JPH01139695A - 潤滑油 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 不発明は潤滑性に優れた含窒素エステル化生成物に関す
るものであり、圧延油、切削油、研削油、引抜き加工油
、プレス加工油等の金属加工油や金属塑性加工油あるい
は合成繊維の紡糸油等に利用出来る。特に薄鋼板の圧延
において高潤滑性と高ミルクリーン性すなわち、潤滑性
と直接焼鈍性に優れている。この他金属の冷間圧延およ
び切削加工、研削加工、引抜き加工、プレス加工等の金
属塑性加工において優れた特性を示す潤滑油剤に関する
ものである。

（従来の技術） 近年各種機械工業の急速な発展にともなって潤滑油の使
用条件が苛酷化してきており、すぐれた潤滑特性が要求
されるようになってきた。

薄鋼板に使用する冷間圧延油は動・植物油脂、（牛脂・
豚脂・大豆油、ナタネ油、パーム油、ヤシ油等）を基油
とするものと鉱油を基油とするものに大別される。近年
、省エネルギー、生産能率の向上に伴ない高速圧延、高
圧下率圧延、ミルクリーン圧延が指向されている。動・
植物油脂を基油に用いた圧延油は高負荷・高速圧延に適
したものであるが、冷間圧延を行なった鋼板の付着油分
を脱脂せずに直接焼鈍すると、焼鈍工程において鋼板表
面汚れを生ずる。つまり潤滑性には優れるがミルクリー
ン性には不適なものである。

一方、鉱物油を基油とした圧延油を用いて冷間圧延に供
した場合には、冷薄鋼板を直接焼鈍しても表面汚れを生
ずることがなくミルクリーン性に優れている。しかし、
高負荷、高速圧延性に欠ける。

一般に鉱物油を基油とした圧延油は圧延潤滑性を扁める
ために、動・植物油脂や脂肪酸（カプリン酸、ラウリン
酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リルン
酸等）あるいは油化学７３−１１月号ｐ、６９５〜７０
６　に掲載゛されているようなエステル類（アルコール
成分がトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール
、２−エチルヘキシルアルコール等によるモノエステル
、ジエステル、ホリオールエステル等の合成エステル）
等の油１生同上剤を添加して用いられているが、これら
の添加量はミルクリーン性を保持するために必要最少限
の狭い範囲に調整されて謬る。以上のように高潤滑性と
高ミルクリーン性を同時に満足させうる冷間圧延油の検
討は種々行なわれているが、（例えば特開昭５６−１３
５６００．特開昭５９−８０４９８）両者に適したもの
がないのが現状である。

一方金属の切削加工・研削加工に用いる潤滑油剤は、鉱
油、動植物油脂、極圧添加剤、界面活性剤、消泡剤、金
属防食剤、酸化防止剤、防腐、防黴剤等を目的に応じて
適宜混合して組成されている。切削油剤は通常水で１０
〜１００倍に希釈して使用されているが、場合によって
は水不溶性切削油剤を使用する場合もある。

切削、研削油の具備すべき基本的条件は潤滑性、冷却性
、防錆性およびその他の付帯的条件、例えば起泡性、手
荒れ性１１人畜毒性、臭気等を有さないことである。切
削、研削油剤は使用の目的や条件によって重点のおき方
は異なるにしても、上記諸性能をバランスよく具備しな
ければならないが諸条件を満足させ得る切削、研削油剤
が、かならずしも十分でないのが現状である。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は近年潤滑油の使用条件が苛酷化される中ですぐ
れた潤滑特性を付与すべく、分子設計された合成潤滑油
である。

すなわち高潤滑性、高安定性であり、かつ微生物による
劣化がしに＜＜、腐敗しにくい合成油剤である。

本発明は省エネルギー、省工程など生産能率の向上に寄
与する鋼用冷間圧延油では、高速度、高圧力下で生ずる
熱や機械的剪断に対して安定で、酸化、分解、重合等の
化学反応に対しても安定である。また焼鈍工程において
圧延油の熱分解残香を生ずることなく容易に揮散し、鋼
板表面清浄性（ミルクリーン性）と高潤滑性を合せ持つ
ものである。

一方切削、研削油剤の場合、本発明は潤滑性、冷却性、
防錆性に優れているとともに起泡性、手荒れ性、人畜毒
性の問題もなくかつ腐敗しにくい合成潤滑油剤である。

（問題点を解決す、るための手段、作用）本発明は一般
式（１）’ｔたけ（２）で示される含窒素アルコールと
炭素数６以上の脂肪酸とのエステル化生成物を主成分と
する潤滑油である。

Ｘ。

但しｘ、二ＨまたはＣＨ８ ｘ２：　ＨまたはＣＨ３ ｎ＝１〜５の整数 ここで云う合成エステル油剤とは切削・研削油、プレス
加工油、圧延油等の金属塑性加工油や機械潤滑油等広く
各種用途に利用できるものである。

本発明の合成エステルを主成分とした鋼の冷間圧延油は
高潤滑性、高ミルクリーン性を有するもので薄鋼板の圧
延と鋼板を脱脂することなく直接焼鈍することを可能と
し、またさらに切削、研削油剤として潤滑性、冷却性、
防錆性をそなえ、かつ起泡性、手荒性、人畜毒性、臭気
性等になんら問題のない優れた特性を有するものである
。

一般式（１）の含窒素アルコールとしてＮ　Ｎ’−ビス
（２−ヒドロキンエチル）ピペラジン、ＮＮ’−ビス（
２−ヒドロキシプロピル）ピペラジン、ＮＮ’−ビス（
２−ヒドロキシエチル）２−メチルピペラジン；ＮＮ’
−ビス　（２−ヒドロキシプロピル）２−メチルピペラ
ジン、一般式（２）の含窒素アルコールトシてＮ−（２
−ヒドロキンエチル）ピペラジ＞、Ｎ−（２−ヒドロキ
シプロピル）ピペラジン、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル
）２・−メチルピペラジン、Ｎ−（２−ヒドロキシプロ
ピル）２−メチルピペラジンは、工業的に入手しやすく
、かつ安価であるため、本目的の潤滑油には有利である
。ここでポリオールとしてエチレンオキサイド付加物ま
たはプロピレンオキサイド付加物とした理由は、それ以
上のアルキレンオキサイド付加物たとえばブチレンオキ
サイド付加物等は工業的に高価となり入手しにくく本目
的の潤滑油には不都合である。

一般式（１）または（２）の含窒素アルコールでｎは１
〜５の範囲がよくｎが６以上になると分子量が大きくな
り、かつエーテル結合の増加と共に潤滑性が減少する。

但し、ここで示すｎ数は平均のモル数であり、平均３モ
ルの場合、エチレンオキサイドまたはプロピレンオキサ
イドの付加モル数に分布が生じ、ｎが６以上のものも含
まれてくる場合もある。つまりｎはあくまでも平均の数
であり、その平均モル数が５以下がよい。

脂肪酸としては、ヘキサン酸、オクタン酸、デカン酸、
ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン
酸、アラキン酸、ベヘニン酸、モンタン酸、パルミトオ
レイン酸、オレイン酸、エルカ酸、リシノール酸、ヒド
ロキシステアリン酸、リノール酸、リルン酸、インオク
チル酸、インデカン酸、インラウリン酸、インミリスチ
ン酸、インパルミチン酸、インステアリン酸、インアラ
キン酸等の炭素数６以上の脂肪酸である。またラノリン
脂肪酸、魚油脂肪酸、大豆油脂肪酸、ヤシ油脂肪酸、牛
脂脂肪酸およびそれらを水素添加した脂肪［′Ｖ！等の
天然脂肪酸を使用することもできる。

炭素数５以下の脂肪酸を用いた場合には潤滑性が劣る。

一方、脂肪酸の炭素数の上限は規制しないが、一般に工
業的に安価に入手可能な範囲としては炭素数３０以下が
好ましい。

一般式（１）または（２）の含窒素アルコールと脂肪酸
とのエステル化反応は、無触媒まだは触媒存在下通常の
方法で行ない本発明のエステル化生成物を合成すること
が出来るが、合成法は特に限定するものではない。

尚一般式（２）の場合は脂肪酸の反応モル比によっては
エステル化とアミド化が同時に行なわれる場合もある。

本目的の潤滑剤はエステル化生成物を主体とすることが
好ましいことであるがエステル化生成物とアミド化生成
物の両方反応されているものでもよい。

本発明の合成エステルを圧延油、および切削・研削油、
引抜き加工°、プレス加工等の金属塑性加工用ｍｌ滑油
、内燃、＝関潤滑油或いは合成繊維の防糸油剤等に使用
するに際しては、合成エステル単独で使用することもで
きる。また他の基油、例えば鉱物油、動・植物油や一般
に使用されている既存の合成エステルと混合して使用す
ることができる。また目的に応じてこれらに乳化剤を加
えてエマルション液として用いることもできるし、また
一般式（１）または（２）の含望素アルコールで特にエ
チレンオキサイド付加物のモル数を高くすることにより
、自己乳化油剤として用いることもできる。

その他一般に実用潤滑剤の添加物として常用されている
乳化剤、脂肪酸、酸化防止剤、腐食防止剤、防腐・防黴
剤等と組合せて使用することもできる。

本発明の合成エステル化合物を他の基油等と混合して用
いる場合には、１重量−以上の添加で効果が認められる
が、５重量％以上望ましくは２０重量係以上の含有量と
することによって特性が安定する。以下、エステルの合
成法の一例を示す。

合成例 攪拌機、温度計、窒素ガス吹込管、水分離器を備えた４
ツロフラスコにＮＮ’−ビス（２−ヒドロキシエチル）
ピペラジン３４８７ヤシ油脂肪酸７５６２を仕込み、触
媒としてｐ−トルエンスルホン酸を２．２７添加しキシ
レンを還流溶剤として仕込量の５％を添加し、よく攪拌
し混合物を１６０〜２３０℃にて計算量の水が留出する
まで反応を行なった。その必要時間は６時間であった。

反応終了後水洗し、触媒を除去し引続き減圧にてキシレ
ンを留去後活性白土を用いて脱色濾過して黄色液体を得
た。収量９４５を酸価２．１であった（試料Ａ）以下同
様の方法で合成エステルを製造した。

得られた合成エステルの性状などを第１８．　第２表に
示した。

（実症例） 実姉例１　金属塑性加工における一般特性試験本発明の
潤滑油の性能試験結果を従来のものと比較し第２表に示
す。

摩擦係数および耐焼付性はパウデン試験機により、耐熱
性は熱天秤によシそれぞれ測定した。

くバウデン試験機による試験〉 低炭素鋼板の表面に各種供試剤を塗油し、塗油−に直径
３／１６インチの鋼球を荷重３　Ｋｇで押圧しくヘルツ
圧２２３　Ｋｇ／ｒ１ｊ）　、速度４　ｇ／ｓｅｃで往
復摺動させて塗油剤の摩擦係数がｏ、１５ｊｃ達するま
での摺動回数（耐焼付Ｉ！！Ｅ）を測定した。

〈熱天秤による試験〉 白金るつぼに供試剤を３５１ｎ９入れてこれをＨｅ雰囲
気で毎分５″Ｃづつ加熱してゆき、るつぼ中の供試剤が
分解、焼失した時点の加熱温朋を測定した。

バウデン試験では、実際の塑性加工条件にできるだけ近
似させ、試験温度は塑性変形による発熱を考属して２０
０℃とし、鋼板も塑性変形し易い」軟鋼板を使用してい
る。

摩擦係数は実際の加工時の所要動力と対応し、耐焼付性
は焼付疵の発生、工具寿命と対応するものである。

また熱天秤による試験では、供試剤の焼失温度が高いほ
ど耐熱性が良いといえる。

実施例２　圧延潤滑油 実用圧延油の基油に用いられている鉱油あるいはパーム
油に、添加剤として常用されている乳化剤、脂肪酸及び
酸化防止剤等と本発明の圧延油である合成エステルを配
合した時に得られる圧延油組成の潤滑性と焼鈍性につい
ての評価を行なった。

エマルション圧延は２段ロール式圧延機で、圧延材料（
ａｐｃｃ　）　１．２　Ｘ　２０　Ｘ　２００ｇを油分
濃度３％、浴温５０℃の条件で、圧下率４０チにおける
圧延荷重を測定し圧延潤滑性を評価した。また焼鈍性に
ついては供試エマルション液で圧延したそのままの状態
の鋼板を数１０枚積み重ねた後細巾の銅帯で固定して小
型焼鈍炉にて焼鈍した。

焼鈍の際の加熱条件は、ＨＮＸガス（Ｈ，：　５％）１
２０　ｍｌ／ｍｉｎ雰囲気中で、昇淵速度ｆｘｏ℃／ｍ
ｉｎとして６００℃迄加熱し、６００℃で１時間保持後
放冷した。その後、鋼板表面にセロファンテープを貼着
し、表面付着物を採取し、これを白色紙にはりつけて汚
れの度合を目視判定し、鋼板表面清浄性を評価した。試
験結果を第３表にまとめて示すが表中の記号は第１表と
同一である。

実施例３　切削研削油 第４表に本発明物質を配合した切削油（試料高１〜４）
の耐久試験、四球潤滑性試験αモデル潤滑性試験の結果
を示す、試料高５．６は市販切削油を示す。

注１）　１４日後の状態　　Ｏ：変化なし△：やや灰黒
色化 注２）　１４日後の状態　　○：腐敗臭なし△：やや腐
敗臭あり ８Ｅ３）各試料液４００ｍ／！を滅菌した５００ｍ容の
平底フラスコに入れ、３０℃で１４日間振とり培養（回
転数１５ｏ　ｒｐｍ　）　Ｉ、た。

その後無醒的に試料の一部を抜取し、真菌数を測定し、
同時にｐＨの測定、外観変化および臭気を観察した。さ
らにさび上絵性能の観察も行なった。

Ａ−＝奴は抗生物質（クロラムフェニコールおよびテト
ラサイクリン）を添加したポテトデキストロース寒天培
地を用いてプレートカウント法によ−り測定した。

注４）さび止め性の観察は鋳鉄切屑法によって行なった
。すなわち、約１５９のドライカットした鋼物切屑（Ｆ
Ｃ−２５，８−１２メツシユ）をベトリ皿（内径的６０
　ｔｔｒｍ　）に採取し、これに試料液約２５ｒｎｌを
添加し、充分振とうしたのち、約４分間静置した。つぎ
に試料液を傾斜法によって除去し、ペトリ皿に発生する
さびの状態を経時的に調べた。

注５）曾田式振子型摩擦試験機を用いて測定した。

注６）曾田式四球型試験機を用い、２００　ｒｐｍでス
テップロード法（０，，５Ｋｇ）により試験した。

実施例４　水性切削油 第５表に本発明物質を配合した水性切削油（試料Ｉ４１
１Ｌ７〜１１）を調整し、滅菌水で希釈して５重量係と
し試験液とした。

第５表に示す配合例を用いて第６表に示す試験を行った
。

（発明の効果） 本発明の含窒素アルコールと脂肪酸から得られる合成エ
ステル化合物は、潤滑特性および安定性が従来の潤滑油
と比べてはるかにすぐれており、圧延油、作動油、切削
・研削油や金属塑性加工用１１″ＩＬ３　、ＪＡ油、内
燃機関用潤滑油、および合成繊維の紡糸油剤等各種工業
用潤滑油として利用可能である。

ｕｌＪえば、既存の合成エステルを冷間圧延油として、
あるいは添加剤に転用しているものとは異なり、鋼板類
の圧延潤滑性の向上により、従来のパーム油を基油に用
いた場合と比べて動力費の節減など省エネルギー、省資
源的効果をもたらす。また、焼鈍性にも優れており、通
常の電解脱脂を省略することができ、設備コストを低減
させることができる。

まだ切削、研削油に関しては優れた潤滑性を有するとと
もに、臭気、安定性等各種使用条件を充分満足させえる
高性能な油剤となり得る。

また加工潤滑においては高速加工などの苛酷な条件でも
充分な潤滑が保証され、加工の円滑化、能率化を可能に
する。

焼付疵など、潤滑不足が原因で発生する製品の品質低下
が防止できるとともに、工具の摩耗や一破損も抑止され
、製品の品質を高め、工具の寿命を大きく延ばす。

加工時の所要動力を軽減し、省資源、省エネルギーが一
層推進される等の多くの優れた効果を生ずるものである
。

手続補正書 ／、７ 昭和６３年！　月４日

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）一般式（１）または（２）で示される含窒素アル
   コールと、炭素数６以上の脂肪酸とのエステル化生成物
   を含有する潤滑油 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（１） ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（２） 但しＸ：ＨまたはＣＨ＿３ Ｘ＿２：ＨまたはＣＨ＿３ ｎ＝１〜５の整数
2. （２）一般式（１）がＮＮ′−ビス（２−ヒドロキシエ
   チル）ピペラジン、ＮＮ−ビス（２−ヒドロキシプロピ
   ル）ピペラジン，ＮＮ′−ビス（２−ヒドロキシエチル
   ）２−メチルピペラジン、ＮＮ′−ビス（２−ヒドロキ
   シプロピル）２−メチルピペラジンである特許請求の範
   囲第１項記載の潤滑油
3. （３）一般式（２）がＮ−（２−ヒドロキシエチル）ピ
   ペラジン，Ｎ−（２−ヒドロキシプロピル）ピペラジン
   ，Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）２−メチルピペラジン
   ，Ｎ−（２−ヒドロキシプロピル）２−メチルピペラジ
   ンである特許請求の範囲第１項記載の潤滑油
4. （４）潤滑油が鋼板の冷間圧延油である特許請求の範囲
   第１項記載の潤滑油
5. （５）潤滑油が金属の切削油・研削油及び金属の塑性加
   工油である特許請求の範囲第１項記載の潤滑油。