CN103443259B - 塑性加工用润滑剂组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明的塑性加工用润滑油组合物以组合物总量基准计含有下述通式(1)所示的二硫代磷酸酯锌盐0.1~40质量%、硫系极压剂30~70质量%以及有机酸盐10~60质量%。[式(1)中,R1和R2可以相同也可以不同,分别表示碳数1~18的直链型或支链型的烷基]。
Description
技术领域
本发明涉及塑性加工用润滑剂组合物。
背景技术
一直以来,作为金属的塑性加工用润滑剂,已知在润滑油基油中配混硫化合物、氯化合物、磷酸酯等而成的组合物。上述各成分可以根据所需性能来适宜组合。
上述成分中,氯化合物在难加工不锈钢板时是有效的,因而一直在使用。但是,近年来从对地球环境的考虑的方面来看,正在进行不使用氯系化合物的塑性加工用润滑剂(非氯系塑性加工用润滑剂)的开发。例如,作为不含氯化合物的塑性加工用润滑剂,提出了在上述硫化合物、磷酸酯的基础上含有二硫代磷酸酯锌盐等的润滑剂(例如参照专利文献1~3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平9-328696号公报
专利文献2:日本特开2000-73083号公报
专利文献3:日本特开2002-285181号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是,近来,塑性加工用润滑剂所要求的性能日益提高,即使是像上述专利文献1~3中所记载那样的塑性加工用润滑剂,也很难说其性能一定充分。尤其是,在一部分难加工条件下,变得容易产生磨伤等,难以得到充分的加工性。
本发明是鉴于这种实际情况而成的,本发明的目的在于,提供能够得到与现有的氯系塑性加工油同等的加工性的塑性加工用润滑剂组合物。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题,本发明提供一种塑性加工用润滑剂组合物,其以组合物总量基准计含有下述通式(1)所示的二硫代磷酸酯锌盐0.1~40质量%、硫系极压剂30~70质量%以及有机酸盐10~60质量%。
[式(1)中,R1和R2可以相同也可以不同,分别表示碳数1~18的直链型或支链型的烷基。]
发明的效果
本发明的塑性加工用润滑剂组合物是不含氯化合物的对地球环境友好的润滑剂组合物,起到对钢板、不锈钢板、表面处理钢板、铝合金板等实施压制成形、弯曲成形、拉拔成形、减薄成形等塑性加工时,发挥良好的润滑性这一显著效果。
附图说明
图1是示出实施例中使用的翻边试验机的结构的示意性剖面图。
具体实施方式
以下,对本发明的适宜的实施方式进行说明。
本实施方式的塑性加工用润滑剂组合物以组合物总量基准计含有下述通式(1)所示的二硫代磷酸酯锌盐0.1~40质量%、硫系极压剂30~70质量%以及有机酸盐10~60质量%。
在上述通式(1)中,R1和R2可以相同也可以不同,分别表示碳数1~18的直链型或支链型的烷基。从提高加工性的观点出发,R1和R2的碳数优选为2~12,更优选为3~10,最优选为4~8。R1和R2所表示的烷基可以是直链型也可以是支链型,但更优选为支链型。
上述通式(1)所示的二硫代磷酸酯锌盐的含量以组合物总量基准计为0.1质量%以上且40质量%以下。从加工性和与含量相应的成本效益的观点来看,该含量优选为0.3~30质量%,更优选为0.7~25质量%,进一步优选为1~20质量%。
另外,在本实施方式的塑性加工用润滑剂组合物中,以组合物总量为基准,源自二硫代磷酸酯锌盐的锌含量优选为0.01~4质量%,更优选为0.03~3质量%,进一步优选为0.05~2质量%。
作为硫系极压剂,优选使用二烃基多硫化物、硫化酯(包含硫化油脂)和硫化矿物油。
二烃基多硫化物通常是指被称为多硫化物或硫化烯烃的硫系化合物,具体而言,是指下述通式(2)所示的化合物。
R3-Sa-R4(2)
[式(2)中,R3和R4可以相同也可以不同,分别表示碳数3~20的直链状或支链状的烷基、碳数6~20的芳基、碳数7~20的烷芳基或碳数7~20的芳烷基,a表示2~6的整数、优选表示2~5的整数。]
作为上述通式(2)中的R3和R4,分别更优选为由乙烯或丙烯衍生得到的碳数3~18的支链状烷基,特别优选为由乙烯或丙烯衍生得到的碳数6~15的支链状烷基。
作为硫化酯,具体而言,可列举出:通过任意方法将牛油、猪油、鱼油、菜籽油、大豆油等动植物油脂硫化而成的所谓硫化油脂;通过任意方法将使不饱和脂肪酸(包含油酸、亚油酸或从上述动植物油脂中提取得到的脂肪酸类等)与各种醇反应而得到的不饱和脂肪酸酯硫化而成的物质;和通过任意方法将动植物油脂与不饱和脂肪酸酯的混合物硫化而成的物质。
硫化矿物油是指在矿物油中溶解单质硫而得到的物质。此处,作为本发明的硫化矿物油中使用的矿物油,没有特别限制,具体而言,可列举出:适宜组合溶剂脱沥青、溶剂提取、氢化分解、溶剂脱蜡、接触脱蜡、氢化精制、硫酸洗涤、白土处理等精制处理来将对原油实施常压蒸馏和减压蒸馏而得到的润滑油馏分精制而成石蜡系矿物油、环烷系矿物油等。
在硫系极压剂中,从提高加工性的观点来看,优选二烃基多硫化物和硫化酯。
以组合物总量为基准,硫系极压剂的含量为30~70质量%,从加工性和与配混量相应的成本效益的观点来看,优选为33~67质量%,更优选为36~64质量%,进一步优选为40~60质量%。
另外,在本实施方式的塑性加工用润滑剂组合物中,源自硫系极压剂的硫含量为5~25质量%,更优选为7~23质量%,进一步优选为8~22质量%,特别优选为10~21质量%。
作为有机酸盐,优选使用磺酸盐、酚盐、水杨酸盐以及它们的混合物。作为这些有机酸盐的阳性成分,可列举出钠、钾等碱金属;镁、钙、钡等碱土金属;氨、具有碳数1~3的烷基的烷基胺(一甲胺、二甲胺、三甲胺、一乙胺、二乙胺、三乙胺、一丙胺、二丙胺、三丙胺等)、具有碳数1~3的烷醇基的烷醇胺(一甲醇胺、二甲醇胺、三甲醇胺、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、一丙醇胺、二丙醇胺、三丙醇胺等)等胺、锌等,其中,优选碱金属或碱土金属,特别优选钙。有机酸盐的阳性成分为碱金属或碱土金属时,有能够得到更高的加工性的倾向。
有机酸盐的总碱值优选为50~500mgKOH/g,更优选为100~470mgKOH/g,最优选为150~420mgKOH/g。有机酸盐的总碱值不足100mgKOH/g时,有加工性变得不充分的倾向,另一方面,总碱值超过500mgKOH/g的有机酸盐通常制造非常困难而难以取得,因而都不优选。需要说明的是,此处所说的总碱值是指根据JIS K2501“石油产品和润滑油-中和值试验方法”的7.而测定的、基于高氯酸法的总碱值[mgKOH/g]。
磺酸盐可以使用通过任意方法制造而成的磺酸盐。例如,可以使用通过将分子量100~1500、优选为200~700的烷基芳香族化合物磺化而得到的烷基芳香族磺酸的碱金属盐、碱土金属盐、胺盐和它们的混合物等。作为此处所说的烷基芳香族磺酸,通常可列举出:将矿物油的润滑油馏分的烷基芳香族化合物磺化而成的物质、制造白油时副产的所谓红木酸(mahogany acid)等石油磺酸、将由作为洗涤剂原料的烷基苯制造设备副产或用通过聚烯烃将苯烷基化而得到的具有直链状或支链状的烷基的烷基苯磺化而成的物质、或者将二壬基萘等烷基萘磺化而成的物质等合成磺酸等。另外,可列举出:上述烷基芳香族磺酸与碱金属的碱(碱金属的氧化物、氢氧化物等)、碱土金属的碱(碱土金属的氧化物、氢氧化物等)或上述的胺(氨、烷基胺、烷醇胺等)反应而得到的所谓中性(正盐)磺酸盐;通过中性(正盐)磺酸盐与过量的碱金属的碱、碱土金属的碱或胺在水的存在下加热而得到的所谓碱性磺酸盐;在二氧化碳的存在下使中性(正盐)磺酸盐与碱金属的碱、碱土金属的碱或胺反应而得到的所谓碳酸盐高碱性(超碱性)磺酸盐;通过使中性(正盐)磺酸盐与碱金属的碱、碱土金属的碱或胺以及硼酸或硼酸酐等硼酸化合物反应、或将碳酸盐高碱性(超碱性)磺酸盐与硼酸或硼酸酐等硼酸化合物反应而制造的所谓硼酸盐高碱性(超碱性)磺酸盐;以及它们的混合物等。
另外,作为酚盐,具体而言,可列举出:通过具有1~2个碳数4~20的烷基的烷基酚与碱金属的碱(碱金属的氧化物、氢氧化物等)、碱土金属的碱(碱土金属的氧化物、氢氧化物等)或上述的胺(氨、烷基胺、烷醇胺等)在存在或不存在硫元素的条件下反应而得到的中性酚盐;通过中性酚盐与过量的碱金属的碱、碱土金属的碱或胺在水的存在下加热而得到的所谓碱性酚盐;通过使中性酚盐与碱金属的碱、碱土金属的碱或胺在二氧化碳的存在下反应而得到的所谓碳酸盐高碱性(超碱性)酚盐;通过使中性酚盐与碱金属的碱、碱土金属的碱或胺以及硼酸或硼酸酐等硼酸化合物反应、或使碳酸盐高碱性(超碱性)酚盐与硼酸或硼酸酐等硼酸化合物反应而制造的所谓硼酸盐高碱性(超碱性)酚盐;以及它们的混合物等。
进而,作为水杨酸盐,具体而言,可列举出:通过将具有1~2个碳数4~20的烷基的烷基水杨酸与碱金属的碱(碱金属的氧化物、氢氧化物等)、碱土金属的碱(碱土金属的氧化物、氢氧化物等)或上述的胺(氨、烷基胺、烷醇胺等)在存在或不存在硫元素的条件下反应而得到的中性水杨酸盐;通过将中性水杨酸盐、与过量的碱金属的碱、碱土金属的碱或胺在水的存在下加热而得到的所谓碱性水杨酸盐;使中性水杨酸盐与碱金属的碱、碱土金属的碱或胺在二氧化碳的存在下反应而得到的所谓碳酸盐高碱性(超碱性)水杨酸盐;通过使中性水杨酸盐与碱金属的碱、碱土金属的碱或胺以及硼酸或硼酸酐等硼酸化合物反应、或使碳酸盐高碱性(超碱性)金属水杨酸盐与硼酸或硼酸酐等硼酸化合物反应而制造的所谓硼酸盐高碱性(超碱性)水杨酸盐;以及它们的混合物等。
作为有机酸盐,优选磺酸钙盐、磺酸胺盐、磺酸钠盐、酚钙盐、水杨酸钙盐,特别优选磺酸钙盐、酚钙盐、水杨酸钙盐。
从加工性和与含量相应的成本效益的观点来看,有机酸盐的含量以组合物总量基准计为10~60质量%,优选为20~57质量%,更优选为25~53质量%,进一步优选为30~50质量%。
另外,在本实施方式的塑性加工用润滑剂组合物中,有机酸盐的阳性成分的含量优选为1~15质量%,更优选为2~12质量%,进一步优选为3~11质量%,特别优选为4~8质量%。
本实施方式的塑性加工用润滑剂组合物可以由上述通式(1)所示的二硫代磷酸酯锌盐、硫系极压剂和有机酸盐形成,进而也可以含有润滑油基油。作为润滑油基油,优选矿物油和合成系烃油。
作为矿物油,例如,可列举出:适宜组合溶剂脱沥青、溶剂提取、氢化分解、溶剂脱蜡、接触脱蜡、接触脱蜡、氢化精制、硫酸洗涤、白土处理等精制处理来将常压蒸馏和减压蒸馏原油而得到的润滑油馏分精制而成的石蜡系矿物油或环烷系矿物油。
从提高加工性的观点来看,矿物油的%Cp优选为40以上且80以下,更优选为45以上且75以下,最优选为50以上且70以下。此处所说的%Cp是指,根据ASTM D-3238中规定的“StandardTest Method for Calculation Distribution and Structural GroupAnalysis of Petroleum Oils by the n-d-M Method”测定的%Cp。
另外,作为合成油,具体而言,可列举出:丙烯低聚物、聚丁烯、聚异丁烯、1-辛烯低聚物、1-癸烯低聚物、乙烯与丙烯的共低聚物、乙烯与1-辛烯的共低聚物、乙烯与1-癸烯的共低聚物等聚α-烯烃或它们的氢化物;异石蜡;一烷基苯、二烷基苯、多烷基苯等烷基苯;一烷基萘、二烷基萘、多烷基萘等烷基萘等,它们可以单独使用一种或组合使用两种以上。
另外,本实施方式的塑性加工用润滑剂组合物也可以进一步含有磷系极压剂、油性剂或抗氧化剂的一种或两种以上。
磷系极压剂
从得到高加工效率和提高工具寿命的效果出发,本实施方式的塑性加工用润滑剂组合物也可以进一步含有磷系极压剂。作为磷系极压剂,具体而言,可列举出:磷酸酯、酸式磷酸酯、酸式磷酸酯的胺盐、氯代磷酸酯、亚磷酸酯和硫代磷酸酯等。这些磷化合物可列举出磷酸、亚磷酸或硫代磷酸与烷醇、聚醚型醇的酯或其衍生物。
在上述磷系极压剂中,从得到更高的加工效率和提高工具寿命的效果出发,优选磷酸酯、酸式磷酸酯和酸式磷酸酯的胺盐。
上述磷系极压剂的含量是任意的,但从加工效率的提高和工具寿命的提高的方面来看,以组合物总量基准计优选为1质量%以上,更优选为2质量%以上,进一步优选为3质量%以上。另外,从工具寿命的提高的方面来看,以组合物总量基准计优选为20质量%以下,更优选为15质量%以下,进一步优选为10质量%以下。
油性剂
从进一步提高加工效率和工具寿命的方面来看,本实施方式的塑性加工用润滑剂组合物优选含有油性剂。作为油性剂,可列举出醇、羧酸、不饱和羧酸的硫化物、下述通式(3)所示的化合物、下述通式(4)所示的化合物、聚氧化烯化合物、酯、多元醇的烃醚和胺等。
[式(3)中,R5表示碳数1~30的烃基,c表示1~6的整数,b表示0~5的整数。]
[式(4)中,R6表示碳数1~30的烃基,d表示1~6的整数,e表示0~5的整数。]
作为醇中的一元醇,可列举出碳数3~18的直链状的醇、碳数3~18的支链状的醇或碳数5~10的环烷醇或烷基环烷醇。具体而言,可列举出:直链状或支链状的丙醇(包含正丙醇、1-甲基乙醇等)、直链状或支链状的丁醇(包含正丁醇、1-甲基丙醇、2-甲基丙醇等)、直链状或支链状的戊醇(包含正戊醇、1-甲基丁醇、2-甲基丁醇、3-甲基丁醇等)、直链状或支链状的己醇(包含正己醇、1-甲基戊醇、2-甲基戊醇、3-甲基戊醇等)、直链状或支链状的庚醇(包含正庚醇、1-甲基己醇、2-甲基己醇、3-甲基己醇、4-甲基己醇、5-甲基己醇、2,4-二甲基戊醇等)、直链状或支链状的辛醇(包含正辛醇、2-乙基己醇、1-甲基庚醇、2-甲基庚醇等)、直链状或支链状的壬醇(包含正壬醇、1-甲基辛醇、3,5,5-三甲基己醇、1-(2’-甲基丙基)-3-甲基丁醇等)、直链状或支链状的癸醇(包含正癸醇、异癸醇等)、直链状或支链状的十一烷醇(包含正十一烷醇等)、直链状或支链状的十二烷醇(包含正十二烷醇、异十二烷醇等)、直链状或支链状的十三烷醇、直链状或支链状的十四烷醇(包含正十四烷醇、异十四烷醇等)、直链状或支链状的十五烷醇、直链状或支链状的十六烷醇(包含正十六烷醇、异十六烷醇等)、直链状或支链状的十七烷醇、直链状或支链状的十八烷醇(包含正十八烷醇、异十八烷醇等)、环戊醇、环己醇、甲基环己醇、二甲基环己醇、环庚醇等。
另外,作为本实施方式中的醇中的多元醇,优选使用具有2~8个羟基的多元醇。
作为二元醇(二醇),具体而言,例如可列举出:乙二醇、1,2-丙二醇(丙二醇)、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,2-丁二醇、2-甲基-1,2-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,2-戊二醇、1,3-戊二醇、1,4-戊二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、2-乙基-2-甲基-1,3-丙二醇、1,7-庚二醇、2-甲基-2-丙基-1,3-丙二醇、2,2-二乙基-1,3-丙二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇、1,11-十一烷二醇、1,12-十二烷二醇等。另外,作为三元以上的醇,具体而言,例如可列举出:三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、三羟甲基丁烷、二-(三羟甲基丙烷)、三-(三羟甲基丙烷)、季戊四醇、二-(季戊四醇)、三-(季戊四醇)、甘油、聚甘油、1,3,5-戊三醇、山梨糖醇、山梨糖醇酐、山梨糖醇甘油缩合物、侧金盏花醇、阿拉伯糖醇、木糖醇、甘露醇等多元醇;木糖、阿拉伯糖、核糖、鼠李糖、葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖、山梨糖、纤维二糖、麦芽糖、异麦芽糖、海藻糖、蔗糖、棉子糖、龙胆三糖、松三糖等糖类;以及它们的部分醚化物、和甲基葡萄糖苷(葡萄糖苷)等。其中,优选新戊二醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、三羟甲基丁烷、二-(三羟甲基丙烷)、三-(三羟甲基丙烷)、季戊四醇、二-(季戊四醇)、三-(季戊四醇)等受阻醇。
从加工性的观点来看,醇中优选使用具有支链的饱和一元醇。另外,使用多元醇时,也可以是一部分羟基被酯化了的所谓部分酯。
羧酸可以是一元酸或多元酸。从得到更高的加工效率和工具寿命的方面来看,优选碳数1~40的一元羧酸,进一步优选碳数5~25的羧酸,最优选碳数5~20的羧酸。这些羧酸可以为直链状也可以具有支链,可以为饱和也可以为不饱和,但从抗粘腻性的方面来看,优选饱和羧酸。
具体而言,作为一元酸,通常使用碳数2~24的脂肪酸,该脂肪酸可以为直链也可以为支链,另外,可以为饱和也可以为不饱和。具体而言,例如可列举出:醋酸、丙酸、直链状或支链状的丁酸、直链状或支链状的戊酸、直链状或支链状的己酸、直链状或支链状的庚酸、直链状或支链状的辛酸、直链状或支链状的壬酸、直链状或支链状的癸酸、直链状或支链状的十一酸、直链状或支链状的十二酸、直链状或支链状的十三酸、直链状或支链状的十四酸、直链状或支链状的十五酸、直链状或支链状的十六酸、直链状或支链状的十七酸、直链状或支链状的十八酸、直链状或支链状的羟基十八酸、直链状或支链状的十九酸、直链状或支链状的二十酸、直链状或支链状的二十一酸、直链状或支链状的二十二酸、直链状或支链状的二十三酸、直链状或支链状的二十四酸等饱和脂肪酸;丙烯酸、直链状或支链状的丁烯酸、直链状或支链状的戊烯酸、直链状或支链状的己烯酸、直链状或支链状的庚烯酸、直链状或支链状的辛烯酸、直链状或支链状的壬烯酸、直链状或支链状的癸烯酸、直链状或支链状的十一烯酸、直链状或支链状的十二烯酸、直链状或支链状的十三烯酸、直链状或支链状的十四烯酸、直链状或支链状的十五烯酸、直链状或支链状的十六烯酸、直链状或支链状的十七烯酸、直链状或支链状的十八烯酸、直链状或支链状的羟基十八烯酸、直链状或支链状的十九烯酸、直链状或支链状的二十烯酸、直链状或支链状的二十一烯酸、直链状或支链状的二十二烯酸、直链状或支链状的二十三烯酸、直链状或支链状的二十四烯酸等不饱和脂肪酸;以及它们的混合物等。其中,从加工效率和工具寿命的提高以及操作性的方面来看,特别优选碳数3~20的饱和脂肪酸、碳数3~22的不饱和脂肪酸和它们的混合物,更优选碳数4~18的饱和脂肪酸、碳数4~18的不饱和脂肪酸和它们的混合物,进一步优选碳数4~18的不饱和脂肪酸,从抗粘腻性的方面来看,进一步优选碳数4~18的饱和脂肪酸。
作为多元酸,可列举出碳数2~16的二元酸和偏苯三酸等。作为碳数2~16的二元酸,可以为直链状也可以为支链状,另外,可以为饱和的也可以为不饱和的。具体而言,例如可列举出:乙二酸、丙二酸、直链状或支链状的丁二酸、直链状或支链状的戊二酸、直链状或支链状的己二酸、直链状或支链状的庚二酸、直链状或支链状的辛二酸、直链状或支链状的壬二酸、直链状或支链状的癸二酸、直链状或支链状的十一烷二酸、直链状或支链状的十二烷二酸、直链状或支链状的十三烷二酸、直链状或支链状的十四烷二酸、直链状或支链状的十七烷二酸、直链状或支链状的十六烷二酸、直链状或支链状的己烯二酸、直链状或支链状的庚烯二酸、直链状或支链状的辛烯二酸、直链状或支链状的壬烯二酸、直链状或支链状的癸烯二酸、直链状或支链状的十一碳烯二酸、直链状或支链状的十二碳烯二酸、直链状或支链状的十三碳烯二酸、直链状或支链状的十四碳烯二酸、直链状或支链状的十七碳烯二酸、直链状或支链状的十六碳烯二酸和它们的混合物等。
作为不饱和羧酸的硫化物,例如可列举出上述(B)的羧酸中的不饱和羧酸的硫化物。具体而言,可列举出油酸的硫化物。
在上述通式(3)所示的化合物中,作为R5所示的碳数1~30的烃基的例子,例如可列举出碳数1~30的直链或支链烷基、碳数5~7的环烷基、碳数6~30的烷基环烷基、碳数2~30的直链或支链烯基、碳数6~10的芳基、碳数7~30的烷芳基和碳数7~30的芳烷基。其中,优选碳数1~30的直链或支链烷基,进一步优选碳数1~20的直链或支链烷基,进一步优选碳数1~10的直链或支链烷基,最优选碳数1~4的直链或支链烷基。作为碳数1~4的直链或支链烷基的例子,可列举出甲基、乙基、直链或支链的丙基和直链或支链的丁基。
羟基的取代位置是任意的,但具有两个以上羟基时,优选在相邻的碳原子上取代。c优选为1~3的整数,进一步优选为2。b优选为0~3的整数,进一步优选为1或2。作为通式(3)所示的化合物的例子,可列举出对叔丁基儿茶酚。
在上述通式(4)所示的化合物中,作为R6所示的碳数1~30的烃基的例子,可列举出与前述通式(2)中的R1所示的碳数1~30的烃基的例子相同的基团,而且优选的基团的例子也相同。羟基的取代位置是任意的,但具有两个以上羟基时,优选在相邻的碳原子上取代。d优选为1~3的整数,进一步优选为2。e优选为0~3的整数,进一步优选为1或2。作为通式(4)所示的化合物的例子,可列举出2,2-二羟基萘、2,3-二羟基萘。
作为聚氧化烯化合物,例如可列举出下述通式(5)或(6)所示的化合物。
R7O-(R8O)f-R9(5)
[式(5)中,R7和R9分别独立地表示氢原子或碳数1~30的烃基,R8表示碳数2~4的亚烷基,f表示使数均分子量成为100~3500的整数。]
A-[(R10O)g-R11]h(6)
[式(6)中,A表示将具有3~8个羟基的多元醇的羟基的氢原子的一部分或全部除去后的残基,R10表示碳数2~4的亚烷基,R11表示氢原子或碳数1~30的烃基,g表示使数均分子量成为100~3500的整数,h表示与从A的羟基上除去的氢原子的个数相同的数。]
上述通式(5)中,优选R7和R9的至少一者为氢原子。作为R7和R9所示的碳数1~30的烃基,例如可列举出与上述通式(3)的R5所示的碳数1~30的烃基的例子相同的基团,而且优选的基团的例子也相同。作为R8所示的碳数2~4的亚烷基,具体而言,例如可列举出亚乙基、亚丙基(甲基亚乙基)、亚丁基(乙基亚乙基)。f优选为使数均分子量成为300~2000的整数,进一步优选为使数平均分子量成为500~1500的整数。
另外,上述通式(6)中,作为构成A的具有3~8个羟基的多元醇的具体例子,可以使用与在作为油性剂的醇的说明中例示出的多元醇同样的物质。
作为酯,构成其的醇可以为一元醇也可以为多元醇,另外,羧酸可以为一元酸也可以为多元酸。作为一元醇和多元醇,分别可以使用与在作为油性剂的醇的说明中例示出的一元醇和多元醇同样的物质。
构成酯油性剂的醇如上所述可以是一元醇也可以是多元醇,但从能够达成更优异的加工效率和工具寿命的方面、以及更容易得到倾点低的润滑剂、进一步提高在冬季和寒冷地区的操作性等的方面来看,优选为多元醇。特别优选三元醇。另外,使用多元醇的酯时,加工性提高、和连续加工性效果变得更大。
另外,构成酯油性剂的酸可列举出作为前述油性剂示出的羧酸的一元酸或多元酸。羧酸的烷基可以是直链也可以是支链,可以是饱和也可以是不饱和,但优选直链、不饱和。
此外,使用多元醇作为醇成分时,可以是多元醇中的羟基全部被酯化而成的完全酯,或者也可以是一部分羟基没有被酯化而仍以羟基的形式残留的部分酯。另外,使用多元酸作为羧酸成分时,可以是多元酸中的羧基全部被酯化而成的完全酯,或者也可以是一部分羧基没有被酯化而仍以羧基的形式残留的部分酯。
对酯油性剂的总碳数没有特别限制,但从加工效率和工具寿命的提高的方面来看,优选总碳数为7以上的酯,进一步优选为9以上的酯,最优选为11以上的酯。另外,从不增加玷污、腐蚀的发生的方面、以及与有机材料的适应性的方面来看,优选总碳数为60以下的酯,更优选为45以下的酯,进一步优选为26以下的酯,更加优选为24以下的酯,最优选为22以下的酯。
作为构成多元醇的烃醚的多元醇,与本申请发明的醇化合物的多元醇相同。
在这些多元醇中,优选乙二醇、二乙二醇、聚乙二醇(乙二醇的三~十聚体)、丙二醇、二丙二醇、聚丙二醇(丙二醇的三~十聚体)、1,3-丙二醇、2-甲基-1,2-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、新戊二醇、甘油、二甘油、三甘油、三羟甲基烷烃(三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、三羟甲基丁烷等)和它们的二~四聚体、季戊四醇、二季戊四醇、1,2,4-丁三醇、1,3,5-戊三醇、1,2,6-己三醇、1,2,3,4-丁四醇、山梨糖醇、山梨糖醇酐、山梨糖醇甘油缩合物、侧金盏花醇、阿拉伯糖醇、木糖醇、甘露醇等二~六元的多元醇和它们的混合物等。进而,更优选乙二醇、丙二醇、新戊二醇、甘油、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇、山梨糖醇酐和它们的混合物等。其中,从加工效率和工具寿命的提高的方面来看,最优选甘油。
作为多元醇的烃醚,可以使用将上述多元醇的一部分或全部羟基烃醚化而成的物质。从加工效率和工具寿命的提高的方面来看,优选多元醇的一部分羟基被烃醚化而成的物质(部分醚化物)。此处所说的烃基表示碳数1~24的烷基、碳数2~24的烯基、碳数5~7的环烷基、碳数6~11的烷基环烷基、碳数6~10的芳基、碳数7~18的烷芳基、碳数7~18的芳烷基等碳数1~24的烃基。
其中,从加工效率和工具寿命的提高的方面来看,优选碳数2~18的直链或支链的烷基、碳数2~18的直链或支链的烯基,更优选碳数3~12的直链或支链的烷基、油基(从油醇中除去羟基而得到的残基)。
作为胺,优选使用单胺。单胺的碳数优选为6~24,更优选为12~24。此处所说的碳数是指单胺中所含的总碳数,单胺具有两个以上烃基时表示其总计碳数。
作为单胺,伯单胺、仲单胺、叔单胺均可使用,从加工效率和工具寿命的提高的方面来看,优选伯单胺。
作为与单胺的氮原子键合的烃基,烷基、烯基、环烷基、烷基环烷基、芳基、烷芳基、芳烷基等均可使用,但从加工效率和工具寿命的提高的方面来看,优选烷基或烯基。作为烷基、烯基,可以为直链状的也可以为支链状,从加工效率和工具寿命的提高的方面来看,优选为直链状。
作为优选的单胺,具体而言,例如可列举出:己胺(包含所有异构体)、庚胺(包含所有异构体)、辛胺(包含所有异构体)、壬胺(包含所有异构体)、癸胺(包含所有异构体)、十一胺(包含所有异构体)、十二胺(包含所有异构体)、十三胺(包含所有异构体)、十四胺(包含所有异构体)、十五胺(包含所有异构体)、十六胺(包含所有异构体)、十七胺(包含所有异构体)、十八胺(包含所有异构体)、十九胺(包含所有异构体)、二十胺(包含所有异构体)、二十一胺(包含所有异构体)、二十二胺(包含所有异构体)、二十三胺(包含所有异构体)、二十四胺(包含所有异构体)、十八烯胺(包含所有异构体)(包含油胺等)和它们的两种以上的混合物等。其中,从加工效率和工具寿命的提高的方面来看,优选碳数12~24的伯单胺,更优选碳数14~20的伯单胺,进一步优选碳数16~18的伯单胺。
在本实施方式中,可以仅使用选自上述油性剂中的一种,另外也可以使用两种以上的混合物。其中,从加工效率和工具寿命的提高的方面来看,优选为选自羧酸或酯中的一种或两种以上的混合物。
对上述油性剂的含量没有特别限制,但从提高加工性的方面来看,以组合物总量基准计,优选为0.1质量%以上,更优选为0.5质量%以上,进一步优选为1质量%以上。另外,从稳定性的方面来看,油性剂的含量以组合物总量基准计优选为20质量%以下,更优选为15质量%以下,进一步优选为10质量%以下。即使过多也无法得到与添加量相应的效果,过少时无法得到效果。
抗氧化剂
另外,本实施方式的塑性加工用润滑剂组合物优选进一步含有抗氧化剂。通过添加抗氧化剂,能够防止由构成成分的变质导致的黏腻,另外,能够提高热/氧化稳定性。
作为抗氧化剂,可列举出酚系抗氧化剂、胺系抗氧化剂、其它作为食品添加剂使用的抗氧化剂等。
作为酚系抗氧化剂,可以使用能够用作润滑油的抗氧化剂的任意酚系化合物,没有特别限制,例如可列举出烷基酚化合物作为优选的酚系抗氧化剂。
作为胺系抗氧化剂,可以使用能够用作润滑油的抗氧化剂的任意胺系化合物,没有特别限定,例如可列举出苯基-α-萘胺、N-对烷基苯基-α-萘胺和p,p’-二烷基二苯胺作为优选的胺系抗氧化剂,具体而言,可列举出4-丁基-4’-辛基二苯胺、苯基-α-萘胺、辛基苯基-α-萘胺、十二烷基苯基-α-萘胺和它们的混合物等。
另外,也可以使用用作食品添加剂的抗氧化剂,与上述的酚系抗氧化剂的一部分重复,例如,例如可列举出2,6-二叔丁基-对甲酚(DBPC)、4,4’-亚甲基双(2,6-二叔丁基苯酚)、4,4’-双(2,6-二叔丁基苯酚)、4,4’-硫代双(6-叔丁基-邻甲酚)、抗坏血酸(维生素C)、抗坏血酸的脂肪酸酯、生育酚(维生素E)、3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲醚、2-叔丁基-4-羟基苯甲醚、3-叔丁基-4-羟基苯甲醚、1,2-二氢-6-乙氧基-2,2,4-三甲基喹啉(乙氧喹啉)、2-(1,1-二甲基)-1,4-苯二醇(TBHQ)、2,4,5-三羟基苯丁酮(THBP)。
在这些抗氧化剂中,优选酚系抗氧化剂、胺系抗氧化剂、以及用作上述食品添加剂的抗氧化剂。进而,重视生物降解性时,更优选用作上述食品添加剂的抗氧化剂,其中,优选抗坏血酸(维生素C)、抗坏血酸的脂肪酸酯、生育酚(维生素E)、2,6-二叔丁基-对甲酚(DBPC)、3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲醚、2-叔丁基-4-羟基苯甲醚、3-叔丁基-4-羟基苯甲醚、1,2-二氢-6-乙氧基-2,2,4-三甲基喹啉(乙氧喹啉)、2-(1,1-二甲基)-1,4-苯二醇(TBHQ)、或2,4,5-三羟基苯丁酮(THBP),更优选抗坏血酸(维生素C)、抗坏血酸的脂肪酸酯、生育酚(维生素E)、2,6-二叔丁基-对甲酚(DBPC)、或3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲醚。
对抗氧化剂的含量没有特别限制,为了维持良好的热/氧化稳定性,其含量以组合物总量基准计优选为0.01质量%以上,进一步优选为0.05质量%以上,最优选为0.1质量%以上。另一方面,即使添加更多也无法期待效果的提高,因此,其含量优选为10质量%以下,进一步优选为5质量%以下,最优选为3质量%以下。
其它添加剂
另外,本实施方式的塑性加工用润滑剂组合物可以含有除上述之外的现有公知的添加剂。作为该添加剂,例如可列举出:除上述磷系极压剂和硫系极压剂之外的极压剂;二乙二醇单烷基醚等湿润剂;丙烯酸系聚合物、固体石蜡、微晶腊、疏松石蜡、聚烯烃蜡等成膜剂;脂肪酸胺盐等水置换剂;石墨、氟化石墨、二硫化钼、氮化硼、聚乙烯粉末等固体润滑剂;胺、烷醇胺、酰胺、羧酸、羧酸盐、磺酸盐、磷酸、磷酸盐、多元醇的部分酯等缓蚀剂;苯并三唑、噻二唑等金属减活剂;甲基硅酮、氟硅氧烷(fluorosilicone)、聚丙烯酸酯等消泡剂;烯基琥珀酰亚胺、苄胺、聚烯胺、氨基酰胺等无灰分散剂等。对组合使用这些公知添加剂时的含量没有特别限制,但通常按这些公知添加剂的总含量以组合物总量基准计为0.1~10质量%的方式来添加。
此外,如上所述,本实施方式的塑性加工用润滑剂组合物也可以含有氯系极压剂等氯系添加剂,但从提高安全性和减少对环境的负担的方面来看,优选不含有氯系添加剂。另外,氯浓度以组合物总量基准计优选为1000质量ppm以下,更优选为500质量ppm以下,进一步优选为200质量ppm以下,特别优选为100质量ppm以下。
本实施方式的润滑剂组合物可以用于金属材料的塑性加工。特别优选用于钢板、不锈钢板、表面处理钢板、铝合金板、钛合金等难加工材料。另外,优选用于压制成形、弯曲成形、拉拔成形、减薄成形、锻造加工等难加工条件时。
实施例
以下,根据实施例和比较例对本发明进行更具体的说明,但本发明不限定于这些实施例。
[实施例1~28、参考例1、比较例1~12]
在实施例1~28、参考例1、比较例1~12中,分别使用以下成分,制备具有表1~6所示的组成的润滑剂组合物。
(A)成分:二硫代磷酸酯锌盐(“锌含量”是指在包含稀释油等的状态下的值。)
A1:具有通式(1)所示的结构、式中的R1和R2为碳数6的支链型(仲)烷基的二硫代磷酸酯锌盐(锌含量9.3质量%)
A2:具有通式(1)所示的结构、R1和R2为碳数4或5的直链型(伯)烷基的二硫代磷酸酯锌盐(锌含量10质量%)
A3:具有通式(1)所示的结构、R1和R2为碳数12的支链型(仲)烷基的二硫代磷酸酯锌盐(锌含量7.5质量%)
A4:具有通式(1)所示的结构、R1和R2为碳数18的支链型(伯)烷基的二硫代磷酸酯锌盐(锌含量11质量%)
(B)成分:硫系极压剂(“硫含量”是指在包含稀释油等的状态下的值。)
B1:硫化酯(硫化油脂)(硫含量28质量%)
B2:二叔壬基多硫化物(叔壬基是由丙烯的三聚体衍生而成的;1分子中的平均硫原子数4.6;硫含量38质量%)
B3:硫化猪油(硫含量19质量%)
(C)成分:有机酸盐(“Ca、Na含量”是指在包含稀释油等的状态下的值。)
C1:磺酸钙盐(碱值403mgKOH/g Ca含量15%)
C2:磺酸钠盐(碱值165mgKOH/g Na含量11%)
C3:酚钙盐(碱值302mgKOH/g Ca含量10%)
C4:水杨酸钙盐(碱值274mgKOH/g Ca含量15%)
C5:磺酸钙盐(碱值101mgKOH/g Ca含量18%)
C6:磺酸钙盐(碱值51mgKOH/g Ca含量13%)
(D)烃油
D1:矿物油(在40℃下的运动粘度94mm2/s,%Cp=67)
D2:矿物油(在40℃下的运动粘度101mm2/s,%Cp=51)
D3:矿物油(在40℃下的运动粘度95mm2/s,%Cp=78)
D4:矿物油(在40℃下的运动粘度96mm2/s,%Cp=44)
D5:聚α烯烃(在40℃下的运动粘度98mm2/s)
其它添加剂
E1:酸式磷酸酯(单正辛酸磷酸酯与二正辛酸磷酸酯的混合物(磷含量:11.6质量%))
E2:酯:三油酸甘油酯
E3:脂肪酸:油酸
E4:抗氧化剂:2,6-二叔丁基-对甲酚(DBPC)
E5:氯化石蜡(氯成分,50质量%)
(翻边试验)
使用实施例1~28、参考例1、比较例1~12的各润滑剂组合物,实施以下所示的翻边试验。
图1是示出本试验中使用的翻边试验机的结构的示意性剖面图。图1所示的翻边试验机具备:内部中空的支撑体1、配置于支撑体1上的模具2、设置于支撑体1的中空部的模具缓冲垫3、配置于模具2上方的防皱构件4以及设置于模具2上方的冲头5。
试验时,首先使用浸渗有润滑剂组合物的碎布在试验片6(材质SUS304材,外径80mm,内径4mm、厚度2mm)的两面上以达到1~2g/m2的方式涂布润滑剂组合物。接着,在模具2上配置试验片6和钢球7(材质SUJ2,直径15mm),边将其用防皱构件4保持,边通过冲头5从上侧按下钢球7,同时将模具缓冲垫3上升,挤压试验片6。此时的试验温度为100℃、减薄率((变形前的试验片6的厚度-挤压后的变形部的厚度)/试验前的试验片6的厚度)为62.5%,加工速度为10mm/s。然后,分别通过目视观察试验片6与钢球7之间有无磨伤和粘着。
有无磨伤的评价基准如下。
S:完全没有磨伤
A:没有磨伤,但表面上存在少量浊点
B:略有磨伤。
C:在整个面上存在磨伤。
另外,有无粘着的评价基准如下。
S:完全没有粘着
A:没有粘着,但表面上存在少量浊点
B:略有粘着。
C:在整个面上存在粘着。
所得结果示于表1~6。
[表1]
[表2]
[表3]
[表4]
[表5]
[表6]
附图标记说明
1···支撑体、2···模具、3···模具缓冲垫、4···防皱构件、5···冲头、6···试验片、7···钢球。
Claims (2)
1.一种塑性加工用润滑剂组合物,
其由下述通式(1)所示的二硫代磷酸酯锌盐、硫系极压剂和有机酸盐、以及视需要由润滑油基油、磷系极压剂、油性剂、抗氧化剂、湿润剂、成膜剂、水置换剂、固体润滑剂、缓蚀剂、金属减活剂、消泡剂、无灰分散剂组成的组中选择的至少一种组成,
所述润滑油基油为由矿物油和合成系烃油组成的组中选择的至少一种,
所述磷系极压剂为由酸式磷酸酯、酸式磷酸酯的胺盐、氯代磷酸酯、亚磷酸酯和硫代磷酸酯组成的组中选择的至少一种,
所述油性剂为由醇、羧酸、不饱和羧酸的硫化物、下述通式(3)所示的化合物、下述通式(4)所示的化合物、聚氧化烯化合物、酯、多元醇的烃醚和胺组成的组中选择的至少一种,
式(3)中,R5表示碳数1~30的烃基,c表示1~6的整数,b表示0~5的整数,
式(4)中,R6表示碳数1~30的烃基,d表示1~6的整数,e表示0~5的整数,
所述抗氧化剂为由酚系抗氧化剂、胺系抗氧化剂、作为食品添加剂使用的抗氧化剂组成的组中选择的至少一种,
以组合物总量基准计,下述通式(1)所示的二硫代磷酸酯锌盐为1~20质量%,硫系极压剂为30~70质量%,有机酸盐为25~60质量%,
式(1)中,R1和R2可以相同也可以不同,分别表示碳数1~18的直链型或支链型的烷基。
2.根据权利要求1所述的塑性加工用润滑剂组合物,其中,所述有机酸盐的阳性成分的含量以组合物总量基准计为3.75~15质量%。
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