JPH0768538B2 - 金属加工油 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は金属加工油に関するものであり、詳しくは切削
油剤、引抜油剤、圧延加工油剤、プレス加工油剤などの
水性金属加工油の基油として用いるのに好適なエステル
に関するものである。

〔従来の技術〕

切削油剤、引抜油剤、圧延加工油剤、プレス加工油剤な
どの水性金属加工油は一般に動植物油脂や鉱物油を基油
として、これに油性向上際、極圧添加剤、防錆剤、酸化
防止剤、乳化剤などを加えて、１〜30％のエマルション
にして使用されている。水性金属加工油に要求される性
能としては、潤滑性の良いことはもとよりのこと、乳化
状態が安定であること、抗酸化性が良いこと、防錆性が
良いこと、そして望ましくは微生物の繁殖による劣化の
ないこと、などがあげられる。

潤滑性を向上させるために、従来から油性向上剤として
高級脂肪酸が用いられている。その代表的なものとして
オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、エルカ酸などの
不飽和脂肪酸があげられる。一般に脂肪酸の鎖長が長く
なるとともに潤滑性も良好になることが知られている。
しかし、鎖長とともに脂肪酸の融点が高くなつて好まし
くないので、水性金属加工油への応用としては上記のよ
うな不飽和結合を有する高級脂肪酸が主流となってい
る。一方、不飽和結合は本質的に酸化を受けやすいとい
う欠点をもっている。

また、高級脂肪酸モノアルキルエステルなども油性向上
剤として使用されている。しかし、安定な乳化状態を得
るためには多量の界面活性剤の添加も必要とするだけで
なく、しかもこの界面活性剤が金属表面に残留するとオ
イルステインを発生しやすくなる。また、界面活性剤の
濃度を一定にコントロールすることが実際の使用状態に
おいては困難である。

防錆性に関しては、ニトロソアミンの公衆衛生上の問題
のために亜硝酸塩とアルカノールアミンとの併用ができ
なくなり、現在はリン酸塩、ホウ酸塩、モリプデン酸塩
などの亜硝酸塩以外の無機塩、アルカノールアミン、有
機インヒビターなどが主として用いられている。しかし
ながら、これらのものの添加効果は十分とは言い難い。

水性金属加工油、特に水性切削油の場合は腐敗現象によ
って加工油の寿命が決定されることが多い。腐敗現象は
微生物の増殖に基因するものであって、結果としてpHの
低下、防錆性の低下、腐敗臭の発生などの問題が生じて
くる。これを防止するために、希釈水の選択、適正濃度
の維持、pHの維持、防腐剤の定期的投入などの繁雑な管
理を行っているのが現状である。

潤滑性および乳化安定性にすぐれているだけでなく抗酸
化性、防錆性、防腐性などの諸性能を十分に満足する水
性金属加工油が求められている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、潤滑性、乳化安定性はもとよりのこと、抗酸
化性、防錆性および防腐性にすぐれる水性金属加工油
を、特定の基油を用いることにより、得ようとするもの
である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、良好な潤滑性、すぐれた乳化安定性、抗
酸化性、防錆性および防腐性を満足する水性金属加工油
を得るために鋭意検討した結果、特定の化合物が基油と
してすぐれていることを見い出して本発明を完成するに
至った。

すなわち本発明は、ヒドロキシアリール脂肪酸と一般式
（Ｉ） HOAnR （Ｉ） で表わされるアルコールとのエステルまたはそのアルキ
レンオキシド付加物（付加モル数ｍが１〜50で、ｎとｍ
の和が50以下である）を含有することを特徴とする金属
加工油である。

本発明において用いるヒドロキシアリール脂肪酸は、分
子内にフエノール性のヒドロキシル基を含有するアリー
ル脂肪酸である。特に、目的を達成する効果の面で、一
般式 で表わされるヒドロキシアリール脂肪酸が適している。
このヒドロキシアリール脂肪酸の具体的な例としては、
ヒドロキシフエニルミリスチン酸、ヒドロキシフエニル
パルミチン酸、ヒドロキシフエニルステアリン酸、ヒド
ロキシフエニルオレイン酸、ヒドロキシフエニルベヘニ
ン酸、ジヒドロキシフエニルパルミチン酸、トリヒドロ
キシフエニルステアリン酸、ヒドロキシメチルフエニル
ステアリン酸、ヒドロキシノニルフエニルステアリン
酸、ヒドロキシジメチルフエニルステアリン酸、ヒドロ
キシメトキシフエニルパルミチン酸、ヒドロキシメトキ
シフエニルステアリン酸などがあげられる。

本発明において用いるエステルの原料となるアルコール
は、一般式（Ｉ） HOAnR （Ｉ） で表わされる化合物であり、炭素数１〜28の一価アルコ
ールまたはその一価アルコールにエチレンオキシド、プ
ロピレンオキシド、ブチレンオキシドなどのアルキレン
オキシドを付加したものである。炭素数１〜28の一価ア
ルコールの具体的な例としては、メチルアルコール、エ
チルアルコール、プロピルアルコール、ヘプチルアルコ
ール、２−エチルヘキシルアルコール、ラウリルアルコ
ール、オレイルアルコールなどの天然油脂還元アルコー
ルや石油化学品からの合成高級アルコール、ノニルフエ
ノール、オクチルフエノールなどのアルキルフエノール
があげられる。炭素数が28より多くなると、誘導した化
合物を安定な乳化状態にするために多量の界面活性剤を
必要とするようになるので好ましくない。一価アルコー
ルにアルキレンオキシドを付加する場合には、アルキレ
ンオキシドの一種または二種以上を用いることができ
る。アルキレンオキシドを二種以上用いる場合には、ブ
ロック状付加でもランダム状付加でもよいが、ブロック
状付加が好ましい。アルキレンオキシドの付加モル数が
50より多くなると潤滑性が低下するので好ましくない。
付加モル数が６〜40であって付加アルキレンオキシド重
量の50重量％以上がエチレンオキシドであるアルコール
は、ヒドロキシアリール脂肪酸とのエステルが自己乳化
性をもつので、好ましい。自己乳化性のない場合、安定
な乳化状態をえるために少量の界面活性剤を必要とす
る。

ヒドロキシアリール脂肪酸と一般式（Ｉ）で表わされる
アルコールとのエステル化反応は通常のエステル化反応
と同様にして酸触媒または無触媒反応により行うことが
できる。ヒドロキシアリール脂肪酸とアルコールとの反
応モル比は特に規定するものではないが、モノエステル
を生成する反応モル比が望ましい。エステル化反応は未
反応のヒドロキシアリール脂肪酸が残存している状態で
停止してもよい。

ヒドロキシアリール脂肪酸と一般式（Ｉ）で表わされる
アルコールとのエステルのアルキレンオキシド付加物
は、通常のアルキレンオキシド付加反応と同様にしてエ
ステルにアルキレンオキシドを付加することにより得る
ことができる。付加するアルキレンオキシドとしてはエ
チレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシ
ドなどがあり、これらの一種または二種以上を用いるこ
とができる。アルキレンオキシドを二種以上用いる場合
には、ブロック状付加でもランダム状付加でもよいが、
ブロック状付加が好ましい。アルキレンオキシドの付加
モル数が50より多くなると潤滑性が低下するので好まし
くない。付加モル数が６〜40であって、付加アルキレン
オキシド重量の50重量％以上がエチレンオキシドである
付加物は、自己乳化性を有するので好ましい。

一般式（Ｉ）で表わされるアルコールとしてアルキレン
オキシド付加物を用いる場合は、ヒドロキシアリール脂
肪酸と一般式（Ｉ）で表わされるアルコールとのエステ
ルのアルキレンオキシド付加物のアルキレンオキシド付
加モル数の合計（アルコールのアルキレンオキシド付加
モル数とエステルのアルキレンオキシド付加モル数との
和）が50より多くなると潤滑性が低下するので好ましく
ない。付加モル数の合計が10〜40であって、付加アルキ
レンオキシド重量の50重量％以上がエチレンオキシドで
ある付加物は、自己乳化性を有するので好ましい。

ヒドロキシアリール脂肪酸は、一般に室温において液状
であり、抗酸化性、防錆性および抗菌性を有することが
知られている。そこで、このヒドロキシアリール脂肪酸
を用いると、抗酸化性、防錆性および抗菌性にすぐれて
いる誘導体が得られるものである。

本発明のヒドロキシアリール脂肪酸と一般式（Ｉ）で表
わされるアルコールとのエステルまたはそのアルキレン
オキシド付加物は、それ単独で水性金属加工油の基油と
して使用できるだけでなく、天然動植物油脂、合成エス
テル油、鉱物油などと混合して用いることができる。

〔発明の効果〕

本発明のエステルまたはそのアルキレンオキシド付加物
を用いることにより、潤滑性および乳化安定性にすぐれ
るだけでなく、酸化安定性、防錆性および抗菌性の面に
おいても十分な性能をもつ水性金属加工油を得ることが
できる。

本発明のエステルまたはそのアルキレンオキシド付加物
を含有する水性金属加工油は、切削油剤、引抜油剤、圧
延加工油剤、プレス加工油剤などとして巾広く利用する
ことが可能である。

〔実施例〕

本発明を実施例により説明する。

実施例において使用したヒドロキシアリール脂肪酸を表
−１に示す。これらヒドロキシアリール脂肪酸は先の特
許出願（特願昭60−149250号）に準じて合成したもので
ある。

ヒドロキシアリール脂肪酸とアルコールとのエステルは
下記の方法に従つて合成した。

エステル化： １四ッ口フラスコにヒドロキシアリール脂肪酸とアル
コールとを等モル量ずつ入れた後、その合計重量の0.3
重量％のパラトルエンスルホン酸を入れ、窒素ガスを通
気しながら160℃に昇温して４時間エステル化反応を行
った。エステル化反応を十分に進行させる場合には、50
mmHgにて更に数時間反応を行った。

また、エステルへのアルキレンオキシドの付加は下記の
方法に従って行った。

付加反応： ヒドロキシアリール脂肪酸のエステルに対して1.5重量
％の水酸化カリウムを加えて70±５℃、20mmHgで0.5時
間脱水した後、所定量のアルキレンオキシドを滴下しな
がら常圧もしくは加圧下に120〜130℃において３〜６時
間反応を行った。滴下終了後、120℃に１時間保持して
反応を完結させた。その後、脱アルキレンオキシドを80
±５℃、100mmHgで0.5時間行った。ついで、５〜15％の
塩酸を用いてアルカリを中和し、100±５℃、20mmHgで
１時間脱水後、過した。

実施例1. ヒドロキシアリール脂肪酸とアルコールとからなる各種
のエステルおよびそのアルキレンオキシド付加物（表−
２、試験番号１〜27）について乳化性および潤滑性を評
価した。

乳化性テスト： JIS Ｋ−2520 潤滑油抗乳化性試験方法に準じて行っ
た。すなわち、エステル4mlと水76mlを入れた試料容器
を54±１℃の恒温槽中に入れて恒温にした後、1500±15
RPMで回転する試料かきまぜ機で５分間混合して乳化し
た。この乳化液を20℃の恒温室に静置して、一週間後の
乳化状態を観察した。

安定な乳化状態であった場合を○、相分離または均一溶
解の場合を×として結果を表−２にまとめて示した。

潤滑性テスト： シエル式高速四球試験機を用いて上記乳化液について次
の条件で試験し、摩耗こん径（mm）の大きさによって潤
滑性を評価した。

回転速度:1,500RPM 荷 重:50Kg/cm² 時 間:30分 得られた結果を表−２にまとめて示した。

実施例2. ヒドロキシアリール樹脂酸とアルコールとのエステルお
よびそのアルキレンオキシド付加物を界面活性剤により
乳化して得た乳化液の乳化性および潤滑性を評価した。

界面活性剤としてポリオキシエチレン（20モル）ソルビ
タンモノオレエートを、エステルまたは付加物4mlと水7
6mlの合計量に対して0.2g用いた。その他は、実施例１
と同様に行い、得られた結果を表−３にまとめて示し
た。

実施例3. 本発明のヒドロキシアリール脂肪酸とアルコールとのエ
ステルおよびそのアルキレンオキシド付加物を他の油と
混合して用いた場合の乳化性および潤滑性を評価した。

本発明のエステルまたは付加物2mlと他の油2mlとを用い
る以外は実施例２と同様に行った。得られた結果をまと
めて表−４に示した。

また、比較のエステル2mlと他の油2mlとを用いた場合お
よび60スピンドル油のみ4mlを用いた場合に得られた結
果も表−４に示した。

表−２〜４の結果から明らかなように、本発明のヒドロ
キシアリール脂肪酸とアルコールとのエステルおよびそ
のアルキレンオキシド付加物は、単独で安定な乳化状態
となりうるし、また必要に応じて少量の界面活性剤を用
いることにより安定な乳化状態となりうる。さらに、他
の油と併用しても安定な乳化状態となりうるものであ
る。

また、本発明のエステルおよびそのアルキレンオキシド
付加物は、潤滑性においても単独もしくは他の油と併用
してすぐれているものであることが判る。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１０Ｎ 30:12 40:22 40:24 Ｚ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ヒドロキシアリール脂肪酸と一般式（Ｉ） HOAnR （Ｉ） で表わされるアルコールとのエステルまたはそのアルキ
   レンオキシド付加物（付加モル数ｍが１〜50で、ｎとｍ
   の和が50以下である）を含有することを特徴とする金属
   加工油。