JP5255835B2 - 金属加工油剤組成物及び金属加工方法 - Google Patents
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Description
そして、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。
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基に切削油剤においても、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。
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、使用後には廃油が発生する。例えばその廃油を燃焼処理した場合には、塩素ガス、塩化水素ガス等の発生による焼却炉の損傷、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。
しかしながら、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。
本発明の他の目的は、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及びこれを用いた金属加工方法を提供することである。
1.(成分A)炭素数4以上の直鎖または分岐のアルキル基をもつアミン、及び、(成分B)シクロ環またはベンゼン環をもつアミンを含み、成分Aを0.5〜20%、成分Bを0.5〜20%含有することを特徴とする金属加工油剤組成物。
2.成分Aが次の一般式1で表される上記1記載の金属加工油剤組成物。
R1は、炭素数4以上のアルキル基または炭素数4以上のオキシアルキル基であり、R2およびR3は、(CxH2xO)yHで表される基または、H、炭素数4以上のアルキル基または炭素数4以上のオキシアルキル基から選ばれる少なくとも一種であり、xは2〜4の整数、yは1または2である。
3.成分Bが次の一般式2〜5で表されるアミンの少なくとも1種である請求項1又は2記載の金属加工油剤組成物。
R12およびR13は、HまたはC6H11(シクロヘキシル基)、または(CxH2xO)nHであり、それぞれが同じでも異なっていても良く、xは2〜4の整数であり、nは1〜3の整数である。
R14〜R16は、Hまたは(CxH2xO)nHであり、それぞれが同じでも異なっていても良く、xは2〜4の整数であり、nは1〜3の整数である。
R17はCxH2xであり、xは2〜4の整数である。
5.成分Aが、一般式1において、R1が、炭素数4のアルキル基であり、R2およびR3が、(CxH2xO)yH、H、炭素数4のアルキル基から選ばれる少なくとも一種であり、xが2〜4の整数であり、yが1または2であるアミンである上記1〜4のいずれか1項記載の金属加工油剤組成物。
6.成分Aが、一般式1において、R1が、ノルマルブチル基またはターシャリーブチル基であり、R2が、(CxH2xO)yHであり、R3がHであり、xが2〜4の整数であり、yが1または2である第二級アミンである上記1〜5のいずれか1項記載の金属加工油剤組成物。
7.成分Aが、ノルマルブチルモノエタノールアミンまたはターシャリーブチルモノエタノールアミンである上記1〜6のいずれか1項記載の金属加工油剤組成物。
8.成分Bが、一般式2又は3において、R4〜R11が、Hまたは(CxH2xO)nHであり、それぞれが同じでも異なっていても良く、xが2〜4の整数であり、nが1〜3の整数であるアミンである上記1〜7のいずれか1項記載の金属加工油剤組成物。
9.成分Bが、一般式2又は3において、R4〜R11が全てHであるアミンである上記1〜8のいずれか1項記載の金属加工油剤組成物。
10.成分Bが、一般式4で表されるアミンである上記1〜7のいずれか1項記載の金属加工油剤組成物。
11.成分Bが、ジシクロヘキシルアミンである上記10記載の金属加工油剤組成物。
12.成分Bが、一般式4においてR12およびR13が(CxH2xO)nHであり、それぞれが同じでも異なっていても良く、xが2〜4の整数であり、nが1〜3の整数であるアミンである上記10記載の金属加工油剤組成物。
13.成分Bが、一般式4においてR12およびR13が(C2H4O)nHであり、それぞれが同じでも異なっていても良く、nが1〜3の整数であるアミンである上記12記載の金属加工油剤組成物。
14.成分Bが、一般式5で表されるアミンである上記1〜7のいずれか1項記載の金属加工油剤組成物。
15.成分Bが、一般式5において、R14〜R16がHまたは(C2H4O)nHであり、それぞれが同じでも異なっていても良く、nが1〜3の整数であるアミンである上記14記載の金属加工油剤組成物。
16.上記1〜15のいずれか1項記載の金属加工油剤組成物を使用することを特徴とする金属の加工方法。
成分Aが0.5%に満たない場合、成分Bが0.5%に満たない場合には、期待する耐腐敗性能を持たない。
一方、成分A が20%を超えた場合または、成分Bが20%を超えた場合には、刺激が強く、肌荒れ等の危険があるため、金属加工油剤としての使用には適さない。この観点から成分A及びBはそれぞれ15%以下とすることが好ましい。
さらに、上記成分A 、成分Bは、それぞれが、単一のものでも、2種類以上の混合物でもかまわない。
具体的には、pHをある程度高く維持するために、ジグリコールアミン、メチルジエタノールアミン、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)エタノールなどとの組み合わせが良い。
また、本発明の、金属加工油剤組成物は、必要に応じてシリコーン系消泡剤、アルコール系消泡剤、ベンゾチアゾール系金属防食剤などを用いても良い。
さらに、本発明の、金属加工油剤組成物は、必要に応じてベンゾイソチアゾリン、及び/またはその誘導体、ソジウムオマジン、金属ピリチオン塩、などの防腐剤、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およびそれらのオキシエチレン付加物を防腐剤あるいは菌抑制剤として用いても良い。
本発明の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。
表1(例1〜8)、表2(例9〜16)及び表3(例17〜28)に示す質量組成(それぞれ全体で100質量部)の金属加工油剤組成物を調製した。
耐腐敗性試験
当該組成物を含有する各油剤を水で3%に希釈した液100mlに下記腐敗液を3%添加し、30℃,150rpmで14日間振盪培養後、生菌数を測定した。
腐敗液 :腐敗劣化しているエマルション型切削液 50%
トリプトソイ培地 25%
ブドウ糖ペプトン培地 25%
上記を24時間エアーレーションし、活性化した腐敗液
一般細菌、黴、酵母、嫌気性菌の数あるい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。
一般細菌および酵母については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。
黴および嫌気性菌については汚染度をno、軽(軽度)、中(中度)、重(重度)の4段階で評価。
合否の判定は黴、酵母、嫌気性菌がno、一般細菌103個>/1mlをボーダーラインとした。
当該組成物を含有する各油剤を水で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。
3点 : 水泡、丘疹を伴う赤変
2点 : 赤変し、腫れ上がる
1点 : 少し赤変
0.5点 : 疑わしい
0点 : 反応なし
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点をボーダーラインとした。
調整した硬水(塩化カルシウム2水塩0.0757gを蒸留水で希釈し1Lとした水:ドイツ硬度3°,Ca硬度54ppm、JIS K 2221切削油剤 乳化安定性試験参照)を用い、当該組成物を水で希釈して5%希釈液を作り、希釈直後及び、24時間後の状態を目視にて観察する。判定基準は下記の通りである。
○ :合格 均一に溶解し、分離、クリーム層なし。
Em:不合格 分離、クリーム層あり。
実験材として、アルミ合金(AC8B−T6、300×200×30mm,HRB60)を用い、下穴5.45φ止まり穴をあけ、M6のタップ(OSG製:ニューロールタップ B−NRT)による切削性試験を行なった。
切削速度:10m /min
送り :1mm/rev
切削長 :t=17mm(止まり穴)
N数 :5
希釈金属加工油剤組成物を6リットル/minで給油
評価切削抵抗値および工具折損の有無により判定。判定基準は下記の通りである。
○:合格 切削抵抗 500N・cm 以下
×:不合格 溶着発生(加工不可)
Claims (12)
- (成分A)炭素数4以上の直鎖または分岐のアルキル基をもつアミンとして、ノルマルブチルモノエタノールアミン、ノルマルブチルジエタノールアミン、ジノルマルブチルモノエタノールアミン、ターシャリーブチルモノエタノールアミン、ターシャリーブチルジエタノールアミン、ジターシャリーブチルモノエタノールアミン、ノルマルブチルモノイソプロパノールアミン、ノルマルブチルジイソプロパノールアミン、ジノルマルブチルモノイソプロパノールアミン、ターシャリーブチルモノイソプロパノールアミン、ターシャリーブチルジイソプロパノールアミン、ジターシャリーブチルモノイソプロパノールアミンからなる群から選ばれるアミン、及び、
(成分B)シクロ環またはベンゼン環をもつアミンを含み、
成分Aを0.5〜20%、成分Bを0.5〜20%含有することを特徴とする金属加工油剤組成物。 - 成分Bが次の一般式2〜5で表されるアミンの少なくとも1種である請求項1記載の金属加工油剤組成物。
一般式2
一般式3
一般式4
一般式5
R4〜R11は、Hまたは(CxH2xO)nHで表される基で、それぞれが同じでも異なっていても良く、xは2〜4の整数であり、nは1〜3の整数である。
R12およびR13は、HまたはC6H11(シクロヘキシル基)、または(CxH2xO)nHであり、それぞれが同じでも異なっていても良く、xは2〜4の整数であり、nは1〜3の整数である。
R14〜R16は、Hまたは(CxH2xO)nHであり、それぞれが同じでも異なっていても良く、xは2〜4の整数であり、nは1〜3の整数である。
R17はCxH2xであり、xは2〜4の整数である。 - 成分Aが、ノルマルブチルモノエタノールアミンまたはターシャリーブチルモノエタノールアミンである請求項1又は2記載の金属加工油剤組成物。
- 成分Bが、一般式2又は3において、R4〜R11が、Hまたは(CxH2xO)nHであり、それぞれが同じでも異なっていても良く、xが2〜4の整数であり、nが1〜3の整数であるアミンである請求項2又は3記載の金属加工油剤組成物。
- 成分Bが、一般式2又は3において、R4〜R11が全てHであるアミンである請求項2〜4のいずれか1項記載の金属加工油剤組成物。
- 成分Bが、一般式4で表されるアミンである請求項2又は3記載の金属加工油剤組成物。
- 成分Bが、ジシクロヘキシルアミンである請求項6記載の金属加工油剤組成物。
- 成分Bが、一般式4においてR12およびR13が(CxH2xO)nHであり、それぞれが同じでも異なっていても良く、xが2〜4の整数であり、nが1〜3の整数であるアミンである請求項6記載の金属加工油剤組成物。
- 成分Bが、一般式4においてR12およびR13が(C2H4O)nHであり、それぞれが同じでも異なっていても良く、nが1〜3の整数であるアミンである請求項8記載の金属加工油剤組成物。
- 成分Bが、一般式5で表されるアミンである請求項2又は3記載の金属加工油剤組成物。
- 成分Bが、一般式5において、R14〜R16が(C2H4O)nHであり、それぞれが同じでも異なっていても良く、nが1〜3の整数であるアミンである請求項10記載の金属加工油剤組成物。
- 請求項1〜11のいずれか1項記載の金属加工油剤組成物を使用することを特徴とする金属の加工方法。
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