JPWO2014157572A1 - 水性金属加工油剤 - Google Patents
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Abstract
本発明の水性金属加工油剤は、(A)カルボン酸、(B)アミン化合物、(C)複素環式化合物、(D)ケイ素化合物、および(E)水を配合してなることを特徴とする。
Description
本発明は、金属材料を成形加工する際に使用される水性金属加工油剤に関する。
アルミニウム板や鉄板などの金属材料を成形加工(プレス加工)する際には、高い加工性が求められている。具体的には、製品設計の通りに寸法精度よく加工でき、また、生産性を向上させるために高速で加工でき、加工時の金属歪みが加工後の製品性能に悪影響を及ぼさず、さらに工具の摩耗も少なく長期に亘って工具を使用できることが必要である。
それ故、プレス加工の際には潤滑剤(金属加工油剤)が使用されることが多い。また、プレス加工後には洗浄を行わず、潤滑剤を乾燥のみで除去(脱脂)することが多いため、揮発性の高い潤滑剤が用いられている(例えば、特許文献1〜3参照)。
しかしながら、特許文献1〜3に記載のオイル系金属加工油剤は、熱風による高温乾燥が必要であるため、火災防止への対応も必要である。また、VOC(Volatile Organic Compounds:揮発性有機化合物)による作業者や環境への負荷も問題となる。そこで、冷却性、浸潤性に優れ、火災の危険がなく、環境への負荷も低い水性金属加工油剤が多用されるようになってきた(例えば、特許文献4〜6参照)。
それ故、プレス加工の際には潤滑剤(金属加工油剤)が使用されることが多い。また、プレス加工後には洗浄を行わず、潤滑剤を乾燥のみで除去(脱脂)することが多いため、揮発性の高い潤滑剤が用いられている(例えば、特許文献1〜3参照)。
しかしながら、特許文献1〜3に記載のオイル系金属加工油剤は、熱風による高温乾燥が必要であるため、火災防止への対応も必要である。また、VOC(Volatile Organic Compounds:揮発性有機化合物)による作業者や環境への負荷も問題となる。そこで、冷却性、浸潤性に優れ、火災の危険がなく、環境への負荷も低い水性金属加工油剤が多用されるようになってきた(例えば、特許文献4〜6参照)。
特許文献4〜6に記載された水性金属加工油剤は、上記した水性ならではの効果を有しているが、金属材料を成形加工する際の加工性に対しては必ずしも十分ではない。
本発明は、金属材料を成形加工する際の加工性に優れ、加工時の金属歪みを抑制することができるとともに、工具摩耗を抑制し長期に亘って工具を使用することができる水性金属加工油剤を提供することを目的とする。
前記課題を解決すべく、本発明は、以下のような水性金属加工油剤を提供するものである。
(1)(A)カルボン酸、(B)アミン化合物、(C)複素環式化合物、(D)ケイ素化合物、および(E)水を配合してなることを特徴とする水性金属加工油剤。
(2)上述の水性金属加工油剤において、前記(A)成分が炭素数8以上18以下のカルボン酸であることを特徴とする水性金属加工油剤。
(3)上述の水性金属加工油剤において、前記(B)成分がアルカノールアミン、アルキルアミン、芳香族アミン、脂環式アミンおよびポリアミンの中から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする水性金属加工油剤。
(4)上述の水性金属加工油剤において、前記(C)成分がベンゾトリアゾール類、チアゾール類、トリアゾール類、およびイミダゾール類の中から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする水性金属加工油剤。
(5)上述の水性金属加工油剤において、前記(D)成分がシリコーン類およびフッ化シリコーン類の中から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする水性金属加工油剤。
(6)上述の水性金属加工油剤において、前記(A)成分の配合量が15質量%以上30質量%以下、前記(B)成分の配合量が10質量%以上40質量%以下、前記(C)成分の配合量が0.01質量%以上10質量%以下、および前記(D)成分の配合量が0.01質量%以上3質量%以下の原液であることを特徴とする水性金属加工油剤。
(7)上述の水性金属加工油剤において、前記(A)成分の配合量が18質量%以上25質量%以下、前記(B)成分の配合量が10質量%以上35質量%以下、前記(C)成分の配合量が0.1質量%以上8質量%以下、および前記(D)成分の配合量が0.1質量%以上1質量%以下の原液であることを特徴とする水性金属加工油剤。
(8)上述の水性金属加工油剤を水により200倍以下の倍率(容量)で希釈してなることを特徴とする水性金属加工油剤。
(9)上述の水性金属加工油剤において、当該水性金属加工油剤が、炭素鋼、亜鉛メッキ鋼、ケイ素鋼、ニッケルクロム鋼、クロムモリブデン鋼、およびマンガン鋼のプレス加工に用いられることを特徴とする水性金属加工油剤。
(1)(A)カルボン酸、(B)アミン化合物、(C)複素環式化合物、(D)ケイ素化合物、および(E)水を配合してなることを特徴とする水性金属加工油剤。
(2)上述の水性金属加工油剤において、前記(A)成分が炭素数8以上18以下のカルボン酸であることを特徴とする水性金属加工油剤。
(3)上述の水性金属加工油剤において、前記(B)成分がアルカノールアミン、アルキルアミン、芳香族アミン、脂環式アミンおよびポリアミンの中から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする水性金属加工油剤。
(4)上述の水性金属加工油剤において、前記(C)成分がベンゾトリアゾール類、チアゾール類、トリアゾール類、およびイミダゾール類の中から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする水性金属加工油剤。
(5)上述の水性金属加工油剤において、前記(D)成分がシリコーン類およびフッ化シリコーン類の中から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする水性金属加工油剤。
(6)上述の水性金属加工油剤において、前記(A)成分の配合量が15質量%以上30質量%以下、前記(B)成分の配合量が10質量%以上40質量%以下、前記(C)成分の配合量が0.01質量%以上10質量%以下、および前記(D)成分の配合量が0.01質量%以上3質量%以下の原液であることを特徴とする水性金属加工油剤。
(7)上述の水性金属加工油剤において、前記(A)成分の配合量が18質量%以上25質量%以下、前記(B)成分の配合量が10質量%以上35質量%以下、前記(C)成分の配合量が0.1質量%以上8質量%以下、および前記(D)成分の配合量が0.1質量%以上1質量%以下の原液であることを特徴とする水性金属加工油剤。
(8)上述の水性金属加工油剤を水により200倍以下の倍率(容量)で希釈してなることを特徴とする水性金属加工油剤。
(9)上述の水性金属加工油剤において、当該水性金属加工油剤が、炭素鋼、亜鉛メッキ鋼、ケイ素鋼、ニッケルクロム鋼、クロムモリブデン鋼、およびマンガン鋼のプレス加工に用いられることを特徴とする水性金属加工油剤。
本発明によれば、金属またはその合金、特に鋼板を成形加工(例えば、プレス加工)する際の加工性に優れ、工具摩耗を抑制することができるとともに、人体および環境への負荷が低い水性金属加工油剤を提供することができる。
本発明の水性金属加工油剤(以下、単に「本油剤」ともいう)は、水に希釈してプレス加工等の成形加工に用いるための原液であり、(A)カルボン酸、(B)アミン化合物、(C)複素環式化合物、(D)ケイ素化合物、および(E)水を配合してなるものである。以下、詳細に説明する。
本油剤の(A)成分は、カルボン酸であり、炭素数は8以上18以下であることが好ましく、10以上16以下であることがより好ましい。炭素数が8以上であると、臭気や皮膚への刺激も少なく、摩擦低減効果をより発揮できる。また、炭素数が18以下であると、原液安定性もよく、水への溶解性にも優れる。
カルボン酸としては、モノカルボン酸でもポリカルボン酸(二塩基酸等)でもよい。また、カルボン酸としては芳香族カルボン酸と脂肪酸があるが、水溶性および潤滑性の観点より脂肪酸(脂肪族カルボン酸)が好適である。カルボン酸としては、飽和脂肪酸でも不飽和脂肪酸でもよい。
具体的には、飽和脂肪酸として、カプリル酸(オクタン酸)、ペラルゴン酸(ノナン酸)、カプリン酸(デカン酸)、ラウリン酸(ドデカン酸)、ミリスチン酸(テトラデカン酸)、パルミチン酸(ヘキサデカン酸)、マルガリン酸(ヘプタデカン酸)、ステアリン酸(オクタデカン酸)などが挙げられる。また、これらの脂肪酸は、直鎖構造に限らずイソオクタン酸やネオデカン酸のようにすべての分岐型異性体を含む。不飽和脂肪酸としては、オクテン酸、デセン酸、ドコセン酸、オレイン酸などが挙げられる。直鎖構造に限らずすべての分岐型異性体を含むことは飽和脂肪酸と同様である。
カルボン酸としては、モノカルボン酸でもポリカルボン酸(二塩基酸等)でもよい。また、カルボン酸としては芳香族カルボン酸と脂肪酸があるが、水溶性および潤滑性の観点より脂肪酸(脂肪族カルボン酸)が好適である。カルボン酸としては、飽和脂肪酸でも不飽和脂肪酸でもよい。
具体的には、飽和脂肪酸として、カプリル酸(オクタン酸)、ペラルゴン酸(ノナン酸)、カプリン酸(デカン酸)、ラウリン酸(ドデカン酸)、ミリスチン酸(テトラデカン酸)、パルミチン酸(ヘキサデカン酸)、マルガリン酸(ヘプタデカン酸)、ステアリン酸(オクタデカン酸)などが挙げられる。また、これらの脂肪酸は、直鎖構造に限らずイソオクタン酸やネオデカン酸のようにすべての分岐型異性体を含む。不飽和脂肪酸としては、オクテン酸、デセン酸、ドコセン酸、オレイン酸などが挙げられる。直鎖構造に限らずすべての分岐型異性体を含むことは飽和脂肪酸と同様である。
本油剤を水で希釈して使用する際の消泡性および硬水安定性の観点からは、炭素原子数8〜12のラウリン酸、カプロン酸、ノナン酸、イソノナン酸、デカン酸、ネオデカン酸(オクタン酸、ノナン酸およびデカン酸の混合物)が、ジカルボン酸としては炭素原子数9〜12のノナン二酸、ウンデカン二酸、セバシン酸、ドデカン二酸等が挙げられる。
特に上記したイソノナン酸やネオデカン酸は、油剤(原液)を水で希釈した時、固形物が液面にできるのを低減する効果(硬水安定性)に優れている。
また、脂肪酸の主鎖を構成するアルキル基としては耐腐敗性の点で分岐構造を有するものが好ましい。特に上記したイソノナン酸やネオデカン酸は、油剤(原液)を水で希釈した時、固形物が液面にできるのを低減する効果(硬水安定性)にも優れている。
脂肪酸としては二塩基酸を用いた方が塩として用いた場合に防錆性に優れるが、原液の安定性(不溶化しにくいこと)の観点からは、二塩基酸と一塩基酸とを混合して使用することも好ましい。
特に上記したイソノナン酸やネオデカン酸は、油剤(原液)を水で希釈した時、固形物が液面にできるのを低減する効果(硬水安定性)に優れている。
また、脂肪酸の主鎖を構成するアルキル基としては耐腐敗性の点で分岐構造を有するものが好ましい。特に上記したイソノナン酸やネオデカン酸は、油剤(原液)を水で希釈した時、固形物が液面にできるのを低減する効果(硬水安定性)にも優れている。
脂肪酸としては二塩基酸を用いた方が塩として用いた場合に防錆性に優れるが、原液の安定性(不溶化しにくいこと)の観点からは、二塩基酸と一塩基酸とを混合して使用することも好ましい。
(A)成分の配合量は、本油剤全量基準で、15質量%以上30質量%以下であることが好ましく、18質量%以上25質量%以下であることがより好ましい。(A)成分の配合量がこの範囲であると、後述する(B)成分との相乗効果(塩の形成)に優れ、本油剤を水で希釈した際に十分な潤滑性(加工性)を発揮でき、さらに消泡性にも優れる。また、(A)成分の配合量が30質量%以下であると、他の成分の割合が相対的に少なくなることがないため加工性に悪影響を及ぼさない。
さらに、(A)成分としては、直鎖カルボン酸が含まれていることが好ましい。加工性の観点より、この直鎖カルボン酸の配合量は1質量%以上であることが好ましい。また、消泡性の観点よりその配合量は10質量%以下であることが好ましく、8質量%以下であることがより好ましい。
さらに、(A)成分としては、直鎖カルボン酸が含まれていることが好ましい。加工性の観点より、この直鎖カルボン酸の配合量は1質量%以上であることが好ましい。また、消泡性の観点よりその配合量は10質量%以下であることが好ましく、8質量%以下であることがより好ましい。
本油剤の(B)成分は、アミン化合物であり、特に、アルカノールアミン、アルキルアミン、脂環式アミンおよび芳香族アミンの中から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
これらのアミン化合物のうちでは、発明の効果の観点よりアルカノールアミンが好ましい。アルカノールアミンとしては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、メチルジエタノールアミン、エチルジエタノールアミン、ブチルジエタノールアミン、シクロヘキシルジエタノールアミン、フェニルジエタノールアミン、ベンジルジエタノールアミン、オレイルジエタノールアミン、ラウリルジエタノールアミン、キシリルジエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、ジブチルエタノールアミン、ジオクチルエタノールアミン、ジオレイルエタノールアミン、オクチルジプロパノールアミン、ステアリルジプロパノールアミン、トリルジプロパノールアミン、ジブチルプロパノールアミン、ジヘキシルプロパノールアミン、およびジラウリルプロパノールアミンなどが挙げられる。
これらのアミン化合物のうちでは、発明の効果の観点よりアルカノールアミンが好ましい。アルカノールアミンとしては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、メチルジエタノールアミン、エチルジエタノールアミン、ブチルジエタノールアミン、シクロヘキシルジエタノールアミン、フェニルジエタノールアミン、ベンジルジエタノールアミン、オレイルジエタノールアミン、ラウリルジエタノールアミン、キシリルジエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、ジブチルエタノールアミン、ジオクチルエタノールアミン、ジオレイルエタノールアミン、オクチルジプロパノールアミン、ステアリルジプロパノールアミン、トリルジプロパノールアミン、ジブチルプロパノールアミン、ジヘキシルプロパノールアミン、およびジラウリルプロパノールアミンなどが挙げられる。
他のアミン化合物としては、例えば、モノ(C2〜C18アルキル)アミン、ジ(C2〜C18アルキル)アミン、モノシクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、トリシクロヘキシルアミン、モノ(C1〜C18アルキル)ジシクロヘキシルアミン、ジ(C1〜C18アルキル)シクロヘキシルアミン、ベンジルアミン、ジベンジルアミンおよびトリベンジルアミンなどのモノアミン類や、エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、N−エチルエチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、およびペンタエチレンヘキサミンなどのポリアミン類が挙げられる。これらのアミン化合物は、1以上のC1〜C18アルキル基や、シクロヘキシル基、フェニル基などの環構造を有する官能基で置換されてもよい。
上記した各アミンのうち、アルキルアミンにおけるアルキル基の好ましい炭素数は、6以上10以下である。また、脂環式アミンや芳香族アミンにおけるアルキル基の好ましい炭素数は、1以上4以下である。いずれのアミン化合物においても、アルキル基の構造としては直鎖でも分岐があってもよい。
上記した各アミンのうち、アルキルアミンにおけるアルキル基の好ましい炭素数は、6以上10以下である。また、脂環式アミンや芳香族アミンにおけるアルキル基の好ましい炭素数は、1以上4以下である。いずれのアミン化合物においても、アルキル基の構造としては直鎖でも分岐があってもよい。
(B)成分の配合量は、本油剤全量基準で、10質量%以上40質量%以下であることが好ましく、10質量%以上35質量%以下がより好ましく、10質量%以上30質量%以下がさらに好ましく、10質量%以上20質量%以下がよりさらに好ましく、10質量%以上15質量%以下が最も好ましい。(B)成分の配合量が10質量%以上であると金属材料(鋼板等)に対する防錆性に優れる。また、この配合量が40質量%以下であると加工性に優れる。
鋼板をプレス加工すると、加工面にせん断面と破断面が生じる。破断面の占める割合が大きいほど加工面が不均一になったり、加工面付近に歪みが生じるため、加工後の鋼板にとっては品質上の大きな問題となる。このため、加工面におけるせん断面の占める割合(せん断面比率)を大きくし、破断面の割合を小さくする必要がある。(B)成分の配合量が上記範囲にある本組成物を用いると、摩擦係数が低く、摩耗しにくいだけでなく、いわゆるせん断面比率も高く維持できる。
なお、上述の(A)成分と(B)成分は、配合した時点で塩を形成すると考えられる。従って、本油剤には、(A)成分と(B)成分とから生成するカルボン酸アミン塩を含む形態や、当該塩を予め調製し、これを後述の(C)成分、(D)成分および(E)成分に配合する形態を含んでいる。
鋼板をプレス加工すると、加工面にせん断面と破断面が生じる。破断面の占める割合が大きいほど加工面が不均一になったり、加工面付近に歪みが生じるため、加工後の鋼板にとっては品質上の大きな問題となる。このため、加工面におけるせん断面の占める割合(せん断面比率)を大きくし、破断面の割合を小さくする必要がある。(B)成分の配合量が上記範囲にある本組成物を用いると、摩擦係数が低く、摩耗しにくいだけでなく、いわゆるせん断面比率も高く維持できる。
なお、上述の(A)成分と(B)成分は、配合した時点で塩を形成すると考えられる。従って、本油剤には、(A)成分と(B)成分とから生成するカルボン酸アミン塩を含む形態や、当該塩を予め調製し、これを後述の(C)成分、(D)成分および(E)成分に配合する形態を含んでいる。
本油剤の(C)成分は、複素環式化合物であり、特に、ベンゾトリアゾール類、チアゾール類、トリアゾール類、およびイミダゾール類の中から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
ベンゾトリアゾール類としては、ベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール、および2,5−ジアミノベンゾトリアゾールなどが挙げられる。チアゾール類としては、2−メルカプトベンゾチアゾールや2−アミノチアゾールなどが挙げられる。トリアゾール類としては、3−アミノトリアゾールや4−アミノトリアゾールなどが挙げられる。イミダゾール類としては、2−メルカプトイミダゾールや2−メルカプト−1−メチルイミダゾールなどが挙げられる。これらの複素環式化合物は単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、銅に対する防食性に優れている点から、ベンゾトリアゾール類が好適に使用される。
ベンゾトリアゾール類としては、ベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール、および2,5−ジアミノベンゾトリアゾールなどが挙げられる。チアゾール類としては、2−メルカプトベンゾチアゾールや2−アミノチアゾールなどが挙げられる。トリアゾール類としては、3−アミノトリアゾールや4−アミノトリアゾールなどが挙げられる。イミダゾール類としては、2−メルカプトイミダゾールや2−メルカプト−1−メチルイミダゾールなどが挙げられる。これらの複素環式化合物は単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、銅に対する防食性に優れている点から、ベンゾトリアゾール類が好適に使用される。
(C)成分の配合量は、本油剤全量基準で、0.01質量%以上10質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以上8質量%以下であることがより好ましい。(C)成分の配合量がこの範囲であると加工性に優れる。
本油剤の(D)成分は、ケイ素化合物であり、好ましくはシリコーン類およびフッ化シリコーン類の中から選ばれる少なくとも1種である。例えば、メチルシリコーン油やフルオロシリコーン油として市販されているものを使用できる。
(D)成分の配合量は、本油剤全量基準で、0.01質量%以上3質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以上1質量%以下であることがより好ましい。(D)成分の配合量がこの範囲であると消泡性に優れる。
(D)成分の配合量は、本油剤全量基準で、0.01質量%以上3質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以上1質量%以下であることがより好ましい。(D)成分の配合量がこの範囲であると消泡性に優れる。
(E)成分は、本油剤(原液)調製用の水であり、水道水でもよいが、蒸留水あるいはイオン交換水を用いることが好ましい。原液調製用の水の割合は上述の(A)〜(D)成分の割合により基本的に決まるが、水の割合が少なすぎると、(A)〜(D)成分の溶解が困難となり、原液の調製が煩雑となるおそれがある。また、原液調製用の水の割合が多すぎても原液としての保管量や輸送量が過大となりハンドリング性が低下する。それ故、原液における水の配合量は、20質量%以上60質量%以下であることが好ましい。
なお、本油剤は、原液のまま使用してもよいが、好ましくは水で200倍以下の倍率(容量比)、より好ましくは2倍以上100倍以下、さらに好ましくは5倍以上50倍以下の倍率で希釈されて使用される。
なお、本油剤は、原液のまま使用してもよいが、好ましくは水で200倍以下の倍率(容量比)、より好ましくは2倍以上100倍以下、さらに好ましくは5倍以上50倍以下の倍率で希釈されて使用される。
本油剤には、潤滑性向上の観点より、さらに酸性リン酸エステルや亜リン酸エステルを配合してもよい。
酸性リン酸エステルとしては、例えば、2−エチルヘキシルアシッドホスフェート、エチルアシッドホスフェート、ブチルアシッドホスフェート、オレイルアシッドホスフェート、テトラコシルアシッドホスフェート、イソデシルアシッドホスフェート、ラウリルアシッドホスフェート、トリデシルアシッドホスフェート、ステアリルアシッドホスフェート、およびイソステアリルアシッドホスフェートなどを挙げることができる。
酸性リン酸エステルとしては、例えば、2−エチルヘキシルアシッドホスフェート、エチルアシッドホスフェート、ブチルアシッドホスフェート、オレイルアシッドホスフェート、テトラコシルアシッドホスフェート、イソデシルアシッドホスフェート、ラウリルアシッドホスフェート、トリデシルアシッドホスフェート、ステアリルアシッドホスフェート、およびイソステアリルアシッドホスフェートなどを挙げることができる。
亜リン酸エステルとしては、例えば、トリエチルホスファイト、トリブチルホスファイト、トリフェニルホスファイト、トリクレジルホスファイト、トリ(ノニルフェニル)ホスファイト、トリ(2−エチルヘキシル)ホスファイト、トリデシルホスファイト、トリラウリルホスファイト、トリイソオクチルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、トリステアリルホスファイト、およびトリオレイルホスファイトなどを挙げることができる。
これらの酸性リン酸エステルや亜リン酸エステルは、各々単独でも両者を混ぜて配合してもよいが、本油剤への配合量は、合計量でかつ油剤全量基準で1質量%以上15質量%以下程度が好ましい。
これらの酸性リン酸エステルや亜リン酸エステルは、各々単独でも両者を混ぜて配合してもよいが、本油剤への配合量は、合計量でかつ油剤全量基準で1質量%以上15質量%以下程度が好ましい。
また、本油剤には、本発明の目的を阻害しない範囲でさらに酸化防止剤や界面活性剤を配合してもよい。
酸化防止剤としては、従来公知のフェノール系酸化防止剤を用いることができる。
フェノール系酸化防止剤としては、例えば2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール;2,6−ジ−tert−ブチル−4−エチルフェノール;2,4,6−トリ−tert−ブチルフェノール;2,6−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシメチルフェノール;2,6−ジ−tert−ブチルフェノール;2,4−ジメチル−6−tert−ブチルフェノール;2,6−ジ−tert−ブチル−4−(N,N−ジメチルアミノメチル)フェノール;2,6−ジ−tert−アミル−4−メチルフェノール;n−オクタデシル3−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ブチルフェニル)プロピオネートなどの単環フェノール類、4,4’−メチレンビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール);4,4’−イソプロピリデンビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール);2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール);4,4’−ビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール);4,4’−ビス(2−メチル−6−tert−ブチルフェノール);2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール);4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール);2,2’−チオビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール);4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)などの多環フェノール類などが挙げられる。
酸化防止剤としては、従来公知のフェノール系酸化防止剤を用いることができる。
フェノール系酸化防止剤としては、例えば2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール;2,6−ジ−tert−ブチル−4−エチルフェノール;2,4,6−トリ−tert−ブチルフェノール;2,6−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシメチルフェノール;2,6−ジ−tert−ブチルフェノール;2,4−ジメチル−6−tert−ブチルフェノール;2,6−ジ−tert−ブチル−4−(N,N−ジメチルアミノメチル)フェノール;2,6−ジ−tert−アミル−4−メチルフェノール;n−オクタデシル3−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ブチルフェニル)プロピオネートなどの単環フェノール類、4,4’−メチレンビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール);4,4’−イソプロピリデンビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール);2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール);4,4’−ビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール);4,4’−ビス(2−メチル−6−tert−ブチルフェノール);2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール);4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール);2,2’−チオビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール);4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)などの多環フェノール類などが挙げられる。
アミン系酸化防止剤としては、例えばジフェニルアミン系のもの、具体的にはジフェニルアミンやモノオクチルジフェニルアミン;モノノニルジフェニルアミン;4,4’−ジブチルジフェニルアミン;4,4’−ジヘキシルジフェニルアミン;4,4’−ジオクチルジフェニルアミン;4,4’−ジノニルジフェニルアミン;テトラブチルジフェニルアミン;テトラヘキシルジフェニルアミン;テトラオクチルジフェニルアミン:テトラノニルジフェニルアミンなどの炭素数3〜20のアルキル基を有するアルキル化ジフェニルアミンなど、及びナフチルアミン系のもの、具体的にはα−ナフチルアミン;フェニル−α−ナフチルアミン、さらにはブチルフェニル−α−ナフチルアミン;ヘキシルフェニル−α−ナフチルアミン;オクチルフェニル−α−ナフチルアミン;ノニルフェニル−α−ナフチルアミンなどの炭素数3〜20のアルキル置換フェニル−α−ナフチルアミンなどが挙げられる。これらの中で、ナフチルアミン系よりジフェニルアミン系の方が、効果の点から好ましく、特に炭素数3以上20以下のアルキル基を有するアルキル化ジフェニルアミン、とりわけ4,4’−ジ(C3〜C20アルキル)ジフェニルアミンが好適である。
本発明においては、酸化防止剤として、前記フェノール系酸化防止剤及びアミン系酸化防止剤の中から選ばれる1種または2種以上を用いることができる。また、その配合量は、酸化防止効果および経済性のバランスなどの面から、本油剤全量基準で、0.01質量%以上5質量%以下程度である。
本発明においては、酸化防止剤として、前記フェノール系酸化防止剤及びアミン系酸化防止剤の中から選ばれる1種または2種以上を用いることができる。また、その配合量は、酸化防止効果および経済性のバランスなどの面から、本油剤全量基準で、0.01質量%以上5質量%以下程度である。
界面活性剤としては特に制限はなく、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、非イオン界面活性剤、両性界面活性剤といった公知の界面活性剤を使用することができ、具体的には、p−ノニルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリルオキシスルホン酸ナトリウム、ラウリルオキシリン酸二ナトリウム等のアニオン界面活性剤や、ラウリルトリメチルアンモニウムクロリド、セチルピリジニウムクロリド等のカチオン界面活性剤や、ステアリン酸ポリエチレングリコール、ペンタエリスリットステアリン酸モノエステル等の非イオン界面活性剤や、ラウリルジメチルペタイン等の両性界面活性剤が挙げられ、これらの1種を単独で、または、2種以上を組み合わせて使用することができる。また、その配合量は、効果および経済性のバランスなどの面から、0.01質量%以上10質量%以下である。
本油剤は、前記したように適当な濃度になるよう適宜水に希釈して、炭素鋼、亜鉛メッキ鋼、ケイ素鋼、ニッケルクロム鋼、クロムモリブデン鋼、およびマンガン鋼などのプレス加工に好適に用いられる。
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
〔実施例1〜5、比較例1〜5〕
表1に示す配合組成となるように水性金属加工油剤(原液)を調製した。
〔実施例1〜5、比較例1〜5〕
表1に示す配合組成となるように水性金属加工油剤(原液)を調製した。
1)非イオン界面活性剤:アセチレングリコールエチレンオキサイド付加物
2)酸化防止剤:2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール
3)ケイ素化合物:消泡剤(Munzing製 FOAMBAN MS−455)
〔評価方法〕
表1の各原液について以下に示す各種性能評価を行った。
(1)加工性評価1(往復動摩擦試験)
各原液を水道水で10容量%に希釈し、以下の条件で往復動摩擦試験により摺動1回目の摩擦係数を求めた。
<往復動摩擦試験の条件>
試験機:往復動摩擦試験機((株)オリエンテック製)
試験片:無方向性電磁鋼板 35A440(JFEスチール製)
試験温度:25℃
荷重:2kgf(19.6N)
摺動速度:10mm/s
摺動距離:20mm
ボール:SUJ−2,1/2インチ
表1の各原液について以下に示す各種性能評価を行った。
(1)加工性評価1(往復動摩擦試験)
各原液を水道水で10容量%に希釈し、以下の条件で往復動摩擦試験により摺動1回目の摩擦係数を求めた。
<往復動摩擦試験の条件>
試験機:往復動摩擦試験機((株)オリエンテック製)
試験片:無方向性電磁鋼板 35A440(JFEスチール製)
試験温度:25℃
荷重:2kgf(19.6N)
摺動速度:10mm/s
摺動距離:20mm
ボール:SUJ−2,1/2インチ
(2)加工性評価2(連続プレス試験)
各原液を水道水で10容量%に希釈し、以下の条件で連続プレス試験を行い、試験後のダイス工具を光学顕微鏡観察することによりダイス工具摩耗幅(μm)を求めた。
<連続プレス試験の条件>
試験機:連続プレス試験((株)マテックス精工製 CB−3)
被加工材:無方向性電磁鋼板 35A440(JFEスチール製)
プレス回数:9,000ショット
プレス速度:220ショット/分
コイル送り速度:12mm/ショット
パンチ:SKD11ジェクタパンチ φ10.00mm
ダイス:SKD11ボタンダイ φ10.05mm
塗油方法:フェルトに潤滑剤を浸漬させ塗布する
各原液を水道水で10容量%に希釈し、以下の条件で連続プレス試験を行い、試験後のダイス工具を光学顕微鏡観察することによりダイス工具摩耗幅(μm)を求めた。
<連続プレス試験の条件>
試験機:連続プレス試験((株)マテックス精工製 CB−3)
被加工材:無方向性電磁鋼板 35A440(JFEスチール製)
プレス回数:9,000ショット
プレス速度:220ショット/分
コイル送り速度:12mm/ショット
パンチ:SKD11ジェクタパンチ φ10.00mm
ダイス:SKD11ボタンダイ φ10.05mm
塗油方法:フェルトに潤滑剤を浸漬させ塗布する
(3)加工性評価3(連続プレス試験)
各原液を水道水で10容量%に希釈し、(2)と同じ条件で連続プレス試験を行い、試験後の打抜き片断面(9,000ショット目)を光学顕微鏡観察することによりせん断面比率(%)を求めた。
各原液を水道水で10容量%に希釈し、(2)と同じ条件で連続プレス試験を行い、試験後の打抜き片断面(9,000ショット目)を光学顕微鏡観察することによりせん断面比率(%)を求めた。
(4)防錆性
各原液を水道水で10容量%に希釈し、100mLの透明ガラス瓶に希釈液50mLを入れ、以下の条件で半浸漬試験を行った。試験後の試験片の錆の有無を観察することにより防錆性を評価した。
<半浸漬試験の条件>
試験片:無方向性電磁鋼板35A440(幅15mm、長さ40mm)
試験温度:25℃±5℃
評価基準
合 格:錆び無し
不合格:錆び有り
各原液を水道水で10容量%に希釈し、100mLの透明ガラス瓶に希釈液50mLを入れ、以下の条件で半浸漬試験を行った。試験後の試験片の錆の有無を観察することにより防錆性を評価した。
<半浸漬試験の条件>
試験片:無方向性電磁鋼板35A440(幅15mm、長さ40mm)
試験温度:25℃±5℃
評価基準
合 格:錆び無し
不合格:錆び有り
(5)消泡性(シリンダ振とう法)
各原液を水道水で10容量%に希釈し、100mL共栓付メスシリンダに希釈液100mLを入れ、5秒間激しく振とうさせた。振とう後、メスシリンダを水平な場所に置き、表面泡が消失して液面積の1/2以上が見えた時間を計測することにより消泡性を評価した。
<評価基準>
極めて優れる:20秒未満
優れる :20秒以上30秒未満
劣る :30秒以上
各原液を水道水で10容量%に希釈し、100mL共栓付メスシリンダに希釈液100mLを入れ、5秒間激しく振とうさせた。振とう後、メスシリンダを水平な場所に置き、表面泡が消失して液面積の1/2以上が見えた時間を計測することにより消泡性を評価した。
<評価基準>
極めて優れる:20秒未満
優れる :20秒以上30秒未満
劣る :30秒以上
〔評価結果〕
表1に示すように、本発明である実施例1〜5の希釈液では、いずれも往復動摩擦試験による摩擦係数が低く、さらに連続プレス試験による工具摩耗幅も極めて短い。すなわち、本発明に係る希釈液は極めて加工性に優れていることがわかる。特に実施例4の希釈液は、(B)成分の配合量が特に好ましい範囲にあるので、摩擦係数が低く摩耗幅が小さいだけでなく、加工面のせん断比率も高いという特筆すべき効果を発揮する。さらにまた、本実施例の希釈液は、消泡性や防錆性にも優れている。
一方、比較例1〜5の希釈液では、本発明の構成要素のいずれかを欠いているため、加工性に劣っている。
表1に示すように、本発明である実施例1〜5の希釈液では、いずれも往復動摩擦試験による摩擦係数が低く、さらに連続プレス試験による工具摩耗幅も極めて短い。すなわち、本発明に係る希釈液は極めて加工性に優れていることがわかる。特に実施例4の希釈液は、(B)成分の配合量が特に好ましい範囲にあるので、摩擦係数が低く摩耗幅が小さいだけでなく、加工面のせん断比率も高いという特筆すべき効果を発揮する。さらにまた、本実施例の希釈液は、消泡性や防錆性にも優れている。
一方、比較例1〜5の希釈液では、本発明の構成要素のいずれかを欠いているため、加工性に劣っている。
Claims (9)
- (A)カルボン酸、(B)アミン化合物、(C)複素環式化合物、(D)ケイ素化合物、および(E)水を配合してなる
ことを特徴とする水性金属加工油剤。 - 請求項1に記載の水性金属加工油剤において、
前記(A)成分が炭素数8以上18以下のカルボン酸である
ことを特徴とする水性金属加工油剤。 - 請求項1または請求項2に記載の水性金属加工油剤において、
前記(B)成分がアルカノールアミン、アルキルアミン、芳香族アミン、脂環式アミンおよびポリアミンの中から選ばれる少なくとも1種である
ことを特徴とする水性金属加工油剤。 - 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の水性金属加工油剤において、
前記(C)成分がベンゾトリアゾール類、チアゾール類、トリアゾール類、およびイミダゾール類の中から選ばれる少なくとも1種である
ことを特徴とする水性金属加工油剤。 - 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の水性金属加工油剤において、
前記(D)成分がシリコーン類およびフッ化シリコーン類の中から選ばれる少なくとも1種である
ことを特徴とする水性金属加工油剤。 - 請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の水性金属加工油剤において、
前記(A)成分の配合量が15質量%以上30質量%以下、前記(B)成分の配合量が10質量%以上40質量%以下、前記(C)成分の配合量が0.01質量%以上10質量%以下、および前記(D)成分の配合量が0.01質量%以上3質量%以下の原液である
ことを特徴とする水性金属加工油剤。 - 請求項6に記載の水性金属加工油剤において、
前記(A)成分の配合量が18質量%以上25質量%以下、前記(B)成分の配合量が10質量%以上35質量%以下、前記(C)成分の配合量が0.1質量%以上8質量%以下、および前記(D)成分の配合量が0.1質量%以上1質量%以下の原液である
ことを特徴とする水性金属加工油剤。 - 請求項6または請求項7に記載の水性金属加工油剤を
水により200倍以下の倍率(容量比)で希釈してなる
ことを特徴とする水性金属加工油剤。 - 請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の水性金属加工油剤において、
当該水性金属加工油剤が、炭素鋼、亜鉛メッキ鋼、ケイ素鋼、ニッケルクロム鋼、クロムモリブデン鋼、およびマンガン鋼のプレス加工に用いられる
ことを特徴とする水性金属加工油剤。
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