(57)【要約】【課題】  耐焼き付き性及び油水分離性に優れた冷間圧延油組成物及びこれを使用した冷間圧延方法を提供すること。【解決手段】  下記の成分１〜３を含む直接給油式冷間圧延油組成物。成分１：鉱油、合成エステル油又は動植物油、成分２：Ａ群のカチオン性モノマーのホモポリマー又はコポリマー、又はＡ群のカチオン性モノマーと、Ｂ群のモノマーとのコポリマー、及び成分３：硫黄系、リン−硫黄系又はリン系極圧剤。Ａ群：下記式（１）、（２）又は（３）で表される化合物。Ｂ群：側鎖にアルキル基又はアルケニル基を有するアクリル酸又はメタクリル酸のエステル又はアミド。式（１）【０００１】【化１】2005200610.tif 000010式（２）    ＣＨ2＝ＣＲ3−ＣＯ−ＮＨ−（ＣＨ2）mＮＲ4Ｒ5式（３）    ＣＨ2＝ＣＲ6−ＣＯ−Ｏ−（ＣＨ2）nＮＲ7Ｒ8Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ6は、水素又はメチル、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ7、Ｒ8はアルキル、ｍ、ｎは１〜５を示す。【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の成分１〜３を含む冷間圧延油組成物。
成分１：鉱油、合成エステル油及び動植物油からなる群から選ばれる少なくとも１種の基油、
成分２：下記Ａ群から選ばれる少なくとも１種のカチオン性モノマーのホモポリマー又はコポリマーであって、数平均分子量が3,000〜1,000,000のカチオン性高分子化合物、又は
Ａ群から選ばれる少なくとも１種のカチオン性モノマーと、下記Ｂ群から選ばれる少なくとも１種のモノマーとのコポリマーであって、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
成分３：硫黄系化合物及びリン−硫黄系化合物からなる群から選ばれる少なくとも１種の極圧剤。
Ａ群：下記式（１）、（２）又は（３）で表される化合物。
Ｂ群：側鎖にアルキル基又はアルケニル基を有するアクリル酸又はメタクリル酸のエステル又はアミド、ビニルアルコール誘導体、フマル酸エステル及びマレイン酸エステル。
式（１）
【化１】
2005200610.tif 000008
（式中、Ｒ1及びＲ2は、独立して水素原子又はメチル基を示す。）
式（２）    ＣＨ2＝ＣＲ3−ＣＯ−ＮＨ−（ＣＨ2）mＮＲ4Ｒ5
（式中、Ｒ3は、水素原子又はメチル基を示し、Ｒ4及びＲ5は独立して炭素原子数１〜４のアルキル基を示し、ｍは１〜５の整数を示す。）
式（３）    ＣＨ2＝ＣＲ6−ＣＯ−Ｏ−（ＣＨ2）nＮＲ7Ｒ8
（式中、Ｒ6は、水素原子又はメチル基を示し、Ｒ7及びＲ8は独立して炭素原子数１〜４のアルキル基を示し、ｎは１〜５の整数を示す。）
【請求項２】
下記の成分１〜３を含む冷間圧延油組成物。
成分１：鉱油、合成エステル油及び動植物油からなる群から選ばれる少なくとも１種の基油、
成分２：下記Ａ群から選ばれる少なくとも１種のカチオン性モノマーのホモポリマー又はコポリマーであって、数平均分子量が3,000〜1,000,000のカチオン性高分子化合物、又は
Ａ群から選ばれる少なくとも１種のカチオン性モノマーと、下記Ｂ群から選ばれる少なくとも１種のモノマーとのコポリマーであって、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
成分３：硫黄系化合物、リン−硫黄系化合物及びリン系化合物からなる群から選ばれる少なくとも１種の極圧剤。
Ａ群：下記式（１）、（２）又は（３）で表される化合物。
Ｂ群：側鎖にアルキル基又はアルケニル基を有するアクリル酸又はメタクリル酸のエステル又はアミド、ビニルアルコール誘導体、フマル酸エステル及びマレイン酸エステル。
式（１）
【化２】
2005200610.tif 000009
（式中、Ｒ1及びＲ2は、独立して水素原子又はメチル基を示す。）
式（２）    ＣＨ2＝ＣＲ3−ＣＯ−ＮＨ−（ＣＨ2）mＮＲ4Ｒ5
（式中、Ｒ3は、水素原子又はメチル基を示し、Ｒ4及びＲ5は独立して炭素原子数１〜４のアルキル基を示し、ｍは２〜５の整数を示す。）
式（３）    ＣＨ2＝ＣＲ6−ＣＯ−Ｏ−（ＣＨ2）nＮＲ7Ｒ8
（式中、Ｒ6は、水素原子又はメチル基を示し、Ｒ7及びＲ8は独立して炭素原子数１〜４のアルキル基を示し、ｎは３〜５の整数を示す。）
【請求項３】
成分２のカチオン性高分子化合物が、Ａ群の化合物のホモポリマーであり、圧延油組成物中に１０〜５０００ｐｐｍ含まれていることを特徴とする、請求項１又は２記載の冷間圧延油組成物。
【請求項４】
成分２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１：１０〜１０：１のコポリマーであり、圧延油組成物中に１０〜５０００ｐｐｍ含まれていることを特徴とする、請求項１又は２記載の冷間圧延油組成物。
【請求項５】
成分３の極圧剤が、それぞれ圧延油組成物中に０．１〜１０．０質量％含まれていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項記載の冷間圧延油組成物。
【請求項６】
成分３の極圧剤が、硫化油脂、ポリサルファイド又はホスホロチオエートである請求項１〜５のいずれか１項記載の冷間圧延油組成物。
【請求項７】
直接給油式用冷間圧延油組成物である請求項１〜６のいずれか１項記載の冷間圧延油組成物。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項記載の冷間圧延油組成物を用いて冷間圧延を行う事を特徴とする冷間圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼などの鉄系金属、ステンレス鋼などの鉄合金、アルミニウム等の非鉄金属を圧延する時に用いる冷間圧延油組成物に関し、特に鉄鋼の直接給油式冷間圧延時に用いるのに好適な冷間圧延油組成物及びこれを用いた冷間圧延方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼のブリキ板等の薄板を圧延する際に使用される圧延油の給油には、直接給油式（ダイレクト給油）と循環給油式（リサーキュレーション給油）が用いられている。特に直接給油式の圧延油は、牛脂やパーム油等の天然油脂を、水に強制的に分散して材料やロールに給油されている（例えば、特許文献１参照）。この圧延油には、油脂単体、または脂肪酸のような油性剤の他、カチオン性高分子添加剤を添加し、給油された後、材料に付着し易い（油水分離し易い）状態にするなどの工夫がなされ、圧延操業されている場合がある（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）。しかし、圧延ロールバイト内の鋼板材料温度は、圧延速度が速くなるにつれて高くなり、１５０℃以上の高温に達する場合が多い。このように、圧延操業条件が高温化、高速化、高圧下等の厳しい条件になると、材料とロール間で焼き付きが発生し、ヒートスクラッチなどと呼ばれる疵が材料に入る。そのため、従来は速度等を規制して操業する必要があった。
【０００３】
【特許文献１】特許第２０５１６８６号
【特許文献２】特許第１６５５１５５号
【特許文献３】特開２０００−３２８０８８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、冷間圧延油組成物を提供することであり、特に耐焼き付き性及び油水分離性に優れ、高速化、高圧下圧延等の厳しい操業条件下でも、材料とロール間で焼き付きの発生や、ヒートスクラッチなどと呼ばれる疵が材料に入ることがなく、そのため、速度等を規制して操業する必要のない冷間圧延油組成物、特に直接給油式冷間圧延油組成物を提供することである。
本発明の他の目的は、上記冷間圧延油組成物を使用した冷間圧延方法、特に直接給油式冷間圧延方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は以下に示す冷間圧延油組成物及び冷間圧延方法を提供するものである。
１．下記の成分１〜３を含む冷間圧延油組成物。
成分１：鉱油、合成エステル油及び動植物油からなる群から選ばれる少なくとも１種の基油、
成分２：下記Ａ群から選ばれる少なくとも１種のカチオン性モノマーのホモポリマー又はコポリマーであって、数平均分子量が3,000〜1,000,000のカチオン性高分子化合物、又は
Ａ群から選ばれる少なくとも１種のカチオン性モノマーと、下記Ｂ群から選ばれる少なくとも１種のモノマーとのコポリマーであって、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
成分３：硫黄系化合物及びリン−硫黄系化合物からなる群から選ばれる少なくとも１種の極圧剤。
Ａ群：下記式（１）、（２）又は（３）で表される化合物。
Ｂ群：側鎖にアルキル基又はアルケニル基を有するアクリル酸又はメタクリル酸のエステル又はアミド、ビニルアルコール誘導体、フマル酸エステル及びマレイン酸エステル。
式（１）
【０００６】
【化１】
2005200610.tif 000002
【０００７】
（式中、Ｒ1及びＲ2は、独立して水素原子又はメチル基を示す。）
式（２）    ＣＨ2＝ＣＲ3−ＣＯ−ＮＨ−（ＣＨ2）mＮＲ4Ｒ5
（式中、Ｒ3は、水素原子又はメチル基を示し、Ｒ4及びＲ5は独立して炭素原子数１〜４のアルキル基を示し、ｍは１〜５の整数を示す。）
式（３）    ＣＨ2＝ＣＲ6−ＣＯ−Ｏ−（ＣＨ2）nＮＲ7Ｒ8
（式中、Ｒ6は、水素原子又はメチル基を示し、Ｒ7及びＲ8は独立して炭素原子数１〜４のアルキル基を示し、ｎは１〜５の整数を示す。）
【０００８】
２．下記の成分１〜３を含む冷間圧延油組成物。
成分１：鉱油、合成エステル油及び動植物油からなる群から選ばれる少なくとも１種の基油、
成分２：下記Ａ群から選ばれる少なくとも１種のカチオン性モノマーのホモポリマー又はコポリマーであって、数平均分子量が3,000〜1,000,000のカチオン性高分子化合物、又は
Ａ群から選ばれる少なくとも１種のカチオン性モノマーと、下記Ｂ群から選ばれる少なくとも１種のモノマーとのコポリマーであって、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
成分３：硫黄系化合物、リン−硫黄系化合物及びリン系化合物からなる群から選ばれる少なくとも１種の極圧剤。
Ａ群：下記式（１）、（２）又は（３）で表される化合物。
Ｂ群：側鎖にアルキル基又はアルケニル基を有するアクリル酸又はメタクリル酸のエステル又はアミド、ビニルアルコール誘導体、フマル酸エステル及びマレイン酸エステル。
式（１）
【０００９】
【化２】
2005200610.tif 000003
【００１０】
（式中、Ｒ1及びＲ2は、独立して水素原子又はメチル基を示す。）
式（２）    ＣＨ2＝ＣＲ3−ＣＯ−ＮＨ−（ＣＨ2）mＮＲ4Ｒ5
（式中、Ｒ3は、水素原子又はメチル基を示し、Ｒ4及びＲ5は独立して炭素原子数１〜４のアルキル基を示し、ｍは２〜５の整数を示す。）
式（３）    ＣＨ2＝ＣＲ6−ＣＯ−Ｏ−（ＣＨ2）nＮＲ7Ｒ8
（式中、Ｒ6は、水素原子又はメチル基を示し、Ｒ7及びＲ8は独立して炭素原子数１〜４のアルキル基を示し、ｎは３〜５の整数を示す。）
【００１１】
３．成分２のカチオン性高分子化合物が、Ａ群の化合物のホモポリマーであり、圧延油組成物中に１０〜５０００ｐｐｍ含まれていることを特徴とする、上記１又は２記載の冷間圧延油組成物。
４．成分２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１：１０〜１０：１のコポリマーであり、圧延油組成物中に１０〜５０００ｐｐｍ含まれていることを特徴とする、上記１又は２記載の冷間圧延油組成物。
５．成分３の極圧剤が、それぞれ圧延油組成物中に０．１〜１０．０質量％含まれていることを特徴とする、上記１〜４のいずれか１項記載の冷間圧延油組成物。
６．成分３の極圧剤が、硫化油脂、ポリサルファイド又はホスホロチオエートである上記１〜５のいずれか１項記載の冷間圧延油組成物。
７．直接給油式用冷間圧延油組成物である上記１〜６のいずれか１項記載の冷間圧延油組成物。
８．上記１〜７のいずれか１項記載の冷間圧延油組成物を用いて冷間圧延を行う事を特徴とする冷間圧延方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の冷間圧延油組成物は、特定の基油、特定のカチオン性高分子化合物及び特定の極圧剤を含んでいるため、耐焼き付き性及び油水分離性に優れ、高速化、高圧下圧延等の厳しい操業条件下でも、材料とロール間で焼き付きの発生や、ヒートスクラッチなどと呼ばれる疵が材料に入ることがなく、そのため、速度等を規制して操業する必要がない。
本発明の冷間圧延油組成物は、圧延加工のみならず、金属材料の切削加工、研削加工、引抜き加工、プレス加工、鍛造加工等の塑性加工にも使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の組成物に使用する成分１の基油は、鉱油、合成エステル油及び動植物油からなる群から選ばれる少なくとも１種である。さらに具体的には、鉱油としては、スピンドル油、マシン油、シリンダー油等が、合成エステル油としては、脂肪酸オクチルエステル、トリメチロールプロパン脂肪酸エステル、ペンタエリスリトール脂肪酸エステル等が、動植物油としては、パーム油、なたね油、牛脂、豚脂、重合油脂（大豆重合油、なたね重合油、ヒマシ重合油等）等の１種あるいは２種類以上の混合物が挙げられる。また、融点の低いウインタリング処理をした物でも良い。
【００１４】
本発明に使用する成分２は、（１）Ａ群から選ばれる少なくとも１種のカチオン性モノマーのホモポリマー又はコポリマーであって、数平均分子量が3,000〜1,000,000、好ましくは5,000〜100,000のカチオン性高分子化合物、又は（２）Ａ群から選ばれる少なくとも１種のカチオン性モノマーと、Ｂ群から選ばれる少なくとも１種のモノマーとのコポリマーであって、数平均分子量が3,000〜1,000,000、好ましくは5,000〜100,000のカチオン性高分子化合物である。カチオン性高分子化合物の数平均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。
本発明に使用する成分２の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。
本発明に使用する成分２としてＡ群の化合物とＢ群の化合物のコポリマーを使用する場合、Ａ群の化合物：Ｂ群の化合物の質量比率は、好ましくは１：１０〜１０：１、さらに好ましくは１：５〜５：１である。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。
【００１５】
本発明の成分２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及びＲ5がメチル基、ｍが２又は３の化合物、式３において、Ｒ6、Ｒ7及びＲ8がメチル基、ｎが３の化合物等が挙げられる。
本発明の成分２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、メタアクリル酸ラウリルエステル、メタアクリル酸２−エチルヘキシルエステル、メタアクリル酸ステアリルエステル、メタアクリル酸アリルエステル、ビニルパルミチルエーテル、オレイン酸ビニルエステル、フマル酸ジオレイルエステル、マレイン酸モノオレイルエステル、マレイン酸モノ２−エチルヘキシルエステルなどの側鎖にアルキル基又はアルケニル基を有する化合物が挙げられる。
【００１６】
本発明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、必要によりこれに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より容易に合成できる。
【００１７】
本発明の圧延油組成物中の成分２のカチオン性高分子化合物の含有量は、圧延油組成物の使用時の濃度で１０〜５０００ｐｐｍの範囲が好ましい。１０ｐｐｍより少ないと効果が発現しにくくなり、５０００ｐｐｍより多いと、分散剤として作用するため、油水分離性が低下する。圧延油組成物中の成分２のカチオン性高分子化合物の含有量は、より好ましくは、５０〜２０００ｐｐｍであり、更に好ましくは、１００〜１０００ｐｐｍである。
【００１８】
本発明に使用する成分３の極圧剤は、硫黄系化合物、リン−硫黄系化合物及びリン系化合物からなる群から選ばれる少なくとも１種である。硫黄系極圧剤としては、硫化油脂、ポリサルファイド（例えば、ジドデシルポリサルファイド）等が、リン−硫黄系極圧剤としては、ホスホロチオエート等が、また、リン系極圧剤としては、リン酸エステル（例えば、リン酸トリクレシル）、亜リン酸エステル、酸性リン酸エステル等が挙げられる。
これらの極圧剤の使用量は、本発明の冷間圧延油組成物中、圧延油組成物の使用時の濃度で好ましくは0.1〜10.0質量%であり、さらに好ましくは0.1〜5.0質量%である。
【００１９】
本発明の冷間圧延油組成物には、油性向上剤（例えば、ステアリン酸、オレイン酸等の脂肪酸）、酸化防止剤（例えば、ナフチルアミン等のアミン系酸化防止剤）、乳化剤（例えば、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等のノニオン系界面活性剤）等を含有させてもよい。
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、直接給油式の冷間圧延油として特に優れている。
【実施例】
【００２０】
実施例で用いた成分２のカチオン性高分子化合物１〜４を以下のように合成した。
（カチオン性高分子化合物１）
なたね油２３３０ｇに式２の化合物（Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5＝ＣＨ3 、ｍ＝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１を３０質量％含有する添加剤であり、カチオン性高分子化合物１の数平均分子量は、約１５０００であった。
（カチオン性高分子化合物２）
トルエン２０００ｇに式１の化合物（Ｒ1 ＝ＣＨ3 、Ｒ2 ＝Ｈ）４００ｇとステアリルメタクリレート６００ｇ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２を３３質量％含有する添加剤であり、カチオン性高分子化合物２の数平均分子量は、約２００００であった。
【００２１】
（カチオン性高分子化合物３）
なたね油２３３０ｇに式２の化合物（Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5＝ＣＨ3 、ｍ＝１）６００ｇとステアリルメタクリレート２００ｇ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３を２５質量％含有する添加剤であり、カチオン性高分子化合物３の数平均分子量は、約１０００００であった。
（カチオン性高分子化合物４）
トルエン２０００ｇに式３の化合物（Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8＝ＣＨ3 、ｎ＝３）５００ｇを溶解し、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）６７．７ｇを加え、窒素雰囲気下で、７０℃、８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４を２０質量％含有する添加剤であり、カチオン性高分子化合物４の数平均分子量は、約７００００であった。
【００２２】
実施例１〜１５及び比較例１〜６
表１〜４に示す成分を所定の割合で混合して実施例１〜１５、比較例１〜６の冷間圧延油組成物を調製し、各組成物の耐焼き付き性及び油水分離性を評価した。結果を表１〜４に示す。
耐焼き付き性の評価
ＪＩＳ  Ｋ−２５４１に準じて、非焼き付き荷重を測定し評価した。曾田四球試験機を用い、非焼き付き荷重が８．５Ｋｇｆ以上を合格（○）とし、８．５Ｋｇｆ未満を不合格（×）とした。
油水分離性の評価
８０℃の水３８８ｍｌに試料油剤１２ｇを入れ、ホモジナイザー（日本精器（株）製）を用いて８０００ｒｐｍで１分間攪拌して分液ロートに移し、３０秒静置した後、下層１００ｍｌを採取し油分量を測定した。下層油分量が１．０ｍｌ未満を合格（○）とし、１．０ｍｌ以上を不合格（×）とした。
【００２３】
【表１】
2005200610.tif 000004
【００２４】
【表２】
2005200610.tif 000005
【００２５】
【表３】
2005200610.tif 000006
【００２６】
【表４】
2005200610.tif 000007
【００２７】
合成エステル油：トリメチロールプロパントリオレート
硫化油脂：フェロジャパン製ＳＰ−１１０
ポリサルファイド：ジーターシャリードデシルポリサルファイド
ホスホロチオエート：トリフェニルホスホロチオエート
乳化剤１：ポリオキシエチレンアルキルエーテル（ＨＬＢ＝５）
乳化剤２：ポリオキシエチレンアルキルエーテル（ＨＬＢ＝１０）
【００２８】
成分２のカチオン性高分子化合物と成分３の硫黄系、リン−硫黄系又はリン系の極圧剤を含む本発明の実施例１〜１５の組成物は、優れた耐焼き付き性及び油水分離性を示すことがわかる。
これに対して、成分３の硫黄系、リン−硫黄系又はリン系の極圧剤を含まない比較例１〜３の組成物は、油水分離性は優れているが耐焼き付き性が劣っており、成分２のカチオン性高分子化合物を含まない比較例４〜６の組成物は、耐焼き付き性は優れているが、油水分離性が劣っている。