专利名称：水溶性金属加工油剂组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及水溶性金属加工油剂组合物，更加详细的是，涉及消泡性好、对铁类金属的防腐性、防锈性优异的对环境影响少的水溶性金属加工油剂组合物。
背景技术：
一直以来，在水溶性金属加工油剂中，特别是在切削加工、磨削加工及裁切加工中所用的水溶性加工油剂中掺入为防止被削材料中原有的、加工装置等所使用的钢铁等腐蚀的防锈剂。特别是在希望避免起泡的加工现场，非常多地使用具有低泡性和防锈力的硼酸及其盐作为防锈剂。
但是，从平成13年7月1日起实施修改了规定水质污染防止法排水基准的部令的一部分的部令，确定了硼及其化合物(硼酸及其盐属于该项)的排水基准，如下所述排到海域以外的公共用水域的硼的含量为每1升含硼10mg，排到海域的硼的含量为每1升含硼230mg。
对于硼及其化合物，用通常的排水处理法(凝集沉淀处理法、活性污泥处理法)很难将其处理，若用硼酸作为掺入水溶性金属加工油剂中的防锈剂时，要达到上述排水基准是非常难的。由于该状况，人们需要能代替硼酸及其盐的起泡性非常低的防锈剂。
另一方面，人们知道含碱性化合物、以及选自烷基磺酸、烷醇磺酸及氨基磺酸中的磺酸化合物或其盐的非铁金属用表面处理剂(参考日本特许文献日本特许公开公报昭62-162000号的第1页左下栏的第5行-第17行)。
但该非铁金属用表面处理剂是涉及铜等非铁金属用的碱性电解洗净组合物，具体地说，涉及为防止铜及铜合金等非铁金属的生锈，除去非铁金属表面所附着的油污和氧化表面膜、除去电镀(plating)前处理的活化或金属形成加工时所生成的毛边(burr)的表面处理剂，所以它不是消泡性、对铁类金属的防腐性、防锈性优异的表面处理剂，和本发明的目的不一致。
另外，因水溶性金属加工油剂所用的防锈剂也是水溶性的，所以多具有表面活性。为此，存在起泡问题而不能使用。此时，虽可采用添加消泡剂消除泡沫的方法，但不能指望消泡剂有长期持续的消泡效果，还因必须定期添加，作业效率变差，另外存在稀释液的透明性消失的问题。
发明内容
鉴于上述该领域所存在的问题，本发明提供一种适用于金属加工处理的水溶性金属加工油剂组合物，特别是有良好的消泡性、对铁类金属的防腐性和防锈性的并且对环境影响少的水溶性金属加工油剂组合物。
作为硼酸及其盐的代替品，本发明者寻求消泡性、对铁类金属的防腐性和防锈性都特好的、并且对环境影响少的化合物，并对此进行了探讨，结果发现特定的氨基磺酸类化合物或其盐具有优异的性能，并完成了本发明。
即，本发明的水溶性金属加工油剂组合物的特征在于，含有1种或2种以上通式(I)所示的氨基磺酸类化合物或其盐的特征 式中R1及R2可同一，也可不同，表示氢或碳原子数为1-8的烃基，R3表示碳原子数为1-10的烃基，式中的R1、R2及R3分别可以有选自如下基团中的取代基羟基、氧代基、羧基、酰胺基、腈基、氨基、硝基、亚硝基、硫羟基、磺酸基、硫酸酯基、氨磺酰基、膦酸基、磷酸酯基。
这样构成的水溶性金属加工油剂组合物具有在机械加工时特好的消泡性，同时还有良好的对铁类金属的防腐性和防锈性，并且对环境影响较少的优点。
具体实施例方式
在通式(I)所示的氨基磺酸类化合物或其盐中，将R1或R2称为“碳原子数为1-8的烃基”时，该“烃基”包括饱和或不饱和的、直链状、支链状及脂环式的烃基和芳香族基。作为这样基团的具体例，可用甲基、乙基、正丙基、正丁基、正辛基、异丙基、叔丁基、伸丁基、环己基及环戊基之类的饱和烃基、对应于这些碳骨架而得的不饱和烃基、以及苯基、苄基、甲苯基等，但对此无限制。
在通式(I)所示的氨基磺酸类化合物或其盐中，R3为“碳原子数为1-10的烃基”包括饱和或不饱和的、直链状、支链状及脂环式的烃基和芳香族基。作为这样基团的具体例，可用亚甲基、亚乙基、1，2-亚内基、正亚丁基、甲基亚乙基、2-甲基亚丙基、亚环己基及亚环戊基等之类的饱和烃基、对应于这些碳骨骼而得的不饱和烃基、以及亚苯基、亚萘基、甲基亚苯基、亚苯基甲基、亚苯基乙基等，对此无限制。
R1、R2及R3也可以分别具有取代基，作为该取代基的例子，可用羟基、氧代基(O＝)、羧基、酰胺基(NH2-CO-等)、腈基、氨基、硝基、亚硝基、硫羟基、磺酸基、硫酸酯基、氨磺酰基、膦酸基、磷酸酯基。其中，作为特好的取代基的例子，可用羟基、氧代基(O＝)、酰胺基(NH2-CO-等)、腈基、氨基、硝基、亚硝基、硫羟基、氨磺酰基。
作为上述的氨基磺酸类化合物或其盐的例子，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-环己基-氨基乙磺酸、N-环己基氨基丙磺酸、磺胺酸、3-(环己基氨基)-2-羟基-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、邻氨基苯磺酸、N，N-双(2-羟基乙基)-2-氨基乙磺酸、3-[N，N-双(2-羟基乙基)氨基]-2-羟基丙磺酸、3-[(1，1-二甲基-2-羟基乙基)氨基]-2-羟基丙磺酸、N-三(羟基甲基)甲基-2-氨基乙磺酸、N-三(羟基甲基)甲基-3-氨基丙磺酸等或其盐，但对此无限制。
本发明的水溶性金属加工油剂组合物中的上述的氨基磺酸类化合物或其盐的浓度较好为0.001-50重量％(更好为0.001-30重量％，最好为0.01-10重量％)。这是因为，上述的氨基磺酸类化合物或其盐的浓度在0.001重量％以上时，能得到足够的防锈性，而浓度在50重量％以下，容易维持液体的稳定性的缘故。
本发明的水溶性金属加工油剂组合物的特征为除了上述的氨基磺酸类化合物或其盐以外，还含有有机胺或无机碱。
本发明的水溶性金属加工油剂组合物还具有如下特征较好含有0.001-50重量％的上述的氨基磺酸类化合物或其盐(更好为0.001-30重量％，最好为0.01-10重量％)，并且还含有0.01-80重量％(更好为0.05-60重量％，最好为0.1-30重量％)的有机胺。将有机胺的浓度定在该范围内的原因是浓度在0.01重量％以上时，可充分提高防锈性，而浓度在80重量％以下时，容易维持液体的稳定性，实质上消除了易燃的危险性的缘故。
另外，本发明的水溶性金属加工油剂组合物的特征还在于，较好含有0.001-50重量％的上述的氨基磺酸类化合物或其盐(更好为0.001-30重量％，最好为0.01-10重量％)，并且还含有0.001-50重量％(更好为0.005-30重量％，最好为0.01-10重量％)的无机碱。将无机碱的浓度定在该范围内的原因是浓度在0.001重量％以上时，可充分提高防锈性，而浓度在50重量％以下时，溶解完全，容易维持液体的稳定性的缘故。
本发明的水溶性金属加工油剂组合物为水溶液状，根据原来的浓度及金属加工时所需性能，以适当的稀释倍率(通常为5-100倍)用水稀释使用。使用本发明的水溶性金属加工油剂组合物时(即，用水稀释后的情况)的上述氨基磺酸类化合物、上述有机胺的浓度只要通常在0.01重量％以上，无机碱浓度通常在0.001重量％以上就足够了，但可将其定为更高的浓度。使用时本发明的水溶性金属加工油剂组合物的pH较好为7-12.5，更好在8-11。为得到足够的防锈性，pH最好在7以上，若考虑到引起手皮肤皲裂的皮肤刺激和对废弃物处理时作为特定管理的工业废弃物-废碱的处理等时，希望pH在12.5以下。
作为上述的有机胺，例如可用单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、单异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、N-甲基单乙醇胺、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、异丁醇胺、叔丁醇胺、吗啉、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉、乙二胺、二甲基氨基丙胺、环己胺、正丁胺、1，3-双(氨基甲基)环己烷、N-(2-氨基乙基)哌嗪、1，2-二氨基环己烷、间亚二甲苯基二胺等。而作为无机碱，例如可用氢氧化钠、氢氧化钾等。其中，作为特好的例子，可用单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、单异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺、N-甲基单乙烷胺、N-甲基二乙醇胺、正丁醇胺、异丁醇胺、叔丁醇胺等烷醇胺；吗啉、N-甲基吗啉等烷基醚胺；1，3-双(氨基甲基)环己烷、N-(2-氨基乙基)哌嗪等烷基胺。
在本发明的组合物中，只要在不损害低泡性、防锈性的范围内，可适当掺入有机酸、基础油、表面活性剂、耐特压添加剂、无机盐类、消泡剂，防腐剂、防蚀剂等进行调制和使用。作为上述有机酸，可用辛酸、壬酸、异壬酸、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。
作为上述基础油，可用矿物油、合成烃油、酯油、植物油等。矿物油可由对从天然原油中分离出的物质进行适当的蒸馏、精制等制得。矿物油的主要成分为烃(多为环烷类)，还有石蜡成分、芳香族成分等。
作为合成烃油，可为化学合成的烃，具体地说，可用聚-α-烯烃、聚异丁烯(聚丁烯)等，作为聚-α-烯烃，具体地说，可用将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)后的烯烃或对其进行氢化的烯烃等。
作为酯油，为化学合成的润滑油，可用二酯、多元醇脂、磷酸酯、硅酸酯等。具体地说，作为二酯，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。作为多元醇酯，可用新戊二醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、甘油、双甘油、聚甘油、季戊四醇、山梨糖醇、二季戊四醇、三季戊四醇或它们的环氧化物(alkylene oxid)的加成物等多元醇和丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸、新戊酸、正己酸、辛酸、正癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚麻酸等脂肪酸的酯等。
作为植物油，具体地说，可用棉籽油、橄榄油、菜籽油、芝麻油、葵花油、椰子油、棕榈油、妥尔油、豆油、蓖麻油、亚麻油等。
作为表面活性剂，具体可用脂肪酸胺皂、石油磺酸盐、磺化油、烷基磺酰胺羧酸盐、羧化油等阴离子表面活性剂，脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脱山梨糖醇脂肪酸酯、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离子表面活性剂。
作为耐特压添加剂，氯类、硫类、磷类等具有代表性，但具体地说，作为氯类，可用氯化石蜡、氯化脂肪酸、氯化脂肪油等。作为硫类，可用硫化烯烃、硫化猪脂、烷基多硫化物、硫化脂肪酸等。作为磷类，可用磷酸酯(盐)类、膦酸酯(盐)类、硫代磷酸酯(盐)类、膦类、磷酸三个甲苯酯等。
作为无机盐类，可用磷酸盐、碳酸盐等，具体地说可用磷酸钠、磷酸钾、碳酸钠、碳酸钾等。
作为消泡剂，可用硅类消泡剂、聚氧烯烃类消泡剂、矿物油类消泡剂等。具体地说，作为硅类消泡剂，可用二甲基聚硅氧烷、经修饰的聚硅氧烷等。作为聚氧烯烃类消泡剂，可用聚氧丙烯、聚氧丁烯等。而作为矿物油类消泡剂，可用环烷类、石蜡类等。
作为防腐剂，三嗪类、异噻唑啉类或苯酚类等为代表，但具体地说，作为三嗪类，可用六氢-1，3，5-三(2-羟基乙基)-1，3，5-三嗪等。作为异噻唑啉类，可用1，2-苯并异噻唑啉3-酮，5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-异噻唑啉-3-酮等。作为苯酚类有邻苯基苯酚、2，3，4，6-四氯苯酚等。
作为防蚀剂，可用三唑类等。具体地说，可用苯并三唑、甲苯基三唑、3-氨基三唑等。
实施例以下根据实施例和比较例对本发明进行更详细地说明。
实施例1-9及比较例1-5根据表1(实施例)及表2(比较例)所示的成分组成(数值为重量％)，使各成分溶解于水，调制水溶性金属加工油剂组合物，进行如下所述的防锈试验、消泡试验来作为其性能试验。
防锈试验在φ50mm的培养皿中，放入表1及表2的水溶性金属加工油剂组合物的10倍水稀释液和铸件切屑5g，放置10分钟后，去掉液体，在温度为30℃、湿度为80％的环境下放置，目测生锈状态。根据防锈所持续的最长时间，分为3档进行评价。其结果如表3所示。在表3中，◎表示“4小时以上没有生锈”的评价，○表示“1小时以上没有生锈”的评价、×表示“1小时之内生锈”的评价。
消泡试验将500ml表1及表2中的水溶性金属加工油剂组合物的30倍水稀释液放入容量为1400ml的家庭用混合器中，室温下搅拌1分钟后，测定各规定时间的泡沫体积。其结果如表3所示，在表3中，◎表示“30秒钟以内0ml”的评价，○表示“3分钟以内0ml”的评价、×表示“完全消泡需要3分钟以上时间”的评价。另外，用堀场制作所制造的玻璃电极式氢离子浓度计测定表1及表2的水溶性金属加工油剂组合物的30倍水稀释液在25℃的pH。其结果如表3所示。
表1
表2
表3
根据本发明，可得到消泡性特好，对铁类金属的防腐性、防锈性优异的对环境影响较少的水溶性金属加工油剂。
权利要求
1.水溶性金属加工油剂组合物，其特征在于，含1种或2种以上通式(I)所示的氨基磺酸类化合物或其盐， 式中，R1及R2相同或不同，表示氢或碳原子数为1-8的烃基，R3表示碳原子数为1-10的烃基，式中的R1、R2及R3可分别具有选自羟基、氧代基、羧基、酰胺基、腈基、氨基、硝基、亚硝基、硫羟基、磺酸基、硫酸酯基、氨磺酰基、膦酸基、磷酸酯基中的取代基。
2.根据权利要求1所述的水溶性金属加工油剂组合物，其特征在于，含有0.001-50重量％的上述的氨基磺酸类化合物或其盐。
3.根据权利要求1或2所述的水溶性金属加工油剂组合物，其特征在于，还含有有机胺或无机碱。
4.根据权利要求3所述的水溶性金属加工油剂组合物，其特征在于，含有0.001-50重量％的上述氨基磺酸类化合物或其盐，并且含有0.01-80重量％的上述有机胺。
5.根据权利要求3所述的水溶性金属加工油剂组合物，其特征在于，含有0.001-50重量％的上述氨基磺酸类化合物或其盐，并含有0.001-50重量％的上述无机碱。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的水溶性金属加工油剂组合物，其特征在于，使用时的pH为7-12.5。
全文摘要
提供一种水溶性金属加工油剂组合物，它适用于金属加工处理，并特别具有良好的消泡性、对铁类金属优异的防腐性、防锈性且对环境的影响较少。它具有含1种或2种以上通式(工)所示的氨基磺酸类化合物或其盐的特征如上式式中R1及R2可同一，也可不同，表示氢或碳原子数为1－8的烃基，R3表示碳原子数为1－10的烃基，式中的R1、R2及R3可分别具有选自如下基团中的取代基羟基、氧代基、羧基、酰胺基、腈基、氨基、硝基、亚硝基、硫羟基、磺酸基、硫酸酯基、氨磺酰基、膦酸基、磷酸酯基。
文档编号C10M173/00GK1497045SQ20031010291
公开日2004年5月19日 申请日期2003年10月24日 优先权日2002年10月24日
发明者铃木匠 申请人:株式会社尼欧斯