JP2018168259A - 金属加工油組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた加工性を有しつつ、アルミニウムの腐食（変色）を抑制することが可能な金属加工油組成物の提供。【解決手段】潤滑油基油と、式（１）で表される化合物から選ばれる少なくとも１種と、アルコールと、を含有し、アルミニウムを含む被加工物の加工に用いられる、金属加工油組成物。潤滑油基油の４０℃における動粘度が１０ｍｍ２／ｓ以下である、金属加工油。好ましくは、潤滑油基油における芳香族分の含有量が３質量％以下である金属加工油組成物。（Ｒ１及びＲ２は夫々独立にＨ、アルキル基又はアリール基、但し、Ｒ１及Ｒ２が同時にＨではない）【選択図】なし

Description

本発明は、金属加工油組成物に関する。

従来、金属加工の分野では、被加工物の加工部位を潤滑するために金属加工油組成物（金属加工油）が使用されている。金属加工油は、高粘度であるほど、加工部位に厚い油膜を形成しやすく、良好な加工性を示す。

一方、金属加工においては、加工後に、洗浄工程や熱脱脂工程により加工部位から金属加工油を除去するが、金属加工油が高粘度である場合、これらの工程を行っても金属加工油が金属表面に残存しやすい。すなわち、洗浄工程においてはより多くの洗浄剤が必要となり、熱脱脂工程においてはより高温の熱が必要となるため、高粘度の金属加工油は、コスト面及び環境面では必ずしも好ましくない。特に被加工物がアルミニウムである場合、洗浄力の強い高ｐＨの洗浄剤はアルミニウムの変色を引き起こすため、このような洗浄剤が使用できない。また、アルミニウムの融点が６６０℃と低いために、高温で熱脱脂工程を行うこともできない。

以上のような観点から、被加工物がアルミニウムである場合、アルミニウム表面に金属加工油が残存しないように低粘度の金属加工油が使用される一方で、低粘度化に伴う加工性の低下を抑制するために、低粘度の金属加工油には極圧剤が添加されることがある。極圧剤としては、塩素、硫黄、リン等を構成元素として含む塩素系極圧剤、硫黄系極圧剤、リン系極圧剤等が知られている。

塩素系極圧剤は、焼却廃棄時にダイオキシンを発生させるため、環境への負荷の点から近年では使用されることが少ない。硫黄系極圧剤は、独特の強い臭気を発生させるため敬遠されることがある。一方、リン系極圧剤は、塩素系極圧剤や硫黄系極圧剤と比較して加工性には劣るが、環境への負荷や臭気の点では優れているため、リン系極圧剤を使用した金属加工油が検討されている（例えば、特許文献１）。

特開２００８−１３６８２号公報

しかし、リン系極圧剤は、アルミニウムを腐食（変色）させることがあり、被加工物の商品価値を著しく低下させるおそれがある。したがって、アルミニウムの加工に用いられる金属加工油においてリン系極圧剤を使用する場合、優れた加工性と腐食（変色）の抑制とを両立することは困難である。

そこで本発明は、優れた加工性を有しつつ、アルミニウムの腐食（変色）を抑制することが可能な金属加工油組成物を提供することを目的とする。

本発明は、潤滑油基油と、下記式（１）で表される化合物及び式（２）で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種と、アルコールと、を含有し、アルミニウムを含む被加工物の加工に用いられる、金属加工油組成物を提供する。

［式（１）及び式（２）中、Ｒ^１〜Ｒ^３はそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を表す。］

潤滑油基油の４０℃における動粘度は、好ましくは１０ｍｍ^２／ｓ以下である。

潤滑油基油における芳香族分の含有量は、好ましくは３質量％以下である。

アルコールの含有量は、金属加工油組成物全量を基準として、好ましくは０．１〜１２質量％である。

アルミニウムを含む被加工物の加工は、好ましくは圧延、打抜き、絞り、しごき、切削、又は研削である。

本発明によれば、優れた加工性を有しつつ、アルミニウムの腐食（変色）を抑制することが可能な金属加工油組成物を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。

本実施形態の金属加工油組成物は、潤滑油基油と、下記式（１）で表される化合物及び式（２）で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種（以下、「Ａ成分」ともいう。）と、アルコールと、を含有する。

［式（１）及び式（２）中、Ｒ^１〜Ｒ^３はそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を表す。］

潤滑油基油は、鉱油、合成油、又は両者の混合物のいずれでもよい。鉱油としては、例えば、原油を常圧蒸留及び減圧蒸留して得られた潤滑油留分を、溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、接触脱ろう、水素化精製、硫酸洗浄、白土処理等の精製処理を適宜組み合わせて精製したパラフィン系鉱油又はナフテン系鉱油が挙げられる。

合成油としては、具体的には、プロピレンオリゴマー、ポリブテン、ポリイソブチレン、１−オクテンオリゴマー、１−デセンオリゴマー、エチレンとプロピレンとのコオリゴマー、エチレンと１−オクテンとのコオリゴマー、エチレンと１−デセンとのコオリゴマー等のポリα−オレフィン又はそれらの水素化物；イソパラフィン；モノアルキルベンゼン、ジアルキルベンゼン、ポリアルキルベンゼン等のアルキルベンゼン；モノアルキルナフタレン、ジアルキルナフタレン、ポリアルキルナフタレン等のアルキルナフタレン等が挙げられる。これらは、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。合成油は、熱脱脂性を高める観点から、好ましくはポリ−αオレフィン、イソパラフィンであり、より好ましくはイソパラフィンである。

潤滑油基油の４０℃における動粘度は、熱脱脂性及び洗浄性を高める観点から、好ましくは１０ｍｍ^２／ｓ以下であり、より好ましくは８ｍｍ^２／ｓ以下であり、更に好ましくは６ｍｍ^２／ｓ以下である。潤滑油基油の４０℃における動粘度は、加工性を更に向上させる観点から、好ましくは０．５ｍｍ^２／ｓ以上であり、より好ましくは１ｍｍ^２／ｓ以上であり、更に好ましくは１．５ｍｍ^２／ｓ以上である。潤滑油基油の４０℃における動粘度は、熱脱脂性及び洗浄性を高める観点及び加工性を更に向上させる観点から、好ましくは０．５〜１０ｍｍ^２／ｓ、１〜１０ｍｍ^２／ｓ、１．５〜１０ｍｍ^２／ｓ、０．５〜８ｍｍ^２／ｓ、１〜８ｍｍ^２／ｓ、１．５〜８ｍｍ^２／ｓ、０．５〜６ｍｍ^２／ｓ、１〜６ｍｍ^２／ｓ、１．５〜６ｍｍ^２／ｓである。本明細書における動粘度は、ＪＩＳ Ｋ ２２８３に準拠して測定される動粘度を意味する。

潤滑油基油が鉱油である場合、潤滑油基油における芳香族分の含有量は、臭気を減少させて作業環境を向上させる観点から、できる限り少ない方がよく、好ましくは３質量％以下であり、より好ましくは２質量％以下であり、更に好ましくは１質量％以下である。本明細書における芳香族分は、ＡＳＴＭ Ｄ２００７−９３に準拠して測定された芳香族分を意味する。

式（１）及び式（２）中のＲ^１〜Ｒ^３の炭素数は、加工性を更に向上させるとともに、腐食（変色）を更に抑制する観点から、好ましくは１以上であり、より好ましくは２以上であり、更に好ましくは４以上であり、特に好ましくは６以上であり、また、好ましくは２４以下であり、より好ましくは２０以下であり、更に好ましくは１８以下であり、特に好ましくは１６以下である。式（１）及び式（２）中のＲ^１〜Ｒ^３の炭素数は、加工性を更に向上させるとともに、腐食（変色）を更に抑制する観点から、好ましくは１〜２４、１〜２０、１〜１８、１〜１６、２〜２４、２〜２０、２〜１８、２〜１６、４〜２４、４〜２０、４〜１８、４〜１６、６〜２４、６〜２０、６〜１８、６〜１６である。Ｒ^１〜Ｒ^３で表されるアルキル基、及び、アリール基中に含まれるアルキル基は、直鎖状でも分岐状でもよいが、加工性を更に向上させる観点から、好ましくは直鎖状である。

潤滑油基油の含有量は、金属加工油組成物全量基準で、５０質量％以上、６０質量％以上、又は７０質量％以上であってよい。潤滑油基油の含有量は、金属加工油組成物全量基準で、９９質量％以下、９８質量％以下、又は９７質量％以下であってよい。

Ａ成分としては、加工性を更に向上させる観点から、好ましくは、式（２）で表される化合物が用いられ、より好ましくは、式（１）で表される化合物及び式（２）で表される化合物が併用される。式（１）で表される化合物と式（２）で表される化合物とを併用する場合、Ａ成分全量に対する式（２）で表される化合物のモル比は、加工性を更に向上させる観点から、好ましくは０．２以上であり、より好ましくは０．３以上であり、更に好ましくは０．４以上であり、また、好ましくは０．８以下であり、より好ましくは０．７以下であり、更に好ましくは０．６以下である。

Ａ成分の含有量は、加工性を更に向上させる観点から、金属加工油組成物全量基準で、好ましくは０．０１質量％以上、より好ましくは０．０５質量％以上、更に好ましくは０．１質量％以上である。Ａ成分の含有量は、腐食（変色）を更に抑制する観点から、金属加工油組成物全量基準で、好ましくは３質量％以下、より好ましくは２質量％以下、更に好ましくは１質量％以下である。Ａ成分の含有量は、加工性を更に向上させるとともに、腐食（変色）を更に抑制する観点から、好ましくは０．０１〜３質量％、０．０１〜２質量％、０．０１〜１質量％、０．０５〜３質量％、０．０５〜２質量％、０．０５〜１質量％、０．１〜３質量％、０．１〜２質量％、０．１〜１質量％である。

アルコールは、例えば、脂肪族アルコール、エーテル基含有アルコール等であってよい。脂肪族アルコールは、加工性を更に向上させるとともに、腐食（変色）を更に抑制する観点から、好ましくは１価アルコール又は２価アルコールであり、より好ましくは１価アルコールであり、更に好ましくは１価アルコール及び２価アルコールの混合物である。アルコールが１価アルコール及び２価アルコールの混合物である場合、２価アルコールの含有量は、アルコール全量を基準として、好ましくは３質量％以上１０質量％以下である。

アルコールの炭素数は、加工性を更に向上させるとともに、腐食（変色）を更に抑制する観点から、好ましくは６以上であり、より好ましくは８以上であり、更に好ましくは１０以上であり、また、好ましくは２０以下であり、より好ましくは１８以下であり、更に好ましくは１６以下である。アルコールの炭素数は、加工性を更に向上させるとともに、腐食（変色）を更に抑制する観点から、好ましくは６〜２０、６〜１８、６〜１６、８〜２０、８〜１８、８〜１６、１０〜２０、１０〜１８、１０〜１６である。アルコールは、直鎖状でも分岐状でもよいが、加工性を更に向上させる観点から、好ましくは直鎖状と分岐状との混合物であり、より好ましくは直鎖状である。アルコールは、飽和でも不飽和でもよいが、加工性を更に向上させる観点から、好ましくは飽和である。

脂肪族アルコールは、具体的には、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、ウンデカノール、ドデカノール、トリデカノール、テトラデカノール、ペンタデカノール、ヘキサデカノール、ヘプタデカノール、オクタデカノール、オレイルアルコール（９−オクタデセン−１−オール）、ノナデカノール、イコサノール、ヘキサンジオール、ヘプタンジオール、オクタンジオール、ノナンジオール、デカンジオール、ウンデカンジオール、ドデカンジオール、トリデカンジオール、テトラデカンジオール、ペンタデカンジオール、ヘキサデカンジオール、ヘプタデカンジオール、オクタデカンジオール、ノナデカンジオール、イコサンジオール等であってよい。

エーテル基含有アルコールは、具体的には、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール等であってよい。

アルコールの含有量は、腐食（変色）を更に抑制する観点から、金属加工油組成物全量基準で、好ましくは０．１質量％以上であり、より好ましくは０．５質量％以上であり、更に好ましくは１質量％以上である。アルコールの含有量は、洗浄性及び熱脱脂性を向上させるとともに添加量に見合った効果を得る観点から、金属加工油組成物全量基準で、好ましくは１２質量％以下であり、より好ましくは１０質量％以下であり、更に好ましくは８質量％以下である。アルコールの含有量は、腐食（変色）を更に抑制する観点、及び、洗浄性及び熱脱脂性を向上させるとともに添加量に見合った効果を得る観点から、金属加工油組成物全量基準で、好ましくは０．１〜１２質量％、０．１〜１０質量％、０．１〜８質量％、０．５〜１２質量％、０．５〜１０質量％、０．５〜８質量％、１〜１２質量％、１〜１０質量％、１〜８質量％である。

金属加工油組成物は、上記の成分に加えて、その他の添加剤を更に含有することができる。その他の添加剤としては、例えば、脂肪酸又はこれら脂肪酸のエステル等の油性剤（ラウリン酸、ミリスチン酸、オレイン酸、ラウリン酸メチル、パルミチン酸ブチル、ステアリン酸ブチル等）、フェノール系酸化防止剤等の酸化防止剤、α−オレフィン等の加工性向上剤が挙げられる。その他の添加剤の合計含有量は、特に制限されないが、金属加工油組成物全量基準で０．１〜１０質量％であってよい。

金属加工油組成物は、腐食（変色）を更に抑制する観点から、好ましくは水分を含有しない。金属加工油組成物における水分の含有量は、好ましくは３質量％以下であり、より好ましくは２質量％以下であり、更に好ましくは１質量％以下である。

金属加工油組成物の４０℃における動粘度は、熱脱脂性及び洗浄性を高める観点から、好ましくは１０ｍｍ^２／ｓ以下であり、より好ましくは８ｍｍ^２／ｓ以下であり、更に好ましくは６ｍｍ^２／ｓ以下である。潤滑油基油の４０℃における動粘度は、加工性を更に向上させる観点から、好ましくは０．５ｍｍ^２／ｓ以上であり、より好ましくは１ｍｍ^２／ｓ以上であり、更に好ましくは１．５ｍｍ^２／ｓ以上である。

本実施形態に係る金属加工油組成物は、アルミニウムを含む被加工物（アルミニウム又はアルミニウム合金）の加工に用いられ、好ましくは当該被加工物の圧延、打抜き、絞り、しごき、切削、又は研削に用いられる。本実施形態に係る金属加工油組成物は、より好ましくはアルミニウム又はアルミニウム合金用の冷間圧延油、フィンプレス油として用いられる。いずれの加工においても、金属加工油組成物は、意図して水を含有させないいわゆる不水系として用いられてよく、水と混合した状態で用いられてもよい。水と混合した状態は、水と乳化した状態でも、強制的に水と混合した状態でもよい。

以下、実施例及び比較例に基づき本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。

実施例及び比較例においては、それぞれ以下の成分を用いて、表１〜表１０に示す組成を有する金属加工油組成物を調製した。

Ａ１：式（１）で表される化合物であって、Ｒ^１及びＲ^２が炭素数８の直鎖状のアルキル基である化合物。
Ａ２：式（１）で表される化合物であって、Ｒ^１及びＲ^２が炭素数１２の直鎖状のアルキル基である化合物。
Ａ３：式（２）で表される化合物であって、Ｒ^３が炭素数６の直鎖状のアルキル基である化合物。
Ａ４：式（２）で表される化合物であって、Ｒ^３が炭素数１６の直鎖状のアルキル基である化合物。
Ａ５：式（２）で表される化合物であって、Ｒ^３が炭素数１２の直鎖状のアルキル基である化合物。
Ａ６：式（２）で表される化合物であって、Ｒ^３が炭素数４の直鎖状のアルキル基である化合物。
Ａ７：式（２）で表される化合物であって、Ｒ^３が炭素数１８の直鎖状のアルキル基である化合物。
Ａ８：式（２）で表される化合物であって、Ｒ^３が炭素数２の直鎖状のアルキル基である化合物。
Ａ９：式（２）で表される化合物であって、Ｒ^３が炭素数２０の直鎖状のアルキル基である化合物。
Ａ１０：式（２）で表される化合物であって、Ｒ^３が炭素数２２の直鎖状のアルキル基である化合物。

Ｂ１：１−ドデカノール
Ｂ２：１−デカノール
Ｂ３：１−ヘキサデカノール
Ｂ４：１−オクタノール
Ｂ５：１−オクタデカノール
Ｂ６：１−ヘキサノール
Ｂ７：１−イコサノール
Ｂ８：オレイルアルコール（９−オクタデセン−１−オール）
Ｂ９：１０−メチル−１−ウンデカノール
Ｂ１０：トリプロピレングリコール

Ｃ１：鉱油（４０℃動粘度２．４ｍｍ^２／ｓ、芳香族分０質量％）
Ｃ２：鉱油（４０℃動粘度１．５ｍｍ^２／ｓ、芳香族分０質量％）
Ｃ３：鉱油（４０℃動粘度６ｍｍ^２／ｓ、芳香族分０質量％）
Ｃ４：鉱油（４０℃動粘度１．１ｍｍ^２／ｓ、芳香族分０質量％）
Ｃ５：鉱油（４０℃動粘度７．８ｍｍ^２／ｓ、芳香族分０．１質量％）
Ｃ６：鉱油（４０℃動粘度０．６ｍｍ^２／ｓ、芳香族分０質量％）
Ｃ７：鉱油（４０℃動粘度９．７ｍｍ^２／ｓ、芳香族分０．２質量％）
Ｃ８：鉱油（４０℃動粘度１１．４ｍｍ^２／ｓ、芳香族分０．３質量％）
Ｃ９：鉱油（４０℃動粘度２．８ｍｍ^２／ｓ、芳香族分１．４質量％）
Ｃ１０：鉱油（４０℃動粘度３．１ｍｍ^２／ｓ、芳香族分２．４質量％）
Ｃ１１：鉱油（４０℃動粘度２．６ｍｍ^２／ｓ、芳香族分３．３質量％）
Ｃ１２：ポリα−オレフィン（４０℃動粘度４．５ｍｍ^２／ｓ、芳香族分０質量％）
Ｃ１３：イソパラフィン（４０℃動粘度２．８ｍｍ^２／ｓ、芳香族分０質量％）

Ｄ１：ステアリン酸ブチル
Ｄ２：オレイン酸
Ｄ３：トリクレジルホスフェート

実施例及び比較例の各金属加工油組成物について、加工性及び腐食性を以下の試験に基づき評価した。

［加工性］
ＪＩＳ Ａ１０５０材のコイル状のアルミニウム（厚さ０．５ｍｍ、幅６５ｍｍ、長さ約３００ｍ）について、直径５１ｍｍのワークロールを用いて冷間圧延を行った。圧下率を２％ずつ上げていき、焼き付き、ヘリンボーンなどの表面損傷なしに正常に圧延できた最大の圧下率（％）を求めた。

［腐食性］
ＪＩＳ Ａ１０５０材のアルミニウム片（厚さ０．５ｍｍ、幅１５ｍｍ、長さ１００ｍｍ）を溶剤により脱脂した。このアルミニウム片の下部半分をビーカー内で各金属加工油組成物に浸漬させて、ビーカー上部をラップにて密閉した。この状態で温度２５℃、相対湿度５０％の環境下で静置し、１日ごとにアルミニウム表面の変色の有無を観察した。変色がなく特に綺麗なものをＳ、変色のないものをＡ、極めて軽微な変色があるものをＢ、若干の変色を示すが許容できる範囲のものをＣ、許容の範囲を超えているものをＤとした。

実施例及び比較例の各金属加工油組成物について、熱脱脂性及び臭気についても以下の試験に基づき評価した。評価結果を表１１〜表１９に示す。

［熱脱脂性］
ＪＩＳ Ａ１０５０材のアルミニウム片（厚さ０．５ｍｍ、幅６５ｍｍ、長さ６５ｍｍ）２枚を溶剤により脱脂し、０．２ｍＬの油剤を挟み込んだ。これをオーブン内に水平に静置した状態で１００ｇの分銅をその中央に置いた。１時間かけて室温から３５０℃まで昇温させ、更に１時間保持した。その後自然冷却し、室温に戻ったところで油剤を挟んだ面の状態を観察した。変色のないものをＡ、極めて軽微な変色があるものをＢ、若干の変色を示すが許容できる範囲のものをＣ、許容の範囲を超えているものをＤとした。

［臭気］
各金属加工油組成物１０ｇを１００ｍＬビーカーに採取し、ラップにより上部を覆った状態で４０℃恒温槽内に１５分間静置した。恒温槽内から取り出した後直ちにラップを取り、更に１８０秒後に臭気を判定した。気になる臭気ではないものを０点、やや臭気が気になるが実用可能な範囲のものを２点、臭気が大変気になり実用するには問題ありと判断されるものを４点とし、１０人での評価の平均点を算出した。平均点が１点未満をＡ、２点未満をＢ、３点未満をＣ、３点以上をＤとした。

Claims (5)

1. 潤滑油基油と、
   下記式（１）で表される化合物及び式（２）で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種と、
   アルコールと、を含有し、
   アルミニウムを含む被加工物の加工に用いられる、金属加工油組成物。
   

   

   
   

   

   
   ［式（１）及び式（２）中、Ｒ^１〜Ｒ^３はそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を表す。］
2. 前記潤滑油基油の４０℃における動粘度が１０ｍｍ^２／ｓ以下である、請求項１に記載の金属加工油組成物。
3. 前記潤滑油基油における芳香族分の含有量が３質量％以下である、請求項１又は２に記載の金属加工油組成物。
4. 前記アルコールの含有量が、金属加工油組成物全量を基準として０．１〜１２質量％である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の金属加工油組成物。
5. 前記加工が、圧延、打抜き、絞り、しごき、切削、又は研削である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の金属加工油組成物。