JP2000290676A - 金属加工油組成物 - Google Patents

金属加工油組成物

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JP2000290676A JP11097634A JP9763499A JP2000290676A JP 2000290676 A JP2000290676 A JP 2000290676A JP 11097634 A JP11097634 A JP 11097634A JP 9763499 A JP9763499 A JP 9763499A JP 2000290676 A JP2000290676 A JP 2000290676A
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三郎 小山
Hiroshige Matsuoka
広成 松岡
Ryoichi Okuda
亮一 奥田
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Idemitsu Kosan Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 塩素化合物を含有せず、ブローチ加工，
ガンドリル加工のような低速・重切削において、塩素化
合物を含有するものと同等以上の性能を示す金属加工油
組成物を提供する。 【解決手段】 （ａ）鉱油系基油０〜３０重量％、
（ｂ）π電子含有合成油系基油７０〜１００重量％から
なる潤滑油基油１００重量部に対して、（ｃ）硫黄系極
圧剤０．１〜２５重量部、（ｄ）アルカリ金属及び／又
はアルカリ土類金属スルホネート０．１〜７重量部を配
合してなる金属加工油組成物である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は金属加工油組成物に
関し、更に詳しくは、特に切削加工に好適な金属加工油
組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に切削や研削等の金属加工に用いる
油剤には、塩素化合物が添加剤として使用されている。
しかしながら、近年では塩素化合物を配合した非水溶性
切削油剤を使用した場合、焼却処理時のダイオキシンの
発生による環境汚染や塩素ガス発生による焼却炉の腐食
・損傷の問題が指摘されている。また、塩素化合物のう
ち一部の塩素化パラフィンでは、毒性及び発癌性の可能
性についての懸念も生じてきている。したがって、塩素
化合物を含まない金属加工油が要求されている。しか
し、現在までのところ低速や重切削において、塩素化合
物を使用しない金属加工油で塩素化合物を使用する金属
加工油と同等以上の性能を発揮するものは見いだされて
いない。
【０００３】例えば、特開平６−３１３１８２号公報，
特開平６−３３００７６号公報には、アルカリ金属及び
／又はアルカリ土類金属のスルホネートを含有した切削
加工油剤組成物について開示されている。しかし、実際
に同公報で使用されているものでは、旋削，穴加工へは
適用できるが、ブローチ加工，ガンドリル加工等の切削
速度が４０ｍ／ｍｉｎ以下となるような低速・重切削に
おいては多量に添加するか、極端に加工条件を下げなけ
れば切削抵抗が大きく工具破損を生じるという問題があ
り、性能的に塩素化合物を使用する金属加工油と同等以
上とはいえない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記観点か
らなされたもので、塩素化合物を含有せず、ブローチ加
工，ガンドリル加工のような低速・重切削において、塩
素化合物を含有するものと同等以上の性能を示す金属加
工油組成物を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意研究
を重ねた結果、潤滑油基油として、主にπ電子含有合成
油系基油を使用することにより切削性能が向上すること
を見出し本発明を完成したものである。すなわち、本発
明の要旨は下記の通りである。 （１）（ａ）鉱油系基油０〜３０重量％、（ｂ）π電子
含有合成油系基油７０〜１００重量％からなる潤滑油基
油１００重量部に対して、（ｃ）硫黄系極圧剤０．１〜
２５重量部、（ｄ）アルカリ金属及び／又はアルカリ土
類金属スルホネート０．１〜７重量部を配合してなる金
属加工油組成物。 （２）さらに、（ｅ）ジチオリン酸亜鉛０．１〜７重量
部を配合してなる上記（１）記載の金属加工油組成物。 （３）（ｂ）成分が炭素−炭素及び／又は炭素−酸素の
多重結合を有する化合物である上記（１）又は（２）に
記載の金属加工油組成物。 （４）（ｂ）成分のπ電子含有率が０．００１〜５０％
である上記（１）〜（３）のいずれかに記載の金属加工
油組成物。 （５）（ｂ）成分がエステル類、オレフィン類、芳香族
類及びアセチレン類から選ばれる少なくとも一種の化合
物である上記（１）〜（４）のいずれかに記載の金属加
工油組成物。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下に、本発明を詳細に説明す
る。本発明の金属加工油組成物において、潤滑油基油と
して（ａ）鉱油系基油０〜３０重量％、（ｂ）π電子含
有合成油系基油７０〜１００重量％からなるものが用い
られる。先ず（ａ）成分の鉱油系基油については、一般
に金属加工油の基油として用いられているものであれば
よく、特に制限はないが、４０℃における動粘度が１〜
１００ｍｍ2 ／ｓの範囲にあるものが好ましく、３〜５
０ｍｍ2 ／ｓの範囲にあるものがより好ましい。基油の
粘度が高すぎると油剤が被加工物に付着して持ち去られ
る量が多くなり、経済的でなくなる場合があり好ましく
ない。逆に、低すぎるとミスト発生により作業性悪化を
招く場合があり好ましくない。また、この基油の低温流
動性の指標である流動点については特に制限はないが、
−１０℃以下であるのが好ましい。このような鉱油とし
ては、例えばパラフィン基系原油，中間基系原油あるい
はナフテン基系原油を常圧蒸留するか、あるいは常圧蒸
留の残渣油を減圧蒸留して得られる留出油、またはこれ
を常法にしたがって精製することによって得られる精製
油、例えば、溶剤精製油，水添精製油，脱蝋処理油，白
土処理油などを挙げることができる。
【０００７】次に（ｂ）成分のπ電子含有合成油系基油
としては、分子内にπ結合を一個以上含む化合物が使用
され、炭素−炭素及び／又は炭素−酸素の多重結合を有
する化合物が好ましい。その中で、下記の式
【０００８】
【数１】
【０００９】で表されるπ電子含有率が０．００１％〜
５０％の化合物が好ましく、１〜２０％のものがさらに
好ましい。π電子含有率が小さすぎると、本発明の効果
がでない場合があり、多すぎると、切削の加工性を維持
できない場合がある。具体的には、酢酸エステル，プロ
ピオン酸エステル，酪酸エステル，吉草酸エステル，カ
プロン酸エステル，カプリル酸エステル，カプリン酸エ
ステル，ラウリン酸エステル，オレイン酸エステル，ミ
リスチン酸エステル，パルミチン酸エステル，ベヘン酸
エステル，天然油脂，シュウ酸エステル，マロン酸エス
テル，コハク酸エステル，アジピン酸エステル，マレイ
ン酸エステル，フマル酸エステル，アセチレンジカルボ
ン酸エステル，安息香酸エステル，トルイル酸エステ
ル，フタル酸エステル，トリメリット酸エステル，ピロ
メリット酸エステルなどのエステル類、１−オクテン，
１−デセン，２−デセン，３−デセン，４−デセン，１
−ドデセン，１−テトラデセン，１−ヘキサデセン，１
−オクタデセン，１−エイコセン，ジイソブチレン，ト
リイソブチレン，テトライソブチレン，トリプロピレ
ン，テトラプロピレン，ペンタプロピレン，シクロオク
テン，シクロデセン，シクロドデセン，シクロヘキサデ
セン，シクロエイコセン，シクロオクタジエン，シクロ
オクタテトラエン，シクロドデカジエン，シクロドデカ
トリエン，アルキルノルボルネン，アルキルノルボルナ
ジエンなどのオレフィン類、アルキルベンゼン，アルキ
ルナフタレンなどの芳香族類、１−デシン，１，４−ブ
チンジオールなどのアセチレン類を挙げることができ
る。この中で、特にマレイン酸エステル，フマル酸エス
テル，アセチレンジカルボン酸エステル，フタル酸エス
テル，トリメリット酸エステル，ピロメリット酸エステ
ルが好ましい。
【００１０】上記（ａ）成分と（ｂ）成分の割合は、
（ａ）成分０〜３０重量％に対して、（ｂ）成分７０〜
１００重量％である。（ａ）成分が多すぎると、切削の
加工性を維持できないので好ましくない。次に、上記の
潤滑油基油に配合される（ｃ），（ｄ）成分と、さらに
必要により配合される（ｅ）成分について説明する。
【００１１】（ｃ）成分 硫黄系極圧剤としては、分子内に硫黄原子を有し、潤滑
油基油に溶解又は均一に分散して、極圧効果を発揮しう
るものであればよく、特に制限はない。このようなもの
としては、例えば硫化油脂，硫化脂肪酸，硫化エステ
ル，硫化オレフィン，ジヒドロカルビルポリサルファイ
ド，チオカーバメート類，チオテルペン類，ジアルキル
チオジプロピオネート類などを挙げることができる。こ
こで、硫化油脂は硫黄や硫黄含有化合物と油脂（ラード
油，鯨油，植物油，魚油等）を反応させて得られるもの
であり、その硫黄含有量は特に制限はないが、一般に５
〜３０重量％のものが好適である。その具体例として
は、硫化ラード，硫化なたね油，硫化ひまし油，硫化大
豆油，硫化米ぬか油などを挙げることができる。硫化脂
肪酸の例としては、硫化オレイン酸などを、硫化エステ
ルの例としては、硫化オレイン酸メチルや硫化米ぬか脂
肪酸オクチルなどを挙げることができる。
【００１２】硫化オレフィンとしては、例えば、下記の
一般式（Ｉ） Ｒ1 −Ｓx −Ｒ2 ・・・（Ｉ） （式中、Ｒ1 は炭素数２〜１５のアルケニル基、Ｒ2 は
炭素数２〜１５のアルキル基又はアルケニル基を示し、
ｘは１〜８の整数を示す。）で表される化合物などを挙
げることができる。この化合物は、炭素数２〜１５のオ
レフィン又はその２〜４量体を、硫黄，塩化硫黄等の硫
化剤と反応させることによって得られ、該オレフィンと
しては、プロピレン，イソブテン，ジイソブテンなどが
好ましい。
【００１３】また、ジヒドロカルビルポリサルファイド
は、下記の一般式（II） Ｒ3 −Ｓy −Ｒ4 ・・・（II） （式中、Ｒ3 及びＲ4 は、それぞれ炭素数１〜２０のア
ルキル基又は環状アルキル基，炭素数６〜２０のアリー
ル基，炭素数７〜２０のアルキルアリール基又は炭素数
７〜２０のアリールアルキル基を示し、それらは互いに
同一でも異なっていてもよく、ｙは２〜８の整数を示
す。）で表される化合物である。ここで、Ｒ3 及びＲ4
がアルキル基の場合、硫化アルキルと言われる。
【００１４】上記一般式（II）におけるＲ3 及びＲ4 の
具体例としては、メチル基，エチル基，ｎ−プロピル
基，イソプロピル基，ｎ−ブチル基，イソブチル基，ｓ
ｅｃ−ブチル基，ｔｅｒｔ−ブチル基，各種ペンチル
基，各種ヘキシル基，各種ヘプチル基，各種オクチル
基，各種ノニル基，各種デシル基，各種ドデシル基，シ
クロヘキシル基，シクロオクチル基，フェニル基，ナフ
チル基，トリル基，キシリル基，ベンジル基，フェネチ
ル基などを挙げることができる。
【００１５】このジヒドロカルビルポリサルファイドと
しては、例えば、ジベンジルポリサルファイド，ジ−ｔ
ｅｒｔ−ノニルポリサルファイド，ジドデシルポリサル
ファイド，ジ−ｔｅｒｔ−ブチルポリサルファイド，ジ
オクチルポリサルファイド，ジフェニルポリサルファイ
ド，ジシクロヘキシルポリサルファイドなどを好ましく
挙げることができる。
【００１６】さらに、チオカーバメート類としては、例
えば、ジンクジチオカーバメートなどを、チオテルペン
類としては、例えば、五硫化リンとピネンの反応物を、
ジアルキルチオジプロピオネート類としては、例えば、
ジラウリルチオジプロピオネート，ジステアリルチオジ
プロピオネートなどを挙げることができる。これらの中
で、極圧特性などの点から、ジヒドロカルビルポリサル
ファイドが好適である。
【００１７】本発明においては、上記（ｃ）成分は一種
用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、その配合量は、潤滑油基油１００重量部に対し
て、０．１〜２５重量部（好ましくは１〜１５重量部）
の範囲である。少なすぎると、切削の加工性を維持でき
ない。多すぎると、配合量に見合う効果の向上が見られ
ないので好ましくない。
【００１８】（ｄ）成分 アルカリ金属，アルカリ土類金属のスルホネートの好ま
しい全塩基価（ＪＩＳＫ−２５０１：過塩素酸法によ
る）は０．１〜８００ｍｇＫＯＨ／ｇで、より好ましく
は１〜６００ｍｇＫＯＨ／ｇである。全塩基価が低すぎ
ると、切削、研削の加工性を維持できない場合があり、
高すぎると、沈澱が生じ不都合が発生する場合があり好
ましくない。
【００１９】アルカリ金属スルホネートは、各種スルホ
ン酸のアルカリ金属塩であり、通常、各種スルホン酸の
アルカリ金属塩を炭酸化する方法により得られる。スル
ホン酸としては、芳香族石油スルホン酸、アルキルスル
ホン酸、アリールスルホン酸、アルキルアリールスルホ
ン酸等があり、具体的には、ドデシルベンゼンスルホン
酸、ジラウリルセチルベンゼンスルホン酸、パラフィン
ワックス置換ベンゼンスルホン酸、ポリオレフィン置換
ベンゼンスルホン酸、ポリイソブチレン置換ベンゼンス
ルホン酸、ナフタレンスルホン酸などを挙げることがで
きる。以上のスルホネートのアルカリ金属としては、ナ
トリウム，カリウム，セシウムなどを挙げることができ
るが、効果の点でナトリウムが好ましい。
【００２０】アルカリ土類金属スルホネートは、各種ス
ルホン酸のアルカリ土類金属塩であり、通常、各種スル
ホン酸のアルカリ土類金属塩を炭酸化する方法により得
られる。スルホン酸としては、芳香族石油スルホン酸、
アルキルスルホン酸、アリールスルホン酸、アルキルア
リールスルホン酸等があり、具体的には、ドデシルベン
ゼンスルホン酸、ジラウリルセチルベンゼンスルホン
酸、パラフィンワックス置換ベンゼンスルホン酸、ポリ
オレフィン置換ベンゼンスルホン酸、ポリイソブチレン
置換ベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸などを
挙げることができる。以上のスルホネートのアルカリ土
類金属としては、カルシウム，バリウム，マグネシウム
などを挙げることができるが、効果の点でカルシウムが
好ましい。
【００２１】本発明においては、上記（ｄ）成分は一種
用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、その配合量は、潤滑油基油１００重量部に対し
て、０．１〜７重量部（好ましくは１〜５重量部）の範
囲である。少なすぎると、切削の加工性を維持できな
い。多すぎると、（ｂ）成分のπ電子含有合成油の効果
を阻害するので好ましくない。
【００２２】（ｅ）成分 ジチオリン酸亜鉛は、極圧添加剤であるので特に添加す
る必要はないが、（ｃ）成分の硫黄系極圧剤と併用する
ことにより相乗効果が見られる場合がある。代表的に
は、下記一般式（III)で表される化合物である。
【００２３】
【化１】
【００２４】ここで、Ｒ5 〜Ｒ8 は、炭素数３〜１２の
第一級アルキル基、炭素数３〜１２の第二級アルキル
基、又は炭素数３〜１８のアルキル基で置換されたアリ
ール基である。なお、Ｒ5 〜Ｒ8 は同一でもよく、異な
っていてもよい。ジチオリン酸亜鉛のＲ5 〜Ｒ8 が第一
級アルキル基である方が、熱・酸化劣化しにくい点で好
ましい。Ｒ5 〜Ｒ8 が第二級アルキル基であると潤滑性
に優れるので、第一級アルキル基を有するジチオリン酸
亜鉛と適宜組み合わせて用いてもよい。
【００２５】これらの（ｅ）成分は、単独で、あるいは
二種以上を組み合わせて使用することができる。（ｅ）
成分の配合量については、潤滑油基油１００重量部に対
して、０．１〜７重量部（好ましくは１〜５重量部）の
範囲である。なお、本発明の金属加工油組成物の全塩基
価については、低すぎると切削、研削加工性が維持でき
ない場合があり、高すぎると沈澱が生じ不都合が発生す
るなどの点から１〜７５ｍｇＫＯＨ／ｇ（ＪＩＳ Ｋ−
２５０１：過塩素酸法による）の範囲に調整しておくの
が好ましい。より好ましくは、３〜３０ｍｇＫＯＨ／ｇ
の範囲である。
【００２６】本発明の組成物は、潤滑油基油に上記
（ｃ）〜（ｅ）成分を配合することにより得られるが、
通常、金属加工油としての基本的な性能を維持するため
に、本発明の目的を阻害しない範囲で各種公知の添加剤
を適宜配合することができる。例えば、リン酸エステ
ル，亜リン酸エステルなどのリン系極圧剤を挙げること
ができ、その配合量は、潤滑油基油に対して、通常０．
１〜３０重量部である。その他に、オレイン酸，ステア
リン酸，ダイマー酸などのカルボン酸又はそのエステル
などの油性剤、ジチオカルバミン酸亜鉛（ＺｎＤＴ
Ｃ），硫化オキシモリブデンジチオカルバメート（Ｍｏ
ＤＴＣ），ジチオリン酸ニッケル（ＮｉＤＴＰ），ジチ
オカルバミン酸ニッケル（ＮｉＤＴＣ）などの耐摩耗
剤、アミン系やフェノール系の酸化防止剤、チアジアゾ
ール，ベンゾトリアゾールなどの金属不活性化剤、アル
ケニルコハク酸又はそのエステルやイミドなどのスラッ
ジ分散剤、ソルビタンエステル，中性アルカリ土類金属
のスルホネート，フェネート，サリチレートなどの防錆
剤、ジメチルポリシロキサン，ポリアクリレートなどの
消泡剤などを挙げることができる。
【００２７】
【実施例】次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説
明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定され
るものではない。 実施例１，２、比較例１，２及び参考例１ 第１表に示す割合で、基油に各成分を配合し、実施例及
び比較例の切削油組成物を調製した。これら実施例と比
較例の組成物につき、下記の要領で被削材の端面切削実
験をＬＰ型高速精密旋盤（大熊社製）を用いて実施し
た。結果を第２表に示す。
【００２８】切削条件 切削速度：７ｍ／ｍｉｎ 送り速度：０．０２５ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み量：２ｍｍ 被削材：ＪＩＳ Ｓ４５Ｃ（鍛造品）外径３ｃｍの半円
の円筒ワーク 切削工具：ＪＩＳ ＳＫＨ５１ すくい角＝０°， 逃げ角＝１° 評価：工具が受ける主分力と送り分力。最大値と最小値
の小さいほど切削性が良好である。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】
【表３】
【００３２】（注） ＊１：パラフィン系原油の留出油を水添精製したもの
（４０℃における動粘度１０ｍｍ2 ／ｓ） ＊２：ジ−ｔｅｒｔ−ノニルポリサルファイド ＊３：全塩基価４００ｍｇＫＯＨ／ｇ
【００３３】
【発明の効果】本発明の金属加工油組成物は、塩素化合
物を含有せず、ブローチ加工，ガンドリル加工のような
低速・重切削に適用可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１０Ｍ 135:10 137:10 105:34） Ｃ１０Ｎ 10:02 10:04 40:22 Ｆターム(参考） 4H104 BA02A BA04A BB32A BB33A BG02C BG04C BG10C BG12C BG15C BH07C DA02A DA06A DB07C FA01 FA02 LA02 LA03 PA21

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （ａ）鉱油系基油０〜３０重量％、
    （ｂ）π電子含有合成油系基油７０〜１００重量％から
    なる潤滑油基油１００重量部に対して、（ｃ）硫黄系極
    圧剤０．１〜２５重量部、（ｄ）アルカリ金属及び／又
    はアルカリ土類金属スルホネート０．１〜７重量部を配
    合してなる金属加工油組成物。
  2. 【請求項２】 さらに、（ｅ）ジチオリン酸亜鉛０．１
    〜７重量部を配合してなる請求項１記載の金属加工油組
    成物。
  3. 【請求項３】 （ｂ）成分が炭素−炭素及び／又は炭素
    −酸素の多重結合を有する化合物である請求項１又は２
    に記載の金属加工油組成物。
  4. 【請求項４】 （ｂ）成分のπ電子含有率が０．００１
    〜５０％である請求項１〜３のいずれかに記載の金属加
    工油組成物。
  5. 【請求項５】 （ｂ）成分がエステル類、オレフィン
    類、芳香族類及びアセチレン類から選ばれる少なくとも
    一種の化合物である請求項１〜４のいずれかに記載の金
    属加工油組成物。
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