JPS61166893A - 水溶性切削油組成物 - 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】 （ｍｕ！上の利用分野〕 油剤ＩＣ関し、更１ｃ１１’Ｌ＜は、切削補助性および
安定性に優れた水溶性切削油組成物に関するものである
。

〔従来の技術およびその問題点〕

金属材料、セラミック材料等の切削加工を行なう場合、
従来より、切削油剤が用いられている。

この切削油剤は、材料の切削、切断、セン孔などの加工
ｔ−施す時に、加工材料と切削工具との間の摩擦を減少
させ９発生する多量の摩擦熱ｆ：除去することを主目的
として使用され、更に、この切削油剤には、切削工具の
寿命の延長、被削材の切削加工後の表面仕上度を良好と
すること等の諸性能を具備することが要求されている。

この切削油剤には２石油系潤滑剤に脂肪油あるいはイオ
ウ華、硫化脂肪油等を混合して得られ。

水に希釈せずに使用する不水溶性切削油剤と、油。

セッケン（乳化剤）および高級アルコール（配合剤）な
どから成り、水に希釈して使用し、水と混合したときに
乳化液をつくる水溶性切削油剤とがあり、従来より１種
々の不水溶性または水溶性の切削油剤が開発され、その
使用に供されてきた。

従来より、水溶性切削油剤は１通常、この基油を１５〜
１２０倍位の水で希釈し、使用されているか、該切削油
剤を用いた場合、特に比較的硬度の扁い被削材の切断に
用いる場合、高荷重を加えて切削加工を行なわなければ
々らなかった。而るに、高い荷重を付与しながら切削加
工を行なうと、確かに短時間だ多数の被削材ｔ−Ｗ断す
ることができるが、砥石等の切削工具が破損し易くなる
。

従って、比較的に低荷重で切削作業を行なうと。

切削時間が長くなり作業性が悪くなるというのが実情で
あつ九。

そこで１本発明者等は、これら従来の問題点を解決すべ
く鋭意研究し、各種の系統的実験を行なった結果１本発
明ｔａすに至ったものである。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、切削補助性に優れかつ安定性に優れた
水溶性切削油組成物を提供するにある。

本発明の他の目的は、被削材の切削加工をより低荷重で
またけ短時間に行々ｊことを実現するにある。

〔発明の構成〕

本発明の水溶性切削油組成物は、水溶性切削油と含水珪
酸マグネシウム質粘土鉱物と水とから成る水溶性切削油
組成物であり、該含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物の含
有量は水溶性切削油組成物の２〜３重量％であること全
特徴とするものである（以下２本第１発明とする）。

次に１本発明の水溶性切削油組成物は、水溶性切削油と
含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物と炭化珪素と水とを主
成分として成ることを特徴とするものである（以下１本
第２発明とする）。

以下１本発明の構成をよシ詳細に説明する。

本第１発明において用いる水溶性切削油は。

水圧希釈して使用するタイプの切削油であシ、界面活性
剤を主成分とするソリュープル型水溶性切削油、無機塩
類を主成分とし、界面活性剤、極圧添加剤等を添加した
ソリューション型水溶性切削泊がある。

次に含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物（以下。

該粘土鉱物という）は、含水珪酸マグネシウムを主成分
とし、その表面に反応性に富む水酸基を有する粘土鉱物
である。また、該粘土鉱物は、直径が０．００５〜０．
６μｍ程の繊維からなシ、該繊維圧平行に約１０〜６ズ
或いは６×６Ａ程度の長方形の断面を持つ細孔（チャン
ネル）が存在するもので、水の中で分散して沈降しにく
い性質を有する。

尚、該粘土鉱物は、マグネシウムの一部が、アルミニウ
ム、鉄、ナトリウム、ニッケル等に置換されている場合
もある。

具体的には、含水マグネシウムシリケートヲ主成分とす
るセピオライト（５ｅｐｉｏｌｉｔｅ　）、シロタイル
（Ｘｙｌｏｔｉｌｅ　）　＋　　ラフリナイト（Ｌｏｕ
ｇｈｌｉｎｉｔｅ）。

ファルコンドアイト（Ｆａｌｃｏｎｄｏｉｔｅ　Ｌ含水
−ｒグネシウムアルミニウムシリケートヲ主成分とする
パリゴルスカイト（Ｐａｌｙｇｏｒｓｋｉｔｅ　）等か
あり、コレらの一種またけ二種以上の混合物を用いる。

マタ１通称で、マウンテンレザー（Ｍｏｕｎｔａｉｎｃ
ｏｒｋ　）、マウンテンレザー（Ｍｏｕｎｔａｉｎ　ｗ
ｏｏｄ　）　、マウンテンレザー（Ｍｏｕｎｔａｉｎ　
１ｅａｔｈｅｒ　Ｌ　　海泡石（Ｍｅｅｒｓ−ｃｈａｕ
ｍ　）、アタパルジャイト（Ａｔｔａｐｕｌｇｉｔｅ　
）等と呼ばれる鉱物は、これに当る。

該粘土鉱物は、粉末状９粒状或いは板状の何れの形で用
いてもよいが、該粘土鉱物の有する孔が残留する程度に
粉砕したものがよく、長さが１０μｍ以下で、アスペク
ト比（繊維長／繊維径）が１００以下の範囲内にある微
結晶の集合体であることか好ましい。この際の粉砕は、
ミキサー。

ボールミル、振動ミル、ビンミル、叩解機などを用い、
湿式粉砕または乾式粉砕により行なう。

本第１発明の水溶性切削油組成物は、上述の水溶性切削
油と該粘土鉱物と水とから成るものである。

ここで、該粘土鉱物の含有量は、水溶性切削油組成物の
１，８〜３重量幅である。これは、該含有量が１．８重
量％未満の場合には１分散はするものの切削補助性に優
れた組成物とし難いからである。また、該含有量が３電
量％を越える場合には。

得られる組成物の粘性が増大して、ポンプで汲み上げる
ことが短しい等の不具合を生ずるからである。

また１本第１発明の水溶性切削油組成物は。

該組成物の優れた性能を措なわない程度に他の添加剤を
適宜添削することができる。具体的には。

切削時の摩擦局部の焼付の抑制および切削性の向上を更
に図る極圧添ガロ剤として、二硫化炭素、消石灰、二硫
化モリブデン、二硫化タングステン。

グラファイト、タルク、雲母１坪砂、硫黄、窒化１４ｆ
Ｉ素、硼酸カルシウム、酸化チタン、！！化亜鉛。

酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ソーダ。

イソプロピルアシド、７オスフエート金Ｘ塩、　環化パ
ラフィン等が、＃化防止剤として芳香族アミン類、メル
カプトベンゾチアゾール、ベンゾトリアゾール、ヒンダ
ードフェノール、有機イオウ化合物等が、酸化防止助剤
としてシリコーン油等が。

さび止め剤としてスルホン酸類のアルカリ塩、リン増の
アルカリ壇、酸化ワックスのアルカリ塩。

カルボン酸のアルカリ塩、多価アルコールエステル、ア
ミン誘導体等が、腐食防止剤としてイミダシリン、イン
ダゾール、ベンゾトリアゾールおよびそれらの誘導体等
が、油性剤として高級脂肪酸およびそのエステル、高級
アルコール、動植物油等が、更には、増粘剤、清浄分散
剤、乳化剤、流動点降下剤等がある。

本第１発明の水溶性切削油組成物の代表的な調整方法を
示すと以下の様である。

先ず、所望の形状・大きさとした該粘土鉱物と水とを十
分に混合・分散し、該粘土鉱物水性分散液を得る。該混
合に際しては、ナシ目ナルミキサー、ボールミル、サン
ドグラインダー、ヘンシェルミキサー、ディスパーミル
等ヲ用いる。

次に、前述した水溶性切削油に、予め用意した該粘土鉱
物水性分散液と必要に応じて水とを厘え、混合・分散す
る。気に、必要により適宜極圧剤、酸化防止剤、酸化防
止助剤、さび止め剤、油性剤、腐食防止剤、清浄分散剤
等の添加剤ｔ−加え。

上記と同様の方法により混合・分散する。尚、これらの
添加剤は、予め水溶性切削油中に含んでいてもよく、ま
た、該粘土鉱物水性分散剤の混合と同時に添加してもよ
い。これにより１本第１発明の水溶性切削油組成物を得
る。

本第２発明の水溶性切削油組成物において用いる水溶性
切削油および含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物は２本第
１発明の詳細な構成で説明した水溶性切削油および含水
珪酸マグネシウム質粘土鉱物（該粘土鉱物）を用いる。

次に、炭化珪素は１例えば、ケイ石とピッチコークスま
たは石油コークスとを原料とし、ノコギリクズおよび食
塩を添加して電気炉中で１８００°Ｃ〜１９００°Ｃに
加熱し反応させて得たものを破砕。

粉砕、水洗い等をした炭化珪素など１通常使用される一
般的な炭化珪素を用いる。なお、該炭化珪素の大きさは
、１０μｍ以下であることが好ましい。該大きさが１０
μｍより大きい場合には、該炭化珪素が沈降し易くなる
からである。

本第２発明の水溶性切削油組成物は、上述の水溶性切削
油と該粘土鉱物と炭化珪素と水とから成るものである。

ここで、該粘土鉱物の含有量は、水溶性切削油組成物の
０．９〜３重量％であることが好ましい。

これは、該含有量が０．９重量％未膚の場合には。

分散はするものの切削補助性に優れた組成物とし難いか
らである。また、該含有量が３重量％を越える場合には
、得られる組成物の粘性が増大して。

ポンプで汲み上げることが難しい等の不具合を生ずるか
らである。

また、炭化珪素の含有量は、水溶性切削剤組成物の０．
４〜１０重量％であることが好ましい。

これは、該含有ｍが０．４重量部未満の場合には。

十分な切削補助効果を奏することができないからである
。また、該含有量が１０重量％を越える場合には、砥石
等の切削工具の曙耗が著しくなるためである。

また９本第２発明の水溶性切削油組成物は。

該組成物の優れた性能を損なわない程度に他の添加剤を
適宜添加することができる。具体的には。

本第１発明で述べた極圧剤、ｌ！ｌＩ化防止剤、酸化防
止助剤、ざび止め剤、腐食防止剤、油性剤、増粘剤、清
浄分散剤、１４Ｊ化剤、流動点降下剤等がある。

次に９本第２発明の水溶性切削油組成物の代表的な調整
方法を示すと以下の様である。

先ず、所望の形状・大きさとした該粘土鉱物および炭化
珪素と水とを十分に混合・分散し、該粘土鉱物分散水溶
液を得る。該混合に際しては。

ナショナルミキサー、ボールミキサー、サンドグライン
ダー、ヘンシェルミキサー、ディスパーミル等を用いる
。

次に、前述した水溶性切削油に、予め用意した該粘土鉱
物水性分散液と必要に応じて水とを加え、混合・分散す
る。更に、必要によシ適宜極圧剤、＃化防止剤、ｒｓ化
防止助剤、さび止め剤、油性剤、腐食防止剤、清浄分散
剤等の添加剤を加え。

上記と同様の方法により混合・分散する。尚、これらの
添加剤は、予め水溶性切削油中に含んでいてもよく、４
！た。該粘土鉱物水性分散剤の混合と同時ＫｇｊｌＯし
てもよい。これにより２本第２発明の水溶性切削油組成
物を得る。

本発明の水溶性切削油組成物は、切削油剤としてはもと
より、研削油剤としても用いる。

〔発明の作用および効果〕　・ 本第１発明の水溶性切削油組成物は、切削補助性に優れ
かつ安定性に擾れた切削油組成物である。

また９本水溶性切削油組戊物を用いることにより、被削
材の切削加、工をより低荷重でまたけ短時間で行なうこ
とができる。

本第２発明の水溶性切削？１ｔｌｌ＋組成物は、上述の
本第１発明の水溶性切削油組成物の効果を奏する上に、
史に、炭化珪素と該粘土鉱物を共存式せるＣとにより、
被削材の切削加工金より一層低荷重でまたは短時間で行
なうことができる。

この様に２本発明の水溶性切削油組成物がかかる効果全
発揮するメカニズムについては、未だ必ずしも明らかで
はないが１次の様に考えられる。

即ち１本発明の水溶性切削油組成物に含有する該粘土鉱
物は、水によく分散する性質含有しているため、水溶性
の切削油剤とよく混合し、かつ均一な水溶性切削油組成
物となり、更には、該粘土鉱物の有する沈降を防止する
性質より、安定な組成物とすることができる。

また、この切削油組成物を被削材の切削加工に供した場
合には、適度な硬度′ｆＩ：有する該粘土鉱物を含有す
る該組成物が切削工具と被削材との間に介在して摩耗を
減じ、Ｗ１擦熱を除去するとともに、切削工具の砥石の
先端ｔ−摩耗し、同時に切り粉を洗浄するため、擾れた
切削補助性を発揮するとともに、被削材の切削加工金よ
り一層低荷重でまたは短時間で行なうことができるもの
と思われる。

更に、水溶性切削油組成物中に炭化珪素を共存させた場
合には、この炭化珪素が研摩材として有効に働くととも
に砥石の先端を洗浄する効果も発揮し、更に優れた切削
補助性、および加工時付与荷重の低減または加工時間短
縮の効果を実現しているものと思われる。

〔実施例〕

以下９本発明の詳細な説明する。

実施例１゜ 先ず、セピオライトの粉末（大きさ１０μｍ以下、アス
ペクト比が１００以下）を第１表に示す量用意し、水１
０に９とともに混合槽に入れ、十分分散するまでプロペ
ラ攪拌機で混合し、該粘土鉱物水性分散液を得た。

次に、水溶性切削油として市販の切削油剤（主成分；界
面活性剤および亜硝酸ソーダ）６００ｆを用意し、上記
混合槽に入れ、更に２０に９の水を加えて十分分散する
までプロペラ攪拌機で混合し１本発明にかかる水溶性切
削油組成物金得た。

・　得られた水溶性切削油組成物の切削補助性評価試験
および安定性評価試験を行なった。

先ず、切削補助性評価試験金、水溶性切削油組成物を用
いた被削材（銅と鋼の九ｍ）の切断試験によシ行なった
。即ち、カッディングマシン（ＳＭＣ７０３型；高木）
を用い、該マシンのストレージタンクに本発明に係る水
溶性切削油組成物を入れ、第２表に示す条件で鋼材（５
ＫＤ−１１，φ３０履、丸欅）および鋼材（φ３ＱＩｌ
ｌｆ、丸１８）を同条件それぞれ６回ずつの切断全行な
い、その時に要した切断時間（秒）を記録した。得られ
た結果を。

第１表の試験結果の欄に示す。尚、該欄に示した数値は
、６回の切断試験により得られた切断時間の平均値であ
る。

次に、安定性評価試験を水溶性切削油組成物つ沈降試験
忙より行なった。即ち、得られた上記水溶性切削油組成
物５００ｔｓｌｔ−内容量５００ｇ１のピー力に入れ、
沈降の割合を測定し、経日変化をツ察した。得られ九結
果を、第１図に示す。尚。

１中ｒｌＪは試料番号ｌの結果を、「２」は試料番号２
の結果をそれぞれ示す。

尚、比較のために、セピオライト粉末を含１；い（試料
番号ＣＩ）または七ビオライト粉末の１加量が過少量で
ある（試料番号Ｃ２）、或いはでビオライト粉末の添加
量が過多量である（試料番号Ｃ３）ほかは上述の組成と
同様の比較用組成ゴを作製し、上記と同様の切削補助性
評価試験お−び安定性評価試験を行なった。その結果を
、そ−ぞれ第１表、第１図に併わせて示す。図中、「＝
２」は、試料番号Ｃ２の結果を示す。尚、試料二号Ｃ３
の比較用組成物は粘性が高すぎるためスレージタンクか
ら砥石の位置までゲンプで汲み−げることができず、切
断試験は行なわなかった。

た、試料番号Ｃ１・Ｃ３の沈降試験は行なわなかった。

以上の結果より明らかの如く２本発明に係る水溶性切削
油組成物は、比較用組成物に比して。

優れた切削補助性および安定性を有することが分る。

実施例２゜ 先ず、第◆表に示す量のセピオライト粉末（大きさ１０
μｍ以下、アスペクト比１００以下）および炭化珪素粉
末（大きさ１０μｍ以下）と水１０ｋｇとを混合槽に入
れ、十分分散するまでプロペラ攪拌機で混合し、該粘土
鉱物水性分散液を得た。

次に、水溶性切削油として市販の切削油剤（主成分；界
面活性剤および唾硝酸ソーダ）６００ｇを用意し、上記
混合槽に入れ、史に２０ｋｇの水を加えて十分分散する
までプロペラ攪拌機で混合し２本発明にかかる水溶性切
削油組成物を得たく試料番号３〜８）。

得られた水溶性切削油組成物の切削補助性評価試験およ
び安定性評価試験を実施例１と同様の方法にて行なりな
。その結果を、切断＃ｅ験結果は第３表に、沈降試験結
果は第２図にそれぞれ示す。

第２図中、ｆ’３Ｊ、ｒ５Ｊ、　　「７」は、試料番号
３．５．７の結果をそれぞれ示す。

尚、比較の之めに、セピオライト粉末の添加量が過少量
である（試料番号Ｃ４）および炭化珪素粉末の添加量が
過多量である（試料番号Ｃ５）ほかは上述の組成と同様
の比較用組成物全作製し。

上記と同様の切削補助性評価試験および安定性評価試験
を行なった。その結、果を、それぞれ第３表。

第２図に併わせて示す。図中、「Ｃ４」は、試料番号Ｃ
４の結果を示す。尚、試料番号Ｃ５の比較ｆｆＩ組成物
は、切断試験中、砥石の摩耗が敷しいため、該試験は中
止した。１之、沈降試験も行なわなかった。

以上の結果よυ明らかの如く９本発明に係る水溶性切削
油組成物は、炭化珪素を含有しているので、更に優れた
切削補助性を有することが分る。

実施例３゜ 先ず、第４表に示す量のセピオライト粉末（大吉さ１０
μｍ以下、アスペクト比１００以下）および炭化珪素粉
末（大きさ１０μｍ以下）と水１０に９とを混合槽に入
れ、十分分散するまでプロペラ攪拌機で混合し、該粘土
鉱物水性分散液を得た。

、　次に、リン醗カリウム１２０重量部、トリエタノー
ルアミン１８０Ｍ量部および水３００重量部とから成る
水溶性切削油６００ｆｔ用意し、上記混合ｊｆＩＶＣ入
れ、更に、２０に９の水を加えて十分分散するまでプロ
ペラ攪拌機で混合し１本発明にかかる水溶性切削油組成
物を得意（試料番号９゜１０）。

得られた水溶性切削油組成物の切削補助性評価試験およ
び安、定性評価試験を行なった。先ず。

切削補助性評価試験は、被削材を鋼材とし、また荷重は
１．５　ｋＬｉ　、試験回数は同一条件で９回である池
は実施例１と同様に行なった。得られた結果を。

第４表の試験結果の欄に示す。尚、該欄に示した数値は
、９回の切断試験により得られた切断時間の平均値であ
る。

次に、安定性試験は、水溶性切削油組成物の沈降試験に
より行なった。即ち、切断試験終了後から４８時間経過
したのち、該水溶性切削油組成物の懸濁部の割合を蒔べ
た。その結果、＠肩部の割合は、試料番号９，１０とも
に９５％以上であった。

尚、比較のために、セピオライト粉末および炭化珪素粉
末を含１ない（試料番号Ｃ６）の他は上述の組成と同様
の比較用組成物を作製し、上記と同様の切削補助性評価
試験を行なった。その結果を、第４表に併わせで示す。

第４表 特許出頓人 株式公社　豊田中央研究所 （外２名） 第１図 経　　通　　日　　牧　　ｔ　日　ノ 第２図 手続補正書（扶 昭和６０年　５月７６日

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）水溶性切削油と含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物
   と水とからなる水溶性切削油組成物であり、該含水珪酸
   マグネシウム質粘土鉱物の含有量は１．８ないし３重量
   ％であることを特徴とする水溶性切削油組成物。
2. （２）含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物は、セピオライ
   ト、シロタイル、パリゴルスカイト、ラフリナイトであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の水
   溶性切削油組成物。
3. （３）水溶性切削油と含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物
   と炭化珪素と水とを主成分として成ることを特徴とする
   水溶性切削油組成物。
4. （４）含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物は、セピオライ
   ト、シロタイル、パリゴルスカイト、ラフリナイトであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第（３）項記載の水
   溶性切削油組成物。
5. （５）含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物の含有量は、水
   溶性切削油組成物の０．９ないし３重量％であることを
   特徴とする特許請求の範囲第（３）項記載の水溶性切削
   油組成物。
6. （６）炭化珪素の含有量は、水溶性切削油組成物の０．
   ４ないし１０重量％であることを特徴とする特許請求の
   範囲第（３）項記載の水溶性切削油組成物。