JP5537912B2

JP5537912B2 - 表面処理剤及び表面処理方法

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Publication number: JP5537912B2
Application number: JP2009269901A
Authority: JP
Inventors: 一泉酒井
Original assignee: JXTG Nippon Oil and Energy Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 2009-11-27
Filing date: 2009-11-27
Publication date: 2014-07-02
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Description

本発明は、常温で液状の組成物に加工素材や機械部品を浸漬、あるいは該組成物を塗布ないし噴霧した後に乾燥させるだけで、防錆性に優れる薄膜を素材や部品の表面に容易に作製することができる表面処理剤に関する。本発明はさらに該表面処理剤を用いた表面処理方法、及び前記表面処理剤と表面処理方法を用いてゲル状薄膜を表面に形成された機械部品に関する。

近年、各種産業は生産性のさらなる効率化、コストダウンが求められている。金属の加工素材は、さびの発生を防止するために様々な防錆方法がとられている。例えば、防錆剤の塗布や、防錆紙による包装などが挙げられる。しかし、生産効率、作業環境、コストに加えて、脱脂処理や、使用済み防錆紙の処理などの環境対策で課題があった。

本発明者らは、このような表面処理方法として、沸点が３００℃以下の揮発性液体を３０〜９５質量％、防錆添加剤を１〜５０質量％、およびアミド基を有する化合物（以下、アミド化合物ともいう。）を０．１〜５０質量％含有する表面処理剤を提案している（特許文献１）。

ＷＯ２００９−０２２６２９

本発明は、さらに防錆性に優れた薄膜を保持する表面処理剤（すなわち、防錆剤）を提供することを課題とするものである。また、本発明は、係る表面処理剤を用いる表面処理（すなわち、表面の防錆処理）方法、さらに前記表面処理剤と表面処理方法を用いて形成された、防錆性に優れたゲル状薄膜を表面に有する機械部品を提供することを課題とする。

本発明は、次のとおりの表面処理剤、該表面処理剤を用いた表面処理方法、及び該表面処理剤及び表面処理方法を用いて形成された薄膜を表面に有する機械部品である。
（１）沸点が３００℃以下の揮発性液体を３０〜９５質量％、防錆添加剤を１〜５０質量％、アミド基を有する化合物を０．１〜５０質量％、およびポリメタクリレートを１〜３０質量％含有することを特徴とする表面処理剤。
（２）ポリメタクリレートの分子量５０００〜１００万である上記（１）の表面処理剤。
（３）揮発性液体が、沸点６０〜３００℃の炭化水素、エステル、アルコール及びエーテルの少なくとも一つを含む上記（１）の表面処理剤。

（４）揮発性液体が、炭素数６〜１６の飽和脂肪族炭化水素である上記（１）又は３の表面処理剤。
（５）防錆添加剤は、カルボン酸、カルボン酸塩、スルホン酸塩、リン酸、リン酸塩、エステル、アルコ−ル及びアミンの少なくとも一つを含む上記（１）の表面処理剤。
（６）アミド基を有する化合物が、融点２０〜２００℃の脂肪酸アミドである上記（１）〜（５）のいずれかに記載の表面処理剤。
（７）脂肪酸アミドが、次の一般式（１）で表される上記（６）の表面処理剤。
Ｒ¹−ＣＯ−ＮＨ−Ｒ² （１）
（式中、Ｒ¹及びＲ²は、それぞれ独立して、炭素数５〜２５の飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基であり、さらに、Ｒ²は水素であってもよい。）

（８）上記（１）〜（７）のいずれかに記載の表面処理剤を、部材に付着させ、揮発性液体を揮発させ、防錆添加剤、アミド基を有する化合物およびポリメタクリレートからなるゲル状薄膜を前記部材の表面に形成することを特徴とする表面処理方法。
（９）防錆添加剤を２.０〜９７.８質量％、アミド基を有する化合物を０.２〜９６．０質量％、およびポリメタクリレートを２．０〜９７．８質量％含有する厚さ０.１〜５０μｍのゲル状薄膜を表面に有することを特徴とする機械部品。

本発明の表面処理剤によれば、揮発性液体、防錆添加剤、アミド基を有する化合物（アミド化合物）、及びポリメタクリレートからなるため、浸漬、塗布、吹きかけなどの方法で加工素材や機械部品（以下、単に機械部品という）の表面全体を前記表面処理剤で被覆した後、乾燥し揮発性成分を除去すると、素材、機械部品表面に防錆性に優れた不揮発性の薄膜が形成される。このように簡単な操作で確実に不揮発性薄膜を形成し、高い防錆効果を有し、加工作業を容易に行えるようになるから、生産効率を高め、コストダウンや作業環境の改善に効果を奏する。加工されたばかりの金属素材や部品は、その表面は活性な金属がむき出しになっていることが多く、加工油で覆われているとしても、極めてさび易い状態であるから、発錆を防ぐために窒素シール中や防錆紙で包んで搬送されることも多い。一方、本発明の表面処理剤によれば、素材、部品表面は不揮発性薄膜で覆われているため、作業工程中や加工後、部品等の移動に際して錆の発生を防ぐために、窒素シールや防錆紙で包むなどの特別な取り扱いを要せず、余分な廃棄物がでないうえに、被膜が数μｍと薄いためケ−スによっては脱脂作業が不要となる。さらに、潤滑性、防錆性に優れた薄膜は揮散されることなく部材表面に保持されるため、特に摺動部品は機械システムに組み込まれて円滑に稼働するという格別の効果を奏す。

〔揮発性液体〕
本発明の表面処理剤に用いる揮発性液体は、沸点が３００℃以下、好ましくは１２０〜２５０℃である。沸点がこの範囲であると、薄膜を形成する際の乾燥において、特別に加温したり、真空下で乾燥する必要がないので、低コストかつ効率的である。揮発性液体の沸点が低すぎる場合には、常温で揮発が過度となり、危険であると同時に作業環境が悪化するため実用的に使用することが難しい。揮発性液体の３０℃における動粘度は０．５〜３．０ｍｍ²／ｓ、特には１．０〜２．５ｍｍ²／ｓが好ましい。動粘度が低すぎる場合には、薄膜の厚さが薄くなり、また、取り扱いが難しくなるとともに、作業環境上好ましくなく、逆に、動粘度が高すぎる場合には、揮発性液体の乾燥除去が難しくなって効率が損なわれる。また、揮発性液体は、引火点が７０℃以上であることが、第３石油類に分類され取り扱いが容易になることから好ましい。より高い揮発性が求められる場合でも、混合後の表面処理剤の引火点は７０℃以上であることが好ましい。

揮発性液体として具体的には、有機化合物、特には、鉱油系及び合成系の炭化水素、エステル、アルコール及びエーテルなどが挙げられ、これらのいずれか１種を、あるいはこれらの２種以上を適宜の割合で混合して用いることができる。特には炭化水素、エステル、アルコール、エーテルなどの、いわゆる汎用溶剤が好ましく、潤滑油及びアミド基を有する化合物を均一溶解する。

鉱油系炭化水素の溶剤としては、原油から精製蒸留などの工程で得られる揮発性の高い留分が挙げられ、ベンジン、石油エーテル、灯油、軽油、及び精製パラフィンなどがその一例として挙げられる。特には、炭素数が４〜２０の炭化水素、さらに好ましくは炭素数８〜１６の炭化水素が、安価であり、揮発性成分の作業環境上の負荷が小さい点で望ましい。直鎖又は分岐の飽和鎖状炭化水素のいずれも使用できるが、特には直鎖の飽和鎖状炭化水素が好ましい。

合成系炭化水素としては、エチレンなどのオレフィンの重合物などが適する液体として用いることができる。化学合成で得られるこれら炭化水素のうち、炭素数が４〜２０、さらに好ましくは炭素数８〜１６の炭化水素が上記鉱油系の場合と同様に望ましい。また芳香族系溶剤も使用することができ、トルエン、キシレンなどの汎用溶剤を一例として挙げることができる。

アルコールとしては、アルコール系溶剤として知られる汎用溶剤を好適に使用いることができ、炭素数２〜１８、特には、６〜１２の一価アルコールが好ましく、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、及びオクタノールなどをその一例として挙げることができる。
エーテルとしては、炭素数２〜１８、特には、６〜１２のジアルキルエーテルなどのエーテル系溶剤が好ましく用いることができ、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテルなどを一例として挙げることができる。

表面処理剤における揮発性液体の含有量は、３０〜９５質量％、好ましくは４０〜８０質量％である。

〔防錆添加剤〕
本発明の表面処理剤を構成する主要成分の一つとして防錆添加剤がある。この防錆添加剤により表面処理剤の防錆特性が発揮される。防錆添加剤としては、カルボン酸、カルボン酸塩、スルホン酸塩、リン酸やリン酸塩などのリン化合物、エステル、アルコ−ル及びアミン化合物の少なくとも一つの化合物を含むものであり、ステアリン酸等のモノカルボン酸、アルキル又はアルケニルコハク酸及びその誘導体等のジカルボン酸、アミノ酸およびその誘導体、アルケニルコハク酸部分エステルのような脂肪酸の部分エステル、ナフテン酸、ラノリン酸などの脂肪酸、アルケニルコハク酸、アミノ酸誘導体などと金属（Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ等）とのカルボン酸塩、石油スルホン酸、ジノニルナフタレンスルホン酸、アルキルベンゼンスルホン酸などのスルホン酸と金属（Ｎａ、Ｃａ、Ｂａ、Ｚｎ等）とのスルホン酸塩、リン酸エステル、亜リン酸エステル、ジアルキルジチオリン酸、酸性リン酸エステルのアミン塩等、リン酸(エステル)およびそのアミン塩等のリン化合物、ソルビタンモノオレ−ト、ペンタエリスリット・モノオレ−トなどの多価アルコ−ルのカルボン酸部分エステル、ソルビトール、ペンタエリスリトール、アイコシルアルコールなどの高級脂肪族アルコ−ル、シクロヘキシルアミン、モルホリン、ジエタノ−ルアミン及びそれらの誘導体などのアミン化合物などが挙げられる。さらにはカルシウムフェネート、チアジアゾール誘導体、ベンゾトリアゾール及びこの誘導体などの金属不活性剤が挙げられる。
本発明の表面処理剤は防錆添加剤を１〜５０質量％含有する。

〔アミド基を有する化合物〕
本発明に用いるアミド基を有する化合物（アミド化合物）は、分子内にアミド基（−ＮＨ−ＣＯ−）を１つ以上有する有機化合物である。アミド化合物は、分子量が１００〜１０００のものが好ましく、より好ましくは１５０〜８００である。融点は２０〜２００℃好ましく、より好ましくは２０〜１２０℃である。アミド化合物としては、脂肪酸アミドが好ましく、アミド基を１個有するモノアミド、２個有するビスアミド、３個有するトリアミドを挙げることができ、モノアミドが最も好ましく、次いでビスアミドである。モノアミド、ビスアミド、及びトリアミドは、下記の一般式（１）、一般式（２）及び（３）、及び一般式（４）でそれぞれ表される。

Ｒ¹−ＣＯ−ＮＨ−Ｒ² （１）
式（１）において、Ｒ¹及びＲ²は、それぞれ独立して、炭素数５〜２５の飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基であり、さらに、Ｒ²は水素であってもよい。

Ｒ³−ＣＯ−ＮＨ−Ａ¹−ＮＨ−ＣＯ−Ｒ⁴ （２）
Ｒ⁵−ＮＨ−ＣＯ−Ａ²−ＣＯ−ＮＨ−Ｒ⁶ （３）
式（２）及び（３）において、Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵及びＲ⁶は、それぞれ独立して、炭素数５〜２５の飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基であり、Ａ¹及びＡ²は、炭素数１〜１０のアルキレン基、フェニレン基又は炭素数７〜１０のアルキルフェニレン基から選択される炭素数１〜１０の２価の炭化水素基である。なお、アルキルフェニレン基の場合、フェニレン基とアルキル基及び／又はアルキレン基の２個以上とが結合したかたちの２価の炭化水素基であってもよい。

Ｒ⁷−Ｍ−Ａ³−ＣＨ（Ａ⁴−Ｍ−Ｒ⁸）−ＮＨ−Ａ⁵−Ｍ−Ｒ⁹ （４）
式（４）において、Ｒ⁷、Ｒ⁸、Ｒ⁹は、それぞれ独立して、炭素数２〜２５の飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基、脂環式炭化水素基又は芳香族炭化水素基であり、Ｍはアミド基（−ＣＯ−ＮＨ−）、Ａ³、Ａ⁴、Ａ⁵は、それぞれ独立して、単結合又は炭素数５以下のアルキレン基である。

上記式（１）で表されるモノアミド化合物は、Ｒ¹及びＲ²を構成する水素の一部は水酸基で置換されていてもよい。このようなモノアミド化合物として、具体的には、ラウリン酸アミド、パルミチン酸アミド、ステアリン酸アミド、ベヘン酸アミド、ヒドロキシステアリン酸アミド等の飽和脂肪酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミドなどの不飽和脂肪酸アミド、及びステアリルステアリン酸アミド、オレイルオレイン酸アミド、オレイルステアリン酸アミド、ステアリルオレイン酸アミド等の飽和又は不飽和の長鎖脂肪酸と長鎖アミンによる置換アミド類などが挙げられる。

これらのモノアミド化合物の中でも、式（１）のＲ¹及びＲ²がそれぞれ独立して炭素数１１〜２０の飽和鎖状炭化水素基のアミド化合物及び／又はＲ¹とＲ²の少なくともいずれか一方が炭素数１１〜２０の不飽和鎖状炭化水素基のアミド化合物であることが好ましく、両アミド化合物の混合物がより好ましい。さらに不飽和鎖状炭化水素基が炭素数１８の不飽和結合を有するオレイル基であるモノアミド化合物が好ましい。具体的にはオレイン酸アミド、オレイルオレイン酸アミドが好ましく、摺動部に薄膜を形成し、保持し、焼付トラブルの解消に効果的な薄膜保持性を確保する。

ビスアミド化合物としては、ジアミンの酸アミド又はジ酸の酸アミドのかたちをした上記一般式（２）又は（３）でそれぞれ表される化合物である。なお、式（２）及び（３）でＲ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵及びＲ⁶、さらにＡ¹及びＡ²で表される炭化水素基において、一部の水素が水酸基（−ＯＨ）で置換されていてもよい。
式（２）で表されるアミド化合物として、具体的には、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスイソステアリン酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、メチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、ｍ−キシリレンビスステアリン酸アミド等が挙げられる。式（３）で表されるアミド化合物として、具体的には、Ｎ，Ｎ'−ビスステアリルセバシン酸アミド等が挙げられる。

これらビスアミド化合物の中でも、モノアミド化合物の場合と同様に、式（２）のＲ³とＲ⁴及び式（３）のＲ⁵とＲ⁶がそれぞれ独立して炭素数１２〜２０の飽和鎖状炭化水素基のアミド化合物及び／又はＲ³とＲ⁴及びＲ⁵とＲ⁶の少なくともいずれか一方が炭素数１２〜２０の不飽和鎖状炭化水素基のアミド化合物であることが好ましく、両アミド化合物の混合物がより好ましい。さらに不飽和鎖状炭化水素基が炭素数１８の不飽和結合を有するオレイル基であるビスアミド化合物が薄膜保持性を確保する上で好ましい。このような化合物として、エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミドなどが挙げられる。

一般式（４）で表されるトリアミド化合物は多数あるが、本発明に好適に用いることができる化合物として具体的にはＮ−アシルアミノ酸ジアミド化合物が挙げられる。この化合物のＮ−アシル基は、炭素数１〜３０の直鎖又は分枝の飽和又は不飽和の脂肪族アシル基又は芳香族アシル基、特にはカプロイル基、カプリロイル基、ラウロイル基、ミリストイル基、ステアロイル基からなるものが好ましく、またアミノ酸としてはアスパラギン酸、グルタミン酸からなるものが好ましく、また、アミド基のアミンは炭素数１〜３０の直鎖又は分枝の飽和又は不飽和の脂肪族アミン、芳香族アミン又は脂環式アミン、特にはブチルアミン、オクチルアミン、ラウリルアミン、イソステアリルアミン、ステアリルアミン、シクロヘキシルアミン、ベンジルアミン等が好ましい。特には、具体的な化合物としてＮ−ラウロイル−Ｌ−グルタミン酸−α，γ−ジ−ｎ−ブチルアミドが好ましい。

上記のアミド化合物をそれぞれ単独で用いても、２種以上を任意の割合で組み合わせて用いてもよい。また、表面処理剤に対するアミド化合物の含有量は、０．１〜５０質量％、好ましくは３〜３５質量％である。

〔ポリメタクリレート（ＰＭＡポリマー）〕
本発明に好ましく用いることができるポリメタクリレート（以下、ＰＭＡポリマーともいう）としては、下記の一般式(５)で表される化合物が挙げられる。
−（ＣＨ₂−Ｃ（ＣＨ₃）−ＣＯＯＲ¹⁰）ｎ− （５）
式（５）において、Ｒ¹⁰は炭素数１〜２５の飽和または不飽和の鎖状炭化水素基である。ｎは重合度を表し、これによって異なる分子量のポリメタクリレートが調製される。本発明の表面処理剤に用いるポリメタクリレートは、分子量が５０００〜１００万程度のものを好適に用いることができる。一般式(５)で表されるポリメタクリレートは、非分散型ポリメタクリレートとも呼ばれるが、一般式(５)で表される化合物にアミン、アミドやポリアルキレングリコールなどの誘導体のさらに極性基が付与された形の分散型ポリメタクリレートも好ましく用いることができる。本発明の表面処理剤で表面処理された機械部品の防錆性は、後述の実施例に示したように格段に改善されているが、これは、ポリメタクリレートを有することにより、ポリメタクリレートと金属との結合が加わり、ゲル状被膜と金属との付着性が大幅に向上した結果と考えられる。

上記のポリメタクリレートをそれぞれ単独で用いても、２種以上の割合で組み合わせて用いてもよい。また、表面処理剤に対するポリメタクリレートの含有量は、１〜３０質量％、好ましくは５〜３０質量％である。

〔潤滑油基油〕
本発明の表面処理剤は、潤滑油基油を含んでいても良い。表面処理剤中の揮発性液体が除去された後、アミド化合物と防錆添加剤のみで形成されるミセル様被膜よりも潤滑油基油が共存したミセル様被膜のほうが強固となり防錆性が高まるケ−スもある。アミド化合物は室温では固体であり、防錆添加剤も固体の場合はゲル状被膜を形成するために潤滑油基油は重要な役割をはたす。潤滑油基油は防錆添加剤を溶解できる量あればよいが、量が多すぎると防錆剤としての防錆効果が低減される。

潤滑油基油としては、上記のアミド基を有する化合物の融点より２０℃高い温度において、実質的に揮発することなく、安定な液体であることが好ましい。潤滑油基油の物性は、特に限定するものではないが、４０℃における動粘度は５〜５０００ｍｍ²／ｓが好ましく、より好ましくは１０〜１０００ｍｍ²／ｓであり、さらに好ましくは２０〜７００ｍｍ²／ｓである。粘度指数は９０以上が好ましく、より好ましくは９５〜２５０であり、流動点は−１０℃以下、より好ましくは−１５〜−７０℃であり、引火点は１３０℃以上が好ましく、より好ましくは１５０℃以上である。また、ガスクロ蒸留（ＡＳＴＭＤ−７２１３−０５）における５０％留出温度が３２０℃以上であるものが好ましい。

潤滑油基油として上記の物性を満たすものであれば、鉱油（鉱物油ともいう）、合成油あるいはこれらの混合油を好ましく用いることができる。鉱油系の潤滑油基油としては、原油を常圧蒸留して、さらには減圧蒸留して得られた潤滑油留分を、溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱蝋、水素化脱蝋、水素化精製、硫酸洗浄、白土処理等の潤滑油精製手段を適宜組み合わせて処理して得られた精製潤滑油留分を好適に用いることができる。各種の原料と各種の精製手段を組み合わせて性状の異なる様々な物性の精製潤滑油留分を得ることができるが、上記物性を満たせば、そのまま単独で用いることができる。また、上記物性を満たしていなくても、２種以上を組み合わせて上記物性を満たせば、潤滑油基油として用いることもできる。

また、合成油系の潤滑油基油としては、ポリ−α−オレフィン（ＰＡＯ）、エチレン−α−オレフィンオリゴマーなどのポリ−α−オレフィンオリゴマー、アルキルナフテン、アルキルナフタレン、グリコール、脂肪酸エステル、シリコーン油、フッ素化油などを挙げることができる。なかでも、ポリ−α−オレフィン、脂肪酸エステルが、粘度特性、酸化安定性、材料適合性、コストの面で優れており、好ましく用いることができる。

ポリ−α−オレフィンは、１−デセンや１−ドデセン、あるいは１−テトラデセンなどのオレフィンオリゴマーを重合し、重合度２〜１０の範囲で、これら重合物を粘度調整のために適宜配合したものを好ましく使用することができる。脂肪酸エステルも様々な分子構造の化合物が市販されており、それぞれ特有の粘度特性（高粘度指数、低流動点）を有し、同一粘度である炭化水素系基油と比べると引火点が高い特徴がある基油である。

脂肪酸エステルは、アルコールと脂肪酸を脱水縮合反応して得ることができるが、本発明においては、化学的な安定性の面で、ジエステル、ポリオールエステル、またはコンプレックスエステルを好適な液状基油成分として挙げることができる。

ジエステルとしては、炭素数４〜１４の二塩基酸と、炭素数５〜１８のアルコールとのエステルが好ましく用いられる。ここで、二塩基酸としては、具体的には、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸等が挙げられ、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸が好ましい。アルコールとしては、炭素数が６〜１２の１価アルコール、特には８〜１０の炭化水素基に分岐を有する１価アルコールが好ましい。具体的には、２−エチルヘキサノール、３，５，５−トリメチルヘキサノール、デシルアルコール、ラウリルアルコール、オレイルアルコール等が挙げられる。

また、ポリオールエステルとしては、ネオペンチルグリコール、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、ジ−（トリメチロールプロパン）、トリ−（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）、トリ−（ペンタエリスリトール）等のヒンダードアルコールと炭素数２〜２４の脂肪酸（一価カルボン酸）とのエステルが好ましい。この脂肪酸として、その炭素数は特に制限されるものではないが、炭素数２〜２４の脂肪酸の中でも、潤滑性の点から炭素数３以上のものが好ましく、炭素数４以上のものがより好ましく、炭素数５以上のものが更に好ましく、炭素数７以上のものが特に好ましい。具体的には、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、テトラデカン酸、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸、ノナデカン酸、イコサン酸、オレイン酸等が挙げられ、これらの脂肪酸は直鎖状脂肪酸、分枝状脂肪酸のいずれであってもよく、更にはα炭素原子が４級炭素原子である脂肪酸（ネオ酸）であってもよい。これらの中でも、吉草酸（ｎ−ペンタン酸）、カプロン酸（ｎ−ヘキサン酸）、エナント酸（ｎ−ヘプタン酸）、カプリル酸（ｎ−オクタン酸）、ペラルゴン酸（ｎ−ノナン酸）、カプリン酸（ｎ−デカン酸）、オレイン酸（ｃｉｓ−９−オクタデセン酸）、イソペンタン酸（３−メチルブタン酸）、２−メチルヘキサン酸、２−エチルペンタン酸、２−エチルヘキサン酸及び３，５，５−トリメチルヘキサン酸が好ましく用いられる。

また、二塩基酸と多価アルコールと一価カルボン酸または一価アルコールから合成されるコンプレックスエステルも好ましく用いられる。二塩基酸、多価アルコール、一価カルボン酸（脂肪酸）、一価アルコールは、ジエステルやポリオールエステルの合成に用いた上記の例示化合物を用いることができる。

上記各種の合成油系の潤滑油基油は、上記の物性を満足するのであれば、単独で用いることもできるし、上記の物性を満足するように２種以上をブレンドして用いることもできる。さらに、上記の鉱油と合成油を任意な混合割合で混合して使用することもできる。このとき、鉱油と合成油はそれぞれ複数用いてもかまわない。鉱物油は、より汎用な基油で、コスト面、粘度特性、酸化安定性などのバランスが取れている。ポリ−α−オレフィンは、化学的に不活性で安定し、性能面、特に粘度特性に優れ、幅広い粘度を有するものが市販されており、コスト的にも最も優れた基油として使用することができる。

表面処理剤における潤滑油基油の含有量は、５０質量％以下、特には３５質量％以下が好ましい。

〔添加剤〕
本発明の表面処理剤には、上記の防錆添加剤以外の添加剤として潤滑油や加工油に使用される添加剤を加えてさらに薄膜の性能を向上させることができる。添加剤としては、酸化防止剤、摩耗防止剤、消泡剤、流動点降下剤、粘度指数向上剤、加水分解安定剤などが挙げられる。表面処理剤の調製に際して、これら添加剤は、潤滑油基油、アミド化合物及び揮発性液体と混合して均一な組成物（表面処理剤）が得られれば、どのような順番で混合してもかまわない。予め潤滑油基油とそれぞれ所定量混合して潤滑油組成物をつくって、アミド化合物とその融点以上の温度で混合した後、室温程度の温度で揮発性液体をブレンドして調製することもできる。

本発明の表面処理剤に用いる添加剤で、好ましい酸化防止剤としては、フェノール系では２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−Ｐ−クレゾール（ＤＢＰＣ）、４，４−メチレン−ビス−（２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−Ｐ−クレゾール）アミン系化合物では、Ｐ，Ｐ′−ジ−オクチル−ジ−フェニルアミン等が挙げられる。
摩耗防止剤としては、トリクレジルホスフェート（ＴＣＰ）、トリフェニルホスフェート、ジアルキルジチオリン酸亜鉛、ジベンジルジスルフィド等のリン系及びいおう系化合物の極圧剤ないし摩耗防止剤やグリセリンモノオレート、グリセリンモノオレイルエーテルなどの油性剤が挙げられる。

これらの添加剤の他に、基油がエステルの場合、加水分解安定剤としてはアルキルグリシジルエステル、カルボジイミド等を使用して加水分解を抑制することができる。さらに、消泡剤としてのシリコーン系化合物など、流動点降下剤、粘度指数向上剤などを加えることも効果を奏することがあるので、使用材料、用途等に合わせて適宜選択配合する。また、前記添加剤は、数種が予め混合されたいわゆる添加剤パッケージの形で用いることもできる。

添加剤は、複数用いる場合は合計で、表面処理剤に１０質量％以下、特には５質量％含有されるように添加することが好ましい。

〔表面処理剤の調製〕
表面処理剤の調製方法は、特に限定されない。例えば、ポリメタクリレート、防錆添加剤とアミド化合物をアミド化合物の融点以上に加熱して均一の混合し、その後、冷却により得られたゲル状組成物に、揮発性液体を混合、撹拌して表面処理剤を調製することができる。さらに潤滑油基油を用いる場合には、防錆添加剤を含む添加剤と潤滑油基油、ポリメタクリレートとアミド化合物とをアミド化合物の融点以上に加熱して均一に混合した後、冷却し、得られたゲル状組成物に揮発性液体を混合して防錆液を調製することができる。他の方法としては、ポリメタクリレート、揮発性液体、防錆添加剤、アミド化合物、さらに潤滑油基油や防錆添加剤以外の添加剤など調合する全ての基材を混合し、撹拌して調製することもできる。
本発明の表面処理剤は、常温で液体であるが、調製中、揮発性液体の蒸散によって環境の安全や作業性が阻害されない程度に温度を上げてやると均一混合の速度を速くすることができ、効率的である。
表面処理剤の物性は、特に限定するものではないが、４０℃における動粘度が０．１〜５０ｍｍ²／ｓのものが好ましく、０．１〜１０ｍｍ²／ｓのものがより好ましく、さらに好ましくは０．２〜５ｍｍ²／ｓである。又、引火点が７０℃以上であることが安全面から好ましい。

〔防錆処理の対象〕
防錆性を付与する防錆処理の対象となる部材としては、発錆を嫌う金属製の機械部品などの構成要素、機械部品を加工するための材料となる加工素材、その加工途中の部材、又は、加工のために用いるジグ、工具などの加工具などが挙げられる。

〔防錆処理の方法〕
本発明の表面処理剤をハケ、ブラシなどを用いて金属部材表面に塗布したり、噴霧状あるいは液体状で吹きかけたり、あるいは、表面処理剤の中に部材を浸漬することによって、部材表面全体に表面処理剤を付着させる。ついで、静置あるいは送風、必要に応じて加熱して、部材表面に付着している表面処理剤中の揮発性成分を除去する。部材を表面処理剤に浸漬させ、その後、揮発性成分を蒸発除去する方法が、薄膜の欠落がなく、操作が容易であり、簡便であるが、信頼性の高い好ましい方法である。この結果、防錆添加剤、アミド化合物、さらには潤滑油基油や防錆添加剤以外の添加剤でなる均一な薄膜で表面が全面的に被覆され防錆性に優れた部材を得ることができる。

以下に、実施例を用いて本発明をより詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

〔実施例１〜７、比較例１〜３〕
以下に示す揮発性液体、防錆添加剤、アミド化合物及びＰＭＡポリマーを表１上部に示す割合（質量％）で配合して実施例１〜７及び比較例１〜３の供試油（表面処理剤）を調製した。

１．揮発性液体
次の２種類の揮発性液体を使用した。
Ａ１：ｎ−パラフィン（ｎ−デカン：沸点１７０℃、融点−３０℃、引火点５３℃）
Ａ２：ｎ−オクタノール（沸点１９５℃、融点−１５℃、引火点８１℃）

２．防錆添加剤
次の防錆添加剤を使用した。
Ｂ１：中性スルホン酸カルシウム塩の混合物（Lubrizol製、ALOX2213D）
Ｂ２：過塩基性スルホン酸カルシウム塩（Lubrizol製、Lubrizol58B、塩基価300）

３．アミド化合物
アミド基を有する化合物として次のモノアミドを用いた。
Ｃ：オレイルオレイン酸アミド(日本化成製、ニッカアマイドＯ、融点35℃)

４．ポリメタクリレート
鉱油で希釈して市販されている次のＰＭＡポリマーを使用した。
Ｄ１：ＰＭＡポリマー：分子量40,000(三洋化成工業製、Aclube 728)、ポリマー含有量６７％
Ｄ２：ＰＭＡポリマー：分子量111,000(三洋化成工業製、Aclube 137)、ポリマー含有量６５％
Ｄ３：ＰＭＡポリマー：分子量420,000(三洋化成工業製、Aclube 702)、ポリマー含有量３５％

供試油（表面処理剤）の調製
ガラス製ビーカーに、防錆添加剤（Ｂ１、Ｂ２）、アミド化合物（Ｃ）及びＰＭＡポリマー（Ｄ１〜Ｄ３）を表１上部に示す、仕上がり供試油（表面処理剤）に対する基材の配合割合（質量％）で、それぞれ約５００ｍｌの供試油が得られるように所定量計り取り、卓上ヒーターを用い、アミド化合物の融点以上（融点＋２０℃）に加温しながら撹拌した。均一に溶解したことを外観の観察で判断した後、揮発性液体（Ａ１、Ａ２）を所定量加え、再び撹拌して均一な供試油（表面処理剤）を得た。

防錆性評価試験
ＪＩＳＫ２２４６に基づく次の試験方法で実施例１〜７及び比較例１〜３の供試油（表面処理剤）の防錆性を評価した。

（１）評価試験片の作製（金属表面の防錆処理）
ＪＩＳＫ２２４６に準拠して防錆性を評価するための試験片を次のようにして作製した。上記のように調製した供試油（表面処理剤）中に試験用炭素鋼板（６０ｍｍ×８０ｍｍ、厚さ１ｍｍ、ＪＩＳＧ３１４１で規定）を室温（２３℃）で１分間浸漬した。供試油から取り出した後、試験片を室温、空気中で３０分間放置して乾燥し、揮発性液体を蒸発除去した。こうして、防錆添加剤、アミド化合物、ＰＭＡポリマーからなる均一な薄膜を表面全体に保持する被覆試験片を作製した。試験片表面に付着した供試油を乾燥して形成された薄膜の量は１〜２０×１０^-4ｇ／ｃｍ²となり、その厚さは数μｍ〜１０数μｍであった。

（２）塩水噴霧試験
ＪＩＳＫ２２４６に準拠し、上記のようにして防錆処理を施して作製した試験片を用いた塩水噴霧試験を実施した。すなわち、温度３５℃の恒温槽において、測定面を上にして試験片を恒温槽内の保持器に置き、ＪＩＳＺ２３７１に規定された試験用塩溶液を噴霧し、強制的に発錆させる試験を実施した。２４時間、４８時間、７２時間、９６時間および１６８時間後に試験片を取り出し、試験片に測定板（１辺５ｍｍの正方形の碁盤目１００個を刻んだもの）を重ね合わせて、肉眼でさびがある碁盤目の数を数えた。さびの発生度（％）を次の基準で評価判定した。
Ａ：０％
Ｂ：１〜１０％
Ｃ：１１〜２５％
Ｄ：２６〜５０％
Ｅ：５１〜１００％

評価結果
上記の塩水噴霧試験を実施して防錆性（さび発生度）を試験し、その評価結果を表１下部にまとめた。
ＰＭＡポリマーを含まない比較例１を基準とすると、比較例１では発錆が４８時間で観測されたのに対し、分子量４万のＰＭＡポリマー（Ｄ１）を１０％配合した実施例３は発錆が９６時間に改善され、さらに補助的に過塩基性金属塩（Ｂ２）の防錆添加剤を１０％配合した実施例１は１６８時間経過しても発錆が観測されなかった。また、実施例４、５のようにＰＭＡポリマーの分子量が１１万、４２万のものを使用した場合でも同様に防錆性の改善が見られた。
一方、比較例２のように中性防錆添加剤の増量、比較例３のようにアミド化合物を増量しても防錆性の向上がそれほど見られないことから、ＰＭＡポリマーによる被膜形成能の向上の寄与が大きく、加えて過塩基性金属塩による、さびの原因となる酸性物質の中和が防錆効果を高めていると推察される。

本発明の表面処理剤によれば、浸漬、塗布、吹きかけなどの方法で機械部品の表面全体を前記表面処理剤で被覆した後、乾燥し揮発性成分を除去すると、機械部品表面に防錆性に優れた不揮発性の薄膜を形成するとができるから、生産効率を高め、コストダウンや作業環境を改善するために好適に用いることができる。さらに、本発明の表面処理剤は、発錆を嫌う金属製の機械部品などの構成要素、機械部品を加工するための材料となる加工素材、その加工途中の部材、又は、加工のために用いるジグ、工具などの加工具などに優れた防錆性を付加するために有効に用いることができる。

Claims

沸点６０〜３００℃で、炭素数６〜１６の飽和脂肪族炭化水素又はアルコールの揮発性液体を３０〜９５質量％、スルホン酸カルシウム塩の防錆添加剤を１〜５０質量％、融点２０〜２００℃の脂肪酸アミドを０.１〜５０質量％、及びポリメタクリレートを５〜３０質量％含有することを特徴とする表面処理剤。
ポリメタクリレートの分子量が５０００〜１００万である請求項１に記載の表面処理剤。
脂肪酸アミドが、次の一般式（１）で表される請求項１に記載の表面処理剤。
Ｒ¹−ＣＯ−ＮＨ−Ｒ² （１）
（式中、Ｒ¹及びＲ²は、それぞれ独立して、炭素数５〜２５の飽和又は不飽和の鎖状炭化水素基であり、さらに、Ｒ²は水素であってもよい。）
請求項１〜３のいずれかに記載の表面処理剤を、部材に付着させ、揮発性液体を揮発させて、防錆添加剤、アミド基を有する化合物およびポリメタクリレートからなるゲル状薄膜を前記部材の表面に形成することを特徴とする表面処理方法。
スルホン酸カルシウム塩の防錆添加剤を２.０〜９７.８質量％、融点２０〜２００℃の脂肪酸アミド０.２〜９６.０質量％、およびポリメタクリレートを２.０〜９７.８質量％含有する厚さ０.１〜５０μｍのゲル状薄膜を表面に有することを特徴とする機械部品。