JP6777972B2 - 水溶性金属加工油組成物およびその使用方法 - Google Patents
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Description
なお、本発明の水溶性金属加工油組成物において、各種成分を配合してなる組成物には、「各種成分を含む組成物」だけでなく、「各種成分の少なくともいずれかの成分の代わりに、当該成分が変性した変性物を含む組成物」および「各種成分のうちいずれか2成分以上が反応した反応生成物を含む組成物」も含まれる。
本組成物は、水で希釈して各種の金属加工に用いるための原液であり、下記の(A)成分、(B)成分、(C)成分、および(D)成分を配合してなる。
本組成物の(A)成分は、鉱物油、合成油、および油脂のうち、少なくともいずれか1種以上である。
鉱物油としては、例えば、パラフィン系原油、中間基系原油、またはナフテン系原油を常圧蒸留して得られる抽出油、当該常圧蒸留の残渣油を減圧蒸留して得られる抽出油、並びにこれらの抽出油を常法に従って精製することによって得られる精製油(具体的には、溶剤精製油、水添精製油、脱ロウ処理油、および白土処理油等)等が挙げられる。鉱物油の中では、ナフテン系の鉱物油が好適である。
合成油としては、例えば、ポリα−オレフィン、α−オレフィンコポリマー、ポリブテン、アルキルベンゼン、ポリオキシアルキレングリコール、ポリオキシアルキレングリコールエステル、ポリオキシアルキレングリコールエーテル、シリコーンオイル、ポリオールエステル、モノエステル、およびα−オレフィン等が挙げられる。合成油の中では、潤滑性の観点よりポリオールエステルおよびモノエステルが好ましく、これらの中でもポリオールエステルがより好適である。
油脂としては、例えば、天然油脂(例えば、牛脂、豚脂、大豆油、菜種油、米ぬか油、ひまし油、ヤシ油、パーム油、およびパーム核油等)並びに当該天然油脂の水素化物等が挙げられる。また油脂は、エステル等の合成油脂であってもよい。エステルとしては、例えば、炭素数6〜24の炭化水素基とカルボキシル基とを有するカルボン酸と、炭素数2〜18のアルコールとを反応して得られるエステル等が挙げられる。
これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意に組み合わせて用いてもよい。
なお、動粘度は、JIS K2283に準拠して測定した値である。
本組成物における(B)成分は、不飽和脂肪酸、およびその重合体からなる群から選択される少なくとも1種以上である。不飽和脂肪酸あるいはその重合体であれば、組成物の潤滑性が良好となる。
ここで、前記した不飽和脂肪酸の炭素数は12以上であり、好ましくは、14以上、より好ましくは、16以上である。この炭素数が12以上であれば、本組成物を希釈した際の液安定性、および工具摩耗の抑制効果が向上する。
これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意に組み合わせて用いてもよい。
本組成物における(C)成分は、硫黄系極圧剤である。硫黄系極圧剤としては、例えば、硫化油脂、硫化脂肪酸、硫化エステル、硫化オレフィン、ジヒドロカルビルポリサルファイド、チアジアゾール化合物、アルキルチオカルバモイル化合物、トリアジン化合物、チオテルペン化合物、およびジアルキルチオジプロピオネート化合物等を挙げることができる。
硫黄鎖長が2以上のポリスルフィドとしては、例えば、ジメチル−トリスルフィド、ジエトキシジスルフィド、エチル−ヒドロジスルフィド、ジアセチル−ジスルフィド、およびジt−ドデシルトリスルフィド等が挙げられる。
本組成物における(D)成分は、アミン化合物である。アミン化合物としては、例えば、アルカノールアミン、アルキルアミン、脂環式アミン、および芳香族アミン等が挙げられる。
アルカノールアミンとしては、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、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、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、エチルジエタノールアミン、ブチルジエタノールアミン、シクロヘキシルジエタノールアミン、フェニルジエタノールアミン、ベンジルジエタノールアミン、オレイルジエタノールアミン、ラウリルジエタノールアミン、キシリルジエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、ジブチルエタノールアミン、ジオクチルエタノールアミン、ジオレイルエタノールアミン、オクチルジプロパノールアミン、ステアリルジプロパノールアミン、トリルジプロパノールアミン、ジブチルプロパノールアミン、ジヘキシルプロパノールアミン、およびジラウリルプロパノールアミン等が挙げられる。
アルキルアミンとしては、メチルアミン、エチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、メチルエチルアミン、メチルプロピルアミン、エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、N−エチルエチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、およびペンタエチレンヘキサミン等が挙げられる。
脂環式アミンとしては、例えば、1,4−ジアミノシクロヘキサン、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシル、およびN,N−ジシクロヘキシルメチルアミン等が挙げられる。
芳香族アミンとしては、例えば、ベンジルアミンおよびジベンジルアミン等が挙げられる。
これらのアミン化合物は、さらに炭素数1〜18のアルキル基や、シクロヘキシル基、フェニル基等の環構造を有する官能基1つ以上で置換されてもよい。
これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意に組み合わせて用いてもよい。
なお、酸価は、JIS K2501に準拠した電位差滴定法により測定した値[mgKOH/g]である。また、塩基価は、JIS K2501に準拠した塩酸法により測定した値[mgKOH/g]である。
本組成物には、本発明の効果を損なわない範囲において、さらにその他任意の成分(添加剤等)を配合することができる。
その他添加剤としては、例えば、非イオン界面活性剤、金属不活性化剤、防錆剤、消泡剤、および殺菌剤等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意に組み合わせて用いてもよい。
非イオン界面活性剤としては、例えば、アルキルポリエチレングリコール、ステアリン酸ポリエチレングリコール、およびペンタエリスリットステアリン酸モノエステル等が挙げられる。配合量としては、組成物全量基準で0.1質量%以上10質量%以下程度が好ましい。
金属不活性化剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール、ベンゾトリアゾール誘導体、イミダゾリン、ピリミジン誘導体、チアジアゾール、およびチアジアゾール等が挙げられる。配合量としては、組成物全量基準で0.01質量%以上10質量%以下程度が好ましい。
防錆剤としては、例えば、ドデカン二酸のアミン塩、ノナン酸のアミン塩、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エステル、および多価アルコールエステル等が挙げられる。配合量としては、組成物全量基準で1質量%以上30質量%以下程度が好ましい。
消泡剤としては、例えば、メチルシリコーン油、フルオロシリコーン油、およびポリアクリレート等が挙げられる。配合量としては、組成物全量基準で0.01質量%以上1質量%以下程度が好ましい。
殺菌剤としては、例えば、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、パラオキシ安息香酸エステル類(パラベン類)、安息香酸、サリチル酸、ソルビン酸、デヒドロ酢酸、p−トルエンスルホン酸およびそれらの塩類、並びにフェノキシエタノール等が挙げられる。配合量としては、組成物全量基準で0.01質量%以上5質量%以下程度が好ましい。
組成物の分散安定性または液安定性は、組成物中の前記(A)〜(D)成分の内容とそれらの配合割合によっても変化する。そのため、水を必要としない場合もある。したがって、原液調製用の水の配合量は、組成物全量基準で0質量%以上50質量%以下であることが好ましく、0質量%以上20質量%以下であることがより好ましく、0質量%以上10質量%以下であることがさらに好ましい。
本組成物は、中でも、切削加工用または研削加工用として好適である。
ただし、本組成物では、原液であっても希釈液であっても、すべての配合成分が均一に溶解することを必須としない。したがって、ソルーションであってもよく、エマルジョンのような分散形態であってもよい。
なお、原液を希釈する際に用いられる水については、例えば、脱イオン水(イオン交換水)、純水、水道水、および工業用水等が使用できる。
JIS K2283に準拠し、40℃における動粘度を測定した。
(2)酸価
JIS K2501に準拠して測定した。
(3)塩基価
JIS K2501に準拠して測定した。
(4)水酸基価
JIS K0070に準拠して測定した。
(5)けん化価
JIS K2503に準拠して測定した。
表1に示す配合組成で、評価用の組成物を調製した。
各組成物の評価を以下のような方法で行った。得られた結果を表1に示す。
[液安定性の評価法]
100mLのメスシリンダー中で原液を水希釈(10体積%)し、100mLとした。24時間静置後、試料を目視にて観察し、油分の分離および浮遊、並びに不溶解物の発生がない場合をA、発生がある場合をBとして評価した。なお、比較例8の組成物は不水溶性であり、比較例9の組成物は水のみからなるため、比較例8および比較例9においては、液安定性の評価は行わなかった。
原液を水希釈(10体積%)した試験液を用いて以下の条件で切削を行った後、工具の横逃げ面摩耗幅をDIGITAL MICROSCOPE VHX−600(キーエンス製)にて測定した。なお、比較例8は不水溶性であるため、希釈せずに評価を実施した。
(6)切削条件
加工機:ヤマザキマザックNC旋盤QT−15N型
被削材:FCD450 直径97mm
切削工具:CNMA120404 UC5115(三菱マテリアル製)
ホルダ:DCLNL2020K12(三菱マテリアル製)
切削速度:250m/min
送り:0.2mm/rev
切込み量:1mm
給油量:3.7L/h
給油方式:外部給油方式
加工距離:4km
※1 ナフテン系鉱物油:40℃動粘度26mm2/s
※2 リシノール酸を窒素気流下、200℃で加熱脱水縮合することにより得られた重合脂肪酸。酸価:52mgKOH/g、けん化価:196mgKOH/g、水酸基価:20mgKOH/g
※3 エマルゲン404(花王ケミカル)
[1]
(A)鉱物油、合成油、および油脂のうち、少なくともいずれか1種以上、
(B)炭素数12以上の不飽和脂肪酸、およびその重合体からなる群から選択される少なくとも1種以上、
(C)硫黄系極圧剤、並びに
(D)アミン化合物
を配合してなり、
前記(B)成分の配合量が、組成物全量基準で5質量%以上であり、
前記(B)成分の酸価に対する前記(D)成分の塩基価の比が1より高い
ことを特徴とする水溶性金属加工油組成物。
[2]
上記[1]に記載の水溶性金属加工油組成物において、
前記(B)成分の酸価に対する前記(D)成分の塩基価の比が、1.1以上であることを特徴とする水溶性金属加工油組成物。
[3]
上記[1]または上記[2]に記載の水溶性金属加工油組成物において、
前記(A)成分の配合量が、組成物全量基準で5質量%以上であることを特徴とする水溶性金属加工油組成物。
[4]
上記[1]から上記[3]までのいずれか1項に記載の水溶性金属加工油組成物において、
前記(B)成分が、トール油脂肪酸およびその重合脂肪酸からなる群から選択される少なくとも1種以上であることを特徴とする水溶性金属加工油組成物。
[5]
上記[1]から上記[4]までのいずれか1項に記載の水溶性金属加工油組成物において、
前記(C)成分が、硫黄鎖長が2以上のポリスルフィドであることを特徴とする水溶性金属加工油組成物。
[6]
上記[1]から上記[5]までのいずれか1項に記載の水溶性金属加工油組成物において、
前記(C)成分の配合量が、組成物全量基準で1質量%以上30質量%以下であることを特徴とする水溶性金属加工油組成物。
[7]
上記[1]から上記[6]までのいずれか1項に記載の水溶性金属加工油組成物において、
切削加工用または研削加工用であることを特徴とする水溶性金属加工油組成物。
[8]
上記[1]から上記[7]までのいずれか1項に記載の水溶性金属加工油組成物を、使用時の濃度が3体積%以上となるように水で希釈して、被削材の加工に使用する
ことを特徴とする水溶性金属加工油組成物の使用方法。
[9]
上記[8]に記載の水溶性金属加工油組成物の使用方法において、
前記被削材が、鉄系材料、またはニッケル基合金からなることを特徴とする水溶性金属加工油組成物の使用方法。
Claims (13)
- (A)鉱物油、ポリオールエステル、および油脂のうち、少なくともいずれか1種以上、
(B)炭素数12以上の不飽和脂肪酸、
(C)硫黄系極圧剤、並びに
(D)アミン化合物
を少なくとも配合してなり、
前記(A)成分の40℃における動粘度が80mm2/s以下であり、
前記(B)成分の配合量が、組成物全量基準で10質量%以上であり、
前記(B)成分の酸価に対する前記(D)成分の塩基価の比が1より高く、
前記(C)成分が、硫黄鎖長が3以上のポリスルフィドであり、
前記(D)成分が、直鎖アルカノールアミンおよび脂環式アミンを共に含む
ことを特徴とする水溶性金属加工油組成物。 - 請求項1に記載の水溶性金属加工油組成物において、
前記(B)成分の酸価に対する前記(D)成分の塩基価の比が、1.1以上であることを特徴とする水溶性金属加工油組成物。 - 請求項1または請求項2に記載の水溶性金属加工油組成物において、
前記(A)成分の配合量が、組成物全量基準で5質量%以上であることを特徴とする水溶性金属加工油組成物。 - 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の水溶性金属加工油組成物において、
前記不飽和脂肪酸が、ドデセン酸、ドコセン酸、オレイン酸、リノール酸、トール油脂肪酸、リシノール酸、リノレン酸、ウンデシレン酸、エライジン酸、およびエルカ酸から選ばれる1種以上であることを特徴とする水溶性金属加工油組成物。 - 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の水溶性金属加工油組成物において、
前記(B)成分が、トール油脂肪酸であることを特徴とする水溶性金属加工油組成物。 - 請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の水溶性金属加工油組成物において、
前記(B)成分の配合量が、組成物全量基準で10質量%以上60質量%以下であることを特徴とする水溶性金属加工油組成物。 - 請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の水溶性金属加工油組成物において、
前記(C)成分が、硫黄鎖長が5以上のポリスルフィドであることを特徴とする水溶性金属加工油組成物。 - 請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の水溶性金属加工油組成物において、
前記(C)成分の配合量が、組成物全量基準で1質量%以上30質量%以下であることを特徴とする水溶性金属加工油組成物。 - 請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の水溶性金属加工油組成物において、
前記(D)成分が、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、メチルジエタノールアミン、エチルジエタノールアミン、ブチルジエタノールアミン、オレイルジエタノールアミン、ラウリルジエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、ジブチルエタノールアミン、ジオクチルエタノールアミン、ジオレイルエタノールアミン、オクチルジプロパノールアミン、ステアリルジプロパノールアミン、トリルジプロパノールアミン、ジブチルプロパノールアミン、ジヘキシルプロパノールアミン、およびジラウリルプロパノールアミンから選ばれる少なくとも1種の直鎖アルカノールアミンと、1,4−ジアミノシクロヘキサン、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシル、N,N−ジシクロヘキシルメチルアミン、およびジシクロヘキシルアミンから選ばれる少なくとも1種の脂環式アミンとを共に含むことを特徴とする水溶性金属加工油組成物。 - 請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の水溶性金属加工油組成物において、
前記(D)成分が、ジエタノールアミン及びジシクロヘキシルアミンを共に含むことを特徴とする水溶性金属加工油組成物。 - 請求項1から請求項10までのいずれか1項に記載の水溶性金属加工油組成物において、
切削加工用または研削加工用であることを特徴とする水溶性金属加工油組成物。 - 請求項1から請求項11までのいずれか1項に記載の水溶性金属加工油組成物を、使用時の濃度が3体積%以上となるように水で希釈して、被削材の加工に使用する
ことを特徴とする水溶性金属加工油組成物の使用方法。 - 請求項12に記載の水溶性金属加工油組成物の使用方法において、
前記被削材が、鉄系材料、またはニッケル基合金からなることを特徴とする水溶性金属加工油組成物の使用方法。
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