JPS6245695A - 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】 産業上の利用分野 本発明は金属加圧用の新規な水分散性ｎ１滑作１に関す
る。したがって本発明は、潤滑剤を製造する産業および
金属を加［する産業において利用できるものである。

従来の技術 金属の機械加重、たとえば圧延加工、切削加工、引抜加
Ｆに使用される潤滑剤は、鉱油、油脂、脂肪酸エステル
等を基油として、これに脂肪酸、アルコール等を油性剤
として加え、必要に応じて乳化剤、分散剤等を加えた組
成である。上記の基本組成のうち、潤滑性に大きく係る
ものは油性剤であるが、その内容は艮年に亘って固定さ
れていて、現在一般に使用されている油性剤は炭素原子
数が８ないし２０程度の脂肪酸あるいはそのタイマー酸
（重合脂肪酸）及びそれらの塩である。

上記の潤滑剤中の脂肪酸は、金属を加工する時に工具お
よび被加工材表面においてそれぞれの金属と反応し、化
学吸着膜を形成し、良好な潤滑性を発揮するので多用さ
れてきたが、その反面、加］ニ時に発生する金属摩耗粉
とも反応し、金属セッケンを生成し、潤滑剤中から容易
に消失し、潤滑性能の経時的変動を惹き起し、安定作業
を妨げる。また、生成した金属セッケンは基油に対する
溶解性が乏しいため、潤滑剤の安定性を阻害し、往々に
して液を使用不能に至らしめ、また、加重成品および加
り機械を著しく汚染し、その清浄化に多大の経費を要す
る。

また近年、金属加工速度の高速化、加工仕１　ｍｌの増
大など、加工条件が苛酷化したため、工具の表面温度お
よび被加工材の表面温度が著しく上昇し、脂肪酸などの
従来の油性剤の潤滑能力を越える場合がある。金属加工
における加工能率、精度および経済性が強く求められて
いる現在、従来の潤滑剤では適応できず、新規な潤滑剤
の開発が強く求められていた。

発明が解決しようとする問題点 上記のような１覧情であるから、従来の油性剤の潤滑性
を越え、かつ従来の油性剤が持つ諸欠点のない金属加り
用潤滑剤を提供することが本発明の目的である。

問題点を解決するための手段 発明者らは上記の目的を達成するために鋭意研究の結果
、■ポリアルキジンポリアミン又はその誘導体にエチレ
ンオキシド以外のアルキレンオキシドを付加させて得ら
れる平均分子、１ｉ、ｏｏ。

ないし１，０００，０００の付加体の脂肪酸エステルの
１種又は２種以上あるいはそれらとリン酸化合物との塩
の５０ないし１重量部と、■鉱物油、油脂または合成潤
滑剤から選ばれた油性成分５０ないし９９玉量部との混
合物が金属加工用潤滑剤として有用であることを知るに
至り、本発明を完成した。

つぎに本発明の構成について詳しく説明する。

（ポリアルキレンポリアミン） ポリアルキレンポリアミンとしては、エチレンジアミン
、ジエチレントリアミン、テトラエチレンペンタミン、
ペンタエチレンへキサミン、ポリエチレンイミン、ポリ
−１，２−プロピレンイミン、ポリ−１，３−プロピレ
ンイミン、ポリ−２，２−ジメチルエチレンイミン、ポ
リ−１−エチルエチレンイミン、ポリ−２−エチルプロ
ピレンイミン、ポリ−２−ｎ−プロピルプロピレンイミ
ンなどが挙げられる。

ポリイミン化合物は、？均分子量３０．０００以下のも
のがアルキレンオキシドと付加しやすいから、好ましい
。

（ポリアルキレンポリアミンの誘導体）ポリアルキレ／
ポリアミンの誘導体としては。

モノカルボン酸、ジカルボン酸アルキル部分エステル、
ジカルボン酸無水物、アルデヒド、ケトン、インシアネ
ート、アシルクロライド、ノ＼ロゲン化アルキル、グリ
シジルアルキルエーテル、グリシドール、エビへロヒド
リン、α−オレフィンなどとポリアルキレンポリアミン
との反応生成物や、ポリカルボン酸、ジェポキシ化合物
、ジクロルアルカン化合物などとポリアルキレンポリア
ミンとの部分架橋反応生成物などが挙げられる。

これらは１種又は２挿具１−混合して用いることができ
る。そしてこれらの誘導体は、普通に行われる公知の方
法で容易につくることができる。

（アルキレンオキシド付加体） ポリアルキレンポリアミンに付加させられるアルキレン
オキシドとしては、プロピレンオキシド、スチレンオキ
シドなどが挙げられる。エチレンオキシドを付加させた
付加体およびエチレンオキシドを含むアルキレンオキシ
ドを付加させた付加体は、組成物の潤滑性を低下せしめ
るので好ましくない。

これらの付加モル数は、ポリアルキレポリアミンの活性
水素ＭＴ−あたりｌないし１００モルが好ましい、付加
モル数が１００モルを越えても潤滑性の向上効果は少な
く、また、付加物の合成に長時間を要するから不経済で
ある。また、アルキレンオキシド付加体は中独付加体で
も共重合付加体でもよく、共重合体付加体の場合はブロ
ック共重合体でもランダム共重合体でもよい。

付加体の平均分子量は、潤滑性の観点から見て１．０Ｏ
ＯｅいＬｌ　、０００．０００が望ｔＬい、平均分子量
が１．０００．０００を越しても潤滑性の向Ｅは少なく
１合成物が高粘度となって製造北及び取扱い１−の困難
さを増す。

付加体は従来公知の方法、たとえばポリアルキレンポリ
アミンに水酸化カリウムなどのアルカリ触媒を加えて、
加圧Ｆにアルキレンオキシドを反応させることによって
容易に得られる。

（脂肪酸エステル） これらのアルキレンオキシド付加体の脂肪酸エステルは
、汗通に行なわれている公知のエステル化方法によって
容易につくることができる。

脂肪酸としては炭票原子数が６ないし２０の飽和、不飽
和、直鎖および分枝鎖のいずれの構造のものも使用可能
である。

（リン酸化合物） 本発明の水分散性金属加１用潤滑剤の成分■については
、リン酸化合物で中和しない化合物及びリン酸化合物で
中和して得られる化合物のいずれをも用いることができ
るが、後者を用いる方がよりすぐれた潤滑効果が得られ
る。後者を用いる場合には、潤滑剤組成物を水分散液と
して使用するときは、ＰＨが５ないし７であるようにリ
ン酸化合物の星を調節することが望ましい、ＰＨが５よ
り低いときは防錆性が著しく低下し、ＰＨが７より高い
と、中和によるａ−ｍ性向上効果が十分でない。

成分■としてリン酸中和物を用いると、とくに潤滑効果
がすぐれる理由については、その作用機構を下記のよう
に推測する。

本発明の潤滑剤が成分■としてリン酸中和物を含有し、
潤滑剤の水分散液のｐＨが５ないし７であるときは、摩
擦金属面にリン酸化鉄の沈着膜を形成する。中性ないし
弱酸性の水に対して、リン酸化鉄の溶解度が低いので、
その沈着膜は比較的安定であり、極圧潤滑膜として作用
する。

一方、水分散液または水分散液中の成分■及び成分■は
分子中のアミン部分によって、上記のリン酸化鉄の沈着
膜にイオン吸着し、それが十分な表面ｃＩＦ、度に達す
ると油性被膜を形成する。

かくしてＦ！ｌ擦面の低温部位では油性被膜が作用し、
高温部位では極圧潤滑膜が作用するので、摩擦面の広い
温度領域にわたって潤滑剤が有効に作用する。

リン酸化合物としては下記の群の化合物が挙げられ、こ
れらの１種又は２挿具りのものを混合して用いることが
できる。

リン酸、亜リン酸、吹音リン酸、過すン酸、ビロリン酸
、トリメタリン酸、テトラメタリン酸、ピロ亜リン酸、
ポリメタ亜リン酸、ジ過リン酸、ホスホン酸、ホスフィ
ン酸、 で示されるリン酸エステルおよび で示されるリン酸エステル〔ただし、式（１）と式（Ｉ
Ｉ）中のＲ，とＲ２は、それぞれ炭素原ｆ数が１ないし
１２のアルキル基であって、両名は同じであっても異な
ってもよい〕。

（躯物油、油脂又は合成潤滑剤） 鉱物油、油脂又は合成潤滑剤としては、たとえば、つぎ
のちのが挙げられる。

鉱　物　油ニスピンドル油、マシン油、タービン油、シ
リンダー油 油　　　脂：牛脂、豚脂、ナタネ油、ヤシ油。

パーム油、ヌカ油、これらの水素 添加物 合成潤滑剤：（１）前記の油脂から得られる脂肪酸又は
これらを構成する脂肪酸と アルコールとのエステル。

脂肪酸を例示すれば、ラウリン 酸、ミリスチン酸、パルミチン 酸、ステアリン酸、アラキシン 酸、ベヘニン酸、オレイン酸、υ ノール酸、リルン酸などがあ る。

アルコールは炭素原子数が１な いし２２の１価アルコール、たと えばメタノール、エタノール、ブ タノール、オクタツール、ドデカ メール、ヘキサデカノール、オフ タデカノールなどのほか、２価ア ルコールたとえばエチレングリ コール、プロピレングリコール、 ネオペンチルグリコール、多価ア ルコールたとえばトリメチロール ズロバン、ベノタエリトリフトな どを使用することができる。

（２）　　１ｆｆ１基酸と１価アルコールとのエステル
たとえばジー２−エチ ルへキシルセバケート （３）ポリオレフィンたとえばポリ ブテン、 （４）ポリエーテルたとえばポリエ チレングリコール、ポリプロビレ ングリコール。

これらの鉱物油、油脂又は合成潤滑剤は１種又は２種以
上の混合物として用いることができる。

（組成方法） 未発明の金属加■用潤滑剤組成物は、前記の群へ）の物
質及び群々）の物質を混合し、所望に応じてＦ記の極圧
添加剤、酸化防止剤、防錆剤などを添加して組成する。

Ｍ１成に当って、群α）対群■の比率は重量で５０・５
０ないし１：９９の範囲が望ましい０群■の屯雀比が１
未満では十−分な潤滑効果が得られない。

（任、α成分） （１）　極圧添加剤 極圧添加剤としては、ド記のものを使用することができ
る。

（硫黄系極圧添加剤） シーターシャリートデシルボリサルファイト。

硫化油脂、硫化脂肪酸エステル、硫化鉱油など。

（リン系極圧添加剤） モノアルキルホスフェート、ジアルキルホスフェート、
トリアルキルホスフェート、モノアルキルホスファイト
、ジアルキルホスファイト、トリアルキルホスファイト
、トリクレジルホスフェート、シアルギルジンクジチオ
ホスフェートなど。

（１１！素系極圧添加剤） １１１素化パラフイン、塩素化脂肪酸エステルなど。

（２）　酸化防ＩＬ剤 酸化防１Ｌ剤としては、ド記のものを使用することがで
きる。

フェニル−α−ナフチルアミン、トリフェニルホスフィ
ン、２．６−ジーし一ブチルーＰ−クレソール、ジ−ト
リデシルチオジプロピオネート、２．２′−メチレン−
ビス（４−エチル−５−ｔ−ブチルフェニル）フェノチ
アジンなど。

（３）　防錆添加剤 防錆添加剤としては、下記のものを使用することができ
る。

■ソルビタンジオレエート、ソルビタンセスキオレエー
トなどの多価アルコールの脂肪酸部分エステル、 ■アルキルイミタゾリン化合物、 （３）安息香酸、アミノ酸、パラターシャリ−ブチル安
、Ｕ香酸、２，４．６−トリス（５−ベンチルカルボキ
シアミノ）　−１、＋　３　、５−）リアジン、亜硝酸
、モリブデン酸、タングステン酸などの酸のアルカリ金
属塩又はアルカノールアミン塩など。

（作用機構） 本発明の金属加工用潤滑剤組成物の金属摩擦面における
作用機構については、正確なことは明らかでないがド記
のように推測される。

未発１月の金属加工用潤滑剤組成物の本分散液は、ｌ：
記のとおり中性ないし弱酸性である。この水分散液を潤
滑剤として用いると、摩擦金属面にリン酸化鉄の沈着膜
を形成する。中性ないし弱酸性の水に対してはリン酸化
鉄の溶解度が低いので、その沈着膜は比較的安定であり
、極圧潤滑膜として作用する。

一方、水分散液中の本発明の金属加工用潤滑剤ＭＸ成物
は、そのアミン部分によって上記のリン酸化鉄沈着膜に
イオン吸着し、それが４・分な表面密度に達すると油性
被膜を形成する。

かくして摩擦面の低温部位では油性被膜が作用し、高温
部位では極圧潤滑膜が作用するので、摩擦面の広い温度
領域にわたって潤滑剤が有効に作用する。

（使用方法） 本発明の金属加工用４１１滑剤組成物は、希釈しないで
用いてもよく、水分散液として用いてもよい、水分散液
として用いるときは、必要によっては公知の乳化剤、分
散剤などを適宜用いることができる。

実　　施　　例 つぎに実施例および比較例によって本発明を具体的に説
ＩＪｌする。ただし、ド記の実施例および比較例は、本
発明をなんら制限するものではない。

なお、以ドの実施例及び比較例における部及び％は、特
記しない限り［に基〈ものである。

（成分■の例） 第１表に本発明の金属加り用潤滑剤組成物の成分■の例
を示す。

第１表のアルキレンオキシド付加体又はその誘導体の略
号は次のとおりである。

ＥＤＡ　：エチレンジアミン ＤＥＴＡ　ニジエチレントリアミン ＴＥＴＡ：）リエチレンテトシミン ＰＥＨＡ　：　ペンタエチレンへキサミンＰＯ：プロピ
レンオキシド ＢＯ：ブチレンオキシド ＳＯ：スチレンオキシド （潤滑試験機による評価） 成分■として、第１表の化合物、成分■としてマシン油
及びナタネ油を用いて第２表の組成物を調整し、それら
及び比較例の組成物の２．０部氷分散液について曽田式
四球試験機による回転数２０Ｏｒｐｍにおける耐圧荷重
及び曽ＩＢ式振ｆ型油性試験機ＩＩ型によるｆｆ擦係数
の測定を行なった。水分散液をつくるに当たり、成分■
と成分■との合計；４１００部に対し、Ｆ記の化合物１
部を分散剤として加えた。

ポリエチレンイミン（Ｍ＝１２００） １００部とオレイン酸８．３部とをア ミド縮合した化合物 結果を第２表に示す。

第２表の組成物Ａ、組成物Ｂ及び組成物Ｃの組成は次の
とおりである。

組成物　Ａ パーム油　　　　　　　　　　　９６．５部オレイン酸
　　　　　　　　　　　　２　　部ペンタエリドリフト
とオレイン酸との エステル（１：１．５モル）　　０．３部牛脂アルコー
ルのエチレンオキシド 付加物（付加モル数１２）　　　　０　、２部組酸物　
Ｂ マシン油（４０℃における粘度が５０ｃｓｔのもの）　
　　　　　　　　　　　５０　　　部リシノール酸　　
　　　　　　　２０　　部石油スルホン酸ナトリウム塩
（米国のモルコ社の製品「モルコア０Ｊ）　　　　６　
　　部ホリエチレンノニルフェニル エーテル　　　　　　　　　　　６　　部トリエタノー
ルアミン　　　　　１７　　部組酸物　Ｃ オレイン酸　　　　　　　　　　　２０　　部カプリル
ｍ　　　　　　　　　　　５　　部トリエタノールアミ
ン　　　　　４０　　部石油スルホン酸ナトリウム塩（
米国のモルコ社の製品１モルコア０Ｊ）　　　　５　　
　部（実際の金属油■への適用例） 実施例２２ ド記の組成物の３％水分散液を鋳鉄材ブレーキトラムの
９Ｊ削加丁用の潤滑液として適用した。

第１表のＮＯ３２の化合物　　　　　２０部マシン油　
　　　　　　　　　　　　７９部ポリエチレンイミン（
Ｍ＝１２００） １００部とオレイン酸８．３部とを アミド縮合した化合物　　　　　　　１部り旦摩耗によ
るＩ　ＪＬ交換頻度は、従来の潤滑液（ＪＩＳ　　Ｗ１
種２号）と比較して２５％低減し、また、従来みられた
経時的な液分離、腐敗等の不都合はなく、液の長寿命化
かり能となった。

￥施例２３ Ｆ記の組成物の２％水分散液を鋼材クランクシャフトの
研削油り用の潤滑液として適用した。

第１表のＮｏ、４の化合物　　　　　　５０部マシン油
　　　　　　　　　　　　　　２３部ナタネ油　　　　
　　　　　　　　　　　２５ａＩＩポリエチレンイミン
（Ｍ＝１２００） １００部とオレイン酸８．３部を アミド縮合した化合物　　　　　　　　２部砥石の再研
磨までに加工できる被削材個数は、従来の潤滑液（ＪＩ
Ｓ　　Ｗ２種１号）と比較して２．５倍になった。また
、副生した研削粉は液中でよく流動、分散し、堆積する
ことがなく、液の回収、清浄化が容易であり、砥石およ
び機械周囲の汚れも少なくなった。

実施例２４ Ｆ記の組成物の５％水分散液を鋼板の冷間圧延用の潤滑
液として適用した。

第１表のＮｏ、１２の化合物　　　　　２５部マシン油
　　　　　　　　　　　　　　７３部ポリエチレンイミ
ン（Ｍ＝１８００） １００部とオレイン酸５，６部とを アミド縮合した化合物　　　　　　　　２部圧下率４０
％のときの圧延荷重は、従来の潤滑液（４−１償ベース
乳化型圧延油）と比較して２０％低減した。また、発生
した摩耗粉は、よく流動、分散し、従来認められたスカ
ムの発生もなく、クーラントシステ１、は清浄に保たれ
た。その結果。

圧延鋼板のスカム汚れによる品質低下を大幅に軽減でき
た。

実施例２５ ド記の組成物を超硬線引ダイス（穴径４ｍｍ、ダイス角
７度）による軟鋼線（ＳＷＲ−８）の引抜加に用に適用
した。

第１表のＮｏ、１６の化合物　　　　　５０部ナタネ油
　　　　　　　　　　　　　　４０部オレイン酸ブチル
の硫化油 （硫黄分　１０％）　　　　　　　　　　５部塩素化パ
ラフィン　　　　　　　　　　　５部加−［時の引抜力
は、潤滑剤としてナタネ油を用いたときより２５％減少
し、ＩｉＸ素分１０％の鉱油系潤滑剤を用いたときより
３０％減少した。

実施例２６ 下記の組成物をクロム鋼棒材の旋削加重に適用した。

第１表のＮｏ、６の化合物　　　　　　３０部マシン油
　　　　　　　　　　　　　　７０部切削速度ｔｚｏｍ
／分の加工において、工具寿命が従来の切削油（ＪＩＳ
　　２種１５号）の２．５倍に延長した。

発明の効果 本発明の金属加工用潤滑剤組成物は、従来の油性成分か
らなる潤滑剤！ｌｌ動物りも潤滑性がすぐれ、また金属
セッケン生成による液中脂肪酸濃度の異常低下、潤滑性
の変動、油分劣化の促進等がなく、加工効率、精度およ
び経済性において、大きな進歩をもたらｔものである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）［１］ポリアルキレンポリアミン又はその誘導体
   にエチレンオキシド以外のアルキレンオキシドを付加さ
   せて得られる平均分子量１，０００ないし１，０００，
   ０００の付加体と脂肪酸とを反応させて得られる化合物
   の１種又は２種以上あるいはそれらをリン酸化合物で中
   和して得られる化合物の５０ないし１重量部及び ［２］鉱物油、油脂又は合成潤滑剤から選ばれた１種又
   は２種以上のもの５０ないし９９重量部からなる金属加
   工用潤滑剤組成物。
2. （２）リン酸化合物が下記の群の化合物から選ばれた１
   種又は２種以上のもの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。 リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、ピロリン 酸、トリメタリン酸、テトラメタリン酸、ピロ亜リン酸
   、ポリメタ亜リン酸、ジ亜リン酸、ホスホン酸、ホスフ
   ィン酸、 ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） で示されるリン酸エステルおよび 式 ▲数式、化学式、表等があります▼（II） で示されるリン酸エステル〔ただし、式（ I ）と式（
   II）中のＲ＿１とＲ＿２は、それぞれ炭素原子数が１な
   いし１２のアルキル基であって、両者は同じであっても
   異なってもよい〕。
3. （３）アルキレンオキシドがプロピレンオキシド、ブチ
   レンオキシド又はスチレンオキシドから選ばれた１種又
   は２種以上である特許請求の範囲第１項又は第２項記載
   の金属加工用潤滑剤組成物。