JPH093474A

JPH093474A - 金属塑性加工用潤滑油組成物

Info

Publication number: JPH093474A
Application number: JP18109295A
Authority: JP
Inventors: Toru Hibi; 徹日比; Hirokichi Morikawa; 博吉守川; Kazuyoshi Yamamoto; 和義山本; Kazuo Tatsumi; 和夫辰己; Jiro Ikeda; 治朗池田
Original assignee: DAIDO KAGAKU KOGYO KK
Current assignee: DAIDO KAGAKU KOGYO KK
Priority date: 1995-06-22
Filing date: 1995-06-22
Publication date: 1997-01-07

Abstract

(57)【要約】【目的】金属塑性加工油剤に要求される諸性質、性能、
例えば潤滑性、作業性、低公害性等は勿論、省資源、省
エネルギー、経済性に優れた金属加工油を開発するこ
と。【構成】芳香族カルボン酸又は（及び）脂環式カルボン
酸のアルカリ土類金属塩であって、塩基価５０ｍｇ−Ｋ
ＯＨ／ｇ以上を有する金属塩を、組成物中に１．０〜８
０重量％含有させたものを金属塑性加工用潤滑油組成物
として使用するものであって、上記芳香族カルボン酸
が、炭素数１〜２０の直鎮又は分岐アルキル基を有する
芳香族単環式、及び同アルキル基を有する芳香族多環式
カルボン酸の少なくとも１種であるもの。

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（圧延、プレ
ス、引き抜き、鍛造、切削、研削等）時の工具と被加工
材との接触部に作用せしめる潤滑油組成物に関し、更に
詳しくは、工具摩耗防止、工具への被加工材の焼き付き
防止が可能な潤滑油組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より金属の塑性加工油剤としては、
鉱油を基油として動植物油、脂肪酸、合成エステル、塩
素系極圧剤、硫黄系極圧剤、燐系極圧剤、酸化防止剤、
界面活性剤、固体粉末（黒鉛、二硫化モリブデン、タル
ク、無機塩、高分子化合物等）を種々組み合わせて、粘
度、酸価、鹸化価、塩素化合物含有量、硫黄化合物含有
量、リン化合物含有量等を調整し、供給されている。

【０００３】供給方法としては原液のまま適当な濃度に
水で希釈してエマルジョンとしたり、圧縮空気と混合し
て噴霧状にするエアーアトマイズ法や、水と混合して噴
霧状にするウォターインジェクション法等、用途、加工
難易度、経済性等を考慮して使い分けされている。

【０００４】圧延油、特に熱間圧延油に関しては、ロー
ル材質も種々変遷してきてアダマイトロール、ニッケル
グレンロール、ハイクロムロール、ハイスロール等と被
圧延材、生産性、仕上がり表面精度、ロール原単位、消
費電力等により使い分けされている。しかし、従来の油
剤ではロール肌荒れ防止効果が低く、電力消費量も高
く、まだまだ未解決分野が多い。中でもステンレス鋼は
焼付き易く、圧延ロール表面にそれが焼付いたまま圧延
されると、板表面の疵になったりして、手入れが必要に
なったり、板表面の外観を損ねたりして問題となってい
る。又ステンレス鋼が焼付いたロールは再研磨される
が、その量と時間を取っても非経済的なのは明らかであ
る。

【０００５】また、プレス、引き抜き、切削、研削、鍛
造油等では塩素系極圧剤、硫黄系極圧剤、燐系極圧剤、
固体粉末等が配合され、廃ガス公害、粉塵公害、作業環
境汚染等の問題をかかえている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような現状に鑑
み、本発明は金属塑性加工油剤に要求される諸性質、性
能、例えば潤滑性、作業性、低公害性等は勿論、省資
源、省エネルギー、経済性に優れた金属加工油を開発す
ることにある。

【０００７】具体的に言えば、熱間圧延の場合、酸化ス
ケール抑制剤として炭酸カルシウムの無機粉末が効果的
であることは周知の事実であるが、供給方法、人体への
影響を考えると、作業環境の汚染、粉塵公害等の問題を
抱え、また圧延油に混合、分散させて使用する場合も容
器や供給タンク等で分離し易く、撹拌機を付けて行って
も安定供給が困難である。

【０００８】また、近年カルシウムスルホネート等のス
ルホン酸塩が焼付き防止、摩耗低減に効果があると提唱
されているが、硫黄酸化物のガスが発生し、機械回りの
錆びの発生や、人体への影響が懸念されている。

【０００９】プレスや引き抜き油剤に塩素系極圧剤或い
はステアリン酸カルシウム、炭酸カルシウム等の固体潤
滑剤が使用されているが、塩素系極圧剤を使用した廃油
を焼却処理した時、ダイオキシンが生成して人畜に悪影
響を及ぼすという報告がドイツよりなされ、米国や欧州
では使用規制の対象化合物に指定されている。

【００１０】日本でも焼却処理した場合、塩素ガスや亜
硫酸ガス等の廃ガスによる公害、焼却炉の痛みが激しい
等使用規制を望む声が挙がっている。粉末固体潤滑剤も
作業環境改善、粉塵公害追放、いわゆる３Ｋ追放の運動
より使用が敬遠されてきている。

【００１１】このような現状を鑑み、本発明は容易に適
用並びに安定供給が出来、塩素系極圧剤、無機固体潤滑
剤等と同等以上の潤滑性を有し、作業環境汚染、廃ガス
公害のない経済性に優れた金属加工油剤を開発すること
である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために鋭意検討した結果、芳香族カルボン酸又
は（及び）脂環式カルボン酸のアルカリ土類金属塩であ
って、塩基価５０ｍｇ−ＫＯＨ／ｇ以上を有する金属塩
を、組成物中に１．０〜８０重量％含有させたものであ
って、且つ、上記芳香族カルボン酸が、炭素数１〜２０
の直鎮又は分岐アルキル基を有する芳香族単環式、及び
同アルキル基を有する芳香族多環式カルボン酸の少なく
とも１種である組成物を金属塑性加工用潤滑油として使
用することにより上記課題が解決出来ることを見出し
た。

【００１３】即ち、潤滑面における摩耗防止効果が高
く、ロール、工具、金型の損傷防止作用を有する潤滑性
に優れ、作業環境、廃液処理性も大幅に改善し得る金属
加工油剤を開発するに至った。

【００１４】

【発明の作用】本発明における上記塩基性金属塩は、鉱
油、有機溶剤に可溶であり、例えば鉱油、動植物油、合
成エステル等の単独又は組み合わせ油剤に添加して使用
することにより効果を発揮する

【００１５】一般市販の金属石鹸は、鉱油、動植物油、
有機溶剤等には殆ど不溶で、溶けても殆ど僅かで、高分
子化合物や分散剤を用いて、油中に分散させて使用した
り、粉末状でそのまま使用されているのが現状であり、
作業環境の悪化、人体への悪影響で使用箇所が制限され
ている。又、塩素系、硫黄系又はその混合系の添加剤が
配合された従来の油剤は、加工時に分解を受けて、塩素
ガス、塩化水素ガス、亜硫酸ガス等を発生し、機械、製
品等の錆発生の問題や、廃液燃焼処理時の廃ガスによる
二次公害（人体、家屋、大気、水質汚染等）が提起され
ており、不適当なものである。

【００１６】本発明塩基性金属塩は、このような問題は
なく、塩素系や硫黄系添加剤に代わり得る化合物で、し
かも基油中に透明に溶解し、従来の粉末状固体潤滑剤に
ない性質を有し、潤滑性、作業性にも優れ、低公害性と
いう極めて優れた特性を有する。

【００１７】又市販の金属石鹸、固体潤滑剤（黒鉛、二
硫化モリブデン、タルク、炭酸カルシウム等）は、粒径
も大きく（１．５〜５０μｍ）基油中に分散されていて
も、金属−金属接触部（潤滑が必要な部分）の微細間隙
には侵入し難く、摩耗の原因になり易い。しかし、本発
明塩基性金属塩は０．０１〜０．５０μｍ（平均０．１
０μｍ）と極めて小さい粒子で、微細間隙にも侵入し易
く、摩耗防止の役目を果たすことが明らかになった。

【００１８】本発明に於いて使用される塩基性金属塩は
下記に示す通り３つに大別される。

【００１９】（１）炭素数１〜２０の直鎮又は分岐アル
キル基がベンゼン環に結合し、更に、カルボキシル基あ
るいはこれと水酸基が結合している芳香族単環式カルボ
ン酸の塩基性アルカリ土類金属塩、

【００２０】（２）炭素数１〜２０の直鎮又は分岐アル
キル基が多環芳香族環の少なくとも１つに結合し、更
に、カルボキシ基あるいはこれと水酸基が結合している
芳香族多環式カルボン酸の塩基性アルカリ土類金属塩、

【００２１】（３）水酸基が結合し、又は結合しない脂
環式カルボン酸のアルカリ土類金属塩、

【００２２】そして、これ等（１）〜（３）の金属塩は
全塩基価（以下ＴＢＮという）が５０ｍｇ−ＫＯＨ／ｇ
以上のものである。

【００２３】アルキル基の炭素数が２０より大きい化合
物は、基油に対する溶解性に乏しく、実用に適さない。

【００２４】又、ＴＢＮ５０ｍｇＫＯＨ／ｇ未満の塩基
性金属塩化合物は、所期目的の潤滑性に乏しく、ＴＢＮ
としては高い方が好ましい。しかし、ＴＢＮ４５０ｍｇ
ＫＯＨ／ｇ以上の化合物は、高粘度となり、精製過程で
瀘過不良、基油に対する溶解性不良の原因となり好まし
くない。好ましい塩基価は６０〜３５０ｍｇＫＯＨ／ｇ
である。

【００２５】また、アルカリ土類金属として、カルシウ
ム、バリウム、マグネシウムが例示出来るが、特にカル
シウム、マグネシウムが好ましい。

【００２６】本発明で使用する塩基性金属塩は、その製
法は何等限定されないが、代表例としてサリシレートを
例に挙げて説明すれば、例えば次の様な方法で製造され
る。

【００２７】フェノールを炭素数１４〜１８のα−オレ
フォンを用いてアルキレーションし、次にコルベーシュ
ミット反応によるカルボキシレーションでアルキルサリ
チル酸を合成する。その後アルキルサリチル酸に対し、
１．０５〜５倍モルのアルカリ土類金属化合物（酸化
物、水酸化物）を加え、８０〜２５０°Ｃで１〜２０時
間反応させ、更に反応系中に炭酸ガスを０．５〜１０リ
ットル／ｍｉｎで２〜８時間吹き込み、過剰のアルカリ
土類金属を炭酸塩に変換させて、高塩基性サリシレート
を製造することが出来る。

【００２８】アルキル芳香族単環式カルボン酸として
は、デシル安息香酸、ドデシル安息香酸、テトラデシル
安息香酸、オクタデシル安息香酸等のアルキル安息香
酸、デシルサリチル酸、テトラデシルサリチル酸、ヘキ
サデシルサリチル酸、オクタデシルサリチル酸等のアル
キルサリチル酸が挙げられる。

【００２９】アルキル多環式カルボン酸としては、オク
チルナフトイック酸、デシルナフトイック酸、ドデシル
ナフトイック酸、テトラデシルナフトイック酸等のアル
キルナフトイック酸が挙げられ、水酸基を持つ化合物と
して、１−ヒドロキシ２−カルボキシルー６−ドデシル
ナフタレン、２−ヒドロキシー３−カルボキシルー６−
テトラデシルナフタレン等のアルキルヒドロキシナフト
イック酸等が挙げられる。脂環式カルボン酸としては、
シクロヘキサンカルボン酸、シクロヘキシル酢酸、シク
ロヘキシル酪酸等が挙げられる。

【００３０】本発明において、本発明塩基性金属塩を含
有させるべき基油としては、鉱油がその代表例として例
示出来るが、その他牛脂、パーム油、ナタネ油、ヤシ
油、合成エステル等も基油として使用することが出来
る。

【００３１】上記本発明金属塩を組成物中に含有させる
べき量は１．０〜８０重量％であり、１．０重量％に達
しない量では潤滑、摩耗防止としての効果がなく、８０
重量％以上より多くなっても、それ以上の効果はなく、
経済的に不利益である。

【００３２】本発明に於いては公知の添加剤、例えばエ
ステル類、脂肪酸、高分子化合物、燐系極圧剤、酸化防
止剤等を必要に応じ適宜併用出来る。

【００３３】本発明潤滑油組成物は広く金属加工分野に
使用され、工具摩耗防止効果があり、製品表面の美観も
優れている。更に詳しくは熱間圧延時における焼付き防
止、ロール摩耗防止、スケール抑制効果があることが解
った。

【００３４】又、脱塩素系、脱硫黄系金属加工油剤とし
て、金属加工時に分解して発生する腐食性ガスもなく、
廃液焼却処理時の廃ガス公害も心配ないということで極
めて好ましい油剤である。

【００３５】

【実施例】本発明を理解し易くするために以下に実施
例、並びに比較例を示す。

【００３６】

【実施例１〜１０及び比較例１〜３】表１に示す成分を
混合して各種組成物を調製した。上記各組成物について
各種物性を下記の方法で測定した。

【００３７】

【表１】

【００３８】但し、表１中のＡ〜Ｊは以下のものであ
る。精製鉱油：粘度９ｃＳｔ，４０°ＣＡ：塩基性Ｃａドデシルベンゾエイト（ＴＢＮ＝２５
０）Ｂ：塩基性Ｃａテトラデシルサリシレート（ＴＢＮ＝３
２５）Ｃ：塩基性Ｃａオクタデシルサリシレート（ＴＢＮ＝６
０）Ｄ：塩基性Ｃａオクタデシルナフトエイト（ＴＢＮ＝１
５０）Ｅ：塩基性Ｃａシクロヘキシルアセチート（ＴＢＮ＝２
１５）Ｆ：塩基性Ｂａデシルベンゾエイト（ＴＢＮ＝８０）Ｇ：塩基性Ｍｇヘキサデシルサリシレート（ＴＢＮ＝２
９５）Ｈ：パーム油Ｉ：トリメチロールプロパントリオレエートＪ：塩素化パラフィン（Ｃｌ＝５０％）

【００３９】＜潤滑試験＞１．ティムケン式潤滑試験リング材質：ＳＵＪ−２ブロック材質：Ｎ₁−Ｍ₀鋼回転数：８００ｒｐｍ試験温度：２５℃ 給油方法：ビューレットより滴下評価：負荷（荷重）をかけ、１ｍｉｎ回転させ、焼付き
を起こすまで毎回リングとブロックを交換し、焼付きを
起こさず持続回転した荷重（Ｌｂｓ）でその試料のＯＫ
Ｌｂｓとし、結果を表１に併記して示す。

【００４０】２．バウデン式付着スベリ試験試験片：ＳＵＳ−３０４（ステンレス鋼鈑）摩擦球：ＳＵＪ−２試験温度：１００℃ 荷重：３．０ｋｇスベリ速度：３．６６ｍｍ／ｓｅｃ給油方法：２滴滴下スベリ回数：往復５０回評価：各スベリ回数における摩擦係数の変化を図１に示
す。結果：図１からも明らかなように、本発明塩基性アルキ
ル芳香族脂肪酸のアルカリ土類金属塩を用いた場合、市
販の油脂（パーム油）、合成エステルより摩擦係数は低
く、又、塩素化パラフィンと同等以上の摩擦係数を示
し、潤滑性が優れていることが解る。

【００４１】

【実施例１１〜２０及び比較例４〜６】下記表２の各成
分を混合して各種組成物を調製した。上記各組成物につ
いてその物性を測定した。

【００４２】３．熱間ティムケン試験ー１（当社考案熱
間潤滑試験機）試験片：ＳＵＳ−３０４（ステンレス鋼）試験片温度：１１００°Ｃロール：ハイスロール荷重：５〜５０Ｋｇ回転数：３００ｒｐｍ給油方法：ｗａｔｅｒ−ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ３６０ｍ
ｌ／ｍｉｎ給油量：３．０ｍｌ／ｍｉｎ

【００４３】試験方法：図２に示す装置にて、（１）の
試験片を（２）の高周波加熱コイルにより加熱し、その
温度は（６）の熱電対により記録、表示される。（３）
のロールと（１）の試験片が接触し、荷重をかけられた
状態で（４）のウォーターインジェクション（ｗａｔｅ
ｒ−ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）より給油し、（５）のエアー
ワイパー（ａｉｒ−ｗｉｐｅｒ）にて水切りを行って、
熱間状態での潤滑性の評価を行う。特に焼付き性の評価
を行う。

【００４４】結果：表２に焼付きが生じた時の荷重を示
す。表２から明らかなように、本発明塩基性金属塩を含
有したものは、５０Ｋｇでも焼付きが生ぜず。焼付き防
止効果があり、潤滑性に優れていることが解る。但し、
５０Ｋｇは機械Ｍａｘである。

【００４５】

【表２】

【００４６】但し、表２中のＡ〜Ｌは以下のものであ
る。精製鉱油：粘度９ｃＳｔ，４０°ＣＡ：塩基性Ｃａドデシルベンゾエイト（ＴＢＮ＝２５
０）（粒径０．１０μｍ）Ｂ：塩基性Ｃａテトラデシルサリシレート（ＴＢＮ＝３
２５）（粒径０．０８μｍ）Ｃ：塩基性Ｃａオクタデシルサリシレート（ＴＢＮ＝６
０）（粒径０．０５μｍ）Ｄ：塩基性Ｃａオクタデシルナフトエイト（ＴＢＮ＝１
５０）（粒径０．１２μｍ）Ｅ：塩基性Ｃａシクロヘキシルアセチート（ＴＢＮ＝２
１５）（粒径０．１７μｍ）Ｆ：塩基性Ｂａデシルベンゾエイト（ＴＢＮ＝８０）
（粒径０．２８μｍ）Ｇ：塩基性Ｍｇヘキサデシルサリシレート（ＴＢＮ＝２
９５）（粒径０．１４μｍ）Ｈ：パーム油Ｉ：トリメチロールプロパントリオレエートＫ：油性向上剤（オレイン酸）Ｌ：燐系極圧添加剤（ジオレイルハイドロゼンホスファ
イト）

【００４７】また、比較例６は以下のものである。市販熱間圧延油（合成エステル、燐系極圧剤を含む）

【００４８】４．熱間ティムケン試験ー２（当社考案熱
間潤滑試験）試験片：ＳＳ−４１（普通炭素鋼）試験片温度：９００°Ｃロール：ハイスロール荷重：４０Ｋｇ回転数：１５０ｒｐｍ給油方法：ｗａｔｅｒ−ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ３６０ｍ
ｌ／ｍｉｎ給油量：３．０ｍｌ／ｍｉｎ試験方法：前述熱間ティムケン試験ー１の方法と同じ
で、図２の装置を用いて行った。

【００４９】結果：図３に荷重とトルクより計算された
摩擦係数の変化を示した。本発明品を配合したものは、
比較例に比べ極めて低い摩擦係数を示し、熱間状態でも
潤滑性に優れていることが解る。

【００５０】

【実施例１４及び比較例８】表３に示す本発明塩基性テ
トラデシルＣａサリチレートを適用した組成物（実施例
１１）と、これを用いずに塩素系、硫黄系、燐系極圧剤
を用いた組成物（比較例８）とのパイプ引き抜き油とし
ての性能を実際の作業場において、その比較を行い、そ
の結果を表３に併記する。表４にパイプ引き抜き加工条
件を示す。

【００５１】

【表３】

【００５２】

【表４】

【００５３】表４の結果からも明らかなように、潤滑
性、防錆性は同等であるが、廃油燃焼処理で焼却炉の痛
みもなく、廃ガスによる臭気、錆び等の二次公害もな
く、大幅な改善効果が確認され、従来油よりも経済的で
あることが確認された。

【００５４】但し、各項目の評価は下記の基準によっ
た。潤滑性 ○：表面キズ無し（加工１０００ｍ） ×：加工途中でキズ発生防錆性 ○：加工後室内放置１週間錆なし ×：加工後次工程までに錆発生（２〜３日）廃油処理性 ◎：処理性問題無し ×：燃焼廃ガスによる公害有り（装置の損傷、臭気、大
気汚染）

【図面の簡単な説明】

【図１】各種潤滑油組成物のバウデン試験機による摩擦
係数の変化を示す。

【図２】物性を測定する際に使用した装置の一例を示
す。

【図３】各種潤滑油組成物の荷重とトルクより計算され
た摩擦係数の変化を示す。

【符号の説明】

１・・・・・試験片２・・・・・高周波加熱コイル３・・・・・ロール４・・・・・ウォーター・インジェクション５・・・・・エアー・ワイパー６・・・・・熱電対

【表１】

【表２】

───────────────────────────────────────────────────── 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Ｃ１０Ｎ 30:06 30:08 40:22 40:24 (72)発明者山本和義大阪市北区梅田１丁目２番２−1400号大同化学工業株式会社内 (72)発明者辰己和夫大阪市北区梅田１丁目２番２−1400号大同化学工業株式会社内 (72)発明者池田治朗大阪市北区梅田１丁目２番２−1400号大同化学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】芳香族カルボン酸又は（及び）脂環式カル
ボン酸のアルカリ土類金属塩であって、塩基価５０ｍｇ
−ＫＯＨ／ｇ以上を有する金属塩を、組成物中に１．０
〜８０重量％含有させたものであって、且つ、上記芳香
族カルボン酸が、炭素数１〜２０の直鎮又は分岐アルキ
ル基を有する芳香族単環式、及び同アルキル基を有する
芳香族多環式カルボン酸の少なくとも１種である金属塑
性加工用潤滑油組成物。
【請求項２】アルカリ土類金属がマグネシウム、カルシ
ウム及びバリウムの１種又は２種以上である請求項１記
載の組成物。