JP4974150B2 - 水溶性加工油剤 - Google Patents

Description

本発明は、金属、セラミック、ガラス等の切削加工や、研削加工に於いて使用される水
溶性加工油剤に関する。

切削 、研削加工分野に広く使用される油剤には鉱油を含有する不水溶性油剤と、鉱油
、界面活性剤、有機アミン等を含有し、水に希釈して使用される水溶性油剤がある。水溶
性切削油剤、水溶性研削油剤は加工内容に応じて個別の油剤が使用されていた。しかしな
がら、地球環境悪化防止あるいは資源の節約等の観点から、加工油剤においても、従来と
比較し、環境負荷が低い油剤、できるだけ長期間使用できる、油剤の開発が求められてき
ている。更に、再生使用を念頭に置き、切削加工、研削加工どちらにも使用可能な油剤が
求められてきた。

そこで、鉱油を含まず、耐腐敗性に優れ、長期使用可能なシンセティック型の金属加工
油剤が提案されている。シンセティック型（水溶性）金属加工油剤は水に完全溶解する成
分から構成されており、水で完全に洗浄ができることから洗浄性に優れ、さらには作業場
環境の改善にも効果を示している。かかる水溶性金属加工油剤として、例えば、ポリオキ
シアルキレングリコール化合物を用いる潤滑剤組成物（例えば、特許文献１）などが知ら
れている。

更に、近年、コスト面から加工工具の寿命低下の抑制・防止、生産面から加工不良の低
減、加工速度向上が望まれてきた。
加工工具の寿命低下の抑制・防止については、例えば、通常の切削・研削加工に於ける
油剤の使用量に比べて１／１０００００〜１／１０００００００程度の極微量の油剤を圧
縮流体と共に加工物に供給しながら切削・研削を行う極微量油剤供給式（特許文献２）等
の新たな加工型式が開発されている。また、表面にバリアー層を設けバイト組成物と被削
剤物質との溶着防止する方法（特許文献３）や、刃先構造を改良し寿命低下を防止した報
告（特許文献４）がある。
一方、加工油剤としては、硫黄系極圧剤と界面活性剤を構成成分とした極圧潤滑性を向
上させる報告（特許文献５）等がある。

水溶性加工油剤には、防腐剤あるいは防錆剤として有機アミンが用いられることが一般
的であり、一級アミン、二級アミンあるいは三級アミンが用いられること、また、特に三
級アミンと他のアミンとの組み合わせが好ましいこと、等が報告されている（特許文献６
）。また、ポリアクリルアミド誘導体が摩耗を防止でき、有機アミンと共に用いられるこ
とも公知である（特許文献７）が、更に、防錆性、防腐性の優れたもの、加工工具の寿命
の低下が防止でき、加工不良が低減できる水溶性加工油剤が求められている。
特開平１０−３２４８８８号公報 ＷＯ０２／０８１６０５号パンフレット 特開平７−７５９０２号公報 特開平８−３９３０６号公報 特開２００５−１８７６５０号公報 特表平８−５０３７２６号公報、同８−５０４４６５号公報、特開２００２−２８５１８６号公報、同２００５−８９５７０号公報、同２００６−２６５４０９号公報 特開平７−１７９８７６号公報、特表２００５−５１６８０９号公報、特表平３−５０１２６７号公報

本発明は、鉄鋼、合金鋼等の金属を被加工材とする超硬チップ、コーティングチップ等
のバイトを使用する切削加工時に於いて、バイトの寿命低下を抑制し、更に、硝子等の固
定砥粒を使用する研削加工に於いて、防錆性、耐腐敗性及び皮膚への低刺激性を備え、か
つワークの割れ・カケを抑制し、生産能率の高いシンセティック型の水溶性加工油剤を提
供することを目的とする。

本発明者らは、かかる課題を解決するため研究の結果、特定の一級アミンと二級アミンを特定量配合し、ジカルボン酸とアクリル酸を配合することで課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。
すなわち本発明は、
（１）一級アルカノールアミンと二級アルカノールアミンを10:90〜90:10の重量比で含有し、
かつジカルボン酸及びポリアクリル酸又はその塩を含有し、
ｐHが9〜10.5である、
金属又はガラス加工用のシンセティック型水溶性加工油剤、
（２）前記ジカルボン酸が炭素数６〜１２のジカルボン酸である、上記（１）に記載のシンセティック型水溶性加工油剤、
を提供するものである。

本発明の水溶性加工油剤は、金属の切削加工においては工具の摩耗を低減し、硝子研削
加工においては割れ・カケが少なく、切削加工における加工精度を向上させるとともに、
コスト削減、生産能率が高く、防錆性に優れると共に腐敗し難い為に保存安定性がよく長
期間の使用が可能で、かつ、皮膚への刺激性が低く作業性が良い。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の加工油剤は、一級アルカノールアミンと二級アルカノールアミンとの配合比（
重量部）が１０：９０〜９０：１０のものである。
一級アルカノールアミンの混合比がその範囲を超えると、鉄部材に対する防錆性をｐＨ
９〜１０．５の範中で維持することが困難となり、一方、その範囲より下回ると防錆性を
ｐＨ９〜１０．５の範中で維持し、かつ安定性を両立することが困難となる。
アミンの総重量としては０．１〜６０重量部、好ましくは０．３〜５０重量部が望まし
い。０．１重量部未満では防錆性の低下が著しく、６０重量部を越えると液の安定性が悪
化する場合があり、コスト面でも不利である。

用いられる一級アルカノールアミンとしては、モノエタノールアミン、モノ（イソ）プ
ロパノールアミン、モノブタノールアミン等が例示される。
また、二級アルカノールアミンは具体的にはジアルカノールアミンであり、ジエタノー
ルアミン、ジ（イソ）プロパノールアミン、ジブタノールアミン、モノエタノールモノ（
イソ）プロパノールアミン、モノエタノールモノブタノールアミン、モノ（イソ）プロパ
ノールモノブタノールアミン等が挙げられる。
また、ｐＨ、防錆性、薬液安定性を達成できる範囲であれば、三級アルカノールアミン
、環状アミンを併用することができる。三級アルカノールアミンとしては、トリエタノー
ルアミン、トリイソプロパノールアミン、ジエタノールモノイソプロパノールアミン、ジ
エタノールモノイソブタノールアミン、モノイソプロパノールジイソブタノールアミン、
N−メチルジエタノールアミン等があり、環状アミンとしてモルホリン、N-メチルモルホ
リン、ピペラジン等が挙げられる。

本発明の加工油剤において、アミンの中和剤として酸が用いられる。 用いられる酸と
しては、酢酸、プロパン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、オクタン酸、２−エチ
ルヘキサン酸、ノナン酸、カプロン酸、エナント酸、カプリン酸、カプリル酸、ウンデカ
ン酸、ウンデシレン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、ペンタデカン酸、ヘプタデカン酸、
ノナデカン酸、ラウリル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、
ベヘン酸、イソステアリン酸、エライジン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレイン酸、
リシノレイン酸、乳酸、グリセリン酸、リンゴ酸、クエン酸、ヒドロキシラウリル酸、ヒ
ドロキシミリスチン酸、ヒドロキシパルミチン酸、ヒドロキシステアリン酸、ヒドロキシ
アラキン酸、ヒドロキシベヘン酸、ヒドロキシオクタデセン酸、シュウ酸、マロン酸、コ
ハク酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二
酸、ドデシルコハク酸、ラウリルコハク酸、ステアリルコハク酸、イソステアリルコハク
酸、ナフテン酸、安息香酸、パラターシャリーブチル安息香酸、フタル酸、サリチル酸等
の有機カルボン酸、及びリン酸、ホスホン酸、スルホン酸が挙げられる。中でも、炭素数
６〜１２のモノカルボン酸（ヘキサン酸、カプリル酸、デカン酸、ラウリン酸等）、ジカ
ルボン酸（アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸等）、あるいは安息香酸誘導体（ｔ
ｅｒｔ−ブチル安息香酸、ヒドロキシ安息香酸等）、リン酸及びホスホン酸誘導体として
は、エチレンジアミンテトラメチレンスルホン酸、ヒドロキシエタンジホスホン酸等が好
ましい。
これら酸は、０．１〜３０重量部、好ましくは０．２〜２０重量部が望ましい。０．１
重量部未満では防錆性の低下が著しく、３０重量部を越えると安定性が悪化する場合があ
り、コスト面でも不利となる。

本発明では、更にアクリルアミド誘導体あるいはアクリル酸（及びそのアルカリ金属塩
、アミン塩）の単独あるいは共重合体が添加される。
アクリルアミド誘導体あるいはアクリル酸としては、（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メ
チル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド、N−アクリロ
イルモルフォリン、Ｎ−イソプロパノール（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリル酸
及びそのナトリウム、カリウム等の金属塩若しくエタノールアミン、ジエタノールアミン
等のアミン塩が挙げられる。
これら化合物の単独あるいは共重合体（ポリマー）の添加量は、０．００００１〜１０
重量部、好ましくは０．０００１〜１重量部が望ましい。０．００００１重量部未満では
ポリマーの添加効果が得られない場合があり、一方、１０重量部を越えると調整液の粘度
上昇を招くと共に、他の含有物との相溶性が低下し安定性が悪くなる。
これらポリマーは、１種あるいは２種以上を併用することもできる。

本発明の水溶性加工油剤には、加工油剤の種類や被加工物の種類等に応じて慣用の添加
剤、例えば防食添加剤、潤滑剤、界面活性剤、金属封鎖剤、防腐剤、消泡剤、極圧剤を任
意に含むことができる。
防食添加剤としては、ケイ酸塩およびベンゼンジアミド、メタケイ酸ナトリウム、オル
トケイ酸ナトリウムおよびベンゾトリアゾール等が例示される。なお、防食添加剤は、１
種類、あるいは２種以上を併用することもできる。

潤滑剤としては、ポリグリコール系化合物、リン酸エステル類等が挙げられる。

界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、カルボン酸アルカノール
アミドなどの非イオン炭化水素系界面活性剤、等が挙げられる。

金属封鎖剤としては、ホスホン酸化合物、エチレンジアミン四酢酸塩等が例示される。

防腐剤としては、トリアジン系、イソチアゾリン系、フェノール系、ホルムアルデヒド
供与体系、チアジアゾール系等化合物等が挙げられる。

消泡剤としては、シリコン系やアルコール系消泡剤が挙げられる。

本発明の加工油剤は、そのまま使用してもよく、また、濃度の濃い加工油剤原液として
調整し、使用前に水（水道水）で希釈して使用することもできる。希釈して使用する場合
には、１００倍までが好適であり、それ以上の希釈倍率で使用すると、防錆性が著しく低
下し、機械及び加工部材に支障をきたす場合がある。

以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定
されるものではない。
試験例１
表１に示した組成で、加工油剤の原液を調整し、ｐＨ、防錆性、安定性を試験した。
結果を表１に示す。

なお、表中の試験・評価方法は下記の通りである。
１．ｐＨ試験
試験例１〜５の原液及び原液を水道水にて１００倍まで希釈した液の２０℃でのｐＨを
測定し、次の基準により評価した。
○：ｐＨ９〜１０．５
×：ｐＨ９未満、若しくは１０．５を越えるもの２．防錆試験（切り屑浸漬法）
φ９０ｍｍのシャーレに、鋳物切粉（ドライカット、ＦＣＤ４５０：８〜１２ｍｅｓｈ
）１５ｇを秤量し、試験例１〜５の６０倍希釈液を各２０ｇ入れ浸漬する。１０分後液を
切り、温度２５℃の環境下で４８時間放置し、発錆状態を上下面から目視で観察し次の基
準により評価した。
○：発錆無
×：発錆有
３．薬液安定性
試験例１〜５の原液を５０ｍｌ透明サンプル瓶に各４５ｍｌ入れ、密栓し各々０℃、４
０℃の恒温機に１ヶ月間静置し、不溶解物の析出の有無を、次の基準により評価した。
○：不溶解物無
×：不溶解物有
表１より、モノアルカノールアミン、ジアルカノールアミン単独では、ｐＨ９〜１０．
５の範囲内で防錆性、薬液安定性を達成することができないが、一級アルカノールアミン
、二級アルカノールアミンを併用することでｐＨ９〜１０．５の範囲内で、防錆性、薬液
安定性を全て満足できることが分かる。

実施例１
モノエタノールアミン１０重量部、ジエタノールアミン３０重量部、ドデカン二酸２０
重量部、ポリアクリル酸（分子量：２５００００）０．０５重量部、ポリエチレングリコ
ール（分子量：６００）０．３重量部、サーフィノール（４８５）０．５重量部を混合し
加工原液として作製し、加工原液を水道水で５０倍希釈したものを本発明の加工油剤とし
て使用し、旋削加工時の工具寿命を評価した。
加工条件は表２に示す通りであり、また、工具の１コーナーで被削材を荒加工２０個、
仕上げ加工３０個加工した後に生じた摩耗量（μm）にて工具寿命を評価した。
結果を表３に示す。
なお、比較として、ソルブル型加工油剤Ａ社品を４０倍水道水で希釈したものを加工油
剤として用いた（比較例１）。

表３によれば、本発明の加工油剤は、比較例１に対して摩耗量が少なく、工具寿命は荒
加工約１．３倍、仕上げ加工約１．８倍となることが分かる。

実施例２
実施例１で作製した本発明の加工油剤を用い、ガラスの研磨砥石を用いた面取り研磨加
工に於ける加工精度を評価した。
加工条件は表４に示す通りであり、また、不良発生率（加工時の異常振動、割れ・カケ
）は以下の基準で評価した。
判定基準（不良発生率／加工数 30） ○：０〜５％未満、△：５％以上〜１０％未
満、×：１０％以上
結果を表５に示す。
なお、比較として、ソリューション型加工油剤市販品Ｂを水道水で３０倍希釈したもの
（比較例２）、水のみ（比較例３）を加工油剤として用いた。

表５から、本発明の加工油剤は、ガラスの研磨加工に於いて割れ・カケの発生を抑制で
きることが分かる。

以上述べてきた通り、本発明の水溶性加工油剤は、金属の切削加工においては工具の摩
耗を低減し、硝子研削加工においては割れ・カケが少なく、切削・研削加工における加工
精度を向上させるとともに、コスト削減、生産能率が高く、保存安定性がよく長期間の使
用が可能で、かつ、皮膚への刺激性が低く作業性が良いため、金属あるいはガラスの切削
・研削加工に好適に用いることができる。

Claims (2)

1. 一級アルカノールアミンと二級アルカノールアミンを10:90〜90:10の重量比で含有し、
   かつジカルボン酸及びポリアクリル酸又はその塩を含有し、
   ｐHが9〜10.5である、
   金属又はガラス加工用のシンセティック型水溶性加工油剤。
2. 前記ジカルボン酸が炭素数６〜１２のジカルボン酸である、請求項１に記載のシンセティック型水溶性加工油剤。