JP4780849B2

JP4780849B2 - 水溶性金属加工油剤組成物

Info

Publication number: JP4780849B2
Application number: JP2001084445A
Authority: JP
Inventors: 節夫佐々木; 敦也上田; 正義榊原
Original assignee: Kyodo Yushi Co Ltd
Current assignee: Kyodo Yushi Co Ltd
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2021-03-23
Also published as: JP2002285186A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、切削加工、研削加工、塑性加工等の金属加工に広く適用できる水溶性金属加工油剤組成物に関し、特に、耐腐敗性能に優れた水溶性金属加工油剤組成物及びそれを用いた水溶性金属加工油剤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
切削、研削加工分野に広く使用される切削油剤には、鉱油をベ−スにした、不水溶性切削油剤と、鉱油、界面活性剤、有機アミン等を含有し、水に希釈して使用する水溶性切削油剤とがある。水溶性切削油剤においては、油剤の耐腐敗性能を向上させるために、防腐剤と呼ばれる化合物を添加したり、防腐効果のあるアミンを処方したりする。
例えば、ハッカ油を用いた水溶性金属加工油剤組成物（特許第２６７６０５６号）、桂皮油を用いた水溶性金属加工油剤組成物（特許第２６４５６７５号）、芳香族アミンあるいは脂環式アミンを用いた水溶性金属加工油剤組成物（特許第２５１０２３３号）、ベンゾール系化合物とパラオキシ安息香酸エステル化合物を用いた水溶性研削油剤組成物（特公平７−３７６３２号公報）、アルキレンジアミンを用いた抗菌性水溶性切削油剤（特公平７−３０３４８号公報）、脂肪酸アルカノールアミドエチレンオキサイド付加物とアルキルアミンエチレンオキサイド付加物、脂環式アミンエチレンオキサイド付加物、脂肪酸高級アルコール付加物を用いた水溶性切削油組成物（特公平６−３１３８８号公報）、１級、２級、３級のアルキルアミン、芳香族ジアミンオキシアルキレン付加物、脂環式ジアミンオキシアルキレン付加物等を用いた水溶性切削研削油剤（特開平９−３１６４８２号公報）などが知られている。
【０００３】
しかしながら、近年の地球資源の節約、地球環境悪化防止の観点から、切削加工油剤においても、従来と比較し、一層の地球環境に優しい油剤、更にはできるだけ長期間使用に耐えうる油剤の開発が求められてきている。以上の観点より、従来の切削加工油剤に使用されている主要成分(原料)について見直しを行った結果、耐腐敗性能に効果を発揮する防腐剤、アミン等には、以下のような問題のあることが判明した。
【０００４】
まず防腐剤の代表的化合物としては、含塩素化合物、含臭素化合物、含フッ素化合物が挙げられる。金属加工油剤は、使用後には廃油となり、これを例えば燃焼処理した場合には、塩素ガス、塩化水素ガス等が発生し、焼却炉の損傷、焼却炉の寿命低下につながる。又、一部の塩素系添加剤においてはダイオキシンの発生が認められている。一方、アミンとしては、昨年施行されたＰＲＴＲ法にかかわる指定物質となったモノエタノールアミンや、亜硝酸塩と併用した場合、発ガン性があるとされるニトロソアミンを生成する可能性の高い二級アミンなどがあり、人体に悪影響を及ぼすと考えられるため、使用を控える動きがある。それにもかかわらず、防腐剤、アミンは、油剤の耐腐敗性能を向上させるためには必要不可欠の化合物であった。
【０００５】
しかしながら、これらの水溶性金属加工油剤は、一般細菌には効果があるものの、黴、酵母に対しては十分な効果が得られないものが多い。また、黴、酵母に対しても十分な効果効果があるものは、ハロゲンを含有する化合物、多環芳香族化合物、フェノール系化合物あるいは金属塩を使用したものであり、PRTR対象物質となっている化合物もあり、人体に対しての影響が懸念される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記課題に着目し、優れた耐腐敗性能を示し、かつ、地球環境や人体に対し、悪影響を及ぼしにくい水溶性金属加工油剤組成物を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討の結果、これら防腐剤、アミンの代替として、特定のアミンを特定の比率で油剤に含有させることにより、従来の防腐剤や、アミンに匹敵ないしこれを上回る耐腐敗性能を付与することができることを見出し本発明を完成するに至った。
本発明は、（１）トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、及びメチルジエタノールアミンからなる群より選ばれる少なくとも１種類の化合物１〜１５質量％と、（２）モノイソプロパノールアミン、２−アミノ２−メチル−１−プロパノール、２−アミノ２−メチルエタノール、及び２−（２−アミノエトキシ）エタノールからなる群より選ばれる少なくとも１種類の化合物１〜２０質量％と、（３）シクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、１，３ビスアミノメチルシクロヘキサン、及びメタキシレンジアミンからなる群より選ばれる少なくとも１種類の化合物２〜１０質量％を含有する水溶性金属加工油剤組成物を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の水溶性金属加工油剤組成物は、成分（１）が１質量％に満たない場合、成分（２）が１質量％に満たない場合、又は成分（３）が２質量％に満たない場合、期待する耐腐敗性能を充分に発揮しない。また、成分（１）が１５質量％を超えた場合、成分（２）が２０質量％を超えた場合、又は成分（３）が１０質量％を超えた場合には、刺激が強く、肌荒れ等の危険がある。
【０００９】
また、これら成分の比率は、さらに好ましくは、成分（１）を３〜８質量％、成分（２）を３〜１０質量％、成分（３）を３〜８質量％である。
さらに、上記成分（１）〜（３）は、それぞれが、単一のものでも、２種類以上の混合物でも良い。
【００１０】
【作用】
本発明の水溶性金属加工油剤組成物は、一般細菌のみならず、黴、酵母に対しても優れた抗菌作用を示す。
【００１１】
また、本発明の水溶性金属加工油剤組成物は、水溶性アミンおよび／またはアルカリ金属水酸化物（苛性カリ、苛性ソーダ等）を含有する。水溶性アミンの具体例としては、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、メチルジエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、２−アミノ２−メチル−１−プロパノール、２−（２−アミノエトキシ）エタノール、ジエチルモノイソプロパノールアミン、N,N−ジブチルアミノエタノール、N,N−ジ−ｎ−ブチルアミノイソプロパノール、N,N−ジ−ｎ−プロピルアミノイソプロパノール、N,N−ジターシャリーブチルジエタノールアミン、N,N−エチレンジアミン（ジイソプロパノール）、N,N−エチレンジアミン（ジエタノール）、モノ−ｎ−ブチルジエタノールアミン、モノエチルジイソプロパノールアミン等が挙げられる。さらに、トリイソプロパノールアミン、メチルジエタノールアミンの１種または２種と、モノイソプロパノールアミン、２−アミノ２−メチル−１−プロパノール、２−（２−アミノエトキシ）エタノールの１種または２種の組み合わせと、苛性カリの組み合わせ等が挙げられる。
本発明の組成物中、水溶性アミンおよび／またはアルカリ金属水酸化物の含有量は通常５〜３０質量％が好ましい。
【００１２】
さらに、本発明の水溶性金属加工油剤組成物は、直鎖および／または分岐の飽和脂肪酸および／または二塩基酸を含有する。具体例としては、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、ペンタデカン酸、ヘプタデカン酸、ノナデカン酸、ラウリル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸、イソステアリン酸、エライジン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレイン酸、ヒドロキシラウリル酸、ヒドロキシミリスチン酸、ヒドロキシパルミチン酸、ヒドロキシステアリン酸、ヒドロキシアラキン酸、ヒドロキシベヘン酸、リシノレイン酸、ヒドロキシオクタデセン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、ドデシルコハク酸、ラウリルコハク酸、ステアリルコハク酸、イソステアリルコハク酸、ダイマー酸等が挙げられ、その他、動物、魚、植物、穀物などの天然油脂から得られる脂肪酸でもよい。
本発明の組成物中、直鎖および／または分岐の飽和脂肪酸および／または二塩基酸の含有量は通常５〜４０質量％が好ましい。
【００１３】
また、本発明の水溶性金属加工油剤組成物は、必要に応じて、基油を含有することができる。例えば、鉱油、ポリオールエステル、油脂、ポリグリコール、ポリα−オレフィン、α−オレフィン、ノルマルパラフィン、イソパラフィン、アルキルベンゼン、ポリエーテルなどが挙げられる。好ましくは、ポリオールエステル、油脂、ポリグリコール、アルキルベンゼンである。これらは、単品でも複数種の混合物としても良い。
本発明の組成物中、基油の含有量は通常５〜６０質量％が好ましい。
【００１４】
本発明の、金属加工油剤組成物には、必要に応じて、ラウリルコハク酸、ステアリルコハク酸、イソステアリルコハク酸などの脂肪酸、石油スルホンサンナトリウムなどのスルホン酸塩、カルボン酸アミド等を防錆剤として含有させても良い。さらに、必要に応じて、シリコーン系消泡剤、アルコール系消泡剤、トリアジン系金属防食剤、ベンゾチアゾール系金属防食剤等を含有させても良い。
また、必要に応じて、ラウリルアミン、オレイルアミンなどに代表されるアルキルアミンのオキシエチレン付加物を乳化剤として含有させても良い。さらに、必要に応じて、シクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン、メタキシレンジアミン等を金属加工油剤の原液粘度を下げるために含有させても良い。
【００１５】
本発明の水溶性金属加工油剤組成物は、必要に応じて、防錆剤を含んでいても良い。防錆剤としては、カプロン酸、エナント酸、カプリン酸、ペラルゴン酸、カプリル酸、ウンデカン酸、ウンデシレン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、ペンタデカン酸、ヘプタデカン酸、ノナデカン酸、ラウリル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸、イソステアリン酸、エライジン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレイン酸、エルカ酸、アゼライン酸、ヒドロキシラウリル酸、ヒドロキシミリスチン酸、ヒドロキシパルミチン酸、ヒドロキシステアリン酸、ヒドロキシアラキン酸、ヒドロキシベヘン酸、リシノレイン酸、ヒドロキシオクタデセン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、ドデシルコハク酸、ラウリルコハク酸、ステアリルコハク酸、イソステアリルコハク酸、ダイマー酸、リノール酸メタアクリル酸縮合物（商品名：ハリマ化成製 DA-1550）などの脂肪酸、石油スルホンサンナトリウムなどのスルホン酸塩、カルボン酸アミド、アルケニルコハク酸、カルボン酸ザルコシド等が挙げられる。
【００１６】
また、その他の任意の添加剤として、シリコーン系消泡剤、アルコール系消泡剤、トリアジン系防腐剤、アルキルベンゾイミダゾール系防腐剤、アルキルベンゾイミダゾール系金属防食剤、ベンゾチアゾール系金属防食剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、カルボン酸アルカノールアミドなどのノニオン系界面活性剤、多価アルコール類、グリコール類、水などのカップリング剤、燐酸塩、炭酸塩、ほう酸塩、珪酸塩などの無機塩、EDTAなどのイオン封鎖剤、酸化ワックス、天然油脂、合成油脂、合成エステル、高分子ポリマーなどの油性剤などを含有させても良い。
これら添加剤の合計量は一般に上記有効成分に対して、水を除いた質量比で１：２０〜２０：１である。
本発明の水溶性金属加工油剤組成物は、水で５〜２００倍程度に希釈して使用するのが一般的である。
【００１７】
以下実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
下記表１に記載の配合組成で各金属加工油剤組成物を調製した。表中の配合量は質量％である。
【００１８】
【表１】

【００１９】
試料の調製
表１に示す組成の水溶性金属加工油剤組成物を水で所定倍率に希釈し、切削性能、耐腐敗性能及び肌荒れ性を以下の試験方法により評価した。結果を表２に示す。
【００２０】
切削性能試験
（切削諸元）
実験材として、アルミ合金（AC8B-T6、300×200×30mm、H_RB60）を用い、下穴12.5φ貫通穴をあけ、13.0φのリーマ(超硬K10)による切削性試験を行った。リーマ加工条件は以下のとおりである。
回転数：４００ｒｐｍ
切削速度：１６．３ｍ／分
送り速度：６０ｍｍ／分
切削長：ｔ＝３０ｍｍ（貫通穴）
Ｎ数：９
リーマ代：０．５ｍｍ／径
表１の組成物を５質量％となるように水で希釈した倍希釈油剤組成物を２Ｌ／分で給油
評価は目視による観察。判定基準は以下のとおりである。
Ａ：加工面に傷無し合格
Ｂ：加工面の一部(加工面全面に対して３％未満）に傷あり合格
Ｃ：加工面の全体に傷あり不合格
【００２１】
肌あれ性
各油剤を２倍に希釈した液を、パッチテストユニット（ｅｐｉｔｅｓｔ社製フィンチャンバー）に１滴滴下し、上腕部にテープで貼り付け、２４時間後の皮膚の状態で判断する。評価は、被験者（男子１０名）の結果を合計で判定する。

上記判定基準で、１０名の結果を合計した点数が判定結果となり、点数が低いほど皮膚に対する刺激が少なく、肌あれ性は良い。
合否の判定は５点以下を合格とした。結果を表２に示す。
【００２２】
耐腐敗性試験
各油剤を３質量％に希釈した液１００ｍｌに下記腐敗液を３質量％添加し、３０℃，１５０ｒｐｍで７日間振盪培養後、生菌数を測定した。

【００２３】
判定基準
一般細菌の数又は汚染度をサンアイバイオチェッカー（三愛石油株式会社製）により評価した。
一般細菌は、１ｍｌ中の菌数を、ｎｏ、１０³個＞、１０³個、１０⁴個、１０⁵個、１０⁶個、１０⁷個、１０⁷個＜の８段階で評価。
酵母は、１ｍｌ中の菌数を、ｎｏ、１０³個＞、１０³個、１０⁴個、１０⁵個、１０⁶個、１０⁶個＜の７段階で評価。
黴および嫌気性菌については、Ｎｏ、軽度汚染、中度汚染、高度汚染の４段階で評価。
合否の判定は黴、酵母、嫌気性菌については、Ｎｏを、一般細菌については、１０⁴個／ｍｌ以下を合格とした。
【００２４】
【表２】

【００２５】
表２の結果は、実施例１〜７の本発明の水溶性油剤（原液）が、良好な切削性を有し、耐腐敗性能に優れ、また、肌あれ性も良好であることを示している。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の水溶性金属加工油剤組成物は、良好な切削性を有し、耐腐敗性能に優れ、肌あれ性も良好である。

Claims

（１）トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、及びメチルジエタノールアミンからなる群より選ばれる少なくとも１種類の化合物１〜１５質量％と、（２）モノイソプロパノールアミン、２−アミノ２−メチル−１−プロパノール、２−アミノ２−メチルエタノール、及び２−（２−アミノエトキシ）エタノールからなる群より選ばれる少なくとも１種類の化合物１〜２０質量％と、（３）シクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、１，３ビスアミノメチルシクロヘキサン、及びメタキシレンジアミンからなる群より選ばれる少なくとも１種類の化合物２〜１０質量％と、（４）直鎖および／または分岐の飽和脂肪酸および／または二塩基酸５〜４０質量％を含有する水溶性金属加工油剤組成物。