(57)【要約】【課題】切削、研削加工において、従来よりも高速で、加工液が低濃度で使用される過酷な加工条件でも、工具や被加工物の振動を抑制し、被加工物の加工精度を高く維持することができる含水金属加工液を提供することを目的とする。【解決手段】窒素原子及び／又はカルボニル基を合計２個以上有し、かつ数平均分子量が５，０００〜１０，０００，０００であるポリオキシアルキレン付加物（Ａ）を含有する含水金属加工液。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒素原子及び／又はカルボニル基を合計２個以上有し、かつ数平均分子量が５，０００〜１０，０００，０００であるポリオキシアルキレン付加物（Ａ）を含有する含水金属加工液。
【請求項２】
２５℃における粘度が１〜３００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする請求項１に記載の含水金属加工液。
【請求項３】
前記ポリオキシアルキレン付加物（Ａ）の含有量が含水金属加工液の合計重量に対して０．０１〜２０重量％であることを特徴とする請求項１又は２に記載の含水金属加工液。
【請求項４】
前記含水金属加工液の用途が切削用、研削用、又は研磨用である請求項１〜３いずれかに記載の含水金属加工液。
【請求項５】
ポリオキシアルキレン付加物（Ａ）がウレタン基、エステル基、及びアミド基からなる群から選ばれる１種以上の官能基を有してなるポリオキシアルキレン付加物（Ａ）である請求項１〜４いずれかに記載の含水金属加工液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、含水金属加工液に関する。さらに詳しくは、従来よりも高速で、加工液が低濃度で使用される過酷な加工条件でも、工具や被加工物の振動を抑制し、被加工物の加工精度を高く維持することができる含水金属加工液に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属部材の切削、又は研削等の含水金属加工液として、火災の危険性を無くす目的や、洗浄性を高める目的、オイルミストの発生が無いため作業場環境が改善されるという目的から、含水金属加工液が用いられている（特許文献１）。
【０００３】
近年は、金属部材の加工時間短縮を目的に、従来よりも高い加工熱の除冷性が加工液に求められる様になった。また、金属部材の微細化や高精度化に伴い、より高い加工安定性を兼ね備えた加工液が望まれている。一方、加工液自体のコストを低減する目的で、使用時の濃度は希薄化されるようになってきた。
通常、金属加工液は水で希釈して使用するが、含水率の増加とともに加工液自体の浸透性が低下し、冷却性や加工時に必要な潤滑性が不足するという問題がある。そこで、その浸透性の対策としては、加工液自体の表面張力が低下するような界面活性剤を用いることが考えられ、例えば比較的低分子量のノニオン界面活性剤を金属加工液に含有させることが従来知られている（特許文献２）。
【０００４】
しかし、このような化合物を使用した加工液は、泡が発生しやすくなり、金属加工液を循環して再使用するときにタンクから金属加工液が漏えいし、周辺を汚染する問題がある。また、泡立ちが原因で、加工部へ液が十分に浸透しないという問題がある。
【０００５】
また、含水金属加工液の潤滑剤として水溶性のポリエステルエーテルポリエーテルを使用することが提案されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１１１８５４号公報
【特許文献２】特開２０１３−２１６７５５号公報
【特許文献３】特開２００７−０９９９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、金属の加工条件によっては潤滑性が不十分で、加工安定性に問題があったり、潤滑性を満たすために使用時の濃度を下げられない、含水率を上げられずに冷却性を満たせない等の問題があったりする。そこで本発明の含水金属加工液は、切削、研削加工において、従来よりも高速で、加工液が低濃度で使用される過酷な加工条件でも、工具や被加工物の振動を抑制し、被加工物の加工精度を高く維持することができる含水金属加工液を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記の目的を達成するべく検討を行った結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、窒素原子及び／又はカルボニル基を合計２個以上有し、かつ数平均分子量が５，０００〜１０，０００，０００であるポリオキシアルキレン付加物（Ａ）を含有する含水金属加工液である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の含水金属加工液は、切削、研削加工において、従来よりも高速で、加工液が低濃度で使用される過酷な加工条件でも、工具や被加工物の振動を抑制し、被加工物の加工精度を高く維持することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の含水金属加工液は、窒素原子及び／又はカルボニル基を合計２個以上有し、かつ数平均分子量が５，０００〜１０，０００，０００であるポリオキシアルキレン付加物（Ａ）を含有する。
【００１１】
本発明で用いる窒素原子及び／又はカルボニル基を合計２個以上有するポリオキシアルキレン付加物（Ａ）としては、窒素原子及び／又はカルボニル基を合計２個以上有する化合物のアルキレンオキシド付加物、窒素原子及び／又はカルボニル基を合計２個以上有する化合物とポリオキシアルキレン（ｘ）との重合物等が挙げられる。
アルキレンオキシド付加物及びポリオキシアルキレン（ｘ）のアルキレン基としては、炭素数２〜４のアルキレン基等が挙げられる。炭素数２〜４のアルキレン基としては、エチレン基、１，２−又は１，３−プロピレン基、及び、１，２−、１，３−又は１，４−ブチレン基等が挙げられる。アルキレン基は単独又は２種以上を併用させても良い。
【００１２】
窒素原子及び／又はカルボニル基を合計２個以上有する化合物としては、次のものが挙げられる。窒素原子のみを有する化合物としては、アミノ基を有する化合物（ａ）等；カルボニル基のみを有する化合物としては、エステル基を有する化合物（ｂ）等；窒素原子及びカルボニル基を有する化合物としては、アミド基を有する化合物（ｃ）、ウレタン基を有する化合物（ｄ）等が挙げられる。
【００１３】
本発明で用いるポリオキシアルキレン付加物（Ａ）において、窒素原子及び／又はカルボニル基が合計２個未満の場合は、ポリオキシアルキレン付加物自体の切削刃や砥粒等の切削材、被切削物に対する吸着力が弱くなるため、切削や研削時の潤滑性が十分に発揮できない。これにより、加工時の工具や被切削物の振動抑制が不十分となり、被切削物の割れや欠けが発生したり、面精度が低下したりする。窒素原子及びカルボニル基の合計数の下限は、切削刃や砥粒等の切削材、被切削物に対する吸着力が高く、低濃度でも加工時の潤滑性を高く維持できる観点から、好ましくは３個以上、更に好ましくは６個以上、特に好ましくは８個以上、最も好ましくは１０個以上である。窒素原子及びカルボニル基を合計数の上限は、製造上の観点から好ましくは１０，０００個以下、更に好ましくは２，０００以下である。
【００１４】
本発明で用いるアミノ基を有する化合物（ａ）の具体例としては、エチレンジアミン、フェニレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、トリアミノベンゼン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、ベンゼンテトラミン、ポリエチレンアミン、ポリエチレンポリアミン、ポリアミドポリアミン等が挙げられる。
本発明で用いるカルボキシル基を有する化合物（ｂ）の具体例としては、脂肪族ジカルボン酸化合物、不飽和ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリカルボン酸重合物、及びこれらとポリオキシアルキレン（ｘ）との重合物等が挙げられる。
本発明で用いるアミド基を有する化合物（ｃ）の具体例としては、上記アミノ基を有する化合物（ａ）とカルボキシル基を有する化合物（ｂ）のアミド化反応物等が挙げられる。
本発明で用いるウレタン基を有する化合物（ｄ）としては、イソシアネート基を有する化合物とポリオキシアルキレン（ｘ）との重合物等が挙げられ、イソシアネート基を有する化合物の具体例としては、トリレンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、ｍ−フェニレンジイソシアネート、１，４−テトラメチレンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、１，４−シクロヘキサンジイソシアネート、４，４′−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（デスモジュールＷ）、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート、１，５−テトラヒドロナフタリンジイソシアネート、ナフタリン−１，５−ジイソシアネート、ビス（２−メチル−３−イソシアナトフェニル）メタン、４，４′−ジフェニルプロパンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等が挙げられる。
【００１５】
窒素原子及び／又はカルボニル基を合計２個以上有する化合物のアルキレンオキシド付加物の場合、窒素原子及び／又はカルボニル基を合計２個以上有する化合物は、活性水素を有し、エチレンオキシド（以下、ＥＯと略称することがある。）、１，２−プロピレンオキシド（以下、ＰＯと略称することがある。）、テトラヒドロフラン、１，２−ブチレンオキシド等のうちの１種を単独で付加させてもよいし、これらの２種以上を併用して付加させてもよい。また、これらの２種以上を併用する際の付加形式はランダム状でもブロック状でもよく、また２種以上のアルキレンオキシド、例えばＥＯとＰＯの付加する順番は問わない。抑泡性と潤滑性の観点から、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、テトラヒドロフランの内、単独又は２種以上の併用が好ましい。水に対する溶解性の観点で更に好ましくはエチレンオキサイド単独又はエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの併用である。エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドを併用する場合の重量比は、好ましくは９９：１〜５０：５０である。更に好ましくは９９：１〜６５：３５である。
【００１６】
本発明で用いるポリオキシアルキレン（ｘ）としては、活性水素を有する化合物のアルキレンオキシド付加物が挙げられ、アルキレンオキシド等としては、上記に記載のＥＯ、ＰＯ、テトラヒドロフラン及び１，２−ブチレンオキシド等を上記と同様に使用でき、具体例としてはポリエーテルモノオール、ポリエーテルジオール、ポリエーテルトリオール、ポリエーテルジアミン等が挙げられる。活性水素を有する化合物としては、水、アルコール、ジオール、３〜８価のポリオール、ジカルボン酸、３〜４価のポリカルボン酸、モノアミン、ポリアミン及びポリチオール等が挙げられる。本発明におけるポリオキシアルキレン付加物（Ａ）において、ポリオキシアルキレン（ｘ）は単独又は２種以上を併用させてもよい。
【００１７】
本発明におけるポリオキシアルキレン付加物（Ａ）の数平均分子量は通常、５，０００〜１０，０００，０００である。好ましくは１０，０００〜５，０００，０００であり、さらに好ましくは１０，０００〜３，０００，０００である。この数平均分子量が５，０００未満の場合は、加工時の工具や被切削物の振動抑制が不十分となり、被切削物の割れや欠けが発生したり、面精度が低下したりする。一方、１０，０００，０００を越えるとポリオキシアルキレン付加物の粘度が高すぎて、切削刃や切削用砥粒の被切削物への切り込みが十分に行われないため、加工速度が低下する。
なお、数平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）による分子量である。
数平均分子量は、ＧＰＣによって、ポリエチレンオキシドを基準物質として４０℃で測定される。［例えば、装置本体：ＨＬＣ−８１２０（東ソー株式会社製）、カラム：東ソー株式会社製ＴＳＫｇｅｌ α６０００、Ｇ３０００ ＰＷＸＬ、検出器：装置本体内蔵の示差屈折計検出器、溶離液：０．５％酢酸ソーダ・水／メタノール（体積比７０／３０）、溶離液流量：１．０ｍｌ／分、カラム温度：４０℃、試料：０．２５％の溶離液溶液、注入量：２００μｌ、標準物質：東ソー（株）製ＴＳＫ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＰＯＬＹＥＴＨＹＬＥＮＥ ＯＸＩＤＥ、データ処理ソフト：ＧＰＣ−８０２０ｍｏｄｅｌＩＩ（東ソー株式会社製）］。
【００１８】
窒素原子含量（重量％）は、窒素分析計［ＡＮＴＥＫ７０００（アンテック社製）］によって定量される。
【００１９】
カルボニル基含量（μｍｏｌ／ｇ）は、ＡＳＴＭ−Ｅ４１１に準拠して定量される。
【００２０】
本願発明のポリオキシアルキレン付加物（Ａ）において、窒素原子及びカルボニル基の個数は次のように求める。
窒素原子の数（個）＝  ［数平均分子量×窒素原子含有量（重量％）×０．０１］／１４
カルボニル基の数（個）＝  数平均分子量×カルボニル基含有量（μｍｏｌ／ｇ）／１０，０００
尚、数平均分子量、窒素原子含有量及びカルボニル基含有量は前述に記載の方法で定量する。
【００２１】
本発明の含水金属加工液の２５℃における粘度は１〜３００ｍＰａ・ｓであることが好ましい。より好ましい範囲は用途によって異なる。
【００２２】
本発明の含水金属加工液を遊離砥粒と配合して使用する用途以外においては、２５℃における粘度は更に好ましくは９〜３００ｍＰａ・ｓである。９ｍＰａ・ｓ以上であると遊離砥粒の被切削物に対する作用砥粒数を高くでき、３００ｍＰａ・ｓ以下であると含水金属加工液と遊離砥粒からなるスラリーの被切削物への供給が安定する傾向にある。特に好ましくは１４〜２００ｍＰａ・ｓである。
【００２３】
砥粒とは、炭素、金属又は半金属、金属又は半金属の炭化物、金属又は半金属の窒化物、金属又は半金属の酸化物、金属又は半金属のホウ化物等が挙げられる。具体的には、炭素としてはダイヤモンド等、金属又は半金属としては鉄、銅等、金属又は半金属の炭化物としては炭化ケイ素等、金属又は半金属の窒化物としては窒化ケイ素、窒化ガリウム等、金属又は半金属の酸化物としてはアルミナ、酸化マグネシウム、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ等が挙げられる。
本発明の含水金属加工液に配合する遊離砥粒とは、ワイヤー、定盤、パッド、ディスク、ドリルなどの金属加工装置に固着していない砥粒であって、金属加工装置に固着している場合は固定砥粒を示す。また、粒子表面は砥粒とは異種の組成物でコーティング又は改質されていても良い。
本発明の含水金属加工液を遊離砥粒と配合して使用する用途においては、２５℃における粘度は好ましくは１〜２０ｍＰａ・ｓである。１ｍＰａ・ｓ以上であると加工時の工具や被切削物の振動が抑制でき、２０ｍＰａ・ｓ以下であると、切削刃や切削用砥粒の被切削物への切り込みが安定する傾向にある。特に好ましくは１〜１５ｍＰａ・ｓである。
【００２４】
本発明におけるポリオキシアルキレン付加物（Ａ）の含有量は、潤滑性及び加工安定性の観点から含水金属加工液の合計重量に対して０．０１〜２０重量％であることが好ましい。
【００２５】
本発明の含水金属加工液を遊離砥粒と配合して使用する用途においては、本発明におけるポリオキシアルキレン付加物（Ａ）の含有量は、より好ましくは含水金属加工液の合計重量に対して０．１〜１５重量％であることが好ましい。更に好ましくは、０．１〜１５重量％であり、特に好ましくは、０．１〜１０重量％である。
本発明の含水金属加工液を遊離砥粒と配合して使用する用途以外においては、本発明におけるポリオキシアルキレン付加物（Ａ）の含有量は、より好ましくは含水金属加工液の合計重量に対して０．０１〜１０重量％である。更に好ましくは、０．０１〜７重量％であり、特に好ましくは、０．０１〜５重量％である。
【００２６】
本発明におけるポリオキシアルキレン付加物（Ａ）は、吸着力を高く維持しながら、製法上で高分子量化が容易であるという観点からウレタン基、エステル基、及びアミド基からなる群から選ばれる１種以上の官能基を有することが好ましい。
前記官能基の濃度は、砥粒や被加工物に対する吸着性の観点からポリオキシアルキレン付加物（Ａ）の重量に基づいて、好ましくは０．０１〜１５重量％、更に好ましくは０．０１〜１０重量％、特に好ましくは０．０１〜５重量％である。
【００２７】
本発明の含水金属加工液は、工具や砥粒の振動抑制により込み深さが安定する観点から切削用、研削用、又は研磨用である用途に好適に使用できる。
【００２８】
本発明に用いる含水金属加工液に用いられる水は、純水、イオン交換水、水道水、工業用水等のいずれを用いてもよく、生産性の観点からイオン交換水、水道水、工業用水が好ましい。
【００２９】
本発明に用いる含水金属加工液は、潤滑性を調整する目的で、さらに潤滑剤を含有してもよい。潤滑剤としては、ポリオキシアルキレン付加物（Ａ）以外のポリエーテル化合物や、脂肪族モノカルボン酸（ギ酸、酢酸を除く）やそのエステル化合物、脂肪族ジカルボン酸やそのエステル化合物等が挙げられる。ポリオキシアルキレン付加物（Ａ）以外のポリエーテル化合物としては、脂肪族アルコールのアルキレンオキシド付加物；グリコールのアルキレンオキシド付加物；ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレンオキシドとプロピレンオキシドの共重合体やブロック重合体等が挙げられる。
脂肪族モノカルボン酸としては、カプリル酸、ラウリル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸等の飽和脂肪酸；オレイン酸、リノール酸、リノレン酸等の不飽和脂肪酸；これらの脂肪族モノカルボン酸及び又は脂肪族ジカルボン酸のエステル化物等が挙げられる。また、これらは単独で使用しても、２種以上を併用してもよいし、カルボン酸が塩を形成する場合、その塩としては特に限定は無い。
【００３０】
本発明に用いる含水金属加工液は、金属にキレート化させる目的で、メチルアミン、エチルアミン及びブチルアミン等の１級アルキルアミン；モノエタノールアミン並びにグアニジン；ジメチルアミン、ジエチルアミン及びジブチルアミン、ジエタノールアミン等の２級アミン；トリメチルアミン、トリエチルアミン及びトリブチルアミン等のトリアルキルアミン、トリエタノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミン、１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン等の３級アミン；１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］−７−ウンデセン、１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］−５−ノネン、１Ｈ−イミダゾール、２−メチル−１Ｈ−イミダゾール、２−エチル−１Ｈ−イミダゾール、４，５−ジヒドロ−１Ｈ−イミダゾール、２−メチル−４，５−ジヒドロ−１Ｈ−イミダゾール、１，４，５，６−テトラヒドロ−ピリミジン、１，６（４）−ジヒドロピリミジン等のアミジン；アルカリ金属（ナトリウムカチオン及びカリウムカチオン等）塩等のアンモニウム塩及び第４級アンモニウム（テトラアルキルアンモニウム等）塩；酒石酸、クエン酸、酒石酸、エチレンジアミンテトラ酢酸、ジエチレントリアミンペンタ酢酸、１，２−ジアミノシクロヘキサンテトラ酢酸、トリエチレンテトラミンヘキサ酢酸、ニトリロ酸酢酸、β−アラニンジ酢酸、アスパラギン酸ジ酢酸、メチルグリシンジ酢酸、イミノジコハク酸、セリンジ酢酸、アスパラギン酸及びグルタミン酸、ピロメリット酸、ベンゾポリカルボン酸、シクロペンタンテトラカルボン酸等、カルボキシメチルオキシサクシネート、オキシジサクシネート、酒石酸ジサクシネート、マレイン酸誘導体、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸等のカルボキシル基を分子内に含有する化合物；メチルジホスホン酸、アミノトリ（メチレンホスホン酸）、１−ヒドロキシエチリデン−１、１−ジホスホン酸、ニトリロトリスメチレンホスホン酸、エチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、ヘキサメチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、プロピレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、ジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸）、トリエチレンテトラミンヘキサ（メチレンホスホン酸）、トリアミノトリエチルアミンヘキサ（メチレンホスホン酸）、トランス−１、２−シクロヘキサンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、グリコールエーテルジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）及びテトラエチレンペンタミンヘプタ（メチレンホスホン酸）、メタリン酸、ピロリン酸、トリポリリン酸及びヘキサメタリン酸等のホスホン酸基又はリン酸基を分子内に含有する化合物；Ｎ，Ｎ’−ビス（サリチリデン）−１，２−エタンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ビス（サリチリデン）−１，２−プロパンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ビス（サリチリデン）−１，３−プロパンジアミン及びＮ，Ｎ’−ビス（サリチリデン）−１，４−ブタンジアミン等のその他の低分子化合物；ポリエチレンイミン、ポリアミドアミン、アリルアミンの重合物等の高分子系化合物等が挙げられる。
また、これらは単独で使用しても、２種以上を併用してもよいし、キレート剤が塩を形成する場合、その塩としては特に限定は無い。
【００３１】
本発明に用いる水溶性金属加工液は、装置等の腐食を抑制する目的で、さらに防錆剤を含有してもよい。防錆剤としては、ベンゾトリアゾール等のアゾール化合物、イミダゾール、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］−７−ウンデセン（ＤＢＵ）等のアミジン類、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン、又はそのアルキレンオキシド付加物等が挙げられる。
【００３２】
本発明に用いる含水金属加工液としては、含水金属加工液の粘度や、工具、砥粒、被加工材料に対する濡れ性を制御するために水溶性基剤を含有してもよい。
水溶性基剤としては、エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレンプロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−へキシレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等のグリコール；これらのアルキレンオキシド付加物；脂肪族アルコールのアルキレンオキシド付加物等が挙げられる。
【００３３】
本発明に用いる含水金属加工液には、切削液のｐＨを調整する目的で、ｐＨ調整剤を適当量加えてもよい。このようなｐＨ調整剤としては、金属水酸化物（例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等）等の塩基性化合物；有機酸（例えば酢酸、ギ酸、クエン酸、乳酸等（脂肪族カルボン酸を除く））；無機酸（例えば燐酸、塩酸、硝酸、硫酸等）等の酸性化合物等が挙げられる。
【００３４】
本発明に用いる含水金属加工液には、切屑や砥粒の分散性を調整する目的で、分散剤を加えてもよい。このような分散剤としては、ポリカルボン酸塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物及び／又はその塩、ポリスチレンスルホン酸塩、ポリビニルスルホン酸塩、ポリアルキレングリコール硫酸エステル塩、ポリビニルアルコールリン酸エステル塩、メラミンスルホン酸塩及びリグニンスルホン酸塩などが挙げられる。
【００３５】
本発明に用いる含水金属加工液は、被切削物の平坦性を向上させる目的でさらに水溶性高分子を含有してもよい。非イオン性の水溶性高分子としては、グァーガム、ジェランガム等に代表される天然多糖類系高分子；ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等のセルロース系高分子；ポリビニルピロリドン、ポリ（Ｎ−アルキルピロリドン）等のピロリドン系高分子；ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール・ポリプロピレングリコール共重合体等のポリアルキレングリコール系高分子；ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル等のポリビニル系高分子；ポリエチレンイミン、ポリアミドアミン、アリルアミンの重合体等のアミン系高分子等が挙げられる。
【００３６】
本発明に用いる含水金属加工液は、砥粒配合物のレオロジーをコントロールする目的でさらに微粒子を含有してもよい。微粒子としては、コロイダルシリカ、酸化セリウム、アルミナ、酸化ジルコニウム、ダイヤモンド、酸化マンガン、酸化チタン、炭化ケイ素、窒化ホウ素等が挙げられる。微粒子の粒子径は特に限定しないが、擬塑性、ダイラタンシー、チクソトロピー性等のレオロジーを制御する観点から、微粒子の粒子径は更に好ましくは１〜１０００ｎｍである。
【実施例】
【００３７】
以下、実施例及び比較例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下、特に定めない限り、％は重量％、部は重量部を示す。
【００３８】
製造例１  ＜ウレタン変性ポリエーテル（Ａ−１）の製造＞
ステンレス製反応装置にポリエチレングリコール（数平均分子量；２０，０００）１８８部と、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドのブロック付加物（数平均分子量；８，０００、ＥＯ／ＰＯ重量比率＝９５／５）１０部とを仕込み、１１０℃で３０分間減圧脱水した（水分；０．０５％）。その後、トリレンジイソシアネート２部を仕込み、窒素雰囲気下１１０℃で１０時間反応させ、８０℃に冷却後、反応容器から取り出し、本発明のウレタン変性ポリエーテル（Ａ−１；数平均分子量１８０，０００）を得た。（Ａ−１）の窒素原子は９個、カルボニル基は９個であった。なお、数平均分子量はＧＰＣによる分子量である（以下同様）。
【００３９】
製造例２  ＜ポリアミドアミンのＥＯ−ＰＯ付加物（Ａ−２）の製造＞
ステンレス製加圧反応装置にペンタエチレンヘキサミンとリノール酸のダイマー酸とからなるポリアミドアミン（数平均分子量；１，０００）１部と水酸化ナトリウム０．０５部を仕込み、窒素置換後に、１１０〜１３０℃でエチレンオキシド１４３部とプロピレンオキシド３６部の混合液を４時間で圧入した。
同温度でさらに１０時間反応させて、ポリアミドアミンのＥＯ−ＰＯ付加物（Ａ−２；数平均分子量１８０，０００、ＥＯ／ＰＯ重量比率＝８０／２０）を得た。（Ａ−２）の窒素原子は１８個、カルボニル基は４個であった。
【００４０】
製造例３  ＜ポリメタクリル酸のＥＯ付加物（Ａ−３）の製造＞
ステンレス製反応装置に水１５０部を仕込み、窒素置換後、攪拌下１００℃に昇温し、メタクリル酸３３．６重量部、メタクリル酸のエチレンオキシド付加物（数平均分子量；４，１００）を２３０部と水１５０部及びメルカプトエタノール０．１重量部を混合したものと、過硫酸ナトリウム５重量％水溶液４６．８重量部をそれぞれ別の滴下ロートから、同時に３時間かけて滴下した。更に同温度で２時間反応した後、水酸化ナトリウム４８重量％水溶液１６．６重量部で中和し、溶液を反応容器から取り出した。その後、得られた液を乾燥させてポリメタクリル酸のＥＯ付加物（Ａ−３；数平均分子量１，０００，０００）を得た。（Ａ−３）の窒素原子は０個、カルボニル基は７９０個であった。
【００４１】
製造例４  ＜ポリアミドアミンのＥＯ−ＰＯ付加物（Ａ−４）の製造＞
ステンレス製加圧反応装置にペンタエチレンヘキサミンとリノール酸のダイマー酸のポリアミドアミン（数平均分子量；１，０００）１０部と水酸化ナトリウム０．０５部を仕込み、窒素置換後に、１１０〜１３０℃でエチレンオキシド７１．９部とプロピレンオキシド１８．１部の混合液を４時間で圧入した。
同温度でさらに１０時間反応させて、ポリアミドアミンのＥＯ−ＰＯ付加物（Ａ−４；数平均分子量１０，０００、ＥＯ／ＰＯ重量比率＝８０／２０）を得た。（Ａ−４）の窒素原子は１８個、カルボニル基は４個であった。
【００４２】
製造例５  ＜ポリメタクリル酸のＥＯ付加物（Ａ−５）の製造＞
ステンレス製反応装置に水１５０部を仕込み、窒素置換後、攪拌下１００℃に昇温し、メタクリル酸３３．６重量部、メタクリル酸のエチレンオキシド付加物（数平均分子量；４，１００）を２３０部と水１５０部及びメルカプトエタノール０．３重量部を混合したものと、過硫酸ナトリウム５重量％水溶液４６．８重量部をそれぞれ別の滴下ロートから、同時に３時間かけて滴下した。更に同温度で２時間反応した後、水酸化ナトリウム４８重量％水溶液１６．６重量部で中和し、溶液を反応容器から取り出した。その後、得られた液を乾燥させてポリメタクリル酸のＥＯ付加物（Ａ−５；数平均分子量１００，０００）を得た。（Ａ−５）の窒素原子は０個、カルボニル基は８０個であった。
【００４３】
比較製造例６  ＜エチレンジアミンのＥＯ−ＰＯ付加物（Ａ’−１）の製造＞
ステンレス製加圧反応装置にエチレンジアミンと１０部と水酸化ナトリウム０．０５部を仕込み、窒素置換後に、１１０〜１３０℃でエチレンオキシド８８部とプロピレンオキシド２６２部の混合液を４時間で圧入した。
同温度でさらに１０時間反応させて、エチレンジアミンのＥＯ−ＰＯ付加物（Ａ’−１；数平均分子量３，６００）を得た。（Ａ’−１）の窒素原子は２個、カルボニル基は０個であった。
【００４４】
比較製造例７  ＜ポリエステルエーテルポリオール（Ａ’−２）の製造＞
ステンレス製加圧反応装置にポリエチレングリコール（数平均分子量；１，０００）１００部と、ｔｅｒｔ−ブチルアルコールを有機配位子とする亜鉛ヘキサシアノコバルテート錯体がポリエーテルポリオール中に分散した触媒（以下触媒という）を０．２ｇを仕込んだ。窒素置換後、１３０〜１４０℃でプロピレンオキシド１０部を４時間で圧入した。次いで、同温度でプロピレンオキシド４０部、ε−カプロラクトンを５０部を２時間で圧入し、さらに１時間反応させてポリエステルエーテルポリオール（Ａ’−２；数平均分子量３，６００）を得た。（Ａ’−２）の窒素原子は８個、カルボニル基は８個であった。
【００４５】
実施例１〜１０及び比較例１〜４
表１記載の配合比（重量部）で各成分を配合し、実施例１〜１０及び比較例１〜４の加工液を調製して、切削面の均一性、加工速度の性能評価を行った。
【００４６】
【表１】
2015134915.tif 000002
【００４７】
＜切削面の均一性の評価＞
切削面の均一性の評価は以下に示す方法で行った。
（１）被切断材として１２５ｍｍ角の単結晶シリコンインゴットを用い、ダイヤモンド固定砥粒ワイヤー、シングルワイヤーソー切断機（タカトリ社製、ＷＳＤ−Ｋ２）で切断試験を実施した。
切断条件：ワイヤー素線径９０μｍ、ワイヤー張力１０Ｎ、ワイヤーピッチ幅３５０μｍ、ワイヤー走行速度６００ｍ／分、ワイヤー往復回数１回／分、ウエハ切断枚数２枚、切断速度０．６ｍｍ／ｍｉｎ（昇降位置０ｍｍ〜１１３．５ｍｍ），０．２ｍｍ／ｍｉｎ（昇降位置１１３．５ｍｍ〜１３０ｍｍ）
（２）切断後ウエハの下端より５ｍｍの部分を、表面粗さ測定機（ミツトヨ社製、ＳＵＲＦ  ＴＥＳＴ  ＳＶ−６００）を用いて、ウエハの断面曲線の最大高さ（Ｐｚ）を測定した。なお、砥粒の切込み深さが切断時に変動する場合は、ワイヤーの進行方向に対して垂直方向にあるウエハの断面曲線が平坦ではない。すなわち、断面曲線において、基準線からのウエハ断面曲線の最大高さ（Ｐｚ）が大きくなる。
測定条件：輪郭曲線フィルタλｓ２．５μｍ、基準長さ０．２ｍｍ、評価長さ４．０ｍｍ、測定長さ５．０ｍｍ
【００４８】
切削面の均一性評価は以下の判断基準に従って行った。  
○：Ｐｚが      ２．７μｍ未満
△：Ｐｚが      ２．７μｍ以上３．４μｍ未満
×：Ｐｚが      ３．４μｍ以上
【００４９】
＜切削速度の評価＞
切削速度の評価は以下に示す方法で行った。
（１）被切断材として１２５ｍｍ角の単結晶シリコンインゴットを用い、ダイヤモンド固定砥粒ワイヤー、シングルワイヤーソー切断機（タカトリ社製、ＷＳＤ−Ｋ２）で切断試験を実施した。
切断条件：ワイヤー素線径９０μｍ、ワイヤー張力１０Ｎ、ワイヤーピッチ幅３５０μｍ、ワイヤー走行速度６００ｍ／分、ワイヤー往復回数１回／分、ウエハ切断枚数２枚、切断速度０．６ｍｍ／ｍｉｎ（昇降位置０ｍｍ〜１１３．５ｍｍ），０．２ｍｍ／ｍｉｎ（昇降位置１１３．５ｍｍ〜１３０ｍｍ）
（２）切断中の昇降方向の加工抵抗を切削動力計（ｋｉｓｔｌｅｒ社製）で検知し、切断中に最も高い抵抗値を読取った。なお、切断速度が遅い場合は、昇降速度に追い付かず切断を続けるため、次第にワイヤーに撓みが生じる。すなわち、昇降方向に対する抵抗が大きくなる。
【００５０】
切断速度の判断基準に従って行った。
○：抵抗値が０．４ｋｇ・ｆ未満
△：抵抗値が０．４ｋｇ・ｆ以上〜０．８ｋｇ・ｆ未満
×：抵抗値が０．８ｋｇ・ｆ以上
【００５１】
表１の結果から明らかなように、実施例１〜１０の本発明の切削液はいずれも切削面の均一性が高く、切断速度ともに優れている。
一方、数平均分子量が５，０００未満の窒素原子及び／又はカルボニル基を合計２個以上有するポリオキシアルキレン付加物を用いた比較例１〜３は、切削面の均一性が悪化する。窒素原子及び／又はカルボニル基を有さないポリオキシアルキレン付加物を用いた比較例４は、切削面の均一性が不十分で切断速度が遅くなる。
【００５２】
実施例１１〜２０及び比較例５〜１０
表２記載の配合比（重量部）で各成分を配合し、実施例１１〜２０及び比較例５〜１０の水溶性金属加工液にダイヤモンド粒子（メジアン径：３μｍ）を３重量部配合したダイヤモンド砥粒スラリーを調製して、研削面の均一性、研削速度の性能評価を行った。
【００５３】
【表２】
2015134915.tif 000003
【００５４】
＜研削面の均一性の評価＞
研削面の均一性の評価は以下に示す方法で行った。
（１）被切断材としてφ３０ｍｍのサファイアを用い、片面ラップ機で研削試験を実施した。
研削条件：ワーク荷重：１４００ｇ／ｃｍ２、定盤：Ｋｅｍｍｅｔ銅、定盤回転数：３０ｒｐｍ、ダイヤモンド粒子径：メジアン径３μｍ、加工時間：１０分
（２）研削後ウエハの中央部分を、表面粗さ測定機（ミツトヨ社製、ＳＵＲＦ  ＴＥＳＴ  ＳＶ−６００）を用いて、ウエハの断面曲線の最大高さ（Ｐｚ）を測定した。
○：Ｐｚが      ０．５μｍ未満
△：Ｐｚが      ０．５μｍ以上０．８μｍ未満
×：Ｐｚが      ０．８μｍ以上
＜切削速度の評価＞
研削前後のウエハ重量を測定し、単位時間当たり（時間）の重量の変化量を単位面積当たり（ｃｍ２）で割った値を研削速度とした。
○：１０ｍｇ／（ｃｍ２・時間）以上
△：５ｍｇ／（ｃｍ２・時間）以上      １０ｍｇ／（ｃｍ２・時間）未満
×：５ｍｇ／（ｃｍ２・時間）未満
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の含水金属加工液は、加工熱の冷却性が優れるだけでなく、加工液が低濃度で使用される過酷な加工条件でも、工具や被加工物の振動を抑制し、被加工物の加工精度を高く維持することができる。そのため、切削、研削、研磨するときに使用する含水金属加工液として有用である。
また、本発明の含水金属加工液は、加工熱の冷却性、砥粒の切込み深さの均一性、工具や被切削物の振動抑制性に優れるので、合金、シリコン、水晶、炭化ケイ素、サファイヤ等の硬質な材料を切削、研削、研磨するときに使用する加工液としても有用である。
本発明の含水金属加工液は被切削物への砥粒の切込み深さの均一性が優れるので、砥粒を固着させたワイヤー、研磨パッド、ブレード等を用いた切断や遊離砥粒を配合したスラリーを用いる研削、研磨方法に利用できる。
また、本発明の含水金属加工液は、希薄な使用条件でも潤滑性に優れ、泡立ちが課題とならないため、加工液の循環工程を含む金属部材の圧延、プレス、鍛造、引き抜き、ダイシング又はダイカスト等の加工液としても有用である。