JPS6043395B2 - 金属の機械加工方法およびそれに用いる潤滑剤濃縮物 - Google Patents

金属の機械加工方法およびそれに用いる潤滑剤濃縮物

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JPS6043395B2
JPS6043395B2 JP56018851A JP1885181A JPS6043395B2 JP S6043395 B2 JPS6043395 B2 JP S6043395B2 JP 56018851 A JP56018851 A JP 56018851A JP 1885181 A JP1885181 A JP 1885181A JP S6043395 B2 JPS6043395 B2 JP S6043395B2
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、金属の機械加工のための方法、ならびに水
で希釈した後、金属の機械加工において潤滑剤として用
いるのに適した潤滑剤濃縮物に関″する。
金属の機械加工、たとえば成形、切削および研磨は、一
般にかなり多量の熱を発生するため、加工工具の寿命お
よび加工速度はかなり制限される。
したがつて、潤滑および冷却により、発生熱量を低減す
る試みが行なわれている。この目的のために、水溶性潤
滑剤系が長い間用いられてきており、この水溶性潤滑剤
系は、潤滑成分としてアニオン界面活性剤を含んでいる
。使用されてきたアニオン界面活性剤化合物は、一般に
石鹸であリ、しばしば他のアニオン界面活性剤化合物と
組合わされた石鹸であつた。アメリカ合衆国特許第３３
７２１１７号では、石鹸をリン酸アルキルエーテルとの
混合物からなる界面活性剤化合物と、特にポリエチレン
オキシド付加物とを組合わせることが５知られている。
この潤滑剤は、変形前に化学的にコーティングされた金
属表面を潤滑するのに効果的であることが証明されてい
る。この理由は、潤滑剤のみが、金属表面上の化学コー
ティング、たとえば小，さな範囲にあるリン酸塩、酸化
物、硫化Ｏ物および臭酸塩コーティングに作用するだけ
であることにある。驚くべきことに、金属加工の間に、
特定の濶滑剤の存在の下に加工工程を行なうことにより
、加工工具の寿命が延びおよび／または加工速度がかな
り増大され得ることが、今回発見された。この発明を利
用すれは、従来の水溶性潤滑剤を用いたときに比べて１
皓以上も加エ工具の寿命を延長することが多くの場合可
能であるということがわかつた。さらに、この発明によ
る潤滑剤組成物は、浸食に対して非常に満足し得る一時
的な保護を与える。この発明による水溶性組成物は７．
５〜１０．５のＨｚ値を有し、かつ潤滑剤として特定の
アニオン界面活性剤化合物を含む。アニオン界面活性剤
化合物は、次の一般式１で示されるリン酸エーテルから
なり、式中、Ｒは６〜２４、好ましくは１２〜２２個の
炭素原子を有する炭化水素基であり、ｎは１〜４であり
、かつＭは水素または一価の陽イオンである。
リン酸エーテルの量は、潤滑剤組成物の１０００グラム
に対して０．５〜２０グラムである。リン酸エーテルと
は別に、１またはそれ以上の付加的な界面活性剤化合物
もまた、非イオン界面活性剤および／またはアニオン界
面活性剤化合物の態様で、好ましくは潤滑剤組成物に含
まれてもよく、しかしカチオン界面活性剤化合物もまた
考慮されてもよい。これらの界面活性剤の量は、一般的
には、潤滑剤組成物１０００グラムあたり０．５〜３０
グラムの範囲内である。潤滑剤組成物の１００唾量部あ
たり、２唾量部まで、好ましくは０．５〜１５重量部の
．範囲の量で、適当にポリアルキレングリコール型の非
イオン性界面活性重合体化合物を加え、かつ所望により
、従来の溶解度付与ヒドロキシル化合物を加えることも
、またこの発明の範囲内にある。ＰＨ調整剤、耐食剤お
よび殺菌剤もまた必要に！より加えることができる。こ
の発明の範囲内で、次の条件に合う潤滑剤濃縮物が簡単
に作られ得る。
１ ＋５℃および＋３０℃の温度範囲内にあるきれいな
液体２溶解に際し自発的に改質する ３低臭気レベル ４低発泡 ５簡単に水に解け、ゲルを形成しない ６０．５〜２鍾量％の濃度範囲内にある有用な溶液を水
で希釈することによつて準備する。
上記の条件の性質は、操作容易であり、かつ用途に応じ
て特別の調整を何ら必要としない潤滑剤組成物を得るた
めには、重要なものである。
この発明による好ましいリン酸エーテルは、上述の式１
におけるＲが１２〜２２、最も好ましくは１６〜１８個
の炭素原子を有するアルキル基を示し、かつｎが１〜２
の数であるようなものである。リンつ酸エーテルの特定
の例は、モノーｎ−ヘキサデシルトリ（オキシプロピレ
ン）リン酸、モノーｎーヘプタデシルジ（オキシプロピ
レン）リン酸、モノーｎーオクタデシルジ（オキシプロ
ピレン）リン酸、モノーｎ−ヘキサデシルオキシプロピ
レン７リン酸、モノーｎ−ヘプタデシルオキシプロピレ
ンリン酸およびモノーｎ−オクタデシルオキシプロピレ
ンリン酸ならびにそのナトリウム塩およびカリウム塩で
ある。この発明による非イオン性界面活性材化合物はノ
満足し得る湿潤容量を備えたすべての公知の形式のもの
からなり得る。
モノアルキルフェノール、ジアルキルフエノール、脂肪
族アルコール、第２級アルコール、脂肪酸、脂肪酸アミ
ドおよびアルキルメルカプタン、ならびにアルキルスル
フィド、アルキルスルホキシドおよびヒドロキシルを含
むアルキルスルフォンのアルキレンオキシド付加物に主
に注意が向けられるべきであり、これらの化合物におい
て、疎水性部分の炭素原子の総数は８〜２２個の炭素原
子となり、かつポリアルキレングリコール鎖は２〜伯個
のアルキレングリコール基を含む。次に一般式■に含ま
れる、非イオン性界面活性剤化合物が特に好ましいもの
である。ＲＯ（Ｃ２Ｈ４Ｏ）Ｐ１（ＣｎＨ２ｎＯ）Ｐ２
Ｈ・・・・■式中、Ｒは８〜２２、好ましくは８〜１４
個の炭素原子を備えた脂肪族置換基の脂肪族、またはア
ルキル基に総数４〜２屯好ましくは８〜１８個の炭素原
子を備えたモノアルキルフェニル基もしくはジアルキル
フエニル基であり、ｎは３または４の数であり、ｐ１は
２〜４０の数であり、好ましくは、Ｒが脂肪族または脂
肪族置換基のときは３〜１２であり、Ｒがモノアルキル
フェニル基、またはジアルキルフエニル基のときは２〜
１８であり、かつＰ２は０〜５の数であり、好ましくは
０〜３である。この式により包含される適当な非イオン
性界面活性剤化合物の特定の例は、デシルアルコール、
ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、セチルア
ルコール、ステアリルアルコール、エイコシルアルコー
ル、オレイルアルコール、エチルシクロヘキサノール、
ヘキシルシクロヘキサノール、デシルシクロヘキサノー
ル、オクチルフェノール、ノニルフェノール、ドデシル
フェノール、ヘキサデシルフェノール、ジブチルフェノ
ール、ジオクチルフエノールおよびジノニルフエノール
を備えたエチレンオキシド付加物である。他の適切な非
イオン性界面活性剤化合物は、自然にまたは合成的に誘
導されたカルボン酸およびアルキルメルカプタンのアル
キレンオキシド付加物である。これらの化合物は、次の
一般式■で示され得る。ＲＡ（Ｃ２Ｈ４Ｏ】ｐ１（Ｃｎ
Ｈ２．Ｏ）Ｐ２Ｈ・・・・■式中、ＲおよびＮ．．ｐｌ
およびＰ２は、上述した式■で与えられた意味を有し、
他方、Ａは硫黄または次の基を意味する。
適当な非イオン性界面活性剤化合物もまたアルキルアミ
ドアルキレンオキシド付加物であり、好ましくは次の式
■で表わされるものである。
式中、Ｒは上述した式■により示されたのと同じ意味を
有し、かつｎ１およびＮ２は２〜４０の数である。これ
に関して用いられ得る、さらに他の非イオン性界面活性
剤化合物グループは、いわゆるブロックポリマである。
これらはエチレンオキシド、プロピレンオキシドおよび
、多分ブチレンオキシドの付加重合体からなるブロック
により作られる。プロピレンオキシドまたはブチレンオ
キシド部の分子量は、１０００〜４０００の範囲内にあ
るべきであり、他方、ポリエチレンオキシド部は約５０
０〜２０００の分子量を有する。所望すれば、非イオン
性界面活性剤化合物は徐体的にまたは部分的に、スルホ
ン酸アルキルアリル、脂肪族石鹸、硫酸アルキルおよび
リン酸アルキルのようなアニオン界面活性剤で置換えら
れてもよい。
アニオン界面活性剤化合物のうち、次の一般式■（式中
、ＲおよびＭは上述した一般式１に示したのと同じ意味
を有する）を有するリン酸アルキルが好ましい。
なぜならば、これらはリン酸エーテルと組合わされて、
潤滑特性を改良するからである。カチオン界面活性剤化
合物もまた考慮されてもよく、かつ、これらのうち４級
の窒素原子を有するものが好ましい。カチオン界面活性
剤化合物もまた殺菌性を有するという利点を有する。こ
の発明に含むのに適したポリアルキレングリコール型の
非イオン性界面活性剤重合体化合物は次の一般式■で要
約されることができる。式中、Ｒ１はヒドロキシル置換
された炭化水素残基からなる炭化水素残基を示し、この
炭化水素残基は１〜６個の炭素原子を含み、Ｇは水素ま
たは炭化水素残基もしくは１〜２２個の炭素原子を備え
たアシル基を示し、Ａは２〜４個の炭素原子を備えたア
ルキレンオキシドから誘導されたオキシアルキレン基を
示し、ｘは４〜２００の数であり、かつｎは１〜６の数
である。
通常、かつ少なくとｌも５０％のオキシアルキレン基が
プロピレンオキシドから誘導される化合物が好ましい。
この発明によるポリアルキレングリコール化合物は２〜
４個の炭素原子を備えたアルキレンオキシドまたはその
混合物であり、１〜６個の炭素元素を含む環式７または
単環単官能または多官能ヒドロキシル化合物を変換する
ことにより作られることができる。適していることがわ
かれば、アルキレンオキシド付加後に得られるヒドロキ
シル基は適当な化合物でエーテル化またはエステル化さ
れることができる。適当な単官能ヒドロキシル化合物の
例は、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノ
ール、ヘキサノールおよびシクロヘキサノールである。
多官能ヒドロキシル化合物の例は、グリセロール、トリ
メチルプロパン、ブチレングリコール、ブタントリオー
ル、ヘキサントリオールおよびペンタエリトリトールで
ある。アルキレンオキシド化合物の適当な類は、次の一
般式■で示されるものである。式中、Ｒｌ，ＡおよびＸ
は式■において与えられた意味を有する。
この発明による好ましい化合物は、次の式■で包含され
るものである。
式中、ＸおよびＡは、上述の式■で与えられた意味を有
する。
この式て包含される化合物の一例は、ポリプロピレング
リコールである。潤滑剤組成物の安定性を増大させるた
めに、所望すれば、ビトロキシルを含む溶解度改良剤を
加えることができる。
そのような化合物の例は、モノエチルエチレングリコー
ル、プロピレングリコール、ブチルジエチレングリコー
ルおよびエチレングリコールである。この発明による潤
滑剤組成物を調整する際には、まず濃縮物を調整するの
がよい。
濃縮物の調整は、種々の成分が適当な量の水に加えられ
るような態様で行なわれる。この発明によるリン酸エー
テルの水溶液および界面活性剤をまず調整するのがよく
、しかる後重合体化合物および溶剤改良添加剤が、通常
、比較的軽い攪拌により導入される。他の成分に関する
水の量は、濃縮物の重量の約１０〜７唾量％の水分が得
られるように適当に選択される。典型的な濃縮物の構成
は次のとおりでもる。リン酸エーテル２−（４）好まし
くは５−３唾量 パーセソト非イオン界面活性剤化合物
２一印好ましくは５−３５重量パーセントアニオン界面
活性剤化合物、たとえばリン酸０−（イ）好ましくは２
−１５重量パーセントアルキルカチオン界面活性剤化合
物０−３０Ｊｆｆましくは０−５重量パーセント重合体
アルキレンオキシド付加物０−４鼾ま しくは１０−３
呼量パーセント溶解剤０一旬好ましくは１０−３鍾量パ
ーセン ト殺菌剤０−５好ましくは０．５−３重量パー
セ ント水 １０一旬好ましくは２０−５唾量パーセン
ト使用前に濃縮物が水で希釈され、そのため用いれる溶
液は９９．５〜８踵量％の水分を有する。
この発明は、さらに以下の実施例により説明される。実
施例１ 次の成分を含む潤滑剤濃縮物Ａ上が作られた。
濃縮物Ｅは、この発明により包含されるものではないが
、比較のために実験に含まれたものである。
濃縮物Ａ上は、しかる後、２唱の水で希釈され、使用に
適した溶液が約８．９のＰＨ値で得られる。得られた潤
滑剤組成物は、次に、ドリルが摩耗するまでに穴開けが
可能となるであろう穴の数として表わされる、ドリルの
寿命を予想し、ドリルテストにより検査された。
ドリルテストのために、直径６Ｔｗｔの材Ｗ：）ＩＳ２
７２４の高速スチールドリルが用いられた。ワークピー
スの材料はＳＩＳ２５４ｌ−０３であつた。切断速度は
、２０７Ｔｔ．／分および２５ＴＬ，／分であり、他方
、送りは０．１７Ｔｎｍ／回転までであつた。穴開けさ
れた穴の深さは、２４薗であつた。下記の結果が得られ
た。この実験結果により、この発明による潤滑剤組成物
のすべてが、実質的に比較組成物Ｅよりも優れているこ
とがわかる。
組成物ＣおよびＤは特に有利な特性を示すことがわかる
。実施例２ リング圧縮テストが、５の割合の濃縮物あたり９５の割
合の水で希釈した実施例１における濃縮物Ｂに基づき、
潤滑剤組成物を用いて２５℃で行なわれた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 金属の機械加工方法であつて、一般式、▲数式、化
    学式、表等があります▼ I で表わされ（式中、Ｒは６
    〜２４好ましくは１２〜２２の炭素数の炭化水素基であ
    り、ｎは１〜４の整数であり、かつＭは水素または一価
    の陽イオンである。 ）、１０００重量部あたり０．５〜２０重量部含まれて
    おり、かつ７．５〜１０．５のｐＨ値を有するリン酸エ
    ーテルを含む、水溶性潤滑剤組成物の存在の下に機械加
    工を行なうことを特徴とする、金属の機械加工方法。２
    Ｒは１５〜２０、好ましくは１６〜１８個の炭素原子
    を有するアルキル基であり、ｎは１〜２の数であること
    を特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の金属の機械
    加工方法。 ３ リン酸エーテルとは別に、潤滑剤組成物は、さらに
    、１０００重量部あたり、０．５〜３０重量部の１また
    はそれ以上の界面活性剤化合物を含むことを特徴とする
    、特許請求の範囲第１項記載の金属の機械加工方法。 ４ 前記界面活性材化合物は非イオン性であり、かつ、
    好ましくは一般式ＲＯ（Ｃ＿２Ｈ＿４Ｏ）ｐ＿１（Ｃｎ
    Ｈ＿２ｎＯ）ｐ＿２Ｈを備える非イオン化合物であり、
    式中、Ｒは８〜２２、好ましくは８〜１４個の炭素原子
    を有する脂肪族またはシクロ脂肪族基、または総数４〜
    ２４、好ましくは８〜１８個の炭素原子のアルキル基を
    有するモノアルキルフェニール基またはジアルキルフェ
    ニール基を意味し、ｎは３または４の数を示し、ｐ１は
    ２〜４０の数であり、好ましくは、Ｒが脂肪族またはシ
    クロ脂肪族基であるとき３〜１２であり、かつＲがモノ
    アルキルフェニール基またはジアルキルフェニール基の
    ときは２〜１８であり、かつｐ２は０〜５の数であり、
    好ましくは０〜３であることを特徴とする、特許請求の
    範囲第３項記載の金属の機械加工方法。 ５ 前記界面活性剤化合物は、全体的または部分的にア
    ニオンおよび／またはカオチン界面活性材化合物からな
    ることを特徴とする、特許請求の範囲第３項記載の金属
    の機械加工方法。 ６ 前記アニオン界面活性材化合物は、次式、▲数式、
    化学式、表等があります▼で表わされるリン酸アルキル
    であり、式中Ｒは６〜２４、好ましくは１２〜２２の炭
    素数の炭化水素基であり、Ｍは水素または一価の陽イオ
    ンを示す、特許請求の範囲第５項記載の金属の機械加工
    方法。 ７ 潤滑剤組成物は、１０００重量部あたりで０〜２０
    、好ましくは０．５〜１５重量部のポリアルキレングリ
    コール型の非イオン界面活性剤重合体化合物を含むこと
    を特徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第６項のい
    ずれかに記載の金属の機械加工方法。 ８ 潤滑剤組成物は、可溶化ヒドロキシル化合物、ｐＨ
    調整剤、殺菌剤および／または耐食剤を含むことを特徴
    とする、特許請求の範囲第１項ないし第７項のいずれか
    に記載の金属の機械加工方法。 ９ 金属の機械加工において水で希釈した後、潤滑剤と
    して用いのに適した濃縮物であつて、リン酸エーテル２
    −５０重量パーセント非イオン性界面活性剤化合物 ２−６０重量パーセント アニオン界面活性剤化合 物、たとえばリン酸アル キル ０−３０重量パーセント カオチン界面活性剤化合物 ０−３０重量パーセント 重合体アルキレンオキシド付加物 ０−４０重量パーセント 溶解剤０−４０重量パーセント 殺菌剤０−５重量パーセント 水１０−７０重量パーセント の成分を含むことを特徴とする、潤滑剤濃縮物。 リン酸エーテル５−３０重量パーセント非イオン性界面
    活性剤化合物 ５−３５重量パーセント アニオン界面活性剤化合 物、たとえばリン酸アル キル ２−１５重量パーセント カオチン界面活性剤化合物 ０−５重量パーセント 重合体アルキレンオキシド付加物 ５−３０重量パーセント 溶解剤１０−３０重量パーセント 殺菌剤０．５−３重量パーセント 水２０−５０重量パーセント の成分を含むことを特徴とする、特許請求の範囲第９項
    記載の潤滑剤濃縮物。
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