WO2016158534A1 - 切削・研削加工油組成物 - Google Patents

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    • B24B21/12—Machines or devices using grinding or polishing belts; Accessories therefor for grinding plane surfaces involving a contact wheel or roller pressing the belt against the work
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    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M169/00—Lubricating compositions characterised by containing as components a mixture of at least two types of ingredient selected from base-materials, thickeners or additives, covered by the preceding groups, each of these compounds being essential
    • C10M169/04—Mixtures of base-materials and additives

Definitions

  • the present invention relates to a cutting / grinding oil composition and a cutting / grinding method using the cutting / grinding oil composition.
  • Cutting or grinding oil is required to improve cutting and grinding performance in order to efficiently grind a lot and improve productivity.
  • the production of special stainless steel with high corrosion resistance has increased, but since they are hard and difficult to grind, further improvement in cutting or grinding performance is required.
  • grinding of stainless steel or the like is generally performed by a grinding belt to which abrasive grains are bonded.
  • the grinding amount of the grinding belt decreases, and replacement is performed at that time. Therefore, cutting or grinding oil is also required to make a cutting or grinding tool such as a belt difficult to wear and to prolong the tool life.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose a grinding oil composition in which ultrafine sodium carbonate or metal borate hydrate is blended in addition to elemental sulfur.
  • Patent Document 3 discloses a grinding oil composition in which a surfactant is blended with simple sulfur in order to increase the blending amount of simple sulfur.
  • the ultrafine particle sodium carbonate described in Patent Document 1 is usually mixed with sodium sulfonate at a high concentration and is commercially available as an overbased sodium sulfonate.
  • cutting or grinding oils are generally blended with an active organic sulfur compound in order to improve cutting or grinding performance.
  • the active organic sulfur compound is generally a sulfurized compound prepared by reacting an unsaturated hydrocarbon compound with a mixture of sulfur and hydrogen sulfide, etc. in the presence of a catalyst at a pressure higher than atmospheric pressure. Since the sulfurized compound thus adjusted has oil solubility, it can be blended in a relatively large amount with the base oil.
  • the processing oils described in Patent Documents 1 to 3 contain a metal salt such as overbased sodium sulfonate or a surfactant, emulsification or gelation easily occurs when water is mixed, and water separation is ensured. It can be difficult to do.
  • the processing oil containing the active organic sulfur compound can improve the cutting or grinding performance and the service life of the processing tool by adding a large amount of the active organic sulfur compound without deteriorating the water separability.
  • the problem of odor is likely to occur when blended in a large amount.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide cutting or grinding performance of a tool such as a grinding belt while properly dissolving the blended components in the base oil.
  • An object of the present invention is to provide a cutting / grinding oil composition capable of improving the life, low odor, and water separation, and a cutting / grinding method using the cutting / grinding oil composition.
  • the present invention provides the following cutting and grinding oil compositions. Based on the total amount of the composition, (A) lubricating base oil 60 to 97% by mass, (B) elemental sulfur 0.1 to 0.7% by mass, (C) sulfurized fat and oil 0.05 to 20% by mass, and (D ) A cutting / grinding oil composition comprising 0.1 to 7% by mass of a polysulfide compound.
  • the present invention also provides the following cutting / grinding method and method for producing the cutting / grinding oil composition.
  • a cutting / grinding method of cutting or grinding a metal using the above-described cutting / grinding oil composition Based on the total amount of the composition, (A) 60 to 97% by mass of the lubricating base oil, (B) 0.1 to 0.7% by mass of simple sulfur, (C) 0.05 to 20% by mass of sulfurized fat and oil, and ( D) A method for producing a cutting / grinding oil composition, comprising 0.1 to 7% by mass of a polysulfide compound to obtain a cutting / grinding oil composition.
  • a cutting / grinding processing oil in which all of the blended components are appropriately dissolved in the base oil, and the cutting or grinding performance, tool life, low odor, and water separation properties are all good.
  • a composition and a cutting / grinding method using the cutting / grinding oil composition can be provided.
  • the cutting / grinding oil composition according to an embodiment of the present invention is based on the total amount of the composition (A) lubricating base oil 60 to 97% by mass, (B) simple sulfur 0.1 to 0.7% by mass. (C) 0.05 to 20% by mass of sulfurized oil and fat, and (D) 0.1 to 7% by mass of a polysulfide compound.
  • a cutting / grinding method according to an embodiment of the present invention is a method for cutting or grinding a metal using the above-described cutting / grinding oil composition.
  • the “cutting / grinding oil composition” means a processing oil composition used as a cutting oil or a grinding oil.
  • the cutting / grinding oil composition of the present embodiment by using a small amount of simple sulfur and a predetermined amount of sulfurized fat and polysulfide compound, sulfur is precipitated at a low temperature, or the working environment is odor at a high temperature.
  • sulfur is precipitated at a low temperature, or the working environment is odor at a high temperature.
  • the tool life of a grinding belt or the like can be extended.
  • processing oil composition each component used in the cutting / grinding processing oil composition (hereinafter also referred to as “processing oil composition”) will be described in more detail.
  • (A) Lubricating base oil In the cutting / grinding oil composition of the present embodiment, (A) the lubricating base oil is not particularly limited, but those usually used for cutting or grinding oil can be appropriately selected and used. Specific examples include mineral oil and synthetic oil. As mineral oil, for example, a distillate obtained by subjecting paraffin-based crude oil, intermediate-based crude oil or naphthenic-based crude oil to atmospheric distillation, or distilling atmospheric residue oil under reduced pressure, or a conventional method Examples thereof include refined oils obtained by refining according to the above, for example, solvent refined oil, hydrogenated refined oil, dewaxed oil, and clay-treated oil.
  • mineral oil for example, a distillate obtained by subjecting paraffin-based crude oil, intermediate-based crude oil or naphthenic-based crude oil to atmospheric distillation, or distilling atmospheric residue oil under reduced pressure, or a conventional method
  • refined oils obtained by refining according to the above for example, solvent refined oil, hydrogenated refined oil, dewaxed oil, and clay-treated oil.
  • Synthetic oils include, for example, polybutene, polypropylene, ⁇ -olefin oligomers having 8 to 14 carbon atoms and their hydrides, as well as polyol esters (trimethylolpropane fatty acid ester, pentaerythritol fatty acid ester, etc.) and dibasic acid esters. , Ester compounds such as aromatic polycarboxylic acid esters and phosphate esters, alkylaromatic compounds such as alkylbenzene and alkylnaphthalene, polyglycol oils such as polyalkylene glycol, and silicone oils. Among these, alkylbenzenes Is preferred.
  • base oils may be used, or two or more types may be used in appropriate combination.
  • mineral oil is preferably used from the viewpoint of sufficiently dissolving the components (B), (C) and (D), particularly the component (B).
  • lubricating base oil those having a kinematic viscosity of 1 to 1000 mm 2 / s at 40 ° C., preferably 2 to 500 mm 2 / s are generally used. In addition, in this specification, kinematic viscosity is measured based on JISK2283: 2000.
  • the lubricating base oil is contained in the processing oil composition in an amount of 60 to 97% by mass based on the total amount of the composition.
  • the content of the base oil equal to or higher than the above lower limit value, it becomes possible to dissolve the elemental sulfur of the component (B).
  • various performances such as grindability and machinability of the processing oil composition can be appropriately exhibited.
  • the lubricating base oil is preferably contained in the processing oil composition in an amount of 70 to 96% by mass, more preferably 80 to 95% by mass, based on the total amount of the composition.
  • the elemental sulfur of the component (B) may be in any form such as a lump, powder, or molten liquid, but is preferably in the form of powder from the viewpoint of solubility and handling.
  • the elemental sulfur is contained in the processing oil composition in an amount of 0.1 to 0.7% by mass based on the total amount of the composition. When the content is 0.1% by mass or more, grinding and cutting amount are sufficient, and grinding performance and cutting performance are improved. Moreover, by setting it as 0.7 mass% or less, it is prevented that single-piece
  • the (C) component sulfurized fats and oils refer to sulfides of animal and vegetable oils, such as sulfurized lard, sulfurized rapeseed oil, sulfurized castor oil, and sulfurized soybean oil.
  • the sulfurized fats and oils also include disulfide fatty acids such as sulfurized oleic acid and sulfurized esters such as methyl sulfurized oleate.
  • disulfide fatty acids such as sulfurized oleic acid and sulfurized esters such as methyl sulfurized oleate.
  • those having a sulfur content of 5 to 25% by mass and preferably 8 to 19% by mass are preferably used in order to extend the tool life.
  • the sulfurized fats and oils those having a kinematic viscosity at 40 ° C.
  • the sulfurized fat / oil (C) is contained in the processing oil composition in an amount of 0.05 to 20% by mass based on the total amount of the composition. By making the content 0.05% by mass or more, it is possible to extend the life of a tool such as a grinding belt.
  • the content of sulfurized fat is preferably 0.1 to 18% by mass, more preferably 0.5 to 16% by mass, based on the total amount of the composition.
  • R 1 -S x -R 2 are each independently an alkyl group having 3 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, an alkylaryl group having 7 to 20 carbon atoms, or an arylalkyl group having 7 to 20 carbon atoms.
  • a hydrocarbon group selected from alkenyl groups having 3 to 20 carbon atoms which may be the same as or different from each other, and x represents an integer of 2 to 10.
  • the alkyl group and alkenyl group in R 1 and R 2 may be either linear or branched.
  • R 1 and R 2 each preferably have 6 to 18 carbon atoms, and x is preferably 2 to 8, more preferably 3 to 7.
  • dihydrocarbyl polysulfide examples include dialkyl polysulfide, olefin polysulfide, dibenzyl polysulfide and the like.
  • olefin polysulfide examples include those obtained by reacting an olefin having 3 to 20 carbon atoms or a dimer to tetramer thereof with a sulfurizing agent such as sulfur or sulfur halide.
  • a sulfurizing agent such as sulfur or sulfur halide.
  • the olefin for example, propylene, isobutene, diisobutene and the like are preferable.
  • the olefin polysulfide examples include those in which one of R 1 and R 2 is an alkenyl group and the other is an alkenyl group or an alkyl group in the general formula (1).
  • dialkyl polysulfide in which both R 1 and R 2 in the general formula (1) are alkyl groups is preferable, and in the general formula (1), R 1 and R 2 are alkyl groups having 6 to 18 carbon atoms. Dialkyl polysulfide is more preferred.
  • dialkyl polysulfide examples include dihexyl polysulfide, dioctyl polysulfide, dinonyl polysulfide, didecyl polysulfide, didodecyl polysulfide, diundecyl polysulfide, ditetradecyl polysulfide, dihexadecyl polysulfide, dioctadecyl polysulfide.
  • any alkyl group may be linear or branched.
  • Polysulfide may be used alone or in combination of two or more.
  • polysulfide having a sulfur content of 20 to 50% by mass is usually used, and from the viewpoint of improving grindability, a polysulfide having a content of 25 to 45% by mass is preferably used.
  • polysulfide diluted to 5% by mass with mineral oil (ISOVG 100) is “3” or “3” in the copper plate corrosion test (JISK-2513; 100 ° C., 1 hour).
  • the active form showing 4 ", that is, active polysulfide is more preferable.
  • the polysulfide compound (D) is contained in the processing oil composition in an amount of 0.1 to 7% by mass based on the total amount of the composition.
  • the content of the polysulfide compound is preferably 0.5 to 6% by mass, more preferably 1 to 5% by mass, based on the total amount of the composition.
  • the total amount of sulfur derived from the components (B), (C), and (D) is not particularly limited based on the total amount of the composition, but is usually 1.0 to 6.0 mass. %, Preferably 1.4 to 5.0% by mass. By making the total amount of sulfur in such a range, it becomes easy to improve all of cutting or grinding performance, tool life, odor, and water separation.
  • the cutting / grinding oil composition of the present embodiment is an additive other than the above components (A), (B), (C), and (D) as long as it does not inhibit the effects of the present invention. It may contain.
  • the additive include extreme pressure agents other than the above components (B), (C), and (D), oiliness agents, antiwear agents, antioxidants, rust inhibitors, dispersants, antifoaming agents.
  • known additives such as a mist inhibitor.
  • the total content of these additives is usually in the range of 0.01 to 10% by mass and 0.1 to 5% by mass with respect to the total amount of the processing oil composition.
  • extreme pressure agents for example, chlorinated paraffins, chlorinated oils and fats, chlorinated fatty acid esters, chlorinated fatty acid and other chlorinated extreme pressure agents, phosphate esters, (di) thiophosphate esters, phosphate esters Examples thereof include phosphorus extreme pressure agents such as amine salts, (di) thiophosphoric acid ester amine salts, phosphorous acid esters, and (di) thiophosphorous acid esters.
  • oily agent examples include maleic acid, alkyl or alkenyl maleic acid, oxalic acid, succinic acid, dibasic acid and esters represented by alkyl or alkenyl succinic acid, tribasic acid and esters thereof, rapeseed oil, soybean white extract
  • fatty acids such as oil, fatty acid esters, and fats.
  • antiwear agent examples include zinc dithiophosphate (ZnDTP), zinc dithiocarbamate (ZnDTC), molybdenum sulfide oxydithiophosphate (MoDTP), and molybdenum sulfide oxydithiocarbamate (MoDTC).
  • ZnDTP zinc dithiophosphate
  • ZnDTC zinc dithiocarbamate
  • MoDTP molybdenum sulfide oxydithiophosphate
  • MoDTC molybdenum sulfide oxydithiocarbamate
  • antioxidants examples include amines such as diphenylamine, alkyldiphenylamine, phenyl- ⁇ -naphthylamine, alkylphenyl- ⁇ -naphthylamine, 4,4′-methylene-bis-2,6-di-t-butylphenol, 2, Phenol-based or sulfur-based compounds such as 6-di-t-butyl-p-cresol (DBPC) are used.
  • amines such as diphenylamine, alkyldiphenylamine, phenyl- ⁇ -naphthylamine, alkylphenyl- ⁇ -naphthylamine, 4,4′-methylene-bis-2,6-di-t-butylphenol, 2, Phenol-based or sulfur-based compounds such as 6-di-t-butyl-p-cresol (DBPC) are used.
  • DBPC 6-di-t-butyl-p-cresol
  • rust preventives examples include sorbitan esters.
  • dispersant for example, an ashless or metallic dispersant such as an alkyl or alkenyl succinimide, an alkyl or alkenyl succinate, or an acid amide is used.
  • antifoaming agent examples include dimethylpolysiloxane and fluoroether.
  • mist inhibitor hydrocarbon polymer compounds such as polyisobutylene and ethylene-propylene copolymer can be used, and polyisobutylene is preferably used.
  • the number average molecular weight of the polymer compound is preferably 100,000 to 3,000,000, more preferably 200,000 to 2,000,000.
  • the kinematic viscosity of the cutting / grinding oil composition of the present embodiment is not particularly limited, but is preferably in the range of 5 to 2000 mm 2 / s at 40 ° C. When the kinematic viscosity is in the above range, workability is good, and safety is ensured from the viewpoint of flammability and the like, which is preferable. From this point, the kinematic viscosity is more preferably 10 to 1000 mm 2 / s.
  • the cutting / grinding oil composition of the present embodiment can be obtained by blending the component (B), the component (C), and the component (D) in the (A) lubricating oil base oil. There is no restriction
  • the cutting / grinding oil composition of the present embodiment is used for metal cutting or grinding, and is preferably used for metal grinding.
  • the metal used as a workpiece material is not specifically limited, Preferably, stainless steel, alloy steel, carbon steel, an aluminum alloy etc. are mentioned, However, A more preferable effect can be acquired about stainless steel.
  • the cutting / grinding method of the present embodiment is a method of cutting or grinding a metal using the above-described cutting / grinding oil composition, but is preferably performed by grinding.
  • the grinding process is performed by, for example, a grinding belt.
  • a grinding belt is an abrasive tool consisting of an endless belt in which an abrasive (abrasive grain) is bonded to the surface of a substrate made of cloth, paper, plastic, rubber, etc., and is usually used in grinding. It is possible to select and use one appropriately.
  • the metal to be processed by this method is as described above.
  • the cutting / grinding oil composition of the present embodiment can be suitably used for so-called rough grinding because it has good grindability and can increase the amount of grinding.
  • Grinding using a grinding belt is performed, for example, by pressing the surface of a grinding belt that rotates between two or more rollers onto a workpiece material conveyed by a conveyance belt or the like.
  • the cutting / grinding oil composition is supplied to a portion (grinding portion) to which the belt of the work material is pressed.
  • the cutting / grinding oil composition is supplied to the grinding unit from an oil tank provided below the conveyor belt, and the oil falling from the grinding unit is returned to the tank and circulated. Is done.
  • the method for producing a cutting / grinding oil composition comprises (A) a lubricant base oil in an amount of 60 to 97% by mass and (B) a simple sulfur in an amount of 0.1 to 0, based on the total amount of the composition.
  • a cutting / grinding oil composition is obtained by blending 0.7 mass%, (C) 0.05 to 20 mass% of sulfurized oil and fat, and (D) 0.1 to 7 mass% of a polysulfide compound.
  • additives other than these components (B) to (D) may also be added to the (A) lubricating base oil.
  • the blending amounts of the components (A) to (D) and other additives, and other details are the same as the contents of the respective components described above and other details, and the obtained cutting / grinding processing oil composition
  • the properties and the like are as described above.
  • the 1-20 pass average grinding amount is a test for evaluating the initial grinding performance of the processing oil composition. Further, the 181-200 pass average grinding amount is an index indicating how much the grindability of the belt is maintained when the belt is used, and is an index for evaluating the belt life.
  • the blending materials in Tables 1 and 2 are as follows. ⁇ Combination material> (1) Lubricating base oil / mineral oil: Paraffinic base oil (40 ° C. kinematic viscosity: 8.5 mm 2 / s, 100 ° C. kinematic viscosity: 2.3 mm 2 / s) (2) Elemental sulfur (powder sulfur, sulfur content: 100% by mass) (3) Sulfurized oil and fat / sulfurized oil and fat 1: 40 ° C. Kinematic viscosity: 900 mm 2 / s, sulfur content: 11% by mass -Sulfurized oil and fat 2: 40 ° C.
  • kinematic viscosity 500 mm 2 / s, sulfur content: 15% by mass (4)
  • Polysulfide compound / polysulfide 1 dioctyl polysulfide (40 ° C. kinematic viscosity: 45 mm 2 / s, sulfur content: 40% by mass, copper plate corrosion test (conforms to JIS K2513): 4B)
  • Polysulfide 2 didodecyl polysulfide (40 ° C.
  • kinematic viscosity 60 mm 2 / s, sulfur content: 30% by mass, copper plate corrosion test (conforming to JIS K2513): 4B)
  • Anti-mist agent polyisobutylene (Mw: 4,400,000, Mn: 320,000)
  • Antioxidant 4,4'-methylene-bis-2,6-di-t-butylphenol (DBPC)
  • a cutting / grinding oil composition that has good cutting or grinding performance, tool life, low odor, water separation, and solubility.
  • the processing oil composition can be suitably used for cutting or grinding, particularly for grinding using a grinding belt.

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Abstract

　本発明の切削・研削加工油組成物は、組成物全量基準で、（Ａ）潤滑油基油６０～９７質量％、（Ｂ）単体硫黄０．１～０．７質量％、（Ｃ）硫化油脂０．０５～２０質量％、及び（Ｄ）ポリサルファイド化合物０．１～７質量％を含む。

Description

切削・研削加工油組成物
　本発明は、切削・研削加工油組成物、及び、その切削・研削加工油組成物を用いた切削・研削加工方法に関する。
　切削又は研削加工油は、効率的に多く研削等して、生産性を向上させるために、切削及び研削性能の向上が求められている。近年、耐食性の高い特殊なステンレスの生産が増えているが、それらは硬くて研削しにくいため、切削又は研削性能の向上が一層求められている。また、ステンレス等の研削加工は、一般に砥粒を接着した研削ベルトにより行うが、研削ベルトは、砥粒が摩耗すると研削量が低下し、その時点で交換が行われる。したがって、切削又は研削加工油には、ベルト等の切削又は研削工具を磨耗しにくくして、工具寿命を長くすることも求められている。
　従来、研削油としては、研削ベルトの寿命を長くしつつ、研削性能を良好にするために、単体硫黄を配合したものが広く使用されている。単体硫黄は、潤滑油に対する溶解性が低いため、少量しか配合することができず、単体硫黄のみでは、研削性能等の加工性能を十分に向上させることができない。特に、冬場の低温環境等においては、硫黄が析出、沈積し、溶解硫黄量が減少して加工性能が低下する問題がある。
　そのため、従来、単体硫黄は、加工性能を向上させるために、他の添加剤とともに使用することが知られている。例えば、特許文献１、２には、単体硫黄に加えて、超微粒子炭酸ナトリウムや、金属硼酸塩水和物が配合された研削油組成物が開示されている。また、例えば、特許文献３には、単体硫黄の配合量を多くできるようにするために、単体硫黄とともに界面活性剤が配合された研削油組成物も開示されている。なお、特許文献１に記載される超微粒子炭酸ナトリウムは、通常、ナトリウムスルホネートなどに高濃度に混合され、過塩基性ナトリウムスルホネートとして市販されている。
　さらに、切削又は研削加工油には、一般に、切削又は研削加工性能を向上させるために、活性有機硫黄化合物が配合されたものも知られている。活性有機硫黄化合物は、一般には、触媒の存在下、大気圧以上の圧力で、不飽和炭化水素化合物と、硫黄及び硫化水素の混合物等と反応させることにより調製される硫化化合物である。このように調整された硫化化合物は、油溶性を有するため、基油に比較的多く配合することが可能である。
特開平５－１３２６８７公報 特開平５－１３２６８６公報 特開平４－３３５０９５項報
　ところで、切削又は研削加工時には、通常、発熱が大きいため、切削又は研削加工油は高温に曝されミストやヒュームとなる。その際に硫黄臭が強いと作業環境が著しく悪化することから、硫黄に起因する臭気をできる限り発生させないことが求められている。さらに、切削又は研削加工ラインのような生産現場では種々の要因で水が混入することがある。水が混入した場合、加工油が乳化又はゲル化することがあることから、油と混ざりにくい、水分離性に優れ、ドレンアウトできる切削又は研削加工油が求められる。
　すなわち、切削又は研削加工油には、切削又は研削性能及び工具寿命以外にも、低臭気性や水分離性が求められている。
　しかしながら、特許文献１～３に記載される加工油では、過塩基性ナトリウムスルホネート等の金属塩や界面活性剤が配合されるため、水混入時に乳化もしくはゲル化が起こりやすく、水分離性を確保するのが難しいことがある。
　一方で、活性有機硫黄化合物を配合した加工油は、活性有機硫黄化合物を多量に配合することで、水分離性を悪化させることなく、切削又は研削性能や加工具の使用寿命を良好にすることが可能であるが、多量に配合することで臭気の問題が発生しやすくなる。
　本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、配合された成分を基油中に適切に溶解させつつも、切削又は研削性能、研削ベルト等の工具の寿命、低臭気性、及び水分離性のいずれも良好にできる切削・研削加工油組成物、及びその切削・研削加工油組成物を用いた切削・研削加工方法を提供することにある。
　本発明者らは、鋭意検討の結果、潤滑油基油に、少量の単体硫黄と、所定量の硫化油脂及びポリサルファイド化合物を配合することで、上記課題を解決できることを見出し、以下の本発明を完成させた。本発明は、以下の切削・研削加工油組成物を提供する。
　組成物全量基準で、（Ａ）潤滑油基油６０～９７質量％、（Ｂ）単体硫黄０．１～０．７質量％、（Ｃ）硫化油脂０．０５～２０質量％、及び（Ｄ）ポリサルファイド化合物０．１～７質量％を含む切削・研削加工油組成物。
　さらに、本発明は、以下の切削・研削加工方法及び切削・研削加工油組成物の製造方法も提供する。
　上記の切削・研削加工油組成物を用いて、金属を切削又は研削加工する切削・研削加工方法。
　組成物全量基準で、（Ａ）潤滑油基油６０～９７質量％に、（Ｂ）単体硫黄０．１～０．７質量％、（Ｃ）硫化油脂０．０５～２０質量％、及び（Ｄ）ポリサルファイド化合物０．１～７質量％を配合して切削・研削加工油組成物を得る、切削・研削加工油組成物の製造方法。
　本発明によれば、配合された成分を基油中に適切に溶解させつつも、切削又は研削性能、工具寿命、低臭気性、及び水分離性のいずれもが良好となる切削・研削加工油組成物、及び該切削・研削加工油組成物を用いた切削・研削加工方法を提供することができる。
実施例及び比較例で用いた研削試験用装置を示す概略図である。
　以下に、本発明の一実施形態について詳細に説明する。
［切削・研削加工油組成物］
　本発明の一実施形態に係る切削・研削加工油組成物は、組成物全量基準で、（Ａ）潤滑油基油６０～９７質量％、（Ｂ）単体硫黄０．１～０．７質量％、（Ｃ）硫化油脂０．０５～２０質量％、及び（Ｄ）ポリサルファイド化合物０．１～７質量％を含有する。
　また、本発明の一実施形態に係る切削・研削加工方法は、上記切削・研削加工油組成物を用いて、金属を切削又は研削加工する方法である。
　なお、本明細書において、「切削・研削加工油組成物」とは、切削加工油又は研削加工油として使用される加工油組成物を意味する。
　本実施形態の切削・研削加工油組成物によれば、少量の単体硫黄と、所定量の硫化油脂及びポリサルファイド化合物とを併用することにより、低温において硫黄が析出したり、高温において臭気で作業環境を悪化させたりすることなく、水分離性、切削及び研削性能を向上させるとともに、研削ベルト等の工具寿命を長くすることができる。
　以下、切削・研削加工油組成物（以下、「加工油組成物」ともいう。）に使用される各成分についてさらに詳細に説明する。
（（Ａ）潤滑油基油）
　本実施形態の切削・研削加工油組成物において、(Ａ)潤滑油基油としては、特に制限はないが、通常、切削又は研削加工油に使用されるものを適宜選択して使用することができ、具体的には、鉱油、合成油が挙げられる。
　鉱油としては、例えば、パラフィン基系原油、中間基系原油あるいはナフテン基系原油を常圧蒸留するか、あるいは常圧蒸留の残渣油を減圧蒸留して得られる留出油、またはこれを常法にしたがって精製することによって得られる精製油、例えば、溶剤精製油、水添精製油、脱ロウ処理油、白土処理油等を挙げることができる。
　合成油としては、例えばポリブテン、ポリプロピレン、炭素数８～１４のα－オレフィンオリゴマー及びこれらの水素化物、さらにはポリオールエステル（トリメチロールプロパンの脂肪酸エステル、ペンタエリスリトールの脂肪酸エステルなど）や二塩基酸エステル、芳香族ポリカルボン酸エステル、リン酸エステルなどのエステル系化合物、アルキルベンゼン、アルキルナフタレンなどのアルキルアロマ系化合物、ポリアルキレングリコールなどのポリグリコール油、シリコーン油などが挙げられるが、これらの中ではアルキルベンゼンが好ましい。
　これらの基油は、一種を用いてもよく、二種以上を適宜組み合せて用いてもよい。また、上記基油のうち、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）成分、特に、（Ｂ）成分を十分に溶解できる観点から、鉱油が好ましく用いられる。
　潤滑油基油としては、一般に４０℃における動粘度が１～１０００ｍｍ2／ｓ、好ましくは、２～５００ｍｍ2／ｓのものが用いられる。
　なお、本明細書において動粘度とは、ＪＩＳ Ｋ ２２８３：２０００に準拠して測定したものである。
　潤滑油基油は、上記したように、加工油組成物に組成物全量基準で、６０～９７質量％含有される。基油の含有量が上記下限値以上とすることで、（Ｂ）成分の単体硫黄を溶解させることが可能になる。また、加工油組成物の研削性、切削性等の各種性能を適切に発揮させることができる。また、上限値以下とすることで適切な量の（Ｂ）、（Ｃ）、及び（Ｄ）成分を含有させることが可能になる。
　上記観点から、潤滑油基油は、加工油組成物に組成物全量基準で、好ましくは７０～９６質量％、より好ましくは８０～９５質量％含有される。
（（Ｂ）単体硫黄）
　（Ｂ）成分の単体硫黄としては、塊状、粉末状、溶融液体状等いずれの形態でもよいが、溶解性や取り扱いなどの点から、粉末状のものが好ましく用いられる。単体硫黄は、加工油組成物に、組成物全量基準で０．１～０．７質量％の量で含有される。含有量を０．１質量％以上とすることで研削、切削量が十分となり、研削性能や切削性能が良好となる。また、０．７質量％以下とすることで、単体硫黄が析出することが防止される。以上の観点から、上記単体硫黄の含有量は、好ましくは０．２～０．６質量％、より好ましくは０．３～０．５質量％である。
　本実施形態では、単体硫黄の含有量が、このように基油に安定して溶解する程度に少量であっても、後述するように（Ｃ）及び（Ｄ）成分を臭気が殆ど発生しない程度配合することで、（Ｂ）成分の溶解性及び低臭気性を確保しつつ、切削及び研削性能、工具寿命、及び水分離性のいずれも良好にすることが可能である。
（(Ｃ)硫化油脂）
　(Ｃ)成分の硫化油脂とは、動植物油の硫化物を指し、例えば硫化ラード、硫化なたね油、硫化ひまし油、硫化大豆油などがある。また、この硫化油脂は、硫化オレイン酸などの二硫化脂肪酸、硫化オレイン酸メチルなどの硫化エステルも包含する。硫化油脂としては、通常、硫黄含有量が５～２５質量％、工具寿命をより長くするために、好ましくは８～１９質量％のものが使用される。
　また、特に限定されないが、硫化油脂としては、一般的に４０℃における動粘度が２００～１５００ｍｍ２／ｓのものが使用され、好ましくは４０℃における動粘度が３００～１１００ｍｍ２／ｓのものが使用される。動粘度を上記下限値以上とすることで、低臭気性を確保しやすくなり、上記上限値以下とすることで潤滑油基油に対する溶解性を良好にしやすくなる。
（Ｃ）成分の硫化油脂は、加工油組成物に組成物全量基準で０．０５～２０質量％含有される。上記含有量を０．０５質量％以上とすることで、研削ベルト等の工具の寿命を長くすることが可能である。また、２０質量％以下とすることで硫化油脂に起因する臭気を発生させにくくし、作業環境の悪化を防止する。これら観点から、硫化油脂の含有量は、組成物全量基準で、好ましくは０．１～１８質量％、より好ましくは０．５～１６質量％である。
（(Ｄ)ポリサルファイド化合物）
　(Ｄ)成分のポリサルファイド化合物としては、通常、ジハイドロカルビルポリサルファイドが用いられる。ジハイドロカルビルポリサルファイドとしては、下記一般式（１）で表される化合物が用いられる。
　　　Ｒ１－Ｓｘ－Ｒ２ 　　　　・・・（１）　
　式中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に炭素数３～２０のアルキル基、炭素数６～２０のアリール基、炭素数７～２０のアルキルアリール基、炭素数７～２０のアリールアルキル基、又は炭素数３～２０のアルケニル基から選択される炭化水素基であって、それらは互いに同一でも異なっていてもよく、ｘは２～１０の整数を示す。また、Ｒ1、Ｒ2におけるアルキル基及びアルケニル基は、直鎖状又は分岐状のいずれでもよい。
　一般式（１）において、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ好ましくは炭素数６～１８であり、ｘは好ましくは２～８、より好ましくは３～７である。
　ジハイドロカルビルポリサルファイドの詳細な具体例としては、ジアルキルポリサルファイド、オレフィンポリサルファイド、ジベンジルポリサルファイド等が挙げられる。なお、オレフィンポリサルファイドは、炭素数３～２０のオレフィン又はその２～４量体を、硫黄、ハロゲン化硫黄などの硫化剤と反応させて得られたものが挙げられる。オレフィンとしては、例えばプロピレン、イソブテン、ジイソブテンなどが好ましい。オレフィンポリサルファイドとしては、一般式（１）においてＲ１及びＲ２の一方がアルケニル基で、他方がアルケニル基又はアルキル基のものが挙げられる。
　上記の中でも、一般式（１）においてＲ１及びＲ２のいずれもがアルキル基であるジアルキルポリサルファイドが好ましく、一般式（１）においてＲ１及びＲ２が炭素数６～１８のアルキル基であるジアルキルポリサルファイドがより好ましい。
　ジアルキルポリサルファイドの具体例としては、ジヘキシルポリサルファイド、ジオクチルポリサルファイド、ジノニルポリサルファイド、ジデシルポリサルファイド、ジドデシルポリサルファイド、ジウンデシルポリサルファイド、ジテトラデシルポリサルファイド、ジヘキサデシルポリサルファイド、ジオクタデシルポリサルファイドが挙げられる。なお、これら化合物は、いずれのアルキル基も直鎖状のものであってもよいし、分岐状のものであってもよい。
　なお、ポリサルファイドは単独で使用してもよいし、２種類以上を併用してもよい。
　また、ポリサルファイドは、通常、硫黄含有量が２０～５０質量％のものが使用され、研削性を良好にする観点から、２５～４５質量％のものが使用されることが好ましい。
　さらに、研削性をより良好にする観点から、ポリサルファイドは、鉱油（ＩＳＯＶＧ　１００）で５質量％に希釈したものが、銅板腐食試験（ＪＩＳＫ―２５１３；１００℃、１時間）で「３」又は「４」を示す活性型のもの、すなわち、活性ポリサルファイドがより好適である。
　（Ｄ）成分のポリサルファイド化合物は、加工油組成物に、組成物全量基準で、０．１～７質量％含有される。上記含有量を０．１質量％以上とすることで、切削又は研削性能を良好にでき、研削量を多くすることができる。また、７質量％以下とすると、ポリサルファイド化合物に起因する臭気が弱くなり、作業環境の悪化を防止する。上記観点から、ポリサルファイド化合物の含有量は、組成物全量基準で、好ましくは０．５～６質量％、より好ましくは１～５質量％である。
　なお、加工油組成物において、（Ｂ），（Ｃ），及び（Ｄ）成分由来の硫黄量の合計は、組成物全量基準で、特に限定されないが、通常、１．０～６．０質量％、好ましくは１．４～５．０質量％である。硫黄量の合計をこのような範囲とすることで、切削又は研削性能、工具寿命、臭気性、及び水分離性のいずれも良好にしやすくなる。
（その他添加剤）
　本実施形態の切削・研削加工油組成物は、必要に応じて、本発明の効果を阻害しない範囲で、上記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、及び（Ｄ）成分以外の添加剤を含有してもよい。その添加剤としては、例えば、上記（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）成分以外の他の極圧剤、油性剤、耐摩耗剤、酸化防止剤、防錆剤、分散剤、消泡剤、ミスト防止剤等の公知の添加剤を挙げることができる。これらの添加剤の全含有量は、加工油組成物全量に対して、通常０.０１～１０質量％、０．１～５質量％の範囲にあることが好ましい。
　ここで、他の極圧剤としては、例えば塩素化パラフィン、塩素化油脂、塩素化脂肪酸エステル、塩素化脂肪酸などの塩素系極圧剤、リン酸エステル，（ジ）チオリン酸エステル、リン酸エステルアミン塩、（ジ）チオリン酸エステルアミン塩、亜リン酸エステル、（ジ）チオ亜リン酸エステルなどのリン系極圧剤などが挙げられる。
　油性剤としては、例えばマレイン酸、アルキル若しくはアルケニルマレイン酸、シュウ酸、コハク酸、アルキル若しくはアルケニルコハク酸で代表される二塩基酸及びそのエステル、三塩基酸及びそのエステル、ナタネ油、大豆白絞油などの脂肪酸、脂肪酸エステル、油脂などが挙げられる。
　耐摩耗剤としては、例えばジチオリン酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ）、ジチオカルバミン酸亜鉛（ＺｎＤＴＣ）、硫化オキシジチオリン酸モリブデン（ＭｏＤＴＰ）、硫化オキシジチオカルバミン酸モリブデン（ＭｏＤＴＣ）などが挙げられる。
　酸化防止剤としては、例えばジフェニルアミン、アルキルジフェニルアミン、フェニル－α－ナフチルアミン、アルキルフェニル－α－ナフチルアミンなどのアミン系、４,４’－メチレン－ビス－２，６－ジ－ｔ－ブチルフェノール、２，６－ジ－ｔ－ブチル－ｐ－クレゾール（ＤＢＰＣ）などのフェノール系、又は硫黄系が用いられる。
　防錆剤としては、例えばソルビタンエステルなどが挙げられる。また、分散剤としては、例えばアルキル若しくはアルケニルコハク酸イミド、アルキル若しくはアルケニルコハク酸エステル、酸アミドなどの無灰系あるいは金属系の分散剤が用いられる。
　消泡剤としては、例えばジメチルポリシロキサン、フルオロエーテルなどが挙げられる。
　ミスト防止剤としては、ポリイソブチレン、エチレン－プロピレンコポリマー等の炭化水素系高分子化合物を用いることができ、ポリイソブチレンを用いることが好ましい。上記高分子化合物の数平均分子量は１００，０００～３，０００，０００が好ましく、２００，０００～２，０００，０００がより好ましい。
　本実施形態の切削・研削加工油組成物の動粘度については特に制限はないが、４０℃において、５～２０００ｍｍ2／ｓの範囲にあることが好ましい。動粘度が上記範囲であれば、加工性が良好で、引火性などの面からも安全性が確保でき好ましい。この点から、上記動粘度は１０～１０００ｍｍ2／ｓであることがより好ましい。
　本実施形態の切削・研削加工油組成物は、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分、及び（Ｄ）成分を（Ａ）潤滑油基油に配合して得ることができるが、配合する順序や温度等の配合条件については、特に制限はなく、適宜選択して配合することができる。
　本実施形態の切削・研削加工油組成物は、金属の切削又は研削加工に用いるものであり、好ましくは金属の研削加工に使用される。被加工材料となる金属は、特に限定されないが、好ましくは、ステンレス鋼、合金鋼、炭素鋼、アルミニウム合金等が挙げられるが、ステンレス鋼についてより好ましい効果を得ることができる。
［金属の切削・研削加工方法］
　本実施形態の切削・研削加工方法は、上述の切削・研削加工油組成物を用いて、金属を切削又は研削加工する方法であるが、研削加工により行うことが好ましい。研削加工は、例えば、研削ベルトにより行うものである。なお、研削ベルトとは、布、紙、プラスチック、ゴム等で形成された基体表面に、研磨材（砥粒）が接着されたエンドレス状のベルトからなる研磨工具であり、研削加工において通常使用されるものを適宜選択して使用可能である。本方法で被加工材料となる金属は、上記したとおりである。
　なお、本実施形態の切削・研削加工油組成物は、研削性が良好で研削量を多くすることが可能であることから、いわゆる粗研削に好適に使用可能である。
　研削ベルトを用いた研削加工は、例えば搬送ベルト等で搬送される被加工材料に、２以上のローラ間で回転走行する研削ベルト表面を押し付けて行う。この際、被加工材料のベルトが押し付けられる部分（研削部）には、切削・研削加工油組成物が供給される。切削・研削加工油組成物は、例えば、搬送ベルトの下方に設けられた油タンクから研削部に供給されるとともに、研削部から落下したものがタンクに戻されることで循環しながら研削部に供給される。
［切削・研削加工油組成物の製造方法］
　本発明の一実施形態に係る切削・研削加工油組成物の製造方法は、組成物全量基準で、（Ａ）潤滑油基油６０～９７質量％に、（Ｂ）単体硫黄０．１～０．７質量％、（Ｃ）硫化油脂０．０５～２０質量％、及び（Ｄ）ポリサルファイド化合物０．１～７質量％を配合して切削・研削加工油組成物を得るものである。
　本製造方法では、これら（Ｂ）～（Ｄ）成分以外の添加剤も（Ａ）潤滑油基油に配合してもよい。なお、成分（Ａ）～（Ｄ）、及びその他添加剤の配合量、及びその他詳細は、上記した各成分の含有量、及びその他詳細と同様であり、得られる切削・研削加工油組成物の性状等も上記した通りである。
　次に実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら制限されるものではない。
＜試験・評価＞
（１）研削性能、ベルト寿命評価
　図１に概略図で示す研削試験用装置を用いて研削性、ベルト寿命評価を行った。すなわち、図１において、アイドルロール１とコンタクトロール２との間で回転走行する研削ベルト３に、搬送ベルト４上に載置された被削材５を押し付け、一方で、研削部に研削加工油（加工油組成物）６を油タンク７から循環供給しながら研削を行う。１試験につき５枚の被削材板を使用し、間隔を空けずに連続して通板する。評価項目及び試験条件は、以下の通りである。
（評価項目）
　前記試験を、合計２００パス行い、２０パス毎の板重量変化を測定し、初期の２０パスの平均研削量、及び１８１パスから２００パスまでの平均研削量を以下の通り評価した。なお、１－２０パス平均研削量は、加工油組成物の初期の研削性能を評価するための試験である。また、１８１－２００パス平均研削量は、ベルトを使い込んだ際に、ベルトの研削性がどの程度維持されているかを示す指標であり、ベルト寿命を評価する指標となる。
・１－２０パス平均研削量
　　　Ａ：７．００以上、Ｂ：６．９９以下６．００以上、Ｃ：５．９９以下
・１８１－２００パス平均研削量
　　　Ａ：４．００以上、Ｂ：３．９９以下３．５０以上、Ｃ：３．４９以下　　
（試験条件）
・研削ベルト：アルミナ８０番
・被研削材：ＳＵＳ３０４、幅９０ｍｍ×長さ１，０００ｍｍ×厚さ約３ｍｍ、１試験毎に５枚通板
・速度：ベルト速度；１４００ｍ／ｍｉｎ、 板送り速度；１０ｍ／ｍｉｎ
・研磨方法：ダウンカット
・油温：４０℃
・負荷：１．５ｈｐ／ｉｎｃｈ （ベルト押付け力を一定で評価）
（２）臭気評価
　各加工油組成物を１００℃のホットスターラ―に垂らし、その臭気を以下の評価基準で評価した。
　　Ａ：僅かな臭気、Ｃ：強い臭気
（３）水分離性
　５０ｍｌシリンダーに各加工油組成物２０ｇと水２０ｇを量りとり、３０秒間激しく振とうし、３時間後の状態を観察し、以下の評価基準で評価した。
　　Ａ：乳化相無し、Ｃ：乳化相あり
（４）溶解安定性
　各加工油組成物を１００ｍｌ瓶に入れ，－５℃の低温槽で２４０時間静置し、その状態を観察し、以下の評価基準で評価した。
　　Ａ：析出物なし、Ｃ：析出物あり
実施例１～９及び比較例１～８
　表１及び表２の各々に示す配合材料及び割合で加工油組成物を調製し、上述の通り、各種性能（研削性能、ベルト寿命、臭気、水分離性、溶解安定性）評価を行なった。結果を表１及び表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表１、２の配合材料は以下のとおりである。
＜配合材料＞
（１）潤滑油基油
・鉱油：パラフィン系基油（４０℃動粘度：８．５ｍｍ2／ｓ、１００℃動粘度：２．３ｍｍ2／ｓ）
（２）単体硫黄（粉末硫黄、硫黄含有量：100質量％）
（３）硫化油脂
・硫化油脂１：４０℃動粘度：９００ｍｍ2／ｓ、硫黄分：１１質量%
・硫化油脂２：４０℃動粘度：５００ｍｍ２／ｓ、硫黄分：１５質量%
（４）ポリサルファイド化合物
・ポリサルファイド１：ジオクチルポリサルファイド（４０℃動粘度：４５ｍｍ２／ｓ、硫黄分：４０質量% 、銅板腐食試験（ＪＩＳ Ｋ２５１３に準拠）：４Ｂ）
・ポリサルファイド２：ジドデシルポリサルファイド（４０℃動粘度：６０ｍｍ２／ｓ、硫黄分：３０質量%、銅板腐食試験（ＪＩＳ Ｋ２５１３に準拠）：４Ｂ）
（５）ミスト防止剤：ポリイソブチレン（Ｍｗ：４，４００，０００、Ｍｎ：３２０，０００）
（６）酸化防止剤：４,４’－メチレン－ビス－２，６－ジ－ｔ－ブチルフェノール　（ＤＢＰＣ）
　以上の結果から、実施例の加工油組成物は、いずれも研削性能、ベルト寿命、低臭気性、水分離性、及び溶解性の各性能のいずれもが良好であった。それに対して、単体硫黄、硫化油脂、及びポリサルファイド化合物の少なくともいずれかが配合されず、あるいは、いずれかが規定範囲内の量で配合されない比較例１～８は、研削性能、ベルト寿命、低臭気性、水分離性、溶解性のいずれかの性能に劣ることがわかる。
　本発明によれば、切削又は研削性能、工具寿命、低臭気性、水分離性、及び溶解性の全てが良好となる切削・研削加工油組成物が得られることから、本発明の切削・研削加工油組成物は、切削又は研削加工、特に研削ベルトを用いた研削加工に好適に使用することができる。
１：アイドルロール
２：コンタクトロール　
３：研削ベルト
４：搬送ベルト
５：被削材
６：研削加工油
７：油タンク

Claims (9)

  1. 　組成物全量基準で、（Ａ）潤滑油基油６０～９７質量％、（Ｂ）単体硫黄０．１～０．７質量％、（Ｃ）硫化油脂０．０５～２０質量％、及び（Ｄ）ポリサルファイド化合物０．１～７質量％を含む切削・研削加工油組成物。
  2. 　（Ｄ）ポリサルファイド化合物が、ジハイドロカルビルポリサルファイドである請求項１に記載の切削・研削加工油組成物。
  3. 　（Ｃ）硫化油脂の４０℃における動粘度が、２００～１５００ｍｍ２／ｓである請求項１又は２に記載の切削・研削加工油組成物。
  4. 　組成物全量基準で、（Ａ）潤滑油基油８０～９５質量％、（Ｂ）単体硫黄０．３～０．５質量％、（Ｃ）硫化油脂０．５～１６質量％、及び（Ｄ）ポリサルファイド化合物１～５質量％を含む請求項１～３のいずれか１項に記載の切削・研削加工油組成物。
  5. 　ステンレス鋼の加工に用いる、請求項１～４のいずれか1項に記載の切削・研削加工油組成物。
  6. 　金属の研削加工に用いる研削加工油である請求項１～５のいずれか1項に記載の切削・研削加工油組成物。
  7. 　請求項１～６のいずれか1項に記載の切削・研削加工油組成物を用いて、金属を切削又は研削加工する切削・研削加工方法。
  8. 　研削ベルトにより金属を研削加工する請求項７に記載の切削・研削加工方法。
  9. 　組成物全量基準で、（Ａ）潤滑油基油６０～９７質量％に、（Ｂ）単体硫黄０．１～０．７質量％、（Ｃ）硫化油脂０．０５～２０質量％、及び（Ｄ）ポリサルファイド化合物０．１～７質量％を配合して切削・研削加工油組成物を得る、切削・研削加工油組成物の製造方法。
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