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【発明の名称】 銅管加工用潤滑油及びそれを用いた銅管の製造方法
【発明者】 【氏名】渡邉 貴道

【氏名】細見 和弘

【要約】 【課題】抽伸加工あるいは転造加工で潤滑性に優れ、銅磨耗粉の発生が少なく、潤滑油中で銅磨耗粉の分散性に優れ、プラグへの銅磨耗粉の凝着、銅管表面への銅磨耗粉の付着を防ぎ、酸化安定性に優れており、焼鈍後の残油量が少なく、焼鈍時に焼き付きや外面変色がない銅管加工用潤滑油を提供すること。

【解決手段】銅又は銅合金よりなる銅管を加工するための銅管加工用潤滑油である。油性剤として、飽和脂肪酸より構成される炭素数11〜22の脂肪酸エステルと、多価アルコールと飽和脂肪酸とのエステルのうち1種又は2種以上を0.5〜70%(重量%、以下同じ)含有し、残部に基油として、分子量30000以上のポリイソブチレンと、分子量400以下のポリイソブチレンまたはイソパラフィン、または芳香族成分の含有量が10%以下である1000cSt以下の精製鉱油とを含有する。動粘度が50〜2000cStである。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
銅又は銅合金よりなる銅管を加工するための銅管加工用潤滑油であって、
油性剤として、下記の一般式(1)で示される飽和脂肪酸より構成される脂肪酸エステルと、多価アルコールと炭素数10〜18の飽和脂肪酸とのエステルのうち1種又は2種以上を0.5〜70%(重量%、以下同じ)含有し、
残部に基油として、分子量30000以上のポリイソブチレンと、分子量400以下のポリイソブチレンまたはイソパラフィン、または芳香族成分の含有量が10%以下である1000cSt以下の精製鉱油とを含有し、
動粘度が50〜2000cStであることを特徴とする銅管加工用潤滑油。
【化1】


(但し、R1は、炭素数9〜17のアルキル基であり、R2は炭素数1〜4の炭化水素基である。)
【請求項2】
請求項1において、更に、添加剤として、下記の一般式(2)、(3)で示されるフェノール化合物、フェニル−α−ナフチルアミンの芳香族アミン、ソルビタンモノオレート等の多価アルコールの部分エステル、リン酸エステル及びその誘導体の1種または2種以上を0.01〜5%含有することを特徴とする銅管加工用潤滑油。
【化2】


(但し、R3は、炭素数1〜18の炭化水素基である。)
【化3】


(但し、R4は、炭素数1〜18の炭化水素基である。)
【請求項3】
請求項1又は2において、添加剤として、更に、芳香族炭化水素を1〜10%含有することを特徴とする銅管加工用潤滑油。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれか一項において、上記銅管を抽伸加工あるいは転造加工する際に供給されることを特徴とする銅管加工用潤滑油。
【請求項5】
銅又は銅合金からなる銅管に、請求項1〜4のいずれか一項に記載の上記銅管加工用潤滑油を供給し、抽伸加工あるいは転造加工を施すことを特徴とする銅管の製造方法。
【請求項6】
請求項5において、上記抽伸加工あるいは上記転造加工を施した上記銅管の管内雰囲気を非酸化性ガスで置換し、焼鈍を行うことを特徴とする銅管の製造方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、空調機器、冷凍・冷蔵機器の熱交換等に使用される銅あるいは銅合金からなる銅管の製造に使用される銅管加工用潤滑油に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、ルームエアコン等の空調機、冷蔵庫、冷凍庫等の冷凍機の熱交換器には伝熱管が使用されている。伝熱管には、伝熱性、加工性、耐食性に優れた銅及び銅合金(以下、銅と称する)からなる銅管が用いられている。該銅管は、内面及び外面に潤滑油を供して、所定の寸法、内面形状になるよう抽伸加工を施し、数1000mに及ぶ銅管を整列巻きにしたレベルワウンドコイルにする。その後、所定の調質になるよう焼鈍処理が施される。実際、焼鈍処理では、銅管内を窒素ガスや水素ガスなどの非酸化性ガスで置換した後、約500℃で約1時間焼鈍される。
【0003】
一般に抽伸工程では、焼き付きを防止し、所定の溝形状を形成し易くするために、高粘度の高分子合成炭化水素に脂肪酸エステルあるいはアルコール、ポリオールエステル等の油性剤が添加された潤滑油が銅管内外面に供給されている。しかしながら、これらの潤滑油を使用した場合には、後工程の焼鈍で蒸散しきれず、銅管表面が黒く変色する場合(外面変色)がある。
【0004】
また、近年生産能率向上及び歩留まり向上の観点から、抽伸パス回数を少なくするため、抽伸リダクションは大きくなる傾向がある。また、品質向上及び歩留まり向上の観点から、銅管表面には焼き付き傷などがないことが強く要求されるようになっている。これらを解決するために、境界潤滑性に優れた油性剤や極圧剤を過剰に添加したり、高粘度の潤滑油を用いる。上記油性剤は、境界潤滑性に優れるほど、また、その効果を発揮させるほど、化学磨耗も多くなり、発生する銅磨耗粉量も多くなる。
【0005】
さらに、抽伸に用いる潤滑油は、コスト低減のため循環使用する場合が多く、この場合、ろ過装置では銅磨耗粉を除去しきれずに凝集し、銅管表面に付着して表面品質を悪化させるという問題がある。さらに、抽伸機や周辺の設備部材、タンク壁及び配管等に銅磨耗粉が付着し、環境を悪化させる場合もある。
更に、長期間循環使用を行うことによって、潤滑油の酸化劣化が進行し、重質分が生成する。この重質分が銅管表面に残留し、焼鈍後に変色が生じるという問題がある。
【0006】
また、銅管は、上記抽伸後そのまま製品になる場合と、さらに熱伝導性を向上させる目的で銅管内部に溝をつけるために転造される場合がある。上述の潤滑油を用いると、抽伸後、そのまま製品になる場合には、悪臭の問題、あるいは潤滑油コストが高くなるという問題が発生する。
【0007】
また、管内あるいは外面に残留した抽伸潤滑油は、熱と水分があると加水分解しやすくなり、その結果、ギ酸、酢酸等の低級酸が発生する場合がある。製品となった銅管は、出荷まで、あるいは客先で組み立てるまでに高温多湿の環境で放置されることが多く、また、コンテナ輸送等で運送される場合が多いが、これらの環境は決して良くなく、極稀ではあるが、水分、熱、酸素、潤滑油量の条件が、ある条件になった際、銅管表面が「蟻の巣腐食」という腐食を引き起こすことがある。
【0008】
一方、抽伸後、転造される場合には、銅管内面には潤滑油が付着しており、その付着潤滑油は、非酸化性ガス内で焼鈍されることにより、気化あるいは熱分解する。それら気化物質は、体積膨張だけでは銅管外に放出されず、銅管冷却時に凝集し、銅管内面に油分として残留する。その量は、潤滑油の種類、置換ガス、あるいは銅管の長さ、コイルの大きさ、さらには、焼鈍速度、冷却速度によって左右される。
【0009】
銅管に残油が多いと、機器組み立て時に行われるろう付け接合において接合不良が生じ易くなる。また、近年のフロン使用規制にともなって、塩素フリーの代替フロン冷媒が使用されるが、それらは、銅管残留油と相溶し難い。その結果、上記残留油と塩素フリーの代替フロン冷媒とによって生じるコンタミネーションが銅管内に残り、それにより、キャピラリー部が閉塞したり、冷凍機の性能が低下するという問題が生じるため、残油を減らすべくその対策が検討されている。
【0010】
例えば、加工後の銅管内面を洗浄する方法や、銅管を真空中で焼鈍する方法(特許文献1)、焼鈍時にDXガスを通しながら焼鈍し、気化あるいは熱分解気化した物質を銅管外に排出し、残留油を最小限にする方法(特許文献2)等が報告されている。
しかしながら、これらの従来技術では、生産性の低下、莫大な設備費や設備設置スペースが必要となる欠点がある。
【0011】
【特許文献1】特開平1−287258号公報
【特許文献2】特開平6−170348号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、抽伸加工あるいは転造加工で潤滑性に優れ、銅磨耗粉の発生が少なく、潤滑油中で銅磨耗粉の分散性に優れ、プラグへの銅磨耗粉の凝着、銅管表面への銅磨耗粉の付着を防ぎ、酸化安定性に優れており、焼鈍後の残油量が少なく、焼鈍時に焼き付きや外面変色がない銅管加工用潤滑油を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0013】
第1の発明は、銅又は銅合金よりなる銅管を加工するための銅管加工用潤滑油であって、
油性剤として、下記の一般式(1)で示される飽和脂肪酸より構成される脂肪酸エステルと、多価アルコールと炭素数10〜18の飽和脂肪酸とのエステルのうち1種又は2種以上を0.5〜70%(重量%、以下同じ)含有し、
残部に基油として、分子量30000以上のポリイソブチレンと、分子量400以下のポリイソブチレンまたはイソパラフィン、または芳香族成分の含有量が10%以下である1000cSt以下の精製鉱油とを含有し、
動粘度が50〜2000cStであることを特徴とする銅管加工用潤滑油にある(請求項1)。
【化4】


(但し、R1は、炭素数9〜17のアルキル基であり、R2は炭素数1〜4の炭化水素基である。)
【0014】
本発明の銅管加工用潤滑油は、油性剤と基油の成分を選定し、動粘度を調整することにより、抽伸加工あるいは転造加工で潤滑性に優れ、銅磨耗粉の発生が少なく、潤滑油中で銅磨耗粉の分散性に優れ、プラグへの銅磨耗粉の凝着、銅管表面への銅磨耗粉の付着を防ぎ、酸化安定性に優れており、焼鈍後の残油量が少なく、焼鈍時に焼き付きや外面変色がない銅管加工用潤滑油を得ることができる。
【0015】
すなわち、上記油性剤の必須成分として、上記一般式(1)で示される飽和脂肪酸より構成される脂肪酸エステルと、多価アルコールと飽和脂肪酸とのエステルのうち1種又は2種以上を0.5〜70%含有する。これにより、厳しい境界潤滑領域でも、銅磨耗粉の発生が少なく、潤滑油中で銅磨耗粉の分散性に優れ、プラグへの銅磨耗粉の凝着を抑制することができ、抽伸に必要な力を低減させることができる。また、酸化安定性に優れ、長期間循環使用しても、潤滑油の酸化劣化の防ぎ、焼鈍後の銅管表面の変色を抑制することができる。
【0016】
また、基油としては、分子量30000以上のポリイソブチレンと、分子量400以下のポリイソブチレンまたはイソパラフィン、または芳香族成分の含有量が10%以下である1000cSt以下の精製鉱油の1種又は2種以上とを組み合わせて含有し、その組み合わせの割合を調節することによって、潤滑油全体の動粘度が50〜2000cStとなるように調整する。これにより、潤滑性が向上し、優れた成形性を維持し、焼鈍後の残油量を少なくし、かつ、酸化劣化し難くすることができる。
【0017】
第2の発明は、銅又は銅合金からなる銅管に、第1の発明の上記銅管加工用潤滑油を供給し、抽伸加工あるいは転造加工を施すことを特徴とする銅管の製造方法にある(請求項5)。
本発明の銅管の製造方法は、抽伸加工あるいは転造加工において、第1の発明の上記銅管加工油を用いることで、銅管表面への銅磨耗粉の付着が少なく、焼鈍時に焼き付きや外面変色がなく、焼鈍後の残油量が少ない銅管を作製することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
第1の発明の銅管加工用潤滑油は、油性剤として、上記一般式(1)で示される飽和脂肪酸より構成される脂肪酸エステルと、多価アルコールと飽和脂肪酸とのエステルのうち1種又は2種以上を0.5〜70%含有する。
上記油性剤の含有量が0.5%未満の場合には、境界潤滑性に劣り、銅磨耗粉の発生が増えるという問題がある。一方、上記油性剤の含有量が70%を越える場合には、焼鈍の際に、油性剤の揮発、分解が十分に進まず、一部が管内に残留し、焼鈍後の残油が増加するという問題や、また、分解不十分なものが管外面に付着し、焼鈍時に銅管外面が変色するという問題がある。
【0019】
また、上記一般式(1)の脂肪酸エステルのアルキル基R1の炭素数が8以下の場合、及び上記多価アルコールと炭素数10〜18の飽和脂肪酸とのエステルの飽和脂肪酸の炭素数が9以下の場合には、境界潤滑性が劣るという問題がある。一方、上記アルキル基R1の炭素数が18以上の場合、及び上記多価アルコールと炭素数10〜18の飽和脂肪酸とのエステルの飽和脂肪酸の炭素数が19以上の場合には、融点が高く、潤滑油製造時の取り扱いが困難になるおそれや、焼鈍後の残油量が増加するおそれがある。
【0020】
また、上記一般式(1)の脂肪酸エステル及び上記多価アルコールと炭素数10〜18の飽和脂肪酸とのエステルが、不飽和脂肪酸よりなる場合には、酸化安定性に劣り、長期間循環使用を行う際に潤滑油の酸化劣化が進行し、重質分が生成し、この重質分が銅管表面に残留し、焼鈍後に銅管表面に変色が生じるという問題がある。また、上記エステルが、不飽和脂肪酸よりなる場合には、重合反応が生じ、残油量が増加するおそれがある。
【0021】
また、上記炭化水素基R2の炭素数が5以上の場合には、工業生産が難しく、コストアップにつながるおそれや、潤滑油の取り扱いが困難になるおそれがある。
また、上記炭化水素基R2としては、アルキル基等が挙げられ、上記炭化水素基R2は、アルキル基であることが好ましい。
【0022】
上記多価アルコールとしては、例えば、ネオペンチルグリコール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、トリメチロールブタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール等が挙げられる。
【0023】
上記多価アルコールと飽和脂肪酸とのエステルとしては、ネオペンチルグリコールエステル、トリメチロールプロパンエステル、及びペンタエリスリトールエステル等が挙げられる。
【0024】
上記ネオペンチルグリコールエステルとしては、ネオペンチルグリコールカプリン酸ジエステル、ネオペンチルグリコールエステルミリスチン酸エステル、ネオペンチルグリコールラウリン酸モノエステル、ネオペンチルグリコールラウリン酸ジエステル、ネオペンチルグリコールステアリン酸モノエステル、ネオペンチルグリコールステアリン酸ジエステル、ネオペンチルグリコールイソステアリン酸モノエステル、ネオペンチルグリコールイソステアリン酸ジエステル、ネオペンチルグリコール2モル・ダイマ酸1モル・ステアリン酸2モルの複合エステル等が挙げられる。
また、上記ネオペンチルグリコールエステルとしては、特に、ステアリン酸、イソステアリン酸のエステルが好ましい。
【0025】
また、トリメチロールプロパンエステルとしては、例えば、トリメチロールプロパンカプリン酸モノエステル、トリメチロールプロパンカプリン酸ジエステル、トリメチロールプロパンカプリン酸トリエステル、トリメチロールプロパンラウリン酸モノエステル、トリメチロールプロパンラウリン酸ジエステル、トリメチロールプロパンラウリン酸トリエステル、トリメチロールプロパンステアリン酸モノエステル、トリメチロールプロパンステアリン酸ジエステル、トリメチロールプロパンステアリン酸トリエステル、トリメチロールプロパンイソステアリン酸モノエステル、トリメチロールプロパンイソステアリン酸ジエステル、トリメチロールプロパンイソステアリン酸トリエステル、及びトリメチロールプパン2モル・ダイマ酸1モル・ステアリン酸4モルの複合エステル等が挙げられる。
上記トリメチロールプロパンエステルとしては、特に、ステアリン酸、イソステアリン酸のエステルが好ましい。
【0026】
また、ペンタエリスリトールエステルとしては、例えば、ペンタエリスリトールカプリン酸モノエステル、ペンタエリスリトールカプリン酸ジエステル、ペンタエリスリトールカプリン酸トリエステル、ペンタエリスリトールカプリン酸テトラエステル、ペンタエリスリトールラウリン酸モノエステル、ペンタエリスリトールラウリン酸ジエステル、ペンタエリスリトールラウリン酸トリエステル、ペンタエリスリトールラウリン酸テトラエステル、ペンタエリスリトールステアリン酸モノエステル、ペンタエリスリトールステアリン酸ジエステル、ペンタエリスリトールステアリン酸トリエステル、ペンタエリスリトールステアリン酸テトラエステル、ペンタエリスリトールイソステアリン酸モノエステル、ペンタエリスリトールイソステアリン酸ジエステル、ペンタエリスリトールイソステアリン酸トリエステル、ペンタエリスリトールイソステアリン酸テトラエステル、ジペンタエリスリトールカプリン酸モノエステル、ジペンタエリスリトールカプリン酸ジエステル、ジペンタエリスリトールカプリン酸トリエステル、ジペンタエリスリトールカプリン酸テトラエステル、ジペンタエリスリトールカプリン酸ペンタエステル、ジペンタエリスリトールカプリン酸ヘキサエステル、ジペンタエリスリトールラウリン酸モノエステル、ジペンタエリスリトールラウリン酸ジエステル、ジペンタエリスリトールラウリン酸トリエステル、ジペンタエリスリトールラウリン酸テトラエステル、ジペンタエリスリトールラウリン酸ペンタエステル、ジペンタエリスリトールラウリン酸ヘキサエステル、及びペンタエリスリトール2モル・ダイマ酸1モル・ステアリン酸6モルの複合エステル等が挙げられる。
また、上記ペンタエリスリトールエステルとしては、特に、ステアリン酸、イソステアリン酸のエステルが好ましい。
【0027】
また、上記銅管加工用潤滑油は、残部に基油として、残部に基油として、分子量30000以上のポリイソブチレンと、分子量400以下のポリイソブチレンまたはイソパラフィン、または芳香族成分の含有量が10%以下である1000cSt以下の精製鉱油とを含有する。
上記平均分子量30000以上のポリイソブチレンが含まれない場合には、摩擦面へ導入される油量が少なく潤滑不足となるという問題がある。一方、平均分子量400以下のポリイソブチレンまたはイソパラフィン、または芳香族成分の含有量が10%以下である1000cSt以下の精製鉱油が含まれない場合には、高粘度となり、取り扱いが困難で作業性を悪化させるという問題がある。
また、上記基油の含有量は、基本的に、上記添加剤の含有量が確保できる範囲とし、潤滑不足を防ぎ、適正な成形性を確保する。
【0028】
また、上記平均分子量30000以上のポリイソブチレンとしては、工業的に入手することが可能な範囲である、平均分子量30000〜平均分子量60000のポリイソブチレンであることが好ましい。
また、平均分子量400以下のイソパラフィン又はポリイソブチレンとしては、引火する危険性や、潤滑油の臭気を考慮すると、平均分子量80〜平均分子量400のイソパラフィン又はポリイソブチレンであることが好ましい。
【0029】
上記芳香族成分の含有量が10%以下である動粘度1000cSt以下の精製鉱油としては、例えば、具体的に、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油、ノンアロマ鉱油等が挙げられる。
上記精製鉱油において、上記芳香族成分の含有量が重量%で10%を超える場合には、酸化安定性に劣り、より短期間で潤滑油の酸化劣化が進行し、焼鈍後に銅管表面に変色が生じるという問題がある。また、上記芳香族成分の含有量が10%を超える場合には、重合反応が生じ、残油量が増加するおそれがある。
上記芳香族成分の含有量は、より好ましくは5%以下である。
【0030】
また、上記基油としては、ポリイソブチレンとイソパラフィンとを併用することが有用である。この場合には、環境改善、潤滑性に効果がある。更に、ポリイソブチレンあるいはイソパラフィンは、動粘度の鉱油に比べて熱分解し易いため、焼鈍後の残油量を少なくすることができる。
【0031】
また、上記銅管加工用潤滑油は、動粘度が50〜2000cSt(at40℃)である。
上記動粘度が50cSt未満の場合には、潤滑性が不足するという問題や、焼き付きが発生するという問題があり、一方、上記動粘度が2000cStを超える場合には、動粘度が増加し取り扱いが困難になるという問題や、潤滑油の循環ろ過が困難になるという問題や、焼鈍後の残油量の増加や、外面変色が発生するという問題がある。
上記銅管加工用潤滑油の動粘度は、好ましくは50〜1300cStである。
【0032】
上記動粘度は、JIS K 2283の「原油及び石油製品の動粘度試験方法」に準拠して40℃における動粘度を測定し、測定器具としては、JIS K 2839の「石油類試験用ガラス器具」のキャノン−フェンスケ粘度計を用いて測定することができる。
【0033】
なお、油性剤として、上記一般式(1)で示される飽和脂肪酸より構成される脂肪酸エステルと、多価アルコールと炭素数10〜18の飽和脂肪酸とのエステルのうち1種又は2種以上のみを含有する場合、上記基油の合計含有量は、60〜99.5%の範囲となる。しかし、後述する添加剤をさらに加えた場合には、添加剤の含有量に応じて、油性剤と添加剤と基油との合計が100%となるように、基油の合計含有量が変化する。
【0034】
また、本発明の銅管加工用潤滑油は、上記基油と上記油性剤とにより100%になるものであるが、実使用に際して、上述の優れた効果を安定的に操業するために、上記100%の他に、必要に応じて、錆止め剤、腐食防止剤、消泡剤等の一種又は二種以上をさらに添加することも勿論可能である。
【0035】
上記錆止め剤としては、例えば、ジノニルナフタレンスルホン酸バリウム等が挙げられる。
上記腐食防止剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール等が挙げられる。
上記消泡剤としては、例えば、シリコン系のものが挙げられる。
【0036】
上記銅管加工用潤滑油は、更に、添加剤として、第1の添加剤(以下、第1添加剤)としての下記の一般式(2)、(3)で示されるフェノール化合物、フェニル−α−ナフチルアミンの芳香族アミン、ソルビタンモノオレート等の多価アルコールの部分エステル、リン酸エステル及びその誘導体の1種または2種以上を0.01〜5%含有することが好ましい(請求項2)。
【化5】


(但し、R3は、炭素数1〜18の炭化水素基である。)
【化6】


(但し、R4は、炭素数1〜18の炭化水素基である。)
【0037】
この場合には、さらに酸化を防止する効果を得ることができる。上記第1添加剤の含有量が0.01%未満の場合には、酸化防止効果を十分に得られないおそれがあり、一方、上記第1添加剤の含有量が5%を超える場合には、焼鈍後の残油量が増加するおそれがある。
【0038】
また、特に、上記一般式(2)、(3)で示されるフェノール化合物を含有する場合には、厳しい環境下でも、低級有機酸の発生を防止することができ、「蟻の巣腐食」を抑制することができる。
上記フェノール化合物の炭化水素基R3、R4の炭素数が19以上の場合には、冬場等の低温時に析出し易くなるという問題がある。
上記炭化水素基R3及びR4としては、具体的に、例えば、アルキル基等が挙げられる。
【0039】
また、上記銅管加工用潤滑油は、添加剤として、更に、第2の添加剤(以下、第2添加剤)としての芳香族炭化水素を1〜10%含有することが好ましい(請求項3)。
この場合には、成形性をさらに向上させるという効果を得ることができる。
上記芳香族炭化水素の含有量が1%未満である場合には、効果が現れず、一方、上記芳香族炭化水素の含有量が10%を超える場合には、残油量が増加するおそれや、臭気が発生するおそれがある。
【0040】
上記銅管加工用潤滑油は、上記銅管を抽伸加工あるいは転造加工する際に供給されることが好ましい(請求項4)。
即ち、上記銅管加工用潤滑油は、銅管を抽伸加工あるいは転造加工する際に、外面潤滑油及び内面潤滑油として供給することが好ましい。
【0041】
上記外面潤滑油では、抽伸加工で用いられる潤滑油は、循環使用される場合が多いが、抽伸加工時に発生した銅磨耗粉をろ過装置で除去しきることは相当困難である。すなわち、この場合には、銅磨耗粉の発生性、銅磨耗粉の分散性が重要となるため、特に有効である。
【0042】
一方、上記内面潤滑油では、転造加工で用いられる際に、転造後は銅管内面に潤滑油が付着しているため、上記潤滑油を気化あるいは熱分解する。気化物質は体積膨張だけでは銅管外に放出されず、銅管冷却時に凝集し銅管内面に油分として残留する。即ち、この場合には、焼鈍後の銅管内面に残留する潤滑油の低減が重要となるため、特に有効である。
【0043】
上記銅管は、ルームエアコン等の空調機、冷蔵庫、冷凍庫等の冷凍機の熱交換器に用いられる伝熱管として、特に好適に使用することができる。なお、加工の種類を特定することなく、多目的に利用が可能であることは言うまでもない。
【0044】
第2の発明の銅管の製造方法において、上記抽伸加工あるいは上記転造加工を施した上記銅管の管内雰囲気を非酸化性ガスで置換し、焼鈍を行うことが好ましい(請求項6)。
この場合には、焼鈍後の上記銅管の内面に残留する潤滑油の量の低減に非常に有効である。
【実施例】
【0045】
(実施例1)
次に、本発明の実施例について説明する。
本例では、本発明の実施例及び比較例として、総重量540kgのリン脱銅管を、表1及び表2に示す組成の潤滑油(試料E1〜試料E19、試料C1〜試料C7)を使用して抽伸加工を行い、銅管外径φ11.2mm、銅管内径φ10.9mm、肉厚0.15mm、長さ約5800mとし、切断及び整列巻取りして重量250kgのレベルワウンドコイル状の銅管を作製した。
なお、抽伸加工では、抽伸速度600m/minの条件で加工を行った。
【0046】
【表1】


【0047】
【表2】


【0048】
表1及び表2の記号を説明する。
a1:平均分子量60000のポリイソブチレン
a2:平均分子量30000のポリイソブチレン
a3:平均分子量3700のポリイソブチレン
b1:平均分子量120のイソパラフィン
b2:芳香族成分含有量5%、動粘度100cStの精製鉱油
b3:芳香族成分含有量13%、動粘度100cStの精製鉱油
c1:カプリン酸エチル
c2:トリメチロールプロパンラウリン酸トリエステル
c3:ペンタエリスリトールラウリン酸テトラエステル
c4:ステアリン酸ブチル
c5:オレイン酸ブチル
d1:ベンゼンプロパン酸−3,5−ビス(1,1−ジメチルーエチル)−4−ヒドロキシ−オクチルエステル
d2:ジ−ターシャリーブチルパラクレゾール
e1:エチルベンゼン
【0049】
得られた各試料を用い、以下の評価試験を行った。
【0050】
上記レベルワウンドコイル状の銅管の銅管内雰囲気を、水素混合ガス(H2:5%、N2:95%)により置換した後、量産用のローラーハース型焼鈍炉を用いて、銅管の両端を封止し、DXガス雰囲気中において軟質材の焼鈍条件に従って焼鈍処理を施した。
【0051】
<残油量>
焼鈍処理後、コイル上面に相当する銅管をコイルの入り口端から出側端までの各段について1m長さで残油測定用銅管を採取し、有機溶剤で抽出洗浄し、赤外分光分析法によって3000〜2800cm-1における赤外吸光度を測定し、事前に作成しておいた検量線を元に管内に残留する焼鈍残油量を求めた。
【0052】
(評価基準)
5:0.03mg/m以下
4:0.03mg/m超え0.05mg/m以下
3:0.05mg/m超え0.07mg/m以下
2:0.07mg/m超え0.10mg/m以下
1:0.10mg/m超え
【0053】
<潤滑性・銅磨耗粉発生性試験>
ピンオンディスク試験装置を用いて、潤滑性及び銅磨耗粉発生性を評価した。ピンオンディスク試験装置は、銅材のピン状のものを固定する支持部と、これに対面して回転可能に配設されたディスク部とを有している。ピンとしては、純銅で断面積が5mm2の棒状(ピン状)部材を用いた。また、ディスク部には、SKDを使用した。そして、支持部に付与した荷重Fは10kgf、回転数30rpm(回転半径:ディスク部の中心からピンの中心までの距離15mm)、測定時間20min、常温の条件にて測定した。
また、ピンとディスクとは、各種供試油100mL中に浸してある。
【0054】
測定中に支持部にかかる摩擦力をロードセルにより測定し、その平均値を荷重10kgfで除することによって摩擦係数を求め、潤滑性を評価した。
(潤滑性の評価基準)
○:摩擦係数が0.15以下の場合
×:摩擦係数が0.15を超える場合
【0055】
さらに、測定後、供試油中の銅磨耗粉は、王水(硝酸と塩酸との混酸)に溶解し、原子吸光分光分析により銅を定量し、銅磨耗粉発生量を評価した。
(銅磨耗粉発生性の評価基準)
5:50ppm以下
4:50ppm超え100ppm以下
3:100ppm超え200ppm以下
2:200ppm超え500ppm以下
1:500ppm超え
【0056】
<焼鈍後の変色>
焼鈍後の変色は、供試油2gを5mLのガラス容器に入れ、150℃の電気炉内で12時間加熱保持を行った後、銅板上に供試油を0.5g置き、窒素雰囲気中で、580℃で焼鈍した後の銅板の変色を目視により判定した。
(評価基準)
5:全く変色が見られないもの
4:薄い褐色の変色が見られるもの
3:褐色の変色が見られるもの
2:一部黒い変色が見られるもの
1:黒い変色が全体に見られるもの
【0057】
<低級酸発生性評価>
供試油6mLと、蒸留水50mL、銅粉1gを100mLビーカー中に加え、90℃の恒温乾燥機中で48時間加熱した。冷却後、水層の約2mLを抜き取り、水槽に溶出している有機酸イオン濃度をイオンクロマトグラフ法により分析し、低級酸発生性を評価した。分析元素は、ギ酸イオン、酢酸イオン、プロピオン酸イオン、酪酸イオンとした。
(評価基準)
5:1ppm以下
4:1ppm超え3ppm以下
3:3ppm超え5ppm以下
2:5ppm超え10ppm以下
1:10ppm超え
【0058】
これらの評価結果を、表3及び表4に示す。潤滑性は評価が○のものを合格とし、評価が×のものを不合格とした。また、残油量、銅磨耗粉発生性、及び焼鈍後変色は、評価3以上を合格とし、評価1及び2を不合格とした。
【0059】
【表3】


【0060】
【表4】


【0061】
表3より知られるごとく、本発明の実施例である試料E1〜試料E19は、潤滑性、残油量、銅磨耗粉発生性、及び焼鈍後変色の全ての評価項目において、良好な結果を示した。
そのため、本発明によれば、抽伸加工あるいは転造加工で潤滑性に優れ、銅磨耗粉の発生が少なく、潤滑油中で銅磨耗粉の分散性に優れ、プラグへの銅磨耗粉の凝着、銅管表面への銅磨耗粉の付着を防ぎ、酸化安定性に優れており、焼鈍後の残油量が少なく、焼鈍時に焼き付きや外面変色がない銅管加工用潤滑油を得ることができる。
【0062】
また、本発明の実施例である試料E8〜試料E15は、第1添加剤として、ベンゼンプロパン酸,3,5−ビス(1,1−ジメチルーエチル)−4−ヒドロキシ−オクチルエステルまたはジターシャリーブチルパラクレゾールを含有しているため、低級有機酸発生性が特に優れた。
【0063】
表4より知られるごとく、本発明の比較例としての試料C1は、油性剤の含有量が本発明の下限を下回るため、境界潤滑性に劣り、銅磨耗粉の発生が増えるため、潤滑性及び磨耗粉発生性が不合格であった。
また、本発明の比較例としての試料C2は、油性剤の含有量が、本発明の上限を上回るため、焼鈍の際に、油性剤の揮発、分解が十分に進まず、一部が管内に残留し、焼鈍後の残油が増加するという問題や、また、分解不十分なものが管外面に付着し、焼鈍時に銅管外面が変色するという理由により、残油量、焼鈍後変色が不合格であった。
【0064】
また、本発明の比較例としての試料C3は、潤滑油全体の動粘度が本発明の下限を下回るため、潤滑性が不足するという理由により、潤滑性、磨耗粉発生性が不合格であった。
また、本発明の比較例としての試料C4は、潤滑油全体の動粘度が本発明の上限を上回るため動粘度が増加し、焼鈍後の残油が増加するという理由により、残油量が不合格であった。
【0065】
また、本発明の比較例としての試料C5は、平均分子量30000以上のポリイソブチレンを含有していないため、摩擦面へ導入される油量が少なく潤滑が不足するという理由により、潤滑性、磨耗粉発生性が不合格であった。
【0066】
また、本発明の比較例としての試料C6は、芳香族成分の含有量が10%を上回る精製鉱油を含有しているため、酸化安定性に劣り、より短期間で酸化劣化が進行するため、150℃の電気炉内で12時間加熱保持を行った際に潤滑油の酸化劣化が進行して重質分が生成し、この重質分が銅管表面に残留したため、焼鈍後変色が不合格であった。また、芳香族成分の含有量が10%を上回るため、重合反応が生じ、残油量が不合格であった。
【0067】
また、本発明の比較例としての試料C7は、油性剤として、不飽和脂肪酸からなるエステルであるオレイン酸ブチルを含有しているため、150℃の電気炉内で12時間加熱保持を行った際に潤滑油の酸化劣化が進行して重質分が生成し、この重質分が銅管表面に残留したため、焼鈍後変色が不合格であった。また、不飽和脂肪酸からなるエステルであるため、重合反応が生じ、残油量が不合格であった。
【出願人】 【識別番号】000002277
【氏名又は名称】住友軽金属工業株式会社
【出願日】 平成19年1月23日(2007.1.23)
【代理人】 【識別番号】100079142
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 祥泰

【識別番号】100110700
【弁理士】
【氏名又は名称】岩倉 民芳

【識別番号】100130155
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 祥起


【公開番号】 特開2008−179664(P2008−179664A)
【公開日】 平成20年8月7日(2008.8.7)
【出願番号】 特願2007−12457(P2007−12457)