JP2955891B2 - 金属加工油 - Google Patents

金属加工油

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は金属加工油に関するもの
であり、さらに詳しくは炭素数20以上でシス型二重結
合を有する脂肪酸を含有する脂肪酸を構成脂肪酸とする
トリグリセリドを、異性化して炭素数20以上でトラン
ス型二重結合を有する脂肪酸を0.5〜30%含有する
脂肪酸を構成脂肪酸としたトリグリセリドを基油あるい
は油性向上剤としてプレス加工、切削加工、研削加工、
引抜加工、圧延加工等に用いて潤滑性に優れ、かつ低温
での使用及び酸化安定性に優れた金属加工油に関する。
【0002】
【従来の技術】金属加工油には、例えば、切削、研削、
圧延、プレス、引き抜き等の加工方式による呼び方と、
また使い方によって水系で使用される水溶性金属加工
油、非水系で使用される油溶性金属加工油がある。この
ような金属加工油は基油として、石油系の鉱物油、パー
ム油、牛脂、豚脂等の動植物油脂あるいは脂肪酸エステ
ル等の合成油が用いられている。しかし、これらの基油
だけでは、金属加工技術の発展に伴う潤滑性能を十分満
足するものでなく、その性能を補うために、油性向上
剤、界面活性剤、錆止め剤、極圧添加剤、消泡剤などさ
らに多くの添加剤を配合して用いている。金属加工油と
して潤滑性能のほかに、加工速度の高速化に伴う冷却性
の向上が必要とされている。低温で使用出来て冷却性が
良く、酸化安定性の高い油脂が求められていることか
ら、基油または油性向上剤として動植物油脂に、(1)
液状を保つために不飽和結合を残して水素添加した油脂
(特公昭63−52080)や(2)長鎖長の脂肪酸基
の一部を飽和短鎖長の脂肪酸基に置換した形のトリグリ
セリド(油脂第37巻60頁、86頁、1984)等の
利用が報告されている。
【0003】しかしながら(1)は水素添加を行うため
に融点が高くなり、35〜55℃の温度では使えるが、
それ以下の低温で用いるには一定した作業性が得られ
ず、また乳化して用いる場合の乳化安定性が悪いと言う
欠点がある。また(2)は短鎖長の飽和脂肪酸に炭素数
6〜12の飽和脂肪酸を用いるため酸化安定性は高く、
かつ10℃以下の低温でも用いることができるが高温高
圧の過酷な条件での潤滑において潤滑性能が低く、発
煙、発臭が起こり易く、また水系で用いた時に加水分解
が起こり易いと言う問題点があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】さらに近年金属加工産
業も種々の素材の加工を行うようになり、また、金属加
工機械も自動化が進み、多種多様になってきた。さら
に、めざましい勢いで新しい素材、新しい加工機械が開
発されている。これに伴い、従来潤滑油剤として用いら
れていた動植物油脂及びその硬化油やそれらのエステル
より、優れた潤滑性を有する油が要望されるようになっ
て来ていると共に、低温で安定した作業性の下で用い得
てかつ冷却性が良く、さらに長期間分解や酸化等の変質
が起こり難い安定な潤滑剤用基材が求められている。本
発明はこの点に着目しなされたもので、油性金属加工油
にも水溶性金属加工油にも適した潤滑性を持ち、かつ低
温で使用出来て、酸化安定性の高い金属加工油を提供す
ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決するため鋭意研究した結果、炭素数が20以上で
シス型二重結合を有する脂肪酸を含有する脂肪酸を構成
脂肪酸とするトリグリセリドを異性化して、炭素数20
以上でトランス型二重結合を有する脂肪酸を0.5〜3
0%含有する脂肪酸を構成脂肪酸としたトリグリセリド
を基油あるいは油性向上剤として用いることにより、金
属加工油としてすぐれた潤滑性を有することを見い出
し、本発明を完成するに至った。
【0006】本発明で用いる「炭素数20以上でシス型
二重結合を有する脂肪酸」(以下これを「シス酸」と言
う)を含有する脂肪酸を構成脂肪酸とするトリグリセリ
ドには、天然油脂または天然油脂をエステル交換や結晶
分別を行って得られる油脂が挙げられるが、天然油脂と
しては、ナタネ油、カラシ油、ダイコン種子油等の十字
架植物の種子油、イワシ油、イカ油、タラ油等の魚油
が、またエステル交換や結晶分別を行って得られる油脂
としては、上記油脂と炭素数が18以下の脂肪酸を構成
脂肪酸とする油脂との間でエステル交換して得られるエ
ステル交換油脂または上記油脂を分別処理して得られる
分別成分が挙げられ、これらトリグリセリドには構成脂
肪酸中に、炭素数20以上でシス型二重結合を有する脂
肪酸を1%以上含有するのが好ましい。上記トリグリセ
リドの異性化は、金属セレン、ヨウ素、亜硝酸、塩化メ
チオニン、塩化スルフリル、硝酸と水銀又は銅、硝酸ナ
トリウムと硫酸又は硝酸等により発生する窒素酸化物等
の異性化触媒を用い、160〜250℃の条件下で処理
することにより異性化が起こる。異性化反応によりシス
酸のシス型二重結合がトランス型二重結合に変換する度
合は、100%は極めて困難であり、50〜75%まで
である。つまり多量のエルシン酸を含有する所謂ハイエ
ルシン酸ナタネ油はエルシン酸を45〜65%含有する
が、これを例えばセレン0.1%を用い、200℃で
0.5〜3時間加熱撹拌した場合、「炭素数20以上で
トランス型二重結合を有する脂肪酸」(以下これを「ト
ランス酸」と言う)は20〜33%となり、シス酸から
トランス酸への変換率は36〜60%である。またシス
酸を1.5%含有するナタネ油を時間を20分とした以
外は上記と同じ条件下で異性化するとトランス酸含量が
0.5%となり、シス酸からトランス酸への変換率は3
3%であった。これらシス酸、トランス酸の定量はガス
クロマトグラフ分析法により行った。また異性化反応
後、エステル交換や結晶分別を行って、上記のトランス
酸含有量の範囲に入るように調製しても用いることがで
きる。
【0007】本発明で用いるトランス酸を0.5〜30
%含有する脂肪酸を構成脂肪酸としたトリグリセリド
は、上記の様に処理して得たトリグリセリドをそのまま
用いることも出来るが、それを他の油脂や潤滑用基材で
希釈して、上記のトランス酸含有量の範囲に入るように
しても用いることができる。トランス酸の含有量は0.
5〜30%の範囲のものが用いられるが、その含有量は
1.0〜20%の範囲のものが好ましく、さらに1.6
〜15%の範囲のものがより好ましい。トランス酸の含
有量が0.5%以下であると、潤滑性能が低く、また酸
化安定性が劣り、20%を越えると潤滑性能がほぼ一定
となるためトランス酸を30%以上含有していてもその
性能上のメリットはなく、かつ異性化による融点の上昇
が大きく、低温での使用及び乳化安定性の上で好ましく
ない。
【0008】本発明の金属加工油は単独でも金属加工油
の基油としてまたは油性向上剤として使用すことがで
き、油溶性または水溶性の金属加工油いずれにも用いる
ことができる。水溶性金属加工油として使用する場合に
は、併用する界面活性剤の種類やその量を変えることに
より、エマルジョンタイプまたソリュブルタイプの金属
加工油として用いることができる。本発明の金属加工油
には公知の潤滑油添加剤、例えば極圧添加剤、酸化防止
剤、消泡剤、防錆剤、界面活性剤等自由にその目的の為
に使用することができる。以下実施例により本発明を詳
細に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるも
のではない。
【0009】
【実施例】実施例中に示す物性値は以下の方法によって
測定した。 1)摩擦係数:振子型油性摩擦試験機にて100℃での
摩擦係数を測定 2)焼付荷重:シェル型高速四球摩擦試験機 ボール:鋼1/2インチ 昇圧:自動昇圧0.1Kg/平方cm/sec 測定温度:常温 回転数:600rpm 3)切削試験方法:試料油を60スピンドル油に溶解し
て20wt%の溶液として、この溶液を用いて立型内面
引き抜きブローチ試験機により切削抵抗値を測定し、ま
た切削した表面のアラサを触針式アラサ測定機で切削方
向に測定し切削加工時の潤滑性能を評価した。 切削条件 試験機:3ton立型内面引き抜きブローチ
盤 工具 :1刃辺り切り込み最大0.05mm 巾7mm、ピッチ8mm、材質SKH55のキーブロー
チ工具 被削材質:S−45C 切削速度:2m/min 4)深絞り加工試験 ○試験機:東京試験機製深絞り試験機 ポンチ径32mmφ、ダイス径35mmφ 加工速度1m/min ○加工材:アルミ板(JIS A1100.0 厚さ1
mm)の円盤として1試料油につき62.4mmφ(絞
り比1.95)から68.0mmφ(絞り比2.12
5)までの8点(径の増加率0.8mm)を試験に用い
た。 ○試料塗布量:試料油の塗布量が1g/平方mとなるよ
うに加工材の両面に塗布した 上記条件で試験を行い、成形可能な最高絞り比(限界絞
り比)を求め、深絞り加工の性能を判定した。 5)外観性状 試料油50gを60℃で加熱後、25℃の恒温室に72
時間静置した後の外観性状を次の評価基準により判定し
た。 ○:結晶発生せず △:僅かに結晶が発生 ×:結晶がかなり発生 6)AOM試験 測定装置:蔵持科学器械製作所製の油脂類安定性試験装
置 測定方法:試料油20mlを25mmφ×200mmの
試験管に入れ、97.8℃のグリセリン浴中で毎秒2.
33mlの空気を吹き込み、過酸化物価が100meq
/Kgに達するまでの時間を測定し、酸化安定性を評価
する。
【0010】試料調製例1 常法に従い脱酸、脱色した精製ハイエルシン酸ナタネ油
(以後「Hナタネ油」と言う)(AV=0.02、IV
=102.8、SV=176.5、炭素数20以上の不
飽和脂肪酸比率55.2%)を3ケ用意し、それに金属
セレンをHナタネ油に対し0.1重量%加え、窒素気流
下200℃でそれぞれ15分、30分、180分間撹拌
を行い、それぞれ110℃まで冷却後活性白土2wt%
を加え30分間撹拌後減圧濾過を行い金属セレンを除去
し、構成脂肪酸中炭素数20以上かつトランス型二重結
合を含む脂肪酸の含有比率がそれぞれ20.3%、2
8.7%、33.2%の異性化油を3ケ得た。 試料調製例2 常法に従い脱酸、脱色した精製カラシ油(AV=0.0
2、IV=116.9、SV=182.4、炭素数20
以上の不飽和脂肪酸比率26.9%)をヨウ素を0.1
重量%加え、窒素気流下180℃で30分間加熱撹拌を
行い、その後試料調製例1と同様に活性白土処理を行
い、構成脂肪酸中炭素数20以上かつトランス型2重結
合を含む脂肪酸の含有比率が12.3%の異性化カラシ
油を得た。 試料調製例3 常法に従い脱酸、脱色した精製牛脂(AV=0.02、
IV=49.2、SV=195.0)と試料調製例1で
用いたHナタネ油を各々80:20に配合後試料調製例
1と同様、60分間異性化を行い、構成脂肪酸中炭素数
20以上かつトランス型2重結合を含む脂肪酸の含有比
率が5.5%の異性化油を得た。 試料調製4 常法に従い脱酸、脱色した精製ローエルシン酸ナタネ油
(以後「Lナタネ油」と言う)(AV=0.02、IV
=116.1 、SV=190.0、炭素数20以上の不
飽和脂肪酸比率3.3%)を2ケ用意し、試料調製例1
と同様に異性化をそれぞれ10分間、30分間行い、構
成脂肪酸中の炭素数20以上かつトランス型2重結合を
含む脂肪酸の含有比率がそれぞれ0.4%と1.6%の
試料油を得た。 試料調製5 試料調製例1で用いたHナタネ油をニッケル触媒N−1
22ARS(日揮化学製ニッケル分20%含有)を1.
0wt%を用い、水素圧0.2Kg/平方cm、反応温
度180±2℃で水素添加反応を行い、ヨウ素価66.
0で反応を止め、その後常法に従って触媒を除去し、構
成脂肪酸中の炭素数20以上かつトランス型2重結合を
含む脂肪酸の含有比率が21.3%の水素添加したHナ
タネ油を得た。
【0011】実施例1〜5、比較例1〜4 試料調製例1〜5で得られた異性化Hナタネ油(トラン
ス酸含有量20.3%、28.7%と33.2%の3
種)異性化カラシ油(トランス酸含有量12.3%)異
性化混合油(牛脂+Hナタネ油、トランス酸含有量5.
5%)、異性化Lナタネ油(トランス酸含有量0.4%
と1.6%の2種)、水添Hナタネ油(トランス酸含有
量21.3%)をそのまま用いて摩擦係数、焼付荷重、
外観性状、AOMの測定を行い、さらに切削試験、深絞
り加工試験を行い、切削抵抗、表面アラサ、限界絞り比
を測定した。それらの結果を表1に示す。
【0012】
【表1】
【0013】
【発明の効果】以上の様に本発明の金属加工油は、異性
化により得られる炭素数20以上のトランス酸をトリグ
リセリドの構成脂肪酸として含有することにより、潤滑
性に優れ、また従来の水素添加による方法に比較して融
点の上昇が低いために流動性が良く、低温での作業性及
び冷却性に優れ、かつ酸化安定性の優れていると言う特
徴を有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C10N 40:24 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C10M 105/32 - 105/48 C10M 129/68 - 129/84 C10M 40:22 C10M 40:24

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭素数20以上でシス型二重結合を有す
    る脂肪酸を構成脂肪酸とするトリグリセリドを、異性化
    して炭素数20以上でトランス型二重結合を有する脂肪
    酸を0.5〜30%含有する脂肪酸を構成脂肪酸とした
    トリグリセリドを用いることを特徴とする金属加工油。
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