JP2020059835A - 環境にやさしく、低粘度であり、高引火性の非水溶性加工油 - Google Patents

Abstract

【課題】環境にやさしく、低粘度であり、高引火性の非水溶性加工油を提供すること。【解決手段】本発明の実施形態に係る、環境にやさしく、低粘度であり、高引火性の非水溶性加工油は、全体重量に対して、エステル系基油７０〜９５ｗｔ％；極圧剤４〜２４ｗｔ％；及び酸化防止剤１〜８ｗｔ％；を含み、前記エステル系基油は、脂肪酸エステル（ｆａｔｔｙ ａｃｉｄ ｅｓｔｅｒ）、ジエステル（ｄｉｅｓｔｅｒ）、及びポリオールエステル（ｐｏｌｙｏｌ ｅｓｔｅｒ）のうち、少なくともいずれか１つを含む。【選択図】なし

Description

本発明は、環境にやさしく、低粘度であり、高引火性の非水溶性加工油に関する。

加工油は、金属の加工過程において加工を助けるために使用される油剤をいうものであり、加工油の機能は、工具と加工金属との間の摩擦を減らし、摩滅と摩耗を減少させ、加工表面の特性を良くし、発生される熱を除去して、熱による変形を防止し、加工時に発生される残留物等を洗い落とすものである。このような加工油は、主な機能によって、切削油、潤滑油、及び機械油等に区分されることもある。また、物性によって水溶性加工油及び非水溶性加工油に区分されることができ、非水溶性加工油は、潤滑性に優れ、機械及び加工物での錆発生防止に優れ、内腐敗性に優れる。

加工油の基油として通常、原油精製工程のうち、最も最後の工程で生産された石油系炭化水素潤滑油基油を主に使用してきた。しかしながら、上記のような加工油は、生分解性が低くて、環境に損傷を与える恐れがあり、加工油を使用する人の健康を脅かす恐れがある。近年、全世界的に環境保護の重要性及び作業者達に対する健康と安全に対する関心が増加されるにつれて、環境親和的な潤滑性基油に対する研究が進められている。

加工油の場合、前述した環境の問題だけでなく、使用または保管中、発火による事故を防止するための研究が行われている。これに関し、加工油の引火点を２００℃に近いようにするか、それ以上の引火点を有するようにする研究が行われている。引火点とは、物質が可燃性ガスを発生させた状態で外部の発火源に露出することで発火され得る最低温度を意味する。

公開特許公報第１０−２０１０−０００３５０３号（公開日付 ２０１０．０１．１１）

本発明は、上記のような課題を解決するために、環境にやさしく、低粘度であり、高引火性の非水溶性加工油を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る加工油は、ＯＥＣＤ試験ガイドライン３０１Ｃによる分解試験において分解能が６０％以上である環境にやさしい物質である。また、引火点が２５０℃以上である。

本発明の実施形態に係る、環境にやさしく、低粘度であり、高引火性の非水溶性加工油は、全体重量に対して、エステル系基油７０〜９５ｗｔ％；極圧剤４〜２４ｗｔ％；及び酸化防止剤１〜８ｗｔ％；を含み、前記エステル系基油は、脂肪酸エステル（ｆａｔｔｙ
ａｃｉｄ ｅｓｔｅｒ）、ジエステル（ｄｉｅｓｔｅｒ）、及びポリオールエステル（ｐｏｌｙｏｌ ｅｓｔｅｒ）のうち、少なくともいずれか１つを含む。

前記エステル系基油は、トリデシルエステル、テトラデシルエステル、ペンタデシルエステル、ヘキサデシルエステル、１−ヒドロキシトリデシルエステル、１−ヒドロキシペ
ンタデシルエステル、イソヘキサデシルエステル、イソステアリルエステル、イソトリデシルエステル、ネオペンチルグリコールエステルのうち、少なくとも１つを含むことができる。

前記エステル系基油に含まれる脂肪酸エステルは、脂肪酸モノアルキルエステルでありうる。

また、全体重量に対して腐食防止剤０．０１〜５ｗｔ％をさらに含むことができる。

前記環境にやさしく、低粘度であり、高引火性の非水溶性加工油は、ＯＥＣＤ試験ガイドライン３０１Ｃによる分解試験において分解能が６０％以上でありうる。

本発明の実施形態に係る加工油は、環境にやさしく、低粘度であり、高引火性の非水溶性加工油を提供できる。

本発明の実施形態に係る加工油は、ＯＥＣＤ試験ガイドライン３０１Ｃによる分解試験において分解能が６０％以上である。また、引火点が２５０℃以上でありうる。

本発明の実施形態に係る加工油は、加工油の全体重量に対して、エステル系基油７０〜９５ｗｔ％；極圧剤４〜２４ｗｔ％；及び酸化防止剤１〜８ｗｔ％；を含み、前記エステル系基油は、脂肪酸エステル（ｆａｔｔｙ ａｃｉｄ ｅｓｔｅｒ）、ジエステル（ｄｉｅｓｔｅｒ）、及びポリオールエステル（ｐｏｌｙｏｌ ｅｓｔｅｒ）のうち、少なくともいずれか１つを含むことができる。例えば、前記エステル系基油は、トリデシルエステル、テトラデシルエステル、ペンタデシルエステル、ヘキサデシルエステル、１−ヒドロキシトリデシルエステル、１−ヒドロキシペンタデシルエステル、イソヘキサデシルエステル、イソステアリルエステル、イソトリデシルエステル、ネオペンチルグリコールエステルのうち、少なくとも１つを含むことができる。本発明の実施形態に係る加工油に含まれるエステル系基油に含まれる脂肪酸エステルは、脂肪酸モノアルキルエステルでありうるし、この場合、好ましくはイソトリデシルエステルでありうる。

本発明の実施形態に係る加工油は、エステル系基油を含むので、生分解性が高くて環境にやさしい性質を有し、流動性が高くて低粘度を有し、高い引火点を有することができる。

例えば、エステル基油に含まれるエステル化合物は、エステル成分を化学的合成方法で作り出すことができる。前記化学的合成方法は、エステル化反応であり、反応式は下記のとおりである。
［反応式］
アルコール（Ｒ−ＯＨ）＋カルボン酸（Ｒ´−ＣＯＯＨ）→エステル（Ｒ´ＣＯＯＲ）＋水（Ｈ２Ｏ）
例えば、前記エステル化反応によって製造されるエステル（Ｒ´ＣＯＯＲ）化合物は、精製された脂肪酸を用意するステップ及び前記精製された脂肪酸とアルコールとのエステル化反応を行うステップ並びに未反応物質を除去するステップを含む方法で製造されることができる。

前記精製された脂肪酸を用意するステップにおいて、精製された脂肪酸は、Ｃ８〜Ｃ１０の含量が０ｗｔ％またはＣ８〜Ｃ１２の含量が０．３ｗｔ％以下でありうる。
前記精製された脂肪酸を用意するステップでは、吸着剤を用いることができ、７５８ｍｍ
Ｈｇ以下で共沸物質を添加できる。

前記アルコールは、トリデシルアルコール、テトラデシルアルコール、ペンタデシルアルコール、ヘキサデシルアルコール、１−ヒドロキシトリデシルアルコール、１−ヒドロキシペンタデシルアルコール、イソヘキサデシルアルコール、イソステアリルアルコール、イソトリデシルアルコール、及びネオペンチルグリコールからなる群より選ばれるものでありうる。

前記精製された脂肪酸とアルコールとのエステル反応を行うステップでは、温度を１８０℃で１時間保持、２００℃で１時間保持、２３０℃で１時間保持しながら、最終的に２５０℃まで昇温して行うことができる。

前記未反応物質を除去するステップは、７３０ｍｍＨｇ以下の圧力で５時間〜１０時間の間保持するステップ及び２０℃〜５０℃で冷却させるステップを含むことができる。

前記エステル化合物の引火点は、２６０℃以上でありうるし、粘度は、１４〜１９ｃＳｔ（４０℃）でありうる。

前記エステル系基油の含量は、加工油の全体重量に対して７０〜９５ｗｔ％でありうる。エステル系基油の含量が７０ｗｔ％未満の場合には、加工油全体での基油含量が減少するために潤滑性が減少することがあり、生分解性が低くなり、粘度が上昇し、引火点が低くなるという問題が生じる可能性がある。また、エステル系基油の含量が９５ｗｔ％を超過すれば、極圧剤及び酸化防止剤の含量が減少し過ぎて、金属加工が不良になるという問題が生じる可能性がある。前記エステル系基油の含量による問題を考慮する場合、より好ましいエステル系基油の含量は、加工油の全体重量に対して７５〜９５ｗｔ％でありうる。

前記エステル系基油は、前述したエステル化合物だけでなされることができる。他の実施形態において、前記エステル系基油に含まれたエステル化合物の含量は、９０〜９５ｗｔ％でありうるし、エステル系基油以外の基油を残部として含むことができる。前記エステル系基油以外の基油は、エーテル系基油、鉱油、及び炭化水素系合成油のうち、少なくともいずれか１つでありうる。エステル系基油に含まれたエステル化合物の含量が９０ｗｔ％未満の場合には潤滑性が減少することがあり、生分解性が低くなり、粘度が上昇し、引火点が低くなるという問題が生じる可能性がある。

前記極圧剤は、金属加工の際に発生される熱により活性化されると、切削抵抗を減少させ、過多な金属の削れと表面の破砕を防止して加工面をきめ細かくする機能を果たすことができる。前記極圧剤の含量は、加工油の全体重量に対して４〜２４ｗｔ％でありうる。前記極圧剤の含量が４ｗｔ％未満の場合には、極圧性の問題が生じる可能性があり、前記極圧剤の含量が２４ｗｔ％超過の場合には、臭い発生及び引火点の低下、費用の増加等、問題が生じる可能性がある。前記極圧剤は、硫黄系極圧剤及びリン系極圧剤のうち、少なくとも１つを含むことができる。前記硫黄系極圧剤は、分子内に硫黄原子を有し、基油に溶解または均一に分散されて、極圧効果を発揮するものである。例えば、前記硫黄系極圧剤は、硫化油脂、硫化脂肪酸、硫化エステル、ポリスルフィド、硫化オレフィン、チオカルバメート類、チオテルペン類、及びジアルキルチオジプロピオネート類のうち、いずれか１つでありうる。前記リン系極圧剤は、分子内にリン原子を有するものであって、トリポリリン酸ナトリウム等の縮合リン酸塩及びリン酸トリクレジル等の（亜）リン酸エステルのうち、いずれか１つでありうる。

前記酸化防止剤は、酸化重合によって、使用中の油剤の粘度を増加させるか、ガム（ｇ
ｕｍ）化させて、機械の摺動部分が重くなることを防止する機能を果たすことができる。前記酸化防止剤の含量は、加工油の全体重量に対して１〜８ｗｔ％でありうる。前記酸化防止剤の含量が１ｗｔ％未満の場合には、酸化安定性に劣り、８ｗｔ％を超過する場合には、費用の増加及び引火点並びに粘度調節に問題が生じる可能性がある。前記酸化防止剤は、ジターシャリーブチル−ｐ−クレゾール（ｄｉｔｅｒｔｉａｒｙｂｕｔｙｌ−ｐ−ｃｒｅｓｏｌ）等のフェノール化合物が多いが、一般潤滑油に使用されるアミン化合物や硫黄化合物を使用することもできる。

本発明の他の実施形態において、前記環境にやさしく、低粘度であり、高引火性の非水溶性加工油は、腐食防止剤をさらに含むことができる。前記加工油に含まれる腐食防止剤の含量は、加工油の全体重量に対して０．０１〜５ｗｔ％でありうる。前記腐食防止剤の含量が０．０１ｗｔ％未満の場合には、非金属素材の腐食の問題が生じる可能性があり、前記腐食防止剤の含量が５ｗｔ％を超過する場合には、費用の増加の問題が生じる可能性がある。

前記腐食防止剤は、 トリアゾール(triazole) ポリ（オキシプロピレン）ジアミン（Ｐｏｌｙ（ｏｘｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）ｄｉａｍｉｎｅ）、カプリル酸（ｃａｐｒｙｌｉｃ
ａｃｉｄ）、ペラルゴン酸（ｐｅｌａｒｇｏｎｉｃ ａｃｉｄ）、カプリン酸（Ｃａｐｒｉｃ Ａｃｉｄ）、及びセバシン酸（Ｓｅｂａｃｉｃ ａｃｉｄ）のうち、少なくともいずれか１つでありうる。

本発明の実施形態に係る、環境にやさしく、低粘度であり、高引火性の非水溶性加工油は、加工油の分野で一般的に添加されるその他の添加物をさらに含むことができ、特に制限されない。

以下では、本発明を実施例によってさらに詳細に説明する。しかしながら、本発明が以下の実施例によって限定されるものではない。

＜エステル系基油の用意＞
エステル系基油は、Ｃ８〜Ｃ１０が除去された脂肪酸及びネオペンチルグリコール（Ｎｅｏｐｅｎｔｙｌ ｇｌｙｃｏｌ）を反応させて生成したエステルを使用した。

Ｃ８〜Ｃ２２の炭素組成をなす混合脂肪酸として天然のパームまたはヤシから由来したトリグリセライドを加水分解によって製造した脂肪酸（ヤシ脂肪酸またはパーム核油脂肪酸と呼ばれる混合脂肪酸）を７５８ｍｍｈｇ以下の高真空システム下で共沸物質を添加し、１５０℃〜２５０℃の範囲で温度条件を変化させながら、低沸点脂肪酸Ｃ８〜Ｃ１０を除去した。前記Ｃ８〜Ｃ１０が除去されることにより、精製された脂肪酸及びネオペンチルグリコール（Ｎｅｏｐｅｎｔｙｌ ｇｌｙｃｏｌ）をエステル反応させて反応物を生成した。前記反応物を攪拌しながら、常圧及び常温条件で２５０℃まで温度を段階的に昇温して反応を進み、合成率が９９．８％以上進まれたことを確認した後、未反応物質を除去するために、高真空下で長時間保持しながら反応を終了し、冷却した。前記工程によって得られたエステル化合物をエステル系基油として使用した。

＜加工油の製造：実施例１＞
先に製造したエステル系基油９1．８ｗｔ％、リン系極圧剤としてＦＭＣＵＫ社のホス
フェート１．５ｗｔ％、硫黄系極圧剤として大日本インキ社の硫化油脂製品５ｗｔ％、腐食防止剤として CNCC社 トリアゾール(triazole) 製品０．１ｗｔ％、酸化防止剤として ルーブリゾール社のナフチルアミン系製品１ｗｔ％、及び酸化防止剤として VANDERBILT CHEM 社のフェニル系製品０．６ｗｔ％を添加し、混合して非水溶性加工油を製造した。

＜加工油の製造：実施例２＞
先に製造したエステル系基油９０．８ｗｔ％、硫黄系極圧剤として大日本インキ社の硫化油脂製品７．５ｗｔ％、酸化防止剤としてルーブリゾール社のナフチルアミン系製品１ｗｔ％、酸化防止剤として VANDERBILT CHEM 社のフェニル系製品０．６ｗｔ％、及び腐
食防止剤としてCNCCC社トリアゾール 製品０．１ｗｔ％を添加し、混合して非水溶性加工油を製造した。

＜加工油の製造：実施例３＞
先に製造したエステル系基油８５．８ｗｔ％、リン系極圧剤としてＦＭＣＵＫ社のホスフェート製品２．５ｗｔ％、硫黄系極圧剤として大日本インキ社の硫化油脂製品１０ｗｔ％、酸化防止剤としてルーブリゾール社のフェニル系製品１ｗｔ％、 酸化防止剤として VANDERBILT CHEM 社のフェニル系製品０．６ｗｔ％、及び腐食防止剤として CNCCC社トリアゾール 製品０．１ｗｔ％を添加し、混合して非水溶性加工油を製造した。

＜加工油の製造：比較例１＞
基油として環境にやさしいエステル系である（株）ガンウ（Ｋｗａｎｇｗｏｏ）のＩＯＯ製品４０．８ｗｔ％、基油として精製鉱油である（株）ガンウの６０ＮＲ−２製品４０ｗｔ％、硫黄系極圧剤として大日本インキ社の硫化油脂製品１５ｗｔ％、リン系極圧剤としてＦＭＵＣＫ社のホスフェート製品２．５ｗｔ％、酸化防止剤としてルーブリゾール社のナフチルアミン系製品１ｗｔ％、 酸化防止剤として VANDERBILT CHEM 社のフェニル系製品０．６ｗｔ％、及び腐食防止剤として CNCCC社トリアゾール 製品０．１ｗｔ％を添
加し、混合して非水溶性加工油を製造した。

＜加工油の製造：比較例２＞
基油として環境にやさしいエステル系である（株）ガンウのＤＯＡ製品４０．８ｗｔ％、基油として精製鉱油である（株）ガンウの６０ＮＲ−２製品５０ｗｔ％、硫黄系極圧剤として大日本インキ社の硫化油脂製品５ｗｔ％、リン系極圧剤としてＦＭＵＣ社のホスフェート製品２．５ｗｔ％、酸化防止剤としてルーブリゾール社のナフチルアミン系製品１ｗｔ％、 酸化防止剤として VANDERBILT CHEM 社のフェニル系製品０．６ｗｔ％、及び腐食防止剤として CNCCC社トリアゾール 製品０．１ｗｔ％を添加し、混合して非水溶性加
工油を製造した。

下記の表１は、実施例及び比較例の比重、粘度、引火点、流動点、融着荷重、銅板腐食性、及び生分解性を測定したものである。

前記融着荷重は、４Ｂａｌｌテストによって測定し、４Ｂａｌｌテストは、試料カップ内の３個のＢａｌｌは固定され、その上の１個のＢａｌｌは、荷重がかかったままで回転させて、回転しながら生じるＢａｌｌの摩耗痕の直径を測定して耐摩耗性を評価できる。前記４ＢａｌｌテストにおいてＢａｌｌの材質はＣｒ合金鋼であり、大きさはΦ１２．７ｍｍ、硬度はＨＲＣ６３．００である。

前記銅板腐食性は、１ａが１ｂより銅板腐食防止性に優れたものである。

前記生分解性は、ＯＥＣＤ試験ガイドライン３０１Ｃによって評価した。

前記ＯＥＣＤ試験ガイドライン３０１Ｃは、難溶性物質の生分解度測定に適したテスト方法であって、２８日間、酸素消費量を測定する呼吸率測定テスト（ｒｅｓｐｉｒｏｍｅｔｒｙ）のうちの１つである。

表１を参照すれば、本発明の実施形態に係る、環境にやさしく、低粘度であり、高引火性の非水溶性加工油は、ＯＥＣＤ試験ガイドライン３０１Ｃによる分解試験において分解能が６０％以上でなければならない。本発明の実施形態に係る加工油は、基油として特定エステル系基油を適用することにより、このような環境にやさしい性質を有することができる。

また、本発明の実施形態に係る、環境にやさしく、低粘度であり、高引火性の非水溶性加工油の粘度は、１６〜２１ｃＳｔ（４０℃）でありうるし、引火点は、２５０℃以上でありうる。さらに、本発明の実施形態に係る、環境にやさしく、低粘度であり、高引火性の非水溶性加工油の比重は、０．９〜０．９４でありうるし、流動点は、−４５℃〜−３５℃でありうるし、融着荷重は、３１５ｋｇ〜４１０ｋｇでありうる。

Claims (11)

1. 全体重量に対して、
   エステル系基油７０〜９５ｗｔ％と、
   極圧剤４〜２４ｗｔ％と、
   酸化防止剤１〜８ｗｔ％と、
   を含み、
   前記エステル系基油は、脂肪酸エステル（ｆａｔｔｙ ａｃｉｄ ｅｓｔｅｒ）、ジエステル（ｄｉｅｓｔｅｒ）、及びポリオールエステル（ｐｏｌｙｏｌ ｅｓｔｅｒ）のうち、少なくともいずれか１つを含む環境にやさしく、低粘度であり、高引火性の非水溶性加工油。
2. 前記エステル系基油は、トリデシルエステル、テトラデシルエステル、ペンタデシルエステル、ヘキサデシルエステル、１−ヒドロキシトリデシルエステル、１−ヒドロキシペンタデシルエステル、イソヘキサデシルエステル、イソステアリルエステル、イソトリデシルエステル、ネオペンチルグリコールエステルのうち、少なくとも１つを含む請求項１に記載の環境にやさしく、低粘度であり、高引火性の非水溶性加工油。
3. 前記エステル系基油に含まれる脂肪酸エステルは、脂肪酸モノアルキルエステルである請求項１に記載の環境にやさしく、低粘度であり、高引火性の非水溶性加工油。
4. 全体重量に対して腐食防止剤０．０１〜５ｗｔ％をさらに含む請求項１に記載の環境にやさしく、低粘度であり、高引火性の非水溶性加工油。
5. 前記極圧剤は、硫黄系極圧剤及びリン系極圧剤のうち、少なくともいずれか１つを含む請求項１に記載の環境にやさしく、低粘度であり、高引火性の非水溶性加工油。
6. ＯＥＣＤ試験ガイドライン３０１Ｃによる分解試験において分解能が６０％以上である請求項１に記載の環境にやさしく、低粘度であり、高引火性の非水溶性加工油。
7. 比重が０．９〜０．９４である請求項１に記載の環境にやさしく、低粘度であり、高引火性の非水溶性加工油。
8. 粘度が１６〜２１ｃＳｔ（４０℃）である請求項１に記載の環境にやさしく、低粘度であり、高引火性の非水溶性加工油。
9. 引火点は、２５０℃以上である請求項１に記載の環境にやさしく、低粘度であり、高引火性の非水溶性加工油。
10. 流動点は、−４５℃〜−３５℃である請求項１に記載の環境にやさしく、低粘度であり、高引火性の非水溶性加工油。
11. 融着荷重は、３１５ｋｇ〜４１０ｋｇである請求項１に記載の環境にやさしく、低粘度であり、高引火性の非水溶性加工油。