PCerformance

活 躍する三洋化成グループのパフォーマンス・ケミカルス

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hemicals
事業研究第一本部
AOA応用研究部

潤滑性と低泡性を両立する水溶性金属 勝川 吉隆
加工油用PAG系潤滑油基剤の開発［お問い合わせ先］
石油・建設・環境本部
石油・機械産業部

触によって強い摩擦が発生し、滑油基剤に比べて乏しく、「極発熱や損傷の原因となっている。

圧添加剤」や「摩擦低減剤」な「金属加工油」は、自動車工

この摩擦を低減する機能の一つどを配合することで潤滑性を向業や機械製造工業などの金属部が潤滑機能（潤滑性）である。潤上させている。水溶性加工油は、品加工には欠かすことができな滑性を付与することで発熱を抑潤滑機能を有する「潤滑油基剤」

い製品である。加工物の精度向えられるほか、工具の損傷を防と「水」、分散性や可溶化性な上や工具の破損低減、生産性向ぐことによる長寿命化や、製品どの機能を発現させるための上などのために古くから使用さの不良率を低下させるメリット「界面活性剤」や防錆剤や防腐れ、産業の発展に大きな役割をもあり、自動車や機械などの部剤などの「添加剤」から構成さ果たしてきた。要求性能の高度材・部品を製造する金属加工にれており、この原液を金属加工化や環境対応の必要性が顕著には欠かせない機能である。

メーカーにて、10 〜 50 倍程度はじめになり、高機能・高付加価値の製

金属加工油には、ほかにも冷の水で薄めて使用される。

却性、浸透性、さび止め性、耐三洋化成は不水溶性および水

本稿では金属加工や金属加工劣化性、乳化・分散性、粘度指溶性金属加工油用にさまざまな油についての概要とともに、当数向上性など、ニーズに合わせPAG 系の潤滑油基剤や添加剤社の既存製品群と新規開発したたさまざまな機能が付与されてを提供している。その代表例を潤滑性と低泡性を両立する水溶おり、加工される金属の種類や［表 1］、［表 2］に示す。

性のポリアルキレングリコール

金属加工の方法によって使い分（PAG）系潤滑油基剤『ユーティ

けられている。

品が要望されている。

1−3

金属加工油の動向

金属加工には古くから不水溶リオール GA−15P』を紹介する。
1−2 金属加工油の種類と特長性加工油が使われてきたが、最金属加工油には大きく分けて

近は環境対応やオイルミスト発

金属加工に重要な鉱物油などの基油を主成分とし生などによる作業環境の改善の潤滑機能

た不水溶性のものと、水に潤滑ほか、高速加工で発生する熱を金属加工とは、金属材料を求油基剤を配合した水溶性のもの

効率良く冷却することによる加める形状に作り上げる技術のこがあり、一般に不水溶性のもの工精度の確保、加工後の洗浄工とである。金属加工には大きくは潤滑性に、水溶性のものは冷程の効率化など、さまざまな背分けて、「切削加工」、「研削加却性に優れている。不水溶性加景から、非鉄金属や鋼などの一工」、「塑性加工」がある。金属工油の 8 割程度を占める「基油」

般切削を中心に水溶性加工油が加工時には金属と工具などの接自身の潤滑性能は PAG 系の潤広く使われるようになってきて

1. 金属加工と金属加工油
1−1

三洋化成ニュース ❶ 2021 春 No.525

2−2

PAG 系潤滑油基剤いる。なかでも「ソリューショ

PAG は出発物質の構造や付加ンタイプ」は基油を全く含まなする AO の種類、付加重合度、2水溶性金属加工油へのシフト

い透明な加工油であるため、環種以上の AO を付加する場合は、が進むなか、この水溶性金属加境配慮に加えて加工部を目視確その比率や付加の方法を変える工油に欠かせないのが潤滑剤と認しやすいことなどから、市場ことにより、用途に応じた種々なる潤滑油基剤であり、その代ニーズが高まっている。の性能を有するものを合成する表的な例が「PAG系潤滑油基剤」

ことができる。

である。

2. 金属加工油に用いられる PAG

PAG は潤滑性に優れるため、その特長は①優れた潤滑性、潤滑油基剤として用いられるほ②粘度特性（高粘度指数、分子PAG とその用途か、界面活性剤として、乳化や量制御が容易）、③水への溶解性

PAG は、低級アルコール等の可溶化、浸透などの機能を付与コントロール（親水疎水比率の活性水素を有する化合物（以下することもできるため、金属加調整）が可能、④低温流動性に出発物質）にエチレンオキサイ

工油の添加剤としても使われる。

優れるなどが挙げられる。

ドやプロピレンオキサイドなど

また、その特長を活かし、金属一方で欠点としては①鉱物油のアルキレンオキサイド（AO）加工用途のほかにも幅広い潤滑などの炭化水素への溶解性が悪を付加重合させた化合物である。

用途で使用されている［表 3］。

い、②酸化安定性や熱安定性に2−1

金属加工油に用いられるPAG系潤滑油基剤

表1

用途

PAG系潤滑油基剤

表2

製品名性質組成等

特長［開発品］
ユーティリオール GA-15P

水溶性・非開示

潤滑性と低泡性を両立した水溶性加工油基剤。
耐焼き付き荷重（潤滑性）に優れるので、工具の長寿命に期待。
例えばソリューションタイプによるアルミのタップ加工実現に期待。

ブレンバー シリーズ

水溶性・非開示

ブレンバーLUB-90は潤滑性に優れる水溶性加工油基剤。
一方、ブレンバーLUB-65、LUB-82は低起泡性に優れる。

ニューポール 75H-90000

水溶性・ポリオキシエチレンポリオキシ
プロピレンヘキシレングリコール
エーテル

高分子量の水溶性加工油基剤。
離型性も付与できる。

ニューポール 50HBシリーズ

水溶性・ポリオキシエチレンポリオキシ
プロピレンブチルエーテル

汎用の水溶性加工油基剤。

ニューポール LBシリーズ

不水溶性・ポリオキシプロピレンブチル
エーテル

消泡、離型性を付与できる。
不水溶性加工油にも使用できる。

ニューポール PEシリーズ

水溶〜不水溶性・ポリオキシエチレンポリオキシ
プロピレングリコール

親水-疎水バランスと分子量によってさまざまな製品を取りそろえている汎用のプルロニック型界面活性剤。
機械・金属部品の加工油基剤や洗浄基剤に適する。

金属加工油に用いられる添加剤

用途

製品名性質組成等特長

防錆剤

サンヒビターシリーズ

水溶性／油溶性・アニオン界面活性剤
・アルケニルコハク酸系

摩擦低減剤

MOLYVANシリーズ

油溶性・有機モリブデン化合物

Vanderbilt Chemicals, LLC社製のモリブデン系摩擦低減剤。
耐摩耗性、酸化防止性に優れる。

イオネットシリーズ

水溶性／油溶性・ソルビタン脂肪酸エステル
・ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル

乳化剤、分散剤として適する。
イオネット Sシリーズは消泡性も有する。

エマルミンシリーズ
ナロアクティーシリーズ

水溶性・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル

乳化剤、分散剤として適する。
洗浄用基剤としても適する。

セドランシリーズ

水溶性・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル

塗装前の脱脂処理、機械・金属用洗浄剤に適する。
洗浄力が高く、低起泡性に優れる。

乳化剤
分散剤
脱脂剤

吸着皮膜型の有機系さび止め剤。

当社製品をお取り扱いいただく際は、当社営業までお問い合わせください。また必ず「安全データシート」（SDS）を事前にお読みください。
使用される用途における適性および安全性は、使用者の責任においてご判断ください。

三洋化成ニュース ❷ 2021 春 No.525

劣る、③吸湿性、④塗料などを剥工技術の進化に伴い、さらなる工部での冷却性や潤滑性の低がす原因となる可能性（界面活高速な加工や高精密な加工を可下、循環式タンクでのオーバー性能、浸透性）があるなどがあ能にし、工具を長寿命化させるフローなどの不具合が懸念されり、これらを踏まえたうえで、ことが望まれていることから、る。つまり、低泡性も重要な具必要な対策を講じて使用する必水溶性金属加工油にはより高い備項目とされている。

要がある。

潤滑性が求められている。また、

そこで我々は、一般的に構造加工の対象金属は鉄系だけでは設計上トレードオフの関係にあなく、加工が困難な高硬度材やる「潤滑性」と「低泡性」の両延性の大きい素材も含まれ、こ立を図るべく、当社保有の界面れらの難切削材を高精度に生産制御技術と PAG の分子設計お新規開発のコンセプト

性良く加工するためにも潤滑性よび製造技術を駆使し、『ユー

水溶性金属加工油は、火災のの向上は必須である。一方で、ティリオール GA−15P』を開発

危険性が低く、冷却性に優れて従来の PAG 系潤滑油基剤を用した。開発品は水に溶けやすく、おり、作業環境の改善や環境負いた加工油では、潤滑性を向上

高い曇点を示すことにより、水荷を低減できるといった観点かさせると気泡が発生しやすくなで希釈した加工油の透明性が高ら需要が高まっている。金属加る傾向があり、高速運動する加く、低泡性であるだけでなく、

3. 潤滑性と低泡性を両立する水溶性のPAG 系潤滑油基剤3−1加えて優れた潤滑性を発揮する。
表3『ユーティリオール GA−15P』

PAGの機能と用途例
主な機能

主な用途

はソリューションタイプであり

粘度特性（粘度指数）

水・グリコール系作動液（潤滑油基剤）ながら、今後の市場成長が大き

潤滑性（耐荷重、耐摩耗）

自動車ブレーキ液（溶剤、ベースポリマー）界面活性能（可溶化、分散、浸透 等）

グリース
（基油）

低温流動性

ギア油（基油）部材安定性（部材への腐食抑制）

エンジン清浄剤
（基油）

低スラッジ
（低残炭）

離型剤
（基油）

く見込まれる軽量な金属「アルミ ニ ウ ム」の 加 工 が 可 能 で あり、幅広い金属種や加工方法にも貢献できることを期待している［表 4］。
3−2

耐焼き付き荷重と破泡速度『ユーティリオール GA−15P』の特長は「潤滑性」と「低泡性」

表4 『ユーティリオール GA−15P』と従来PAG系潤滑油基剤の性状の両立である。シンプルな加工項目
［単位］

［開発品］
ユーティリオール
GA-15P

ニューポールGEP-2800

ニューポール
PE-61

ブレンバー
LUB-90

動粘度（40℃）［mm2/s］

263198144461255

240210230

引火点
［℃］
消防法

指定可燃物
危険物
危険物危険物（可燃性液体類） （第4石第4石油類） （第4石第4石油類） （第4石第4石油類）

※
外観
（20℃）

透明液状

透明液状

透明液状

微濁液状

曇点※
［℃］

52＞75

2618（※）
切削液モデル「各PAG系潤滑油基剤：0.50wt%、中鎖脂肪酸アミン塩：2.40wt%、イオン交換水：97.10wt%」の外観（20℃）と曇点。

三洋化成ニュース ❸ 2021 春 No.525

油のモデル組成物を用いて評価したそれぞれの機能発現の結果を下述する。
金属加工油における潤滑性の評価方法はさまざまな報告例があるが、我々は振動摩擦摩耗試験機（Optimol Instruments
Prueftechnik 社製）を用いて、振幅する試験鋼球間の荷重をうな潤滑性や低泡性を必要とすマンス・ケミカルスとなること徐々に上げていった際の耐焼きる金属加工油用途の潤滑油基剤を願う。

付き荷重を測定した。値が大きのほか、界面活性剤としての分そして我々は、世の中のニーいほど潤滑性に優れることを意

散や可溶化などの機能も期待でズに応え、より良い社会の建設味している。
『ユーティリオー

き、またPAG としての低スラッの一助となるべく、さらなる高ル GA−15P』が 当 社 従 来 品 にジ性などの特長も有しているこ

機能なパフォーマンス・ケミカ

比べて潤滑性に優れること、まとより、さまざまな分野への展ルスの開発を進めていきたいとた濃度が高いほど潤滑性が向上開も想定される。未来において考えている。

する濃度効果も認められたこと

広く世の中に活躍するパフォーから、加工精度などに合わせて配合量を調整する許容幅が広い

耐焼き付き荷重（潤滑性）ことが示された［図 1］。なお、認められなかった。
一方で、金属加工油における低泡性の評価方法もさまざまな耐焼き付き荷重摩擦係数は従来品と有意な差はた初期の起泡性と、その後の静置時間（経時）による消泡性を従来品と比較した。初期の泡高さと経時による泡高さが低いこ

332283300
184200303283285156［N］ 100

報告例があるが、我々はバイオミキサーの乱流により発生させ

390

4000GEP-2800

GA-15P

PE-61

LUB-90〈試験方法〉
振動摩擦摩耗試験機（SRV試験機）
を用いて、潤滑性（耐焼き付き荷重）を評価した。
試料（棒グラフ左）：各PAG系潤滑油基剤（0.50wt%）、中鎖脂肪酸アミン塩（2.40wt%）、水（97.10wt%）の混合液（棒グラフ右）：各PAG系潤滑油基剤（0.75wt%）、中鎖脂肪酸アミン塩（2.40wt%）、水（96.85wt%）の混合液
試験片：鋼球（SUJ-2、Φ10mm）、鋼ディスク（SUJ-2）
試験条件：荷重50→500N、振動数50Hz、振動幅1.0mm、温度30℃、浸漬用治具使用

図1 『ユーティリオール GA−15P』と従来PAG系潤滑油基剤の潤滑性評価と、それをグラフ化した際の傾きが大きいことを、低起泡性と低泡性評価結果（バイオミキサー法）破泡性の着眼点とした。トータ

9ル の 性 能 が 高 い『ユ ー テ ィ リ8度が認められた［図 2］。

［cm］ 4オール GA−15P』は、潤滑性1（耐焼き付き荷重）と低泡性（低03−3開発品のさらなる飛躍開発品『ユーティリオール

4.54.0［cm］32たことが示された。

LUB-905以上のことから『ユーティリ

起泡性かつ破泡性）を両立でき

5.0PE-616

泡高さら、それらよりも良好な破泡速

泡高さ同程度の低起泡性を示しながGEP-2800

7

オール GA−15P』は、従来品と5.5GA-15P

3.53.00100

200300
経過時間［秒］

400500600

2.50 10 20 30 40 50 60
経過時間［秒］〈評価方法（バイオミキサー法）〉
300mℓ
トールビーカーに150mℓの試料を秤量し、バイオミキサーを用いて低泡性（撹拌後泡高さの経時変化）を評価した。
試料：各PAG系潤滑油基剤（0.50wt%）、中鎖脂肪酸アミン塩（2.40wt%）、水（97.10wt%）の混合液
試験条件：回転数11500rpm、撹拌時間40秒、温度23℃
計測時間：撹拌直後、静置経時後30秒、1分、2分、3分、5分、10分

図2 『ユーティリオール GA−15P』と従来PAG系潤滑油基剤の低泡性評価

GA−15P』は、切削や研削のよ

三洋化成ニュース ❹ 2021 春 No.525