JP2006299220A - 金属加工用潤滑油組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 鉱油、合成油または油脂にエポキシ化合物を含有してなる金属加工用潤滑油組成物により上記課題が解決できる。
【選択図】なし
Description
すなわち、本発明の金属加工用潤滑油組成物は、鉱油、合成油および油脂から選ばれる一種以上の基油にエポキシ化合物を含有してなることを特徴とする。
本発明の基油としては、鉱油、合成油および油脂のいずれでも使用することができ、その種類に制限はないが、鉱油または合成油が特に好ましい。
(2)n−ペンタン75mlを注入し、シリカゲルを予め湿す。
(3)試料約2gを精秤し、等容量のn−ペンタンで希釈し、得られた試料溶液を注入する。
(4)試料溶液の液面がシリカゲル上端に達したとき、飽和炭化水素成分を分離するためにn−ペンタン140mlを注入し、吸着管の下端より溶出液を回収する。
(5)溶出液をロータリーエバポレーターにかけて溶媒を留去し、飽和炭化水素成分を得る。
(6)飽和炭化水素成分を質量分析計でタイプ分析を行う。質量分析におけるイオン化方法としては、ガラスリザーバを使用したFIイオン化法が用いられ、質量分析計は日本電子(株)製JMS−AX505Hを使用する。
加速電圧:3.0kV、カソード電圧:−5〜−6kV、分解能:約500、エミッター:カーボン、エミッター電流:5mA、測定範囲:質量数35〜700、補助オーブン温度:300℃、セパレータ温度:300℃、主要オーブン温度:350℃、試料注入量:1μl
ただし基油の最適粘度は使用目的によって異なり、アルミニウムフィン加工においては40℃における動粘度は1.2〜5.0mm2/s、好ましくは1.3〜4.8mm2/s、より好ましくは1.4〜4.7mm2/sの範囲である。基油の動粘度(40℃)が低すぎる場合には、十分な潤滑性が得られない恐れがあるほか、揮発性が高いため引火による火災等の危険性が増す恐れがあり、一方、高すぎる場合には、加工部への油剤の供給に問題が生ずる恐れがあるほか、油剤除去工程における油剤除去性が悪化し、変色等が発生する恐れがある。
(E−1)フェニルグリシジルエーテル型エポキシ化合物
(E−2)アルキルグリシジルエーテル型エポキシ化合物
(E−3)グリシジルエステル型エポキシ化合物
(E−4)アリールオキシラン化合物
(E−5)アルキルオキシラン化合物
(E−6)脂環式エポキシ化合物
(E−7)エポキシ化脂肪酸モノエステル
(E−8)エポキシ化植物油
(E−1)フェニルグリシジルエーテル型エポキシ化合物としては、具体的には、フェニルグリシジルエーテルまたはアルキルフェニルグリシジルエーテルが例示できる。ここでいうアルキルフェニルグリシジルエーテルとは、炭素数1〜13のアルキル基を1〜3個有するものが挙げられ、中でも炭素数4〜10のアルキル基を1個有するもの、例えば、n−ブチルフェニルグリシジルエーテル、i−ブチルフェニルグリシジルエーテル、sec−ブチルフェニルグリシジルエーテル、t−ブチルフェニルグリシジルエーテル、ペンチルフェニルグリシジルエーテル、ヘキシルフェニルグリシジルエーテル、ヘプチルフェニルグリシジルエーテル、オクチルフェニルグリシジルエーテル、ノニルフェニルグリシジルエーテル、デシルフェニルグリシジルエーテル等が好ましいものとして例示できる。
グリシジルエステル型エポキシ化合物の中でも、好ましいものとしては、具体的には、グリシジル−2,2−ジメチルオクタノエート、グリシジルベンゾエート、グリシジル−t−ブチルベンゾエート、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート等が例示できる。
また本発明において、エポキシ化合物としては、(E−1)〜(E−8)の中でも、(E−2)と(E−3)と(E−5)が好ましく、(E−2)と(E−5)がより好ましく、(E−5)が最も好ましい。
エポキシ化合物は油性剤の代替としても使用できる上、油性剤と併用した場合には油性剤の使用量を低減させることができる結果、臭気低減等作業環境の改善につながる。
(A1)数平均分子量が100以上1000以下である水酸基を3〜6個有する多価アルコールのアルキレンオキシド付加物
(A2)上記(A1)成分のハイドロカルビルエーテルまたはハイドロカルビルエステル
(A3)数平均分子量が100以上1000以下のポリアルキレングリコール
(A4)上記(A3)成分のハイドロカルビルエーテルまたはハイドロカルビルエステル
(A5)炭素数2〜20の2価アルコール
(A6)上記(A5)成分のハイドロカルビルエーテルまたはハイドロカルビルエステル
(A7)炭素数3〜20の3価アルコール
(A8)上記(A7)成分のハイドロカルビルエーテルまたはハイドロカルビルエステル
多価アルコールとしては、グリセリン、ポリグリセリン(グリセリンの2〜4量体、例えば、ジグリセリン、トリグリセリン、テトラグリセリン)、トリメチロールアルカン(例えば、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、トリメチロールブタン)、およびこれらの2〜4量体、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,3,5−ペンタントリオール、1,2,6−ヘキサントリオール、1,2,3,4−ブタンテトロール、ソルビトール、ソルビタン、ソルビトールグリセリン縮合物、アドニトール、アラビトール、キシリトール、マンニトール、イジリトール、タリトール、ズルシトール、アリトール等が挙げられる。
糖類としては、キシロース、アラビノース、リボース、ラムノース、グルコース、フルクトース、ガラクトース、マンノース、ソルボース、セロビオース、マントース、イソマルトース、トレハロース、シュクロース等が挙げられる。これらの中では、加工性に優れる点から、グリセリン、トリメチロールアルカン、ソルビトールが好ましい。
なお、2種以上のアルキレンオキシドを用いた場合には、オキシアルキレン基の重合形式に特に制限はなく、ランダム共重合していても、ブロック共重合していてもよい。また、水酸基を3〜6個有する多価アルコールにアルキレンオキシドを付加させる際、全ての水酸基に付加させてもよいし、一部の水酸基のみに付加させてもよい。これらの中では、加工性に優れる点から、全ての水酸基に付加させた方が好ましい。
(A2)成分としては、(A1)成分のアルキレンオキシド付加物の末端水酸基の一部または全てを、ハイドロカルビルエーテル化またはエステル化させたものが使用できる。ここで言うハイドロカルビル基とは、炭素数1〜24のアルキル基、炭素数2〜24のアルケニル基、炭素数5〜7のシクロアルキル基、炭素数6〜11のアルキルシクロアルキル基、炭素数6〜10のアリール基、炭素数7〜18のアルキルアリール基、炭素数7〜18のアリールアルキル基等の炭素数1〜24の炭化水素基を表す。
なお、ポリアルキレングリコールの調製時に2種以上のアルキレンオキシドを用いた場合には、オキシアルキレン基の重合形式に特に制限はなく、ランダム共重合していても、ブロック共重合していてもよい。
またさらに、(A3)成分としては、アルキレンオキシドを重合させる際にMnが100以上1000以下となるように反応させたものを用いてもよい。また、任意の方法で得られるポリアルキレングリコール混合物や市販されているポリアルキレングリコール混合物を、蒸留やクロマトグラフィーによってMnが100以上1000以下となるように分離したものを用いてもよい。なお、(A3)成分としては、これらの化合物を単独でまたは2種以上の混合物として用いてもよい。
(B1)エステル
(B2)一価アルコール
(B3)カルボン酸
また、キシロース、アラビトール、リボース、ラムノース、グルコース、フルクトース、ガラクトース、マンノース、ソルボース、セロビオース、マントース、イソマルトース、トレハロース、スクロース等の糖類も使用可能である。
(1b)一価アルコールと一塩基酸とのエステル
(2b)多価アルコールと一塩基酸とのエステル
(3b)一価アルコールと多塩基酸とのエステル
(4b)多価アルコールと多塩基酸とのエステル
(5b)一価アルコールおよび多価アルコールの混合物と、多塩基酸との混合エステル
(6b)多価アルコールと、一塩基酸および多塩基酸の混合物との混合エステル
(7b)一価アルコールおよび多価アルコールの混合物と、一塩基酸および多塩基酸の混合物との混合エステル
R1−O−CO(CH2)nCO−O−R2 (3)
(式(3)中、R1およびR2は互いに同一または異なる基であって炭素数3〜10の炭化水素基を示し、nは4〜8を示す。)
炭素数1〜40のアルキル基としては、具体的には例えば、メチル基、エチル基、直鎖状または分枝状のプロピル基、直鎖状または分枝状のブチル基、直鎖状または分枝状のペンチル基、直鎖状または分枝状のヘキシル基、直鎖状または分枝状のヘプチル基、直鎖状または分枝状のオクチル基、直鎖状または分枝状のノニル基、直鎖状または分枝状のデシル基、直鎖状または分枝状のウンデシル基、直鎖状または分枝状のドデシル基、直鎖状または分枝状のトリデシル基、直鎖状または分枝状のテトラデシル基、直鎖状または分枝状のペンタデシル基、直鎖状または分枝状のヘキサデシル基、直鎖状または分枝状のヘプタデシル基、直鎖状または分枝状のオクタデシル基、直鎖状または分枝状のノナデシル基、直鎖状または分枝状のイコシル基、直鎖状または分枝状のヘンイコシル基、直鎖状または分枝状のドコシル基、直鎖状または分枝状のトリコシル基、直鎖状または分枝状のテトラコシル基、直鎖状または分枝状のペンタコシル基、直鎖状または分枝状のヘキサコシル基、直鎖状または分枝状のヘプタコシル基、直鎖状または分枝状のオクタコシル基、直鎖状または分枝状のノナコシル基、直鎖状または分枝状のトリアコンチル基、直鎖状または分枝状のヘントリアコンチル基、直鎖状または分枝状のドトリアコンチル基、直鎖状または分枝状のトリトリアコンチル基、直鎖状または分枝状のテトラトリアコンチル基、直鎖状または分枝状のペンタトリアコンチル基、直鎖状または分枝状のヘキサトリアコンチル基、直鎖状または分枝状のヘプタトリアコンチル基、直鎖状または分枝状のオクタトリアコンチル基、直鎖状または分枝状のノナトリアコンチル基、直鎖状または分枝状のテトラコンチル基が挙げられる。
炭素数が6未満の直鎖オレフィンは、引火点が低いため適当ではない。適度な高さの引火点を有するためには、炭素数が8以上であることが好ましく、炭素数10以上であることがより好ましく、炭素数12以上であることが更に好ましい。一方、炭素数が40を越えると、固体状となるため使用が困難となり、しかも他の成分(鉱油や添加剤)等との混合や溶解が困難となるため不適当である。また、炭素数が40を越える直鎖オレフィンは一般的ではなく、入手も困難である。このような不都合を考慮して、炭素数が30以下の直鎖オレフィンが好ましい。
直鎖オレフィンとしては、例えば、1−オクテン、1−デセン、1−ドコセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセン、1−イコセンまたはこれらの2種以上の混合物等が挙げられる。なお、直鎖オレフィンとしては、様々な製法によって得られるものを用いることができるが、例えば、エチレンを通常の手段で重合させて得られるエチレンオリゴマーを使用することができる。また、直鎖オレフィンとしては、これらの化合物を単独でまたは2種以上の混合物として用いてもよい。
極圧添加剤としては、トリクレジルフォスフェート等のリン系化合物、およびジアルキルジチオリン酸亜鉛等の有機金属化合物が挙げられる。酸化防止剤としては、2,6−ジターシャリーブチル−p−クレゾール(DBPC)等のフェノール系化合物、フェニル−α−ナフチルアミン等の芳香族アミンおよびジアルキルジチオリン酸亜鉛等の有機金属化合物が挙げられる。さび止め剤としては、オレイン酸等の脂肪酸の塩、ジノニルナフタレンスルホネート等のスルホン酸塩、ソルビタンモノオレエート等の多価アルコールの部分エステル、アミンおよびその誘導体、リン酸エステルおよびその誘導体が挙げられる。腐食防止剤としては、ベンゾトリアゾール等が挙げられる。消泡剤としては、シリコーン系のものが挙げられる。抗乳化剤としては界面活性剤が用いられ、カチオン系として四級アンモニウム塩、イミダゾリン型、アニオン系として硫酸化油、エアロゾル型、ノニオン系としてひまし油のエチレンオキサイド付加物、エーテル型非イオン活性剤のりん酸エステル、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドのブロック共重合物、ダイマー酸とのエステルなどが挙げられる。かび防止剤としてはフェノール系化合物、ホルムアルデヒド供与体化合物、サリチルアニリド系化合物などが挙げられる。
なお、上記添加剤の合計含有量は、本発明の金属加工用潤滑油組成物の全量基準で通常15質量%以下、好ましくは10質量%以下である。
なお、ここでいう被膜とは、アルミニウムフィン材上に形成された耐食性下地被膜とその被膜上に形成される親水性被膜とからなる膜をいう。耐食性下地被膜としては、無機系下地被膜と有機系下地被膜が挙げられる。無機系下地被膜としては、例えば、クロメート被膜、ベーマイト被膜、ケイ酸被膜またはこれらを組み合わせた被膜が挙げられる。また、有機系下地被膜としては、例えば、ポリ塩化ビニル−酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン等のビニル系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、スチロール系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、ケイ素系樹脂、ジアリルフタレート系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、アルキッド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ユリアメラミン樹脂、ポリアセタール系樹脂および繊維系樹脂が挙げられる。
(a)カルボニル基を有する低分子有機化合物とアルカリケイ酸塩とを主成分とするもの
(b)上記(a)に水溶性有機高分子化合物を加えたものを主成分とする特殊水ガラス
(c)ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、水ガラス等のケイ酸塩、ケイ酸、シリカゲルまたはアルミナゾル
(d)カルボニル基を有する低分子量有機化合物からなる架橋剤と、親水性有機高分子とを反応させることにより得られる親水性の変性有機高分子
(e)ポリビニルアルコール系親水性有機高分子、水溶性有機高分子および架橋剤を反応させることによって得られる親水性のポリビニルアルコール系変性有機高分子
なお、アルニウムフィン材の加工としては、例えば、張り出し加工、絞り加工、打ち抜き加工、カーリング加工およびチューブ挿通孔周辺の筒形立ち上がり壁をしごいて高くするしごき加工が挙げられる。
実施例1〜18および比較例1〜6においては、下記に示す各成分を用いて金属加工用潤滑油組成物を調製し、アルミニウムフィン材の加工に供した(各成分の数値単位は組成物全量基準での質量%を表す)。各実施例または比較例の金属加工用潤滑油の各成分の含有量を表1に示す。
基油1:芳香族分0.5容量%、ナフテン分45容量%、パラフィン分54.5容量%、初留点207℃、終点288℃、動粘度(40℃)1.60mm2/sの鉱油
基油2:初留点161℃、終点263℃、動粘度(40℃)2.45mm2/sのイソパラフィン
エポキシ化合物1:ノニルフェニルグリシジルエーテル
エポキシ化合物2:2−エチルヘキシルグリシジルエーテル
エポキシ化合物3:グリシジル−2,2−ジメチルオクタノエート
エポキシ化合物4:1,2−エポキシスチレン
エポキシ化合物5:1,2−エポキシドデカン
エポキシ化合物6:1,2−エポキシシクロペンタン
エポキシ化合物7:エポキシステアリン酸ヘキシル
エポキシ化合物8:大豆のエポキシ化物
比較添加剤1:ラウリン酸ブチル
比較添加剤2:ラウリルアルコール
(潤滑性試験)
実施例1〜18および比較例1〜6の各潤滑油を長さ300mm×幅30mm×厚さ0.8mmのアルミニウム板(材質:A1050材)の両面に塗布し、平面部を有する金属製ブロック(材質:SKD11)と平面部を有する金属製ブロック(材質:SKD11)の間に挟み、アルミニウム板を下記の条件で一方向に引き抜く際の力を測定した。なお、結果は引き抜き力を摩擦係数に換算して表示した。
引き抜き条件
ブロックの押さえ方:980N(100kgf)
引き抜き速度 :100mm/min
溶剤で洗浄したアルミニウム材の試験片を145℃恒温槽内に3分静置した後、試験片の重量を秤量した。これをA(g)とした。次いで、この試験片をデシケータ内で室温まで冷却した後、実施例1〜18および比較例1〜6の各潤滑油を2g/cm2になるように試験片に塗布した。塗布前後の試験片の重量を秤量し、それぞれB(g)、C(g)とした。この試験片を130℃の恒温槽内で3分間静置した後、直ちに試験片の重量を秤量し、これをD(g)とした。A、B、CおよびDの値から以下の式に従い各潤滑油の揮発量を求めた。
揮発量(質量%)=100×(D−A)/(C−B)
実施例1〜18および比較例1〜6の各潤滑油を100ccのローソク瓶に入れ、22℃の室内(室温)にて静置保管し、1ヶ月後の状態を観察した。
評価としては透明が○、曇りが△、沈殿が×である。
(貯蔵安定性2)
実施例1〜18および比較例1〜6の各潤滑油を100ccのローソク瓶に入れ、0℃の恒温槽にて静置保管し、1ヶ月後の状態を観察した。
評価としては透明が○、曇りが△、沈殿が×である。
実施例19〜33および比較例7〜15においては、下記に示す成分を用いて金属加工用潤滑油を調製し、各材料について圧延試験を行った(各成分の数値単位は組成物全量基準での質量%を表す)。各実施例および比較例の金属加工用潤滑油の各成分の含有量を表2に示す。
基油3:40℃における動粘度2.3mm2/sの鉱油(パラフィン35容量%、ナフテン64.5容量%、芳香族0.5容量%)
基油4:40℃における動粘度6.9mm2/sの鉱油(パラフィン48容量%、ナフテン50容量%、芳香族2容量%)
(2)油性剤
油性剤1:ラウリルアルコール
油性剤2:ステアリン酸ブチル
油性剤3:アジピン酸ジイソノニル
(3)エポキシ化合物
エポキシ化合物9 :i−ブチルフェニルグリシジルエーテル
エポキシ化合物10:オクチルグリシジルエーテル
エポキシ化合物11:グリシジル−t−ブチルベンゾエート
エポキシ化合物4 :1,2−エポキシスチレン
エポキシ化合物5 :1,2−エポキシドデカン
エポキシ化合物12:1,2−エポキシシクロヘキサン
(4)含酸素化合物
含酸素化合物1:1,2−ドデカンジオール
含酸素化合物2:トリプロピレングリコール
(1)材料
材料1:アルミニウムJIS A1050 0.33mm厚,60mm幅
材料2:アルミニウムJIS A5182 0.33mm厚,60mm幅
材料3:ステンレス鋼SUS304 0.33mm厚,60mm幅
材料4:銅 0.33mm厚,60mm幅
材料5:7/3黄銅(70%銅,30%亜鉛) 0.33mm厚,60mm幅
(2)圧延条件
ワークロール直径:51mm
圧延速度 :35m/min、380m/min
圧延距離 :420m
(圧延限界圧下率)
上記油剤を用いて圧延速度35m/minで圧延を行い、30%から徐々に圧下率を上昇させ、焼きつきなどの表面損傷なしに正常に圧延可能な最大の圧下率を求めた。
(光沢むら)
上記油剤10Lを用いて圧延速度400m/min、圧下率18%で1分40秒間圧延を行い、圧延開始後から材料長さで400mの場所をサンプリングし,幅方向に5点一定間隔で光沢値を測定し,その標準偏差を求めた.
光沢むら試験後の使用油を0.1μフィルタにてろ過を行い、捕捉された摩耗紛を酸により溶解し、その量を原子吸光により求めた。また、圧延後の材料表面をふき取った後,その脱脂綿に捕捉されたアルミニウムを酸溶解後,原子吸光法で定量した。なお,脱脂綿の押し付け冶具は,常に一定の力が材料表面にかかるよう,2ヶ所の締め付けねじを0.4Nmのトルクで固定した.上記油中摩耗紛と材料に付着した摩耗紛の合計を、材料1m2あたりの量に換算し、摩耗紛発生量とした。各材料に対しては以下の元素を摩耗紛として測定した。
材料1および2:アルミニウム
材料3:鉄
材料4および5:銅
光沢むら試験後のコイル(圧延開始から400mまで)を350℃で焼鈍をおこない、オイルステインの発生の有無を評価した。
○:ステインなし
△:ごく軽微なステイン発生
×:ステイン発生
××:著しいステイン発生
Claims (1)
- 鉱油、合成油および油脂から選ばれる少なくとも一種の基油に、エポキシ化合物を含有してなる金属加工用潤滑油組成物。
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