JP2008138092A - 亜鉛メッキ鋼板用金属加工油組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基油に、チアゾール化合物及びチアジアゾール化合物の中から選ばれる少なくとも1種の有機硫黄化合物とpH調整剤としてアルカリ金属又はアルカリ土類金属含有化合物とを含有することを特徴とする亜鉛メッキ鋼板用金属加工油組成物である。
【選択図】なし
Description
また、レベラー洗浄の後のプレス前洗浄は、プレス前洗浄のために用いられると同時に、金属加工油、すなわちプレス油としてそのまま用いられ、さらには、防錆機能を併せ持つものであることが必要である。
ところが、このような亜鉛メッキ鋼板の金属加工工程においては、プレス等の金属加工時にメッキ相が剥離しやすく、摩耗も増大し、また摩擦係数が高くなるなど、潤滑性が不充分であるという問題があった。
また、一方、金属加工油を洗浄油として使用すると、洗浄工程に鋼板に付着する防錆油、塵埃、摩耗粉が該洗浄油に混入し、また、洗浄油として使用中に低粘度留分が揮発して粘度が増大する。そのため動粘度の増加による洗浄性の低下や、混入する摩耗粉等によりプレス加工等の金属加工時に鋼板の表面にキズが発生するという問題がある。
しかしながら、これらの加工兼用防錆油組成物はいずれも、硫黄系の極圧剤を使用しているために、亜鉛メッキ鋼板を対象とする場合には、亜鉛メッキの剥離を促進して摩擦係数を増大させ、摩耗を促進する場合があった。また、これらの加工兼用防錆油組成物はいずれも、潤滑性を維持するために動粘度が高く、洗浄性に劣るものであった。さらに、防錆性、潤滑性(プレス加工成形性)及び脱脂性を両立することが難しく、特にリン系、又は無リン系の脱脂剤による脱脂性に必ずしも優れたものではなく、さらなる改良が望まれていた。
また、本発明は、亜鉛メッキの剥離や摩耗粉の発生を抑制する等潤滑性に優れると共に、洗浄性、防錆性及び脱脂性に優れ、金属加工兼洗浄油、防錆兼金属加工兼洗浄油などとして、さらには、レベラー洗浄、プレス前洗浄などに使用できる亜鉛メッキ鋼板用金属加工兼洗浄油を提供することを目的とする。
すなわち、本発明は、
(2)組成物の抽出水のpHが8.0以上である上記(1)に記載の亜鉛メッキ鋼板用金属加工油組成物、
(3)pH調整剤が過塩基性金属スルホネートである上記(1)又は(2)に記載の亜鉛メッキ鋼板用金属加工油組成物、
(4)基油の40℃における動粘度が2〜10mm2/sである上記(1)〜(3)のいずれかに記載の亜鉛メッキ鋼板用金属加工油組成物、
(5)基油が、(a)40℃における動粘度が0.5〜5mm2/sである低粘度基油と(b)40℃における動粘度が10〜100mm2/sである高粘度基油を混合したものである上記(1)〜(4)のいずれかに記載の亜鉛メッキ鋼板用金属加工油組成物、
(6)さらに、防錆剤、油性剤の中の少なくとも1種を含有する上記(1)〜(5)のいずれかに記載の亜鉛メッキ鋼板用金属加工油組成物、
(7)防錆剤が、多価アルコールの脂肪酸エステル及び中性金属スルフォネートから選ばれた少なくとも1種である上記(6)に記載の亜鉛メッキ鋼板用金属加工油組成物、
(8)油性剤が、動植物油脂である上記(6)に記載の亜鉛メッキ鋼板用金属加工油組成物、
(9)40℃における動粘度が1〜10mm2/sである上記(1)〜(8)のいずれかに記載の亜鉛メッキ鋼板用金属加工油組成物、
(10)バリウムの含有量が組成物全量基準で5質量ppm以下である上記(1)〜(9)のいずれかに記載の亜鉛メッキ鋼板用金属加工油組成物、
(11)金属加工兼洗浄油、又は防錆兼金属加工兼洗浄油として使用する上記(1)〜(10)のいずれかに記載の亜鉛メッキ鋼板用金属加工油組成物、及び
(12)レベラー洗浄油、プレス前洗浄油又はレベラー洗浄油兼プレス前洗浄油として使用する上記(1)〜(11)のいずれかに記載の亜鉛メッキ鋼板用金属加工油組成物、
を提供するものである。
ここで用いられる基油としては、特に限定されるものではなく、通常、金属加工油組成物の基油として用いられる鉱油及び合成油を使用することができる。
本発明で用いる鉱油としては、パラフィン基系原油、中間基系原油、又はナフテン基系原油を常圧蒸留した残渣油、又は常圧蒸留の残渣油を減圧蒸留して得られる留出油、さらにはこれらを常法に従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、脱ロウ処理油、白土処理油などを挙げることができる。
また、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、及びこれらの水素添加物、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、ヒンダードエステル、シリコーンオイルなどを挙げることができる。
これらの潤滑油基油は、1種単独で、又は2種以上を混合して、さらには鉱油と合成油を組み合わせて使用することができる。
基油の40℃における動粘度が、1mm2/s以上であれば、油膜保持性を有し、潤滑性や防錆性を良好に確保することができ、一方40℃における動粘度が、50mm2/s以下であれば、洗浄性や脱脂性の悪化を防止できる。また、基油の40℃における動粘度が20mm2/s以下、さらには10mm2/s以下、特に5mm2/s以下であれば、洗浄性や脱脂性を著しく向上させる効果がある。
(a)低粘度基油と(b)高粘度基油の配合比率については、本発明の効果を奏する範囲で特に制限はないが、(a)成分:(b)成分質量比で5:1〜20:1の範囲で混合したものが好ましい。
前記チアゾール化合物の代表例としては、アルキルチアゾール、ベンゾチアゾール、アルキルベンゾチアゾール、アルキルメルカプトチアゾールなどが例示される。アルキル基は、通常炭素数1〜12の直鎖又は分枝状アルキル基である。
また、前記チアジアゾール化合物の代表例としては、2,5−ビス(アルキルチオ)−1,3,4−チアジアゾール、2,5−ビス(アルキルジチオ)−1,3,4−チアジアゾール、2−(アルキルチオ)−5−メルカプト−1,3,4−チアジアゾール、2−(アルキルジチオ)−5−メルカプト−1,3,4−チアジアゾールが例示される。アルキル基は、通常炭素数1〜12の直鎖又は分枝状アルキル基である。
これらの中でも、潤滑性及び防錆性や脱脂性の点からチアジアゾール化合物が特に好ましい。
この有機硫黄化合物の配合量は、組成物全量基準で、硫黄含有量として0.01〜2質量%の範囲が好ましく、さらに好ましくは0.5〜2質量%の範囲である。この有機硫黄化合物は1種単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
前記過塩基性金属スルホネートなどの塩基価については、特に制限はないが、pH調整能を高めるためには、150mgKOH/g以上であることが好ましく、さらには300mgKOH/g以上、特には400mgKOH/g以上であることが好ましい。また、塩基価の上限については、制限はないが、入手の容易性から通常800mgKOH/g程度である。
なお、塩基価は、JIS K 2501の過塩素酸法に準拠して測定した値である。
上記防錆剤としては、とくに制限はないが、多価アルコールの脂肪酸エステル及び中性金属スルフォネートから選ばれた少なくとも1種であることが好ましい。
上記多価アルコールの脂肪酸エステルとしては種々の化合物を用いることができ、フルエステルのみではなく、部分エステルを含有していてもよいが、分子中の平均の水酸基(OH基)の数が1以下であることが好ましく、フルエステルであることがより好ましい。また、OH基が残存する多価アルコールの脂肪酸エステルが、エーテル結合により二量体を作る場合も、本発明の多価アルコールの脂肪酸エステルに含有される。
一方、脂肪酸としては、炭素数8〜20の脂肪酸、さらには炭素数12〜18の脂肪酸が好ましく、直鎖状、分岐状又は環状であってもよく、飽和又は不飽和であってもよい。好ましい具体例としては、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン、オレイン酸、イソステアリン酸などの直鎖状叉は分岐状脂肪酸が挙げられ、中でもオレイン酸やラウリン酸が好ましく、特にラウリン酸が好ましい。
また、脱脂性の点で不純物及び遊離の脂肪酸の含有量が少ないほど好ましく、具体的には、電位差法で測定した酸価が1.0mgKOH/g以下であることが好ましく、0.5mgKOH/g以下であることがより好ましい。
本発明の亜鉛メッキ鋼板用金属加工油組成物における多価アルコールの脂肪酸エステルの配合量は、組成物全量基準で0.5〜10質量%の範囲であることが好ましく、さらに1〜5質量%の範囲であることが好ましい。
ここで、スルホン酸としては、芳香族石油スルホン酸、アルキルスルホン酸、アリールスルホン酸、アルキルアリールスルホン酸等があり、より具体的には、ドデシルベンゼンスルホン酸、ジラウリルセチルベンゼンスルホン酸、パラフィンワックス置換ベンゼンスルホン酸、ポリオレフィン置換ベンゼンスルホン酸、ポリイソブチレン置換ベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸などが挙げられる。一方、金属塩の金属としては、カルシウム、ナトリウム、マグネシウム、亜鉛など種々のものが挙げられ、これらのうち特にカルシウムが好ましい。
また、中性金属スルホネートは、環境上の観点から、バリウムを実質的に含有しないことが好ましく、具体的にはバリウムの含有量が50質量ppm以下であるものが好ましい。
該動植物油脂の主成分は脂肪酸のグリセリドであり、具体的には、牛脂、豚脂、魚油、肝油、鯨油などの動物油脂、大豆油、やし油、パーム油、菜種油、米ぬか油などの植物油脂が挙げられる。これらの油脂の中でグリセリドを構成する油脂脂肪酸としてオレイン酸やパルミチン酸を多く含む油脂が性能上好ましく、具体的にはオレイン酸37〜50質量%、パルミチン酸35〜48質量%を含有するものが好ましい。もちろん、その他ミリスチン酸、ステアリン酸、リノール酸を含んでいてもよい。したがって、植物油脂が好ましく、大豆油が特に好ましい。
この動植物油脂は一種単独で、又は二種以上を組み合わせて使用することができる。またその動植物油脂の配合量は、組成物全量基準で、0.5〜10質量%の範囲が好ましく、さらに好ましくは1〜5質量%の範囲である。
極圧剤としては、リン酸エステルや亜リン酸エステルを挙げることができる。リン酸エステル、亜リン酸エステルとしては、リン系極圧剤として通常用いられるものを使用することができ、具体的には、アルキルフォスファイト、アルキルフォスフェート、アルキルアシッドフォスフェート、アルキルチオフォスファイト、アルキルアシッドフォスフェートのアミン塩、アルキルリン酸のカルシウム塩などが挙げられる。ここでアルキル基の炭素数は11以上のものが好ましい。炭素数が11以上であると、加水分解に対する安定性が高い。一方、アルキル基の炭素数の上限は、溶解性及び潤滑性の点で17程度であることが好ましい。
上記リン酸エステル、亜リン酸エステルは1種単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
該リン酸エステル、亜リン酸エステルの配合量は、組成物全量基準で、0.1〜5質量%の範囲であることが好ましく、さらには0.1〜1質量%の範囲であることが好ましい。リンの含有量に換算すると0.01〜2質量%の範囲が好ましく、0.03〜0.5質量%の範囲がさらに好ましい。
消泡剤としては、例えばジメチルポリシロキサン,ポリアクリレート等が挙げられる。
この場合の配合量は、通常、組成物基準で0.0001〜2質量%の範囲である。
本発明における組成物の抽出水のpH(以下、単に「組成物のpH」と略称することがある)とは、金属加工油組成物と水を接触させた後、分離した水が示すpHを意味し、具体的には、組成物と水(脱気したイオン交換水)を等量混合し、室温で10秒間振盪し、60分間静置後に分離したイオン交換水が示すpHである。
このようにして測定した組成物のpHが8.0以上であれば、亜鉛メッキの剥離や摩耗粉の発生を抑制し、かつ金属加工時の摩擦係数を低減する等潤滑性を高めることができる。一方、組成物の抽出水のpHの上限は特に制限はないが、亜鉛の腐食を防止する観点から10.0以下であることが好ましく、さらには9.5以下、特に9.0以下であることが好ましい。
なお、上記組成物のpHは、前記したpH調整剤を配合することによって、調整すればよい。
また、本発明の亜鉛メッキ鋼板用金属加工油組成物は、さらに、本発明の亜鉛メッキ鋼板用金属加工油組成物のバリウムの含有量は、環境への負荷を考慮すると5質量ppm以下であることが好ましい。
評価方法
(1)動粘度;JIS K2283に準拠して測定した。
(2)脱脂性;60×80×0.8mmの合金化溶融亜鉛めっき鋼板(めっき付着量42.9g/m2、以下「テストピース」という。)に各実施例及び比較例にて調製した供試油を約1g/m2塗布した。該テストピースを脱脂液(パーカーFCE2001(2%溶液))に2分間浸漬し、30秒間水洗して脱脂状態を確認した。脱脂の程度は脱脂後の鋼板の水濡れ面積(%)にて評価した。評価基準は以下のとおりである。
○;水濡れ面積が80%以上
△;水濡れ面積が20%以上、80%未満
×;水濡れ面積が20%未満
上記脱脂性の試験で用いたのと同様のテストピースに、各実施例及び比較例にて調製した供試油を約1g/m2塗布した。該テストピースについて、往復動摺動試験機を用いて、最大摩擦係数(μ)、試験後のめっきの剥離・摩耗量(mg)を測定した。試験に用いた球は、SUJ2、1/2インチ球であり、3kgのおもりで押付け荷重をかけた。測定は、温度70℃、摺動速度5mm/s、摺動距離40mm、摺動回数100回の条件で行った。
摩擦係数に関しては以下の基準で評価した。
◎;0.3未満
○;0.3以上〜0.4未満
△;0.4以上〜0.5未満
×;0.5以上
上記と同様の供試材(φ70mm)に、各実施例及び比較例にて調製した供試油を約2g/m2塗油し、ポンチとしてSKD11硬質クロムメッキ(鏡面仕上げ、径32φ、肩半径5R)、ダイスとしてSKD11硬質クロムメッキ(鏡面仕上げ、径34.4φ、肩半径5R)を用い、しわ押さえ力1〜4tf、ポンチ速度1mm/sの条件で深絞り加工を行った。各しわ押さえ荷重での最大ポンチ荷重(tf)と破断時の絞り高さ(mm)を測定し、限界しわ押さえ荷重を算出した。限界しわ押さえ荷重に関しては、以下の基準で評価した。
◎;4tf以上
○;3tf以上4tf未満
△;2tf以上3tf未満
×;2tf以下未満
(5)pH;pHメーターを用い、明細書記載の方法に基づいて、脱気したイオン交換水で抽出した抽出水のpHを測定した。脱気したイオン交換水のpHは、6.7であった。
第1表に示すように、基油に各成分及び添加剤を配合し、亜鉛メッキ鋼板用金属加工油組成物を得、上記方法によって評価した。その結果を第1表に示す。
*1 基油A;パラフィン系鉱油、40℃における動粘度1.621mm2/s
*2 基油B;ナフテン系鉱油、40℃における動粘度26.46mm2/s
*3 チアジアゾール;硫黄含有量11.3質量%
*4 過塩基性カルシウムスルホネート;塩基価405mgKOH/g、バリウム含有量検出限界(5質量ppm)以下
*5 トリメチロールプロパンラウリルエステルA;酸価0.5mgKOH/g
*6 トリメチロールプロパンラウリルエステルB;酸価3.3mgKOH/g
*7 中性カルシウムスルホネート;塩基価21.7mgKOH/g、バリウム含有量
検出限界(5質量ppm)以下
*8 精製大豆油A;大豆油(ニッコー製油(株))、酸価0.5mgKOH/g
*9 大豆油B;JAS大豆原油、酸価11.3mgKOH/g
*10 酸化防止剤;2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール(DBPC、住友化学工業(株)「スミライザーBHT」)
これに対し、有機硫黄化合物を含有しない比較例1は、亜鉛メッキの剥離・摩耗量が多く、摩擦係数が大きく、深絞り性が充分でない。また、pH調整剤を含まない比較例2では、亜鉛メッキの剥離・摩耗量が多く、深絞り性が充分でない。
Claims (12)
- 基油に、チアゾール化合物及びチアジアゾール化合物の中から選ばれる少なくとも1種の有機硫黄化合物とpH調整剤としてアルカリ金属又はアルカリ土類金属含有化合物とを含有することを特徴とする亜鉛メッキ鋼板用金属加工油組成物。
- 組成物の抽出水のpHが8.0以上である請求項1に記載の亜鉛メッキ鋼板用金属加工油組成物。
- pH調整剤が過塩基性金属スルホネートである請求項1又は2に記載の亜鉛メッキ鋼板用金属加工油組成物。
- 基油の40℃における動粘度が2〜10mm2/sである請求項1〜3のいずれかに記載の亜鉛メッキ鋼板用金属加工油組成物。
- 基油が、(a)40℃における動粘度が0.5〜5mm2/sである低粘度基油と(b)40℃における動粘度が10〜100mm2/sである高粘度基油を混合したものである請求項1〜4のいずれかに記載の亜鉛メッキ鋼板用金属加工油組成物。
- さらに、防錆剤、油性剤の中の少なくとも1種を含有する請求項1〜5のいずれかに記載の亜鉛メッキ鋼板用金属加工油組成物。
- 防錆剤が、多価アルコールの脂肪酸エステル及び中性金属スルフォネートから選ばれた少なくとも1種である請求項6に記載の亜鉛メッキ鋼板用金属加工油組成物。
- 油性剤が、動植物油脂である請求項6に記載の亜鉛メッキ鋼板用金属加工油組成物。
- 40℃における動粘度が1〜10mm2/sである請求項1〜8のいずれかに記載の亜鉛メッキ鋼板用金属加工油組成物。
- バリウムの含有量が組成物全量基準で5質量ppm以下である請求項1〜9のいずれかに記載の亜鉛メッキ鋼板用金属加工油組成物。
- 金属加工兼洗浄油、又は防錆兼金属加工兼洗浄油として使用する請求項1〜10のいずれかに記載の亜鉛メッキ鋼板用金属加工油組成物。
- レベラー洗浄油、プレス前洗浄油又はレベラー洗浄油兼プレス前洗浄油として使用する請求項1〜11のいずれかに記載の亜鉛メッキ鋼板用金属加工油組成物。
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