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Patent Searching and Data


Title:
METALWORKING FLUID AND METALWORKING METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/093844
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a water-soluble metalworking fluid having excellent decay resistance, which is widely applicable to metalworking such as cutting, grinding, form rolling, pressing and plastic working. Also disclosed is a metalworking method using such a metalworking fluid. Specifically disclosed are a metalworking fluid characterized by containing a morpholine compound and an isothiazoline compound, and a metalworking method using such a metalworking fluid.

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Inventors:
GOTO KOICHI (JP)
AIZAWA YUJI (JP)
MIMA SATOSHI (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/051670
Publication Date:
August 07, 2008
Filing Date:
February 01, 2008
Export Citation:
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Assignee:
KYODO YUSHI (JP)
GOTO KOICHI (JP)
AIZAWA YUJI (JP)
MIMA SATOSHI (JP)
International Classes:
C10M141/08; C10M133/50; C10M135/36; C23F11/12; C23F11/14; C23F11/16; C10N30/16; C10N40/20; C10N40/22
Foreign References:
JPH11506103A1999-06-02
US4105431A1978-08-08
JPH0559360A1993-03-09
JP2004238338A2004-08-26
US3929563A1975-12-30
JPS464199B1
JP2003535188A2003-11-25
JP2676056B21997-11-12
JP2645675B21997-08-25
JP2510233B21996-06-26
JPH0737632B21995-04-26
JPH0730348B21995-04-05
JPH0631388B21994-04-27
JPH09316482A1997-12-09
JPH0676590B21994-09-28
JPH10298012A1998-11-10
Other References:
WILLINGHAM G.L. AND DERBYSHIRE R.L.: "Compatibility and Stabilization of Methylchloro/Methyl-Isothiazolone in Metalworking Fluids", LUBRICATION ENGINEERING, vol. 47, no. 9, 1991, pages 729 - 732, XP008111291
BENNETT E.O., ONYEKWELU I.U, GANNON J.E.: "Corrosion inhibitors as preservatives for metal working fluids. 2. Morpholine compounds", MATERIALS PERFORMANCE, vol. 18, no. 6, 1979, pages 40 - 45, XP008111018
See also references of EP 2110426A4
Attorney, Agent or Firm:
KUMAKURA, Yoshio et al. (Shin-Tokyo Bldg. 3-1, Marunouchi 3-chome, Chiyoda-k, Tokyo 55, JP)
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Claims:
 モルホリン化合物及びイソチアゾリン化合物を含有することを特徴とする金属加工用油剤。
 さらに界面活性剤を含有することを特徴とする請求項1記載の金属加工用油剤。
 モルホリン化合物がN,N-メチレンビスモルホリンである請求項1又は2記載の金属加工用油剤。
 イソチアゾリン化合物がN-n-ブチル-1,2-ベンゾイソチアゾリン-3-オンである請求項1~3のいずれか1項記載の金属加工用油剤。
 界面活性剤が、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤及び両性界面活性剤からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項2~4のいずれか1項記載の金属加工用油剤。
 油剤中、モルホリン化合物0.01~10.0質量%、イソチアゾリン化合物0.001~5.0質量%を含有することを特徴とする請求項1~5のいずれか1項記載の金属加工用油剤。
 油剤中、界面活性剤0.05~80重量%を含有することを特徴とする請求項2~6のいずれか1項記載の金属加工用油剤。
 請求項1~7のいずれか1項記載の金属加工用油剤を、水で1~30質量%に希釈して使用することを特徴とする金属加工方法。
 金属加工が、切削加工、または研削加工である請求項8記載の金属加工方法。
Description:
金属加工用油剤及び金属加工方

 本発明は、切削加工、研削加工、転造加 、プレス加工、塑性加工等の金属加工に広 適用できる金属加工用油剤及びこれを用い 金属加工方法に関するものであり、さらに 細には、水で希釈して使用する水溶性金属 工用油剤に関し、特に防腐性能に優れた水 性金属加工用油剤、及びこれを用いた金属 工方法に関するものである。

 一般に切削・研削加工においては切削・研 油剤が使用されている。切削・研削油剤の も重要な機能としては潤滑作用と冷却作用 挙げられ、これらの作用により、加工に用 られる工具の寿命延長、被加工物の仕上げ 精度の向上、生産能率の向上等、生産性を 上する事ができる。
 従来より金属加工用油剤は、原液のまま使 する不水溶性タイプと水で希釈して使用す 水溶性タイプがある。近年、省資源、環境 応(作業環境、地球環境)、火災の危険性を 慮し、水溶性タイプの使用が主流となりつ ある。
 水溶性タイプの金属加工用油剤を使用する とにより、火災の危険性を軽減する事は出 るものの、その反面、水溶性タイプの金属 工用油剤は、有機成分を水で希釈する為、 生物が繁殖しやすく、腐敗による悪臭の発 、性能の劣化といった問題から、希釈油剤 短期間に頻繁に交換しなければならず、資 の無駄使い、地球の環境汚染の一因ともな ていた。

 その対策としては、例えば、ハッカ油を用 た水溶性金属加工用油剤(特許文献1)、桂皮 を用いた水溶性金属加工用油剤(特許文献2) 芳香族アミンあるいは脂環式アミンを用い 水溶性金属加工用油剤(特許文献3)、ベンゾ ル系化合物とパラオキシ安息香酸エステル 合物を用いた水溶性研削油剤(特許文献4)、 ルキレンジアミンを用いた抗菌性水溶性切 油剤(特許文献5)、脂肪酸アルカノールアミ エチレンオキサイド付加物とアルキルアミ エチレンオキサイド付加物、脂環式アミン チレンオキサイド付加物、脂肪酸高級アル ール付加物を用いた水溶性切削油剤(特許文 献6)、1級、2級、3級のアルキルアミン、芳香 ジアミンオキシアルキレン付加物、脂環式 アミンオキシアルキレン付加物等を用いた 溶性切削研削油剤(特許文献7)、第1級アルカ ノールアミンと、炭素原子数6~24のカルボン と、特定のアルキレンジアミンを含む油剤( 許文献8)、N-置換ベンゾイソチアゾリン系化 合物(例えば、N-ブチルベンゾイソチアゾリン -3-オン)と、殺微生物作用(例えば、殺菌、防 ビ、防藻作用)を有する非N-置換ベンゾイソ アゾリン系化合物とを組み合わせた殺微生 剤組成物(特許文献9)などが知られている。
 しかしながら、これらの水溶性金属加工用 剤では、十分な防腐効果が得られないか、 たは、効果があるものについては、ハロゲ を含有する化合物、多環芳香族化合物、フ ノール系化合物あるいは金属塩等を使用し おり、PRTR対象物質となっている化合物もあ り、人体に対しての影響が懸念される。

特許第2676056号

特許第2645675号

特許第2510233号

特公平7-37632号公報

特公平7-30348号公報

特公平6-31388号公報

特開平9-316482号公報

特公平6-76590号公報

特開平10-298012号公報

 本発明の目的は、切削加工、研削加工、 造加工、プレス加工、塑性加工等の金属加 に広く適用できる金属加工用油剤を提供す ことである。特に、防腐性能に優れた水溶 金属加工用油剤及びこれを用いた金属加工 法を提供することである。

 本発明者は、鋭意検討の結果、特定の防腐 を組合せることにより、従来の防腐剤を含 した水溶性金属加工用油剤の防腐効果より るかに優れた防腐効果が得られることを見 だし、本発明を完成するに至った。本発明 以下の水溶性金属加工用油剤及びこれを用 た金属加工方法を提供するものである。
1.モルホリン化合物及びイソチアゾリン化合 を含有することを特徴とする金属加工用油 。
2.さらに界面活性剤を含有することを特徴と る上記1記載の金属加工用油剤。
3.モルホリン化合物がN,N-メチレンビスモルホ リンである上記1又は2記載の金属加工用油剤
4.イソチアゾリン化合物がN-n-ブチル-1,2-ベン イソチアゾリン-3-オンである上記1~3のいず か1項記載の金属加工用油剤。
5.界面活性剤が、ノニオン系界面活性剤、ア オン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤 び両性界面活性剤からなる群から選ばれる なくとも1種である上記2~4のいずれか1項記 の金属加工用油剤。
6.油剤中、モルホリン化合物0.01~10.0質量%、イ ソチアゾリン化合物0.001~5.0質量%を含有する とを特徴とする上記1~5のいずれか1項記載の 属加工用油剤。
7.油剤中、界面活性剤0.05~80重量%を含有する とを特徴とする上記2~6のいずれか1項記載の 属加工用油剤。
8.上記1~7のいずれか1項記載の金属加工用油剤 を、水で1~30質量%に希釈して使用することを 徴とする金属加工方法。
9.金属加工が、切削加工、または研削加工で る上記8記載の金属加工方法。

 本発明の金属加工用油剤は、金属材料の 削加工、研削加工、転造加工、プレス加工 塑性加工等を効率的に行うことができる。 た、防腐性能に優れ、かつ、地球環境や人 に対し、悪影響を及ぼしにくい。本発明は モルホリン化合物とチアゾリン化合物、あ いはさらに界面活性剤を混合して使用する とにより、従来の金属加工用油剤と比較し 著しい防腐性能の向上が認められ、金属加 用油剤の長寿命化が可能となる。その結果 省資源、廃棄物(廃液)低減を達成する事が 来、地球環境への悪影響を低減する事がで る。

 本発明の油剤に使用するモルホリン化合物( 成分A)としては、例えば、モルホリン、N,N-メ チレンビスモルホリン、N-(2-アミノエチル)モ ルホリン、N-(3-アミノプロピル)モルホリン、 4-トリチルモルホリン、4-フェニルモルホリ などが挙げられる。特にN,N-メチレンビスモ ホリンが好ましい。
 本発明の油剤に使用するイソチアゾリン化 物(成分B)としては、例えば、N-メチルベン イソチアゾリン-3-オン、N-エチルベンゾイソ チアゾリン-3-オン、N-プロピルベンゾイソチ ゾリン-3-オン、N-n-ブチルベンゾイソチアゾ リン-3-オン、N-イソブチルベンゾイソチアゾ ン-3-オン、N-ペンチルベンゾイソチアゾリ -3-オン、N-イソペンチルベンゾイソチアゾリ ン-3-オン、N-ヘキシルベンゾイソチアゾリン- 3-オン、N-アリルベンゾイソチアゾリン-3-オ 、N-(2-ブテニル)ベンゾイソチアゾリン-3-オ などが挙げられる。中でも、N-n-ブチルベン イソチアゾリン-3-オンが好ましい。

 本発明の油剤には界面活性剤(成分C)を含有 せることが好ましい。このような界面活性 としては、ノニオン系、アニオン系、カチ ン系又は両性界面活性剤を用いることがで 、特にノニオン系界面活性剤、アニオン系 面活性剤が好ましい。これらは、本発明の 属加工用油剤を水に希釈するための乳化剤 して機能する。また、イソチアゾリン化合 が水に溶解しにくい為、希釈使用時のイソ アゾリン化合物の分散安定性を保持するた の分散安定剤として機能する。
 ノニオン系界面活性剤としては、例えば、 リオキシエチレンアルキルエーテル型、ポ オキシエチレンアルキルフェニルエーテル 、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル型、 リオキシエチレンヒマシ油型、ポリオキシ チレン脂肪酸ジエステル型、ポリオキシエ レンロジンエステル型、ポリオキシエチレ ラノリンエーテル型、ポリオキシエチレン 価アルコールエーテル型、ポリオキシエチ ン多価アルコール脂肪酸エステル型、多価 ルコール脂肪酸エステル型、酸化エチレン 化プロピレンブロック重合型、酸化エチレ 酸化プロピレンランダム重合型、酸化プロ レン重合型、多価アルコールアルキレンオ サイド重合型などが挙げられる。
 アニオン系界面活性剤としては、例えば、 肪酸誘導体(脂肪酸石けん、ナフテン酸石け ん、脂肪酸アミド等)、硫酸エステル系化合 (アルコ-ル硫酸エステル塩、オレフィン硫酸 エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエ -テル硫酸エステル塩、脂肪酸多価アルコ-ル 酸エステル塩等)、スルホン酸系化合物(ア カンスルホン酸塩、石油スルホン酸塩、α- レフィンスルホン酸塩、アルキルナフタリ スルホン酸塩、リン酸エステル系化合物(ア キルリン酸エステル塩、ポリオキシエチレ アルキルフェノールエーテルリン酸エステ 塩等)が挙げられる。上記ノニオン系とアニ オン系の界面活性剤を併用することもできる 。更に、公知のカチオン系界面活性剤、両性 界面活性剤を用いることもできる。

 本発明の金属加工用油剤中のモルホリン化 物の質量比率は、組成物(水で希釈する前の 原液、以下特に明記しない限り同様)全体に して、好ましくは0.01~10.0質量%、さらに好ま くは0.05~5.0質量%である。この範囲より、成 の量が少ないと期待する腐敗防止性能を得 ことが困難になる傾向があり、多いと配合 に相当する効果の向上がみられない場合が る。
 本発明の金属加工用油剤中のイソチアゾリ 化合物の質量比率は、組成物全体に対して 好ましくは0.001~5.0質量%、さらに好ましくは 0.005~3.0質量%である。この範囲より、成分の が少ないと期待する腐敗防止性能を得るこ が困難になる傾向があり、多いと配合量に 当する効果の向上がみられない場合がある
 本発明の金属加工用油剤中の界面活性剤の 量比率は、組成物全体に対して、好ましく 0.1~80.0重量%、さらに好ましくは0.2~50.0質量% ある。この範囲より、界面活性剤の量が少 いと油剤を水に希釈することが困難になる 向があり、またイソチアゾリン化合物を希 液中に安定に分散することが困難になり、 待する腐敗防止性能を得ることが困難にな 傾向がある。

 本発明の金属加工用油剤は、必要に応じて 基油を含有する。基油としては、たとえば 油、ポリオールエステル、油脂、ポリグリ ール、ポリαオレフィン、ノルマルパラフ ン、イソパラフィン、アルキルベンゼン、 リエーテルなどがあげられる。これらは、 品に限らず、複数種のブレンド油としても い。好ましくは、鉱油、ポリグリコール、 ルキルベンゼンが良い。
 更に、本発明の金属加工用油剤には、消泡 、及びその他の添加剤(例えば、極圧添加剤 、防食剤、粘度指数向上剤、酸化防止剤、清 浄分散剤、着色剤、香料等)を適宜配合する とができる。
 本発明の金属加工用油剤は、エマルション 、ソリュブル系、ソリューション系いずれ タイプのものであってもよく、水で1~30質量 %程度に希釈して使用するのが一般的である

 表1~4に示す各金属加工用油剤について防腐 試験を以下の方法により評価した。
 表1及び3に示す油剤は、鉱物油または合成 油(アルキルベンゼン)を使用した水溶性金属 加工用油剤であり、表2及び4に示す油剤は、 然基油(菜種油)を使用した水溶性金属加工 油剤である。

防腐性試験
 各油剤を滅菌水で2質量%に希釈した液100mlに 下記腐敗菌液(※1)を10ml添加し、30℃で2週間 盪培養後、生菌数を測定した。 
(※1)腐敗液:


 上記の混合物を25℃で24時間培養した腐敗菌 液で、且つ生菌数が10 7 個以上のものを腐敗液として使用した。

判定基準
 一般細菌、黴、酵母、嫌気性菌の数あるい 汚染度をサンアイバイオチェッカー(三愛石 油株式会社製)により評価した。
 一般細菌および酵母については、1mL中の菌 を、0、10 3 個>、10 3 個、10 4 個、10 5 個、10 6 個、10 7 個、10 7 個<の8段階で評価し、10 3 個未満を合格(○)とした。
 黴および嫌気性菌については、汚染度を、 し、軽(軽度)、中(中度)、重(重度)の4段階で 評価し、なしを合格(○)とした。

希釈液安定性試験
 調整した硬水(塩化カルシウム2水塩0.0757gを 留水で希釈し1Lとした水:ドイツ硬度3°,Ca硬 54ppm、JIS K 2221 切削油剤 乳化安定性試験 照)を用い、各油剤を水で希釈して5%希釈液 作り、希釈直後及び、24時間後の状態を目 にて観察する。判定基準は下記の通りであ 。
 ○:合格   均一に溶解し、分離、クリーム 層なし。
 ×:不合格 分離、クリーム層あり。

 表1から4に、実施例及び比較例の配合処方 評価試験結果を示す。表1から4の結果から、 成分(A)と成分(B)を含有する本発明の実施例1-1 1の水溶性金属加工用油剤は、防腐性に優れ いることがわかる。したがって、本発明の 溶性金属加工用油剤は、各種金属加工の際 金属加工用潤滑剤として長期間にわたり安 して使用することが出来る。
 これに対して成分(A)と成分(B)の少なくとも 方を含まない比較例1-12の水溶性金属加工用 油剤は、防腐性が劣る。