(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の一般式〔１〕で表される化合物を含有することを特徴とする金属加工用潤滑油（但し、下記の式〔２〕で表される化合物は除く。）。
〔Ｒ−Ｏ−（Ｒ’Ｏ）ｌ − （ＣＨ２）ｍ−ＣＯＯ〕ｎ−Ｍ          〔１〕
（上記式中、Ｒは炭素数１〜３０の炭化水素基、Ｒ’は炭素数２〜４のアルキレン基であり、ｌは１〜１００の整数、Ｍは水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属又はアミンの水素イオン付加物であり、ｍは１〜５の整数、ｎはＭの価数に対応する整数である。）
〔Ｒ−Ｏ−（Ｃ２Ｈ４Ｏ）ｌ’ − （ＣＨ２）ｍ’−ＣＯＯ〕−Ｍ’    〔２〕
（但し、上記式〔２〕中、Ｒは炭素数１〜３０の炭化水素基であり、ｌ’は１〜１０の整数、Ｍ’はアルカリ金属であり、ｍ’は１〜５の整数である。）
【請求項２】
下記の一般式〔１〕で表される化合物を含有することを特徴とする金属加工用潤滑油。
〔Ｒ−Ｏ−（Ｒ’Ｏ）ｌ − （ＣＨ２）ｍ−ＣＯＯ〕ｎ−Ｍ          〔１〕
（但し、上記式中、Ｒは炭素数１〜３０の炭化水素基、Ｒ’は炭素数２〜４のアルキレン基であり、ｌは２０〜１００の整数、Ｍは水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属又はアミンの水素イオン付加物であり、ｍは１〜５の整数、ｎはＭの価数に対応する整数である。）
【請求項３】
下記の一般式〔１〕で表される化合物を含有することを特徴とする金属加工用潤滑油。
〔Ｒ−Ｏ−（Ｒ’Ｏ）ｌ−（ＣＨ２）ｍ−ＣＯＯ〕ｎｎ−Ｍ          〔１〕
（但し、上記式中、Ｒは炭素数１〜３０の炭化水素基、Ｒ’Ｏはオキシエチレン基と、オキシプロピレン基又はオキシブチレン基であり、ｌは１〜１００の整数、Ｍは水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属又はアミンの水素イオン付加物であり、ｍは１〜５の整数、ｎはＭの価数に対応する整数である。）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属加工用潤滑油に関する。本発明の金属加工用潤滑油は優れた潤滑性を有するとともに、廃水処理性も良好である。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ポリアルキレンオキシド、ポリアルキレンオキシドアルキルエーテル及びポリアルキレンオキシドアルキルエステル等のポリアルキレンオキシド類は、流体潤滑性能に優れるため、主として流体潤滑領域を対象とする潤滑基剤或いは潤滑添加剤等として利用されている。また、上記ポリアルキレンオキシド類を金属加工用として適用した例が、特開平６−１００８７５号公報等に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ポリアルキレンオキシド系潤滑剤では、一般的に、実際に使用されている化合物は分岐構造を有するものであり、潤滑性が十分ではない。これはポリアルキレンオキシド類の境界潤滑性能が乏しいためであり、この性能が強く要求される金属の切削、研削及び塑性加工等の領域では、優れた潤滑性能を発揮するポリアルキレンオキシド類はいまだ得られていない。
【０００４】
また、ポリアルキレンオキシド類として親水性が高いものを使用した場合、廃水処理時に使用する薬剤として、硫酸バンド等の凝集処理剤等を添加しても凝集を生ぜず、処理できないという問題をも有する。以上述べたように、潤滑性及び廃水処理性ともに優れたポリアルキレンオキシド類は見いだされていないのが実情である。
本発明は、上記問題点を解決するものであり、式〔１〕に特定する化合物を使用することにより、潤滑性、廃水処理性ともに優れた金属加工用潤滑油を提供することを目的とする。
【０００５】
本発明者等は、上記の課題を解決すべく、ポリアルキレンオキシド類の構造と、それを用いて調製した潤滑油の潤滑性及び廃水処理性との関連について鋭意研究した結果、特定の構造を有するポリアルキレンオキシド類を使用することにより、優れた性能の金属加工用潤滑油が得られることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の金属加工用潤滑油は、以下の通りである。
（１）下記の一般式〔１〕で表される化合物を含有することを特徴とする金属加工用潤滑油（但し、下記の式〔２〕で表される化合物は除く。）。
〔Ｒ−Ｏ−（Ｒ’Ｏ）ｌ − （ＣＨ２）ｍ−ＣＯＯ〕ｎ−Ｍ          〔１〕
（上記式中、Ｒは炭素数１〜３０の炭化水素基、Ｒ’は炭素数２〜４のアルキレン基であり、ｌは１〜１００の整数、Ｍは水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属又はアミンの水素イオン付加物であり、ｍは１〜５の整数、ｎはＭの価数に対応する整数である。）
〔Ｒ−Ｏ−（Ｃ２Ｈ４Ｏ）ｌ’ − （ＣＨ２）ｍ’−ＣＯＯ〕−Ｍ’    〔２〕
（但し、上記式〔２〕中、Ｒは炭素数１〜３０の炭化水素基であり、ｌ’は１〜１０の整数、Ｍ’はアルカリ金属であり、ｍ’は１〜５の整数である。）
（２）下記の一般式〔１〕で表される化合物を含有することを特徴とする金属加工用潤滑油。
〔Ｒ−Ｏ−（Ｒ’Ｏ）ｌ − （ＣＨ２）ｍ−ＣＯＯ〕ｎ−Ｍ          〔１〕
（但し、上記式中、Ｒは炭素数１〜３０の炭化水素基、Ｒ’は炭素数２〜４のアルキレン基であり、ｌは２０〜１００の整数、Ｍは水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属又はアミンの水素イオン付加物であり、ｍは１〜５の整数、ｎはＭの価数に対応する整数である。）
（３）下記の一般式〔１〕で表される化合物を含有することを特徴とする金属加工用潤滑油。
〔Ｒ−Ｏ−（Ｒ’Ｏ）ｌ−（ＣＨ２）ｍ−ＣＯＯ〕ｎｎ−Ｍ          〔１〕
（但し、上記式中、Ｒは炭素数１〜３０の炭化水素基、Ｒ’Ｏはオキシエチレン基と、オキシプロピレン基又はオキシブチレン基であり、ｌは１〜１００の整数、Ｍは水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属又はアミンの水素イオン付加物であり、ｍは１〜５の整数、ｎはＭの価数に対応する整数である。）
【０００７】
上記「一般式〔１〕の化合物」において、上記「Ｒ」は炭化水素基であり、飽和基でもよいし、不飽和基でもよく、直鎖状或いは分岐を有するアルキル基、アルケニル基等である。また、アリル基、アルキルアリル基等の芳香族環を有する化合物であってもよい。これら炭化水素基の炭素数は１〜３０であり、４〜２４の範囲が好ましい。炭素数が３０を越える場合は、親油性が強くなり（疎水性が高くなり）、併用することの多い水との相溶性に劣り、液安定性が低下する。炭素数が４〜２４の範囲であれば、オキシアルキレン鎖〔（Ｒ’Ｏ）l 〕との相関を考慮しながら、親水性と親油性とを適宜バランスさせることができる。
【０００８】
上記「Ｒ’Ｏ」は、オキシエチレン基、オキシプロピレン基及びオキシブチレン基のうちの少なくとも１種である。これらオキシアルキレン基の付加モル数は１〜１００、特に５〜６０程度が適当である。上記化合物を水で希釈しない潤滑油に使用する場合は、「Ｒ’Ｏ」の疎水性が高いほど、言い換えればオキシエチレン基の量比が低いほど、また、オキシアルキレン基の全付加モル数が多いほど優れた性能の潤滑油を得ることができる。しかし、付加モル数が１００を越えても、コストが嵩むばかりで、それ以上の性能向上はみられない。
【０００９】
また、上記一般式〔１〕において、ｍが５を越える場合は、潤滑油に泡立ちを生ずる。このｍは１〜３であることが好ましく、この範囲であれば泡立ちはほとんどなく、化合物或いは潤滑油を容易に調製することができる。この化合物は、アルコールにアルキレンオキシドを付加した後、常法により、ハロゲン元素を有するカルボン酸を反応させ、さらに塩とする方法、或いはアルコールにアルキレンオキシドを付加した後、酸化してカルボン酸とし、これをさらに塩とする方法等によって調製することができる。
【００１０】
本発明の金属加工用潤滑油における上記化合物の含有量は、潤滑油全量を１００重量部とした場合に、０．１〜１００重量部の範囲とすることができる。この含有量が０．１重量部未満では潤滑性が十分に向上せず好ましくない。また、本発明では、化合物の構造にもよるが０．５重量％程度の希薄水溶液であっても、十分に潤滑性等に優れた潤滑油を得ることができる。尚、水等他の成分を配合せず、化合物そのものを潤滑油として用いることもできる。
【００１１】
更に、本発明においては、潤滑油の全量１００重量部中、１〜５０重量部程度の鉱物油を含有させることができる。この場合、上記化合物の含有量は０．１〜３０重量部程度が好ましい。この化合物が０．１重量部未満では、この特定の化合物を使用することによる潤滑性及び廃水処理性が十分に向上せず、３０重量部を越える場合は、粘度が高くなる傾向があり、取り扱いが難しくなることがある。鉱物油等を配合する場合は、この化合物の含有量は０．５〜２５重量部、特に５〜２０重量部程度が好ましく、化合物の構造等を勘案しながら、適量の化合物を使用することにより、優れた性能の金属加工用潤滑油を得ることができる。
【００１２】
また、潤滑油中の鉱物油が１重量部未満では、鉱物油配合による潤滑性の向上が十分ではなく、５０重量部を越える場合は、油剤の安定性が低下する。この鉱物油の配合量は５〜５０重量部、特に２５〜４５重量部が好ましく、この範囲であれば潤滑性と液安定性のバランスのとれた潤滑油が得られる。この鉱物油としては、パラフィン系、ナフテン系、芳香族系等、通常、金属加工用潤滑油に使用されているものを、特に制限されることなく使用することができる。
【００１３】
式〔１〕においてポリオキシアルキレンモノエーテルカルボン酸と塩を構成する上記「Ｍ」としては、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属、カルシウム等のアルカリ土類金属、アンモニウムの他、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、イソプロパノールアミン等の水素イオン付加物などが挙げられる。これらの中ではナトリウム等のアルカリ金属が好ましい。
【００１４】
本発明の金属加工用潤滑油には、上記の必須成分の他、必要に応じて動植物油等の油脂、オレイン酸、カプリル酸等の各種脂肪酸、高級アルコール、アルカノールアミン等の基油、塩素系、硫黄系、リン系等の極圧添加剤、各種エステル等からなる油性向上剤、ソルビタンモノオレエート、石油スルホン酸等の防錆剤、シリコーンオイル等の消泡剤、高級脂肪酸のアルカリ金属塩、ソルビタンの脂肪酸エステル等の界面活性剤などの他、防腐剤及び染料等を適宜配合することができる。
【００１５】
また、本発明の金属加工用潤滑油は、上記の各成分を必要により配合し、混合することによって調製でき、各成分の配合の順序、配合に使用する装置、配合方法等、特に制限はされず、通常、この種の潤滑油の調製に使用される装置、方法等により調製することができる。
【００１６】
本発明の金属加工用潤滑油では、カルボキシル基を持たないポリアルキレンオキシド類を潤滑成分とする従来の潤滑油と比較し、適用できる潤滑領域を、より厳しい領域、即ち境界潤滑領域に広げることが可能となる。また、カルボキシル基（若しくは塩）の導入により、親水性の高いポリオキシアルキレンアルキル（又はアルケニル、アリル、アルキルアリル等）エーテルでも、凝集処理剤による処理が可能となり、廃水処理において有利となる。
【００１７】
即ち、本発明では、親水性の高いポリオキシアルキレン鎖を有する化合物を使用する場合であっても、上記のようにカルボキシル基（若しくは塩）を導入することにより、カルボキシル基等と凝集処理剤との反応によりフロックが形成されるため、その反応生成物を廃液中より比較的容易に除去することができる。更に、一般式〔１〕で表される化合物は、界面活性剤として非イオン性界面活性剤とノニオン性界面活性剤の両方の性質を併せ持ち、被乳化体の乳化、可溶化の点でも有用である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、実施例及び比較例によって更に詳しく説明する。
一般式〔１〕で表されるポリオキシアルキレンモノエーテルカルボン酸の塩は次のようにして得た。
反応生成物１；シクロヘキシルアルコール１モルに対し、定法に従ってプロピレンオキシド３０モル及びエチレンオキシド５モルを順に付加させて得たポリオキシアルキレンモノシクロヘキシルエーテルと、クロロ酢酸ナトリウムとを、水酸化ナトリウムの存在下、減圧下に反応させ、その後、副生した塩化ナトリウムを除去し、ポリオキシアルキレンモノシクロヘキシルエーテルカルボン酸のナトリウム塩（化合物１）を７１重量％含有する反応生成物１を得た。
【００１９】
反応生成物２；オクチルアルコール１モルに対し、定法に従ってプロピレンオキシド１０モル及びエチレンオキシド１０モルを順に付加させて得たポリオキシアルキレンモノオクチルエーテルと、クロロ酢酸カリウムとを、水酸化カリウムの存在下、減圧下に反応させ、その後、副生した塩化カリウムを除去し、ポリオキシアルキレンモノオクチルエーテルカルボン酸のカリウム塩（化合物２）を７５重量％含有する反応生成物２を得た。
【００２０】
反応生成物３；ステアリルアルコール１モルに対し、定法に従ってエチレンオキシド５モル、プロピレンオキシド３０モル及びエチレンオキシド５モルを順に付加させて得たポリオキシアルキレンモノステアリルエーテルと、クロロ酢酸カリウムとを、水酸化カリウムの存在下、減圧下に反応させ、その後、副生した塩化カリウムを除去し、ポリオキシアルキレンモノステアリルエーテルカルボン酸のカリウム塩（化合物３）を５８重量％含有する反応生成物３を得た。
【００２１】
反応生成物４；ステアリルアルコール１モルに対し、定法に従ってエチレンオキシド５モル、プロピレンオキシド５０モル及びエチレンオキシド５モルを順に付加させて得たポリオキシアルキレンモノステアリルエーテルと、クロロ酢酸ナトリウムとを、水酸化ナトリウムの存在下、減圧下に反応させ、その後、副生した塩化ナトリウムを除去し、ポリオキシアルキレンモノステアリルエーテルカルボン酸のナトリウム塩（化合物４）を４５重量％含有する反応生成物４を得た。
【００２２】
反応生成物５；ステアリルアルコール１モルに対し、定法に従ってブチレンオキシド２０モル及びエチレンオキシド５モルを順に付加させて得たポリオキシアルキレンモノステアリルエーテルと、クロロ酢酸カリウムとを、水酸化カリウムの存在下、減圧下に反応させ、その後、副生した塩化カリウムを除去し、ポリオキシアルキレンモノステアリルエーテルカルボン酸のカリウム塩（化合物５）を６０重量％含有する反応生成物５を得た。
【００２３】
得られた反応生成物の組成を表１に示す。表１中のＥＯはエチレンオキシド、ＰＯはプロピレンオキシド及びＢＯはブチレンオキシドを表し、数字はそれぞれの付加モル数を表す。
【００２４】
【表１】
0003917676.tif 000002
【００２５】
表１の５種類の化合物の潤滑性及び廃水処理性を評価した。潤滑性については各化合物を含む反応生成物原液と化合物濃度０．５重量％の水溶液について、また、廃水処理性については化合物濃度０．１重量％の水溶液を用いて評価した。測定方法を下記に、結果を表２に示す。
潤滑性；曽田式振子型油性試験機により摩擦係数を測定した。
廃水処理性；硫酸バンド１％を使用して凝集処理を行い、ＪＩＳ  ０１０２
１８の手法でＣＯＤ（単位；ｍｇ／ｌ）を測定した。
【００２６】
【表２】
0003917676.tif 000003
【００２７】
なお、表２における比較物質１は、分子量約１０００のポリオキシプロピレン、比較物質２は、分子量約２０００、プロピレンオキシド／エチレンオキシド（重量比）＝８０／２０のポリオキシプロピレン・オキシエチレンブロック共重合体である。
【００２８】
表２の結果によれば、化合物１〜５では、それらを含む反応生成物原液の摩擦係数は０．１３〜０．１６と小さく、非常に潤滑性に優れていることが分かる。また、化合物濃度が０．５重量％と希薄な水溶液であっても、相当な潤滑性を有しており、特に長鎖のアルコールを使用した化合物３〜５では、希薄水溶液であっても、比較物質の原液と同程度の潤滑性を有していることが分かる。また、これら化合物、特に化合物４〜５は廃水処理性においても非常に優れた性能を有している。
【００２９】
一方、比較物質では、原液の潤滑性は上記各化合物に比べ遜色ないものの、希薄水溶液では摩擦係数が非常に大きくなり、高濃度でないと十分な性能は得られないことが分かる。また、廃水処理性は非常に劣っており、ＣＯＤは化合物１〜３の２〜３倍程度、化合物４〜５の１０倍前後の高い値となつている。
【００３０】
次に、表１の各化合物を含む反応生成物に表３の各成分をそれぞれ所定量配合して得られる潤滑油を調製し、配合物の原液及びその５重量％水溶液について、前記と同様の方法でその潤滑性を評価した。その結果を表４に示す。尚、比較例２で使用した比較物質は、ヒマシ油のヒドロキシル基にオキシエチレンを２４モル付加したもののカリウム塩である。
【００３１】
【表３】
0003917676.tif 000004
【００３２】
【表４】
0003917676.tif 000005
【００３３】
表４の結果によれば、実施例１〜５では、上記化合物を含む反応生成物を単独で使用した場合に比べて僅かながら摩擦係数が小さくなる傾向にあり、より潤滑性に優れた潤滑油が得られていることが分かる。また、これらの配合物原液を５重量％の水溶液とした場合でも、摩擦係数はほとんど変化せず、配合物の５重量％程度の低濃度の水溶液で十分な性能の潤滑油が得られることが分かる。尚、実施例５では、鉱物油を３８重量部使用しているため潤滑性は最もよいものとなっているが、廃水処理性がやや低下することが予想され、このように本発明の金属加工用潤滑油では、潤滑性と廃水処理性とを適宜バランスさせた潤滑油とすることができる。
【００３４】
一方、上記化合物も鉱物油も含まない比較例１の潤滑油では、摩擦係数は非常に大きく、潤滑性に劣っていることが分かる。また、比較物質を２０重量部配合した比較例２の場合、原液では潤滑性は良好であるが、５％水溶液ではやや低下の傾向がみられる。更に、鉱物油を４９重量部と大量に使用した実験例１の潤滑油は優れた潤滑性を有しているが、本発明の特定の化合物を含有させた潤滑油も、この鉱物油を使用した潤滑油と比べて何ら遜色のない性能を有するものであることが分かる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の金属加工用潤滑油では、特定のカルボン酸又はその塩を使用することにより、潤滑性に優れ、且つ良好な廃水処理性をも有する金属加工用潤滑油を得ることができる。