JPH1046184A - 水溶性金属塑性加工用潤滑剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】金属塑性加工油剤に要求される諸性質や性能、
例えば潤滑性、作業性、低公害性は勿論、省資源、省エ
ネルギー、経済性に優れた金属加工油剤を提供するこ
と。 【解決手段】特定の繰り返し単位を有するオレフィン又
は（及び）ビニルエーテル−マレイン酸系共重合体を含
有せしめたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は金属、非鉄金属の塑
性加工（鍛造、プレス、引き抜き、切削、研削等）時の
工具と被加工材との接触部に作用し、工具や金型摩耗防
止、工具への被加工材の焼き付き防止可能な水溶性潤滑
剤に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より水溶性金属塑性加工用油剤とし
ては、一塩基酸又は多塩基酸のアルカリ金属塩又はアミ
ン塩、無機塩、有機粉末（ポリエチレン、ポリテトラフ
ルオロエチレン等）、水溶性高分子化合物（ポリアクリ
ル酸ソーダ、セルロース系、天然ゴム類等）、固体潤滑
剤（黒鉛、二硫化モリブデン、タルク、窒化硼素等）を
種々組み合わせて、水溶化又は水分散形の油剤が供給さ
れている。

【０００３】しかし、固体潤滑剤等を分散させた油剤
は、保管中に分離したり、ノズル詰まりを起こして、マ
シントラブルの原因になっている。また、黒鉛は潤滑性
は良いが、腐食や漏電が起こり易く、作業環境や粉塵公
害の問題を抱えている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は金属塑性加工
油剤に要求される諸性質や性能、例えば潤滑性、作業
性、低公害性は勿論、省資源、省エネルギー、経済性に
優れた金属加工油剤を提供することにある。

【０００５】具体的に言えば、熱間鍛造の場合、潤滑性
付与剤として黒鉛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、作業環境汚
染、粉塵公害を抱え、また容器やタンク等で分離し易
く、ノズル詰まり等が発生し、トラブルの原因となって
いる。また他の有機又は無機固体潤滑剤を適用した油剤
にも同様の問題が発生している。

【０００６】又、非鉄金属の加工に於いては、材料が比
較的柔らかい為、固体潤滑剤の如く比較的硬い物質が潤
滑面に介在すると、押し込みキズとなったりして、製品
表面肌の不良物を形成し、問題となる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討した結果、特定水溶性高分子
化合物を適用することによって、前記課題を解決出来る
ことを見出し、本発明を完成するに至った。

【０００８】即ち、下記一般式（I）で表される化合物
を水に溶解させて使用することにより、潤滑面における
摩耗防止効果が高く、黒鉛の水分散タイプと同等以上の
効果を示し、工具や金型の損傷防止作用を有する潤滑性
に優れ、作業性、作業環境も大幅に改善し得る金属加工
油剤を開発するに至った。

【０００９】

【化１】 （I） （但し、式中ＡはＣ₁〜Ｃ₂₈の直鎖又は分岐アルキル
基、又は−ＯＲ¹を示す。ＢはＨ又はＣＨ₃，Ｄは両方又
はいずれか一方が、

【化２】，

【化３】，

【化４】，

【化５】，又は−ＯＭである。ここで、 Ｅは、多価アルコール残基 Ｒ₁は、Ｃ₁〜Ｃ₁₈の直鎖又は分岐アルキル基 Ｒ₂は、Ｈ又はＣ₁〜Ｃ₁₈の直鎖又は分岐アルキル基 Ｒ₃，Ｒ₄は、同一又は相異なるＨ、又はＣ₁〜Ｃ₁₈の直
鎖又は分岐アルキル基 Ｒ₅，Ｒ₆は、同一又は相異なるＨ、Ｃ₁〜Ｃ₁₈の直鎖又
は分岐アルキル基 −Ｃ₂Ｈ₄ＯＨ又は−Ｃ₃Ｈ₆ＯＨ ＭはＬｉ，Ｎａ，Ｋ ｎ¹は、１０〜３０００の整数 ｎ²は、０〜１００の整数 ｎ³は、１〜１０の整数 ｎ⁴は、１〜１００の整数

【００１０】

【発明の実施形態並びに構成】本発明における特定高分
子化合物は水に可溶であり、単独又は他の水溶性物質と
併用することにより効果を発揮する。

【００１１】一般市販の水溶性高分子化合物でセルロー
ス系物質（メチルセルロース、エチルセルロース、ヒド
ロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロー
ス、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチル
セルロース等）は、水に対する溶解度に乏しく、数パー
セントの添加で著しく増粘し、加工油剤に適さず、少量
添加では効果が少ない。

【００１２】又、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリル
アマイドも同様の問題があり、熱的に不安定で分解され
易く、錆の発生原因や溶液粘度の低下等が起こり、付着
性も低下し、潤滑性も劣ってくる。

【００１３】また、天然品（カゼイン、デンプン、ゼラ
チン、アラビヤゴム等）も効果があると提唱されている
が、腐敗の原因となり好ましくない。ポリビニルアルコ
ールは、熱分解し易く、再溶解性に乏しく、機械回りに
固着し、トラブルが発生し易く好ましくない。

【００１４】これに対し、本発明で使用する化合物は、
水に溶解させても適度な粘性を有し、供給にも支障をき
たさず、熱的にも安定なポリマー骨格を有する為、工具
や金型への付着性も高く、摩耗防止剤として有効に働
き、機械回り、衣類に付着したものも水又は湯により容
易に洗浄でき、作業性、作業環境改善に寄与する優れた
特性を有する。

【００１５】本発明で使用する特定高分子化合物は、そ
の製法は何等限定されないが、例えば次の様な方法で製
造される。

【００１６】平均分子量６０，０００のポリマレイン化
イソブチレンをメタノール大過剰下で部分エステル化
し、次いでアンモニアで部分アミン塩とし、過剰のメタ
ノールを留去して製造される。

【００１７】また、炭素数１２のα−オレフィンと無水
マレイン酸の共重合物である平均分子量１２，０００の
ポリマレイン化オレフィンを、ベンゼン、トルエン、キ
シレン等の無極性溶媒中に溶解させ、トリエチルアミ
ン、カセイソーダ等の触媒を用い、オートクレーブ中に
てエチレンオキサイド５モルを付加させ、更に水酸化カ
リウムにて部分カリ塩とし、用いた溶媒を留去して製造
される。

【００１８】また、平均分子量６７，０００のポリマレ
イン化メチルビニルエーテルをブタノールで部分エステ
ル化し、次いでＮ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアミン
で部分アミド化して製造される。

【００１９】マレイン化ポリマーに供されるモノマーと
しては、プロピレン、ブタジエン、イソブチレン、１−
ヘキセン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、
１−テトラデセン、１−ヘキサデセン、１−オクタデセ
ン、１−エイコセン等のオレフィン類やメチルビニルエ
ーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテ
ル、ヘキサデシルビニルエーテル、オクタデシルビニル
エーテル等のビニルエーテルモノマーが挙げられ、無水
マレイン酸との共重合物とすることができ、上記の方法
で種々の特定高分子化合物を得ることが出来る。

【００２０】ここで、一般式

【化１】に示されるＤとして、メチルグリコール、メチ
ルジグリコール、メチルトリグリコール等のアルキルグ
リコール等の部分エステル、ソルビトール、マンニトー
ル等多価アルコールとの部分エステル、アンモニア、メ
チルアミン、エチルアミン等のアルキルアミン、ジメチ
ルアミノエチルアミン、ジメチルアミノプロピルアミ
ン、メチルアミノプロピルアミン等のジアミン、ジエタ
ノールアミン、ジイソプロパノールアミン等のアルカノ
ールアミンとの部分アミドが挙げられる。

【００２１】本発明特定高分子化合物の分子量は、１０
００〜１，０００，０００のものが使用でき、好ましく
は３０００〜５００，０００のものである。

【００２２】上記本発明特定高分子化合物を添加した水
溶性金属塑性加工用潤滑剤は、輸送上の経済性から、濃
縮液として取り扱われ、実際加工に供する際、通常濃縮
液１に対し、１〜８０倍の希釈液として使用される。

【００２３】本発明特定化合物を水中に含有させるべき
量は、使用状態において、０．１重量％〜５０重量％で
あり、０．１％に満たない量では潤滑性に劣り、摩耗防
止としての効果はなく、５０％以上加えてもそれ以上の
効果は期待されず、経済的に不利益である。

【００２４】本発明に於いては、公知の添加剤、例えば
脂肪酸、アミン、無機塩、極圧剤、防腐剤等を必要に応
じ適宜併用出来る。

【００２５】本発明潤滑剤は広く金属加工分野に使用さ
れ、工具摩耗防止効果に優れ、製品表面の美観も優れて
いる。更に詳しくは、熱間鍛造時における工具や金型摩
耗防止効果があり、加工個数の向上が図れ、生産性の向
上に繋がることが解った。

【００２６】

【実施例】本発明を理解し易くするために具体的な実施
例に基づき、更に詳しく説明する。

【００２７】

【実施例１〜８及び比較例１〜３】表１に示す各成分を
常温で混合して、本発明実施例１〜８及び比較例１〜３
の潤滑剤組成物を調製した。これ等について各種物性を
下記の方法で測定した。

【００２８】

【表１】

【００２９】但し表１中のＡ〜Ｊは以下のものである。 Ａ：ポリマレイン化イソブチレンの部分メチルエステル
・部分アンモニウム塩（平均分子量＝８０，０００） Ｂ：ポリマレイン化オレフィンのエチレンオキサイド５
モル付加・部分カリウム塩 （平均分子量＝２６，０
００） Ｃ：ポリマレイン化メチルビニルエーテルの部分ブチル
エステル・部分Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアミド
（平均分子量＝１４３，０００） Ｄ：ポリマレイン化イソブチレンの部分エチルエステル
・部分ナトリウム塩（平均分子量＝２３８，０００） Ｅ：ポリマレイン化ブチルビニルエーテルの部分メチル
トリグリコールエステル・部分ジエチルアミン塩 （平
均分子量＝１８８，０００） Ｆ：ポリマレイン化イソブチレンの部分エチルアミド・
部分ジメチルアミノプロピルアミド （平均分子量＝
３４０，０００） Ｇ：ポリマレイン化メチルビニルエーテルの部分オレイ
ルアルコールエステル・部分アンモニウム塩 （平
均分子量＝８０，０００） Ｈ：ポリビニルアルコール （平均分子量＝１１５，
０００） Ｉ：セバシン酸のナトリウム塩 Ｊ：黒鉛 （鱗状黒鉛 平均粒径１０μ）

【００３０】＜高温付着性試験＞ 試 験 片：ＳＳ−４１ （５０×５０×８ｍｍ） 試験片温度：１００〜５００℃ 塗布時間 ：３ｓｅｃ 塗布方法 ：エアーインジェクション 試料濃度 ：上記実施例、比較例の組成物を、水に２０
％希釈する。 評 価 ：１００，２００，３００，４００，５００
℃に加熱した各々の試験片に、希釈試料液をエアーイン
ジェクションにて３ｓｅｃ塗布し、そのときの付着量を
測定した。その結果を図１に示す。図１から明らかなよ
うに本発明品は、各温度における付着量は比較品に比べ
多く付着しており、工具や金型の摩耗防止に寄与するこ
とが容易に推定出来る。

【００３１】＜冷却性試験＞ 試 験 片：ＳＵＳ−３１０，２０ｍｍφ×３０ｍｍ 試験片温度：８００℃ 試 料 量：１０００ｍｌ 試料濃度 ：２０％ 試料温度 ：３０℃ 撹拌条件 ：マグネチックスターラー， ４５０ｒｐｍ 評 価 ：試料を撹拌しながら、その中に８００℃に
加熱された試験片を浸漬しレコーダーにて冷却曲線を採
り、試料の冷却能を測定した。結果を図２に示す。図２
からも明らかなように本発明品は、良好な冷却性を示
し、工具の蓄熱を抑制し、工具摩耗防止に寄与すること
が容易に推定出来る。但し、図２中の符号は以下のこと
を示す。 ○：実施例２ ●：実施例３ △：実施例４ ▲：実施例５ □：比較例１ ■：比較例２

【００３２】＜潤滑性試験（熱間リング圧縮試験＞ i．試験方法 ダイスに油剤を塗布し、加熱試験片（リング）を圧縮さ
せた場合の各油剤の潤滑性（摩擦係数）を測定した。 ii．試験条件 ダイス ：ＳＫＤ−６１，ＨＲｃ＝４５ （ダイ
ス温度１５０℃） 試験片材質形状：ＳＵＳ−３０４，Ｓ−４５Ｃ，２０φ
×１０φ×７ｍｍ 試験片加熱温度：１１００℃×２ｍｉｎ 荷重 ：１００Ｋｇ 落下高さ ：８００ｍｍ 圧縮率 ：４０〜５０％ 試料濃度 ：２０％希釈液 試料塗布方法 ：エアーインジェクション ２ｓｅｃ
塗布 iii．試験装置 ：図３ 但し、図３中（１）は落下荷重、（２）は各々ダイス
を、（３）はリングを示し、ｈは高さ（ｍｍ）を示し、
また矢印Ａは荷重が落下する方向を示す。リングの寸法
は図４の通りであり、Ｂ＝２０ｍｍ、Ｃ＝１０ｍｍ、Ｄ
＝７ｍｍである。 iv．結 果 内径変化率、圧縮率より各材質における摩擦係数を測定
した結果を表２及び表３に示す。表２及び表３の結果か
らも明らかなように、本発明品は比較品より低い摩擦係
数を示し、潤滑性が良いことを表している。尚、表２は
実施例を、表３は比較例の結果を示す。

【００３３】

【表２】

【００３４】

【表３】

【００３５】

【実施例９及び比較例４】表４に示す本発明品を適用し
た組成物（実施例９）と、市販黒鉛分散液（比較例４）
との非鉄金属の熱間鍛造油剤としての性能を実際の作業
場に於いて、その比較を行い、その結果を表４に併記す
る。また表５に加工条件を示す。

【００３６】

【表４】

【００３７】

【表５】

【００３８】表４の結果からも明らかなように、本発明
品適用品は黒鉛系と比べて潤滑性（実際の加工個数）は
同等であるが、型汚れ性に於いて大幅な改善効果が確認
され、従来油剤よりも作業環境改善、製品美観改善に寄
与していることが確認された。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年９月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】追加

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は高温付着性試験の結果を示すグラフであ
る。

【図２】図２は冷却性試験の結果を示すグラフである。

【図３】図３は潤滑性試験に於いて使用した装置の断面
図である。

【図４】図４は図３の装置に於いて使用したリングの寸
法を示す説明図である。

【符号の説明】 １．落下荷重 ２．ダイス ３．リング Ａ．荷重の落下方向 Ｂ．直径 Ｃ．内径 Ｄ．厚さ

───────────────────────────────────────────────────── 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 40:24 (72)発明者 山本 和義 大和郡山市額田部北町1021 大同化学工業 株式会社奈良生産技術事業所技術研究所内 (72)発明者 横山 東司 大和郡山市額田部北町1021 大同化学工業 株式会社奈良生産技術事業所技術研究所内 (72)発明者 中村 修二 大和郡山市額田部北町1021 大同化学工業 株式会社奈良生産技術事業所技術研究所内 (72)発明者 池田 修啓 大和郡山市額田部北町1021 大同化学工業 株式会社奈良生産技術事業所技術研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下記一般式 【化１】 但し、式中ＡはＣ₁〜Ｃ₂₈の直鎖又は分岐アルキル基、
   又は−ＯＲ¹を示す。ＢはＨ又はＣＨ₃，Ｄは両方又はい
   ずれか一方が、 【化２】 ， 【化３】 ， 【化４】 ， 【化５】 ，又は−ＯＭである。ここで、 Ｅは、多価アルコール残基 Ｒ₁は、Ｃ₁〜Ｃ₁₈の直鎖又は分岐アルキル基 Ｒ₂は、Ｈ又はＣ₁〜Ｃ₁₈の直鎖又は分岐アルキル基 Ｒ₃，Ｒ₄は、同一又は相異なるＨ、又はＣ₁〜Ｃ₁₈の直
   鎖又は分岐アルキル基 Ｒ₅，Ｒ₆は、同一又は相異なるＨ、Ｃ₁〜Ｃ₁₈の直鎖又
   は分岐アルキル基、 −Ｃ₂Ｈ₄ＯＨ又は−Ｃ₃Ｈ₆ＯＨ ＭはＬｉ，Ｎａ，Ｋ ｎ¹は、１０〜３０００の整数 ｎ²は、０〜１００の整数 ｎ³は、１〜１０の整数 ｎ⁴は、１〜１００の整数で表される繰り返し単位を有
   するオレフィン又は（及び）ビニルエーテル−マレイン
   酸系共重合体を含有せしめたことを特徴とする水溶性金
   属塑性加工用潤滑剤。