JP2011506683A - 金属加工流体の調製 - Google Patents
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Abstract
Description
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連邦政府のスポンサーによるリサーチまたは開発
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マイクロフィッシュ/著作権による引用文献
該当なし
本発明は、合成金属加工流体としても公知である、油を含有しない金属加工流体に関する。
本発明の1つの視点は、全く新しい種類の金属加工流体の製品に関する。この新しい化学により、カルボン酸塩と境界潤滑油の脂肪酸とEO/POポリマーとの相乗的配合物は、均質混合され、この場合これらの成分は、反応し、1つの実施態様において、場合により増加された粒径、例外的な潤滑性またはこれら双方を有することができる1つの成分を形成する。付加的に、1つの実施態様に対して使用される希釈液は、不透明であり、オイルベース溶液の外観に似ている。
(a)1つ以上のポリマー潤滑剤;
(b)1つ以上のカルボン酸塩;
(c)1つ以上の乳化剤または分散剤;および
(d)輸送成分を含有する。
該当なし
1つの実施態様において、本発明による金属加工潤滑剤は、0.1〜50体積%に希釈された場合には、125nm以上の体積平均径を有することができる。1つの実施態様において、前記組成物は、次の成分:
(a)1つ以上のポリマー潤滑剤;
(b)1つ以上のカルボン酸塩;
(c)1つ以上の乳化剤または分散剤;および
(d)輸送成分を有することができる。
(a)ポリマー潤滑剤としての1つ以上のブロックコポリマー1〜80体積%;
(b)1つ以上のカルボン酸塩1〜40体積%;
(c)1つ以上の乳化剤または分散剤1〜20体積%;および
(d)輸送成分1〜97体積%を有することができる。
(a)ポリマー潤滑剤としての1つ以上のブロックコポリマー5〜40体積%;
(b)1つ以上のカルボン酸塩3〜30体積%;
(c)1つ以上の乳化剤または分散剤2〜12体積%;および
(d)輸送成分18〜90体積%を有することができる。
(a)ポリマー潤滑剤としての1つ以上のブロックコポリマー15〜25体積%;
(b)1つ以上のカルボン酸塩5〜15体積%;
(c)1つ以上の乳化剤または分散剤3〜8体積%;および
(d)輸送成分52〜77体積%を有することができる。
ポリマー潤滑剤は、例えばEO/POコポリマーであることができる。EO/POポリマーは、例えば1つ以上の下記のものを有することができる。EO/POコポリマーは、各端部にポリオキシエチレン鎖を有する中心のポリオキシプロピレンブロックを有するブロックコポリマーであることができる。EO/POコポリマーは、各端部にポリオキシプロピレン鎖を有する中心のポリオキシエチレンブロックを有するブロックコポリマーであることができる。EO/POコポリマーは、酸化エチレンおよび酸化プロピレンをエチレンジアミンに連続的に付加することに由来するテトラブロックコポリマーであることができる。EO/POコポリマーは、少なくとも1個の末端ヒドロキシル基を有する酸化エチレン/酸化プロピレンコポリマーであることができる。EO/POコポリマーは、酸化エチレンと酸化プロピレンとのランダムコポリマーの水溶性潤滑剤基本素材であることができる。EO/POコポリマーは、水溶性のポリオキシエチレンアルコールまたはポリオキシプロピレンアルコール、またはこのようなアルコールの水溶性カルボン酸エステルであることができる。EO/POコポリマーは、1個の末端ヒドロキシル基を有する全てのポリオキシプロピレン基のアルコール開始剤による基本素材であることができる。EO/POコポリマーは、一塩基性酸エステルまたは二塩基性酸エステル、ポリオールエステル、ポリアルキレングリコールエステル、有機酸でグラフトされたポリアルキレングリコール、燐酸エステル、ポリイソブチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、またはアクリル酸またはメタクリル酸とアクリル酸エステルとのコポリマーであることができる。
部分的に中和されたカルボン酸塩は、網状化のためにポリマー潤滑剤のための親油性成分を提供し、および大きな粒径の設計を規定することが検討されている。前記塩は、例えば本明細書中に記載された任意のアルカリ性剤を用いて遊離カルボン酸、脂肪または油を部分的に中和することによって形成させることができる。前記塩の詳細に検討された陽イオンは、アルカリ金属塩またはアルカノールアミン塩、例えばナトリウム塩(酸を水酸化ナトリウムで処理することによって形成された)を含む。部分的な中和のpHは、使用されるアルカリ性剤に依存する。多数の前記カルボン酸塩は、付加的にそれ自体、境界潤滑作用を十分に提供する。
水での金属加工流体組成物の希釈は、不透明なエマルジョンを形成する。濃度が10%を上廻ると、エマルジョンは、安定化を必要としうる。乳化剤または分散剤は、設計された大きな粒子のエマルジョンの安定化を提供することが検討されている。
油含有製品は、著しく油それ自体に依存し、錆止めのバリヤーコーティングを形成する。油を含有しない製品は、場合により化学的手段により該製品の錆止めを達成しうる。腐蝕抑制剤は、低い濃度で添加した際に金属および合金の腐蝕を停止させるかまたは減速させる化合物である。
アルカリ性剤は、製品の所望のpHを提供し、幾つかの場合には、アルカリ度およびpH緩衝の予約を提供する。アルカリ性剤の例は、第1級アルカノールアミン、第2級アルカノールアミンおよび第3級アルカノールアミン、アミノメチルプロパノール(AMP−95)、ジグリコールアミン(DGA)、モノエタノールアミン(MEA)、モノイソプロパノールアミン(MIPA)、ブチルエタノールアミン(NBEA)、ジシクロヘキシルアミン(DCHA)、ジエタノールアミン(DEA)、ブチルジエタノールアミン(NBDEA)、トリエタノールアミン(TEA)、アルカリ金属水酸化物、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化マグネシウム、水酸化リチウム、金属炭酸塩および金属重炭酸塩、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、炭酸カリウムおよび重炭酸カリウム。1つの実施態様に好ましいアルカリ性剤は、アルカリ金属水酸化物である。
前記組成物は、消泡剤および/または殺生剤または殺真菌剤ならびに他の任意の常用の添加剤または新規の添加剤を含有していてもよい。
分散媒体またはビヒクルとも称される好ましい輸送成分は、主に、場合により完全に、水である。しかし、場合により、前記組成物は、1つ以上の油を、有利に10体積%未満含有していてよい。前記油は、任意の常用の潤滑油であることができる。複合油および水輸送成分が検討される場合には、乳化剤は、水を有する油の安定したエマルジョンを形成させるために使用されてよい。
油を含有する製品の潤滑度、
油を含有する製品が目指してる潤滑度/コストパフォーマンス、
研究者に対する減少された刺激(この刺激は、高いpHの製品に関連する)、
油を含有する製品の錆止めまたは他の錆止め効果、または
アルカノールアミンを含まない化学。
本発明による調製された組成物は、粒子を含有し、下記の実施例に記載されている。大きな粒子は、高い潤滑度を提供するために検討されているが、本発明は、この正確な理論に制限されるものではない。任意の実施態様により検討された粒子は、場合により120〜100000ナノメートル(nm)の体積平均径を有し、他の選択可能な方法によれば、120〜100000nmを有し、他の選択可能な方法によれば、120〜10000nmを有し、他の選択可能な方法によれば、120〜5000nmを有し、他の選択可能な方法によれば、125〜10000nmを有し、他の選択可能な方法によれば、125〜5000nmを有し、他の選択可能な方法によれば、125〜2000nmを有し、他の選択可能な方法によれば、140〜10000nmを有し、他の選択可能な方法によれば、140〜5000nmを有し、他の選択可能な方法によれば、140〜2000nmを有し、他の選択可能な方法によれば、200〜10000nmを有し、他の選択可能な方法によれば、200〜5000nmを有し、他の選択可能な方法によれば、200〜2000nmを有し、他の選択可能な方法によれば、220〜10000nmを有し、他の選択可能な方法によれば、220〜5000nmを有し、他の選択可能な方法によれば、220〜2000nmを有し、他の選択可能な方法によれば、350〜10000nmを有し、他の選択可能な方法によれば、350〜5000nmを有し、他の選択可能な方法によれば、350〜2000nmを有する。
前記の記載は、次の実施例を参考してよりいっそう理解することができ、この実施例は、本発明を実施するための方法を説明することを意図するものであり、本発明の範囲を制限することを意図するものではない。
E/A = (2’r)/r2
であり、
上記式中、t=トルク値、r=タップの半径、E/A=単位面積当たりのエネルギー量であり、単位は、N−m-1(1メートル当たりのニュートン)またはN−cm-1(1センチメートル当たりのニュートン)である。
第1表の材料は、ナノメートル単位での体積平均径の測定を含めて粒径の操作に使用された。前記の濃厚物を最初に水で試験前に7.5体積%の溶液に希釈した。粒径計測器は、高性能動的光散乱を使用し、20〜100000ナノメートルの粒径を定量化する。
第1表からの材料Cを2つの異なる濃度で粒径について試験し、それぞれの濃度で外観およびエマルジョン安定性について評価した。結果は、第2表中に示されており、これは、大きな平均粒径、不透明の外観およびそれぞれの濃度での優れた安定性を示す。大きな粒径は、よりいっそう良好な潤滑剤の特性を示す。典型的な合成MWFsは、希釈した際に、100ナノメートル未満の粒径を有する澄明な溶液を形成する。希釈された試料Cは、典型的な合成MWFsで見られる最大粒径よりも3.5〜20倍大きい粒径を有する。
Claims (24)
- 0.1〜50体積%に希釈された際に125nm以上の体積平均径を有する金属加工流体組成物であって、
(a)1つ以上のポリマー潤滑剤;
(b)1つ以上のカルボン酸塩;
(c)1つ以上の乳化剤または分散剤;および
(d)輸送成分を含有する上記金属加工流体組成物。 - 1つ以上の油を10体積%未満含有する、請求項1記載の組成物。
- 輸送成分が水を含有する、請求項1または2記載の組成物。
- 腐蝕抑制成分を含有する、請求項1から3までのいずれか1項に記載の組成物。
- 腐蝕抑制成分が次のもの:カルボン酸のアルカリ金属塩およびアルカノールアミン塩、ウンデカン二酸またはドデカン二酸またはこれらの塩、C4〜C22カルボン酸またはその塩、硼酸、化合物およびその塩、トリトリアゾールおよびその塩、ベンゾトリアゾールおよびその塩、イミダゾリンおよびその塩、アルカノールアミンおよびアミド、スルホネート、ナフテン酸のアルカリ金属塩およびアルカノールアミン塩、燐酸エステルアミン塩、アルカリ金属亜硝酸塩、アルカリ金属炭酸塩、カルボン酸誘導体、アルキルスルホンアミドカルボン酸、アリールスルホンアミドカルボン酸、脂肪サルコシド、フェノキシ誘導体およびモリブデン酸ナトリウムを1つ以上含有する、請求項1から4までのいずれか1項に記載の組成物。
- pHが3〜9である、請求項1から5までのいずれか1項に記載の組成物。
- アルカリ性剤を含有する、請求項1から6までのいずれか1項に記載の組成物。
- アルカリ性剤が次のもの:第1級アルカノールアミン、第2級アルカノールアミンおよび第3級アルカノールアミン、アミノメチルプロパノール(AMP−95)、ジグリコールアミン(DGA)、モノエタノールアミン(MEA)、モノイソプロパノールアミン(MIPA)、ブチルエタノールアミン(NBEA)、ジシクロヘキシルアミン(DCHA)、ジエタノールアミン(DEA)、ブチルジエタノールアミン(NBDEA)、トリエタノールアミン(TEA)、アルカリ金属水酸化物、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化マグネシウム、水酸化リチウム、金属炭酸塩および金属重炭酸塩、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、炭酸カリウムおよび重炭酸カリウムを1つ以上含有する、請求項7記載の組成物。
- アルカリ性剤がアルカリ金属水酸化物である、請求項7または8記載の組成物。
- 消泡剤を含有する、請求項1から9までのいずれか1項に記載の組成物。
- 殺生剤および/または殺真菌剤を含有する、請求項1から10までのいずれか1項に記載の組成物。
- ポリマーの潤滑剤がブロックコポリマーである、請求項1から11までのいずれか1項に記載の組成物。
- ポリマーの潤滑剤が次のもの:各端部にポリオキシエチレン鎖を有する中心のポリオキシプロピレンブロックを有するブロックコポリマー、各端部にポリオキシプロピレン鎖を有する中心のポリオキシエチレンブロックを有するブロックコポリマー、酸化エチレンおよび酸化プロピレンをエチレンジアミンに連続的に付加することに由来するテトラブロックコポリマー、少なくとも1個の末端ヒドロキシル基を有する酸化エチレン/酸化プロピレンコポリマー、酸化エチレンと酸化プロピレンとのランダムコポリマーの水溶性潤滑剤基本素材、水溶性のポリオキシエチレンアルコールまたはポリオキシプロピレンアルコール、またはこのようなアルコールの水溶性カルボン酸エステル、1個の末端ヒドロキシル基を有する全てのポリオキシプロピレン基のアルコール開始剤による基本素材、一塩基性酸エステルまたは二塩基性酸エステル、ポリオールエステル、ポリアルキレングリコールエステル、有機酸でグラフトされたポリアルキレングリコール、燐酸エステル、ポリイソブチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、およびアクリル酸またはメタクリル酸とアクリル酸エステルとのコポリマーを1つ以上含有する、請求項1から12までのいずれか1項に記載の組成物。
- ポリマーの潤滑剤がポリプロピレングリコールブロックコポリマーである、請求項1から13までのいずれか1項に記載の組成物。
- ポリマーの潤滑剤がポリエチレングリコールブロックコポリマーである、請求項1から14までのいずれか1項に記載の組成物。
- ポリマーの潤滑剤がポリエチレングリコール/ポリプロピレングリコールブロックコポリマーである、請求項1から15までのいずれか1項に記載の組成物。
- カルボン酸塩がC4〜C22カルボン酸のアルカリ金属塩および/またはアルカノールアミン塩、または脂肪酸およびエステルを有する、請求項1から16までのいずれか1項に記載の組成物。
- カルボン酸塩が次のもの:酪酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、イソノナン酸、デカン酸、ネオデカン酸、ドデカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸、オクタデカン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、α−リノレン酸、リシノール酸、エイコサン酸、ドコサン酸、ドコサヘキサン酸、エルカ酸、アラキドン酸、ラード油、タロー油、バター、ヤシ油、パーム油、綿実油、麦芽油、大豆油、オリーブ油、コーン油、ヒマワリ油およびナタネ油またはカノーラ油を1つ以上含有する、請求項1から17までのいずれか1項に記載の組成物。
- 乳化剤または分散剤は、次のもの:アルカノールアミド、アルキルアリールスルホネート、アルキルアリールスルホン酸、アミンオキシド、アミドおよびアミン石鹸、ブロックコポリマー、カルボキシル化アルコール、カルボン酸または脂肪酸、エトキシル化アルコール、エトキシル化アルキルフェノール、エトキシル化アミンまたはアミド、エトキシル化脂肪酸、エトキシル化脂肪酸エステルおよび油、エトキシル化フェノール、脂肪アミンおよびエステル、グリセロールエステル、グリコールエステル、イミダゾリンおよびイミダゾリン誘導体、リグニンおよびリグニン誘導体、マレイン酸無水物またはコハク酸無水物、メチルエステル、モノグリセリドおよび誘導体、ナフテン酸、オレフィンスルホネート、燐酸エステル、ポリエチレングリコール、ポリオール、ポリマー(多糖類、アクリル酸、アクリルアミド)、プロポキシル化またはエトキシル化脂肪酸、アルコールまたはアルキルフェノール、第四界面活性剤、サルコシン誘導体、石鹸、ソルビタン誘導体、スクロースおよびグルコースおよび誘導体、油および脂肪酸のスルフェートおよびスルホネート、エトキシル化アルキルフェノールのスルフェートおよびスルホネート、アルコールのスルフェート、エトキシル化アルコールのスルフェート、脂肪酸エステルのスルフェート、ドデシルベンゼンおよびトリデシルベンゼンのスルホネート、ナフタレンおよびアルキルナフタレンのスルホネート、石油のスルホネート、スルホスクシナメート、スルホスクシネートおよび誘導体、またはトリデシルベンゼンスルホン酸およびドデシルベンゼンスルホン酸の中の1つ以上のものである、請求項1から18までのいずれか1項に記載の組成物。
- 金属加工流体組成物は、0.1〜50体積%に希釈した際に、タッピングトルク計測器によって測定した、8000ニュートン−cm-1未満の潤滑度を有する、請求項1から19までのいずれか1項に記載の組成物。
- (a)1つ以上のブロックコポリマー1〜80体積%;
(b)1つ以上のカルボン酸塩1〜40体積%;
(c)1つ以上の乳化剤または分散剤1〜20体積%;および
(d)輸送成分を含有する、請求項1から20までのいずれか1項に記載の金属加工流体組成物。 - (a)1つ以上のブロックコポリマー5〜40体積%;
(b)1つ以上のカルボン酸塩3〜30体積%;
(c)1つ以上の乳化剤または分散剤2〜12体積%;および
(d)輸送成分を含有する、請求項1から20までのいずれか1項に記載の金属加工流体組成物。 - (a)1つ以上のブロックコポリマー15〜25体積%;
(b)1つ以上のカルボン酸塩5〜15体積%;
(c)1つ以上の乳化剤3〜8体積%;
(d)輸送成分を含有する、請求項1から22までのいずれか1項に記載の金属加工流体組成物。 - 120〜100000ナノメートル(nm)、他の選択可能な方法によれば、125〜10000nm、140〜10000nm、他の選択可能な方法によれば、220〜10000nm、他の選択可能な方法によれば、350〜5000nmを有し、他の選択可能な方法によれば、350〜2000nmの体積平均径を有する、請求項1から23までのいずれか1項に記載の金属加工流体組成物。
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