TW200920839A

TW200920839A - Water-based metalworking fluid

Info

Publication number: TW200920839A
Application number: TW097128854A
Authority: TW
Inventors: Hiroshi Kawasaki; Fumiaki Takagi
Original assignee: Idemitsu Kosan Co
Priority date: 2007-07-30
Filing date: 2008-07-30
Publication date: 2009-05-16
Also published as: JP5281007B2; CN101765652A; WO2009016954A1; US20100187480A1; TWI465560B; JPWO2009016954A1; US8338345B2

Description

200920839 九、發明說明【發明所屬之技術領域】本發明係有關用於切削、磨削等金屬加工之水加工油劑。【先前技術】用於金屬加工之金屬加工油劑有油系（油性） (水性），而多半使用冷卻性、浸潤性良好之無火性的水性（水溶性）型態。該水性（水溶性）金屬劑中，由於以水稀釋後使用，故被要求防鏽性、耐。依不同用途，更於必要時務必爲消泡性、碎粉沈潤滑性。作爲水溶性金屬加工油劑之成份者’先行技術泛使用無機鹽與烷醇胺之混合系、無機鹽與烷醇胺烷基二醇之混合系、或無機鹽與烷醇胺及直鏈脂肪之混合系等（如：文獻1 :特公平6-765 90號公報 2 :特開2002-2 8 5 1 S6號公報）。實際上使用此等金屬加工油劑時，將主成份稀釋成2 0〜1 0 〇倍使用之惟，上述文獻1、2所載之水溶性金屬加工油並不易取得理想均衡之防鏽性與防腐蝕性，而被期步之改良。另外，環境問題與世界性化學物質規制均極嚴曰本除毒劇法、勞安法、化審法’更於1999年 PRTR法（化學物質排出掌控管理促進法）該法律性金屬與水系災危險加工油腐蝕性澱性及中被廣及聚伸酸胺鹽、文獻水溶性〇劑中，待進一苛。於被制定係考量 200920839 對於化學物質之致癌性、或特定內臟器官之丨贸性毒性’登錄恐危害人體健康或、生態系之化學物質的排出與移動’ 防止環保護上之問題產生的法律。第1種指定化學物質被指定水性金屬加工油劑之主要基材之單乙醇胺、硼酸。又，最近水性金屬加工油劑之使用自主的受限於變更爲體內發癌性之亞硝基化合物之二級胺、勞安法通知物之乙醇胺類之使用。因此，無法單純採用具有強力的防鏽作用、強力的殺菌性、制菌性之化學物質。【發明內容】因此，本發明係以提供一種具有良好的防鏽性與耐腐蝕性、同時其環境負擔低、對人體有害性少之水性金屬加工油劑爲其目的。本發明爲解決該課題，提供一種如以下所示之水性金屬加工油劑。 [1]其特徵爲含有（A)下述式（1)所示之院醇胺及/ 或（B)下述式（2)所不之院醇胺’與（C) 2 -耻症基硫代-1 -氧化物鹽之水性金屬加工油劑。 ίΛ Η2Ν — C — OH (1) \R7n (式中，R1爲氫或碳數1〜3之烷基。η爲2或3。各個Ri -6 - 200920839 可各自爲相同，亦可爲相異，而R1不會有均爲氨之情況 ⑵

9 /Z】一OH r2-n; nz2-oh (式中，R2爲碳數1〜10之烷基。Z1、Z2係各自獨立地代表碳數2〜8之伸烷基。） [2]前述之本發明水性金屬加工油劑中’其特徵爲該（ B )成份之R2爲含有環烷基構造之水性金屬加工油劑。 [3 ]前述之本發明水性金屬加工油劑中’其特徵係以該水性金屬加工油劑全量基準下，（A )成份爲0〜5 0質量％、（：B)成份爲0〜50質量％及（C)成份爲〇_〇1〜5質量％之水性金屬加工油劑。 [4]使前述之本發明水性金屬加工油劑其特徵以質量比計爲以5〜2 00倍之水進行稀釋之水性金屬加工油劑。本發明係提供一種，含有特定構造之烷醇胺與2-吡啶基硫代-1 -氧化物鹽，故可滿足防鏽作用、耐腐蝕性（殺菌性、靜菌性）之作爲水性金屬加工油劑之基本性能，且未含PRTR法指定化學物質、二級胺' 亦不產生甲醛，因此爲環境及對人體有害性少之水性金屬加工油劑。【實施方式】 [發明實施之最佳形態] 200920839 以下進行說明本發明之實施形態。本發明之水性金屬加工油劑其特徵係含有（A)下述式（1)所不之院醇胺及/或（B)下述式（2)所示之院醇胺、及（C ) 2 -吡啶基硫代-1 _氧化物鹽。 ⑴ /η

H2N4-C — OH V R7n r2-n

/Z1 -ohxZ2-OH ⑵ 首先，針對（A )成份進行說明。（A )成份係特別作爲發揮防鎌性所使用的成份。上述式（1 )中，R1爲氫或碳數1~3之院基。n爲2或3。各R1係各自可相同，亦可相異，惟R1不會有全部爲氫之情況。亦即，作爲（A ) 成份之烷醇胺不爲單乙醇胺。其中，n爲4以上時，則（ A )成份之水溶性降低而不理想。n爲2爲最佳，n爲1則經由分解容易釋放甲醛呈不理想者。又，任意之R1爲碳數4以上時，對於水溶性及鐵之防鏽性方面不理想。作爲（A )成份之具體例者，如：1-胺基-2-丙醇、2_ 胺基-2-甲基-卜丙醇、1-胺基-2-丁醇、2-胺基-1-丙醇、3_ 胺基-2-丁醇等例。其中又特別以1-胺基-2-丙醇、2-胺基_ 2 -甲基-1 -丙醇對於鐵之防鏽性最佳。本發明中該（A )成份可使用1種，亦可使用2個以 -8- 200920839 上。接著，針對（B )成份之烷醇胺進行說明。（B )成份不僅可期待防鏽性’亦可期待耐腐蝕性。（B )成份係如上述式（2)所示’式中，R2爲碳數1~1〇之院基。當r2 爲氫時，則耐腐蝕性將變差而不理想。R2爲非環狀構造時，碳數爲1〜4者宜，更佳者爲碳數1。當R2之碳數爲11 以上時，則（B )成份之水溶性、防鏽性將降低’而不理想。又，Z1、Z2係各自獨立爲碳數2〜8之伸烷基。Z1、Z2 之至少其一之碳數爲1時，則將分解甲醛，對環境不理想。又，Z1、Z2之至少其一爲碳數9以上時，將降低（B) 成份之水溶性而不理想。作爲（B )成份之具體例者如：N-甲基二乙醇胺、N-乙基二乙醇胺、環己二乙醇胺、N-n-丙基二乙醇胺、N-i-丙基二乙醇胺、N-n-丁基二乙醇胺、N-i-丁基二乙醇胺、及N-t-丁基二乙醇胺等例。另外，R2爲含有支鏈烷基構造、環烷基構造時，在提昇耐腐蝕性方面較理想，特別理想者如：環己基二乙醇胺。本發明中，該（B )成份可使用1種’亦可使用2種以上。構成本發明水性金屬加工油劑之（C )成份爲2 -毗D定基硫代-1 -氧化物鹽。該成份係發揮殺菌劑之效果。 (c )成份之具體例如·· 2 ·吡啶基硫代-1 -氧化鈉、雙 (2-吡啶基二硫代_；!_氧化物）鋅、及雙（2-硫化吡啶-1-原）銅等例。其中，對於低濃度廣範圍之一般細菌、黴菌 -9- 200920839 具效果之面視之，特別以2-吡啶硫代本發明之水溶性金屬加工油劑/方與（C )成份所構成者，又，亦可由. )成份所構成。該水溶性金屬加工油劑由掌控性成高濃度原液者宜，使用自體係以適屬加工油使用之。作爲構成原液之溶媒者，以水爲油、合成油。有關原液調製所使用之溶媒之鑛只要作爲金屬加工油之基油所使用者，通常於4(TC下動黏度爲1〜50mm2/ 者爲2〜30mm2/s之範圍者。當基油之劑將附著於被加工物上，帶走量變多之，太低將產生重霧，導致作業性不油之低溫流動性指標之流動面，並异 1 〇 °c以下者宜。該鑛油、合成油有各式各樣，通行適當選擇即可。作爲鑛油者如：使基系原油、或環烷基系原油進行常壓之殘渣油進行減壓蒸餾取得餾出油，製取得精製油、如：溶劑精製油、氫油、白土處理油等例。另外，作成合成油例者如：聚α -1 -氧化鈉爲最佳。可由上述（A )成份 1：述（B )成份與（C 之觀點視之，以調製當水進行稀釋作成金最佳者，而亦可爲鑛油、合成油者，一般即可，並未特別限定 s之範圍者宜，更佳動黏度太高時，則油，經濟面不理想。反良。另外，有關該基 :特別限定，一般爲- 常因應各種用途，進石蠟基系原油，中間蒸餾、或將常壓蒸餾或將此依常法經由精化精製油、脫鱲處理 -稀烴、α -烯烴共聚 -10- 200920839 物、聚丁烯、烷基苯、聚醇酯、二鹼酸酯、聚氧化烯二醇、聚氧化烯二醇酯、聚氧化烯二醇醚、聚矽氧油等例。合成油中爲聚α-烯烴、α-烯烴共聚物者宜。該基油可分別單獨，或組合2種以上使用之，亦可組合鑛油與合成油。原液中（A )成份之理想比例於原液總量基準下爲 0〜5〇質量％者宜’較佳者爲10〜45質量％、更佳者爲 2 0〜4 0質量％。當（A )成份之比例超出5 0質量％並無法進一步提昇對鐵的防鏽性’對於高成本之經濟不良面不理想。原液中（B )成份之理想比例於原液總量基準下爲 0〜50質量％者宜，較佳者爲 1〇〜45質量％，更佳者爲 2 0〜4 0質量％。當（B )成份之比例超出5 0質量％並無法進一步提昇對鐵的防鏽性，對於高成本之經濟不良面亦不理想。原液中（C )成份之理想比例於原液總量基準下爲 0.01-5質量％之範圍者宜，較佳者爲0.05〜2質量％、更佳者爲0.0 5〜1質量％。當（C )成份之比例未達〇 . 〇 1質量％時，則油劑之殺菌效果降低、耐腐蝕性變差而不理想 '反之，超出5質量％則形成金屬離子與錯化物，容易變色爲不理想者。甚至高成本，經濟性之面亦不理想。本發明水性金屬加工油劑中，倂用（A )成份與（B ) 成份，與（C )成份作成3成份系使用後，可進一步提昇防鏽性與耐腐蝕性爲特別理想者。另外，有關（A)〜（C)成份，其原液中之該合計量 -11 - 200920839 爲7 0質量％以下者宜。當此等各成份之合計量超迁量％時，則原液調製時各成份不易溶於溶媒（特別〇使用本發明水性金屬加工油劑時，對於該原液以質量比計爲以5〜2 00倍之水進行稀釋者宜。較理釋倍率者爲10〜100倍，更佳者爲30~50倍。當稀未達5倍則成本變高，而不理想。反之’稀釋倍 2 00倍時，則防鏽性與耐腐蝕性不足，爲不理想。又，本發明之水性金屬加工油劑中，在不阻礙目的之範圍下，可適當配合各種公知的添加劑。如族羧酸、乳化劑、極壓劑、油性劑、消泡劑等。脂肪族羧酸係進一步提昇油劑的切削性、磨削進一步提昇防鏽性而添加之。如：碳原子數6~60 及/或二羧酸之例。具體例如：己酸、辛酸、壬酸酸、硬脂酸、油酸、蓖麻醇酸、羥基脂肪酸（如：酸、12-羥基硬脂酸等）、花生酸、山窬酸、蜂花壬酸、新癸酸、異硬脂酸，油脂所萃取的大豆油脂椰子油脂肪酸、菜籽油脂肪酸、石油所萃取之環烷二酸、癸二酸、十二烷2酸、單或雙羥基花生酸等油酸、蓖麻醇酸、蓖麻醇酸、1 2 -羥基硬脂酸等二三量體等之合成脂肪酸例。作爲特別理想之單羧酸油劑之消泡性觀點及硬水之穩定性觀點視之，如 8〜10之己酸、壬酸、癸酸、而作爲二羧酸者如：壬十一烷二酸、癸二酸、十二烷二酸等例。此等羧酸丨70質是水）而言’ 想之稀釋倍率率超出本發明 :脂肪性，爲之羧酸、月桂蓖麻醇酸、異肪酸、酸、己。更有量體、者由其 :碳數二酸、之配合 -12- 200920839 量’由其配合效果面，於最後的稀釋油基準下，於配合0.1 ~ 1 . 5質量％。作爲極壓劑者如：硫系極壓劑、磷系極壓劑、及金屬之極壓劑，含有磷及金屬之極壓劑之例。此劑可單獨使用1種，或組合2種以上使用之。作爲者’只要分子中含有硫原子及/或磷原子之可發揮性、耐磨損性者即可。作爲分子中含硫之極壓劑者化油脂、硫化脂肪酸、硫化酯、硫化烯烴、二氫碳化物、噻二唑化合物、烷基硫代氨基甲醯化合物、合物、硫代萜化合物、二烷基硫代二丙酸酯化合物此等極壓劑之配合量由其配合效果面視之，以最後油基準下，於原液中配合0 · 0 5〜0 _ 5質量％。油性劑例如：脂肪族醇、脂肪酸、脂肪酸金屬脂肪酸化合物、聚醇酯、山梨糖醇酐酯、甘油等之物、脂肪族胺等之胺化合物等例。此等油性劑之配其配合效果面視之，以最後的稀釋油基準下，於原合0 · 2〜2質量％。作爲消泡劑者如：聚甲基矽氧烷油、聚氟矽氧聚丙烯酸酯等例。此等消泡劑之配合量，由配合效之，以最後的稀釋油基準下’於原液中配合004〜量％。本發明之水性金屬加工油劑係如上述，依其使以適度的水進行稀釋作成適當之濃度，可適用始於工、磨削加工之硏磨、絞碎、拉伸、壓延等之各種原液中含有硫等極壓極壓劑耐荷重如：硫醯聚硫三嗪化等例。的稀釋鹽等之酯化合合量由液中配烷油、果面視 0.04 質用目的切削加金屬加 -13- 200920839 工領域。而本發明水性金屬加工油劑，不僅對於金屬製品具有防鏽作用、耐磨蝕作用之良好特性，且對於環境、人體之有害性極少。 [實施例] 接著，藉由實施例，進行本發明更詳細的說明，惟本發明並未受限於此等例中。 [實施例1〜9、比較例1〜5] 藉由表1、2所示之配合處方調製水性金屬加工油劑 (原液），以水稀釋成適當的濃度後，針對以下各特性進行評定。評定結果示於表3、4。 (1 )防鏽性（DIN5 1 3 60-02-A 基準）使用以自來水稀釋成1_〇〇、 1.25、 2.00、 3_33、及1 0.0質量％之原液濃度之稀釋液，進行防鏽試驗（室浪、2小時），使鏽程度爲〇之最低濃度作爲防鏽極限濃度 (質量％ )。 (2 )耐腐蝕性（靜菌性）藉由振盪培養法（3 0 °C、4週），評定靜菌法。具體而言，以自來水進行稀釋作成原液爲3 .3質量％之水溶液，於其100ml中每週連續進行接種A 5ml與菌B 5ml°其中菌A、B係指於實際使用水溶性切削液之工廠現場A、0 -14 - 200920839 中之腐蝕液。再以EG Kalut法進行測定4週後之各種細菌數。具體而言，各細菌使用如下之簡易培養基（finland之Orion 公·司製），藉由特定對照表決定細菌數或細菌之繁殖程度〇

一般細菌：EG kalut TTC 徽菌•酵母：EG kalut Μ 硫酸還原菌：EG kalut S 所測定之各評定項目及其評定基準（評定分數）示於主5。實用上其評定分數爲10分以上者宜。表〕 -15- 200920839 i 實施例9 25.40 1 1 1 1 10.00 0.10 1 1 1 1.00 9.00 〇 in 1.00 50.00 2.00 100.00 實施例8 25.40 1 1 1 10.00 1 0.10 1 1 1 1.00 9.00 1.00 50.00 2.00 100.00 實施例7 25.40 1 1 10.00 1 1 0.10 1 1 1 1.00 1 9.00 1.50 ο 50.00 1 2.00 100.00 實施例6 1 1 1 I 1 35.40 0.10 1 1 1 1.00 9.00 1.50 ο 50.00 1 2.00 -1 100.00 實施例5 1 1 1 1 35.40 1 0.10 1 1 1 1.00 9.00 ο r Ή ο 50.00 _j 2.00 -1 100.00 ; 實施例4 1 1 1 35.40 1 1 0.10 1 1 1 1.00 9.00 1 Ο ίη ο Ρ * 50.00 , 2.00 , 1 100.00 實施例3 1 1 35.40 1 1 1 0.10 1 1 1 1.00 9.00 1—^ ο 50.00 2.00 1 100.00 ι 實施例2 1 35.40 1 1 1 1 0.10 1 1 ί 1.00 9.00 ο ο 50.00 2.00 Ί 100.00 實施例1 35.40 1 1 1 1 1 0.10 t 1 1.00 9.00 ο ο 50.00 , 1 2.00 1 100.00 1胺基-2-丙醇（A成份） b胺基-2-甲基-1-丙醇（A成份） |1-胺基-2-丁醇（A成份） 1 |N-甲基二乙醇胺（B成份） N-乙基二乙醇胺（B成份）環己基二乙醇胺（B成份） 2-吡啶基硫代-1 -氧化鈉（C成份）二乙醇胺三乙醇胺 2-(2-胺基乙氧基)乙醇異壬酸月桂二酸 C7〜C11二酸壬酸其他υ 合計 i 配合處方 (質量％)

0N=S$o:ss邾味嘁给齩，％_»ro:®§2K%lwM ee 要·α®酿 W齡，％_»ΓηΌ:®#2;Ν%ΙΜ»οεοοοϊ ¥^Φ)$Ε5«Κ1跋，％_s i••勃lllw擀(I -16- 200920839 <Nm

比較例5 7.00 1 1 1 1 1 1 1 〇 00 (Ν 1 〇〇 —丨Η 9.00 1.50 1.00 〇〇〇 >rj 〇〇 (N 100.00 比較例4 1 1 1 〇 in m t 1 1 1 1 1 1.00 1 9.00 1.50 1.00 50.00 2.00 100.00 比較例3 1 1 1 1 1 1 〇 1-H 〇 1 1 〇寸 ίΤ) ΓΟ 1.00 9.00 1.50 1.00 50.00 2.00 100.00 比較例2 1 1 1 1 1 1 〇〇 1 〇寸 in 1 1.00 1 9.00 1.50 1.00 50.00 〇〇 (N 100.00 比較例1 1 1 1 1 1 1 〇〇 1 35.40 j 1 1 1.00 〇〇 Os 1.50 1.00 50.00 〇〇 (N 100.00 1-胺基-2-丙醇（A成份） 2-胺基-2-甲基-1-丙醇（A成份） 1-胺基-2-丁醇（A成份） N-甲基二乙醇胺（B成份） N-乙基二乙醇胺（B成份）環己基二乙醇胺（B成份） 2-吡啶基硫代-1-氧化鈉（c成份）二乙醇胺三乙醇胺 2-(2-胺基乙氧基）乙醇異壬酸 1 月桂二酸 C7〜Cl 1二酸壬酸其他υ life 4π 配合處方 (質量％) 1 1 J % W M so二歡裝雜味嘁给鏃，％ ¥»(Ν·0:髮键爷％ _ Μ εε 荽_讎蛾 W浒，％¥Μ €0:嫠锭«%_^0£0001¥屮农)埕冏褰\!鏃，％_»::_11|档擀(1 -17- 200920839 Γη撇實施例9 1.50 m r^i cn 實施例8 <N (N cn (N (Ν 實施例7 (N (N m m (N (Ν 實施例6 2.00 1______ (N m (Ν 實施例5 (N <N 1 t 1—Η 實施例4 (N (N m 1 t Τ~Η 實施例3 1 | 1.50 1_ m m m m CN 寸實施例2 cn m cn m m 實施例1 1.00 m m m m 評定項目防鏽極限濃度丨（質量％) 1 pH低下 Γ 一般細菌數黴菌酵母菌數硫酸還原菌〈評定分數〉防鏽性耐腐鈾性 -18- 200920839 表4 言Z 獅目比較例1 比較例2 比較例3 比較例4 比較例5 防鏽性防鏽極限濃度 (質量％) 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 耐腐飩性 pH低下 1 3 1 2 1 一般細菌數 1 1 1 2 1 黴菌 2 1 3 1 3 酵母菌數 2 1 0 1 1 硫酸還原菌 0 0 1 0 1 〈評定分數〉 6 6 6 6 7 表5 評定項目 pH低下（4週後）未達〇_5 0.5-1.0 1 ·0 〜2.0 2.0以上一般細菌（4週後）個/ml 1〇2以上 103~105 106以上 - 黴菌（4週後）垂輕度中·強度 - 酵母（4週後）個/ml 0 101 〜103 104~105 106以上硫酸還原菌（4週後） - 輕度中•強度 (2週）強度 (1週）評定分數 3分 2分 1分 0分 [評定結果] 由表3、4之結果證明，實施例1〜9之該本發明水性金屬加工油劑均具有良好的防鏽性及耐腐蝕性’且對於人體亦未含有害成份。相較於此之比較例1 ~ 5所使用之水性金屬加工油劑卻欠缺本發明之必須成份，因此其防鏽性與耐腐蝕性之均衡性不良。 -19-

Claims

200920839 十、申請專利範圍 1 . 一種水性金屬加工油劑，其特徵係含有（A )下述式（1 )所示之烷醇胺及/或（B )下述式（2 )所示之烷醇胺、以及（C ) 2-吡啶基硫代-1-氧化物鹽、 /η Η2Ν — C — OH (1) \RVn (式中，R1爲氫或碳數1〜3之烷基、n爲2或3、各個R1 可各自爲相同，亦可爲相異，而R1不會有均爲氫之情況

9 /Z]-〇H r2-n^ xz2-oh (式中，R2爲碳數1〜10之烷基、Z1、Z2各自獨立地代表碳數2~8之伸院基）。 2 . —種水性金屬加工油劑，其係於申請專利範圍第1 項之水性金屬加工油劑中，其特徵係該（B )成份之R2爲含有環烷構造。 3 . —種水性金屬加工油劑，其係於申請專利範圍第1 項之水性金屬加工油劑中，其特徵係以該水性金屬加工油劑全量基準下，（A)成份爲0〜50質量％、（B)成份爲 -20 - 200920839 0〜50質量％，及（C)成份爲0.01〜5質量％。 4 . 一種水性金屬加工油劑，其特徵係以質量比計，以 5〜2 0 0倍之水進行稀釋申請專利範圍第1項至第3項中任一項之水性金屬加工油劑。 -21 - 200920839 七指定代表囷： (一）、本案指定代表圖為：無 (二）、本代表圖之元件代表符號簡單說明：無八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：無