一種機械加工用流體組合物及機械加工方法
【專利說明】-種機械加工用流體組合物及機械加工方法
[0001]
技術領域
[0002] 本發(fā)明涉及水基機械加工用流體領域，更具體地涉及抗微生物侵襲性改善的水基 機械加工用流體和應用水基機械加工用流體的機械加工方法。
【背景技術】
[0003] 已知在將固體工件加工或成形為有用制品的領域中，要對工件使用切割或非切割 的工具。固體工件可以是金屬或非金屬的（如玻璃、陶瓷、石頭等）。在這樣的加工或成 形過程中，工具和/或工件，在某些方法中，以高速度進行旋轉，如用旋壓法、車削法或磨削 法。在加工或成形固體物件（如金屬物件）的其它方法中，以大的力將工具壓在固體物件 上以切割工件，如剪切、拉削、銑削、磨削、模壓和沖壓。在非切割方法中，可用非切割工具以 高的力與工件滑動接觸，如用旋壓、擠壓、滾壓、牽拉和熨壓的方法，不加切割而使固體（如 金屬）工件成形。在這些和其它成形方法中產生高熱和摩擦，引起諸如工具高度磨損、成品 變形、表面光潔度差和超出尺寸容限等問題。 在這些材料加工方法中，已知在工具和工件的接觸面之間應用機械加工用流體（如金 屬加工用液體）組合物以冷卻工具和工件。本領域應用的很多機械加工用組合物是輸入工 具/工件接觸面的液體，但是在某些機械加工操作中已知用糊狀組合物涂覆工具和/或工 件，例如在攻絲操作中，或在進行接觸前將液體或半液體預涂到坯料和/或沖頭和/或模 具上，例如在牽拉和熨壓操作中。本發(fā)明的機械加工用流體組合物可具有與特定材料加工 方法相適應或其所需的任何物理形態(tài)。本說明書所用的術語機械加工用流體和機械加工用 流體組合物可交替使用，表示在工件成形中施用于工具和固體工件之間的接觸面的液體。 施用于工具和固體工件之間的接觸面的機械加工用流體或液體組合物可被廣義地分 成兩類。它們是非水（即油類）和水基流體或液體。非水機械加工用流體或組合物包括一 種油或油的混合物（一般是石油基的油）和一種或幾種添加劑，如（耐）特壓添加劑、腐蝕 抑制劑、殺細菌劑、殺真菌劑和氣味控制劑。水基機械加工用流體或組合物是水、潤滑劑和 諸如（耐）特壓添加劑、腐蝕抑制劑、殺細菌劑、殺真菌劑和消泡劑等添加劑的復雜組合。水 基機械加工用流體或組合物（如金屬加工用液體）進一步分成水溶性油、合成和半合成類。 1986年3月出版的ToolingandProductionMagazine第38頁描述了一種水溶性油類機 械加工用流體，如采用一種特殊的礦物油，它分散于水，形成懸浮于化學穩(wěn)定性溶液中油滴 直徑為0. 0002-0. 00008英寸的不途明乳劑。同一頁上將合成類機械加工用流體描述為 由完全溶于水的濕潤劑、潤滑性添加劑、消毒劑和（耐）特壓添加劑所組成，半合成類機械 加工用流體描述為水和油和化學品的預形成的乳劑，采用較高濃度的乳化劑，液滴大小為0 .000004英寸或更小，形成一種半途明或透明的液體。雖然發(fā)現(xiàn)非水（即油基）機械加工 (如金屬加工）用液體在切割和非切割機械加工過程中是有效的，但人們知道它們顯示氣 味、健康、處置和安全方面的問題，以及可用性和經費上需要考慮的問題。人們發(fā)現(xiàn)，水基機 械加工（如金屬加工）用液體比油基（如非水）機械加工用流體較少具有處置、安全和健 康問題。水基機械加工用流體具有著火危險性小、通常較易處置和費用低很多倍的特點。因 此，水基機械加工用流體或組合物比油或非水基機械加工用流體更贏得人們的歡迎。 即使有其優(yōu)點，水基機械加工用流體含有起微生物生長營養(yǎng)劑作用的成分，在儲存和 使用中遭受微生物（如細菌和真菌）引起的降解。此外，受控制的這些微生物通過降低水 和油乳劑型機械加工用流體組合物的pH和破乳作用，引起諸如氣味、性能降低（如摩擦降 低少）、防腐蝕性降低或被抑制之類的問題。因此，在水基機械加工用流體組合物中摻入殺 細菌劑和殺真菌劑以對抗或防止微生物的生長和侵襲。 然而重要的是，殺生物劑（如殺細菌劑和/或殺真菌劑）不僅對防止或降低水性機 械加工用流體組合物中的微生物的生長有效，而且對防止或降低微生物對液體成分的侵 襲也有效。已知大量殺生物劑，如包括甲醛、三（羥基甲基）硝基甲烷、吡啶硫酮鋅（zinc pyridinethione)、〇-苯基苯酷、2, 3,4,6_ 四氣苯酷、dimethoxane、1，2_ 苯并異噻挫 啉-3-酮、1，3, 5-三（糠基）六氫-S-三嗪和2,4, 5-三氯酚鈉。在水性機械加工用流體 組合物中可用的殺生物劑在其防治微生物的有效性、在流體中的穩(wěn)定性和適配性上有所不 同。它們的有效性（即防治微生物的程度和微生物譜）、在水基機械加工流體中的穩(wěn)定性和 適配性取決于化學組成和結構、化學性質和物理性質，及水基機械加工用流體的類型和組 成。 可溶性油型水性機械加工用流體中可用的一些殺生物劑在合成型水基機械加工用流 體中可能無效或不能使用。另一方面，在合成型水性機械加工用流體中可用的一些殺生物 劑被發(fā)現(xiàn)在半合成型水性機械加工用流體中不能使用和/或無效。 對于各種殺生物劑來說，殺生物劑在流體中的適配性常常是一個特別的問題。重要的 是，在儲存和使用時，水性機械加工用流體中的殺生物劑對流體的穩(wěn)定性并無不良影響。這 在可溶性油和半合成型水性機械加工用流體上尤為重要。眾所周知，水性機械加工用流體 對微生物生長和侵襲的抗性經時性地和隨著流體的使用而降低。這種抗性的降低尤其依賴 于殺生物劑抗微生物的穩(wěn)定性和有效性、流體儲存條件、所達到的流體用量和流體使用的 條件。要經常進行殺生物劑的補充以保持流體對微生物生長和侵襲的抗性。流體對微生物 抗性的破壞或丟失限制或損害了流體有用或有效的壽命，引起流體本身或其成分的補充增 加、使所用過地流體更換成新流體增加、清洗增加、處置增加和機械加工操作或工序的停歇 時間增加，所有這些都導致水性機械加工用流體的成本效益降低和機械加工費用增加。目 前正在不斷尋找改善水性機械加工用流體的方法以增加它們對微生物的抗性和延長其抗 微生物壽命。

【發(fā)明內容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的一個目的是提供對微生物抗性改善的水基機械加 工用流體組合物。本發(fā)明的另一個目的是克服已知的水基機械加工用流體組合物抗微生物 抗性的缺點。本發(fā)明的還有一個目的是提供一種機械加工方法。
[0005] 為實現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案包括： 一種水性機械加工用流體組合物，包括如下各物的混合物： a)水；b)水不溶性有機潤滑劑；c)選自非離子型、具有< 12個碳原子的陰離子型、和 陽離子型表面活性劑及其混合物的表面活性劑；及d)水溶性聚季陽離子殺生物劑。
[0006] 作為本發(fā)明的進一步實施方案，還提供改善的水性機械加工用流體組合物，包括 如下各物的混合物：a)按總組合物計約1%至約99% (重量）的水，b)選自由天然或合成 水不溶性有機潤滑劑組成的組的水不溶性有機潤滑劑，c)選自由非離子型、具有< 12個碳 原子的陰離子型和陽離子型表面活性劑及其混合物組成的組的表面活性劑和d)水溶性脂 族聚季鹽陽離子殺生物劑。
[0007] 進一步的，本發(fā)明的水不溶性有機潤滑劑是在機械加工過程或操作中減少工具和 工件間摩擦的潤滑粘性的水不溶性有機潤滑劑。這樣的水不溶性有機潤滑劑可以是天然存 在的物質或化合物、天然存在的物質或化合物的混合物、合成的有機化合物、合成的有機化 合物的混合物或天然存在的物質或化合物和合成的有機化合物的混合物。典型的水不溶性 有機潤滑劑