JP2010149102A - 消泡剤およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水溶性切削油剤、水溶性研削油剤、水溶性研磨剤、水溶性塑性加工油剤及び水溶性洗浄剤等に使用される水溶性潤滑油剤における消泡剤（発泡抑制剤）を提供することを目的とする。
【解決手段】pHが８〜１１．５の範囲内において等電位点を持つ特定のアミン化合物からなる消泡剤である。
【選択図】なし

Description

本発明は、金属加工及びその工程で使用される水溶性切削油剤、水溶性研削油剤、水溶性研磨剤、水溶性塑性加工油剤に使用される水溶性潤滑油剤及び水溶性洗浄剤等における発泡抑制剤（消泡剤）およびその製造方法に関するものである。

従来から消泡剤においては、多くの提案がなされている。特許文献１においては、カチオン系ポリマーの消泡剤が提案されているが、ある程度の消泡効果はあるものの、流量の多い加工等においては、充分な消泡効果を期待できない。更には、特許文献２、特許文献３、特許文献４には、オキシアルキレン基をブロック重合又はランダム重合させた消泡剤が提案されているが、これらの消泡剤の中には、水に対する分散性が良くないため、水を含む発泡系に添加しても均一に分散しにくく、且つ長期使用に際しては油分と共に系外へ排出され消泡効果が消失する現象が見られるため十分でなかった。
特開平９−２９９７１１号 特開平９−３１３８０８号 特開平３−６８４０１号 特開平１−１３５５１０号

本発明は、水溶性切削油剤、水溶性研削油剤、水溶性研磨剤、水溶性塑性加工油剤及び水溶性洗浄剤等に使用される水溶性潤滑油剤における消泡剤（発泡抑制剤）およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記の問題点を解決すべく鋭意検討した結果、特定の化学的特性を持つ、すなわちｐH８〜１１．５の領域において等電位点を持つアミン化合物を液中に存在させることにより発泡性を抑制できることを発見し、本発明の消泡剤を完成させるに至った。
また、本発明の消泡剤は、上記のｐH８〜１１．５の領域において等電位点を持つアミン化合物が以下の一般式（１）〜（７）の構造を持つ化合物からなる群から選択されることを特徴とする。

（式中、R₁〜R_３は、炭素数１〜８のアルキル基及びアルケニル基であり、R_４〜R₆は、炭素数１〜４のアルキレン基を示す。）

（式中、R_1,R₂は、炭素数１〜８のアルキル基及びアルケニル基を示す。）

（式中、R₁は炭素数１〜７のアルキレン基、R₂〜R₅は、炭素数１〜８のアルキル基及びアルケニル基を示す。）

（式中、R₁,R₃,R₄は、炭素数１〜８のアルキル基及びアルケニル基、R₂は炭素数１〜４のアルキレン基を示す。）

（式中、R₁は炭素数１〜５のアルキレン基、R₂〜R₄は、炭素数１〜８のアルキル基及びアルケニル基を示す。）

（式中、R_1, R_4, R₆は、炭素数１〜 4のアルキレン基、R₂,R₃は、炭素数１〜８のアルキル基及びアルケニル基を示す。）

（式中、R₁〜R₃は、炭素数１〜4のアルキレン基、R₄は、炭素数１〜8のアルキレン基及びアルケニル基を示す。）

本発明は、水溶性潤滑剤に適用した場合において従来から切削・研削等の工程で問題とされていた潤滑油剤の発泡性を著しく抑制できる消泡剤である。

本発明の一般式（１）〜（７）で示される消泡剤としてのアミン化合物の製造方法は、アルキルアミン、アルカノールアミンとアルキルグリシジルエーテルをNaOH、KOH等の通常のアルカリ触媒存在下で付加させることにより製造出来る。使用するアミンについては、特に制限はないが付加反応により合成したアミン化合物がpH８〜１１．５の範囲において等電位点を持つ構造体になることが必須条件である。なお、等電位点については、公知の分子シミュレーションから、コンピュータを用いて電離後の化合物全体の電荷平均が0となるpH（等電点）を計算することにより求めることができる。使用するソフトは、例えば「ChemAxon Marvin, Calculator 」が利用できる。

これらアミン化合物は単独でも各種アミンの混合系でも用いることが可能である。
一方、アルキルグリシジルエーテルはアルキル基が炭素数１〜８の中から任意に選択できるが好ましくは、炭素数２〜４で、特に好ましいのは炭素数４のブチルグリシジルエーテルである。

具体的には、一般式（１）（６）（７）は、トリエタノールアミンとブチルグリシジルエーテルの反応物であり、一般式（２）は、シクロヘキシルアミンとブチルグリシジルエーテルの反応物であり、一般式（３）は、1,6-ヘキサンジアミンとブチルグリシジルエーテルの反応物であり、一般式（４）は、N-(3-アミノプロピル)シクロヘキシルアミンとブチルグリシジルエーテルの反応物であり、一般式（５）はN-n-ブチルエタノールアミンとブチルグリシジルエーテルの反応物が例示される。

本発明は、前記の消泡剤の少なくとも１種を含有する水溶性潤滑油剤である。ここでいう水溶性潤滑油剤とは、使用分野には特に制限はないが、例えば金属加工及びその工程で使用される切削油剤、研削油剤、研磨剤、塑性加工油剤及び洗浄剤が挙げられる。

本発明の消泡剤を水溶性潤滑油剤へ添加する場合の配合量は、水溶性潤滑油剤組成物の原液全重量に対して1〜50重量％、好ましくは1〜15重量％、さらに好ましくは１〜6重量％である。

水溶性潤滑油中には抗菌性、防錆性のために脂肪族カルボン酸およびアミンが用いられる。脂肪族カルボン酸は、その中でも炭素数５〜２２の直鎖及び分岐状のカルボン酸又はジカルボン酸が用いることができ、好ましくは炭素数8〜12の脂肪族カルボン酸である。これらカルボン酸は単独又は混合物でも用いることができる。また、アミンはアルカノールアミン及びアルキルアルカノールアミン、アルキルアミンの中から任意に選択することができ、これらアミンは単独でも2種以上の混合系でも用いることができる。これらアミンの中で好ましくは、モノイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、2−アミノ２−メチルプロパノール、ブチルエタノールアミンが用いられる。

さらに、本発明の水溶性潤滑油剤組成物には、所望により他の添加剤、例えば、脂肪酸エステル、無機塩、界面活性剤、防腐剤、防錆剤を適宜配合してもよい。添加剤の配合量は、特に限定されず、常法に従って適宜調製すればよい。

本発明の水溶性潤滑油剤組成物は、水に希釈して使用される。希釈倍率は、一般には５〜１００倍（重量）に希釈して使用されるが、被削材の材質等に応じて適宜選定すれば良い。

本発明の消泡とは、発泡を抑制する作用と生じている泡を破泡させる作用の両方を含むが、本発明の消泡剤は特に抑泡効果が高いものである。

以下、本発明を実施例および比較例に基づいて更に具体的に説明するが、本発明がそれら実施例に限定されることは意図しない。

表１に示す各成分（重量％）を配合して実施例１〜５及び比較例１〜２の水溶性潤滑剤の原液を調整した。

実施例１の合成アミン化合物
攪拌機を備えたフラスコに、トリエタノールアミン１２．４ｇ及びブチルグリシジルエーテル３２．５ｇをいれ、触媒としてNaOHを重量換算で０．３％になるように投入し攪拌下、反応温度を９０℃〜１００℃に保ち4時間反応を行い一般式（１）に対応するアミン化合物（式（１）において、R₁〜 R
₃ は 炭素数４のアルキル基、R ₄ 〜R ₆は炭素数２のアルキレン基）を得た。反応生成物はFT-IRにより目的物であることを確認した。
この合成アミン化合物の等電位点のpHは、9.593であった。

実施例２の合成アミン化合物
攪拌機を備えたフラスコに、シクロヘキシルアミン２５ｇ、ブチルグリシジルエーテル６５．６ｇ投入した。触媒としては、NaOHを重量換算で０．３％になるように添加し攪拌下、反応温度100℃にて３時間反応し一般式（２）に対応するアミン化合物（式（２）において、R_{1 ,} R ₂は炭素数４のアルキル基）を得た。反応生成物はFT-IRにより目的物であることを確認した。
この合成アミン化合物の等電位点のpHは、10.535であった。

実施例３の合成アミン化合物
攪拌機を備えたフラスコに、1,6-ヘキサンジアミン１１．６ｇ、ブチルグリシジルエーテル５２ｇ投入した。触媒としては、NaOHを重量換算で０．３％になるように添加し攪拌下、反応温度１００℃にて３時間反応し一般式（３）に対応するアミン化合物（式（３）において、R₁は炭素数６のアルキレン基、R₂ 〜R₅は炭素数４のアルキル基）を得た。反応生成物はFT-IRにより目的物であることを確認した。
この合成アミン化合物の等電位点のpHは、10.783であった。

実施例４の合成アミン化合物
攪拌機を備えたフラスコに、N-(3-アミノプロピル)シクロヘキサンアミン１５．６ｇ、ブチルグリシジルエーテル３９ｇ投入した。触媒としては、NaOHを重量換算で０．３％になるように添加し攪拌下、反応温度１００℃にて３時間反応し一般式（４）に対応するアミン化合物（式（４）において、R₁,R₃,R₄は炭素数４のアルキル基、R₂は炭素数３のアルキレン基）を得た。反応生成物はFT-IRにより目的物であることを確認した。
この合成アミン化合物の等電位点のpHは、11.039であった。

実施例５の合成アミン化合物
攪拌機を備えたフラスコに、N-n-ブチルエタノールアミン１１．７ｇ、ブチルグリシジルエーテル２６ｇ投入した。触媒としては、NaOHを重量換算で０．３％になるように添加し攪拌下、反応温度１００℃にて３時間反応し一般式（５）に対応するアミン化合物（式（５）において、R₁は炭素数２のアルキレン基、R₂〜R₄は炭素数４のアルキル基）を得た。反応生成物はFT-IRにより目的物であることを確認した。
この合成アミン化合物の等電位点のpHは、10.195であった。

実施例６の合成アミン化合物
攪拌機を備えたフラスコに、トリエタノールアミン１２．４ｇ及びブチルグリシジルエーテル２１．６ｇをいれ、触媒としてNaOHを重量換算で０．３％になるように投入し攪拌下、反応温度を９０℃〜100℃に保ち4時間反応を行い一般式（６）に対応するアミン化合物（式（６）において、R_1, R _4, R ₆は炭素数２のアルキレン基、R_2, R₃は炭素数４のアルキル基）を得た。反応生成物はFT-IRにより目的物であることを確認した。
この合成アミン化合物の等電位点のpHは、9.79であった。

実施例７の合成アミン化合物
攪拌機を備えたフラスコに、トリエタノールアミン１２．４ｇ及びブチルグリシジルエーテル１０．８ｇをいれ、触媒としてNaOHを重量換算で０．３％になるように投入し攪拌下、反応温度を９０℃〜100℃に保ち4時間反応を行い一般式（７）に対応するアミン化合物（式（７）において、R_1, R _2, R ₃は炭素数２のアルキレン基、R₄は炭素数４のアルキル基）を得た。反応生成物はFT-IRにより目的物であることを確認した。
この合成アミン化合物の等電位点のpHは、10.02であった。

比較例１の消泡添加剤は、三洋化成工業製サンヒビターNo.50を使用した。

比較例２の消泡添加剤は、アデカ製アデカポールDL-150を使用した。

[発泡性試験]
ＪＩＳ−Ｋ−２５１８の装置を使用し、次の操作を行った。
１Ｌのメスシリンダーに１９０ｍｌ下記にて調整した試験液を採る。次にディフーザーストーンを通して空気を１０００ｍｌ／分
×５分間吹き込み、発泡量（泡高さ）を観察する。

（試験液の調整）
実施例１〜７にて合成した合成アミン化合物を添加した水溶性潤滑剤組成物の原液を水道水で４０倍（重量）に希釈したものおよび公知の消泡添加剤を添加した比較例１〜２の水溶性潤滑剤組成物の原液を水道水で４０倍（重量）に希釈したものを試験液として用いた。
各実施例および各比較例のpHと発泡試験結果を表１に示した。

本発明は、水溶性の油剤における発泡性抑制のための優れた消泡剤である。そのため本発明は、金属加工及びその工程で使用される水溶性切削油剤、水溶性研削油剤、水溶性研磨剤、水溶性塑性加工油剤及び水溶性洗浄剤等の水溶性潤滑油の分野にとどまらず製紙、パルプ、塗料、繊維、樹脂工業、廃水処理等の分野でも消泡剤としての効果が期待される。

Claims (4)

1. pHが８〜１１．５の範囲内において等電位点を持つアミン化合物からなる消泡剤。
   
2. アミン化合物が一般式（１）乃至（７）で表される化合物からなる群から選択される少なくとも１種である請求項１記載の消泡剤。
   

   

   （式中、R₁〜R₃は、炭素数１〜８のアルキル基及びアルケニル基であり、R₄〜R₆は、炭素数１〜４のアルキレン基を示す。）
   
   

   

   （式中、R_1,R₂は、炭素数１〜８のアルキル基及びアルケニル基を示す。）
   
   

   

   （式中、R₁は炭素数１〜７のアルキレン基、R₂〜R₅は、炭素数１〜８のアルキル基及びアルケニル基を示す。）
   
   

   

   （式中、R₁, R₃, R₄は、炭素数１〜８のアルキル基及びアルケニル基、R₂は炭素数１〜４のアルキレン基を示す。）
   
   

   

   （式中、R₁は炭素数１〜５のアルキレン基、R₂〜R₄は、炭素数１〜８のアルキル基及びアルケニル基を示す。）
   
   

   

   （式中、R_1, R_4, R₆は、炭素数１〜 4のアルキレン基、R₂,R₃は、炭素数１〜８のアルキル基及びアルケニル基を示す。）
   
   

   

   （式中、R₁〜R₃は、炭素数１〜4のアルキレン基、R₄は、炭素数１〜8のアルキレン基及びアルケニル基を示す。）
3. 請求項２に記載の消泡剤の少なくとも１種を含有する水溶性潤滑油剤。
4. アミン化合物が、アルキルアミンまたはアルカノールアミンと、アルキルグリシジルエーテルをアルカリ触媒存在下で反応させる工程にて製造される請求項１または２に記載の消泡剤の製造方法。