JPH10245581A - 水溶性加工油剤 - Google Patents

水溶性加工油剤

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JPH10245581A
JPH10245581A JP6204597A JP6204597A JPH10245581A JP H10245581 A JPH10245581 A JP H10245581A JP 6204597 A JP6204597 A JP 6204597A JP 6204597 A JP6204597 A JP 6204597A JP H10245581 A JPH10245581 A JP H10245581A
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JP
Japan
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water
acid
ethylene oxide
block copolymer
ester
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JP6204597A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Nakagawa
博視 中川
Yumiko Tani
ゆみこ 谷
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Neos Co Ltd
Original Assignee
Neos Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の水溶性加工油剤は、あるものは加工性
能において、またあるものは消泡性において劣る等の問
題点があり、限定された型でしか使用され得ないのが現
状である。本発明の水溶性加工油剤は、加工性、消泡
性、防錆性ともに優れた水溶性加工油剤を提供するもの
であり、作業性が良く、錆の発生や腐敗による性能低下
が見られない。 【解決手段】 酸化プロピレンと酸化エチレンとのブロ
ック共重合体と炭素数2〜20のカルボン酸とのエステ
ル化物を含有する水溶性加工油剤を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属の加工に使用
される水溶性の加工油剤に関し、更に詳しくは、金属の
切削、研削、圧延及び鍛造等の加工に使用される水溶性
の加工油剤に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、金属の加工油剤は、油タイプのも
のが使用されてきたが、火災の危険性や作業性の点か
ら、油溶性に代わり水溶性の加工油剤が使用されてきて
いる。特に、切削研削加工では、冷却性が良好なことか
ら水溶性の加工油剤が広く用いられている。これらの水
溶性加工油剤は、潤滑剤、極圧添加剤、防錆剤、界面活
性剤等(オレイン酸、ひまし油脂肪酸等の脂肪酸類やナ
フテン酸、ロジン酸等のアルカリ金属塩、またはアミン
塩を主成分としている)を成分としているが、一般に発
泡量が多いことによる作業性の悪化や、水によって希釈
されて使用されることから、微生物分解による性能の劣
化や、被加工材・加工装置に錆が発生しやすいという問
題点があった。
【0003】従来、発泡を抑制するためには、シリコー
ン系消泡剤が使用されているが、持続性が乏しく経済
性、作業性の問題がある。また、微生物分解防止のため
に防腐剤が用いられてきたが、防腐剤は、手荒れを生じ
易いことや、持続性がないという問題点がある。
【0004】この様な発泡による作業性悪化や、微生物
分解による性能劣化や錆が発生し易いという問題点を解
決するためにいくつかの提案がなされている。例えば、
特公昭40−14480号には酸化エチレン−酸化プロ
ピレン共重合物、特開昭58−67792号には、ポリ
アミノアミド化合物、特開昭61−272292号に
は、芳香環あるいはシクロ環をもつアルカノールアミン
エステル、が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の水溶性加工油剤は、加工性能、防錆性、消泡性におい
て良好な性能を示すものはなく、従って目的に応じて限
定された形でしか使用され得ないのが現状である。例え
ば、酸化エチレン−酸化プロピレン共重合物は、分子量
と全分子中の酸化エチレン重量%を選択することで、消
泡性の良い水溶生加工油剤用の潤滑剤を提供できるが、
防錆性に悪影響を及ぼしたり、加工性能が不十分である
等の問題点があった。本発明はこのような問題点を解決
するためになされたものであり、加工性、消泡性、防錆
性に優れた水溶性加工油剤を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、酸化プロピレ
ンと酸化エチレンとのブロック共重合体と炭素数2〜2
0のカルボン酸とのエステル化物を含有する水溶性加工
油剤を提供する。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明のいう酸化プロピレンと酸
化エチレンとのブロック共重合体(以下「本ブロック共
重合体」という)とは、酸化プロピレンと酸化エチレン
がブロック状に連結したモノである。酸化プロピレンま
たは酸化エチレンを付加させる出発原料の種類や酸化プ
ロピレン、酸化エチレンの重合順序や重合度により種々
の分子量および酸化エチレン重量%の異なる共重合物が
生産できる。好ましくは、一般式(1)から(4)に示
される構造のモノである。
【0008】
【化5】
【0009】
【化6】
【0010】
【化7】
【0011】
【化8】
【0012】ただし、式中のa、b,c,d,e,f,
g及びhは、整数を示し、いくつかが同時に同じであっ
てもよい。
【0013】また、本ブロック共重合体の平均分子量
は、1,000〜30,000で、かつ全分子中の酸化エ
チレンの含有量が10〜80重量%が好ましい。ブロッ
ク共重合体の平均分子量が1,000以下の場合には潤
滑性が悪く、逆に平均分子量が30,000以上の場合
には水溶液の粘度が高くなりすぎて実用的でない。ま
た、全分子中の酸化エチレン含有量が10重量%以下で
は水溶性が悪く、80%以上では発泡量が多くなるの
で、実用的でない。尚、酸化プロピレンと酸化エチレン
との共重合物が、ランダム共重合物の場合、および酸化
エチレンまたは酸化プロピレンの単重合体では潤滑性が
悪かったり、発泡性が多くなるので、本発明には適さな
い。
【0014】また本ブロック共重合体は、市販のものを
使用してもよい。例示すると、一般式(1)のブロック
共重合体は、プルロニック型界面活性剤として知られて
おり、三洋化成工業(株)製のニューポールPEシリー
ズや旭電化工業(株)製のアデカプルロニックLまたは
Fシリーズ、等が挙げられる。一般式(2)は、リバー
ス型プルロニックとして知られている共重合体で、旭電
化工業(株)製アデカプルロニックRシリーズ、ミヨシ
油脂(株)製のプリストールRMシリーズ、BASFジ
ャパン社製のプルリオールPREシリーズ等が挙げられ
る。一般式(3)および(4)は、テトロニック型界面
活性剤、およびリバース型テトロニックとして知られて
いる共重合体で、旭電化工業(株)製のアデカテトロニ
ックシリーズ、テトロニックRシリーズが挙げられる。
【0015】本発明に用いる炭素数2〜20のカルボン
酸とは、分岐鎖をもっていてもよい脂肪族、芳香族、及
び脂環族の飽和、及び不飽和のモノカルボン酸である。
例示すると、酢酸、ブタン酸、ヘキサン酸、オクタン
酸、イソオクタン酸、2−エチルヘキサン酸、ノナン
酸、イソノナン酸、デカン酸、ネオデカン酸、ドデカン
酸、ペンタデカン酸、ヘプタデカン酸、ステアリン酸、
12−ヒドロキシステアリン酸等の飽和脂肪酸、ウンデ
シレン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、リシ
ノール酸等の不飽和脂肪酸、安息香酸、t−ブチル安息
香酸、シクロヘキサン酸、ブチルシクロヘキサン酸等が
挙げられる。好ましくは、炭素数は4〜18である。
【0016】本発明のいうエステル化物は、完全エステ
ルでも、また部分エステルでもよい。一般式(1)およ
び(2)の共重合体のエステルとしては、モノエステル
とジエステルが可能であり、一般式(3)と(4)の共
重合体のエステルとしては、モノエステル、ジエステ
ル、トリエステル、テトラエステルが可能であり、これ
らの単一で使用してもよいし、混合物を使用してもよ
い。
【0017】本発明で用いる本ブロック共重合体とカル
ボン酸とのエステル化物は、衆知の方法で製造すること
ができる。例えば、ブロック共重合体とカルボン酸とを
溶媒中で酸性触媒、またはアルカリ触媒を用いて加熱
(100〜250℃)し脱水反応を行わせることにより
得られ、また、溶媒を用いず窒素等の不活性ガス中で加
熱脱水することによっても得られる。また、ブロック共
重合体とカルボン酸の酸クロリドとを二塩化メチル、ク
ロロホルム、エーテル等の溶媒中トリエチルアミン等の
第三級アミン存在下、一般的に0℃以下の低温で反応さ
せることによっても得られる。
【0018】水溶性加工油剤として本発明にいうエステ
ル化物の配合量は、特に限定するものではないが、一般
的には油剤原液中に1〜80重量%、好ましくは、5〜
60重量%で含有する原液を調製し、使用時に水で5〜
100倍に希釈して用いる。希釈液中の含有量が0.1
重量%以下では、本発明品の性能が十分に発揮できない
ので好ましくない。
【0019】本発明の水溶性加工油剤は、防錆性の点か
ら常套手段として用いられるpH調整を行うとよい。p
Hの範囲としては一般的には、8〜11である。好まし
くは、9〜10.5である。一般にpH調整剤としては
水溶性の塩基性物が用いられ、例示するとK、Naの水
酸化物、モノ、ジまたはトリメチルアミン、モノ、ジま
たはトリエチルアミン、モノ、ジまたはトリブチルアミ
ン、モノまたはジシクロヘキシルアミン、エチレンジア
ミン、ジエチレントリアミン等のアミン、モノ、ジまた
はトリエタノールアミン、モノ、ジまたはトリイソプロ
パノールアミン等のアルカノールアミン等が挙げられ
る。好ましくは、KOH、NaOH、アンモニア、また
はエタノールアミン類、プロパノールアミン類である。
【0020】本発明の水溶性加工油剤は、所望により潤
滑剤(例えば、鉱物油、動植物油、高級脂肪酸、脂肪酸
エステル等)、防錆剤(例えば、p-t-ブチル安息香酸、
高級脂肪酸塩、ほう酸、アルカノールアミン等)、極圧
添加剤(例えば、塩素化パラフィン、硫黄化パラフィ
ン、燐酸エステル等)、界面活性剤、防腐剤、消泡剤、
染料、香料等の常套の添加剤を適宜配合してもよい。
【0021】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。
【0022】[実施例に使用した本ブロック共重合体と
カルボン酸とのエステル化物の合成(エステル化物N
o.1〜45)]本発明のエステル化物の合成に用いた
本ブロック共重合体(市販品)とカルボン酸及びその反
応比率を表1に示した。表1に記載した商品名の物性を
表2に示した。
【0023】本発明のエステル化物は、常法に従い、以
下に示す方法で製造した。先ず、所定量のモノカルボン
酸に塩化チオニルを80〜100℃で反応させてα-ク
ロロカルボン酸を合成し、次いで、このα-クロロカル
ボン酸と所定量の本ブロック共重合体とをクロロホルム
溶媒中、トリエチルアミンを触媒として10℃以下にて
反応させた後、純水洗浄にて副成する塩化水素を除去
し、脱水後、クロロホルムを留去して得た。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】[実施例1〜45]表1に示したNO.1
から45のエステル化物を0.5重量%水溶液にpH調
整剤としてトリエタノールアミンを0.5重量%を溶解
した水溶液を試験液として用い、次に記載する試験方法
によりpH値、摩擦係数、耐圧度、防錆性、抗菌性を測
定した。その結果を表3と表4に示した。
【0027】(1)pH値の測定方法−−−比較電極法
を用いて液温25℃で測定した。
【0028】(2)摩擦係数の測定方法−−−曽田式振
り子型摩擦試験機を用いて液温25℃で測定した。
【0029】(3)防錆性の測定方法−−−鋳物(FC
250)のドライカッティング切粉を試験液に10分間
浸漬後、試験液を切ってからシャーレに切粉を移して3
0℃の恒温室に3日間放置し、発錆状態を次の判定基準
で評価した。 判定基準 −: 発錆なし +: 発錆あり
【0030】(4)抗菌性の測定方法−−−直径10cm
容量10mlの平板状普通寒天培地上に、腐敗液(菌数が
105個/ml以上の切削油剤使用液)1マイクロリットルを全面
に塗布し10分間自然乾燥した後、該寒天倍地の中央部
に試験液を1ml滴下し、30℃の恒温槽で3日間培養
後、菌の繁殖状態を観察した。結果の判定は、試験液滴
下部分の菌の繁殖状態を周辺部辺部分と比較し、次の4
段階で評価した。 0: 繁殖無し 1: 周辺部に比べ繁殖が微少 2: ある程度繁殖するが周辺部より少ない 3:周辺部と同程度の繁殖
【0031】(5)消泡性の測定方法−−−試験液50
mlを100ml容の共栓付メスシリンダーに入れ、密栓
後、液温25℃でメスシリンダーを上下に10回振り、
その後静置して、直後、30秒後、60秒後の泡の容積
を測定した。
【0032】
【表3】
【0033】
【表4】
【0034】[実施例46〜49]表1に示したNO.
3、7、12及び35のエステル化物の0.5重量%の
みを溶解した水溶液を調製したものを試験液として用
い、実施例1〜45と同様にpH値、摩擦係数、耐圧
度、防錆性、抗菌性を測定した。その結果を表4に示し
た。
【0035】[比較例1〜18]比較例として、表5に
示したNO.1から18の化合物の0.5重量%水溶液
にpH調整剤としてトリエタノールアミンを0.5重量
%溶解した水溶液を試験液として用い、実施例と同様の
方法でpH値、摩擦係数、耐圧度、防錆性、抗菌性を測
定した。その結果を表4に示した。
【0036】[比較例19〜20]表5に示したNO.
2と10の化合物の0.5重量%のみを溶解した水溶液
を調製したものを試験液として用い、実施例と同様の方
法でpH値、摩擦係数、耐圧度、防錆性、抗菌性を測定
した。その結果を表4に示した。
【0037】[実施例50〜55]エステル化物No.
1、6、12、25、34及び43の0.5重量%水溶
液にpH調整剤としてトリエタノールミン0.5重量%
加えた水溶液を試験液とし、下記に示すドリリング、お
よびタッピング試験を行い、切削性能を評価した。その
結果を表6に示す。
【0038】[切削試験条件と評価方法] ・加工機械:立型NCフライス盤(エンシュウ製 SE
V) ・加工工具:(1)ドリル−−φ10.3mmハイススト
レートドリル(神戸製鋼所製) (2)タップ−−M12×1.75 ハイス・ハンドタ
ップ((株)ヤマワ製) ・切削条件:(1)ドリリングの場合−−回転数712rp
m、送り142mm/min、深さ25mm貫通 (2)タッピングの場合−−回転数177rpm、送り310mm
/min、深さ25mm貫通 ・被削材質:炭素鋼(S45C) ・給油量 :4L/min.(普通給油、単ノズル) ・評価方法:(1)ドリリングの切削動力の測定。−−
−NTN(株)製の微少電力検出ユニットにて、加工時
の主軸モータの消費電力を検出し、1〜15穴目までの
各穴の加工に要した消費電力の平均値を切削動力とし
た。 (2)タッピングの工具磨耗の測定。−−−各加工個数
毎に、タップの食いつき部(3番及び4番山)外周の逃
げ面磨耗幅の最大値を測定した。
【0039】
【表6】
【0040】[比較例21〜25]表5の化合物2、1
0、14、17及び18の0.5重量%水溶液にpH調
整剤としてトリエタノールアミン0.5重量%添加した
水溶液を試験液とし、実施例50〜55と同様にドリリ
ング及びタッピング試験を行い、切削性能を評価した。
その結果を表6に示す。
【0041】
【発明の効果】以上のように、本発明の酸化プロピレン
と酸化エチレンとのブロック共重合体とカルボン酸との
エステル化物は、優れた加工性能を有すると共に、防
錆性、消泡性が優れている。従って、本発明のエステル
化合物を含有する水溶性加工油剤は、従来油剤に比べ
て、加工性能が優れるだけでなく、防錆性、消泡性が優
れるため、作業性が良好で、微生物分解等による性能低
下や作業性の悪化が少なく、長期間安定に使用できる。
【表5】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C10M 149:14) C10N 30:12 30:16 30:18 40:22

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化プロピレンと酸化エチレンとのブロ
    ック共重合体と炭素数2〜20のカルボン酸とのエステ
    ル化物を含有する水溶性加工油剤。
  2. 【請求項2】 酸化プロピレンと酸化エチレンのブロッ
    ク共重合体が、平均分子量1,000〜30,000であ
    り、全分子中の酸化エチレンの割合が10〜80重量%
    である請求項1に記載の水溶性加工油剤。
  3. 【請求項3】 酸化プロピレンと酸化エチレンとのブロ
    ック共重合体の構造が、一般式(1)、(2)、(3)
    及び(4)の何れかで表される請求項1及び2に記載の
    水溶性加工油剤。 【化1】 【化2】 【化3】 【化4】 (ただし、上記の式中、a、b,c,d,e,f及びh
    は、1以上の整数を表し、いくつかが同時に同じであっ
    てもよい。Rは、炭素数2〜4のアルキレン基を示す)
  4. 【請求項4】 エステル化に用いるカルボン酸が、炭素
    数4〜18の分岐鎖をもってもよい飽和及び不飽和のモ
    ノカルボン酸の群から選ばれる請求項2及び3に記載の
    水溶性加工油剤。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002080882A (ja) * 2000-09-07 2002-03-22 Kyodo Yushi Co Ltd 水溶性金属加工用油剤
JP2002088390A (ja) * 2000-07-10 2002-03-27 Yushiro Chem Ind Co Ltd 鋼板用水溶性冷間圧延油
JP2006265409A (ja) * 2005-03-24 2006-10-05 Neos Co Ltd 水溶性金属加工液
JP2012036292A (ja) * 2010-08-06 2012-02-23 Nippon Parkerizing Co Ltd 冷間圧延油及び冷間圧延方法

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