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技術 金属加工用潤滑油組成物

出願人 出光興産株式会社
発明者 杉井秀夫志渡誠一
出願日 2005年12月28日 (15年0ヶ月経過) 出願番号 2005-379850
公開日 2007年7月12日 (13年5ヶ月経過) 公開番号 2007-177167
状態 特許登録済
技術分野 潤滑剤
主要キーワード 摩耗粉量 金属摩耗粉 圧延性能 表面ムラ 捕捉物 ジアルキルスルホコハク酸金属塩 焼鈍性 試料油中
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この項目の情報は公開日時点(2007年7月12日)のものです。
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課題

金属又はその合金の板あるいは箔、特に、アルミニウム等の非鉄金属の板あるいは箔を金属加工する際、金属加工性能に優れるとともに、圧延等の加工により発生する摩耗粉の発生を抑制して表面品質に優れた製品を得ることができる金属加工用潤滑油組成物を提供すること。

解決手段

鉱油及び/又は合成油からなる基油に、下記の一般式(1) R1−OCO−R3−COO−R2 ・・・・・(1)(式中、R1、R2は、炭素数1〜4の直鎖又は分岐鎖を有するアルキル基を示し、R3は、炭素数7又は8の直鎖又は分岐鎖を有するアルキレン基を示す。)で表されるジエステル化合物を配合してなる金属加工用潤滑油組成物である。

概要

背景

金属又はその合金の板あるいは箔を圧延等の金属加工する際に用いられる金属加工用潤滑油組成物には、生産性向上の見地から、圧延性能等の金属加工性能が要求される。同時に、加工後の金属表面の品質、特に、表面仕上げが良好であることが要求される。

従来より、アルミニウム又はアルミニウム合金、銅又は銅合金等の非鉄金属の板もしくは箔の圧延加工には、低粘度の鉱油や合成系炭化水素油に、高級アルコール類,高級脂肪酸エステル類,高級脂肪酸等の油性剤極圧剤を配合した潤滑油が用いられてきた。

しかしながら、近年、特にアルミニウムの圧延加工品においては、電子材料への用途の拡大もあり、圧延後の板表面に残る圧延の際に発生する圧延摩耗粉が少ないことが求められる。特に電子材料用途では高純度のアルミニウムが用いられることが多く、それが軟らかいため摩耗粉が生じやすい。圧延時に発生するアルミニウム等の金属摩耗粉は、圧延後に板表面に不均一な汚れを生じ、焼鈍後にステインを生じる原因となり、表面品質を低下させるという問題がある。これによって、さらに圧延板洗浄工程や圧延油浄化が必要になった。
また一方、アルミニウム又はアルミニウム合金の箔圧延においては、ロールコーティングムラが発生し、それが原因で圧延後のアルミ箔表面ムラが発生し、表面品質の低下をもたらす。

そこで、アルミニウム等の金属加工時に金属摩耗粉の発生を抑制できる金属加工油に関する提案が多くなされている(例えば、特許文献1〜5参照)。
特許文献1は、ポリエチレングリコールグリコール類を配合した組成物、特許文献2は、多価アルコール部分脂肪酸エステルを配合した組成物、特許文献3は、ソルビトールプロピレンオキサイド付加物等の含酸素化合物を配合した組成物、特許文献4は、アルコールグリコールを配合した組成物、特許文献5は、多価アルコール部分脂肪酸エステルのアルキレンオキサイド付加物を配合した組成物である。
しかしながら、これらの提案された金属加工油であっても必ずしも満足できるものではなく、更に改良の余地があった。
また、金属摩耗粉の発生を抑制できるとともに、静電気の発生による危険性を低減することも必要であり、さらに圧延性能等の金属加工性能をさらに高めことも必要である。

特開平6−128583号公報
特開平8−53685号公報
特開2001−329287号公報
特開2002−322487号公報
特開2004−224814号公報

概要

金属又はその合金の板あるいは箔、特に、アルミニウム等の非鉄金属の板あるいは箔を金属加工する際、金属加工性能に優れるとともに、圧延等の加工により発生する摩耗粉の発生を抑制して表面品質に優れた製品を得ることができる金属加工用潤滑油組成物を提供すること。鉱油及び/又は合成油からなる基油に、下記の一般式(1) R1−OCO−R3−COO−R2 ・・・・・(1)(式中、R1、R2は、炭素数1〜4の直鎖又は分岐鎖を有するアルキル基を示し、R3は、炭素数7又は8の直鎖又は分岐鎖を有するアルキレン基を示す。)で表されるジエステル化合物を配合してなる金属加工用潤滑油組成物である。 なし

目的

本発明は、上記状況を鑑みなされたもので、金属又はその合金の板あるいは箔、特に、アルミニウム等の非鉄金属の板あるいは箔を金属加工する際に、金属加工性能に優れるとともに、圧延等の加工時に摩耗粉の発生を抑制して表面品質に優れた製品を得ることができる金属加工用潤滑油組成物を提供するものである。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
1件

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請求項1

(A)鉱油及び/又は合成油からなる基油に、(B)下記の一般式(1)R1−OCO−R3−COO−R2・・・・・(1)(式中、R1、R2は、炭素数1〜4の直鎖又は分岐鎖を有するアルキル基を示し、R3は、炭素数7又は8の直鎖又は分岐鎖を有するアルキレン基を示す。)で表されるジエステル化合物を配合してなる金属加工用潤滑油組成物

請求項2

一般式(1)のR1、R2が共にメチル基である請求項1に記載の金属加工用潤滑油組成物。

請求項3

さらに(C)ジアルキルスルホコハク酸金属塩を配合してなる請求項1又は2に記載の金属加工用潤滑油組成物。

請求項4

さらに(D)炭素数6〜20の直鎖オレフィンを配合してなる請求項1〜3のいずれかに記載の金属加工用潤滑油組成物。

請求項5

金属加工アルミニウム又はアルミニウム合金冷間圧延である請求項1〜4のいずれかに記載の金属加工用潤滑油組成物。

技術分野

0001

本発明は金属加工用潤滑油組成物に関し、より詳しくは、金属又はその合金の板あるいは箔、特に、アルミニウム又はアルミニウム合金、銅又は銅合金等の非鉄金属塑性加工及び切削研削加工等の金属加工に有効に使用できる金属加工用潤滑油組成物に関する。

背景技術

0002

金属又はその合金の板あるいは箔を圧延等の金属加工する際に用いられる金属加工用潤滑油組成物には、生産性向上の見地から、圧延性能等の金属加工性能が要求される。同時に、加工後の金属表面の品質、特に、表面仕上げが良好であることが要求される。

0003

従来より、アルミニウム又はアルミニウム合金、銅又は銅合金等の非鉄金属の板もしくは箔の圧延加工には、低粘度の鉱油や合成系炭化水素油に、高級アルコール類,高級脂肪酸エステル類,高級脂肪酸等の油性剤極圧剤を配合した潤滑油が用いられてきた。

0004

しかしながら、近年、特にアルミニウムの圧延加工品においては、電子材料への用途の拡大もあり、圧延後の板表面に残る圧延の際に発生する圧延摩耗粉が少ないことが求められる。特に電子材料用途では高純度のアルミニウムが用いられることが多く、それが軟らかいため摩耗粉が生じやすい。圧延時に発生するアルミニウム等の金属摩耗粉は、圧延後に板表面に不均一な汚れを生じ、焼鈍後にステインを生じる原因となり、表面品質を低下させるという問題がある。これによって、さらに圧延板洗浄工程や圧延油浄化が必要になった。
また一方、アルミニウム又はアルミニウム合金の箔圧延においては、ロールコーティングムラが発生し、それが原因で圧延後のアルミ箔表面ムラが発生し、表面品質の低下をもたらす。

0005

そこで、アルミニウム等の金属加工時に金属摩耗粉の発生を抑制できる金属加工油に関する提案が多くなされている(例えば、特許文献1〜5参照)。
特許文献1は、ポリエチレングリコールグリコール類を配合した組成物、特許文献2は、多価アルコール部分脂肪酸エステルを配合した組成物、特許文献3は、ソルビトールプロピレンオキサイド付加物等の含酸素化合物を配合した組成物、特許文献4は、アルコールグリコールを配合した組成物、特許文献5は、多価アルコール部分脂肪酸エステルのアルキレンオキサイド付加物を配合した組成物である。
しかしながら、これらの提案された金属加工油であっても必ずしも満足できるものではなく、更に改良の余地があった。
また、金属摩耗粉の発生を抑制できるとともに、静電気の発生による危険性を低減することも必要であり、さらに圧延性能等の金属加工性能をさらに高めことも必要である。

0006

特開平6−128583号公報
特開平8−53685号公報
特開2001−329287号公報
特開2002−322487号公報
特開2004−224814号公報

発明が解決しようとする課題

0007

本発明は、上記状況を鑑みなされたもので、金属又はその合金の板あるいは箔、特に、アルミニウム等の非鉄金属の板あるいは箔を金属加工する際に、金属加工性能に優れるとともに、圧延等の加工時に摩耗粉の発生を抑制して表面品質に優れた製品を得ることができる金属加工用潤滑油組成物を提供するものである。

課題を解決するための手段

0008

本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、特定のジエステルを使用することにより、上記本発明の目的を効果的に達成しうることを見出した。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、
1.(A)鉱油及び/又は合成油からなる基油に、(B)下記の一般式(1)
R1−OCO−R3−COO−R2 ・・・・・(1)
(式中、R1、R2は、炭素数1〜4の直鎖又は分岐鎖を有するアルキル基を示し、R3は、炭素数7又は8の直鎖又は分岐鎖を有するアルキレン基を示す。)
で表されるジエステル化合物を配合してなる金属加工用潤滑油組成物、
2.一般式(1)のR1、R2が共にメチル基である前記1に記載の金属加工用潤滑油組成物、
3.さらに(C)ジアルキルスルホコハク酸金属塩を配合してなる前記1又は2に記載の金属加工用潤滑油組成物、
4.さらに(D)炭素数6〜20の直鎖オレフィンを配合してなる前記1〜3のいずれかに記載の金属加工用潤滑油組成物、
5.金属加工がアルミニウム又はアルミニウム合金の冷間圧延である前記1〜4のいずれかに記載の金属加工用潤滑油組成物、
を提供するものである。

発明の効果

0009

本発明の金属加工用潤滑油組成物は、金属又はその合金の板あるいは箔、特に、アルミニウム等の非鉄金属の板あるいは箔を金属加工する際、金属加工性能に優れるとともに、圧延等の加工時に摩耗粉の発生を抑制して表面品質に優れた製品を得ることができる。
また、本発明の金属加工用潤滑油組成物は、体積抵抗率が低く、金属加工時における静電気による危険性を防止できる。

発明を実施するための最良の形態

0010

本発明の金属加工用潤滑油組成物を構成する(A)成分の鉱油及び/又は合成油からなる基油としては、40℃における動粘度が0.5〜30mm2/sのものが好ましく、1.0〜15mm2/s、さらには1.5〜5mm2/sのものがより好ましい。
このうち鉱油としては、種々のものを挙げることができる。例えば、パラフィン基原油,中間基系原油あるいはナフテン基系原油を常圧蒸留して得られる常圧残油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、溶剤脱ろう水素化脱ろう、水素化精製白土処理等を行って精製したもの、あるいはワックス異性化して得られた鉱油等を挙げることができる。

0011

また、合成油としては、分岐オレフィン(例えば、ポリブテンポリプロピレン,炭素数6〜20のα−オレフィンオリゴマー等)及びその水素添加物ポリオールエステル〔例えば、TMP(トリメチロールプロパン脂肪酸エステル,PE(ペンタエリスリトール)脂肪酸エステル等〕等のエステル系化合物などを用いることができる。特に、低分子量ポリブテン低分子量ポリプロピレン及びこれらの水素化物が好ましく用いられる。
本発明においては、これらの鉱油及び合成油を1種使用してもよく、2種以上を混合して用いてもよい。

0012

本発明の金属加工用潤滑油組成物を構成する(B)成分としては、下記の一般式(1)で表されるジエステルを配合する。
R1−OCO−R3−COO−R2 ・・・・・(1)

0013

式中、R1、R2は、炭素数1〜4の直鎖又は分岐鎖を有するアルキル基を示す。R1、R2の炭素数が5以上であると焼鈍性を悪化させることがある。したがってR1、R2の炭素数は1〜3が好ましく、1(メチル基)が特に好ましい。
一方、R3は、炭素数7又は8の直鎖又は分岐鎖を有するアルキレン基を示す。R3の炭素数が6以下では、金属加工時に、ジエステルが気化飛散し、作業環境を悪化させる恐れがある。また、R3の炭素数が9以上であれば、焼鈍性が低下し、被加工材の表面品質を悪化させることがある。

0014

上記ジエステルは、炭素数9又は10の二塩基酸と炭素数1〜4の一価のアルコールから得られる。本発明で用いる炭素数9又は10の二塩基酸は、分岐鎖を有してもよいが、入手容易性の点から直鎖状のものが好ましい。このようなエステルを形成する二塩基酸の代表例としては、ノナン二酸(アゼライン酸)、デカン二酸セバシン酸)およびこれらの混合物が挙げられる。
一方、炭素数が1〜4の一価アルコールとしては、メタノールエタノール、直鎖状または分岐状のプロパノール、直鎖状または分岐状のブタノールおよびこれらの混合物が挙げられる。特に好ましくはメチルアルコールである。

0015

(B)成分の配合量については、組成物全量基準で、0.1〜30質量%が好ましい。0.1質量%未満であると、金属加工性能が充分ではなく、また、摩耗粉の発生を抑制する効果が不充分である。一方、30質量%を超えると、焼鈍性を悪化させ、返って表面品質を悪化させる恐れがある。より好ましくは、0.5〜20質量%であり、特に好ましくは1〜15質量%である。

0016

本発明の金属加工用潤滑油組成物においては、さらに(C)成分として、ジアルキルスルホコハク酸金属塩を配合することが好ましい。
ジアルキルスルホコハク酸金属塩としては、例えば下記の一般式(2−1)及び/又は(2−2)で表されるジアルキルスルホコハク酸金属塩を配合する。

0017

0018

0019

式中、R4、R5およびR6は、炭素数2〜20のアルキル基を示し、R4、R5およびR6は,同一であっても異なっても良い。また、Mは、ナトリウムカリウムなどのアルカリ金属、又はアンモニウム塩を示す。
ジアルキルスルホコハク酸金属塩の具体例としては、例えば、ジヘキシルスルホコハク酸ナトリウムジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、ジデシルスルホコハク酸ナトリウム、ジラウリルスルホコハク酸ナトリウム、ジパミチルスルホコハク酸ナトリウム、ジステアリルスルホコハク酸ナトリウム、ジオレイルスルホコハク酸ナトリウムなどが挙げられる。
前記ジアルキルスルホコハク酸金属塩化合物を配合することによって、摩耗粉の発生をさらに抑制し加工表面の表面品質をさらに向上することができる。また、それとともに組成物の体積低効率を小さくし、静電気による危険性を低減する効果もある。
本発明の金属加工用潤滑油組成物においては、通常これらのジアルキルスルホコハク酸金属塩を組成物全体の0.01〜1質量%、好ましくは0.05〜0.5質量%配合する。

0020

本発明の金属加工用潤滑油組成物においては、さらに(D)成分として、直鎖オレフィンを配合することが好ましい。直鎖オレフィンを配合することにより、加工性を高めることができ、しかも焼鈍性を悪化させることがなく、臭気等作業環境を悪化させることもない。
直鎖オレフィンは、上述の如く、炭素数6〜20のものが好ましい。炭素数が6未満のものは、引火点が低いため適当でない。また炭素数が20を超えるものは、固体状となるため使用が困難であり、しかも鉱油,合成油や他の添加剤などとの混合、溶解が困難となることがあり不適当である。この直鎖オレフィンのうち、分子内に二重結合を1個有し、炭素数が6〜20の化合物が好ましく、特に炭素数が12〜20の1−オレフィン(即ち、直鎖1−オレフィン)が好適である。これらの直鎖オレフィンの具体例としては、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,1−エイコセンあるいはこれらの混合物などを挙げることができる。これらの直鎖オレフィンは、様々な製法によって得たものを用いることができるが、例えばエチレンを通常の手段で重合させて得たエチレンオリゴマーを使用することができる

0021

本発明の金属加工用潤滑油組成物においては、通常これらの直鎖オレフィンを組成物全体の1〜50質量%配合するのが好ましく、3〜30質量%配合するのがより好ましい。直鎖オレフィンの配合量が1〜50質量%であれば、組成物の圧延性能等の加工性を高めることができ、しかも焼鈍性を悪化させることもない。

0022

本発明の金属加工用潤滑油組成物は、前記の各成分(A)及び(B)、好ましくは、さらに(C)、より好ましくは、さらに(D)成分から構成されるが、その他に、必要に応じて、各種の添加剤を本発明の目的を阻害しない範囲で適宜配合することができる。
ここで、各種の添加剤としては、酸化防止剤粘度指数向上剤防錆剤腐食防止剤消泡剤などが挙げられる。

0023

更に、実施例及び比較例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。なお、金属加工油組成物の評価は以下の方法でおこなった。

0024

(1)圧延実験アルミニウム板の圧延)
圧延材
高純度アルミニウム(3N)(板厚1.0mm,板幅60mm,コイル
圧延条件
1)圧延機ワークロール径135mmの4段圧延機を用いて
2)圧延条件
圧延速度:100m/分
前方張力:11.2N,後方張力:5.6N
圧下率:60%(1.0→0.4mm)
圧延距離:150m
給油温度:40℃
圧延油量:30kg
給油量:13L/分

0025

圧延実験の評価
(a)圧延荷重
圧延時の圧延荷重を測定した。
(b)油中摩耗粉量
圧延後の圧延油をフィルターでろ過し、フィルター捕捉物塩酸にて溶解して、アルミニウム含有量をICPによって測定し、試料油中アルミニウム濃度(mg/L)を求めた。
(c)板上摩耗粉量
ヘキサン含浸させたガーゼで圧延材を拭き取り、それを塩酸で溶解してアルミニウム含有量をCIPによって測定し、圧延材に付着していたアルミニウム粉の量を(mg/m2)を求めた。
(d)焼鈍性
圧延後のアルミニウム板を長さ10cmの短尺切り、数十枚重ね合わせた後、厚鋼板で固定し、小型焼鈍炉にて焼鈍した。焼鈍炉の加熱条件は、空気雰囲気中昇温速度5℃/分にて330℃まで加熱し、30分保持後、放冷した。加熱終了後焼鈍板上の焼鈍ステイン発生度合い目視にて判定し、焼鈍性を評価した。
(2)体積抵抗率
JIS C 2101に準拠して測定した。
測定条件は、25℃、250V,1分で行った。

0026

実施例1〜4及び比較例1〜3
第1表に示す配合割合で各成分を配合し、各組成物を調製し、体積抵抗率の測定及び圧延実験を行った。その結果を第1表に示す。

0027

0028

[注]
1)鉱油、40℃動粘度=4.3mm2/s,硫黄分=1質量ppm以下、芳香族分0.1%(JIS K2536 FIA法)、蒸留初留点=275℃、蒸留終点=293.5℃

0029

第1表より、実施例1〜4の金属加工油は、圧延荷重が低く、焼鈍性が良好であるとともに、油中摩耗粉量及び板上摩耗粉量がともに少ないことが分る。また、(C)成分のジスルホコハク酸ナトリウムを配合した実施例3及び4の金属加工油は、油中摩耗粉量及び板上摩耗粉量がより減少すると共に、体積低効率が小さい。さらに(D)成分の1−テトラデセンを配合した実施例4の金属加工油は圧延荷重が低下し、油中摩耗粉量及び板上摩耗粉量がさらに低減する。これに対し、比較例1〜3の金属加工油は、油中摩耗粉量及び板上摩耗粉量がとも多く、表面仕上げが良好な加工物を得ることができない。

0030

本発明の金属加工用潤滑油組成物は、例えば、非鉄金属、特に、アルミニウム材アルミニウム含有率99%以上の高純度材を含む)の圧延用潤滑油剤として用いた場合に、加工性に優れるとともに、圧延摩耗粉の発生を抑制して表面品質に優れた製品を得ることができる。また、本発明の金属加工用潤滑油組成物は、加工時における静電気の発生を抑制する効果も有する。
したがって、本発明の金属加工用潤滑油組成物は、各種金属、特に、非鉄金属又はその合金の圧延をはじめとする金属加工の際の金属加工用潤滑油剤として幅広く、かつ有効に利用できる。

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