JPH0336074B2

JPH0336074B2 -

Info

Publication number: JPH0336074B2
Application number: JP10362483A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kuwamoto; Hiroyuki Nagamori; Takashi Mukai; Yoshihiro Sakaguchi
Original assignee: Kao Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: Kao Corp; JFE Engineering Corp
Priority date: 1983-06-10
Filing date: 1983-06-10
Publication date: 1991-05-30
Also published as: JPS59227983A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は新規な金属加工油組成物、更に詳しく
は、潤滑油成分と分子量1000〜1000万の陰イオン
性の水溶性高分子化合物塩を含有する金属加工油
組成物に関する。従来から一般に使用されている金属加工油は、
油脂、鉱物油、または脂肪酸エステル等の潤滑油
成分に、油性向上剤、極圧剤、防錆剤、酸化防止
剤等の潤滑油助剤を加え、これを乳化剤でＯ／Ｗ
型エマルジヨンとして通常１〜20％濃度で圧延加
工部に供給しているが、例えば金属の圧延におい
て、近年の圧延設備、技術の急速な進歩により、
圧延速度の高速、大量生産化がはかられ、潤滑性
循環安定性、作業性、廃水処理性等圧延油に対す
る要求が、増々苛酷なものとなつてきており、そ
の要求に充分対応できる圧延油の開発がのぞまれ
ているのが現状である。しかしながら従来の乳化
剤を用いた圧延油は、種々の難点を有し、満足し
得るものではなかつた。すなわち、従来の乳化剤
を用いた圧延油では、乳化剤の種類、添加量を変
化させ、圧延油と圧延材の表面に付着する油量
（プレートアウト量）を増減させ、圧延潤滑性を
コントロールしていた。しかしこのような乳化剤
を用いた圧延油においては、プレートアウト量
と、液循環安定性とは、相反する傾向を示し、す
なわち、エマルジヨンの安定性を高めれば圧延材
へのプレートアウト量が減少して潤滑性が不充分
となり、またプレートアウト量を増大せんとすれ
ば、エマルジヨンが不安定になつて循環使用する
際に種々の支障をきたす欠点があつた。またプレ
ス油、切削油等のこの外の金属加工油においても
より一層の潤滑性の向上、作業性の改善が求めら
れていた。そこで、本発明者は、従来の乳化型金属加工油
の有する上記欠点を解決すべく研究を行い、融点
20〜100℃の油脂又はワツクスを含有する潤滑油
成分を特定の親水性分散剤（水溶性陰イオン高分
子化合物）を用いて、当該融点以下では固体状態
で水に安定に懸濁分散し、かつ加工部に供給する
際、すなわち当該融点以上では不安定になるよう
にすることによつて、上記欠点を改善することに
成功し、先に特許出願した（特開昭55−147593
号）。本発明者は更に研究を行つた結果、実用上想定
される高剪断条件及び加工速度が早く圧下率の大
きい高速高圧条件下の金属加工に使用でき、また
厳しい切削条件下でも金属加工ができ、しかも液
循環安定性等の工程管理が容易な金属加工油組成
物を見出した。更に詳しくは、特定の陰イオン性の水溶性高分
子化合物塩を使用するか、あるいはこれに極圧剤
を併用すると、当該高分子化合物の保護コロイド
的機能の働きによつて、潤滑油成分は比較的大き
な粒径を保つ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、金属
被加工材に接触すれば、粒径の大きな油粒子が極
圧剤と共に金属被加工材に厚くて強力な潤滑膜を
形成すること、更にまた長期循環使用において、
タンク内撹拌、供給循環ポンプによる剪断力に対
しても大きな粒径が安定に保持されることを見出
し、本発明を完成した。従つて、本発明は、(a)油脂、鉱物油および脂肪
酸エステルから成る群から選ばれる１種又は２種
以上の潤滑油成分、並びに(b)下記の一般式（）
で表わされる単量体を重合して得られる分子量
1000〜1000万の陰イオン性の水溶性高分子化合物
塩を含有する金属加工油組成物、並びに成分(a)及
び(b)に更に(c)極圧剤を含有する金属加工油組成物
を提供するものである。（式中、R₁、R₂及びR₃は炭素数１〜３のアルキ
ル基を示し、ｍ及びｎは０〜３の数を示す）本発明金属圧延油組成物の(a)成分である潤滑油
成分としては、例えば、スピンドル油、マシン
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１価アルコール、エチレ
ングリコール、ネオペンチルアルコール、ペンタ
エリスリトール等とのエステルが挙げられる。こ
れらの成分は、それぞれ１種でもよいが、２種を
混合して、使用することもできる。また、(b)成分の陰イオン性の水溶性高分子化合
物塩としては分子量1000〜1000万、特に1000〜
100万のものが好ましい。これらの塩としてはナ
トリウム、カリウム、亜鉛、カルシウム等の金属
塩、脂肪族アミン等のアミン塩が挙げられる。また(c)成分の極圧剤としては次の(i)〜(x)の化合
物が挙げられる。 (i) リン酸、亜リン酸又はこれらのチオ又はエス
テル化合物 (ii) アルキル、アルキルアリル又はアリル基に１
個以上の水酸基を有するモノもしくはジリン酸
エステル又はこれらのチオ化合物 (iii) 炭素数１〜８のアルキル、アルキルアリル又
はアリル基を有するモノ又はジホスホン酸又は
これらのチオ化合物又はこれらの誘導体 (iv) 炭素数１〜８のアルキル、アルキルアリル又
はアリル基を有するモノ又はジホスフイン酸又
はこれらのチオ化合物又はこれらの誘導体 (v) 窒素原子を含有するモノ又はジ又はトリホス
ホン酸 (vi) 炭素数１〜８のアルキル基又はアルキル基を
有するチオアルコール (vii) 炭素数１〜10のアルキル基、ヒドロキシアル
キル基、アルキルアリル基又はヒドロキシアル
キルアリル基を有するチオカルボン酸又はその
塩 (viii) 有機金属亜鉛化合物 (ix) R′（−Ｓ）−_zR′ 〔式中、ｚは１〜５の整数、R′は炭素数１〜
12のアルキル、アルキルアリル又はアリル基を
示す〕 (x) 含硫黄有機複素環化合物もしくはその塩又は
その誘導体この極圧剤の具体例としては次のものが例示さ
れる。(i)のものとしては、正リン酸、亜リン酸、
炭素数１〜８の脂肪族又は脂環族又は芳香族アル
コールと正リン酸とのモノ又はジリン酸エステル
又はこれらのチオ化合物、又は上記アルコールと
の亜リン酸エステル又はこれらのチオ化合物が例
示される。(ii)のものとしては２−ヒドロキシプロ
ピルホスフエートが例示される。(iii)のものとして
は、一般式

【式】又は

【式】（R₀、 R₀′は炭素数１〜８のアルキル基、アルキルアリ
ル基又はアリル基）で表わされるホスホン酸、例
えば炭素数１のメチルホスホン酸、ジメチルホス
ホン酸から炭素数８のｎ−オクチルホスホン酸、
ジｎ−オクチルホスホン酸、ベンジルホスホン
酸、２−エチルヘキシルホスホン酸、ジ−２−エ
チルヘキシルホスホン酸、ジベンジルホスホン
酸、フエニルホスホン酸、ジフエニルホスホン
酸、ヒドロキシエタンジホスホン酸、並びにこれ
らのチオホスホン酸が例示される。ヒドロキシエ
タンジホスホン酸は次の式で表わされる化合物で
ある。

【式】 (iv)のものとしては、一般式

【式】又は

【式】（R₀、R₀′は前記と同じ）で表わされるホスフイン酸、例えば炭素数１のメチルホ
スフイン酸、ジメチルホスフイン酸から炭素数８
のｎ−オクチルホスフイン酸、ジｎ−オクチルホ
スフイン酸、２−エチルヘキシルホスフイン酸、
ジ−２−エチルヘキシルホスフイン酸、ベンジル
ホスフイン酸、ジベンジルホスフイン酸、フエニ
ルホスフイン酸、ジフエニルホスフイン酸、並び
にこれらのチオホスフイン酸が例示される。(v)の
ものとしては、ヘキサメチルホスホリツクモノ
（又はジ）アミド、ニトリロトリスメチレンホス
ホン酸が例示される。ニトリロトリスメチレンホ
スホン酸は次の式で表わされる化合物である。 (viii)のものとしてはジオクチルジチオリン酸亜鉛
等が、(ix)のものとしてはオクチルスルフアイド、
デシルジスルフアイド、プロピルトリスルフアイ
ド等が、(x)のものとしてはチオフエン等が挙げら
れる。本発明の金属加工油組成物は、上記各成分を配
合することによつて調製されるが、その配合量は
全組成に対して、(a)成分の潤滑油成分は99.8〜60
重量％（以下単に％と表わす）、特に99.8〜70％、
(b)成分の水溶性高分子化合物塩は0.1〜20％、特
に0.1〜10％、(c)成分の極圧剤は0.1〜10％、特に
0.1〜５％が好ましい。本発明の金属加工油組成物には、上記成分の
他、必要に応じて公知の各種添加剤、例えば防錆
剤、油性向上剤、酸化防止剤等を添加することも
できる。上記各種添加剤は、必要に応じて金属加工油組
成物全量に対して、それぞれ０〜２％、０〜20
％、０〜５％、の割合で添加することができる。防錆剤としては、アルケニルコハク酸及びその
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、その他アミン類
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、酸化防止剤
としては、２，４−ジｔ−ブチルｐ−クレゾール
などのフエノール系化合物、フエニルα−ナフチ
ルアミンなどの芳香族アミン等がそれぞれ例示さ
れる。本発明の金属加工油組成物は、上記各成分を単
に用時混合するか、あるいは、水分量が80％位ま
での濃厚溶液として調製しておき、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加工油組成物
は、高剪断力を有する撹拌条件下に比較的大きな
粒径で安定した粒度分布を与え、極圧剤との作用
によつて高潤滑性能を有し、経時変化の少ない金
属加工油を提供すると共に、次のような特長を有
する。すなわち、本発明で用いられる水溶性高分
子化合物塩自身、液体や固体粒子に速やかに吸着
し、それらを親水化する能力を持つてはいるが、
水と油の界面張力を下げて乳化する能力は持ち合
せていないので、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、操業中に
混入する汚れ油分や、金属粉等の夾雑物の金属加
工油への混入、即ちいわゆる抱き込み現象が見ら
れない、常時クリーンな金属加工油として、高潤
滑特性を保持するという優れた点がある。また、
上記両成分の機能により、作業環境の汚れが改善
され、更には汚れの抱き込み現象が少なく、金属
面のより清浄化がはかれることによつて、加工時
の金属間接触、即ち極圧潤滑状態で、金属面に潤
滑被膜を形成する極圧剤の効果がより有効に発揮
できる、水溶性高分子化合塩を用いることによる
廃水処理性にも優れているため、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う優れた特徴を有する。本発明の水溶性高分子化合物及び当該極圧剤の
使用による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高分子化
合物塩が、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、その高分子化合物塩が油粒子どうし一種の凝
集作用によつて比較的大きな粒子とし、更にその
高分子化合物塩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。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組成物は次のと
おりである。尚水溶性高分子化合物塩、極圧剤、
乳化剤としては次のものを使用した。水溶性高分子化合物塩(A)：２−アクリルアミド−
２−メチルプロパンスルホン酸のNa塩の重合
物（分子量2000）水溶性高分子化合物塩(B)：２−アクリルアミド−
２−メチルブタンスルホン酸のブチルアミン塩
の重合物（分子量10万）極圧剤(1)：リン酸亜鉛極圧剤(2)：トリフエニルホスフアイト極圧剤(3)：トリデシルホスフアイト極圧剤(4)：２−エチルヘキシルアシツドホスフエ
ート極圧剤(5)：ブチルチオホスフオン酸Mg塩極圧剤(6)：オクチルチオホスフイン酸Na塩極圧剤(7)：チオブチルアルコール極圧剤(8)：ジチオエチルリン酸亜鉛乳化剤：ポリオキシエチレンノニルフエニルエー
テル（HLB＝7.8）酸化防止剤：２，４−ジｔ−ブチルｐ−クレゾー
ル

【表】

【表】比較品No.１鉱油 85％オレイン酸５極圧剤(1) ２トリエタノールアミン２乳化剤５酸化防止剤１比較品No.２潤滑油成分牛脂 95％牛脂脂肪酸２乳化剤２酸化防止剤１比較品No.３潤滑油成分牛脂 94％牛脂脂肪酸２乳化剤２酸化防止剤１極圧剤（リン酸エステル系）１比較品No.４潤滑油成分牛脂 92％牛脂脂肪酸２乳化剤２酸化防止剤１極圧剤（ジオクチルチオホスホン酸）３比較品No.５潤滑油成分鉱物油（スピルドル油） 72％ステアリン酸オクチルエステル 20 オレイン酸５乳化剤２酸化防止剤１比較品No.６潤滑油成分鉱物油（スピンドル油） 71％ステアリン酸オクチルエステル 20 オレイン酸５乳化剤２酸化防止剤１極圧剤（リン系）１比較品No.７潤滑油成分鉱物油（スピンドル油） 71％ステアリン酸オクチルエステル 20 オレイン酸５乳化剤２酸化防止剤１極圧剤(8) １比較品No.８潤滑油成分鉱物油（シリンダー油） 77％ペンタエリスリトールテトラオレエート 20 乳化剤２酸化防止剤１比較品No.９潤滑油成分鉱物油（シリンダー油） 76％ペンタエリスリトールテトラオレエート 20 乳化剤２酸化防止剤１極圧剤(8) １実施例１耐焼付荷重試験（フアレツクス試験法）耐焼付荷重の測定は、ASTM規格Ｄ−3233耐
圧荷重試験（フアレツクス試験）に準じておこな
つた。被検試料の調製は、各金属加工油組成物を
水で３％濃度に希釈し、これをホモミキサーによ
り回転数10000rpmで撹拌することによりおこな
つた。被検試料の塗布は、上記撹拌溶液をスプレ
ー量50ml／分（圧力0.5Kg／cm²）、分散液温度50
℃の条件でギヤーポンプを使用し、固定ブロツク
の中心の回転ピンに塗布する方法によつた。結果は第２表のとおりである

【表】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
XXK2740油膜強度試験方法（曽田四球式試験法）
に準じて行つた。被検試料の調製は、各金属加工
油組成物を水で３％濃度に希釈し、これをホモミ
キサーにより回転数10000rpmで撹拌することに
より行つた。被検試料の塗布は、上記撹拌溶液を
スプレー量0.5／分（圧力0.5Kg／cm²）、試料溶
液温度50℃の条件でギヤーポンプを使用し、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塗
布する方法によつた。結果は第３表のとおりである

【表】実施例３廃水処理性試験実施例２と同様に調整した被検液（１）に硫
酸バン土３ｇ添加後、２分間撹拌し、更にCa
（OH）₂を添加しPH7.0に調整してから10分間撹拌
した。次いで30分静置後下澄液を採取し、COD
（KMnO₄法）を測定した。結果は第４表のとお
りである。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】１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)次の一般式（）で表わされる単量体を
重合して得られる分子量1000〜1000万の陰イオン
性の水溶性高分子化合物塩を必須成分として含有
することを特徴とする金属加工油組成物。（式中、R₁、R₂及びR₃は炭素数１〜３のアルキ
ル基を示し、ｍ及びｎは０〜３の数を示す）２陰イオン性の水溶性高分子化合物塩の量が、
全組成の0.1〜20重量％である特許請求の範囲第
１項記載の金属加工油組成物。３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、
(b)次の一般式（）で表わされる単量体を重合し
て得られる分子量1000〜1000万の陰イオン性の水
溶性高分子化合物塩、並びに(c)極圧剤を必須成分
として含有することを特徴とする金属加工油組成
物。（式中、R₁、R₂及びR₃は炭素数１〜３のアルキ
ル基を示し、ｍ及びｎは０〜３の数を示す）４極圧剤が次の（Ｉ）〜（Ｘ）で表わされる化
合物のいずれかである特許請求の範囲第３項記載
の金属加工油組成物。 (i) リン酸、亜リン酸又はこれらのチオ又はエス
テル化合物 (ii) アルキル、アルキルアリル又はアリル基に１
個以上の水酸基を有するモノもしくはジリン酸
エステル又はこれらのチオ化合物 (iii) 炭素数１〜８のアルキル、アルキルアリル又
はアリル基を有するモノ又はジホスホン酸又は
これらのチオ化合物又はこれらの誘導体 (iv) 炭素数１〜８のアルキル、アルキルアリル又
はアリル基を有するモノ又はジホスフイン酸又
はこれらのチオ化合物又はこれらの誘導体 (v) 窒素原子を含有するモノ又はジ又はトリホス
ホン酸 (vi) 炭素数１〜８のアルキル基又はアリル基を有
するチオアルコール (vii) 炭素数１〜12のアルキル基、ヒドロキシアル
キル基、アルキルアリル基又はヒドロキシアル
キルアリル基を有するチオカルボン酸又はその
塩 (viii) 有機金属亜鉛化合物 (ix) R′（−Ｓ）−_zR′ 〔式中、ｚは１〜５の整数、R′は炭素数１〜
12のアルキル、アルキルアリル又はアリル基を
示す〕 (x) 含硫黄有機複素環化合物もしくはその塩又は
その誘導体５陰イオン性の水溶性高分子化合物塩の量が、
全組成の0.1〜20重量％である特許請求の範囲第
３項記載の金属加工油組成物。６極圧剤の量が、全組成の0.1〜10重量％であ
る特許請求の範囲第３項記載の金属加工油組成
物。