JPH0820790A

JPH0820790A - 金属加工油組成物

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Publication number: JPH0820790A
Application number: JP15563094A
Authority: JP
Inventors: Masami Yamanaka; 雅己山中
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 1994-07-07
Filing date: 1994-07-07
Publication date: 1996-01-23
Anticipated expiration: 2019-03-02
Also published as: JP3501238B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】金属又はその合金の材料を金属加工、特に、
切削加工や研削加工する際に、工具の寿命や加工精度を
向上させ、工具の摩耗を抑制し、生産性を向上させる金
属加工油組成物を開発する。【構成】（Ａ）鉱油及び／又は合成油からなる基油，
（Ｂ）オレフィンポリサルファイド等の活性イオウを含
有する化合物，（Ｃ）過塩基性金属スルホネート及び
（Ｄ）一般式Ｉ〔Ｒ^１とＲ^２はそれぞれＣ１〜２０のアルキル基、Ｃ６
〜２０のアリール基又はＣ７〜３０のアルキルアリール
基を示す。但しＲ^１とＲ^２のいずれか一つはアリール基
又はアルキルアリール基を示す。なお複数のＲ^１あるい
はＲ^２は同じでも異なってもよい。〕のアリール型亜鉛
ジチオホスフェートを含有する金属加工油組成物。

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組成物に関す
る。詳しくは、金属加工油組成物を構成する成分の一つ
として、特定のアリール型亜鉛ジチオホスフェートを含
有してなり、金属又はその合金の各種加工、特に、切削
加工及び／又は研削加工において、工具の寿命や加工精
度を向上させることができるとともに、工具の摩耗を抑
制し、生産性を向上させることができる金属加工油組成
物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、切削加工，研削加工あるいは塑性
加工等の金属加工に用いられる金属加工油としては、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することによっ
て調製され、加工性を向上させることが試みられてい
る。しかし、このような金属加工油には、生産性の向上
や省エネルギーの観点から、加工性をさらに向上させる
ことができる新たな加工油が要望されている。同時に、
従来から極圧剤として幅広く使用されてきた塩素系極圧
剤は、人体にかぶれを生じさせたり、対象金属に錆を発
生させるなど、作業環境を悪化させる原因をなしている
ため、その使用を控える傾向にある。上記のような要望
に応えた金属加工油として、基油に活性イオウを含有す
る硫化オレフィンと過塩基性スルホネートを添加した油
剤が市販されている。上記市販の金属加工油は、耐溶着
性が良好で、工具の異常摩耗（例えば欠けなど）や加工
面のむしれを防止できる性能を有している。しかし、比
較的低負荷の摩擦が繰り返される加工では、活性イオウ
による工具の腐食摩耗が進行し、工具の交換あるいは再
研磨までの期間が短くなるため、生産能率を阻害する場
合が多かった。逆に、始めから異常摩耗が問題にならな
い金属加工では、むしろ生産能率の低下を招くこともし
ばしばであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者は、
上記の状況に鑑み、従来法の欠点を解消し、従来品の長
所である耐溶着性を維持しながら、欠点である耐摩耗性
を向上させた金属加工油組成物を開発すべく鋭意研究を
重ねた。その結果、基油に活性イオウを含有する化合物
や過塩基性金属スルホネートとともに、特定のアリール
型亜鉛ジチオホスフェートを配合した組成物が、耐溶着
性と共に耐摩耗性の優れた金属加工油となることを見出
した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したもので
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、
（Ａ）鉱油及び／又は合成油からなる基油，（Ｂ）活性
イオウを含有する化合物，（Ｃ）過塩基性金属スルホネ
ート及び（Ｄ）一般式（Ｉ）

【０００５】

【化２】

【０００６】〔式中、Ｒ¹及びＲ²は、それぞれ炭素数
１〜２０のアルキル基，炭素数６〜２０のアリール基又
は炭素数７〜３０のアルキルアリール基を示す。但し、
Ｒ¹及びＲ²のいずれか一つは、該アリール基又はアル
キルアリール基を示す。なお、複数のＲ¹あるいはＲ²
は、それぞれ同じであっても、異なるものであってもよ
い。〕で表されるアリール型亜鉛ジチオホスフェートを
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。

【０００７】先ず、本発明の金属加工油組成物を構成す
る（Ａ）成分の基油としては、鉱油，合成油あるいはこ
れらの混合物を使用することができる。上記鉱油として
は、様々なものを使用することができるが、４０℃にお
ける動粘度が1.５〜１００cSt 、特に、５〜５０cSt の
ものが好適に用いられる。動粘度が1.５cSt 未満では、
引火点が低く、ミストによる作業環境を悪化させる場合
があり好ましくない。また、１００cSt を超えると、油
剤がワーク（被加工物）に付着して持ち去られる量が多
くなり、経済的でなくなる場合があり好ましくない。こ
のような鉱油としては、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。

【０００８】また、合成油としては、例えば、炭素数８
〜１４のポリ−α−オレフィン，オレフィンコポリマー
（例えば、エチレン−プロピレンコポリマーなど）、あ
るいはポリブテン，ポリプロピレン等の分岐オレフィン
やこれらの水素化物、さらにはポリオールエステル（ト
リメチロールプロパンの脂肪酸エステル，ペンタエリス
リトールの脂肪酸エステルなど）や二塩基酸エステル等
のエステル系化合物、アルキルベンゼン等を用いること
ができる。

【０００９】ところで、本発明の金属加工油組成物にお
いて、（Ａ）基油として４０℃における動粘度が約１０
cSt 以下の比較的低粘度のものを用いる場合には、
（Ａ')成分として高分子化合物を上記（Ａ）成分である
基油に配合することが有効である。この高分子化合物を
配合することによって、金属加工時のミストの発生を効
果的に抑制することができる。上記高分子化合物は、通
常、分子量（数平均）が2,０００〜３０0,０００のもの
が好ましく用いられる。このような高分子化合物として
は、種々のものがあるが、例えば、ポリメタアクリレー
ト，ポリイソブチレン，オレフィンコポリマー（例え
ば、エチレン−プロピレンコポリマー，スチレン−ブタ
ジエンコポリマー，スチレン−イソプレンコポリマーな
ど）等が挙げられる。この（Ａ')成分の配合割合につい
ては、高分子化合物の分子量や（Ａ）成分である基油の
性状等にもよるが、特に限定されることはなく、通常、
金属加工油組成物全体に対して、0.０５〜２０重量％、
好ましくは0.１〜５重量％、より好ましくは0.２〜３重
量％の割合で配合することができる。高分子化合物が0.
０５重量％未満では、ミスト発生を充分抑制できない場
合がある。また、２０重量％を超えると、粘度上昇によ
り、油剤がワークに付着して持ち去られる等のおそれが
あり好ましくない。

【００１０】次に、本発明の金属加工油組成物を構成す
る（Ｂ）成分の活性イオウを含有する化合物としては、
各種のものがあるが、例えば、オレフィンポリサルファ
イド，ジアルキルポリサルファイド，硫化油脂，または
硫化鉱油もしくは単体硫黄などが挙げられる。なお、上
記化合物が活性イオウを含有するか否かは、銅板腐食試
験（ＪＩＳＫ−２５１３）で確認することができる。こ
の化合物中のイオウが不活性であると、耐溶着性が低下
し、工具の異常摩耗を抑制することができず、（Ｂ）成
分としては不適当である。先ず、上記オレフィンポリサ
ルファイドは、様々な方法によって製造することができ
るが、例えば、炭素数３〜２０のオレフィン又はその２
〜４量体と硫化剤とを反応させることによって得られる
ものである。ここで、炭素数３〜２０のオレフィンとし
ては、例えば、プロピレン，イソブテン，ジイソブテン
などが好ましく用いられる。一方、硫化剤としては、例
えば、硫黄，塩化硫黄，ハロゲン化硫黄などが挙げられ
る。上記反応によって得られるオレフィンポリサルファ
イドのイオウ含有量としては、通常、１０〜５０重量％
のものが、溶解性，安定性，経済性の点で望ましい。

【００１１】また、ジアルキルポリサルファイドは、例
えば一般式(II)

【００１２】

【化３】

【００１３】〔式中、Ｒ³及びＲ⁴は、それぞれ炭素数
１〜２０のアルキル基、炭素数６〜２０のアリール基、
炭素数７〜２０のアルキルアリール基又は炭素数７〜２
０のアリールアルキル基を示し、それらは互いに同一で
も異なっていてもよい。ｘは２〜８の実数（詳しくは有
理数）を示す。〕で表される化合物である。上記一般式
（II) におけるＲ³及びＲ⁴の具体例としては、メチル
基，エチル基，ｎ−プロピル基，イソプロピル基，ｎ−
ブチル基，イソブチル基，ｓｅｃ−ブチル基，ｔ−ブチ
ル基，各種ペンチル基，各種ヘキシル基，各種ヘプチル
基，各種オクチル基，各種ノニル基，各種デシル基，各
種ドデシル基，シクロヘキシル基，シクロオクチル基，
フェニル基，ナフチル基，トリル基，キシリル基，ベン
ジル基，フェネチル基などが挙げられる。このジアルキ
ルポリサルファイドとしては、例えば、ジベンジルサル
ファイドやジ−ｔ−ノニルポリサルファイドなどが挙げ
られ、特に、硫黄１０〜５０重量％を含有するものが好
適である。

【００１４】そして、前記の硫化油脂は、動植物油の硫
化物を指し、例えば、硫化ラード，硫化なたね油，硫化
ひまし油，硫化大豆油などがある。また、この硫化油脂
は、硫化オレイン酸などの二硫化脂肪酸、硫化オレイン
酸メチルなどの硫化エステルも包含する。該硫化油脂と
しては、硫黄分を５〜３０重量％を含有するものが好適
である。

【００１５】また、前記の硫化鉱油もしくは単体硫黄と
しては、市販の硫化鉱油を使用してもよく、あるいは、
通常の鉱油に単体硫黄（硫黄粉末）を加え、例えば、１
２０〜１５０℃程度の温度で、３０分〜６時間程度加
熱、攪拌して調製したものを用いてもよい。この硫化鉱
油は、硫黄0.１〜２重量％を含有するものが好適であ
る。該（Ｂ）成分の活性イオウを含有する化合物の配合
量は、特に制限はないが、通常は組成物全量に基づき、
イオウ分として0.０５〜２０重量％、好ましくは0.５〜
１０重量％の範囲で選ばれる。この配合量が0.０５重量
％未満では、極圧性不足となり、工具類の異常摩耗が生
じる場合があり好ましくない。また、２０重量％を超え
ると、腐食摩耗の進行を抑制しきれず、生産性に悪影響
を及ぼす恐れがあり好ましくない。

【００１６】そして、本発明の金属加工油を構成する
（Ｃ）成分の過塩基性金属スルホネートとしては、塩基
価（ＪＩＳＫ−２５０１過塩素酸法による）が１００
ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、好ましくは２００〜６００ｍｇＫ
ＯＨ／ｇの範囲にある、カリウムスルホネート，ナトリ
ウムスルホネート，カルシウムスルホネート，マグネシ
ムウスルホネート，バリウムスルホネートなどが用いら
れる。該塩基価が１００ｍｇＫＯＨ／ｇ未満では、使用
中に劣化により発生する酸性物質に起因する被加工物の
錆を充分に防止できない上、廃油の焼却の際には、腐食
により炉の破損を生じるおそれがある。

【００１７】この（Ｃ）成分の具体例としては、塩基価
３００ｍｇＫＯＨ／ｇの石油スルホン酸カルシウムやス
ルホン酸ナトリウム、塩基価４００ｍｇＫＯＨ／ｇのジ
アルキルベンゼンスルホン酸カルシウムやスルホン酸ナ
トリウムなどが挙げられる。この過塩基性金属スルホネ
ートは一種用いてもよく、二種以上を組み合わせて用い
てもよい。また、その配合量は適宜定めればよいが、通
常は、組成物全量に基づき、0.０５〜５０重量％、好ま
しくは0.１〜２０重量％の範囲で選ばれる。この配合量
が0.０５重量％未満では、（Ｂ）成分の活性イオウ含有
化合物との併用効果が充分に発揮されず、工具類の異常
摩耗を引き起こす場合があり好ましくない。また、５０
重量％を超えると、油剤の粘度が上昇したり、貯蔵安定
性が低下するなど、好ましくない事態を招来する。さら
に、油剤の価格上昇の割りに、性能の向上が認められ
ず、この量を超えてまで配合することは経済的に不利と
なる。

【００１８】本発明の金属加工油組成物において、
（Ｄ）成分のアリール型亜鉛ジチオホスフェートは、一
般式（Ｉ）

【００１９】

【化４】

【００２０】で表される化合物である。上記一般式
（Ｉ）中、Ｒ¹及びＲ²は、それぞれ炭素数１〜２０の
アルキル基（例えば、メチル基，エチル基，プロピル
基，ｎ−ブチル基，イソブチル基，アミル基，イソアミ
ル基，ヘキシル基，オクチル基，デシル基など）、炭素
数６〜２０のアリール基（例えば、フェニル基，ナフチ
ル基など）又は炭素数７〜３０のアルキルアリール基
（例えば、トリル基，キシリル基，エチルフェニル基，
プロピルフェニル基，ブチルフェニル基，ヘキシルフェ
ニル基，オクチルフェニル基，デシルフェニル基，ドデ
シルフェニル基，ヘキサデシルフェニル基，ヘプタデシ
ルフェニル基，オクタデシルフェニル基など）を示す。
そして、Ｒ¹及びＲ ²のいずれか一つは、上記アリール
基又はアルキルアリール基を示し、複数のＲ ¹あるいは
Ｒ²は、それぞれ同じであっても、異なるものであって
もよい。上述の（Ｄ）成分のアリール型亜鉛ジチオホス
フェートの配合割合は、特に制限はなく、各種状況に応
じて適宜選定すればよいが、一般的には金属加工油組成
物全体に対して、0.０５〜１０重量％、好ましくは0.１
〜５重量％の割合で配合される。その配合量が0.０５重
量％未満では、腐食摩耗を抑制する効果が必ずしも十分
でなく好ましくない。また、１０重量％を超えると、
（Ｂ）成分の活性イオウを含有する化合物及び（Ｃ）成
分の過塩基性金属スルホネートによる極圧性を阻害する
場合があり、工具類の異常摩耗を引き起こすおそれがあ
って好ましくない。

【００２１】本発明の金属加工油組成物は、前記の各成
分（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）及び（Ｄ）あるいは（Ａ），
（Ａ')，（Ｂ），（Ｃ）及び（Ｄ）から構成されるが、
その他に、必要に応じて、（Ｅ）成分として、通常切削
油や研削油に用いられる各種添加剤を本発明の目的を阻
害しない範囲で適宜配合することができる。ここで、必
要に応じて用いられる（Ｅ）成分の添加剤としては、例
えば、塩素化パラフィン，塩素化油脂，塩素化脂肪酸，
リン酸エステル，亜リン酸エステルなどの極圧剤、オレ
イン酸，ステアリン酸，ダイマー酸などのカルボン酸及
びそのエステルなどの油性剤、ジチオリン酸亜鉛（Ｚｎ
ＤＴＰ，アリール型を除く。），ジチオカルバミン酸亜
鉛（ＺｎＤＴＣ），硫化オキシモリブデンジチオカルバ
メート（ＭｏＤＴＣ），ジチオリン酸ニッケル（ＮｉＤ
ＴＰ），ジチオカルバミン酸ニッケル（ＮｉＤＴＣ）な
どの耐摩耗剤、アミン系やフェノール系などの酸化防止
剤、チアジアゾール，ベンゾトリアゾールなどの金属不
活性化剤、アルケニルコハク酸及びそのエステルやイミ
ド、酸アミドなどのスラッジ分散剤、ソルビタンエステ
ル，中性アルカリ土類金属スルホネート，フィネート，
サリチレートなどの防錆剤、ジメチルポリシロキサン，
フルオロエーテルなどの消泡剤などが挙げられる。本発
明の金属加工油組成物は、切削油組成物や研削油組成物
として用いられ、切削油組成物の場合、例えば、旋削加
工、ドリル，タップ，リーマ，中ぐりなどの穴加工、ブ
ローチ加工、歯切加工、自動盤加工などに好適に用いら
れる。また、研削油組成物の場合、例えば、荒仕上げお
よび仕上げ研削加工、クリープフィード研削加工、超仕
上げ加工などに好適に用いられる。

【００２２】

【実施例】更に、実施例及び比較例により本発明を詳細
に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定
されるものではない。なお、実施例中の配合量は、全て
重量％である。実験方法加工方法歯切り加工（同巻きクライム切り） 1)ホブ：ＳＫＨ５５（ＴｉＮ）３条，φ１０２ｍ 2)ワーク：ＳＣＭ４３５ 3)切削速度：１２０ｍ／ｍｉｎ，送り：4.２ｍｍ／回
転クラウン：２／１００タップ加工 1)工具：ＳＫＨ５０（Ｍ１２×Ｐ1.２５） 2)ワーク：Ｓ４０Ｃ 3)切削速度：１５ｍ／ｍｉｎ，切り込み：３５ｍｍブローチ加工 1)工具：ＳＫＨ５５ 2)ワーク：ＳＣＭ４２０ 3)切削速度：８ｍ／ｍｉｎ，切り込み：３ｍｍ

【００２３】実施例１〜６及び比較例１第１表に示す配合割合で各成分を配合し、各金属加工油
を調製し、前記の各加工方法で実施した。その結果を第
２表に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【表３】

【００２７】

【表４】

【００２８】第２表から、実施例と比較例を比べると、
歯切れ加工，タップ加工及びブローチ加工における工具
寿命や工具摩耗において、いずれも実施例の方が優れた
結果が出ている。特に、歯切れ加工及びブローチ加工に
おける工具寿命については、大きな差異がみられ、
（Ｄ）成分を配合することによる効果が、充分に発現さ
れていることが判る。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の金属加工
油組成物は、金属加工、特に、切削加工や研削加工の
際、工具類の寿命を大幅に伸ばすことができ、また工具
類の摩耗を抑制することができる。したがって、本発明
の金属加工油組成物は、各種金属又はその合金の金属加
工、特に、切削加工や研削加工の際の金属加工油として
有効に利用され、生産性を向上させることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ１０Ｍ 135:04 159:24 137:10 107:28 107:08）Ｃ１０Ｎ 10:04 30:06 40:22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）鉱油及び／又は合成油からなる基
油，（Ｂ）活性イオウを含有する化合物，（Ｃ）過塩基
性金属スルホネート及び（Ｄ）一般式（Ｉ）【化１】〔式中、Ｒ¹及びＲ²は、それぞれ炭素数１〜２０のア
ルキル基，炭素数６〜２０のアリール基又は炭素数７〜
３０のアルキルアリール基を示す。但し、Ｒ¹及びＲ²
のいずれか一つは、該アリール基又はアルキルアリール
基を示す。なお、複数のＲ¹あるいはＲ²は、それぞれ
同じであっても、異なるものであってもよい。〕で表さ
れるアリール型亜鉛ジチオホスフェートを含有すること
を特徴とする金属加工油組成物。
【請求項２】さらに（Ａ')ポリメタアクリレート，ポ
リイソブチレン及びオレフィンコポリマーから選ばれた
少なくとも一種の高分子化合物を含有する請求項１記載
の金属加工油組成物。
【請求項３】（Ｂ）活性イオウを含有する化合物が、
オレフィンポリサルファイド，ジアルキルポリサルファ
イド，硫化油脂及び硫化鉱油から選ばれた少なくとも一
種の化合物であって、活性イオウを有するものである請
求項１記載の金属加工油組成物。
【請求項４】組成物中の（Ｂ）活性イオウを含有する
化合物がイオウ分として0.０５〜２０重量％，（Ｃ）過
塩基性金属スルホネートが0.０５〜５０重量％及び
（Ｄ）アリール型亜鉛ジチオホスフェートが0.０５〜１
０重量％である請求項１記載の金属加工油組成物。
【請求項５】金属加工が切削加工及び／又は研削加工
である請求項１又は２記載の金属加工油組成物。