(57)【要約】本発明の水溶性金属加工油組成物は、以下の成分（Ａ）、成分（Ｂ）、成分（Ｃ）、及び成分（Ｄ）を配合してなる水溶性金属加工油組成物であって、組成物全量基準で、成分（Ａ）の配合量が５．０質量％以上、成分（Ｂ）の配合量が２０．０質量％より多く５０．０質量％未満、成分（Ｃ）の配合量が８．０質量％以上である。  成分（Ａ）：４０℃における動粘度が１５ｍｍ2／ｓ以上である、合成油及び油脂からなる群から選択される少なくとも１種  成分（Ｂ）：不飽和脂肪酸の重合体  成分（Ｃ）：三級アミン  成分（Ｄ）：水【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の成分（Ａ）、成分（Ｂ）、成分（Ｃ）、及び成分（Ｄ）を配合してなる水溶性金属加工油組成物であって、
組成物全量基準で、成分（Ａ）の配合量が５．０質量％以上、成分（Ｂ）の配合量が２０．０質量％より多く５０．０質量％未満、成分（Ｃ）の配合量が８．０質量％以上である水溶性金属加工油組成物。
成分（Ａ）：４０℃における動粘度が１５ｍｍ2／ｓ以上である、合成油及び油脂からなる群から選択される少なくとも１種
成分（Ｂ）：ヒドロキシ不飽和脂肪酸の重合体
成分（Ｃ）：三級アミン
成分（Ｄ）：水
【請求項２】
成分（Ａ）が、エステル化合物である請求項１に記載の水溶性金属加工油組成物。
【請求項３】
前記エステル化合物が、脂肪族モノカルボン酸と、炭素数５〜１０のヒンダードアルコールのエステルである請求項２に記載の水溶性金属加工油組成物。
【請求項４】
成分（Ｂ）が、リシノール酸の脱水重縮合物である縮合脂肪酸、及びリシノール酸の脱水重縮合物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した縮合脂肪酸からなる群から選択される少なくとも１種である請求項１〜３のいずれか１項に記載の水溶性金属加工油組成物。
【請求項５】
成分（Ｃ）が、アルカノールアミン及びトリアルキルアミンの両方を含む請求項１〜４のいずれか１項に記載の水溶性金属加工油組成物。
【請求項６】
成分（Ｄ）の配合量が８．０質量％以上２０．０質量％以下である請求項１〜５のいずれか１項に記載の水溶性金属加工油組成物。
【請求項７】
成分（Ｂ）の４０℃における動粘度が１００ｍｍ2／ｓ以上１５００ｍｍ2／ｓ以下である請求項１〜６のいずれか１項に記載の水溶性金属加工油組成物。
【請求項８】
成分（Ａ）／成分（Ｂ）の質量比が０．１０以上３．５以下である請求項１〜７のいずれか１項に記載の水溶性金属加工油組成物。
【請求項９】
成分（Ａ）／成分（Ｃ）の質量比が０．４以上２．８以下である請求項１〜８のいずれか１項に記載の水溶性金属加工油組成物。
【請求項１０】
成分（Ｂ）／成分（Ｃ）の質量比が０．５以上２．０以下である請求項１〜９のいずれか１項に記載の水溶性金属加工油組成物。
【請求項１１】
切削加工または研削加工に使用される請求項１〜１０のいずれか１項に記載の水溶性金属加工油組成物。
【請求項１２】
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、及び高マンガン鋼からなる群から選択される被加工材に対して使用される請求項１〜１１のいずれか１項に記載の水溶性金属加工油組成物。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の水溶性金属加工油組成物の水による希釈物である金属加工液。
【請求項１４】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の水溶性金属加工油組成物、又は請求項１３に記載の金属加工液を使用して、金属からなる被加工材を加工する金属加工方法。
【請求項１５】
以下の成分（Ａ）、成分（Ｂ）、成分（Ｃ）、及び成分（Ｄ）を配合してなる水溶性金属加工油組成物であって、
成分（Ａ）／成分（Ｂ）の質量比が０．１０以上３．５以下、成分（Ａ）／成分（Ｃ）の質量比が０．４以上２．８以下、成分（Ｂ）／成分（Ｃ）の質量比が０．９以上４．５以下である水溶性金属加工油組成物。
成分（Ａ）：４０℃における動粘度が１５ｍｍ2／ｓ以上である、合成油及び油脂からなる群から選択される少なくとも１種
成分（Ｂ）：ヒドロキシ不飽和脂肪酸の重合体
成分（Ｃ）：三級アミン
成分（Ｄ）：水
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水溶性金属加工油組成物に関し、例えばステンレス鋼、ニッケル合金、チタン合金等の難加工材の切削加工に使用される水溶性金属加工油組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
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が使用される。金属加工油には、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ある。近年では、安全性などの理由から、水溶性を付与した水溶性金属加工油が多く用いられるようになってきている。【０００３】
水溶性金属加工油には、切削加工や研削加工の効率を高める観点から、硫黄系、リン系、塩素系、有機金属塩等の極圧剤が広く使用されている（例えば、特許文献１、２参照）。また、環境負荷、人体への悪影響の懸念から、上記極圧剤を配合しない水溶性金属加工油も検討されており、例えば、リシノール酸等のヒドロキシ脂肪酸の重合物を使用した水溶性金属加工油が知られている（例えば、特許文献３〜５参照）。
具体的には、特許文献３には、ヒドロキシ脂肪酸の重合物、炭素数８〜２０の脂肪酸、塩基性化合物、炭素数８〜２０の直鎖オレフィン、及び非イオン界面活性剤を配合してなる水溶性金属加工油が開示される。また、特許文献４、５には、リシノール酸の重合物に加えて、エステル化合物と、アミン化合物とを配合することで、チタンやチタン合金等の難加工材に使用した場合でも、工具寿命を延ばすことが可能であることが開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−１７７４９８号公報
【特許文献２】特開平１１−２７９５８１号公報
【特許文献３】特開２００９−２４２７４３号公報
【特許文献４】特開２０１１−１１１５９３号公報
【特許文献５】ＷＯ２０１３／０７３６１７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献３〜５に開示される水溶性金属加工油は、被加工材がチタンよりも硬いステンレス鋼などである場合には、工具を損傷しやすくなることがあり、工具寿命を十分に長くすることが難しい。また、ヒドロキシ脂肪酸の重合物を使用した水溶性金属加工油は、水溶性金属加工油の原液を水で希釈する際に水に分散しにくくなり、ハンドリング性が悪くなることがある。【０００６】
本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、ステンレス鋼などの硬い被加工材に対して使用する場合でも工具摩耗を低減させて工具寿命を長くするとともに、水に対する分散性を高めてハンドリング性を良好にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、鋭意検討した結果、比較的高粘度の合成油又は油脂に加えて、ヒドロキシ不飽和脂肪酸の重合体、及び三級アミンをいずれも比較的高い配合量で配合することで、上記課題を解決できることを見出し、以下の発明を完成させた。
本発明は、以下の水溶性金属加工油組成物を提供する。
（１）以下の成分（Ａ）、成分（Ｂ）、成分（Ｃ）、及び成分（Ｄ）を配合してなる水溶性金属加工油組成物であって、
組成物全量基準で、成分（Ａ）の配合量が５．０質量％以上、成分（Ｂ）の配合量が２０．０質量％より多く５０．０質量％未満、成分（Ｃ）の配合量が８．０質量％以上である水溶性金属加工油組成物。
成分（Ａ）：４０℃における動粘度が１５ｍｍ2／ｓ以上である、合成油及び油脂からなる群から選択される少なくとも１種
成分（Ｂ）：ヒドロキシ不飽和脂肪酸の重合体
成分（Ｃ）：三級アミン
成分（Ｄ）：水
（２）以下の成分（Ａ）、成分（Ｂ）、成分（Ｃ）、及び成分（Ｄ）を配合してなる水溶性金属加工油組成物であって、
成分（Ａ）／成分（Ｂ）の質量比が０．１０以上３．５以下、成分（Ａ）／成分（Ｃ）の質量比が０．４以上２．８以下、成分（Ｂ）／成分（Ｃ）の質量比が０．９以上４．５以下である水溶性金属加工油組成物。
成分（Ａ）：４０℃における動粘度が１５ｍｍ2／ｓ以上である、合成油及び油脂からなる群から選択される少なくとも１種
成分（Ｂ）：ヒドロキシ不飽和脂肪酸の重合体
成分（Ｃ）：三級アミン
成分（Ｄ）：水
さらに、本発明は、以下の金属加工液及び金属加工方法を提供する。
（３）上記（１）又は（２）に記載の水溶性金属加工油組成物の水による希釈物である金属加工液。
（４）上記（１）又は（２）に記載の水溶性金属加工油組成物、又は上記（３）に記載の金属加工液を使用して、金属からなる被加工材を加工する金属加工方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明においては、ステンレス鋼などの硬い被加工材に対して使用する場合でも、工具摩耗を低減して工具寿命を長くするとともに、水に対する分散性を高めてハンドリング性を良好にすることができる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明について、実施形態を用いて説明する。
［水溶性金属加工油組成物］
本発明の一実施形態に係る水溶性金属加工油組成物は、以下の成分（Ａ）、成分（Ｂ）、成分（Ｃ）、及び成分（Ｄ）を配合してなるものである。
【００１０】
＜成分（Ａ）＞
成分（Ａ）は、合成油及び油脂から選択される少なくとも１種である。成分（Ａ）として使用される合成油及び油脂は、４０℃における動粘度が１５ｍｍ2／ｓ以上となるものである。
成分（Ａ）は、４０℃における動粘度が１５ｍｍ2／ｓ未満であると、工具と被加工材の間の潤滑性が良好にならず、工具摩耗を低減させることが難しくなる。工具と被加工材の間の潤滑性をより高めるためには、上記した４０℃における動粘度は、２５ｍｍ2／ｓ以上であることが好ましく、４０ｍｍ2／s以上であることがより好ましい。
一方で、上記４０℃における動粘度は、その上限が特に限定されるわけではないが、原液のハンドリングの点から、好ましくは３００ｍｍ2／s以下であり、２００ｍｍ2／s以下がより好ましく、１００ｍｍ2／s以下がさらに好ましい。３００ｍｍ2／s以下であると、原液も低粘度になり、ポンプで吸い上げ易くなり、さらには自己乳化性も良好になりやすく、ハンドリング性が良好となる。
なお、本明細書において動粘度は、ＪＩＳ  Ｋ２２８３：２０００に基づいて測定された値である。
【００１１】
本実施形態において成分（Ａ）に使用される合成油としては、エステル化合物が挙げられる。エステル化合物を構成するカルボン酸は、飽和脂肪族カルボン酸でも不飽和脂肪族カルボン酸でもよい。具体的には、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等で例示される炭素数６〜２４の脂肪族モノカルボン酸；アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカン二酸等で例示される炭素数６〜１８の脂肪族ジカルボン酸；クエン酸などのカルボキシル基を３つ以上有する脂肪族カルボン酸などが挙げられる。
【００１２】
また、エステル化合物を構成するアルコールとしては、モノアルコール又は多価アルコールが挙げられる。モノアルコールとしては、炭素数４〜１８のアルコールが挙げられる。炭素数４〜１８の一価のアルコールとしては、直鎖状又は分岐状のいずれでもよく、また飽和又は不飽和のいずれでもよい。炭素数４〜１８の一価の飽和アルコールの具体例としては、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノニルアルコール、デシルアルコール、ウンデシルアルコール、ドデシルアルコール、トリデシルアルコール、テトラデシルアルコール、ペンタデシルアルコール、ヘキサデシルアルコール、へプタデシルアルコール、オクタデシルアルコールが挙げられる。炭素数４〜１８の一価の不飽和アルコールの具体例としては、ブテニルアルコール、ペンチニルアルコール、ヘキセニルアルコール、ペプテニルアルコール、ノネニルアルコール、デセニルアルコール、ウンデセニルアルコール、ドデセニルアルコール、トリデセニルアルコール、テトラデセニルアルコール、ペンタデセニルアルコール、ヘキサデセニルアルコール、ヘプタデセニルアルコール、オクタデセニルアルコールが挙げられる。これらの一価のアルコールの中でも、好ましくは炭素数６〜１６、より好ましくは炭素数８〜１４の一価のアルコールが用いられる。
多価アルコールとしては、炭素数５〜１０のヒンダードアルコールが挙げられ、具体的には、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。なお、ヒンダードアルコールとは、４つの炭素原子と結合する４級炭素原子を有する多価アルコールをいう。これらの多価アルコールの中でも、好ましくは炭素数５〜８、より好ましくは炭素数５〜６の多価アルコールが用いられる。
エステル化合物としては、モノアルコールと、脂肪族モノカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、又はカルボキシル基を３つ以上有する脂肪族カルボン酸とのエステル；及び多価アルコールと脂肪族モノカルボン酸とのエステルであるポリオールエステルが挙げられる。
なお、エステル化合物は、モノアルコールと、脂肪族ジカルボン酸、又はカルボキシル基を３つ以上有する脂肪族カルボン酸とのエステルや、多価アルコールと脂肪族モノカルボン酸とのエステルである場合には、部分エステル及び完全エステルのいずれであってもよいが、完全エステルであることが好ましい。
【００１３】
また、成分（Ａ）として使用される合成油としては、エステル化合物以外にも、アルファオレフィン、低分子量ポリブテン、低分子量ポリプロピレン、アルキルベンゼン、アルキルナフタレンなどのアルキルアロマ系化合物、シリコーン油、フルオロカーボン、パーフルオロポリエーテルなどのフッ素系オイルなどが挙げられる。
油脂としては，綿実油、オリーブ油、ナタネ油、ゴマ油、ひまわり油、やし油、パーム油、トール油、大豆油、ヒマシ油、亜麻仁油等が挙げられる。
【００１４】
成分（Ａ）としては、上記した中では、潤滑性や化学的な安定性の観点からエステル化合物が好ましい。また、エステル化合物の中でも、ポリオールエステルが好ましい。ポリオールエステルとしては、脂肪族モノカルボン酸と上記したヒンダードアルコールのエステルが好ましく、脂肪族モノカルボン酸とペンタエリスリトールのエステルがより好ましい。
ヒンダードアルコール等とのポリオールエステルにおいて使用される脂肪族モノカルボン酸としては、炭素数６〜２４の脂肪族モノカルボン酸が挙げられるが、好ましくは炭素数１２〜２２の脂肪族モノカルボン酸、より好ましくは炭素数１６〜２０の脂肪族モノカルボン酸が挙げられる。
好ましい具体的な化合物としては、ペンタエリスリトールテトラオレエート、トリメチロールプロパントリオレエートが挙げられ、中でもペンタエリスリトールテトラオレエートが好ましい。
成分（Ａ）としては、上記したものを１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００１５】
水溶性金属加工油組成物における成分（Ａ）の配合量は、組成物全量基準で、５．０質量％以上である。配合量が５．０質量％未満であると、潤滑性が不足して、工具の摩耗を低減させることが難しい。潤滑性を向上させて、工具摩耗をより低減させるためには、成分（Ａ）の配合量は、１０．０質量％以上が好ましく、１５．０質量％以上がより好ましく、２０．０質量％以上がさらに好ましい。
また、成分（Ａ）の配合量は、後述する成分（Ｂ）〜（Ｄ）を適正量配合して、乳化性や加工性能を向上するために、組成物全量基準で、好ましくは７０．０質量％以下、より好ましくは６０．０質量％以下、さらに好ましくは５０．０質量％以下、よりさらに好ましくは４１．０質量％以下である。
【００１６】
＜成分（Ｂ）＞
成分（Ｂ）は、ヒドロキシ不飽和脂肪酸の重合体であり、具体的には、ヒドロキシ不飽和脂肪酸の脱水重縮合物である縮合脂肪酸（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した縮合脂肪酸（２）のうち少なくともいずれか１種の縮合脂肪酸である。
ヒドロキシ不飽和脂肪酸としては、アルコール性水酸基とカルボキシル基と二重結合を１つずつ有する炭素数１４〜２０のヒドロキシ不飽和脂肪酸が挙げられ、具体的にはリシノール酸（１２−ヒドロキシオクタデカ−９−エノン酸）が挙げられる。
【００１７】
縮合脂肪酸（２）における１価のカルボン酸は、飽和脂肪族カルボン酸でも不飽和脂肪族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以上の脂肪族カルボン酸が好ましい。また、脂肪族カルボン酸の炭素数の上限は特に限定されないが、通常３０である。
飽和脂肪族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。不飽和脂肪族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。
中でも、炭素数１０〜２４の脂肪族カルボン酸が好ましく、炭素数１２〜２０の脂肪族カルボン酸がより好ましい。
縮合脂肪酸（２）の具体的な好適な化合物として、リシノール酸の脱水重縮合物のアルコール性水酸基とオレイン酸とを脱水縮合した縮合脂肪酸が挙げられる。
また、成分（Ｂ）として、縮合脂肪酸（１）又は縮合脂肪酸（２）の一方を使用してもよいし、これら両方を使用してもよい。さらに、縮合脂肪酸（１）、縮合脂肪酸（２）それぞれとして、上記したものを１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００１８】
縮合脂肪酸（１）は、リシノール酸等のヒドロキシ不飽和脂肪酸を脱水重縮合することにより得られるが、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、縮合脂肪酸が得られる。
また、縮合脂肪酸（２）は、上記縮合脂肪酸（１）にさらに１価のカルボン酸を加えて脱水縮合を行うことにより得られる。
縮合脂肪酸（１）におけるヒドロキシ不飽和脂肪酸の重縮合度は、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。成分（Ｂ）は、重縮合度の高いものほど潤滑効果の高いものを得ることができる。
【００１９】
成分（Ｂ）の４０℃における動粘度は、１００ｍｍ2／ｓ以上１５００ｍｍ2／ｓ以下が好ましく、２００ｍｍ2／ｓ以上１２００ｍｍ2／ｓ以下がより好ましく、３００ｍｍ2／ｓ以上１０００ｍｍ2／ｓ以下がさらに好ましく、６００ｍｍ2／ｓ以上８００ｍｍ2／ｓ以下が特に好ましい。成分（Ｂ）の４０℃における動粘度は、これら下限値以上とすることで潤滑性を良好にすることが可能である。また、これら上限値以下とすることで原液の粘度が過剰に高くならず，ハンドリングや自己乳化性の観点から好ましい。
【００２０】
成分（Ｂ）は、水酸基価が、０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上８０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下が好ましく、０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上６０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下がより好ましく、０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上４０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下がさらに好ましい。水酸基価が８０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることで良好な加工性能が得られる。
また、成分（Ｂ）の酸価は、１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上１１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下が好ましく、２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上１００ｍｇＫＯＨ／ｇ以下がより好ましく、３０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上９０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下がさらに好ましい。酸価が１１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることで良好な加工性能が得られる。
さらに、成分（Ｂ）の酸価の水酸基価に対する比（酸価／水酸基価）は、１．５以上１５以下が好ましく、２．０以上１０以下がより好ましく、２．５以上９．５以下がさらに好ましい。
なお、成分（Ｂ）のけん化価は、特に限定されないが、１８０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上２２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下が好ましく、１９０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上２１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下がより好ましく、１９５ｍｇＫＯＨ／ｇ以上２０５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下がさらに好ましい。
なお、酸価は、ＪＩＳ  Ｋ２５０１：２００３（指示薬法）に基づいて測定される値であり、水酸基価は、ＪＩＳ  Ｋ００７０：１９９２に基づいて測定される値であり、けん化価は、ＪＩＳ  Ｋ２５０３：１９９６に基づいて測定される値である。
【００２１】
水溶性金属加工油組成物における成分（Ｂ）の配合量は、組成物全量基準で、２０．０質量％より多く、５０．０質量％未満である。
成分（Ｂ）の配合量を２０．０質量％以下とすると、潤滑性が低くなり、工具寿命を長くしにくくなる。また５０質量％以上とすると、原液の粘度が高くなったり、自己乳化性が低くなったりして、ハンドリング性が低下する。さらに、加工後の装置にベタツキが発生したりもする。
潤滑性を高める観点から、成分（Ｂ）の配合量は、２０．５質量％以上が好ましく、２５．０質量％以上がより好ましく、３０．０質量％以上がさらに好ましい。また、加工後の装置のベタツキを抑制しつつハンドリング性をより高めるためには、成分（Ｂ）の配合量は、４５．０質量％以下がより好ましく、４０．０質量％以下がさらに好ましく、３３．０質量％以下がよりさらに好ましい。
【００２２】
＜成分（Ｃ）＞
本実施形態における水溶性金属加工油組成物では、成分（Ｃ）として三級アミンを使用する。三級アミンを使用することで、上記のように高粘度の成分（Ａ）を使用しつつ、成分（Ｂ）を多量に配合しても、水溶性金属加工油組成物の自己乳化性を高めることが可能になる。
三級アミンとしては、乳化安定性、防錆性、及び耐腐敗性の観点から、アルカノールアミン及びトリアルキルアミンのいずれか一方または両方を用いることが好ましいが、これら両方を使用することがより好ましい。
【００２３】
アルカノールアミンとしては、モノアルカノールアミン、ジアルカノールアミン、トリアルカノールアミンが挙げられるが、具体的には、以下の一般式（Ｉ）で示される化合物が挙げられる。
【化１】
2017073553.tif 000002
式（Ｉ）において、ｎは０〜２の整数、ｍは１〜３の整数、ｎ＋ｍ＝３、Ｒ1は炭素数１〜１８の炭化水素基、Ｒ2は炭素数１〜４の二価の脂肪族飽和炭化水素基である。一分子中に２個以上あるＲ1又はＲ2は、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。
式（Ｉ）において、ｎが１、ｍが２であるとともに、Ｒ1は炭素数１〜１８のアルキル基、Ｒ2は炭素数２〜３の二価の脂肪族飽和炭化水素基であることが好ましい。また、ｎが１、ｍが２であるとともに、Ｒ1は炭素数４〜８のアルキル基、Ｒ2が−ＣＨ2ＣＨ2−であることがより好ましい。Ｒ1のアルキル基は、直鎖、分岐鎖であってもよいし、環状構造を有していてもよいが、上記した炭素数４〜８のアルキル基は環状構造を有することが好ましい。
アルカノールアミンの具体例としては、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等のモノアルカノールアミン；オレイ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，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、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等のジアルカノールアミン；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等のトリアルカノールアミンなどを挙げることができる。
これらの中でも、アルキルジアルカノールアミンが好ましく、シクロヘキシルジエタノールアミンがより好ましい。
アルカノールアミンとしては、上記したものを１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２４】
また、トリアルキルアミンとしては、以下の式（II）で表されるものが挙げられる。
ＮＲ33          （II）
式（II）において、Ｒ3は炭素数１〜１８のアルキル基であり、一分子中のＲ3は互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。Ｒ3のアルキル基は、直鎖、分岐鎖であってもよいし、環状構造を有していてもよい。
Ｒ3は好ましくは炭素数１〜８のアルキル基であって、より好ましくはＲ3の１つがメチル基又はエチル基で、残りの２つが炭素数４〜８のアルキル基である。また、炭素数４〜８のアルキル基は環状構造を有することが好ましい。
具体的なトリアルキルアミンとしては、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、Ｎ−メチルジシクロヘキシルアミン等が挙げられるが、これらの中では、Ｎ−メチルジシクロヘキシルアミンが好ましい。
トリアルキルアミンとしては、上記したものを１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
また、三級アミンとしては、アルカノールアミン及びトリアルキルアミン以外にも、トリベンジルアミン、トリオレイルアミン等を用いてもよい。
【００２５】
水溶性金属加工油組成物における成分（Ｃ）の配合量は、組成物全量基準で８．０質量％以上である。成分（Ｃ）の配合量を８．０質量％未満とすると、水溶性金属加工油組成物の自己乳化性が悪化して、ハンドリング性が低下する。また、耐腐敗性も悪化させることがある。
成分（Ｃ）の配合量は、好ましくは８．０質量％以上４０．０質量％以下である。成分（Ｃ）の配合量を４０．０質量％以下とすると、金属加工に従事する者の手あれが発生しにくくなるなど、人体に対する悪影響を抑制できる。
成分（Ｃ）の配合量は、人体に対する悪影響を抑制しつつ、ハンドリング性及び耐腐敗性を向上させるために、より好ましくは１０．０質量％以上３５．０質量％以下であり、さらに好ましくは１５．０質量％以上３０．０質量％以下であり、よりさらに好ましくは１６．０質量％以上２４．４質量％以下である。
水溶性金属加工油組成物は、成分（Ｃ）が配合されることで、組成物に含まれる酸成分（成分（Ｂ）等）を中和するものであり、水溶性金属加工油組成物を水で１０質量％に希釈した際のｐＨが７〜１１になるように中和することが好ましい。
【００２６】
＜成分（Ｄ）＞
水溶性金属加工油組成物には、成分（Ｄ）として水を配合する。成分（Ｄ）として使用される水は、特に限定されず、蒸留水、イオン交換水、水道水、工業用水のいずれでもよい。
成分（Ｄ）の配合量は、組成物全量基準で、８．０質量％以上２０．０質量％以下が好ましい。水の配合量を８．０質量％以上とすることで、水溶性金属加工油組成物が難燃性となり安全性が高まる。また、２０．０質量％以下とすることで、水溶性金属加工油組成物が増粘してハンドリング性が悪化することを防止する。
成分（Ｄ）の配合量は、難燃性及びハンドリング性を向上させるために、好ましくは９．０質量％以上１５．０質量％以下、より好ましくは１０．０質量％以下１２．０質量％以上である。
【００２７】
（配合比）
次に、水溶性金属加工油組成物に配合される上記成分（Ａ）〜（Ｄ）の配合比について以下説明する。
本実施形態では、成分（Ａ）／成分（Ｂ）の質量比は０．１０以上３．５以下であることが好ましい。質量比が０．１０以上となると、潤滑性が良好となり加工性を高めやすくなり、また、３．５以下とすることで、乳化状態を維持しやすくなる。
成分（Ａ）／成分（Ｂ）の質量比は、０．２０以上がより好ましく、０．２５以上がさらに好ましく、０．３０以上がよりさらに好ましく、０．４０以上がよりさらに好ましく、０．４５以上が特に好ましい。また、３．０以下がより好ましく、２．５以下がさらに好ましく、２．１以下がよりさらに好ましく、２以下がよりさらに好ましく、１．４以下が特に好ましい。成分（Ａ）／成分（Ｂ）の質量比をこれら下限値以上とすることで、金属加工時に十分な加工性を得られ、上限値以下とすることで安定な乳化状態を維持し易くなる。
また、成分（Ａ）／成分（Ｃ）の質量比は０．４以上２．８以下であることが好ましく、０．５以上２．７以下であることがより好ましく、０．６０以上２．６以下であることがさらに好ましく、０．６１以上２．５６以下がよりさらに好ましく、０．６２５以上１．７５以下が最も好ましい。質量比が上記範囲内となると、工具の摩耗を低減させやすくなり、また安定な乳化状態を維持しやすくなる。
さらに、成分（Ａ）／成分（Ｄ）の質量比は０．５以上６．０以下であることが好ましく、１．０以上５．５０以下であることがより好ましく、１．４以上５．２以下であることがさらに好ましく、１．５以上５．１３以下がよりさらに好ましい。
【００２８】
水溶性金属加工油組成物において、成分（Ｂ）／成分（Ｃ）の質量比は０．５以上４．５以下であることが好ましい。質量比が上記下限値以上となると、工具の摩耗を低減させやすくなる。また上限値以下とすると、自己乳化性が良好となって、ハンドリング性を良好にしやすくなる。これら観点から、成分（Ｂ）／成分（Ｃ）の質量比は、０．７以上がより好ましく、また、工具寿命を優れたものとする観点から、０．９以上がさらに好ましく、１．０２以上がよりさらに好ましく、１．２５以上が特に好ましい。また、成分（Ｂ）／成分（Ｃ）の質量比は、２．５以下がより好ましく、２．０以下がさらに好ましく、１．５以下がよりさらに好ましく、１．４以下がよりさらに好ましく、１．３５以下が特に好ましい
【００２９】
また、成分（Ｂ）／成分（Ｄ）の質量比は、１．５以上４．０以下であることが好ましく、２．０以上３．５以下であることがより好ましく、２．４以上３．４以下であることがさらに好ましく、２．５０以上３．３０以下がよりさらに好ましい。
さらに、成分（Ｃ）／成分（Ｄ）の質量比は、１．０以上３．５以下であることが好ましく、１．５以上３．０以下であることがより好ましく、１．９以上２．５以下であることがさらに好ましく、２以上２．４４以下がよりさらに好ましい。
【００３０】
＜その他の成分（Ｅ）＞
水溶性金属加工油組成物には、本発明の効果を損なわない範囲において、成分（Ａ）〜（Ｄ）以外のその他の成分（Ｅ）をさらに配合してもよい。すなわち、水溶性金属加工油組成物に配合される成分は、上記した成分（Ａ）〜（Ｄ）からなるものでもよいし、成分（Ａ）〜（Ｄ）と、以下に述べる成分から選択される成分（Ｅ）とからなるものでもよい。その他の成分（Ｅ）としては、例えば、界面活性剤、油性剤、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などが挙げられるが、これらの中では、界面活性剤、金属不活性化剤、消泡剤、殺菌剤の使用が好ましい。
水溶性金属加工油組成物におけるその他の成分（Ｅ）の配合量は、組成物全量基準で、０．５質量％以上４５質量％以下が好ましく、１．５質量％以上３５．０質量％以下がより好ましく、４．５質量％以上２５．０質量％以下がさらに好ましい。
【００３１】
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などがある。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などがある。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、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。界面活性剤の中では、エーテルなどの非イオン性界面活性剤が好ましい。
また、界面活性剤の配合量は、組成物全量基準で、好ましくは０．１質量％以上１２．０質量％以下、より好ましくは０．３質量％以上１０．０質量％以下、さらに好ましくは１．０質量％以上７．０質量％以下である。
【００３２】
油性剤としては、例えば、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、パルミチルアルコール、ステアリルアルコール、オレイルアルコール等のアルコール類が挙げられる。
油性剤の配合量は、組成物全量基準で、好ましくは０．１質量％以上１２．０質量％以下、より好ましくは０．２質量％以上１０．０質量％以下、さらに好ましくは０．５質量％以上６．０質量％以下である。
【００３３】
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、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、オレイン酸、リノール酸、トール油脂肪酸、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、ドデカン二酸などが挙げられる。
潤滑性向上剤の配合量は、組成物全量基準で、好ましくは０．３質量％以上２７．０質量％以下、より好ましくは１．０質量％以上２３．０質量％以下、さらに好ましくは３．０質量％以上２０．０質量％以下である。
【００３４】
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などが挙げられる。
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−ナフチルアミンなど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）プロピオネートなど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などの硫黄系酸化防止剤、ホスファイトなどのリ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。
成分（Ｅ）としては、上記したものを１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
ただし、水溶性金属加工油組成物には、塩素、硫黄、或いはリンを含有する化合物を配合しないほうがよい。塩素、硫黄、或いはリンを含有する化合物を配合しないことで、環境負荷、人体への悪影響をさらに抑制することが可能である。
水溶性金属加工油組成物は、上記成分（Ａ）〜（Ｄ）を配合し、更に必要に応じてその他成分（Ｅ）を配合して、これら成分を均一に混合して得られるものであり、配合順等、その配合方法は特に限定されない。
【００３５】
なお、本明細書において、例えば、「成分（Ａ）、成分（Ｂ）、成分（Ｃ）、及び成分（Ｄ）を配合してなる組成物」と規定された組成物は、「配合した成分（Ａ）、成分（Ｂ）、成分（Ｃ）、及び成分（Ｄ）を含む組成物」だけでなく、配合した成分の少なくとも１つの成分の代わりに、当該成分が変性した変性物（例えば、成分（Ｃ）と、成分（Ｂ）或いはその他の成分とにより形成された塩）を含む組成物」や、「配合した成分同士の反応生成物」を含む組成物をも意味するものである。
【００３６】
本発明の別の実施形態においては、水溶性金属加工油組成物が、上記成分（Ａ）、成分（Ｂ）、成分（Ｃ）、及び成分（Ｄ）を配合してなる水溶性金属加工油組成物であって、成分（Ａ）／成分（Ｂ）の質量比を０．１０以上３．５以下、成分（Ａ）／成分（Ｃ）の質量比を０．４以上２．８以下、成分（Ｂ）／成分（Ｃ）の質量比を０．９以上４．５以下とするものである。本実施形態においては、成分（Ａ）〜（Ｄ）を使用し、各質量比をこれら範囲内とすることで、ステンレス鋼などの硬い被加工材に対して使用する場合でも、工具摩耗を低減して工具寿命を優れたものとするとともに、水に対する分散性を高めてハンドリング性を優れたものとすることが可能である。なお、本実施形態では、各成分（Ａ）〜（Ｄ）の詳細は、上記したとおりであり、本実施形態に係る各成分（Ａ）〜（Ｄ）の好ましい配合量の範囲は、上記した配合量で記載したとおりの範囲であり、また、質量比の好ましい範囲も上記したとおりの範囲である。
さらに、本実施形態でも、水溶性金属加工油組成物に上記したとおりに、その他の成分（Ｅ）が配合されてもよい。
【００３７】
［金属加工液］
本発明の一実施形態に係る金属加工液は、上記の水溶性金属加工油組成物からなる油剤の水による希釈物である。水溶性金属加工油組成物を希釈するために使用する水は、蒸留水、イオン交換水、水道水、工業用水などのいずれでもよく、特に限定されない。本実施形態の金属加工液は、水溶性金属加工油組成物が３質量％以上となるように水に希釈されたものである。金属加工液は、希釈濃度を３質量％以上とすることで、金属加工時の加工性が良好になる。
また、希釈濃度は、好ましくは５質量％以上３０質量％以下、より好ましくは７質量％以上２０質量％以下、さらに好ましくは８質量％以上１５質量％以上である。希釈濃度をこれら下限値以上とすることでより加工性が良好となる。また、上限値以下とすることで、加工後に加工装置がベタつくことを防止する。
【００３８】
［金属加工方法］
本発明の一実施形態に係る金属加工方法は、上記した水溶性金属加工油組成物を用いて金属からなる被加工材を加工する方法である。
ここで、水溶性金属加工油組成物は、上記したように水で希釈して金属加工液としたうえで、被加工材に供給して、被加工材に接触させて使用するものである。金属加工液は、被加工材と加工具との間を潤滑する。さらには、切り屑の除去、被加工材の錆止め、工具及び被加工材の冷却等のためにも使用される。
水溶性金属加工油組成物を使用して行う金属加工は、具体的には、切削加工、研削加工、打抜き加工、研摩、絞り加工、抽伸加工、圧延加工などの各種の金属加工が挙げられるが、これらの中では、切削加工、研削加工が好ましく、切削加工がより好ましい。
被加工材としての金属は、単一の金属元素からなる純金属、複数の金属元素からなるもの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。また、被加工材としては中でも、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、高マンガン鋼などの難加工材であることが好ましく、この中でもステンレス鋼、ニッケル合金、チタン合金がより好ましく、ステンレス鋼がさらに好ましい。
上記した水溶性金属加工油組成物は、潤滑性に優れており、難加工材、特にステンレス鋼等の硬い金属を被加工材として、旋削加工等の各種金属加工を行う場合でも、工具寿命を十分に長くすることが可能である。また、上記した水溶性金属加工油組成物は、水に希釈して金属加工液として使用する場合に素早く分散するため、ハンドリング性に優れる。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明を、実施例により、さらに具体的に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。【００４０】
水溶性金属加工油組成物は、以下に示す要領に従って評価した。
［工具逃げ面摩耗幅（工具寿命の評価）］
水溶性金属加工油組成物（原液）を水により１０質量％で希釈して分散させて、金属加工液を作製した。その金属加工液を用いて、以下の条件で旋削加工を行った際の工具の逃げ面の摩耗幅を測定した。
（旋削加工条件）
加工機：ＹＳ−５５０Ｖ（東和精機株式会社製）  被削材：ＳＵＳ４４０Ｃ
工具：ＤＣＥＴ０７０２０４Ｒ−ＳＮ  ＶＰ１５ＴＦ（三菱マテリアル株式会社製）
切削速度７０ｍ／ｍｉｎ、送り０．１ｍｍ／ｒｅｖ、切込み（半径）０．１ｍｍ、加工距離３８４ｍ
金属加工液供給条件：流量２５０ｍｌ／ｍｉｎ
［自己乳化性（ハンドリング性評価）］
２００ｍｌ容量のビーカーに入れた９０ｇの水に、水溶性金属加工油組成物（原液）１０ｇを加え、φ８ｍｍ×長さ３０ｍｍのマグネティックスターラを用い３００ｒｐｍで撹拌した場合に、原液が１分以内に均一分散する場合は、自己乳化性が良好であるとして“Ａ”と評価した。原液が１分以内に均一に分散しない場合は、自己乳化性が不十分であるとして“Ｂ”と評価した。【００４１】
実施例１〜６、比較例１〜７
表１に示す配合により、水溶性金属加工油組成物を調整し、各実施例及び比較例の水溶性金属加工油組成物を上記評価方法により評価した。【００４２】
【表１】
2017073553.tif 000003
【００４３】
※なお、配合における各数値は、組成物全量基準の質量％である。
※表１における鉱物油、エステル化合物、及びヒドロキシ不飽和脂肪酸の重合体の詳細は以下のとおりである。
鉱物油：ナフテン系鉱物油、４０℃における動粘度：２６ｍｍ2／ｓ
エステル化合物１：ペンタエリスリトールテトラオレエート、４０℃における動粘度：６４．７ｍｍ2／ｓ
エステル化合物２：トリメチロールプロパントリオレエート、４０℃における動粘度：４９．７ｍｍ2／ｓ
エステル化合物３：オレイン酸メチル、４０℃における動粘度：４．７ｍｍ2／ｓ
ヒドロキシ不飽和脂肪酸の重合体１：リシノール酸を窒素気流下、２００℃で加熱脱水重縮合することにより得られた縮合脂肪酸。酸価：３４ｍｇＫＯＨ／ｇ、けん化価：１９８ｍｇＫＯＨ／ｇ、水酸基価：２８ｍｇＫＯＨ／ｇ、４０℃における動粘度：７３０ｍｍ2／ｓ
ヒドロキシ不飽和脂肪酸の重合体２：リシノール酸を窒素気流下、２００℃で加熱脱水縮合し、その脱水重縮合物にさらにオレイン酸を加え、加熱脱水縮合することにより得られた縮合脂肪酸。酸価：５５ｍｇＫＯＨ／ｇ、けん化価：２０１ｍｇＫＯＨ／g、水酸基価：９ｍｇＫＯＨ／ｇ、４０℃における動粘度：７２６ｍｍ2／ｓ【００４４】
以上のように、各実施例の水溶性金属加工油組成物は、成分（Ａ）〜（Ｃ）を所定量配合していたため、潤滑性が良好で工具摩耗が少なく、かつ自己乳化性も良好であった。
それに対して、比較例１〜３では、成分（Ａ）の代わりに鉱物油又は動粘度が低いエステル化合物を使用し、或いは、成分（Ａ）の配合量が少なかったため、潤滑性が十分に高められずに工具摩耗が多く発生した。また、比較例４、５では、成分（Ｂ）を配合せず、又はその配合量が少なかったため、代わりに有機酸（トール脂肪酸）の配合量を増やしても、潤滑性が十分に高められずに工具摩耗が多く発生した。さらに、比較例６、７では、三級アミンを配合されず、又はその配合量が少なかったため、自己乳化性を高めることができず、ハンドリング性が良好ではなかった。
【国際調査報告】
2017073553.tif 000004
2017073553.tif 000005
2017073553.tif 000006
2017073553.tif 000007
2017073553.tif 000008