JPS617393A - 切削、研削加工および引抜加工用水溶性組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は切削、研削加工および引抜加工用水溶性組成物
に関するものである。いっそう詳細にいえば本発明は、
脂肪族ジカルダン酸とポリアミン類とを反応させて得ら
れる縮合体わるいは該縮合体をリンの酸素酸で中和して
得られる水溶性陽イオン性化合物を含有する切削、研削
加工および引抜加工用水溶性組成物。

従来技術 従来、引抜加工、切削、研削加工に使用される潤滑剤は
、動植物油脂、鉱油等を基油とし、これに油性剤として
脂肪酸、アルコール等を、また極圧添加剤として有機リ
ン化合物、有機塩素化合物等を加え、さらに必要に応じ
て乳化剤を加えた組成であって、これら各成分は工具と
被加工材の間に生ずる種々の摩擦状態下において、その
潤滑効果を発揮するように設計されている。上記基本組
成のうち、潤滑性能を大きく左右するものは油性剤であ
るが、この油性剤としては、従来から炭素原子数が８〜
２０程度の脂肪酸あるいはそのダイマー酸及びそれらの
塩が使用されている。脂肪酸は金属加工時、工具、被加
工材表面でそれぞれの金属と反応して金属表面に強固に
吸着、配列し、良好な潤滑性を発揮するため従来から多
用されてきたが、反面、加工時に発生する摩耗金属粉へ
も当然のこととして反応し、このため金属石鹸を生成し
て潤滑液中から容易に消失してしまう。この結果、潤滑
性能の経時的変動を惹き起し、作業の安定性を妨けると
いう問題がある。また、生成した金属石鹸は潤滑液の安
定性を阻害し、往々にして液は使用不能に至る。さらに
、全島加工時に発生する熱や剪断力に工って部分的に劣
化するため、浮上した油分の劣化を促進し、加工成品。

加工機械を著しく汚染してその清浄化忙多大の経費を必
要とする。このような脂肪酸系油性剤の使用に由来する
諸問題を回避するため、潤滑液のたび重ガる交換を行な
っているのが現状であり、金属の機械加工における加工
能率、精度、経済性が強く求めら几でいる現在、新しい
潤滑剤の開発が強く望″！ｎていたのである。

発明の目的 このような現状に鑑み、前記脂肪酸エフも油性効果に優
ｆｔ、、Ｌかも同脂肪酸がもつ前記諸欠点が除かれた新
規な油性剤を開発することが本発明の目的である。

発明の構成 本発明は炭素原子数が６〜１２の脂肪族ジカルボン酸（
Ａ１）と、下記（ａ）ないし（ｄ）で示さｎる塩基性窒
素原子１ｆｔ２個以上含む化合物の１種又は２種以上と
全反応して得らｎる平均分子量が５００以上で１０００
未満の縮合体を含むこと全特徴とするか、あるいは下記
（イ）ないしくハ）で示されるリンの酸素酸類の１種ま
たは２種以上で中和して得られる水溶性陽イオン性化合
物を含むことを特徴とする金属加工用組成物である。

式中のＲ，％　Ｒ，はＨ又は炭素原子数が１〜３のアル
キル基であって、そのうち少くとも１つはＨである。

Ｒ５は炭素原子数が１〜４のアルキレン基である。

Ｒ，Ｒ，ル４ で示される化合物。

式中のＲ１−Ｒ４およびＲ，は■（または炭素原子数が
１〜３のアルキル基であって、そのうち少くとも１つは
Ｈである。

ＲＩＩとＲ＠社炭素原子数が１〜４のアルキレン基であ
る。

（ｃ）　　一般式　Ｈ！Ｎ−→Ｏ！Ｈ，ＮＨ←−Ｈで示
される化合物。

式中のれは３〜５の整数である。

（ｄ）　　下記に示す水酸基を有する塩基性窒素化合物
。

エチルアミンエタノールアミン、ｌ、２−ビス（ヒドロ
キシエチルアミノ）エタン、１゜３−ジアミノ−２−プ
ロノぐノール、２−ヒドロキシエチルアミノプロビルア
ミン、Ｎ、Ｎ’−ビス（ヒドロキシエチル）ジエチレン
トリアミン、２−ヒドロキシプロピル−トリメチレンテ
トラミン、Ｎ−２−オキシブ目ビルートリエチレンテト
２ミン （イ）　リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、過リン酸 （ロ）　ビロリン酸、トリメタリン酸、テトラメタリン
酸、ピロ亜リン酸、ポリメタ亜リン酸、ジ過リン酸から
選択されたリンの酸素酸の縮合物。

（ハ）　次式（１）〜（ｉｉＤで示される化合物。

上記の本発明の作用成分あるいは原料につい以下に詳説
する。

（脂肪族ジカルボン酸） アミン化合物との縮合体を製造するための脂疾ジカルボ
ン酸としては、炭素原子数が６〜１２個のものを用いる
ことができる、炭素原子数が６個未満であると潤滑性が
不十分であり。

１２個を越えると縮合体および水溶性陽イオン性化合物
が固体状となり易く、こ几らを切削、研削加工および引
抜加工用水溶性組成物に配置して用いると、加工液の使
用中の安定性がわるくなる。こｎらのジカルボン酸は飽
和酸であっても不飽和酸であってもよく、また直鎖状ジ
カルボン酸であっても分枝したジカルボン酸であっても
よい。

このような脂肪族ジカルボン酸の例としてはアジピン酸
、セパシン酸、アゼライン酸、１゜１０−デカンジカル
ボン酸、１．１−ジメチル−１，３−ジカルゼキシプロ
パン％　３−メチル−３−エチルゲルタール酸、アルケ
ニル（０２〜Ｏｓ　）　ｆｌＦ　換”　”　りＲｈ　　
２−アルクニル（Ｏｓ−０３）コハク酸などが挙げら几
る。

（アミン類） 脂肪族ジカルボン酸との縮合体全製造するためのアミン
類としては、塩基性窒素原子を２個以上含む化合物であ
って、脂肪族ジカルボン酸と縮合反応を行いうる化合物
であればよいが、アルキル置換基を有する場合にはアル
キル基の炭素原子数は３以下、アルキレン基については
炭素原子数は４以下の化合物が水溶性化合物を得るに際
して好ましい。

さらにアミン類の例として、エチルアミノエ１’／−ル
アミン、１．２−ビス（ヒドロキシエチルアミノ）エタ
ン、ｌ、３−ジアミノ−２−プロパツール、２−ヒドロ
キシエチルアミノプロビルアミン、Ｎ、Ｎ’−ビス（ヒ
ドロキシエチル）ジエチレントリアミン％Ｎ−２−オキ
シプロピル−トリエチレンテトラミン等、水酸基を有す
る塩基性窒素化合物があけられる。

（アルキレンジアミン） 本発明の組成物の有効成分を製造するために脂肪族ジカ
ルボン酸と縮合させる一般式（８）の化合物（アルキレ
ンジアミン）の具体例を示せば、エチレンジアミン、γ
−（メチルアミノ）プロピルアミン、ジアミノプロパン
、テトラメチレンジアミン、Ｎ−メチルアミノぞンジア
ミン、Ｎ、ＮＩ−シメチループロノξンジアミン、Ｎ−
エチル−プロパンジアミン、Ｎ　＋　Ｎ’−）エチル−
プロパンジアミンなどが挙げられる。

（ジアルキレントリアミン） 本発明の防錆潤滑剤の有効成分を製造するために脂肪族
ジカルボン酸と縮合させる一般式（ｂ）の化合物（ジア
ルキレントリアミン）の具体例を示せば、ジエチレント
リアミン、メチルイミノビスゾロビルアミン、１，３．
６−トリアミノメチルヘキサン、Ｎ−アミノエチル−Ｎ
−メチル−１、３−シアミノプロノぞン、イミノビスプ
ロピルアミンなどが挙げられる。

（ポリエチレンポリアミン） 本発明の防錆潤滑剤の有効成分を製造するために脂肪族
ジカルボン酸と縮合させる一般式（ｃ）の化合物（ポリ
エチレンポリアミン）の具体例を示せば、次のとおりで
ある。

トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、
ペンタエチレンへキサミンが挙げられる。

（縮合反応） 前記の脂肪族ジカルボン酸とアミン類との縮合反応にお
いて、両者のモル比は１対２〜２対１の範囲であればよ
いが、生成物が有用な潤滑性及び水溶性を示すには１対
２から１対１の範囲が好オしい。

（対アニオン） 次に、前記縮合物を中和して水溶性陽イオン性化合物を
得るための対アニオンには、酢酸イオン、シュウ酸イオ
ン、クエン酸イオンなどの有機酸イオン、さらに塩素イ
オン、硝酸イオン、硫酸イオン、リンの酸素酸イオン、
硅酸イオンなどの無機酸イオンが挙けられるが、有用な
潤滑性及び防錆性を与えるにはリンの酸素酸イオンが好
ましく、それ以外の対アニオンは潤滑性、防錆性のいず
れかまたは両方に欠点があるので不適当である。リンの
酸素酸の量は縮合体の全アミン価を中和するのに必要な
リンの酸素酸の量の５０〜１．２０％、好ましくは７５
〜１００％である。

（水溶性陽イオン性化合物） 本発明の組成物の成分である水溶性陽イオン性化合物は
脂肪族ジカルボン酸類とアミン類との縮合生成物をリン
の酸素酸類で中和することによって容易に得られる。

水溶性陽イオン性化合物は、温度計、窒素ガス導入管、
攪拌機および脱水管を介した逆流冷却管を取りつけた鉄
製反応管に該脂肪族ジカルボン酸とアミン類の所定量を
入れ、窒素雰囲気中、１６０〜１７０℃で４〜５時間、
キジロール還流下で脱水反応を行って縮合体をつくり、
これを生成物の全アミン価から求めた所定量の対アニオ
ンを含む水中に加え、攪拌下に適宜加温して溶解するこ
とによって容易に得られる。

縮合体の平均分子量には水溶性陽イオン性化合物に溶性
および金属加工に供した場合の潤滑性と二次性能を付与
するために適正範囲がある。

すなわち、工業的に容易に水溶性を付与するには縮合体
の平均分子量は１０００未満であることが好ましく、そ
れを越えた場合は水溶性を与えるに著しい困難を伴い、
仮にそれが可能となっても、その水溶性陽イオン性化合
物は乾燥時に加工成品、加工機械等に被膜を形成し、成
品外観、機械の作動精度の低下を招く。潤滑性について
は平均分子量が５００未満では顕著な結果はみられず、
５００以上において期待した性能が得られる。従って、
縮合体は平均分子量５００以上、１０００未満の範囲に
あることが好ましい。

用　　途 本発明において脂肪族ジカルボン酸とアミノ化合物との
縮合体は、それ自体を金属の切削、研削あるいは引抜き
加工の時に潤滑剤として使用することができる。さらに
上記の縮合体を対アニオン化合物で完全にあるいは部分
的に中和して得られる水溶性陽イオン性化合物も同じ用
途に使用することができる。

使用方法 本発明において脂肪族ジカルボン酸とアミン化合物との
縮合体は、水性エマルションとじて使用することができ
る。水性エマルションの適当な濃度は、０．５重量％〜
１０重景％である。

水性エマルションを製造する時には非イオン界面活性剤
を混合することが適当である。非イオン界面活性剤の混
合割合は、縮合体１００重量部に対して１〜１００重量
部が適当である。

前記のようにして得られた水溶性陽イオン性化合物を金
属加工用の潤滑剤として供するには。

単独水溶液の形態、あるいは従来の潤滑油において基油
、油性剤、極圧添加剤、乳化剤、防錆添加剤、防腐剤等
と総称される成分のうちアニオン性化合物及び脂肪酸を
除くすべての物質との任意の割合での混合形態が採られ
る。水溶液の適当な濃度は、０．０１重量％〜１０重量
几である。

実施例 本発明を理解しやすくするために以下に実施例を示すが
、下記の実施例は本発明を制限しようとするものではな
い。なお、参考のために本発明の金属加工用組成物を切
削加工、研削加工、引抜加工に適用した参考をも示す。

なお、以下において「部、１は「重量部」を意味し、「
チ」は「重量％」を意味する。

実施例１ セパシン酸０．５モル、アジピン酸０．５モル。

ジエチレントリアミン０．５モル、ペンタエチレンへキ
サ４７１．０モルの縮合反応物（平均分子量８４３　）
　　　　　　　　　６３重量部牛脂アルコールのエチレ
ンオキシド１２モル付加物　　　　　　　　　　　　　
５重量部８：Ｔニル付加物　２重量部 水　　　　　　　　　　　　　　３０重量部を水道水で
３０倍に希釈して鋳鉄材ブレーキドラムの切削加工の潤
滑液として適用した。工具摩耗による工具交換頻度は従
来の潤滑液と比較して３５％低減し、また従来は見ら−
ｒＬｆｃ経詩的な液分離、腐敗などの不都合はなく、潤
滑液の長寿命化が可能になった。

実施例２ １．１０デ力ンジカルボン酸１モル、テトラエチレンペ
ンタミン１モル、ペンタエチレンへキサミツ１モルの縮
合反応物（平均分子量５９０　）　　　　　　　　　２
５重量部スピンドル油　　　　　　　　　３５重量部ペ
ンタエリスリトールモノオレエート ３重量部 牛脂アルコールのエチレンオキシド１０モル付加物　　
　　　　　　　　　　７重量部ｌ　　　６モル付加物　
２重量部 水　　　　　　　　　　　　　　２８重量部を水道水で
３０倍に希釈して実施例１と同様の潤滑液として適用し
た。

工具摩耗による工具交換頻度は従来の潤滑液と比較して
２ＯＮ低減し、また従来は見られた経時的々液分離、腐
敗などの不都合はなく、実施例１の結果と同様であった
。

実施例３ アジピン酸１モルとジエチレントリアミン１．５モルと
の縮合反応物（平均分子量５３ｏ）のリン酸中和物（縮
合反応物の全アミン価を中和するのに必要なリン酸の量
の８０％のリン酸を使用）の１．ＯＮ水溶液を鋳鉄材プ
レーキト２ムの切削加工の潤滑液として使用した。

工具摩耗による工具交換頻度は従来の潤滑液と比較して
１５％低減し、また、従来は見られた経時的な液分離、
腐敗などの不都合はなく、実施例１の結果と同様であっ
た。

実施例４ １、ｌＯ−デカンジカルボン酸１モルとトリエチレンテ
トラミン１．５モルとの縮合反応物（平均分子量８２６
）のリン酸中和物（縮合反応物の全アミン価を中和する
のに必要なリン酸の量の７５％のリン酸を使用）の１．
０％水溶液を実施例１と同様の潤滑液として適用した。

工具摩耗による工具交換頻度は従来の潤滑液と比較して
２５％低減し、また、従来は見られた経時的な液分離、
腐敗などの不都合はなく、実施例１の結果同様であった
。

実施例５ アジピン酸１モルとジエチレントリアミン１．２５モル
との縮合反応物（平均分子量９５５）のリン酸中和物（
縮合反応物の全アミン価を中和するのに必要なリン酸の
量の９０％のリン酸を使用）　　　２５重量部ペンタエ
リスリトールモノオレエート ５重量部 平均分子量４００のポリエチレングリコールと牛脂脂肪
酷とのエステル　　　７重量部スピンドル油　　　　　
　　　　３５重量部水　　　　　　　　　　　　　　２
８重量部を水道水で３０倍に希釈して、鋳鉄材ブレーキ
ドラムの切削加工の潤滑液として適用した。

工具摩耗による工具交換頻度は従来の潤滑液と比較して
２５％低減し、また、従来は見られた経時的な液分離は
なく、安全な加工作業が可能であった。

実施例６ アジピン酸１モル、ペンタエチレンへキサ４７２モルの
縮合反応物（平均分子量５４ｏ）５９．５重量部 牛脂アルコールのエチレンオキシＦ１８％ル付加物　　
　　　　　　　　　　３重量部〃　　　　１２モル付加
物　５重量部 水　　　　　　　　　　　　　　　３０重量部を水道水
で３５倍に希釈して鋼材クランクシャフトの研削加工の
潤滑液として適用した。砥石の再研磨までに加工できる
被剛材個数は、従来の潤滑油と比較して１．８倍となシ
、また従来の潤滑液でみられた経時的な液の分離はなく
加工能率が向上した。

実施例７ アジピン酸１モルとペンタエチレンへキサミツ１，５ のリン酸中和物（縮合反応物の全アミン価を中和するの
に必要なリン酸の量の５０％のリン酸を使用）の２％水
溶液を鋼材クランクシャフトの研削加工の潤滑液として
適用した。砥石の再研磨までに加工できる被削機個数は
、従来の潤滑油と比較して３倍になった。

また、副生じた研削粉は、液中でよく流動分散し、堆積
することがなく、液の回収、清浄化が容易であり、砥石
や機械周囲の汚れも少なかった。

実施例８ ３−メチル−３−エチルグルタル酸１モルとテトラエチ
レンペンタミン２モルとの縮合反応物（平均分子量５１
６）のリン酸中和物（糾合反応物の全アミン価を中和す
るのに必要なリン酸の量の６０％のリン酸を使用）の１
．０％水溶液を銅材の研削加工の潤滑液として適用した
。

砥石と被剛材との接触弧長２５１ｍ１ｌ＋の時の研削抵
抗は、従来の潤滑液と比較して１５％低下した。

実施例９ １、１０デカンジカルボン酸１モル、Ｎ，Ｎ’−ビス（
ヒドロキシエチル）ジエチレントリアミン０．５モル、
ジエチレントリアミン１モルの縮合反応物（平均分子量
７８５）のリン酸中和物（縮合反応物の全アミン価を中
和するのに必要なリン酸の量の９０％のリン酸を使用）
の２．５重量％水溶液 実施例１０ 下記の組成物を３０倍に希釈 アジピン酸１モル、Ｎ，Ｎ’−ジエチルプロパンジアミ
ン０．５モル、ジエチレントリアミン１モルの縮合反応
物（平均分子量５５６）のリン酸中和物（縮合反応物の
全アミン価を中和するのに必要なリン酸の量の９０％の
リン酸を使用）　　　　　　　　　　２５部ペンタエリ
トリットのモノオレエート　５部平均分子量４００のポ
リエチレングリコールと牛脂脂肪酸とのエステル　　　
　　７部精製牛脂　　　　　　　　　　　　　２０部マ
シン油　　　　　　　　　　　　　１５部水　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２８部実施
例１の潤滑液、実施例２の潤滑液、実施例９の潤滑液お
よび実施例１０の潤？ｌｌ液を用いて炭素鋼管の引抜加
工を行なった。

引抜速度　　２　０　ｙａ　／　ｍｌｎダイス材質　超
硬 潤滑剤処理　浸漬塗布後ｘ＆ｔｌｐ置藪．燥実施例の組
成物ではいずれも引抜後の管内面は高度ガ鏡面を呈し、
好ましいものであった。

発明の効果 本発明の組成物は、その有するすぐれた境界潤滑性を以
って切削加工、研削加工引抜加工において、夫々、加工
に要する動力詳しくは切削抵抗、研削抵抗、引抜力の低
減が顕著であると共に、夫々の工具寿命液寿命の延長が
可能となち、加工作業の効率の向上に大きく資すること
が可能になった。

出　願　人　　日本鋼管株式会社 はか１名

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭素原子数が６〜１２個の脂肪族ジカルボン酸と
   、下記（ａ）ないし（ｄ）で示される塩基性窒素原子を
   ２個以上含む化合物の１種又は２種以上とを反応して得
   られる平均分子量が５００以上で１０００未満の縮合体
   を含むことを特徴とする切削、研削加工および引抜加工
   用水溶性組成物。 （ａ）一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼で示される 化合物。 式中のＲ＿１〜Ｒ＿４はＨ又は炭素原子数が１〜３のア
   ルキル基であって、そのうち少くと も一つはＨである。 Ｒ＿５は炭素原子数が１〜４のアルキレン基である。 （ｂ）一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ で示される化合物。 式中のＲ＿１〜Ｒ＿４およびＲ＿７はＨまたは炭素原子
   数が１〜３のアルキル基であつて、その うち少くとも１つはＨである。 Ｒ＿５とＲ＿６は炭素原子数が１〜４のアルキレン基で
   ある。 （ｃ）一般式　Ｈ＿２Ｎ−（Ｏ＿２Ｈ＿４ＮＨ）−＿ｎ
   Ｈで示される化合物。 式中のｎは３〜５の整数である。 （ｄ）下記に示す水酸基を有する塩基性窒素化合物。 エチルアミノエタノールアミン、１，２ −ビス（ヒドロキシエチルアミノ）エタン、１，３−ジ
   アミノ−２−プロパノール、２ −ヒドロキシエチルアミノプロピルアミン、Ｎ，Ｎ′−
   ビス（ヒドロキシエチル）ジエチレントリアミン、２−
   ヒドロキシプロピル −トリメチレンテトラミン、Ｎ−２−オキ シプロピル−トリエチレンテトラミン。
2. （２）炭素原子数が６〜１２個の脂肪族ジカルボン酸と
   、下記（ａ）ないし（ｄ）で示される塩基性窒素原子を
   ２個以上含む化合物の１種又は２種以上とを反応して得
   られる平均分子量が５００以上で１０００未満の縮合体
   を下記（イ）ないし（ハ）で示されるリンの酸素酸類の
   １種または２種以上で中和して得られる水溶性陽イオン
   性化合物を含むことを特徴とする切削、研削加工および
   引抜加工用水溶性組成物。 （ａ）一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼で示され る化合物。 式中のＲ＿１〜Ｒ＿４はＨ又は炭素原子数が１〜３のア
   ルキル基であつて、そのうち少くと も一つはＨである。 Ｒ＿５は炭素原子数が１〜４のアルキレン基である。 （ｂ）一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼で示される化合物。 式中のＲ＿１〜Ｒ＿４およびＲ＿７はＨまたは炭素原子
   数が１〜３のアルキル基であつて、その うち少くとも１つはＨである。 Ｒ＿５とＲ＿６は炭素原子数が１〜４のアルキレン基で
   ある。 （ｃ）一般式　Ｈ＿２Ｎ−（Ｃ＿２Ｈ＿４ＮＨ）−＿ｎ
   Ｈで示される化合物。 式中のｎは３〜５の整数である。 （ｄ）下記に示す水酸基を有する塩基性窒素化合物。 エチルアミノエタノールアミン、１，２ −ビス（ヒドロキシエチルアミノ）エタン、１，３−ジ
   アミノ−２−プロパノール、２ −ヒドロキシエチルアミノプロピルアミン、Ｎ，Ｎ′−
   ビス（ヒドロキシエチル）ジエチレントリアミン、２−
   ヒドロキシプロピル −トリメチレンテトラミン、Ｎ−２−オキ シプロピル−トリエチレンテトラミン。 （イ）リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、過リン酸 （ロ）ピロリン酸、トリメタリン酸、テトラメタリン酸
   、ピロ亜リン酸、ポリメタ亜 リン酸、ジ過リン酸から選択されたリン の酸素酸の縮合物。 （ハ）次式（ｉ）〜（ｉｉｉ）で示される化合物。 （ｉ） ▲数式、化学式、表等があります▼ （ｉｉ）▲数式、化学式、表等があります▼ （ｉｉｉ）▲数式、化学式、表等があります▼