專利名稱：：金屬加工油組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及到一種改進(jìn)的金屬加工油組合物，并且更特別地，它涉及到具有阻燃、金屬加工性優(yōu)良和易控制并且可用于磨削和切割的一種金屬加工油組合物。最近，由于需求的增加引起的生產(chǎn)率的提高，使得金屬加工，如磨削和切割加工條件變得苛刻。如果在這種苛刻條件下使用油性潤(rùn)滑油，加工熱和摩擦熱增加，諸如失火的問(wèn)題是令人擔(dān)擾的。因此，曾采用了水溶性阻燃潤(rùn)滑油，但是與油性潤(rùn)滑油相比，由于乳液或溶液的連續(xù)相為水，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，作為包含油包水型乳液(后面表示為“反相乳液”)的潤(rùn)滑油，其中連續(xù)相為油而水被分散開(kāi)，這種水被溶解其中的油目前已經(jīng)知道了。然而，在這種水被溶解其中的油的場(chǎng)合，當(dāng)水量增加時(shí)，動(dòng)力學(xué)粘度增加，所以在加工過(guò)程中油的遺留損失增加，這造成了處理困難的問(wèn)題。另外，作為增溶劑的表面活性劑被大量采用，因而也存在廢水處理困難的缺點(diǎn)。在這樣的情況下，出現(xiàn)了本發(fā)明。這就是說(shuō)，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一種新型金屬加工油組合物，它具有優(yōu)良的金屬加工性和阻燃性，雖然這種組合物為反相乳液，并且在這種組合物中由于動(dòng)力學(xué)粘度增加少在加工過(guò)程中油的遺留損失也小并且由于廢水處理性優(yōu)良組合物也控制方便。帶著達(dá)到上述目標(biāo)的意圖，本發(fā)明被深入地研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)采用一種通過(guò)混合基油、水和一定量特定的金屬磺酸鹽得到的反相乳液型金屬加工油組合物時(shí)，本發(fā)明的目標(biāo)可有效地達(dá)到。因此，本發(fā)明被完成了。這就是說(shuō)，本發(fā)明涉及到一種包含50到98.9％重量的從包括礦物油和合成油的類中選出的一種基油、0.1到49％重量的一種高堿性的磺酸鹽和1.0到25.0％重量的水的金屬加工油組合物。圖1表明了一種可用于評(píng)價(jià)實(shí)施例中金屬加工性的接觸輪式砂帶磨削設(shè)備的圖解截面圖。下面將更詳細(xì)地介紹本發(fā)明。本發(fā)明的金屬加工油組合物含有50到98.9％重量的從包括礦物油和合成油的組別中選出的一種基油?？捎糜诒景l(fā)明礦物油的例子包括通過(guò)常壓下蒸餾石蠟原油、中間原油和環(huán)烷基原油而得的餾出油，通過(guò)減壓蒸餾常壓下蒸餾的剩余油而得的餾出油和以通常方式精煉這些餾出油而得的精煉油，例如溶劑精煉油、加氫精煉油、脫蠟油和粘土處理油。40℃下上述礦物油的動(dòng)力學(xué)粘度優(yōu)選地在1.5到100mm2/S的范圍內(nèi)。如果動(dòng)力學(xué)粘度小于1.5mm2/S，產(chǎn)生薄霧使操作環(huán)境惡化，而如果它大于100mm2/S，礦物油粘附在加工物件上使得油的遺留損失增加，這是不經(jīng)濟(jì)的?？紤]到這些原因，該組合物的動(dòng)力學(xué)粘度更優(yōu)選地是在3到50mm2/S范圍內(nèi)。本發(fā)明中可以用作基油的合成油的例子包括烯烴共聚物如聚-α-烯烴和有8到14個(gè)碳原子的乙烯-丙烯共聚物、支化聚烯烴如聚丁烯和聚丙烯、它們的加氫化合物、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。由于與上述礦物油情況相同的原因，40℃下合成油的動(dòng)力學(xué)粘度優(yōu)選的是在1.5到100mm2/S范圍，更優(yōu)選的是在3到50mm2/S范圍內(nèi)。在本發(fā)明的金屬加工油組合物中，含有50到98.9％重量的上述基油，優(yōu)選地從70到95％重量。如果基油的含量小于50％重量，非優(yōu)選地不能形成穩(wěn)定的乳液。在本發(fā)明中，上述礦物油或合成油可單獨(dú)地也可其中二種或多種結(jié)合地用作基油，只要保證油的量在上述范圍內(nèi)。進(jìn)一步，本發(fā)明的金屬加工油組合物含有0.1到49％重量的一種高堿性的磺酸鹽。作為這種高堿性磺酸鹽，高堿性堿金屬磺酸鹽被特別采用。高堿性的磺酸鹽典型的例子包括磺酸鈉、磺酸鉀和磺酸鋰?？捎玫母邏A性磺酸鹽具有根據(jù)JISK-2501的堿值為100mgKOH/g或更大。如果堿值小于100mgKOH/g，很難制得穩(wěn)定的反相乳液，另外，不能保持磨削、切割等優(yōu)良的加工性?？紤]到這些情況，上述堿值優(yōu)選地是在200到600mgKOH/g的范圍內(nèi)，更優(yōu)選的從300mgKOH/g到500mgKOH/g。如果堿值超過(guò)這個(gè)范圍，高堿性的磺酸鹽在基油中的溶解性有時(shí)不好。在本發(fā)明的金屬加工油組合物中上述高堿性磺酸鹽的含量為0.1到49％重量。如果高堿性磺酸鹽的量小于0.1％重量，很難制得穩(wěn)定的反相乳液，如果大于49％重量，潤(rùn)滑油的動(dòng)力學(xué)粘度增加并且它的貯存穩(wěn)定性非優(yōu)選地劣化。將這些因素進(jìn)行考慮，在金屬加工油組合物中上述高堿性磺酸鹽的量為0.5到30％重量，更優(yōu)選地從1到15％重量。在本發(fā)明的金屬加工油組合物中，進(jìn)一步需要含有1到25％重量的水。如果水的量小于1％重量，不能將阻燃性賦予給金屬加工油組合物；如果水的量大于25％重量，很難制備出穩(wěn)定的反相乳液。相應(yīng)地，考慮到阻燃性和穩(wěn)定性，水的量?jī)?yōu)選的是在5到20％重量范圍內(nèi)，更優(yōu)選的是從8到15％重量。40℃下，本發(fā)明金屬加工油組合物的動(dòng)力學(xué)粘度優(yōu)選的是在1.5到50mm2/S范圍內(nèi)。如果動(dòng)力學(xué)粘度小于1.5mm2/S，會(huì)產(chǎn)生薄霧使操作環(huán)境惡化，而當(dāng)動(dòng)力學(xué)粘度大于50mm2/S，潤(rùn)滑劑粘接到被加工制件上，使得油的遺留損失增加，這是不經(jīng)濟(jì)的。即使本發(fā)明的金屬加工油組合物為只包含基油、高堿性磺酸鹽和水的反相乳液組合物時(shí)仍可以發(fā)揮好的效果，但特壓劑和/或高分子量化合物可進(jìn)一步與該組合物混合。為了提高磨削油、切割油等的加工性的目的，可以混入特壓劑，但為此目的，可優(yōu)選地采用含硫的特壓劑。含硫的特壓劑的例子包括聚硫醚和硫化油脂。聚硫醚的例子包括帶有6到15個(gè)碳原子的烷基的二烷基聚硫醚(優(yōu)選的為二壬基聚硫醚、雙十二烷基聚硫醚等等)和烯烴聚硫醚(典型的為通過(guò)具有3到20個(gè)碳原子烯烴或它的二聚體到四聚體中任一個(gè)與硫化劑反應(yīng)而得的化合物；具有3到20個(gè)碳原子烯烴的例子包括丙烯、異丁烯和二異丁烯；硫化劑的例子包括硫、氯化硫和鹵化硫)。另外，硫化油脂的例子包括硫化豬油、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。在本發(fā)明中，除了上述含硫特壓劑外，還可用含磷特壓劑如磷酸酯和亞磷酸酯以及含氯的特壓劑如氯化石蠟、氯化油脂和氯化脂肪酸。沒(méi)有將特別的限制施加給被混合的特壓劑的用量，但它通常在基于金屬加工油組合物的從0.05到20％重量范圍內(nèi)選擇。當(dāng)特壓劑的用量為0.05％重量或更多，特壓性能好得可使工具的非正常磨損得以抑制。而且，當(dāng)特壓劑的用量為20％重量或更少時(shí)，可以防止腐蝕和磨損的發(fā)展，因此可以避免對(duì)生產(chǎn)率的不良影響?？紤]到這些因素，被混合的特壓劑的用量?jī)?yōu)選的是在0.5到10％重量范圍。在本發(fā)明中，采用具有相對(duì)低動(dòng)力學(xué)粘度的基油，例如在40℃下動(dòng)力學(xué)粘度大約7mm2/S或更小時(shí)可有效地抑制金屬加工過(guò)程中薄霧的產(chǎn)生，因而一種高分子量化合物與基油混合是優(yōu)選的?？蓱?yīng)用的高分子量化合物的例子有聚甲基丙烯酸酯、聚異丁烯和烯烴共聚物(即乙烯-丙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物和苯乙烯-異戊二烯共聚物)，并且它們優(yōu)選地具有數(shù)均分子量從2,000到300,000，特別地從2,000到150,000。基于本發(fā)明金屬加工油組合物的重量，上述高分子量化合物以0.05到20％重量的用量被混合。當(dāng)被混合的高分子量化合物的量為0.05％重量或更多時(shí)，薄霧的產(chǎn)生可有效地抑制；而當(dāng)它的量為20％重量或更少時(shí)，可防止動(dòng)力學(xué)粘度的增加以減少通過(guò)粘附在被加工物件上而產(chǎn)生的潤(rùn)滑油的遺留損失?？紤]到這些因素，被混合的高分子量化合物的量更優(yōu)選的是在0.1到5％重量范圍內(nèi)。如果需要，不同的添加劑可與本發(fā)明的金屬加工油組合物混合，只要它們不影響本發(fā)明的目標(biāo)，添加劑的例子包括油性劑、耐磨劑、抗氧劑、金屬鈍化劑、淤渣抑制劑、防銹劑和消泡劑。油性劑的例子包括羧酸如油酸、硬脂酸和二聚酸以及它們的酯；耐磨劑的例子包括二硫代磷酸鋅(ZnDTP)、二硫代氨基甲酸鋅(ZnDTC)、二硫代磷酸硫氧化鉬(MoDTP)、二硫代氨基甲酸硫氧化鉬(MoDTC)、二硫代磷酸鎳(NiDTP)和二硫代氨基甲酸鎳(NiDTC)；抗氧化劑的例子包括胺化合物和酚類化合物；金屬鈍化劑的例子包括噻二唑和苯并三唑；淤渣抑制劑的例子包括烯基琥珀酸、它們的酯、它們的酰亞胺和它們的酰胺；防銹劑的例子包括脫水山梨醇酯、中性堿土金屬的磺酸鹽、亞磺酸鹽和水楊酸鹽。消泡劑的例子包括二甲基聚硅氧烷和氟代醚。這些添加劑可以0.001到10％重量的用量與組合物混合，優(yōu)選的從0.001到5％重量。本發(fā)明的金屬加工油組合物可優(yōu)選地用作磨削油和切割油，當(dāng)用作磨削油時(shí)，例如，該金屬加工油組合物可適合被用作不銹鋼板的砂帶磨削、粗加工和整修磨削、蠕變區(qū)磨削(creepfieldgrinding)和超精加工。另一方面，當(dāng)用作切割油時(shí)，例如，該金屬加工油組合物可適合用作車(chē)床加工，孔加工如鉆孔、攻絲、鉸孔和鏜孔，拉削，齒輪加工以及自動(dòng)車(chē)床加工。在這些應(yīng)用中，本發(fā)明的金屬加工油組合物最適合作為砂帶磨削的磨削油。下面，通過(guò)參考例子本發(fā)明將更被詳細(xì)地介紹，但本發(fā)明的范圍不應(yīng)被這些例子完全限制。參考例1和2如表1所示，不同量的水被加入到具有如表1所示(參考例1)組合物的初期反相乳液中和具有如表1所示(參考例2)組合物的初期溶有水的油中。之后，在40℃下每個(gè)樣品的動(dòng)力學(xué)粘度(mm2/S)被測(cè)定。結(jié)果如表1所示。根據(jù)表1，顯然，對(duì)于本發(fā)明的組合物(參考例1)，其中每個(gè)水含量為25％重量或更少，與溶有水的油相比，其粘度增加較低。表1</tables>參考例3和例4將90ml水和10ml含有10％重量水的反相乳液(參考例3)或在參考例1和例2制備的溶有水的油(參考例4)放入一100ml量筒中，然后搖動(dòng)并攪拌。使溶液放置24小時(shí)后，測(cè)定分離的液體的COD值(ppm)，結(jié)果如表2所示。表2這就是說(shuō)，由表2的結(jié)果明顯看出與溶有水的油相比本發(fā)明的反相乳液類金屬加工油在油水可分離性和廢水處理性兩方面都更加優(yōu)良。例1到7和比較例1到3在例1到7中，制備了具有如表3所示組成的金屬加工油；在比較例1中，制備了參考例2的含有10％重量水的溶水油；在比較例2中，通過(guò)將5％的重量的二叔壬基聚硫醚加入到用于例1到6的同樣的石蠟基油中制備了一種砂帶磨削油；在比較例3中，制備了只含與例1到6所用相同石蠟基油的一種油。另外，在例7中，采用了一種通過(guò)將0.6％重量的數(shù)均分子量為85,000聚甲基丙烯酸酯加入到在40℃下動(dòng)力學(xué)粘度為5.7mm2/S的石蠟礦物油中而制得的一種基油。對(duì)每一種加工油，采用如圖1所示接觸輪式砂帶磨削設(shè)備在下面所述實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行三次10分鐘的磨削，然后磨削總量(g)被測(cè)出。根據(jù)測(cè)量值，可以判斷磨削性，結(jié)果如表3所示。實(shí)驗(yàn)條件砂帶DAXAA80(由SankyoRikagakuCo.Ltd.制備)接觸輪由氯丁二烯橡膠制得，直徑＝220mm，螺紋頂寬(landwidth)＝10mm，槽寬＝10mm，螺頂角(landangle)＝45°，槽深＝10mm被磨削的材料SUS304，直徑＝140mm，寬度＝50mm磨削速度1000m/min被磨削材料的速度15m/min磨削方法順磨磨削負(fù)荷功率2KW表3-1<p>表3-2根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種新型金屬加工油組合物，它的金屬加工性優(yōu)良，雖然為反相乳液它是阻燃的，在其中由于動(dòng)力學(xué)粘度增加少在加工過(guò)程中油的遺留損失小并且由于優(yōu)良的廢水處理性控制方便。也就是說(shuō)，只通過(guò)以通常的方式混合和攪拌組合物，可將本發(fā)明的金屬加工油組合物轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的反相乳液。而且，通常的反相乳液為具有高粘度的粘性液體，本發(fā)明金屬加工油組合物盡管為反相乳液，但其特征為動(dòng)力學(xué)粘度增加少。因此，通過(guò)它粘附到加工物件上的潤(rùn)滑劑的遺留損失小，這說(shuō)明該金屬加工油組合物是易于掌握和經(jīng)濟(jì)的。而且，在本發(fā)明的金屬加工油組合物中，不用任何水溶性表面活性劑，因此，如果它不當(dāng)?shù)剡M(jìn)入工廠的排水坑或類似處，由于該組合物不與水混合的特征，它可與水分離，這樣它作為易于除去的上層而浮起來(lái)。因此，廢水中的DOD值不增加，所以本發(fā)明的金屬加工油組合物可以看作為在廢水處理性方面優(yōu)良并易于控制的潤(rùn)滑劑。另外，根據(jù)本發(fā)明的金屬加工油組合物的連續(xù)相為油，因而油性潤(rùn)滑劑具有的這種加工性可發(fā)揮出來(lái)。權(quán)利要求1.包含從礦物油和合成油的類別中選出的重量50到98.9％的一種基油、0.1到49％重量的一種高堿性磺酸鹽和1到25％重量的水的一種金屬加工油組合物。2.根據(jù)權(quán)利要求1的金屬加工油組合物，其中高堿性磺酸鹽為一種高堿性堿金屬磺酸鹽。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的金屬加工油組合物，其中的高堿性磺酸鹽的堿值為100mgKOH/g或更大。4.根據(jù)權(quán)利要求1到3的任一項(xiàng)的金屬加工油組合物，它與含硫特壓劑進(jìn)一步混合。5.根據(jù)權(quán)利要求1到4的任一項(xiàng)的金屬加工油組合物，它為反相乳液型。6.根據(jù)權(quán)利要求1到5的任一項(xiàng)的金屬加工油組合物，被用于磨削或切割。7.用于制備一種金屬加工油組合物的方法，它包括混合從礦物油和合成油中選出的50到98.9％重量的一種基油、0.1到49％重量的高堿性磺酸鹽和1到25％重量水的步驟。全文摘要公開(kāi)了一種包含50至98.9％重量從礦物油和合成油中選出的一種基油、0.1到49％重量的一種高堿性磺酸鹽和1到25％重量的水的新型金屬加工油組合物。盡管為反相乳液，本發(fā)明的金屬加工油組合物在金屬加工性上優(yōu)良并且阻燃，而且由于其動(dòng)力學(xué)粘度增加小，在加工中油的遺留損失小，并且由于其優(yōu)良的廢水處理性本組合物容易控制。文檔編號(hào)C10M125/00GK1161370SQ9612178公開(kāi)日1997年10月8日申請(qǐng)日期1996年11月29日優(yōu)先權(quán)日1995年11月29日發(fā)明者泊康則,山根齊,岡田太平,今住則之申請(qǐng)人:出光興產(chǎn)株式會(huì)社