JPH0215114A - 金属加工油 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は新規な金属加工油に関し、詳しくは鉄鋼および
その他の金属の熱処理および放電加工に使用される際の
炭素質の生成が少ない金属加工油に関する。

従来の技術 今日、鉄鋼およびその他の金属の熱処理に使用される熱
処理油は、例えば焼入れ油として使用される場合、酸化
安定性ならびに安全性さらには冷却性（焼入れ性）およ
び光輝性に優れていることが要求される。

これらの要求性能のうち、冷却性については、一般に油
溶性高分子物質を添加することによって適宜調整できる
こと、また、光輝性については、少量の有機酸、エステ
ル類の添加が有効なことが知られており、現在の市販熱
処理油は、鉱油を主成分とし、必要に応じてこれらのも
のを添加したものが主となっている。

しかし、高温にさらされるために、性状の劣化を起こし
、さらには炭素質が生成し、他の要因と絡んでスラッジ
生成の原因となり、これらの劣化生成物が被処理物表面
に付着し、光輝性を損なっていた。また冷却性について
も同様に変化し、所望の焼入れ性が得られなくなるなど
の現象を生じ、焼入れ条件の変更ないし更油等、煩雑な
管理が必要となるので、炭素質の生成が少ない、熱安定
性に優れた熱処理油の開発が望まれていた。

また、放電加工は放電現象を人工的に設定し、そのエネ
ルギーを利用した加工方法であり、放電現象の精密さを
利用した精密な加工が可能であるため、最近特に金型加
工を中心に多くの分野で使用されている。

放電加工の際には加工液か不可欠であり、電極と工作物
の間に加工液を存在せしめ、放電現象はこの加工液を透
過して行われる。加工液には一般に絶縁度の高い誘電体
液が使用される。放電加工の際には加工液を通して瞬間
的に放電が行われるため、加工液は局部的に高温にさら
され、加工液の一部は熱分解を生じ、熱分解生成物の重
縮合により炭素質物質か生成することは避けられない。

これらの炭素質物質による加工液の汚れは由々しき問題
であり、作業性を悪くし、さらには放電間隙の拡大等の
問題が生じる場合がある。したがって加工液を清浄に保
つためにフィルターによって濾過する必要が生じるが、
一般にこのような系で生じる炭素質物質は微細な（１μ
ｍ以下）粒子を含んでおり、フィルターに対する要求も
非常に厳しいものとなり、また設備が複雑になり、作業
も繁雑となる。したがってかかる炭素質物質の生成を抑
制する方法が望まれていた。

一方、水素供与性物質の存在は古くから知られており、
石炭液化あるいは重質油分解、ビスプレキング等にしば
しば使用されている。水素供与性物質として最も代表的
なものはテトラリン（テトラヒドロナフタレン）である
が２環以上の芳香環を有するか芳香環−環と五員環１個
とをともに有する化合物の水素化物が水素供与性を有す
ることはすでに公知である。しかし、これらの水素供与
性物質を熱処理油や放電加工油等の金属加工油使用時に
おける炭素質生成防止に適用しようという試みはなく、
またそのような目的の実験報告もない。本発明者は石炭
液化および重質油分解など分子量の減少を伴なう操作に
おける炭素質生成機構も金属加工油使用時における炭素
質生成機構も本質的には同一であることに着目し、金属
加工油使用時における炭素質生成に対して水素供与性物
質の存在が有効であることを実験により見出し、本発明
を完成するに至った。

発明が解決しようとする課題 本発明は、炭素質の生成が少なく、熱安定性に優れた金
属加工油を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は、 （ｉ）鉱油系基油及び／または合成系基油１００重量部
に対して、必須成分として、 （ｉ　ｉ）石油を熱分解、接触分解または接触改質する
装置から得られる沸点２５０℃以上の油を水素化し、３
５０℃以上での水素供与性が前記鉱油系基油及び／また
は合成系基油の３倍以上である水素化油０．１〜２０重
量部 を添加してなる、熱処理油または放電加工油として使用
される金属加工油を提供するものである。

以下、本発明の内容をさらに詳細に説明する。

本発明の鉱油系基油としては、具体的には例えば、灯油
、スピンドル油、マシン油、７０ペール油、５ＡＥＩＯ
１ＳＡＥ２０．５ＡＥ３０．５ＡＥ５０、ブライトスト
ック等、各種グレードのものが使用される。また合成系
基油としては、具体的には例えばポリブテン、α−オレ
フィンオリゴマー、アルキルベンゼン、アルキルナフタ
レン、ジエステル、ポリオールエステル、ポリグリコー
ル、ポリフェニルエーテル、トリクレジルホスフェート
、シリコーン油、パーフルオロアルキルエーテル、ジフ
ェニルアルカン、ノルマルパラフィン、イソパラフィン
等が使用される。

本発明の油を熱処理油として使用する場合は、上記の基
油はいずれも好ましく使用されるが、放電加工浦として
使用する場合には、鉱油系基油としては例えば灯油、ス
ピンドル油、マシン油等が、合成系基油としては例えば
ポリブテン、α−オレフィンオリゴマー　アルキルベン
ゼン、アルキルナフタレン、ジエステル、ポリオールエ
ステル、ポリクリコール、ンリコーンｌ由、ノルマルパ
ラフィン る。

本発明において基油に添加される水素化油は基油に対し
て水素供与性が優れていなければならない。そして高温
下で基油から炭素質物資か生成するかあるいは高分子物
質が生成するような条件下で水素を供与する物質でなけ
ればならない。また一方、基油は金属加工油それぞれの
用途に合致した性状のものか選ばれる。基油に対して加
えられる水素化油か多いと基油か本来有している性質か
損われ、金属加工油としての性能が失われる。したかっ
て、基油に対して添加される水素化油の量は少なくて効
果のあるものが好ましい。実用的な見地から基油に添加
される水素化油の量は基油１００重量部に対して０．１
〜２０重量部であることか必要であり、好ましくは１〜
１５重量部、更に好ましくは２〜１０重量部である。ま
た、この場合、基油に対して加えられる水素化油の水素
供与性は基油の３倍以上、好ましくは５倍以上、さらに
好ましくは１０倍以上であることが必要である。本発明
者は、前述の条件を満たす水素化油として、石油を熱分
解、接触分解または接触改質する装置から得られる沸点
２５０℃以上の油を水素化した水素化油が有効であるこ
とを見出した。この水素化油は、２環以上の芳香環を有
する化合物および芳香環−環と不飽和五員環１個とをと
もに有する化合物を多く含有し、これを水素化すること
により水素供与性を有するようになる。

具体的には、ナフサ熱分解装置分解残油、ＦＣＣ装置（
接触分解装置）サイクルオイル、スラリオイルならびに
デカンテッドオイル（Ｄ　Ｃ　Ｏ）、ナフサ接触改質装
置改質残油、原油熱分解装置分解タールまたは、これら
の混合物か例示される。

通常、基油にも前記多環の芳香族化合物が含まれること
か知られているが、良好な水素供与性を有する化合物の
含有量は極めて少なく、基油の水素供与性が極めて低い
ことは実験により確かめられている。

また、この石油を熱分解、接触分解または接触改質する
装置から得られる沸点２５０℃以上の油の水素化方法は
任意であるが、通常、水素化機能を有する触媒の存在下
で水素ガスにより水素化する方法か用いられる。水素化
機能を有する触媒としては、とくに制限はなく、石油留
分の水素化処理に用いる公知の触媒が使用できる。具体
的には、周期律表第ｖ〜■族から選ばれた少なくとも一
種の金属元素、特にニッケル、コバルト、モリブデン、
）＜ナシラムおよびタングステンから選ばれる少なくと
も一種の金属元素の硫化物、酸化物等をアルミナ、シリ
カ、シリカ−アルミナ、カチオン置換上オライド等の無
機質担体に担持させたものあるいは芳香環核水素化触媒
、例えばニッケル、酸化ニッケル、ニッケルー銅、白金
、酸化白金、白金−ロジウム、白金−リチウム、ロジウ
ム、パラジウム、コバルト、ラネーコバルト、ルテニウ
ム等の金属を活性炭、アルミナ、シリカ−アルミナ、け
いそう土およびゼオライト等の無機質担体に担持させた
ものが例示される。原料油をこれらの水素化機能を有す
る触媒の存在下で水素化する際の条件は、前記石油留分
の水素化処理に用いられる触媒の場合には３　０　０　
０Ｃ〜４００°０１３０気圧〜１５０気圧であることが
好ましく、また芳香環核水素化触媒の場合には１５０℃
〜３００℃、３０気圧〜１５０気圧であることが望まし
い。反応装置についてもとくに制限はなく、一般の固定
床反応装置を使用することによって良好な水素供与性を
有する水素化油を調製することができる。

かようにして得られた水素化油中には水素供与性物質と
して、具体的には例えば、ジヒドロナフタレン、テトラ
ヒドロナフタレン、ジヒドロアントラセン、ジヒドロフ
ェナントレン、テトラヒドロアントラセン、テトラヒド
ロフェナントレン、オクタヒドロアントラセン、オクタ
ヒドロフェナントレン、５，６，７．８−テトラヒドロ
−２−すフトール、１，２，３．４−テトラヒドロキノ
リン等が含まれ、これらの物質を単体で使用することも
可能であるが、経済的見地から好ましくない。

本願において、これら炭化水素類の水素供与性を評価す
る方法は、以下の方法によって行う。これは、水素受容
体を用いて移行性水素の捕捉量から求める方法である。

すなわち、試料とアントラセン等の水素受容体を一定条
件で反応させ、反応後水素化された水素受容体の量をガ
スクロマトグラフィー等で分析する。

具体的には、所定量の炭化水素類試料およびアントラセ
ンを所定量（試料／アントラセン−１フ２重量比）撹拌
器付きオートクレーブに収容し、３５０℃以上、たとえ
ば３５０℃〜４５０℃の温度、圧力５０ｋｇ／ｃｊｆ　
・ｇ　（Ｎ２圧）、無触媒で３０分間反応させる。反応
前後の９，１０−ジヒドロアントラセン、１，４．５８
−テトラヒドロアントラセン、１，２，３．４−テトラ
ヒドロアントラセン、１，４，５，８，９．１０−ヘキ
サヒドロアントラセン、１，２，３，４，５，６゜７．
８−オクタヒドロアントラセンならびに残存アントラセ
ンの量をガスクロマトグラフィーで分析する。これらア
ントラセンの水素化物生成に使用される水素は、水素供
与性を有する炭化水素類から供給されるので、これら炭
化水素類からアントラセンに移行した水素の量（水素原
子／ｍｏｌアントラセン）を求め、これを水素供与性と
して測定する。

なお、この方法は、Ｙｏｋｏｎｏ　　Ｔ、、Ｍａｒｓｈ
　　Ｈ，ａｎｄ　　Ｙｏｋｏｎｏ　　Ｍ、、Ｆｕｅ　１
，６０，６０７　（１９８１）に記載されている方法に
準じたものである。

このような物質を基油に加える方法としては製油所で基
油を製造する段階で加えることもできるし、金属加工油
を使用する段階で使用者側で添加することも可能である
。さらには、基油を製造する段階で、石油を熱分解、接
触分解または接触改質する装置から得られる２環以上の
芳香環を有するかまたは一環の芳香環と一個の五員環と
をともに有する化合物を含有する油を基油とともに水素
化し、基油を製造すると同時に水素化物を得ることも可
能である。

また、本発明の金属加工油にはその性能を向上させる目
的で各種添加剤を加えてもよい。このような添加剤とし
ては、例えば酸化防止剤、清浄分散剤、さび止め剤、エ
チレン−プロピレンコポリマー等の高分子物質等が挙げ
られる。また、本発明の金属加工油を熱処理油として使
用する場合、上記の添加剤の他にさらに光輝性改良剤、
アスファルト、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、アクリ
ロントリル−スチレン樹脂、ポリメタクリレート、シリ
コーン樹脂、ポリビニルブチラール等の冷却性向上剤な
どを添加してもよい。

本発明の金属加工油は焼入れ、焼戻し、焼なまし等の熱
処理ならびに放電加工等の金属加工に有効である。

実施例 本発明につき、以下の実験、比較実験、実施例、比較例
により更に詳細に説明する。

金属加工油基油と石油系分解残油を水素化した水素化油
の水素供与性を比較するために次のような実験を行った
。金属加工油基油としては、灯油、５ＡＥ３０．５ＡＥ
５０　（いずれも水素化精製したもの）を、水素化油の
例としてＦＣＣヘビイ・サイクルオイル、接触改質残油
およびナフサ熱分解残油を使用した。実験方法は前述の
方法によって行った。

すなわち、試料とアントラセンを一定条件で反応させ、
アントラセンに添加した水素の量から水素移行量を求め
る方法によった。

前記灯油、５ＡＥ３０および５ＡＥ５０の基油をアント
ラセンと一定条件（表１）で反応させ、反応後９．１０
−ジヒドロアントラセン、１，２゜３．４−テトラヒド
ロアントラセン、１．４，５゜８−テトラヒドロアント
ラセン、１，４，５，８゜９．１０−ヘキサヒドロアン
トラセンおよび１゜２．３，４，５．’６，７．８−オ
クタヒドロアントラセンおよびアントラセンの量をガス
クロマトグラフィーで分析した。この結果、各基油から
アントラセンに移行した水素の量がわかる。結果を表３
に示す。

一方、ＦＣＣヘビイ・サイクル・オイル、接触改質残油
およびナフサ熱分解残油を一定条件（表２）で水素化し
た水素化物とアントラセンを表１の条件で反応させ、反
応後の９，１０−ジヒドロアントラセン、１，２，３．
４−テトラヒドロアントラセン、１４５８−テトラヒド
ロアントラセン、１，４，５，８，９．１０−ヘキサヒ
ドロアントラセン、１．２，３，４，５，６，７゜８−
オクタヒドロアントラセンならびにアントラセンの瓜を
ガスクロマトグラフィーで分析した。

反応前後のこれらの増減を求め、ＦＣＣヘビイ・サイク
ル・オイル、接触改質残油およびナフサ熱分解残油、各
水素化物からアントラセンに移行した水素移行量（水素
原子／ｍｏ！、アントラセン）を求めた。各基油からア
ントラセンに移行した水素の量ならびにＦＣＣヘビイ・
サイクル・オイル、接触改質残油およびナフサ熱分解残
油、各水素化物からアントラセンに移行した水素の量を
まとめて表３に示す。

この結果、各基油からの水素の移行量は非常に小さく、
一方、各水素化油からの水素の移行量はかなり大きい。

すなわち、各水素化油の水素供与性は基油の３倍以上、
たとえば１０〜３０倍あることがわかる。

］ 表１、 水素供与性の実験条件 表２．ＦＣＣヘビイ・サイクル・オイル、接触改質残油
および ナフサ熱分解残油の水素化条件 表３．水素移行量の実験結果 実施例１、比較例１ 第１図に示す熱安定性試験装置により、比較例１では比
較実験２に示した５ＡＥ−３０基油を、また一方、実施
例１では５ＡＥ−３０基油１００重量部に同じく実験１
に示したＦＣＣヘビイ・サイクル・オイル５重量部添加
したものを試料としそ熱安定性試験を行った。すなわち
第１図に示すとおり恒温槽中に試料油を入れ、油温は１
００℃に維持し、赤熱したニクロム線（表面温度９００
℃）を２０秒間試料油に浸し、４０秒間油から引上げる
操作を１５００回繰返した。気相は油の燃焼を防ぐため
に窒素でパージした。その後試料油を取出し、目視で炭
素質の有無を確認したのちトルエン不溶分を測定した。

結果は次のとおりであった。

実施例１：炭素質の生成は目視で認められないトルエン
不溶分　０，０７ｖｔ％ 比較例１：炭素質の生成が目視で認められるトルエン不
溶分　２．１３ｗｔ％ 実施例１、比較例１と同じく第１図に示す熱安定性試験
装置により、比較例２では比較実験３に示した５ＡＥ−
５０基油を、また一方、実施例２では５ＡＥ−５０基油
１００重量部に同じく実験２に示した水素化クレオソー
ト油のうち沸点２５０℃以下の軽質分を除いたものを５
重量部添加したものを試料として熱安定性試験を行った
。すなわち、第１図に示すとおり恒温槽中に試料油を入
れ、油温は１００℃に維持し、赤熱したニクロム線（表
面温度９００℃）を２０秒間試料油に浸し、４０秒間油
から引上げる操作を１５００回繰返した。気相は油の燃
焼を防ぐために窒素でパージした。その後試料油を取出
し、目視で炭素質の有無を確認したのちトルエン不溶分
を測定した。結果は次のとおりであった。

実施例２：炭素質の生成は目視て認められないトルエン
不溶分　０．０５ｖｔ％ 比較例２１　、炭素質の生成が目視て認められるトルエ
ン不溶分　３．０５ｗｔ％ 第２図に示す放電加工装置により、表４に示す加工条件
で深穴加工を行った。基油としては灯油を用い、比較例
３においては水素化油を添加せず、実施例３においては
石炭系タールから得られた洗浄油を表２に示す水素化条
件で水素化した水素化油を灯油１００重量部に対して５
重量部添加したものについて全く同一の条件で加工を行
い、作業終了後の液について目視で観察するとともにト
ルエン不溶分の測定を行い、その結果を表５に示した。

表４゜ 放電加工条件 表５ 放電加工実験の結果 以上の各実施例から次の点が明らかである。

（１）金属加工油基油の水素供与性は小さい。

（２）石油を熱分解、接触分解または接触改質する装置
から得られた製品の水素化物の水素供与性は金属加工油
基油に比較して非常に大きい。

（３）金属加工油基油に上記石油を熱分解、接触分解ま
たは接触改質する装置から得られた製品の水素化物を加
えると炭素質の生成か大幅に減少する。

（４）石油を熱分解、接触分解または接触改質する装置
から得られた製品の水素化物は多くは必要とせず、上記
の例では数％で十分効果が発揮される。

発明の効果 以上のように、石油を熱分解、接触分解または接触改質
する装置から得られた沸点２５０℃以上の浦のうち所定
の水素供与性を有するものを金属加工油に少量加えるこ
とによって、金属加工油使用時における炭素質の析出が
制限され、しかも基油の有する性状を損なうことなく使
用されることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例において用いる熱安定性試験装
置を示す略示図、第２図は放電加工装置を示す略示図で
ある。 特許出願人　　　日本石油株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕 （ｉ）鉱油系基油及び／または合成系基油１００重量部
   に対して、必須成分として、 （ｉｉ）石油を熱分解、接触分解または接触改質する装
   置から得られる沸点２５０℃以上の油を水素化し、３５
   ０℃以上での水素供与性が前記鉱油系基油及び／または
   合成系基油の３倍以上である水素化油０．１〜２０重量
   部 を添加してなる、熱処理油または放電加工油として使用
   される金属加工油。 〔２〕前記石油を熱分解、接触分解または接触改質する
   装置から得られる沸点２５０℃以上の油が、ナフサ熱分
   解装置分解残油、ＦＣＣ装置（接触分解装置）サイクル
   オイル、スラリーオイルならびにデカンテッドオイル（
   ＤＣＯ）、ナフサ接触改質装置改質残油、原油熱分解装
   置分解タールまたはこれらの混合物である請求項１に記
   載の金属加工油。