JPH06287588A

JPH06287588A - 水溶性切研削用油剤

Info

Publication number: JPH06287588A
Application number: JP9848093A
Authority: JP
Inventors: Noritoshi Obara; 宣俊小原; Nobuhiko Sei; 延彦静; Fujio Takahashi; 不二夫高橋
Original assignee: MITAJIRI CHEM IND; MITAJIRI KAGAKU KOGYO KK; Nippon Oil and Fats Co Ltd
Current assignee: MITAJIRI CHEM IND; MITAJIRI KAGAKU KOGYO KK; NOF Corp
Priority date: 1993-03-31
Filing date: 1993-03-31
Publication date: 1994-10-11

Abstract

(57)【要約】【目的】すぐれた潤滑性が得られるとともに、腐敗防
止能力や防錆能力にもすぐれ、しかも良好な分散安定性
を有して、液分離が起こりにくく、そのうえ使用後の洗
浄除去性にもすぐれた水溶性切研削用油剤を提供する。【構成】水溶性切研削用油剤の必須成分として、アル
キル基の炭素数が６〜２２のアルキルチオプロピオン酸
類とエタノ―ルアミン、ジエタノ―ルアミンなどのアル
カノ―ルアミン類との塩を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水溶性切研削用油剤に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】各種機械の製造現場で行われている、各
種金属材料の切削や研削では、作業時に種々の液状油剤
を切削面や研削面に供給することにより、切屑を除去
し、また油剤の潤滑効果や冷却効果により、被切研削材
料や工具の摩耗、発熱による損傷を防ぐようにしてい
る。

【０００３】近年、火災防止、作業環境の改善、加工装
置の自動化の進展により、今まで用いられてきた鉱物油
主体の非水溶性切研削用油剤（ＪＩＳ１種および２
種）から、皮膚への刺激性が少なく、火災発生の危険性
が低い、エマルシヨン型（ＪＩＳＷＩ種）やソリユブ
ル型（ＪＩＳＷ２種）の水溶性切研削用油剤へ転換す
る傾向が強まつている。

【０００４】これらの水溶性切研削用油剤は、鉱物油、
脂肪酸、油脂（脂肪酸グリセリンエステル）、油脂以外
の脂肪酸エステル、極圧添加剤、界面活性剤、消泡剤、
金属防錆剤、防腐・防カビ剤（殺菌剤）などを組成成分
として含み、これら成分を目的に応じて適宜混合して製
造される。

【０００５】この水溶性切研削用油剤は、通常０．５〜
３０重量％の水溶液（ク―ラント）として使用される。
このク―ラントには切研削の速度、精度および工具寿命
など、切研削に直接関わる性能（以下、これらを１次性
能という）と、防錆性能や耐劣化性能など、被加工材の
後処理や作業環境などに関連する性能（以下、これらを
２次性能という）とが要求される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、現行の水溶
性切研削用油剤には、上記の１次性能と２次性能に関し
て、以下の〜の如き問題点があつた。

【０００７】潤滑性が不十分である。（一般的な切
研削では、既存の水溶性切研削用油剤で問題なく加工で
きるが、被切研削性にとくに劣るステンレス鋼や合金鋼
などの切研削加工では、非水溶性切研削用油剤と比較し
て、切研削の精度、速度、加工精度、工具の摩耗などの
面で劣る。）

【０００８】容易に腐敗する。（切研削機械からの
作動油、潤滑油の混入などで、これら油分を栄養源とす
る微生物が発生するため、切研削用油剤が劣化し、腐敗
臭の発生やエマルシヨンの破壊による液分離の原因とな
る。）

【０００９】防錆性に乏しい。（水溶性切研削用油
剤には前述のとおり被切研削材や工具の発錆・腐食を促
進する物質が多く含まれている。）

【００１０】これらの対策として、に関しては、特開
平４−１７８５００号公報で提案されているように、硫
黄系極圧剤や金属石鹸などの添加により、１次性能の向
上を図ることが試みられている。しかし、この添加剤
は、切研削で生じる金属の新生面との反応性に富むた
め、切研削面の変色や腐食などの原因となる。

【００１１】また、に関しては、以前より、フエノ―
ル系、サリチル酸系、ホルムアルデヒド放出形などの防
腐・防カビ剤（殺菌剤）の添加が行われており、また一
例として、特開昭６０−４９０９４号公報や特開平４−
２１４７９６号公報では、特殊なアミンの添加が紹介さ
れている。

【００１２】しかし、これら防腐・防カビ剤は効力が比
較的短期間で失われることや、薬剤によつては皮膚刺激
性が問題となることなどもあり、ク―ラントの長寿命化
への障害となる。また、エマルシヨンの破壊によるク―
ラントの液分離は、エマルシヨン型やソリユブル型の油
剤では避けることが困難である。

【００１３】さらに、に関しては、各種の防錆剤の添
加が試みられているが、他の添加成分には脂肪酸、極圧
添加剤など金属の発錆および腐食を促進する物質が多く
用いられており、防錆剤の効果を阻害するという問題が
ある。

【００１４】本発明は、上記従来の事情に鑑み、すぐれ
た潤滑性が得られるとともに、腐敗防止能力や防錆能力
にすぐれ、しかも良好な分散安定性を有して、液分離が
起こりにくく、そのうえ使用後の洗浄除去性にもすぐれ
た水溶性切研削用油剤を提供することを目的としてい
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するために、鋭意検討した結果、特定のカルボ
ン酸と特定のアミンとの塩を用いた水溶性切研削用油剤
が、切削加工や研削加工に適した高い潤滑性と、長期に
わたる腐敗防止能力および防錆能力を示すとともに、分
散安定性や使用後の洗浄除去性にもすぐれていることを
見い出し、本発明をなすに至つた。

【００１６】すなわち、本発明は、つぎの式；（式中、Ｒ¹は炭素数６〜２２のアルキル基、Ｒ²は水
素原子またはメチル基である）で表されるカルボン酸
と、つぎの式；〔式中、Ｘ¹，Ｘ²は水素原子、炭素数１〜３のアルキ
ル基または−（ＣＨ₂）_z−ＯＨ（ｚは１〜３）で表さ
れるヒドロキシアルキル基、ｙは０〜２である〕で表さ
れるアミンとの塩を必須成分として含有することを特徴
とする水溶性切研削用油剤に係るものである。

【００１７】

【発明の構成・作用】本発明に用いる式（Ｉ）で表され
るカルボン酸において、アルキル基（Ｒ¹）の炭素数は
６〜２２、とくに好ましくは８〜２２である。炭素数が
６未満となると、良好な潤滑性が得られにくく、また炭
素数が２２を超えてしまうと、水への溶解性が著しく低
下する。

【００１８】このようなカルボン酸としては、たとえ
ば、ヘキシルチオプロピオン酸、ヘキシルチオ−２−メ
チル−プロピオン酸、オクチルチオプロピオン酸、オク
チルチオ−２−メチル−プロピオン酸、２−エチルヘキ
シルチオプロピオン酸、（２−エチルヘキシル）チオ−
２−メチル−プロピオン酸、デシルチオプロピオン酸、
デシルチオ−２−メチル−プロピオン酸、ドデシルチオ
プロピオン酸、ドデシルチオ−２−メチル−プロピオン
酸、テトラデシルチオプロピオン酸、テトラデシルチオ
−２−メチル−プロピオン酸、ヘキサデシルチオプロピ
オン酸、ヘキサデシルチオ−２−メチル−プロピオン
酸、オクタデシルチオプロピオン酸、オクタデシルチオ
−２−メチル−プロピオン酸、エイコシルチオプロピオ
ン酸、エイコシルチオ−２−メチル−プロピオン酸、ド
コシルチオプロピオン酸、ドコシルチオ−２−メチル−
プロピオン酸などが挙げられる。

【００１９】本発明に用いる式（II）で表されるアミン
において、Ｘ¹，Ｘ²は水素原子、アルキル基またはヒ
ドロキシアルキル基であつて、上記アルキル基またはヒ
ドロキシアルキル基の炭素数はそれぞれ１〜３、とくに
好ましくは１〜２である。これら基の炭素数が３を超え
てしまうと、水溶性の低下がみられ、また工業的に入手
が困難となる。

【００２０】このようなアミンとしては、たとえば、モ
ノエタノ―ルアミン、ジエタノ―ルアミン、トリエタノ
―ルアミン、２−アミノ−２−メチル−１，３−プロパ
ンジオ―ル、２−アミノ−２−ヒドロキシメチル−１，
３−プロパンジオ―ル、１−アミノ−２−エチル−１，
３−プロパンジオ―ルなどが挙げられる。

【００２１】本発明における塩は、式（Ｉ）で表される
カルボン酸と式（II）で表されるアミンとを、５０〜１
２０℃で撹拌，混合して、中和反応させることにより、
容易に得ることができる。ここで、カルボン酸とアミン
との混合モル比は、通常１：０．５〜１．５、好ましく
は１：０．７〜１．３である。

【００２２】本発明の水溶性切研削用油剤は、上記の塩
を必須成分とし、これに必要に応じて、各種の添加剤、
たとえば、ｐＨ調整剤、油性向上剤、極圧添加剤、防錆
剤、防腐・防カビ剤などを、潤滑性などの諸特性を損な
わない範囲内で、加えることができる。

【００２３】本発明の水溶性切研削用油剤は、これらの
成分を水に溶解（または分散）させた溶液（または分散
液）、つまりク―ラントとして、金属材料の切削・研削
の用に供される。このク―ラントにおいて、前記塩の濃
度としては、通常０．５〜５０重量％、好ましくは１〜
４０重量％、より好ましくは２〜３５重量％、さらに好
ましくは３〜３０重量％である。

【００２４】

【発明の効果】本発明の水溶性切研削用油剤は、切削加
工および研削加工に適した潤滑性、長期にわたる腐敗防
止能力、すぐれた防錆能力を有するとともに、水に任意
の割合で溶解（または分散）して、安定な溶液（または
分散液）を形成するため、ク―ラントの液分離に関する
トラブルは起こらず、そのうえ使用後の洗浄除去性にも
すぐれている。

【００２５】

【実施例】以下、本発明を、実施例により、具体的に説
明する。

【００２６】実施例１モノエタノ―ルアミン２４．４ｇ（０．４モル）を０．
８Kgのイオン交換水に溶解させ、７０℃まで昇温した。
この溶液に、オクチルチオプロピオン酸８７．３ｇ
（０．４モル）を加え、６０分間撹拌，混合して、中和
反応させた。得られた溶液にイオン交換水を加え、溶液
全体の質量を１．１２Kgとして、オクチルチオプロピオ
ン酸モノエタノ―ルアミン塩の１０重量％水溶液を得、
これを試料ａとした。

【００２７】実施例２〜８カルボン酸とアミンの種類を変えた以外は、実施例１に
準じた中和反応を行つて、下記の表１に示す７種の試料
ｂ〜ｈを得た。

【００２８】

【表１】

【００２９】比較例１カルボン酸としてブチルチオプロピオン酸を用いた以外
は、実施例１に準じた中和反応を行つて、ブチルチオプ
ロピオン酸モノエタノ―ルアミン塩の１０重量％水溶液
を得、これを試料ｉとした。

【００３０】比較例２水酸化ナトリウム１６．０ｇ（０．４モル）を０．８Kg
のイオン交換水に溶解させ、７０℃まで昇温した。この
溶液に、ドデシルチオプロピオン酸１０９．７ｇ（０．
４モル）を加え、６０分間撹拌，混合して、中和反応さ
せた。得られた溶液にイオン交換水を加え、溶液全体の
質量を１．１９Kgとして、ドデシルチオプロピオン酸ナ
トリウム塩の１０重量％水溶液を得、これを試料ｊとし
た。

【００３１】比較例３カルボン酸としてオクタデシルチオプロピオン酸を用い
た以外は、比較例２に準じた中和反応を行つて、オクタ
デシルチオプロピオン酸ナトリウム塩の１０重量％水溶
液を得、これを試料ｋとした。

【００３２】比較例４水酸化ナトリウム１６．０ｇ（０．４モル）を０．８Kg
のイオン交換水に溶解させ、７０℃まで昇温した。この
溶液に、オレイン酸〔日本油脂（株）製の「ＮＡＡ−３
４」〕１１３．０ｇ（０．４モル）を加え、６０分間撹
拌，混合して、中和反応させた。得られた溶液にイオン
交換水を加え、溶液全体の質量を１．２２Kgとして、オ
レイン酸ナトリウム塩の１０重量％水溶液を得、これを
試料ｌとした。

【００３３】比較例５モノエタノ―ルアミン２４．４ｇ（０．４モル）を０．
８Kgのイオン交換水に溶解させ、７０℃まで昇温した。
この溶液に、オレイン酸〔日本油脂（株）製の「ＮＡＡ
−３４」〕１１３．０ｇ（０．４モル）を加え、６０分
間撹拌，混合して、中和反応させた。得られた溶液にイ
オン交換水を加え、溶液全体の質量を１．３７Kgとし
て、オレイン酸モノエタノ―ルアミン塩の１０重量％水
溶液を得、これを試料ｍとした。

【００３４】比較例６市販の非水溶性切削加工用油剤（鉱物油＋不活性塩化硫
化脂肪油系；原液）を、試料ｎとした。

【００３５】比較例７市販のエマルシヨン型切削加工用油剤（鉱物油＋脂肪酸
アルカノ―ルアミン塩系；１０重量％分散液）を、試料
ｏとした。

【００３６】比較例８市販のソリユブル型切削加工用油剤（脂肪酸アルカノ―
ルアミン塩系；１０重量％水溶液）を、試料ｐとした。

【００３７】比較例９市販のソリユブル型研削加工用油剤（脂肪酸アルカリ金
属塩系；１０重量％水溶液）を、試料ｑとした。

【００３８】上記の実施例１〜８および比較例１〜９の
試料ａ〜ｑについて、下記の方法で、潤滑性試験（試験
１）、耐腐敗性試験（試験２）、防錆性試験（試験
３）、分散安定性試験（試験４）、洗浄性試験（試験
５）を行つた。これらの結果を、後記の表２に示す。な
お、同表には、ブランク試験（参考例１）として、試料
に代えイオン交換水のみを用いて試験した結果を、併記
した。

【００３９】＜試験１：潤滑性試験（耐圧荷重試験）＞
曽田式４球試験機を用い、防衛庁暫定規格ＮＤＳＸＸ
Ｋ２７４０油膜強度試験法に準拠し、各試料の耐圧荷重
を測定した。試料の供給は、スプレ―量０．５Kg／分
（圧力０．５Kgf ／cm²）、試料温度５０℃の条件で、
ギヤ―ポンプを使用し、玉押さえで固定した３個の試験
用鋼球の下方から、試料を３個の接触点の中心の空間を
通じて上方の回転鋼球に供給する方法を用いた。判定基
準は、下記のとおりである。 ◎ ：耐圧荷重１６Kgf ／cm²以上 ○ ：耐圧荷重１５Kgf ／cm²以上〜１６Kgf ／cm²
未満 △ ：耐圧荷重１４Kgf ／cm²以上〜１５Kgf ／cm²
未満 × ：耐圧荷重１４Kgf ／cm²未満

【００４０】＜試験２：耐腐敗性試験＞試料１００ｇを
入れたビ―カ―に、とうもろこし粉３．０ｇ、鋳鉄切粉
５．０ｇおよび腐敗した切削用油剤１．０mlを加えて、
３０℃の恒温槽中で２０日間静置したのちの腐敗臭を、
官能試験により評価した。判定基準は、下記のとおりで
ある。 ○ ：腐敗臭なし △ ：やや腐敗臭を感じる × ：明確な腐敗臭を感じる

【００４１】＜試験３：防錆性試験（ＪＩＳＫ２２
４６準拠）＞ＦＣ−２５鋳鉄をドライカツトすることで
得られた切屑（８〜１２メツシユ）１．５ｇをペトリ皿
に採取し、これに試料２５mlを添加した。ペトリ皿を十
分振盪したのち、４分間静置し、ついで試料を傾斜法で
除去した。ペトリ皿上の鋳鉄屑の錆の発生状況を、１２
時間後および２４時間後に観察した。判定基準は、下記
のとおりである。 ◎ ：錆の発生なし ○ ：１〜３点の錆の発生 △ ：４〜１０点の錆の発生 × ：１０点を超える錆の発生

【００４２】＜試験４：分散安定性試験＞試料１Kgを３
リツトルのビ―カ―に入れ、ホモジナイザ―を用いて、
８，０００ｒｐｍで６０分間撹拌した。撹拌終了後、６
０分間静置したのちの試料の状態を観察した。判定基準
は、下記のとおりである。 ○ ：均一に溶解または分散している × ：液表面に油分が分散している

【００４３】＜試験５：洗浄性試験＞試料を塗布した試
験片（冷間圧延鋼板：試験片寸法２７０mm×３０mm×
０．８mm）を、４９±１℃、湿度９０％の雰囲気下に、
７２０時間暴露した。暴露終了後の鋼板を６０秒間室温
の水中に静置したのち、流水で６０秒間洗浄を行つた。
流水洗浄後の水濡れ面積の大きさで洗浄性を評価した。
判定基準は、下記のとおりである。 ○ ：試料を除去できた（全面水濡れ） × ：試料を除去できなかつた（水をはじく部分あ
り）

【００４４】

【表２】

【００４５】上記の表２より明らかなように、本発明の
水溶性切研削用油剤を用いることにより、比較例の切研
削用油剤を用いたものに比べて、潤滑性と分散安定性に
すぐれ、かつ長期にわたり耐腐敗性および防錆性を維持
でき、しかも使用後水洗のみで容易に除去が可能で、取
り扱い性にもすぐれていることがわかる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ１０Ｎ 30:12 30:16 40:22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】つぎの式；（式中、Ｒ¹は炭素数６〜２２のアルキル基、Ｒ²は水
素原子またはメチル基である）で表されるカルボン酸
と、つぎの式；〔式中、Ｘ¹，Ｘ²は水素原子、炭素数１〜３のアルキ
ル基または−（ＣＨ₂）_z−ＯＨ（ｚは１〜３）で表さ
れるヒドロキシアルキル基、ｙは０〜２である〕で表さ
れるアミンとの塩を必須成分とする水溶性切研削用油
剤。