JP2004263087A - アルミニウム板用熱間圧延油用潤滑油 - Google Patents

Abstract

【課題】圧延潤滑性に優れ、かつ金属腐食を抑制することができるアルミニウム板用熱間圧延油を提供する。
【解決手段】潤滑油成分と、（ａ）トリアゾール構造を有する油溶性化合物と、（ｂ）トリアゾール構造を有する水溶性化合物とを含有するアルミニウム板用熱間圧延油用潤滑油。
【選択図】 なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアルミニウム板用熱間圧延油及び該圧延油用の潤滑油に関し、更に詳しくは圧延潤滑性に優れ金属腐食を抑制することのできるアルミニウム板やアルミニウム合金板用の熱間圧延油及び該圧延油用の潤滑油に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウム及びアルミニウム合金の熱間圧延では、圧延板表面から圧延ロール表面へアルミニウムが移着して、ロールコーティングが形成される。従って、圧延板はロールコーティングと接触して圧延されることになるので、圧延板の表面品質はロールコーティングの性状によって左右される。熱間圧延時に発生した板の表面欠陥は冷間圧延後の板表面品質にも影響するので、熱間圧延におけるロールコーティング性状は非常に重要といえる。ロールコーティング性状は圧延諸条件（板材質、板温度、板表面粗さ、ロール温度、ロール表面粗さ、圧下率、圧延速度、ブラシロール操業条件など）と圧延油により変化する。従って、圧延油の選択は、ロールコーティングを制御する上で不可欠なものである。熱間圧延では充分なロール冷却性が必要となるので、圧延油はエマルションの形で使用されている。
【０００３】
アルミニウム及びアルミニウム合金の熱間圧延油に要求される性能として、潤滑性、アルミニウムの熱間圧延の付帯設備の耐鉄腐食性等が挙げられる。従来、一般にアルミニウム及びアルミニウム合金の熱間圧延油としては、鉱物油を基油として脂肪酸、油脂、脂肪酸エステル等の油性向上剤、極圧剤、防錆剤、酸化防止剤等を配合し、これを主に陰イオン性界面活性剤で乳化した、通常３〜１０％濃度のエマルションとして使用されている。
【０００４】
潤滑性を向上させる油性向上剤である脂肪酸を増量すると鉄腐食速度を増加させる。潤滑性とロールコーティング性を良好に保ちつつ、低い鉄腐食速度を達成するアルミニウム用熱間圧延油はまだ開発されていない。
【０００５】
また、特許文献１には、特定の単量体の共重合物の有機酸塩を、鉱物油、脂肪酸、リン酸エステル等と共に用いることにより、潤滑性、乳化分散性、表面品質性を満足しつつ、長期使用時の熱劣化による性能低下を改善することが開示されているが、金属腐食の抑制効果については更なる改善が望まれる。。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−１５０１８９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、圧延潤滑性に優れ、かつ金属腐食を抑制することができるアルミニウム板用熱間圧延油及び該圧延油用の潤滑油を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、潤滑油成分と、（ａ）トリアゾール構造を有する油溶性化合物〔以下、（ａ）成分という〕と、（ｂ）トリアゾール構造を有する水溶性化合物〔以下、（ｂ）成分という〕とを含有するアルミニウム板用熱間圧延油用潤滑油、並びに、該本発明の潤滑油と水とを含有するアルミニウム板用熱間圧延油に関する。なお、本発明において、アルミニウム板とは、アルミニウム板及び／又はアルミニウム合金板を意味する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の潤滑油の（ａ）成分であるトリアゾール構造を有する油溶性化合物としては、式（２）で表される化合物が挙げられる。なかでも、式（２）中のＲ^５が炭素数６以上の親油性置換基であるベンゾトリアゾール化合物が好ましく挙げられ、より好ましくはＲ^５が総炭素数６以上のアルキル基置換アミノメチル基であるベンゾトリアゾール化合物が挙げられる。具体例としては、１−［Ｎ，Ｎ−ビス（２−エチルヘキシル）アミノメチル］ベンゾトリアゾール、１−［Ｎ，Ｎ−ビス（２−エチルヘキシル）アミノメチル］メチルベンゾトリアゾール等が挙げられる。なお、（ａ）成分について、油溶性とは、パラフィン系鉱物油（マシン油３２）への２５℃の溶解度が０．１（ｇ／１００ｇ鉱物油）以上であり、２５℃の水への溶解度（ｇ／１００ｇ水）より鉱物油への溶解度が大きいことを指す。
【００１０】
【化２】

【００１１】
（式中のＲ^４は水素原子、メチル基又はカルボキシル基を示す。Ｒ^５は総炭素数が６以上のアルキル基置換アミノアルキル基等の疎水性基を示す。）
【００１２】
本発明の潤滑油の（ｂ）成分であるトリアゾール構造を有する水溶性化合物としては、式（３）で表される化合物が挙げられる。なかでも、式（３）中のＲ^７が水素原子、水酸基、炭素数が４以下のヒドロキシアルキル基又はカルボキシアルキル基であるベンゾトリアゾール化合物又はその塩が挙げられる。具体例としては、ベンゾトリアゾール、ベンゾトリアゾールのクエン酸塩、メチルベンゾトリアゾール、メチルベンゾトリアゾールのカリウム塩、１−ヒドロキシベンゾトリアゾール、１−（ヒドロキシメチル）ベンゾトリアゾール、１−（２，３ジヒドロキシプロピル）ベンゾトリアゾール、１−（１，２ジカルボキシエチル）ベンゾトリアゾール等が挙げられる。なお、（ｂ）成分について、水溶性とは、水への２５℃の溶解度が０．１（ｇ／１００ｇ水）以上であり、パラフィン系鉱物油（マシン油３２）への２５℃の溶解度より水への溶解度（ｇ／１００ｇ鉱物油）が大きいことを指す。
【００１３】
【化３】

【００１４】
（式中のＲ^６は水素原子、メチル基又はカルボキシル基を示す。Ｒ^７は水素原子、水酸基、炭素数が４以下のヒドロキシアルキル基又はカルボキシアルキル基等の親水性基を示す。）
【００１５】
本発明において、（ａ）成分と（ｂ）成分の重量比（ａ）：（ｂ）は、好ましくは４：１〜１：２、より好ましくは４：１〜１：１、特に好ましくは３：１〜１：１である。この範囲が金属（特に鉄）の防食性に優れている。
【００１６】
また、本発明の潤滑油は、（ａ）成分と（ｂ）成分とを合計で０．１〜５重量％、更に０．５〜５重量％、特に１〜３重量％含有することが、金属（特に鉄）の防食性に優れる点で、好ましい。
【００１７】
本発明の潤滑油は、（ｃ）一般式（１）で表される単量体又はその塩の単独重合物、該単量体又はその塩の２種以上の共重合物、及び該単量体又はその塩の一種以上と（メタ）アクリル酸又はその塩もしくはそのエステルもしくはそのアミドの一種以上との共重合物から選ばれ、重量平均分子量が１０，０００〜１，０００，０００の範囲にある高分子化合物〔以下、（ｃ）成分という〕を含有することが好ましい。
【００１８】
【化４】

【００１９】
（式中のＲ^１は水素原子又はメチル基を、Ｒ^２及びＲ^３はそれぞれ炭素数１〜３のアルキル基を、Ａは−ＮＨ−を、ｍは１〜３の整数を示す。）
【００２０】
一般式（１）で表される単量体の具体例としては、ジメチルアミノエチルアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、ジエチルアミノメチルアクリルアミド、ジメチルアミノエチルメタクリルアミド、ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド、ジエチルアミノメチルメタクリルアミド等が挙げられる。
【００２１】
また、（メタ）アクリル酸はアクリル酸又はメタクリル酸の意味であり、（メタ）アクリル酸エステルの具体例としては、アクリル酸ブチル、アクリル酸２エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ステアリル等が挙げられる。また、（メタ）アクリル酸アミドの具体例としては、アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、メタクリルアミド等が挙げられる。また、また、（メタ）アクリル酸の塩を形成する塩基としては、例えばアルカリ金属、アンモニア、アルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルカノールアミン等が挙げられる。（メタ）アクリル酸塩の具体例としては、アクリル酸ナトリウム、メタクリル酸ナトリウム等が挙げられる。
【００２２】
（ｃ）成分の高分子化合物の重量平均分子量は１０，０００〜１，０００，０００の範囲であり、この範囲において乳化安定性に優れ、高分子化合物自体の安定性も良好で取扱いも容易である。より好ましい重量平均分子量は３０，０００〜３００，０００である。この重量平均分子量は、当該高分子化合物１ｇに０．５Ｍ水酸化ナトリウム１０ｍｌを加え、９５℃で２時間放置し、加水分解後、ＧＰＣ（ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー）で分子量を測定し、その結果に基づき加水分解前の分子量に換算することにより得られる。具体的なＧＰＣ条件は以下の通りである。
・カラム：Ｇ２０００ＳＷ×２本（東ソー（株）製）
・カラム温度：４０℃
・溶離液：０．１Ｎ塩化ナトリウム水溶液／アセトニトリル＝７０／３０（重量比）
・検出器：ＲＩ（屈折率計）
・注入量：１重量％溶離液水溶液２０μｌ
・液流速：０．４ｍｌ／ｍｉｎ
・分子量標準：ポリスチレンスルホン酸ナトリウム
【００２３】
また、（ｃ）成分の一般式（１）で表される単量体の塩を形成する酸としては、例えば酢酸、酪酸、カプロン酸、カプリル酸、グリコール酸、コハク酸、酒石酸、燐酸、酸性アルキルリン酸エステル（ブチルアシッドホスフェート、オクチルアシッドホスフェート等）、ホウ酸等が挙げられる。塩は、単量体の塩を用いる、あるいは共重合後に中和することにより形成される。
【００２４】
（ｃ）成分は１種又は２種以上を混合して使用することができ、潤滑油中、０．１〜１０重量％含有されることが好ましい。含有量がこの範囲であれば、耐圧荷重性能が良好で耐焼き付き性に優れている。
【００２５】
本発明に用いられる潤滑油成分は、鉱物油、油脂及び合成エステルから選ばれる１種以上を含有することが好ましい。鉱物油としては、例えばスピンドル油、マシン油、タービン油、シリンダー油、ニュートラル油等が挙げられる。パラフィン系鉱物油であれば耐熱性、潤滑性に優れるのでより好ましい。また、油脂としては、例えば鯨油、牛脂、豚脂、ナタネ油、ヒマシ油、パーム油、ヤシ油等の動植物油脂が挙げられ、合成エステルとしては、炭素数１０〜２２の高級脂肪酸もしくは二塩基酸と、炭素数１〜２２の脂肪族１価アルコール、エチレングリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、グリセリン等とのエステルが挙げられ、その具体例としてカプリン酸メチル、ステアリン酸ブチル、オレイン酸ラウレート、エルカ酸２エチルヘキシル、ペンタエリスリトールモノオレート、グリセリンモノオレート、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ラウレート、アジピン酸ジラウレート等が挙げられる。これらの潤滑油成分は、それぞれ１種でもよいが、２種を混合して使用することもできる。潤滑油成分中、鉱物油、油脂及び合成エステルから選ばれる１種以上は、６０〜９０重量％、更に７０〜８５重量％含有されることが、潤滑性の点で好ましい。
【００２６】
また、本発明に用いられる潤滑油成分は、炭素数１０〜２２の脂肪酸を含有することが好ましい。具体例としてカプリン酸、ラウリン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、オレイン酸、エルカ酸等が挙げられる。該脂肪酸は、潤滑油成分中、１０〜４０重量％、更に１５〜３０重量％含有されることが、潤滑性の点で好ましい。
【００２７】
本発明の潤滑油成分は、潤滑油中に４５〜９９．９重量％含有されることが好ましい。
【００２８】
本発明の潤滑油には、上記成分の他に必要に応じて公知添加剤、例えば防錆・防食剤、酸化防止剤及び初期乳化性を向上させるための乳化剤等を添加することもできる。また、トリイソオクチルホスファイト、トリクレジルホスフェート等の極圧剤を添加することもできる。
【００２９】
防錆・防食剤としては、例えばアルケニルコハク酸（ヘキサデセニルコハク酸等）及びその誘導体、オレイン酸等の脂肪酸、ソルビタンモノオレート等のエステル、前記（ａ）成分、（ｂ）成分以外のアミン類（トリエタノールアミン等）等を用いることができ、これらは潤滑油中２重量％以下となるように、本発明の潤滑油に添加することができる。
【００３０】
また、酸化防止剤としては、例えば２，４−ジｔｅｒｔ−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を用いることができ、これらは潤滑油中５重量％以下となるように、本発明の潤滑油に添加することができる。
【００３１】
更に、乳化剤としては、例えばオレイン酸トリエタノールアミン塩、石油スルホネートナトリウム塩等の陰イオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等の非イオン性界面活性剤等を用いることができ、これらは潤滑油中５重量％以下となるように、本発明の潤滑油に添加することができる。
【００３２】
本発明の潤滑油は、ロール冷却及び火災防止の観点から、通常、水中に分散して使用される。これにより、本発明の潤滑油と水とを含有するアルミニウム板用熱間圧延油が提供される。この際の本発明の潤滑油と水との割合は特に限定されないが、通常該潤滑油濃度が１〜２０重量％となるようにすることが好ましい。
【００３３】
また、水と本発明の潤滑油を含有する熱間圧延油は、エマルションの形態であることが好ましい。
【００３４】
本発明の熱間圧延油はトリアゾール構造を有する化合物の金属表面への防食被膜形成により、金属腐食を抑制することができる。また、作用機構は明かではないが、トリアゾール構造を有する油溶性化合物〔（ａ）成分〕を水溶性化合物〔（ｂ）成分〕と併用することで、防食被膜に適度な撥水性を付与することができ、相乗的に優れた防食効果が得られると考えられる。
【００３５】
【実施例】
実施例１
表１に示す各種熱間圧延油用潤滑油（本発明品１〜５及び比較品１〜４）を用い、濃度が４重量％（ただし、本発明品１と比較品１は８重量％）の圧延油（エマルション）を常法に従い調製し、以下に示す方法によって、圧延潤滑性、耐鉄腐食性を評価した。その結果を表１に併記した。
【００３６】
（１）圧延試験
調製した各種熱間圧延油について、二段圧延機（２００ｍｍφ×２００ｍｍ幅、ＳＵＪ−２、Ｈｓ＝９０）を用い、下記条件で短冊単パス圧延試験を行い、圧下率＝４０％時の圧延荷重により潤滑性を評価した。平均圧延面圧が４５０ＭＰａ以下であれば圧延潤滑性は良好である。なお、圧延時の圧延油エマルションの平均粒子径（体積分布）をコールターカウンターにて測定した。
【００３７】
（圧延条件）
圧延材：合金アルミニウム材（Ａ５１８２、４０ｍｍ幅×７００ｍｍ長×３．５ｍｍ厚）
ロール粗度：研磨紙により圧延方向に研磨し、板幅方向の粗度がＲ_ａ＝０．３〜０．４μｍ（Ｒ_ｚ＝３．５〜４．０μｍ）に調整する。
板温度：４２０℃
圧延速度：４０ｍ／分
圧下率：２０％、３０％、４０％
予備圧延：予め純アルミニウム材（Ａ１１００、４０ｍｍ幅×７００ｍｍ長×３．５ｍｍ厚）を圧下率６０％で１０枚圧延する。
圧延枚数：各圧下率について５枚ずつ
【００３８】
（圧延油条件）
液温度：６０℃
撹拌機：Ｍ型ホモミキサー（特殊機化工業）
回転数：８０００ｒ／ｍｉｎ
スプレー量：１Ｌ／ｍｉｎ×上下各１本、１００ｋＰａ
粒径測定：コールターカウンターマルチサイザー（ＢＥＣＫＭＡＮ ＣＯＵＬＴＥＲ）
【００３９】
（２）腐食試験
調製した各種熱間圧延油について、下記条件で腐食試験を行い、腐食速度（ｍｇ／ｍ^２・ｄａｙ）により耐鉄腐食性を評価した。腐食速度が５００ｍｇ／ｍ^２・ｄａｙ以下であれば良好である。
【００４０】
（試験条件）
試験片：ＳＳ−４００板（３ｍｍ厚×５０ｍｍ×５０ｍｍ）
前処理：＃２４０研磨紙にて研磨後、溶剤にて脱脂する。
浸漬方法：Ｍ型ホモミキサー６０００ｒ／ｍｉｎ、撹拌中に全浸漬
試験温度：６０℃
試験時間：３日間
【００４１】
【表１】

【００４２】
なお、表中の成分は次のものを意味する。
・ａ−１：１−［Ｎ，Ｎ−ビス（２−エチルヘキシル）アミノメチル］ベンゾトリアゾール
・ａ−２：１−［Ｎ，Ｎ−ビス（２−エチルヘキシル）アミノメチル］メチルベンゾトリアゾール
・ｃ−１：ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド／アクリルアミド／アクリル酸ナトリウム＝８４／１／１５（モル比）の共重合物のグリコール酸中和物（重量平均分子量５万）
・ｃ−２：ジメチルアミノプロピルアクリルアミド／アクリルアミド／アクリル酸ナトリウム＝８０／５／１５（モル比）の共重合物の酢酸中和物（重量平均分子量４０万）
・鉱物油１：パラフィン系鉱物油（動粘度３０ｍｍ^２／ｓ、４０℃）
・鉱物油２：パラフィン系鉱物油（動粘度６０ｍｍ^２／ｓ、４０℃）
・極圧剤１：トリイソオクチルホスファイト
・極圧剤２：トリクレジルホスフェート
・防錆剤１：トリエタノールアミン
・防錆剤２：ヘキサデセニルコハク酸
・酸化防止剤：フェニル−α−ナフチルアミン
・乳化剤：ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル（ＨＬＢ＝１２．４）
【００４３】
（試験結果）
表１から明らかなように、比較品に比べて本発明品は優れた耐金属腐食性を示し、且つ優れた圧延潤滑性を示した。本発明の圧延油は圧延潤滑性と耐金属腐食性の両方を同時に満足するものであった。
【発明の効果】
本発明の潤滑油を用いた熱間圧延油は、鉄などの金属腐食抑制性能に優れており、同時に圧延潤滑性にも優れている。従って、アルミニウム板及びアルミニウム合金板の熱間圧延に使用することにより、圧延機や周辺機械の腐食問題を発生させることなく、板表面品質性に優れた圧延板を得ることができる。また、脂肪酸を増量しても金属、特に鉄腐食の問題が発生しない。

Claims (6)

1. 潤滑油成分と、（ａ）トリアゾール構造を有する油溶性化合物と、（ｂ）トリアゾール構造を有する水溶性化合物とを含有するアルミニウム板用熱間圧延油用潤滑油。
2. （ａ）：（ｂ）の重量比が４：１〜１：２である請求項１記載のアルミニウム板用熱間圧延油用潤滑油。
3. 潤滑油成分が、鉱物油、油脂及び合成エステルから選ばれる１種以上を含有し、且つ炭素数１０〜２２の脂肪酸を潤滑油成分中１０〜４０重量％含有する請求項１又は２記載のアルミニウム板用熱間圧延油用潤滑油。
4. （ａ）と（ｂ）とを合計で０．１〜５重量％含有する請求項１〜３の何れか１項記載のアルミニウム板用熱間圧延油用潤滑油。
5. 更に、（ｃ）一般式（１）で表される単量体又はその塩の単独重合物、該単量体又はその塩の２種以上の共重合物、及び該単量体又はその塩の一種以上と（メタ）アクリル酸又はその塩もしくはそのエステルもしくはそのアミドの一種以上との共重合物から選ばれ、重量平均分子量が１０，０００〜１，０００，０００の範囲にある高分子化合物を含有する請求項１〜４の何れか１項記載のアルミニウム板用熱間圧延油用潤滑油。
   

   

   （式中のＲ^１は水素原子又はメチル基を、Ｒ^２及びＲ^３はそれぞれ炭素数１〜３のアルキル基を、Ａは−ＮＨ−を、ｍは１〜３の整数を示す。）
6. 請求項１〜５の何れか１項記載の潤滑油と水とを含有するアルミニウム板用熱間圧延油。