JP3006878B2 - 水溶性切削油剤 - Google Patents

水溶性切削油剤

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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は水溶性切削油剤に関する。さらに詳しくは、
低起泡性で防錆性に優れ、切削、研削等の金属加工に用
いる水溶性切削油剤に関する。
[従来の技術] 従来、切削、研削等の金属加工には、切削性能、研削
性能に優れ、冷却効率の良い水溶性切削油剤が広く用い
られている。これらの水溶性切削油剤はナフテン酸、ロ
ジン酸、脂肪酸等のアルカリ金属塩又はアミン塩等を主
成分とするので、一般的に発泡し易く、特に脂肪酸のア
ルカリ金属塩は発泡し易く、生成する泡のために作業性
が低下し、また加工材に錆や腐食を発生させる欠点があ
った。
この様な欠点を改良し、低起泡性で、防錆性のある水
溶性切削油剤が報告されている。
例えば、エポキシ化脂肪酸またはこれを水和して得ら
れるポリヒドロキシル化脂肪酸の塩を用いる水溶性切削
油剤(特開昭60−88096号)、リシノール酸重縮合物の
アルカリ金属塩、またはアミン塩を用いる水溶性切削油
剤(特公平2−5799号)等が知られている。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら従来知られているこれらの水溶性切削油
剤は、切削、研削に用いて十分な効果を発揮していな
い。
例えば、エポキシ化脂肪酸を用いるものは、水溶液の
状態で長期に使用するとエポキシ基が徐々に水和されて
ヒドロキシル基となって、経時安定性が低く、またポリ
ヒドロキシル化脂肪酸の塩を用いるものは、水溶性に優
れるものの、切削時の潤滑性が十分でないという問題点
があった。またリシノール酸重合物のアルカリ金属塩、
またはアミン塩を用いる方法では、分子中に二重結合を
多量に含み使用中に重合を起こすために、溶液が不安定
で、分離したり、金属の表面にスラッジが発生したり、
もしくは粘度が上昇する等の欠点があった。
本発明は上記課題に着目し行ったもので、水溶性切削
油剤として用いた時に、優れた切削性能、研削性能を発
揮すると共に、防錆性、保存安定性に優れ、かつ低起泡
性である水溶性切削油材を提供することを目的とする。
[問題点を解決するための手段] 本発明者等は、上記課題を解決するため鋭意研究を行
った結果、ヒドロキシ化合物の重縮合物であって、かつ
側鎖にヒドロキシル基を有する特定の化合物を水溶性切
削油剤として用いることにより、優れた切削性能、研削
性能を有すると共に、防錆性、保存安定性に優れ、かつ
低起泡性である水溶性切削油剤を見出し本発明を完成す
るに至った。
即ち、本発明の要旨の一つは、ジヒドロキシ脂肪酸を
脱水縮合して得られる、酸価55〜130の縮合脂肪酸のア
ルカリ金属塩及び又はアミン塩を用いる水溶性切削油剤
であり、さらにいま一つの要旨はジヒドロキシ脂肪酸と
モノヒドロキシ脂肪酸の混合物を脱水縮合して得られ
る、酸価55〜130の縮合脂肪酸のアルカリ金属塩及び又
はアミン塩を用いる水溶性切削油剤である。
本発明に用いるモノヒドロキシ脂肪酸としては、植物
油、ろう等を常法により加水分解し、精製して得られる
モノヒドロキシ脂肪酸が、またジヒドロキシ脂肪酸とし
ては不飽和脂肪酸から得られるジヒドロキシ脂肪酸等が
挙げられる。前者のモノヒドロキシ脂肪酸としては、ヒ
マシ油から得られる12−ヒドロキシ−9−オクタデセン
酸が挙げられ、後者のジヒドロキシ脂肪酸としては、不
飽和脂肪酸を原料とし、その不飽和結合にヒドロキシル
基を導入して得られるジヒドロキシ脂肪酸が挙げられ
る。
不飽和脂肪酸にヒドロキシル基を導入する方法として
は、不飽和脂肪酸に過酢酸、過酸化水素等の過酸化物を
反応し、その不飽和結合部分をエポキシ化し、ついで該
エポキシ基を加水分解してヒドロキシル基を導入する方
法が挙げられる。
上記反応として、不飽和脂肪酸に純分でその0.2〜0.5
重量%の過酸化物を添加し、蟻酸、燐酸、硫酸等の触媒
の存在下、40〜80℃で1〜5時間反応する例が挙げら
れ、この反応により不飽和脂肪酸の不飽和結合部分がエ
ポキシ化され、ついでエポキシ基が水和されてヒドロキ
シ基となる。反応終了後、反応混合物から触媒、過剰の
過酸化物を水洗して除去し、50〜120℃程度で脱水して
ジヒドロキシ脂肪酸が得られる。ここに用いる不飽和脂
肪酸としては、ラウロレイン酸、ミリストレイン酸、ゾ
ーマリン酸、オレイン酸、エライジン酸、リノール酸、
リノレイン酸、リシノール酸、アラキドン酸、エイコサ
ペンタエン酸、エルカ酸等が挙げられ、これらの不飽和
脂肪酸は、単独もしくは2種以上を混合して用いること
ができる。また上記不飽和脂肪酸として、大豆油、オリ
ーブ油、トール油、ラード、チキン油、ヒマシ油、綿実
油、糠油、ナタネ油、魚油等の動植物油を常法に従い、
分解後濃縮して得られる脂肪酸を用いることができ、該
油脂の脂肪酸中に不飽和脂肪酸を少なくとも80重量%含
有することが好ましい。
本発明に用いる縮合脂肪酸は、前記ジヒドロキシ脂肪
酸もしくはモノヒドロキシ脂肪酸またはモノ及びジヒド
ロキシ脂肪酸の混合脂肪酸を用い、常法に従い脱水縮合
を行って得られる。脱水縮合はジヒドロキシ脂肪酸、モ
ノヒドロキシ脂肪酸、またはジヒドロキシ脂肪酸とモノ
ヒドロキシ脂肪酸の混合脂肪酸を、窒素ガス等の不活性
ガスの気流下、100〜200℃で30分〜8時間反応すること
により行うことができる。
縮合反応において、得られる縮合脂肪酸の縮合度が高
くなるに従い酸価が低下するが、縮合度と酸価は逆比例
関係にあるため、酸価により縮合度を規定することがで
きる。本発明に用いる縮合脂肪酸は55〜130の酸価のも
のが好ましい。酸価が55未満の縮合脂肪酸は、水溶性が
低いとともに粘度が高く、扱いにくいものとなり、また
酸価が130を越える縮合脂肪酸は、その塩の水溶性は良
いものの、スカムが発生し易いものとなり好ましくな
い。
また上記縮合脂肪酸はジヒドロキシ脂肪酸分子中のヒ
ドロキシル基とカルボシキル基とが縮合したエステル基
を介した高分子化した化合物であり、その末端にカルボ
キシル基を有するとともに、側鎖にヒドロキシル基を有
することに特徴があり、そのため通常の高分子化合物よ
りも水溶性に優れる。さらに側鎖のヒドロキシル基の量
はジヒドロキシ脂肪酸にモノヒドロキシ脂肪酸を混合し
て脱水縮合することにより加減することができ、これに
より水溶性を調整することができる。モノヒドロキシ脂
肪酸を併用する場合、ジヒドロキシ脂肪酸に対しモノヒ
ドロキシ脂肪酸の添加量は60重量%以下が好ましい。モ
ノヒドロキシ脂肪酸の添加量が60重量%を越えると安定
性が低下する。すなわち、モノヒドロキシ脂肪酸は分子
中に不飽和結合を有し、これが多量になると使用中に熱
重合を起こし、粘度の上昇、あるいは水溶性の低下、ス
カムの発生が生じ易くなる。
次に上記縮合脂肪酸を常法に従い、アルカリ金属の水
酸化物及び又はアミン化合物で中和することにより、本
発明に用いる縮合脂肪酸のアルカリ金属塩及び又はアミ
ン塩が得られる。ここに用いるアルカリ金属の水酸化物
としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が、ま
たアミン化合物としてはアンモニア、トリエチルアミ
ン、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が挙げられる。
上記縮合脂肪酸のアルカリ金属塩及び又はアミン塩
は、親水性に優れ、そのままもしくは極めて少ない量の
乳化剤を併用して、容易に水溶液あるいは乳化液とする
ことができ、水溶液の安定性も優れている。
本発明の水溶性切削油剤は、上記縮合脂肪酸のアルカ
リ金属塩及び又はアミン塩を、水溶液もしくは乳化液と
し、そのままあるいは必要によりこれに動植物油脂、脂
肪酸エステル、鉱物油、極圧添加剤、酸化防止剤、界面
活性剤、防錆剤、消泡剤等を併用して切削、研削等の金
属加工に使用することができる。水溶液または他の組成
物と混合して用いる場合の縮合脂肪酸塩の濃度は0.1〜5
0重量%が好ましい。
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明する
が、その要旨を越えない限り本発明はこれらに限定され
るものではない。
[実施例] ・ヒドロキシ化脂肪酸の調製 撹拌機、冷却器、温度計、滴下ロートを備えた四ツ口
フラスコに、表1に示す不飽和脂肪酸を100g及び全仕込
量の2%の蟻酸を仕込み、脂肪酸に対し35%濃度の過酸
化水素水を用い、過酸化水素1.2倍モル滴下し、70℃で
4時間加熱撹拌した。反応終了後、1回当たり30mlの純
水を用いて、反応混合物を2回水洗し、次いで120℃で
脱水してヒドロキシ化脂肪酸(NO.1〜3)を得た。得ら
れたヒドロキシ化脂肪酸の酸価(AV)、ヨウ素価(I
V)、水酸基価(OHV)を表1に示す。
・縮合脂肪酸の調製 表1のヒドロキシ化脂肪酸、リシノール酸、12−ヒド
ロキシステアリン酸とを用い、窒素気流下、200℃で所
定時間加熱し、縮合反応を行って実施例、比較例に用い
る縮合脂肪酸を得た。
得られた縮合脂肪酸の酸価、水酸基価を表2に示す。
実施例1〜5、比較例1〜4 表2に示す縮合脂肪酸NO.1〜8をトリエタノールアミ
ンで中和し、5%水溶液として水溶性切削油剤を調製し
た。得られた水溶性切削油剤を用いて耐荷重能試験、消
泡性試験及び防錆試験を行った。各々得られた結果を表
3に、各試験方法 を以下に示す。
・耐荷重能試験 JIS−K−2519に準拠し、四球式摩擦試験機により、
回転数600rpmで耐荷重能を測定した。
・消泡性試験 水道水で60倍に希釈した水溶性切削油剤50mlを100ml
容の共栓付メスシリンダーに入れ、密栓後、液温30℃で
メスシリンダーを上下に30回振盪し、その後静置して、
0秒、30秒、60秒間経過後の泡の容積(ml)を測定し
た。
・防錆試験 純水で希釈した100ppm濃度の水溶性切削油剤の水溶性
に、JIS−G−3141に準拠して調製したテストピースを
浸漬し、錆の発生量(%)を測定した。
実施例6〜7、比較例5 表2に示す縮合脂肪酸のトリエタノールアミン塩を表
4に示す組成に配合して水溶性切削油剤を調製し、これ
を用いて以下に示す切削試験を行い切削性能(切削抵抗
値)を評価した。その結果を表4に示す。
・切削試験条件 切削機 :3ton立型内面引抜きブローチ盤 切削工具:1刃当たりの切込み最大深さ0.05mm、幅7m
m、刃間隔8mm、材質SKH55のキーブローチ工具 被削剤 :S−45C 切削速度:2m/min [発明の効果] 以上説明したように、本発明の水溶性切削油剤は、ジ
ヒドロキシ脂肪酸を脱水縮合してなるか、或いはジヒド
ロキシ脂肪酸とモノヒドロキシ脂肪酸の混合物を脱水縮
合してなる、末端にカルボキシル基を、側鎖にヒドロキ
シル基を有する酸価55〜130の縮合脂肪酸のアルカリ金
属塩及び又はアミン塩を用いたことにより、従来の水溶
性切削油剤と比べて、切削性、研削性に優れると共に、
防錆性が良く被削物に錆を発生させることが無く、また
低起泡性で作業性に優れる等の効果を発揮する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI // C10N 10:02 30:12 30:16 30:18 40:22 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C10M 173/02,105/40,129/76 C10M 107/32,145/22 C10N 40:22

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ジヒドロキシ脂肪酸を脱水縮合して得られ
    る、酸価55〜130の縮合脂肪酸のアルカリ金属塩及び又
    はアミン塩を用いることを特徴とする水溶性切削油剤。
  2. 【請求項2】ジヒドロキシ脂肪酸とモノヒドロキシ脂肪
    酸の混合物を脱水縮合して得られる、酸価55〜130の縮
    合脂肪酸のアルカリ金属塩及び又はアミン塩を用いるこ
    とを特徴とする水溶性切削油剤。
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