TW201638225A - 蒸氣膜破裂劑及熱處理油組成物 - Google Patents

蒸氣膜破裂劑及熱處理油組成物 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種蒸氣膜破裂劑，係以瀝青為原料，並已調製成相對於飽和份、瀝青烯份、芳香族份及樹脂份之總分率100質量%，飽和份之分率(x)(質量%)及瀝青烯份之分率(y)(質量%)至少任一者滿足特定要件，且前述飽和份、瀝青烯份、芳香族份及樹脂份係依據日本石油學會石油類測試相關規格JPI-5S-70-10及英國公定測試法IP-469所載之任一種分析法取得者。 該蒸氣膜破裂劑可調製熱處理油組成物，其在依循JIS K2242(2012)之冷卻性測試中之特性秒數在2.50秒以下而具有很高蒸氣膜破裂效果。

Description

蒸氣膜破裂劑及熱處理油組成物 發明領域
本發明係有關於蒸氣膜破裂劑、及同時含有基油及該蒸氣膜破裂劑之熱處理油組成物。
發明背景
金屬材料淬火等的熱處理加工，一般是為了賦予金屬材料所冀望的硬度而使用熱處理液來進行。因此，熱處理液必須具有可使金屬材料硬度提高之優異冷卻性能。
然而，在冷卻能力上非常優異之液體為水，不過水系熱處理液因冷卻性能過高，而有金屬材料發生燒裂的危險性，淬火畸變也很大。
因此，金屬材料淬火等的熱處理加工中，一般是使用油系熱處理液即熱處理油。專利文獻1~3中，揭示有該種熱處理油。
此處，針對金屬材料淬火加以說明，就將業經加熱之金屬材料投入熱處理油的情況而言，冷卻速度並不固定，通常是經過以下(1)~(3)之三階段予以冷卻。
(1)金屬材料被熱處理液蒸氣所包圍之第1階段(蒸氣膜階段)。
(2)蒸氣膜破裂而發生沸騰之第2階段(沸騰階段)。
(3)金屬材料溫度變為熱處理液沸點以下，而熱被對流帶走之第3階段(對流階段)。
前述三個階段當中，冷卻速度以第2階段之沸騰階段最大。一般的熱處理油中，展現冷卻性能之熱傳導率在沸騰階段尤其急遽升高，在處理物表面處於蒸氣膜階段與沸騰階段交混之狀態下會有極大的溫度差產生，且因伴隨的熱收縮差或變態時間差而會發生熱應力或變態應力，以致淬火畸變增大。
總之，至第1階段之蒸氣膜階段結束為止的時間(依循JIS K2242(2012)之冷卻性測試中的特性秒數，以下亦僅稱「特性秒數」)若拉長，即容易導致淬火畸變。
為了迴避該問題，一般是藉著在屬熱處理油之基油中摻混蒸氣膜破裂劑，來縮短蒸氣膜階段。
例如，在專利文獻1~3中記載了聚烯烴等聚合物或瀝青可作為蒸氣膜破裂劑予以摻混之主旨。
先行技術文獻 專利文獻
[專利文獻1]日本特開2007-009238號公報
[專利文獻2]日本特開2008-069321號公報
[專利文獻3]日本特開2010-229479號公報
發明概要
不過，熱處理油依JIS K2242(2012)被分類為1種 至3種，例如，可使用於淬火者是1種之1號油及2號油、以及2種之1號油及2號油。該等係依據「在依循JIS K2242(2012)之冷卻性測試中之特性秒數」作區分，該特性秒數乃顯示直到第1階段之蒸氣膜階段結束為止的時間。
該特性秒數愈短，則蒸氣膜破裂效果愈高，淬火畸變愈不易發生。
因此，冀望有一種蒸氣膜破裂劑可做出該特性秒數短、具有很高蒸氣膜破裂效果之熱處理油。
本發明課題是提供可調製熱處理油組成物之蒸氣膜破裂劑及同時含有基油與該蒸氣膜破裂劑之熱處理油組成物，該熱處理油組成物在依循JIS K2242(2012)之冷卻性測試中之特性秒數在2.50秒以下而具有很高的蒸氣膜破裂效果。
本發明群發現，藉著將以瀝青為原料之蒸氣膜破裂劑之瀝青烯份之分率調整在適切範圍，可解決前述課題，而完成以下本發明。
亦即，依據本發明之一態樣，可提供下述[1]~[2]。
[1]一種蒸氣膜破裂劑，係以瀝青為原料，並已調製成相對於飽和份、瀝青烯份、芳香族份及樹脂份之總分率100質量%，飽和份之分率(x)(質量%)及瀝青烯份之分率(y)(質量%)至少任一者滿足下述要件(1)~(3)之任一個以上，且前述飽和份、瀝青烯份、芳香族份及樹脂份係依據日本石油學會石油類測試相關規格JPI-5S-70-10及英國公定測試法IP-469所載之任一種分析法取得者；
‧要件(1)：令前述飽和份之分率(x)為x(質量%)、前述瀝青烯份之分率(y)為y(質量%)時，由下述計算式(I)算出之T值在2.4000以下；計算式(I)：T=1.2926×x/100-8.113×y/100+2.3384
‧要件(2)：前述瀝青烯份之分率(y)在7.0質量%以上；
‧要件(3)：前述瀝青烯份之分率(y)與前述飽和份之分率(x)的比率[(y)/(x)]在0.5以上。
[2]一種熱處理油組成物，係同時含有基油及前述[1]中記載之蒸氣膜破裂劑。
本發明之蒸氣膜破裂劑，可調製熱處理油組成物，其在依循JIS K2242(2012)之冷卻性測試中之特性秒數在2.50秒以下而具有很高的蒸氣膜破裂效果。
用以實施發明之形態
本說明書中，所謂「飽和份」、「瀝青烯份」、「芳香族份」及「樹脂份」，一如日本石油學會石油類測試相關規格JPI-5S-70-10及英國公定測試法IP-469所載，該等係用以算出該等成分之分率所採用的分析法。
[蒸氣膜破裂劑]
本發明之蒸氣膜破裂劑係以瀝青為原料，其可為由瀝青構成者，亦可為由殘渣油構成者，該殘渣油是源自於將 瀝青予以蒸餾或精煉等分離步驟後殘留的瀝青。
本發明中，所謂「瀝青」是指以天然或呈原油殘渣狀態之以瀝青(可溶於二硫化碳之烴化合物)為主成分的半固體或固體物質，具體而言，可列舉粗瀝青、改質瀝青等。
粗瀝青方面，可舉：將原油蒸餾時獲得之沸點350℃以上之常壓殘油，予以進一步在30~100mmHg減壓下進行減壓蒸餾而得以殘渣份被回收之沸點550℃以上之以烴為主原料之石油系瀝青。
又，改質瀝青方面，可舉：將前述粗瀝青進行溶劑萃取處理而獲得之溶劑脫瀝瀝青、或是進行空氣氧化處理所獲得之吹製瀝青等已將粗瀝青性狀予以改質之瀝青。
另外，亦有使用聚烯烴等聚合物來作為蒸氣膜破裂劑之情況，不過，含有該聚合物之熱處理油組成物在持續使用當中，聚合物會被切斷而有蒸氣膜破裂效果降低的傾向。即，含有聚合物作為蒸氣膜破裂劑的熱處理油組成物，在耐久性上有問題。
另一方面，以瀝青為原料之蒸氣膜破裂劑，即使長期間使用，熱處理油組成物之蒸氣膜破裂效果仍可容易維持，耐久性良好。
本發明群針對含有以瀝青為原料之蒸氣膜破裂劑的熱處理油組成物，就蒸氣膜破裂效果的進一步提升進行檢討，結果發現該蒸氣膜破裂劑中之瀝青烯份之分率會影響熱處理油組成物之蒸氣膜破裂效果，並依據該發現而得以完成本發明。
本發明之蒸氣膜破裂劑，係以瀝青為原料，並已調製成相對於飽和份、瀝青烯份、芳香族份及樹脂份之總分率100質量%，飽和份之分率(x)(質量%)及瀝青烯份之分率(y)(質量%)至少任一者滿足下述要件(1)~(3)之任一個以上，且前述飽和份、瀝青烯份、芳香族份及樹脂份係依據日本石油學會石油類測試相關規格JPI-5S-70-10及英國公定測試法IP-469所載之任一種分析法取得者；
‧要件(1)：令前述飽和份之分率(x)為x(質量%)、前述瀝青烯份之分率(y)為y(質量%)時，由下述計算式(I)算出之T值在2.4000以下；計算式(I)：T=1.2926×x/100-8.113×y/100+2.3384
‧要件(2)：前述瀝青烯份之分率(y)在7.0質量%以上；
‧要件(3)：前述瀝青烯份之分率(y)與前述飽和份之分率(x)的比率[(y)/(x)]在0.5以上。
再者，本說明書之以下記載中，以飽和份之分率(x)(質量%)及瀝青烯份之分率(y)(質量%)而言滿足前述要件(1)之蒸氣膜破裂劑稱為「蒸氣膜破裂劑(1)」，滿足前述要件(2)之蒸氣膜破裂劑稱為「蒸氣膜破裂劑(2)」，滿足前述要件(3)之蒸氣膜破裂劑稱為「蒸氣膜破裂劑(3)」。
另外，該等蒸氣膜破裂劑(1)~(3)總稱為「本發明之蒸氣膜破裂劑」。
本發明之蒸氣膜破裂劑中，飽和份之分率(x)(質量%)及瀝青烯份之分率(y)(質量%)係已調整成滿足前述要件(1)~(3)之任一者，惟以業經調整成滿足該要件(1)~(3)之 任兩者以上之物為佳，以業經調整成滿足該要件(1)~(3)全部之物更佳。
以下，針對本發明一態樣之蒸氣膜破裂劑(1)~(3)進行說明。
<蒸氣膜破裂劑(1)>
本發明一態樣之蒸氣膜破裂劑(1)係以瀝青為原料之蒸氣膜破裂劑，且係已調整成飽和份之分率(x)(質量%)及瀝青烯份之分率(y)(質量%)滿足前述要件(1)者。
即，本發明一態樣之蒸氣膜破裂劑(1)係以瀝青為原料，且依據下述計算式(I)算出之T值在2.4000以下之蒸氣膜破裂劑。
計算式(I)：T=1.2926×x/100-8.113×y/100+2.3384
前述計算式(I)中，x及y分別表示相對於前述蒸氣膜破裂劑中之飽和份、瀝青烯份、芳香族份及樹脂份之總分率(以下也稱「4成分之總分率」)100質量%，飽和份之分率(x)(質量%)及瀝青烯份之分率(y)(質量%)，且前述飽和份、瀝青烯份、芳香族份及樹脂份係依據日本石油學會石油類測試相關規格JPI-5S-70-10及英國公定測試法IP-469所載之任一種分析法取得者。
本發明群發現，以瀝青為原料之蒸氣膜破裂劑中之飽和份乃是導致熱處理油組成物之蒸氣膜破裂效果低劣的要因，又瀝青烯份是促使蒸氣膜破裂效果提升的要因。
非惟如此，本發明群針對以瀝青為原料之蒸氣膜破裂劑中之飽和份之分率及瀝青烯份之分率、與使用該蒸氣膜 破裂劑之熱處理油組成物之特性秒數的關係，採取了大量的數據。前述計算式(I)係依據該數據而獲得者。
即，本發明群發現，若是令蒸氣膜破裂劑(1)已調整成飽和份之分率及瀝青烯份之分率符合由前述計算式(I)算出之T值在2.4000以下，則使用該蒸氣膜破裂劑(1)之熱處理油組成物可達成特性秒數在2.50秒以下。
然後，本發明一態樣之蒸氣膜破裂劑(1)便是依據該發現而完成者。
由前述計算式(I)算出之T值雖在2.4000以下，不過以令蒸氣膜破裂劑可提供具有優異蒸氣膜破裂效果之熱處理油組成物此一觀點來看，以2.1000以下為佳，1.8000以下較佳，1.7000以下更佳，又以1.5000以下愈佳，再以1.2500以下尤佳。
又，該T值雖下限值並無特別限制，不過以蒸氣膜破裂劑之生產性的觀點來看，以0.01以上為佳。
本發明一態樣之蒸氣膜破裂劑(1)中，前述飽和份之分率(x)方面，以令蒸氣膜破裂劑可提供具有優異蒸氣膜破裂效果之熱處理油組成物此一觀點來看，以0~40.0質量%為佳，0~30.0質量%較佳，0~25.0質量%更佳，又以0~15.0質量%愈佳，更以0~10.0質量%尤佳。
本發明一態樣之蒸氣膜破裂劑(1)中，前述瀝青烯份之分率(y)方面，以令蒸氣膜破裂劑可提供具有優異蒸氣膜破裂效果之熱處理油組成物此一觀點來看，以3.0質量%以上為佳，5.0質量%以上較佳，7.0質量%更佳又以10.0 質量%以上愈佳，更以14.5質量%以上尤佳。
又，前述瀝青烯份之分率(y)雖上限值並無特別限制，不過以蒸氣膜破裂劑之生產性的觀點來看，以30.0質量%以下為佳，20.0質量%以下更佳。
本發明一態樣之蒸氣膜破裂劑(1)中，相對於依據前述分析法取得之上述4成分之總分率100質量%，前述芳香族份之分率(z)方面，由前述計算式(I)算出之T值只要在前述範圍則並無特別限制，不過以20~90質量%為佳，30~90質量%較佳。
又，本發明一態樣之蒸氣膜破裂劑(1)中，相對於依據前述分析法取得之上述4成分之總分率100質量%，前述樹脂份之分率(w)只要是由前述計算式(I)算出之T值在前述範圍則並無特別限制，不過以5~60質量%為佳，10~60質量%較佳。
<滿足要件(2)之蒸氣膜破裂劑(2)>
本發明一態樣之蒸氣膜破裂劑(2)係以瀝青為原料之蒸氣膜破裂劑，且業已調整成飽和份之分率(x)(質量%)滿足前述要件(2)者。
即，本發明一態樣之蒸氣膜破裂劑(2)係以瀝青為原料，且相對於飽和份、瀝青烯份、芳香族份及樹脂份之總分率(以下也稱「4成分之總分率」)100質量%，前述瀝青烯份之分率(y)在7.0質量%以上之蒸氣膜破裂劑，而前述飽和份、瀝青烯份、芳香族份及樹脂份係依據日本石油學會石油類測試相關規格JPI-5S-70-10及英國公定測試法 IP-469所載之任一種分析法取得者。
本發明一態樣之蒸氣膜破裂劑(2)係基於下述發現而完成者，即：以瀝青為原料之蒸氣膜破裂劑中之瀝青烯份有助於熱處理油組成物之蒸氣膜破裂效果提升。
即，據推論，本發明一態樣之蒸氣膜破裂劑(2)由於已調整成被視為有助於蒸氣膜破裂效果提升之瀝青烯份之分率(y)在7.0質量%以上，因此，含該蒸氣膜破裂劑(2)之熱處理油組成物具有特性秒數在2.00秒以下此極高的蒸氣膜破裂效果。
本發明一態樣之蒸氣膜破裂劑(2)中，前述瀝青烯份之分率(y)方面，基於前述觀點，以9.0質量%以上為佳，10.5質量%以上較佳，12.0質量%以上更佳，14.5質量%以上尤佳。
又，前述瀝青烯份之分率(y)雖上限值並無特別限制，不過基於蒸氣膜破裂劑之生產性的觀點來看，以30.0質量%以下為佳，20.0質量%以下較佳。
本發明一態樣之蒸氣膜破裂劑(2)中，相對於依據前述分析法取得之上述4成分之總分率100質量%，前述飽和份之分率(x)方面，以令蒸氣膜破裂劑可提供具有優異蒸氣膜破裂效果之熱處理油組成物此一觀點來看，以0~40.0質量%為佳，0~30.0質量%較佳，0~25.0質量%更佳，又以0~15.0質量%愈佳，更以0~10.0質量%尤佳。
本發明一態樣之蒸氣膜破裂劑(2)中，相對於依據前述分析法取得之上述4成分之總分率100質量%，前述 芳香族份之分率(z)方面，只要是至少滿足前述要件(2)則並無特別限制，不過以20~90質量%為佳，30~90質量%較佳。
本發明一態樣之蒸氣膜破裂劑(2)中，相對於依據前述分析法取得之上述4成分之總分率100質量%，前述樹脂份之分率(w)只要是至少滿足前述要件(2)則並無特別限制，不過以5~60質量%為佳，以10~60質量%較佳。
<滿足要件(3)之蒸氣膜破裂劑(3)>
本發明一態樣之蒸氣膜破裂劑(3)係以瀝青為原料之蒸氣膜破裂劑，且業已調整成飽和份之分率(x)(質量%)及瀝青烯份之分率(y)(質量%)滿足前述要件(3)者。
即，本發明一態樣之蒸氣膜破裂劑(3)係以瀝青為原料，且相對於飽和份、瀝青烯份、芳香族份及樹脂份之總分率100質量%，前述瀝青烯份之分率(y)與前述飽和份之分率(x)的比率[(y)/(x)]在0.5以上，而前述飽和份、瀝青烯份、芳香族份及樹脂份係依據日本石油學會石油類測試相關規格JPI-5S-70-10及英國公定測試法IP-469所載之任一種分析法取得者。
本發明群發現，以瀝青為原料之蒸氣膜破裂劑中之飽和份或許就是導致熱處理油組成物之蒸氣膜破裂效果低劣的要因。
接著，本發明群依據該發現而進行調製如下：相對於會導致熱處理油組成物之蒸氣膜破裂效果低劣的飽和份，充分含有可有助於該效果之瀝青烯份，並推測藉此可使熱處理油組成物之蒸氣膜破裂效果提升而不受瀝青烯份之分 率(y)值大小左右。
即，據推測，本發明一態樣之蒸氣膜破裂劑(3)，由於瀝青烯份之分率(y)與飽和份之分率(x)的比率[(y)/(x)]在0.5以上，且相對於飽和份而充分含有瀝青烯份，因此含有該蒸氣膜破裂劑(3)之熱處理油組成物具有特性秒數在2.00秒以下此極高的蒸氣膜破裂效果。
本發明之蒸氣膜破裂劑(3)中，瀝青烯份之分率(y)與飽和份之分率(x)的比率[(y)/(x)]，基於前述觀點，以0.80以上為佳，較佳為0.85以上，更佳為1.50以上，愈佳為3.00以上。
又，從蒸氣膜破裂劑之生產性的觀點來看，該比率[(y)/(x)]以50.0以下為佳，較佳為20.0以下，更佳為10.0以下。
再者，本發明之蒸氣膜破裂劑(3)中，相對於依據前述分析法所取得之上述4成分之總分率100質量%，前述飽和份之分率(x)基於前述觀點而以0~25.0質量%為佳，較佳為0~15.0質量%，更佳為0~10.0質量%。
本發明一態樣之蒸氣膜破裂劑(3)中，相對於依據前述分析法取得之上述4成分之總分率100質量%，前述芳香族份之分率(z)只要是至少滿足前述要件(3)則並無特別限制，不過以20~90質量%為佳，30~90質量%較佳。
本發明一態樣之蒸氣膜破裂劑(3)中，相對於依據前述分析法取得之上述4成分之總分率100質量%，前述樹脂份之分率(w)只要是至少滿足前述要件(3)則並無特別限制，不過以5~60質量%為佳，較佳為10~60質量%。
<本發明之蒸氣膜破裂劑(1)~(3)之共通事項>
本發明之蒸氣膜破裂劑(1)~(3)中，飽和份及瀝青烯份之各分率，可基於例如考量以下事項來進行調整。
‧瀝青烯份不溶於正庚烷，因此在原料之瀝青中添加正庚烷，並採取濾過物，瀝青烯份之分率便可獲得提高。
‧又，於瀝青中添加丙烷及丁烷之混合溶劑，則即使與脫瀝青油分離，仍可提高瀝青烯份之分率。
‧利用已充填氧化矽凝膠或氧化鋁之管柱層析，將瀝青自庚烷等非極性溶劑依序以甲苯、二氯甲烷、甲醇等極性溶劑逐次展開，便可使飽和份之分率減少，提高瀝青烯份之分率。
本發明之蒸氣膜破裂劑(1)~(3)中，殘碳之含量，相對於該蒸氣膜破裂劑之全量(100質量%)，以8.0~40.0質量%為佳，10.0~37.0質量%較佳，13.0~35.0質量%更佳，16.0~30.0質量%愈佳。
熱處理油組成物中含有殘碳之含量在前述範圍之蒸氣膜破裂劑，則該熱處理油組成物可使特性秒數進一步變小，而展現更高的蒸氣膜破裂效果。
又，本發明中，所謂「殘碳」意指源自於原油之化合物且在蒸餾等加熱步驟後殘存的煤焦狀碳化殘留物，與「殘留碳」為同義語。
又，本說明書中，蒸氣膜破裂劑中所含的殘碳之含量，意指依循JIS K2270-2(2009)(微量法)所測定之值。
殘碳之含量係呈飽和份之分率(x)愈少及瀝青烯 份之分率(y)愈多則會增加的傾向。因此，藉由參考飽和份及瀝青烯份各分率之上述調整法，亦可調整殘碳之含量。
[熱處理油組成物]
本發明之熱處理油組成物係同時含有基油及上述本發明之蒸氣膜破裂劑，因應需要也可進一步含有熱處理油用添加劑。
本發明一態樣之熱處理油組成物中，本發明之蒸氣膜破裂劑的含量，以該熱處理油組成物之全量(100質量%)為基準，以0.1~20質量%為佳，較佳為0.2~18質量%，更佳為0.3~15質量%，愈佳為0.5~12質量%。
又，本發明一態樣之熱處理油組成物，可在不損及效果之範圍內含有不相當於上述本發明蒸氣膜破裂劑之其他蒸氣膜破裂劑。
其他蒸氣膜破裂劑可舉例如乙烯-α-烯烴共聚物、聚烯烴、聚甲基丙烯酸酯類等重量平均分子量為5,000~100,000之聚合物、不相當於本發明蒸氣膜破裂劑之自瀝青分離出的殘渣油。
相對於本發明一態樣之熱處理油組成物中所含的蒸氣膜破裂劑全量(100質量%)，本發明之蒸氣膜破裂劑之含有比率以80~100質量%為佳，較佳為90~100質量%，更佳為95~100質量%，愈佳為99~100質量%。
又，含有上述聚合物作為蒸氣膜破裂劑之熱處理油組成物，在持續使用當中，該聚合物之主鏈會斷裂，而有蒸氣膜破裂效果降低的傾向，在耐久性上有問題。因此， 該聚合物之含量以偏少為佳。
本發明一態樣之熱處理油組成物中，前述聚合物之含量，相對於熱處理油組成物中所含本發明蒸氣膜破裂劑100質量份，以0~20質量份為佳，較佳為0~10質量份，更佳為0~5質量份，愈佳為0~1質量份。
<基油>
本發明一態樣中所使用之基油，並無特別限制，礦油及合成油任一者皆可使用。
再者，本發明一態樣中所使用之基油，可單獨使用亦可併用2種以上。
礦油方面，可舉例如石蠟系礦油、環烷系礦油等，更具體可舉將原油常壓蒸餾而製得常壓殘油，將該常壓殘油進行減壓蒸餾而製得餾份，將該餾份進行溶劑脫瀝青、溶劑萃取、氫化分解、溶劑脫蠟、氫化精煉等處理之1種以上而精煉者、或者是蠟異構化礦油等。
礦油當中，就製成已使硫份減少的潤滑油組成物此觀點來看，以使用高精煉度礦油為佳。該高精煉度礦油可利用對自原油獲得之重油餾出物施行溶劑精煉、氫化精煉或氫化分解來獲得。
合成油方面可舉例如聚α-烯烴類、聚苯基醚、烷基苯、烷基萘、聚苯基系烴、酯油(例如新戊二醇、三羥甲基丙烷、新戊四醇等多元醇之脂肪酸酯)、二醇系合成油、GTL(氣體冷凝液；Gas to Liquids)等。
本發明一態樣中所使用之基油在40℃下之動態 黏度，以5~600mm2/s為佳，較佳為6~570mm2/s，更佳為7~540mm2/s，8~500mm2/s愈佳，9~480mm2/s尤佳。
該基油在40℃下之動態黏度若在5mm2/s以上，則可製造出維持高閃燃點且已抑制油煙產生的熱處理油組成物。另一方面，基油之動態黏度若在600mm2/s以下，則可製造出冷卻性能良好的熱處理油組成物。
再者，本說明書中，40℃下之動態黏度係依循JIS K2283(2000)所測定之值。
本發明一態樣中所使用的基油之黏度指數，以氧化安定性之觀點來看，係以85以上為佳，較佳為95以上，更佳為105以上。
再者，本說明書中，黏度指數係依循JIS K2283(2000)所測定之值。
本發明一態樣之熱處理油組成物中，以該熱處理油組成物之全量(100質量%)為基準計，基油之含量以80~99.99質量%為佳，較佳為82~99.9質量%，更佳為85~99.9質量%，愈佳為88~99.0質量%。
<熱處理油用添加劑>
本發明一態樣之熱處理油組成物，在不損及效果之範圍內，亦可含有一般用於熱處理油組成物之熱處理油用添加劑。
本發明一態樣之熱處理油組成物，宜含有選自於由抗氧化劑、清淨劑、分散劑、躍度提升劑及熱分解抑制劑所構成群組之1種以上之熱處理油用添加劑。
再者，本發明一態樣中，可採用由該等熱處理油用添加劑多數併用而成之組合添加劑(package additive)。
本發明一態樣之熱處理油組成物中，蒸氣膜破裂劑除外之熱處理油用添加劑之合計含量，以該熱處理油組成物之全量(100質量%)為基準，以0~20質量%為佳，較佳為0~18質量%，更佳為0~15質量%。
再者，前述含量係「除蒸氣膜破裂劑」之熱處理油用添加劑之合計含量，該含量為「0質量%」之情況表示不含蒸氣膜破裂劑以外的熱處理油用添加劑而僅含有基油及蒸氣膜破裂劑之熱處理油組成物。
(抗氧化劑)
抗氧化劑具有例如可抑制淤渣產生的作用，該淤渣產生係因重複使用熱處理油組成物時所造成者。
抗氧化劑可舉例如苯酚系抗氧化劑、胺系抗氧化劑等。
苯酚系抗氧化劑方面可舉例如2,6-二-三級丁基-4-甲基苯酚、2,6-二-三級丁基-4-乙基苯酚、2,4,6-三-三級丁基苯酚、2,6-二-三級丁基-4-羥甲基苯酚、2,6-二-三級丁基苯酚、2,4-二甲基-6-三級丁基苯酚、2,6-二-三級丁基-4-(N,N-二甲基胺基甲基)苯酚、2,6-二-三級戊基-4-甲基苯酚、正十八基-3-(4-羥-3,5-二-三級丁基苯基)丙酸酯等之單環苯酚類；4,4’-亞甲基雙(2,6-二-三級丁基苯酚)、4,4’-異亞丙基雙(2,6-二-三級丁基苯酚)、2,2’-亞甲基雙(4-甲基-6-三級丁基苯酚)、4,4’-雙(2,6-二-三級丁基苯酚)、4,4’-雙(2-甲基-6-三級丁基苯酚)、2,2’-亞甲基雙(4-乙基-6-三級丁基苯酚)、4,4’- 亞丁基雙(3-甲基-6-三級丁基苯酚)、2,2’-硫雙(4-甲基-6-三級丁基苯酚)、4,4’-硫雙(3-甲基-6-三級丁基苯酚)等之多環苯酚類；等等。
胺系抗氧化劑方面可舉例如二苯基胺系抗氧化劑、萘基胺系抗氧化劑等。
二苯基胺系抗氧化劑方面可舉例如具有碳數3~20之烷基之烷基化二苯基胺等，具體而言可舉二苯基胺、單辛基二苯基胺、單壬基二苯基胺、4,4’-二丁基二苯基胺、4,4’-二己基二苯基胺、4,4’-二辛基二苯基胺、4,4’-二壬基二苯基胺、四丁基二苯基胺、四己基二苯基胺、四辛基二苯基胺、四壬基二苯基胺等。
萘基胺系抗氧化劑方面可舉例如碳數3~20之烷基取代苯基-α-萘基胺等，具體而言可舉α-萘基胺、苯基-α-萘基胺、丁基苯基-α-萘基胺、己基苯基-α-萘基胺、辛基苯基-α-萘基胺、壬基苯基-α-萘基胺等。
該等抗氧化劑可單獨使用或並用2種以上。
抗氧化劑之含量，由抗氧化效果及經濟性之平衡等觀點來看，以熱處理油組成物之全量(100質量%)基準計，以0.01~10質量%為佳，較佳為0.03~5質量%，更佳為0.05~3質量%。
(清淨劑)
清淨劑具有可使淤渣之分散效果提升的作用，該淤渣是因重複使用熱處理油組成物時產生的，同時，金屬系清淨劑具有進一步作為劣化酸之中和劑的作用。
清淨劑方面可舉例如金屬系清淨劑等，具體而言可舉中性金屬磺酸鹽、中性金屬酚鹽、中性金屬柳酸鹽、中性金屬磷酸鹽、鹼性磺酸鹽、鹼性酚鹽、鹼性柳酸鹽、過鹼性磺酸鹽、過鹼性柳酸鹽、過鹼性磷酸鹽等。
該等清淨劑可單獨使用亦可併用2種以上。
清淨劑之含量，以熱處理油組成物之全量(100質量%)基準計，以0.01~5質量%為佳，較佳為0.02~3質量%。
(分散劑)
分散劑具有使淤渣之分散效果提升之作用，該淤渣是重複使用熱處理油組成物時所產生的。
分散劑方面可舉例如無灰分散劑等，具體而言，可舉烯基琥珀醯亞胺類、含硼烯基琥珀醯亞胺類、芐基胺類、含硼芐基胺類、琥珀酸酯類、脂肪酸或琥珀酸為代表之一元或二元羧酸醯胺類等。
該等分散劑可單獨使用或並用2種以上。
分散劑之含量，以熱處理油組成物之全量(100質量%)基準計，以0.01~5質量%為佳，0.02~3質量%較佳。
(躍度提升劑)
躍度提升劑方面可舉例如油脂或油脂脂肪酸、烯基琥珀醯亞胺、取代羥芳香族羧酸酯衍生物等。
該等躍度提升劑可單獨使用或併用2種以上。
躍度提升劑之含量，以熱處理油組成物之全量(100質量%)基準計，以0.01~5質量%為佳，0.02~3質量%較佳。
(熱分解抑制劑)
熱分解抑制劑方面，可舉例如二苯基單硫化物、二苯基二硫化物、二丁基羥甲苯等。
該等熱分解抑制劑可單獨使用或併用2種以上。
熱分解抑制劑之含量，以熱處理油組成物之全量(100質量%)基準計，以0.01~5質量%為佳，0.02~3質量%較佳。
<熱處理油組成物之物性>
本發明一態樣之熱處理油組成物，其依循JIS K2242(2012)之冷卻性測試中的特性秒數，以2.50秒以下為佳，較佳為2.00秒以下，更佳為1.90秒以下，愈佳為1.50秒以下，再愈佳為1.10秒以下，尤佳為1.00秒以下。
再者，含有本發明一態樣之蒸氣膜破裂劑(1)的熱處理油組成物之該特性秒數，以2.50秒以下為佳，較佳為1.90秒以下，更佳為1.50秒以下，愈佳為1.10秒以下。
又，含有本發明一態樣之蒸氣膜破裂劑(2)或(3)的熱處理油組成物之該特性秒數，以2.00秒以下為佳，較佳為1.50秒以下，更佳為1.00秒以下。
再者，該特性秒數以值愈小愈佳，不過須超過0秒。
本發明之熱處理油組成物，由於與基油一起含有上述本發明蒸氣膜破裂劑，因此特性秒數可整理成前述值以下，具有很高的蒸氣膜破裂效果。
本發明一態樣之熱處理油組成物在40℃下之動態黏度，以5~400mm2/s為佳，較佳為7~380mm2/s，更佳為10~350mm2/s，愈佳為12~320mm2/s。
該熱處理油組成物在40℃下之動態黏度若在5mm2/s以 上，則可製成維持高閃燃點且已抑制油煙產生之熱處理油組成物。另一方面，該熱處理油組成物基油之動態黏度若在400mm2/s以下，則可製成冷卻性能良好的熱處理油組成物。
本發明一態樣之熱處理油組成物的黏度指數，由氧化安定性之觀點來看，以100以上為佳，較佳為105以上，更佳為110以上。
本發明一態樣之熱處理油組成物的閃燃點，由做出可使引火之危險性降低且同時可抑制熱處理加工時之油煙產生的熱處理油組成物此一觀點，以150℃以上為佳，較佳為170℃以上。
再者，本說明書中，閃燃點係依循JIS K2265-1(2007)(標籤密閉式閃燃點試験方法)所測定之值。
本發明一態樣之熱處理油組成物的硫份含量，從做出可抑制淤渣產生之熱處理油組成物此觀點來看，以300質量ppm以下為佳，200質量ppm以下較佳，更以100質量ppm以下為佳。
再者，本說明書中，硫份之含量係依循JIS K2541-3(2003)(燃燒管式空氣法)所測定之值。
<熱處理油組成物之用途>
本發明之熱處理油組成物，在金屬材料之熱處理中可發揮優異之冷卻性能，因此，適合作為例如對碳鋼、鎳-錳鋼、鉻-鉬鋼、錳鋼等各種合金鋼進行淬火時之熱處理油。
再者，利用本發明之熱處理油組成物將鋼材等金屬材 料進行淬火處理時，該熱處理油組成物的溫度範圍可設定在一般淬火處理之溫度60~150℃之範圍，亦可設定在150℃以上之高溫。
實施例
以下，依據實施例，進一步具體說明本發明，惟本發明並不受限於該等例子。
[性狀、性能評估]
(1)蒸氣膜破裂劑中各成分之分率
依循英國公定測試法IP-469所載之方法，測定蒸氣膜破裂劑中之飽和份、瀝青烯份、芳香族份、及樹脂份之各分率。進一步，分別算出當令該等4成分之總分率為100質量%時之飽和份之分率(x)、瀝青烯份之分率(y)、芳香族份之分率(z)及樹脂份之分率(w)。
(2)蒸氣膜破裂劑中之殘碳之含量
依循JIS K2270-2(2009)(微量法)進行測定。
(3)動態黏度
依循JIS K2283(2000)(ASTM D 445)進行測定。
(4)黏度指數
依循JIS K2283(2000)(ASTM D 445)進行測定。
(5)特性秒數
進行依循JIS K2242(2012)之冷卻性測試，來予以測定。
實施例1a~20a、比較例1a~2a
(1)蒸氣膜破裂劑之調製
準備多數原料瀝青，該原料瀝青是已適當組合各種產 地之原油殘渣而成者。對各原料瀝青，考慮其等在調整上述飽和份之分率(x)及瀝青烯份之分率(y)時的傾向，經由下述當中至少一種精煉步驟，分別調製出具有表1所示飽和份之分率(x)、瀝青烯份之分率(y)、芳香族份之分率(z)及樹脂份之分率(w)的蒸氣膜破裂劑(A-a)~(V-a)，精煉步驟係依蒸餾所行之精煉步驟、與正庚烷之回流後濾過步驟、以及使用展開溶劑之氧化鋁管柱層析法所行之精煉步驟，該展開溶劑是選自屬非極性溶劑之正庚烷與屬極性溶劑之甲苯、二氯甲烷及甲醇。
例如，針對蒸氣膜破裂劑(F-a)、(Q-a)、(U-a)，係依以下進行調整。
將原料瀝青61.1g及正庚烷1830mL加至圓底燒瓶，安裝回流冷卻器，加熱回流1小時。停止回流，在室溫(25℃)下靜置12小時進行自然冷卻之後，以加壓濾過器將混合物濾過，採取濾液。
接著，於管柱充填活性氧化鋁1kg，以正庚烷使之濕潤之後，使前述濾液通過管柱，以正庚烷4L、甲苯4L、甲醇/二氯甲烷=1/1(容積比)之混合溶劑4L作為展開溶劑，依該順序注入，並各別分餾出正庚烷溶出份、甲苯溶出份、以及甲醇與二氯甲烷之混合溶劑溶出份。
將各溶出份之溶劑予以減壓餾去，自正庚烷溶出份取得蒸氣膜破裂劑(U-a)計24.4g、自甲苯溶出份取得蒸氣膜破裂劑(F-a)計30.8g、自甲醇與二氯甲烷之混合溶劑溶出份取得蒸氣膜破裂劑(Q-a)計6.7g。
又，針對該等蒸氣膜破裂劑(A-a)~(V-a)，將飽和份之分率(x)及瀝青烯份之分率(y)之值分別作為前述計算式(I)中之x及y，並帶入該計算式中算出T值，該算出之T值係如表1所示。
(2)熱處理油組成物之調製
將70N礦油(40℃動態黏度=15mm2/s、黏度指數=95)計94質量份、及蒸氣膜破裂劑(A-a)~(V-a)各6質量份予以摻混並攪拌，調製熱處理油組成物。
針對已調製之熱處理油組成物，依循上述方法，測定特性秒數、40℃動態黏度及黏度指數。又，根據所測定之特性秒數之值，依據下述基準評估各熱處理油組成物之蒸氣膜破裂效果。該等結果顯示於表1。
AA：特性秒數在1.50秒以下。
A：特性秒數超過1.50秒且在1.90秒以下。
B：特性秒數超過1.90秒且在2.50秒以下。
C：特性秒數超過2.50秒。
根據表1，含有依實施例1a~20a所調製之蒸氣膜 破裂劑(A-a)~(T-a)任一者之熱處理油組成物，其特性秒數在2.50秒以下，而具有很高的蒸氣膜破裂效果。
實施例1b~17b、比較例1b~2b、參考例3b
(1)蒸氣膜破裂劑之調製
準備多數原料瀝青，該原料瀝青是已適當組合各種產地之原油殘渣而成者。對各原料瀝青，考慮其等在調整上述飽和份之分率(x)及瀝青烯份之分率(y)時的傾向，經由下述當中至少一種精煉步驟，分別調製出具有表2所示飽和份之分率(x)、瀝青烯份之分率(y)、芳香族份之分率(z)及樹脂份之分率(w)的蒸氣膜破裂劑(A-b)~(T-b)，精煉步驟係依蒸餾所行之精煉步驟、與正庚烷之回流後濾過步驟、以及使用展開溶劑之氧化鋁管柱層析法所行之精煉步驟，該展開溶劑是選自屬非極性溶劑之正庚烷與屬極性溶劑之甲苯、二氯甲烷及甲醇。
例如，針對蒸氣膜破裂劑(M-b)、(Q-b)、(R-b)，係依以下進行調整。
將原料瀝青61.1g及正庚烷1830mL加至圓底燒瓶，安裝回流冷卻器，加熱回流1小時。停止回流，在室溫(25℃)下靜置12小時進行自然冷卻之後，以加壓濾過器將混合物濾過，採取濾液。
接著，於管柱充填活性氧化鋁1kg，以正庚烷使之濕潤之後，使前述濾液通過管柱，以正庚烷4L、甲苯4L、甲醇/二氯甲烷=1/1(容積比)之混合溶劑4L作為展開溶劑，依該順序注入，並各別分餾出正庚烷溶出份、甲苯溶出份、以及 甲醇與二氯甲烷之混合溶劑溶出份。
將各溶出份之溶劑予以減壓餾去，自正庚烷溶出份取得蒸氣膜破裂劑(R-b)計24.4g、自甲苯溶出份取得蒸氣膜破裂劑(Q-b)計30.8g、自甲醇與二氯甲烷之混合溶劑溶出份取得蒸氣膜破裂劑(M-b)計6.7g。
(2)熱處理油組成物之調製
將70N礦油(40℃動態黏度=15mm2/s、黏度指數=95)計94質量份、及蒸氣膜破裂劑(A-b)~(T-b)各6質量份予以摻混並攪拌，調製熱處理油組成物。
針對已調製之熱處理油組成物，依循上述方法，測定特性秒數、40℃動態黏度及黏度指數。又，根據所測定之特性秒數之值，依據下述基準評估各熱處理油組成物之蒸氣膜破裂效果。該等結果顯示於表2。
AA：特性秒數在1.00秒以下。
A：特性秒數高超過1.00秒且在1.50秒以下。
B：特性秒數超過1.50秒且在2.00秒以下。
C：特性秒數超過2.00秒。
根據表2，含有依實施例1b~17b所調製之蒸氣膜破裂劑(A-b)~(Q-b)任一者之熱處理油組成物，其特性秒數在2.00秒以下，而具有很高的蒸氣膜破裂效果。
產業上之可利用性
本發明之蒸氣膜破裂劑，可作為熱處理油組成物中所含之添加劑，該熱處理油組成物係在金屬材料淬火等之熱處理加工時所使用者。

Claims (12)

  1. 一種蒸氣膜破裂劑，係以瀝青為原料，並已調製成相對於飽和份、瀝青烯份、芳香族份及樹脂份之總分率100質量%，飽和份之分率(x)(質量%)及瀝青烯份之分率(y)(質量%)至少任一者滿足下述要件(1)~(3)之任一個以上，且前述飽和份、瀝青烯份、芳香族份及樹脂份係依據日本石油學會石油類測試相關規格JPI-5S-70-10及英國公定測試法IP-469所載之任一種分析法取得者；‧要件(1)：令前述飽和份之分率(x)為x(質量%)、前述瀝青烯份之分率(y)為y(質量%)時，由下述計算式(I)算出之T值在2.4000以下；計算式(I)：T=1.2926×x/100-8.113×y/100+2.3384‧要件(2)：前述瀝青烯份之分率(y)在7.0質量%以上；‧要件(3)：前述瀝青烯份之分率(y)與前述飽和份之分率(x)的比率[(y)/(x)]在0.5以上。
  2. 如請求項1之蒸氣膜破裂劑，其滿足前述要件(1)。
  3. 如請求項2之蒸氣膜破裂劑，其中前述瀝青烯份之分率(y)在3.0質量%以上。
  4. 如請求項1之蒸氣膜破裂劑，其滿足前述要件(2)。
  5. 如請求項1之蒸氣膜破裂劑，其滿足前述要件(3)。
  6. 如請求項1至5中任一項之蒸氣膜破裂劑，其中前述飽和份之分率(x)為0~40.0質量%。
  7. 如請求項1至6中任一項之蒸氣膜破裂劑，其中相對於前述蒸氣膜破裂劑全量，殘碳之含量為8.0~40.0質量%。
  8. 一種熱處理油組成物，係同時含有基油及如請求項1至7中任一項之蒸氣膜破裂劑。
  9. 如請求項8之熱處理油組成物，其進一步含有選自於由抗氧化劑、清淨劑、分散劑、耀度提升劑及熱分解抑制劑所構成群組中之1種以上之熱處理油用添加劑。
  10. 如請求項8或9之熱處理油組成物，其中前述基油在40℃下之動態黏度為5~600mm2/s。
  11. 如請求項8至10中任一項之熱處理油組成物，其中相對於前述熱處理油組成物全量，前述蒸氣膜破裂劑之含量為0.1~20質量%。
  12. 如請求項8至11中任一項之熱處理油組成物，其在依循JIS K2242(2012)之冷卻性測試中之特性秒數在2.50秒以下。
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