KR20230004434A - 수용성 금속 가공액 조성물 및 그의 사용 방법 - Google Patents

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겐로 노구치
게이지 아사다
히데아키 핫토리
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이데미쓰 고산 가부시키가이샤
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Abstract

수용성 금속 가공액 조성물 및 그의 사용 방법, 하기 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)를 함유하는 수용성 금속 가공액 조성물. 성분(A)는 탄소 원자수 9∼11의 지방산이고, 성분(B)는 탄소 원자수 16∼22의 불포화 지방산을 함유하는 성분이고, 성분(C)는 산가 10∼200mgKOH/g의 중합 지방산이고, 성분(A)는 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 총량을 기준으로 하여 1∼20질량%이고, 성분(B)는 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 총량을 기준으로 하여 30∼60질량%이고, 성분(C)는 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 총량을 기준으로 하여 35∼55질량%이다. 해당 수용성 금속 가공액 조성물은 가공성을 유지함과 함께, 기계 오염을 개선한다.

Description

수용성 금속 가공액 조성물 및 그의 사용 방법
본 발명은 수용성 금속 가공액 조성물 및 그의 사용 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 절삭 가공 또는 연삭 가공에 적용할 수 있으며, 가공성을 유지함과 함께, 기계 오염을 개선할 수 있는 수용성 금속 가공액 조성물 및 그의 사용 방법에 관한 것이다.
절삭 가공, 연삭 가공 등의 금속 가공 분야에서는, 가공 효율의 제고, 피가공 재료와 피가공 재료를 가공하는 공구 사이의 마찰 억제, 공구의 수명 연장 효과, 절삭 부스러기 제거 등의 목적으로 금속 가공 유제를 사용하고 있다. 금속 가공 유제에는, 광유, 동식물유, 합성유 등의 유분을 주성분으로 하는 유제(수불용성)와, 유분 중에 계면활성을 갖는 화합물을 배합하여 수용성을 부여한 유제(수용성)가 포함된다. 자원의 유효한 이용, 화재 방지 등의 이유를 고려하여, 최근에는, 수용성을 부여한 유제(이른바 수용성 금속 가공 유제)가 사용되기 시작하고 있다.
특허문헌 1에는, 미세한 절삭 부스러기가 점성이 높은 방청 성분과 함께 오염(fouling)이 되어 피절삭 재료나 공작 기기 상에 부착됨이 기재되어 있다. 특허문헌 1에는, 탄소 원자수 2∼8의 하이드록시지방족 카복실산을 사용하여 오염 방지 효과를 부여하는 것이 기재되어 있다(단락 0014).
일본 공개특허공보 제2011-79956호.
본 발명자들은, 금속 가공 유제 중에 지방산 또는 하이드록시지방산의 양이 많을 경우, 스컴(scum)이 발생하기 쉽다는 것을 처음으로 발견했다. 그 이유로서는, 예를 들어 과량의 상기 지방산이 가공액 중에 함유된 아민과 염을 형성하여 수용화되고, 물 중의 Ca 이온, Mg 이온과 반응하여 스컴을 발생시키기 때문이라고 생각된다.
본 발명의 목적은, 가공성을 유지함과 함께, 기계 오염을 개선하는 수용성 금속 가공액 조성물 및 그의 사용 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 특징인, 특정의 하기 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)를, 특정의 성분의 배합비로 배합하는 것에 의해, 탄소 원자수 2∼8의 하이드록시지방족 카복실산을 포함하지 않더라도, 기계 오염의 원인이 되는 스컴을 개선하고, 또한 가공성을 유지할 수 있다.
[1] 수용성 금속 가공액 조성물로서,
하기 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)를 함유하고,
성분(A)는 탄소 원자수 9∼11의 지방산이고,
성분(B)는 탄소 원자수 16∼22의 불포화 지방산을 함유하는 성분이고,
성분(C)는 산가 10∼200mgKOH/g의 중합 지방산이고,
성분(A)는 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 총량을 기준으로 하여 1∼20질량%이고,
성분(B)는 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 총량을 기준으로 하여 30∼60질량%이고,
성분(C)는 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 총량을 기준으로 하여 35∼55질량%인 것을 특징으로 하는 수용성 금속 가공액 조성물.
[2] 탄소 원자수 2∼8의 하이드록시지방족 카복실산을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는, 상기 [1]에 기재된 수용성 금속 가공액 조성물.
[3] 성분(A)(산가×배합량)/성분(B)(산가×배합량)이 0.01∼2이고, 여기에서 성분(A)의 배합량 및 성분(B)의 배합량은 각각 수용성 금속 가공액 조성물의 총량에 기초하는 각 성분의 배합량인 것을 특징으로 하는, 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 수용성 금속 가공액 조성물.
[4] 성분(A)/성분(B)의 배합량비가 질량 기준으로 0.01∼1이고, 여기에서 성분(A)의 배합량 및 성분(B)의 배합량은 각각 수용성 금속 가공액 조성물의 총량에 기초하는 각 성분의 배합량인 것을 특징으로 하는, 상기 [1]∼[3] 중 어느 한 항에 기재된 수용성 금속 가공액 조성물.
[5] 수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 총 함량은 수용성 금속 가공액 조성물의 총량을 기준으로 하여 7질량% 이상인 것을 특징으로 하는, 상기 [1]∼[4] 중 어느 한 항에 기재된 수용성 금속 가공액 조성물.
[6] 성분(C) 중합 지방산의 구성 단위로서의 지방산이 하이드록시지방산인 것을 특징으로 하는, 상기 [1]∼[5] 중 어느 한 항에 기재된 수용성 금속 가공액 조성물.
[7] 상기 성분(C)의 중량 평균 분자량이 400∼4000인 것을 특징으로 하는, 상기 [1]∼[6] 중 어느 한 항에 기재된 수용성 금속 가공액 조성물.
[8] (D) 성분으로서 아민 화합물을 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는, 상기 [1]∼[7] 중 어느 한 항에 기재된 수용성 금속 가공액 조성물.
[9] 타발 가공, 절삭 가공 또는 연삭 가공에 사용되는 것을 특징으로 하는, 상기 [1]∼[8] 중 어느 한 항에 기재된 수용성 금속 가공액 조성물.
[10] 성분(A)의 배합량이 수용성 금속 가공액 조성물의 총량을 기준으로 하여 0.05∼4질량%인 것을 특징으로 하는, 상기 [1]∼[9] 중 어느 한 항에 기재된 수용성 금속 가공액 조성물.
[11] 성분(B)의 배합량이 수용성 금속 가공액 조성물의 총량을 기준으로 하여 3∼10질량%인 것을 특징으로 하는, 상기 [1]∼[10] 중 어느 한 항에 기재된 수용성 금속 가공액 조성물.
[12] 성분(C)의 배합량이 수용성 금속 가공액 조성물의 총량을 기준으로 하여 4∼16질량%인 것을 특징으로 하는, 상기 [1]∼[11] 중 어느 한 항에 기재된 수용성 금속 가공액 조성물.
[13] 방부식제, 방변색제, 계면활성제, 금속 불활성화제, 방청제, 소포제 및 살균제 중으로부터 선택되는 적어도 1종을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 상기 [1]∼[12] 중 어느 한 항에 기재된 수용성 금속 가공액 조성물.
[14] 수용성 금속 가공액 조성물의 사용 방법으로서, 금속 가공 중의 사용에 있어서 상기 [1]∼[13] 중 어느 한 항에 기재된 수용성 금속 가공액 조성물을 물로 희석하여, 사용 시의 수용성 금속 가공액 조성물의 농도가 3부피% 이상이 되도록 하는 것을 특징으로 하는, 수용성 금속 가공액 조성물의 사용 방법.
[15] 상기 [1]∼[13] 중 어느 한 항에 기재된 수용성 금속 가공액 조성물을 사용하는 것에 의해 금속 재료에 가공을 진행하는 금속 가공 방법.
[16] 하기 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)를 하기 배합량이 되도록 배합하는 수용성 금속 가공액 조성물의 제조방법:
성분(A)는 탄소 원자수 9∼11의 지방산이고,
성분(B)는 탄소 원자수 16∼22의 불포화 지방산을 함유하는 성분이고,
성분(C)는 산가 10∼200mgKOH/g의 중합 지방산이고,
성분(A)는 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 총량을 기준으로 하여 1∼20질량%이고,
성분(B)는 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 총량을 기준으로 하여 30∼60질량%이고,
성분(C)는 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 총량을 기준으로 하여 35∼55질량%이다.
[17] 상기 [16]에 기재된 수용성 금속 가공액 조성물의 제조방법에 의해 제조된 수용성 금속 가공액 조성물.
본 발명에 따르면, 특정의 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)를 특정의 성분의 배합비로 배합하는 것에 의해, 탄소 원자수 2∼8의 하이드록시지방족 카복실산을 포함하지 않아도, 스컴(이는 기계 오염의 원인이 된다)을 개선할 수 있고, 또한 가공성을 유지할 수 있다.
도 1은 실시예 1의 수용성 금속 가공액 조성물의 세정성 평가 결과를 나타내는 도면이다.
도 2는 비교예 1의 수용성 금속 가공액 조성물의 세정성 평가 결과를 나타내는 도면이다.
도 3은 실시예 2의 수용성 금속 가공액 조성물의 세정성 평가 결과를 나타내는 도면이다.
도 4는 비교예 2의 수용성 금속 가공액 조성물의 세정성 평가 결과를 나타내는 도면이다.
도 5는 실시예 3의 수용성 금속 가공액 조성물의 세정성 평가 결과를 나타내는 도면이다.
도 6은 비교예 3의 수용성 금속 가공액 조성물의 세정성 평가 결과를 나타내는 도면이다.
본 명세서에 기재하는 각 실시형태 중의 각 기술적 수단은 임의로 조합할 수 있다. 본 명세서에 기재하는 각 기술적 수단 중의 각 기술적 특징은 임의로 조합할 수 있다.
본 명세서에 기재하는 수치 범위의 상한치와 하한치는 임의로 조합할 수 있다. 예를 들어, "A∼B" 및 "C∼D"를 기재할 때, "A∼D" 및 "C∼B"의 범위도 수치 범위로서 본 발명의 범위에 포함된다. 또한, 본 명세서에 기재된 수치 범위 "하한치∼상한치"는, 하한치 이상 상한치 이하를 가리킨다. 특별히 설명하지 않는 한, 본 명세서에서 배합량, 함량, "%" 등은 질량을 기준으로 한다.
[수용성 금속 가공액 조성물]
본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물(이하, 간단히 "조성물" 또는 "원액"이라고도 함)은 이하의 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)를 함유한다.
설명하여야 할 점은, 본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 총 함량은, 조성물의 총량을 기준으로 하여 7질량% 이상, 바람직하게는 10질량%, 보다 바람직하게는 14질량% 이상이라는 것이다. 다른 한편, 본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 총 함량은, 조성물의 총량을 기준으로 하여 30질량% 이하, 바람직하게는 26질량% 이하, 보다 바람직하게는 22질량% 이하이다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 총 함량은, 조성물의 총량을 기준으로 하여 15질량% 또는 21.1질량%이다.
<성분(A)>
본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(A)는 탄소 원자수 9∼11의 지방산이다. 해당 성분(A)는 기계 오염과 상관 있다.
상기 성분(A)의 탄소 원자수 9∼11의 지방산은 탄소 원자수 10의 지방산인 것이 바람직하다. 또한, 상기 성분(A)의 탄소 원자수 9∼11의 지방산으로서는 탄소 원자수 9∼11의 직쇄 지방산 또는 탄소 원자수 9∼11의 분기 지방산을 들 수 있다. 설명하여야 할 점은, 유화 안정성 및 스컴 감소의 측면에서 고려하면, 탄소 원자수 9∼11의 분기 지방산이 바람직하다는 것이다.
상기 성분(A)의 탄소 원자수 9∼11의 지방산은 포화 지방산이어도 되고 불포화 지방산이어도 되지만, 포화 지방산이 바람직하다.
상기 성분(A)의 탄소 원자수 9∼11의 지방산으로서, n-노난산, 아이소노난산, n-데칸산, 아이소데칸산, 네오데칸산, n-운데칸산, 아이소운데칸산 등을 들 수 있다.
이들 성분(A)는 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 임의로 조합하여 사용해도 된다.
본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(A)는, 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 총량을 기준으로 하여 1∼20질량%, 바람직하게는 3∼18질량%, 보다 바람직하게는 5∼15질량%, 특히 바람직하게는 7∼11질량%이다. 상기 성분(A)의 배합량이 1질량% 미만인 경우, 원액의 안정성 및 희석액의 안정성이 나빠진다. 상기 성분(A)의 배합량이 20질량%를 초과하면 기계 오염이 발생한다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(A)는, 성분(A), 성분(B), 및 성분(C)의 총량을 기준으로 하여 약 8.05질량%, 약 8.06질량%, 또는 10질량%이다.
본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(A)의 배합량은, 조성물의 총량을 기준으로 하여 0.05∼4.0질량%, 바람직하게는 0.1∼3.5질량%, 보다 바람직하게는 0.5∼2.5질량%, 특히 바람직하게는 1∼2질량%이다. 상기 성분(A)의 배합량이 0.05질량% 미만인 경우, 원액의 안정성 및 희석액의 안정성이 나빠진다. 상기 성분(A)의 배합량이 4.0질량%를 초과하면 기계 오염이 발생한다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(A)의 배합량은, 조성물의 총량을 기준으로 하여 1.5질량% 또는 1.7질량%이다.
본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(A)의 산가는, 유화 안정성의 관점에서, 200mgKOH/g∼500mgKOH/g, 바람직하게는 250mgKOH/g∼400mgKOH/g, 보다 바람직하게는 300mgKOH/g∼350mgKOH/g, 특히 바람직하게는 310mgKOH/g∼330mgKOH/g이다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(A)의 산가는 320mgKOH/g이다.
설명하여야 할 점은, 산가는 ASTM D664에 준거하여 측정한 값[mgKOH/g]이다.
<성분(B)>
본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(B)는 탄소 원자수 16∼22의 불포화 지방산을 함유한다. 해당 불포화 지방산의 아이오딘가는 50∼200, 바람직하게는 100∼150, 보다 바람직하게는 120∼135이다. 아이오딘가는 ASTM D1959에 준거하여 측정한 값이다.
성분(B)의 총량을 기준으로 하여, 불포화 지방산은 50∼100질량%, 바람직하게는 60∼95질량%, 보다 바람직하게는 70∼90질량%이다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 성분(B)의 총량을 기준으로 하여, 불포화 지방산은 80질량% 이상이다. 설명하여야 할 점은, 탄소 원자수 16∼22의 포화 지방산을 과량으로 함유하면 스컴이 발생하기 쉬워 바람직하지 않다는 것이다. 해당 성분(B)를 하기 성분(C)와 함께 배합하면, 균형이 양호하게 수용성 금속 가공액 조성물의 가공성을 유지함과 함께, 수용성 금속 가공액 조성물의 안정성을 유지하여, 기계 오염을 개선한다.
상기 성분(B)의 탄소 원자수 16∼22의 불포화 지방산에 대해서는, 탄소 원자수가 16 미만이면, 수용성 금속 가공액 조성물의 유화 안정성이 악화되며, 탄소 원자수가 22보다 크면, 수용성 금속 가공액 조성물의 유화 안정성이 나빠져, 기계 오염이 발생할 우려가 있다. 한편, 상기 성분(B)의 탄소 원자수 16∼22의 불포화 지방산은 탄소 원자수 18의 불포화 지방산인 것이 바람직하다.
상기 성분(B)의 탄소 원자수 16∼22의 불포화 지방산으로서, 팔미톨레산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산, 베헨산, 엘라이드산, 및 에루크산 등을 들 수 있다. 해당 불포화 지방산은 바람직하게는 올레산 및/또는 리놀레산이다.
이들 성분(B)는 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 임의로 조합하여 사용해도 된다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 성분(B)는 탄소 원자수 18의 불포화 지방산을 80질량% 이상(올레산 45질량% 이상, 리놀레산 35질량% 이상) 함유하는 미강유 지방산이다.
본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(B)는, 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 총량을 기준으로 하여 30∼60질량%, 바람직하게는 33∼55질량%, 보다 바람직하게는 36∼50질량%, 특히 바람직하게는 39∼47질량%이다. 상기 성분(B)의 배합량이 30질량% 미만이면, 원액이 불안정해져 세정성이 악화된다. 상기 성분(B)의 배합량이 60질량%를 초과하면, 원액이 불안정해진다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(B)는, 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 총량을 기준으로 하여 약 39.8질량, 약 39.9질량%, 약 46.6질량%, 또는 약 46.7질량%이다.
본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(B)의 배합량은, 조성물의 총량을 기준으로 하여 3∼10질량%, 바람직하게는 4∼9.5질량%, 보다 바람직하게는 5∼9질량%, 특히 바람직하게는 6.5∼8.5질량%이다. 상기 성분(B)의 배합량이 3질량% 미만이면, 원액이 불안정해져, 세정성이 악화된다. 상기 성분(B)의 배합량이 10질량%를 초과하면, 원액이 불안정해진다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(B)의 배합량은, 조성물의 총량을 기준으로 하여 7질량% 또는 8.4질량%이다.
원액의 안정성의 관점에서, 본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(B)의 산가는 100mgKOH/g∼300mgKOH/g, 바람직하게는 150mgKOH/g∼250mgKOH/g, 보다 바람직하게는 175mgKOH/g∼225mgKOH/g, 특히 바람직하게는 190mgKOH/g∼200mgKOH/g이다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(B)의 산가는 197mgKOH/g이다.
설명하여야 할 점은, 산가는 ASTM D664에 준거하여 측정한 값[mgKOH/g]이다.
<성분(C)>
본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(C)는, 산가 10mgKOH/g∼200mgKOH/g의 중합 지방산이다. 해당 성분(C)는 수용성 금속 가공액 조성물의 가공성에 기여한다.
성분(C)의 산가는, 유화 안정성 및 가공성의 관점에서 고려하면, 10mgKOH/g∼200mgKOH/g인 것이 바람직하고, 20mgKOH/g∼100mgKOH/g인 것이 보다 바람직하고, 30mgKOH/g∼38mgKOH/g인 것이 특히 바람직하다. 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(C)의 산가는 35mgKOH/g이다.
설명하여야 할 점은, 산가는 ASTM D664에 준거하여 측정한 값[mgKOH/g]이다.
본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(C)의 중량 평균 분자량(Mw)은 400∼4000이다. 상기 분자량은 바람직하게는 400∼3000, 보다 바람직하게는 1000∼2500, 특히 바람직하게는 1800∼2000이다. 상기 분자량이 400 미만이면 가공성이 저하된다. 상기 분자량이 4000을 초과하면 중합 지방산으로서의 기능을 발휘하기 어려워지고, 경우에 따라 유화 안정성이 악화된다.
설명하여야 할 점은, 본 명세서에 있어서 중량 평균 분자량은, 예를 들어 겔 투과 크로마토그래피 장치(애질런트사제 "1260형 HPLC")를 사용하여 하기 조건에서 표준 폴리스타이렌 환산으로 측정할 수 있다.
(측정 조건)
· 컬럼: 2개의 "Shodex LF404"를 순차로 연결하여 이루어진 컬럼.
· 컬럼 온도: 35℃
· 전개 용제: 클로로폼
· 유속: 0.3mL/min.
본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(C) 중합 지방산을 구성하는 지방산(성분(C) 중합 지방산의 구성 단위가 되는 지방산)은, 하이드록시지방산인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 모노하이드록시지방산이다. 상기 지방산은 바람직하게는 불포화 지방산이다.
본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(C) 중합 지방산을 구성하는 지방산의 탄소 원자수는 8∼30, 바람직하게는 9∼24, 보다 바람직하게는 10∼22, 특히 바람직하게는 16∼20이다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(C)의 지방산을 구성하는 탄소 원자수는 18이다.
본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(C) 중합 지방산을 구성하는 지방산으로서, 하이드록시펠라르곤산, 하이드록시카프르산, 하이드록시라우르산, 하이드록시미리스트산, 하이드록시팔미트산, 하이드록시스테아르산, 하이드록시아라키드산, 하이드록시베헨산, 리시놀레산, 리시놀산, 하이드록시옥타데칸산, 하이드록시세바스산, 하이드록시옥틸세바스산, 노르카페라트산, 2-하이드록시-1,2,3-노나데케인트라이카복실산, 다이하이드록시모노카복실산으로서, 3,11-다이하이드록시테트라데칸산, 다이하이드록시헥사데칸산, 다이하이드록시스테아르산, 다이하이드록시옥타데센산, 다이하이드록시옥타데케인다이엔산, 다이하이드록시도데케인다이오산, 다이하이드록시헥사데케인다이오산, 9,10-다이하이드록시옥타데케인다이오산, 다이하이드록시헥사코세인다이오산 등을 들 수 있다. 또한, 천연 유지로부터 얻어지는 피마자유 지방산, 수소화 피마자유 지방산도 사용할 수 있다.
본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(C)의 중합도는 2∼10, 바람직하게는 4∼8, 보다 바람직하게는 5∼7이다. 중합도가 2 미만이면, 수용성 금속 가공액 조성물의 가공성이 저하되고, 중합도가 10을 초과하면, 수용성 금속 가공액 조성물의 유화 안정성이 나빠진다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(C)의 중합도는 6이다.
본 발명에 있어서, 중합도, 즉 DP(degree of polymerization)는 거대분자, 폴리머 또는 올리고머 분자 중의 모노머 단위의 수량이다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(C)는 폴리리시놀레산(산가 35mgKOH/g, 중합도 6)이다.
이들 성분(C)는 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 임의로 조합하여 사용해도 된다.
본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(C)의 중합 지방산은 상기 지방산을 이용하여, 통상의 중합 반응에 따라서, 예를 들어 무촉매 또는 적당한 촉매의 존재하에 실온 또는 가열 조건하에서 반응시켜 얻어진다.
본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(C)는, 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 총량을 기준으로 하여 30∼60질량%, 바람직하게는 34∼58질량%, 보다 바람직하게는 38∼56질량%, 특히 바람직하게는 43∼53질량%이다. 상기 성분(C)의 배합량이 30질량% 미만이면, 가공성이 저하되고, 원액의 안정성이 악화되는 경우가 있다. 상기 성분(C)의 배합량이 60질량%를 초과하면, 유화 안정성이 저하되고, 스컴의 발생이 증가(세정성 저하)될 우려가 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(C)는 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 총량을 기준으로 하여 약 43.3질량, 약 43.4질량%, 약 52.1질량%, 또는 약 52.2질량%이다.
본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(C)의 배합량은, 조성물의 총량을 기준으로 하여 4∼16질량%, 바람직하게는 4.5∼14질량%, 보다 바람직하게는 5.5∼13질량%, 특히 바람직하게는 6∼12질량%이다. 상기 성분(C)의 배합량이 4질량% 미만이면, 원액의 안정성이 악화되고, 가공성이 부족해질 우려가 있다. 상기 성분(C)의 배합량이 16질량%를 초과하면, 유화 안정성이 저하되고, 스컴이 증가(세정성 저하)될 우려가 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(C)의 배합량은, 조성물의 총량을 기준으로 하여 6.5질량% 또는 11질량%이다.
본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중에는 탄소 원자수 2∼8의 하이드록시지방족 카복실산을 포함하지 않는다. 탄소 원자수 2∼8의 하이드록시지방족 카복실산(예를 들어 시트르산, 말산 등)은 세정력에 기여하지만, 지나치게 많으면 부식성을 발생시키기 때문에, 본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중에는 탄소 원자수 2∼8의 하이드록시지방족 카복실산을 포함하지 않는다.
<배합량비>
하기 각 성분의 산가는 각각 상기 각 성분에 대한 기재 중에 기재된 산가이며, 하기 각 성분의 배합량은 각각 상기 각 성분에 대한 기재 중에 기재된 조성물의 총량에 대한 상대적인 각 성분의 배합량이다.
본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물에 있어서, 유화 안정성 및 세정성의 관점에서, 상기 성분(A)(산가×배합량)/상기 성분(B)(산가×배합량)이 0.01∼2, 바람직하게는 0.05∼1.5, 보다 바람직하게는 0.1∼1, 특히 바람직하게는 0.2∼0.4이다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물에 있어서, 상기 성분(A)(산가×배합량)/성분(B)(산가×배합량)은, 0.3287 또는 0.3481이다.
본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물에 있어서, 유화 안정성 및 세정성의 관점에서, 상기 성분(A)(산가×배합량)/상기 성분(C)(산가×배합량)은 0.1∼4, 바람직하게는 0.5∼3, 보다 바람직하게는 1.0∼2.5, 특히 바람직하게는 1.4∼2.2이다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물에 있어서, 상기 성분(A)(산가×배합량)/성분(C)(산가×배합량)은, 1.4130 또는 2.1099이다.
본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물에 있어서, 상기 성분(B)(산가×배합량)/상기 성분(C)(산가×배합량)은 0.1∼20, 바람직하게는 1∼15, 보다 바람직하게는 2∼10, 특히 바람직하게는 4∼6.5이다. 상기 비율이 0.1 미만이면, 원액이 불안정하다. 상기 비율이 20을 초과하면, 원액의 안정성이 악화되고, 세정성이 악화될 우려가 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물에 있어서, 상기 성분(B)(산가×배합량)/상기 성분(C)(산가×배합량)은 4.2982 또는 6.0615이다.
본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물에 있어서, 유화 안정성 및 세정성의 관점에서, 성분(A)/성분(B)의 배합량비는 질량 기준으로 0.01∼1, 바람직하게는 0.05∼0.75, 보다 바람직하게는 0.1∼0.5, 특히 바람직하게는 0.15∼0.25이다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물에 있어서, 성분(A)/성분(B)의 배합량비는 질량 기준으로 0.202 또는 0.214이다.
본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물에 있어서, 성분(A)/성분(C)의 배합량비는 질량 기준으로 0.01∼0.5, 바람직하게는 0.05∼0.4, 보다 바람직하게는 0.1∼0.3, 특히 바람직하게는 0.15∼0.25이다. 상기 비율이 0.01 미만이면, 원액이 불안정하다. 상기 비율이 0.5를 초과하면, 원액이 불안정해진다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물에 있어서, 성분(A)/성분(C)의 배합량비는 질량 기준으로 0.155 또는 0.231이다.
본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물에 있어서, 성분(B)/성분(C)의 배합량비는 질량 기준으로 0.1∼2.5, 바람직하게는 0.3∼2, 보다 바람직하게는 0.5∼1.5, 특히 바람직하게는 0.7∼1.1이다. 상기 비율이 0.1 미만이면 세정성이 저하되고, 유화 안정성이 악화될 우려가 있다. 상기 비율이 2.5를 초과하면, 가공성이 부족하고, 소포성이 악화될 우려가 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물에 있어서, 성분(B)/성분(C)의 배합량비는 질량 기준으로 0.764 또는 1.077이다.
<성분(D)>
본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물은 아민 화합물(이하, 성분(D)라고도 함)을 추가로 함유할 수 있다.
아민 화합물로서, 예를 들어 알칸올아민, 알킬아민, 지환식 아민, 및 방향족 아민 등을 들 수 있다.
이들 아민 화합물은 수용성 또는 비수용성일 수 있다.
알칸올아민으로서, 모노에탄올아민, 다이에탄올아민, N-메틸다이에탄올아민, 트라이에탄올아민, 모노아이소프로판올아민(1-아미노-2-프로판올), 다이아이소프로판올아민, 트라이아이소프로판올아민, 메틸다이에탄올아민, 에틸다이에탄올아민, 뷰틸다이에탄올아민, 사이클로헥실다이에탄올아민, 라우릴다이에탄올아민, 다이메틸에탄올아민, 다이에틸에탄올아민, 다이뷰틸에탄올아민, 다이옥틸에탄올아민, 옥틸다이프로판올아민, 스테아릴다이프로판올아민, 다이뷰틸프로판올아민, 다이헥실프로판올아민, 및 다이라우릴프로판올아민 등을 들 수 있다. 또한, 올레일다이에탄올아민, 자일릴다이에탄올아민, 다이올레일에탄올아민, 페닐다이에탄올아민, 벤질다이에탄올아민, 톨루오일다이프로판올아민이 상기 아민 화합물로서 포함될 수 있다.
알킬아민으로서, 메틸아민, 에틸아민, 다이메틸아민, 다이에틸아민, 메틸에틸아민, 메틸프로필아민, 에틸렌다이아민, 테트라메틸렌다이아민, N-에틸에틸렌다이아민, 다이에틸렌트라이아민, 트라이에틸렌테트라민, 테트라에틸렌펜타민, 및 펜타에틸렌헥사민 등을 들 수 있다.
지환식 아민으로서, 예를 들어 다이사이클로헥실아민, 1,4-다이아미노사이클로헥세인, 4,4'-다이아미노다이사이클로헥실메테인, 4,4'-다이아미노-3,3'-다이메틸다이사이클로헥실메테인, 및 N,N-다이사이클로헥실메틸아민 등을 들 수 있다.
방향족 아민으로서, 예를 들어 벤질아민, 다이벤질아민 등을 들 수 있다.
이들 아민 화합물은 탄소 원자수 1∼18의 알킬기, 또는 사이클로헥실기, 페닐기 등의 환 구조를 갖는 1개 이상의 작용기로 추가로 치환될 수 있다.
내부패성의 관점에서 고려하면, 성분(D)는 바람직하게는 N-메틸다이에탄올아민, 트라이에탄올아민, N,N-다이사이클로헥실메틸아민, 다이사이클로헥실아민, 모노아이소프로판올아민(1-아미노-2-프로판올), 트라이아이소프로판올아민, 및 사이클로헥실다이에탄올아민 중 적어도 어느 하나이다.
이들 아민 화합물은 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 임의로 조합하여 사용해도 된다.
본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(D)의 배합량은, 원액 또는 희석액의 유화 안정성의 관점에서, 조성물의 총량을 기준으로 하여 1∼40질량%, 바람직하게는 5∼30질량%, 보다 바람직하게는 10∼20질량%, 특히 바람직하게는 12∼18질량%이다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(D)의 배합량은, 조성물의 총량을 기준으로 하여 14.9질량%, 15.3질량%, 또는 15.7질량%이다.
＜그 외의 재료＞
본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중에, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 그 외의 임의 성분(첨가제 등)을 추가로 배합할 수 있다.
첨가제로서, 예를 들어 방부식제, 방변색제, 계면활성제, 금속 불활성화제, 방청제, 소포제, 및 살균제 등을 들 수 있다. 이들 첨가제는 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 임의로 조합하여 사용해도 된다.
방부식제로서, 예를 들어 벤조트라이아졸 화합물(예를 들면, 1,2,3-벤조트라이아졸 등) 등을 들 수 있다. 이들 방식제는 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 임의로 조합하여 사용해도 된다. 배합량으로서, 조성물의 총량을 기준으로 하여 0.1∼10질량% 정도인 것이 바람직하다.
방변색제로서, 예를 들어 인산 에스터계 방부식제(예를 들어, 폴리옥시에틸렌 알킬 에터 포스페이트 등) 등을 들 수 있다. 이들 방변색제는 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 임의로 조합하여 사용해도 된다. 배합량으로서, 조성물의 총량을 기준으로 하여 0.1∼10질량% 정도인 것이 바람직하다.
계면활성제로서, 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 양성 계면활성제 등을 들 수 있다. 음이온성 계면활성제로서, 알킬벤젠설폰산염, α-올레핀설폰산염 등이 있다. 양이온성 계면활성제로서, 알킬트라이메틸암모늄염, 다이알킬다이메틸암모늄염, 알킬다이메틸벤질암모늄염 등의 4급 암모늄염이 있다. 비이온성 계면활성제로서, 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 알킬 에터(예를 들어, 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 C12-14 알킬 에터), 폴리옥시알킬렌 알킬 에터, 폴리옥시에틸렌 알킬 에터, 폴리옥시에틸렌 알킬 페닐 에터 등의 에터, 또는 소비탄 지방산 에스터, 폴리옥시에틸렌 소비탄 지방산 에스터, 폴리옥시에틸렌 지방산 에스터 등의 에스터, 지방산 알칸올 아마이드와 같은 아마이드를 포함한다. 양성 계면활성제로서는, 베타인계 알킬베타인 등을 들 수 있다. 이들 계면활성제는 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 임의로 조합하여 사용해도 된다. 배합량으로서, 조성물의 총량을 기준으로 하여 0.1∼10질량% 정도인 것이 바람직하다.
금속 불활성화제로서, 벤조트라이아졸, 벤조트라이아졸 유도체, 이미다졸린, 피리미딘 유도체, 싸이아다이아졸, 및 싸이아다이아졸 유도체 등을 들 수 있다. 이들 금속 불활성화제는 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 임의로 조합하여 사용해도 된다. 배합량으로서, 조성물의 총량을 기준으로 하여 0.01∼10질량% 정도인 것이 바람직하다.
방청제로서, 예를 들면 도데케인이산, 도데케인이산의 아민염, 노난산의 아민염, 나프탈렌설폰산 알킬 에스터, 나프탈렌설폰산 다이노닐 에스터, 석신산 알켄일 에스터, 및 폴리올 에스터 등을 들 수 있다. 이들 방청제는 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 임의로 조합하여 사용해도 된다. 배합량으로서, 조성물의 총량을 기준으로 하여 0.1∼30질량% 정도인 것이 바람직하다.
소포제로서, 예를 들어 실리콘계 소포제 등을 들 수 있다. 이들 소포제는 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 임의로 조합하여 사용해도 된다. 배합량으로서, 조성물의 총량을 기준으로 하여 0.01질량% 이상 1질량% 이하 정도인 것이 바람직하다.
살균제의 예로서, 하이드록시피리딘싸이온(피리싸이온; pyrithione)계 살균제, 싸이아졸린계 방부제, 트라이아진계 방부제, 알킬벤즈이미다졸계 방부제, 파라하이드록시벤조산 에스터류(파라벤류), 벤조산, 살리실산, 소브산, 데하이드로아세트산, p-톨루엔설폰산 및 그들의 염류, 및 페녹시에탄올 등을 들 수 있다. 이들 살균제는 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 임의의 조합으로 사용해도 된다. 배합량으로서, 조성물의 총량을 기준으로 하여 0.01∼5질량% 정도인 것이 바람직하다.
<수용성 금속 가공액 조성물의 제조 방법>
본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물의 제조 방법은 상기 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)를 하기 배합량이 되도록 배합하는 것에 의해, 수용성 금속 가공액 조성물을 조제한다.
성분(A)는 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 총량을 기준으로 하여 1∼20질량%이고,
성분(B)는 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 총량을 기준으로 하여 30∼60질량%이고,
성분(C)는 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 총량을 기준으로 하여 35∼55질량%이다.
더욱이, 본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물(원액)을 조제할 때, 상기 성분(D) 및 상기 그 외의 성분을 배합해도 된다. 또한, 상기 성분(D)의 배합량으로서, 상기 성분(D)의 기재에 있어서의 배합량이 되도록 배합한다. 또한, 상기 그 외의 성분의 배합량으로서, 상기 그 외의 성분의 기재에 있어서의 각 배합량이 되도록 배합한다.
본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물의 제조방법은, 전술한 수용성 금속 가공액 조성물의 제조방법으로서, 각 성분에 대해, 전술한 수용성 금속 가공액 조성물 중에 기재된 각 성분을 배합한다. 또한, 각 성분의 배합량은, 상기 수용성 금속 가공액 조성물 중에 기재된 각 성분의 배합량이 되는 방식으로 배합된다.
본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물(원액)을 제조할 때, 추가로 물을 배합할 수 있다. 물을 배합하는 것에 의해, 경우에 따라 조성물의 분산 안정성 또는 액체 안정성을 향상시키는 효과가 발휘될 수 있다. 원액의 제조에 사용하는 물은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 탈이온수(이온 교환수), 순수, 수돗물, 및 공업용수 등을 사용할 수 있다. 원액 제조용 물의 배합량은, 조성물의 총량을 기준으로 하여 1∼99질량%, 바람직하게는 3∼85질량%, 보다 바람직하게는 6∼75질량%, 더 바람직하게는 9∼60질량%이다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 원액 제조용 물의 배합량은 조성물의 총량을 기준으로 하여 10질량%, 51.6질량% 또는 56.3질량%이다.
조성물의 분산 안정성 또는 액체 안정성은 또한 조성물 중의 상기 각 성분 및 이들의 배합 비율에 따라 변한다. 따라서, 물이 필요하지 않은 경우도 있다. 이 경우, 본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물(원액)은 상기 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)만을 함유하거나, 또는 상기 성분(A), 성분(B), 성분(C) 및 성분(D)만을 함유하거나, 또는 상기 성분(A), 성분(B), 성분(C) 및 그 외의 성분만을 함유하거나, 또는 상기 언급된 성분(A), 성분(B), 성분(C), 성분(D) 및 그 외의 성분만을 함유한다.
본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물(원액)을 제조할 때, 추가로 기유를 배합할 수 있다. 기유로서는, 광유, 합성유, 및 유지를 들 수 있고, 이들은 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 임의로 조합하여 사용해도 된다.
광유로서, 파라핀계 광유, 나프텐계 광유, 중간계 광유 등을 들 수 있다. 이들 광유로서, 더 구체적으로는, 예를 들어 파라핀계, 나프텐계, 중간계 등의 원유를 상압 증류하여 얻어지는 상압 잔유; 해당 상압 잔유를 감압 증류하여 얻어지는 유출유; 해당 유출유를 용매 탈아스팔트화, 용매 추출, 수소화 분해, 용매 탈납화, 촉매 탈납화, 수소화 정제 등 중의 하나 이상으로 처리하여 정제한 광유 등을 들 수 있다. 광유 중에서 파라핀계 광유가 적합하다. 이들 광유는 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 임의로 조합하여 사용해도 된다. 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 기유는 파라핀계 광유이다.
또한, 광유는 미국석유협회(API; American Petroleum Institute)의 기유 종류 중 그룹 1, 2, 3으로 분류되는 어느 하나의 그룹의 물질일 수 있다.
합성유로서, 예를 들어 폴리α-올레핀, α-올레핀 공중합체, 폴리뷰텐, 알킬벤젠, 폴리옥시알킬렌 글라이콜, 폴리옥시알킬렌 글라이콜 에스터, 폴리옥시알킬렌 글라이콜 에터, 실리콘유, 폴리올 에스터, 모노에스터, 지방산 에스터, 및 α-올레핀 등을 들 수 있다. 합성유 중에서, 지방산 에스터 및 모노에스터가 바람직하고, 그 중에서 지방산 에스터가 더 적합하다. 이들 합성유는 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 임의로 조합하여 사용해도 된다.
유지로서, 예를 들어 천연 유지(예를 들어, 우지, 라드, 대두유, 유채유, 미강유, 피마자유, 야자유, 팜유, 및 팜핵유 등), 및 해당 천연 유지의 수소화물 등을 들 수 있다. 또한, 유지는 에스터 등의 합성 유지일 수 있다. 에스터로서, 예를 들어 탄소 원자수 6∼24의 탄화수소기와 카복실기를 갖는 카복실산과, 탄소 원자수 1∼18의 알코올을 반응시켜 얻어지는 에스터 등을 들 수 있다. 이들 유지는 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 임의로 조합하여 사용해도 된다. 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 기유는 올레산 메틸 에스터이다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물 중의 기유는 파라핀계 광유 및 올레산 메틸 에스터이다.
상기 기유는 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 임의로 조합하여 사용해도 된다.
상기 기유는, 윤활성의 관점에서, 40℃에 있어서의 동점도가 0.1mm2/s 이상, 바람직하게는 0.5mm2/s 이상, 보다 바람직하게는 1mm2/s 이상, 더 바람직하게는 5mm2/s 이상이다. 또한, 상기 기유는 원액의 조작성, 및 피절삭 재료-공구 사이로의 침투성의 관점에서 고려하면, 40℃에서의 동점도가 150mm2/s 이하, 바람직하게는 100mm2/s 이하, 보다 바람직하게는 50mm2/s 이하, 더 바람직하게는 10mm2/s 이하이다.
설명하여야 할 점은, 동점도는 ASTM D445에 준거하여 측정한 값이다.
상기 기유의 배합량은, 조성물의 총량을 기준으로 하여 0.5질량% 이상, 바람직하게는 1질량% 이상, 보다 바람직하게는 5질량% 이상, 특히 바람직하게는 9질량% 이상이다. 다른 한편, 상기 기유의 배합량은, 조성물의 총량을 기준으로 하여 65질량% 이하, 바람직하게는 60질량% 이하, 보다 바람직하게는 55질량% 이하, 특히 바람직하게는 50질량% 이하이다. 기유의 함유량이 0.5질량% 이상이면, 공구 마모 억제 효과가 더욱 높아진다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 기유의 배합량은 조성물의 총량을 기준으로 하여 10질량%, 15질량% 또는 48.6질량%이다.
[수용성 금속 가공 유제]
본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물은, 해당 조성물을 원액으로 사용해도 되고, 사용 목적에 따라 적당한 농도가 되도록 물로 희석하여 사용해도 되고, 해당 희석을 거친 용액은 수용성 금속 가공 유제(이하, "희석액"이라고도 칭한다)로서, 타발 가공, 절삭 가공, 연삭 가공을 비롯하여, 연마, 딥 드로잉, 드로잉, 및 압연 등의 각종 금속 가공 분야에 적합하게 사용된다. 설명하여야 할 점은, 연삭 가공으로서, 원통 연삭 가공, 내면 연삭 가공, 표면 연삭 가공, 중공 연삭 가공, 공구 연삭 가공, 호닝 가공, 초정밀 가공, 및 특수 곡면 연삭 가공(예를 들어 나사 연삭, 기어 연삭, 캠 연삭, 롤 연삭) 등을 들 수 있다. 설명하여야 할 점은, 본 발명의 수용성 금속 가공 유제 조성물은 사용 목적에 따라 희석 없이 사용할 수 있으며, 이 경우, 수용성 금속 가공액 조성물은 수용성 금속 가공 유제가 된다.
[수용성 금속 가공액 조성물의 용도, 수용성 금속 가공액 조성물의 사용 방법]
본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물은 타발 가공, 절삭 가공 또는 연삭 가공에 적합하다.
본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물은, 사용 시 수용성 금속 가공액 조성물의 농도가 바람직하게는 3부피% 이상이 되도록 물로 희석하여, 금속 가공 중에 사용하고, 보다 바람직하게는 5부피% 이상, 더 바람직하게는 10부피% 이상이다. 물로 희석했을 때의 농도가 3부피% 이상이면, 공구 마모 저감 효과를 충분히 얻을 수 있고, 나아가 공구 수명 연장 효과를 충분히 얻을 수 있다. 다른 한편, 사용 시 수용성 금속 가공액 조성물의 농도가 바람직하게는 100부피% 이하가 되도록 물로 희석하여, 금속 가공 중에 사용하고, 보다 바람직하게는 80부피% 이하, 더 바람직하게는 50부피% 이하이다.
그러나, 본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물에 있어서는, 원액이든 희석액이든지를 불문하고, 모든 배합 성분이 모두 균일하게 용해될 필요는 없다. 따라서, 용액형이어도 되고, 가용형이어도 되며, 에멀션형과 같은 분산형이어도 된다.
설명하여야 할 점은, 원액을 희석할 때에 사용하는 물로서, 예를 들어 탈이온수(이온 교환수), 순수, 수돗물, 및 공업용수 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물은 바람직하게는 철계 재료(예를 들어, 탄소강, 주철, 스테인리스강, 및 합금강 등), 또는 니켈기 합금(예를 들어, 인코넬 합금, 및 내열내식성 니켈기 합금 등) 등의 재료의 가공에 사용한다. 상기 피가공 재료의 가공에 공구 마모 억제 효과가 높은 본 발명의 수용성 금속 가공액 조성물을 사용하는 경우, 각종 공구를 사용하여 가공을 진행할 수 있다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 더 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들 기재 내용에 의해 전혀 한정되는 것은 아니다. 설명하여야 할 점은, 각 예 중의 조성물의 성상 등은 하기 방법을 이용하여 구했다.
(1) 동점도
ASTM D445에 준거하여 40℃에서의 동점도를 측정했다.
(2) 산가
ASTM D664에 준거하여 측정했다.
(3) 아이오딘가
ASTM D 1959에 준거하여 측정했다.
<조성물의 평가>
표 1에 나타내는 배합 조성으로 평가용 조성물을 조제했다.
각 조성물의 평가는 이하의 방법에 의해 행했다. 얻어진 결과를 표 2에 나타낸다.
평가 항목
(1) 오염(실린더 진탕법)
· 마개가 달린 100ml 메스 실린더 중에, 희석액(원액 5부피%) 100ml에 알루미늄 분말 5g, 철 분말 5g을 가했다. ※알루미늄 분말 및 철 분말은 시약이다.
· 손으로 10초간 강하게 흔든 후, 정치했다.
· 30초 정치한 후의 외관을 관찰했다(각 도 중의 좌측 사진이며, "진탕 종료"라고 기재되어 있다).
· 10분 정치한 후, 메스 실린더를 수회 뒤집고, 다시 정치하여, 30초 후의 외관을 관찰했다(각 도 중의 우측 사진이며, "10분 정치"라고 기재되어 있다).
· 오염의 기준
진탕 후 방치하여, 액면 상에 오염이 잔류하는지 여부로 평가했다.
○; 방치 후 액면 상에 오염이 잔류하지 않는다
△; 방치 후 액면 상에 약간의 오염이 잔류한다
×; 방치 후 액면 상에 상당히 많은 오염이 잔류한다.
(2) 가공성(태핑 토크 시험)
가공성 평가는 태핑 토크 시험법으로 행했다. 구체적인 조건은 실시예 중에 기재되어 있다.
Figure pct00001
Figure pct00002
※1
태핑 토크 시험
시험기: Megatap II (micro-electronische Gerate GmbH)
공구: TTT T-M4C-T 3.625mm
시험 조건: 심도=20mm, 속도=600rpm, 토크=400Ncm
피절삭 재료: 스테인리스강(JIS SUS316Ti)
희석 배율: 5부피%(물로 희석).
※2
태핑 토크 시험
시험기: Megatap II (micro-electronische Gerate GmbH)
공구: TTT T-M4F-NT 3.625mm
시험 조건: 심도=20mm, 속도=1000rpm, 토크=400Ncm
피절삭 재료: 알루미늄 합금(JIS A7075)
희석 배율: 5부피%(물로 희석).
※3
태핑 토크 시험
시험기: Megatap II (micro-electronische Gerate GmbH)
공구: TTT T-M4F-NT 3.625mm
시험 조건: 심도=20mm, 속도=1000rpm, 토크=400Ncm
피절삭 재료: 알루미늄 합금(JIS A7075)
희석 배율: 5부피%(물로 희석).
한편, 표 2에 있어서, "A/(A+B+C)"는 성분(A)의 배합량의, 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 총량을 기준으로 했을 때의 비율을 나타낸다. "B/(A+B+C)"는 성분(B)의 배합량의, 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 총량을 기준으로 했을 때의 비율을 나타낸다. "C/(A+B+C)"는 성분(C)의 배합량의, 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 총량을 기준으로 했을 때의 비율을 나타낸다. "A/B"는 조성물의 총량을 기준으로 계산한 성분(A) 및 성분(B)의 배합량비를 나타낸다. "A/C"는 조성물의 총량을 기준으로 계산한 성분(A) 및 성분(C)의 배합량비를 나타낸다. "B/C"는 조성물의 총량을 기준으로 계산한 성분(B) 및 성분(C)의 배합량비를 나타낸다.
상기 실시예 및 비교예의 결과에 따르면, 본 출원의 수용성 금속 가공액 조성물은 가공성을 유지함과 함께, 기계 오염을 개선할 수 있다.

Claims (17)

  1. 수용성 금속 가공액 조성물로서,
    하기 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)를 함유하고,
    성분(A)는 탄소 원자수 9∼11의 지방산이고,
    성분(B)는 탄소 원자수 16∼22의 불포화 지방산을 함유하는 성분이고,
    성분(C)는 산가 10∼200mgKOH/g의 중합 지방산이고,
    성분(A)는 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 총량을 기준으로 하여 1∼20질량%이고,
    성분(B)는 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 총량을 기준으로 하여 30∼60질량%이고,
    성분(C)는 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 총량을 기준으로 하여 35∼55질량%인 것을 특징으로 하는, 수용성 금속 가공액 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    탄소 원자수 2∼8의 하이드록시지방족 카복실산을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 수용성 금속 가공액 조성물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    성분(A)(산가×배합량)/성분(B)(산가×배합량)이 0.01∼2이고, 여기에서 성분(A)의 배합량 및 성분(B)의 배합량은 각각 수용성 금속 가공액 조성물의 총량에 기초하는 각 성분의 배합량인 것을 특징으로 하는, 수용성 금속 가공액 조성물.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    성분(A)/성분(B)의 배합량비가 질량 기준으로 0.01∼1이고, 여기에서 성분(A)의 배합량 및 성분(B)의 배합량은 각각 수용성 금속 가공액 조성물의 총량에 기초하는 각 성분의 배합량인 것을 특징으로 하는, 수용성 금속 가공액 조성물.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    수용성 금속 가공액 조성물 중의 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 총 함량이, 수용성 금속 가공액 조성물의 총량을 기준으로 하여 7질량% 이상인 것을 특징으로 하는, 수용성 금속 가공액 조성물.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    성분(C) 중합 지방산의 구성 단위로서의 지방산이 하이드록시지방산인 것을 특징으로 하는, 수용성 금속 가공액 조성물.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    성분(C)의 중량 평균 분자량이 400∼4000인 것을 특징으로 하는, 수용성 금속 가공액 조성물.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    (D) 성분으로서의 아민 화합물을 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 수용성 금속 가공액 조성물.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    타발 가공, 절삭 가공 또는 연삭 가공에 사용되는 것을 특징으로 하는, 수용성 금속 가공액 조성물.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    성분(A)의 배합량이, 수용성 금속 가공액 조성물의 총량을 기준으로 하여 0.05∼4질량%인 것을 특징으로 하는, 수용성 금속 가공액 조성물.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    성분(B)의 배합량이, 수용성 금속 가공액 조성물의 총량을 기준으로 하여 3∼10질량%인 것을 특징으로 하는, 수용성 금속 가공액 조성물.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    성분(C)의 배합량이, 수용성 금속 가공액 조성물의 총량을 기준으로 하여 4∼16질량%인 것을 특징으로 하는, 수용성 금속 가공액 조성물.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    방부식제, 방변색제, 계면활성제, 금속 불활성화제, 방청제, 소포제 및 살균제 중으로부터 선택되는 적어도 1종을 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는, 수용성 금속 가공액 조성물.
  14. 수용성 금속 가공액 조성물의 사용 방법으로서,
    제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 수용성 금속 가공액 조성물을 물로 희석하여, 사용 시 수용성 금속 가공액 조성물의 농도가 3부피% 이상이 되도록 하여 금속 가공 중에 사용하는 것을 특징으로 하는 수용성 금속 가공액 조성물의 사용 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 수용성 금속 가공액 조성물을 사용하는 것을 통해 금속 재료에 가공을 행하는 금속 가공 방법.
  16. 하기 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)를 하기 배합량이 되도록 배합하는, 수용성 금속 가공액 조성물의 제조 방법:
    성분(A)는 탄소 원자수 9∼11의 지방산이고,
    성분(B)는 탄소 원자수 16∼22의 불포화 지방산을 함유하는 성분이고,
    성분(C)는 산가 10∼200mgKOH/g의 중합 지방산이고,
    성분(A)는 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 총량을 기준으로 하여 1∼20질량%이고,
    성분(B)는 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 총량을 기준으로 하여 30∼60질량%이고,
    성분(C)는 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 총량을 기준으로 하여 35∼55질량%이다.
  17. 제 16 항에 기재된 수용성 금속 가공액 조성물의 제조 방법을 통해 제조하여 수득한 수용성 금속 가공액 조성물.
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