特許 6405301 水溶性金属加工油剤

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6405301

(24)【登録日】2018年9月21日

(45)【発行日】2018年10月17日

(54)【発明の名称】水溶性金属加工油剤

(51)【国際特許分類】

   C10M 173/02 20060101AFI20181004BHJP

   C10M 145/26 20060101ALI20181004BHJP

   C10M 145/28 20060101ALI20181004BHJP

   C10M 145/30 20060101ALI20181004BHJP

   C10M 145/32 20060101ALI20181004BHJP

   C10M 145/34 20060101ALI20181004BHJP

   C10N 20/02 20060101ALN20181004BHJP

   C10N 20/04 20060101ALN20181004BHJP

   C10N 30/00 20060101ALN20181004BHJP

   C10N 40/22 20060101ALN20181004BHJP

【ＦＩ】

   C10M173/02

   C10M145/26

   C10M145/28

   C10M145/30

   C10M145/32

   C10M145/34

   C10N20:02

   C10N20:04

   C10N30:00 E

   C10N40:22

【請求項の数】8

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-507962(P2015-507962)

(86)(22)【出願日】2013年12月18日

(86)【国際出願番号】JP2013083948

(87)【国際公開番号】WO2014155870

(87)【国際公開日】20141002

【審査請求日】2016年12月6日

(31)【優先権主張番号】特願2013-63377(P2013-63377)

(32)【優先日】2013年3月26日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000195661

【氏名又は名称】住友精化株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100124431

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 順也

(74)【代理人】

【識別番号】100156845

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 威一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100174160

【弁理士】

【氏名又は名称】水谷 馨也

(74)【代理人】

【識別番号】100124039

【弁理士】

【氏名又は名称】立花 顕治

(74)【代理人】

【識別番号】100112896

【弁理士】

【氏名又は名称】松井 宏記

(72)【発明者】

【氏名】井戸 亨

(72)【発明者】

【氏名】河野 真喜子

(72)【発明者】

【氏名】加藤 真司

【審査官】 青鹿 喜芳

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０３２２７６５２（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−０３６１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０１８７５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２３１３０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００４−５０６７３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−２５９１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３４３９５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０８８０８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１２９２８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５０−２６５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ１０Ｍ １７３／０２

Ｃ１０Ｍ １４５／２４

Ｃ１０Ｍ １４５／２８

Ｃ１０Ｍ １４５／３０

Ｃ１０Ｍ １４５／３２

Ｃ１０Ｍ １４５／３４

Ｃ１０Ｎ ２０／０２

Ｃ１０Ｎ ２０／０４

Ｃ１０Ｎ ３０／００

Ｃ１０Ｎ ４０／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

重量平均分子量が３００，０００〜１，０００，０００のポリアルキレンオキシドと、水とを含む、金属材料の切削加工用または研削加工用の水溶性金属加工油剤。

【請求項2】

前記ポリアルキレンオキシドを構成するモノマー単位の炭素数が２〜４である、請求項１に記載の水溶性金属加工油剤。

【請求項3】

前記ポリアルキレンオキシドが、エチレンオキシド単位、プロピレンオキシド単位、及びブチレンオキシド単位からなる群から選択された少なくとも１種のモノマー単位を含む、請求項１または２に記載の水溶性金属加工油剤。

【請求項4】

前記ポリアルキレンオキシドが、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリブチレンオキシド、エチレンオキシド−プロピレンオキシド共重合体、エチレンオキシド−ブチレンオキシド共重合体、及びプロピレンオキシド−ブチレンオキシド共重合体からなる群から選択された少なくとも１種である、請求項１〜３のいずれかに記載の水溶性金属加工油剤。

【請求項5】

前記ポリアルキレンオキシドの含有量が、０．１〜５質量％である、請求項１〜４のいずれかに記載の水溶性金属加工油剤。

【請求項6】

粘度が５〜１０，０００ｍＰａ・ｓである、請求項１〜５のいずれかに記載の水溶性金属加工油剤。

【請求項7】

重量平均分子量が３００，０００〜１，０００，０００のポリアルキレンオキシドと、水とを混合する工程を備える、請求項１〜６のいずれかに記載の金属材料の切削加工用または研削加工用の水溶性金属加工油剤の製造方法。

【請求項8】

重量平均分子量が３００，０００〜１，０００，０００のポリアルキレンオキシドと、水とを含む水溶性組成物の金属材料の切削加工または研削加工への使用。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属材料の切削加工、研削加工などに使用された際に、ミストとなって飛散することが長期間にわたって抑制される水溶性金属加工油剤、及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、金属材料の切削加工、研削加工などにおいては、加工対象となる金属材料と高速で回転する加工具との間の潤滑、冷却などを目的として、金属加工油剤が用いられている。金属加工油剤としては、主に鉱油などにより構成されている不水溶性金属加工油剤と、鉱油や界面活性剤などを水で希釈した水溶性金属加工油剤とが知られている。

【0003】

近年、不水溶性金属加工油剤は、引火しやすいという欠点を有するため、水溶性金属加工油剤が広く用いられるようになってきている。また、加工効率を向上させるため、金属材料の切削加工、研削加工などにおける加工具の回転速度の高速化が進んでいる。これに伴い、金属加工油剤に加わる剪断力、摩擦熱などがさらに大きくなってきている。金属加工油剤に大きな剪断力や摩擦熱が加わると、金属加工油剤の一部が微粒子化、熱分解して、金属加工油剤がミストとなって周囲に飛散しやすくなる。特に、水溶性金属加工油剤は、一般に、不水溶性金属加工油剤に比して粘度が低く、ミストとなって飛散しやすいという問題を有する。

【0004】

金属加工油剤のミストが飛散すると、金属加工油剤によって、加工機械や製品等が汚染されるという問題が生じる。また、金属加工油剤のミストが、作業者の呼吸器などを通じて体内に取り込まれると、作業者の健康を損なう虞もある。このような状況下、金属材料の切削加工、研削加工などに使用された際に、ミストとなって飛散することが効果的に抑制された水溶性金属加工油剤の開発が要望されている。例えば、特許文献１には、ミストの飛散を抑制する観点などから、平均分子量が１，０００，０００を超えるポリアルキレンオキシドなどを含む水溶性金属加工油剤が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第９３／２４６０１号パンフレット

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、本発明者が鋭意検討を重ねた結果、例えば特許文献１に開示されたような水溶性金属加工油剤を金属材料の切削加工、研削加工などに用いた場合、使用開始直後においては、水溶性金属加工油剤のミストの飛散は抑制されるものの、繰り返し使用しているとミストの飛散が大きくなるという新たな課題が見出された。特に、高剪断力が加わる金属加工では、ミスト飛散の抑制効果が低下しやすく、新しい水溶性金属加工油剤を頻繁に補給しなければならない場合があることが明らかとなった。

【0007】

本発明は、このような問題に鑑みなされた発明である。すなわち、本発明は、金属材料の切削加工、研削加工などに使用された際に、ミストとなって飛散することが長期間にわたって抑制される水溶性金属加工油剤、及びその製造方法を提供することを主な目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明者は、上記のような課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、重量平均分子量が１００，０００〜１，０００，０００のポリアルキレンオキシドと、水とを含む水溶性金属加工油剤とすることにより、金属材料の切削加工、研削加工などに使用された際に、当該水溶性金属加工油剤のミストの飛散が長期間にわたって抑制されることを見出した。本発明は、これらの知見に基づいて、さらに検討を重ねることにより完成された発明である。

【0009】

すなわち、本発明は、下記に掲げる態様の水溶性金属加工油剤及びその製造方法を提供する。
項１． 重量平均分子量が１００，０００〜１，０００，０００のポリアルキレンオキシドと、水とを含む、水溶性金属加工油剤。
項２． 前記ポリアルキレンオキシドを構成するモノマー単位の炭素数が２〜４である、項１に記載の水溶性金属加工油剤。
項３． 前記ポリアルキレンオキシドが、エチレンオキシド単位、プロピレンオキシド単位、及びブチレンオキシド単位からなる群から選択された少なくとも１種のモノマー単位を含む、項１または２に記載の水溶性金属加工油剤。
項４． 前記ポリアルキレンオキシドが、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリブチレンオキシド、エチレンオキシド−プロピレンオキシド共重合体、エチレンオキシド−ブチレンオキシド共重合体、及びプロピレンオキシド−ブチレンオキシド共重合体からなる群から選択された少なくとも１種である、項１〜３のいずれかに記載の水溶性金属加工油剤。
項５． 前記ポリアルキレンオキシドの含有量が、０．１〜５質量％である、項１〜４のいずれかに記載の水溶性金属加工油剤。
項６． 粘度が５〜１０，０００ｍＰａ・ｓである、項１〜５のいずれかに記載の水溶性金属加工油剤。
項７． 金属材料の切削加工用または研削加工用である、項１〜６のいずれかに記載の水溶性金属加工油剤。
項８． 重量平均分子量が１００，０００〜１，０００，０００のポリアルキレンオキシドと、水とを混合する工程を備える、項１〜７のいずれかに記載の水溶性金属加工油剤の製造方法。
項９． 重量平均分子量が１００，０００〜１，０００，０００のポリアルキレンオキシドと、水とを含む水溶性組成物の金属加工への使用。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、金属材料の切削加工、研削加工などに使用された際に、ミストとなって飛散することが長期間にわたって抑制される水溶性金属加工油剤、及びその製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】水溶性金属加工油剤の飛散直径を測定する装置の模式図である。

【図2】ミスト飛散の抑制効率の評価方法を説明するための模式図である。

【図3】ミスト飛散の抑制効率の評価方法を説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明の水溶性金属加工油剤は、重量平均分子量が１００，０００〜１，０００，０００のポリアルキレンオキシドと、水とを含むことを特徴とする。以下、本発明の水溶性金属加工油剤とその製造方法、水溶性金属加工油剤を用いた金属加工方法について詳述する。

【0013】

１．水溶性金属加工油剤
本発明の水溶性金属加工油剤は、重量平均分子量が１００，０００〜１，０００，０００のポリアルキレンオキシドと、水とを含む。本発明の水溶性金属加工油剤は、重量平均分子量が１００，０００〜１，０００，０００のポリアルキレンオキシドと、水とを含む水溶性組成物であって、金属加工に使用されるものである。

【0014】

ポリアルキレンオキシドとしては、上記範囲の重量平均分子量を有し、アルキレンオキシドをモノマー単位として含むものであれば、特に制限されない。水溶性金属加工油剤が切削加工、研削加工などに使用された際、水溶性金属加工油剤のミストの飛散を長期間にわたって抑制する観点からは、ポリアルキレンオキシドを構成するモノマー単位の炭素数としては、好ましくは２〜４程度、より好ましくは２〜３程度が挙げられる。

【0015】

また、水溶性金属加工油剤のミストの飛散を長期間にわたって抑制する観点から、好ましいアルキレンオキシド単位としては、エチレンオキシド単位、プロピレンオキシド単位、ブチレンオキシド単位などの炭素数が２〜４の脂肪族アルキレンオキシド単位が挙げられ、より好ましくは、エチレンオキシド単位、プロピレンオキシド単位などの炭素数が２〜３の脂肪族アルキレンオキシド単位が挙げられる。なお、例えばプロピレンオキシド単位としては、１，２−プロピレンオキシド単位及び１，３−プロピレンオキシド単位が挙げられる。また、例えばブチレンオキシド単位としては、１，２−ブチレンオキシド単位、２，３−ブチレンオキシド単位、及びイソブチレンオキシド単位が挙げられる。これらのアルキレンオキシド単位は、１種類単独で含まれていてもよいし、２種類以上が含まれていてもよい。また、ポリアルキレンオキシドは、これらのアルキレンオキシド単位のうち少なくとも１種を含むブロック共重合体であってもよいし、ランダム共重合体であってもよい。

【0016】

特に好ましいポリアルキレンオキシドの具体例としては、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリブチレンオキシド、エチレンオキシド−プロピレンオキシド共重合体、エチレンオキシド−ブチレンオキシド共重合体、プロピレンオキシド−ブチレンオキシド共重合体などが挙げられる。これらの共重合体は、ブロック共重合体及びランダム共重合体のいずれであってもよい。ポリアルキレンオキシドは、１種類単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。

【0017】

ポリアルキレンオキシドの重量平均分子量は、１００，０００〜１，０００，０００程度である。本発明においては、水溶性金属加工油剤にこのような特定の分子量を有するポリアルキレンオキシドが含まれているため、水溶性金属加工油剤のミストの飛散を長期間にわたって抑制することが可能となる。水溶性金属加工油剤のミストの飛散が抑制される機構の詳細は必ずしも明らかではないが、例えば、次のように考えることができる。すなわち、本発明の水溶性金属加工油剤においては、ポリアルキレンオキシドの重量平均分子量が１００，０００〜１，０００，０００程度と特定の範囲内にあるため、例えば重量平均分子量が１，０００，０００を超えるポリアルキレンオキシドに比して、長時間にわたって高い剪断力が加わった際にも、ポリアルキレンオキシド分子鎖が切断されにくく、水溶性金属加工油剤の微粒子化が抑制されているものと考えられる。また、本発明の水溶性金属加工油剤においては、１００，０００未満のポリアルキレンオキシドに比して、ポリアルキレンオキシドの重量平均分子量が大きいため、水溶性金属加工油剤が微粒子になりにくいと考えられる。

【0018】

水溶性金属加工油剤のミスト飛散の抑制効果をさらに高める観点からは、ポリアルキレンオキシドの重量平均分子量は、１３０，０００〜９５０，０００程度であることが好ましく、３００，０００〜７５０，０００程度であることがより好ましい。上記の通り、ポリアルキレンオキシドの重量平均分子量が１００，０００未満の場合、水溶性金属加工油剤を切削加工、研削加工などに使用すると、ミスト飛散の抑制効果が著しく低下する場合がある。一方、ポリアルキレンオキシドの重量平均分子量が１，０００，０００を超える場合に、水溶性金属加工油剤が長期間の剪断力を加えられると、ミストの飛散抑制効果が持続せず、ミスト飛散の抑制効果が低下しやすい。なお、ポリアルキレンオキシドの重量平均分子量は、標準サンプルとしてポリエチレンオキシドを用いたゲル浸透クロマトグラフィ（ＧＰＣ）により測定された値である。

【0019】

ポリアルキレンオキシドは、従来公知の方法で製造してもよいし、市販品を使用してもよい。ポリアルキレンオキシドの市販品としては、例えば、住友精化株式会社製の商品名：ＰＥＯ−Ｌ２Ｚ（重量平均分子量：１０万〜１５万）、ＰＥＯ−１（重量平均分子量：１５万〜４０万）、商品名：ＰＥＯ−２（重量平均分子量：４０万〜６０万）、商品名：ＰＥＯ−３（重量平均分子量：６０万〜１００万）などが挙げられる。なお、「ＰＥＯ」は、住友精化株式会社の登録商標である。

【0020】

本発明の水溶性金属加工油剤において、ポリアルキレンオキシドの含有量としては、特に制限されないが、水溶性金属加工油剤のミストの飛散を長期間にわたって抑制する観点からは、好ましくは０．１〜５質量％程度、より好ましくは０．３〜４．８質量％程度が挙げられる。

【0021】

水溶性金属加工油剤の粘度は、特に制限されず、通常５〜１０，０００ｍＰａ・ｓ程度、好ましくは７〜２０００ｍＰａ・ｓ程度が挙げられる。なお、水溶性金属加工油剤の粘度は、Ｂ型回転式粘度計（ＴＯＫＩＭＥＣ社製のＢ型粘度計）を用いて、回転速度を毎分６０回転として、３分後の２５℃における粘度を測定した値である。測定に使用するローターは、８０ｍＰａ・ｓ未満の場合はローターＮｏ．１を使用し、８０ｍＰａ・ｓ以上４００ｍＰａ・ｓ未満の場合はローターＮｏ．２を使用し、４００ｍＰａ・ｓ以上１，６００ｍＰａ・ｓ未満の場合はローターＮｏ．３を使用し、１，６００ｍＰａ・ｓ以上の場合はローターＮｏ．４を使用する。

【0022】

本発明の水溶性金属加工油剤に含まれる水としては、特に制限されず、例えば、工業用水、水道水、精製水、イオン交換水、純水などが挙げられる。また、水溶性金属加工油剤に含まれる水の含有量は、金属材料の切削加工、研削加工などにおいて、潤滑剤や冷却剤として機能できる量であれば、特に制限されないが、通常３０〜９９質量％程度、好ましくは５０〜９５質量％程度、より好ましくは７０〜９５質量％程度である。

【0023】

本発明の水溶性金属加工油剤は、上記のポリアルキレンオキシドに加えて、一般には基油を含む。基油としては、特に制限されず、水溶性金属加工油剤に一般的に使用される基油が挙げられ、例えば、ＪＩＳ Ｋ２２４１−２０００に記載されているＡ１種、Ａ２種、またはＡ３種の水溶性切削油剤に用いられる、公知のものが挙げられる。基油の含有量は、特に制限されず、通常０．０１〜２０質量％程度、好ましくは０．１〜１５質量％程度とすることができる。

【0024】

本発明の水溶性金属加工油剤は、必要に応じて、添加剤をさらに含んでいてもよい。このような添加剤としては、特に制限されず、例えば公知の水溶性金属加工油剤に含まれる添加剤が挙げられる。添加剤としては、例えば、潤滑剤、極圧添加剤、消泡剤、酸化防止剤、防錆剤、防食剤、防腐剤、界面活性剤などが挙げられる。添加剤は、１種類のみを用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。

【0025】

潤滑剤としては、特に制限されず、例えば水溶性金属加工油剤に使用される公知の潤滑剤が挙げられる。潤滑剤の具体例としては、鉱物油、合成油、炭素数６以上の脂肪族カルボン酸、炭素数６以上の脂肪族ジカルボン酸等が挙げられる。潤滑剤は、１種類のみを用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。水溶性金属加工油剤が潤滑剤を含む場合、その含有量は、特に制限されないが、通常０．０１〜２０質量％程度、好ましくは０．１〜１５質量％程度とすることができる。

【0026】

極圧添加剤としては、特に制限されず、例えば水溶性金属加工油剤に使用される公知の極圧添加剤が挙げられる。極圧添加剤の具体例としては、塩素系極圧添加剤、硫黄系極圧添加剤、リン系極圧添加剤等などが挙げられる。塩素系極圧添加剤としては、例えば、塩素化パラフィン，塩素化脂肪酸、塩素化脂肪油等が挙げられる。硫黄系極圧添加剤としては、硫化オレフィン、硫化ラード、アルキルポリサルファイド、硫化脂肪酸等が挙げられる。リン系極圧添加剤としては、リン酸エステル（塩）系、亜リン酸エステル（塩）系、チオリン酸エステル（塩）系、ホスフィン系、リン酸トリクレジル等が挙げられる。極圧添加剤は、１種類のみを用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。水溶性金属加工油剤が極圧添加剤を含む場合、その含有量は、特に制限されないが、通常０．０１〜２０質量％程度、好ましくは０．１〜１５質量％程度とすることができる。

【0027】

消泡剤としては、特に制限されず、例えば水溶性金属加工油剤に使用される公知の消泡剤が挙げられる。消泡剤の具体例としては、メチルシリコーン油、フルオロシリコーン油、ジメチルポリシロキサン，変性ポリシロキサン等のシリコン系消泡剤などが挙げられる。消泡剤は、１種類のみを用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。水溶性金属加工油剤が消泡剤を含む場合、その含有量は、特に制限されないが、通常０．０１〜１０質量％程度、好ましくは０．１〜５質量％程度とすることができる。

【0028】

防腐剤としては、特に制限されず、例えば水溶性金属加工油剤に使用される公知の防腐剤が挙げられる。防腐剤としては、例えば、トリアジン系防腐剤、イソチアゾリン系防腐剤、フェノール系防腐剤などの防腐剤が挙げられる。トリアジン系防腐剤の具体例としては、ヘキサヒドロ−１，３，５−トリス（２−ヒドロキシエチル）−１，３，５−トリアジン等が挙げられる。イソチアゾリン系防腐剤の具体例としては、１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オン、５−クロロ−２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン、２−メチル−イソチアゾリン−３−オン等が挙げられる。フェノール系防腐剤の具体例としては、オルトフェニルフェノール、２，３，４，６−テトラクロロフェノール等が挙げられる。防腐剤は、１種類のみを用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。水溶性金属加工油剤が防腐剤を含む場合、その含有量は、特に制限されないが、通常０．０１〜１０質量％程度、好ましくは０．１〜５質量％程度とすることができる。

【0029】

防食剤としては、特に制限されず、例えば水溶性金属加工油剤に使用される公知の防食剤が挙げられる。防食剤としては、例えば、トリアゾール類などが挙げられる。トリアゾール類の具体例としては、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、３−アミノトリアゾールなどが挙げられる。防食剤は、１種類のみを用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。水溶性金属加工油剤が防食剤を含む場合、その含有量は、特に制限されないが、通常０．０１〜１０質量％程度、好ましくは０．１〜５質量％程度とすることができる。

【0030】

防錆剤としては、特に制限されず、例えば水溶性金属加工油剤に使用される公知の防錆剤が挙げられる。防錆剤としては、例えば、有機カルボン酸、有機アミンなどが挙げられる。有機カルボン酸の具体例としては、ジメチルオクタン酸、ペラルゴン酸、セバシン酸、ドデカン二酸などが挙げられる。また、有機アミンとしては、具体例としては、アルカノールアミン、アルキルアルカノールアミン、アルキルアミンなどが挙げられる。防錆剤は、１種類のみを用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。水溶性金属加工油剤が防錆剤を含む場合、その含有量は、特に制限されないが、通常０．０１〜１０質量％程度、好ましくは０．１〜５質量％程度とすることができる。

【0031】

界面活性剤としては、特に制限されず、例えば水溶性金属加工油剤に使用される公知の界面活性剤が挙げられる。界面活性剤としては、例えば、脂肪酸アミン石鹸、石油スルホネート、硫酸化油、アルキルスルホンアミドカルボン酸塩、カルボキシ化油脂等のアニオン系界面活性剤；ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、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、脂肪酸アルキロールアミド等のノニオン系界面活性剤などが挙げられる。界面活性剤は、１種類のみを用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。水溶性金属加工油剤が界面活性剤を含む場合、その含有量は、特に制限されないが、通常０．０１〜１０質量％程度、好ましくは０．１〜５質量％程度とすることができる。

【0032】

２．水溶性金属加工油剤の製造方法
本発明の水溶性金属加工油剤は、重量平均分子量が１００，０００〜１，０００，０００のポリアルキレンオキシドと、水とを混合することにより製造することができ、通常、上記したような一般的な基油をさらに混合する。また、本発明の水溶性金属加工油剤の製造方法においては、必要に応じて、上記の添加剤の少なくとも１種を混合してもよい。ポリアルキレンオキシドと、水と、基油と、必要に応じて用いられる添加剤との混合方法は、特に制限されず、例えば、上記のポリアルキレンオキシドと、基油と、必要に応じて上記の添加剤とを、上記の含有量となるように、水に加え、常温常圧下で攪拌することにより、容易に製造することができる。

【0033】

３．金属加工方法
本発明の水溶性金属加工方法では、加工対象となる金属材料の加工部分に本発明の水溶性金属加工油剤を接触させながら加工を行う。より具体的には、高速回転する加工具と金属材料の被加工部とに本発明の水溶性金属加工油剤を供給しながら、被加工部の潤滑性を高め、かつ冷却して摩擦熱を除去しながら加工を行う。本発明の水溶性金属加工方法によれば、高速回転する加工具によって発生する水溶性金属加工油剤のミストの飛散を長期間にわたって抑制することができる。このため、作業環境が水溶性金属加工油剤で汚染されることを効果的に抑制することができる。

【0034】

加工対象となる金属材料としては、特に制限されないが、例えば、鉄、チタン、アルミニウム、マグネシウム、銅、ニッケル、クロム、マンガン、モリブデン、タングステン、金、銀、プラチナ、及びこれらのうち少なくとも１種を含む合金などが挙げられる。

【0035】

加工方法としては、特に制限されないが、例えば、切削加工、研削加工などが挙げられる。切削加工の具体例としては、旋削加工、穴あけ加工、中ぐり加工、フライス削り加工、歯切り加工などが挙げられる。研削加工の具体例としては、内面研削などが挙げられる。本発明の水溶性金属加工油剤は、ミストとなって飛散することが効果的に抑制されている。このため、本発明の水溶性金属加工油剤は、これらの加工方法の中でも、特にミストが飛散しやすい、旋削加工、フライス削り加工などの加工方法に特に好適に使用することができる。金属加工に用いられる加工具としては、特に制限されないが、例えば、ドリル、バイト、フライス、エンドミル、リーマー、ホブ、ピニオンカッター、ダイス、ブローチ、砥石車などが挙げられる。また、これらの加工具を構成する材料としては、特に制限されないが、例えば、鋼、超硬合金、セラミックス、サーメット、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素などが挙げられる。

【0036】

本発明の金属加工方法においては、本発明の水溶性金属加工油剤を金属材料の被加工部に供給しながら加工を行うことにより、被加工部の潤滑性を高め、摩擦によって生じる熱を除去することができる。さらに、本発明の水溶性金属加工油剤は、加工時のミスト飛散が効果的に抑制されるため、長期間にわたって繰り返し使用することができる。

【実施例】

【0037】

以下に、実施例及び比較例を示して本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は、実施例に限定されない。

【0038】

［実施例１］
市販の金属切削用油剤（株式会社エーゼット製、水溶性切削油）２５ｇと水４７５ｇを混合し、そこにポリエチレンオキシド（住友精化株式会社製の商品名：ＰＥＯ−１、重量平均分子量：３００，０００）５．０ｇを投入し、ジャーテスター（株式会社宮本製作所製、ジャーテスターＭＪＳ−８Ｓ）にて３時間撹拌し、水溶性金属加工油剤５０５．０ｇ（ポリエチレンオキシドの含有量：１．０質量％、粘度：７．４ｍＰｓ）を得た。なお、ポリエチレンオキシドの重量平均分子量及び水溶性金属加工油剤の粘度は、以下の方法により測定した。他の実施例及び比較例においても同様である。

【0039】

＜重量平均分子量の測定＞
ポリエチレンオキシドの重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー（東ソー株式会社製、ＨＬＣ−８２２０ ＧＰＣ）を用いて測定した。カラムは、Ｓｈｏｄｅｘ ＯＨｐａｃｋ ＳＢ−８０４ ＨＱ（昭和電工株式会社製）を２本直列に接続して用いた。なお、カラム温度は３０℃、移動相は０．０２質量％ＮａＮＯ₃水溶液、流速は１．０ｍＬ／ｍｉｎとした。上記条件にて、標準サンプルとしてポリエチレンオキシドを用いて重量平均分子量を算出した。

【0040】

＜粘度の測定＞
水溶性金属加工油剤の粘度は、Ｂ型回転式粘度計（ＴＯＫＩＭＥＣ社製のＢ型粘度計）を用いて、回転速度を毎分６０回転として、３分後の２５℃における粘度を測定した値である。測定に使用したローターは、８０ｍＰａ・ｓ未満の場合はローターＮｏ．１を使用し、８０ｍＰａ・ｓ以上４００ｍＰａ・ｓ未満の場合はローターＮｏ．２を使用し、４００ｍＰａ・ｓ以上１，６００ｍＰａ・ｓ未満の場合はローターＮｏ．３を使用し、１，６００ｍＰａ・ｓ以上の場合はローターＮｏ．４を使用した。

【0041】

［実施例２］
実施例１において、ポリエチレンオキシド（住友精化株式会社製の商品名：ＰＥＯ−１、重量平均分子量：３００，０００）の使用量を、５．０ｇから１２．５ｇに変更したこと以外は、実施例１と同様にして、水溶性金属加工油剤５１２．５ｇ（ポリエチレンオキシドの含有量：２．４質量％、粘度：２０．６ｍＰｓ）を得た。

【0042】

［実施例３］
実施例１において、ポリエチレンオキシド（住友精化株式会社製の商品名：ＰＥＯ−１、重量平均分子量：３００，０００）５．０ｇを、ポリエチレンオキシド（住友精化株式会社製の商品名：ＰＥＯ−３、重量平均分子量：７５０，０００）２．５ｇに変更したこと以外は実施例１と同様にして、水溶性金属加工油剤５０２．５ｇ（ポリエチレンオキシドの含有量：０．５質量％、粘度：８．６ｍＰｓ）を得た。

【0043】

［実施例４］
実施例３において、ポリエチレンオキシド（住友精化株式会社製の商品名：ＰＥＯ−３、重量平均分子量：７５０，０００）の使用量を、２．５ｇから５．０ｇに変更したこと以外は実施例３と同様にして、水溶性金属加工油剤５０５．０ｇ（ポリエチレンオキシドの含有量：１．０質量％、粘度：２２．６ｍＰｓ）を得た。

【0044】

［実施例５］
実施例３において、ポリエチレンオキシド（住友精化株式会社製の商品名：ＰＥＯ−３、重量平均分子量：７５０，０００）の使用量を、２．５ｇから１２．５ｇに変更したこと以外は実施例３と同様にして、水溶性金属加工油剤５１２．５ｇ（ポリエチレンオキシドの含有量：２．４質量％、粘度：２５２ｍＰｓ）を得た。

【0045】

［実施例６］
実施例３において、ポリエチレンオキシド（住友精化株式会社製の商品名：ＰＥＯ−３、重量平均分子量：７５０，０００）の使用量を、２．５ｇから２２．５ｇに変更したこと以外は実施例３と同様にして、水溶性金属加工油剤５２２．５ｇ（ポリエチレンオキシドの含有量：４．３質量％、粘度：４６６０ｍＰｓ）を得た。

【0046】

［実施例７］
実施例１において、ポリエチレンオキシド（住友精化株式会社製の商品名：ＰＥＯ−１、重量平均分子量：３００，０００）５．０ｇを、ポリエチレンオキシド（住友精化株式会社製の商品名：ＰＥＯ−Ｌ２Ｚ、重量平均分子量：１３０，０００）２５．０ｇに変更したこと以外は実施例１と同様にして、水溶性金属加工油剤５２５．０ｇ（ポリエチレンオキシドの含有量：４．８質量％、粘度：１０７ｍＰｓ）を得た。

【0047】

［実施例８］
実施例５において、ポリエチレンオキシド（住友精化株式会社製の商品名：ＰＥＯ−３、重量平均分子量：７５０，０００）を、ポリエチレンオキシド（住友精化株式会社製の商品名：ＰＥＯ−３、重量平均分子量：９５０，０００）に変更したこと以外は実施例５と同様にして、水溶性金属加工油剤５１２．５ｇ（ポリエチレンオキシドの含有量：２．４質量％、粘度：２３２ｍＰｓ）を得た。

【0048】

［比較例１］
実施例１において、ポリエチレンオキシド（住友精化株式会社製の商品名：ＰＥＯ−１、重量平均分子量：３００，０００）５．０ｇを使用しなかった以外は実施例１と同様にして、水溶性金属加工油剤５００ｇ（粘度：３．２ｍＰｓ）を得た。以下の評価試験においては、この水溶性金属加工油剤の評価結果をブランクとした。

【0049】

［比較例２］
実施例１において、ポリエチレンオキシド（住友精化株式会社製の商品名：ＰＥＯ−１、重量平均分子量：３００，０００）５．０ｇを、ポリエチレンオキシド（住友精化株式会社製の商品名：ＰＥＯ−４、重量平均分子量：１，３００，０００）２．５ｇに変更したこと以外は実施例１と同様にして、水溶性金属加工油剤５０２．５ｇ（ポリエチレンオキシドの含有量：０．５質量％、粘度：９．０ｍＰｓ）を得た。

【0050】

［比較例３］
比較例２において、ポリエチレンオキシド（住友精化株式会社製の商品名：ＰＥＯ−４、重量平均分子量：１，３００，０００）の使用量を、２．５ｇから５．０ｇに変更したこと以外は比較例２と同様にして、水溶性金属加工油剤５０５．０ｇ（ポリエチレンオキシドの含有量：１．０質量％、粘度：２２．４ｍＰｓ）を得た。

【0051】

［比較例４］
比較例２において、ポリエチレンオキシド（住友精化株式会社製の商品名：ＰＥＯ−４、重量平均分子量：１，３００，０００）の使用量を、２．５ｇから１２．５ｇに変更したこと以外は比較例２と同様にして、水溶性金属加工油剤５１２．５ｇ（ポリエチレンオキシドの含有量：２．４質量％、粘度：２６１ｍＰｓ）を得た。

【0052】

［比較例５］
実施例１において、ポリエチレンオキシド（住友精化株式会社製の商品名：ＰＥＯ−１、重量平均分子量：３００，０００）５．０ｇを、ポリエチレンオキシド（住友精化株式会社製の商品名：ＰＥＯ−１Ｋ１ＬＺ、重量平均分子量：９０，０００）２．５ｇに変更したこと以外は実施例１と同様にして、水溶性金属加工油剤５０２．５ｇ（ポリエチレンオキシドの含有量：０．５質量％、粘度：３．２ｍＰｓ）を得た。

【0053】

［比較例６］
比較例５において、ポリエチレンオキシド（住友精化株式会社製の商品名：ＰＥＯ−１Ｋ１ＬＺ、重量平均分子量：９０，０００）の使用量を、２．５ｇから５．０ｇに変更したこと以外は比較例５と同様にして、水溶性金属加工油剤５０５．０ｇ（ポリエチレンオキシドの含有量：１．０質量％、粘度：３．２ｍＰｓ）を得た。

【0054】

［比較例７］
比較例５において、ポリエチレンオキシド（住友精化株式会社製の商品名：ＰＥＯ−１Ｋ１ＬＺ、重量平均分子量：９０，０００）の使用量を、２．５ｇから１２．５ｇに変更したこと以外は比較例５と同様にして、水溶性金属加工油剤５１２．５ｇ（ポリエチレンオキシドの含有量：２．４質量％、粘度：８．２ｍＰｓ）を得た。

【0055】

【表1】

【0056】

［ミスト飛散の抑制効率の評価方法］
（１）ミストの飛散試験
水溶性金属加工油剤のミスト飛散の抑制効率を評価するため、以下に示す方法で、実施例１〜８及び比較例１〜７で得られた水溶性金属加工油剤について、ミスト飛散試験を行った。図１に示すような装置を用いて、エアーブラシ（アネスト岩田株式会社製、エアーブラシハイラインＨＰ−ＣＨ、ノズル口径０．３ｍｍ）を用い、紙に対して水溶性金属加工油剤（試験試料）を噴射した。試験条件は、装置の吹付圧力を０．１ＭＰａ、液流量を１０ｇ／ｍｉｎ、エアーブラシから紙までの距離を３００ｍｍ、エアブラシの高さを５００ｍｍ、試験試料の噴射量を１ｍＬとした。得られた結果を表１に示す。なお、エアブラシの高さは、ブランクとする水溶性金属加工油剤を噴射して紙に形成される円形状が、紙の中に収まるように適宜設定することができる。表１中のミスト飛散の抑制効率欄「−」の表記は、得られた水溶性金属加工油剤の粘度が高過ぎて、ミストが紙まで届かず、飛散直径を測定することが出来なかったことを示す。

【0057】

（２）ミスト飛散の抑制効果の評価
前記（１）ミストの飛散試験で得られた噴霧模様は、図２及び図３の模式図に示すような円形状となった。ミスト飛散の抑制効率は、以下の式を用いて算出した。
ミスト飛散の抑制効率＝Ｄ₂／Ｄ₁×１００
上記式において、Ｄ₁は、ポリエチレンオキシドを含まない比較例１の試験試料を噴射させたときに形成された噴霧模様の直径を示す（図２を参照）。また、Ｄ₂は、実施例１〜８及び比較例２、３、５〜７の各試験試料を噴射させたときに形成された噴霧模様の直径を示す（図３を参照）。なお、上記の通り、比較例４の試験試料は、粘度が高過ぎて、円形の噴霧模様が形成されなかった。上記式で算出される値が小さいほど、ミスト飛散の抑制効果が高いと判断できる。得られた結果を表１に示す。

【0058】

（３）剪断処理後の飛散直径およびミスト飛散の抑制効果の評価
実施例１〜８及び比較例１〜７で得られた各試験試料に対して、次のような剪断処理条件で剪断力をかけた。剪断処理は、ホモミキサー（特殊機化工業株式会社製、Ｔ.Ｋ.ホモミキサーＭＡＲＫII２.５型）を用いて、各試験試料を１５，０００ｒｐｍで２分間撹拌して、剪断処理を行った。２分間の剪断処理後の各試験試料について、上記（１）及び（２）と同様にして、ミスト飛散の抑制効果を評価した。結果を表１に示す。同様に、実施例１〜８及び比較例１〜７で得られた各試験試料に対して、１０分間、１５分間の剪断処理を上記と同様にして行った後の各試験試料について、ミスト飛散の抑制効果を評価した。結果を表１に示す。

【0059】

実施例１〜８の結果から、重量平均分子量が１００，０００〜１，０００，０００のポリエチレンオキシドを含む水溶性金属加工油剤は、ミスト飛散の抑制効率が良好であり、さらに、剪断力を長時間かけた場合にも、ミスト飛散の抑制効率が持続していることが明らかとなった。

【0060】

比較例１の結果は、上記の通り、ポリエチレンオキシドを含まない試験試料を噴射させたときの結果である。比較例２及び３の結果より、重量平均分子量が１，０００，０００を超えるポリエチレンオキシドを使用した場合、初期のミスト飛散の抑制効率は良好であるが、この抑制効率は剪断力を加える時間の影響を受けやすく、剪断力を加える時間の経過と共に、抑制効率が低下することが明らかとなった。また、比較例４の結果から、重量平均分子量が１，０００，０００を超えるポリエチレンオキシドの使用量を多くすると、粘度が高過ぎて、水溶性金属加工油剤としての使用には適さないことが明らかとなった。さらに、比較例５〜７の結果から、重量平均分子量が１００，０００未満のポリエチレンオキシドを使用した場合には、ミスト飛散の抑制効率が低いことが明らかとなった。

【符号の説明】

【0061】

１…エアーブラシ
２…エアー
３…試験試料のミスト
４…紙

【図1】

【図2】

【図3】