JP3314201B2 - 水性冷間鍛造潤滑剤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、新規な鋼又は鋼合
金の水性冷間鍛造潤滑剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に金属の塑性加工の冷間鍛造に
は、基油たる鉱物油に硫黄化合物、リン酸化合物、有機
酸、塩素化合物、合成エステル、油脂、金属石鹸等が添
加された油性潤滑剤が、多く使用されている。例えば、
特開平５−６５４９３号には、鉱物油にリン酸化合物を
添加したアルミ合金又は非鉄金属用の油性潤滑剤が開示
されている。しかし、この潤滑剤は、アルミ合金や非鉄
金属には使用できるものの、塑性加工条件が過酷な鋼の
冷間鍛造に使用した場合には、油膜の保持性が不十分で
焼き付きが発生し、加工荷重が大きいために、工具であ
るパンチやダイスが破損するという欠点を生じる。

【０００３】また、油性の冷間鍛造潤滑油には、加工後
のドライ切削加工工程等にて発煙し作業環境を大きく低
下させるという問題点があり、それを解決するために鍛
造加工後の部品を洗浄剤にて洗浄して潤滑被膜を除去す
ることが必要になり、洗浄剤液の使用とその液の管理等
が必要になってくるという欠点もある。

【０００４】一方、特開昭５９−２２７９９０号には、
炭素数が８以下のアルキルホスホン酸とポリエーテルポ
リオールを水に分散した水性冷間鍛造潤滑剤が提案され
ており、水性であるため被膜除去が容易であるという利
点がある。しかし、この潤滑剤には、耐焼き付き性や防
錆性が悪いという欠点がある。

【０００５】そのため、加工条件が過酷な鋼の冷間鍛造
においては、従来の潤滑剤では、潤滑性、耐焼き付き性
等の不足を補うために鍛造加工の前にあらかじめ加工材
料表面にリン酸亜鉛鉄のような化成処理被膜を生成させ
て、その被膜上を潤滑剤で処理して冷間鍛造加工されて
いるのが現状である。

【０００６】ここで、上記化成処理被膜は潤滑性、耐焼
き付き性には優れているが生成固体被膜のため加工する
と工具と加工材の界面にて高圧のスベリにより粉塵が発
生して職場を汚染していた。また、この化成処理被膜の
剥離物が工具の中に残り欠肉の原因にもなっている。更
に、化成処理被膜を材料表面に生成するには液管理され
た多くの処理液が必要になる。そして、化成処理液の廃
液処理には多くの経費を要している。

【０００７】従って、別工程であるこの前処理としての
化成処理被膜を生成させずに直接に潤滑剤のみにて鋼の
冷間鍛造が可能になれば、工程の省略ができ加工コスト
が大幅に低下でき、省資源、省エネルギーに大きな寄与
となる。また加工ラインが一体化できる等の大きな生産
ラインの改善が可能となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、潤滑
性、焼き付き防止性等の加工潤滑性能や防錆性に優れ、
鋼又は鋼合金の塑性加工のような過酷な冷間鍛造加工に
おいてもリン酸化成処理被膜なしで冷間鍛造加工が可能
であり、しかも潤滑被膜が水性のためにその被膜除去は
水のみにて十分可能である優れた被膜除去性を有する新
規な冷間鍛造潤滑剤を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、従来の冷間
鍛造潤滑剤が有する諸欠点を解消するために研究を重ね
た。その結果、炭素数が１０以上のアルキルホスホン酸
誘導体又はその反応物である特定の化合物を有効成分と
し、これを界面活性剤と共に水に分散してなる水性潤滑
剤は、従来の冷間鍛造潤滑剤に比して極めて優れた加工
潤滑性能、防錆性及び被膜除去性を有し、特に鋼又は鋼
合金用の冷間鍛造加工潤滑剤として好適であり、上記目
的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。

【００１０】即ち本発明は、一般式

【００１１】

【化５】

【００１２】（式中、Ｒ₁はＣ₁₀〜Ｃ₆₀の直鎖又は分岐
アルキル基を示す。Ｒ₂及びＲ₃は、同一又は異なって、
水素原子、Ｃ₁〜Ｃ₈の直鎖若しくは分岐アルキル基、−
（Ｒ₄Ｏ）_m−Ｈ基、アルカリ金属又はアルカリ土類金属
を示す。Ｒ₄はＣ₂〜Ｃ₆の直鎖又は分岐アルキレン基
を、ｍは２〜２０の整数を、それぞれ示す。）で表され
るアルキルホスホン酸誘導体を、界面活性剤と共に水に
分散せしめてなることを特徴とする鋼又は鋼合金の水性
冷間鍛造潤滑剤に係る。

【００１３】また、本発明は、上記一般式〔１〕のアル
キルホスホン酸誘導体と、一般式

【００１４】

【化６】

【００１５】（式中、Ｒ₅、Ｒ₆及びＲ₇は、同一又は異
なって、水素原子、Ｃ₁〜Ｃ₈の直鎖若しくは分岐アルキ
ル基又は−Ｒ₈−Ｏ−Ｒ₉で表されるアルコキシアルキル
基を示す。Ｒ₈はＣ₁〜Ｃ₈の直鎖又は分岐アルキレン基
を、Ｒ₉はＣ₁〜Ｃ₈の直鎖又は分岐アルキル基を、それ
ぞれ示す。）で表されるアミン化合物、アミノアルコー
ル、

【００１６】

【００１７】エチレンジアミン、ジエチレントリアミ
ン、トリエチレンテトラミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ
プロピルアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノプロピルアミ
ン並びに重合度１０００以下のポリエチレンイミンから
なる群より選ばれた少なくとも１種の化合物との反応物
を、界面活性剤と共に水に分散せしめてなることを特徴
とする鋼又は鋼合金の水性冷間鍛造潤滑剤にも係る。

【００１８】

【発明の実施の態様】本発明に於いては、一般式〔１〕
のアルキルホスホン酸誘導体又は該誘導体と一般式
〔２〕のアミン化合物、アミノアルコール及び一般式
〔３〕のポリアミン化合物の少なくとも一種との反応物
を有効成分とし、これを界面活性剤と共に水に分散させ
て潤滑剤とすることを基本としている。

【００１９】ここで、Ｒ₁で示されるＣ₁₀〜Ｃ₆₀の直鎖
又は分岐アルキル基としては、例えば、デシル基、ウン
デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、オクタデシル
基、イソオクタデシル基、エイコシル基、オクタコシル
基、トリアコンタシル基、テトラコンタシル基、ペンタ
コンタシル基、ヘキサコンタシル基、ドコシル基、テト
ラコシル基、ヘキサコシル基、ペンチルコンタシル基等
を挙げることができる。

【００２０】Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₅、Ｒ₆、Ｒ₇及びＲ₉で示され
るＣ₁〜Ｃ₈の直鎖又は分岐アルキル基としては、例え
ば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソ
ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、２−エチルヘキシ
ル基、ヘプチル基等を挙げることができる。

【００２１】−（Ｒ₄Ｏ）_m−Ｈ基は、アルキレンオキサ
イドが付加されてなるオキシアルキレン基であり、Ｒ₄
で示されるＣ₂〜Ｃ₆の直鎖又は分岐アルキレン基として
は、例えば、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、
ヘキシレン基等を挙げることができる。

【００２２】Ｒ₈で示されるＣ₁〜Ｃ₈の直鎖又は分岐ア
ルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン
基、プロピレン基、１，２−ブチレン基、１，３−ブチ
レン基、テトラメチレン基、２−エチルヘキシレン基等
を挙げることができる。Ｒ₁₅で示されるＣ₁〜Ｃ₄の直鎖
又は分岐アルキレン基としては、例えば、メチレン基、
エチレン基、プロピレン基、１，２−ブチレン基、１，
３−ブチレン基、テトラメチレン基、イソプロピレン基
等を挙げることができる。

【００２３】アルカリ金属としては、カリウム、ナトリ
ウム等を、又アルカリ土類金属としては、カルシウム、
マグネシウム等を、それぞれ挙げることができる。

【００２４】本発明水性冷間鍛造潤滑剤が、従来公知の
潤滑剤に比較して優れた潤滑性と防錆性を示すのは、有
効成分とする一般式〔１〕のアルキルホスホン酸誘導体
又は該誘導体と一般式〔２〕のアミン化合物、アミノア
ルコール及び一般式〔３〕のポリアミン化合物の少なく
とも一種との反応物の付着乃至吸着被膜が被加工材であ
る鋼材又は鋼合金材表面に形成され、その被膜が工具と
被加工材の界面の過酷な加工状態である高温・高圧にて
も分解されずに潤滑被膜として働き、また水、無機酸等
の腐蝕因子によっても破壊されないことを示している。

【００２５】本発明潤滑剤の有効成分は、下記の実験例
に示す通り、耐加水分解性、熱安定性、潤滑性に優れ、
無機リン酸が生成し難いので腐蝕に対しても優れてい
る。

【００２６】即ち、本発明潤滑剤の有効成分である化合
物Ａ、市販リン酸エステルである化合物Ｂ及びＣについ
て、下記実験例により、耐加水分解性、熱安定性、潤滑
性を調べた。

【００２７】化合物Ａ、Ｂ及びＣの構造式は、次の通り
である。

【００２８】化合物Ａ

【００２９】

【化８】

【００３０】化合物Ｂ

【００３１】

【化９】

【００３２】化合物Ｃ

【００３３】

【化１０】

【００３４】耐加水分解性：試料化合物２ｇに１０％Ｋ
ＯＨ水溶液１００ｍｌを加え９５℃にて１０時間加熱還
流を行い、エチルエーテルにて抽出し、油層と水層のリ
ン分を測定し、無機リン酸の生成率より加水分解率を測
定した。

【００３５】その結果、化合物Ａの加水分解率は０％で
あった。これに対して、化合物Ｂ及びＣの加水分解率は
いずれも８４％であった。

【００３６】この結果より明らかなように、本発明で有
効成分とするアルキルホスホン酸誘導体化合物は、市販
リン酸エステル化合物に比較して、化学的に安定で耐加
水分解性に優れることを示している。このことはリンと
結合する原子の違いに基づくもので、Ｐ−Ｃ結合とＰ−
Ｏ−Ｃ結合の結合エネルギーの差によるものであると考
えられる。

【００３７】熱安定性：試料化合物１０ｍｇ〜１５ｍｇ
を正確に熱天秤測定装置のカップに採取して、Ｎ₂ガス
量１００ｍｌ／分を流しながら、昇温速度５℃／分にて
７００℃まで昇温したときの減量を測定した。結果を、
図１に示す。図１において、線１は市販リン酸エステル
化合物Ｂを、線２は市販リン酸エステル化合物Ｃを、線
３は本発明の有効成分である化合物Ａを、それぞれ示
す。

【００３８】図１より明らかなように、本発明で有効成
分とする化合物は、市販リン酸エステル化合物に比較し
て、熱に対して安定なことを示している。これは化学構
造に起因した結果であり、Ｐ−Ｃ結合化合物が安定であ
ることによるものと考えられる。冷間鍛造加工といえど
も大きな加工熱、摩擦熱が発生するが本発明で有効成分
とする化合物の被膜が有機被膜として十分に作用するこ
とを示している。

【００３９】潤滑性：試料化合物の摩擦係数として、曽
田式振り子式油性試験機による各温度の摩擦係数を測定
する。試験球と試験棒とも材質はＳＵＪ−２（高炭素ク
ロム軸受鋼）である。結果を、図２に示す。図２におい
て、線１は市販リン酸エステル化合物Ｂを、線２は市販
リン酸エステル化合物Ｃを、線３は本発明の有効成分で
ある化合物Ａを、それぞれ示す。

【００４０】図２より明らかなように、本発明で有効成
分とする化合物は、市販リン酸エステル化合物に比較し
て、熱に対して安定な構造を有しているために、測定温
度が上昇しても優れた摩擦係数を示し、そして図１に示
した熱安定性測定結果と同じく最も優れた結果を示して
いる。

【００４１】上記耐加水分解性、熱安定性、潤滑性の実
験結果より、次の点が明らかである。

【００４２】冷間鍛造加工において、被加工材料の加工
中の温度は、金属を変形させるのに伴い、加工熱と摩擦
熱が加わり約５００℃以上に表面温度が上昇する。ゆえ
に、潤滑剤は被加工材料の表面に塗布されているので高
温に曝される。この高温において潤滑剤が分解、蒸散し
てしまうと潤滑剤の働きが無くなり、摩擦が増加し、結
果として負荷荷重が高くなり、焼き付きが発生する。最
悪の場合には加工工具の破損にいたる。しかし、本発明
で有効成分とする化合物は、熱的に非常に安定な構造を
有しているために分解等の現象は発生せず、安定な皮膜
を保持し、その潤滑皮膜が摩擦熱の発生を低減し、負荷
荷重も低くし、焼き付き発生を防止し優れた潤滑効果を
発揮する。

【００４３】また、水性の冷間鍛造加工では、加工熱と
摩擦熱により工具と被加工材の表面は高温になり、さら
に希釈剤としての水分が皮膜に存在する。この水分によ
り潤滑皮膜が加水分解されて、アルコールと無機リン酸
が生成するとリン酸エステル潤滑皮膜として皮膜存在が
不可能になり、潤滑効果が低減して負荷荷重が高く、焼
き付きが発生する。しかし、本発明で有効成分とする化
合物の化学構造は、炭素原子とリン原子が直接結合して
いるために結合エネルギーが大きく、市販品のリン酸エ
ステル化合物の酸素原子とリン原子が結合しているもの
より、格段と耐加水分解性に優れている。それ故に、本
発明で用いる耐加水分解性に優れた化合物の潤滑皮膜は
摩擦熱の発生を低減し、負荷荷重も低くし、焼き付き発
生を防止し優れた潤滑効果を発揮する。

【００４４】そして、本発明の化合物の各温度における
摩擦係数を曽田式振り子式油性試験にて測定すると、市
販リン酸エステルは耐熱性能と同じ順序にて昇温すると
分解して摩擦係数が上昇するが本発明で有効成分とする
化合物であるアルキルホスホン酸誘導体は熱的に安定
で、さらに耐加水分解性に優れているために優れた低い
摩擦係数を示している。

【００４５】本発明潤滑剤で有効成分として使用する一
般式〔１〕のアルキルホスホン酸誘導体又は該誘導体と
一般式〔２〕のアミン化合物、アミノアルコール及び一
般式〔３〕のポリアミン化合物の少なくとも一種との反
応物は、その製法は何ら限定されないが、例えば次の方
法で製造される。

【００４６】即ち、炭素原子数が１０〜６０個のα位に
二重結合を有するオレフィンと、亜リン酸、次亜リン酸
及びジアルキルフォスファイトの少なくとも一種とを、
オレフィン１モルに対して１．０〜１．５モル混合し、
触媒として過酸化ベンゾイル、アゾビスイソブチロニト
リル等のラジカル開始剤を用い、窒素雰囲気中、６０〜
１５０℃程度で４〜２０時間程度反応を行い、アルキル
ホスホン酸又はアルキルホスホン酸ジアルキルエステル
を得る。アルキルホスホン酸ジアルキルエステルは更に
適当な触媒下、例えば濃塩酸、濃アルカリ水の存在下、
加水分解してアルキルホスホン酸モノアルキルエステル
又はアルキルホスホン酸を得ることができる。

【００４７】次いで、必要に応じて、アルキレンオキサ
イドの付加、アミノ化又はアミン塩、アミノアルコール
との縮合又はアミノアルコールとの塩、アルカリ金属
塩、アルカリ土類金属塩にすることができる。これらの
場合の反応条件を例示すると以下の通りである。

【００４８】（イ）アルキレンオキサイド付加反応 オートクレーブ中にアルキルホスホン酸又はアルキルホ
スホン酸モノアルキルエステルを１モル入れ、触媒とし
て水酸化カリウム等のアルカリを０．５〜２重量％加
え、オートクレーブ中を窒素置換し、攪拌しながらエチ
レンオキサイド、プロピレンオキサイド等のアルキレン
オキサイドの一種を０．５〜２０モル圧入し、温度５０
〜２００℃で１時間〜２０時間反応を行い、アルキレン
オキサイド付加物を得る。

【００４９】（ロ）アミン化合物、アミノアルコール又
はポリアミン化合物との反応 温度計、攪拌機、還流冷却管を取り付けた反応器に、ア
ルキルホスホン酸又はアルキルホスホン酸モノアルキル
エステルを１モル入れ、一般式〔２〕のアミン化合物、
アミノアルコール又は一般式〔３〕のポリアミン化合物
を０．５〜２．０モル加え、１００〜１５０℃で１〜５
時間攪拌して、アミン化合物、アミノアルコール又はポ
リアミン化合物との反応物を得る。

【００５０】（ハ）アルカリ金属又はアルカリ土類金属
塩の生成反応 温度計、攪拌機、還流冷却管を取り付けた反応器に、ア
ルキルホスホン酸又はアルキルホスホン酸モノアルキル
エステルを１モル入れ、水酸化ナトリウム、水酸化マグ
ネシウム等を０．５〜２．０モル加え、１００〜１５０
℃で１〜５時間攪拌しアルカリ金属塩又はアルカリ土類
金属塩を得る。

【００５１】本発明において使用するα位に二重結合を
有するオレフィンとしては、例えば、１−デセン、１−
ドデセン、１−トリデセン、１−テトラデセン、１−ペ
ンタデセン、１−ヘキサデセン、１−ヘプタデセン、１
−オクタデセン、１−ノナデセン、１−エイコセン、１
−ドコセン、１−テトラコセン、１−ヘキサコセン、１
−オクタコセン、１−トリアコンテセン、１−ヘプタコ
ンテセン、１−テトラコンテセン、１−ペンタコンテセ
ン、１−ヘキサコンテセン等の炭素数１０〜６０の各α
−オレフィンが挙げられ、好ましくは炭素数１２〜６０
のα−オレフィンである。炭素数が９以下では、得られ
る潤滑剤の耐焼き付き性、防錆性が低く、又炭素数が６
０より大きくなると融点が極めて高くなり合成が困難に
なり且つリン含有量が小さくなり、いずれも好ましくな
い。

【００５２】ジアルキルフォスファイトとしては、ジメ
チルフォスファイト、ジエチルフォスファイト、ジイソ
プロピルフォスファイト、ジブチルフォスファイト、ジ
ヘキシルフォスファイト、ジ（２−エチルヘキシル）フ
ォスファイト、ジデシルフォスファイト、ジドデシルフ
ォスファイト、ジオクタデシルフォスファイト等が挙げ
られ、好ましくは炭素数１〜８のジアルキルフォスファ
イトである。炭素数９以上のジアルキルフォスファイト
は加水分解を受け易く好ましくはない。

【００５３】アルキレンオキサイドとしては、アルキレ
ン基の炭素数が２〜６であり、工業上にて多量に生産さ
れているエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、
ブチレンオキサイド等が好ましい。

【００５４】アミノ化、アミン塩に使用される一般式
〔２〕のアミンとしては、アンモニア、メチルアミン、
ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジ
エチルアミン、トリエチルアミン、プロピルアミン、ジ
プロピルアミン、トリプロピルアミン、ブチルアミン、
ジブチルアミン、トリチルアミン、ヘキシルアミン、オ
クチルアミン、２−エチルヘキシルアミン等が挙げら
れ、好ましくは１級アルキルアミンである。

【００５５】アミノアルコールとしては、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、モノプロパノールアミン、ジプロパノールアミン、
トリ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、Ｎ，Ｎ−ジメチルプロパノールアミン、Ｎ，Ｎ
−ジエチルプロパノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタ
ノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルエタノールアミン等が
望ましい。

【００５６】一般式〔３〕のポリアミンとしては、エチ
レンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテ
トラミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアミン、
Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノプロピルアミン、ポリエチレン
イミン等が望ましい。

【００５７】本発明潤滑剤における界面活性剤として
は、従来公知のもの、例えば、アニオン系、カチオン
系、ノニオン系のものを使用できる。好ましいものは、
ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤である。

【００５８】アニオン系界面活性剤としては、例えば、
ラウリン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、オレ
イン酸ナトリウム、ヤシ油脂肪酸カリウム等のカルボン
酸塩類、ラウリルアルコール硫酸エステルアンモニウ
ム、ラウリル硫酸エステルナトリウム、セチル硫酸エス
テルナトリウム、ステアリル硫酸エステルナトリウム、
オレイル硫酸エステルナトリウム、ラウリルエーテル硫
酸エステルナトリウム、ポリオキシエチレンラウリルエ
ーテル硫酸エステルナトリウム、ポリオキシエチレンオ
クチルフェニルエーテル硫酸エステルナトリウム、ポリ
オキシエチレンノニルフェニルエーテル硫酸エステルナ
トリウム、ラウリル硫酸エステルトリエタノールアミン
塩ナトリウム、抹香アルコール硫酸エステルナトリウ
ム、硫酸化ヒマシ油ナトリウム、硫酸化抹香鯨油ナトリ
ウム等の硫酸エステル類、オクタデシルスルホン酸ナト
リウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、スル
ホコハク酸ジ２−エチルヘキシル、ジセチルスルホサク
シネートナトリウム、ジオクチルスルホサクシネートナ
トリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ド
デシルベンゼンスルホン酸カルシウム、ドデシルベンゼ
ンスルホン酸トリエタノールアミンナトリウム等のスル
ホン酸塩、オレイルアルコールリン酸モノエステルジナ
トリウム、ラウリルアルコールリン酸ジエステルジナト
リウム等のリン酸エステル塩等を挙げることができる。

【００５９】カチオン系界面活性剤としては、例えば、
メチルアンモニウムクロライド、ラウリルアンモニウム
クロライド、ステアリルアンモニウムクロライド、エタ
ノールアンモニウムクロライド等の第１級アミン塩、ジ
メチルアンモニウムクロライド、ジラウリルアンモニウ
ムクロライド、ジステアリルアンモニウムクロライド、
ジエタノールアンモニウムクロライド等の第２級アミン
塩、トリメチルアンモニウムクロライド、トリラウリル
アンモニウムクロライド、トリステアリルアンモニウム
クロライド、トリエタノールアンモニウムクロライド等
の第３級アミン塩、ラウリルトリメチルアンモニウムク
ロライド、ラウリルトリメチルアンモニウムサルフェー
ト、ラウリルジメチルベンジルアンモニウムクロライド
等の第４級アミン塩、ポリオキシエチレンモノラウリル
アミン、ポリオキシエチレンモノオレイルアミン、ポリ
オキシエチレンジオレイルアミン、ポリオキシエチレン
ジオクチルアミン等のポリオキシアルキレンアルキルア
ミン等を挙げることができる。

【００６０】ノニオン系界面活性剤としては、例えば、
ポリエチレングリコールラウリン酸エステル、ポリエチ
レングリコールオレイン酸ジエステル、ポリエチレング
リコールオクチルフェノールエーテル、ポリエチレング
リコールノニルエーテル、ポリエチレングリコールオク
チルエーテル、ポリエチレングリコールステアリルエー
テル、ポリエチレングリコールラウリルエーテル、ポリ
エチレングリコールノニルフェノールエーテル、ポリエ
チレングリコールオクチルフェノールエーテル等のポリ
エチレングリコール型のもの、グリセリンオレイン酸モ
ノエステル、グリセリンラウリン酸モノエステル、ペン
タエリスリットパルミチン酸モノエステル、ペンタエリ
スリットステアリン酸モノエステル、ソルビットパルミ
チン酸モノエステル、ソルビットステアリン酸モノエス
テル、ソルビタンオレイン酸モノエステル、ソルビタン
ステアリン酸ジエステル等の多価アルコール型のもの、
ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチ
レンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェ
ノールエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、
ポリオキシエチレンイソステアリルエーテル、ポリオキ
シエチレンミリスチルエーテル、ポリオキシエチレンス
テアリルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエー
テル、ポリオキシエチレンラウリルエステル、ポリオキ
シエチレンオレイルエステル等のポリオキシエチレンア
ルキルエステル、ポリオキシエチレンオクチルフェニル
エーテル等のポリオキシエチレンアルキルフェニルエー
テル、ポリオキシエチレンラウリルアミノエーテル、ポ
リオキシエチレンステアリルアミノエーテル等のポリオ
キシエチレンアルキルアミノエーテル、ポリエチレング
リコールジステアリン酸エステル、ポリエチレングリコ
ールステアリン酸エステル等のポリエチレングリコール
脂肪酸エステル、ステアリン酸モノグリセライド、ラウ
リン酸モノグリセライド、オレイン酸モノグリセライド
等の脂肪酸モノグリセライド、ポリオキシエチレンヒマ
シ油、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油、ソルビタンモ
ノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタ
ンセスキオレエート、ポリオキシエチレンソルビタンモ
ノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレ
エート等のソルビタン脂肪酸エステル、ペンタエリスリ
トールジ牛脂脂肪酸エステル、ペンタエリスリトールモ
ノ牛脂脂肪酸エステル、ペンタエリスリトールモノステ
アレート等のペンタエリスリトール脂肪酸エステル、ポ
リオキシエチレンポリプロピレングリコール、ポリオキ
シエチレンラウリン酸モノエタノールアマイド、ラウリ
ン酸ジエタノールアマイド等の脂肪酸アルキロールアマ
イド等を挙げることができる。

【００６１】本発明潤滑剤は、一般式〔１〕のアルキル
ホスホン酸誘導体又は該誘導体と一般式〔２〕のアミン
化合物、アミノアルコール及び一般式〔３〕のポリアミ
ン化合物の少なくとも一種との反応物を、界面活性剤と
共に水に分散せしめてなるが、その際の各成分の配合割
合は、次の通りである。

【００６２】即ち、一般式〔１〕のアルキルホスホン酸
誘導体又は該誘導体と一般式〔２〕のアミン化合物、ア
ミノアルコール及び一般式〔３〕のポリアミン化合物の
少なくとも一種との反応物は、通常、１０〜５０重量％
程度の濃度とするのが好ましい。１０重量％未満の濃度
では所要の性能が不足し、又５０重量％を越えて使用し
てもそれ以上の性能向上は望めないので経済的でなく、
いずれも好ましくない。また、界面活性剤は、通常、１
〜１０重量％程度の濃度とするのが適当である。

【００６３】本発明潤滑剤には、必要に応じて、公知の
添加剤、例えばアルカリ金属スルホネート類、アルカリ
土類金属スルホネート類、金属石鹸類等や、塩素系、イ
オウ系、リン酸エステル系の極圧添加剤等を適宜に併用
することができる。

【００６４】本発明潤滑剤を適用する鋼及び鋼合金とし
ては、特に限定されず、各種炭素鋼や、マンガン鋼、マ
ンガンクロム鋼、クロム鋼、クロムモリブデン鋼、ニッ
ケルクロム鋼、ニッケルクロムモリブデン鋼等の鋼合金
を挙げることができる。

【００６５】また、本発明潤滑剤の使用は、常法に従っ
て行うことができ、例えば、浸漬法等により、鋼又は鋼
合金に適宜塗布、乾燥し、これを適宜所用の冷間鍛造に
付することができる。

【００６６】

【実施例】本発明を理解し易くするために以下に合成の
参考例を示し、その合成品を用いての実施例を示すが、
下記の合成例及び実施例は本発明を制限するものではな
い。

【００６７】参考例１ １−ドデセン（１．０モル）と亜リン酸（２．０モル）
及び溶媒としてジオキサン５００ｍｌを温度計、攪拌
機、窒素ガス導入管、滴下ロート、還流冷却管を取り付
けた反応器に仕込み、触媒として過酸化ベンゾイル
（０．１モル）を１−ドデセン５０ｇに溶解させ、滴下
ロートよりゆっくり加え、６０〜８０℃で１０時間反応
を行い、溶剤抽出により、未反応亜リン酸、未反応１−
ドデセンを除去し、更に溶剤を蒸留除去して、ドデシル
ホスホン酸を得た。

【００６８】参考例２ 温度計、攪拌機、窒素ガス導入管、滴下ロート、還流冷
却管を取り付けた反応器に、炭素数２８のα−オレフィ
ン（１．０モル）とジイソプロピルフォスファイト
（１．２モル）を入れ、窒素ガス雰囲気中、触媒として
過酸化ベンゾイル（０．２モル）をゆっくり加え、１０
０〜１５０℃で８時間反応を行い、炭素数２８のアルキ
ルホスホン酸ジイソプロピルエステルを得た。

【００６９】更に２０％塩酸を用いて共沸下５時間攪拌
を行い、水洗精製して炭素数２８のアルキルホスホン酸
モノイソプロピルエステルを得た。

【００７０】参考例３ α−オレフィン（炭素数３０〜５０の混合物）を用い
て、参考例１と同様の方法で、炭素数３０〜５０のアル
キルホスホン酸を得、更にオートクレーブ中、触媒とし
て水酸化カリウム（１重量％）を用い、エチレンオキサ
イドを１モル付加させ炭素数３０〜５０のアルキルホス
ホン酸モノヒドロキシエチルを得た。

【００７１】参考例４ α−オレフィン（炭素数３０〜５０の混合物）を用い
て、参考例２と同様の方法で、炭素数３０〜５０のアル
キルホスホン酸モノイソプロピルエステルを得、その１
モルに対して、モノイソプロパノールアミンを１モル加
え、１時間攪拌して、炭素数３０〜５０のアルキルホス
ホン酸モノイソプロピルエステルのモノイソプロパノー
ルアミン塩を得た。

【００７２】参考例５ α−オレフィン（炭素数２０〜２８の混合物）を用い
て、参考例１と同様の方法で、炭素数２０〜２８のアル
キルホスホン酸を得、その１モルに対してＮ，Ｎ−ジエ
チルプロパノールアミンを１モル加え、１００〜１３０
℃にて５時間加熱攪拌し縮合させ、炭素数２０〜２８の
アルキルホスホン酸モノ（ジエチルアミノ）プロパノー
ルエステルを得た。

【００７３】参考例６ α−オレフィン（炭素数２０〜２８の混合物）を用い
て、参考例２と同様の方法で、炭素数２０〜２８のアル
キルホスホン酸モノイソプロピルエステルを得、その１
モルに対し、水酸化ナトリウムを０．５モル加え、室温
にて１時間攪拌して、炭素数２０〜２８のアルキルホス
ホン酸モノイソプロピルエステルのＮａ塩を得た。

【００７４】参考例７ α−オレフィン（炭素数１２と１４の混合物）を用い
て、参考例２と同様の方法で、炭素数１２と１４の混合
アルキルホスホン酸モノイソプロピルエステルを得、そ
の１モルに対し、ｎ＝５００のポリエチレンイミン１モ
ルを加え、５０℃にて１時間攪拌反応して、炭素数１２
と１４の混合アルキルホスホン酸モノイソプロピルエス
テルポリエチレンイミン塩を得た。

【００７５】参考例８ １−オクテン（１．０モル）と亜リン酸（２．０モル）
及び溶媒としてジオキサン５００ｍｌを温度計、攪拌
機、窒素ガス導入管、滴下ロート、還流冷却管を取り付
けた反応器に仕込み、触媒として過酸化ベンゾイル
（０．１モル）を１−オクテン５０ｇに溶解させ、滴下
ロートよりゆっくり加え、６０〜８０℃で１０時間反応
を行い、溶剤抽出により、未反応亜リン酸、未反応１−
オクテンを除去し、更に溶剤を蒸留除去して、比較用の
オクチルホスホン酸を得た。

【００７６】実施例１〜８ 下記表１に示す各成分を配合して本発明の水性冷間鍛造
潤滑剤を調製した。

【００７７】

【表１】

【００７８】表中の数値は、重量％を示す。また、表中
のノニオン系界面活性剤はポリオキシエチレンノニルフ
ェノールエーテルである。

【００７９】比較例１ テストピースを、湯洗（８０℃）し、アルカリ脱脂し、
次いで希硫酸により酸洗し、湯洗（８０℃）し、７０〜
８０℃でリン酸化成処理（処理液「ＰＢ−１８１Ｘ
Ｍ」、日本パーカライジング社製）を行って、比較用に
用いた。

【００８０】比較例２ 市販の油性冷間鍛造潤滑剤を比較用に用いた。その組成
は、硫化油脂（２０重量％）、ジンクジチオフォスフェ
ート（２５重量％）、塩素化油脂（２５重量％）及び精
製鉱物油（３０重量％）である。

【００８１】比較例３ 参考例８で得たオクチルホスホン酸２５重量％、上記ノ
ニオン系界面活性剤５重量％及び水７０重量％を配合し
て、比較の潤滑剤を調製した。

【００８２】次に、実施例１〜８及び比較例１〜３の本
発明及び比較の各潤滑剤について、下記性能試験を行っ
た。

【００８３】１．付着スベリ試験 バウデン式付着スベリ試験によった。各潤滑剤液に試験
片を浸漬して潤滑被膜を生成させ、その試験片を１５時
間放置乾燥させ、この潤滑被膜生成した試験片を試験に
用いて、下記項目に従い、試験した。

【００８４】 試験片材質：ＳＰＣＣ−ＳＤ（冷間圧延鋼板、標準調質
ダル板） 摩擦球：ＳＵＪ−２（高炭素クロム軸受鋼）、３／１６
インチφ 試験温度：２００℃ 荷重：３ｋｇ スベリ速度：３．８８ｍｍ／ｓｅｃ． スベリ回数：５０回 評価：スベリ回数５回と５０回のときの摩擦係数測定結
果を示す。

【００８５】２．リング圧縮試験 各潤滑剤液に試験片を浸漬して潤滑被膜を生成させ、そ
の試験片を１５時間放置乾燥させ、この潤滑被膜生成し
た試験片をクランクプレス機にて圧縮試験に用いて、下
記項目に従い、試験した。

【００８６】 試験片材質：Ｓ４５Ｃ（炭素鋼） 試験片形状：外径１０ｍｍ、内径５ｍｍ、厚さ３．３ｍ
ｍ 工具材質：ＳＫＤ−１２（合金工具鋼） 試験温度：３０℃ 評価：圧縮率と形状変化より摩擦係数を測定した。ま
た、試験後に工具表面を観察して、下記評価基準により
耐焼き付き性を調べた。◎は焼き付き無しを、○は焼き
付き殆ど無しを、△はやや焼き付き有りを、×は焼き付
き有りを、それぞれ示す。

【００８７】３．円柱圧縮試験 各潤滑剤液に円柱試験片を浸漬して潤滑被膜を生成さ
せ、その試験片を１５時間放置乾燥させ、この潤滑被膜
生成した試験片をクランクプレス機にて圧縮試験に用い
て、下記項目に従い、試験した。

【００８８】 試験片材質：Ｓ４５Ｃ（炭素鋼） 試験片形状：外径８ｍｍ、厚さ５ｍｍ 工具材質：ＳＫＤ−１２（合金工具鋼） 試験温度：３０℃ 評価：圧縮率とその時の荷重（トン）を測定し、これら
の数値の比率で評価した。

【００８９】４．防錆性試験 各潤滑剤液に試験片を浸漬して潤滑被膜を生成させ、そ
の試験片を１５時間放置乾燥させ、この潤滑被膜生成し
た試験片を試験に用いて、下記項目に従い、試験した。

【００９０】 試験片材質：ＳＰＣＣ−ＳＤ（冷間圧延鋼板、標準調質
ダル板） 試験片形状：長片１００ｍｍ、短片８０ｍｍ、厚さ０．
８ｍｍ 試験温度：３０℃ 試験条件：屋内放置７日間 評価：錆の発生の有無を観察して、下記評価基準により
防錆性を調べた。◎は錆発生面積０％を、○は錆発生面
積１％以下を、△は錆発生面積１０％以下を、×は錆発
生面積２０％以上を、それぞれ示す。

【００９１】５．被膜除去性試験 各潤滑剤液に試験片を浸漬して潤滑被膜を生成させ、そ
の試験片を１５時間放置乾燥させ、この潤滑被膜生成し
た試験片を試験に用いて、下記項目に従い、試験した。

【００９２】 試験片材質：ＳＰＣＣ−ＳＤ（冷間圧延鋼板、標準調質
ダル板） 試験片形状：長片１００ｍｍ、短片８０ｍｍ、厚さ０．
８ｍｍ 洗浄液：アルカリを主成分にした市販洗浄液、２％水溶
液 洗浄条件：スプレー圧１．５ｋｇ／ｃｍ² ×１分間 評価：洗浄後、流水に浸漬して水濡れ面積より洗浄性を
確認して、下記評価基準により被膜除去性を調べた。◎
は被膜除去面積１００％を、○は被膜除去面積９０％以
上を、△は被膜除去面積７０％以上を、×は被膜除去面
積５０％以下を、それぞれ示す。

【００９３】６．実機試験 各潤滑剤液を用いて、実際にボールケージ（材質はＳＣ
Ｒ−２０（クロム鋼）である）の冷間鍛造（試験機はク
ランクプレス）を行って、試験機使用時の耐焼き付き性
（焼き付き防止性）及び負荷荷重（トン）を調べた。耐
焼き付き性は、下記基準により、評価した。◎は焼き付
き無しを、○は焼き付き殆ど無しを、△はやや焼き付き
有りを、×は焼き付き有りを、それぞれ示す。

【００９４】７．総合評価 総合評価は、次の基準によった。◎はリン酸化成処理被
膜に比較して特に優れることを、○はリン酸化成処理被
膜に比較して優れることを、△はリン酸化成処理被膜に
比較して同等を、×はリン酸化成処理被膜に比較して劣
ることを、それぞれ示す。

【００９５】性能試験の結果を表２に示す。

【００９６】

【表２】

【００９７】表２の結果より明らかなように、本発明水
性冷間鍛造潤滑剤は、リン酸化成処理被膜や市販の冷間
鍛造潤滑油と比較して非常に優れた性能結果を示してい
る。また、本発明潤滑剤は、炭素数８のアルキルホスホ
ン酸を有効成分とした潤滑剤と比較しても非常に優れた
性能結果を示している。

【００９８】

【発明の効果】本発明によれば、潤滑性、焼き付き防止
性等の加工潤滑性能や防錆性に優れ、鋼又は鋼合金の塑
性加工のような過酷な冷間鍛造加工においてもリン酸化
成処理被膜なしで冷間鍛造加工が可能であり、しかも潤
滑被膜が水性のためにその被膜除去は水のみにて十分可
能である優れた被膜除去性を有する新規な冷間鍛造潤滑
剤が提供されるという格別な効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明潤滑剤の有効成分とする化合物
及び市販リン酸エステル化合物についての熱安定性の試
験結果を示すグラフである。

【図２】図２は、本発明潤滑剤の有効成分とする化合物
及び市販リン酸エステル化合物についての潤滑性の試験
結果を示すグラフである。

【符号の説明】

図１及び２において、線１は市販リン酸エステル化合物
Ｂを、線２は市販リン酸エステル化合物Ｃを、線３は本
発明の有効成分である化合物Ａを、それぞれ示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｃ１０Ｍ 133:08 Ｃ１０Ｍ 133:08 137:12 137:12 149:22） 149:22） Ｃ１０Ｎ 30:06 Ｃ１０Ｎ 30:06 30:12 30:12 40:24 40:24 Ｚ (72)発明者 日比 徹 奈良県大和郡山市額田部北町1021番地 大同化学工業株式会社奈良生産技術事業 所内 (72)発明者 辰巳 和夫 奈良県大和郡山市額田部北町1021番地 大同化学工業株式会社奈良生産技術事業 所内 (72)発明者 田中 勉 奈良県大和郡山市額田部北町1021番地 大同化学工業株式会社奈良生産技術事業 所内 (72)発明者 森本 泰広 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 田中 義克 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 池末 冨三夫 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 石原 裕文 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−227982（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−227986（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−227990（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−1291（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−258897（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−65493（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−99102（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−45693（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C10M 173/00 - 173/02 C10M 133/06 - 133/08 C10M 133/54 C10M 137/12 - 137/16 C10M 141/10 C10M 149/22 C10M 159/12 C10N 30:06 C10N 30:12 C10N 40:24

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一般式 【化１】 （式中、Ｒ₁はＣ₁₀〜Ｃ₆₀の直鎖又は分岐アルキル基を
   示す。Ｒ₂及びＲ₃は、同一又は異なって、水素原子、Ｃ
   ₁〜Ｃ₈の直鎖若しくは分岐アルキル基、−（Ｒ₄Ｏ）_m−
   Ｈ基、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を示す。Ｒ₄
   はＣ₂〜Ｃ₆の直鎖又は分岐アルキレン基を、ｍは２〜２
   ０の整数を、それぞれ示す。）で表されるアルキルホス
   ホン酸誘導体を、界面活性剤と共に水に分散せしめてな
   ることを特徴とする鋼又は鋼合金の水性冷間鍛造潤滑
   剤。
2. 【請求項２】 一般式 【化２】 （式中、Ｒ₁はＣ₁₀〜Ｃ₆₀の直鎖又は分岐アルキル基を
   示す。Ｒ₂及びＲ₃は、同一又は異なって、水素原子、Ｃ
   ₁〜Ｃ₈の直鎖若しくは分岐アルキル基、−（Ｒ₄Ｏ）_m−
   Ｈ基、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を示す。Ｒ₄
   はＣ₂〜Ｃ₆の直鎖又は分岐アルキレン基を、ｍは２〜２
   ０の整数を、それぞれ示す。）で表されるアルキルホス
   ホン酸誘導体と、一般式 【化３】 （式中、Ｒ₅、Ｒ₆及びＲ₇は、同一又は異なって、水素
   原子、Ｃ₁〜Ｃ₈の直鎖若しくは分岐アルキル基又は−Ｒ
   ₈−Ｏ−Ｒ₉で表されるアルコキシアルキル基を示す。Ｒ
   ₈はＣ₁〜Ｃ₈の直鎖又は分岐アルキレン基を、Ｒ₉はＣ₁
   〜Ｃ₈の直鎖又は分岐アルキル基を、それぞれ示す。）
   で表されるアミン化合物、アミノアルコール、エチレン
   ジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラ
   ミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアミン、Ｎ，Ｎ
   −ジエチルアミノプロピルアミン並びに重合度１０００
   以下のポリエチレンイミンからなる群より選ばれた少な
   くとも１種の化合物との反応物を、界面活性剤と共に水
   に分散せしめてなることを特徴とする鋼又は鋼合金の水
   性冷間鍛造潤滑剤。