金属加工油組成物
【課題】アルキルフェノールエトキシレートを含有せず、実用上満足できる乳化安定性、潤滑性、消泡性が得られ、金属加工での金属イオン増加による乳化劣化の問題が低減された、金属加工油組成物を提供すること。
【解決手段】潤滑油基油に、少なくとも下記一般式（１）で表されるアルケニルフェノールの１種または２種以上にアルキレンオキサイドを付加した化合物を含有することを特徴とする金属加工油組成物。
［式中、Ｒは炭素数１３〜１７のアルケニル基を表し、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基を表し、ｎは１〜１００の整数であって、ｎ個のＡＯは同一であっても異なってもよい。］
【解決手段】潤滑油基油に、少なくとも下記一般式（１）で表されるアルケニルフェノールの１種または２種以上にアルキレンオキサイドを付加した化合物を含有することを特徴とする金属加工油組成物。
［式中、Ｒは炭素数１３〜１７のアルケニル基を表し、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基を表し、ｎは１〜１００の整数であって、ｎ個のＡＯは同一であっても異なってもよい。］
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属加工油組成物に関し、特に切削又は研削加工に使用される金属加工油組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属を切削加工又は研削加工する際には、加工精度の向上、工具寿命の延長等の目的で加工油剤が使用されている。中でも加工の高速度化や高送り化による発火の危険性、油煙やミスト等による作業者の環境面での安全性、或いはトータルコストの低減といった経済面での理由から水溶性金属加工油が多用されている。金属加工油には潤滑油、極圧添加剤、金属腐食防止剤、防錆剤、防腐剤、消泡剤等が含まれており、それらの種類や配合割合は目的とする加工の材質や仕上げ精度或いは加工条件の違いにより様々な配合がなされている。水溶性金属加工油は水に希釈して使用されるため、希釈時の乳化安定性が重要である。乳化安定性が悪いと加工精度にばらつきを生じたり、機械周りが汚れてくる等不具合の原因となる。このため、水溶性金属加工油にとって界面活性剤は非常に大きな役割を果たしている。
【０００３】
ノニルフェノールやオクチルフェノール等のアルキルフェノールエトキシレートは、乳化性に優れ金属加工油にも多用されているが、希釈液の泡立ちの問題があった。また、近年では環境ホルモン物質に位置づけられている。このためこれらの物質を含まない金属加工油の開発が進められている（特許文献１）。しかしながら、乳化安定性、とりわけ硬水中における乳化安定性の他、原液安定性、消泡性、潤滑性のすべてにおいて実用上満足できるものはなかった。
【特許文献１】特開２００１−５５５９５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記問題点を考慮に入れ、アルキルフェノールエトキシレートを含有せず、実用上満足できる乳化安定性、潤滑性、消泡性が得られ、金属加工での金属イオン増加による乳化劣化の問題が低減された金属加工油組成物を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは上記課題を解決すべく検討を重ねた結果、上記課題に最適な金属加工油組成物を見出し、本発明を完成させるに至った。すなわち本発明は、潤滑油基油に、下記一般式(１)で表されるアルケニルフェノールの１種または２種以上にアルキレンオキサイドを付加した化合物を配合して成る金属加工油組成物である。
［式中、Ｒは炭素数１３〜１７のアルケニル基を表し、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基を表し、ｎは１〜１００の整数であって、ｎ個のＡＯは同一であっても異なってもよい。］
【発明の効果】
【０００６】
本発明の水溶性金属加工油組成物は、乳化安定性に優れるため、金属加工での金属イオン増加による乳化劣化の問題による乳化安定性の劣化を低減され、金属加工油に必要な性能として、潤滑性、消泡性などにおいても実用上満足できる効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明について詳細を説明する。
【０００８】
前記一般式(１)において、Ｒは炭素数１３〜１７のアルケニル基を表す。Ｒの構造には特に限定はないが、不飽和結合数は１以上であればよく、直鎖構造であっても分岐構造のどちらであってもよい。
【０００９】
前記一般式(１)で表される化合物はどのような方法で製造されたものであってもよい。通常は、アルケニルフェノールの１種または２種以上に塩基性触媒下アルキレンオキサイドを付加する方法で得ることができる。
【００１０】
前記アルケニルフェノールには、工業的に製造された純品又は複数種の混合物のほか、植物等の天然物から抽出・精製された純品又は複数種の混合物として存在するものも含まれる。例えば上記カシューナッツ殻等から抽出され、カルダノールと総称される、３−［８（Ｚ），１１（Ｚ），１４−ペンタデカトリエニル］フェノール、３−［８（Ｚ），１１（Ｚ）−ペンタデカジエニル］フェノール、３−［８（Ｚ）−ペンタデセニル］フェノール、３−［１１（Ｚ）−ペンタデセニル］フェノール等の混合物や、いちょうの種子および葉、ヌルデの葉等から抽出される３−［８（Ｚ），１１（Ｚ），１４（Ｚ）−ヘプタデカトリエニル］フェノール、３−［８（Ｚ），１１（Ｚ）−ヘプタデカジエニル］フェノール、３−［１２（Ｚ）−ヘプタデセニル］フェノール、３−［１０（Ｚ）−ヘプタデセニル］フェノール等の混合物が挙げられる。これらの中で、分解性が良好※であるカルダノールが好適に使用できる。
※出典：独立行政法人製品評価技術基盤機構（ＮＩＴＥ）ホームページ
【００１１】
前記一般式(１)において、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基を表すが、具体的にはオキシエチレン基、オキシプロピレン基、オキシブチレン基が挙げられる。ｎは１〜１００の整数であって、アルキレンオキサイドの付加モル数を示す。本願に係る所望の性能を得る点でｎは３〜５０であれば好ましく、５〜３０であればより好ましい。ｎ個のＡＯは同一であっても異なっていてもよく、異なる場合はブロック付加、ランダム付加のいずれであってもよい。
【００１２】
本発明において使用することができる潤滑油基油には、鉱物油、合成油および動植物油脂等があるが、特に制限はない。鉱物油としてはマシン油、タービン油、スピンドル油、流動パラフィン等が挙げられる。合成油としては、ポリαオレフィン、ポリブテン等の合成炭化水素や二塩基酸エステル、ポリオールエステルといった合成エステル等が挙げられる。動植物油脂としては、牛脂、豚脂、魚油、菜種油、ヤシ油、大豆油、ヒマシ油、パーム油、カラシ油等を挙げることが出来る。これらの潤滑油基油は単独で使用しても良いし、或いは２種以上を混合して使用することも可能である。潤滑油基油の配合割合は金属加工油組成物の全量を１００質量％とした時に５〜９５質量％程度の範囲が好ましい。
【００１３】
前記一般式（１）で示される界面活性剤は単独又は２種以上を混合して使用することも可能で、配合割合は金属加工油組成物の全量を１００質量％とした時に１〜３０質量％であり、好ましくは１〜２０質量％である。この量が少なすぎると乳化安定性が悪くなり、多すぎてもより一層の効果は得られない。
【００１４】
金属加工油には通常何種類かの界面活性剤が含まれており、その中でもアニオン界面活性剤および非イオン界面活性剤がよく使用されている。本発明の組成物についても以下に挙げる界面活性剤を併用することで、より乳化安定性の優れたものを得ることができる。
【００１５】
アニオン系界面活性剤としては、例えばカルボン酸のアミン塩やアルカリ金属塩、或いはスルホン酸のアルカリ金属塩等がある。カルボン酸としては、炭素数８から３０程度のものが一般的でカプリル酸、ペラルゴン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、オレイン酸、エルカ酸、リノール酸、リノレン酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸等が挙げられる。アミンとしては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、プロパノールアミン、イソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、ブタノールアミン、モルホリン、シクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミンやこれらアミンのアルキレンオキサイド付加物等があり、アルカリ金属としてはナトリウム、カリウム等がある。
【００１６】
また非イオン系界面活性剤としては、例えばアルキレングリコール、ポリオキシアルキレングリコール、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシアルキレングリコール脂肪酸エステル等が挙げられる。
【００１７】
上記以外にも一般に金属加工油に使用されている界面活性剤は多種あるが、本発明において特に制限はなく、これらの界面活性剤は単独で使用することも出来るし、２種以上を混合して使用することも可能である。
【００１８】
前記界面活性剤の配合割合としては金属加工油組成物の全質量を１００質量％とした時１〜５０質量％であり、好ましくは５〜３０質量％である。この量が少なすぎると乳化安定性が悪くなり、多すぎても一層の効果は期待できずかえってコスト的に高くついてしまう。
【００１９】
金属加工油には上記成分の他にも加工性向上のために極圧添加剤を配合することもあり、二次性能的な面において金属腐食防止剤、防腐剤、消泡剤、水等が配合されているが、本発明の組成物についても目的に応じて適宜配合することが可能である。なお、本発明の組成物について使用する際通常は水に希釈して使用するが、その時の希釈濃度は１〜２５質量％で加工条件等により適宜調整される。
【００２０】
以下実施例および比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【実施例】
【００２１】
実施例１〜５および比較例１〜５を表１に示す割合で配合を行ない実施例および比較例の金属加工油を調製し、実施例と比較例の組成物について以下の試験を行なった結果を表１中に示す。
【００２２】
（１）原液安定性試験：実施例及び比較例の組成物を室温、−５℃、＋６０℃の温度下において７日間静置した時の原液の安定性を観察した。
判定基準：○・・・・原液の分離なし
×・・・・原液の分離あり
（２）乳化安定性試験：実施例及び比較例の組成物を水道水及び硬水(塩化カルシウム２水塩を水１Ｌに０．７８７ｇ溶かしたもの)にて１０倍に希釈し、２４時間静置した時の乳化状態を観察した。
判定基準：○・・・・希釈液にオイル層なし
×・・・・希釈液にオイル層あり
（３）潤滑性試験：実施例及び比較例の組成物を水で２０倍に希釈したものについて、下記の条件にてＡ６０６１とＳ４５Ｃでのタッピングトルク値を測定した。
切削工具： 転造タップ Ｍ８×１．２５
評価条件 切削速度：５．０ｍ/ｍｉｎ
回転送り：１．２５ｍｍ／ｒｅｖ
下穴：φ７．４ｍｍ
ｎ数：２５(トルク値は２５穴の平均値で評価)
（４）消泡性試験：実施例及び比較例の組成物を水で２０倍に希釈したもの５０ｍｌを１００ｍｌシリンダーに入れ、２０回上下に強振後、液面が見える時間を測定した。
【００２３】
【表１】
【００２４】
以上の結果から、本発明に係る金属加工油剤組成物は、原液安定性、乳化安定性、潤滑性及び消泡性のいずれの面でも実用上満足できる結果が得られた。特に、比較例１及び２と比較すると、消泡性において、良好な性能が得られた。よって、本発明品の組成物は、ノニルフェノールエトキシレートを使用した例よりも良好な性能が得られた。なお、本発明は、前記実施例に限らず、目的と用途に応じて使用することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属加工油組成物に関し、特に切削又は研削加工に使用される金属加工油組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属を切削加工又は研削加工する際には、加工精度の向上、工具寿命の延長等の目的で加工油剤が使用されている。中でも加工の高速度化や高送り化による発火の危険性、油煙やミスト等による作業者の環境面での安全性、或いはトータルコストの低減といった経済面での理由から水溶性金属加工油が多用されている。金属加工油には潤滑油、極圧添加剤、金属腐食防止剤、防錆剤、防腐剤、消泡剤等が含まれており、それらの種類や配合割合は目的とする加工の材質や仕上げ精度或いは加工条件の違いにより様々な配合がなされている。水溶性金属加工油は水に希釈して使用されるため、希釈時の乳化安定性が重要である。乳化安定性が悪いと加工精度にばらつきを生じたり、機械周りが汚れてくる等不具合の原因となる。このため、水溶性金属加工油にとって界面活性剤は非常に大きな役割を果たしている。
【０００３】
ノニルフェノールやオクチルフェノール等のアルキルフェノールエトキシレートは、乳化性に優れ金属加工油にも多用されているが、希釈液の泡立ちの問題があった。また、近年では環境ホルモン物質に位置づけられている。このためこれらの物質を含まない金属加工油の開発が進められている（特許文献１）。しかしながら、乳化安定性、とりわけ硬水中における乳化安定性の他、原液安定性、消泡性、潤滑性のすべてにおいて実用上満足できるものはなかった。
【特許文献１】特開２００１−５５５９５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記問題点を考慮に入れ、アルキルフェノールエトキシレートを含有せず、実用上満足できる乳化安定性、潤滑性、消泡性が得られ、金属加工での金属イオン増加による乳化劣化の問題が低減された金属加工油組成物を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは上記課題を解決すべく検討を重ねた結果、上記課題に最適な金属加工油組成物を見出し、本発明を完成させるに至った。すなわち本発明は、潤滑油基油に、下記一般式(１)で表されるアルケニルフェノールの１種または２種以上にアルキレンオキサイドを付加した化合物を配合して成る金属加工油組成物である。
［式中、Ｒは炭素数１３〜１７のアルケニル基を表し、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基を表し、ｎは１〜１００の整数であって、ｎ個のＡＯは同一であっても異なってもよい。］
【発明の効果】
【０００６】
本発明の水溶性金属加工油組成物は、乳化安定性に優れるため、金属加工での金属イオン増加による乳化劣化の問題による乳化安定性の劣化を低減され、金属加工油に必要な性能として、潤滑性、消泡性などにおいても実用上満足できる効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明について詳細を説明する。
【０００８】
前記一般式(１)において、Ｒは炭素数１３〜１７のアルケニル基を表す。Ｒの構造には特に限定はないが、不飽和結合数は１以上であればよく、直鎖構造であっても分岐構造のどちらであってもよい。
【０００９】
前記一般式(１)で表される化合物はどのような方法で製造されたものであってもよい。通常は、アルケニルフェノールの１種または２種以上に塩基性触媒下アルキレンオキサイドを付加する方法で得ることができる。
【００１０】
前記アルケニルフェノールには、工業的に製造された純品又は複数種の混合物のほか、植物等の天然物から抽出・精製された純品又は複数種の混合物として存在するものも含まれる。例えば上記カシューナッツ殻等から抽出され、カルダノールと総称される、３−［８（Ｚ），１１（Ｚ），１４−ペンタデカトリエニル］フェノール、３−［８（Ｚ），１１（Ｚ）−ペンタデカジエニル］フェノール、３−［８（Ｚ）−ペンタデセニル］フェノール、３−［１１（Ｚ）−ペンタデセニル］フェノール等の混合物や、いちょうの種子および葉、ヌルデの葉等から抽出される３−［８（Ｚ），１１（Ｚ），１４（Ｚ）−ヘプタデカトリエニル］フェノール、３−［８（Ｚ），１１（Ｚ）−ヘプタデカジエニル］フェノール、３−［１２（Ｚ）−ヘプタデセニル］フェノール、３−［１０（Ｚ）−ヘプタデセニル］フェノール等の混合物が挙げられる。これらの中で、分解性が良好※であるカルダノールが好適に使用できる。
※出典：独立行政法人製品評価技術基盤機構（ＮＩＴＥ）ホームページ
【００１１】
前記一般式(１)において、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基を表すが、具体的にはオキシエチレン基、オキシプロピレン基、オキシブチレン基が挙げられる。ｎは１〜１００の整数であって、アルキレンオキサイドの付加モル数を示す。本願に係る所望の性能を得る点でｎは３〜５０であれば好ましく、５〜３０であればより好ましい。ｎ個のＡＯは同一であっても異なっていてもよく、異なる場合はブロック付加、ランダム付加のいずれであってもよい。
【００１２】
本発明において使用することができる潤滑油基油には、鉱物油、合成油および動植物油脂等があるが、特に制限はない。鉱物油としてはマシン油、タービン油、スピンドル油、流動パラフィン等が挙げられる。合成油としては、ポリαオレフィン、ポリブテン等の合成炭化水素や二塩基酸エステル、ポリオールエステルといった合成エステル等が挙げられる。動植物油脂としては、牛脂、豚脂、魚油、菜種油、ヤシ油、大豆油、ヒマシ油、パーム油、カラシ油等を挙げることが出来る。これらの潤滑油基油は単独で使用しても良いし、或いは２種以上を混合して使用することも可能である。潤滑油基油の配合割合は金属加工油組成物の全量を１００質量％とした時に５〜９５質量％程度の範囲が好ましい。
【００１３】
前記一般式（１）で示される界面活性剤は単独又は２種以上を混合して使用することも可能で、配合割合は金属加工油組成物の全量を１００質量％とした時に１〜３０質量％であり、好ましくは１〜２０質量％である。この量が少なすぎると乳化安定性が悪くなり、多すぎてもより一層の効果は得られない。
【００１４】
金属加工油には通常何種類かの界面活性剤が含まれており、その中でもアニオン界面活性剤および非イオン界面活性剤がよく使用されている。本発明の組成物についても以下に挙げる界面活性剤を併用することで、より乳化安定性の優れたものを得ることができる。
【００１５】
アニオン系界面活性剤としては、例えばカルボン酸のアミン塩やアルカリ金属塩、或いはスルホン酸のアルカリ金属塩等がある。カルボン酸としては、炭素数８から３０程度のものが一般的でカプリル酸、ペラルゴン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、オレイン酸、エルカ酸、リノール酸、リノレン酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸等が挙げられる。アミンとしては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、プロパノールアミン、イソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、ブタノールアミン、モルホリン、シクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミンやこれらアミンのアルキレンオキサイド付加物等があり、アルカリ金属としてはナトリウム、カリウム等がある。
【００１６】
また非イオン系界面活性剤としては、例えばアルキレングリコール、ポリオキシアルキレングリコール、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシアルキレングリコール脂肪酸エステル等が挙げられる。
【００１７】
上記以外にも一般に金属加工油に使用されている界面活性剤は多種あるが、本発明において特に制限はなく、これらの界面活性剤は単独で使用することも出来るし、２種以上を混合して使用することも可能である。
【００１８】
前記界面活性剤の配合割合としては金属加工油組成物の全質量を１００質量％とした時１〜５０質量％であり、好ましくは５〜３０質量％である。この量が少なすぎると乳化安定性が悪くなり、多すぎても一層の効果は期待できずかえってコスト的に高くついてしまう。
【００１９】
金属加工油には上記成分の他にも加工性向上のために極圧添加剤を配合することもあり、二次性能的な面において金属腐食防止剤、防腐剤、消泡剤、水等が配合されているが、本発明の組成物についても目的に応じて適宜配合することが可能である。なお、本発明の組成物について使用する際通常は水に希釈して使用するが、その時の希釈濃度は１〜２５質量％で加工条件等により適宜調整される。
【００２０】
以下実施例および比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【実施例】
【００２１】
実施例１〜５および比較例１〜５を表１に示す割合で配合を行ない実施例および比較例の金属加工油を調製し、実施例と比較例の組成物について以下の試験を行なった結果を表１中に示す。
【００２２】
（１）原液安定性試験：実施例及び比較例の組成物を室温、−５℃、＋６０℃の温度下において７日間静置した時の原液の安定性を観察した。
判定基準：○・・・・原液の分離なし
×・・・・原液の分離あり
（２）乳化安定性試験：実施例及び比較例の組成物を水道水及び硬水(塩化カルシウム２水塩を水１Ｌに０．７８７ｇ溶かしたもの)にて１０倍に希釈し、２４時間静置した時の乳化状態を観察した。
判定基準：○・・・・希釈液にオイル層なし
×・・・・希釈液にオイル層あり
（３）潤滑性試験：実施例及び比較例の組成物を水で２０倍に希釈したものについて、下記の条件にてＡ６０６１とＳ４５Ｃでのタッピングトルク値を測定した。
切削工具： 転造タップ Ｍ８×１．２５
評価条件 切削速度：５．０ｍ/ｍｉｎ
回転送り：１．２５ｍｍ／ｒｅｖ
下穴：φ７．４ｍｍ
ｎ数：２５(トルク値は２５穴の平均値で評価)
（４）消泡性試験：実施例及び比較例の組成物を水で２０倍に希釈したもの５０ｍｌを１００ｍｌシリンダーに入れ、２０回上下に強振後、液面が見える時間を測定した。
【００２３】
【表１】
【００２４】
以上の結果から、本発明に係る金属加工油剤組成物は、原液安定性、乳化安定性、潤滑性及び消泡性のいずれの面でも実用上満足できる結果が得られた。特に、比較例１及び２と比較すると、消泡性において、良好な性能が得られた。よって、本発明品の組成物は、ノニルフェノールエトキシレートを使用した例よりも良好な性能が得られた。なお、本発明は、前記実施例に限らず、目的と用途に応じて使用することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑油基油に、下記一般式（１）で表されるアルケニルフェノールの１種または２種以上にアルキレンオキサイドを付加した化合物を含有することを特徴とする金属加工油組成物。
［式中、Ｒは炭素数１３〜１７のアルケニル基を表し、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基を表し、ｎは１〜１００の整数であって、ｎ個のＡＯは同一であっても異なってもよい。］
【請求項２】
前記アルケニルフェノールの１種または２種以上がカルダノールである請求項１に記載の金属加工油組成物。
【請求項１】
潤滑油基油に、下記一般式（１）で表されるアルケニルフェノールの１種または２種以上にアルキレンオキサイドを付加した化合物を含有することを特徴とする金属加工油組成物。
［式中、Ｒは炭素数１３〜１７のアルケニル基を表し、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基を表し、ｎは１〜１００の整数であって、ｎ個のＡＯは同一であっても異なってもよい。］
【請求項２】
前記アルケニルフェノールの１種または２種以上がカルダノールである請求項１に記載の金属加工油組成物。
【公開番号】特開２００９−５１８８２（Ｐ２００９−５１８８２Ａ）
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１７７７６（Ｐ２００７−２１７７７６）
【出願日】平成１９年８月２４日（２００７．８．２４）
【出願人】（０００２２１７９７）東邦化学工業株式会社 (188)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２４日（２００７．８．２４）
【出願人】（０００２２１７９７）東邦化学工業株式会社 (188)
【Ｆターム（参考）】
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