專利名稱：水溶性金屬加工油劑以及其使用方法
技術領域：
本發明涉及進行切削或研磨等的金屬加工時使用的水溶性金屬加工油劑以及其使用方法。
背景技術：
切削加工或研磨加工中，多將具有表面活性的化合物混合于礦物油、動植物油或合成油中作為水溶性油劑，通過用水稀釋該油 劑，用作所謂的0/W型乳濁液等。另一方面，作為具有表面活性的化合物的代表性物質，舉例有脂肪酸胺鹽或聚氧亞烷基二醇或其單、二醚化合物等。例如，提出有出于滿足水溶性油劑所要求的消泡性或耐腐敗性能的目的，混合蓖麻醇酸聚合物的胺鹽等(參照專利文獻I)。又，出于提高切削加工或研磨加工的效率的目的，以前一直在混合氯化石臘，但被指出可能會產生對人體有害的二噁英，作為代替物提出混合硫或磷等的化合物(參照專利文獻2)。現有技術專利文獻專利文獻I :日本專利特公平2-5799公報專利文獻2 日本專利特開昭60-141795號公報
發明內容
然而，如專利文獻1，用混合蓖麻醇酸聚合物的胺鹽和礦物油而得到的油劑加工鈦合金等的難削材料時，由于潤滑性的不足等而存在導致具有對加工工具的負荷增大、工具壽命縮短等問題。又，如專利文獻2，若混合硫或磷等，則對環境或人體的影響令人擔心。因此，本發明的目的在于，提供即便未混合含有氯、硫或磷的化合物，也能發揮對難加工材料的優異加工性、能夠延長工具壽命的水溶性金屬加工油劑。為了解決上述課題，本發明提供以下的水溶性金屬加工油劑以及其使用方法。(I) 一種水溶性金屬加工油劑，其特征在于，是混合下述A成分、B成分、C成分以及D成分而成的水溶性金屬加工油劑，以油劑總量為基準，所述A成分的混合量在10質量％以上，以油劑總量為基準，所述B成分的混合量在5質量％以上，(A)通過使蓖麻醇酸脫水縮合而得到的縮合脂肪酸、以及通過使蓖麻醇酸脫水縮合而得到的縮合脂肪酸的醇式羥基和I元羧酸脫水縮合得到的縮合脂肪酸中的至少任意I種；(B)酯化合物，是I元醇或多元醇與I元羧酸的脫水縮合物；(C)胺化合物；(D)水。(2)在上述本發明的水溶性金屬加工油劑中，其特征在于，該加工油劑是切削加工用或研磨加工用的水溶性金屬加工油劑。(2)在上述本發明的水溶性金屬加工油劑中，其特征在于，該加工油劑是立銑刀加工用的水溶性金屬加工油劑。(4)在上述本發明的水溶性金屬加工油劑中，其特征在于，該加工油劑是難加工材料的加工用的水溶性金屬加工油劑。(5) 一種水溶性金屬加工油劑，其特征在于，上述本發明的難加工材料是鈦、鈦合金、鎳合金、鎂合金、鈮合金、鉭合金、鑰合金、鎢合金、不銹鋼以及高錳鋼中的任意一個。(6)水溶性金屬加工油劑的使 用方法，其特征在于，用水稀釋上述本發明的水溶性金屬加工油劑至使用時的濃度達到3體積％以上后使用。根據本發明的水溶性金屬加工油劑，加工工具和加工材料之間的摩擦減少效果顯著，即便適用于如鈦或鈦合金這樣的所謂難加工材料時，也能夠大幅度地延長工具壽命。
具體實施例方式本發明的水溶性金屬加工油劑(以下也稱“本油劑”)的特征在于，將下述A成分、B成分C成分以及D成分混合而成。即，本油劑是使用時以用水稀釋為前提的原液。(A)通過使蓖麻醇酸脫水縮合得到的縮合脂肪酸、以及通過使蓖麻醇酸脫水縮合得到的縮合脂肪酸的醇式羥基和I元羧酸脫水縮合得到的縮合脂肪酸中至少任意I種；(B)酯化合物，是I元醇或多元醇與I元羧酸的脫水縮合物；(C)胺化合物；(D)水。首先對A成分進行說明。A成分通過使蓖麻醇酸(12-羥基十八碳烯-9-酸)脫水縮聚而得。將蓖麻醇酸在、例如惰性氣氛下加熱至200°C左右時，即開始脫水縮聚，從而得到縮聚脂肪酸。可以將這樣的縮聚脂肪酸作為本發明的A成分使用。又，A成分可以是通過使蓖麻醇酸脫水縮聚得到的縮聚脂肪酸的醇式羥基與I元羧酸脫水縮合得到的縮聚脂肪酸。這樣的縮聚脂肪酸通過在上述蓖麻醇酸的脫水縮聚物中進一步添加I元羧酸進行脫水縮聚而得到。作為用于該反應的I元羧酸，可以是飽和羧酸，也可以是不飽和羧酸，但作為未反應物殘留有碳原子數小的羧酸時，有可能成為令人不快的味道或金屬腐蝕的原因，因此優選碳原子數4以上的羧酸。作為飽和羧酸，舉例有己酸、庚酸、辛酸、2-乙基己酸、壬酸、異壬酸、癸酸、新癸酸、月桂酸、肉豆蘧酸、棕櫚酸、硬脂酸、二十烷酸、山崳酸以及木焦油酸等。作為不飽和羧酸，舉例有十一碳烯酸、油酸、反油酸、芥子酸、神經酸、亞油酸、Y-亞麻酸、二十碳四烯酸、a -亞麻酸、十八碳四烯酸、二十碳五烯酸以及二十二碳六烯酸等。接著，對B成分進行說明。B成分是I元醇或多元醇與I元羧酸的脫水縮合物。即，B成分是酯化合物。作為I元或多元醇無特別限制，可以應用各種醇。作為I元醇，舉例有例如甲醇、乙醇、正丙醇或異丙醇、各種丁醇、各種戊醇、各種己醇、各種辛醇、各種癸醇、各種十二烷醇等的脂肪族I元醇、環戊醇、環己醇等脂環式I元醇、苯甲醇、苯乙醇等的芳香脂肪族醇等。作為2元醇，例如舉例有乙二醇、丙二醇、丁二醇、新戊二醇、1，4_ 丁二醇等的脂肪族醇、環己二醇、環己二甲醇等的脂環式醇。作為3元醇，例如舉例有甘油、三羥甲基丙烷、三羥甲基乙烷、三羥甲基丁烷、1，3，5-戊三醇等的脂肪族醇、環己三醇、環己烷三甲醇等的脂環式醇等。作為4元以上的醇，可以舉例有例如季戊四醇、雙甘油、三甘油、山梨糖醇、二季戊四醇等脂肪族醇等。作為I元羧酸，可以適用制造A成分時使用的I元羧酸。接著，對C成分進行說明。C成分是胺化合物。作為這樣的胺化合物，可以是伯、仲、叔胺的任一個，進一步可以是醇胺。作為伯胺的例子，可以列舉單乙醇胺、單丙醇胺、單異丙醇胺、2-氨基-I-丁醇、2-氨基-2-甲基丙醇、丁胺、戊胺、己胺、環己胺、辛胺、月桂胺、硬脂胺、油胺、芐胺等。作為仲胺的例子，可以列舉二乙胺、二異丙胺、二丁胺、二戊胺、二己胺、二環己胺、二辛胺、二月桂胺、雙十八烷基胺、二油胺、二芐胺、二乙醇胺、哌嗪、二異丙醇胺、十八烷酰基乙醇胺、癸基乙醇胺、己基丙醇胺、芐基乙醇胺、苯基乙醇胺以及甲苯基丙醇胺等。作為叔胺的例子，可以列舉三丁胺、三戊胺、三己胺、三環己胺、三辛胺、三月桂胺、 三(十八烷基)胺、三油胺、三芐胺、甲基二環己基胺、二油烯基乙醇胺、二月桂基丙醇胺、二辛酯乙醇胺、二丁基乙醇胺、二乙基乙醇胺、二甲基乙醇胺、二己基丙醇胺、二丁基丙醇胺、油烯基二乙醇胺、十八烷酰二丙醇胺、月桂基二乙醇胺、辛基二丙醇胺、丁基二乙醇胺、甲基二乙醇胺、環己基二乙醇胺、芐基二乙醇胺、苯基二乙醇胺、甲苯基二丙醇胺、二甲苯基二乙醇胺、三乙醇胺、三丙醇胺、三異丙醇胺等。這些胺化合物構成A成分(羧酸)和胺鹽，提高水溶性的同時有助于潤滑性。構成本油劑的D成分是水。尤其，不需要是如蒸餾水這樣的高純度的水，可以是自來水。本油劑的特征在于，混合上述A成分至D成分的4種成分而成。但是，A成分的混合量，以油劑總量為基準，在10質量％以上，優選在20質量％以上，更優選在30質量％以上。A成分的混合量不足10質量％時，雖然與后述的稀釋率也有關系，但可能不能得到充分的摩擦減少效果或工具壽命延長效果。又,B成分的混合量，以油劑總量為基準,在5質量％以上,優選在10質量％以上，更優選在15質量％以上。B成分的混合量不足5質量％時，雖然與后述的稀釋率也有關系，但可能不能得到充分的摩擦減少效果或工具壽命延長效果。制造本油劑(原液)時，在上述A成分、B成分以及C成分中，作為D成分加入水來配制。配制原液用的水的比例優選在5質量％以上、75質量％以下左右。水的比例不足5質量％時，從A成分至C成分不易溶解，原液的調制變得煩雜。此外，當原液調制時水的比例超過75質量％時，原液的保管量或輸送量過大，操作性會下降。上述原液使用時進一步用水稀釋，優選稀釋至本油劑的濃度達到3體積％以上，稀釋時更優選的濃度在5體積以上，進一步優選的總濃度在10體積％。用水進行稀釋時的濃度不足3體積％時，可能不能得到充分的摩擦減少效果或工具壽命延長效果。但是，本發明中，無論是原液還是稀釋液，所有的混合成分都無需均一地溶解。因此，也可以是乳濁液這樣的分散形態。再者，本油劑中，可以在不妨礙本發明的目的的范圍內進一步混合其他成分。例如，可以混合潤滑性提高劑、金屬減活劑、消泡劑、殺菌劑以及抗氧化劑等。作為潤滑體性提高劑，舉例有礦物油、合成油、植物油、有機酸以及表面活性劑。礦物油可以列舉，例如，鏈烷烴系原油、中間基系原油或者將環烷烴系原油進行常壓蒸餾，或者將常壓蒸餾殘渣油進行減壓蒸餾后獲得的餾出液，或者依據常法將這些餾出液提純而得到的提純油，具體地有溶劑提純油、氫化提純油、脫蠟處理油、白土處理油等。作為合成油，例如舉例有低分子量聚丁烯、低分子量聚丙烯、烷基苯、烷基萘等的烷基芳香系化合物、硅油、氟系油(例如氟碳、全氟聚醚等)等。作為植物油，例如舉例有棉籽油、橄欖油、菜籽油、胡麻油、葵花油、椰子油、棕櫚油、妥爾油、豆油、蓖麻油、亞麻仁油等。作為有機酸，例如舉例有辛酸、壬酸、異壬酸、癸酸、月桂酸、硬脂酸、油酸、安息香酸、對叔丁基安息香酸、己二酸、辛二酸、癸二酸、壬二酸、十二烷二酸等。表面活性劑舉例有陰離子性表面活性劑、陽離子性表面活性劑、非離子性表面活性劑以及兩性表面活性劑等。作為陰離子性表面活性劑，有烷基苯磺酸鹽、a -烯烴磺酸鹽等。作為陽離子性表面活性劑，有烷基三甲基銨鹽、二烷基二甲基銨鹽、烷基二甲基苯甲基銨鹽等季銨鹽等。作為非離子性表面活性劑，舉例有聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚 等的醚或、脫水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脫水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯等的酯、脂肪酸烷醇酰胺這樣的酰胺。兩性表面活性劑，作為甜菜堿系舉例有烷基甜菜堿等。
金屬減活劑，例如舉例有苯并三唑、咪唑啉、嘧啶衍生物以及噻二唑等。作為抗氧化劑，舉例有烷基化二苯胺、苯基-a -萘胺、烷基取代苯基-a -萘胺等的胺系抗氧化劑、2，6_ 二 -叔丁基苯酚、4，4’ -亞甲基雙(2，6_ 二 -叔丁基苯酚)、異辛基-3-(3, 5-二-叔丁基-4-輕苯基)丙酸酯(或鹽)、正十八燒基-3-(3, 5-二-叔丁基-4-羥苯基)丙酸酯等的苯酚系抗氧化劑、二月桂基-3，3 ’ -硫代二丙酸酯等的硫系抗氧化劑、磷酸酯等的磷系抗氧化劑，此外還有鑰系抗氧化劑。上述殺菌劑，例如舉例有三嗪系防腐劑、烷基苯并咪唑系防腐劑等。消泡劑可以舉例甲基硅油、氟硅油、聚丙烯酸酯等。本發明的水溶性金屬加工油劑如上所述，可以根據其使用目的通過適當的水稀釋成適當的濃度，適用于以切削加工或磨削加工為首的沖裁加工、研磨、拉拔、拉伸、壓延等各種金屬加工領域中。而且，本發明的水溶性金屬加工油劑潤滑性非常優異，因此適于所謂的難加工材料的加工。具體地，適于鈦、鈦合金、鎳合金、鎂合金、銀合金、鉭合金、鑰合金、鶴合金、不銹鋼以及高錳鋼等的難加工材料的加工。尤其可以理想地用作為這樣的難加工材料的立銑刀加工用使用。在本發明中，未必不能混合含有氯、硫或磷的化合物，但若考慮到對環境負荷或人體的壞影響，基本上應當控制混合含有這些元素的化合物。本發明具有即使不混合含有氯、硫或磷的化合物，也能發揮對難加工材料的優異的加工性的特征。
實施例接著，通過實施例更詳細說明本發明，但本發明并不被這些例子做任何的限定。〔實施例I至7、比較例I至8〕按照表1、2所示的混合配方，配制水溶性金屬加工油劑(原液)。各成分的詳細情況如下。[表 I]
權利要求
1.一種水溶性金屬加工油劑，其特征在于，是混合下述A成分、B成分、C成分以及D成分而成的水溶性金屬加工油劑， (A)通過使蓖麻醇酸脫水縮合而得到的縮合脂肪酸、以及通過使蓖麻醇酸脫水縮合而得到的縮合脂肪酸的醇式羥基與I元羧酸脫水縮合得到的縮合脂肪酸中的至少任意I種； (B)酯化合物，是I元醇或多元醇與I元羧酸的脫水縮合物； (C)胺化合物； (D)水； 以油劑總量為基準，所述A成分的混合量在10質量％以上， 以油劑總量為基準，所述B成分的混合量在5質量％以上。
2.如權利要求I所述的水溶性金屬加工油劑，其特征在于，該加工油劑是切削加工用或研磨加工用的水溶性金屬加工油劑。
3.如權利要求2所述的水溶性金屬加工油劑，其特征在于，該加工油劑是立銑刀加工用的水溶性金屬加工油劑。
4.如權利要求I 權利要求3中的任一項所述的水溶性金屬加工油劑，其特征在于，是難加工材料的加工用的水溶性金屬加工油劑。
5.如權利要求4所述的水溶性金屬加工油劑，其特征在于，所述難加工材料是鈦、鈦合金、鎳合金、鎂合金、鈮合金、鉭合金、鑰合金、鎢合金、不銹鋼以及高錳鋼中的任意一個。
6.水溶性金屬加工油劑的使用方法，其特征在于，用水稀釋權利要求I 權利要求5中的任一項所述的水溶性金屬加工油劑至使用時的濃度達到3體積％以上后使用。
全文摘要
一種水溶性金屬加工油劑，其特征在于，是混合下述A成分、B成分、C成分以及D成分而成的水溶性金屬加工油劑，以油劑總量為基準，所述A成分的混合量在10質量％以上，以油劑總量為基準，所述B成分的混合量在5質量％以上，(A)通過使蓖麻醇酸脫水縮合而得到的縮合脂肪酸、以及通過使蓖麻醇酸脫水縮合而得到的縮合脂肪酸的醇式羥基和1元羧酸脫水縮合得到的縮合脂肪酸中的至少任意1種；(B)1元醇或多元醇與1元羧酸的脫水縮合物的酯化合物；(C)胺化合物；(D)水。
文檔編號C10M105/34GK102725387SQ20108005479
公開日2012年10月10日 申請日期2010年11月24日 優先權日2009年11月30日
發明者慈道陽一郎, 高木史明 申請人:出光興產株式會社