JP5044350B2 - 透明難燃性放電加工液 - Google Patents
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Description
本発明は、放電加工液に関する。さらに詳しくは、加工性に優れ、透明で難燃性を有する導電率の低い放電加工液に関するものである。
放電加工に用いる加工油としては、従来より絶縁性の高い炭化水素系油が用いられてきた。しかしながら、従来の炭化水素系油は、加工時に生じた切削粉や同油から遊離した炭素などにより、使用に伴なって加工速度が低下して生産効率が低下することがあった。
また、比抵抗の低下に伴なって印加電圧を高めると、加工面が荒れたり、電極の消耗が速まったりするという問題を有していた。
さらに、炭化水素系油は一般に引火点が低く、使用にあたっては充分な引火防止対策を施す必要があり、特に大量に用いる場合には、その対策に要する費用および労力が無視できないという問題もあった。
また、比抵抗の低下に伴なって印加電圧を高めると、加工面が荒れたり、電極の消耗が速まったりするという問題を有していた。
さらに、炭化水素系油は一般に引火点が低く、使用にあたっては充分な引火防止対策を施す必要があり、特に大量に用いる場合には、その対策に要する費用および労力が無視できないという問題もあった。
そこで、従来の炭化水素系油が有する問題点を解決する放電加工液として、たとえば絶縁性油に水を添加したエマルジョン型の電気加工液が各種提案されている（特許文献１、又は２参照）。しかし、前記放電加工液が油中水滴型エマルジョンであるときには、比抵抗が殆ど０になってしまうので放電加工が困難になり、無理に放電加工をしようとすると、印加電圧を上昇させねばならず、電極に掛る負荷が大きいことによる電極の短寿命化を一層促進する。
さらに、エマルジョンであるが故に、放電加工液の引火点が低く火災の発生の危険が多く、その上、粘度が高く加工時に混入する切削粉や炭素粒の除去が困難である。
さらに、エマルジョンであるが故に、放電加工液の引火点が低く火災の発生の危険が多く、その上、粘度が高く加工時に混入する切削粉や炭素粒の除去が困難である。
また、前記透明放電加工液が水中油滴型のエマルジョンであるときは、水が連続相であるから、電解加工ができても放電加工をすることはできない。いずれにしても、前記放電加工液は、水を含んでいるため、ある程度その引火性を低減することは可能であるが、その引火点は依然として低く、従来の炭化水素系油が有する問題を完全に解消するにはいたらない。
さらに、鉱油及び／又は合成油と水とからなる混合物に、界面活性剤を添加することにより、引火点が高く、比抵抗の低下が小さく、加工速度の低下や加工面の荒れ、電極の消耗などの問題を解消し、作業性にも優れた透明な放電加工液が得られることが開示されている（特許文献３参照）。この技術により多くの上記問題点は解消されるが、導電率や加工速度等についてさらに改良する余地が残されている。
本発明は、以上のような従来の技術の問題点を解決した、加工性に優れ、透明で難燃性を有する導電率の低い放電加工液を提供することを目的とするものである。
本発明者は、上記状況に鑑み、鋭意検討を重ねた結果、特定の物性を有する鉱油および／または合成油と特定の割合の水とからなる混合物に、イオン性界面活性剤とＨＬＢが特定の値以上の非イオン性界面活性剤及びＨＬＢが特定の値未満の非イオン性界面活性剤をそれぞれ特定量混合することによって導電率が低く、透明な放電加工液が得られることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、
（１） ４０℃における動粘度が１〜５ｍｍ2／ｓの鉱油及び／又は合成油からなる基油と、（Ａ）イオン性界面活性剤ａを０．１〜１０質量％、（Ｂ）親水性−疎水性バランス（ＨＬＢ）が８．５以上の非イオン性界面活性剤ｂを０．１〜３０質量％、（Ｃ）親水性−疎水性バランス（ＨＬＢ）が８．５未満の非イオン性界面活性剤ｃを５．０〜４０質量％、及び（Ｄ）水を８〜３０質量％含むことを特徴とする透明難燃性放電加工液、
（２） 前記イオン性界面活性剤ａが、炭素数７〜３０個の脂肪酸、該脂肪酸のダイマー酸、炭素数２〜３６個のジカルボン酸、該ジカルボン酸の金属塩又はアルカノールアミン塩、ナフテン酸の金属塩、アルキル硫酸エステル類、アルキルスルホン酸塩、アルキルアリールスルホン酸塩、アミン塩、アンモニウム塩及びアミノ酸類から選ばれる１種以上である上記（１）の透明難燃性放電加工液、
（３） 前記イオン性界面活性剤ａが、石油スルホネート、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム、アルファオレフィンスルフォン酸ナトリウム、オレイン酸カリウム、アルキルナフタレンスルフォン酸ナトリウム、カプリル酸Ｎ−（１ヒドロキシエチル）ピペラジン塩及びオレイン酸Ｎ−（２ヒドロキシエチル）ピペラジン塩から選ばれる１種以上である上記（１）の透明難燃性放電加工液、
（４） 前記非イオン性界面活性剤ｂが、ポリオキシエチレンポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノ２エチルヘキシルエーテル及びポリオキシエチレンオレイルエーテルから選ばれる１種以上である上記（１）〜（３）のいずれかの透明難燃性放電加工液、
（５） 前記非イオン性界面活性剤ｃが、ポリオキシエチレンオレイルエーテル及びイソステアリン酸ポリオキシエチレングリセリルの少なくともいずれかである上記（１）〜（４）のいずれかの透明難燃性放電加工液、
（６） さらに、２０℃における導電率が５００ｎＳ／ｃｍ以下であって、８０℃における導電率が１００００ｎＳ／ｃｍ以下、及び４０℃における動粘度が１〜１５ｍｍ2／ｓである上記（１）〜（５）のいずれかの透明難燃性放電加工液、及び
（７） さらに、（Ｅ）金属不活性化剤を０．０１〜１．００質量％含む上記（１）〜（６）のいずれかの透明難燃性放電加工液、
を提供するものである。
（１） ４０℃における動粘度が１〜５ｍｍ2／ｓの鉱油及び／又は合成油からなる基油と、（Ａ）イオン性界面活性剤ａを０．１〜１０質量％、（Ｂ）親水性−疎水性バランス（ＨＬＢ）が８．５以上の非イオン性界面活性剤ｂを０．１〜３０質量％、（Ｃ）親水性−疎水性バランス（ＨＬＢ）が８．５未満の非イオン性界面活性剤ｃを５．０〜４０質量％、及び（Ｄ）水を８〜３０質量％含むことを特徴とする透明難燃性放電加工液、
（２） 前記イオン性界面活性剤ａが、炭素数７〜３０個の脂肪酸、該脂肪酸のダイマー酸、炭素数２〜３６個のジカルボン酸、該ジカルボン酸の金属塩又はアルカノールアミン塩、ナフテン酸の金属塩、アルキル硫酸エステル類、アルキルスルホン酸塩、アルキルアリールスルホン酸塩、アミン塩、アンモニウム塩及びアミノ酸類から選ばれる１種以上である上記（１）の透明難燃性放電加工液、
（３） 前記イオン性界面活性剤ａが、石油スルホネート、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム、アルファオレフィンスルフォン酸ナトリウム、オレイン酸カリウム、アルキルナフタレンスルフォン酸ナトリウム、カプリル酸Ｎ−（１ヒドロキシエチル）ピペラジン塩及びオレイン酸Ｎ−（２ヒドロキシエチル）ピペラジン塩から選ばれる１種以上である上記（１）の透明難燃性放電加工液、
（４） 前記非イオン性界面活性剤ｂが、ポリオキシエチレンポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノ２エチルヘキシルエーテル及びポリオキシエチレンオレイルエーテルから選ばれる１種以上である上記（１）〜（３）のいずれかの透明難燃性放電加工液、
（５） 前記非イオン性界面活性剤ｃが、ポリオキシエチレンオレイルエーテル及びイソステアリン酸ポリオキシエチレングリセリルの少なくともいずれかである上記（１）〜（４）のいずれかの透明難燃性放電加工液、
（６） さらに、２０℃における導電率が５００ｎＳ／ｃｍ以下であって、８０℃における導電率が１００００ｎＳ／ｃｍ以下、及び４０℃における動粘度が１〜１５ｍｍ2／ｓである上記（１）〜（５）のいずれかの透明難燃性放電加工液、及び
（７） さらに、（Ｅ）金属不活性化剤を０．０１〜１．００質量％含む上記（１）〜（６）のいずれかの透明難燃性放電加工液、
を提供するものである。
本発明によれば、加工性に優れ、透明で難燃性を有する導電率の低い放電加工液を提供することができる。具体的には
１．難燃性を有し、危険物としての取り扱いの必要性がなく、放電加工にあたって引火防止対策を軽微なもので済ませることができる。
２．加工速度が向上する。
３．電極の消耗が少ない。
４．加工液を長期に使用しても導電率の上昇が殆ど無い。
５．透明で作業性に優れる。
以上のように、本発明の透明難燃性放電加工液は、形彫放電加工、ワイヤカット放電加工等のいわゆる放電系と呼ばれる電気加工に好適に用いることができる。
１．難燃性を有し、危険物としての取り扱いの必要性がなく、放電加工にあたって引火防止対策を軽微なもので済ませることができる。
２．加工速度が向上する。
３．電極の消耗が少ない。
４．加工液を長期に使用しても導電率の上昇が殆ど無い。
５．透明で作業性に優れる。
以上のように、本発明の透明難燃性放電加工液は、形彫放電加工、ワイヤカット放電加工等のいわゆる放電系と呼ばれる電気加工に好適に用いることができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の好ましい透明難燃性放電加工液（以下放電加工液と称することがある）は、必須成分として４０℃における動粘度が１〜５ｍｍ2／ｓの鉱油及び／又は合成油からなる基油と（Ａ）イオン性界面活性剤ａを０．１〜１０質量％、（Ｂ）親水性−疎水性バランス（ＨＬＢ）が８．５以上の非イオン性界面活性剤ｂを０．１〜３０質量％、（Ｃ）親水性−疎水性バランス（ＨＬＢ）が８．５未満の非イオン性界面活性剤ｃを５．０〜４０質量％、（Ｄ）水を８〜３０質量％含むことが必要である。
本発明の好ましい透明難燃性放電加工液（以下放電加工液と称することがある）は、必須成分として４０℃における動粘度が１〜５ｍｍ2／ｓの鉱油及び／又は合成油からなる基油と（Ａ）イオン性界面活性剤ａを０．１〜１０質量％、（Ｂ）親水性−疎水性バランス（ＨＬＢ）が８．５以上の非イオン性界面活性剤ｂを０．１〜３０質量％、（Ｃ）親水性−疎水性バランス（ＨＬＢ）が８．５未満の非イオン性界面活性剤ｃを５．０〜４０質量％、（Ｄ）水を８〜３０質量％含むことが必要である。
本発明の放電加工液に用いられる基油である前記鉱油としては、４０℃における動粘度が１〜５ｍｍ2／ｓの範囲にあるパラフィン系油、ナフテン系油などを挙げることができる。これらのパラフィン系油、ナフテン系油などは石油留分を精製して得られるものである。また、前記合成油としては、４０℃における動粘度が１〜５ｍｍ2／ｓの範囲にある炭化水素系合成油、二塩基酸エステル、シリケートエステル、リン酸エステル、ネオペンチルポリオールエステル等のエステル系合成油、ポリグリコール系合成油、ポリフェニルエーテル系合成油、シリコーン系合成油などを挙げることができる。
このような鉱油および前記合成油としては、軽質鉱油、α−オレフィンオリゴマーなどを商業的に容易に入手することができる。前記基油の放電加工液に含まれる好ましい含有量としては４０〜８０質量％である。
前記鉱油および前記合成油のうち、いずれか１種を単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
前記鉱油及び／又は合成油の動粘度を１〜５ｍｍ2／ｓの範囲にすることによって、皮膚のかぶれや悪臭等を抑えると共に、放電加工により出る加工屑の排出に対しても容易に沈殿し加工性に影響を与えることはない。
このような鉱油および前記合成油としては、軽質鉱油、α−オレフィンオリゴマーなどを商業的に容易に入手することができる。前記基油の放電加工液に含まれる好ましい含有量としては４０〜８０質量％である。
前記鉱油および前記合成油のうち、いずれか１種を単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
前記鉱油及び／又は合成油の動粘度を１〜５ｍｍ2／ｓの範囲にすることによって、皮膚のかぶれや悪臭等を抑えると共に、放電加工により出る加工屑の排出に対しても容易に沈殿し加工性に影響を与えることはない。
（Ａ）成分であるイオン性界面活性剤ａとしては、例えば、アニオン型、カチオン型及び両性型界面活性剤のいずれでもよく、具体的には、炭素数７〜４０個のカルボン酸、例えば炭素数７〜３０個の脂肪酸、該脂肪酸のダイマー酸、炭素数２〜３６個のジカルボン酸、該カルボン酸の金属塩又はアルカノールアミン塩、ナフテン酸の金属塩、アルキル硫酸エステル類、アルキルスルホン酸塩、アルキルアリールスルホン酸塩、アミン塩、アンモニウム塩、アミノ酸類などが挙げられる。これらのうち１種以上を液体組成物中に配合することができるが、特にアニオン型界面活性剤が好ましい。
（Ｂ）成分であるＨＬＢが８．５以上の非イオン性界面活性剤ｂとしては、例えば、ポリオキシエチレン（ｎ=５）オクチルフェニルエーテル（ＨＬＢ＝９）、ポリオキシエチレン（ｎ=５）ラウリルエーテル（ＨＬＢ＝９）、ポリオキシエチレン（ｎ=１０）ベヘニルエーテル（ＨＬＢ＝９）、ポリオキシエチレン（ｎ=１０）デシルテトラデシルエーテル（ＨＬＢ＝９）、ポリオキシエチレン（ｎ=１０）コレステリルエーテル（ＨＬＢ＝９）、ポリオキシエチレン（ｎ=８）グリセリルモノイソステアレート（ＨＬＢ＝９）、モノイソステアリン酸ソルビタン（ＨＬＢ＝９）、ポリオキシエチレン（ｎ=１０）オレイルエーテル（ＨＬＢ＝１０）、ポリオキシエチレン（ｎ=１０）オクチルドデシルエーテル（ＨＬＢ＝１０）、ポリオキシエチレン（ｎ=３０）グリセリルトリイソステアレート（ＨＬＢ＝１０）、ジイソステアリン酸デカグリセリル（ＨＬＢ＝１０）、ポリオキシエチレン（ｎ=１０）モノイソステアレート（ＨＬＢ＝１１）、ポリオキシエチレン（ｎ=１０）モノオレエート（ＨＬＢ＝１１）、ポリオキシエチレン（１５）イソステアリルエーテル （ＨＬＢ＝１２）、ポリオキシエチレン（ｎ=２０）オレイルエーテル（ＨＬＢ＝１４）、ポリオキシエチレン（ｎ=２０）モノオレイン酸ソルビタン（ＨＬＢ＝１５）等の脂肪酸エステル型又はアルキルエーテル型非イオン性界面活性剤等が挙げられる。
尚、ｎはエチレンオキサイドの付加モル数である。
（Ｂ）成分であるＨＬＢが８．５以上の非イオン性界面活性剤ｂとしては、例えば、ポリオキシエチレン（ｎ=５）オクチルフェニルエーテル（ＨＬＢ＝９）、ポリオキシエチレン（ｎ=５）ラウリルエーテル（ＨＬＢ＝９）、ポリオキシエチレン（ｎ=１０）ベヘニルエーテル（ＨＬＢ＝９）、ポリオキシエチレン（ｎ=１０）デシルテトラデシルエーテル（ＨＬＢ＝９）、ポリオキシエチレン（ｎ=１０）コレステリルエーテル（ＨＬＢ＝９）、ポリオキシエチレン（ｎ=８）グリセリルモノイソステアレート（ＨＬＢ＝９）、モノイソステアリン酸ソルビタン（ＨＬＢ＝９）、ポリオキシエチレン（ｎ=１０）オレイルエーテル（ＨＬＢ＝１０）、ポリオキシエチレン（ｎ=１０）オクチルドデシルエーテル（ＨＬＢ＝１０）、ポリオキシエチレン（ｎ=３０）グリセリルトリイソステアレート（ＨＬＢ＝１０）、ジイソステアリン酸デカグリセリル（ＨＬＢ＝１０）、ポリオキシエチレン（ｎ=１０）モノイソステアレート（ＨＬＢ＝１１）、ポリオキシエチレン（ｎ=１０）モノオレエート（ＨＬＢ＝１１）、ポリオキシエチレン（１５）イソステアリルエーテル （ＨＬＢ＝１２）、ポリオキシエチレン（ｎ=２０）オレイルエーテル（ＨＬＢ＝１４）、ポリオキシエチレン（ｎ=２０）モノオレイン酸ソルビタン（ＨＬＢ＝１５）等の脂肪酸エステル型又はアルキルエーテル型非イオン性界面活性剤等が挙げられる。
尚、ｎはエチレンオキサイドの付加モル数である。
（Ｂ）成分のＨＬＢは８．５以上であることが必要であるが、好ましくは９以上である。ＨＬＢの上限値については特に制限はないが、通常２０程度である。
また、（Ｂ）成分の含有量は０．１〜３０質量％であることが必要であるが、好ましくは０．５〜２０質量％、より好ましくは１〜１５質量％である。
上記（Ｂ）成分の界面活性剤ｂは、単独で用いることも、また、二種以上を併用して用いることができる。
また、（Ｂ）成分の含有量は０．１〜３０質量％であることが必要であるが、好ましくは０．５〜２０質量％、より好ましくは１〜１５質量％である。
上記（Ｂ）成分の界面活性剤ｂは、単独で用いることも、また、二種以上を併用して用いることができる。
次に、（Ｃ）成分のＨＬＢが８．５未満の非イオン性界面活性剤ｃとしては例えば、ポリオキシエチレン（ｎ=５）ノニルフェニルエーテル（ＨＬＢ＝８）、ポリオキシエチレン（ｎ=１０）デシルペンタデシルエーテル（ＨＬＢ＝８）、ポリオキシエチレン（ｎ=６）モノイソステアレート（ＨＬＢ＝８）、ポリオキシエチレン（ｎ=６）モノオレエート（ＨＬＢ＝８）、ポリオキシエチレン（ｎ=５）オレイルエーテル（ＨＬＢ＝６）、ポリオキシエチレン（ｎ=１０）硬化ヒマシ油（ＨＬＢ＝６）、ポリオキシエチレン（ｎ=３０）硬化ヒマシ油トリイソステアレート（ＨＬＢ＝６）、モノステアリン酸ジグリセリル（ＨＬＢ＝６）、ポリオキシエチレン（ｎ=５）セチルエーテル（ＨＬＢ＝７）、ポリオキシエチレン（ｎ=６）ステアリルエーテル（ＨＬＢ＝７）、ポリオキシエチレン（ｎ=５）ヘキシルデシルエーテル（ＰＯＥ＝７）、ＰＯＥ（ｎ=５）イソステアリルエーテル（ＨＬＢ＝７）、ポリオキシエチレン（ｎ=８）ジラウレート（ＨＬＢ＝７）、ポリオキシエチレン（ｎ=５）モノステアレート（ＨＬＢ＝７）、ポリオキシエチレン（ｎ=１２）ジイソステアレート（ＨＬＢ＝７）、ポリオキシエチレン（ｎ=１２）ジオレエート（ＨＬＢ＝７）、ポリオキシエチレン（ｎ=２０）グリセリルトリイソステアレート（ＨＬＢ＝７）、ポリオキシエチレン（ｎ=２０）グリセリルトリオレエート（ＨＬＢ＝７）、ポリオキシエチレン（ｎ=２０）硬化ヒマシ油モノイソステアレート（ＨＬＢ＝７）、ポリオキシエチレン（ｎ=４０）テトラオレイン酸ソルビタン（ＨＬＢ＝７）、ポリオキシエチレン（ｎ=８）ジイソステアレート（ＨＬＢ＝５）、ポリオキシエチレン（ｎ=８）ジオレエート（ＨＬＢ＝５）、ポリオキシエチレン（ｎ=３）グリセリルモノイソステアレート（ＨＬＢ＝５）、モノイソステアリン酸グリセリン（ＨＬＢ＝５）等の脂肪酸エステル型又はアルキルエーテル型非イオン性界面活性剤等が挙げられる。
上記（Ｃ）成分の界面活性剤ｃは、単独で用いることも、また、二種以上を併用して用いることができる。
上記（Ｃ）成分の界面活性剤ｃは、単独で用いることも、また、二種以上を併用して用いることができる。
（Ｃ）成分のＨＬＢは８．５未満であることが必要であるが、好ましくは８未満である。ＨＬＢの下限値については特に制限はないが、通常１程度である。
また、（Ｃ）成分の含有量は５〜４０質量％であることが必要であるが、好ましくは７〜３０質量％、より好ましくは１０〜２０質量％である。
本発明の透明難燃性放電加工液は（Ａ）成分の界面活性剤ａ、（Ｂ）成分の界面活性剤ｂ及び（Ｃ）成分の界面活性剤ｃを混合して用いることが重要であり、（Ａ）成分の含有量０．１〜１０質量％、（Ｂ）成分の含有量０．１〜３０質量％、（Ｃ）成分の含有量５〜４０質量％の範囲内で混合することによって、水に溶解することが可能となり透明性を維持することができると共に放電加工液の導電率を低く維持することができ、長時間使用しても加工性能が低下しない透明で難燃性の放電加工液を得ることができる。
また、（Ｃ）成分の含有量は５〜４０質量％であることが必要であるが、好ましくは７〜３０質量％、より好ましくは１０〜２０質量％である。
本発明の透明難燃性放電加工液は（Ａ）成分の界面活性剤ａ、（Ｂ）成分の界面活性剤ｂ及び（Ｃ）成分の界面活性剤ｃを混合して用いることが重要であり、（Ａ）成分の含有量０．１〜１０質量％、（Ｂ）成分の含有量０．１〜３０質量％、（Ｃ）成分の含有量５〜４０質量％の範囲内で混合することによって、水に溶解することが可能となり透明性を維持することができると共に放電加工液の導電率を低く維持することができ、長時間使用しても加工性能が低下しない透明で難燃性の放電加工液を得ることができる。
（Ｄ）成分の水は、充分に精製された蒸留水が好ましいが、この発明の目的を阻害しない限り、微量の不純物を含むものであってもよく、例えば、水道水を用いることもできる。
（Ｄ）成分の含有量は８〜３０質量％であることが必要であるが、好ましくは９〜２０質量％である。
（Ｄ）成分の含有量を上記範囲にすることによって、本発明の放電加工液の難燃性を確保し、放電加工液の粘度の上昇を抑え優れた加工性を得ることができる。
（Ｄ）成分の含有量は８〜３０質量％であることが必要であるが、好ましくは９〜２０質量％である。
（Ｄ）成分の含有量を上記範囲にすることによって、本発明の放電加工液の難燃性を確保し、放電加工液の粘度の上昇を抑え優れた加工性を得ることができる。
本発明の透明難燃性放電加工液は、２０℃における導電率が５００ｎＳ／ｃｍ以下であることが必要であり、好ましくは３００ｎＳ／ｃｍ以下、さらに好ましくは１００ｎＳ／ｃｍ以下である。比抵抗は導電率と逆数の関係にあり、導電率が大きくなると比抵抗が小さくなる。比抵抗が小さくなると前述のように放電加工が困難になり、加工速度が遅くなり、無理に放電加工をしようとすると、印加電圧を上昇させねばならず、電極に掛る負荷が大きいことによる電極の短寿命化を一層促進する。
さらに、本発明の透明難燃性放電加工液は、８０℃における導電率が１００００ｎＳ／ｃｍ以下であることが必要であり、好ましくは８０００ｎＳ／ｃｍ以下、さらに好ましくは５０００ｎＳ／ｃｍ以下である。
さらに、本発明の透明難燃性放電加工液の４０℃における動粘度が１〜１５ｍｍ2／ｓであることが必要であり、好ましくは２〜１２ｍｍ2／ｓ、より好ましくは３〜１０ｍｍ2／ｓである。
４０℃における動粘度の値を上記範囲にすることによって皮膚のかぶれや悪臭等を抑えると共に、放電加工により出る加工屑の排出を容易にし、加工性に影響を与えることはなく、さらにフィルターの通油性の低下を抑えることができる。
さらに、本発明の透明難燃性放電加工液は、８０℃における導電率が１００００ｎＳ／ｃｍ以下であることが必要であり、好ましくは８０００ｎＳ／ｃｍ以下、さらに好ましくは５０００ｎＳ／ｃｍ以下である。
さらに、本発明の透明難燃性放電加工液の４０℃における動粘度が１〜１５ｍｍ2／ｓであることが必要であり、好ましくは２〜１２ｍｍ2／ｓ、より好ましくは３〜１０ｍｍ2／ｓである。
４０℃における動粘度の値を上記範囲にすることによって皮膚のかぶれや悪臭等を抑えると共に、放電加工により出る加工屑の排出を容易にし、加工性に影響を与えることはなく、さらにフィルターの通油性の低下を抑えることができる。
さらに、本発明の放電加工液には（Ｅ）成分の金属不活性化剤を０．０１〜１．００質量％含むことが好ましい。
上記範囲の金属不活性化剤を加えることによって、放電加工機の電極として通常銅が使用されるため、放電加工液中に微量混入してくる銅等の金属酸化物の酸化触媒としての作用を抑制することができる。
金属不活性化剤としては、イミダゾリン、ピリミジン誘導体、チアジアゾール、ベンゾトリアゾール及びチアジアゾール等が挙げられる。
上記範囲の金属不活性化剤を加えることによって、放電加工機の電極として通常銅が使用されるため、放電加工液中に微量混入してくる銅等の金属酸化物の酸化触媒としての作用を抑制することができる。
金属不活性化剤としては、イミダゾリン、ピリミジン誘導体、チアジアゾール、ベンゾトリアゾール及びチアジアゾール等が挙げられる。
さらに本発明の透明難燃性放電加工液には本発明の効果を損なわない範囲で、所望により、防錆剤、消泡剤及び酸化防止剤を添加することができる。
前記防錆剤としては、アルキルベンゼンスルフォネート、ジノニルナフタレンスルフォネート、アルケニルコハク酸エステル、多価アルコールエステル等が挙げられる。また、上記界面活性剤又は抗乳化剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル及びポリオキシエチレンアルキルナフチルエーテル等のポリアルキレングリコール系非イオン性界面活性剤等が挙げられる。
また、前記消泡剤としては、シリコーン油、フルオロシリコーン油及びフルオロアルキルエーテル等が挙げられる。
本発明においては、防錆剤及び消泡剤含有量は、防錆及び消泡効果などの面から、放電加工液全量に基づき、通常０．０１〜５質量％程度である。
前記防錆剤としては、アルキルベンゼンスルフォネート、ジノニルナフタレンスルフォネート、アルケニルコハク酸エステル、多価アルコールエステル等が挙げられる。また、上記界面活性剤又は抗乳化剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル及びポリオキシエチレンアルキルナフチルエーテル等のポリアルキレングリコール系非イオン性界面活性剤等が挙げられる。
また、前記消泡剤としては、シリコーン油、フルオロシリコーン油及びフルオロアルキルエーテル等が挙げられる。
本発明においては、防錆剤及び消泡剤含有量は、防錆及び消泡効果などの面から、放電加工液全量に基づき、通常０．０１〜５質量％程度である。
さらに、前記酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤やアミン系酸化防止剤が挙げられる。
フェノール系酸化防止剤としては、例えば４，４'−メチレンビス（２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール）；４，４'−ビス（２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール）；４，４'−ビス（２−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）；２，２'−メチレンビス（４−エチル−６−ｔ−ブチルフェノール）；２，２'−メチレンビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）；４，４'−ブチリデンビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）；４，４'−イソプロピリデンビス（２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール）；２，２'−メチレンビス（４−メチル−６−ノニルフェノール）；２，２'−イソブチリデンビス（４，６−ジメチルフェノール）；２，２'−メチレンビス（４−メチル−６−シクロヘキシルフェノール）；２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール；２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−エチルフェノール；２，４−ジメチル−６−ｔ−ブチルフェノール；２，６−ジ−ｔ−アミル−ｐ−クレゾール；２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−（Ｎ，Ｎ'−ジメチルアミノメチルフェノール）；４，４'−チオビス（２−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）；４，４'−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）；２，２'−チオビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）；ビス（３−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルベンジル）スルフィド；ビス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）スルフィド；ｎ−オクタデシル−３−（４−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔ−ブチルフェニル）プロピオネート；２，２'−チオ［ジエチル−ビス−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］などが挙げられる。これらの中で、特にビスフェノール系及びエステル基含有フェノール系のものが好適である。
フェノール系酸化防止剤としては、例えば４，４'−メチレンビス（２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール）；４，４'−ビス（２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール）；４，４'−ビス（２−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）；２，２'−メチレンビス（４−エチル−６−ｔ−ブチルフェノール）；２，２'−メチレンビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）；４，４'−ブチリデンビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）；４，４'−イソプロピリデンビス（２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール）；２，２'−メチレンビス（４−メチル−６−ノニルフェノール）；２，２'−イソブチリデンビス（４，６−ジメチルフェノール）；２，２'−メチレンビス（４−メチル−６−シクロヘキシルフェノール）；２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール；２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−エチルフェノール；２，４−ジメチル−６−ｔ−ブチルフェノール；２，６−ジ−ｔ−アミル−ｐ−クレゾール；２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−（Ｎ，Ｎ'−ジメチルアミノメチルフェノール）；４，４'−チオビス（２−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）；４，４'−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）；２，２'−チオビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）；ビス（３−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルベンジル）スルフィド；ビス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）スルフィド；ｎ−オクタデシル−３−（４−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔ−ブチルフェニル）プロピオネート；２，２'−チオ［ジエチル−ビス−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］などが挙げられる。これらの中で、特にビスフェノール系及びエステル基含有フェノール系のものが好適である。
また、アミン系酸化防止剤としては、例えば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などのモノアルキルジフェニルアミン系、４，４'−ジブチルジフェニルアミン；４，４'−ジペン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'−ジヘプチ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などのジアルキルジフェニルアミン系、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ポリアルキルジフェニルアミン系、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；ペンチルフェニル−α−ナフチルアミン；ヘキシルフェニル−α−ナフチルアミン；ヘプチルフェニル−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。これらの中でジアルキルジフェニルアミン系及びナフチルアミン系のものが好適である。
本発明においては、前記フェノール系やアミン系の酸化防止剤は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。また、その含有量は、酸化防止効果及び経済性のバランスなどの面から、放電加工液全量に基づき、通常０．０１〜５質量％程度である。
本発明においては、前記フェノール系やアミン系の酸化防止剤は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。また、その含有量は、酸化防止効果及び経済性のバランスなどの面から、放電加工液全量に基づき、通常０．０１〜５質量％程度である。
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１〜２、比較例１〜６
表1に示す組成の放電加工液を調製した。
実施例１〜２、比較例１〜６
表1に示す組成の放電加工液を調製した。
＊１．PETORONATE-L、 Witco Chem．社製
＊２．ナロアクティー−ＨＮ１６０、三洋化成社製
＊３．ナロアクティー−ＨＮ１４０、三洋化成社製
＊４．ナロアクティー−ＨＮ１００、三洋化成社製
＊５．エマルゲンＬＳ１０６、花王社製
＊６．ｎはエチレンオキサイドの付加モル数
＊７．ユニルーブ７５ＤＥ２５、日本油脂社製
得られた放電加工液の２０℃における導電率、８０℃における導電率、４０℃における動粘度を測定した。測定は以下の方法に基づいておこなった。
１．＜２０℃における放電加工液の導電率の測定＞
５０ｍＬビーカーに試料油４０ｇを入れる。スターラーで攪拌（１００ｒｐｍ）している試料油の中に導電率計（Ｍｏｄｅｌ：ＡＯＣ−１０、メーカー：ＤＥＮＫＩ ＫＡＧＡＫＵ ＫＥＩＫＩ ＪＡＰＡＮ）の電極（電極：ｐＨ複合電極、ＴＹＰＥ：ＧＳＴ−５７３ｌｃ、メーカー：ＤＥＮＫＩ ＫＡＧＡＫＵ ＫＥＩＫＩ ＴＯＡ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ）を浸し、導電率計の表示が一定になった時の値を読み取る。
尚、放電加工実験後の導電率も同様の方法にて行なった。測定結果を第２表に示す。
２．＜８０℃における放電加工液の導電率の測定＞
５０ｍＬビーカーに試料油４０ｇを入れる。ビーカーをヒーターにのせ、スターラーで攪拌（１００〜２００ｒｐｍ）しながら、昇温速度１０℃／分で加温する。液温が８０℃になったときの導電率計（Ｍｏｄｅｌ：ＡＯＣ−１０、メーカー：ＤＥＮＫＩ ＫＡＧＡＫＵ ＫＥＩＫＩ ＪＡＰＡＮ）の値を読み取る。測定結果を第２表に示す。
２．＜４０℃における動粘度を測定＞
ＪＩＳ Ｋ ２２４２に準じて４０℃で測定した。測定結果を第２表に示す。
１．＜２０℃における放電加工液の導電率の測定＞
５０ｍＬビーカーに試料油４０ｇを入れる。スターラーで攪拌（１００ｒｐｍ）している試料油の中に導電率計（Ｍｏｄｅｌ：ＡＯＣ−１０、メーカー：ＤＥＮＫＩ ＫＡＧＡＫＵ ＫＥＩＫＩ ＪＡＰＡＮ）の電極（電極：ｐＨ複合電極、ＴＹＰＥ：ＧＳＴ−５７３ｌｃ、メーカー：ＤＥＮＫＩ ＫＡＧＡＫＵ ＫＥＩＫＩ ＴＯＡ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ）を浸し、導電率計の表示が一定になった時の値を読み取る。
尚、放電加工実験後の導電率も同様の方法にて行なった。測定結果を第２表に示す。
２．＜８０℃における放電加工液の導電率の測定＞
５０ｍＬビーカーに試料油４０ｇを入れる。ビーカーをヒーターにのせ、スターラーで攪拌（１００〜２００ｒｐｍ）しながら、昇温速度１０℃／分で加温する。液温が８０℃になったときの導電率計（Ｍｏｄｅｌ：ＡＯＣ−１０、メーカー：ＤＥＮＫＩ ＫＡＧＡＫＵ ＫＥＩＫＩ ＪＡＰＡＮ）の値を読み取る。測定結果を第２表に示す。
２．＜４０℃における動粘度を測定＞
ＪＩＳ Ｋ ２２４２に準じて４０℃で測定した。測定結果を第２表に示す。
次に、得られた放電加工液を用いて形彫放電加工実験を行った。
尚、加工機として三菱電機社製放電加工機ＤＩＡＸ Ｍ３５Ｓ、電極：タフピッチ銅（１０×１０×１００ｍｍ）、加工材としてＳ５５Ｃ（３０×３０×４０ｍｍ）を用いた。
放電加工実験は以下の２条件で行ない、加工条件１及び２における加工速度、加工条件２における電極消耗率及び加工条件１で放電加工を行なった後の放電加工液の導電率を測定した。測定結果を第２表に示す。
＊条件１：ピーク電流：１５Ａ、パルス幅：２５６μＳｅｃ．休止幅：２５６μＳｅｃ．加工時間：５分
＊条件２：ピーク電流：５．５Ａ、パルス幅：１６μＳｅｃ．休止幅：１６μＳｅｃ．加工時間：１０分
尚、加工速度は加工前後のワークの質量変化により算出した。数値の大きい程加工性が良いことを示す。
また、電極消耗率は加工前後の電極の質量変化に基づいて下記式にて算出した。
電極消耗率（％）＝［電極の減少質量（ｇ）／０．００８９３］／［加工材の減少質量／０．００７８７］・・・・・・・（Ｉ）
尚、加工機として三菱電機社製放電加工機ＤＩＡＸ Ｍ３５Ｓ、電極：タフピッチ銅（１０×１０×１００ｍｍ）、加工材としてＳ５５Ｃ（３０×３０×４０ｍｍ）を用いた。
放電加工実験は以下の２条件で行ない、加工条件１及び２における加工速度、加工条件２における電極消耗率及び加工条件１で放電加工を行なった後の放電加工液の導電率を測定した。測定結果を第２表に示す。
＊条件１：ピーク電流：１５Ａ、パルス幅：２５６μＳｅｃ．休止幅：２５６μＳｅｃ．加工時間：５分
＊条件２：ピーク電流：５．５Ａ、パルス幅：１６μＳｅｃ．休止幅：１６μＳｅｃ．加工時間：１０分
尚、加工速度は加工前後のワークの質量変化により算出した。数値の大きい程加工性が良いことを示す。
また、電極消耗率は加工前後の電極の質量変化に基づいて下記式にて算出した。
電極消耗率（％）＝［電極の減少質量（ｇ）／０．００８９３］／［加工材の減少質量／０．００７８７］・・・・・・・（Ｉ）
第２表から次のようなことがわかる。
実施例１及び２は比較例に比べ導電率が低く加工性に優れる。また、イオン性界面活性剤ａやＨＬＢの異なる非イオン性界面活性剤ｂ及び非イオン性界面活性剤ｃを適切に配合することで導電率が低くなると共に透明な放電加工液が得られる。
イオン交換水のみの比較例３は加工試験後の導電率が大きく変化しているが、基油+界面活性剤ａ＋界面活性剤ｂ＋界面活性剤ｃ+水系の実施例１、２、比較例１及び基油+界面活性剤ａ＋界面活性剤ｂ+水系の比較例２では加工試験後の導電率の変化はほとんど見られない。但し、比較例１及び２の導電率は高く加工速度が劣る。
実施例１及び２は比較例に比べ導電率が低く加工性に優れる。また、イオン性界面活性剤ａやＨＬＢの異なる非イオン性界面活性剤ｂ及び非イオン性界面活性剤ｃを適切に配合することで導電率が低くなると共に透明な放電加工液が得られる。
イオン交換水のみの比較例３は加工試験後の導電率が大きく変化しているが、基油+界面活性剤ａ＋界面活性剤ｂ＋界面活性剤ｃ+水系の実施例１、２、比較例１及び基油+界面活性剤ａ＋界面活性剤ｂ+水系の比較例２では加工試験後の導電率の変化はほとんど見られない。但し、比較例１及び２の導電率は高く加工速度が劣る。
また、放電加工液（実施例１、２及び比較例１）の難燃性について確認をするため、クリーブランド オープン カット法、ＪＩＳ Ｋ−２２６５に準拠して引火点を測定した。しかしながら、クリーブ ランド カット法によってはその引火点が検出されず、非常に高い引火点を有していることが確認された。
本発明の透明難燃性放電加工液は、加工性に優れ、透明で難燃性を有し導電率が低く、加工液を長期に使用しても導電率の上昇が殆ど無く、形彫放電加工、ワイヤカット放電加工等のいわゆる放電系と呼ばれる電気加工に好適に用いることができる。
Claims (7)
- ４０℃における動粘度が１〜５ｍｍ2／ｓの鉱油及び／又は合成油からなる基油と、（Ａ）イオン性界面活性剤ａを０．１〜１０質量％、（Ｂ）親水性−疎水性バランス（ＨＬＢ）が８．５以上の非イオン性界面活性剤ｂを０．１〜３０質量％、（Ｃ）親水性−疎水性バランス（ＨＬＢ）が８．５未満の非イオン性界面活性剤ｃを５．０〜４０質量％、及び（Ｄ）水を８〜３０質量％含むことを特徴とする透明難燃性放電加工液。
- 前記イオン性界面活性剤ａが、炭素数７〜３０個の脂肪酸、該脂肪酸のダイマー酸、炭素数２〜３６個のジカルボン酸、該ジカルボン酸の金属塩又はアルカノールアミン塩、ナフテン酸の金属塩、アルキル硫酸エステル類、アルキルスルホン酸塩、アルキルアリールスルホン酸塩、アミン塩、アンモニウム塩及びアミノ酸類から選ばれる１種以上である請求項１に記載の透明難燃性放電加工液。
- 前記イオン性界面活性剤ａが、石油スルホネート、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム、アルファオレフィンスルフォン酸ナトリウム、オレイン酸カリウム、アルキルナフタレンスルフォン酸ナトリウム、カプリル酸Ｎ−（１ヒドロキシエチル）ピペラジン塩及びオレイン酸Ｎ−（２ヒドロキシエチル）ピペラジン塩から選ばれる１種以上である請求項１に記載の透明難燃性放電加工液。
- 前記非イオン性界面活性剤ｂが、ポリオキシエチレンポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノ２エチルヘキシルエーテル及びポリオキシエチレンオレイルエーテルから選ばれる１種以上である請求項１〜３のいずれかに記載の透明難燃性放電加工液。
- 前記非イオン性界面活性剤ｃが、ポリオキシエチレンオレイルエーテル及びイソステアリン酸ポリオキシエチレングリセリルの少なくともいずれかである請求項１〜４のいずれかに記載の透明難燃性放電加工液。
- さらに、２０℃における導電率が５００ｎＳ／ｃｍ以下であって、８０℃における導電率が１００００ｎＳ／ｃｍ以下、及び４０℃における動粘度が１〜１５ｍｍ2／ｓである請求項１〜５のいずれかに記載の透明難燃性放電加工液。
- さらに、（Ｅ）金属不活性化剤を０．０１〜１．００質量％含む請求項１〜６のいずれかに記載の透明難燃性放電加工液。
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