JP2545237B2

JP2545237B2 - 潤滑油

Info

Publication number: JP2545237B2
Application number: JP19014487A
Authority: JP
Inventors: 啓一谷川; 勇三桧垣; 浩之後藤
Original assignee: Nisshin Oil Mills Ltd
Current assignee: Nisshin Oillio Group Ltd
Priority date: 1987-07-31
Filing date: 1987-07-31
Publication date: 1996-10-16
Anticipated expiration: 2011-10-16
Also published as: JPS6436692A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は潤滑性に優れたイミダゾリン系エステル化合
物およびイミダゾリン系酸アミド化合物に関するもので
あり、圧延油、切削油、研削油、引抜き加工油、プレス
加工油等の金属塑性加工油あるいは合成繊維の紡糸油剤
等に利用出来る。特に薄鋼板の圧延において高潤滑性と
高ミルクリーン性すなわち潤滑性と直接焼鈍性に優れて
いる。この他金属の冷間圧延および切削加工、切削加
工、引抜き加工、プレス加工等、金属塑性加工において
優れた特性を示す潤滑油剤に関するものである。

（従来の技術）近年各種機械工業の急速な発展にともなって潤滑油の
使用条件が苛酷化してきており、すぐれた潤滑特性が要
求されるようになってきた。

薄鋼板に使用する冷間圧延油は動・植物油脂（牛脂・
豚脂、大豆油、ナタネ油、パーム油、ヤシ油等）を基油
とするものと鉱油を基油とするものに大別される。近
年、省エネルギー、生産能率の向上に伴ない高速圧延、
高圧下率圧延、ミルクリーン圧延が指向されている。動
・植物油脂を基油に用いた圧延油は高負荷・高速圧延に
適したものであるが、冷間圧延を行なった鋼板の付着油
分を脱脂せずに直接焼鈍すると、焼鈍工程において鋼板
表面汚れを生ずる。つまり潤滑性には優れるがミルクリ
ーン性には不適なものである。

一方、鉱物油を基油とした圧延油を用いて冷間圧延に
供した場合には、冷薄鋼板を直接焼鈍しても表面汚れを
生ずることがなくミルクリーン性に優れている。しか
し、高負荷、高速圧延性に欠ける。

一般に鉱物油を基油とした圧延油は圧延潤滑性を高め
るために、動・植物油脂や脂肪酸（カプリン酸、ラウリ
ン酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノ
レン酸等）あるいは油化学‘73−11月号p.695〜706に掲
載されているようなエステル類（アルコール成分がトリ
メチロールプロパン、ペンタエリスリトール、２−エチ
ルヘキシルアルコール等によるモノエステル、ジエステ
ル、ポリオールエステル等の合成エステル）等の油性向
上剤を添加して用いられているが、これらの添加量はミ
ルクリーン性を保持するために必要最小限の狭い範囲に
調整されている。以上のように高潤滑性と高ミルクリー
ン性を同時に満足させうる冷間圧延油の検討は種々行な
われているが（例えば特開昭56−135600、特開昭59−80
498）両者に適したものがないのが現状である。

一方金属の切削加工・研削加工に用いる潤滑油剤は、
鉱油、動植物油脂、極圧添加剤、界面活性剤、消泡剤、
金属防食剤、酸化防止剤、防腐、防黴剤等を目的に応じ
て適宜混合して組成されている。切削油剤は通常水で10
〜100倍に希釈して使用されているが、場合によっては
水不溶性切削油剤を使用する場合もある。

切削、研削油の具備すべき基本的条件は潤滑性、冷却
性、防錆性およびその他の付帯的条件、例えば起泡性、
手荒れ性、人畜毒性、臭気等を有さないことである。切
削、研削油剤は使用の目的や条件によって重点のおき方
は異なるにしても、上記諸性能をバランスよく具備しな
ければならないが諸条件を満足させ得る切削、研削油剤
が、かならずしも十分でないのが現状である。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は近年潤滑油の使用条件が苛酷化される中です
ぐれた潤滑特性を付与すべく、分子設計された合成潤滑
油を提供するものである。

すなわち高潤滑性、高算定性であり、かつ微生物によ
る劣化がしにくく、腐敗しにくい合成油剤である。

本発明は省エネルギー、省工程など生産能率の向上に
寄与する鋼用冷間圧延油では、高速度、高圧力下で生ず
る熱や機械的剪断に対して安定で、酸化、分解、重合等
の化学反応に対しても安定である。また焼鈍工程におい
て圧延油の熱分解残査を生ずることなく容易に揮散し、
鋼板表面清浄性（ミルクリーン性）と高潤滑性を合せ持
つものである。

一方切削、研削油剤の場合、本発明は潤滑性、冷却
性、防錆性に優れているとともに起泡性、手荒性、人畜
毒性の問題もなくかつ腐敗しにくい合成潤滑油剤であ
る。

（問題点を解決するための手段作用）本発明は一般式（Ａ）（Ｂ）で示されるイミダゾリン
系エステル化合物および（Ｃ）（Ｄ）で示されるイミダ
ゾリン系酸アミド化合物の１種または２種以上を含有す
る潤滑油である。

但し、R₁、R₂:炭素数５以上のアルキル基、アルケニ
ル基、ヒドロキシアルキル基、ヒドロキシアルケニル基
およびフェニル基ｎ＝１〜３の整数Ｘ＝炭素数２以上34以下のアルキル基、アルケニル基
およびフェニル基。

ここで云う潤滑油とは、切削油、研削油や圧延油、引
抜き加工油、プレス加工油等の金属組成加工油や機械潤
滑油等広く各種用途に利用出来るものである。本発明の
合成エステルおよび酸アミド化合物を主成分とした鋼の
冷間圧延油は高潤滑性、高ミルクリーン性を有するもの
で、薄鋼板の圧延と鋼板を脱脂することなく直接焼鈍す
ることを可能とし、またさらに切削油、研削油として潤
滑性、冷却性、防錆性をそなえ、かつ手荒性、人畜毒
性、臭気性等になんら問題のない優れた特性を有するも
のである。

一般式（Ａ）で示されるアルキルイミダゾリンは一般
的にはＮ−アミノエチルエタノールアミンとモルカルボ
ン酸との脱水縮合反応により得ることができる。

一般式（Ｂ）で示されるビスイミダゾリンは炭素数４
以上36以下の二塩基酸とＮ−アミノエチルエタノールア
ミンとの脱水縮合、環化反応により得たヒドロキシビス
イミダゾリンとモノカルボン酸とのエステル化反応より
得ることができる。

一般式（Ｃ）で示されるアルキルイミダゾリンはエチ
レンジアミン、ジエチルトリアミン、トリエチレンテト
ラミン、テトラエチレンペンタミンから選ばれたポリエ
チレンポリアミンとモノカルボン酸との脱水縮合、環化
反応により得ることが出来る。

一般式（Ｄ）で示されるビスイミダゾリンは炭素数４
以上36以下の二塩基酸とポリエチレンポリアミンとの脱
水縮合、環化反応より得るアミノエチルビスイミダゾリ
ンと、モノカルボン酸とのアミド化反応より得ることが
出来る。

上記合成に用いられるモノカルボン酸としては、炭素
数６以上の飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、ヒドロキシ脂肪
酸、合成分枝脂肪酸および芳香族カルボン酸が使用でき
る。

脂肪酸としては、ヘキサン酸、オクタン酸、デカン
酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステア
リン酸、アラキン酸、ベヘニン酸、モンタ酸、パルミト
オレイン酸、オレイン酸、エルカ酸、リシノール酸、ヒ
ドロキシステアリン酸、リノール酸、リノレン酸、イソ
オクチル酸、イソデカン酸、イソラウリン酸、イソミリ
スチン酸、イソパルミチン酸、イソステアリン酸、イソ
アラキン酸等の炭素数６以上30以下の脂肪酸が好まし
い。またラノリン脂肪酸、魚油脂肪酸、大豆油脂肪酸、
ヤシ脂肪酸、牛脂脂肪酸等およびそれらを水素添加した
脂肪酸等の天然脂肪酸を使用することも出来る。

炭素数６以上の脂肪酸と限定したのは炭素数６未満の
脂肪酸とのエステル化生成物や酸アミド化生成物では目
的の潤滑性の向上程度が少ないためである。一方、脂肪
酸の炭素数の上限は規制しないが、一般に工業的に安価
に入手可能な範囲としては炭素数30以下が好ましい。

二塩基酸としてはコハク酸、マレイン酸、フマル酸、
アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジ
酸、ブラシル酸、エイコサジ酸、ダイマー酸等の炭素数
４以上36以下の脂肪族二塩基酸およびフタル酸が一般に
工業的に安価に入手可能で使用することができる。

また一般式（Ｃ）（Ｄ）のアミド化生成物におけるｎ
＝１〜３の範囲に限定した理由はｎ＝４以上になると工
業的入手困難となり本目的の潤滑油には不都合である。

本発明の合成エステルを圧延油、および切削・研削
油、引抜き加工油、プレス加工油等金属塑性加工用潤滑
油、内燃機関潤滑油或いは合成繊維の防糸油剤等に使用
するに際しては、合成エステル単独で使用することもで
きる。また他の基油、例えば鉱物油、動・植物油や一般
に使用されている既存の合成エステルと混合して使用す
ることができる。また目的に応じてこれらに乳化剤を加
えてエマルション液として用いることもできる。

その他一般に実用潤滑剤の添加物として常用されてい
る乳化剤、脂肪酸、酸化防止剤、腐食防止剤、防腐・防
黴剤等と組合せて使用することもできる。

本発明の合成エステル化合物を他の基油等と混合して
用いる場合には、１重量％以上の添加で効果が認められ
るが、５重量％以上望ましくは20重量％以上の含有量と
することによって特性が安定する。

以下、イミダゾリン系エステル化合物およびイミダゾ
リン系酸アミド化合物の合成法の一例を示す。

合成例１（一般式（Ａ）タイプ）攪拌機、温度計、窒素ガス吸込管及び水分離器を備え
た４ツ口フラスコにヤシ油脂肪酸４モル、Ｎ−アミノエ
チルエタノールアミン２モルを仕込み、キノレン還流溶
剤下180〜240℃にて計算量の水が留出するまで反応を行
った。その所要時間は７時間であった。反応終了後キシ
レンを留去させ、次に活性白土にて脱色後、白土を濾別
し、目的とする反応生成物試料記号Ａを820g得た。

合成例２（一般式（Ｂ）タイプ）合成例１と同様に４ツ口フラスコにアジピン酸1.5モ
ル、Ｎ−アミノエチルエタノールアミン３モルを仕込
み、キシレン還流溶剤下、180〜240℃にて計算量の水が
留出するまで反応を行った。その所要時間は８時間であ
った。次にオレイン酸を2.9モル仕込み、180〜230℃に
て計算量の水が留出するまで５時間反応を行ない、引続
きキシレンを留去させ、次に活性白土にて脱色後白土を
濾別し、目的とする反応生成物試料記号Ｄを1060g得
た。

合成例３（一般式（Ｃ）タイプ）合成例１と同様に４ツ口フラスコにイソステアリン酸
（エメリー社製Emersol 871）1.5モル、ジエチレントリ
アミン1.8モルを仕込み、キシレン還流溶剤下、180〜26
0℃にて計算量の水が留出するまで反応を行った。その
所要時間は７時間であった。反応終了後キシレン及び未
反応のジエチレントリアミンを減圧下にて留去し、引続
き安息香酸を1.5モル仕込み、同様にキシレン還流溶剤
下、180〜220℃にて計算量の水が留去するまで、４時間
反応を行い、その後キシレンを留去させ、次に活性白土
にて脱色後、白土を濾別し、目的とする反応生成物試料
記号Ｆを680g得た。

合成例１（一般式（Ｄ）タイプ）合成例１と同様に４ツ口フラスコにダイマー酸（播磨
化成（株）製ハリダイマー300）１モル、トリエチレン
テトラミン２モルを仕込み、キシレン還流溶剤下、180
〜260℃にて計算量の水が留出するまで反応を行った。
その所要時間は７時間であった。次に牛脂脂肪酸1.9モ
ルを仕込み、180〜230℃にて計算量の水が留出するまで
３時間反応を行ない、引続きキシレンを留出させ、さら
に活性白土に脱色後、白土を濾別し目的とする反応生成
物試料記号Ｉを830g得た。以下同様にして製造したイミ
ダゾリン系合成エステルを第１〜２表に、およびイミダ
ゾリン系酸アミド化合物を第３〜４表に示した。

（実施例）実施例１金属塑性加工における一般特性試験本発明の潤滑油の性能試験結果を従来のものと比較し
第５表に示す。

摩擦係数および耐焼付性はパウデン試験機により、耐
熱性は熱天秤によりそれぞれ測定した。

＜パウデン試験機による試験＞低炭素鋼板の表面に各種供試剤を塗油し、塗油面に直
径3/16インチ鋼球を荷重を3kgで押圧し（ヘルツ圧223kg
/mm²）、速度4mm/secで往復摺動させて塗油剤の摩擦係
数を0.15に達するまでの摺動回数（耐焼付性）を測定し
た。

＜熱天秤による試験＞白金るつぼに供試剤を35mg入れてこれをHe雰囲気で毎
分５℃づつ加熱してゆき、るつぼ中の供試剤が分解、焼
失した時点の加熱温度を測定した。

パウデン試験では、実際の塑性加工条件にできるだけ
近似させ、試験温度は塑性変形による発熱を考慮して20
0℃とし、鋼板も塑性変形し易い軟鋼板を使用してい
る。

摩擦係数の実際の加工時の所要動力と対応し、耐焼付
性は焼付疵の発生、工具寿命と対応するものである。

また熱天秤による試験では、供試剤の焼失温度が高い
ほど耐熱性が良いといえる。

実施例２圧延潤滑油実用圧延油の基油に用いられている鉱油あるいはパー
ム油に、添加剤として常用されている乳化剤、脂肪酸及
び酸化防止剤等と本発明の圧延油である合成エステルを
配合した時に得られる圧延油組成の潤滑性と焼鈍性につ
いての評価を行なった。

エマルション圧延は２段ロール式圧延機で、圧延材料
（spcc）1.2×20×200mmを油分濃度３％、浴温50℃の条
件で、圧下率40％における圧延荷重を測定し圧延潤滑性
を評価した。また焼鈍性については供試エマルション液
で圧延したそのままの状態の鋼板を数10枚積み重ねた後
細巾の鋼帯で固定して小型焼鈍炉にて焼鈍した。

焼鈍の際の加熱条件は、HNXガス（H₂:5％）120ml/min
雰囲気中で、昇温速度を10℃/minとして600℃迄加熱
し、600℃で１時間保持後放冷した。その後、鋼板表面
にセロファンテープを貼着し、表面付着物を採取し、こ
れを白色紙にはりつけて汚れの度合を目視判定し、鋼板
表面清浄を評価した。試験結果を第６表にまとめて示す
表中の記号は第１〜４表と同一である。

実施例３切削研削油第７表に本発明物質を配合した切削油（試料No.1〜
４）の耐久試験、四球潤滑性試験αモデル潤滑性試験の
結果を示す。試料No.5、６は市販切削油を示す。

注１） 14日後の状態 ○：変化なし △：やや灰黒色化注２） 14日後の状態 ○：腐敗臭なし △：やや腐敗臭あり注３）各試料液400mlを滅菌した500ml容の平底フラス
コに入れ、30℃で14日間振とう培養（回転数150rpm）し
た。

その後無菌的に試料の一部を接取し、真菌数を測定
し、同時にpHの測定、外観変化および臭気を観察した。
さらにさび止め性能の観察も行なった。

真菌数は抗生物質（クロラムフェニコールおよびテト
ラサイクリン）を添加したポテトデキストロース寒天培
地を用いてプレートカウント法により測定した。

注４）さび止め性の観察は鋳鉄切屑法によって行なっ
た。すなわち、約15gのドライカットした鋳物切屑（FC
−25,8−12メッシュ）をペトリ皿（内径約60mm）に採取
し、これに試料液約25mlを添加し、充分振とうしたの
ち、約４分間静置した。つぎに試料液を傾斜法によって
除去し、ペトリ皿に発生するさびの状態を経時的に調べ
た。

注５）會田式振子型摩擦試験機を用いて測定した。

注６）會田式四球型試験機を用い、200rpmでステップ
ロード法（0.5kg）により試験した。

実施例４水性切削油第８表に本発明物質を配合した水性切削油（試料No.7
〜11）を調整し、滅菌水で希釈して５重量％とし試験液
とした。

第８表に示す配合例を用いて第９表に示す試験を行っ
た。

（発明の効果）本発明の含窒素ポリオールと脂肪酸から得られる合成
エステル化合物は、潤滑特性および安定性が従来の潤滑
油と比べてはるかにすぐれており、圧延油、作動油、切
削・研削油や金属塑性加工用潤滑油、内燃機関用潤滑
油、および合成繊維の紡糸油剤等各種工業用潤滑油とし
て利用可能である。

例えば、既存の合成エステルを冷間圧延油として、あ
るいは添加剤に転用しているものとは異なり、鋼板類の
圧延潤滑性の向上により、従来のパーム油を基油に用い
た場合と比べて動力費の節減など省エネルギー、省資源
的効果をもたらす。また、焼鈍性にも優れており、通常
の電解脱脂を省略することができ、設備コストを低減さ
せることができる。

また切削、研削油に関しては優れた潤滑性を有すると
ともに、臭気、安定性等各種使用条件を充分満足させえ
る高性能な油剤となり得る。

また加工潤滑においては高速加工などの苛酷な条件で
も充分な潤滑が保証され、加工の円滑化、能率化を可能
にする。

焼付疵など、潤滑不足が原因で発生する製品の品質低
下が防止できるとともに、工具の摩耗や破損も抑止さ
れ、製品の品質を高め、工具の寿命を大きく延ばす。

加工時の所要動力を軽減し、省資源、省エネルギーが
一層推進される等の多くの優れた効果を生ずるものであ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ１０Ｎ 40:22 40:24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一般式（Ａ）（Ｂ）で示されるイミダゾリ
ン系エステル化合物および（Ｃ）（Ｄ）で示されるイミ
ダゾリン系酸アミド化合物の１種または２種以上を含有
する潤滑油。但し、R₁、R₂:炭素数５以上のアルキル基、アルケニル
基、ヒドロキシアルキル基、ヒドロキシアルケニル基お
よびフェニル基ｎ＝１〜３の整数Ｘ＝炭素数２以上34以下のアルキル基、アルケニル基お
よびフェニル基。
【請求項２】潤滑油が鋼板の冷間圧延油である特許請求
の範囲第１項記載の潤滑油。
【請求項３】潤滑油が金属の切削油、研削油、引抜き加
工、プレス加工油等の金属加工油が金属塑性加工油であ
る特許請求の範囲第１項記載の潤滑油。