JP2007238713A - 金属加工油組成物 - Google Patents
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Landscapes
- Lubricants (AREA)
Abstract
【解決手段】鉱油、油脂および合成油からなる群から選ばれる1種以上を基油とし、(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)前記(A1)のハイドロカルビルエーテルまたはエステル、(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)前記(A3)のハイドロカルビルエーテルまたはエステル、(A5)炭素数2〜20の2価アルコール、(A6)前記(A5)のハイドロカルビルエーテルまたはエステル、(A7)炭素数3〜20の3価アルコール、および(A8)前記(A7)のハイドロカルビルエーテルまたはエステルからなる群から選ばれる1種以上の含酸素化合物を0.005〜10質量%、および水を10〜99質量%含有する金属加工油組成物を提供する。
【選択図】なし
Description
このような工具表面上への材料の堆積を防止するためには、材料の凝着を防止する必要があり、そのためには硫黄系、リン系等の極圧剤やエステル、脂肪酸等の油性剤の添加が考えられる(例えば、特許文献1〜3参照。)。しかし、上記極圧剤の添加は臭気の原因となり、特に過酷な加工条件下において潤滑部位の温度が高くなる場合は作業環境を悪化させることとなる。また、一般的に加工後には油剤の除去工程が存在するため、上記極圧剤や油性剤の使用量は可能な限り少ないことが望ましい。また、過酷な加工条件になると潤滑部位の発熱が著しいものとなり凝着を促進するばかりか、発火の危険性が増大し生産にとっては大きな問題となる。
すなわち、本発明の金属加工油組成物は、鉱油、油脂および合成油からなる群から選ばれる1種以上を基油とし、(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)前記(A1)のハイドロカルビルエーテルまたはエステル、(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)前記(A3)のハイドロカルビルエーテルまたはエステル、(A5)炭素数2〜20の2価アルコール、(A6)前記(A5)のハイドロカルビルエーテルまたはエステル、(A7)炭素数3〜20の3価アルコール、および(A8)前記(A7)のハイドロカルビルエーテルまたはエステルからなる群から選ばれる1種以上の含酸素化合物を0.005〜10質量%、および水を10〜99質量%含有することを特徴とする。
本発明の金属加工油組成物に使用する基油としては、鉱油、油脂または合成油のいずれであってもよく、あるいはこれらの混合物であってもよい。
(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
なお、2種以上のアルキレンオキシドを用いた場合、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良い。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は、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が、加工性に優れる点から全ての水酸基に付加させた付加物が好ましい。
なお、本発明で用いる(A1)成分としては、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に数平均分子量が100以上1000以下となるように反応させたものを用いても良いし、任意の方法で得られる水酸基を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の混合物や市販されている水酸基を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の混合物を、蒸留やクロマトによって、数平均分子量が100以上1000以下となるように分離したものを用いても良い。
(A1)成分としては、これら化合物をそれぞれ単独で用いても、2種以上の混合物として用いてもよい。
(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とは、炭素数1〜24の炭化水素基を表す。
一塩基酸としては、炭素数6〜24の脂肪酸で、直鎖のものでも分岐のものでも良く、また飽和のものでも不飽和のものでも良い。具体的には例えば、直鎖状または分岐状のヘキサン酸、直鎖状または分岐状のオクタン酸、直鎖状または分岐状のノナン酸、直鎖状または分岐状のデカン酸、直鎖状または分岐状のウンデカン酸、直鎖状または分岐状のドデカン酸、直鎖状または分岐状のトリデカン酸、直鎖状または分岐状のテトラデカン酸、直鎖状または分岐状のペンタデカン酸、直鎖状または分岐状のヘキサデカン酸、直鎖状または分岐状のオクタデカン酸、直鎖状または分岐状のヒドロキシオクタデカン酸、直鎖状または分岐状のノナデカン酸、直鎖状または分岐状のエイコサン酸、直鎖状または分岐状のヘンエイコサン酸、直鎖状または分岐状のドコサン酸、直鎖状または分岐状のトリコサン酸、直鎖状または分岐状のテトラコサン酸等の飽和脂肪酸;直鎖状または分岐状のヘキセン酸、直鎖状または分岐状のヘプテン酸、直鎖状または分岐状のオクテン酸、直鎖状または分岐状のノネン酸、直鎖状または分岐状のデセン酸、直鎖状または分岐状のウンデセン酸、直鎖状または分岐状のドデセン酸、直鎖状または分岐状のトリデセン酸、直鎖状または分岐状のテトラデセン酸、直鎖状または分岐状のペンタデセン酸、直鎖状または分岐状のヘキサデセン酸、直鎖状または分岐状のオクタデセン酸、直鎖状または分岐状のヒドロキシオクタデセン酸、直鎖状または分岐状のノナデセン酸、直鎖状または分岐状のエイコセン酸、直鎖状または分岐状のヘンエイコセン酸、直鎖状または分岐状のドコセン酸、直鎖状または分岐状のトリコセン酸、直鎖状または分岐状のテトラコセン酸等の不飽和脂肪酸、およびこれらの混合物が挙げられる。これらの中でも、特に炭素数8〜20の飽和脂肪酸、または炭素数8〜20の不飽和脂肪酸、およびこれらの混合物が好ましい。
(A2)成分としては、これら化合物をそれぞれ単独で用いても、2種以上の混合物として用いてもよい。
なお、ポリアルキレングリコールの調製に2種以上のアルキレンオキシドを用いた場合、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良い。
なお、(A3)成分としては、アルキレンオキシドを重合させる際に数平均分子量が100以上1000以下となるように反応させたものを用いても良いし、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、蒸留やクロマトによって、数平均分子量が100以上1000以下となるように分離したものを用いても良い。
(A3)成分としては、これら化合物をそれぞれ単独で用いても、2種以上の混合物として用いてもよい。
(A4)成分としては、(A3)成分のポリアルキレングリコール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。ここでいうハイドロカルビルとは、炭素数1〜24の炭化水素基を表し、具体的には例えば(A2)の説明において列挙した各基が挙げられる。この中でも、加工性に優れる点から、炭素数2〜18の直鎖または分岐のアルキル基および炭素数2〜18の直鎖または分岐のアルケニル基が好ましく、炭素数3〜12の直鎖または分岐のアルキル基およびオレイル基(オレイルアルコールから水酸基を除いた残基)がより好ましい。
また、(A4)成分としては、(A3)成分のポリアルキレングリコールの末端水酸基をエステル化させたものも使用できる。エステル化に用いる酸としては、通常、カルボン酸が挙げられる。このカルボン酸としては、一塩基酸でも多塩基酸でも良いが、通常、一塩基酸が用いられ、具体的には例えば(A2)成分の説明において列挙したものが挙げられる。
(A4)成分としては、これら化合物をそれぞれ単独で用いても、2種以上の混合物として用いてもよい。
また、(A6)成分としては、(A5)成分の2価アルコールの末端の水酸基の一方または両方を、エステル化させたものも使用できる。エステル化に用いる酸としては、通常、カルボン酸が挙げられる。このカルボン酸としては、一塩基酸でも多塩基酸でも良いが、通常、一塩基酸が用いられ、具体的には例えば(A2)成分の説明において列挙したものが挙げられる。なお、(A6)成分のエステルは、(A5)成分の2価アルコールの末端の水酸基の一方をエステル化したもの(部分エステル)であっても良く、両方をエステル化したもの(完全エステル)であっても良いが、加工性に優れることから、部分エステルであることが好ましい。
(A6)成分としては、これら化合物をそれぞれ単独で用いても、2種以上の混合物として用いてもよい。
(1)エステル
(2)1価アルコール
(3)カルボン酸
(1a)一価アルコールと一塩基酸のエステル
(1b)多価アルコールと一塩基酸のエステル
(1c)一価アルコールと多塩基酸のエステル
(1d)多価アルコールと多塩基酸のエステル
(1e)一価アルコール、多価アルコールの混合物と多塩基酸との混合エステル
(1f)多価アルコールと一塩基酸、多塩基酸の混合物との混合エステル
(1g)一価アルコール、多価アルコールの混合物と一塩基酸、多塩基酸の混合物との
混合エステル
等、任意のアルコールとカルボン酸の組み合わせによるエステルが使用可能であり、特に限定されるものではない。
R1−O−CO(CH2)nCO−O−R2 (1)
[式中、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。]
前記R1およびR2としては、具体的には例えば、直鎖または分岐のプロピル基、直鎖または分岐のブチル基、直鎖または分岐のペンチル基、直鎖または分岐のヘキシル基、直鎖または分岐のヘプチル基、直鎖または分岐のオクチル基、直鎖または分岐のノニル基、直鎖または分岐のデシル基等を挙げることができる。前記式(1)で表されるジエステルは任意の方法で得られるが、例えば炭素数6〜10(炭素数6から順に、アジピン酸、ピメリン酸、コルク酸、アゼライン酸、セバシン酸)の直鎖飽和ジカルボン酸またはその誘導体と炭素数3〜10のアルコールとをエステル化させる方法等が例示される。トリメリット酸をエステル化する1価アルコールの炭素数は特に制限はないが、ステインや腐食の発生を増大させる恐れが大きくなる、冬季において流動性を失い扱いが困難になる恐れが大きくなる、基油への溶解性が低下して析出する恐れが大きくなる等の点から、炭素数1〜10が好ましく、炭素数1〜8がより好ましく、炭素数1〜6がさらに好ましく、炭素数1〜4が最も好ましい。トリメリット酸のエステルは、部分エステル(モノエステルまたはジエステル)でも完全エステル(トリエステル)でもよい。
R3−Sh−R4 (2)
[式(2)中、R3及びR4は同一でも異なっていてもよく、それぞれ炭素数3〜20の直鎖状又は分岐状のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数6〜20のアルキルアリール基あるいは炭素数6〜20のアリールアルキル基を表し、hは2〜6、好ましくは2〜5の整数を表す。]
さらに、上記一般式(2)中のR3及びR4としては、凝着防止性能向上の点から、別個に、エチレン又はプロピレンから誘導された炭素数3〜18の分岐状アルキル基であることがより好ましく、エチレン又はプロピレンから誘導された炭素数6〜15の分岐状アルキル基であることが特に好ましい。
本発明においては、上記硫黄化合物の中でも、ジハイドロカルビルポリサルファイド及び硫化エステルからなる群より選ばれる少なくとも1種を用いると、凝着防止性能向上効果が一層高水準で得られるので好ましい。
が挙げられる。
上記シクロアルキル基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等の炭素数5〜7のシクロアルキル基を挙げることができる。また上記アルキルシクロアルキル基としては、例えば、メチルシクロペンチル基、ジメチルシクロペンチル基、メチルエチルシクロペンチル基、ジエチルシクロペンチル基、メチルシクロヘキシル基、ジメチルシクロヘキシル基、メチルエチルシクロヘキシル基、ジエチルシクロヘキシル基、メチルシクロヘプチル基、ジメチルシクロヘプチル基、メチルエチルシクロヘプチル基、ジエチルシクロヘプチル基等の炭素数6〜11のアルキルシクロアルキル基(アルキル基のシクロアルキル基への置換位置も任意である)が挙げられる。
上記アリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基等のアリール基を挙げることができる。また上記アルキルアリール基としては、例えば、トリル基、キシリル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、ブチルフェニル基、ペンチルフェニル基、ヘキシルフェニル基、ヘプチルフェニル基、オクチルフェニル基、ノニルフェニル基、デシルフェニル基、ウンデシルフェニル基、ドデシルフェニル基等の炭素数7〜18のアルキルアリール基(アルキル基は直鎖状でも分岐状でもよく、またアリール基への置換位置も任意である)が挙げられる。
上記アリールアルキル基としては、例えばベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、フェニルブチル基、フェニルペンチル基、フェニルヘキシル基等の炭素数7〜12のアリールアルキル基(これらアルキル基は直鎖状でも分岐状でもよい)が挙げられる。
R21、R22及びR23は同一でも異なっていてもよく、それぞれ水素原子又は上記炭化水素基を表すが、R21、R22及びR23のうち、1〜3個が上記炭化水素基であることが好ましく、1〜2個が上記炭化水素基であることがより好ましく、2個が上記炭化水素基であることがさらに好ましい。
また、R24、R25及びR26は同一でも異なっていてもよく、それぞれ水素原子又は上記炭化水素基を表すが、R24、R25及びR26のうち、1〜3個が上記炭化水素基であることが好ましく、1〜2個が上記炭化水素基であることがより好ましく、2個が上記炭化水素基であることがさらに好ましい。
また、一般式(8)で表されるリン化合物において、X6〜X9のうちの少なくとも3つは酸素原子であることが必要であるが、X6〜X9の全てが酸素原子であることが好ましい。
本発明で用いられるアルキルベンゼンの40℃における動粘度は1〜60mm2/sであることが好ましい。40℃における動粘度が1mm2/s未満の場合には、添加効果が期待できない場合がある。また、40℃における動粘度が60mm2/sを超える場合には、ステインや腐食の発生を増大させる可能性があり、好ましくは40mm2/s以下、より好ましくは20mm2/s以下である。
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、直鎖状または分岐状のプロピル基、直鎖状または分岐状のブチル基、直鎖状または分岐状のペンチル基、直鎖状または分岐状のヘキシル基、直鎖状または分岐状のヘプチル基、直鎖状または分岐状のオクチル基、直鎖状または分岐状のノニル基、直鎖状または分岐状のデシル基、直鎖状または分岐状のウンデシル基、直鎖状または分岐状のドデシル基、直鎖状または分岐状のトリデシル基、直鎖状または分岐状のテトラデシル基、直鎖状または分岐状のペンタデシル基、直鎖状または分岐状のヘキサデシル基、直鎖状または分岐状のヘプタデシル基、直鎖状または分岐状のオクタデシル基、直鎖状または分岐状のノナデシル基、直鎖状または分岐状のイコシル基、直鎖状または分岐状のヘンイコシル基、直鎖状または分岐状のドコシル基、直鎖状または分岐状のトリコシル基、直鎖状または分岐状のテトラコシル基、直鎖状または分岐状のペンタコシル基、直鎖状または分岐状のヘキサコシル基、直鎖状または分岐状のヘプタコシル基、直鎖状または分岐状のオクタコシル基、直鎖状または分岐状のノナコシル基、直鎖状または分岐状のトリアコンチル基、直鎖状または分岐状のヘントリアコンチル基、直鎖状または分岐状のドトリアコンチル基、直鎖状または分岐状のトリトリアコンチル基、直鎖状または分岐状のテトラトリアコンチル基、直鎖状または分岐状のペンタトリアコンチル基、直鎖状または分岐状のヘキサトリアコンチル基、直鎖状または分岐状のヘプタトリアコンチル基、直鎖状または分岐状のオクタトリアコンチル基、直鎖状または分岐状のノナトリアコンチル基、直鎖状または分岐状のテトラコンチル基が挙げられる。
また、用いるアルキルベンゼンとしては、もちろん、単一の構造のアルキルベンゼンだけでなく、異なる構造を有するアルキルベンゼンの混合物であっても良い。
本発明に係るアルキルベンゼンの数平均分子量については、なんら制限はないが、添加効果の点から、100以上が好ましく、130以上がより好ましい。また、分子量が大き過ぎるとステインや腐食の発生を増大させる可能性が大きくなることから、数平均分子量の上限は340以下が好ましく、320以下がより好ましい。
アルカノールアミンとしては、炭素数1〜12、好ましくは炭素数2〜10のアルカノールアミンが用いられる。具体的としては例えば、モノメタノールアミン、ジメタノールアミン、トリメタノールアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノ(n−プロパノール)アミン、ジ(n−プロパノール)アミン、トリ(n−プロパノール)アミン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、モノブタノールアミン(全ての異性体を含む)、ジブタノールアミン(全ての異性体を含む)、トリブタノールアミン(全ての異性体を含む)、モノペンタノールアミン(全ての異性体を含む)、ジペンタノールアミン(全ての異性体を含む)、トリペンタノールアミン(全ての異性体を含む)、モノヘキサノールアミン(全ての異性体を含む)、ジヘキサノールアミン(全ての異性体を含む)、モノヘプタノールアミン(全ての異性体を含む)、ジヘプタノールアミン(全ての異性体を含む)、モノオクタノールアミン(全ての異性体を含む)、モノノナノールアミン(全ての異性体を含む)、モノデカノールアミン(全ての異性体を含む)、モノウンデカノールアミン(全ての異性体を含む)、モノドデカノールアミン(全ての異性体を含む)、ジエチルモノエタノールアミン、ジエチルモノプロパノールアミン(全ての異性体を含む)、ジエチルモノブタノールアミン(全ての異性体を含む)、ジエチルモノペンタノールアミン(全ての異性体を含む)、ジプロピルモノエタノールアミン(全ての異性体を含む)、ジプロピルモノプロパノールアミン(全ての異性体を含む)、ジプロピルモノブタノールアミン(全ての異性体を含む)、ジプロピルモノペンタノールアミン(全ての異性体を含む)、ジブチルモノエタノールアミン(全ての異性体を含む)、ジブチルモノプロパノールアミン(全ての異性体を含む)、ジブチルモノブタノールアミン(全ての異性体を含む)、モノエチルジエタノールアミン、モノエチルジプロパノールアミン(全ての異性体を含む)、モノエチルジブタノールアミン(全ての異性体を含む)、モノエチルジペンタノールアミン(全ての異性体を含む)、モノプロピルジエタノールアミン(全ての異性体を含む)、モノプロピルジプロパノールアミン(全ての異性体を含む)、モノプロピルジブタノールアミン(全ての異性体を含む)、モノブチルジエタノールアミン(全ての異性体を含む)、モノブチルジプロパノールアミン(全ての異性体を含む)、モノブチルジブタノールアミン(全ての異性体を含む)等が挙げられる。この中でも、好ましいものとしては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノ(n−プロパノール)アミン、ジ(n−プロパノール)アミン、トリ(n−プロパノール)アミン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、モノブタノールアミン(全ての異性体を含む)、ジブタノールアミン(全ての異性体を含む)、ジエチルモノエタノールアミン、ジエチルモノプロパノールアミン(全ての異性体を含む)、ジエチルモノブタノールアミン(全ての異性体を含む)、ジエチルモノペンタノールアミン(全ての異性体を含む)、ジプロピルモノエタノールアミン(全ての異性体を含む)、ジプロピルモノプロパノールアミン(全ての異性体を含む)、ジプロピルモノブタノールアミン(全ての異性体を含む)、ジブチルモノエタノールアミン(全ての異性体を含む)、モノエチルジエタノールアミン、モノエチルジプロパノールアミン(全ての異性体を含む)、モノエチルジブタノールアミン(全ての異性体を含む)、モノプロピルジエタノールアミン(全ての異性体を含む)、モノプロピルジプロパノールアミン(全ての異性体を含む)、モノブチルジエタノールアミン(全ての異性体を含む)、モノブチルジプロパノールアミン(全ての異性体を含む)等の炭素数2〜10のアルカノールアミンが挙げられる。上記の各アルカノールアミンは単独で使用することができ、また構造を異にする2種以上のアルカノールアミンの混合物を使用することもできる。
アルカノールアミン又はアミンの含有量は、水を含む金属加工油組成物全量基準で1〜30質量%が好ましく、より好ましくは2〜25質量%の範囲であり、両者を併用することによりさらに好ましい結果が得られる。
下記に示す各成分を用いて金属加工油組成物15種(実施例用8種、比較例用7種)を調製した。各実施例および比較例の金属加工油組成物の組成をそれぞれ表1および表2に示す。また、実施例および比較例の各組成物に関し、平板しゅう動試験により凝着防止性を評価した。
(1)基油 40℃における動粘度21.4mm2/sの鉱油
(2)含酸素化合物
含酸素化合物1:テトラプロピレングリコール
含酸素化合物2:トリプロピレングリコール
含酸素化合物3:ジプロピレングリコールジメチルエーテル
含酸素化合物4:ポリエチレンオキシドジラウレート(エチレンオキシド平均分子量
200)
含酸素化合物5:グリセリンモノオレエート/ジオレエート(45:55混合物)
(3)油性剤 ステアリン酸ブチル、ラウリルアルコール
(4)極圧剤 硫化エステル、トリクレジルホスフェート(TCP)
(5)アミン類 トリエタノールアミン、ジシクロヘキシルアミン
油剤が材料の凝着の程度に及ぼす影響を調べるため、平ビードを用いて、材料の引き抜き試験を実施した。使用した材料は下記の5種類で、テストピースの大きさはいずれも厚さ0.9mm、幅30mmである。
材料1:SUS304
材料2:黄銅(銅70%/亜鉛30%)
材料3:純チタン
材料4:アルミニウム(JIS A1050)
材料5:SPCC(JIS G3141)
Claims (1)
- 鉱油、油脂および合成油からなる群から選ばれる1種以上を基油とし、(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)前記(A1)のハイドロカルビルエーテルまたはエステル、(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)前記(A3)のハイドロカルビルエーテルまたはエステル、(A5)炭素数2〜20の2価アルコール、(A6)前記(A5)のハイドロカルビルエーテルまたはエステル、(A7)炭素数3〜20の3価アルコール、および(A8)前記(A7)のハイドロカルビルエーテルまたはエステルからなる群から選ばれる1種以上の含酸素化合物を0.005〜10質量%、および水を10〜99質量%含有することを特徴とする金属加工油組成物。
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