(57)【要約】【課題】加工性に優れた金属加工油組成物を提供すること。【解決手段】下記式（１）で表される化合物と、硫黄系極圧剤と、を含有する金属加工油組成物。2018080303.tif 000013［式（１）中、Ｘ１及びＸ２はそれぞれ独立に酸素原子又は硫黄原子を表し、Ｒ１〜Ｒ４はそれぞれ独立にアルキル基を表す。］【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式（１）で表される化合物と、硫黄系極圧剤と、を含有する金属加工油組成物。
【化１】
2018080303.tif 000012
［式（１）中、Ｘ１及びＸ２はそれぞれ独立に酸素原子又は硫黄原子を表し、Ｒ１〜Ｒ４はそれぞれ独立にアルキル基を表す。］
【請求項２】
過塩基性有機酸金属塩を更に含有する、請求項１に記載の金属加工油組成物。
【請求項３】
前記硫黄系極圧剤が硫化オレフィンである、請求項１又は２に記載の金属加工油組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属加工油組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属加工の分野では、金属製の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が使用されている。金属加工油組成物には、被加工物と工具との間の焼付きを抑制するなどの優れた加工性が求められる。このような加工性を向上させるために、金属加工油には、一般的に、塩素化合物、硫黄化合物といった極圧剤が配合されている。
【０００３】
塩素化合物は、ステンレス鋼板を難加工する際の加工性に優れている。しかし、地球環境への配慮の点から、近年では塩素化合物を含まない金属加工油組成物の開発が進められている。例えば特許文献１及び２には、ジアルキルジチオリン酸亜鉛を含有する金属加工油組成物が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２８８４９０号公報
【特許文献２】特開２０００−７３０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、本発明者らの検討によれば、従来の金属加工油組成物には、加工性の点で未だ改善の余地がある。特に、絞り加工やしごき成形のような難加工条件の塑性加工においては、摩擦及び変形による発熱が大きいため、更なる耐焼付き性の向上が求められる。
【０００６】
そこで、本発明は、加工性に優れた金属加工油組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、下記式（１）で表される化合物と、硫黄系極圧剤と、を含有する金属加工油組成物を提供する。
【化１】
2018080303.tif 000002
［式（１）中、Ｘ１及びＸ２はそれぞれ独立に酸素原子又は硫黄原子を表し、Ｒ１〜Ｒ４はそれぞれ独立にアルキル基を表す。］
【０００８】
金属加工油組成物は、過塩基性有機酸金属塩を更に含有してもよい。
【０００９】
硫黄系極圧剤は、好ましくは硫化オレフィンである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、加工性に優れる金属加工油組成物を提供することができる。この金属加工油組成物は、塑性加工における被加工物と工具との間の焼付きを特に好適に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例で用いたバーリング試験機の構成を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
本実施形態に係る金属加工油組成物は、下記式（１）で表される化合物と、硫黄系極圧剤と、を含有する。
【化２】
2018080303.tif 000003
【００１４】
上記式（１）中、Ｘ１及びＸ２はそれぞれ独立に酸素原子又は硫黄原子を表す。Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれ独立にアルキル基を表す。
【００１５】
式（１）で表される化合物は、下記式（１−１）〜（１−３）のいずれかで表される化合物である。
【化３】
2018080303.tif 000004
【化４】
2018080303.tif 000005
【化５】
2018080303.tif 000006
［式（１−１）〜（１−３）中、Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれ式（１）中のＲ１〜Ｒ４と同一の定義内容を示す。］
【００１６】
Ｒ１〜Ｒ４で表されるアルキル基は、直鎖状でも分枝状でもよい。該アルキル基の炭素数は、１以上、２以上又は３以上であってよく、１８以下、１２以下又は１０以下であってよい。該アルキル基の炭素数は、１〜１８、１〜１２、１〜１０、２〜１８、２〜１２、２〜１０、３〜１８、３〜１２又は３〜１０であってもよい。
【００１７】
式（１）で表される化合物の含有量は、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０．１質量％以上、より好ましくは１質量％以上、更に好ましくは３質量％以上である。式（１）で表される化合物の含有量は、費用対効果の観点から、好ましくは６０質量％以下、より好ましくは５５質量％以下、更に好ましくは５０質量％以下である。式（１）で表される化合物の含有量は、加工性の更なる向上及び費用対効果の観点から、金属加工油組成物全量基準で、好ましくは、０．１〜６０質量％、０．１〜５５質量％、０．１〜５０質量％、１〜６０質量％、１〜５５質量％、１〜５０質量％、３〜６０質量％、３〜５５質量％又は３〜５０質量％である。
【００１８】
式（１）で表される化合物の含有量は、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、リン量換算で、好ましくは０．００５質量％以上、より好ましくは０．０５質量％以上、更に好ましくは０．１５質量％以上である。式（１）で表される化合物の含有量は、費用対効果の観点から、金属加工油組成物全量基準で、好ましくは１２．５質量％以下、より好ましくは１１．５質量％以下、更に好ましくは１０．４質量％以下である。式（１）で表される化合物の含有量は、加工性の更なる向上及び費用対効果の観点から、金属加工油組成物全量基準で、リン量換算で、好ましくは、０．００５〜１２．５質量％、０．００５〜１１．５質量％、０．００５〜１０．４質量％、０．０５〜１２．５質量％、０．０５〜１１．５質量％、０．０５〜１０．４質量％、０．１５〜１２．５質量％、０．１５〜１１．５質量％又は０．１５〜１０．４質量％である。
【００１９】
硫黄系極圧剤としては、例えば、硫化オレフィン、硫化エステル（硫化油脂含む）及び硫化鉱油が挙げられる。硫黄系極圧剤は、加工性を更に向上させる観点から、好ましくは硫化オレフィンである。なお、本実施形態における硫黄系極圧剤には、式（１）で表される化合物が含まれないものとする。
【００２０】
硫化オレフィンは、例えば下記式（２）で表される化合物である。
【化６】
2018080303.tif 000007
【００２１】
式（２）中、Ｒ５及びＲ６は、それぞれ独立に、炭素数３〜２０の直鎖状又は分枝状のアルキル基、炭素数６〜２０のアリール基、炭素数７〜２０のアルキルアリール基又は炭素数７〜２０のアリールアルキル基を表す。Ｒ５及びＲ６は、それぞれ独立に、好ましくは、エチレン又はプロピレンから誘導された炭素数３〜１８の分枝状アルキル基であり、より好ましくは、エチレン又はプロピレンから誘導された炭素数６〜１５の分枝状アルキル基である。ｎは、２〜８の整数、好ましくは４〜８の整数を表す。
【００２２】
硫化エステルとしては、具体的には、牛脂、豚脂、魚脂、菜種油、大豆油などの動植物油脂を任意の方法で硫化したいわゆる硫化油脂や、不飽和脂肪酸（オレイン酸、リノール酸又は上記の動植物油脂から抽出された脂肪酸類などを含む）と各種アルコールとを反応させて得られる不飽和脂肪酸エステルを任意の方法で硫化したもの、及び動植物油脂と不飽和脂肪酸エステルとの混合物を任意の方法で硫化したものが挙げられる。
【００２３】
硫化鉱油とは、鉱油に単体硫黄を溶解させたものをいう。鉱油としては、特に制限されないが、原油に常圧蒸留及び減圧蒸留を施して得られる潤滑油留分を、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、白土処理など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、ナフテン系鉱油などが挙げられる。
【００２４】
硫黄系極圧剤の含有量は、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２質量％以上であり、より好ましくは５質量％以上であり、更に好ましくは１０質量％以上である。硫黄系極圧剤の含有量は、費用対効果の観点から、好ましくは７０質量％以下であり、より好ましくは６０質量％以下であり、更に好ましくは５０質量％以下である。硫黄系極圧剤の含有量は、加工性の更なる向上及び費用対効果の観点から、金属加工油組成物全量基準で、好ましくは、２〜７０質量％、２〜６０質量％、２〜５０質量％、５〜７０質量％、５〜６０質量％、５〜５０質量％、１０〜７０質量％、１０〜６０質量％又は１０〜５０質量％である。
【００２５】
硫黄系極圧剤の含有量は、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、硫黄量換算で、好ましくは０．２４質量％以上、より好ましくは０．６質量％以上、更に好ましくは１．２質量％以上である。式（１）で表される化合物の含有量は、費用対効果の観点から、金属加工油組成物全量基準で、好ましくは２７．５質量％以下、より好ましくは２３．４質量％以下、更に好ましくは１９．５質量％以下である。硫黄系極圧剤の含有量は、加工性の更なる向上及び費用対効果の観点から、金属加工油組成物全量基準で、硫黄量換算で、好ましくは、０．２４〜２７．５質量％、０．２４〜２３．４質量％、０．２４〜１９．５質量％、０．６〜２７．５質量％、０．６〜２３．４質量％、０．６〜１９．５質量％、１．２〜２７．５質量％、１．２〜２３．４質量％又は１．２〜１９．５質量％である。
【００２６】
金属加工油組成物は、過塩基性有機酸金属塩を更に含有してもよい。
【００２７】
過塩基性有機酸金属塩は、有機酸金属塩が炭酸塩、ホウ酸塩等で過塩基化された化合物である。有機酸金属塩としては、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のスルホネート、フェネート又はサリシレートが挙げられる。
【００２８】
炭酸塩で過塩基化された炭酸塩過塩基性有機酸金属塩は、例えば、炭酸ガスの存在下で中性（正塩）のスルホネート、フェネート又はサリシレートを、アルカリ金属の塩基又はアルカリ土類金属の塩基と反応させることにより得られる。ホウ酸塩で過塩基化されたホウ酸塩過塩基性有機酸金属塩は、例えば、有機酸金属塩と、水酸化カルシウム又は酸化カルシウムと、ホウ酸又は無水ホウ酸とを反応させることによって得られる。
【００２９】
アルカリ金属は、ナトリウム、カリウムなどであってよい。アルカリ土類金属は、マグネシウム、カルシウム、バリウムなどであってよく、好ましくはカルシウムである。過塩基性有機酸金属塩は、好ましくは過塩基性カルシウムスルホネートである。過塩基性有機酸金属塩の金属成分がカルシウムであると、より高い加工性が得られる傾向にある。
【００３０】
過塩基性有機酸金属塩の全塩基価は、加工性を更に向上させる観点から、好ましくは２０ｍｇ／ＫＯＨ以上、より好ましくは１００ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、更に好ましくは１５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上である。過塩基性有機酸金属塩の全塩基価は、入手が容易である観点から、好ましくは５００ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、より好ましくは４７０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、更に好ましくは４１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である。本明細書における全塩基価は、ＪＩＳ  Ｋ  ２５０１「石油製品及び潤滑油−中和価試験方法」の７．に準拠して測定される過塩素酸法による全塩基価［ｍｇＫＯＨ／ｇ］を意味する。
【００３１】
過塩基性有機酸金属塩の含有量は、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０．５質量％以上、より好ましくは１質量％以上、更に好ましくは２質量％以上である。過塩基性有機酸金属塩の含有量は、金属加工油組成物全量基準で、７０質量％以下、６０質量％以下、５０質量％以下、４０質量％以下、３０質量％以下、２０質量％以下、又は１０％質量以下であってよい。
過塩基性有機酸金属塩の含有量は、金属加工油組成物全量基準で、０．５〜７０質量％、０．５〜６０質量％、０．５〜５０質量％、０．５〜４０質量％、０．５〜３０質量％、０．５〜２０質量％、０．５〜１０質量％、１〜７０質量％、１〜６０質量％、１〜５０質量％、１〜４０質量％、１〜３０質量％、１〜２０質量％、１〜１０質量％、２〜７０質量％、２〜６０質量％、２〜５０質量％、２〜４０質量％、２〜３０質量％、２〜２０質量％、又は２〜１０質量％であってもよい。
【００３２】
過塩基性有機酸金属塩の含有量は、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、有機酸金属塩を構成する金属量換算で、好ましくは０．０１３質量％以上、より好ましくは０．０２６質量％以上、更に好ましくは０．０５２質量％以上である。過塩基性有機酸金属塩の含有量は、金属加工油組成物全量基準で、有機酸金属塩を構成する金属量換算で、１２．２５質量％以下、１０．５質量％以下、又は８．７５質量％以下であってよい。過塩基性有機酸金属塩の含有量は、金属加工油組成物全量基準で、有機酸金属塩を構成する金属量換算で、０．０１３〜１２．２５質量％、０．０１３〜１０．５質量％、０．０１３〜８．７５質量％、０．０２６〜１２．２５質量％、０．０２６〜１０．５質量％、０．０２６〜８．７５質量％、０．０５２〜１２．２５質量％、０．０５２〜１０．５質量％、又は０．０５２〜８．７５質量％であってもよい。
【００３３】
金属加工油組成物は、必要に応じて、粘度調整、加工の要求難易度、コスト等の観点から、潤滑油基油を更に含有してもよい。この場合、潤滑油基油の含有量は、例えば、金属加工油組成物全量基準で５９．９質量％以下である。潤滑油基油は、鉱油、合成油、又は両者の混合物のいずれであってもよい。
【００３４】
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、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。
【００３５】
鉱油の％Ｃｐは、好ましくは４０以上、より好ましくは４５以上、更に好ましくは５０以上であり、好ましくは８０以下、より好ましくは７５以下、更に好ましくは７０以下である。本明細書における％Ｃｐは、ＡＳＴＭ  Ｄ−３２３８に規定する“Standard Test Method for Calculation Distribution and StructuralGroup Analysis of Petroleum Oils by the n-d-M Method”に準拠して測定される％Ｃｐを意味する。
【００３６】
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。
【００３７】
潤滑油基油の４０℃における動粘度は、好ましくは６ｍｍ２／ｓ以上、より好ましくは１０ｍｍ２／ｓ以上であり、好ましくは１０００ｍｍ２／ｓ以下、より好ましくは５００ｍｍ２／ｓ以下である。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。
【００３８】
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、上記した硫黄系極圧剤以外の極圧剤；ジエチレングリコールモノアルキルエーテル等の湿潤剤；アクリルポリマー、パラフィンワックス、マイクロワックス、スラックワックス、ポリオレフィンワックス等の造膜剤；脂肪酸アミン塩等の水置換剤；セラミックナノ粒子（ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３等）、グラファイト、フッ化黒鉛、二硫化モリブデン、窒化ホウ素、ポリエチレン粉末等の固体潤滑剤；アミン、アルカノールアミン、アミド、カルボン酸、カルボン酸塩、スルホン酸塩、リン酸、リン酸塩、多価アルコールの部分エステル等の腐食防止剤；ベンゾトリアゾール、チアジアゾール等の金属不活性化剤；メチルシリコーン、フルオロシリコーン、ポリアクリレート等の消泡剤；アルケニルコハク酸イミド、ベンジルアミン、ポリアルケニルアミンアミノアミド等の無灰分散剤；アルコール、カルボン酸、不飽和カルボン酸の硫化物等の油性剤；フェノール系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤等の酸化防止剤等が挙げられる。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。
【００３９】
金属加工油組成物の４０℃における動粘度は、好ましくは２０ｍｍ２／ｓ以上、より好ましくは４０ｍｍ２／ｓ以上、更に好ましくは５０ｍｍ２／ｓ以上、特に好ましくは６０ｍｍ２／ｓ以上であり、好ましくは７００ｍｍ２／ｓ以下、より好ましくは６００ｍｍ２／ｓ以下、更に好ましくは５００ｍｍ２／ｓ以下、特に好ましくは４００ｍｍ２／ｓ以下である。
【００４０】
本実施形態に係る金属加工油組成物は、塑性加工、切削加工、研削加工といった金属加工に用いられる。塑性加工としては、絞り加工、しごき加工、引抜き加工、プレス加工、転造加工、鍛造加工、圧延加工などが挙げられる。金属加工油組成物は、塑性加工に好ましく用いられ、絞り加工、しごき加工といった難加工条件の塑性加工に特に好ましく用いられる。被加工物は、鋼板、ステンレス鋼板、表面処理鋼板、アルミ合金板、チタン合金などの難加工材料であってよい。
【実施例】
【００４１】
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。
【００４２】
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１〜２に示す組成（金属加工油組成物全量基準での質量％）を有する金属加工油組成物を調製した。表１〜２には、金属加工油組成物中の、リン含有量、硫黄系極圧剤由来の硫黄含有量及びカルシウム含有量（いずれも金属加工油組成物全量基準での質量％）も併せて示す。
【００４３】
Ａ１：式（１−１）で表される化合物であって、Ｒ１〜Ｒ４が炭素数８の直鎖状のアルキル基である化合物（リン含有量：８．８質量％）
Ａ２：式（１−２）で表される化合物であって、Ｒ１〜Ｒ４が炭素数８の直鎖状のアルキル基である化合物（リン含有量：８．４質量％）
ａ１：下記式（３）で表される化合物であって、Ｒ７〜Ｒ１０が炭素数８の直鎖状のアルキル基である化合物（リン含有量：８．０質量％）
【化７】
2018080303.tif 000008
Ｂ１：下記式（４）で表され、ｎが３〜８の整数である硫化オレフィンの混合物（硫黄含有量：３９質量％）
【化８】
2018080303.tif 000009
Ｃ１：過塩基性カルシウムサリシレート（カルシウム含有量：１２質量％、全塩基価３５０ｍｇＫＯＨ／ｇ）
Ｃ２：過塩基性カルシウムスルホネート（カルシウム含有量：１５質量％、全塩基価４００ｍｇＫＯＨ／ｇ）
Ｄ１：グループＩ鉱油（４０℃動粘度：１００．４ｍｍ２／ｓ、飽和分：６２．２質量％、粘度指数：９６）
【００４４】
実施例及び比較例の各金属加工油組成物の加工性を評価するために、以下に示すバーリング試験を実施した。結果を表１，２に示す。
【００４５】
図１は、本試験に用いたバーリング試験機の構成を示す模式断面図である。図１に示したバーリング試験機は、内部が中空になっている支持体１と、支持体１上に配置されたダイス２と、支持体１の中空部に設けられたダイクッション３と、ダイス２の上方に配置されたしわ押さえ部材４と、ダイス２の上方に設けられたパンチ５とを備える。
【００４６】
試験に際しては、まず、金属加工油組成物を含浸させたウエスを用いて、試験片６（材質ＳＵＳ３０４材、外径８０ｍｍ、内径４．２ｍｍ、厚さ２ｍｍ）の両面に、１〜２ｇ／ｍ２となるように金属加工油組成物を塗布した。次に、ダイス２上に試験片６及び鋼球７（材質ＳＵＪ２、直径１５ｍｍ）を配置し、これらをしわ押さえ部材４で保持しながら、パンチ５により上側から鋼球７を押しつけるとともに、ダイクッション３を上昇させて試験片６をしごいた。このときの試験温度は１００℃、しごき率（（変形前の試験片６の厚さ−しごいた後の変形部の厚さ）／試験前の試験片６の厚さ）は５８．５％、加工速度は１０ｍｍ／ｓであった。試験後の鋼球の損傷具合をそれぞれ目視で確認し、以下の基準で加工性を評価した。
Ｓ：傷がほとんどない
Ａ：わずかに傷が発生する
Ｂ：表面に若干の曇り傷が発生する
Ｃ：凝着や焼付きがある
Ｄ：大きな凝着や焼付きがある
Ｅ：ボールが貫通する前に、試験片６が引きちぎれる（破断する）
【００４７】
【表１】
2018080303.tif 000010
【００４８】
【表２】
2018080303.tif 000011
【符号の説明】
【００４９】
１…支持体、２…ダイス、３…ダイクッション、４…しわ押さえ部材、５…パンチ、６…試験片、７…鋼球。
【図１】
2018080303.tif 000014