JP3102093B2

JP3102093B2 - 切削油剤

Info

Publication number: JP3102093B2
Application number: JP27705091A
Authority: JP
Inventors: 浩川畑; 裕子小西; 泰介吉本
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1991-09-27
Filing date: 1991-09-27
Publication date: 2000-10-23
Anticipated expiration: 2015-10-23
Also published as: JPH0586388A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，金属の切削加工，研削
加工に用いられる切削油剤に関する。

【０００２】

【従来技術】金属の切削加工，研削加工においては，そ
の加工性向上のために切削油剤が用いられる。そして，
特に水溶性切削油剤は，防災安全面等から多用されるよ
うになってきた。一般に，水溶性切削油剤は，鉱油，油
脂，極圧添加剤，界面活性剤，防錆剤，抗菌剤或いは殺
菌剤等で構成する。また，水溶性切削油剤は，上記切削
加工，研削加工に用いる場合，これを水により１０〜１
００倍に希釈して使用される。そして，この希釈液は，
通常クーラントと称せられる。クーラントは，切研削性
（一次性能）及び，防錆性その他（二次性能）の性能が
バランス良く保たれていることが要求される。

【０００３】また，クーラントは，微生物による腐敗劣
化という大きな問題がある。この腐敗が進行すると上記
の一次，二次性能の低下とともに，腐卵臭等の悪臭発生
を招き，作業環境が著しく悪化する。そこで，これを回
避するため従来の水溶性切削油剤は，アルキルアミン，
アミド等の抗菌剤或いはトリアジン系等の殺菌剤を配合
していた。

【０００４】

【解決しようとする課題】しかしながら，これ等の物質
では，長期間にわたって充分な効力が発揮できず，一方
これらの物質を多量に使用すると，カブレ等人体皮膚へ
の影響を招くおそれがあった。また最近，ホウ酸とアル
カノールアミンを配合し抗菌効果を高めた油剤がある。
しかし，この油剤は，カビ或いは酵母などの真菌類に対
しては耐久性が劣り，スライムの発生により，切研削装
置の配管等に閉塞を起こすおそれがあった。

【０００５】また，これらの問題に対処するため，脂肪
族第２アミノアルコールと硼素化合物との縮合生成物を
用いた水溶性切削油剤が提案されている（特公昭４９−
４３９３８号公報）。また，ラウリル（ポリ−１−オキ
サプロペン）オキサエタンカルボン酸の存在下でジエタ
ノールアミンと硼酸とを反応させた縮合生成物を用いた
水溶性切削油剤も提案されている（特公昭６０−１８７
１１号公報）。しかしながら，これらも，上記問題点を
充分に解決するものではない。このように，従来の切削
油剤は，特にクーラントとして使用する場合，細菌，カ
ビ，酵母などによる微生物劣化，人体への皮膚刺激等の
問題がある。本発明はかかる従来の問題点に鑑み，耐微
生物劣化性に優れ，皮膚刺激性が少ない，切削油剤を提
供しようとするものである。

【０００６】

【課題の解決手段】本発明は，下記の（１）〜（４）の
原材料を１００℃以上で反応させることにより生成した
ホウ酸アミン化合物を配合してなることを特徴とする切
削油剤にある。「（１）Ｎ−シクロヘキシルアミノアルコール，Ｎ−
ドデシルアミノアルコール又はＮ−ジメチルアミノアル
コールよりなるＮ置換アミノアルコール（但し，Ｎに結
合するアルコールは炭素原子数２〜６のアルキルアルコ
ール）を０．１〜４モル（２）モノアルカノールアミン，ジアルカノールアミン
又はトリアルカノールアミンよりなるアルカノールアミ
ンを１〜５モル（３）炭素数６〜２４の脂肪酸を２モル以下（４）ホウ酸類似物を０．５〜４モル」。そして，上
記３種類のＮ置換アミノアルコールは下記の化学式１〜
３で表わされるものである。まず，Ｎ−シクロヘキシル
アミノアルコールは，下記の化学式１で表わされる。

【化１】但し，Ｒ _３は炭素原子数２〜６のアルキル基（以下同
じ）次に，Ｎ−ドデシルアミノアルコールは，下記の化
学式２で表わされる。

【化２】次に，Ｎ−ジメチルアミノアルコールは，下記の化学式
３で表わされる。

【化３】

【０００７】上記のホウ酸アミン化合物は，上記（１）
〜（４）の原材料を，１００℃以上，例えば１００〜２
００℃の温度において反応させることにより得られる化
合物である。また，このホウ酸アミン化合物の酸価は，
張り込み組成（原材料段階での組成）の酸価との比が１
〜０．０１であることが好ましい。上記酸価の比が０．
０１未満では水に溶け難く，不安定である。また，上記
酸価の比は，より好ましくは０．９５〜０．３０であ
る。なお酸価とは，試料１ｇに含有されている酸を中和
するのに要する水酸化カリウムのｍｇ数をいう。

【０００８】また，上記特定のＮ置換アミノアルコール
としては，具体的には，実施例に示すごとき，Ｎ−シク
ロヘキシルアミノエタノール，Ｎ−ドデシルアミノエタ
ノール，６−ジメチルアミノ−１−ヘキサノールなどが
ある。また，上記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，ジエタ
ノールアミン，ジイソプロパノールアミン，トリエタノ
ールアミン，トリイソプロパノールアミンなどがある。

【０００９】また，下記の組み合せの場合にも，本発明
と同様の効果を得ることができる。即ち，下記の（１）
〜（４）の原材料を１００℃以上で反応させることによ
り生成したホウ酸アミン化合物を配合してなることを特
徴とする切削油剤である。「（１）Ｎ−ジブチルアミノアルコール（但し，Ｎに
結合するアルコールは炭素原子数２〜６のアルキルアル
コール）０．１〜４モル（２）モノイソプロパノールアミン１〜５モル（３）炭素数６〜２４の脂肪酸を２モル以下（４）ホウ酸類似物を０．５〜４モル」。上記Ｎ−ジ
ブチルアミノアルコールは，下記の化学式４で表わされ
る。

【化４】

【００１０】また，上記炭素数６〜２４の脂肪酸として
は，カプリル酸，ペラルゴン酸，ラウリン酸，ミリスチ
ン酸，パルミチン酸，ステアリン酸，オレイン酸，ベヘ
ニン酸，イソパルミチン酸，イソステアリン酸，セバチ
ン酸およびドデカン２酸などがある。また炭素数６〜２
４の脂肪酸を含むヤシ油脂肪酸，大豆油脂肪酸，トール
油脂肪酸あるいは牛脂脂肪酸等を用いることもできる。
更に，ホウ酸類似物としては，オルソホウ酸，メタホウ
酸，四ホウ酸，五ホウ酸及び無水ホウ酸並びにそれらに
対応する塩などがある。このうち，特に，オルソホウ酸
（Ｈ₃ＢＯ₃）は，価格の点で好ましい。

【００１１】なお，上記（１）〜（４）の原材料は，張
り込みモル比を示すものであり，この比から外れると乳
化，防錆，耐微生物劣化防止効果が弱められ，有効では
ない。ここに，「張り込みモル比」とはモル重量比をい
う。そして，上記Ｎ−置換アミノアルコールは，０．１
モル未満では真菌類に対し耐久性が劣り，一方４モルを
越えると価格が高くなり実用性に劣る。また，上記
Ｒ₁，Ｒ₂は，炭素数が２５を越えると水に溶け難く，水
溶性油剤に配合し難くなる。また，Ｒ₃は炭素数１では
不安定であり，７を越えると価格が高くなり実用性に劣
る。

【００１２】また，アルカノールアミンは，１モル未満
では価格が高くなり，実用性に劣り，５モルを越えると
真菌類に対し耐久性が劣る。また，上記脂肪酸は，２モ
ルを越えると泡立ち等の問題が発生し易くなる。また，
ホウ酸類似物は０．５モル未満では耐微生物劣化性に劣
り，一方４モルを越えると油剤の安定性に劣る。次に，
上記ホウ酸アミン化合物は，これに鉱油，油脂，極圧添
加剤，界面活性剤等を適宜配合して，切削油剤を構成す
る。また，この切削油剤は，例えば水により１０〜１０
０倍に希釈してクーラントとなし，切削加工，研削加工
等に用いる。

【００１３】この場合，ホウ酸アミン化合物はクーラン
ト中に０．００１〜１重量％含有されていることが好ま
しい。０．００１％未満では，前記耐微生物劣化防止効
果などが低く，一方１％を越えても効果が向上せず不経
済である。なお，更に好ましくは，０．０１〜０．５％
である。また，本発明の切削油剤は，乳化状態で用いる
エマルジョン用と，溶液状態で用いるソリュブル用とが
ある（実施例参照）。

【００１４】

【作用及び効果】本発明の切削油剤は，鉱油，油脂等の
油成分と共に上記ホウ酸アミン化合物を配合したもので
ある。そのため，該切削油剤は，たとえば，これを水希
釈してクーラントとして使用した場合も，その使用中に
おける生菌数の増加，真菌数の増加が少なく，腐敗臭の
発生もない。即ち，このものは，細菌，カビ，酵母の増
殖が抑制され，耐微生物劣化性に優れている。また，防
錆性，人体への皮膚刺激性も少ない。また，切削油剤本
来の，切削加工性，研削加工性も従来品と同様に優れて
いる。したがって，本発明によれば，耐微生物劣化性に
優れ，皮膚刺激性が少ない，切削油剤を提供することが
できる。

【００１５】

【実施例】本発明にかかる種々の水溶性切削油剤を調整
し，該水溶性切削油剤を用いてクーラントを作り，その
耐微生物劣化性等につき性能評価を行った。即ち，上記
水溶性切削油剤に配合する各種のホウ酸アミン化合物
を，下記の実施例１〜６により製造した。また，比較の
ために本発明のホウ酸アミン化合物に該当しないもの
を，比較例Ａ〜Ｆにより製造した。上記の中，実施例
１，２及び比較例Ａ〜Ｃはエマルジョン用，実施例３〜
６及び比較例Ｄ〜Ｆはソリュブル用である。以下に，各
実施例，比較例におけるホウ酸アミン化合物，その他の
化合物の製造法を示す。

【００１６】実施例１Ｎ−シクロヘキシルアミノエタノールを１モル，モノエ
タノールアミンを４モル，オレイン酸を１モル，オルソ
ホウ酸を３モル用い，これらを反応釜に移し，１５０
℃，窒素雰囲気下で酸価が５０になるまで反応させた。
これにより，ホウ酸アミン化合物を得た。このホウ酸ア
ミン化合物は，オレイン酸−Ｎ−シクロヘキシルエタノ
ールアミド，オレイン酸−モノエタノールアミド，ホウ
酸−Ｎ−シクロヘキシルエタノールアミド，ホウ酸モノ
エタノールアミド，オレイン酸−Ｎ−シクロヘキシルア
ミノエタノール塩，オレイン酸モノエタノールアミン
塩，ホウ酸−Ｎ−シクロヘキシルアミノエタノール塩，
およびホウ酸モノエタノールアミン塩等が同定された。

【００１７】実施例２６−ジメチルアミノ−１−ヘキサノールを０．５モル，
ジエタノールアミンを３モル，オレイン酸を０．５モ
ル，オルソホウ酸を２モル用い，これを反応釜に移し１
８０℃，窒素雰囲気下で酸価が３５になるまで反応し
た。これにより，ホウ酸アミン化合物を得た。

【００１８】実施例３Ｎ−ジブチルアミノエタノールを１モル，モノイソプロ
パノールアミンを３モル，牛脂脂肪酸を１モル（オレイ
ン酸換算），オルソホウ酸を４モル用い，これらを反応
釜に移し１８０℃，窒素雰囲気下で酸価が３０になるま
で反応した。これにより，ホウ酸アミン化合物を得た。

【００１９】実施例４Ｎ−ドデシルアミノエタノールを０．５モル，トリエタ
ノールアミンを４モル，大豆油脂肪酸を１モル（オレイ
ン酸換算），オルソホウ酸を１モル用い，これらを反応
釜に移し１５０℃，窒素雰囲気下で酸価が４０になるま
で反応した。これにより，ホウ酸アミン化合物を得た。実施例５Ｎ−シクロヘキシルアミノエタノールを１モル，モノエ
タノールアミンを４モル，ペラルゴン酸を１モル，オル
ソホウ酸を３モル用い，これらを反応釜に移し１５０
℃，窒素雰囲気下で混合溶解し，酸価が１５になるまで
反応した。これにより，ホウ酸アミン化合物を得た。

【００２０】実施例６６−ジメチルアミノ−１−ヘキサノールを０．５モル，
ジエタノールアミンを３モル，カプリン酸を０．５モ
ル，オルソホウ酸を２モル用い，これらを反応釜に移し
１８０℃，窒素雰囲気下で酸価が１０になるまで反応し
た。これにより，ホウ酸アミン化合物を得た。実施例７Ｎ−ジブチルアミノエタノールを１モル，モノイソプロ
パノールアミンを３モル，ドデカン２酸を１モル，オル
ソホウ酸を４モル用い，これらを反応釜に移し１８０
℃，窒素雰囲気下で酸価が５０になるまで反応した。こ
れにより，ホウ酸アミン化合物を得た。

【００２１】実施例８Ｎ−ドデシルアミノエタノールを０．５モル，トリエタ
ノールアミンを４モル，イソノナン酸を１モル，オルソ
ホウ酸を１モル用い，これらを反応釜に移し１５０℃，
窒素雰囲気下で酸価が５０になるまで反応した。これに
より，ホウ酸アミン化合物を得た。

【００２２】比較例Ａジエタノールアミンを４モル，オレイン酸を１．５モル
用い，これらを反応釜に移し１５０℃，窒素雰囲気下で
酸価が５０になるまで反応した。比較例Ｂモノイソプロパノールアミンを２モル，ジシクロヘキシ
ルアミンを１モル，オレイン酸を１モル用い，これらを
反応釜に移し１２０℃，窒素雰囲気下で酸価が８０にな
るまで反応した。

【００２３】比較例Ｃモノエタノールアミンを４モル，オレイン酸を１モル，
オルソホウ酸を３モル用い，これらを反応釜に移し１５
０℃，窒素雰囲気下で酸価が５０になるまで反応した。比較例Ｄジエタノールアミンを４モル，ペラルゴン酸を１モル用
い，これらを反応釜に移し１５０℃，窒素雰囲気下で混
合溶解し，酸化が２５になるまで反応した。

【００２４】比較例Ｅモノイソプロパノールアミンを４モル，ジシクロヘキシ
ルアミンを１モル，カプリン酸を０．５モル用い，これ
らを反応釜に移し１２０℃，窒素雰囲気下で酸価が４０
になるまで反応した。比較例Ｆモノエタノールアミンを４モル，ドデカン２酸を０．５
モル，オルソホウ酸を３モル用い，これらを反応釜に移
し１５０℃，窒素雰囲気下で酸価が８０になるまで反応
した。次に，上記実施例１〜４，比較例Ａ〜Ｃで得られ
た化合物を用いて調整したエマルション系水溶性切削油
剤の組成を，表１に示す一方，実施例５〜８，比較例Ｄ
〜Ｆで得られた化合物を用いて調整したソリュブル系水
溶系切削油剤の組成を表２に示す。また，これら各油剤
において，実施例１〜８のホウ酸アミン化合物の酸価
は，張り込み酸価との比が表３に示す値であった。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】

【００２７】

【表３】

【００２８】次に，上記表１，表２の水溶性切削油剤に
ついて，以下の実験を行い，耐微生物劣化性を評価し
た。即ち，表１，表２の水溶性切削油剤を滅菌水で２％
に希釈し，その試料３００ｍｌを滅菌した５００ｍｌビ
ーカに採り，また種菌として腐敗したクーラント（生菌
数１０7〜１０8個／ｍｌ，真菌数１０4個／ｍｌ）６ｍ
ｌ，更に摺動面潤滑油（バクトラＮｏ．２・モービル石
油（株）製）９ｍｌを加えた。そして，常時攪拌しなが
ら３０℃に保った。その後２日毎に種菌３ｍｌを加え，
２０日間放置した。

【００２９】この間０，３，７，１２，１６及び２０日
目に菌の一部を無菌的に採取し，各経日における生菌数
及び真菌数を測定した。また同時に外観変化，ｐＨ測定
及び臭気を観察した。なお，生菌数は普通寒天培地，真
菌数はクロラムフェニコールを添加したポテトデキスト
ロース寒天培地をそれぞれ用い，プレートカウント法に
より測定した。経日による測定結果を，エマルション系
に関して表４，表５に，またソリュブル系に関して表
６，表７にそれぞれ示す。

【００３０】

【表４】

【００３１】

【表５】

【００３２】

【表６】

【００３３】

【表７】

【００３４】まず，エマルション系に関しては，表４及
び表５より知られるごとく，本発明にかかる水溶性切削
油剤は，外観経日変化が全くなく，またｐＨ変化も極く
少ないことが分かる。なお，このｐＨ変化は，油剤劣化
の変化を示すバロメータである。また，生菌数，真菌数
も１２日目までは殆ど変わらず，その後も大きな増加は
ない。また，臭気に関しても，２０日経過時においても
腐敗臭は全く生じなかった。

【００３５】これに対して，比較例Ａ〜Ｃは，外観は７
日経過時より変化を示し，１６日では全てが黒色に変化
してしまっている。また，ｐＨは７日でかなり変化して
いる。また，生菌数，真菌数も７日ではかなり増大して
いる。臭気についても，比較例Ａ，Ｂは３日目で，比較
例Ｃは１２日目で，悪化し始めている。次に，ソリュブ
ル系に関しては，表６及び表７より知られるごとく，本
発明にかかる実施例５〜８は，いずれも実施例１〜４と
同様に，優れた結果を示している。これに対して，比較
例Ｄ〜Ｆは，上記比較例Ａ〜Ｃと同様に悪い結果を示し
ている。

【００３６】また，上記実験とは別個に，上記の実施例
１及び７の水溶性切削油剤と，従来の市販水溶性切削油
剤とをそれぞれ用い，実際の切削加工工場で現場試験を
行った。その結果，実施例１，７の水溶性切削油剤は，
上記市販品に比して，格段の耐微生物劣化性を示し，ク
ーラントの更新期間も２〜６倍と著しく長期化すること
ができた。また，実施例１〜８のいずれの水溶性切削油
剤も，錆止め性ｐＨは適正な範囲に保持され，皮膚刺激
性も少なかった。また，本来の性能である切削加工性
能，研削加工性能も，市販品と同様に優れていた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＣ１０Ｍ 125:26）Ｃ１０Ｎ 30:16 40:22 (56)参考文献特開昭59−152351（ＪＰ，Ａ) 特表昭62−500937（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C10M 159/12 C10M 173/00 - 173/02 C10M 133/08 C10M 129/40 C10M 125/26 C10N 40:22

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】下記の（１）〜（４）の原材料を１００
℃以上で反応させることにより生成したホウ酸アミン化
合物を配合してなることを特徴とする切削油剤。（１）Ｎ−シクロヘキシルアミノアルコール，Ｎ−ドデ
シルアミノアルコール又はＮ−ジメチルアミノアルコー
ルよりなるＮ置換アミノアルコール（但し，Ｎに結合す
るアルコールは炭素原子数２〜６のアルキルアルコー
ル）を０．１〜４モル（２）モノアルカノールアミン，ジアルカノールアミン
又はトリアルカノールアミンよりなるアルカノールアミ
ンを１〜５モル（３）炭素数６〜２４の脂肪酸を２モル以下（４）ホウ酸類似物を０．５〜４モル
【請求項２】下記の（１）〜（４）の原材料を１００
℃以上で反応させることにより生成したホウ酸アミン化
合物を配合してなることを特徴とする切削油剤。（１）Ｎ−ジブチルアミノアルコール（但し，Ｎに結合
するアルコールは炭素原子数２〜６のアルキルアルコー
ル）０．１〜４モル（２）モノイソプロパノールアミン１〜５モル（３）炭素数６〜２４の脂肪酸を２モル以下（４）ホウ酸類似物を０．５〜４モル