WO2010103806A1 - 金属加工油剤 - Google Patents

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acid
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長谷川真由
高木史明
山中雅巳
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出光興産株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a metal working fluid used when forming a metal material.
  • water-soluble metalworking fluids that are excellent in cooling properties and infiltration properties, have no danger of fire, and have a low environmental load have come to be used frequently.
  • a water-soluble metalworking fluid may be used also to the aluminum plate which has a hydrophilic surface as mentioned above.
  • the present invention provides a metal processing oil that can maintain sufficient lubricity even for a metal material having a hydrophilic surface without impairing the hydrophilicity of the surface, and is excellent in processing performance of the metal material. With the goal.
  • a water-soluble metalworking fluid comprising the following components (A), (B), (C) and (D): (A) Carboxylic acid having 8 to 18 carbon atoms (B) Trialkanolamine (C) Water-soluble polymer having a mass average molecular weight of 200 or more (D) Water (2) Water-soluble metal according to (1) above
  • a water-soluble metal processing oil characterized in that the amount of each component is as follows based on the total amount of the water-soluble metal processing oil.
  • water-soluble metalworking fluid in the water-soluble metalworking fluid according to any one of (1) to (4) above, at least one of an acidic phosphate ester, a phosphite ester, and a metal deactivator A water-soluble metalworking oil characterized by blending one kind.
  • the water-soluble metalworking fluid of the present invention exhibits excellent lubricity and processing performance for various metal materials by being diluted with water. It is particularly excellent for plastic working of aluminum fins. Further, sufficient lubricity can be maintained even when the surface of the aluminum fin is coated with a hydrophilic resin.
  • the water-soluble metalworking fluid of the present invention (hereinafter also simply referred to as “oil”) is a stock solution for use in various metalworking by diluting in water.
  • the following (A) component, (B) component, ( C) and (D) component are mix
  • the component (A) is a carboxylic acid having 8 to 18 carbon atoms, preferably 10 to 16 carbon atoms.
  • the carboxylic acid may be a monocarboxylic acid or a polycarboxylic acid (such as a dibasic acid).
  • aromatic carboxylic acid and fatty acid as carboxylic acid, a fatty acid (aliphatic carboxylic acid) is suitable from a water-soluble and lubricous viewpoint.
  • the carboxylic acid may be a saturated fatty acid or an unsaturated fatty acid.
  • saturated fatty acids caprylic acid (octanoic acid), pelargonic acid (nonanoic acid), capric acid (decanoic acid), lauric acid (dodecanoic acid), myristic acid (tetradecanoic acid), palmitic acid (hexadecanoic acid) , Margaric acid (heptadecanoic acid), stearic acid (octadecanoic acid), and the like.
  • These fatty acids are not limited to straight chain structures, but include all branched isomers such as isooctanoic acid and neodecanoic acid.
  • unsaturated fatty acids examples include octenoic acid, decenoic acid, docosenoic acid, and oleic acid.
  • the inclusion of all branched isomers, not limited to linear structures, is the same as saturated fatty acids.
  • a dicarboxylic acid nonanedioic acid having 9 to 12 carbon atoms, undecanedioic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid and the like can be mentioned.
  • 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.
  • the above-mentioned isononanoic acid is also 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.
  • a dibasic acid as a fatty acid
  • the salt is better when used as a salt, but from the viewpoint of the stability of the stock solution (hard to insolubilize), a dibasic acid and a monobasic acid are mixed. It is also preferable to use them.
  • the blending amount of the component (A) is preferably 20% by mass or more and 40% by mass or less, more preferably 25% by mass or more and 35% by mass or less, based on the total amount of the water-soluble metalworking fluid.
  • the blending amount of the component (A) is less than 20% by mass, the synergistic effect (formation of salt) with the component (B) described later is poor, and there is a possibility that the lubricity cannot be sufficiently exhibited when the oil agent is diluted with water. There is.
  • the blending amount of the component (A) exceeds 40% by mass, the blending amount is too large with respect to the component (B) described later, and the lubricity as a metalworking fluid cannot be sufficiently exhibited.
  • the component (B) is trialkanolamine and contributes to improvement of lubricity and reduction of odor.
  • the three alkanol groups may be the same or different, but each carbon number is preferably 1 or more and 10 or less. If there is an alkanol group having more than 10 carbon atoms, the water solubility is lowered, which is not preferable. Moreover, it is preferable that the total carbon number of three alkanol groups is 3-12. If the total number of carbon atoms of the three alkanol groups is less than 3, odor may be generated, which is not preferable. On the other hand, if the total number of carbon atoms of the three alkanol groups is 13 or more, the water solubility decreases, which is not preferable. Examples of such alkanolamines include triethanolamine, tri-n-propanolamine, tri-i-propanolamine, and tri-n-butanolamine. Triethanolamine is preferable in terms of water solubility. preferable.
  • the blending amount of the component (B) is preferably 20% by mass or more and 40% by mass or less, and more preferably 25% by mass or more and 35% by mass or less based on the total amount of the water-soluble metalworking fluid.
  • the blending amount of the component (B) is less than 20% by mass, the synergistic effect (formation of salt) with the component (A) is poor, and the lubricity may not be sufficiently exhibited when the oil agent is diluted with water.
  • the blending amount of the component (B) exceeds 40% by mass, the blending amount is too large with respect to the component (A), and the lubricity as a metalworking fluid cannot be sufficiently exhibited.
  • the component (C) is a water-soluble polymer, and imparts lubricity to the metal surface when the oil agent is diluted with water and used as a metal processing oil agent in metal processing. Furthermore, when the metal working fluid of the present invention is applied to a metal plate coated with a hydrophilic substance, it functions to control the solubility of the hydrophilic substance.
  • the water-soluble polymer that can be used as the component (C) is not particularly limited as long as the mass average molecular weight is 200 or more. Therefore, the water-soluble polymer in the present invention includes those having a molecular weight that is generally not recognized as a polymer.
  • the preferred mass average molecular weight of the water-soluble polymer in the present invention is 200 or more and 70,000 or less, and more preferably 250 or more and 70,000 or less. When the mass average molecular weight is less than 200, the above-described effects cannot be sufficiently achieved. Such a mass average molecular weight can be measured, for example, by gel chromatography.
  • water-soluble polymer examples include polyalkylene glycol, polyvinyl alcohol, polyvinyl amine, polyvinyl pyrrolidone, polyethylene imine, and polyacrylamide as synthetic polymers.
  • Natural water-soluble polymers include agar, alginic acids (alginic acid, alginate), carrageenan, xanthan gum, native gellan gum, deacylated gellan gum, macrohomopsis gum, curdlan, pullulan, galactomannan (guar gum, locust Bean gum, tara gum, cassia gum, etc.), tamarind seed gum, psyllium seed gum, glucomannan, tragacanth gum, karaya gum, gum arabic, gati gum, pectin, water-soluble hemicellulose, soybean polysaccharide, methylcellulose (MC), hydroxypropylcellulose (HPC) Cellulose derivatives such as hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), carboxymethylcellulose (CMC) sodium, hydroxy
  • polyalkylene glycol is preferable because the molecular weight and water solubility can be easily controlled.
  • Polyalkylene glycols having various structures can be used.
  • R 1 is a hydrogen atom, a hydrocarbyl group having 1 to 10 carbon atoms, an oxygen-containing hydrocarbyl group having 2 to 10 carbon atoms, an acyl group having 2 to 10 carbon atoms, and a carbon number 1 having 2 to 6 bonding parts
  • R 2 is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms
  • R 3 is a hydrogen atom, a hydrocarbyl group having 1 to 10 carbon atoms, an oxygen-containing hydrocarbyl group having 2 to 10 carbon atoms
  • n1 is an integer of 1 to 6
  • m1 is a number 1 having 2 to 6
  • the hydrocarbyl group in R 1 and R 3 may be linear, branched or cyclic.
  • Specific examples of the hydrocarbyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, various butyl groups, various pentyl groups, various hexyl groups, various heptyl groups, various octyl groups, various nonyl groups, and various decyl groups.
  • alkyl groups such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group.
  • the preferred hydrocarbyl group has 1 to 6 carbon atoms.
  • the oxygen-containing hydrocarbyl group include a tetrahydrofurfuryl group.
  • the alkyl group part of the acyl group in R 1 and R 3 may be linear, branched or cyclic.
  • specific examples of the alkyl group portion of the acyl group various groups having 1 to 9 carbon atoms exemplified as specific examples of the alkyl group can be exemplified.
  • R 1 and R 3 are both hydrocarbyl groups, oxygen-containing hydrocarbyl groups, or acyl groups, R 1 and R 3 may be the same or different from each other.
  • n1 is 2 or more, a plurality of R 3 in one molecule may be the same or different.
  • R 1 is a hydrocarbyl group having 1 to 10 carbon atoms having 2 to 6 bonding sites
  • the hydrocarbyl group may be a chain or a cyclic one.
  • the hydrocarbyl group having two bonding sites include alkylene such as ethylene group, propylene group, butylene group, pentylene group, hexylene group, heptylene group, octylene group, nonylene group, decylene group, cyclopentylene group, and cyclohexylene group. Groups.
  • hydrocarbyl group having 3 to 6 binding sites examples include trimethylolpropane, glycerin, pentaerythritol, sorbitol; 1,2,3-trihydroxycyclohexane; 1,3,5-trihydroxycyclohexane
  • excluded the hydroxyl group from alcohol can be mentioned.
  • R 2 in the formula (1) is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and examples of the oxyalkylene group of the repeating unit include an oxyethylene group, an oxypropylene group, and an oxybutylene group.
  • the oxyalkylene groups in one molecule may be the same or two or more oxyalkylene groups may be contained, but those containing at least an oxypropylene unit in one molecule are preferred, and in particular, oxyalkylene units. Those containing 50 mol% or more of oxypropylene units are preferred.
  • N1 in the formula (1) is an integer of 1 to 6, and is determined according to the number of R 1 binding sites.
  • n 1 is 1, and when R 1 is an aliphatic hydrocarbon group having 2, 3, 4, 5 and 6 binding sites, n 1 is 2, 3 respectively. 4, 5 and 6. Further, m1 is a number with an average value of m1 ⁇ n1 being 6 to 80.
  • the polyalkylene glycol represented by the formula (1) includes a polyalkylene glycol having a hydroxyl group at the terminal.
  • Specific examples of the polyalkylene glycol include polypropylene glycol, polyethylene glycol, pentaerythritol ether of polyethylene glycol, and polyoxypropylene-polyoxyethylene copolymer.
  • a copolymer composed of a polyoxypropylene (PO) unit and a polyoxyethylene (EO) unit either a random polymer or a block polymer may be used.
  • PO polyoxypropylene
  • EO polyoxyethylene
  • the blending amount of the water-soluble polymer as the component (C) is preferably 1 to 15% by mass, more preferably 5 to 10% by mass based on the total amount of the oil agent. If the blending amount is less than 1% by mass, a friction reducing effect cannot be expected, which is not preferable. On the other hand, if the blending amount exceeds 15% by mass, an effect cannot be expected for the blending amount, which is not economical.
  • Component (D) is water for preparing the present oil agent (stock solution) and may be tap water, but it is preferable to use distilled water or ion-exchanged water.
  • the proportion of water for preparing the stock solution is preferably 10 to 80% by mass. When the proportion of water is less than 10% by mass, it becomes difficult to dissolve the components (A) to (C), and the preparation of the stock solution becomes complicated. Moreover, when the ratio of the water for stock solution preparation exceeds 80 mass%, the storage amount and transport amount as stock solution will become excessive, and handling property will fall. Therefore, the amount of water in the stock solution is preferably 20 to 60% by mass.
  • the water-soluble metalworking fluid (stock solution) of the present invention is used by diluting 2 to 200 times (volume ratio), preferably 5 to 100 times with water.
  • the water-soluble metalworking fluid of the present invention may further contain an acidic phosphate ester or phosphite ester from the viewpoint of improving lubricity.
  • the acidic phosphate ester include 2-ethylhexyl acid phosphate, ethyl acid phosphate, butyl acid phosphate, oleyl acid phosphate, tetracosyl acid phosphate, isodecyl acid phosphate, lauryl acid phosphate, tridecyl acid phosphate, stearyl acid phosphate , Isostearyl acid phosphate and the like.
  • phosphites examples include triethyl phosphite, tributyl phosphite, triphenyl phosphite, tricresyl phosphite, tri (nonylphenyl) phosphite, tri (2-ethylhexyl) phosphite, tridecyl phosphite, tridecyl phosphite Examples thereof include lauryl phosphite, triisooctyl phosphite, diphenylisodecyl phosphite, tristearyl phosphite, and trioleyl phosphite. These acidic phosphate esters and phosphite esters may be used alone or in combination with each other, but the total amount added to the oil is preferably about 1 to 15% by mass.
  • the water-soluble metalworking fluid of the present invention can further contain a metal deactivator (corrosion-resistant agent), an antioxidant, an oily agent and an antifoaming agent as long as the object of the present invention is not impaired.
  • a metal deactivator corrosion-resistant agent
  • an antioxidant an oily agent
  • an antifoaming agent as long as the object of the present invention is not impaired.
  • the metal deactivator include benzotriazole, imidazoline, pyrimidine derivatives, thiadiazole, thiadiazole and the like. One of these may be used alone, or two or more may be used in combination.
  • the blending amount in the oil is preferably about 0.01 to 1% by mass based on the total amount of the oil.
  • phenolic antioxidants and amine antioxidants can be used as the antioxidant.
  • examples of phenolic antioxidants include 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol; 2,6-di-tert-butyl-4-ethylphenol; 2,4,6-tri-tert-butylphenol.
  • 2,6-di-tert-butyl-4-hydroxymethylphenol 2,6-di-tert-butylphenol; 2,4-dimethyl-6-tert-butylphenol; 2,6-di-tert-butyl-4 -(N, N-dimethylaminomethyl) phenol; 2,6-di-tert-amyl-4-methylphenol; n-octadecyl 3- (4-hydroxy-3,5-di-tert-butylphenyl) propionate, etc.
  • Monocyclic phenols 4,4′-methylenebis (2,6-di-tert-butylphenol); 4,4′-isopropyl Redenbis (2,6-di-tert-butylphenol); 2,2'-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenol); 4,4'-bis (2,6-di-tert-butylphenol); 4 2,4'-bis (2-methyl-6-tert-butylphenol); 2,2'-methylenebis (4-ethyl-6-tert-butylphenol); 4,4'-butylidenebis (3-methyl-6-tert-butyl-) Butylphenol); 2,2'-thiobis (4-methyl-6-tert-butylphenol); 4,4'-thiobis (3-methyl-6-tert-butylphenol) and the like.
  • amine-based antioxidants include diphenylamine-based compounds, specifically diphenylamine and monooctyldiphenylamine; monononyldiphenylamine; 4,4′-dibutyldiphenylamine; 4,4′-dihexyldiphenylamine; 4,4′-dioctyl.
  • the diphenylamine type is more preferable than the naphthylamine type in view of the effect, and in particular, an alkylated diphenylamine having an alkyl group having 3 to 20 carbon atoms, particularly 4,4′-di (C 3 -C 20 alkyl).
  • Diphenylamine is preferred.
  • 1 type (s) or 2 or more types chosen from the said phenolic antioxidant and amine antioxidant can be used as antioxidant.
  • the blending amount is about 0.01 to 5% by mass on the basis of the total amount of the composition in terms of the balance between the antioxidant effect and economic efficiency.
  • 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.
  • ester compounds such as polyol esters, sorbitan esters, and glycerides
  • amine compounds such as aliphatic amines.
  • antifoaming agent include methyl silicone oil, fluorosilicone oil, and polyacrylate.
  • 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 punching, cutting, grinding, polishing, drawing, drawing, It can be suitably used in various metal processing fields such as rolling.
  • the water-soluble metalworking fluid of the present invention is excellent in lubricity regardless of the dilution concentration, not only soft aluminum plates such as aluminum fin materials but also hard iron plates such as carbon steel (S45C thin plate, etc.) Is also suitable. Furthermore, even if the surface of the aluminum fin material or the like is coated with a hydrophilic substance, the lubricity is not impaired.
  • Polyalkylene glycol A A block copolymer represented by (EO) n- (PO) m- (EO) n was used.
  • (EO) n is made of a polymer of ethylene oxide
  • (PO) m is made of a polymer of propylene oxide.
  • n is about 5 and m is about 35. Both terminal groups are hydroxyl groups.
  • Polyalkylene glycol B (Nihon Emulsifier Co., Ltd. PNT-40) Polyethylene glycol pentaerythritol ether was used.
  • Test machine Reciprocating friction tester (Orientec Co., Ltd.)
  • Test piece Pre-coated aluminum fin material for heat exchanger (Polyethylene glycol is applied to the surface as a hydrophilic film)
  • Test conditions Liquid temperature: 70 ° C Load: 3kgf (29N)
  • a friction coefficient is an average value when measuring about three test pieces each in an Example, a comparative example, and a reference example.
  • the metalworking fluid of the present invention uses a predetermined water-soluble metalworking fluid diluted with water, so that when applied to an aluminum fin material, the fin material surface has a hydrophilic film. Even if it does, it exhibits excellent lubricity.
  • the water-soluble metalworking fluid of the present invention has no problem with the stock solution stability and the diluted solution stability after dilution with water.
  • the oil agents of Comparative Examples 1 to 3 lacking at least one of the component (A), the component (B), and the component (C), which are essential components in the present invention are used after diluted with water. In addition, none of them can exhibit lubricity.
  • the metal working fluid of the present invention can be suitably used for forming metal plates such as aluminum and iron.

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Abstract

　下記の（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分および（Ｄ）成分を配合してなることを特徴とする水溶性金属加工油剤。 （Ａ）炭素数８以上１８以下のカルボン酸 （Ｂ）トリアルカノールアミン （Ｃ）質量平均分子量が２００以上である水溶性ポリマー （Ｄ）水

Description

金属加工油剤
　本発明は、金属材料を成形加工する際に使用される金属加工油剤に関する。
　従来、アルミニウム板や鉄板などの金属板を成形加工する際には、揮発性のオイル系金属加工油剤が潤滑剤として使用されてきた。また、各種熱交換機等のフィン材として使用されるアルミニウム板には、親水性を向上させるために、水分散性シリカ化合物等を表面に塗布したものが広く使用されている。さらに、この表面層を保護するために、親水性であるポリエチレングリコールを塗布したアルミニウム板も提案されている（特許文献１参照）。
　一方、オイル系金属加工油剤は、乾燥性が十分ではなく熱風による高温乾燥が必要であるため、火災防止への対応も必要である。また、ＶＯＣ（Volatile Organic Compounds：揮発性有機化合物）による作業者や環境への負荷も問題となる。そこで、冷却性、浸潤性に優れ、火災の危険がなく、環境への負荷も低い水溶性金属加工油剤が多用されるようになってきた。そして、前記したような親水性表面を有するアルミニウム板に対しても水溶性金属加工油剤が用いられる場合がある。
特開平０９－０１４８８８号公報
　しかしながら、オイル系金属加工油剤であれば、前記した親水性表面を侵すことはないが、水溶性金属加工油剤は水で希釈されて使用されるため、金属板表面の親水性物質を溶解してしまい、成形加工時の金属表面の滑り性を悪化させてしまうおそれがある。
　そこで本発明は、親水性表面を有する金属材料に対しても、表面の親水性を阻害することなく十分な潤滑性を保つことができ、金属材料の加工性能に優れる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、下記のような金属加工油剤を提供するものである。
（１）下記の（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分および（Ｄ）成分を配合してなることを特徴とする水溶性金属加工油剤。
（Ａ）炭素数８以上１８以下のカルボン酸
（Ｂ）トリアルカノールアミン
（Ｃ）質量平均分子量が２００以上である水溶性ポリマー
（Ｄ）水
（２）上述の（１）に記載の水溶性金属加工油剤において、前記各成分の配合量が該水溶性金属加工油剤全量基準で下記の通りであることを特徴とする水溶性金属加工油剤。
（Ａ）成分：２０質量％以上、４０質量％以下
（Ｂ）成分：２０質量％以上、４０質量％以下
（Ｃ）成分：１質量％以上、１５質量％以下
（Ｄ）成分：１０質量％以上、８０質量％以下
（３）上述の（１）または（２）に記載の水溶性金属加工油剤において、前記（Ｃ）成分が非イオン系界面活性剤であることを特徴とする水溶性金属加工油剤。
（４）上述の（３）に記載の水溶性金属加工油剤において、前記非イオン系界面活性剤がポリアルキレングリコール構造を有することを特徴とする水溶性金属加工油剤。
（５）上述の（１）から（４）までのいずれか１つに記載の水溶性金属加工油剤において、さらに、酸性リン酸エステル、亜リン酸エステルおよび金属不活性化剤のうち少なくともいずれか１種を配合してなることを特徴とする水溶性金属加工油剤。
（６）上述の（１）から（５）までのいずれか１つに記載の水溶性金属加工油剤に対し、容量比で２～２００倍の水で希釈したことを特徴とする金属加工油剤。
（７）上述の（６）に記載の金属加工油剤がアルミニウム加工用であることを特徴とする金属加工油剤。
　本発明の水溶性金属加工油剤は、水で希釈して用いることにより、各種の金属材料に対して優れた潤滑性および加工性能を発揮する。特にアルミニウムフィンの塑性加工用として優れている。また、アルミニウムフィンの表面に親水性樹脂が被覆されていても十分な潤滑性を維持できる。
　本発明の水溶性金属加工油剤（以下、単に「油剤」ともいう）は、水に希釈して各種の金属加工に用いるための原液であり、以下の（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分および（Ｄ）成分を配合してなるものである。
（Ａ）炭素数８以上１８以下のカルボン酸
（Ｂ）トリアルカノールアミン
（Ｃ）質量平均分子量が２００以上である水溶性ポリマー
（Ｄ）水
　（Ａ）成分は、炭素数８以上１８以下、好ましくは炭素数１０以上１６以下のカルボン酸である。炭素数が７以下であると、摩擦低減効果が低下してしまい好ましくない。一方、炭素数を１９以上としても、摩擦低減効果の向上は期待できず経済上も好ましくない。
　カルボン酸としては、モノカルボン酸でもポリカルボン酸（二塩基酸等）でもよい。また、カルボン酸としては芳香族カルボン酸と脂肪酸があるが、水溶性および潤滑性の観点より脂肪酸（脂肪族カルボン酸）が好適である。カルボン酸としては、飽和脂肪酸でも不飽和脂肪酸でもよい。
　具体的には、飽和脂肪酸として、カプリル酸（オクタン酸）、ペラルゴン酸（ノナン酸）、カプリン酸（デカン酸）、ラウリン酸（ドデカン酸）、ミリスチン酸 （テトラデカン酸）、パルミチン酸（ヘキサデカン酸）、マルガリン酸（ヘプタデカン酸）、ステアリン酸（オクタデカン酸）などが挙げられる。また、これらの脂肪酸は、直鎖構造に限らずイソオクタン酸やネオデカン酸のようにすべての分岐型異性体を含む。不飽和脂肪酸としては、オクテン酸、デセン酸、ドコセン酸、オレイン酸などが挙げられる。直鎖構造に限らずすべての分岐型異性体を含むことは飽和脂肪酸と同様である。
　油剤を水で希釈して使用する際の消泡性および硬水安定性の観点からは、炭素原子数８～１２のラウリン酸、カプロン酸、ノナン酸、イソノナン酸、デカン酸、ネオデカン酸（オクタン酸、ノナン酸およびデカン酸の混合物）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。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）にも優れている。
　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、原液の安定性（不溶化しにくいこと）の観点からは、二塩基酸と一塩基酸とを混合して使用することも好ましい。
　（Ａ）成分の配合量は、水溶性金属加工油剤全量基準で、２０質量％以上、４０質量％以下であることが好ましく、２５質量％以上、３５質量％以下であることがより好ましい。（Ａ）成分の配合量が２０質量％未満であると、後述する（Ｂ）成分との相乗効果（塩の形成）に乏しく、油剤を水で希釈した際に潤滑性が十分に発揮できないおそれがある。一方、（Ａ）成分の配合量が４０質量％を超えると、後述する（Ｂ）成分に対して配合量が多すぎ、やはり金属加工油剤としての潤滑性を十分に発揮できない。
　（Ｂ）成分は、トリアルカノールアミンであり、潤滑性の向上と臭気の低減に寄与する。ここで、３つのアルカノール基は同じでも異なっていてもよいが、各々の炭素数は１以上１０以下であることが好ましい。炭素数が１０を超えるアルカノール基があると、水溶性が低下してしまい好ましくない。また、３つのアルカノール基の総炭素数は３以上１２以下であることが好ましい。３つのアルカノール基の総炭素数が３未満であると臭気の発生の恐れがあり好ましくない。一方、３つのアルカノール基の総炭素数が１３以上であると、水溶性が低下してしまい好ましくない。
　このようなアルカノールアミンとしては、例えば、トリエタノールアミン、トリ－ｎ－プロパノールアミン、トリ－i－プロパノールアミン、およびトリ－ｎ－ブタノールアミンなどが挙げられるが、水溶性の点でトリエタノールアミンが好ましい。
　（Ｂ）成分の配合量は、水溶性金属加工油剤全量基準で、２０質量％以上、４０質量％以下であることが好ましく、２５質量％以上、３５質量％以下であることがより好ましい。（Ｂ）成分の配合量が２０質量％未満であると、（Ａ）成分との相乗効果（塩の形成）に乏しく、油剤を水で希釈した際に潤滑性が十分に発揮できないおそれがある。一方、（Ｂ）成分の配合量が４０質量％を超えると、（Ａ）成分に対して配合量が多すぎ、やはり金属加工油剤としての潤滑性を十分に発揮できない。
　（Ｃ）成分は、水溶性ポリマーであり、油剤が水で希釈されて金属加工油剤として金属加工に使用される際に、金属表面に潤滑性を付与する。さらに、親水性物質がコーティングされた金属板に対して本発明の金属加工油剤が適用された際には、親水性物質の溶解性を制御する働きをする。
　（Ｃ）成分として使用可能な水溶性ポリマーは質量平均分子量が２００以上であれば特に制限されない。従って、本発明における水溶性ポリマーには、一般に高分子として認識されていない分子量のものも含まれる。本発明における水溶性ポリマーの好ましい質量平均分子量は、２００以上７０，０００以下であり、２５０以上７０，０００以下であることがより好ましい。質量平均分子量が２００未満であると、前記した効果を十分に奏することができない。なお、このような質量平均分子量は、例えばゲルクロマトグラフィーによって測定することができる。
　前記した水溶性ポリマーとしては、例えば、合成系高分子として、ポリアルキレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルアミン、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミン、およびポリアクリルアミドなどが挙げられる。また、天然系の水溶性ポリマーとしては、寒天、アルギン酸類（アルギン酸、アルギン酸塩）、カラギナン、キサンタンガム、ネイティブ型ジェランガム、脱アシル型ジェランガム、マクロホモプシスガム、カードラン、プルラン、ガラクトマンナン（グァーガム、ローカストビーンガム、タラガム、カシアガム等）、タマリンドシードガム、サイリウムシードガム、グルコマンナン、トラガントガム、カラヤガム、アラビアガム、ガティガム、ペクチン、水溶性ヘミセルロース、大豆多糖類、メチルセルロース（ＭＣ）、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）ナトリウム、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）等のセルロース誘導体、加工でん粉、未加工でん粉（生でん粉）、デキストリン、およびゼラチンなどが挙げられる。
　前記した水溶性ポリマーの中では、容易に分子量や水への溶解性を制御できる点でポリアルキレングリコールが好ましい。ポリアルキレングリコールとしては、種々の構造のものが使用可能である。例えば、下記式（１）で示される化合物が挙げられる。
　　Ｒ１－［（ＯＲ２）ｍ１－ＯＲ３］ｎ１　　　（１）
（式中、Ｒ１は水素原子、炭素数１～１０のヒドロカルビル基、炭素数２～１０の含酸素ヒドロカルビル基、炭素数２～１０のアシル基および結合部２～６個を有する炭素数１～１０のヒドロカルビル基のいずれかである。Ｒ２は炭素数２～４のアルキレン基、Ｒ３は水素原子、炭素数１～１０のヒドロカルビル基、炭素数２～１０の含酸素ヒドロカルビル基、および炭素数２～１０のアシル基のいずれかである。ｎ１は１～６の整数、ｍ１はｍ１×ｎ１の平均値が６～８０となる数を示す。）
　上記式（１）において、Ｒ１、Ｒ３におけるヒドロカルビル基は直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよい。該ヒドロカルビル基の具体例としては、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、イソプロピル基、各種ブチル基、各種ペンチル基、各種ヘキシル基、各種ヘプチル基、各種オクチル基、各種ノニル基、各種デシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などのアルキル基を挙げることができる。このヒドロカルビル基の炭素数が１０を超えると冷媒との相溶性が低下し、相分離を生じる場合がある。好ましいヒドロカルビル基の炭素数は１～６である。含酸素ヒドロカルビル基としては、例えば、テトラヒドロフルフリル基が挙げられる。
　また、Ｒ１、Ｒ３における該アシル基のアルキル基部分は直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよい。該アシル基のアルキル基部分の具体例としては、上記アルキル基の具体例として挙げた炭素数１～９の種々の基を同様に挙げることができる。
　Ｒ１およびＲ３が、いずれもヒドロカルビル基、含酸素ヒドロカルビル基、またはアシル基である場合には、Ｒ１とＲ３は同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。
　さらにｎ１が２以上の場合には、１分子中の複数のＲ３は同一であってもよいし、異なっていてもよい。
　Ｒ１が結合部位２～６個を有する炭素数１～１０のヒドロカルビル基である場合、このヒドロカルビル基は鎖状のものであってもよいし、環状のものであってもよい。結合部位２個を有するヒドロカルビル基としては、例えばエチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基などのアルキレン基が挙げられる。また、結合部位３～６個を有するヒドロカルビル基としては、例えばトリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビトール；１，２，３－トリヒドロキシシクロヘキサン；１，３，５－トリヒドロキシシクロヘキサンなどの多価アルコールから水酸基を除いた残基を挙げることができる。
　前記式（１）中のＲ２は炭素数２～４のアルキレン基であり、繰り返し単位のオキシアルキレン基としては、オキシエチレン基、オキシプロピレン基、オキシブチレン基が挙げられる。１分子中のオキシアルキレン基は同一であってもよいし、２種以上のオキシアルキレン基が含まれていてもよいが、１分子中に少なくともオキシプロピレン単位を含むものが好ましく、特にオキシアルキレン単位中に５０モル％以上のオキシプロピレン単位を含むものが好適である。
　前記式（１）中のｎ１は１～６の整数で、Ｒ１の結合部位の数に応じて定められる。例えばＲ１がアルキル基やアシル基の場合、ｎ１は１であり、Ｒ１が結合部位２、３、４、５および６個を有する脂肪族炭化水素基である場合、ｎ１はそれぞれ２、３、４、５および６となる。また、ｍ１はｍ１×ｎ１の平均値が６～８０となる数である。
　前記式（１）で示されるポリアルキレングリコールは、末端に水酸基を有するポリアルキレングリコールを包含するものである。ポリアルキレングリコールの具体例としては、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールのペンタエリスリトールエーテル、およびポリオキシプロピレン－ポリオキシエチレン共重合体などが挙げられる。なお、ポリオキシプロピレン（ＰＯ）単位とポリオキシエチレン（ＥＯ）単位とからなる共重合体の場合、ランダム重合体あるいはブロック重合体のいずれでもよい。
　上述したポリアルキレングリコールとしては、非イオン型（ノニオン型）界面活性剤として知られているもののうち、質量平均分子量が２００以上のものを好適に使用することができる。
　本発明において、（Ｃ）成分である水溶性ポリマーの配合量は、油剤全量基準で１～１５質量％であることが好ましく、より好ましくは５～１０質量％である。配合量が１質量％未満であると、摩擦低減効果が期待できなくなり好ましくない。一方、配合量が１５質量％を超えると配合量の割には効果が期待できず経済上も好ましくない。
　（Ｄ）成分は、本油剤（原液）調製用の水であり、水道水でもよいが、蒸留水あるいはイオン交換水を用いることが好ましい。原液調製用の水の割合は１０～８０質量％が好ましい。水の割合が１０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８０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。それ故、原液における、水の配合量は、２０～６０質量％であることが好ましい。
　なお、本発明の水溶性金属加工油剤（原液）は、水で２～２００倍（容量比）、好ましくは５～１００倍に希釈されて使用される。
　本発明の水溶性金属加工油剤には、潤滑性向上の観点より、さらに酸性リン酸エステルや亜リン酸エステルを配合してもよい。
　酸性リン酸エステルとしては、例えば、２－エチルヘキシルアシッドホスフェート、エチルアシッドホスフェート、ブチルアシッドホスフェート、オレイルアシッドホスフェート、テトラコシルアシッドホスフェート、イソデシルアシッドホスフェート、ラウリルアシッドホスフェート、トリデシルアシッドホスフェート、ステアリルアシッドホスフェート、イソステアリルアシッドホスフェートなどを挙げることができる。
　亜リン酸エステルとしては、例えばトリエチルホスファイト、トリブチルホスファイト、トリフェニルホスファイト、トリクレジルホスファイト、トリ（ノニルフェニル）ホスファイト、トリ（２－エチルヘキシル）ホスファイト、トリデシルホスファイト、トリラウリルホスファイト、トリイソオクチルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、トリステアリルホスファイト、トリオレイルホスファイトなどを挙げることができる。
　これらの酸性リン酸エステルや亜リン酸エステルは、各々単独でも両者を混ぜて配合してもよいが、本油剤への配合量は、合計量で１～１５質量％程度が好ましい。
　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さらに金属不活性化剤（耐腐食剤）、酸化防止剤、油性剤および消泡剤を配合することができる。
　金属不活性化剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール、イミダゾリン、ピリミジン誘導体、チアジアゾール、およびチアジアゾール等が挙げられる。これらの１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。油剤への配合量は油剤全量基準で０．０１～１質量％程度が好ましい。
　酸化防止剤としては、従来公知のフェノール系酸化防止剤やアミン系酸化防止剤を用いることができる。
　フェノール系酸化防止剤としては、例えば２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－メチルフェノール；２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－エチルフェノール；２，４，６－トリ－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール；２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－ヒドロキシメチルフェノール；２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール；２，４－ジメチル－６－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール；２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－（Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノメチル）フェノール；２，６－ジ－ｔｅｒｔ－アミル－４－メチルフェノール；ｎ－オクタデシル３－（４－ヒドロキシ－３，５－ジ－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）プロピオネートなどの単環フェノール類、４，４’－メチレンビス（２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール）；４，４’－イソプロピリデンビス（２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール）；２，２’－メチレンビス（４－メチル－６－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール）；４，４’－ビス（２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール）；４，４’－ビス（２－メチル－６－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール）；２，２’－メチレンビス（４－エチル－６－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール）；４，４’－ブチリデンビス（３－メチル－６－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール）；２，２’－チオビス（４－メチル－６－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール）；４，４’－チオビス（３－メチル－６－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール）などの多環フェノール類などが挙げられる。
アミン系酸化防止剤としては、例えばジフェニルアミン系のもの、具体的にはジフェニルアミンやモノオクチルジフェニルアミン；モノノニルジフェニルアミン；４，４’－ジブチルジフェニルアミン；４，４’－ジヘキシルジフェニルアミン；４，４’－ジオクチルジフェニルアミン；４，４’－ジノニルジフェニルアミン；テトラブチルジフェニルアミン；テトラヘキシルジフェニルアミン；テトラオクチルジフェニルアミン；テトラノニルジフェニルアミンなどの炭素数３～２０のアルキル基を有するアルキル化ジフェニルアミンなど、及びナフチルアミン系のもの、具体的にはα－ナフチルアミン；フェニル－α－ナフチルアミン、さらにはブチルフェニル－α－ナフチルアミン；ヘキシルフェニル－α－ナフチルアミン；オクチルフェニル－α－ナフチルアミン；ノニルフェニル－α－ナフチルアミンなどの炭素数３～２０のアルキル置換フェニル－α－ナフチルアミンなどが挙げられる。これらの中で、ナフチルアミン系よりジフェニルアミン系の方が、効果の点から好ましく、特に炭素数３～２０のアルキル基を有するアルキル化ジフェニルアミン、とりわけ４，４’－ジ（Ｃ3～Ｃ20アルキル）ジフェニルアミンが好適である。
　本発明においては、酸化防止剤として、前記フェノール系酸化防止剤及びアミン系酸化防止剤の中から選ばれる１種又は２種以上を用いることができる。また、その配合量は、酸化防止効果および経済性のバランスなどの面から、組成物全量基準で、０．０１～５質量％程度である。
　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。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。
　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、打抜き加工、切削加工、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、潤滑性に優れるため、アルミフィン材のような柔らかいアルミニウム板はもちろん、炭素鋼のような硬い鉄板（Ｓ４５Ｃ薄板等）に対しても好適である。さらに、アルミフィン材等の表面に親水性物質がコーティングされていても潤滑性を損なうことがない。
　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１～２、比較例１～３、参考例〕
　表１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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　１）ポリアルキレングリコールＡ
　（ＥＯ）ｎ－（ＰＯ）ｍ－（ＥＯ）ｎで示されるブロック型共重合体を用いた。ここで、（ＥＯ）ｎはエチレンオキサイドの重合体からなり、（ＰＯ）ｍは、プロピレンオキサイドの重合体からなる。ｎは、約５であり、ｍは約３５である。なお、両末端基とも水酸基である。
　２）ポリアルキレングリコールＢ（株式会社日本乳化剤社製　ＰＮＴ－４０）
　ポリエチレングリコールペンタエリスリトールエーテルを用いた。
　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に示す。
（１）潤滑性（摩擦係数）
　参考例を除き、原液をイオン交換水で５０倍（容量比）に希釈した後、試験片に塗布して、下記に示す往復動摩擦試験により動摩擦係数（μ）を求めた。なお、参考例として、イオン交換水だけを用いた試験も行った。
＜往復動摩擦試験＞
　試験機　：往復動摩擦試験機（株式会社オリエンテック社製）
　試験片　：熱交換器用プレコートアルミニウムフィン材
　　　　　　（表面に親水性膜としてポリエチレングリコールが塗布）
　試験条件：
　　液温：７０℃
　　荷重：３ｋｇｆ（２９Ｎ）
　　摺動速度：２０ｍｍ／ｓ
　　振幅：５０ｍｍ
　この条件で、摺動１回目の最も高い摩擦係数を読み取った。なお、摩擦係数は、実施例、比較例および参考例とも各々３枚の試験片について測定したときの平均の値である。
（２）原液安定性
　ビーカー内に原液の各成分を入れ、スターラーで攪拌しながら混合させ均一な溶液とした。溶液を１晩静置した後、ビーカー中の溶液の様子を目視で観察し、以下の基準で原液安定性を評価した。
　　Ａ：溶解している。
　　Ｂ：分散している（曇りがある）
　　Ｃ：固まっている。
（３）希釈液安定性
　ビーカー内に原液の各成分を入れ、スターラーで攪拌しながら混合させ均一な溶液とした（原液調製）。１００ｍＬメスシリンダーに９８ｍＬの水を入れ、次に原液２ｍＬを加えて希釈した。メスシリンダーを３回上下に振った後、溶液を１晩静置した。メスシリンダー中の溶液の様子を目視で観察し、以下の基準で希釈液安定性を評価した。
　　Ａ：溶解している。
　　Ｂ：分散している（曇りがある）
〔評価結果〕
　表１の結果より、本発明の金属加工油剤は、所定の水溶性金属加工油剤を水で希釈して使用しているので、アルミニウムフィン材に適用した場合、フィン材表面が親水性膜を有していても優れた潤滑性を発揮する。また、本発明の水溶性金属加工油剤は、原液安定性や、水で希釈後の希釈液安定性にも問題がない。
　一方、本発明における必須の構成要素である（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分の少なくともいずれかを欠いている比較例１～３の油剤は、水で希釈して使用した場合に、いずれも潤滑性を発揮できていない。
　本発明の金属加工油剤は、アルミニウムや鉄などの金属板の成形加工用として好適に利用できる。

Claims (7)

  1. 　下記の（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分および（Ｄ）成分を配合してなる
    　ことを特徴とする水溶性金属加工油剤。
    （Ａ）炭素数８以上１８以下のカルボン酸
    （Ｂ）トリアルカノールアミン
    （Ｃ）質量平均分子量が２００以上である水溶性ポリマー
    （Ｄ）水
  2. 　請求項１に記載の水溶性金属加工油剤において、
    　前記各成分の配合量が該水溶性金属加工油剤全量基準で下記の通りである
    　ことを特徴とする水溶性金属加工油剤。
    （Ａ）成分：２０質量％以上、４０質量％以下
    （Ｂ）成分：２０質量％以上、４０質量％以下
    （Ｃ）成分：１質量％以上、１５質量％以下
    （Ｄ）成分：１０質量％以上、８０質量％以下
  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（Ｃ）成分が非イオン系界面活性剤である
    　ことを特徴とする水溶性金属加工油剤。
  4. 　請求項３に記載の水溶性金属加工油剤において、
    　前記非イオン系界面活性剤がポリアルキレングリコール構造を有する
    　ことを特徴とする水溶性金属加工油剤。
  5. 　請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の水溶性金属加工油剤において、
    　さらに、酸性リン酸エステル、亜リン酸エステルおよび金属不活性化剤のうち少なくともいずれか１種を配合してなる
    　ことを特徴とする水溶性金属加工油剤。
  6. 　請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の水溶性金属加工油剤に対し、
    　容量比で２～２００倍の水で希釈した
    　ことを特徴とする金属加工油剤。
  7. 　請求項６に記載の金属加工油剤がアルミニウム加工用である
    　ことを特徴とする金属加工油剤。
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