JP4006093B2

JP4006093B2 - 金属加工油剤組成物

Info

Publication number: JP4006093B2
Application number: JP12887598A
Authority: JP
Inventors: 正明怒和; 弘林; 優安達; 安正井上
Original assignee: NIPPON QUAKER CHEMICAL Ltd
Current assignee: NIPPON QUAKER CHEMICAL Ltd
Priority date: 1998-05-12
Filing date: 1998-05-12
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2018-05-12
Also published as: JPH11323375A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種金属材料の塑性加工、切削、研削などの加工に有用な潤滑油組成物、特に窒素を含まない潤滑油組成物に関する。
【０００２】
各種金属材料の塑性加工、切削、研削等の加工時に使用する潤滑油組成物においては、防錆性を付与する手段として亜硝酸ソーダおよびエタノールアミンが好んで用いられてきた。しかし、発癌性の疑いのあるニトロソアミンの生成を避けるため、これらの使用を避け、これに代わるものとしてアルカノールアミンまたはアルカリ金属を使用する試みがなされている。
【０００３】
例えば、特開平５-５９３８９号公報にはスピクルスポール酸とｐ-ターシャリーブチル安息香酸あるいはニトロ安息香酸とアルカノールアミンとの組み合わせ、特開平６-２８７５８８号公報にはアルキルチオプロピオン酸とアルカノールアミンとの組み合わせ、特許公報第２５７３５２０号には高級脂肪酸と第１級アルカノールアミンとの組み合わせ、特開昭５５-２３１３２号公報にはハロゲン化安息香酸とアルカノールアミンとの組み合わせが開示されている。これらの先行技術ではアルカノールアミンを組み合わせることにより良好な防錆効果が得られているが、アルカノールアミンの代わりに同じアルカリであるアルカリ金属を用いて、アルカリ金属塩とした場合には顕著な効果は得られていない。また特開平７-２８６１９１号公報にはシクロヘキシルジアルカノールアミンの硼酸塩を用いた金属加工油剤が開示されている。
【０００４】
最近、環境問題（焼却時のダイオキシンの生成、塩素ガスの発生）が大きな社会問題となっており、金属加工油剤からも塩素化合物は排除されつつあるが、更に最近は、塩素化合物に加えて、水質の富栄養化、ＮＯｘの発生等の面からの環境汚染を少なくするために、窒素化合物についてもその使用抑制が検討される方向にある。しかしながら、水に希釈して使用する金属加工油剤の場合、アミン類やその塩、アルカノールアミンやその塩のような窒素化合物が必須であり、これらを配合しなければ鉄系材料に対しては防錆力を十分発揮することができず、常に錆の発生が問題となっている。
【０００５】
アルカノールアミンを使用しない試みとして、例えば、腐食抑制剤としてアルキル安息香酸類やその塩類の使用がよく知られている。例えば、米国特許第４,５０１,６６７号、第４,４０２,９０７号および第４,３６６,０７６号明細書には、ｐ-ｔｅｒｔ-ブチル安息香酸のようなアルキル安息香酸が金属腐食抑制剤として有効であることが記載されている。しかしアルキル安息香酸類やその塩類だけでは上記したように、特に鉄系材料の場合には錆の発生を十分防止することは困難であった。
また、特開平７-２８６１９１号公報には無機防錆剤（ケイ酸ナトリウム、リン酸ナトリウム）または有機防錆剤（安息香酸ナトリウム）を使用する潤滑油組成物が開示されているが、防錆性や潤滑性が十分でない。
また特開昭６３−２６３８８号公報には（ａ）アルキル基の炭素数が１〜５であるアルキル安息香酸またはその塩、（ｂ）炭素数が８〜１２の脂肪族一塩基酸またはその塩および（ｃ）炭化水素トリアゾールとを必須成分として含む腐食抑制不凍液／冷却剤組成物が開示されている。ここには窒素を含む化合物であるトリアゾールが必須成分として用いられており、（ａ）および（ｂ）としてアンモニウム塩またはアミン塩の使用が記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、環境に好ましくない塩素化合物は勿論のこと、窒素化合物をも含まない窒素無含有にして、鉄系金属に対しても優れた防錆力を有する潤滑油組成物を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、メチル安息香酸と、ロジンカリウム塩ないしスルホン酸カリウムとの少なくとも２成分を含む潤滑油組成物に関する。
更に、本発明は、一般式（Ｉ）
【化２】

（式中、Ｒは炭素数が１〜６のアルキル基、ＰＯはオキシプロピレン基、ＥＯはオキシエチレン基；およびｘは０〜３の整数、ｎは０〜２の整数、ｍは０〜２の整数を表す。但し、ｎ＋ｍ≠０、オキシプロピレン基およびオキシエチレン基の結合順序は任意であり、両者はランダムに結合していてもよい）で表されるフェノキシ化合物を更に含む上記潤滑油組成物に関する。
本発明の潤滑油組成物は塩素および窒素をいずれも使用していないため、環境問題を引き起こすこともなく、しかも水に希釈して使用した場合でも、鉄系材料に対しても優れた防錆剤作用を有するという特徴を有する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明でメチル安息香酸（トルイル酸）は、メチル基がオルト、メタ、パラのいずれの構造でもよく、またそれらの混合物であってもよい。特に好ましいメチル安息香酸はパラメチル安息香酸である。
本発明でスルホン酸カリウム塩として使用することができるスルホン酸は、アルキルスルホン酸、２-プロパン-１-スルホン酸のようなアリールスルホン酸、アルキルナフタレンスルホン酸やアルキルベンゼンスルホン酸のようなアルキルアリルスルホン酸、平均分子量が４００〜６００の天然鉱物油を原料とした石油スルホン酸のいずれであってもよい。またこれらの混合物であってもよい。特に好ましいものは石油スルホン酸である。
【０００９】
ロジンはアビエチン酸を主体とした天然の混合物であり、本発明で使用できるロジンは特に限定されるものではない。例えば、「Dresnate ９１」および「Dresnate ９０」（いずれもハーキュレス社製）、「ロンジスＫ-８０」（荒川化学社製）、「バンディスＴ-２５Ｋ」（ハリマ化成社製）、「スルホネートＫ-５００」（中央化成社製）等いずれのロジンカリウム塩も使用することができる。
【００１０】
本発明の潤滑油組成物は、メチル安息香酸（トルイル酸）、ロジンカリウム塩およびスルホン酸カリウム塩の少なくとも２種を一般には水溶液として含むものであり、水溶液中、それぞれの含有量はメチル安息香酸塩が２〜１５重量％、好ましくは４〜７重量％、ロジンカリウム塩が１０〜４０重量％、好ましくは２０〜２５重量％、スルホン酸カリウム塩が１０〜４０重量％、好ましくは２０〜２５重量％である。
【００１１】
また本発明の潤滑油組成物には、更に一般式（Ｉ）
【化３】

で表されるフェノキシ化合物を含むことができ、この化合物を添加することにより防錆性を損なうことなく、加工潤滑性が一層改善される。また、微生物の繁殖を抑制し、かつ防食性があるため他の防腐剤や防錆剤を外添する必要が無いため、液の経時的な組成変動がなく、結果として切削液や研削液の組成コントロールが極めて容易となる。
【００１２】
上記フェノキシ化合物において、Ｒは炭素数が１〜６の分岐を有していてもよいアルキル基、好ましくは炭素数が１〜３のアルキル基である。炭素数が６より大きくなると親水性が低下し、水溶液の安定性が劣化する。ｘは０〜３の数、特に好ましくは０または１である。Ｒの置換位置は任意であるが、パラ位が好ましい。ｘが２または３のときはそのアルキル基の合計炭素数は６以下、特に３以下が好ましい。合計炭素数が６より大きくなると親水性が低下し、水溶液の安定性が劣化する。フェノキシ化合物はオキシエチレン基またはオキシプロピレン基を一方のみ有していてもよく、あるいは両方を有していてもよい。特に好ましくはオキシエチレン基のみを有する化合物である。両方を有するときは両者の合計量、即ち、ｎ＋ｍは２以下が好ましい。オキシエチレン基とオキシプロピレン基の結合順序は任意であり、また両基はランダムに入っていてもよい。
【００１３】
フェノキシ化合物は本発明の潤滑油組成物水溶液中１０〜４０重量％、好ましくは１５〜２５重量％配合する。
【００１４】
本発明の潤滑油組成物には本発明の趣旨を損なわない範囲で、更に従来の水溶性油剤組成物に配合される潤滑剤、油性剤、防錆剤、乳化剤、調整剤などを添加することができる。
【００１５】
潤滑剤としては例えばパラフィン系鉱物油、ナフテン系鉱物油、合成炭化水素などの炭化水素類、特にパラフィン系炭化水素などが例示される。このような潤滑剤は油剤組成物水溶液中５０重量％以下、好ましくは０〜４０重量％、より好ましくは０〜３０重量％配合するのが好ましい。これらの鉱物油の量が多すぎると、潤滑油組成物水溶液の安定性を維持するための成分調整が困難になり、温度や成分の微妙な変動によって系の物性が影響されるため、切削や研削の状態を一定に管理するのが困難になる。
【００１６】
油性剤としては、例えば天然油脂、例えばなたね油、ひまし油、綿実油、大豆油などの植物油、ラノリン、牛脂、豚脂などの動物油、まっこう鯨油のごときワックス類; 半合成油、例えば硬化ひまし油、ジグリセリド、モノグリセリド、ダイマー酸、２塩基酸など; 合成油、たとえば合成エステル類、具体的にはペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ソルビタン、エチレングリコール、ジエチレングリコル、プロピレングリコール、ビスフェノールなどの多価アルコールと高級脂肪酸とのエステル、高級脂肪酸と一価アルコールとのエステル、例えばメチルステアレート、セチルパルミテートなど、高級アルコールと脂肪酸とのエステル、例えばラウリルアセテートなど、多価カルボン酸とアルコールとのエステル、たとえばステアリン酸トリメリテートなど; その他高級脂肪酸類（オクチル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、オレイン酸、ステアリン酸、エルカ酸、リシノール酸など）、高級アルコール類、例えばセチルアルコール、ステアリルアルコールなどが例示される。これらの油性剤は潤滑油組成物水溶液中５０重量％以下、好ましくは５〜４０重量％、より好ましくは５〜２０重量％配合するのがよい。５０重量％を越えると潤滑剤に関して述べたのと同様の理由で潤滑油組成物水溶液の安定性や物性コントロールが困難になる。
【００１７】
また本発明においては、脂肪酸等の他の防錆剤を添加することもできる。
【００１８】
本発明において潤滑剤や油性剤などを水に乳化または可溶するためには（本明細書ではこのような水に乳化または可溶化した状態のものを含めて水溶性潤滑組成物と称する）適当な乳化剤を配合する。このような乳化剤の例としては、非イオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、両性界面活性剤などが例示されるが、特に非イオン界面活性剤が好ましい。勿論それらの界面活性剤を配合して用いてもよい。適当な非イオン界面活性剤の例としては、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フェニルエーテル、ポリエチレンオキシド／ポリプロピレンオキシド（いわゆるプルロニック型ノニオン活性剤）、ポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステル、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アルキルアミンエーテルなどが例示される。特に好ましくはポリエチレンオキシド／ポリプロピレンオキシド、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテルなどを例示することができる。
【００１９】
乳化剤の配合量は潤滑油組成物水溶液全量の３０重量％以下、好ましくは０から２５重量％、より好ましくは０〜１０重量％である。乳化剤は他の成分が水溶性または自己乳化性である場合には配合しなくともよい。その使用量は潤滑油組成物を水溶性、乳化または可溶化するに必要な量であればよい。多量の使用は潤滑性、防錆性などに不利となるため５重量％以下に押さえるのが好ましい。
【００２０】
本発明において使用する調整剤は製品の外観安定剤、温度安定剤、乳化調整剤、粘度調整剤などを目的として使用される。具体的には水、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ヘキシレングリコールなどのグリコール類、グリコールエーテル類、アルコール類などが例示される。調整剤の配合は通常４５重量％以下、好ましくは０から３０重量％、より好ましくは５〜２０重量％である。
【００２１】
本発明の潤滑油組成物は約２から２０重量％水溶液、より好ましくは５から１０重量％水溶液として使用するのが好ましい。
【００２２】
【実施例】
以下、実施例により本発明をより具体的に詳細に説明する。
実施例１〜５
表１に示した配合にしたがって各成分を混合して実施例１〜５の潤滑油組成物を調製した。混合は撹拌機付きの調合器を用いて常套の方法で行った。
それぞれの潤滑油組成物の状態および性能を下記のようにして評価し、結果を表１に記載した。
【００２３】
【表１】

【００２４】
比較例１〜４
表２に記載の配合組成を用いた以外は、実施例と同様にして比較例１〜４の潤滑油組成物を得た。得られた潤滑油組成物の状態および性能も比較例２に記載した。
比較例３はジエタノールアミンを多量に配合した潤滑油組成物である。
【００２５】
【表２】

【００２６】
潤滑油組成物の性状評価方法
実施例および比較例で調製した潤滑油組成物の表１および表２に記載した性状は次の方法により評価したものである。
〔潤滑性試験〕
潤滑油の５重量％溶液を用い、ＡＳＴＭ-３２３３-Ａに記載のファレックス試験に準じて、その耐圧荷重を測定することにより、潤滑性を評価した。
【００２７】
〔防錆性試験〕
（１）鋳鉄法：
３２〜２４メッシュに調整した鋳鉄（ＪＩＳ-Ｇ-５５０１／ＦＣ-２５０）をｎ-ヘキサンで脱脂、乾燥して、これをシャーレ中の濾紙上に１ｇ置き、鋳鉄全体に１ｍｌの試験液をふりかける。シャーレに蓋をして、室温で２４時間放置後、錆の発生状況を評価する。
（２）パック法：
鋳鉄板（ＪＩＳ-Ｇ-５５０１／ＦＣ-２５０）をｎ-ヘキサンで脱脂、乾燥し、この鋳鉄板上に３２〜２４メッシュに調整した鋳鉄１ｇを置き、１ｍｌの試験液を鋳鉄全体にふりかけ、更にもう１枚の鋳鉄板をかぶせて、全体をラップ紙で包む。これを２４時間放置して、錆の発生状況を評価する。
錆の評価基準
○ ：錆なし、
△ ：わずかに錆が発生、
× ：錆が発生。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の潤滑油組成物は環境問題を引き起こしている塩素を全く含まず、しかも水質の富栄養化やＮＯｘの原因物質となる窒素を含有する化合物を含まない組成物にして、水に希釈して低濃度で鉄系金属に使用しても錆の発生を引き起こさない社会的要請にマッチした潤滑油として提供される。

Claims

メチル安息香酸と、ロジンカリウム塩ないしスルホン酸カリウムとの少なくとも２成分を含む潤滑油組成物。
一般式（Ｉ）

（式中、Ｒは炭素数が１〜６のアルキル基、ＰＯはオキシプロピレン基、ＥＯはオキシエチレン基；およびｘは０〜３の整数、ｎは０〜２の整数、ｍは０〜２の整数を表す。但し、ｎ＋ｍ≠０、オキシプロピレン基およびオキシエチレン基の結合順序は任意であり、両者はランダムに結合していてもよい。）で表されるフェノキシ化合物を更に含む請求項１記載の潤滑油組成物。