JP2021188048A - 非水溶性加工油及びその製造方法 - Google Patents

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Eun Ki Kim
チョオン,ビョンスウ
Byung Soo Cheon
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キム,ドンヒョン
Dong Hyun Kim
アン,サンジン
Sang-Jin An
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Abstract

【課題】非水溶性加工油の原料及び含有量を調節することにより、引火点が250℃〜280℃、粘度が15cst〜29cst(40℃)、及び、生分解能が60%〜100%に調節される、環境親和的であって低粘度かつ高引火性の非水溶性加工油を提供すること。【解決手段】本発明の実施例に係る非水溶性加工油は、全重量に対して、鉱油2重量%〜10重量%、エステル基油60重量%〜95重量%、潤滑添加剤3重量%〜17重量%、極圧剤5重量%〜15重量%、酸化防止剤0.1重量%〜2重量%、及び、銅腐食防止剤0.1重量%〜2.0重量%を含む。【選択図】なし

Description

本発明は、非水溶性加工油の原料及び含有量を調節することにより、引火点が250℃〜280℃、粘度が15cst〜29cst(40℃)、及び、生分解性能が60%〜100%に調節される、環境親和的であって低粘度かつ高引火性の非水溶性加工油に関する。
加工油とは、金属加工過程において加工を円滑に行うために用いられる油剤を指し、主に、切削、研削、鍛造、圧延、プラスなどの金属加工工程において、加工部位に直接的に適用される油剤を指す。
加工油は、作業環境側面から、ミストが部分的に発生し、人体に悪影響を与えるという問題があり、漏出発生時は、生分解性が低いため、環境汚染を誘発する。また、現在使用されている加工油は、低温で流動性があるが、引火点が低いという問題がある。
近年、政府によって、作業環境側面から油剤使用に対する環境規制が強化されており、市民団体や利害関係者からの直接・間接的な環境改善要求、及び現場作業者の作業環境改善意思があり、低刺激性かつ環境にやさしい製品に対する要求が強まっている。
韓国公開特許公報第10−2010−0003503号(公開日:2010.01.11)
本発明は、非水溶性加工油の原料及び含有量を調節することにより、引火点が250℃〜280℃、粘度が15cst〜29cst(40℃)、及び、生分解能が60%〜100%に調節される、環境親和的であって低粘度かつ高引火性の非水溶性加工油を提供することを目的としている。
本発明の実施例に係る非水溶性加工油は、全重量に対して、鉱油2重量%〜10重量%;エステル基油60重量%〜95重量%;潤滑添加剤3重量%〜17重量%;極圧剤5重量%〜15重量%;酸化防止剤0.1重量%〜2重量%;及び、銅腐食防止剤0.1重量%〜2.0重量%;を含む。
本発明の実施例に係る非水溶性加工油の前記鉱油は、引火点が230℃〜260℃であり、粘度が92.0cst〜99.0cst(40℃)であるよい。
本発明の実施例に係る非水溶性加工油の前記エステル基油は、精製された脂肪酸とアルコールとのエステル化反応により生成され、前記精製された脂肪酸は、C8〜C12の脂肪酸の含有量が、前記エステル基油を生成する全脂肪酸の総重量に対して、0.5重量%以下で含まれ、前記アルコールは、トリデシルアルコール、テトラデシルアルコール、ペンタデシルアルコール、ヘキサデシルアルコール、1−ヒドロキシトリデシルアルコール、1−ヒドロキシペンタデシルアルコール、イソヘキサデシルアルコール、イソステアリルアルコール、イソトリデシルアルコール、ネオペンチルグリコールアルコールのうちの少なくとも1つ以上を含むことができる。
本発明の実施例に係る非水溶性加工油の前記エステル基油は、精製された脂肪酸とアルコールとのエステル化反応により生成され、前記精製された脂肪酸は、C8〜C10の脂肪酸の含有量が、前記エステル基油を生成する全脂肪酸の総重量に対して、0.0重量%であり、前記アルコールは、トリデシルアルコール、テトラデシルアルコール、ペンタデシルアルコール、ヘキサデシルアルコール、1−ヒドロキシトリデシルアルコール、1−ヒドロキシペンタデシルアルコール、イソヘキサデシルアルコール、イソステアリルアルコール、イソトリデシルアルコール、ネオペンチルグリコールアルコールのうちの少なくとも1つ以上を含むことができる。
本発明の実施例に係る非水溶性加工油の前記極圧剤として、引火点が205℃〜250℃、かつ15℃での密度が0.9g/cm〜1.0g/cmである硫黄系極圧剤が、非水溶性加工油の全重量に対して、1.5重量%〜7.5重量%含まれている。
本発明の実施例に係る非水溶性加工油の前記極圧剤として、引火点が230℃〜260℃、かつ20℃での密度が1.10kg/L〜1.25kg/Lであるリン系極圧剤が、非水溶性加工油の全重量に対して、1.0重量%〜2.0重量%含まれている。
本発明の実施例に係る非水溶性加工油の前記極圧剤として、引火点が185℃〜195℃、かつ15℃での密度が0.02〜g/cm0.05g/cmであるリン系極圧剤が、非水溶性加工油の全重量に対して、0.2重量%〜0.8重量%含まれている。
本発明の実施例に係る非水溶性加工油の前記酸化防止剤は、粘度が2800cst〜3200cst(40℃)とすることができる。
本発明の実施例に係る非水溶性加工油の他の添加剤として、スルホン酸(sulfonic acid)、ペトゥロリアム(petroleum)、及びカルシウム塩(calcium salt)をさらに含むことができる。
本発明の実施例に係る非水溶性加工油の粘度は、15cst〜29cst(40℃)に調節されている。
本発明の実施例に係る非水溶性加工油の引火点は、250℃〜290℃に調節されている。
本発明の実施例に係る非水溶性加工油のOECDテストガイドライン301Fに準拠した分解試験において、分解能が60%〜100%に調節されている。
本発明の実施例に係る非水溶性加工油の磨耗径は、0.9mm〜2.0mmに調節されている。
本発明の実施例に係る非水溶性加工油の製造方法は、全重量に対して、鉱油2重量%〜10重量%、エステル基油60重量%〜95重量%、潤滑添加剤3重量%〜17重量%、極圧剤5重量%〜15重量%、酸化防止剤0.1重量%〜2重量%、及び銅腐食防止剤0.1重量%〜2.0重量%を含む非水溶性加工油の原料を反応器に投入するステップ;前記反応器内の温度を55℃〜65℃に昇温するステップ;前記反応器中の非水溶性加工油の原料を30分〜50分間混合するステップ;及び、前記反応器内の温度を20℃〜30℃に冷却するステップ;を含む。
本発明によれば、非水溶性加工油の原料及び含有量を調節することにより、引火点が250℃〜280℃、粘度が15cst〜29cst(40℃)、及び生分解能が60%以上に調節される、環境親和的であって、低粘度かつ高引火性の非水溶性加工油を提供することができる。
以下、実施例に基づいて本発明を詳述する。後述の実施例は、本発明の例示に過ぎず、本発明の範囲は、これらの実施例によって制限されない。
本明細書において使用される「含む」のような表現は、当該表現が含まれる文言又は文章において、特に断りのない限り、他の実施例を含む可能性を内包する開放型用語(open−ended terms)と理解されるべきである。
本明細書において使用される「好ましい」及び「好ましく」は、所定の環境下で所定の利点を提供可能な本発明の実施形態を指す。しかし、同じ環境又は異なる環境下で、好適な他の実施形態があり得る。さらに、1つ以上の好適な実施形態の言及は、他の実施形態が有用でないという意味ではなく、本発明の範疇から他の実施形態を排除しない。
本発明の実施例に係る非水溶性加工油の粘度は、15cst〜29cst、好ましくは15cst〜25cst、より好ましくは15cst〜20cst(40℃)に調節可能である。
また、本発明の実施例に係る非水溶性加工油の引火点は、250℃〜290℃、より好ましくは260℃〜290℃に調節可能である。
さらに、本発明の実施例に係る非水溶性加工油のOECDテストガイドライン301Fに準拠した分解試験において、分解能が60%〜100%、より好ましくは70%〜100%に調節可能である。
本発明の実施例に係る非水溶性加工油の潤滑摩擦試験において、摩耗径が0.9mm〜2.0mm、好ましくは0.9mm〜1.5mm、より好ましくは0.9mm〜1.2mmに調節可能である。
粘度、引火点、生分解能、及び、潤滑摩擦試験における摩耗径が上述の範囲に調節される、環境親和的であって低粘度かつ高引火性の非水溶性加工油を製造するためには、下記の原料を、後述の含有量で含む必要がある。以下、具体的に説明する。
本発明の実施例に係る非水溶性加工油は、全重量に対して、鉱油が、2重量%〜10重量%、好ましくは2重量%〜8重量%、より好ましくは2重量%〜5重量%含まれている。
上述の含有量で含まれる鉱油は、引火点が、230℃〜260℃、より好ましくは230℃〜240℃とすることができる。
また、前記含有量で含まれる鉱油は、粘度が、92.0cst〜99.0cst、好ましくは93.0cst〜98.0cst、より好ましくは93.0cst〜96.0cst(40℃)とすることができる。
また、本発明の実施例に係る非水溶性加工油は、全重量に対して、エステル基油が、60重量%〜95重量%、好ましくは70重量%〜90重量%、より好ましくは75重量%〜90重量%含まれている。
前記エステル基油は、精製された脂肪酸とアルコールとのエステル化反応により生成され、前記精製された脂肪酸は、C8〜C12の脂肪酸の含有量が、前記エステル基油を生成する全脂肪酸の総重量に対して0.5重量%以下含まれ、前記アルコールは、トリデシルアルコール、テトラデシルアルコール、ペンタデシルアルコール、ヘキサデシルアルコール、1−ヒドロキシトリデシルアルコール、1−ヒドロキシペンタデシルアルコール、イソヘキサデシルアルコール、イソステアリルアルコール、イソトリデシルアルコール、ネオペンチルグリコールアルコールのうちの少なくとも1つ以上を含むことができる。
また、前記エステル基油は、精製された脂肪酸とアルコールとのエステル化反応により生成され、前記精製された脂肪酸は、C8〜C10の脂肪酸の含有量が、前記エステル基油を生成する全脂肪酸の総重量に対して0.0重量%であり、前記アルコールは、トリデシルアルコール、テトラデシルアルコール、ペンタデシルアルコール、ヘキサデシルアルコール、1−ヒドロキシトリデシルアルコール、1−ヒドロキシペンタデシルアルコール、イソヘキサデシルアルコール、イソステアリルアルコール、イソトリデシルアルコール、ネオペンチルグリコールアルコールのうちの少なくとも1つ以上を含むことができる。
また、本発明の実施例に係る非水溶性加工油は、全重量に対して、潤滑添加剤が、3重量%〜17重量%、より好ましくは5重量%〜15重量%含まれている。
また、本発明の実施例に係る非水溶性加工油は、全重量に対して、極圧剤が、5重量%〜15重量%、より好ましくは7重量%〜13重量%含まれている。
前記極圧剤として、引火点が205℃〜250℃、かつ15℃での密度が0.9g/cm〜1.0g/cmである硫黄系極圧剤が、非水溶性加工油の全重量に対して、1.5重量%〜7.5重量%含まれている。前記含有量で含まれる前記極圧剤の引火点は、より好ましくは205℃〜220℃、より好ましくは205℃〜210℃とすることができる。
また、前記極圧剤として、硫化ラード(sulfurized LARD)及び硫化オレフィン(sulfurized olefin)を含む硫黄系極圧剤をさらに含むことができる。
前記極圧剤として、引火点が23℃0〜260℃、かつ20℃での密度が1.10kg/L〜1.25kg/Lであるリン系極圧剤が、非水溶性加工油の全重量に対して、1.0重量%〜2.0重量%含まれている。前記含有量で含まれる前記極圧剤の引火点は、より好ましくは230℃〜250℃、より好ましくは230℃〜240℃とすることができる。
前記極圧剤として、引火点が185℃〜195℃、かつ15℃での密度が0.02g/cm〜0.05g/cmであるリン系極圧剤が、非水溶性加工油の全重量に対して、0.2重量%〜0.8重量%含まれている。前記含有量で含まれる前記極圧剤の引火点は、より好ましくは185℃〜190℃とすることができる。
最良の一実施例においては、極圧剤として、5重量%〜15重量%、より好ましくは7重量%〜13重量%の範囲内で上述の硫黄系極圧剤及びリン系極圧剤の両方を含むことができる。
また、本発明の実施例に係る非水溶性加工油は、全重量に対して、酸化防止剤が、0.1重量%〜2重量%、より好ましくは0.1重量%〜1重量%含まれている。前記含有量で含まれる酸化防止剤の粘度は、2800cst〜3200cst、より好ましくは2900cst〜3100cst(40℃)とすることができる。
また、本発明の実施例に係る非水溶性加工油は、全重量に対して、銅腐食防止剤が、0.1重量%〜2重量%含まれている。
一実施例として、前記銅腐食防止剤は、トリアゾール(triazole)、ポリ(オキシプロピレン)ジアミン(Poly(oxypropylene)diamine)、カプリル酸(caprylic acid)、ペラルゴン酸(pelargonic acid)、カプリン酸(capric acid)、及びセバシン酸(sebacic acid)のうちのいずれか1つとすることができる。
本発明の実施例に係る非水溶性加工油の他の添加剤として、スルホン酸(sulfonic acid)、ペトゥロリアム(petroleum)、及びカルシウム塩(calcium salt)をさらに含むことができる。
本発明の実施例に係る非水溶性加工油の製造方法は、全重量に対して、鉱油2重量%〜10重量%、エステル基油60重量%〜95重量%、潤滑添加剤3重量%〜17重量%、極圧剤5重量%〜15重量%、酸化防止剤0.1重量%〜2重量%、及び銅腐食防止剤0.1重量%〜2.0重量%を含む非水溶性加工油の原料を反応器に投入するステップ;前記反応器内の温度を55℃〜65℃に昇温するステップ;前記反応器中の非水溶性加工油の原料を30分〜50分間混合するステップ;及び、前記反応器内の温度を20℃〜30℃に冷却するステップ;を含む。
前記エステル基油は、精製された脂肪酸を準備するステップ、前記精製された脂肪酸とアルコールとのエステル化反応を行うステップ、及び未反応の物質を除去するステップを含む方法で製造することができる。
前記精製された脂肪酸を準備するステップにおいて、精製された脂肪酸は、C8〜C10の含有量が0wt%、又は、C8〜C12の含有量が0.5wt%以下とすることができる。
前記精製された脂肪酸を準備するステップでは、吸着剤を用いることができ、758mmHg以下で共沸剤を添加することができる。
ここで、共沸剤(entrainer)としては、分離しようとする物質との親和力が高く、かつ揮発性の良い溶媒であれば、特に制限されない。
前記アルコールとしては、トリデシルアルコール、テトラデシルアルコール、ペンタデシルアルコール、ヘキサデシルアルコール、1−ヒドロキシトリデシルアルコール、1−ヒドロキシペンタデシルアルコール、イソヘキサデシルアルコール、イソステアリルアルコール、イソトリデシルアルコール、及びネオペンチルグリコールからなる群から選択されるものとすることができる。
前記精製された脂肪酸とアルコールとのエステル化反応を行うステップでは、温度を、175℃〜185℃で1時間維持、195℃〜205℃で1時間維持、225℃〜235℃で1時間維持しながら、最終的に250℃まで昇温して行うことができる。
前記未反応の物質を除去するステップでは、730mmHg以下の圧力で5時間〜10時間維持するステップ、及び20℃〜50℃に冷却させるステップを含むことができる。
前記製造されるエステル基油の引火点は、260℃以上とすることができ、粘度は、14cst〜19cst(40℃)とすることができる。
<測定方法>
−生分解性の測定/OECD−301F:MITI(I)(Ministry of International Trade and Industry、Japan)
28日間、微生物が試料の分解に消費した酸素量及び試験物質の残存量から求める。
−動粘度(40℃)の測定/KS M ISO 3104:石油製品−透明及び不透明液体−動粘度試験方法及び粘度の計算
ガラス製毛細管式粘度計を用いて潤滑油の粘度の測定を行う。
−引火点の測定/KS M ISO 2592:引火点及び燃焼点の試験方法
クリーブランドオープンカップ試験機を用いて石油製品の引火点の測定を行う。
−摩耗径の測定/KS M 2026:石油製品−耐荷重性試験方法
四球試験機を用いて発生した摩耗径の測定を行う
<実施例>
下記のような非水溶性加工油の各原料を準備した。
(1)鉱油
水素処理された重質パラフィン精製油を86重量%〜93重量%含有し、引火点が242℃、粘度が10.4cst(100℃)である鉱油を準備した。
(2)潤滑添加剤
商品名「TO−F」の潤滑添加剤を準備した。
(3)エステル基油
エステル基油としては、C8〜C10が除去された脂肪酸、及びネオペンチルグリコール(Neopentyl glycol)を反応させて生成したエステルを使用した。C8〜C22の炭素組成をなす混合脂肪酸として、天然のパーム油、椰子に由来するトリグリセライドを加水分解して製造された脂肪酸(ヤシ脂肪酸又はパーム核油と呼ばれる混合脂肪酸)を、758mmhg以下の高真空システム下で共沸剤を添加し、150℃〜250℃の範囲で温度条件を変化させながら、低沸点脂肪酸C8〜C10を除去した。前記C8〜C10が除去されることで、精製された脂肪酸とネオペンチルグリコールとをエステル化反応させて反応物を生成した。前記反応物を攪拌しながら、常圧及び常温の条件で、250℃まで段階的に昇温して反応を行い、合成率が99.8%以上であることを確認した後、未反応の物質を除去するために高真空下で長時間維持して反応を終了し、冷却した。前記工程によって得られたエステル化合物をエステル系基油として使用した。
(4)硫黄系極圧剤
引火点が205℃〜208℃、かつ15℃での密度が0.97g/cmである第1の硫黄系極圧剤を準備した。
また、硫化ラード及び硫化オレフィンを含む第2の硫黄系極圧剤を準備した。
(5)リン系極圧剤
引火点が233〜235℃、かつ20℃での密度が0.175g/cm〜0.185g/cmである第1のリン系極圧剤を準備した。
また、引火点が188℃、かつ密度が0.031g/cmである第2のリン系極圧剤を準備した。
(6)酸化防止剤
粘度が3000cst(40℃)である酸化防止剤を準備した。
つぎに、前記準備した非水溶性加工油の原料を、それぞれ下記の表1に示すような含有量で反応器内に投入した後、前記反応器内の温度を55℃〜65℃に昇温した。つぎに、前記反応器中の非水溶性加工油の原料を、30分〜50分間混合した後、前記反応器内の温度を20℃〜30℃に冷却した。
Figure 2021188048
<実験例>
上記のような各実施例の実験結果を下記の表2に示す。
Figure 2021188048

Claims (14)

  1. 全重量に対して、
    鉱油2重量%〜10重量%;
    エステル基油60重量%〜95重量%;
    潤滑添加剤3重量%〜17重量%;
    極圧剤5重量%〜15重量%;
    酸化防止剤0.1重量%〜2重量%;及び
    銅腐食防止剤0.1重量%〜2.0重量%;
    を含む、非水溶性加工油。
  2. 前記鉱油は、引火点が230℃〜260℃であり、
    粘度は、92.0cst〜99.0cst(40℃)である、請求項1に記載の非水溶性加工油。
  3. 前記エステル基油は、精製された脂肪酸とアルコールとのエステル化反応により生成され、
    前記精製された脂肪酸は、C8〜C12の脂肪酸の含有量が、前記エステル基油を生成する全脂肪酸の総重量に対して、0.5重量%以下で含まれ、
    前記アルコールは、トリデシルアルコール、テトラデシルアルコール、ペンタデシルアルコール、ヘキサデシルアルコール、1−ヒドロキシトリデシルアルコール、1−ヒドロキシペンタデシルアルコール、イソヘキサデシルアルコール、イソステアリルアルコール、イソトリデシルアルコール、ネオペンチルグリコールアルコールのうちの少なくとも1つ以上を含む、請求項1に記載の非水溶性加工油。
  4. 前記エステル基油は、精製された脂肪酸とアルコールとのエステル化反応により生成され、
    前記精製された脂肪酸は、C8〜C10の脂肪酸の含有量が、前記エステル基油を生成する全脂肪酸の総重量に対して、0.0重量%であり、
    前記アルコールは、トリデシルアルコール、テトラデシルアルコール、ペンタデシルアルコール、ヘキサデシルアルコール、1−ヒドロキシトリデシルアルコール、1−ヒドロキシペンタデシルアルコール、イソヘキサデシルアルコール、イソステアリルアルコール、イソトリデシルアルコール、ネオペンチルグリコールアルコールのうちの少なくとも1つ以上を含む、請求項1に記載の非水溶性加工油。
  5. 前記極圧剤として、引火点が205〜250℃、かつ15℃での密度が0.9g/cm〜1.0g/cmである硫黄系極圧剤が、非水溶性加工油の全重量に対して、1.5重量%〜7.5重量%含まれる、請求項1に記載の非水溶性加工油。
  6. 前記極圧剤として、引火点が230〜260℃、かつ20℃での密度が1.10kg/L〜1.25kg/Lであるリン系極圧剤が、非水溶性加工油の全重量に対して、1.0重量%〜2.0重量%含まれる、請求項1に記載の非水溶性加工油。
  7. 前記極圧剤として、引火点が185〜195℃、かつ15℃での密度が0.02g/cm〜0.05g/cmであるリン系極圧剤が、非水溶性加工油の全重量に対して、0.2重量%〜0.8重量%含まれる、請求項1に記載の非水溶性加工油。
  8. 前記酸化防止剤は、粘度が2800cst〜3200cst(40℃)である、請求項1に記載の非水溶性加工油。
  9. 他の添加剤として、スルホン酸(sulfonic acid)、ペトゥロリアム(petroleum)、及びカルシウム塩(calcium salt)をさらに含む、請求項1に記載の非水溶性加工油。
  10. 粘度が15cst〜29cst(40℃)に調節される、請求項1に記載の非水溶性加工油。
  11. 引火点が250℃〜290℃に調節される、請求項1に記載の非水溶性加工油。
  12. OECDテストガイドライン301Fに準拠した分解試験において、分解能が60%〜100%に調節される、請求項1に記載の非水溶性加工油。
  13. 磨耗径が0.9mm〜2.0mmに調節される、請求項1に記載の非水溶性加工油。
  14. 全重量に対して、鉱油2重量%〜10重量%、エステル基油60重量%〜95重量%、潤滑添加剤3重量%〜17重量%、極圧剤5重量%〜15重量%、酸化防止剤0.1重量%〜2重量%、及び銅腐食防止剤0.1重量%〜2.0重量%を含む非水溶性加工油の原料を反応器に投入するステップ;
    前記反応器内の温度を、55℃〜65℃に昇温するステップ;
    前記反応器中の非水溶性加工油の原料を、30〜50分間、混合するステップ;及び、
    前記反応器内の温度を、20℃〜30℃に冷却するステップ;
    を含む、非水溶性加工油の製造方法。
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