(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）鉱油、又はポリα−オレフィン、ポリビニルエーテル、若しくはポリアルキレングリコールから選ばれる合成油からなる潤滑油基油５０〜９５重量％、（Ｂ）硫黄系添加剤０．１〜２０重量％、（Ｃ）一般式（Ｉ）
Ｒ1−ＣＯＯ  −Ｒ2      （Ｉ）
（式中、Ｒ1は炭素数１１〜１９の飽和又は不飽和のアルキル基、Ｒ2は炭素数１〜２０の飽和又は不飽和のアルキル基を示す。）
で表されるカルボン酸エステル０．１〜２０重量％及び（Ｄ）油脂０．１〜２０重量％を含むことを特徴とする切削加工用潤滑油組成物。
【請求項２】
（Ｃ）成分の一般式（Ｉ）において、Ｒ1が炭素数１１〜１９の飽和アルキル基である請求項１記載の切削加工用潤滑油組成物。
【請求項３】
（Ｃ）成分が、パルミチン酸エステル及び／又はステアリン酸エステルである請求項２記載の切削加工用潤滑油組成物。
【請求項４】
切削加工用潤滑油兼設備油として用いられる請求項１，２又は３記載の潤滑油組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は潤滑油組成物に関し、さらに詳しくは、焼鈍時におけるタール状付着物の発生が抑制され、かつ耐摩耗性、耐焼付き性に優れた金属加工油であると共に、工作機械などに用いられる設備油としても兼用可能な潤滑油組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、水不溶性の金属加工油剤としては、塩素系添加物を含有するものが多く用いられてきたが、近年の環境問題により、塩素系添加剤を含有する油剤は、焼却時のダイオキシン発生や添加剤自体の毒性の懸念から、非塩素系油剤に切り替える動きが強まってきている。
また、金属加工においては、一般に工作機械などが広く使用されてきており、そのため、金属加工時に工作機械中の設備油が金属加工油に混入したり、逆に金属加工油が設備油に混入することが多く、その結果、トラブルが多く発生している。したがって、金属加工油と設備油が一つの油剤で兼用できることが求められている。さらに、金属加工油については、加工後に洗浄することなく、焼鈍により除去する場合があるが、この焼鈍時には、タール状の付着物が発生しないことが求められている。また、油圧作動油と切削油の兼用油は、これまでに提案されているが、焼鈍性については考慮されていないのが実状である。
【０００３】
塩素系金属加工油剤を代替する非塩素系の油剤としては、硫黄系極圧剤と過塩基性金属スルホネートの組合わせが有効であることが知られている［特許第2641203 号、「Lubrication Science 」第１巻，第３号，第281 〜296 ページ（1989年）、「Lubrication Engineering 」第49巻，第１号，第19〜24ページ（1993年）など］。しかしながら、この油剤は、金属加工には優れた性能を発揮するものの、金属系の添加剤を含有するために、該油剤が添付した加工物を焼鈍すると、焼鈍後に金属を含むタール状付着物が残留しやすいという欠点を有している。このタール状付着物は外観上の問題もあるが、その後の加工、表面処理、熱処理などに悪影響を及ぼすことが懸念されている。また、この油剤を油圧、摺動面、軸受け、ギヤなどの設備用潤滑油として用いた場合、油剤の性質上、設備の作動不良や損傷などをもたらすおそれがある。
また、油圧作動油と切削油の兼用油が特許第2619285 号に開示されているが、この場合も金属系の添加剤を使用しているため、焼鈍によりタール状の付着物が残留するという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような状況下で、焼鈍時におけるタール状付着物の発生が抑圧され、かつ耐摩耗性、耐焼付き性に優れた金属加工油であると共に、工作機械などに用いられる設備油としても兼用可能な潤滑油組成物を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記の好ましい性質を有する潤滑油組成物を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、潤滑油基油、硫黄系添加剤、特定構造のカルボン酸エステル及び油脂を組み合わせた潤滑油組成物が、その目的に適合し得ることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、（Ａ）鉱油、又はポリα−オレフィン、ポリビニルエーテル、若しくはポリアルキレングリコールから選ばれる合成油からなる潤滑油基油５０〜９５重量％、（Ｂ）硫黄系添加剤０．１〜２０重量％、（Ｃ）一般式（Ｉ）
Ｒ1−ＣＯＯ  −Ｒ2      （Ｉ）
（式中、Ｒ1は炭素数１１〜１９の飽和又は不飽和のアルキル基、Ｒ2は炭素数１〜２０の飽和又は不飽和のアルキル基を示す。）
で表されるカルボン酸エステル０．１〜２０重量％、及び（Ｄ）油脂０．１〜２０重量％、を含むことを特徴とする切削加工用潤滑油組成物を提供するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の潤滑油組成物において、（A)成分として用いられる潤滑油基油としては特に制限はなく、従来金属加工油や設備油における基油として用いられている鉱油や合成油を使用することができる。鉱油としては、例えばパラフィン基系原油やナフテン基系原油などを常圧蒸留して得られる留出油、常圧蒸留残渣を減圧蒸留して得られる留出油、これらを常法に従って精製することにより得られる精製油、具体的には溶剤精製油、水添精製油、脱ろう処理油、白土処理油などが挙げられる。一方、合成油としては、例えばポリα−オレフィン、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコールなどを挙げることができる。これらの基油は一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明においては、この（A)成分の潤滑油基油は、40℃における動粘度が１〜100 ｍｍ2 ／s の範囲にあるものが好ましい。この動粘度が１ｍｍ2 ／s 未満ではミストが発生して作業環境を悪化させるおそれがあり、一方、100 ｍｍ2 ／s を超えると加工物に付着して持ち去られる量が多くなり経済的に不利となるおそれがある。作業環境及び経済性などを考慮すると、この潤滑油基油の好ましい動粘度は３〜50ｍｍ2 ／s の範囲である。
【０００７】
上記潤滑油基油の含有量は、５０〜９５重量％の範囲であることを要する。この含有量が５０重量％未満では安定性が悪くなるおそれがあり、また、９５重量％を超えると耐焼付き性や耐摩耗性が不足する場合がある。
本発明の潤滑油組成物において、（Ｂ）成分として用いられる硫黄系添加剤としては、分子内に硫黄原子を有し、組成物中に溶解又は均一に分散して効果を発揮するようなものであればよく、特に制限はない。このような硫黄系添加剤の例としては、硫黄、硫化油脂、硫化脂肪酸、硫化エステル、硫化オレフィン、ジヒドロカルビルポリサルファイド、チオカーバメート類、チオテルペン類、ジアルキルチオジプロピオネート類などを挙げることができる。これらは一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
この硫黄系添加剤の含有量は、０．１〜２０重量％の範囲で選ばれる。この含有量が０．１  重量％未満では耐焼付き性や耐摩耗性が不足するおそれがあり、一方、２０重量％を超えるとその量の割には効果の向上がみられにくく、むしろ経済的に不利となる場合がある。耐焼付き性、耐摩耗性及び経済性などを考慮すると、この硫黄系添加剤の好ましい含有量は１〜１０重量％の範囲である。
【０００８】
本発明の潤滑油組成物においては、（C)成分として、一般式（I)
R1−COO −R2      −（I)
で表されるカルボン酸エステルが用いられている。
上記一般式（I)において、R1は炭素数11〜19の飽和又は不飽和のアルキル基であって、直鎖状、枝分かれ状及び環状のいずれであってもよい。このR1の炭素数が10以下では潤滑性が不足する場合があり、一方20以上では組成物中で、カルボン酸エステルの一部が分離又は析出することがあり、実用上不適切となるおそれがある。
このR1の例としては、n-ウンデシル、n-ドデシル（ラウリル）、n-トリデシル、n-テトラデシル（ミリスチル）、n-ペンタデシル、n-ヘキサデシル、n-ヘプタデシル、n-オクタデシル、n-ノナデシル、2-メチルデシル、3-メチルデシル、4-メチルデシル、5-メチルデシル、6-メチルデシル、7-メチルデシル、9-メチルデシル、6-エチルノニル、5-プロピルオクチル、3-メチルウンデシル、6-プロピルノニル、2-メチルドデシル、3-メチルドデシル、4-メチルドデシル、5-メチルドデシル、11- メチルドデシル、7-プロピルデシル、2-メチルトリデシル、12- メチルトリデシル、2-メチルテトラデシル、4-メチルテトラデシル、13- メチルテトラデシル、14- メチルペンタデシル、2-エチルヘキサデシル、14- エチルヘキサデシル、14- エチルヘプタデシル、15- エチルヘプタデシル、16- エチルヘプタデシル、2-ブチルテトラデシル、2-メチルオクタデシル、3-メチルオクタデシル、4-メチルオクタデシル、5-メチルオクタデシル、6-メチルオクタデシル、7-メチルオクタデシル、8-メチルオクタデシル、9-メチルオクタデシル、10- メチルオクタデシル、11- メチルオクタデシル、14- メチルオクタデシル、15- メチルオクタデシル、16- メチルオクタデシル、17- メチルオクタデシル、15- エチルペンタデシル、オレイル、リノレイル基などが挙げられる。これらの中で、炭素数11〜19の飽和アルキル基が好ましい。
【０００９】
一方、R2は炭素数１〜20の飽和又は不飽和のアルキル基であって、直鎖状、枝分かれ状及び環状のいずれであってもよい。このR2の炭素数が21以上では、組成物の粘度が高すぎたり、固化するなど、実用上不適切な場合がある。
このR2の例としては、R1の例として示したものの他、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、t-ブチル、n-ペンチル、n-ヘキシル、n-ヘプチル、n-オクチル、2-エチルヘキシル、n-ノニル、n-デシル、n-エイコシル、2-メチルペンチル、3-メチルペンチル、4-プロピルペンチル、4-エチルペンチル、3-メチルノナデシル、2-エチルオクタデシル、アリル、オレイル、シクロペンチル、シクロヘキシル基などが挙げられる。
このカルボン酸エステルの中で、特にパルミチン酸エステル及びステアリン酸エステルが好適である。
【００１０】
本発明においては、このカルボン酸エステルは一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。また、その含有量は特に制限はなく、状況に応じて適宜選定されるが、通常０．１  〜２０重量％の範囲で選ばれる。この量が０．１  重量％未満では耐焼付き性や耐摩耗性が不足する場合があり、一方、２０重量％を超えるとその量の割には効果の向上がみられにくく、むしろ経済的に不利となるおそれがある。耐焼付き性、耐摩耗性及び経済性などを考慮すると、このカルボン酸エステルの好ましい含有量は１  〜１０重量％の範囲である。本発明の潤滑油組成物において、（Ｄ）成分として用いられる油脂としては、例えば大豆油、菜種油、パーム油、コーン油などの植物油、牛脂、ラード、魚油などの動物油、及びこれらの重合油、白絞油などが挙げられる。これらは一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００１１】
この油脂の含有量は、０．１  〜２０重量％の範囲で選ばれる。この量が０．１  重量％未満では耐焼付き性や耐摩耗性が不足する場合があり、一方、２０重量％を超えるとその量の割には効果の向上がみられにくく、むしろ経済的に不利となるおそれがある。耐焼付き性、耐摩耗性及び経済性などを考慮すると、この油脂の好ましい含有量は１〜２０重量％の範囲である。
本発明の潤滑油組成物は、前期の（Ａ）  成分、（Ｂ）  成分、（Ｃ）  成分及び（Ｄ）  成分を必須成分として含むものであるが、  本発明の目的が損なわれない範囲で、必要に応じて各種添加剤、例えば酸化防止剤、粘度指数向上剤、防錆剤、腐食防止剤、消泡剤、乳化剤などを適宜配合することができる。
このような性状を有する本発明の潤滑油組成物は、各種金属の切削、研削、圧延、絞り、鍜造などの金属加工で用いる金属加工油であると共に、工作機械などに用いられる油圧関係、摺動面、軸受け、ギヤなどの設備油剤としても兼用可能である。
特に、上記金属加工油として好適であり、耐摩耗性、耐焼付き性に優れる上、焼鈍時におけるタール状付着物の発生を抑制することができる。
【００１２】
【実施例】
次に本発明を実施例により、さらに詳しく説明するが、本発明は、これらの例によって、何ら限定されるものではない。
なお、実施例及び比較例における潤滑油組成物の耐焼付き性はFALEX 摩擦試験機により、また耐摩耗性は、４球摩擦試験機により、以下に示す方法に従って評価した。
(１) 耐焼付き性
ピン：JIS SUJ-2 φ6mm ×L30mm
V ブロック：JIS SKH51 φ12mm×L10mm(中央部の深さ3mm のV 溝つき)
ピン回転数：290rpm，温度：25℃，初期荷重：1334N
荷重増加量：2000N ／min
上記の条件の下で、FALEX(ピンとブロック) 摩擦試験を次のようにして行い、耐焼付き性を評価する。
すなわち、V ブロック２個をV 溝が向かい合う形にし、間にピンを挟んでで試験機にセットしたのち、これを油中に浸し、初期荷重をかけて５分間ならし運転を行う。次に荷重を所定量ずつ増加していき、焼付いた際の荷重で耐焼付き性を評価する。該荷重の値が大きいほど、耐焼付き性が良好である。
(２) 耐摩耗性
JIS SUJ-2 に規定する直径12.7mmの球４個を用い、その内の３個を隣り合う２個と隣接するように容器をセットして、容器に温度50℃の油を満たす。次に残りの球を３個の球の中央部に乗る形でセットし、98N の荷重をかけ、中央部に乗せた球を1800rpm で60分間回転させたのち、固定球の摩耗痕を測定し、耐摩耗性を評価する。摩耗痕径が小さいほど、耐摩耗性が良好である。
【００１３】
実施例１〜３及び比較例１〜７
第１表に示す組成の潤滑油組成物を調製し、その耐焼付き性及び耐摩耗性を評価した。結果を第１表に示す。
【００１４】
【表１】
0004772950.tif 000002
【００１５】
【表２】
0004772950.tif 000003
【００１６】
［注］
1 ）基油：40℃における動粘度が20mm2/s である鉱油
2 ）ならしの途中で焼付きが生じた。
第1 表から分かるように、実施例１〜３の潤滑油組成物は、比較例７のものと同様に焼付き荷重が高く、摩耗痕も小さかった。
【００１７】
試験例
実施例１の組成物、比較例７の組成物、市販の塩素系切削油及び市販の非塩素系切削油について、それぞれ以下に示す方法に従って切削試験を行い、表面平均粗さを求めると共に、焼鈍残留物の定量を行った。その結果を第２表に示す。
＜切削試験＞
切削速度：30m ／mln
送り速度：0.02mm／rev
切り込み量：0.1mm
被削材：JIS SUS304及びJIS SUS440C （外径25mmの円筒状材料）
切削工具：超微粒子合金マイクロアロイF （東芝タンガロイ），形状：0-0-8-5-10-0-0
上記の条件で、被削材の切削試験を行い、表面平均粗さRzを測定する。
＜焼鈍残留物の定量＞
試料0.1gを容器に入れ、窒素雰囲気下、500 ℃で15分間加熱し、加熱後の残留物の量を測定して、焼鈍残留物量とする。
【００１８】
【表３】
0004772950.tif 000004
【００１９】
【発明の効果】
本発明の潤滑油組成物は、耐焼付き性及び耐摩耗性に優れる上、焼鈍時におけるタール状付着物の発生が抑制されるので、金属加工処理後のトラブル発生が減少し、金属加工油として好適である。また、工作機械などの設備油としても好適に用いることができるので、金属加工油と設備油の混合によるトラブルの発生を防止し得ると共に、金属加工処理の現場での誤供油によるトラブルの発生も防止することができ、油剤の管理も容易となる。