JPS59227983A - 金属加工油組成物 - 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】 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４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型エマルジョンとして通常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℃・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ってきており、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った。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、エマルジョンの
安定性を高めれば圧延材へのプレートアウト按が減少し
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、エマルジョンが不安定になって循環使用
する際に種々の支障をきた丁欠点があった。まだプレス
油、切削油等のこの外の金属加工油にｊ’−３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
」二記欠点を解決すべく研究を行い、融点２０〜１００
°Ｃの油脂又はワッ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って、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５５−１４
７５９３号）。

本発明者は更に研究を行った結果、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、まだ厳し℃・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って
、潤滑油成分は比較的大きな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（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
内攪拌、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。

従って、本発明は、（ａ）油鑵、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（１））下記の一般式（Ｉ）で表わされ
る単−敬体を重合して得られる分子量１０００〜】００
０万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）　’層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。

３ （式中、烏、烏及びＲ３は炭素数１〜３のアルキル基を
示し、ｍ及びｎはＯ〜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１鯨油、牛）指、肝脂、ナタネ油、ヒマ／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（＋）〜（×）の
化合物が挙げられる。

（１）　　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
］個以上の水酸基を有するモノもしくはシリン酸エステ
ル又はこれらのチオ化合物 （１１１）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ｉ１〜
８のアルキル、アルキルアリル又はアリル基を有するモ
ノ又はジホスフィ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 （ｖｌ）　　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］〜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 （ｖｌｉｌ）　　有機金属亜鉛化合物 （ｉｘ）　　Ｒ’（Ｓせ−Ｒ′ 〔式中、Ｚ　ｉ、ｉｌ〜５の整数、Ｒ′は炭素数］〜１
２のアルキル、アルキルアリル又はアリル基を示す〕 （×）　　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。（
１）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
とのモノ又はシ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。（１１）のものとしては２
−ヒドロキシプロピルホスフェートが例示される。（＋
：ＤのものとＲｏ’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、ジメチルポスポン
酸から炭素数８のｎ−オクチルホスホン酸、モロ−オク
チルホスホン酸、ベンジルホスポン酸、２−エチルへキ
シルホスホン酸、ジー２−エチルヘキシルホスホン酸、
ジベンジルホスホン酸、フェニルホスホン酸、ジフェニ
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。

ＯＨＯＨＯ］（ （Ｒ，ＸＲｏは前記と同じ）で表わされるホスフィン酸
、例えば炭素数１のメチルホスフィン酸、ジメチルホス
フィン酸から炭素数８のｎ−オクチルホスフィン酸、ジ
１１−オクチルホスフィン酸、２−エチルへキシルホス
フィン酸、ジー２−エチルへキシルホスフィン酸、ベン
ジルホスフィン酸、ジベンジルホスフィン酸、フェニル
ホスフィン酸、ジフェニルホスフィン酸、並びにこれら
のチオホスフィン酸が例示される。（Ｖ）のものとして
は、ヘキザ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 二ｌ・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。

ｉ（０−Ｐ−０ ＯＨ （ｖ＋：Ｑ　ノモのとしてはジオクチルジチオリン酸１
Ｆ鉛等が、（１×）のものとしてはオクチルスルファイ
ドデシルジスルファイド、プロピルトリスルファイドら
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
とによって調製されるが、その配合量は全組成に対して
、（ａ）成分の潤滑油成分は９９８〜６０重量係（以下
単に係と表わす）、特に９９８〜７　０　％　、（ｂ）
成分の水溶性高分子化合物塩は０１〜２０％、特に０．
１〜１０係、（Ｃ）成分の極圧剤は０．１〜１０係、特
に０，１〜５％が好ましい。

本発明の金属加工油組成物には、上記成分の征、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。

」二記各種添加剤は、必要に応じ金属加工油組成物全量
に対して、それぞれＯ〜２襲、０〜２０係、０〜５係、
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／・り酸及びその誘４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−り
Ｖゾールナトのフェノール系化合物、フェニル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って高潤滑性能を有
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
によって、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、水溶性高分子化合物塩を用いろことによる
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渭明されていないが、おおよそ次
のり口＜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か、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を
一種の凝集作用によって比較的大きな粒子とし、史にそ
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ＩＪ　）レ
アミド−２−＃ｆルプロパンスルホン酸のＮａ　塩ノ重
合物（分子量２０００　） 水溶性高分子化合物塩（Ｂ）：２−アクＩＪ　）レアミ
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 １１ｉｆｊ圧剤（２）：　　）リフェニルホスファイト
極圧剤（３）：トリデンルホスファイト極圧剤（４）：
　　２−エチルヘキシルアシッドホスフェート 極圧剤（５）；　　ブチルチオホスフオン酸Ｍｇ塩４Ｍ
　圧Ｍｌｌ　（Ｇ）　：　　オクチルチオホスフィンＣ
ｌ１ｌ　Ｎ　ａ基極ＨＥ　ｙ−＋ｌ）　（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：　　ホ＋）オキシエチレンノニルフ
ェニルエーテル（）ＩＬＢ＝７．８） 酸化防止剤＝　２，４−ジｔ−ブチルｐ−クレゾール 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 比較昂Ａ２ 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Ｊｉｌ；３ 潤滑油成分 牛脂　　　　　９４チ 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比較品扁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　　　　　３ホン酸） 比較品Ａ５ 潤滑油成分 鉱物油（スピンドル油）　　　　　７２係ステアリン酸
オクチルニス　　　　２゜チル オレイン酸　　　　　　　　５ 乳化剤　　　　　　　　　　　２ 酸化防止剤　　　　　　　　　１ 比較品扁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Ａ７ 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）■ 比較品茄８ 潤滑油成分 鉱物油（シリンダー油）　　　　７７チベンタエリスリ
トールテトラオ　　　　　２０レエート 乳化剤　　　　　　　　　　　２ 酸化防止剤　　　　　　　　　１ 比較品Ａ９ 潤滑油成分 鉱物油（ンリンダー油）　　　　７６チペンタエリスリ
トールテトラオ　　　　　２０レエート 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（ファレツクス試験法）耐焼付荷重の測
定は、ＡＳＴＩＶＩ規格Ｄ　−３２３３耐圧荷重試験（
ファレツクス試験）に準じておとなつだ。被検試料の調
製は、各金属加工油組成物を水で３裂濃度に希釈し、こ
れをホモミキサーにより回転数１０，０００　ｒｐｍで
撹拌することによりおこなった。被検試料の塗布は、上
記」・＃拌溶液をスプＶ−ｋｘ５０ｍｌ／分（圧力０．
５　ｋｇ／　ｃｒ？ｉ　）、分散’ｌｊ’ｔ−ｔｉｉ度
５０°Ｃの条件でギヤーポンプを使用し、固定ブロック
の中心の回転ピンに塗布する方法によった。

結果は第２表のとおりである。

第　　２　　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　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
％濃度に希釈し、これをホモミキサーにより回転数１０
．００Ｏｒｐｍで撹拌することにより行った。被検試料
の塗布は、上記撹拌溶液をスプレー量０．５で７分（圧
力０５　ｋ！９　／　ｃｒ？ｉ　）　、試料溶液温度５
０°Ｃ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った。

結果は第３表のとおりである。

以下余白 第３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石）に硫酸パン±
３ｇ−添加後、２分間撹拌し、更にＣａ（ＯＲ）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、Ｃ０Ｄ（ＫＭｎＯ，法
）を測定した。結果は第４表のとおりである。

以１・゛余白 第４表

Claims (1)

1. 【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（Ｉ）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　　４゜て含有するこ
   とを特徴とする金属加工油組成物。 １（３ （式中、Ｒ，、Ｒ，、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重量係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」二の潤滑油成分、（ｂ）次の
   一般式（Ｉ）で表わされる単量体を重合して得られる分
   子量１０００〜１ｏｏｏ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、ｌ尤１、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）極圧剤が次
   の（１）〜（×）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。 （１）　　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シリン酸エステ
   ル又はこｇらのチオ化合物（＋ｉｉ）　　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 （１ｖ）　　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ィン酸又はこれ
   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のアルギル基、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
   ルアリル基を有スルチオカルボン酸又はその塩 （ｖｉｉｉ）　　有機金属亜鉛化合物 （ｉｘ）　　Ｒ’云ＳすＲ′ 〔式中、Ｚば１〜５の整数、Ｒ′は炭素数１〜１２のア
   ル１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堵又は
   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重量係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０１〜１０重量係である特
   許請求の範囲第３項記載の金属加工油組成物。