WO2010021299A1 - 水溶性金属加工油剤および金属加工用クーラント - Google Patents

水溶性金属加工油剤および金属加工用クーラント Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a water-soluble metalworking fluid and a coolant for metalworking that is diluted with water and used for metalworking such as cutting and grinding.
  • Metalworking fluids used in metalworking are classified into oil-based (oil-based) and water-based (water-based), but water-based types that are excellent in cooling and infiltration properties and do not pose a fire hazard are frequently used.
  • the water-based type includes emulsion oils obtained by adding a surfactant to an oily base oil such as mineral oil, and soluble oils obtained by increasing the amount of the surfactant, as well as water-soluble lubricants such as polyalkylene glycols.
  • Solution-based oils based on selenium are known. In applications where cooling is important, such as grinding, solution-based oils that do not contain mineral oil and are water-soluble are often used.
  • Patent Document 1 As a solution-type oil agent, an aqueous lubricating composition comprising an alkanolamine fatty acid salt and a polyoxyalkylene glycol is known (see Patent Document 1).
  • CBN superabrasive grains
  • Patent Document 2 a water-soluble metalworking fluid containing a monocarboxylic acid or dicarboxylic acid having 6 to 10 carbon atoms and (PO)-(EO)-(PO) type block polyalkylene glycol has been proposed (Patent Document 2). reference).
  • Patent Document 2 a solution oil agent excellent in lubricity and antifoaming property can be provided.
  • the water-based lubricating oil composition described in Patent Document 1 has good cooling properties as a solution-based oil agent, the lubricating properties are inferior to those of oil-based, emulsion-based, and solve-based systems.
  • the solution-based oil of Patent Document 2 is not always sufficient in lubricity even at about 33-fold dilution. In particular, when the dilution ratio with water is increased to about 50 times, a decrease in lubricity becomes even more problematic.
  • rust prevention and antifoaming properties tend to be problems.
  • an object of this invention is to provide the water-soluble metalworking fluid used as the metalworking coolant which is excellent in lubricity, rust prevention property, and antifoaming property, when diluted with water.
  • the present invention provides a water-soluble metalworking fluid as shown below.
  • A at least one of a block polyalkylene glycol represented by the following formula (1) and (B) a polyalkylene glycol monoether represented by the following formula (2); HO (EO) a- (PO) b- (EO) c H (1)
  • EO is —CH 2 CH 2 O— and PO is —CH (CH 3 ) CH 2 O— or —CH 2 CH (CH 3 ) O—.
  • the water-soluble metalworking fluid according to the present invention wherein the component (A) has a mass average molecular weight of 500 to 10,000.
  • (A + c) / (a + b + c) 0.1 to 0.5 (3)
  • the combined amount of the component (A) and the component (B) is 5 to 40% by mass based on the total amount of the oil containing water
  • the component (C) A water-soluble metalworking fluid, characterized in that the blending amount of is 30 to 75% by mass.
  • the lubricity is excellent even at a high dilution rate.
  • a coolant excellent in rust and defoaming properties can be provided.
  • the water-soluble metalworking fluid of the present invention (hereinafter also referred to as “the present oil”) includes (A) a block polyalkylene glycol represented by the following formula (1) and (B) a polyalkylene glycol represented by the following formula (2). At least any one of monoethers and (C) an alkanolamine fatty acid salt are blended.
  • HO EO
  • the component (A) acts as a low foaming water-soluble lubricant.
  • EO represents —CH 2 CH 2 O— (ethylene oxide unit)
  • PO represents —CH (CH 3 ) CH 2 O— or —CH 2 CH (CH 3 ) O—.
  • Propylene oxide unit Each unit of (EO) a , (PO) b and (EO) c described above is bonded in a block form. When EO and PO are randomly bonded, foaming is increased at the time of dilution, which is not preferable.
  • a and c are integers of 1 to 30, preferably 1 to 20, and b is an integer of 5 to 100, preferably 10 to 50.
  • a and c exceed 30, the lubricity when diluted with water decreases, which is not preferable. Further, when b is less than 5, the lubricity when diluted with water is lowered, which is not preferable. On the other hand, if b exceeds 100, the water solubility decreases, which is not preferable.
  • a to c may be formally expressed by decimal numbers.
  • the mass average molecular weight of the component (A) is preferably 500 to 10,000, and more preferably 600 to 5,000. In any case where the mass average molecular weight is less than 500 or more than 10,000, there is a possibility that the lubricity when diluted with water is lowered. Moreover, it is preferable that a, b, and c in Formula (1) satisfy
  • fill the relationship of following formula (3). (A + c) / (a + b + c) 0.1 to 0.5 (3) When the value of the formula (3) is less than 0.1, the component (A) is difficult to dissolve in water, and so-called stock solution stability becomes poor. On the other hand, if the value of formula (3) exceeds 0.5, the lubricity when diluted with water may be reduced.
  • the component (B) is a so-called one-end polyalkylene glycol represented by the formula (2).
  • the component (B) acts as a water-soluble lubricant.
  • R is a terminal group of the polyalkylene glycol and is an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, preferably 6 to 18 carbon atoms.
  • both ends of the polyalkylene glycol of the formula (2) are sealed because water solubility is lowered.
  • both ends of the polyalkylene glycol of the formula (2) are OH, the lubricity when diluted with water is lowered, which is not preferable.
  • R′O is PO or EO
  • the bonding mode between PO and EO is preferably a block structure having low foaming properties.
  • the molar fraction of EO is less than 100%. If the EO molar fraction is 100%, the antifoaming property is poor, which is not preferable.
  • d is 1 to 50, preferably an integer of 3 to 30. If d exceeds 50, the lubricity when diluted with water may decrease.
  • d when using the compound of Formula (2) as a mixture as (B) component, d may be represented formally with a decimal.
  • Component (C) is an alkanolamine fatty acid salt, and acts mainly as a rust inhibitor in the present oil agent.
  • the alkanolamine fatty acid salt is preferably blended in the oil agent after first preparing the salt, rather than individually blending the alkanolamine and the fatty acid in the oil agent.
  • a dibasic acid is used as the fatty acid
  • the equivalent ratio of amine to fatty acid should not be so high.
  • the friction coefficient when this oil agent is diluted with water may be slightly high. Specifically, 2 or less is preferable, and 1.5 or less is more preferable. Moreover, in order to dissolve a fatty acid, 1 or more is preferable.
  • a primary or tertiary amine is preferable at the point of rot resistance.
  • primary amines or tertiary amines represented by the following formulas (4) and (5) are suitable.
  • R 1 is hydrogen or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
  • n is 2 or 3.
  • Each R 1 may be the same as or different from each other, but it is not preferred that all R 1 are hydrogen.
  • n is 4 or more because water solubility is lowered.
  • n is 2, and when n is 1 and R 1 is all hydrogen, it is not preferable because formaldehyde is easily released by decomposition.
  • any one of R 1 has 4 or more carbon atoms, it is not preferable in terms of water solubility and rust prevention against iron.
  • alkanolamine of the above formula (4) examples include 1-amino-2-propanol, 2-amino-2-methyl-1-propanol, 1-amino-2-butanol, 2-amino-1- Examples include propanol and 3-amino-2-butanol.
  • 1-amino-2-propanol and 2-amino-2-methyl-1-propanol are particularly preferable in terms of rust prevention against iron.
  • the above-described components may be used singly or in combination of two or more.
  • R 2 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. It is not preferable that R 2 is hydrogen because the rot resistance is inferior.
  • R 2 has an acyclic structure, it preferably has 1 to 4 carbon atoms, and more preferably 1 carbon atom. When the number of carbon atoms of R 2 is a 11 or higher, undesirable water soluble and rust resistance is lowered.
  • Z 1 and Z 2 are each independently an alkylene group having 2 to 8 carbon atoms. It is not preferable that at least one of Z 1 and Z 2 has 1 carbon because it is decomposed as formaldehyde.
  • the water solubility of the component (B) decreases, which is not preferable.
  • the alkanolamine of the above formula (5) include N-methyldiethanolamine, N-ethyldiethanolamine, N-cyclohexyldiethanolamine, Nn-propyldiethanolamine, Ni-propyldiethanolamine, Nn-butyldiethanolamine. , Ni-butyldiethanolamine, and Nt-butyldiethanolamine.
  • R 2 contains a branched alkyl structure or a cycloalkyl structure
  • N-cycloxyldiethanolamine is particularly preferable.
  • the above-described components may be used singly or in combination of two or more.
  • Examples of the fatty acid constituting the salt with each alkanolamine described above include monocarboxylic acids and dicarboxylic acids having 6 to 60 carbon atoms.
  • synthetic fatty acids such as dimers and trimers such as oleic acid, ricinoleic acid, ricinoleic acid and
  • carboxylic acids are caproic acid, nonanoic acid, isononanoic acid and decanoic acid having 8 to 10 carbon atoms from the viewpoint of defoaming properties and stability of hard water, and dicarboxylic acids are those having 9 to 9 carbon atoms. 12 nonanedioic acid, undecanedioic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid and the like.
  • the above-mentioned isononanoic acid is excellent in the effect (hard water stability) of reducing the formation of a solid on the liquid surface when the oil agent (stock solution) is diluted with water.
  • alkyl group which comprises the principal chain of a fatty acid what has a branched structure is preferable at the point of spoilage resistance.
  • a dibasic acid as a fatty acid, it is excellent in rust prevention when used as a salt.
  • dibasic acid and monobasic acid are mixed. And preferably used.
  • the pH of the alkanolamine fatty acid salt of component (C) is preferably 8 to 11 from the viewpoint of rust prevention.
  • the pH is a value measured by dissolving the component (C) in ion-exchanged water to a concentration of 2.0% by volume and using a pH meter (PHL-20 manufactured by DKK Corporation) at room temperature. .
  • the water-soluble metalworking fluid of the present invention may be composed of the component (A) and the component (C), or may be composed of the component (B) and the component (C).
  • this oil agent when the above-mentioned (A) component and (B) component are used in combination and used as a three-component system with (C) component, the lubricity and antifoaming property when diluted with water are further improved. This is particularly preferable.
  • This oil agent (stock solution) is 5 to 40% by mass of (A) component and (B) component combined amount (any component alone) based on the total amount of oil containing water, (C) component Is preferably 30 to 75% by mass.
  • the blending amount of the component (A) and the component (B) is less than 5% by mass, if the dilution ratio with water is too high when using this oil agent in the field, the lubricity decreases (the friction coefficient increases). May be incurred.
  • the stock solution stability decreases.
  • the stock solution stability means that the stock solution is not uniform due to phase separation, solid insolubility, precipitation, or the like.
  • the proportion of water for preparing the stock solution is preferably 20 to 75% by mass.
  • the proportion of water is less than 20% by mass, it becomes difficult to dissolve the components (A) to (C), and the preparation of the stock solution becomes complicated.
  • the ratio of the water for stock solution preparation exceeds 75 mass%, the storage amount and transport amount as stock solution will become excessive, and handling property will fall.
  • the oil agent (stock solution) is diluted 2 to 200 times, preferably 5 to 100 times (volume) with water, and used as a coolant for metal processing.
  • the mass ratio ((A + B) / C) of the blending amount of the component (A) and the component (B) (any component may be sufficient) and the blending amount of the component (C) is 0.05.
  • 1.5 or less is preferable. More preferably, it is 0.1 or more and 1.2 or less. If this mass ratio is less than 0.05, the lubricity may be lowered (the coefficient of friction increased). On the other hand, when the above-described mass ratio exceeds 1.5, there is a risk of causing a decrease in rust prevention properties.
  • various well-known additives can be suitably mix
  • extreme pressure agents oily agents, and antifoaming agents.
  • the extreme pressure agent include a sulfur-based extreme pressure agent, a phosphorus-based extreme pressure agent, an extreme pressure agent containing sulfur and a metal, and an extreme pressure agent containing phosphorus and a metal.
  • These extreme pressure agents can be used singly or in combination of two or more. Any extreme pressure agent may be used as long as it contains a sulfur atom and / or a phosphorus atom in the molecule and can exhibit load resistance and wear resistance.
  • extreme pressure agents containing sulfur in the molecule include sulfurized fats and oils, sulfurized fatty acids, sulfurized esters, sulfurized olefins, dihydrocarbyl polysulfides, thiadiazole compounds, alkylthiocarbamoyl compounds, triazine compounds, thioterpene compounds, dialkylthiodipropionate compounds, etc. Can be mentioned.
  • the amount of these extreme pressure agents is blended in the stock solution so as to be about 0.05 to 0.5% by mass on the basis of the final diluent from the viewpoint of the blending effect.
  • oily agent examples include fatty alcohols, fatty acid compounds such as fatty acids and fatty acid metal salts, ester compounds such as polyol esters, sorbitan esters, and glycerides, and amine compounds such as aliphatic amines.
  • the blending amount of these oil-based agents is blended in the stock solution so as to be about 0.2 to 2% by mass on the basis of the final diluent from the viewpoint of blending effect.
  • the antifoaming agent examples include methyl silicone oil, fluorosilicone oil, and polyacrylate. From the viewpoint of the blending effect, the blending amount of these antifoaming agents is blended in the stock solution so as to be about 0.004 to 0.04% by mass based on the final diluent.
  • the water-soluble metalworking fluid of the present invention is appropriately diluted in water so as to have an appropriate concentration according to the purpose of use, and includes cutting, grinding, polishing, drawing, drawing, rolling, etc. It can be suitably used in various metal processing fields. And the water-soluble metalworking fluid of this invention is excellent in lubricity irrespective of dilution concentration, and is excellent also in the rust prevention property and antifoaming property with respect to a metal product.
  • Example 1 to 18 Water-soluble metalworking fluids (stock solutions) were prepared according to the formulation shown in Tables 1 to 3. Details of each component are as follows.
  • the component (C) of the present invention was blended after the alkanolamine and fatty acid constituting the alkanolamine fatty acid salt were mixed and prepared in advance at a predetermined equivalent ratio. The blending amount is shown.
  • ⁇ (A) component> The block polyalkylene glycol shown below was used. (1) HO (EO) 5- (PO) 30- (EO) 5 H (2) HO (EO) 1.5 - (PO) 21 - (EO) 1.5 H (3) HO (EO) 13 - (PO) 30 - (EO) 13 H
  • Rust prevention test (conforms to DIN 51360-02-A) Rust prevention test (room temperature, 2 hours) was performed using a diluted solution diluted with ion-exchanged water so that the concentration of the stock solution shown in Tables 1 to 3 was 2% by volume, and the occurrence of rust was confirmed visually. .
  • HO (EO) 80- (PO) 30- (EO) 80 H is blended in an amount of 5.0% by mass, and instead of the B component, C 10 H 21 O (R'O) 100 15.0% by mass of H (Daiichi Kogyo Seiyaku Neugen XL-1000F) was added.
  • B component C 10 H 21 O (R'O) 100 15.0% by mass of H (Daiichi Kogyo Seiyaku Neugen XL-1000F) was added.
  • B component 20.0% by mass of C 10 H 21 O (R′O) 100 H (Daiichi Kogyo Seiyaku Neugen XL-1000F) was blended.
  • HO (EO) 80- (PO) 30- (EO) 80 H is 5.0 mass%
  • HO (EO) 93- (PO) 35.3- (EO) 93 H is added. 15.0 mass% was mix
  • the water-soluble metalworking fluid of the present invention can be diluted with water and used as a coolant for metalworking in the field of metalworking such as cutting and grinding.

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Abstract

　水溶性金属加工油剤は、（Ａ）下記式（１）で示されるブロックポリアルキレングリコールおよび（Ｂ）下記式（２）で示されるポリアルキレングリコールモノエーテルのうち少なくともいずれか一種と、（Ｃ）アルカノールアミン脂肪酸塩とを配合してなる。 　　ＨＯ（ＥＯ）ａ－（ＰＯ）ｂ－（ＥＯ）ｃＨ　　　　　（１） （ＥＯは、－ＣＨ２ＣＨ２Ｏ－であり、ＰＯは、－ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２Ｏ－または－ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）Ｏ－である。（ＥＯ）ａ、（ＰＯ）ｂおよび（ＥＯ）ｃの各単位は、ブロック的に結合している。ａおよびｃは１～３０の整数であり、ｂは５～１００の整数である。） 　　ＲＯ（Ｒ’Ｏ）ｄＨ　　　　　（２） （Ｒは、炭素数が１～３０のアルキル基であり、Ｒ’Ｏは、ＰＯあるいはＥＯである。ただし、ＥＯのモル分率は１００％未満である。ｄは１～５０の整数である。）

Description

水溶性金属加工油剤および金属加工用クーラント
　本発明は、水溶性金属加工油剤、およびそれを水で希釈して切削や研削などの金属加工に用いる金属加工用クーラントに関する。
　金属加工に用いられる金属加工油剤には油系（油性）と水系（水性）があるが、冷却性、浸潤性に優れ、火災の危険がない水性タイプが多用されている。水性タイプとしては、鉱油等の油性基油に界面活性剤を配合してなるエマルション系油剤や、界面活性剤の配合量を増やしたソルブル系油剤の他に、ポリアルキレングリコール等の水溶性潤滑剤を主成分とするソリューション系油剤が知られている。研削など、冷却性が重要な用途では、鉱油を含まず水溶性であるソリューション系油剤が多用される。ソリューション系油剤としては、アルカノールアミン脂肪酸塩とポリオキシアルキレングリコールとを配合してなる水性潤滑性組成物が知られている（特許文献１参照）。
　一方、最近になって、超砥粒（ダイヤモンド、ＣＢＮ）を用いた長寿命な砥石が普及するようになり、ソリューション系油剤に対してより潤滑性が要求されるようになった。そこで、炭素数６～１０のモノカルボン酸やジカルボン酸と、（ＰＯ）－（ＥＯ）－（ＰＯ）型ブロックポリアルキレングリコールとを配合した水溶性金属加工油剤が提案されている（特許文献２参照）。この油剤によれば、潤滑性や消泡性に優れたソリューション系油剤が提供できるとしている。
特公昭４０－１４４８０号公報 特開平８－２３１９７７号公報
　特許文献１に記載の水性潤滑油組成物は、ソリューション系油剤として、冷却性は良好であるものの、潤滑性に関しては油系、エマルション系、ソルブル系に劣っている。また、特許文献２のソリューション系油剤についても、３３倍希釈程度でも潤滑性は必ずしも十分ではない。特に、水による希釈倍率を５０倍程度にまで上げた場合には、潤滑性の低下がよりいっそう問題となる。さらに、水溶性であるソリューション系油剤の場合には、防錆性や消泡性も問題となりやすい。
　そこで、本発明は、水で希釈した際に潤滑性、防錆性および消泡性に優れる金属加工用クーラントとなる水溶性金属加工油剤を提供することを目的とする。
　前記課題を解決すべく、本発明は、以下に示すような水溶性金属加工油剤を提供するものである。
〔１〕（Ａ）下記式（１）で示されるブロックポリアルキレングリコールおよび（Ｂ）下記式（２）で示されるポリアルキレングリコールモノエーテルのうち少なくともいずれか一種と、
　　ＨＯ（ＥＯ）ａ－（ＰＯ）ｂ－（ＥＯ）ｃＨ　　　　　（１）
（ＥＯは、－ＣＨ２ＣＨ２Ｏ－であり、ＰＯは、－ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２Ｏ－または－ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）Ｏ－である。（ＥＯ）ａ、（ＰＯ）ｂおよび（ＥＯ）ｃの各単位は、ブロック的に結合している。ａおよびｃは１～３０の整数であり、ｂは５～１００の整数である。）
　　ＲＯ（Ｒ’Ｏ）ｄＨ　　　　　　　　　　　　　　　（２）
（Ｒは、炭素数が１～３０のアルキル基であり、Ｒ’Ｏは、ＰＯあるいはＥＯである。ただし、ＥＯのモル分率は１００％未満である。ｄは１～５０の整数である。）
　（Ｃ）アルカノールアミン脂肪酸塩と、を配合してなることを特徴とする水溶性金属加工油剤。
〔２〕前述した本発明の水溶性金属加工油剤において、前記（Ａ）成分の質量平均分子量が５００～１００００であることを特徴とする水溶性金属加工油剤。
〔３〕前述した本発明の水溶性金属加工油剤において、前記（Ａ）成分におけるａ、ｂおよびｃが下記式（３）の関係を満たすことを特徴とする水溶性金属加工油剤。
　　（ａ＋ｃ）／（ａ＋ｂ＋ｃ）＝０．１～０．５　　（３）
〔４〕前述した本発明の水溶性金属加工油剤において、水を含有する油剤全量基準で、前記（Ａ）成分および（Ｂ）成分を合わせた配合量が５～４０質量％、（Ｃ）成分の配合量が３０～７５質量％であることを特徴とする水溶性金属加工油剤。
〔５〕前述した本発明の水溶金属加工油剤を水で２～２００倍（容量）に希釈した金属加工用クーラント。
　本発明の水溶性金属加工油剤（原液）によれば、特定構造のポリアルキレングリコール類とアルカノールアミン脂肪酸塩とを配合してなるので、高希釈率であっても潤滑性に優れ、さらに、防錆性および消泡性にも優れたクーラントを提供できる。
　以下に、本発明の実施の形態を説明する。
　本発明の水溶性金属加工油剤（以下、「本油剤」ともいう）は、（Ａ）下記式（１）で示されるブロックポリアルキレングリコールおよび（Ｂ）下記式（２）で示されるポリアルキレングリコールモノエーテルのうち少なくともいずれか一種と、（Ｃ）アルカノールアミン脂肪酸塩とを配合してなる。
　　ＨＯ（ＥＯ）ａ－（ＰＯ）ｂ－（ＥＯ）ｃＨ　　　　　（１）
　　ＲＯ（Ｒ’Ｏ）ｄＨ　　　　　　　　　　　　　　　（２）
　まず、（Ａ）成分について説明する。（Ａ）成分は、本発明において、低発泡性の水溶性潤滑剤として作用する。
　上記した式（１）において、ＥＯは、－ＣＨ２ＣＨ２Ｏ－（エチレンオキサイド単位）を表し、ＰＯは、－ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２Ｏ－または－ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）Ｏ－（プロピレンオキサイド単位）を表す。
　前記した（ＥＯ）ａ、（ＰＯ）ｂおよび（ＥＯ）ｃの各単位は、ブロック的に結合している。ＥＯとＰＯがランダム的に結合していると希釈時に泡立ちが大きくなり好ましくない。
　ここで、式（１）におけるａおよびｃは１～３０、好ましくは１～２０の整数であり、ｂは５～１００、好ましくは１０～５０の整数である。ａ、ｃが３０を超えると、水で希釈した際の潤滑性が低下するため好ましくない。また、ｂが５未満であると、水で希釈した際の潤滑性が低下するため好ましくない。逆に、ｂが１００を超えると、水溶性が低下するため好ましくない。
　なお、（Ａ）成分として式（１）の化合物を混合物として使用する場合は、ａ～ｃを形式的に小数で表すこともある。
　（Ａ）成分の質量平均分子量は、５００～１００００であることが好ましく、６００～５０００であることがより好ましい。質量平均分子量が５００未満の場合、あるいは１００００を超える場合のいずれにおいても、水で希釈した際の潤滑性が低下してしまうおそれがある。
　また、式（１）におけるａ、ｂおよびｃは、下記式（３）の関係を満たすことが好ましい。
　　（ａ＋ｃ）／（ａ＋ｂ＋ｃ）＝０．１～０．５　　（３）
　式（３）の値が０．１未満であると、（Ａ）成分が水に溶解しにくくなって、いわゆる原液安定性が不良となる。一方、式（３）の値が０．５を超えると、水で希釈した際の潤滑性が低下してしまうおそれがある。
　次に、（Ｂ）成分について説明する。（Ｂ）成分は、式（２）で示されるいわゆる片末端のポリアルキレングリコールである。（Ｂ）成分も（Ａ）成分と同様に、水溶性の潤滑剤として作用する。
　Ｒは、ポリアルキレングリコールの末端基であり、炭素数が１～３０、好ましくは炭素数６～１８のアルキル基である。ただし、式（２）のポリアルキレングリコールの両末端がともに封止されていると、水溶性が低下するため好ましくない。逆に、式（２）のポリアルキレングリコールの両末端がともにＯＨであると水で希釈した際の潤滑性が低下するため好ましくない。
　ここで、Ｒの炭素数が３０を超えると、水溶性が低下するため好ましくない。
　また、Ｒ’Ｏは、ＰＯあるいはＥＯであり、ＰＯとＥＯの結合様式は低発泡性であるブロック構造が好ましい。ただし、ＥＯのモル分率は１００％未満である。ＥＯのモル分率が１００％であると、消泡性に劣るため好ましくない。
　ここで、ｄは１～５０であり、好ましくは３～３０の整数である。ｄが５０を超えると、水で希釈した際の潤滑性が低下してしまうおそれがある。なお、（Ｂ）成分として式（２）の化合物を混合物として使用する場合は、ｄを形式的に小数で表すこともある。
　次に、（Ｃ）成分について説明する。（Ｃ）成分は、アルカノールアミン脂肪酸塩であり、本油剤において主に防錆剤として作用する。このアルカノールアミン脂肪酸塩は、アルカノールアミンと脂肪酸を各々個別に油剤に配合するより、先に塩を調製してから油剤に配合することが好ましい。特に、脂肪酸として二塩基酸を用いる場合は、固体状であるため油剤調製前に塩を調製してから他成分と混合することが好ましい。また、アミンと脂肪酸の当量比（アミン／脂肪酸）はあまり高くない方がよい。アミンと脂肪酸の当量比が高すぎると、本油剤を水で希釈した際の摩擦係数がやや高くなってしまうおそれがある。具体的には２以下が好ましく、１．５以下がより好ましい。また、脂肪酸を溶解させるためには１以上が好ましい。
　（Ｃ）成分のアルカノールアミン脂肪酸塩を構成するアルカノールアミンとしては、特に制限はないが、一級あるいは三級アミンが耐腐敗性の点で好ましい。
　例えば、下記式（４）、（５）で示される一級アミンあるいは三級アミンが好適である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
　上記した式（４）において、Ｒ１は、水素または炭素数１～３のアルキル基である。ｎは、２または３である。各Ｒ１は、各々同一でも異なっていてもよいが、Ｒ１が全て水素であると好ましくない。ここで、ｎが４以上であると、水溶性が低下するので好ましくない。ｎは２であることが最も好ましく、ｎが１であり、かつＲ１が全て水素の場合、むしろ分解によりホルムアルデヒドを放出しやすくなって好ましくない。また、Ｒ１のいずれかが炭素数が４以上であると、水溶性および鉄に対する防錆性の点で好ましくない。
　上記した式（４）のアルカノールアミンの具体例としては、例えば、１－アミノ－２－プロパノール、２－アミノ－２－メチル－１－プロパノール、１－アミノ－２－ブタノール、２－アミノー１－プロパノール、３－アミノー２－ブタノールなどが挙げられる。これらの中でも、鉄に対する防錆性の点で１－アミノ－２－プロパノールや２－アミノ－２－メチル－１－プロパノールが特に好ましい。本油剤においては、上記した成分は一種用いてもよく、二種以上を用いてもよい。
　上記した式（５）のアルカノールアミンは、防錆性だけでなく、耐腐敗性にも寄与する。式中、Ｒ２は、炭素数１～１０のアルキル基である。Ｒ２が水素であると耐腐敗性が劣ってしまい好ましくない。Ｒ２が非環状構造である場合は、炭素数が１～４であることが好ましく、炭素数が１であるとさらに好ましい。Ｒ２の炭素数が１１以上であると、水溶性や防錆性が低下してしまい好ましくない。またＺ１、Ｚ２は、それぞれ独立に炭素数２～８のアルキレン基である。Ｚ１、Ｚ２の少なくともいずれかの炭素数が１であると、ホルムアルデヒドとして分解されるため、好ましくない。また、Ｚ１、Ｚ２の少なくともいずれかの炭素数が９以上であると、（Ｂ）成分の水溶性が低下してしまい好ましくない。
　上記した式（５）のアルカノールアミンの具体例としては、Ｎ－メチルジエタノールアミン、Ｎ－エチルジエタノールアミン、Ｎ－シクロヘキシルジエタノールアミン、Ｎ－ｎ－プロピルジエタノールアミン、Ｎ－i－プロピルジエタノールアミン、Ｎ－ｎ－ブチルジエタノールアミン、Ｎ－i－ブチルジエタノールアミン、およびＮ－ｔ－ブチルジエタノールアミンなどが挙げられる。なお、Ｒ２が分岐アルキル構造やシクロアルキル構造を含むと、耐腐敗性を向上させる点で好ましく、例えば、Ｎ－シキロヘキシルジエタノールアミンが特に好ましい。本油剤においては、上記した成分は一種用いてもよく、二種以上を用いてもよい。
　上記した各アルカノールアミンと塩を構成する脂肪酸としては、例えば、炭素原子数６～６０のモノカルボン酸やジカルボン酸が挙げられる。具体的には、カプロン酸、カプリル酸、ノナン酸、ラウリン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リシノレイン酸、ヒドロキシ脂肪酸（例えば、リシノール酸、１２－ヒドロキシステアリン酸等）、アラキン酸、ベヘン酸、メリシン酸、イソノナン酸、ネオデカン酸、イソステアリン酸、油脂より抽出された大豆油脂肪酸、ヤシ油脂肪酸、ナタネ油脂肪酸、石油より抽出されたナフテン酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、モノまたはジヒドロキシアラキン酸等、さらにオレイン酸、リシノール酸、リシノレイン酸、12-ヒドロキシステアリン酸等の二量体、三量体等の合成脂肪酸が挙げられる。
　特に好ましいカルボン酸としては、油剤の消泡性の観点および硬水安定性の観点より炭素原子数８～１０のカプロン酸、ノナン酸、イソノナン酸、デカン酸が、ジカルボン酸としては炭素原子数９～１２のノナン二酸、ウンデカン二酸、セバシン酸、ドデカン二酸等が挙げられる。
　特に上記したイソノナン酸は、油剤（原液）を水で希釈した時、固形物が液面にできるのを低減する効果（硬水安定性）に優れている。
　また、脂肪酸の主鎖を構成するアルキル基としては耐腐敗性の点で分岐構造を有するものが好ましい。脂肪酸としては二塩基酸を用いた方が塩として用いた場合に防錆性に優れるが、後述する原液の安定性（不溶化しにくいこと）の観点より、二塩基酸と一塩基酸とを混合して使用することが好ましい。
　なお、（Ｃ）成分のアルカノールアミン脂肪酸塩のｐＨは、８～１１となるものが防錆性の点で好ましい。ここで、ｐＨは、イオン交換水に（Ｃ）成分を２．０容量％濃度になるように溶解し、室温にてｐＨメーター（ＤＫＫコーポレーション社製ＰＨＬ－２０）を用いて測定した値である。
　本発明の水溶性金属加工油剤は、前記（Ａ）成分と（Ｃ）成分とから構成してもよいし、また、前記（Ｂ）成分と（Ｃ）成分とから構成してもよい。本油剤においては、前記した（Ａ）成分と（Ｂ）成分とを併用して、（Ｃ）成分との３成分系として用いると、水で希釈した際の潤滑性、消泡性をより向上させるので特に好ましい。
　本油剤（原液）は、水を含有する油剤全量基準で、（Ａ）成分および（Ｂ）成分を合わせた配合量（いずれかの成分だけでもよい）が５～４０質量％、（Ｃ）成分の配合量が３０～７５質量％であることが好ましい。
　（Ａ）成分および（Ｂ）成分を合わせた配合量が５質量％未満であると、現場での本油剤使用時に水による希釈率が高すぎた場合、潤滑性の低下（摩擦係数の上昇）を招くおそれがある。一方、（Ａ）成分および（Ｂ）成分を合わせた配合量が４０質量％を超えると原液安定性が低下する。ここで、原液安定性とは、相分離、固体の不溶解、析出等で原液の均一性がなくなることをいう。
　また、（Ｃ）成分の配合量が３０質量％未満であると、現場での本油剤使用時に水による希釈率が高すぎた場合、防錆性の低下を招いてしまうおそれがある。一方、（Ｃ）成分の配合量７５質量％を超えると原液安定性が低下する。
　原液調製用の水の割合は２０～７５質量％が好ましい。水の割合が２０質量％未満であると、（Ａ）～（Ｃ）成分の溶解が困難となり、原液の調製が煩雑となる。また、原液調製用の水の割合が７５質量％を超えると、原液としての保管量や輸送量が過大となりハンドリング性が低下する。
　なお、本油剤（原液）は、水で２～２００倍、好ましくは５～１００倍（容量）に希釈され金属加工用のクーラントとして使用される。
　ここで、（Ａ）成分および（Ｂ）成分を合わせた配合量（いずれかの成分だけでもよい）と、（Ｃ）成分の配合量の質量比（（Ａ＋Ｂ）／Ｃ）は、０．０５以上、１．５以下が好ましく。０．１以上、１．２以下であることがより好ましい。この質量比が、０．０５未満であると潤滑性の低下（摩擦係数の上昇）を招くおそれがある。一方、前記した質量比が、１．５を超えると防錆性の低下を招くおそれがある。
　また、本発明の水溶性金属加工油剤には、本発明の目的を阻害しない範囲で各種公知の添加剤を適宜配合することができる。例えば、極圧剤、油性剤、および消泡剤などである。
　極圧剤としては、硫黄系極圧剤、リン系極圧剤、硫黄および金属を含む極圧剤、リンおよび金属を含む極圧剤が挙げられる。これらの極圧剤は一種を単独でまたは二種以上組み合わせて用いることができる。極圧剤としては、分子中に硫黄原子および／またはリン原子を含み、耐荷重性や耐摩耗性を発揮しうるものであればよい。分子中に硫黄を含む極圧剤としては、例えば、硫化油脂、硫化脂肪酸、硫化エステル、硫化オレフィン、ジヒドロカルビルポリサルファイド、チアジアゾール化合物、アルキルチオカルバモイル化合物、トリアジン化合物、チオテルペン化合物、ジアルキルチオジプロピオネート化合物などを挙げることができる。これらの極圧剤の配合量は、配合効果の点から、最終的な希釈液基準で、０．０５～０．５質量％程度となるように原液に配合される。
　油性剤としては、脂肪族アルコール、脂肪酸や脂肪酸金属塩などの脂肪酸化合物、ポリオールエステル、ソルビタンエステル、グリセライドなどのエステル化合物、脂肪族アミンなどのアミン化合物などを挙げることができる。これらの油性剤の配合量は、配合効果の点から、最終的な希釈液基準で、０．２～２質量％程度となるように原液に配合される。
　消泡剤としては、メチルシリコーン油、フルオロシリコーン油、ポリアクリレートなどを挙げることができる。これらの消泡剤の配合量は、配合効果の点から、最終的な希釈液基準で、０．００４～０．０４質量％程度となるように原液に配合される。
　本発明の水溶性金属加工油剤は、前記したようにその使用目的に応じて適当な濃度になるよう適宜水に希釈して、切削加工や研削加工をはじめ、研磨、絞り、抽伸、圧延等の各種の金属加工分野に好適に利用することができる。そして、本発明の水溶性金属加工油剤は、希釈濃度によらず、潤滑性に優れ、さらに金属製品に対する防錆性や消泡性にも優れる。
　次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
〔実施例１～１８、比較例１～９〕
　表１～３に示す配合処方により水溶性金属加工油剤（原液）を調製した。各成分の詳細は以下の通りである。なお、本発明の（Ｃ）成分については、アルカノールアミン脂肪酸塩を構成するアルカノールアミンと脂肪酸を所定の当量比で事前に混合調製してから配合したが、表１～３には各構成成分の配合量を示す。
＜（Ａ）成分＞
以下に示すブロックポリアルキレングリコールを用いた。
（１）ＨＯ（ＥＯ）５－（ＰＯ）３０－（ＥＯ）５Ｈ
（２）ＨＯ（ＥＯ）１．５－（ＰＯ）２１－（ＥＯ）１．５Ｈ
（３）ＨＯ（ＥＯ）１３－（ＰＯ）３０－（ＥＯ）１３Ｈ
＜（Ｂ）成分＞
（１）Ｃ１２Ｈ２５Ｏ（Ｒ’Ｏ）ｎＨ（第一工業製薬製　ノイゲンＮＬ－Ｄａｓｈ４０８）
（２）Ｃ１２Ｈ２５Ｏ（ＰＯ）ｍ（ＥＯ）ｎＨ（花王製　エマルゲンＬＳ－１０６）
（３）Ｃ４Ｈ８Ｏ（Ｒ’Ｏ）ｎＨ（ＥＯ＝５０モル％、三洋化成製　ニューポール５０ＨＢ－２６０）
（４）Ｃ１０Ｈ２１Ｏ（Ｒ’Ｏ）ｎＨ（第一工業製薬製　ノイゲンＸＬ－７０）
（５）Ｃ１３Ｈ２７Ｏ（Ｒ’Ｏ）ｎＨ（第一工業製薬製　ノイゲンＴＤＸ－８０Ｄ）
（６）Ｃ１６Ｈ３３Ｏ（ＰＯ）４（ＥＯ）１０Ｈ
（７）Ｃ１６Ｈ３３Ｏ（ＰＯ）８（ＥＯ）２０Ｈ
＜（Ｃ）成分＞
（１）１－アミノ－２－プロパノール
（２）Ｎ－メチルジエタノールアミン
（３）Ｎ－シクロヘキシルジエタノールアミン
（４）トリエタノールアミン
（５）イソノナン酸
（６）粗ドデカン二酸（インビスタンジャパン社製Corfree M1：ドデカン二酸４２％）
＜他の成分＞
（１）Ｃ１０Ｈ２１Ｏ（ＥＯ）ｎＨ（第一工業製薬製　ノイゲンＳＤ－７０）
（２）ＲＯ（ＥＯ）７Ｈ（Ｒ：Ｃ１２～１４）
（３）グリセリンＲ’Ｏ付加物（ＥＯ＝６７モル％）
（４）トリメチロールプロパン（ＥＯ）３付加物
（５）１－ブトキシ－２－プロパノール
（６）その他（消泡剤等のパッケージ）
（７）原液調製用蒸留水
　前記した配合処方の原液をもとに、以下の各特性について評価を行った。評価結果を表１～３に示す。
（１）潤滑性（摩擦係数）
　原液を水道水で２容量％に希釈した後、下記に示す往復動摩擦試験により動摩擦係数を求めた。
＜往復動摩擦試験の方法＞
　試験機　：往復動摩擦試験機（エーアンドディー社製）
　試験片　：試験板ＳＰＣＣ　ＳＤ、試験球ＳＵＪ－２（φ３／１６インチ（４．８ｍｍ））
　試験条件：液温 室温、振幅 ４０ｍｍ、速度４０ｍｍ／ｓ、荷重０．５ｋｇｆ（４．９Ｎ）
（２）防錆性（ＤＩＮ５１３６０－０２－Ａ準拠）
　表１～３に示した原液の濃度が２容量％となるようにイオン交換水で希釈した希釈液を用いて防錆試験（室温、２時間）を実施し、錆の発生を目視で確認した。
（３）消泡性
　シリンダー法により評価した。具体的には、原液２ｍｌをイオン交換水９８ｍｌにて２容量％に希釈した後、試料液１００ｍｌを１００ｍｌの共栓付きメスシリンダーに入れ、５秒間激しく振った後、目視にて、表面の泡が表面積の５０％以下になるまでの時間を測定した。評価の基準は、以下の通りである。
　Ａ：２０秒以内に表面積の５０％以下まで消泡した。
　Ｂ：２０秒後にも表面積の５０％を超えて泡が残った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 １）Ａ成分の代わりに、ＨＯ（ＥＯ）８０－（ＰＯ）３０－（ＥＯ）８０Ｈを５．０質量％配合し、Ｂ成分の代わりに、Ｃ１０Ｈ２１Ｏ（Ｒ’Ｏ）１００Ｈ（第一工業製薬製　ノイゲンＸＬ－１０００Ｆ）を１５．０質量％配合した。
２）Ｂ成分の代わりに、Ｃ１０Ｈ２１Ｏ（Ｒ’Ｏ）１００Ｈ（第一工業製薬製　ノイゲンＸＬ－１０００Ｆ）を２０．０質量％配合した。
３）Ａ成分の代わりに、ＨＯ（ＥＯ）８０－（ＰＯ）３０－（ＥＯ）８０Ｈを５．０質量％、ＨＯ（ＥＯ）９３－（ＰＯ）３５．３－（ＥＯ）９３Ｈを１５．０質量％配合した。
〔評価結果〕
　表１～２の結果からわかるように、実施例１～１８にかかる本発明の水溶性金属加工油剤は、いずれも潤滑性、防錆性および消泡性に優れている。特に、原液に対する水の希釈率が高い状態（２容量％）でも潤滑性が十分維持されていることが特徴的である。
　これに対して、表３の結果より、比較例１～３、６～９で用いた水溶性金属加工油剤は、本発明における必須成分を欠いているため、原液に対する水の希釈率が高い状態では、動摩擦係数がかなり高い。すなわち、高希釈時の潤滑性に劣ることがわかる。特に、比較例７～９からわかるように、本発明のＡ成分やＢ成分とは構造が異なるタイプのポリアルキレングリコールを配合しても、高希釈時の潤滑性は不十分である。また、Ｂ成分のかわりに、ＥＯのモル分率が１００％のポリアルキレングリコールを用いた比較例４、５では、消泡性に劣っている。
　なお、本実施例・比較例では、アルカノールアミン脂肪酸塩について、アルカノールアミンと脂肪酸を油剤中で混合することにより調製した。その結果、アミン／脂肪酸の当量比が３．０と高いものは、若干潤滑性が低下する傾向にあることがわかる。
　本発明の水溶性金属加工油剤は、水で希釈して金属加工用クーラントとして切削加工や研削加工等の金属加工分野に利用することができる。

Claims (5)

  1. （Ａ）下記式（１）で示されるブロックポリアルキレングリコールおよび（Ｂ）下記式（２）で示されるポリアルキレングリコールモノエーテルのうち少なくともいずれか一種と、
    　　ＨＯ（ＥＯ）ａ－（ＰＯ）ｂ－（ＥＯ）ｃＨ　　　　　（１）
    （ＥＯは、－ＣＨ２ＣＨ２Ｏ－であり、ＰＯは、－ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２Ｏ－または－ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）Ｏ－である。（ＥＯ）ａ、（ＰＯ）ｂおよび（ＥＯ）ｃの各単位は、ブロック的に結合している。ａおよびｃは１～３０の整数であり、ｂは５～１００の整数である。）
    　　ＲＯ（Ｒ’Ｏ）ｄＨ　　　　　　　　　　　　　　　（２）
    （Ｒは、炭素数が１～３０のアルキル基であり、Ｒ’Ｏは、ＰＯあるいはＥＯである。ただし、ＥＯのモル分率は１００％未満である。ｄは１～５０の整数である。）
    　（Ｃ）アルカノールアミン脂肪酸塩と、
    　を配合してなることを特徴とする水溶性金属加工油剤。
  2. 　請求項１に記載の水溶性金属加工油剤において、
    　前記（Ａ）成分の質量平均分子量が５００～１００００であることを特徴とする水溶性金属加工油剤。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の水溶性金属加工油剤において、
    　前記（Ａ）成分におけるａ、ｂおよびｃが下記式（３）の関係を満たすことを特徴とする水溶性金属加工油剤。
    　　（ａ＋ｃ）／（ａ＋ｂ＋ｃ）＝０．１～０．５　　（３）
  4. 　請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の水溶性金属加工油剤において、
    　水を含有する油剤全量基準で、前記（Ａ）成分および（Ｂ）成分を合わせた配合量が５～４０質量％、前記（Ｃ）成分の配合量が３０～７５質量％であることを特徴とする水溶性金属加工油剤。
  5. 　請求項４に記載の水溶性金属加工油剤を水で２～２００倍（容量）に希釈した金属加工用クーラント。
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