KR101763128B1 - 유제 조성물 및 극미량 유제 공급식 절삭·연삭 가공 방법 - Google Patents

유제 조성물 및 극미량 유제 공급식 절삭·연삭 가공 방법 Download PDF

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마사노리 이비
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Abstract

본 발명은, 윤활유 기유와, 친수친유지수가 8 내지 14인 하이드록시산의 알킬렌 옥사이드 부가물을 함유하고, 극미량 유제 공급식 절삭·연삭 가공에 사용되는 것을 특징으로 하는 유제 조성물을 제공한다. 또한 본 발명은, 상기 본 발명의 유제 조성물을, 압축 유체와 함께 피가공물의 가공 부위를 향해 미스트상으로 공급하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는, 극미량 유제 공급식 절삭·연삭 가공 방법을 제공한다.

Description

유제 조성물 및 극미량 유제 공급식 절삭·연삭 가공 방법 {OIL COMPOSITION, AND TRACE AMOUNT OIL SUPPLY TYPE CUTTING/GRINDING PROCESSING METHOD}
본 발명은 유제(油劑) 조성물 및 당해 유제 조성물을 사용한 극미량 유제 공급식 절삭·연삭 가공 방법에 관한 것이다.
절삭·연삭 가공 방법의 하나로서, 1시간당 수 mL로부터 수십 mL의 극미량의 유제를 압축 공기와 함께 공급하여 금속의 가공을 실시하는 극미량 유제 공급식 절삭·연삭 가공 방법(이하, MQL이라고도 한다)이 있다. MQL은, 종래의 금속 가공 방법과 비교하여 유제의 사용량이 적기 때문에, 폐기물량의 감소 등의 장점에 의해 환경 배려형 가공 방법으로서 사용의 범위가 확대되고 있다.
MQL의 경우, 유제는 가공 부위에 미량밖에 공급되지 않음에도 불구하고, 유제의 영향은 크다. 예를 들면, 종래의 가공 방법에서 사용되어 온 수용성 절삭유를 그대로 MQL에서 사용한 경우, 유제가 미세한 미스트가 되어 분사되기 때문에, 아민계 화합물 등을 함유하는 많은 종래의 수용성 절삭유에서는, 작업자의 호흡기 계통에 장해를 일으킬 우려가 있다.
한편, MQL에 있어서도 가공성은 종래의 가공 방법과 동등 이상의 것이 요구된다. 그러나, MQL과 종래 방법에서는 이의 윤활의 작용 기구가 근본적으로 상이하기 때문에, 종래의 가공 방법에 사용되는 유제를 MQL에 그대로 적용해도 가공성이 불충분해지는 경향이 있다. 이로 인해, 식물유나 합성 에스테르를 베이스로 한 MQL에 적합한 유제가 개발되어 널리 사용되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 내지 4를 참조).
일본 공개특허공보 제2001-192685호 일본 공개특허공보 제2001-192686호 일본 공개특허공보 제(평)10-091713호 일본 공개특허공보 제2001-192691호
그러나, 피가공재의 재질 등에 따라서는 MQL에서 충분한 가공성이 수득되지 않는 경우도 많다. 그 대표적인 것이 알루미늄을 대표로 하는 비철금속, 및 냉각성이 중요해지는 티타늄, 스테인리스, 인코넬 등의 난절삭재(難切削材)이다. 예를 들면, 알루미늄은 경량화의 목적으로 여러가지 산업에서 사용되며, 그 중에서도 자동차 산업에서 사용 범위가 확대되고 있다. 그리고 친환경적인 MQL에 의한 가공이 증대되고 있지만, 현재의 유제로는 충분한 가공성이 수득되고 있지 않는 경우도 있다.
본 발명은, 이러한 실정을 감안하여 이루어진 것으로서, 이의 목적은, 높은 가공성과 안전성을 겸비한 극미량 유제 공급식 절삭·연삭 가공용 유제 조성물, 및 당해 유제 조성물을 사용한 극미량 유제 공급식 절삭·연삭 가공 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 윤활유 기유(基油)와, 친수친유지수(親水親油指數)가 8 내지 15인 하이드록시산의 알킬렌 옥사이드 부가물을 함유하고, 극미량 유제 공급식 절삭·연삭 가공에 사용되는 것을 특징으로 하는 유제 조성물을 제공한다.
여기서, 친수친유지수란, 계면활성제 분자의 친유기 부분에 대한 친수기 부분의 질량비이며, 하기식에 의해 계산된다.
친수친유지수 = (친수기 부분의 분자량÷계면활성제 전체의 분자량)B100÷5
본 발명에서 말하는 친유기 부분이란, 알킬기, 사이클로알킬기 등의 탄화수소기 등이다. 또한, 친수기 부분이란, 계면활성제 분자로부터 친유기 부분을 제외한 잔기를 의미하고, 예를 들면 이하에 나타내는 계면활성제의 경우, 화학식 중의 점선으로 둘러싼 부분이 친수기 부분이다.
[화학식]
Figure 112012071583629-pct00001
본 발명의 유제 조성물에서는, 윤활유 기유가 합성 에스테르 및/또는 식물유이며, 윤활유 기유의 함유량이 조성물 전량 기준으로 5질량% 이상 95질량% 이하인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 유제 조성물은, 탄소수 8 내지 24의 1가 알코올을 추가로 함유하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은, 상기 본 발명의 유제 조성물을, 압축 유체와 함께 피가공물의 가공 부위를 향해 미스트상으로 공급하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는, 극미량 유제 공급식 절삭·연삭 가공 방법을 제공한다.
상기 공정에 있어서는, 당해 유제 조성물의 0.01 내지 100질량배의 물을 피가공물의 가공 부위에 추가로 공급하는 것이 바람직하다.
본 발명의 극미량 유제 공급식 절삭·연삭 가공 방법에 있어서, 피가공물의 재질은 특별히 제한되지 않는다. 또한, 종래의 MQL에서는 피가공물이 비철금속인 경우에 충분한 가공성을 수득하는 것이 곤란했지만, 본 발명의 극미량 유제 공급식 절삭·연삭 가공 방법은 피가공물이 비철금속인 경우라도 충분한 가공성을 수득할 수 있다. 또한, 본 발명의 극미량 유제 공급식 절삭·연삭 가공 방법은, 피가공 부재가 티타늄, 스테인리스 또는 인코넬인 경우에도 적합하다.
본 발명의 유제 조성물 및 극미량 유제 공급식 절삭·연삭 가공 방법은, 극미량 유제 공급식 절삭·연삭 가공을 실시할 때, 환경 및 인체에 악영향을 미치지 않고, 피가공물의 냉각성을 유지하면서, 용착 생성이 적은 양호한 가공성을 수득하는 것이 가능하다고 하는 효과를 갖는다.
이하, 본 발명의 적합한 실시형태에 관해 설명한다.
본 발명의 유제 조성물에 함유되는 윤활유 기유로서는, 광유, 합성유, 합성 에스테르 또는 식물유가 사용 가능하다.
광유로서는, 구체적으로는, 원유를 상압 증류 및 감압 증류하여 수득된 윤활유 유분에 대해 각종 정제 수단을 적절히 조합하여 적용하여 수득되는 파라핀계 또는 나프텐계의 광유를 들 수 있다.
또한 합성유로서는, 예를 들면, 폴리-α-올레핀(폴리부텐, 1-옥텐올리고머, 1-데센올리고머 등), 알킬벤젠, 알킬나프탈렌, 에스테르, 폴리옥시알킬렌글리콜, 폴리페닐에테르 등을 사용할 수 있다.
합성 에스테르로서는, 예를 들면, 방향족 에스테르, 이염기산에스테르, 폴리올에스테르, 컴플렉스 에스테르, 탄산에스테르 및 이들의 혼합물 등이 예시된다.
방향족 에스테르로서는, 1 내지 6가의 방향족 카복실산과 탄소수 1 내지 18의 지방족 알코올의 에스테르 등이 사용된다. 1 내지 6가의 방향족 카복실산으로서는, 구체적으로는 예를 들면, 벤조산, 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 트리멜리트산, 피로멜리트산 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 또한, 탄소수 1 내지 18의 지방족 알코올로서는, 직쇄상의 것이라도 분지상의 것이라도 좋다.
이염기산에스테르로서는, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바스산 등의 탄소수 5 내지 10의 이염기산과, 직쇄 또는 분지 알킬기를 갖는 탄소수 1 내지 15의 1가 알코올의 에스테르 및 이들의 혼합물이 바람직하게 사용된다. 구체적으로는 예를 들면, 디트리데실글루탈레이트, 디2-에틸헥실아디페이트, 디이소데실아디페이트, 디트리데실아디페이트, 디2-에틸헥실세바케이트, 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있다.
폴리올에스테르로서는, 탄소수 2 내지 12의 알킬렌기를 갖는 디올 또는 수산기를 3 내지 20개 갖는 폴리올과, 탄소수 1 내지 24의 지방산의 에스테르가 바람직하게 사용된다.
폴리올로서는, 구체적으로는 예를 들면, 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판, 트리메틸올부탄, 디-(트리메틸올프로판), 트리-(트리메틸올프로판), 펜타에리트리톨, 디-(펜타에리트리톨), 트리-(펜타에리트리톨), 글리세린, 폴리글리세린(글리세린의 2 내지 20량체), 1,3,5-펜탄트리올, 소르비톨, 소르비탄, 소르비톨글리세린 축합물, 아도니톨, 아라비톨, 크실리톨, 만니톨 등의 다가 알코올, 크실로스, 아라비노스, 리보스, 람노스, 글루코스, 프룩토스, 갈락토스, 만노스, 소르보스, 셀로비오스, 말토스, 이소말토스, 트레할로스, 수크로스, 라피노스, 겐티아노스, 멜레지토스 등의 당류, 및 이들의 부분 에테르화물, 및 메틸글루코시드(배당체) 등을 들 수 있다.
이들 중에서도 폴리올로서는, 더욱 가수분해 안정성이 우수하다는 점에서, 네오펜틸글리콜, 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판, 트리메틸올부탄, 디-(트리메틸올프로판), 트리-(트리메틸올프로판), 펜타에리트리톨, 디-(펜타에리트리톨) 등의 힌다드 알코올이 바람직하다.
지방산으로서는, 통상 탄소수 1 내지 24의 것이 사용된다. 탄소수 1 내지 24의 지방산 중에서도, 윤활성의 점에서 탄소수 3 이상의 것이 바람직하며, 탄소수 4 이상의 것이 보다 바람직하며, 탄소수 5 이상의 것이 더욱 바람직하다.
또한, 직쇄상 지방산, 분지상 지방산 중 어느 것이라도 좋고, 윤활성의 점에서는 직쇄상 지방산이 바람직하며, 가수분해 안정성의 점에서는 분지상 지방산이 바람직하다. 또한 포화 지방산, 불포화 지방산 중 어느 것이라도 좋다.
바람직한 폴리올에스테르의 구체예로서는, 네오펜틸글리콜과 발레르산, 카프론산, 에난트산, 카프릴산, 페랄곤산, 카프르산, 올레산, 이소펜탄산, 2-메틸헥산산, 2-에틸펜탄산, 2-에틸헥산산, 3,5,5-트리메틸헥산산 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 지방산의 디에스테르, 트리메틸올에탄과 발레르산, 카프론산, 에난트산, 카프릴산, 페랄곤산, 카프르산, 올레산, 이소펜탄산, 2-메틸헥산산, 2-에틸펜탄산, 2-에틸헥산산, 3,5,5-트리메틸헥산산 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 지방산의 트리에스테르, 트리메틸올프로판과 발레르산, 카프론산, 에난트산, 카프릴산, 페랄곤산, 카프르산, 올레산, 이소펜탄산, 2-메틸헥산산, 2-에틸펜탄산, 2-에틸헥산산, 3,5,5-트리메틸헥산산 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 지방산의 트리에스테르, 트리메틸올부탄과 발레르산, 카프론산, 에난트산, 카프릴산, 페랄곤산, 카프르산, 올레산, 이소펜탄산, 2-메틸헥산산, 2-에틸펜탄산, 2-에틸헥산산, 3,5,5-트리메틸헥산산 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 지방산의 트리에스테르, 펜타에리트리톨과 발레르산, 이소펜탄산, 카프론산, 에난트산, 카프릴산, 페랄곤산, 카프르산, 2-메틸헥산산, 2-에틸펜탄산, 2-에틸헥산산, 3,5,5-트리메틸헥산산, 올레산 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 지방산의 테트라에스테르를 들 수 있다.
또한, 2종 이상의 지방산과의 에스테르란, 1종의 지방산과 폴리올의 에스테르를 2종 이상 혼합한 것이라도 좋고, 2종 이상의 혼합 지방산과 폴리올의 에스테르라도 좋다.
또한, 폴리올에스테르로서는, 폴리올의 모든 수산기가 에스테르화되지 않고 남은 부분 에스테르라도 좋고, 모든 수산기가 에스테르화된 완전 에스테르라도 좋고, 또한 부분 에스테르와 완전 에스테르의 혼합물이라도 좋지만, 완전 에스테르인 것이 바람직하다.
또한, 컴플렉스 에스테르란, 지방산 및 이염기산과, 1가 알코올 및 폴리올의 에스테르를 말하며, 지방산, 이염기산, 1가 알코올, 폴리올로서는, 이염기산에스테르 및 폴리올에스테르에 관한 설명에 있어서 예시한 것과 같은 것을 사용할 수 있다.
또한, 탄산에스테르란, 분자내에 탄산에스테르 구조를 갖는 화합물이다. 또한, 탄산에스테르 구조는 1분자 내에 1개라도 좋고 복수개 갖고 있어도 좋다.
탄산에스테르를 구성하는 알코올로서는, 상기의 지방족 알코올, 폴리올 등을 사용할 수 있고, 또한 폴리글리콜이나 폴리올에 폴리글리콜을 부가시킨 것도 사용할 수 있다. 또한, 탄산과 지방산 및/또는 이염기산을 사용한 것을 사용해도 좋다.
또한, 당연하지만 본 발명에서 말하는 에스테르로서는, 단일 구조의 에스테르 1종으로 이루어지는 것이라도 좋고, 구조가 상이한 2종 이상의 에스테르의 혼합물이라도 좋다.
이러한 합성 에스테르 중에서도, 생분해성과 안정성이 우수하다는 점에서, 폴리올에스테르가 특히 바람직하다.
식물유로서는, 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 예를 들면, 팜유, 팜핵유, 채종유, 대두유, 하이올레익 채종유, 및 하이올레익 해바라기유 등의 식물유를 들 수 있다.
본 발명의 유제 조성물은, 합성 에스테르 및/또는 식물유를 기유로 하는 경우, 끈적임성의 점에서, 요오드가가 0 내지 50, 브롬가가 0 내지 50g Br2/100g의 범위에 있는 합성 에스테르, 식물유를 사용하는 것이 바람직하다. 여기서, 에스테르의 요오드가는, JIS K 0070 「화학제품의 산가, 검화가, 에스테르가, 요오드가, 수산기가 및 불검화가물의 측정 방법」의 지시약 적정법에 의해 측정한 값을 의미한다. 또한 에스테르의 브롬가는, JIS K 2605 「화학 제품-브롬가 시험 방법-전기 적정법」에 의해 측정한 값을 의미한다.
끈적임성이 낮은 유제 조성물에 더욱 양호한 윤활 성능을 부여하기 위해서는, 에스테르의 수산기가가 0.01 내지 300mg KOH/g인 것이 바람직하다. 당해 수산기가는, 보다 바람직하게는 200mg KOH/g 이하, 특히 바람직하게는 150mg KOH/g 이하이며, 또한, 보다 바람직하게는 0.1mg KOH/g 이상, 더욱 바람직하게는 0.5mg KOH/g 이상, 한층 바람직하게는 1mg KOH/g 이상, 특히 바람직하게는 3mg KOH/g 이상이며, 가장 바람직하게는 5mg KOH/g 이상이다. 여기서, 에스테르의 수산기가는, JIS K 0070 「화학제품의 산가, 검화가, 에스테르가, 요오드가, 수산기가 및 불검화가물의 측정 방법」의 지시약 적정법에 의해 측정한 값을 의미한다.
또한, 끈적임성이 낮은 유제 조성물에 더욱 양호한 윤활 성능을 부여하기 위해서는, 에스테르의 검화가가 100 내지 500mg KOH/g인 것이 바람직하다. 당해 검화가는, 보다 바람직하게는 400mg KOH/g 이하이며, 또한, 보다 바람직하게는 200mg KOH/g 이상이다. 여기서, 에스테르의 검화가는, JIS K 2503 「항공 윤활유시험 방법」의 지시약 적정법에 의해 측정한 값을 의미한다.
본 발명의 유제 조성물에 함유되는 윤활유 기유의 동점도는 특별히 제한되지 않지만, 가공 개소(箇所)로의 공급이 용이하다는 점에서, 40℃에서의 동점도는 200㎟/s 이하인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 100㎟/s 이하, 더욱 바람직하게는 75㎟/s, 가장 바람직하게는 50㎟/s 이하이다. 또한, 윤활유 기유의 40℃에서의 동점도는, 가공성의 점에서, 1㎟/s 이상인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 3㎟/s 이상, 가장 바람직하게는 5㎟/s 이상이다.
또한, 본 발명의 유제 조성물에 함유되는 윤활유 기유의 유동점 및 점도 지수에는 특별히 제한은 없지만 유동점은 -20℃ 이하인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 -45℃ 이하이다. 점도 지수는 100 이상 200 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 유제 조성물에 함유되는 윤활유 기유의 함유량은 적절히 선택할 수 있다. 윤활유 기유로서 합성 에스테르 및/또는 식물유를 사용하는 경우, 그 함유량은, 조성물 전량을 기준으로 하여, 가공성, 생분해성의 관점에서, 5질량% 이상, 바람직하게는 10질량% 이상, 보다 바람직하게는 15질량% 이상, 더욱 바람직하게는 20질량% 이상이다. 또한, 유제의 안정성의 관점에서 95질량% 이하, 바람직하게는 70질량% 이하이다.
또한, 본원 발명의 유제 조성물은, 친수친유지수가 8 내지 15인 하이드록시산의 알킬렌 옥사이드 부가물을 함유한다. 친수친유지수가 8 미만이거나 15를 초과하면 가공성이 불충분해진다. 같은 이유로, 하이드록시산의 알킬렌 옥사이드 부가물의 친수친유지수는, 바람직하게는 9 내지 13이다.
하이드록시산의 알킬렌 옥사이드 부가물을 구성하는 하이드록시산으로서는, 지방족 모노하이드록시산이 바람직하며, 구체적으로는, 쥬니펄릭(Juniperic)산, 리시놀산, 덴시폴릭(Densipolic)산, α-옥시리놀렌산, 레스퀘렐라(Lesquerella)산, 또는, 피마자유, 유채유, 토르유 등에 함유되어 있는 모노하이드록시산을 들 수 있다.
또한, 알킬렌 옥사이드 중의 알킬렌기로서는, 구체적으로는, 에틸렌기(-CH2CH2-), 프로필렌기(-CH(CH3)CH2-), 트리메틸렌기(-CH2CH2CH2-), 부틸렌기(-CH(CH2CH3)CH2-), 테트라메틸렌기(-CH2CH2CH2CH2-) 등을 들 수 있다. 이들 알킬렌기 중에서도 에틸렌기, 프로필렌기가 보다 바람직하다.
하이드록시산의 알킬렌 옥사이드 부가물로서는, 하기 화학식 1의 화합물이 바람직하다.
Figure 112012071583629-pct00002
상기 화학식 1에서, R1은, 탄소수 7 내지 23, 바람직하게는 9 내지 21, 보다 바람직하게는 11 내지 19를 갖는 탄화수소기이고, 직쇄라도 분기쇄(分岐鎖)라도 좋고, 포화라도 불포화라도 좋다. 또한, 지방족 하이드록시산이라도 방향족 하이드록시산이라도 좋지만, 불포화에서 분기쇄를 갖지 않는 지방족 모노하이드록시산이 바람직하다. R2는 탄소수 2 내지 4의 알킬렌기를 나타내고, n은 R2O로 표기되는 옥시알킬렌기의 반복수를 나타내고, 바람직하게는 1 내지 20, 보다 바람직하게는 2 내지 15, 더욱 바람직하게는 2 내지 12의 정수이다. 또한, (R2O)n이 공중합쇄인 경우, 랜덤 공중합쇄라도 블록 공중합쇄라도 좋지만, 랜덤 중합쇄인 것이 바람직하다.
본 발명의 유제 조성물에서의, 하이드록시산의 알킬렌 옥사이드 부가물의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 조성물 전량 기준으로, 바람직하게는 5 내지 80질량%, 보다 바람직하게는 10 내지 70질량%, 더욱 바람직하게는 20 내지 60질량%이다.
본 발명의 유제 조성물은, 상기의 윤활유 기유 및 하이드록시산의 알킬렌 옥사이드 부가물만으로 이루어지는 것이라도 좋지만, 탄소수 8 내지 24를 갖는 1가 알코올을 추가로 함유하는 것이 바람직하다. 또한, 알코올의 탄소수가 24를 초과하는 경우에는, 유제의 안정성이 악화되는 경향이 있다. 또한, 알코올의 탄소수가 8 미만인 경우에는 악취가 문제가 된다.
탄소수 8 내지 24의 1가 알코올로서는, 구체적으로는, 예를 들면, 옥탄올, 노난올, 데칸올, 운데칸올, 도데칸올, 트리데칸올, 테트라데칸올, 펜타데칸올, 헥사데칸올, 헵타데칸올, 옥타데칸올, 노나데칸올, 에이코산올, 헨에이코산올, 트리코산올, 테트라코산올 등의 1가 알킬알코올; 옥텐올, 노넨올, 데센올, 운데센올, 도데센올, 트리데센올, 테트라데센올, 펜타데센올, 헥사데센올, 헵타데센올, 옥타데센올, 노나데센올, 에이코센올, 헨에이코센올, 트리코센올, 테트라코센올 등의 1가 알케닐알코올; 및 이들의 2종 이상의 혼합물을 들 수 있다. 이들은 모두 직쇄상 또는 분기상 중 어느 것이라도 좋고, 포화라도 불포화라도 좋다. 바람직하게는 탄소수 9 내지 24, 보다 바람직하게는 탄소수 10 내지 22, 특히 바람직하게는 탄소수 12 내지 20의 1가 알킬알코올 및/또는 알케닐알코올인 것이 바람직하다.
탄소수 8 내지 24의 1가 알코올의 배합량은 특별히 한정되지 않지만, 조성물 전량 기준으로, 바람직하게는 1 내지 60질량%, 보다 바람직하게는 3 내지 50질량%, 더욱 바람직하게는 5 내지 40질량%이다.
또한, 본 발명의 유제 조성물은, 절삭·연삭유로서 종래 공지의 첨가제를 추가로 함유할 수 있다. 이러한 첨가제로서는, 예를 들면, 알킬페놀에틸렌 옥사이드 부가물, 고급 알코올에틸렌 옥사이드 부가물, 폴리옥시에틸렌지방산에스테르, 폴리프로필렌글리콜에틸렌 옥사이드 부가물, 소르비톨 및 소르비탄의 지방산에스테르, 디에틸렌글리콜모노알킬에테르 등의 계면활성제; 2,6-디-tert-부틸-p-크레졸, 4,4'-메틸렌비스(2,6-디-tert-부틸페놀), 4,4'-비스(2,6-디-tert-부틸페놀), 4,4'-티오비스(6-tert-부틸-o-크레졸) 등의 산화 방지제; 지방산, 알코올, 지방산에스테르 등의 유성제(油性劑); 카복실산, 카복실산염, 칼슘설포네이트 등의 설폰산염, 인산, 인산염 등의 부식 방지제; 메틸실리콘, 플루오로실리콘, 폴리아크릴레이트 등의 소포제; 황화 유지, 황화 에스테르, 폴리설파이드 등의 유황계, 인산에스테르 등의 인계의 극압 첨가제 등을 들 수 있다. 이들 첨가제 중에서도, 지방산, 알코올, 지방산에스테르 등의 유성제를 사용하면, 본 발명의 유제 조성물의 가공성을 더욱 향상시킬 수 있기 때문에, 바람직하다. 특히 티타늄, 스테인리스, 인코넬 등의 난절삭재를 가공할 때는 유황계, 인계 극압제를 병용하는 것이 바람직하다.
상기의 첨가제를 사용하는 경우의 함유량은 특별히 제한은 없지만, 상기의 첨가제의 합계 함유량이, 조성물 전량 기준으로 0.1 내지 10질량%인 것이 바람직하다.
본 발명의 유제 조성물의 동점도에 관해서는 특별히 제한은 없지만, 가공 개소로의 공급이 용이하다는 점에서, 40℃에서의 동점도는 80㎟/s 이하인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 70㎟/s 이하, 더욱 바람직하게는 60㎟/s 이하, 가장 바람직하게는 55㎟/s 이하이다. 한편, 본 발명의 유제 조성물의 40℃에서의 동점도는, 가공성의 점에서, 5㎟/s 이상인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 10㎟/s 이상, 가장 바람직하게는 15㎟/s 이상이다.
본 발명의 유제 조성물은, 극미량 유제 공급식 절삭·연삭 가공 방법(MQL)에 있어서의 유제로서 적합하게 사용할 수 있다. 즉, 본 발명의 극미량 유제 공급식 절삭·연삭 가공 방법은, 유제 조성물을, 압축 유체와 함께 피가공물의 가공 부위를 향해 미스트상으로 공급하는 공정을 구비한다.
MQL에 있어서는, 1시간당 수 mL로부터 수십 mL(바람직하게는 1 내지 90mL/h)의 유제를, 압축 유체와 함께 피가공물의 가공 부위(절삭·연삭 가공 부위)를 향해 미스트상으로 공급한다. 압축 유체로서는, 압축 공기 외에, 질소, 아르곤, 헬륨, 이산화탄소 등의 압축 유체를 단독으로, 또는 이들 유체를 혼합하여 사용하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 유제 조성물을 MQL에 적용할 때는, 당해 유제 조성물의 0.01 내지 100질량배의 물을 피가공물의 가공 부위에 공급하는 것이 바람직하다. 물의 사용량은, 보다 바람직하게는 유제 조성물의 0.01 내지 100질량배, 더욱 바람직하게는 2 내지 100질량배, 한층 바람직하게는 3 내지 50질량배, 특히 바람직하게는 4 내지 40질량배, 가장 바람직하게는 5 내지 30질량배이다.
물의 공급 방식은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, (i) 유제 조성물과 물의 혼합물을 압축 유체로 미스트화하여 공급하는 방법, (ii) 유제 조성물과 물을 각각 미스트화하여 각각 공급하는 방법, (iii) 유제 조성물과 물을 각각 미스트화한 것을 혼합한 후에 공급하는 방법 등을 들 수 있다.
본 발명의 유제 조성물 및 극미량 유제 공급식 절삭·연삭 가공 방법에 의해 가공되는 피가공물의 재질은 특별히 한정되지 않지만, 비철금속, 특히 알루미늄 및 알루미늄 합금, 및 난절삭재, 특히 티타늄, 스테인리스, 인코넬이 적합하다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예에 기초하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 조금도 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 6]
이하에 나타내는 윤활유 기유 및 첨가제를 사용하여 표 1 내지 표 3에 기재하는 조성을 갖는 유제 조성물을 조제하였다.
(A) 기유
A1: 트리메틸올프로판과 옥틸알코올, 데실알코올의 풀 에스테르
A2: 네오펜틸글리콜과 옥틸알코올의 풀 에스테르
A3: 펜타에리트리톨과 데실알코올의 풀 에스테르
A4: 하이올레익 채종유
A5: 폴리-α올레핀(40℃에서의 동점도를 20㎟/s로 조정한 것)
(B) 하이드록시산의 알킬렌 옥사이드 부가물
B1: 피마자유 지방산(리시놀산 함유량 90.5%, 리놀산 함유량 3.75%, 올레산 함유량 3.0%, 팔미트산 함유량 0.75%, 스테아르산 함유량 0.75%, 디하이드록시산 함유량 0.75%, 리놀렌산 함유량 0.5%)과 폴리에틸렌글리콜(10몰)의 모노에스테르(친수친유지수 13.6)
B2: 리시놀산과 폴리에틸렌글리콜(2몰)의 모노에스테르(친수친유지수 7.75)
B3: 리시놀산과 폴리에틸렌글리콜(1몰)의 모노에스테르(친수친유지수 6.18)
B4: 리시놀산과 폴리에틸렌글리콜(20몰)의 모노에스테르(친수친유지수 16.0)
B5: 올레산과 폴리에틸렌글리콜(12몰)의 모노에스테르(친수친유지수 14.1)
(C) 알코올
C1: 올레일알코올
C2: 라우릴알코올
C3: 헥사코산올
기타 첨가제
D1: 올레산
D2: 2,6-디-tert-부틸-p-크레졸
D3: 황화 에스테르
이어서, 실시예 1 내지 14 및 비교예 1 내지 8의 유제 조성물을 사용하여 이하에 나타낸 시험을 실시하였다.
<40℃에서의 동점도의 측정>
JIS K 2283에 준거하여, 유제 조성물의 40℃에서의 동점도를 측정하였다. 수득된 결과를 표 1 내지 3에 기재한다.
<가공성 시험; 탭핑 시험>
아디프산 디이소데실을 비교 표준유로 하여, 가공 성능을 평가하였다. 구체적으로는, 시료유(각 유제 조성물)와, 아디프산 디이소데실을 교대로 사용하여 이하에 나타내는 조건으로 탭핑 시험을 행하였다.
유제의 가공 부위로의 공급시에는, 직접 가공 부위에 8.5mL/min의 조건으로 분사하였다.
피삭재 1: JIS H 5202 규정의 알루미늄 합금(AC8A)
피삭재 2: JIS G 4305 규정의 스테인리스 강판(SUS304)
공구 직경: 8mm
탭 피치: 1.25mm
탭 경사각: 1.5도
탭 챔퍼각: 10도
탭 아래 구멍 직경: 7.4mm
회전수: 360rpm
표준유: DIDA(아디프산 디이소데실)
표 1 내지 표 3 중, 「유제 공급 방법」란의 A 내지 D는, 유제 조성물의 가공 부위로의 공급을 이하의 A 내지 D의 방법으로 실시한 것을 의미한다.
A: 유제를 그대로 미스트화하여 공급
B: 수도물로 20배로 희석한 것을 공급
C: 미스트화한 유제를 동일하게 미스트화한 수도물과 1(유제):10(물)의 비율로 혼합하여 가공 부위에 공급.
D: 수도물로 120배로 희석한 것을 공급
상기 시험에 있어서의 탭핑 에너지를 측정하고, 하기 수학식을 사용하여 탭핑 에너지 효율(TEE, %)을 산출하였다.
탭핑 에너지 효율(%) = (비교 표준유를 사용한 경우의 탭핑 에너지)/(금속 가공유 조성물을 사용한 경우의 탭핑 에너지)
수득된 결과를 표 1 내지 표 3에 기재한다. 탭핑 에너지 효율의 값이 높을 수록, 윤활성이 높은 것을 의미한다.
<유제의 안정성 시험>
유제 조성물의 안정성은, 유제를 수도물로 10배로 희석하고, 실온에서 정치하여 유제의 분리 거동을 조사하였다. 24시간 후에 유제의 분리가 없는 것을 A, 약간이라도 분리유가 부상한 것에 관해서는 B로 평가하였다. 수득된 결과를 표 1 내지 3에 기재한다.
Figure 112012071583629-pct00003
Figure 112012071583629-pct00004
Figure 112012071583629-pct00005

Claims (7)

  1. 윤활유 기유(基油)와,
    친수친유지수(親水親油指數)가 8 내지 15인 하이드록시산의 알킬렌 옥사이드 부가물
    을 함유하고, 상기 하이드록시산의 알킬렌 옥사이드 부가물이 하기 화학식 1의 화합물이고, 극미량 유제 공급식 절삭·연삭 가공에 사용되는 것을 특징으로 하는, 유제 조성물.
    [화학식 1]
    Figure 112017009252910-pct00006

    상기 화학식 1에서,
    R1은 탄소수 7 내지 23의 탄화수소기를 나타내고,
    R2는 탄소수 2 내지 4의 알킬렌기를 나타내고,
    n은 1 내지 20의 정수를 나타낸다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 윤활유 기유가 합성 에스테르 및/또는 식물유이며, 상기 윤활유 기유의 함유량이 조성물 전량 기준으로 5질량% 이상 95질량% 이하인 것을 특징으로 하는, 유제 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 탄소수 8 내지 24의 1가 알코올을 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는, 유제 조성물.
  4. 제1항 또는 제2항에 기재된 유제 조성물을, 압축 유체와 함께 피가공물의 가공 부위를 향해 미스트상으로 공급하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는, 극미량 유제 공급식 절삭·연삭 가공 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 공정에서, 당해 유제 조성물의 0.01 내지 100질량배의 물을 피가공물의 가공 부위에 더욱 공급하는 것을 특징으로 하는, 극미량 유제 공급식 절삭·연삭 가공 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 피가공물이 비철금속인 것을 특징으로 하는, 극미량 유제 공급식 절삭·연삭 가공 방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 피가공물이 티타늄, 스테인리스 또는 인코넬인 것을 특징으로 하는, 극미량 유제 공급식 절삭·연삭 가공 방법.
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