JP3905293B2

JP3905293B2 - Oil composition for cutting / grinding with ultra-trace oil supply

Info

Publication number: JP3905293B2
Application number: JP2000286595A
Authority: JP
Inventors: 秀雄横田; 昇青田; 芳孝夏目; 政則井比; 稔岡嶋; 一郎稲崎; 利明若林; 聡須田
Original assignee: Nippon Oil Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1999-10-25
Filing date: 2000-09-21
Publication date: 2007-04-18
Anticipated expiration: 2020-09-21
Also published as: JP2001192691A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、切削・研削箇所に微量の油剤を圧縮流体と共に供給する極微量油剤供給方式の切削・研削加工に適した極微量油剤供給式切削・研削加工用油剤組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に切削・研削加工においては切削・研削油剤が使用されている。この目的は加工に用いられるドリル、エンドミル、バイト、砥石等の工具の寿命延長や被加工物の表面粗さの向上、それによる加工能率の増大といった機械加工における生産性の向上にある。
切削・研削油剤は、界面活性剤及び潤滑成分を水に希釈して使用する水溶性切削・研削油剤と、鉱物油を主成分として原液のままで使用する不水溶性切削・研削油剤との２種類に大別される。そして従来の切削・研削加工においては比較的大量の切削・研削油剤が加工箇所に供給されている。
切削・研削油剤の最も基本的でかつ重要な機能としては潤滑作用と冷却作用が挙げられる。一般に、不水溶性切削・研削油剤は潤滑性能に、水溶性切削・研削油剤は冷却性能にそれぞれ優れている。不水溶性油剤の冷却効果は水溶性油剤に比べると劣るため、一般に１分間に数リットルから場合によっては数１０リットルもの大量の不水溶性切削・研削油剤が必要になる。
【０００３】
加工能率の向上に有効な切削・研削油剤も別の側面からみると好ましくない点があり、その代表的な問題点として環境への影響が挙げられる。不水溶性、水溶性にかかわらず油剤は使用中に徐々に劣化してついには使用不能な状態になる。例えば、水溶性油剤の場合には微生物の発生によって液の安定性が低下して成分の分離が生じたり、衛生環境を著しく低下させてその使用が不可能となる。また、不水溶性油剤の場合には酸化の進行によって生じる酸性成分が金属材料を腐食させたり、粘度の著しい変化が生じてその使用が不可能となる。また油剤が切りくず等に付着して消費されたりして廃棄物となる。
このような場合には劣化した油剤を廃棄して新しい油剤が使用される。この時に廃棄物として排出される油剤は環境に影響を及ぼさないように様々な処理が必要になる。例えば、作業能率の向上を優先させて開発されてきた切削・研削油剤には、焼却処理時に有毒なダイオキシンを発生させる可能性のある塩素系化合物が多く用いられているが、これらの化合物の除去処理などが必要になる。このため、塩素系化合物を含まない切削・研削油剤も開発されているが、たとえかかる有害な成分を含まない切削・研削油剤であっても廃棄物の大量排出にともなう環境への影響という問題がある。また水溶性油剤の場合には環境水域を汚染する可能性があるため、高いコストをかけて高度な処理を施す必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような問題点に対処するために最近では切削・研削箇所に冷風を吹きかけて冷却することにより切削・研削油剤の代用とする検討がなされつつあるが、この場合には、切削・研削油剤に求められている潤滑性という一方の性能は得られない。
この点を補うために通常の1/100000〜1/1000000程度の極微量の油剤を圧縮流体（例えば圧縮空気）と共に切削・研削箇所に供給するシステムが開発されている。このシステムでは、圧縮空気による冷却効果が得られ、また極微量の油剤を用いるために廃棄物量を低減することができ、従って廃棄物の大量排出に伴う環境への影響も改善することができる。しかし、この極微量油剤供給方式を利用する切削・研削加工に求められる性能、即ち、極微量であっても良好な表面の加工物を得ることができ、また工具等の摩耗も少なく、切削・研削を効率よく行える高い性能を持つ切削・研削油剤はまだ提案されておらず、その開発が望まれている。特に極微量油剤供給方式では、油剤はオイルミストして供給されるので、工作機械内部、ワーク、工具、ミストコレクター内等に付着しやすいとの問題が伴う。この場合、付着した油剤がべたつき易いものであると、取り扱い性において支障を来し、作業能率を低下させる原因となる。このため、油剤はべたつきにくいことが望ましい。
【０００５】
そこで、本発明は、このような実状に鑑みなされたものであり、その目的は、切削・研削加工箇所に油剤を圧縮流体と共に供給し油剤の使用量を極微量にして、廃棄物として排出される油剤の量を大幅に削減しようとする切削・研削油剤供給方式、すなわち極微量油剤供給方式に適した極微量油剤供給式切削・研削加工用油剤組成物を提供することにある。特に本発明の目的はべたつきにくい（べたつき性の低い）油剤組成物を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の発明者の研究の結果、特定のエステルと特定の酸化防止剤とからなる極微量油剤供給式切削・研削加工用油剤組成物が、切削・研削加工時の作業性、被加工物の仕上がり具合などにおいて非常に有効であることを見出した。特に酸化防止剤の添加によりべたつきにくい油剤が得られることを見出した。
【０００７】
本発明は、多価アルコールと一塩基酸とのエステル（但し、下記式（１）で表されるグリセリンエステル及び直鎖脂肪酸とグリセリンのエステル１０〜５０重量部と分岐脂肪酸とグリセリンのエステル５０〜９０重量部とのエステルの混合物を除く）と酸化防止剤とからなり、該酸化防止剤が、アスコルビン酸（ビタミンＣ）、アスコルビン酸の脂肪酸エステル、トコフェロール（ビタミンＥ）、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール（ＤＢＰＣ）、３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシアニソール、２−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシアニソール、及び３−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシアニソールからなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物である極微量油剤供給式切削・研削加工用油剤組成物にある。
【化２】

（一般式（１）において、Ｒ^１、Ｒ^２及びＲ^３は、同一又は異なってもよい、炭素数５〜１３の直鎖状のアルキル基を表す。）
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明はエステルを基油として用いた極微量油剤供給式切削・研削加工用油剤組成物であるが、ここで極微量油剤供給式切削・研削加工とは、通常の切削・研削加工に比して1/100000〜1/1000000程度の極微量の油剤を圧縮流体と共に切削・研削箇所に供給しながら行う切削・研削加工を言う。つまり、極微量油剤供給方式は、通常最大でも１ミリリットル／分以下の微量の油剤を圧縮流体（例えば圧縮空気）と共に切削・研削箇所に向けて供給する方式である。なお、圧縮空気以外に窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素、水などの圧縮流体を単独で用いたり、あるいはこれらの流体を混合して用いることも可能である。
本発明の極微量油剤供給式切削・研削加工における圧縮流体の圧力は、油剤が飛散して雰囲気を汚染させないような圧力、及び油剤と気体、あるいは液体との混合流体が切削・研削加工点に十分到達できるような圧力に調節される。また、圧縮流体の温度は冷却性の観点から、通常室温（２５℃程度）又は室温から−５０℃に調節される。
【０００９】
本発明の極微量油剤供給式切削・研削加工用油剤組成物（以下、単に油剤組成物あるいは油剤）に基油として用いるエステルについて説明する。
基油としてのエステルは天然物（通常は動植物などの天然油脂に含まれるもの）であっても合成物であってもよい。本発明では得られる油剤組成物の安定性やエステル成分の均一性などの点から合成エステルであることが好ましい。
【００１０】
本発明のエステルを構成するアルコールは多価アルコールであり、酸は一塩基酸である。
【００１１】
多価アルコールとしては、通常２〜１０価、好ましくは２〜６価のものが用いられる。２〜１０の多価アルコールとしては、具体的には例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール（エチレングリコールの３〜１５量体）、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール（プロピレングリコールの３〜１５量体）、１，３−プロパンジオール、１，２−プロパンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、２−メチル−１，２−プロパンジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、１，２−ペンタンジオール、１，３−ペンタンジオール、１，４−ペンタンジオール、１，５−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール等の２価アルコール；グリセリン、ポリグリセリン（グリセリンの２〜８量体、例えばジグリセリン、トリグリセリン、テトラグリセリン等）、トリメチロールアルカン（トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、トリメチロールブタン等）及びこれらの２〜８量体、ペンタエリスリトール及びこれらの２〜４量体、１，２，４−ブタントリオール、１，３，５−ペンタントリオール、１，２，６−ヘキサントリオール、１，２，３，４−ブタンテトロール、ソルビトール、ソルビタン、ソルビトールグリセリン縮合物、アドニトール、アラビトール、キシリトール、マンニトール等の多価アルコール；キシロース、アラビノース、リボース、ラムノース、グルコース、フルクトース、ガラクトース、マンノース、ソルボース、セロビオース、マルトース、イソマルトース、トレハロース、スクロース等の糖類、及びこれらの混合物等が挙げられる。
【００１２】
これらの中でも特に、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール（エチレングリコールの３〜１０量体）、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール（プロピレングリコールの３〜１０量体）、１，３−プロパンジオール、２−メチル−１，２−プロパンジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、ジグリセリン、トリグリセリン、トリメチロールアルカン（トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、トリメチロールブタン等）及びこれらの２〜４量体、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、１，２，４−ブタントリオール、１，３，５−ペンタントリオール、１，２，６−ヘキサントリオール、１，２，３，４−ブタンテトロール、ソルビトール、ソルビタン、ソルビトールグリセリン縮合物、アドニトール、アラビトール、キシリトール、マンニトール等の２〜６価の多価アルコール及びこれらの混合物等が好ましい。さらにより好ましくは、エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビタン、及びこれらの混合物等である。
【００１３】
基油のエステルを構成する多価アルコールは、切削及び研削加工においてより優れた潤滑性が得られ、加工物の仕上げ面精度の向上と工具刃先の摩耗防止効果がより大きくなる、流動点の低いものがより得やすく、冬季及び寒冷地での取り扱い性がより向上する、更にべたつき性の低下に寄与するエステルが得られやすくなる等の点から好ましい。
【００１４】
一塩基酸としては、通常炭素数２〜２４の脂肪酸が用いられ、その脂肪酸は直鎖のものでも分岐のものでも良く、また飽和のものでも不飽和のものでも良い。具体的には、例えば、酢酸、プロピオン酸、直鎖状又は分岐状のブタン酸、直鎖状又は分岐状のペンタン酸、直鎖状又は分岐状のヘキサン酸、直鎖状又は分岐状のヘプタン酸、直鎖状又は分岐状のオクタン酸、直鎖状又は分岐状のノナン酸、直鎖状又は分岐状のデカン酸、直鎖状又は分岐状のウンデカン酸、直鎖状又は分岐状のドデカン酸、直鎖状又は分岐状のトリデカン酸、直鎖状又は分岐状のテトラデカン酸、直鎖状又は分岐状のペンタデカン酸、直鎖状又は分岐状のヘキサデカン酸、直鎖状又は分岐状のヘプタデカン酸、直鎖状又は分岐状のオクタデカン酸、直鎖状又は分岐状のヒドロキシオクタデカン酸、直鎖状又は分岐状のノナデカン酸、直鎖状又は分岐状のイコサン酸、直鎖状又は分岐状のヘンイコサン酸、直鎖状又は分岐状のドコサン酸、直鎖状又は分岐状のトリコサン酸、直鎖状又は分岐状のテトラコサン酸等の飽和脂肪酸、アクリル酸、直鎖状又は分岐状のブテン酸、直鎖状又は分岐状のペンテン酸、直鎖状又は分岐状のヘキセン酸、直鎖状又は分岐状のヘプテン酸、直鎖状又は分岐状のオクテン酸、直鎖状又は分岐状のノネン酸、直鎖状又は分岐状のデセン酸、直鎖状又は分岐状のウンデセン酸、直鎖状又は分岐状のドデセン酸、直鎖状又は分岐状のトリデセン酸、直鎖状又は分岐状のテトラデセン酸、直鎖状又は分岐状のペンタデセン酸、直鎖状又は分岐状のヘキサデセン酸、直鎖状又は分岐状のヘプタデセン酸、直鎖状又は分岐状のオクタデセン酸、直鎖状又は分岐状のヒドロキシオクタデセン酸、直鎖状又は分岐状のノナデセン酸、直鎖状又は分岐状のイコセン酸、直鎖状又は分岐状のヘンイコセン酸、直鎖状又は分岐状のドコセン酸、直鎖状又は分岐状のトリコセン酸、直鎖状又は分岐状のテトラコセン酸等の不飽和脂肪酸、及びこれらの混合物等が挙げられる。これらの中でも、切削及び研削加工においてより優れた潤滑性が得られ、加工物の仕上げ面精度の向上と工具刃先の摩耗防止効果をより大きくすることができる等の点から特に炭素数３〜２０の飽和脂肪酸、炭素数３〜２２の不飽和脂肪酸及びこれらの混合物が好ましく、炭素数４〜１８の飽和脂肪酸、炭素数４〜１８の不飽和脂肪酸及びこれらの混合物が更に好ましい。
【００１５】
本発明のエステルを構成する酸としての一塩基酸は、粘度指数の高いものがより得やすく、ミスト性がより良くなる、また優れた潤滑性能を発揮し、更にべたつき性の低下に寄与するエステルが得られやすくなる等の点から好ましい。
【００１７】
多価アルコールと一塩基酸とのエステルは、切削及び研削加工においてより優れた潤滑性が得られ、加工物の仕上げ面精度の向上と工具刃先の摩耗防止効果がより大きくなる、流動点の低いものがより得やすく、冬季及び寒冷地での取り扱い性がより向上する、粘度指数の高いものがより得やすく、ミスト性がより良くなる、更にべたつき性の低下に寄与するエステルが得られやすくなる等の点から好ましい。
【００１８】
使用可能な天然油脂としては、特に限定されないが、好ましくは例えば、パーム油、パーム核油、菜種油、大豆油、ハイオレイック菜種油、及びハイオレイックサンフラワー油などの植物油、ラードなどの動物油を挙げることができる。
【００１９】
本発明において、アルコール成分として多価アルコールを用いた場合に得られるエステルは、多価アルコール中の水酸基全てがエステル化された完全エステルでも良く、あるいは水酸基の一部がエステル化されず水酸基のままで残っている部分エステルでも良い。また、酸成分として多塩基酸を用いた場合に得られる有機酸エステルは、多塩基酸中のカルボキシル基全てがエステル化された完全エステルでも良く、あるいはカルボキシル基の一部がエステル化されずカルボキシル基のままで残っている部分エステルであっても良い。
【００２０】
本発明の油剤組成物に基油として前記のエステルを用いることにより潤滑性が改良された油剤が得られるが、更に良好な潤滑性能を示す油剤を得るためには水酸基価が０．０１〜３００ｍｇＫＯＨ/ｇのエステルを用いることが好ましい。本発明の油剤が更に高い潤滑性を有するためには、エステルの水酸基価の上限値は、更に好ましくは２００ｍｇＫＯＨ/ｇであり、最も好ましくは１５０ｍｇＫＯＨ/ｇであり、一方その下限値は、更に好ましくは０．１ｍｇＫＯＨ/ｇであり、更に好ましくは０．５ｍｇＫＯＨ/ｇであり、更に好ましくは１ｍｇＫＯＨ/ｇであり、更に好ましくは３ｍｇＫＯＨ/ｇであり、最も好ましくは５ｍｇＫＯＨ/ｇである。ここで、エステルの水酸基価は、ＪＩＳＫ００７０「化学製品の酸価、ケン化価、エステル価、沃素価、水酸基価及び不ケン化価物の測定方法」の指示薬滴定法により測定した値を意味する。
【００２１】
水酸基価が０．０１〜３００ｍｇＫＯＨ/ｇの範囲にあるエステルの調製方法としては特に制限はないが、例えば、エステル調製工程においてその原料の選択や反応条件を調整する方法、あるいは二種以上のエステルを混合する方法を挙げることができる。水酸基価の異なる二種以上のエステルを混合して目的の水酸基価のエステルを調製する場合は、比較的水酸基価の低いエステルと比較的水酸基価の高いエステルとを組み合わせて用いる。具体的には、水酸基価０〜１５０ｍｇＫＯＨ/ｇ、更に好ましくは０〜１００ｍｇＫＯＨ/ｇ、更に好ましくは０〜５０ｍｇＫＯＨ/ｇ、最も好ましくは０〜２０ｍｇＫＯＨ/ｇのエステルと、水酸基価１５０を超え５００ｍｇＫＯＨ/ｇ以下、更に好ましくは２００〜４００ｍｇＫＯＨ/ｇ、最も好ましくは２５０〜３５０ｍｇＫＯＨ/ｇのエステルとを組み合わせて用いることが好ましい。又これらの配合量については、前者のエステルをエステル全量基準で５０〜９９．９質量％、更に好ましくは７０〜９９．５質量％、最も好ましくは８０〜９９質量％、及び後者のエステルをエステル全量基準で０．１〜５０質量％、更に好ましくは０．５〜３０質量％、最も好ましくは１〜２０質量％となるようにそれぞれ使用することが好ましい。このように油剤組成物を二種以上のエステル混合物として構成した場合には、通常比較的低い水酸基価のエステルが油剤組成物の基油として、比較的高い水酸基価のエステルがその添加剤として寄与するが、本発明ではこれらを合わせて基油として扱う。
【００２２】
また油剤の潤滑性をより高める観点からエステルのケン化価は、１００〜５００ｍｇＫＯＨ/ｇの範囲にあることが好ましい。エステルのケン化価の上限値は更に好ましくは４００ｍｇＫＯＨ/ｇであり、一方その下限値は更に好ましくは２００ｍｇＫＯＨ/ｇである。ここで、エステルのケン化価は、ＪＩＳＫ２５０３「航空潤滑油試験方法」の指示薬滴定法により測定した値を意味する。
【００２３】
良好な潤滑性を有する油剤組成物は更にべたつきにくいことが好ましく、そのためには、沃素価が０〜８０の範囲にあるエステル及び/又は臭素価が０〜５０ｇＢｒ₂/１００ｇの範囲にあるエステルを用いることが好ましい。
エステルの沃素価は、更に好ましくは０〜６０の範囲、更に好ましくは０〜４０の範囲、更に好ましくは０〜２０の範囲、最も好ましくは０〜１０の範囲にある。
エステルの臭素価は、更に好ましくは０〜３０ｇＢｒ₂/１００ｇの範囲、更に好ましくは０〜２０ｇＢｒ₂/１００ｇの範囲、最も好ましくは０〜１０ｇＢｒ₂/１００ｇの範囲にある。ここで、エステルの沃素価は、ＪＩＳＫ００７０「化学製品の酸価、ケン化価、エステル価、沃素価、水酸基価及び不ケン化価物の測定方法」の指示薬滴定法により測定した値を意味する。またエステルの臭素価は、ＪＩＳＫ２６０５「化学製品―臭素価試験方法−電気滴定法」により測定した値を意味する。
【００２４】
エステルの動粘度については特に制限はないが、加工箇所への供給のしやすさの点から４０℃における動粘度の上限値は２００ｍｍ²／ｓであることが好ましく、更に好ましくは１００ｍｍ²／ｓであり、更に好ましくは７５ｍｍ²／ｓであり、最も好ましくは５０ｍｍ²／ｓである。一方、その下限値は、１ｍｍ²／ｓであることが好ましく、更に好ましくは３ｍｍ²／ｓであり、最も好ましくは５ｍｍ²／ｓである。
またエステルの流動点および粘度指数には特に制限はないが流動点は−２０℃以下であることが好ましく、更に好ましくは−４５℃以下である。粘度指数は１００以上２００以下であることが望ましい。
【００２５】
本発明の油剤組成物に基油として用いられるエステルの含有量には特に制限はない。しかしながら、バクテリア等の微生物による油剤成分の分解がより容易に行われ、周辺の環境が維持される生分解性の点から、油剤中のエステルの含有量は、組成物全量基準で１０質量％以上であることが好ましく、２０質量％以上であることがより好ましく、３０質量％以上であることが更に好ましく、最も好ましくは５０質量％以上である。
【００２６】
本発明の油剤組成物には、基油としての上記エステル以外に酸化防止剤が含有されている。酸化防止剤の添加により油剤の酸化安定性が確保され、べたつきを抑えることことができる。使用できる酸化防止剤としては、潤滑剤用として、あるいは食品添加物として使用されているものが含まれ、例えば、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール（ＤＢＰＣ）、アスコルビン酸（ビタミンＣ）、アスコルビン酸の脂肪酸エステル、トコフェロール（ビタミンＥ）、３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシアニソール、２−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシアニソール、３−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシアニソール、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシアニソール、及び２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−５−ヒドロキシアニソールを挙げることができる。
【００２７】
これらの中では、好ましくは、アスコルビン酸（ビタミンＣ）、アスコルビン酸の脂肪酸エステル、トコフェロール（ビタミンＥ）、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール（ＤＢＰＣ）、又は３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシアニソールである。
酸化防止剤の含有量は特に制限はないが、良好な酸化安定性を維持させるために油剤中の酸化防止剤の含有量は、組成物全量基準で０．０１質量％以上であることが好ましく、更に好ましくは０．０５質量％以上、最も好ましくは０．１質量％以上である。またその含有量の上限値はそれ以上添加しても効果の向上が期待できないことから１０質量％以下であることが好ましく、更に好ましくは５質量％以下、最も好ましくは３質量％以下である。
【００３０】
本発明の油剤組成物の動粘度については特に制限はないが、加工箇所への供給のしやすさの点から、４０℃における動粘度の上限値は２００ｍｍ²／ｓであることが好ましく、更に好ましくは１００ｍｍ²／ｓであり、更に好ましくは７５ｍｍ²／ｓであり、最も好ましくは５０ｍｍ²／ｓである。一方、その下限値は、１ｍｍ²／ｓであることが好ましく、更に好ましくは３ｍｍ²／ｓであり、最も好ましくは５ｍｍ²／ｓである。
【００３１】
以下、実施例と比較例により、本発明の内容を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００３２】
［実施例１〜１８］及び［参考例１］
基油としてのエステルα（天然油脂）又はエステルａ（合成）と酸化防止剤を用いて下記の表１に示す各種の油剤組成物を調製した。そしてべたつき性の評価を行った。その評価結果を表１に示す。なお、基油としてのエステルα（天然油脂）のみからなる油剤についても同様に評価し、その評価結果を表１に併記した。
【００３３】
[べたつき性の評価]
アルミ皿（１００ｍｍ×７０ｍｍ）上に油剤組成物を５ｍｌ入れ、７０℃の恒温槽に１ヶ月間静置後、油剤組成物付着部分のべたつきの程度を５段階にて指触判断した。またＧＰＣにて試験前後の質量平均分子量を測定し、変化率を求めた。
べたつき性の５段階評価は下記の通りである。
Ａ：べたつきは全くない。
Ｂ：べたつきが全くないか、あっても極わずかである。
Ｃ：べたつきがわずかにある。
Ｄ：べたつきがある。
Ｅ：べたつきが非常にある。
【００３４】
【表１】

【００３５】
表１の結果から、基油としてのエステルに酸化防止剤を含有させた油剤組成物（実施例１〜１８）は、参考例１の基油としてのエステルのみからなる油剤組成物に比べて更にべたつきにくくなることがわかる。
【００３６】
【発明の効果】
エステルを基油として更に酸化防止剤を含有させることで、切削・研削箇所に微量の油剤組成物を空気とともに供給する極微量油剤供給方式の切削・研削加工に適した油剤組成物を提供することができる。酸化防止剤の添加によって油剤組成物の酸化安定性が確保されるため、べたつきにくい油剤組成物となる。更に基油としての特定の水酸基価のエステルを用いた場合には、潤滑性が向上し、更に特定の沃素価及び／又は臭素価のエステルを用いた場合には、べたつき性を更に低下させることができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an oil composition for cutting / grinding that is suitable for cutting / grinding using a very small amount of oil supply system that supplies a small amount of oil together with a compressed fluid to a cutting / grinding location.
[0002]
[Prior art]
Generally, cutting and grinding fluids are used in cutting and grinding. The purpose is to improve productivity in machining such as extending the life of tools such as drills, end mills, tools, and grindstones used for machining, improving the surface roughness of workpieces, and thereby increasing machining efficiency.
Cutting / grinding fluids are water-soluble cutting / grinding fluids that use diluted surfactants and lubricating components in water, and non-water-soluble cutting / grinding fluids that use mineral oil as the main ingredient and remain as undiluted solutions. Broadly divided into types. In a conventional cutting / grinding process, a relatively large amount of cutting / grinding fluid is supplied to the processing location.
The most basic and important functions of cutting and grinding fluids are lubrication and cooling. In general, water-insoluble cutting and grinding fluids are excellent in lubrication performance, and water-soluble cutting and grinding fluids are excellent in cooling performance. Since the cooling effect of a water-insoluble oil agent is inferior to that of a water-soluble oil agent, a large amount of water-insoluble cutting / grinding oil agent is generally required from several liters per minute to tens of liters in some cases.
[0003]
Cutting and grinding fluids effective for improving the processing efficiency are not preferable from another aspect, and a typical problem is the influence on the environment. Regardless of water-insolubility and water-solubility, oils gradually deteriorate during use and eventually become unusable. For example, in the case of a water-soluble oil agent, the stability of the liquid is reduced due to the generation of microorganisms, resulting in separation of components, or the sanitary environment is significantly reduced, making its use impossible. Further, in the case of a water-insoluble oil agent, an acidic component generated by the progress of oxidation corrodes the metal material or causes a significant change in viscosity, making it impossible to use. In addition, the oil agent adheres to chips and is consumed and becomes waste.
In such a case, the deteriorated oil is discarded and a new oil is used. At this time, the oil discharged as waste requires various treatments so as not to affect the environment. For example, cutting and grinding fluids that have been developed with a priority on improving work efficiency often use chlorinated compounds that may generate toxic dioxins during incineration. Processing is required. For this reason, cutting and grinding fluids that do not contain chlorinated compounds have also been developed, but even with such cutting and grinding fluids that do not contain such harmful components, there is a problem of the environmental impact associated with the massive discharge of waste. is there. In the case of a water-soluble oil, there is a possibility of polluting the environmental water area, so it is necessary to perform advanced treatment at high cost.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Recently, in order to deal with the above-mentioned problems, a study is being made to replace the cutting / grinding fluid by blowing cold air on the cutting / grinding portion and cooling it. On the other hand, it is impossible to obtain one of the properties required for lubrication.
In order to compensate for this problem, a system has been developed that supplies a very small amount of a normal amount of oil of about 1 / 10,000 to 1/1000 to a cutting / grinding location together with a compressed fluid (for example, compressed air). In this system, a cooling effect by compressed air can be obtained, and the amount of waste can be reduced because a very small amount of oil is used. Therefore, the influence on the environment due to a large amount of waste can be improved. However, the performance required for cutting / grinding using this trace amount oil supply system, that is, it is possible to obtain a workpiece with a good surface even with a trace amount, and there is little wear on the tool, etc. Cutting / grinding fluids with high performance capable of efficient grinding have not been proposed yet, and their development is desired. In particular, in the trace amount oil supply method, the oil is supplied as an oil mist, which causes a problem that it easily adheres to the inside of the machine tool, the workpiece, the tool, the mist collector, and the like. In this case, if the adhering oil agent is easily sticky, the handling property is hindered and the work efficiency is lowered. For this reason, it is desirable that the oil agent is not sticky.
[0005]
Therefore, the present invention has been made in view of such a situation, and the purpose thereof is to supply the oil agent together with the compressed fluid to the cutting / grinding portion to minimize the amount of the oil agent to be discharged as waste. It is an object of the present invention to provide an oil composition for cutting / grinding processing that is suitable for a cutting / grinding oil supply system, that is, an ultra-trace oil supply system that is intended to greatly reduce the amount of oil. In particular, an object of the present invention is to provide an oil agent composition which is not sticky (low stickiness).
[0006]
[Means for Solving the Problems]
As a result of the research of the inventors of the present invention, an oil composition for cutting / grinding that is supplied with a very small amount of oil consisting of a specific ester and a specific antioxidant has been found to have improved workability during cutting / grinding, We found that it was very effective in terms of finish. In particular, it has been found that an oil agent that is not sticky can be obtained by adding an antioxidant.
[0007]
The present invention is an ester of a polyhydric alcohol and a monobasic acid (however, a glycerin ester represented by the following formula (1) and 10 to 50 parts by weight of a linear fatty acid and a glycerin ester, and a branched fatty acid and a glycerin ester 50 to 50 parts by weight. 90 parts by weight of an ester) and an antioxidant, and the antioxidant comprises ascorbic acid (vitamin C), fatty acid ester of ascorbic acid, tocopherol (vitamin E), 2,6-di- tert- butyl -p- cresol (DBPC), 3,5-di -tert- butyl-4-hydroxyanisole, 2-tert- butyl-4-hydroxyanisole, and 3-tert- butyl-4-hydroxyanisole saw Le in trace amounts oil-fed cutting and grinding processing oil composition is at least one compound selected from or Ranaru group
[Chemical 2]

(In the general formula (1), R ¹ , R ² and R ³ represent the same or different linear alkyl groups having 5 to 13 carbon atoms.)
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention is an oil composition for cutting / grinding using an ester as a base oil. Here, the cutting / grinding process using an extremely small amount of oil is compared with ordinary cutting / grinding. This refers to cutting / grinding processing while supplying an extremely small amount of oil of about 1 / 100,000 to 1 / 1000,000 together with a compressed fluid to the cutting / grinding location. That is, the extremely small amount of oil supply system is a system in which a small amount of oil of 1 milliliter / min or less is usually supplied to a cutting / grinding location together with a compressed fluid (for example, compressed air). In addition to compressed air, a compressed fluid such as nitrogen, argon, helium, carbon dioxide, and water can be used alone, or these fluids can be mixed and used.
The pressure of the compressed fluid in the cutting / grinding process of the ultra-fine oil supply type of the present invention is such that the oil does not scatter and pollutes the atmosphere, and the mixed fluid of the oil and gas or liquid is the cutting / grinding point. The pressure is adjusted so that it can be reached sufficiently. The temperature of the compressed fluid is usually adjusted to room temperature (about 25 ° C.) or from room temperature to −50 ° C. from the viewpoint of cooling properties.
[0009]
The ester used as a base oil in the oil composition for cutting / grinding (hereinafter simply referred to as oil composition or oil) of the present invention will be described.
Esters as base oils may be natural products (usually those contained in natural fats and oils such as animals and plants) or synthetic products. In the present invention, a synthetic ester is preferable from the viewpoint of the stability of the obtained oil composition and the uniformity of the ester component.
[0010]
Alcohol constituting the ester of the present invention is a polyhydric alcohol, the acid is monobasic acid.
[0011]
As the polyhydric alcohol, those having 2 to 10 valences, preferably 2 to 6 valences are usually used. Specific examples of the 2 to 10 polyhydric alcohol include, for example, ethylene glycol, diethylene glycol, polyethylene glycol (3 to 15 mer of ethylene glycol), propylene glycol, dipropylene glycol, and polypropylene glycol (3 to 15 of propylene glycol). Monomer), 1,3-propanediol, 1,2-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2-methyl-1,2-propanediol, 2-methyl-1,3 -Dihydric alcohols such as propanediol, 1,2-pentanediol, 1,3-pentanediol, 1,4-pentanediol, 1,5-pentanediol, neopentylglycol; glycerin, polyglycerin (glycerin 2- Octamers such as diglycerin, triglyceride Phosphorus, tetraglycerin, etc.), trimethylolalkanes (trimethylolethane, trimethylolpropane, trimethylolbutane, etc.) and their 2- to 8-mer, pentaerythritol and their 2- to 4-mer, 1,2,4- Butanetriol, 1,3,5-pentanetriol, 1,2,6-hexanetriol, 1,2,3,4-butanetetrol, sorbitol, sorbitan, sorbitol glycerin condensate, adonitol, arabitol, xylitol, mannitol, etc. Polysaccharides of xylose, arabinose, ribose, rhamnose, glucose, fructose, galactose, mannose, sorbose, cellobiose, maltose, isomaltose, trehalose, sucrose, sugars, and mixtures thereof That.
[0012]
Among these, ethylene glycol, diethylene glycol, polyethylene glycol (ethylene glycol 3-10 mer), propylene glycol, dipropylene glycol, polypropylene glycol (propylene glycol 3-10 mer), 1,3-propanediol, 2-methyl-1,2-propanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, neopentyl glycol, glycerin, diglycerin, triglycerin, trimethylolalkane (trimethylolethane, trimethylolpropane, trimethylolbutane, etc. ) And their 2-4 tetramers, pentaerythritol, dipentaerythritol, 1,2,4-butanetriol, 1,3,5-pentanetriol, 1,2,6-hexanetriol, 1,2, , 4-butane tetrol, sorbitol, sorbitan, sorbitol glycerin condensate, adonitol, arabitol, xylitol, divalent to hexavalent polyhydric alcohols and mixtures thereof, such as mannitol and the like are preferable. Even more preferred are ethylene glycol, propylene glycol, neopentyl glycol, glycerin, trimethylol ethane, trimethylol propane, pentaerythritol, sorbitan, and mixtures thereof.
[0013]
Polyhydric alcohol constituting the ester base oils, switching cutting and better lubricity in grinding is obtained, anti-wear effect of improving the tool edge of the surface finish of the workpiece becomes larger, the pour point low is more easily obtained, is further improved handling property in winter and cold districts, points or RaYoshimi Masui such further stickiness contribute ester to reduced can be easily obtained.
[0014]
As the monobasic acid, a fatty acid having 2 to 24 carbon atoms is usually used. The fatty acid may be linear or branched, and may be saturated or unsaturated. Specifically, for example, acetic acid, propionic acid, linear or branched butanoic acid, linear or branched pentanoic acid, linear or branched hexanoic acid, linear or branched heptane Acid, linear or branched octanoic acid, linear or branched nonanoic acid, linear or branched decanoic acid, linear or branched undecanoic acid, linear or branched dodecane Acid, linear or branched tridecanoic acid, linear or branched tetradecanoic acid, linear or branched pentadecanoic acid, linear or branched hexadecanoic acid, linear or branched heptadecane Acid, linear or branched octadecanoic acid, linear or branched hydroxyoctadecanoic acid, linear or branched nonadecanoic acid, linear or branched icosanoic acid, linear or branched Henicosanoic acid, linear or branched Saturated fatty acids such as cosanoic acid, linear or branched tricosanoic acid, linear or branched tetracosanoic acid, acrylic acid, linear or branched butenoic acid, linear or branched pentenoic acid, Linear or branched hexenoic acid, linear or branched heptenoic acid, linear or branched octenoic acid, linear or branched nonenoic acid, linear or branched decenoic acid, Linear or branched undecenoic acid, linear or branched dodecenoic acid, linear or branched tridecenoic acid, linear or branched tetradecenoic acid, linear or branched pentadecenoic acid, Linear or branched hexadecenoic acid, linear or branched heptadecenoic acid, linear or branched octadecenoic acid, linear or branched hydroxyoctadecenoic acid, linear or branched nonadecene Acid, linear or branched Unsaturated fatty acids such as cocenoic acid, linear or branched heicosenoic acid, linear or branched docosenoic acid, linear or branched tricosenoic acid, linear or branched tetracosenoic acid, and the like And the like. Among these, in particular, the number of carbon atoms is 3 to 20 from the standpoint that excellent lubricity can be obtained in cutting and grinding, the finished surface accuracy of the workpiece can be improved, and the wear prevention effect of the tool edge can be further increased. Saturated fatty acids, unsaturated fatty acids having 3 to 22 carbon atoms, and mixtures thereof are preferable, and saturated fatty acids having 4 to 18 carbon atoms, unsaturated fatty acids having 4 to 18 carbon atoms, and mixtures thereof are more preferable.
[0015]
Monobasic acids and esters with acids which constitute the present invention is more easily obtained having a high viscosity index, mist resistance is better, also exhibits excellent lubrication properties, further stickiness of contributing to a reduction point or RaYoshimi Masui, such esters can be easily obtained.
[0017]
Esters of polyhydric alcohols and monobasic acids provide better lubricity in cutting and grinding, improve the accuracy of the finished surface of the workpiece and increase the wear prevention effect of the tool edge, have a low pour point Easier to obtain, improved handling in winter and cold regions, higher viscosity index, easier to obtain, better mist properties, and easier to obtain esters that contribute to reduced stickiness point or RaYoshimi Masui and the like.
[0018]
Examples of natural fats and oils that can be used include, but are not limited to, vegetable oils such as palm oil, palm kernel oil, rapeseed oil, soybean oil, high oleic rapeseed oil, and high oleic sunflower oil, and animal oils such as lard. Can do.
[0019]
In the present invention, the ester obtained when a polyhydric alcohol is used as the alcohol component may be a complete ester in which all the hydroxyl groups in the polyhydric alcohol are esterified, or a part of the hydroxyl groups are not esterified and remain as hydroxyl groups. The remaining partial ester may be used. The organic acid ester obtained when a polybasic acid is used as the acid component may be a complete ester in which all the carboxyl groups in the polybasic acid are esterified, or a part of the carboxyl groups is not esterified and carboxylated. It may be a partial ester remaining as a group.
[0020]
By using the above ester as a base oil in the oil composition of the present invention, an oil agent with improved lubricity can be obtained. In order to obtain an oil agent exhibiting better lubricating performance, the hydroxyl value is 0.01 to 300 mgKOH. It is preferable to use an ester of / g. In order for the oil agent of the present invention to have higher lubricity, the upper limit of the hydroxyl value of the ester is more preferably 200 mgKOH / g, most preferably 150 mgKOH / g, while the lower limit is more preferably Is 0.1 mgKOH / g, more preferably 0.5 mgKOH / g, more preferably 1 mgKOH / g, still more preferably 3 mgKOH / g, and most preferably 5 mgKOH / g. Here, the hydroxyl value of the ester is a value measured by an indicator titration method according to JIS K 0070 “Method for measuring acid value, saponification value, ester value, iodine value, hydroxyl value and unsaponified value of a chemical product”. means.
[0021]
There is no particular limitation on the preparation method of the ester having a hydroxyl value in the range of 0.01 to 300 mgKOH / g. For example, a method of adjusting the selection of raw materials and reaction conditions in the ester preparation step, or two or more esters The method of mixing can be mentioned. When preparing an ester having a target hydroxyl value by mixing two or more esters having different hydroxyl values, an ester having a relatively low hydroxyl value and an ester having a relatively high hydroxyl value are used in combination. Specifically, an ester having a hydroxyl value of 0 to 150 mgKOH / g, more preferably 0 to 100 mgKOH / g, more preferably 0 to 50 mgKOH / g, and most preferably 0 to 20 mgKOH / g, and a hydroxyl value of more than 150 and 500 mgKOH / g. g or less, more preferably 200 to 400 mg KOH / g, and most preferably 250 to 350 mg KOH / g, in combination. In addition, regarding these blending amounts, the former ester is 50 to 99.9% by mass, more preferably 70 to 99.5% by mass, most preferably 80 to 99% by mass, and the latter ester is ester based on the total amount of the ester. It is preferable to use 0.1 to 50% by mass, more preferably 0.5 to 30% by mass, and most preferably 1 to 20% by mass based on the total amount. Thus, when the oil composition is configured as a mixture of two or more esters, the ester having a relatively low hydroxyl value usually contributes as the base oil of the oil composition, and the ester having a relatively high hydroxyl value contributes as the additive. However, in the present invention, these are combined and treated as a base oil.
[0022]
Moreover, it is preferable that the saponification value of ester exists in the range of 100-500 mgKOH / g from a viewpoint of improving the lubricity of an oil agent more. The upper limit of the saponification value of the ester is more preferably 400 mgKOH / g, while the lower limit is more preferably 200 mgKOH / g. Here, the saponification value of an ester means a value measured by an indicator titration method of JIS K 2503 “Aeronautical Lubricating Oil Test Method”.
[0023]
Oil composition having good lubricity is preferably further difficult stickiness. For this purpose, an ester iodine value is in the range of 0-80 and / or bromine number of the ester in the range of 0~50gBr ₂ / 100g It is preferable to use it.
The iodine value of the ester is more preferably in the range of 0-60, more preferably in the range of 0-40, still more preferably in the range of 0-20, and most preferably in the range of 0-10.
Bromine number of the ester is more preferably in the range of 0~30gBr ₂ / 100g, more preferably in the range of 0~20gBr ₂ / 100g, and most preferably from 0~10gBr ₂ / 100g. Here, the iodine value of the ester is a value measured by an indicator titration method according to JIS K 0070 “Method for measuring acid value, saponification value, ester value, iodine value, hydroxyl value and non-saponification value of a chemical product”. means. The bromine number of the ester means a value measured according to JIS K 2605 “Chemical product—Bromine number test method—Electro titration method”.
[0024]
The kinematic viscosity of the ester is not particularly limited, but the upper limit value of the kinematic viscosity at 40 ° C. is preferably 200 mm ² / s, more preferably 100 mm ² / s, from the viewpoint of easy supply to the processing site. More preferably, it is 75 mm < ² > / s, Most preferably, it is 50 mm < ² > / s. On the other hand, the lower limit is preferably 1 mm ² / s, more preferably 3 mm ² / s, and most preferably 5 mm ² / s.
The pour point and viscosity index of the ester are not particularly limited, but the pour point is preferably −20 ° C. or lower, more preferably −45 ° C. or lower. The viscosity index is desirably 100 or more and 200 or less.
[0025]
There is no restriction | limiting in particular in content of ester used as a base oil in the oil agent composition of this invention. However, from the viewpoint of biodegradability in which the oil component is more easily decomposed by microorganisms such as bacteria and the surrounding environment is maintained, the content of the ester in the oil is 10% by mass or more based on the total amount of the composition. It is preferably 20% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, and most preferably 50% by mass or more.
[0026]
The oil composition of the present invention contains an antioxidant in addition to the ester as the base oil. By adding an antioxidant, the oxidative stability of the oil is secured, and stickiness can be suppressed. As the antioxidant which may be used include those that are used as a lubricant, or a food additive, for example, 2,6-di -tert- butyl -p- cresol (DBPC), ascorbic acid ( Vitamin C), fatty acid ester of ascorbic acid, tocopherol (vitamin E), 3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyanisole, 2-tert-butyl-4-hydroxyanisole, 3-tert-butyl-4- Mention may be made of hydroxyanisole , 2,6-di-tert-butyl-4-hydroxyanisole, and 2,6-di-tert-butyl-5-hydroxyanisole .
[0027]
Among these, favorable Mashiku is ascorbic acid (vitamin C), fatty acid esters of ascorbic acid, tocopherol (vitamin E), 2,6-di -tert- butyl -p- cresol (DBPC), or 3,5 -Di-tert-butyl-4-hydroxyanisole.
The content of the antioxidant is not particularly limited, but in order to maintain good oxidation stability, the content of the antioxidant in the oil is preferably 0.01% by mass or more based on the total amount of the composition. More preferably, it is 0.05 mass% or more, and most preferably 0.1 mass% or more. Further, the upper limit of the content is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and most preferably 3% by mass or less because improvement of the effect cannot be expected even if it is added more.
[0030]
Although there is no restriction | limiting in particular about the kinematic viscosity of the oil agent composition of this invention, From the point of the ease of supply to a process location, it is preferable that the upper limit of kinematic viscosity in 40 degreeC is 200 mm < ² > / s, Furthermore, Preferably it is 100 mm < ² > / s, More preferably, it is 75 mm < ² > / s, Most preferably, it is 50 mm < ² > / s. On the other hand, the lower limit is preferably 1 mm ² / s, more preferably 3 mm ² / s, and most preferably 5 mm ² / s.
[0031]
Hereinafter, the contents of the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
[0032]
[Examples 1 to 18 ] and [Reference Example 1]
Various oil agent compositions shown in Table 1 below were prepared using ester α (natural oil) or ester a (synthesis) as a base oil and an antioxidant. And stickiness was evaluated. The evaluation results are shown in Table 1. In addition, it evaluated similarly about the oil agent which consists only of ester (alpha) (natural fats and oils) as a base oil, and the evaluation result was written together in Table 1.
[0033]
[Evaluation of stickiness]
5 ml of the oil composition was placed on an aluminum dish (100 mm × 70 mm), and left to stand in a thermostatic bath at 70 ° C. for 1 month, and then the degree of stickiness of the oil composition adhering portion was judged by touching in 5 stages. Moreover, the mass average molecular weight before and behind the test was measured by GPC, and the rate of change was determined.
The five-level evaluation of stickiness is as follows.
A: There is no stickiness.
B: There is no stickiness at all or very little.
C: There is a slight stickiness.
D: There is stickiness.
E: There is very stickiness.
[0034]
[Table 1]

[0035]
From the results of Table 1, the oil composition (Examples 1 to 18) in which the antioxidant as the base oil was added to the ester was further compared to the oil composition composed only of the ester as the base oil in Reference Example 1. It turns out that it becomes difficult to stick.
[0036]
【The invention's effect】
To provide an oil composition suitable for cutting / grinding using an extremely small amount of oil supply system that supplies a small amount of oil composition together with air to a cutting / grinding site by further containing an antioxidant with an ester as a base oil. Can do. Since the oxidation stability of the oil composition is secured by the addition of the antioxidant, the oil composition is less sticky. Furthermore, when an ester having a specific hydroxyl value as a base oil is used, lubricity is improved, and when an ester having a specific iodine value and / or bromine value is used, the stickiness is further reduced. Can do.

Claims

Esters of polyhydric alcohol and monobasic acid (however, glycerin ester represented by the following formula (1) and linear fatty acid and glycerin ester 10 to 50 parts by weight, branched fatty acid and glycerin ester 50 to 90 parts by weight, And ascorbic acid (vitamin C), fatty acid ester of ascorbic acid, tocopherol (vitamin E), 2,6-di-tert-butyl- p- cresol (DBPC), 3,5-di -tert- butyl-4-hydroxyanisole, 2-tert-butyl-4-hydroxyanisole, and 3-tert-butyl-4-hydroxyanisole saw Le or Ranaru group An oil composition for cutting / grinding, which is supplied with an extremely small amount of oil, which is at least one compound selected from the above.

(In the general formula (1), R ¹ , R ² and R ³ represent the same or different linear alkyl group having 5 to 13 carbon atoms.)