(57)【要約】【課題】粘度を低くでき、焼入れ性が良好で、作業環境の改善と処理品への付着量低減ができ、耐焼き割れ性にも問題がない熱処理剤組成物を提供すること。【解決手段】水、及び一般式  Ｒ１−Ｏ−（Ｒ３Ｏ）ｋ−Ｒ２  （１）（式中、Ｒ１及びＲ２は水素、炭素数１〜１０のアルキル基又は炭素数２〜１０のアルケニル基を、Ｒ３はエチレン基又はプロピレン基を、ｋは繰り返し単位の（Ｃ２Ｈ４Ｏ）ｍと（Ｃ３Ｈ６Ｏ）ｎとの合計ｍ＋ｎを、示す。オキシエチレン基の平均モル数ｍは１０〜２０００の数で、オキシプロピレン基の平均モル数ｎは０〜１０００の数で、ｍ：ｎは４５：５５〜１００：０である。これらオキシアルキレン基はランダム型でもブロック型でもよい。）で表わされ、重量平均分子量が２０００〜１０００００のポリアルキレングリコール系高分子量ポリマーであって、その構造、分子量及びｍ：ｎの少なくとも一つが異なる２〜５種類のポリマーを、含有する水溶性熱処理剤組成物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水、及び
一般式
Ｒ１−Ｏ−（Ｒ３Ｏ）ｋ−Ｒ２          （１）
（式中、Ｒ１及びＲ２は、独立して、水素原子、炭素数１〜１０のアルキル基又は炭素数２〜１０のアルケニル基を示す。Ｒ３はエチレン基又はプロピレン基であるアルキレン基を示す。ｋは、繰り返し単位の（Ｃ２Ｈ４Ｏ）ｍと（Ｃ３Ｈ６Ｏ）ｎとの合計繰り返し単位数であるｍ＋ｎを示す。オキシエチレン基の平均付加モル数ｍは１０〜２０００の数であり、オキシプロピレン基の平均付加モル数ｎは０〜１０００の数である。ｍ：ｎは４５：５５〜１００：０である。オキシエチレン基とオキシプロピレン基とが併存する場合は、ランダム型であっても、ブロック型であってもよい。）で表わされ、重量平均分子量が２０００〜１０００００であるポリアルキレングリコール系高分子量ポリマーであって、その構造、重量平均分子量及びオキシエチレン基：オキシプロピレン基の比（ｍ：ｎ）の少なくとも一つが異なる２〜５種類のポリマーを、
含有することを特徴とする水溶性熱処理剤組成物。
【請求項２】
ポリアルキレングリコール系高分子量ポリマーが、下記の一般式（２）〜（４）で表わされる化合物から選ばれる２〜５種類の混合物である請求項１に記載の水溶性熱処理剤組成物。
ＨＯ−（Ｒ３Ｏ）ｋ−Ｈ          （２）
（式中、Ｒ３はエチレン基又はプロピレン基であるアルキレン基を示す。ｋは、繰り返し単位の（Ｃ２Ｈ４Ｏ）ｍと（Ｃ３Ｈ６Ｏ）ｎとの合計繰り返し単位数であるｍ＋ｎを示す。オキシエチレン基の平均付加モル数ｍは１０〜２０００の数であり、オキシプロピレン基の平均付加モル数ｎは０〜１０００の数である。ｍ：ｎは４５：５５〜１００：０である。オキシエチレン基とオキシプロピレン基とが併存する場合は、ランダム型であっても、ブロック型であってもよい。）で表わされ、重量平均分子量が２０００〜１０００００であるポリオキシエチレンオキシプロピレングリコール、
Ｈ２Ｃ＝ＣＨ−ＣＨ２−Ｏ−（Ｒ３Ｏ）ｋ−Ｈ          （３）
（式中、Ｒ３はエチレン基又はプロピレン基であるアルキレン基を示す。ｋは、繰り返し単位の（Ｃ２Ｈ４Ｏ）ｍと（Ｃ３Ｈ６Ｏ）ｎとの合計繰り返し単位数であるｍ＋ｎを示す。オキシエチレン基の平均付加モル数ｍは１０〜２０００の数であり、オキシプロピレン基の平均付加モル数ｎは０〜１０００の数である。ｍ：ｎは４５：５５〜１００：０である。オキシエチレン基とオキシプロピレン基とが併存する場合は、ランダム型であっても、ブロック型であってもよい。）で表わされ、重量平均分子量が２０００〜１０００００であるポリオキシエチレンオキシプロピレングリコール  アリルエーテル、
Ｈ２Ｃ＝ＣＨ−ＣＨ２−Ｏ−（Ｒ３Ｏ）ｋ−Ｃ４Ｈ９          （４）
（式中、Ｒ３はエチレン基又はプロピレン基であるアルキレン基を示す。ｋは、繰り返し単位の（Ｃ２Ｈ４Ｏ）ｍと（Ｃ３Ｈ６Ｏ）ｎとの合計繰り返し単位数であるｍ＋ｎを示す。オキシエチレン基の平均付加モル数ｍは１０〜２０００の数であり、オキシプロピレン基の平均付加モル数ｎは０〜１０００の数である。ｍ：ｎは４５：５５〜１００：０である。オキシエチレン基とオキシプロピレン基とが併存する場合は、ランダム型であっても、ブロック型であってもよい。）で表わされ、重量平均分子量が２０００〜１０００００であるブトキシポリオキシエチレンオキシプロピレングリコール  アリルエーテル。
【請求項３】
ポリアルキレングリコール系高分子量ポリマーが、重量平均分子量２０００以上６５００未満のポリマー、重量平均分子量６５００以上１５０００未満のポリマー、重量平均分子量１５０００以上３５０００未満のポリマー、及び重量平均分子量３５０００以上６００００未満のポリマーから選ばれた２〜５種類の混合物である請求項１又は２に記載の水溶性熱処理剤組成物。
【請求項４】
４０℃における動粘度が、６０〜３００ｍｍ２／ｓである請求項１、２又は３に記載の水溶性熱処理剤組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属の焼入れ、焼もどし等の熱処理に使用される水溶性熱処理剤組成物に関し、詳しくは、焼入れ性と耐焼き割れ性という互いに相反する性能を同時に満足し得る水溶性熱処理剤組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属の熱処理の内、焼入れ工程には、高周波等を用いた表面焼入れやズブ焼入れ等があり、熱処理剤を使用して熱処理工程が行われている。熱処理剤としては、水溶性の熱処理剤が火災の危険性が殆どないため、一般的に使用されている。
【０００３】
この工程の目的は、加熱後冷却して、金属の組織を変えることにより、硬度を増すことにあるが、硬度増加を重視して冷却速度を速くすると焼き割れという現象が起こり易くなる。逆に、焼き割れを防止するように、冷却速度を遅くすると、焼入れ性が低下して、目標の硬度が得られない。
【０００４】
従来、焼入れ等の熱処理用として、水及び高分子量ポリマーを含有する水溶性熱処理剤が使用されている。例えば、特許文献１には、水、エチレンオキシド成分を主体とする水溶性ポリオキシアルキレン誘導体及びカルボン酸アルカリ金属塩等を含有する水系熱処理液が開示され、又特許文献２には、重量平均分子量１００００〜１０００００のポリアルキレングリコール及び／又はその誘導体、重量平均分子量１０００以下のグリコールエーテル、更に重量平均分子量１０００以下のアルキレングリコール等を含有する水溶性焼入れ液が開示されている。しかしながら、これら公知の水溶性熱処理剤は、何れも、高分子量ポリマーの添加により熱処理剤の粘度が高くなり、流動性が悪くなって、機械周りや床に付着・堆積するため作業環境が劣化したり、処理品への付着量が増大して作業性が悪くなるという問題が生じたり、冷却速度が遅くなって処理品の硬度が不十分となったりする問題が生じ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３３６６０７号公報
【特許文献２】特開平９−２２７９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、低粘度で冷却速度が速く、硬度の入り易い（即ち焼入れ性の良好な）熱処理剤の場合は、耐焼き割れ性が低下するため、熱処理温度、熱処理剤の濃度、撹拌速度等の各使用条件を種々調整して、耐焼き割れ性の低下を防いでいた。一方、高粘度で冷却速度が遅く、耐焼き割れ性の良好な熱処理剤の場合は、硬度が入り難いため、やはり、上記各使用条件を種々調整して、硬度低下を防いでいた。
【０００７】
この様に、焼入れ性と耐焼き割れ性は、粘度因子を基準にした場合、相反する傾向を示すため、煩雑な使用条件の調整を要するという問題があった。従って、かかる問題が無く、焼入れ性と耐焼き割れ性という互いに相反する性能を同時に満足し得る水溶性熱処理剤組成物を開発することが、課題となっていた。
【０００８】
本発明の目的は、上記課題を解消でき、又作業環境や作業性の改善と処理品への付着量低減をすべく、熱処理剤の粘度を低くして、冷却速度が速くなるにも拘らず、耐焼き割れ性に問題を起こさない水溶性熱処理剤組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記目的を達成すべく検討した結果、焼入れ性と耐焼き割れ性という互いに相反する性能を共に満足させるためには、使用する高分子量ポリマーが一種類のみでは困難であるという知見を得た。そして、かかる知見に基づいて、引続き鋭意研究した結果、重量平均分子量が２０００〜１０００００であるポリアルキレングリコール系高分子量ポリマーを、その構造や、重量平均分子量や、オキシエチレン基：オキシプロピレン基の比において異なる２〜５種類を配合した水溶性熱処理剤組成物によれば、処理品の冷却過程において、冷却初期の処理品の温度が高いときは冷却速度が速く焼入れ性が良好となるが、処理品の温度が低くなるにつれて冷却速度が抑えられることによって、耐焼き割れ性にも問題を起こさない熱処理剤組成物が得られること、このことによって、上記目的を達成し得ることを見出し、これに基づいて更に種々検討を重ねて、遂に、本発明を完成するに至った。
【００１０】
本発明は、以下に示す、水溶性熱処理剤組成物を提供するものである。
【００１１】
１．水、及び
一般式
Ｒ１−Ｏ−（Ｒ３Ｏ）ｋ−Ｒ２          （１）
（式中、Ｒ１及びＲ２は、独立して、水素原子、炭素数１〜１０のアルキル基又は炭素数２〜１０のアルケニル基を示す。Ｒ３はエチレン基又はプロピレン基であるアルキレン基を示す。ｋは、繰り返し単位の（Ｃ２Ｈ４Ｏ）ｍと（Ｃ３Ｈ６Ｏ）ｎとの合計繰り返し単位数であるｍ＋ｎを示す。オキシエチレン基の平均付加モル数ｍは１０〜２０００の数であり、オキシプロピレン基の平均付加モル数ｎは０〜１０００の数である。ｍ：ｎは４５：５５〜１００：０である。オキシエチレン基とオキシプロピレン基とが併存する場合は、ランダム型であっても、ブロック型であってもよい。）で表わされ、重量平均分子量が２０００〜１０００００であるポリアルキレングリコール系高分子量ポリマーであって、その構造、重量平均分子量及びオキシエチレン基：オキシプロピレン基の比（ｍ：ｎ）の少なくとも一つが異なる２〜５種類のポリマーを、
含有することを特徴とする水溶性熱処理剤組成物。
【００１２】
２．ポリアルキレングリコール系高分子量ポリマーが、下記の一般式（２）〜（４）で表わされる化合物から選ばれる２〜５種類の混合物である上記項１に記載の水溶性熱処理剤組成物。
ＨＯ−（Ｒ３Ｏ）ｋ−Ｈ          （２）
（式中、Ｒ３はエチレン基又はプロピレン基であるアルキレン基を示す。ｋは、繰り返し単位の（Ｃ２Ｈ４Ｏ）ｍと（Ｃ３Ｈ６Ｏ）ｎとの合計繰り返し単位数であるｍ＋ｎを示す。オキシエチレン基の平均付加モル数ｍは１０〜２０００の数であり、オキシプロピレン基の平均付加モル数ｎは０〜１０００の数である。ｍ：ｎは４５：５５〜１００：０である。オキシエチレン基とオキシプロピレン基とが併存する場合は、ランダム型であっても、ブロック型であってもよい。）で表わされ、重量平均分子量が２０００〜１０００００であるポリオキシエチレンオキシプロピレングリコール、
Ｈ２Ｃ＝ＣＨ−ＣＨ２−Ｏ−（Ｒ３Ｏ）ｋ−Ｈ          （３）
（式中、Ｒ３はエチレン基又はプロピレン基であるアルキレン基を示す。ｋは、繰り返し単位の（Ｃ２Ｈ４Ｏ）ｍと（Ｃ３Ｈ６Ｏ）ｎとの合計繰り返し単位数であるｍ＋ｎを示す。オキシエチレン基の平均付加モル数ｍは１０〜２０００の数であり、オキシプロピレン基の平均付加モル数ｎは０〜１０００の数である。ｍ：ｎは４５：５５〜１００：０である。オキシエチレン基とオキシプロピレン基とが併存する場合は、ランダム型であっても、ブロック型であってもよい。）で表わされ、重量平均分子量が２０００〜１０００００であるポリオキシエチレンオキシプロピレングリコール  アリルエーテル、
Ｈ２Ｃ＝ＣＨ−ＣＨ２−Ｏ−（Ｒ３Ｏ）ｋ−Ｃ４Ｈ９          （４）
（式中、Ｒ３はエチレン基又はプロピレン基であるアルキレン基を示す。ｋは、繰り返し単位の（Ｃ２Ｈ４Ｏ）ｍと（Ｃ３Ｈ６Ｏ）ｎとの合計繰り返し単位数であるｍ＋ｎを示す。オキシエチレン基の平均付加モル数ｍは１０〜２０００の数であり、オキシプロピレン基の平均付加モル数ｎは０〜１０００の数である。ｍ：ｎは４５：５５〜１００：０である。オキシエチレン基とオキシプロピレン基とが併存する場合は、ランダム型であっても、ブロック型であってもよい。）で表わされ、重量平均分子量が２０００〜１０００００であるブトキシポリオキシエチレンオキシプロピレングリコール  アリルエーテル。
【００１３】
３．ポリアルキレングリコール系高分子量ポリマーが、重量平均分子量２０００以上６５００未満のポリマー、重量平均分子量６５００以上１５０００未満のポリマー、重量平均分子量１５０００以上３５０００未満のポリマー、及び重量平均分子量３５０００以上６００００未満のポリマーから選ばれた２〜５種類の混合物である上記項１又は２に記載の水溶性熱処理剤組成物。
【００１４】
４．４０℃における動粘度が、６０〜３００ｍｍ２／ｓである上記項１、２又は３に記載の水溶性熱処理剤組成物。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の水溶性熱処理剤組成物によれば、前記特定のポリアルキレングリコール系高分子量ポリマーであって、その構造、重量平均分子量及びオキシエチレン基：オキシプロピレン基の比（ｍ：ｎ）の少なくとも一つが異なる２〜５種類のポリマーを併用したことによって、次の様な顕著な効果が奏される。
【００１６】
（１）当該熱処理剤組成物の粘度を低くすることができるので、その冷却速度が速く、処理品に硬度が入り易い。即ち、焼入れ性が良好である。また、その粘度を低くして、冷却速度が速くなるにも拘らず、処理品の冷却過程において、冷却初期の処理品の温度が高いときは冷却速度が速く焼入れ性が良好となるが、処理品の温度が低くなるにつれて冷却速度が抑えられることによって、耐焼き割れ性も良好である。
【００１７】
（２）その粘度を低くすることができたので、作業現場の環境が改善される。即ち、熱処理剤組成物が、機械周りや床に付着堆積することが殆どないので、作業現場の環境が劣化することを防止できる。
【００１８】
（３）その粘度を低くできたことにより、処理品への付着量を低減でき、処理品を扱う時の作業性が良好となると共に、熱処理剤組成物の持出しも少なくなり使用量の節減も可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】付着試験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
水溶性熱処理剤組成物
本発明の水溶性熱処理剤組成物は、水、及び
一般式
Ｒ１−Ｏ−（Ｒ３Ｏ）ｋ−Ｒ２          （１）
（式中、Ｒ１及びＲ２は、独立して、水素原子、炭素数１〜１０のアルキル基又は炭素数２〜１０のアルケニル基を示す。Ｒ３はエチレン基又はプロピレン基であるアルキレン基を示す。ｋは、繰り返し単位の（Ｃ２Ｈ４Ｏ）ｍと（Ｃ３Ｈ６Ｏ）ｎとの合計繰り返し単位数であるｍ＋ｎを示す。オキシエチレン基の平均付加モル数ｍは１０〜２０００の数であり、オキシプロピレン基の平均付加モル数ｎは０〜１０００の数である。ｍ：ｎは４５：５５〜１００：０である。オキシエチレン基とオキシプロピレン基とが併存する場合は、ランダム型であっても、ブロック型であってもよい。）で表わされ、重量平均分子量が２０００〜１０００００であるポリアルキレングリコール系高分子量ポリマーであって、その構造、重量平均分子量及びオキシエチレン基：オキシプロピレン基の比（ｍ：ｎ）の少なくとも一つが異なる２〜５種類のポリマーを、含有することによって、特徴付けられる。
【００２１】
水
本発明の水溶性熱処理剤組成物において使用される水としては、従来からこの種の熱処理剤に用いられているものを、何れも使用できる。水としては、特に限定されず、例えば、蒸留水、イオン交換水、水道水、井戸水、工業用水等のいずれでもよい。
【００２２】
ポリアルキレングリコール系高分子量ポリマー
本発明の水溶性熱処理剤組成物においては、一般式（１）で表わされ、重量平均分子量が２０００〜１０００００であるポリアルキレングリコール系高分子量ポリマーであって、その構造、特にＲ１及び／又はＲ２が異なるポリマー、重量平均分子量が異なるポリマー並びにオキシエチレン基：オキシプロピレン基の比（ｍ：ｎ）が異なるポリマーから、その２〜５種類のポリマーを、適宜選択して、組み合わせて、含有することを必須とし、これによって、本発明所期の効果を奏することができる。組み合わせるポリマーの種類は、３〜４種類であるのが好ましい。尚、前記の通り、１種類のみのポリマーでは、どのようなものであっても、本発明所期の効果を得ることができない。
【００２３】
一般式（１）で表わされ、重量平均分子量が２０００〜１０００００であるポリアルキレングリコール系高分子量ポリマーとしては、例えば、下記の一般式（２）で表わされるポリオキシエチレンオキシプロピレングリコール、一般式（３）で表わされるポリオキシエチレンオキシプロピレングリコール  アリルエーテル、及び一般式（４）で表わされるブトキシポリオキシエチレンオキシプロピレングリコール  アリルエーテルであって、一般式（１）において、Ｒ１及び／又はＲ２の構造が異なるポリマー、重量平均分子量が異なるポリマー並びにオキシエチレン基：オキシプロピレン基の比（ｍ：ｎ）が異なるポリマーから、適宜選択した、２〜５種類のポリマー混合物を、好適に使用することができる。
一般式    ＨＯ−（Ｒ３Ｏ）ｋ−Ｈ                            （２）
一般式    Ｈ２Ｃ＝ＣＨ−ＣＨ２−Ｏ−（Ｒ３Ｏ）ｋ−Ｈ          （３）
一般式    Ｈ２Ｃ＝ＣＨ−ＣＨ２−Ｏ−（Ｒ３Ｏ）ｋ−Ｃ４Ｈ９      （４）
【００２４】
上記一般式（１）、（２）、（３）及び（４）の各式において、Ｒ３はエチレン基又はプロピレン基であるアルキレン基を示す。ｋは、繰り返し単位の（Ｃ２Ｈ４Ｏ）ｍと（Ｃ３Ｈ６Ｏ）ｎとの合計繰り返し単位数であるｍ＋ｎを示す。オキシエチレン基の平均付加モル数ｍは１０〜２０００の数であり、オキシプロピレン基の平均付加モル数ｎは０〜１０００の数である。ｍ：ｎは４５：５５〜１００：０である。オキシエチレン基とオキシプロピレン基とが併存する場合は、ランダム型であっても、ブロック型であってもよい。ｍは、好ましくは、１００〜１０００の数である。ｎは、好ましくは、０〜５００の数である。ｍ：ｎは、好ましくは、５０：５０〜８０：２０である。
【００２５】
一般式（１）のポリアルキレングリコール系高分子量ポリマーの重量平均分子量としては、重量平均分子量２０００以上６５００未満のポリマー、重量平均分子量６５００以上１５０００未満のポリマー、重量平均分子量１５０００以上３５０００未満のポリマー、及び重量平均分子量３５０００以上６００００未満のポリマーから選ばれた２〜５種類の混合物であることが、好ましい。
【００２６】
また、一般式（１）のポリアルキレングリコール系高分子量ポリマーのオキシエチレン基（以下、ＥＯと略すことがある）の平均付加モル数ｍとオキシプロピレン基（以下、ＰＯと略すことがある）の平均付加モル数ｎとの比は、４５：５５〜１００：０であることが必要であるが、本発明者の研究によれば、ＥＯ：ＰＯ比（ｍ：ｎ）が水溶性熱処理剤組成物の曇点と比例関係にあることが判明した。即ち、ＥＯ：ＰＯ比が高くなる（ＥＯの平均付加モル数ｍが大きくなる）につれて、曇点も高くなることが分かった。従って、低粘度でも焼き割れを起こさないという本発明の効果は、曇点を指標として判断することも可能である。通常、曇点が低いと冷却速度が遅くなり、耐焼き割れ性が良好となる傾向にあり、一方、曇点が高いと冷却速度は速くなり、耐焼き割れの問題が発生しやすくなる傾向にある。
【００２７】
本発明の水溶性熱処理剤組成物において、一般式（１）で表わされ、重量平均分子量が２０００〜１０００００であるポリアルキレングリコール系高分子量ポリマーの２〜５種類の添加量は、特に制限はないが、合計で、原液中に５〜６０重量％程度であるのが好ましい。ここで、原液とは、保存や運搬のために調製されるものであり、金属の熱処理剤として使用される際には、通常、水で希釈して、用いられる。
【００２８】
本発明組成物において添加される一般式（１）のポリアルキレングリコール系高分子量ポリマーの２〜５種類のポリマー間の添加割合については、特に制限はない。但し、用いる２〜５種類のポリマーのいずれか１種のみが、ポリマー合計量の９０重量％を超えることは、１種類のみのポリマーを用いる場合に帰することになってしまい、本発明所期の効果を十分に得ることが困難になるので、好ましくない。
【００２９】
その他の成分
本発明の水溶性熱処理剤組成物においては、水及び一般式（１）で表わされ、重量平均分子量が２０００〜１０００００であるポリアルキレングリコール系高分子量ポリマーに加えて、必要に応じて、従来からこの種の熱処理剤に用いられている各種の添加成分を、配合することができる。そのような他の成分としては、例えば、防錆剤、防腐剤、消泡剤、抗乳化剤、酸化防止剤、着色剤等を挙げることができる。その他の成分の添加量は、特に制限はないが、合計で、原液中に、５〜２０重量％程度であるのが好ましい。
【００３０】
防錆剤としては、カルボン酸やアミンを用いることが好ましい。カルボン酸としては、特に限定はしないが、炭素数５〜１８の直鎖及び分岐状の脂肪族カルボン酸又は脂肪族ジカルボン酸が好ましい。特に好ましくは炭素数８〜１２の脂肪族カルボン酸である。これらカルボン酸は単独又は混合物でも用いることができる。これらカルボン酸としては、例えば、ジメチルオクタン酸、ペラルゴン酸、セバシン酸、ドデカン二酸等を挙げることができる。また、アミンとしては、アルカノールアミン、アルキルアルカノールアミン、アルキルアミン等の中から任意に選択することができる。これらアミンは、単独でも２種以上の混合系でも用いることができる。これらアミンの中で好ましくは、モノイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、２−アミノ−２−メチルプロパノール、ブチルエタノールアミン等が用いられる。防腐剤としては、例えば、トリアジン系防腐剤、モルホリン系防腐剤、ピリジン系防腐剤、イソチアゾリン系防腐剤等が挙げられる。消泡剤としては、例えば、シリコン系消泡剤等が挙げられる。抗乳化剤としては、例えば、カチオン系界面活性剤等が挙げられる。
【００３１】
水溶性熱処理剤組成物の製法及び使用法
本発明の水溶性熱処理剤組成物は、水に、一般式（１）で表わされ、重量平均分子量が２０００〜１０００００であるポリアルキレングリコール系高分子量ポリマーの２種類乃至５種類を溶解し、更に必要に応じて、その他の成分を溶解することによって、原液を、調製することができる。原液の上記高分子量ポリマー及びその他の成分の合計濃度は、通常、３０〜７０重量％程度である。本発明の水溶性熱処理剤組成物の原液の４０℃における動粘度は、上記高分子量ポリマーの種類や添加量によって変動するが、通常、６０〜３００ｍｍ２/ｓ程度の範囲であり、この範囲より小さいと耐焼き割れ性が低下し、一方この範囲より大きいと作業環境の悪化、作業性の低下が起きるので、何れも好ましくない。
【００３２】
本発明の水溶性熱処理剤組成物は、金属の熱処理を行うに際しては、原液を水で希釈して、上記合計濃度が３〜３０重量％程度の水溶液として使用される。熱処理の対象となる金属としては、通常、各種鉄鋼製品であるが、これに限定されるものではなく、銅製品、アルミニウム製品等が挙げられる。また、熱処理としては、例えば、焼入れ、焼もどし、焼なまし、焼ならし等が挙げられる。
【実施例】
【００３３】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によって、何ら限定されるものではない。尚、各例において、水としては、イオン交換水を用いた。
【００３４】
実施例１〜４及び比較例１〜２
下記表１に示す配合組成の各成分を用いて、本発明及び比較用の水溶性熱処理剤組成物（原液）を調製した。表１において、各配合組成の数値は、何れも重量％表示である。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
表１の各成分は、以下のものを示す。
ポリマーＡ：一般式（２）のポリオキシエチレンオキシプロピレングリコール、重量平均分子量３０００、ＥＯ：ＰＯ＝５０：５０
ポリマーＢ：一般式（２）のポリオキシエチレンオキシプロピレングリコール、重量平均分子量２００００、ＥＯ：ＰＯ＝６５：３５
ポリマーＣ：一般式（２）のポリオキシエチレンオキシプロピレングリコール、重量平均分子量５００００、ＥＯ：ＰＯ＝７５：２５
ポリマーＤ：一般式（２）のポリオキシエチレンオキシプロピレングリコール、重量平均分子量５００００、ＥＯ：ＰＯ＝６５：３５
ポリマーＥ：一般式（３）のポリオキシエチレンオキシプロピレングリコール  アリルエーテル、重量平均分子量３０００、ＥＯ：ＰＯ＝５０：５０
ポリマーＦ：一般式（３）のポリオキシエチレンオキシプロピレングリコール  アリルエーテル、重量平均分子量１００００、ＥＯ：ＰＯ＝７５：２５
ポリマーＧ：一般式（４）のブトキシポリオキシエチレンオキシプロピレングリコール  アリルエーテル、重量平均分子量５００００、ＥＯ：ＰＯ＝５０：５０
防錆剤：ドデカン二酸
消泡剤：シリコン系消泡剤
防腐剤：トリアジン系防腐剤
抗乳化剤：カチオン系界面活性剤
【００３７】
動粘度の測定
表１における動粘度は、ＪＩＳ  Ｋ２２７３に準拠して、４０℃における動粘度を測定したものである。
【００３８】
次に、上記本発明及び比較用の水溶性熱処理剤組成物（原液）について、下記方法によって、焼入れ工程に準じた冷却性能試験を行った。
【００３９】
冷却性能試験方法
試験片：材質ＳＵＳ−３１０Ｓ、寸法φ２０ｍｍ×３０ｍｍ
熱電対位置：試験片中心
試験片温度：８００℃
試験液量：１０００ｍｌ
試験液温度：３０℃
撹拌：マグネチックスターラー  ４５０ｒｐｍ
試験液濃度：各原液を水で１０倍に希釈して得た希釈液
評価：３０℃に調整した試験液を撹拌しながら、その中に８００℃に加熱された試験片を浸漬し、レコーダーにて冷却曲線を測定し、８００℃〜３００℃迄の冷却時間及び３００℃〜１００℃迄の冷却時間を求めた。その結果を表２に示す。
【００４０】
【表２】
2019039020.tif 000003
【００４１】
表１及び表２の結果より、次の点が明らかである。
【００４２】
実施例１、２、及び３の熱処理剤組成物は、動粘度が低く、何れも、８００℃〜３００℃における冷却速度は速いが、３００℃〜１００℃における冷却速度が顕著に抑えられているので焼き割れの懸念は考えられない。
【００４３】
実施例４の熱処理剤組成物は、動粘度が低く、８００℃〜３００℃における冷却速度は速いが、３００℃〜１００℃における冷却速度が抑えられているので焼き割れを懸念しなければならない範囲ではない。実施例１〜３に比して、３００℃〜１００℃における冷却速度が若干速いのは、併用するポリマーが２種類に止まるためと考えられる。
【００４４】
これらの実施例の結果に対して、比較例１の熱処理剤組成物は、動粘度が比較的低く、８００℃〜３００℃における冷却速度及び３００℃〜１００℃における冷却速度が共に速く、焼き割れの発生が懸念される。また、比較例２の熱処理剤組成物は、動粘度が高いので、８００℃〜３００℃における冷却速度及び３００℃〜１００℃における冷却速度が共に遅く、目標の硬度が得られない可能性が高いと考えられる。
【００４５】
また、上記本発明及び比較用の水溶性熱処理剤組成物（原液）について、下記方法によって、付着試験を行った。
【００４６】
付着試験方法
試験片：材質ＳＵＳ−４３０、寸法８０ｍｍ×１００ｍｍ
試験液：各原液を水で５倍に希釈して得た希釈液
評価：試験片に、１噴射１ｍｌで、試験液のスプレー噴射を１０回行う。その後、４５°に傾斜させて静置し、８０℃の恒温槽で２０分乾燥させる。この操作を５回繰り返し、試験片の重量を測定して付着量を算出する。付着試験の結果を図１のグラフに示す。図１のグラフにおいて、縦軸は付着量（ｇ／ｍ２）を、横軸は、各試験液（希釈液）について、ＪＩＳ  Ｋ２２７３に準拠して測定した動粘度（４０℃，ｍｍ２／ｓ）を、それぞれ示す。
【００４７】
図１より、作業環境悪化に影響する付着量は、動粘度と相関関係にあり、動粘度の低い方が付着量は少なく、動粘度の高い方が付着量は多い。
【００４８】
また、上記本発明及び比較用の水溶性熱処理剤組成物（原液）について、下記方法によって、防錆性試験を行った。
【００４９】
防錆性試験
鋳物シャーレ法によって、防錆性を調べた。試験液としては、本発明及び比較用の水溶性熱処理剤組成物（原液）を、水で１０倍希釈した希釈液を用いた。鋳物切屑７ｇをシャーレ上の濾紙中央部に置き、その上から試験液２ｍｌを滴下する。その後、シャーレに蓋をして３時間後、濾紙上に転写した錆の状態にて判定する。
【００５０】
防錆性の判定基準は、下記の通りである。
○：錆なし、
△：数点の錆あり、
×：全面に錆あり。
【００５１】
防錆性試験の結果を、表３に示す。
【００５２】
【表３】
2019039020.tif 000004
【００５３】
表３の結果より、実施例１、２、３、４は、動粘度が低く、付着量は少ないが、防錆添加剤の効果により防錆性は良好であることが分かる。
【００５４】
また、上記本発明及び比較用の水溶性熱処理剤組成物（原液）について、下記方法によって、抗乳化性試験を行った。
【００５５】
抗乳化性試験
本発明及び比較用の水溶性熱処理剤組成物（原液）を、水で１０倍希釈した希釈液を試験液として用いた。各試験液を、それぞれ２００ｍｌのメスシリンダーに１９０ｍｌ採取した後、「作動油テラス３２」（商品名：昭和シェル製）を１０ｍｌ添加する。その液を一度ビーカーに移して、ホモミキサーを用いて、２０００ｒｐｍで２分間撹拌して、強制的に混入させる。これを、再度、メスシリンダーに移して１０分後の分離状況を観察して、抗乳化性を調べた。
【００５６】
抗乳化性の判定基準は、下記の通りである。
○：下層液が透明である、
△：下層液が少し濁っている、
×：下層液が不透明である。
【００５７】
抗乳化性試験の結果を、表４に示す。
【００５８】
【表４】
2019039020.tif 000005
【００５９】
表４の結果より、抗乳化性は添加する抗乳化剤の影響が大きく、動粘度に関係なく試験した全てのサンプルは良好であった。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の水溶性熱処理剤組成物は、粘度を低くできるので、焼入れ性が良好であり、作業環境の改善と処理品への付着量低減ができると同時に、耐焼き割れ性にも問題を起こさないので、金属の熱処理において好適に使用される。
【図１】
2019039020.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月15日(2018.2.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水、及び
一般式
Ｒ１−Ｏ−（Ｒ３Ｏ）ｋ−Ｒ２          （１）
（式中、Ｒ１及びＲ２は、独立して、水素原子、炭素数１〜１０のアルキル基又は炭素数２〜１０のアルケニル基を示す。Ｒ３はエチレン基又はプロピレン基であるアルキレン基を示す。ｋは、繰り返し単位の（Ｃ２Ｈ４Ｏ）ｍと（Ｃ３Ｈ６Ｏ）ｎとの合計繰り返し単位数であるｍ＋ｎを示す。オキシエチレン基の平均付加モル数ｍは１０〜２０００の数であり、オキシプロピレン基の平均付加モル数ｎは０〜１０００の数である。ｍ：ｎは４５：５５〜１００：０である。オキシエチレン基とオキシプロピレン基とが併存する場合は、ランダム型であっても、ブロック型であってもよい。）で表わされ、重量平均分子量が２０００〜１０００００であるポリアルキレングリコール系高分子量ポリマーであって、Ｒ１及び／又はＲ２が異なるポリマー、重量平均分子量が異なるポリマー並びにオキシエチレン基：オキシプロピレン基の比（ｍ：ｎ）が異なるポリマーから、選択された３〜５種類のポリマーを、
含有することを特徴とする水溶性熱処理剤組成物。
【請求項２】
ポリアルキレングリコール系高分子量ポリマーが、下記の一般式（２）〜（４）で表わされる化合物から選ばれる３〜５種類の混合物である請求項１に記載の水溶性熱処理剤組成物。
ＨＯ−（Ｒ３Ｏ）ｋ−Ｈ          （２）
（式中、Ｒ３はエチレン基又はプロピレン基であるアルキレン基を示す。ｋは、繰り返し単位の（Ｃ２Ｈ４Ｏ）ｍと（Ｃ３Ｈ６Ｏ）ｎとの合計繰り返し単位数であるｍ＋ｎを示す。オキシエチレン基の平均付加モル数ｍは１０〜２０００の数であり、オキシプロピレン基の平均付加モル数ｎは０〜１０００の数である。ｍ：ｎは４５：５５〜１００：０である。オキシエチレン基とオキシプロピレン基とが併存する場合は、ランダム型であっても、ブロック型であってもよい。）で表わされ、重量平均分子量が２０００〜１０００００であるポリオキシエチレンオキシプロピレングリコール、
Ｈ２Ｃ＝ＣＨ−ＣＨ２−Ｏ−（Ｒ３Ｏ）ｋ−Ｈ          （３）
（式中、Ｒ３はエチレン基又はプロピレン基であるアルキレン基を示す。ｋは、繰り返し単位の（Ｃ２Ｈ４Ｏ）ｍと（Ｃ３Ｈ６Ｏ）ｎとの合計繰り返し単位数であるｍ＋ｎを示す。オキシエチレン基の平均付加モル数ｍは１０〜２０００の数であり、オキシプロピレン基の平均付加モル数ｎは０〜１０００の数である。ｍ：ｎは４５：５５〜１００：０である。オキシエチレン基とオキシプロピレン基とが併存する場合は、ランダム型であっても、ブロック型であってもよい。）で表わされ、重量平均分子量が２０００〜１０００００であるポリオキシエチレンオキシプロピレングリコール  アリルエーテル、
Ｈ２Ｃ＝ＣＨ−ＣＨ２−Ｏ−（Ｒ３Ｏ）ｋ−Ｃ４Ｈ９          （４）
（式中、Ｒ３はエチレン基又はプロピレン基であるアルキレン基を示す。ｋは、繰り返し単位の（Ｃ２Ｈ４Ｏ）ｍと（Ｃ３Ｈ６Ｏ）ｎとの合計繰り返し単位数であるｍ＋ｎを示す。オキシエチレン基の平均付加モル数ｍは１０〜２０００の数であり、オキシプロピレン基の平均付加モル数ｎは０〜１０００の数である。ｍ：ｎは４５：５５〜１００：０である。オキシエチレン基とオキシプロピレン基とが併存する場合は、ランダム型であっても、ブロック型であってもよい。）で表わされ、重量平均分子量が２０００〜１０００００であるブトキシポリオキシエチレンオキシプロピレングリコール  アリルエーテル。
【請求項３】
ポリアルキレングリコール系高分子量ポリマーが、重量平均分子量２０００以上６５００未満のポリマー、重量平均分子量６５００以上１５０００未満のポリマー、重量平均分子量１５０００以上３５０００未満のポリマー、及び重量平均分子量３５０００以上６００００未満のポリマーから選ばれた３〜５種類の混合物である請求項１又は２に記載の水溶性熱処理剤組成物。
【請求項４】
４０℃における動粘度が、６０〜３００ｍｍ２／ｓである請求項１、２又は３に記載の水溶性熱処理剤組成物。