JP6000224B2 - 潤滑油組成物 - Google Patents
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しかし、近年では塩素系極圧剤を配合した潤滑油は、焼却処理時のダイオキシンの発生や焼却炉の腐食、損傷等の問題が指摘されており、また一部の有機塩素化合物は、発がん性を有することが報告されている。したがって、塩素を含有しない金属加工油の開発が求められている。塩素を含有しない金属加工油としては、ポリサルファイドや硫化エステルや、これらとスルホネートを併用したものが、従来より知られている(下記特許文献1〜4参照)。
しかしながら、活性ポリサルファイドは加工性能向上に寄与するもの、銅部材への攻撃性が高く腐食による工具破損等が生じるといった問題点があった。また、近年の材料の硬度化・高靱性化、また加工効率の高効率化などにより、切削加工では工具寿命や加工精度の低下、塑性加工では材料破断、工具破損等が生じるという問題点が発生している。一方硫化エステルは、加工性能の高いものは、多くの場合一定濃度以上入れると濁りが発生し、それ以上の添加に制約がある、すなわち性能に制約が加わるといった問題点があった。
硫黄化合物[A1]は、通常、硫黄架橋数(n)が異なるものの混合物であり、n(平均硫黄架橋数)は2以上が好ましく、3〜10がより好ましく、3〜8がさらに好ましい。
これらの中では加工性の向上の観点からアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基が特に好ましい。
a1とb1の和、a2とb2の和が8未満だと溶解性が低下するため、一方14を超えると加工性が低下するためそれぞれ好ましくない。
前記不飽和脂肪酸エステルとしては、オレイン酸メチル、オレイン酸エチル、オレイン酸プロピル等のオレイン酸エステルが好ましく、これらの中ではオレイン酸メチルの硫黄架橋物が効果的な摩擦低減効果を示すため好ましい。
これらの中では加工性の向上の観点からアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基が特に好ましい。
aとbの和が10未満だと溶解性が低下するため、一方16を超えると摩擦低減効果が低下するためそれぞれ好ましくない。またcとdの和が9未満だと溶解性が低下するため、一方15を超えると加工性が低下するためそれぞれ好ましくない。
一般式(2)および一般式(3)で示される硫黄化合物は、不飽和結合を分子内に2つ有する炭素数が16〜22の不飽和脂肪酸(例えば、リノール酸など)のエステルを硫黄架橋することにより得られる。原料の不飽和脂肪酸エステルは精製されたものが好ましいが、不純物(例えば、リノレン酸など)を含んでいても使用することができる。原料中の不純物の含有量は50質量%以下であることが好ましく、30質量%以下がより好ましく、10質量%以下が最も好ましい。
これらの中では3−ノナノイックメチルエステル−5−ヘキシル−チオランや3−ノナノイックメチルエステル−5−ヘキシル−1、2−ジチオランが加工性の向上のため好ましい。
[A1]と[A2]の質量比([A1]/[A2])が0.8未満だと溶解性が低下するため、20を超えると加工性が低下するため、それぞれ好ましくない。
上記石油スルホン酸としては、一般に鉱油の潤滑油留分のアルキル芳香族化合物をスルホン化したものや、ホワイトオイル製造時に副生する、いわゆるマホガニー酸等が用いられる。また合成スルホン酸としては、例えば、洗剤の原料となるアルキルベンゼン製造プラントから副生したり、炭素数2〜12のオレフィン(エチレン、プロピレン等)のオリゴマーをベンゼンにアルキル化することにより得られる、直鎖状や分枝状のアルキル基を有するアルキルベンゼンをスルホン化したもの、あるいはジノニルナフタレン等のアルキルナフタレンをスルホン化したもの等が用いられる。またこれらアルキル芳香族化合物をスルホン化する際のスルホン化剤としては特に制限はないが、通常発煙硫酸や無水硫酸が用いられる。
中性(正塩)カルシウムスルホネート;あるいは中性カルシウムスルホネートと過剰のカルシウム塩やカルシウム塩基を水の存在下で加熱することにより得られる塩基性カルシウムスルホネート;更にはカルシウムスルホネートの存在下で、カルシウムの水酸化物と炭酸ガス又はホウ酸とを反応させることにより得られる過塩基性(超塩基性)カルシウムスルホネートも含まれる。
なお、金属比は、金属元素の価数×金属元素含有量(mol)/せっけん基(即ち、アルキルスルホン酸基などの基)含有量(mol)で表され、本発明においては、カルシウムスルホネート中のアルキルスルホン酸基含有量に対するカルシウム含有量を示す。
なお、ここでいう全塩基価とは、JIS K 2501「石油製品及び潤滑油−中和価試験方法」の7.に準拠して測定される過塩素酸法による全塩基価[mgKOH/g]をいう。
カルシウムスルホネートの含有量が0.1質量%未満の場合、加工効率及び工具寿命の向上効果が不十分となる傾向にあり、10質量%を超えると金属加工油組成物の安定性が低下して析出物が生じやすくなる傾向にあるため、それぞれ好ましくない。
金属加工の種類としては、具体的には、切削加工、研削加工、転造加工、鍛造加工、プレス加工、引き抜き加工、圧延加工等が挙げられる。これらの中でも、本発明の潤滑油組成物は切削加工、研削加工、転造加工などの用途に非常に有用である。
下記の方法により3種類の硫化エステル化合物を調製した。
150gのシリカゲルをガラス管に詰めたのち、7gの硫化エステル(DOG社製M10)を充填する。ヘキサン150ml、トルエン100ml、アセトン5%とトルエン95%の混合溶媒100mlで抽出したのち、アセトン100mlで抽出した画分から[A1−1]が得られる。得られた[A1−1]はC13−NMR、FD−MSおよび元素分析にて同定した。
150gのシリカゲルをガラス管に詰めたのち、7gの硫化エステル(DOG社製MX16)を充填する。ヘキサン150ml、トルエン100ml、アセトン5%とトルエン95%の混合溶媒100mlで抽出したのち、アセトン100mlで抽出した画分から[A1−2]が得られる。得られた[A1−2]はC13−NMR、FD−MSおよび元素分析にて同定した。
150gのシリカゲルをガラス管に詰めたのち、1.5gの硫化エステル(DOG社製M10)を充填する。ヘキサン150ml、トルエン100mlで抽出したのち、アセトン5%とトルエン95%の混合溶媒100mlで抽出した画分から[A2−1]が得られる。得られた[A2−1]はC13−NMR、FD−MSおよび元素分析にて同定した。
表1に各種の潤滑油基油及び添加剤の配合量と性能を記載した。基油の配合量(質量%)、各添加剤の添加量(質量%)は潤滑油組成物全量基準である。
得られた各組成物について、下記の試験を行った。
工具摩耗に対する性能を評価するため、実施例1〜5及び比較例1〜9の潤滑油組成物について、下記の条件にて標準油に対するタッピングエネルギー効率Eを測定し、この試験による切削性能評価を行った。
・被削材:S25C
・工具径:8mm
・タップピッチ:1.25mm
・タップすくい角:10度
・タップ食いつき角:1.5度
・タップ下穴径:7.0mm
・回転数:360rpm
・加工数:1穴
・標準油:DIDA(アジピン酸ジイソデシル)
・供給油剤量:9.0ml/分
100mlスクリュー管に実施例1〜5及び比較例1〜9の潤滑油組成物80gを入れ、0℃で1週間静置して濁りの有無を確認し評価した。
Claims (1)
- 潤滑油基油、[A]一般式(1)で示される硫黄化合物[A1]および一般式(2)および/または一般式(3)で示される硫黄化合物[A2]との混合物であって、[A1]と[A2]の質量比([A1]/[A2])が0.8〜20を満たす硫化エステルを潤滑油組成物全量基準で1〜50質量%、および[B]金属比が6以上であるカルシウムスルホネートを潤滑油組成物全量基準で0.1〜10質量%を含有する潤滑油組成物。
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