TWI452130B - 金屬軋輥油組成物 - Google Patents

Description

金屬軋輥油組成物

本發明係關於一種於金屬之冷軋中使用之金屬軋輥油組成物。

作為習知使用之冷軋油，有以礦物油、動植物油脂、合成酯等單體或該等之混合物為基礎油，並於其中調配脂肪酸等油性提昇劑、磷酸酯等極壓添加劑、防銹添加劑、抗氧化劑、乳化劑等而成者。通常，該冷軋油係使其於水中乳化分散而製成濃度為1～10體積%左右之乳化分散液來使用。

該乳化分散液通常稱為冷卻劑，通常係以經由泵自槽內由噴嘴供給噴射至作業輥及鋼板上並返回至槽內之循環方式使用。以該循環方式使用之冷軋油係藉由展附於作業輥及鋼板表面之作用(稱為展蓋(plate-out)性)而發揮潤滑效果。

近年來，隨著軋輥技術之進步，而謀求軋輥之高速化或量產化，對於金屬軋輥油期望潤滑性或循環使用時之乳化穩定性進一步提昇。作為乳化穩定性及展蓋性優異之金屬軋輥油組成物，可列舉專利文獻1～3之金屬軋輥油組成物。

專利文獻1：日本專利特開平8-325588號公報

專利文獻2：日本專利特開平10-298580號公報

專利文獻3：日本專利特開2008-7544號公報

然而，專利文獻1～3之金屬軋輥油組成物雖然確認對於乳化穩定性有所改善，但與習知之軋輥油組成物相比，難以說展蓋性足夠優異。

為進行乳化分散而調配有非離子性界面活性劑、陰離子性界面活性劑等之冷軋油，由於該界面活性劑之種類或調配量之調整而使展蓋性發生變化。例如，若藉由調整非離子性界面活性劑之HLB或界面活性劑之調配量而提高冷卻劑之乳化穩定性，則展蓋性下降，潤滑性變得不充分。另外，若欲調整非離子性界面活性劑之HLB或界面活性劑之調配量，增大冷卻劑之粒徑而提昇展蓋性，則冷卻劑之乳化狀態變得不穩定，循環使用時引起各種故障。

即，於製備適用之界面活性劑之方法中，冷卻劑之乳化穩定性與展蓋性存在取捨之關係，因此需要一種使該等並存之冷卻劑。本發明之目的在於提供一種乳化穩定性及展蓋性均優異之金屬軋輥油組成物。

第1本發明係一種金屬軋輥油組成物，其係包含自礦物油、動植物油脂及合成酯所組成之群中選擇之至少1種基礎油與界面活性劑及彈性體而成。

於第1本發明中，較佳為相對於基礎油100質量份，含有0.1質量份以上、10質量份以下之界面活性劑及0.05質量份以上、20質量份以下之彈性體。

於第1本發明中，較佳為進而含有油性劑。

於第1本發明中，較佳為進而含有抗氧化劑。

第2本發明係一種冷卻劑，其係使第1本發明之金屬軋輥油組成物分散於水中而成。

根據本發明之金屬軋輥油組成物及包含該金屬軋輥油組成物之冷卻劑，可獲得乳化穩定性及展蓋性兩者均優異者。

本發明之金屬軋輥油組成物係包含基礎油、界面活性劑及彈性體而成。

(基礎油)

作為本發明中使用之基礎油，習知此種金屬軋輥油組成物中使用者均可使用。具體而言可列舉：錠子油、機油、渦輪機油、汽缸油等礦物油；鯨油、牛油、豬油、菜籽油、蓖麻油、米糠油、棕櫚油、椰子油等動植物油脂；由牛油、蓖麻油、椰子油等獲得之脂肪酸及合成脂肪酸與碳原子數1～22之脂肪族一元醇之單酯，上述脂肪酸及合成脂肪酸與乙二醇、新戊二醇、三羥甲基丙烷、季戊四醇等多元醇之二、三、四酯等合成酯。基礎油亦可將兩種以上之該等礦物油、動植物油脂及合成酯混合使用。

(界面活性劑)

作為界面活性劑，可使用陰離子性界面活性劑、陽離子性界面活性劑、非離子性界面活性劑。作為陰離子性界面活性劑，可列舉：烷磺酸鈉鹽、環烷酸鈉皂、烷基苯磺酸鈉鹽等。作為陽離子性界面活性劑，可列舉：烷基三甲基銨鹽、氯化二烷基二甲基銨、氯化烷基吡啶鎓等。

作為非離子性界面活性劑，例如可使用：丙二醇與乙二醇之共聚物、高級脂肪酸、多元脂肪酸及聚縮合之羥基脂肪酸之至少1種與聚乙二醇、甘油、山梨糖醇等多元醇之至少1種之單酯或聚酯。丙二醇與乙二醇之共聚物之鍵結形式並無特別限定，例如可為嵌段聚合亦可為無規聚合。另外，亦可使改質聚烯烴共聚合，作為改質聚烯烴，可列舉順丁烯二醯化聚丁烯。作為高級脂肪酸，可列舉碳數12～18之飽和或不飽和一元脂肪酸，例如月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸等。作為多元脂肪酸，可列舉碳數36之油酸或亞麻油酸之二聚酸、碳數54之油酸或亞麻油酸之三聚酸等。作為聚縮合之羥基脂肪酸，碳數為36～180左右者較佳，例如可列舉羥基硬脂酸2分子～10分子相連者。作為聚乙二醇，分子量為1500～2500左右者較佳。作為聚酯，可使用二酯，於可能之情形時，亦可使用三、四酯等。

界面活性劑之分子量必須為2000～15000。若未達2000，則油粒子之抗凝聚性較差，又，在發明者能夠獲得之範圍內，若分子量超過15000，則油溶性變差。另外，該等界面活性劑之HLB必須為5～9。若未達5，則油溶性變強，若超過9，則水溶性變強，於任一情形時均無法穩定地存在於油粒子與水之界面上。

界面活性劑之調配量相對於基礎油100質量份，下限較佳為0.1質量份以上，更佳為1質量份以上，進而較佳為2質量份以上，尤佳為4質量份以上。另外，於本發明中，即便添加5質量份以上之界面活性劑，亦可使展蓋性變得良好。習知，若添加該程度之界面活性劑，則成為乳化穩定性良好，而另一方面展蓋性較差者，本發明可使該等並存。若界面活性劑之添加量過少，則有乳化分散之穩定性較差之虞。另外，上限並無特別限定，就添加界面活性劑之效果飽和之方面而言，較佳為10質量份以下，更佳為7質量份以下，進而較佳為6質量份以下。

(彈性體)

本發明之金屬軋輥油組成物含有彈性體。藉此本發明之金屬軋輥油組成物可提昇乳化穩定性，並且可提昇展蓋性。如此，習知存在取捨關係之乳化穩定性與展蓋性於本發明中可藉由含有彈性體而實現該等兩者之提昇。

軋輥油係於水中乳化分散製成冷卻劑而加以使用。由噴嘴而供給噴射之冷卻劑碰撞於被塗佈體鋼板上，此時冷卻劑之乳化狀態受到破壞，僅油分展附於金屬表面。可認為：連續供給冷卻劑並反覆進行油分之附著與再洗淨，藉此形成展蓋油膜。此處，彈性體由於係水不溶於性，故存在於油相中，由於其分子量之大小、及/或交聯所形成之分子內鍵結構造對流動性之抑制效果，而妨礙展蓋油膜形成時之再洗淨。因此可認為藉由含有彈性體而使展蓋性提昇。

作為本發明中使用之彈性體，係溶解於基礎油者，只要為橡膠狀之回彈彈性體便無特別限定，大致區分可使用熱硬化性彈性體、熱塑性彈性體。作為熱硬化性彈性體，可列舉天然橡膠、胺基甲酸乙酯橡膠、聚矽氧橡膠、氟橡膠等。另外，熱塑性彈性體係具有包括軟質相與硬質相之微相分離構造者，例如可列舉苯乙烯-丁二烯嵌段共聚合體、異戊二烯-異丁烯共聚合體、乙烯-丙烯共聚合體、聚異丁烯等。

彈性體之分子量之下限較佳為重量平均3萬以上，更佳為重量平均5萬以上，上限較佳為重量平均600萬以下，更佳為重量平均250萬以下。若該分子量過小，則有妨礙展蓋油膜之再洗淨之效果較差之虞。另外，若該分子量過大，則有於基礎油中之溶解性較差之虞。

彈性體之含量相對於基礎油100質量份，下限較佳為0.05質量份以上，更佳為0.1質量份以上，進而較佳為0.2質量份以上，上限較佳為20質量份以下，更佳為10質量份以下，進而較佳為5質量份以下，更佳為3質量份以下，尤佳為2質量份以下。若彈性體之含量過少，則使展蓋性提昇之效果減少，相反若彈性體之含量過多，則該效果飽和。

(添加劑)

於本發明之金屬軋輥油組成物中，除上述成分以外，視需要亦可添加公知之各種添加劑，例如油性劑、極壓劑、抗氧化劑等。作為油性劑，可列舉：硬脂酸、油酸、亞麻油酸、次亞麻油酸、花生酸、山萮酸、芥子酸、偏苯三甲酸、棕櫚油脂肪酸、牛油脂肪酸、豬油脂肪酸、大豆油脂肪酸、菜籽油脂肪酸、松油脂肪酸等脂肪酸；該等脂肪酸之酯化物；二聚酸等二元酸等。作為極壓劑，可列舉：三烷基磷酸酯、二烷基磷酸酯、三芳基磷酸酯等磷酸酯；三烷基亞磷酸酯、二烷基亞磷酸酯、三烯丙基亞磷酸酯等亞磷酸酯等。作為抗氧化劑，可列舉：二-第三丁基-對甲酚等酚系化合物；苯基_- α-萘胺等芳香族胺等。

＜冷卻劑＞

本發明之金屬軋輥油組成物藉由與水混合並利用混合機等將該混合溶液分散，而形成金屬軋輥油組成物於水中乳化分散而成之冷卻劑。冷卻劑中之金屬軋輥油組成物之比率通常設為1～10體積%。冷卻劑中之油成分之平均粒徑之下限較佳為3 μm以上，更佳為4 μm以上，進而較佳為5 μm以上，上限較佳為11 μm以下，更佳為10 μm以下，進而較佳為9 μm以下，尤佳為8 μm以下。若該平均粒徑過小，則有展蓋性較差之虞，相反若該平均粒徑過大，則有乳化穩定性較差之虞。冷卻劑中之油成分之平均粒徑係藉由庫爾特計數器進行測定。

冷卻劑之使用方法與習知同樣，一面進行循環一面噴射供給至輥軋輥或被輥軋材上而使用。

<實施例>

＜實施例1～9及比較例1～7＞

以特定量調配表1所示之各成分而製備實施例1～9之金屬軋輥油組成物。另外，同樣以特定量調配表2所示之各成分而製備比較例1～7之金屬軋輥油組成物。

＜冷卻劑之製備＞

以成為2體積%之方式向水中添加各金屬軋輥油組成物，利用齒輪泵(流量為30 L/min)及均質混合機(轉速為3000 rpm)進行30分鐘之泵循環及攪拌，製備乳化分散液(液量：10 L，液溫：55℃)。藉由庫爾特計數器(Multisizer-II)測定該分散液中之金屬軋輥油組成物之平均粒徑。其次，量取該分散液200 mL，靜置30分鐘後測定下層100 mL之試樣油濃度，評價冷卻劑之乳化穩定性(ESI-30)。ESI-30之計算方法如下所示：

(ESI-30之計算方法)

ESI-30(%)=[(靜置30分鐘後之下層100 mL之試樣油濃度)/(初始濃度)]×100

(展蓋性之評價)

利用泵使上述所得之乳化分散液循環1小時，對垂直懸垂之試片噴射該乳化分散液2秒鐘，測定此時之附著油分之量(g/m² )。

試片：SPCC-SD，1.2×60×80 mm

試片溫度：120℃

噴射流量：2.1 L/min

試樣油濃度：2體積%

液量：10 L

液溫：55℃

合成酯：商品名「Unistar-H-381R」，日油股份有限公司

界面活性劑A：商品名「Ionet S-80」，三洋化成工業股份有限公司，山梨糖醇酐脂肪酸酯系界面活性劑

界面活性劑B：商品名「Ionet DO-1000」，三洋化成工業股份有限公司，聚氧乙烯脂肪酸二酯

界面活性劑C：商品名「Hypermer A60」，Croda Japan股份有限公司，順丁烯二醯化聚丁烯、聚烷二醇及甘油之共聚合物

油性劑A：商品名「TOENOL＃1050」，當榮化學股份有限公司，牛油脂肪酸；油性劑B：商品名「NAA-35」，日油股份有限公司，油酸

抗氧化劑：商品名「Sumilizer-BHT」，住友化學股份有限公司

彈性體-A：天然橡膠(順-1,4-聚異戊二烯主體，重量平均分子量為10萬～250萬)

彈性體B：異丁烯橡膠(聚(1,1-二甲基乙烯)，重量平均分子量為6萬～500萬)

高分子聚合物：商品名「Aqualube 702」，三洋化成工業股份有限公司，甲基丙烯酸烷基酯系共聚合物之礦物油溶液由上述表1及2之結果可知：於使用本發明之金屬軋輥油組成物之冷卻劑中，冷卻劑之粒徑較小，乳化穩定性良好，並且展蓋性亦良好。雖然高分子聚合物之添加使乳化穩定性與展蓋性並存，但較添加彈性體之情況，展蓋性之提昇效果較小，難以說展蓋性足夠優異(比較例6、7)。

無論彈性體還是高分子聚合物，若增加添加量，則冷卻劑之黏度上升。若黏度變高，則軋輥機周圍易殘留污垢，而使污垢堆積。

若堆積物落至軋輥鋼板上，則軋輥鋼板之品質下降，因此必須除去堆積物，而使後續步驟之負荷增大。另外，堆積物亦導致作業環境惡化及火災之危險性。彈性體與高分子聚合物相比，以少量便可表現出提昇展蓋性之優異之效果，因此不會產生上述堆積物之問題。

以上，聯繫目前被認為最具實踐性且最佳之實施形態對本發明進行了說明，但本發明並不限定於本申請案說明書所揭示之實施形態，可於不違背自申請專利範圍及說明書整體中所理解之發明之主旨或思想之範圍內進行適當變更，伴隨此種變更之金屬軋輥油組成物及冷卻劑亦必須理解成本發明之技術範圍所包含者。

(產業上之可利用性)

本發明之金屬軋輥油組成物係於金屬之冷軋中使用。

Claims (5)

1. 一種金屬軋輥油組成物，其係包含自礦物油、動植物油脂及合成酯所組成之群中選擇之至少1種基礎油與界面活性劑及彈性體而成。
2. 如申請專利範圍第1項之金屬軋輥油組成物，其中，相對於上述基礎油100質量份，含有0.1質量份以上、10質量份以下之上述界面活性劑及0.05質量份以上、20質量份以下之上述彈性體。
3. 如申請專利範圍第1或2項之金屬軋輥油組成物，其中，進而含有油性劑。
4. 如申請專利範圍第1或2項之金屬軋輥油組成物，其中，進而含有抗氧化劑。
5. 一種冷卻劑，其係使申請專利範圍第1至4項中任一項之金屬軋輥油組成物分散於水中而成。