JP4470266B2

JP4470266B2 - 潤滑油エマルション組成物

Info

Publication number: JP4470266B2
Application number: JP2000067925A
Authority: JP
Inventors: 尚也梅原; 美作難波
Original assignee: NOF Corp
Current assignee: NOF Corp
Priority date: 2000-03-13
Filing date: 2000-03-13
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2020-03-13
Also published as: JP2001254092A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は潤滑油に使用される潤滑油エマルション組成物に関する。さらに詳しくは、水を含有するため難燃性であり、低泡性、良好な潤滑性および安定な乳化特性を示す、切削油、研削油、プレス油、圧延油、引き抜き油、押し出し油、作動油などに用いられる潤滑油エマルション組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属やセラミック加工に使用される潤滑油には、鉱物油や合成油をベースオイルとした非水溶性タイプやこれを含水させたエマルションタイプおよび水溶性ポリアルキレングリコール誘導体を水に希釈する水溶性タイプなどがある。近年、火災発生の危険性低減や、加工時の冷却効果および加工後の洗浄性向上などを目的として、組成中に水を含有する水溶性タイプやエマルションタイプが広く使用されてきているが、水溶性タイプについては泡立ちが激しく、廃水処理性が悪いなどの問題が指摘されている。
一方、エマルションタイプはポリオキシエチレンモノアルキルエーテルなどの非イオン性界面活性剤、カチオン活性剤、アニオン活性剤などを組み合わて乳化させているが（特開平１０―１７８８６号公報、特開平１０−１４０１７６号公報）、この系では乳化安定性を維持することが難しいため、リサイクル使用時および貯蔵時の安定性、潤滑、加工性能の低下、発泡などの問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、水を含有しているため火災発生の危険性が低く、低泡性および良好な潤滑性を兼ね備え、特定構造の非イオン界面活性剤を使用することによって安定な乳化特性を実現し、リサイクル使用時や貯蔵時の安定性を向上した潤滑油用エマルション組成物を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、
（１）基油（Ａ）、式（Ｉ）で示される非イオン性界面活性剤（Ｂ）および水を含有し、（Ａ）／（Ｂ）の重量比が１０／９０〜９９．９／０．１である潤滑油エマルション組成物、
【０００５】
【化２】

【０００６】
（ただし、Ｚは２〜８個の活性水素をもつ化合物の残基、Ａ¹Ｏ、Ａ²Ｏは炭素数２または３のオキシアルキレン基、ＢＯは炭素数４のオキシアルキレン基、（Ａ¹Ｏ）_a、（ＢＯ）_bおよび（Ａ²Ｏ）_cはそれぞれブロック状に付加しており、Ｒ¹は炭素数１〜２４の炭化水素基、Ｒ²は炭素数１〜２４のアシル基、ａ、ｂおよびｃは平均付加モル数を示し、０≦ａ≦１００、２≦ｂ≦１５０、０≦ｃ≦１００でａとｃは同時に０になることはなく、０．１≦（ａ＋ｃ）／（ａ＋ｂ＋ｃ）≦０．９、分子量が３，５００〜３５，０００、分子量に対する炭素数２のオキシアルキレン基の重量比が０．１〜０．９、０≦ｌ、０≦ｍ、０≦ｎ、２≦ｌ＋ｍ＋ｎ≦８である。）
【０００７】
（２）式（Ｉ）で示される非イオン性界面活性剤（Ｂ）のＺが４〜６個の活性水素をもつ化合物の残基であり、０≦ａ≦５０、５≦ｂ≦１００、０≦ｃ≦５０でａとｃは同時に０になることはなく、４≦ｌ＋ｍ＋ｎ≦６である（１）記載の潤滑油エマルション組成物、
（３）（１）または（２）記載の潤滑油エマルション組成物を用いることを特徴とする加工油、
（４）（１）または（２）記載の潤滑油エマルション組成物を用いることを特徴とする切削油である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明において、基油（Ａ）としては鉱物油、アルキルベンゼン、ポリ−α−オレフィン、ポリブテンなどの炭化水素油、ヤシ油、パーム核油、ナタネ油、コーン油、牛脂などの動植物油、一価または多価アルコールと直鎖または分岐脂肪酸との合成エステルなどから選ばれる１種または２種以上の混合物が挙げられる。
【０００９】
式（Ｉ）で示される非イオン性界面活性剤（Ｂ）において、Ｚは２〜８個の活性水素をもつ化合物の残基であり、例としてはエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキシレングリコール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、ジグリセリン、ポリグリセリン（３〜６量体）、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、ジペンタエリスリトールなどの多価アルコールの残基、キシロース、グルコース、フルクトース、ガラクトース、ソルビトール、ソルビタン、ソルビタンアルキレート、アルキルグルコシドなどの糖類またはその誘導体の残基、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、オレイルアミン、ヤシ油アルキルアミン、牛脂アルキルアミン、硬化牛脂アルキルアミン、大豆油アルキルアミン、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、プロピレンジアミン、ブチレンジアミン、アルキルアミノプロピルアミン、アルカノールアミンなどの含窒素化合物の残基などが挙げられ、好ましくは多価アルコールの残基および糖類またはその誘導体の残基である。
【００１０】
Ａ¹ＯおよびＡ²Ｏは炭素数２または３のオキシアルキレン基の１種または２種で、２種のときはブロック状に付加していてもランダム状に付加していても良い。炭素数２および３のオキシアルキレン基としてはそれぞれオキシエチレン基、オキシプロピレン基が挙げられる。ＢＯは炭素数４のオキシアルキレン基であり、例としてはオキシブチレン基が挙げられ、ブチレン骨格は直鎖、分岐のどちらでも良く、好ましくは１，２−オキシブチレン基である。
【００１１】
Ｒ¹で表される炭素数１〜２４の炭化水素基は飽和あるいは不飽和でも良く、また、直鎖状あるいは分岐状でも良い。例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、第三ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、２−エチルヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、イソセチル基、オクタデシル基、イソステアリル基、オレイル基、オクチルドデシル基、ドコシル基、デシルテトラデシル基などの脂肪族炭化水素基、ベンジル基、クレジル基、ブチルフェニル基、ジブチルフェニル基、オクチルフェニル基、ノニルフェニル基、ドデシルフェニル基、ジオクチルフェニル基、ジノニルフェニル基、スチレン化フェニル基などの芳香族炭化水素基が挙げられ、好ましくは炭素数１〜８の炭化水素基、更に好ましくは炭素数１〜４の炭化水素基である。
【００１２】
Ｒ²で表される炭素数１〜２４のアシル基は飽和あるいは不飽和でも良く、また、直鎖状あるいは分岐状でも良い。例としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、カプロン酸、カプリル酸、２−エチルヘキサン酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、イソパルミチン酸、マーガリン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸、アクリル酸、メタクリル酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、エルカ酸、安息香酸などに由来するアシル基などが挙げられ、好ましくは炭素数２〜１８のアシル基、更に好ましくは１２〜１８のアシル基である。
【００１３】
本発明において、ａ、ｂおよびｃはそれぞれのオキシアルキレン基の平均付加モル数を示し、ａは０〜１００、ｂは２〜１５０、ｃは０〜１００であり、好ましくはａが０〜５０、ｂが５〜１００、ｃは０〜５０であり、ａとｃが同時に０となることはない。ａ、ｂおよびｃの比率としては（ａ＋ｃ）／（ａ＋ｂ＋ｃ）で示される値が０．１〜０．９になる範囲が適しているが、好ましくは０．２〜０．９、より好ましくは０．３〜０．８である。
式（Ｉ）で示される非イオン性界面活性剤（Ｂ）の分子量は３，５００〜３５，０００の範囲が適しているが、好ましくは３，５００〜３０，０００、より好ましくは４，０００〜２５，０００である。
式（Ｉ）で示される非イオン性界面活性剤の分子量に対する炭素数２のオキシアルキレン基の重量比は０．１〜０．９になる範囲が適しているが、好ましくは０．２〜０．８、より好ましくは０．２〜０．７である。
ｌ、ｍおよびｎはそれぞれ０以上であり、かつｌ、ｍおよびｎの和は２〜８である。好ましくは０≦ｌ、ｍ＝０、０≦ｎであり、ｌ、ｍおよびｎの和は２〜８であり、より好ましくは２≦ｌ、ｍ＝０、ｎ＝０である。ｌ、ｍおよびｎの和は好ましくは４〜８、より好ましくは４〜６である。ｌ、ｍおよびｎの和が２より小さいと安定なエマルションが得られず、８より大きいと安定なエマルションが得られないばかりか、粘度が高くなりすぎて作業性が悪くなる。
【００１４】
式（Ｉ）で示される非イオン性界面活性剤（Ｂ）の合成は公知の方法を用いて製造できる。例えば下記の方法で行うことができる。
（イ）アルキレンオキシド付加
加圧反応器に活性水素を持つ開始剤となる原料化合物と触媒を仕込み、系内を窒素などの不活性ガスに置換する。ここで、触媒としては水酸化アルカリ、アルコールのアルカリ金属塩またはアルカノールアミンなどのアルカリ触媒または四塩化スズ、三フッ化ホウ素などの酸触媒を用いることができ、必要に応じて副生物の精製を抑制する目的で、攪拌しながら系内を８０〜１２０℃に昇温して減圧下で系中の水分を除去する。この後、系内を１００〜１５０℃に昇温し所定量のアルキレンオキシドを所定時間かけて圧入する。途中でアルキレンオキシドの種類を切り替えることによりブロック状の付加反応物が得られ、また、予め２種以上のアルキレンオキシドを混合したものを圧入したり、同時に２種以上のアルキレンオキシドを圧入することによりランダム状の付加物を得られるので、これら圧入方法の組み合わせで種々の目的構造を持つ化合物を得ることが出来る。反応終了後、必要に応じて、減圧条件下や不活性ガスを通じることによって未反応のアルキレンオキシドを除去する。得られた反応生成物に含まれるアルカリ成分を吸着剤または酸で中和し、必要に応じて系中の水分を８０〜１２０℃、減圧下で除去し、吸着剤および析出した塩をフィルター等で除去することにより末端がすべて水酸基であるポリオキシアルキレン化合物が得られる。
【００１５】
（ロ）末端水酸基変性
（イ）で得られたポリオキシアルキレン化合物のアルコキシドとハロゲン化アルキル（アルケニル）との反応、ポリオキシアルキレン化合物の末端をハロゲン化した後にアルコキシドとの反応、ポリオキシアルキレン化合物と硫酸ジアルキルとの反応などの方法によって、ポリオキシアルキレン化合物の末端水酸基を一部またはすべてアルキル（アルケニル）エーテル化したポリオキシアルキレン化合物の末端エーテル変性体が得られる。
また、酸またはアルカリ触媒存在下における（イ）で得られたポリオキシアルキレン化合物とカルボン酸、無水カルボン酸またはカルボン酸クロリドとのエステル化反応、アルカリ触媒存在下における（イ）で得られたポリオキシアルキレン化合物とカルボン酸アルキルエステルとのエステル交換反応により、ポリオキシアルキレン化合物の末端水酸基を一部またはすべてアシル化したポリオキシアルキレン化合物の末端アシル化変性体が得られる。
上記のエーテル化反応およびエステル化反応を組み合わせることにより、末端の水酸基、炭化水素基およびアシル基が任意の割合の式（Ｉ）で示される非イオン性界面活性剤（Ｂ）を得ることが出来る。
【００１６】
本発明の潤滑油エマルション組成物はそのバランスによって、Ｗ／Ｏ型およびＯ／Ｗ型のどちらのエマルションタイプにもすることができる。潤滑油エマルション組成物に占める水の含有率は任意であるが、火災発生の危険性低減、加工時の効率的な冷却効果および経済性の観点から、基油（Ａ）、非イオン性界面活性剤（Ｂ）および水からなる潤滑油エマルション組成物に占める水の含有率は３〜９８重量％が適しており、好ましくは５〜９８重量％であり、使用する水は水道水、工業用水、イオン交換水などいずれでもよく、硬水、軟水を問わない。
基油（Ａ）と非イオン性界面活性剤（Ｂ）との重量比（Ａ）／（Ｂ）は１０／９０〜９９．９／０．１であり、好ましくは２０／８０〜９９．９／０．１である。１０／９０より小さいと十分な潤滑性が得られず、９９．９／１より大きいと安定なエマルションが得られない。
本発明の潤滑油エマルション組成物は基油（Ａ）、非イオン性界面活性剤（Ｂ）および水からなるが、本発明の効果を損なわない範囲で、他の界面活性剤、防錆剤、酸化防止剤、極圧剤、消泡剤などの各種添加剤を任意の量で添加することも出来、エマルションの調整やそれぞれの添加剤の配合順序、温度などの条件は特に限定されない。
本発明の潤滑油エマルション組成物は、切削油、研削油、プレス油、圧延油、引き抜き油、押し出し油、作動油に使用できるが、切削油、研削油、プレス油、圧延油、引き抜き油、押し出し油などの加工油として用いることが好ましく、切削油として用いることが特に好ましい。
【００１７】
【実施例】
次に、本発明を具体的に実施例により説明する。
１．エマルション組成物の調整
潤滑油基油（被乳化物質）に表１に示す界面活性剤Ａ〜Ｌを添加し、室温にてホモミキサーを用いて５,０００ｒｐｍで均一に溶解または分散するまで攪拌した後、同一条件で攪拌しながら２５℃の水を規定量になるまで少しずつ添加しエマルション組成物を調整した。それぞれの配合比率を表２に示す。
調整したエマルション組成物を下記の方法によって評価を行った。結果を表２に示す。
【００１８】
２．乳化安定性試験
１．で調整したエマルション組成物をそれぞれ１００ｍｌ共栓付メスシリンダーに１００ｍｌ入れ、２５℃にて５日間放置した後、液の状態を以下の基準に沿って観察した。
評価基準
分離が全く生じていない：◎
分離量が全体の５％より少ない：○
分離量が全体の５〜１０％：△
分離量が全体の１０％を超える：×
【００１９】
３．泡立ち性
１．で調整したエマルション組成物を、調整後３０秒以内にそれぞれ１００ｍｌ共栓付メスシリンダーに１００ｍｌ入れ、泡が消えるまでの時間を以下の基準で観察した。
評価基準
１分以内に消える：◎
５分以内に消える：○
１０分以内に消える：△
１０分以上消えない：×
【００２０】
４．潤滑性試験
四球試験機における潤滑性試験をＪＩＳ−２５１９に基づき以下の条件で実施し、摩耗痕を以下の基準で観察した。

【００２１】
【表１】

【００２２】
＊１Ｇ〜Ｋは比較例に用いる界面活性剤のため、Ｚに１個の活性水素を持つ化合物の残基を、またＡ¹Ｏに炭素数４のオキシアルキレン基を含む。
＊２ＥＯはエチレンオキシド、ＰＯはプロピレンオキシド、ＢＯは１，２−ブチレンオキシドである。
＊３非イオン性界面活性剤（Ｂ）の分子量に対するＥＯの重量比を示す。
【００２３】
【表２】

【００２４】
＊トリメチロールプロパンとオレイン酸のエステル化物
＊＊パラフィン系鉱物油：動粘度（４０℃）１５ｍｍ²/ｓ
【００２５】
表２の結果から、界面活性剤Ｇ〜Ｊを用いた比較例１〜４、７〜１０はＢＯを含有していない、分子量が小さいなどの理由から、実施例に比べ乳化安定性、泡立ち性に劣り、基油として鉱物油を用いた比較例７〜１１は潤滑性でも劣っているのがわかる。界面活性剤Ｋを用いた比較例５および１１はＥＯとＢＯがランダム状に結合しているため、実施例と比較して、乳化安定性、泡立ち性および潤滑性に劣っていることがわかる。また、界面活性剤Ｌを用いた比較例６および１２ではＥＯ含有量が低いため、実施例に比べ乳化安定性、潤滑性に劣っているのがわかる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明のエマルション組成物は、乳化安定性に優れ、低泡性でありかつ潤滑性を兼ね備え、水を含んでいるため火災発生の危険性が低く安全性に優れた、切削油、研削油、プレス油、圧延油、引き抜き油、押し出し油、作動油などを始めとする幅広い潤滑油に使用することが出来る。

Claims

基油（Ａ）、式（Ｉ）で示される非イオン性界面活性剤（Ｂ）および水を含有し、（Ａ）／（Ｂ）の重量比が１０／９０〜９９．９／０．１である潤滑油エマルション組成物。

（ただし、Ｚは２〜８個の活性水素をもつ化合物の残基、Ａ¹Ｏ、Ａ²Ｏは炭素数２または３のオキシアルキレン基、ＢＯは炭素数４のオキシアルキレン基、（Ａ¹Ｏ）_a、（ＢＯ）_bおよび（Ａ²Ｏ）_cはそれぞれブロック状に付加しており、Ｒ¹は炭素数１〜２４の炭化水素基、Ｒ²は炭素数１〜２４のアシル基、ａ、ｂおよびｃは平均付加モル数を示し、０≦ａ≦１００、２≦ｂ≦１５０、０≦ｃ≦１００でありａとｃは同時に０になることはなく、０．１≦（ａ＋ｃ）／（ａ＋ｂ＋ｃ）≦０．９、分子量が３，５００〜３５，０００、分子量に対する炭素数２のオキシアルキレン基の重量比が０．１〜０．９、０≦ｌ、０≦ｍ、０≦ｎ、２≦ｌ＋ｍ＋ｎ≦８である。）
式（Ｉ）で示される非イオン性界面活性剤（Ｂ）のＺが４〜６個の活性水素をもつ化合物の残基であり、０≦ａ≦５０、５≦ｂ≦１００、０≦ｃ≦５０でａとｃは同時に０になることはなく、４≦ｌ＋ｍ＋ｎ≦６である請求項１記載の潤滑油エマルション組成物。
請求項１または請求項２記載の潤滑油エマルション組成物を用いることを特徴とする加工油。
請求項１または請求項２記載の潤滑油エマルション組成物を用いることを特徴とする切削油。