JPS59227984A - 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】 は、潤滑油成分と分子中に窒素原子を有する陽イオン性
又は両性イオン性高分子化合物の塩もしくは第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。

従来から一般に使用されている金属加工油は、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、酸化防止剤等の潤滑油助剤音訓
え、これを乳化剤でψ型等のエマルジョンとして通常１
〜２０％礫度で金属加工部に供給しているが、例えば金
属の圧延において、近年の圧延設備、技術の急速な進歩
にょシ、圧延速度の高速、大量生産化がはかられ、潤滑
性循環安定性、作業性、廃水処理性等圧延油に対する要
求が、増々苛酷なものとなってきておシ、その要求に充
分対応できる圧延油の開発がのぞまれているのが現状で
ある。しかしな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。すなわ
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、圧延潤滑性をコン
トロールしていた。しか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ウト量が減少して
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。丑たブレス油
、切削油等のこの外の金属加工油においてもよ．？　一
層の潤滑性の向上、作業性の改善が求められていた。

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℃
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／高分子化合物）を用いて、当
該融点以下では固５体状態で水に安定に懸濁分散し、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５５−１４７
５９３号）。

本発明者は更に研究を行った結果実用上想定さ九る高剪
断条件及び加工連層が早く加工度の大きい高速高圧条件
下の金属加工に使用でき、また厳しい加工条件下でも金
属加工ができ、しかも液循環安定性等の工程管理が容易
な金属加工油組成物を見出した。

更に詳しくは、特定の水溶性高分子化合物を使用すると
、当該高分子化合物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く、また加工部に供給され、
金属被カロエ材に接触すれば、粒径の大きな油粒子が金
属枝加工材に厚くて強力な潤滑膜全形成すること、更に
また長期循環使用において、タック内攪拌、供給循環ポ
ンプによる剪断力に対しても大きな粒径が安定に保持さ
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
ステルから成る群力・ら選ばれる１種又は２種以上の潤
滑油成分、並びに（ｂ）次の■又は■で示される水溶性
高分子化合物の１種又は２種以上全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を提供するもの
である。

■　次の式（１）〜（ＩＶ）で表わされる単量体の塩も
しくは第４級アンモニウム塩の単独重合物又は共重合物 ［Ｒ１は■１又はＣＨ，、Ｒ８及び１え、はｆ（又は炭
素数１〜３のアルキル基〕 Ｃｍ’は１〜３の数、ｎｌは１〜３の数、Ｉ（、□、　
Ｒ２，Ｒ３は式（１）と同じ〕 Ｒ。

Ｒ。

［Ｒ，、はｆ（又は炭素数１〜３のアルキル又はアルキ
ロール基、Ｉ上点式（１）と同じ〕 ■も。

〔ｍ２及びｎ２ＶＪ、　０−３の数、Ｉも、　、　Ｒ２
，ｌも３は式（１）と同じ〕 ■　前記式（Ｉ）〜（ＩＶ）で表わされる単量体の塩も
しくは第４級アンモニウム塩と次の（１）〜（Ｖｌ）の
単量体又はその塩もしくは第４級アンモニウム塩あるい
は（ｖＩＩ）〜（ｘｌ）の単量体よう成る群から選ばれ
る単量体の１種又は２種以上との共重合物。

（１） Ｉ尤１ Ｃ１−Ｊニー０−又ｆｉ−ＮＨ−１ｌ’ｌ　ｌ　Ｒ，Ｉ
　Ｒ３１”は式（１）及び（Ｕ）七同じ〕 （１１） ■も。

〔１も、　Ｒ，、ｉ（、ｌ、　ｎ’　Ｂ式（１）及び（
ＩＩ）と同じ〕（Ｉｉｉ　） １ ［１ｔｔｕ式（１）と同じ。ピリジンの置換位は２又は
４位〕 （ｉｖン Ｒ。

［１ｊ、　、瓜は式（１）と同じ。ピペリジンの置換位
は２又に４位〕 （Ｖ） ■も。

ＣＲ，、Ｒ２，ルは式（１）と同じ〕 （ｖ１〕エチレンイミン （■１１）α、β−不飽和カルボノ酸又はその塩あるい
はその誘導体 （ｖｉｉＤスルホノ酸基含有ビニル化合物又はその塩（
１ｘ）アクリロニトリル （×）ビニルピロリドン （×１）炭素数２〜２０の脂肪族オレフィン本発明金属
圧延油組成物の（ａ）成分である潤滑油成分としては、
例えば、スビノドル油、マシン油、タービン油、シリノ
ダー油等の鉱物油；鯨油、牛脂、肝脂、ナタイ・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、ヤノ油、パーム油、ヒマシ油等から得られる脂
肪酸と炭素数１〜２２の脂肪族１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、ペノタエリス
リトール等とのエステルが挙げられる。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）成分の水溶性高分子化合物の分子量は１００
０〜１０００万であシ、１０００−１００万のものが好
ましい。

（ｂ）成分の単量体の具体例としては、（１）式の３−
メタクリロキシ−２−ヒドロキシプロピルジメチルアミ
ン、３−メタクリロキシ−２−ヒドロキンプロピルエチ
ルメチルアミノ、３−メタクリロキシ−２−ヒドロキシ
プロピルジエチルアミン、３−メタクリロキシ−２−ヒ
ドロキノプロピルジプロピルアミ７等が；（■）式のＮ
、Ｎ−ノメチルアミノメチレンキャツブドエチレングリ
コールメタアクリレート、Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノエチ
レンキャップドエチレングリコールメタアクリレート、
Ｎ　、　Ｎ−ジメチルアミノブロビレノキャノブドエチ
レノグリコールメタアクリレート、Ｎ、Ｎ−ジメチルア
ミノメチレンキャツブドジエチレングリコールメタアク
リレート、Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノエチレンキャップド
ジエチレノグリコールメタアクリレ−１・、Ｎ、Ｎ−ジ
メチルアミノブロピレノキャツブドジエチレングリコー
ルメタアクリレート、Ｎ、Ｎ−ジェチルアミノメチレン
キャップドエチレノグリコールメタアクリレート、Ｎ。

Ｎ−ジエチルアミノエチレンキャップドエチレングリコ
ールメタアクリレート、Ｎ、Ｎ−ジエチルアミンブロピ
レノキャップドエチレングリコールメタアクリレー）・
、Ｎ、Ｎ−ジェチルアミノメチレンキャツブドジエチレ
ングリコールメタアクリレート、Ｎ、Ｎ−ジエチルアミ
ノエチレノキャップドジエチレノグリコールメタアクリ
レート、Ｎ。

Ｎ−ジエチルアミノブロビレノキャップドジェチレノグ
リコールメタアクリレート等が；　（ＩＩＩ）式のＮ−
２−ヒドロキシメチル−２−α−メチルビニルイミダゾ
ール、Ｎ−２−ヒドロキノエチル−２−α−メチルビニ
ルイミダゾール、Ｎ−２−ヒドロキンプロピル−２−α
−メチルビニルイミダゾール等が−（ＩＶ）式のＮ、Ｎ
−ジメチルメチレノイミンメタアクリルアミド、Ｎ、Ｎ
−ジメチルエチレンイミンメタアクリルアミド、Ｎ、Ｎ
−ジエチルジエチレンイミンメタアクリルアミド、Ｎ、
Ｎ−ジメチルジエチレンイミノメタアクリルアミド、Ｎ
、Ｎ−ジエチルエチレンイミンメタアクリルアミド、Ｎ
、Ｎ−ジエチルエチレンイミンメタアクリルアミド、Ｎ
、Ｎ−ジエチルジエチレンイミンメタアクリルアミド、
Ｎ、Ｎ−ジエチルジエチレンイミンメタアクリルアミド
等が例示できる。

また、（■）式のジメチルアミノエチルアクリレート、
ジエチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエ
チルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレ
ート、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、ジエチ
ルアミノプロピルアクリルアミド、ジメチルアミノプロ
ピルメタクリルアミド、ジエチルアミノプロピルメタク
リルアミド等；（■）式のジメチルアミノメチルエチレ
ン、ジエチルアミノメチルプロペン、ジメチルアミノメ
チルプロペ／、ジエチルアミノメチルプロペン等；（■
）式のビニルピリジン等；（■）式のビニルピペリジン
、ビニル−Ｎ−メチルピペリジン等；（ＩＸ）　式のビ
ニルベノジルアミン、ビニル−Ｎ、Ｎ−ノメチルベノジ
ルアミン等が挙げられる。

これらの単量体の塩、または水溶性高分子化合物の塩と
しては、ナトリウム、カリウム、リチウム、亜鉛等の金
属、リン酸、亜リン酸、硼酸等の無機酸、低級脂肪酸、
低級ヒドロキン脂肪酸、有機版性リン酸類、有機酸性亜
リン酸類等の有機酸が防錆性等の面で好ましいが、！Ｊ
″ｆにリン酸、亜り７酸、有機酸性リン酸類、有機酸性
亜リン酸類、硼酸がよシ好寸しい。

また、（■１１）〜（×１）のビニル系単量体の具体例
としては、例えば、ビニルピロリド／、アクリロニトリ
ル；アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸又はこれら
の酸のアルカリ金属塩、アンモニウム塩、アマイド化合
物もしくはエステル化物；ビニルスルホン酸、メタリル
スルホノ酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパノ
スルホノ酸、ｐ−スチレノスルホノ酸又はこれらの酸の
アルカリ金属塩もしくはアンモニウム塩等が挙げられる
。

本発明の金属加工油組成物には、これらの水溶性高分子
化合物を潤滑油成分の０．１〜２０重量％（以下単に係
として表わす）配合するのが好ましい。

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、
極圧剤、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％、Ｏ〜３係、０
〜５％、の割合で添加することができる。

防錆剤としては、アルケニルコノ＼り酸及びその誘導体
、オレイン酸などの脂肪酸、ソルビタノモノオレートな
どのエステル又は、その他アミ７類等が、油性向上剤と
しては、オレイン酸・ステアリン酸等の高級ｌ」を肪酸
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
基酸が、また、極圧剤としては、トリ、クレジルホスフ
ェートなどのＩＪン系化合物及びジアルキルジチオリン
酸亜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−ブチル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は、」二記各成分を単に使用
時混合するか、あるいに、水分量が８０％位までの濃厚
性液として調製しておき、使用時水で希釈することによ
シ使用される。

斯くして得られる本発明の金属加工油組成物は、昼剪断
力を有する攪拌条件下に比較的大きな粒径で安定した粒
度分布を与え、扁潤滑圧延性能を有し、経時変化の少な
い圧延油を提供すると共に、次のような特長を有する。

すなわち、本発明で用いられる水溶性高分子化合物自身
、液体や固体粒子に速やかに吸着し、それらを親水化す
る能力を持ってはいるが、水と油の界面張力を下げて乳
化する能力は持ち合せていないので、潤滑油成分の乳化
が起らず従来の乳化剤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１ｆｔ）等の夾雑物
のいわゆる抱き込み現象も少ない、常時クリーンな金属
加工油として、高潤滑特注全保持するという優れた点が
ある。−１：た、上記両成分の機能によフ、作業環境の
汚れが改善され、廃水処理性にも優れているため、従来
の乳化剤を用いた圧延油には見られない、クリーンな作
業環境を実現するという優れた特徴を有する。

本発明の水溶性高分子化合物の作用機構は完全には解明
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水溶性高分子化
合物が、機械的な剪断力に応じて微粒子化した潤滑油成
分の粒子金、合一の始まる以前に吸着し、その高分子化
合物が油粒子どうしを一種の凝集作用によって大きな粒
子とし、更にその高分子化合物の立体的かつ電気的保護
コロイド作用によシその大きな粒子全水中に安定に分散
せしめている。これは、特開昭５５−１４７５９３号の
水溶性陰イオン高分子化合物の場合、油粒子に対する凝
集作用が弱いため、微細粒子の！、ま保獲コロイド的に
安定化されてしまい、一旦微細化された油粒子を大きな
粒子に回復できないのと相違する。

次に実施例を挙げて説明する。

実施例中で使用した金属加工油組成物は次のとおシであ
る。尚水溶性高分子化合物、酸化防止剤、乳化剤として
は次のものを使用した。

水溶性高分子化合物。

ここで含窒素単量体（１）〜（３）ハ次のものを示す。

含窒素単量体（１） 含窒素単量体（２） Ｉｊ−！Ｉ〉系牛ｊ］【１本（３） 含窒素単量体（４） ■ ＣＨ，Ｃｌ−１２０Ｈ 含窒素単量体（５） 水溶性高分子化合物Ａ−１： 含窒素単量体（１）の硼酸塩／ビニルピロリトノ／′ア
クリル酸ソーダー５／４／１　（モル比。

以下同し）の共重合物（ＭＷ＝２０万）Ａ　−２：　　
　　ｔｔ　　　　＜　Ｍ〜ｖ−５万）Ａ−３〃　　　（
ＭＷ＝５０００） Ａ　　４　：　　　　ｔｔ　　　　（ＭＷ＝１５００）
Ｂ：含窒素単量体（２）のリン酸塩／メタアクリル酸ソ
ーダ＝４１５の共重合物（ＭＷ＝２万）Ｃ：含窒素単量
体（３）のエチルホスフィン酸塩／アクリル酸ソーダ＝
３／１の共重合物 り、含窒素単量体（１）のエチルホスホノ酸塩／２．−
アクリルアミド−２−メチルプロパノスルホン酸ソーダ
ー４／１の共重合物（Δ（Ｗ＝１０万）Ｅ：含窒素単量
体（２）のリン酸塩／ビニルピロリドン／アクリル酸ソ
ーダー６／３／１の共重合物（ｈｉＷ＝　４５万） 」パ′Ｉ−ゴ１逆累単−Ｆけ体（３）のグリコールＷ　
塩の単独重合・　　　Ｎ−１，、Ｉ−・　〕 ・・　−・、−１，Ｈ；（、弔：１１１体（４）のリン
酸塩／アクリル醒ソー″ｉ−゛ニルスルホン酸ソーダー
３／１／１の共重合物（へ４Ｗ＝４０万） １１３窒素単量体（５）のジメチルホスフィ７岐塩／Ｌ
ニルピロリトノ／アクリル醒ソーダー６／３／１の共重
合物（ＭＷ＝４５万） １：含窒素単量体（２）の硼酸塩／アクリルアミド−１
／１の共重合物（ｉＶｌ　＝　５万）Ｊ：水溶性高分子
化合物（Ｅ）の含窒素単量体（２）のリン酸塩を硼酸塩
としたもの Ｊ（水Ｍ性菌分子化合物（Ｇ）の含窒素単量体（３）の
リン酸塩を硝酸塩にしたもの り、水溶性高分子化合物（Ｈ）の含窒素単量体（１）の
ジメチルホスフィン酸塩を塩酸塩としたものＭ二水溶性
冒分子化合物（Ｃ）の含窒素単量体（３）のエチルホス
フィノ酸塩全グリコール酸塩としたもの Ｎ：水溶性高分子化合物（Ａ−１）の含窒素単量体（１
）の硼酸塩を酢酸塩としたもの 〇二含窒素単量体（１）の単独重合物のリン酸塩（ＭＷ
−７万） Ｐ：含窒素単量体（２）の単独重合物の亜リン酸塩（Ｍ
Ｗ−１０万） Ｑ、含窒素単量体（３）の単独重合物のエチルホスホノ
酸塩（ＭＷ−１２万） 乳化剤、ポリオキシエチレ７ノニルフェニルエーテルｉ
−１，１，Ｂ二１０．６　） 酸化防止剤：２，４−ジｔ−ブチルｐ−クレゾール 以下余白 第１−１表 （％） 以下余白 第１−３表 （饅） 以下宗白 比較品扁１ 鉱　　　　　油　　　　　　　　　　　　　　　８５　
％オレイン酸　　　　　　　　　　　５ リン酸エステル系極圧剤　　　　　　　　　２トリエタ
ノールアミン　　　　　　２ 乳　　化　　剤　　　　　　　　　　　　　　　　５酸
化防止剤　　　　　　　　　　１ 比較品茄２ 牛　　　　脂　　　　　　　　　　　　　　９０％牛脂
脂肪酸　　　　　　　　　　５ 乳　　化　　剤　　　　　　　　　　　　　　　　４は
化防止剤　　　　　　　　　　１ 比較品扁３ 画情油成分 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 比較品扁４ 潤滑油成分 鉱物油（シリンダー油）　　　　　　７７％ペノタエリ
スリトールテトラオレエート　　　２０乳化剤　　　　
　２ 酸化防止剤　　　　　　　　　　１ 実施例１ 耐焼付荷重試験（ファレツクス試験法）耐焼付荷重の測
定は、ＡＳＴＭ規格Ｄ−３２３３耐圧荷重試験（ファレ
ツクス試験）に準じておこなった。被検試料の調製は、
各金属加工油組成物を水で３％濃匿に希釈し、これをホ
モミキサーによシ回転数１０００　Ｏｒｐｍ−で攪拌す
ることによシおこなった。被検試料の塗布は、上記攪拌
溶液をスプレー量５０ｍＡ／分（圧力０．５　Ｋｆ　／
　ｃａ　）、分散液温反５０℃の条件でギヤーポツプを
使用し、固定ブロックの中心の回転ピノに塗布する方法
によったＯ 結果は第２表のとおシである。

第２表 実施例２ 焼付荷重試験（曽田四球式試験法） 焼付荷重の測定は、防衛庁暫定規格ＮＤＳＸＸＫ２７４
０油膜強度試験方法（曽田四球式試験法）に準じて行っ
た。被検試料の調製は、各金属加工油組成物を水で３％
娘度に希釈し、これをホモミキサーによシ回転数１０，
０００　ｒｐｍで攪拌することにより行った。被検試料
の塗布は、上記攪拌溶液をスプレーｉ０．５７７分（圧
力０．５　ｈ　ｌ　ｏｊ　）、試料溶液温度５０℃の条
件でギヤーポツプを使用し、球押えで固定した３個の試
験用鋼球の下方から３個の接触点の中心の空間全通して
上方の回転鋼球に塗布する方法によった。

結果は第３表のとおシである。

第３表 実施例３ 廃水処理性試験 実施例２と同様に調整した被検液（１ｔ）に硫酸バノ±
３２添加後、２分間攪拌し、更にＣａ　（ＯＨ）２を添
加しｐＨ７，０に調整してから１０分間攪拌した。

次いで３０分静置後下澄液を採取し、ＣＯＤ　（ＫＭｎ
　０４法）を測定した。その結果は第４表のとおりであ
る。

以下余白 第４表 以上 出願人　花王石鹸株式会社 １」本鋼管（９、式会社 、□　　１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、、　　（ａ）油脂、鉱物油および脂肪酸エステルよ
   シ成る群から選ばれる１種又は２種以上の潤滑油成分、
   並びに（ｂ）次の■又は■て示される水溶性高分子化合
   物の１種又は２種以上を必須成分として含有すること金
   ％徴とする金属加工油組成物。 ■　次の式（１）〜（ＩＶ）で表わされる単量体の塩も
   しくは第４級アンモニウム塩の単独重合物又は共重合物 〔１尤１は１１又はＣＨ３、ｌ尤、及びＲ８ば１１又は
   炭素数１〜３のアルキル基〕 Ｃｍ’（ｒｆ、１〜３の数、ｎｌは１〜３の数、Ｒ□、
   　ｌｊ、　。 Ｒ３は式（１）と同じ〕 几。 ４ ［Ｒ，［ｉ（又は炭素数１〜３のアルキル又はアルキロ
   ール基、■も、は式（１）と同じ〕Ｒ□ 〔〜２及びｎ２ニｏ〜３）数、Ｒ，、Ｒ２，ｉ＜、Ｂ弐
   （１）と同じ〕 ■　前記式（１）〜（ＩＶ）で表わされる単量体の塩も
   しくは第４級アンモニウム塩と次の（１）〜（ｖＣ＋の
   単量体又はその塩もしくは第４級アンモニウム塩あるい
   は（ｖｌｌ）〜（×１）の単量体よシ成る群から選はれ
   る単量体の１種又は２種以上との共重合物。 す 〔Ａ　ｔ６−０−又Ｂ　−ＮＨ−１１もｌ　ｌ　ｔｔ、
   　ｌ　Ｒ３１１’は式（１）及び（ＩＩ）と同じ〕 （１１） １尤。 ［Ｒ，、Ｒ２，Ｉ（、、ｎ’は式（１）及ＩＪ’（ＩＩ
   ）と同じ〕（ｌｉｉ　） ■（１、 〔Ｉも１は式（ｆ）と同じ。ビリツノの置換位は２又は
   ４位〕 〔Ｒ１、■鳩は式（Ｄと同じ。ピペリジノの置換位は２
   又は４位〕 （■） Ｒ１ （１（、、、Ｒ２，Ｒ３は式（１）と同じ〕（ｖｉ）−
   ［−チリ／イミン （ｖｒｒ）α、β−不飽和カルボン酸又はその塩あるい
   はその誘導体 （Ｖｌ）ρスルホノ酸基含有ビニル化合物又はその塩（
   １×）アクリロニトリル （×）ビニルピロリドン （Ｘｌ）炭素数２〜２０の脂肪族オレフィン２、水溶性
   高分子化合物の分子量が１０００〜１０００万である特
   許請求の範囲第１項記載の金属加工油組成物。 ３、　水溶性高分子化合物が潤滑油成分の０１〜２０重
   量係である特許請求の範囲第１項記載の金属加工油組成
   物。