JPS59227982A - 金属加工油組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規な金属加工油組成（勿、更に詳しくは、潤
滑油成分とエチレンオキンド付加第４級アンモニウム塩
を含有する金属加工油組成物に関する。

従来から一般に萌用されている金属力日工油は、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、酸化防止剤等の副屑油助炸ｊ
を加え、これを乳化剤でＯ／Ｗ型等のエマルジョンとし
て通常１〜２０％類度で金属加工部に供給して１ハるが
、例えば金属の圧延においては、近年のＩｆ延設備、技
術の急速な進歩により、圧延速度の商運、犬童生）官化
がはかられ、ン關滑性循環安定性、作業性、廃水処理性
寺圧延油に対する要ポが、壇々苛酷なものとなってきて
おり、その要＞Ｋ　ｔｃ元分対応できろ圧延油の開発が
のぞまれているのか現状である。しかし／理がら従来の
乳化剤を用いた圧延油は、種々の難点を有し、満足し得
るものではなかった。１−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、圧延ン刈滑性をコントロールしていた。し
が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、エマルジョンの安定性を高めれば圧延材
へのプレートアラ）ｆｔｔ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
ルジョンが不安定になって循環使用する際に種々の支障
をきたす欠点があった。また研削、切削油等のこの外の
金属加工油（ｌこおいてもより一層の＋ｉＪ滑性の向上
、作業性の改善が求められて匹た。

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°
Ｃの油脂又はワッ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＠開会散し、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゛よって、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５５−１
４７５９３号）。

本発明者は更に研究を行った結果、実用上想定されろ高
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
件下の金属加工に防用でき、また厳しい切Ｍ条件下でも
金属加工ができ、１−かも液循環安定性等の工程′＃ｃ
理が容易な金属）ｉｎ工油組成″′吻を見出した。

更に詳しくは、特定のエチレンオキノド向加第４級つン
モニウム塩を使用するか、あるいは更にこれと界面活性
剤を併用すると、当該エチレンオキンド付加第４級アン
モニウム塩の保護コロイド的機能の働きによって、潤滑
油成分は大きな粒径を保って水中に安定に分散されるの
で循環安定性がよ（、また加工部に供給され、金属岐加
工材に接触すれば、粒径の大きな油粒子が金、１４彼卵
工材に厚くて強力な（閏滑膜を形成すること、更にまた
長期循環使用において、タンク内攪拌、供給循環ポンプ
に之る剪断力に対しても大きな粒径が安定（・て保持さ
れることを見出し、本発明を完成した。

従って、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；腫以上の
潤滑油成分、並びに（ｂｌ次の一般式（Ｄ、２ ３ （式中、Ｒ１は炭素数４〜２１のアルキル基、ヒドロキ
ンアルキル基又はアルキルアリール基を示し、Ｒ２及び
Ｒ３は炭素数１〜６のアルキル基を示し、Ｙは炭素数１
〜５のアルキレン基を示し、Ｊｌｌ及びｎは０父は１を
示し、４は１〜１０の整数を示し、χは対イオンを示す
） で表わされろエチレンオキンド付卯第４級アンモニウム
塩を必須成分として含有する金属加工油、組成物、並び
に成分（ａｌ及び（ｂｌ　ｒこ更にＩｄ界面活性剤を、
盗加配合した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ｔｍｔ戎吻のｆａｌ成分である。闇（
（’４．ｔ！ｌ成分としては、例えば、スビノドル油、
マンン油、タービン油、シリンダー油等の鉱物油：鯨油
、牛脂、ｊ啄詣、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１１方酸と炭素数１〜２
２の脂ｕ　Ｈ１価アルコール、エチレングリコール、ネ
オペンチルアルコール、ヘンタエリスリトール等とのエ
ステルが童げられる。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）ＦＪｙ、分のエチレンオキ７ド・１″：］
９１口４４級アンモニウムは公昶の化合物であり、りｌ
えは特公昭３７−９！５５８号、同ろ７−１ろ９６０号
Ｖて記載の方法によって製造されろ。この第４＆１アン
モニウム塩を形成する対イオンとしては次の（１）　＝
　（ｖｉｌで表わされる化合物が挙げられる。

１１　　リン酸、亜すン酸父＆まこれらのチオ又はエス
テル化合物 （１１）　　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シリン酸エステ
ル又はこれらのチオ化合物 １ｉｉＩ　　Ｒ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（ｉｖｌ　　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
モノ又はジホスフィン酸又はこれらのチオ化合物又はこ
れらの誘導体ｉｖｌ　　窒素原子を含有するモノ又はジ
父はトリホスホン酸 （ｖｉ）　　　　６朋酸 このリン酸化Ｂ物の具体例としては次のものが。

クリ示される。（１）のものとして（工、正リン酸、亜
り　　１ン酸、炭素数１〜８の脂肪族又は脂環族又は芳
沓族アルコールと正リン酸とのモノ又Ｑニジリン酸エス
テル又はこれらのチオ化合゛吻、又６１」二重アルコー
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。（１１）のものとしては２−ヒドロキンゾロビ
ルホスフェートが例示される。（ｉｉｉ）のものＲ’ｏ
　＆ｊ　ＪＲ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力ら炭
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、ベンジルホスホン酸、２−エテルヘキンルホス
ホン７１、ジー２−エチルへキンルホスホン市、ジベン
ジルホスホン酸、フェニルホスホン酸、ジベンジルホス
ホン酸、ヒドロギン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。ヒドロキノエタンジホ
スホン酸は次の式で表わされる化合物である。

ＨＯ−Ｐ−Ｃ−Ｐ−ＯＨ １１ ０ＨＯＨＯＨ ン酸、例えば炭素数１のメチルホスフィン酸、ジメチル
、ｊ−；　スフィン酸から炭素数８のｎ−オクチルホス
フィン酸、ジローオクチルホスフィン酸、２−エチルへ
キンルホスフイン酸、ジー２−エチルヘキンルホスフイ
ン酸、ベンジルホスフィン酸、ジベンジルホスフィン酸
、フェニルホスフィン酸、シフエ＝　／Ｌ／ホスフィン
酸、並びにこれらのチオホスフィン酸が例示される。（
Ｖｌのものとしては、ヘキサメチルホスホリックモノ（
又Ｉまジ）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ハ次の式で表わされ
る化合物である。

ＨＯ−Ｐ＝Ｏ ＯＨ また、（Ｃ）１戎分の界面活性剤としては、狗えば次の
■〜■のものが挙げられる。

■　炭素数６〜２２のポリオキンエチレンアルキル又は
アルキルアリールエーテル又はこれらの末端カルボキン
メチル化物の塩。

■　炭素数６〜２２のポリオキンエチレンポリオキンプ
ロビレンアルキル又はアルキルアリールエーテル。

■　オキンエテレンオキンプロピレンブロツクホリマー
。

■　炭素数１０〜１８の脂肪酸のソルビタン又はポリオ
キンエチレンソルビタンエステル。

■　炭素数１０〜１８のポリエチレングリコールエステ
ル。

■　炭素数１０〜１８のモノ脂肪酸グリセリンエステル
。

■　炭素数６〜２２のポリオキンエチレンアルキルアミ
ン。

■　炭素数６〜２２のアルキル又はアルギルアリールス
ルホン酸塩。

■　炭素数６〜２２のアルキル又はアルキルアリール硫
酸塩。

［相］　ＩＮＸｆｉ　６〜２２のポリオキンエチレンア
ルキル又はポリオキシエチレンアルキルアリールエーテ
ルの硫酸化物の塩。

０　炭素数６〜２２の脂肪酸塩。

０　炭素数６〜２２のアルキルアミンカルボネート。

［相］　炭素数６〜２２のアルキル又はアルキルアリー
ルアンモニウム塩又はその、４４体。

■　エチレンジアミン四酢酸のエチレンオキンド又ハゾ
ロビレンオキンド付加物。

本発明の金属加工油組成物は、上記谷成分を配合するこ
とてよって調製されるが、その配合量は全組成に対して
、（ａｌ成分のτ閏滑油取分は６０〜９９．８重量％（
以下単に％と表示する）、特に７０〜９９．８％、Ｆｂ
ｌ成分のアルキレンオキンド付７Ｊｏｇ４級アンモニウ
ム塩は肌１〜２０％、特に０．１〜１０％、（ｃｌ成分
の界面活性剤は０．１〜２０％、特に０．１〜５％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、例えば防錆剤、油性向上剤、
極ＥＥ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０〜２％、０〜２０％、０〜６％、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、油性向上剤とじ
てに、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［駿
が、また、極圧剤としては、ト１鳳クレジルホスフェ−
１・などのリン系化合物及びジアルキルジチオリンｅｍ
ｌ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−ゾチルｐ・−クレゾールなどのフェノール
系化合物、フェニル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吻（・ま、上記谷成分を単に
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１吏用されろ。

斯くして得られる本発明の金属加工油組成物は、高剪断
力を有する攪拌条件下に比叔的大きな粒径で安定した粒
度分布を与え、高τ閏滑性能を有し、経時変化の少ない
金属加工油を提供すると共に、次のような特長を有する
。すなわち、本発明で用いられろエチレンオキノド付卯
第４級アンつニウム塩自身、液体や固体粒子に速やかに
吸着し強い吸着膜を形成し、それらを親水化する能力を
持っている。この能力によって、加工時発生する汚れ油
分や金属粉の夾雑物をも親水性化させる働きも有する。

この為に従来の乳化剤のみを用いた金属加工油に比べて
、実操業中に混入する汚れ油分や、ダル粉等の夾雑物の
加工油中′＼の混入、いわゆる抱き込み現象が少なく、
常時クリーンな金属加工油として、また加工油の粒子径
を太きくし付着量を増大せしめる効果又は、極圧効果を
有する化合物として既に知られているリン系化合物をア
ルキレンオキノド付加第四級アンモニウム塩の対イオン
として用いる効果等によって高６１１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、即ち汚
れ等を親水性化する墨による清浄作用により、加工部周
辺等の作業環境が改善され、廃水処理性にも優れている
ため、従来の乳化剤のみを用いた圧延油には見られない
、クリーンな作業履違を実現するとい５ｆｉｆれた特徴
を有する。

本発明のエチレンオキンー付加第４級アンチニウム塩及
び界面活性剤の使用による作用機購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、水層に完全均一に溶解した該第４級アンモニウ
ム（塩）が、機械的な剪断力に応じて倣粒子化した潤滑
油成分の粒子に合一の始まる以前に吸着し、粒子表面を
親水性化し、その第４級アンモニウム（塩）が油粒子ど
うしを一種の凝集作用（・テよって大きな粒子とし、更
にその第４級アンモニウム（塩）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。これは、特開昭５５−１４７５９３号
の水溶性陰イオン冒分子化合物の場合、油粒子に対する
凝集作用が弱いため、該層ｆ１粒子のまま保護コロイド
的に安定化されてしまい、一旦ｉｇ！ｆｌＢ化された油
粒子を大きな粒子に同値できないのと相違する。

次に実施例を挙けて説明する。

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。尚エチレンオキンド付加第４級アンモニウム塩（以
下、「第４級アンモニウム」と称する）、乳化剤極圧剤
及び酸化防止剤としては次のものを使用した。

第４級アンモニウム（１） Ｈ３ 第４級アンモニウム（２） Ｈ３ 第４級アンモニウム（３） Ｈ３ 第４級アンモニウム（４） 第４級アンモニウム（５） １１ Ｃ）（３ＳＨ 第４級アンモニウム（６） Ｈ３ ｆＬ　化剤：　ｄｅリオキンエチレンノニルフェニルエ
ーテル（ＨＬＢ＝　１０．８　） 順化ｊ坊止剤：２，４−ジｔ〜ブチルｐ−クレノゞ−極
圧剤：トリフェニールホスファイト 界面活性剤； （Ｉ）ポリオキンエチレンノニルフェニルエーテル（Ｈ
ＬＢ　＝　７．８　） （２）　　フルビタンモノステアレート（３）　　ポリ
オキンプロピレンブロツクボリマ−（エチレンオキン「
４０Ｍ量％） （Ｊ　　ポリオキンエチレンソルビタンモノオレエート
（エチレンオキシド−５モル付加物）１′５）　　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 （６）　　モノオレイン酸グリセリンエステル１％とポ
リオキンラウリルエーテル（エチレンオキ７１２５モル
付加ｖＤ） 以下余白 比較品／Ｉ６１ 鉱　　　　　油　　　　　　　　　　　　　　　８５　
％オレイン酸　　　　　　　　　　５ リン酸エステル系（血圧剤　　　　２ トリエタノールアミン　　　　　２ 乳　　化　　剤　　　　　　　　　　　　　　　　５酸
化防止剤　　　　　　　　　　１ 比較品・％２ 牛　　　　　脂　　　　　　　　　　　　　　　９０　
％牛脂脂肪酸　　　　　　　　　　５ 乳　　化　　剤　　　　　　　　　　　　　　　　４酸
化防止剤　　　　　　　　　　１ 比較品Ａｃ　６ 牛　　　　　脂　　　　　　　　　　　　　　９４　％
牛脂脂肪酸　　　　　　　　　　２ 乳　　化　　剤　　　　　　　　　　　　　　　　２酸
化防止剤　　　　　　　　　　１ 比較品痛４ 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 乳　　化　　剤　　　　　　　　　　　　　　　　２酸
化防止剤　　　　　　　　　　１ 比較品、笛５ 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 ！Ｌ　　化　　剤　　　　　　　　　　　　　　　　　
２酸化防止剤　　　　　　　　　　１ 実施例 耐焼付荷重試１１．倹（ファレツクス試験法）耐焼付耐
重の測定（ま、ＡＳＴＭ規格Ｄ−１２３３１耐圧萌重試
１検（ファレツクス試１険）に準じておこなった。破倹
試料の調−・裂シエ、谷金属加工？ＩＩ］組成物を水で
６％濃度に希釈し、これをホモミキサーにより回１蔽数
１０．００　Ｏｒｐｍで撹拌することによりおこなった
。破倹試料の塗布は、上記攪拌溶？仮７ス：７’　”　
　ｉ　５０　ｍｌ　７分（圧力０．５　ｋｇ／Ｃｍ２）
、分散液温度５０°Ｃの条件でギヤーポンプを使用【２
、固定ブロックの中心の回ｌ伝ビンに塗′；ｆ５する方
法によった。

結果は第２表のとおりである。

第２表 実施例２ 焼付荷重試ｉ倹（−輸出四球式試験法）焼付荷重の測定
は、防爾庁暫定規烙ＮＤＳ　ＸＸＫ２７４０油１擁強度
試験方法（輸出四球式試験法）に準じて行った。破倹試
料の調製は、各金１４加工油組成物を水で６％儂度に希
釈し、これをホモミキサーにより回転数１０．０００　
ｒｐｍで攪拌することにより行った。被・淡試料の塗布
は、上記攪拌溶液乞スプレーｔＯ０５１／分（圧力０．
５　＋＜９７ｃＩＩＬ２）、試料溶液温度５０“Ｃの条
件でギヤーポンプを使用し、球押えで固定した６個の試
１験用鋼球の下方から３個の凄触点の中心の空間を通し
て上方の回転鋼球（・乙塗４０する方法によった。

結果は第６表のとおりである。

以下余白

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 土　（ａｔ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２閏滑油成分、並び
   に（ｂ１次の一般式（１） （式中、Ｒよは炭素数４〜２１のアルキル基、ヒ１０キ
   ンアルキル基又はアルキルアリール基を示し、Ｒ２及び
   Ｒ３ハ炭素数１〜乙のアルキル基を示し、Ｙは炭素数１
   〜５のアルキレン基ン示し、ｍ及びｎは０又は１を示し
   、ｌは１〜１０の整数を示し、Ｘは対イオンを示す） で表わされるエチレンオキンド付加第４級アンモニウム
   塩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、物。 ２、　エチレンオキシド付加第４級アンモニウムの塩を
   形成する対イオンが次の（１）〜（■１）で表わされる
   化合物のいずれかである特許請求の範囲第１項記載の金
   属Ｄロエ油組成物。 １１）　　リン酸、亜リン酸又はこれらのチオ又はエス
   テル化合物 （１１）　　アルキル、アルキルアＩＪ　）し又はアリ
   ル基に１個以上の水酸基を有するモノもしくはシリン酸
   エステル又はこれらのチオ化合物 （１ｔｉｌ　　炭素数１−８のアルキル、アルキルア又
   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ｌｖ）　　炭素数１〜８
   のアルキル、アルキルアリ又はアリル基を有するモノ又
   はジホスフィン酸又はこれらのチオ化合物又はこれらの
   誘導体 （ｖｌ　　蟹索原子を含有するモノ又はジ又はトリホス
   ホン酸 （■１）硼酸 ６、　エチレンオキンド付加第４級アンモニウム塩の量
   が、全組成物中の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．、　　［ａ）油脂、鉱物油および脂肪酸エステルシ
   カ・ら成ろ群から選ばれる１種又は２棟以上の？閏滑油
   成分、並びにｆｂ）次の一般式（１） （式中、Ｒ１は炭素数４〜２１のアルキル基、ヒドロキ
   シアルキル基又はアルキルアリール示し、Ｒ２及びＲ３
   は炭素数１〜５のアルキル基を示し、Ｙは炭素数１〜５
   のアルキレン基を示し、ｍ及びｎは０父は１を示し、ｉ
   は１〜１０の整数を示し、又は対イオンを示す） で表わされるエチレンオキンド付加第４級アンモニウム
   塩並びに（ｃｌ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。 ５　エチレンオキンド刊加第４級アンモニウムの塩を形
   成する対イオンが次の（１）〜（ｖｉ）で表わされる化
   合物のいずれかである特許請求の範囲第４項記載の金属
   加工油組成物。 （１）リン酸、亜リン酸又はこれらのチオ又はエステル
   化合物 （１１）　　アルキル、アルキルアリル又はアリル基に
   １１固以上の水酸基を有するモノもしぐはシリン酸エス
   テル又はこれらのチオ化合物 （ｉｉｉｌ　　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（ｉｖｌ　　炭素１
   ７９．　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ィン酸又はこれらのチオ化
   合物又はこれらの誘導体 ｉｖｌ　　ｉ素原子を含有する七〕又Ｑニジ又にトリホ
   スホン酸 （ｖｌ）硼酸 ６、　エチレンオキンド付加第４級アンモニウム塩の量
   が、全組成物中の０．１〜２０重量％である特許請求の
   範囲第４項記載の金属加工油組成物。 Ｚ　界面活性剤の量が、全組成物中の０．１〜１０重量
   ％である特許請求の範囲第４項記載の金属力０エフ由γ
   且成物。