JP5618802B2 - 水系加工油用オイルミスト抑制剤 - Google Patents
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Description
加工油は加工部位で、工具及び被削材の高速運動による高いせん断力を受け微粒子化され、さらに、加工時の工具と被削材の摩擦熱により成分が気化し環境温度で凝集し微細な形状をとることで環境中にオイルミストとして滞留する。このようなオイルミストは、作業場環境に充満し、特に10μm以下のものは作業者の呼吸により体内に入り健康上悪影響を及ぼす恐れがある。
環境中のオイルミスト低減措置としては、排気装置、各種空気清浄機等の設備面で対応する場合があるが、高い設備投資が必要となる。
一方、加工油に関しては、親水性部位を有するポリマー等のオイルミスト抑制剤の添加や、低沸点含有量の少ない油を使用する等が行われている。
しかし、このような水溶性高分子では油分への溶解性が低く、油分へ直接作用することが無いため、高いオイルミスト抑制効果は得られない。
一方、エステル基を有するメタクリル酸メチル等を含むポリマーはアルカリ水溶液中では加水分解を受け易く安定性に不安があり長期間の使用に耐えうるものではない。
すなわち本発明は、
(1)水系加工油用オイルミスト抑制剤とポリエーテル化合物とからなるオイルミスト抑制剤組成物であって、前記オイルミスト抑制剤は、水溶液が下限臨界溶解温度(LCST)を持つ、N,N−ジエチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドのうちいずれか1種類以上を構成モノマーとして含むポリマーからなる水系加工油用オイルミスト抑制剤であることを特徴とするオイルミスト抑制剤組成物
を提供するものである。
本発明は、水系加工油用オイルミスト抑制剤、及びそれを含有する、鉄鋼、合金鋼、アルミ等の金属部材、石英、シリコン、セラミックス、カーボン等の脆性材の切削・研削加工用の水溶性加工油剤にかかるものである。また、水溶性加工油剤に適宜簡便に添加できる水系加工油用オイルミスト抑制剤組成物に係るものである。
温度応答性を示すアクリルアミド誘導体を含むポリマーをミスト抑制剤として含有することで金属等の切削・研削加工時のオイルミスト発生量を抑制し、具体的には作業環境の改善、作業員の安全性の長期的な確保を実現するものである。
ここでいう感温性ポリマーとは、該ポリマー水溶液の昇温に伴う下限臨界溶解温度(LCST)での転移熱量が吸熱であり、それが0.01cal/g〜13.0cal/gの範囲にあるものである。
本発明の水系加工油用オイルミスト抑制剤において、前記下限臨界溶解温度(LCST)は、30〜100℃の範囲内であることが望ましい。下限臨界溶解温度(LCST)は、該ポリマーを構成するモノマーの種類や構成比によって変わるため、目的とするLCSTに合わせて、適宜調整することができる。
転移熱量は、示差走査熱量計(DSC)を用い、昇温速度1℃/minの条件下で観察される感温点の吸熱ピーク面積から算出される。
水相から油相へのポリマーの移動率は一部若しくは全部であり、好ましくは5%〜100%、更に好ましくは50%〜100%が望ましく、5%未満ではオイルミスト抑制効果の低下に伴い添加量の増量が必要となる為に経済的ではない。
また、金属イオンとの相互作用、凝集を起こすことなく、長期的に効率よく油分のミスト化を抑制することができる。
金属防錆剤としては、有機酸とアルカリ成分が挙げられるが、有機酸として
[モノアルキルカルボン酸]
酢酸、プロパン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、オクタン酸、2−エチルヘキサン酸、ノナン酸、カプロン酸、エナント酸、カプリン酸、カプリル酸、ウンデカン酸、ウンデシレン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、ペンタデカン酸、ヘプタデカン酸、ノナデカン酸、ラウリル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸、イソステアリン酸、エライジン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレイン酸、リシノレイン酸、乳酸、ヒドロキシラウリル酸、ヒドロキシミリスチン酸、ヒドロキシパルミチン酸、ヒドロキシステアリン酸、ヒドロキシアラキン酸、ヒドロキシベヘン酸、ヒドロキシオクタデセン酸、ドデシルコハク酸、ラウリルコハク酸、ステアリルコハク酸、イソステアリルコハク酸、ナフテン酸、安息香酸、パラターシャリーブチル安息香酸、フタル酸、サリチル酸
[ジカルボン酸]
リンゴ酸、クエン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、イソフタル酸、テレフタル酸等の有機カルボン酸、及びリン酸、ホスホン酸、スルホン酸が挙げられる。
更に、リン酸塩、珪酸塩、重炭酸塩などの無機系防錆剤を併用しても良い。
中でも、炭素数6〜12のモノカルボン酸(ヘキサン酸、カプリル酸、デカン酸、ラウリン酸等)、ジカルボン酸(アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸等)、あるいは安息香酸誘導体(tert−ブチル安息香酸、ヒドロキシ安息香酸等)、リン酸及びホスホン酸誘導体としては、エチレンジアミンテトラメチレンスルホン酸、ヒドロキシエタンジホスホン酸が好ましい。
アルカリ成分として、アルカリ金属、アンモニア、アルカノールアミンが挙げられる。アルカリ金属としてはナトリウム、カリウム等が挙げられ、アルカノールアミンとしてはモノエタノールアミン、モノ(イソ)プロパノールアミン、モノブタノールアミン、ジエタノールアミン、ジ(イソ)プロパノールアミン、ジブタノールアミン、モノエタノールモノ(イソ)プロパノールアミン、モノエタノールモノブタノールアミン、モノ(イソ)プロパノールモノブタノールアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン等が挙げられる。
これら金属防錆剤は、良好な防錆性を得る為に有機酸とアルカリ成分の混合時にpHを8.0〜12.0に保つ必要がある。
極圧剤としては、ジオクチルジチオリン酸亜鉛、ジラウリルジプロピオネート等が挙げられる。
防腐剤としてはO−フェニルフェノール、ベンゾチアゾリン、トリアジン化合物等が挙げられる。
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、カルボン酸アルカノールアミドなどの非イオン炭化水素系界面活性剤等が挙げられる。
[製造例1]
N,N−ジエチルアクリルアミド重合体の合成
1L容量のセパラブルフラスコにN,N−ジエチルアクリルアミド
150g、水 850gを加えモノマー溶液を作製した。該モノマー調製液を、上部攪拌しながら、20℃の水浴に浸け窒素ガスを1時間通気した。そこで、重合開始剤としてt−Butyl hydoperoxide 10%水溶液 0.058g、亜硫酸水素ナトリウム10%水溶液 0.048gを投入し、10時間保持した。105℃下で熱風乾燥後、粉砕し、分子量約200000(GPC測定)の白色物粉末(ポリマーA、LCST
33℃ )を得た。
N−イソプロピルアクリルアミド−ジメチルアクリルアミド共重合物の合成
1L容量のセパラブルフラスコにN−イソプロピルアクリルアミド 75g、ジメチルアクリルアミド 75g、水 850gを加え、モノマー溶液を作製した。該モノマー調製液を、上部攪拌しながら、20℃に水浴に浸け窒素ガスを1時間通気した。そこで、重合開始剤としてt−Butyl hydoperoxide 10%水溶液 0.058g、亜硫酸水素ナトリウム10%水溶液 0.048gを投入し、10時間保持した。105℃下で熱風乾燥後、粉砕し、分子量約180000(GPC測定)の白色物粉末(ポリマーB、LCST
45℃)を得た。
[製造例3]
製造例1で得られたポリマーA 5gにユニルーブMB―7(日油製)を50g、ジプロピレングリコール(旭硝子製)を40g、アデカプルロニックP−103(アデカ製)5gを混合して、オイルミスト抑制剤組成物Aを得た。
製造例1で得られたポリマーB 5gにユニルーブMB―7(日油製)を50g、ジプロピレングリコール(旭硝子製)を40g、アデカプルロニックP−103(アデカ製)5gを混合して、オイルミスト抑制剤組成物Bを得た。
[実施例1〜2、比較例1]
製造例1〜2で合成したポリマーA及びB、親油性及び温度感受性が低いポリアクリル酸ナトリウム(分子量250000、和光純薬社製)を用いて、表1に示した水溶液を調製し、室温下、硬水中での凝集性を評価した。
[実施例3、比較例1]
製造例1〜2で合成したポリマーA及び親油性及び温度感受性が低いポリアクリル酸ナトリウム(アクアリックHL415)を用いて、20℃並びに45℃に於ける油/水(重量比1/1)への分配比を評価した。評価の油はユニルーブMB−7(日油製)を用いた。
[実施例4〜5、比較例3]
製造例1〜2で合成したポリマーA及びB、ポリアクリル酸ナトリウム(分子量250000、和光純薬社製)、を用いて、表3に示した組成で、加工油剤を調整し、評価液とした。
比較例4は、水溶性切削油剤のユシローケンFGE234(ユシロ社製)を10倍水道水で希釈したものを評価液とした。
比較液5は、水溶性切削油のユシローケンFX−10(ユシロ社製)を10倍水道水で希釈したものを評価液とした。
実施例6は、水溶性切削油剤のユシローケンFGE234(ユシロ社製)を10倍水道水で希釈し、さらに製造例3で製したオイルミスト抑制剤組成物Aを2%添加したものを評価液とした。
実施例7は、水溶性切削油剤のユシローケンFX−10(ユシロ社製)を10倍水道水で希釈し、さらに製造例4で作製したオイルミスト抑制剤組成物Bを2%添加したものを評価液とした。
実施例4〜7、比較例3、4、5の加工液につき、オイルミスト量の測定結果を表4に示した。
<加工条件>
工作機械 マシニングセンター(MAKINO V33)
回転数 1020rpm
F 184mm/min
深さ 49mm
ワーク SS200
加工数 50穴
工具 YSD10(MISUMI)
クーラント流量 890±10ml/ml
<ミスト量評価器>
ピエゾバランス粉塵計3511(KANOMAX) サンプリング時間 24秒
※7.07μm 98%カットインパクタノズル使用
Claims (1)
- 水系加工油用オイルミスト抑制剤とポリエーテル化合物とからなるオイルミスト抑制剤組成物であって、前記オイルミスト抑制剤は、水溶液が下限臨界溶解温度(LCST)を持つ、N,N−ジエチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドのうちいずれか1種類以上を構成モノマーとして含むポリマーからなる水系加工油用オイルミスト抑制剤であることを特徴とするオイルミスト抑制剤組成物。
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