀釋有硫黃臭味。

基油：40℃動黏度為8mm² /s之鏈烷系礦油

硫系化合物1：一般式(I)中，R¹ 及R⁴ 為正辛基，R² 及R³ 為CH₂ 基，x為2之含硫化合物

硫系化合物2：一般式(I)中，R¹ 及R⁴ 為正丁基，R² 及R³ 為CH₂ 基，x為2之含硫化合物

硫系化合物3：巰基苯甲酸正辛酯之二聚物

硫系化合物4：一般式(I)中，R¹ 及R⁴ 為正辛基，R² 及R³ 為CH₂ 基，x為4之含硫化合物

硫系化合物5：聚硫醚

硫系化合物6：硫化烯烴

硫系化合物7：硫化油脂

油性劑1：硬脂酸丁酯

油性劑2：以下式表示之二酯化合物：

抗氧化劑：DBPC(2,6-二-第三丁基-對-甲酚)

[產業上之可能利用性]

依據本發明之輥軋油組成物，可獲得(1)可在高的軋縮率進行輥軋加工而提高生產性，(2)由於可使輥軋荷重減低，故可抑制能量消耗，(3)可達成上述優異輥軋性能而不會伴隨著作業環境降低等之效果，本發明可較好地使用於輥軋加工。

Claims (4)

1. 一種金屬加工用之輥軋油組成物，其特徵係在基油中，以組成物總量為基準調配0.01~70質量%之以下述一般式(I)R¹ OOC-R² -S_x -R³ -COOR⁴ 　…(I)(式中，R¹ 及R⁴ 係分別獨立為碳數1~20之烴基，R² 及R³ 係分別獨立為碳數0~6之烴基，x係表示1~3之整數)表示之含硫化合物所成。
2. 如申請專利範圍第1項之金屬加工用之輥軋油組成物，其中一般式(I)表示之含硫化合物之x為2。
3. 如申請專利範圍第1或2項之金屬加工用之輥軋油組成物，其中金屬加工為鐵系材料之加工。
4. 如申請專利範圍第1或2項之金屬加工用之輥軋油組成物，其中金屬加工為不鏽鋼之加工。