JP2795890B2 - 水性金属加工油剤 - Google Patents

水性金属加工油剤

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、特に切削及び研削加工に兼用することがで
きるなど広範囲の分野に利用することができる水性金属
加工油剤に関し、主として切削、研削加工、あるいは、
絞り、抽伸、圧延等の各種の金属加工分野に好適に利用
することができる水性金属加工油剤に関する。
〔従来の技術〕
切削、研削加工のような金属加工において、従来、油
剤は、切削加工にはエマルション又はソルブルタイプの
もの、研削加工にはソリューションタイプのものと言う
ように区別して用いられている。このように油剤を区別
する理由として、次の点がある。
エマルション及びソルブルタイプの油剤は、いずれも
鉱油を含有しており、それらを研削加工に適用した場
合、砥石の目詰りを生じ、一方、 ソリューションタイプの油剤を切削加工に適用した場
合、タップ、リーマ加工における仕上面精度及び工具寿
命の低下を生じる。
すなわち、従来、切削加工、研削加工の金属加工油剤
は、上記のように、切削加工用と研削加工用とを区別し
て用いる必要があり、適用範囲が狭いなどの問題点があ
り、切削加工及び研削加工に兼用することができる金属
加工油剤の開発が望まれていた。また、従来の各種の金
属加工油剤においては、例えば、上記した従来の切削加
工用の金属加工油剤を切削加工に用いた場合、従来の研
削加工用の金属加工油剤を研削加工に用いた場合などに
おいても、加工性が十分とは言い難く、特に加工製品の
仕上面精度が未だ不十分であったり、工具寿命の低下を
招き易かったり、耐腐敗性の向上が要求されるなどの問
題点があり、特に研削加工においては、上記のほかにさ
らに、ドレッシング間隔を十分に長くとることが困難で
あるなどの問題点があった。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は、前記事情を鑑みてなされたものである。
本発明の目的は、前記問題点を解決し、切削加工等に
用いた際に、工具寿命の延長、仕上面精度の向上などを
図ることができ、しかも研削加工等に用いても砥石の目
詰りを生じないのでドレッシング間隔の延長が可能であ
り、したがって切削研削兼用油としても好適に使用する
ことができるなど優れた利点を有し、また、腐敗しにく
く、クーラントの腐敗防止効果の向上を図ることができ
るなどの優れた性能を有し、種々の金属加工分野に好適
に利用することができる実用上著しく有利な水性金属加
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〕
本発明者らは、前記問題点を解決すべく鋭意研究を重
ねた結果、特定の合成油すなわち特定の炭素数範囲内の
α−オレフィンのオリゴマー及び／又はその水素添加物
を、従来の鉱油や合成油の代わりにあるいはそれらと適
宜組み合わせるなどして、さらに２種類の乳化剤を加え
各成分を特定の割合で配合することにより、前記目的を
満足する優れた水性金属加工油剤が得られることを見出
し、その知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、（Ａ）炭素数６〜１のα−オレ
フィンのオリゴマー及び／又はその水素添加物、（Ｂ）
アニオン系乳化剤並びに（Ｃ）ノニオン系乳化剤を含有
し、（Ａ）成分、（Ｂ）成分及び（Ｃ）成分の総量に対
して（Ａ）成分が10〜60重量％、（Ｂ）成分が25〜80重
量％及び（Ｃ）成分が２〜30重量％であることを特徴と
する水性金属加工油剤よりなるものである。
本発明の金属加工油剤はその成分として少なくとも前
記（Ａ）成分、（Ｂ）成分及び（Ｃ）成分を含有してい
るものであり、この他に必要に応じて各種の添加成分や
希釈剤を配合してもよい。本発明の水性金属加工油剤を
調製するに際して、各成分の配合の順序・方法等につい
ては特に制限はないが、以下、本発明の水性金属加工油
剤のうち希釈剤（水等の希釈用溶媒）以外の他の成分を
用いて構成されたものを、便宜上、原液と称し、本発明
の水性金属加工油剤の配合組成等について詳細に説明す
る。
本発明の水性金属加工油剤を少なくとも切削加工及び
研削加工に用いる場合には、希釈剤として通常水を用
い、原液を適量の水に希釈した形で使用する。
本発明において、前記炭素数６〜14のα−オレフィン
のオリゴマーとしては、炭素数６〜14のα−オレフィン
から選ばれるα−オレフィンの単独重合体（オリゴマ
ー）、２種以上のα−オレフィンの共重合体、あるいは
それらの混合物もしくは組成物を挙げることができる。
なお、これらのオリゴマーには、本発明の目的に支障の
ない範囲内で前記α−オレフィン以外のオレフィンをモ
ノマー単位として有するオリゴマー成分を含有している
ものであってもよい。
前記炭素数６〜14のα−オレフィンとしては、脂肪族
系のα−オレフィン、脂環式系のα−オレフィン、芳香
族系のα−オレフィンなどを挙げることができる。
前記炭素数６〜14のα−オレフィンのオリゴマーとし
ては、通常、脂肪族系のα−オレフィンのオリゴマーも
しくは脂肪族系のα−オレフィンを主成分として重合し
てなるオリゴマーなどが特に好適に使用される。
この脂肪族系のα−オレフィンとしては、直鎖状のも
の及び分岐状のものを挙げることができる。具体的に
は、例えば、直鎖状のものとして、１−ヘキセン、１−
ヘプテン、１−オクテン、１−ノネン、１−デセン、１
−ウンデセン、１−ドデセン、１−トリデセン及び１−
テトラデセンを挙げることができる。また、分岐状のも
のとしては、ビニル基又はビニリデン基を有するイソ型
及びネオ型の各種のものを挙げることができる。
前記炭素数６〜14のα−オレフィンのオリゴマーの水
素化添加物は、前記各種のオリゴマー又はその混合物を
水素添加して得られる化合物又はその混合物である。
本発明の（Ａ）成分としては、１−オクテン、１−ノ
ネン、１−デセン、１−ウンデセン、１−ドデセンの炭
素数８〜12のα−オレフィンのオリゴマー又はその水素
添加物が特に好適に使用される。
本発明においては、前記（Ａ）成分として、前記各種
のオリゴマー又はその水素添加物を１種単独で用いても
よく、２種以上を併用してもよい。
本発明において、前記（Ａ）成分として用いる前記オ
リゴマー、その水素化添加物又はそれらの混合物、100
℃における動粘度が、通常、１〜50cStの範囲内にある
ものが好適に使用することができる。この動粘度が1cSt
未満であると、切削加工における工具寿命が低下するこ
とがあり、一方、50cStを超えると乳化が困難となるこ
とがある。
本発明の水性金属加工油剤に使用する前記（Ａ）成分
の割合は、この（Ａ）成分等を含む前記の定義による原
液（すなわち、水等の希釈剤除く各成分の合計）を100
重量％としたときに、10〜60重量％の範囲内とするのが
適当である。この割合が、10重量％未満であると本発明
の効果を十分に達成することができないことがある。ま
た、その他の基油として鉱油又は合成油を基油全体の1/
2以下の範囲で配合してもよい。
本発明において、前記（Ｂ）成分として用いる前記ア
ニオン系乳化剤としては、各種のものを使用することが
できるが、例えば、カルボン酸もしくはスルホン酸とア
ミン又は金属との塩（カルボン酸としてはオレイン酸等
の炭素数８〜30の脂肪族、コハク酸やマレイン酸等の多
価カルボン酸等が挙げられ、アミンとしてはモノ、ジ、
トリエタノールアミンなどのアルカノールアミン、モル
ホリンやピペラジン等の環状アミン、シクロヘキシルア
ミンとジシクロヘキシルアミン、又はそれらのアミン類
のアルキレンオキサイド付加物等が挙げられ、金属とし
てはナトリウム、カリウム等のアルカリ金属、カルシウ
ム、バリウム等のアルカリ土類金属等が挙げられ
る。）、硫酸エステル塩酸、りん酸エステル塩類、スチ
レン等のオレフィンと無水マレイン酸共重合物等を部分
ケン化した重合形高分子乳化剤、及びナフタレンスルホ
ン酸塩−ホルマリン縮合物等の重縮合形高分子乳化剤の
中から１種単独であるいは２種以上を適宜組み合わせて
使用することができる。特に好適なものとしては、オレ
イン酸等の炭素数８〜30の脂肪酸とナトリウム、カリウ
ム等のアルカリ金属又はモノ、ジ、トリエタノールアミ
ン等のアルカノールアミンとの塩、及びスルホン酸とナ
トリウム、カリウム等のアルカリ金属との塩の中から選
ばれる１種又は２種以上の化合物を挙げることができ
る。
本発明の水性金属加工油剤に前記（Ｂ）成分として使
用する前記アニオン系乳化剤の割合は、その（Ｂ）成
分、前記（Ａ）成分等を含む前記の定義による原液（す
なわち、水等の希釈剤を除く各成分の合計）を100重量
％としたときに、25〜80重量％の範囲内とするのが好適
である。
この割合が25重量％未満であると乳化安定性が不良と
なることがある。
本発明において、前記（Ｃ）成分として用いる前記ノ
ニオン系乳化剤としては、各種のものを使用することが
できるが、例えば、ポリオキシアルキレングリコール又
はそのモノ、ジエーテル化合物、グリセリンもしくはア
ルキレンオキサイド付加物又はそれらのエーテル化合物
等のポリオキシアルキレン系乳化剤（アルキレンとして
はエチレン、プロピレン等の炭素数２〜４のアルキレン
基、末端のエーテル置換基としては、アルキル基、アリ
ール基、アルキルアリール基、アラルキル基、シクロア
ルキル基等が挙げられる。）；カルボン酸とアルコール
とのエステル（カルボン酸としては、オレイン酸等の炭
素数８〜30の脂肪酸、コハク酸やマレイン酸等の多価カ
ルボン酸等が挙げられ、アルコールとしては、炭素数６
〜30の脂肪族アルコール、フェノール、アルキルフェノ
ール又はポリオキシアルキレングリコール、グリセリ
ン、ソルビタン、ペンタエリスリトール、トリメチロー
ルプロパン等の多価アルコール、あるいはそれらのアル
キレンオキサイド付加物等が挙げられる。）；及びアル
カノールアミンと脂肪酸又は多価カルボン酸とのアミ
ド、アルキルアミンのアルキレンオキサイド付加物等の
含窒素系乳化剤の中から１種単独で、あるいは２種以上
を適宜組み合わせて使用することができる。
本発明の水性金属加工油剤に前記（Ｃ）成分として使
用する前記ノニオン系乳化剤の割合は、その（Ｃ）成
分、前記（Ｂ）成分、前記（Ａ）成分等を含む前記の定
義による原液（すなわち、水等の希釈剤除く各成分の合
計）を100重量％としたときに、２〜30重量％の範囲内
とするのが好適である。
このノニオン系乳化剤を前記（Ｂ）成分と併用するこ
とにより、本発明の水性金属加工油剤の乳化安定性を向
上させることができる。
本発明の水性金属加工油剤には、上記の（Ａ）成分、
（Ｂ）成分及び（Ｃ）成分のほかに、所望に応じて、従
来の金属加工油剤に用いられている（Ｂ）成分及び
（Ｃ）成分以外の乳化剤、防錆防食剤、殺菌剤、極圧
剤、油性剤、消泡剤等の添加剤を適宜添加してもよい。
本発明の水性金属加工油剤は、上記の各種の組成の原
液を、希釈剤、通常、水に希釈して使用する。この使用
に際しての水による該原液の希釈率は、重量比で、通常
2000倍以内、好ましくは５〜400倍程度の範囲内とする
のが適当である。
この希釈率が、2000倍を超えたり、あまり小さすぎる
と、その水性金属加工油剤を切削加工や研削加工に使用
した際に、本発明の効果を十分に発揮できないことがあ
る。
なお、前記原液及び前記原液を水等の希釈剤により種
々の希釈率で希釈してなるもの（希釈液）は、いずれ
も、本発明の水性金属加工油剤に属するものである。
また、これらの本発明の水性金属加工油剤は、原液状
及びその希釈液状のいずれのものを調製するに当たって
所定の各成分（希釈液の場合には水等の希釈剤を含めた
各成分）の配合もしくは添加の順序及び方法には特に制
限はなく、各成分を種々の順序及び方法により配合もし
くは添加して調製することができる。
以上のように本発明の水性金属加工油剤を製造するこ
とができる。
本発明の水性金属加工油剤は、その使用目的に応じて
適宜水等の希釈剤に希釈するなどして、切削加工及び研
削加工をはじめ、研磨、絞り、抽伸、圧延等の各種の金
属加工分野に好適に利用することができる。特に、本発
明の水性金属加工油剤は、前記原液を前記の希釈率の範
囲内に水により希釈してなる組成の希釈液として特に切
削及び研削加工に好適に兼用することができ、腐敗しに
くく、クーラントの腐敗防止効果の向上を図ることがで
きるなど優れた特性を有し、切削加工等において、工具
寿命の延長、仕上面精度の向上などを図ることができ、
しかも研削加工等に用いても砥石の目詰りを生じじない
のでドレッシング間隔の延長が可能であり、したがって
切削研削兼用油としても好適に使用することができるな
ど優れた利点を有している。
〔実施例〕
次に、本発明を以下の実施例及び比較例によりさらに
詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるもので
はない。
実施例１〜４及び比較例１〜４ 第１表に示す組成のそれぞれの金属加工液を調製し、
それら各金属加工液を用いて研削加工試験（実施例１及
び２並びに比較例１及び４）及び切削加工試験を行い、
この際の加工性の評価を行った。また、各金属加工液の
耐腐敗性試験も行った。
なお、金属加工液の調製に用いた各成分の性状、加工
試験に用いた被削材の性状、加工試験の条件、加工性の
評価方法、耐腐敗性試験の条件及び評価方法などは後記
の第１表の注に示した。
結果は第１表に示す。
第１表から、例えば、 （ａ）α−オレフィンオリゴマーを添加した本発明の金
属加工油剤からなる金属加工液は、従来型の鉱油系の金
属加工液と比較して加工性が向上する（実施例２と比較
例１とを比較参照）。
（ｂ）本発明の金属加工油剤からなる金属加工液は、従
来型のソルーションタイプの油剤からなる金属加工液と
研削性能を比較しても良好な加工性を示す（実施例２と
比較例４とを比較参照）、 ということなどがわかる。
第１表の注 注1) 成分はすべて加工油剤原液としての重量％で示し
た。
注2) １−デセンのオリゴマーで粘度（100℃）6cSt 注3) オレイン酸−ジエタノールアミン塩 注4) ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル 注5) ソルビタン−オレイン酸のエステル 注6) 150ニュートラル 注7) 塩素化パラフィン 注8) 防錆防食剤をはじめとするその他の添加剤 注9) 加工性試験及びその評価 （１）切削加工：フライス加工実験（加工油剤は水で10
倍に希釈して下記の〔条件〕で実験に供した。）ステン
レス及び鋳物のサンドイッチ材をフライス加工し、工具
欠損迄の加工個数と欠損直前の加工での面精度（Rmax）
を評価した。
〔条件〕
・工作機械：フライス盤（日立精機） ・カッター：フライスカッター（φ100）住友電工（DHG
4100R） ・チップ:T25A イゲタロイSPCN42TR ・被削材:80W×150×90H（mm） （SUS310SEをFC−25でサンドイッチしたも
の） ・実験条件：切削速度Ｖ＝14.0m/min 送りｆ＝0.12mm/rev 切込みｔ＝0.4mm （２）研削加工：センタレス加工実験（加工油材は水で
20倍に希釈して下記の〔条件〕で実験に供した。）ステ
ンレス性のピンをセンタレス研磨した場合のドレッシン
グ迄の加工個数により評価した。砥石の目詰りは目視に
より観察した。
〔条件〕
・工作機械：センタレス研磨盤 ・砥石:GC（φ500） ・被削材:SUS316 ．回転数:2600m/min 注10) 耐腐敗性試験及びその評価 下記条件の振とう培養法により実施し、評価した。
・液量:100m（蒸留水で原液2mlを50倍希釈） ・温度:30℃ ・回転数:160rpm ・腐敗菌：下記保存種菌＊5ml ・切粉:FC−25 3g 〔発明の効果〕 本発明によると、切削加工等に用いた際に、工具寿命
の延長、仕上面精度の向上などを図ることができ、しか
も研削加工等に用いても砥石の目詰りを生じないのでド
レッシング間隔の延長が可能であり、したがって切削研
削兼用油としても好適に使用することができるなど優れ
た利点を有し、また、腐敗しにくく、クーラントの腐敗
防止効果の向上を図ることができるなどの優れた性能を
有し、種々の金属加工分野に好適に利用することができ
る実用上著しく有利な水性金属加工油剤を提供すること
ができる。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（Ａ）炭素数６〜14のα−オレフィンのオ
    リゴマー及び／又はその水素添加物、（Ｂ）アニオン系
    乳化剤並びに（Ｃ）ノニオン系乳化剤を含有し、（Ａ）
    成分、（Ｂ）成分及び（Ｃ）成分の総量に対して（Ａ）
    成分が10〜60重量％、（Ｂ）成分が25〜80重量％及び
    （Ｃ）成分が２〜30重量％であることを特徴とする水性
    金属加工油剤。
  2. 【請求項２】（Ｂ）アニオン系乳化剤が脂肪酸−アルカ
    ノールアミン反応物、脂肪酸のアルカリ金属塩及びスル
    ホン酸のアルカリ金属塩から選ばれる１種又は２種以上
    の乳化剤である請求項１記載の水性金属加工油剤。
  3. 【請求項３】（Ｃ）ノニオン系乳化剤がポリオキシアル
    キレン系乳化剤、カルボン酸とアルコールのエステル及
    び含窒素系乳化剤から選ばれる１種又は２種以上の乳化
    剤である請求項１又は２記載の水性金属加工油剤。
  4. 【請求項４】（Ａ）成分、（Ｂ）成分及び（Ｃ）成分の
    総量に対して重量比で５〜400倍の水で希釈した請求項
    １、２又は３記載の水性金属加工油剤。
  5. 【請求項５】金属加工が切削又は研削加工である請求項
    １〜４いずれかに記載の水性金属加工油剤。
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