水系加工油用オイルミスト抑制剤
【課題】鉄鋼、合金鋼、アルミ等の金属部材、石英、シリコン、セラミックス、カーボン等の脆性材の切削、研削加工に於いて、乳化状態や加工性能を阻害せず、作業環境悪化要因であるオイルミストを抑制するオイルミスト抑制剤を提供することを目的とする。
【解決手段】
水溶液が下限臨界溶解温度（ＬＣＳＴ）をもつ感温性ポリマーで、該感温性ポリマーが、Ｎ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドのいずれか１種類以上を構成成分として含むポリマーからなる水系加工油用オイルミスト抑制剤をミスト抑制剤として添加したところ、オイルミストを著しく抑制し、且つ添加しても加工性能、希釈・乳化性能への影響が無いことを見出して本発明を完成した。
【解決手段】
水溶液が下限臨界溶解温度（ＬＣＳＴ）をもつ感温性ポリマーで、該感温性ポリマーが、Ｎ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドのいずれか１種類以上を構成成分として含むポリマーからなる水系加工油用オイルミスト抑制剤をミスト抑制剤として添加したところ、オイルミストを著しく抑制し、且つ添加しても加工性能、希釈・乳化性能への影響が無いことを見出して本発明を完成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水系潤滑剤に関し、詳しくは金属部材、脆性材の切削加工や研削加工に於いて使用される水溶性金属加工油剤に関し、使用時にオイルミストの発生を抑制できる添加剤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
切削 、研削加工に於いては、工具と被削材の冷却、潤滑性能付与による加工能率や加工精度の向上および工具寿命の延長を目的に、加工油剤が使用されている。
加工油は加工部位で、工具及び被削材の高速運動による高いせん断力を受け微粒子化され、さらに、加工時の工具と被削材の摩擦熱により成分が気化し環境温度で凝集し微細な形状をとることで環境中にオイルミストとして滞留する。このようなオイルミストは、作業場環境に充満し、特に１０μｍ以下のものは作業者の呼吸により体内に入り健康上悪影響を及ぼす恐れがある。
環境中のオイルミスト低減措置としては、排気装置、各種空気清浄機等の設備面で対応する場合があるが、高い設備投資が必要となる。
一方、加工油に関しては、親水性部位を有するポリマー等のオイルミスト抑制剤の添加や、低沸点含有量の少ない油を使用する等が行われている。
【０００３】
オイルミスト抑制剤として、特開２０００−１２９２８２号公報、特開平１０−０４６１７８号公報では水溶性、若しくは水分散性の高分子化合物の報告がある。一方、作動油、エンジンオイル等の油に用いたものとして特開２００８−２４８１１０号公報、特表平８−５１２３３４号公報がある。
しかし、このような水溶性高分子では油分への溶解性が低く、油分へ直接作用することが無いため、高いオイルミスト抑制効果は得られない。
【０００４】
水溶性高分子は、加工部位への水の保持効果は期待できるものの、水の沸点上昇、被膜形成により、冷却作用を低下させてしまうという難点がある。
【０００５】
また、汎用な水溶性高分子であるポリ（メタ）アクリル酸等は、使用する工業用水や井戸水からのカルシウムイオン、マグネシウムイオン若しくは被削材から溶出する各種多価金属イオンと相互作用し、水不溶解性の凝集物を生じ易く、オイルミスト抑制効果の低下、さらにはスケール発生の原因となり配管の詰まり、腐敗等の不具合を招く恐れがある。
一方、エステル基を有するメタクリル酸メチル等を含むポリマーはアルカリ水溶液中では加水分解を受け易く安定性に不安があり長期間の使用に耐えうるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１２９２８２号公報
【特許文献２】特開平１０−０４６１７８号公報
【特許文献３】特開２００８−２４８１１０号公報
【特許文献４】特表平８−５１２３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、鉄鋼、合金鋼、アルミ等の金属部材、石英、シリコン、セラミックス、カーボン等の脆性材の切削、研削加工に於いて、乳化状態や加工性能を阻害せず、作業環境悪化要因であるオイルミストを抑制するオイルミスト抑制剤を提供することを目的とする。
【０００８】
具体的には、水溶性高分子でありながら油分にも作用して優れたオイルミスト抑制効果を呈し、水分の冷却作用を低下させることなく、またイオンとの相互作用で凝集物やスケールを発生させることが無く、さらに、長時間の使用においても効果が安定である水系加工油用オイルミスト抑制剤を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、かかる課題を解決するため研究の結果、油溶性且つ水中では温度応答性を示すポリマーをミスト抑制剤として添加したところ、オイルミストを著しく抑制し、且つ添加しても加工性能、希釈・乳化性能への影響が無いことを見出して本発明を完成した。
すなわち本発明は、
（１）水溶液が下限臨界溶解温度（ＬＣＳＴ）を持つポリマーからなる水系加工油用オイルミスト抑制剤
（２）前記（１）記載のポリマーが、Ｎ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドのうちいずれか１種類以上を構成モノマーとして含むポリマーからなる水系加工油用オイルミスト抑制剤
（３）前記（１）記載のポリマーが、水系加工油中に添加されているとき、該水系加工油の温度が上昇して下限臨界溶解温度（ＬＣＳＴ）より高い温度になると、該ポリマーの一部または全部が水系加工油中の水相から油相に移動することを特徴とする前記（１）記載の水系加工油用オイルミスト抑制剤、
（４）前記（１）から（３）に記載の水系加工油用オイルミスト抑制剤を含有する水溶性加工油剤、
（５）前記（１）から（３）に記載の水系加工油用オイルミスト抑制剤とポリエーテル化合物とからなるオイルミスト抑制剤組成物
を提供するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のオイルミスト抑制剤は、水溶性加工油剤に配合することにより、希釈、乳化性や加工性能を阻害せず、オイルミストの発生を抑制することができる。その結果、ミスト発生を抑制するため金属加工油剤の大量使用や、ミスト集塵機の設置の設備投資も必要ないので、コスト削減を図ることができる。さらに、本発明のオイルミスト抑制剤は、作業環境温度では水、油に対して両親媒性であることから不溶解物の発生が無く機械汚れの原因と成らない。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、水系加工油用オイルミスト抑制剤、及びそれを含有する、鉄鋼、合金鋼、アルミ等の金属部材、石英、シリコン、セラミックス、カーボン等の脆性材の切削・研削加工用の水溶性加工油剤にかかるものである。また、水溶性加工油剤に適宜簡便に添加できる水系加工油用オイルミスト抑制剤組成物に係るものである。
温度応答性を示すアクリルアミド誘導体を含むポリマーをミスト抑制剤として含有することで金属等の切削・研削加工時のオイルミスト発生量を抑制し、具体的には作業環境の改善、作業員の安全性の長期的な確保を実現するものである。
【００１２】
本発明の水系加工油用オイルミスト抑制剤であるポリマーは、モノマーとしてＮ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドのいずれか１種類以上を構成成分として含むポリマーであり、他の構成成分としてビニルモノマー等を用いることができる。ビニルモノマーとして、Ｎ−アクリロイルピペリジン、Ｎ−３−イソプロポキシプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−８−アクイロイル−１，４−ジオキサ−８−アザスピロ［４，５］デカン、Ｎ−１−メトキシメチルプロピル（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリロイル−L−プロリンメチルエステル、Ｎ−２−メトキシエチル−Ｎ−ｎ−プロピルアクリルアミド、Ｎ−２−メトキシエチル−Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−ｎ−プロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ｎ−プロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ−３−エトキシプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−１−メチル−２−メトキシエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−２−エトキシエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−２−メトキシエチル−Ｎ−エチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ビス（２−メトキシエチル）アクリルアミド、Ｎ−３−メトキシプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−シクロプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−エチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−（１，３−ジオキソラン−２−イルメチル）−Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−エチルアクリルアミド、Ｎ−アクリロイルピロリジン、Ｎ−（２，２−ジメトキシエチル）−Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ−３−（２−メトキシエトキシ）プロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシメチルアクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシエチルアクリルアミド、アミノ酸基を含むアクリルアミド化合物などのＮ−置換（メタ）アクリルアミド誘導体、Ｎ−ビニルカプロラクタム、Ｎ−ビニルイソブチルアミド、Ｎ−ビニル−Ｎ−メチルアセトアミドなどのＮ−ビニル置換アミド誘導体、２−モルホリノエチル（メタ）クリレート、２−（２−モルホリノエトキシ）エチル（メタ）クリレート、２−モルホリノプロピル（メタ）クリレート、モルホリンテトラエチレンオキシ（メタ）クリレート、３，５−ジメチルモルホリンテトラエチレンオキシ（メタ）クリレート、メトキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール・ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール・ポリブチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、エトキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、エトキシポリエチレングリコール・ポリプロピリングリコールモノ（メタ）アクリレート、エトキシポリエチレングリコール・ポリブチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ブトキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、フェノキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ベンジルオキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレートなどのエステル型ビニルモノマー、ビニルメチルエーテル、メトキシエチルビニルエーテル、エトキシエチルビニルエーテルなどのエーテル型ビニルモノマー、（メタ）アクリル酸、２−（メタ）アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、ｐ−スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸、アンモニウム塩、メタアリルスルホン酸、２−（メタ）アクリロイルオキシエタンスルホン酸、モノ（２−（メタ）アクリロイルオキシエチル）アシッドホスフェート、マレイン酸、イタコン酸などのアニオン性ビニルモノマー、第３級アミノ基を有する（メタ）アクリレート誘導体由来の各種４級アンモニウム塩、第３級アミノ基を有する（メタ）アクリルアミド誘導体由来の各種４級アンモニウム塩などのカチオン性ビニルモノマー、第３級アミノ基を有する（メタ）アクリレート誘導体由来の各種両性イオン基を持つ分子内塩形成性単量体、第３級アミノ基を有する（メタ）アクリルアミド誘導体由来の各種両性イオン基を持つ分子内塩形成性単量体などの両性ビニルモノマー、アミノ酸塩を含むアクリルアミド誘導体などが挙げられ、特に限定されるものではないが、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、アクリロイルモルフォリンが好ましい。
【００１３】
前記共重合物を構成するモノマーの比率としては、重合させるモノマー全体のうち、Ｎ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドの占める割合が質量比で１０％以上であることが望ましい。
【００１４】
また、本発明の水系加工油用オイルミスト抑制剤であるポリマーは、水溶液で下限臨界溶解温度（ＬＣＳＴ）をもつ感温性ポリマーである。
ここでいう感温性ポリマーとは、該ポリマー水溶液の昇温に伴う下限臨界溶解温度（ＬＣＳＴ）での転移熱量が吸熱であり、それが０．０１ｃａｌ／ｇ〜１３．０ｃａｌ／ｇの範囲にあるものである。
本発明の水系加工油用オイルミスト抑制剤において、前記下限臨界溶解温度（LCST）は、３０〜１００℃の範囲内であることが望ましい。下限臨界溶解温度（LCST）は、該ポリマーを構成するモノマーの種類や構成比によって変わるため、目的とするLCSTに合わせて、適宜調整することができる。
転移熱量は、示差走査熱量計(ＤＳＣ)を用い、昇温速度１℃／ｍｉｎの条件下で観察される感温点の吸熱ピーク面積から算出される。
【００１５】
本発明の水系加工油用オイルミスト抑制剤であるポリマーは、水系加工油の温度が摩擦熱等によって下限臨界溶解温度（ＬＣＳＴ）より高い温度になると、水への溶解度が急に低下し、その結果、水系加工油中の水相から油相へと移動する。このことにより、効率よく油分のミスト化を抑制することができ、さらに水相の冷却作用の低下もない。
水相から油相へのポリマーの移動率は一部若しくは全部であり、好ましくは５％〜１００％、更に好ましくは５０％〜１００％が望ましく、５％未満ではオイルミスト抑制効果の低下に伴い添加量の増量が必要となる為に経済的ではない。
また、金属イオンとの相互作用、凝集を起こすことなく、長期的に効率よく油分のミスト化を抑制することができる。
【００１６】
本発明の水系加工油用オイルミスト抑制剤の分子量は５千〜３００万、好ましくは３０万〜１００万である。分子量が１００万を超えると溶解性の低下が見られ、３００万を超えると極端な粘度上昇を招く。
【００１７】
この水系加工油用オイルミスト抑制剤であるポリマーの構成成分中に酸基を含む場合は、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属塩、アンモニア中和塩、アルカノールアミン塩であることが好ましい。
【００１８】
この水系加工油用オイルミスト抑制剤の添加量としては、使用状態の加工液１００重量部に対して、０．００１〜３０重量部、好ましくは０．０１〜３重量部、更に好ましくは０．０５〜０．５重量部である。添加が０．００１重量部未満であるとミスト抑制効果の向上が見られず、３０重量部以上では他添加剤との相溶性が低下するのみならず、粘度上昇を来すことから調製が困難となる。
【００１９】
本発明の水溶性加工油剤は、本発明の水系加工油用オイルミスト抑制剤を含有させたものであり、必要に応じて慣用の添加剤、例えば、基油、合成油、金属防錆剤、油性剤、極圧剤、消泡剤、非鉄金属防食剤、防腐剤、金属イオン封鎖剤、界面活性剤を含むことができる。
【００２０】
基油としては、鉱油、ポリオレフィン、ポリオールエステル、ポリエーテル等の合成油が挙げられる。
金属防錆剤としては、有機酸とアルカリ成分が挙げられるが、有機酸として
［モノアルキルカルボン酸］
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、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、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
［ジカルボン酸］
リンゴ酸、クエン酸、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、イソフタル酸、テレフタ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。
更に、リン酸塩、珪酸塩、重炭酸塩などの無機系防錆剤を併用しても良い。
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（ｔｅｒｔ−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が好ましい。
アルカリ成分として、アルカリ金属、アンモニア、アルカノールアミンが挙げられる。アルカリ金属としてはナトリウム、カリウム等が挙げられ、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、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、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン等が挙げられる。
これら金属防錆剤は、良好な防錆性を得る為に有機酸とアルカリ成分の混合時にｐＨを８．０〜１２．０に保つ必要がある。
【００２１】
油性剤としては油脂類が挙げられ、炭素数８〜３６の長鎖脂肪酸、例えばオクチル酸、ラウリル酸、パルミチン酸、オレイン酸、ステアリン酸及びこれらの脂肪酸と一価及び多価アルコールからなるエステル、例えば、オクチルアルコール、ラウリルアルコール、パルミチルアルコール、オレイルアルコール、ステアリルアルコールからなるエステル類、又はアルキルアミンからなるアミド、例えば、オクチルアミン、ラウリルアミン、パルミチルアミン、オレイルアミン、ステアリルアミンからなるアミド類が挙げられる。
極圧剤としては、ジオクチルジチオリン酸亜鉛、ジラウリルジプロピオネート等が挙げられる。
【００２２】
非鉄金属防食剤としては、メタケイ酸ナトリウム、オルトケイ酸ナトリウム、１，２，３−ベンゾトリアゾール、１−｛Ｎ，Ｎ−ビス（２−エチルへキシル）アミノメチル｝ベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール、メルカプトベンゾチアゾールが挙げられる。なお、非鉄金属防食剤は、１種類、あるいは２種以上を併用することもできる。
防腐剤としてはＯ−フェニルフェノール、ベンゾチアゾリン、トリアジン化合物等が挙げられる。
【００２３】
金属イオン封鎖剤として、エチレンジアミン四酢酸塩、ニトリロトリ酢酸塩、１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸塩、クエン酸塩等が例示される。
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。
【００２４】
本発明の水溶性加工油剤は、そのまま加工液として使用してもよく、また、濃度の濃い加工油剤を調製し、使用前に水（水道水）で希釈して加工液として使用することもできる。希釈して使用する場合には、水系加工油用オイルミスト抑制剤の濃度が０．００１％重量以下にならないように、かつ防錆剤等の添加剤の効果に支障をきたさない濃度になるようにする。
【００２５】
本発明のオイルミスト抑制剤組成物は、本発明の水系加工油用オイルミスト抑制剤とポリエーテルとの混合物である。該ポリエーテル化合物としては液状でミスト抑制剤の溶解性が優れるエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール等の単独及び共重合体やそれらとアルキレンオキサイドのアルキルエーテル、芳香族、脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル付加物が挙げられる。また、必要に応じて慣用の添加剤、例えば金属防錆剤、油性剤、極圧剤、消泡剤、非鉄金属防食剤、防腐剤、金属イオン封鎖剤、界面活性剤を含むことができる。
【００２６】
本発明のオイルミスト抑制剤組成物は、各種の水系加工油剤に対して相溶性に優れているため、水系加工油剤に対し適時に適量を添加することで、オイルミスト抑制効果を付与、増強することができる。従って、本発明のオイルミスト抑制剤組成物は、切削・研削加工現場において、オイルや加工液の種類に応じて添加量を加減したり、また経時的なオイルミスト抑制効果の低下に際して追加添加することができるため、従来は不可能であったオイルミスト抑制効果を発揮できる。さらに、有効成分のみを必要に応じて使用するので、簡便で省資源である。
【実施例】
【００２７】
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。
【００２８】
水系加工油用オイルミスト抑制剤の合成
［製造例１］
Ｎ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド重合体の合成
１Ｌ容量のセパラブルフラスコにＮ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド
１５０ｇ、水 ８５０ｇを加えモノマー溶液を作製した。該モノマー調製液を、上部攪拌しながら、２０℃の水浴に浸け窒素ガスを１時間通気した。そこで、重合開始剤としてｔ−Ｂｕｔｙｌ ｈｙｄｏｐｅｒｏｘｉｄｅ １０％水溶液 ０．０５８ｇ、亜硫酸水素ナトリウム１０％水溶液 ０．０４８ｇを投入し、１０時間保持した。１０５℃下で熱風乾燥後、粉砕し、分子量約２０００００（ＧＰＣ測定）の白色物粉末（ポリマーＡ、ＬＣＳＴ
３３℃ ）を得た。
【００２９】
［製造例２］
N−イソプロピルアクリルアミド−ジメチルアクリルアミド共重合物の合成
１Ｌ容量のセパラブルフラスコにＮ−イソプロピルアクリルアミド ７５ｇ、ジメチルアクリルアミド ７５ｇ、水 ８５０ｇを加え、モノマー溶液を作製した。該モノマー調製液を、上部攪拌しながら、２０℃に水浴に浸け窒素ガスを１時間通気した。そこで、重合開始剤としてｔ−Ｂｕｔｙｌ ｈｙｄｏｐｅｒｏｘｉｄｅ １０％水溶液 ０．０５８ｇ、亜硫酸水素ナトリウム１０％水溶液 ０．０４８ｇを投入し、１０時間保持した。１０５℃下で熱風乾燥後、粉砕し、分子量約１８００００（ＧＰＣ測定）の白色物粉末（ポリマーＢ、ＬＣＳＴ
４５℃）を得た。
【００３０】
オイルミスト抑制剤組成物の作製
［製造例３］
製造例１で得られたポリマーＡ ５ｇにユニルーブＭＢ―７（日油製）を５０ｇ、ジプロピレングリコール（旭硝子製）を４０ｇ、アデカプルロニックＰ−１０３（アデカ製）５ｇを混合して、オイルミスト抑制剤組成物Ａを得た。
【００３１】
［製造例４］
製造例１で得られたポリマーＢ ５ｇにユニルーブＭＢ―７（日油製）を５０ｇ、ジプロピレングリコール（旭硝子製）を４０ｇ、アデカプルロニックＰ−１０３（アデカ製）５ｇを混合して、オイルミスト抑制剤組成物Ｂを得た。
【００３２】
・耐凝集性の評価
［実施例１〜２、比較例１］
製造例１〜２で合成したポリマーＡ及びＢ、親油性及び温度感受性が低いポリアクリル酸ナトリウム（分子量２５００００、和光純薬社製）を用いて、表１に示した水溶液を調製し、室温下、硬水中での凝集性を評価した。
【００３３】
【表１】
【００３４】
表１によればポリマーＡ及びＢは、マグネシウムイオン共存下においても凝集無く均一に溶解することが確認できる。
【００３５】
・温度依存性の評価
［実施例３、比較例１］
製造例１〜２で合成したポリマーＡ及び親油性及び温度感受性が低いポリアクリル酸ナトリウム（アクアリックＨＬ４１５）を用いて、２０℃並びに４５℃に於ける油／水（重量比１／１）への分配比を評価した。評価の油はユニルーブＭＢ−７（日油製）を用いた。
【００３６】
【表２】
【００３７】
・オイルミスト抑制効果の評価
［実施例４〜５、比較例３］
製造例１〜２で合成したポリマーＡ及びＢ、ポリアクリル酸ナトリウム（分子量２５００００、和光純薬社製）、を用いて、表３に示した組成で、加工油剤を調整し、評価液とした。
【００３８】
【表３】
【００３９】
［比較例４］、［比較例５］
比較例４は、水溶性切削油剤のユシローケンＦＧＥ２３４（ユシロ社製）を１０倍水道水で希釈したものを評価液とした。
比較液５は、水溶性切削油のユシローケンＦＸ−１０（ユシロ社製）を１０倍水道水で希釈したものを評価液とした。
【００４０】
［実施例６］、［実施例７］
実施例６は、水溶性切削油剤のユシローケンＦＧＥ２３４（ユシロ社製）を１０倍水道水で希釈し、さらに製造例３で製したオイルミスト抑制剤組成物Ａを２％添加したものを評価液とした。
実施例７は、水溶性切削油剤のユシローケンＦＸ−１０（ユシロ社製）を１０倍水道水で希釈し、さらに製造例４で作製したオイルミスト抑制剤組成物Ｂを２％添加したものを評価液とした。
【００４１】
オイルミスト量評価試験
実施例４〜７、比較例３、４、５の加工液につき、オイルミスト量の測定結果を表４に示した。
【００４２】
【表４】
【００４３】
なお、ミスト評価方法は下記の通りである。
＜加工条件＞
工作機械 マシニングセンター（ＭＡＫＩＮＯ Ｖ３３）
回転数 １０２０ｒｐｍ
Ｆ １８４ｍｍ／ｍｉｎ
深さ ４９ｍｍ
ワーク ＳＳ２００
加工数 ５０穴
工具 ＹＳＤ１０（ＭＩＳＵＭＩ）
クーラント流量 ８９０±１０ｍｌ／ｍｌ
＜ミスト量評価器＞
ピエゾバランス粉塵計３５１１（ＫＡＮＯＭＡＸ） サンプリング時間 ２４秒
※７．０７μｍ ９８％カットインパクタノズル使用
【００４４】
表４によれば、実施例４〜７の加工油剤は、比較例３、４及び５に対して高いミスト抑制効果を示すことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上述べてきた通り、本発明のモノマーＮ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドのいずれか１種類以上を構成成分として含むポリマーである水系加工油用オイルミスト抑制剤を含有することを特徴とする水溶性金属加工液は、鉄鋼、合金鋼、アルミ等の金属部材、石英、シリコン、セラミックス、カーボン等の脆性材の切削、研削加工に於いて、乳化状態や加工性能を阻害せず、作業環境悪化要因であるオイルミストを抑制することができ、環境負荷が低い。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水系潤滑剤に関し、詳しくは金属部材、脆性材の切削加工や研削加工に於いて使用される水溶性金属加工油剤に関し、使用時にオイルミストの発生を抑制できる添加剤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
切削 、研削加工に於いては、工具と被削材の冷却、潤滑性能付与による加工能率や加工精度の向上および工具寿命の延長を目的に、加工油剤が使用されている。
加工油は加工部位で、工具及び被削材の高速運動による高いせん断力を受け微粒子化され、さらに、加工時の工具と被削材の摩擦熱により成分が気化し環境温度で凝集し微細な形状をとることで環境中にオイルミストとして滞留する。このようなオイルミストは、作業場環境に充満し、特に１０μｍ以下のものは作業者の呼吸により体内に入り健康上悪影響を及ぼす恐れがある。
環境中のオイルミスト低減措置としては、排気装置、各種空気清浄機等の設備面で対応する場合があるが、高い設備投資が必要となる。
一方、加工油に関しては、親水性部位を有するポリマー等のオイルミスト抑制剤の添加や、低沸点含有量の少ない油を使用する等が行われている。
【０００３】
オイルミスト抑制剤として、特開２０００−１２９２８２号公報、特開平１０−０４６１７８号公報では水溶性、若しくは水分散性の高分子化合物の報告がある。一方、作動油、エンジンオイル等の油に用いたものとして特開２００８−２４８１１０号公報、特表平８−５１２３３４号公報がある。
しかし、このような水溶性高分子では油分への溶解性が低く、油分へ直接作用することが無いため、高いオイルミスト抑制効果は得られない。
【０００４】
水溶性高分子は、加工部位への水の保持効果は期待できるものの、水の沸点上昇、被膜形成により、冷却作用を低下させてしまうという難点がある。
【０００５】
また、汎用な水溶性高分子であるポリ（メタ）アクリル酸等は、使用する工業用水や井戸水からのカルシウムイオン、マグネシウムイオン若しくは被削材から溶出する各種多価金属イオンと相互作用し、水不溶解性の凝集物を生じ易く、オイルミスト抑制効果の低下、さらにはスケール発生の原因となり配管の詰まり、腐敗等の不具合を招く恐れがある。
一方、エステル基を有するメタクリル酸メチル等を含むポリマーはアルカリ水溶液中では加水分解を受け易く安定性に不安があり長期間の使用に耐えうるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１２９２８２号公報
【特許文献２】特開平１０−０４６１７８号公報
【特許文献３】特開２００８−２４８１１０号公報
【特許文献４】特表平８−５１２３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、鉄鋼、合金鋼、アルミ等の金属部材、石英、シリコン、セラミックス、カーボン等の脆性材の切削、研削加工に於いて、乳化状態や加工性能を阻害せず、作業環境悪化要因であるオイルミストを抑制するオイルミスト抑制剤を提供することを目的とする。
【０００８】
具体的には、水溶性高分子でありながら油分にも作用して優れたオイルミスト抑制効果を呈し、水分の冷却作用を低下させることなく、またイオンとの相互作用で凝集物やスケールを発生させることが無く、さらに、長時間の使用においても効果が安定である水系加工油用オイルミスト抑制剤を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、かかる課題を解決するため研究の結果、油溶性且つ水中では温度応答性を示すポリマーをミスト抑制剤として添加したところ、オイルミストを著しく抑制し、且つ添加しても加工性能、希釈・乳化性能への影響が無いことを見出して本発明を完成した。
すなわち本発明は、
（１）水溶液が下限臨界溶解温度（ＬＣＳＴ）を持つポリマーからなる水系加工油用オイルミスト抑制剤
（２）前記（１）記載のポリマーが、Ｎ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドのうちいずれか１種類以上を構成モノマーとして含むポリマーからなる水系加工油用オイルミスト抑制剤
（３）前記（１）記載のポリマーが、水系加工油中に添加されているとき、該水系加工油の温度が上昇して下限臨界溶解温度（ＬＣＳＴ）より高い温度になると、該ポリマーの一部または全部が水系加工油中の水相から油相に移動することを特徴とする前記（１）記載の水系加工油用オイルミスト抑制剤、
（４）前記（１）から（３）に記載の水系加工油用オイルミスト抑制剤を含有する水溶性加工油剤、
（５）前記（１）から（３）に記載の水系加工油用オイルミスト抑制剤とポリエーテル化合物とからなるオイルミスト抑制剤組成物
を提供するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のオイルミスト抑制剤は、水溶性加工油剤に配合することにより、希釈、乳化性や加工性能を阻害せず、オイルミストの発生を抑制することができる。その結果、ミスト発生を抑制するため金属加工油剤の大量使用や、ミスト集塵機の設置の設備投資も必要ないので、コスト削減を図ることができる。さらに、本発明のオイルミスト抑制剤は、作業環境温度では水、油に対して両親媒性であることから不溶解物の発生が無く機械汚れの原因と成らない。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、水系加工油用オイルミスト抑制剤、及びそれを含有する、鉄鋼、合金鋼、アルミ等の金属部材、石英、シリコン、セラミックス、カーボン等の脆性材の切削・研削加工用の水溶性加工油剤にかかるものである。また、水溶性加工油剤に適宜簡便に添加できる水系加工油用オイルミスト抑制剤組成物に係るものである。
温度応答性を示すアクリルアミド誘導体を含むポリマーをミスト抑制剤として含有することで金属等の切削・研削加工時のオイルミスト発生量を抑制し、具体的には作業環境の改善、作業員の安全性の長期的な確保を実現するものである。
【００１２】
本発明の水系加工油用オイルミスト抑制剤であるポリマーは、モノマーとしてＮ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドのいずれか１種類以上を構成成分として含むポリマーであり、他の構成成分としてビニルモノマー等を用いることができる。ビニルモノマーとして、Ｎ−アクリロイルピペリジン、Ｎ−３−イソプロポキシプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−８−アクイロイル−１，４−ジオキサ−８−アザスピロ［４，５］デカン、Ｎ−１−メトキシメチルプロピル（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリロイル−L−プロリンメチルエステル、Ｎ−２−メトキシエチル−Ｎ−ｎ−プロピルアクリルアミド、Ｎ−２−メトキシエチル−Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−ｎ−プロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ｎ−プロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ−３−エトキシプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−１−メチル−２−メトキシエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−２−エトキシエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−２−メトキシエチル−Ｎ−エチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ビス（２−メトキシエチル）アクリルアミド、Ｎ−３−メトキシプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−シクロプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−エチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−（１，３−ジオキソラン−２−イルメチル）−Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−エチルアクリルアミド、Ｎ−アクリロイルピロリジン、Ｎ−（２，２−ジメトキシエチル）−Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ−３−（２−メトキシエトキシ）プロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシメチルアクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシエチルアクリルアミド、アミノ酸基を含むアクリルアミド化合物などのＮ−置換（メタ）アクリルアミド誘導体、Ｎ−ビニルカプロラクタム、Ｎ−ビニルイソブチルアミド、Ｎ−ビニル−Ｎ−メチルアセトアミドなどのＮ−ビニル置換アミド誘導体、２−モルホリノエチル（メタ）クリレート、２−（２−モルホリノエトキシ）エチル（メタ）クリレート、２−モルホリノプロピル（メタ）クリレート、モルホリンテトラエチレンオキシ（メタ）クリレート、３，５−ジメチルモルホリンテトラエチレンオキシ（メタ）クリレート、メトキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール・ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール・ポリブチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、エトキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、エトキシポリエチレングリコール・ポリプロピリングリコールモノ（メタ）アクリレート、エトキシポリエチレングリコール・ポリブチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ブトキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、フェノキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ベンジルオキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレートなどのエステル型ビニルモノマー、ビニルメチルエーテル、メトキシエチルビニルエーテル、エトキシエチルビニルエーテルなどのエーテル型ビニルモノマー、（メタ）アクリル酸、２−（メタ）アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、ｐ−スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸、アンモニウム塩、メタアリルスルホン酸、２−（メタ）アクリロイルオキシエタンスルホン酸、モノ（２−（メタ）アクリロイルオキシエチル）アシッドホスフェート、マレイン酸、イタコン酸などのアニオン性ビニルモノマー、第３級アミノ基を有する（メタ）アクリレート誘導体由来の各種４級アンモニウム塩、第３級アミノ基を有する（メタ）アクリルアミド誘導体由来の各種４級アンモニウム塩などのカチオン性ビニルモノマー、第３級アミノ基を有する（メタ）アクリレート誘導体由来の各種両性イオン基を持つ分子内塩形成性単量体、第３級アミノ基を有する（メタ）アクリルアミド誘導体由来の各種両性イオン基を持つ分子内塩形成性単量体などの両性ビニルモノマー、アミノ酸塩を含むアクリルアミド誘導体などが挙げられ、特に限定されるものではないが、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、アクリロイルモルフォリンが好ましい。
【００１３】
前記共重合物を構成するモノマーの比率としては、重合させるモノマー全体のうち、Ｎ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドの占める割合が質量比で１０％以上であることが望ましい。
【００１４】
また、本発明の水系加工油用オイルミスト抑制剤であるポリマーは、水溶液で下限臨界溶解温度（ＬＣＳＴ）をもつ感温性ポリマーである。
ここでいう感温性ポリマーとは、該ポリマー水溶液の昇温に伴う下限臨界溶解温度（ＬＣＳＴ）での転移熱量が吸熱であり、それが０．０１ｃａｌ／ｇ〜１３．０ｃａｌ／ｇの範囲にあるものである。
本発明の水系加工油用オイルミスト抑制剤において、前記下限臨界溶解温度（LCST）は、３０〜１００℃の範囲内であることが望ましい。下限臨界溶解温度（LCST）は、該ポリマーを構成するモノマーの種類や構成比によって変わるため、目的とするLCSTに合わせて、適宜調整することができる。
転移熱量は、示差走査熱量計(ＤＳＣ)を用い、昇温速度１℃／ｍｉｎの条件下で観察される感温点の吸熱ピーク面積から算出される。
【００１５】
本発明の水系加工油用オイルミスト抑制剤であるポリマーは、水系加工油の温度が摩擦熱等によって下限臨界溶解温度（ＬＣＳＴ）より高い温度になると、水への溶解度が急に低下し、その結果、水系加工油中の水相から油相へと移動する。このことにより、効率よく油分のミスト化を抑制することができ、さらに水相の冷却作用の低下もない。
水相から油相へのポリマーの移動率は一部若しくは全部であり、好ましくは５％〜１００％、更に好ましくは５０％〜１００％が望ましく、５％未満ではオイルミスト抑制効果の低下に伴い添加量の増量が必要となる為に経済的ではない。
また、金属イオンとの相互作用、凝集を起こすことなく、長期的に効率よく油分のミスト化を抑制することができる。
【００１６】
本発明の水系加工油用オイルミスト抑制剤の分子量は５千〜３００万、好ましくは３０万〜１００万である。分子量が１００万を超えると溶解性の低下が見られ、３００万を超えると極端な粘度上昇を招く。
【００１７】
この水系加工油用オイルミスト抑制剤であるポリマーの構成成分中に酸基を含む場合は、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属塩、アンモニア中和塩、アルカノールアミン塩であることが好ましい。
【００１８】
この水系加工油用オイルミスト抑制剤の添加量としては、使用状態の加工液１００重量部に対して、０．００１〜３０重量部、好ましくは０．０１〜３重量部、更に好ましくは０．０５〜０．５重量部である。添加が０．００１重量部未満であるとミスト抑制効果の向上が見られず、３０重量部以上では他添加剤との相溶性が低下するのみならず、粘度上昇を来すことから調製が困難となる。
【００１９】
本発明の水溶性加工油剤は、本発明の水系加工油用オイルミスト抑制剤を含有させたものであり、必要に応じて慣用の添加剤、例えば、基油、合成油、金属防錆剤、油性剤、極圧剤、消泡剤、非鉄金属防食剤、防腐剤、金属イオン封鎖剤、界面活性剤を含むことができる。
【００２０】
基油としては、鉱油、ポリオレフィン、ポリオールエステル、ポリエーテル等の合成油が挙げられる。
金属防錆剤としては、有機酸とアルカリ成分が挙げられるが、有機酸として
［モノアルキルカルボン酸］
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、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、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
［ジカルボン酸］
リンゴ酸、クエン酸、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、イソフタル酸、テレフタ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。
更に、リン酸塩、珪酸塩、重炭酸塩などの無機系防錆剤を併用しても良い。
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（ｔｅｒｔ−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が好ましい。
アルカリ成分として、アルカリ金属、アンモニア、アルカノールアミンが挙げられる。アルカリ金属としてはナトリウム、カリウム等が挙げられ、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、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、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン等が挙げられる。
これら金属防錆剤は、良好な防錆性を得る為に有機酸とアルカリ成分の混合時にｐＨを８．０〜１２．０に保つ必要がある。
【００２１】
油性剤としては油脂類が挙げられ、炭素数８〜３６の長鎖脂肪酸、例えばオクチル酸、ラウリル酸、パルミチン酸、オレイン酸、ステアリン酸及びこれらの脂肪酸と一価及び多価アルコールからなるエステル、例えば、オクチルアルコール、ラウリルアルコール、パルミチルアルコール、オレイルアルコール、ステアリルアルコールからなるエステル類、又はアルキルアミンからなるアミド、例えば、オクチルアミン、ラウリルアミン、パルミチルアミン、オレイルアミン、ステアリルアミンからなるアミド類が挙げられる。
極圧剤としては、ジオクチルジチオリン酸亜鉛、ジラウリルジプロピオネート等が挙げられる。
【００２２】
非鉄金属防食剤としては、メタケイ酸ナトリウム、オルトケイ酸ナトリウム、１，２，３−ベンゾトリアゾール、１−｛Ｎ，Ｎ−ビス（２−エチルへキシル）アミノメチル｝ベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール、メルカプトベンゾチアゾールが挙げられる。なお、非鉄金属防食剤は、１種類、あるいは２種以上を併用することもできる。
防腐剤としてはＯ−フェニルフェノール、ベンゾチアゾリン、トリアジン化合物等が挙げられる。
【００２３】
金属イオン封鎖剤として、エチレンジアミン四酢酸塩、ニトリロトリ酢酸塩、１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸塩、クエン酸塩等が例示される。
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。
【００２４】
本発明の水溶性加工油剤は、そのまま加工液として使用してもよく、また、濃度の濃い加工油剤を調製し、使用前に水（水道水）で希釈して加工液として使用することもできる。希釈して使用する場合には、水系加工油用オイルミスト抑制剤の濃度が０．００１％重量以下にならないように、かつ防錆剤等の添加剤の効果に支障をきたさない濃度になるようにする。
【００２５】
本発明のオイルミスト抑制剤組成物は、本発明の水系加工油用オイルミスト抑制剤とポリエーテルとの混合物である。該ポリエーテル化合物としては液状でミスト抑制剤の溶解性が優れるエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール等の単独及び共重合体やそれらとアルキレンオキサイドのアルキルエーテル、芳香族、脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル付加物が挙げられる。また、必要に応じて慣用の添加剤、例えば金属防錆剤、油性剤、極圧剤、消泡剤、非鉄金属防食剤、防腐剤、金属イオン封鎖剤、界面活性剤を含むことができる。
【００２６】
本発明のオイルミスト抑制剤組成物は、各種の水系加工油剤に対して相溶性に優れているため、水系加工油剤に対し適時に適量を添加することで、オイルミスト抑制効果を付与、増強することができる。従って、本発明のオイルミスト抑制剤組成物は、切削・研削加工現場において、オイルや加工液の種類に応じて添加量を加減したり、また経時的なオイルミスト抑制効果の低下に際して追加添加することができるため、従来は不可能であったオイルミスト抑制効果を発揮できる。さらに、有効成分のみを必要に応じて使用するので、簡便で省資源である。
【実施例】
【００２７】
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。
【００２８】
水系加工油用オイルミスト抑制剤の合成
［製造例１］
Ｎ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド重合体の合成
１Ｌ容量のセパラブルフラスコにＮ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド
１５０ｇ、水 ８５０ｇを加えモノマー溶液を作製した。該モノマー調製液を、上部攪拌しながら、２０℃の水浴に浸け窒素ガスを１時間通気した。そこで、重合開始剤としてｔ−Ｂｕｔｙｌ ｈｙｄｏｐｅｒｏｘｉｄｅ １０％水溶液 ０．０５８ｇ、亜硫酸水素ナトリウム１０％水溶液 ０．０４８ｇを投入し、１０時間保持した。１０５℃下で熱風乾燥後、粉砕し、分子量約２０００００（ＧＰＣ測定）の白色物粉末（ポリマーＡ、ＬＣＳＴ
３３℃ ）を得た。
【００２９】
［製造例２］
N−イソプロピルアクリルアミド−ジメチルアクリルアミド共重合物の合成
１Ｌ容量のセパラブルフラスコにＮ−イソプロピルアクリルアミド ７５ｇ、ジメチルアクリルアミド ７５ｇ、水 ８５０ｇを加え、モノマー溶液を作製した。該モノマー調製液を、上部攪拌しながら、２０℃に水浴に浸け窒素ガスを１時間通気した。そこで、重合開始剤としてｔ−Ｂｕｔｙｌ ｈｙｄｏｐｅｒｏｘｉｄｅ １０％水溶液 ０．０５８ｇ、亜硫酸水素ナトリウム１０％水溶液 ０．０４８ｇを投入し、１０時間保持した。１０５℃下で熱風乾燥後、粉砕し、分子量約１８００００（ＧＰＣ測定）の白色物粉末（ポリマーＢ、ＬＣＳＴ
４５℃）を得た。
【００３０】
オイルミスト抑制剤組成物の作製
［製造例３］
製造例１で得られたポリマーＡ ５ｇにユニルーブＭＢ―７（日油製）を５０ｇ、ジプロピレングリコール（旭硝子製）を４０ｇ、アデカプルロニックＰ−１０３（アデカ製）５ｇを混合して、オイルミスト抑制剤組成物Ａを得た。
【００３１】
［製造例４］
製造例１で得られたポリマーＢ ５ｇにユニルーブＭＢ―７（日油製）を５０ｇ、ジプロピレングリコール（旭硝子製）を４０ｇ、アデカプルロニックＰ−１０３（アデカ製）５ｇを混合して、オイルミスト抑制剤組成物Ｂを得た。
【００３２】
・耐凝集性の評価
［実施例１〜２、比較例１］
製造例１〜２で合成したポリマーＡ及びＢ、親油性及び温度感受性が低いポリアクリル酸ナトリウム（分子量２５００００、和光純薬社製）を用いて、表１に示した水溶液を調製し、室温下、硬水中での凝集性を評価した。
【００３３】
【表１】
【００３４】
表１によればポリマーＡ及びＢは、マグネシウムイオン共存下においても凝集無く均一に溶解することが確認できる。
【００３５】
・温度依存性の評価
［実施例３、比較例１］
製造例１〜２で合成したポリマーＡ及び親油性及び温度感受性が低いポリアクリル酸ナトリウム（アクアリックＨＬ４１５）を用いて、２０℃並びに４５℃に於ける油／水（重量比１／１）への分配比を評価した。評価の油はユニルーブＭＢ−７（日油製）を用いた。
【００３６】
【表２】
【００３７】
・オイルミスト抑制効果の評価
［実施例４〜５、比較例３］
製造例１〜２で合成したポリマーＡ及びＢ、ポリアクリル酸ナトリウム（分子量２５００００、和光純薬社製）、を用いて、表３に示した組成で、加工油剤を調整し、評価液とした。
【００３８】
【表３】
【００３９】
［比較例４］、［比較例５］
比較例４は、水溶性切削油剤のユシローケンＦＧＥ２３４（ユシロ社製）を１０倍水道水で希釈したものを評価液とした。
比較液５は、水溶性切削油のユシローケンＦＸ−１０（ユシロ社製）を１０倍水道水で希釈したものを評価液とした。
【００４０】
［実施例６］、［実施例７］
実施例６は、水溶性切削油剤のユシローケンＦＧＥ２３４（ユシロ社製）を１０倍水道水で希釈し、さらに製造例３で製したオイルミスト抑制剤組成物Ａを２％添加したものを評価液とした。
実施例７は、水溶性切削油剤のユシローケンＦＸ−１０（ユシロ社製）を１０倍水道水で希釈し、さらに製造例４で作製したオイルミスト抑制剤組成物Ｂを２％添加したものを評価液とした。
【００４１】
オイルミスト量評価試験
実施例４〜７、比較例３、４、５の加工液につき、オイルミスト量の測定結果を表４に示した。
【００４２】
【表４】
【００４３】
なお、ミスト評価方法は下記の通りである。
＜加工条件＞
工作機械 マシニングセンター（ＭＡＫＩＮＯ Ｖ３３）
回転数 １０２０ｒｐｍ
Ｆ １８４ｍｍ／ｍｉｎ
深さ ４９ｍｍ
ワーク ＳＳ２００
加工数 ５０穴
工具 ＹＳＤ１０（ＭＩＳＵＭＩ）
クーラント流量 ８９０±１０ｍｌ／ｍｌ
＜ミスト量評価器＞
ピエゾバランス粉塵計３５１１（ＫＡＮＯＭＡＸ） サンプリング時間 ２４秒
※７．０７μｍ ９８％カットインパクタノズル使用
【００４４】
表４によれば、実施例４〜７の加工油剤は、比較例３、４及び５に対して高いミスト抑制効果を示すことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上述べてきた通り、本発明のモノマーＮ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドのいずれか１種類以上を構成成分として含むポリマーである水系加工油用オイルミスト抑制剤を含有することを特徴とする水溶性金属加工液は、鉄鋼、合金鋼、アルミ等の金属部材、石英、シリコン、セラミックス、カーボン等の脆性材の切削、研削加工に於いて、乳化状態や加工性能を阻害せず、作業環境悪化要因であるオイルミストを抑制することができ、環境負荷が低い。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水溶液が下限臨界溶解温度（ＬＣＳＴ）を持つポリマーからなる水系加工油用オイルミスト抑制剤
【請求項２】
請求項１記載のポリマーが、Ｎ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドのうちいずれか１種類以上を構成モノマーとして含むポリマーからなる水系加工油用オイルミスト抑制剤
【請求項３】
請求項１記載のポリマーが、水系加工油中に添加されているとき、該水系加工油の温度が上昇して下限臨界溶解温度（ＬＣＳＴ）より高い温度になると、該ポリマーの一部または全部が水系加工油中の水相から油相に移動することを特徴とする前記（１）記載の水系加工油用オイルミスト抑制剤、
【請求項４】
請求項１から３に記載の水系加工油用オイルミスト抑制剤を含有する水溶性加工油剤、
【請求項５】
請求項１から３に記載の水系加工油用オイルミスト抑制剤とポリエーテル化合物とからなるオイルミスト抑制剤組成物
を提供するものである。
【請求項１】
水溶液が下限臨界溶解温度（ＬＣＳＴ）を持つポリマーからなる水系加工油用オイルミスト抑制剤
【請求項２】
請求項１記載のポリマーが、Ｎ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドのうちいずれか１種類以上を構成モノマーとして含むポリマーからなる水系加工油用オイルミスト抑制剤
【請求項３】
請求項１記載のポリマーが、水系加工油中に添加されているとき、該水系加工油の温度が上昇して下限臨界溶解温度（ＬＣＳＴ）より高い温度になると、該ポリマーの一部または全部が水系加工油中の水相から油相に移動することを特徴とする前記（１）記載の水系加工油用オイルミスト抑制剤、
【請求項４】
請求項１から３に記載の水系加工油用オイルミスト抑制剤を含有する水溶性加工油剤、
【請求項５】
請求項１から３に記載の水系加工油用オイルミスト抑制剤とポリエーテル化合物とからなるオイルミスト抑制剤組成物
を提供するものである。
【公開番号】特開２０１１−２３１３０４（Ｐ２０１１−２３１３０４Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７４３６３（Ｐ２０１０−２７４３６３）
【出願日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【出願人】（０００１４２２５２）株式会社興人 (182)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【出願人】（０００１４２２５２）株式会社興人 (182)
【Ｆターム（参考）】
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