JPH04249595A - 水溶性金属加工用油剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水溶性金属加工用油剤
に関し、更に詳しく言えば切削、研削加工等の金属加工
において、微生物による劣化の少ない水溶性金属加工用
油剤に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水溶性金属加工用油剤は、鉱物油、動植
物油脂、脂肪酸、脂肪酸エステル、極圧添加剤、界面活
性剤、消泡剤、金属防食剤、酸化防止剤、防腐剤等を目
的に応じて適宜混合して組成されている。かかる水溶性
金属加工用油剤は、通常水で１０〜１００倍に希釈して
使用され、この希釈液をクーラントと呼んでいる。そし
て、このクーラントには潤滑性能（以下、「一次性能」
という。）と作業性その他に関する性能（以下、「二次
性能」という。）が要求される。このうち、二次性能と
しては、■金属に対する腐食が少ないこと、■クーラン
トの劣化が少ないこと、■人体に無害であること、■泡
立ちが少ないこと、■悪臭を発生しないこと等が挙げら
れるが、特に微生物による劣化が少ないことが重要な性
能である。これは、微生物の劣化が原因でクーラントの
腐敗が進行すると、悪臭を発生させ作業環境を悪化させ
ることに加え、クーラントの乳化状態を著しく低下し、
一次性能及び他の二次性能をも低下させるからであり、
また、クーラント中に黴が発生すると、油剤の性能を低
下させるだけでなく、クーラント循環系統のパイプ詰ま
りの原因ともなるからである。この為、従来より水溶性
金属加工用油剤の微生物による劣化を防止する方法とし
て、例えばホルマリン除放型防腐剤（殺菌剤）の添加等
が行われてきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】しかし、これら防腐
剤には、一般に速効性には優れるものの、短期間におい
て分解又は不活性化するため、防腐殺菌効果の持続性に
劣るという問題点がある。また、防腐剤には非常に強い
毒性をもつ化合物が多いため、防腐剤の使用に際しては
防腐剤の効果を考慮して常にその濃度を管理する必要が
あり、多くの手間と費用を要している。更に、微生物劣
化対策の一つとして、各種のアミン化合物を添加するこ
とも行われているが、これらのアミンではバクテリア（
特に真菌類）に対する広い抗菌性を付与するには至って
いない。このように、クーラントの微生物（バクテリア
、真菌類）による劣化を長期間にわわたって防止でき、
且つ人体に対する影響が少なく、管理が容易な水溶性金
属加工用油剤は見出されていないのが実状である。 本発明は、上記観点に鑑みなされたものであり、切削、
研削加工等の金属加工においてクーラントの微生物によ
る劣化を長期間にわたって防止できる水溶性金属加工用
油剤を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、水溶性金
属加工用油剤の微生物（バクテリア及び真菌類）による
劣化と油剤成分との関係について鋭意研究した結果、第
四級アンモニウム塩とアニオン系界面活性剤とを併用す
ることにより、微生物による劣化を防止することができ
るとの知見を得て、本発明を完成した。即ち、本発明の
水溶性金属加工用油剤は、化１の一般式（Ｉ）〜（Ｖ）
　及び化２の一般式（ＶＩ）〜（ＩＸ）で表される第四
級アンモニウム塩類の中から選ばれる１種又は２種以上
の化合物と、アニオン系界面活性剤とを含有することを
特徴とする。前記一般式（Ｉ）〜（ＩＸ）で表される第
四級アンモニウム塩類として具体的には、以下の化合物
を挙げることができる。先ず、前記一般式（Ｉ）で表さ
れる化合物としては、ドデシルトリメチルアンモニウム
クロライド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロ
ライド、オクタデシルトリメチルアンモニウムクロライ
ド等を、一般式（ＩＩ）　で表される化合物としては、
ジドデシルジメチルアンモニウムクロライド、ジオクチ
ルジメチルアンモニウムクロライド、ジオクタデシルジ
メチルアンモニウムクロライド等を、一般式（ＩＩＩ）
で表される化合物としては、ドデシルジメチルベンジル
アンモニウムクロライド、テトラデシルジメチルベンジ
ルアンモニウムクロライド、オクタデシルジメチルベン
ジルアンモニウムクロライド等を挙げることができる。 また、一般式（ＩＶ）　で表される化合物としては、ラ
ウリルピリジニウムクロライド等を、一般式（Ｖ）式で
表される化合物としては、ヤシアルキルメチルジポリオ
キシエチレンアンモニウムクロライド、オレイルメチル
ジポリオキシエチレンアンモニウムクロライド等を、一
般式（ＶＩ）式で表される化合物としては、ヘプタデシ
ルアミドエチルメチルアンモニウムメトサルフェート等
を挙げることができる。更に、一般式（ＶＩＩ）　式で
表される化合物としては、トリデシルアミドプロピルジ
メチルベンジルアンモニウムクロライド等を、一般式（
ＶＩＩＩ）式で表される化合物としては、トリデシルア
ミドプロピルジメチルヒドロキシエチルアンモニウムパ
ークロレート等を、一般式（ＩＸ）式で表される化合物
としては、ウンデシルアミドエチルピリジウムクロライ
ド等を挙げることができる。また、この第四級アンモニ
ウム塩の含有量は、本第２発明に示すように、油剤原液
全体を１００重量部とした場合に、０．０１〜１０重量
部の範囲が好ましい。この含有量が０．０１重量部未満
ではクーラントの微生物による劣化防止能が悪くなり、
一方１０重量部を越えるとクーラントの二次性能の一つ
である錆止め性及び液安定性が低下するからである。

【０００５】前記アニオン系界面活性剤としては、脂肪
酸石鹸、ナフテン酸石鹸等の脂肪酸誘導体、長鎖アルコ
ール硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルフェ
ニルエーテル硫酸エステル塩等の硫酸エステル型、アル
カンスルホン酸塩、石油スルホン酸塩等のスルホン酸塩
型、アルキルリン酸エステル塩、ポリオキシエチレンア
ルキルエーテルリン酸エステル塩等のリン酸塩型等のも
のを挙げることができる。そして、この中では、特にカ
ルボン酸アミン石鹸、トール油、石油ストホネート、ア
ルキルベンゼンスルホネートが好ましい。ここで、カル
ボン酸アミン石鹸のカルボン酸としては、炭素原子数が
８〜２４の天然及び合成脂肪酸を用いることができ、ま
たアミンとしてはモノエタノールアミン、ジエタノール
アミン等のアルカノールアミン、モルホリン、アルキル
アミン及びシクロヘキシルアミン等を用いることができ
る。また、このアニオン系界面活性剤の含有量は、本第
２発明に示すように、油剤原液全体を１００重量部とし
た時、２〜６０重量部の範囲が好ましい。この含有量が
２重量部未満では、油剤希釈時の安定性及び錆止め性が
悪くなり、一方含有量が６０重量部を越えると、泡立ち
が多くなったり、他油を巻き込み易くなったりして排水
処理に手間が掛かる等の弊害が現れるからである。

【０００６】尚、本発明の水溶性金属加工用油剤には、
上記必須成分の他に鉱物油、動植物油脂、脂肪酸、脂肪
酸エステル、極圧添加剤、界面活性剤、無機塩類、消泡
剤、防腐剤、防食剤、酸化防止剤等の従来より切研削油
剤に使用されているものを適宜添加して使用することが
できる。ここで、鉱物油としては、スピンドル油、マシ
ン油、シリンダー油、タービン油、ミネラルブライトス
トック等を挙げることができる。また、脂肪酸としては
、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、オレイン酸、
ステアリン酸、ベヘニン酸、アジピン酸、ピメリン酸、
スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、リシノール酸
、リシノレイン酸等が挙げられる。更に、極圧添加剤と
しては、塩酸化パラフィン、塩素化ジフェニル、塩素化
ナフタリン、塩素化脂肪酸、塩素化脂肪油等の塩素系極
圧添加剤、硫化油脂、硫化オレフィン、ジベンジルジサ
ルファイド、ドデシルジサルファイド、ジフェニルジサ
ルファイド、飽和脂肪酸硫化物ジアルキルジチオカルバ
ミン酸−金属化合物等の硫黄系極圧添加剤、及び亜リン
酸エステル、リン酸エステル等のリン系極圧添加剤を挙
げることができる。また、ノニオン系界面活性剤として
は、多価アルコール脂肪酸エステル（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、ポリグリセリン脂肪酸エステル、プロピレングリコ
ール脂肪酸エステル、ポリオキシ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グリセリン脂肪酸エ
ステル等）、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、長鎖のア
ルキルサルフェート、合成スルホネート（アルカンスル
ホネート、アリールスルホネート、アルキルアリールス
ルホネート等）、石油スルホン酸塩等を挙げることがで
き、更にアニオン系界面活性剤としては、脂肪酸アルキ
ロールアミド等を挙げることができる。また、無機塩類
としては、リン酸塩、ホウ酸塩等を挙げることができる
。

【０００７】

【実施例】以下実施例により本発明を具体的に説明する
。表１に本実施例及び比較例で用いたエマルションタイ
プの水溶性切削油剤の組成を、表２に本実施例及び比較
例ソリュブルタイプの水溶性切削油剤組成をそれぞれ示
す。なお、各表中の組成に関する数値の単位は、重量部
である。

【表１】

【表２】 尚、表１及び表２中、界面活性剤Ａ１　〜Ａ４　はアニ
オン系界面活性剤であり、界面活性剤Ｂ１　〜Ｂ２　は
ノニオン系界面活性剤である。具体的には、界面活性剤
Ａ１　はオレイン酸ジエタノールアミン石鹸を、界面活
性剤Ａ２　は石油スルホン酸ナトリウムを、界面活性剤
Ａ３　はカプリル酸ジエタノールアミン石鹸を、界面活
性剤Ａ４　はリシノール酸トリエタノールアミン石鹸を
それぞれ示す。また、界面活性剤Ｂ１　はポリオキシエ
チレンノニルフェノール（ＥＯ付加９モル）を、界面活
性剤Ｂ２　はヤシ脂肪酸ジエタノールアミドを示す。更
に、アンモニウム塩Ａはヘキサメチレントリメチルアン
モニウムクロライドを、アンモニウム塩Ｂはジドデシル
ジメチルアンモニウムクロライドを、アンモニウム塩Ｃ
はドデシルジメチルベンジルアンモニウムクロライドを
、アンモニウム塩Ｄはウンデシルアミドエチルピリジウ
ムクロライドを、アンモニウム塩Ｅはヘキサデシルトリ
メチルアンモニウムクロライドをそれぞれ示す。また、
防腐剤としてはトリアジン系防腐剤を用いた。表１及び
表２に示す本発明の水溶性切削油剤の性能を明らかにす
るため、以下の性能試験及び実機試験を行った。

【０００８】Ａ．性能試験（耐微生物劣化試験）（１）
試料液の調製 表１及び表２に示す各油剤を減菌水で希釈して試料液と
した。即ち、表１の油剤は濃度が３重量％（以下、「％
」という。）となるように、表２の油剤は濃度が２％と
なるように減菌水で希釈した。 （２）試験項目と試験条件 各試料液４００ｍｌを減菌した平底フラスコに入れ、３
０℃で２１日間振とう培養（回転数；２００ｒｐｍ）し
た。 試験期間中、種菌として腐敗したエマルション（生菌数
；２×１０４　個／ｍｌ、酵母；１×１０４　個／ｍｌ
）１％を、試験開始後１，２，４，８，１３及び１７日
に接種した。試験経日において各試料液の一部を無菌的
に採取し、生菌数（個／ｍｌ）、糸状菌（個／ｍｌ）及
び酵母（個／ｍｌ）の菌類、ｐＨ及び臭気を調べた。以
下、これらの測定方法を示す。 ■生菌数、糸状菌及び酵母の菌数の測定生菌数は普通寒
天培地を用いてプレートカウント法により測定した。ま
た、糸状菌数は抗生物質（クロラムフェニコール及びテ
トラサイクリン）を添加したポテトデキストロース寒天
培地を、酵母菌数は抗生物質（テトラサイクリン）を添
加したサプロー寒天培地をそれぞれ用いてプレートカウ
ント法により測定した。 ■ｐＨの測定 ｐＨはガラス電極ｐＨメータを用いて測定した。尚、ｐ
Ｈの低下は微生物が試料成分を腐敗することに起因する
ものと考えられ、微生物劣化の程度と相関すると推定さ
れる。 ■臭気の評価 臭気は以下のように臭気の強さを３ランクに分けて評価
した。 ○：腐敗臭なし、△：やや腐敗臭あり、×：腐敗臭あり
。 以上の結果を、表３〜８に示す。

【表３】

【表４】

【表５】

【表６】

【表７】

【表８】

【０００９】（３）性能評価 表３〜表８によれば、比較例の試料液ではｐＨの低下が
、２１日経過後には０．７以上（比較例３）となるのに
対して、実施例では０．４以下である。また、比較例の
試料液中の生菌数は２１日経過後に、最小ものでも５×
１０４　個／ｍｌ（比較例１）であるのに対して、実施
例では最多のものでも３×１０２　個／ｍｌ（実施例１
）である。更に、真菌数についても、比較例の試料液に
比べて実施例の試料液の方が著しく増加が少ないことが
わかる。また、臭気についてもすべての実施例の試料液
は２１日経過後でも臭気が認められないのに対して、比
較例の試料液では早ものでは３日経過に臭気の発生が認
められた（比較例４）。以上のように、本発明の水溶性
金属加工用油剤は、従来技術の油剤に比較して優れた耐
微生物劣化性能を有する。

【００１０】尚、本実施例１〜１５においては、いずれ
も油剤原液全体を１００重量部としたとき、アンモニウ
ム塩類の含有量が０．５〜５重量部、アニオン系界面活
性剤の含有量が５〜５６重量部の範囲内にあるものであ
る。そこで、アンモニウム塩類及びアニオン系界面活性
剤の含有量が、これらの範囲を外れる表９に示す組成を
有する油剤（実施例１６〜１８））についても、前記実
施例１〜１５の場合と同様の性能試験を行った。

【表９】 この試験によれば、実施例１６〜１８の場合においても
前記実施例１〜１５の場合と同様に良好な結果が得られ
た。

【００１１】Ｂ．実機試験 本発明の水溶性金属加工用油剤の実用上の性能を確認す
るために、微生物劣化の激しい加工ラインにおいて、実
機試験を行った。実施例１及び比較例１の油剤に対して
、以下の試験条件（加工条件）の下、実機試験を行った
。 （１）加工条件 加工ライン；自動車用エンジンブロック加工ライン被加
工物材料；ＡＤＣ−１２ 加工；穴加工（ドリル、リーマ、タップ）ボーリング切
削油タンク容量；４００００リットル切削油希釈倍率；
３０倍 切削油原液補給量；１２００リットル／月試験期間；６
ケ月 切削油剤；比較例１の油剤を試験した後、実施例１の油
剤を試験した。 以上の加工条件の下で、錆び止め性、液安定性及び耐微
生物劣化の各評価を行った。尚、錆び止め性の評価は、
鋳鉄切屑浸漬法により行った。即ち、約１．５ｇのドラ
イカットした鋳鉄切屑（ＦＣ−２５、８〜１２メッシュ
）をペトリ皿（内径約６０ｍｍ）に摂取し、これに試料
液約２５ｍｌを添加した後、試料液を傾斜法で除去して
、２４時間後の錆発生状況を調べることにより行った。 また、液安定性の評価は、試料液を１００ｍｌシリンダ
ーに採取して、１５分間放置したときの油分の分離状態
を調べることにより行った。更に、耐微生物劣化性能の
評価は、前記性能試験の場合と同様の方法で行った。以
上の結果を表１０に示す。

【表１０】 以上の実機試験中においては、実施例１の油剤では試験
期間中錆び止め性及び液安定性とも良好であった。一方
、比較例１の油剤では経時と共に、錆止め性の低下と液
安定性の低下が認められた。また、表１０によれば、本
発明の水溶性金属加工用油剤（実施例１）は、従来技術
の油剤（比較例１）に比べ、実用上においても優れた耐
微生物劣化性能を発揮することが分かった。尚、本発明
においては、前記具体的実施例に示すものに限られず、
目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施
例とすることができる。即ち、本実施例においては、ア
ンモニウム塩を１種又は２種選択し用いたが、本発明の
範囲内において３種以上のアンモニウム塩を選択し用い
てもよい。

【００１２】

【発明の効果】以上のように、本発明の水溶性金属加工
用油剤は、バクテリア、真菌類、酵母等の微生物による
劣化が少ない。従って、長期間循環使用した場合におい
ても、腐敗による臭気の発生が無く、またクーラント循
環系統のパイプ詰まりも無く安全に使用することができ
るため、油剤使用におけるランニングコストの低減が可
能となる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　化１の一般式（Ｉ）〜（Ｖ）　及び化
   ２の一般式（ＶＩ）〜（ＩＸ）で表される第四級アンモ
   ニウム塩類の中から選ばれる１種又は２種以上の化合物
   と、アニオン系界面活性剤とを含有することを特徴とす
   る水溶性金属加工用油剤。 【化１】 【化２】 ただし、Ｒ１　は炭素原子数が８〜２４の直鎖若しくは
   分岐のアルキル基又はアルケニル基、Ｒ２　は炭素原子
   数が１１〜１７の直鎖若しくは分岐のアルキル基又アル
   ケニル基、Ｘ１　は塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イ
   オン又はメチルスルホン酸イオンから選ばれる１種、ｍ
   ，ｎはいずれも２〜１５の整数である。
2. 【請求項２】　　油剤原液全体を１００重量部としたと
   き、前記第四級アンモニウム塩類の含有量が０．０１〜
   １０重量部、アニオン系界面活性剤の含有量が２〜６０
   重量部である請求項１項記載の水溶性金属加工用油剤。