CN104812879B - 水溶性金属加工油剂、金属加工液、以及金属加工方法 - Google Patents

水溶性金属加工油剂、金属加工液、以及金属加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供：通过以规定的(A)～(E)成分为必须成分，不包含环境负荷高的氯·硫·磷等加工性能改进剂，铝或铝合金的切削加工性能·研削加工性能优异，难以腐败变质，乳化分散稳定性、原液稳定性优异的水溶性金属加工油剂(切削油剂·研削油剂)、金属加工液，进一步地也提供使用它们的金属加工方法。

Description

水溶性金属加工油剂、金属加工液、以及金属加工方法
技术领域
本发明涉及切削或研削金属的金属加工中所使用的水溶性金属加工油剂、金属加工液、以及使用它们的金属加工方法。
背景技术
切削加工或研削加工等的金属加工领域中，以加工效率的提高、被加工材料与加工被加工材料的工具间的摩擦抑制、工具的寿命延长效果、切断碎屑的去除等为目的而使用金属加工油剂。金属加工油剂中，包含以矿物油、动植物油、合成油等油份为主要成分的金属加工油剂，与在油份中混合具有表面活性的化合物而赋予水溶性的金属加工油剂。出于资源的有效运用或火灾的防止等理由，近年以来，赋予水溶性的金属加工油剂(称为水溶性金属加工油剂)一直被使用。
要求该水溶性金属加工油剂(切削·研削油剂)具有以下性能。
a)加工性能：当要求生产率的提高时，更有效率的加工的实现是必需的。此外，适用于每种金属材料的油剂也是必需的。
b)耐腐败性能：因为水与有机物共存而发生腐败变质，将导致油剂性能降低。
c)乳化分散稳定性：以赋予润滑性为目的，虽有必要将不溶于水的润滑成分稳定地乳化分散于水中，但因水与油共存而处于不稳定的状态。此外，由加工材料等溶出的金属进一步地使乳化分散状态不稳定。
d)原液稳定性：虽然生产现场中保管的形态为原液，但大多数情况下，为了降低储存时的火灾的危险性而混合水。因水与油共存而处于不稳定的状态。此外，金属加工油剂(切削·研削油剂)原液有时也直接地被放置于容器等中储存于屋外，夏季被暴露于高温下，而冬季被暴露于低温下。即使处于这样的环境下也必须是稳定的。
因此，以提高切削·研削加工或塑性加工的加工性能为目的，提出混合碳原子数6到碳原子数40的直链烯烃(α-烯烃)(参考专利文献1和2)。此外，还提出了以提供切削性·研削性提高、气味少、难腐败、消泡性良好的水溶性切削油为目的而混合蓖麻油酸缩聚物的盐(参考专利文献3)。进一步地，以提高水溶性切削油剂的抗菌性为目的，提出了混合具有环己基的胺(参考专利文献4专利文献4参照)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平2-269798号公报
专利文献2：日本专利特开平2-281097号公报
专利文献3：日本专利特开昭57-159891号公报
专利文献4：日本专利特开平2-242891号公报
发明内容
发明所解决的问题
然而，专利文献1和2中，并没有提出针对水溶性金属油剂的课题即上述b)～d)的解决方案，且如果直链烯烃(α烯烃)的碳原子数长，则有低温下凝固的问题。此外，在碳原子数短的情况下，也担心异味或对皮肤的刺激性。
此外，专利文献3中，虽然提出了a)、b)的解决方案，但不能说是充分的，在此情况下，存在所述c)、d)的解决方案尚未提出的问题。进一步地，专利文献4中，虽然提出了所述b)的解决方案，但并未提出针对其它课题的充分的解决方案。
本发明在如上所述的状况下所完成，目的在于提供：不包含环境负荷高的氯·硫·磷等加工性能改进剂，且铝或铝合金的切削加工性能·研削加工性能优异，还难以腐败变质，乳化分散稳定性、原液稳定性优异的水溶性金属加工油剂(切削油剂·研削油剂)以及将其用水稀释后的金属加工液、以及使用它们的金属加工方法。
解决问题的手段
本发明人为实现上述目的而反复深入研究的结果发现：在水溶性金属加工油剂中，通过以特定的(A)～(E)成分为必要成分，从而得以实现该目的。
本发明是基于该发现而完成的发明。
即，本发明提供：
[1]一种水溶性金属加工油剂，其特征在于，以下述(A)～(E)为必要成分：
(A)α-烯烃，其在用水稀释前的原液组合物中的含量为15质量％以上65质量％以下，并至少包含碳原子数14～16的α-烯烃；
(B)选自于蓖麻油酸的脱水缩合脂肪酸、以及蓖麻油酸脱水缩合脂肪酸与羧酸的脱水缩合脂肪酸中的至少1种，其在用水稀释前的原液组合物中的含量为5质量％以上30质量％以下；
(C)选自于不包括所述(B)成分的一元羧酸和二元羧酸中的至少一种；
(D)满足下述(1)～(3)的不包含羟基的烷基胺(D1)和烷醇胺(D2)：
(1)(D1)在用水稀释前的原液组合物中的含量为2质量％以上30质量％以下；
(2)(D)成分的总量为所述(B)成分与(C)成分的中和当量以上；
(3)(D)成分中(D1)成分所占的比率即〔(D1)/(D1+D2)〕为15摩尔％以上60摩尔％以下；
(E)非离子型表面活性剂，选自于一元醇、多元醇以及它们的衍生物中的至少一种。
[2]根据上述[1]所述的水溶性金属加工油剂，其中，所述(D1)成分包含二环己基胺和N-甲基二环己基胺的至少任一种；
[3]根据上述[1][或2]所述的水溶性金属加工油剂，其中，进一步地包含(F)水；
[4]一种金属加工液，其特征在于，其是将上述[1]～[3]中任一项所述的水溶性金属加工油剂用水进行稀释而成；
[5]一种金属加工方法，其特征在于，使用上述[1]～[3]中任一项所述的水溶性金属加工油剂加工由铝或铝合金构成的被加工材料；
[6]一种金属加工方法，其特征在于，使用上述[4]所述的金属加工液加工由铝或铝合金构成的被加工材料；以及
[7]根据上述[5]或[6]所述的金属加工方法，其中，金属加工方法为切削加工或研削加工。
发明效果
根据本发明，从而可以提供：不包含环境负荷高的氯·硫·磷等加工性能改进剂，铝或铝合金的切削加工性能·研削加工性能优异，难以腐败变质，乳化分散稳定性、原液稳定性优异的水溶性金属加工油剂(切削油剂·研削油剂)以及将其用水稀释后的金属加工液、并且使用它们的金属加工方法。
具体实施方式
首先，关于本发明的水溶性金属加工油剂进行说明。
[水溶性金属加工油剂]
本发明的水溶性金属加工油剂，其特征在于，以下述(A)～(E)成分为必要成分。此外，上述水溶性金属加工油剂为用水稀释前的原液组合物。
＜(A)α-烯烃(基油、乳化剂(不溶于水))＞
本发明中的(A)成分即α-烯烃，其在用水稀释前的原液组合物中的含量为15质量％以上65质量％以下，优选为20质量％以上60质量％以下，更优选为25质量％以上60质量％以下。如果其含量为小于15质量％，则不能发挥充分的加工性能；另一方面，如果大于65质量％，则要减少其它成分的混合量，而导致加工性能以外的性能降低，且损害乳化分散稳定性。
此外，本发明中的α-烯烃，其至少包含碳原子数14～16的α-烯烃。如果α-烯烃的碳原子数小于14，则有时异味或对皮肤的刺激性会变强；另一方面，如果碳原子数大于16，则乳化分散稳定性降低，且原液在低温下凝固。
＜(B)蓖麻油酸的脱水缩合脂肪酸、以及蓖麻油酸脱水缩合脂肪酸与羧酸的脱水缩合脂肪酸＞
本发明中的(B)成分，其在用水稀释前的原液组合物中的含量为5质量％以上30质量％以下，优选为5质量％以上25质量％以下，更优选为5质量％以上20质量％以下。如果其含量小于5质量％，则不能发挥充分的加工性能；如果大于30质量％，则不能取得与混合量相当的效果，此外，要减少其它成分的混合量，而导致损害加工性能或耐腐败性能。
作为蓖麻油酸的脱水缩合脂肪酸，可以列举出：由蓖麻油等所获得的蓖麻油酸(12-羟基十八碳-9-烯酸)为主要成分的脂肪酸的缩聚脂肪酸。将以所述蓖麻油酸为主要成分的脂肪酸例如在惰性氛围下加热到200℃左右时开始脱水缩聚，而得到目标缩聚脂肪酸。以所述蓖麻油酸为主要成分的脂肪酸、只要不妨碍作为其本来目的的效果，也可包含作为来自于原料即蓖麻油的杂质的与蓖麻油酸碳原子数不同的脂肪酸。
蓖麻油酸的缩聚度通过反应时间来调整。如果反应时间变长，则酸值以及羟值将下降，而能得到缩聚度高的脂肪酸。
此外，蓖麻油酸脱水缩合脂肪酸与羧酸的脱水缩合脂肪酸通过在蓖麻油酸的脱水缩聚物中进一步地添加一元羧酸以进行脱水缩聚而获得。反应的进程通过羟值的下降以确认。
作为该反应中使用的一元羧酸，可以是饱和羧酸也可以是不饱和羧酸，但在碳原子数小的羧酸作为未反应物残留的情况下，因可能成为不愉快的气味或金属腐蚀的原因，所以优选碳原子数4以上的羧酸。作为饱和羧酸，可以列举出：己酸、庚酸、辛酸、2-乙基己酸、壬酸、异壬酸、癸酸、新癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸、山嵛酸以及木蜡酸等。作为不饱和羧酸，可以列举出：十一碳烯酸、油酸、反油酸、芥酸、神经酸、亚油酸、γ-亚麻酸、花生四烯酸、α-亚麻酸、十八碳四烯酸、二十碳五烯酸、以及二十二碳六烯酸等。
＜(C)不包含所述(B)成分的一元羧酸以及二元羧酸＞
作为用作本发明中的(C)成分的一元羧酸以及二元羧酸，可以是不饱和羧酸、饱和羧酸，也可以具有直链状结构或环状结构。优选地，其为总碳原子数4～30的一元羧酸以及二元羧酸。
作为可用作(C)成分的一元羧酸，可以适用在制造所述(B)成分时所使用的一元羧酸，还有塔尔油脂肪酸等。
此外，作为二元羧酸，可以列举为：例如，己二酸、辛二酸、癸二酸、壬二酸、十二烷二酸等。
＜(D)不包含羟基的烷基胺(D1)以及烷醇胺(D2)＞
本发明中的(D)成分为满足下述(1)～(3)的不包含羟基的烷基胺(D1)以及烷醇胺(D2)。
(1)(D1)在用水稀释前的原液组合物中的含量为2质量％以上30质量％以下。如果该(D1)的含量为2质量％以上30质量％以下，则耐腐败性能良好，同时可发挥充分的加工性能。其含量优选为3质量％以上20质量％以下，更优选为4质量％以上15质量％以下。
(2)(D)成分的总量为所述(B)成分与(C)成分的中和当量以上。如果(D)成分的总量为该中和当量以上，则乳化分散稳定性将变得良好，且能发挥充分的加工性能。
(3)(D)成分中(D1)成分所占的比率即(D1)/(D1+D2)为15摩尔％以上60摩尔％以下。如果其比率小于15摩尔％，则不能获得充分的加工性能；另一方面，如果该比率大于60摩尔％，则乳化分散稳定性将下降。该比率优选为20摩尔％以上55摩尔％以下，更优选为25摩尔％以上50摩尔％以下。
作为上述不包含羟基的烷基胺(D1)，可以列举为：具有碳原子数6～30的直链状、环状或分支状的饱和或不饱和的烃基的烷基胺。此外，作为该烃基，可以列举为，例如，甲基、乙基、丙基、丁基、己基、环己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基、二十一烷基(ペンタイコシル基)、二十二烷基、二十三烷基、二十四烷基、二十五烷基、二十六烷基、二十七烷基、二十八烷基、二十九烷基以及三十烷基等烷基，或己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基、十一碳烯基、十二碳烯基、十三碳烯基、十四碳烯基、十五碳烯基、十六碳烯基、十七碳烯基、十八碳烯基、十九碳烯基、二十碳烯基(イコセニル基)、二十一碳烯基(ヘンイコセニル基)、二十二碳烯基、二十三碳烯基、二十四碳烯基、二十五碳烯基、二十六碳烯基、二十七碳烯基、二十八碳烯基、二十九碳烯基以及三十碳烯基(トリアコンテニル基)等烯基，或具有2个以上双键的烃基等。
此外，本发明中，优选地，(D1)成分包含二环己基胺和N-甲基二环己基胺的至少任一种。
此外，作为烷醇胺(D2)，可以列举为：例如，单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、N-乙基乙醇胺、N,N-二乙基乙醇胺、N-丙基乙醇胺、N,N-二丙基乙醇胺、N-环己基二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、单丙醇胺、二丙醇胺、三丙醇胺、N-甲基丙醇胺、N,N-二甲基丙醇胺、N-乙基丙醇胺、N,N-二乙基丙醇胺、N-丙基丙醇胺、N,N-二丙基丙醇胺、2-氨基-2-甲基丙醇、单丁醇胺、二丁醇胺、三丁醇胺、N-甲基丁醇胺、N,N-二甲基丁醇胺、N-乙基丁醇胺、N,N-二乙基丁醇胺、N-丙基丁醇胺、N,N-二丙基丁醇胺等。
另外，上述当中，各烷醇基既可以是直链状、环状或分支状，也可以具有双键。此外，被氨基结合的各烃基既可以是直链状、环状或分支状，也可以具有双键。
＜(E)非离子型表面活性剂＞
本发明中的(E)成分选自于一元醇、多元醇以及它们的衍生物中的至少1种。
作为一元醇，可以列举出：例如，甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、辛醇、癸醇、十二烷醇、十三烷醇、十四烷醇、十五烷醇、十六烷醇、十七烷醇、十八烷醇(包含硬脂醇)、十九烷醇、二十烷醇、二十一烷醇、二十三烷醇、二十四烷醇、二十六烷醇、二十八烷醇、辛烯醇、癸烯醇、十二碳烯醇、十三碳烯醇、十四碳烯醇、十五碳烯醇、十六碳烯醇、十七碳烯醇、十八碳烯醇(包含油醇)、十九碳烯醇、二十碳烯醇、二十一碳烯醇、二十三碳烯醇、二十四碳烯醇、二十六碳烯醇、二十八碳烯醇等脂肪族一元醇；环戊醇、环己醇等脂环式一元醇；苯酚、甲酚、二甲苯酚、丁基苯酚、萘酚等芳香族醇；苄醇、苯乙醇、肉桂醇等芳香脂肪族醇等。
作为多元醇，可以列举出：例如，乙二醇、丙二醇、丁二醇、丙三醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、己三醇、双三羟甲基丙烷、双季戊四醇、三羟基硬脂醇、山梨糖醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙烯聚丙二醇等。
另外，上述当中，与醇基结合的各烃基既可以是直链状、环状或分支状，也可以具有双键。
进一步地，作为一元醇的衍生物，可以列举出：对所述一元醇的环氧乙烷、环氧丙烷等的加合物等；作为多元醇的衍生物，可以列举出：对所述多元醇的环氧乙烷、环氧丙烷等的加合物等；此外，可以列举出：山梨醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯等所述醇与所述羧酸的酯类化合物，脂肪酸烷醇酰胺等酰胺化合物等。
上述(E)成分的油剂中的混合量优选为1质量％以上20质量％以下。
＜(F)水＞
本发明的水溶性金属加工油剂(原液组合物)中，视需要也可以包含规定量的水。就赋予水溶性的观点而言，以水溶性金属加工油剂的总量为基准，水的量优选为3质量％以上50质量％以下、更优选为4质量％以上45质量％以下，进一步地优选为6质量％以上40质量％以下。
＜其它的配合剂＞
本发明的水溶性金属加工油剂中，在不阻碍本发明的目的的范围内，进一步地还可以混合其它的成分。例如，可以混合表面活性剂、润滑性改进剂、金属钝化剂、消泡剂、杀菌剂以及抗氧化剂等。
(表面活性剂)
作为表面活性剂，可以列举出：阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、以及两性表面活性剂等。作为阴离子表面活性剂，具有烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐等。作为阳离子表面活性剂，具有烷基三甲基铵盐、二烷基二甲基铵盐、烷基二甲基苄基铵盐等季铵盐等。作为两性表面活性剂，可以列举出作为甜菜碱系的烷基甜菜碱等。
(润滑性改进剂)
作为润滑性改进剂，可以列举出：石蜡系或环烷系等矿物油，聚α烯烃、烷基苯、酯等的合成油，蓖麻油、菜籽油等的植物油，羊毛脂等的油脂以及它们的纯化物等等。
(金属钝化剂、抗氧化剂)
作为金属钝化剂，可以列举出：例如，苯并三唑、咪唑啉、嘧啶衍生物、以及噻二唑、磷酸钠盐、磷酸酯衍生物等。
作为抗氧化剂，可以列举出：烷基化二苯胺、苯基-α-萘胺、烷基化苯基-α-萘胺等的胺系抗氧化剂；2,6-二叔丁基苯酚、4,4’-亚甲基双(2,6-二叔丁基苯酚)、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸异辛酯、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯等的苯酚系抗氧化剂；3,3’-硫代二丙酸二月桂酯等的硫系抗氧化剂；亚磷酸酯等磷系抗氧化剂；进一步地还有钼系抗氧化剂等。
(杀菌剂、消泡剂)
作为杀菌剂，可以列举出：例如，三嗪系防腐剂、烷基苯并咪唑系防腐剂、异噻唑啉系防腐剂、吡啶系防腐剂、苯酚系防腐剂、吡啶硫酮系防腐剂等。
作为消泡剂，可以列举出：有机硅系化合物、聚醚系化合物等。
[金属加工液]
本发明的金属加工液通过将本发明的水溶性金属加工油剂(原液组合物)在水中稀释而获得。此处的水可以是工业用水、自来水、井水、离子交换水、蒸馏水等的任一种，并没有特别地限定。作为本发明的水溶性金属加工油剂稀释后使用的浓度，优选为3体积％以上20体积％以下。更优选为5体积％以上，进一步地优选为10体积％以上。如果稀释浓度小于3体积％，则恐怕难以获得充分的加工性能。另一方面，如果大于20体积％，则有损害稀释液的稳定性的可能性。
随后，将对本发明的金属加工方法进行说明。
[金属加工方法]
本发明的金属加工方法，其特征在于，使用所述水溶性金属加工油剂(原液组合物)、或该水溶性金属加工油剂用水稀释后的金属加工液，加工由铝或铝合金构成的被加工材料。
作为金属加工的种类，可以适当地使用于切削加工、研削加工、冲裁加工(打抜き加工)、研磨、卷压加工(絞り加工)、拉丝加工(抽伸加工)、轧制加工等各种金属加工领域。本发明的水溶性金属加工油剂、金属加工液，其在用于由铝或铝合金构成的被加工材料的切削加工或研削加工的情况下，可以获得特别理想的加工性能。
根据本发明，可以实现更有效率的铝或铝合金的加工，因难以腐败变质而维持工作环境良好，因乳化分散稳定性也优异而有降低油剂使用量的可能。进一步地，因原液稳定性优异，从而在各种各样的生产现场的环境中不损害加工性。
实施例
以下，列举实施例进一步详细地说明本发明，但本发明并不限于下述实施例。根据如下所述的评价方法，评价实施例和比较例涉及的水溶性金属加工油剂以及金属加工液的特性。
＜各评价方法＞
(1)原液稳定性评价
在100mL的透明玻璃瓶中加入各水溶性金属加工油剂(切削·研削油剂)原液80mL，在0℃、25℃以及50℃的恒温槽中分别静置24小时后，观察外观，根据以下的评价基准评价原液稳定性。
(原液稳定性的评价基准)
·合格：无分离、沉降·沉淀、凝固
·不合格：有分离、沉降·沉淀、凝固
(2)分散稳定性(稀释液稳定性)评价
将各水溶性金属加工油剂(切削·研削油剂)原液使用用水以及氯化镁调整至含有200ppm镁离子后的镁调节水(Mg调节水)稀释至5容量％，观察24小时后的外观，根据以下的评价基准评价分散稳定性。
(分散稳定性的评价基准)
·合格：无分离、不均匀化的情况
·不合格：有分离、不均匀化的情况
(3)加工性能评价
将各水溶性金属加工油剂(切削·研削油剂)原液用水稀释至5容量％，以以下条件进行钻孔加工(下穴ドリル加工)后，进行滚丝加工(転造タップ加工)，测定滚丝加工时的最大攻丝扭矩(タップトルク)。其结果的平均值用第1表所示的基准评价。
(钻孔加工与滚丝加工的加工条件)
·使用机械
株式会社MECTRON社制、攻丝中心MTV-T350(タッピングセンタ－MTV－T350)
·被削材料
A6061(JIS规格)、A390(AA规格)
·底孔加工
使用工具：住友电工HARD METAL株式会社制、IGETALLOY SUPER MULTIDRILLMDS093MG T4120、钻头直径9.3mm
速度：80m/min
进给：0.15mm/rev
深度：30mm(盲孔)
·攻丝加工
工具：OSG株式会社制、Nu-Roll Tap B-NRT、M10×P1.5
速度：20m/min
深度：25mm
·加工n数：9
加工性能的评价基准示于第1表。
[表1]
第1表
(4)耐腐败性能
在将各水溶性金属加工油剂(切削·研削油剂)原液用水稀释至3容量％的试样100mL中，添加入如下所述的腐败液A 5mL、腐败液B 0.5mL，在30℃、150rpm的条件下进行7天的振荡培养，在第7天时，添加入腐败液A 2.5mL、腐败液B 0.25mL，进一步地再进行7天的振荡培养，之后测定活菌数。另外，腐败实验条件、活菌数的测定方法根据如下所述实施。
(腐败实验条件)
·培养条件：添加3g的FC200干切屑(ドライ切粉)，在30℃、150rpm的条件下进行振荡。
·腐败液A：在腐败变质后的乳液型切削液中加入日本制药制SCD培养基“DAIGO(ダイゴ)”，进行72小时通气使之活化。
·腐败液B：在腐败变质后的乳液型切削液中加入日本制药制马铃薯葡萄糖琼脂培养基“DAIGO”，进行72小时通气使之活化。
(活菌数的测定方法)
通过三爱石油株式会社制“SAN-AI BIOCHECKER TTC”，根据小于103个、103个/mL、104个/mL、105个/mL、106个/mL、107个/mL的6阶段对1mL中的细菌数进行测定，按照以下的评价基准对耐腐败性能进行评价。
(耐腐败性能的评价基准)
·非常优秀：103个/mL以下
·优秀：104个/mL以上105个/mL以下
·差：106个/mL以上
＜实施例1～7＞
(水溶性金属加工油剂的调制)
按照第2表所示的配比基材·配比比率，调制各实施例所使用的水溶性金属加工油剂(切削·研削油剂)原液。
[表2]
第2表
上述第2表中的配比基材的详情如下所述。
·矿物油(40℃运动粘度：9.5mm2/s、100℃运动粘度：2.3mm2/s)
·缩聚脂肪酸1(氮气流下以200℃将蓖麻油酸进行加热脱水缩合后的缩合物、酸值：34mg KOH/g、羟值：28mg KOH/g、皂化值：198mg KOH/g)
·缩聚脂肪酸2(氮气流下以200℃将蓖麻油酸进行加热脱水缩合后的缩合物、酸值：53mg KOH/g、羟值：42mg KOH/g、皂化值：196mg KOH/g)
·缩聚脂肪酸3(氮气流下以200℃将蓖麻油酸进行加热脱水缩合后，进一步地加入油酸再进行加热脱水缩合后的缩合物、酸值：85mg KOH/g、羟值：15mg KOH/g、皂化值：195mg KOH/g)
·非离子表面活性剂1(聚氧乙烯丙烯单亚烷基醚、HLB：13)
·非离子表面活性剂2(二乙二醇单丁基醚)
·非离子表面活性剂3(油醇)
(性能评价)
使用如上所述调制的各水溶性金属加工油剂等，进行所述的各种评价。总结评价结果表示于第3表。
＜比较例1～10＞
与所述实施例1～7同样地，按照下述第4表所示的配比基材·配比比率，调制水溶性金属加工油剂(切削·研削油剂原液)，同样地进行各种性能评价。其结果表示于第5表。
[表4]
第4表
工业上的可利用性
根据本发明的水溶性金属加工油剂、金属加工液以及使用它们的金属加工方法，可以实现更有效率的铝以及铝合金的加工，且可以因难以腐败变质而维持良好的工作环境，因乳化分散稳定性亦优异而降低油剂使用量。进一步地，因原液稳定性优异，从而在各种各样的生产现场的环境中不存在损害加工性的情况。

Claims (59)

1.一种水溶性金属加工油剂，其特征在于，以下述的(A)～(E)为必要成分：
(A)在用水稀释前的原液组合物中的含量为25质量％以上65质量％以下的碳原子数14～16的α-烯烃；
(B)选自于蓖麻油酸的脱水缩合脂肪酸、以及蓖麻油酸脱水缩合脂肪酸与羧酸的脱水缩合脂肪酸中的至少1种，其在用水稀释前的原液组合物中的含量为5质量％以上30质量％以下；
(C)选自于不包括所述(B)成分的一元羧酸和二元羧酸中的至少1种；
(D)满足下述(1)～(3)的不包含羟基的烷基胺(D1)和烷醇胺(D2)：
(1)(D1)在用水稀释前的原液组合物中的含量为2质量％以上30质量％以下；
(2)(D)成分的总量为所述(B)成分与(C)成分的中和当量以上；
(3)(D)成分中(D1)成分所占的比率即(D1)/(D1+D2)为15摩尔％以上60摩尔％以下；
(E)非离子型表面活性剂，选自于一元醇、多元醇以及它们的衍生物中的至少1种。
2.根据权利要求1所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，所述(B)成分中的蓖麻油酸的脱水缩合脂肪酸是以蓖麻油酸即12-羟基十八碳-9-烯酸为主要成分的脂肪酸的缩聚脂肪酸。
3.根据权利要求2所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，以所述蓖麻油酸为主要成分的脂肪酸包含作为来自于原料即蓖麻油的杂质的与蓖麻油酸碳原子数不同的脂肪酸。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，为了获得所述(B)成分中的蓖麻油酸脱水缩合脂肪酸与羧酸的脱水缩合脂肪酸而使用的羧酸是碳原子数4以上的一元羧酸。
5.根据权利要求4所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，所述羧酸为1元饱和羧酸。
6.根据权利要求5所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，所述饱和羧酸选自于己酸、庚酸、辛酸、2-乙基己酸、壬酸、异壬酸、癸酸、新癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸、山萮酸以及木蜡酸。
7.根据权利要求4所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，所述羧酸为1元不饱和羧酸。
8.根据权利要求7所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，所述不饱和羧酸选自于十一碳烯酸、油酸、反油酸、芥酸、神经酸、亚油酸、γ-亚麻酸、花生四烯酸、α-亚麻酸、十八碳四烯酸、二十碳五烯酸以及二十二碳六烯酸。
9.根据权利要求1～3中任一项所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，所述(C)成分中的一元羧酸选自于己酸、庚酸、辛酸、2-乙基己酸、壬酸、异壬酸、癸酸、新癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸、山萮酸、木蜡酸、十一碳烯酸、油酸、反油酸、芥酸、神经酸、亚油酸、γ-亚麻酸、花生四烯酸、α-亚麻酸、十八碳四烯酸、二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸以及塔尔油脂肪酸。
10.根据权利要求1～3中任一项所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，所述(C)成分中的二元羧酸选自于己二酸、辛二酸、癸二酸、壬二酸以及十二烷二酸。
11.根据权利要求1～3中任一项所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，所述(D1)成分为具有碳原子数6～30的直链状、环状或分支状的饱和或不饱和的烃基的烷基胺。
12.根据权利要求11所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，所述烃基为选自于己基、环己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基、二十一烷基、二十二烷基、二十三烷基、二十四烷基、二十五烷基、二十六烷基、二十七烷基、二十八烷基、二十九烷基以及三十烷基的烷基。
13.根据权利要求11所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，所述烃基为选自于己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基、十一碳烯基、十二碳烯基、十三碳烯基、十四碳烯基、十五碳烯基、十六碳烯基、十七碳烯基、十八碳烯基、十九碳烯基、二十碳烯基、二十一碳烯基、二十二碳烯基、二十三碳烯基、二十四碳烯基、二十五碳烯基、二十六碳烯基、二十七碳烯基、二十八碳烯基、二十九碳烯基以及三十碳烯基的烯基。
14.根据权利要求11所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，所述烃基为具有2个以上双键的烃基。
15.根据权利要求1～3中任一项所述的水溶性金属加工油剂，其中，所述(D1)成分包含二环己基胺和N-甲基二环己基胺的至少任一种。
16.根据权利要求1～3中任一项所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，作为所述(D2)成分的烷醇胺中的烷醇基为直链状、环状或分支状。
17.根据权利要求1～3中任一项所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，被作为所述(D2)成分的烷醇胺中的氨基结合的烃基为直链状、环状或分支状。
18.根据权利要求16所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，所述烷醇基和/或被氨基结合的烃基具有双键。
19.根据权利要求17所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，所述烷醇基和/或被氨基结合的烃基具有双键。
20.根据权利要求1～3中任一项所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，所述(D2)成分选自于单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基乙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺、N-乙基乙醇胺、N，N-二乙基乙醇胺、N-丙基乙醇胺、N，N-二丙基乙醇胺、N-环己基二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、单丙醇胺、二丙醇胺、三丙醇胺、N-甲基丙醇胺、N，N-二甲基丙醇胺、N-乙基丙醇胺、N，N-二乙基丙醇胺、N-丙基丙醇胺、N，N-二丙基丙醇胺、2-氨基-2-甲基丙醇、单丁醇胺、二丁醇胺、三丁醇胺、N-甲基丁醇胺、N，N-二甲基丁醇胺、N-乙基丁醇胺、N，N-二乙基丁醇胺、N-丙基丁醇胺、以及N，N-二丙基丁醇胺。
21.根据权利要求1～3中任一项所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，与所述一元醇和多元醇中的醇基结合的烃基为直链状、环状或分支状。
22.根据权利要求21所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，与所述醇基结合的烃基具有双键。
23.根据权利要求1～3中任一项所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，所述一元醇为选自于甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、辛醇、癸醇、十二烷醇、十三烷醇、十四烷醇、十五烷醇、十六烷醇、十七烷醇、十八烷醇、十九烷醇、二十烷醇、二十一烷醇、二十三烷醇、二十四烷醇、二十六烷醇、二十八烷醇、辛烯醇、癸烯醇、十二碳烯醇、十三碳烯醇、十四碳烯醇、十五碳烯醇、十六碳烯醇、十七碳烯醇、十八碳烯醇、十九碳烯醇、二十碳烯醇、二十一碳烯醇、二十三碳烯醇、二十四碳烯醇、二十六碳烯醇、二十八碳烯醇的脂肪族一元醇。
24.根据权利要求1～3中任一项所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，所述一元醇为选自于环戊醇和环己醇的脂环式一元醇。
25.根据权利要求1～3中任一项所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，所述一元醇为选自于苯酚、甲酚、二甲苯酚、丁基苯酚以及萘酚的芳香族醇。
26.根据权利要求1～3中任一项所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，所述一元醇为选自于苄醇、苯乙醇以及肉桂醇的芳香脂肪族醇。
27.根据权利要求1～3中任一项所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，所述多元醇选自于乙二醇、丙二醇、丁二醇、丙三醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、己三醇、双三羟甲基丙烷、双季戊四醇、三羟基硬脂醇、山梨糖醇、聚乙二醇、聚丙二醇以及聚乙烯聚丙二醇。
28.根据权利要求1～3中任一项所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，所述一元醇的衍生物选自于对所述一元醇的环氧乙烷加合物和对所述一元醇的环氧丙烷加合物。
29.根据权利要求1～3中任一项所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，所述多元醇的衍生物选自于对所述多元醇的环氧乙烷加合物和对所述多元醇的环氧丙烷加合物。
30.根据权利要求1～3中任一项所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，所述一元醇的衍生物或多元醇的衍生物选自于山梨醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯以及脂肪酸烷醇酰胺。
31.根据权利要求1～3中任一项所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，所述(E)成分的油剂中的混合量为1质量％以上20质量％以下。
32.根据权利要求1～3中任一项所述的水溶性金属加工油剂，其中，进一步地包含(F)水。
33.根据权利要求32所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，以油剂的总量为基准，所述(F)水的混合量为3质量％以上50质量％以下。
34.根据权利要求1～3中任一项所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，其进一步地混合有选自表面活性剂、润滑性改进剂、金属钝化剂、消泡剂、杀菌剂以及抗氧化剂中的至少一种。
35.根据权利要求34所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，所述表面活性剂选自于阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂以及两性表面活性剂。
36.根据权利要求35所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，所述阴离子表面活性剂选自于烷基苯磺酸盐和α-烯烃磺酸盐。
37.根据权利要求35所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，所述阳离子表面活性剂为选自于烷基三甲铵盐、二烷基二甲基铵盐以及烷基二甲基苄基铵盐的季铵盐。
38.根据权利要求35所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，所述两性表面活性剂为烷基甜菜碱。
39.根据权利要求34所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，所述润滑性改进剂选自于石蜡系矿物油、环烷系矿物油、聚α烯烃、烷基苯、酯以及它们的纯化物。
40.根据权利要求34所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，所述金属钝化剂选自于苯并三唑、咪唑啉、嘧啶衍生物、噻二唑、磷酸钠盐以及磷酸酯衍生物。
41.根据权利要求34所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，所述抗氧化剂为选自于烷基化二苯胺、苯基-α-萘胺、烷基化苯基-α-萘胺的胺系抗氧化剂。
42.根据权利要求34所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，所述抗氧化剂为选自于2，6-二叔丁基苯酚、4，4’-亚甲基双(2，6-二叔丁基苯酚)、3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸异辛酯、3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯的苯酚系抗氧化剂。
43.根据权利要求34所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，所述抗氧化剂为硫系抗氧化剂、磷系抗氧化剂、钼系抗氧化剂。
44.根据权利要求34所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，所述杀菌剂选自于三嗪系防腐剂、烷基苯并咪唑系防腐剂、异噻唑啉系防腐剂、吡啶系防腐剂、苯酚系防腐剂以及吡啶硫酮系防腐剂。
45.根据权利要求34所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，所述消泡剂选自于有机硅系化合物和聚醚系化合物。
46.根据权利要求1所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，由以下物质制成：
1-十四碳烯10质量％和1-十六碳烯15质量％；以及
氮气流下以200℃将蓖麻油酸进行加热脱水缩合后的缩合物18质量％，其中，所述缩合物的酸值为34mgKOH/g、羟值为28mgKOH/g、皂化值为198mgKOH/g；以及
塔尔油脂肪酸5质量％、新癸酸3质量％、壬酸3质量％、十二烷二酸1质量％和癸二酸2质量％；以及
二环己胺10质量％、单异丙醇胺5质量％和N-甲基二乙醇胺5质量％；以及
HLB为13的聚氧乙烯丙烯单亚烷基醚3质量％和二乙二醇单丁基醚1质量％；以及
水18质量％以及苯并三唑1质量％。
47.根据权利要求1所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，由以下物质制成：
1-十四碳烯21质量％和1-十六碳烯21质量％；以及
氮气流下以200℃将蓖麻油酸进行加热脱水缩合后的缩合物10质量％，其中，所述缩合物的酸值为53mgKOH/g、羟值为42mgKOH/g、皂化值为196mgKOH/g；以及
塔尔油脂肪酸10质量％、新癸酸7质量％、十二烷二酸1质量％和癸二酸1质量％；以及
二环己胺10质量％和单异丙醇胺6质量％；以及
HLB为13的聚氧乙烯丙烯单亚烷基醚4质量％；以及
水8质量％和苯并三唑1质量％。
48.根据权利要求1所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，由以下物质制成：
1-十四碳烯28质量％和1-十六碳烯28质量％；以及
氮气流下以200℃将蓖麻油酸进行加热脱水缩合后的缩合物8质量％，其中，所述缩合物的酸值为53mgKOH/g、羟值为42mgKOH/g、皂化值为196mgKOH/g；以及
塔尔油脂肪酸8质量％、新癸酸5质量％、十二烷二酸0.5质量％和癸二酸0.5质量％；以及
二环己胺5质量％和单异丙醇胺5质量％；以及
HLB为13的聚氧乙烯丙烯单亚烷基醚2质量％和油醇1质量％；以及
水8质量％和苯并三唑1质量％。
49.根据权利要求1所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，由以下物质制成：
1-十四碳烯10质量％和1-十六碳烯15质量％；以及
氮气流下以200℃将蓖麻油酸进行加热脱水缩合后的缩合物18质量％，其中，所述缩合物的酸值为34mgKOH/g、羟值为28mgKOH/g、皂化值为198mgKOH/g；以及
塔尔油脂肪酸5质量％、新癸酸3质量％、壬酸3质量％、十二烷二酸1质量％和癸二酸2质量％；以及
N-甲基二环己胺10质量％、单异丙醇胺5质量％和N-甲基二乙醇胺5质量％；以及HLB为13的聚氧乙烯丙烯单亚烷基醚3质量％和二乙二醇单丁基醚1质量％；以及水18质量％和苯并三唑1质量％。
50.根据权利要求1所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，由以下物质制成：
1-十四碳烯15质量％和1-十六碳烯15质量％；以及
氮气流下以200℃将蓖麻油酸进行加热脱水缩合后，进一步地加入油酸再进行加热脱水缩合后的缩合物14质量％，其中，所述缩合物的酸值为85mgKOH/g、羟值为15mgKOH/g、皂化值为195mgKOH/g；以及
塔尔油脂肪酸5质量％、新癸酸3质量％、壬酸2质量％、十二烷二酸1质量％和癸二酸1质量％；以及
N-甲基二环己胺12质量％、2-氨基-2-甲基丙醇4质量％和N-环己基二乙醇胺6质量％；以及
HLB为13的聚氧乙烯丙烯单亚烷基醚6质量％；以及
水15质量％和苯并三唑1质量％。
51.根据权利要求1所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，由以下物质制成：
1-十四碳烯15质量％和1-十六碳烯15质量％；以及
氮气流下以200℃将蓖麻油酸进行加热脱水缩合后，进一步地加入油酸再进行加热脱水缩合后的缩合物14质量％，其中，所述缩合物的酸值为85mgKOH/g、羟值为15mgKOH/g、皂化值为195mgKOH/g；以及
塔尔油脂肪酸5质量％、新癸酸3质量％、壬酸2质量％、十二烷二酸1质量％和癸二酸1质量％；以及
N-甲基二环己胺12质量％、单异丙醇胺4质量％和N-环己基二乙醇胺6质量％；以及
HLB为13的聚氧乙烯丙烯单亚烷基醚6质量％；以及
水15质量％和苯并三唑1质量％。
52.根据权利要求1所述的水溶性金属加工油剂，其特征在于，由以下物质制成：
1-十四碳烯20质量％和1-十六碳烯28质量％；以及
氮气流下以200℃将蓖麻油酸进行加热脱水缩合后，进一步地加入油酸再进行加热脱水缩合后的缩合物12质量％，其中，所述缩合物的酸值为85mgKOH/g、羟值为15mgKOH/g且皂化值为195mgKOH/g；以及
塔尔油脂肪酸5质量％、新癸酸3质量％、十二烷二酸1质量％和癸二酸1质量％；以及
N-甲基二环己胺10质量％和单异丙醇胺5质量％；以及
HLB为13的聚氧乙烯丙烯单亚烷基醚4质量％和二乙二醇单丁基醚2质量％；以及
水8质量％和苯并三唑1质量％。
53.一种金属加工液，其特征在于，其是将权利要求1～52中任一项所述的水溶性金属加工油剂用水进行稀释而成。
54.根据权利要求53所述的金属加工液，其特征在于，所述水选自于工业用水、自来水、井水、离子交换水以及蒸馏水。
55.根据权利要求53或54所述的金属加工液，其特征在于，所述水溶性金属加工油剂的浓度为3体积％以上20体积％以下。
56.一种金属加工方法，其特征在于，使用权利要求1～52中任一项所述的水溶性金属加工油剂加工由铝或铝合金构成的被加工材料。
57.一种金属加工方法，其特征在于，使用权利要求53所述的金属加工液加工由铝或铝合金构成的被加工材料。
58.根据权利要求56或57所述的金属加工方法，其特征在于，所述金属加工方法选自于切削加工、研削加工、冲裁加工、研磨、卷压加工、拉丝加工以及轧制加工。
59.根据权利要求56或57所述的金属加工方法，其中，金属加工方法为切削加工或研削加工。
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