JP2019203047A - Industrial oil agent and manufacturing method of industrial oil agent - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、切削加工用油剤、潤滑剤、クーラント等で用いる工業用油剤及びその工業用油剤の製造方法に関するものである。 The present invention relates to an industrial oil used in a cutting oil, a lubricant, a coolant, and the like, and a method for producing the industrial oil.
例えば、金属の切削加工では切削工具の冷却及び摩耗軽減等のため切削油を供給しながら行うことが一般的である。そして、これら切削油としては不水溶性（油性）の原料油剤を用いたものと水溶性の原料油剤を用いたものが存在する。ただし近年では、冷却能力が高く且つ廃棄時の環境負荷が少ない水溶性の原料油剤を用いた切削油の使用が主流となっている。この水溶性の原料油剤を用いた切削油は、基本的に水（溶媒水）に原料油剤を溶かして調製する。 For example, metal cutting is generally performed while supplying cutting oil to cool the cutting tool and reduce wear. These cutting oils include those using a water-insoluble (oil-based) raw material oil agent and those using a water-soluble raw material oil agent. However, in recent years, the use of cutting oil using a water-soluble raw material oil having a high cooling capacity and a low environmental load at the time of disposal has become mainstream. The cutting oil using the water-soluble raw material oil is basically prepared by dissolving the raw material oil in water (solvent water).
ここで、本願発明者らは使用する溶媒水によって原料油剤の分散性が変化し、この原料油剤の分散性の違いは切削油の性能に影響を与えることを見出した。そして、下記［特許文献１］に記載の発明に関与した。この［特許文献１］に記載の発明は、流紋岩の一種である抗火石を用いて溶媒水を改質し、原料油剤の分散性に優れた溶媒水を得るものである。 Here, the present inventors have found that the dispersibility of the raw material oil agent changes depending on the solvent water used, and the difference in dispersibility of the raw material oil agent affects the performance of the cutting oil. And he was involved in the invention described in [Patent Document 1] below. In the invention described in [Patent Document 1], solvent water is modified using anti-fluorite, which is a kind of rhyolite, to obtain solvent water excellent in dispersibility of the raw material oil agent.
上記の［特許文献１］に記載の技術により、原料油剤の分散性に優れた切削油を得ることが可能となった。しかしながら、これら切削油を含む工業用油剤に関しては、更なる高機能化が求められている。 The technique described in [Patent Document 1] described above makes it possible to obtain a cutting oil excellent in dispersibility of the raw material oil agent. However, further enhancement of functionality is required for industrial oils containing these cutting oils.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高い潤滑性を有する工業用油剤及びその工業用油剤の製造方法の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an industrial oil agent having high lubricity and a method for producing the industrial oil agent.
本発明は、
（１）抗火石１２間に通水する第１の改質処理と、表面に釉薬を塗布して焼成した抗火石焼成体ビーズ２２間に通水する第２の改質処理と、素焼きした抗火石素焼体ビーズ３２間に通水する第３の改質処理と、を行って改質水を作製する改質水製造工程と、
前記改質水と原料油剤とをウルトラファインバブルを注入しながら混合し工業用油剤を製造する混合工程と、を有することを特徴とする工業用油剤の製造方法を提供することにより、上記課題を解決する。
（２）混合工程が、素焼きした抗火石素焼体ビーズ３２間への工業用油剤の通水と、表面に釉薬を塗布して焼成した抗火石焼成体ビーズ２２間への通水と、ウルトラファインバブルの注入とを循環しながら行うことを特徴とする上記（１）記載の工業用油剤の製造方法を提供することにより、上記課題を解決する。
（３）素焼きの抗火石ビーズもしくは抗火石１２の表面にナノ銀粒子を担持させた抗火石ナノ銀担持体の間を通過させたエアをウルトラファインバブルにして工業用油剤へ注入することを特徴とする上記（１）または（２）に記載の工業用油剤の製造方法を提供することにより、上記課題を解決する。
（４）所定の濃度に薄められた原料油剤と、粒径０．６ｎｍ〜４ｎｍのウルトラファインバブルとを含有したことを特徴とする工業用油剤を提供することにより、上記課題を解決する。
The present invention
(1) A first modification treatment that allows water to flow between the anti-fluorite 12, a second modification treatment that allows water to flow between the anti-fire stone sintered body beads 22 that are fired by applying a glaze on the surface, and an unbaked anti-fire agent A modified water production process for producing modified water by performing a third modification treatment for passing water between the pyroclastic body beads 32;
Mixing the reforming water and the raw material oil agent while injecting ultrafine bubbles to produce an industrial oil agent, and by providing a method for producing an industrial oil agent, Solve.
(2) The mixing process includes the flow of an industrial oil agent between the unfired anti-firestone unglazed beads 32, the flow of water between the anti-firestone fired beads 22 fired by applying a glaze on the surface, and ultra fine. The above-mentioned problem is solved by providing the method for producing an industrial oil according to (1) above, wherein the injection of bubbles is performed while circulating.
(3) It is characterized by injecting air that has passed between anti-fluorite nanosilver carriers carrying nanosilver particles on the surface of unglazed anti-fluorite beads or anti-fluorite 12 into ultrafine bubbles and injecting them into industrial oils The above problem is solved by providing the method for producing an industrial oil according to (1) or (2) above.
(4) The above-mentioned problems are solved by providing an industrial oil agent characterized by containing a raw material oil agent diluted to a predetermined concentration and ultrafine bubbles having a particle size of 0.6 nm to 4 nm.
本発明に係る工業用油剤は粒径０．６ｎｍ〜４ｎｍのウルトラファインバブルを含有しているため、優れた潤滑性を有する。また、本発明に係る工業用油剤の製造方法によれば、工業用油剤中にウルトラファインバブルを注入し粒径０．６ｎｍ〜４ｎｍのウルトラファインバブルを含有した工業用油剤を製造することができる。 Since the industrial oil agent according to the present invention contains ultra fine bubbles having a particle size of 0.6 nm to 4 nm, it has excellent lubricity. Moreover, according to the manufacturing method of the industrial oil agent which concerns on this invention, the industrial oil agent which inject | poured the ultra fine bubble in the industrial oil agent and contained the ultra fine bubble with a particle size of 0.6 nm-4 nm can be manufactured. .
本発明に係る工業用油剤及び工業用油剤の製造方法の実施の形態について図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る工業用油剤の製造方法に用いる製造装置の一例の概略構成図である。尚、ここで示す工業用油剤の製造装置１００は、本願に好適な一例であるから必ずしもこの構成に限定されるものでは無く、特に混合部８０に関してはウルトラファインバブルを液体中に混合可能であれば如何なる設備を用いても良い。また、ここでは抗火石を使用した（本発明に係る）工業用油剤の製造方法を用いて本発明に係る工業用油剤を製造する例を示しているが、本発明に係る工業用油剤は、粒径０．６ｎｍ〜４ｎｍのウルトラファインバブルを含有していれば製造方法に関しては特に限定は無く、如何なる手法を用いても良い。尚、ここでのウルトラファインバブルとは１μｍ未満の粒径の気泡を意味し、主にナノメートルサイズのナノバブルで構成されるものである。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments of an industrial oil and a method for producing an industrial oil according to the present invention will be described with reference to the drawings. Here, FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of a production apparatus used in the method for producing an industrial oil according to the present invention. The industrial oil production apparatus 100 shown here is an example suitable for the present application, and is not necessarily limited to this configuration. In particular, the mixing unit 80 can mix ultra fine bubbles in a liquid. Any equipment may be used. Moreover, although the example which manufactures the industrial oil agent which concerns on this invention using the manufacturing method of the industrial oil agent which uses anti-fluorite (according to this invention) is shown here, the industrial oil agent which concerns on this invention, As long as ultrafine bubbles having a particle size of 0.6 nm to 4 nm are contained, the production method is not particularly limited, and any method may be used. In addition, the ultra fine bubble here means the bubble of a particle size of less than 1 micrometer, and is mainly comprised by the nano bubble of nanometer size.
図１に示す製造装置１００は、溶媒水としての改質水を製造する造水部５０と、この造水部５０で製造された改質水と原料油剤とを予め混合する前混合部７０と、この前混合部７０で混合された改質水と原料油剤とをウルトラファインバブルを注入しながらさらに混合し本発明に係る工業用油剤を製造する混合部８０と、を有している。 A manufacturing apparatus 100 shown in FIG. 1 includes a fresh water generating unit 50 that manufactures reformed water as solvent water, and a premixing unit 70 that preliminarily mixes the reformed water manufactured in the fresh water generating unit 50 and the raw material oil agent The mixing unit 80 for producing the industrial oil according to the present invention by further mixing the reformed water and the raw material oil mixed in the premixing unit 70 while injecting ultrafine bubbles.
ここで、造水部５０に関して説明を行う。造水部５０は、水道水等の原水を改質する第１改質部１０、第２改質部２０、第３改質部３０と、改質水を貯留するタンク４０と、このタンク４０内の改質水を第１改質部１０、第２改質部２０、第３改質部３０に循環させるポンプ４２と、を有している。また、造水部５０は、原水をタンク４０に供給する給水口５０ａと、タンク４０と第１改質部１０とを繋ぐ連結配管５０ｂと、第１改質部１０と第２改質部２０とを繋ぐ連結配管５０ｃと、第２改質部２０と第３改質部３０とを繋ぐ連結配管５０ｄと、第３改質部３０とタンク４０とを繋ぐ連結配管５０ｅと、タンク４０内に貯留する改質水を吐出する吐水口５０ｆと、を有している。そして、第１改質部１０の内部には１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度の適度な大きさに破砕した抗火石１２が充填されている。また、第２改質部２０の内部には表面に釉薬を塗布して焼成した直径３５ｍｍ程度の抗火石焼成体ビーズ２２が充填され、第３改質部３０の内部には素焼した直径７ｍｍ程度の抗火石素焼体ビーズ３２が充填されている。ここで、第２改質部２０に充填する抗火石焼成体ビーズ２２は、粒径５０μｍ〜５５０μｍ程度の比較的粗い抗火石粉末を３０ｗｔ％以上含有し、粘土をバインダとして略球形状に成形した後、１２７０℃〜１３００℃の温度で直径３５ｍｍ程度の素焼きビーズを作製し、この素焼きビーズの表面に釉薬を塗布して１０００℃〜１５００℃の温度で再焼成したものである。尚、このとき用いる釉薬としては、上記の抗火石粉末９７ｗｔ％と合成糊３ｗｔ％とを適量の水で混合したものを用いることが好ましい。また、第３改質部３０に充填する抗火石素焼体ビーズ３２は、粘土に１μｍ〜５μｍに粉砕した抗火石の粉末を２０ｗｔ％〜３０ｗｔ％程度混合して略球形状に成形し、１２７０℃〜１３００℃の温度で素焼きして直径７ｍｍ程度のビーズ状としたものである。 Here, the fresh water generator 50 will be described. The fresh water generator 50 includes a first reformer 10, a second reformer 20, a third reformer 30 that reform raw water such as tap water, a tank 40 that stores reformed water, and the tank 40. And a pump 42 for circulating the reformed water in the first reforming unit 10, the second reforming unit 20, and the third reforming unit 30. In addition, the fresh water generator 50 includes a water supply port 50 a that supplies raw water to the tank 40, a connection pipe 50 b that connects the tank 40 and the first reformer 10, and the first reformer 10 and the second reformer 20. In the tank 40, a connecting pipe 50 c that connects the second reforming part 20 and the third reforming part 30, a connecting pipe 50 e that connects the third reforming part 30 and the tank 40, and the tank 40. And a water discharge port 50f for discharging the stored reformed water. And the inside of the 1st modification | reformation part 10 is filled with the antifluorite 12 crushed to the moderate magnitude | size about 10 mm-50 mm. Further, the inside of the second modified portion 20 is filled with an anti-fluorite fired body bead 22 having a diameter of about 35 mm that is applied with a glaze on the surface and fired, and the inside of the third modified portion 30 is about 7 mm in diameter that is unfired. Are filled with the anti-refractory stone ceramic beads 32. Here, the anti-fluorite fired body beads 22 filled in the second modified portion 20 contain 30 wt% or more of a relatively coarse anti-fluorite powder having a particle size of about 50 μm to 550 μm, and are formed into a substantially spherical shape using clay as a binder. Thereafter, unglazed beads having a diameter of about 35 mm were produced at a temperature of 1270 ° C. to 1300 ° C., a glaze was applied to the surface of the unglazed beads, and refired at a temperature of 1000 ° C. to 1500 ° C. In addition, as a glaze used at this time, it is preferable to use what mixed said anti-fluorite powder 97 wt% and synthetic paste 3 wt% with a suitable quantity of water. Further, the anti-fluorite body sintered body beads 32 filled in the third reforming part 30 are formed into a substantially spherical shape by mixing about 20 wt% to 30 wt% of anti-fluorite powder pulverized to 1 μm to 5 μm in clay. It is unglazed at a temperature of ˜1300 ° C. to form beads having a diameter of about 7 mm.
尚、抗火石とは伊豆半島等で産出する流紋岩の一種で、その組成は火山性ガラスを主とし、石英、長石、雲母およびその他成分を含有し、主成分であるケイ酸（シリカ）が縦横に交走し、ガラス繊維化した多孔質性の岩石構造を有する海綿状火成岩である。 Anti-fluorite is a kind of rhyolite produced in the Izu peninsula, etc. The composition is mainly volcanic glass, containing quartz, feldspar, mica and other components, and the main component is silicic acid (silica). Is a spongy igneous rock with a porous rock structure that crosses vertically and horizontally and is converted into glass fiber.
次に、造水部５０の動作を説明する。先ず、水道水等の原水を造水部５０のタンク４０内に給水口５０ａを介して供給する。次に、ポンプ４２を駆動する。これにより、タンク４０内の原水は連結配管５０ｂを通って第１改質部１０に供給される。第１改質部１０に供給された原水は抗火石１２間を通過する際に抗火石成分と岩石構造とが作用して、原水に対する第１の改質処理が施される。そして、第１の改質処理が施された改質水は連結配管５０ｃを通って第２改質部２０に供給される。第２改質部２０に供給された改質水は抗火石焼成体ビーズ２２間を通過する際に抗火石焼成体ビーズ２２の抗火石成分が作用して、改質水に対する更なる改質処理（第２の改質処理）が施される。さらに、第２の改質処理が施された改質水は連結配管５０ｄを通って第３改質部３０に供給される。そして、第３改質部３０に供給された改質水は抗火石素焼体ビーズ３２間を通過する際に抗火石素焼体ビーズ３２の抗火石成分が作用して、改質水に対する更なる改質処理（第３の改質処理）が施される。そして、第３の改質処理が施された改質水は連結配管５０ｅを通ってタンク４０内に吐出され、再度ポンプ４２によって第１改質部１０、第２改質部２０、第３改質部３０に通水して造水部５０内を循環し、さらなる改質処理が施される。そして、十分な改質処理が施された改質水は適宜、吐水口５０ｆから取水される。尚、造水部５０は上記のように循環型とすることが好ましいが、タンク４０を用いずに給水口（給水配管）５０ａ、第１改質部１０、第２改質部２０、第３改質部３０、吐水口（吐水配管）５０ｆを直列に接続して通過型の造水部５０としても良い。以上が本発明に係る工業用油剤の製造方法の改質水製造工程に相当する。 Next, the operation of the fresh water generator 50 will be described. First, raw water such as tap water is supplied into the tank 40 of the fresh water generation unit 50 through the water supply port 50a. Next, the pump 42 is driven. As a result, the raw water in the tank 40 is supplied to the first reforming unit 10 through the connection pipe 50b. When the raw water supplied to the first reforming unit 10 passes between the anti-fluorite 12, the anti-fluorite component and the rock structure act to perform the first reforming process on the raw water. Then, the reformed water subjected to the first reforming process is supplied to the second reforming unit 20 through the connection pipe 50c. When the reformed water supplied to the second reforming unit 20 passes between the anti-fluorite fired body beads 22, the anti-fluorite component of the anti-fire stone fired body beads 22 acts to further modify the reformed water. (Second modification process) is performed. Further, the reformed water that has been subjected to the second reforming process is supplied to the third reforming unit 30 through the connecting pipe 50d. Then, when the reformed water supplied to the third reforming unit 30 passes between the anti- pyroxene body sintered beads 32, the anti-fluorite component of the anti-charcoal pellets 32 acts to further improve the reformed water. A quality treatment (third modification treatment) is performed. Then, the reformed water that has been subjected to the third reforming treatment is discharged into the tank 40 through the connecting pipe 50e, and again by the pump 42, the first reforming unit 10, the second reforming unit 20, and the third reforming water. Water is passed through the material part 30 and circulated in the fresh water producing part 50, and further reforming treatment is performed. Then, the reformed water that has been subjected to sufficient reforming treatment is appropriately taken from the water outlet 50f. The fresh water generator 50 is preferably a circulation type as described above, but without using the tank 40, the water supply port (water supply pipe) 50a, the first reformer 10, the second reformer 20, and the third. The reforming unit 30 and the water discharge port (water discharge pipe) 50f may be connected in series to form the passage-type fresh water generating unit 50. The above corresponds to the modified water production process of the method for producing an industrial oil according to the present invention.
また、前混合部７０は、造水部５０で改質された改質水と原料油剤とを所定の比率で混合し、規定の濃度の（ウルトラファインバブル無しの）工業用油剤を生成し混合部８０に吐出する。 Further, the premixing unit 70 mixes the reformed water reformed in the fresh water generating unit 50 and the raw material oil agent at a predetermined ratio to generate and mix an industrial oil agent having a specified concentration (without ultra fine bubbles). It discharges to the part 80.
次に、混合部８０に関して説明する。混合部８０は、工業用油剤を貯留するタンク６０と、この前混合部７０で混合した（ウルトラファインバブル無しの）工業用油剤をタンク６０内に投入する供給管６０ａもしくは供給口６０ａ’と、タンク６０に接続した還流配管６０ｂ、６０ｃと、タンク６０内の工業用油剤を還流配管６０ｂ、６０ｃに循環させるポンプ６２と、還流配管６０ｂ、６０ｃ内を流下する工業用油剤中にエアを供給するエア配管６４と、このエア配管６４を開閉するエア開閉弁６４ａと、還流配管６０ｂ、６０ｃの下流端に位置し還流配管６０ｂ、６０ｃ内を流下した工業用油剤中のエアをウルトラファインバブル化してタンク６０内に吐出するノズル６６と、を有している。また、エア配管６４には、このエア配管６４を流下するエアを改質するエア改質部３６と、エアの圧力を調整するエアポンプ６４ｂと、を設けることが好ましい。さらに、混合部８０は、ウルトラファインバブルを含有した工業用油剤を吐出する吐出配管６０ｄと、この吐出配管６０ｄを開閉する開閉弁６８と、を有している。 Next, the mixing unit 80 will be described. The mixing unit 80 includes a tank 60 for storing the industrial oil, a supply pipe 60a or a supply port 60a ′ for introducing the industrial oil (without the ultrafine bubble) mixed in the premixing unit 70 into the tank 60, Air is supplied to the reflux pipes 60b and 60c connected to the tank 60, the pump 62 for circulating the industrial oil in the tank 60 to the reflux pipes 60b and 60c, and the industrial oil flowing down in the reflux pipes 60b and 60c. The air pipe 64, the air on-off valve 64a for opening and closing the air pipe 64, and the air in the industrial oil that is located at the downstream end of the reflux pipes 60b and 60c and flows down in the reflux pipes 60b and 60c are made into ultra fine bubbles. And a nozzle 66 for discharging into the tank 60. The air pipe 64 is preferably provided with an air reforming section 36 for reforming the air flowing down the air pipe 64 and an air pump 64b for adjusting the pressure of the air. Furthermore, the mixing unit 80 includes a discharge pipe 60d that discharges an industrial oil containing ultra fine bubbles, and an on-off valve 68 that opens and closes the discharge pipe 60d.
また、還流配管６０ｂ、６０ｃには、前述の抗火石焼成体ビーズ２２が充填した第４改質部２０ａと、前述の抗火石素焼体ビーズ３２が充填した第５改質部３０ａと、を設け、工業用油剤に対する更なる改質を行う事が好ましい。尚、第４改質部２０ａと第５改質部３０ａの設置位置はエア配管６４の接続位置よりも下流側とし、供給されたエアに対しても第４改質部２０ａ、第５改質部３０ａによる改質処理を施すことが好ましい。尚、ここでのエアとは窒素ガスその他の気体一般を指すものとし、空気に限定されるものではない。また、エア配管６４には抗火石ナノ銀担持体が充填したエア改質部３６を設けることが好ましい。この構成では、エア改質部３６を流下するエアに対し抗火石成分と銀の成分による改質処理が施され、エア改質部３６を通過した改質エアを工業用油剤中に供給してウルトラファインバブル化することができる。尚、抗火石ナノ銀担持体としては、抗火石焼成体ビーズ２２を作製する際の素焼きビーズの表面にナノ銀粒子を周知の手法で焼き付けて担持した抗火石ナノ銀担持素焼体ビーズ３６ａを用いることが好ましいが、抗火石１２にナノ銀を担持させたものを用いても良い。 Further, the reflux pipes 60b and 60c are provided with a fourth modified portion 20a filled with the above-mentioned anti-fluorite fired body beads 22 and a fifth modified portion 30a filled with the above-mentioned anti-fluorine stone body beads 32. Further, it is preferable to further modify the industrial oil. The installation position of the fourth reforming unit 20a and the fifth reforming unit 30a is on the downstream side of the connection position of the air pipe 64, and the fourth reforming unit 20a and the fifth reforming unit are also supplied to the supplied air. It is preferable to perform the modification process by the part 30a. Note that air here refers to nitrogen gas and other gases in general, and is not limited to air. The air pipe 64 is preferably provided with an air reforming section 36 filled with an anti-fluorite nanosilver carrier. In this configuration, the air flowing down the air reforming unit 36 is subjected to reforming treatment with anti-fluorite components and silver components, and the reformed air that has passed through the air reforming unit 36 is supplied into an industrial oil. Ultra fine bubbles can be made. As the anti-fluorite nanosilver support, anti-fluorite nanosilver-supported unglazed beads 36a in which nanosilver particles are baked and supported on the surface of the unglazed beads when the anti-fluorite fired beads 22 are produced are used. It is preferable to use anti-fluorite 12 having nano silver supported thereon.
次に、前混合部７０及び混合部８０の動作を説明する。先ず、前混合部７０において、原料油剤と所定量の改質水とが混合される。この際、周知の消泡剤や防錆剤等の添加剤を添加しても良い。次に、前混合部７０で混合された混合液（ウルトラファインバブル無しの工業用油剤）を供給管６０ａ等を介してタンク６０内に供給する。次に、開閉弁６８が閉じ、エア開閉弁６４ａが開いた状態でポンプ６２を動作させる。これにより、タンク６０内の工業用油剤が還流配管６０ｂ、６０ｃを流下するとともに、流下する工業用油剤がエア配管６４からエアを巻き込む。尚、エアは常圧としても良いが、エアポンプ６４ｂを用いて加圧し還流配管６０ｂに対し強制的に供給しても良い。この場合、液量を調節するポンプ６２とエア量を調節するエアポンプ６４ｂによって工業用油剤とエアの流量を調整し、エアの圧力を最低限に抑えて、主に工業用油剤の流下によってエアを巻き込み混合することが好ましい。 Next, operations of the pre-mixing unit 70 and the mixing unit 80 will be described. First, in the pre-mixing unit 70, the raw material oil agent and a predetermined amount of reforming water are mixed. At this time, a known additive such as an antifoaming agent or a rust preventive may be added. Next, the mixed liquid (industrial oil without ultra fine bubbles) mixed in the pre-mixing unit 70 is supplied into the tank 60 through the supply pipe 60a and the like. Next, the pump 62 is operated with the on-off valve 68 closed and the air on-off valve 64a opened. Thereby, the industrial oil in the tank 60 flows down the reflux pipes 60 b and 60 c, and the industrial oil that flows down entrains air from the air pipe 64. The air may be normal pressure, but may be pressurized using the air pump 64b and forcibly supplied to the reflux pipe 60b. In this case, the flow rate of the industrial oil and air is adjusted by the pump 62 for adjusting the liquid amount and the air pump 64b for adjusting the air amount, the air pressure is minimized, and the air is mainly discharged by the flow of the industrial oil. It is preferable to entrain and mix.
次に、エアが混合した工業用油剤は第４改質部２０ａ内を通過する。このとき、工業用油剤及びエアには抗火石焼成体ビーズ２２の抗火石成分が作用して、工業用油剤及びエアに対する更なる改質処理が施される。次に、エアが混合した工業用油剤は第５改質部３０ａ内を通過する。このとき、工業用油剤及びエアには抗火石素焼体ビーズ３２の抗火石成分が作用して、工業用油剤及びエアに対する更なる改質処理が施される。次に、第５改質部３０ａ内を通過した工業用油剤及びエアは還流配管６０ｃを流下してノズル６６に達し、タンク６０内の工業用油剤内に噴出する。この際、工業用油剤中のエアはウルトラファインバブル化してタンク６０内に放出され工業用油剤内に注入され混練される。尚、ここでの工業用油剤は溶媒水として改質水が用いられているから分散性に優れ、微細なウルトラファインバブルを消失させることなく液中で維持することができる。そして、このポンプ６２による工業用油剤の循環及びエアの混合とウルトラファインバブル化は概ねタンク６０内の工業用油剤の総量に対し１０回〜２０回程度行われる。これにより、本発明に係るウルトラファインバブル入り工業用油剤が完成する。以上が本発明に係る工業用油剤の製造方法の混合工程に相当する。 Next, the industrial oil mixed with air passes through the fourth reforming portion 20a. At this time, the anti-fluorite component of the anti-fired stone fired body beads 22 acts on the industrial oil and air, and the industrial oil and air are further modified. Next, the industrial oil mixed with air passes through the fifth reforming section 30a. At this time, the anti-fluorite component of the anti-fluorine stone body beads 32 acts on the industrial oil and air, and the industrial oil and air are further modified. Next, the industrial oil and air that have passed through the fifth reforming unit 30 a flow down the reflux pipe 60 c, reach the nozzle 66, and are ejected into the industrial oil in the tank 60. At this time, the air in the industrial oil is made into ultrafine bubbles and released into the tank 60, and injected into the industrial oil and kneaded. In addition, since the industrial oil agent here uses the modified water as the solvent water, it is excellent in dispersibility and can be maintained in the liquid without losing the fine ultrafine bubbles. The circulation of the industrial oil, the mixing of the air, and the formation of ultrafine bubbles by the pump 62 are performed about 10 to 20 times with respect to the total amount of the industrial oil in the tank 60. Thereby, the industrial oil agent containing an ultra fine bubble concerning the present invention is completed. The above corresponds to the mixing step of the method for producing an industrial oil according to the present invention.
上記のようにして完成した本発明に係る工業用油剤（ウルトラファインバブル入り工業用油剤）は適宜、吐出配管６０ｄから取出され、用途に応じて適切な濃度に希釈されることで、切削加工時等の切削加工用油剤、潤滑剤、クーラント、洗浄液、プラスチック成形金型、プレス金型、ダイカスト成形金型等の離型剤など、金属やセラミクス、エンジニアリングプラスチック等の高硬度合成樹脂、炭素繊維強化プラスチック等の複合材料、その他の工業用材料に対する加工の際の様々な油剤として用いられる。 The industrial oil agent (industry oil agent containing ultra fine bubbles) according to the present invention completed as described above is appropriately taken out from the discharge pipe 60d and diluted to an appropriate concentration according to the use, so that it can be cut. High-hardness synthetic resins such as metals, ceramics, engineering plastics, carbon fiber reinforced, etc., such as release agents such as cutting oils, lubricants, coolants, cleaning fluids, plastic molding dies, press dies, die casting dies, etc. It is used as various oils when processing composite materials such as plastics and other industrial materials.
尚、この工業用油剤の希釈に際し、比較的大きな径のファインバブルは浮上して消失するが、水分子０．３６ｎｍに対し粒子径（気泡径）１．５ｎｍ程度のウルトラファインバブルは浮上速度が著しく遅く、ほぼ消失しない。尚、下記［数１］式に示すストークスの式によれば、１．５ｎｍのウルトラファインバブルは１ｍｍ浮上するのに５９年を要するとされる。
また、一般的にナノバブル同士は帯電効果によって互いに反発し合い、合体して大きくなることはないとされている。また、原料油剤粒子の周りに界面活性剤とともに吸着していればナノバブルは消失しないとされている。よって、これらのことから数ｎｍのウルトラファインバブルを含有した本発明に係る工業用油剤の動粘性係数は高くて数１０×１０-６ｍ２/ｓｅｃ程度であり、この工業用油剤を希釈して動粘性係数が低下しても、希釈後の使用時の工業用油剤の動粘性係数は１．０×１０-６ｍ２/ｓｅｃ程度であり、よって、注入されたウルトラファインバブルが注液後、半年以内に消失することはないと考えられる。 In general, nanobubbles repel each other due to the charging effect and are not combined to become large. In addition, it is said that nanobubbles will not disappear if adsorbed together with the surfactant around the raw material oil agent particles. Therefore, the kinematic viscosity coefficient of the industrial oil agent according to the present invention containing ultrafine bubbles of several nm is high and is about several tens of 10 −6 m 2 / sec, and this industrial oil agent is diluted. Even if the kinematic viscosity coefficient decreases, the kinematic viscosity coefficient of the industrial oil when used after dilution is about 1.0 × 10 −6 m 2 / sec. Therefore, the injected ultra fine bubble is injected. Later, it will not disappear within half a year.
ここで、製造装置１００を用いてウルトラファインバブルを注入した改質水（原料油剤は非混合）の粒度個数分布を図２に示す（測定器：大塚電子株式会社製 ＥＬＳＺ‐２０００ＺＳ（測定範囲０．６ｎｍ〜１０μｍ）、測定条件：マルカール(Ｍａｒｑｕａｒｄｔ)法、室温２５℃、ピンホール径５０μｍ、積算回数５０回、個数分布）。また、還流配管６０ｂ、６０ｃへの循環回数を変化させて製造した溶媒水（改質水）の散乱光分布を図３に示す（測定器：大塚電子株式会社製 ＥＬＳＺ‐２０００ＺＳ、測定条件：マルカール(Ｍａｒｑｕａｒｄｔ)法、室温２５℃、測定試料３．５ｍＬ、動的光散乱法（光子相関法）方式、ピンホール径５０μm、積算回数５０回、散乱光分布）。 Here, the particle size number distribution of the reformed water (raw oil agent is not mixed) injected with ultrafine bubbles using the manufacturing apparatus 100 is shown in FIG. 2 (measuring instrument: ELSZ-2000ZS (measurement range 0) manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. (6 nm to 10 μm), measurement conditions: Marquardt method, room temperature 25 ° C., pinhole diameter 50 μm, integration count 50 times, number distribution). Moreover, the scattered light distribution of the solvent water (modified water) manufactured by changing the number of circulations to the reflux pipes 60b and 60c is shown in FIG. 3 (measuring instrument: ELSZ-2000ZS manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd., measurement condition: Marcar (Marquardt) method, room temperature 25 ° C., measurement sample 3.5 mL, dynamic light scattering method (photon correlation method), pinhole diameter 50 μm, integration count 50 times, scattered light distribution).
図２からウルトラファインバブルを注入した改質水には、ウルトラファインバブルによるものと思われる平均粒径１．４ｎｍの分布が顕著に表れた。また、図３から、全ての循環回数においてウルトラファインバブルによる平均粒子径１．０ｎｍ〜２．５ｎｍによる散乱光が認められた。尚、ウルトラファインバブルを注入しない改質水では散乱光は生じない。よって、ウルトラファインバブルを注入しない改質水では上記のような粒度分布や散乱光が現れることはない。これらのことから、分散性に優れる改質水は粒径１．５ｎｍ程度のウルトラファインバブルを液中に含有し維持可能なことが判る。 From FIG. 2, the distribution of the average particle size of 1.4 nm, which seems to be due to the ultra fine bubbles, was noticeable in the reformed water into which the ultra fine bubbles were injected. Moreover, from FIG. 3, the scattered light by the average particle diameter of 1.0 nm-2.5 nm by an ultra fine bubble was recognized in all circulation frequency. In addition, scattered light does not arise in the modified water which does not inject an ultra fine bubble. Therefore, the above-described particle size distribution and scattered light do not appear in the modified water that does not inject ultrafine bubbles. From these facts, it is understood that the modified water having excellent dispersibility can contain and maintain ultrafine bubbles having a particle size of about 1.5 nm in the liquid.
次に、製造装置１００を用いて本発明に係るウルトラファインバブル入り工業用油剤を製造し、これを改質水でさらに２０倍に希釈して工業用クーラントを調製した。また、比較としてウルトラファインバブル無しの工業用クーラントを同様に調製した。尚、ここでは原料油剤として油剤粒子径が約１０μｍ〜１００μｍのエマルジョンタイプのものを使用した。これら工業用クーラントの粒度分布を図４、図５に示す。図４（ａ）から従来のウルトラファインバブル無しの工業用クーラントの粒度分布は１７９．１ｎｍを中心とした分布のみであり、これは原料油剤粒子の分布と考えられる。これに対し、図４（ｂ）に示す本発明に係る（ウルトラファインバブル入りの）工業用油剤を用いた工業用クーラントは、原料油剤粒子による８６．４ｎｍを中心とした分布に加えウルトラファインバブルによる粒径１．３ｎｍ近傍の分布を有することがわかる。また、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、ウルトラファインバブル無しの従来の工業用クーラントは、体積分布や個数分布でも原料油剤粒子による分布しか現れないものの、図５（ｃ）、（ｄ）に示す本発明に係る工業用油剤を用いた工業用クーラントでは、体積分布や個数分布において粒径１．３ｎｍのウルトラファインバブルによる分布のみが現れ、ウルトラファインバブルの個数が原料油剤粒子よりも遥かに多いことが判る。 Next, the industrial oil containing ultra fine bubbles according to the present invention was produced using the production apparatus 100, and this was further diluted 20 times with reforming water to prepare an industrial coolant. For comparison, an industrial coolant without ultra fine bubbles was prepared in the same manner. Here, an emulsion type oil agent having a particle diameter of about 10 μm to 100 μm was used as the raw material oil. The particle size distribution of these industrial coolants is shown in FIGS. From FIG. 4 (a), the particle size distribution of the conventional industrial coolant without ultra fine bubbles is only a distribution centered at 179.1 nm, which is considered to be the distribution of the raw material oil agent particles. On the other hand, the industrial coolant using the industrial oil agent (with ultrafine bubbles) according to the present invention shown in FIG. 4 (b) has an ultrafine bubble in addition to the distribution centering on 86.4 nm due to the raw oil particles. It can be seen that it has a distribution around 1.3 nm in particle size due to. In addition, as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), the conventional industrial coolant without ultra fine bubbles only shows the distribution due to the raw material oil agent particles in the volume distribution and the number distribution, but FIG. 5 (c), In the industrial coolant using the industrial oil agent according to the present invention shown in (d), only the distribution by the ultra fine bubbles having a particle diameter of 1.3 nm appears in the volume distribution and the number distribution, and the number of ultra fine bubbles is the raw material oil particle. It turns out that it is much more than.
次に、原料油剤として前記のエマルジョンタイプに加え、油剤粒子径が５ｎｍ〜２００ｎｍのソルブルタイプのものを用いた場合の工業用クーラントの粒度分布を図６に示す。図６（ａ）から原料油剤を変化させてもウルトラファインバブルが存在することが判る。また、図６（ｂ）から、個数分布では、前述と同様、ウルトラファインバブルの個数が原料油剤粒子よりも遥かに多いことが判る。そして、ウルトラファインバブルの粒径は概ね粒径０．６ｎｍ〜４ｎｍであることが判る。 Next, FIG. 6 shows the particle size distribution of the industrial coolant when a solubil type oil oil particle diameter of 5 nm to 200 nm is used in addition to the above emulsion type as a raw material oil agent. It can be seen from FIG. 6A that ultra fine bubbles exist even when the raw material oil is changed. Also, from FIG. 6B, it can be seen that in the number distribution, the number of ultra fine bubbles is much larger than that of the raw material oil agent particles as described above. And it turns out that the particle size of an ultra fine bubble is about particle size 0.6nm-4nm.
このことから、本発明に係る工業用油剤は粒径０．６ｎｍ〜４ｎｍのウルトラファインバブルを含有するものであり、このウルトラファインバブルは希釈しても保持されることが判る。 From this, it can be seen that the industrial oil agent according to the present invention contains ultra fine bubbles having a particle diameter of 0.6 nm to 4 nm, and the ultra fine bubbles are retained even after dilution.
次に、本発明に係る工業用油剤を用いた工業用クーラントと従来の（ウルトラファインバブル無しの）工業用クーラントのゼータ電位の測定結果を図７に示す（測定器：大塚電子株式会社製 ＥＬＳＺ‐２０００ＺＳ（測定範囲：−２００ｍＶ〜２００ｍＶ）、測定条件：室温２５℃、電気泳動光散乱法（レーザードップラー法）方式、ゼータ電位換算式Ｓｍｏｌｕｃｈｏｗｓｋ １ｐｅａｋ法）。尚、原料油剤はエマルジョンタイプとソルブルタイプの両方を用いた。図７から、エマルジョンタイプの原料油剤ではウルトラファインバブルの有無によらずゼータ電位に有意差は認められなかった。しかしながら、ソルブルタイプの原料油剤ではウルトラファインバブル入りの工業用クーラントの方がゼータ電位が約１５ｍＶ（絶対値で）低下した。尚、ナノバブルは−２０ｍＶ〜−３０ｍＶの電位を持つといわれており、ソルブルタイプの工業用クーラントではこのナノバブル（ウルトラファインバブル）の電位の影響を受けたものと思われる。 Next, the measurement results of the zeta potential of the industrial coolant using the industrial oil according to the present invention and the conventional (no ultra fine bubble) industrial coolant are shown in FIG. 7 (measuring instrument: ELSZ manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) -2000ZS (measurement range: -200 mV to 200 mV), measurement conditions: room temperature 25 ° C., electrophoretic light scattering method (laser Doppler method), zeta potential conversion formula Smoluchsk 1 peak method). In addition, both the emulsion type and the solve type were used for the raw material oil agent. From FIG. 7, the emulsion type raw material oil showed no significant difference in zeta potential regardless of the presence or absence of ultrafine bubbles. However, in the case of the solve type raw material oil, the zeta potential of the industrial coolant containing ultrafine bubbles was reduced by about 15 mV (in absolute value). Nanobubbles are said to have a potential of −20 mV to −30 mV, and it is considered that the influence of the potential of the nanobubbles (ultra fine bubbles) is exerted in a solve type industrial coolant.
次に、振り子試験により本発明に係る工業用油剤を用いた工業用クーラントと従来の工業用クーラントの摩擦係数を測定した（測定器：成田精機製作所社製 曽田式振子型油性試験機ＮＩＩ型、ローラーピン：２φ×３０ｍｍ 焼入炭素鋼ラップ仕上げ、鋼球：３／１６ ベアリング用鋼球ＳＵＪ−２（高炭素クロム軸受鋼鋼材）、測定条件：横軸荷重：８０ｇ×２（支点より３４ｃｍ）、縦軸荷重：４０ｇ（支点より１０ｃｍ）、振子の周期：約４ｓｅｃ、平均接触圧力：７４ｋｇ／ｍｍ２を標準とする。最大すべり速度：１．０ｍｍ／ｓｅｃ）。
尚、摩擦係数は次式にて求めた。
μ＝３．２×（０．６−Ａｎ）／ｎ
ここで、３．２は標準試験条件での定数であり、０．６は初期振幅であり、ｎは振動回数であり、Ａｎはｎ振動後の振幅 である。
Next, the coefficient of friction between the industrial coolant using the industrial oil according to the present invention and the conventional industrial coolant was measured by a pendulum test (measuring instrument: Iwata-type pendulum type oil tester NII, manufactured by Narita Seiki Seisakusho Co., Ltd.) Roller pin: 2φ × 30mm Hardened carbon steel lap finish, Steel ball: 3/16 Steel ball for bearing SUJ-2 (high carbon chromium bearing steel), Measurement condition: Horizontal axis load: 80 g × 2 (34 cm from fulcrum) Vertical load: 40 g (10 cm from the fulcrum), pendulum cycle: about 4 sec, average contact pressure: 74 kg / mm 2 as standard (maximum sliding speed: 1.0 mm / sec).
The coefficient of friction was determined by the following formula.
μ = 3.2 × (0.6−An) / n
Here, 3.2 is a constant under standard test conditions, 0.6 is the initial amplitude, n is the number of vibrations, and An is the amplitude after n vibrations.
この振り子試験の結果を図８に示す。尚、原料油剤はエマルジョンタイプを用い、工業用油剤の希釈はそれぞれ１０倍、３０倍、５０倍とした。図８より、３０倍、５０倍希釈ではウルトラファインバブルの有無に関わらず摩擦係数に有意差は認められなかった。しかしながら、１０倍希釈では本発明に係る工業用油剤を用いたウルトラファインバブル入りの工業用クーラントの方が摩擦係数が小さな値を示し、潤滑性が向上したことが判る。 The result of this pendulum test is shown in FIG. The raw material oil was an emulsion type, and the industrial oil was diluted 10 times, 30 times, and 50 times, respectively. As shown in FIG. 8, no significant difference was observed in the coefficient of friction when diluted 30 times or 50 times regardless of the presence or absence of ultrafine bubbles. However, at 10-fold dilution, it can be seen that the industrial coolant containing ultrafine bubbles using the industrial oil according to the present invention has a smaller friction coefficient and improved lubricity.
また、油剤粒子径が１ｎｍ以下のソリューションタイプの原料油剤を用いて本発明に係る工業用油剤を製造したところ、従来の工業用油剤の油剤粒子径が約６ｎｍであったのに対し、本発明に係る工業用油剤では油剤粒子径は約５ｎｍに縮小した。これは本発明に係る工業用油剤はウルトラファインバブルの存在により溶媒水との界面張力が低下したことで油剤粒子径が縮小したものと考えられる。そして、この油剤粒子径の縮小により潤滑性の向上が期待される。 Moreover, when the industrial oil agent according to the present invention was produced using a solution type raw material oil agent having an oil agent particle diameter of 1 nm or less, the oil agent particle diameter of the conventional industrial oil agent was about 6 nm. In the industrial oil agent, the oil agent particle diameter was reduced to about 5 nm. This is considered that the industrial oil agent which concerns on this invention reduced the oil agent particle diameter because the interfacial tension with solvent water fell by presence of the ultra fine bubble. And improvement of lubricity is anticipated by reduction of this oil agent particle diameter.
次に、エマルジョンタイプの原料油剤を用いて本発明に係る工業用油剤を作製し、これを希釈してウルトラファインバブル入り工業用クーラントを作製した。この工業用クーラントの２週間後の粒度分布を測定した結果を図９に示す。図９（ａ）、（ｂ）から、ウルトラファインバブルによる１．５ｎｍ近傍の分布は良好に維持され、このことから作製後２週間であってもウルトラファインバブルは消失せず液中に存在し続けることが確認された。また、図１０に工業用クーラントの調製に用いたウルトラファインバブル入りの改質水の作製３週間後の粒子径（体積）分布を示す。図１０から溶媒水中のウルトラファインバブル自体も１．５ｎｍ程度で消失せず、液中に存在し続けることが確認された。 Next, the industrial oil agent which concerns on this invention was produced using the emulsion type raw material oil agent, and this was diluted, and the industrial coolant containing an ultra fine bubble was produced. The result of measuring the particle size distribution after 2 weeks of this industrial coolant is shown in FIG. 9 (a) and 9 (b), the distribution near 1.5 nm by the ultra fine bubbles is maintained well, and from this, the ultra fine bubbles do not disappear even in the 2 weeks after the production, and are present in the liquid. Confirmed to continue. FIG. 10 shows the particle size (volume) distribution after 3 weeks of production of reformed water containing ultrafine bubbles used for the preparation of industrial coolant. From FIG. 10, it was confirmed that the ultra fine bubbles themselves in the solvent water did not disappear at about 1.5 nm and continued to exist in the liquid.
以上のことから、粒径０．６ｎｍ〜４ｎｍのウルトラファインバブルを含有する本発明に係る工業用油剤は、経時や希釈によってもウルトラファインバブルは消失せず、液中で維持される。これにより、本発明に係る工業用油剤を適宜希釈して用いることでウルトラファインバブル入りの切削加工用油剤、潤滑剤、クーラント、洗浄液、離型剤等、各種工業用の油剤を得ることができる。そして、これらの各種工業用の油剤はウルトラファインバブルを含有することで、高い浸透性と潤滑性を有し例えば切削加工時に加工速度や加工負荷の向上を図ることができる。また、ウルトラファインバブルを含有することで油剤溶液の腐敗を抑制することができる。そして、本発明に係る工業用油剤の製造方法は抗火石を効果的に用いることで、本発明に係るウルトラファインバブル入りの工業用油剤を製造することができる。 From the above, the industrial oil agent according to the present invention containing ultra fine bubbles having a particle size of 0.6 nm to 4 nm does not disappear even with aging or dilution, and is maintained in the liquid. Accordingly, various industrial oils such as ultrafine bubble-containing cutting oils, lubricants, coolants, cleaning liquids, mold release agents, and the like can be obtained by appropriately diluting and using the industrial oils according to the present invention. . These various industrial oils contain ultra fine bubbles, so that they have high penetrability and lubricity, and can improve the processing speed and processing load during cutting, for example. Moreover, decay of an oil agent solution can be suppressed by containing an ultra fine bubble. And the manufacturing method of the industrial oil agent which concerns on this invention can manufacture the industrial oil agent containing the ultra fine bubble which concerns on this invention by using an antifluorite effectively.
尚、本例で示した本発明に係る工業用油剤の製造方法の工業用油剤の製造装置１００、造水部５０、混合部８０、ウルトラファインバブルの生成方法、注入機構、その付随設備の構成、配管経路、寸法、動作、また、工業用油剤の製造方法の手順等は一例であるから、特にこれに限定されるものではなく、適宜必要な設備、装置、工程等を挿入可能である。また、本発明に係る工業用油剤は、粒径０．６ｎｍ〜４ｎｍのウルトラファインバブルを含有していれば製造方法に関しては特に限定は無く、本例に示した以外の如何なる手法を用いても良い。さらに、本発明は本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更して実施することが可能である。 In addition, the manufacturing apparatus 100 of the industrial oil agent of the manufacturing method of the industrial oil agent which concerns on this invention shown in this example, the fresh water generation part 50, the mixing part 80, the production | generation method of an ultra fine bubble, an injection | pouring mechanism, and the structure of the incidental equipment The pipe route, dimensions, operation, and the procedure of the manufacturing method of the industrial oil agent are merely examples, and the present invention is not particularly limited thereto, and necessary equipment, devices, processes, and the like can be appropriately inserted. In addition, the industrial oil agent according to the present invention is not particularly limited with respect to the production method as long as it contains ultrafine bubbles having a particle size of 0.6 nm to 4 nm, and any method other than those shown in this example can be used. good. Furthermore, the present invention can be modified and implemented without departing from the scope of the present invention.
１０ 第１改質部
２０ 第２改質部
３０ 第３改質部
２０ａ 第４改質部
３０ａ 第５改質部
１２ 抗火石
２２ 抗火石焼成体ビーズ
３２ 抗火石素焼体ビーズ
３６ａ 抗火石ナノ銀担持素焼体ビーズ
５０ 造水部
８０ 混合部
１００ （工業用油剤の）製造装置
10 First reforming section
20 Second reforming section
30 Third reforming section
20a Fourth reforming section
30a Fifth reforming section
12 Firestone
22 Firestone fired beads
32 Anti-Firestone unglazed beads
36a Anti-fluorite nano-silver-supported unglazed beads
50 fresh water department
80 mixing section
100 Manufacturing equipment (for industrial oils)
Claims (4)
前記改質水と原料油剤とをウルトラファインバブルを注入しながら混合し工業用油剤を製造する混合工程と、を有することを特徴とする工業用油剤の製造方法。 Between the first modification treatment that allows water to flow between the anti-fluorite, the second modification treatment that allows water to flow between the fire-resistant stones fired by applying a glaze on the surface, and between the unfired anti-firestone-ceramic beads A modified water production process for producing modified water by performing a third reforming treatment for passing water through
A process for producing an industrial oil by mixing the reformed water and the raw material oil while injecting ultrafine bubbles.
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