JPH01230697A - 金属加工用潤滑剤 - Google Patents

金属加工用潤滑剤

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JPH01230697A
JPH01230697A JP63057031A JP5703188A JPH01230697A JP H01230697 A JPH01230697 A JP H01230697A JP 63057031 A JP63057031 A JP 63057031A JP 5703188 A JP5703188 A JP 5703188A JP H01230697 A JPH01230697 A JP H01230697A
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JP
Japan
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oil
lubricant
water
carbon atoms
item
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JP63057031A
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Takashi Mukai
敬 向井
Hiroyuki Mitsuhashi
三津橋 浩行
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Kao Corp
Original Assignee
Kao Corp
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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〕 本発明は金属加工用潤滑剤に関する。
〔従来の技術及びその課題〕
鋼、アルミニウム等金属の塑性加工、即ち熱間及び冷間
圧延加工、プレス加工、切削加工又は絞り−しどき加工
等に於いて、加工時の加工工具と材料間の摩擦係数の低
減を計り、加工を円滑にならしめる目的から種々潤滑剤
が適用され、これらは、塑性加工時の金属の発熱を抑え
る目的から、通常水を用いた加工油エマルションとして
使用される場合が多い。
ここで、これらの加工に於いて適用される潤滑剤は、ノ
リラフイン又はナフテン系の鉱物油、脂肪酸と1価又は
多価アルコールによるエステル、脂肪酸、高級アルコー
ル等であり、その目的にょって1種又は2種以上が混合
され調製されて来た。
これらの潤滑剤は、その使用に際してエマルション化が
計れる様に、予め乳化剤(エマルションv!4整剤)全
潤滑剤中に配合したものとなっており、加工時のエマル
ションに分離等の問題が生じて加せ 工時性を損ダない為に、エマルション安定性が計られる
乳化剤が1種又は2種以上が混合され、用いられるもの
であった。
加工油エマルションの安定化には、従来より既に公知で
ある技術、即ち乳化剤のHLB(親水性/親油性バラン
ス、Hydrophilic LipophilicB
alance )の値を潤滑剤に対し最適化し、安定化
?計る方法が採られてきている。そして、使用される乳
化剤は主に非イオン性であり、例えばHLBの値が概そ
2〜19の範囲にある、脂肪族アルコール、ノニルフェ
ノール若しくはオクチルフェノールにエチレンオキシド
又はエチレンオキシドとfo&オキシド両者ヲ付加した
もの、ノルピタン脂肪酸エステル、脂肪族アミン若しく
は脂肪族酸アミドにエチレンオキシドを付加したもの、
エチレンオキンド/7°o%レンオキシドブロック?リ
マー、脂肪酸とグリセリン又はソルビトールエステル等
が用いられて来た。
また、これら非イオン性以外にも脂肪酸のN鳳J(等の
金属塩又はアルカノールアミン塩等のアニオン性の界面
活性剤も乳化剤として使用される場合がある。
これらの乳化剤は、@滑剤を水中にて油粒子化する、即
ちエマルション化する事を単に目的としているが、潤滑
剤種や実加工での作動油、軸受油の異種前、金属粉、通
常スラッジと称される加工油劣化物と金属粉の混り合っ
た粘稠物等のエマルション中への混入によって、乳化剤
の所要HLBが変化を受け、エマルション安定性が損な
われる現象が実際の加工操業で見覚けられ、問題となっ
ていた。
また、これらの潤滑剤の中で、その構造中に官能基含有
しない鉱物油は極性がない為に、油粒子化しエマルショ
ン安定化を計るには乳化剤の選択等で大きな苦慮が費や
されて来たのが現状である。
一方、これらの問題に鑑み、「水に不溶の潤滑剤」を使
用せず、又「エマルション」タイプではない水可溶型の
潤滑剤の開発がおこなわれ、すでに用いられている。し
かし、これらの水可溶性潤滑剤の性能は十分満足のゆく
ものとは言えなかった。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、金属加工において優れた潤滑特性を有す
る化合物を得べく鋭意研究をおこなった結果、天然油脂
と3価以上の多価アルコールの混合物にアルキレンオキ
シドを付加して得られる反応生成物は、水といかなる割
合であっても溶解し、しかもそれ自身潤滑性を有するこ
と及び鉱物油等の潤滑剤を水中に安定な油粒子として存
在せしめ、外乱(異種前混入等)に対しても安定である
ことを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、天然油脂と3価以上の多価アルコ
ールの混合物に、天然油脂1モルあたり10〜100モ
ルのアルキレンオキシドを付加して得られる反応生成物
を必須成分として含有することを特徴とする金属加工用
潤滑剤を提供するものである。
本発明の天然油脂と3価以上の多価アルコールの混合物
にアルキレンオキシドを付加して得られる反応生成物(
以下「反応生成物」と略称する)に於いて、原料として
用いられる油脂としてはヤシ油、ノQ−ム油、オリーブ
油、大豆油、菜種油、アマニ油等の植物油、牛脂、豚脂
、骨油等の動物油、魚油及びこれらの硬化油、半硬化油
、更にはこれら油脂の精製工程で得られる回収油等が挙
げられる。
また、原料として用いられる3価以上の多価アルコール
としては、グリセリン、トリメチロールエタンQン、ト
リメチロールエタン、1,2.4−ブタントリオール、
1,2.6−ヘキサントリオール、1,1.1−)リメ
チロールヘキサン、ペンタエリスリトール、テトラメチ
ロールシクロヘキサノール、ゾグリセリン、トリエタノ
ールアミン等が挙げられる。
反応生成物を得るには、天然油脂と3価以上の多価アル
コールの混合物にアルキレ/オキシドを付加させれば良
い、。
アルキレンオキシドとしてはエチレンオキシド、プロピ
レンオキシド、ブチレンオキシド等が挙げられる。アル
キレンオキシドの付加は混合して付加する(ランダム付
加)かもしくは順次付加(ブロック付加)する事によっ
て行う事ができるが、ランダム付加又はエチレンオキシ
ドとエチレンオキシドを除くアルキレ/オキシドの順次
付加が好ましい。
また、混合物中の天然油脂と3価以上の多価アルコール
の混合割合はモル比で1対0.1〜1対3、好ましくは
1対0.3〜1対2であυ、アルキレンオキシドは天然
油脂と多価アルコールの混合物中で、天然油脂1モルに
対して10〜100モル、好ましくは20〜40モル使
用される。
アルキレンオキシドの付加反応は特に限定されるもので
はなく、一般に行われている活性水素を有する化合物へ
のアルキレンオキシド付加反応の条件下で行う事ができ
る。即ち、上記モル比で仕込んだ天然油脂と多価アルコ
ールとの混合物に触媒量のアルカリ性物質を加え、これ
に約100〜200 (’C)、1〜3(k、/cfn
2)でアルキレンオキシドを数時間反応させる事によっ
てなし得る。
以上の如くして得られる反応生成物は、例えば多価アル
コールとしてグリセリンを用いた場合には、次の(1)
〜(lii)に示される構造を有する混合物となる。
(1)  CHz−0(CHzCHzO)  +AO)
n、−Xl CH−0+ CHz CHzO+  +AO)n2−x
CHz −0+ CH2CHt O+  (7AO)n
3− X(1)  X −0(CH2CHz O+a 
(AO洩X(fil)  H−(AO) (CH2CH
IOチ、(AO)e −H本発明の金属加工用潤滑剤は
、潤滑成分等の各成分が水中に溶解した剤型である水可
溶性金属加工用潤滑剤及び潤滑油成分等を乳化粒子とし
て含有した剤型である乳化型金属加工用潤滑剤のいずれ
のタイプの潤滑剤とすることができる。
水可溶性の金属加工用潤滑剤を得るときには、例えば成
上の反応生成物を、好ましくは1〜90重量%(以下単
に[%」で示す)、特に2〜60チの水溶液とすること
によシ調製される。また、乳化型の金属加工用潤滑剤と
するときには、好ましくけ1〜20チ、特に2〜15%
の成上の反応生成物と、好ましくは99〜80%、特に
98〜85チの公知の潤滑剤を配合し、これを水に加え
ることにより調製される。
潤滑剤としては、例えば40℃に於ける粘度が10〜5
00センチストークスの範囲にある。Qラフイン系又は
ナフテン系鉱物油、1価又は多価アルコールと炭素数6
〜22の脂肪酸エステル、炭素数8〜22の脂肪族アル
コール、炭素数6〜22の脂肪酸から成る群より選択さ
れる1m又は2植以上の混合物が挙げられる。
より具体的な潤滑剤のうち、ノQラフイン系又はナフテ
ン系鉱物油としては、スピンドル油、マシン油、タービ
ン油、シリンダー油が挙げられる。
妾畢台→脂肪族アルコールとしては、ヘキシルアルコー
ル、オクチルアルコール、デシルアルコール、ドデシル
アルコール等から、アルキル基の分岐を有する炭素数4
0迄のものが、脂肪酸エステルとしては、カシロン酸、
カプリル酸、カプリン酸からトコサン酸に至る炭素数6
〜22の脂肪酸と1価又は多価アルコールとしてのエチ
レングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレン
クリコール、ソロピレングリコール、ゾデロピレングリ
コール等のジオール類、炭素数1のメチルアルコールか
ら炭素数20のエイコサノールにいたる炭素数1〜20
の範囲にある脂肪族アルコール、3価のアルコールとし
てのグリセリン、トリメチロールエタンQン、トリメチ
ロールエタン、1゜2.4−ブタントリオール、1,2
.6−ヘキサントリオール、1,1.1−)リンチロー
ルヘキサン、多価アルコールとしてのゾグリセリン、ペ
ンタエリスリトール、テトラメチロールシクロヘキサノ
ール、ソルビトールから得られるものが、月旨肋酸とし
てはカプロン酸、カプリル酸、カプリン酸から炭素数2
2のトコサン酸に至るものが挙げられる。
また、本発明の金属加工用潤滑剤には、更に必要に応じ
て種々の任意成分を配合することができる。水可溶性金
属加工用潤滑剤についての任意成分の例としては、2,
4−ゾt−ブチルーpクレゾール等のフェノール系又は
フェニルミーナフチルアミン等の芳香族アミン系などの
酸化防止剤、炭素数12以上のアルケニルコハク酸及び
その線導体、ベンゾトリアゾール、メルカプトベンゾト
リアゾール等の防錆防食剤、モノ、ゾ又はトリフェニー
ル若しくはモノ、ゾ又はトリアルキルのアルキル基を有
するフォスフェート又はフォスファイトなどのリン系化
合物又はジアルキルジチオリン酸亜鉛などの有機金属化
合物等の極圧剤、トリエタノールアミンなどのpH調整
剤、2−ブロモ−2−ニトロ−1,3−7’ロノQンゾ
オール1 トノ防黴剤など全例示する事ができる。
なお、水5T溶性の金属加工潤滑剤であってもアルミニ
ウム、ステンレス、鋼、銅等の圧延加工等の種々加工法
に於いて所定の潤滑性を痔るために、潤滑剤の水可溶性
を保ち得る範囲で、炭素数6〜40の脂肪族アルコール
、炭素数6〜22の脂肪酸、1価又は多価アルコールと
炭素数6〜22の脂肪酸エステルから成る群から選ばれ
る1種又は2種以上の潤滑剤成分を添加する事も可能で
ある。
そして、著しく苛酷な潤滑性全要求される加工法に水可
溶性金属加工潤滑剤を適用させる場合、よ、シ円滑な加
工を行う為に上記の各種潤滑剤成分の1種又は2種以上
を添加する事によって目的が達成されるが、添加によっ
て水可溶性に雌が生じた場合には、?リエチレングリコ
ール又は破りプロピレングリコール類、炭素数8以上の
脂肪族アルコール、炭素数8以上のアルキルフェノール
Aソルビタン脂肪酸エステル若しくは炭素数8以上のア
ルキルアミンにエチレンオキシドを3モル以上付加した
もの、炭素数8以上の脂肪族アミン若しくは炭素数8以
上の脂肪族酸アミドとモノクロル酢酸若しくはモノクロ
ルゾロピオン酸の反応生成物又はその塩、エチレンオキ
シドデロビレンオキシドブロックコ?リマー、炭素数6
以上の脂肪酸のNa、に、アンモニウム塩、等から選ら
ばれるものを、上述の潤滑剤成分の可溶化剤として本発
明品中に添加する事も可能であり、これによって水可溶
性の性能を保持させる事ができる。
また、脂肪族アルコール、脂肪酸エステル、脂肪酸など
の潤滑剤成分や可溶化剤以外に、同様に水可溶性を損わ
ない範囲で既に公知であるイオン性又はHLBが20〜
19.0の非イオン性の界面活性剤又はイオン性の高分
子分散剤、例えば単量体としてのジメチルアミンエチル
メタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート
、アクリル酸、メタクリル酸、炭素数6〜22の脂肪族
アルコールとメタクリル酸又はアクリル酸エステル、ア
クリルアミド、などの単独単金物或いは2種以上の共重
合物又はこれらの塩を予め本発明品中に加えても何ら支
障はない。
これらの各種成分は必要に応じて、本発明の水可溶性金
属加工用潤滑剤中にそれぞれ、酸化防止剤として0.1
 = 5. O% %好ましくは0.5〜3.0%、極
圧剤として0.1〜5.0%、好ましくは0.3〜5.
0%、防錆防食剤としては0.1〜5.0%、好ましく
は0.3〜3.0%、pH調整剤として0.1〜10.
0%、好ましくは0.3〜5.0%、防黴剤として0.
01〜1.0チ、好ましくは0.01〜0.5%添加す
る事が可能である。
また、本発明の金属加工用潤滑剤において、水可溶性の
ものの反応生成物以外の潤滑剤成分、即ち脂肪族アルコ
ール、脂肪酸エステル又は脂肪酸並びに水可溶性を維持
する際に必要な可溶化剤は、それぞれ必要に応じて本発
明の潤滑剤中に用いる事が可能であるが、脂肪族アルコ
ールは潤滑剤中に50%以下、好ましくは40%以下、
脂肪酸エステルは潤滑剤中に50%以下好ましくは40
%以下、脂肪酸は潤滑剤中に10%以下好ましくは8%
以下である事が望ましく、これらFi1種又は2棟以上
が選択されて使用される。
一方、可溶化剤は上述の潤滑剤成分が添加され、本発明
の水可溶性金属加工油の特徴である「水に可溶」の特性
が消失した場合の改善法として用いられるものであるが
、その配合tf′i、、安定な水可溶性が計れる最低の
濃度範囲でよい。
乳化型の金属加工用潤滑剤についても前記と同様の任意
成分を配合することができ、その配合量も大略同じであ
る。
本発明の乳化型金属加工用潤滑剤の調製に当っては、前
述の種々潤滑剤を使用した金属加工油中に予め1.0〜
20%、好ましくは2.0〜15,0%の範囲で添加し
均一に混合した後、水で希釈され所定濃度のエマルショ
ンを調整するといった方法が実使用に際し採られるが、
潤滑剤成分とは別途添加の方法でエマルションを調製し
ても何んら支障はない。
また、本発明の水可溶性金属加工用@滑剤の使用に当っ
ては、まず、水を用い予め攪拌混合等により均一化され
た高濃度水浴液をa141Aシ、その後使用時に所定の
金属加工に必要な濃度に水によって希釈するか、本発明
の@滑剤そのものを所定の金属加工に必要な濃度に直接
水にて希釈する等の方法が採られる。
〔発明の効果〕
本発明の金属加工用@滑剤に用いられる反応生成物は、
その構造から見た場合、塑性加工分野に於いての従来よ
り公知である優れた潤滑剤である牛脂、ノQ−ム油等の
トリグリセライド構造と同僚なものを保有するので、反
応生成物自身に加工時の負荷荷重に対する耐圧性、即ち
潤滑性を有しており、水可溶性の金属加工用潤滑剤とし
て有用なものである。また、この反応生成物を公知の潤
滑剤と組み合せると、両者の向滑能によって潤滑性能の
向上した乳化型金属加工用潤滑剤が得られる。
〔実施例〕
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本
発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例1 表−1に示した組成に従い、水可溶性金属加工用潤滑剤
を調製した。なお、これに配合された反応生成物は表−
2の通りである。
以下余白 注(1);潤滑油成分 A−1;ラウリルアルコール(脂肪族アルコール) E −1; トIJメチロールデロノQントリオレエー
ト(脂肪酸エステル) E−2;ゾエテレングリコールゾノ9ルミテート(脂肪
酸エステル) F−1;オレイン酸(脂肪酸) (2);表−1中の()内数値は重量%を示す(3);
米IAC=防錆防食剤(ベンゾトリアゾール)崇2I:
p=極圧剤(トリフェニール7オスフアイト) 43 S1= 可溶化剤(ヘキシレンクリコール)S2
 =可溶化剤(N−ヤシアルキル−β−イミノゾゾロピ
オンtIRNa) S3 =可溶化剤(ポリオキシエチレン(p=6 )ン
ルピタンモノオレエー ト ) s4 =可溶化剤(ラウリルアミン、エチレンオキシド
(5モル)付加物) 奈4PH=pH調整剤(トリエタノールアミン)*sD
 =高分子分散剤(ジメチルアミノエチルメタクリレー
ト/アクリル酸 ナトリウム(モル比6/1)共重合 物のセスキブチルフォスフェート 塩、MW中2QOOO)、 金属加工時発生する金属粉を、よ り親水性化する目的で使用。
(4);可溶化剤は予め本発明の潤滑剤中に添加した。
これは、これらの潤滑剤が加工の際、水で所定濃度に希
釈された場合の水可溶性の維持を目的としている。
川下余白 実施例2 曽田式振り子型油性試験機による摩擦係数:(試験法) 表−1に示した本発明8階1〜随11を使用して、50
℃に於ける摩擦係数を曽田式振り子型油性試験機(負荷
荷重200F、摩擦接触面最大ヘルツ圧= 111 k
y /xx” s摩擦ピン及び球の材質は鋼製(SUJ
−2))によシ評価した。
(評価結果) 表−3摩擦係数測定結果 注:比較品1〜3の組成 比較品1 :鉱物油(200cSt/40C)    
83.5wt%オレイン酸             
 5.0トリエタノールアミン         1.
0防黴剤等              0.5比較品
2:鉱m油(150cst/40℃)      81
.5w″%オレイン酸              5
.0オレイン酸カリウム         5.0ヘキ
シレングリコール       8.0防黴剤等   
           0.5比較品3:鉱物油(10
0cS t/40 C)      74.5 w’チ
2−xfルヘキシルステアレート  200オレイン酸
             4.0トリフエニルフオス
フアイト     1.0?リオキシエチレン(EO=
6)     5.0ノニルフエニールエーテル これら比較品1〜3は水にてエマルション状態としたも
のを、試験に供した。
実施例3 絞り−しどき加工缶(錫メツキ鋼板)の洗浄性:(絞り
−しどき加工缶の成形) 表−1に示した本発明品N[L1〜随11及び比較8随
1〜階3の種々濃度の加工液を、水を用いて調整し、3
0℃の温間に設定した。
絞)−シごき成形は、板厚0.301m、ロックウェル
30Tによる硬度55.0である錫メツキ鋼板を用い、
先ずカップ成形を下記の条件で実施した。
缶の外面となるべき面の錫メツキt:2−99/m”缶
の内面となるべき面の錫メツキ量; 2.9 ? 7m
2絞り缶の内径;71u r の高さ;34勧 成形スピード;100缶/分のスピードに相当適用潤滑
剤;本発明品m1〜曵11.比較品随1〜3(適用濃度
は表−4参照) 続いて、上記条件で成形した絞りカップを用い、公知の
しごき装置により再絞り、第1段しごき(板厚減少率3
8,2%)、第2段しごき(板厚減少率13,6%)、
第3段しごき(板厚減少率39.4%)を行ない、内径
52.6711J、高さ145IIJ。
缶胴部の厚さ0.100 u%の缶を成形した。
(絞す−しどき成形缶の洗浄性) 前述の条件で成形した缶を、1時間後、温度60℃、圧
力’1. Ok y 7cm” 、で1分間、水によシ
スシレー洗浄を行なった。
スプレー洗浄は、成形缶の缶底部及び開口部の2ケ所か
らノズル(CER−JET 5035 )により行なっ
た。
(洗浄性評価方法) 洗浄後の成形缶を乾燥後、水道水に浸漬し、引き上げ後
缶外面の水濡れ部分(清浄面)の面積チを求めた。
(評価結果) v1下余白 表−4 実施例4 絞り−しどき成形性: 実権例3に於いて同時に評価した。その結果、発明8醜
1〜11及び比較8随1〜3ともに、成形缶の破断、表
面疵などが発生しない正常なものであった。
実施例5 表−5に示した組成に従い、乳化型金属加工用@滑剤を
調製した。なお、これに配合した反応生成物は、実施例
1の表−2と同一である。
以下余白 *潤滑油分 来来乳化剤 実施例6 実施例5で得た乳化型金属加工用潤滑剤を水で10容t
tsに希釈し、その2tを400でホモミキサー(%殊
機化工業■製9M型)を用い、5000rpmで20分
攪拌し九。
その後、直ちに500dのエマルションを分液ロートに
採取し、1時間放置後上層及び下1t台各100−の加
工油濃度を調べた。
続いて、ホモミキサーで攪拌を行なったエマルションに
、実際のアルミニウムの絞り−しどき加工(DI加工)
で生成したアルミニウム粉と加工油(鉱物油使用)が混
合された粘稠なスラッジ(加工油分42%、アルミニウ
ム4%、水分43チ、残11%)を加工油に対し重量で
30%となる様に添加し、上述と同一条件で攪拌を行な
い、同様に1時間後の上下r−の濃度を調べた。この結
果を表−6に示す。
ここで、加工油エマルションの安定性の指標は、次の計
算法により求めた。
表−6 実施例7 摩擦潤滑特性: 本発明の乳化型金属加工用潤滑剤の摩擦潤滑特性向上効
果を、曽田式撮り子型油性試験機(負荷荷重200F、
摩擦面最大ヘルツ圧=111kp/m” )を用いて摩
擦係数を評価する事によって調べた。
試験は、表−5の本発明8随12〜随15と比較品Na
4〜Nl16を用い、40℃でおこなった。この結果を
表−7に示す。
表−7 以上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、天然油脂と3価以上の多価アルコールの混合物に、
    天然油脂1モルあたり10〜100モルのアルキレンオ
    キシドを付加して得られる反応生成物を必須成分として
    含有することを特徴とする金属加工用潤滑剤。 2、天然油脂と3価以上の多価アルコールの混合物の混
    合割合がモル比で1対0.1〜1対3である第1項記載
    の金属加工用潤滑剤。 3、水可溶性である第1項または第2項記載の金属加工
    用潤滑剤。 4、更に炭素数6〜40の脂肪族アルコール、炭素数6
    〜22の脂肪酸、1価又は多価アルコールと炭素数6〜
    22の脂肪酸エステルから成る群から選ばれる1種又は
    2種以上の潤滑剤成分を添加する第3項記載の金属加工
    用潤滑剤。 5、更に必須成分として牛脂、豚脂、骨油、魚油、ヤシ
    油、パーム油、菜種油、アマニ油およびそれらの硬化若
    しくは半硬化油から選ばれる油脂を含有し、乳化型であ
    る請求の範囲第1項又は第2項記載の金属加工用潤滑剤
    。
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JP (1) JPH01230697A (ja)

Cited By (4)

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