JP2510233B2 - 水溶性金属加工油剤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は金属材料に切削、研削、圧延、打抜き、絞り
等の加工を行う際に給油する水溶性金属加工油剤であっ
て、特に防腐性の優れた改良された油剤に関するもので
ある。

（従来の技術） 水溶性金属加工油剤にはソリュブル型、エマルジョン
型等があるが、いずれも界面活性剤、防錆剤および潤滑
油等を主成分とするものであって、これらの成分はいず
れも細菌やかびの好適な栄養源となる物質であるから、
かかる油剤は使用中に腐敗し易い欠点を有することが認
められている。

（発明が解決しようとする課題） かような欠点に対処する防腐対策としては従来は各種
防腐剤を添加する方法が行われている。例えばフェノー
ル系化合物、ホルムアルデヒド供与体化合物、カチオン
界面活性剤、重金属等を添加する事は公知である。しか
しながらかような防腐剤を、細菌やかびを完全に抑制し
得るほど多量に添加すればその副作用で乳化安定性、防
錆性を損ない、あるいはまた人体に対する刺激性を増大
する結果を招く事となり好ましくなく、よって防腐剤の
添加をもって完全な防腐対策とする事は困難であった。

一方水溶性金属加工油剤においてソリュブル型では防
錆剤として、また油剤のアルカリ度を適当な範囲（pH8
〜10.5）に維持するアルカル物質としてアルカノールア
ミン、シクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン
等の各種のアミンが使用され、またエマルジョン型では
界面活性剤（乳化剤）として脂肪酸と各種のアミンを反
応させたアミン石けんが潤滑油の乳化のために使用さ
れ、またアルカリ物質として若干のアミンを遊離の状態
で含有させているのが普通である。

通常遊離のアミンを多量に含有させればアルカリ度は
大きくなり腐敗を抑制し得る事になるが一面刺激性が増
大する事になり好ましくない。

上述のように、従来の技術において、防腐剤を添加す
る方法および遊離アミンを多量に含有させる方法とも、
腐敗を完全に抑制する事は困難であった。

従って本発明の目的は防腐性の改善された水溶性金属
加工油剤を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者等は上記目的を達成するため各種アミンの特
性について研究したところ、アミンには多種多様のもの
がありモノアミン、ジアミン、トリアミン等があり、ま
たこれらのそれぞれに脂肪族、芳香族、脂環式の別があ
り、それぞれアルカリ度も人体に対する刺激性も、また
細菌、カビに対する作用もまちまちである。そこでこれ
ら各種アミンの組合せによる相乗作用についても研究し
た結果、以外にも特定のアミンを特定比に組合せ、特定
量、水溶性金属加工油剤に含有させる事によてアルカリ
度は適当な範囲であり、しかも腐敗を著しく抑制し得る
事を新たに知り得て本発明い至ったものである。

すなわち本発明は水溶性金属加工油剤中に下記の
（１）式で示される芳香族ジアミンおよび／または
（２）式で示される脂環式ジアミンと（３）式で示され
る芳香族ジアミンおよび／または（４）式で示される脂
環式ジアミンとを含有し、 上記（１）および（２）式のジアミンの合計量と、
（３）および（４）式のジアミンの合計量の重量比が9
0:10〜10:90の範囲内であり、かつ（１），（２），
（３）および（４）式のジアミンの合計量が油剤中の１
〜30重量％を占めることを特徴とする水溶性金属加工油
剤に関するものである。

即ち本発明は特定のアミンである（１），（２），
（３）および（４）式で表わされるジアミンを前記特定
比に併用し、特定量を水溶性金属加工油剤に含有させた
事になる。

（１）および（２）式のジアミンの合計量と（３）お
よび（４）式のジアミンの合計量の重量比が90:10〜10:
90の範囲より（３）および（４）式のジアミンの合計量
が少なければ腐敗抑制の目的を達せず、この範囲より多
ければ油剤中に安定に溶解分散して含有させる事が困難
となり、いずれも不適当である。

（１），（２），（３）および（４）式のジアミンの
合計量が油剤中の１〜30重量％の範囲より少ない場合は
腐敗抑制の効果がなく、これより多い場合は刺激性が強
くなりこれも不適当である。なお、（１），（２），
（３）および（４）式で示されるジアミンはそれぞれ （１）メタキシレンジアミン（MXDA） （２）1,3−ビス（アミノメチル）シクロヘキサン（BAM
C） （３）4,4′−ジアミノジフェニルメタン（DADPM） （４）4,4′−ジアミノジシクロヘキシルメタン（DADC
M） である。

（作用） かような特定の分子構造のジアミンの特定比の組合せ
のみが本発明の効果を示す事は研究の結果見出した事で
あるが、その理由については完全に確証を得た訳ではな
いが概ね次の通りと考えられている。

本発明に使用するアミンは一般に使用されているアル
カノールアミン、ジシクロヘキシルアミン、エチレンジ
アミン等と異なって分子内の有機性基（炭化水素基）と
無機性基（アミノ基、水酸基）がいずれも大きく、かつ
両者のバランスがとれている。無機性／有機性比率I/O
〔甲田善生著有機概念図 三共出版（株）発行の方法で
計算〕は、（１）は155/160＝1.0、（２）は150/160＝
0.94、（３）は170/260＝0.65、（４）は160/260＝0.62
であるが、これに対してトリエタノールアミンは370/12
0＝3.1、ジチロヘキシルアミンは90/240＝0.38、エチレ
ンジアミンは140/40＝3.5である。

すなわち（１）および（２）式のジアミンはバランス
が良くとれ、（３）および（４）式のジアミンは有機性
基、無機性基の大きさが特に大きいので（１）および／
または（２）式のジアミンと（３）および／または
（４）式のジアミンを混合すればバランスが良くとれ、
しかも有機性基、有機性基も大きい混合アミンが得られ
る。

一方細菌の菌体を構成する細胞膜や細胞壁は親水性部
分と疎水性部分の両方ある事が知られているが、この親
水性部分と本発明で用いるアミンの無機性基とが極性に
よる相互作用力を有し、疎水性部分とアミンの有機性基
とがファンデルワールス力による相互作用力を持ち、従
来のアミンより著しく強力に、かつバランスよく吸着し
て効果を発揮する事は充分考え得る所である。

本発明はソリュブル型およびエマルジョン型のすべて
の構成の切削油剤に適用し得るものであるが、一例とし
て組成を示せばソリュブル型においては、界面活性剤
（乳化剤）としてカプリル酸、ペラルゴン酸、ラウリン
酸、オレイン酸、リシノール酸等の脂肪酸とモノエタノ
ールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミ
ン等のアルカノールアミン、水酸化カリウム、水酸化ナ
トリウム等の無機アルカリとの脂肪酸アルカリ塩等のア
ニリン活性剤、ポリオキシエチレン−ソルビタンモノラ
ウレート、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等の非
イオン活性剤等を使用し、防錆剤として石油スルホン酸
ナトリウム塩等の石油スルホン酸塩、ソルビタンモノオ
レエート等の脂肪酸エステル等を使用し、これらの成分
と水とを混和し、分散溶解し、さらに本発明におけるア
ミンの組合せを加え、その上必要に応じて、消泡剤、非
鉄金属防食剤、殺菌剤、無機塩、グリコール類等のその
他の添加剤を加える事も適当である。またエマルジョン
型においては、鉱油、エステル油等の潤滑油を基油と
し、これに前記した様な界面活性剤（乳化剤）、防錆剤
を加えて分散溶解し、さらに本発明のアミンの組合せを
加え、その上必要に応じて前記その他の添加剤を加え
る。

（実施例） 次に本発明を実施例および比較例により説明する。

第１表の実施例１〜13、比較例１〜６にソリュブル型
の例について、実施例14〜24、比較例７〜12にエマルジ
ョン型の例について組成（重量％）、性状および試験結
果を示した。それぞれの製造方法を実施例１、および実
施例14について示せば次の通りである。

実施例１ ペラルゴン酸５重量％、ラウリン酸５重量％、リシノ
ール酸10重量％とジエタノールアミン、トリエタノール
アミン各20重量％を80℃で攪拌し均一に混合した。つい
で石油スルホン酸ナトリウム５重量％、ソルビタンモノ
オレエート10重量％、ポリオキシソルビタンモノラウレ
ートEO 20モル付加物、５重量％を添加し60〜80℃で攪
拌し均一に混合した。

次にこの混合物を50℃まで冷却し40〜50℃の温度に保
ちつつ水15重量％を攪拌しながら加え均一に混合した。
最後にMXDA1重量％、DADPM4重量％を加え攪拌して均一
に混合した。

実施例14 カプリル酸５重量％、ラウリン酸３重量％、オレイン
酸７重量％と鉱油の１部20重量％を80℃で攪拌し均一に
混合した。ついで水酸化カリウム２重量％を50重量％水
溶液として加え攪拌しさらにモノエタノールアミン３重
量％を加え攪拌して均一に混合した。

次に石油スルホン酸ナトリウム５重量％、ソルビタン
モノオレエート５重量％、ポリオキシエチレンオレイル
エーテルEO5モル付加物３重量％、鉱油の残部を添加し6
0〜80℃で攪拌し均一に混合する。この混合物を50℃ま
で冷却しBAMC1重量％、DADCM6重量％を加え攪拌して均
一に混合した。

実施例２〜13、比較例１〜６は実施例１と同様に、実
施例15〜24、比較例７〜12は実施例12と同様に製造しそ
れぞれ試料（原液）とした。

各試料について次のＡ〜Ｈの試験を行った。

Ａ〜Ｇについては第１表記載の、Ｈについては同項記
載の試験結果（発明の効果）を得た。

A.原液安定性 各試料（原液）の100gを140ml蓋つきガラス瓶に採取
し、これを50℃の恒温槽に１週間静置し、その後の分離
状態を肉眼により観察した。

○：変化なし（分離せず） ×：分離 B.希釈液外観 各試料（希釈液）（実施例１〜13、比較例１〜６は１
重量％水希釈液、実施例14〜24、比較例７〜12は２重量
％水希釈液、以下同じ）の100gを100mlメスシリンダー
に採取し、外観を肉眼により観察した。

S:透明液体 E:乳白色エマルジョン C.pH 各試料（希釈液）のpHをpHメーターで測定した。

D.さび止め 各試料（希釈液）の25mlを鋳鉄FC−20切屑20g入り蓋
つきペトリざら（直径60mm×高さ15mm）に入れ、15分間
静置した。その後希釈液をデカントし、蓋をして室温で
48時間放置した。その間8,12,24,48時間経過時の発錆状
態を肉眼で観察した。

○：発錆なし □：約10％発錆 △：約50％発錆 ×：全面発錆 E.腐敗試験（ASTM−Ｄ−3946「水溶性金属加工油剤の抗
菌性の評価試験方法」準処） 各試料（希釈液）の100gを綿栓付200ml三角フラスコ
に採取し、これにあらかじめトリプトソイブイヨン培地
およびぶどう糖ペプトン培地を加え活性化した腐敗液10
g、潤滑油3g、鋳鉄FC−20切屑10gを加え、30℃で２週
間、振盪培養を行い、その後の希釈液中の生菌数（個/m
l）を好気性菌、嫌気性菌、かび、酵母について測定し
た。

なお、中間の１週間目に腐敗液のみ10gを追加して添
加した。

F.研削試験 実施例１〜13、比較例１〜６の各試料（希釈液）の30
lを日立平面研削盤のクーラントタンクに入れ循環給油
しつつ、下記条件にて研削試験を行い、研削比（被削材
の被削量g/砥石の損耗量ｇ）を測定した。

被削材 :SUJ−２ ベアリング鋼 砥石 :WA−60−Ｊ 研削速度:2000m/min 研削代 :20/1000mm G.切削試験 実施例14〜24、比較例７〜12の各試料（希釈液）を吉
田直立ボール盤に給油しつつ、下記条件にてタッピング
試験を行い切削トルク計により切削トルク（kg−cm）を
測定した。

タップ（工具）：ハンドタップM20×2.5 被削材:S45C直径30mm×高さ30mm 切削速度:6.9m/min 切削長さ:30mm 下穴 ：直径17.5mm 給油 :600ml/min 手給油 H.現場試験 Ｈ−１ 研削試験 実施例10の試料（希釈液）と従来技術のソリュブル型
研削油剤市販品Ｍの２％希釈液について自動車工場現場
において下記条件で自動車部品の研削加工に実用した。

実施例10については６か月間使用してもpHの低下、悪
臭の発生は認められず、正常に使用された。

市販品Ｍについては１か月間使用してpHの低下、悪臭
の発生が認められ、液を交換した。

加工法 ：円筒研削加工 加工部品 ：カムシャフト タンク容量:500l Ｈ−２ 切削試験 実施例21の試料（３％希釈液）と従来技術のエマルジ
ョン型切削油剤市販品Ｎの３％希釈液について自動車工
場現場において下記条件で自動車部品の切削加工に実用
した。

実施例21については１年間使用してもpHの低下、悪臭
の発生は認められず、正常に使用された。

市販品Ｎについては２か月間使用してpHの低下、悪臭
の発生が認められ、液を交換した。

加工法 ：トランスファーマシンによるドリル、リ
ーマー、タップ加工 加工部品 ：エンジン部品 タンク容量:2000l （発明の効果） 実施例１〜24で示される本発明の水溶性金属加工油剤
は比較例１〜12の油剤と較べて腐敗試験において生菌
数、特に悪臭発生の原因となる嫌気性菌数が著しく少な
く防腐性が非常に優れている事が確認された。

この事は実施例10および21の油剤と市販品研削油およ
び切削油と比較した現場試験において防腐性が格段に優
れ、液の交換までの寿命が６倍にも延長している事によ
っても裏付けられている。

また本発明の水溶性金属加工油剤はさび止め性も優れ
アルカリ度（pH）も適当な範囲であり、また研削性能、
切削性能も満足し得る数値であり、ここに本発明の目的
を完全に達成し得た事が確認された。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１０Ｍ 133:12 Ｃ１０Ｍ 133:12 159:04 159:04 133:08 133:08 129:40 129:40 145:26 145:26 129:76） 129:76） Ｃ１０Ｎ 30:16 Ｃ１０Ｎ 30:16 40:22 40:22 40:24 40:24

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水溶性金属加工油剤中に下記の（１）式で
   示される芳香族ジアミンおよび／または（２）式で示さ
   れる脂環式ジアミンと（３）式で示される芳香族ジアミ
   ンおよび／または（４）式で示される脂環式ジアミンと
   を含有し、 上記（１）および（２）式のジアミンの合計量と、
   （３）および（４）式のジアミンの合計量の重量比が9
   0:10〜10:90の範囲内であり、かつ（１），（２），
   （３）および（４）式のジアミンの合計量が油剤中の１
   〜30重量％を占めることを特徴とする水溶性金属加工油
   剤。