JP2573520B2

JP2573520B2 - 水溶性切削油剤組成物

Info

Publication number: JP2573520B2
Application number: JP1016397A
Authority: JP
Inventors: 正晴渕上; 彰路若代; 弘道富張
Original assignee: Yushiro Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Yushiro Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1989-01-27
Filing date: 1989-01-27
Publication date: 1997-01-22
Anticipated expiration: 2012-01-22
Also published as: JPH02199199A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は切削加工、あるいは研削加工に用いられる水
溶性切削油剤（以下の記述においては、これを「水切」
と略記することがある。）に関するものである。さらに
詳しくいえば、本発明は微生物による劣化が少なく、さ
び止め性に優れ、かつ、皮膚に対する影響が少ない水切
に関する。

従来の技術金属の切削加工、あるいは研削加工に用いる水切は、
鉱油、油脂、極圧添加剤、界面活性剤、消泡剤、金属防
食剤、酸化防止剤、防菌・防黴剤等を、目的に応じて適
宜混合して組成されている。水切は通常は、水で10ない
し100倍に希釈して使用される。この希釈液をクーラン
トと呼んでいる。クーラントには被削性をよくする性能
（１次性能）と、作業性その他に関する性能（２次性
能）とが要求される。このうち２次性能としては、さび
止め性がよいこと、劣化しにくいこと、管理しやすいこ
と、人体に無害であること、泡立ちが少なく悪臭がない
ことなどがあげられる。使用の目的や条件によって重点
のおき方は異なるにしても、水切は上記の諸性能のバラ
ンスよく、具備しなければならない。

クーラントを長期間使用する場合、上記の諸性能の中
で問題となるのは微生物による劣化が起りにくいことで
ある。そのため、例えば特開昭59−145296号公報に記載
されているように、水切には防腐剤を添加することが行
なわれている。しかしながら、防腐剤は特定の微生物に
良好な効果を示しても、他の種類の微生物に対する汎用
性が乏しい。

また、短期間に防腐剤が分解または不活化して、防腐
効果の持続性が著しく低下する場合があるので、クーラ
ントの液管理を頻繁に行ない、防腐剤の濃度が最小必要
限度以上になるように常に防腐剤を添加しなければなら
ず、多くの手間と経費がかかる欠点を有している。しか
も、多くの防腐剤は大量に添加すると人体に対する影
響、特に皮膚刺激性が大きく、肌荒れ、皮膚炎などを発
生し、環境面からも問題となる。したがって、クーラン
トは一次性能（切削性能）以外に、特に微生物による劣
化が少なく、かつ皮膚刺激性の少ない性能を兼備したも
のが要求される。しかし、これらの諸性能を十分に満足
させるクーラントはほとんどないのが現状である。

水切の腐敗防止を考慮した発明のうち、数例を示せ
ば、下記のようなものがある。

特公昭60−6990号特公昭60−43997号これらは、いずれもカルボン酸の重金属塩（コバルト
塩または銅塩）を利用するものであるが、公害発生の危
険性をもつから、水切の廃液処理に十分な注意をしなけ
ればならない。

特公昭58−5960号特公昭62−185793号これらはカチオン系の活性剤を利用するから、防錆力
が劣る。

特公昭60−25080号この発明は、アルキルアミンにエチレンオキシドを付
加させた付加物と、ジチオりん酸亜鉛を併用する。

特公昭60−43394号この発明は、アルキルアミンにエチレンオキシドを付
加させた付加物と、りん酸エステルを併用する。

ところで、上記のようなりん酸系の添加剤は加水分解
しやすく、その結果として産生されるりんは微生物の栄
養源となるので、これが微生物の繁殖を促進する。

発明が解決しようとする問題点本発明は、水切の具備すべき諸性能のうち、特に微生
物による耐劣化性に優れ、皮膚刺激性が少なく、かつ、
さび止め性に優れた水切を提供することを目的とするも
のである。

問題点を解決するための手段本発明者は鋭意研究の結果、水に可溶な第１級アミン
とカルボン酸および鉱物油あるいは油性剤を組合せた組
成において、ある一定範囲内において、微生物による耐
劣化性に優れ、皮膚刺激性が少なく、かつ、さび止め性
に優れた水切の組成が得られることを見出し、本発明に
到達した。

本発明は、（イ）炭素原子数が16ないし22の直鎖または分枝した飽
和あるいは不飽和の高級脂肪酸が10ないし50重量部と、（ロ）水に可溶な第１級アルカノールアミンを５ないし
30重量部と、（ハ）鉱物油または油性剤を５ないし80重量部を含有することを特徴とする水溶性切削油剤組成物で
ある。

本発明の構成について以下に詳説する。

〈第１級アルカノールアミン〉本発明において使用することができる水に可溶な第１
級アルカノールアミンとしては、モノエタノールアミ
ン、モノイソプロパノールアミン、アミノエチルエタノ
ールアミン、２−アミノ−２−メチルプロパノール等の
アルカノールアミン類等があげられる。これらのアルカ
ノールアミンは１種または２種以上を用いて本発明の水
切を組成することができる。

皮膚刺激性、さび止め性等を考えると、水に可溶な第
１級アルカノールアミン類は他の第１級アミン類より好
適である。

本発明において、第１級アルカノールアミンは希釈液
（以下の記述においては、これを「クーラント」と略記
することがある。）中に2,000ないし30,000ppmの濃度と
なる必要がある。すなわち、クーラント中の第１級アル
カノールアミンの濃度が500ppm以上になると、微生物に
対する耐劣化性が徐々に向上するが、顕著な効果を得る
ためには2,000ppm以上の濃度が必要である。また、第１
級アルカノールアミンの濃度が30,000ppmを越えても微
生物に対する耐劣化性はほとんど変らず、逆に皮膚刺激
性が大きくなるので好ましくない。

本発明の水切には第１級アルカノールアミンが５ない
し30部含有されているので、一般的な水切の希釈倍率
（10ないし100倍）では適宜の希釈倍率を選ぶことによ
って、クーラント中の第１級アルカノールアミン濃度を
2,000ないし30,000ppmになるように調製することができ
る。

〈高級脂肪酸〉本発明において使用される脂肪酸としては、ヤシ油脂肪酸、オレイン酸、リシノール酸、エルカ酸
等の直鎖の飽和あるいは不飽和の脂肪酸、イソノナン酸、イソステアリン酸等の分枝脂肪酸、ワックスを酸化して得られる合成脂肪酸等があげられる。

本発明において脂肪酸を使用する目的は、潤滑性、さ
び止め性を向上させる以外に第１級アルカノールアミン
を脂肪酸塩として用い、第１級アルカノールアミン単独
の場合より皮膚刺激性を緩和させるためである。

脂肪酸と第１級アルカノールアミンとのモル比は、脂
肪酸１モルに対して第１級アルカノールアミンが１ない
し３モルであることが好適であり、脂肪酸のモル数が第
１級アルカノールアミンのモル数より少ないと微生物に
よる耐劣化性が低下する。逆に、脂肪酸１モルに対して
第１級アルカノールアミンのモル数が３を越えると、皮
膚刺激性が増すので不適である。

〈鉱物油および油性剤〉本発明で使用できる鉱物油は、スピンドル油、マシン
油、タービン油、ブライストックおよび流動パラフィン
等であり、油性剤はナタネ油、大豆油等の油脂および２
−エチル−ヘキシルオレエート、トリメチロールプロパ
ントリオレエート等のエステル類であり、これらの１種
以上を本発明の水切に組成する。

これらの鉱物油及び油性剤は、潤滑性を付与する以外
に鉱物油等を脂肪酸の第１級アルカノールアミン塩に添
加することによって皮膚刺激性を著しく軽減する効果が
あり、またこれらを添加しても脂肪酸の第１級アルカノ
ールアミン塩の単独と同程度の微生物による耐劣化性を
有していることを見い出したため適用した。

鉱物油あるいは油性剤はクーラント中に500ppm以上含
有されないと、皮膚刺激性の著しい軽減の効果を発揮し
ない。本発明では原液中に５ないし80部の鉱油および油
性剤が含有されているので、一般的な水切の希釈倍率
（10ないし100倍）を適宜に選ぶことによってクーラン
ト中の鉱油あるいは油性剤が500ppm以上になるように調
製することができる。

〈その他の成分〉本発明において、必須成分以外に界面活性剤、消泡
剤、非鉄金属防食剤、酸化防止剤、極圧添加剤など、従
来の水切に用いられていたものの中から任意に選択して
用いることができる。

〈製造方法〉本発明の水溶性切削油剤を製造するには、従来の方法
に従って各成分を混合すればよい。すなわち、鉱油ある
いは油性剤と脂肪酸を容器に入れ、50ないし70℃に加熱
し、撹拌して液を均一にしてから、第１級アルカノール
アミンを添加し、脂肪酸石けんを調製し、次に界面活性
剤、非鉄金属防食剤、消泡剤等を添加し、撹拌して均一
な液にしたのち、室温まで冷却して仕上げる。

実施例つぎに実施例を挙げて本発明を説明する。ただし、本
発明は実施例によってなんら制限されるものではない。

第１表に本発明の実施例および比較例の組成を示す
（ただし、第１表中の組成に関する数は重量部を示
す。）。

第１表に示した水切を用いて、以下の実験方法によっ
て性能を評価した。

1.微生物による耐劣化性試験（１）試料液の調製第１表に掲げた実施例１ないし７および比較例１ない
し２の水切の原液を減菌水で希釈して30倍希釈液を調製
し、これを試料液とした。

（２）耐劣化性試験方法各試料液300mlを500ml容の減菌した三角フラスコに入
れ、これに種菌として腐敗した切削油エマルション（生
菌数１×10⁸個/ml）１重量％、乾切削した鋳鉄切屑10重
量％および摺動面油３重量％入れ、綿栓した後、37℃で
28日間振とう培養（回転数2.5S^-1）した。そして０日
目、７日目、14日目、21日目および28日目に各試料の一
部を採取し、臭気の有無を観察した。さらに、０日目、
14日目および28日目には、pHの測定、液外観の観察、生
菌数の測定およびさび止め性能を評価した。また、各測
定日ごとに種菌（生菌数７×10⁷ないし１×10⁸個/ml）
の腐敗した切削油エマルション１重量％を追加接種し
た。

なお、生菌数は普通の寒天培地を用いてプレートカウ
ント法により測定した。

また、さび止め性の観察は鋳鉄切屑法によって行なっ
た。すなわち、約25gの乾切削した鋳鉄（FC−25）の切
屑（８ないし12メッシュ）をペトリ皿（内径約60mm）に
採取し、これに試料液約25mlを添加し、十分に浸漬した
のち、約４分間静置した。つぎに、試料液を傾斜法によ
って除去し、ふたをしてペトリ皿上に発生するさびの状
態を経時的に調べた。その結果を第２表に示す。

第２表の結果から、本発明の水切は微生物による耐劣
化性およびさび止め性にすぐれていることが明らかであ
る。

注）臭気の項における記号の意味は、次のとおりであ
る。

○は臭気なし、 △はやや腐敗臭あり、 ×は腐敗臭あり。

外観の項における記号の意味は、次のとおりである。

◎は変化なし、 ○は微灰白色または淡褐色、 ×は灰白色または茶褐色。

さびの項における記号の意味は、次のとおりである。

◎はさび発生なし、 ○は数点のさびが発生した、 △は十数点のさびが発生した、 ×は1/3面以上にさびが発生した。

2.実用機によるラインテスト自動車部品（材質は鋳鉄）のドリル、リーマおよびタ
ップ専用機（タンク容量3,000）にクーラントを適用
し、３ヶ月間テスト実施した。使用したクーラントは、
実施例１および比較例１の水切をそれぞれ希釈倍率30倍
に希釈した経日毎に液外観、周期、pHおよびさび止め性
を観察あるいは測定した。なお、テスト期間中のクーラ
ントの温度は20℃ないし28℃であった。

第３表に経日的に測定した結果を示す。

皮膚刺激性試験実施例および比較例の30倍希釈液を試料液として、ウ
サギの背部皮膚に一定量塗布し、開放状態のまま放置
し、24時間後の皮膚変化を観察し、一次刺激性の程度を
評点法により判定した。その結果を第４表に示す。

実験動物体重2.5kg前後の日本白色種、雄ウサギ10匹を使用し
た。

塗布方法ウサギ背部被毛を電気バリカンで刈り取り、１匹あた
り16ヵ所の塗布部位を第１図のように配列し、ウサギ10
匹を使用して、計160ヵ所の塗布部位を設けた。１試験
の塗布部位は10ヵ所とし、それを無作為に選んだ。試料
はガラス棒の端につけ、それを直径4mmの円形となるよ
うに押し当てて塗布した。

なお、ウサギが塗布部位をなめたり、ひっかいたりし
ないように実験期間中は首かせを装着し続けた。

評価一次刺激性の強弱を各々の試料で比較しやすくするた
めに、試料塗布後24時間での発赤所見に対し、下記に示
す評点を与えた。

すなわち、（−）に０点、（±）に１点、（＋）に２
点、（＋＋）に４点、（＋＋＋）に８点の評点を与え、
各試料10ヶ所の評点を加え、その総和が10点未満の試料
を「弱い刺激性」、10点以上30点未満の試料を「中程度
の刺激性」、30点以上を「強い刺激性」とした。

なお、発赤判定基準は以下のとおりである。

−は変化なし。

±は発赤が不明瞭である。

＋は発赤を認めるもの。

＋＋は強く発赤を認めるもの。

＋＋＋は強く発赤を認め、中心に白変部のあるもの。

評価試験結果注）評価結果の項における記号の意味は、次のとおりで
ある。

◎は弱い刺激性（10点未満） △は中程度の刺激性（10点以上〜30点未満） ×は強い刺激性（30点以上）発明の効果本発明の水溶性切削油剤は微生物による耐劣化性およ
びさび止め性の低下も少なく長期間安全に使用でき、か
つ皮膚刺激性も少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実験動物に対する試料適用の部位を示す説明
図である。

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Ｃ１０Ｎ 40:22 (72)発明者富張弘道神奈川県高座郡寒川町田端1580 ユシロ化学工業株式会社内 (56)参考文献特開昭55−133488（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−18496（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−43598（ＪＰ，Ａ) 特公昭40−14480（ＪＰ，Ｂ１)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（イ）炭素原子数が16ないし22の直鎖また
は分枝した飽和あるいは不飽和の高級脂肪酸が10ないし
50重量部と（ロ）水に可溶な第１級アルカノールアミンを５ないし
30重量部と（ハ）鉱物油または油性剤を５ないし80重量部を含有することを特徴とする水溶性切削油剤組成物。
【請求項２】成分（イ）と成分（ロ）のモル比が1:1な
いし３である請求項１に記載の水溶性切削油剤組成物。