JP4335348B2 - 金属加工用潤滑油組成物 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、金属加工用潤滑油組成物に関するものであって、詳しくは、鉄鋼、ステンレス鋼、特殊鋼、アルミニウム、銅、それらの合金などの各種金属の圧延、絞り、しごき、引き抜き、プレス加工、切削、研削等の各種加工を行う際に用いられる潤滑油組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
潤滑油を用いて金属加工を行う場合において、その加工条件が厳しくなると油膜や添加剤による吸着層膜が破断して金属同士の直接接触が起こり、潤滑不足、加工物表面の不具合が生じる。そのため、従来はそのような過酷な条件下で金属加工を行う場合は、潤滑油に添加する加工性を向上させる添加剤を増量させる必要があった。しかし、そのような添加剤を増量させた潤滑油（高添加油）では加工性は優れるものの加工後の加工物表面に潤滑油成分が残存してしまい、焼鈍後のステインや腐食の原因となる可能性が高くなる。
そこで、本発明は、このような実状に鑑みなされたものであり、その目的は、加工性に優れると共に、加工後の加工物表面に残存する潤滑油成分に由来するステインや腐食の発生を抑制することができる金属加工用潤滑油組成物を提供することにある。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、特定の鉱油を基油とし、４０℃における動粘度が特定のアルキルベンゼンを特定量含有することにより、加工後の加工物表面に残存する潤滑油成分に由来するステインや腐食の発生を抑制できることを見出し本発明を完成するに至ったのである。すなわち、本発明の金属加工用潤滑油組成物は、４０℃における動粘度が１〜６ｍｍ ２ ／ｓであり、かつ芳香族分が２０容量％以下の鉱油を基油とし、４０℃における動粘度が１〜６０ｍｍ2／ｓのアルキルベンゼンを組成物全量基準で０．１〜５０質量％含有してなるものである。
【０００４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の内容をさらに詳細に説明する。
本発明で用いられるアルキルベンゼンの４０℃における動粘度は１〜６０ｍｍ2／ｓであることが必要である。４０℃における動粘度が１ｍｍ2／ｓ未満の場合には、加工性の向上効果が期待できない。また、４０℃における動粘度が６０ｍｍ2／ｓを超える場合には、ステインや腐食の発生を増大させる可能性があり、好ましくは４０ｍｍ2／ｓ以下、より好ましくは２０ｍｍ2／ｓ以下である。
また、本発明のアルキルベンゼンのベンゼン環に結合するアルキル基としては直鎖状であっても、分枝状であっても良く、また、炭素数についても特に限定されるものではないが、炭素数１〜４０のアルキル基が好ましい。
炭素数１〜４０のアルキル基としては、具体的には例えば、メチル基、エチル基、直鎖状または分岐状のプロピル基、直鎖状または分岐状のブチル基、直鎖状または分岐状のペンチル基、直鎖状または分岐状のヘキシル基、直鎖状または分岐状のヘプチル基、直鎖状または分岐状のオクチル基、直鎖状または分岐状のノニル基、直鎖状または分岐状のデシル基、直鎖状または分岐状のウンデシル基、直鎖状または分岐状のドデシル基、直鎖状または分岐状のトリデシル基、直鎖状または分岐状のテトラデシル基、直鎖状または分岐状のペンタデシル基、直鎖状または分岐状のヘキサデシル基、直鎖状または分岐状のヘプタデシル基、直鎖状または分岐状のオクタデシル基、直鎖状または分岐状のノナデシル基、直鎖状または分岐状のイコシル基、直鎖状または分岐状のヘンイコシル基、直鎖状または分岐状のドコシル基、直鎖状または分岐状のトリコシル基、直鎖状または分岐状のテトラコシル基、直鎖状または分岐状のペンタコシル基、直鎖状または分岐状のヘキサコシル基、直鎖状または分岐状のヘプタコシル基、直鎖状または分岐状のオクタコシル基、直鎖状または分岐状のノナコシル基、直鎖状または分岐状のトリアコンチル基、直鎖状または分岐状のヘントリアコンチル基、直鎖状または分岐状のドトリアコンチル基、直鎖状または分岐状のトリトリアコンチル基、直鎖状または分岐状のテトラトリアコンチル基、直鎖状または分岐状のペンタトリアコンチル基、直鎖状または分岐状のヘキサトリアコンチル基、直鎖状または分岐状のヘプタトリアコンチル基、直鎖状または分岐状のオクタトリアコンチル基、直鎖状または分岐状のノナトリアコンチル基、直鎖状または分岐状のテトラコンチル基などが挙げられる。
アルキルベンゼン中のアルキル基の個数は通常１〜４個であるが、安定性、入手可能性の点から１個または２個のアルキル基を有するアルキルベンゼン、すなわちモノアルキルベンゼン、ジアルキルベンゼン、またはこれらの混合物が最も好ましく用いられる。
また、アルキルベンゼンとしては、もちろん、単一の構造のアルキルベンゼンだけでなく、異なる構造を有するアルキルベンゼンの混合物であっても良い。
本発明のアルキルベンゼンの数平均分子量については、なんら制限はないが、加工性の向上効果の点から、１００以上が好ましく、１３０以上がより好ましい。また、ステインや腐食の発生を増大させる可能性が大きくなることから、数平均分子量の上限は３４０以下が好ましく、３２０以下がより好ましい。
【０００５】
上記アルキルベンゼンの製造方法は任意の従来の方法を適用することができ、何ら限定されるものでないが、例えば以下に示す物質を用いてアルキル化合成法等によって製造することができる。
原料となる芳香族化合物としては、具体的には例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、メチルエチルベンゼン、ジエチルベンゼン、およびこれらの混合物などが用いられる。またアルキル化剤としては、具体的には例えば、エチレン、プロピレン、ブテン、イソブチレンなどの低級モノオレフィン、好ましくはプロピレンの重合によって得られる炭素数６〜４０の直鎖状または分枝状のオレフィン；ワックス、重質油、石油留分、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの熱分解によって得られる炭素数６〜４０の直鎖状または分枝状のオレフィン；灯油、軽油などの石油留分からｎ−パラフィンを分離し、これを触媒によりオレフィン化することによって得られる炭素数９〜４０の直鎖状オレフィン；およびこれらの混合物などが使用できる。
またアルキル化の際のアルキル化触媒としては、塩化アルミニウム、塩化亜鉛などのフリーデルクラフツ型触媒；硫酸、リン酸、ケイタングステン酸、フッ化水素酸、活性白土などの酸性触媒；など、公知の触媒が用いられる。
本発明のアルキルベンゼンは４０℃における動粘度が１〜６０ｍｍ2／ｓであるから、例えば上記に例示したような方法によって得られるアルキルベンゼン混合物や市販されているアルキルベンゼン混合物を蒸留やクロマトによって分離し、動粘度が１〜６０ｍｍ2／ｓであるアルキルベンゼン留分を得ることが実用上便利である。
【０００６】
本発明の金属加工用潤滑油組成物は、上記したアルキルベンゼンを組成物全量基準で、０．１〜５０質量％含有するものである。含有量の下限値は、加工性の向上効果の点から、０．１質量％以上であることが必要であり、好ましくは０．５質量％以上、より好ましくは１質量％以上である。また、上限値はステインや腐食の発生を増大させる可能性が大きくなることから、５０質量％以下であることが必要であり、好ましくは４０質量％以下、より好ましくは３０質量％以下である。
【０００７】
本発明の金属加工用潤滑油組成物の基油としては鉱油が用いられる。鉱油は、単独で用いてもよいし、２種以上組み合わせてもよい。
基油として用いる鉱油の芳香族分は、作業環境の点から、２０容量％以下であり、好ましくは１０容量％以下、より好ましくは５容量％以下、最も好ましくは２容量％以下の鉱油を用いるようにすることが望ましい。特に、アルミニウムまたはアルミニウム合金の圧延加工を高圧下、高速で行う場合には、潤滑油のミストが発生しやすいことから低芳香族分の鉱油を好ましく用いることが望ましい。ここでいう芳香族分とは、ＪＩＳ Ｋ ２５３６「石油製品−炭化水素タイプ試験方法」の蛍光指示薬吸着法を準用して測定された値を表すものを意味している。
本発明で使用可能な鉱油系基油を例示すれば、原油を常圧蒸留および減圧蒸留して得られた潤滑油留分に対して、溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、接触脱ろう、水素化精製、硫酸洗浄、白土処理等の１種もしくは２種以上の精製手段を適宜組み合わせて適用して得られるパラフィン系またはナフテン系の鉱油を挙げることができる。
【０００８】
また、本発明で使用する基油は、４０℃における動粘度が１〜６ｍｍ２／ｓの範囲にあるものが用いられる。なお、アルミニウム又はアルミニウム合金の圧延加工においては、厚さ０．１ｍｍ以下のいわゆる箔の場合には１ｍｍ２／ｓ以上３ｍｍ２／ｓ以下のものが好ましく、厚さ０．１ｍｍを超える（０．２ｍｍ以上）いわゆる条の場合には２ｍｍ２／ｓ以上６ｍｍ２／ｓ以下のものが好ましい。
本発明の金属加工用潤滑油組成物の基油としては、ナフテン分に制限はないが、１０％以上、好ましくは１５％以上、より好ましくは２０％以上であることが望ましい。さらに、アルキルベンゼンによる油性剤の加工性向上効果の増大傾向がより増すことから、３０％以上が好ましく、４０％以上がより好ましく、５０％以上であることがさらに好ましい。特に、アルミニウムやアルミニウム合金の条を圧延する際には、このアルキルベンゼンの添加効果の増大傾向が顕著となる。また、９０％以下、好ましくは８５％以下、より好ましくは８０％以下であることが望ましい。
本発明の金属加工用潤滑油組成物の基油としては、パラフィン分に制限はないが、１０％以上、好ましくは１５％以上、より好ましくは２０％以上であることが望ましい。また、９０％以下、好ましくは８５％以下、より好ましくは８０％以下であることが望ましい。さらに、アルキルベンゼンによる油性剤の加工性向上効果の増大傾向がより増すことから、７０％以下が好ましく、６０％以下がより好ましく、５０％以下であることがさらに好ましい。特に、アルミニウムやアルミニウム合金の条を圧延する際には、このアルキルベンゼンの添加効果の増大傾向が顕著となる。
本発明においてナフテン分、パラフィン分とは、ＦＩイオン化（ガラスリザーバ使用）による質量分析法により得られた分子イオン強度をもって、これらの割合を決定するものである。以下にその測定法を具体的に示す。
（１） 径１８ｍｍ，長さ９８０ｍｍの溶出クロマト用吸着管に、約１７５℃、３時間の乾燥により活性化された呼び径７４〜１４９μｍシリカゲル（富士デビソン化学（株）製ｇｒａｄｅ９２３）１２０ｇを充填する。
（２） ｎ−ペンタン７５ｍｌを注入し、シリカゲルを予め湿す。
（３） 試料約２ｇを精秤し、等容量のｎ−ペンタンで希釈し、得られた試料溶液を注入する。
（４） 試料溶液の液面がシリカゲル上端に達したとき、飽和炭化水素成分を分離するためにｎ−ペンタン１４０ｍｌを注入し、吸着管の下端より溶出液を回収する。
（５） （４）の溶出液をロータリーエバポレーターにより溶媒を留去し、飽和炭化水素成分を得る。
（６） （５）で得られた飽和炭化水素成分を質量分析計でタイプ分析を行う。質量分析におけるイオン化方法としては、ガラスリザーバを使用したＦＩイオン化法が用いられ、質量分析計は日本電子（株）製ＪＭＳ−ＡＸ５０５Ｈを使用する。
測定条件を以下に示す。
加速電圧：３．０ｋＶ
カソード電圧：−５〜−６ｋＶ
分解能：約５００
エミッター：カーボン
エミッター電流：５ｍＡ
測定範囲：質量数３５〜７００
Ｓｕｂ Ｏｖｅｎ温度：３００℃
セパレータ温度：３００℃
Ｍａｉｎ Ｏｖｅｎ温度：３５０℃
試料注入量：１μｌ
（７） （６）の質量分析法によって得られた分子イオンは、同位体補正後、その質量数からパラフィン類（ＣｎＨ２ｎ＋２）とナフテン類（ＣｎＨ２ｎ、ＣｎＨ２ｎ−２、ＣｎＨ２ｎ−４・・・）の２タイプに分類・整理し、それぞれのイオン強度の分率を求め、飽和炭化水素成分全体に対する各タイプの含有量を定める。次いで、（５）で得られた飽和炭化水素成分の含有量をもとに、試料全体に対するパラフィン分、ナフテン分の各含有量を求める。
なお、ＦＩ法質量分析のタイプ分析法によるデータ処理の詳細は、「日石レビュー」第３３巻第４号１３５〜１４２頁の特に「２．２．３ データ処理」の項に記載されている。
【０００９】
本発明の金属加工用潤滑油組成物は、基油にアルキルベンゼンを配合してなるものであるが、さらに加工性を向上させるために下記の中から選ばれる少なくとも１種の油性剤を配合することが望ましい。金属加工用潤滑油組成物に、油性剤を配合した場合、その加工性が向上することは良く知られているが、本発明の金属加工用潤滑油組成物においては、アルキルベンゼンが存在することによってこの油性剤の添加効果が増大する。
（１）エステル
（２）アルコール
（３）カルボン酸
上記（１）エステルとしては、構成するアルコールが１価アルコールでも多価アルコールでも良く、またカルボン酸が一塩基酸でも多塩基酸であっても良いものである。
１価アルコールとしては、通常炭素数１〜２４のものが用いられ、このようなアルコールとしては直鎖のものでも分岐のものでもよい。炭素数１〜２４のアルコールとしては、具体的には例えば、メタノール、エタノール、直鎖状または分岐状のプロパノール、直鎖状または分岐状のブタノール、直鎖状または分岐状のオクタノール、直鎖状または分岐状のノナノール、直鎖状または分岐状のデカノール、直鎖状または分岐状のウンデカノール、直鎖状または分岐状のドデカノール、直鎖状または分岐状のトリデカノール、直鎖状または分岐状のテトラデカノール、直鎖状または分岐状のペンタデカノール、直鎖状または分岐状のヘキサデカノール、直鎖状または分岐状のヘプタデカノール、直鎖状または分岐状のオクタデカノール、直鎖状または分岐状のノナデカノール、直鎖状または分岐状のエイコサノール、直鎖状または分岐状のヘンエイコサノール、直鎖状または分岐状のトリコサノール、直鎖状または分岐状のテトラコサノールおよびこれらの混合物等が挙げられる。
多価アルコールとしては、通常２〜１０価、好ましくは２〜６価のものが用いられる。２〜１０価多価アルコールとしては、具体的には例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール（エチレングリコールの３〜１５量体）、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール（プロピレングリコールの３〜１５量体）、１，３−プロパンジオール、１，２−プロパンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、２−メチル−１，２−プロパンジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、１，２−ペンタンジオール、１，３−ペンタンジオール、１，４−ペンタンジオール、１，５−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール等の２価アルコール；グリセリン、ポリグリセリン（グリセリンの２〜８量体、例えばジグリセリン、トリグリセリン、テトラグリセリンなど）、トリメチロールアルカン（トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、トリメチロールブタンなど）およびこれらの２〜８量体、ペンタエリスリトールおよびこれらの２〜４量体、１，２，４−ブタントリオール、１，３，５−ペンタントリオール、１，２，６−ヘキサントリオール、１，２，３，４−ブタンテトロール、ソルビトール、ソルビタン、ソルビトールグリセリン縮合物、アドニトール、アラビトール、キシリトール、マンニトールなどの多価アルコール；キシロース、アラビノース、リボース、ラムノース、グルコース、フルクトース、ガラクトース、マンノース、ソルボース、セロビオース、マルトース、イソマルトース、トレハロース、スクロースなどの糖類、およびこれらの混合物等が挙げられる。
これらの中でも特に、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール（エチレングリコールの３〜１０量体）、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール（プロピレングリコールの３〜１０量体）、１，３−プロパンジオール、２−メチル−１，２−プロパンジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、ジグリセリン、トリグリセリン、トリメチロールアルカン（トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、トリメチロールブタンなど）およびこれらの２〜４量体、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール１，２，４−ブタントリオール、１，３，５−ペンタントリオール、１，２，６−ヘキサントリオール、１，２，３，４−ブタンテトロール、ソルビトール、ソルビタン、ソルビトールグリセリン縮合物、アドニトール、アラビトール、キシリトール、マンニトールなどの２〜６価の多価アルコールおよびこれらの混合物等がより好ましい。さらに好ましくは、エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビタン、およびこれらの混合物等である。
【００１０】
一塩基酸としては、通常炭素数６〜２４の脂肪酸で、直鎖のものでも分岐のものでも良く、また飽和のものでも不飽和のものでも良い。具体的には例えば、直鎖状または分岐状のヘキサン酸、直鎖状または分岐状のオクタン酸、直鎖状または分岐状のノナン酸、直鎖状または分岐状のデカン酸、直鎖状または分岐状のウンデカン酸、直鎖状または分岐状のドデカン酸、直鎖状または分岐状のトリデカン酸、直鎖状または分岐状のテトラデカン酸、直鎖状または分岐状のペンタデカン酸、直鎖状または分岐状のヘキサデカン酸、直鎖状または分岐状のオクタデカン酸、直鎖状または分岐状のヒドロキシオクタデカン酸、直鎖状または分岐状のノナデカン酸、直鎖状または分岐状のエイコサン酸、直鎖状または分岐状のヘンエイコサン酸、直鎖状または分岐状のドコサン酸、直鎖状または分岐状のトリコサン酸、直鎖状または分岐状のテトラコサン酸などの飽和脂肪酸、直鎖状または分岐状のヘキセン酸、直鎖状または分岐状のヘプテン酸、直鎖状または分岐状のオクテン酸、直鎖状または分岐状のノネン酸、直鎖状または分岐状のデセン酸、直鎖状または分岐状のウンデセン酸、直鎖状または分岐状のドデセン酸、直鎖状または分岐状のトリデセン酸、直鎖状または分岐状のテトラデセン酸、直鎖状または分岐状のペンタデセン酸、直鎖状または分岐状のヘキサデセン酸、直鎖状または分岐状のオクタデセン酸、直鎖状または分岐状のヒドロキシオクタデセン酸、直鎖状または分岐状のノナデセン酸、直鎖状または分岐状のエイコセン酸、直鎖状または分岐状のヘンエイコセン酸、直鎖状または分岐状のドコセン酸、直鎖状または分岐状のトリコセン酸、直鎖状または分岐状のテトラコセン酸などの不飽和脂肪酸、およびこれらの混合物が挙げられる。これらの中でも、特に炭素数８〜２０の飽和脂肪酸、または炭素数８〜２０の不飽和脂肪酸、およびこれらの混合物が好ましい。
多塩基酸としては炭素数２〜１６の二塩基酸およびトリメリト酸等が挙げられる。炭素数２〜１６の二塩基酸としては、直鎖のものでも分岐のものでも良く、また飽和のものでも不飽和のものでも良い。具体的には例えば、エタン二酸、プロパン二酸、直鎖状または分岐状のブタン二酸、直鎖状または分岐状のペンタン二酸、直鎖状または分岐状のヘキサン二酸、直鎖状または分岐状のオクタン二酸、直鎖状または分岐状のノナン二酸、直鎖状または分岐状のデカン二酸、直鎖状または分岐状のウンデカン二酸、直鎖状または分岐状のドデカン二酸、直鎖状または分岐状のトリデカン二酸、直鎖状または分岐状のテトラデカン二酸、直鎖状または分岐状のヘプタデカン二酸、直鎖状または分岐状のヘキサデカン二酸、直鎖状または分岐状のヘキセン二酸、直鎖状または分岐状のオクテン二酸、直鎖状または分岐状のノネン二酸、直鎖状または分岐状のデセン二酸、直鎖状または分岐状のウンデセン二酸、直鎖状または分岐状のドデセン二酸、直鎖状または分岐状のトリデセン二酸、直鎖状または分岐状のテトラデセン二酸、直鎖状または分岐状のヘプタデセン二酸、直鎖状または分岐状のヘキサデセン二酸およびこれらの混合物が挙げられる。
【００１１】
また、アルコールとカルボン酸との組み合わせは、
▲１▼一価アルコールと一塩基酸とのエステル
▲２▼多価アルコールと一塩基酸とのエステル
▲３▼一価アルコールと多塩基酸とのエステル
▲４▼多価アルコールと多塩基酸とのエステル
▲５▼一価アルコール、多価アルコールとの混合物と多塩基酸との混合エステル
▲６▼多価アルコールと一塩基酸、多塩基酸との混合物との混合エステル
▲７▼一価アルコール、多価アルコールとの混合物と一塩基酸、多塩基酸との混合エステル
など、任意の組み合わせが可能であり、特に限定されるものではない。
なお、アルコール成分として多価アルコールを用いた場合、多価アルコール中の水酸基全てがエステル化された完全エステルでも良く、水酸基の一部がエステル化されず水酸基のままで残っている部分エステルでも良い。また、カルボン酸成分として多塩基酸を用いた場合、多塩基酸中のカルボキシル基全てがエステル化された完全エステルでも良く、カルボキシル基の一部がエステル化されずカルボキシル基のままで残っている部分エステルであっても良い。
本発明で用いられるエステルとしては、上記した何れのもの使用可能であるが、この中でもより加工性に優れる点から、▲１▼一価アルコールと一塩基酸とのエステル、が好ましい。
本発明において油性剤として用いられるエステルの合計炭素数には特に制限はないが、加工性の向上効果に優れる点から合計炭素数が７以上のエステルが好ましく、９以上のエステルがより好ましく、１１以上のエステルが最も好ましい。また、ステインや腐食の発生を増大させる恐れが大きくなることから、合計炭素数が２６以下のエステルが好ましく、２４以下のエステルがより好ましく、２２以下のエステルが最も好ましい。
【００１２】
上記（２）アルコールとしては、１価アルコールでも多価アルコールでも良い。具体的には例えば、上記（１）エステルを構成するアルコールとして列挙した化合物などが挙げられる。これらの中でも、より加工性に優れる点から１価のアルコールが好ましい。また、より加工性に優れる点から、炭素数６以上のアルコールが好ましく、炭素数８以上のアルコールがより好ましく、炭素数１０以上のアルコールが最も好ましい。また、ステインや腐食の発生を増大させる可能性が大きくなることから、炭素数２０以下のアルコールが好ましく、炭素数１８以下のアルコールがより好ましく、炭素数１６以下のアルコールが最も好ましい。
上記（３）カルボン酸としては、１塩基酸でも多塩基酸でも良い。具体的には例えば、上記（１）エステルを構成するカルボン酸として列挙した化合物などが挙げられる。これらの中でも、より加工性に優れる点から１価のカルボン酸が好ましい。また、より加工性に優れる点から、炭素数６以上のカルボン酸が好ましく、炭素数８以上のカルボン酸がより好ましく、炭素数１０以上のカルボン酸が最も好ましい。また、ステインや腐食の発生を増大させる可能性が大きくなることから、炭素数２０以下のカルボン酸が好ましく、炭素数１８以下のカルボン酸がより好ましく、炭素数１６以下のカルボン酸が最も好ましい。
【００１３】
本発明の金属加工用潤滑油組成物の油性剤としては、上述したように上記各種油性剤の中から選ばれる１種のみを用いても良く、また２種以上の混合物を用いても良いが、より加工性を向上できることから、（１）１価アルコールと１塩基酸とから得られる総炭素数７〜２６のエステル、（２）炭素数６〜２０の１価アルコール、（３）炭素数６〜２０の１塩基酸、またはこれらの混合物が好ましい。さらに、これらに２価アルコールを併用して用いることによって、より加工性を向上することができる。
上記油性剤の含有量は特に制限はないが、加工性により優れる点から、組成物全量基準（油性剤の合計量として）で、０．１質量％以上が好ましく、より好ましくは０．２質量％以上、最も好ましくは０．５質量％以上である。また、ステインや腐食の発生を増大させる可能性が大きくなることから、含有量の上限値は１２質量％以下が好ましく、より好ましくは１０質量％以下、最も好ましくは８質量％以下である。なお、基油としてエステルを用いた場合には、組成物全量基準で、エステルの合計量が９９．９質量％を超えないように配合することが必要である。
【００１４】
本発明において、基油にアルキルベンゼンおよび必要に応じて油性剤を含有してさえいれば、加工性に優れ、かつ加工後の加工物表面に残存する潤滑油成分に由来する腐食やステインと呼ばれる焼鈍後の潤滑油成分の焼き付き等の発生を抑制させた金属加工用潤滑油組成物が得られるが、さらにその優れた効果を向上させるため、必要に応じて、極圧添加剤、酸化防止剤、さび止め剤、腐食防止剤、消泡剤などを更に、単独でまたは２種以上組み合わせて添加してもよい。
上記極圧添加剤としては、トリクレジルフォスフェート等のりん系化合物、およびジアルキルジチオリン酸亜鉛等の有機金属化合物などが例示できる。
酸化防止剤としては、２，６−ジターシャリーブチル−ｐ−クレゾール（ＤＢＰＣ）等のフェノール系化合物、フェニル−α−ナフチルアミンなどの芳香族アミン、およびジアルキルジチオリン酸亜鉛等の有機金属化合物が例示できる。
さび止め剤としては、オレイン酸などの脂肪酸の塩、ジノニルナフタレンスルホネートなどのスルホン酸塩、ソルビタンモノオレエートなどの多価アルコールの部分エステル、アミンおよびその誘導体、リン酸エステルおよびその誘導体などが例示できる。
腐食防止剤としては、ベンゾトリアゾールなどが挙げられる。
消泡剤としては、シリコン系のものなどが挙げられる。
これらの添加剤の含有量は、通常１５質量％以下、好ましくは１０質量％以下（いずれも組成物全量基準；合計量）であることが望ましい。
【００１５】
本発明の金属加工用潤滑油組成物は、その粘度に格別の限定はないが、一般的には、４０℃における動粘度が０．５〜５００ｍｍ2／ｓの範囲にあるものが好ましく、１〜２００ｍｍ2／ｓの範囲にあるものがより好ましい。特に本発明の金属加工用潤滑油組成物をアルミニウムまたはアルミニウム合金の圧延加工の際に用いる場合には、１〜１０ｍｍ2／ｓの範囲にあるものが好ましく、１〜６ｍｍ2／ｓの範囲にあるものがより好ましい。なお、アルミニウム又はアルミニウム合金の圧延加工においては、厚さ０．１ｍｍ以下のいわゆる箔の場合には１ｍｍ2／ｓ以上３ｍｍ2／ｓ以下のものが好ましく、厚さ０．１ｍｍを超える（０．２ｍｍ以上）のいわゆる条の場合には２ｍｍ2／ｓ以上６ｍｍ2／ｓ以下のものが好ましい。
本発明の金属加工用潤滑油組成物は、鉄鋼、ステンレス鋼、特殊鋼、アルミニウム、銅、それらの合金などの各種金属の圧延、絞り、しごき、引き抜き、プレス加工、切削、研削等の各種加工を行う際に用いられるものであるが、特にアルミニウムおよびアルミニウム合金の圧延加工の際に好ましく用いられるものである。
【００１６】
【実施例】
以下、実施例および比較例により本発明の内容をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに何ら限定されるものではない。
【００１７】
実施例１〜１４及び比較例１〜５
表１及び表２の各例に示すような組成を有する各種組成物を調整し、これら組成物について、下記に示す方法により加工性試験およびステイン発生度試験を行った。その結果を表１及び表２に併記した。
なお、使用した基油、アルキルベンゼン及び油性剤は以下の通りである。
基油
１：４０度℃動粘度2.68mm2／ｓ、パラフィン21.6％、ナフテン78.1％、芳香族0.3％
２：４０度℃動粘度1.65mm2／ｓ、パラフィン63％、ナフテン36.7％、芳香族0.3％
３：４０度℃動粘度1.65mm2／ｓ、パラフィン65％、ナフテン23％、芳香族12％
４：４０度℃動粘度2.62mm2／ｓ、パラフィン61.8％、ナフテン27.9％、芳香族0.3％
アルキルベンゼン
１：４０度℃粘度4.3mm2／ｓ、数平均分子量 242
２：４０度℃粘度7.6mm2／ｓ、数平均分子量 264
３：４０度℃粘度68mm2／ｓ、数平均分子量 346
油性剤
１：n-ドデカノール
２：ステアリン酸ブチル
３：オレイン酸
加工性試験
下記の条件により試験圧延を行い、圧下率を徐々に上げていき、焼き付きやへリングボーンが発生して圧延不能になる前の圧下率（限界圧下率）を測定した。
圧延材：Ａ−１０５０（０．５ｍｍ厚）
圧下率：２０％〜
圧延速度：５０ｍ／ｍｉｎ
ステイン発生度試験
Ｊ．Ｉｎｓｔ．Ｍｅｔａｌｓ．８８（１９５９）４８１記載のＣａｎ Ｔｅｓｔに準拠して、アルミニウム製のカップに試料油を０．１ｍｌ滴下し、１５０分かけて室温から３５０℃に昇温し、さらに６０分間３５０℃に保った後に取り出してステインの発生具合を目視により評価した。ステインが発生しないものを○、若干発生するものを△、全面に発生するものを×とした。
【００１８】
【表１】
【表２】
【００１９】
表１及び表２の結果からも明らかなとおり、本発明に係る組成物（実施例１〜１４）はいずれも加工性に優れると共に加工後の加工物表面に残存する潤滑油成分に由来するステインが発生しなかった。また、実施例２〜４の組成物は、実施例１６〜１８の組成物よりも油性剤の添加効果の増大傾向が顕著となることが分かる。
これに対して、基油のみを用いた比較例１〜３はいずれも加工性が悪い。４０℃における動粘度が規定値を超えるアルキルベンゼンを用いた比較例４は加工性が悪いと共にステインが若干発生した。アルキルベンゼンの含有量が規定値を超える比較例５はステインが全面に発生した。
【００２０】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、４０℃における動粘度が特定のアルキルベンゼンを特定量含有することで、加工性に優れると共に、加工後の加工物表面に残存する潤滑油成分に由来するステインや腐食の発生を抑制できる金属加工用潤滑油組成物が得られる。
【発明が属する技術分野】
本発明は、金属加工用潤滑油組成物に関するものであって、詳しくは、鉄鋼、ステンレス鋼、特殊鋼、アルミニウム、銅、それらの合金などの各種金属の圧延、絞り、しごき、引き抜き、プレス加工、切削、研削等の各種加工を行う際に用いられる潤滑油組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
潤滑油を用いて金属加工を行う場合において、その加工条件が厳しくなると油膜や添加剤による吸着層膜が破断して金属同士の直接接触が起こり、潤滑不足、加工物表面の不具合が生じる。そのため、従来はそのような過酷な条件下で金属加工を行う場合は、潤滑油に添加する加工性を向上させる添加剤を増量させる必要があった。しかし、そのような添加剤を増量させた潤滑油（高添加油）では加工性は優れるものの加工後の加工物表面に潤滑油成分が残存してしまい、焼鈍後のステインや腐食の原因となる可能性が高くなる。
そこで、本発明は、このような実状に鑑みなされたものであり、その目的は、加工性に優れると共に、加工後の加工物表面に残存する潤滑油成分に由来するステインや腐食の発生を抑制することができる金属加工用潤滑油組成物を提供することにある。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、特定の鉱油を基油とし、４０℃における動粘度が特定のアルキルベンゼンを特定量含有することにより、加工後の加工物表面に残存する潤滑油成分に由来するステインや腐食の発生を抑制できることを見出し本発明を完成するに至ったのである。すなわち、本発明の金属加工用潤滑油組成物は、４０℃における動粘度が１〜６ｍｍ ２ ／ｓであり、かつ芳香族分が２０容量％以下の鉱油を基油とし、４０℃における動粘度が１〜６０ｍｍ2／ｓのアルキルベンゼンを組成物全量基準で０．１〜５０質量％含有してなるものである。
【０００４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の内容をさらに詳細に説明する。
本発明で用いられるアルキルベンゼンの４０℃における動粘度は１〜６０ｍｍ2／ｓであることが必要である。４０℃における動粘度が１ｍｍ2／ｓ未満の場合には、加工性の向上効果が期待できない。また、４０℃における動粘度が６０ｍｍ2／ｓを超える場合には、ステインや腐食の発生を増大させる可能性があり、好ましくは４０ｍｍ2／ｓ以下、より好ましくは２０ｍｍ2／ｓ以下である。
また、本発明のアルキルベンゼンのベンゼン環に結合するアルキル基としては直鎖状であっても、分枝状であっても良く、また、炭素数についても特に限定されるものではないが、炭素数１〜４０のアルキル基が好ましい。
炭素数１〜４０のアルキル基としては、具体的には例えば、メチル基、エチル基、直鎖状または分岐状のプロピル基、直鎖状または分岐状のブチル基、直鎖状または分岐状のペンチル基、直鎖状または分岐状のヘキシル基、直鎖状または分岐状のヘプチル基、直鎖状または分岐状のオクチル基、直鎖状または分岐状のノニル基、直鎖状または分岐状のデシル基、直鎖状または分岐状のウンデシル基、直鎖状または分岐状のドデシル基、直鎖状または分岐状のトリデシル基、直鎖状または分岐状のテトラデシル基、直鎖状または分岐状のペンタデシル基、直鎖状または分岐状のヘキサデシル基、直鎖状または分岐状のヘプタデシル基、直鎖状または分岐状のオクタデシル基、直鎖状または分岐状のノナデシル基、直鎖状または分岐状のイコシル基、直鎖状または分岐状のヘンイコシル基、直鎖状または分岐状のドコシル基、直鎖状または分岐状のトリコシル基、直鎖状または分岐状のテトラコシル基、直鎖状または分岐状のペンタコシル基、直鎖状または分岐状のヘキサコシル基、直鎖状または分岐状のヘプタコシル基、直鎖状または分岐状のオクタコシル基、直鎖状または分岐状のノナコシル基、直鎖状または分岐状のトリアコンチル基、直鎖状または分岐状のヘントリアコンチル基、直鎖状または分岐状のドトリアコンチル基、直鎖状または分岐状のトリトリアコンチル基、直鎖状または分岐状のテトラトリアコンチル基、直鎖状または分岐状のペンタトリアコンチル基、直鎖状または分岐状のヘキサトリアコンチル基、直鎖状または分岐状のヘプタトリアコンチル基、直鎖状または分岐状のオクタトリアコンチル基、直鎖状または分岐状のノナトリアコンチル基、直鎖状または分岐状のテトラコンチル基などが挙げられる。
アルキルベンゼン中のアルキル基の個数は通常１〜４個であるが、安定性、入手可能性の点から１個または２個のアルキル基を有するアルキルベンゼン、すなわちモノアルキルベンゼン、ジアルキルベンゼン、またはこれらの混合物が最も好ましく用いられる。
また、アルキルベンゼンとしては、もちろん、単一の構造のアルキルベンゼンだけでなく、異なる構造を有するアルキルベンゼンの混合物であっても良い。
本発明のアルキルベンゼンの数平均分子量については、なんら制限はないが、加工性の向上効果の点から、１００以上が好ましく、１３０以上がより好ましい。また、ステインや腐食の発生を増大させる可能性が大きくなることから、数平均分子量の上限は３４０以下が好ましく、３２０以下がより好ましい。
【０００５】
上記アルキルベンゼンの製造方法は任意の従来の方法を適用することができ、何ら限定されるものでないが、例えば以下に示す物質を用いてアルキル化合成法等によって製造することができる。
原料となる芳香族化合物としては、具体的には例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、メチルエチルベンゼン、ジエチルベンゼン、およびこれらの混合物などが用いられる。またアルキル化剤としては、具体的には例えば、エチレン、プロピレン、ブテン、イソブチレンなどの低級モノオレフィン、好ましくはプロピレンの重合によって得られる炭素数６〜４０の直鎖状または分枝状のオレフィン；ワックス、重質油、石油留分、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの熱分解によって得られる炭素数６〜４０の直鎖状または分枝状のオレフィン；灯油、軽油などの石油留分からｎ−パラフィンを分離し、これを触媒によりオレフィン化することによって得られる炭素数９〜４０の直鎖状オレフィン；およびこれらの混合物などが使用できる。
またアルキル化の際のアルキル化触媒としては、塩化アルミニウム、塩化亜鉛などのフリーデルクラフツ型触媒；硫酸、リン酸、ケイタングステン酸、フッ化水素酸、活性白土などの酸性触媒；など、公知の触媒が用いられる。
本発明のアルキルベンゼンは４０℃における動粘度が１〜６０ｍｍ2／ｓであるから、例えば上記に例示したような方法によって得られるアルキルベンゼン混合物や市販されているアルキルベンゼン混合物を蒸留やクロマトによって分離し、動粘度が１〜６０ｍｍ2／ｓであるアルキルベンゼン留分を得ることが実用上便利である。
【０００６】
本発明の金属加工用潤滑油組成物は、上記したアルキルベンゼンを組成物全量基準で、０．１〜５０質量％含有するものである。含有量の下限値は、加工性の向上効果の点から、０．１質量％以上であることが必要であり、好ましくは０．５質量％以上、より好ましくは１質量％以上である。また、上限値はステインや腐食の発生を増大させる可能性が大きくなることから、５０質量％以下であることが必要であり、好ましくは４０質量％以下、より好ましくは３０質量％以下である。
【０００７】
本発明の金属加工用潤滑油組成物の基油としては鉱油が用いられる。鉱油は、単独で用いてもよいし、２種以上組み合わせてもよい。
基油として用いる鉱油の芳香族分は、作業環境の点から、２０容量％以下であり、好ましくは１０容量％以下、より好ましくは５容量％以下、最も好ましくは２容量％以下の鉱油を用いるようにすることが望ましい。特に、アルミニウムまたはアルミニウム合金の圧延加工を高圧下、高速で行う場合には、潤滑油のミストが発生しやすいことから低芳香族分の鉱油を好ましく用いることが望ましい。ここでいう芳香族分とは、ＪＩＳ Ｋ ２５３６「石油製品−炭化水素タイプ試験方法」の蛍光指示薬吸着法を準用して測定された値を表すものを意味している。
本発明で使用可能な鉱油系基油を例示すれば、原油を常圧蒸留および減圧蒸留して得られた潤滑油留分に対して、溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、接触脱ろう、水素化精製、硫酸洗浄、白土処理等の１種もしくは２種以上の精製手段を適宜組み合わせて適用して得られるパラフィン系またはナフテン系の鉱油を挙げることができる。
【０００８】
また、本発明で使用する基油は、４０℃における動粘度が１〜６ｍｍ２／ｓの範囲にあるものが用いられる。なお、アルミニウム又はアルミニウム合金の圧延加工においては、厚さ０．１ｍｍ以下のいわゆる箔の場合には１ｍｍ２／ｓ以上３ｍｍ２／ｓ以下のものが好ましく、厚さ０．１ｍｍを超える（０．２ｍｍ以上）いわゆる条の場合には２ｍｍ２／ｓ以上６ｍｍ２／ｓ以下のものが好ましい。
本発明の金属加工用潤滑油組成物の基油としては、ナフテン分に制限はないが、１０％以上、好ましくは１５％以上、より好ましくは２０％以上であることが望ましい。さらに、アルキルベンゼンによる油性剤の加工性向上効果の増大傾向がより増すことから、３０％以上が好ましく、４０％以上がより好ましく、５０％以上であることがさらに好ましい。特に、アルミニウムやアルミニウム合金の条を圧延する際には、このアルキルベンゼンの添加効果の増大傾向が顕著となる。また、９０％以下、好ましくは８５％以下、より好ましくは８０％以下であることが望ましい。
本発明の金属加工用潤滑油組成物の基油としては、パラフィン分に制限はないが、１０％以上、好ましくは１５％以上、より好ましくは２０％以上であることが望ましい。また、９０％以下、好ましくは８５％以下、より好ましくは８０％以下であることが望ましい。さらに、アルキルベンゼンによる油性剤の加工性向上効果の増大傾向がより増すことから、７０％以下が好ましく、６０％以下がより好ましく、５０％以下であることがさらに好ましい。特に、アルミニウムやアルミニウム合金の条を圧延する際には、このアルキルベンゼンの添加効果の増大傾向が顕著となる。
本発明においてナフテン分、パラフィン分とは、ＦＩイオン化（ガラスリザーバ使用）による質量分析法により得られた分子イオン強度をもって、これらの割合を決定するものである。以下にその測定法を具体的に示す。
（１） 径１８ｍｍ，長さ９８０ｍｍの溶出クロマト用吸着管に、約１７５℃、３時間の乾燥により活性化された呼び径７４〜１４９μｍシリカゲル（富士デビソン化学（株）製ｇｒａｄｅ９２３）１２０ｇを充填する。
（２） ｎ−ペンタン７５ｍｌを注入し、シリカゲルを予め湿す。
（３） 試料約２ｇを精秤し、等容量のｎ−ペンタンで希釈し、得られた試料溶液を注入する。
（４） 試料溶液の液面がシリカゲル上端に達したとき、飽和炭化水素成分を分離するためにｎ−ペンタン１４０ｍｌを注入し、吸着管の下端より溶出液を回収する。
（５） （４）の溶出液をロータリーエバポレーターにより溶媒を留去し、飽和炭化水素成分を得る。
（６） （５）で得られた飽和炭化水素成分を質量分析計でタイプ分析を行う。質量分析におけるイオン化方法としては、ガラスリザーバを使用したＦＩイオン化法が用いられ、質量分析計は日本電子（株）製ＪＭＳ−ＡＸ５０５Ｈを使用する。
測定条件を以下に示す。
加速電圧：３．０ｋＶ
カソード電圧：−５〜−６ｋＶ
分解能：約５００
エミッター：カーボン
エミッター電流：５ｍＡ
測定範囲：質量数３５〜７００
Ｓｕｂ Ｏｖｅｎ温度：３００℃
セパレータ温度：３００℃
Ｍａｉｎ Ｏｖｅｎ温度：３５０℃
試料注入量：１μｌ
（７） （６）の質量分析法によって得られた分子イオンは、同位体補正後、その質量数からパラフィン類（ＣｎＨ２ｎ＋２）とナフテン類（ＣｎＨ２ｎ、ＣｎＨ２ｎ−２、ＣｎＨ２ｎ−４・・・）の２タイプに分類・整理し、それぞれのイオン強度の分率を求め、飽和炭化水素成分全体に対する各タイプの含有量を定める。次いで、（５）で得られた飽和炭化水素成分の含有量をもとに、試料全体に対するパラフィン分、ナフテン分の各含有量を求める。
なお、ＦＩ法質量分析のタイプ分析法によるデータ処理の詳細は、「日石レビュー」第３３巻第４号１３５〜１４２頁の特に「２．２．３ データ処理」の項に記載されている。
【０００９】
本発明の金属加工用潤滑油組成物は、基油にアルキルベンゼンを配合してなるものであるが、さらに加工性を向上させるために下記の中から選ばれる少なくとも１種の油性剤を配合することが望ましい。金属加工用潤滑油組成物に、油性剤を配合した場合、その加工性が向上することは良く知られているが、本発明の金属加工用潤滑油組成物においては、アルキルベンゼンが存在することによってこの油性剤の添加効果が増大する。
（１）エステル
（２）アルコール
（３）カルボン酸
上記（１）エステルとしては、構成するアルコールが１価アルコールでも多価アルコールでも良く、またカルボン酸が一塩基酸でも多塩基酸であっても良いものである。
１価アルコールとしては、通常炭素数１〜２４のものが用いられ、このようなアルコールとしては直鎖のものでも分岐のものでもよい。炭素数１〜２４のアルコールとしては、具体的には例えば、メタノール、エタノール、直鎖状または分岐状のプロパノール、直鎖状または分岐状のブタノール、直鎖状または分岐状のオクタノール、直鎖状または分岐状のノナノール、直鎖状または分岐状のデカノール、直鎖状または分岐状のウンデカノール、直鎖状または分岐状のドデカノール、直鎖状または分岐状のトリデカノール、直鎖状または分岐状のテトラデカノール、直鎖状または分岐状のペンタデカノール、直鎖状または分岐状のヘキサデカノール、直鎖状または分岐状のヘプタデカノール、直鎖状または分岐状のオクタデカノール、直鎖状または分岐状のノナデカノール、直鎖状または分岐状のエイコサノール、直鎖状または分岐状のヘンエイコサノール、直鎖状または分岐状のトリコサノール、直鎖状または分岐状のテトラコサノールおよびこれらの混合物等が挙げられる。
多価アルコールとしては、通常２〜１０価、好ましくは２〜６価のものが用いられる。２〜１０価多価アルコールとしては、具体的には例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール（エチレングリコールの３〜１５量体）、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール（プロピレングリコールの３〜１５量体）、１，３−プロパンジオール、１，２−プロパンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、２−メチル−１，２−プロパンジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、１，２−ペンタンジオール、１，３−ペンタンジオール、１，４−ペンタンジオール、１，５−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール等の２価アルコール；グリセリン、ポリグリセリン（グリセリンの２〜８量体、例えばジグリセリン、トリグリセリン、テトラグリセリンなど）、トリメチロールアルカン（トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、トリメチロールブタンなど）およびこれらの２〜８量体、ペンタエリスリトールおよびこれらの２〜４量体、１，２，４−ブタントリオール、１，３，５−ペンタントリオール、１，２，６−ヘキサントリオール、１，２，３，４−ブタンテトロール、ソルビトール、ソルビタン、ソルビトールグリセリン縮合物、アドニトール、アラビトール、キシリトール、マンニトールなどの多価アルコール；キシロース、アラビノース、リボース、ラムノース、グルコース、フルクトース、ガラクトース、マンノース、ソルボース、セロビオース、マルトース、イソマルトース、トレハロース、スクロースなどの糖類、およびこれらの混合物等が挙げられる。
これらの中でも特に、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール（エチレングリコールの３〜１０量体）、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール（プロピレングリコールの３〜１０量体）、１，３−プロパンジオール、２−メチル−１，２−プロパンジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、ジグリセリン、トリグリセリン、トリメチロールアルカン（トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、トリメチロールブタンなど）およびこれらの２〜４量体、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール１，２，４−ブタントリオール、１，３，５−ペンタントリオール、１，２，６−ヘキサントリオール、１，２，３，４−ブタンテトロール、ソルビトール、ソルビタン、ソルビトールグリセリン縮合物、アドニトール、アラビトール、キシリトール、マンニトールなどの２〜６価の多価アルコールおよびこれらの混合物等がより好ましい。さらに好ましくは、エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビタン、およびこれらの混合物等である。
【００１０】
一塩基酸としては、通常炭素数６〜２４の脂肪酸で、直鎖のものでも分岐のものでも良く、また飽和のものでも不飽和のものでも良い。具体的には例えば、直鎖状または分岐状のヘキサン酸、直鎖状または分岐状のオクタン酸、直鎖状または分岐状のノナン酸、直鎖状または分岐状のデカン酸、直鎖状または分岐状のウンデカン酸、直鎖状または分岐状のドデカン酸、直鎖状または分岐状のトリデカン酸、直鎖状または分岐状のテトラデカン酸、直鎖状または分岐状のペンタデカン酸、直鎖状または分岐状のヘキサデカン酸、直鎖状または分岐状のオクタデカン酸、直鎖状または分岐状のヒドロキシオクタデカン酸、直鎖状または分岐状のノナデカン酸、直鎖状または分岐状のエイコサン酸、直鎖状または分岐状のヘンエイコサン酸、直鎖状または分岐状のドコサン酸、直鎖状または分岐状のトリコサン酸、直鎖状または分岐状のテトラコサン酸などの飽和脂肪酸、直鎖状または分岐状のヘキセン酸、直鎖状または分岐状のヘプテン酸、直鎖状または分岐状のオクテン酸、直鎖状または分岐状のノネン酸、直鎖状または分岐状のデセン酸、直鎖状または分岐状のウンデセン酸、直鎖状または分岐状のドデセン酸、直鎖状または分岐状のトリデセン酸、直鎖状または分岐状のテトラデセン酸、直鎖状または分岐状のペンタデセン酸、直鎖状または分岐状のヘキサデセン酸、直鎖状または分岐状のオクタデセン酸、直鎖状または分岐状のヒドロキシオクタデセン酸、直鎖状または分岐状のノナデセン酸、直鎖状または分岐状のエイコセン酸、直鎖状または分岐状のヘンエイコセン酸、直鎖状または分岐状のドコセン酸、直鎖状または分岐状のトリコセン酸、直鎖状または分岐状のテトラコセン酸などの不飽和脂肪酸、およびこれらの混合物が挙げられる。これらの中でも、特に炭素数８〜２０の飽和脂肪酸、または炭素数８〜２０の不飽和脂肪酸、およびこれらの混合物が好ましい。
多塩基酸としては炭素数２〜１６の二塩基酸およびトリメリト酸等が挙げられる。炭素数２〜１６の二塩基酸としては、直鎖のものでも分岐のものでも良く、また飽和のものでも不飽和のものでも良い。具体的には例えば、エタン二酸、プロパン二酸、直鎖状または分岐状のブタン二酸、直鎖状または分岐状のペンタン二酸、直鎖状または分岐状のヘキサン二酸、直鎖状または分岐状のオクタン二酸、直鎖状または分岐状のノナン二酸、直鎖状または分岐状のデカン二酸、直鎖状または分岐状のウンデカン二酸、直鎖状または分岐状のドデカン二酸、直鎖状または分岐状のトリデカン二酸、直鎖状または分岐状のテトラデカン二酸、直鎖状または分岐状のヘプタデカン二酸、直鎖状または分岐状のヘキサデカン二酸、直鎖状または分岐状のヘキセン二酸、直鎖状または分岐状のオクテン二酸、直鎖状または分岐状のノネン二酸、直鎖状または分岐状のデセン二酸、直鎖状または分岐状のウンデセン二酸、直鎖状または分岐状のドデセン二酸、直鎖状または分岐状のトリデセン二酸、直鎖状または分岐状のテトラデセン二酸、直鎖状または分岐状のヘプタデセン二酸、直鎖状または分岐状のヘキサデセン二酸およびこれらの混合物が挙げられる。
【００１１】
また、アルコールとカルボン酸との組み合わせは、
▲１▼一価アルコールと一塩基酸とのエステル
▲２▼多価アルコールと一塩基酸とのエステル
▲３▼一価アルコールと多塩基酸とのエステル
▲４▼多価アルコールと多塩基酸とのエステル
▲５▼一価アルコール、多価アルコールとの混合物と多塩基酸との混合エステル
▲６▼多価アルコールと一塩基酸、多塩基酸との混合物との混合エステル
▲７▼一価アルコール、多価アルコールとの混合物と一塩基酸、多塩基酸との混合エステル
など、任意の組み合わせが可能であり、特に限定されるものではない。
なお、アルコール成分として多価アルコールを用いた場合、多価アルコール中の水酸基全てがエステル化された完全エステルでも良く、水酸基の一部がエステル化されず水酸基のままで残っている部分エステルでも良い。また、カルボン酸成分として多塩基酸を用いた場合、多塩基酸中のカルボキシル基全てがエステル化された完全エステルでも良く、カルボキシル基の一部がエステル化されずカルボキシル基のままで残っている部分エステルであっても良い。
本発明で用いられるエステルとしては、上記した何れのもの使用可能であるが、この中でもより加工性に優れる点から、▲１▼一価アルコールと一塩基酸とのエステル、が好ましい。
本発明において油性剤として用いられるエステルの合計炭素数には特に制限はないが、加工性の向上効果に優れる点から合計炭素数が７以上のエステルが好ましく、９以上のエステルがより好ましく、１１以上のエステルが最も好ましい。また、ステインや腐食の発生を増大させる恐れが大きくなることから、合計炭素数が２６以下のエステルが好ましく、２４以下のエステルがより好ましく、２２以下のエステルが最も好ましい。
【００１２】
上記（２）アルコールとしては、１価アルコールでも多価アルコールでも良い。具体的には例えば、上記（１）エステルを構成するアルコールとして列挙した化合物などが挙げられる。これらの中でも、より加工性に優れる点から１価のアルコールが好ましい。また、より加工性に優れる点から、炭素数６以上のアルコールが好ましく、炭素数８以上のアルコールがより好ましく、炭素数１０以上のアルコールが最も好ましい。また、ステインや腐食の発生を増大させる可能性が大きくなることから、炭素数２０以下のアルコールが好ましく、炭素数１８以下のアルコールがより好ましく、炭素数１６以下のアルコールが最も好ましい。
上記（３）カルボン酸としては、１塩基酸でも多塩基酸でも良い。具体的には例えば、上記（１）エステルを構成するカルボン酸として列挙した化合物などが挙げられる。これらの中でも、より加工性に優れる点から１価のカルボン酸が好ましい。また、より加工性に優れる点から、炭素数６以上のカルボン酸が好ましく、炭素数８以上のカルボン酸がより好ましく、炭素数１０以上のカルボン酸が最も好ましい。また、ステインや腐食の発生を増大させる可能性が大きくなることから、炭素数２０以下のカルボン酸が好ましく、炭素数１８以下のカルボン酸がより好ましく、炭素数１６以下のカルボン酸が最も好ましい。
【００１３】
本発明の金属加工用潤滑油組成物の油性剤としては、上述したように上記各種油性剤の中から選ばれる１種のみを用いても良く、また２種以上の混合物を用いても良いが、より加工性を向上できることから、（１）１価アルコールと１塩基酸とから得られる総炭素数７〜２６のエステル、（２）炭素数６〜２０の１価アルコール、（３）炭素数６〜２０の１塩基酸、またはこれらの混合物が好ましい。さらに、これらに２価アルコールを併用して用いることによって、より加工性を向上することができる。
上記油性剤の含有量は特に制限はないが、加工性により優れる点から、組成物全量基準（油性剤の合計量として）で、０．１質量％以上が好ましく、より好ましくは０．２質量％以上、最も好ましくは０．５質量％以上である。また、ステインや腐食の発生を増大させる可能性が大きくなることから、含有量の上限値は１２質量％以下が好ましく、より好ましくは１０質量％以下、最も好ましくは８質量％以下である。なお、基油としてエステルを用いた場合には、組成物全量基準で、エステルの合計量が９９．９質量％を超えないように配合することが必要である。
【００１４】
本発明において、基油にアルキルベンゼンおよび必要に応じて油性剤を含有してさえいれば、加工性に優れ、かつ加工後の加工物表面に残存する潤滑油成分に由来する腐食やステインと呼ばれる焼鈍後の潤滑油成分の焼き付き等の発生を抑制させた金属加工用潤滑油組成物が得られるが、さらにその優れた効果を向上させるため、必要に応じて、極圧添加剤、酸化防止剤、さび止め剤、腐食防止剤、消泡剤などを更に、単独でまたは２種以上組み合わせて添加してもよい。
上記極圧添加剤としては、トリクレジルフォスフェート等のりん系化合物、およびジアルキルジチオリン酸亜鉛等の有機金属化合物などが例示できる。
酸化防止剤としては、２，６−ジターシャリーブチル−ｐ−クレゾール（ＤＢＰＣ）等のフェノール系化合物、フェニル−α−ナフチルアミンなどの芳香族アミン、およびジアルキルジチオリン酸亜鉛等の有機金属化合物が例示できる。
さび止め剤としては、オレイン酸などの脂肪酸の塩、ジノニルナフタレンスルホネートなどのスルホン酸塩、ソルビタンモノオレエートなどの多価アルコールの部分エステル、アミンおよびその誘導体、リン酸エステルおよびその誘導体などが例示できる。
腐食防止剤としては、ベンゾトリアゾールなどが挙げられる。
消泡剤としては、シリコン系のものなどが挙げられる。
これらの添加剤の含有量は、通常１５質量％以下、好ましくは１０質量％以下（いずれも組成物全量基準；合計量）であることが望ましい。
【００１５】
本発明の金属加工用潤滑油組成物は、その粘度に格別の限定はないが、一般的には、４０℃における動粘度が０．５〜５００ｍｍ2／ｓの範囲にあるものが好ましく、１〜２００ｍｍ2／ｓの範囲にあるものがより好ましい。特に本発明の金属加工用潤滑油組成物をアルミニウムまたはアルミニウム合金の圧延加工の際に用いる場合には、１〜１０ｍｍ2／ｓの範囲にあるものが好ましく、１〜６ｍｍ2／ｓの範囲にあるものがより好ましい。なお、アルミニウム又はアルミニウム合金の圧延加工においては、厚さ０．１ｍｍ以下のいわゆる箔の場合には１ｍｍ2／ｓ以上３ｍｍ2／ｓ以下のものが好ましく、厚さ０．１ｍｍを超える（０．２ｍｍ以上）のいわゆる条の場合には２ｍｍ2／ｓ以上６ｍｍ2／ｓ以下のものが好ましい。
本発明の金属加工用潤滑油組成物は、鉄鋼、ステンレス鋼、特殊鋼、アルミニウム、銅、それらの合金などの各種金属の圧延、絞り、しごき、引き抜き、プレス加工、切削、研削等の各種加工を行う際に用いられるものであるが、特にアルミニウムおよびアルミニウム合金の圧延加工の際に好ましく用いられるものである。
【００１６】
【実施例】
以下、実施例および比較例により本発明の内容をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに何ら限定されるものではない。
【００１７】
実施例１〜１４及び比較例１〜５
表１及び表２の各例に示すような組成を有する各種組成物を調整し、これら組成物について、下記に示す方法により加工性試験およびステイン発生度試験を行った。その結果を表１及び表２に併記した。
なお、使用した基油、アルキルベンゼン及び油性剤は以下の通りである。
基油
１：４０度℃動粘度2.68mm2／ｓ、パラフィン21.6％、ナフテン78.1％、芳香族0.3％
２：４０度℃動粘度1.65mm2／ｓ、パラフィン63％、ナフテン36.7％、芳香族0.3％
３：４０度℃動粘度1.65mm2／ｓ、パラフィン65％、ナフテン23％、芳香族12％
４：４０度℃動粘度2.62mm2／ｓ、パラフィン61.8％、ナフテン27.9％、芳香族0.3％
アルキルベンゼン
１：４０度℃粘度4.3mm2／ｓ、数平均分子量 242
２：４０度℃粘度7.6mm2／ｓ、数平均分子量 264
３：４０度℃粘度68mm2／ｓ、数平均分子量 346
油性剤
１：n-ドデカノール
２：ステアリン酸ブチル
３：オレイン酸
加工性試験
下記の条件により試験圧延を行い、圧下率を徐々に上げていき、焼き付きやへリングボーンが発生して圧延不能になる前の圧下率（限界圧下率）を測定した。
圧延材：Ａ−１０５０（０．５ｍｍ厚）
圧下率：２０％〜
圧延速度：５０ｍ／ｍｉｎ
ステイン発生度試験
Ｊ．Ｉｎｓｔ．Ｍｅｔａｌｓ．８８（１９５９）４８１記載のＣａｎ Ｔｅｓｔに準拠して、アルミニウム製のカップに試料油を０．１ｍｌ滴下し、１５０分かけて室温から３５０℃に昇温し、さらに６０分間３５０℃に保った後に取り出してステインの発生具合を目視により評価した。ステインが発生しないものを○、若干発生するものを△、全面に発生するものを×とした。
【００１８】
【表１】
表１及び表２の結果からも明らかなとおり、本発明に係る組成物（実施例１〜１４）はいずれも加工性に優れると共に加工後の加工物表面に残存する潤滑油成分に由来するステインが発生しなかった。また、実施例２〜４の組成物は、実施例１６〜１８の組成物よりも油性剤の添加効果の増大傾向が顕著となることが分かる。
これに対して、基油のみを用いた比較例１〜３はいずれも加工性が悪い。４０℃における動粘度が規定値を超えるアルキルベンゼンを用いた比較例４は加工性が悪いと共にステインが若干発生した。アルキルベンゼンの含有量が規定値を超える比較例５はステインが全面に発生した。
【００２０】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、４０℃における動粘度が特定のアルキルベンゼンを特定量含有することで、加工性に優れると共に、加工後の加工物表面に残存する潤滑油成分に由来するステインや腐食の発生を抑制できる金属加工用潤滑油組成物が得られる。
Claims (1)
- ４０℃における動粘度が１〜６ｍｍ ２ ／ｓであり、かつ芳香族分が２０容量％以下の鉱油を基油とし、４０℃における動粘度が１〜６０ｍｍ２／ｓのアルキルベンゼンを組成物全量基準で０．１〜５０質量％含有してなる金属加工用潤滑油組成物。
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