WO2007114136A1 - 金属加工用油剤組成物、金属加工方法及び金属加工品 - Google Patents

金属加工用油剤組成物、金属加工方法及び金属加工品 Download PDF

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Definitions

  • Oil processing composition for metal processing, metal processing method and metal processed product Oil processing composition for metal processing, metal processing method and metal processed product
  • the present invention relates to an oil composition for metal processing, and more particularly, an oil agent used in a metal processing method of an extremely small amount of oil supply type, which includes a cutting process, a grinding process, a rolling process, a press process,
  • the present invention relates to a metal working oil composition that can be widely applied to metal working such as plastic working.
  • the present invention further relates to a metal processing method using the metal thread oil composite for metal processing, and a metal processed product obtained by the metal processing method.
  • Patent Document 1 JP 2001-239437 A
  • Patent Document 2 JP 2000-256688
  • Patent Document 3 JP 2004-300317
  • Patent Document 4 JP-A-9-57537
  • An object of the present invention is to provide a metalworking oil composition excellent in lubricity and suitable for processing metal materials such as pig iron, steel, and stainless steel by a metal processing method of supplying a trace amount of oil. It is to provide a metal processing method and a metal processed product.
  • the present invention provides the following metalworking fluid composition, metalworking method and metalworked product.
  • a metal processing oil composition for use in a metal processing method for supplying a trace amount of oil comprising a base oil and a phospholipid selected from the group consisting of natural fats and oils, derivatives thereof and synthetic ester oils.
  • Phospholipid power The metalworking fluid composition according to 1 or 2 above, comprising a mixture of phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine and phosphatidylinositol.
  • the metal processing method of the ultra-trace oil supply type is a method of processing a metal material while supplying water droplets whose surface is covered with an oil film by a compressed fluid. Processing oil composition.
  • Micro processing oil supply type metal processing method power For metal processing according to any one of 1 to 4 above, which is a method of processing metal material while misting metal processing oil and supplying it with compressed fluid. Oil composition.
  • a metal processing method of an ultra-trace oil supply type wherein a metal material is processed using the metal processing oil composition according to any one of 1 to 6 above.
  • the oil processing composition for metal working and the metal working method of the present invention can efficiently perform cutting, grinding, rolling, pressing force check, plastic check and the like of a metal material.
  • the amount of oil used is extremely small, it is economical and can realize processing with less burden on the environment.
  • the metal processed product obtained by the metal processing method of the present invention has good processing accuracy and the like.
  • the present invention is a metalworking fluid composition used in a metal processing method of an extremely small amount of oil supply type, characterized in that it includes a base oil and a phospholipid selected from the group consisting of natural fats and oils.
  • the base oil used in the metalworking fluid composition of the present invention is also selected from the group strength consisting of natural fats and oils, derivatives thereof and synthetic ester oils.
  • natural fats and oils include rapeseed oil, soybean oil, coconut oil, palm oil, lard and the like.
  • natural fats and oils include hydrogenated rapeseed oil, hydrogenated soybean oil, hydrogenated coconut oil, hydrogenated palm oil, hydrogenated lard and other hydrogenated products, and sesame oil added with alkylene oxide.
  • Synthetic ester oils include ester-based synthetic oils typified by polyol esters.
  • the base oils of the present invention include naphthenic and paraffinic mineral oils, synthetic hydrocarbon oils typified by poly-a-olefin, polybutene, alkyl diphenyl ethers, ether-based synthetic oils typified by polypropylene glycol, and silicone oils.
  • fluorinated oil can be contained.
  • the main component of the base oil of the present invention is selected from the group consisting of natural fats and oils, derivatives thereof and synthetic ester oils, and these are 70% by mass or more, preferably 80% by mass or more of the total base oil, More preferably, it is 90% by mass or more.
  • Ester oil is most preferred from the viewpoint of lubricity and absorbability to new surfaces. Ester oil has polar groups in the molecule, and forms an adsorption film with good lubricity on the metal surface.
  • Examples of the phospholipid used in the metalworking fluid composition of the present invention include egg yolk lecithin and soybean lecithin.
  • Egg yolk lecithin, soybean lecithin, etc. are in the form of highly purified powder.
  • a liquid product with a low degree of purification is commercially available, and what is generally called lecithin refers to a paste-like product.
  • This lecithin is a mixture of various phospholipid molecular species such as phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine, phosphatidylinositol, and tridallylide (mainly soybean oil).
  • the phospholipid used in the metalworking fluid composition of the present invention may have any shape, but a paste is suitable for producing a solvent-squeezing oil in a base oil.
  • Phospholipids are generally available on the market, and commercially available products can be used in the present invention. Examples of such commercially available products include trade name J lecithin CL (manufactured by Ajinomoto Co., Inc.) and lecithin DX (manufactured by Nisshin Oil Co., Ltd.).
  • the mass ratio of the phospholipid is preferably 0.1 to 40% by mass, more preferably 0.2 to 35% by mass, and most preferably, relative to the entire composition. Or 0.5 to 30% by mass. From this range, it is difficult to obtain the expected lubricating performance when the amount of the component is small.
  • the metalworking fluid composition of the present invention includes, as needed, general-purpose components of the metalworking fluid composition, load-bearing additives, anticorrosives, metal deactivators, antioxidants, and the like. Please add it separately.
  • the metalworking fluid composition of the present invention can be easily produced by blending a predetermined amount of phospholipid and other optional components into the base oil.
  • the following method is preferred as a form in which a trace amount of the metal processing oil agent composition is supplied.
  • a method of supplying water droplets whose surface is covered with a metalworking fluid composition with a compressed fluid for example, air.
  • FIG. 1 shows the schematic structure of an example of a supply device.
  • a mist with a fine particle force with an oil film formed on the surface of a water droplet is formed.
  • an oil film can be efficiently formed on the water droplets by sucking oil on the side closer to the air inlet and sucking water on the side closer to the outlet.
  • Examples of a method for processing a metal material while supplying the metal working fluid composition of the present invention include cutting, grinding, shearing, end milling, rolling, pressing, plastic molding. Etc.
  • Examples of metal materials include pig iron, steel, and stainless steel.
  • the amount of the metalworking fluid composition of the present invention used is 0.5 to 20 mL per hour per nozzle, preferably 1 to: Economical with a very small amount of LOmL and good environmental impact. It is also advantageous.
  • the amount of water used per nozzle is 500 to 2000 mL per hour, preferably ⁇ 800 to 1500 mL, for example, about 1OOOmL.
  • the water used may be tap water or industrial water.
  • the air supply amount is about 25 to 250 L per minute, preferably 50 to about LOOL.
  • the oil processing composition for metal processing of the present invention which has a low environmental load, in a very small amount.
  • problems in conventional processing using water-soluble cutting fluids that is, degradation of water-soluble cutting fluid dilutions, liquid degradation such as separation due to increased hardness, etc., resulting in decreased processing performance,
  • the environmental load problem of the waste liquid of the water-soluble cutting fluid diluent can be reduced or solved.
  • a metalworking oil composition having a formulation shown in Table 1 was prepared, and a cutting test was performed while supplying this composition under the conditions shown in Table 1, and the machinability was evaluated.
  • Examples 1-3 and Comparative Examples 1-2 Supplied water droplets whose surface was covered with an oil film with air.
  • Comparative Example 3 a commercially available emulsion type cutting fluid CilS W1 type 2 No. 2 emulsion type cutting fluid (5 mass%) was supplied at a discharge pressure of 1 kg / cm 2 and a supply amount of 6 LZmin.
  • Machinability was evaluated by turning carbon steel (S45C).
  • the cutting resistance (N) is perpendicular to the feed direction (tool pressing force), and the lower one than the lubricant in Comparative Example 1 is accepted.
  • Table 1 shows the formulation of the examples and comparative examples and the evaluation test results. From the results in Table 1, it can be seen that the metalworking fluid composition of Example 12 of the present invention has low cutting resistance and excellent lubricity.
  • FIG. 1 Water droplets whose surface is covered with an oil film that can be used in the method of the present invention. It is the schematic which shows an example of the apparatus supplied with a key.

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Abstract

　天然油脂、その誘導体及び合成エステル油からなる群から選ばれる基油及びリン脂質を含む、極微量油剤供給型の金属加工法に用いる金属加工油剤組成物、これを使用した金属加工方法及び金属加工品。本発明の金属加工油剤組成物は、潤滑性に優れ、鋳鉄、スチール、ステンレス等の金属材料を、極微量油剤供給型の金属加工法により加工するのに適している。

Description

明 細 書
金属加工用油剤組成物、金属加工方法及び金属加工品
技術分野
[0001] 本発明は、金属加工用油組成物に関し、さらに詳細には、極微量油剤供給型の金 属加工法に用いる油剤であって、切削加工、研削加工、転造加工、プレス加工、塑 性加工等の金属加工に広く適用できる金属加工用油組成物に関するものである。本 発明はさらに、その金属加工用油剤糸且成物を用いた金属加工方法、及び該金属加 ェ方法により得られた金属加工品に関するものである。
背景技術
[0002] 環境に優 、金属加工処理方法として、近年、切削加工、研削加工等のドライ化の 研究が進められている。金属加工をドライ化した場合、加工点を冷却する必要があり 、例えば、圧縮した冷却空気等を噴射して加工点を冷却している。しかし、完全ドライ 加工では、工具 被削材間の潤滑が不足するため、極微量の潤滑油が供給されて いる。加工方法としては、非鉄金属の加工方法 (例えば、特許文献 1参照）、従来公 知の金属加工油剤組成物（例えば、特許文献 2, 3参照）などがある。しかしこのような 金属加工油としては、生産性の向上や省エネルギーの観点から、常に、加工性を更 に向上させ、工具寿命の延長、給油量の低減ができる新たな加工油が要望されてい る。また、ホスファチジルコリン系を添カ卩した金属加工液も知られている（特許文献 4 参照)。
[0003] 特許文献 1 :特開 2001— 239437
特許文献 2：特開 2000 - 256688
特許文献 3：特開 2004 - 300317
特許文献 4：特開平 9 - 57537
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] 本発明の目的は、潤滑性に優れ、铸鉄、スチール、ステンレス等の金属材料を、極 微量油剤供給型の金属加工法により加工するのに適した金属加工油剤組成物、金 属加工方法及び金属加工品を提供することである。
課題を解決するための手段
[0005] 本発明者らは上記目的を達成するために鋭意研究の結果、天然油脂及びエステ ル油からなる群力 選ばれる基油及びリン脂質を含む金属加工油剤組成物が潤滑 性に優れ、铸鉄、スチール、ステンレス等の金属材料の極微量油剤供給型の金属加 ェに適しているとの知見を得、本発明を完成させた。
[0006] 本発明は以下に示す金属加工油剤組成物、金属加工方法及び金属加工品を提 供するものである。
1.天然油脂、その誘導体及び合成エステル油からなる群から選ばれる基油及びリン 脂質を含む、極微量油剤供給型の金属加工法に用いる金属加工油剤組成物。
2. リン脂質が、卵黄レシチン及び大豆レシチン等力 なる群力 選ばれる少なくとも 1種を含む上記 1記載の金属加工油剤組成物。
3. リン脂質力 ホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールァミン及びホスファ チジルイノシトールの混合物を含有する上記 1又は 2記載の金属加工油剤組成物。
4.前記リン脂質の配合量が 0. 1〜40質量％である上記 1〜3のいずれか 1項記載の 金属加工油剤組成物。
5.極微量油剤供給型の金属加工法が、表面が油膜で覆われた水滴を圧縮流体に より供給しながら金属材料を加工する方法である、上記 1〜4のいずれか 1項記載の 金属加工用油剤組成物。
6.極微量油剤供給型の金属加工法力 金属加工用油剤をミスト化し圧縮流体にて 供給しながら金属材料を加工する方法である、上記 1〜4の 、ずれか 1項記載の金 属加工用油剤組成物。
7.上記 1〜6のいずれか 1項記載の金属加工用油剤組成物を使用して金属材料を 加工する、極微量油剤供給型の金属加工方法。
8.上記 1〜6の 、ずれか 1項記載の金属加工用油剤組成物で覆われた水滴を圧縮 流体により供給しながら金属材料を加工する、上記 7記載の金属加工方法。
9.上記 1〜6のいずれか 1項記載の金属加工用油剤組成物をミスト化し圧縮流体に て供給しながら金属材料を加工する、上記 7記載の金属加工方法。 10.上記 7〜9のいずれか 1項記載の金属加工方法により得られた金属加工品。 発明の効果
[0007] 本発明の金属加工用油剤組成物、金属加工方法は、金属材料の切削加工、研削 加工、転造加工、プレス力卩ェ、塑性カ卩ェ等を効率的に行うことができる。また、油剤 使用量も極微量であるため、経済的であり、環境に対する負荷の少ない加工を実現 することができる。本発明の金属加工方法により得られた金属加工品は加工精度等 が良好である。
発明を実施するための最良の形態
[0008] 以下本発明について詳細に説明する。
本発明は、極微量油剤供給型の金属加工法に用いる金属加工油剤組成物であつ て、天然油脂及びエステル油からなる群力 選ばれる基油及びリン脂質を含むことを 特徴とする。
[0009] 本発明の金属加工油剤組成物に用いる基油は、天然油脂、その誘導体及び合成 エステル油からなる群力も選ばれる。天然油脂としては、菜種油、大豆油、蓖麻子油 、パーム油、ラードなどが挙げられる。また、天然油脂誘導体としては水添菜種油、水 添大豆油、水添蓖麻子油、水添パーム油、水添ラードなどの水素添加物、及びアル キレンォキシドを付加した蓖麻子油などが挙げられる。合成エステル油としては、ポリ オールエステルに代表されるエステル系合成油が挙げられる。本発明の基油には、 ナフテン系及びパラフィン系の鉱物油、ポリ a -ォレフイン、ポリブテンに代表される合 成炭化水素油、アルキルジフエ-ルエーテル、ポリプロピレングリコールに代表される エーテル系合成油、シリコン油、フッ素化油などを含有させることもできる。しかし、本 発明の基油の主成分は天然油脂、その誘導体及び合成エステル油からなる群から 選ばれるものであり、これらが、基油全体の 70質量％以上、好ましくは 80質量％以 上、さらに好ましくは 90質量％以上を占めることが望ましい。潤滑性、新生面への吸 着性の点から、エステル油が最も好ましい。エステル油は分子内に極性基を持って おり、金属表面に潤滑性の良好な吸着膜を造る。
[0010] 本発明の金属加工油剤組成物に使用されるリン脂質としては、卵黄レシチン、大豆 レシチン等が挙げられる。卵黄レシチン、大豆レシチン等は、精製度の高い粉状のも のと、精製度の低い液状のものが市販されており、一般的にレシチンと呼ばれている ものは、ペースト状のものを指す。このレシチンは、ホスファチジルコリン、ホスファチ ジルエタノールァミン、ホスファチジルイノシトールなどの各種リン脂質分子種とトリダリ セリド（主に大豆油）との混合物である。
[0011] 本発明の金属加工油剤組成物に使用するリン脂質は、どの様な形状のものでも良 いが、ペースト状のものが基油に溶力しゃすぐ油剤の製造に適している。リン脂質 は市場で一般に入手することができ、本発明では市販品を使用することができる。そ のような市販品の例として、商品名 Jレシチン CL (味の素株式会社製）、レシチン DX( 日清製油株式会社製)等がある。
[0012] 本発明の金属加工油剤組成物において、リン脂質の質量比率は、組成物全体に 対して、好ましくは 0. 1〜40質量％、さらに好ましくは 0. 2〜35質量％、もっとも好ま しくは 0. 5〜30質量％である。この範囲より、成分の量が少ないと期待する潤滑性能 を得ることが困難になる。
[0013] 本発明の金属加工油剤組成物には、必要に応じて、金属加工油剤組成物の汎用 成分である、耐荷重添加剤、防鲭防食剤、金属不活性化剤、酸化防止剤等、別途添 カロしてちょい。
これらの添加量は、組成物全体の質量に対して 10質量％以下が好ましい。
[0014] 本発明の金属加工油剤組成物は、基油に、リン脂質、及び他の任意成分を所定量 配合することにより容易に製造できる。
[0015] 本発明の方法を実施するための極微量油剤供給型の金属加工方法において、金 属加工油剤組成物を極微量供給する形態としては、次に挙げる方法が好ま 、。
(1)表面が金属加工油剤組成物に覆われた水滴を圧縮流体 (例えばエアー）にて供 給する方法。
(2)水と金属加工油剤組成物の混合ミストを圧縮流体 (例えばエアー）にて供給する 方法。
(3)水と金属加工油剤組成物をおのおの別系統にてミストイ匕し、圧縮流体 (例えばェ ァー）にて同一箇所に供給する方法。
(4)金属加工油剤組成物をミスト化し圧縮流体 (例えばエアー）にて供給する方法。 (1)の方法が最も好ましい。以下、本発明の方法を（1)についてさらに詳細に説明 するが、本発明がこの方法に限定されるものではない。（1)の方法を実施するための 供給装置としては、例えば特開 2001— 239437に開示されているものがある。供給 装置の一例の概略的な構造を図 1に示す。このような装置で、通常のスプレーと同様 の原理を用いて、水滴の表面に油膜を形成した微粒子力もなるミストとする。この時、 エアーの吸入口側に近い側で油を吸込み、吐出口側に近い側で水を吸込むことに より、水滴上に効率良く油膜を付けることができる。
[0016] 本発明の金属加工油剤組成物を供給しながら金属材料を加工する方法の例として は、切削加工、研削加工、せん断加工、エンドミル加工、転造加工、プレス加工、塑 性カ卩ェ等が挙げられる。また金属材料の例としては、铸鉄、スチール、ステンレス等 が挙げられる。
[0017] 本発明の金属加工油剤組成物の使用量はノズル 1本につき、 1時間当り 0. 5〜20 mL、好ましくは 1〜： LOmL程度の極微量で良ぐ環境負荷も少なぐ経済的にも有利 である。水の使用量はノズル 1本につき、 1時間当り 500〜2000mL、好まし <は 800 〜1500mL、例えば、 lOOOmL程度である。使用する水は水道水や、工業用水で良 い。エアーの供給量は、 1分間に 25〜250L程度、好ましくは 50〜： LOOL程度が適 当である。
[0018] さらに本発明の加工方法では、環境負荷の少ない本発明の金属加工用油剤組成 物を極少量使い切りで使用することが望ましい。こうすること〖こより、水溶性切削油剤 を使用した従来の加工における問題、すなわち、水溶性切削油剤希釈液の腐敗、硬 度上昇等による分離等の液劣化、これに起因した加工性能の低下、水溶性切削油 剤希釈液の廃液の環境負荷問題等も軽減ないし解決することができる。
[0019] 以下、実施例によって本発明をさらに詳述するが、下記の実施例は本発明を制限す るものでなぐ本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することは全て本発明の 技術範囲に包含される。
実施例
[0020] 表 1に示す処方の金属加工用油剤組成物を調製し、これを表 1に示す条件で供給 しながら切削試験を行い、その切削性を評価した。実施例 1〜3および比較例 1〜2 は、表面が油膜で覆われた水滴をエアーで供給した。比較例 3では、市販のエマル シヨン型切削油剤 CilS W1種 2号エマルシヨン型切削油剤）（5質量％)を吐出圧 1 kg/cm2,供給量 6LZminで供給した。
[0021] 切 g 籠
炭素鋼 (S45C)の旋削加工により切削性の評価を行った。切削抵抗 (N)は、送り 方向に直角（工具押し付け力）とし、比較例 1の潤滑剤よりも低いものを合格とする。
[0022] 切 牛
工具:超硬 6枚刃，ねじれ角 45度，すくい角 14度，先端 1R)
被肖 'J材： SKD11 (HRC53) (30 X 150 X 200mm)
切削速度： 300mZmin
送り： 0. lmm/刃
半径切り込み： 0. 5mm
軸方向切り込み： 10mm
[0023] 表 1に、実施例及び比較例の配合処方と評価試験結果を示す。表 1の結果から、 本発明の実施例 1 2の金属加工油剤組成物は、切削抵抗が低く潤滑性に優れるこ とがわかる。
[0024] [表 1]
Figure imgf000007_0001
[0025] *1:リン脂貧：味の素品名 Jレシチン CL
*2:菜種油：酸価 0. 08 (mgKOH/g)
図面の簡単な説明
[0026] [図 1]本発明の方法において使用することができる、表面が油膜で覆われた水滴をェ ァ一により供給する装置の一例を示す概略図である。

Claims

請求の範囲
[1] 天然油脂、その誘導体及び合成エステル油からなる群から選ばれる基油及びリン 脂質を含む、極微量油剤供給型の金属加工法に用いる金属加工油剤組成物。
[2] リン脂質が、卵黄レシチン及び大豆レシチン等力もなる群力も選ばれる少なくとも 1 種を含む請求項 1記載の金属加工油剤組成物。
[3] リン脂質が、ホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールァミン及びホスファチジ ルイノシトールの混合物を含有する請求項 1又は 2記載の金属加工油剤組成物。
[4] 前記リン脂質の配合量が 0. 1〜40質量％でぁる請求項1〜3のぃずれか1項記載 の金属加工油剤組成物。
[5] 極微量油剤供給型の金属加工法が、表面が油膜で覆われた水滴を圧縮流体によ り供給しながら金属材料を加工する方法である、請求項 1〜4の 、ずれか 1項記載の 金属加工用油剤組成物。
[6] 極微量油剤供給型の金属加工法が、金属加工用油剤をミストイ匕し圧縮流体にて供 給しながら金属材料をカ卩ェする方法である、請求項 1〜4の 、ずれか 1項記載の金 属加工用油剤組成物。
[7] 請求項 1〜6の 、ずれか 1項記載の金属加工用油剤組成物を使用して金属材料を 加工する、極微量油剤供給型の金属加工方法。
[8] 請求項 1〜6の！、ずれか 1項記載の金属加工用油剤組成物で覆われた水滴を圧縮 流体により供給しながら金属材料を加工する、請求項 7記載の金属加工方法。
[9] 請求項 1〜6のいずれか 1項記載の金属加工用油剤組成物をミストイ匕し圧縮流体に て供給しながら金属材料を加工する、請求項 7記載の金属加工方法。
[10] 請求項 7〜9のいずれか 1項記載の金属加工方法により得られた金属加工品。
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