專利名稱：水溶性金屬加工油劑組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水溶性金屬加工油劑組合物，更加詳細的是，涉及消泡性好、對鐵類金屬的防腐性、防銹性優(yōu)異的對環(huán)境影響少的水溶性金屬加工油劑組合物。
背景技術(shù)：
一直以來，在水溶性金屬加工油劑中，特別是在切削加工、磨削加工及裁切加工中所用的水溶性加工油劑中摻入為防止被削材料中原有的、加工裝置等所使用的鋼鐵等腐蝕的防銹劑。特別是在希望避免起泡的加工現(xiàn)場，非常多地使用具有低泡性和防銹力的硼酸及其鹽作為防銹劑。
但是，從平成13年7月1日起實施修改了規(guī)定水質(zhì)污染防止法排水基準的部令的一部分的部令，確定了硼及其化合物(硼酸及其鹽屬于該項)的排水基準，如下所述排到海域以外的公共用水域的硼的含量為每1升含硼10mg，排到海域的硼的含量為每1升含硼230mg。
對于硼及其化合物，用通常的排水處理法(凝集沉淀處理法、活性污泥處理法)很難將其處理，若用硼酸作為摻入水溶性金屬加工油劑中的防銹劑時，要達到上述排水基準是非常難的。由于該狀況，人們需要能代替硼酸及其鹽的起泡性非常低的防銹劑。
另一方面，人們知道含堿性化合物、以及選自烷基磺酸、烷醇磺酸及氨基磺酸中的磺酸化合物或其鹽的非鐵金屬用表面處理劑(參考日本特許文獻日本特許公開公報昭62-162000號的第1頁左下欄的第5行-第17行)。
但該非鐵金屬用表面處理劑是涉及銅等非鐵金屬用的堿性電解洗凈組合物，具體地說，涉及為防止銅及銅合金等非鐵金屬的生銹，除去非鐵金屬表面所附著的油污和氧化表面膜、除去電鍍(plating)前處理的活化或金屬形成加工時所生成的毛邊(burr)的表面處理劑，所以它不是消泡性、對鐵類金屬的防腐性、防銹性優(yōu)異的表面處理劑，和本發(fā)明的目的不一致。
另外，因水溶性金屬加工油劑所用的防銹劑也是水溶性的，所以多具有表面活性。為此，存在起泡問題而不能使用。此時，雖可采用添加消泡劑消除泡沫的方法，但不能指望消泡劑有長期持續(xù)的消泡效果，還因必須定期添加，作業(yè)效率變差，另外存在稀釋液的透明性消失的問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述該領(lǐng)域所存在的問題，本發(fā)明提供一種適用于金屬加工處理的水溶性金屬加工油劑組合物，特別是有良好的消泡性、對鐵類金屬的防腐性和防銹性的并且對環(huán)境影響少的水溶性金屬加工油劑組合物。
作為硼酸及其鹽的代替品，本發(fā)明者尋求消泡性、對鐵類金屬的防腐性和防銹性都特好的、并且對環(huán)境影響少的化合物，并對此進行了探討，結(jié)果發(fā)現(xiàn)特定的氨基磺酸類化合物或其鹽具有優(yōu)異的性能，并完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明的水溶性金屬加工油劑組合物的特征在于，含有1種或2種以上通式(I)所示的氨基磺酸類化合物或其鹽的特征 式中R1及R2可同一，也可不同，表示氫或碳原子數(shù)為1-8的烴基，R3表示碳原子數(shù)為1-10的烴基，式中的R1、R2及R3分別可以有選自如下基團中的取代基羥基、氧代基、羧基、酰胺基、腈基、氨基、硝基、亞硝基、硫羥基、磺酸基、硫酸酯基、氨磺?；?、膦酸基、磷酸酯基。
這樣構(gòu)成的水溶性金屬加工油劑組合物具有在機械加工時特好的消泡性，同時還有良好的對鐵類金屬的防腐性和防銹性，并且對環(huán)境影響較少的優(yōu)點。
具體實施例方式
在通式(I)所示的氨基磺酸類化合物或其鹽中，將R1或R2稱為“碳原子數(shù)為1-8的烴基”時，該“烴基”包括飽和或不飽和的、直鏈狀、支鏈狀及脂環(huán)式的烴基和芳香族基。作為這樣基團的具體例，可用甲基、乙基、正丙基、正丁基、正辛基、異丙基、叔丁基、伸丁基、環(huán)己基及環(huán)戊基之類的飽和烴基、對應(yīng)于這些碳骨架而得的不飽和烴基、以及苯基、芐基、甲苯基等，但對此無限制。
在通式(I)所示的氨基磺酸類化合物或其鹽中，R3為“碳原子數(shù)為1-10的烴基”包括飽和或不飽和的、直鏈狀、支鏈狀及脂環(huán)式的烴基和芳香族基。作為這樣基團的具體例，可用亞甲基、亞乙基、1，2-亞內(nèi)基、正亞丁基、甲基亞乙基、2-甲基亞丙基、亞環(huán)己基及亞環(huán)戊基等之類的飽和烴基、對應(yīng)于這些碳骨骼而得的不飽和烴基、以及亞苯基、亞萘基、甲基亞苯基、亞苯基甲基、亞苯基乙基等，對此無限制。
R1、R2及R3也可以分別具有取代基，作為該取代基的例子，可用羥基、氧代基(O＝)、羧基、酰胺基(NH2-CO-等)、腈基、氨基、硝基、亞硝基、硫羥基、磺酸基、硫酸酯基、氨磺?；㈧⑺峄?、磷酸酯基。其中，作為特好的取代基的例子，可用羥基、氧代基(O＝)、酰胺基(NH2-CO-等)、腈基、氨基、硝基、亞硝基、硫羥基、氨磺?；?br> 作為上述的氨基磺酸類化合物或其鹽的例子，可用氨基甲磺酸、氨基乙磺酸、N-甲基-氨基乙磺酸、N-乙基氨基乙磺酸、N-環(huán)己基-氨基乙磺酸、N-環(huán)己基氨基丙磺酸、磺胺酸、3-(環(huán)己基氨基)-2-羥基-1-丙磺酸、1-萘胺-4-磺酸、氨基甲基苯磺酸、N-(2-乙酰氨基)-2-氨基乙磺酸、鄰氨基苯磺酸、N，N-雙(2-羥基乙基)-2-氨基乙磺酸、3-[N，N-雙(2-羥基乙基)氨基]-2-羥基丙磺酸、3-[(1，1-二甲基-2-羥基乙基)氨基]-2-羥基丙磺酸、N-三(羥基甲基)甲基-2-氨基乙磺酸、N-三(羥基甲基)甲基-3-氨基丙磺酸等或其鹽，但對此無限制。
本發(fā)明的水溶性金屬加工油劑組合物中的上述的氨基磺酸類化合物或其鹽的濃度較好為0.001-50重量％(更好為0.001-30重量％，最好為0.01-10重量％)。這是因為，上述的氨基磺酸類化合物或其鹽的濃度在0.001重量％以上時，能得到足夠的防銹性，而濃度在50重量％以下，容易維持液體的穩(wěn)定性的緣故。
本發(fā)明的水溶性金屬加工油劑組合物的特征為除了上述的氨基磺酸類化合物或其鹽以外，還含有有機胺或無機堿。
本發(fā)明的水溶性金屬加工油劑組合物還具有如下特征較好含有0.001-50重量％的上述的氨基磺酸類化合物或其鹽(更好為0.001-30重量％，最好為0.01-10重量％)，并且還含有0.01-80重量％(更好為0.05-60重量％，最好為0.1-30重量％)的有機胺。將有機胺的濃度定在該范圍內(nèi)的原因是濃度在0.01重量％以上時，可充分提高防銹性，而濃度在80重量％以下時，容易維持液體的穩(wěn)定性，實質(zhì)上消除了易燃的危險性的緣故。
另外，本發(fā)明的水溶性金屬加工油劑組合物的特征還在于，較好含有0.001-50重量％的上述的氨基磺酸類化合物或其鹽(更好為0.001-30重量％，最好為0.01-10重量％)，并且還含有0.001-50重量％(更好為0.005-30重量％，最好為0.01-10重量％)的無機堿。將無機堿的濃度定在該范圍內(nèi)的原因是濃度在0.001重量％以上時，可充分提高防銹性，而濃度在50重量％以下時，溶解完全，容易維持液體的穩(wěn)定性的緣故。
本發(fā)明的水溶性金屬加工油劑組合物為水溶液狀，根據(jù)原來的濃度及金屬加工時所需性能，以適當?shù)南♂尡堵?通常為5-100倍)用水稀釋使用。使用本發(fā)明的水溶性金屬加工油劑組合物時(即，用水稀釋后的情況)的上述氨基磺酸類化合物、上述有機胺的濃度只要通常在0.01重量％以上，無機堿濃度通常在0.001重量％以上就足夠了，但可將其定為更高的濃度。使用時本發(fā)明的水溶性金屬加工油劑組合物的pH較好為7-12.5，更好在8-11。為得到足夠的防銹性，pH最好在7以上，若考慮到引起手皮膚皸裂的皮膚刺激和對廢棄物處理時作為特定管理的工業(yè)廢棄物-廢堿的處理等時，希望pH在12.5以下。
作為上述的有機胺，例如可用單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、單異丙醇胺、二異丙醇胺、三異丙醇胺、N-甲基單乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺、N，N-二乙基乙醇胺、正丁醇胺、異丁醇胺、叔丁醇胺、嗎啉、N-甲基嗎啉、N-乙基嗎啉、乙二胺、二甲基氨基丙胺、環(huán)己胺、正丁胺、1，3-雙(氨基甲基)環(huán)己烷、N-(2-氨基乙基)哌嗪、1，2-二氨基環(huán)己烷、間亞二甲苯基二胺等。而作為無機堿，例如可用氫氧化鈉、氫氧化鉀等。其中，作為特好的例子，可用單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、單異丙醇胺、二異丙醇胺、三異丙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺、N-甲基單乙烷胺、N-甲基二乙醇胺、正丁醇胺、異丁醇胺、叔丁醇胺等烷醇胺；嗎啉、N-甲基嗎啉等烷基醚胺；1，3-雙(氨基甲基)環(huán)己烷、N-(2-氨基乙基)哌嗪等烷基胺。
在本發(fā)明的組合物中，只要在不損害低泡性、防銹性的范圍內(nèi)，可適當摻入有機酸、基礎(chǔ)油、表面活性劑、耐特壓添加劑、無機鹽類、消泡劑，防腐劑、防蝕劑等進行調(diào)制和使用。作為上述有機酸，可用辛酸、壬酸、異壬酸、正癸酸、月桂酸、硬脂酸、油酸、苯甲酸、p-tert-丁基苯甲酸、己二酸、辛二酸、癸二酸、壬二酸、十二烷二酸等。
作為上述基礎(chǔ)油，可用礦物油、合成烴油、酯油、植物油等。礦物油可由對從天然原油中分離出的物質(zhì)進行適當?shù)恼麴s、精制等制得。礦物油的主要成分為烴(多為環(huán)烷類)，還有石蠟成分、芳香族成分等。
作為合成烴油，可為化學合成的烴，具體地說，可用聚-α-烯烴、聚異丁烯(聚丁烯)等，作為聚-α-烯烴，具體地說，可用將1-己烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯、1-十二碳烯、1-十四碳烯等聚合或低聚(oligomer)后的烯烴或?qū)ζ溥M行氫化的烯烴等。
作為酯油，為化學合成的潤滑油，可用二酯、多元醇脂、磷酸酯、硅酸酯等。具體地說，作為二酯，可用戊二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸等二元酸和2-乙基己醇、辛醇、癸醇、十二烷醇、十三烷醇等醇的二酯等。作為多元醇酯，可用新戊二醇、三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、甘油、雙甘油、聚甘油、季戊四醇、山梨糖醇、二季戊四醇、三季戊四醇或它們的環(huán)氧化物(alkylene oxid)的加成物等多元醇和丁酸、異丁酸、戊酸、異戊酸、新戊酸、正己酸、辛酸、正癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞麻酸等脂肪酸的酯等。
作為植物油，具體地說，可用棉籽油、橄欖油、菜籽油、芝麻油、葵花油、椰子油、棕櫚油、妥爾油、豆油、蓖麻油、亞麻油等。
作為表面活性劑，具體可用脂肪酸胺皂、石油磺酸鹽、磺化油、烷基磺酰胺羧酸鹽、羧化油等陰離子表面活性劑，脫水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脫山梨糖醇脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、聚乙二醇脂肪酸酯、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、脂肪酸烷醇酰胺等非離子表面活性劑。
作為耐特壓添加劑，氯類、硫類、磷類等具有代表性，但具體地說，作為氯類，可用氯化石蠟、氯化脂肪酸、氯化脂肪油等。作為硫類，可用硫化烯烴、硫化豬脂、烷基多硫化物、硫化脂肪酸等。作為磷類，可用磷酸酯(鹽)類、膦酸酯(鹽)類、硫代磷酸酯(鹽)類、膦類、磷酸三個甲苯酯等。
作為無機鹽類，可用磷酸鹽、碳酸鹽等，具體地說可用磷酸鈉、磷酸鉀、碳酸鈉、碳酸鉀等。
作為消泡劑，可用硅類消泡劑、聚氧烯烴類消泡劑、礦物油類消泡劑等。具體地說，作為硅類消泡劑，可用二甲基聚硅氧烷、經(jīng)修飾的聚硅氧烷等。作為聚氧烯烴類消泡劑，可用聚氧丙烯、聚氧丁烯等。而作為礦物油類消泡劑，可用環(huán)烷類、石蠟類等。
作為防腐劑，三嗪類、異噻唑啉類或苯酚類等為代表，但具體地說，作為三嗪類，可用六氫-1，3，5-三(2-羥基乙基)-1，3，5-三嗪等。作為異噻唑啉類，可用1，2-苯并異噻唑啉3-酮，5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮、2-甲基-異噻唑啉-3-酮等。作為苯酚類有鄰苯基苯酚、2，3，4，6-四氯苯酚等。
作為防蝕劑，可用三唑類等。具體地說，可用苯并三唑、甲苯基三唑、3-氨基三唑等。
實施例以下根據(jù)實施例和比較例對本發(fā)明進行更詳細地說明。
實施例1-9及比較例1-5根據(jù)表1(實施例)及表2(比較例)所示的成分組成(數(shù)值為重量％)，使各成分溶解于水，調(diào)制水溶性金屬加工油劑組合物，進行如下所述的防銹試驗、消泡試驗來作為其性能試驗。
防銹試驗在φ50mm的培養(yǎng)皿中，放入表1及表2的水溶性金屬加工油劑組合物的10倍水稀釋液和鑄件切屑5g，放置10分鐘后，去掉液體，在溫度為30℃、濕度為80％的環(huán)境下放置，目測生銹狀態(tài)。根據(jù)防銹所持續(xù)的最長時間，分為3檔進行評價。其結(jié)果如表3所示。在表3中，◎表示“4小時以上沒有生銹”的評價，○表示“1小時以上沒有生銹”的評價、×表示“1小時之內(nèi)生銹”的評價。
消泡試驗將500ml表1及表2中的水溶性金屬加工油劑組合物的30倍水稀釋液放入容量為1400ml的家庭用混合器中，室溫下攪拌1分鐘后，測定各規(guī)定時間的泡沫體積。其結(jié)果如表3所示，在表3中，◎表示“30秒鐘以內(nèi)0ml”的評價，○表示“3分鐘以內(nèi)0ml”的評價、×表示“完全消泡需要3分鐘以上時間”的評價。另外，用堀場制作所制造的玻璃電極式氫離子濃度計測定表1及表2的水溶性金屬加工油劑組合物的30倍水稀釋液在25℃的pH。其結(jié)果如表3所示。
表1

表2

表3

根據(jù)本發(fā)明，可得到消泡性特好，對鐵類金屬的防腐性、防銹性優(yōu)異的對環(huán)境影響較少的水溶性金屬加工油劑。
權(quán)利要求
1.水溶性金屬加工油劑組合物，其特征在于，含1種或2種以上通式(I)所示的氨基磺酸類化合物或其鹽， 式中，R1及R2相同或不同，表示氫或碳原子數(shù)為1-8的烴基，R3表示碳原子數(shù)為1-10的烴基，式中的R1、R2及R3可分別具有選自羥基、氧代基、羧基、酰胺基、腈基、氨基、硝基、亞硝基、硫羥基、磺酸基、硫酸酯基、氨磺?；?、膦酸基、磷酸酯基中的取代基。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水溶性金屬加工油劑組合物，其特征在于，含有0.001-50重量％的上述的氨基磺酸類化合物或其鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水溶性金屬加工油劑組合物，其特征在于，還含有有機胺或無機堿。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水溶性金屬加工油劑組合物，其特征在于，含有0.001-50重量％的上述氨基磺酸類化合物或其鹽，并且含有0.01-80重量％的上述有機胺。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水溶性金屬加工油劑組合物，其特征在于，含有0.001-50重量％的上述氨基磺酸類化合物或其鹽，并含有0.001-50重量％的上述無機堿。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中的任一項所述的水溶性金屬加工油劑組合物，其特征在于，使用時的pH為7-12.5。
全文摘要
提供一種水溶性金屬加工油劑組合物，它適用于金屬加工處理，并特別具有良好的消泡性、對鐵類金屬優(yōu)異的防腐性、防銹性且對環(huán)境的影響較少。它具有含1種或2種以上通式(工)所示的氨基磺酸類化合物或其鹽的特征如上式式中R1及R2可同一，也可不同，表示氫或碳原子數(shù)為1－8的烴基，R3表示碳原子數(shù)為1－10的烴基，式中的R1、R2及R3可分別具有選自如下基團中的取代基羥基、氧代基、羧基、酰胺基、腈基、氨基、硝基、亞硝基、硫羥基、磺酸基、硫酸酯基、氨磺酰基、膦酸基、磷酸酯基。
文檔編號C10M173/00GK1497045SQ20031010291
公開日2004年5月19日 申請日期2003年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月24日
發(fā)明者鈴木匠 申請人:株式會社尼歐斯