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極薄鋼板用冷間圧延油組成物 - 特開2008−7544 | j-tokkyo
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【発明の名称】 極薄鋼板用冷間圧延油組成物
【発明者】 【氏名】瀬戸口 繁

【氏名】安田 哲生

【氏名】竹野 謙介

【氏名】伊藤 晴行

【氏名】今野 敬典

【氏名】脇本 政哉

【氏名】薬師寺 光男

【氏名】中村 修二

【氏名】磯 明博

【要約】 【課題】乳化を安定にし、均一な付着性を有し、且つ付着効率を高めながらも、圧延油原単位の低減効果を示し、板表面清浄性に優れ、圧延機廻りの汚れも少なく、苛酷な圧延条件に耐え得る圧延油組成物を提供する。

【構成】(a)鉱物油、動植物油脂および合成エステルからなる群より選択される少なくとも1種の基油100重量部、(b)HLBが8〜18の非イオン界面活性剤0.1〜5重量部、(c)2級アルコールのエチレンオキサイド付加物0.1〜20重量部、および(d)式(1);
【特許請求の範囲】
【請求項1】
(a)鉱物油、動植物油脂および合成エステルからなる群より選択される少なくとも1種の基油100重量部、
(b)HLBが8〜18の非イオン界面活性剤0.1〜5重量部、
(c)2級アルコールのエチレンオキサイド付加物0.1〜20重量部、および
(d)式(1);
R-O-(AO)-(BO)-(AO)-R (1)
(式中、Rは炭素数18のヒドロキシカルボン酸の2〜6量体のアシル基を示し、Aはエチレン基を示し、Bはプロピレン基を示す。p+rは5〜200であり、qは0〜70の整数である。)で表される高分子非イオン界面活性剤0.2〜5重量部
を含有してなる極薄鋼板用冷間圧延油組成物。
【請求項2】
HLBが8〜18の非イオン界面活性剤が、アルキルエーテル型非イオン界面活性剤、アルキルエステル型非イオン界面活性剤およびソルビタンエステルエーテル型非イオン界面活性剤からなる群より選択される少なくとも1種である請求項1に記載の極薄鋼板用冷間圧延油組成物。
【請求項3】
2級アルコールのエチレンオキサイド付加物が、炭素数10〜14の直鎖型2級アルコールのエチレンオキサイド付加物であって、エチレンオキサイドの付加モル数が3〜50モルである請求項1に記載の極薄鋼板用冷間圧延油組成物。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、普通鋼などの冷間圧延に使用する極薄鋼板用冷間圧延油組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の冷間圧延油は、鉱物油、動植物油脂、合成エステル等の基油の1種または2種以上に、非イオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、防錆剤、脂肪酸、極圧剤、酸化防止剤等を適宜組み合わせ、水で稀釈し、所定濃度のエマルジョンとして使用されるのが主流である。
【0003】
近年の圧延設備、技術の急速な進歩により、圧延速度の高速化、大量生産化がはかられ、圧延油に対する要求も、益々苛酷になってきており、その要求に充分対応できる圧延油の開発が望まれている。
【0004】
特に、極薄板(元厚0.22mm、仕上厚0.17mm)の冷間圧延には、潤滑性に優れる動植物油脂を基油とする圧延油が使用されてきたが、これら油脂系圧延油は圧延潤滑性には優れるが、圧延後の板表面、或いは圧延機廻りに汚れを残留させるので、次工程での負荷増大、作業環境の悪化を招くという欠点があった。
【0005】
そこで、特に合成エステル(モノ、ジ、トリエステル)を基油として用いたもの(特許文献1参照)や、2級アミンと不飽和脂肪酸の重縮合物とを配合したもの(特許文献2参照)が提案されている。
【0006】
しかしながら、これらにおいては、付着効率を向上させるために非イオン界面活性剤でHLBや添加量を調整してエマルジョン粒径を大きくする手段がとられているが、油原単位の増加を招き、不経済である。また、粒径を大きくし過ぎると、潤滑過多を招き、スリップして正常な圧延ができない。一方、エマルジョン粒径を小さくすると、付着効率が悪くなり、潤滑不足による焼付きや、張力・板厚変動に伴う振動現象が起こる場合があった。
【0007】
また、カチオン性高分子化合物を用いた圧延油(特許文献3参照)も提唱されているが、摩耗粉による乳化変動が大きく、頻繁に乳化・粒径調整が必要で、作業性が劣るという欠点が見られた。加えて、対イオンに硫酸イオン、硝酸イオン、塩素イオン、リン酸イオン、ホウ酸イオン等のアニオンが使用されるので、錆に対する問題が常に付きまとうという欠点があった。
【特許文献1】特開昭60−60193号公報
【特許文献2】特開平7−310086号公報
【特許文献3】特開昭60−203699号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明の課題は、乳化を安定にし、均一な付着性を有し、且つ付着効率を高めながらも、圧延油原単位の低減効果を示し、板表面清浄性に優れ、圧延機廻りの汚れも少なく、苛酷な圧延条件に耐え得る圧延油を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者等は、鋭意検討を重ねた結果、特定の高分子非イオン界面活性剤を用いて、圧延油エマルジョンの粒径をある一定範囲に保ち、ロールおよび被圧延材に均一に付着させることを可能ならしめ、高潤滑性を示しながら圧延油原単位の低減効果が得られる圧延油を開発し、本発明を完成するに至った。
【0010】
すなわち、本発明は、下記に示すとおりの極薄鋼板用冷間圧延油組成物を提供するものである。
項1. (a)鉱物油、動植物油脂および合成エステルからなる群より選択される少なくとも1種の基油100重量部、
(b)HLBが8〜18の非イオン界面活性剤0.1〜5重量部、
(c)2級アルコールのエチレンオキサイド付加物0.1〜20重量部、および
(d)式(1);
R-O-(AO)-(BO)-(AO)-R (1)
(式中、Rは炭素数18のヒドロキシカルボン酸の2〜6量体のアシル基を示し、Aはエチレン基を示し、Bはプロピレン基を示す。p+rは5〜200であり、qは0〜70の整数である。)で表される高分子非イオン界面活性剤0.2〜5重量部
を含有してなる極薄鋼板用冷間圧延油組成物。
項2. HLBが8〜18の非イオン界面活性剤が、アルキルエーテル型非イオン界面活性剤、アルキルエステル型非イオン界面活性剤およびソルビタンエステルエーテル型非イオン界面活性剤からなる群より選択される少なくとも1種である項1に記載の極薄鋼板用冷間圧延油組成物。
項3. 2級アルコールのエチレンオキサイド付加物が、炭素数10〜14の直鎖型2級アルコールのエチレンオキサイド付加物であって、エチレンオキサイドの付加モル数が3〜50モルである項1に記載の極薄鋼板用冷間圧延油組成物。
【0011】
以下、本発明を詳細に説明する。
【0012】
本発明に使用される基油(a)としては、従来からこの種の圧延油組成物に使用されてきたものがいずれも使用できる。その代表例として具体的には、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、牛脂、豚油、ナタネ油、ヒマシ油、ヌカ油、パーム油、ヤシ油等の動植物油脂;牛脂、ヒマシ油、ヤシ油等から得られる脂肪酸および合成脂肪酸と炭素原子数1〜22の脂肪族1価アルコールとのモノエステル、前記脂肪酸および合成脂肪酸とエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールとのジ、トリ、テトラエステルである合成エステルが挙げられる。
【0013】
本発明に使用されるHLBが8〜18の非イオン界面活性剤(b)としては、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレントリデシルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のアルキルエーテル型非イオン界面活性剤、ポリオキシエチレンモノラウレート、ポリオキシエチレンモノステアレート、ポリオキシエチレンモノオレエート等のアルキルエステル型非イオン界面活性剤、ソルビタンエステルエーテル型非イオン界面活性剤等が好ましいものとして例示される。本発明に使用される非イオン界面活性剤のHLBは、10〜14であるのが好ましい。非イオン界面活性剤の使用量は、基油100重量部に対して0.1〜5重量部であり、好ましくは0.5〜3重量部である。
【0014】
非イオン界面活性剤は親水基と親油基とからなり、HLBは親水基と親油基のバランスを数値化したもので、HLBが高いほど親水性が強く、表面張力を低下せしめ、浸透性、洗浄力を高める作用を有し、鉄粉と油の混合物による汚れの改善に寄与する。
【0015】
本発明に使用される2級アルコールのエチレンオキサイド付加物(c)としては、炭素数10〜14の直鎖型2級アルコールのエチレンオキサイド3〜50モル付加物(好ましくは5〜12モル付加物)が挙げられる。このような2級アルコールのエチレンオキサイド付加物としては、日本触媒社製のソフタノール30,50,70,90,120等が例示される。この2級アルコールのエチレンオキサイド付加物の使用量は、基油100重量部に対して0.1〜20重量部であり、好ましくは0.1〜5重量部である。
【0016】
2級アルコールのエチレンオキサイド付加物は、優れた湿潤力や脱脂力を有し、しかも、酸、アルカリに対する安定性も有しているので、持続性があり、汚れ分散性や洗浄性に効果を発揮する。
【0017】
本発明に使用される上記式(1)の高分子非イオン界面活性剤(d)は、炭素数18のヒドロキシカルボン酸の2〜6量体(好ましくは4〜6量体)とポリアルキレングリコールとのジエステル化物である。高分子非イオン界面活性剤の具体例としては、12−ヒドロキシステアリン酸、リシノレイン酸それぞれの重縮合物、またはこれらの混合状態での重縮合物(2〜6量体、好ましくは4〜6量体)と、ポリエチレングリコール(数平均分子量400〜10000)やポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール−ポリエチレングリコールブロックコポリマー(数平均分子量1250〜10000)とをエステル化させたジエステル化物が挙げられる。2量体未満の重縮合物を用いたものは、親油性に乏しく、潤滑性も低下して好ましくない。一方、7量体以上の重縮合物を用いたものは、高粘度となり、作業性のみならずユーティリティー上の問題がある。高分子非イオン界面活性剤の数平均分子量は、1500〜16000であるのが好ましく、2500〜15000であるのがより好ましく、3500〜10000であるのが特に好ましい。高分子非イオン界面活性剤の使用量は、基油100重量部に対して0.2〜5重量部であり、好ましくは0.5〜4重量部である。
【0018】
上記式(1)の高分子非イオン界面活性剤は、金属に吸着し易く、親水基も有しているので、圧延油の使用状態(エマルジョン)における保護コロイド的作用を有し、エマルジョン粒子径をある一定範囲に保つ性質を有する。
【0019】
本発明の圧延油組成物には、上記成分のほか、必要に応じて公知の各種添加剤、例えば極圧剤、油性向上剤、酸化防止剤、防錆剤等を添加することができる。
【0020】
極圧剤としては、トリクレジルホスファイト、ジアルキルジチオリン酸亜鉛等が例示され、油性向上剤としては、オレイン酸、ステアリン酸、ダイマー酸等の脂肪酸が例示され、酸化防止剤としては、2,4−ジ−t−ブチル−p−クレゾール等のフェノール系化合物、フェニルα−ナフチルアミン等の芳香族アミン等が例示され、防錆剤としては、アルケニルコハク酸およびその誘導体、オレイン酸等の脂肪酸、ソルビタンモノオレエート等のエステル、その他のアミン等が例示される。
【0021】
本発明の圧延油組成物を水で稀釈して2〜5%のエマルジョンを作製し、循環しながら圧延ロールや被圧延材の間隙にスプレー給油することにより、従来の圧延油に比べて、潤滑性の向上、汚れの改善、製品板清浄度の向上がはかれ、荷重変動もなく、消費電力、油原単位を低減できる。
【発明の効果】
【0022】
本発明の冷間圧延油組成物は、優れた付着能力を有し、ロールや被圧延材に均一な被膜を形成し、発生鉄粉による乳化変動もなく、高潤滑性を示す。本発明の冷間圧延油組成物を使用すると、板表面の清浄性や圧延機廻りの清浄性も向上する。また、乳化変動がないので、余分な圧延油の補給が不要であり、油原単位の低い、経済的にも優位な圧延油組成物である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0023】
以下に実施例および比較例を示して本発明を具体的に説明するが、下記の実施例は本発明を何ら制限するものではない。
【0024】
実施例1〜8および比較例1〜4
表1に示す所定の成分を所定の配合量で配合して、圧延油組成物を調製した。表1中の数値は重量部を示す。
【0025】
なお、表1中における各成分は、次のとおりである。
[動物性油脂]精製牛脂
[合成エステル]トリメチロールプロパントリオレエート
[高分子非イオン界面活性剤]
(A)12−ヒドロキシステアリン酸の4量体:ポリエチレングリコール(数平均分子量1500)=2:1の反応物(数平均分子量=3800)
(B)12−ヒドロキシステアリン酸の6量体:ポリエチレングリコール(数平均分子量2000)=2:1の反応物(数平均分子量=5380)
(C)リシノレイン酸の6量体:HO-(AO)-(BO)-(AO)-H(数平均分子量2400)=2:1の反応物(数平均分子量=5760)[式中、Aはエチレン基、Bはプロピレン基、p+r=11、q=33]
(D)リシノレイン酸の6量体:HO-(AO)-(BO)-(AO)-H(数平均分子量10000)=2:1の反応物(数平均分子量=13300)[式中、Aはエチレン基、Bはプロピレン基、p+r=159、q=34]
[非イオン界面活性剤]ポリオキシエチレンモノオレエート(HLB=13.5)
[2級アルコールEO付加物]炭素数12〜14の2級アルコールのエチレンオキサイド5モル付加物(日本触媒社製のソフタノール50)
[油性向上剤]オレイン酸
[酸化防止剤]2,4−ジ−t−ブチル−p−クレゾール
[防錆剤]ドデセニルコハク酸。
【0026】
【表1】


【0027】
表1に示される各圧延油組成物について、下記試験方法により各種特性を評価した。その結果を表2および図1〜図6に示す。
【0028】
<圧延試験>
小型二段式圧延機を用いて、下記条件にて3パス圧延し、圧下率55%時点におけるトータル圧延荷重(TON数)を測定し、下記式により圧延相対比を求めた。
[圧延条件]
圧延材料:JIS G−3141のSPCC材(低炭素鋼、厚さ0.8mm×巾30mmコイル)
圧延ロール:直径76mm、胴長90mmブライトロール(Ra=0.05μm)
圧延速度:200m/min
前方、後方張力:5kgf/mm
パス回数:3(圧下率1パス20%、2パス25%、3パス25%)
[給油条件]
クーラント温度:50℃
クーラント濃度:3%エマルジョン
スプレー量:2.3L/min
スプレー圧:0.5kg/cm
圧延相対比=実施例または比較例の圧延荷重(TON数)/比較例1の圧延荷重(TON数)
この圧延相対比の値が低いほど、圧延潤滑性に優れることを示す。
【0029】
<圧延機廻りの清浄性評価試験>
酸洗鋼板(SPHC)を8パス圧延し、ロール下に設置した清浄な鋼板(汚れ付着評価板)に付着した汚れ(鉄粉と油の混合物)量から、スタンドクリーン性を評価した。汚れ付着量の値が低いほど、圧延機廻りの清浄性が優れることを示す。
[圧延条件]
ロール:150mmφ×200mm
板表面清浄性評価板:酸洗板(2.3mm×50mm×500mm)
汚れ付着評価板:1.0mm×200mm×300mm。
【0030】
<鋼板明度試験>
試験圧延した鋼板表面に市販メンディングテープを貼り付け、次いで剥離し、このテープを標準白色台紙に貼り付けた表面の明度を、日本電色工業製の色差計ND−101D型で測定した。完全黒色の明度を0とし、標準白色台紙の明度を85として求めた。この数値が高いほど、明度が高いことを示す。
【0031】
<劣化試験>
各圧延油組成物(3%エマルジョン)について図7に示す循環劣化試験機で7日間劣化試験を行い、試験前後の粒径分布をベックマン・コールター社製マルチサイザーで測定した。図7中、1はタンク(液温60±5℃)、2はフィルター、3はポンプ(25L/min)、4は回転ドラム(30φcm×20cm)を示す。この回転ドラム4は、1/2インチ鋼球ボール150個、2cm×2cm×1cm鋳物ブロック8個を内在せしめ、115rpmで回転する。
【0032】
【表2】


【0033】
表2から明らかなように、実施例の圧延油組成物は潤滑性が2%〜10%向上していることが判る。また、汚れ付着量についても、従来の動物性油脂をベースにした圧延油組成物(比較例1)の1/2以下であり、圧延機廻りの汚れ改善に大きく寄与することが期待される。また、鋼板明度の試験結果から、実施例は比較例より圧延後の鋼板表面が綺麗であることが判る。劣化試験前後の粒径分布の変化からみても、実施例の圧延油組成物は変化が少なく、鉄粉が生成混入しても乳化性が安定していることが判る。乳化変動がないということは、均一付着が可能で圧延スピードの高速化にも対応でき、圧延荷重変動が少なく、油原単位の低減にも繋がることが判る。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】実施例2の劣化試験前のエマルジョンの粒径分布を示す図である。
【図2】実施例2の劣化試験後のエマルジョンの粒径分布を示す図である。
【図3】実施例8の劣化試験前のエマルジョンの粒径分布を示す図である。
【図4】実施例8の劣化試験後のエマルジョンの粒径分布を示す図である。
【図5】比較例3の劣化試験前のエマルジョンの粒径分布を示す図である。
【図6】比較例3の劣化試験後のエマルジョンの粒径分布を示す図である。
【図7】循環劣化試験機の概略図である。
【符号の説明】
【0035】
1 タンク
2 フィルター
3 ポンプ
4 回転ドラム
【出願人】 【識別番号】000006655
【氏名又は名称】新日本製鐵株式会社
【識別番号】000207399
【氏名又は名称】大同化学工業株式会社
【出願日】 平成18年6月27日(2006.6.27)
【代理人】 【識別番号】100065215
【弁理士】
【氏名又は名称】三枝 英二

【識別番号】100076510
【弁理士】
【氏名又は名称】掛樋 悠路

【識別番号】100099911
【弁理士】
【氏名又は名称】関 仁士


【公開番号】 特開2008−7544(P2008−7544A)
【公開日】 平成20年1月17日(2008.1.17)
【出願番号】 特願2006−176435(P2006−176435)