JPH108077A - 金属塑性加工用潤滑油剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】低融点、潤滑性、耐劣化性、保管時の液安定性
に優れ、且つ水に希釈してエマルジョンないしはソリュ
ブル化した際、乳化安定性に優れ、更に循環使用した
際、発泡等の問題もなく、塑性加工された製品や、機械
装置に付着汚れを発生させない金属塑性加工用潤滑油剤
を提供すること。 【解決手段】（イ）リシノール酸或はヒドロキシステア
リン酸の重縮合物 （ロ）該重縮合物と、炭素数１２〜２２の脂肪族カルボ
ン酸或は炭素数１２〜２２の脂肪族アルコールとのエス
テル の少なくとも１種を含有せしめること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は鉄、鋼、アルミニウ
ム、ステンレス等の金属を塑性加工、例えば圧延、プレ
ス、引き抜き、フォーミング等をする際に使用する潤滑
油剤に関する。更に詳しくは、優れた潤滑性並びに原液
安定性に優れた、潤滑油剤を提供することを目的とす
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、金属塑性加工用潤滑油剤は、鉱
油、牛脂、パーム油、ラード、等の動植物油脂、或は脂
肪酸エステルを基油とし、これにステアリン酸等の飽和
脂肪酸、オレイン酸等の不飽和脂肪酸、或はダイマー酸
等の二塩基酸を油性向上剤として添加し、更に防錆添加
剤、極圧添加剤、酸化防止剤等を配合したものが使用さ
れてきた。

【０００３】ここで塑性加工時に発生する熱の冷却性を
重視する冷間圧延油やロールフォーミング油の場合は、
上記組成に更にノニオン、カチオン、アニオン或は両性
界面活性剤を添加し、実際使用する際、水に希釈し、エ
マルジョンとして用いられてきた。

【０００４】油性向上剤は塑性加工時の荷重の低減、加
工表面の精度、或は潤滑が不足することによって発生す
る焼付き疵等を防止するために添加される。従来、使用
されたもののうち特にダイマー酸等の２塩基酸が優れた
効果を示す。

【０００５】しかし、ダイマー酸を含有する潤滑剤は潤
滑性に優れるが、塑性加工された製品表面、塑性加工に
使用する機械装置に粘性の皮膜を形成し、付着汚れを生
じる欠点がある。

【０００６】又、多用されているステアリン酸等の飽和
脂肪酸は、劣化性、潤滑性には比較的優れるが、融点が
高く、油剤の保管時に液相分離したり、また、塑性加工
された製品への付着汚れが多い。

【０００７】又、オレイン酸等の不飽和脂肪酸は比較的
融点が低く、常温（２５℃）では液状であるため、油剤
の保管時の液安定性は優れるものの、その不飽和結合に
起因した劣化性があり、その劣化生成物による汚れが発
生する。

【０００８】更に、水に希釈して、エマルジョンとして
使用する場合、圧延、ロールフォーミング、プレス、引
抜き等の塑性加工時に発生する鉄粉が、エマルジョンに
混入し、エマルジョンの乳化状態を不安定にさせ、分離
浮上してスカムとなり汚れの原因となる。

【０００９】塑性加工用潤滑油剤の一つである冷間圧延
油は、近年乳化分散性の安定化、圧延機自体又は機械廻
りの清浄化を目的として、カチオン系界面活性剤が使用
されるようになって来た。そして該カチオン界面活性剤
のカチオン性を高めるために、対イオンとして、脂肪酸
やリン酸が添加されるが、そのため乳化分散性の経時変
化が大きく、又発泡が多発し、安定した潤滑性が得られ
ず、最悪の場合は、加工不能の事態を招くことがある。

【００１０】又、被圧延材料である普通鋼、珪素鋼、高
炭素鋼は、錆が発生し易く、冷間圧延する際、使用する
冷間圧延油には、防錆添加剤として、トリエタノールア
ミン、ジエタノールアミン、モノエタノールアミン等の
アルカノールアミンの脂肪酸塩が添加されるが、この場
合乳化分散性の経時変化が大きく、乳化スカムの発生や
発泡の問題が多発する。

【００１１】更に、ロールフォーミングの如きロール成
形油剤は、極めて乳化分散安定性が優れるソリュブル型
油剤が使用されるが、防錆のため、比較的多量のアルカ
ノールアミンの脂肪酸塩が添加されるため、前記冷間圧
延油と同様な問題が発生する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記欠点を解
消するため成されたもので、低融点、潤滑性、耐劣化
性、保管時の液安定性に優れ、且つ水に希釈してエマル
ジョンないしはソリュブル化した際、乳化安定性に優
れ、更に循環使用した際、発泡等の問題もなく、塑性加
工された製品や、機械装置に付着汚れを発生させない金
属塑性加工用潤滑油剤を提供することを目的としてい
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】その結果、（イ）リシノ
ール酸或はヒドロキシステアリン酸の重縮合物、（ロ）
該重縮合物と、炭素数１２〜２２の脂肪族カルボン酸或
は炭素数１２〜２２の脂肪族アルコールとのエステル、
の少なくとも１種を含有せしめた塑性加工用潤滑油剤
は、上記した課題をことごとく解消することを見い出
し、本発明を完成するに至った。

【００１４】

【発明の実施形態】ここでリシノール酸或はヒドロキシ
ステアリン酸の重縮合物、又は該重縮合物と、炭素数１
２〜２２の脂肪族カルボン酸或は炭素数１２〜２２の脂
肪族アルコールとのエステルの夫々の酸価は、２０〜１
６０ｍｇＫＯＨ／ｇ好ましくは３０〜１５０ｍｇＫＯＨ
／ｇが必要である。酸価が２０未満の場合は乳化性、潤
滑性が劣り、また１６０より高くなると重縮合物の分子
量が小さくなり、潤滑性が低下するので好ましくない。

【００１５】また該重縮合物或は重縮合物のエステルの
金属塑性加工用潤滑油剤への添加量は、従来から添加さ
れてきた油性向上剤の範囲で良く、例えば脂肪酸、動植
物油脂、エステル等の基油に対し、０．５〜６０重量％
が添加される。

【００１６】リシノール酸又はヒドロキシステアリン酸
の重縮合物は、その製法は何等限定されないが、例えば
窒素気流中１８０〜２２０℃に加熱し、酸価が２０〜１
６０ｍｇＫＯＨ／ｇになった時点で反応を終了すれば、
目的生成物が得られる。

【００１７】更に、上記該重縮合物のエステル化反応
は、例えば１６０〜２２０℃でパラトルエンスルホン酸
（ＰＴＳ）、硫酸、塩酸、リン酸、ナトリウムメチラー
ト、塩化亜鉛などの触媒存在下に、不活性ガス雰囲気
中、加熱反応し、酸価が２０〜１６０になった時点で反
応を終了すれば良い。

【００１８】本発明に於いては、リシノール酸或はヒド
ロキシステアリン酸は、夫々加熱反応により分子間縮合
し、２量体、３量体、４量体を生成する。この際の反応
は、分子間縮合反応が主体であり、二重結合部による重
合反応は、極めて小さい。その理由は、生成物のヨウ素
の低減がないことから判明出来る。

【００１９】また本発明における上記重縮合物と、カル
ボン酸又はアルコールとのエステルとしては重縮合物−
アルコールと重縮合物−脂肪酸を対象とする。

【００２０】リシノール酸又はヒドロキシステアリン酸
の重縮合物は、分子間縮合物であるため、分子間縮合物
に残存するＯＨ基又はＣＯＯＨ基と、アルコール又はカ
ルボン酸によりエステル化して上記エステルを生成す
る。

【００２１】この際使用出来るアルコールとしては、以
下のものを例示出来る。炭素数１２〜１８の飽和又は不
飽和アルコールであって、好ましくは炭素数１６〜１８
の飽和又は不飽和アルコールである。この際炭素数が１
１以下では、潤滑性が低下し、炭素数１９以上では、生
成物の粘度が高くなりすぎ、作業性が低下する。更に具
体的には、ラウリルアルコール、パルミチルアルコー
ル、ミリスチルアルコール、オレイルアルコール、ステ
アリルアルコールが好ましいものとして例示出来る。

【００２２】またカルボン酸としては以下のものを例示
出来る。炭素数１２〜２２の飽和または不飽和脂肪酸で
あって、好ましくは炭素数１６〜１８の脂肪酸である。
この際炭素数の範囲が、これより低い場合は潤滑性が劣
り、また高くなると作業性が低下する。具体的には、ラ
ウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、オレイン酸、
ステアリン酸、ベヘン酸が例示出来る。

【００２３】本発明に於いて、上記特定の化合物を添加
すべき基油としては、従来から知られているものが、広
い範囲で適宜に使用され、例えば鉱油、牛脂、パーム
油、ラード、脂肪酸エステル等から適宜選択して使用さ
れる。

【００２４】本発明に於いては、従来からのこの種潤滑
油剤に使用されて来た各種の添加剤が適宜に配合されて
も良い。この際の添加剤としては、油性向上剤、防錆
剤、極圧剤、酸化防止剤、界面活性剤、消泡剤、防腐剤
等を例示出来る。

【００２５】

【実施例】次に実施例を示し、本発明を詳しく説明す
る。本発明に於いて使用する特定の重縮合物及び該重縮
合物のエステル（以下本発明化合物という）の各種物性
を表１に示す。但し表１には比較のために従来使用され
た油性剤の化合物の性能も示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】但し表１の各物性の測定法は夫々以下の通
り。 ＜潤滑性＞ 試験機：２段圧延機 ロール径 ；１５０ｍｍφ×２００ｍｍ ロール表面；サンドペーパー＃６００研磨 圧延速度 ；１３ｍ／ｍｉｎ 試験材：普通冷延鋼板；厚２ｍｍ×巾２０ｍｍ×長さ２５０ｍｍ 試験油：原液 ６０℃ ロールに試験油を塗布し、試験材５本を３パス圧延し、
試験材５本の平均圧下率と平均荷重から測定し、圧下率
６０％の荷重から評価した。 評価基準 オレイン酸の圧下率６０％の荷重を○とし、 ◎：オレイン酸の荷重より低く、圧延性が優れるもの ○：オレイン酸と同等の荷重のもの △：オレイン酸よりやや荷重が高いもの ×：オレイン酸より荷重が高いもの ××：最も荷重が高く、圧延性が劣るもの

【００２８】 ＜防錆力＞ 湿潤箱試験（ＪＩＳ−Ｋ−２２６４）温度 ： ４９±１℃ 湿度 ： ９５％以上 試験時間： ７日間 試験材：普通冷延鋼板（厚０．８ｍｍ×巾８０ｍｍ×長さ１００ｍｍ） サンドペーパー＃１００番で表面を研磨後使用。 試験油：粘度１０ｍｍ²／ｓ（４０℃）の鉱物油に各試験剤を５％溶解さ せて使用した。 試験材を６０℃に加熱した試験油に１分間浸漬後、湿潤
箱に設置し、７日間後の錆発生状態を評価した。

【００２９】＜耐劣化性＞ タービン油酸化安定度試験法（ＪＩＳ−Ｋ−２５１４） 温度 ： ８０℃ 空気吹き込み量： ３ｌ／ｈ 触媒 ： 銅、鋼線 試験時間 ： ５日間 試験油：粘度１０ｍｍ²／ｓ（４０℃）の鉱物油に各試
験剤を５％溶解させて使用した。 試験油と触媒を試験管に入れ、温度８０℃で空気を吹き
込み。５日間試験後の粘度の上昇、酸価の上昇、スラッ
ヂの生成量により評価した。 評価基準 ◎：殆ど変化が認められない。 ○：粘度、酸価の上昇は殆どないが、スラッヂの生成が認め られる。 △：粘度、酸価の上昇が認めら、スラッヂの生成がやや多い。 ×：粘度、酸価の上昇率が高く、スラッヂが多量に生成。

【００３０】＜融点＞ 上昇融点 試験剤を−１０℃の冷凍庫に１日間放置
後、温度２０℃の恒温槽に入れ、試験剤の温度と流動性
により評価した。

【００３１】 ＜機械等汚れ＞ ダル圧延法 圧延試験：２段圧延機 ロール径 ；１５０ｍｍφ×２００ｍｍ ロール表面；ダルロール 圧延速度 ；１３ｍ／ｍｉｎ 試験材 ：普通酸洗鋼板；厚２ｍｍ×巾５０ｍｍ×長さ５００ｍｍ 試験油 ：粘度１０ｍｍ²／ｓ（４０℃）の鉱物油に各試験剤を５％、乳 化剤３％を溶解させた。 試験油を水に濃度５％になるように分散させ、温度５０
℃でロールにスプレーしながら、試験材１０本を１０パ
ス圧延した後の圧延機の汚れを評価した。

【００３２】また表１に示す本発明化合物は夫々次の方
法で製造したものである。 ＜リシノール酸重縮合物＞リシノール酸を窒素気流中２
０５±１０℃に加熱し、酸価が約１３０、９０、４５、
３０の重縮合物を得た。 ＜ヒドロキシステアリン酸重縮合物＞ヒドロキシステア
リン酸を窒素気流中２０５±１０℃に加熱し、酸価が約
１３０、９０、４５、３０の重縮合物を得た。 ＜ヒドロキシステアリン酸重縮合物とオレイン酸のエス
テル＞ヒドロキシステアリン酸重縮合物（酸価１３０）
とオレイン酸を触媒（パラトルエンスルホン酸）の存在
下、約１６０℃において、エステル反応し、酸価９１、
ヨウ素価２．３の生成物を得た。

【００３３】実施例１〜６及び比較例１〜６ 表２に示す各成分を所定量混合して潤滑油剤を調製し
た。このものについて、各種物性を測定した。この結果
を表３及び図１に示す。但し各種物性の測定方法は以下
の通り。

【００３４】 (１)圧延試験 試験機 ２段圧延機 ロール径 ；１５０ｍｍφ×２００ｍｍ ロール表面；サンドペーパー＃６００研磨 圧延速度 ；１３ｍ／ｍｉｎ 試験材 普通冷延鋼板；厚２ｍｍ×巾２０ｍｍ×長さ２５０ｍｍ 試験油 濃度；５％ 温度；５０℃ 圧延材５本を試験油をスプレーしながら３パス圧延し、
圧延材５本の平均圧下率と平均荷重から圧延性を評価し
た。

【００３５】 (２)摩擦係数 試験機 バウデン式付着滑り試験機 滑り速度；０．３３ｍｍ／ｓｅｃ 滑り距離；３０ｍｍ 試験材 普通冷延鋼板；厚１ｍｍ×巾２０ｍｍ×長さ１０ｍｍ 試験球 ＳＵＪ−２、３／１６インチ 荷重 ３ｋｇ 試験油 濃度；５％ 温度；５０℃ ２５往復滑らし、２０〜２５往復の平均摩擦係数で示し
た。

【００３６】 (３)疵防止性 試験機 潤滑油評価試験機 ロール径 ；７６ｍｍφ×９０ｍｍ 試験材 普通冷延鋼板；厚２ｍｍ×巾２０ｍｍ×コイル 試験油 濃度；５％ 温度；５０℃ 図２に示す方法により行った。即ち、１スタンドに於い
て無潤滑で試験材の速度を１０ｍ／ｍｉｎの速度で圧延
する（試験材速度に対し、２スタンドのロールは１０倍
の速度で滑る）。２スタンドの荷重を変えて、試験材の
圧下率を測定し、疵が発生する限界圧下率を求める。疵
が発生しない最大限界圧下率で報告する。但し、図中Ａ
は荷重１トンで無潤滑、Ｂは試験油を給油。

【００３７】 (４)機械、加工品の汚れ 試験機 ダルロール圧延機 ロール径；１５０ｍｍφ×２００ｍｍ 圧延速度；１３ｍ／ｍｉｎ 試験材 普通鋼酸洗材；厚２ｍｍ×巾５０ｍｍ×長さ５００ｍｍ 試験油 濃度；５％ 温度；５０℃ 試験材１０本を試験油をスプレーしながら１０パス（圧
下率約８０％）圧延し、ロール下の汚れ（機械汚れ）と
圧延後の試験片の汚れを目視判定した。

【００３８】(５)発泡試験 図３に示す方法で行った。但し、図３中１はヒーター、
２はポンプ、３は試験油、４は泡である。 試験機 ポンプ循環法 試験油 濃度；５％ 温度；５０℃ 試験時間 ２０分間

【００３９】

【表２】

【００４０】表２中の各成分は以下のものである。 合成エステルＡ：トリメチロールプロパンのオレイン酸
エステル 合成エステルＢ：トリメチロールプロパンのイソステア
リン酸エステル リン系極圧剤 ：ジオレイルハイドロジエンフォスファ
イト 防錆添加剤 ：ドデシルサクシニックアシッドのトリ
エタノールアミン塩 酸化防止剤 ：ｔｅｒ−ブチルヒドロキシトルエン 有機アミンＡ ：トリエタノールアミン 有機アミンＢ ：ジエタノールアミン ノニオン界面活性剤：ポリオキシエチレンラウレート
（ＨＬＢ＝１０．０） アニオン界面活性剤：Ｃａ−石油スルホネート カチオン界面活性剤：α−オレフィン無水マレイン酸共
重体のＮ，Ｎ−ジエチル１，３−プロパンジアミド 本発明化合物Ａ：リシノール酸重縮合物（酸価４７，ヨ
ウ素価９３） 本発明化合物Ｂ：ヒドロキシステアリン酸重縮合物（酸
価４８，ヨウ素価２．６） 本発明化合物Ｃ：ヒドロキシステアリン酸重縮合物オレ
エート（酸価９１，ヨウ素価２．３） 本発明化合物Ｄ：ヒドロキシステアリン酸重縮合物（酸
価３５，ヨウ素価２．０）

【００４１】

【表３】

【００４２】表３の各種物性の測定方法及び評価基準は
以下の通りである。 摩擦係数：バウデン付着滑り試験機・普通鋼冷延板・温度５０℃ 滑り速度０．３３ｍｍ／ｓｅｃ・濃度５％ 疵防止性：滑り圧延法・普通鋼冷延板（０．４×２０×コイルｍｍ） 板：ロール速度比＝１：１０・ロール速度１００ｍ／ｍｉｎ 濃度５％・温度５０℃ 機械、加工品汚れ：ダル圧延法・普通鋼酸洗板（２×５０×５００ｍｍ）１０本 圧延速度１３ｍ／ｍｉｎ・パス回数１０パス・濃度５％ 温度５０℃ 圧延機、圧延材の汚れで判定 ◎：汚れが殆ど認められない ○：汚れが僅かに付着 △：汚れが薄く部分的に付着 ×：汚れが全面に薄く付着 ××：汚れが多量に付着 発泡性 ：循環法・濃度５％・温度５０℃ 発泡量 ○：泡が殆ど認められない △：泡高さ２０ｍｍ以下 ×：泡高さ２０ｍｍより高い

【００４３】図１は圧延試験の結果を示す。但し、１〜
８は夫々次のものである。 １：比較例４ ２：実施例４ ３：比較例３ ４：実施例３ ５：比較例１ ６：比較例２ ７：実施例２ ８：実施例１

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は各種潤滑油剤の圧延試験の結果を示す。

【図２】図２は疵防止性の測定方法を示す概略図であ
る。

【図３】図３は発泡試験に於いて使用する装置の一例の
概略説明図である。

【符号の説明】

１：ヒーター ２：ポンプ ３：試験油

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 幹男 大和郡山市額田部北町1021 大同化学工業 株式会社奈良生産技術事業所内 (72)発明者 楠本 晃 大和郡山市額田部北町1021 大同化学工業 株式会社奈良生産技術事業所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（イ）リシノール酸或はヒドロキシステア
   リン酸の重縮合物 （ロ）該重縮合物と、炭素数１２〜２２の脂肪族カルボ
   ン酸或は炭素数１２〜２２の脂肪族アルコールとのエス
   テル の少なくとも１種を含有する金属塑性加工用潤滑油剤。