JP5890152B2 - 水溶性金属加工油剤、金属加工液、及び金属加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属を切削又は研削する金属加工に用いられる水溶性金属加工油剤、金属加工液、及び金属加工方法に関する。

切削加工や研削加工などの金属加工分野では、加工効率の向上、被加工材と被加工材を加工する工具との摩擦抑制、工具の寿命延長効果、切り屑の除去などを目的として金属加工油剤が使用される。金属加工油剤には、鉱物油、動植物油、合成油などの油分を主成分したものと、油分に界面活性を持つ化合物を配合して水溶性を付与したものとが含まれる。資源の有効活用や火災の防止などの理由から、近年では、水溶性を付与したもの（水溶性金属加工油剤という）が用いられるようになってきている。

水溶性金属加工油剤に求められる消泡性や耐腐敗性能を満足し、加工効率を向上させる目的で、例えば、リシノール酸重合物のアミン塩などを配合することが提案されている（特許文献１参照）。また、加工効率を高める目的で、金属加工油剤に、従来、塩素化パラフィンが配合されることがあったが、人体に有害なダイオキシンが発生する恐れが指摘され、近年では、塩素化パラフィンに代わって硫黄やリンなどの化合物を配合することが提案されている（特許文献２参照）。また、さらなる加工性能の向上を期待して、金属加工油剤にリシノール酸縮合脂肪酸、エステル化合物、及びアミンなどの化合物を配合することが提案されている（特許文献３参照）。

しかし、特許文献１、３のように、リシノール酸重合物のアミン塩と鉱物油を配合して得られる金属加工油剤であっても、チタン合金、ニッケル合金、コバルト合金などのように、加工困難性が高い難加工材を切削加工する場合には、加工の際に発生する加工熱が工具に蓄積することによって、工具への負荷が高くなり、工具の寿命が短くなるなどの問題があった。
また、生産性を高める目的で切削速度を高くした場合には、さらに高い加工熱が発生するため、工具への負荷が一層高まるため、特許文献３のように、リシノール酸縮合脂肪酸とエステル化合物とを組み合わせて使用した場合であっても、十分な加工性能が得られない場合があった。また、特許文献２では、硫黄やリンなどの化合物を配合することから、環境への負担が懸念される。
上述のように、難加工材の加工分野では、効率よく切削加工を行うためには、金属加工油剤のさらなる改良が求められていた。

特開昭５７−１５９８９１号公報 特開昭６０−１４１７９５号公報 特開２０１１−１１１５９３号公報

そこで、本発明は、難加工材に対して、優れた加工性を発揮でき、工具の寿命を延ばすことが可能な水溶性金属加工油剤、金属加工液、及び金属加工方法の提供を目的とする。

本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、水溶性金属加工油剤において、潤滑性に寄与する潤滑成分として、特性温度が特定の条件を満たすエステル化合物と、特定の縮合脂肪酸とを選択することにより、上記課題が解決されることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち本発明は、
［１］下記のＡ成分，Ｂ成分，Ｃ成分及びＤ成分を含む水溶性金属加工油剤であって、
該Ａ成分がＪＩＳ Ｋ２２４２に基づいて測定される特性温度が５７０℃以上を満たすエステル化合物であり、該水溶性金属加工油剤の全量に対して１０質量％以上含まれ、
該Ｂ成分がヒドロキシカルボン酸を脱水縮合させることにより得られる縮合脂肪酸（１）、及び該縮合脂肪酸（１）のアルコール性水酸基と１価のカルボン酸とを脱水縮合させることにより得られる縮合脂肪酸（２）のうち少なくともいずれか１種の縮合脂肪酸であり、かつＪＩＳ Ｋ２２４２に基づいて測定される特性温度が６５０℃以上を満たし、さらに該水溶性金属加工油剤の全量に対して７．５質量％以上含まれ、
該Ｃ成分がカルボン酸であり、該水溶性金属加工油剤の全量に対して２質量％以上含まれ、
該Ｄ成分が塩基性化合物であり、少なくとも前記Ｂ成分と前記Ｃ成分との和の酸価を中和する中和当量分含まれる
ことを特徴とする水溶性金属加工油剤、
［２］前記溶性金属加工油剤が水で希釈された金属加工液、
［３］前記水溶性金属加工油剤を用いて、金属からなる被加工材を加工する金属加工方法、
［４］前記金属加工液を用いて、金属からなる被加工材を加工する金属加工方法、
に関する。

本発明によれば、難加工材に対して、優れた加工性を発揮でき、工具の寿命を延ばすことが可能な水溶性金属加工油剤、金属加工液、及び金属加工方法を提供することができる。

以下に、本発明を詳細に説明する。
［水溶性金属加工油剤］
本発明の実施形態に係る水溶性金属加工油剤は、下記のＡ成分，Ｂ成分，Ｃ成分及びＤ成分を含む水溶性金属加工油剤であって、該Ａ成分がＪＩＳ Ｋ２２４２に基づいて測定される特性温度が５７０℃以上を満たすエステル化合物であり、該水溶性金属加工油剤の全量に対して１０質量％以上含まれ、該Ｂ成分がヒドロキシカルボン酸を脱水縮合させることにより得られる縮合脂肪酸（１）、及び該縮合脂肪酸（１）のアルコール性水酸基と１価のカルボン酸とを脱水縮合させることにより得られる縮合脂肪酸（２）のうち少なくともいずれか１種の縮合脂肪酸であり、かつＪＩＳ Ｋ２２４２に基づいて測定される特性温度が６５０℃以上を満たし、さらに該水溶性金属加工油剤の全量に対して７．５質量％以上含まれ、該Ｃ成分がカルボン酸であり、該水溶性金属加工油剤の全量に対して２質量％以上含まれ、該Ｄ成分が塩基性化合物であり、少なくとも前記Ｂ成分と前記Ｃ成分との和の酸価を中和する中和当量分含まれる。
なお、本発明の実施形態において、水溶性金属加工油剤とは、金属加工の際、水に希釈して使用する水溶性が付与された切削油剤を意味する。水溶性金属加工油剤と表記した場合には、水に希釈する前の原液組成物を示す。
ＪＩＳ Ｋ２２４２（熱処理油冷却性試験（Ａ法））では、銀棒試験片の冷却過程を、蒸気膜段階、沸騰段階、対流段階と規定している。特性温度とは、蒸気膜段階から沸騰段階に移行する温度である。
具体的に、蒸気膜段階は、加熱された試験片の表面温度が高く、気化した油剤の蒸気層で試験片が覆われた状態である。すなわち、この蒸気膜段階では、油剤は、試験片と液体の状態で直接接触できない。このことは、特性温度以上において、油剤は、液体として作用することができず、潤滑性を付与することも困難であることを意味する。
沸騰段階は、蒸気膜が破断した後、油剤が試験片に接触し、核沸騰が起こる状態である。すなわち、沸騰段階では、油剤が試験片に液体として直接接触できる。このことは、特性温度以下において、油剤は、液体として作用することができ、潤滑性を付与することが可能であることを意味する。

＜Ａ成分＞
Ａ成分は、エステル化合物であって、ＪＩＳ Ｋ２２４２に基づいて測定される特性温度が５７０℃以上である。Ａ成分の特性温度が５７０℃未満であると、潤滑に寄与する油分が気化し易く、十分な摩耗低減効果が得られないため、工具の寿命が短くなる。特性温度は、好ましくは、６００℃以上であり、より好ましくは、６５０℃以上である。特性温度の上限に制限はないが、８００℃以下であることが好ましい。
エステル化合物を構成するカルボン酸としては、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、２−エチルヘキサン酸、ペラルゴン酸、イソノナン酸、カプリン酸、ネオデカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、ウンデシレン酸、オレイン酸、エライジン酸、エルカ酸、ネルボン酸、リノール酸、γ−リノレン酸、アラキドン酸、α−リノレン酸、ステアリドン酸、エイコサペンタエン酸、ドコサヘキサエン酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカン二酸、クエン酸などが挙げられる。
また、エステル化合物を構成するアルコールとしては、ペンタエリスリトール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパンなどが挙げられる。
エステル化合物としては、多価アルコールを原料とするポリオールエステルを用いることが好ましく、ペンタエリスリトールとカルボン酸とのエステル化合物であることが好ましい。
また、Ａ成分は、水溶性金属加工油剤の全量に対して１０質量％以上含まれることが好ましく、１５質量％以上含まれることが好ましい。１０質量％以上であれば、工具の寿命を延長する効果が十分に得られる。

＜Ｂ成分＞
また、Ａ成分は、水溶性金属加工油剤の全量に対して１０質量％以上含まれることが好ましく、１５質量％以上含まれることが好ましい。１０質量％以上であれば、工具の寿命を延長する効果が十分に得られる。
Ｂ成分は、ヒドロキシカルボン酸を脱水縮合させることにより得られる縮合脂肪酸（１）、及び縮合脂肪酸（１）のアルコール性水酸基と１価のカルボン酸とを脱水縮合させることにより得られる縮合脂肪酸（２）のうち少なくともいずれか１種の縮合脂肪酸であり、かつＪＩＳ Ｋ２２４２に基づいて測定される特性温度が６５０℃以上である。
Ｂ成分の特性温度が６５０℃未満であると、Ｂ成分が気化し易く、十分な摩耗低減効果が得られないため、工具の寿命が短くなる。上記観点から、Ｂ成分の特性温度は、好ましくは、６７０℃以上であり、より好ましくは、６９０℃以上である。

上述した、ＪＩＳ Ｋ２２４２に基づいて測定される特性温度が６５０℃以上であるＢ成分を製造するにあたって、ヒドロキシカルボン酸の一例としては、リシノール酸が挙げられる。リシノール酸（１２−ヒドロキシオクタデカ−９−エノン酸）を脱水重縮合することにより得られる。リシノール酸を、例えば、不活性雰囲気下２００℃程度に加熱すると脱水重縮合が始まり、重縮合脂肪酸が得られる。
リシノール酸の重縮合度は、反応時間によって調整される。反応時間が長くなれば、酸価及び水酸基価が低下し、重縮合度の高い脂肪酸が得られる。重縮合度の高いものほど高い特性温度の重縮合脂肪酸を得ることができる。

縮合脂肪酸（２）は、ヒドロキシカルボン酸の脱水重縮合体にさらに１価のカルボン酸を加えて脱水重縮合を行うことにより得られる。反応の進行は水酸基価の低下によって確認される。この反応によりさらに高い特性温度の重縮合脂肪酸を得ることができる。
この反応に用いられる１価のカルボン酸としては、飽和カルボン酸でも不飽和カルボン酸でもよいが、炭素数の小さいカルボン酸が未反応物として残留した場合、不快臭や金属腐食の原因となるおそれがあることから炭素数４以上のカルボン酸が好ましい。飽和カルボン酸としては、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、２−エチルヘキサン酸、ペラルゴン酸、イソノナン酸、カプリン酸、ネオデカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸及びリグノセリン酸などが挙げられる。不飽和カルボン酸としては、ウンデシレン酸、オレイン酸、エライジン酸、エルカ酸、ネルボン酸、リノール酸、γ−リノレン酸、アラキドン酸、α−リノレン酸、ステアリドン酸、エイコサペンタエン酸、及びドコサヘキサエン酸などが挙げられる。

Ｂ成分の酸価は、６０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることが好ましく、４０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることがより好ましい。Ｂ成分の酸価が６０ｍｇＫＯＨ／ｇを上回る場合、所定の特性温度が得られず、十分な加工性能が得られない場合がある。
Ｂ成分の水酸基価は、５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることが好ましく、３５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることがより好ましい。Ｂ成分の水酸基価が５０ｍｇＫＯＨ／ｇを上回ると所定の特性温度が得られず、十分な加工性能が得られない場合がある。
また、Ｂ成分は、水溶性金属加工油剤の全量に対して７．５質量％以上含まれることが好ましく、１０質量％以上であることがより好ましい。７．５質量％以上であれば、摩耗低減効果や工具の寿命を延長する効果が十分に得られる。
なお、酸価は、ＪＩＳ Ｋ２５０１に基づいて測定される値であり、水酸基価は、ＪＩＳ Ｋ００７０に基づいて測定される値であり、けん化価は、ＪＩＳ Ｋ２５０３に基づいて測定される値である。

＜Ｃ成分＞
水溶性金属加工油剤には、Ｃ成分として、カルボン酸が含まれることが好ましい。Ｃ成分として使用可能なカルボン酸としては、不飽和カルボン酸、飽和カルボン酸であってよく、直鎖状構造又は環状構造を有していてもよい。総炭素数４〜３０の１価、２価、又は多価カルボン酸であることが好ましい。
Ｃ成分として用いることのできる１価のカルボン酸としては、Ｂ成分を製造する際に用いられた１価のカルボン酸を適用することができる。
また、２価のカルボン酸としては、例えば、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカン二酸などが挙げられる。多価カルボン酸としては、例えば、クエン酸などが挙げられる。
Ｃ成分としてのカルボン酸は、水溶性金属加工油剤の全量に対して２質量％以上含まれ、５質量％以上含まれることが好ましく、８質量％以上含まれることがより好ましい。Ｂ成分の配合量が２質量％未満であると、水溶性金属加工油剤の安定性や希釈した際の安定性が十分に得られない場合がある。

＜Ｄ成分＞
水溶性金属加工油剤は、Ｄ成分として、アミン化合物又はアルカリ金属化合物を含むことが好ましい。Ｄ成分は、水溶性金属加工油剤の安定性の観点から、少なくとも、Ｂ成分とＣ成分との和の酸価を中和する中和当量分含まれることが好ましい。Ｄ成分の配合量の上限は、水溶性金属加工油剤を水で１０体積％に希釈した際のｐＨが１１になる値である。中和当量を下回ると、水溶性金属加工油剤の安定性が低下する。また希釈した液のｐＨが１１を上回ると、金属加工に従事する者の手あれなどが発生する場合がある。
Ｄ成分として用いることのできるアミン化合物としては、第１、第２及び第３アミンのいずれであってもよく、さらにアルカノールアミンであってもよい。
第１アミンの例としては、モノエタノールアミン、モノプロパノールアミン、モノイソプロパノールアミン、２−アミノ−１−ブタノール、２−アミノ−２−メチルプロパノール、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、オクチルアミン、ラウリルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミン、ベンジルアミンなどを挙げることができる。
第２アミンの例としては、ジエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジオクチルアミン、ジラウリルアミン、ジステアリルアミン、ジオレイルアミン、ジベンジルアミン、ジエタノールアミン、ピペラジン、ジイソプロパノールアミン、ステアリルエタノールアミン、デシルエタノールアミン、ヘキシルプロパノールアミン、ベンジルエタノールアミン、フェニルエタノールアミン、及びトリルプロパノールアミンなどを挙げることができる。
第３アミンの例としては、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリシクロヘキシルアミン、トリオクチルアミン、トリラウリルアミン、トリステアリルアミン、トリオレイルアミン、トリベンジルアミン、メチルジシクロヘキシルアミン、ジオレイルエタノールアミン、ジラウリルプロパノールアミン、ジオクチルエタノールアミン、ジブチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジヘキシルプロパノールアミン、ジブチルプロパノールアミン、オレイルジエタノールアミン、ステアリルジプロパノールアミン、ラウリルジエタノールアミン、オクチルジプロパノールアミン、ブチルジエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、シクロヘキシルジエタノールアミン、ベンジルジエタノールアミン、フェニルジエタノールアミン、トリルジプロパノールアミン、キシリルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミンなどを挙げることができる。
これらのアミン化合物は、Ｃ成分であるカルボン酸とアミン塩を構成する。水溶性金属加工油剤にアミン化合物が含まれることにより、水溶性金属加工油剤の安定性が確保でき、水溶性を向上させることができる。乳化安定性、防錆性、耐腐敗性の観点から、アミン化合物として、アルカノールアミン及びアルキルアミンのいずれか一方か、または両方を用いることが好ましい。
なお、塩基価（塩酸法）は、ＪＩＳ Ｋ２５０１に基づいて測定される値である。

＜水＞
水溶性金属加工油剤（原液組成物）には、所定量の水が含まれていてもよい。水の量は、水溶性付与の観点から、水溶性金属加工油剤の全量に対して０〜５０質量％であることが好ましく、より好ましくは、３〜４５質量％、さらに好ましくは、６〜４０質量％である。

＜その他の配合剤＞
水溶性金属加工油剤には、本発明の目的を阻害しない範囲でさらに他の成分を配合することができる。例えば、界面活性剤、潤滑性向上剤、金属不活性化剤、消泡剤、殺菌剤及び酸化防止剤等を配合することができる。
界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、及び両性界面活性剤などが挙げられる。アニオン性界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルファオレフィンスルホン酸塩等がある。カチオン性界面活性剤としては、アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩などの四級アンモニウム塩等がある。非イオン性界面活性剤としては、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などのエーテルや、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、ポリオキシエチレン脂肪酸エステルなどのエステル、脂肪酸アルカノールアミドのようなアミドが挙げられる。両性界面活性剤としては、ベタイン系としてアルキルベタインなどが挙げられる。
潤滑性向上剤としては、有機酸が挙げられる。有機酸としては、例えば、カプリル酸、ペラルゴン酸、イソノナン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ステアリン酸、オレイン酸、安息香酸、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチル安息香酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカン二酸等が挙げられる。
金属不活性化剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール、イミダゾリン、ピリミジン誘導体、及びチアジアゾール等が挙げられる。
酸化防止剤としては、アルキル化ジフェニルアミン、フェニル−α−ナフチルアミン、アルキル化フェニル−α−ナフチルアミン等のアミン系酸化防止剤、２、６−ジ−ｔ−ブチルフェノール、４、４’−メチレンビス（２、６−ジ−ｔ−ブチルフェノール）、イソオクチル−３−（３、５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、ｎ−オクタデシル−３−（３、５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート等のフェノール系酸化防止剤、ジラウリル−３、３’−チオジプロピオネイト等の硫黄系酸化防止剤、ホスファイト等のリン系酸化防止剤、さらにモリブデン系酸化防止剤が挙げられる。
殺菌剤としては、例えば、トリアジン系防腐剤、アルキルベンゾイミダゾール系防腐剤などが挙げられる。
消泡剤としては、メチルシリコーン油、フルオロシリコーン油、ポリアクリレートなどを挙げることができる。

［金属加工液］
本発明における金属加工液は，水溶性金属加工油剤（原液組成物）を水に希釈することにより得られる。ここでの水は、蒸留水、イオン交換水、水道水などのいずれでもよく、特に限定されない。本発明における水溶性金属加工油剤を希釈して用いる濃度としては、３体積％以上２０体積％以下であることが好ましい。より好ましくは５体積％以上であることが好ましく、さらに好ましくは１０体積％以上であることが好ましい。希釈濃度が３体積％を下回ると十分な加工性能が得られないおそれがある。一方、２０体積％を上回ると、希釈液の安定性が損なわれる可能性がある。

［金属加工方法］
本発明に係る金属加工方法は、水溶性金属加工油剤（原液組成物）、または水溶性金属加工油剤が水で希釈された金属加工液を用いて、金属からなる被加工材を加工する金属加工方法である。金属加工の種類としては、切削加工、研削加工、打抜き加工、研磨、絞り加工、抽伸加工、圧延加工等の各種の金属加工分野に好適に利用することができる。本発明の金属加工剤は、潤滑性に優れるため、いわゆる難加工材の加工に適する。
被加工材としての金属には、単一の金属元素からなる純金属と、複数の金属元素或いは金属元素と非金属元素からなる金属様のものを含む。難加工材は、チタン、チタン合金、ニッケル合金、ニオブ合金、タンタル合金、モリブデン合金、タングステン合金、ステンレス鋼、及び高マンガン鋼を含む群から選ばれる少なくとも１種である。
本発明に係る金属加工方法によれば、塩素、硫黄、或いはリンを含有する化合物を配合しなくとも、難加工材をエンドミル加工などの断続切削加工する際に好適に用いることができる。

以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に限定されない。下記に示す評価方法に従って、実施例及び比較例に係る水溶性金属加工油剤の特性を評価した。
［評価方法］
＜原液安定性評価＞
原液安定性は、水で希釈されていない水溶性金属加工油剤（原液組成物）を用いて評価した。得られた実施例及び比較例の水溶性金属加工油剤を２５℃で２４時間静置し、分離の有無を観察した。分離しなかったものを「良」、分離したものを「否」と表す。
＜切削性能評価＞
切削性能は、工具の寿命により評価した。立型マシニングセンターを用いて、以下に示す条件でエンドミル加工を行った。工具寿命は、加工開始から工具の逃げ面摩擦が０．２ｍｍを超過したとき、或いは加工開始から工具の損傷が生じたときのいずれか短い方の期間で表した。水溶性金属加工油剤（原液組成物）を水で希釈して１０体積％の金属加工液を調製し、切削性能の評価では、この金属加工液を使用した。
使用設備 ：立型マシニングセンターＮＶ５０００α１／Ａ４０ 森精機製作所製
被削材 ：Ｔｉ−６ＡＬ−４Ｖ、φ１５０×３０ｍｍ、形状・円板
インサート ：ＸＯＭＸ０９０３０８ＴＲ−ＭＥ０６、Ｆ４０Ｍ（Ｓ３０種）ＳＥＣＯ ＴＯＯＬＳ製
カッター ：Ｈｅｌｉｃａｌ Ｍｉｃｒｏ Ｔｕｒｂｏ Ｒ２１７．６９−２０２０．３−０１６−０９．２ＳＥＣＯ ＴＯＯＬＳ製
ホルダ ：ＨＳＫ６３ＡミーリングチャックＣＴ２０Ａ ＮＴツール製
切削速度 ：８０ｍ／ｍｉｎ、５５ｍ／ｍｉｎ
切り込み ：ａｐ（工具軸方向）：２ｍｍ、ａｅ（工具径方向）：１６ｍｍ
送り ：０．１ｍｍ／ｔｏｏｔｈ
給油方法 ：外部給油、３．７Ｌ／ｍｉｎ
希釈濃度 ：１０体積％（水による希釈）

［Ａ成分］
Ａ成分として用いた各エステル化合物の仕様を下記に示す。
＜エステル１（Ａ１成分）＞
・ペンタエリスリトールテトラオレート
特性温度：７０４℃、動粘度（４０℃）：６５ｍｍ²／ｓ
特性温度は、ＪＩＳ Ｋ２２４２ 熱処理油冷却性試験（Ａ法）により測定された温度である。動粘度は、ＪＩＳ Ｋ２２８３に基づいて測定された値である。
＜エステル２（Ａ２成分）＞
・トリメチロールプロパントリオレート
特性温度：６７９℃、動粘度（４０℃）：４９ｍｍ²／ｓ
＜エステル３（Ａ３成分）＞
・トリメチロールプロパンジイソステアレート
特性温度：６４３℃、動粘度（４０℃）：１０７ｍｍ²／ｓ
＜エステル４（Ａ４成分）＞
・ペンタエリスリトールオクチレート
特性温度：５５８℃、動粘度（４０℃）：３４ｍｍ²／ｓ
＜エステル５（Ａ５成分）＞
・トリメチロールプロパントリエステル（トリメチロールプロパンと炭素数８〜１０のカルボン酸とのエステル）
特性温度：５３４℃、動粘度（４０℃）：１９ｍｍ²／ｓ

［Ｂ成分］
＜縮合脂肪酸１（Ｂ１成分）＞
リシノール酸を窒素気流下、２００℃で加熱脱水縮合し、縮合脂肪酸１を得た。縮合脂肪酸１は、特性温度：７１２℃、酸価：３４ｍｇＫＯＨ／ｇ、水酸基価：２８ｍｇＫＯＨ／ｇ、けん化価：１９８ｍｇＫＯＨ／ｇであった。
酸価は、ＪＩＳ Ｋ２５０１に基づいて測定された値であり、水酸基価は、ＪＩＳ Ｋ００７０に基づいて測定された値であり、けん化価は、ＪＩＳ Ｋ２５０３に基づいて測定された値である。

＜縮合脂肪酸２（Ｂ２成分）＞
リシノール酸を窒素気流下、２００℃で加熱脱水縮合し、縮合脂肪酸２を得た。縮合脂肪酸２は、特性温度：６８０℃、酸価：５３ｍｇＫＯＨ／ｇ、水酸基価：４２ｍｇＫＯＨ／ｇ、けん化価：１９６ｍｇＫＯＨ／ｇであった。

＜縮合脂肪酸３（Ｂ３成分）＞
リシノール酸を窒素気流下２００℃で加熱脱水縮合し、さらにオレイン酸を加え加熱脱水縮合し、縮合脂肪酸３を得た。縮合脂肪酸３は、特性温度：６６６℃、酸価：５５ｍｇＫＯＨ／ｇ、水酸基価：９ｍｇＫＯＨ／ｇ、けん化価：２０１ｍｇＫＯＨ／ｇであった。

＜縮合脂肪酸４（Ｂ４成分）＞
リシノール酸を窒素気流下２００℃で加熱脱水縮合し、さらにオレイン酸を加え加熱脱水縮合し、縮合脂肪酸４を得た。縮合脂肪酸４は、特性温度：６２８℃、酸価：８５ｍｇＫＯＨ／ｇ、水酸基価：１５ｍｇＫＯＨ／ｇ、けん化価：１９５ｍｇＫＯＨ／ｇであった。

［Ｃ成分］
＜カルボン酸１（Ｃ１成分）＞
オレイン酸、酸価：１９８ｍｇＫＯＨ／ｇ
＜カルボン酸２（Ｃ２成分）＞
ネオデカン酸、酸価：３２１ｍｇＫＯＨ／ｇ
＜カルボン酸３（Ｃ３成分）＞
セバシン酸、酸価：５５４ｍｇＫＯＨ／ｇ

［Ｄ成分］
＜アミン１（Ｄ１成分）＞
モノイソプロパノールアミン、塩基価：７４７ｍｇＫＯＨ／ｇ
＜アミン２（Ｄ２成分）＞
メチルジシクロヘキシルアミン、塩基価：２８４ｍｇＫＯＨ／ｇ
塩基価（塩酸法）は、ＪＩＳ Ｋ２５０１に基づいて測定された値である。

［実施例及び比較例］
上述した各成分を第１表に示す配合処方に従って配合することにより、水溶性金属加工油剤を調整した。得られた実施例１〜９、比較例１〜６の水溶性金属加工油剤を上述した評価方法に基づいて評価した。結果を第１表に示す。

［評価結果］
第１表に示すように、本発明の水溶性金属加工油剤は、被削材として難加工材であるＴｉ−６ＡＬ−４Ｖを加工した際、比較例の水溶性金属加工油剤よりも工具寿命を長く維持できることが判る。一方、特性温度が所定の温度未満であるものが配合された水溶性金属加工油剤や特性温度が所定の温度以上であっても所定量配合されていない水溶性金属加工油剤では、原液安定性は、所望の条件を満たすが、工具寿命が所望の条件を満たさないことが判る。また、Ｃ成分、Ｄ成分が所定の配合比率で配合されない場合は、原液安定性を確保できないことが判る。
比較例６の水溶性金属加工油剤は、切削速度が５５ｍ／ｍｉｎの場合には、４７ｍｉｎ程度の工具寿命を有するが、加工速度が８０ｍ／ｍｉｎ（１．５倍程度）に高めると、工具寿命は著しく低下する。
これに対して、低速切削の場合の実施例２，６では、比較例６と同等以上の性能を有するとともに、８０ｍ／ｍｉｎにおいても、所望の工具寿命を満足することができる。このように、エステル化合物をＪＩＳ Ｋ２２４２の特性温度に基づいて選択するとともに、特定の縮合脂肪酸とを選択することにより、難加工材を従来よりも高速の断続切削する金属加工において、大幅な工具寿命延長が図れることが判った。

Claims (12)

1. 下記のＡ成分，Ｂ成分，Ｃ成分及びＤ成分を含む水溶性金属加工油剤であって、
   該Ａ成分がペンタエリスリトール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパンからなる群より選択されるポリオールと、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、オレイン酸、エライジン酸、エルカ酸、ネルボン酸、リノール酸、γ−リノレン酸、アラキドン酸、α−リノレン酸、ステアリドン酸、エイコサペンタエン酸、及びドコサヘキサエン酸からなる群より選択されるカルボン酸とのポリオールエステルであり、かつＪＩＳ Ｋ２２４２に基づいて測定される特性温度が５７０℃以上を満たし、該水溶性金属加工油剤の全量に対して１０質量％以上含まれ、
   該Ｂ成分がヒドロキシカルボン酸を脱水縮合させることにより得られる縮合脂肪酸（１）、及び該縮合脂肪酸（１）のアルコール性水酸基と１価のカルボン酸とを脱水縮合させることにより得られる縮合脂肪酸（２）のうち少なくともいずれか１種の酸価が４０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下の縮合脂肪酸であり、かつＪＩＳ Ｋ２２４２に基づいて測定される特性温度が６５０℃以上を満たし、さらに該水溶性金属加工油剤の全量に対して７．５質量％以上含まれ、
   該Ｃ成分がカルボン酸であり、該水溶性金属加工油剤の全量に対して２質量％以上含まれ、
   該Ｄ成分が塩基性化合物であり、少なくとも前記Ｂ成分と前記Ｃ成分との和の酸価を中和する中和当量分含まれる
   ことを特徴とする水溶性金属加工油剤。
2. 前記Ａ成分の前記特性温度が６５０℃以上を満たす請求項１に記載の水溶性金属加工油剤。
3. 前記ポリオールエステルがペンタエリスリトールとミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、オレイン酸、エライジン酸、エルカ酸、ネルボン酸、リノール酸、γ−リノレン酸、アラキドン酸、α−リノレン酸、ステアリドン酸、エイコサペンタエン酸、及びドコサヘキサエン酸からなる群より選択されるカルボン酸とのポリオールエステルである請求項１又は２に記載の水溶性金属加工油剤。
4. 前記Ｂ成分の酸価が４０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、及び水酸基価が５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である請求項１〜３のいずれかに記載の水溶性金属加工油剤。
5. 前記Ｄ成分がアミン化合物又はアルカリ金属化合物である請求項１〜４のいずれかに記載の水溶性金属加工油剤。
6. 前記アミン化合物がアルカノールアミン及びアルキルアミンの少なくともいずれか一方である請求項５に記載の水溶性金属加工油剤。
7. さらに、水を含む請求項１〜６のいずれかに記載の水溶性金属加工油剤。
8. 前記請求項１〜７のいずれかに記載の水溶性金属加工油剤が水で希釈された金属加工液。
9. 前記請求項１〜７のいずれかに記載の水溶性金属加工油剤を用いて、金属からなる被加工材を加工する金属加工方法。
10. 前記請求項８に記載の金属加工液を用いて、金属からなる被加工材を加工する金属加工方法。
11. 前記被加工材が、チタン、チタン合金、ニッケル合金、ニオブ合金、タンタル合金、モリブデン合金、タングステン合金、ステンレス鋼、及び高マンガン鋼難加工材を含む群から選ばれる少なくとも１種である請求項９又は１０に記載の金属加工方法。
12. 金属加工方法が、断続切削である請求項９〜１１のいずれかに記載の金属加工方法。