水溶性切削油剤の腐敗防止上の注意点www.tool-tool.com

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水溶性切削油剤が腐敗し悪臭が発生するなどで困っています。作業環境が悪化し，工場周辺地域の公害問題にもなりかねません。腐敗防止対策などがあればご教示下さい。

水溶性切削油剤の一般的な使用環境は，温度・水分・栄養源の3要素から考えると，微生物が生育，繁殖するための好条件下にあり ます。したがって腐敗による悪臭の発生は，工場内の作業環境を悪化させ，また工場周辺地域の公害問題にまで発展するケースもあり，以下のような腐敗防止対 策を参考に作業環境の改善をはかって下さい。

1.水溶性切削油剤の腐敗化現象と予知

腐敗により，悪臭発生にまでいたるエマルション系水溶性切削油剤使用クーラントを現象的に追ってみると

（1）微生物の繁殖
　（2）ｐH，さび止め性などの低下
　（3）弱い腐敗臭（酸敗臭）の発生
　（4）クーラントの外観変化（濁り，灰褐色または黒色化）
　（5）スライムやヘドロ状物質の生成（工作機械の汚れ，給油コック，フィルタなどの目詰り）
　（6）エマルションの破壊
　（7）切削性能の低下（工具寿命，加工精度）
　（8）悪臭発生による作業環境の悪化

などが認められます。これらは必ずしもこの順でクーラントの変化が起こるとは限らないが，腐敗化の過程でよくみられる現象で す。腐敗は，微生物の作用に起因するものであり，悪臭の発生により感知されるものですが，腐敗の進行とともに前述の兆候があらわれてくるのでクーラントの 臭気，外観変化，ｐH，さび止め性，微生物の繁殖状態などを深く観察していれば察知できます。

2.腐敗防止対策について

水溶性切削油剤の腐敗が微生物の増殖によるものであることがわかっていても，クーラントへの微生物の混入を防止することはむず かしいことです。しかし，適正な油剤の選定とクーラント管理を実施することにより，かなりの腐敗防止効果が期待できます。以下に腐敗防止のための具体例に ついて述べます。ｓ

（1）抗菌性切削油剤の選定使用
　最近では，防腐剤に依存していた従来型の切削油剤にかわり，抗菌性（静菌性）切削油剤が開発されています。抗菌性切削油剤は，油剤の使用原料を抗菌性試 験を実施し，選択して構成しており，これらの原料は微生物に資化されにくく，分解されても悪臭を発生しにくい性質のものです。また，抗菌性切削油剤は長期 にわたってｐHを安定に（9.0以上）維持することが可能で微生物の繁殖を抑制することができます。

（2）適正な濃度管理の徹底
　水溶性切削油剤は，鉱油，界面活性剤，さび止め剤など，いろいろな成分で構成されており，これらの成分をある一定濃度範囲内で使用するように設計されて おり，その推奨濃度以外の濃度（特に低濃度）で使用すると，油剤の目的とする性能が得られず，抗菌性切削油剤を使用しても防腐対策の成果があがらないとい うことになります。したがってクーラントの適正な濃度管理が大切です。ｓ

（3）クーラント更液時の清掃，殺菌
　水溶性切削油剤の更液に際しては，新液を張り込む前に工作機械や循環系統を十分に清掃し，殺菌剤を添加した水を循環して殺菌処理を行うとともに，クーラントタンク内に堆積している切屑を完全に除去することが必要です。

（4）混入他油の除去
　他油（潤滑油，作動油など）の混入は腐敗に与える影響が大きい。したがってこれらの外的要因をクーラントタンク内へ混入するのを防止することが大切で す。そのためには，切削油剤がこれらの他油を分離する性能を有することも必要であり，かつ適正な浄化装置システム（表1）を設置することにより腐敗を抑制する効果が期待できます。ｓ

表1　水溶性切削油剤のろ過装置システムの一覧表*2（集中クーラントの場合） 加工物 加工法 ろ過装置 ろ過装置の変更により 期待されるべき効果 チ ッ プ コ ン ベ ア ハ イ ド ロ メ ｜ シ ョ ン ベ ル ト ス キ ｜ マ 油 水 遠 心 分 離 器 曝 気 装 置 セ ッ ト ラ ｜ プ レ ｜ ト 磁 力 加 圧 凝 集 処 理 マ グ ネ ッ ト フ ィ ル タ サ イ ク ロ ン 切 削 性 ・ 研 削 性 の 向 上 寸 法 精 度 の 向 上 液 寿 命 の 延 長 他 油 混 入 量 の 減 少 切 り く ず の 除 去 砥 粒 の 除 去 アルミ合金 切削 ○ ○ ○ ○ ○ 　 　 　 　 ○ ○ ○ ○ ○ 　 鋼 切削 ○ 　 ○ ○ ○ ○ 　 　 　 ○ ○ ○ ○ ○ 　 研削 ○ 　 　 　 　 　 　 ○ ○ 　 　 　 　 　 　 ○ 　 ○ 　 ○ ○ ○ 　 　 ○ ○ ○ ○ ○ ○ 鋳鉄 切削 ○ 　 ○ 　 ○ ○ ○ 　 　 ○ ○ ○ ○ ○ 　 研削 ○ 　 ○ 　 ○ ○ ○ 　 　 ○ ○ ○ ○ ○ ○

（5）日常的なクーラント管理の実施
　一般的に水溶性切削油剤のクーラントは変化が激しく新液の性状・性能を長期間安定に維持させることはむずかしく前述の濃度管理の他に，防腐管理にも注意する必要があります。
　日常，表2に 示す管理項目について分析し，水溶性切削油剤のもつ特性を把握し，その特性をいかす管理システムを確立し，トラブルシューティングをマニュアル化すること が大切です。そのことにより，腐敗トラブルの発生を未然に予知し，すばやい対応をとることによりクーラントの液寿命を延長させることが可能になります。

表2　水溶性切削油剤使用液の管理項目と意義*1 項　目 意　　　義 外観 油剤の色相変化，浮上油分の有無を観察し，油剤の劣化，他油混入の目安となる 臭気 油剤の腐敗臭気を観察し，腐敗の徴候を事前に察知する pH 油剤の劣化，腐敗により生じるpH低下を察知し，劣化によるサビの発生，腐敗化の防止のための目安となる 濃度 油剤の諸性能を十分に活用するため，規定の濃度を維持させる必要がある 他油混入量 他油の混入による油剤の劣化促進，および浮上油分のクーラント表面の被覆による腐敗促進を防ぐため，他油混入量はつねに把握する必要がある サビ止め性 油剤のサビ止め性を評価し，現場での被削材，工作機械などのサビ発生トラブルを防止する 腐敗試験 油剤の腐敗傾向を定量的にチェックし，クーラントの腐敗によるトラブル発生を事前に防止する

（6）希釈水の適正な選定
　希釈水にはCa，Mgイオン，またリン酸イオンなどが含まれ，これらのイオンの存在は微生物の繁殖を促進させます。したがって硬度が低く，リン酸イオンなどの濃度の低い希釈水を使用することが腐敗防止対策上必要です。

（7）効果的な防腐剤の選定と定期的な使用
　防腐剤の定期的なクーラントへの添加は，腐敗防止対策として簡便で有効な方法です（図1）

図1　クーラントへの防腐剤の定期的な使用*2

欧米ではタンクサイドアディション（現場クーラントへの直接添加）として通例になっており，日本でもこの方法の利点が認識さ れ，かなり普及してきています。特に，ゴールデンウィーク，夏休み，正月休みなどの長期休みの場合，ユーザーでクーラントに防腐剤を添加し，防腐対策を推 進することが多くなってきています。
　なお，防腐剤の使用選定に際しては，防腐剤の成分を把握し，その安全性を十分に確認して選定することが大切です。ｓ

＜参考文献＞
*1　丹羽栄次　機械技術　38　14（1990）59
*2　丹羽栄次　潤滑通信　229　4（1986）45

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研削油が砥石に与える影響についてwww.tool-tool.com

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研削油は砥石の正常な研削作業を助けるものであるといわれていますが，砥石によっては研削油のために損耗が大きくなったり，砥石の結合剤との反応 によって砥石の強度が落ちたりすることがあるとのことですが，これらの点を事例をまじえて砥石に与える影響について解説して下さい。

研削油剤と砥石の相関関係で，ご質問のような苦情はあってはならない事柄です。
　研削作業での研削油剤の役割は主として研削熱の除去ですが，最近のように研削作業の重要性が高まると，研削作業で発生する種々の苦情を何とか研削油剤で 防止し得たらという欲求が生まれ，それがさらに研削加工のすべての苦情防止が油剤に依存し得るようにと発展し，油剤の性能向上に関する要求度合いが高まっ てきました。

元来，研削作業は　1.鋼，鋳鉄，アルミなどの被削材　2.円筒研削，平面研削などの研削方法の種類　3.研削砥石の種類　 4.砥石の速度，切込み深さ，送り速度などの研削条件　5.研削油剤の種類，などを因子として成り立っています。研削作業が円滑にその目的を達成するため には，研削作業の各因子間の相互関係が程よく調和し，よい方向に作用し合っていなければなりません。殊に，研削砥石の種類は研削作業の目的に対して，作業 の結果を左右する最も重要な因子ですから，研削作業の設定段階で十分に検討しておく必要があります。

研削加工は工具である砥石が中心の作業ですが，研削油剤も砥石との相関性が重視され，研削効率を向上するために選別されており，軽率に取り扱うと作業を阻害します。JIS K2241切削油剤の解説には，5.7 研削油剤の作用と効果，5.8 高速研削における研削油剤について，という条項で研削油剤を詳解しています。
　さて，ご質問に答えるために，研削加工における研削油剤の役割を簡単に説明し，それとJISの解説　6.各種油剤の実作業への適用，の補足を加えて研削油剤と砥石との相互関係を明らかにしてみたいと思います。

1.研削加工における研削油剤の役割

（1）被削材のさびの防止
　研削加工直後の被削材表面は活性化しているのでさびやすく，それを研削油剤の持っている金属防錆能がさびの発生を防止しています。

（2）被削材の仕上精度の維持
　研削加工は相当な発熱をともなうので熱膨張による過剰研削が行われ，そのため寸法精度の低下が起こります。研削油剤は冷却能によって熱膨張を防止し仕上精度を維持します。

（3）研削焼けの防止
　研削焼けは高温が原因で発生するとされていますが，そのために表層部で脱炭をしたり，焼きがもどって硬度の低下をきたしたりします。これを防止するには 研削砥石の選定，研削条件のような因子が基本的に重要ですが，研削油剤の熱移送性（冷却能）による効果も期待されます。

（4）研削割れの防止
　研削割れは焼入鋼などの研削加工によく見られます。これも基本的には研削砥石や研削条件の選定が重要ですが，研削油剤も割れの防止に役立っています。し かし，研削油剤の選定を誤ると急冷するためになお一層割れが起こりやすくなるので十分な注意が必要です。

（5）研削材表面の残存応力の発生防止
　残存応力が被削材の表面に生じますと，表面は変形します。残存応力は砥粒の機械的な切削力や研削熱によって発生しますので，潤滑性や冷却性のある研削油剤を選定します。一般的にはA2種2号が適油として選別されます。

（6）研削砥石の目つぶれと寿命の改善
　砥石に目つぶれ現象が生じますと，被削材の表面にビビリが生じたり，焼けが現れます。目つぶれは砥粒の先端が摩滅して平坦になることですが，これを改善 するには冷却性と潤滑性の高い研削油剤が有効です。とくに，砥粒や被削材に吸着しやすい極性を持ったもの，または極圧性を持ったものが潤滑性を向上させま すと同時に，このような良質の研削油剤は砥石の寿命を改善します。

（7）仕上面粗さの改善
　研削油剤は仕上面粗さを改善します。研削油剤は微小なムシレやバリなどをなくし，脱落や破砕した砥粒を速やかに洗い流し，仕上面を傷つけないようにしま す。すなわち，研削油剤の洗浄性と砥粒の自生作用の助けを借りて仕上げ面の粗さを改善しています。

以上の7項目が研削油剤の重要な第一義的な役割です。その他，臭気，あわ立ち，塗料の剥離，皮膚の刺戟，飛散性などの第二義的な性能も大切であり，一般的には第一義的な性能と同程度の重要さで品質の良否が評価されています。

2.JISの解説6項の補足

研削加工は高速回転をしている研削砥石を用いて，その砥石を構成するきわめて堅い微細な砥粒によって加工物をわずかずつ削り取っていく精密加工法であり，以下の点で切削加工とは，かなり異なっています。

（1）砥石切れ刃が一定の形状を持たず，かつ鈍角であるために研削抵抗が大きい。　（2）切り込みが非常に小さく，比研削抵抗 が著しく大きい。　（3）切削速度がきわめて大きく，切削点の温度が高い。　（4）砥粒切れ刃に自生作用がある。　（5）発生熱の分布が異なる。大部分が 被削材に移行する。
　など，研削加工はきわめて複雑であり，適用する研削油剤もこれらの事柄を十分に把握して考慮する必要があります。

一般に，研削油剤は潤滑性・浸透性・冷却性などの諸作用によって，　（1）砥粒切れ刃の鈍化を遅らせ，摩擦を減少し研削抵抗や 摩擦熱の発生を少なくする。　（2）砥粒，切くず結合剤同士の凝着を防止するとともに加工物・砥石接触部の発生熱を速やかに除去する。　（3）加工物の温 度上昇を防止し加工精度を向上させる。
　などの働きを示すものとされています。

A1種は通常エマルション型と呼ばれ，一般に浸透性・冷却性に劣りますが潤滑性に優れています。A2種は通常ソリューブルと呼ばれ，一般に浸透性・洗浄性にすぐれ，液が透明であるために作業性がよいという利点があります。

今まで述べてきましたように，研削加工で研削油剤の選定は大切な作業の一つですが，最も大切なことは，与えられた研削作業に対 して適切な研削砥石を選定することです・。これは大変難しい作業であり，選定を誤りますと研削砥石や被削材に大きな影響を与えます。たとえ研削油剤が適正 でもその効果を期待することはできません。

天然樹脂や人造樹脂を結合剤としたシェラック砥石・レジノイド砥石が研削油剤によって損耗したとすれば，その原因は研削油剤のアルカリ性物質と研削砥石の結合剤である樹脂との化学反応にあると考えられます。
　しかし， JIS K2241切削油剤の中で研削加工の適油として選別しています切削油剤，殊に水溶性切削油剤はその品質を表す性状項目中，ｐHの上限を10.5と規定して います。この数値は，強アルカリ性を避けていますので，樹脂に対する反応性は弱く，JIS の規定に合格する研削油剤を選別していれば懸念する現象は皆無と思います。

また，不水溶性切削油剤と水溶性切削油剤のどちらを選ぶかは両者の冷却能の差，すなわち熱膨張の度合の問題であって，この判断 基準を誤りますと加工時に熱による影響が生じます。このように研削加工は多くの因子の組み合わせで成り立っていますから，一つ誤りますと因子によって波及 効果に差はありますが影響を及ぼします。
　殊に，JISの解説6.各種油剤の実作業の適用，に示されている表の中で，研削加工別に適油を選択するための因子として最も大切な研削砥石の種類に関す ることについては全く触れていませんが，これは前述にように選定が大変に難しいためであって，実際に砥石の選定が適正にできれば研削加工は殆どその目的を 達成し得たということができます。

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