JPH0314895A - 金属圧延油組成物 - 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】 以下余白 本発明は新規な金属加工油組成物、更に詳しくは、潤滑
油成分と水溶性陽イオン性高分子化合物を含有する金属
の塑性加工、切削、研削加工等の加工時に潤滑剤として
有用な金属加工油組成物に関する。

従来より使用されている金属の塑性加工、切削、研削を
目的とした油性潤滑剤は、そのまま潤滑部分に適用する
以外に、界面活性剤等の乳化剤により潤滑剤を所定濃度
水に乳化させ、エマルションとして加工時、被加工材の
表面に適用される。即ち、液体状ＩＱＩ’ｌ剤は界面活
性剤等により乳濁された油性＄４ｆｉｒ成分粒子の被加
工材弐面への付着により潤滑効果を得る点が特徴である
，Ｊ％に水を使用しエマルションとして用いられる液体
状潤滑剤は、被加工材の加工時の発熱の冷却効果、ある
いは乳濁液の循環使用による経済性等の面で有利である
。

しかしその反面、乳化剤としての界面活性剤等を用いて
いる事により、 （イ）乳濁液の安定性。

（ｂ）金属の加工時発生する金属粉、スヵム等の汚れの
乳濁液中への混入。

（・→　これら汚れによる被加工材表面の汚染。

（ニ）乳化の安定化を図るために生じる？１ｉ１嘴成分
乳濁粒子の被加工材表面への付着量低下による金属の接
触潤滑面の耐荷重能の低下。

（ホ）乳漏液の廃水処理性。

等、乳濁液の管理上櫨々の欠点を有していた。

従って、加工後、＠滑油等による被加工材表面の汚染の
たい美麗な表面状態が得られ、かつ金属粉、潤滑剤劣化
物等の汚れの混入、すなわち汚れの系内への抱き込み・
がなく、その結果、汚れによる被加工材の汚染が無い金
属加工油の開発が望まれるが、これらの効果を有する優
れた潤滑剤は未だ見出されていないのが現状である。

そこで、本発明者らは、従来の油性成分を用い１′ノ 醪 １ｉ１ｉｉ性イオン性の水溶性高分子化合物を含有する
組成物を用いれば、上記目的が達戒されることを見出し
本発明を完成した。

即ち、４．発明は、（ａ）油脂、鉱物油および脂肪酸の
分子中に望素原子を含有する陽イオン性又は両性イオン
性の付加重合物、開項重合物、瓜縮金物あるいは天然高
分子誘導本から選ばれる１種又は２種以上の水溶性高分
子化合物を必須戚分として含有する金属圧延油組成物を
提供するものである。

本発明金属加工拙組戚物の（ａ）成分である潤滑油成分
としては、例えば、スピンドル油、−Ｚ’７７油、ター
ビン油、シリンダー油等の鉱物油；鯨油、牛脂、豚脂、
ナタネ油、ヒマシ油、ヌカ油、パーム油、ヤシ油等の動
植物油の油脂；牛脂、ヤシ油、パーム油、ヒマシ油等か
ら得られる脂肪酸と炭素数１〜２２の脂肪族ｌ価アルコ
ール、エチレングリコール、ネオベンテルアルコーノレ
、べ冫タエリスリトール等とのエステルが挙げられる。

これらの戒分は、それぞれ１ｆＩＩｉでもよいが、２種
を混合し．て、使用することもできる。

また、（ｂ）成分の水溶性高分子化合物は塩基性窒素原
子又は陽イオン性窒素原子を含むことが必須であるが、
更に分子中にカルボン酸塩、スルホン酸塩、アミド、エ
ステル等の基を含んでいてもよく、次のものが挙げられ
る。

（ａ）　　次の一般式（１）〜（７）で表わされる含窒
素単量体の塩もしくは第４級アンモニウム塩の単独重合
物あるいはこれらの２８１以上の共重合物。

Ｒ， 〔式中、Ｒ，は式（Ｉ）と同じ。ビリジンの置換位は２
又は４位〕 Ｒ１ 〔式中、Ｒｌ，Ｒ２は式（Ｉ）と同じ。ピベリジンの置
換位は２又は４位〕 Ｒ， Ｕ 〔式中、人は一〇一又は一神一を、ｎ，は１〜３の整数
を示し、ａはＨ又はＣＭ，を、Ｒ２及び＆はＨ１ＣＨ，
又はＣ，ｌ｛，を示す〕 Ｒ１ 〔式中、ＲいＲ，、Ｒ，、ｎ，は式（Ｉ）と同じ〕Ｒ． ？式中、Ｒ１、Ｒｔ，　Ｒ，は式（Ｉ）と同じ〕これら
単量体の具体例としては、（１）式のジメチルアミノエ
チルアクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート
、ジメチルアミノ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、ジメチルア■ノグロビルアク
リルアミド、ジエチルアミノブロピルアクリルア■ド、
ジメチルアミノプロピルメタクリルア■ド、ジエチルア
ミノプロビルメタクリルアミド等；（■）式のジメチル
アミノメチルエチレン、ジエチルアミノメチルエチレン
、ジメチルアミノメチルプロペン、ジエチルアミノメチ
ルプロペン等；（Ｉ）式のビニルビリジン等；（イ）式
のビニルビペリジン、ビニルーＮ−メチルピペリジン等
；Ｍ式のビニルベンジルアミン、ビニルーＮ　ｅ　Ｎ　
−　シメチルベンジルアミン等が挙げられる。

これら単處体の単独重合物又は共重合物のうち平均分子
改が１０００〜１０００万のものが使用される。

（ｂｌ　　前記一般式（【）〜（７）で表わされる含窒
素単量体又はその塩もしくは第４級アンモニウム塩の１
種又は２種以上と、α，β一不飽和カルボン酸又はその
塩あるいはその誘導体、スルホン酸基含有ビニル化合物
又はその塩、アクリロニ｝　ＩＪル、ビニルピロリドン
及び炭素数２〜２０の脂肪族オレフインから成る群から
選ばれるビニル系単盪体の１種又は２種以上との共重合
物。

このビニル系単瀘体としては、例えば、ビニルビロリド
ン、アクリロニトリル；アクリル酸、メタクリル酸、マ
レイン酸又はこれらの酸のア？カリ金ＩＡｉｍ，アンモ
ニウム塩、アマイド化合物もシ＜はエステル化物；ビニ
ルスルホン酸、メタリルスルホン酸、２−アクリルアミ
ド−２−メチルプロパンスルホン酸、ｐ−スチレンスル
ホン酸又はこれらの酸のアルカリ金属塩もしくはアンモ
ニウム塩等が挙げられる。そして、当該含窒素単量体と
ビニル系単量体との共重合物のうち、平均分子量が１０
００〜１０００万のものが使用される。

（ｃ−１）　　ボリエチレンイミンの塩又は第４級アン
モニウム塩 エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレ
ンテトラミン、テトラエチレンベンタミン、ペンタエチ
レンへキサミンｋどのポリエチレンポリアミンにエチレ
ンイミンを付加させる事により、容易に得る事ができる
し、父、エチレンイミンを一般に酸性触媒を用いて重合
することにより得る事もできる。このようにして得られ
たボリエテレンイミンは下記（１）式のような鎖状のボ
リア■ンではなく、上記（２）式の骨格を有する分校を
有する化合物である。

−Ｃｆ｛ｔ−ＣＩ｛，−Ｎ｝Ｉ− ｛１） この様にして得られたポリアルキレンイミンは窒素原子
を６個以上含むものであり、１級窒素原子、２級窒素原
子及び３級窒素原子の個数の比率がそれぞれおよそ１：
１：１ないし１２２：１の範囲にあるものが好ましい。

（ｃ−２）　　ボリエチレンイミンの誘導体の塩又は第
４級アンモニウム塩 ポリエチレンイミンの次の誘導体 ■　アルデヒド口、ケトン類との反応生或物■　アルキ
ルハライドとの反応生或物 ■　インシアネート類、ネオイソシアネート類との反応
生或物 ■　活性二直結合を有するものとの反応生成物■　エビ
ハロヒドリン類との反応生成物？　シアナマイド類、グ
アニジン類、尿素等との反応生或物 ■　カルボン酸、酸無水物、アシルハライド等との反応
生成物 （ｄ）　　Ｉ１′ｌｉ肪族ジカルボン酸とボリエテレン
ボリアミン又はジボリオキシエチレンアルキルアミンと
の重縮合物の塩又は第４級アンモニウム塩。

具体的には、それらの繰返し単位が一般式〜Ｄで表わさ
れるボリエチレンボリア■ンとの重縮合物及び一般式■
で表わされるジボリオキシエチレンアルキルアミンとの
重縮合物で分子量がｉｏｏｏ〜１０．０　０　０．０　
０　０のものが挙げられる。

｛ＱＣ　−Ｒ，　−ＣＯＮＩ｛−＋Ｒ’−ＮＨ←Ｒ’−
Ｎｆ｛−｝　　　■ｎ４ 〔式中、Ｒ４はダイマー酸残基又は炭素数１〜１０のア
ル干レン基、Ｒ′は一ＣＨＣＨ２−、へは２〜７の〔式
中、Ｒ，は式へ’ＩＤと同じ＊　’ｊ”−ａ　ハ炭Ｒ　
ａ１　〜８　（Ｄアルキル基、Ｒ，はＨ又はＣｋｌｓ、
ｎＳ及び曳は１〜１０の伎数を示す〕 上記脂肪族ジカルボン酸としては、ダイマー酸，アジビ
ン酸等が挙げられ、ポリエチレンボリアミンとしては、
ジエチレントリアミン、トリエチレンテト２ミン等が使
用できる。

（ｅ）　　ジハロアルカンーボリアルキレンボリアミン
重合物。

具体的には、１，２−ジクロルエタン、１，２−ジプロ
ムエタン、１，３−ジクロルプロパン等のジハロアルカ
ンと、分子内に２個もしくはそれ以上の３級アミノ基を
有するポリアルキレンボリアミンとの第４級アンモニク
ム塩である重合物であり、その平均分子量が１０００〜
１０００万のものが挙げられる。

上記ポリアルキレンポリアミンとしては、次のものが挙
げられる。

（ｆ）　　エピハロヒドリン−アミン重縮合物。

具体的には繰返し単位が次の一般式■で表わされ、平均
分子量が１０００〜１０００万のものが挙げられる。

〔式中、Ｒ７〜＆はメチル基又はエチル基を示す。

Ｘ０はハロゲンイオンを示す〕 （ｇ）　　キトサンの塩あるいはデンプン又はセルロー
スのカチオン変性物。

上記（ａ）〜（ｆ）の重合物は、その平均分子量がＺｏ
ｏ　Ｏ〜１００万のものがより好ましい。

上記（ａ）〜（ｇ）の水溶性陽イオン性高分子化合物及
び水溶性両性イオン高分子化合物の作用機構は完全には
解明されていないが、おおよそ次の如くであると考えら
れる。すなわち、水層に完全均一に溶解した水溶性陽イ
オン性又は両性イオン高分子化合物が、機械的な剪断力
に応じて微粒子化した潤滑油成分の粒子を、合一の始ま
る以前に吸着し、その高分子化合物が油粒子どうしを一
櫨の凝集作用によって大きな粒子とし、更にその高分子
化合物の立体的かつ電気的保護コロイド作用によりその
大きな粒子を水中に安定に分散せしめている。

これは、特開昭５　５　−　１４７５９３号の水溶性陰
イオン高分子化合物の場合、油粒子に対する凝集作用が
弱いため、微細粒子のまま保護コロイド的に安定化され
てしまい、一旦微細化された油粒子を大きた粒子に回復
でさｋいのと相違する。

これらの水溶性陽イオン性又は両性イオン高分子化合物
は１櫨又は２種以上を混合して使用することができ、こ
れは金属刀ロエ油組成物全量に対して０．　１〜１０ｉ
Ｌｔ％にねるように配合するのが好ましい。

本発明の金属加工油組成物には、上記戒分の他、必優に
応じて公知の各橿添加剤、例えば防錆剤、油性向上剤、
極圧剤、酸化防止剤等を肉加することもできる。

上起各櫨添加剤は、必挟に応じ圧延油組成物全盪に対し
て、それぞれＯ〜２％、０〜２０多、Ｏ〜３多、Ｏ〜５
チ，の割合で添訓することができる。

防錆剤としては、アルケニルコノ・ク酸及びその誘導体
、オレイン酸などの脂肪酸、ソルビタンモノオレートな
どのエステル又は、その池アミン類等が、油性向上剤と
しては、オレイン酸、ステアリン酸等の高級脂肪酸及び
その誘導体であるエステル又はダイマー酸等の二塩基酸
が、また、極圧剤トシては、トリクレジルホスフエート
たどのリン系化合物及びジアルキルジチオリン酸亜鉛な
どの有機金属化合物が、酸化防止剤としては，２．４−
ジｔ−ブチルｐ−クレゾールたどのフェノール系化合物
、フエニルα−ナフチルアミンたどの芳香族アミン等が
それぞれ例示されろ。

本発明の金属加工油組成物は、上記潤滑油成分と、水溶
性高分子化合物とを単に混合するか、あるいは、水分鎗
がＳＯＳ位までの濃厚溶液としてＡＩｉｌｌ製しておき
、使用時水で希釈することにより使用される。

斯くして得られる本発明の金属圧延油組成物は、前記し
たような特定の水溶性の陽イオン又は両性イオン高分子
化合物を配合することにより、当該高分子化合物の保護
コロイド的機能の働きによって、潤滑油成分は太きた粒
径を保って水中に安定に分散されるので循環安定性がよ
く、また金属加工部に供給され、金填被加工材に接触す
れば、粒径の大きな油粒子が金属被加工材に厚くて強力
な潤滑膜を形或して高潤滑加工性能を有し、経時変化の
少たい金属加工油を提供すると共に、次のよ５紅特長を
有する。すなわち、本発明で用いられ親水化する能力を
持ってはいるが、水と油の界面張力を下げて乳化する能
力は持ち合せていたいので、潤滑油成分の乳化が起らず
従来の乳化剤を用いた金属加工油に比べて、加工中に混
入する汚れ油分や、金属粉等の夾雑物のいわゆる抱き込
み現象も少ない、常時クリーンな金属加工油として、高
＠滑特性を保持するという優れた点がある。また、上記
両伐分の機能により、作業環境の汚れが改善され、廃水
処理性にも優れていろため、従来の乳化剤を用いた金属
加工油には見られない、クリーンな作業環境を実現する
とい５Ｗれた特畝を有する。

次に実施例を挙げて説明する． 実施例中で使用した金属加工油＋［ｉ成物は次のと拍り
である。同水溶性陽イオン性又は両性イオン高分子化合
物は「水溶性高分子化合物」と表現し、 嘩は重量肇で示した。

第１表 極 圧 剤 ト リフエニールホスファイ ト 界面活性剤（乳化剤） ポリオキシエチレンノニルフエニールエーデル（１｛Ｌ
Ｂ＝１　０．６　） 酸化防止剤 ４−ジｔ ープチルｐクレゾール 以１・゛余白 第２−１表 第２　−３表 第２−２表 比較品＆ｌ 潤滑油成分 牛　　ｎ旨 牛脂脂肪酸 乳化剤 酸化防止剤 比較品Ａ２ 潤滑油成分 牛脂 牛脂循肪酸 礪圧剤 乳化剤 酸化防止剤 比較品慮３ ＠滑油成分 鉱物油（シリンダー油） ペンタエリスリトールテトラオレエート乳化剤 酸化防止剤 比較品Ａ４ 潤滑油成分 鉱物油（シリンダー油） ペンタエリスリトールテトラオレエート極圧剤 乳化剤 酸化防止剤 比較品雇５ 潤滑油成分 鉱物油（スピンドル油） ステアリ珀浚オクチルエステル オレイン酸 乳化剤 酸化防止剤 比較品ｉＰ５　６ ＠滑油成分 鉱物油（スピンドル油） スデアリー酸すクチルエステル オレイン酸 極圧剤 第　　３　　表 乳化剤 酸化防止剤 実施例１ 耐焼付荷重試験（ファレックス試験法）耐焼付荷重の測
定は、ＡＳＴＭ規格Ｄ　−　３２３３耐圧荷重試験（フ
ァレックス試験）に準じておこなった。被検試料の調製
は、各金属加工油組成物を水で３多濃度に希釈し、これ
をボモミキサーにより回転数１０．ＯＯＯｒｐｍで攪拌
することによりおこなった。被検試料の塗布は、上記撹
拌溶液をスプレー量５０−／分（圧カ０．５′Ｋｇ／ｆ
ｆｌ）、分散液温度５０℃の条件でギャーポンプを使用
し、固定ブロックの中心の回転ビンに塗布する方法によ
った。

結果は第３表のとおりである。

以１−ぶ０ 以下余白 実施例２ 焼付荷重試験（曽田四球式試験法） 焼付荷重の測定は、防衛庁暫定規格ＮＤＳ　ＸＸＫ２７
４０油膜強度試験方法（曽田四球式試験法）に準じて行
った。被検試料の調製は、各金属加工油組成物を水で３
多濃度に希釈し、これをホモミキサーにより回転数１０
．００Ｏ　　ｒｐｍで攪拌することにより行った。被検
試料の塗布は、上記攪拌溶液をスプレー　ｊｉ　Ｏ．　
５　−１３　／分（圧力ｏ．ｓｋｙ／ｃｉｔ）、試料溶
液温度５０℃の条件でギャーポンプを使用し、球押えで
固定した３個の試験用鋼球の下方から３個の接触点の中
心の空間を通して上方の回転鋼球に虚布する方法によっ
た。

結果は第４表のとおりである。

以下余白 以下余白 第 表 −Ａ！施例３ 廃水処理性試験 実施例２と同様に調整した被検液（１惑）に硫誠バン土
３ｉ？ｍ加後、２分間攪拌し、更にＣａ（ＯＨ）２を添
加しｐＨ７．０に調整してから１０分間攪拌した。次い
で３０分靜置後下澄液を採取し、ＣＯＤ（　Ｋｆｖｌｎ
Ｏ，法）を測定した。結果は第５表のとおりである。

以下余白 第 表

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）油脂、鉱物油および脂肪酸エステルより成
   る群から選ばれる１種又は２種以上の潤滑油成分、並び
   に（ｂ）分子量１０００〜１０００万の分子中に窒素原
   子を含有する陽イオン性又は両性イオン性の付加重合物
   、開環重合物、重縮合物あるいは天然高分子化合物類か
   ら選ばれる１種又は２種以上の水溶性高分子化合物を必
   須成分として含有することを特徴とする金属圧延油組成
   物。
2. （２）水溶性高分子化合物が次の（ａ）〜（ｇ）から成
   る群から選ばれる高分子化合物である特許請求の範囲第
   １項記載の金属圧延油組成物。 （ａ）次の一般式（ I ）〜（Ｖ）で表わされる含窒素
   単量体の塩もしくは第４級アンモニウム塩の単独重合物
   あるいはこれらの２種以上の共重合物。 ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） 〔式中、Ａは−Ｏ−又は−ＮＨ−を、ｎ＿１は１〜３の
   整数を示し、Ｒ＿１はＨ又はＣＨ＿３を、Ｒ＿２及びＲ
   ＿３はＨ、ＣＨ＿３又はＣ＿２Ｈ＿５を示す〕 ▲数式、化学式、表等があります▼（II） 〔式中、Ｒ＿１、Ｒ＿２、Ｒ＿３、ｎ＿１は式（ I ）
   と同じ〕▲数式、化学式、表等があります▼（III） 〔式中、Ｒ＿１は式（ I ）と同じ。ピリジンの置換位
   は２又は４位〕 ▲数式、化学式、表等があります▼（IV） 〔式中、Ｒ＿１、Ｒ＿２は式（ I ）と同じ。ピペリジ
   ンの置換位は２又は４位〕 ▲数式、化学式、表等があります▼（Ｖ） 〔式中、Ｒ＿１、Ｒ＿２、Ｒ＿３は式（ I ）と同じ〕
   （ｂ）前記一般式（ I ）〜（Ｖ）で表わされる含窒素
   単量体の塩もしくは第４級アンモニウム塩の１種又は２
   種以上と、α，β−不飽和カルボン酸又はその塩あるい
   はそのアマイド化物、エステル化物若しくは酸無水物、
   スルホン酸基含有ビニル化合物又はその塩、アクリロニ
   トリル、ビニルピロリドン及び炭素数２〜２０の脂肪族
   オレフィンから成る群から選ばれるビニル系単量体の１
   種又は２種以上との共重合物。 （ｃ）ポリエチレンイミン類又はその塩又は第４級アン
   モニウム塩。 （ｄ）脂肪族ジカルボン酸とポリエチレンポリアミン又
   はジポリオキシエチレンアルキルアミンとの重縮合物の
   塩又は第４級アンモニウム塩。 （ｅ）ジハロアルカン−ポリアルキレンポリアミン重合
   物。 （ｆ）エピハロヒドリン−アミン重縮合物。 （ｇ）カチオン化デンプン、カチオン化セルロース、キ
   トサンの塩又はキトサンの４級塩。
3. （３）水溶性陽イオン性高分子化合物又は水溶性両性イ
   オン高分子化合物の分子量が１０００〜１，０００，０
   ００である特許請求の範囲第１項又は第２項記載の金属
   圧延油組成物。
4. （４）含窒素単量体と共重合するα，β−不飽和カルボ
   ン酸類がアクリル酸、メタアクリル酸、マレイン酸又は
   これらのアルキルアマイド、アルキルエステルあるいは
   アクリロニトリルであり、その塩がアルカリ金属塩又は
   アンモニウム塩である特許請求の範囲第２項又は第３項
   記載の金属圧延油組成物。
5. （５）含窒素単量体と共重合するスルホン酸基含有ビニ
   ル化合物がビニルスルホン酸、メタリルスルホン酸、２
   −アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、又
   はｐ−スチレンスルホン酸であり、その塩がアルカリ金
   属又はアンモニウムである特許請求の範囲第２項又は第
   ３項記載の金属圧延油組成物。
6. （６）エチレンイミンの開環重合物の繰返し単位が次の
   一般式（VI） ▲数式、化学式、表等があります▼（VI） 〔式中、ｎ＿２は１〜５の整数、ｎ＿３は０〜５の整数
   を示す〕 で表わされるものである特許請求の範囲第２項又は第３
   項記載の金属圧延油組成物。
7. （７）脂肪族ジカルボン酸とポリエチレンポリアミンと
   の重縮合物の繰返し単位が次の一般式（VII）▲数式、
   化学式、表等があります▼（VII） 〔式中、Ｒ＿４はダイマー酸残基又は炭素数１〜１０の
   アルキレン基、Ｒ′は−ＣＨ＿２ＣＨ＿２−、ｎ＿４は
   ２〜７の整数を示す〕 で表わされるものである特許請求の範囲第２項又は第３
   項記載の金属圧延油組成物。
8. （８）脂肪族ジカルボン酸とジポリオキシエチレンアル
   キルアミンとの重縮合物の繰返し単位が次の一般式（V
   III） ▲数式、化学式、表等があります▼（VIII） 〔式中、Ｒ＿４は式（VII）と同じ。Ｒ＿５は炭素数１
   〜８のアルキル基、Ｒ＿６はＨ又はＣＨ＿３、ｎ＿５及
   びｎ＿６は１〜１０の整数を示す〕 で表わされるものである特許請求の範囲第２項又は第３
   項記載の金属圧延油組成物。
9. （９）エピハロヒドリン−アミン重縮合物の繰返し単位
   が次の一般式（IX） ▲数式、化学式、表等があります▼（IX） 〔式中、Ｒ＿７〜Ｒ＿９はＣＨ＿３又はＣ＿２Ｈ＿５、
   Ｘ＾■はハロゲンイオンを示す〕で表わされるものであ
   る特許請求の範囲第２項又は第３項記載の金属圧延油組
   成物。
10. （１０）水溶性陽イオン性高分子化合物又は水溶性両性
    イオン高分子化合物の量が全組成物中の０．１〜１０重
    量％である特許請求の範囲第１項〜９項の何れかの項記
    載の金属圧延油組成物。