【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は水溶性金属加工油に関するものであ
り、さらに詳しくは低起泡性にして熱安定性が高
く潤滑性が高く摩耗防止性のすぐれた水溶性金属
加工油に関するものである。従来水溶性金属加工
油に用いられている石鹸又はエステル等の脂肪酸
はオレイン酸が主に使用されている（特公昭48−
27669）。オレイン酸は不飽和脂肪酸であるため、
酸化され易いため、熱安定性が低く、酸化され潤
滑性が低下し易い。また酸化されると分解して臭
気が発生し易く、酸化し、臭気の発生に従つて潤
滑性が低下する傾向がある。また、このような加
工油を切削油として用いる時に発泡によるトラブ
ルが生じる傾向がある。すなわち、切削加工時に
泡が発生すると、スカムが発生し易くなりそのた
めにスカムが切削面に付着したり、切削ムラが生
じるようになる。このために消泡剤を加えたりし
ている。
以上のような従来の切削油の持つている問題を
解決すべく、発明者らは研究を行つて来た結果、
本発明に到つた。すなわち、α―位に炭素数１〜
８のアルキル基を側鎖として有する側鎖脂肪酸を
少なくとも30重量％含有する総炭素数10〜20の飽
和脂肪酸のアルカリ金属塩、アンモニウム塩及び
（モノ、ジ、トリ）エタノールアミン塩中の少な
くとも一種を用いることにより、熱安定性、潤滑
性が高く、摩耗の少ない、かつ発泡性の極めて少
ない水溶性金属加工油が得られるが、これにさら
にα―位に炭素数１〜８のアルキル基を側鎖とし
て有する側鎖脂肪酸を少なくとも30％含有する総
炭素数10〜20の飽和脂肪酸に炭素数２〜４よりな
るアルキレンオキシド１〜30モルを付加し、これ
をリン酸エステル化して得られるリン酸エステル
のアルキル金属塩、アンニウム塩又は（モノ、
ジ、トリ）エタノールアミン塩より選ばれたる少
なくとも一種を必要により、加えて用いることに
より、発泡が少なく、さらに潤滑性及び摩耗防止
性のすぐれた水溶性金属加工油が得られるもので
ある。
本発明に用いるα―位に炭素数１〜８のアルキ
ル基を側鎖として有する側鎖脂肪酸を少なくとも
30％含有する総炭素数10〜20の飽和脂肪酸は、α
位に炭素数１〜８のアルキル基を側鎖として有す
る総炭素数10〜20の側鎖（飽和）脂肪酸を少なく
とも30％含有し、残部を総炭素数10〜20の直鎖
（飽和）脂肪酸とする飽和脂肪酸である。α位に
炭素数１〜８のアルキル基を側鎖として有する総
炭素数10〜20の側鎖脂肪酸は総炭素数９〜19のオ
レフインを原料とし、オキソ法により合成した脂
肪酸で、α位に炭素数が最高で８のアルキル基を
側鎖として有し、総炭素数10〜20の側鎖脂肪酸と
して得られる。
本発明に用いる飽和脂肪酸は側鎖脂肪酸を少な
くとも30％含有するが、側鎖脂肪酸の含有率が30
％に満たないと水溶性金属加工油とした時に、起
泡性が高く、作業時に発泡して作業性を低下させ
るとともに、水溶液の安定性が低下してくる飽和
脂肪酸に用いる側鎖脂肪酸と直鎖脂肪酸はいずれ
もその総炭素数が10〜20であることが好ましく、
両者の総炭素数が10に満たないと水溶性金属加工
油とした時に熱安定性、潤滑性が著しく低下し、
また総炭素数が20を越えると水溶性金属加工油の
水溶液の安定性が低下する。
ここに用いるα―位に炭素数１〜８のアルキル
基を側鎖として有する側鎖脂肪酸を少なくとも30
％含有する総炭素数10〜20の飽和脂肪酸のアルカ
リ金属塩、アンモニウム塩、アミン塩は、そのも
ののみにて十分目的の用途に用いることが出来る
が、これをさらに水溶性又は可溶化性を増大する
と共に、これ等の性質を安定化するために、他の
界面活性剤を加えて用いることも出来る。また鉱
物油、脂肪酸エステル、高級アルコール、水等を
加えて用いることができる。界面活性剤としては
ポリオキシエチレンアルキルフエニルエーテル、
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アミンエーテル等の非イオン
性界面活性剤、アルキルスルホン酸ソーダ、ロー
ト油等が挙げられ、鉱物油として60スピンドル
油、軽油、灯油等が、脂肪酸エステルとして炭素
数12〜18の脂肪酸の低級アルコールエステル、例
えばラウリン酸イソブチル、オレイン酸ブチル、
ステアリン酸ブチル、牛脂脂肪酸ブチル等が、高
級アルコールとして、オレイルアルコール等が挙
げられる。
上記の物質と配合して用いる場合には、本発明
の脂肪酸塩の量は全組成中５重量％以上配合する
のが好ましい。５重量％以下になると本発明の目
的たる低起泡性にして高い潤滑性が得られない。
これによつて、十分熱安定性、潤滑性が高く、摩
耗の少なく、発泡性の少ない水溶性金属加工油が
得られる。
以下実施例により説明する。
実施例 １
α―位に炭素数１〜６のアルキル基を側鎖とし
て有する脂肪酸を33％含有する総炭素数12〜15の
飽和脂肪酸のナトリウム塩10部と、同脂肪酸のト
リエタノールアミン塩15部、ポリオキシエチレン
（ｎ＝６）ノニルフエノールエーテル６部、オレ
イルアルコール５部、60スピンドル油７部、水62
部を混合し、可溶化性の切削油剤を得た。
実施例 ２
α位に炭素数１〜８のアルキル基を側鎖として
有する脂肪酸を68％含有する総炭素数16〜19の飽
和脂肪酸のナトリウム塩10部と、同脂肪酸のトリ
エタノールアミン塩17部、アルキルスルホン酸ナ
トリウム塩、５部、抹香アルコール―ポリオキシ
エチレン（ｎ＝８）エーテル５部、Ｃスピンドル
油５部、軽油３等、オレイン酸ブチル５部、水55
部を混合し、可溶化性組成物を得た。
実施例 ３
α位に炭素数１〜８のアルキル基を側鎖として
有する脂肪酸を96％含有する総炭素数16〜19の飽
和脂肪酸のナトリウム塩８部と、同脂肪酸のジエ
タノールアミン塩16部、抹香アルコールポリオキ
シエチレン（ｎ＝８）エーテル６部、60スピンド
ル油７部、オレイン酸アルコール３部、水60部を
混合して可溶化性組成物を得た。
実施例 ４
実施例２にて用いたと同じ飽和脂肪酸のナトリ
ウム塩12部と、同じ脂肪酸のトリエタノールアミ
ン塩18部、ロート油ナトリウム塩６部、ポリオキ
シエチレンラウリエーテル５部、実施例２にて用
いたと同じ飽和脂肪酸に６モルのエチレンオキサ
イドを付加したのち、五酸化リンによりリン酸エ
ステル化し、そのトリエタノールアミン塩７部、
牛脂々肪酸ブチル５部、Ｃスピンドル油３部、水
44部を混合し、可溶化性組成物を得た。
実施例 ５
実施例１に用いたと同じ、飽和脂肪酸のトリエ
タノールアミン塩12部、ポリオキシエチレン（ｎ
＝３）ラウリルアミンエーテル７部、アルキルス
ルホン酸ソーダ塩５部、牛脂々肪酸ブチル10部、
60スピンドル油66部を混合し、乳化型切削油剤を
得た。
実施例 ６
実施例２に用いたと同じ飽和脂肪酸のジエタノ
ールアミン塩16部、ポリオキシエチレン（ｎ＝
９）ステアリルアミンエーテル３部、ロート油ナ
トリウム塩３部、牛脂々肪酸ブチル12部、60スピ
ンドル油68部を混合し、乳化型切削油剤を得た。
実施例 ７
実施例３に用いたと同じ飽和脂肪酸のナトリウ
ム塩12部、ポリオキシエチレン（ｎ＝５）ラウリ
ルエーテル５部、ラウリン酸イソブチル６部、Ｃ
スピンドル油77部を加えて乳化型切削油剤を得
た。
比較例 １
オレイン酸ナトリウム石鹸15部、オレイン酸ト
リエタノールアミン塩12部、アルキルスルホン酸
ナトリウム６部、ポリオキシエチレン（ｎ＝６）
ノニルフエニルエーテル８部、オレイン酸３部、
Ｃスピンドル油６部、水56部を加えて可溶化型切
削油剤を得た。
比較例 ２
牛脂々肪酸ナトリウム石鹸７部、ポリオキシエ
チレン（ｎ＝８）オレインエーテル25部、塩素化
パラフイン７部、オレイン酸８部、Ｃスピンドル
油53部よりなる乳化型切削油剤を得た。
比較例 ３
α位に炭素数１〜３のアルキル基を側鎖として
有する脂肪酸を45％含有する総炭素数５〜８の飽
和脂肪酸のナトリウム塩10部と、同脂肪酸のトリ
エタノールアミン塩15部、ポリオキシエチレン
（ｎ＝６）ノニルフエノールエーテル６部、オレ
イルアルコール５部、60スピンドル油７部、水62
部を混合し、可溶化性組成物を得た。
比較例 ４
α位に炭素数１〜８のアルキル基を側鎖として
有する脂肪酸を60％含有する総炭素数22〜25の飽
和脂肪酸のナトリウム塩10部と、同脂肪酸のトリ
エタノールアミン塩17部、アルキルスルホン酸ナ
トリウム塩５部、抹香アルコール―ポリオキシエ
チレン（ｎ＝８）エーテル５部、60スピンドル油
５部、軽油３部、オレイン酸ブチル５部、水50部
を混合し、可溶化性組成物を得た。
比較例 ５
α位に炭素数１〜６のアルキル基を側鎖として
有する脂肪酸を25％含有する総炭素数12〜15の飽
和脂肪酸のナトリウム塩10部と、同脂肪酸のトリ
エタノールアミン塩15部、ポリオキシエチレン
（ｎ＝６）ノニルフエノールエーテル６部、オレ
イン酸アルコール５部、60スピンドル油７部、水
62部を混合し、可溶化性組成物を得た。
実施例、比較例につき測定した物性値を表―１
に示す。
試験方法
● PH：液温25℃、有効成分１％水溶液を用いて
PHメーターで測定した。
● 表面張力：液温25℃、有効成分１％水溶液を
用いてデユヌイ表面張力計で測定した。
● 起泡力：液温25℃、有効成分15％水溶液を用
いてウイークス法により測定した。
● 水溶液の安定性：液温25℃、有効成分10％水
溶液の状態を目視により判定した。
● 摩擦係数：液温25℃、有効成分１％水溶液を
用いて曽田式振子式摩擦試験機により測定し
た。
● 耐圧性：シエル式高速四球摩擦試験機
（750rpm）により原液25℃の焼付荷重を測定し
た。
● 熱酸化安定性：液温80℃、有効成分15％水溶
液２に通気速度１／分で10時間空気を通気
した後、溶液の臭気により熱酸化安定性を判定
した。
The present invention relates to a water-soluble metal working oil, and more particularly to a water-soluble metal working oil that has low foaming properties, high thermal stability, high lubricity, and excellent anti-wear properties. Conventionally, oleic acid has been mainly used as the fatty acid such as soap or ester in water-soluble metalworking oils (Japanese Patent Publication No. 1973-
27669). Oleic acid is an unsaturated fatty acid, so
Because it is easily oxidized, it has low thermal stability and is easily oxidized and its lubricity decreases. Furthermore, when oxidized, it decomposes and is likely to generate odor, and as it oxidizes and generates odor, lubricity tends to decrease. Further, when such processing oil is used as a cutting oil, troubles due to foaming tend to occur. That is, if bubbles are generated during cutting, scum is likely to be generated, which may cause the scum to adhere to the cutting surface or cause uneven cutting. For this purpose, antifoaming agents are added. In order to solve the problems of conventional cutting oils as described above, the inventors have conducted research and found that
We have arrived at the present invention. That is, the number of carbon atoms is 1 to α-position.
At least one of alkali metal salts, ammonium salts, and (mono-, di-, tri-)ethanolamine salts of saturated fatty acids having a total of 10 to 20 carbon atoms and containing at least 30% by weight of side chain fatty acids having 8 alkyl groups as side chains. By using this, a water-soluble metal working oil with high thermal stability, lubricity, low wear, and extremely low foaming property can be obtained. Phosphate obtained by adding 1 to 30 moles of alkylene oxide having 2 to 4 carbon atoms to a saturated fatty acid having 10 to 20 carbon atoms and containing at least 30% side chain fatty acids as side chains, and phosphoric acid esterification of this. Alkyl metal salts, amnium salts or (mono,
By optionally adding at least one selected from di-,tri)ethanolamine salts, a water-soluble metal working oil with less foaming and excellent lubricity and anti-wear properties can be obtained. At least a side chain fatty acid having an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms as a side chain at the α-position used in the present invention
30% of saturated fatty acids with a total carbon number of 10 to 20 are α
Contains at least 30% side chain (saturated) fatty acids with a total of 10 to 20 carbon atoms having an alkyl group with 1 to 8 carbon atoms as a side chain, and the remainder is a straight chain (saturated) fatty acid with a total of 10 to 20 carbon atoms. It is a saturated fatty acid. Side-chain fatty acids with a total of 10 to 20 carbon atoms, which have an alkyl group with a carbon number of 1 to 8 as a side chain at the α position, are fatty acids synthesized by the oxo method using olefins with a total of 9 to 19 carbon atoms. It has an alkyl group with a maximum of 8 carbon atoms as a side chain, and is obtained as a side chain fatty acid with a total of 10 to 20 carbon atoms. The saturated fatty acids used in the present invention contain at least 30% side chain fatty acids;
If it is less than %, when used as a water-soluble metalworking oil, it will have a high foaming property and will foam during work, reducing workability and reducing the stability of the aqueous solution. It is preferable that all chain fatty acids have a total carbon number of 10 to 20,
If the total carbon number of both is less than 10, the thermal stability and lubricity will be significantly reduced when used as a water-soluble metal working oil.
Moreover, when the total carbon number exceeds 20, the stability of the aqueous solution of the water-soluble metal working oil decreases. At least 30 side chain fatty acids having an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms as a side chain at the α-position used here.
Alkali metal salts, ammonium salts, and amine salts of saturated fatty acids with a total number of carbon atoms of 10 to 20% can be used alone for the intended purpose, but they can be used to further increase water solubility or solubilization. In addition, other surfactants may be added to stabilize these properties. Additionally, mineral oil, fatty acid ester, higher alcohol, water, etc. can be added. As a surfactant, polyoxyethylene alkyl phenyl ether,
Examples include nonionic surfactants such as polyoxyethylene alkyl ether and polyoxyethylene alkylamine ether, sodium alkylsulfonate, funnel oil, etc. Mineral oils include 60 spindle oil, diesel oil, kerosene, etc., and fatty acid esters include carbon Lower alcohol esters of fatty acids numbering 12 to 18, such as isobutyl laurate, butyl oleate,
Examples of the higher alcohol include butyl stearate, butyl tallow fatty acid, and oleyl alcohol. When used in combination with the above substances, the amount of the fatty acid salt of the present invention is preferably 5% by weight or more based on the total composition. If the amount is less than 5% by weight, the low foaming properties and high lubricity which are the objectives of the present invention cannot be achieved.
As a result, a water-soluble metalworking oil with sufficiently high thermal stability and lubricity, less wear, and less foaming property can be obtained. This will be explained below using examples. Example 1 10 parts of a sodium salt of a saturated fatty acid having a total of 12 to 15 carbon atoms containing 33% of a fatty acid having an alkyl group of 1 to 6 carbon atoms in the α-position as a side chain, and 15 parts of a triethanolamine salt of the same fatty acid. parts, polyoxyethylene (n=6) nonylphenol ether 6 parts, oleyl alcohol 5 parts, 60 spindle oil 7 parts, water 62
A solubilized cutting fluid was obtained by mixing the two parts. Example 2 10 parts of a sodium salt of a saturated fatty acid with a total of 16 to 19 carbon atoms containing 68% fatty acid having an alkyl group of 1 to 8 carbon atoms in the α position as a side chain, and 17 parts of a triethanolamine salt of the same fatty acid. , alkylsulfonic acid sodium salt, 5 parts, matcha alcohol-polyoxyethylene (n=8) ether 5 parts, C spindle oil 5 parts, diesel oil 3, etc., butyl oleate 5 parts, water 55
The components were mixed to obtain a solubilizing composition. Example 3 8 parts of a sodium salt of a saturated fatty acid with a total of 16 to 19 carbon atoms containing 96% fatty acid having an alkyl group of 1 to 8 carbon atoms at the α position as a side chain, 16 parts of a diethanolamine salt of the same fatty acid, and matcha A solubilizing composition was obtained by mixing 6 parts of alcohol polyoxyethylene (n=8) ether, 7 parts of 60 spindle oil, 3 parts of oleic alcohol, and 60 parts of water. Example 4 12 parts of the same sodium salt of saturated fatty acid used in Example 2, 18 parts of triethanolamine salt of the same fatty acid, 6 parts of funnel oil sodium salt, 5 parts of polyoxyethylene lauriether, After adding 6 moles of ethylene oxide to the same saturated fatty acid used, it was phosphoric acid esterified with phosphorus pentoxide, and 7 parts of the triethanolamine salt was obtained.
Butyl beef fatty acid 5 parts, C spindle oil 3 parts, water
44 parts were mixed to obtain a solubilizing composition. Example 5 12 parts of the same triethanolamine salt of saturated fatty acid as used in Example 1, polyoxyethylene (n
=3) 7 parts laurylamine ether, 5 parts alkyl sulfonic acid sodium salt, 10 parts butyl fatty acid fatty acid,
66 parts of 60 spindle oil were mixed to obtain an emulsified cutting fluid. Example 6 16 parts of diethanolamine salt of the same saturated fatty acid used in Example 2, polyoxyethylene (n=
9) 3 parts of stearylamine ether, 3 parts of funnel oil sodium salt, 12 parts of butyl fatty acid fatty acid, and 68 parts of 60 spindle oil were mixed to obtain an emulsified cutting fluid. Example 7 12 parts of the same sodium salt of saturated fatty acid used in Example 3, 5 parts of polyoxyethylene (n=5) lauryl ether, 6 parts of isobutyl laurate, C
An emulsified cutting fluid was obtained by adding 77 parts of spindle oil. Comparative Example 1 15 parts of sodium oleate soap, 12 parts of oleic acid triethanolamine salt, 6 parts of sodium alkylsulfonate, polyoxyethylene (n=6)
8 parts of nonyl phenyl ether, 3 parts of oleic acid,
A solubilized cutting fluid was obtained by adding 6 parts of C spindle oil and 56 parts of water. Comparative Example 2 An emulsified cutting fluid was obtained consisting of 7 parts of sodium beef fatty acid soap, 25 parts of polyoxyethylene (n=8) olein ether, 7 parts of chlorinated paraffin, 8 parts of oleic acid, and 53 parts of C spindle oil. . Comparative Example 3 10 parts of a sodium salt of a saturated fatty acid with a total of 5 to 8 carbon atoms containing 45% of a fatty acid having an alkyl group of 1 to 3 carbon atoms as a side chain at the α position, and 15 parts of a triethanolamine salt of the same fatty acid. , polyoxyethylene (n=6) nonylphenol ether 6 parts, oleyl alcohol 5 parts, 60 spindle oil 7 parts, water 62
The components were mixed to obtain a solubilized composition. Comparative Example 4 10 parts of a sodium salt of a saturated fatty acid with a total of 22 to 25 carbon atoms containing 60% fatty acid having an alkyl group with a carbon number of 1 to 8 as a side chain at the α position, and 17 parts of a triethanolamine salt of the same fatty acid. , 5 parts of sodium alkyl sulfonate, 5 parts of matcha alcohol-polyoxyethylene (n=8) ether, 5 parts of 60 spindle oil, 3 parts of light oil, 5 parts of butyl oleate, and 50 parts of water to solubilize. A composition was obtained. Comparative Example 5 10 parts of a sodium salt of a saturated fatty acid with a total of 12 to 15 carbon atoms containing 25% of a fatty acid having an alkyl group of 1 to 6 carbon atoms in the α position as a side chain, and 15 parts of a triethanolamine salt of the same fatty acid. , polyoxyethylene (n=6) nonylphenol ether 6 parts, oleic alcohol 5 parts, 60 spindle oil 7 parts, water
62 parts were mixed to obtain a solubilizing composition. Table 1 shows the physical property values measured for Examples and Comparative Examples.
Shown below. Test method ● PH: Liquid temperature 25℃, using 1% aqueous solution of active ingredient
Measured with a PH meter. ●Surface tension: Measured with a Duneuil surface tension meter using a 1% aqueous solution of the active ingredient at a liquid temperature of 25°C. ● Foaming power: Measured by the Weeks method using a 15% aqueous solution of the active ingredient at a liquid temperature of 25°C. ● Stability of aqueous solution: The condition of a 10% aqueous solution of the active ingredient was visually judged at a liquid temperature of 25°C. ● Friction coefficient: Measured using a Soda pendulum friction tester at a liquid temperature of 25°C using a 1% aqueous solution of the active ingredient. ● Pressure resistance: The seizure load of the stock solution at 25°C was measured using a Schiel high-speed four-ball friction tester (750 rpm). ● Thermal oxidative stability: After air was aerated into the 15% active ingredient aqueous solution 2 at an aeration rate of 1/min for 10 hours at a liquid temperature of 80°C, the thermal oxidative stability was determined based on the odor of the solution.
【表】
表―１に示されるように、本発明の組成物は、
摩擦係数が低く、耐圧性が高く、潤滑性が良好で
ある。
また、水溶液の安定性又は乳化安定性はすぐれ
ており、起泡力は、比較例と較べて少ない。
さらに、これらの実施例、比較例の切削油剤を
用いて、次のような切削試験を行なつた。
切削条件
切削速度 70m／min
送り速度 8μ／nev
切削材 快削ステンレス鋼SAE51―416F機械部
品
切削工具 SKH―4B
油剤濃度 15重量％（有効成分換算）
油剤流量 1000ml／min
以上の条件にて、１コのバイトにて切削出来る
切削材の数を比較した。その結果を表―２に示
す。[Table] As shown in Table 1, the composition of the present invention is
Low coefficient of friction, high pressure resistance, and good lubricity. In addition, the stability of the aqueous solution or emulsion stability is excellent, and the foaming power is lower than that of the comparative example. Furthermore, the following cutting tests were conducted using the cutting fluids of these Examples and Comparative Examples. Cutting conditions Cutting speed 70m/min Feed rate 8μ/nev Cutting material Free-cutting stainless steel SAE51-416F machine parts cutting tool SKH-4B Oil concentration 15% by weight (active ingredient conversion) Oil flow rate 1000ml/min Under conditions of 1 We compared the number of cutting materials that can be cut with this cutting tool. The results are shown in Table-2.
【表】【table】