JP3981168B2 - 研削剤 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、研削盤で硬い加工物を研削するための研削剤、研削剤組成物および研削加工方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
金属、セラミック、ガラスまたはシリコンなどの硬い物質を研削加工する際には、砥石と加工物との接点に研削剤を吹き付けながら行われる。研削剤は油性と水性のものがあり、油性のものとしては例えば鉱物油、動植物油、水性のものとしては例えば各種脂肪酸のアミン塩、非イオン界面活性剤、アルカリ金属塩、アニオン界面活性剤が挙げられ、必要に応じて防錆添加剤、極圧添加剤、殺菌剤、pH調整剤などが配合される。研削剤は取り扱い易さの利点上、油性よりも水性のものが使われることが多い。水性の研削剤は、洗浄性および研削性の性能を備えていることが必要である。
【0003】
従来の研削剤は希釈用の水中に含まれるCa2+やMg2+の硬度成分が多いと、研削剤成分と硬度成分が結合して研削剤の不活性化や分離が起こって洗浄性が悪化し、砥石の目詰まりやストレーナー閉塞、工具への汚れの付着を招き、加工速度や加工精度が低下し研削性が悪化することがあった。特にダイヤモンド砥石に対して洗浄性と研削性が共に優れたものは殆どなかった。また従来の研削剤は、バクテリアが繁殖しやすく、循環使用すると容易に腐敗してしまい工具を汚染、腐食し悪臭を発生するなど耐腐敗性が低いため、短期間で研削剤を入れ替えねばならず、それに伴う廃液処理や新液調製に費用と時間が多くかかり使用コストが高かった。特開平1−287190号公報には、研削性の良い研削剤としてベンゾトリアゾール類またはアミノカルボン酸のキレート剤を含有する油剤が、特開平4−249595号公報には、バクテリアに対する耐腐敗性の良い研削剤として第四級アンモニア塩類とアニオン系界面活性剤を含有する油剤が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの油剤は研削剤に求められる潤滑性、洗浄性、研削性、耐腐敗性という全ての性能に優れたものではなく潤滑性、洗浄性、研削性および耐腐敗性を兼ね備えた研削剤が望まれていた。
【0005】
本発明は前記の課題を解決するためなされたもので、潤滑性、安定性、洗浄性、研削性、耐腐敗性に優れ、長期に渡って循環使用しても潤滑性、洗浄性等の性能低下が少なく、希釈する水質の影響を殆ど受けない研削剤、研削剤組成物および研削加工方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するためになされた本発明の研削剤は、
非イオン界面活性剤を水に溶解した研削剤において、砥石研削に使用する温度以下の曇点を持つ該研削剤を調製するための組成物であり、該非イオン界面活性剤が、30〜80℃の曇点を持つ、分子量が2000〜10000のポリオキシプロピレンポリオキシエチレンブロック重合体界面活性剤の少なくとも一種類と、10〜30℃の曇点を持つ直鎖アルキル基を有する非イオン界面活性剤の少なくとも一種類とを含む
【0007】
前記研削剤の曇点は、10〜60℃であることが好ましい。研削剤の曇点が10℃未満だと不安定で分離しやすく、60℃超だと潤滑性が悪く使用できない。
【0008】
前記研削剤は、亜硝酸ナトリウム、モリブデン酸ナトリウムの無機防錆剤、安息香酸、パラターシャリ安息香酸、オクチル酸を例とする芳香族、脂肪族有機酸のカリウム、ナトリウム塩またはベンゾトリアゾールの有機系防錆剤、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のアルカノールアミン類のアルカリ調整剤を含有していても良い。
【0010】
前記直鎖型非イオン界面活性剤が、炭素数12〜22の直鎖アルキル基を有する非イオン界面活性剤の少なくとも一種類からなるとさらに好ましい。
【0011】
前記ポリオキシプロピレンポリオキシエチレンブロック重合体界面活性剤の曇点が30℃未満、80℃超であると潤滑性が悪く、前記直鎖型非イオン界面活性剤の曇点が10℃未満であると研削剤が不安定で分離しやすく洗浄性も悪くなり、30℃超であると潤滑性が悪く使用できない。前記ポリオキシプロピレンポリオキシエチレンブロック重合体界面活性剤の分子量が2000未満、10000超であると研削剤の潤滑性が悪く、前記直鎖型非イオン界面活性剤の炭素数が12未満または22超であると潤滑性および洗浄性が悪く使用できない。
【0012】
前記の目的を達成するためになされた本発明の研削加工方法は、30〜80℃の曇点を持つ、分子量が2000〜10000のポリオキシプロピレンポリオキシエチレンブロック重合体界面活性剤の少なくとも一種類と、10〜30℃の曇点を持つ直鎖アルキル基を有する非イオン界面活性剤の少なくとも一種類とを水に溶解した研削剤を、その曇点以上の温度に管理しながら、砥石による加工位置に循環供給する。
【0013】
この研削加工方法に使用される前記研削剤の曇点は10〜60℃であることが好ましい。
【0014】
【発明の効果】
本発明の研削剤は、低い曇点を有する非イオン界面活性剤と高い曇点を有するポリオキシプロピレンポリオキシエチレンブロック重合体界面活性剤を併用し、研削剤の曇点以上で使用するため、作用機構は不明だが潤滑性、安定性、洗浄性、研削性が非常に良好である。しかもこの研削剤は非イオン界面活性剤のみからなるため、これらの効果が希釈する水質に影響されることがなく、バクテリアの影響も殆ど受けず耐腐敗性が良い。
【0015】
【実施例】
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
【0016】
実施例1〜5は本発明を適用する研削剤の例であり、比較例1〜7は本発明を適用外および市販品の研削剤の例である。
【0017】
実施例1
分子量2900、曇点58℃のポリオキシプロピレンポリオキシエチレンブロック重合体界面活性剤30重量%と、曇点が20℃となるようにモノオレイルソルビタンエステルにエチレンオキサイドを付加重合させた直鎖型非イオン界面活性剤15重量%とを、水55重量%に溶解し研削剤を調製した。研削剤の曇点は46℃であった。
【0018】
実施例2
分子量4500、曇点76℃のポリオキシプロピレンポリオキシエチレンブロック重合体界面活性剤20重量%と、曇点が25℃となるように硬化ひまし油にエチレンオキサイドを付加重合させた直鎖型非イオン界面活性剤20重量%とを、水60重量%に溶解し研削剤を調製した。研削剤の曇点は51℃であった。
【0019】
実施例3
分子量8000、曇点70℃のポリオキシプロピレンポリオキシエチレンブロック重合体界面活性剤6重量%と、曇点が20℃となるようにラウリルアルコールにエチレンオキサイドを付加重合させた直鎖型非イオン界面活性剤20重量%と、曇点が12℃となるようにステアリルアルコールにエチレンオキサイドを付加重合させた直鎖型非イオン界面活性剤9重量%とを、水65重量%に溶解し研削剤を調製した。研削剤の曇点は26℃であった。
【0020】
実施例4
分子量2500、曇点40℃のポリオキシプロピレンポリオキシエチレンブロック重合体界面活性剤15重量%と、曇点が30℃となるようにオレイルアルコールにエチレンオキサイドを付加重合させた直鎖型非イオン界面活性剤15重量%とを、水70重量%に溶解し研削剤を調製した。研削剤の曇点は35℃であった。
【0021】
実施例5
分子量5000、曇点60℃のポリオキシプロピレンポリオキシエチレンブロック重合体界面活性剤20重量%と、曇点が10℃となるようにベへニルアルコールにエチレンオキサイドを付加重合させた直鎖型非イオン界面活性剤10重量%とを、水70重量%に溶解し研削剤を調製した。研削剤の曇点は43℃であった。
【0022】
比較例1
分子量4900、曇点67℃のポリオキシプロピレンポリオキシエチレンブロック重合体界面活性剤30重量%を、水70重量%に溶解し、直鎖型非イオン界面活性剤を混合していない研削剤を調製した。
【0023】
比較例2
曇点が500℃となるようにオレイルアルコールにエチレンオキサイドを付加重合させた直鎖型非イオン界面活性剤30重量%を、水70重量%に溶解し、ポリオキシプロピレンポリオキシエチレンブロック重合体界面活性剤を含有していない研削剤を調製した。
【0024】
比較例3
分子量1850、曇点42℃のポリオキシプロピレンポリオキシエチレンブロック重合体界面活性剤30重量%と、曇点が25℃となるようにラウリルソルビタンエステルにエチレンオキサイドを付加重合させた直鎖型非イオン界面活性剤10重量%とを、水60重量%に溶解し研削剤を調製した。研削剤の曇点は38℃であった。
【0025】
比較例4
分子量2900、曇点58℃のポリオキシプロピレンポリオキシエチレンブロック重合体界面活性剤10重量%と、曇点が75℃となるようにラウリルアルコールにエチレンオキサイドを付加重合させた直鎖型非イオン界面活性剤20重量%とを、水70重量%に溶解し研削剤を調製した。研削剤の曇点は71℃であった。
【0026】
比較例5
分子量5000、曇点22℃のポリオキシプロピレンポリオキシエチレンブロック重合体界面活性剤5重量%と、曇点が25℃となるように硬化ひまし油にエチレンオキサイドを付加重合させた直鎖型非イオン界面活性剤25重量%とを、水70重量%に溶解し研削剤を調製した。研削剤の曇点は25℃であった。
【0027】
さらに、比較例6を市販品(JIS-K-2241、W−1種、エマルジョン型)の研削剤、比較例7を市販品(JIS-K-2241、W−2種、ソリュブル型)の研削剤とした。
【0028】
研削試験
実施例1〜5および比較例1〜7の研削剤を、無色透明でpH7.5、比電導度 263μS/cm、アルカリ度 50CaCO3mg/リットル、硬度 63CaCO3mg/リットル、塩素イオン濃度 16mg/リットル、硫酸イオン濃度 21mg/リットルの水質の水で希釈して2重量%水溶液の試験液とした。次に得られた試験液で、PSG−5BV型平面研削盤(岡本工作機械製作所製)を使用し、砥石がA−60L−V、研削方式がトラバースカット、砥石送り速度1900m/分、切込量0.01mm/rev、加工物送り速度10mm/rev、試験液吐出量7リットル/分、温度55℃の条件下で、鋼材SKD−11(JIS-G-4404、200×200×50mm)を研削し、研削比(研削量/砥石磨耗量)、研削面粗さの最大値を測定し、洗浄性(砥石目詰まり)を評価した。その結果を表1に示す。尚、洗浄性は、◎:砥石目詰まり無し、○:目詰まり殆ど無し、△:目詰まり小〜中、×△:目詰まり中、×:目詰まり大である。
【0029】
【表1】
Figure 0003981168
【0030】
同表に示したように、実施例1〜5の研削剤は、比較例1〜7に比べ研削比が高く、研削面粗さが小さく研削性が良好で、砥石目詰まりが全く無いか殆ど無く洗浄性も良好であった。
【0031】
耐腐食性試験
実施例1〜5および比較例6〜7の研削剤の2重量%水溶液100mlに、それぞれ鋳鉄切粉1gおよびブトウ糖1gを加え試験液を作製して恒温槽内で30℃に保ち、この試験液に4日毎に106個/mlのバクテリアを含む腐敗液から1重量%接種して加え、10日毎にバクテリア数を測定した。その結果を表2に示す。
【0032】
【表2】
Figure 0003981168
【0033】
同表に示したように、実施例1〜5の研削剤は、市販品の比較例6〜7に比べバクテリアの数は大幅に少なく耐腐敗性が良好であった。また40日後の鋳鉄切粉の発錆の有無を観察したところ、実施例1〜5の試験液中の鋳鉄切粉の発錆は認められず、切粉は容器内で流動性があったのに対して、市販品の比較例6〜7は切粉の底部が発錆固着し、流動性が無くなった状態であった。

Claims (5)

  1. 非イオン界面活性剤を水に溶解した研削剤において、砥石研削に使用する温度以下の曇点を持つ該研削剤を調製するための組成物であり、該非イオン界面活性剤が、30〜80℃の曇点を持つ、分子量が2000〜10000のポリオキシプロピレンポリオキシエチレンブロック重合体界面活性剤の少なくとも一種類と、10〜30℃の曇点を持つ直鎖アルキル基を有する非イオン界面活性剤の少なくとも一種類とを含むことを特徴とする研削剤組成物。
  2. 前記研削剤の曇点が10〜60℃であることを特徴とする請求項1に記載の研削剤。
  3. 前記直鎖アルキル基を有する非イオン界面活性剤の直鎖アルキル基の炭素数が12〜22であることを特徴とする請求項1に記載の研削剤組成物。
  4. 30〜80℃の曇点を持つ、分子量が2000〜10000のポリオキシプロピレンポリオキシエチレンブロック重合体界面活性剤の少なくとも一種類と、10〜30℃の曇点を持つ直鎖アルキル基を有する非イオン界面活性剤の少なくとも一種類とを水に溶解した研削剤を、その曇点以上の温度に管理しながら、砥石による加工位置に循環供給することを特徴とする研削加工方法
  5. 前記研削剤の曇点が10〜60℃であることを特徴とする請求項4に記載の研削加工方法
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