TW201923055A

TW201923055A - 製造液

Info

Publication number: TW201923055A
Application number: TW107135460A
Authority: TW
Inventors: 銘堂梁
Original assignee: 海浚國際貿易有限公司
Priority date: 2017-10-10
Filing date: 2018-10-08
Publication date: 2019-06-16
Also published as: KR20200096757A; JP2020537033A; JP7414722B2; CN111511884A; US20200318030A1; EP3694961A4; TWI793193B; EP3694961A1; WO2019074814A1; CA3078786A1

Abstract

一種製造液組合物，諸如金屬切削液濃縮物，其含有作為陰離子型界面活性劑的第一界面活性劑、作為兩性界面活性劑的第二界面活性劑、選自陰離子型界面活性劑及兩性界面活性劑的第三界面活性劑(該第三界面活性劑不同於該第一及第二界面活性劑)，及水，以及防銹劑、著色劑及去泡劑中的至少一者。濃縮物可以與水合併以提供製造液，諸如金屬切削液組合物，該製造液可以使切削金屬所產生的熱有效消散的時間及量施加至正切削之金屬塊。

Description

製造液

本發明大體上係關於用於製造材料(例如切削金屬或石頭)(製造中產生熱)的組合物、其濃縮物，及製備及使用該等組合物的方法。

在製造(例如切削)固體材料(諸如石頭或金屬)的過程中(例如在金屬中鑽孔或將一塊金屬切成更小塊)，典型地利用流體潤滑切削或成形裝置以便減少涉及製造之裝置的磨損。在正藉由切削裝置(例如刀片)切削材料(例如金屬)的位置處施加流體，例如金屬切削液。該流體提供各種功能，例如切削作用，包括有助於消散在製造過程中所產生的熱。在缺乏散熱的情況下，熱會導致切削裝置及正切削之材料(例如金屬)中之一或兩者出現翹曲及/或其他損傷。製造液之其他優點包括增強工具壽命、改良表面修整，及將晶片自切削區段沖去。實務上，目前使用的所有切削液屬於四種類別之一：1)直接使用型加工油(straight oil)，2)可溶性油，3)半合成液，及4)合成液。

直接使用型加工油不可乳化且以未稀釋形式用於機械加工操作中。其由基礎礦物油或石油構成且通常含有極性潤滑劑，諸如脂肪、植物油及酯，以及極壓添加劑，諸如氯、硫及磷。在切削液當中，直接使用型加工油提供最佳的潤滑及最差的冷卻特徵。

可溶性油液當時與水混合形成乳液。濃縮物係由基礎礦物油及有助於產生穩定乳液的乳化劑組成。其以稀釋形式使用(常見濃度 = 3至10%)且提供良好的潤滑及熱傳遞效能。其廣泛用於工業中且在所有切削液當中為費用最小的。

半合成液基本上為合成液與可溶性油液之組合且具有兩種類型均共有的特徵。半合成液之成本及熱傳遞效能處於合成液與可溶性油液之成本及熱傳遞效能之間。

合成液不含有石油或礦物油基質且改由鹼性無機及有機化合物以及用於抑制腐蝕的添加劑調配。其通常以稀釋形式使用(常見濃度為3至10%)。合成液通常提供在所有切削液當中最佳的冷卻效能及在切削液當中最差的潤滑特徵。

需要改良的製造液，例如改良的金屬切削液。本發明旨在滿足此需要。

簡言之，本發明提供製造液濃縮物，例如金屬切削製造液組合物，例如金屬切削液，其為濃縮物的稀釋形式；製備該等濃縮物及該等組合物的方法；及在材料製造過程中使用該等濃縮物及該等組合物的方法，例如以便切削金屬、石頭、塑膠等。

在一個實施例中，本發明提供包含水及非揮發性組分(在本文中亦稱為固體，即使一些非揮發性組分在純狀態下可為液體)的組合物。固體包括一或多種界面活性劑，其中例示性界面活性劑為陰離子型界面活性劑及兩性界面活性劑。舉例而言，固體可以包括選自兩性界面活性劑的第一界面活性劑、選自陰離子型界面活性劑的第二界面活性劑，及選自兩性及陰離子型界面活性劑的界面活性劑，該第三界面活性劑不同於該第一及第二界面活性劑。固體亦包括一或多種選自防銹劑及防腐蝕劑的製劑，其在本文中統稱作防銹劑。

視情況存在於該組合物中的非揮發性組分包括以下中之一或多者：增稠物，亦稱為增稠劑，其適用於增加組合物的黏度或本體；無機鹽，其在用於組合物中的濃度下具有水溶性；有機溶劑，其可在用於組合物中的濃度下與水混溶；去泡劑，該術語包括防沫劑，其以有效減少組合物在使用期間發泡的量使用；及著色劑，在本文中亦稱為著色物，其賦予組合物顏色。

如先前所提及，除不揮發的非水性成分之外，本發明之組合物亦包括水。在一個實施例中，組合物含有相對而言極少的水，以使得組合物中之非揮發性組分的濃度高。此類組合物在本文中可稱為濃縮物(或濃縮)組合物，或金屬切削濃縮物。濃縮物可以提供給切削金屬或以其他方式製造材料的機構，其中彼等機構中的操作者可以用一定量的水稀釋濃縮物，從而提供具有適用於特定製造情形(例如切削金屬或其他材料)之特性的流體。舉例而言，濃縮物稀釋度不同於切削不同金屬(諸如不鏽鋼)所用的稀釋度可以有益於切削青銅。在一個實施例中，濃縮物為5-50重量%的水。在另一個實施例中，濃縮的組合物為40-50重量%水，及50-60重量%的非水性組分，包括界面活性劑、防銹劑，及適用於水性組合物的至少一種增稠劑，及無機鹽。在另一個實施例中，本發明提供金屬切削操作中的即用型金屬切削液。在此類即用型組合物中，水含量典型地在75-99重量%，或75.0-99.9重量%，或90-99重量%水，或90.0-99.9重量%水，或97.0-99.9 wt%水，或98.0-99.9 wt%水，或99.0-99.9 wt%水的範圍內。

在一個實施例中，組合物包含水、選自兩性界面活性劑的第一界面活性劑、選自陰離子型界面活性劑的第二界面活性劑、選自兩性及陰離子型界面活性劑的第三界面活性劑(該第三界面活性劑不同於該第一及第二界面活性劑)、無機鹽、有機溶劑、增稠劑、防銹劑及去泡劑。

以下帶有編號的實施例為本發明組合物之其他例示性實施例：
1) 一種製造液組合物，其包含水、第一界面活性劑、增稠劑及防銹劑。
2) 一種製造液組合物，其包含水、第一界面活性劑、無機鹽及防銹劑。
3) 如實施例1或2之組合物，其中該第一界面活性劑為陰離子型界面活性劑。
4) 如實施例3之組合物，其中該第一界面活性劑為包含磺酸基或包含硫酸基的陰離子型界面活性劑。
5) 如實施例3之組合物，其中該第一界面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉。
6) 如實施例3之組合物，其中該第一界面活性劑為月桂醇醚硫酸鈉。
7) 如實施例1或2之組合物，其中該第一界面活性劑為兩性界面活性劑。
8) 如實施例7之組合物，其中該兩性界面活性劑包含甜菜鹼基團。
9) 如實施例7之組合物，其中該第一界面活性劑為椰油醯胺基丙基甜菜鹼。
10) 如實施例1或2之組合物，其包含兩種界面活性劑，該兩種界面活性劑中之每一者為陰離子型界面活性劑。
11) 如實施例10之組合物，其中該兩種界面活性劑為含硫酸酯界面活性劑及含磺酸酯界面活性劑。
12) 如實施例10之組合物，其中該兩種界面活性劑為月桂醇醚硫酸鈉及十二烷基苯磺酸鈉。
13) 如實施例1或2之組合物，其包含兩種界面活性劑，一者為陰離子型界面活性劑且另一者為兩性界面活性劑。
14) 如實施例13之組合物，其中該兩種界面活性劑為含硫酸鹽的陰離子型界面活性劑及含甜菜鹼的兩性界面活性劑。
15) 如實施例14之組合物，其中該含硫酸鹽的陰離子型界面活性劑為月桂醇醚硫酸鈉且該含甜菜鹼的兩性界面活性劑為椰油醯胺基丙基甜菜鹼。
16) 如實施例13之組合物，其中該兩種界面活性劑為含磺酸酯的陰離子型界面活性劑及含甜菜鹼的兩性界面活性劑。
17) 如實施例16之組合物，其中該含磺酸酯的陰離子型界面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉且該含甜菜鹼的兩性界面活性劑為椰油醯胺基丙基甜菜鹼。
18) 如實施例1或2之組合物，其包含三種界面活性劑，該三種界面活性劑中之兩者為不相同的陰離子型界面活性劑且該三種界面活性劑中之一者為兩性界面活性劑。
19) 如實施例18之組合物，其中該三種界面活性劑為含硫酸酯界面活性劑、含磺酸酯界面活性劑，及含甜菜鹼界面活性劑。
20) 如實施例19之組合物，其中該三種界面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、月桂醇醚硫酸鈉及椰油醯胺基丙基甜菜鹼。
21) 如實施例1或2之組合物，其中該防銹劑為亞硝酸鈉。
22) 如實施例20之組合物，其中該防銹劑為亞硝酸鈉。
23) 如實施例1或2之組合物，其包含增稠劑，該增稠劑為纖維素增稠劑。
24) 如實施例23之組合物，其中該纖維素增稠劑為羥乙基纖維素。
25) 如實施例20之組合物，其包含增稠劑，該增稠劑為纖維素增稠劑。
26) 如實施例25之組合物，其中該纖維素增稠劑為羥乙基纖維素。
27) 如實施例1或2之組合物，其包含無機鹽，該無機鹽為氯化鈣。
28) 如實施例20之組合物，其包含無機鹽。
29) 如實施例28之組合物，其中該無機鹽為氯化鈣。
30) 如實施例1或2之組合物，其包含消泡劑。
31) 如實施例30之組合物，其中該消泡劑為聚矽氧聚合物。
32) 如實施例20之組合物，其包含消泡劑。
33) 如實施例32之組合物，其中該消泡劑為聚矽氧聚合物。
34) 如實施例20之組合物，其包含纖維素增稠劑、無機鹽及消泡劑中之一或多者。
35) 如實施例20之組合物，其包含纖維素增稠劑、無機鹽及消泡劑。
36) 如實施例1之組合物，其包含水、十二烷基苯磺酸鈉、月桂醇醚硫酸鈉、椰油醯胺基丙基甜菜鹼、增稠劑(諸如纖維素增稠劑)，及防銹劑。
37) 如實施例2之組合物，其包含水、十二烷基苯磺酸鈉、月桂醇醚硫酸鈉、椰油醯胺基丙基甜菜鹼、無機鹽(諸如氯化鈣)，及防銹劑。
該組合物可以用於金屬製造，且可以替代地稱為金屬製造組合物，或金屬處理組合物，或金屬冷卻組合物，或金屬切削組合物。該組合物亦可用於製造由石頭、塑膠或玻璃或其他固體材料製成的零件，其可藉由加工工具在產生熱的製程中製造。

在一個實施例中，本發明提供一種藉由合併如本文所論述之成分來製備濃縮組合物(例如金屬切削液濃縮物)的方法。視情況可以分批方法合併該等成分。在此實施例中，組合物(例如金屬切削液濃縮組合物)係藉由包含以下的方法製備：向容器中添加熱水、一或多種界面活性劑(諸如陰離子型界面活性劑、兩性界面活性劑，及視情況存在之第三界面活性劑，該第三界面活性劑選自陰離子型界面活性劑及兩性界面活性劑，其中該第三界面活性劑不同於已添加的陰離子型及兩性界面活性劑。其他視情況存在的成分包括無機鹽、有機溶劑、增稠劑、防銹或防腐蝕劑、著色劑及去泡劑；其中在向容器中添加組分之後，攪拌所得混合物直至其達到完全或幾乎均勻的狀態，例如約30分鐘以使泡沫產生最少，隨後添加下一種組分。在一個實施例中，向容器中添加無機鹽、有機溶劑、增稠劑、防銹或防腐蝕劑，及去泡劑。

舉例而言，本發明提供一種製備製造液組合物(諸如適用於金屬切削的組合物)的方法，包含：
a) 將水加熱至約70-80℃以提供熱水；
b) 添加陰離子型界面活性劑至該熱水中；
c) 添加兩性界面活性劑至步驟b)之混合物中；
d) 添加熱水至步驟c)之混合物中；
e) 視情況添加第三界面活性劑至步驟d)之混合物中，該第三界面活性劑選自陰離子型界面活性劑及兩性界面活性劑，該第三界面活性劑不同於已存在於該混合物中之該陰離子界面活性劑及該兩性界面活性劑；
f) 添加無機鹽至步驟e)之混合物中；
g) 將步驟f)之混合物冷卻至環境溫度；及
h) 添加增稠劑至步驟f)之混合物中；
其中在添加組分之後，將所得混合物攪拌有效達成均勻或幾乎均勻混合物的時間，典型地約30分鐘，以使泡沫產生最少，隨後添加下一種組分。該方法中可使用的視情況存在之例示性成分包括無機鹽、有機溶劑、增稠劑、防銹劑或防腐蝕劑、著色劑及去泡劑。在一個實施例中，向混合物中添加無機鹽、有機溶劑、增稠劑、防銹或防腐蝕劑，及去泡劑。

在一個實施例中，本發明提供一種藉由連續方法製備組合物(例如金屬切削液濃縮物)的方法。在此實施例中，組合物(例如金屬切削液濃縮物)如下製備：提供連續反應器，向該連續反應器中裝入水、a)陰離子型界面活性劑、b)兩性界面活性劑，及視情況存在之c)第三界面活性劑，該第三界面活性劑選自陰離子型界面活性劑及陽離子界面活性劑，該第三界面活性劑不同於已裝入反應器中的陰離子型及兩性界面活性劑；及將組分a)、b)及視情況存在之c)混合，得到均勻混合物。視情況，將連續反應器中之水維持在超過50℃之溫度下。視情況向調配物中添加其他成分，諸如有機溶劑、無機鹽、增稠劑、防銹或防腐蝕劑、著色劑及去泡劑。在一個實施例中，向混合物中添加有機溶劑、無機鹽、增稠劑、防銹或防腐蝕劑及去泡劑中之每一者。連續反應器中視情況存在選自管線內混合器及靜態混合器之混合器。

在一個實施例中，本發明提供一種利用前驅物濃縮物形成製造液(例如利用金屬切削液濃縮物形成金屬切削液組合物)的方法。根據此實施例，將水與濃縮物以適合的水:濃縮物比率合併，且將該兩種組分混合在一起以形成金屬切削液組合物。在多個視情況存在的實施例中，將濃縮物稀釋5倍，或10倍，或15倍。為了清楚理解，稀釋5倍係指將100份濃縮物與500份水合併，其中份數可呈液體或固體量度形式，例如公克、千克、公升。

在一個實施例中，本發明提供一種切削金屬的方法，其中該方法包含將有效量的本發明金屬切削液組合物施加於正切削的金屬上。本發明之金屬切削液可以在正切削金屬的製程期間施加至金屬上。一種用於施加本發明組合物的例示性方法為浸沒式施加，其中將大量切削液施加至正切削的工件上。用於施加本發明之組合物的另一種例示性方法為射流施加，其中將切削液射流施加至工件上，導向切削區段。用於施加本發明組合物的另一種例示性方法為霧氣施加，其中藉由空氣射流使切削液霧化且將霧氣導向工件的切削區段。

參考前述組合物實施例，以下帶有編號的實施例為本發明之金屬機械加工方法的其他例示性實施例：
38) 一種對選自金屬、石頭、玻璃及塑膠之材料進行機械加工的方法，包含以使正機械加工之材料所產生的熱有效消散的量及時間將組合物(包含如實施例1-37中任一例的組合物)施加至正機械加工的材料塊。
39) 如實施例38之方法，其中正機械加工的材料為選自鋁合金、黃銅、鑄鐵、青銅、低碳鋼、不鏽鋼、合金鋼及鈦合金的金屬。
40) 如實施例38之方法，其中正機械加工的該材料為石頭。
41) 如實施例38之方法，其中正機械加工的該材料為玻璃。
42) 如實施例38之方法，其中正機械加工的該材料為塑膠。
43) 如實施例38之方法，其中對正機械加工的該塊材料進行選自以下的製程：拉削、攻螺紋、滾齒、切削、鑽孔、銑切、車削、鋸割、搪磨及碾磨。

一或多個實施例之細節闡述於以下描述中。結合一個例示性實施例所說明或描述之特徵可與其他實施例之特徵組合。其他特徵、目標及優點根據實施方式及申請專利範圍將為顯而易見的。另外，參考的所有專利及專利申請案之揭示內容均以其全文引用之方式併入本文中。

相關申請案之交叉參考

本申請案依據35 U.S.C. § 119(e)主張2017年10月10日申請之美國臨時專利申請案第62/570,617號的益處，該申請案以全文引用之方式併入本文中。

在一個態樣中，本發明提供一種材料製造組合物，諸如金屬切削液組合物，其呈濃縮與稀釋(即用)形式。在另一態樣中，本發明提供一種形成呈濃縮形式之製造液且接著將該濃縮組合物稀釋為稀釋形式之方法。在另一態樣中，本發明提供一種將該組合物用於製造材料之方法(諸如金屬切削操作)中的方法。因此，在另一態樣中，本發明提供一種形成呈濃縮形式之製造液組合物(例如金屬切削液組合物)且接著將該濃縮組合物稀釋為稀釋形式的方法。在另一態樣中，本發明提供一種將該等組合物用於材料切削或成形製程(例如金屬切削操作)中的方法。當本發明提及金屬切削液或金屬冷卻液時，應瞭解此等流體組合物通常可以用於材料製造，例如玻璃製造、石頭製造及塑膠製造，且不限於用於金屬製造。因此，金屬切削或金屬冷卻組合物不僅可以用於金屬切削或製造，而且可以用於製造其他材料，諸如石頭或塑膠或玻璃，其中製造產生的熱宜在製造過程中消散。

組合物中視情況存在的非揮發性組分包括以下中之一或多者：增稠物，亦稱為增稠劑，其適用於增加組合物的黏度或本體；無機鹽，其在用於組合物中的濃度下具水溶性；有機溶劑，其在用於組合物中的濃度下可與水混溶且沸點高於水的沸點，例如至少125℃或至少150℃或至少170℃的沸點；去泡劑，該術語包括防沫劑，其以有效減少組合物在使用期間發泡的量使用；及著色劑，在本文中亦稱為著色物，其賦予組合物顏色。

在一個態樣中，流體組合物不含碳-鹵素鍵，且因此比含有具有此類鍵之一或多種組分的替代流體組合物對環境更友好。

本發明之流體在材料製造期間，且尤其在金屬機械加工期間提供以下作用。主要作用包括：潤滑主要處於低切削速度下切削製程、冷卻主要處於高切削速度下的工件，及將晶片自切削區段沖去。次要作用包括：機械加工表面的腐蝕防護，及藉由冷卻該熱表面而實現零件操作。使用本發明之切削液進行機械加工的製程作用包括：延長工具壽命、減少工件熱變形、改善表面修整，及容易進行晶片及切屑操作。

本發明之組合物提供良好的熱傳遞效能、良好的潤滑效能、良好的晶片沖洗效能、良好的流體霧氣產生、良好的晶片流體攜載，及良好的腐蝕抑制。呈乳液形式的組合物展現良好的流體穩定性。

應注意，除非上下文明確指明，否則如本說明書及指定申請專利範圍中所用，單數形式「一(a/an)」及「該」包括複數個指示物。因此，例如提及「兩性界面活性劑」包括單一兩性界面活性劑以及相同或不同兩性界面活性劑中之一或多者。
組分

本發明之組合物包括至少一種界面活性劑。在一個實施例中，組合物含有兩性界面活性劑。在另一個實施例中，組合物含有陰離子型界面活性劑。在一個實施例中，組合物含有兩種不同兩性界面活性劑，其視情況與陰離子型界面活性劑組合。在一個實施例中，組合物含有兩種不同陰離子型界面活性劑，其視情況與兩性界面活性劑組合。
兩性界面活性劑

在一個實施例中，本發明之組合物包括至少一種及視情況包括超過一種兩性界面活性劑。如本文所用，兩性界面活性劑為含有帶正電原子與帶負電原子之分子。界面活性劑分子可以包括聚合物組分，且亦可包括諸如鈉及銨之相對離子，然而，相對離子不視為帶正電或帶負電之原子之一，而帶正電或帶負電之原子限定分子為兩性界面活性劑。

帶正電的原子可為例如氮原子，氮原子提供例如銨基團，或可為硫原子，硫原子提供例如鋶基團。正電荷於特定原子上的存在可以與分子所暴露的pH相關。換言之，本發明之兩性界面活性劑不一定在周圍溶液之每種pH下具有帶正電的原子及帶負電的原子，而是可以僅在一定pH範圍內具有此等帶電原子。舉例而言，當分子具有帶有正電之氮原子時，電荷可僅在周圍溶液(水溶液)之pH為足夠低以致氮原子變得質子化時存在。此例如在氮原子作為一級、二級或三級胺之一部分時發生。替代地，氮原子可為四級銨離子之一部分，其維持其正電荷而不管周圍溶液之pH。

帶負電原子可為例如氧原子，其可為諸如羧酸基、硫酸基、磺酸基或磷酸基之公認官能基之一部分。如同正電荷，負電荷於特定原子上的存在可以與分子所暴露的pH相關。換言之，本發明之兩性界面活性劑不一定在周圍溶液之每種pH下具有帶正電的原子及帶負電的原子，而是可以僅在一定pH範圍內具有此等帶電原子。舉例而言，當分子具有帶有負電之氧原子時，電荷可僅在周圍溶液(水溶液)之pH為足夠高以致氧原子變得質子化時存在。此可例如在氧原子作為例如羧酸基團之一部分時發生，其中僅羧酸基團之羧酸酯形式具有帶負電氧原子，而相應羧酸形式具有中性氧原子。

總而言之，兩性界面活性劑不一定在周圍溶液之整個可能pH範圍內具有帶正電原子及帶負電原子，而是在一些pH範圍(在此項技術中有時稱為等電pH範圍)內具有此兩種帶電原子。當兩性界面活性劑具有帶正電原子及帶負電原子時，可稱該界面活性劑為其兩性離子形式。當本文提供兩性界面活性劑之化學結構時，術語X可用於指可與等電pH範圍內之帶正電原子或帶負電原子相關之相對離子。例示性陽離子相對離子為鈉及銨。例示性陰離子相對離子為氯離子及磷酸根。值得注意的是正電荷或負電荷可於複數個原子上離域。舉例而言，當負電荷在氧原子上且氧原子為羧酸基團之一部分時，負電荷於羧酸基團之兩個氧原子上離域。

另外，且如同所有界面活性劑，兩性界面活性劑將具有親脂性(亦稱疏水性)區域及疏脂性(亦稱親水性)區域。親脂性區域可被稱作脂肪區域。脂肪區域可由存在於天然存在之脂肪酸、脂肪醇、脂肪胺或其類似物中的烴部分構成，然而其可以替代地以合成方式形成，亦即，其可為合成產生的片段，諸如聚乙烯、聚丙烯、聚(氧化丙烯)等。如本文所用，及當描述一類兩性界面活性劑時，術語「R」將用於指分子之脂肪區域。在各種實施例中，R表示中鏈或長鏈脂肪基團，諸如：C₆ -C₂₄ 片段，亦即，具有至少6個至24個碳原子及視情況存在之任何其他原子(例如氫、鹵素(例如F、Cl、Br)、氮及氧)的分子片段；C₆ -C₂₄ 烴，亦即，具有6-24個碳原子及足以補全碳原子價數之氫原子的分子片段；C₈ -C₂₂ 片段；C₈ -C₂₂ 烴；C₁₀ -C₂₀ 片段；C₁₀ -C₂₀ 烴；C₁₂ -C₁₈ 片段；及C₁₂ -C₁₈ 烴。在各種實施例中，R具有至少6個或至少8個或至少10個或至少12個或至少14個或至少16個碳原子。在各種實施例中，R具有不超過30個或不超過26個或不超過24個或不超過22個或不超過20個或不超過18個碳原子。術語R可以表示烷基，其中該術語烷基係指直鏈、分支鏈或環狀飽和烴基，其通常具有上文所指定之碳原子範圍中的任何數目(例如C6-C24係指具有6至24個碳原子的烷基)。烷基之實例包括3-甲基己基、2,2-二甲基戊基、2,3-二甲基戊基、辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞麻油酸、次亞麻油酸及二十二烷酸。

以下若干個段落提供可併入本發明之流體組合物中之例示性特定界面活性劑類別及特定兩性界面活性劑之實例。應注意，該等類別彼此互不排斥，因為特定兩性界面活性劑可以屬於超過一個類別，亦即，兩種類別就一個類別內所涵蓋的界面活性劑而言可以重疊。界面活性劑技術中用於對兩性界面活性劑(特定言之)及界面活性劑(一般而言)的類別進行分類及識別的命名法種類繁多，其中該命名法通常達成界面活性劑類別彼此間的互不排斥。然而，以下提供適用於本發明之兩性界面活性劑。為方便起見，可藉由僅參考其帶電部分來鑑別界面活性劑。舉例而言，兩性界面活性劑可稱作甜菜鹼或甜菜鹼界面活性劑以便表明兩性界面活性劑含有甜菜鹼基團。作為另一實例，當兩性界面活性劑包含羥基磺基甜菜鹼基團時，此類界面活性劑可稱作羥基磺基甜菜鹼界面活性劑，或在上下文准許時甚至更簡單地稱作羥基磺基甜菜鹼。或者，可稱兩性界面活性劑包含經特定鑑別的帶電基團，諸如甜菜鹼或甜菜鹼基團、羥基磺基甜菜鹼基團、氧化胺基團等。

在一些以下化學結構中，術語「L」用於指連接基團。連接基團為將存在於兩性界面活性劑中的兩個指定官能基連接在一起的原子短鏈。在一個實施例中，L為亞甲基，亦即，-CH₂ -。在一個實施例中，L為伸乙基，亦即，- CH₂ CH₂ -。在一個實施例中，L為伸丙基，亦即，-CH₂ CH₂ CH₂ -。連接基團可以包括伸烷基鏈上之取代基，其中該取代基可為例如鹵素、羥基或短鏈(約C₁ -C₄ )烷基。在一個實施例中，L為經羥基取代之伸丙基，例如-CH₂ CH(OH)CH₂ -。在另一個實施例中，L為經甲基取代之亞甲基，例如-CH(CH₃ )-。在一個實施例中，L為亞甲基、伸乙基或伸丙基，各視情況經羥基取代。在一個實施例中，L為二甲醚，亦即-CH₂ -O-CH₂ -。在一個實施例中，L為選自碳及氧之1-5個原子之鏈，其中該鏈視情況經羥基或鹵素取代。

以下術語中之任一者可用於特定地列舉「兩性界面活性劑」以藉此選擇適用於本發明實施例的兩性界面活性劑：烷基醯胺基丙基甜菜鹼、烷基氧化胺、烷基兩性乙酸鹽、烷基甜菜鹼、烷基羧基甘胺酸鹽、烷基甘胺酸鹽、烷基磺基甜菜鹼(alkyl sulphobetaine)、磺基甜菜鹼(sultaine)、烷基兩性丙酸鹽、烷基兩性甘胺酸鹽、烷基醯胺基丙基羥基磺基甜菜鹼、醯基牛磺酸鹽及醯基麩胺酸鹽。此等術語中之每一者為此項技術中已知的，且以下描述多個此等術語。

在一個實施例中，兩性界面活性劑為甜菜鹼界面活性劑，其意謂該界面活性劑包括甜菜鹼基團。甜菜鹼界面活性劑可為烷基醯胺基丙基甜菜鹼，當烷基為直鏈烷基時其可由化學結構CH₃ -(CH₂ )_n -CONH-CH₂ CH₂ CH₂ -N(CH₃ )₂ -CH₂ -COOX表示。更一般而言，醯胺基丙基甜菜鹼可由化學結構R-CONH-CH₂ CH₂ CH₂ -N(CH₃ )₂ -CH₂ -COOX表示。此等為烷基醯胺基甜菜鹼之兩個實例。

在一個實施例中，兩性界面活性劑為烷基醯胺基磺基甜菜鹼，其可由化學結構R-CONH-L-N(CH₃ )₂ -(CH₂ )_m -SO₂ OX表示，其中L為伸丙基。此類別中之亞群為烷基苯二甲基銨丙磺酸鹽，其由烷基苯二甲基胺經丙烷碸發生四級銨化而獲得。此外，伸丙基連接基團L可以經例如羥基取代(得到2-羥基-1-丙磺酸鹽衍生物)，從而得到適用於本發明組合物中的另一種兩性界面活性劑。

在一個實施例中，兩性界面活性劑為烷基胺基酸兩性界面活性劑，其可由化學結構R-NH-L-COOX表示，其中R及L為如上文所定義。舉例而言，R可衍生自椰子油，L可為伸乙基及X可為鈉離子。

在一個實施例中，兩性界面活性劑為烷基甜菜鹼兩性界面活性劑，其可由化學結構R-N(CH₃ )₂ -L-COOX表示，其中R為烷基及L為連接基團。如同本文所揭示之其他兩性界面活性劑，R基團可為脂肪基團而不限於烷基，然而在一個實施例中R表示烷基。如先前所提及，連接基團可為且在一個實施例中為亞甲基。然而，烷基甜菜鹼亦包括α-(N,N,N-三烷基銨)烷酸鹽，其具有結構R¹ -N(R² )(R³ )-C(R⁴ )H-COOX，其中L為經烷基取代之亞甲基。各種替代及有時更特定的名稱用於命名烷基甜菜鹼，例如N-烷基-N,N-二甲基甘胺酸；N-烷基-N,N-二甲基-N-羧甲基銨甜菜鹼；烷基-二甲基乙酸銨或烷基-二甲基乙酸銨。化妝品、盥洗用品及芳香劑協會公司(Cosmetic, Toiletry and Fragrance Association, Inc.，CTFA)對此等產品使用名稱烷基甜菜鹼。

在一個實施例中，兩性界面活性劑為烷基咪唑啉衍生的兩性界面活性劑，其可由化學結構R-CONH-L-N(CH₂ CH₂ OH)CH₂ COONa表示。在另一實施例中，烷基咪唑啉衍生的兩性界面活性劑為二酸，其可由化學結構R-CON(CH₂ CH₂ OH)-L-N(CH₂ COONa)₂ 表示。在此等實施例中之任一者中，連接基團L視情況為伸乙基。

在一個實施例中，兩性界面活性劑為烷基亞胺基二酸兩性界面活性劑，其可由化學結構R-N(CH₂ CH₂ COONa)₂ 表示。在替代實施例中，烷基亞胺基二酸兩性界面活性劑由化學結構R-N(CH₂ CH₂ CH₂ COONa)₂ 或R-N(CH₂ COONa)₂ 表示。

在一個實施例中，兩性界面活性劑為烷基磺基甜菜鹼兩性界面活性劑。烷基磺基甜菜鹼之化學結構可表示為R-N(CH₃ )₂ -L-SO₂ OX (有時亦表示為-L-SO₃ X)，其中R為烷基且L為亞甲基。以下為可用於實施本發明的例示性特定烷基磺基甜菜鹼：辛醯基磺基甜菜鹼、十六烷基磺基甜菜鹼、月桂基磺基甜菜鹼、肉豆蔻基磺基甜菜鹼、正辛基磺基甜菜鹼、棕櫚基磺基甜菜鹼、十四烷基磺基甜菜鹼。

在一個實施例中，兩性界面活性劑為烷基磺基甜菜鹼，其為CTFA偏愛之術語。烷基磺基甜菜鹼為磺基甜菜鹼兩性界面活性劑，其包括丙磺酸基、亦即L-SO₃ X，其中L為伸丙基。烷基磺基甜菜鹼具有化學結構R-N(CH₃ )₂ -CH₂ CH₂ CH₂ -SO₂ OX。

在一個實施例中，兩性界面活性劑為醯胺基丙基甜菜鹼，其可由化學結構R(C=O)-NH-(CH₂ )₃ -N(CH₃ )₂ -CH₂ COOX表示。由於R可為烷基，因此此類醯胺基丙基甜菜鹼亦可稱作烷基醯胺基丙基甜菜鹼。烷基醯胺基丙基甜菜鹼界面活性劑典型地如下合成：使脂肪酸(例如脂肪酸來自諸如椰子油之天然油)與3,3-二甲基胺基丙胺之反應，以提供醯胺基丙基二甲胺中間物，該中間物又與一氯乙酸鈉反應以提供相應甜菜鹼。甜菜鹼界面活性劑的命名通常位於用於製備其的脂肪酸源之後，例如椰子油提供椰油醯胺基丙基甜菜鹼，且異硬脂酸提供異硬脂醯胺基丙基甜菜鹼。適用於本發明之許多烷基醯胺基丙基甜菜鹼界面活性劑為以固體及溶液形式市售的，且可購自多個供應商。

以下為可用於實施本發明之特定例示性醯胺基丙基甜菜鹼：杏仁醯胺基丙基甜菜鹼、杏醯胺基丙基甜菜鹼、鱷梨醯胺基丙基甜菜鹼、巴巴蘇醯胺基丙基(babassuamidopropyl)甜菜鹼、二十二烷醯胺基丙基甜菜鹼、菜籽醯胺基丙基甜菜鹼、辛醯基/辛醯胺基丙基甜菜鹼(由辛酸與癸酸之混合物形成)、椰油基油醯胺基丙基甜菜鹼、椰油基/向日葵醯胺基丙基甜菜鹼(由椰子與向日葵籽油之摻合物形成)、古布亞蘇醯胺基丙基(cupuassuamidopropyl)甜菜鹼(由古布亞蘇樹之漿形成)、異硬脂醯胺基丙基甜菜鹼、月桂醯胺基丙基甜菜鹼、池花籽醯胺基丙基(meadowfoamamidopropyl)甜菜鹼(由池花籽油形成)、乳醯胺基丙基甜菜鹼、貂醯胺基丙基甜菜鹼(由貂油形成)、肉豆蔻醯胺基丙基甜菜鹼、燕麥醯胺基丙基甜菜鹼(由燕麥(Avena Sativa) (oal)仁油形成)、油醯胺基丙基甜菜鹼、橄欖醯胺基丙基甜菜鹼、棕櫚醯胺基丙基甜菜鹼(由棕櫚油形成)、軟脂醯胺基丙基甜菜鹼、棕櫚仁醯胺基丙基甜菜鹼(由棕櫚仁油形成)、蓖麻油醯胺基丙基甜菜鹼、芝麻醯胺基丙基甜菜鹼、牛油樹油醯胺基丙基甜菜鹼(由牛油果(Butyrospermum Parkii) (牛油樹油)形成)、大豆醯胺基丙基甜菜鹼、硬脂醯胺基丙基甜菜鹼、動物油脂醯胺基丙基甜菜鹼、十一烯醯胺基丙基甜菜鹼及小麥胚芽醯胺基丙基甜菜鹼(由小麥胚芽內之油形成)。

在一個實施例中，兩性界面活性劑為氧化胺兩性界面活性劑，其可由化學結構R-N(CH₃ )₂ -O-表示，其中R為親脂性基團。例示性R基團為親脂性烷基，其中R為烷基之氧化胺界面活性劑通常稱為烷基胺基氧化物。例示性烷基為辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞麻油酸、次亞麻油酸及二十二烷酸。例示性氧化胺兩性界面活性劑包括椰油醯胺基丙基氧化胺及月桂基二甲基氧化胺(亦稱為十二烷基二甲基氧化胺、N,N-二甲基十二烷基N-氧化胺及DDAO)、大豆醯胺基丙基氧化胺及肉豆蔻氧化胺。胺基之氮原子可鍵結至如以上所示之兩個甲基，然而作為替代，氮原子可鍵結至兩個羥乙基以提供結構R-N(CH₂ CH₂ OH)₂ -O-。

在一個實施例中，兩性界面活性劑為胺基酸兩性界面活性劑。此類型之兩性界面活性劑顯示某一pH範圍內之兩性離子結構，其視界面活性劑之結構而定。此類型之兩性界面活性劑之常見實例為具有結構R-NH-CH₂ CH₂ -COOH之胺基酸，其中R為脂肪基團。此等物有時稱作脂肪胺基酸，或在呈相應羧酸鹽形式時更精確地稱作脂肪胺基丙酸鹽。關於此結構之變化形式具有兩個羧酸基團，亦即具有結構R-N(CH₂ CH₂ COOH)₂ ，其在呈相應羧酸鹽形式時命名為脂肪亞胺基二丙酸鹽。此等種類之兩性界面活性劑中之任一者可用於本發明之組合物。

在一個實施例中，兩性界面活性劑為兩性乙酸鹽兩性界面活性劑，除了在適合pH下變得帶正電之脂肪基團及化學基團之外，其亦包括化學結構-CH₂ -CO₂ X。此等界面活性劑有時稱作兩性甘胺酸鹽。在一個實施例中，兩性乙酸鹽兩性界面活性劑可由化學結構R(CO)NH-CH₂ CH₂ -N(CH₂ CH₂ OH)(CH₂ CO₂ X)表示，其中R可為烷基或R(CO)可為衍生自諸如在椰子油中發現的脂肪酸之脂肪醯基以提供例如椰油兩性乙酸鹽。此類兩性乙酸鹽界面活性劑可由式R(CO)NH-CH₂ CH₂ -NHCH₂ CH₂ OH化合物與甲醛及氰化物反應來製備，如美國專利6232496中所揭示。在適當條件下，此兩性乙酸鹽可互變為包含咪唑鎓基團之相應兩性乙酸鹽兩性界面活性劑，其提供帶正電化學基團，諸如月桂兩性乙酸鹽(鈉鹽)。

兩性乙酸鹽兩性界面活性劑可包含兩個而非一個乙酸基團以提供具有化學結構R(CO)NH-CH₂ CH₂ -N(CH₂ CH₂ OCH₂ CO₂ X)(CH₂ CO₂ X)之兩性界面活性劑。例示性兩性乙酸鹽兩性界面活性劑包括椰油兩性二乙酸二鈉、椰油兩性乙酸鈉、月桂基兩性乙酸二鈉及月桂基兩性乙酸鈉。

在一個實施例中，兩性界面活性劑為兩性丙酸鹽兩性界面活性劑，除了在適合pH下變得帶正電之脂肪基團及化學基團之外，其亦包括化學結構-CH₂ CH₂ -CO₂ X。此類兩性界面活性劑可如美國專利6030938中所述由丙烯酸製備。例示性兩性丙酸鹽兩性界面活性劑為辛醯兩性丙酸鹽、月桂亞胺基二丙酸鹽、異硬脂基兩性丙酸鹽及椰油兩性丙酸鹽之鈉鹽。兩性丙酸鹽兩性界面活性劑可包含兩個而非一個丙酸基團，以提供具有化學結構R(CO)NH-CH₂ CH₂ -N(CH₂ CH₂ OCH₂ CH₂ CO₂ X) (CH₂ CH₂ CO₂ X)之兩性界面活性劑。此子類之兩性丙酸鹽兩性界面活性劑稱為兩性二丙酸鹽兩性界面活性劑，其中例示性兩性二丙酸鹽兩性界面活性劑為椰油兩性二丙酸鹽(亦稱為N-(2-椰子油醯胺乙基)-N-(2-(2-羧乙基)氧基乙基)-β-胺基丙酸二鈉鹽)及辛醯兩性二丙酸鹽之二鈉鹽。

在一個實施例中，兩性界面活性劑為甜菜鹼界面活性劑。甜菜鹼係指併有以下各者之界面活性劑分子：帶正電(陽離子)官能基，諸如鏻或四級銨基團，其不帶有氫原子；及帶負電(陰離子)官能基，諸如羧酸基團或氧陰離子。在甜菜鹼中，陽離子基團與陰離子基團彼此不鄰接。如本文中所提及之甜菜鹼界面活性劑將滿足前文定義，且將另外具有親脂性部分。在一個實施例中，陽離子為四級胺。在一個實施例中，陰離子為羧酸根。在另一實施例中，陰離子為氧陰離子。在另一實施例中，陰離子為硫酸根。在另一實施例中，陰離子為磺酸根。在另一實施例中，陰離子為磷酸根。許多市售甜菜鹼具有經二烷基取代之二甲基銨基團。儘管此基團在市售兩性界面活性劑中之盛行，但適用於本發明之兩性界面活性劑不一定(雖然其可能)具有二甲基銨基團。更一般而言，其具有二烷基銨基團，以便提供例如具有化學結構R¹ -N(R² )(R³ )-CH₂ COOX之烷酸三烷基銨。換言之，R² 及R³ 不一定為甲基。一些例示性甜菜鹼為具有化學結構R-N(CH₃ )₂ -CH₂ -COOH之烷基二甲基甜菜鹼及具有結構R-CONH-CH₂ CH₂ CH₂ -N(CH₃ )₂ -CH₂ -COOH之烷基醯胺基丙基二甲基甜菜鹼。

在一個實施例中，兩性界面活性劑為具有化學結構R-N(CH₃ )₂ -CH₂ CH(OH)-SO₃ X之羥基磺基甜菜鹼，其中R為脂肪基團，例如長鏈烷基。羥基磺基甜菜鹼的命名通常位於R基團來源之後，因此例如衍生自椰子油之羥基磺基甜菜鹼可命名為椰油醯胺基丙基羥基磺基甜菜鹼(然而其亦稱為椰油羥基磺基甜菜鹼及CAHS)。其他例示性羥基磺基甜菜鹼兩性界面活性劑包括月桂醯胺基丙基羥基磺基甜菜鹼、油醯胺基丙基羥基磺基甜菜鹼、動物油脂醯胺基丙基羥基磺基甜菜鹼、芥子醯胺基丙基羥基磺基甜菜鹼及月桂基羥基磺基甜菜鹼。

在一個實施例中，兩性界面活性劑為咪唑啉衍生物兩性界面活性劑，有時稱作咪唑啉鎓衍生物。表示咪唑啉衍生物兩性界面活性劑之化學結構因咪唑啉在暴露於水時發生特徵水解之事實所致為複雜的。脂肪咪唑啉在暴露於潮濕空氣時緩慢地水解，得到烷基醯胺基胺。因此，已在本文中其他地方描述的烷基醯胺基胺兩性界面活性劑為咪唑啉鎓衍生物兩性界面活性劑之實例。一般而言，咪唑啉鎓衍生物兩性界面活性劑，有時稱作咪唑啉兩性界面活性劑，在此項技術中已熟知為一類界面活性劑。在一個實施例中，兩性界面活性劑為咪唑啉衍生物，視情況為脂肪烷基咪唑啉。此類型之兩性界面活性劑在酸性溶液中形成陽離子，在鹼性溶液中形成陰離子且在中度pH範圍溶液中形成『兩性離子』。中度pH範圍(亦稱作等電範圍，在其內咪唑啉界面活性劑具有中性電荷)為化合物所特有的且視化合物之精確結構而定，其將影響氮原子之鹼性及羧酸基團之酸性。適合的例示性咪唑啉類型兩性界面活性劑包括(但不限於) 2-椰油醯基-2-咪唑啉鎓氫氧化物-1-羧基乙氧基二鈉。

咪唑啉鎓衍生物兩性界面活性劑可藉由使氯乙酸鈉與相應2-烷基-1-(2-羥乙基醇-)-2-咪唑啉反應來製備。通常指定此反應產物具有以下化學結構：

其中R為疏水性基團。產生此等環狀咪唑啉鎓衍生物之反應可容易延伸，以得到具有以下結構之相應開鏈分子：RCO-NH-CH₂ CH₂ -N(CH₂ CH₂ OH)CH₂ COO- (使用1當量氯乙酸鈉)及RCO-NH-CH₂ CH₂ -N(CH₂ CH₂ OH)(CH₂ COO-)₂ (使用2當量氯乙酸鈉)。此類開鏈結構通常稱為咪唑啉衍生物或烷基(當R為烷基時)醯胺基胺基酸(當單一當量之氯乙酸鈉已用於其製備時)。

市售兩性咪唑啉鎓可為適用於本發明之前述結構中之一或多者。選擇咪唑啉鎓衍生物時應稍加注意，因為相同術語在某種程度上混淆地用於指併有咪唑啉或由咪唑啉製備之陽離子型(相對於兩性)界面活性劑，例如具有以下結構之陽離子型界面活性劑：
。
因此，熟習此項技術者有時特定地提及兩性咪唑啉鎓界面活性劑以有別於為所謂的陽離子型咪唑啉鎓界面活性劑。

適合的兩性咪唑啉鎓衍生物之實例具有選自C6-C22烷基之R基團，烷基為例如辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞麻油酸、次亞麻油酸及二十二烷酸。

在一個實施例中，兩性界面活性劑為亞膦酸甜菜鹼兩性界面活性劑。亞膦酸甜菜鹼類似於烷基甜菜鹼及磺基甜菜鹼，其中羧基或磺酸基團已由膦基置換。亞膦酸甜菜鹼可由化學結構R-N(CH₃ )₂ -L-P(=O)(R)OX表示。L可為例如伸丙基。

在一個實施例中，兩性界面活性劑為膦酸甜菜鹼兩性界面活性劑。膦酸甜菜鹼類似於烷基甜菜鹼及磺基甜菜鹼，其中羧基或磺酸基團已由膦酸基團置換。膦酸甜菜鹼可由化學結構R-N(CH₃ )₂ -L-P(=O)(OR)OX表示。L可為例如伸丙基。

在一個實施例中，兩性界面活性劑為吡錠烷酸鹽兩性界面活性劑，其可由化學結構表示，其中R為脂肪基團，例如中鏈或長鏈烷基。以羧酸形式說明之吡錠烷酸鹽，然而在適合pH下，羧酸(-COOH)基團將轉化為羧酸酯(COOX)基團。

在一個實施例中，兩性界面活性劑為含硫酸根離子之兩性界面活性劑。硫酸根離子基團可容易添加至脂肪不飽和胺，諸如油胺(1-胺基-9,10-十八烯)，以提供具有名稱9-(10)-羥基十八烷基胺之相應的含硫酸根離子之兩性界面活性劑。

在一個實施例中，兩性界面活性劑為硫酸根甜菜鹼，亦稱為烷基二甲基烷基硫酸銨，其可由化學結構R-N(CH₃ )₂ -L-OSO₃ X表示。硫酸根甜菜鹼為亦含有甜菜鹼基團之含硫酸根離子之兩性界面活性劑之實例。

在一個實施例中，兩性界面活性劑為磺基甜菜鹼兩性界面活性劑。鹼性化合物之化學結構可表示為R-N(CH₃ )₂ -L-SO₂ OX (有時亦表示為-L-SO₃ X)。作為市售的，許多磺基甜菜鹼具有L為伸丙基，且此類兩性界面活性劑可用於本發明之實施例中。磺基甜菜鹼為亦包括甜菜鹼基團之含磺酸兩性界面活性劑之實例。此類甜菜鹼兩性界面活性劑包括烷磺酸銨及2-(N-烷基-N,N-二甲基銨)乙磺酸鹽。磺基甜菜鹼亦包括類似於烷基甜菜鹼、但具有經烷基磺酸基置換之羧基的三烷基銨化合物。當R為親脂性烷基時，此類磺基甜菜鹼可稱作烷基磺基甜菜鹼。烷基磺基甜菜鹼界面活性劑通常依存在於其結構中的長鏈烷基命名。舉例而言，當R在直鏈中具有12個碳原子、亦即為月桂基時，相應磺基甜菜鹼稱為月桂基磺基甜菜鹼。

許多磺基甜菜鹼界面活性劑為上文所示經典結構之變化形式。舉例而言，由「L」指示的伸丙基((CH₂ )₃ )基團可經各種官能基(例如鹵素、羥基及甲氧基)取代。R基團不一定為直鏈烷基，而是可為分支鏈或甚至脂環族或芳族烴。實際上，R基團甚至不必為烴。主要地，R基團需要具有親脂性，且很多化學結構提供彼特性。適用於本發明但其不屬於以上所示經典結構之範疇內之磺基甜菜鹼界面活性劑之實例為N-(3-椰油醯胺基丙基)-N,N-二甲基-N-(2-羥基-3-磺丙基)銨甜菜鹼及3-[(3-氯醯胺基丙基)二甲基銨]-1-丙磺酸鹽。

在一個實施例中，兩性界面活性劑為含磺酸之兩性界面活性劑。舉例而言，兩性界面活性劑可為化學式RNH-CH₂ CH₂ -SO₃ H之N-烷基牛磺酸，其中R為烷基。在一個相關實施例中，R為脂肪基團。另一種含磺酸兩性界面活性劑可藉由將直鏈醯胺基胺前驅物磺化為1-羥乙基2-烷基咪唑啉來製備，以便提供R-CONH-CH₂ CH₂ -N(CH₂ CH₂ OH)CH₂ CH₂ SO₃ H，其中R可為脂肪基團，例如烷基。

可用於本發明組合物中之兩性界面活性劑及其種類之特定實例包括(但不限於)椰油醯胺基丙基氧化胺、椰油醯胺基丙基甜菜鹼、椰油醯胺基丙基羥基磺基甜菜鹼、椰油二甲基磺丙基甜菜鹼、椰油兩性二丙酸二鈉、月桂基氧化胺、月桂基醯胺基丙基甜菜鹼；月桂基甜菜鹼、月桂基羥基磺基甜菜鹼、肉豆蔻氧化胺、椰油兩性乙酸鈉及硬脂基甜菜鹼。如先前所提及，此等術語不一定定義類別彼此互斥的界面活性劑，亦即，特定兩性界面活性劑可屬於兩性界面活性劑之兩種或超過兩種集合之範疇內，各集合定義所選術語之一。
陰離子型界面活性劑

在一個實施例中，本發明之流體組合物包括至少一種且視情況包括超過一種陰離子型界面活性劑。適合的例示性陰離子界面活性劑包括(但不限於)烷基硫酸鹽、烷基醚硫酸鹽、烷基磺酸鹽、烷芳基磺酸鹽、烷基丁二酸鹽、烷基磺基丁二酸鹽、N-烷醯基肌胺酸鹽、醯基牛磺酸鹽、醯基羥乙基磺酸鹽、烷基磷酸鹽、烷基醚磷酸鹽、烷基醚羧酸鹽、α-烯烴磺酸鹽，以及鹼金屬及鹼土金屬鹽及其銨鹽及三乙醇胺鹽。此類烷基醚硫酸鹽、烷基醚磷酸鹽及烷基醚羧酸鹽可具有每個分子1至10個環氧乙烷或環氧丙烷單元，且在一些實施例中具有1至3個環氧乙烷單元。為方便起見，陰離子型界面活性劑可以藉由參考形成界面活性劑之帶電部分的陰離子基團來提及。舉例而言，包含磺酸基之陰離子界面活性劑可稱作磺酸鹽界面活性劑，或在上下文准許時甚至更簡單地稱作磺酸鹽。作為又一實例，包含硫酸基之陰離子界面活性劑可稱作硫酸鹽界面活性劑，或在上下文准許時甚至更簡單地稱作硫酸鹽。

在一個實施例中，陰離子型界面活性劑為羧酸或羧酸鹽，除了脂肪基團之外，其亦具有陰離子基團-C(O)-O-。本文中指示為R之脂肪基團可為烷基，在該情況下羧酸鹽可稱作烷基羧酸鹽。例示性烷基羧酸鹽為諸如硬脂酸及油酸之脂肪酸之鈉鹽或鉀鹽或銨鹽。油酸鉀為例示性烷基羧酸鹽。脂肪基團可替代地為水不可溶的聚氧化烯基團。一些羧酸鹽陰離子型界面活性劑由烷基醇(諸如辛醇)製備，該烷基醇接著與環氧乙烷反應，得到經聚氧化乙烯延伸的辛醇，稱為聚氧化乙烯(8)辛基醚羧酸，此時每個分子的氧化乙烯平均數目為8。

在一個實施例中，陰離子型界面在一個實施例中，陰離子型界面活性劑為二苯醚。二苯醚亦可視為磺酸鹽陰離子型界面活性劑之子類，因為二苯基前驅物之芳環被磺化以便提供二苯醚陰離子型界面活性劑。二苯酚前驅物通常為二苯醚，亦即Ar-O-Ar，其中芳環(Ar)中之一者或兩者可經烷基取代。二苯醚陰離子型界面活性劑可由化學式XSO₃ -Ar(R)-O-Ar(R)-SO₃ X表示，其中R在芳環之未磺化或鍵結至醚氧之各位置處為氫或烷基。例示性二苯醚陰離子型界面活性劑包括經烷基取代之二磺化二苯醚，諸如經直鏈癸基取代之二磺化二苯醚、經直鏈十二烷基取代之二磺化二苯醚、經分支鏈癸基取代之二磺化二苯醚，其中任一者可用鈉、鉀或銨中和。

在一個實施例中，陰離子型界面活性劑為磷酸酯，其可為具有化學結構R-O-P(O)(OH)₂ 之單磷酸酯，亦即，或具有化學結構R-O-P(O)(OH)-O-R之磷酸二酯，其中二酯中之兩個R可相同或不同。R基團為脂肪基團，亦即水不溶性基團。R基團可為烷基，且具有R=烷基之磷酸酯典型地由相應烷基醇製成。在一個實施例中，R基團為聚氧化烯基團以便提供具有式R-(OCH₂ CH₂ )_n -O-P(O)(OH)₂ 之聚醚磷酸酯。聚醚磷酸酯之常見命名規約提供界面活性劑中之聚氧化乙烯基團數目，例如聚氧化乙烯(10)。聚醚磷酸酯中之R基團可為烷基(當聚醚磷酸酯衍生自烷基醇時)、芳基(當聚醚磷酸酯衍生自芳族醇(例如苯酚)時)，或烷基芳基，例如經烷基取代之苯酚，諸如壬基苯酚。例示性磷酸酯包括聚氧化乙烯(10)壬基苯酚磷酸酯、聚氧化乙烯(4)苯酚磷酸酯及C₈ H₁₇ 磷酸酯。磷酸酯之市售製劑通常提供磷酸單酯與磷酸二酯之混合物，其可用於本發明之組合物。

在一個實施例中，陰離子型界面活性劑為肌胺酸鹽，亦即，具有化學結構R-C(O)-N(CH₃ )-CH₂ -CO₂ X的化合物，其中R為脂肪基團。肌胺酸鹽界面活性劑包括N-醯基，其中衍生醯基之脂肪酸通常用於命名肌胺酸鹽。例示性肌胺酸鹽包括月桂醯基肌胺酸鈉、椰油醯基肌胺酸鈉、肉豆蔻醯基肌胺酸鈉及銨離子等效物。

在一個實施例中，陰離子型界面活性劑為硫酸鹽，亦即，除了脂肪基團之外亦具有陰離子-O-SO₃ X基團之化合物。脂肪基團可為長鏈烷基，其中界面活性劑中之烷基可為分支鏈或直鏈。脂肪基團不必為烷基，然而烷基通常可自許多植物油及動物油獲得，且因此為界面活性劑之脂肪基團之現成來源。例示性硫酸鹽陰離子型界面活性劑包括月桂醇醚硫酸鈉、十二烷基硫酸鈉、癸基硫酸鈉、辛基硫酸鈉、月桂基硫酸銨、月桂基硫酸鈉、十三烷醇醚硫酸鈉、C_12-14 第三烷基乙氧基化硫酸鈉及聚(氧基-1,2-乙烷二基),α-磺基-ω-(壬基苯氧基)銨鹽。

在一個實施例中，陰離子型界面活性劑為磺基乙酸鹽，亦即，除了脂肪基團之外亦具有陰離子-CH₂ -SO₃ X基團之化合物。常見脂肪基團具有結構R-O-C(O)-，其中R為烷基，例如C₈ -C₁₈ 直鏈烷基。例示性磺基乙酸鹽陰離子界面活性劑為月桂基磺基乙酸鈉及十六烷基磺基乙酸鹽之銨鹽。磺基乙酸鹽可如例如美國專利第5616782號中所述來製備。

在一個實施例中，陰離子型界面活性劑為磺酸鹽，亦即，除了脂肪基團之外亦具有陰離子-O-SO₃ X基團之化合物。脂肪基團可為例如長鏈烷基。磺酸鹽可視為具有化學結構R-SO₃ X。在一個實施例中，R基團衍生自脂肪酸且為直鏈長鏈烷基，諸如硬脂基及油基。長鏈烯烴由於雙鍵可經處理而將其轉化成磺酸基，因此通常用作磺酸鹽的前驅物。此類磺酸鹽通常根據用於形成磺酸鹽之前驅物命名，諸如C₁₄ -C₁₆ 烯烴磺酸鹽，其中C₁₄ -C₁₆ 指示具有14至16個碳原子的烯烴混合物為磺酸鹽以提供陰離子型界面活性劑。在一個實施例中，R基團為烷基苯基團，例如十二烷基苯基團。烷基，例如十二烷基，可為直鏈烷基或分支鏈烷基。例示性磺酸鹽陰離子型界面活性劑為直鏈十二烷基苯磺酸鹽及分支鏈十二烷基苯磺酸鹽。一如既往地，陰離子基團可用任何適合陽離子(例如鈉、鉀、銨等)中和。

在一個實施例中，陰離子型界面活性劑為磺基丁二酸鹽，亦即具有基於磺化丁二酸之化學結構的化合物，亦即，脂肪基團-O-C(O)-CH₂ -CH(硫酸鹽)-C(O)-O-R (其可為脂肪基團或氫)。磺基丁二酸鹽一般為磺基丁二酸之烷基酯之鈉鹽，其為順丁烯二酸酐與脂肪醇縮合、隨後用亞硫酸氫鈉(NaHSO₃ )磺化之結果。如前述化學結構所示，磺基丁二酸鹽將具有至少一個脂肪基團，且可具有兩個脂肪基團。然而，當磺基丁二酸鹽具有一個脂肪基團時，其亦可具有陰離子羧酸基團而非第二脂肪基團。例示性磺基丁二酸鹽陰離子型界面活性劑包括二辛基磺基丁二酸鈉(具有兩個脂肪基團)及月桂醇醚磺基丁二酸二鈉(其具有一個脂肪基團、一個硫酸基及一個羧酸基團，且亦稱為DLS)。

陰離子型界面活性劑之其他特定實例包括(但不限於)月桂基磺基丁二酸銨、月桂基硫酸鈉、月桂基醚硫酸鈉、月桂基醚硫酸銨、十二烷基苯磺酸三乙醇胺、月桂基肌胺酸鈉、月桂基硫酸銨、油基丁二酸鈉、十二烷基硫酸鈉及十二烷基苯磺酸鈉。

在一個實施例中，本發明之流體濃度及組合物含有選自兩性界面活性劑及陰離子型界面活性劑的第三界面活性劑。第三界面活性劑與第一(兩性)或第二(陰離子型)界面活性劑不一致，亦即，不相同。先前所揭示之兩性界面活性劑及陰離子型界面活性劑中之任一者視情況用作本發明調配物中之第三界面活性劑，只要其(第三界面活性劑)與第一或第二界面活性劑不相同。在一個實施例中，第三界面活性劑的類別不同於第一或第二界面活性劑，亦即，第三界面活性劑的官能基不同於提供存在於第一及第二兩性或陰離子型界面活性劑中之帶電官能基的官能基。舉例而言，若第二界面活性劑為硫酸鹽陰離子型界面活性劑，則第三界面活性劑不為硫酸鹽陰離子型界面活性劑，而是改為例如磺酸鹽陰離子型界面活性劑。

適用於本發明的兩性及/或陰離子型界面活性劑可獲自以下例示性製造商及/或供應商中之一或多者：Aceto Corp. (Allendale, NJ)；Air Products (Allentown, PA)；Akzo Nobel Chemicals Co. (Chicago, IL)；Alzo International (Sayreville, NJ)；BASF Corp. (Florham Park, NJ)；Clariant Corp. (Frankfurt, Germany)；Croda, Inc. (Edison, NJ)；Dow Chemical (Midland MI)；E. I. du Pont de Nemours & Co., Inc. (Wilmington, DE)；Harcros Chemicals, Inc. (Kansas City, KS)；Huntsman Corp. (St. Lake City, UT)；Kaiser Industries Ltd. (Bahadurgarh, Haryana, India), Kao Chemicals. (Tokyo, Japan)；Lonza, Inc. (Basel, Switzerland)；NOF Corporation (Tokyo, Japan)；Pilot Chemicals (Cincinnati, OH)；Procter & Gamble (Cincinnati, OH)；Solvay-Rhodia (Courbevoie, France)；Stepan Co. (Northfield, IL)；及Unilever PLC (London, England)。
視情況存在的組分

以下成分視情況存在於本發明之組合物中，然而，本發明亦假定以下成分中之每一者可特定地排除存在於本發明之組合物中。

本發明之組合物可以包括防銹劑，該防銹劑在本文中亦可稱為防腐蝕劑。例示性防銹劑為亞硝酸鈉。其他例示性防銹劑為苯甲酸鈉、有機硼化合物、胺、胺基磷酸鹽化合物、二烷基二硫代磷酸鋅，松油脂肪酸。防銹劑可以直接用作材料製造液之組合物(例如用作金屬切削液)之小於10 w%之量存在於組合物中。在視情況存在之實施例中，該量小於9 wt%，或小於8 wt%，或小於7 wt%，或小於6 wt%，或小於5 wt%，或小於4 wt%，或小於3 wt%，或小於2 wt%，或小於1 wt%，或小於0.5 wt%，或小於0.1 wt%。該量亦可依據最低量表示，諸如至少500 ppm，或至少1000 ppm，或至少1500 ppm，或至少2000 ppm，或至少2500 ppm，0.5 wt%，或至少1 wt%，或至少1.5 wt%，或至少2 wt%，或至少2.5 wt%，或至少3 wt%，或至少3.5 wt%，或至少4 wt%，或至少4.5 wt%，或至少5 wt%。防銹劑為熟知的商購材料。

本發明之組合物可以包括著色劑，諸如染料或顏料。當組合物施加至待切削或以其他方式成形的材料(例如金屬)時，著色劑應少量(僅足以讓眼看到顏色)使用。著色劑為熟知的商購材料。

本發明之組合物可以包括去泡劑，去泡劑亦可稱為防沫劑。適合的去泡劑為聚矽氧聚合物。聚矽氧消泡劑為熟知的商購材料。Dow Corning (Michigan, USA)售賣此類去泡劑。另一種適合的去泡劑為磷酸三丁酯。

本發明之組合物可以包括增稠劑。如本文所用，在添加至或納入水性流體組合物或其濃縮物中時，增稠劑增加組合物之黏度。增稠劑的納入尤其達成組合物對表面的黏附改良。在表面不水平時，此特別有利，且因此，材料製造組合物在缺乏本發明之增稠劑時傾向於在重力作用下沿著表面落下。增稠劑可具水溶性。用於水性組合物之增稠劑已為此項技術中所熟知，可稱作水性增稠劑，且此類增稠劑中之任一者可用於本發明組合物。

納入組合物中之增稠劑的量將視增稠劑的確切特性及呈濃縮形式之材料製造液組合物的所要黏度而定。增稠劑選自纖維素或聚醯胺增稠劑時，且為了使得黏度類似於全脂牛奶或橙汁之黏度，在組合物為具有約5-25%總固體之濃縮物時，以組合物之總重量計，增稠劑典型地以0.1重量%的重量百分比存在於組合物中。濃縮物之黏度主要可藉由併入較多或較少增稠劑來改變。若需要更黏濃縮物，則更多增稠劑的添加將提供更黏組合物。或者，可利用更有效增稠劑，亦即，實現相同的黏度增幅、但濃度較低之增稠劑。

在一個態樣中，增稠劑可為多羥基聚合物，例如多醣，諸如纖維素或官能化纖維素。當增稠劑為多醣時，多醣可具有每個聚合物鏈至少50個或至少100個或至少150個或至少200個糖單元。多醣之數目平均分子量可為至少13,000或至少17,000或至少21,000或至少25,000。

在一個態樣中，增稠劑為多羥基小分子，諸如甘油。多羥基小分子之分子量小於500 g/mol且具有至少三個羥基。

在一個態樣中，增稠劑為纖維素，其包括纖維素樹脂之衍生物。適合纖維素為羥乙基纖維素(hydroxyethylcellulose，HEC)。HEC為纖維素衍生物，其中將-CH₂ OH基團轉化為-CH₂ OCH₂ CH₂ OCH₂ CH₂ OH基團，且將-OH基團轉化為-OCH₂ CH₂ OH基團。HEC以許多等級市售，其因分子量及衍生程度而異，此又導致不同溶液黏度(典型地在2%固體於水中時量測)。適合HEC為得自Dow Chemical (Midland, MI)之Cellosize™及得自Ashland Chemical (Covington, KY)之Aqualon™。

其他適合纖維素增稠劑包括甲基纖維素、乙基纖維素、甲基羥乙基纖維素、甲基羥丙基纖維素、羥丙基纖維素及陰離子(鹽)形式，諸如羧甲基纖維素鈉、二羥丙基纖維素醚(參見例如美國專利第4,096,326號)。

適合多羥基聚合物除纖維素材料以外包括玉米澱粉或經改質之玉米澱粉、馬鈴薯澱粉或經改質之馬鈴薯澱粉，及果膠或經改質之果膠。

增稠劑可為聚丙烯醯胺。適合聚丙烯醯胺增稠劑可選自丙烯醯胺與丙烯酸銨之共聚物；丙烯醯胺或甲基丙烯醯胺與甲基丙烯醯氧基乙基三甲基鹵化(例如氯化)銨之共聚物；及丙烯醯胺與2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸之共聚物。此等共聚物可在交聯劑存在下製備，其中例示性交聯劑包括二乙烯苯、四烯丙氧基乙烷、亞甲基雙丙烯醯胺、二烯丙醚、聚烯丙基聚甘油醚或一系列糖醇(諸如赤藻糖醇、季戊四醇、阿拉伯糖醇、甘露糖醇、山梨糖醇及葡萄糖)之烯丙醚。參見例如美國專利第2,798,053號及2,923,692號。聚丙烯醯胺可為離子型且用諸如氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水或胺(諸如三乙醇胺或單乙醇胺)之中和劑來中和。離子型聚丙烯醯胺可藉由使用偶氮雙異丁腈類型之起始劑經由自由基途徑使丙烯醯胺與2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸鈉共聚及藉由自諸如第三丁醇之醇中沈澱來製備。丙烯醯胺與甲基丙烯醯氧基乙基三甲基氯化銨之交聯共聚物可藉由丙烯醯胺與經甲基氯化物四級化之甲基丙烯酸二甲胺基乙酯共聚合、隨後與含烯烴不飽和化合物(諸如亞甲基雙丙烯醯胺)交聯來獲得。

增稠劑可為聚丙烯酸。適合聚丙烯酸增稠劑可市購。舉例而言，Lubrizol (Wickliffe，Ohio)售賣其Carbopol™合成增稠劑，其由聚丙烯酸製成。可中和聚丙烯酸以便調整其增稠行為。舉例而言，可使用例如氫氧化銨，用銨離子中和聚丙烯酸。Ashland Chemical出售其Carbomer™系列的交聯聚丙烯酸。此外，需要中和此等聚合物以便提供有效增稠行為。

增稠劑可為樹膠或其衍生物。實例包括刺槐豆膠及衍生物、瓜爾膠及衍生物，及三仙膠及衍生物。例示性樹膠衍生物包括磺化樹膠，例如磺化瓜爾膠；羥丙基衍生的樹膠，例如羥丙基瓜爾膠；陽離子型衍生物，例如陽離子型瓜爾膠。

增稠劑可為疏水性改質增稠劑。在一個態樣中，增稠劑包含諸如疏水性烷基鏈之疏水性基團，其中此類增稠劑之適合實例包括疏水性改質環氧乙烷胺基甲酸酯(hydrophobically modified ethylene oxide urethane，HEUR)聚合物、疏水性改質鹼溶性乳液(hydrophobically modified alkali soluble emulsion，HASE)聚合物、疏水性改質羥乙基纖維素(hydrophobically modified hydroxyethyl cellulose，HMHEC)及疏水性改質聚丙烯醯胺(hydrophobically modified polyacrylamide，HMPA)。HEUR聚合物為二異氰酸酯與經疏水性烴基封端的聚氧化乙烯之線性反應產物。HASE聚合物為(甲基)丙烯酸之均聚物，或(甲基)丙烯酸之共聚物、(甲基)丙烯酸酯或經疏水性乙烯基單體改質之順丁烯二酸。HMHEC係指經疏水性烷基鏈改質之羥乙基纖維素。HMPA係指丙烯醯胺與經疏水性烷基鏈改質之丙烯醯胺(N-烷基丙烯醯胺)之共聚物。

在一個態樣中，本發明之流體組合物包括有機或無機酸之無機鹽。有機酸之適合無機鹽包括檸檬酸銨、乙酸鈣、乙酸銅、檸檬酸銅、檸檬酸鎂、磷酸三聚氰胺鹽、乙酸鎳、乙酸鉀、檸檬酸鉀、乙酸鈉、酒石酸氫鈉、乙酸鍶、磷酸脲及乙酸鋅。

存在於組合物中的無機組分之量可在寬範圍內變化。以存在於組合物中的固體之總重量計，無機組分可構成彼重量之1%至約15%。在各種實施例中，無機組分為組合物之固體組分之總重量的至少2%、或至少3%、或至少4%、或至少5%、或至少6%、或至少7%、或至少8%、或至少9%、或至少10%、或至少11%、或至少12%、或至少13%、或至少14%、或至少15%。在各種實施例中，無機組分對存在於組合物中之固體總重量的貢獻不超過30%或25%或20%或15%或不超過10%。如先前所提及，在一個實施例中，無機組分為無機鹽。

在一個態樣中，本發明之流體組合物包括可與水混溶的非揮發性有機溶劑。如本文所用，作為液體的非揮發性材料或溶劑具有大於水的沸點，亦即大於100℃。例示性有機溶劑為乙二醇單丁醚，亦稱為BUTYL CELLOSOLVE^TM 。

如先前所提及，本發明提供一種包含水及固體之濃縮物組合物，該等固體包含選自兩性界面活性劑之第一界面活性劑、選自陰離子型界面活性劑之第二界面活性劑及選自兩性界面活性劑與陰離子型界面活性劑之第三界面活性劑，該第三界面活性劑不同於該第一界面活性劑及第二界面活性劑。視情況，第三界面活性劑，而非第一界面活性劑或第二界面活性劑，為含氟界面活性劑。第三界面活性劑可為氟化或全氟化陰離子型含氟界面活性劑，而濃縮物之第二(陰離子)界面活性劑為非氟化的。或者，第三界面活性劑可為氟化或全氟化兩性界面活性劑，而濃縮物之第一(兩性)界面活性劑為非氟化的。氟化界面活性劑將含有一些C-F鍵且可僅含有C-F鍵(在該情況下其為全氟化的)且可含有一些C-H鍵(在該情況下其為含氫氟碳之分子)。

除了本文中所鑑別的呈氟化形式之兩性界面活性劑及陰離子型界面活性劑之外，可包括於本發明之濃縮物或組合物中的其他例示性含氟界面活性劑包括Captstone™含氟界面活性劑及Forafac™含氟界面活性劑，兩者均得自DuPont (Wilmington，DE)。其他例示性含氟界面活性劑為美國專利公開案第US 20130112908號、US 20120255651號、US 20110232924號、US 20110091408號、US 20100168318號及美國專利第US 8,287,752號、US 8,039,677號、US 7,977,426號及US 7,989,568號任一者中所揭示之彼等含氟界面活性劑。

然而，在另一實施例中，第三界面活性劑不為含氟界面活性劑。含氟化合物應謹慎使用，因為其可能具有非所要生物持久性概況且/或其可能分解為有害材料。在一個實施例中，本發明濃縮物及組合物不含有任何氟碳，而在另一實施例中，本發明濃縮物及組合物不含有任何鹵碳。
調配物

本發明提供呈濃縮形式以及呈稀釋(即用型)形式的材料製造液，例如金屬切削液。濃縮形式可依據各種組分的量描述，其中此等量相對於存在於濃縮物中的界面活性劑總量而言。

舉例而言，以每個重量份的界面活性劑計(例如以每1 g或每1 kg等界面活性劑計)，濃縮物可以含有1-10重量份的防銹劑。因此，若濃縮物含有10公克界面活性劑，則濃縮物亦可含有10-100公克之防銹劑。視情況，濃縮物含有至少1或至少2或至少3或至少4或至少5重量份的防銹劑(以1重量份的界面活性劑計)，且可以含有小於10或小於9或小於8或小於7或小於6或小於5重量份的防銹劑。在例示性實施例中，以每1公克之存在於濃縮物中的總界面活性劑計，濃縮物含有1-10或2-8或3-7或4-6重量份的防銹劑，諸如亞硝酸鈉。

以每重量份的界面活性劑計，濃縮物可以含有0.1-0.5重量份的增稠劑。因此，若濃縮物含有10公克界面活性劑，則濃縮物亦可含有1-5公克增稠劑。視情況，濃縮物含有至少0.1或至少0.2或至少0.3或至少0.4重量份的增稠劑(以1重量份的界面活性劑計)，且可以含有小於0.5或小於0.4或小於0.3重量份的增稠劑。在例示性實施例中，以每1公克之存在於濃縮物中的總界面活性劑計，濃縮物含有0.1-0.5或0.2-0.4重量份的增稠劑，諸如羥乙基纖維素。

以每重量份的界面活性劑計，濃縮物可以含有0.05-0.25重量份的無機鹽。因此，若濃縮物含有總共10公克的界面活性劑，則濃縮物亦可含有0.5-2.5公克的無機鹽。視情況，濃縮物含有至少0.05或至少0.1或至少0.15或至少0.2重量份的無機鹽(以1重量份之存在於濃縮物中的界面活性劑計)，且可以含有小於0.25或小於0.2或小於0.15或小於0.1重量份的無機鹽。在例示性實施例中，濃縮物含有0.05-0.25或0.1-0.2重量份的無機鹽，諸如氯化鈣。

以每重量份的界面活性劑計，濃縮物可以含有0.01-0.1重量份的非揮發性水溶性有機溶劑。因此，若濃縮物含有總共10公克的有機溶劑，則濃縮物亦可含有0.1-1公克的有機溶劑。視情況，濃縮物含有至少0.01或至少0.02或至少0.03或至少0.04或至少0.05或至少0.06或至少0.07重量份的有機溶劑(以1重量份之存在於濃縮物中的界面活性劑)，且可以含有小於0.1或小於0.09或小於0.08或小於0.07或小於0.06或小於0.05重量份的有機溶劑。在例示性實施例中，濃縮物含有0.01-0.1或0.02-0.9或0.03-0.8重量份的有機溶劑，諸如乙二醇丁基醚。

以每重量份的界面活性劑計，濃縮物可以含有0.2-1.0重量份的消泡劑。因此，若濃縮物含有總共10公克的界面活性劑，則濃縮物亦可含有2-10公克的消泡劑。視情況，濃縮物含有至少0.2或至少0.3或至少0.4或至少0.5重量份的消泡劑(以1重量份之存在於濃縮物中的界面活性劑計)，且可以含有小於1.0或小於0.9或小於0.8或小於0.7或小於0.6重量份的消泡劑。在例示性實施例中，濃縮物含有0.2-1.0或0.3-0.8或0.4-0.6重量份的消泡劑，諸如聚矽氧消泡劑。

濃縮物亦將含有水。水含量可以改變，但典型地在濃縮物重量的5-50%範圍內。換而言之，100公克濃縮物將5公克與50公克之間的水。在視情況存在的實施例中，濃縮物具有至少5%或至少10%或至少15%或至少20%或至少25重量%的水，而在視情況存在的其他實施例中，濃縮物具有小於50%或小於45%或小於40%或小於35%或小於30%的水(以重量計)。

本發明亦提供濃縮物的稀釋形式，其在材料製造製程(諸如金屬切削操作)中為即用的。在視情況存在的實施例中，濃縮物的稀釋形式已經充分稀釋，使得其水含量為75-99%。濃縮物的稀釋形式可為藉由將濃縮物與等體積的水合併來稀釋(1倍稀釋度)，或藉由2倍或3倍或4倍或5倍或6倍或7倍或8倍或9倍或10倍或11倍或12倍或13倍或14倍或15倍或16倍或17倍或18倍或19倍或20倍稀釋度以及藉由選擇此等值中之任何兩者所得到之範圍來製備。舉例而言，稀釋形式可藉由5倍至15倍之稀釋度製備，亦即添加5-15個體積的水至每個體積的濃縮物中，或添加5-15重量份的水至每重量份的濃縮物中。

在一個實施例中，本發明提供一種包含水及固體之組合物，該等固體包含至少一種界面活性劑，諸如第一兩性界面活性劑、第二陰離子型界面活性劑，及選自兩性及陰離子型界面活性劑的第三界面活性劑，該第三界面活性劑不同於該第一及第二界面活性劑。在視情況存在的實施例中，水佔組合物的75至95 wt%；例如，水佔組合物的75至80 wt%，或水佔組合物的80至85 wt%，或水佔組合物的85至90 wt%，或水佔組合物的90至95 wt%。在視情況存在的實施例中，兩性界面活性劑佔固體的10至30 wt%或固體的15至25 wt%；例如，兩性界面活性劑佔固體的10至15 wt%或兩性界面活性劑佔固體的15至20 wt%或兩性界面活性劑佔固體的20至25 wt%或兩性界面活性劑佔固體的25至30 wt%。在一個視情況存在的實施例中，兩性界面活性劑佔組合物的1至5 wt%。在視情況存在的實施例中，陰離子型界面活性劑佔固體的45至85 wt%；例如，陰離子型界面活性劑佔固體的45-55 wt%，或陰離子型界面活性劑佔固體的55-65 wt%，或陰離子型界面活性劑佔固體的65-75 wt%，或陰離子型界面活性劑佔固體的75-85 wt%。在一個視情況存在的實施例中，陰離子型界面活性劑佔組合物的5至25 wt%。

在視情況存在的其他實施例中，兩性界面活性劑為選自椰油二甲基磺丙基甜菜鹼、月桂基甜菜鹼及椰油醯胺基丙基甜菜鹼之一或多種甜菜鹼；陰離子型界面活性劑為選自以下之一或多種界面活性劑：月桂基磺基丁二酸銨、月桂基硫酸鈉、月桂醇醚硫酸鈉、月桂基醚硫酸鈉、月桂基醚硫酸銨、十二烷基苯磺酸三乙醇胺、月桂基肌胺酸鈉、月桂基硫酸銨、油基丁二酸鈉、十二烷基硫酸鈉、癸基硫酸鈉、辛基硫酸鈉及十二烷基苯磺酸鈉；組合物進一步包含無機鹽，其中視情況，無機鹽佔固體的2至20 wt%；組合物進一步包含增稠劑，其中視情況，增稠劑佔固體的0.1至5 wt%。

如先前所提及，本發明之組合物可以包括兩性界面活性劑(兩性界面活性劑視情況超過一種)與陰離子型界面活性劑(陰離子型界面活性劑視情況超過一種)。在一個態樣中，一或多種兩性界面活性劑與一或多種陰離子型界面活性劑對組合物貢獻的重量大約相等。在其他態樣中，且再次基於重量量測，兩性界面活性劑的重量對組合物總重量的貢獻小於陰離子型界面活性劑，其中在各種實施例中，兩性界面活性劑對陰離子型界面活性劑與兩性界面活性劑總重量的貢獻為1至50%、或5至40%、或10至30%或15至25%。

當組合物含有兩種兩性界面活性劑或兩種陰離子型界面活性劑時，該兩種界面活性劑不一定以相同重量的量存在。在各種實施例中，組合物包含第一及第二陰離子型界面活性劑，其中第一界面活性劑提供第一與第二界面活性劑之總重量的1至50%。在其他實施例中，第一界面活性劑提供第一與第二陰離子型界面活性劑之總重量的1-40%、或1-30%、或1-20%、或1-10%、或1-5%。同樣，在各種實施例中，組合物包含第一及第二兩性界面活性劑，其中第一兩性界面活性劑提供第一及第二界面活性劑之總重量的1至50%，且在其他實施例中，第一兩性界面活性劑提供第一及第二兩性界面活性劑之總重量的1-40%、或1-30%、或1-20%、或1-10%、或1-5%。

在一個實施例中，本發明之材料製造液(例如金屬切削液組合物)中包括兩種兩性界面活性劑之混合物。舉例而言，可使用先前提及的任一種兩性界面活性劑之混合物。當兩種兩性界面活性劑存在於組合物中時，彼兩種界面活性劑將以相對量(以組合物中之各界面活性劑的重量計)存在。舉例而言，若組合物含有相等重量的兩種兩性界面活性劑，則彼兩種界面活性劑以1:1重量比存在。若組合物所含有的第一界面活性劑為第二界面活性劑的兩倍，則彼兩種界面活性劑以1:2重量比存在。若第二界面活性劑在相對於第一界面活性劑重量之容許重量範圍內存在，且彼範圍在「等於第一界面活性劑重量」與「第一界面活性劑重量的兩倍」之間，則使得彼兩種界面活性劑以1:(1-2)重量比存在。

如上文所提及，在一個實施例中，本發明規定組合物中存在兩種兩性界面活性劑。在各種實施例中，彼兩種兩性界面活性劑可依以下相對量中之任一者存在：1:1；1:(1-5)；1:(1-10)；1:(1-15)；1:(1-20)；1:(1-25)；1:(1-30)；1:(5-10)；1:(5-15)；1:(5-20)；1:(5-25)；1:(5-30)；1:(10-15)；1:(10-20)；1:(10-25)；1:(10-30)；1:(15-20)；1:(15-25)；1:(15-30)；1:(20-25)；及1:(25-30)。

在一個實施例中，本發明的材料製造液(例如金屬切削液組合物)中包括兩種陰離子型界面活性劑的混合物。舉例而言，可使用先前提及的任一種陰離子型界面活性劑之混合物。當兩種陰離子界面活性劑存在於組合物中時，彼兩種界面活性劑將依相對量(以組合物中之各界面活性劑重量計)存在。舉例而言，若組合物含有等重量的兩種兩性界面活性劑，則彼兩種界面活性劑以1:1重量比存在。若組合物所含有的第一界面活性劑為第二界面活性劑的兩倍，則彼兩種界面活性劑以1:2重量比存在。若第二界面活性劑在相對於第一界面活性劑重量之容許重量範圍內存在，且彼範圍在「等於第一界面活性劑重量」與「第一界面活性劑重量的兩倍」之間，則使得彼兩種界面活性劑以1:(1-2)重量比存在。

如上文所提及，在一個實施例中，本發明規定組合物中存在兩種陰離子型界面活性劑。在各種實施例中，彼兩種陰離子型界面活性劑可依以下相對量中之任一者存在：1:1；1:(1-5)；1:(1-10)；1:(1-15)；1:(1-20)；1:(1-25)；1:(1-30)；1:(5-10)；1:(5-15)；1:(5-20)；1:(5-25)；1:(5-30)；1:(10-15)；1:(10-20)；1:(10-25)；1:(10-30)；1:(15-20)；1:(15-25)；1:(15-30)；1:(20-25)；及1:(25-30)。

在一個實施例中，本發明提供材料製造液，例如金屬切削液濃縮物組合物，其含有10-25 wt%的第一陰離子型界面活性劑，視情況為磺酸鹽界面活性劑(諸如十二烷基苯磺酸鈉)，視情況為12-23 wt%或視情況為15-20 wt%的第一陰離子型界面活性劑；5-15 wt%的兩性界面活性劑，視情況為甜菜鹼界面活性劑，諸如椰油醯胺基丙基甜菜鹼，視情況為7-13 wt%或視情況為7-11 wt%的甜菜鹼界面活性劑；1-10 wt%的第二陰離子型界面活性劑，視情況為硫酸鹽界面活性劑，諸如月桂醇醚硫酸鈉或十二烷基硫酸鈉，視情況為2-8 wt%或3-7 wt%的第二陰離子型界面活性劑；至多約5 wt%的有機溶劑，視情況為二醇醚，諸如乙二醇丁基醚，視情況為1-4 wt%或2-3 wt%二醇醚；2-15 wt%的增稠劑，諸如纖維素增稠劑，例如羥乙基纖維素，視情況為4-12 wt%或6-10 wt%增稠劑；至多約10 wt%氯化鈣，視情況為2-7 wt%或3-6 wt%氯化鈣。濃縮物視情況可含有至多約5 wt%之量的第三陰離子型界面活性劑，諸如辛基硫酸鈉。水亦將存在於濃縮物中。濃縮物之總非水含量為約25-75 wt%、或約30-70 wt%、或約35-55 wt%、或約40-50 wt% (在最後一種情況下，水含量為50-40 wt%)。

在一個實施例中，本發明提供一種組合物，其包括0.1-0.3 wt%濃度之第一陰離子型界面活性劑(亦即，100 g組合物中含有0.1-0.3 g第一陰離子型界面活性劑，亦即，1000-3000 ppm第一陰離子型界面活性劑)、0.01-0.10 wt%濃度之不同於該第一陰離子型界面活性劑的第二陰離子型界面活性劑(亦即，100-1000 ppm的第二陰離子型界面活性劑)、0.05-0.15濃度的兩性界面活性劑(亦即，500-1500 ppm的兩性界面活性劑)，及0.1-0.3 wt%濃度的防銹劑(亦即，1000-3000 ppm防銹劑)。組合物視情況亦含有0.05-0.15 wt%濃度的增稠劑(500-1500 ppm增稠劑)，及/或0.01-0.1 wt%濃度的無機鹽(100-1000 ppm無機鹽)，及/或0.01-0.1 wt%濃度的非揮發性有機溶劑(100-1000 ppm非揮發性有機溶劑)，及/或0.05-0.2 wt%濃度的消泡劑(亦即，500-2000 ppm消泡劑)。在一個實施例中，組合物含有此等組分中之每一者，亦即，第一陰離子型界面活性劑、第二陰離子型界面活性劑、兩性界面活性劑、防銹劑、增稠劑、無機鹽、非揮發性有機溶劑及消泡劑中之每一者。在一個實施例中，組合物含有此等組分中之每一者，亦即，作為含磺酸鹽界面活性劑之第一陰離子型界面活性劑、作為含硫酸鹽界面活性劑之第二陰離子型界面活性劑、作為含甜菜鹼界面活性劑之兩性界面活性劑、防銹劑、作為纖維素增稠劑之增稠劑、無機鹽、非揮發性有機溶劑及消泡劑中的每一者。在一個實施例中，組合物含有此等組分中之每一者，亦即，作為含磺酸鹽界面活性劑之第一陰離子型界面活性劑、作為含硫酸鹽界面活性劑之第二陰離子型界面活性劑、作為含甜菜鹼界面活性劑之兩性界面活性劑、防銹劑亞硝酸鈉、增稠劑羥乙基纖維素、無機鹽氯化鈣、非揮發性有機溶劑乙二醇丁基醚及作為聚矽氧消泡劑之消泡劑中的每一者。

在一個實施例中，本發明提供一種組合物，其包括約0.2 wt%濃度的第一陰離子型界面活性劑(亦即，100 g組合物中含有約0.2 g第一陰離子型界面活性劑，亦即，約2000 ppm第一陰離子型界面活性劑)、約0.05 wt%濃度之不同於第一陰離子型界面活性劑的第二陰離子型界面活性劑(亦即，約500 ppm的第二陰離子型界面活性劑)、約0.09 wt%濃度的兩性界面活性劑(亦即，約900 ppm的兩性界面活性劑)，及約0.2 wt%濃度的防銹劑(亦即，約2000 ppm防銹劑)。組合物視情況亦含有0.05-0.15 wt%濃度的增稠劑(500-1500 ppm增稠劑)或約800 ppm的增稠劑，及/或0.01-0.1 wt%濃度的無機鹽(100-1000 ppm無機鹽)或約400 ppm無機鹽，及/或0.01-0.1 wt%濃度的非揮發性有機溶劑(100-1000 ppm的非揮發性有機溶劑)或約200 ppm的非揮發性有機溶劑，及/或0.05-0.2 wt%濃度的消泡劑(亦即，500-2000 ppm消泡劑)或約1000 ppm消泡劑。在一個實施例中，組合物含有此等組分中之每一者，亦即，第一陰離子型界面活性劑、第二陰離子型界面活性劑、兩性界面活性劑、防銹劑、增稠劑、無機鹽、非揮發性有機溶劑及消泡劑中之每一者。在一個實施例中，組合物含有此等組分中之每一者，亦即，作為含磺酸鹽界面活性劑之第一陰離子型界面活性劑、作為含硫酸鹽界面活性劑之第二陰離子型界面活性劑、作為含甜菜鹼界面活性劑之兩性界面活性劑、防銹劑、作為纖維素增稠劑之增稠劑、無機鹽、非揮發性有機溶劑及消泡劑中的每一者。在一個實施例中，組合物含有此等組分中之每一者，亦即，作為含磺酸鹽界面活性劑之第一陰離子型界面活性劑、作為含硫酸鹽界面活性劑之第二陰離子型界面活性劑、作為含甜菜鹼界面活性劑之兩性界面活性劑、防銹劑亞硝酸鈉、增稠劑羥乙基纖維素、無機鹽氯化鈣、非揮發性有機溶劑乙二醇丁基醚及作為聚矽氧消泡劑之消泡劑中的每一者。

以下為本發明之組合物的一些其他例示性實施例，其中金屬切削組合物與金屬冷卻組合物可互換使用：
1) 一種金屬切削組合物，其包含水、第一界面活性劑、增稠劑，諸如纖維素增稠劑，及防銹劑。
2) 一種金屬切削組合物，其包含水、第一界面活性劑、無機鹽，諸如氯化鈣，及防銹劑。
3) 如實施例1至2中任一例之金屬冷卻組合物，其中該第一界面活性劑為陰離子型界面活性劑。
4) 如實施例1至3中任一例之組合物，其中該第一界面活性劑為包含磺酸基的陰離子型界面活性劑。
5) 如實施例1至4中任一例之組合物，其中該第一界面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉。
6) 如實施例1至5中任一例之組合物，其包含第二界面活性劑，其中該第二界面活性劑為兩性界面活性劑。
7) 如實施例1至6中任一例之組合物，其包含第二界面活性劑，其中該第二界面活性劑為包含甜菜鹼基團的兩性界面活性劑。
8) 如實施例1至7中任一例之組合物，其包含第二界面活性劑，其中該第二界面活性劑為椰油醯胺基丙基甜菜鹼。
9) 如實施例1至8中任一例之組合物，其包含第三界面活性劑，其中該第三界面活性劑為陰離子型界面活性劑。
10) 如實施例1至9中任一例之組合物，其包含第三界面活性劑，其中該第三界面活性劑為包含硫酸基的陰離子型界面活性劑。
11) 如實施例1至10中任一例之組合物，其包含第三界面活性劑，其中該第三界面活性劑為月桂醇醚硫酸鈉。
12) 如實施例1至11中任一項之組合物，其中該防銹劑為亞硝酸鈉。
13) 如實施例1至12中任一項之組合物，其包含作為纖維素增稠劑的增稠劑，其中該纖維素增稠劑為羥乙基纖維素。
14) 如實施例1至13中任一項之組合物，其包含消泡劑。
15) 如實施例1至14中任一項之組合物，其包含消泡劑，其中該消泡劑為聚矽氧聚合物。
16) 如實施例1至15中任一項之組合物，其包含含有磺酸基的第一界面活性劑及含有硫酸基的第二界面活性劑。
如下文所論述，本發明亦提供一種對金屬進行機械加工的方法，包含以將正機械加工之金屬所產生的熱有效消散的量及時間將包含如實施例1至16中任一項之組合物的組合物施加至正機械加工的金屬塊。機械加工製程可以達成金屬切削，且因此稱為切削製程。機械加工製程可為拉削、攻螺紋、滾齒、切削、鑽孔、銑切、車削、鋸割、搪磨或碾磨中之任一者，其為可用於本發明方法中之機械加工製程實例。

以下為本發明組合物之一些其他例示性實施例。一種組合物，其包含水、第一界面活性劑、增稠劑及防銹劑。第一界面活性劑可為陰離子型界面活性劑，諸如含有磺酸鹽或硫酸鹽的界面活性劑。第一界面活性劑視情況為十二烷基苯磺酸鈉。第一界面活性劑視情況為月桂醇醚硫酸鈉。第一界面活性劑可為兩性界面活性劑，諸如含甜菜鹼界面活性劑，例如椰油醯胺基丙基甜菜鹼，而非陰離子型界面活性劑。組合物視情況可以包括兩種界面活性劑，其中每一者為陰離子型界面活性劑，例如其中該兩種界面活性劑為含硫酸鹽界面活性劑及含磺酸鹽界面活性劑，諸如月桂醇醚硫酸鈉及十二烷基苯磺酸鈉。組合物視情況可以包括兩種界面活性劑，其中一者為陰離子型界面活性劑，且另一者為兩性界面活性劑，諸如含硫酸鹽的陰離子型界面活性劑及含甜菜鹼的兩性界面活性劑，其中該含硫酸鹽的陰離子型界面活性劑可為月桂醇醚硫酸鈉且該含甜菜鹼的兩性界面活性劑可為椰油醯胺基丙基甜菜鹼。組合物視情況可以包括兩種界面活性劑，其中一者為陰離子型界面活性劑且另一者為兩性界面活性劑，諸如含磺酸鹽的陰離子型界面活性劑及含甜菜鹼的兩性界面活性劑，其中該含磺酸鹽的陰離子型界面活性劑可為十二烷基苯磺酸鈉且該含甜菜鹼的兩性界面活性劑可為椰油醯胺基丙基甜菜鹼。組合物視情況可以包括三種界面活性劑，三種界面活性劑中有兩者為不相同的陰離子型界面活性劑且三種界面活性劑中有一者為兩性界面活性劑，其中此等三種界面活性劑可視情況為含硫酸鹽界面活性劑、含磺酸鹽界面活性劑及含甜菜鹼界面活性劑，例如十二烷基苯磺酸鈉、月桂醇醚硫酸鈉及椰油醯胺基丙基甜菜鹼。當存在時，含磺酸鹽界面活性劑可以約1800 ppm之濃度存在，例如1000-3000 ppm。當存在時，含硫酸鹽界面活性劑可以約500 ppm之濃度存在，例如100-1000 ppm。當存在時，兩性界面活性劑可以約900 ppm之濃度存在，例如500-1500 ppm。組合物將含有有效量的如本文所述防銹劑，其中該防銹劑可為例如亞硝酸鈉。防銹劑濃度可為約100-5000 ppm，或約1000-3000 ppm，或約2000 ppm。增稠劑描述於本文中，且可為例如纖維素增稠劑，諸如羥乙基纖維素。增稠劑於組合物中的濃度可為約100-2000 ppm，或約500-1500 ppm，或約800 ppm。組合物可視情況含有且在一個實施例中的確含有如本文所述的消泡劑。例示性消泡劑為聚矽氧聚合物。當存在時，消泡劑可以約100-5000 ppm或約500-2000 ppm或約1000 ppm之濃度存在。

以下為本發明組合物之一些其他例示性實施例。一種組合物，其包含水、第一界面活性劑、無機鹽及防銹劑。第一界面活性劑可為陰離子型界面活性劑，諸如含有磺酸鹽或硫酸鹽的界面活性劑。第一界面活性劑視情況為十二烷基苯磺酸鈉。第一界面活性劑視情況為月桂醇醚硫酸鈉。第一界面活性劑可為兩性界面活性劑，諸如含甜菜鹼界面活性劑，例如椰油醯胺基丙基甜菜鹼，而非陰離子型界面活性劑。組合物視情況可以包括兩種界面活性劑，其中每一者為陰離子型界面活性劑，例如其中該兩種界面活性劑為含硫酸鹽界面活性劑及含磺酸鹽界面活性劑，諸如月桂醇醚硫酸鈉及十二烷基苯磺酸鈉。組合物視情況可以包括兩種界面活性劑，其中一者為陰離子型界面活性劑，且另一者為兩性界面活性劑，諸如含硫酸鹽的陰離子型界面活性劑及含甜菜鹼的兩性界面活性劑，其中該含硫酸鹽的陰離子型界面活性劑可為月桂醇醚硫酸鈉且該含甜菜鹼的兩性界面活性劑可為椰油醯胺基丙基甜菜鹼。組合物視情況可以包括兩種界面活性劑，其中一者為陰離子型界面活性劑且另一者為兩性界面活性劑，諸如含磺酸鹽的陰離子型界面活性劑及含甜菜鹼的兩性界面活性劑，其中該含磺酸鹽的陰離子型界面活性劑可為十二烷基苯磺酸鈉且該含甜菜鹼的兩性界面活性劑可為椰油醯胺基丙基甜菜鹼。組合物視情況可以包括三種界面活性劑，三種界面活性劑中有兩者為不相同的陰離子型界面活性劑且三種界面活性劑中有一者為兩性界面活性劑，其中此等三種界面活性劑可視情況為含硫酸鹽界面活性劑、含磺酸鹽界面活性劑及含甜菜鹼界面活性劑，例如十二烷基苯磺酸鈉、月桂醇醚硫酸鈉及椰油醯胺基丙基甜菜鹼。當存在時，含磺酸鹽界面活性劑可以約1800 ppm之濃度存在，例如1000-3000 ppm。當存在時，含硫酸鹽界面活性劑可以約500 ppm之濃度存在，例如100-1000 ppm。當存在時，兩性界面活性劑可以約900 ppm之濃度存在，例如500-1500 ppm。組合物將含有有效量的如本文所述防銹劑，其中該防銹劑可為例如亞硝酸鈉。防銹劑濃度可為約100-5000 ppm，或約1000-3000 ppm，或約2000 ppm。無機鹽描述於本文中，且可為例如氯化鈣。無機鹽於組合物中的濃度可為約50-2000 ppm，或約100-1000 ppm，或約400 ppm。組合物可視情況含有且在一個實施例中的確含有如本文所述的消泡劑。例示性消泡劑為聚矽氧聚合物。當存在時，消泡劑可以約100-5000 ppm或約500-2000 ppm或約1000 ppm之濃度存在。
製造方法

在一個態樣中，本發明提供製備材料製造液(例如金屬切削液濃縮物組合物及如本文中所鑑別的相應金屬切削液組合物)的方法。一般而言，藉由將水與一或多種選自陰離子型及兩性界面活性劑之界面活性劑以及視情況存在之成分合併來製備濃縮物。組合物藉由用水或水溶液稀釋濃縮物來製備。

在一個實施例中，濃縮物藉由合併第一界面活性劑(其為兩性界面活性劑)、第二界面活性劑(其為陰離子型界面活性劑)及第三界面活性劑(選自兩性界面活性劑及陰離子型界面活性劑)來製備，其中第三界面活性劑不同於第一界面活性劑或第二界面活性劑。濃縮物可視情況含有其他界面活性劑，亦即，第四、第五等界面活性劑。另外或替代地，濃縮物可以含有不同於界面活性劑之活性成分，例如無機組分、有機溶劑及增稠劑。組合物為水基的，換言之，其為水性組合物，因為載劑主要為水。組合物可藉由以下方法中之任一者製備。

在一個實施例中，提供含水容器。此容器容納約5與20 Kg之間的水。此方法可按比例擴大或縮小，以便提供所要量的流體濃縮物。水之初始量為濃縮物中之水總量的約5-40%或約10-30%。水可在環境溫度下或其可在高溫下。可以使用低於水沸點的高溫，亦即，低於100℃或低於90℃或低於80℃或低於70℃。可以使用超過環境溫度的高溫，例如高於25℃或高於30℃或高於40℃或高於50℃或高於60℃或高於70℃。

接著向水中添加一或多種界面活性劑。在一個實施例中，將兩性界面活性劑添加至水中，隨後依序添加第一及第二陰離子型界面活性劑。在一個替代實施例中，首先將陰離子型界面活性劑添加至水中，隨後添加兩性界面活性劑，隨後又添加第二陰離子型界面活性劑或第二兩性界面活性劑。在另一實施例中，依序添加第一及第二陰離子型界面活性劑，隨後添加兩性界面活性劑。

將界面活性劑添加至水中之後，攪拌所得混合物以提供均勻或幾乎均勻狀態。攪拌可悠閒或劇烈進行，然而無論如何，較佳為不產生不當量之發泡體。發泡體典型地由空氣截留在混合物中產生，其中在混合過程中產生較大渦旋時及/或在攪拌裝置反覆進入及離開混合物時，空氣往往被截留。在混合物之黏度較大時，發泡體保持力亦往往會較大。較佳為避免此等情況以便最小化發泡體產生。為了確保良好混合，在添加各界面活性劑之後，可採用約15-60分鐘攪拌時間。

視其中製備濃縮物之容器周圍的隔熱之存在或不存在而定，混合物之溫度在界面活性劑添加及攪拌步驟期間可能下降。或者，可以將混合物溫度維持在或幾乎維持在水的初始溫度，例如藉由維持指向容納濃縮物之容器之側面及/或底部的平緩加熱。或者或另外，可以將加熱旋管定位於容器內以視需要將濃縮物加熱或散熱。

隨著界面活性劑添加至水中，混合物之黏度往往會增加。黏度增加的溶液截留空氣往往比所有其他因素等效而黏度更低的溶液更容易。為了降低混合物之黏度，可在添加第一界面活性劑、第二界面活性劑或第三界面活性劑中之任一者之後將額外水添加至混合物中。舉例而言，首先添加界面活性劑之後，可將一定量之水(其為濃縮物中之水總量的約5-40%或約10-30%)添加至混合物中。另外或替代地，第二次添加界面活性劑之後，將一定量的水(其為濃縮物中之水總量的約5-40%或約10-30%)添加至混合物中。

在所有界面活性劑已添加且充分混合至水中之後，可將視情況存在的成分添加至所得混合物中。舉例而言，無機組分，例如無機鹽，可添加至混合物中，隨後攪拌以完全溶解無機組分。可將視情況存在的成分添加至溫或熱混合物中，或添加至已冷卻至室溫之後的混合物中。由於濃縮物典型地在室溫下儲存及使用，因此在室溫下向混合物中典型地添加將會顯著影響混合物之黏度或流動特性的任何視情況存在之成分。

界面活性劑及視情況存在之成分可以純形式(亦即不與溶劑接觸)添加至水中，或可以稀釋形式(亦即與溶劑接觸)添加，以便提供成分之溶液、糊狀物、分散液等。在一個實施例中，將界面活性劑約以其於水中之固體含量的次序添加至水中，其中首先添加較濃成分。換言之，若界面活性劑呈50%固體及另一種界面活性劑呈25%固體，則將呈50%固體之界面活性劑添加至水中，隨後在將呈25%固體之界面活性劑添加至混合物中。

濃縮物可以分批、連續或半連續方式製備。在分批方式中，將成分依序添加至含水容器中直至已添加所有成分，在該情況下已製備一批濃縮物。在連續方式中，經由管道或其他導管推動水，且將各種成分在沿導管之多個點處添加至水中。舉例而言，導管可裝配有T型閥，其中成分可經由T型閥饋入水或水性混合物中。導管亦可含有導管內混合器(靜態或直列式混合器)，以在成分已添加至水或水性混合物之後促進均勻混合物產生。舉例而言，水及第一界面活性劑可饋入管道中且通過混合器。通常若將界面活性劑預溶解於水中，則靜態混合器為足夠的。否則，直列式混合器通常為較佳的。在其之後，將第二種界面活性劑添加至混合器之導管下游，其再次經歷混合過程。最後，將第三種界面活性劑添加至水性混合物中，隨後按需要進行混合，以便提供包含三種界面活性劑之水性混合物。在其之後，可將視情況存在的其他成分經由例如T型閥添加至導管中，隨後藉由適合攪拌，以形成最終濃縮物。

為了促進各種成分之混合，且為了最小化渦旋形成且因此發泡體形成，可在分批或連續反應器內安裝隔板。適合的混合設備(諸如攪拌器、葉輪、靜態混合器、膠體磨及均質機)由例如Chemineer (Dayton，Ohio)及Sulzer (Winterthur，Switzerland)製造及出售。

在連續法之一個替代實施例中，三個T形閥位於導管之開端，在水已添加至導管中之後之位置處。第一、第二及第三界面活性劑各自經由三個T形閥中之一者遞送至導管中。以此方式，所有三種界面活性劑基本上同時合併，且接著使所得混合物通過導管內之直列式或靜態混合器，以提供均勻水性混合物。接著按需要將視情況存在的成分添加至均勻水性混合物中，以提供最終濃縮物。

在連續或分批法中，可將水及/或水性混合物加熱至超過環境溫度的溫度，例如50℃與90℃之間的溫度中。加熱可藉由此項技術中已知之常規方法完成。可按需要維持高溫以促進成分迅速混合而形成均勻混合物。

因此，在一個實施例中，本發明提供一種用於製備材料製造液的連續方法，例如金屬切削液濃縮組合物。方法包含：提供連續反應器，將水饋入連續反應器中，將如下所要一或多種界面活性劑添加至連續反應器中的水中：例如a)第一陰離子型界面活性劑、b)第二兩性界面活性劑及c)選自陰離子型界面活性劑及陽離子界面活性劑的第三界面活性劑，該第三界面活性劑不同於第一界面活性劑及第二界面活性劑；及混合組分a)、b)及c)，以得到均勻混合物。視情況，使連續反應器維持在超過50℃之溫度下。連續反應器中亦視情況存在選自直列式混合器及靜態混合器之混合器。
使用方法

本發明提供可用於材料製造(例如切削金屬)過程中的製造液，例如適用於切削金屬的流體。在一個實施例中，本發明之流體濃縮物用水稀釋，得到可施加至涉及材料製造之加工工具的組合物，例如直接施加至金屬的金屬切削液組合物。濃縮物的固體水準或含量如下量度：濃縮物中之非水性組分的重量總和除以濃縮物總重量。當將水與濃縮物合併以便形成金屬切削液組合物時，金屬切削液組合物的固體水準或含量同樣小於濃縮物之固體水準或含量。在各種實施例中，組合物係藉由將足夠的水與濃縮物合併來形成，以便提供以組合物總重量計具有以下固體重量百分比的金屬切削液組合物：0.1%，或0.5%，或1%，或1.5%，或2%，或2.5%，或3%，或3.5%，或4%，或4.5%，或5%，或5.5%，或6%，或6.5%，或7%，或7.5%，或8%，或8.5%，或9%，或9.5%，或10%，或10.5%，或11%，或11.5%，或12%，或12.5%，或13%，或13.5%，或14%，或14.5%，或15%，或15.5%，或16%，或16.5%，或17%，或17.5%，或18%，或18.5%，或19%，或20%，或任一個前述兩種固體百分比值所提供之範圍內的濃度，例如0.5%至4%。

在一個態樣中，製備人員具有儲存金屬切削液濃縮物之供應器，當需要切削金屬時其容易利用，且可供將濃縮物與水合併之方法使用以便形成金屬切削液組合物。視情況，如本文所揭示之金屬切削液濃度可以用水稀釋以產生金屬切削液組合物。

切削液維護包括檢查流體中的可溶性油乳液濃度(使用折射計)、pH (使用pH計)、雜質油(tramp oil) (漏泄至切削液系統中的液壓油)量及微粒量。維護流體所採取的行動包括添加補充濃縮物或水、撇去雜質油、添加殺生物劑以防止細菌生長，及藉由離心來過濾微粒。

由於細菌生長及被雜質油及來自機械加工操作之細金屬切屑污染，因此冷卻劑系統內的切削液隨著時間降解。當藉由定期補充操作維護流體變得不經濟時，則將其倒掉。在使流體流入污水管道系統中之前，應將其處理以使流體組合物達成安全處置水準。

一些金屬比其他材料更難以機械加工。不鏽鋼、異種合金及極硬金屬需要切削液具有極高的效能水準。其他金屬，如黃銅及鋁，容易經由通用油進行機械加工。在涉及機械加工性較低之堅固金屬的情況下，使用具有優良極限壓力(EP)及抗焊接能力的高添加劑切削油為有利的。此等油最通常含有活性硫及氯以保護加工工具及確保良好的零件表面修整。在一個實施例中，本發明之切削液包括活性硫及/或氯。

對於黃銅、鋁、多種碳鋼及低合金鋼而言，具有潤滑性添加劑、摩擦改質劑及輕度EP/抗焊接效能的切削油為足夠的。此等油通常用硫化脂肪(非活性)及/或氯化石蠟調配。活性切削油(含有活性硫)因其將成品零件染色或失澤而不應用於黃銅及鋁。經調配用於黃銅及鋁的油通常稱為「非染色」油。在一個實施例中，本發明之切削液包括潤滑性添加劑、摩擦改質劑、硫化脂肪(非活性)及氯化石蠟中之一或多者。

機械加工操作(車削、成形、鑽孔、碾磨等)在較高速度下執行可為容易的且在僅適度的EP容量下需要較高的冷卻水準。使用較低黏度的低添加劑流體可執行較溫和的操作。困難的機械加工操作必須在較低速度下執行且需要很多抗焊接防護。針對最困難操作(如螺紋切削或拉削)所特別設計之油在黏度上通常較高且負載有EP添加劑，如活性硫及氯。

機器類型亦將決定一些切削油特徵。舉例而言，螺桿機器經歷潤滑油與切削油之間的嚴重交叉污染。因此之故，此等機器經常用可以用於潤滑油箱、液壓及切削油槽的雙用途或三用途油運作。

銑切機、槍孔鑽及深孔鑽機需要輕質黏度油進行高速率冷卻、良好的晶片及切屑沖洗、穿工具遞送及高壓施加而無發泡。由於切削液與機器組件(諸如密封件)之間的潛在不相容性，因此CNC OEM可能對切削油產生限制。無中心銑切機可能需要比表面銑切機更韌性的流體。

一般而言，呈即用形式的本發明組合物可以在材料製造過程中施加。如本文所用，材料製造，亦可稱為機械加工，為一種製程，其中工具藉以接觸且藉由任何適合方法用於修改材料形狀或表面，且在材料與加工工具之間的接觸點產生熱。實例包括用刀片切入材料、用鑽頭在材料中鑽孔，及用車床移除材料表層。另一種材料製造實例為衝壓。可將組合物施加至正製造的材料及/或與正製造之材料接觸的加工工具。施加製程之實例包括溢流、噴塗、滴注、噴霧及刷塗組合物至正製造的零件及/或與正製造之零件接觸的相關加工工具上。正製造的材料可為例如金屬、石頭或塑膠。施加之後的組合物將使加工工具/材料界面的維持在相對冷的溫度，以便避免正製造之材料及進行製造之加工工具中之每一者出現損傷，例如翹曲。組合物亦可提供潤滑特性。

舉例而言，當製造液為金屬切削液時，流體提供金屬處理製程(諸如機制及衝壓)所需的冷卻劑及潤滑劑特性。金屬切削因摩擦而產生熱，此能使材料變形。冷卻劑的作用為將機器及材料的熱移除，以便其能加速切削製程，從而使機器生產力更大。除冷卻之外，切削液亦藉由潤滑工具的切削邊緣與晶片之間的界面而有助於切削製程。藉由防止在此界面處產生摩擦，防止一些熱量產生。此潤滑亦有助於防止晶片焊接至工具上，此焊接會干擾後續切削。大部分金屬處理及機械加工製程可以受益於切削液的使用，此視工件材料而定。

本發明之組合物向材料製造提供一或多種以下益處：使工件保持穩定的溫度(當處理至緊公差時，此為關鍵的)；藉由潤滑處理邊緣及減少頂焊接而最大化切削尖端的壽命；確保其操作人員的安全(毒性、細菌及真菌)及處置時的環境安全；及防止機器零件及切削器生銹。

製造設備的一部分將與正製造的工件形成接觸。舉例而言，製造設備可以具有在製造期間切削材料的刀片。刀片可為金屬，例如不鏽鋼，或其可以鑲嵌金剛石。或者，製造設備可為車削工具，諸如車床或鑽孔器，或拋光或砂磨裝置。

因此，本發明提供遞送如本文所述之製造液(例如金屬冷卻組合物)的方法。在一個實施例中，本發明提供一種方法，其包含：提供本發明的製造組合物，將該組合物施加至正製造之材料及正用於製造該材料之加工工具中之一或兩者，及在本發明組合物存在下用加工工具製造該材料。該方法向加工工具接觸所製造材料的界面處提供冷卻及溫度控制，且/或向該界面提供潤滑。

舉例而言，本發明提供一種用於製造固體材料(諸如金屬、石頭、塑膠)的方法，該方法包含：提供本發明的組合物，諸如包含水、第一界面活性劑、增稠劑及防銹劑的組合物；將該組合物施加至正製造的材料，例如將該組合物刷塗、噴塗或傾倒至該材料上及/或執行製造的加工工具上，其中該組合物將在製造過程中轉印至加工工具/材料的界面；及在該組合物存在下用加工工具製造該材料。

作為另一實例，本發明提供一種用於製造固體材料(諸如金屬、石頭、塑膠)的方法，該方法包含：提供本發明的組合物，諸如包含水、第一界面活性劑、無機鹽及防銹劑的組合物；將該組合物施加至正製造的材料上，例如將該組合物刷塗、噴塗或傾倒至該材料及/或執行製造的加工工具上，其中該組合物在製造過程中轉印加工工具/材料的界面；及在組合物存在下用加工工具製造該材料。

石頭可為例如花崗石、石灰石、大理石、沙岩、板岩、玄武岩、孔石或矽岩中的任一者。其他石頭亦可使用本發明之組合物製造。

塑膠可為例如純聚合物，諸如聚丙烯及聚乙烯，或塑膠複合物，諸如聚合物與石頭之複合物，例如CORIAN™。塑膠可為矽晶片或其他矽產品，諸如矽晶圓，或半導體工業中使用的其他矽材料。

根據本發明的組合物及其使用方法達成以下中之一或兩者：a)切削表面上所產生的熱減少，以改良產品品質(例如毛刺更少、切口更光滑、變形更少(在塑膠的情況下))；及b)提高製造裝置的長壽命。在一個實施例中，本發明之組合物含有極少的油或不含油，且因此，其使用消除了與替代製造液相關之毒性油基廢棄物的處置問題。

提供以下實例以說明本發明之實施例且不應解釋為對其限制。
實例

在以下實例中，所指定的市售產品可能不具有實例中所用的指定固體含量或中和形式。在此情況下，市售產品可用水稀釋至所指定的固體含量及/或按需要用酸或鹼中和以提供所指定的中和形式。添加增稠劑以提供近似於全脂牛乳或橙汁的最終黏度。
實例1

向約10 kg熱水(約75℃)中依序添加以下成分，各種成分添加之後以最小化發泡體形成的方式攪拌約30分鐘時段：第一陰離子型界面活性劑溶液(約9 kg，水中含約60%固體分支鏈十二烷基苯磺酸鈉(例如得自Stepan Company的SULFONIC 100)，用氫氧化鈉中和之後)、兩性界面活性劑溶液(約4.5 kg，水中含約35%固體椰油醯胺基丙基甜菜鹼(例如得自Stepan Company的AMPHOSOL CA))、熱水(約9 kg)、第二陰離子型界面活性劑溶液(約11 kg，水中含約3%固體月桂基醚硫酸鈉(例如得自Pilot Chemical Co.的CALFOAM ES-703))，及無機鹽溶液(約2 kg，水中含約30%固體氯化鈣，其中呈固體與溶液形式之氯化鈣均購自例如OxyChem, Ludington, MI)。讓所得混合物冷卻至環境溫度(約8小時)且接著添加增稠劑(約4 kg，水中含約1.5%固體羧甲基纖維素鈉，例如AQUALON, Ashland Chemicals, Covington, KY)。向此混合物中添加所要量的防銹劑，且視情況進一步添加消泡劑及著色劑中之一或兩者，以得到最終金屬切削液濃縮物。
實例2

向約10 kg熱水(約75℃)中依序添加以下成分，各種成分添加之後以最小化發泡體形成的方式攪拌約30分鐘時段：第一陰離子型界面活性劑溶液(約9 kg，水中含約53%固體三乙醇胺十二烷基苯磺酸鹽CALSOFT T60 (Pilot Chemical))、兩性界面活性劑溶液(約4.5 kg，水中含約35%固體椰油兩性乙酸鈉AMPHITOL 20Y-B (Kao Chemicals))、熱水(約6.5 kg)、第二陰離子型界面活性劑溶液(約14 kg，水中含約7%固體月桂基硫酸銨EMAL AD-25R (Kao Chemicals))及無機鹽溶液(約2 kg，水中含約30%固體氯化鈣，其中呈固體與溶液形式之氯化鈣均購自例如OxyChem, Ludington, MI)。讓所得混合物冷卻至環境溫度(約8小時)且接著添加增稠劑(約4 kg，水中含有約1.5%固體羧甲基纖維素鈉，例如WALOCEL CRT, Dow Chemical)。向此混合物中添加所要量的防銹劑，且視情況進一步添加消泡劑及著色劑中之一或兩者，以得到最終切削液濃縮物。
實例3

向約8 kg熱水(約75℃)中依序添加以下成分，各種成分添加之後以最小化發泡體形成的方式攪拌約30分鐘時段：第一陰離子型界面活性劑溶液(約8.5 kg，水中含約53%固體月桂基磺基乙酸鈉LATHANOL LAL片(Stepan Co.))、兩性界面活性劑溶液(約6.3 kg，水中含約30%固體月桂基羥基磺基甜菜鹼AMPHITOL 20HD, Kao Chemicals)、熱水(約6.5 kg)、第二陰離子型界面活性劑溶液(約14 kg，水中含約7%固體辛基苯酚乙氧基化物硫酸鈉POE-3，POLY-STEP C-OP3S (Stepan Co.))及無機鹽溶液(約2 kg，水中含約30%固體氯化鈣，其中呈固體與溶液形式之氯化鈣均購自例如OxyChem, Ludington, MI)。讓所得混合物冷卻至環境溫度(約8小時)且接著添加增稠劑(約4 kg，水中含約1.5%固體羧甲基纖維素鈉，例如AQUALON, Ashland Chemicals, Covington, KY)。向此混合物中添加所要量的防銹劑，且視情況進一步添加消泡劑及著色劑中之一或兩者，以得到最終切削液濃縮物。
實例4

向約8.5 kg熱水(約75℃)中依序添加以下成分，各種成分添加之後以最小化發泡體形成的方式攪拌約30分鐘時段：第一陰離子型界面活性劑溶液(約9 kg，水中含約53%固體聚氧化乙烯(10)壬基酚磷酸鹽FOSFODET 9Q/22 (Kao Chemicals)、兩性界面活性劑溶液(約5.3 kg，水中含約35%固體椰油兩性二丙酸二鈉CRODATERIC CADP 38 (Croda))、熱水(約6 kg)、第二陰離子型界面活性劑溶液(約14 kg，水中含約7%固體磺基丁二酸二辛酯鈉STEPWET DOS-70 (Stepan Co.))及無機鹽溶液(約3.3 kg，水中含約30%固體氯化鈣，其中呈固體與溶液形式之氯化鈣均購自例如OxyChem, Ludington, MI)。讓所得混合物冷卻至環境溫度(約8小時)且接著添加增稠劑(約4 kg，水中含有約1.5%固體羧甲基纖維素鈉，例如WALOCEL CRT, Dow Chemical)。向此混合物中添加所要量的防銹劑，且視情況進一步添加消泡劑及著色劑中之一或兩者，以得到最終切削液濃縮物。
實例5

向約15 kg熱水(約75℃)中依序添加以下成分，各種成分添加之後以最小化發泡體形成的方式攪拌約30分鐘時段：第一陰離子型界面活性劑溶液(約5 kg，水中含約53%固體聚氧化乙烯(8)辛基醚羧酸AKYPO LF2 (Kao Chemicals)、兩性界面活性劑溶液(約8.3 kg，水中含約30%固體椰油醯胺基丙基胺氧化物CALOXAMINE CPO (Pilot Chemical))、熱水(約14 kg)、第二陰離子型界面活性劑溶液(約7.5 kg，水中含約20%固體月桂醯基肌胺酸鈉MAPROSYL 30-B (Stepan Co.))及無機鹽溶液(約3.3 kg，水中含約30%固體氯化鈣，其中呈固體與溶液形式之氯化鈣均購自例如OxyChem, Ludington, MI)。讓所得混合物冷卻至環境溫度(約8小時)且接著添加增稠劑(約4 kg，水中含約1.5%固體羧甲基纖維素鈉，例如AQUALON, Ashland Chemicals, Covington, KY)。向此混合物中添加所要量的防銹劑，且視情況進一步添加消泡劑及著色劑中之一或兩者，以得到最終切削液濃縮物。
實例6

向約14 kg熱水(約75℃)中依序添加以下成分，各種成分添加之後以最小化發泡體形成的方式攪拌約30分鐘時段：第一陰離子型界面活性劑溶液(約5.6 kg，水中含約50%固體油酸鉀ICTEOL K-50 (Kao Chemicals))、兩性界面活性劑溶液(約8.3 kg，水中含約30%固體椰油醯胺基丙基甜菜鹼CALTAINE C-35 (Pilot Chemical))、熱水(約15 kg)、第二陰離子型界面活性劑溶液(約6 kg，水中含約20%固體二磺酸化二苯醚(經直鏈癸基取代) DOWFAX C10L (Dow Chemical))及無機鹽溶液(約3.3 kg，水中含約30%固體氯化鈣，其中呈固體與溶液形式之氯化鈣均購自例如OxyChem, Ludington, MI)。讓所得混合物冷卻至環境溫度(約8小時)且接著添加增稠劑(約4 kg，水中含有約1.5%固體羧甲基纖維素鈉，例如WALOCEL CRT, Dow Chemical)。向此混合物中添加所要量的防銹劑，且視情況進一步添加消泡劑及著色劑中之一或兩者，以得到最終切削液濃縮物。
實例7

向約15 kg熱水(約75℃)中依序添加以下成分，各種成分添加之後以最小化發泡體形成的方式攪拌約30分鐘時段：第一陰離子型界面活性劑溶液(約5 kg，水中含約50%固體異丙胺十二烷基苯磺酸鹽NINATE 411 (Stepan Co.))、兩性界面活性劑溶液(約10 kg，水中含約30%固體椰油醯胺基丙基羥基磺基甜菜鹼AMPHOSOL CS-50 (Stepan))、熱水(約15 kg)、第二陰離子型界面活性劑溶液(約5 kg，水中含約30%固體十二烷基苯磺酸鈉MELIOSOL 50X (Kao Chemical))及無機鹽溶液(約3.3 kg，水中含約30%固體氯化鈣，其中呈固體與溶液形式之氯化鈣均購自例如OxyChem, Ludington, MI)。讓所得混合物冷卻至環境溫度(約8小時)且接著添加增稠劑(約4 kg，水中含約1.5%固體羧甲基纖維素鈉，例如AQUALON, Ashland Chemicals, Covington, KY)。向此混合物中添加所要量的防銹劑，且視情況進一步添加消泡劑及著色劑中之一或兩者，以得到最終切削液濃縮物。
實例8

向約20 kg熱水(約75℃)中依序添加以下成分，各種成分添加之後以最小化發泡體形成的方式攪拌約30分鐘時段：第一陰離子型界面活性劑溶液(約8.4 kg，水中含約50%固體烷基取代二磺酸化二苯醚DOWFAX C10L (Dow Chemical))、兩性界面活性劑溶液(約6.7 kg，水中含約30%固體月桂醯胺基丙基甜菜鹼AMPHITOL 20AB (Kao Chemicals))、熱水(約12 kg)、第二陰離子型界面活性劑溶液(約4 kg，水中含約20%固體C14-C16烯烴磺酸鈉ALFANOX 46 (Kao Chemical))及無機鹽溶液(約1.7 kg，水中含約30%固體氯化鈣，其中呈固體與溶液形式之氯化鈣均購自例如OxyChem, Ludington, MI)。讓所得混合物冷卻至環境溫度(約8小時)且接著添加增稠劑(約4 kg，水中含有約1.5%固體羧甲基纖維素鈉，例如WALOCEL CRT, Dow Chemical)。向此混合物中添加所要量的防銹劑，且視情況進一步添加消泡劑及著色劑中之一或兩者，以得到最終切削液濃縮物。
實例9

向約10 kg熱水(約75℃)中依序添加以下成分，各種成分添加之後以最小化發泡體形成的方式攪拌約30分鐘時段：第一陰離子型界面活性劑溶液(約9 kg，水中含約60%固體直鏈十二烷基苯磺酸鈉，例如CALSOFT F90 (Pilot Chemical))、兩性界面活性劑溶液(約4.5 kg，水中含約35%固體椰油醯胺基丙基甜菜鹼，例如得自Stepan Company的AMPHOSOL CA)、熱水(約9 kg)、第二陰離子型界面活性劑溶液(約11 kg，水中含約3%固體月桂醚硫酸鈉，例如得自Pilot Chemical Co.的CALFOAM ES-703)及無機鹽溶液(約2 kg，水中含約30%固體氯化鈣，其中呈固體與溶液形式之氯化鈣均購自例如OxyChem, Ludington, MI)。讓所得混合物冷卻至環境溫度(約8小時)且接著添加增稠劑(約4 kg，水中含約1.5%固體羧甲基纖維素鈉，例如AQUALON, Ashland Chemicals, Covington, KY)。向此混合物中添加所要量的防銹劑，且視情況進一步添加消泡劑及著色劑中之一或兩者，以得到最終切削液濃縮物。
實例10

向約10 kg熱水(約75℃)中依序添加以下成分，各種成分添加之後以最小化發泡體形成的方式攪拌約30分鐘時段：第一陰離子型界面活性劑溶液(約9 kg，水中含約60%固體直鏈十二烷基苯磺酸鈉，例如CALSOFT F90 (Pilot Chemical))、兩性界面活性劑溶液(約4.5 kg，水中含約35%固體椰油醯胺基丙基甜菜鹼，例如得自Stepan Company的AMPHOSOL CA)、溶有乙二醇丁基醚的熱水(約9 kg水及約1 kg醚)、第二陰離子型界面活性劑溶液(約11 kg，水中含約3%固體月桂醇醚硫酸鈉，例如得自Pilot Chemical Co.的CALFOAM ES-703)，及無機鹽溶液(約2 kg，水中含約30%固體氯化鈣，其中呈固體與溶液形式之氯化鈣均購自例如OxyChem, Ludington, MI)。讓所得混合物冷卻至環境溫度(約8小時)且接著添加增稠劑(約4 kg，水中含約1.5%固體羧甲基纖維素鈉，例如AQUALON, Ashland Chemicals, Covington, KY)。向此混合物中添加所要量的防銹劑，且視情況進一步添加消泡劑及著色劑中之一或兩者，以得到最終切削液濃縮物。
實例11

本發明提供高含固量切削液(亦稱為以高含固量為中心)，其稱為濃縮物(或切削液濃縮物)，且其可以用水稀釋後用於機械加工或製造操作。表1標識以金屬機械加工為特徵的各種機械加工操作，及對金屬應用的製程。該等製程為用於處理金屬的例示性製程，諸如拉削、攻螺紋、滾齒、切削、鑽孔、銑切、車削、鋸割、搪磨及碾磨。此等製程中之每一者有益於在金屬處理或機械加工過程中將切削液施加至金屬上，其中切削液的所要量不僅視特定製程而定，而且視經歷該製程之金屬的特性而定。除標識各種製程之外，表1亦標識8種常見金屬，亦即，鋁(Al)合金、黃銅、鑄造鐵(亦稱為鑄鐵)、青銅、低碳鋼、不鏽鋼、合金鋼及鈦(Ti)合金。對於所選的各種製程及金屬而言，表1指出可向1份本發明切削液濃縮物中添加之水的份數，以便產生有效切削液。舉例而言，青銅可使用由10份水及1份本發明切削液濃縮物製備的切削液拉削。作為另一實例，鈦合金可使用藉由每1份本發明切削液濃縮物合併5至10份水於任一處所製備的切削液車削。

表1

表1係基於本發明的濃縮物用水稀釋。舉例而言，當所要操作為拉削青銅時，建議用10-15份水稀釋本發明之濃縮物。

舉例而言，使用具有18 wt%十二烷基苯磺酸鈉、9 wt%椰油醯胺基丙基甜菜鹼、8 wt%羥乙基纖維素、5 wt%月桂醇醚硫酸鈉、4 wt%氯化鈣、2 wt%乙二醇丁基醚及54 wt%水的濃縮物時，其用水稀釋10倍。基於1:150比率混合，以1.5倍濃縮物/10000 ppm添加防銹劑。基於1:150比率混合，以0.15倍濃縮物/1000 ppm添加去泡劑。依1:150比率混合，以0.0000095倍濃縮物(公升)/10 ppm添加染色劑。防銹劑係基於濃縮物之完全稀釋液的1% (1:150比率混合)。去泡劑係基於濃縮物之完全稀釋液的0.01% (1:150比率混合)。視情況可添加抗細菌劑。

本發明之金屬切削液濃度及組合物的功效可以藉由一或多種測試方法評估，該等測試方法指示組合物在金屬切削操作期間的有效性。

舉例而言，進行振動測試，從而將如實例11中所述的切削液組合物與商購乳化油比較。在銑切操作期間，切削係以每分鐘3,000次旋轉的刀片移動及250 mm/min發生。沿著x軸量測的振動對於市售乳化油而言為0.08179268，而對於實例11的金屬切削液而言為0.056828924，振幅降低30.5%。沿著y軸量測的振動對於相同市售乳化油而言為0.07328386，而對於實例11的金屬切削液而言為0.044023185，振幅降低39.9%。沿著z軸量測的振動對於市售乳化油而言為0.077851914，而對於實例11的金屬切削液而言為0.059323387，振幅降低23.8。

在中碳鋼上使用銑切操作進行粗糙度測試時，市售乳化油提供4.972的粗糙度作為平均R_max (µm)，而實例11的金屬切削液提供3.913的粗糙度作為R_max (µm)。因此，本發明之金屬切削液相較於市售基於乳液的油，使切口部分的粗糙度降低21.3%。
實例12

如表1所示，許多種金屬及其他機械加工操作宜使用本發明之材料製造濃縮物的5至15倍稀釋液。在一個實施例中，本發明提供本發明濃縮物稀釋5至15倍而得到的組合物。在一個實施例中，本發明提供本發明濃縮物稀釋5倍而得到的組合物。在另一個實施例中，本發明提供本發明濃縮物稀釋15倍而得到的組合物。

在一個實施例中，本發明提供本發明濃縮物稀釋10倍而得到的組合物。組合物具有0.2 wt%十二烷基苯磺酸鈉、0.05 wt%月桂醇醚硫酸鈉、0.09 wt%椰油醯胺基丙基甜菜鹼、0.08 wt%羥乙基纖維素、0.04 wt%氯化鈣、0.02 wt%乙二醇丁基醚。向該稀釋溶液中添加防銹劑直至0.2 wt%量及消泡劑直至0.1 wt%量。

該組合物可以用於表1中所標識之各種機器操作，亦即拉削、攻螺紋、滾齒、切削、鑽孔、銑切、車削、鋸割、搪磨或碾磨鋁(Al)合金、黃銅、鑄造鐵(亦稱為鑄鐵)、青銅、低碳鋼、不鏽鋼、合金鋼及鈦(Ti)合金中之任一者。

可組合上述各種實施例中之任一者以提供另外的實施例。本說明書中所提及及/或本申請資料表單中所列出之所有美國專利、美國專利申請公開案、美國專利申請案、外國專利、外國專利申請案及非專利出版物均以全文引用之方式併入本文中。必要時，可以修改實施例之態樣以採用多個專利、申請案及公開案之構思，從而提供又另外的實施例。可根據以上詳細說明來對實施例進行此等及其他變更。一般而言，在以下申請專利範圍中，所用術語不應解釋為將申請專利範圍限於本說明書及申請專利範圍中所揭示之特定實施例，而應解釋為包括所有可能之實施例以及此申請專利範圍有權要求的等效物之全部範疇。因此，申請專利範圍不受揭示內容限制。

Claims

一種製造液組合物，其包含水、第一界面活性劑、增稠劑及防銹劑。
一種製造液組合物，其包含水、第一界面活性劑、無機鹽及防銹劑。
如請求項1或2之組合物，其中該第一界面活性劑為陰離子型界面活性劑。
如請求項3之組合物，其中該第一界面活性劑為包含磺酸基或包含硫酸基的陰離子型界面活性劑。
如請求項3之組合物，其中該第一界面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉。
如請求項3之組合物，其中該第一界面活性劑為月桂醇醚硫酸鈉。
如請求項1或2之組合物，其中該第一界面活性劑為兩性界面活性劑。
如請求項7之組合物，其中該兩性界面活性劑包含甜菜鹼基團。
如請求項7之組合物，其中該第一界面活性劑為椰油醯胺基丙基甜菜鹼。
如請求項1或2之組合物，其包含兩種界面活性劑，該兩種界面活性劑中之每一者為陰離子型界面活性劑。
如請求項10之組合物，其中該兩種界面活性劑為含硫酸鹽界面活性劑及含磺酸鹽界面活性劑。
如請求項10之組合物，其中該兩種界面活性劑為月桂醇醚硫酸鈉及十二烷基苯磺酸鈉。
如請求項1或2之組合物，其包含兩種界面活性劑，一者為陰離子型界面活性劑且另一者為兩性界面活性劑。
如請求項13之組合物，其中該兩種界面活性劑為含硫酸鹽的陰離子型界面活性劑及含甜菜鹼的兩性界面活性劑。
如請求項14之組合物，其中該含硫酸鹽的陰離子型界面活性劑為月桂醇醚硫酸鈉且該含甜菜鹼的兩性界面活性劑為椰油醯胺基丙基甜菜鹼。
如請求項13之組合物，其中該兩種界面活性劑為含磺酸鹽的陰離子型界面活性劑及含甜菜鹼的兩性界面活性劑。
如請求項16之組合物，其中該含磺酸鹽的陰離子型界面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉且該含甜菜鹼的兩性界面活性劑為椰油醯胺基丙基甜菜鹼。
如請求項1或2之組合物，其包含三種界面活性劑，該三種界面活性劑中之兩者為不相同的陰離子型界面活性劑且該三種界面活性劑中之一者為兩性界面活性劑。
如請求項18之組合物，其中該三種界面活性劑為含硫酸鹽界面活性劑、含磺酸鹽界面活性劑，及含甜菜鹼界面活性劑。
如請求項19之組合物，其中該三種界面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、月桂醇醚硫酸鈉及椰油醯胺基丙基甜菜鹼。
如請求項1或2之組合物，其中該防銹劑為亞硝酸鈉。
如請求項20之組合物，其中該防銹劑為亞硝酸鈉。
如請求項1或2之組合物，其包含增稠劑，該增稠劑為纖維素增稠劑。
如請求項23之組合物，其中該纖維素增稠劑為羥乙基纖維素。
如請求項20之組合物，其包含增稠劑，該增稠劑為纖維素增稠劑。
如請求項25之組合物，其中該纖維素增稠劑為羥乙基纖維素。
如請求項1或2之組合物，其包含無機鹽，該無機鹽為氯化鈣。
如請求項20之組合物，其包含無機鹽。
如請求項28之組合物，其中該無機鹽為氯化鈣。
如請求項1或2之組合物，其包含消泡劑。
如請求項30之組合物，其中該消泡劑為聚矽氧聚合物。
如請求項20之組合物，其包含消泡劑。
如請求項32之組合物，其中該消泡劑為聚矽氧聚合物。
如請求項20之組合物，其包含纖維素增稠劑、無機鹽及消泡劑中之一或多者。
如請求項20之組合物，其包含纖維素增稠劑、無機鹽及消泡劑。
如請求項1之組合物，其包含水、十二烷基苯磺酸鈉、月桂醇醚硫酸鈉、椰油醯胺基丙基甜菜鹼、增稠劑，諸如纖維素增稠劑，及防銹劑。
如請求項2之組合物，其包含水、十二烷基苯磺酸鈉、月桂醇醚硫酸鈉、椰油醯胺基丙基甜菜鹼、無機鹽，諸如氯化鈣，及防銹劑。
一種對選自金屬、石頭、玻璃及塑膠之材料進行機械加工的方法，包含以使正機械加工之該材料所產生的熱有效消散的量及時間將包含如請求項1至37中任一項之組合物的組合物施加至正機械加工的材料塊。
如請求項38之方法，其中正機械加工的該材料為選自鋁合金、黃銅、鑄鐵、青銅、低碳鋼、不鏽鋼、合金鋼及鈦合金的金屬。
如請求項38之方法，其中正機械加工的該材料為石頭。
如請求項38之材料，其中正機械加工的該材料為塑膠。
如請求項38之材料，其中該材料為玻璃。
如請求項38之方法，其中對正機械加工的該材料塊進行選自以下的方法：拉削、攻螺紋、滾齒、切削、鑽孔、銑切、車削、鋸割、搪磨及碾磨。