JP2002155293A - 金属加工油組成物 - Google Patents

金属加工油組成物

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 塩素系添加剤を含有せず、ステンレス鋼
やチタン合金等の重切削加工を可能とし、かつ自動盤切
削加工時のガイドブッシュ部のかじりを防止する金属加
工油組成物を提供する。 【解決手段】 潤滑油基油に、（ａ）硫黄系極圧剤、
（ｂ）有機亜鉛化合物及び／又は有機モリブデン化合
物、及び（ｃ）イミド系添加剤を配合してなる金属加工
油組成物である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は金属加工油組成物に
関し、より詳しくは、特に自動切削加工盤用に好適な金
属加工油組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動切削加工盤（以下、自動盤ともい
う。）はガイドブッシュを備えることにより細長物の切
削加工を可能としている。この自動盤において、通常の
切削油を使用してステンレス鋼やチタン合金等を切削加
工した場合、ガイドブッシュ部がかじりを生じやすいと
いう問題があった。そこで従来から、自動盤加工におい
ては、切削油剤としての用途に加え、ガイドブッシュ部
の潤滑剤の用途も兼ねる、塩素化パラフィン等の塩素系
添加剤を多量に含有する切削油を用いることにより、ガ
イドブッシュ部のかじりを防止していた。
【０００３】しかしながら、近年では塩素化合物を配合
した非水溶性切削油剤を使用した場合、焼却処理時のダ
イオキシンの発生による環境汚染や塩素ガス発生による
焼却炉の腐食・損傷の問題が指摘されている。また、塩
素化合物のうち一部の塩素化パラフィンでは、毒性及び
発癌性の可能性についての懸念も生じてきており、非塩
素系添加剤に切り替える動きが強くなっている。
【０００４】例えば、特許第２６４１２０３号公報、特
開平６−３３００７６号公報，特開平８−２０７９０号
公報には、過塩基性金属のスルホネートと硫黄系極圧剤
等を含有した切削加工油剤組成物について開示されてい
る。しかし、この油剤は一般的な金属加工において良好
な加工性能を示すが、ステンレス鋼やチタン合金等の重
切削加工においては、充分な加工性能が得られない場合
があるばかりでなく、上記の自動盤のガイドブッシュの
かじりについての問題も解決されていないのが現状であ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記観点か
らなされたもので、塩素系添加剤を含有せず、ステンレ
ス鋼やチタン合金等の重切削加工を可能とし、かつ自動
盤切削加工時のガイドブッシュ部のかじりを防止する金
属加工油組成物を提供することを目的とするものであ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意研究
を重ねた結果、硫黄系極圧剤と特定の添加剤を組み合わ
せた添加剤を使用することにより、上記の目的を効果的
に達成しうることを見いだし本発明を完成したものであ
る。すなわち、本発明の要旨は下記の通りである。 １．潤滑油基油に、（ａ）硫黄系極圧剤、（ｂ）有機亜
鉛化合物及び／又は有機モリブデン化合物、及び（ｃ）
イミド系添加剤を配合してなる金属加工油組成物。 ２．（ａ）成分の含有量が、組成物全量基準で、５〜３
０質量％である前記１記載の金属加工油組成物。 ３．（ｂ）成分の含有量が、組成物全量基準で、０．１
〜２０質量％である前記１又は２に記載の金属加工油組
成物。 ４．（ｃ）成分の含有量が、組成物全量基準で、０．１
〜２０質量％である前記１〜３のいずれかに記載の金属
加工油組成物。 ５．金属加工油組成物が、自動切削加工盤用潤滑油組成
物である前記１〜４のいずれかに記載の金属加工油組成
物。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下に、本発明を詳細に説明す
る。本発明の金属加工油組成物において、潤滑油基油と
して鉱油及び／又は合成油が用いられる。この鉱油や合
成油については、一般に金属加工油の基油として用いら
れているものであればよく、特に制限はないが、４０℃
における動粘度が１〜１００ｍｍ2 ／ｓの範囲にあるも
のが好ましく、３〜５０ｍｍ2 ／ｓの範囲にあるものが
より好ましい。基油の動粘度が高すぎると油剤が被加工
物に付着して持ち去られる量が多くなり、経済的でなく
なる場合があり好ましくない。逆に、低すぎるとミスト
発生により作業性悪化を招く場合があり好ましくない。
また、この基油の低温流動性の指標である流動点につい
ては特に制限はないが、−１０℃以下であるのが好まし
い。
【０００８】このような鉱油，合成油は各種のものがあ
り、用途などに応じて適宜選定すればよい。鉱油として
は、例えばパラフィン基系原油，中間基系原油あるいは
ナフテン基系原油を常圧蒸留するか、あるいは常圧蒸留
の残渣油を減圧蒸留して得られる留出油、またはこれを
常法にしたがって精製することによって得られる精製
油、例えば、溶剤精製油，水添精製油，脱蝋処理油，白
土処理油などを挙げることができる。
【０００９】一方合成油としては、例えば、ポリα−オ
レフィン，α−オレフィンコポリマー，ポリブテン，ア
ルキルベンゼン，ポリオールエステル，二塩基酸エステ
ル，ポリオキシアルキレングリコール，ポリオキシアル
キレングリコールエステル，ポリオキシアルキレングリ
コールエーテル，シリコーンオイルなどを挙げることが
できる。
【００１０】次に、上記の潤滑油基油に配合される
（ａ）成分，（ｂ）成分及び（ｃ）成分について説明す
る。 （ａ）成分 硫黄系極圧剤としては、分子内に硫黄原子を有し、潤滑
油基油に溶解又は均一に分散して、極圧効果を発揮しう
るものであればよく、特に制限はない。このようなもの
としては、例えば硫化油脂，硫化脂肪酸，硫化エステ
ル，硫化オレフィン，ジヒドロカルビルポリサルファイ
ド，チオカーバメート類，チオテルペン類，ジアルキル
チオジプロピオネート類などを挙げることができる。こ
こで、硫化油脂は硫黄や硫黄含有化合物と油脂（ラード
油，鯨油，植物油，魚油等）を反応させて得られるもの
であり、その硫黄含有量は特に制限はないが、一般に５
〜３０質量％のものが好適である。その具体例として
は、硫化ラード，硫化なたね油，硫化ひまし油，硫化大
豆油，硫化米ぬか油などを挙げることができる。硫化脂
肪酸の例としては、硫化オレイン酸などを、硫化エステ
ルの例としては、硫化オレイン酸メチルや硫化米ぬか脂
肪酸オクチルなどを挙げることができる。
【００１１】硫化オレフィンとしては、例えば、下記の
一般式（１） Ｒ1 −Ｓx −Ｒ2 ・・・（１） （式中、Ｒ1 は炭素数２〜１５のアルケニル基、Ｒ2 は
炭素数２〜１５のアルキル基又はアルケニル基を示し、
ｘは１〜８の整数を示す。）で表される化合物などを挙
げることができる。この化合物は、炭素数２〜１５のオ
レフィン又はその２〜４量体を、硫黄，塩化硫黄等の硫
化剤と反応させることによって得られ、該オレフィンと
しては、プロピレン，イソブテン，ジイソブテンなどが
好ましい。
【００１２】また、ジヒドロカルビルポリサルファイド
は、下記の一般式（２） Ｒ3 −Ｓy −Ｒ4 ・・・（２） （式中、Ｒ3 及びＲ4 は、それぞれ炭素数１〜２０のア
ルキル基又は環状アルキル基，炭素数６〜２０のアリー
ル基，炭素数７〜２０のアルキルアリール基又は炭素数
７〜２０のアリールアルキル基を示し、それらは互いに
同一でも異なっていてもよく、ｙは２〜８の整数を示
す。）で表される化合物である。ここで、Ｒ3 及びＲ4
がアルキル基の場合、硫化アルキルと言われる。
【００１３】上記一般式（２）におけるＲ3 及びＲ4 の
具体例としては、メチル基，エチル基，ｎ−プロピル
基，イソプロピル基，ｎ−ブチル基，イソブチル基，ｓ
ｅｃ−ブチル基，ｔｅｒｔ−ブチル基，各種ペンチル
基，各種ヘキシル基，各種ヘプチル基，各種オクチル
基，各種ノニル基，各種デシル基，各種ドデシル基，シ
クロヘキシル基，シクロオクチル基，フェニル基，ナフ
チル基，トリル基，キシリル基，ベンジル基，フェネチ
ル基などを挙げることができる。
【００１４】このジヒドロカルビルポリサルファイドと
しては、例えば、ジベンジルポリサルファイド，ジ−ｔ
ｅｒｔ−ノニルポリサルファイド，ジドデシルポリサル
ファイド，ジ−ｔｅｒｔ−ブチルポリサルファイド，ジ
オクチルポリサルファイド，ジフェニルポリサルファイ
ド，ジシクロヘキシルポリサルファイドなどを好ましく
挙げることができる。
【００１５】さらに、チオカーバメート類としては、例
えば、ジンクジチオカーバメートなどを、チオテルペン
類としては、例えば、五硫化リンとピネンの反応物を、
ジアルキルチオジプロピオネート類としては、例えば、
ジラウリルチオジプロピオネート，ジステアリルチオジ
プロピオネートなどを挙げることができる。これらの中
で、極圧特性などの点から、ジヒドロカルビルポリサル
ファイドが好適である。
【００１６】本発明においては、上記（ａ）成分は一種
用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、その配合量は、組成物全量基準で、好ましくは５
〜３０質量％、より好ましくは８〜２０質量％の範囲で
ある。少なすぎると、耐焼付き性や耐摩耗性を維持でき
ない場合がある。多すぎると、配合量に見合う効果の向
上が見られないので好ましくない。
【００１７】（ｂ）成分 （ｂ）成分のうち、有機亜鉛化合物の好ましいものとし
て、ジチオリン酸亜鉛（以下、ＺｎＤＴＰという。）、
ジチオカルバミン酸亜鉛（以下、ＺｎＤＴＣという。）
を挙げることができる。ＺｎＤＴＰは下記一般式（３）
で表される。
【００１８】
【化１】
【００１９】一般式（３）において、Ｒ5 〜Ｒ8 はそれ
ぞれ同一でも異なっていてもよい炭素数１〜２０、好ま
しくは３〜１０の直鎖状又は分岐状のアルキル基を示
す。具体的には、エチル基，ｎ−プロピル基，イソプロ
ピル基，ｎ−ブチル基，イソブチル基，ｓｅｃ−ブチル
基，ｔｅｒｔ−ブチル基，各種ペンチル基，各種ヘキシ
ル基，各種ヘプチル基，各種オクチル基，各種ノニル
基，各種デシル基，各種ウンデシル基，各種ドデシル，
各種トリデシル基，各種テトラデシル基，各種ペンタデ
シル基，各種ヘキサデシル基，各種ヘプタデシル基，各
種オクタデシル基，各種ノナデシル基，各種エイコシル
基を挙げることができる。中でも、炭素数３〜１０のも
のが、溶解性、耐摩耗性の点から好ましい。
【００２０】ＺｎＤＴＣは下記一般式（４）で表され
る。
【００２１】
【化２】
【００２２】一般式（４）において、Ｒ9 〜Ｒ12は上記
のＲ5 〜Ｒ8 と同様なことが言える。（ｂ）成分のう
ち、有機モリブデン化合物の好ましいものとして、ジチ
オカルバミン酸モリブデン（以下、ＭｏＤＴＣとい
う。）、ジチオリン酸モリブデン（以下、ＭｏＤＴＰと
いう。）を挙げることができる。ＭｏＤＴＣは下記一般
式（５）で表される。
【００２３】
【化３】
【００２４】一般式（５）において、Ｒ13〜Ｒ16は炭素
数５〜１６の炭化水素基であり、全て同一でも異なって
いてもよい。ＸはＳ（硫黄原子）又はＯ（酸素原子）で
ある。Ｒ13〜Ｒ16で表される炭化水素基としては、例え
ば、炭素数５〜１６のアルキル基、炭素数５〜１６のア
ルケニル基、炭素数５〜１６のシクロアルキル基、炭素
数５〜１６のアルキルアリール基、炭素数５〜１６のア
リールアルキル基などを挙げることができる。炭素数５
〜１６の炭化水素の具体例としては、各種ペンチル基，
各種ヘキシル基，各種ヘプチル基，各種オクチル基，各
種ノニル基，各種デシル基，各種ウンデシル基，各種ド
デシル基，各種トリデシル基，各種テトラデシル基，各
種ペンタデシル基，各種ヘキサデシル基，各種オクテニ
ル基，各種ノネニル基，各種デセニル基，各種ウンデセ
ニル基，各種ドデセニル基，各種トリデセニル基，各種
テトラデセニル基，各種ペンタデセニル基，シクロヘキ
シル基，ジメチルシクロヘキシル基，エチルシクロヘキ
シル基，メチルシクロヘキシルメチル基，シクロヘキシ
ルエチル基，プロピルシクロヘキシル基，ブチルシクロ
ヘキシル基，ヘプチルシクロヘキシル基，フェニル基，
トリル基，ジメチルフェニル基，ブチルフェニル基，ノ
ニルフェニル基，メチルベンジル基，フェニルエチル
基，ナフチル基，ジメチルナフチル基などを挙げること
ができる。ＭｏＤＴＰは下記一般式（６）で表される。
【００２５】
【化４】
【００２６】一般式（６）において、Ｒ17〜Ｒ20は炭素
数５〜１６の炭化水素基であり、全て同一でも異なって
いてもよい。ＹはＳ（硫黄原子）又はＯ（酸素原子）で
ある。Ｒ17〜Ｒ20で表される炭化水素基としては、上記
のＲ13〜Ｒ16と同様なものを挙げることができる。以上
の（ｂ）成分の中で、効果の点でＺｎＤＴＰが好まし
い。
【００２７】（ｂ）成分は、一種あるいは二種以上組み
合わせて使用することができ、その好ましい配合量は、
組成物全量基準で、０．１〜２０質量％である。０．１
質量％未満であると、加工性や耐かじり性を維持できな
い場合がある。２０質量％を超えると、その量に見合っ
た効果の向上が認められない場合がある。より好ましく
は、１〜１０質量％の範囲である。
【００２８】（ｃ）成分 （ｃ）成分の好ましいイミド系添加剤として、ポリブテ
ニルコハク酸イミド、又はポリブテニルコハク酸イミド
とそのホウ素付加物との混合物を挙げることができる。
該ポリブテニルコハク酸イミドは下記一般式（７）
【００２９】
【化５】
【００３０】で表わされるモノイミド体と下記一般式
（８）
【００３１】
【化６】
【００３２】で表わされるビスイミド体がある。式中、
Ｒ21，Ｒ23及びＲ24はそれぞれ数平均分子量３００〜
３，０００のポリブテニル基を示し、それらはたがいに
同一でも異なっていてもよい。Ｒ22，Ｒ25及びＲ26はそ
れぞれ炭素数２〜４のアルキレンであり、それらはたが
いに同一でも異なっていてもよい。ｍは１〜１０の整数
で、ｎは０又は１〜１０の整数である。なお、ここでい
うポリブテニル基とは１−ブテンとイソブテンの混合物
を重合して得られるポリブテンから得られるものであ
る。
【００３３】このポリブテニルコハク酸イミドは、例え
ば数平均分子量３００〜３，０００のポリブテンまたは
数平均分子量３００〜３，０００の塩素化ポリブテンを
無水マレイン酸と１００〜２００℃で得られるポリブテ
ニルコハク酸無水物をポリアミンと反応させることによ
って得ることができる。反応条件によって、モノイミド
体、ビスイミド体、モノイミド体とビスイミド体の混合
物が生成するが、いずれも使用できる。ポリアミンとし
ては、ジエチレントリアミン，トリエチレンテトラミ
ン，テトラエチレンペンタミン，ペンタエチレンヘキサ
ミンなどを挙げることができる。ポリブテニルコハク酸
イミドのホウ素付加物は、例えば数平均分子量３００〜
３，０００のポリブテンを無水マレイン酸と反応させて
ポリブテニルコハク酸無水物とした後、さらに上記のポ
リアミンと酸化ホウ素，ハロゲン化ホウ素，ホウ素酸，
ホウ素酸エステル，ホウ素酸のアンモニウム塩等のホウ
素化合物を反応させて得られる中間体と反応させてイミ
ド化させることによって得られる。このホウ素付加物中
のホウ素量は０．１〜５質量％の範囲が好ましい。
【００３４】（ｃ）成分は、一種あるいは二種以上組み
合わせて使用することができ、その好ましい配合量は、
組成物全量基準で、０．１〜２０質量％である。０．１
質量％未満であると、加工性や耐かじり性を維持できな
い場合がある。２０質量％を超えると、その量に見合っ
た効果の向上が認められない場合がある。より好ましく
は、１〜１０質量％の範囲である。
【００３５】本発明の組成物は、潤滑油基油に上記
（ａ）〜（ｃ）成分を配合することにより得られるが、
通常、金属加工油としての基本的な性能を維持するため
に、本発明の目的を阻害しない範囲で各種公知の添加剤
を適宜配合することができる。例えば、リン酸エステ
ル，酸性リン酸エステル，亜リン酸エステル，酸性亜リ
ン酸エステルなどのリン系極圧剤を挙げることができ、
その配合量は、通常、組成物全量基準で、０．０５〜２
０質量％である。その他に、オレイン酸，ステアリン
酸，ダイマー酸などのカルボン酸又はそのエステルなど
の油性剤などを挙げることができる。
【００３６】
【実施例】次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説
明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定され
るものではない。実施例１，２、比較例１〜４及び参考
例１第１表に示す割合で、基油に各成分を配合し、切削
油剤組成物を調製した。これら実施例と比較例の組成物
につき、下記の要領で被削材の高速ＬＰ精密旋盤による
加工性評価と自動切削加工盤によるガイドブッシュ部の
耐かじり性の評価を行った。結果を第１表に示す。
【００３７】 （１）高速ＬＰ精密旋盤による加工性評価（試験法１） 被削材：ＪＩＳ ＳＵＳ３０３，３０４，４４０Ｃ（直
径；２４ｍｍ） 切削速度：３０ｍ／ｍｉｎ 送り速度：０．０２ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み量：２ｍｍ 切削工具：後挽き用ＰＶＤコーティングチップＴＢＰ６
０ＦＲ００（日本特殊陶業社） 試験方法：上記の条件で切削実験を行い、加工後の仕上
げ面粗さ（Ｒｚ；μｍ）により、加工性を評価した。
【００３８】（２）自動切削加工盤によるガイドブッシ
ュの耐かじり性評価（試験法２） 被削材：ＪＩＳ ＳＵＳ３０４（直径；６ｍｍ） 回転数：６，０００ｒｐｍ 送り速度：０．０２ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み量：１ｍｍ 切削工具：後挽き用ＰＶＤコーティングチップＴＢＰ６
０ＦＲ００（日本特殊陶業社） 試験方法：実際の生産工場で用いられている自動盤につ
いて試験油を封入し、ガイドブッシュ部のかじりの有
無、かじりに到達するまでの日数を評価した。
【００３９】なお、本実験で用いた基油及び添加剤を以
下に示す。 基油：パラフィン系鉱油の水添精製油、４０℃における
動粘度；２０ｍｍ2 ／ｓポリサルファイド：ジ−ｔｅｒ
ｔ−ノニルポリサルファイド ＺｎＤＴＰ：ジブチルジチオリン酸亜鉛 モノイミド：ポリブテニルコハク酸イミド、ポリブテニ
ル基の数平均分子量；９５０、窒素含有量；２質量％ ビスイミド：ポリブテニルコハク酸イミド、ポリブテニ
ル基の数平均分子量；１，２００、窒素含有量；２質量
％ 塩素化パラフィン：塩素含有量；６０質量％ Ｃａ−スルホネート：全塩基価４００ｍｇＫＯＨ／ｇ
（過塩素酸法）
【００４０】
【表１】
【００４１】
【表２】
【００４２】
【発明の効果】本発明の金属加工油組成物は、塩素系添
加剤を含有せず、ステンレス鋼やチタン合金等の重切削
加工を可能とし、かつ自動盤切削加工時のガイドブッシ
ュ部のかじりを防止することができる。
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 135/22 135/26 135/26 137/10 137/10 Ａ 139/00 139/00 Ａ // Ｃ１０Ｎ 10:04 Ｃ１０Ｎ 10:04 10:12 10:12 30:06 30:06 40:22 40:22

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 潤滑油基油に、（ａ）硫黄系極圧剤、
    （ｂ）有機亜鉛化合物及び／又は有機モリブデン化合
    物、及び（ｃ）イミド系添加剤を配合してなる金属加工
    油組成物。
  2. 【請求項２】 （ａ）成分の含有量が、組成物全量基準
    で、５〜３０質量％である請求項１記載の金属加工油組
    成物。
  3. 【請求項３】 （ｂ）成分の含有量が、組成物全量基準
    で、０．１〜２０質量％である請求項１又は２に記載の
    金属加工油組成物。
  4. 【請求項４】 （ｃ）成分の含有量が、組成物全量基準
    で、０．１〜２０質量％である請求項１〜３のいずれか
    に記載の金属加工油組成物。
  5. 【請求項５】 金属加工油組成物が、自動切削加工盤用
    潤滑油組成物である請求項１〜４のいずれかに記載の金
    属加工油組成物。
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