JPH10245581A - 水溶性加工油剤 - Google Patents

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。