JPH0243798B2 - - Google Patents

Description

技術分野 本発明は、金属表面への塗布に適した流体組成
物に関係する。この組成物は、金属加工中の潤滑
剤或いは冷却剤として或いは鋼コイル或いはシー
ト梱包物品の腐食防護のために有益に使用されう
る。 本発明は更に、この流体組成物の使用の方法に
関係する。 或る種の金属加工作業中、摩擦を減じそしてま
た加工片を冷却する為加工されるべき金属表面に
流体を供給するのが通常である。多くの場合、例
えば鋼の調質圧延や高速切断中、水性流体がその
浄化作用に基いて好まれている。 本発明をここで特に調質圧延用流体の例に言及
して記載するが、切断用流体のような他の水性金
属加工用流体にも適用しうることを理解された
い。 背景技術 今まで、調質圧延用流体は一般に、腐食を阻止
する為亜硝酸塩と、二次腐食抑制剤として働きま
た錯生成剤として作用するトリエタノールアミン
といつた一種乃至複数種の有機アミン化合物とを
含有していた。 このような流体は以下に列挙する点を含めて多
くの欠点を呈する： １ 金属加工中の泡立ち傾向とその結果としての
問題。 ２ 吸湿性とその結果として鋼のコイル乃至シー
ト包装品について湿り包装物（wet pack）と
して知られる苦情を生じ、これは鋼表面の外観
をきたなくしそして塗装性に有害であること。 ３ 鋼材の使用者による溶接機チツプ寿命に関係
する苦情。 ４ そのような流体中にアミン化合物が含まれる
ことにより生じる圧延工場における廃棄処理及
び水処理における重大な問題。 ５ 先に使用された流体から生じる汚染処理にお
ける問題の故に、圧延用流体を再循環すること
が実施されたが、これは結局腐食の抑制、製品
の清浄性及び流体の劣化について問題を呈した
こと。 本発明の目的は、使用に際してこれら問題の幾
つか或いはすべてを回避或いは少くとも軽減する
ような加工流体を提供することである。本発明
は、上記欠点の大半を回避し同時に多くの他の点
において公知の圧延用流体に実質上匹敵する或い
はそれ以上の秀れた性能を有する圧延用流体を提
供する。特には、本発明に従う組成物は、アミン
を含まずそして使用後廃棄処理に伴つて或いは伴
わずしていずれでも環境に放棄することが従来よ
り容認されうる。この組成物は、緩やかな洗浄作
用を具備しそして従来使用された流体に比較して
調質圧延中鋼ストリツプのより有効な浄化と湿り
包装品の形成傾向の減少を生じ、その結果として
鋼表面の改善された塗装性をもたらす。本発明に
従う組成物は、食品等級用途用を意図する鋼と共
に使用するのに適当とされる。好ましい具体例に
従う圧延用流体は、従来使用された流体より使用
中過剰の泡立ちを生じにくくそして単位面積当り
一層安い材料費で調製されそして廃棄汚染物量を
減じる。これまで使用された流体の場合の通常量
より低い表面適用量で塗布されえそして包装を解
いた後鋼が高湿度に曝される時鋼の腐食を阻止す
る。 発明の開示 本発明は、第１の様相において、 亜硝酸ナトリウム、 安息香酸ナトリウム、及び 炭酸ナトリウム を含み、 炭酸ナトリウム対安息香酸ナトリウムの重量比
が２：１〜４：１の範囲にありそして亜硝酸ナト
リウム対安息香酸ナトリウムの重量比が９：１〜
15：１の範囲にあることを特徴とする金属表面塗
布用水性組成物を提供する。 本発明は、第２の様相において、上記成分に加
えて、グリコール或いはポリオールを追加的に含
み、そして必要に応じ表面活性剤を含有する金属
表面塗布用水性組成物を提供する。 更に、本発明は、第１の様相に従う組成物の使
用方法として当該金属表面塗布用水性組成物を鋼
材の表面に塗布する段階を含む鋼処理方法をも提
供する。 本発明を実施する最適の態様 本発明の好ましい具体例について次の例を参照
して今から記載する。 本発明の好ましい具体例は濃縮物として表１に
示される組成を有する水溶液を使用する。

【表】 調質圧延用流体として使用することを意図する
時、この濃縮物は代表的に５％ｖ／ｖ加工用溶液
まで水で希釈される。但し、２％ｖ／ｖの加工用
溶液も有効である。 表２に示される範囲内の濃度を有する調合物が
有効であることが見出された。

【表】 脂肪アルコールエトキシレート0.09−0.11 表１及び２に示される成分のうち亜硝酸塩、炭
酸塩及び安息香酸塩のみが必須成分である。 亜硝酸ナトリウムが主たる腐食抑制剤として働
く。炭酸ナトリウムは追加的な腐食抑制剤として
作用しまた吸湿抑制作用を奏する。安息香酸ナト
リウムは二次的腐食抑制剤として作用する。炭酸
ナトリウム及び安息香酸ナトリウムはまた、
pH8.5〜11.5、好ましくはpH10.5〜11.5までの範
囲にpHを維持するための緩衝系として作用する。
これらの作用があいまつて総合的に優れた腐食抑
制及び吸湿抑制作用を奏する。そのためには、炭
酸ナトリウム対安息香酸ナトリウムの重量比が
２：１〜４：１の範囲にありそして亜硝酸ナトリ
ウム対安息香酸ナトリウムの重量比が９：１〜
15：１の範囲にあることが必要である。好ましく
は、亜硝酸ナトリウム対安息香酸ナトリウムの重
量比が12：１までとされる。132ｇ／以下に亜
硝酸ナトリウム量を抑えることが好ましい。 グリセロール或いはエチレングリコールのよう
な１種乃至複数種のグリコール或いはポリオール
は、補助的に吸湿抑制に寄与する。 表面活性剤そして好ましくは５〜20ppmの範囲
の脂肪アルコールエトキシレートが、溶液の使用
中その過剰な泡立ちを生じることなく溶液の表面
張力特性を安定化する為に添加されることが望ま
しい。別様には、もつと高い濃度の低発泡性表面
活性剤が100ppmまで使用されうる。好適には、
加工溶液（濃縮物について５％ｖ／ｖに於て）は
40〜50ダイン／cmの表面張力を有する。 圧延用流体が食品等級用途において使用される
べき鋼に適用されるべき場合には、望ましくは食
品等数乃至均等の成分が使用されるべきである。
本調合液はアミンのような添加有機窒素化合物を
含まない。他の成分中に不純物として存在しうる
微量の有機窒素化合物を排除する為の特別な注意
は払われず、そのような微量は工業的に使用され
る等級の使用される成分においては無視しうるで
あろうことが理解されよう。 使用において、本発明に従う加工溶液は、例え
ば噴霧によつて、好ましくは20〜40℃の温度範囲
で調質圧延における鋼ストリツプに塗布される。 別の例として、市販入手しうるアミン含有圧延
流体濃縮物（A1）を対照試剤として使用する比
較試験の結果を述べる。５％加工溶液（A2）が
通常の実施態様に従つて水で希釈することにより
そこから作製された。 表１に従う組成を有する溶液が調製された（濃
縮物B1）。５％加工溶液（B2）が水で希釈する
ことによりそこから作製された。 ２つの20トン鋼コイルが順次して一日において
圧延され、第１のもの（コイル１）は調質圧延流
体として溶液B2を使用しそして第２のもの（コ
イル２）は対照溶液A2を使用した。 両コイルは同じ焼鈍チヤージからとられた。各
コイルは圧延工場において２つに切断された。
各々の一部は５ケ月にわたる保管試験の為に保持
された。 各検査についてできるかぎりコイルは中央コイ
ル位置においてサンプリングされそして縁から縁
までの表面付着量について試験された。 圧延直後の剪断ラインにおけるコイルのサンプ
リングは、この段階においてさえ、本発明に従う
溶液B2が対照溶液A2の場合より目視的により清
浄な表面を生成することを示した。表面付着量の
分析（表３）は、濁り度の試験結果に基いて、溶
液B2が溶液A2が使用された場合のほぼ２倍の盛
浄な製品を与えることを示した。本発明に従つて
B2で処理された試料において、ナトリウム及び
亜硝酸塩の表面付着量は、有益なことに溶液A2
を使用した場合に得られる付着量の約30〜50％で
すんだ。 第２の検査及びサンプリングが剪断ラインにお
いて２ケ月後に実施された。保護されていないコ
イル縁辺を除いて腐食の兆候は見られずそして両
コイルの状態は満足すべきものであると認められ
た。しかし、本発明に従つて溶液B2で保護され
たコイルは一様な乾燥外観を有するのに対し、対
照溶液A2で処理されたコイルは“湿り包装品”
としてほとんどみなしうるようなべたべたした外
観を有することが認められた。両コイルは追加保
管の為に再包装された。 全体で５ケ月の保管後、コイルは再度検査され
そして販売の為油引き前に剪断機においてサンプ
リングされた。両コイルは腐食がなくそして溶液
B2により処理されたコイルはまだ尚乾燥してい
た。溶液A2（対照用）で処理されたコイルは水分
の吸収と脱着を受けたように見受けられそしてそ
の表面様相は本発明に従つて処理されたコイルの
表面よりはるかにきたなかつた。 検査の過程で明らかとなつた一つの特異な点
は、溶液A2で処理されたコイルについての濁り
度性測定値が減少するのに対し、他方溶液B2で
処理されたコイルからのそれは至当に安定してい
ることであつた。これは、溶液A2で処理された
コイルにおいて水分の吸収及び脱着が粒状物質と
凝集作用を呈したことによると考えられる。生成
する大きくなつた粒は一層容易に見え従つてスト
リツプの外観は汚くなる。しかし、逆説的には、
清浄性（濁り度により測定したものとして）は、
大きな粒子は光の散乱を少くするので、増大し、
従つてより低い濁り度が記録される。 圧延試験が、５％加工溶液（B3）を使用して
調質圧延された10コイルについて行われた。この
試験中のサンプリングの結果が表５に示されてい
る。 ２つの実験コイル及び10の実物大試験からの結
果は、本発明に従う溶液を使用して非常に一貫し
た低表面付着が実現されることを示す。溶液A2
が使用された時の表面付着量の調査中得られた結
果との比較は、本発明の溶液の使用でもつてより
低いそしてより一貫した付着量が得られることを
示した。

【表】 これら結果は、本発明の溶液が使用される時は
るかに良好な表面付着量の一様性と低表面付着量
が得られることを示す。一層低い表面付着量を実
現する為に２％水準まで溶液A1を希釈してみた
が、先行技術の濃縮物を使用しては不満足な結果
しか与えないことが見出された。 本発明の材料のあるもの（例えばエチレングリ
コール及び安息香酸塩）は、1ppm安息香酸塩水
準より敏感な高感度液体クロマトグラフ技術を使
用してさえも製品表面においてほとんど検知しえ
ない。 本発明に従う組成物の使用は、高湿度下での処
理鋼腐食耐性を改善することも見出された。５ケ
月保管後の試験コイルのサンプルが93％相対湿度
の加湿キヤビネツト内に一晩置かれた。溶液A2
で処理された金属は発銹したが、溶液B2で不働
態化した金属は清浄であることが見出された；事
実、溶液B2で処理されたパネルは、最酷条件下
で目に見える銹が明らかとなるまで５日間大丈夫
であつた。 これら結果を確認する為試験が繰返された。腐
食性能における顕著な差は以下のように説明され
うると考えられる。 表面上の亜硝酸塩が空気との接触によつて消費
された後、対照溶液A2を使用して圧縮されたシ
ートは、論議下のサンプルと関連して約２〜５
mg／m²の酢酸塩の表面付着量を有する。酢酸塩が
鋼に対して侵食的でありそして高い水吸収特性を
有することが示された。亜硝酸塩が溶液B2で圧
延されたシート上で消費された後、少量の表面付
着量の炭酸塩と安息香酸塩（0.2〜１mg／m²）が
残るだけである。これら成分は低い水吸収特性を
有しそして加えて安息香酸塩は全般的な抑制剤と
して作用するように思われる。安息香酸塩はまた
明らかに遊離酸素の接近に対して抑制剤としてよ
り有効である。 この腐食抑制はドラム材製造業者のような非油
浸コイルの最終使用者にとつて特に有益である。
コイル形態で貯蔵される間、不働態化は、先行技
術の溶液或いは本発明に従う溶液いずれが使用さ
れた時でも均等である。爾後の処理中解かれたシ
ート形態において、特に高湿度条件下で本発明に
従つて処理されたシートにより一段と秀れた耐食
性が示される。 加えて、より低い表面付着量と全般的に改善さ
れた清浄性が改善された塗装性及び塗料付着性を
もたらす。 再循環された先行技術溶液を使用して圧延され
たシートは新しい溶液におけるよりかなり汚れた
外観を呈することが見出された。これは、再循環
溶液中の粒状炭素が調質圧延中ストリツプに再付
着されるからである。今まで、全製品の約60％が
汚染物付着に伴う問題による廃棄処分を最小限に
する為に再循環溶液を使用して圧延せざるをえな
かつた。本発明の溶液は再循環される必要はな
く、非油浸及び油浸末被覆製品に対して全体的製
品清浄性における相当の改善をもたらす。加え
て、油の乳化傾向は、その組成に無関係に、再循
環溶液を使用するとはるかに悪化することが観察
された。これは、先行技術溶液中のトリエタノー
ルアミン成分と併存しての汚物の存在によるもの
と思われそしてこのような乳化傾向は本発明に従
う非再循環溶液の使用により回避される。 産業上の応用性 本発明は、金属圧延業界に次の利点を与える： １ 先行技術により与えられるのと同様のコイル
状態での保護作用を従来の亜硝酸塩５〜10mg／
m²の代りに１〜３mg／m²と少い付着量において
与えること。 ２ シートが包装を解かれた後特に非油浸材につ
いて、先行技術により与えられるよりはるかに
良好な耐食性を与えること。 ３ 有機窒素成分の排除は調質圧延工場の廃物の
水処理に係る問題をほとんど解消しそして非循
環溶液の使用を可能ならしめること。 ４ 溶液の再循環が不要であるから、非被覆シー
トの全体的清浄性の重意義な改善が得られるこ
と。 ５ 一層少ない表面付着量の使用は、湿り包装の
発生を排除若しくは事実上減じそして溶接機チ
ツプ寿命を延ばすこと。 本発明に従う流体が他の金属加工分野において
冷却剤或いは潤滑剤として使用される時、実質上
同様の利点が得られる。

【表】 がわかつている。

【表】 であることがわかつている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 亜硝酸ナトリウム、 安息香酸ナトリウム、及び 炭酸ナトリウム を含み、 炭酸ナトリウム対安息香酸ナトリウムの重量比
   が２：１〜４：１の範囲にありそして亜硝酸ナト
   リウム対安息香酸ナトリウムの重量比が９：１〜
   15：１の範囲にあることを特徴とする金属表面塗
   布用水性組成物。 ２ 炭酸ナトリウム対安息香酸ナトリウムの濃度
   比率がpH8.0〜11.5のpH値の溶液を緩衝するよう
   選択される特許請求の範囲第１記載の組成物。 ３ 亜硝酸ナトリウム対安息香酸ナトリウムの重
   量比が12：１までの範囲にある特許請求の範囲第
   １項記載の組成物。 ４ 132ｇ／以下の亜硝酸ナトリウムを含む特
   許請求の範囲第１項記載の組成物。 ５ 亜硝酸ナトリウム、 安息香酸ナトリウム、 炭酸ナトリウム及び グリコール或いはポリオール を含み、 炭酸ナトリウム対安息香酸ナトリウムの重量比
   が２：１〜４：１の範囲にありそして亜硝酸ナト
   リウム対安息香酸ナトリウムの重量比が９：１〜
   15：１の範囲にあることを特徴とする金属表面塗
   布用水性組成物。 ６ 表面活性剤を更に含む特許請求の範囲第５項
   記載の組成物。 ７ グリコールがエチレングリコールである特許
   請求の範囲第５項記載の組成物。 ８ 表面活性剤が脂肪酸エトキシレートである特
   許請求の範囲第６項記載の組成物。 ９ 炭酸ナトリウム対安息香酸ナトリウムの濃度
   比率がpH8.0〜11.5のpH値の溶液を緩衝するよう
   選択される特許請求の範囲第５項或いは第６項記
   載の組成物。 １０ 無機亜硝酸ナトリウム対安息香酸ナトリウ
   ムの重量比が12：１までの範囲にある特許請求の
   範囲第５項或いは第６項記載の組成物。 １１ 132ｇ／以下の亜硝酸ナトリウムを含む
   特許請求の範囲第５項或いは第６項記載の組成
   物。 １２ 溶液単位リツトルあたりの溶質として、 132ｇ以下の亜硝酸ナトリウム、 11ｇ以下の安息香酸ナトリウム、 44ｇ以下の炭酸ナトリウム、 50ｇ以下のエチレングリコール及び 0.11ｇ以下の表面活性剤 を含む特許請求の範囲第６項記載の組成物。 １３ 水で５容積％まで希釈されそして10.5〜
   11.5のpH値と、40〜50ダイン／cmの表面張力と
   を有する特許請求の範囲第１２項記載の組成物。 １４ 亜硝酸ナトリウム、 安息香酸ナトリウム、及び 炭酸ナトリウム を含み、 炭酸ナトリウム対安息香酸ナトリウムの重量比
   が２：１〜４：１の範囲にありそして亜硝酸ナト
   リウム対安息香酸ナトリウムの重量比が９：１〜
   15：１の範囲にある金属表面塗布用水性組成物を
   鋼材の表面に塗布する段階を含む鋼処理方法。 １５ 組成物が鋼材の表面単位m²当たり1.0〜6.6
   mgの亜硝酸ナトリウムの表面付着量をもたらすよ
   う塗布される特許請求の範囲第１４項記載の方
   法。 １６ 組成物が表面上に噴霧によつて塗布される
   特許請求の範囲第１４項記載の方法。 １７ 組成物が潤滑剤或いは冷却剤として金属加
   工前に或いはその最中に塗布される特許請求の範
   囲第１４項記載の方法。 １８ 組成物が調質圧延用流体として調質圧延前
   に或いはその最中に塗布される特許請求の範囲第
   １７項記載の方法。