JP2000129282A

JP2000129282A - 低ミスト水溶性金属加工用油剤

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Publication number: JP2000129282A
Application number: JP30734598A
Authority: JP
Inventors: Masuo Gotou; 培雄五藤; Akira Akagawa; 章赤川
Original assignee: Yushiro Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Yushiro Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1998-10-28
Filing date: 1998-10-28
Publication date: 2000-05-09
Anticipated expiration: 2018-10-28
Also published as: JP3971856B2

Abstract

(57)【要約】【課題】水希釈安定性に優れると共に、溶液の粘度変
化が少なく、且つ、ミスト抑制効果にも優れた低ミスト
水溶性金属加工用油剤を提供する。【解決手段】水溶性金属加工用油剤全体を１００重量
部とする場合、数平均分子量が１万〜１０００万である
ポリアクリル酸及びその共重合体並びにそれらの塩、セ
ルロース誘導体並びに数平均分子量が１万〜１０００万
であるスチレンとマレイン酸とポリオキシアルキレン化
合物との共重合体から選ばれる少なくとも１種の水溶性
高分子化合物からなるミスト抑制剤を０．１〜１０重量
部含有することを特徴とする低ミスト水溶性金属加工用
油剤。この水溶性金属加工用油剤は、溶液の粘度変化が
少なく、水に希釈した際の液安定性の低下を防ぐと共
に、切削加工工程においてミストの発生を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水溶性金属加工用油
剤に関し、更に詳しくは、本発明は切削加工又は研削加
工で使用され、使用時にミストの発生が少ない低ミスト
水溶性金属加工用油剤に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】金属の切削加工においては、被削部材と
工具間の潤滑と冷却を図り、高速化による加工能率の向
上、製品精度の向上及び工具の寿命延長を目的として切
削油剤が用いられる。このような切削油剤は通常、切削
部分に直接注油される。しかし、加工効率を向上させる
ために切削加工の高速化を図った結果、工具の高速運動
及び工具や被削材の発熱により、注油された油剤の一部
がせん断により微粒子化されたり、熱分解することによ
りミストとなる。このようにして発生するミストは、作
業場周辺に飛散又は充満して工作機械、製品等を汚染す
ると共に、呼吸器を通じて作業員の体内に取り込まれる
等、作業員の健康上好ましくない影響を及ぼすおそれが
ある。

【０００３】従来は、上記のミスト発生の防止のため
に、局所排気装置、工場全体の排気装置あるいは各種の
空気浄化装置の設置により対応することもあるが、これ
には莫大な設備投資を必要とする。一方、切削速度の減
少といった加工条件の緩和という使用基準面での対策も
実施されているが、この場合は加工効率の低下という問
題が生じる。

【０００４】切削油剤それ自体をミスト発生の少ない油
剤とする試みとして、従来より切削油剤の粘度を高める
ことが行われていたが、著しい増粘はクーラントに悪影
響を与えることから好ましくない。また、その他にも、
特開平１０−４６１７８号公報にミスト抑制剤として、
アクリルアミド系の疎水性モノマーに、親水性モノマー
としてスルホン酸塩基を含有する置換アクリルアミドや
スチレンを用い、この疎水性モノマーと親水性モノマー
を共重合させたものが有用であると記載されている。し
かしながら、ポリアクリルアミドには凝集作用があるこ
とから、水溶性切削油剤を水に希釈した際の液安定性が
低下するという問題がある。以上より、著しい溶液の粘
度変化を起こすことなくミスト抑制効果が優れ、同時に
水希釈安定性に優れる水溶性金属加工用油剤は未だ見い
だされていないのが実情である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実情に
鑑みてなされたものであり、水希釈安定性に優れると共
に、溶液の粘度変化が少なく、且つ、ミスト抑制効果に
も優れた低ミスト水溶性金属加工用油剤を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解消すべく鋭意検討した結果、従来は分散剤として使
用されてきた特定の水溶性高分子化合物をミスト抑制剤
として添加したところ、ミスト発生を著しく抑制し、且
つ添加しても金属加工油の粘度変化が少なく、水希釈性
が安定であることを見いだして本発明を完成した。即
ち、本第１発明はミスト抑制剤である水溶性高分子化合
物として、ポリアクリル酸及びその共重合体並びにそれ
らの塩、セルロース誘導体並びにスチレンとマレイン酸
とポリオキシアルキレン化合物との共重合体から選ばれ
る少なくとも１種を含有することを特徴とする低ミスト
水溶性金属加工用油剤である。

【０００７】上記「ポリアクリル酸及びその共重合体並
びにそれらの塩」としては、直鎖状又は架橋型ポリアク
リル酸又はその塩を用いる。塩としては、例えばナトリ
ウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩などが挙げられ
る。この中で、直鎖状又は架橋型ポリアクリル酸は、実
施例記載のミスト発生試験において、試験前の粘度に対
する試験後の粘度の比が１．５０以下となり、切削油剤
の粘度変化を抑えることができることから特に好まし
い。また、上記「セルロース誘導体」としては、例え
ば、カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセ
ルロースナトリウム、ヒドロキシエチルセルロース等が
挙げられる。この中で、本第３発明に記載したカルボキ
シメチルセルロースは、実施例記載のミスト発生試験に
おいて、試験前の粘度に対する試験後の粘度の比が１．
１０以下となり、切削油剤の粘度変化を抑えることがで
きることから特に好ましい。

【０００８】上記「スチレンとマレイン酸とポリオキシ
アルキレン化合物との共重合体」は、例えば、以下に示
す一般式で表されるものが挙げられる。スチレンとマレ
イン酸とポリオキシアルキレン化合物とからなる共重合
体であれば、その構造は下記のように規則正しくモノマ
ーが配列されていなくてもよい。

【０００９】

【化１】

【００１０】上記式中、ｍは重合度を表し、通常３０〜
５００の整数、好ましくは５０〜２００の整数である式中、ＡＯはオキシアルキレン基であり、例えば、ポリ
オキシエチレン等が挙げられる。また、式中のｎはアル
キレンオキシドの付加モル数を表し、通常１〜２００の
整数、好ましくは１〜１５０の整数である。アルキレン
オキシドの付加形式は単独の他、２種以上のアルキレン
オキシドのランダム付加もしくはブロック付加でもよ
い。式中、Ｒはアルキル基であり、通常、炭素数は１〜
２４であり、例えば、ｎ−ヘキシル基等が挙げられる。

【００１１】また、上記ポリアクリル酸及びその共重合
体並びにそれらの塩、又はスチレンとマレイン酸とポリ
オキシアルキレン化合物との共重合体の数平均分子量
（以下、平均分子量は全て数平均分子量を意味する。）
は、本第２発明のように１万〜１０００万の範囲が適当
である。この平均分子量が１万未満ではミスト抑制効果
が小さく、分子量が１０００万を越えると油剤の粘度が
著しく増加して使用上好ましくないからである。更に、
上記水溶性高分子化合物の含有量は、本第４発明のよう
に、水溶性金属加工用油剤全体を１００重量部とした場
合に０．１〜１０重量部、好ましくは１〜５重量部であ
る。含有量が０．１重量部未満ではミスト抑制効果が現
われず、１０重量部を越えると油剤原液及び水希釈液の
粘度が高くなりすぎて使用できなくなるからである。

【００１２】本発明の金属加工用油剤は、上記の必須成
分を含有し、使用時に水に希釈して用いる。基油として
は、一般的な水溶性金属加工用油剤に用いられているも
のでよく、例えばＪＩＳＷ１種のエマルション形水溶
性切削油剤やＪＩＳＷ２種のソリューブル形水溶性切
削油剤等が挙げられる。また、その他の任意成分とし
て、消泡剤、油性剤、極圧添加剤、防錆剤、防食剤、酸
化防止剤等を適宜添加して用いることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の低ミスト水溶性金
属加工用油剤について、実施例及び比較例を挙げて具体
的に説明する。（１）水溶性金属加工用油剤の調製本発明の実施例及び比較例の成分配合を以下に示す。下
記の成分を表１に示す重量部の割合で、５０℃に加熱し
て均一になるまで撹拌し、実施例１〜５及び比較例１〜
４の水溶性金属加工用油剤を製造した。但し、比較例３
及び４は調製過程において液が分離してしまうため、切
削油剤の配合が不可能であった。水溶性切削油剤：ユシロ化学工業株式会社製、商品名
「ユシローケンＥＣ５０」ポリアクリル酸（表１及び表２では「ＰＡＡ」と略
す。）：日本純薬株式会社製、架橋型ポリアクリル酸、
商品名「ジュンロンＰＷ−１５０」。カルボキシメチルセルロース（表１及び表２では「Ｃ
ＭＣ」と略す。）：山陽国策パルプ株式会社製、商品名
「サンローズＦＴ−２」。スチレン・マレイン酸・ポリオキシアルキレン共重合
物（表１及び表２では「ＳＭＰ共重合体」と略す。）：
日本油脂株式会社製、商品名「マリアリムＡＫＭ−０５
３１」（分子量：１５０００〜２００００）。ポリビニルアルコール（表１では「ＰＶＡ」と略
す。）：ユニチカ株式会社製、商品名「ＵＦ２００Ｇ」
（完全ケン化ＰＶＡ、平均ケン化度９７．７〜９８．
５、分子量２０００）。ポリアクリルアミド：（表１では「ＰＡＡＭ」と略
す。）栗田工業株式会社製、商品名「クリフロックＰＡ
３２８」（平均分子量１２０００）。

【００１４】

【表１】

【００１５】（２）ミスト発生抑制試験上記のようにして調製した実施例１〜５及び比較例１〜
２の水溶性切削加工油剤を水で３０倍に希釈して試験液
とした。そして、図１に示すミスト発生装置の試料容器
内に上記試験液を入れて、その後、上部より０．２ＭＰ
ａの圧縮空気を３０分間導入し、圧縮空気と試験液を混
合させ、噴射口の前方にある衝突玉に衝突させてミスト
を発生させた。ミスト出口から排出されたミストの発生
量は３０分後の試験液の重量減少から測定した。その結
果を表１に示す。

【００１６】（３）水希釈液安定性試験上記（２）で調整した３０倍希釈の試験液を１００ｍｌ
メスシリンダーに１００ｍｌ入れ、２５℃において１４
日間静置した後の、試験液の変化を目視により観察し
た。その結果を表１に示す。尚、表１において、○は試
験液に変化がないことを示し、×は試験液が混濁したこ
とを示す。

【００１７】（４）溶液粘度の変化上記実施例と同様に、水溶性切削油剤９７重量部に対し
て、表２に挙げた試料を３重量部加えて、５０℃に加熱
して均一になるまで撹拌し、水で３０倍に希釈すること
により製造した水溶性金属加工用油剤について、上記と
同じミスト発生試験を行った。また、ミスト発生試験前
と後における溶液粘度を４０℃でキャノンフェンスケ粘
度計により測定した。その結果を表２に示す。尚、表２
において、ミスト発生比とは、試料を加えず、切削油剤
１００重量部でミスト発生試験を行った場合のミスト発
生量に対する、試料を加えた場合のミスト発生量の比で
ある。

【００１８】

【表２】

【００１９】実施例１〜５の結果より、水溶性高分子化
合物を加えると、いずれもミスト低減効果を示すと共
に、水希釈安定性にも優れていることが分かる。但し、
水溶性高分子化合物の量が少ないと、ミスト低減効果が
低くなることが実施例４より分かり、水溶性高分子化合
物の量が大きくなると、次第に水希釈安定性が悪くなる
ことが実施例５より分かる。このことは、ミスト低減効
果と水希釈安定性とを両立するには、水溶性高分子化合
物の量に限界があることを示している。一方、比較例２
より、水溶性高分子化合物の分子量が１万未満では同じ
重量部でもミスト低減効果が低く、水希釈安定性にも欠
ける。また、比較例３のように、水溶性高分子化合物の
量が１０重量部を越えると、液が分離してしまい、配合
が不可能になることが分かる。また、比較例４より、従
来より使用されていたポリアクリルアミドには凝集作用
があることから、３重量部という少量でも液が分離して
切削油剤の配合が不可能になることが分かる。

【００２０】また、増粘が著しいとクーラントに悪影響
を与え、好ましくないことから、金属加工用油剤には溶
液の粘度変化が少ないという性質が要求される。そこ
で、水溶性高分子化合物を添加した場合の溶液粘度の変
化とミスト発生の抑制を比べてみると、表２より、ポリ
アクリル酸ナトリウムではミスト発生抑制効果に優れて
いるが、ミスト発生試験前後での溶液粘度の変化が著し
いのに対し、ポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロ
ース及びスチレン・マレイン酸・ポリオキシエチレン共
重合体の場合は、ミスト発生試験前後での溶液の粘度変
化が少なく、かつミストの発生を抑制していることか
ら、ミスト抑制剤として好適であることが分かる。特
に、ポリアクリル酸の場合、分子量が低いものは溶液の
粘度変化が小さく、架橋型のものはミスト抑制作用に優
れていることが分かる。

【００２１】尚、本発明においては、前記具体的実施例
に示すものに限られず、目的、用途に応じて本発明の範
囲内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、
本発明の低ミスト水溶性金属加工用油剤は、表１及び表
２に示す組成及び配合割合に限られず、本発明の範囲内
における種々の組成及び配合割合とすることができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明の低ミスト水溶性金属加工用油剤
は、特定の水溶性高分子化合物をミスト抑制剤として添
加することにより、金属加工用油剤の粘度を著しく変化
させることなく、水に希釈した際の液安定性の低下を防
ぐことができると共に、切削加工工程においてミストの
発生を抑制することができる。その結果、ミスト発生を
抑制するため金属加工用油剤を大量に使用したり、発生
したミストを排出するための排気装置あるいは各種の空
気浄化装置の設置といった設備投資も必要ないので、低
コスト化を図ることができる。また、ミスト発生を抑制
しつつ切削加工を高速化することができることから、加
工能率の向上を図ることができると共に、作業環境の改
善等の利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例で用いたミスト発生試験装置を示すも
のである。

【図２】本実施例で用いたミスト発生試験装置の断面図
を示すものである。

【符号の説明】

１；ガラス容器（噴霧室）、２；試料容器、３；試料吸
引管、４；圧縮空気導入口、５；噴出口、６；衝突玉、
７；ミスト出口。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリアクリル酸、その共重合体及びそれ
らの塩、セルロース誘導体並びにスチレンとマレイン酸
とポリオキシアルキレン化合物との共重合体から選ばれ
る少なくとも１種の水溶性高分子化合物からなるミスト
抑制剤を含有することを特徴とする低ミスト水溶性金属
加工用油剤。
【請求項２】上記ポリアクリル酸、上記その共重合体
若しくは上記それらの塩、又はスチレンとマレイン酸と
ポリオキシアルキレン化合物との上記共重合体の数平均
分子量は１万〜１０００万である請求項１記載の低ミス
ト水溶性金属加工用油剤。
【請求項３】上記セルロース誘導体がカルボキシメチ
ルセルロースである請求項１に記載の低ミスト水溶性金
属加工用油剤。
【請求項４】上記水溶性高分子化合物の含有量は、水
溶性金属加工用油剤全体を１００重量部とした場合に、
０．１〜１０重量部である請求項１乃至３のいずれかに
記載の低ミスト水溶性金属加工用油剤。