专利名称：：金属加工油组合物的制作方法
技术领域：
：本发明涉及到一种改进的金属加工油组合物，并且更特别地，它涉及到具有阻燃、金属加工性优良和易控制并且可用于磨削和切割的一种金属加工油组合物。最近，由于需求的增加引起的生产率的提高，使得金属加工，如磨削和切割加工条件变得苛刻。如果在这种苛刻条件下使用油性润滑油，加工热和摩擦热增加，诸如失火的问题是令人担扰的。因此，曾采用了水溶性阻燃润滑油，但是与油性润滑油相比，由于乳液或溶液的连续相为水，在其中所用的乳液和溶液是不方便的，加工性更差。另一方面，作为包含油包水型乳液(后面表示为“反相乳液”)的润滑油，其中连续相为油而水被分散开，这种水被溶解其中的油目前已经知道了。然而，在这种水被溶解其中的油的场合，当水量增加时，动力学粘度增加，所以在加工过程中油的遗留损失增加，这造成了处理困难的问题。另外，作为增溶剂的表面活性剂被大量采用，因而也存在废水处理困难的缺点。在这样的情况下，出现了本发明。这就是说，本发明的一个目标是提供一种新型金属加工油组合物，它具有优良的金属加工性和阻燃性，虽然这种组合物为反相乳液，并且在这种组合物中由于动力学粘度增加少在加工过程中油的遗留损失也小并且由于废水处理性优良组合物也控制方便。带着达到上述目标的意图，本发明被深入地研究，结果发现，当采用一种通过混合基油、水和一定量特定的金属磺酸盐得到的反相乳液型金属加工油组合物时，本发明的目标可有效地达到。因此，本发明被完成了。这就是说，本发明涉及到一种包含50到98.9％重量的从包括矿物油和合成油的类中选出的一种基油、0.1到49％重量的一种高碱性的磺酸盐和1.0到25.0％重量的水的金属加工油组合物。图1表明了一种可用于评价实施例中金属加工性的接触轮式砂带磨削设备的图解截面图。下面将更详细地介绍本发明。本发明的金属加工油组合物含有50到98.9％重量的从包括矿物油和合成油的组别中选出的一种基油。可用于本发明矿物油的例子包括通过常压下蒸馏石蜡原油、中间原油和环烷基原油而得的馏出油，通过减压蒸馏常压下蒸馏的剩余油而得的馏出油和以通常方式精炼这些馏出油而得的精炼油，例如溶剂精炼油、加氢精炼油、脱蜡油和粘土处理油。40℃下上述矿物油的动力学粘度优选地在1.5到100mm2/S的范围内。如果动力学粘度小于1.5mm2/S，产生薄雾使操作环境恶化，而如果它大于100mm2/S，矿物油粘附在加工物件上使得油的遗留损失增加，这是不经济的。考虑到这些原因，该组合物的动力学粘度更优选地是在3到50mm2/S范围内。本发明中可以用作基油的合成油的例子包括烯烃共聚物如聚-α-烯烃和有8到14个碳原子的乙烯-丙烯共聚物、支化聚烯烃如聚丁烯和聚丙烯、它们的加氢化合物、多元醇酯如三甲醇丙烷的脂肪酸酯和季戊四醇的脂肪酸酯、酯化合物如二元酸酯以及烷基苯。由于与上述矿物油情况相同的原因，40℃下合成油的动力学粘度优选的是在1.5到100mm2/S范围，更优选的是在3到50mm2/S范围内。在本发明的金属加工油组合物中，含有50到98.9％重量的上述基油，优选地从70到95％重量。如果基油的含量小于50％重量，非优选地不能形成稳定的乳液。在本发明中，上述矿物油或合成油可单独地也可其中二种或多种结合地用作基油，只要保证油的量在上述范围内。进一步，本发明的金属加工油组合物含有0.1到49％重量的一种高碱性的磺酸盐。作为这种高碱性磺酸盐，高碱性碱金属磺酸盐被特别采用。高碱性的磺酸盐典型的例子包括磺酸钠、磺酸钾和磺酸锂。可用的高碱性磺酸盐具有根据JISK-2501的碱值为100mgKOH/g或更大。如果碱值小于100mgKOH/g，很难制得稳定的反相乳液，另外，不能保持磨削、切割等优良的加工性。考虑到这些情况，上述碱值优选地是在200到600mgKOH/g的范围内，更优选的从300mgKOH/g到500mgKOH/g。如果碱值超过这个范围，高碱性的磺酸盐在基油中的溶解性有时不好。在本发明的金属加工油组合物中上述高碱性磺酸盐的含量为0.1到49％重量。如果高碱性磺酸盐的量小于0.1％重量，很难制得稳定的反相乳液，如果大于49％重量，润滑油的动力学粘度增加并且它的贮存稳定性非优选地劣化。将这些因素进行考虑，在金属加工油组合物中上述高碱性磺酸盐的量为0.5到30％重量，更优选地从1到15％重量。在本发明的金属加工油组合物中，进一步需要含有1到25％重量的水。如果水的量小于1％重量，不能将阻燃性赋予给金属加工油组合物；如果水的量大于25％重量，很难制备出稳定的反相乳液。相应地，考虑到阻燃性和稳定性，水的量优选的是在5到20％重量范围内，更优选的是从8到15％重量。40℃下，本发明金属加工油组合物的动力学粘度优选的是在1.5到50mm2/S范围内。如果动力学粘度小于1.5mm2/S，会产生薄雾使操作环境恶化，而当动力学粘度大于50mm2/S，润滑剂粘接到被加工制件上，使得油的遗留损失增加，这是不经济的。即使本发明的金属加工油组合物为只包含基油、高碱性磺酸盐和水的反相乳液组合物时仍可以发挥好的效果，但特压剂和/或高分子量化合物可进一步与该组合物混合。为了提高磨削油、切割油等的加工性的目的，可以混入特压剂，但为此目的，可优选地采用含硫的特压剂。含硫的特压剂的例子包括聚硫醚和硫化油脂。聚硫醚的例子包括带有6到15个碳原子的烷基的二烷基聚硫醚(优选的为二壬基聚硫醚、双十二烷基聚硫醚等等)和烯烃聚硫醚(典型的为通过具有3到20个碳原子烯烃或它的二聚体到四聚体中任一个与硫化剂反应而得的化合物；具有3到20个碳原子烯烃的例子包括丙烯、异丁烯和二异丁烯；硫化剂的例子包括硫、氯化硫和卤化硫)。另外，硫化油脂的例子包括硫化猪油、硫化菜油、硫化蓖麻油和硫化豆油，二硫化脂肪酸如硫化油酸以及硫化酯如硫化油酸甲酯也可采用。在本发明中，除了上述含硫特压剂外，还可用含磷特压剂如磷酸酯和亚磷酸酯以及含氯的特压剂如氯化石蜡、氯化油脂和氯化脂肪酸。没有将特别的限制施加给被混合的特压剂的用量，但它通常在基于金属加工油组合物的从0.05到20％重量范围内选择。当特压剂的用量为0.05％重量或更多，特压性能好得可使工具的非正常磨损得以抑制。而且，当特压剂的用量为20％重量或更少时，可以防止腐蚀和磨损的发展，因此可以避免对生产率的不良影响。考虑到这些因素，被混合的特压剂的用量优选的是在0.5到10％重量范围。在本发明中，采用具有相对低动力学粘度的基油，例如在40℃下动力学粘度大约7mm2/S或更小时可有效地抑制金属加工过程中薄雾的产生，因而一种高分子量化合物与基油混合是优选的。可应用的高分子量化合物的例子有聚甲基丙烯酸酯、聚异丁烯和烯烃共聚物(即乙烯-丙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物和苯乙烯-异戊二烯共聚物)，并且它们优选地具有数均分子量从2,000到300,000，特别地从2,000到150,000。基于本发明金属加工油组合物的重量，上述高分子量化合物以0.05到20％重量的用量被混合。当被混合的高分子量化合物的量为0.05％重量或更多时，薄雾的产生可有效地抑制；而当它的量为20％重量或更少时，可防止动力学粘度的增加以减少通过粘附在被加工物件上而产生的润滑油的遗留损失。考虑到这些因素，被混合的高分子量化合物的量更优选的是在0.1到5％重量范围内。如果需要，不同的添加剂可与本发明的金属加工油组合物混合，只要它们不影响本发明的目标，添加剂的例子包括油性剂、耐磨剂、抗氧剂、金属钝化剂、淤渣抑制剂、防锈剂和消泡剂。油性剂的例子包括羧酸如油酸、硬脂酸和二聚酸以及它们的酯；耐磨剂的例子包括二硫代磷酸锌(ZnDTP)、二硫代氨基甲酸锌(ZnDTC)、二硫代磷酸硫氧化钼(MoDTP)、二硫代氨基甲酸硫氧化钼(MoDTC)、二硫代磷酸镍(NiDTP)和二硫代氨基甲酸镍(NiDTC)；抗氧化剂的例子包括胺化合物和酚类化合物；金属钝化剂的例子包括噻二唑和苯并三唑；淤渣抑制剂的例子包括烯基琥珀酸、它们的酯、它们的酰亚胺和它们的酰胺；防锈剂的例子包括脱水山梨醇酯、中性碱土金属的磺酸盐、亚磺酸盐和水杨酸盐。消泡剂的例子包括二甲基聚硅氧烷和氟代醚。这些添加剂可以0.001到10％重量的用量与组合物混合，优选的从0.001到5％重量。本发明的金属加工油组合物可优选地用作磨削油和切割油，当用作磨削油时，例如，该金属加工油组合物可适合被用作不锈钢板的砂带磨削、粗加工和整修磨削、蠕变区磨削(creepfieldgrinding)和超精加工。另一方面，当用作切割油时，例如，该金属加工油组合物可适合用作车床加工，孔加工如钻孔、攻丝、铰孔和镗孔，拉削，齿轮加工以及自动车床加工。在这些应用中，本发明的金属加工油组合物最适合作为砂带磨削的磨削油。下面，通过参考例子本发明将更被详细地介绍，但本发明的范围不应被这些例子完全限制。参考例1和2如表1所示，不同量的水被加入到具有如表1所示(参考例1)组合物的初期反相乳液中和具有如表1所示(参考例2)组合物的初期溶有水的油中。之后，在40℃下每个样品的动力学粘度(mm2/S)被测定。结果如表1所示。根据表1，显然，对于本发明的组合物(参考例1)，其中每个水含量为25％重量或更少，与溶有水的油相比，其粘度增加较低。表1</tables>参考例3和例4将90ml水和10ml含有10％重量水的反相乳液(参考例3)或在参考例1和例2制备的溶有水的油(参考例4)放入一100ml量筒中，然后摇动并搅拌。使溶液放置24小时后，测定分离的液体的COD值(ppm)，结果如表2所示。表2这就是说，由表2的结果明显看出与溶有水的油相比本发明的反相乳液类金属加工油在油水可分离性和废水处理性两方面都更加优良。例1到7和比较例1到3在例1到7中，制备了具有如表3所示组成的金属加工油；在比较例1中，制备了参考例2的含有10％重量水的溶水油；在比较例2中，通过将5％的重量的二叔壬基聚硫醚加入到用于例1到6的同样的石蜡基油中制备了一种砂带磨削油；在比较例3中，制备了只含与例1到6所用相同石蜡基油的一种油。另外，在例7中，采用了一种通过将0.6％重量的数均分子量为85,000聚甲基丙烯酸酯加入到在40℃下动力学粘度为5.7mm2/S的石蜡矿物油中而制得的一种基油。对每一种加工油，采用如图1所示接触轮式砂带磨削设备在下面所述实验条件下进行三次10分钟的磨削，然后磨削总量(g)被测出。根据测量值，可以判断磨削性，结果如表3所示。实验条件砂带DAXAA80(由SankyoRikagakuCo.Ltd.制备)接触轮由氯丁二烯橡胶制得，直径＝220mm，螺纹顶宽(landwidth)＝10mm，槽宽＝10mm，螺顶角(landangle)＝45°，槽深＝10mm被磨削的材料SUS304，直径＝140mm，宽度＝50mm磨削速度1000m/min被磨削材料的速度15m/min磨削方法顺磨磨削负荷功率2KW表3-1<p>表3-2根据本发明，可以提供一种新型金属加工油组合物，它的金属加工性优良，虽然为反相乳液它是阻燃的，在其中由于动力学粘度增加少在加工过程中油的遗留损失小并且由于优良的废水处理性控制方便。也就是说，只通过以通常的方式混合和搅拌组合物，可将本发明的金属加工油组合物转变成稳定的反相乳液。而且，通常的反相乳液为具有高粘度的粘性液体，本发明金属加工油组合物尽管为反相乳液，但其特征为动力学粘度增加少。因此，通过它粘附到加工物件上的润滑剂的遗留损失小，这说明该金属加工油组合物是易于掌握和经济的。而且，在本发明的金属加工油组合物中，不用任何水溶性表面活性剂，因此，如果它不当地进入工厂的排水坑或类似处，由于该组合物不与水混合的特征，它可与水分离，这样它作为易于除去的上层而浮起来。因此，废水中的DOD值不增加，所以本发明的金属加工油组合物可以看作为在废水处理性方面优良并易于控制的润滑剂。另外，根据本发明的金属加工油组合物的连续相为油，因而油性润滑剂具有的这种加工性可发挥出来。权利要求1.包含从矿物油和合成油的类别中选出的重量50到98.9％的一种基油、0.1到49％重量的一种高碱性磺酸盐和1到25％重量的水的一种金属加工油组合物。2.根据权利要求1的金属加工油组合物，其中高碱性磺酸盐为一种高碱性碱金属磺酸盐。3.根据权利要求1或2的金属加工油组合物，其中的高碱性磺酸盐的碱值为100mgKOH/g或更大。4.根据权利要求1到3的任一项的金属加工油组合物，它与含硫特压剂进一步混合。5.根据权利要求1到4的任一项的金属加工油组合物，它为反相乳液型。6.根据权利要求1到5的任一项的金属加工油组合物，被用于磨削或切割。7.用于制备一种金属加工油组合物的方法，它包括混合从矿物油和合成油中选出的50到98.9％重量的一种基油、0.1到49％重量的高碱性磺酸盐和1到25％重量水的步骤。全文摘要公开了一种包含50至98.9％重量从矿物油和合成油中选出的一种基油、0.1到49％重量的一种高碱性磺酸盐和1到25％重量的水的新型金属加工油组合物。尽管为反相乳液，本发明的金属加工油组合物在金属加工性上优良并且阻燃，而且由于其动力学粘度增加小，在加工中油的遗留损失小，并且由于其优良的废水处理性本组合物容易控制。文档编号C10M125/00GK1161370SQ9612178公开日1997年10月8日申请日期1996年11月29日优先权日1995年11月29日发明者泊康则,山根齐,冈田太平,今住则之申请人:出光兴产株式会社