JPH01195A - 水溶性切削油組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は水溶性切削油組成物に関する。さらに詳しくは
、不飽和二重結合を有する、動植物油脂またはその硬化
油をエポキシ化後、ヒドロキシル化して得られるヒドロ
キシル化油脂またはそのアルカリ金属塩もしくはアミン
塩を用いることにより、乳化安定性、潤滑性、防錆性、
防腐性にすぐれ、かつ起泡力が極めて低い特性を有する
、切削後研摩を必要としない切削並びに重切削が行える
水溶性切削油組成物に関するものである。

〔従来の技術〕

′従来水溶性切削油剤として、塩素またはイオウを含む
化合物を用いたもの（１）、アルカノールアミン等のア
ミン化合物を用いたもの（２）、または脂肪酸のアルカ
リ金属またはアミンの塩を含むもの（３）等が、しばし
ば用いられている。また上記の化合物を鉱物油、高級脂
肪酸エステル等の疎水性物質に界面活性剤を併用してエ
マルジョンとして用いるものが知られている。

しかしながら塩素、イオウを含む化合物を用いたものは
極圧性があり、潤滑性はすぐれているが、錆が発生し易
いと云う問題を有している。またアルカノールアミンを
用いたものは防錆性、消泡性にすぐれているが、潤滑性
が劣り、一般鋼材の研削加工に用い得るに過ぎない、ま
た脂肪酸のアルカリ金属やアミンの塩を含゛むソルブル
型切削油は洗浄性、防錆性にすぐれているが、極圧添加
剤を加えて、潤滑性を向上させない限り、切削加工には
用い得ない、また鉱物油をベースとしたエマルジヲン型
切削油は、水溶性切削油中量も潤滑性がすぐれているた
め、鋼、鋳鉄、非鉄金属の切削加工に広く適用されてい
るが、廃エマルジョンの処理並びに切削に伴う廃水の処
理に設備を要し、多大の費用を要する点及び長期間使用
するとエマルジョン安定性が低下する点、及び腐敗し易
いと云う問題点を有している。またエマルジョン型切削
油では鉱物油より動植物油脂や脂肪酸エステル等の油脂
系のベースの方が潤滑性がすぐれ、重切削等の厳しい条
件下での切削加工に向いていることは知られているが、
エマルジョンとしての安定性が鉱物油に比較して極めて
悪く、基油としての使用はもちろん、鉱物油に多量に混
合して用いることは出来ない欠点がある。

〔本発明の解決すべき問題点〕

以上のような従来の水溶性切削油に対して、鉱物油等の
疎水性物質を出来る限り使わず、油脂等の疎水性物質と
アクリル酸アミドの重合物を併用する方法（４）（特開
昭５９−２２７９８５）、酸化パラフィンのカルボキシ
ル基を中和した塩とリシノール酸重縮合物の塩を用いる
方法（５）（特開昭５９−７１３９４）、ヒドロキシル
化脂肪酸の塩を用いる方法（６）（特開昭６Ｏ−８８０
９６）等が報告されている。（４）の方法は潤滑性は良
いが、防錆性に劣る欠点があり、（５）、（６）の方法
は、防錆性、洗浄性にすぐれているが、潤滑性が劣って
おり、（４）〜（６）に共通している欠点は防腐性に劣
ることである。

以上のように従来のエマルジョン型切削油の潤滑性を保
ち得るようにすると防錆性、洗浄性、防腐性が劣り、防
錆性、洗浄性を向上させると潤滑性が劣ると云う従来の
切削油の持つ欠点を解決したものは存在しない。

これらの問題点に着目して、本発明者らが鋭意検討を行
った結果、可溶化物またはエマルジョンとなる水溶性切
削油において、乳化安定性、潤滑性、防錆性、防腐性に
すぐれ、かつ起泡力が極めて低く、切削後の研磨を必要
としない切削や型切　５削ができるすぐれた水溶性切削
油組成物を得ることに成功し、本発明に到ったものであ
る。

〔問題を解決する具体的手段〕

すなわち、本発明は不飽和二重結合を有する、動植物油
脂またはそれらの硬化油を出発原料とし、ロキシル基を
生成せしめ、ヒドロキシル価（以下ｒＯＨＶＪと記す）
が１００〜４５０と、オキシラン価（以下ｒＯＸＶＪと
記す）が０．０５〜５．０の性状を有するヒドロキシル
化油脂（以下これをｒＯＨ化油脂」と記す）をそのまま
、またはアルカリ金属もしくはアルカノールアミンで中
和して塩としたものを用いることにより、乳化安定性、
潤滑性、防錆性、防腐性にすぐれ、かつ起泡性のほとん
どない、反って他の物質による起泡に対しては発泡を抑
制するか消泡するという作用を有するすぐれた水溶性切
削油組成物を得ることに成功したものである。

本発明に用いる不飽和二重結合を有する、動植物油脂ま
たはそれらの硬化油としては、トリグリセライド分子中
に平均少なくとも２ケの不飽和二重結合を有することが
必要であり、これはヨウ素価（以下ＩＶと記す）として
５５以上であるのが望ましく、より好ましくは、８０以
上である。これらに用い得る動植物油脂としては、パー
ム油、アマニ油、キリ油、大豆油、ナタネ油、ヒマワリ
油、サフラワー油、オリーブ油、綿実油、米糠油、牛脂
、豚脂、タラ油、イワシ油、サバ油、イカ油、オレンジ
ラフイー等が挙げられ、またこれらの硬る。これらの動
植物油脂及びそれらの硬化油より選ばれた１種または２
種以上を本発明の原料として用いる。これらの油脂原料
をエポキシ化し、次いで生成したエポキシ環の一部また
は大部分を開環してＯＨ化油脂を得るのであるが、エポ
キシ化反応及びヒドロキシル化反応は、特願昭６１−２
８７４１１、に記載の方法により行った。

ＯＨ化油脂は、その分子中にヒドロキシル基とオキシラ
ン基を存するが、ヒドロキシル基の存在により油脂が親
水化し、水に可溶性または乳化性を有すると共に、消泡
性も有する低起泡性を有し、さらに洗浄性を有するＬの
である。またヒドロキシル基とオキシラン基の両方を有
することにより、細菌、バクテリア等の繁殖を抑制し、
防腐性を有するものであり、かつＯＨ化油脂はトリグリ
セリド構造を有しているため、金属表面に吸着後の油膜
強度が高く°、鉱物油をベースとするエマルジョン型切
削油に比較して潤滑性にすぐれ、切削後の研磨を必要と
しない切削や超合金の切削が行えるものであり、従来の
水溶性切削油にない特性を有するものである。

通常の界面活性剤はその分子が疎水基と親水基の 琵二つに分かれているが、本発明に用いるＯＨ化油脂は
、トリグリセリドを構成する３ケの脂肪酸基の末端に疎
水基があり、他方に３ケのエステル基を有しており、疎
水基とエステル基の間にヒドロキシル基とオキシラン基
があり、ヒドロキシル基が親水基として働き、疎水基−
親水基−エステル基の構造を有し、エステル基もヒドロ
キシル基より見れば疎水性が高く、従って疎水基の間に
親木基があると云う、従来の界面活性剤より見ると、特
異な構造を有する界面活性物質である。このような構造
より由来するものと思われるが、ＯＨ化油脂を用いるこ
とにより、従来の水溶性切削油では乳化剤として界面活
性剤を２０〜４０％の多量を用いるのに対して、本願発
明では、ＯＨ化油脂またはその中和物そのものが乳化性
を有し、かつ潤滑性向上剤として働くため、従来のよう
に多量に乳化剤を使う必要がなく、廃液処理が困難であ
ると云う問題も小さく、容易に処理できる特長を有して
いる。

ここに用いるＯＨ化油脂はＯＨＶ　１００〜４５０、Ｏ
Ｘ　Ｖｏ、０５〜５．０を有し”ｔ’イるが、ＯＨＶが
１００以下であると界面活性が低く、親水性、乳化性を
ほとんど有しない。またＯＨＶが４５０以上では親水性
が高く、水に透明に溶解し、乳化性も極めて高くはなる
が、ＯＸｖが低くなるので防腐性が低下するか、はとん
どな（なる。親水性や乳化性のある範囲としてはＯＨＶ
が１８０〜・３６０であるのが好ましく、同時に防腐性
を持つためにはＯＸｖは０．０５〜５．０　（７）範囲
が必要であるが、ＯＸ　Ｖｏ、０５以下では防腐性がほ
とんどなく、また５、０以上では、親水性、乳化性及び
防腐性が低下してくる。防腐性よりみて、ＯＸｖの好ま
しい範囲は０．１〜４．０である。

以上のような性状を有するＯＨ化油脂を水溶性切削油と
して用いるには、ＯＨ化油脂のＯＨＶが高く、十分な親
水性を有し、そのままで水に可溶化する場合、または水
中に安定に分散する場合には、０１（化油脂を単体で水
中に溶解または分散して用いる。また水への溶解性また
は分散性が十分でない時にはＯＨ化油脂の製造中に生じ
たカルボキシル基をアルカリ金属またはアルカノールア
ミン、アンモニア等で中和して塩とした後用いることで
、水への溶解性または分散性が向上する。それでも分散
性が十分でない場合には乳化剤を添加して用いる。

またＯ　Ｈ化油脂またはその中和物を鉱物油と混合して
用いることもできる。その場合に両者を混合しても均一
に溶解しない時には、脂肪酸エステル、脂肪酸、界面活
性剤等を加えて、溶解するようコントロールする。その
他の油脂や極圧添加剤を適宜に加えて、潤滑性や極圧性
をコントロールして用いることができる。ＯＨ化油脂ま
たはその中和物と鉱物油の比率は各々重量比で１〜４：
９〜６であるのが好ましい。

ここに用いる鉱物油としてはマシン油（ＪＩＳ　Ｋ−２
２３８）　、タービン油（ＪＩＳ　Ｋ　−２２１３）　
、軽油（ＪＩＳ　Ｋ　−２２０４）　、ギヤー油（ＪＩ
Ｓ　Ｋ−２２１９）、流動パラフィン（ＪＩＳ　Ｋ−２
２３１）等が挙げられ、これらは各々のＪＩＳに規定さ
れているものをすべて用い得る。

またその他の基油または油性剤として、ジエステル、ヒ
ンダーエステル等の合成油、動植物油脂、及び動植物油
脂を分解して得られる脂肪酸のアルコールエステル等が
挙げられる。

また界面活性剤としては、アニオン系及び非イオン系の
界面活性剤が主に使用されており、アニオン系界面活性
剤として脂肪酸石鹸、ナフテン酸石鹸、アルキル硫酸エ
ステル塩、動植物油の硫酸化油、石油スルホン酸塩等が
挙げられ、また非イオン系界面活性剤としては、高級ア
ルコール、アルキルフェノール、脂肪酸等にオキシエチ
レンを付加反応させて得られるポリオキシエチレン系非
イオン活性剤や、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリ
ン脂肪酸エステル等の多価アルコールエステル系非イオ
ン活性剤及び脂肪酸ジェタノールアミド等の脂肪酸アル
キロールアミド型活性剤等が挙げられる。

防錆剤としては、上記の脂肪酸石鹸、スルホン酸塩等の
他に、トリエタノールアミン等のアミン類、カルボン酸
アミド、アルキルリン酸エステル等の有機系防錆剤や、
無機系防錆剤としての亜硝酸塩、りん酸塩、はう酸塩等
が挙げられる。

また極圧添加剤としては、塩素化パラフィン、塩素化脂
肪酸、硫化油脂、アルキルホスフェート、アルキルホス
ファイト、二硫化モリブデン、グラファイト等が挙げら
れる。

その他エチレングリコール、プロピレングリコール等の
流動点降下剤や、ポリエチレングリコール、ＣＭＣポリ
アクリル酸ソーダ等の増粘剤等を必要に応じて適宜混合
して用い得る。

以上述べたように、ＯＨ化油脂を用いて得られる水溶性
切削油組成物は、水に可溶化または乳化して、安定なエ
マルジョンを形成し、そのエマルジョンを用いて金属の
切削加工を行うことにより高い切削性が得られると共に
、加工後の金属の防錆性に優れ、かつそのエマルジョン
は発泡性カ極めて低く、もし発泡成分の存在に対しては
、発泡を抑制するまたは消泡し、さらに長期間の使用に
よるエマルジョンの腐敗を防止すると云う特性を有して
いる。

〔実施例〕

以下実施例を用いて本発明の詳細な説明する。

まず表−１に示す性状を有するＯＨ化油脂（測定例１〜
７）を合成し、親水性の低いものは、中和して、それら
につき、乳化安定性、起泡性、耐圧性を測定し、その結
果を表−１に示した。

測定例の試料の合成は特願昭６１−２８７４１１に記載
の方法により、試験の方法は次のように行った。

ｉ）乳化安定性：各試料の１０重量％水溶液１０〇−を
目盛高さ２００ＩＩＩｌｌの１００−盲栓メスジリンダ
−に採り、１分間共振後、静置して、２４．４８時間後
の溶液層の高さ（＋ｗｍ）を測定する。

ｉｉ　）起泡性：各試料の５重量％水溶液又は水分散液
１０−を１００−の盲栓メスシリンダーに取り、振盪機
にて、２０℃１分間振盪し停止直後及び５分後の起泡力
を起泡の高さ（１１１−）により測定した。

ｉｉｉ　）耐圧性ニジエル型四球式摩擦試験機を用い、
測定例１〜７いずれも、ＯＨ化油脂（未中和）をそのま
ま給油し、２０℃、６００ｒｐｍにおける耐圧荷重（ｋ
ｓｒ／ｃｄ）を測定した。

表−１の結果より、測定例１は中和しなくても水に成る
程度まで分散し、はとんど起泡性もないが、耐圧性が著
しく低く、切削性が劣る。測定例２．３は中和しなけれ
ば水に分散せず、耐圧性も成る程度あるが、起泡性が著
しく大きく、水溶性切削油として用いるには適さない、
測定例４は中和することで乳化安定性が良く、起泡性も
低く、耐圧性は極めて高く、水溶性切削油に適している
。

測定例５は中和しなくても水溶性にすぐれ、その安定性
も高く、起泡力は小さく、耐圧性も高く、水溶性切削油
に向いている。測定例６はそのままで水に分散し、起泡
性も低いが耐圧性が良くない。

測定例７は水に対して溶解し、その安定性にもすぐれ、
かつ起泡性もなく、水溶液としては申し分ないが、耐圧
性が低く、切削油には用いることは出来ない。

（以下余白） 実施例１　鯨油を主とした混合魚油（ＩＶ１８０．５、
鹸化価（以下ｒｓＶＪと記す）１９１．１）を原料とし
て、エポキシ化後ヒドロキシル化して０ＨＶ２６４．Ｏ
ｌＯＸ　Ｖ　Ｏ，５、Ａ　Ｖ６８．５（７）　ＯＨ化油
脂（Ａ）を得た。

ＯＨ化油脂（Ａ＞６０重量部にトリエタノールアミン（
以下ｒＴＥＡＪと記す）４０重量部を加え、よく混合し
て切削油（Ａ）を得た。

実施例２　大豆白絞油（Ｉ　Ｖ　１３３．６．５Ｖ１９
１．９）を原料としてエポキシ化しＯＨＶ　１９０．２
、ＯＸ　Ｖ　３．８、Ａ　Ｖ２４．８（７）　ＯＨ化油
脂（Ｂ）を得た。

ＯＨ化油脂（Ｂ）　９１．５重量部にＴ　Ｅ　Ａ　８．
５重量部を加え、中和後よく混合し、（Ｂ）中和物を得
た。

ＣＢ）中和物８２重量部にターシャリ−ノニルポリサル
ファイド５重量部とラウリルリン酸モノエステルＴＥＡ
塩１３重量部を加え、よく混合し、切削油（Ｂ）を得た
。

実施例３　実施例１で用いたと同じ混合魚油をエポキシ
化しテ０ＨＶ４３０、ＯＸ　Ｖ　Ｏ，２、ＡＶｏ、０５
のＯＨ化油脂（Ｃ）を得、このＯＨ化油脂を中和せず、
そのまま切削油（Ｃ）として用いた。

実施例４　実施例３で得たＯＨ化油脂（Ｃ）７５重量部
に１号スピンドル油２５重量部を加え、よく混合して切
削油（Ｄ）を得た。

実施例５　実施例１で用いたと同じ混合魚油をエポキシ
化して、０ＨＶ３０３、ＯＸ　Ｖ　１．２、ＡＶ３０．
２のＯＨ化油脂を得た。これ６１重量部に対し、ＴＥＡ
３９重量部を加え、中和物（Ｅ）を得る。中和物（Ｅ）
７７部と油２３部を混合し、切削油（Ｅ）を得た。

以上のようにして得られた切削油（Ａ）〜（Ｅ）に比較
例１．２を各々調製し、これらにつき乳化安定性、防腐
性、防錆性、切削性能、面あらさの項目の測定を行った
。

切削時の乳化安定性、防腐性、防錆性については実施例
、比較例の合計７点を並べ同一条件下で試験を行った。

また切削性能の試験は、実施例１．３．４と比較例１の
４点については、被削材に軟鉄を用いたブローチ加工を
、また実施例２．５と比較例２の３点については被削材
に合金鋼を用いた研削加工を行い、各々比較した。

比較例１．２の内容と試験方法は次の通りｉ）比較例 比較例１：鉱物油を基油とし、それに塩素系極圧添加剤
と乳化剤を加えた乳化 型切削油 比較例２：高級脂肪酸のＴＥＡ塩をベースとし、それに
乳化剤を加えた水溶性 切削油 ｉｉ　）切削時の乳化安定性試験 り 各試料の５％水溶液を１０（ｌｄ！ＩＩ製し、それを用
いて帯鋸盤による被削材の切断を２万回まで行い、その
間における溶液の安定性を油層の分離の有無を肉眼によ
り判定し、油層の分離が観察された時の切断回数で結果
を示した（表−２）○　切削の条件 ・機　械　名　　　帯鋸盤 同材質　５ＫＨ５７ ・被削材　３４５Ｇ　（８０φＸ６２０ｗｎ＋）・同硬
さ（ＨＢ）　　　１７４〜１７６・切削速度　　２００
ｍ／ｗｉｎ ・切削剤流速　　　ＩＱｌ／５ｉｎ ｉｉｉ　）防腐性試験 ｉ）の乳化安定性試験において被削材を１万回切断後の
各試料溶液を濾過した後、その濾液２ｇを採り、トリプ
トソーヤ寒天培地１０ｇに加え混合し、容器に入れ、３
７℃の卿卵器に３０日間静置し、その間１．７、工４．
３０日経過後の状況を、顕微鏡で観察し、雑菌の有無を
士で判定した。その結果を表−２に示す。

ｉｖ）防錆性試験 ｉ）の乳化安定性試験において被削材を１万三角フラス
コに入れ、密栓して６０℃の恒温槽に入れ、４８時間静
置した。その間０．１０．２４．４８時間経過時におい
て、鋳鉄切屑の発錆状況を肉眼で観察し、次の基準によ
り評価し、その結果を表−２に示す。

◎：請の発生なし ○：わずかに鯖の発生がある。

×：顕著な発生が見られる。

■）切削性試験 実施例１．３．４と比較例１の各試料の１０重量％溶液
を用いて、以下に述べる条件下で被削材１０枚につき表
面ブローチ試験を行い、その切削抵抗値を測定し、その
平均値を求めた。

○　切削条件 試験機名　表面ブローチテスター 工具名　６枚刃表面ブローチ（８０μ／刃）すくい角：
１５度 にげ角　：２度 同材質５ＫＨ５５ 被削材　５Ｃｒ２２　（プリネル硬度：８５〜９３）切
削速度　４ｍ／ｌｌｌ１ｎ ｖｉ）表面あらさ 切削性試験を行った後の被削材１０枚につき、表面をｎ
−ヘキサンで払拭して清浄化後、触針式表面あらさ計で
表面あらさを測定し、１０枚の平均値を求めた。

溶液を用いて、以下に述べる条件下で平面研削盤により
ストローク数を１００〜５００に変えて、各ストローク
につき被削材１０枚の研削を行い、研削抵抗値を測定し
た。

○　研削条件 試験機名　　　　　平面研削盤（ＰＳＧ−５ＢＶ型）研
削方式　　　　　プランジカット 被削材：材質　　　Ｔｉ−６ＡＬ−４Ｖ：形状　　　１
００Ｘ４．７Ｘ７０ｍｍ：硬度（ＩＩＢ）　　５６２ 砥　石：仕様　　　ＷＡ８０Ｋ　８　Ｖ：寸法　　　２
０５φ×１９１１Ｉｍ 以上の測定結果、表−２に乳化安定性、防腐性、防錆性
の試験の結果を、表−３に切削性と表面あらさの試験結
果を、表−４に研削性の試験結果を示した。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明の水溶性切削油組成物は不飽
和二重結合を有する、動植物油脂またはその硬化油より
誘導して得られるヒドロキシル価１００〜４５０、オキ
シラン価０．０５〜５．０を有するヒドロキシル化油脂
またはその中和物を用いるものであり、従来の水溶性切
削油に比較して、組成的に乳化剤を用いず、または用い
ても少量にて、極めて安定な乳化性が長期間径られると
共に、防錆剤、防腐剤を加えなくても高い防錆性及び防
腐性が得られ、これを用いて切削後研磨を必要としない
極めて表面の平滑な切削が行え、またステンレス、・超
合金等の切削も行うことができると云う効果を有する。

［以下余白］ 表−３ 表−４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、不飽和二重結合を有する、動植物油脂またはその硬
   化油より誘導して得られるヒドロキシル価１００〜４５
   ０、オキシラン価０．０５〜５．０を有するヒドロキシ
   ル化油脂またはその中和物を用いることを特徴とする水
   溶性切削油組成物。