CN102803451A - 金属轧制油组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明利用具有选自由矿物油、动植物油脂及合成酯所组成的组中的至少1种基础油、表面活性剂及弹性体的金属轧制油组合物，提供一种乳化稳定性及离水展着性均优异的金属轧制油组合物。

Description

金属轧制油组合物
技术领域
本发明涉及一种在金属的冷轧中使用的金属轧制油组合物。
背景技术
以往所用的冷轧油，有以矿物油、动植物油脂、合成酯等的单一物质或其混合物为基础油，并向其中配混脂肪酸等油性改进剂(oiliness improver)、磷酸酯等极压添加剂(extreme-pressure additive)、防锈添加剂、抗氧化剂、乳化剂等的冷轧油。通常，将该冷轧油乳化分散在水中，制成浓度为1～10体积％左右的乳化分散液来使用。
该乳化分散液一般被称为冷却剂，通常以从罐内经由泵，并从喷嘴供给喷射至工作辊及钢板上，再返回罐的循环方式使用。该循环方式中使用的冷轧油通过其在工作辊及钢板表面的展着作用(称为离水展着性)而发挥润滑效果。
近年来，伴随着轧制技术的进步，实现了轧制的高速化、批量生产化，对于金属轧制油，要求进一步提高其润滑性、循环使用时的乳化稳定性。作为乳化稳定性及离水展着性优异的金属轧制油组合物，可列举出专利文献1～3的金属轧制油组合物。
专利文献1：日本特开平8-325588号公报
专利文献2：日本特开平10-298580号公报
专利文献3：日本特开2008-7544号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，专利文献1～3的金属轧制油组合物的乳化稳定性虽然得到改善，但是与以往的轧制油组合物相比其离水展着性还称不上足够优异。
在为了进行乳化分散而配混了非离子性表面活性剂、阴离子性表面活性剂等的冷轧油中，离水展着性根据该表面活性剂的种类、配混量的调整而发生变化。例如，若通过调整非离子性表面活性剂的HLB、表面活性剂配混量来提高冷却剂的乳化稳定性，则离水展着性降低，润滑性变得不充分。另外，若想通过调整非离子性表面活性剂的HLB、表面活性剂的配混量并增大冷却剂的粒径来提高离水展着性，则冷却剂的乳化状态变得不稳定，在循环使用时出现各种障碍。
即，由于在调整适用的表面活性剂的方法中冷却剂的乳化稳定性与离水展着性互为消长(trade-off)关系，因此需要兼顾这两种特性的冷却剂。本发明的目的在于提供乳化稳定性及离水展着性均优异的金属轧制油组合物。
用于解决问题的方案
本发明的第一方案为一种金属轧制油组合物，其具有选自由矿物油、动植物油脂及合成酯所组成的组中的至少1种基础油、表面活性剂及弹性体。
在本发明的第一方案中，优选相对于基础油100质量份含有0.1质量份以上且10质量份以下的表面活性剂、及0.05质量份以上且20质量份以下的弹性体。
在本发明的第一方案中，优选还含有油性剂。
在本发明的第一方案中，优选还含有抗氧化剂。
本发明的第二方案为一种冷却剂，其是将本发明的第一方案的金属轧制油组合物分散在水中而成的。
发明的效果
本发明的金属轧制油组合物及含有该金属轧制油组合物的冷却剂可以获得乳化稳定性及离水展着性两者均优异的性能。
具体实施方式
本发明的金属轧制油组合物具有基础油、表面活性剂、及弹性体。
(基础油)
作为本发明中使用的基础油，一直以来使用在此种金属轧制油组合物中的基础油均可使用。具体而言，可列举出锭子油、机油、涡轮机油、汽缸油等矿物油；鲸油、牛脂、猪油、菜籽油、蓖麻油、米糠油、棕榈油、椰子油等动植物油脂；由牛脂、蓖麻油、椰子油等得到的脂肪酸及合成脂肪酸与碳原子数1～22的脂肪族一元醇形成的单酯，前述脂肪酸及合成脂肪酸与乙二醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇等多元醇形成的二酯、三酯、四酯的合成酯。基础油还可以配混两种以上的这些矿物油、动植物油脂、及合成酯使用。
(表面活性剂)
作为表面活性剂，可以使用阴离子性表面活性剂、阳离子性表面活性剂、非离子性表面活性剂。作为阴离子性表面活性剂，可列举出链烷磺酸钠盐、环烷酸钠皂、烷基苯磺酸钠盐等。作为阳离子性表面活性剂，可列举出烷基三甲基铵盐、双烷基二甲基氯化铵、烷基氯化吡啶等。
作为非离子性表面活性剂，例如，可以使用丙二醇和乙二醇的共聚物、高级脂肪酸、多元脂肪酸及缩聚而成的羟基脂肪酸的至少一种与聚乙二醇、甘油、山梨醇等多元醇的至少一种形成的单酯或聚酯。丙二醇和乙二醇的共聚物的结合形式没有特别限定，例如，可以是嵌段聚合，也可以是无规聚合。另外，还可以对改性聚烯烃进行共聚，作为改性聚烯烃，可列举出顺酐化聚丁烯(Maleinized polybutene)。作为高级脂肪酸，可列举出碳原子数12～18的饱和或不饱和一元脂肪酸，例如月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸等。作为多元脂肪酸，可列举出碳原子36的油酸或亚油酸的二聚酸，碳原子54的油酸或亚油酸的三聚酸。作为缩聚而成的羟基脂肪酸，碳原子数36～180左右的羟基脂肪酸是适合的，例如，可列举出由2分子～10分子的羟基硬脂酸连接而成的羟基脂肪酸。作为聚乙二醇，分子量为1500～2500左右的聚乙二醇是适合的。作为聚酯，可以使用二酯、可能的情况下的三酯、四酯等。
表面活性剂的分子量需要为2000～15000。低于2000则油粒的抗聚并性差，另外，在本发明人可以得到的范围内的表面活性剂中，若分子量超过15000，则油溶性变差。另外，这些表面活性剂的HLB需要为5～9。低于5则油溶性变强，超过9则水溶性变强，因此，这两种情况下油滴和水的界面均无法稳定存在。
相对于基础油100质量份，表面活性剂的配混量的下限优选为0.1质量份以上，更优选为1质量份以上，进一步优选为2质量份以上，特别优选为4质量份以上。另外，本发明中，即使添加5质量份以上的表面活性剂，也可以使离水展着性良好。以往若添加此种程度的表面活性剂，虽然乳化稳定性变得良好，但是离水展着性变差，而本发明中可以兼顾这两种特性。若表面活性剂的添加量过少，则存在乳化分散的稳定性差的风险。另外，上限无特别限定，但从添加表面活性剂的效果会饱和的观点出发，优选为10质量份以下，更优选为7质量份以下，进一步优选为6质量份以下。
(弹性体)
本发明的金属轧制油组合物含有弹性体。由此，本发明的金属轧制油组合物在提高乳化稳定性的同时可以提高离水展着性。这样，以往互为消长关系的乳化稳定性和离水展着性，在本发明中，通过含有弹性体，从而可以实现这两种特性的提高。
可以将轧制油乳化分散在水中制成冷却剂来使用。从喷嘴供给喷射的冷却剂冲击被涂布体钢板，此时冷却剂的乳化状态被破坏，仅油分在金属表面展着。冷却剂被连续供给，油分的附着和再洗涤重复进行，由此，形成离水展着油膜。这里，弹性体由于为水不溶性而存在于油相中，其分子量的大小和/或由交联所产生的分子内键合结构对流动性的阻碍效果，会妨碍离水展着油膜形成时的再洗涤。由此可见，通过含有弹性体，离水展着性提高。
作为本发明中使用的弹性体，只要溶解于基础油且为胶状的回弹体，则无特别限定，可以使用大致分成的热固性弹性体、热塑性弹性体。作为热固性弹性体，可列举出天然橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶等。另外，热塑性弹性体为具有软相和硬相的微相分离结构的弹性体，例如，可列举出苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、异戊二烯-异丁烯共聚物、乙烯-丙烯共聚物、聚异丁烯等。
弹性体的分子量的下限优选为重均3万以上，更优选为重均5万以上；上限优选为重均600万以下，更优选为重均250万以下。若该分子量过小，则存在妨碍离水展着油膜的再洗涤的效果差的风险。另外，若分子量过大，则存在在基础油中的溶解性差的风险。
相对于基础油100质量份，弹性体的含量下限优选为0.05质量份以上，更优选为0.1质量份以上，进一步优选为0.2质量份以上；上限优选为20质量份以下，更优选为10质量份以下，进一步优选为5质量份以下，再进一步优选为3质量份以下，特别优选为2质量份以下。若弹性体的含量过少，则其提升离水展着性的效果变小，相反地，若弹性体的含量过多，则会导致该效果饱和。
(添加剂)
本发明的金属轧制油组合物除上述成分外，还可以根据需要添加公知的各种添加剂，例如，油性剂、极压剂、抗氧化剂等。作为油性剂，可列举出硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、花生酸、山萮酸、芥酸、偏苯三酸、棕榈油脂肪酸、牛脂脂肪酸、猪脂脂肪酸、大豆油脂肪酸、菜籽油脂肪酸、妥尔油脂肪酸等脂肪酸；这些脂肪酸的酯化物；二聚酸等二元酸等。作为极压剂，可列举出三烷基磷酸酯、二烷基磷酸酯、三芳基磷酸酯等磷酸酯；三烷基亚磷酸酯、二烷基亚磷酸酯、三芳基亚磷酸酯等亚磷酸酯等。作为抗氧化剂，可列举出二叔丁基对甲酚等酚系化合物；苯基-α-萘胺等芳香胺等。
<冷却剂>
本发明的金属轧制油组合物与水混合，利用混合器分散该混合溶液，从而可以使金属轧制油组合物乳化分散在水中成为冷却剂。冷却剂中的金属轧制油组合物的比例通常为1～10体积％。冷却剂中的油成分的平均粒径的下限优选为3μm以上，更优选为4μm以上，进一步优选为5μm以上；上限优选为11μm以下，更优选为10μm以下，进一步优选为9μm以下，特别优选为8μm以下。若该平均粒径过小，则存在离水展着性差的风险，相反地，若该平均粒径过大，则存在乳化稳定性差的风险。冷却剂中的油分的平均粒径利用库尔特计数器来进行测定。
冷却剂的使用方法与以往相同，可以边循环边喷射供给至轧辊、被轧材料而使用。
实施例
<实施例1～9及比较例1～7>
按规定量配混表1所示的各成分，制备实施例1～9的金属轧制油组合物。另外，同样地按规定量配混表2所示的各成分，制备比较例1～7的金属轧制油组合物。
<冷却剂的制备>
向水中添加各金属轧制油组合物至其达到2体积％，使用齿轮泵(gear pump)(流量30L/分钟)及均质混合器(转速3000rpm)进行30分钟的泵循环及搅拌，制备乳化分散液(液量：10L，液温：55℃)。利用库尔特计数器(Multisizer II)测定该分散液中的金属轧制油组合物的平均粒径。然后，采取该分散液200mL，静置30分钟后，测定下层100mL的试样油的浓度，评价冷却剂的乳化稳定性(ESI-30)。ESI-30的计算方法如下所示。
(ESI-30计算方法)
ESI-30(％)＝[(静置30分钟后的下层100mL的试样油浓度)/(初始浓度)]×100
(离水展着性的评价)
用泵对上述所得的乳化分散液进行1小时的循环，向悬垂的试验片上垂直地喷射该乳化分散液2秒钟，测定此时的附着油分量(g/m2)。
试验片：SPCC-SD，1.2×60×80mm
试验片温度：120℃
喷射流量：2.1L/分钟
试样油浓度：2体积％
液量：10L
液温：55℃
[表1]
合成酯：商品名(Unistar H-381R)、日油株式会社。
表面活性剂A：商品名(IONET S-80)、三洋化成工业株式会社、山梨醇脂肪酸酯系表面活性剂。
表面活性剂B：商品名(IONET DO-1000)、三洋化成工业株式会社、聚氧乙烯脂肪酸二酯。
表面活性剂C：商品名(hypermer A60)、Croda Japan KK、顺酐化聚丁烯、聚乙二醇及甘油的共聚物。
油性剂A：商品名(TOENOL#1050)、当荣化学株式会社、牛脂脂肪酸
油性剂B：商品名(NAA-35)、日油株式会社、油酸。
抗氧化剂：商品名(Smilizer BHT)、住友化学株式会社。
弹性体A：天然橡胶(顺-1，4-聚异戊二烯主体、重均分子量10万～250万)。
弹性体B：异丁烯橡胶(聚(1，1-二甲基乙烯)、重均分子量6万～500万)。
[表2]
Figure BDA0000121215590000101
高分子聚合物：商品名(ACLUBE 702)、三洋化成工业株式会社、甲基丙烯酸烷基酯系共聚物的矿物油溶液。
由上述表1和表2的结果可知，就使用了本发明的金属轧制油组合物的冷却剂而言，冷却剂的粒径小、乳化稳定性良好，并且离水展着性也良好。在添加高分子聚合物时，虽然兼顾了乳化稳定性和离水展着性，但与添加弹性体的情况相比其离水展着性的提升效果小，其离水展着性还称不上足够优异(比较例6、7)。
若使弹性体及高分子聚合物的添加量均增加，则冷却剂的粘度上升。若粘度变高，则污垢易残留在轧钢机周围，使污垢堆积。
由于堆积物落到轧制钢板上时会导致轧制钢板的品质降低，因此需要去除堆积物，使下道工序的负担增大。另外，堆积物也会招致工作环境的恶化及火灾的危险性。与高分子聚合物相比，弹性体以少量即可显现出对提升离水展着性有益的效果，因此不会发生上述堆积物的问题。
综上，就现阶段最具实践性且优选的实施方式，对本发明进行了说明，但本发明不受本说明书中公开的实施方式的限制，在不悖离从本权利要求书及整个说明书中读取的发明的要点或精神的范围内可对其进行适当变更。伴有此种变更的金属轧制油组合物及冷却剂也应当被理解为包含在本发明的技术范围内。
产业上的可利用性
本发明的金属轧制油组合物用于金属的冷轧。

Claims (5)

1.一种金属轧制油组合物，其具有选自由矿物油、动植物油脂及合成酯所组成的组中的至少1种基础油、表面活性剂及弹性体。
2.根据权利要求1所述的金属轧制油组合物，其相对于所述基础油100质量份含有0.1质量份以上且10质量份以下的所述表面活性剂、及0.05质量份以上且20质量份以下的所述弹性体。
3.根据权利要求1或2所述的金属轧制油组合物，其还含有油性剂。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的金属轧制油组合物，其还含有抗氧化剂。
5.一种冷却剂，其是将根据权利要求1～4中任一项所述的金属轧制油组合物分散在水中而成的。
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