JPH0248040B2 - - Google Patents

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JPH0248040B2
JPH0248040B2 JP58103627A JP10362783A JPH0248040B2 JP H0248040 B2 JPH0248040 B2 JP H0248040B2 JP 58103627 A JP58103627 A JP 58103627A JP 10362783 A JP10362783 A JP 10362783A JP H0248040 B2 JPH0248040 B2 JP H0248040B2
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oil
mono
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Hiroshi Kuwamoto
Hiroyuki Nagamori
Takashi Mukai
Shuichi Iwato
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Kao Corp
JFE Engineering Corp
Original Assignee
Kao Corp
Nippon Kokan Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は新規な金属加工油組成物、更に詳しく
は、潤滑油成分、特定のアミン化合物塩及び非イ
オン性界面活性剤を含有する金属加工油組成物に
関する。 従来から一般に使用されている金属加工油は、
油脂、鉱物油、または脂肪酸エステル等の潤滑油
成分に、油性向上剤、極圧剤、防錆剤、酸化防止
剤等の潤滑油助剤を加え、これを乳化剤でＯ／Ｗ
型等のエマルジヨンとして通常１〜20％濃度で圧
延加工部に供給しているが、例えば金属の圧延に
おいては、近年の圧延設備、技術の急速な進歩に
より、圧延速度の高速、大量生産化がはかられ、
潤滑性循環安定性、作業性、廃水処理性等圧延油
に対する要求が、増々苛酷なものとなつてきてお
り、その要求に充分対応できる圧延油の開発がの
ぞまれているのが現状である。しかしながら従来
の乳化剤を用いた圧延油は、種々の難点を有し、
満足し得るものではなかつた。すなわち、従来の
乳化剤を用いた圧延油では、乳化剤の種類、添加
量を変化させ、圧延油と圧延材の表面に付着する
油量（プレートアウト量）を増減させ、圧延潤滑
性をコントロールしていた。しかしこのような乳
化剤を用いた圧延油においては、プレートアウト
量と、液循環安定性とは、相反する傾向を示し、
すなわち、エマルジヨンの安定性を高めれば圧延
材へのプレートアウト量が減少して潤滑性が不充
分となり、またプレートアウト量を増大せんとす
れば、エマルジヨンが不安定になつて循環使用す
る際に種々の支障をきたす欠点があつた。またプ
レス油、切削油等のこの外の金属加工油において
もより一層の潤滑性の向上、作業性の改善が求め
られていた。 そこで、本発明者は、従来の乳化型金属加工油
の有する上記欠点を解決すべく研究を行い、融点
20〜100℃の油脂又はワツクスを含有する潤滑油
成分を特定の親水性分散剤（水溶性陰イオン高分
子化合物）を用いて、当該融点以下では固体状態
で水に安定に懸濁分散し、かつ加工部に供給する
際、すなわち当該融点以上では不安定になるよう
にすることによつて、上記欠点を改善することに
成功し、先に特許出願した（特開昭55−147593
号）。 本発明者は更に研究を行つた結果、実用上想定
される高剪断条件及び加工速度が早く圧下率の大
きい高速高圧条件下の金属加工に使用でき、また
厳しい切削条件下でも金属加工ができ、しかも液
循環安定性等の工程管理が容易な金属加工油組成
物を見出した。 更に詳しくは、特定のアミン化合物塩及び非イ
オン性界面活性剤を併用すると、これら化合物の
保護コロイド的機能の働きによつて、潤滑油成分
は大きな粒径を保つて水中に安定に分散されるの
で循環安定性がよく、また金属加工部に供給さ
れ、金属被加工材に接触すれば、粒径の大きな油
粒子が金属被加工材に厚くて強力な潤滑膜を形成
すること、更にまた長期循環使用において、タン
ク内撹拌、供給循環ポンプによる剪断力に対して
も大きな粒径が安定に保持されること、更には、
従来より極圧効果を有する化合物として知られて
いる有機又は無機酸性リン酸類を用いる事によ
り、これらの金属表面への潤滑皮膜の形成によつ
て、より高潤滑性が得られる事を見出し、本発明
を完成した。 従つて、本発明は、(a)油脂、鉱物油および脂肪
酸エステルから成る群から選ばれる１種又は２種
以上の潤滑油成分、(b)炭素数４〜22の脂肪族、脂
環族若しくは芳香族アミンの酸性リン酸類の塩又
は炭素数４〜22の脂肪族若しくは芳香族アミンの
酸性リン酸類による第４級アンモニウム塩から選
ばれる１種又は２種以上の化合物並びに、(c)非イ
オン性界面活性剤を必須成分として含有すること
を特徴とする金属加工油組成物を提供するもので
ある。 本発明金属加工油組成物の(a)成分である潤滑油
成分としては、例えば、スピンドル油、マシン
油、ターピン油、シリンダー油等の鉱物油；鯨
油、牛脂、豚脂、ナタネ油、ヒマシ油、ヌカ油、
パーム油、ヤシ油等の動植物油の油脂；牛脂、ヤ
シ油、パーム油、ヒマシ油等から得られる脂肪酸
と炭素数１〜22の脂肪族１価アルコール、エチレ
ングリコール、ネオペンテルアルコール、ペンタ
エリスリトール等とのエステルが挙げられる。こ
れらの成分は、それぞれ１種でもよいが、２種を
混合して、使用することもできる。 また、(b)成分の炭素数４〜22の脂肪族、脂環族
及び芳香族アミン（以下単に「アミン化合物」と
表示する）は、いずれも公知の化合物であり、そ
の例としては、次のものが挙げられる。 炭素数４〜22のアルキルアミン、例えばブチ
ルアミン、ヘキシルアミン、デシルアミン、ラ
ウリルアミン、オレイルアミン等のモノアミン
類及びジブチルアミン、プロピルデシルアミ
ン、ジパルミチルアミン等のジアミン類及びこ
れらの誘導体。 ポリアルキレンポリアミン類、例えばエチレ
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、テトラエチレンペンタミン、
ペンタエチレンヘキサミン等及びこれらの誘導
体。 炭素数３〜６の脂環族アミン類、例えばシク
ロヘキシルアミン及びこれらの誘導体。 炭素数４〜22のアルキル基を有するジアミン
類、例えばＮ−オクチルエチレンジアミン、Ｎ
−オレイルエチレンジアミン、Ｎ−ラウリルプ
ロピレンジアミン、Ｎ−ステアリルプロピレン
ジアミン、Ｎ−オレイルブチレンジアミン等及
びこれらの誘導体。 フエニール基を１個以上有するアミン類、例
えばベンジルアミン、ブチルベンジルアミン等
のモノアミン類；炭素数１〜22のアルキル基と
フエニール基より成るジアミン又はトリアミン
類、例えばベンジルメチルアミン、ジベンジル
アミン、ベンジルエチルアミン、ベンジルデシ
ルアミン等の第２級アミン類；ジメチルベンジ
ルアミン等のトリアミン類及びこれらの誘導
体。 炭素数１〜22のアルキル基よりなる第３級ア
ミン類、例えばラウリルジメチルアミン、プロ
ピルジメチルアミン、ステアリルジメチルアミ
ン等及びこれらの誘導体。 炭素数１〜22のアルキル基を有するイミダゾ
リン及びこれらの誘導体。 炭素数１〜22のアルキル基を有するピコリン
及びこれらの誘導体。 これらのアミン化合物の酸性リン酸類の塩又は
第４級アンモニウム塩（以下「アミン化合物塩」
と表示する）を調製するために用いられる対イオ
ンとしては、次の(i)〜(v)で表わされるリン酸類が
挙げられる。 (i) リン酸、亜リン酸又はこれらのチオ又はエス
テル化合物。 (ii) アルキル、アルキルアリル又はアリル基に１
個以上の水酸基を有するモノもしくはジリン酸
エステル又はこれらのチオ化合物。 (iii) 炭素数１〜８のアルキル、アルキルアリル又
はアリル基を有するモノ又はジホスホン酸類又
はこれらのチオ化合物又はこれらの誘導体。 (iv) 炭素数１〜８のアルキル、アルキルアリル又
はアリル基を有するモノ又はジホスフイン酸類
又はこれらのチオ化合物又はこれらの誘導体。 (v) 窒素原子を含有するモノ又はジ又はトリホス
ホン酸。 このリン酸化合物の具体例としては次のものが
例示される。(i)のものとしては、正リン酸、亜リ
ン酸、炭素数１〜８の脂肪族又は脂環族又は芳香
族アルコールと正リン酸とのモノ又はジリン酸エ
ステル又はこれらのチオ化合物、又は上記アルコ
ールとの亜リン酸エステル又はこれらのチオ化合
物が例示される。(ii)のものとしては２−ヒドロキ
シプロピルホスフエートが例示される。(iii)のもの
としては、一般式
【式】又は
【式】 （R0、R0′は炭素数１〜８のアルキル基、アルキ
ルアリル基又はアリル基）で表わされるホスホン
酸、例えば炭素数１のメチルホスホン酸、ジメチ
ルホスホン酸から炭素数８のｎ−オクチルホスホ
ン酸、ジｎ−オクチルホスホン酸、２−エチルヘ
キシルホスホン酸、ジ−２−エチルヘキシルホス
ホン酸、ベンジルホスホン酸、ジベンジルホスホ
ン酸、フエニルホスホン酸、ジフエニルホスホン
酸、ヒドロキシエタンジホスホン酸、並びにこれ
らのチオホスホン酸が例示される。ヒドロキシエ
タンジホスホン酸は次の式で表わされる化合物で
ある。 (iv)のものとしては、一般式
【式】又は
【式】 （R0、R0′は前記と同じ）で表わされるホスフイ
ン酸、例えば炭素数１のメチルホスフイン酸、ジ
メチルホスフイン酸から炭素数８のｎ−オクチル
ホスフイン酸、ジｎ−オクチルホスフイン酸、２
−エチルヘキシルホスフイン酸、ジ−２−エチル
ヘキシルホスフイン酸、ベンジルホスフイン酸、
ジベンジルホスフイン酸、フエニルホスフイン
酸、ジフエニルホスフイン酸、並びにこれらのチ
オホスフイン酸が例示される。(v)のものとして
は、テトラメチルホスホリツクジアミド又はジメ
チルホスホリツクモノアミド、ニトリロトリスメ
チレンホスホン酸が例示される。ニトリロトリス
メチレンホスホン酸は次の式で表わされる化合物
である。 (c)成分の非イオン性界面活性剤としては、特に
制限はないが、好ましいものとしては、次のもの
を挙げることができる。 HLBが3.0〜20.0の範囲にある非イオン性界
面活性剤、例えば、 炭素数６〜22のポリオキシエチレンアルキ
ル又はポリオキシエチレンアルキルアリルエ
ーテル。 炭素数６〜22のポリオキシエチレンポリオ
キシプロピレンアルキル又はアルキルアリル
エーテル。 炭素数８〜18の脂肪酸のソルビタンエステ
ル又はポリオキシエチレンソルビタンエステ
ル。 炭素数８〜18の脂肪酸のグリセリンモノエ
ステル又はポリオキシエチレングリセリンエ
ステル。 ポリオキシエチレンベンジルフエニールエ
ーテル、ポリオキシエチレンスチレン化フエ
ニールエーテル等。 総分子中に占めるエチレンオキシドの重量％
が８〜85％であるオキシエチレンオキシプロピ
レングロツクポリマー。 総分子中に占めるエチレンオキシドの重量％
が８〜85％であるエチレンジアミンのプロピレ
ンオキシド及びエチレンオキシド付加物。 炭素数６〜18のアルキルアミンにエチレンオ
キジドを付加したもの（付加モル数１〜50）。 炭素数８〜18の脂肪酸のポリエチレングリコ
ールエステル。 本発明の金属加工油組成物は、上記各成分を配
合することによつて調製されるが、その配合量は
全組成に対して、(a)成分の潤滑油成分は99.9〜50
重量％（以下単に％と表示する）、特に99.9〜70
％とするのが好ましく、(b)成分のアミン化合物塩
と(c)成分の非イオン性界面活性剤はその合計で全
組成に対し0.1〜20％、特に0.1〜10％であり、こ
のうち(c)成分として0.2〜5.0％、特に0.5〜3.0％
とするのが好ましい。 本発明の金属加工油組成物には、上記成分の
他、必要に応じて公知の各種添加剤、例えば界面
活性剤、防錆剤、油性向上剤、極圧剤、酸化防止
剤等を添加することもできる。 上記各種添加剤は、必要に応じ金属加工油組成
物全量に対して、それぞれ０〜５％、０〜２％、
０〜20％、０〜３％、０〜５％の割合で添加する
ことができる。 防錆剤としては、アルケニルコハク酸及びその
誘導体、オレイン酸などの脂肪酸、ソルビタンモ
ノオレートなどのエステル又は、その他アミン類
等が、油性向上剤としては、オレイン酸、ステア
リン酸等の高級脂肪酸及びその誘導体であるエス
テル又はダイマー酸等の二塩基酸が、また、極圧
剤としては、トリクレジルホスフエートなどのリ
ン系化合物及びジアルキルジチオリン酸亜鉛など
の有機金属化合物が、酸化防止剤としては、２，
４−ジｔ−ブチルｐ−クレゾールなどのフエノー
ル系化合物、フエニルα−ナフチルアミンなどの
芳香族アミン等がそれぞれ例示される。 本発明の金属加工油組成物は、上記各成分を単
に用時混合するか、あるいは、水分量が80％位ま
での濃厚溶液として調製しておき、使用時水で希
釈することにより使用される。 斯くして得られる本発明の金属加工油組成物
は、高剪断力を有する撹拌条件下に比較的大きな
粒径で安定した粒度分布を与え、高潤滑性能を有
し、経時変化の少ない金属加工油を提供すると共
に、次のような特徴を有する。すなわち、本発明
で用いられるアミン化合物塩はそれ自身液体や固
体粒子に速やかに吸着し、それらを親水化する能
力を持つてはいるが、水と油の界面張力を下げて
乳化する能力は弱いので、潤滑油成分の乳化が少
なく、従来の乳化剤を用いた金属加工油に比べ
て、実圧延操業中に混入する汚れ油分や、金属粉
等の爽雑物のいわゆる抱き込み現象も少ない。常
時クリーンな金属加工油として、高潤滑特性を保
持するという優れた点がある。また、上記成分の
機能により、作業環境の汚れが改善され、廃水処
理性にも優れているため、従来の乳化剤を用いた
金属加工油には見られない、クリーンな作業環境
を実現するという優れた特徴を有する。 本発明のアミン化合物塩と非イオン性界面活性
剤の使用による作用機構は完全には解明されてい
ないが、おおよそ次の如くであると考えられる。
すなわち、水層に均一に溶解したアミン化合物の
酸性リン酸類の塩と非イオン性界面活性剤とが機
械的な剪断力に応じて微粒子化した潤滑油成分の
粒子に、合一の始まる以前に吸着し、それらが油
粒子どうしを一種の凝集作用によつて大きな粒子
とし、更にそれらの立体的かつ電気的保護コロイ
ド作用によりその大きな粒子を水中に安定に分散
せしめている。さらに潤滑油成分と共にアミン化
合物の対イオンとしての酸性リン酸類の存在によ
り、一層優れた潤滑性を発揮する。これは、特開
昭55−147593号の水溶性陰イオン高分子化合物の
場合、油粒子に対する凝集作用が弱いため、微細
粒子のまま保護コロイド的に安定化されてしま
い、一旦微細化された油粒子を大きな粒子に回復
できないのと相違する。 次に実施例を挙げて説明する。 実施例中で使用した金属加工油組成物は次のと
おりである。尚、アミン化合物塩、非イオン性界
面活性剤、酸化防止剤及び極圧剤としては次のも
のを使用した。 アミン化合物塩 (1) ラウリルアミンのリン酸塩 (2) ココナツトジメチルアミンのエチルホスホン
酸塩 (3) ジエチレントリアミンのジ−ｎ−ブチルハイ
ドロゲンホスフアイト塩 (4) Ｎ−牛脂アルキルエチレンジアミンのプロピ
ルホスフイン酸塩 (5) ベンジル−ジ−メチルアミンのメチルチオリ
ン酸による第４級アンモニウム塩 (6) Ｎ−ココナツトアルキルプロピレンジアミン
のジ−（２−エチルヘキシル）ホスフエート塩 (7) Ｎ−ココナツトイミダゾリンのジエチルホス
フエート塩 非イオン性界面活性剤 (1) ポリオキシエチレンノニルフエニールエーテ
ル（HLB＝7.8） (2) ソルビタンモノオレエート／ポリオキシエチ
レンソルビタンモノラウレート（HLB＝16.7）
＝２／１（重量比） (3) オキシエチレンオキシプロピレンブロツクポ
リマー（エチレンオキシドの総分子中に占める
重量％が20％であり、分子量が約2250のもの） (4) ラウリルアミンにエチレンオキシドを５モル
付加したもの。 酸化防止剤 ２，４−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール 極圧剤 トリフエニールホスフアイト
【表】
【表】
【表】
【表】 また、比較品としては、次のものを用いた。 比較品No.１ 潤滑油成分 牛 脂 95％ 牛脂脂肪酸 ２ 非イオン性界面活性剤(1) ２ 酸化防止剤 １ 比較品No.２ 潤滑油成分 牛 脂 94％ 牛脂脂肪酸 ２ 極圧剤 １ 非イオン性界面活性剤(1) ２ 酸化防止剤 １ 比較品No.３ 潤滑油成分 鉱物油（シリンダー油） 77％ ペンタエリスリトールテトラオレエート 20 非イオン性界面活性剤(2) ２ 酸化防止剤 １ 比較品No.４ 潤滑油成分 鉱物油（シリンダー油） 76％ ペンタエリスリトールテトラオレエート 20 極圧剤 １ 非イオン性界面活性剤(2) ２ 酸化防止剤 １ 比較品No.５ 潤滑油成分 鉱物油（スピンドル油） 72％ ステアリン酸オクチルエステル 20 オレイン酸 ５ 非イオン性界面活性剤(3) ２ 酸化防止剤 １ 比較品No.６ 潤滑油成分 鉱物油（スピンドル油） 71％ ステアリン酸オクチルエステル 20 オレイン酸 ５ 極圧剤 １ 非イオン性界面活性剤(3) ２ 酸化防止剤 １ 実施例 １ 耐焼付荷重試験（フアレツクス試験法） 耐焼付荷重の測定は、ASTM規格Ｄ−3233耐
圧荷重試験（フアレツクス試験）に準じておこな
つた。被検試料の調製は、各金属加工油組成物を
水で３％濃度に希釈し、これをホモミキサーによ
り回転数10000rpmで撹拌することによりおこな
つた。被検試料の塗布は、上記撹拌溶液をスプレ
ー量50ml／分（圧力0.5Kg／cm2）、分散液温度50℃
の条件でギヤーポンプを使用し、固定ブロツクの
中心の回転ピンに塗布する方法によつた。 結果は第２表のとおりである。
【表】 実施例 ２ 耐焼付荷重試験（曾田四球式試験法） 焼付荷重の測定は、防衛庁暫定規格NDS
XXK2740油膜強度試験方法（曾田四球式試験法）
に準じて行つた。被検試料の調製は、各金属加工
油組成物を水で３％濃度に希釈し、これをホモミ
キサーにより回転数10000rpmで撹拌することに
より行つた。被検試料の塗布は、上記撹拌溶液を
スプレー量0.5／分（圧力0.5Kg／cm2）、試料溶
液温度50℃の条件でギヤーポンプを使用し、球押
えで固定した３個の試験用鋼球の下方から３個の
接触点の中心の空間を通して上方の回転鋼球に塗
布する方法によつた。 結果は第３表のとおりである。
【表】 実施例 ３ 廃水処理性試験 実施例２と同様に調整した被検液（１）に硫
酸パン±３ｇ添加後、２分間撹拌し、更にCa
（OH）2を添加しPH7.0に調整してから10分間撹拌
した。次いで30分静置後下澄液を採取し、COD
（KMnO4法）を測定した。 その結果は第４表のとおりである。
【表】 実施例 ４ 粒子径測定 各金属加工油組成物を水で３％濃度に希釈し、
これを温度60℃とし、ホモミキサーにより回転数
10000rpmで60分間撹拌することにより被検試料
を調製した。被検試料の粒子径測定はコールター
カウンター法により、200μｍのアバーチヤーを
使用しておこなつた。 結果は第５表のとおりである。
【表】
【表】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ (a)油脂、鉱物油および脂肪酸エステルから成
    る群から選ばれる１種又は２種以上の潤滑油成
    分、(b)炭素数４〜22の脂肪族、脂環族若しくは芳
    香族アミンの酸性リン酸類の塩又は炭素数４〜22
    の脂肪族若しくは芳香族アミンの酸性リン酸類に
    よる第４級アンモニウム塩から選ばれる１種又は
    ２種以上の化合物並びに、(c)非イオン性界面活性
    剤を必須成分として含有することを特徴とする金
    属加工油組成物。 ２ 酸性リン酸類の塩又は第４級アンモニウム塩
    を形成する対イオンが次の(i)〜(v)で表わされる酸
    性リン酸類である特許請求の範囲第１項記載の金
    属加工油組成物。 (i) リン酸、亜リン酸又はこれらのチオ又はエス
    テル化合物。 (ii) アルキル、アルキルアリル又はアリル基に１
    個以上の水酸基を有するモノもしくはジリン酸
    エステル又はこれらのチオ化合物。 (iii) 炭素数１〜８のアルキル、アルキルアリル又
    はアリル基を有するモノ又はジホスホン酸又は
    これらのチオ化合物又はこれらの誘導体。 (iv) 炭素数１〜８のアルキル、アルキルアリル又
    はアリル基を有するモノ又はジホスフイン酸又
    はこれらのチオ化合物又はこれらの誘導体。 (v) 窒素原子を含有するモノ又はジ又はトリホス
    ホン酸。 ３ (b)成分と(c)成分の合計量が全組成に対し0.1
    〜20重量％である特許請求の範囲第１項記載の金
    属加工油組成物。 ４ (c)成分量が全組成に対し0.2〜5.0重量％であ
    る特許請求の範囲第１項記載の金属加工油組成
    物。
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