JPH03263497A - 水溶性熱間潤滑剤組成物 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は金属加工用潤滑剤に関するものである。

より詳しくは、金属の熱間加工用更に詳しくは、鍛造、
鋼管製造、圧延用潤滑剤に関するものである。

〔従来の技術］ 一般に熱間加工用潤滑剤は、加工時の工具と材料間、材
料と金型間の摩擦係数の低減を図り、加工を円滑になら
しめる目的から使用されている。

それらの潤滑剤は種々あり、油溶性のものと水溶性のも
のに大別される。前者は鉱物油に脂肪酸、動植物油脂、
エステル、極圧添加剤を添加し、必要に応じて油性黒鉛
を分散させたものがある。後者は、水を主体として、脂
肪酸（−塩基酸、二塩基酸または多塩基酸）のアルカリ
金属塩、またはアミン塩、水溶性高分子、極圧添加剤を
添加したもの、また必要に応じて無機塩や水溶性黒鉛を
分散させたものがある。しかし、近年になって油溶性タ
イプの潤滑剤は、火災の危険性が高いため、水溶性油剤
に移行しつつあるが、熱間加工では、被加工材料は１０
００〜１２００’Ｃに加熱されているため有機物のみの
水溶性油剤では、高温域での潤滑性に乏し７く、また無
機物や黒鉛を多￥（、＝う）敗させると、作業環境の悪
化１、製品：ｌスト篩に繋がり好ましくない。

（発明が解決しよ・）とする課題１ 本発明が解決しよパ）とす゛る課題ば、１−記現状に鑑
み、熱間加工時の高温域？、こよりい−ど４＝１着性に
優れ、工具・金型と材料量の１？擦係数を低減し、工具
・金型の摩耗防１１−を図り１１作業環境改ｉ？こ大幅
に寄与する潤滑剤を（に供するＪ、：！：ごある。

〔課題を解決舅るｋめの下段］ １″記の「１的４達成するため乙、二木発明者らは鋭意
研究の結果、特定のホ１′）酸Ｊ−ス）ルを必常乙１′
応じ有機・無機化合物、グラファ・イト、水溶性品分イ
化合物ノ、′共（、’Ｔ、　、、水に分散ざ廿ることに
よって解決され、その結果イ豊れた熱間加］−用潤滑剤
が得られることを見出シフ１、本発明を完成するるこ至
、った。

即ぢ本発明は、 （１）　　ボＩ゛ノ酸；トたは無水ボｉ′ノ酸と、１′
ルカノールアミン及び２価以十の多価アルコールの少な
くとも１神ｒとを反応さ−１で得られるボｌ”ノ酸ゴス
チルを必須成分ｃ１−Ｌ、’で６−有しくなる、−とを
特徴と・１−る水溶性熱間潤滑剤組成物。

（２）ト記ホウ酸ニスチルを５・−・７０重叶％水に含
ｔ１ぜしめた上記（１）に記載の水溶性熱間潤滑剤組成
物。

（３）潤滑性眠！−＋、、成分を更に分散さ氾た１−記
（１）まノＪは（２）に記載の水溶性熱間潤滑剤組成物
。

（４）潤滑１１武ｊｊ、成分がグラフアイ１、金属ノ・
ソノ１ン、′−硫化モリブデン、その他潤滑性粉末であ
る」二記（１）、（２）または（３）に記載の水溶１で
１熱間潤滑剤組成物。

Ｃ４′係るものである。

〔発明の作用１１ｆｉびに構成］ 本発明に於いては上記ボーク酸または無水ボＩ°７酸Ｊ
゛、アルカノールアミン及び２価以上の多価アル−１−
ルの少なくとも１種とを反応させで得られるホウ酸エス
ヲルを少なくとも１種５〜・７０重量％水に溶解分散さ
・Ｕて使用することにより１．熱間状態に於ける付着性
、潤滑性に優れた油剤となる。元来大きな何着性、潤滑
性を必要とず否場合に潤滑性賦１ｊ成分となる黒鉛、金
属ｐノゲン、−二７硫化Ｌリブデン、その他有機・無機
粉末を添加することが従来から行われてきた。しかし、
黒鉛、有機・無機粉末等を水に分散さ田る場合、かなり
の州の水溶性品分（分散剤が必要となり、作業環境の悪
化に繋がった。しかるに、本発明で使用“ジるホウ酸エ
ステルとこれら潤滑性眠り成分と併用するごとにより、
今まで溶解度に限度があっ）ζたとえばホウ酸（旧×４
％）は、５〜２０％以Ｉの添加が可能となり、またたと
えば黒鉛の熱間状態（９００’Ｃ以）−）での潤滑に寄
万ずべき八尾も、上記ホウ酸、］−ステルと併用するこ
とＱ、二より、申独の場合より多くなり、潤滑面でも優
位Ｑご働いている。、−れらは」二記ホウ酸エステルが
ホウ酸に対し７ては良溶媒として働き、熱間状態で供給
された場合、熱分解を受け、無機性のホウ素化合物をｌ
ｔ構成、２、先のホウ酸と合わさって、Ｊ貝・金型表面
に吸着皮膜を形成し、摩擦係数の低減に寄与し、でいる
ことを物語っている。また黒鉛との併用に於いては１７
分解生成した無機性ホウ素化合物が黒鉛４抱き込み黒鉛
の飛、敗防止とｊ、２で働き、潤泪竹７の低壬を防止（
−７でいる。この、−′と、１、す、黒鉛の必ｇ量が大
幅Ｑこ低下でき、作業環境の改善に寄与できるものであ
る。

以下に本発明の成分に・つい”ζ詳述する。

ホウ酸または無水ボウ酸と反斥；さ−は得るアルカノー
ルアミンとしてはたとえば、モノエタノ・〜ルアミン、
モノイソグロバノールアミン、Ｎ、Ｎ　ジメチルエタノ
ール゛７ミン、Ｎ、Ｎ、ジ、Ｌチル〜ｒタノールアミン
、Ｎ、Ｎ　ジイソプロピルエタノールアミン、Ｎ、Ｎ　
シフ゛チルエタノールアミン ノールアミン、Ｎブｌ：ｌビルエタノールアミン、Ｎブ
ーｆ−ルエタノールアミン、Ｎ．Ｎ−ｙメチルイソブｌ
：１パノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルブタノ−　ルア
ミニ／、ネオペンタノールアミン、ブ１コバノールアミ
ン、ジメチルネオペンタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチ
ルヘキザノールアミン、２アミノプロパツール、２アミ
ノブタノール−１、ジェタノールアミン、ジ・イソプロ
パツールアミン、メヂルジエタノールアミン、ブチルジ
ェタノールアミン、Ｎ，Ｎジ（２−ヒト１コキシエヂル
）アニリン、、フエニルジエタノールアミン、トリエタ
ノールアミン、トリイソプロパツールアミン等が挙げら
れ、本発明に於いて使用する二価以上の多価アルコール
としてはたとえばエチレングリコール、プロピレングリ
コール、１゜３−ブタンジオール、１．４−ブタンジオ
ール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパ
ン、ペンタエリスリトール、グリセリン、ソルビット、
マンニット等が挙げられる。

本発明の於いてホウ酸または無水ホウ酸とアルカノール
アミンの反応は通常衣の方法により行われる。即ちホウ
酸または無水ホウ酸とアルカノールアミン１〜６当量を
温度計、撹拌機、逆流冷却管を取りつけた反応容器に入
れ、混合し、常圧下もしくは減圧下１００〜１８０°Ｃ
で脱水反応を行い、ホウ酸エステルを得る。

また二価以上のアルコールとの反応も通常以下の方法に
よって行われる。即ちホウ酸または無水ホウ酸と１〜３
当量の二価以上のアルコールを温度計、撹拌機、逆流冷
却管を取りつけた反応容器に入れ、混合し、常圧下もし
くは減圧下１００〜２５０°Ｃで脱水反応を行い、ホウ
酸エステルを得る。

かくして得られるホウ酸エステルはこれを水に分散して
使用するが、この際該エステルを５〜７０重量％好まし
くは１０〜５０重量％分散せしめる。このホウ酸エステ
ル単独でも前記した優れた作用を発揮する。

しかしこのホウ酸エステルのもう一つの優れた作用とし
て、従来から使用されてきた潤滑性賦与成分と併用する
際、その潤滑性を低下せしめずにその使用量を減少せし
めることができる。この際使用される潤滑性賦与成分と
しては従来から使用されてきたものが広い範囲でいずれ
も使用でき、たとえば以下の成分をその代表例として例
示できる。

〈グラファイト〉 黒鉛は土状黒鉛、燐状黒鉛、人造黒鉛のいずれも用いる
ことができる。

〈金属セッケン〉 ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸亜鉛、ステア
リン酸カルシウム等の脂肪酸金属セッケンが例示される
。

〈有機粉末〉 メラミン樹脂、ポリエチレンやポリプロピレンの如きポ
リオレフィン、三フッ化エチレンや四フッ化エチレンの
如きフッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリアセクール、
ナイロン６６の如きポリイミド等が例示される。

〈無機粉末〉 ホウ酸、無水ホウ酸、メクホウ酸、メタホウ酸ナトリウ
ム、ホウ酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウ
ム、第一燐酸ナトリウム、第二燐酸カリウム、メタ燐酸
ナトリウム、チタン酸カリウム、ピロ燐酸亜鉛、ケイ酸
ナトリウム、ピロ燐酸カルシウム、フッ化カルシウム、
二硫化モリブデン等が例示される。

これら粉末は必要に応じ更に大きな潤滑性が要求される
場合に使用されるが、その使用量は通常２０〜８０重量
％に対して５０重量％以下好ましくは３０重重量以下で
ある。

これら賦与成分を用いる場合には、その分散性を向上す
る見地より水溶性高分子化合物を分散助剤として使用し
てもよい。この際の該高分子化合物としては、たとえば
エチレンオキサイド・プロピレンオキサイドのブロック
重合物（分子量３．０００〜１００，０００）、カルボ
キシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、
プロピレングリコールにプロピレンオキサイド・エチレ
ンオキサイドをブロック付加させたもの等が例示される
。

本発明化合物たるホウ酸エステルは５％未満では効果が
乏しく、７０％以上では経済的に不利益である。また本
発明に於いてはその他の公知の添加剤、たとえば脂肪酸
、動植物油脂、合成エステル、極圧添加剤、酸化防止剤
、セルロース類と適宜併用して使用することができる。

〔実　施　例〕

本発明を理解し易くするために以下に合成例たる参考例
を示し、その合成品を用いての実施例を示すが、下記の
参考例及び実施例は本発明を同等制限するものではない
。

参考例１ ｉ’＋’Ｗ髪１８−１、ｌ、　＋１：１′ｆＴ　１１ｋ
　、　ｊ）））ンｊ！！、　ｉ　、ｌ：ｉ’、ｌ　ｌｉ
　を＝−ｘ　１．ｔ　ｔｓ：　）−ｖ　応’ｇ　器ｃ、
’：　；ｌ；　　ぐノ酸　（ｉ　Ｉ　、　８　台（１，
０Ｔ　ａ）　　と　化　、ノ　イ　／　ブｊｊｌ　、べ
　、ノルアミ゛／’　２２５ｆＸ（３，０：ｔ、ｎ、、
）をべれ、１３０　’（：　Ｔ”Ｊ　５時間Ｊ＼）：　
、ＩＨ’−、、を９）い、５心Ｈ（３，０：＋ル）の反
応水４、が、出さ、ｔ！゛（，１１代色透明　粘Ｕ、り
なホパ７醗］、スー）−λＩをｆ４％ノ、・。

之老松１２ 温爪；）１、撹↑イＰ機、逆？７Ｆ、　Ｗ却眉を・：ｉ
ｉ）　Ａｔた反応容器にホウ酸（１１、８ＩＮ　（ｉ　
、　（’）　’ｌ、ル）とジ、１゛夕、ノ　ルアミン１
０５、二（１，０〔ル）巳Ｊ、Ｎミ５・１デル８１−タ
７ノール７゛ミン１１７１′！（＋、０干）（、、、、
、’ｉ　を入れ、１３０−１５０°「ニーζ８時間反応
をｌｊい、５４直；（６０チル）の反応水を流、出さ一
１！て、１：４色・粘稠’Ｓｔニホウ酸エズアル＋ｉ９
＋　ｒｖ　。

＠老松３ 温度ｔｌ’−，撹拌板、逆流玲却竹をつ（・）人・反応
容器で、ニホウ酸６１．８ｇ（１，０’Ｅル）とトす１
タノールＩミン］、４９ｇ（１，、ｏ　Ｔ−ル）を入れ
、１００°（：ど・〔５時間反応前行い、　５ｈ（３，
０−１ニル）の反応水ター流出２＼Ｕ′ζ、無色透明・
粘稠なボ・“ノ酸：Ｉ：、ｌ′）−ルク得た。

４考例４ １ＫＡ度ｄ１、撹拌機、通油冷却管をつけた反Ｌ１．．
］’＋’、容器（、ニホぐ）酸Ｇ１．ｈ（１，０：ｌ−
ｙし）１（°不オベソＴ−ルゲリ“Ｊ　ル１０４ｇ（１
，０干ル）、”：Ｎ、ＩＮ−ｆ；；チル１“ツブ［ｌべ
？　ルア）ン１０ｈ（１，０：ドル）り入１１．．．１
３０・・１５０　’ｃで゛ｒ時間反応を行い、５ｈ（３
，Ｑチル）のル応水４゛流出さ１Ｊで５．黄色・粘稠な
ホ１：ノ酸、ｒステルを得六。

実ｈ（１１，例１〜１４及び比較例１・・・４ド記第１
表、第シ）表に示す成分を所定量１′１己合ｊ２°、・
′水溶性熱間潤滑剤・夕ａｉ、ｉ製１．７、各種物性・
を測定しノζ。世し、同表中（，１１全で小量％を小す
。

熱−安定Ｉ／４：試験 熱間潤滑剤が高’ｘｌＡの１具・金型などに塗布された
場合、水、有機物は蒸散・燃焼等Ｃ５′よ−２−でほと
んどの量がなくなり、そのような高温域に於（・ｊる潤
滑は無機性固体潤滑剤にΦｒする場合が多い、’ｉ′−
（１で、熱間潤滑剤の熱天秤による蒸発減量曲線を測定
し、高温域での潤滑に寄−ずべき固体潤滑剤の残存￥を
測定１．た。即ら１．残存−゛が多い程熱間状態での金
属・金属接触ろ〜妨げ、丁只・金型摩耗防＋、に乙、、
７．寄らする絹成物了・あるといえる。

測定条（′１ 試　　　籾：１０〜・１５ｍｇ 昇温速度；５°Ｃ／ｍｉｎ 温度範囲：ＲＴ（室温）−９００°Ｃ５９００°Ｃ保持
６ｏ分Ｎ、ガスＮ　：　１００　ｍＮ／ｍｉｎ測定結果 第１表、第２表に９００°Ｃ１（５０分保持移・の残存
州を示Ａ。

一高−温−イづ着性−試験 鋼板テストピー　ス（、ＳＩ’ＣＣ−５Ｄ）　（１００
Ｘ　１００　Ｘ　１０ｍｍ　）を１００’ｃ、　　２０
０℃、３００°Ｃに加熱し７、これに潤滑剤５重量％花
釈水？容液をフルコー　ン７ノスルを用い２　ｋｇ　／
　ｃｔで２秒間噴射塗布し、付着状態を観、察１、また
。結果を第１表、第２表に示す。（−８Ｌ、０は連続皮
膜を形成（７、×は付着しない部分があるＪとを示す。

洞滑七−試−験 熱間リング圧縮試験機を用い、潤滑剤５車巖％而釈水溶
液をスプト−ガン−ｒ　２００°Ｃ；に加熱したダイス
に付着させて、加熱試験Ｊ１（リング）を圧縮さ−ｌだ
場合の摩擦係数を測定しＡ１゜結果を第１大、第１２表
Ｇ、１″示舅、１ 試験条（１ ダイス材質：５Ｋ１１１２．１ＩＲｃ−６０リング４．
（質：　Ｓ、、４．５Ｃ、５ｔｌＳ、−３０４リング形
状＝２０φＸｉＯ＃　Ｘ　７　ｍｍリング加熱温爪：　
］、１１００°ＣＸ　２　ｍｉｎ荷　　　　車：　１．
００　ｋｇ 圧４１？ｉ　率＝４０〜・５０％ （１１ｆｉ　Ｌ、第１〜・２表中の市販品は次のもので
ある。

市販品（比較例１） 塩基酸及びそれと塩を形成する】′ルカリ金属水酸化物
及び有機増粘パリを合計３０市量％含イＩする水溶性熱
間潤滑剤。

市販品（比較例２） リン酸塩、ツートリウム水ガンス、水溶性高分子分散剤
４゛合計３０重量％含有する水溶性熱間潤滑剤。

市販品（比較例４） グラソアイト３０重量％含イｊし、二塩基酸及びそれと
塩を形成−４るアルカリ金属水酸化物及び有機増粘剤、
殺菌剤、分散剤を合８１２５重量％含有する水溶性熱間
潤滑剤。

（以　Ｊ＝、　） −ヨＪ−゛−続ン市ｉＦ、？＋　（方式）平成１）、年
゛７月２４１１ 特許庁１ｉ−官　　植松　敏　　殿 １、事件の表ボ ゛１′：成２４１　特許側　第６３７２５月２、発明の
名称 水溶性熱間潤滑側組成物 ３、補ＩＦをする者 事件との関係　　　　　　　　　　特許出願人住所　　
大阪小化し、梅ＨＪ　１　’Ｙ　Ｌ７２番２　１４００
号氏名　　人同化学−十粟株式会社 代表者　黒　ｊ ４、代理人 〒５３０　　大阪小化区南森町１の１の２Ｅ〕６　、　
　和り丁　の　文寸象 明細書中発明の詳細な説明の欄 ７゜補止の内容 別紙の通り ８、添イ・］書顆の目録 （１）補１）：の内容 （発送１１　　平成２年　６月２６日）補正の内容 １、明細、４）中箱１直下から第２　ｉ】［（産業上の
利用分！ｌｌｆ：）　、ｒ　Ｊ：、あるを下記の通りＪ
１正する。

［３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野］　　　　　１ （以　ト）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ホウ酸または無水ホウ酸と、アルカノールアミン
   及び２価以上の多価アルコールの少なくとも１種とを反
   応させて得られるホウ酸エステルを必須成分として含有
   してなることを特徴とする水溶性熱間潤滑剤組成物。
2. （２）上記ホウ酸エステルを５〜７０重量％水に含有せ
   しめた請求項（１）に記載の水溶性熱間潤滑剤組成物。
3. （３）潤滑性賦与成分を更に分散させた請求項（１）ま
   たは（２）に記載の水溶性熱間潤滑剤組成物。
4. （４）潤滑性賦与成分がグラファイト、金属セッケン、
   二硫化モリブデン、その他潤滑性粉末である請求項（１
   ）、（２）または（３）に記載の水溶性熱間潤滑剤組成
   物。