JP5378034B2

JP5378034B2 - 水溶性加工油剤

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Publication number: JP5378034B2
Application number: JP2009086762A
Authority: JP
Inventors: 広司寺本; 岩峰平田; 学士丸山
Original assignee: KOHJIN Holdings Co Ltd
Current assignee: KOHJIN Holdings Co Ltd
Priority date: 2008-05-19
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: WO2009142162A1; JP2010180392A

Description

本発明は、水系潤滑剤に関し、詳しくは金属部材、脆性材の切削、研削加工に於いて使用される水溶性金属加工油剤に関する。

切削、研削加工分野に広く使用される油剤には鉱油を含有する不水溶性油剤と、鉱油、界面活性剤、有機アミン等を含有し、水に希釈して使用される水溶性加工油剤がある。水溶性切削油剤、水溶性研削油剤は加工内容に応じて個別の油剤が使用されていた。しかしながら、地球環境悪化防止あるいは資源の節約等の観点から、加工油剤においても、従来と比較し、環境負荷が低い油剤、できるだけ長期間使用できる、油剤の開発が求められてきている。更に、再生使用を念頭に置き、切削加工、研削加工どちらにも使用可能な油剤が求められてきた。

そこで、鉱油を含まず、耐腐敗性に優れ、長期使用可能なシンセティック型の加工油剤が提案されている。シンセティック型（水溶性）加工油剤は水に完全溶解する成分から構成されており、水で完全に洗浄ができることから洗浄性に優れ、さらにはオイルミストの発生が無く、作業場環境の改善にも効果を示している。かかる水溶性加工油剤として、例えば、基油としてポリオキシアルキレングリコール化合物を用いる潤滑剤組成物（例えば、特許文献１）などが知られている。

更に、近年、コスト面から加工工具の寿命低下の抑制・防止、生産面から加工不良の低減、加工速度向上が望まれていることから、基油のみでは潤滑性が不十分であり、油脂、植物油、脂肪酸、脂肪酸エステル類等の油性剤（特許文献２）や塩素、硫黄を含む極圧剤等（特許文献３）を配合しているものの満足な性能を得られていない。
また、油性剤は添加量の増大に伴い、加工物の脱脂、洗浄、摺動油との乳化促進、発泡等の不具合を生じる。
さらに、極圧剤としては、含塩素化合物、含硫黄化合物、含モリブデン化合物が挙げられ、使用後の廃油を焼却処理した場合には、塩素ガス、塩化水素ガス、硫黄酸化物ガス等の発生を生じる。一方、モリブデン化合物は、PRTR法の規制対象となったため厳重な管理が必要となり、近年の資源節約、環境悪化防止の観点から、従来よりも環境汚染が少ないものが望まれており、窒化硼素微粉末を分散させた水溶性加工油剤等が検討されている（特許文献４）。
一方、ポリ（メタ）アクリル酸誘導体、ポリ（メタ）アクリルアミド誘導体等の高分子化合物は水系潤滑油・加工油に於いてオイルミスト防止剤（特許文献５）や防錆剤、油性剤、極圧剤の作用向上（特許文献６）、アルミ合金の冷間領域、熱間領域で押し出し、プレス等の塑性加工時の潤滑性、離形性改善剤（特許文献７）、摺動油や作動油等との乳化抑制剤（特許文献８）として利用されている。また、ポリカルボン酸等の高分子化合物も、金属の切削、研削、付形用の金属工作用組成物（特許文献９）として使用されている。
本発明は、上記の様な状況下において達成されたものである。

特開平１０−３２４８８８号公報特開２００６−０８２２７８号公報、特開２００４−２２４８１４号公報特開２００５−１８７６５０号公報特開２００４−１８２８７９号公報特表２００３−５０７５６９号公報特開平７−１７９８７６号公報特開平１１−５００８３号公報特開平４−２７７５９８号公報特表２００１−５０７７２４号公報

本発明は、鉄鋼、合金鋼、アルミ等の金属部材、石英、シリコン、セラミックス、カーボン等の脆性材の切削、研削加工に於いて、高負荷領域でも潤滑性に優れ、加工速度の向上、工具摩耗を防止することで生産性が高く、コストメリットにも優れ、さらに鉱油や、油性剤、合成油の含有量を極力減量し、塩素化合物、硫黄化合物等の極圧剤を含まない環境負荷の低いシンセティック型の水溶性加工油剤を提供することを目的とする。

本発明者らは、かかる課題を解決するため研究の結果、金属加工液に（メタ）アクリルアミドアルキルカルボン酸の単独重合物または共重合物を配合することで課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。
すなわち本発明は、
（１）下記一般式［１］で表される（メタ）アクリルアミドアルキルカルボン酸の単独重合物、または下記一般式［１］で表される（メタ）アクリルアミドアルキルカルボン酸とビニルモノマーとの共重合物を含有する、水溶性加工油剤、

（式中、ＲはＨ若しくはＣＨ₃、ｎは５〜１１の整数を示す。）

（２）前記ビニルモノマーが、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミドの群より選ばれる１種以上のモノマーを含むものである、上記（１）に記載の水溶性加工油剤
を提供するものである。

本発明の水溶性金属加工油剤は、鉱油を含まず、火災の危険性が無く、耐腐敗性に優れ、水で完全に洗浄ができることから洗浄性に優れ、さらにはオイルミストの発生が無く、作業場環境の改善にも効果を示す。また、高い負荷領域でも潤滑性を維持できることから、加工工具の摩耗を低減し、コスト削減、生産能率向上が可能で、かつ、塩素系、硫黄系極圧剤を含まず、環境負荷が低い。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、（メタ）アクリルアミドアルキルカルボン酸の単独重合物または共重合物を含有する、鉄鋼、合金鋼、アルミ等の金属部材、石英、シリコン、セラミックス、カーボン等の脆性材の切削、研削加工用の水溶性金属加工油剤にかかるものであり、ポリアクリルアミドアルキルカルボン酸の単独重合物または共重合物を含有することで金属の切削・研削加工液の潤滑性を向上させ、具体的には摩擦係数の低減、耐荷重能の向上を実現するものである。

本発明のポリ（メタ）アクリルアミドアルキルカルボン酸の単独重合物は、（メタ）アクリルアミドアルキルカルボン酸を単独で重合したポリマーであり、以下、ポリ（メタ）アクリルアミドアルキルカルボン酸とも言う。（メタ）アクリルアミドアルキルカルボン酸は、アルキル基の炭素数が４以上のもので、例えば（メタ）アクリルアミドヘキサン酸、（メタ）アクリルアミドドデカン酸等が挙げられる。

本発明の（メタ）アクリルアミドアルキルカルボン酸とビニルモノマーとの共重合物において、該ビニルモノマーとしては、Ｎ−アクリロイルピペリジン、Ｎ−３−イソプロポキシプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−８−アクイロイル−１，４−ジオキサ−８−アザスピロ[
４，５]デカン、Ｎ−１−メトキシメチルプロピル（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリロイル−L−プロリンメチルエステル、Ｎ−２−メトキシエチル−Ｎ−ｎ−プロピルアクリルアミド、Ｎ−２−メトキシエチル−Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−ｎ−プロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ｎ−プロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ−３−エトキシプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−イソプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−１−メチル−２−メトキシエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−２−エトキシエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−２−メトキシエチル−Ｎ−エチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ビス（２−メトキシエチル）アクリルアミド、Ｎ−３−メトキシプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−シクロプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−エチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−（１，３−ジオキソラン−２−イルメチル）−Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−エチルアクリルアミド、Ｎ−アクリロイルピロリジン、Ｎ−（２，２−ジメトキシエチル）−Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ−３−（２−メトキシエトキシ）プロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシメチルアクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシエチルアクリルアミド、アミノ酸基を含むアクリルアミド化合物などのＮ−置換（メタ）アクリルアミド誘導体、Ｎ−ビニルカプロラクタム、Ｎ−ビニルイソブチルアミド、Ｎ−ビニル−Ｎ−メチルアセトアミドなどのＮ−ビニル置換アミド誘導体、２−モルホリノエチル（メタ）クリレート、２−（２−モルホリノエトキシ）エチル（メタ）クリレート、２−モルホリノプロピル（メタ）クリレート、モルホリンテトラエチレンオキシ（メタ）クリレート、３，５−ジメチルモルホリンテトラエチレンオキシ（メタ）クルレート、メトキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール・ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール・ポリブチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、エトキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、エトキシポリエチレングリコール・ポリプロピリングリコールモノ（メタ）アクリレート、エトキシポリエチレングリコール・ポリブチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ブトキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、フェノキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ベンジルオキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレートなどのエステル型ビニルモノマー、ビニルメチルエーテル、メトキシエチルビニルエーテル、エトキシエチルビニルエーテルなどのエーテル型ビニルモノマー、（メタ）アクリル酸、２−（メタ）アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、ｐ−スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸、アンモニウム塩、メタアリルスルホン酸、２−（メタ）アクリロイルオキシエタンスルホン酸、モノ（２−（メタ）アクリロイルオキシエチル）アシッドホスフェート、マレイン酸、イタコン酸などのアニオン性ビニルモノマー、第３級アミノ基を有する（メタ）アクリレート誘導体由来の各種４級アンモニウム塩、第３級アミノ基を有する（メタ）アクリルアミド誘導体由来の各種４級アンモニウム塩などのカチオン性ビニルモノマー、第３級アミノ基を有する（メタ）アクリレート誘導体由来の各種両性イオン基を持つ分子内塩形成性単量体、第３級アミノ基を有する（メタ）アクリルアミド誘導体由来の各種両性イオン基を持つ分子内塩形成性単量体などの両性ビニルモノマー、アミノ酸塩を含むアクリルアミド誘導体などが挙げられ、特に限定されるものではないが、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、アクリロイルモルフォリンが好ましい。

前記共重合物を構成するモノマーの比率としては、重合させるモノマー全体のうち、（メタ）アクリルアミドアルキルカルボン酸の占める割合が質量比で２０％以上であることが望ましい。

本発明に用いられるポリ（メタ）アクリルアミドアルキルカルボン酸または（メタ）アクリルアミドアルキルカルボン酸共重合物の分子量は２００〜１００万、更に好ましくは１０００〜１０万である。分子量が１００万以上となると溶解性の低下、極端な粘度上昇を招く。
このポリマーの塩は、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属塩、アンモニア中和塩、アルカノールアミン塩であることが好ましい。

ポリ（メタ）アクリルアミドアルキルカルボン酸または（メタ）アクリルアミドアルキルカルボン酸共重合物の添加量としては、使用状態の加工液１００重量部に対して、０．００１〜３０重量部、好ましくは０．０１〜３重量部、更に好ましくは０．０５〜０．２重量部である。添加が０．００１重量部未満であると潤滑性の向上が見られず、３０重量部以上では他添加剤との相溶性が低下するのみならず、粘度上昇を来すことから調製が困難となる。

本発明の水溶性金属加工液においては、必要に応じて慣用の添加剤、例えば、金属防錆剤、油性剤、極圧剤、消泡剤、非鉄金属防食剤、防腐剤、金属イオン封鎖剤、界面活性剤を含むことができる。

金属防錆剤としては、有機酸とアルカリ成分が挙げられるが、有機酸として
[モノアルキルカルボン酸]
酢酸、プロパン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、オクタン酸、２−エチルヘキサン酸、ノナン酸、カプロン酸、エナント酸、カプリン酸、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、リシノレイン酸、乳酸、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、ヒドロキシオクタデセン酸、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、ナフテン酸、安息香酸、パラターシャリーブチル安息香酸、フタル酸、サリチル酸
[ジカルボン酸]
リンゴ酸、クエン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、イソフタル酸、テレフタル酸等の有機カルボン酸、及びリン酸、ホスホン酸、スルホン酸が挙げられる。
更に、リン酸塩、珪酸塩、重炭酸塩などの無機系防錆剤を併用しても良い。
中でも、炭素数６〜１２のモノカルボン酸（ヘキサン酸、カプリル酸、デカン酸、ラウリン酸等）、ジカルボン酸（アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸等）、あるいは安息香酸誘導体（ｔｅｒｔ−ブチル安息香酸、ヒドロキシ安息香酸等）、リン酸及びホスホン酸誘導体としては、エチレンジアミンテトラメチレンスルホン酸、ヒドロキシエタンジホスホン酸が好ましい。
アルカリ成分として、アルカリ金属、アンモニア、アルカノールアミンが挙げられる。アルカリ金属としてはナトリウム、カリウム等が挙げられ、アルカノールアミンとしてはモノエタノールアミン、モノ（イソ）プロパノールアミン、モノブタノールアミン、ジエタノールアミン、ジ（イソ）プロパノールアミン、ジブタノールアミン、モノエタノールモノ（イソ）プロパノールアミン、モノエタノールモノブタノールアミン、モノ（イソ）プロパノールモノブタノールアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン等が挙げられる。
これら金属防錆剤は、良好な防錆性を得る為に有機酸とアルカリ成分の混合時にｐＨを８．０〜１２．０に保つ必要がある。

油性剤としては油脂類が挙げられ、炭素数８〜３６の長鎖脂肪酸、例えばオクチル酸、ラウリル酸、パルミチン酸、オレイン酸、ステアリン酸及びこれらの脂肪酸と一価及び多価アルコールからなるエステル、例えば、オクチルアルコール、ラウリルアルコール、パルミチルアルコール、オレイルアルコール、ステアリルアルコールからなるエステル類、又はアルキルアミンからなるアミド、例えば、オクチルアミン、ラウリルアミン、パルミチルアミン、オレイルアミン、ステアリルアミンからなるアミド類が挙げられる。
極圧剤としては、ジオクチルジチオリン酸亜鉛、ジラウリルジプロピオネート等が挙げられる。
消泡剤としては、シリコーン系消泡剤、有機系消泡剤が挙げられる。

非鉄金属防食剤としては、メタケイ酸ナトリウム、オルトケイ酸ナトリウム、１，２，３−ベンゾトリアゾール、１−｛Ｎ，Ｎ−ビス（２−エチルへキシル）アミノメチル｝ベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール、メルカプトベンゾチアゾールが挙げられる。
なお、非鉄金属防食剤は、１種類、あるいは２種以上を併用することもできる。
防腐剤としてはＯ−フェニルフェノール、ベンゾチアゾリン、トリアジン化合物等が挙げられる。

金属イオン封鎖剤として、エチレンジアミン四酢酸塩、ニトリロトリ酢酸塩、１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸塩、クエン酸塩等が例示される。
界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、カルボン酸アルカノールアミドなどの非イオン炭化水素系界面活性剤等が挙げられる。

本発明の加工油剤は、そのまま加工液として使用してもよく、また、濃度の濃い加工油剤を調製し、使用前に水（水道水）で希釈して使用することもできる。希釈して使用する場合には、ポリ（メタ）アクリルアミドアルキルカルボン酸の濃度が０．００１％重量以下にならないように、かつ防錆剤等の添加剤の効果に支障をきたさない濃度になるようにする。

以下、実施例を挙げて本発明を更に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。

なお、潤滑性評価方法は下記の通りである。
＜潤滑性評価条件＞
装置：摩耗試験システム（ＪＴトーシ（株）製、型式ＦＰＤ−００５／３０００Ｈ―１Ｘ）
試験方式：曾田式四球（鋼球材質ＳＵＪ−２、３／４）
荷重：３００〜５０００Ｎ（ステップ法、ステップ幅３００Ｎ）
ステップ時間：１分
すべり速度：４８ｍ／ｍｉｎ

［製造例１］
ポリアクリルアミドヘキサン酸の合成
１Ｌ容量のセパラブルフラスコにアクリルアミドヘキサン酸２００ｇ、エタノール５７２ｇを加えて、６０℃下で加熱溶解しモノマー溶液を作製した。該モノマー調製液を、マグネチックスターラーで攪拌しながら、６０℃を保ちながら、窒素ガスを１時間通気した。そこで、重合開始剤として２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオニトリル）の５重量％エタノール溶液２８ｇを投入し、６０℃下、１０時間保持した。
重合反応後のエタノール溶液を、攪拌下の水２Ｌ中に投入し、水あめ状の沈殿物を得た。その沈殿物を少量の水で数回洗浄し、６０℃下で減圧乾燥を行った。得られた固形物を乳鉢で粉砕し、分子量約１００００（ＧＰＣ測定）のポリアクリルアミドヘキサン酸の白色粉末を得た。

［製造例２］
ポリアクリルアミドウンデカン酸の合成
１Ｌ容量のセパラブルフラスコにアクリルアミドウンデカン酸２００ｇ、エタノール５８０ｇを加えて、６０℃下で加熱溶解しモノマー溶液を作製した。該モノマー調製液を、マグネチックスターラーで攪拌しながら、６０℃を保ちながら、窒素ガスを１時間通気した。そこで、重合開始剤として２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオニトリル）の５重量％エタノール溶液２０ｇを投入し、６０℃下、１０時間保持した。
重合反応後のエタノール溶液を、攪拌下のアセトン２Ｌ中に投入し、水あめ状の沈殿物を得た。その沈殿物を少量のアセトンで数回洗浄し、６０℃下で減圧乾燥を行った。得られた固形物を乳鉢で粉砕し、分子量約３００００（ＧＰＣ測定）のポリアクリルアミドウンデカン酸の白色粉末を得た。

［製造例３］
ポリアクリルアミドドデカン酸の合成
１Ｌ容量のセパラブルフラスコにアクリルアミドドデカン酸２００ｇ、エタノール５８０ｇを加えて、６０℃下で加熱溶解しモノマー溶液を作製した。該モノマー調製液を、マグネチックスターラーで攪拌しながら、６０℃を保ちながら、窒素ガスを１時間通気した。そこで、重合開始剤として２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオニトリル）の５重量％エタノール溶液２０ｇを投入し、６０℃下、１０時間保持した。
重合反応後のエタノール溶液を、攪拌下のアセトン２Ｌ中に投入し、水あめ状の沈殿物を得た。その沈殿物を少量のアセトンで数回洗浄し、６０℃下で減圧乾燥を行った。得られた固形物を乳鉢で粉砕し、分子量約４００００（ＧＰＣ測定）のポリアクリルアミドドデカン酸の白色粉末を得た。

［製造例４］
アクリルアミドヘキサン酸−アクリル酸共重合物の合成
１Ｌ容量のセパラブルフラスコにアクリルアミドヘキサン酸１００ｇ、アクリル酸１００ｇ、エタノール５７２ｇを加えて、６０℃下で加熱溶解しモノマー溶液を作製した。該モノマー調製液を、マグネチックスターラーで攪拌しながら、６０℃を保ちながら、窒素ガスを１時間通気した。そこで、重合開始剤として２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオニトリル）の５重量％エタノール溶液２８ｇを投入し、６０℃下、１０時間保持した。
重合反応後のエタノール溶液を、攪拌下の酢酸エチル２Ｌ中に投入し、水あめ状の沈殿物を得た。その沈殿物を少量の酢酸エチルで数回洗浄し、６０℃下で減圧乾燥を行った。得られた固形物を乳鉢で粉砕し、分子量約３００００（ＧＰＣ測定）のアクリルアミドヘキサン酸−アクリル酸共重合物（以下、ポリアクリルアミドヘキサン酸共重合物１という）の白色粉末を得た。

［製造例５］
アクリルアミドヘキサン酸−Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド共重合物の合成
１Ｌ容量のセパラブルフラスコにアクリルアミドヘキサン酸８０ｇ、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド１２０ｇ、エタノール５７２ｇを加えて、６０℃下で加熱溶解しモノマー溶液を作成した。該モノマー調製液を、マグネチックスターラーで攪拌しながら、６０℃を保ちながら、窒素ガスを１時間通気した。そこで、重合開始剤として２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオニトリル）の５重量％エタノール溶液２８ｇを投入し、６０℃下、１０時間保持した。
重合反応後のエタノール溶液を、攪拌下の酢酸エチル２Ｌ中に投入し、水あめ状の沈殿物を得た。その沈殿物を少量の酢酸エチルで数回洗浄し、６０℃下で減圧乾燥を行った。得られた固形物を乳鉢で粉砕し、分子量約３００００（ＧＰＣ測定）のアクリルアミドヘキサン酸−Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド共重合物（以下、ポリアクリルアミドヘキサン酸共重合物２という）の白色粉末を得た。

［製造例６］
アクリルアミドドデカン酸−アクリル酸共重合物の合成
１Ｌ容量のセパラブルフラスコにアクリルアミドドデカン酸１００ｇ、アクリル酸１００ｇ、エタノール５８０ｇを加えて、６０℃下で加熱溶解しモノマー溶液を作製した。該モノマー調製液を、マグネチックスターラーで攪拌しながら、６０℃を保ちながら、窒素ガスを１時間通気した。そこで、重合開始剤として２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオニトリル）の５重量％エタノール溶液２０ｇを投入し、６０℃下、１０時間保持した。
重合反応後のエタノール溶液を、攪拌下の酢酸エチル２Ｌ中に投入し、水あめ状の沈殿物を得た。その沈殿物を少量の酢酸エチルで数回洗浄し、６０℃下で減圧乾燥を行った。得られた固形物を乳鉢で粉砕し、分子量約３００００（ＧＰＣ測定）のアクリルアミドドデカン酸−アクリル酸共重合物（以下、ポリアクリルアミドドデカン酸共重合物１という）の白色粉末を得た。

［製造例７］
アクリルアミドドデカン酸−Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド共重合物の合成
１Ｌ容量のセパラブルフラスコにアクリルアミドドデカン酸９０ｇ、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド１１０ｇ、エタノール５８０ｇを加えて、６０℃下で加熱溶解しモノマー溶液を作製した。該モノマー調製液を、マグネチックスターラーで攪拌しながら、６０℃を保ちながら、窒素ガスを１時間通気した。そこで、重合開始剤として２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオニトリル）の５重量％エタノール溶液２０ｇを投入し、６０℃下、１０時間保持した。
重合反応後のエタノール溶液を、攪拌下のアセトン２Ｌ中に投入し、水あめ状の沈殿物を得た。その沈殿物を少量のアセトンで数回洗浄し、６０℃下で減圧乾燥を行った。得られた固形物を乳鉢で粉砕し、分子量約４００００（ＧＰＣ測定）のアクリルアミドドデカン酸−Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド共重合物（以下、ポリアクリルアミドドデカン酸共重合物２という）の白色粉末を得た。

［製造例８］
アクリルアミドドデカン酸−Ｎ−イソプロピルアクリルアミド共重合物の合成
１Ｌ容量のセパラブルフラスコにアクリルアミドドデカン酸８０ｇ、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド１２０ｇ、エタノール５８０ｇを加えて、６０℃下で加熱溶解しモノマー溶液を作成した。該モノマー調製液を、マグネチックスターラーで攪拌しながら、６０℃を保ちながら、窒素ガスを１時間通気した。そこで、重合開始剤として２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオニトリル）の５重量％エタノール溶液２０ｇを投入し、６０℃下、１０時間保持した。
重合反応後のエタノール溶液を、攪拌下のアセトン２Ｌ中に投入し、水あめ状の沈殿物を得た。その沈殿物を少量のアセトンで数回洗浄し、６０℃下で減圧乾燥を行った。得られた固形物を乳鉢で粉砕し、分子量約４００００（ＧＰＣ測定）のアクリルアミドドデカン酸−Ｎ−イソプロピルアクリルアミド共重合物（以下、ポリアクリルアミドドデカン酸共重合物３という）の白色粉末を得た。

［実施例１］［実施例２］［実施例３］［実施例４］［実施例５］［実施例６］［実施例７］［実施例８］［比較例１］［比較例２］
製造例１〜８で合成したポリアクリルアミドアルキルカルボン酸若しくはポリアクリルアミドヘキサン酸共重合物１〜２、ポリアクリルアミドドデカン酸共重合物１〜３を用いて、表１に示した組成で、加工油剤を調製し、評価液とした。

［比較例３］［比較例４］［比較例５］
比較例３は、水溶性切削油剤のユシローケンＦＸ−１０（ユシロ社製）を１０倍水道水で希釈したものを評価液とした。
比較例４は、水溶性切削油剤のシンタイロ９９７４ＢＦ（カストロール社製）を１０倍水道水で希釈したものを評価液とした。
比較例５は、水溶性切削油剤のスギカットＣＳ−５８ＸＪ（スギムラ化学社製）を１０倍水道水で希釈したものを評価液とした。

潤滑性評価試験
実施例１〜８、比較例１〜５の加工液につき、荷重６００Ｎ、５０００Ｎ下での摩擦係数と焼き付き荷重の測定結果を表２に示した。

なお、工具摩耗評価方法は下記の通りである。
＜加工装置条件＞
加工装置：旋盤（豊和産業製、ＳＴＲＯＮＧ６５０）
工作物：Ｓ−４５Ｃ（φ５０ｍｍ、長さ２００ｍｍ）
工具：ＴＮＭＧ１６０４０８ＭＳ、ＵＴｉ２０Ｔ（三菱マテリアルズ製）
加工条件：切削速度１５０ｍ／ｍｉｎ、送り０．２５ｍｍ／ｒｅｖ、切り込み０．４ｍｍ
加工距離：１５００ｍ
送液量：３００ｍｌ／ｍｉｎ

＜工具摩耗評価装置条件＞
評価装置：マイクロスコープＶＨＸ−１００（ＫＥＹＥＮＣＥ）
測定条件：×１００倍

工具摩耗評価試験
実施例１、比較例２、３の加工液につき、加工距離１５００ｍに於ける工具逃げ面の摩耗幅を評価した。

表２、３によれば、実施例１〜８の加工油剤は、比較例１に対して高い荷重領域でも焼き付かず、良好な潤滑性を示し、工具摩耗を抑制することが分かる。
また、比較例３〜５は市販されている汎用な水溶性金属加工液であるが、実施例３はそれらに対しても高い荷重領域で焼き付かず、各荷重領域で摩擦係数も低く良好な潤滑性を示すこと、工具摩耗を抑制することが分かる。

以上述べてきた通り、本発明の（メタ）アクリルアミドアルキルカルボン酸を構成単位に有する高分子化合物を含有することを特徴とする水溶性加工液は、高い荷重領域に於いても焼き付かず、良好な潤滑性を維持できることから、工具の摩耗を低減し、また、加工速度を上げることが可能であり、コスト削減、生産能率を向上させることができる。また、本発明の高分子化合物は塩素、硫黄元素を含まず、また、塩素極圧剤、油性剤の添加量を低減することができ、環境負荷が低い。

Claims

下記一般式［１］で表される（メタ）アクリルアミドアルキルカルボン酸の単独重合物、または下記一般式［１］で表される（メタ）アクリルアミドアルキルカルボン酸とビニルモノマーとの共重合物を含有する、水溶性加工油剤。

（式中、ＲはＨ若しくはＣＨ₃、ｎは５〜１１の整数を示す。）
前記ビニルモノマーが、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミドの群より選ばれる１種以上のモノマーを含むものである、請求項１に記載の水溶性加工油剤。