JP6892784B2 - 金属加工用潤滑油組成物 - Google Patents
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従来、アルミニウム又はアルミニウム合金、銅又は銅合金等の非鉄金属の板もしくは箔の圧延加工には、鉱油や合成系炭化水素油に、アルコール類、脂肪酸エステル類、脂肪酸等の油性剤や極圧剤を配合した潤滑油が用いられてきた。
このような状況において、種々の金属加工用潤滑油が開発されている。例えば、特許文献1は、特定の含酸素化合物を含み、圧延潤滑性向上により圧延時に発生する摩耗粉量を低減する潤滑油を開示している。特許文献2は、特定のグリセリン誘導体を含み、ロールコーティングの発生を抑制して製品の表面品質を改善する潤滑油を開示している。特許文献3には、特定の含酸素化合物を含み、金属せっけんの生成を抑制し、摩耗粉の増加を抑制する潤滑油が記載されている。特許文献4には、特定のアルコール混合物を用いることにより、潤滑油の除去性、低臭気性、安全性及び安定性に優れた潤滑油が記載されている。特許文献5は、特定の鉱油を用いることにより、油剤除去性、被加工材の損傷や臭気、肌荒れ等を防止するアルミニウム加工用潤滑油を開示している。特許文献6は、特定のアミノ酸誘導体を用いて、油剤除去性、低臭気性、安全性及び安定性を向上させた金属加工油を開示している。
このような状況下、金属又はその合金の板あるいは箔、特に、アルミニウム等の非鉄金属の板あるいは箔を金属加工する際に、製品表面上摩耗粉量を低減することよって、より表面品質に優れる製品を得ることができる金属加工用潤滑油組成物の開発が望まれている。
[1] (A)終留点が300℃以下である基油と、(B)炭素数が14以上で、酸素数が2以上であり、かつ、ヒドロキシル基、エーテル結合及びエステル結合のいずれか1以上を有する含酸素化合物を組成物全量基準で0.1〜3質量%、及び(C)油性剤を組成物全量基準で0.1〜10質量%を含む金属加工用潤滑油組成物。
[2] 上記[1]に記載の潤滑油組成物の存在下、金属材料を加工することによって、摩耗粉を潤滑油中に分散させて加工後の製品の摩耗粉汚れを低減する方法。
このような潤滑油組成物は、例えば、金属又はその合金の板あるいは箔の加工、特に、アルミニウム又はアルミニウム合金等の非鉄金属の圧延,絞り,打抜き,引抜き,冷間鍛造等の塑性加工及び金属の切削,研削加工等の金属加工に有効に使用できる。
本発明の潤滑油組成物は、(A)終留点が300℃以下である基油と、(B)炭素数が14以上で、酸素数が2以上であり、かつ、ヒドロキシル基、エーテル結合及びエステル結合のいずれか1以上を有する含酸素化合物を組成物全量基準で0.1〜3質量%、及び(C)油性剤を組成物全量基準で0.1〜10質量%を含むことを特徴とする。
以下、本発明で用い得る、(A)基油、(B)含酸素化合物、(C)油性剤、その他の添加剤などについて述べる。
本発明の潤滑油組成物において用いられる基油は、合成油及び/又は鉱油である。 このうち鉱油としては、種々のものを挙げることができる。例えば、パラフィン基系原油,中間基系原油あるいはナフテン基系原油を常圧蒸留するか、あるいは常圧蒸留の残渣油を減圧蒸留して得られる留出油、またはこれを常法にしたがって精製することによって得られる精製油、例えば、溶剤精製油,水添精製油,脱ロウ処理油,白土処理油等を挙げることができる。
本発明の潤滑油組成物においては、基油として、前記鉱油を1種用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよく、また前記合成油を1種用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。さらに、鉱油1種以上と合成油1種以上とを組み合わせて用いてもよい。なお、α−オレフィンを用いる場合には、その含有量は、コスト及び性能などの観点から、組成物全量基準で、通常1〜20質量%、好ましくは5〜15質量%の範囲が有利である。
なお、終留点、初留点などの留出温度は、JIS K 2254:1998に記載の方法に準拠して測定した値である。
本発明の一実施態様で用いられる基油の95%留出温度は、好ましくは、200℃以上であり、より好ましくは210℃以上であり、さらに好ましくは220℃以上である。該95%留出温度の上限値は、300℃以下であり、より好ましくは275℃以下であり、さらに好ましくは250℃以下である。
本発明の一実施態様で用いられる基油の5%留出温度は、好ましくは、200℃以上であり、より好ましくは210℃以上であり、さらに好ましくは220℃以上である。該5%留出温度の上限値は、好ましくは300℃以下であり、より好ましくは275℃以下であり、さらに好ましくは250℃以下である。
本明細書中、97%留出温度、95%留出温度、5%留出温度は、それぞれ、JIS K 2254:1998に記載の方法に準拠して測定した値である。
本発明において好ましく用いられる基油の%CNは、65%以下であり、より好ましくは55%以下であり、さらに好ましくは45%以下である。基油の%CNの下限値は特に限定されないが、好ましくは15%以上であり、より好ましくは20%以上であり、さらに好ましくは25%以上である。
本発明において好ましく用いられる基油の%CPは、80%以下であり、より好ましくは70%以下であり、さらに好ましくは60%以下である。基油の%CPの下限値は特に限定されないが、好ましくは20%以上であり、より好ましくは30%以上であり、さらに好ましくは40%以上である。
本明細書中、「%CA」、「%CN」及び「%CP」は、それぞれn−d−M法(環分析)により求められる値を意味する。
上記のような性状の基油を用いると、摩耗粉の分散性、焼鈍性などにおいて好ましい。
本発明の潤滑油組成物においては、(B)成分として、炭素数が14以上で、酸素数が2以上であり、かつ、ヒドロキシル基、エーテル結合及びエステル結合のいずれか1以上を有する含酸素化合物が添加される。このような含酸素化合物は、上記基油と組み合わせて用いた場合に、摩耗粉の分散性改善効果、摩耗粉量の低減効果において好ましい。本明細書中、「酸素数」とは、分子内の酸素原子の総数をいう。
本発明の一実施態様において用いられる含酸素化合物は14〜60の炭素数及び2〜10の酸素数を有する。
本発明で具体的に用いられるカルボン酸は、これに限定されるものではないが、例えば、カプリル酸(オクタン酸)、ペラルゴン酸(ノナン酸、イソノナン酸)、カプリン酸(デカン酸)、ネオデカン酸、ラウリン酸(ドデカン酸)、ミリスチン酸 (テトラデカン酸)、パルミチン酸(ヘキサデカン酸)、マルガリン酸(ヘプタデカン酸)、ステアリン酸(オクタデカン酸)、アラキジン酸、ベヘン酸、イソステアリン酸、エライジン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレイン酸、オクテン酸、デセン酸、ドコセン酸、オレイン酸、ノナン二酸、ウンデカン二酸、セバシン酸、ドデカン二酸等が挙げられる。
中でも、2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオール、2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオールEO1.3モル付加物が好ましい。
ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテルとしては、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンミリスチルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンミリスチルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンラウリルエーテル等が挙げられる。なかでも、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテルが好ましい。
[油性剤]
本発明の潤滑油組成物において、(C)成分の添加剤として用いられる油性剤としては特に制限はなく、従来金属加工油において油性剤として慣用されているものの中から、任意のものを適宜選択して用いることができる。このような油性剤としては、例えばアルコール類、脂肪酸類及び脂肪酸エステル類などを挙げることができる。
このようなアルコール類としては、1-オクタノール (カプリルアルコール)、2-エチルヘキサノール、1-ノナノール(ペラルゴンアルコール)、1-デカノール (カプリンアルコール)、ウンデシルアルコール、ラウリルアルコール、トリデシルアルコール、ミリスチルアルコール (1-テトラデカノール)、ペンタデシルアルコール、セタノール (1-ヘキサデカノール)、パルミトレイルアルコール (シス-9-ヘキサデセン-1-オール)、1-ヘプタデカノール、ステアリルアルコール (1-オクタデカノール)、イソステアリルアルコール (16-メチルヘプタデセン-1-オール)、エライジルアルコール (9E-オクタデセン-1-オール)、オレイルアルコール (シス-9-オクタデセン-1-オール)、リノレイルアルコール (9Z, 12Z-オクタデカジエン-1-オール)、エライドリノレイルアルコール (9E, 12E-オクタデカジエン-1-オール)、リノレニルアルコール (9Z, 12Z, 15Z-オクタデカトリエン-1-オール)、エライドリノレニルアルコール (9E, 12E, 15-E-オクタデカトリエン-1-オール)、リシノレイルアルコール (12-ヒドロキシ-9-オクタデセン-1-オール)、ノナデシルアルコール、アラキジルアルコール (1-エイコサノール)、ヘンエイコサノール、ベヘニルアルコール (1-ドコサノール)、エルシルアルコール (シス-13-ドコセン-1-オール)、リグノセリルアルコール (1-テトラコサノール)、セリルアルコール (1-ヘキサコサノール)、1-ヘプタコサノール、モンタニルアルコール (1-オクタコサノール)、1-ノナコサノール、ミリシルアルコール (1-トリアコンタノール)、1-ドトリアコンタノール、ゲジルアルコール (1-テトラトリアコンタノール)、セテアリルアルコールなどが挙げられる。これらの中で、オレイルアルコール、ラウリルアルコールが好ましい。
本発明の好ましい態様によれば、油性剤としては、炭素数10以上の1価のアルコールが好ましく用いられる。
また、脂肪酸類としては、脂肪酸を挙げることができる。脂肪酸類は、通常、炭素数1〜36のものを用いるが、炭素数6〜30のものが好ましく、炭素数8〜22のものがより好ましく、12〜18のものがさらに好ましい。脂肪酸類は、飽和脂肪酸であってもよく、不飽和脂肪酸であってもよい。また、脂肪酸類は、直鎖状のものであってもよく、分岐鎖状のものであってもよい。さらに、脂肪酸類は、モノカルボン酸でもポリカルボン酸(二塩基酸等)でもよい。
このような脂肪酸類としては、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、ノナデシル酸、アラキジン酸、ヘンイコシル酸、ベヘン酸、トリコシル酸、リグノセリン酸等の飽和脂肪酸;α-リノレン酸、ステアリドン酸、エイコサペンタエン酸、ドコサペンタエン酸、ドコサヘキサエン酸、リノール酸、リノレン酸、ジホモ-γ-リノレン酸、アラキドン酸、ドコサペンタエン酸、パルミトレイン酸、バクセン酸、パウリン酸、オレイン酸、エライジン、エルカ酸、ネルボン酸、サピエン酸等の不飽和脂肪酸などが挙げられる。これらの中で、オレイン酸、ラウリン酸が好ましい。
本発明の潤滑油組成物には、本発明の目的が損なわれない範囲で、所望により各種添加剤、例えば極圧剤、摩耗防止剤、酸化防止剤、防錆剤、腐蝕防止剤、消泡剤、粘度指数向上剤、帯電防止剤などを適宜含有させることができる。
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2,6−ジ−t−ブチル−4−[4,6−ビス(オクチルチオ)−1,3,5−トリアジン−2−イルアミノ]フェノール、ジラウリルチオジプロピオネートなどの硫黄系等が挙げられる。
粘度指数向上剤としては、例えば、ポリメタクリレート、分散型ポリメタクリレート、オレフィン系共重合体(例えば、エチレン−プロピレン共重合体など)などが挙げられる。
帯電防止剤としては非金属系帯電防止剤であるアミン誘導体、コハク酸誘導体、ポリ(オキシアルキレン)グリコール又は多価アルコールの部分エステルなどが好ましく挙げられる。
本発明の潤滑油組成物は、上記基油に、上記成分を、適宜・適量添加することによって調製することができる。
本発明は、上述した潤滑油組成物の金属加工のための使用にも関する。本発明の一実施態様に係る発明は、上記に記載の潤滑油組成物の存在下、金属材料を加工することによって、摩耗粉を潤滑油中に分散させて加工後の製品の摩耗粉汚れを低減する方法に関する。本発明の方法において用いられる金属材料は、特に限定されることはなく、鉄、アルミニウム又はアルミニウム合金などの非鉄金属材料を含む。本発明の方法は、好ましくはアルミニウム又はその合金の板あるいは箔を製造するのに好適に用いられ、特に、アルミニウム又はアルミニウム合金等の非鉄金属の圧延、絞り、打抜き、引抜き、冷間鍛造(例えば、冷間圧延)等の塑性加工及び金属の切削、研削加工等の金属加工に好適に用いることができる。
なお、留出温度、%CA、%CN、%CP、引火点、密度(15℃)、40℃における動粘度などは以下に示す測定方法によって測定した。
(1)終留点、初留点、97%留出温度、95%留出温度、5%留出温度などの留出温度
JIS K 2254:1998に記載の方法に準拠して測定した。なお、常圧法では熱分解を起こし,蒸留性状を求めることが困難な試料(40℃における動粘度が6mm2/s未満)の場合には減圧法を採用した。
(2)%CA、%CN、%CP
n−d−M法(環分析)により求めた。
(3)引火点
JIS K2265:2007に記載の方法に準拠して測定した。なお、ナフテン系鉱油1、パラフィン系鉱油2はペンスキーマルテンス密閉法で測定し、ナフテン系鉱油2、パラフィン系鉱油1はクリーブランド開放法で測定した。
(4)密度(15℃)
JIS K 2249:2011に記載の方法に準拠して測定した。
(5)40℃における動粘度
JIS K2283:2000に記載の方法に準拠して測定した。
(1)圧延材
アルミニウム材1N30、0.2mm×70mmコイル
(2)圧延機
形式;4段
ワークロール:径135mm、表面粗さRa0.15μm
ロールクラウン:2/100mm
(3)圧延条件
(条件a)圧延速度:150m/min、目標板厚:0.09mm、目標圧下率:55%、張力:入側245N(25kgf)、出側137N(14kgf),圧延油:30kg、給油温度:40℃
(条件b)目標板厚:0.08mm、目標圧下率:60%、とした以外は、条件aと同じ。
(1)摩耗粉の分散性
前記(a)の圧延条件で圧延実験終了後の油を500mL瓶(内径8cm、高さ16cmの円筒状のガラス瓶)に採取して、168時間(1週間)常温で、静置した。その結果、摩耗粉が沈降しなかったもの(沈殿が見られなかったもの)を「3」、72時間で沈降したものを「2」、24時間で沈降したものを「1」と評価した。
前記(a)の圧延条件で得られた圧延箔2mの上下面をガーゼで拭取り後、ガーゼに付着したアルミニウム粉を塩酸に溶解してICP分析により、溶液中のアルミニウム濃度を求め、用いた塩酸の量からアルミニウム摩耗粉量(mg)を求めた。ふき取りの面積から箔上アルミニウムの単位面積当たりのアルミニウム量(mg/mm2)を求めた。
蓋付きのアルミニウム製容器(JIS A1050製、直径80mm)中に金属加工油30mgを採取し、空気雰囲気中、330℃で30分間加熱する。室温に戻した後に,アルミニウム製容器に生成するステイン痕の有無を確認した。焼鈍性の評価結果が良好なものを「3」、やや不良なものを「2」、不良なものを「1」と評価した。
表1に示す組成の金属加工油を調製し、その諸特性を評価した。その結果を表1に示す。
実施例及び比較例で使用した基材は次のとおりであり、実施例及び比較例で使用した基油の性状を表2に示す。
(1) 基材1: ソルビタンカルボン酸エステル; ソルビタンモノオレート; C24H44O6
(2) 基材2: ソルビタンカルボン酸エステル;ソルビタンジオレート; C42H76O7
(3) 基材3: ソルビタンカルボン酸エステル;ソルビタントリオレート; C60H108O8
(4) 基材4: アセチレングリコール系化合物; 2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオール; C14H26O2
(5) 基材5: アセチレングリコール系化合物; 2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオールEO1.3モル付加物; C14H24(OCH2CH2)1.3OH
(6) 基材6: ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル; トリオキシエチレンオレイルエーテル; C18H35(OCH2CH2)3OH
(7) 比較基材1: 1,4-ブタンジオール; C4H10O2
(8) 比較基材2: 1,12-ドデカンジオール; C12H26O2
これに対し、比較例1〜9では、実施例1〜11に比較して、摩耗粉の分散性、焼鈍性、箔上の摩耗粉量のいずれか1以上の評価項目において満足できるものではなかった。
なお、本発明は、次の態様にも関する。
(1)(A)終留点が300℃以下である基油と、(B)炭素数が14以上で、酸素数が2以上であり、かつ、ヒドロキシル基、エーテル結合及びエステル結合のいずれか1以上を有する含酸素化合物を組成物全量基準で0.1〜3質量%、及び(C)油性剤を組成物全量基準で0.1〜10質量%を含む金属加工用潤滑油組成物。
(2)基油が、260℃以下の初留点を有する、上記(1)記載の潤滑油組成物。
(3)基油が有する初留点と終留点の差が80℃以下である、上記(1)又は(2)記載の潤滑油組成物。
(4)基油の密度が、0.65g/cm 3 以上、0.95g/cm 3 以下である、上記(1)〜(3)のいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
(5)基油の40℃における動粘度が、0.5〜30mm 2 /sである、上記(1)〜(4)のいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
(6)含酸素化合物が、14〜60の炭素数及び2〜10の酸素数を有する、上記(1)〜(5)のいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
(7)含酸素化合物が、150〜1100の分子量を有する、前記上記(1)〜(6)のいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
(8)含酸素化合物が、ソルビタンモノオレート;ソルビタンジオレート;ソルビタントリオレート; 2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオール;2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオールEO1.3モル付加物;及びトリオキシエチレン オレイルエーテルから選択される、上記(1)〜(7)のいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
(9)油性剤がアルコール類、脂肪酸類及び脂肪酸エステル類のいずれか1以上のものである、上記(1)〜(8)のいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
(10)金属加工が、非鉄金属材料の冷間圧延である上記(1)〜(9)のいずれかに記載の金属加工用潤滑油組成物。
(11)非鉄金属材料がアルミニウム材又はアルミニウム合金材である上記(10)に記載の金属加工用潤滑油組成物。
(12)上記(1)〜(11)のいずれか1項に記載の潤滑油組成物の存在下、金属材料を加工することによって、摩耗粉を潤滑油中に分散させて加工後の製品の摩耗粉汚れを低減する方法。
Claims (11)
- (A)終留点が300℃以下である基油と、(B)炭素数が14以上で、酸素数が2以上であり、かつ、ヒドロキシル基、エーテル結合及びエステル結合のいずれか1以上を有する含酸素化合物を組成物全量基準で0.1〜3質量%、及び(C)油性剤を組成物全量基準で0.1〜10質量%を含み、前記含酸素化合物が、ソルビタンモノオレート;ソルビタンジオレート;ソルビタントリオレート; 2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオール;2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオールEO1.3モル付加物;及びトリオキシエチレン オレイルエーテルから選択される、金属加工用潤滑油組成物。
- 基油が、260℃以下の初留点を有する、請求項1記載の潤滑油組成物。
- 基油が有する初留点と終留点の差が80℃以下である、請求項1又は2記載の潤滑油組成物。
- 基油の密度が、0.65g/cm3以上、0.95g/cm3以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
- 基油の40℃における動粘度が、0.5〜30mm2/sである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
- 含酸素化合物が、14〜60の炭素数及び2〜10の酸素数を有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
- 含酸素化合物が、150〜1100の分子量を有する、前記請求項1〜6のいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
- 油性剤がアルコール類、脂肪酸類及び脂肪酸エステル類のいずれか1以上のものである、請求項1〜7のいずれか1項に記載の潤滑油組成物。
- 金属加工が、非鉄金属材料の冷間圧延である請求項1〜8のいずれかに記載の金属加工用潤滑油組成物。
- 非鉄金属材料がアルミニウム材又はアルミニウム合金材である請求項9に記載の金属加工用潤滑油組成物。
- 請求項1〜10のいずれか1項に記載の潤滑油組成物の存在下、金属材料を加工することによって、摩耗粉を潤滑油中に分散させて加工後の製品の摩耗粉汚れを低減する方法。
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