(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式：ＣＨ2 ＝Ｃ（ＣＨ3 ）ＣＯＯＲ（但し、Ｒは、炭素数が８〜１８のアルキル基である）にて表わされるメタクリル酸エステル単量体のホモポリマーまたはかかる単量体と共重合可能なハロゲン元素不含の他の単量体とのコポリマーからなるメタクリレート系ポリマーの０．５〜１５重量％と、硫黄系極圧添加剤の５〜２５重量％と、カルシウムスルホネートまたは亜鉛スルホネート系化合物の２〜１５重量％とを含有し、残りが基油からなるものであって、且つ動粘度が、４０℃の温度において、５０〜１００mm2 ／秒であることを特徴とする不水溶性切削・研削油剤組成物。
【請求項２】
前記メタクリレート系ポリマーが、前記メタクリル酸エステル単量体と、一般式：ＣＨ2 ＝Ｃ（ＣＨ3 ）ＣＯＯ−Ａ−Ｎ（Ｒ’）2 （但し、Ａは２〜６の炭素数のアルキレン基であり、またＲ’は、メチル基，エチル基またはプロピル基である）にて表わされるジアルキルアミノアルキルメタクリレート単量体とのコポリマーである請求項１記載の不水溶性切削・研削油剤組成物。
【請求項３】
前記硫黄系極圧添加剤が、アルキル基の炭素数が８〜１８であるジアルキルポリサルファイドである請求項１又は請求項２記載の不水溶性切削・研削油剤組成物。
【請求項４】
前記カルシウムスルホネートまたは亜鉛スルホネート系化合物が、アルキルベンゼンスルホン酸のカルシウム塩または亜鉛塩である請求項１乃至請求項３の何れかに記載の不水溶性切削・研削油剤組成物。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れかに記載の不水溶性切削・研削油剤組成物を用い、それをミスト状に金属材料に対して噴霧して、かかる金属材料の切削・研削加工を行なうことを特徴とする金属材料の加工方法。
【請求項６】
前記金属材料の切削・研削加工が、丸のこ切断機によるステンレス鋼の切断である請求項５記載の金属材料の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、不水溶性切削・研削油剤組成物、及びそれを用いた金属材料の加工方法に係り、特に、金属材料、中でもステンレス鋼等の難削材の切削乃至は研削加工に際して好適に用いられる不水溶性の切削・研削油剤組成物、並びにそのような不水溶性切削・研削油剤組成物を用いて、金属材料の切削・研削加工を経済性良く、有利に行なうことが出来る方法に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
従来より、金属材料の切削加工や研削加工の分野においては、通常、それらの切削・研削加工を行なうに際して、金属材料の加工部位に供給せしめられて、潤滑性能や冷却能，非溶着能といった機能を発揮する切削油剤乃至は研削油剤（以後、切削・研削油剤と略す）が、用いられてきている。そして、このような切削・研削油剤としては、一般に、鉱物油や動植物油，エステル油等の合成油といった基油に対して、所定の極圧添加剤、例えば、塩素化パラフィン等の塩素系極圧添加剤や、硫化油脂，サルファイド，チオカーボネート等といった硫黄系極圧添加剤、リン酸エステル等のリン系極圧添加剤等を添加してなるものが、広く用いられている。
【０００３】
ところで、従来から、ステンレス鋼、中でも、ＳＵＳ３０４の如きオーステナイト系ステンレス鋼等のような難削材に対して切削・研削加工を施すような場合においては、工具コストに合う切削性能乃至は研削性能を得るために、切削・研削油剤として、比較的に安価で且つ切削・研削性能に優れる塩素系極圧添加剤を含んでなるものを用いることが、実用上、不可欠となっているのであるが、かかる切削・研削油剤にあっては、各種の問題を内在しているのである。
【０００４】
すなわち、かくの如き塩素系の切削・研削油剤にあっては、その使用後において、焼却処理にて処分されることとなるのであるが、かかる塩素を含む廃油の処理の際に、ダイオキシンのような有害物質が発生する恐れがあるところから、環境保護の点からして好ましくないものであったのであり、また、塩素系極圧添加剤を構成する塩素系化合物により、加工材料や工具等の腐食が惹起され易いといった問題が、内在している。更にまた、加工作業時における切削・研削油剤の供給方法としては、原液を材料の加工部位に液状で垂れ流しつつ、所定の加工操作を実施して、油剤を循環使用する手法の他、近年では、切削・研削油剤の使用量や使用済油剤の廃棄処分量を有利に低減化せしめるべく、加工材料に対して切削・研削油剤をミスト状に噴霧せしめて、循環させない手法（噴霧法）が採用されるようになってきているのであるが、かかる噴霧法により、例えば、代表的な塩素系極圧添加剤である塩素化パラフィンを含有してなる油剤を加工材料に給液しつつ、所定の加工操作を実施する場合には、有効な切削・研削性能を実現するために、米国ではその一部が発癌性物質として認定されるなど有害性の強い塩素化パラフィンを高い濃度において使用する必要があり、しかも、油剤の噴霧によって、そのような塩素化パラフィンを含むミストが周囲に飛散して、空気中に拡散することとなるところから、作業環境が著しく悪化し、作業者に対する安全性を充分に確保し得ないといった問題をも、内在しているのである。
【０００５】
これに対し、最近では、環境保全，耐蝕性及び安全性の面から、塩素系極圧添加剤を含有しない切削・研削油剤、所謂、非塩素系切削・研削油剤が、注目されており、例えば、特開平９−２９６１９５号公報には、切削・研削加工油剤組成物として、基油に対し、特定の構造を有するリン系極圧剤と、ジハイドロカルビルジチオリン酸亜鉛等の有機金属化合物及び／又は過塩基性カルシウムスルホネート等の過塩基性油溶性塩を、それぞれ、所定量において含有してなるものが、提案されている。また、特開平３−４７８９８号公報には、基油に、高塩基価のアルカリ土類金属スルホネート等の塩基価向上剤と、硫黄系極圧剤等の極圧性向上剤とを配合せしめてなる防錆兼金属加工油組成物が、提案されており、更にまた、特許第２６１９２８５号公報においては、基油に対して、ジチオリン酸亜鉛、アルカリ金属またはアルカリ土類金属のほう酸塩、及び錆止め添加剤を、それぞれ、所定の割合において配合せしめることにより、工作機械の作動油としても使用可能とされた切削油組成物が、明らかにされている。
【０００６】
しかしながら、それら何れの非塩素系切削・研削油剤組成物にあっても、一般的な金属材料の切削・研削加工においては、一定の効果が得られるものの、上記ＳＵＳ３０４のようなオーステナイト系ステンレス鋼等の難削材に対しては、切削・研削性能の上において充分であるとは言い難いものであったのであり、塩素系切削・研削油剤に代わる、難削材に対して有効な非塩素系切削・研削油剤は、未だ、実用化されていないというのが、実状である。
【０００７】
【解決課題】
ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、金属材料、中でもステンレス鋼等の難削材の切削乃至は研削加工に際して、少ない使用量においても、塩素系切削・研削油剤に匹敵する優れた切削乃至は研削性能を実現し得ると共に、飛散を効果的に抑えたミスト状噴霧が可能である、塩素系化合物を含有しない不水溶性切削・研削油剤組成物を提供することにある。
【０００８】
また、本発明は、そのような不水溶性切削・研削油剤組成物を用いて、金属材料に対して、コスト性良く且つ効果的に切削・研削加工を施すことの出来る、金属材料の加工方法を提供することも、その解決課題とする。
【０００９】
【解決手段】
かかる状況下、上述の如き課題を解決するために、本発明者等が鋭意検討を重ねた結果、所定の基油に対して、特定のメタクリレート系ポリマー、硫黄系極圧添加剤、及びカルシウムスルホネートまたは亜鉛スルホネート系化合物を、所定の割合において配合して、その動粘度を適度に調整せしめてなる組成物が、ミスト状での噴霧が可能であると共に、微小なミストの飛散を有効に抑制することが出来、しかも、ステンレス鋼の如き難削材の切削・研削加工においても、その少量の使用量で、塩素系切削・研削油剤に比して何等遜色のない優れた切削・研削性能を有利に実現し得ることを、見い出したのである。
【００１０】
そして、本発明は、そのような知見に基づいて完成（到達）されたものであって、その要旨とするところは、一般式：ＣＨ2 ＝Ｃ（ＣＨ3 ）ＣＯＯＲ（但し、Ｒは、炭素数が８〜１８のアルキル基である）にて表わされるメタクリル酸エステル単量体のホモポリマーまたはかかる単量体と共重合可能なハロゲン元素不含の他の単量体とのコポリマーからなるメタクリレート系ポリマーの０．５〜１５重量％と、硫黄系極圧添加剤の５〜２５重量％と、カルシウムスルホネートまたは亜鉛スルホネート系化合物の２〜１５重量％とを含有し、残りが基油からなるものであって、且つ動粘度が、４０℃の温度において、５０〜１００mm2 ／秒であることを特徴とする不水溶性切削・研削油剤組成物にある。
【００１１】
すなわち、このような本発明に従う不水溶性の切削・研削油剤組成物にあっては、所定の基油に対して、前記特定の３種類の成分、即ち、特定のメタクリレート系ポリマー、硫黄系極圧添加剤、カルシウムスルホネート乃至は亜鉛スルホネート系化合物が、それぞれ、所定の割合において組み合わされて、配合せしめられていると共に、その動粘度が前記した範囲内に調整されているところに、大きな特徴があるのであり、このような構成の不水溶性切削・研削油剤組成物にあっては、少ない使用量にあっても、前記した特定の３成分の併用による相乗効果として、比較的に加工し易い一般的な金属材料のみならず、ステンレス鋼等の難削材に対しても、塩素系切削・研削油剤と同程度の、或いはそれ以上の、有効な切削・研削性能を発揮し得るものであり、また、それは、ミスト状において有利に噴霧し得ると共に、そのような噴霧において、ミストの飛散が効果的に抑制され得る動粘度とされているところから、それを、噴霧法を用いた金属材料の切削・研削加工に採用すれば、作業環境を良好に維持しつつ、目的とする金属材料を経済性良く且つ高度に切削乃至は研削せしめることが、可能となるのである。
【００１２】
また、本発明の不水溶性切削・研削油剤組成物にあっては、塩素系化合物を何等含まないものであることから、環境に対して優しく、また、金属材料や工具等に与える影響も小さいものであり、更には、上述せる如き飛散を抑えた噴霧が可能であることと相俟って、作業者に対する安全性を極めて高度に確保し得るという効果をも、奏し得るのである。
【００１３】
なお、かくの如き本発明に従う不水溶性切削・研削油剤組成物において、有利には、前記メタクリレート系ポリマーは、前記メタクリル酸エステル単量体と、一般式：ＣＨ2 ＝Ｃ（ＣＨ3 ）ＣＯＯ−Ａ−Ｎ（Ｒ’）2 （但し、Ａは２〜６の炭素数のアルキレン基であり、またＲ’は、メチル基，エチル基またはプロピル基である）にて表わされるジアルキルアミノアルキルメタクリレート単量体とのコポリマーであることが、好ましい。
【００１４】
また、本発明に従う不水溶性切削・研削油剤組成物の他の好ましい態様においては、前記硫黄系極圧添加剤は、アルキル基の炭素数が８〜１８であるジアルキルポリサルファイドであり、或いはまた、前記カルシウムスルホネートまたは亜鉛スルホネート系化合物は、アルキルベンゼンスルホン酸のカルシウム塩または亜鉛塩であることが、望ましい。
【００１５】
そして、本発明にあっては、上述の如き不水溶性切削・研削油剤組成物を用いて、それをミスト状に金属材料に対して噴霧せしめて、かかる金属材料の切削・研削加工を行なうことを特徴とする金属材料の加工方法をも、その要旨とするものである。
【００１６】
このような本発明手法によれば、それが、上記本発明の不水溶性切削・研削油剤組成物を用いるものであるところから、かかる組成物の使用量及び廃棄量を効果的に低減せしめて、加工コストの削減を図りつつ、金属材料、特にステンレス鋼等の難削材を極めて良好に切削乃至は研削せしめることが、可能となるのである。
【００１７】
なお、そのような本発明に従う金属材料の加工方法は、前述の如くステンレス鋼の切削・研削加工、その中でも、丸のこ切断機によるステンレス鋼の切断を行なうに際して、好適に適用されるのであり、それによって、比較的に難削性のステンレス鋼の切断を有利に実施することが出来るのである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
ところで、本発明に従う不水溶性切削・研削油剤組成物は、一般に、公知の各種の金属材料に対して、所定の切削または研削工具を備えてなる加工装置により、各種の切削乃至は研削加工を施すに際して、用いられるものであって、金属材料における加工部位に供給せしめられて、所望の切削・研削性能を発現するものである。なお、そのような本発明に係る不水溶性切削・研削油剤組成物の供給にあっては、かかる切削・研削油剤組成物を金属材料の加工部位に垂れ流すことにより行なっても、何等差し支えないのであるが、より好適には、適当な噴霧装置を用いて、金属材料に対して切削・研削油剤組成物をミスト状に噴霧せしめる、所謂、噴霧法を用いて、実施することが望ましいのであり、それによって、その使用量や使用後の廃棄処分量を効果的に有利に低減せしめて、加工コストを大幅に引き下げることが、可能となるのである。
【００１９】
より詳細には、かくの如くして使用される本発明の不水溶性切削・研削油剤組成物は、所定の基油と共に、特定の３種類の成分として、特定のメタクリレート系ポリマーと、硫黄系極圧添加剤と、カルシウムスルホネート若しくは亜鉛スルホネート系化合物とを、それぞれ、所定の割合において組み合わせて含有すると共に、その動粘度が、４０℃の温度において、５０〜１００mm2 ／秒に調整されてなるものにて構成されており、水系溶媒に対して不溶性を示すものである。尤も、切削・研削油剤組成物の動粘度が、５０mm2 ／秒よりも小さい場合にあっては、金属材料に対して有効な切削・研削加工を施すことが出来なくなったり、そのような切削・研削油剤組成物を金属材料に噴霧せしめる場合において、ミストが金属材料だけでなく、その周囲にまで大きく散乱してしまい、作業環境を悪化させることとなる。一方、動粘度が１００mm2 ／秒を越えると、噴霧法に従って給液作業を行なうような場合において、良好なミストとなり難くなり、それによって、噴霧作業の実施が著しく困難となる他、加工後において、製品等に付着した切削・研削油剤組成物を除去する際に、手間のかかる作業が必要となり、或いはまた、特に被加工材を薄く切断加工せしめる場合には、加工後の製品の切断面同士が、付着した切削・研削油剤組成物の油膜によって、互いに強くくっついてしまい、離し難くなる等の問題が、生じるのである。なお、切削・研削油剤組成物の動粘度は、公知の各種の粘度計を用いて測定された粘度に基づいて、求めることが出来る。
【００２０】
そして、このような不水溶性切削・研削油剤組成物において、そのベース成分として用いられている基油は、従来から切削・研削油剤の基油として知られている、各種の鉱物油やエステル系合成油等、より好ましくは、経済的に安価な鉱物油にて、構成されるものである。具体的には、かかる鉱物油としては、灯油，軽油，マシン油，スピンドル油，タービン油，シリンダー油，パラフィン油等が、挙げられる。また、エステル系合成油としては、有利には、公知の各種の、脂肪酸とアルコール類とのエステルが採用され得、更に、そのようなエステルを得るために用いられる脂肪酸としては、ラウリン酸，パルミチン酸，ステアリン酸，オレイン酸等を挙げることが出来、更にまた、アルコール類としては、炭素数が１〜１８である１価の脂肪族アルコールや、エチレングリコール等の２価のグリコール類、ペンタエリスリトール等の多価アルコールが、挙げられる。なお、本発明においては、基油として、上記したものを単独にて用いる他、それらのうちから選択された２種以上の混合物を使用することも、勿論、可能である。
【００２１】
因みに、かくの如き鉱物油やエステル系合成油等からなる基油は、一般に、４０℃の温度における動粘度が１〜１００mm2 ／秒程度であることが望ましく、それによって、かくの如き基油を含んで構成される不水溶性切削・研削油剤組成物において、所望の動粘度を有利に実現することが出来る。また、切削・研削油剤組成物における基油の含有量は、前記特定の３成分が、後述する所定の割合となるように、適宜に設定されることとなる。
【００２２】
一方、本発明において、そのような基油に対して添加せしめられる、前記特定の３成分のうちの１つとしてのメタクリレート系ポリマーは、一般式：
ＣＨ2 ＝Ｃ（ＣＨ3 ）ＣＯＯＲ
（但し、Ｒは、炭素数が８〜１８のアルキル基である）
にて表わされるメタクリル酸エステル単量体のホモポリマー、またはそのようなメタクリル酸エステル単量体と、それと共重合可能なハロゲン元素を含まない他の単量体とを、共重合せしめることにて得られるコポリマーから構成されるものであって、ここでは、主として、不水溶性切削・研削油剤組成物の動粘度を調整するために用いられている。なお、上記一般式において、Ｒにて示されるアルキル基の炭素数が、８〜１８の範囲内の整数に設定されているのは、それが８よりも小さい場合には、基油に対する相溶性が悪くなるといった問題があり、また、１８よりも大きいものは、余り実用的ではないからである。
【００２３】
また、そのようなメタクリレート系ポリマーとして用いられるメタクリル酸エステル単量体のホモポリマーとしては、炭素数が８〜１８である脂肪族飽和アルコール、例えば、オクチルアルコール，ノニルアルコール，デシルアルコール，トリデシルアルコール，セチルアルコール，ステアリルアルコール等と、メタクリル酸とのエステルである単量体を用い、そのうちの１種若しくは２種以上を重合せしめることにより得られるものが、有利に採用され得る。
【００２４】
更にまた、メタクリレート系ポリマーとしての前記コポリマーにおいて、それを得るに際して、上述せる如きメタクリル酸エステル単量体と共に用いられる、共重合成分たる前記他の単量体にあっては、かかるメタクリル酸エステル単量体と共重合可能であり且つハロゲン元素不含のものであれば、何等差し支えなく、例えば、メタクリル酸メチル，メタクリル酸エチル，メタクリル酸ブチル等の、炭素数の少ないアルコールとメタクリル酸とのエステルからなる単量体であっても良いが、より好適には、一般式：
ＣＨ2 ＝Ｃ（ＣＨ3 ）ＣＯＯ−Ａ−Ｎ（Ｒ’）2
（但し、Ａは２〜６の炭素数のアルキレン基であり、またＲ’は、
メチル基，エチル基またはプロピル基である）
にて表わされるジアルキルアミノアルキルメタクリレート単量体であることが、望ましいのであり、それによって、コポリマー中にアミノ基が導入されて、清浄分散性が向上することとなるのである。因みに、そのようなジアルキルアミノアルキルメタクリレート単量体としては、ジメチルアミノエチルメタクリレートやジエチルアミノエチルメタクリレート，ジエチルアミノプロピルメタクリレート等の含窒素単量体を例示することが出来る。また、コポリマーを生成する際における、そのような共重合成分（単量体）の使用量にあっては、一般に、それとメタクリル酸エステル単量体との合計量に対して、５０重量％以下、好ましくは、３０重量％以下とされる。
【００２５】
そして、本発明の不水溶性切削・研削油剤組成物においては、このようなメタクリレート系ポリマーが、０．５〜１５重量％の割合において、より好適には１〜１０重量％の割合において、含有せしめられることとなるのである。けだし、かかる含有割合が小さ過ぎると、充分な効果が得られないのであり、逆に、含有量が余りにも多い場合には、切削・研削性能が低下したり、また、組成物の動粘度が高くなり過ぎて、上述したように、その噴霧による給液を行なうことが困難となる等の各種の不具合が惹起される恐れがあるからである。
【００２６】
また、本発明に係る不水溶性切削・研削油剤組成物を構成する、前記特定の３成分の他の１つである硫黄系極圧添加剤としては、従来から極圧剤として用いられている公知の各種のものが有利に採用され得、その具体例として、硫化脂肪酸，硫化脂肪酸エステル，ジアルキルポリサルファイド等を挙げることが出来るのであるが、本発明においては、アルキル基の炭素数が８〜１８であるジアルキルポリサルファイドが、好適に用いられることとなる。
【００２７】
さらに、本発明においては、上述の如く、基油に対して、前記メタクリレート系ポリマー及び硫黄系極圧添加剤と共に、カルシウムスルホネート系化合物若しくは亜鉛スルホネート系化合物が添加せしめられているのであるが、かかるスルホネート系化合物としては、石油スルホネートやアルキルベンゼンスルホン酸，アルカンスルホン酸のカルシウム塩または亜鉛塩等が、好適に用いられ、更に好ましくは、それらの中でも、アルキルベンゼンスルホン酸のカルシウム塩または亜鉛塩が、有利に採用されるのである。なお、かくの如きカルシウムスルホネート系化合物または亜鉛スルホネート系化合物にあっては、水酸化カルシウムや炭酸カルシウム、或いは水酸化亜鉛や炭酸亜鉛等の微粒子を含有するものであっても、何等支障はない。
【００２８】
そして、本発明に従う不水溶性切削・研削油剤組成物においては、上記硫黄系極圧添加剤、及びカルシウムスルホネートまたは亜鉛スルホネート系化合物は、それぞれ、５〜２５重量％、及び２〜１５重量％の量において、含有せしめられることとなるのである。これは、それらの成分の含有量が、かかる範囲よりも少な過ぎても、また、多過ぎても、有効な切削乃至は研削性能が充分に発揮され得なくなるからである。
【００２９】
なお、上述の如き不水溶性切削・研削油剤組成物には、各成分の含有量及び全体としての動粘度が、前記した範囲内に調整される限りにおいて、上記したものの他に、ハロゲン元素を含まない防錆剤，酸化防止剤，着色剤等の各種の添加剤が、単独でまたは組み合わされて配合され得るのであり、また、そのような添加剤としては、高級アルコールのリン酸エステルや、ジアルキルジチオリン酸塩等を挙げることが出来る。
【００３０】
而して、このような構成の本発明に従う不水溶性切削・研削油剤組成物にあっては、その動粘度が、ミスト状での噴霧を可能にし、且つ、そのような噴霧操作を行なっても、ミストの飛散が効果的に抑制され得る程度において、適度に調整されていると共に、上記せる如き特定の３成分の併用による相乗効果として、その少ない使用量における切削・研削加工においても、比較的に加工し易い金属材料だけでなく、難削性のステンレス鋼、中でも、ＳＵＳ３０４のようなオーステナイト系ステンレス鋼に対しても、塩素系切削・研削油剤に比して何等遜色のない或いはそれ以上の、有効な切削・研削性能を実現することが出来るという特徴を有している。具体的には、高い潤滑作用によって、加工面と加工屑の擦りにより加工面が傷付くようなことを、有利に抑制し得ると共に、工具と加工屑や被削材との凝着を効果的に防止して、そのような凝着に起因する工具の損傷を有利に阻止し得る、換言すれば、工具の寿命を延ばすことが出来、更には、適度な冷却効果をも実現し得る等、優れた機能を発揮するものである。
【００３１】
従って、かくの如き不水溶性切削・研削油剤組成物を、噴霧法を用いた金属材料の切削・研削加工に採用すれば、作業環境を極めて良好に維持しつつ、目的とする金属材料をコスト性良く且つ高度に切削乃至は研削せしめることが、可能となるのであり、また、そのような有効な効果は、切削・研削加工の中でも、丸のこ切断機によるステンレス鋼の切断作業において、最大限に発揮されることとなるのである。
【００３２】
さらに、本発明の不水溶性切削・研削油剤組成物にあっては、塩素系の化合物が何等添加されるものではないところから、その廃棄処理等による環境への影響や、腐食といった金属材料，工具等に与える影響が著しく小さく、また、人体に対して比較的安全であり、しかも、それに加えて、上述せる如き飛散を抑えた噴霧が可能であることにより、噴霧作業を行なう場合において、ミストが呼吸を通じて体内に取り込まれるようなことが効果的に防止され得るところから、作業者に対する安全性を極めて高度に確保し得るという効果も、また、奏し得るのである。
【００３３】
【実施例】
以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、言うまでもないところである。また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加え得るものであることが、理解されるべきである。
【００３４】
先ず、下記表１及び表２に示される各種の配合組成の切削油剤組成物（本発明例１〜３及び比較例１〜５）を調製した。また、常法に従って、かくの如く調製された各切削油剤組成物の粘度を測定し、４０℃の温度における動粘度を求めた。その結果を、下記表１，表２に併せ示す。
【００３５】
なお、各切削油剤組成物の調製に際して、基油としては、鉱物油（マシン油）を用いた。また、メタクリレート系ポリマーとしては、ステアリルメタクリレート及びセチルメタクリレートを用いて、それらが、重量比において６５：３５となるように、均一に混合せしめた後、前記鉱物油中においてラジカル重合せしめることにより得られたホモポリマー（Ａ）、または、ステアリルメタクリレート，セチルメタクリレート及びジエチルアミノエチルメタクリレートを用いて、それらが、重量比において６５：３０：５となるように、均一に混合せしめた後、前記鉱物油中においてラジカル重合せしめることにより得られたコポリマー（Ｂ）を使用した。更に、硫黄系極圧添加剤としては、硫黄元素を４０重量％の割合において含むジラウリルペンタサルファイドを用いた。
【００３６】
更にまた、本実施例においては、カルシウムスルホネート系化合物を、石油スルホネートのカルシウム塩を４５重量％の割合において含む、それと鉱物油との混合液にて与え、また、亜鉛スルホネート系化合物を、ドデシルベンゼンスルホン酸の亜鉛塩と鉱物油との混合液（ドデシルベンゼンスルホン酸の亜鉛塩の含有割合：３０重量％）にて与えた。なお、そのような混合液を構成する鉱物油は、前記基油として採用したものと同じものであるが、下記表１，表２においては、スルホネート系化合物の配合組成を、その何れにおいても、切削油剤組成物中における前記混合液の配合割合にて示し、また、基油の配合組成を、かかる混合液に含まれる鉱物油の分を含まない値にて、示した。
【００３７】
一方、上記切削油剤組成物とは別に、下記表３に示される種類の、市販の切削油剤組成物（比較例６〜１１）を準備した。詳しくは、比較例６の切削油剤組成物としては、塩素系極圧添加剤を含む水溶性ソリュブルを３倍に希釈したものを用い、また、比較例７の組成物としては、塩素系極圧添加剤を含有してなる水溶性エマルションを３倍に希釈したものを使用した。また、比較例８の切削油剤組成物は、植物油にて構成された不水溶性のものであり、また、比較例９は、基油としての鉱物油に対して、塩素系極圧添加剤たる塩素化パラフィンを配合せしめてなる、不水溶性の組成物である。更にまた、比較例１０，１１の切削油剤組成物は、所定の基油に、硫黄系極圧添加剤とカルシウムスルホネート系化合物とを添加せしめてなる、不水溶性組成物である。なお、下記表３には、それら切削油剤組成物の商品名，塩素系極圧添加剤の含有量，及び４０℃の温度における動粘度を併せ示した。
【００３８】
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【００３９】
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【００４０】
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【００４１】
そして、かくして調製乃至は準備された各切削油剤組成物を用いて、丸のこ切断機によるステンレス鋼の切断試験を行なった。詳細には、ステンレス鋼として、ＳＵＳ３０４からなる５０mmφのピーリング材を用い、それに対して、市販の噴霧装置により、各切削油剤組成物を０．３mL／分の給液速度にてミスト状に噴霧せしめつつ、スイング式丸のこ切断機（兼房株式会社製；６５型）により、所定の切断加工を施して、各組成物の切断乃至は切削性能を評価した。
【００４２】
なお、本実施例において用いた上記スイング式丸のこ切断機は、具体的には、図１に示される如き構造を有しており、電動機２の回転駆動により、該電動機２に対してベルト４及び歯車機構６を介して連結された丸のこ８を、その回転軸１０周りにおいて回転せしめつつ、シリンダ機構１２の作動にて、丸のこ８の回転軸１０を枢支する支持ブロック１４を、支点１６周りにスイング駆動せしめる、即ち、支点１６を中心にして丸のこ８を送り運動（スイング）させることによって、所定の被加工材（ピーリング材）１８に、切断加工を施すことが出来るようになっているものである。なお、電動機２，ベルト４及び歯車機構６も、また、支持ブロック１４にて支持されて、支持ブロック１４がスイング駆動されても、丸のこ８の回転に支障を来すことがないようになっていることは、言うまでもない。
【００４３】
また、本実施形態においては、丸のこ（８）として、外径：２８０mmφ×のこ厚み：２．０mmt ×のこ本体厚み：１．７５mmt の形状を有し、且つ歯数が６０である溝付刃を用いた。また、かかる切刃を構成するチップとしては、高靱性サーメット及び超硬合金（Ｐ３０相当）からなるものを用い、その各々を用いた場合において、切断（切削）性能の評価を行なった。但し、切刃チップとして高靱性サーメットチップを用いた場合には、丸のこの回転数：９０rpm 及び１刃当たりの切込量：０．０７mm／刃の切断条件下において、また、超硬合金からなる切刃チップを用いた場合には、丸のこの回転数：７０rpm 及び１刃当たりの切込量：０．０７mm／刃の条件下において、切断後の製品の厚さが５mmとなるように、切断加工を、それぞれ、実施した。更にまた、切断加工中においては、ブラシにより、切刃チップに付着した切屑の除去作業を行なった。更に、そのような切断加工は、室内で行ない、その時の室温は、１０〜２０℃であった。
【００４４】
さらに、切断（切削）性能の評価としては、最大１０００カット（ここでは、丸のこの１スイングを、１カットとした）の切断加工を行なって、丸のこの寿命特性を調べた。その結果を、下記表４及び表５に示すが、そこにおいて、○：１０００カットの切断加工を実施した後においても、切断が可能である場合、×：１０００カットに達する前に若しくは達した時点において、それ以上の切断加工を行なうことが出来ない場合、要するに、丸のこ（切刃チップ）が寿命に達した場合を、それぞれ表わしている。また、下記表４，表５には、切断加工可能なカット数（即ち、上記評価が×の場合には、丸のこが寿命に達した時点でのカット数であり、また、○の場合には、最大の加工実施数たる１０００にて示した）、かかるカット数の切断加工を行なった後において、切刃チップ上に確認されるチッピング（Ｃｐ）の数、そのようなチッピングといった損傷の発生要因乃至は丸のこの寿命要因、及びその他の問題点を、併せ示した。なお、そこにおいて、「薄い切断材離し難し」とは、切断加工後の製品の切断面同士が、付着した切削油剤組成物の油膜によって、互いに強くくっついてしまい、容易に分離し得ないことを示しており、また、「切屑の切刃への凝着・噛込み」とは、オーステナイト系ステンレス鋼の凝着性の強い生成直後の切屑が、切刃チップに凝着して、切屑除去ブラシにても除去され得なくなり、切刃チップに切屑を付着させたまま、切刃チップが被加工材に切り込むことを示しており、更に、「切刃に熱クラック発生」とは、切削熱の発生と切削油剤組成物の過剰な冷却効果によって、切刃チップが部分的に激しい膨張収縮を繰り返し、切刃チップにクラックが発生することを示している。
【００４５】
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【００４６】
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【００４７】
かかる表４及び表５からも明らかなように、本発明例１〜３の切削油剤組成物を用いた場合にあっては、切刃チップと切屑や被削材との凝着が大幅に抑制されることにより、切屑が切刃チップから容易に排出されて、切屑の噛込みが回避され、しかも、良好な冷却機能が働くことから、１０００カットの加工操作を実施した後においても、チッピングは何等観察され得ず、それ以上の加工作業の継続が充分可能であることが、分かる。更に、それら本発明に従う切削油剤組成物は、潤滑性が高いものであることから、１０００カット後にあっても、切断面と切屑との接触に基づく切断面の損傷は、殆ど、認められなかった。
【００４８】
これに対して、比較例１の切削油剤組成物にあっては、切断性能の点においては、前記本発明例１〜３のものと同程度であるものの、動粘度が高いものであることから、切断作業後において、切断材に付着した油を除去するのに手間がかかるのであり、また、本実施例のように薄く切断すると、切断材同士が強くくっついてしまい、それらを分離し難くなるといった問題があった。更に、市販の噴霧装置にて、そのような組成物をミスト状にすることは、極めて困難であった。
【００４９】
また、メタクリレート系ポリマーを含有しない、低動粘度の比較例２の組成物を使用した場合にあっては、カット数の少ない切断初期段階においては、切屑の凝着もなく、切断面の状態も良好であったが、カット数の増加と共に切削温度が上昇して、潤滑効果が充分に発揮され得なくなることにより、切屑と切刃チップとが凝着して、かかる切屑はブラシにより除去せしめられ得なくなり、その結果として、切屑の噛込みが生じ、その衝撃で、切刃の一部にチッピングが発生したり、また、切刃チップのすくい面にかかる切屑の幾らかが堆積して、切断動力が上昇し、切断面が粗くなるといった不具合が確認された。更にまた、被削材の一部が切刃チップの側面に凝着してしまい、それによって、真直ぐな切断が出来なくなって、挽曲がりが生じることも、認められた。なお、このような傾向は、切刃チップとして、切削温度の高くなる熱伝導率の低い高靱性サーメットチップを使用した場合において、顕著であった。
【００５０】
さらに、メタクリレート系ポリマーの配合量が２０重量％と多い、比較例３の組成物にあっては、動粘度が高くなっていることから、前記比較例１の場合と同様の不具合を生ぜしめることが、認められ、加えて、そのような量におけるメタクリレート系ポリマーの配合により、カット数が増えるに従って切刃にチッピングが生じ、切断性能が低下して、１０００カット以上の切断加工を不可能にするものであることが、認識される。また、比較例４の切削油剤組成物は、１０００カットまでの加工を行なうことは出来るものの、メタクリレート系ポリマーの配合量が前記本発明例のものに比して著しく少なくされていることにより、カット数の増加に伴って、切刃チップと切屑との凝着が生じ、そして、そのような切屑をブラシにて除去し得なくなるために、その噛込みにより切刃チップにおけるチッピングを惹起するものであることが、分かる。
【００５１】
更にまた、比較例５の切削油剤組成物は、前記本発明例のものとは異なり、カルシウムスルホネート系化合物乃至は亜鉛スルホネート系化合物を含まないものであることから、切刃チップに対する切屑や被削材の耐凝着性において不十分であり、従って、切屑の噛込み、ひいては、チッピングを生ぜしめて、丸のこ（切刃チップ）の寿命を低下させるものであることが、分かる。
【００５２】
また一方、従来品たる比較例６及び７の水溶性切削油剤組成物を使用した場合にあっては、それらの冷却性能が高過ぎることに起因して、切刃チップにおいて、切断時における発熱と非切断時における冷却の繰り返しにより、加工作業の早期において、すくい面から外径逃げ面に至る境界部に熱クラックが生じ、かかる熱クラックを起点として、すくい面から外径逃げ面に向かうチッピングが発生することを、認めた。
【００５３】
また、別の従来例としての比較例８の植物油からなる切削油剤組成物を用いた場合には、切屑と切刃界面との間において、効果的な潤滑作用が発現されないことから、切屑と切刃チップとが凝着して、ブラシにより切屑を除去せしめ得なくなり、以て、切屑の噛込みが生じて、その衝撃にて切刃の一部分がチッピングした。また、切刃チップのすくい面に凝着した切屑の一部が堆積して、次第に切断動力が上昇し、切断面が粗面化することが、分かった。更に、被削材の幾らかが切刃チップ側面に凝着し、それにより、真直ぐに切断出来なくなって、挽曲がりが生じた。なお、かくの如き傾向は、切削温度が高くなる熱伝導率の低い高靱性サーメットチップを用いた場合において、顕著に現れた。
【００５４】
さらに、塩素化パラフィンを多量に含有してなる比較例９の切削油剤組成物は、従来からよく知られているように、極圧性が高く、切刃チップと切屑及び被削材との凝着性が低いことから、ＳＵＳ３０４の如きステンレス鋼の切断加工において、良好な切断性能を発揮するものであることは、上記表４及び表５の結果からも認識され得るところであるが、それは、その使用によって、温度が上昇する鉄鋼部品、例えば、丸のこ台金において、錆を発生させるものであることが、分かった。
【００５５】
更にまた、比較例１０及び１１のような、市販の硫黄系切削油剤組成物を使用した場合にあっては、それらが、カルシウムスルホネート系化合物を含んではいるものの、メタクリレート系ポリマーを何等含有しておらず、且つ動粘度が低いものであるために、比較例２の組成物と同様、切断初期においては、切屑の凝着もなく、切断面も良好であったが、カット数の増加に従って切削温度が上昇し、潤滑性能が低下するために、切屑と切刃チップとが凝着して、切屑の噛込みが生じ、それにより、切刃にチッピングが発生すると共に、切刃チップのすくい面における切屑の堆積により、次第に切断動力が上昇して、切断面が粗くなった。また、被削材と切刃チップの凝着も起こり、挽曲がりが生じた。なお、そのような問題は、特に、高靱性サーメットからなる切刃チップを用いた場合において、顕著に現れた。
【００５６】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明に従う不水溶性切削・研削油剤組成物にあっては、特定の３種類の成分、即ち、メタクリレート系ポリマーと、硫黄系極圧添加剤と、カルシウムスルホネートまたは亜鉛スルホネート系化合物とが組み合わされて用いられ、それら３成分が含まれるように構成されていることにより、有効な相乗効果が発現され得て、以て、その少ない使用量にあっても、比較的に加工し易い金属材料のみならず、ステンレス鋼等の難削性の材料に対しても、塩素系切削・研削油剤を用いた場合に匹敵する優れた性能において、切削・研削加工を施すことが出来るという特徴を有していると共に、それは、ミスト状において有利に噴霧し得、且つそのような噴霧において、ミストの飛散が効果的に抑制され得る程度の動粘度に調整されてなるものであるところから、このような不水溶性切削・研削油剤組成物を用いて、それを目的とする金属材料に噴霧しつつ、その切削・研削加工を行なうことにより、作業環境を良好に維持しつつ、金属材料を低コストにて且つ高度に切削乃至は研削せしめることが出来るという効果を奏するものである。
【００５７】
さらに、本発明の不水溶性切削・研削油剤組成物にあっては、ハロゲン元素を含む化合物が何等配合されないものであるところから、環境や、金属材料，工具等に与える影響が著しく小さく、しかも、飛散を抑えた噴霧が可能であるという利点と相俟って、作業者に対する安全性を極めて高度に確保し得るという利益も、また、もたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例において用いたスイング式丸のこ切断機の構造を示す説明図である。
【符号の説明】
８    丸のこ
１８    被加工材
【図１】
0004336390.tif 000010