JPH059482A

JPH059482A - 金属加工油

Info

Publication number: JPH059482A
Application number: JP19094491A
Authority: JP
Inventors: Akio Nakajima; 昭男中島; Masao Fukuda; 雅夫福田; Tsugio Okita; 次夫沖田
Original assignee: Miyoshi Yushi KK; Miyoshi Oil and Fat Co Ltd
Current assignee: Miyoshi Yushi KK; Miyoshi Oil and Fat Co Ltd
Priority date: 1991-07-05
Filing date: 1991-07-05
Publication date: 1993-01-19
Anticipated expiration: 2014-10-04
Also published as: JP2955894B2

Abstract

(57)【要約】【構成】炭素数２０以上でトランス型二重結合を有す
る脂肪酸を０．５〜３０％含有する脂肪酸の脂肪族一価
アルコールエステルを用いる金属加工油【効果】本発明に用いる金属加工油は、従来の炭素数
２０以上のトランス型二重結合を含まない脂肪酸と脂肪
族一価アルコールとから得られるエステルに比較して、
潤滑性能に優れ、かつ酸化安定性が高い金属加工油が得
られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属加工油に関するもの
であり、さらに詳しくは炭素数２０以上でトランス型二
重結合を有する脂肪酸を０．５〜３０％含有する脂肪酸
の脂肪族一価アルコールエステルを基油あるいは油性向
上剤として、プレス加工、切削加工、研削加工、引抜加
工、圧延加工等に用いて、潤滑性に優れ、低温での使用
に適しかつ酸化安定性に優れた金属加工油に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属加工油には、例えば、切削、研削、
圧延、プレス、引き抜き等の加工方式による呼び方と、
また使い方によって水系で使用される水溶性金属加工
油、非水系で使用される油溶性金属加工油がある。この
ような金属加工油は基油として、石油系の鉱物油、パー
ム油、牛脂、豚脂等の動植物油脂あるいは脂肪酸エステ
ル等の合成油が用いられている。しかし、これらの基油
だけでは、金属加工技術の発展に伴う潤滑性能を十分満
足するものではなく、その性能を補うために、油性向上
剤、界面活性剤、錆止め剤、極圧添加剤、消泡剤などさ
らに多くの添加剤を配合して用いている。金属加工油と
して潤滑性能のほかに、加工速度の高速化に伴う冷却性
の向上が必要とされている。低温で使用出来て冷却性が
良く、酸化安定性の高い油脂が求められていることか
ら、基油または油性向上剤として動植物油脂に、（１）
液状を保つために不飽和結合を残して水素添加した油脂
（特公昭６３−５２０８０）や（２）長鎖長の脂肪酸基
の一部を飽和短鎖長の脂肪酸基に置換した形のトリグリ
セリド（油脂第３７巻６０頁、８６頁、１９８４）等の
利用が報告されている。

【０００３】しかしながら（１）は水素添加を行うため
に融点が高くなり、３５〜５５℃の温度では使えるが、
それ以下の低温で用いるには一定した作業性が得られ
ず、また乳化して用いる場合の乳化安定性が悪いと言う
欠点がある。また（２）は短鎖長の飽和脂肪酸に炭素数
６〜１２の飽和脂肪酸を用いるため酸化安定性は高く、
かつ１０℃以下の低温でも用いることができるが、高温
高圧の過酷な条件での潤滑において潤滑性能が低く、発
煙、発臭が起こり易く、また水系で用いた時に加水分解
が起こり易いと言う問題点があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】さらに近年金属加工産
業も種々の素材の加工を行うようになり、また、金属加
工機械も自動化が進み、多種多様になってきた。さら
に、めざましい勢いで新しい素材、新しい加工機械が開
発されている。これに伴い、従来潤滑油剤として用いら
れていた動植物油脂及びそれらより得られる脂肪酸のエ
ステルより、優れた潤滑性を有する油脂やエステルが要
望されるようになって来ていると共に、低温で安定した
作業性の下で用い得て、かつ冷却性が良く、さらに長期
間分解や酸化等の変質が起こり難い安定な潤滑剤用基材
が求められている。本発明はこの点に着目しなされたも
ので、油性金属加工油にも水溶性金属加工油にも適した
潤滑性を持ち、かつ低温で使用出来て、酸化安定性の高
い金属加工油を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決するため鋭意研究した結果、炭素数が２０以上で
トランス型二重結合を有する脂肪酸を０．５〜３０％含
有する脂肪酸の脂肪族一価アルコールを基油あるいは油
性向上剤として用いることにより、金属加工油としてす
ぐれた潤滑性を有することを見い出し、本発明を完成す
るに至った。

【０００６】本発明で用いる「炭素数２０以上でトラン
ス型二重結合を有する脂肪酸」（以下これを「トランス
酸」と言う）を含有する脂肪酸と脂肪族一価アルコール
とのエステル（以下これを「トランス型エステル」と言
う）は、以下に示す方法により得られる。その一つは天
然油脂でその構成脂肪酸中に炭素数２０以上のシス型二
重結合を有する脂肪酸を含有する油脂に異性化反応を行
って、炭素数２０以上の脂肪酸部に有するシス型二重結
合をトランス型二重結合に変換することにより得られる
油脂を、脂肪族一価アルコールとのアルコリシスによる
エステル交換反応によりトランス型エステルが得られ
る。ここに用いる天然油脂としては、ナタネ油、カラシ
油、ダイコン種油等の十字架植物の種子油、イワシ油、
イカ油、タラ油等の魚油が挙げられるが、これら天然油
脂にエステル交換や結晶分別の処理を行って得られる油
脂も同様に用い得る。エステル交換や結晶分別を行って
得られる油脂としては、上記油脂と炭素数が１８以下の
脂肪酸を構成脂肪酸とする油脂との間でエステル交換し
て得られるエステル交換油脂または上記油脂を分別処理
して得られる分別油脂が挙げられ、これら油脂にはその
構成脂肪酸中に、炭素数２０以上でシス型二重結合を有
する脂肪酸を１％以上含有するのが好ましい。上記油脂
を異性化する方法は、金属セレン、ヨウ素、亜硝酸、塩
化メチオニン、塩化スルフリル、硝酸と水銀又は銅、硝
酸ナトリウムと硫酸又は硝酸等により発生する窒素酸化
物等の異性化触媒を用い、１６０〜２５０℃の条件下で
上記油脂を処理することにより異性化が起こる。異性化
反応によりシス型二重結合がトランス型二重結合に変換
する割合は、１００％は極めて困難であり、５０％位か
ら７５％までである。つまり多量のエルシン酸を含有す
る所謂ハイエルシン酸ナタネ油はエルシン酸を４５〜６
５％含有するが、これを例えばセレン０．１％を用い、
１８０℃で４５分、又は２４０分間加熱撹拌した場合、
トランス酸含量は各々２９．８％、３４．８％となり、
シス酸からトランス酸への変換率は各々５４％、６３％
である。またシス酸を３．３％含有するナタネ油を、時
間を５分又は２０分とした以外は上記と同じ条件下で異
性化すると、トランス酸含量はそれぞれ０．４％、１．
６％となり、シス酸からトランス酸への変換率はそれぞ
れ１２％、４８％であった。このように異性化反応を行
うことにより、トランス酸を含む脂肪酸から構成される
異性化油が得られる。この異性化油と脂肪族一価アルコ
ールとを常法によってエステル交換することによりトラ
ンス型エステルを得ることができる。また異性化油を高
圧加水分解または酵素を利用して加水分解することによ
り得られるトランス酸を含む脂肪酸とし、それと脂肪族
一価アルコールとを常法によりエステル化反応を行うこ
とにによってもトランス型エステルが得られる。

【０００７】第２の方法としてはシス型二重結合を含む
脂肪酸を構成脂肪酸の一部とする上記油脂をニッケル、
銅−クロム、パラジウムなどの水素添加触媒を用い１５
０〜２２０℃で水素添加し、トランス酸を含む油脂が得
られる。例えば炭素数２０以上のシス酸を５５％含有す
るハイエルシン酸ナタネ油を水素添加し、ＩＶ＝８０．
３で反応を止めると１０．６％の、またＩＶ＝７３では
３０．５％のトランス酸を各々含有する水添油を得るこ
とができる。これらの水添油と脂肪族一価アルコールと
の常法によるエステル交換、または水添油を高圧または
酵素により加水分解を行って得られるトランス酸を含有
する脂肪酸と一価アルコールとを常法のエステル化反応
を行うことによりトランス型エステルが得られる。

【０００８】また炭素数２０以上でトランス型二重結合
を有する脂肪酸を構成脂肪酸中に含まない油脂（上記油
脂）と脂肪族一価アルコールとのアルコリシスにより得
られる脂肪酸の脂肪族一価アルコールエステル（以下こ
れを「シス型エステル」と言う）に異性化反応または水
素添加反応を行うことによりトランス型エステルが得ら
れ、これを用いることもできる。上記の様にして得られ
たトランス型エステルはそれに結晶分別を行ったり、シ
ス型エステルを配合したりすることによりトランス酸含
有量を調整して用いることもできる。これらエステル中
のシス酸、トランス酸の定量はガスクロマトグラフ分析
法により行った。

【０００９】トランス酸を０．５〜３０％含有する脂肪
酸を構成脂肪酸としたエステルは、上記の様に処理して
得たエステルをそのまま用いることも出来るが、それを
他の油脂やエステル、鉱物油や合成潤滑油等の潤滑油基
材で希釈して用いることもできる。トランス酸の含有量
は０．５〜３０％の範囲のものが用いられるが、その含
有量は１．０〜２０％の範囲のものが好ましく、さらに
１．６〜１５％の範囲のものがより好ましい。トランス
酸の含有量が０．５％以下であると、潤滑性能が低く、
また酸化安定性が劣り、２０％を越えると潤滑性能がほ
ぼ一定となるためトランス酸を３０％以上含有していて
もその性能上のメリットはなく、かつ異性化による融点
の上昇が大きく、低温での使用及び乳化安定性の上で好
ましくない。

【００１０】本発明の金属加工油は単独でも金属加工油
の基油としてまたは油性向上剤として使用することがで
き、油溶性または水溶性の金属加工油いずれにも用いる
ことができる。水溶性金属加工油として使用する場合に
は、併用する界面活性剤の種類やその量を変えることに
より、エマルジョンタイプまたソリュブルタイプの金属
加工油として用いることができる。本発明の金属加工油
には公知の潤滑油添加剤、油脂、鉱物油、合成潤滑油の
基材、また極圧添加剤、酸化防止剤、消泡剤、防錆剤、
界面活性剤等自由にその目的の為に使用することができ
る。以下実施例により本発明を詳細に説明するが、本発
明の範囲はこれらに限定されるものではない。

【００１１】

【実施例】実施例中に示す物性値は以下の方法によって
測定した。１）摩擦係数：振子型油性摩擦試験機にて１００℃での
摩擦係数を測定２）焼付荷重：シェル型高速四球摩擦試験機ボール：鋼１／２インチ昇圧：自動昇圧０．１Ｋｇ／平方ｃｍ／ｓｅｃ測定温度：常温回転数：６００ｒｐｍ３）切削試験方法：試料油を６０スピンドル油に溶解し
て２０ｗｔ％の溶液として、この溶液を用いて立型内面
引き抜きブローチ試験機により切削抵抗値を測定し、ま
た切削した表面のアラサを触針式アラサ測定機で切削方
向に測定し切削加工時の潤滑性能を評価した。切削条件試験機：３ｔｏｎ立型内面引き抜きブローチ
盤工具：１刃辺り切り込み最大０．０５ｍｍ巾７ｍｍ、ピッチ８ｍｍ、材質ＳＫＨ５５のキーブロー
チ工具被削材質：Ｓ−４５Ｃ切削速度：２ｍ／ｍｉｎ４）深絞り加工試験 ○試験機：東京試験機製深絞り試験機ポンチ径３２ｍｍφ、ダイス径３５ｍｍφ 加工速度１ｍ／ｍｉｎ ○加工材：アルミ板（ＪＩＳＡ１１００．０厚さ１
ｍｍ）の円盤として１試料油につき６２．４ｍｍφ（絞
り比１．９５）から６８．０ｍｍφ（絞り比２．１２
５）までの８点（径の増加率０．８ｍｍ）を試験に用い
た。 ○試料塗布量：試料油の塗布量が１ｇ／平方米となるよ
うに加工材の両面に塗布した上記条件で試験を行い、成形可能な最高絞り比（限界絞
り比）を求め、深絞り加工の性能を判定した。５）外観性状試料油５０ｇを６０℃で加熱後、５℃の恒温室に７２時
間静置した後の外観性状を次の評価基準により判定し
た。 ○：結晶発生せず △：僅かに結晶が発生 ×：結晶がかなり発生６）ＡＯＭ試験測定装置：蔵持科学器械製作所製の油脂類安定性試験装
置測定方法：試料油２０ｍｌを２５ｍｍφ×２００ｍｍの
試験管に入れ、９７．８℃のグリセリン浴中で毎秒２．
３ｍｌの空気を吹き込み、過酸化物価が１００ｍｅｑ／
Ｋｇに達するまでの時間を測定し、酸化安定性を評価す
る。

【００１２】試料調製例１常法に従い脱酸、脱色した精製ハイエルシン酸ナタネ油
（以後「Ｈナタネ油」と言う）（ＡＶ＝０．０２、ＩＶ
＝１０２．８、ＳＶ＝１７６．５、炭素数２０以上の不
飽和脂肪酸比率５５．２％）をニッケル触媒（日揮化学
製ニッケル分２０％含有）を１．０ｗｔ％用い、水素圧
０．２Ｋｇ／平方ｃｍ、反応温度１８０℃で水素添加反
応を行い、ヨウ素価８５．０で反応を止め、その後活性
白土を対Ｈナタネ油量の２重量％加え、３０分間撹拌を
行い、触媒を除去し、トランス酸の含有比率が１５．８
％の水素添加Ｈナタネ油を得た。この水添油１１３ｇに
メタノール４１６ｇ、水酸化ナトリウム２．３ｇを加
え、メタノール沸点下に撹拌しながら２時間還流し、そ
の後加熱を止め、３０分間静置し下層部のグリセリンを
除去した。次に洗液が中性になるまで水洗を行い、この
後減圧蒸留を行い、未反応のメタノールおよび水を除去
した。続いて蒸留を行い、構成脂肪酸中のトランス酸の
含有率が１５．０％の脂肪酸メチルエステルを得た。試料調製例２試料調製例１で用いたＨナタネ油を２ケ用意し、それに
金属セレンをＨナタネ油の各々に対し０．１重量％を加
え、窒素気流下２００℃でそれぞれに３０分、２４０分
間加熱撹拌を行い、次いで１１０℃まで冷却後活性白土
２ｗｔ％を加え、３０分間撹拌後減圧濾過を行い、金属
セレンを除去し、構成脂肪酸中のトランス酸の含有比率
が、それぞれ２１．０％、３４．８％の異性化油を得
た。この２ケの異性化油を試料調製例１と同じ方法によ
りメチルエステル化を行い、構成脂肪酸中にトランス酸
の含有比率が、それぞれ２０．５％、３４．５％の脂肪
酸メチルエステルを得た。試料調製例３常法により脱酸、脱色した精製カラシ油（ＡＶ＝０．０
２、ＩＶ＝１１６．９、ＳＶ＝１８２．４、炭素数２０
以上の不飽和脂肪酸含量２６．９％）を水素添加を行わ
ず試料調製例１と同じ方法によりメチルエステル化を行
い、脂肪酸メチルエステルを得た。この脂肪酸メチルエ
ステルに、金属セレンを０．１重量％加え、窒素気流下
１８０℃で３０分間加熱撹拌を行い、その後試料調製例
２と同様に活性白土処理を行い、構成脂肪酸中のトラン
ス酸の含有比率が７．５％の脂肪酸メチルエステルを得
た。試料調製例４常法に従い脱酸、脱色した精製ローエルシン酸ナタネ油
（以後「Ｌナタネ油」と言う）（ＡＶ＝０．０２、ＩＶ
＝１１６．1 、ＳＶ＝１９０．０、炭素数２０以上の不
飽和脂肪酸含量３．３％）を２ケ用意し、それぞれにつ
き窒素気流下１８０℃で５分、２０分間の加熱撹拌を行
い、その後試料調製例２と同様に活性白土処理を行い、
構成脂肪酸中のトランス酸の含有比率が、それぞれ０．
４％と１．６％の異性化油を得た。この２ケの異性化油
を試料調製例１と同じ方法によりメチルエステル化を行
い、構成脂肪酸中のトランス酸の含有比率がそれぞれ
０．３％、１．６％の脂肪酸メチルエステルを得た。試料調製例５試料調製例１で用いたＨナタネ油を水素添加をせずに、
試料調製例１と同じ方法により、メチルエステル化を行
い、構成脂肪酸中にトランス酸を含有しない脂肪酸メチ
ルエステルを得た。

【００１３】実施例１〜５、比較例１〜４試料調製例１〜４で得られたトランス酸を構成脂肪酸と
して含有する脂肪酸メチルエステル（トランス酸含有量
０．３％、１．６％、７．５％、１５．０％、２０．５
％、３４．５％の６種）とトランス酸を含有しない脂肪
酸メチルエステルを、そのまま用いて摩擦係数、焼付荷
重、外観性状、ＡＯＭの測定を行い、切削抵抗、表面ア
ラサ、限界絞り比を測定した。それらの結果を表１に示
す。

【００１４】

【表１】

【００１５】またトランス酸を構成脂肪酸として含有す
る脂肪酸メチルエステル（トランス酸含有量２０．２
％）とトランス酸を含有しない脂肪酸エステルを、それ
ぞれ２０部と鉱物油８０部とを混合したものについて摩
擦係数、焼付荷重、表面アラサ、限界絞り比を測定し
た。その結果を表２に示す。

【００１６】

【表２】

【００１７】

【発明の効果】以上の様に本発明の金属加工油は、炭素
数２０以上のトランス酸を構成脂肪酸中に含む脂肪酸の
脂肪族一価アルコールエステルを含有することにより、
潤滑性に優れ、かつ低温での作業性並びに冷却性に優
れ、さらに酸化安定性の優れていると言う特徴を有す
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ１０Ｎ 40:24 Ｚ 8217−4Ｈ

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】炭素数２０以上でトランス型二重結合を
有する脂肪酸を０．５〜３０％含有する脂肪酸の脂肪族
一価アルコールエステルを用いることを特徴とする金属
加工油。