JPS59227989A - 水溶性金属加工油組成物 - 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】 詳しくは、ポリアルキレンイミノ又はその誘導体のｐＨ
を５〜１２に調整したものと水溶性油性向上剤を必須成
分として含有する金属の塑性加工、切削、研削加工等の
加工時に潤滑剤として有用な水溶性金属加工油組成物に
関する。

従来よシ使用されている金属の塑性加工、切削、研削等
における液体状潤滑剤は、そのまま潤滑部分に適用する
以外に、界面活性剤等の乳化剤により潤滑剤を所定濃度
水に乳化させ、エマルションとして加工時、被加工材の
表面に適用される。即ち、液体状潤滑剤は界面活性剤等
によ多乳濁された液体状潤滑剤粒子の被加工材表面への
付着により創滑効果を得る点が特徴である。特に水を使
用した液体状潤滑剤は、被加工材の加工時の発熱の冷却
効果、あるいは乳濁液の循環使用による経済性等の而で
有利である。しかしその反面、（イ）　乳濁液の安定性
。

（ｐ）　　金属の加工時発生する金属粉、スカム等の汚
れの乳濁液中への混入。

（９　これら汚れによる被加工材表面の汚染。

に）乳化の安定化を図るために生じる潤滑剤乳濁粒子の
被加工材表面−＼の付着量低下による耐荷重性の低下。

（ホ）　乳濁液の廃水処理性。

（へ）使用水に主として起因する加工材の腐食、発錆。

等、乳濁液の管理上釉々の欠点を有していた。

従って、加工後、潤滑油等による被加工側表面の汚染の
ない美麗な表面状態が得られ、かつ金属粉、潤滑剤劣化
物等の汚れの混入、すなわち汚れの系内への抱き込みが
なく、その結果、汚れによる被加エイ１の汚染が無い水
溶性潤滑剤の開発が望１れるが、これらの効果を有する
優れた潤滑剤は未だ見出さり、ていないのが現状である
。

そこで、本発明者らは、従来の液体状潤／１′を削の有
する上記欠点を解消し、かつ水溶性である潤ｉｌｆ剤を
提供すべく、鋭意研究を行った結果、液体状潤滑剤を使
用せずとも、特定のポリアルキレノイミノ又はその誘導
体と水溶性油性向上剤全含有する組成物の水溶液を用い
れば、上記目的が達成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）分子量２５０〜１０万の範囲
にあるポリアルキレノイミン又はその誘導体のｐｌ−１
ｉ　５〜１２に調製したもの（以下、単に「ポリアルキ
レンイミン」と略称することもある）から選ばれる１種
又は２種以上、並びに（ｂ）水溶注油性向上剤を必須成
分として含有する水溶性金属加工油組成物を提供するも
のである。

本発明の水溶性金属加工油組成物に使用するポリアルキ
レ／イミノとしてはポリエチレンイミノ、ポリプロピレ
ノイミノ、更にはアルコール類、フェノール類、アミ７
類、カルボン酸類等の活性水素を有する物質にエチレン
イミノ、プロピレノイミノを付加重合し窒素原子数を７
個以上としたもの、ジハロゲノアルカノのアノモノリン
ス又はアミツリシスによって得られる窒素原子数が６個
以」二のものが挙げられる。

例えば、ポリエチレンイミノはエチレンイミノ、ジエチ
レノトリアミン、トリエチレンテトラミノ、テトラエチ
レンペンタミン、ペンタエチレノヘキサミノなどのポリ
エチレンポリアミノにエチレンイミノ全付加させる事に
より、容易に得る事ができるし、又、エチレンイミンを
一般に酸性触媒を用いて重合することにょシ得る事もで
きる、このようにして得られたポリエチレンイミノは下
記（１）式のような顆状のポリアミンではなく、上記（
２）式の骨格を有する分枝を有する化合物である。

−Ｃ１ノ、　−ＣＩ−Ｊ、　−Ｎ１−１　−　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）
この様にして得られたポリアルキレンイミノは窒素原子
を６個以上含むものであり、１級窒素原子、２級窒素原
子及び３級窒素原子の個数の比率がそれぞれおよそ１１
：１ないし１　：２：ｌの範囲にあるものが好ましい。

更に、よシ好ましくはポリエチレンイミノが分子内に下
記（３）式、 ／ −Ｃ１−１゜−Ｃ１ｌ、　−Ｎ　、；　　　　　　　　
　　　（３）に示す骨格を連続して５個以」二有し、且
つそれらの内、１個以上は上記（２）式に示す骨格を有
するもので、末端がＯｔｌ及び／又はＮ　Ｉ（□である
ものである。

また上記ポリアルキレフイミンは、通常のアミ７と同様
にすぐれた化学反応性を有しているので、各種誘導体が
合成できる。以下にその代表例を示す・ （ａ）　　アルデヒド類、ケトノ類との反応生成物（ｂ
）　　アルキルハライドとの反応生成物（Ｃ）　　イソ
シアネート類、チオイソシアネート類との反応生成物 （ｄ）　　活性二重結合を有するものとの反応生成物（
ｅ）　　エビハロヒドリン類との反応生成物＜ｆ）　　
ノアナライド類、グアニジノ類、尿素等との反応生成物 （ｇ）　　カルボン酸、酸無水物、アシルハライド等ト
の反応生成物 これらのポリエチレンイミ７ｉＪ：ｐＨ５〜１２の範囲
になるように調整されるが、このｐＨ２与える調整剤と
しては、硫酸、硝酸、塩酸、硼酸等の無機酸；蟻酸、酢
酸、プロピオン酸等の低級脂肪酸、ヒドロキン酢酸、ヒ
ドロキノブロビオノ酸等の低級ヒドロキン脂肪酸等の有
機酸；あるいは次の（１）〜（Ｖ）で示される有機又は
無機り７酸化合物が挙げられる。尚これらのｐｆ（調整
剤のうち、金属の防錆性、加工時の潤滑性等の観点から
、硼酸又はり／酸化合物が特に好ましい。

（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）アルギル、アルキルアリル又はアリル基に１個
以上の水酸基ケ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 （Ｉｊｉ）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１４グ又はこれ
らのチオ化合物又はこｈらの誘導体（１ｖ）炭素数１〜
８のアルギル、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（Ｖ）窒素原子を含有するモノ又はジ又はト
リホスホン酸 このリノ酸化合物の具体例どしては次のものが例示され
る。（１）のものとしては、正リン酸、亜リン酸、炭素
数１〜８の脂肪族又は脂環族又は芳香族アルコールと正
リン酸とのモノ又はシリン酸エステル又はこれらのチオ
化合物、又は上記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−ヒドロキシプロピルホスフェートが例示される
。（１１１）のものとしては、一般式 は炭素数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から炭素数８のｎ
−オクチルホスホン酸、ジｎ−オクチルホスホノ酸、ベ
ンジルホスホ／酸、２−エチルへキンルホスホン酸、ノ
ー２−エチルへキノルホスホノ酸、ジベンジルホスホ／
醒、フェニルホスホン酸、ジフェニルホスホン酸、ヒド
ロキシエタンジホスホノ酸、並びにこれらのチオホスホ
ノ酸が例示される。ヒドロキシエタンジホスホン酸ハ次
の式で表わされる化合物である。

ＯＣｌ４３０ ＩＩ　　　　　Ｉ　　　　　ｌｌ １１０−Ｐ−Ｃ−Ｊノー（ＪＩＪ ｌｌ すｆ−Ｊ　　　０１）Ｏｆ−！ れるホスフィン酸、例えば炭素数１のメチルホスフィノ
酸、ジメチルホスフィン酸から炭素数８のｎ−オクチル
小スフィン酸、モロ−オクチルホスフィン酸、２−エチ
ルへキンルホスフィ／酸、ジー２−エチルへキシルホス
フイン岐、ベンジルホスホ／酸、ジベンジルホスフィン
酸、フェニルホスフィノ酸、ジフェニルホスフィン酸、
並ひにこれらのチオ小スフィン酸が例示される。（Ｖ）
のものとしては、ヘギザメチルホスホリツクモノ（又は
ジ）アミド、ニトリロトリスメチレンホスホ／酸が例示
される。ニトリロトリスメチレンホスホ／酸は次の式で
表わされる化合物である。

ＨＯ−１）二〇 Ｈ また、（ｂ）成分の水溶性油性向上剤としては、炭素数
８〜２２のモノカルボン酸とアンモニア又は炭素数１〜
８の脂肪族又は脂環族アミン又はこれらの誘導体、モノ
、ジ、トリエタノールアミン、エチレンジアミン、ジエ
チレントリアミン、トリエチレノテトラミ７から成る群
から選ばれるアミンを反応させて得られるカルボッアミ
／塩；炭素数８−２２のｊ前肪散の重合酸（ダイマー酸
、トリマー酸等）と上述のアミノ化合物よシ成る重合酸
アミン塩；炭素数８〜２２のカルボッ酸又はこれらの重
合取アミドにエチレンオキシドを５モル以上付加しプこ
もの；ソルビタン脂肪酸エステル誘導体、炭素数８〜２
２の脂肪酸とポリエチレ／グリコールとのエステル、炭
素数８〜２２の脂肪酸とグリセリンとのエステル誘導体
、炭素数８〜２２の脂肪酸の金属塩、炭素数８〜２２の
アルケニルコハク酸のアミン塩又は金属塩等を挙げる事
ができる。

以上の成分を含む本発明の金属加工油組成物は、水溶性
油性向上剤がポリアルキレンイミンに対して０．１〜５
０重量％（以下単に係と表示する）になるように配合す
るのが好ましい。

本発明に係る水溶性金属加工油組成物の潤滑性に対する
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（であると考えられる。すなわち、当該ポリアルキレ
ノイミンと水溶性油性向上剤とを含有する水溶液を加工
時金属の用Ｊ工部に供給すると、ポリアルキレンイミノ
物が、当該窒累原子に由来する基の金属表面に対する強
い吸着作用によシ金属加工部に水浴注油性向上剤と共に
これらの化合物の強固な吸着膜を形成し、これと同時に
ポリアルキレンイミノと硼岐、リン酸化合物等が金属表
面に吸着あるいは反応して、更に強い吸着膜ヲ生ずるも
のと考えられる。また、ポリアルキレンイミノの中和物
による吸着膜は、ポリアルキレンイミン自身比較的低分
子量であるため、吸着膜がよシ密になるものと考えられ
る。

本発明の水溶性金属加工油組成物はこれらのポリアルキ
レノイミ／及び水溶性油性向上剤の１種又は２６種以上
の混合物として構成され、また水を加えて水溶液の状態
としてもよい。さらに上記成分の他に必要に応じて公知
の各種添加剤、例えば水溶性増粘剤、水溶性防錆防食剤
等を添加することもできる。これら各種添加剤は、必要
に応じ水溶性金属加工油組成物全量に対して、各々０〜
１０カの割合で添加することができる。

水溶性防錆防食剤としては、クロム酸塩、亜硝敏塩、モ
リブテン酸塩、タングステン酸塩、重合リン酸塩等の無
機化合物、■モノアミン類、シアミー・類、アミド類の
単独もしくはこれらのエトキシル化合物、−塩基酸塩、
二塩基酸塩、ナフテン酸塩、す／酸塩及び上述の無機化
合物として例示した各種塩、■アミノ酸のアルカリ塩、
■イミダプリン誘導体、■第４級アンモニウム塩、■メ
ルカプトベンゾトリアゾール等の有機化合物等を例示す
ることかできる。水溶性増粘剤としては、ポリメチルメ
タアクリレート、ポリエチレングリコール、ポリプロピ
レノグリコール、ポリエチレノグリコール脂肪酸エステ
ル、カルボキ／メチルセルＤ−ス等が例示できる。

本発明の水溶性金属加工油組成物は、必要に応じて使用
時水で６釈して１００〜５ｏ万ｐｐＨ１、好丑しくは１
０００〜５万ｐｉ）ｍの一度にして使用される。

本発明の水溶性金属加工油組成物の水溶液のりＩＪ工部
への供給は、スプレーまたは浸漬によって行れる。この
場合、当該組成物の水溶液は、汚、ｔＬ、スカム等の混
入による潤滑性等の性能低下が見られないため、循環１
更用か可能である。

斯くして得られる本発明の水溶性金属加工油組成物は、
水を使用してエマルシヨンの形で適用される潤滑剤が備
えている高い冷却効果を保持しつつ、更に次のような特
長全有する。

（１）鉱油、牛脂、脂肪酸等の油性の液体潤滑剤等を含
有せずとも、水溶液の状態で従来の液状潤滑剤等と同等
またはそれ以上の耐荷重性を有するため、金属加工時硬
れた潤滑性が得られる。

（２）固体潤滑剤や油性の液体潤滑剤を含有しないので
、加′工表面の美麗化が図れる。

（３）　　当該金属加工油組成物には金属加工時生成し
た金属粉、油汚れに対する強い刺着性があるため、これ
ら物質は親水性化され再付着が防止される一方、当該金
属加工油組成物は界面活Ｐ＋ヲ有しないため、油汚れの
乳化混入が解消され、被加工材表面及び加工時、周囲の
清浄化が図れる。

（４）　　油性の液状潤滑剤に見られるような乳化剤等
全使用しないので廃水処理が容易である。

（５）水溶液を用いるので防災面での安全ａｔ有する。

従って、冷却重視や油蒸気防止等の理由で水を使用した
い場合、例えば金属の塑性加工、切削、研削加工分野等
において、よシ有効的に使用できるほか、一般の潤滑剤
が用いられる発熱や加熱を併う加工分野にも拡大使用す
ることが可能である。

また、金属加工時に生成する金属粉、油汚れに対するそ
の強い付着性によるこれらの物質の親水性化に基く再付
着性防止効果によって、被加工材表面及び加工時、周囲
の清浄化に対しても優れた効果を示した。

次に実施例を挙げて説明する。

実姉側中で使用、した水溶性金属加工油組成物は、表−
１に示す通シである。

尚、ポリアルキレノイミノ、水溶性油性向上剤、水溶性
増粘剤、水溶性防錆・防食剤、乳化剤、目グ化防止剤、
極圧剤としては次のものを使ＩＴＪ　ｌ、　７゜。

ポリアルキレ／ゴミ／。

（１）　　分子量２５０のポリエチレンイミン（以下１
３Ｅ　１と称する）をリン酸でｐｉ−１−６，５とした
もの（２２分子量２５０のＰＥｌ−２エチルホスホン酸
でｐＨ＝５５としたもの （３）　　分子量２５０のＰＥｌ−２ノエチル小スフイ
ン酸でｐｉ−（＝　８．０としたもの （４）分子量２５０のｐＥｒｙ、エチルチオホスホン酸
でｐ（（＝９．５としたもの （５）分子量３００ＯＰＥＩを硼酸でｐｉ−１＝　Ｉ　
Ｏ，０としたもの （６）分子量３００のＩ）Ｅ　Ｔにブチルアルデヒドを
ＰＥＩに対し１０重量％になる様に反応させ、す／酸で
ｐＨ＝　８．０としたもの （７）分子量６００のＰＥＩ−ｑブチルホスホノ酸でｐ
Ｈ−１０，０としたもの （８）分子量２８００のＰＥｌ１２−ヒドロキノブチル
ホス小ノ酸でｐＨ＝７．０としたもの （９）　　分子量６００のＩ）Ｅｌにミリスチルイソン
アイ・−トをＩ）ＥＩに対し５重量係となる様にしたポ
リ尿素化反応物をリン酸でｐＨ＝８．５としたもの００
　　分子量６００のＰＥＩＩヒドロキ／エタノジホスホ
７散でｐＨ＝８．５としたもの αυ　分子量６００のＰＥＩを硼酸でｐＨ＝　１１．０
としたもめ （２）分子量ｘｏ、ｏｏｏｏｐＥｘ＊亜ＩＪ　ン酸テｐ
Ｈ＝　Ｉ　Ｏ，５としたもの ０３　　分子量９０００ＰＥＩｆ、ニトリロトリスメチ
レノホスホン酸でｐＩ−１＝６０としたもの０荀　分子
量３００のＩ）Ｅｌに無水酢酸をＰＥＩに対し５０重量
％に’ｆｘる様に反応さぜ、リン酸テｐト■−７０とし
たもの θＯ分子量９００のＰＥＪ、−２ヒドロキン酢酸で可１
＝８．０としたもの ＯＱ　　分子量７０，０００のＰＥＩＩヘキサ人チルホ
スホリックノアミドでｐ［４＝＝　１０．０としたもの
水溶性油性向上剤。

（１）牛脂脂肪酸石鹸（Ｎａ塩） （２）　　オレイン酸ジェタノールアミン塩（３）　　
オレイン酸の重合酸（ダイマー酸／トリ？　−酸以上の
ポリマー酸−８／２）アミドにエチレンオキシドを１０
モル付加したもの （４）ポリオキシェチレノンルビタンジステアレート（
エチレンオキシド８モル付カ０） （５）ポリエチレングリコール（１０量体）牛脂脂′肪
酸エステル （６）バーム油アルケニルコハク酸のブチルアミン塩 水溶性増粘剤： （１）　　ポリメチルメタアクリレート（ＭＷ＝５万）
（２）　　ポリプロピレンポリエチレングリコール（Ｍ
Ｗ＝３万、エチレノグリコール／プロビレ／グリコール
重量比＝＝３７１） 水溶性防錆・防食剤： （１）　　Ｎ−ヤシアルキルβ−イミノジブロピオノ酸
ソーダ （２）　　ベンゾトリアゾール 乳化剤：ポリオキシェチレ７ノニルフェニールエーテル
ＣＩ（ＬＢ＝　７．６　） 酸化防止Ａｌｌ　：　２　、４−ジ１−ブチルーＰ−ク
レゾール 極圧剤、トリフェニールフォスファイト以下余白 第１表 比較前、ブ５１ 潤滑油成分 牛脂　　　　　　　　　　９５多 牛脂脂肪酸　　　　　　　　２ 乳　　化　　剤　　　　　　　　　　　　　　２酸化防
止削　　　　　　　　　１ 比較前＆２ 潤滑油成分 牛　ハロ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　９　４　　チ牛脂脂肪酸　　
　　　　　　２ 極　　圧　　削　　　　　　　　　　　　　　　１　係
乳　　化　　削　　　　　　　　　　　　　　２酸化防
止削　　　　　　　　　１ 比較前１６３ 潤滑油成分 鉱物油（ンリノダー油９　　　７７％ ペンタエリスリトールテトラオレエ−１・２０乳　　化
　　削　　　　　　　　　　　　　　２順化防止剤　　
　　　　　　　　１ 比較品盃４ 潤滑油成分 鉱物油（ノリノダー油）　　　　７６％ペンタエリスリ
トールテトラオレエ−）２０乳　　化　　剤　　　　　
　　　　　　　　　　２順化防止剤　　　　　　　　　
１ 比較品扁５ 潤滑油Ｊ成分 鉱物油（スピアドル油〕　　　　７２％ステアリ＝Ｗオ
クチルエステル　　　　　２゜オレイン酸　　　　　　
　　　５％ 乳化削　　　　２ 酸化防止剤　　　　　　　　　１ 比較前、６６ 潤滑油成分 鉱物油（スピンドル油）　　　　７１係ステアリン酸オ
クチルエステル　　　　　２０オレイン酸　　　　　　
　　　５ ］ 乳　　化　　削　　　　　　　　　　　　　　　２１″
狡化防止削　　　　　　　　　１ 実施例１ ｉ１ｉｌ焼付荷重試験（ファレソクス試験法）ＩＩｉｌ
Ｉψ；伺荷重の測足は、Ａ　Ｓ　Ｔ　Ｍ規格１）−３２
３３耐圧荷重試験（ファレツクス試験）に準じておこな
った。抜検試料は第１表の各水溶性金属加工油組成物を
ホモミキサーによシ回転数３０００ｒｐｍで撹拌しｆｃ
ｏ尚、比較前は３係濃度のエマルションとし、ホモミキ
サーによシ回転数１１００００ｒｐで攪拌を行なった。

被検試料の塗布（グ、上記攪拌溶液をスプレー量５０ｒ
ｒ＋ｌ／分（圧力０．５　Ｋ９　／　ｃｒｌ　）、分散
液温度５０℃の条件でギヤーポツプを使用し、固定ブロ
ックの中心の回転ビンに塗布する方法によった。

結果は第２表のとおりである。

第２表 実施例２ 廃水処理性試験 実施例１と同様に調整した被検液（１ｔ）に硫酸パン上
３フ添加後、２分間攪拌し、更にＣａ（α−■）２全添
加しｐｌ−ｆ　７．０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
Ｏ＋法）を測定した。結果を第３表に示す。

第３表

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １（ａ）分子量２５０〜１０万の範囲にあるポリアルキ
   レノイミノ又はその誘導体のｐ［−１ｉ　５〜１２に調
   整したものから選ばれる１種又は２種以上、並びに（ｂ
   ）水溶性油性向上剤を必須成分として含有することを特
   徴とする水溶性金属加工油組成物。 ２　ポリアルキレノイミンがポリエチレノイミ７である
   特許請求の範囲第１項記載の水溶性金属加工油組成物。 ３　水溶性油性向上剤かポリアルキレノイミノに対し０
   １〜５０重量係である特許請求の範囲第１項記載の水溶
   性金属力ｕ１油組成物。