JPS617394A - 金属加工用組成物 - 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（潤滑および洗浄作用を有する）金属加工用組
成物に関するものである。更に詳しくは、対アニオンが
リンの酸素酸類である水溶性陽イオン性化合物を含有す
る金属加工用組成物に関するものである。

従来技術 従来、金属の機械加工、例えば圧延加工、引抜加工、切
・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、被加工材弐面でそれぞれの金
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、石鹸を生皮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、作業の安定性を妨げるという問題がある。また
、生成した金属石鹸＃′ｉ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、金属加工時に発
生する熱や剪断力によ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に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、潤滑液のたび重なる交換を行なっているのが現状
であシ、金属の機械加工における加工能率、精度、経済
性が強く求められている現在−新しい潤滑剤の開発が強
く望まれていたものである。

発明の目的 従来油において多用される油性剤としての脂肪酸は前述
の如く、鉄イオンと結合１７、鉄石けんを形成し種々の
弊害を生む。この原因はクーラント系が多成分乳化系で
あることが最も大きく、生成した鉄石けんによる乳化の
破かいが潤滑性能、作業性の経時変化をもたらすのであ
って、本発明者等はこの多成分乳化系であることを回避
し、主要ｌ成分で以って、金属加工油を構成するための
すぐれた潤滑性を有する物質を探索、検討し、この発明
に至ったのである。

この発明忙いう水溶性陽イオン性化合物は鉄の存在圧よ
って轟然、消失されるが、それは液中濃度の低下として
表われ、消失分を補給することによって、容易に元に復
する。従って、安定作業が可能になる。

発明の構成 本発明の金属加工組成物は 炭素原子数６ないし２２個の脂肪族ジカル２ン酸１モル
と下肥の６）ないし（ｄｌの一般式を有するボリアミノ
１′ れる平均分子量が５００以上１０００未満の縮合体を、
下記の（１）ないしく３）で示されるリンの酸素酸の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
化合物を有効成分とすることを特徴とする金属加工用組
成物である。

式中の１．１〜Ｒ１４はＨ又は炭素原子数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。

Ｒ１１は炭素原子数１〜４のアルキレン基である。

Ｒツ で示される化合物。

式中のＲ１．　−　Ｒ１４およびＲ７はＨまたは炭素原
子数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。

Ｒ１，と８．６は炭素原子数１〜４のアルキレン式中の
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、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−プロパツール、２−ヒ）’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 （１１　　リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、過リン酸 （２）　　ピロリン酸、トリメタリン酸、テトラメタリ
ン酸、ピル亜すン酸、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。

（３）次式（１）〜（１１Ｄで示される化合物。

（１）　　Ｎ（−０Ｈｚ　−Ｐ　−０Ｈ）ｓＯＨ （脂肪族ジカルｉン酸） 本発明の金属加工用組成物を展進する危めの脂肪族ジカ
ルボン酸としては、炭素原子数が６〜２２個のものを使
用することができる。これらのジカルＩン酸は、飽和酸
でも不飽和酸でもよく、′また直鎖状であっても分枝し
た構造の酸でもよい。

これらの脂肪族ジカルボン酸は、アミン類と縮合させる
ために単独で使用してもよいが、数種の脂肪族ジカルー
ン酸を併用してアミン類と縮合させてもよい。

これらの酸の具体例を下記に示す。

アジピン酸，アゼライン酸，七ノ々シン酸，１。

１０−７’カンジカルヂン酸，１．１４−ナト２デカン
ジカルボン酸，１．１８−オクタデカンジカルーン酸な
どの他に次の式で示されるジカルボン酸等が挙げられる
。

ＨＯＯＯ−ＯＨ（ＯＨｓ）ｓ　０ＯＯＨ４Ｈ９ ２−ゾチルオクタンニ酸 ＨＯＯＯ（ＯＨ１）ｇＯＨ（ＯＨｓ）ｔｏ　０ＯＯＨＯ
．　Ｈ。

７−ニチルオクタデカンニ酸 ＨＯＯＯ（ＯＨｓ　）　ｓ　０Ｈ＝ＯＨ（ＯＨｚ　）　
ｓ　０ＯＯＨ８、１３ジメチル−８，工２−エイコサジ
エンニ酸（ポリアミン） 本発明の金属加工用組成物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（ａ）〜（ｃ３のポリアミ
ンの具体例を示せば次のとおシである。

エチレンジアミン、 ｒ−（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−メチルアミノぐンジ
アミン。

Ｎ　、　Ｎ’　−ジメチル−プロパンジアミン、Ｎ−エ
チル−プロパン・ジアミノ、 Ｎ、Ｎ’−−、？エチループロノぐンジアミン、ジエチ
レントリアミン、 メチルイミ゛ノビスプロビルアミン、 １．３．６−ドリアミノメチルヘキサン、Ｎ−アミノエ
チル−Ｎ−メチル−１，３−ジアミノプロノぞン、 イミノビスゾロビルアミン、 トリエチレンテトラミン、 テトラエチレンペンタはン、 ペンタエチレンへキサミン。

（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、生成物が有用な潤滑性および水溶性を示すのは１
対１から１対１．５の範囲である。

縮合物の分子量は水溶性及び金属加工に供した場合の潤
滑性、二次性能の面から、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、平均分子量は１
０００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、縮合物の平均分
子量は５００以上、１０００未満の範囲にあることが望
ましい。

（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、さらに垣素イ
オン、硝酸−イオン、硫酸イオン、リンの酸素酸イオン
、硼酸イオンなどの無機酸イオンが挙げられるが、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
ずれかま九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物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５０〜１２０％、好ましくは７５
〜１００％である。

（水溶性陽イオン性化合物） 水溶性陽イオン性化合物は、温度計、窒素ガス導入管、
攪拌機及び脱水管を介した逆流冷却管を取シつけた鉄製
反応缶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い、これを生成物の全ア
ミン価から求め次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。

（任意成分） 本発明の金属加工用組成物は単独水溶液として用いられ
るものであるが、防錆性をいっそう向上させるためにモ
リブデン酸のエタノールアミン中和物あるいは亜硝酸ソ
ーダを添加することができる。これらの化合物は、本発
明の化合物の０．５〜１０重量％の割合で混合すること
ができる。

また、本発明においては、銅および銅合金の防蝕の目的
でベンゾ）　ＩＪアゾール千の他の防食剤を添加するこ
ともできる。該防食剤の添加割合は、本発明の化合物の
０．１〜２重量％が適当である。

（使用方法） 本発明の金属加工用組成物を使用する時には、本発明の
水溶性陽イオン性化合物の濃度が０．０５〜５％の水溶
液を調製し、□その水溶液の温度を常温〜６゛Ｏｃに保
持してポンプによって圧送し、ノズルから目的の箇所（
すなわち冷間圧延においては板およびロール、熱間ロー
ル圧延の場合にはロール、ディター゛ジエント圧延の場
合には板および占−ル）に噴射し、回収し７ｔｆｆｌに
混入したゴ゛ミ、摩耗粉を除去して再使用する。

（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何ら制限するものではない。

まず、本発明の水溶性陽イオン性化合物を第１表に例示
する。

実施例１（圧延潤滑の例） 圧延条件 圧延ロール：鍛鋼展ロール、径６０Ｘ 圧延速度　：　３０　ｍ７’ｈ 板　　　　材：　　８ＰＯ０，０，８Ｘ　８０ｂｍクー
ラント二温度５０℃±３℃ （圧延油） 圧　下車＝５０％ 圧延結果 （注）　組成物標の番号は、第１表中の番号と同一であ
る。

実施例２（ディタージェント圧延） 通常の油を使用したのち、タンデムミルの場合最終＃５
スタンドでディタージェントを圧延油を供給するのと同
様にスプレーし、圧延する。

これは、前スタンド塩に付着し危油、鉄粉を除去するた
めの操作であシ、その効果は付着総ｔ（油、鉄粉）に対
する洗浄率で表現される。

試験条件 供試鋼板 鉱油／エステルペースの市販圧延油で圧延した 鋼板（５ＰＯ０、０，４７’Ｘ１００ｂＸ２００”Ｘ、
１４０℃） 付着物総量　０．２３４　ｆ／ｒＩ！ ロール　６０！！　ダルロール 速度　５ｍ／− 圧下率　６．５％ デイタージエント　０゜０５％、ＳＯＣ結　　　果 （注）組成物番号は第１表中の番号と同一である。

実施例３（熱間ロール潤滑） この実施例は、熱間圧延の場合のロールの摩耗と摩擦係
数（μ）を示す。

試験方法 ンルベントナフサで洗浄した加熱体を、端面をヤスリで
研磨した銅電極の間に固定し、熱電対を素焼保護管を介
して加熱体側面の小孔にセットする。

回転シャフトに装着した回転体直上約１０馴に電極と共
に加熱体をつシ上げておく。

モーターを起動させ、所定回転数に合わせる。

回転トルクの零点を記録する。加熱用電源の入力をスラ
イダックで徐々に上げ、所定温度に保つ。

目視できる酸化鉄（スケール）を取シ去シ、加熱体を電
極と共に下げ、回転体の厚さ方向の略中夫に＃１′％：
無荷重状態で接触させる。この際、トルクの零点が変動
しないことを確認する。次いで給油し、接触部直上に所
定重量の分銅を静かにのせる。

この時点から摩擦時間の計測をはじめる。

実験中の加熱体温度は注意して操作すれば、±１０℃に
調節することができる。しかし局部的に溶着、焼付を生
じ次場合は約５０℃程度の一時的昇温か認められるが、
この場合は昇温と共に加熱体の異状振動を伴うので、そ
の昇温原因が入力調整の不良によるか、摩擦熱によるか
は容易に判別できる。一時的局部焼付きの場合は、焼付
き表面の異状部分が脱落すれば、もとの所定温度に戻る
が、全面焼付きに発展すれば温度も上昇を続け１００℃
以上の異状昇温を生ずる。その際はトルクにもその異状
は検出される。

摩擦終了後、回転体をソルベントナフサで洗浄後、小坂
式触針粗さ計で相互に９０６の位置にある４ケ所の摩耗
プロフィールを求め、その平均面積に回転体円周長さを
乗じて、摩耗ｔ　（ｙ”　）を算出した。

摩擦係数は摩擦試験中に測定したトルクから常法にて算
出した。

結果 （注）　組成物番号は第１表中の番号と同一である。

本発明の組成物は、その理由は明らかでないがおよそカ
チオン性であるが故に具備される鉄表面への吸着による
潤滑性及び鉄粉の液中分散によって生起される特徴によ
って、圧延潤滑、熱間ロール潤滑、デイタージエント等
の効果が発揮されると思われる。従って、圧延において
は従来者えられなかった０、Ｏ１％濃度の潤滑液で以っ
て、通常使用される圧延潤滑液に比較して約２０％減の
圧延荷重で圧延が可能になる。

また、熱間ロールの摩耗量は、鉱油、牛脂を用いた従来
の潤滑方法の場合よυ、大巾に低減し、加えて０．０１
　％という稀薄液であるがためにロールの冷却を阻害す
ることなく、極めて有利な潤滑効果を示す。

冷間圧延の最終スタンド（タンデムミルの場合）、ある
いは最終パス（レノ々−スミルの場合）においてわずか
０．０５％の水溶液を供給し、圧延することによって、
それまでの圧延によって生じた鉄粉を洗浄除去すること
ができる。

これによって、ミルクリーン材圧延生産において、板表
面品位を高めることができる。

出　願　人　　　日本鋼管株式会社 （ｔ’ｌか１名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 炭素原子数６ないし２２個の脂肪族ジカルボン酸１モル
   と下記の（ａ）ないし（ｄ）の一般式を有するポリアミ
   ン１モルないし１．５モルとを反応して得られる平均分
   子量が５００以上１０００未満の縮合体を、下記の（１
   ）ないし（３）で示されるリンの酸素酸の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有
   効成分とすることを特徴とする金属加工用組成物。 （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は炭素原子数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１〜４のアルキレン基であ
   る。 （ｃ）一般式　Ｈ＿２Ｎ−（Ｃ＿３Ｈ＿４ＮＨ）−ｎ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−ヒドロキシエテルアミノ
   プロピルアミン、Ｎ，Ｎ′−ビス（ヒドロキシエテル）
   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 （１）リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、過リン酸 （２）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。 （３）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▼