JP4456817B2 - 水溶性金属加工用潤滑剤 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水溶性金属加工用潤滑剤に関し、さらに詳しくは、金属（鋼、ステンレス、アルミ合金、銅等）の鍛造加工、プレス加工、引き抜き加工、しごき加工、曲げ加工、転造加工、圧延加工、特に、アルミプレス加工に好適に用いられる水溶性金属加工用潤滑剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アルミプレス加工において、鉱油系又はワックス系加工油剤が使用されていた。しかし、鉱油系加工油剤は、十分な油膜形成ができないため加工性が劣っていた。また、ワックス系加工油剤は、ワックスが水に不溶なため脱脂性が劣っていた。したがって、加工性と脱脂性の両方に優れた金属加工用潤滑剤の開発が望まれていた。水溶性金属加工用潤滑剤として、文献的には、ポリオキシアルキレングリコール及び二塩基性カルボン酸からなるもの（特許文献１）、炭素数１４以上の多価カルボン酸からなるもの（特許文献２）、炭素数１２〜４２の脂肪族ジカルボン酸とアルカノールアミンとの反応生成物からなるもの（特許文献３）、特定のリン酸エステルからなるもの（特許文献４）等が開示されているが、効果の点で未だ改良の余地があった。
【０００３】
【特許文献１】
特公昭３９−１４５６８号公報（第５頁）
【特許文献２】
特開昭５８−１６０３９６号公報（第１頁）
【特許文献３】
特開昭６１−４０４００号公報（第１頁）
【特許文献４】
特開２００１−２１４１８３号公報（第２頁）
【０００４】
【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なされたもので、加工性と脱脂性の両方に優れた水溶性金属加工用潤滑剤を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、水と共に、特定の有機カルボン酸金属塩、特定の有機リン酸エステル金属塩等及び非イオン界面活性剤を、それぞれ特定の割合で含む水溶性金属加工用潤滑剤により、その目的を達成し得ることを見出した。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、本発明に要旨は下記のとおりである。
１．潤滑剤全量基準で、（Ａ）水７５質量％以下、（Ｂ）カルボン酸残基の総炭素数が８以上であり、かつ、酸・アルカリモル比が１：０．５〜１．１である有機カルボン酸金属塩５〜７５質量％、（Ｃ）総炭素数が８以上のアルキル基を有する、有機リン酸エステル金属塩、有機亜リン酸エステル金属塩、有機ホスホン酸金属塩及び有機ホウ酸エステル金属塩から選ばれる少なくとも一種の金属塩１〜５０質量％及び（Ｄ）非イオン界面活性剤１０〜８０質量％を含有してなる水溶性金属加工用潤滑剤。
２．さらに、潤滑剤全量基準で、（Ｅ）腐敗防止剤及び／又は金属不活性化剤０．０１〜１０質量％を含有してなる前記１記載の水溶性金属加工用潤滑剤。
３．（Ｂ）成分又は（Ｃ）成分の金属塩が、アルカリ金属塩又は２価、３価の金属塩である前記１または２に記載の水溶性金属加工用潤滑剤。
４．４０℃における動粘度が、５〜１０，０００ｍｍ2／ｓである前記１〜３のいずれかに記載の水溶性金属加工用潤滑剤。
５．金属加工用の金属がアルミニウムである前記１〜４のいずれかに記載の水溶性金属加工用潤滑剤。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の水溶性金属加工用潤滑剤の（Ａ）成分である水の量は、潤滑剤全量基準で、７５質量％以下であり、さらに好ましくは５０質量％以下であり、特に好ましくは４０質量％以下である。８５質量％を超えると、加工性に劣る。
次に、水溶性金属加工用潤滑剤の（Ｂ）成分である有機カルボン酸金属塩は、カルボン酸残基の総炭素数が８以上であり、かつ、酸・アルカリモル比が１：０．５〜１．１である。カルボン酸残基の総炭素数が７以下であると、加工性に劣る。好ましくは１２以上であり、より好ましくは、１２〜４０である。酸・アルカリモル比が１：０．５〜１．１を逸脱すると、加工性に劣る。まず、その有機カルボン酸として下記のものを挙げることができる。
【０００７】
(1)直鎖飽和脂肪酸
例えば、ノナン酸、ラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、モンタン酸等を挙げることができる。
(2)分岐飽和脂肪酸
例えば、２−メチルデカン酸、６−プロピルノナン酸、４−メチルドデカン酸、１２−メチルトリデカン酸、４−メチルテトラデカン酸、２−エチルテトラデカン酸、１４−メチルヘプタデカン酸、１６−メチルヘプタデカン酸（イソステアリン酸）、５−メチルオクタデカン酸、２−ブチルオクタデカン酸等を挙げることができる。
(3)直鎖モノエン不飽和脂肪酸
例えば、ｃｉｓ−２−ノネン酸、カプロレイン酸、１０−ウンデセン酸、リンデル酸、２−トリデセン酸、５−テトラデセン酸、ミリストレイン酸、ｃｉｓ−６−ヘキサデセン酸、ｔｒａｎｓ−９−オクタデセン酸、オレイン酸、ｃｉｓ−９−エイコセン酸、トランス−１３−ドコセン酸、エルカ酸等を挙げることができる。
(4)分岐モノエン不飽和脂肪酸
例えば、３−メチル−２−ノネン酸、５−メチル−２−ウンデセン酸、５−メチル−２−トリデセン酸、２−プロピル−９−オクタデセン酸等を挙げることができる。
【０００８】
(5)ポリエン不飽和脂肪酸
例えば、ヒラゴ酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、イワシ酸、ニシン酸等を挙げることができる。
(6)アセチレン酸
例えば、タリリン酸、ステアロール酸、キシメニン酸等を挙げることができる。
(7)脂環式脂肪酸
例えば、マルバリン酸、ヒドノカルピン酸、ゴルリン酸等を挙げることができる。
(8)含酸素脂肪酸
例えば、サビニン酸、ヤラピノール酸、リシノール酸、リカン酸等を挙げることができる。
(9)二塩基酸
例えば、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、トリデカンジカルボン酸、エチルヘキサデカンジカルボン酸、８，１３−ジメチルエイコサン二酸（例えば、ＩＰＳ−２２，岡村製油社製）、９，１２−ジメチル−８，１２−エイコサジエン二酸（例えば、ＩＰＵ−２２，岡村製油社製）、８，９−ジフェニルヘキサデカン二酸（ＳＴ−２Ｐ，岡村製油社製）等を挙げることができる。
【０００９】
上記の有機カルボン酸のなかで、オレイン酸、エルカ酸、パルミチン酸、エチルヘキサデカンジカルボン酸、８，１３−ジメチルエイコサン二酸、９，１２−ジメチル−８，１２−エイコサジエン二酸、８，９−ジフェニルヘキサデカン二酸を好適に挙げることができる。
また、上記有機カルボン酸金属塩の金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属、マグネシウム、カルシウム、亜鉛、アルミニウム等の２価、３価の金属が好ましい。なお、有機カルボン酸金属塩は一種を単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
上記有機カルボン酸金属塩の配合量は、潤滑剤全量基準で、５〜７５質量％であり、好ましくは５〜６０質量％であり、より好ましくは１０〜４０質量％である。５質量％未満では、加工性に劣り、７５質量％を超えると、粘度が高くなり、塗布等の取り扱い性に劣る。
【００１０】
本発明の水溶性金属加工用潤滑剤の（Ｃ）成分は、総炭素数が８以上のアルキル基を有する、有機リン酸エステル金属塩、有機亜リンエステル金属塩、有機ホスホン酸金属塩及び有機ホウ酸エステル金属塩から選ばれる少なくとも一種の金属塩である。総炭素数が７以下であると、加工性に劣る。好ましくは１２以上であり、より好ましくは１２〜４０である。
【００１１】
上記有機リン酸エステル金属塩は、下記式（１）又は（２）で表される。
Ｒ1Ｏ（Ｒ２Ｏ）Ｐ（＝Ｏ）ＯＭｅ ・・・（１）
Ｒ3ＯＰ（＝Ｏ）（ＯＭｅ）2 ・・・（２）
式中、Ｒ1、Ｒ2は、炭素数の和が８以上のアルキル基を示し、Ｒ3は炭素数８以上のアルキル基を示し、Ｍｅは金属を示す。
具体的には、オクチルアシッドホスフェート金属塩、インデシルアシッドホスフェート金属塩、トリデシルアシッドホスフェート金属塩、オレイルアシッドホスフェート金属塩、ラウリルリン酸金属塩等を挙げることができる。
また、有機ジリン酸エステル；ピロリン酸エステル、トリリン酸エステル、トリメタリン酸エステル、テトラメタリン酸エステルのような有機ポリリン酸エステルも使用することができる。
【００１２】
上記有機亜リンエステル金属塩は、下記式（３）又は（４）で表される。
Ｒ1Ｏ（Ｒ２Ｏ）ＰＯＭｅ ・・・（３）
Ｒ3ＯＰ（ＯＭｅ）2 ・・・（４）
式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＭｅは前記に同じである。
具体的には、ジオレイル亜リン酸エステル金属塩、ノニルフェニル亜リン酸エステル金属塩等を挙げることができる。
【００１３】
上記有機ホスホン酸金属塩は、下記式（５）又は（６）で表される。
Ｒ1（Ｒ２Ｏ）Ｐ（＝Ｏ）ＯＭｅ ・・・（５）
Ｒ3Ｐ（＝Ｏ）（ＯＭｅ）2 ・・・（６）
式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＭｅは前記に同じである。
具体的には、モノラウリルホスホン酸金属塩、２−エチルヘキシルホスホン酸モノ−２−エチルヘキシル金属塩等を挙げることができる。
【００１４】
上記有機ホウ酸エステルは、下記式（７）又は（８）で表される。
Ｒ1Ｏ（Ｒ２Ｏ）ＢＯＭｅ ・・・（７）
Ｒ3ＯＢ（ＯＭｅ）2 ・・・（８）
式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＭｅは前記に同じである。
具体的には、ジオクチルホウ酸金属塩、オレイルホウ酸金属塩等を挙げることができる。
以上の（Ｃ）成分酸・アルカリモル比が１：０．５〜１．１であるのが好ましい。
（Ｃ）成分は一種を単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。その配合量は、潤滑剤全量基準で、１〜５０質量％、好ましくは２〜２０質量％であり、より好ましくは５〜１０質量％である。１質量％未満であると、加工性に劣り、５０質量％を超えても量の割には効果が小さく経済的に不利となる。
【００１５】
本発明の水溶性金属加工用潤滑剤の（Ｄ）成分の非イオン界面活性剤として、グリコール誘導体、グリセリン誘導体又は多価アルコール誘導体が好ましく、具体的には、２−エチルヘキシルジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセリン、ジエチレングリコールヘキシルエーテル、エチレンオキシドプロピレンオキシド共重合体（例えば、ユニルーブ７５ＤＥ２６２０、７５ＤＥ２５、５０ＭＢ２、以上日本油脂社製）等を挙げることができる。（Ｄ）成分の分子量は１５，０００以下が好ましく、５０〜１３，０００の範囲がより好ましい。（Ｄ）成分は一種を単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。その配合量は、潤滑剤全量基準で、１０〜８０質量％、好ましくは２０〜６０質量％である。１０質量％未満であると、他の添加剤を分散させる効果が小さく、８０質量％を超えても量の割には効果が小さく経済的に不利となる。
【００１６】
本発明の水溶性金属加工用潤滑剤の（Ｅ）成分は腐敗防止剤及び／又は金属不活性化剤である。
腐敗防止剤として、特に限定されないが、２，４−ジヒドロキシ安息香酸アニリド化合物；メルカプトアミドカルボン酸またはその塩；ジメチルチアゾリジン、メチルチアゾリジン、チアゾリジン等のチアゾリジン化合物；ポリエチレンイミン；２−ホスホノブタン−１，２，４−トリカルボン酸又はその塩；１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸又はその塩；トリ−ｎ−ブチル−ｎ−ヘキサデシル−ホスホニウム，トリ−ｎ−ブチル−ｎ−ドデシル−ホスホニウム、テトラキス−ヒドロキシメチル−ホスホニウム又はそれらの塩；ヒドロキシエチルピペラジンなどを挙げることができ、一種を単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００１７】
金属不活性化剤として、特に制限はないが、ベンゾトリアゾール；カルボキシベンゾトリアゾール；２−メルカプトチアゾール、２−アミノチアゾール等のチアゾール化合物；３−アミノトリアゾール、４−アミノトリアゾール、２，５−ジアミノトリアゾール、３−メルカプトトリアゾール、３−アミノ−５−トリアゾール等のトリアゾール化合物；２−メルカプトイミダゾール、２−メルカプト−１−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物などを挙げることができ、一種を単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
以上の（Ｅ）成分の配合は、潤滑剤全量基準で、好ましくは０．０１〜１０質量％である。０．０１質量％未満では、加工性が劣る可能性があり、１０質量％を超えても、量の割には効果が小さく不経済である可能性がある。
【００１８】
本発明の水溶性金属加工用潤滑剤のｐＨは加工性の点で７〜１２の範囲にあるのが好ましい。また、水溶性金属加工用潤滑剤の４０℃における動粘度は５〜１０，０００ｍｍ２／ｓの範囲であるのが好ましい。５未満であると、加工性に劣る可能性があり、１０，０００を超えると、塗布等の取り扱い性に劣る可能性がある。
本発明の水溶性金属加工用潤滑剤には、本発明の目的が損なわれない範囲で、必要に応じて各種添加剤、例えば、酸化防止剤、消泡剤などを単独又は二種以上を組み合わせて、適宜含有させることができる。
【００１９】
酸化防止剤としては、例えば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、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾールなどのフェノール系、及び硫黄系などが、消泡剤としては、例えばジメチルポリシロキサン、フルオロエーテルなどが挙げられる。
【００２０】
以上の必要に応じて用いられる添加剤の合計含有量は、潤滑剤全量基準で、１０質量%以下が好ましく、５質量％以下がより好ましい。
【００２１】
【実施例】
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、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。
参考例１〜４、７〜１４、１６〜１８、２０〜２４、実施例５、６、１５、１９及び比較例１〜７
（１）水溶性金属加工用潤滑剤の調製
水に対し、第１表に示す成分を、潤滑剤全量に基づき第１表に示す量で配合することにより、水溶性金属加工用潤滑剤を調製した。また、水分が０のものは、水へ各成分を配合して調製後、水分を除去して潤滑剤とした。
（２）物性の評価
各潤滑剤について下記の要領で物性の評価を行なった。その結果を第１表に示す。
【００２２】
▲１▼潤滑性試験
バウデン試験で摩擦係数を求めた。
板材：Ａ５１８２、鋼球：ＳＵＪ２（３／１６inch）、荷重：５ｋｇ、
速度：２０ｍｍ／ｓ、摺動距離：５０ｍｍ、試験温度：室温（２５℃）
▲２▼脱脂性試験
板材（Ａ５１８２、８０×６０）に試料を塗り、２４時間放置後、水洗し、脱脂された部分の面積％を求めた。
▲３▼耐腐敗性試験
イージーカルトＭ試験に準じて行った。
▲４▼防錆性試験
板材Ａ５１８２を用い、６０℃の油剤３０ｃｃに浸漬し、３日後のアルミ板外観を観察した。
▲５▼動粘度測定法
ＪＩＳ Ｋ ２２８３に従って測定した。
【００２３】
▲６▼円筒深絞り試験
ポンチＡ：クロムメッキ有、ポンチＢ：クロムメッキ無
板材：アルミＡ６０２２、ポンチ径：φ４０、成形速度：２００ｍｍ／ｓ
評価：成形高さ（ｍｍ）
▲７▼平板摺動試験
金型Ａ：クロムメッキ有、金型Ｂ：クロムメッキ無
板材：アルミＡ６０２２、摺動速度：２００ｍｍ／ｓ
評価：摩擦係数
▲８▼球頭張出成形試験
板材：アルミ、ポンチ球頭径：φ１００，クロムメッキ鋼
成形速度：２００ｍｍ／ｓ
評価：張出成形高さ（ｍｍ）
▲９▼溶接性試験
板に塗油した状態でアーク溶接し、アーク溶接痕外観品質の状態を観察した。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【表２】
【００２６】
【表３】
【００２７】
【表４】
【００２８】
【表５】
【００２９】
【表６】
【００３０】
【表７】
【００３１】
注）
配合成分 Ａ１ ７−エチルヘキサデカンジカルボン酸Ｋ塩
（酸アルカリモル比１：０．９）
Ａ２ オレイン酸Ｋ塩（酸アルカリモル比１：０．９）
Ａ３ パルミチン酸Ｎａ塩（酸アルカリモル比１：０．９）
Ａ４ 酢酸Ｎａ塩（酸アルカリモル比１：０．９）
Ａ５ ７−エチルヘキサデカンジカルボン酸Ｋ塩
（酸アルカリモル比１：１）
Ａ６ ７−エチルヘキサデカンジカルボン酸Ｋ塩
（酸アルカリモル比１：０．６）
Ａ７ ７−エチルヘキサデカンジカルボン酸Ｋ塩
（酸アルカリモル比１：０．３）
Ａ８ ７−エチルヘキサデカンジカルボン酸Ｋ塩
（酸アルカリモル比１：１．２）
Ａ９ ８，１３−ジメチルエイコサン二酸Ｋ塩
（酸アルカリモル比１：０．９）
Ａ１０ ９，１２−ジメチル−８，１２−エイコサジエン二酸
Ｋ塩（酸アルカリモル比１：０．９）
Ａ１１ ８，９−ジフェニルヘキサデカン二酸Ｋ塩
（酸アルカリモル比１：０．９）
Ａ１２ エルカ酸金属塩（酸アルカリモル比１：０．９）
【００３２】
Ｂ１ モノ、ジオクチルアシッドホスフェート金属塩
（酸アルカリモル比１：０．９）
Ｂ２ モノラウリルリン酸Ｋ塩（酸アルカリモル比１：０．９）
Ｂ３ モノブチルリン酸Ｋ塩（酸アルカリモル比１：０．９）
Ｃ１ ジプロピレングリコール
Ｃ２ グリセリン
Ｃ３ エチレングリコールプロピレングリコール共重合体
（日本油脂社製、７５ＤＥ２６２０）
Ｄ１ ヒドロキシエチルピペラジン
Ｅ１ ベンゾトリアゾール
【００３３】
比較例４：鉱油（４０℃における動粘度；３０ｍｍ2／ｓ） ＋硫化油脂（１０質量％）
比較例５：パラフィンワックス＋トリクレシルホスファイト（１０質量％）
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、特にアルミプレス加工に好適に用いられ、加工性（潤滑性、円筒深絞り性、平板摺動性、球頭張出成形性、溶接性等）と脱脂性の両方に優れた水溶性金属加工用潤滑剤を提供することができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、水溶性金属加工用潤滑剤に関し、さらに詳しくは、金属（鋼、ステンレス、アルミ合金、銅等）の鍛造加工、プレス加工、引き抜き加工、しごき加工、曲げ加工、転造加工、圧延加工、特に、アルミプレス加工に好適に用いられる水溶性金属加工用潤滑剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アルミプレス加工において、鉱油系又はワックス系加工油剤が使用されていた。しかし、鉱油系加工油剤は、十分な油膜形成ができないため加工性が劣っていた。また、ワックス系加工油剤は、ワックスが水に不溶なため脱脂性が劣っていた。したがって、加工性と脱脂性の両方に優れた金属加工用潤滑剤の開発が望まれていた。水溶性金属加工用潤滑剤として、文献的には、ポリオキシアルキレングリコール及び二塩基性カルボン酸からなるもの（特許文献１）、炭素数１４以上の多価カルボン酸からなるもの（特許文献２）、炭素数１２〜４２の脂肪族ジカルボン酸とアルカノールアミンとの反応生成物からなるもの（特許文献３）、特定のリン酸エステルからなるもの（特許文献４）等が開示されているが、効果の点で未だ改良の余地があった。
【０００３】
【特許文献１】
特公昭３９−１４５６８号公報（第５頁）
【特許文献２】
特開昭５８−１６０３９６号公報（第１頁）
【特許文献３】
特開昭６１−４０４００号公報（第１頁）
【特許文献４】
特開２００１−２１４１８３号公報（第２頁）
【０００４】
【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なされたもので、加工性と脱脂性の両方に優れた水溶性金属加工用潤滑剤を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、水と共に、特定の有機カルボン酸金属塩、特定の有機リン酸エステル金属塩等及び非イオン界面活性剤を、それぞれ特定の割合で含む水溶性金属加工用潤滑剤により、その目的を達成し得ることを見出した。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、本発明に要旨は下記のとおりである。
１．潤滑剤全量基準で、（Ａ）水７５質量％以下、（Ｂ）カルボン酸残基の総炭素数が８以上であり、かつ、酸・アルカリモル比が１：０．５〜１．１である有機カルボン酸金属塩５〜７５質量％、（Ｃ）総炭素数が８以上のアルキル基を有する、有機リン酸エステル金属塩、有機亜リン酸エステル金属塩、有機ホスホン酸金属塩及び有機ホウ酸エステル金属塩から選ばれる少なくとも一種の金属塩１〜５０質量％及び（Ｄ）非イオン界面活性剤１０〜８０質量％を含有してなる水溶性金属加工用潤滑剤。
２．さらに、潤滑剤全量基準で、（Ｅ）腐敗防止剤及び／又は金属不活性化剤０．０１〜１０質量％を含有してなる前記１記載の水溶性金属加工用潤滑剤。
３．（Ｂ）成分又は（Ｃ）成分の金属塩が、アルカリ金属塩又は２価、３価の金属塩である前記１または２に記載の水溶性金属加工用潤滑剤。
４．４０℃における動粘度が、５〜１０，０００ｍｍ2／ｓである前記１〜３のいずれかに記載の水溶性金属加工用潤滑剤。
５．金属加工用の金属がアルミニウムである前記１〜４のいずれかに記載の水溶性金属加工用潤滑剤。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の水溶性金属加工用潤滑剤の（Ａ）成分である水の量は、潤滑剤全量基準で、７５質量％以下であり、さらに好ましくは５０質量％以下であり、特に好ましくは４０質量％以下である。８５質量％を超えると、加工性に劣る。
次に、水溶性金属加工用潤滑剤の（Ｂ）成分である有機カルボン酸金属塩は、カルボン酸残基の総炭素数が８以上であり、かつ、酸・アルカリモル比が１：０．５〜１．１である。カルボン酸残基の総炭素数が７以下であると、加工性に劣る。好ましくは１２以上であり、より好ましくは、１２〜４０である。酸・アルカリモル比が１：０．５〜１．１を逸脱すると、加工性に劣る。まず、その有機カルボン酸として下記のものを挙げることができる。
【０００７】
(1)直鎖飽和脂肪酸
例えば、ノナン酸、ラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、モンタン酸等を挙げることができる。
(2)分岐飽和脂肪酸
例えば、２−メチルデカン酸、６−プロピルノナン酸、４−メチルドデカン酸、１２−メチルトリデカン酸、４−メチルテトラデカン酸、２−エチルテトラデカン酸、１４−メチルヘプタデカン酸、１６−メチルヘプタデカン酸（イソステアリン酸）、５−メチルオクタデカン酸、２−ブチルオクタデカン酸等を挙げることができる。
(3)直鎖モノエン不飽和脂肪酸
例えば、ｃｉｓ−２−ノネン酸、カプロレイン酸、１０−ウンデセン酸、リンデル酸、２−トリデセン酸、５−テトラデセン酸、ミリストレイン酸、ｃｉｓ−６−ヘキサデセン酸、ｔｒａｎｓ−９−オクタデセン酸、オレイン酸、ｃｉｓ−９−エイコセン酸、トランス−１３−ドコセン酸、エルカ酸等を挙げることができる。
(4)分岐モノエン不飽和脂肪酸
例えば、３−メチル−２−ノネン酸、５−メチル−２−ウンデセン酸、５−メチル−２−トリデセン酸、２−プロピル−９−オクタデセン酸等を挙げることができる。
【０００８】
(5)ポリエン不飽和脂肪酸
例えば、ヒラゴ酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、イワシ酸、ニシン酸等を挙げることができる。
(6)アセチレン酸
例えば、タリリン酸、ステアロール酸、キシメニン酸等を挙げることができる。
(7)脂環式脂肪酸
例えば、マルバリン酸、ヒドノカルピン酸、ゴルリン酸等を挙げることができる。
(8)含酸素脂肪酸
例えば、サビニン酸、ヤラピノール酸、リシノール酸、リカン酸等を挙げることができる。
(9)二塩基酸
例えば、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、トリデカンジカルボン酸、エチルヘキサデカンジカルボン酸、８，１３−ジメチルエイコサン二酸（例えば、ＩＰＳ−２２，岡村製油社製）、９，１２−ジメチル−８，１２−エイコサジエン二酸（例えば、ＩＰＵ−２２，岡村製油社製）、８，９−ジフェニルヘキサデカン二酸（ＳＴ−２Ｐ，岡村製油社製）等を挙げることができる。
【０００９】
上記の有機カルボン酸のなかで、オレイン酸、エルカ酸、パルミチン酸、エチルヘキサデカンジカルボン酸、８，１３−ジメチルエイコサン二酸、９，１２−ジメチル−８，１２−エイコサジエン二酸、８，９−ジフェニルヘキサデカン二酸を好適に挙げることができる。
また、上記有機カルボン酸金属塩の金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属、マグネシウム、カルシウム、亜鉛、アルミニウム等の２価、３価の金属が好ましい。なお、有機カルボン酸金属塩は一種を単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
上記有機カルボン酸金属塩の配合量は、潤滑剤全量基準で、５〜７５質量％であり、好ましくは５〜６０質量％であり、より好ましくは１０〜４０質量％である。５質量％未満では、加工性に劣り、７５質量％を超えると、粘度が高くなり、塗布等の取り扱い性に劣る。
【００１０】
本発明の水溶性金属加工用潤滑剤の（Ｃ）成分は、総炭素数が８以上のアルキル基を有する、有機リン酸エステル金属塩、有機亜リンエステル金属塩、有機ホスホン酸金属塩及び有機ホウ酸エステル金属塩から選ばれる少なくとも一種の金属塩である。総炭素数が７以下であると、加工性に劣る。好ましくは１２以上であり、より好ましくは１２〜４０である。
【００１１】
上記有機リン酸エステル金属塩は、下記式（１）又は（２）で表される。
Ｒ1Ｏ（Ｒ２Ｏ）Ｐ（＝Ｏ）ＯＭｅ ・・・（１）
Ｒ3ＯＰ（＝Ｏ）（ＯＭｅ）2 ・・・（２）
式中、Ｒ1、Ｒ2は、炭素数の和が８以上のアルキル基を示し、Ｒ3は炭素数８以上のアルキル基を示し、Ｍｅは金属を示す。
具体的には、オクチルアシッドホスフェート金属塩、インデシルアシッドホスフェート金属塩、トリデシルアシッドホスフェート金属塩、オレイルアシッドホスフェート金属塩、ラウリルリン酸金属塩等を挙げることができる。
また、有機ジリン酸エステル；ピロリン酸エステル、トリリン酸エステル、トリメタリン酸エステル、テトラメタリン酸エステルのような有機ポリリン酸エステルも使用することができる。
【００１２】
上記有機亜リンエステル金属塩は、下記式（３）又は（４）で表される。
Ｒ1Ｏ（Ｒ２Ｏ）ＰＯＭｅ ・・・（３）
Ｒ3ＯＰ（ＯＭｅ）2 ・・・（４）
式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＭｅは前記に同じである。
具体的には、ジオレイル亜リン酸エステル金属塩、ノニルフェニル亜リン酸エステル金属塩等を挙げることができる。
【００１３】
上記有機ホスホン酸金属塩は、下記式（５）又は（６）で表される。
Ｒ1（Ｒ２Ｏ）Ｐ（＝Ｏ）ＯＭｅ ・・・（５）
Ｒ3Ｐ（＝Ｏ）（ＯＭｅ）2 ・・・（６）
式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＭｅは前記に同じである。
具体的には、モノラウリルホスホン酸金属塩、２−エチルヘキシルホスホン酸モノ−２−エチルヘキシル金属塩等を挙げることができる。
【００１４】
上記有機ホウ酸エステルは、下記式（７）又は（８）で表される。
Ｒ1Ｏ（Ｒ２Ｏ）ＢＯＭｅ ・・・（７）
Ｒ3ＯＢ（ＯＭｅ）2 ・・・（８）
式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＭｅは前記に同じである。
具体的には、ジオクチルホウ酸金属塩、オレイルホウ酸金属塩等を挙げることができる。
以上の（Ｃ）成分酸・アルカリモル比が１：０．５〜１．１であるのが好ましい。
（Ｃ）成分は一種を単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。その配合量は、潤滑剤全量基準で、１〜５０質量％、好ましくは２〜２０質量％であり、より好ましくは５〜１０質量％である。１質量％未満であると、加工性に劣り、５０質量％を超えても量の割には効果が小さく経済的に不利となる。
【００１５】
本発明の水溶性金属加工用潤滑剤の（Ｄ）成分の非イオン界面活性剤として、グリコール誘導体、グリセリン誘導体又は多価アルコール誘導体が好ましく、具体的には、２−エチルヘキシルジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセリン、ジエチレングリコールヘキシルエーテル、エチレンオキシドプロピレンオキシド共重合体（例えば、ユニルーブ７５ＤＥ２６２０、７５ＤＥ２５、５０ＭＢ２、以上日本油脂社製）等を挙げることができる。（Ｄ）成分の分子量は１５，０００以下が好ましく、５０〜１３，０００の範囲がより好ましい。（Ｄ）成分は一種を単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。その配合量は、潤滑剤全量基準で、１０〜８０質量％、好ましくは２０〜６０質量％である。１０質量％未満であると、他の添加剤を分散させる効果が小さく、８０質量％を超えても量の割には効果が小さく経済的に不利となる。
【００１６】
本発明の水溶性金属加工用潤滑剤の（Ｅ）成分は腐敗防止剤及び／又は金属不活性化剤である。
腐敗防止剤として、特に限定されないが、２，４−ジヒドロキシ安息香酸アニリド化合物；メルカプトアミドカルボン酸またはその塩；ジメチルチアゾリジン、メチルチアゾリジン、チアゾリジン等のチアゾリジン化合物；ポリエチレンイミン；２−ホスホノブタン−１，２，４−トリカルボン酸又はその塩；１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸又はその塩；トリ−ｎ−ブチル−ｎ−ヘキサデシル−ホスホニウム，トリ−ｎ−ブチル−ｎ−ドデシル−ホスホニウム、テトラキス−ヒドロキシメチル−ホスホニウム又はそれらの塩；ヒドロキシエチルピペラジンなどを挙げることができ、一種を単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００１７】
金属不活性化剤として、特に制限はないが、ベンゾトリアゾール；カルボキシベンゾトリアゾール；２−メルカプトチアゾール、２−アミノチアゾール等のチアゾール化合物；３−アミノトリアゾール、４−アミノトリアゾール、２，５−ジアミノトリアゾール、３−メルカプトトリアゾール、３−アミノ−５−トリアゾール等のトリアゾール化合物；２−メルカプトイミダゾール、２−メルカプト−１−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物などを挙げることができ、一種を単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
以上の（Ｅ）成分の配合は、潤滑剤全量基準で、好ましくは０．０１〜１０質量％である。０．０１質量％未満では、加工性が劣る可能性があり、１０質量％を超えても、量の割には効果が小さく不経済である可能性がある。
【００１８】
本発明の水溶性金属加工用潤滑剤のｐＨは加工性の点で７〜１２の範囲にあるのが好ましい。また、水溶性金属加工用潤滑剤の４０℃における動粘度は５〜１０，０００ｍｍ２／ｓの範囲であるのが好ましい。５未満であると、加工性に劣る可能性があり、１０，０００を超えると、塗布等の取り扱い性に劣る可能性がある。
本発明の水溶性金属加工用潤滑剤には、本発明の目的が損なわれない範囲で、必要に応じて各種添加剤、例えば、酸化防止剤、消泡剤などを単独又は二種以上を組み合わせて、適宜含有させることができる。
【００１９】
酸化防止剤としては、例えば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、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾールなどのフェノール系、及び硫黄系などが、消泡剤としては、例えばジメチルポリシロキサン、フルオロエーテルなどが挙げられる。
【００２０】
以上の必要に応じて用いられる添加剤の合計含有量は、潤滑剤全量基準で、１０質量%以下が好ましく、５質量％以下がより好ましい。
【００２１】
【実施例】
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、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。
参考例１〜４、７〜１４、１６〜１８、２０〜２４、実施例５、６、１５、１９及び比較例１〜７
（１）水溶性金属加工用潤滑剤の調製
水に対し、第１表に示す成分を、潤滑剤全量に基づき第１表に示す量で配合することにより、水溶性金属加工用潤滑剤を調製した。また、水分が０のものは、水へ各成分を配合して調製後、水分を除去して潤滑剤とした。
（２）物性の評価
各潤滑剤について下記の要領で物性の評価を行なった。その結果を第１表に示す。
【００２２】
▲１▼潤滑性試験
バウデン試験で摩擦係数を求めた。
板材：Ａ５１８２、鋼球：ＳＵＪ２（３／１６inch）、荷重：５ｋｇ、
速度：２０ｍｍ／ｓ、摺動距離：５０ｍｍ、試験温度：室温（２５℃）
▲２▼脱脂性試験
板材（Ａ５１８２、８０×６０）に試料を塗り、２４時間放置後、水洗し、脱脂された部分の面積％を求めた。
▲３▼耐腐敗性試験
イージーカルトＭ試験に準じて行った。
▲４▼防錆性試験
板材Ａ５１８２を用い、６０℃の油剤３０ｃｃに浸漬し、３日後のアルミ板外観を観察した。
▲５▼動粘度測定法
ＪＩＳ Ｋ ２２８３に従って測定した。
【００２３】
▲６▼円筒深絞り試験
ポンチＡ：クロムメッキ有、ポンチＢ：クロムメッキ無
板材：アルミＡ６０２２、ポンチ径：φ４０、成形速度：２００ｍｍ／ｓ
評価：成形高さ（ｍｍ）
▲７▼平板摺動試験
金型Ａ：クロムメッキ有、金型Ｂ：クロムメッキ無
板材：アルミＡ６０２２、摺動速度：２００ｍｍ／ｓ
評価：摩擦係数
▲８▼球頭張出成形試験
板材：アルミ、ポンチ球頭径：φ１００，クロムメッキ鋼
成形速度：２００ｍｍ／ｓ
評価：張出成形高さ（ｍｍ）
▲９▼溶接性試験
板に塗油した状態でアーク溶接し、アーク溶接痕外観品質の状態を観察した。
【００２４】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【表５】
【表６】
【表７】
注）
配合成分 Ａ１ ７−エチルヘキサデカンジカルボン酸Ｋ塩
（酸アルカリモル比１：０．９）
Ａ２ オレイン酸Ｋ塩（酸アルカリモル比１：０．９）
Ａ３ パルミチン酸Ｎａ塩（酸アルカリモル比１：０．９）
Ａ４ 酢酸Ｎａ塩（酸アルカリモル比１：０．９）
Ａ５ ７−エチルヘキサデカンジカルボン酸Ｋ塩
（酸アルカリモル比１：１）
Ａ６ ７−エチルヘキサデカンジカルボン酸Ｋ塩
（酸アルカリモル比１：０．６）
Ａ７ ７−エチルヘキサデカンジカルボン酸Ｋ塩
（酸アルカリモル比１：０．３）
Ａ８ ７−エチルヘキサデカンジカルボン酸Ｋ塩
（酸アルカリモル比１：１．２）
Ａ９ ８，１３−ジメチルエイコサン二酸Ｋ塩
（酸アルカリモル比１：０．９）
Ａ１０ ９，１２−ジメチル−８，１２−エイコサジエン二酸
Ｋ塩（酸アルカリモル比１：０．９）
Ａ１１ ８，９−ジフェニルヘキサデカン二酸Ｋ塩
（酸アルカリモル比１：０．９）
Ａ１２ エルカ酸金属塩（酸アルカリモル比１：０．９）
【００３２】
Ｂ１ モノ、ジオクチルアシッドホスフェート金属塩
（酸アルカリモル比１：０．９）
Ｂ２ モノラウリルリン酸Ｋ塩（酸アルカリモル比１：０．９）
Ｂ３ モノブチルリン酸Ｋ塩（酸アルカリモル比１：０．９）
Ｃ１ ジプロピレングリコール
Ｃ２ グリセリン
Ｃ３ エチレングリコールプロピレングリコール共重合体
（日本油脂社製、７５ＤＥ２６２０）
Ｄ１ ヒドロキシエチルピペラジン
Ｅ１ ベンゾトリアゾール
【００３３】
比較例４：鉱油（４０℃における動粘度；３０ｍｍ2／ｓ） ＋硫化油脂（１０質量％）
比較例５：パラフィンワックス＋トリクレシルホスファイト（１０質量％）
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、特にアルミプレス加工に好適に用いられ、加工性（潤滑性、円筒深絞り性、平板摺動性、球頭張出成形性、溶接性等）と脱脂性の両方に優れた水溶性金属加工用潤滑剤を提供することができる。
Claims (5)
- 潤滑剤全量基準で、（Ａ）水７５質量％以下、（Ｂ）カルボン酸残基の総炭素数が８以上であり、かつ、酸・アルカリモル比が１：０．５〜１．１である有機カルボン酸金属塩５〜７５質量％、（Ｃ）総炭素数が８以上のアルキル基を有する、有機リン酸エステル金属塩、有機亜リン酸エステル金属塩、有機ホスホン酸金属塩及び有機ホウ酸エステル金属塩から選ばれる少なくとも一種の金属塩１〜５０質量％及び（Ｄ）非イオン界面活性剤１０〜８０質量％を含有してなる水溶性金属加工用潤滑剤。
- さらに、潤滑剤全量基準で、（Ｅ）腐敗防止剤及び／又は金属不活性化剤０．０１〜１０質量％を含有してなる請求項１記載の水溶性金属加工用潤滑剤。
- （Ｂ）成分又は（Ｃ）成分の金属塩が、アルカリ金属塩又は２価、３価の金属塩である請求項１または２に記載の水溶性金属加工用潤滑剤。
- ４０℃における動粘度が、５〜１０，０００ｍｍ 2 ／ｓである請求項１〜３のいずれかに記載の水溶性金属加工用潤滑剤。
- 金属加工用の金属がアルミニウムである請求項１〜４のいずれかに記載の水溶性金属加工用潤滑剤。
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