JPH0252959B2

JPH0252959B2 -

Info

Publication number: JPH0252959B2
Application number: JP10363283A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kuwamoto; Hiroyuki Nagamori; Takashi Mukai; Shuichi Iwato
Original assignee: Kao Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: Kao Corp; JFE Engineering Corp
Priority date: 1983-06-10
Filing date: 1983-06-10
Publication date: 1990-11-15
Also published as: JPS59227991A

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、
切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
ヨンとして加工時、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。しかしその反面、 (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。 (ハ) これら汚れに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付着量低下による耐荷
重性の低下。 (ホ) 乳濁液の廃水処理性。 (ヘ) 使用水に主として起因する加工材の腐食、発
錆。等、乳濁液の管理上種々の欠点を有していた。従つて、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
の系内への抱き込みがなく、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、鋭意研究を行つた結果、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、ジパ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、トリエチ
レンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、
ペンタエチレンヘ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。フエニール基を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
フエ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
ルアミン等のジアミン類、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
ン類、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ゾ
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
ウ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(i)〜(v)の化合物が挙げられる。 (i) リン酸、亜リン酸又はこれらのチオ又はエス
テル化合物 (ii) 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ジリン酸
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類又
はこれらのチオ化合物 (iv) 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イン酸類
又はこれらのチオ化合物 (v) 窒素原子を含有するモノ又はジ又はトリホス
ホン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。(i)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ジリン酸エ
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。(ii)のものとしては２−ヒドロキ
シプロピルホスフエートが例示される。(iii)のもの
としては、一般式

【式】又は

【式】（R₀，R′₀は炭素数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ｎ−オクチルホスホン酸、２−エチルヘ
キシルホスホン酸、ジ−２−エチルヘキシルホス
ホン酸、ベンジルホスホン酸、ジベンジルホスホ
ン酸、フエニルホスホン酸、ジフエニルホスホン
酸、ヒドロキシ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で表わされる化合物であ
る。 (iv)のものとしては、一般式

【式】又は

【式】（R₀，R′₀は前記と同じ）で表わされるホスフイン酸、例えば炭素数１のメチルホス
フイン酸、ジメチルホスフイン酸から炭素数８の
ｎ−オクチルホスフイン酸、ジｎ−オクチルホス
フイン酸、２−エチルヘキシルホスフイン酸、ジ
−２−エチルヘキシルホスフイン酸、ベンジルホ
スフイン酸、ジベンジルホスフイン酸、フエニル
ホスフイン酸、ジフエニルホスフイン酸、並びに
これらのチオホスフイン酸が例示される。(v)のも
のとしては、テトラメチルホスリツクジアミド又
はジメチルホスホリツクモノアミド、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ホン酸は次の式で表わされる
化合物である。更にまた、(b)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、一塩基酸塩、
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、イミダゾリン誘導体、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つて調製される。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−ｔ−ブチルＰ−クレゾール等
のフエノール系、フエニル−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
成物全量に対して、各々０〜10％の割合で添加す
ることができる。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、スルフアイド（チオフエン類を含む）あ
るいはジ、トリ等のポリスルフアイド類を全組成
物中に1.2〜４％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
するか又は金属との反応によつて更に強い吸着膜
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
よつて行れる。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ヨンの形
で適用される潤滑剤が備えている高い冷却効果を
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、金属加工時優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) 水溶液を用いるので防災面での安全性を有す
る。従つて、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つて、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) ココナツトジメテルアミンのエテルホスホン
酸塩 (3) ジエチレントリアミンのジ−ｎ−ブチルハイ
ドロゲンホスフアイト塩 (4) Ｎ−牛脂アルキルエチレンジアミンのプロピ
ルホスフイン酸塩 (5) ベンジルジメチルアミンのメチルチオリン酸
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）ホスフエート塩 (7) Ｎ−ココナツトイミダゾリンのジエチルホス
フエート塩 (8) オレイルアミンの硼酸塩界面活性剤： (1) ポリオキシエチレンノニルフエニールエーテ
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（HLB＝16.7）
＝２／１（重量比） (3) オキシエチレンオキシプロピレンブロツクポ
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−ｔ−ブチル−Ｐ−クレ
ゾール極圧剤：トリフエニールホスフアイト乳化剤：ポリオキシエチレンノニルフエニールエ
ーテル（HLB＝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）

【表】比較品No.１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No.２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１比較品No.３潤滑油成分鉱物油（シリンダー油） 77％ベンタエリスリトールテトラオレエート20 乳化剤２酸化防止剤１比較品No.４潤滑油成分鉱物油（シリンダー油） 76％ベンタエリスリトールテトラオレエート20 極圧剤１乳化剤２酸化防止剤１比較品No.５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 20 オレイン酸５乳化剤２酸化防止剤１比較品No.６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 20 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（フアレツクス試験法）耐焼付荷重の測定は、ASTM規格Ｄ−3233耐
圧荷重試験（フアレツクス試験）に準じておこな
つた。被検試料の調製は、各金属加工用潤滑剤組
成物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3000rpmで撹拌することによりお
こなつた。尚、比較例は水で３％のエマルシヨン
とし、ホモミキサーで1000rpmで撹拌して得たも
のを被検試料とした。被検試料の塗布は、上記撹
拌溶液をスプレー量50ml／分（圧力0.5Kg／cm²）、
溶液温度50℃の条件でギヤーポンプを使用し、固
定ブロツクの中心の回転ピンに塗布する方法によ
つた。結果は第２表のとおりである。

【表】

Claims

【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。２酸性リン酸類が次の(i)〜(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。 (i) リン酸、亜リン酸又はこれらのチオ又はエス
テル化合物。 (ii) 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ジリン酸
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類又
はこれらのチオ化合物 (iv) 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イン酸類
又はこれらのチオ化合物 (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。