(57)【要約】【課題】主に金属の切削加工の際に用いられ、潤滑性および冷却性に優れ、工具の磨耗を防ぎ、工具寿命を延長し得る防錆機能を有する水性の加工液を提供すること。【解決手段】本発明の加工液は、グリセリン、飽和脂肪酸およびその塩、飽和ジカルボン酸およびその塩、アルカリ金属の炭酸塩、トリカルボン酸およびその塩、トリルトリアゾールまたはベンゾトリアゾールを含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
グリセリン、飽和脂肪酸およびその塩、飽和ジカルボン酸およびその塩、アルカリ金属の炭酸塩、トリカルボン酸およびその塩、トリルトリアゾールまたはベンゾトリアゾールを含む加工液。
【請求項２】
前記トリカルボン酸がクエン酸である請求項１に記載の加工液。
【請求項３】
前記飽和脂肪酸が、カプロン酸、カプリル酸、デカン酸、ドデカン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、およびステアリン酸からなる群より選択される少なくとも１つである請求項１又は２に記載の加工液。
【請求項４】
前記飽和ジカルボン酸がセバシン酸、ドデカン二酸からなる群より選択される少なくとも１つである請求項１から３のいずれかに記載の加工液。
【請求項５】
前記飽和脂肪酸の塩が脂肪酸のカリウム塩である請求項１から４のいずれかに記載の加工液。
【請求項６】
前記アルカリ金属の炭酸塩が炭酸ナトリウムである請求項１から５に記載の加工液。
【請求項７】
グリセリン０．２重量％〜４重量％、より好ましくは０．８重量％〜２重量％、飽和脂肪酸２重量％〜７重量％、より好ましくは３重量％〜５重量％、飽和脂肪酸の塩１重量％〜６重量％、より好ましくは２重量％〜４．５重量％、飽和ジカルボン酸およびその塩１重量％〜４重量％、より好ましくは１．５重量％〜４．５重量％、アルカリ金属の炭酸塩０．１重量％〜３重量％、より好ましくは０．４重量％〜１．２重量％、トリカルボン酸およびその塩０．１重量％〜３重量％、より好ましくは０．４重量％〜１．２重量％、トリルトリアゾールまたはベンゾトリアゾール０．５重量％〜４重量％、より好ましくは１重量％〜３重量％、を含む請求項１に記載の加工液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、加工液に関し、より詳しくは主として金属を切削加工等するための水性の加工液に関する。
【背景技術】
【０００２】  鉄、アルミニウム、各種合金をはじめとする金属の切削加工は、切削工具によって工作物からその不要部分を除去する加工作業の一つであり、工作物に所望の形状、寸法、あるいは表面を与えるために広く行われている。切削加工は、工作物と工具との間の接触面に大きな摩擦が起こり、そのために発生する熱によって、工具が焼けたり、工作物の仕上げ面が粗になったり、熱膨張による工作物および工具双方の形状変化、寸法精度の低下という問題が生じる。この問題に対処するために、切削加工作業の際は、切削液あるいは潤滑剤が用いられている。【０００３】  切削液あるいは潤滑剤として、水不溶性切削油および水溶性切削油（例えば、特許文献１参照）が、広く一般的に用いられている。水不溶性切削油は、切削中に温度が上昇すると、発煙や発火の危険があり、切削温度の低い作業にしか用いることができないという欠点がある。一方、水溶性切削油は主として、鉱油などの油に、乳化剤として石鹸や硫酸エステル、結合剤として高級アルコールや脂肪酸エステルなどを加えたものである。水溶性切削液は通常、原液を水で希釈して切削加工に用いるが、潤滑性に優れた切削油は冷却性に劣る問題点があった。【０００４】  本発明者はある着想から鉱物油を全く使用しない水性の切削液を開発した（特許文献２）。この水性の切削液は、従来の水溶性切削液と潤滑性・冷却性など、性能的に遜色のないものであり、その液自体に防錆性を備えており、使用にあたり防錆剤の添加を要しないものであった。しかし、防錆性において十分なものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−６５５８９号公報
【特許文献２】特開２００７−１８６５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  本発明の目的は、主に金属の切削加工の際に用いられ、潤滑性および冷却性に優れ、工具の磨耗を防ぎ、工具寿命を延長し得る防錆機能を有する水性の加工液を提供することにある。特に、水溶性切削油の切削性と同等ないしそれ以上の性能を備えた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】
【０００７】  本発明の加工液はグリセリン、飽和脂肪酸およびその塩、飽和ジカルボン酸およびその塩、アルカリ金属の炭酸塩、トリカルボン酸およびその塩、トリルトリアゾールまたはベンゾトリアゾールを含むことにある。【０００８】  本発明の加工液は、前記トリカルボン酸がクエン酸であることにある。【０００９】  本発明の加工液は、前記飽和脂肪酸が、カプロン酸、カプリル酸、デカン酸、ドデカン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、およびステアリン酸からなる群より選択される少なくとも１つであることにある。【００１０】  本発明の加工液は、前記飽和ジカルボン酸がセバシン酸、ドデカン二酸からなる群より選択される少なくとも１つであることにある。【００１１】  本発明の加工液は、前記飽和脂肪酸の塩が脂肪酸のカリウム塩であることにある。【００１２】  本発明の加工液は、前記アルカリ金属の炭酸塩が炭酸ナトリウムであることにある。【００１３】  本発明の加工液は、グリセリン０．２重量％〜４重量％、より好ましくは０．８重量％〜２重量％、飽和脂肪酸２重量％〜７重量％、より好ましくは３重量％〜５重量％、飽和脂肪酸の塩１重量％〜６重量％、より好ましくは２重量％〜４．５重量％、飽和ジカルボン酸およびその塩１重量％〜４重量％、より好ましくは１．５重量％〜４．５重量％、アルカリ金属の炭酸塩０．１重量％〜３重量％、より好ましくは０．４重量％〜１．２重量％、トリカルボン酸およびその塩０．１重量％〜３重量％、より好ましくは０．４重量％〜１．２重量％、トリルトリアゾールまたはベンゾトリアゾール０．５重量％〜４重量％、より好ましくは１重量％〜３重量％、を含むことにある。溶媒は水が使用される。
【発明の効果】
【００１４】  本発明によると、本願出願人が提供する上記切削液と比較して、冷却性は同等であるが、各種の金属材料に対して潤滑性に優れるだけでなく、防錆機能についても更に優れた加工液が提供される。【００１５】  本発明の加工液は、天然地下資源である鉱物油を全く使用していないため、地球温暖化の観点からカーボンオフセットを実現したものとなる。
【発明を実施するための形態】
【００１６】  本発明の加工液は、グリセリン、飽和脂肪酸およびその塩、飽和ジカルボン酸およびその塩、アルカリ金属の炭酸塩、トリルトリアゾールまたはベンゾトリアゾールを含む水溶液であり、通常の蒸留水、脱イオン水、水道水、地下水等に、少なくとも、グリセリン、飽和脂肪酸およびその塩、飽和ジカルボン酸およびその塩、アルカリ金属の炭酸塩、トリルトリアゾールまたはベンゾトリアゾール、を溶解させて製造される。
【００１７】  この加工液は、切削、研削、穴あけ、リーマ加工、切断、研磨などの主として金属を加工するための潤滑剤、冷却剤などとして好適に用いることができる。上記成分で加工液を調整することにより、優れた切削性を得ることができ、また優れた防錆性を得ることができる。
【００１８】  本発明の加工液は油成分を含まない水性であるため加工後のワークの洗浄が不要あるいは簡単な水洗いで済み、従来のような手間のかかる脱脂工程を省略することができるので、加工費のコストダウンを計ることができる。さらに、本発明の加工液は水性であるため、乾燥が速く、加工後のワークは洗浄工程なしあるいは簡単な水洗で油性／水性の塗装やメッキ処理が可能である。
【００１９】  さらに、本発明の加工液は、例えば金属の切削加工時に発生する発熱による発煙（油煙）が発生せず、また皮膚への刺激が少ないため、吸引や付着による健康被害がない。また、本加工液はベタツキがないため、作業環境を清潔に保つことができる。また、本発明の加工液は水性であるため、工作物や工具が１００℃以上に上昇することはなく、熱膨張による寸法誤差がほとんど生じない。また、床に飛散したときの掃除が容易である。
【００２０】  さらに、本発明の加工液は、加工後のワークが後工程で溶接される場合、スパッター付着防止効果がある。また、本発明の加工液は、用途に応じて水で希釈して使用することができるので経済的である。希釈倍率は、通常５〜１０倍であり、加工条件によっては約２０倍であっても良い。難作材あるいは難切削加工の場合は、希釈倍率を下げるのが良く、原液のまま使用しても良い。
【００２１】  本発明の加工液における、グリセリン、飽和脂肪酸およびその塩、飽和ジカルボン酸およびその塩、アルカリ金属の炭酸塩、トリカルボン酸およびその塩、トリルトリアゾールまたはベンゾトリアゾールそれぞれの含有量は、特に限定されないが、グリセリン０．２重量％〜４重量％、より好ましくは０．８重量％〜２重量％、飽和脂肪酸２重量％〜７重量％、より好ましくは３重量％〜５重量％、飽和脂肪酸の塩１重量％〜６重量％、より好ましくは２重量％〜４．５重量％、飽和ジカルボン酸およびその塩１重量％〜４重量％、より好ましくは１．５重量％〜４．５重量％、アルカリ金属の炭酸塩０．１重量％〜３重量％、より好ましくは０．４重量％〜１．２重量％、トリカルボン酸およびその塩０．１重量％〜３重量％、より好ましくは０．４重量％〜１．２重量％、トリルトリアゾールまたはベンゾトリアゾール０．５重量％〜４重量％、より好ましくは１重量％〜３重量％を含む水溶液であることが好ましい。本発明の加工液は、各成分を上記重量比で調整することにより、より効果的に切削性・防錆性を得ることが可能となる。
【００２２】  本発明の加工液の調製に用いられる飽和脂肪酸は、特に限定されず、当業者に公知のいずれの飽和脂肪酸でもあり得る。好ましくは、カプロン酸、カプリル酸、デカン酸、ドデカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、およびステアリン酸からなる群より選択される少なくとも１つである。
【００２３】  本発明の加工液の調製に用いられる飽和ジカルボン酸は、特に限定されず、当業者に公知のいずれの飽和ジカルボン酸でもあり得る。好ましくは、セバシン酸、ドデカン二酸からなる群より選択される少なくとも１つである。
【００２４】  本発明の加工液の調製に用いられるアルカリ金属は、特に限定されず、当業者に公知のいずれのアルカリ金属でもあり得る。好ましくは、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウムからなる群より選択される少なくとも１つである。特に好ましくはナトリウムであり、アルカリ金属の炭酸塩として炭酸ナトリウムが特に好ましい。
【００２５】  本発明の加工液の調製に用いられるトリカルボン酸は特に限定されず、当業者に公知のいずれのトリカルボン酸でもあり得る。好ましくは、クエン酸、イソクエン酸、トリカルバリル酸である。なかでもクエン酸が好ましい。本発明の加工液は、ｐＨ９〜１２に調整されるのが好ましく、クエン酸などのトリカルボン酸によって調整される。ｐＨは被加工材の種類によって調整されるのが好ましく、例えば鉄にはｐＨ１０〜１２、鋳鉄にはｐＨ１２、マグネシウムにはｐＨ１０前後で調整される。
【００２６】  本発明の加工液の調製に用いられる飽和脂肪酸の塩は脂肪酸の金属塩として用いられる。脂肪酸の金属塩は、特に限定されず、当業者に公知のいずれの脂肪酸の金属塩でもあり得る。脂肪酸の金属塩は、切削液の調整段階で調整される液に投入されてもよいが、脂肪酸と金属の水酸化物を調整される液に投入することによりその液に含有させてもよい。脂肪酸の金属塩として好ましくは、脂肪酸カリウム、脂肪酸ナトリウムなどである。とくに好ましくは脂肪酸のカリウム塩である。
【００２７】  本発明の加工液に用いる水溶液は、そのまま、従来の切削液の代替として様々な用途に用いることができるが、さらに防錆効果を高めるために、ｐＨ調整作用を有する水酸化物、あるいはメタ珪酸塩を加えてもよい。この場合に用いられる水酸化物は、特に限定されず、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウムなど、当業者に公知のいずれの水酸化物でもあり得る。また、メタ珪酸塩も特に限定されないが、メタ珪酸ナトリウムなど、当業者に公知の一般的な塩が用いられる。
【００２８】  本発明の加工液は、鉄、銅、ステンレス、アルミニウム、鋳鉄、黄銅、半田、鋼など様々な金属やセラミックなどに対して有効に作用する。また、金属切削の際に用いられる金属切削液に添加され、防食塗料として用いられ得る。さらに、自動車のラジエータ、エアコン等の循環水、床暖房等の為の循環液に用いられる他、様々な用途がある。
【００２９】  本発明の加工液を用いた実施例を示すが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内で、当業者の知識に基づき種々なる改良、修正、変形を加えた態様で実施し得るものである。
【００３０】  次に、本発明に係る加工液の製造方法、およびそれを用いた金属切削加工についての実施例を説明する。
【実施例】
【実施例１】
【００３１】  本発明の加工液を調製した。蒸留水３９６リットルに、市販の水酸化カリウム（旭硝子株式会社製）２０ｋｇを蒸留水４０リットルで希釈したカリ水４０リットル、グリセリン５リットル、カプリル酸（日本油脂株式会社製）２０ｋｇ、クエン酸３ｋｇ、炭酸ナトリウム３ｋｇ、トリルトリアゾール（城北化学工業株式会社製）８ｋｇ、セバシン酸１２ｋｇを混合して加工液を調製した。この潤滑剤のｐＨは９であった。【００３２】  実施例１で得られた加工液をアルミニウムやマグネシウムなどの金属材料に流下させ、切削加工を施したところ、良好な切削性が得られた。
【実施例２】
【００３３】  本発明の加工液を調製した。蒸留水３９６リットルに、市販の水酸化カリウム（旭硝子株式会社製）２０ｋｇを蒸留水４０リットルで希釈したカリ水４５リットル、グリセリン５リットル、カプリル酸（日本油脂株式会社製）２０ｋｇ、クエン酸３ｋｇ、炭酸ナトリウム３ｋｇ、トリルトリアゾール（城北化学工業株式会社製）８ｋｇ、セバシン酸１２ｋｇを混合して加工液を調製した。この潤滑剤のｐＨは１２であった。【００３４】  実施例２で得られた加工液を鋳鉄や鋼に流下させ、切削加工を施したところ、良好な切削性が得られた。特に、鋳鉄に対して切削加工をしたところ、加工液に着色は生じず、また切削面が着色したように見える現象は認められなかった。
【実施例３】
【００３５】  前記実施例１で得られた加工液を水で１０倍に希釈した。工作機械はファナック社製α―Ｔ２１ＩＦＬ３０番を用い、工具はミスミ社製の超硬製のエンドミル（寸法４φ×５０ｍｍ）で、アルミニウム合金板材に対して、切削条件として回転速度８，０００ｍｉｎ−１、送り速度Ｆ２５０ｍｍ／ｒｅｖ、切込み１．５ｍｍで加工を行った。その結果、仕上げ面、寸法精度、形状精度、工具損傷などの項目について調べたところ、何ら問題なく、優れたものであった。
【実施例４】
【００３６】  上記実施例３と同様に、実施例１で得られた加工液を水で１０倍に希釈して、マグネシウムの板材に対してフェイスミル加工を行った。工作機械はファナック社製α―Ｔ２１ＩＦＬ３０番を用い、工具は京セラ社製の超硬製のフェイスミル（寸法６０φ×１６０ｍｍ）であった。切削条件として回転速度３，５００ｍｉｎ−１、送り速度Ｆ３５０ｍｍ／ｒｅｖ、切込み０．５ｍｍで加工を行った。その結果、仕上げ面、寸法精度、形状精度、工具損傷などの項目について調べたところ、何ら問題なく、優れたものであった。
【産業上の利用可能性】
【００３７】  本発明の加工液は金属等の切削加工用潤滑剤としての用途のみならず、防錆剤、塑性加工用潤滑剤、剥離剤としても好適に使用できる。