JPS59227991A - 水可溶性金属加工用潤滑剤組成物 - 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】 本発明は新規な水可溶性金属加工用潤滑剤組成物、更に
詳しくは、炭素数４〜２２の脂肪族、脂環族もしくは芳
香族アミンのリン酸化合物もしくは硼酸との塩又は第４
級アンモニウム塩並びに水溶性防錆防食剤を含有する金
属の塑性加工、切削、研削加工等の加工時に潤滑剤とし
て有用な水可溶性金属加工用潤滑剤組成物に関する。

従来より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／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
等により乳濁された液体状潤滑剤粒子の被加工材表面へ
の付着により潤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面
で有利である。しか（−その反面、（イ）乳濁液の安定
性。

（ロ）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。

儒）　これら汚れＫよる被加工材表面の汚染。

（ニ）乳化の安定化を図るために生じる潤滑剤乳濁粒子
の被加工材表面へのＵ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、乳濁液の管理上程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材表面の汚染の
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Ｏ抱き込みが
なく、その結果、汚れによる被加工材の汚染が無い水溶
性潤滑剤の開発が望まれるが、これらの効果を有する優
れた潤滑剤は未だ見出されていないのが現状である。

そこで、本発明者らは、従来の液体状潤滑剤の有する上
記欠点を解消し、かつ水溶性である潤滑剤を提供すべく
、鋭意研究を行った結果、液体状潤滑剤を使用せずとも
、特定のアミンの酸性リン酸類もしくは硼酸との塩又は
これらとの第４級アンモニウム塩及び防錆防食剤を含有
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。

すなわち、本発明は、（ａ）炭素数４〜２２の脂肪族、
脂環族もしくは芳香族アミンのリン酸化合物もしくは硼
酸との塩又は酸性リン酸類もしくは硼酸による第４級ア
ンモニウム塩の１種又は２種以上、並びに（ｂ）水溶性
防錆防食剤を必須成分として含有することを特徴とする
水可溶性金属加工用潤滑剤組成物を提供するものである
。

本発明組成物の（ａ）成分である脂肪族、脂環族もしく
は芳香族アミン（以下、「アミン化合物」と称する）と
しては次のものが挙げられる。

■　炭素数４〜２２のアルキルアミン、例えばブチルア
ミン、ヘキシルアミン、デシルアミン、ラウリルアミン
、オレイルアミン等のモノアミン類及びジブチルアミン
、プロピルデシルアミン、シバルミチルアミン等のジア
ミン類及びこれらの誘導体。

■　ポリアルキレンポリアミン類、例えばエチレンジア
ミン、ジエチレントリアミン、］・リエチレンテトラミ
ン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンへキサ
ミン及びこれらの誘導体。

■　炭素数３〜６のシクロアミン類、例えばシクロヘキ
シルアミン及びこれらの誘導体。

■　炭素数４〜２２のアルキル基を有するジアミン類、
例えばＮ−オクチルエチレンジアミン、Ｎ−オレイルエ
チレンジアミン、Ｎ−ラウリルプロピレンジアミン、Ｎ
−ステアリルプロピレンジアミン、Ｎ−オレイルブチレ
ンジアミン及びこれらの誘導体。

■　フェニール基を１個以上有するアミン類、例えばベ
ンジルアミン、ブチルベンジルアミン等のモノアミン類
、炭素数１〜２２のアルキル基とフェニール基より成る
ジアミン又はトリアミン類、例えばベンジルメチルアミ
ン、ジベンジルアミン、ベンジルエチルアミン、ベンジ
ルデシルアミｙ等のジアミン類、ジメチルベンジルアミ
ン等のトリアミン類及びこれらの誘導体。

■　炭素数１〜２２のアルキル基よりなるトリアミ７類
、例えばラウリルジメチルアミン、プロピルジメチルア
ミン、ステアリルジメチルアミン及びこれらの誘導体。

■　炭素数１〜２２のアルキル基を有するイミダシリン
及びこれらの誘導体。

■　炭素数１〜２２のアルキル基を有するピコリン及び
これらの誘導体。

また、これらのアミンと塩又は第４級アンモニラム塩を
形成する対アニオンのリン酸化合物としては次の（１）
〜（Ｖ）の化合物が挙げられる。

（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
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 （ｉｉｉ）　　炭ｔ［］〜８のアルキル、アルキルアリ
Ｊし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ｆ：Ｖｌ　　炭素
数］〜８のアルキル、アルキルアリル又は７１）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（■）窒素原子を含有するモノ又はジ
又はトリホスホ／酸 このリン酸化合物の具体例と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−ヒドロキシグロピルホスフエ−１・が例示され
る。（ｉｉｉ）のものＲ′Ｏは炭素？　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、
ジローオクチルホスホン酸、２−エチルへキシルホスホ
ン酸、ジー２−エチルへキシルホスホン酸、ベンジルホ
スホン酸、ジベンジルホスホン酸、フェニルホスホン酸
、ジフェニルホスホン酸、ヒドロキ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
ロキシエタンジホン酸は次の式て表わされる化合物であ
る。

（Ｉｔｏ、　Ｉ？、は前記と同じ）で表わされるホスフ
ィン酸、例えば炭素数１のメチルホスフィン酸、ジメチ
ルホスフィン酸から炭素数８のｎ−オクチルホスフィン
酸、モロ−オクチルホスフィン酸、２−エヂルヘキシル
ホスフィン酸、ジー２−エチルへキシルホスフィン酸、
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、ジフェニルホスフィン酸、並びにこ
れらのチオホスフィン酸が例示される。（■）のものと
しては、ヘキザメチルホスホリノクモノ（又はジ）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ポン わされる化合物である。

品 更にまた、（Ｉ〕）成分の水溶性防錆防食剤としては、
クロム酸塩、亜硝酸塩、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、
ジアミン類、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、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、■イミグゾリン誘導体、■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ができる。

本発明の水可溶性金属加工用潤滑剤組成物は、（ａ＋及
び（ｂ）成分を混合するか、あるいは水を加えて水溶液
状態とすることによって調製される。更に上記成分の他
に必要に応じて公知の各種添加剤、例えば２，４−ジー
ｔーブチルＰークレゾール等のフェノール系、フェニル
−α−ナフチルアミン等の芳香族アミン系等の酸化防止
剤；ポリメチルメタアクリレート、カルボン酸のポリエ
チレングリコールエステル等水溶性増粘剤；ラウリン酸
、パルミチン酸、ステアリン酸等のカルボン酸の金属塩
、アミン塩、ソルビタン誘導体等の水溶性油性向上剤を
添加することもできる。これら各種添加剤は、必要に応
じ水可溶性金属加工用潤滑剤組？ 酸物全量に対して、０〜ｌＯ％の割合で添加す、ること
かできる。

また、目的に応じ、不対電子対を有する硫黄、硫黄化合
物、例えば硫黄単体、亜硫酸、脂肪族、脂環族もしくは
芳香族炭化水素基を有するメルカプタン、スルファイド
（チオフェン類を含む）あるいはジ、トリ等のポリスル
ファイド類を全組成物中に１２〜４％添加することがで
きる。更にまた、組成物の安定化のために公知の界面活
性剤を（ａ）成分に対し２０％以下の範囲で添加しても
よい。

本発明に係る水可溶性金属加工用潤滑剤組成物の潤滑性
に対する作用機構は完全には解明されていないが、おお
よそ次の如くであると考えられる。

すなわち、当該組成物を含有する水溶液を加工時金属の
加工部に供給すると、組成物中の（ａ）成分であるアミ
ン類が、当該窒素原子に由来する基の金属表面に対する
強い吸着作用により金属加工部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、塩又は第４級アンモ
ニウム塩を形成している対イオンのリン酸化合物又は硼
酸が吸着するが又は金属との反応によって更に強い吸着
膜を生じ、厳しい潤滑状態下においても、上記吸着膜及
び対イオンの膜により金属間接触状態でも充分な潤滑能
を発揮するものと考えられる。

本発明の水可溶性金属加工用潤滑剤組成物は、必要に応
じて使用時水で希釈して１００〜５０万ｐｐｍ、好まし
くは１０００〜５万ｐｐｍの濃度にして使用される。

本発明の水可溶性金属加工用潤滑剤組成物の水溶液の加
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、汚れ、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、循環使
用が可能である。

斯くして得られる本発明の水可溶性金属加工用潤滑剤組
成物は、水を使用してエマルションの形で適用される潤
滑剤が備えて（・る高い冷却効果を保持しつつ、更に次
のような特長を有する。

（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
れに対する強い付着性があるため、これら物質は親水性
化され再付着が防止される一方、当該水溶性高分子化合
物は界面活性を有しないため、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を使
用しないので廃水処理が容易である。

（５）水溶液を用（・るので防災面での安全性を有する
。

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、より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効果を示した。

次に実施例を挙げて説明する。

アミン化合物： （１）　　ラウリルアミンのリン酸塩 （２）　　ココナツトジメチルアミンのエテルボスボン
酸塩 （３）　　ジエチレントリアミンのジー〇−プチルハイ
ドロゲンホスファイト塩 （４）Ｎ−牛脂アルキルエチレンジアミンのプロピルホ
スフィン酸塩 （５）　　ベンジルジメチルアミンのチオリン酸による
第４級アンモニウム塩 （６）Ｎ−ココナツトアルキルプロピレンジアミンのジ
（２エチルヘキシル）ホスフェート塩（７）Ｎ−ココナ
ツトイミダシリンのジエチルホスフェート塩 界面活性剤： （１）ポリオキシエチレンノニルフェニールエーテル（
ＨＬＢ　＝　１２．１　） （２）　　ソルビタンモノオレエート／ポリオキシエチ
レンソルビタンモノラウレート（ＨＬＩ３　＝　１６．
７　）＝２／１（重量比） （３）　　オキシエチレンオキシプロピレンプロツクポ
リマー（エチレンオキシドの総分子中に占める重量％が
２０％であり、分子量が約２２５０のもの）（４）　　
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。

酸化防止剤＝２，４−ジーｔ−ブチル−Ｐ−クレゾール 極圧剤：）リフエニールホスファイト 乳化剤：ホリオキシエチレンノニルフエニールエーテル
（１１ＬＢ　＝”７．６　）防錆防食剤： （１）　　ラウリン酸ブチルアミン塩 （２）Ｎ−ココナツトアルキル−β−イミノジプロピオ
ン酸Ｎａ　（７０部）とベンゾトリアゾール（３０部） （３）牛脂アルケニルコハク酸Ｎａ 水溶性油性向上剤： （１）牛脂脂肪酸のＮａ塩 （２）　　牛脂脂肪酸のポリマー酸のブチルアミン塩（
ダイマー酸／トリマー酸以上のポリマー酸＝７／３） 第１表 比較品／１６１ 潤滑油成分 牛　　　　　脂　　　　　　　　　　　　　　　９５％
牛脂脂肪酸　　　　　　　　　　２ 乳化剤　　　　　２ 酸化防止剤　　　　　　　　　　　１ 比較品１６２ 潤滑油成分 牛　　　　　脂　　　　　　　　　　　　　　　９４％
牛脂脂肪酸　　　　　　　　　　２ 極圧剤　　　　　１ 乳　　化　　剤　　　　　　　　　　　　　　　　　２
酸化防止剤　　　　　　　　　　　。

比較品／ｆ６３ 潤滑油成分 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　　２゜乳　　
化　　剤　　　　　　　　　　　　　　　　　２酸化防
止剤　　　　　　　　　　　１ 比較品／１６４ 潤滑油成分 鉱物油（シリンダー油）７６％ ベンタエリスリト〜ルテトラオレエート　　２′０極　
　圧　　剤　　　　　　　　　　　　　　　　　　１乳
　　化　　剤　　　　　　　　　　　　　　　　　２酸
化防止剤　　　　　　　　　　　１ 比較品／Ｉ６５ 潤滑油成分 鉱物油（スピンドル油）７２％ ステアリン酸オクチルエステル２゜ オレイン酸　　　　　　　　　　５ 乳　　化　　剤　　　　　　　　　　　　　　　　　　
２酸化防止剤　　　　　　　　　　　１ 比較品Ａ６６ 潤滑油成分 鉱物油（スピンドル油）７１％ ステアリン酸オクチルエステル　２゜ オレイン酸　　　　　　　　　　５ 極圧剤　　　　　１ 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を水で所定濃度に希釈
し、これをホモミキサーにより回転数３００Ｏｒｐｍで
攪拌することによりおこなった。尚、比較例は水で３％
のエマル７ヨンとし、ホモミキサーでｌｏｏｏｒｐｍで
攪拌して得たものを被検試料とした。被検試料の塗布は
、上記攪拌溶液をスプレー量ｓｏｍｌｌ　／、Ｏ（圧力
０．５　ｋｇ／ｃｎｌ　）、溶液温度５０°Ｃの条件で
ギヤーポンプを使用し、固定ブロックの中心の回転ピン
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

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　　（ａ）炭素数４〜２２の脂肪族、脂環族もしく
   は芳香族アミンの酸性リン酸類もしくは硼酸との塩又は
   酸性リン酸類もしくは硼酸による第４級アンモニウム塩
   の１種又は２種以上、並びＫ　（ｂ）水溶性防錆防食剤
   を必須成分として含有することを特徴とする水可溶性金
   属加工用潤滑剤組成物。 ２、酸性リン酸類が次の（１）〜（ｖ）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
   加工用潤滑剤組成物。 （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 （１（）　　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 （ｉｉｉ）　　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（１ｖ）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 （ｖ）窒素原子を含有するモノ又はジ又はトリホスホン
   酸 ３゜水溶性防錆防食剤の量が、全組成の０．５〜２０重
   量％である特許請求の範囲第１項記載の水可溶性金属加
   工用潤滑剤組成物。