金属加工油剤（MWF）：分散安定性の課題を克服するために

金属加工油剤（Metalworking Fluids: MWFs）は、金属の加工中に発生する熱を下げたり、潤滑性を高めたりするために使用される工業用液体の一群です。切削や研削といった加工工程では、多量の熱と摩擦が発生しやすく、それによって焼け、変形、発煙、表面粗さの悪化、熱による歪みなどの望ましくない熱機械的影響が生じることがあります。

たとえば、加工中に金属部品が焼けてしまうと、その後の工程で使用できなくなる可能性があります。また、発生するガスや煙は作業者の呼吸器系に悪影響を及ぼすリスクがあります。こうした従来の金属加工における熱機械的な問題を放置すると、作業現場における安全衛生上の重大な問題となる可能性があります。

金属加工油剤の分散安定性に関する問題

従来、乳化型金属加工油剤（MWF）は、さまざまな成分を混合し、それぞれの添加剤の効果を個別に評価することで調製されてきました。この方法は、各成分が機能性や安定性に与える影響を把握するのに有用ですが、時間とコストがかかります。また、保存中や使用中の条件下における、異なる成分や相（phase）間の多因子的な相互作用について、定量的な知見を得ることができないという限界もあります。

金属加工油剤における化学的および物理的な不安定性の問題は、性能の低下や製品品質への悪影響を引き起こす可能性があります。金属加工油剤には、表面析出（blooming）、油滴の合一（coalescence）、エマルションの破壊、発泡、相分離など、さまざまな不安定化現象が影響を及ぼします。金属加工油剤（MWF）における化学的および物理的な不安定性の問題は、性能の低下や製品品質への悪影響を引き起こす可能性があります。金属加工油剤には、表面析出（blooming）、油滴の合一（coalescence）、エマルションの破壊、発泡、相分離など、さまざまな不安定化現象が影響を及ぼします。

これらの不安定化の根本的な要因は、エマルションの組成や各成分間の親和性にありますが、外部からの力もコロイド構造の崩壊において重要な役割を果たします。特に、ポンプによる圧力やせん断力は、こうした不安定化のメカニズムを加速させ、実際の使用環境下では製品が急速に不安定化する可能性があります。この特性は、金属加工油剤の効率性と直接的に相関しています。

通常、金属加工油剤の化学的または物理的な不安定性は、試験用のサンプルをベンチ上に数日から数週間、あるいは数か月間放置し、物理化学的な変化を観察することで評価されます。しかし、実際の使用条件下での不安定性を評価するのは非常に困難です。 これまで、遠心分離や一般的な撹拌などの方法が、ポンプによる不安定化のような機械的要因による劣化を予測する手段として用いられてきました。近年では、静置状態での分散安定性を評価し、金属加工油剤の開発や品質管理の要求に応えるための代替的な不安定性試験法も開発されています。 

TURBISCANによる金属加工油剤の試験

マイクロトラック（MICROTRAC）は、金属加工油剤における油水エマルションを含む高濃度分散系向けの分散安定性評価装置であるTURBISCANシリーズ提供しています。TURBICANは、新製品の配合最適化や、添加剤がエマルションの物理的安定性に与える影響の評価に役立ち、研究開発においてコスト効率の高いツールとして、金属加工油剤の性能向上を支援します。その結果、金属加工の効率性、作業者の安全性、そして持続可能性を高める、より安全で高性能な製品の開発が可能になります。

分散安定性評価装置TURBISCANを用いた金属加工油剤の分散安定性試験に関する詳細情報をご希望の場合は、当社までお問い合わせください。

無料相談のお問い合わせ