JPH0329118B2

JPH0329118B2 -

Info

Publication number: JPH0329118B2
Application number: JP10362383A
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: 1991-04-23
Also published as: JPS59227982A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は新規な金属加工油組成物、更に詳しく
は、潤滑油成分とエチレンオキシド付加第４級ア
ンモニウム塩を含有する金属加工油組成物に関す
る。従来から一般に使用されている金属加工油は、
油脂、鉱物油、または脂肪酸エステル等の潤滑油
成分に、油性向上剤、極圧剤、防錆剤、酸化防止
剤等の潤滑油助剤を加え、これを乳化剤でＯ／Ｗ
型等のエマルシヨンとして通常１〜20％濃度で金
属加工部に供給しているが、例えば金属の圧延に
おいては、近年の圧延設備、技術の急速な進歩に
より、圧延速度の高速、大量生産化がはかられ、
潤滑性循環安定性、作業性、廃水処理性等圧延油
に対する要求が、増々苛酷なものとなつてきてお
り、その要求に充分対応できる圧延油の開発がの
ぞまれているのが現状である。しかしながら従来
の乳化剤を用いた圧延油は、種々の難点を有し、
満足し得るものではなかつた。すなわち、従来の
乳化剤を用いた圧延油では、乳化剤の種類、添加
量を変化させ、圧延油と圧延材の表面に付着する
油量（プレートアウト量）を増減させ、圧延潤滑
性をコントロールしていた。しかしこのような乳
化剤を用いた圧延油においては、プレートアウト
量と、液循環安定性とは、相反する傾向を示し、
すなわち、エマルジヨンの安定性を高めれば圧延
材へのプレートアウト量が減少して潤滑性が不充
分となり、またプレートアウト量を増大せんとす
れば、エマルジヨンが不安定になつて循環使用す
る際に種々の支障をきたす欠点があつた。また研
削、切削油等のこの外の金属加工油においてもよ
り一層の潤滑性の向上、作業性の改善が求められ
ていた。そこで、本発明者は、従来の乳化型金属加工油
の有する上記欠点を解決すべく研究を行い、融点
20〜100℃の油脂又はワツクスを含有する潤滑成
分を特定の親水性分散剤（水溶性陰イオン高分子
化合物）を用いて、当該融点以下では固体状態で
水に安定に懸濁分散し、かつ加工部に供給する
際、すなわち当該融点以上では不安定になるよう
にすることによつて、上記欠点を改善することに
成功し、先に特許出願した（特開昭55−147593
号）。本発明者は更に研究を行つた結果、実用上想定
される高剪断条件及び加工速度が早く圧下率の大
きい高速高圧条件下の金属加工に使用でき、また
厳しい切削条件下でも金属加工ができ、しかも液
循環安定性等の工程管理が容易な金属加工油組成
物を見出した。更に詳しくは、特定のエチレンオキシド付加第
４級アンモニウム塩を使用するか、あるいは更に
これと界面活性剤を併用すると、当該エチレンオ
キシド付加第４級アンモニウム塩の保護コロイド
的機能の働きによつて、潤滑油成分は大きな粒径
を保つて水中に安定に分散されるので循環安定性
がよく、また加工部に供給され、金属被加工材に
接触すれば、粒径の大きな油粒子が金属被加工材
に厚くて強力な潤滑膜を形成すること、更にまた
長期循環使用において、タンク内撹拌、供給循環
ポンプによる剪断力に対しても大きな粒径が安定
に保持されることを見出し、本発明を完成した。従つて、本発明は、(a)油脂、鉱物油および脂肪
酸エステルから成る群から選ばれる１種又は２種
以上の潤滑油成分、並びに(b)次の一般式（）（式中、R₁は炭素数４〜21のアルキル基、ヒド
ロキシアルキル基又はアルキルアリール基を示
し、R₂及びR₃は炭素数１〜３のアルキル基を示
し、Ｙは炭素数１〜５のアルキレン基を示し、ｍ
及びｎは０又は１を示し、ｌは１〜10の整数を示
し、Ｘは対イオンを示す）で表わされるエチレンオキシド付加第４級アンモ
ニウム塩を必須成分として含有する金属加工油組
成物、並びに(a)及び(b)に更に(c)界面活性剤を添加
配合した金属加工油組成物を提供するものであ
る。本発明金属加工油組成物の(a)成分である潤滑油
成分としては、例えば、スピンドル油、マシン
油、ターピン油、シリンダー油等の鉱物油；鯨
油、牛脂、豚脂、ナタネ油、ヒマシ油、ヌカ油、
パーム油、ヤシ油等の動植物油の油脂；牛脂、ヤ
シ油、パーム油、ヒマシ油等から得られる脂肪酸
と炭素数１〜22の脂肪族１価アルコール、エチレ
ングリコール、ネオペンテルアルコール、ペンタ
エリスリトール等とのエステルが挙げられる。こ
れらの成分は、それぞれ１種でもよいが、２種を
混合して、使用することもできる。また、(b)成分のエチレンオキシド付加第４級ア
ンモニウム塩は公知の化合物であり、例えば特公
昭37−9558号、同37−13960号に記載の方法によ
つて製造される。この第４級アンモニウム塩を形
成する対イオンとしては次の（）〜（）で表
わされる化合物が挙げられる。 () リン酸、亜リン酸又はこれらのチオ又はエ
ステル化合物 () 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 () 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又
はこれらのチオ化合物又はこれらの誘導体 () 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
又はこれらのチオ化合物又はこれらの誘導体 () 窒素原子を含有するモノ又はジ又はトリホ
スホン酸 () 硼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。（）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。（）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。
（）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、ベンジルホスホン酸、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、
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スホン酸は次の式で表
わされる化合物である。（）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。
（）のものとしては、ヘキサメチルホスホリツ
クモノ（又はジ）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。ニトリトリロスメチ
レンホスホン酸は次の式で表わされる化合物であ
る。また、(c)成分の界面活性剤としては、例えば次
の〜〓のものが挙げられる。炭素数６〜22のポリオキシエチレンアルキル
又はアルキルアリールエーテル又はこれらの末
端カルボキシメチル化物の塩。炭素数６〜22のポリオキシエチレンポリオキ
シプロピレンアルキル又はアルキルアリールエ
ーテル。オキシエチレンオキシプロピレンブロツクポ
リマー。炭素数10〜18の脂肪酸のソルビタン又はポリ
オキシエチレンソルビタンエステル。炭素数10〜18のポリエチレングリコールエス
テル。炭素数10〜18のモノ脂肪酸グリセリンエステ
ル。炭素数６〜22のポリオキシエチレンアルキル
アミン。炭素数６〜22のアルキル又はアルキルアリー
ルスルホン酸塩。炭素数６〜22のアルキル又はアルキルアリー
ル硫酸塩。炭素数６〜22のポリオキシエチレンアルキル
又はポリオキシエチレンアルキルアリールエー
テルの硫酸化物の塩。炭素数６〜22の脂肪酸塩。炭素数６〜22のアルキルアミンカルボネー
ト。炭素数６〜22のアルキル又はアルキルアリー
ルアンモニウム塩又はその誘導体。エチレンジアミン四酢酸のエチレンオキシド
又はプロピレンオキシド付加物。本発明の金属加工油組成物は、上記各成分を配
合することによつて調整されるが、その配合量は
全組成に対して、(a)成分の潤滑油成分は60〜99.8
重量％（以下単に％と表示する）、特に70〜99.8
％(b)成分のアルキレンオキシド付加第４級アンモ
ニウム塩は0.1〜20％、特に0.1〜10％、(c)成分の
界面活性剤は0.1〜20％、特に0.1〜５％が好まし
い。本発明の金属加工油組成物には、上記成分の
他、必要に応じて公知の各種添加剤、例えば防錆
剤、油性向上剤、極圧剤、酸化防止剤等を添加す
ることもできる。上記各種添加剤は、必要に応じ金属加工油組成
物全量に対して、それぞれ０〜２％、０〜20％、
０〜３％、０〜５％、の割合で添加することがで
きる。防錆剤としては、アルケニルコハク酸及びその
誘導体、オレイン酸などの脂肪酸、ソルビタンモ
ノオレートなどのエステル又は、その他アミン類
等が、油性向上剤としては、オレイン酸、ステア
リン酸等の高級脂肪酸及びその誘導体であるエス
テル又はダイマー酸等の二塩基酸が、また、極圧
剤としては、トリクレジルホスフエートなどのリ
ン系化合物及びジアルキルジチオリン酸亜鉛など
の有機金属化合物が、酸化防止剤としては、２，
４−ジｔ−ブチルｐ−クレゾールなどのフエノー
ル系化合物、フエニルα−ナフチルアミンなどの
芳香族アミン等がそれぞれ例示される。本発明の金属加工油組成物は、上記各成分を単
に用時混合するか、あるいは、水分量が80％位ま
での濃厚溶液として調製しておき、使用時水で希
釈することにより使用される。斯くして得られる本発明の金属加工油組成物
は、高剪断力を有する撹拌条件下に比較的大きな
粒径で安定した粒度分布を与え、高潤滑性能を有
し、経時変化の少ない金属加工油を提供すると共
に、次のような特長を有する。すなわち、本発明
で用いられるエチレンオキシド付加第４級アンモ
ニウム塩自身、液体や固体粒子に速やかに吸着し
強い吸着膜を形成し、それらを親水化する能力を
持つている。この能力によつて、加工時発生する
汚れ油分や金属粉の夾雑物をも親水性化させる働
きも有する。この為に従来の乳化剤のみを用いた
金属加工油に比べて、実操業中に混入する汚れ油
分や、ダル粉等の夾雑物の加工油中への混入、い
わゆる抱き込み現象が少なく、常時クリーンな金
属加工油として、また加工油の粒子径を大きくし
付着量を増大せしめる効果又は、極圧効果を有す
る化合物として既に知られているリン系化合物を
アルキレンオキシド付加第四級アンモニウム塩の
対イオンとして用いる効果等によつて高潤滑特性
を保持するという優れた点がある。また、上記成
分の機能、即ち汚れ等を親水性化する事による清
浄作用により、加工部周辺等の作業環境が改善さ
れ、廃水処理性にも優れているため、従来の乳化
剤のみを用いた圧延油には見られない、クリーン
な作業環境を実現するという優れた特徴を有す
る。本発明のエチレンオキシド付加第４級アンチニ
ウム塩及び界面活性剤の使用による作用機構は完
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、水層に完全均一に
溶解した該第４級アンモニウム（塩）が、機械的
な剪断力に応じて微粒子化した潤滑油成分の粒子
に合一の始まる以前に吸着し、粒子表面を親水性
化し、その第４級アンモニウム（塩）が油粒子ど
うしを一種の凝集作用によつて大きな粒子とし、
更にその第４級アンモニウム（塩）の立体的かつ
電気的保護コロイド作用によりその大きな粒子を
水中に安定に分散せしめている。これは、特開昭
55−147593号の水溶性陰イオン高分子化合物の場
合、油粒子に対する凝集作用が弱いため、微細粒
子のまま保護コロイド的に安定化されてしまい、
一旦微細化された油粒子を大きな粒子に回復でき
ないのと相違する。次に実施例を挙げて説明する。実施例中で使用した金属加工油組成物は次のと
おりである。尚エチレンオキシド付加第４級アシ
モニウム塩（以下、「第４級アンモニウム」と称
する）、乳化剤極圧剤及び酸化防止剤としては次
のものを使用した。乳化剤：ポリオキシエチレンノニルフエニルエー
テル（HLB＝10.8）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界面活性剤： (1) ポリオキシエチレンノニルフエニルエーテル
（HLB＝7.8） (2) ソルビタンモノステアレート (3) ポリオキシプロピレンブロツクポリマー（エ
チレンオキシド40重量％） (4) ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエー
ト（エチレンオキシド＝５モル付加物） (5) 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 (6) モノオレイン酸グリセリンエステル１％とポ
リオキシラウリルエーテル（エチレンオキシド
＝５モル付加物）

【表】

【表】比較品No.１鉱油 85％オレイン酸５リン酸エステル系極圧剤２トリエタノールアミン２乳化剤５酸化防止剤１比較品No.２牛脂 90％牛脂脂肪酸５乳化剤４酸化防止剤１比較品No.３牛脂 94％牛脂脂肪酸２乳化剤２酸化防止剤１比較品No.４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.５鉱物油（シリンダー油） 77％ペ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、各金属加工油組成物を
水で３％濃度に希釈し、これをホモミキサーによ
り回転数10000rpmで撹拌することによりおこな
つた。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）、分散液温度50℃
の条件でギヤーポンプを使用し、固定ブロツク中
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】

【表】実施例２焼付荷重試験（曽田四球式試験法）焼付荷重の測定は、防衛庁暫定規格NDS
XXK2740油膜強度試験方法（曽田四球式試験法）
に準じて行つた。被検試料の調製は、各金属加工
油組成物を水で３％濃度に希釈し、これをホモミ
キサーにより回転数10000rpmで撹拌することに
より行つた。被検試料の塗布は、上記撹拌溶液を
スプレー量0.5／分（圧力0.5Kg／cm²）、試料溶
液温度50℃の条件でギヤーポンプを使用し、球押
えで固定した３個の試験用鋼球の下方から３個の
接触点の中心の空間を通して上方の回転鋼球に塗
布する方法によつた。結果は第３表のとおりである。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】１ (a)油脂、鉱物油および脂肪酸エステルから成
る群から選ばれる１種又は２種以上の潤滑油成
分、並びに(b)次の一般式（）（式中、R₁は炭素数４〜21のアルキル基、ヒド
ロキシアルキル基又はアルキルアリール基を示
し、R₂及びR₃は炭素数１〜３のアルキル基を示
し、Ｙは炭素数１〜５のアルキレン基を示し、ｍ
及びｎは０又は１を示し、ｌは１〜10の整数を示
し、Ｘは対イオンを示す）で表わされるエチレンオキシド付加第４級アンモ
ニウム塩を必須成分として含有することを特徴と
する金属加工油組成物。２エチレンオキシド付加第４級アンモニウムの
塩を形成する対イオンが次の（）〜（）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項記載の金属加工油組成物。 () リン酸、亜リン酸又はこれらのチオ又はエ
ステル化合物 () 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 () 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又
はこれらのチオ化合物又はこれらの誘導体 () 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
又はこれらのチオ化合物又はこれらの誘導体 () 窒素原子を含有するモノ又はジ又はトリホ
スホン酸 () 硼酸。３エチレンオキシド付加第４級アンモニウム塩
の量が、全組成物中の0.1〜20重量％である特許
請求の範囲第１項記載の金属加工油組成物。４ (a)油脂、鉱物油および脂肪酸エステルから成
る群から選ばれる１種又は２種以上の潤滑油成
分、並びに(b)次の一般式（）（式中、R₁は炭素数４〜21のアルキル基、ヒド
ロキシアルキル基又はアルキルアリール基を示
し、R₂及びR₃は炭素数１〜３のアルキル基を示
し、Ｙは炭素数１〜５のアルキレン基を示し、ｍ
及びｎは０又は１を示し、ｌは１〜10の整数を示
し、Ｘは対イオンを示す）で表わされるエチレンオキシド付加第４級アンモ
ニウム塩並びに(c)界面活性剤を必須成分として含
有することを特徴とする金属加工油組成物。５エチレンオキシド付加第４級アンモニウムの
塩を形成する対イオンが次の（）〜（）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４項記載の金属加工油組成物。 () リン酸、亜リン酸又はこれらのチオ又はエ
ステル化合物 () 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 () 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又
はこれらのチオ化合物又はこれらの誘導体 () 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
又はこれらのチオ化合物又はこれらの誘導体 () 窒素原子を含有するモノ又はジ又はトリホ
スホン酸 () 硼酸。６エチレンオキシド付加第４級アンモニウム塩
の量が、全組成物中の0.1〜20重量％である特許
請求の範囲第４項記載の金属加工油組成物。７界面活性剤の量が、全組成物中の0.1〜10重
量％である特許請求の範囲第４項記載の金属加工
油組成物。