JP2005154471A

JP2005154471A - 放電加工油組成物

Info

Publication number: JP2005154471A
Application number: JP2003390839A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Hata; 正広秦
Original assignee: Nippon Oil Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 2003-11-20
Filing date: 2003-11-20
Publication date: 2005-06-16

Abstract

【課題】タール状物質の生成を抑制して高水準の加工面の表面状態及び加工速度を達成することが可能であり、且つ使用期間が長期に及ぶ場合であっても加工面の表面状態を高水準で維持することが可能な放電加工油組成物を提供すること。
【解決手段】鉱油及び／又は合成油からなり４０℃における動粘度が０．５〜２０ｍｍ^２／ｓである基油と、ヒドロキシフェニル基を２個以上有する化合物と、重量平均分子量が６５０〜１２００であるポリブテンと、を含有することを特徴とする放電加工油組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、放電加工油組成物に関する。

放電加工法は、導電性の被加工物と電極（銅、グラファイトなど）とを絶縁性媒体内で所定間隔（通常、数μｍ〜数十μｍ）をもって対向させ、加工電源から電極にパルス電圧を供給して被加工物と電極との間に放電を生じさせ、その放電を利用して被加工物を加工する方法である。

このような放電加工法における基本的なファクターとしては、放電加工後の加工面の表面状態、加工速度（加工能率ともいう）が挙げられる。加工面の表面状態は、例えば、表面粗さが均一であること、均一な放電痕を示すこと、加工面に汚れや染みがないことなどの指標に基づき評価される。また、加工速度は、電源の能力をどの程度引き出すことができるかの尺度である。

一方、絶縁性媒体として用いられる放電加工油は、加工面の表面状態や加工速度に大きな影響を及ぼす。そこで、放電加工油の特性を改善すべく、高分子化合物が配合された放電加工油（例えば、特許文献１〜３参照）、芳香族化合物が配合された放電加工油（例えば、特許文献４参照）などの使用が提案されている。
特開昭５９−１８７４２４号公報特開昭６２−２７７２２０号公報特開平６−１５５１６５号公報特開平２−７６６２６号公報

しかし、上記従来の放電加工油であっても、以下の点で改善の余地がある。

すなわち、放電加工の際には、放電加工油を媒体として瞬間的に放電が行われるため、放電加工油が局部的に高温に晒されてその一部が熱分解し、さらに熱分解生成物が重縮合してタール状物質が生成することがある。このようなタール状物質を含む放電加工油を用いて放電加工を行うと、タール状物質が電極や被加工物（ワーク）に付着し、放電の集中が起こり、その結果、加工面に局部的な凹凸が発生する現象が起こりやすくなる。従って、加工面の表面状態を更に向上させるためには、タール状物質の生成を十分に抑制する必要がある。

なお、放電加工油からタール状物質を除去する方法としてはフィルターを用いる方法があるが、このような系で生じるタール状物質は、通常、粒径１μｍ以下の微細な粒子を含んでいるため、フィルターに対する要求特性も非常に厳しいものとなり、さらには複雑な設備や煩雑な作業が必要となる。

また、放電加工油は長期間にわたって使用されることが多いため、放電加工油には、長期間使用した場合であっても加工面の表面状態が悪化しない又は悪化しにくいという特性が求められる。

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、タール状物質の生成を抑制して高水準の加工面の表面状態及び加工速度を達成することが可能であり、且つ使用期間が長期に及ぶ場合であっても加工面の表面状態を高水準で維持することが可能な放電加工油組成物を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の放電加工油組成物は、鉱油及び／又は合成油からなり４０℃における動粘度が０．５〜２０ｍｍ^２／ｓである基油と、ヒドロキシフェニル基を２個以上有する化合物と、重量平均分子量が６５０〜１２００であるポリブテンと、を含有することを特徴とする。

本発明の放電加工油組成物によれば、ヒドロキシフェニル基を２個以上有する化合物と、重量平均分子量が６５０〜１２００であるポリブテンとを、鉱油及び／又は合成油からなり４０℃における動粘度が０．５〜２０ｍｍ^２／ｓである基油に含有せしめることによって、放電加工に伴うタール状物質の生成が十分に抑制されるため、タール状物質の生成を抑制して高水準の加工面の表面状態及び加工速度を達成することができ、且つ使用期間が長期に及ぶ場合であっても加工面の表面状態を高水準で維持することができる。

また、本発明の放電加工油組成物は加工屑の排出性（分散性）に優れ、さらに当該排出性を長期間維持することが可能なものであり、この点でも加工面の表面状態の向上に非常に有効である。すなわち、一般的には、加工屑を含む放電加工油を用いて放電加工を行うと放電の集中が起こりやすくなるが、本発明の放電加工油組成物によれば、加工屑を十分に分散して放電の集中を抑制することができる。

また、本発明の放電加工油組成物は、電極等の冷却特性に優れると共に、当該冷却特性を長期間維持することが可能なものであり、加工速度の向上の点で非常に有効である。

さらに、本発明の放電加工油組成物によれば、放電加工機内での飛散によるべたつき、放電加工油の蒸発による臭気などを抑制することができ、作業性及び作業環境の改善の点でも非常に有用であり、特に、タール状物質の生成による作業性及び作業環境への悪影響が小さい。

本発明によれば、タール状物質の生成を抑制して高水準の加工面の表面状態及び加工速度を達成することが可能であり、且つ使用期間が長期に及ぶ場合であっても加工面の表面状態を高水準で維持することが可能な放電加工油組成物が提供される。

以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

本発明の放電加工油組成物においては、鉱油及び／又は合成油からなり４０℃における動粘度が０．５〜２０ｍｍ^２／ｓである基油が使用される。

鉱油としては、具体的には例えば、パラフィン系またはナフテン系の原油の蒸留により得られる灯油留分；灯油留分からの抽出操作等により得られるノルマルパラフィン；及びパラフィン系またはナフテン系の原油の蒸留により得られる潤滑油留分を、溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、接触脱ろう、水素化精製、硫酸洗浄、及び白土処理等の精製処理等を一つ以上適宜組み合わせて精製したもの等が挙げられる。

合成油としては、具体的には例えば、ポリ−α−オレフィン（プロピレンオリゴマー、イソブチレンオリゴマー、ポリブテン、１−オクテンオリゴマー、１−デセンオリゴマー、エチレン−プロピレンオリゴマー等）又はその水素化物、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、ジエステル（ジトリデシルグルタレート、ジ−２−エチルヘキシルアジペート、ジイソデシルアジペート、ジトリデシルアジペート、ジ−２−エチルヘキシルセバケート等）、ポリオールエステル（トリメチロールプロパンカプリレート、トリメチロールプロパンペラルゴネート、ペンタエリスリトール２−エチルヘキサノエート、ペンタエリスリトールペラルゴネート等）、ポリグリコール、シリコーン油、ジアルキルジフェニルエーテル、及びポリフェニルエーテル等が挙げられる。なお、通常イソパラフィンと呼ばれる合成油には、プロピレンオリゴマー水素化物、イソブチレンオリゴマー水素化物及びポリブテン水素化物が包含される。

上記の合成油のうち、アルキルベンゼンとしては、任意のものが使用可能であるが、アルキル基を１個又は２個有するものが好ましく、アルキル基を１個有するものがより好ましい。また、アルキルベンゼンが有するアルキル基の炭素数は、好ましくは８〜４０、より好ましくは８〜２４が好ましい。アルキル基の炭素数が８未満の場合は揮発性が増加するおそれがあり、４０を越える場合は放電加工油の基油としての性能が不十分となるおそれがある。アルキル基は、直鎖状でも分枝状でもよいが、作業の安全性の面から分枝状アルキル基であることが好ましい。なお、アルキルベンゼンは、単一の構造のアルキルベンゼンであってもよく、異なる構造を有するアルキルベンゼンの２種類以上の混合物であってもよい。

本発明においては、上記鉱油又は合成油のうちの１種類を単独用いてもよく、あるいは２種類以上の混合物を用いてもよい。また、混合基油における組み合わせは、鉱油同士、合成油同士、鉱油と合成油との組み合わせのいずれであってもよい。さらに、混合比は、基油の４０℃における動粘度が上記の範囲内であれば特に限定されず、適宜選定することができる。

本発明で用いられる基油の飽和分は、臭気などの作業環境の点から、９５容量％以上であることが好ましく、９８容量％以上であることがより好ましく、９９容量％以上であることがさらに好ましく、１００容量％であることが特に好ましい。なお、ここでいう飽和分とは、ＪＩＳＫ２５３６「石油製品−成分試験方法」の蛍光指示薬吸着法（ＦＩＡ法）により測定した値を示す。上記飽和分の多い基油としては、具体的にはノルマルパラフィン、イソパラフィン等が挙げられる。

ノルマルパラフィン及び／又はイソパラフィンを用いる場合、その含有量（合計含有量）は、臭気などによる作業環境の悪化を招かないために、組成物全量基準で、４０質量％以上であることが好ましく、より好ましくは５０質量％以上、最も好ましくは６０質量％以上である。一方、その含有量は、加工面の表面状態及び加工速度を向上させ、またタール状物質の生成を抑制するために、組成物全量基準で、９９．８５質量％以下であることが好ましく、より好ましくは９９．５質量％以下、最も好ましくは９９．０質量％以下である。

本発明で用いる基油としては、上述のように、臭気などの作業環境をより改善できることから、ノルマルパラフィン及び／又はイソパラフィンを用いることが好ましい。

本発明で用いられる基油の４０℃における動粘度は、火災に対する安全性の面から、０．５ｍｍ^２／ｓ以上であることが必要である。より火災に対する安全性を確保するためには、当該基油の４０℃における動粘度は、好ましくは１ｍｍ^２／ｓ以上、より好ましくは１．５ｍｍ^２／ｓ以上である。一方、加工屑排除、電極等の冷却作用を良好に維持するために、当該基油の４０℃における動粘度は２０ｍｍ^２／ｓ以下であることが必要である。さらに、加工屑の除去が容易である、加工面の表面状態が良好である、また電極等の冷却作用が良好である、及び加工速度が向上するなどのより優れた効果を得るために、当該基油の４０℃における動粘度は、好ましくは１５ｍｍ^２／ｓ以下、より好ましくは１０ｍｍ^２／ｓ以下、さらに好ましくは５ｍｍ^２／ｓ以下、最も好ましくは３ｍｍ^２／ｓ以下である。ここでいう動粘度は、１種類の基油を単独で用いる場合はその基油の動粘度を意味し、２種類以上の基油を混合して用いる場合は混合基油の動粘度を意味ずる。

また、２種以上の基油を併用する場合、火災に対する安全性の面から、各基油の４０℃における動粘度は、０．５ｍｍ^２／ｓ以上であることが好ましく、１ｍｍ^２／ｓ以上であることがより好ましく、１．５ｍｍ^２／ｓ以上であることが特に好ましい。また、加工屑の除去が容易である、加工面の表面状態が良好である、また電極等の冷却作用が良好である、及び加工速度が向上するなどのより優れた効果を得るために、各基油の４０℃における動粘度は、２０ｍｍ^２／ｓ以下であることが好ましく、１５ｍｍ^２／ｓ以下であることがより好ましく、１０ｍｍ^２／ｓ以下であることがさらに好ましく、５ｍｍ^２／ｓ以下であることが特に好ましく、３ｍｍ^２／ｓ以下であることが最も好ましい。

基油の含有量は、組成物全量基準で、４０質量％以上であることが好ましく、より好ましくは５０質量％以上、さらに好ましくは６０質量％以上、最も好ましくは７０質量％以上である。一方、極間に滞留する加工屑やタール状物質の排除を容易にするために、基油の含有量は、組成物全量基準で、９９．８５質量％以下であることが好ましく、より好ましくは９９．５質量％以下、最も好ましくは９９．０質量％以下である。

本発明の放電加工油組成物は、上記の基油に加えて、（Ａ）ヒドロキシフェニル基を２個以上有する化合物（以下、場合により「化合物（Ａ）」という）を含有する。化合物（Ａ）が有するヒドロキシフェニル基のそれぞれは、置換又は未置換のいずれであってもよいが、炭素数１〜４のアルキル基で置換されていることが好ましい。また、化合物（Ａ）が有するヒドロキシフェニル基のそれぞれが炭素数１〜４のアルキル基で置換されている場合の置換基の数は特に制限されないが、化合物（Ａ）としては、各ヒドロキシフェニル基に上記アルキル基を１個以上有する化合物であることが好ましく、２個以上有する化合物であることがより好ましい。また、本発明で用いる化合物は、ヒドロキシフェニル基を３個以上有する化合物であっても良いが、よりタール状物質の生成を抑制できることから、ヒドロキシフェニル基を２個有する化合物であることが好ましい。さらに、複数のヒドロキシフェニル基は、フェニル基同士が直接結合していても良いし、炭化水素基を介して結合していても良い、あるいは酸素や硫黄など炭素、水素以外の原子を含む結合基を介して結合していても良い。酸素及び／又は硫黄を含む結合基としては、−Ｓ−、−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−、及びこれらと炭化水素基を組み合わせたものなどが挙げられる。これらの結合基の中でも、よりタール状物質の生成を抑制できることから、酸素を含む基、硫黄を含む基、または酸素及び硫黄を含む基であることが好ましく、酸素及び硫黄を含む基であることがより好ましい。

本発明で用いるヒドロキシフェニル基を２個以上有する化合物は、下記一般式（１）で表されるビスフェノール化合物であることが好ましい。

一般式（１）において、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３及びＲ^４は、それぞれ個別に炭素数１〜４のアルキル基を示し、Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^７及びＲ^８は、それぞれ個別に炭素数１〜１０のアルキレン基を示す。

上記Ｒ^１〜Ｒ^４で表されるアルキル基は、直鎖状でも分枝状でも良く、これらの具体例としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、及びｔｅｒｔ−ブチル基等を挙げることができる。これらの中でもタール状物質の抑制効果に優れる点からｔｅｒｔ−ブチル基が好ましい。

上記Ｒ^５〜Ｒ^８で表されるアルキレン基は、直鎖状でも分枝状でも良く、これらの具体例としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基等のアルキレン基（これらのアルキレン基は直鎖状でも分枝状でも良い）等を挙げることができる。これらの中でも、メチレン基、エチレン基（ジメチレン基、メチルメチレン基）が好ましい。

本発明で用いるヒドロキシフェニル基を２個以上有する化合物の好ましい具体例を示す。

本発明で用いられる化合物（Ａ）の含有量は任意であるが、通常組成物全量基準で０．０５質量％以上であり、好ましくは０．１質量％以上である。化合物（Ａ）の含有量が０．００５質量％未満の場合、放電加工の際のタール状物質の生成抑制効果が不十分となる傾向にある。一方、化合物（Ａ）の含有量は、通常組成物全量基準で１０質量％以下であり、好ましくは５質量％以下である。化合物（Ａ）の含有量が１０質量％を超えると、電極の消耗が増大する傾向にある。

また、本発明の放電加工油組成物は、上記の基油及び化合物（Ａ）に加えて、（Ｂ）重量平均分子量６５０〜１２００のポリブテン（以下、場合により「化合物（Ｂ）」という）を含有する。ここでいうポリブテンとは、１−ブテン、２−ブテン、イソブテン及びこれらの混合物の重合体並びにその水素化物をいう。

化合物（Ｂ）の重量平均分子量は、加工面の表面状態を向上させると共にその特性を長期間にわたって高水準に維持できる点、並びにべたつきなどによる作業性の改善の点から、１２００以下であることが必要であり、１０００以下が好ましく、８００以下がより好ましい。また、加工速度の向上の点から、化合物（Ｂ）の重量平均分子量は、６５０以上であることが必要であり、７００以上が好ましく、７５０以上がより好ましい。

本発明で用いられる化合物（Ｂ）の含有量は任意であるが、通常組成物全量基準で０．１〜２０質量％である。化合物（Ｂ）の含有量は、加工速度及び加工面の表面状態の点から、組成物全量基準で、０．１質量％以上が好ましく、０．３質量％以上がより好ましく、０．５質量％以上がさらに好ましく、１質量％以上が特に好ましい。また、タール状物質の生成を抑制し、加工面の表面状態を向上させると共にその特性を長期間にわたって高水準に維持できる点、並びにぺたつきなどの作業性の改善の点から、２０質量％以下が好ましく、１５質量％以下がより好ましく、１０質量％以下がさらに好ましい。

本発明の放電加工油組成物は、放電加工油組成物としての性能をさらに高める目的で、必要に応じて化合物（Ａ）、（Ｂ）以外の添加剤をさらに含有していてもよい。

かかる添加剤としては、具体的には、酸化防止剤、消泡剤、錆止め剤、金属不活性化剤、油性剤、極圧剤、清浄分散剤、及び界面活性剤等が例示できる。これら添加剤の含有量は、放電加工油組成物全量基準で通常０．００５〜１０質量％である。

本発明の放電加工油組成物の４０℃における動粘度は特に制限されないが、火災に対する安全性の面から、０．５ｍｍ^２／ｓ以上であること好ましく、１ｍｍ^２／ｓ以上であることがより好ましく、１．５ｍｍ^２／ｓ以上であることがさらに好ましい。一方、加工屑排除、電極等の冷却作用を良好に維持する点、さらには、加工屑の除去が容易である、加工面の表面状態が良好である、また電極等の冷却作用が良好である、及び加工速度が向上するなどのより優れた効果を得るために、当該基油の４０℃における動粘度は、好ましくは２０ｍｍ^２／ｓ以下、より好ましくは１５ｍｍ^２／ｓ以下、さらに好ましくは１０ｍｍ^２／ｓ以下、特に好ましくは５ｍｍ^２／ｓ以下、最も好ましくは３ｍｍ^２／ｓ以下である。

以下、実施例及び比較例に基づき本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
［実施例１〜７及び比較例１〜５］
以下に示す基油及び化合物（Ａ）、（Ｂ）を用いて、表１又は２に示す組成を有する放電加工油組成物を調製した。

（基油）
基油１：ノルマルパラフィン（飽和分：１００容量％、４０℃における動粘度：１．７５ｍｍ^２／ｓ）
基油２：イソパラフィン（飽和分：９９．９容量％、４０℃における動粘度：２．４５ｍｍ^２／ｓ）
（化合物（Ａ））
Ａ１：下記式で表される化合物

（化合物（Ｂ））
Ｂ１：ポリブテン水素化物（重量平均分子量：６３０）
Ｂ２：ポリブテン水素化物（重量平均分子量：７５０）
Ｂ３：ポリブテン水素化物（重量平均分子量：１０００）
Ｂ４：ポリブテン水素化物（重量平均分子量：２９００）。

次に、得られた放電加工油組成物（油剤）を用い、サーボ付き放電加工機（ダイヤックスＥＡ１２Ｅ、三菱電気（株）製）を利用して、下記の加工条件で加工を行った。そして加工油組成物に対する性能を下記（１）〜（３）に示す評価方法で評価した。それらの評価結果を表に示す。
（加工条件）
電極：銅製四角棒電極（１０ｍｍ×１０ｍｍ）
ワーク：ＳＫＤ−６１材（２０ｍｍ×６０ｍｍ×３０ｍｍ）
電流ピーク値(A)：２．５
パルス幅 ON(μ sec)：４．０
休止時間 OFF(μ sec)：８．０
電極の入り込み深さ(mm)：１０
加工時間（分）：３０
加工液：加工槽に１２Ｌの加工油組成物を満たした。
（１）加工速度評価
加工に要した時間（電極入り込み深さが所定の位置になるまでの時間）及び加工前後のワークの重量変化を測定し、下記の式を用いて加工速度を算出した。
加工速度（ｍｇ／分）＝加工前後のワークの重量変化（ｍｇ）／加工に要した時間（分）
（２）加工面の表面状態の評価
加工後のワークの表面をキーエンス製光学顕微鏡で観察した。評価基準は以下の通り。

良：加工後のワーク表面にしみの発生がなく均一な放電痕が認められた
やや不良：加工後のワーク表面に僅かなしみの発生があり一部不均一な放電痕が認められた
不良：加工後のワーク表面にしみの発生があり不均一な放電痕が認められた。
（３）タールの生成の抑制性の評価
加工後の電極、並びに加工槽の壁面及び底面へのタール付着状況を目視で観察した。

また、上記加工を加工毎にワークを取り替えて２０回連続で行い、２０回目の加工についても（１）加工速度評価、（２）加工面の表面状態の評価を行った。

Claims

鉱油及び／又は合成油からなり４０℃における動粘度が０．５〜２０ｍｍ^２／ｓである基油と、
ヒドロキシフェニル基を２個以上有する化合物と、
重量平均分子量が６５０〜１２００であるポリブテンと、
を含有することを特徴とする放電加工油組成物。