JPS6222897A - 切削油剤用重合体 - 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】 （イ）発明の目的 「産業上の利用分野」 本発明は切削油剤用重合体に関するもので。

本発明の重合体を用いた水溶性の切削油剤は金属の研削
加工においてすぐれた性能を有するため、金属加工を必
要とする分野１機械、自動車。

造船、を機工業等の巾広い分野で有効に利用できるもの
である。

「従来の技術」 従来から金属の切削、研削加工には、鉱油。

植物油などを基油とする不水溶性切削油剤が使用されて
いるが１発煙、火災の危険性など作業環境、安全性の面
で問題があるため近年は水溶性の切削油剤が採用される
ようになってきた。

その水溶性の切削油剤は従来ＪＩＳｔＣＷ１種のエマル
ジョンタイプ、Ｗ２種のソリエーブルタイプ、及びＷ３
種のソリニーシランタイプが規定されていたが、これら
のなかでも特に研削加工における高能率化、高精度化に
伴い、亜硝酸塩とアルカノールアミンを主成分とするＷ
３種の油剤が能率研削油剤として多量に使用されていた
。しかし、このものは発がん性物質であるニトロソアミ
ンを生成することがわかり、その生産は中止された。そ
の後、旧Ｗ３種ソリニージョンタイプの油剤の代替とし
て各種の油剤が検討されてはいるが、すぐれた性能を有
するものは見出されていないのが現状である。

「発明が解決−しようとする問題点」 本発明は、上記従来の切削油剤の有していた問題点、す
なわち安全性の問題、環境汚染の問題等を解決し、かつ
研削性能にすぐれた水溶性切削油剤を見出すべく本発明
者らが鋭意研究を重ねた結果完成したものである。

（ロ）発明の構成 「問題点を解決するための手段」 本発明者らは、検討の結果、特定の水溶性重合体を有効
成分とする水溶性切削油剤が、上記問題点を解決し優れ
た性能を有するものであることを見出して本発明を完成
した。なお本発明における切削油剤は広く研削油剤と云
われているものを包含するものである。

すなわち本発明は、α、β−不飽和カルポン酸およびα
、β−不飽和カルボン酸のアルキルエステルモシクハヒ
ドロキシアルキルエステルする水溶性切削油剤用重合体
に関するものである。

Ｏα、β−不飽和カルボン酸 本発明の重合体の製造に用いられるα、β−不飽和カル
ボン酸とは、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、
イタコン酸等のことであるが１本発明の目的とする性能
を持たらすためには、アクリル酸またはメタクリル酸で
あることが望ましい。

本発明における重合性単量体混合物中におけるα、β−
不飽和カルボン酸の量は、１０〜５０重ｔ％であること
が好ましく、より好ましくは２０〜４０重量％である。

α、β−不飽和カルボン酸の重合性単量体混合物中にお
ける含有量が１０重量％未満であると、アルカリ中和に
よっても得られた重合体を水溶性にすることが困難にな
り、水溶性切削油剤の原料として採用し難くなり、性能
の優れた切削油剤を作り難くなる。また、その量が５０
重量％を越える様になると、研削物の仕上げ面粗さ、砥
石損耗などの研削性能が劣る様になり好ましくない。

Ｏα、β−不飽和カルボン酸のアルキルエステル本数Ｉ
寥ヒ１０キレ？（（キｔし一ステ１し本発明におけるα
、β−不飽和カルボン酸のアルキルエステルまたはヒド
ロキシアルキルエステルとしては前記したα、β−不飽
和カルボン酸、好ましくはアクリル酸またはメタクリル
酸、のアルキルエステルまたはヒドロキシアルキルエス
テルのことであり、アルキルエステルまたはヒドロキシ
アルキルエステルとしては炭素数１〜４．より好ましく
は１〜２のアルキルエステルまたはヒドロキシアルキル
エステルであって具体的には、アクリル酸メチル、メタ
クリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチ
ル、アクリル酸プロピル、メタクリル酸プロピル、アク
リル酸イソプロピル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸
ブチル、アクリル酸インブチル、アクリル酸ヒドロキシ
エチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒ
ドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシグロビル等
であり、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸シ
クロヘキシルあるいはマレイン酸。

イタコン酸等のエステルも使用可能である。なお上記単
量体のうち、アクリル酸メチル、アクリル酸エチルがそ
の有する親水性の故に、それらから得られた重合体を原
料とする切削油剤を用いると研削動力、砥石損耗に特に
良好な性能が発揮されるので特に好ましいものであるつ
なお上記のα、β−不飽和カルボン酸エステルの重合性
単量体混合物中に占める量は前記α、β−不飽和カルボ
ン酸との兼ね合いで、５０〜９０重量％であることが好
ましく、より好ましくは６０〜８０重量％である。

本発明におけろ重合性単量体混合物中には上記α、β−
不飽和カルボン酸又はそのエステルと共重合可能な重合
性単量体を含ませることができる。それらの具体例とし
ては、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等
のビニルエステル類、アクリルアミド、メタクリルアミ
ド、Ｎ−メチロールアクリルアミド等の不飽和アミド類
、スチレン、α−メチルネチレン、スチレンスルホン酸
ソーダ等の芳香族ビニル類、アク、−リロニトリル、メ
タクリロニトリル等の不飽和ニトリル類等が挙げられる
。これらの重合性単量体を使用するときは、単量体混合
物の４０重ｔ％以下で使用することが好ましく、より好
ましくは２０重量％以下である。

なお上記単量体混合物を重合して得られる重合体のうち
、本発明の目的を達成するうえで好ましい重合体は、そ
の重量平均分子量がｓ　ｏ、ｏ　ｏ　。

〜２００，０００のものであり、より好ましくは８０．
０００〜１５０，０００のものである。ここで重合体の
重量平均分子量はゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ
）により測定したものでポリエチレンオキサイド（ＰＥ
Ｃ）換算のものである。

Ｏ重合体の製法 本発明で用いられる上記単量体混合物の重合によって得
られる重合体の重合方法としては公知の重合方法、即ち
溶液重合法、バルク重合法、けん濁重合法、乳化重合法
等が挙げられ、生産性、製造の安定性の面で、乳化重合
法を採用するのが本発明にとり好ましい。重合方法の具
体例の一例を説明すると以下のとおりである。

α、β不飽和カルボン酸とα、β不飽和カルボン酸のア
ルキルまたはヒドロキシアルキルエステルあるいはそれ
らと共重合可能なその他の単量体からなる単量体混合物
を乳化剤を用いてあらかじめ乳化しておき、水溶媒中に
重合触媒とともに、分割しであるいは連続的に添加し重
合せしめて水溶性重合体を得、また必要によりアルカリ
中和することによって水溶性重合体とする。該重合体の
分子量の調節は、重合温度、触媒添加量、連鎖移動剤等
によって可能である。

中和する際のアルカリとしては、水酸化ナトリウム、水
酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物、アンモニア
、水溶性アミン類が使用できるが、アンモニア、アミン
類は揮発による臭気、環境汚染の面で問題があり、アル
カリ金属の水酸化物が好ましい。アルカリの添加量は、
重合体を水溶化するのに必要な量を適宜調節して添加す
れば良い。重合体の水溶液のｐＨは６〜９程度であるこ
とが好ましい。該水溶液が著しく酸性あるいはアルカリ
性であると、それを用いた切削油剤は工作機械、工作物
等の金属類に対する腐食、作業上の安全性の面で好まし
いものとはなり得ない。

「作　用」 本発明の水溶性重合体を用いた水溶性切削油剤は安全性
が高く、環境汚染の影響が少なく研削性のすぐれた油剤
とし【、優れた機能を発揮するものである。

「実施例」 以下に参考例、実施例及び比較例をあげて、本発明を更
に具体的に説明するが本発明は以下の実施例によって何
ら限定されるものではない。

尚、以下の各側における「部」、「％」は重量基準によ
るものである。

実施例１ 温度計、攪拌機、冷却器、滴下ロート等を備　ｊえた内
容積３−ｅのガラス製画ツロフラスコに、脱イオン水１
０００．９を入れ、温度を９０℃に昇温した。その中に
メタアクリル酸２００ＩＩ。

アクリル酸メチル３００１、ドデシルメルカプタン０．
！Ｍ、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエステル硫
酸ナトリウム１７．５Ｍ、脱イオン水６１７．５　ｇよ
りなる単量体乳化物と、過硫酸アンモニウムの５％水溶
液６０ｊ＋を各々別々の滴下ロートより、内温を９０℃
に保ち攪拌混合を加えながら６時間かけて連続的に滴下
した。

滴下終了後、更に過硫酸アンモニウムの５ｔｓ水溶液１
ｏＩＩを加え、内温を９０℃に保ちながら、１時間熟成
し、重合反応を終了した。内容物を冷却後水酸化ナトリ
ウム水溶液を加えて中和し、重合体水溶液を得た。得ら
れた重合体水溶液は、固形分濃度２０．７　％、粘度７
５０　ｃｐｓ　（２５℃）、ｐＨ６，３で、重合体の重
量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィ（ＧＰＣ）
で測定した結果８５０００であった。

暖施例２ 実施例１に記載した装置を用い、ドデシルメルカプタン
の添加量を０に、重合温度を８０℃に変更した以外は、
実施例１の方法を繰返した１得られた重合体水溶液は、
固形分濃度２０．９　％、粘度１４０５０　ｃｐｓ（２
５℃）、ｐＨ６，４で、重合体の重量平均分子量は１４
２００であった。

実施例３ 実施例１に記載した装置を用い、フラスコ内に脱イオン
水１６３４．５ｊｌを加え、温度を９０℃に昇温した。

その中に、メタアクリル酸２００１１メタアクリル酸２
−ヒドロキシエチル６００Ｉ、ドデシルメルカプタン１
０９よりなる単量体混合物と、過硫酸アンモニウムの５
チ水溶液６０１１を各々別々の滴下ロートより、内温な
９０’ＧＫ保ち、攪拌混合を加えながら、６時間かけて
連続的に滴下した。滴下終了後、更に、過硫酸アンモニ
ウムの５チ水溶液１０Ｉｉを加え、温度を９０℃に保ち
ながら、１時間熟成し、重合反応を終了した。内容物を
冷却後、水酸化ナトリウム水溶液を加え文中和し、重合
体水溶液を得た。得られた重合体水溶液は、固形分濃度
２０．５チ、粘度１０２０　ｃｐｓ　（２５℃）、ＰＨ
１６，４で、重合体の重量平均分子量は、９２００であ
った。

実施例４〜１０ 表１に示したように、単量体組成、連鎖移動剤量、触媒
量、重合温度を変更し、実施例１と同様に重合した。得
られた水溶性重合体をそれぞれＰ１〜Ｐ１０と名付け、
各々の性状を表１に示した。

使用実施例１〜１１および使用比較例１３〜２ａ（１）
　　試験用油剤の調製 表１に示した本発明の水溶性重合体Ｐ−１〜Ｐ−１０に
界面活性剤（牛脂肪酸ソーダ）を添加して得た切削油剤
、市販水溶性切削油剤Ｗ１種のエマルジ璽ン油剤（スピ
ンドル油７０％含有）及びＷ２種のソリュープルタイプ
油剤（界面活性剤８０チ含有）をそれぞれ水道水で希釈
して試験に供した。試験用油剤の主な組成な表ルボン酸
の含有量が少ない方が性能が向上することを示している
。

（ｂ）　　砥石損耗 砥石損耗については、研削比（工作物除去量と砥石損耗
量の化工作物除去量／砥石損耗量）により【評価した。

使用実施例１〜１１、使用比較例１ａ、２ａの油剤につ
いて、研削代断面積６０１１１／ｍ及び体中のα７Ｘ飽
和カルボン酸の含有量に着目して、比較したものである
。第６図より、本発明の水溶性重合体を成分とする油剤
は、市販Ｗ１種エマルジ日ンタイプの油剤（使用比較例
１ａ）及び市販Ｗ２ｆｉソＩＪ、−プルタイプの油剤（
使用比較例２ａ）よりもすぐれた性能を有しており、特
にアクリル酸エステルのアルキル基の炭素数が少ないも
のほどすぐれていることがわかる。また分子量の低い方
が性能がすぐれてルボン酸の含有量が少ない方が性能が
すぐれていることを示している。

（Ｃ）　　仕上げ面粗さ 使用実施例１〜１１、使用比較例１ａ〜２ａの油剤につ
いて、研削代断面積６ＣＪｄ／ｍ及び１２０−７１ｍの
研削条件での結果を第５図、第６図に示す。第５図は、
各試油中の重合体の組成及び分子量に着目して、また第
６図は重合体中のα、β−不飽和カルボン酸の含有量に
着目して、研削物の仕上げ面粗さを比較したものである
。

第５図より、本発明の水溶性重合体を成分とする切削油
剤は市販Ｗ１種エマルジヲンタイプの油剤（使用比較例
１ａ）及び市販Ｗ２種ソリュープルタイプの油剤（使用
比較例２ａ）と同程度の性能である。その中でも重合体
中のα。

β−不飽和カルボン酸エステルのアルキル基の炭素数が
少ないものほどすぐれていることがわかる。また、分子
量が低い方が性能がすぐれていることを示している。

また、第６図は、重合体中のα、β−不飽和カルボン酸
の含有量が少ない方が性能が向上することを示している
。

以上の結果より、本発明の水溶性重合体を成分とする水
溶性切削油剤は、仕上げ面粗さについては市販の比較前
と同程度の性能を有し、かつ研削動力、砥石損耗の研削
性能にすぐれた油剤であり、特に能率研削においてすぐ
れた性能を有することがわかる。

←→　発明の効果 本発明の水溶性重合体を用いた切削油剤は、安全性が高
く、環境汚染の影響が少なく、研削性能の優れたもので
あるので、金属加工を必要とする業界において省資源、
低コスト、精度向上とい５すぐれた効果を生み出し広く
利用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、各実施例の重合体を用いた切削
油剤を用いた場合の研削量と研削動力の関係を研削代断
面積６０および１２０ｍ／薦の場合について示した図で
あり、第３図および第４図は同じく研削量と研削比の関
係を示した図であり、第５図および第６図は研削代断面
積６０および１２０ｉｏ１／ｓｕｍの場合における仕上
げ面粗さを示した図である。図中１．２．３・・・・・
・１１はそれぞれ使用実施例１．２・・・・・・１１に
対応する切削油剤の場合を示すもので、１ａ、２ａはそ
れぞれ使用比較例１ａおよび２ａに対応するものである
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、α，β−不飽和カルボン酸およびα，β−不飽和カ
   ルボン酸のアルキルエステルもしくはヒドロキシアルキ
   ルエステルを含有する重合性単量体混合物を重合して得
   られる重合体または該重合体のアルカリによる部分もし
   くは完全中和物からなることを特徴とする水溶性切削油
   剤用重合体。