(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式
【化１】
0003820285.tif 000008
但し、式中ＡはＣ１〜Ｃ１８の直鎖又は分岐アルキル基、又は−ＯＲ１を示す。ＢはＨ又はＣＨ３、Ｄは−Ｎ−Ｒ３、又は−ＯＭである。ここで、
｜
Ｒ４
Ｒ１は、Ｃ１〜Ｃ１８の直鎖又は分岐アルキル基
Ｒ２は、Ｃ１〜Ｃ１８の直鎖又は分岐アルキル基
Ｒ３、Ｒ４は、同一又は相異なるＨ、Ｃ１〜Ｃ１８の直鎖又は分岐アルキル基、
−Ｃ２Ｈ４ＯＨ又は−Ｃ３Ｈ６ＯＨ
ＭはＬｉ、Ｎａ、Ｋ
ｎ１は、１０〜３０００の整数
で表される繰り返し単位を有するオレフィン又は（及び）ビニルエーテル−マレイン酸系共重合体を含有せしめたことを特徴とする水溶性金属塑性加工用潤滑剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は金属、非鉄金属の塑性加工（鍛造、プレス、引き抜き、切削、研削等）時の工具と被加工材との接触部に作用し、工具や金型摩耗防止、工具への被加工材の焼き付き防止可能な水溶性潤滑剤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より水溶性金属塑性加工用油剤としては、一塩基酸又は多塩基酸のアルカリ金属塩又はアミン塩、無機塩、有機粉末（ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン等）、水溶性高分子化合物（ポリアクリル酸ソーダ、セルロース系、天然ゴム類等）、固体潤滑剤（黒鉛、二硫化モリブデン、タルク、窒化硼素等）を種々組み合わせて、水溶化又は水分散形の油剤が供給されている。
【０００３】
しかし、固体潤滑剤等を分散させた油剤は、保管中に分離したり、ノズル詰まりを起こして、マシントラブルの原因になっている。また、黒鉛は潤滑性は良いが、腐食や漏電が起こり易く、作業環境や粉塵公害の問題を抱えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は金属塑性加工油剤に要求される諸性質や性能、例えば潤滑性、作業性、低公害性は勿論、省資源、省エネルギー、経済性に優れた金属加工油剤を提供することにある。
【０００５】
具体的に言えば、熱間鍛造の場合、潤滑性付与剤として黒鉛が効果的であることは周知の事実であるが、供給方法、人体への影響を考えると、作業環境汚染、粉塵公害を抱え、また容器やタンク等で分離し易く、ノズル詰まり等が発生し、トラブルの原因となっている。また他の有機又は無機固体潤滑剤を適用した油剤にも同様の問題が発生している。
【０００６】
又、非鉄金属の加工に於いては、材料が比較的柔らかい為、固体潤滑剤の如く比較的硬い物質が潤滑面に介在すると、押し込みキズとなったりして、製品表面肌の不良物を形成し、問題となる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定水溶性高分子化合物を適用することによって、前記課題を解決出来ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
即ち、下記[化１]で表される化合物を水に溶解させて使用することにより、潤滑面における摩耗防止効果が高く、黒鉛の水分散タイプと同等以上の効果を示し、工具や金型の損傷防止作用を有する潤滑性に優れ、作業性、作業環境も大幅に改善し得る金属加工油剤を開発するに至った。
【０００９】
下記一般式
【化１】
0003820285.tif 000002
但し、式中ＡはＣ１〜Ｃ１８の直鎖又は分岐アルキル基、又は−ＯＲ１を示す。ＢはＨ又はＣＨ３、Ｄは−Ｎ−Ｒ３、又は−ＯＭである。ここで、
｜
Ｒ４
Ｒ１は、Ｃ１〜Ｃ１８の直鎖又は分岐アルキル基
Ｒ２は、Ｃ１〜Ｃ１８の直鎖又は分岐アルキル基
Ｒ３、Ｒ４は、同一又は相異なるＨ、Ｃ１〜Ｃ１８の直鎖又は分岐アルキル基、
−Ｃ２Ｈ４ＯＨ又は−Ｃ３Ｈ６ＯＨ
ＭはＬｉ、Ｎａ、Ｋ
ｎ１は、１０〜３０００の整数
で表される繰り返し単位を有するオレフィン又は（及び）ビニルエーテル−マレイン酸系共重合体を含有せしめたことを特徴とする水溶性金属塑性加工用潤滑剤。
【００１０】
【発明の実施形態並びに構成】
本発明における特定高分子化合物は水に可溶であり、単独又は他の水溶性物質と併用することにより効果を発揮する。
【００１１】
一般市販の水溶性高分子化合物でセルロース系物質（メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース等）は、水に対する溶解度に乏しく、数パーセントの添加で著しく増粘し、加工油剤に適さず、少量添加では効果が少ない。
【００１２】
又、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリルアマイドも同様の問題があり、熱的に不安定で分解され易く、錆の発生原因や溶液粘度の低下等が起こり、付着性も低下し、潤滑性も劣ってくる。
【００１３】
また、天然品（カゼイン、デンプン、ゼラチン、アラビヤゴム等）も効果があると提唱されているが、腐敗の原因となり好ましくない。ポリビニルアルコールは、熱分解し易く、再溶解性に乏しく、機械回りに固着し、トラブルが発生し易く好ましくない。
【００１４】
これに対し、本発明で使用する化合物は、水に溶解させても適度な粘性を有し、供給にも支障をきたさず、熱的にも安定なポリマー骨格を有する為、工具や金型への付着性も高く、摩耗防止剤として有効に働き、機械回り、衣類に付着したものも水又は湯により容易に洗浄でき、作業性、作業環境改善に寄与する優れた特性を有する。
【００１５】
本発明で使用する特定高分子化合物は、その製法は何等限定されないが、例えば次の様な方法で製造される。
【００１６】
平均分子量６０，０００のポリマレイン化イソブチレンをメタノール大過剰下で部分エステル化し、次いでアンモニアで部分アミン塩とし、過剰のメタノールを留去して製造される。
【００１７】
マレイン化ポリマーに供されるモノマーとしては、プロピレン、ブタジエン、イソブチレン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセン、１−オクタデセン、等のオレフィン類やメチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、ヘキサデシルビニルエーテル、オクタデシルビニルエーテル等のビニルエーテルモノマーが挙げられ、無水マレイン酸との共重合物とすることができ、上記の方法で種々の特定高分子化合物を得ることが出来る。
【００１８】
ここで、一般式[化１]に示されるＤとして、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン等のアルキルアミン、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン等のアルカノールアミンとの部分アミドが挙げられる。
【００１９】
本発明特定高分子化合物の分子量は、１０００〜１，０００，０００のものが使用でき、好ましくは３０００〜５００，０００のものである。
【００２０】
上記本発明特定高分子化合物を添加した水溶性金属塑性加工用潤滑剤は、輸送上の経済性から、濃縮液として取り扱われ、実際加工に供する際、通常濃縮液１に対し、１〜８０倍の希釈液として使用される。
【００２１】
本発明特定化合物を水中に含有させるべき量は、使用状態において、０．１重量％〜５０重量％であり、０．１％に満たない量では潤滑性に劣り、摩耗防止としての効果はなく、５０％以上加えてもそれ以上の効果は期待されず、経済的に不利益である。
【００２２】
本発明に於いては、公知の添加剤、例えば脂肪酸、アミン、無機塩、極圧剤、防腐剤等を必要に応じ適宜併用出来る。
【００２３】
本発明潤滑剤は広く金属加工分野に使用され、工具摩耗防止効果に優れ、製品表面の美観も優れている。更に詳しくは、熱間鍛造時における工具や金型摩耗防止効果があり、加工個数の向上が図れ、生産性の向上に繋がることが解った。
【００２４】
【実施例】
本発明を理解し易くするために具体的な実施例に基づき、更に詳しく説明する。
【００２５】
【実施例１〜４及び比較例１〜３】
表１に示す各成分を常温で混合して、本発明実施例１〜７及び比較例１〜３の潤滑剤組成物を調製した。これ等について各種物性を下記の方法で測定した。
【００２６】
【表１】
0003820285.tif 000003
【００２７】
但し表１中のＡ〜Ｆ及びＨ〜Ｊは以下のものである。
Ａ：ポリマレイン化イソブチレンの部分メチルエステル・部分アンモニウム塩
（平均分子量＝８０，０００）
Ｂ：ポリマレイン化メチルビニルエーテルの部分ブチルエステル・部分Ｎ，Ｎ−    ジメチルアミノプロピルアミド    （平均分子量＝１４３，０００）
Ｃ：ポリマレイン化イソブチレンの部分エチルエステル・部分ナトリウム塩
（平均分子量＝２３８，０００）
Ｄ：ポリマレイン化メチルビニルエーテルの部分オレイルアルコールエステル・部分アンモニウム塩      （平均分子量＝８０，０００）
Ｈ：ポリビニルアルコール    （平均分子量＝１１５，０００）
Ｉ：セバシン酸のナトリウム塩
Ｊ：黒鉛  （鱗状黒鉛  平均粒径１０μ）
【００２８】
＜高温付着性試験＞
試  験  片：ＳＳ−４１  （５０×５０×８ｍｍ）
試験片温度：１００〜５００℃
塗布時間  ：３ｓｅｃ
塗布方法  ：エアーインジェクション
試料濃度  ：上記実施例、比較例の組成物を、水に２０％希釈する。
評    価  ：１００，２００，３００，４００，５００℃に加熱した各々                  の試験片に、希釈試料液をエアーインジェクションにて３ｓ                  ｅｃ塗布し、そのときの付着量を測定した。その結果を図１に示す。
図１から明らかなように本発明品は、各温度における付着量は比較品に比べ多く付着しており、工具や金型の摩耗防止に寄与することが容易に推定出来る。
【００２９】
＜冷却性試験＞
試  験  片：ＳＵＳ−３１０，２０ｍｍφ×３０ｍｍ
試験片温度：８００℃
試  料  量：１０００ｍｌ
試料濃度  ：２０％
試料温度  ：３０℃
撹拌条件  ：マグネチックスターラー，  ４５０ｒｐｍ
評    価  ：試料を撹拌しながら、その中に８００℃に加熱された試験片                          を浸漬しレコーダーにて冷却曲線を採り、試料の冷却能を測                          定した。結果を図２に示す。
図２からも明らかなように本発明品は、良好な冷却性を示し、工具の蓄熱を抑制し、工具摩耗防止に寄与することが容易に推定出来る。但し、図２中の符号は以下のことを示す。
△：実施例２
□：比較例１
■：比較例２
【００３０】
＜潤滑性試験（熱間リング圧縮試験＞
イ．試験方法
ダイスに油剤を塗布し、加熱試験片（リング）を圧縮させた場合の各油剤      の潤滑性（摩擦係数）を測定した。
ロ．試験条件
ダイス        ：ＳＫＤ−６１，ＨＲｃ＝４５  （ダイス温度１５０℃）試験片材質形状：ＳＵＳ−３０４，Ｓ−４５Ｃ，２０φ×１０φ×７ｍｍ      試験片加熱温度：１１００℃×２ｍｉｎ
荷重          ：１００Ｋｇ
落下高さ      ：８００ｍｍ
圧縮率        ：４０〜５０％
試料濃度      ：２０％希釈液
試料塗布方法  ：エアーインジェクション  ２ｓｅｃ  塗布
ハ．試験装置      ：図３但し、図３中（１）は落下荷重、（２）は各々ダイスを、（３）はリングを示し、ｈは高さ（ｍｍ）を示し、また矢印Ａは荷重が落下する方向を示す。リングの寸法は図４の通りであり、Ｂ＝２０ｍｍ、Ｃ＝１０ｍｍ、Ｄ＝７ｍｍである。
ニ．結    果
内径変化率、圧縮率より各材質における摩擦係数を測定した結果を表２及び表３に示す。
表２及び表３の結果からも明らかなように、本発明品は比較品より低い摩擦係数を示し、潤滑性が良いことを表している。尚、表２は実施例を、表３は比較例の結果を示す。
【００３１】
【表２】
0003820285.tif 000004
【００３２】
【表３】
0003820285.tif 000005
【００３３】
【実施例５及び比較例４】
表４に示す本発明品を適用した組成物（実施例５）と、市販黒鉛分散液（比較例４）との非鉄金属の熱間鍛造油剤としての性能を実際の作業場に於いて、その比較を行い、その結果を表４に併記する。また表５に加工条件を示す。
【００３４】
【表４】
0003820285.tif 000006
但しＥはポリマレイン化イソブチレンの部分エチルエステル・部分ナトリウム塩（平均分子量＝２３８，０００）
【００３５】
【表５】
0003820285.tif 000007
【００３６】
表４の結果からも明らかなように、本発明品適用品は黒鉛系と比べて潤滑性（実際の加工個数）は同等であるが、型汚れ性に於いて大幅な改善効果が確認され、従来油剤よりも作業環境改善、製品美観改善に寄与していることが確認された。
【００３７】
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は高温付着性試験の結果を示すグラフである。
【図２】  図２は冷却性試験の結果を示すグラフである。
【図３】  図３は潤滑性試験に於いて使用した装置の断面図である。
【図４】  図４は図３の装置に於いて使用したリングの寸法を示す説明図である。
【００３８】
【符号の説明】
１．落下荷重
２．ダイス
３．リング
Ａ．荷重の落下方法
Ｂ．直径
Ｃ．内径
Ｄ．厚さ
【図１】
0003820285.tif 000009
【図２】
0003820285.tif 000010
【図３】
0003820285.tif 000011
【図４】
0003820285.tif 000012