JP4484651B2

JP4484651B2 - 水溶性切削油剤組成物及びそれを用いた切削加工方法

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Publication number: JP4484651B2
Application number: JP2004282460A
Authority: JP
Inventors: 理生山田; 昌光岩佐; 康孝阪井; 森田　　浩充; 雅亨永田; 治美菅原
Original assignee: Nicca Chemical Co Ltd; Denso Corp
Current assignee: Nicca Chemical Co Ltd; Denso Corp
Priority date: 2004-09-28
Filing date: 2004-09-28
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2024-09-28
Also published as: JP2006096826A

Description

本発明は、水溶性切削油剤組成物及びそれを用いた切削加工方法に関し、より詳しくは、セミドライ切削加工方法に適した水溶性切削油剤組成物及びそれを用いた切削加工方法に関する。

従来、金属加工等における切削加工においては、様々な加工油剤が使用されてきている。このような加工油剤の中でも、火災の心配が無く後工程において洗浄が容易に行えるといった観点から、特に水溶性切削油剤が多用されていた。このような水溶性切削油剤は、一般的に、高級脂肪酸、塩素化脂肪酸等のアミン塩やアルカリ金属塩等を含む組成物によって構成されるものであり、湿式切削加工方法による切削加工の際に、水で適当な濃度に希釈されて使用されるものであった。

しかしながら、このような脂肪酸塩を含む水溶性切削油剤は、水で希釈した場合に微生物により腐敗し易いため、切削加工において切削性及び防錆性が低下してしまうといった問題が生じていた。また、腐敗し劣化した前記水溶性油剤は、環境保護の観点から様々な処理が必要となっていた。そのため、腐敗を防止して切削性等を保つためには水溶性切削油剤の濃度管理を行うことが非常に重要となり、その管理に多大な労力とコストが必要とされていた。

そして、かかる問題点の改善のため、全く切削油剤を使用しない完全なドライ切削加工方法が検討されてきた。このようなドライ切削加工方法においては、切削油剤の濃度管理や腐敗し劣化した切削油剤の廃水処理等にかかる労力と処理コストを大幅に削減することが可能となる。

しかしながら、完全なドライ切削加工方法は、従来の湿式切削加工方法よりも、工具の寿命が短くなる点及び仕上げ面が粗く切削性の向上が不十分である点で劣ったものであった。

このような問題を解消するため、金属加工等における切削加工においてはセミドライ切削加工方法も用いられるようになってきており、セミドライ切削加工方法に用いるための加工油剤が開示されてきている。

例えば、特開２００１−１９２６９０号公報（特許文献１）においては、エステルを基油とし油性剤を含有してなる切削、研削加工用油剤組成物が開示されている。また、特開２００３−５５６７９号公報（特許文献２）においては、鉱油等を基油としたミスト状噴霧用金属加工油組成物が開示されている。

しかしながら、特許文献１及び２に記載の切削加工方法に用いられる組成物は、油性であるため切削加工の際における火災の危険性や後工程における洗浄の難度が高いといった問題を有していた。

一方、特許第３４６８７５２号公報（特許文献３）においては、アルキレンオキサイド付加末端プロピレンオキサイドブロック付加型非イオン界面活性剤とカルボン酸塩を併用するセミドライ切削加工用水溶性切削油剤組成物が開示されている。

かかる特許文献３は、本出願人が先に出願したものであり、前記問題点を解決するために改良したセミドライ切削加工用水溶性切削油剤組成物に関するものである。そして、特許文献３に記載のセミドライ切削加工用水溶性切削油剤組成物は、従来の水溶性切削油剤と同等もしくはそれ以上の切削性能が得られるものであった。

また、このような特許文献３に記載の水溶性切削油剤組成物を用いた切削加工において、被加工材としては、炭素鋼、アルミニウム、ステンレス鋼、マグネシウム、チタン、銅、金等の各種金属を挙げられ、それぞれの金属の特性に対応した適切な切削加工を行なうことにより、加工時に優れた潤滑性等を発揮し、切削性にも優れるものであった。

しかしながら、特許文献３に記載の水溶性切削油剤組成物においては、特にアルミニウム合金に対する潤滑性、冷却性等の点で加工性能が必ずしも十分なものではなく、加工熱によって切削加工用の工具にアルミニウムが溶着する可能性がある問題があった。
特開２００１−１９２６９０号公報特開２００３−５５６７９号公報特許第３４６８７５２号公報

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、金属加工等のセミドライ切削加工方法に適したものであり、加工時の火災の危険性が少なく、後工程において洗浄が容易であり、しかもアルミニウム合金のような粘性の高い被加工材に対しても優れた潤滑性、切削性、抑泡性及び冷却性を発揮することが可能な水溶性切削油剤組成物、並びに、その水溶性切削油剤組成物を用いた切削加工方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、水溶性切削油剤組成物において、特定の非イオン界面活性剤、潤滑基油及びカルボン酸の塩を所定の割合で含有させることにより、セミドライ切削加工方法において、アルミニウム合金の加工における従来の問題や、湿式切削加工法に伴う濃度管理等の問題、更には完全ドライ切削法に伴う不充分な切削結果等の問題をも解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明のセミドライ切削加工用水溶性切削油剤組成物は、成分（Ａ）：下記一般式（１）；
Ｒ−Ｏ−（ＸＯ）_ａ−（ＰＯ）_ｂ−Ｈ（１）
（式中、Ｒは炭素数８〜２２のアルキル基、アルケニル基又はアルキル置換アリール基を示し、（ＸＯ）_ａはプロピレンオキサイド及びブチレンオキサイドからなる群から選択される少なくとも１種とエチレンオキサイドとのブロック共重合構造又はランダム共重合構造を有する基、或いはエチレンオキサイドの単独重合構造を有する基を示し、ａは１〜３９の整数を示し、（ＰＯ）_ｂはプロピレンオキサイドの単独重合構造を有する基を示し、ｂは１〜３９の整数を示す。）
で表されるプロピレンオキサイド末端付加型非イオン界面活性剤１０〜８５質量％、
成分（Ｂ）：鉱物油、油脂及び合成油から選ばれる少なくとも１種からなる潤滑基油１０〜８５質量％、及び、
成分（Ｃ）：カルボン酸の塩５〜５０質量％、
を含有し、希釈することなくそのまま切削部位に供給されることを特徴とするものである。

また、本発明のセミドライ切削加工用水溶性切削油剤組成物は、成分（Ａ）：下記一般式（１）；
Ｒ−Ｏ−（ＸＯ）_ａ−（ＰＯ）_ｂ−Ｈ（１）
（式中、Ｒは炭素数８〜２２のアルキル基、アルケニル基又はアルキル置換アリール基を示し、（ＸＯ）_ａはプロピレンオキサイド及びブチレンオキサイドからなる群から選択される少なくとも１種とエチレンオキサイドとのブロック共重合構造又はランダム共重合構造を有する基、或いはエチレンオキサイドの単独重合構造を有する基を示し、ａは１〜３９の整数を示し、（ＰＯ）_ｂはプロピレンオキサイドの単独重合構造を有する基を示し、ｂは１〜３９の整数を示す。）
で表されるプロピレンオキサイド末端付加型非イオン界面活性剤５〜８５質量％、
成分（Ｂ）：鉱物油、油脂及び合成油から選ばれる少なくとも１種からなる潤滑基油５〜８５質量％、
成分（Ｃ）：カルボン酸の塩５〜５０質量％、及び、
成分（Ｄ）：水５〜５０質量％、
を含有し、希釈することなくそのまま切削部位に供給されることを特徴とするものである。

本発明における前記ａと前記ｂとの和は、２〜４０の整数であることが好ましい。

上記本発明にかかる成分（Ｃ）としては、炭素数８〜２２の脂肪族カルボン酸の塩、炭素数８〜２２の脂環式カルボン酸の塩、炭素数８〜２２の芳香族カルボン酸の塩、炭素数８〜２２のＮ−アシルアミノ酸の塩及びヘテロ原子含有アルキレンジカルボン酸の塩からなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。

また、本発明のセミドライ切削加工方法は、前記本発明のセミドライ切削加工用水溶性切削油剤組成物を、金属の切削部位に霧状で供給することを特徴とするものである。

さらに、本発明における前記金属としては、アルミニウム合金であることが好ましい。

本発明によれば、金属加工等のセミドライ切削加工方法に適したものであり、加工時の火災の危険性が少なく、後工程において洗浄が容易であり、しかもアルミニウム合金のような粘性の高い被加工材に対しても優れた潤滑性、切削性、抑泡性及び冷却性を発揮することが可能な水溶性切削油剤組成物、並びに、その水溶性切削油剤組成物を用いた切削加工方法を提供することが可能となる。

［本発明の水溶性切削油剤組成物］
本発明の水溶性切削油剤組成物は、成分（Ａ）：下記一般式（１）；
Ｒ−Ｏ−（ＸＯ）_ａ−（ＰＯ）_ｂ−Ｈ（１）
（式中、Ｒは炭素数８〜２２のアルキル基、アルケニル基又はアルキル置換アリール基を示し、（ＸＯ）_ａはプロピレンオキサイド及びブチレンオキサイドからなる群から選択される少なくとも１種とエチレンオキサイドとのブロック共重合構造又はランダム共重合構造を有する基、或いはエチレンオキサイドの単独重合構造を有する基を示し、ａは１〜３９の整数を示し、（ＰＯ）_ｂはプロピレンオキサイドの単独重合構造を有する基を示し、ｂは１〜３９の整数を示す。）
で表されるプロピレンオキサイド末端付加型非イオン界面活性剤１０〜８５質量％、成分（Ｂ）：鉱物油、油脂及び合成油から選ばれる少なくとも１種からなる潤滑基油１０〜８５質量％、及び、成分（Ｃ）：カルボン酸の塩５〜５０質量％、を含有し、希釈することなくそのまま切削部位に供給されることを特徴とするものである。

前記一般式（１）で表される化合物において、Ｒは炭素数８〜２２のアルキル基、炭素数８〜２２アルケニル基又は炭素数８〜２２のアルキル置換アリール基である。前記Ｒの中でも、炭素数１０〜１６のアルキル基、炭素数１０〜１６アルケニル基又は炭素数１４〜１５のアルキル置換アリール基であることが好ましい。Ｒの炭素数が前記下限未満では、親油性が低くなって十分な潤滑性が得られなくなり、他方、前記上限を超えると、親水性が低くなって取り扱いが困難となる。また、前記Ｒは、直鎖状のものでも分枝鎖状のものでもよい。

このような炭素数８〜２２のアルキル基としては、具体的には、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ドコシル基等のアルキル基が挙げられる。

また、前記炭素数８〜２２のアルケニル基としては、具体的には、デセニル基、ウンデセニル基、テトラデセニル基、ヘキサデセニル基、オクタデセニル基等が挙げられる。

さらに、前記炭素数８〜２２のアルキル置換アリール基としては、具体的には、トリル基、キシリル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、イソプロピルフェニル基、ブチルフェニル基、ｔ−ブチルフェニル基、イソアミルフェニル基、ヘキシルフェニル基、オクチルフェニル基、イソオクチルフェニル基、ｔ−オクチルフェニル基、２−エチルヘキシルフェニル基、２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル基、ノニルフェニル基等が挙げられる。

また、前記一般式（１）において、（ＸＯ）_ａはプロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド及びフェニルエチレンオキサイドからなる群から選択される少なくとも１種とエチレンオキサイドとのブロック共重合構造又はランダム共重合構造を有する基、或いはエチレンオキサイドの単独重合構造を有する基を示す。このように（ＸＯ）_ａにおいて、エチレンオキサイドは少なくともａ＝１以上の構成を占める。

さらに、前記一般式（１）において、ａは、１種又は２種以上のアルキレンオキサイドの重合度を表し、１〜３９の整数を示す。このようなａ（重合度）としては、１〜２０の整数であることが好ましい。

前記（ＸＯ）_ａがエチレンオキサイドの単独重合構造を有する基を示す場合において、前記ａ（重合度）が３９を超えると親油性が低くなり、十分な潤滑効果を得られない傾向にある。一方、前記（ＸＯ）_ａがプロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド及びフェニルエチレンオキサイドからなる群から選択される少なくとも１種とエチレンオキサイドとのブロック共重合構造又はランダム共重合構造を有する基を表す場合において、前記ａ（重合度）が３９を超えると親水性が低くなることから水溶性が劣ることとなり、セミドライ切削加工用切削油剤の製品剤形態が悪くなり、取り扱いが困難になる傾向にある。

また、前記一般式（１）で表される化合物としては、（ＸＯ）_ａがエチレンオキサイドの単独重合構造を有する基であるよりも、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド及びフェニルエチレンオキサイドからなる群から選択される少なくとも１種とエチレンオキサイドとのブロック共重合構造又はランダム共重合構造を有する基であることが好ましい。このように（ＸＯ）_ａを前記ブロック共重合構造又はランダム共重合構造を有する基とすることで、成分（Ａ）を含有させたセミドライ切削加工用切削油剤組成物の低温安定性が向上して製品剤形態が液状で安定する傾向にあるためである。なお、（ＸＯ）_ａが前記ブロック共重合構造又はランダム共重合構造を有する基である場合において、前記（ＸＯ）_ａを構成している全アルキレンオキサイドモノマーに対して、付加しているエチレンオキサイドモノマーのモル分率は２〜９７％であることが好ましく、２５〜７５％であることがより好ましい。エチレンオキサイドモノマーのモル分率が前記下限未満では、成分（Ａ）の親水性が低くなるため、成分（Ａ）を含有させたセミドライ切削加工用切削油剤組成物の製品形態が液状では不安定となって取り扱いが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、成分（Ａ）を含有させたセミドライ切削加工用切削油剤組成物の低温安定性が低下する傾向にある。

前記一般式（１）において、（ＰＯ）_ｂはプロピレンオキサイドの単独重合構造を有する基を示す。また、前記一般式（１）において、ｂは、プロピレンオキサイドの重合度を表し、それぞれ１〜３９の整数を示す。このようなｂの値としては、１〜２０の整数であることが好ましい。

前記ｂ（重合度）が３９を超えると、成分（Ａ）の親水性が低くなることから水溶性が劣ることとなり、セミドライ切削加工用切削油剤の製品剤形態が液状では不安定となり、取り扱いが困難になる傾向にある。

また、前記一般式（１）において、前記ａと前記ｂとの和（全重合度（ａ＋ｂ））は、２〜４０の範囲であることが好ましく、２〜２０の範囲であることがより好ましい。全重合度が４０を超えると、成分（Ａ）自体が粘稠になり、冷却性、潤滑性、切削性が低下する傾向にある。

さらに、前記一般式（１）において、前記ａと前記ｂとの比ａ／ｂは、１／１０〜１０／１の範囲であることが好ましく、２／８〜８／２の範囲であることがより好ましい。このようなａ／ｂの比を変えることにより、成分（Ａ）を水溶性にも油溶性にもすることができる。ここで、前記一般式（１）中の（ＸＯ）_ａ及び（ＰＯ）_ｂを構成する全アルキレンオキサイドモノマーに対して、付加しているエチレンオキサイドモノマーのモル分率は２〜９５％であることが好ましく、２０〜７０％であることがより好ましい。エチレンオキサイドモノマーのモル分率が前記下限未満では、成分（Ａ）の親水性が低くなるため、成分（Ａ）を含有させたセミドライ切削加工用切削油剤組成物の製品形態が悪くなって取り扱いが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、成分（Ａ）の親油性が低くなるため、成分（Ａ）を含有させたセミドライ切削加工用切削油剤組成物の潤滑性が低下する傾向にある。なお、ａ／ｂの比を変えて成分（Ａ）を油溶性のものとして水溶性切削油剤組成物に含有させて使用する場合には、他の界面活性剤を添加して水溶性として使用することが可能である。

本発明にかかる成分（Ａ）は、前記一般式（１）で表されるプロピレンオキサイド末端付加型非イオン界面活性剤である。このような成分（Ａ）の製造方法は特に制限されず、例えば、特定の高級アルコールに、アルカリ触媒等を使用して、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド及びフェニルエチレンオキサイドからなる群から選択される少なくとも１種とエチレンオキサイドとをランダム付加或いはブロック付加させるか、又はエチレンオキサイドを単独重合させた後、プロピレンオキサイドを付加することにより製造することができる。このような製造方法で製造された成分（Ａ）は、最後にプロピレンオキサイドを付加しているため、末端がヒドロキシプロピル基となる構造を有することとなる。そして、成分（Ａ）の末端がヒドロキシプロピル基となる構造上の特徴を有することにより、非イオン性界面活性剤に特有な発泡性を抑制することができると共に、成分（Ａ）を含有させて得られる水溶性切削油剤組成物に優れた冷却性、潤滑性及び切削性を付与することが可能となる。

このような高級アルコールとしては、前記Ｒを有する一般式Ｒ−ＯＨで表される飽和／不飽和脂肪族アルコールや脂肪族アルキル置換アリールアルコール等が挙げられ、具体的には、オクチルアルコール、デシルアルコール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール、オレイルアルコール、ベヘニルアルコール、フィトール、デセニルアルコール、テトラデセニルアルコール、ヘキサデセニルアルコール、オキソアルコール、チーグラーアルコール、ノニルフェノール、オクチルフェノール、チモール、メシトール、ｐ−クレゾール等を挙げることができる。また、前記アルカリ触媒としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等が挙げられる。

さらに、本発明にかかる成分（Ａ）の具体的な製造方法としては、例えば、以下のような製造方法が挙げられる。すなわち、窒素雰囲気下、前記Ｒ−ＯＨに、前記アルカリ触媒を加え、無溶媒下、或いはエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド及びフェニルエチレンオキサイドからなる群のアルキレンオキサイドの付加に関与しないような活性水素を持たない有機溶媒又は２級アルコール溶媒の存在下において、無溶媒の場合は１４０℃程度、溶媒を用いた場合には溶媒の加熱還流温度下、４００ｋＰａの加圧下にて、前記アルキレンオキサイドを吹き込み、加熱攪拌して付加反応をさせた後に、プロピレンオキサイドを吹き込み加熱攪拌して末端にプロピレンオキサイドを付加させる。このような反応後に触媒を酢酸等の酸で中和し、脱水して析出結晶を濾取すことで前記一般式（１）で表されるプロピレンオキサイド末端付加型非イオン界面活性剤を得ることができる。なお、前記（ＸＯ）_ａをランダム共重合構造を有する基とさせる場合においては前記各種のアルキレンオキサイドの混合物を同時に付加させれば良く、これによって目的のランダム共重合構造を有する基とすることができる。一方、前記（ＸＯ）_ａをブロック共重合構造を有する基とさせる場合においては、前記各種のアルキレンオキサイドを段階的に順次付加させることでブロック付加物を得ることができる。

また、本発明にかかる成分（Ｂ）として用いられる鉱物油、油脂及び合成油から成る群から選択される少なくとも１種の潤滑基油としては、特に制限されず、市販されているものであっても、適宜公知の方法で製造したものであってもよい。また、このような潤滑基油は、潤滑性向上の目的で配合されるものである。

このような鉱物油としては、例えば、灯油、軽油、スピンドル油、マシン油、タービン油、シリンダー油、流動パラフィン油等を挙げることができる。また、前記油脂としては、例えば、牛脂、豚脂、ナタネ油、ヤシ油、パーム油、ヌカ油及びこれらの水素添加油等を挙げることができる。

前記合成油としては、脂肪酸とアルコールのエステル、脂肪酸と多価アルコールのエステルまたは部分エステル、ポリブテン等のポリオレフィン、ポリオールエステル等のポリオール類及び高級アルコール等を挙げることができ、より高い潤滑性を付与するといった観点から、好ましい例としてソルビタンモノオレエートを挙げることができる。更に、前記合成油としては、例えば、アルコール又は多価アルコール及び脂肪酸を、窒素雰囲気下、触媒にｐ−トルエンスルホン酸等の酸触媒を用い、無溶媒或いはエステル化反応に関与しないような活性水素を持たない有機溶媒下、加温又は溶媒の加熱還流温度下、常圧又は加圧下にて反応させることにより製造される合成油を挙げることができる。

本発明にかかる成分（Ｃ）として用いられるカルボン酸の塩は、潤滑成分として作用し、かつ成分（Ａ）及び成分（Ｂ）を可溶化させる可溶化剤として作用するものである。このような成分（Ｃ）として用いられるカルボン酸の塩としては、特に制限はなく、例えば、カルボン酸を塩基で中和することによって得ることができるものや、市販のものが挙げられる。なお、このような成分（Ｃ）として用いられるカルボン酸の塩は、潤滑性と切削性と防錆性とをより向上させる観点及び成分（Ａ）又は成分（Ｂ）を乳化又は可溶化させるという観点から、１種を単独で用いることも、２種以上を組み合わせて用いることもできる。

また、このようなカルボン酸の中でも、潤滑性、切削性及び防錆性をより効果的に向上させるという観点から、炭素数８〜２２の脂肪族カルボン酸、炭素数８〜２２の脂環式カルボン酸、炭素数８〜２２の芳香族カルボン酸、炭素数８〜２２のＮ−アシルアミノ酸、及びヘテロ原子含有アルキレンジカルボン酸から選択される少なくとも１種であることが好ましい。前記カルボン酸はジカルボン酸、トリカルボン酸等の多価カルボン酸であってもよく、１種を単独で用いることができ、又は、２種以上を組み合わせて用いることもできる。

さらに、このような炭素数８〜２２の脂肪族／脂環式／芳香族カルボン酸の例としては、例えば、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リシノレイン酸、ベヘニン酸、コハク酸、フマル酸、マレイン酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、３−メチルテトラヒドロフタル酸、ドデセニルコハク酸、４−メチルテトラヒドロフタル酸、４−メチルヘキサヒドロフタル酸、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチル安息香酸が、Ｎ−アシルアミノ酸の例としては、例えば、ラウロイルザルコシン酸、オレイルザルコシン酸等が挙げられる。

また、前記ヘテロ原子含有アルキレンジカルボン酸としては、ヘテロ原子として硫黄原子、酸素原子等を含有するアルキレンジカルボン酸であればよく、例えば、チオ基、ジチオ基、スルフィン基、スルホン基を含有する炭素数４〜２０のアルキレンジカルボン酸が挙げられる。このようなヘテロ原子含有アルキレンジカルボン酸としては、例えば、チオジグリコール酸、チオジプロピオン酸、ジチオジプロピオン酸、スルフィニルジプロピオン酸、スルホニルジプロピオン酸等が挙げられる。

さらに、前記カルボン酸を中和して成分（Ｃ）として用いる場合において、前記カルボン酸を中和する目的で用いられる塩基としては、特に制限はなく、例えば、アルカリ金属水酸化物、無機アミン、有機アミン等が挙げられる。また、このようなアルカリ金属水酸化物としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等が挙げられる。前記無機アミンとしては、例えば、アンモニア水が挙げられ、有機アミンとしては、例えば、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、エチレンジアミンのエチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドオキサイド付加物等のアルカノールアミン類、脂肪族アミン類、脂環式アミン類、芳香族アミン類が挙げられる。さらに、前記塩基としては、潤滑性をより向上させるという観点から、アルカノールアミン類が好ましい。また、得られる水溶性切削油剤組成物により高い潤滑性を付与するために前記塩基を１種を単独で用いることができ、又は、２種以上を組み合わせて用いることもできる。

本発明の水溶性切削油剤組成物は上記の成分（Ａ）と成分（Ｂ）及び成分（Ｃ）を、常圧下で、室温〜９０℃に加熱し、１０分間〜数時間混合して攪拌することにより製造することができる。

このような本発明の水溶性切削油剤組成物を製造する際には、前述の成分（Ａ）、成分（Ｂ）及び成分（Ｃ）の配合量は、得られる水溶性切削油剤組成物中に成分（Ａ）１０〜８５質量％、成分（Ｂ）が１０〜８５質量％、成分（Ｃ）が５〜５０質量％となるような範囲の配合量である。また、このような各成分の配合量としては、得られる水溶性切削油剤組成物中に成分（Ａ）２０〜６５質量％、成分（Ｂ）２０〜６５質量％、成分（Ｃ）５〜３０質量％の範囲となるような配合量であることが好ましい。

得られる水溶性切削油剤組成物に対する成分（Ａ）の配合量が１０質量％未満では、得られる水溶性切削油剤組成物の冷却性、潤滑性及び切削性が低下し、他方、８５質量％を超えると、得られる水溶性切削油剤組成物の製品形態が粘稠になることから、冷却性、潤滑性及び切削性が低下する。また、得られる水溶性切削油剤組成物に対する成分（Ｂ）の配合量が１０質量％未満では、得られる水溶性切削油剤組成物の潤滑性が低下し、他方、８５質量％を超えると、水溶性が劣るようになり、水溶性切削油剤組成物の製品形態が悪くなって、取り扱いが困難になる。更に、得られる水溶性切削油剤組成物に対する成分（Ｃ）の配合量が５質量％未満では、得られる水溶性切削油剤組成物の潤滑性と切削性と防錆性が低下すると共に、成分（Ａ）及び成分（Ｂ）が分散せず凝集し、他方、５０質量％を超えると、得られる水溶性切削油剤組成物の製品形態が粘稠になることから、冷却性、潤滑性及び切削性が低下する。

本発明においては、成分（Ａ）、成分（Ｂ）及び成分（Ｃ）の他に、更に成分（Ｄ）として水を含有させて本発明の水溶性切削油剤組成物とすることができる。このように成分（Ｄ）として水を含有させることで、得られる水溶性切削油剤組成物により高い冷却性を付与することができる。なお、前記成分（Ｄ）として用いられる水としては、イオン交換水又は蒸留水を用いることが好ましい。

ただし、成分（Ｄ）として水を含有させる場合には、配合量は以下のようになる。すなわち、成分（Ａ）、成分（Ｂ）、成分（Ｃ）及び成分（Ｄ）の配合量は、得られる水溶性切削油剤組成物に対して成分（Ａ）が５〜８５質量％、成分（Ｂ）が５〜８５質量％、成分（Ｃ）が５〜５０質量％及び成分（Ｄ）が５〜５０質量％となるような範囲の配合量である。得られる水溶性切削油剤組成物に対する成分（Ａ）の配合量が５質量％未満では、得られる水溶性切削油剤組成物の冷却性、潤滑性及び切削性が低下し、他方、８５質量％を超えると、得られる水溶性切削油剤組成物の製品形態が粘稠になることから、冷却性、潤滑性及び切削性が低下する。また、得られる水溶性切削油剤組成物に対する成分（Ｂ）の配合量が５質量％未満では、得られる水溶性切削油剤組成物の潤滑性が低下し、他方、８５質量％を超えると、水溶性が劣るようになり、水溶性切削油剤組成物の製品形態が悪くなって、取り扱いが困難になる。更に、得られる水溶性切削油剤組成物に対する成分（Ｃ）の配合量が５質量％未満では、得られる水溶性切削油剤組成物の潤滑性と切削性と防錆性が低下すると共に、成分（Ａ）及び成分（Ｂ）が分散せず凝集し、他方、５０質量％を超えると、得られる水溶性切削油剤組成物の製品形態が粘稠になることから、冷却性、潤滑性及び切削性が低下する。また、得られる水溶性切削油剤組成物に対する成分（Ｄ）の配合量が５質量％未満では、得られる水溶性切削油剤組成物の冷却性が低下し、他方、５０質量％を超えると、得られる水溶性切削油剤組成物の潤滑性及び切削性が低下する。

なお、前述の各成分の配合量としては、冷却性をより効果的に得るという観点から、得られる水溶性切削油剤組成物中に成分（Ａ）、成分（Ｂ）及び成分（Ｃ）の合計５０〜９５質量％に対して、成分（Ｄ）が５０〜５質量％の配合が好ましく、成分（Ａ）と成分（Ｂ）及び成分（Ｃ）の合計７０〜９５質量％に対して、成分（Ｄ）が３０〜５質量％がより好ましい。

成分（Ｄ）として水を含有させる本発明の水溶性切削油剤組成物の製造方法としては、特に制限されず、例えば、成分（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）を秤量し、攪拌釜に入れ、成分（Ｄ）を投入しながら、常圧下、室温〜９０℃に加熱して、１０分〜数時間攪拌することにより製造することが挙げられる。

［セミドライ切削加工方法］
本発明のセミドライ切削加工方法としては、前述の本発明の水溶性切削油剤組成物を、金属の切削部位に霧状で供給することを特徴とする。

このように本発明の水溶性切削油剤組成物を切削部位に霧状で供給する際には、前述の本発明の水溶性切削油剤組成物を希釈することなくそのまま（原液）、その少量を霧状で切削部位に供給しつつ行う。このような霧状で切削部位に供給する方法としては特に制限はなく、通常のスプレー手段を使用することができる。また、水溶性切削油剤組成物を霧状で切削部位に供給するための装置は特に制限されず、スプレー手段に用いることができるような適宜公知の装置を使用できる。このようにして霧状で切削部位に本発明の水溶性切削油剤組成物を供給することにより、極く微量の水溶性切削油剤組成物を使用するだけで、十分な切削性等を発揮できる優れた切削加工処理方法となる。

また、このような本発明のセミドライ切削加工用水溶性切削油剤組成物は、金属加工、特にアルミニウム合金の、例えば、ＪＩＳＡ２０１７，ＪＩＳＡ５０５２等の各種規格の材に好適に使用することができる。このような本発明のセミドライ切削加工用水溶性切削油剤組成物を用いた前記加工方法によって、従来は困難であったアルミニウム合金の切削加工に対し優れた潤滑性、切削性を発揮することが可能となり、これによって優れた加工材を得ることができる。

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

実施例１〜１２及び比較例１〜４においては、表１及び表２に示す成分組成で、成分（Ａ）、成分（Ｂ）、成分（Ｃ）及び成分（Ｄ）を攪拌釜に投入し、７０℃の条件下、６０分間攪拌することにより水溶性切削油剤組成物を調製した。

なお、表１において各実施例及び各比較例の水溶性切削油剤組成物の組成成分中、Ｃ_１０、Ｃ_１２は、直鎖のアルキレンのデシル基、ドデシル基を表し、ＥＯはオキシエチレン基を、ＰＯはオキシプロピレン基を表す。また、組成成分の配合を示す数値は全て質量％を示す。

また表１において、「オレイルザルコシン酸」は市販品：ソイポンＳＯＡ（商品名、川研ファインケミカル社製）を、また「ソルビタンモノオレート」は市販品：レオドールＳＰ−Ｏ１０（商品名、花王社製）を用いた。

また、各実施例及び各比較例で得られた水溶性切削油剤組成物について、以下に示す性能試験を行った。

（１）切削性（潤滑性）評価試験
アルミニウム合金ＪＩＳＡ５０５２材のリーマ加工における仕上げ面粗さ（Ｒ３ｚ、単位μｍ）から切削性／潤滑性を評価した。評価においては面粗さの数値が小さいほど、切削性、潤滑性が優れていることを表す。試験条件は次の通りである。
（使用装置等）
切削マシン：立形マシニングセンターＭＣ−５１０ＶＦ（松浦機械製作所製）、ミスト供給装置使用
被削材：アルミニウム合金ＪＩＳＡ５０５２
工具：φ９．８ソリッドドリル
φ１０バニシングリーマ
（リーマ切削条件）
回転数：２０００ｒｐｍ
送り：０．１ｍｍ／ｒｅｖ
油剤濃度：原液使用
油剤供給量：５０ｃｃ／ｍｉｎ。

（２）冷却性評価試験
ＪＩＳＡ２０１７材を１時間エンドミル加工し、加工後の被削材の表面温度（℃）を測定し、冷却性を評価した。試験条件は次の通りである。
（使用装置、条件等）
切削マシン：立形マシニングセンターＭＣ−５１０ＶＦ（松浦機械製作所製）、ミスト供給装置使用
被削材：ＪＩＳＡ２０１７
切削速度：Ｖ＝１５０ｍｍ／ｍｉｎ
送り速度：ｆ＝０．１／ｒｅｖ
切り込み：３ｍｍ。

（３）起泡性評価試験
試験液２０ｇを１００ｍｌ共栓付きメスシリンダーに採り、上下に１００回激しく振とうし、振とう直後の泡高さ（ｍｍ）を測定した。

実施例１〜１２及び比較例１〜４の実施に用いた成分の組成及び前記評価の結果を表１及び表２に示す。

実施例１〜８と比較例１〜５で得られたの水溶性切削油剤組成物の評価結果から、前記成分（Ａ）、成分（Ｂ）及び成分（Ｃ）を含有させることによりに優れた潤滑性を発揮することが可能であることが確認された。

また、末端がヒドロキシプロピル基のプロピレンオキサイド末端付加型非イオン界面活性剤を用いた実施例１〜８で得られたの水溶性切削油剤組成物の方が、非イオン界面活性剤を含めずに比較例１及び３で得られた水溶性切削油剤組成物、並びに、末端がヒドロキシエチル基のエチレンオキサイド末端付加型非イオン界面活性剤を用いた比較例５で得られた水溶性切削油剤組成物よりも極めて良好な起泡性（抑泡性）を発揮することが確認された。

さらに、実施例９〜１１で得られた水溶性切削油剤組成物の評価結果から、成分（Ｄ）を含有させることで、より優れた冷却性を発揮できることが確認された。

以上説明したように、本発明によれば、金属加工等のセミドライ切削加工方法に適したものであり、加工時の火災の危険性が少なく、後工程において洗浄が容易であり、しかもアルミニウム合金のような粘性の高い被加工材に対しても優れた潤滑性、切削性、抑泡性及び冷却性を発揮することが可能な水溶性切削油剤組成物、並びに、その水溶性切削油剤組成物を用いた切削加工方法を提供することが可能となる。

したがって、従来より課題とされてきた切削油剤の保管管理、工具寿命の低下及び環境保護の問題を解決することが可能となり、特にアルミニウム合金等の金属加工のセミドライ切削加工方法に用いられる水溶性切削油剤組成物及びその水溶性切削油剤組成物を用いたセミドライ加工方法等として有用である。

Claims

成分（Ａ）：下記一般式（１）；
Ｒ−Ｏ−（ＸＯ）_ａ−（ＰＯ）_ｂ−Ｈ（１）
（式中、Ｒは炭素数８〜２２のアルキル基、アルケニル基又はアルキル置換アリール基を示し、（ＸＯ）_ａはプロピレンオキサイド及びブチレンオキサイドからなる群から選択される少なくとも１種とエチレンオキサイドとのブロック共重合構造又はランダム共重合構造を有する基、或いはエチレンオキサイドの単独重合構造を有する基を示し、ａは１〜３９の整数を示し、（ＰＯ）_ｂはプロピレンオキサイドの単独重合構造を有する基を示し、ｂは１〜３９の整数を示す。）
で表されるプロピレンオキサイド末端付加型非イオン界面活性剤１０〜８５質量％、
成分（Ｂ）：鉱物油、油脂及び合成油から選ばれる少なくとも１種からなる潤滑基油１０〜８５質量％、及び、
成分（Ｃ）：カルボン酸の塩５〜５０質量％、
を含有し、希釈することなくそのまま切削部位に供給されることを特徴とするセミドライ切削加工用水溶性切削油剤組成物。
成分（Ａ）：下記一般式（１）；
Ｒ−Ｏ−（ＸＯ）_ａ−（ＰＯ）_ｂ−Ｈ（１）
（式中、Ｒは炭素数８〜２２のアルキル基、アルケニル基又はアルキル置換アリール基を示し、（ＸＯ）_ａはプロピレンオキサイド及びブチレンオキサイドからなる群から選択される少なくとも１種とエチレンオキサイドとのブロック共重合構造又はランダム共重合構造を有する基、或いはエチレンオキサイドの単独重合構造を有する基を示し、ａは１〜３９の整数を示し、（ＰＯ）_ｂはプロピレンオキサイドの単独重合構造を有する基を示し、ｂは１〜３９の整数を示す。）
で表されるプロピレンオキサイド末端付加型非イオン界面活性剤５〜８５質量％、
成分（Ｂ）：鉱物油、油脂及び合成油から選ばれる少なくとも１種からなる潤滑基油５〜８５質量％、
成分（Ｃ）：カルボン酸の塩５〜５０質量％、及び、
成分（Ｄ）：水５〜５０質量％、
を含有し、希釈することなくそのまま切削部位に供給されることを特徴とするセミドライ切削加工用水溶性切削油剤組成物。
前記ａと前記ｂとの和が２〜４０の整数であることを特徴とする請求項１又は２に記載のセミドライ切削加工用水溶性切削油剤組成物。
成分（Ｃ）が、炭素数８〜２２の脂肪族カルボン酸の塩、炭素数８〜２２の脂環式カルボン酸の塩、炭素数８〜２２の芳香族カルボン酸の塩、炭素数８〜２２のＮ−アシルアミノ酸の塩及びヘテロ原子含有アルキレンジカルボン酸の塩からなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載のセミドライ切削加工用水溶性切削油剤組成物。
請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載のセミドライ切削加工用水溶性切削油剤組成物を、金属の切削部位に霧状で供給することを特徴とするセミドライ切削加工方法。
前記金属がアルミニウム合金であることを特徴とする請求項５に記載のセミドライ切削加工方法。