JP3501244B2 - 金属加工油組成物 - Google Patents

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組成物に関
し、さらに詳しくは、良好な脱脂性を有し、塑性加工や
切削・研削加工などの幅広い加工において、後工程の洗
浄処理を省略することができ、その結果生産性の向上を
もたらし、特にステンレス材，表面処理鋼板及びアルミ
ニウム材の加工用として好適な金属加工油組成物に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、塑性加工，切削加工，研削加工な
どの金属加工に用いられるプレス油をはじめとする金属
加工油には、加工性を向上させる目的で、各種の極圧剤
や油性剤が配合されている。一方、金属加工油を使用す
るユーザーは、後工程の省力化や環境問題の観点から、
後工程における洗浄処理を省略できるタイプの油剤を要
望している。このようなユーザーの要望にこたえる金属
加工油として、例えば基油にα−オレフィンと若干量の
油性剤を配合した油剤が市販されている。しかしなが
ら、この油剤は脱脂性に優れ、アルミニウム材や表面処
理鋼板の加工には適しているものの、ステンレス材など
の加工には、潤滑性の点などで適応できないという問題
がある。ステンレス材などの加工には、通常不揮発性の
油剤が使用されており、そのため、加工後洗浄処理など
が施されている。したがって、ステンレス材の加工に適
用でき、しかも後工程の洗浄処理が不要な金属加工油の
開発が望まれていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
状況下で、アルミニウム材や表面処理鋼板の加工はもち
ろん、ステンレス材の加工にも適用できる上、良好な脱
脂性を有し、塑性加工や切削・研削加工などの幅広い加
工において、後工程の洗浄処理を省略することができ、
その結果生産性の向上をもたらす金属加工油組成物を提
供することを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の好
ましい性質を有する金属加工油組成物を開発すべく鋭意
研究を重ねた結果、特定の蒸留性状を有する基油に対
し、特定の炭素数をもつ直鎖状オレフィンとアルコール
成分が一価脂肪族アルコールであるカルボン酸エステル
とリン含有化合物とを所定の割合で配合することによ
り、その目的を達成しうることを見出した。本発明は、
かかる知見に基づいて完成したものである。すなわち、
本発明は、（Ａ）９０％留出温度が１５０〜４５０℃の
基油に対し、組成物全重量に基づき、（Ｂ）炭素数６〜
３０の直鎖状オレフィンを0.０５〜９9.９重量％、
（Ｃ）アルコール成分が一価脂肪族アルコールであるカ
ルボン酸エステルを0.０１〜２０重量％及び（Ｄ）リン
含有化合物を、リン原子として１０〜１０００ｐｐｍの
割合で配合してなる金属加工油組成物を提供するもので
ある。

【０００５】本発明の金属加工油組成物において、
（Ａ）成分として用いられる基油は、９０％留出温度が
１５０〜４５０℃の範囲にあることが必要である。この
９０％留出温度が１５０℃未満では引火点が低く、取扱
い時の危険性が高い上、加工性を低下させることがあ
り、また４５０℃を超えると脱脂性が悪く、後工程で洗
浄処理が必要となる。引火点，加工性及び脱脂性の面な
どから、好ましい９０％留出温度は１５０〜３５０℃の
範囲であり、特に１７０〜２７０℃の範囲が好適であ
る。なお、この９０％留出温度は、ＪＩＳ Ｋ−２２５
４に準じて測定した値である。また、４０℃における動
粘度は0.５〜５０ｃＳｔの範囲にあることが望ましい。
この動粘度が0.５ｃＳｔ未満では引火点が低く、取扱い
時の危険性が高い上、加工性を悪化させる場合があり、
好ましくない。また５０ｃＳｔを超えると脱脂性が悪
く、後工程での洗浄処理が必要となる場合があり、好ま
しくない。引火点，加工性及び脱脂性の面などから、よ
り好ましい動粘度は0.８〜３０ｃＳｔの範囲であり、特
に0.８〜１０ｃＳｔの範囲が好適である。さらに、硫黄
分は５００ｐｐｍ以下が好ましい。この硫黄分が５００
ｐｐｍを超えると加工物にシミや錆などが生じるおそれ
があり、好ましくない。加工物にシミや錆などが発生す
るのを抑制する点から、特に硫黄分の含有量は１００ｐ
ｐｍ以下であるのが好ましい。

【０００６】このような性状を有する基油として、鉱油
や合成油を用いることができる。鉱油としては、種々の
ものを挙げることができる。例えば、パラフィン基系原
油，中間基系原油あるいはナフテン基系原油を常圧蒸留
するか、あるいは常圧蒸留の残渣油を減圧蒸留して得ら
れる留出油、又はこれ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、炭化水素系合成油、例えば
炭素数８〜１４のα−オレフィンオリゴマー，低分子量
オレフィンコポリマー（例えばエチレン−プロピレンコ
ポリマーなど），あるいは低分子量ポリブテン，低分子
量ポリプロピレンなどの分岐オレフィンやこれらの水素
化物，アルキルベンゼンなどを好ましく用いることがで
きる。本発明においては、基油として、上記鉱油及び合
成油の中から選ばれた一種のみを用いてもよく、二種以
上を組み合わせて用いてもよいが、加工性向上及び酸化
安定性向上の点から、鉱油を用いるのが好ましい。

【０００７】本発明の金属加工油組成物においては、
（Ｂ）成分として、炭素数６〜３０の直鎖状オレフィン
が用いられる。炭素数６未満の直鎖状オレフィンでは引
火点が低く、取扱い時の危険性が高いので適当ではな
い。また、炭素数が３０を超えるものは固体状となり、
使用が困難である上、基油やその他の添加剤などとの混
合，溶解が困難であり、また入手も困難である。上記直
鎖状オレフィンの中では、分子中に二重結合を１個有す
るものが好ましく、特に炭素数８〜２０の直鎖状α−オ
レフィンが、取扱い性，入手の容易さ，基油や他の添加
剤との混合，溶解性などの点から好適である。この直鎖
状オレフィンの具体例としては、１−デセン，１−ドデ
セン，１−テトラデセン，１−ヘキサデセンなどが好ま
しく挙げられ、これらは、それぞれ単独で用いてもよ
く、二種以上を組み合わせて用いてもよい。上記直鎖状
オレフィンは、様々な方法により製造されたものを用い
ることができ、例えばエチレンを通常の手段で重合させ
て得られるエチレンオリゴマーを使用することができ
る。

【０００８】本発明の組成物においては、この（Ｂ）成
分の直鎖状オレフィンは、組成物全重量に基づき0.０５
〜９9.９重量％の割合で配合される。この配合量が0.０
５重量％未満では充分な加工性が得られない。また、９
9.９重量％を超えると他の添加剤の配合量が相対的に減
少するため、所望の性能を有する金属加工油組成物が得
られない。加工性などの性能の面から、直鎖状オレフィ
ンの好ましい配合量は１〜５０重量％の範囲であり、特
に５〜３０重量％の範囲が好適である。

【０００９】本発明の金属加工油組成物においては、
（Ｃ）成分として、アルコール成分が一価脂肪族アルコ
ールであるカルボン酸エステルが用いられる。このエス
テルにおける酸成分としては、脂肪酸などの一価のカル
ボン酸や二塩基酸などの多価カルボン酸が挙げられ、ま
た、これらのカルボン酸は、飽和及び不飽和のいずれで
あってもよい。

【００１０】これらのカルボン酸の残基（カルボキシル
基を除いた基）としては、炭素数１〜２０の一価炭化水
素基や、二価炭化水素基などの多価炭化水素基が挙げら
れる。一価炭化水素基としては、例えばメチル基，エチ
ル基，ｎ−プロピル基，イソプロピル基，ｎ−ブチル
基，イソブチル基，ｔ−ブチル基，アミル基，イソアミ
ル基，各種ヘキシル基，各種オクチル基，各種デシル
基，各種ドデシル基，各種テトラデシル基，各種ヘキサ
デシル基，各種オクタデシル基などの炭素数１〜２０の
アルキル基、シクロペンチル基，シクロヘキシル基など
の炭素数５〜２０のシクロアルキル基、プロペニル基，
アリル基，オレイル基などの炭素数２〜２０のアルケニ
ル基、フェニル基，ナフチル基，トリル基，キシリル基
などの炭素数６〜２０のアリール基、ベンジル基，フェ
ネチル基などの炭素数７〜２０のアラルキル基などが挙
げられる。また、多価炭化水素基としては、例えばメチ
レン基，エチレン基，トリメチレン基，テトラメチレン
基，ペンタメチレン基などの炭素数１〜２０のアルキレ
ン基、ビニレン基などの炭素数２〜２０のアルケニレン
基などが挙げられる。

【００１１】このようなカルボン酸の具体例としては、
酢酸，プロピオン酸，酪酸，カプロン酸，カプリル酸，
カプリン酸，ラウリン酸，ミリスチン酸，パルミチン
酸，ステアリン酸，アクリル酸，メタクリル酸，オレイ
ン酸，マロン酸，コハク酸，グルタル酸，アジピン酸，
セバシン酸，デカン二酸，マレイン酸，フマル酸，安息
香酸，フェニル酢酸などが挙げられる。一方、アルコー
ル成分の一価脂肪族アルコールは飽和及び不飽和のいず
れであってもよい。この一価脂肪族アルコールとして
は、炭素数１〜２０のもの、例えばメチルアルコール，
エチルアルコール，ｎ−プロピルアルコール，イソプロ
ピルアルコール，ｎ−ブチルアルコール，イソブチルア
ルコール，ｓｅｃ−ブチルアルコール，ｔ−ブチルアル
コール，アミルアルコール，イソアミルアルコール，ヘ
キシルアルコール，オクチルアルコール，ノニルアルコ
ール，デシルアルコール，ラウリルアルコール，ミリス
チルアルコール，パルミチルアルコール，ステアリルア
ルコール，シクロヘキサノール，アリルアルコール，オ
レイルアルコールなどが挙げられる。

【００１２】この（Ｃ）成分のカルボン酸エステルとし
ては、加工性の点から、炭素数６〜１８の直鎖又は分
岐、飽和又は不飽和の脂肪酸と炭素数１〜４の一価脂肪
族アルコールとのエステルが好ましく、特にメチルエス
テルが好適である。このようなものとしては、例えばカ
プロン酸メチル，カプリル酸メチル，カプリン酸メチ
ル，ラウリン酸メチル，パルミチン酸メチルなどを好ま
しく挙げることができる。本発明の組成物においては、
この（Ｃ）成分のカルボン酸エステルは一種用いてもよ
く、二種以上を組み合わせて用いてもよい。また、その
配合量は、組成物全重量に基づき、0.０１〜２０重量％
の範囲で選ばれる。この配合量が0.０１重量％未満では
充分な加工性が得られず、また２０重量％を超えると脱
脂性が低下し、後工程で洗浄処理が必要となり、本発明
の目的が達せられない。加工性及び脱脂性のバランスの
面から、カルボン酸エステルの好ましい配合量は0.１〜
１０重量％の範囲であり、特に0.５〜５重量％の範囲が
好適である。

【００１３】本発明の金属加工油組成物においては、
（Ｄ）成分として、リン含有化合物が用いられる。この
リン含有化合物としては、例えばリン酸エステル，亜リ
ン酸エステル，リン酸エステルアミン塩，亜リン酸エス
テルアミン塩，リン酸金属塩，酸性リン酸エステル，酸
性亜リン酸エステル，チオリン酸エステル，チオリン酸
エステルアミン塩，ジチオリン酸エステルアミン塩，ト
リチオリン酸エステルなどが挙げられる。これらの中
で、特にリン酸エステル及びリン酸エステルアミン塩
が、加工性などの点から好適である。

【００１４】上記リン含有化合物の中のエステル類にお
ける有機基としては、例えばメチル基，エチル基，ｎ−
プロピル基，イソプロピル基，ｎ−ブチル基，イソブチ
ル基，ｔ−ブチル基，アミル基，イソアミル基，ヘキシ
ル基，オクチル基，デシル基などの炭素１〜２０のアル
キル基，シクロペンチル基，シクロヘキシル基などの炭
素数５〜２０のシクロアルキル基、プロペニル基，アリ
ル基，オレイル基などの炭素数２〜２０のアルケニル
基，フェニル基，ナフチル基，トリル基，キシリル基な
どの炭素数６〜２０のアリール基，ベンジル基，フェネ
チル基などの炭素数７〜２０のアラルキル基などが挙げ
られる。また、アミン塩を構成するアミンにおける有機
基としては、例えば炭素数１〜２０のアルキル基，炭素
数５〜２０のシクロアルキル基，炭素数２〜２０のアル
ケニル基，炭素数６〜２０のアリール基，炭素数７〜２
０のアラルキル基などが挙げられ、その具体例として
は、上記エステルの有機基の説明で例示したものと同じ
ものを挙げることができる。

【００１５】本発明の組成物においては、この（Ｄ）成
分のリン含有化合物は一種用いてもよく、二種以上を組
み合わせて用いてもよい。また、その配合量は、組成物
全重量に基づき、リン原子量が１０〜１０００ｐｐｍの
範囲になるように選ばれる。この配合量が１０ｐｐｍ未
満では充分な加工性が得られず、また１０００ｐｐｍを
超えると脱脂性が低下する。加工性と脱脂性のバランス
の面から、リン含有化合物の好ましい配合量は、リン原
子として、２０〜１００ｐｐｍの範囲であり、特に３０
〜８０ｐｐｍの範囲が好適である。本発明の金属加工油
組成物は、必須成分として、前記（Ａ）成分，（Ｂ）成
分，（Ｃ）成分及び（Ｄ）成分を含有するものである
が、本発明の目的が損なわれない範囲で、必要に応じ、
（Ｅ）成分として、通常金属加工油に用いられる各種添
加剤を適宜配合することができる。ここで、必要に応じ
て用いられる（Ｅ）成分の添加剤としては、酸化防止
剤，粘度指数向上剤，防錆剤，腐食防止剤，消泡剤，乳
化剤などが挙げられる。例えば、酸化防止剤の具体例と
しては、アルキル化ジフェニルアミン，フェニル−α−
ナフチルアミン，アルキル化−α−ナフチルアミンなど
のアミン系酸化防止剤、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−
メチルフェノール；４，４’−メチレンビス（２，６−
ジ−ｔ−ブチルフェノール）；４，４’−ビス（２，６
−ジ−ｔ−ブチルフェノール）；４，４’−ビス（２−
メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）；２，２’−メチ
レンビス（４−エチル−６−ｔ−ブチルフェノール）；
２，２’−メチレンビス（４−メチル−６−ｔ−ブチル
フェノール）；４，４’−ブチリデンビス（３−メチル
−６−ｔ−ブチルフェノール）；４，４’−チオビス
（２−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）；４，４’
−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノー
ル）；２，２’−チオビス（４−メチル−６−ｔ−ブチ
ルフェノール）などのフェノール系酸化防止剤などが挙
げられる。

【００１６】本発明の金属加工油組成物は、特に、被加
工材としてステンレス材，表面処理鋼板及びアルミニウ
ム材を用い、加工する際に好適に用いられる。また、塑
性加工や、切削・研削加工の幅広い加工に適用できる
が、特に塑性加工に適用するのが有利である。また、必
要に応じ、本発明の組成物を水に分散し、エマルジョン
型の金属加工油組成物として用いることもできる。

【００１７】

【実施例】次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説
明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定さ
れるものではない。なお、金属加工油組成物の性能につ
いて、次の試験を行い評価した。 （１）バウデン−レーベン摩擦試験 試験球：１／２インチＳＵＪ−２球，試験板：ＳＵＳ３
０４板，速度：１０ｍｍ／秒の条件で、バウデン−レー
ベン摩擦試験を行い、摩擦系数及びかじり荷重を測定し
た。 （２）脱脂性試験 試験片：ＳＰＣＣ板（１００×２００ｍｍ），試料油
量：0.５ｇ，温度２０℃の条件で脱脂性試験を行い、１
０時間毎に観測し、試料油が完全に脱脂されるまでの時
間を測定した。 実施例１〜３及び比較例１〜７ 第１表に示す配合割合で金属加工油組成物を調製し、そ
の性能を評価した。結果を第２表に示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】

【表３】

【００２１】注１）９０％留出温度：２３０℃，硫黄
分：５ｐｐｍ以下 ２）９０％留出温度：４６５℃，硫黄分：５ｐｐｍ以下 ３）炭素数１２のｎ−α−オレフィン ４）オレイルリン酸エステルアミン塩 ５）カプリル酸とペンタエリスリトールとのエステル なお、0.１重量％は、リン原子として５０ｐｐｍであ
る。

【００２２】

【表４】

【００２３】比較例１及び６の組成物は、摩擦係数が高
く、加工時に被工作物に傷を付けやすくする恐れがあ
り、好ましくない。

【００２４】

【発明の効果】本発明の金属加工油組成物は、アルミニ
ウム材や表面処理鋼板の加工はもちろん、ステンレス材
の加工にも適用できる。その上、良好な脱脂性を有し、
塑性加工や切削・研削加工の幅広い加工において、後工
程の洗浄処理を省略することができ、その結果生産性の
向上をもたらす。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｃ１０Ｍ 137:00） Ｃ１０Ｎ 20:00 Ａ Ｃ１０Ｎ 20:00 30:00 Ａ 30:00 30:06 30:06 40:20 Ｚ 40:20 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C10M 169/04 C10M 101/02 C10M 105/02 - 105/06 C10M 107/02 - 107/18 C10M 127/02 C10M 129/68 - 129/84 C10M 137/00 - 137/16 C10N 20:00 C10N 30:00 C10N 30:06 C10N 40:20 - 40:24

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）９０％留出温度が１５０〜４５０
   ℃の基油に対し、組成物全重量に基づき、（Ｂ）炭素数
   ６〜３０の直鎖状オレフィンを0.０５〜９9.９重量％、
   （Ｃ）アルコール成分が一価脂肪族アルコールであるカ
   ルボン酸エステルを0.０１〜２０重量％及び（Ｄ）リン
   含有化合物をリン原子として１０〜１０００ｐｐｍの割
   合で配合してなる金属加工油組成物。
2. 【請求項２】 （Ｃ）成分のカルボン酸エステルが、炭
   素数６〜１８の脂肪酸と炭素数１〜４の一価脂肪族アル
   コールとのエステルである請求項１記載の金属加工油組
   成物。
3. 【請求項３】 （Ｃ）成分が、炭素数６〜１８の脂肪酸
   のメチルエステルである請求項２記載の金属加工油組成
   物。
4. 【請求項４】 （Ｃ）成分の脂肪酸メチルエステルが、
   カプロン酸メチル，カプリル酸メチル，カプリン酸メチ
   ル，ラウリン酸メチル及びパルミチン酸メチルの中から
   選ばれた少なくとも一種である請求項３記載の金属加工
   油組成物。
5. 【請求項５】 （Ｄ）成分のリン含有化合物が、リン酸
   エステル，亜リン酸エステル，リン酸エステルアミン
   塩，亜リン酸エステルアミン塩，リン酸金属塩，酸性リ
   ン酸エステル，酸性亜リン酸エステル，チオリン酸エス
   テル，チオリン酸エステルアミン塩，ジチオリン酸エス
   テルアミン塩及びトリチオリン酸エステルの中から選ば
   れた少なくとも一種である請求項１記載の金属加工油組
   成物。
6. 【請求項６】 （Ｄ）成分のリン含有化合物が、リン酸
   エステル及びリン酸エステルアミン塩の中から選ばれた
   少なくとも一種である請求項１ないし５のいずれかに記
   載の金属加工油組成物。
7. 【請求項７】 （Ｄ）成分のリン含有化合物が、リン酸
   エステルアミン塩である請求項６記載の金属加工油組成
   物。
8. 【請求項８】 金属加工の被加工材が、ステンレス材，
   表面処理鋼板又アルミニウム材である請求項１ないし７
   のいずれかに記載の金属加工油組成物。
9. 【請求項９】 金属加工の被加工材が、ステンレス材で
   ある請求項８記載の金属加工油組成物。
10. 【請求項１０】 金属加工が、塑性加工である請求項１
    ないし９のいずれか に記載の金属加工油組成物。