水溶性金属加工液组合物及其使用方法与流程

专利2022-05-09  3



1.本发明涉及水溶性金属加工液组合物及其使用方法。特别地,本发明涉及可以适用于切削加工或磨削加工、在维持加工性的同时、改善机械污垢的水溶性金属加工液组合物及其使用方法。


背景技术:

2.在切削加工、磨削加工等的金属加工领域,以加工效率的提高、被加工材料与加工被加工材料的工具的摩擦抑制、工具的寿命延长效果、切屑的除去等为目的而使用金属加工油剂。在金属加工油剂中,包含以矿物油、动植物油、合成油等的油分作为主成分的油剂(非水溶性)、和在油分中配合具有表面活性的化合物而赋予了水溶性的油剂(水溶性)。从资源的有效利用、火灾的防止等原因考虑,近年来,开始使用赋予了水溶性的油剂(称为水溶性金属加工油剂)。
3.在专利文献1中,记载了变细小的切屑与粘性高的防锈剂成分一起作为污垢附着于被切削材料、工作机器上。在专利文献1中,记载了利用碳原子数2~8的羟基脂肪族羧酸,赋予污垢防止效果(第0014段)。
4.现有技术文献【专利文献1】日本特开2011-79956号公报。


技术实现要素:

5.【发明要解决的课题】本发明人首次发现,在金属加工油剂中,脂肪酸或羟基脂肪酸的量多时,易于产生浮渣。作为其原因,例如是由于过量的前述脂肪酸与在加工液中含有的胺形成盐而水溶化,与水中的ca离子、mg离子反应而产生浮渣。
6.本发明的目的是关于维持加工性、同时改善机械污垢的水溶性金属加工液组合物及其使用方法。特别地,通过作为本发明特征的、以特定的成分的配合率配合特定的下述成分(a)、成分(b)和成分(c),即使不含碳原子数2~8的羟基脂肪族羧酸,也可以改善成为机械污垢的原因的浮渣,且可以维持加工性。
7.【用于解决课题的方案】[1]. 水溶性金属加工液组合物,其特征在于,含有下述成分(a)、成分(b)和成分(c),成分(a)是碳原子数9~11的脂肪酸,成分(b)是含有碳原子数16~22的不饱和脂肪酸的成分,成分(c)是酸值为10~200mgkoh/g的聚合脂肪酸,成分(a)以成分(a)、成分(b)和成分(c)的总量为基准计为1~20质量%,成分(b)以成分(a)、成分(b)和成分(c)的总量为基准计为30~60质量%,成分(c)以成分(a)、成分(b)和成分(c)的总量为基准计为35~55质量%。
[0008]
[2]. 根据前述[1]所述的水溶性金属加工液组合物,其特征在于,不包含碳原子
数2~8的羟基脂肪族羧酸。
[0009]
[3]. 根据前述[1]或[2]所述的水溶性金属加工液组合物,其特征在于,成分(a)(酸值
×
配合量)/成分(b)(酸值
×
配合量)为0.01~2,其中成分(a)的配合量和成分(b)的配合量分别是基于水溶性金属加工液组合物总量的各成分的配合量。
[0010]
[4]. 根据前述[1]~[3]中任一项所述的水溶性金属加工液组合物,其特征在于,成分(a)/成分(b)的配合量比以质量基准计为0.01~1,其中成分(a)的配合量和成分(b)的配合量分别是基于水溶性金属加工液组合物总量的各成分的配合量。
[0011]
[5]. 根据前述[1]~[4]中任一项所述的水溶性金属加工液组合物,其特征在于,水溶性金属加工液组合物中的成分(a)、成分(b)和成分(c)的总含量以组合物总量为基准计为7质量%以上。
[0012]
[6]. 根据前述[1]~[5]中任一项所述的水溶性金属加工液组合物,其特征在于,作为成分(c)聚合脂肪酸的构成单元的脂肪酸为羟基脂肪酸。
[0013]
[7]. 根据前述[1]~[6]中任一项所述的水溶性金属加工液组合物,其特征在于,成分(c)的重均分子量为400~4000。
[0014]
[8]. 根据前述[1]~[7]中任一项所述的水溶性金属加工液组合物,其特征在于,还含有作为(d)成分的胺化合物。
[0015]
[9]. 根据前述[1]~[8]中任一项所述的水溶性金属加工液组合物,其特征在于,用于冲切加工、切削加工或磨削加工。
[0016]
[10]. 根据前述[1]~[9]中任一项所述的水溶性金属加工液组合物,其特征在于,成分(a)的配合量以组合物总量为基准计为0.05~4质量%。
[0017]
[11]. 根据前述[1]~[10]中任一项所述的水溶性金属加工液组合物,其特征在于,成分(b)的配合量以组合物总量为基准计为3~10质量%。
[0018]
[12]. 根据前述[1]~[11]中任一项所述的水溶性金属加工液组合物,其特征在于,成分(c)的配合量以组合物总量为基准计为4~16质量%。
[0019]
[13]. 根据前述[1]~[12]中任一项所述的水溶性金属加工液组合物,其特征在于,还含有选自防腐蚀剂、防变色剂、表面活性剂、金属减活剂、防锈剂、消泡剂和杀菌剂中的至少一种。
[0020]
[14]. 水溶性金属加工液组合物的使用方法,其特征在于,将前述[1]~[13]中任一项所述的水溶性金属加工液组合物用水稀释,以使使用时水溶性金属加工液组合物的浓度为3体积%以上,在金属加工中使用。
[0021]
[15]. 金属加工方法,其中,通过使用前述[1]~[13]中任一项所述的水溶性金属加工液组合物而将金属材料进行加工。
[0022]
[16]. 水溶性金属加工液组合物的制备方法,其中,配合下述成分(a)、成分(b)和成分(c),以形成下述的配合量,成分(a)是碳原子数9~11的脂肪酸,成分(b)是含有碳原子数16~22的不饱和脂肪酸的成分,成分(c)是酸值为10~200mgkoh/g的聚合脂肪酸,成分(a)以成分(a)、成分(b)和成分(c)的总量为基准计为1~20质量%,成分(b)以成分(a)、成分(b)和成分(c)的总量为基准计为30~60质量%,
成分(c)以成分(a)、成分(b)和成分(c)的总量为基准计为35~55质量%。
[0023]
[17]. 通过前述[16]所述的水溶性金属加工液组合物的制备方法制备得到的水溶性金属加工液组合物。
[0024]
【发明的效果】根据本发明,通过以特定的成分的配合率配合特定的成分(a)、成分(b)和成分(c),即使不包含碳原子数2~8的羟基脂肪族羧酸,也可以改善浮渣(其是形成机械污垢的原因),且可以维持加工性。
[0025]
附图的说明图1是表示实施例1的水溶性金属加工液组合物的洗涤性的评价结果的附图。
[0026]
图2是表示比较例1的水溶性金属加工液组合物的洗涤性的评价结果的附图。
[0027]
图3是表示实施例2的水溶性金属加工液组合物的洗涤性的评价结果的附图。
[0028]
图4是表示比较例2的水溶性金属加工液组合物的洗涤性的评价结果的附图。
[0029]
图5是表示实施例3的水溶性金属加工液组合物的洗涤性的评价结果的附图。
[0030]
图6是表示比较例3的水溶性金属加工液组合物的洗涤性的评价结果的附图。
具体实施方式
[0031]
本说明书中记载的各实施方式中的各技术方案可以任意地组合。本说明书中记载的各技术方案中的各技术特征可以任意地组合。
[0032]
本说明书中记载的数值范围的上限值和下限值可以任意地组合。例如,记载“a~b”和“c~d”时,“a~d”和“c~b”的范围也作为数值范围,包含在本发明的范围中。另外,本说明书中记载的数值范围“下限值~上限值”是指下限值以上、上限值以下。没有特别说明的情况下,在本说明书中,配合量、含量、“%”等为质量的基准。
[0033]
〔水溶性金属加工液组合物〕本发明的水溶性金属加工液组合物(以下也称为“原液”)含有以下的成分(a)、成分(b)和成分(c)。
[0034]
应予说明,本发明的水溶性金属加工液组合物中的成分(a)、成分(b)和成分(c)的总含量以组合物总量为基准计为7质量%以上,优选为10质量%以上,更优选为14质量%以上。另一方面,本发明的水溶性金属加工液组合物中的成分(a)、成分(b)和成分(c)的总含量以组合物总量为基准计为30质量%以下,优选为26质量%以下,更优选为22质量%以下。
[0035]
在本发明的一个实施方式中,本发明的水溶性金属加工液组合物中的成分(a)、成分(b)和成分(c)的总含量以组合物总量为基准计为15质量%或21.1质量%。
[0036]
<成分(a)>本发明的水溶性金属加工液组合物中的成分(a)是碳原子数9~11的脂肪酸。该成分(a)与机械污垢相关。
[0037]
前述成分(a)的碳原子数9~11的脂肪酸优选是碳原子数10的脂肪酸。另外,前述成分(a)的碳原子数9~11的脂肪酸可以列举碳原子数9~11的直链脂肪酸或碳原子数9~11的支链脂肪酸。应予说明,从乳化稳定性、浮渣的减少的方面考虑,优选是碳原子数9~11的支链脂肪酸。
[0038]
前述成分(a)的碳原子数9~11的脂肪酸可以是饱和脂肪酸,也可以是不饱和脂肪
酸,优选是饱和脂肪酸。
[0039]
前述成分(a)的碳原子数9~11的脂肪酸可以列举例如正壬酸、异壬酸、正癸酸、异癸酸、新癸酸、正十一酸、异十一酸等。
[0040]
这些成分(a)可以单独使用一种,也可以将两种以上任意地组合使用。
[0041]
本发明的水溶性金属加工液组合物中的成分(a)以成分(a)、成分(b)和成分(c)的总量为基准计为1~20质量%,优选为3~18质量%,更优选为5~15质量%,特别优选为7~11质量%。前述成分(a)的配合量小于1质量%时,原液稳定性、稀释液稳定性变差。前述成分(a)的配合量超过20质量%时,产生机械污垢。
[0042]
在本发明的一个实施方式中,本发明的水溶性金属加工液组合物中的成分(a)以成分(a)、成分(b)和成分(c)的总量为基准计为约8.05质量%、约8.06质量%、或10质量%。
[0043]
本发明的水溶性金属加工液组合物中的成分(a)的配合量以组合物总量为基准计为0.05~4.0质量%,优选为0.1~3.5质量%,更优选为0.5~2.5质量%,特别优选为1~2质量%。前述成分(a)的配合量小于0.05质量%时,原液稳定性、稀释液稳定性变差。前述成分(a)的配合量超过4.0质量%时,产生机械污垢。
[0044]
在本发明的一个实施方式中,本发明的水溶性金属加工液组合物中的成分(a)的配合量以组合物总量为基准计为1.5质量%或1.7质量%。
[0045]
本发明的水溶性金属加工液组合物中的成分(a)的酸值从乳化稳定性的观点来看,为200mgkoh/g~500mgkoh/g,优选为250mgkoh/g~400mgkoh/g,更优选为300mgkoh/g~350mgkoh/g,特别优选为310mgkoh/g~330mgkoh/g。
[0046]
在本发明的一个实施方式中,本发明的水溶性金属加工液组合物中的成分(a)的酸值为320mgkoh/g。
[0047]
应予说明,酸值是根据astmd664测定的值[mgkoh/g]。
[0048]
<成分(b)>本发明的水溶性金属加工液组合物中的成分(b)含有碳原子数16~22的不饱和脂肪酸。该不饱和脂肪酸的碘值为50~200,优选为100~150,更优选为120~135。碘值是根据astm d 1959测定的值。
[0049]
以成分(b)的总量为基准计,不饱和脂肪酸为50~100质量%,优选为60~95质量%,更优选为70~90质量%。
[0050]
在本发明的一个实施方式中,以成分(b)的总量为基准计,不饱和脂肪酸为80质量%以上。应予说明,含有过量的碳原子数16~22的饱和脂肪酸的情况下,易于产生浮渣,是不好的。该成分(b)通过与下述的成分(c)一起配合,平衡性良好地维持水溶性金属加工液组合物的加工性的同时,维持水溶性金属加工液组合物的稳定性,改善机械污垢。
[0051]
对于前述成分(b)的碳原子数16~22的不饱和脂肪酸而言,如果碳原子数低于16,则水溶性金属加工液组合物的乳化稳定性变差,如果碳原子数高于22,则水溶性金属加工液组合物的乳化稳定性变差,有产生机械污垢的担心。另外,前述成分(b)的碳原子数16~22的不饱和脂肪酸优选是碳原子数18的不饱和脂肪酸。
[0052]
前述成分(b)的碳原子数16~22的不饱和脂肪酸可以列举例如棕榈油酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、二十二烯酸、反油酸、和芥酸等。该不饱和脂肪酸优选为油酸和/或亚油酸。
[0053]
这些成分(b)可以单独使用一种,也可以将两种以上任意地组合使用。
[0054]
在本发明的一个实施方式中,前述的成分(b)是含有碳原子数18的不饱和脂肪酸80质量%以上(油酸45质量%以上、亚油酸35质量%以上)的米糠油脂肪酸。
[0055]
本发明的水溶性金属加工液组合物中的成分(b)以成分(a)、成分(b)和成分(c)的总量为基准计为30~60质量%,优选为33~55质量%,更优选为36~50质量%,特别优选为39~47质量%。前述成分(b)的配合量小于30质量%时,原液变得不稳定,洗涤性恶化。前述成分(b)的配合量超过60质量%时,原液变得不稳定。
[0056]
在本发明的一个实施方式中,本发明的水溶性金属加工液组合物中的成分(b)以成分(a)、成分(b)和成分(c)的总量为基准计为约39.8质量%、约39.9质量%、约46.6质量%或约46.7质量%。
[0057]
本发明的水溶性金属加工液组合物中的成分(b)的配合量以组合物总量为基准计为3~10质量%,优选为4~9.5质量%,更优选为5~9质量%,特别优选为6.5~8.5质量%。前述成分(b)的配合量小于3质量%时,原液变得不稳定,洗涤性恶化。前述成分(b)的配合量超过10质量%时,原液变得不稳定。
[0058]
在本发明的一个实施方式中,本发明的水溶性金属加工液组合物中的成分(b)的配合量以组合物总量为基准计为7质量%或8.4质量%。
[0059]
从原液稳定性的观点来看,本发明的水溶性金属加工液组合物中的成分(b)的酸值为100mgkoh/g~300mgkoh/g,优选为150mgkoh/g~250mgkoh/g,更优选为175mgkoh/g~225mgkoh/g,特别优选为190mgkoh/g~200mgkoh/g。
[0060]
在本发明的一个实施方式中,本发明的水溶性金属加工液组合物中的成分(b)的酸值为197mgkoh/g。
[0061]
应予说明,酸值是根据astmd664测定的值[mgkoh/g]。
[0062]
<成分(c)>本发明的水溶性金属加工液组合物中的成分(c)是酸值为10mgkoh/g~200mgkoh/g的聚合脂肪酸。该成分(c)有助于水溶性金属加工液组合物的加工性。
[0063]
前述成分(c)的酸值从乳化稳定性、加工性的观点考虑,优选为10mgkoh/g~200mgkoh/g,更优选为20mgkoh/g~100mgkoh/g,特别优选为30mgkoh/g~38mgkoh/g。在本发明的一个实施方式中,本发明的水溶性金属加工液组合物中的成分(c)的酸值为35mgkoh/g。
[0064]
应予说明,酸值是根据astmd664测定的值[mgkoh/g]。
[0065]
本发明的水溶性金属加工液组合物中的成分(c)的重均分子量(mw)为400~4000。前述的分子量优选为400~3000,更优选为1000~2500,特别优选为1800~2000。前述的分子量小于400时,加工性降低。前述的分子量超过4000时,难以发挥作为聚合脂肪酸的功能,有时乳化稳定性恶化。
[0066]
应予说明,在本说明书中,重均分子量例如可以使用凝胶渗透色谱装置(安捷伦公司制,“1260型hplc”),在下述的条件下,经标准聚苯乙烯换算来测定。
[0067]
(测定条件)

柱子:将2根“shodex lf404”依次连接而成的柱子。

柱温:35℃

展开溶剂:氯仿

流速:0.3ml/min。
[0068]
构成本发明的水溶性金属加工液组合物中的成分(c)聚合脂肪酸的脂肪酸(作为成分(c)聚合脂肪酸的构成单元的脂肪酸)优选为羟基脂肪酸,更优选为单羟基脂肪酸。前述的脂肪酸优选为不饱和脂肪酸。
[0069]
作为构成本发明的水溶性金属加工液组合物中的成分(c)聚合脂肪酸的脂肪酸的碳原子数,为8~30,优选为9~24,更优选为10~22,特别优选为16~20。
[0070]
在本发明的一个实施方式中,构成本发明的水溶性金属加工液组合物中的成分(c)的脂肪酸的碳原子数为18。
[0071]
作为构成本发明的水溶性金属加工液组合物中的成分(c)聚合脂肪酸的脂肪酸,可以列举例如羟基壬酸、羟基癸酸、羟基月桂酸、羟基肉豆蔻酸、羟基棕榈酸、羟基硬脂酸、羟基花生酸、羟基山嵛酸、蓖麻油酸、蓖麻醇酸、羟基十八碳烯酸、羟基癸二酸、羟基辛基癸二酸、降皱梅衣酸(norcaperatic acid)、2-羟基-1,2,3-十九烷三甲酸、作为二羟基单羧酸的、3,11-二羟基十四烷酸、二羟基十六烷酸、二羟基硬脂酸、二羟基十八碳烯酸、二羟基十八碳二烯酸、二羟基十二烷二酸、二羟基十六烷二酸、9,10-二羟基十八烷二酸、二羟基二十六烷二酸等。另外,也可以使用由天然油脂得到的蓖麻油脂肪酸、氢化蓖麻油脂肪酸。
[0072]
本发明的水溶性金属加工液组合物中的成分(c)的聚合度为2~10,优选为4~8,更优选为5~7。聚合度小于2时,水溶性金属加工液组合物的加工性降低,而聚合度大于10时,水溶性金属加工液组合物的乳化稳定性变差。
[0073]
在本发明的一个实施方式中,本发明的水溶性金属加工液组合物中的成分(c)的聚合度为6。
[0074]
在本发明中,聚合度、即dp(degree of polymerization)为大分子、聚合物或低聚物分子中的单体单元的数量。
[0075]
在本发明的一个实施方式中,本发明的水溶性金属加工液组合物中的成分(c)为多聚蓖酸(polyricinoleic acid)(酸值为35mgkoh/g,聚合度为6)。
[0076]
这些成分(c)可以单独使用一种,也可以将两种以上任意地组合使用。
[0077]
本发明的水溶性金属加工液组合物中的成分(c)的聚合脂肪酸可以通过使上述脂肪酸按照通常的聚合反应、例如在无催化剂、或适当的催化剂的存在下,在室温或者加热条件下反应而得到。
[0078]
本发明的水溶性金属加工液组合物中的成分(c)以成分(a)、成分(b)和成分(c)的总量为基准计为30~60质量%,优选为34~58质量%,更优选为38~56质量%,特别优选为43~53质量%。前述成分(c)的配合量小于30质量%时,有时加工性降低、原液稳定性恶化。前述成分(c)的配合量超过60质量%时,有乳化稳定性降低、浮渣的产生增多(洗涤性降低)的担心。
[0079]
在本发明的一个实施方式中,本发明的水溶性金属加工液组合物中的成分(c)以成分(a)、成分(b)和成分(c)的总量为基准计为约43.3质量%、约43.4质量%、约52.1质量%或约52.2质量%。
[0080]
本发明的水溶性金属加工液组合物中的成分(c)的配合量以组合物总量为基准计为4~16质量%,优选为4.5~14质量%,更优选为5.5~13质量%,特别优选为6~12质量%。前述成分(c)的配合量小于4质量%时,有原液稳定性恶化、加工性不足的担心。前述成分(c)的
配合量超过16质量%时,有乳化稳定性降低、浮渣增多(洗涤性降低)的担心。
[0081]
在本发明的一个实施方式中,本发明的水溶性金属加工液组合物中的成分(c)的配合量以组合物总量为基准计为6.5质量%或11质量%。
[0082]
在本发明的水溶性金属加工液组合物中不包含碳原子数2~8的羟基脂肪族羧酸。碳原子数2~8的羟基脂肪族羧酸(例如柠檬酸、苹果酸等)虽然有助于洗涤性,但过于多时,产生腐蚀性,因此在本发明的水溶性金属加工液组合物中不包含碳原子数2~8的羟基脂肪族羧酸。
[0083]
<配合量比>下述各成分的酸值分别是前述各成分的记载中记载的酸值,下述各成分的配合量分别是前述各成分的记载中记载的相对于组合物总量的各成分的配合量。
[0084]
在本发明的水溶性金属加工液组合物中,从乳化稳定性、洗涤性的观点来看,前述成分(a)(酸值
×
配合量)/前述成分(b)(酸值
×
配合量)为0.01~2,优选为0.05~1.5,更优选为0.1~1,特别优选为0.2~0.4。
[0085]
在本发明的一个实施方式中,在本发明的水溶性金属加工液组合物中,前述成分(a)(酸值
×
配合量)/前述成分(b)(酸值
×
配合量)为0.3287或0.3481。
[0086]
在本发明的水溶性金属加工液组合物中,从乳化稳定性、洗涤性的观点来看,前述成分(a)(酸值
×
配合量)/前述成分(c)(酸值
×
配合量)为0.1~4,优选为0.5~3,更优选为1.0~2.5,特别优选为1.4~2.2。
[0087]
在本发明的一个实施方式中,在本发明的水溶性金属加工液组合物中,前述成分(a)(酸值
×
配合量)/前述成分(c)(酸值
×
配合量)为1.4130或2.1099。
[0088]
在本发明的水溶性金属加工液组合物中,前述成分(b)(酸值
×
配合量)/前述成分(c)(酸值
×
配合量)为0.1~20,优选为1~15,更优选为2~10,特别优选为4~6.5。前述的比例小于0.1时,原液不稳定。前述的比例超过20时,有原液稳定性恶化、洗涤性恶化的担心。
[0089]
在本发明的一个实施方式中,在本发明的水溶性金属加工液组合物中,前述成分(b)(酸值
×
配合量)/前述成分(c)(酸值
×
配合量)为4.2982或6.0615。
[0090]
在本发明的水溶性金属加工液组合物中,从乳化稳定性、洗涤性的观点来看,成分(a)/成分(b)的配合量比以质量基准计为0.01~1,优选为0.05~0.75,更优选为0.1~0.5,特别优选为0.15~0.25。
[0091]
在本发明的一个实施方式中,在本发明的水溶性金属加工液组合物中,成分(a)/成分(b)的配合量比以质量基准计为0.202或0.214。
[0092]
在本发明的水溶性金属加工液组合物中,成分(a)/成分(c)的配合量比以质量基准计为0.01~0.5,优选为0.05~0.4,更优选为0.1~0.3,特别优选为0.15~0.25。前述的比例小于0.01时,原液不稳定。前述的比例超过0.5时,原液不稳定。
[0093]
在本发明的一个实施方式中,在本发明的水溶性金属加工液组合物中,成分(a)/成分(c)的配合量比以质量基准计为0.155或0.231。
[0094]
在本发明的水溶性金属加工液组合物中,成分(b)/成分(c)的配合量比以质量基准计为0.1~2.5,优选为0.3~2,更优选为0.5~1.5,特别优选为0.7~1.1。前述的比例小于0.1时,有洗涤性降低、乳化稳定性恶化的担心。前述的比例超过2.5时,有加工性不足、消
泡性恶化的担心。
[0095]
在本发明的一个实施方式中,在本发明的水溶性金属加工液组合物中,成分(b)/成分(c)的配合量比以质量基准计为0.764或1.077。
[0096]
<成分(d)>本发明的水溶性金属加工液组合物可以进一步含有胺化合物(以下也称为成分(d))。
[0097]
作为胺化合物,可以列举例如烷醇胺、烷基胺、脂环式胺、和芳香族胺等。
[0098]
这些胺化合物可以是水溶性或非水溶性的。
[0099]
作为烷醇胺,可以列举例如单乙醇胺、二乙醇胺、n-甲基二乙醇胺、三乙醇胺、单异丙醇胺(1-氨基-2-丙醇)、二异丙醇胺、三异丙醇胺、甲基二乙醇胺、乙基二乙醇胺、丁基二乙醇胺、环己基二乙醇胺、月桂基二乙醇胺、二甲基乙醇胺、二乙基乙醇胺、二丁基乙醇胺、二辛基乙醇胺、辛基二丙醇胺、硬脂基二丙醇胺、二丁基丙醇胺、二己基丙醇胺、和二月桂基丙醇胺等。另外,也可以含有油基二乙醇胺、二甲苯基二乙醇胺、二油基乙醇胺、苯基二乙醇胺、苄基二乙醇胺、甲苯基二丙醇胺作为所述胺化合物。
[0100]
作为烷基胺,可以列举甲胺、乙胺、二甲基胺、二乙基胺、甲基乙基胺、甲基丙基胺、乙二胺、四亚甲基二胺、n-乙基乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、和五亚乙基六胺等。
[0101]
作为脂环式胺,可以列举例如二环己基胺、1,4-二氨基环己烷、4,4
’-
二氨基二环己基甲烷、4,4
’-
二氨基-3,3
’-
二甲基二环己基甲烷、和n,n-二环己基甲胺等。
[0102]
作为芳香族胺,可以列举例如苄胺和二苄胺等。
[0103]
这些胺化合物可以进一步被碳原子数1~18的烷基、或环己基、苯基等具有环结构的官能团1个以上取代。
[0104]
从耐腐败性的观点考虑,成分(d)优选是n-甲基二乙醇胺、三乙醇胺、n,n-二环己基甲胺、二环己基胺、单异丙醇胺(1-氨基-2-丙醇)、三异丙醇胺、和环己基二乙醇胺中的至少任一者。
[0105]
这些胺化合物可以单独使用一种,也可以将两种以上任意地组合使用。
[0106]
本发明的水溶性金属加工液组合物中的成分(d)的配合量从原液或稀释液的乳化稳定性的观点考虑,以组合物总量为基准计为1~40质量%,优选为5~30质量%,更优选为10~20质量%,特别优选为12~18质量%。
[0107]
在本发明的一个实施方式中,本发明的水溶性金属加工液组合物中的成分(d)的配合量以组合物总量为基准计为14.9质量%、15.3质量%、或15.7质量%。
[0108]
<其他成分>在本发明的水溶性金属加工液组合物中,在不损害本发明效果的范围内可以进一步配合其他任意的成分(添加剂等)。
[0109]
作为添加剂,可以列举例如防腐蚀剂、防变色剂、表面活性剂、金属减活剂、防锈剂、消泡剂、和杀菌剂等。这些添加剂可以单独使用一种,也可以将两种以上任意地组合使用。
[0110]
作为防腐蚀剂,可以列举例如苯并三唑化合物(例如1,2,3-苯并三唑等)等。这些防腐蚀剂可以单独使用一种,也可以将两种以上任意地组合使用。作为配合量,优选以组合物总量为基准计为0.1~10质量%左右。
[0111]
防变色剂可以列举例如磷酸酯系防腐蚀剂(例如聚氧乙烯烷基醚磷酸酯等)等。这些防变色剂可以单独使用一种,也可以将两种以上任意地组合使用。作为配合量,优选以组合物总量为基准计为0.1~10质量%左右。
[0112]
作为表面活性剂,可以列举阴离子性表面活性剂、阳离子性表面活性剂、非离子性表面活性剂、和两性表面活性剂等。作为阴离子性表面活性剂,有烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐等。作为阳离子性表面活性剂,有烷基三甲基铵盐、二烷基二甲基铵盐、烷基二甲基苄基铵盐等的季铵盐等。作为非离子性表面活性剂,可以列举聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醚(例如,聚氧乙烯聚氧丙烯c12-14烷基醚)、聚氧化烯烷基醚、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚等的醚、或脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯等的酯、脂肪酸烷醇酰胺这样的酰胺。作为两性表面活性剂,可以列举作为甜菜碱系的烷基甜菜碱等。这些表面活性剂可以单独使用一种,也可以将两种以上任意地组合使用。作为配合量,优选以组合物总量为基准计为0.1~10质量%左右。
[0113]
作为金属减活剂,可以列举例如苯并三唑、苯并三唑衍生物、咪唑啉、嘧啶衍生物、噻二唑、和噻二唑衍生物等。这些金属减活剂可以单独使用一种,也可以将两种以上任意地组合使用。作为配合量,优选以组合物总量为基准计为0.01~10质量%左右。
[0114]
作为防锈剂,可以列举例如十二烷二酸、十二烷二酸的胺盐、壬酸的胺盐、苯磺酸烷基酯、萘磺酸二壬酯、琥珀酸烯基酯、和多元醇酯等。这些防锈剂可以单独使用一种,也可以将两种以上任意地组合使用。作为配合量,优选以组合物总量为基准计为0.1~30质量%左右。
[0115]
作为消泡剂,可以列举例如有机硅系消泡剂等。这些消泡剂可以单独使用一种,也可以将两种以上任意地组合使用。作为配合量,优选以组合物总量为基准计为0.01质量%以上1质量%以下左右。
[0116]
作为杀菌剂,可以列举例如羟基吡啶硫酮(pyrithione)系杀菌剂、噻唑啉系防腐剂、三嗪系防腐剂、烷基苯并咪唑系防腐剂、对羟基苯甲酸酯类(尼泊金酯类)、苯甲酸、水杨酸、山梨酸、去氢乙酸、对甲苯磺酸和它们的盐类、以及苯氧基乙醇等。这些杀菌剂可以单独使用一种,也可以将两种以上任意地组合使用。作为配合量,优选是以组合物总量为基准计为0.01~5质量%左右。
[0117]
<水溶性金属加工液组合物的制备方法>本发明的水溶性金属加工液组合物的制备方法通过以形成下述配合量的方式配合前述成分(a)、成分(b)和成分(c),制备水溶性金属加工液组合物。
[0118]
成分(a)以成分(a)、成分(b)和成分(c)的总量为基准计为1~20质量%,成分(b)以成分(a)、成分(b)和成分(c)的总量为基准计为30~60质量%,成分(c)以成分(a)、成分(b)和成分(c)的总量为基准计为35~55质量%。
[0119]
进一步地,在制备本发明的水溶性金属加工液组合物(原液)时,也可以配合前述成分(d)和前述其他成分。另外,作为前述成分(d)的配合量,以形成前述成分(d)的记载中的配合量的方式配合。另外,作为前述其他成分的配合量,以形成前述其他成分的记载中的各配合量的方式配合。
[0120]
本发明的水溶性金属加工液组合物的制备方法是前述水溶性金属加工液组合物的制备方法,对于各成分,配合在前述水溶性金属加工液组合物中记载的各成分。另外,各
成分的配合量以形成在前述水溶性金属加工液组合物中记载的各成分的配合量的方式配合。
[0121]
在制备本发明的水溶性金属加工液组合物(原液)时,也可以进一步配合水。通过配合水,有时具有提高组合物的分散稳定性或液体稳定性的效果。对于在制备原液时使用的水,没有特别限制,可以使用例如去离子水(离子交换水)、纯水、自来水、和工业用水等。原液制备用的水的配合量以组合物总量为基准计为1~99质量%,优选为3~85质量%,更优选为6~75质量%,进一步优选为9~60质量%。
[0122]
在本发明的一个实施方式中,原液制备用的水的配合量以组合物总量为基准计为10质量%、51.6质量%、或56.3质量%。
[0123]
组合物的分散稳定性或液体稳定性也根据组合物中的前述各成分和它们的配合比例而变化。因此,也有不需要水的情况。该情况下,本发明的水溶性金属加工液组合物(原液)仅含有前述成分(a)、成分(b)和成分(c),或仅含有前述成分(a)、成分(b)、成分(c)和成分(d),或仅含有前述成分(a)、成分(b)、成分(c)和其他成分,或仅含有前述成分(a)、成分(b)、成分(c)、成分(d)和其他成分。
[0124]
在制备本发明的水溶性金属加工液组合物(原液)时,也可以进一步配合基础油。作为基础油,可以列举矿物油、合成油、和油脂,它们可以单独使用一种,也可以将两种以上任意地组合使用。
[0125]
作为矿物油,可以列举石蜡系矿物油、环烷烃系矿物油、中间系矿物油等。作为这些矿物油,更具体地,可以列举例如将石蜡系、环烷烃系、中间系等的原油进行常压蒸馏而得的常压渣油;将该常压渣油进行减压蒸馏而得的馏出油;将该馏出油进行溶剂脱沥青、溶剂萃取、氢化裂解、溶剂脱蜡、催化脱蜡、氢化纯化等中的1个以上处理而纯化了的矿物油等。在矿物油中,石蜡系矿物油是合适的。这些矿物油可以单独使用一种,也可以将两种以上任意地组合使用。在本发明的一个实施方式中,本发明的水溶性金属加工液组合物中的基础油为石蜡系矿物油。
[0126]
另外,作为矿物油,可以是在api(美国石油协会)的基础油种类中,分类为组1、2、3的任一组的物质。
[0127]
作为合成油,可以列举例如聚α-烯烃、α-烯烃共聚物、聚丁烯、烷基苯、聚氧化烯二醇、聚氧化烯二醇酯、聚氧化烯二醇醚、硅油、多元醇酯、单酯、脂肪酸酯、和α-烯烃等。在合成油中,优选是脂肪酸酯和单酯,其中,脂肪酸酯是更合适的。这些合成油可以单独使用一种,也可以将两种以上任意地组合使用。
[0128]
作为油脂,可以列举例如天然油脂(例如,牛脂、猪脂、大豆油、菜籽油、米糠油、蓖麻油、椰子油、棕榈油、和棕榈仁油等)以及该天然油脂的氢化物等。另外,油脂可以是酯等的合成油脂。作为酯,可以列举例如具有碳原子数6~24的烃基和羧基的羧酸、与碳原子数1~18的醇反应而得的酯等。这些油脂可以单独使用一种,也可以将两种以上任意地组合使用。在本发明的一个实施方式中,本发明的水溶性金属加工液组合物中的基础油为油酸甲酯。
[0129]
在本发明的一个实施方式中,本发明的水溶性金属加工液组合物中的基础油为石蜡系矿物油和油酸甲酯。
[0130]
前述基础油可以单独使用一种,也可以将两种以上任意地组合使用。
[0131]
前述基础油从润滑性的观点考虑,40℃下的运动粘度为0.1mm2/s以上,优选为0.5mm2/s以上,更优选为1mm2/s以上,进一步优选为5mm2/s以上。另外,前述基础油从原液的操作性、和向被切削材料-工具间的浸透性的观点考虑,40℃下的运动粘度为150mm2/s以下,优选为100mm2/s以下,更优选为50mm2/s以下,进一步优选为10mm2/s以下。
[0132]
应予说明,运动粘度是根据astmd445测定的值。
[0133]
前述基础油的配合量以组合物总量为基准计为0.5质量%以上,优选为1质量%以上,更优选为5质量%以上、特别优选为9质量%以上。另一方面,前述基础油的配合量以组合物总量为基准计为65质量%以下,优选为60质量%以下,更优选为55质量%以下、特别优选为50质量%以下。如果前述基础油的含量为0.5质量%以上,则工具磨损的抑制效果更为提高。
[0134]
在本发明的一个实施方式中,前述基础油的配合量以组合物总量为基准计为10质量%、15质量%、或48.6质量%。
[0135]
〔水溶性金属加工油剂〕对于本发明的水溶性金属加工液组合物而言,可以将该组合物作为原液,根据其使用目的以形成适当的浓度的方式用水稀释,将该稀释过的溶液作为水溶性金属加工油剂(以下也称为“稀释液”),而合适地用于以冲切加工、切削加工、磨削加工为首的、研磨、拉深、抽拉、轧制等的各种金属加工领域。应予说明,作为磨削加工,可以列举圆筒磨削加工、内面磨削加工、平面磨削加工、空心磨削加工、工具磨削加工、珩磨加工、超精加工、和特殊曲面磨削加工(例如螺丝磨削、齿轮磨削、凸轮磨削、辊磨削)等。应予说明,本发明的水溶性金属加工液组合物根据其使用目的,可以不稀释而使用,该情况下,水溶性金属加工液组合物成为水溶性金属加工油剂。
[0136]
〔水溶性金属加工液组合物的用途、水溶性金属加工液组合物的使用方法〕本发明的水溶性金属加工液组合物适合用于冲切加工、切削加工或磨削加工。
[0137]
本发明的水溶性金属加工液组合物用水稀释,以使使用时水溶性金属加工液组合物的浓度优选为3体积%以上,而在金属加工中使用,更优选为5体积%以上,进一步优选为10体积%以上。如果采用水的稀释时的浓度为3体积%以上,则可以充分得到工具磨损减少效果,进而可以充分得到工具寿命延长效果。另一方面,优选用水稀释,以使使用时水溶性金属加工液组合物的浓度为100体积%以下,而在金属加工中使用,更优选为80体积%以下,进一步优选为50体积%以下。
[0138]
其中,对于本发明的水溶性金属加工液组合物,不论是原液还是稀释液,不必是所有的配合成分都均匀地溶解。因此,可以是溶液型,也可以是可溶型,还可以是乳液型这样的分散形式。
[0139]
应予说明,对于将原液进行稀释时所用的水,可以使用例如去离子水(离子交换水)、纯水、自来水、和工业用水等。
[0140]
本发明的水溶性金属加工液组合物优选在铁系材料(例如,碳素钢、铸铁、不锈钢、和合金钢等)、或镍基合金(例如,因科镍合金、和耐热耐蚀镍基合金等)等材料的加工中使用。如果在上述被加工材料的加工中使用工具磨损抑制效果高的本发明的水溶性金属加工液组合物,则可以使用各种工具进行加工。
[0141]
【实施例】以下,列举实施例和比较例来进一步详细地说明本发明,但本发明不受这些记载内容
的任何限制。应予说明,各例子中的组合物的性状等利用下述的方法求得。
[0142]
(1)运动粘度根据astmd445,测定40℃下的运动粘度。
[0143]
(2)酸值根据astmd664测定。
[0144]
(3)碘值根据astm d 1959测定。
[0145]
<组合物的评价>以表1所示的配合组成制备评价用的组合物。
[0146]
利用以下这样的方法进行各组合物的评价。所得的结果示于表2。
[0147]
评价项目(1)污垢(圆筒振荡法)

在100ml具塞量筒中,在稀释液(原液5体积%)100ml中加入铝粉5g、铁粉5g。

铝粉、铁粉为试剂。

用手强烈振摇10秒,静置。

观察静置30秒后的外观(是各图中左侧的照片,记载为“振荡结束”)。

静置10分钟后,使量筒翻转数次,再次静置,观察30秒后的外观(是各图中右侧的照片,记载为“静置10分钟”)。

污垢的基准。
[0148]
振荡后进行静置,通过在液面上是否残留有污垢来进行评价。

;静置后在液面上没有残留污垢

;静置后在液面上残留少许污垢
×
;静置后在液面上残留相当多的污垢。
[0149]
(2)加工性(攻丝扭矩试验)加工性的评价通过攻丝扭矩试验法进行。具体的条件记载于实施例中。
[0150]

1攻丝扭矩试验试验机:megatap ii(micro-electronische gerate gmbh)
工具:ttt t-m4c-t 3.625mm试验条件:深度=20mm, 速度=600rpm, 扭矩=400ncm被切削材料:不锈钢(jis sus316ti)稀释倍率:5体积%(用水稀释)。
[0151]

2攻丝扭矩试验试验机:megatap ii(micro-electronische gerate gmbh)工具:ttt t-m4f-nt 3.625mm试验条件:深度=20mm, 速度=1000rpm, 扭矩=400ncm被切削材料:铝合金(jis a7075)稀释倍数:5体积%(用水稀释)。
[0152]

3攻丝扭矩试验试验机:megatap ii(micro-electronische gerate gmbh)工具:ttt t-m4f-nt 3.625mm试验条件:深度=20mm, 速度=1000rpm, 扭矩=400ncm被切削材料:铝合金(jis a7075)稀释倍数:5体积%(用水稀释)。
[0153]
应予说明,在表2中,“a/(a b c)”表示成分(a)的配合量以成分(a)、成分(b)和成分(c)的总量作为基准时的比率。“b/(a b c)”表示成分(b)的配合量以成分(a)、成分(b)和成分(c)的总量作为基准时的比率。“c/(a b c)”表示成分(c)的配合量以成分(a)、成分(b)和成分(c)的总量作为基准时的比率。“a/b”表示以组合物总量为基准计的成分(a)与成分(b)的配合量比。“a/c”表示以组合物总量为基准计的成分(a)与成分(c)的配合量比。“b/c”表示以组合物总量为基准计的成分(b)与成分(c)的配合量比。
[0154]
根据前述实施例和比较例的结果,本申请的水溶性金属加工液组合物可维持加工性,同时改善机械污垢。

技术特征:
1.水溶性金属加工液组合物,其特征在于,含有下述成分(a)、成分(b)和成分(c),成分(a)是碳原子数9~11的脂肪酸,成分(b)是含有碳原子数16~22的不饱和脂肪酸的成分,成分(c)是酸值为10~200mgkoh/g的聚合脂肪酸,成分(a)以成分(a)、成分(b)和成分(c)的总量为基准计为1~20质量%,成分(b)以成分(a)、成分(b)和成分(c)的总量为基准计为30~60质量%,成分(c)以成分(a)、成分(b)和成分(c)的总量为基准计为35~55质量%。2.根据权利要求1所述的水溶性金属加工液组合物,其特征在于,不包含碳原子数2~8的羟基脂肪族羧酸。3.根据权利要求1或2所述的水溶性金属加工液组合物,其特征在于,成分(a)(酸值
×
配合量)/成分(b)(酸值
×
配合量)为0.01~2,其中成分(a)的配合量和成分(b)的配合量分别是基于水溶性金属加工液组合物总量的各成分的配合量。4.根据权利要求1~3中任一项所述的水溶性金属加工液组合物,其特征在于,成分(a)/成分(b)的配合量比以质量基准计为0.01~1,其中成分(a)的配合量和成分(b)的配合量分别是基于水溶性金属加工液组合物总量的各成分的配合量。5.根据权利要求1~4中任一项所述的水溶性金属加工液组合物,其特征在于,水溶性金属加工液组合物中的成分(a)、成分(b)和成分(c)的总含量以组合物总量为基准计为7质量%以上。6.根据权利要求1~5中任一项所述的水溶性金属加工液组合物,其特征在于,作为成分(c)聚合脂肪酸的构成单元的脂肪酸为羟基脂肪酸。7.根据权利要求1~6中任一项所述的水溶性金属加工液组合物,其特征在于,成分(c)的重均分子量为400~4000。8.根据权利要求1~7中任一项所述的水溶性金属加工液组合物,其特征在于,还含有作为(d)成分的胺化合物。9.根据权利要求1~8中任一项所述的水溶性金属加工液组合物,其特征在于,用于冲切加工、切削加工或磨削加工。10.根据权利要求1~9中任一项所述的水溶性金属加工液组合物,其特征在于,成分(a)的配合量以组合物总量为基准计为0.05~4质量%。11.根据权利要求1~10中任一项所述的水溶性金属加工液组合物,其特征在于,成分(b)的配合量以组合物总量为基准计为3~10质量%。12.根据权利要求1~11中任一项所述的水溶性金属加工液组合物,其特征在于,成分(c)的配合量以组合物总量为基准计为4~16质量%。13.根据权利要求1~12中任一项所述的水溶性金属加工液组合物,其特征在于,还含有选自防腐蚀剂、防变色剂、表面活性剂、金属减活剂、防锈剂、消泡剂和杀菌剂中的至少一种。14.水溶性金属加工液组合物的使用方法,其特征在于,将权利要求1~13中任一项所述的水溶性金属加工液组合物用水稀释,以使使用时水溶性金属加工液组合物的浓度为3体积%以上,在金属加工中使用。15.金属加工方法,其中,通过使用权利要求1~13中任一项所述的水溶性金属加工液
组合物而将金属材料进行加工。16.水溶性金属加工液组合物的制备方法,其中,配合下述成分(a)、成分(b)和成分(c),以形成下述的配合量,成分(a)是碳原子数9~11的脂肪酸,成分(b)是含有碳原子数16~22的不饱和脂肪酸的成分,成分(c)是酸值为10~200mgkoh/g的聚合脂肪酸,成分(a)以成分(a)、成分(b)和成分(c)的总量为基准计为1~20质量%,成分(b)以成分(a)、成分(b)和成分(c)的总量为基准计为30~60质量%,成分(c)以成分(a)、成分(b)和成分(c)的总量为基准计为35~55质量%。17.通过权利要求16所述的水溶性金属加工液组合物的制备方法制备得到的水溶性金属加工液组合物。
技术总结
本发明涉及水溶性金属加工液组合物及其使用方法。含有下述成分(A)、成分(B)和成分(C)的水溶性金属加工液组合物。成分(A)是碳原子数9~11的脂肪酸,成分(B)是含有碳原子数16~22的不饱和脂肪酸的成分,成分(C)是酸值为10~200mgKOH/g的聚合脂肪酸,成分(A)以成分(A)、成分(B)和成分(C)的总量为基准计为1~20质量%,成分(B)以成分(A)、成分(B)和成分(C)的总量为基准计为30~60质量%,成分(C)以成分(A)、成分(B)和成分(C)的总量为基准计为35~55质量%。本发明的水溶性金属加工液组合物在维持加工性的同时、改善机械污垢。改善机械污垢。改善机械污垢。


技术研发人员:张媛 野口贤郎 浅田佳史 服部秀章
受保护的技术使用者:出光润滑油(中国)有限公司
技术研发日:2020.01.16
技术公布日:2021/7/15

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