(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基油、ＨＬＢ４〜１３のノニオン系界面活性剤、及び下記式１で表されるアルキレンジアミン誘導体を含有することを特徴とする圧延油組成物。
式1               R1R2N-X-NR3R4
（式中、Xは、炭素原子数1〜5のアルキレン基を表し、
R1は、炭素原子数4〜25のアルキル基、又は炭素原子数4〜25のアルケニル基を表し、
R2は、-(EO)aHを表し、
R3は、-(EO)cHを表し、
R4は、-(EO)eHを表し、
EOはオキシエチレン基を表し、a,c及びeは０以上の整数、a+c+eは３を表す。）
【請求項２】
前記アルキレンジアミン誘導体が、N,N',N'-トリス(ポリオキシエチレン)-N-牛脂アルキル-1,3-ジアミノプロパンであって、オキシエチレン付加モル数が3モルのものである請求項１記載の圧延油組成物。
【請求項３】
界面活性剤が、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンひまし油エーテル、ポリオキシエチレン硬化ひまし油エーテル、グリセリンモノアルキルエーテル、又は重縮合した油脂にポリオキシエチレンを付加した高分子界面活性剤である請求項１又は２記載の圧延油組成物。
【請求項４】
式１で表されるアルキレンジアミン誘導体の含有量が、0.05〜3.0質量％である請求項１〜３のいずれか１項記載の圧延油組成物。
【請求項５】
基油、界面活性剤、及びN,N',N'-トリス(ポリオキシエチレン)-N-牛脂アルキル-1,3-ジアミノプロパンであって、オキシエチレン付加モル数が3モルであるアルキレンジアミン誘導体を含有することを特徴とする圧延油組成物。
【請求項６】
基油が、鉱油、合成炭化水素、合成エステル、及び動植物油脂からなる群から選ばれる少なくとも１種を含む請求項１，２又は５記載の圧延油組成物。
【請求項７】
前記アルキレンジアミン誘導体の含有量が、0.05〜3.0質量％である請求項５又は６記載の圧延油組成物。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項記載の圧延油組成物を使用することを特徴とする圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄鋼材（低炭素鋼、極低炭素鋼、高炭素鋼、高張力鋼、及び鉄を基材とする特殊鋼（ステンレス鋼、珪素鋼等））、アルミニウム、銅等の金属板を冷間圧延加工する際に使用する水溶性圧延油に関し、特に摩耗粉の混入に対し優れた乳化安定性を有する圧延油組成物、及びこれを用いた圧延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属の水溶性圧延油は、鉱油、天然油脂、合成エステル等を基油とし、これに油性向上剤、極圧添加剤、酸化防止剤、防錆剤、界面活性剤、分散剤、防腐剤等を配合し、目的に応じた乳化状態になるように調整されたものである。この油剤は水で希釈してエマルションとして循環使用され、ロールと圧延材料の間の摩擦を緩和すると共に、圧延時に発生する膨大な熱を吸収して、ロールや圧延材料を冷却する役目をはたしている。しかし、循環による剪断や、吸収した熱、混入する摩耗粉などにより、長期間使用するとエマルションの乳化状態が不安定になることがあり、この時には油剤を新しい油剤に交換する必要があった。
【０００３】
そのため、従来の圧延油では、圧延時に発生した熱や混入する摩耗粉の影響を受けにくくするため、陰イオン系界面活性剤などを用いて、乳化状態を調整している。しかし、ロールや圧延材料への付着油分が減少して充分な潤滑性を確保する事が難しく、さらに、摩耗粉がクーラント内に蓄積して除去できなくなる場合があった。
また、特公昭６２−１４５９９号公報には、特定の水溶性陽イオン性または両性イオン高分子化合物により圧延油の乳化分散状態を特有な形態にして、圧延油エマルションを安定化し、更に、混入する摩耗粉を、圧延油エマルション粒子中に抱き込みにくくする方法が提案されている。しかし、圧延油にこのようなイオン性高分子化合物を添加することは一般に困難であり、また二液性になるため作業性に劣り、さらに、混入する摩耗粉がクーラントに蓄積し、除去しにくいため長期間使用することが困難であるともいわれている。
【０００４】
特開平７−３１６５８１号公報には、アルキレンジアミン誘導体を含有する加工油剤が記載されているが、このアルキレンジアミン誘導体は本発明で使用する式１のアルキレンジアミン誘導体とは構造及び目的において相違する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、混入する摩耗粉の影響を受けにくく、長期間安定に使用可能な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、上記圧延油組成物を使用する圧延加工方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基油、界面活性剤、及び下記式１で表されるアルキレンジアミン誘導体を含有することを特徴とする圧延油組成物を提供するものである。
式1               R1R2N-X-NR3R4
式中、Xは、炭素原子数1〜5のアルキレン基を表し、R1は、炭素原子数4〜25のアルキル基、炭素原子数4〜25のアルケニル基、又は炭素原子数6〜20のアリール基を表し、R2は、炭素原子数4〜25のアルキル基、炭素原子数4〜25のアルケニル基、炭素原子数6〜20のアリール基、-(EO)a(PO)bH、又は-(PO)b(EO)aHを表し、R3は、炭素原子数4〜25のアルキル基、炭素原子数4〜25のアルケニル基、炭素原子数6〜20のアリール基、-(EO)c(PO)dH、又は-(PO)d(EO)cHを表し、R4は、-(EO)e-(PO)fH、又は-(PO)f(EO)eHを表し、EOはオキシエチレン基、POはオキシプロピレン基を表し、a〜fは0以上の整数、a + c + eは1〜15の整数、b + d + fは0〜10の整数を表す。
本発明はまた、上記圧延油組成物を使用することを特徴とする圧延方法を提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明に使用する基油としては、鉱油、合成炭化水素、合成エステル、及び動植物油脂からなる群から選ばれる少なくとも１種を含むものが好ましい。
鉱油は、特に限定されない。動植物油脂としては、牛脂、豚脂、ラノリン等の動物性油脂、なたね油、大豆油、パーム油等の植物性油脂等が挙げられる。また、ウインタリング処理を行った低融点油脂、例えば、低融点パーム油を使用できる。合成エステルとしては、メチルオレート、２−エチルヘキシルステアレート、２−エチルヘキシルパルミテート、ブチルステアレート、等のモノエステル、ジ−２−エチルヘキシルセバケート、ジ−２−エチルヘキシルアジペート等の二塩基酸エステル、トリメチロールプロパントリオレート、ペンタエリスリトールテトラオレート等の多価アルコールエステルのフルエステルやヒドロキシル基の残った部分エステル等が挙げられる。また、合成炭化水素としては、ポリアルファ−オレフィン等が挙げられる。基油は、被圧延材の種類、圧延機やクーラントシステム等により、最も適したものを適宜選択すれば良い。
【０００８】
本発明に使用する界面活性剤は、基油を水に乳化するための成分であり、具体的には、ノニオン系、アニオン系、両性イオン系、油溶性高分子カチオン系等の界面活性剤が挙げられる。これらのうちノニオン系界面活性剤が好ましく、特にそのＨＬＢが４〜１３のものが最も好ましい。ＨＬＢが４より低いとＷ／Ｏ化しやすく、１３より高いと界面活性剤が水中にかたより再乳化性が劣る。ノニオン系界面活性剤は、特に限定されるものではなく、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンひまし油エーテル、ポリオキシエチレン硬化ひまし油エーテル、グリセリンモノアルキルエーテル、重縮合した油脂にポリオキシエチレンを付加した高分子界面活性剤等のポリオキシエチレン付加物、を適宜使用できる。これらのノニオン系界面活性剤の多くのものが市販されている。
【０００９】
これらの界面活性剤は、圧延油組成物が使用される条件に適した乳化状態になるような量で使用される。例えば、圧延油原液中、好ましくは0.1〜5質量％添加される。この圧延油は使用されるときの粒径が3〜10μmに調整されることが好ましい。この調整は界面活性剤の種類と使用量を調整することにより行うことができる。
【００１０】
本発明に使用する式１で表されるアルキレンジアミン誘導体において、オキシエチレン又はオキシプロピレンの総付加モル数は15以下、好ましくは5以下である。総付加モル数が15より多くなると水溶性が高くなり、水に希釈したとき、水相に入り、摩耗粉を水相に分散して、濾過装置等の付帯設備による摩耗粉の除去が困難になり好ましくない。
式１のアルキレンジアミン誘導体の具体例としては、N,N',N'-トリス(2-ヒドロキシエチル)-N-牛脂アルキル-1,3-ジアミノプロパン、 N,N',N'-トリス(ポリオキシエチレン)-N-牛脂アルキル-1,3-ジアミノプロパンであって、オキシエチレン付加モル数が3〜8モルのものが挙げられる。
本発明の圧延油組成物(原液)に対する式１のアルキレンジアミン誘導体の添加量は0.05〜3.0質量％が好ましい。0.05質量％以下では摩耗粉に対する安定性付与が充分でなく、また3.0質量％をこえてもさらなる安定化効果の向上はなく経済的でない。
【００１１】
界面活性剤だけで乳化された油剤エマルションは、圧延時に発生する多量の摩耗粉、スケール等の混入物の影響を受け、使用中に不安定な状態になり、濾過装置により圧延油組成物全体が持ち去られ、圧延油使用量が多くなり問題を生じる。本発明では、界面活性剤と式１のアルキレンジアミン誘導体を併用しているため、エマルションの乳化状態をより安定にし、混入する摩耗粉を濾過装置等で除去しやすくすることでその影響を受けにくくし、均一な乳化状態を維持することができる。
【００１２】
本発明の圧延油組成物は、要求性能に応じて、アルコールや脂肪酸などの油性向上剤；硫化油脂、ポリスルフィド、リン酸エステル、亜リン酸エステル、ジアルキルジチオリン酸塩等の極圧添加剤；フェノール系、アミン系等の酸化防止剤；脂肪酸アミン塩や有機スルホン酸の金属塩等の防錆剤；アルカノールアミンなどのｐＨ調整剤；防腐剤などを配合する事ができる。これらの成分の使用量は、好ましくは通常0.5〜5.0質量％程度である。
【００１３】
以下実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
〔実施例１〜８及び比較例１〜４〕
基油に、各成分（質量比）を添加し、加熱溶解し、攪拌混合して油組成物を調製した。この油組成物を水で5質量％となるように希釈し、エマルションを調製した。また比較例３及び４は市販の鋼板用水溶性冷間圧延油である。
上記油組成物エマルションについて、その安定性を調べた。
【００１４】
乳化安定性１は、油組成物を3質量％となるようにイオン交換水で希釈して得られる（５０〜５５℃、イオン交換水、４００ml、特殊機化工業（株）製Ｔ．Ｋ．ホモミクサーＭＡＲＫII 2.5にて８０００rpm で３分攪拌）エマルションの粒径（μｍ）（コールター社製コールターマルチサイザーで測定した値）と、ＥＳＩ値（８分静置後の、下層濃度／上層濃度）で評価した。
乳化安定性２は、油組成物を3質量％となるようにイオン交換水で希釈して得られる（８０℃、イオン交換水、鉄超微粉２０００ppm 添加、４００ml、日本精機製作所製ホモジナイザーにて８０００rpm で１分攪拌）エマルションの粒径（μｍ）（コールター社製コールターマルチサイザーで測定した値）と、ＥＳＩ値（８分静置後の、下層濃度／上層濃度）で評価した。添加した鉄超微粉は２００Å（真空冶金（株）製）のものを使用した。
【００１５】
長期安定性は、７０〜７５℃、試料３％エマルション２０Ｌに、鉄超微粉（２００Å（真空冶金（株）製）を1000ppm 添加し、５Ｌ／分で循環し、７日間循環した後のエマルションの粒径（μｍ）とＥＳＩ値（８分静置後の下層濃度／上層濃度）により評価した。
乳化安定性の判断は、乳化安定性１による粒径とＥＳＩ値を基準にして、乳化安定性２による粒径とＥＳＩ値及び長期安定性７日目の粒径とＥＳＩ値を比較し、粒径の上昇が２倍以内で、かつ、ＥＳＩ値の低下が０．２以内のものを良好とした。
また、摩耗粉の挙動については、長期安定性試験2日目にクーラント中層よりエマルションを10ｇ±1ｇサンプリングし、その灰分を調べた。このとき、摩耗粉が除去されやすい場合、灰分は投入した鉄粉の1/2以下となるが、この場合を良好と評価した。
以上の点を考慮し、総合評価は以下の基準で行った。
◎:各試験のESI値が全て0.8以上で特に安定
○:各試験のESI値が全て0.7以上で安定
×:各試験のESI値のいずれかが0.5以下であり不安定
【００１６】
【表１】
0004545259.tif 000002
アルキレンジアミン誘導体1: N,N',N'-トリス(ポリオキシエチレン)-N-牛脂アルキル-1,3-ジアミノプロパン(EO:3モル付加)
界面活性剤の括弧内の数字はHLB値を示す。
【００１７】
【表２】
0004545259.tif 000003
アルキレンジアミン誘導体2: N,N',N'-トリス(ポリオキシエチレン)-N-牛脂アルキル-1,3-ジアミノプロパン(EO:28モル付加)
界面活性剤の括弧内の数字はHLB値を示す。
比較例3及び4は市販の鋼板用水溶性冷間圧延油である。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の水溶性圧延油組成物は、混入する摩耗粉の影響を受けにくく、長期間安定に使用可能である。