JP2000351982A

JP2000351982A - 切削研削加工用油剤組成物

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Publication number: JP2000351982A
Application number: JP11165129A
Authority: JP
Inventors: Hideo Shibata; 英夫柴田; Hitoshi Shiotani; 均塩谷; Keiji Iwamoto; 啓嗣岩本; Kazumi Matsumura; 一美松村
Original assignee: Daido Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Daido Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1999-06-11
Filing date: 1999-06-11
Publication date: 2000-12-19
Anticipated expiration: 2019-06-11
Also published as: JP4139521B2

Abstract

(57)【要約】【課題】塩素系極圧剤を含有せず、切削研削加工におい
て良好な切削性能を発揮できる脱塩素型切削研削加工油
剤を提供すること。【解決手段】鉱物油、油脂及び合成潤滑油から選ばれた
少なくとも１種を含む潤滑油基油に、特定のアルキルホ
スホン酸誘導体、特定のアルカリ土類金属塩及び硫黄系
極圧添加剤から成る群から選ばれた少なくとも１種を含
有する組成物を、脱塩素系切削加工用油剤組成物として
使用すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、切削研削加工用油
剤組成物に関し、更に詳しくは塩素系極圧剤を含有しな
い切削研削加工用油剤組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、金属の切削加工や研削加工に
於いては、切削工具や研削砥石の寿命を延長したり、被
削材の仕上げ面品位（アラサ、寸法精度、内部応力によ
る割れの有無等）を向上させるという理由で、塩素化パ
ラフィン等の塩素系極圧剤や、硫化油脂、サルファイ
ド、チオカーボネート等の硫黄系極圧剤、燐酸エステル
などのリン系極圧剤が多用されてきた。しかし、塩素系
極圧剤が配合された切削研削油剤を使用した後、焼却処
分した場合、ダイオキシン発生の恐れがある。

【０００３】これに対して、最近、塩素系極圧剤を使用
せず、塩基性アルキルカルシウムスルホネートを添加し
た切削油剤が開発され、例えば特許公報２５５７７５５
号、特開平６−５７２７９号、特開平６−３３００７６
号、特開平６−１５８０７４号として特許され、また特
許出願されている。

【０００４】これらは塩素系極圧剤を使用しない点では
ダイオキシンの抑制には効果があるが、反面、切削加工
された被加工部品はそのままでは強度不足のため、焼き
入れ処理などの熱処理により強度を高める工程が必要と
されている。

【０００５】この時、塩基性アルカリ土類金属のスルホ
ン酸塩を用いると、被加工部品の表面に著しいスラッジ
を生成し、外見上の商品価値を損なうだけでなく、熱処
理によって得られる硬度が不足し、本来の部品強度が備
わらないという不具合を生じていた。そのような問題点
を解決するため、切削加工や研削加工では、本来の切削
研削加工性と共に、熱処理の不具合を避けるため、ダイ
オキシンの発生の恐れがあるにもかかわらず、塩素系の
極圧剤の使用が不可欠であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし乍ら、塩素系極
圧剤を含む加工油剤は、既に述べたように、焼却処理時
にダイオキシンの発生が懸念されるなど、近年の環境保
護の観点から、塩素系極圧剤の使用を危惧する声が高ま
ってきている。

【０００７】このため、環境や安全面から、塩素系の極
圧剤を含有しない新規な切削・研削加工油剤の開発が強
く望まれている。

【０００８】本発明は、塩素系極圧剤を全く含まず、か
つ切削性や研削性に優れ、ダイオキシン発生の恐れのな
い、切削研削加工用油剤組成物を提供することを目的と
している。

【０００９】

【課題を解決するための手段】従来、塩素系極圧剤より
切削性能に劣る、酸性リン酸エステル、酸性チオリン酸
エステル、水素亜リン酸エステル及びこれらのアミン塩
などは、化学的にそのエステル結合が不安定のため、十
分その潤滑性能を発揮できないでいた。

【００１０】本発明者らは上記の課題を解決すべく鋭意
研究を重ねた結果、特定の構造のリン系化合物（リン原
子と炭素原子が直接結合を有する化合物）を、これら既
存のリン酸エステル等に代えて用い、且つ特定の油溶性
金属塩、必要に応じ更に硫黄系極圧添加剤を併用するこ
とにより、あらゆる切削研削加工において、塩素系極圧
剤を用いた切削研削油剤と同等以上の切削研削加工性能
を発揮することを見出し、本発明を完成するに至った。

【００１１】即ち、本発明は鉱物油、油脂及び合成潤滑
油から選ばれた少なくとも１種を含む潤滑油基油に、組
成物重量全量に対し、下記一般式（Ａ）で表されるアル
キルホスホン酸誘導体、下記（Ｂ）で表されるアルカリ
土類金属塩及び（Ｃ）で表される硫黄系極圧添加剤から
成る群から選ばれる少なくとも１種を含有して成ること
を特徴とする脱塩素系切削研削加工用油剤組成物。

【００１２】一般式（Ａ）

【００１３】（但し、Ｒ₁は炭素数１０〜６０の直鎖又
は分岐アルキル基を、Ｒ₂、Ｒ₃は両方が水素、又は、一
方が水素であり、他方が炭素数１〜８の直鎖又は分岐ア
ルキル基、或いは、同一又は相異なる炭素数１〜８の直
鎖又は分岐アルキル基を示す。）

【００１４】（Ｂ）芳香族カルボン酸、脂肪族カルボン
酸、脂環族カルボン酸、石油スルホン酸及びアルキルア
リールスルホン酸から選ばれた１種以上のカルボン酸又
は／及びスルホン酸のアルカリ土類金属塩であって、塩
基価５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上を有するもの。

【００１５】（Ｃ）硫化油脂、ポリサルファイド、ジチ
オカーボネイト等の硫黄系極圧添加剤に係るものであ
る。

【００１６】

【発明の作用】従来使用されている酸性リン酸エステ
ル、酸性チオリン酸エステル、水素亜リン酸エステルは
切削研削加工熱、或いは加工工程間において混入する水
分によって、熱分解或いは加水分解を受け、無機リン酸
を生成し、被加工物や加工機械の錆びの原因となり、ま
た、後工程で使用する加工油剤に混入して、腐敗を促進
する弊害があった。また、無機リン酸は工程機械の摺動
面に付着し、粘稠な膜を生成し、摺動を悪化させる欠点
もあった。

【００１７】これに対し、本発明に於いて使用する上記
特定のリン系化合物は、優れた耐加水分解性や耐熱分解
性を有するために、従来のリン酸エステル等を使用した
欠点は見られない。

【００１８】本発明に於いて使用するアルキルホスホン
酸誘導体は、一般式（Ａ）で表される化合物であり、式
中Ｒ１で示されるアルキル基としては、ｎ−ブチル、イ
ソブチル、アミル、ヘキシル、オクチル、２−エチルヘ
キシル、ノニル、ラウリル、ミリスチル、パルミチル、
オレイルなどが挙げられる。

【００１９】更に、このアルキルホスホン酸誘導体は、
α−オレフィンと水素亜リン酸ジエステルの反応で合成
される関係で、炭素数６０の物質も可能であるが、炭素
数６のヘキシル誘導体は鉱油に対する溶解性は十分では
あるが切削研削性（潤滑性）に若干劣り、炭素数４０以
上の誘導体は、その結晶性のため基油に対する溶解性に
若干劣るという問題があるので、特に好ましいとはいい
難い。

【００２０】従って、アルキルホスホン酸誘導体のアル
キル基の炭素数は４〜６０、好ましくはアルキル基が１
０〜３０のアルキルホスホン酸誘導体が選ばれる。また
Ｒ₂、Ｒ₃は、リン酸エステルのエステルアルキルである
が、その炭素数は１〜８のアルキルが適用できる。勿
論、アルキルホスホン酸の状態のまま、即ち、Ｒ₂、Ｒ₃
が、一方、もしくは両方水素であっても問題はなく、む
しろ、両方（Ｒ₂及びＲ₃共）水素の方が潤滑性が優れ、
好ましい場合もある。

【００２１】尚、Ｒ₂、Ｒ₃は合成反応上、炭素数が大き
いと反応収量の点で若干好ましくなく、またＲ₂、Ｒ₃の
炭素数が大きいと添加量を多くしないと、切削性が不足
する傾向があり、経済的でない。従って、Ｒ₂、Ｒ₃は、
同一又は相異なるものであって、一方もしくは、両方が
水素か、又は、炭素数が１〜８の直鎖、もしくは分岐の
アルキル基が良く、炭素数４以下が特に好ましい。

【００２２】またアルキルホスホン酸誘導体の含有量
は、油剤組成物全重量に対し、０．１〜３０重量％であ
り、これより少ないと切削性が不足し、これより多く配
合しても切削性能が向上せず、経済上得策でない。

【００２３】本発明に於いて使用されるもう一方の有効
成分である（Ｂ）で示されるアルカリ土類金属塩は、芳
香族単環式又は多環式カルボン酸、脂環式カルボン酸、
脂肪族カルボン酸、石油スルホン酸、或いはアルキルア
リールスルホン酸のアルカリ土類金属塩でもある。ただ
し、油溶性であることが必要で、芳香族カルボン酸及び
脂環式カルボン酸の場合は、それらのアルキル誘導体で
あることが必要である。具体的には特開平７−３１６５
７５号や特開平９−９４７４号に記載されている化合物
を例示することができ、更に代表的なものを例示する
と、オレイン酸、リノール酸、リシノール酸等の天然脂
肪酸の高塩基性塩やデシル安息香酸、オクタデシルサリ
チル酸等の高塩基性塩が挙げられる。またアルキル多環
式カルボン酸の形式のものとしてはテトラデシルナフト
イック酸の高塩基性塩が挙げられる。またスルホン酸の
高塩基性塩としては、ドデシルベンゼンスルホン酸や石
油スルホン酸の高塩基性塩である。その塩基度は５０〜
５００ｍｇＫＯＨ／ｇのものが使用でき、好ましくは７
５〜５００ｍｇＫＯＨ／ｇのものである。

【００２４】この際５０ｍｇＫＯＨ／ｇに達しないもの
では、切削、研削加工における表面品位が良くならない
ことがあり、工具寿命も向上できない。また逆に５００
ｍｇＫＯＨ／ｇより大きいものでは、その塩基性を示す
成分である炭酸カルシウムが油剤に均一に分散せず、塩
基性が５００以上では切削、研削加工における表面品位
に差が無く５００以上のものを使用する意味が無くな
る。

【００２５】その含有量は、油剤組成物全量に対し、１
〜３０重量％であり、１重量％未満では切削性が不足
し、３０重量％より多く配合しても、それ以上切削性が
良くならず、経済的ではない。

【００２６】本発明で使用される（Ｃ）成分たる硫黄系
極圧剤としては、従来から使用されてきたものが広く使
用され、例えば、硫化油脂、ポリサルファイド、ジチオ
カーボネイト等が例示でき、更に詳しくは、硫化ラー
ド、硫化菜種油、オレイン酸メチルエステルの硫化物の
如き硫化油脂、ジターシャリードデシルポリサルファイ
ド、ジベンジルジサルファイド、ジターシャリーノニル
ポリサルファイドの如きポリサルファイドを例示でき
る。ジチオカーボネイトとしては、テトラキス（２−エ
チルヘキシル）チウラムジスルフィドを挙げることがで
きる。

【００２７】これ等硫黄系極圧添加剤は、切削工具や研
削砥石の寿命を延長したり、被削材の仕上げ面品位（ア
ラサ、寸法精度、内部応力による割れの有無等）を向上
させる目的で使用され、その含有量は油剤組成物全量中
３０重量％以下、好ましくは１〜３０重量％程度であ
る。

【００２８】本発明に於いて使用される潤滑基油は、鉱
物油、油脂及び合成潤滑油の少なくとも１種であり、こ
れ等は単独で、或いは２種以上の混合系で使用される。
これ等各基油の夫々は従来からこの種切削、研削加工油
剤の一成分として使用されてきたものが広い範囲で使用
される。

【００２９】具体的には、鉱物油としては４０℃での動
粘度が１〜１００ｍｍ²／ｓｅｃの範囲のもので、例え
ば、４０℃での動粘度が１０ｍｍ²／ｓｅｃのマシン油
が例示できる。油脂としては菜種油、低融点ラード油、
合成潤滑油としてはオレイン酸メチルエステル、２−エ
チルヘキシルパルミテート、ペンタエリスリトールテト
ラオレエート等を例示できる。

【００３０】本発明の組成物を調製する手段自体は何ら
重要でなく、上記各成分が均一に混合される手段であれ
ば特に限定されない。代表的な方法は、鋼鉄製のプロペ
ラ撹拌機を備えた容器（タンク）で、必要に応じて加熱
設備（高圧水蒸気で熱を供給できる配管をタンク内部に
設置）をもち、基油や添加剤を均一に撹拌できるもので
あれば良い。

【００３１】本発明組成物には必要に応じ、従来から使
用されてきた各種の通常の添加剤を配合することができ
る。これ等の添加剤としては、例えば、防錆添加剤であ
るソッルビタンモノオレエート、銅合金の腐食を防止す
るベンゾトリアゾール、流動点降下剤（ポリアクリル酸
タイプ）、ミスト抑制剤（ポリイソブテンタイプ）等を
例示できる。

【００３２】本発明の切削、研削加工には各種の加工が
含まれ、例えば、ドリル加工、リーマー加工、タッピン
グ（ねじ切り）、ガンドリル加工、歯切り（ホビング、
シェービング加工）ブローチング加工が、更には円筒研
磨加工、ネジ研削加工、ホーニング加工、歯車研削加工
等を代表的として挙げることができる。

【００３３】本発明の組成物を使用する方法は、従来の
油剤と同じで良く、通常一般的な渦巻きポンプで、ほぼ
０．１ＭＰａの圧力で循環できるポンプと配管で給油し
て使用できる。勿論ガンドリル加工等に適用する場合
は、高圧に給油できるポンプや配管設備を用いて使用さ
れる。

【００３４】

【実施例】以下、本発明の内容を実施例及び比較例によ
り更に具体的に説明するが、本発明はこれらの内容にな
んら限定されるものではない。

【００３５】

【実施例１〜１２】表１に示す所定の成分を用い、所定
の配合割合で良く混合して、本発明の切削研削油組成物
を調製した。

【００３６】

【比較例１〜２】表２に示す所定の成分及び配合割合
で、実施例１と同様に調製した。但し、表１及び表２に
於いて使用した各成分の詳細を下記に示す。鉱物油：水素精製鉱油、動粘度１１ｍｍ２／ｓ（４０
℃）

【００３７】Ａ成分の（イ）Ｒ₁・・・炭素数１２と１４のほぼ１：１の混合アルキ
ル基Ｒ₂・・・イソプロピル基Ｒ₃・・・イソプロピル基

【００３８】Ａ成分の（ロ）Ｒ₁・・・炭素数１２と１４のほぼ１：１の混合アルキ
ル基Ｒ₂・・・イソプロピル基Ｒ₃・・・水素

【００３９】Ａ成分の（ハ）Ｒ₁・・・炭素数２０〜２８の混合アルキル基（原料α
オレフィン：三菱化成の「ダイヤレン２０２８」を使
用）Ｒ₂・・・イソプロピル基Ｒ₃・・・水素

【００４０】Ａ成分の（ニ）Ｒ₁・・・炭素数１２と１４のほぼ１：１の混合アルキ
ル基Ｒ₂・・・水素Ｒ₃・・・水素

【００４１】Ａ成分の（ホ）Ｒ₁・・・炭素数１２と１４のほぼ１：１の混合アルキ
ル基Ｒ₂・・・ｎ−ブチル基Ｒ₃・・・ｎ−ブチル基

【００４２】Ｂ成分の（ヘ）炭素数１０：シェル化学製のヴァーサチック酸１０三級
合成脂肪酸より誘導された、塩基価＝３００ｍｇＫＯＨ
／ｇの化合物

【００４３】Ｂ成分の（ト）炭素数１８：オレイン酸誘導体、塩基価＝１００ｍｇＫ
ＯＨ／ｇの化合物

【００４４】Ｂ成分の（チ）ハイベースカルシウムペトロネート３００ＢＣＰ（米国
ウイトコケミカル社製、全塩基度３０５ｍｇＫＯＨ／
ｇ：カルシウム量１１．８重量％）

【００４５】Ｂ成分の（リ）ハイベースカルシウムペトロネート４００ＮＣＰ（米国
ウイトコケミカル社製、全塩基度４０５ｍｇＫＯＨ／
ｇ：カルシウム量１５．２重量％）

【００４６】Ｂ成分の（ヌ）中性塩タイプカルシウムサリシレート、オスカ（ＯＳＣ
Ａ）４３１Ｂ（オスカ化学社製、全塩基度６０ｍｇＫＯ
Ｈ／ｇ：カルシウム量１５．２重量％）

【００４７】Ｂ成分の（ル）中性塩タイプカルシウムサリシレート、オスカ（ＯＳＣ
Ａ）４３５Ｂ（オスカ化学社製、全塩基度２３０ｍｇＫ
ＯＨ／ｇ：カルシウム量１５.２重量％)

【００４８】Ｃ成分の（ヲ）硫化ラード

【００４９】Ｃ成分の（ワ）ジターシャリードデシルポリサルファイド

【００５０】Ｃ成分の（カ）チウラムジスルフィド［大内新興社製、ノクセラーＴＯ
Ｔ−Ｎ：テトラキス（２−ーエチルヘキシル）−チウラ
ムジスルフィド］

【００５１】

【表１】

【００５２】

【表２】

【００５３】尚、表１及び表２に示されたブローチ加工
の条件は以下の通りである。＜ブローチ加工＞機械：不二越製工具：ＳＫＨ５７（ＴｉＮコーティング）スプラインブローチ（モジュール＝１．０、圧力角＝４５℃ 切れ刃の数＝５６）被削材：自動車用自動作動装置（デファレンシャルギア）のサイドギア材質：ＳＣＭ４１５加工前内径：約２．１７ｍｍ加工歯数：歯数＝２５切削長さ：約２０ｍｍ切削取り代：最大約１ｍｍ切削スピード：５ｍ／ｍｉｎ

【００５４】＜円筒研削実験条件＞研削盤：豊田工機株式会社型番、ＧＵＰ３２×５０砥石：(株)ＴＫＸ５ＳＳＸ６０Ｊ８Ｖ被削材：ＳＵＪ２８５０℃油焼き入れ１９０℃×２ｈｒ焼き戻し硬度５７〜６３ＨＲｃ１００φ×１００Ｌ研削速度：３３．４ｍ／ｓ（砥石周速）０．５０ｍ／ｓ（被削周速）３ｍｍ／ｒｅｖ（砥石送り速度）切り込み量：１０μｍ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ１０Ｍ 135/22 Ｃ１０Ｍ 135/22 137/12 137/12 // Ｃ１０Ｎ 10:04 20:00 30:00 30:06 40:22 (72)発明者岩本啓嗣奈良県大和郡山市額田部北町1021番地大同化学工業株式会社奈良生産技術事業所内 (72)発明者松村一美奈良県大和郡山市額田部北町1021番地大同化学工業株式会社奈良生産技術事業所内Ｆターム(参考） 4H104 BB16C BB20C BB22C BB24C BG04C BG06C BG10C BG12C BH11C DA02A DA06A EA22C EB02 FA02 LA03 LA20 PA22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉱物油、油脂及び合成潤滑油から選ばれた
少なくとも１種を含む潤滑油基油に、組成物重量全量に
対し、下記一般式（Ａ）で表されるアルキルホスホン酸
誘導体、下記（Ｂ）で表されるアルカリ土類金属塩及び
（Ｃ）で表される硫黄系極圧添加剤から成る群から選ば
れる少なくとも１種を含有して成ることを特徴とする脱
塩素系切削研削加工用油剤組成物。一般式（Ａ）（但し、Ｒ₁は炭素数１０〜６０の直鎖又は分岐アルキ
ル基を、Ｒ₂、Ｒ₃は両方が水素、又は、一方が水素であ
り、他方が炭素数１〜８の直鎖又は分岐アルキル基、或
いは、同一又は相異なる炭素数１〜８の直鎖又は分岐ア
ルキル基を示す。）（Ｂ）芳香族カルボン酸、脂肪族カルボン酸、脂環族カ
ルボン酸、石油スルホン酸及びアルキルアリールスルホ
ン酸から選ばれた１種以上のカルボン酸又は／及びスル
ホン酸のアルカリ土類金属塩であって、塩基価５０ｍｇ
ＫＯＨ／ｇ以上を有するもの。（Ｃ）硫化油脂、ポリサルファイド、ジチオカーボネイ
ト等の硫黄系極圧添加剤。
【請求項２】鉱物油、油脂及び合成潤滑油から選ばれた
少なくとも１種を含む潤滑油基油に、組成物重量全量に
対し、一般式（Ａ）で表されるアルキルホスホン酸誘導
体、（Ｂ）で表されるアルカリ土類金属塩及び（Ｃ）で
表される硫黄系極圧添加剤の三者を含有して成る脱塩素
系切削研削加工用油剤組成物。
【請求項３】鉱物油、油脂及び合成潤滑油から選ばれた
少なくとも１種を含む潤滑油基油に、組成物重量全量に
対し、一般式（Ａ）で表されるアルキルホスホン酸誘導
体、及び（Ｃ）で表される硫黄系極圧添加剤を含有して
成る脱塩素系切削研削加工用油剤組成物。
【請求項４】上記（Ｂ）で表されるアルカリ土類金属塩
の含有量が、全組成物中、１〜３０重量％である請求項
１又は２項に記載の脱塩素系切削研削加工用油剤組成
物。
【請求項５】上記（Ｂ）で表されるアルカリ土類金属塩
が、脂肪族カルボン酸のアルカリ土類金属塩である請求
項１又は２項に記載の脱塩素系切削研削加工用油剤組成
物。