CN108138076A - 水溶性金属加工油组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明的水溶性金属加工油组合物中，配合有下述成分(A)、成分(B)、成分(C)、和成分(D)，以组合物总量为基准计，成分(A)的配合量为5.0质量%以上，成分(B)的配合量大于20.0质量%且低于50.0质量%，成分(C)的配合量为8.0质量%以上，成分(A)：40℃下的运动粘度为15mm2/s以上的选自合成油和油脂中的至少1种；成分(B)：不饱和脂肪酸的聚合物；成分(C)：叔胺；成分(D)：水。
Description
技术领域
本发明涉及水溶性金属加工油组合物，涉及例如在不锈钢、镍合金、钛合金等难加工材料的切削加工中使用的水溶性金属加工油组合物。
背景技术
切削加工、研削加工等金属加工领域中，以提高加工效率、抑制被加工材料与加工被加工材料的工具之间的摩擦、工具的寿命延长效果、去除切屑等为目的，使用金属加工油。对于金属加工油，存在以矿物油、动植物油、合成油等油成分作为主要成分的加工油、和在油成分中配合具备表面活性的化合物而赋予了水溶性的加工油。近年来，从安全性等理由出发，大多使用赋予了水溶性的水溶性金属加工油。
水溶性金属加工油中，从提高切削加工、研削加工的效率的观点出发，广泛使用了硫系、磷系、氯系、有机金属盐等极压剂(例如参照专利文献1、2)。此外，从环境负担、对人体的负面影响的担忧出发，还研究了未配合上述极压剂的水溶性金属加工油，已知例如使用了蓖麻油酸等羟基脂肪酸的聚合物的水溶性金属加工油(例如参照专利文献3~5)。
具体而言，专利文献3中，公开了配合有羟基脂肪酸的聚合物、碳原子数为8~20的脂肪酸、碱性化合物、碳原子数为8~20的直链烯烃、和非离子表面活性剂的水溶性金属加工油。此外，专利文献4、5中，公开了通过除了配合蓖麻油酸的聚合物之外还配合酯化合物和胺化合物，在用于钛、钛合金等难加工材料的情况中，也能够延长工具寿命。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平3-177498号公报
专利文献2：日本特开平11-279581号公报
专利文献3：日本特开2009-242743号公报
专利文献4：日本特开2011-111593号公报
专利文献5：WO2013/073617号。
发明内容
发明要解决的课题
然而，专利文献3~5中公开的水溶性金属加工油在被加工材料为比钛更硬的不锈钢等时，有时容易损伤工具，难以充分延长工具寿命。此外，使用了羟基脂肪酸的聚合物的水溶性金属加工油在用水稀释水溶性金属加工油的原液时难以分散，操作性有时变差。
本发明鉴于以上的情况而进行，本发明的课题在于，即使对不锈钢等硬的被加工材料使用时也减少工具磨耗从而延长工具寿命、同时提高了相对于水的分散性从而使操作性良好。
用于解决课题的手段
本发明人等进行深入研究的结果发现，通过除了配合较高粘度的合成油或油脂之外、还均以较高配合量配合羟基不饱和脂肪酸的聚合物和叔胺，能够解决上述课题，从而完成了下述发明。
本发明提供下述水溶性金属加工油组合物。
(1)水溶性金属加工油组合物，其中，配合有下述成分(A)、成分(B)、成分(C)、和成分(D)，
以组合物总量为基准计，成分(A)的配合量为5.0质量%以上，成分(B)的配合量大于20.0质量%且低于50.0质量%，成分(C)的配合量为8.0质量%以上，
成分(A)：40℃下的运动粘度为15mm2/s以上的选自合成油和油脂中的至少1种
成分(B)：羟基不饱和脂肪酸的聚合物
成分(C)：叔胺
成分(D)：水。
(2)水溶性金属加工油组合物，其中，配合有下述成分(A)、成分(B)、成分(C)、和成分(D)，
成分(A)/成分(B)的质量比为0.10以上且3.5以下，成分(A)/成分(C)的质量比为0.4以上且2.8以下，成分(B)/成分(C)的质量比为0.9以上且4.5以下，
成分(A)：40℃下的运动粘度为15mm2/s以上的选自合成油和油脂中的至少1种
成分(B)：羟基不饱和脂肪酸的聚合物
成分(C)：叔胺
成分(D)：水。
进一步，本发明提供下述金属加工液和金属加工方法。
(3)金属加工液，其是上述(1)或(2)所述的水溶性金属加工油组合物的通过水稀释而得到的稀释物。
(4)金属加工方法，其中，使用上述(1)或(2)所述的水溶性金属加工油组合物、或上述(3)所述的金属加工液，对包含金属的被加工材料进行加工。
发明的效果
本发明中，即使对不锈钢等硬的被加工材料使用时，也能够减少工具磨耗从而延长工具寿命、同时提高了相对于水的分散性从而使操作性良好。
具体实施方式
以下，针对本发明，使用实施方式说明。
[水溶性金属加工油组合物]
本发明的一个实施方式所述的水溶性金属加工油组合物中，配合有下述成分(A)、成分(B)、成分(C)、和成分(D)。
＜成分(A)＞
成分(A)为选自合成油和油脂中的至少1种。作为成分(A)而使用的合成油和油脂的40℃下的运动粘度达到15mm2/s以上。
如果成分(A)的40℃下的运动粘度低于15mm2/s，则工具与被加工材料之间的润滑性无法达到良好，难以减少工具磨耗。为了进一步提高工具与被加工材料之间的润滑性，上述40℃下的运动粘度优选为25mm2/s以上、更优选为40mm2/s以上。
另一方面，上述40℃下的运动粘度的上限没有特别限定，从原液的操作的观点出发，优选为300mm2/s以下、更优选为200mm2/s以下、进一步优选为100mm2/s以下。如果为300mm2/s以下，则原液也达到低粘度，容易通过泵汲取，进一步自乳化性也容易变得良好，操作性变得良好。
应予说明，本说明书中，运动粘度是基于JIS K2283：2000测定的值。
本实施方式中，作为成分(A)中使用的合成油，可以举出酯化合物。构成酯化合物的羧酸可以是饱和脂肪族羧酸、或不饱和脂肪族羧酸。具体而言，可以举出己酸、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、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、二十二碳六烯酸等所例示的碳原子数为6~24的脂肪族单羧酸；己二酸、辛二酸、癸二酸、壬二酸、十二烷二酸等所例示的碳原子数为6~18的脂肪族二羧酸；柠檬酸等具有3个以上羧基的脂肪族羧酸等。
此外，作为构成酯化合物的醇，可以举出一元醇或多元醇。作为一元醇，可以举出碳原子数为4~18的醇。作为碳原子数为4~18的一元的醇，可以是直链状或支链状中任一者，此外可以是饱和或不饱和中任一者。作为碳原子数为4~18的一元的饱和醇的具体例，可以举出丁醇、戊醇、己醇、庚醇、辛醇、壬醇、癸醇、十一烷醇、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。作为碳原子数为4~18的一元的不饱和醇的具体例，可以举出丁烯醇、戊烯醇、己烯醇、庚烯醇、壬烯醇、癸烯醇、十一碳烯醇、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。这些一元的醇之中，优选使用碳原子数为6~16、更优选碳原子数为8~14的一元的醇。
作为多元醇，可以举出碳原子数为5~10的受阻醇，具体而言，可以举出季戊四醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷等。应予说明，受阻醇是指具有与4个碳原子键合的季碳原子的多元醇。这些多元醇之中，优选使用碳原子数为5~8、更优选碳原子数为5~6的多元醇。
作为酯化合物，可以举出一元醇与脂肪族单羧酸、脂肪族二羧酸、或具有3个以上羧基的脂肪族羧酸形成的酯；以及多元醇与脂肪族单羧酸形成的酯、即多元醇酯。
应予说明，酯化合物是一元醇与脂肪族二羧酸、或具有3个以上羧基的脂肪族羧酸形成的酯、多元醇与脂肪族单羧酸形成的酯时，可以是偏酯和全酯中任一者，优选为全酯。
此外，作为被用作成分(A)的合成油，除了酯化合物之外，还可以举出α-烯烃、低分子量聚丁烯、低分子量聚丙烯、烷基苯、烷基萘等烷基芳族系化合物、硅酮油、碳氟化合物、全氟聚醚等氟系油等。
作为油脂，可以举出棉籽油、橄榄油、菜籽油、芝麻油、葵花油、椰子油、棕榈油、妥尔油、大豆油、蓖麻油、亚麻仁油等。
作为成分(A)，上述中，从润滑性、化学稳定性的观点出发，优选为酯化合物。此外，酯化合物之中，优选为多元醇酯。作为多元醇酯，优选为脂肪族单羧酸与上述受阻醇形成的酯，更优选为脂肪族单羧酸与季戊四醇形成的酯。
作为与受阻醇等形成的多元醇酯中使用的脂肪族单羧酸，可以举出碳原子数为6~24的脂肪族单羧酸，可以优选地举出碳原子数为12~22的脂肪族单羧酸、更优选碳原子数为16~20的脂肪族单羧酸。
作为优选的具体化合物，可以举出季戊四醇四油酸酯、三羟甲基丙烷三油酸酯，其中，优选为季戊四醇四油酸酯。
作为成分(A)，可以单独使用上述中1种，也可以组合使用2种以上。
水溶性金属加工油组合物中的成分(A)的配合量以组合物总量为基准计为5.0质量%以上。如果配合量低于5.0质量%，则润滑性不足，难以减少工具的磨耗。为了提高润滑性，进一步减少工具磨耗，成分(A)的配合量优选为10.0质量%以上、更优选为15.0质量%以上、进一步优选为20.0质量%以上。
此外，为了适量配合后述成分(B)~(D)、提高乳化性、加工性能，成分(A)的配合量以组合物总量为基准计优选为70.0质量%以下、更优选为60.0质量%以下、进一步优选为50.0质量%以下、更进一步优选为41.0质量%以下。
＜成分(B)＞
成分(B)是羟基不饱和脂肪酸的聚合物，具体而言，是作为羟基不饱和脂肪酸的脱水缩聚物的缩合脂肪酸(1)、和将缩合脂肪酸(1)的醇性羟基与一元羧酸进行脱水缩合而得到的缩合脂肪酸(2)中的至少任意1种缩合脂肪酸。
作为羟基不饱和脂肪酸，可以举出具有醇性羟基、羧基和双键各一个的碳原子数为14~20的羟基不饱和脂肪酸，具体而言，可以举出蓖麻油酸(12-羟基十八碳-9-烯酸)。
缩合脂肪酸(2)中的一元羧酸可以是饱和脂肪族羧酸、或不饱和脂肪族羧酸，碳原子数小的羧酸作为未反应物而残留时，有可能成为不愉快的气味、金属腐蚀的原因，因此优选为碳原子数为4以上的脂肪族羧酸。此外，脂肪族羧酸的碳原子数的上限没有特别限定，通常为30。
作为饱和脂肪族羧酸，可以举出己酸、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、山嵛酸和木蜡酸等。作为不饱和脂肪族羧酸，可以举出十一碳烯酸、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、和二十二碳六烯酸等。
其中，优选碳原子数为10~24的脂肪族羧酸，更优选碳原子数为12~20的脂肪族羧酸。
作为缩合脂肪酸(2)的具体适合的化合物，可以举出将蓖麻油酸的脱水缩聚物的醇性羟基与油酸进行脱水缩合而得到的缩合脂肪酸。
此外，作为成分(B)，可以使用缩合脂肪酸(1)或缩合脂肪酸(2)中的一者，也可以使用其两者。进一步，作为各个缩合脂肪酸(1)、缩合脂肪酸(2)，可以单独使用上述中1种，也可以组合使用2种以上。
缩合脂肪酸(1)通过将蓖麻油酸等羟基不饱和脂肪酸脱水缩聚而得到，例如，如果在不活性氛围下加热至200℃左右，则脱水缩聚开始，得到缩合脂肪酸。
此外，缩合脂肪酸(2)可以通过向上述缩合脂肪酸(1)中进一步添加一元羧酸并进行脱水缩合而得到。
缩合脂肪酸(1)中的羟基不饱和脂肪酸的缩聚度根据反应时间而调整。反应时间越长，则酸值和羟值越降低，得到缩聚度越高的脂肪酸。成分(B)的缩聚度越高，则能够得到越高的润滑效果。
成分(B)的40℃下的运动粘度优选为100mm2/s以上且1500mm2/s以下、更优选为200mm2/s以上且1200mm2/s以下、进一步优选为300mm2/s以上且1000mm2/s以下、特别优选为600mm2/s以上且800mm2/s以下。通过使成分(B)的40℃下的运动粘度为这些下限值以上，可以使得润滑性良好。此外，通过使其为这些上限值以下，则原液的粘度不会变的过高，从操作、自乳化性的观点出发是优选的。
成分(B)的羟值优选为0mgKOH/g以上且80mgKOH/g以下、更优选为0mgKOH/g以上且60mgKOH/g以下、进一步优选为0mgKOH/g以上且40mgKOH/g以下。通过使羟值为80mgKOH/g以下，可以得到良好的加工性能。
此外，成分(B)的酸值优选为10mgKOH/g以上且110mgKOH/g以下、更优选为20mgKOH/g以上且100mgKOH/g以下、进一步优选为30mgKOH/g以上且90mgKOH/g以下。通过使酸值为110mgKOH/g以下，可以得到良好的加工性能。
进一步，成分(B)的酸值相对于羟值的比(酸值/羟值)优选为1.5以上且15以下、更优选为2.0以上且10以下、进一步优选为2.5以上且9.5以下。
应予说明，成分(B)的皂化值没有特别限定，优选为180mgKOH/g以上且220mgKOH/g以下、更优选为190mgKOH/g以上且210mgKOH/g以下、进一步优选为195mgKOH/g以上且205mgKOH/g以下。
应予说明，酸值是基于JIS K2501：2003(指示剂法)测定的值，羟值是基于JISK0070：1992测定的值，皂化值是基于JIS K2503：1996测定的值。
水溶性金属加工油组合物中的成分(B)的配合量以组合物总量为基准计大于20.0质量%且低于50.0质量%。
如果成分(B)的配合量为20.0质量%以下，则润滑性变低，难以延长工具寿命。此外，如果为50质量%以上，则原液的粘度变高，或者自乳化性变低，从而操作性降低。进一步，还有时在加工后的装置中产生发粘。
从提高润滑性的观点出发，成分(B)的配合量优选为20.5质量%以上、更优选为25.0质量%以上、进一步优选为30.0质量%以上。此外，为了在抑制加工后的装置的发粘的同时进一步提高操作性，成分(B)的配合量更优选为45.0质量%以下、进一步优选为40.0质量%以下、更进一步优选为33.0质量%以下。
＜成分(C)＞
本实施方式中的水溶性金属加工油组合物中，作为成分(C)，使用叔胺。通过使用叔胺，即使如上述那样在使用高粘度的成分(A)的同时大量配合成分(B)，也能够提高水溶性金属加工油组合物的自乳化性。
作为叔胺，从乳化稳定性、防锈性、和耐腐败性的观点出发，优选使用烷醇胺和三烷基胺中的任一者或两者，更优选使用这两者。
作为烷醇胺，可以举出单烷醇胺、二烷醇胺、三烷醇胺，具体而言，可以举出下述通式(I)所示的化合物。
[化1]
。
式(I)中，n为0~2的整数，m为1~3的整数，n+m=3，R1为碳原子数为1~18的烃基，R2为碳原子数为1~4的二价的脂肪族饱和烃基。一个分子中存在2个以上的R1或R2可以彼此相同、也可以不同。
优选的是，式(I)中，n为1，m为2，且R1为碳原子数为1~18的烷基，R2为碳原子数为2~3的二价的脂肪族饱和烃基。此外，更优选的是，n为1，m为2，且R1为碳原子数为4~8的烷基，R2为-CH2CH2-。R1的烷基可以是直链、支链，也可以具有环状结构，上述碳原子数为4~8的烷基优选具有环状结构。
作为烷醇胺的具体例，可以举出二油烯基乙醇胺、二月桂基丙醇胺、二辛基乙醇胺、二丁基乙醇胺、二乙基乙醇胺、二甲基乙醇胺、二己基丙醇胺、二丁基丙醇胺等单烷醇胺；油烯基二乙醇胺、环己基二乙醇胺、硬脂基二丙醇胺、月桂基二乙醇胺、辛基二丙醇胺、丁基二乙醇胺、甲基二乙醇胺、苯甲基二乙醇胺、苯基二乙醇胺、甲苯基二丙醇胺、二甲苯基二乙醇胺等二烷醇胺；三乙醇胺、三丙醇胺、三异丙醇胺等三烷醇胺等。
这些之中，优选为烷基二烷醇胺，更优选为环己基二乙醇胺。
作为烷醇胺，可以单独使用上述中1种，也可以组合使用2种以上。
此外，作为三烷基胺，可以举出下述式(II)所示的物质。
NR3 3 (II)
式(II)中，R3为碳原子数为1~18的烷基，一个分子中的R3可以彼此相同、也可以不同。R3的烷基可以是直链、支链，也可以具有环状结构。
R3优选为碳原子数为1~8的烷基，更优选为R3中的一者为甲基或乙基、且其余的两者为碳原子数为4~8的烷基。此外，碳原子数为4~8的烷基优选具有环状结构。
作为具体的三烷基胺，可以举出三丁基胺、三戊基胺、三己基胺、三环己基胺、三辛基胺、三月桂基胺、三硬脂基胺、N-甲基二环己基胺等，这些之中，优选为N-甲基二环己基胺。
作为三烷基胺，可以单独使用上述中1种，也可以组合使用2种以上。
此外，作为叔胺，除了烷醇胺和三烷基胺之外，还可以使用三苯甲基胺、三油烯基胺等。
水溶性金属加工油组合物中的成分(C)的配合量以组合物总量为基准计为8.0质量%以上。如果成分(C)的配合量小于8.0质量%，则水溶性金属加工油组合物的自乳化性恶化，操作性降低。此外，有时耐腐败性也恶化。
成分(C)的配合量优选为8.0质量%以上且40.0质量%以下。如果成分(C)的配合量为40.0质量%以下，则从事金属加工的人员难以发生手脱皮等，能够抑制对人体的负面影响。
为了在抑制对人体的负面影响的同时提高操作性和耐腐败性，成分(C)的配合量更优选为10.0质量%以上且35.0质量%以下、进一步优选为15.0质量%以上且30.0质量%以下、更进一步优选为16.0质量%以上且24.4质量%以下。
水溶性金属加工油组合物通过配合成分(C)，组合物中包含的酸成分(成分(B)等)被中和，优选进行中和以使得用水将水溶性金属加工油组合物稀释至10质量%时的pH达到7~11。
＜成分(D)＞
水溶性金属加工油组合物中，作为成分(D)而配合水。作为成分(D)而使用的水没有特别限定，可以是蒸馏水、离子交换水、自来水、工业用水中的任一者。
成分(D)的配合量以组合物总量为基准计优选为8.0质量%以上且20.0质量%以下。通过使水的配合量为8.0质量%以上，水溶性金属加工油组合物呈现阻燃性，安全性提高。此外，通过使其为20.0质量%以下，水溶性金属加工油组合物增粘从而防止操作性恶化。
为了提高阻燃性和操作性，成分(D)的配合量优选为9.0质量%以上且15.0质量%以下、更优选为10.0质量%以下且12.0质量%以上。
(配合比)
接着，针对水溶性金属加工油组合物中配合的上述成分(A)~(D)的配合比进行下述说明。
本实施方式中，成分(A)/成分(B)的质量比优选为0.10以上且3.5以下。如果质量比达到0.10以上，则润滑性达到良好且容易提高加工性，此外，通过使其为3.5以下，容易维持乳化状态。
成分(A)/成分(B)的质量比更优选为0.20以上、进一步优选为0.25以上、更进一步优选为0.30以上、更进一步优选为0.40以上、特别优选为0.45以上。此外，更优选为3.0以下、进一步优选为2.5以下、更进一步优选为2.1以下、更进一步优选为2以下、特别优选为1.4以下。通过使成分(A)/成分(B)的质量比为这些下限值以上，可以在金属加工时得到充分的加工性，通过使其为上限值以下，容易维持稳定的乳化状态。
此外，成分(A)/成分(C)的质量比优选为0.4以上且2.8以下、更优选为0.5以上且2.7以下、进一步优选为0.60以上且2.6以下、更进一步优选为0.61以上且2.56以下、最优选为0.625以上且1.75以下。如果质量比达到上述范围内，则容易减少工具的磨耗，此外容易维持稳定的乳化状态。
进一步，成分(A)/成分(D)的质量比优选为0.5以上且6.0以下、更优选为1.0以上且5.50以下、进一步优选为1.4以上且5.2以下、更进一步优选为1.5以上且5.13以下。
水溶性金属加工油组合物中，成分(B)/成分(C)的质量比优选为0.5以上且4.5以下。如果质量比达到上述下限值以上，则容易减少工具的磨耗。此外，如果为上限值以下，则自乳化性达到良好，容易使操作性达到良好。从这些观点出发，成分(B)/成分(C)的质量比更优选为0.7以上，此外，从使工具寿命优异的观点出发，进一步优选为0.9以上、更进一步优选为1.02以上、特别优选为1.25以上。此外，成分(B)/成分(C)的质量比更优选为2.5以下、进一步优选为2.0以下、更进一步优选为1.5以下、更进一步优选为1.4以下、特别优选为1.35以下。
此外，成分(B)/成分(D)的质量比优选为1.5以上且4.0以下、更优选为2.0以上且3.5以下、进一步优选为2.4以上且3.4以下、更进一步优选为2.50以上且3.30以下。
进一步，成分(C)/成分(D)的质量比优选为1.0以上且3.5以下、更优选为1.5以上且3.0以下、进一步优选为1.9以上且2.5以下、更进一步优选为2以上且2.44以下。
＜其他成分(E)＞
水溶性金属加工油组合物中，在不损害本发明的效果范围内，还可以配合除了成分(A)~(D)之外的其他成分(E)。即，水溶性金属加工油组合物中配合的成分可以由上述成分(A)~(D)构成，也可以包含成分(A)~(D)、和选自以下所述的成分中的成分(E)。作为其他成分(E)，可以举出例如表面活性剂、油性剂、润滑性改进剂、金属惰化剂、消泡剂、杀菌剂和抗氧化剂等，这些之中，优选使用表面活性剂、金属惰化剂、消泡剂、杀菌剂。
水溶性金属加工油组合物中的其他成分(E)的配合量以组合物总量为基准计优选为0.5质量%以上且45质量%以下、更优选为1.5质量%以上且35.0质量%以下、进一步优选为4.5质量%以上且25.0质量%以下。
作为表面活性剂，可以举出阴离子性表面活性剂、阳离子性表面活性剂、非离子性表面活性剂、和两性表面活性剂等。作为阴离子性表面活性剂，有烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐等。作为阳离子性表面活性剂，有烷基三甲基铵盐、二烷基二甲基铵盐、烷基二甲基苯甲基铵盐等季铵盐等。作为非离子性表面活性剂，可以举出聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚等醚、脂肪酸烷醇酰胺那样的酰胺。作为两性表面活性剂，可以举出作为甜菜碱系的烷基甜菜碱等。表面活性剂之中，优选为醚等非离子性表面活性剂。
此外，表面活性剂的配合量以组合物总量为基准计优选为0.1质量%以上且12.0质量%以下、更优选为0.3质量%以上且10.0质量%以下、进一步优选为1.0质量%以上且7.0质量%以下。
作为油性剂，可以举出例如月桂醇、肉豆蔻醇、棕榈醇、硬脂醇、油醇等醇类。
油性剂的配合量以组合物总量为基准计优选为0.1质量%以上且12.0质量%以下、更优选为0.2质量%以上且10.0质量%以下、进一步优选为0.5质量%以上且6.0质量%以下。
作为润滑性改进剂，可以举出有机酸。作为有机酸，可以举出例如辛酸、壬酸、异壬酸、癸酸、新癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、妥尔油脂肪酸、苯甲酸、对叔丁基苯甲酸、己二酸、辛二酸、癸二酸、壬二酸、十二烷二酸等。
润滑性改进剂的配合量以组合物总量为基准计优选为0.3质量%以上且27.0质量%以下、更优选为1.0质量%以上且23.0质量%以下、进一步优选为3.0质量%以上且20.0质量%以下。
作为金属惰化剂，可以举出例如苯并三唑、咪唑啉、嘧啶衍生物、和噻二唑等。
作为抗氧化剂，可以举出烷基化二苯基胺、苯基-α-萘基胺、烷基化苯基-α-萘基胺等胺系抗氧化剂、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)丙酸正十八烷基酯等酚系抗氧化剂、3,3'-硫代二丙酸二月桂基酯等硫系抗氧化剂、亚磷酸酯等磷系抗氧化剂。
作为杀菌剂，可以举出例如三嗪系防腐剂、烷基苯并咪唑系防腐剂等。
作为消泡剂，可以举出甲基硅酮油、氟硅酮油、聚丙烯酸酯等。
作为成分(E)，可以单独使用上述中1种，也可以组合使用2种以上。
但是，水溶性金属加工油组合物中，不配合含有氯、硫、或磷的化合物为佳。通过不配合含有氯、硫、或磷的化合物，能够进一步抑制环境负担、对人体的负面影响。
水溶性金属加工油组合物通过配合上述成分(A)~(D)、进一步根据需要配合其他成分(E)、并将这些成分均匀混合从而得到，其配合顺序等配合方法没有特别限定。
应予说明，本说明书中，例如规定为“配合有成分(A)、成分(B)、成分(C)、和成分(D)的组合物”的组合物不仅是指“包含所配合的成分(A)、成分(B)、成分(C)、和成分(D)的组合物”，还是指：“替代所配合的成分中的至少1种成分而包含将成分进行改性而得到的改性物(例如由成分(C)与成分(B)或其他成分形成的盐)的组合物”、包含“所配合的成分彼此反应产物”的组合物。
本发明的另一实施方式中，水溶性金属加工油组合物中，配合有上述成分(A)、成分(B)、成分(C)、和成分(D)，成分(A)/成分(B)的质量比为0.10以上且3.5以下，成分(A)/成分(C)的质量比为0.4以上且2.8以下，成分(B)/成分(C)的质量比为0.9以上且4.5以下。本实施方式中，通过使用成分(A)~(D)、且使各质量比为这些范围内，即使在对不锈钢等硬的被加工材料进行使用时，也能够减少工具磨耗从而使工具寿命优异、同时提高相对于水的分散性从而使操作性优异。应予说明，本实施方式中，各成分(A)~(D)的详情如上所述，本实施方式所述的各成分(A)~(D)的优选配合量的范围为如上述配合量中记载那样的范围，此外，质量比的优选范围也为如上述那样的范围。
进一步，本实施方式中，在水溶性金属加工油组合物中也如上所述地可以配合其他成分(E)。
[金属加工液]
本发明的一个实施方式所述的金属加工液是将包含上述水溶性金属加工油组合物的油剂的通过水而稀释得到的稀释物。用于稀释水溶性金属加工油组合物的水可以是蒸馏水、离子交换水、自来水、工业用水等中任一者，没有特别限定。本实施方式的金属加工液以水溶性金属加工油组合物达到3质量%以上的方式被水稀释而得到。对于金属加工液，通过使稀释浓度为3质量%以上，金属加工时的加工性达到良好。
此外，稀释浓度优选为5质量%以上且30质量%以下、更优选为7质量%以上且20质量%以下、进一步优选为8质量%以上且15质量%以上。通过使稀释浓度为这些下限值以上，加工性变得更良好。此外，通过使其为上限值以下，防止加工后加工装置发粘。
[金属加工方法]
本发明的一个实施方式所述的金属加工方法是使用上述水溶性金属加工油组合物对包含金属的被加工材料进行加工的方法。
在此，水溶性金属加工油组合物如上所述地用水稀释而制成金属加工液，其后供给至被加工材料，与被加工材料接触而使用。金属加工液对被加工材料与加工工具之间进行润滑。进一步，还用于去除切屑、被加工材料的防锈、工具和被加工材料的冷却等。
使用水溶性金属加工油组合物进行的金属加工具体而言，可以举出切削加工、研削加工、冲裁加工、研磨、冲压加工、拉制加工、轧制加工等各种金属加工，这些之中，优选为切削加工、研削加工，更优选为切削加工。
作为被加工材料的金属包括由单一的金属元素构成的纯金属、包含多种金属元素的物质、或者包含金属元素与非金属元素的金属类物质。此外，作为被加工材料，其中，优选为钛、钛合金、镍合金、铌合金、钽合金、钼合金、钨合金、不锈钢、高锰钢等难加工材料，其中，更优选为不锈钢、镍合金、钛合金，进一步优选为不锈钢。
上述水溶性金属加工油组合物的润滑性优异，即使将难加工材料、特别是不锈钢等硬的金属作为被加工材料进行旋削加工等各种金属加工时，也能够充分延长工具寿命。此外，上述水溶性金属加工油组合物由于在水中稀释从而制成金属加工液使用时快速分散，因此操作性优异。
实施例
以下，通过实施例进一步具体说明本发明，但本发明不因这些例子而受到任何限定。
水溶性金属加工油组合物按照以下示出的要领进行评价。
[工具后隙面磨耗宽度(工具寿命的评价)]
将水溶性金属加工油组合物(原液)通过水以10质量%稀释并分散，制作金属加工液。使用该金属加工液，测定在下述条件下进行旋削加工时的工具的后隙面的磨耗宽度。
(旋削加工条件)
加工机：YS-550V(东和精机株式会社制) 被削材料：SUS440C
工具：DCET070204R-SN VP15TF(Mitsubishi Materials Corporation制)
切削速度为70m/分钟，送料为0.1mm/rev，切深(半径)为0.1mm，加工距离为384m
金属加工液供给条件：流量为250ml/分钟。
[自乳化性(操作性评价)]
向投入200ml容量的烧杯中的90g的水中，添加水溶性金属加工油组合物(原液)10g，使用φ8mm×长度30mm的磁力搅拌器，以300rpm进行搅拌时，原液在1分钟以内均匀分散的情况记作自乳化性良好，评价为“A”。原液在1分钟以内未均匀分散的情况记作自乳化性不充分，评价为“B”。
实施例1~6、比较例1~7
根据表1所示的配合，制备水溶性金属加工油组合物，通过上述评价方法评价各实施例和比较例的水溶性金属加工油组合物。
[表1]
※应予说明，配合中的各数值是以组合物总量为基准的质量%。
※表1中的矿物油、酯化合物、和羟基不饱和脂肪酸的聚合物的详情如下所述。
矿物油：环烷烃系矿物油，40℃下的运动粘度：26mm2/s
酯化合物1：季戊四醇四油酸酯，40℃下的运动粘度：64.7mm2/s
酯化合物2：三羟甲基丙烷三油酸酯，40℃下的运动粘度：49.7mm2/s
酯化合物3：油酸甲酯，40℃下的运动粘度：4.7mm2/s
羟基不饱和脂肪酸的聚合物1：通过将蓖麻油酸在氮气气流下、200℃下进行加热脱水缩聚而得到的缩合脂肪酸。酸值：34mgKOH/g，皂化值：198mgKOH/g，羟值：28mgKOH/g，40℃下的运动粘度：730mm2/s
羟基不饱和脂肪酸的聚合物2：通过将蓖麻油酸在氮气气流下、200℃下加热脱水缩合、并且向其脱水缩聚物进一步添加油酸并加热脱水缩合而得到的缩合脂肪酸。酸值：55mgKOH/g，皂化值：201mgKOH/g，羟值：9mgKOH/g，40℃下的运动粘度：726mm2/s。
如上所述，各实施例的水溶性金属加工油组合物中，以规定量配合了成分(A)~(C)，因此润滑性良好且工具磨耗少，并且自乳化性也良好。
与此相对地，比较例1~3中，替代成分(A)而使用矿物油或运动粘度低的酯化合物、或者成分(A)的配合量少，因此无法充分提高润滑性，更多地发生工具磨耗。此外，比较例4、5中，未配合成分(B)、或者其配合量少，因此，即使替代地增加有机酸(妥尔脂肪酸)的配合量，也无法充分提高润滑性，更多地发生工具磨耗。进一步，比较例6、7中，未配合叔胺、或者其配合量少，因此无法提高自乳化性，操作性不良好。
Claims (15)
1.水溶性金属加工油组合物，其中，配合有下述成分(A)、成分(B)、成分(C)、和成分(D)，
以组合物总量为基准计，成分(A)的配合量为5.0质量%以上，成分(B)的配合量大于20.0质量%且低于50.0质量%，成分(C)的配合量为8.0质量%以上，
成分(A)：40℃下的运动粘度为15mm2/s以上的选自合成油和油脂中的至少1种
成分(B)：羟基不饱和脂肪酸的聚合物
成分(C)：叔胺
成分(D)：水。
2.根据权利要求1所述的水溶性金属加工油组合物，其中，成分(A)为酯化合物。
3.根据权利要求2所述的水溶性金属加工油组合物，其中，所述酯化合物为脂肪族单羧酸与碳原子数为5~10的受阻醇形成的酯。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的水溶性金属加工油组合物，其中，成分(B)是选自作为蓖麻油酸的脱水缩聚物的缩合脂肪酸、和将蓖麻油酸的脱水缩聚物的醇性羟基与一元羧酸进行脱水缩合而得到的缩合脂肪酸中的至少1种。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的水溶性金属加工油组合物，其中，成分(C)包含烷醇胺和三烷基胺两者。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的水溶性金属加工油组合物，其中，成分(D)的配合量为8.0质量%以上且20.0质量%以下。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的水溶性金属加工油组合物，其中，成分(B)的40℃下的运动粘度为100mm2/s以上且1500mm2/s以下。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的水溶性金属加工油组合物，其中，成分(A)/成分(B)的质量比为0.10以上且3.5以下。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的水溶性金属加工油组合物，其中，成分(A)/成分(C)的质量比为0.4以上且2.8以下。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的水溶性金属加工油组合物，其中，成分(B)/成分(C)的质量比为0.5以上且2.0以下。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的水溶性金属加工油组合物，其用于切削加工或研削加工。
12.根据权利要求1~11中任一项所述的水溶性金属加工油组合物，其对选自钛、钛合金、镍合金、铌合金、钽合金、钼合金、钨合金、不锈钢、和高锰钢中的被加工材料使用。
13.金属加工液，其是权利要求1~12中任一项所述的水溶性金属加工油组合物的通过水稀释而得到的稀释物。
14.金属加工方法，其中，使用权利要求1~12中任一项所述的水溶性金属加工油组合物、或权利要求13所述的金属加工液，对包含金属的被加工材料进行加工。
15.水溶性金属加工油组合物，其中，配合有下述成分(A)、成分(B)、成分(C)、和成分(D)，
成分(A)/成分(B)的质量比为0.10以上且3.5以下，成分(A)/成分(C)的质量比为0.4以上且2.8以下，成分(B)/成分(C)的质量比为0.9以上且4.5以下，
成分(A)：40℃下的运动粘度为15mm2/s以上的选自合成油和油脂中的至少1种
成分(B)：羟基不饱和脂肪酸的聚合物
成分(C)：叔胺
成分(D)：水。
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
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