JP6504342B2 - Water soluble metal processing oil - Google Patents
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Description
本発明は、金属への濡れ性の高い水溶性金属加工油に関する。 The present invention relates to a water-soluble metalworking fluid having high wettability to metals.
水溶性金属加工油は切削、研削、圧延、焼入れなど塑性加工の分野において広く使用されている。このうち水溶性切削油は、不水溶性の鉱物油、油脂、脂肪酸エステルに乳化剤を併用したものや水溶性のポリアルキレングリコール誘導体を基油とし、カルボン酸、有機アミンなどを配合し、水に希釈して使用される。水溶性切削油には、工具と被加工物の間の摩擦を低減させるための潤滑性、工具と被加工物の摩擦により生じる加工熱の冷却性が要求される。高い潤滑性および冷却性を発現するためには水溶性切削油の加工点への濡れ広がりが重要である。しかしながら、近年の仕上精度の向上や工具寿命の延長の要求の高まりから、従来用いられてきた水溶性金属加工油は濡れ性が十分でない場合がある。また近年の加工速度の高速化により、従来の要求性能であった発生した気泡の短時間での低減のみならず、起泡性自体が低いことが要求されている。この他、水溶性切削油には、構成成分が分離することなく均一であることが要求される。 Water-soluble metalworking oils are widely used in the field of plastic processing such as cutting, grinding, rolling, and quenching. Among them, water-soluble cutting oils are water-insoluble mineral oils, fats and oils, fatty acid esters with an emulsifier in combination, or water-soluble polyalkylene glycol derivatives as a base oil, compounded with carboxylic acids, organic amines, etc. It is used after dilution. The water-soluble cutting oil is required to have lubricity to reduce the friction between the tool and the workpiece, and the cooling property of the processing heat generated by the friction between the tool and the workpiece. In order to develop high lubricity and cooling properties, it is important to spread the water-soluble cutting oil to the processing point. However, due to the recent increase in finishing accuracy and demand for extension of tool life, the water-soluble metal-working oil conventionally used may not have sufficient wettability. In addition, due to the recent increase in processing speed, not only the reduction of generated bubbles in a short time which has been the conventional required performance, but also the foamability itself is required to be low. In addition, the water-soluble cutting oil is required to be uniform without separating the components.
これまでに水溶性金属加工油に関する多くの報告がなされている。ポリオキシプロピレン・ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレントリブロック共重合体を基油として使用する方法が報告されている(例えば特許文献1)。このような水溶性金属加工油は起泡性が低いが、近年の高度な金属への濡れ性の要求に対しては十分でない場合がある。 There have been many reports on water soluble metalworking fluids so far. A method using a polyoxypropylene-polyoxyethylene-polyoxypropylene triblock copolymer as a base oil has been reported (eg, Patent Document 1). Such water-soluble metalworking oils have low foamability, but may not be sufficient for the recent demand for wettability to metals.
非イオン性界面活性剤とアセチレングリコールのアルキレンオキシド付加物を使用する方法が報告されている(例えば特許文献2)。このような水溶性金属加工油は、気泡の発生が低いが、近年の高度な金属への濡れ性の要求に対しては十分でない場合がある。 Methods using alkylene oxide adducts of nonionic surfactants and acetylene glycol have been reported (eg, Patent Document 2). Such water-soluble metalworking oils have low bubble formation, but may not be sufficient for recent high metal wettability requirements.
分岐アルキル基を有するエステル型非イオン性界面活性剤を添加する方法が報告されており、具体例としてイソステアリン酸のアルキレンオキシド付加物が報告されている(例えば特許文献3)。このような水溶性金属加工油は金属への濡れ性に優れ、気泡の短時間での低減に優れるが、起泡性が高い場合があり、また経時的に耐加水分解する問題がある。 A method of adding an ester type nonionic surfactant having a branched alkyl group has been reported, and an alkylene oxide adduct of isostearic acid has been reported as a specific example (for example, Patent Document 3). Such water-soluble metal-working oils are excellent in wettability to metals and excellent in reduction of bubbles in a short time, but may have high foamability and have a problem of hydrolysis resistance over time.
特定の炭素数のアルコールのエチレンオキシド・プロピレンオキシド付加物を使用する水溶性のベルトコンベア用潤滑剤が報告されており、具体例としてラウリルアルコールのエチレンオキシド・プロピレンオキシド付加物などが報告されている(例えば特許文献4)。このような化合物を水溶性金属加工油に用いた場合、金属への濡れ性に優れるが、起泡性が高い場合があり、また気泡の短時間での低減が十分ではない場合がある。 Water-soluble belt conveyor lubricants using ethylene oxide / propylene oxide adducts of alcohols having a specific carbon number have been reported, and as specific examples, ethylene oxide / propylene oxide adducts of lauryl alcohol have been reported (for example, Patent Document 4). When such a compound is used in a water-soluble metalworking fluid, it has excellent wettability to metals, but may have high foamability, and the reduction of air bubbles in a short time may not be sufficient.
特定のアルコールのエチレンオキシドブチレンオキシド付加物を用いる方法が報告されている(例えば特許文献5)。このような化合物からなる水溶性金属加工油は、水への溶解性が低く、親水性の低い基油を使用した場合には分離が生じることがある。また、このような化合物は、たとえオキシエチレン基およびオキシブチレン基の付加モル数の調整により親水性を向上させた場合にも、発生した気泡の消失性は高いが起泡性が高い場合がある。 Methods using ethylene oxide butylene oxide adducts of specific alcohols have been reported (eg, Patent Document 5). Water-soluble metalworking oils comprising such compounds have low solubility in water and separation may occur when base oils having low hydrophilicity are used. In addition, even when such compounds improve hydrophilicity by adjusting the added mole number of the oxyethylene group and the oxybutylene group, the generated foam may have a high ability to eliminate the bubbles, but the foamability may be high. .
このように、分離を起こすことなく安定であり、起泡性が十分に低く、金属への濡れ性の高い水溶性金属加工油は未だ得られていない。 Thus, a water-soluble metal working oil which is stable without causing separation, has a sufficiently low foamability, and is highly wettable to metals has not been obtained yet.
本発明の課題は、分離を起こすことなく安定であり、起泡性が十分に低く、金属への濡れ性の高い水溶性金属加工油を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a water-soluble metal working oil which is stable without causing separation, has a sufficiently low foamability, and has high wettability to metals.
本発明は、(a)式(1)で示される化合物、(b)式(2)で示される化合物および(c)水を含有することを特徴とする、水溶性金属加工油に係るものである。
R1−O−(EO)m−(PO)n−H ・・・(1)
The present invention relates to a water-soluble metalworking fluid characterized by containing (a) a compound represented by the formula (1) , (b) a compound represented by the formula (2) and (c) water. is there.
R 1 -O- (EO) m- (PO) n -H (1)
(式(1)において、
R1は3,5,5−トリメチルヘキシル基である。
EOはオキシエチレン基である。
POはオキシプロピレン基である。
mはオキシエチレン基の平均付加モル数であり、1〜10である。
nはオキシプロピレン基の平均付加モル数であり、1〜5である。
m/(m+n)は0.40〜0.90である。)
Z−[O−(AO) a −(PO) b ] c −H ・・・(2)
(式(2)において、
Zは1〜6価のアルコールの水酸基を除いた残基である。
AOは炭素数2〜3のオキシアルキレン基であり、AO中のオキシエチレン基の割合は70〜100重量%である。
POはオキシプロピレン基である。
aは炭素数2〜3のオキシアルキレン基の平均付加モル数であり、1〜20であり、bはオキシプロピレン基の平均付加モル数であり、3〜40であり、cは1〜6であり、a×cは3〜30であり、b×cは10〜70であり、a/(a+b)は0.05〜0.55である。
式(2)の化合物の分子量は1000〜5000である。)
(In the formula (1),
R 1 is a 3,5,5-trimethylhexyl group.
EO is an oxyethylene group.
PO is an oxypropylene group.
m is an average added mole number of the oxyethylene group and is 1 to 10.
n is an average added mole number of the oxypropylene group and is 1 to 5;
m / (m + n) is 0.40 to 0.90. )
Z- [O- (AO) a- (PO) b ] c- H (2)
(In formula (2),
Z is a residue from which a hydroxyl group of a 1 to 6-hydric alcohol is removed.
AO is a C2-C3 oxyalkylene group, The ratio of the oxyethylene group in AO is 70 to 100 weight%.
PO is an oxypropylene group.
a is an average added mole number of an oxyalkylene group having 2 to 3 carbon atoms, is 1 to 20, b is an average added mole number of an oxypropylene group, is 3 to 40, and c is 1 to 6 A x c is 3 to 30, b x c is 10 to 70, and a / (a + b) is 0.05 to 0.55.
The molecular weight of the compound of formula (2) is 1000 to 5000. )
本発明の水溶性金属加工油は、分離を起こすことなく安定であり、起泡性が十分に低く、金属への濡れ性が高いため、金属加工の仕上精度の向上や工具寿命の延長を達成することができる。 The water-soluble metalworking oil of the present invention is stable without separation, sufficiently low in foamability, and high in wettability to metal, thus achieving improvement in finishing accuracy of metal processing and prolongation of tool life. can do.
本発明の金属への濡れ性の高い水溶性金属加工油は、式(1)で示される化合物からなる。
R1−O−(EO)m−(PO)n−H ・・・(1)
The water-soluble metal-working oil having high wettability to metals of the present invention comprises the compound represented by the formula (1).
R 1 -O- (EO) m- (PO) n -H (1)
式(1)におけるR1は3,5,5−トリメチルヘキシル基である。R1の炭素数が9より小さい場合は、金属への濡れ性が不十分であり、9より大きい場合は起泡性が高くなる。また、R1の炭素数が9であっても、3,5,5−トリメチルヘキシル基でない場合(例えばイソノニル基やn−ノニル基の場合)、金属への濡れ性が不十分であり、起泡性が高くなる。 R 1 in the formula (1) is a 3,5,5-trimethylhexyl group. When the carbon number of R 1 is less than 9, the wettability to metals is insufficient, and when it is more than 9, the foamability is high. In addition, even when the carbon number of R 1 is 9 and is not a 3,5,5-trimethylhexyl group (for example, in the case of an isononyl group or an n-nonyl group), the wettability to metal is insufficient, Foaminess increases.
式(1)におけるEOはオキシエチレン基である。EOの炭素数が2より大きい場合は親水性が低下する。 EO in Formula (1) is an oxyethylene group. When the carbon number of EO is larger than 2, the hydrophilicity is reduced.
式(1)におけるPOはオキシプロピレン基である。POの炭素数が3より小さい場合は起泡性が高く、3より大きい場合は水溶性金属加工油の親水性が低下する。 PO in Formula (1) is an oxypropylene group. When the carbon number of PO is less than 3, the foamability is high, and when it is more than 3, the hydrophilicity of the water-soluble metalworking oil decreases.
式(1)におけるmは炭素数2〜3のオキシアルキレン基の平均付加モル数であり、1〜10である。mが1より小さい場合は親水性が低下し、10より大きい場合は金属への濡れ性が不十分である。mは好ましくは2以上である。また、mは好ましくは8以下であり、より好ましくは5以下である。 M in Formula (1) is an average added mole number of a C2-C3 oxyalkylene group, and is 1-10. When m is smaller than 1, the hydrophilicity is reduced, and when it is larger than 10, the wettability to metal is insufficient. m is preferably 2 or more. In addition, m is preferably 8 or less, more preferably 5 or less.
式(1)におけるnはオキシプロピレン基の平均付加モル数であり、1〜5である。nが1より小さい場合は金属への濡れ性が不十分であり起泡性が高く、5より大きい場合は親水性が低下する。nは好ましくは3以上である。また、nは好ましくは4以下である。nが3〜4の場合、連続したオキシプロピレン基の疎水性により水酸基と水との相互作用が低下して泡膜の安定性が低下し、起泡性が低くなる。 N in Formula (1) is an average added mole number of an oxypropylene group, and is 1-5. When n is smaller than 1, the wettability to metal is insufficient and the foamability is high, and when it is larger than 5, the hydrophilicity is reduced. n is preferably 3 or more. Also, n is preferably 4 or less. When n is 3 to 4, due to the hydrophobicity of the continuous oxypropylene group, the interaction between the hydroxyl group and water is reduced, the stability of the foam film is reduced, and the foamability is reduced.
式(1)におけるm/(m+n)は0.40〜0.90である。m/(m+n)が0.40より小さい場合は親水性が低下し、0.90より大きい場合は水溶性金属加工油の親水性が低下する。m/(m+n)は好ましくは0.40〜0.75であり、より好ましくは0.40〜0.60である。 M / (m + n) in Formula (1) is 0.40 to 0.90. When m / (m + n) is less than 0.40, the hydrophilicity decreases, and when it is greater than 0.90, the hydrophilicity of the water-soluble metalworking oil decreases. m / (m + n) is preferably 0.40 to 0.75, more preferably 0.40 to 0.60.
式(1)で示される化合物は、従来公知のアルキレンオキシド付加反応により得ることができる。例えば、アルカリ触媒の存在下において3,5,5−トリメチル−1−ヘキサノールにエチレンオキシドを付加重合させ、次いでプロピレンオキシドを付加重合させることにより得られる。 The compound represented by the formula (1) can be obtained by a conventionally known alkylene oxide addition reaction. For example, it can be obtained by addition polymerization of ethylene oxide to 3,5,5-trimethyl-1-hexanol in the presence of an alkali catalyst and then addition polymerization of propylene oxide.
本発明の水溶性金属加工油は切削、研削、塑性加工等に用いられる水溶性の潤滑油であり、具体的には、切削油、研削油、圧延油、鍛造油、焼入油等が挙げられる。好ましくは切削油、研削油および圧延油であり、より好ましくは切削油である。 The water-soluble metal-working oil of the present invention is a water-soluble lubricating oil used for cutting, grinding, plastic working, etc. Specifically, cutting oil, grinding oil, rolling oil, forging oil, quenching oil etc. are mentioned Be Preferably, they are cutting oil, grinding oil and rolling oil, more preferably cutting oil.
本発明の金属加工油は、(a)式(1)で示される化合物のほか、(b)式(2)で示される化合物、(c)水を含有することが好ましい。
Z−[O−(AO)a−(PO)b]c−H ・・・(2)
The metalworking oil of the present invention preferably contains (b) a compound represented by the formula (2), and (c) water, in addition to the compound represented by the (a) formula (1).
Z- [O- (AO) a- (PO) b ] c- H (2)
(Zは1〜6価のアルコールの水酸基を除いた残基であり、AOは炭素数2〜3のオキシアルキレン基であり、AO中のオキシエチレン基の割合は70〜100重量%である。POはオキシプロピレン基である。aは炭素数2〜3のオキシアルキレン基の平均付加モル数であり、1〜20である。bはオキシプロピレン基の平均付加モル数であり、3〜40である。cは1〜6である。a×cは3〜30であり、b×cは10〜70であり、a/(a+b)は0.05〜0.55である。分子量は1000〜5000である。) (Z is a residue from which a hydroxyl group of a 1 to 6-hydric alcohol is removed, AO is an oxyalkylene group having 2 to 3 carbon atoms, and the ratio of oxyethylene group in AO is 70 to 100% by weight. PO is an oxypropylene group, a is an average addition mole number of an oxyalkylene group having 2 to 3 carbon atoms, and is 1 to 20. b is an average addition mole number of an oxypropylene group, and 3 to 40. C is 1 to 6. a × c is 3 to 30, b × c is 10 to 70, and a / (a + b) is 0.05 to 0.55 Molecular weight is 1000 to 100 It is 5000.)
式(2)におけるZは1〜6価のアルコールの水酸基を除いた残基である。Zを残基とする化合物として具体的には、1価アルコールとしてメタノール、エタノール、n−プロパノール、2−プロパノール、n−ブタノール、2−ブタノール、t−ブタノール、イソブタノール、n−ヘキサノール、n−オクタノール、2−エチルヘキサノール、n−デカノール、イソデカノール、ドデカノール、オレイルアルコール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、フェノール等が挙げられ、2価アルコールとしてエチレングリコール、プロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ビスフェノールA等が挙げられ、3価アルコールとしてグリセリン、トリメチロールプロパン等が挙げられ、4価アルコールとしてペンタエリスリトール、ジグリセリン、メチルグルコシド等が挙げられ、5価アルコールとしてキシリトール、トリグリセリン等が挙げられ、6価アルコールとしてソルビトール、ジペンタエリスリトール等が挙げられる。好ましくは2〜3価のアルコールであり、より好ましくはエチレングリコールである。 Z in Formula (2) is the residue except the hydroxyl group of the 1 to 6-valent alcohol. Specific examples of the compound having Z as a residue include methanol, ethanol, n-propanol, 2-propanol, n-butanol, 2-butanol, t-butanol, isobutanol, n-hexanol and n- as a monohydric alcohol. And octanol, 2-ethylhexanol, n-decanol, isodecanol, dodecanol, oleyl alcohol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, phenol and the like, and dihydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, 1,2-butanediol, 1,2 3-butanediol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, bisphenol A and the like are mentioned, glycerin, trimethylolpropane and the like are mentioned as a trihydric alcohol, and pentaerythritol as a tetrahydric alcohol Tall, diglycerin, include such as methyl glucoside, xylitol, triglycerol and the like as pentavalent alcohols, sorbitol, dipentaerythritol, and the like as hexavalent alcohol. Preferably it is a dihydric alcohol, more preferably ethylene glycol.
式(2)で示される化合物のAOは、炭素数2〜3のオキシアルキレン基であり、具体的にはオキシエチレン基、オキシプロピレン基が挙げられる。AO中のオキシエチレン基の割合は70〜100重量%である。ただし、AOを構成するオキシエチレン基とオキシプロピレン基との合計量を100重量%とする。 AO of the compound represented by the formula (2) is an oxyalkylene group having 2 to 3 carbon atoms, and specific examples thereof include an oxyethylene group and an oxypropylene group. The proportion of oxyethylene groups in AO is 70 to 100% by weight. However, the total amount of oxyethylene and oxypropylene groups constituting AO is 100% by weight.
AOの炭素数が3より大きい場合は親水性が低下する。AO中のオキシエチレン基の割合が70重量%より小さい場合は親水性が低下する。AO中のオキシエチレン基の割合は好ましくは80重量%以上である。AOは、オキシエチレン基が100重量%を占めていることが特に好ましい。AOが2種以上である場合は、オキシエチレン基とオキシプロピレン基がポリオキシプロピレン基・ポリオキシエチレン基の順にブロック状に付加していても、ランダム状に付加していてもよく、ランダム状に付加していることが好ましい。 When the carbon number of AO is more than 3, the hydrophilicity is reduced. When the proportion of oxyethylene groups in AO is less than 70% by weight, the hydrophilicity is reduced. The proportion of oxyethylene groups in AO is preferably 80% by weight or more. As for AO, it is particularly preferable that the oxyethylene group occupies 100% by weight. When AO is 2 or more types, the oxyethylene group and the oxypropylene group may be added in the form of a block in the order of polyoxypropylene group / polyoxyethylene group or may be added in a random form; Is preferably added to
式(2)で示される化合物のaは炭素数2〜3のオキシアルキレン基の平均付加モル数であり、1〜20である。aが1より小さい場合は親水性が低下し、20より大きい場合は親水性が高くなり曇点が上昇し、金属面への析出量が低下して加工性が低下する。aは好ましくは2以上であり、よりこ好ましくは3以上である。また、aは、好ましくは18以下であり、より好ましくは15以下である。 A of the compound shown by Formula (2) is the average added mole number of a C2-C3 oxyalkylene group, and is 1-20. When a is smaller than 1, the hydrophilicity is reduced, and when it is larger than 20, the hydrophilicity is increased and the cloud point is increased, the amount of deposition on the metal surface is reduced, and the processability is reduced. a is preferably 2 or more, more preferably 3 or more. Further, a is preferably 18 or less, more preferably 15 or less.
式(2)で示される化合物のbはオキシプロピレン基の平均付加モル数であり、3〜40である。bが3より小さい場合は起泡性が高く、40より大きい場合は親水性が低下する。 B of the compound shown by Formula (2) is an average added mole number of an oxypropylene group, and is 3-40. When b is smaller than 3, the foamability is high, and when it is larger than 40, the hydrophilicity decreases.
式(2)で示される化合物のcは1〜6である。cが6より大きい場合は取り扱い性が低下する。cは好ましくは1〜3であり、より好ましくは2〜3である。 C of the compound shown by Formula (2) is 1-6. When c is larger than 6, the handleability is reduced. c is preferably 1 to 3, more preferably 2 to 3.
式(2)で示される化合物のa×cは3〜30である。a×cが3より小さい場合は親水性が低下し、30より大きい場合は親水性が高くなり曇点が上昇し、金属面への析出量が低下して加工性が低下する。a×cは、好ましくは5以上であり、より好ましくは7以上である。また、a×cは、好ましくは25以下であり、より好ましくは23以下である。 A × c of the compound represented by the formula (2) is 3 to 30. When a × c is smaller than 3, the hydrophilicity is reduced, and when it is larger than 30, the hydrophilicity is increased, the cloud point is increased, and the amount of deposition on the metal surface is reduced to deteriorate the processability. a × c is preferably 5 or more, more preferably 7 or more. Further, a × c is preferably 25 or less, more preferably 23 or less.
式(2)で示される化合物のb×cは10〜70である。b×cが10より小さい場合は起泡性が高く、70より大きい場合は親水性が低下する。b×cは、好ましくは15以上であり、より好ましくは20以上である。また、b×cは、好ましくは60以下であり、より好ましくは50以下である。 Bxc of the compound shown by Formula (2) is 10-70. When b × c is smaller than 10, the foamability is high, and when it is larger than 70, the hydrophilicity is reduced. b × c is preferably 15 or more, more preferably 20 or more. Further, b × c is preferably 60 or less, more preferably 50 or less.
式(2)で示される化合物のa/(a+b)は0.05〜0.55である。a/(a+b)が0.05より小さい場合は親水性が低下し、0.55より大きい場合は親水性が高くなり曇点が上昇し、金属面への析出量が低下して加工性が低下する。a/(a+b)は、好ましくは0.10以上であり、より好ましくは0.15以上である。また、a/(a+b)は、好ましくは0.50以下であり、より好ましくは0.35以下である A / (a + b) of the compound shown by Formula (2) is 0.05-0.55. When a / (a + b) is less than 0.05, the hydrophilicity is reduced, and when it is greater than 0.55, the hydrophilicity is increased, the cloud point is increased, and the amount of deposition on the metal surface is reduced to improve processability descend. a / (a + b) is preferably 0.10 or more, more preferably 0.15 or more. Further, a / (a + b) is preferably 0.50 or less, more preferably 0.35 or less
式(2)で示される化合物の分子量は1000〜5000である。分子量が1000より小さい場合は加工性が低下し、5000より大きい場合は粘度が高く取り扱いが困難である。式(2)で示される化合物の分子量は、好ましくは1200以上であり、より好ましくは1500以上である。また、式(2)で示される化合物の分子量は、好ましくは4000以下であり、より好ましくは3500以下である。 The molecular weight of the compound shown by Formula (2) is 1000-5000. When the molecular weight is less than 1000, the processability is reduced, and when it is more than 5,000, the viscosity is high and handling is difficult. The molecular weight of the compound represented by the formula (2) is preferably 1200 or more, more preferably 1500 or more. Further, the molecular weight of the compound represented by the formula (2) is preferably 4000 or less, more preferably 3500 or less.
さらに本発明の水溶性切削油は、防錆剤、消泡剤、防腐剤、金属不活性化剤、摩擦調整剤などの添加剤を併用することができる。防錆剤としては、カルボン酸のアルカノールアミン塩、ジカルボン酸のアルカノールアミン塩、アルキルベンゼンスルフォネート、ジノニルナフタレンスルフォネート、アルケニルコハク酸誘導体が挙げられる。消泡剤としては、シリコーン油、フルオロシリコーン油、フルオロアルキルエーテル、ポリアルキレングリコール系消泡剤等が挙げられる。金属不活性化剤としては、ベンゾトリアゾール、チアゾール、イミダゾリン、ピリミジン誘導体等が挙げられる。摩擦調整剤としては、脂肪酸、脂肪酸エステル、アルコール等が挙げられる。 Furthermore, the water-soluble cutting oil of the present invention can be used in combination with additives such as a rust inhibitor, an antifoamer, a preservative, a metal deactivator, a friction modifier and the like. The rust inhibitor includes alkanolamine salts of carboxylic acids, alkanolamine salts of dicarboxylic acids, alkyl benzene sulfonates, dinonyl naphthalene sulfonates, and alkenyl succinic acid derivatives. Examples of the antifoaming agent include silicone oil, fluorosilicone oil, fluoroalkyl ether, polyalkylene glycol antifoaming agent and the like. Examples of metal deactivators include benzotriazole, thiazoles, imidazolines, pyrimidine derivatives and the like. Examples of the friction modifier include fatty acids, fatty acid esters, alcohols and the like.
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。
[実施例1]
<合成例1>
5L容量オートクレーブに、3,5,5−トリメチル−1−ヘキサノール(商品名:ノナノール、KHネオケム(株)製)433g(3モル)および水酸化カリウム6gを仕込み、オートクレーブ内の空気を窒素で置換した後、撹拌しながら120℃に昇温した。次に滴下装置にてエチレンオキシド1058g(24モル)を滴下し、1時間撹拌した。さらに、滴下装置にてプロピレンオキシド523g(9モル)を滴下し、2時間撹拌した。その後、オートクレーブから反応物を取り出し、塩酸で中和してpH6〜7とし、含有する水分を除去するために、6.7kPa以下に減圧して、100℃で1時間処理した。さらに処理後に生成した塩を除去するためにろ過を行い、3,5,5−トリメチル−1−ヘキサノールのエチレンオキシド8モル・プロピレンオキシド3モルブロック共重合体を得た。1H−NMR分析により合成した化合物の構造を同定した。合成した化合物A1の構造を表1に示す。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples.
Example 1
Synthesis Example 1
In a 5 L autoclave, 433 g (3 moles) of 3,5,5-trimethyl-1-hexanol (trade name: nonanol, manufactured by KH Neochem Co., Ltd.) and 6 g of potassium hydroxide are charged, and the air in the autoclave is replaced with nitrogen Then, the temperature was raised to 120 ° C. while stirring. Next, 1058 g (24 mol) of ethylene oxide was dropped using a dropping device, and the mixture was stirred for 1 hour. Furthermore, 523 g (9 mol) of propylene oxide was dropped by a dropping device, and the mixture was stirred for 2 hours. Thereafter, the reaction product was taken out of the autoclave, neutralized with hydrochloric acid to adjust to pH 6 to 7, and the pressure was reduced to 6.7 kPa or less to remove contained water, and treated at 100 ° C. for 1 hour. Further filtration was performed to remove the salt formed after treatment to obtain an ethylene oxide 8 mole / propylene oxide 3 mole block copolymer of 3,5,5-trimethyl-1-hexanol. The structure of the compound synthesized was identified by 1 H-NMR analysis. The structure of Compound A1 synthesized is shown in Table 1.
<水溶性切削油の調製>
300mL容量4ツ口フラスコに、水134g(67重量%)、カプリル酸10g(5重量%)、セバシン酸4g(2重量%)、トリエタノールアミン30g(15重量%)を入れ、60℃で30分間撹拌した。これを25℃まで冷却して、化合物A1(1重量%)、ポリアルキレングリコール誘導体20g(10重量%)を加え、30分間撹拌し、水溶性切削油を調製した。
なお、本例で用いるポリアルキレングリコール誘導体はポリプロピレンオキシド・ポリエチレンオキシド・ポリプロピレンオキシドトリブロック共重合体であり、プロピレンオキシドの付加モル数の合計は28モル、エチレンオキシドの付加モル数は11モルであり、分子量は2100であり、1%水溶液の曇点は33℃である。
調製した水溶性切削油の組成を表2に示す。
<Preparation of water-soluble cutting oil>
In a 300 mL four-necked flask, 134 g (67% by weight) of water, 10 g (5% by weight) of caprylic acid, 4 g (2% by weight) of sebacic acid, and 30 g (15% by weight) of triethanolamine are added. Stir for a minute. The mixture was cooled to 25 ° C., compound A1 (1% by weight) and 20 g (10% by weight) of a polyalkylene glycol derivative were added, and the mixture was stirred for 30 minutes to prepare a water-soluble cutting oil.
The polyalkylene glycol derivative used in this example is a polypropylene oxide-polyethylene oxide-polypropylene oxide triblock copolymer, and the total addition mole number of propylene oxide is 28 moles, and the addition mole number of ethylene oxide is 11 moles, The molecular weight is 2100 and the cloud point of a 1% aqueous solution is 33.degree.
The composition of the prepared water-soluble cutting oil is shown in Table 2.
<25℃での分離の有無の評価>
調製した水溶性切削油100gを100mL容量ガラス瓶に入れ、25℃に調温したときの分離の有無を以下の基準で評価した。分離しなかったものについては、25℃の恒温槽で3ヶ月間静置した後、分離の有無を同様の基準で評価した。結果を表3に示す。
○:分離することなく均一である
×:分離している
<Evaluation of presence or absence of separation at 25 ° C.>
100 g of the prepared water-soluble cutting oil was placed in a 100 mL glass bottle, and the temperature was adjusted to 25 ° C. The presence or absence of separation was evaluated based on the following criteria. About what did not separate, after leaving still in a 25 degreeC thermostat for 3 months, the presence or absence of isolation | separation was evaluated by the same reference | standard. The results are shown in Table 3.
○: uniform without separation ×: separated
<濡れ性の評価>
水溶性切削油を水で10倍に希釈して10倍希釈液を調製した。この10倍希釈液のアルミニウム板(JIS H4100に定めるA1050P)に対する接触角を測定し、以下の基準で評価した。結果を表3に示す。
◎:接触角30°未満
○:接触角30°以上40°未満
×:接触角50°以上
<Evaluation of wettability>
The water-soluble cutting oil was diluted tenfold with water to prepare a tenfold dilution. The contact angle of the 10-fold diluted solution to the aluminum plate (A1050P specified in JIS H4100) was measured and evaluated according to the following criteria. The results are shown in Table 3.
:: Contact angle less than 30 ° ○: Contact angle 30 ° or more and less than 40 ° ×: Contact angle 50 ° or more
<低起泡性の評価>
水溶性切削油の10倍希釈液30gを100mLガラス瓶に入れ、25℃に調温した後、手で10秒間振とうした。振とう直後の液面からの泡の高さを測定し、以下の基準で低起泡性を評価した。結果を表3に示す。
◎:泡立ち5mm未満
○:泡立ち5mm以上10mm未満
×:泡立ち30mm以上
<Evaluation of low foamability>
In a 100 mL glass bottle, 30 g of a 10-fold diluted solution of a water-soluble cutting oil was placed, temperature was adjusted to 25 ° C., and then it was shaken by hand for 10 seconds. The height of the foam from the liquid surface immediately after shaking was measured, and the low foamability was evaluated based on the following criteria. The results are shown in Table 3.
◎: Less than 5 mm of bubbling ○: More than 5 mm and less than 10 mm of bubbling ×: 30 mm or more of bubbling
<気泡の消失性の評価>
水溶性切削油の10倍希釈液30gを100mLガラス瓶に入れ、25℃に調温した後、手で10秒間振とうした。5分間静置後の液面からの泡の高さを測定し、以下の基準で気泡の消失性を評価した。結果を表3に示す。
◎:泡立ち5mm未満
○:泡立ち5mm以上10mm未満
×:泡立ち30mm以上
<Evaluation of the disappearance of bubbles>
In a 100 mL glass bottle, 30 g of a 10-fold diluted solution of a water-soluble cutting oil was placed, temperature was adjusted to 25 ° C., and then it was shaken by hand for 10 seconds. The height of the foam from the liquid surface after standing for 5 minutes was measured, and the defoaming property of the foam was evaluated based on the following criteria. The results are shown in Table 3.
◎: Less than 5 mm of bubbling ○: More than 5 mm and less than 10 mm of bubbling ×: 30 mm or more of bubbling
[実施例2〜6]
実施例1と同様の方法で、表1に示す式(1)で示される化合物A2〜A5を合成し、表2に示すように、実施例2〜6の各水溶性切削油を調製し、評価を行った。結果を表3に示す。
[Examples 2 to 6]
Compounds A2 to A5 represented by the formula (1) shown in Table 1 are synthesized in the same manner as in Example 1, and as shown in Table 2, water-soluble cutting oils of Examples 2 to 6 are prepared, I made an evaluation. The results are shown in Table 3.
[比較例1]
式(1)で示される化合物を添加しないこと以外は実施例1と同様の方法で、表2に示す水溶性切削油を調製し、評価を行った。結果を表3に示す。
Comparative Example 1
A water-soluble cutting oil shown in Table 2 was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the compound represented by the formula (1) was not added. The results are shown in Table 3.
[比較例2〜8]
実施例1と同様の方法で、表1に示す式(1)で示される化合物a1〜a7を合成し、表2に示す水溶性切削油の調製、評価を行った。結果を表3に示す。
[Comparative Examples 2 to 8]
Compounds a1 to a7 represented by Formula (1) shown in Table 1 were synthesized by the same method as Example 1, and preparation and evaluation of a water-soluble cutting oil shown in Table 2 were performed. The results are shown in Table 3.
[比較例9]
式(1)で示される化合物の代わりに、3,5,5−トリメチル−1−ヘキサノールのエチレンオキシド8モル・ブチレンオキシド2モルブロック共重合体a8を用いたこと以外は実施例1と同様の方法で、表2に示す水溶性切削油を調製し、評価を行った。結果を表3に示す。
Comparative Example 9
The same method as in Example 1 except that ethylene oxide 8-mole butylene oxide 2-mole block copolymer a8 of 3,5,5-trimethyl-1-hexanol was used instead of the compound represented by the formula (1) Then, a water-soluble cutting oil shown in Table 2 was prepared and evaluated. The results are shown in Table 3.
[比較例10]
式(1)で示される化合物の代わりに、イソステアリン酸のエチレンオキシド7モル・プロピレンオキシド2モルブロック共重合体a9を用いたこと以外は実施例1と同様の方法で、表2に示す水溶性切削油を調製し、評価を行った。結果を表3に示す。
Comparative Example 10
Water-soluble cutting shown in Table 2 in the same manner as in Example 1 except that ethylene oxide 7 mole / propylene oxide 2 mole block copolymer a9 of isostearic acid was used instead of the compound represented by the formula (1) The oil was prepared and evaluated. The results are shown in Table 3.
[比較例11]
式(1)で示される化合物の代わりに、2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオールのエチレンオキシド10モル付加物a10を用いたこと以外は実施例1と同様の方法で、表2に示す水溶性切削油を調製し、評価を行った。結果を表3に示す。
Comparative Example 11
Example 1 is the same as Example 1 except that ethylene oxide 10-mole adduct a10 of 2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol is used instead of the compound represented by formula (1) The water-soluble cutting oil shown in Table 2 was prepared and evaluated by The results are shown in Table 3.
表3の結果から、実施例1〜6の水溶性切削油は、分離を起こすことなく安定であり、金属への濡れ性が高く、気泡の消失性が高く、さらに起泡性が十分に低いことがわかる。実施例1〜6の水溶性切削油を用いて切削を行った結果、金属加工の精度を向上させることができ、工具寿命を延長させることができた。 From the results in Table 3, it is found that the water-soluble cutting oils of Examples 1 to 6 are stable without causing separation, have high wettability to metal, high ability to eliminate air bubbles, and sufficiently low foamability. I understand that. As a result of performing cutting using the water-soluble cutting oil of Examples 1-6, the precision of metal processing could be improved and the tool life could be extended.
これに対して比較例1は、本発明の式(1)で示される化合物を用いていないため、金属への濡れ性が不十分であった。 On the other hand, Comparative Example 1 did not use the compound represented by the formula (1) of the present invention, so the wettability to metal was insufficient.
比較例2は、式(1)で示される化合物の炭素数2〜3のオキシアルキレン基の平均付加モル数が本発明の範囲より大きいため、金属への濡れ性が不十分であった。
比較例3は、式(1)で示される化合物のオキシプロピレン基の平均付加モル数が本発明の範囲より大きいため、水溶性切削油が分離した。
In Comparative Example 2, the wettability to metal was insufficient because the average added mole number of the oxyalkylene group having 2 to 3 carbon atoms of the compound represented by the formula (1) was larger than the range of the present invention.
In Comparative Example 3, since the average added mole number of the oxypropylene group of the compound represented by the formula (1) is larger than the range of the present invention, the water-soluble cutting oil separated.
比較例4は、式(1)で示される化合物の炭素数2〜3のオキシアルキレン基とオキシプロピレン基の合計に占める炭素数2〜3のオキシアルキレン基の割合が本発明の範囲より大きいため、金属への濡れ性が不十分であり、起泡性が高い。 In Comparative Example 4, since the ratio of the oxyalkylene group having 2 to 3 carbon atoms in the total of the oxyalkylene group having 2 to 3 carbon atoms and the oxypropylene group in the compound represented by the formula (1) is larger than the scope of the present invention , Wettability to metal is insufficient, and foamability is high.
比較例5は、式(1)で示される化合物の炭素数2〜3のオキシアルキレン基とオキシプロピレン基の合計に占める炭素数2〜3のオキシアルキレン基の割合が本発明の範囲より小さいため、水溶性切削油が分離した。 In Comparative Example 5, the ratio of the oxyalkylene group having 2 to 3 carbon atoms in the total of the oxyalkylene group having 2 to 3 carbon atoms and the oxypropylene group in the compound represented by the formula (1) is smaller than the range of the present invention , Water soluble cutting oil separated.
比較例6は、式(1)で示される化合物のアルキル基の炭素数が本発明の範囲より小さいため、金属への濡れ性が不十分であった。
比較例7は、式(1)で示される化合物のアルキル基の炭素数が本発明の範囲より大きいため、起泡性が高く、気泡の消失性が低くなった。
比較例8は、式(1)で示される化合物のアルキル基として、3,5,5−トリメチルヘキシル基の代わりに、同一炭素数のイソノニル基を用いたものであるが、起泡性が高くなった。
In Comparative Example 6, the carbon number of the alkyl group of the compound represented by the formula (1) was smaller than the range of the present invention, and the wettability to metal was insufficient.
In Comparative Example 7, since the carbon number of the alkyl group of the compound represented by the formula (1) is larger than the range of the present invention, the foamability is high and the defoamability of the bubbles is low.
Comparative Example 8 uses an isononyl group having the same carbon number as the alkyl group of the compound represented by the formula (1) instead of the 3,5,5-trimethylhexyl group, but the foamability is high. became.
比較例9は、式(1)で示される化合物の代わりに3,5,5−トリメチル−1−ヘキサノールのエチレンオキシド8モル・ブチレンオキシド2モルブロック共重合体を用いているので、水溶性切削油が分離した。
比較例10は、式(1)で示される化合物の代わりに、イソステアリン酸のエチレンオキシド7モル・プロピレンオキシド2モルブロック共重合体を用いているので、水溶性切削油が経時的に分離し、起泡性が高くなった。
比較例11は、式(1)で示される化合物の代わりに、2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオールのエチレンオキシド10モル付加物を用いているので、金属への濡れ性が不十分であった。
In Comparative Example 9, a water-soluble cutting oil is used since ethylene oxide 8-mole butylene oxide 2-mole block copolymer of 3,5,5-trimethyl-1-hexanol is used instead of the compound represented by the formula (1). Separated.
In Comparative Example 10, since the ethylene oxide 7 mole / propylene oxide 2 mole block copolymer of isostearic acid is used instead of the compound represented by the formula (1), the water-soluble cutting oil is separated over time, and the rise occurs. Foaminess has increased.
Comparative Example 11 uses a 10-mole ethylene oxide adduct of 2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol instead of the compound represented by the formula (1). The wettability to the surface was insufficient.
Claims (1)
R1−O−(EO)m−(PO)n−H ・・・(1)
(式(1)において、
R1は3,5,5−トリメチルヘキシル基である。
EOはオキシエチレン基である。
POはオキシプロピレン基である。
mはオキシエチレン基の平均付加モル数であり、1〜10である。
nはオキシプロピレン基の平均付加モル数であり、1〜5である。
m/(m+n)は0.40〜0.90である。)
Z−[O−(AO) a −(PO) b ] c −H ・・・(2)
(式(2)において、
Zは1〜6価のアルコールの水酸基を除いた残基である。
AOは炭素数2〜3のオキシアルキレン基であり、AO中のオキシエチレン基の割合は70〜100重量%である。
POはオキシプロピレン基である。
aは炭素数2〜3のオキシアルキレン基の平均付加モル数であり、1〜20であり、bはオキシプロピレン基の平均付加モル数であり、3〜40であり、cは1〜6であり、a×cは3〜30であり、b×cは10〜70であり、a/(a+b)は0.05〜0.55である。
式(2)の化合物の分子量は1000〜5000である。)
A water-soluble metalworking oil comprising (a) a compound represented by the formula (1) , (b) a compound represented by the formula (2) and (c) water .
R 1 -O- (EO) m- (PO) n -H (1)
(In the formula (1),
R 1 is a 3,5,5-trimethylhexyl group.
EO is an oxyethylene group.
PO is an oxypropylene group.
m is an average added mole number of the oxyethylene group and is 1 to 10.
n is an average added mole number of the oxypropylene group and is 1 to 5;
m / (m + n) is 0.40 to 0.90. )
Z- [O- (AO) a- (PO) b ] c- H (2)
(In formula (2),
Z is a residue from which a hydroxyl group of a 1 to 6-hydric alcohol is removed.
AO is a C2-C3 oxyalkylene group, The ratio of the oxyethylene group in AO is 70 to 100 weight%.
PO is an oxypropylene group.
a is an average added mole number of an oxyalkylene group having 2 to 3 carbon atoms, is 1 to 20, b is an average added mole number of an oxypropylene group, is 3 to 40, and c is 1 to 6 A x c is 3 to 30, b x c is 10 to 70, and a / (a + b) is 0.05 to 0.55.
The molecular weight of the compound of formula (2) is 1000 to 5000. )
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