JP2007146175A - 溶解性オイル中のミスト防止剤としてのスルホン酸塩含有共重合体の（水ベースの）金属加工油剤 - Google Patents

溶解性オイル中のミスト防止剤としてのスルホン酸塩含有共重合体の（水ベースの）金属加工油剤 Download PDF

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カルハン サンジャイ
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Abstract

【課題】水およびミスト防止共重合体を含有する水性金属加工油剤を提供すること。
【解決手段】水およびミスト防止共重合体を含有する水性金属加工油剤であって、該共重合体は、A(Ｉ)アルキル置換アクリルアミド化合物およびA(II)アクリル酸エステルからなる群から選択した疎水性モノマー(A)と、B(Ｉ)アクリルアミドスルホン酸、B(II)アクリルアミドジスルホン酸およびB(III)スチレンスルホン酸からなる群から選択した親水性モノマー化合物(B)とを共重合させることにより形成され、ここで、AがA(Ｉ)なら、AとBのモル比は、95：５〜25：75であり、そしてAがA(II)なら、AとBのモル比は、90：10〜25：75の範囲である。
【選択図】なし

Description

本発明は、水およびミスト防止共重合体を含有する水性金属加工油剤に関する。必要に応じて、この油剤は、水中油型乳濁液であり得る。このような乳濁液は、オイルおよび乳化剤を含有する。このミスト防止共重合体に加えて、金属切削操作には、しばしば、比較的に高速で回転している加工物、および切削器具が関与し、それらの両方は、金属加工油剤により潤滑される。これらの状況において、この金属加工油剤は、しばしば、小滴の形状で、この金属の表面から投射される。しばしば、この小滴は、ミストに分類されるほど小さい。ミスト化またはミストの形成は、切削油剤の損失を表わすために、望ましくないと考えられており、この切削油剤ミストは、切削機械の周囲の空気中の不純物と考えられている。
アクリルアミドを含有する重合体は、水性物質を増粘することが知られている。
米国特許第4,432,881号は、ペンダント疎水性基(例えば、アクリルアミド/アクリル酸ドデシル共重合体)を有する水溶性重合体、および水分散可能な界面活性剤(例えば、オレイン酸ナトリウムまたはドデシルポリエチレンオキシグリコールモノエーテル)を含有する水性組成物を開示している。代表的には、水溶性モノマーには、エチレン性不飽和アミド(アクリルアミドおよび2-アクリルアミ
ド-2-メチルプロパンスルホン酸)が挙げられる。この水溶性モノマーとこの疎水性モノマーのモル比は、98：２と約99.995：0.005の範囲である。この組成物について開示されている用途には、油圧作動液および潤滑剤としてだけでなく、流体移動度制御剤、破損流体および穿孔泥として、強化油回収工程を包含する。金属加工油剤中でのこの組成物の使用は、開示されていない。
米国特許第4,520,182号は、水またはブラインの効率的なビスコシファイヤーである水溶性アクリルアミド/アルキルアクリルアミド共重合体を開示している。それはまた、水不溶性アクリルアミドと水溶性アクリルアミドの共重合体方法を開示している。この組成物中のこの水溶性アクリルアミドのモルパーセントは、約90.1〜約99.9モルパーセントの範囲である。
米国特許第5,089,578号は、スルホン酸塩官能性を含有する疎水的に会合した新規な三元共重合体を開示しており、これは、水性流体のレオロジーまたは流体制御調整剤として、有用である。この水溶性モノマーには、アクリルアミドがあり、エチレン性不飽和スルホンサンおよび水不溶性モノマーの塩は、高級アルキルアクリルアミドである。このエチレン性不飽和スルホン酸には、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸ナトリウムのような物質が挙げられる。アクリルアミドのモルパーセントは、好ましくは、約５〜約98モルパーセント、さらに好ましくは、10〜90モルパーセントであり、このスルホン酸塩含有モノマーの塩のモルパーセントは、好ましくは、約２〜約95モルパーセントであり、そしてこの疎水性モノマーのモルパーセントは、約0.1〜約10.0モルパーセント、好ましくは、0.2〜５モルパーセントである。金属加工用途は、開示されていない。
アクリル重合体は、金属加工用途において、ミスト化を制御するのに使用される。米国特許第3,833,502号は、水ベースの金属加工油剤を開示しており、これは、少量の水溶性重合体を含有する。ここで開示の重合体は、３個の種類に入る。アニオン性重合体、カチオン性重合体、および非イオン性重合体は、水分散性にするのに充分な数の親水性基を含有する。
米国特許第4,493,777号は、優れた潤滑特性および摩耗防止特性を有する実質
的にオイルを含まない水性工業油剤を開示しており、これは、油圧作動液および
金属加工組成物として、有用である。この発明の流体は、(1)水性液体および(2)
以下の(a)、(b)および(c)の水溶性合成付加共重合体を含有する：(a)エチレン性
不飽和架橋モノマー、(b)エチレン性不飽和水溶性モノマーおよび(c)エチレン性
不飽和水不溶性モノマー。この水溶性モノマーには、アクリルアミド-2-メチル
プロパンスルホン酸が挙げられる。水不溶性モノマーには、スチレン化合物、ビ
ニルエステルおよびアクリル酸エステルが挙げられる。この架橋モノマーは、ポ
リビニル化合物であり、これは、該共重合生成物に機械的な補強を与えつつ、該
共重合生成物の膨潤度を制御するのに充分な量で存在する。
米国特許第4,770,814号およびその分割特許第4,880,565号は、金属加工に適切
なせん断安定性の水性耐ミスト組成物を開示している。この組成物は、粘弾性界
面活性剤(すなわち、イオン的な親水性部分に化学的に結合した疎水性部分を有
する界面活性剤化合物)、およびこの界面活性剤イオンと会合できる部分を有す
る電解質を含有する。この粘弾性界面活性剤はまた、非イオン性界面活性剤であ
り得る。開示されている界面活性剤は、モノマー性である。
国際特許WO/O93/24601は、百万より高い平均分子量を有する透明な水溶性重合
体化合物を開示しており、これは、ポリアルキレンオキシド、ポリアクリルアミ
ド、ポリメタクリルアミド、およびアクリルアミドおよび/またはメチルアクリ
ルアミドと３個〜５個の炭素原子を有する不飽和有機カルボン酸との共重合体か
ら選択され、それは、ミスト形成を低減するために、水混和性および水混合した
冷却潤滑剤で使用される。
重合体性の耐ミスト添加剤は、金属加工操作中に起こる極端なせん断状況での
分解に対して安定化することにより、原料での機械油剤のミスト化を低減する。
高分子量ポリ(エチレンオキシド)は、一般的に、この用途で使用される。代表的
な重合体には、Union Carbideから入手できるPOLYOX(登録商標)がある。代表的
には、これらの重合体は、百万〜二百万の分子量を有する。しかしながら、これ
らの重合体は、せん断を受けやすい。金属加工用途には、しばしば、高せん断が
関与し、結果として、高分子量ポリ(エチレンオキシド)を含有する金属加工油剤
は、しばしば、せん断に晒したとき、性能が損なわれる。このような劣化が起こ
ると、高せん断状況によって、高分子量ポリ(エチレンオキシド)が分解し、それ
がミスト形成を抑制する性能が失われる。このような高せん断用途では、この重
合体を頻繁に補給しなければならない。
本発明は、水およびミスト防止共重合体を含有する水性金属加工油剤を提供す
ることを目的とする。
本発明は、水およびミスト防止共重合体を含有する水性金属加工油剤を提供す
る。該共重合体は、(A)以下のA(Ｉ)およびA(II)からなる群から選択した疎水性
モノマーと、(B)以下のB(Ｉ)、B(II)およびB(III)からなる群から選択した親水
性モノマー化合物とを共重合させることにより、形成される：
A(Ｉ)次式を有するアルキル置換アクリルアミド化合物：
ここで、R1は、水素またはメチル基であり、そしてR2およびR3は、独立して、
水素またはヒドロカルビル基であるが、但し、R2およびR3中の炭素原子を合わせ
た全数は、２と36の間である；および
A(II)次式のアクリル酸エステル：
ここで、R1は、水素またはメチル基であり、そしてR9は、１個と20個の間の炭
素原子を含有するヒドロカルビル基である；ならびに
B(Ｉ)次式を有するアクリルアミドスルホン酸：
ここで、R4は、水素またはメチル基であり、そしてRは、２個〜８個の炭素原
子を含有する脂肪族または芳香族炭化水素基である；
B(II)次式を有するアクリルアミドジスルホン酸：
ここで、R4は、水素またはメチル基であり、そしてRは、２個〜８個の炭素原
子を含有する脂肪族または芳香族炭化水素基である；および
B(III)次式を有するスチレンスルホン酸：
ここで、X+は、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、遷移金属
Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Znのカチオン、および次式のアンモニウ
ムカチオンからなる群から選択される：
ここで、R5、R6、R7およびR8は、独立して、水素またはヒドロカルビル基であ
るが、但し、アンモニウムカチオン中の炭素原子の全数は、21個の炭素原子を越
えず、さらに、但し、AがA(Ｉ)なら、AとBのモル比は、95：５〜25：75であり、
そしてAがA(II)なら、AとBのモル比は、90：10〜25：75の範囲である。
１実施態様では、上記疎水性モノマーは、A(Ｉ)である。
他の実施態様では、上記R2およびR3中の炭素原子を合わせた全数は、４〜24で
ある。
さらに他の実施態様では、上記疎水性モノマーは、A(II)である。
さらに他の実施態様では、上記R9は、２個〜18個の炭素原子を含有する。
さらに他の実施態様では、上記親水性モノマーは、B(Ｉ)である。
さらに他の実施態様では、上記親水性モノマーは、2-アクリルアミド-2-メチ
ルプロパンスルホン酸のナトリウム塩である。
さらに他の実施態様では、上記親水性モノマーは、2-アクリルアミド-2-メチ
ルプロパンスルホン酸のナトリウム塩であり、そして上記疎水性モノマーが、t-
ブチルアクリルアミドである。
さらに他の実施態様では、上記水性金属加工油剤は、オイルおよび乳化剤を含
有し、水中油型乳濁液である。
さらに他の実施態様では、上記疎水性モノマーは、A(Ｉ)である。
さらに他の実施態様では、上記疎水性モノマーは、A(II)である。
さらに他の実施態様では、上記親水性モノマーは、B(Ｉ)である。
さらに他の実施態様では、上記親水性モノマーは、2-アクリルアミド-2-メチ
ルプロパンスルホン酸のナトリウム塩である。
さらに他の実施態様では、上記親水性モノマーは、2-アクリルアミド-2-メチ
ルプロパンスルホン酸のナトリウム塩であり、そして上記疎水性モノマーは、t-
ブチルアクリルアミドである。
よって、本発明によっていかが提供される：
（１） 水およびミスト防止共重合体を含有する水性金属加工油剤で
あって、該共重合体は、(A)以下のA(Ｉ)およびA(II)からなる群から選択した疎
水性モノマーと、(B)以下のB(Ｉ)、B(II)およびB(III)からなる群から選択した
親水性モノマー化合物とを共重合させることにより、形成される：
A(Ｉ)次式を有するアルキル置換アクリルアミド化合物：

ここで、R1は、水素またはメチル基であり、そしてR2およびR3は、独立して、
水素またはヒドロカルビル基であるが、但し、R2およびR3中の炭素原子を合わせ
た全数は、２と36の間である；および
A(II)次式のアクリル酸エステル：

ここで、R1は、水素またはメチル基であり、そしてR9は、１個と20個の間の炭
素原子を含有するヒドロカルビル基である；ならびに
B(Ｉ)次式を有するアクリルアミドスルホン酸：

ここで、R4は、水素またはメチル基であり、そしてRは、２個〜８個の炭素原
子を含有する脂肪族または芳香族炭化水素基である；
B(II)次式を有するアクリルアミドジスルホン酸：

ここで、R4は、水素またはメチル基であり、そしてRは、２個〜８個の炭素原
子を含有する脂肪族または芳香族炭化水素基である；および
B(III)次式を有するスチレンスルホン酸：

ここで、X+は、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、遷移金属
Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Znのカチオン、および次式のアンモニウ
ムカチオンからなる群から選択される：

ここで、R5、R6、R7およびR8は、独立して、水素またはヒドロカルビル基であ
るが、但し、アンモニウムカチオン中の炭素原子の全数は、21個の炭素原子を越
えず、さらに、但し、AがA(Ｉ)なら、AとBのモル比は、95：５〜25：75であり、
そしてAがA(II)なら、AとBのモル比は、90：10〜25：75の範囲である。
（２） 前記疎水性モノマーが、A(Ｉ)である、項目１に記載の水
性金属加工油剤。
（３） R2およびR3中の炭素原子を合わせた全数が、４〜24である、
項目２に記載の水性金属加工油剤。
（４） 前記疎水性モノマーが、A(II)である、項目１に記載の水
性金属加工油剤。
（５） R9が、２個〜18個の炭素原子を含有する、項目４に記載の
水性金属加工油剤。
（６） 前記親水性モノマーが、B(Ｉ)である、項目１に記載の水
性金属加工油剤。
（７） 前記親水性モノマーが、2-アクリルアミド-2-メチルプロパ
ンスルホン酸のナトリウム塩である、項目６に記載の水性金属加工油剤。
（８） 前記親水性モノマーが、2-アクリルアミド-2-メチルプロパ
ンスルホン酸のナトリウム塩であり、そして前記疎水性モノマーが、t-ブチルア
クリルアミドである、項目１に記載の水性金属加工油剤。
（９） さらに、オイルおよび乳化剤を含有し、水中油型乳濁液であ
る、項目１に記載の水性金属加工油剤。
（１０） 前記疎水性モノマーが、A(Ｉ)である、項目９に記載の
水中油型乳濁液金属加工油剤。
（１１） 前記疎水性モノマーが、A(II)である、項目９に記載の
水中油型乳濁液金属加工油剤。
（１２） 前記親水性モノマーが、B(Ｉ)である、項目９に記載の
水中油型乳濁液金属加工油剤。
（１３） 前記親水性モノマーが、2-アクリルアミド-2-メチルプロ
パンスルホン酸のナトリウム塩である、項目１２に記載の水中油型乳濁液金属
加工油剤。
（１４） 前記親水性モノマーが、2-アクリルアミド-2-メチルプロ
パンスルホン酸のナトリウム塩であり、そして前記疎水性モノマーが、t-ブチル
アクリルアミドである、項目１２に記載の水中油型乳濁液金属加工油剤。
用語「ヒドロカルビル」には、炭化水素基だけでなく実質的な炭化水素基が含
まれる。実質的な炭化水素とは、主として基の炭化水素的性質を変えない非炭化
水素置換基を含有する基を示す。
ヒドロカルビル基の例には、以下が包含される：
(1)炭化水素置換基、すなわち、脂肪族置換基(例えば、アルキルまたはアルケ
ニル)、脂環族置換基(例えば、シクロアルキル、シクロアルケニル)、芳香族置
換された芳香族置換基、脂肪族置換された芳香族置換基および脂環族置換された
芳香族置換基など、ならびに環状置換基。ここで、この環は、分子の他の部分に
より、完成されている(すなわち、例えば、いずれか２個の指示した置換基は、
一緒になって、脂環族基を形成し得る)；
(2)置換された炭化水素置換基、すなわち、非炭化水素基を含有する置換基。
この非炭化水素基は、本発明の文脈内では、主として、置換基の炭化水素的な性
質を変化させない；このような基(例えば、ハロ(特に、クロロおよびフルオロ)
、ヒドロキシ、アルコキシ、メルカプト、アルキルメルカプト、ニトロ、ニトロ
ソ、スルホキシなど)は、当業者に知られている；
(3)ヘテロ置換基、すなわち、本発明の文脈内では、主として炭化水素的性質
を有しながら、環または鎖の中に存在する炭素以外の原子を有するが、その他は
炭素原子で構成されている基である。適切なヘテロ原子は当業者に明らかであり
、例えば、イオウ、酸素、窒素を包含する。このような置換基には、例えば、ピ
リジル、フリル、チエニル、イミダゾリルなどがある。一般に、このヒドロカル
ビル基では、各10個の炭素原子に対し、約２個以下の非炭化水素置換基、好まし
くは、１個以下の非炭化水素置換基が存在する。代表的には、このヒドロカルビ
ル基には、このような非炭化水素置換基は存在しない。この場合には、このヒド
ロカルビル基は、炭化水素である。
共重合体
この耐ミスト水性組成物は、水溶性モノマー(これは、しばしば、親水性モノ
マーと呼ばれる)および水不溶性モノマー(これは、しばしば、疎水性モノマーと
呼ばれる)の共重合により形成される共重合体を含有する。この疎水性モノマー
は、アルキル置換アクリルアミド、アルキル置換メタクリルアミド、アクリル酸
エステルおよびメタクリル酸エステルであり、この疎水性モノマーは、単一のエ
チレン性結合を含有するスルホン酸塩分子である。この重合体が、この疎水性モ
ノマーとして、アルキル置換アクリルアミドおよびアルキル置換メタクリルアミ
ドを含有するとき、この疎水性モノマーのモルパーセントは、25〜95パーセント
の範囲である。この場合、この親水性モノマーのモルパーセントは、５〜75モル
パーセントの比である。この重合体が、この疎水性モノマーとして、アルキル置
換アクリル酸エステルおよびアルキル置換メタクリル酸エステルを含有するとき
、この疎水性モノマーのモルパーセントは、25〜90パーセントであり、この親水
性モノマーのモルパーセントは、10〜75パーセントである。この重合反応におい
て、このエチレン性結合が重合し、得られる重合体は、親水性および疎水性の側
鎖を有するポリエチレン骨格からなる。ポリビニル架橋モノマーは、本発明を実
施する際に使用できるモノマーには含まれない。架橋モノマーは、本発明の重合
体では、望ましくない。
粘度：
溶液粘度の測定は、特定容量の重合体溶液を毛細管(Ostwald-Fenske毛管粘度
計)に流すのに必要な流出時間ｔと、この溶媒の対応する流出時間ｔ0とを比較す
ることにより、行なった。ｔ、ｔ0および重合体濃度ｃから、以下の等式に基づ
いて、その固有粘度が誘導される：
（数１）
ｈinh ＝ [ｌｎ(ｔ／ｔ0)]／ｃ
ここで、濃度ｃは、１デシリットルあたりのグラム数(ｇ/dl)で表わされる。
溶媒として、メタノールを使用した。全ての固有粘度は、30℃で測定し、ｃ＝
1.0ｇ/dlであった。
親水性モノマー
本発明で使用できる親水性モノマーは、スルホン酸塩基を含有するエチレン性
モノマーである。３種類のスルホン酸塩モノマーが、本発明で有用であると見出
されている。第一のタイプの親水性モノマーは、スルホン酸塩基を含有する置換
アクリルアミドである：
ここで、R4は、水素またはメチル基であり、そしてRは、２個〜８個の炭素原
子を含有する脂肪族または芳香族炭化水素基であり、これは、このアクリルアミ
ド基の窒素部分と、このスルホン酸塩基との間の架橋として、作用する。このR
基は、以下の構造を有する2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸分子
のように、分枝されていてもよい：
このR基はまた、フェニル基、アルキル置換フェニル基および環状脂肪族基を
含有できる。第二のタイプのスルホン酸塩モノマーは、２個のスルホン酸塩基の
の構造を含有する置換アクリルアミドである：
ここで、R4は、水素またはメチル基であり、そしてRは、単一のスルホン酸塩
基を有するアクリルアミドについて、上で定義したものと同じである。このスル
ホン酸塩基は、同一または異なる炭素原子に結合していてもよい。
第三のタイプは、次式により例示されるスチレンスルホン酸塩である：
ここで、このX+は、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、遷移
金属、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Znのカチオン、および次式のアン
モニウムカチオンからなる群から選択される：
ここで、R5、R6、R7およびR8は、独立して、水素またはヒドロカルビル基であ
るが、但し、アンモニウムカチオン中の炭素原子の全数は、21個の炭素原子を越
えない。
疎水性モノマー
この疎水性モノマーは、次式に対応するアクリルアミドまたはメタクリルアミ
ドであり得る：
この式では、R1は、それぞれ、水素、またはアクリルアミドまたはメタクリル
アミドに対応するメチル基のいずれかであり得る。R2およびR3は、独立して、水
素またはヒドロカルビル基であるが、但し、R2およびR3中の炭素原子の全数は、
２個〜36個の炭素原子の範囲である。従って、R2がメチル基のとき、R3は、水素
以外のアルキル基でなければならない。R2およびR3中の炭素原子の全数は、４個
〜36個の範囲の炭素原子、または４個〜24個の範囲の炭素原子、または４個〜12
個の範囲の炭素原子であるのが好ましい。R2およびR3中の炭素原子の全数に対す
る他の好ましい範囲は、８個〜36個の炭素原子、または８個〜24個の炭素原子、
または８個〜12個の炭素原子である。R2およびR3中の炭素原子の全数に対する最
も好ましい範囲は、４個〜８個の炭素原子である。
この疎水性モノマーはまた、次式のアクリル酸エステルまたはメタクリル酸エ
ステルであり得る：
ここで、R1は、水素またはメチル基であり、そしてR9は、１個と20個の間の炭
素原子を含有するヒドロカルビル基である。R9は、２個〜18個の炭素原子、４個
〜18個の炭素原子、４個〜12個の炭素原子、４個〜８個の炭素原子、８個〜20個
の炭素原子、８個〜16個の炭素原子、または８個〜12個の炭素原子を含有するの
が好ましい。
共重合体の形成
この共重合体は、遊離ラジカル重合により、生成される。この重合は、周知の
遊離ラジカル方法により、行われる。アクリルアミド重合体の一般的な特性、お
よびそれらの調製方法は、The Encyclopedia of Polymer Science and Engineer
ing、Volume 1、John Wiley & Sons、1985 (pp 169-211)に述べられている。こ
の辞典は、アクリル酸エステル重合体を形成する際に有用な方法を論述している
(pp 265-273)。この重合は、溶液中で、および種々の懸濁方法または乳化方法に
より、行ってもよい。溶液重合では、溶媒は、この親水性モノマーおよび疎水性
モノマーの両方が溶液中で維持できるように、選択される。この溶媒には、水、
酢酸、種々の分子量のアルコール(例えば、メタノール、エタノールおよびブチ
ルアルコール)、ならびに極性溶媒(例えば、アセトン、酢酸、テトラヒドロフラ
ン、ジメチルスルホキシド、ジオキサン、ジメチルホルムアミドおよびN-メチル
ピロリジノン)の混合物がある。広範な遊離ラジカル原料が、開始剤として使用
でき、これには、過硫酸塩、レドックスカップル、アゾ化合物などが含まれる。
特に、本発明で有用な重合体を形成するためには、乳化重合方法が使用できる。
好ましい重合方法は、溶液重合であり、以下の実施例で例示する。
重合体の調製
実施例１
200mlの樹脂フラスコに、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸ナ
トリウム塩(58％のモノマー、42％のH2O)40グラム(0.101モル)、t-ブチルアクリ
ルアミド(t-BAA)4.3ｇ(0.033モル)、重炭酸ナトリウム(NaHCO3)0.014ｇ(0.00016
モル)およびMeOH(20ｇ)を充填した。0.1 SCFHで窒素パージを開始し、この混合
物を、撹拌しつつ、70℃まで加熱した。
別のビーカーにて、過硫酸ナトリウム(Na2S2O8)0.014ｇ(0.00006モル)を、H2O
(３ｇ)に溶解させた。この溶液を、20 mlの注射器に取り出した。この注射器を
、注射器ポンプに入れ、これを、0.07 ml/分で分配するようにセットした。
この注射器ポンプを介して、このNa2S2O8溶液を、45分間にわたって、この樹
脂フラスコに添加した。これらの２個のモノマーは、合わせて、この全混合物の
42.7％を占めた。この添加が完了してから30分後、H2O(20 ml)およびMeOH(45ml
)を添加し、この混合物を、70℃で３時間撹拌した。このフラスコの内容物を、
結晶ざらに注ぎ、80℃で20時間乾燥すると、イオウ11.3％および窒素6.4％を含
有する生成物27.5ｇ(100％)が得られ、これは、MeOH中にて30℃で、2.28 dl/ｇ
の固有粘度を有していた。
同じ方法および異なるモノマー割合を用いて、さらに別の実施例を調製した。
これらの結果を、表１に示す。
実施例８
200mlの樹脂フラスコに、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸Na
塩(58％のモノマー、42％のH2O)59ｇ(0.15モル)、アクリル酸t-ブチル19.2ｇお
よびMeOH(45ｇ)を充填した。この混合物を、均一になるまで撹拌し、次いで、0.
3 SCFMのN2パージで、70℃まで加熱した。
別のビーカーにて、Na2S2O8(0.021ｇ、0.00009モル)を、H2O(２ｇ)およびMeOH
(１ｇ)に溶解させ、この溶液を、20 mlの注射器に取り出した。この注射器を、
注射器ポンプに入れ、これを、0.07 ml/分で分配するようにセットした。
この樹脂フラスコに、およそ45分間にわたって、この開始剤を添加した。この
添加が完了した後、この溶液を、70℃でさらに４時間撹拌した。次いで、このフ
ラスコの内容物を、結晶ざらに注ぎ、90℃で一晩乾燥すると、窒素3.0％および
イオウ6.5％を有する生成物が得られ、これは、MeOH中にて30℃で、2.1 dl/ｇの
固有粘度を有していた。
同じ方法および異なるモノマー割合を用いて、さらに別の実施例を調製した。
これらの結果を、表２に示す。
試験
本発明の重合体の性能を評価するために、重合体がミストの形成を少なくする
能力を測定する方法を開発した。この方法は、試験するミスト防止剤0.5重量％
および染料を含有する液体を、共軸空気ブラストアトマイザーの中心管によって
ポンプ上げすることを包含する。空気は、高圧では、このアトマイザーの外部管
から流出する。この試験液体を霧化し、得られた水煙を、このアトマイザーの末
端から38センチに位置するスクリーンに当てる。この霧化工程を、標準的な期間
にわたって継続し、その後、このスクリーンを乾燥する。このアトマイザーから
現れる水煙は、円形の模様で、このスクリーンに当たる。この模様のサイズは、
このアトマスザーからのこのスクリーンの距離、この液体の流速、この空気圧に
依存する。これらのパラメータを標準化し、以下の測定中にわたって一定に保持
した。周知のミスト防止重合体は、このスクリーン上に生じる模様の直径に対し
て、強い影響を与えることが分かった。水は、比較的に容易に微細ミストに霧化
できるが、最も大きな直径模様を生じた。この水に、周知のミスト防止剤、POLY
OX(登録商標)を添加すると、この模様の直径が大きく低下するのが認められた。
同様に、本明細書中で開示した重合体の試料を水に溶解すると、このスクリーン
上に生じる噴霧模様の直径が著しく低くなることが分かった。各防止剤を含む試
験溶液約350グラムの試料を、Waringの市販のブレンダーModel 700において、20
,000 RPMの回転速度でせん断に２分間かけた。次いで、これらの試料を、このミ
スト防止剤重合体の効率について、再試験した。
このミスト防止剤の効率は、以下の等式を用いて計算した：
（数２）
Ｄ水 − Ｄ試験試料
ΔＤ ＝ -------------------
Ｄ水
ここで、Ｄは、この噴霧模様の直径である。
組成物
本発明の金属加工油剤は、オイルを含まない水ベースの組成物を含有する。そ
の最も簡単な様式では、これらの組成物は、水、および耐ミスト重合体を含有す
る。この重合体は、ミストを防止するのに効果的なレベルで含有させるのが、望
ましい。しかしながら、使用した金属加工油剤を回収しても、その一部は、使用
中に失われ、この耐ミスト重合体には費用がかかる。従って、この耐ミスト重合
体は、また、その効果的な濃度範囲のうちの低いレベルで使用するのが望ましい
。耐ミスト効果を得るのに必要な重合体のレベルには、多くの要因が影響を与え
る。器具および加工物の形状、特定の仕様におけるせん断レベル、および加工物
の移動速度は、全て、必要なミスト防止剤の量に影響を与える。この耐ミスト重
合体は、この組成物の全重量を基準にして、0.02重量％〜10重量％の濃度範囲で
、使用される。この組成物を調製するには、この耐ミスト重合体の混合物もまた
、使用できる。
この水性金属加工油剤は、この耐ミスト重合体に加えて、この組成物の特性を
改良する添加剤を含有していてもよい。これらの添加剤には、消泡剤、金属不活
性化剤、腐食防止剤、抗菌剤、防食剤、極圧剤、耐摩耗剤、耐摩擦剤、および耐
錆剤が挙げられる。このような物質は、当業者に周知である。
本発明の金属加工油剤はまた、水中油型乳濁液であり得る。この乳濁液組成物
は、上述の純粋な水性組成物と同じ種類および量の耐ミスト重合体を含有する。
この組成物はまた、上記の純粋な水性油で使用する性能改良添加剤を含有してい
てもよい。
この乳濁液組成物で使用するオイルは、石油オイル(例えば、潤滑粘性のある
オイル、原油、ディーゼル油、鉱物性シール油、灯油、燃料油、ホワイト油、お
よび芳香族油)を含有していてもよい。液状オイルには、天然潤滑油(例えば、動
物油、植物油)、鉱物性潤滑油、溶媒処理したまたは酸処理した鉱油、石炭また
は頁岩から誘導したオイル、および合成油が挙げられる。合成油には、以下の炭
化水素油およびハロ置換炭化水素油が包含される。この炭化水素油およびハロ置
換炭化水素油には、例えば、重合されたオレフィンおよびインターポリマー化さ
れたオレフィン(例えば、ポリブチレン、ポリプロピレン、プロピレン-イソブチ
レン共重合体、塩素化されたポリブチレンなど)；ポリ(1-ヘキセン)、ポリ(1-オ
クテン)、ポリ(1-デセン)；アルキルベンゼン(例えば、ドデシルベンゼン、テト
ラデシルベンゼン、ジノニルベンゼン、ジ(2-エチルヘキシル)ベンゼン)；ポリ
フェニル(例えば、ビフェニル、テルフェニル、およびアルキル化されたポリフ
ェニル)；およびアルキル化されたジフェニルエーテルおよびアルキル化された
ジフェニルスルフィドおよびその誘導体、それらの類似物および同族体などがあ
る。
アルキレンオキシド重合体およびそれらの誘導体(この誘導体では、その末端
水酸基は、エステル化、エーテル化などにより修飾されている)は、他のクラス
の合成潤滑油を構成する。これらは、エチレンオキシドまたはプロピレンオキシ
ド、これらのポリオキシアルキレン重合体のアルキルエーテルおよびアリールエ
ーテル(例えば、メチル-ポリイソプロピレングリコールエーテル、ポリエチレン
グリコールのジフェニルエーテルおよびジエチルエーテル)；およびそれらのモ
ノおよびポリカルボン酸エステル(例えば、酢酸エステル)、テトラエチレングリ
コールの混合したC3-C8脂肪酸エステルおよびC13 OxOジエステルの重合により調
製したポリオキシアルキレン重合体により、例示される。簡単な脂肪族エーテル
(例えば、ジオクチルエーテル、ジデシルエーテル、ジ(2-エチルヘキシル)エー
テル)は、合成油として使用できる。
他の適切なクラスの合成油には脂肪酸のエステル(例えば、オレイン酸エチル
、ヘキサン酸ラウリル、およびパルミチン酸デシル)が包含される。ジカルボン
酸(例えば、フタル酸、コハク酸、マレイン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フ
マル酸、アジピン酸、リノール酸ダイマー、マロン酸、アルキルマロン酸、アル
ケニルマロン酸など)と、種々のアルコール(例えば、ブチルアルコール、ヘキシ
ルアルコール、ドデシルアルコール、2-エチルヘキシルアルコール、エチレング
リコール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコール)
とのエステルが包含される。これらエステルの特定の例には、アジピン酸ジブチ
ル、セバシン酸ジ(2-エチルヘキシル)、フマル酸ジ-n-ヘキシル、セバシン酸ジ
オクチル、アゼライン酸ジイソオクチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジデシ
ル、セバシン酸ジエイコシル、リノール酸ダイマーの2-エチルヘキシルジエステ
ル、セバシン酸１モルとテトラエチレングリコール２モルおよび2-エチルヘキサ
ン酸２モルとの反応により形成される複合エステルが包含される。
このオイルと水との比は、約１：５〜約１：200で変えられる。本発明の乳濁
液を調製するには、いずれの水中油型乳濁液も使用できる。乳濁液は、単一の物
質または界面活性剤の混合物であり得る。代表的な界面活性剤には、スルホン酸
およびカルボン酸のアルカリ金属塩、カルボン酸アシル化剤とアミンおよびヒド
ロキシルアミンとの反応生成物から誘導した塩、ポリオール、ポリエーテルグリ
コール、ポリエーテル、およびポリエステルなどが挙げられる。The Kirk-Othme
r Encyclopedia of Chemical Technology (3rd.Edition V. 8 pp. 900-930)は
、乳濁液の適切な論述を提供し、水中油型乳濁液の調製に有用な乳濁液のリストを示す。
他の成分
代表的な金属加工油は、他の成分(例えば、消泡剤、金属不活性化剤、腐食防止剤、抗菌剤、極圧剤、耐摩耗剤、耐摩擦剤、および耐錆剤)を含有する。代表的な耐摩擦剤には、オーバーベース化スルホン酸塩、硫化オレフィン、塩素化パラフィンおよびオレフィン、硫化エステルオレフィン、アミン末端ポリグリコール、およびジオクチルリン酸ナトリウム塩が挙げられる。有用な消泡剤には、以下が挙げられる：ポリメタクリル酸アルキル、およびポリメチルシロキサン。金属不活性化剤には、トリルトリアゾールのような物質が挙げられる。腐食防止剤には、カルボン酸/ホウ酸ジアミン塩、カルボン酸アミン塩、アルカノールアミン、アルカノールアミンホウ酸塩などが挙げられる。
（発明の効果）
本発明によれば、水およびミスト防止共重合体を含有する水性金属加工油剤を提供することができる。本発明の水性金属加工油剤は、優れたミスト防止性能を有する。

Claims (9)

  1. 水およびミスト防止共重合体を含有する水性金属加工油剤で
    あって、該共重合体は、
    (A)以下のA(Ｉ)からなる疎水性モノマーと、
    (B)以下のB(Ｉ)からなる親水性モノマー化合物とを共重合させることにより、形成される：
    A(Ｉ)次式を有するアルキル置換アクリルアミド化合物：
    ここで、R1は、水素またはメチル基であり、そしてR2およびR3は、独立して、
    水素またはヒドロカルビル基であるが、但し、R2およびR3中の炭素原子を合わせた全数は、４と８の間である；ならびに
    B(Ｉ)次式を有するアクリルアミドスルホン酸：

    ここで、R4は、水素またはメチル基であり、そしてRは、２個〜８個の炭素原子を含有する脂肪族または芳香族炭化水素基である。
  2. 前記親水性モノマーが、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸のナトリウム塩である、請求項１に記載の水性金属加工油剤。
  3. 前記親水性モノマーが、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸のナトリウム塩であり、そして前記疎水性モノマーが、t-ブチルアクリルアミドである、請求項１に記載の水性金属加工油剤。
  4. さらに、オイルおよび乳化剤を含有し、水中油型乳濁液である、請求項１に記載の水性金属加工油剤。
  5. 前記親水性モノマーが、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸のナトリウム塩であり、請求項４に記載の水中油型乳濁液である金属加工油剤。
  6. 前記親水性モノマーが、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸のナトリウム塩であり、そして前記疎水性モノマーが、t-ブチルアクリルアミドである、請求項４に記載の水中油型乳濁液金属加工油剤。
  7. 水性組成物が適用される高せん断系においてミスト形成を低減するための方法であって、
    (A)以下のA(Ｉ)からなる疎水性モノマーと、
    (B)以下のB(Ｉ)からなる親水性モノマー化合物とを共重合させることにより、
    形成された共重合体を該水性組成物中に含む工程
    を包含する、方法：
    A(Ｉ)次式を有するアルキル置換アクリルアミド化合物：
    ここで、R1は、水素またはメチル基であり、そしてR2およびR3は、独立して、
    水素またはヒドロカルビル基であるが、但し、R2およびR3中の炭素原子を合わせ
    た全数は、４と８の間である；ならびに
    B(Ｉ)次式を有するアクリルアミドスルホン酸：
    ここで、R4は、水素またはメチル基であり、そしてRは、２個〜８個の炭素原
    子を含有する脂肪族または芳香族炭化水素基である。
  8. 前記親水性モノマーが、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸のナトリウム塩である、請求項７に記載の方法。
  9. 前記親水性モノマーが、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸のナトリウム塩であり、そして前記疎水性モノマーが、t-ブチルアクリルアミドである、請求項７に記載の方法。
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