[发明专利]一种金属加工的方法

说明书

本发明涉及可生物降解的和不需回收的新型水溶性金属加工流体。更具体而言，本发明涉及金属切削、抛光、成型和其它需要润滑剂的加工操作过程中非常有用的聚酰胺盐类。这里公开的聚酰胺化合物具有抗腐蚀性，在环境保护方面比目前基于石油的加工流体更受欢迎。

                         发明背景

基于环境因素考虑，已有的含油金属加工流体需要回收或处理，而不能将其排放到普通污水处理系统。在某些情况下，处理费用成为一项主要费用，以致于处理费用赶上了加工流体的生产成本。

金属加工流体在各种各样的金属加工应用中具有许多功能。典型的功能包括从加工的零件和工具带走热量(冷却)，减少碎屑、工具和加工零件间的摩擦(润滑)，转移工作中产生的金属屑片，减轻和阻止腐蚀，以及防止或减少加工过程中刀具卷刃。这些功能通常要求工作液是几种物质的配方或组合，以实现某一特殊金属加工操作要求的最佳属性。

最近有人建议可用伯酰胺、乙烯二胺、四乙酸、脂肪酸酯和链烷醇胺盐等替代含油金属加工流体。在这类液体有效期内，这些化合物可通过溶入含有它们的片剂得到补充。参见颁给Sato的U.S.P.4,144,188。

胺类也被发现可用作切削油中的抗菌剂。这些胺包括苯胺基胺类和芳基烷基胺类如p-benxylaminophenol。参见颁给Noda等人的EPO90-400732。

上面已经指出，工业上遇到的一个问题就是适当地处理金属加工流体。上述胺类如用生物降解除去，就要用到沉降罐、处理罐和残渣处理罐。这样一个系统已在日本专利03181395中报道。其它废物处理方法和油污去除系统应用时都要符合环境标准。

当用目前的含油水溶性金属加工流体时，工人的环境卫生始终是一个问题。这种加工流体不可避免地与使用这类液体进行切削、弯曲、攻丝和其它金属加工的工人接触。这种含油加工流体在所操作的零件处会产生油雾，并通过空气传到机器和操作工人的附近。英国专利2,252,103中就减轻油雾问题给出了尝试。其中应用了一种包括丙烯酰胺、丙烯酸钠和N-正-辛基丙烯酰胺的共聚物的聚合增稠剂。这种共聚物是由水溶性的和非水溶性的单体调配而成的。

由于应用通常的水溶性金属加工流体时会产生油雾并萦绕在工作区内，所以工作区的整个空间里充斥着特殊的气味。通常，这种气味是令人极不愉快的，工人们却又不得不忍受。

这就需要一种可高度生物降解的、无味、不起雾且水溶性的金属加工流体，这在切削操作中尤其有用。这样一种加工流体节省处理费用，并且使工作室空气更加卫生和容易接受。

已经发现了多种能催化干燥的天冬氨酸混合物聚合以形成聚琥珀酰亚胺的方法。优选的用于干燥环境的催化剂是磷酸。尽管磷酸作为天冬氨酸热缩合的一种良好的催化剂已被人们认识多年，但传统上需很大用量以形成液体或粘性混合物。然而使用相对较少的量以保持基本可流动的粉末也是已知的。例如，Knebel等人在U.S.5,142,062中指出，天冬氨酸/催化剂的重量比在1∶0.1到1∶2的范围内都可以应用。Fox和Harada也在一本名为“蛋白质化学的分析方法”的书中发表了α-氨基酸热缩合的流程，其中描述的一步骤是使用天冬氨酸/催化剂的摩尔比为1∶0.07。Fox和Harada还发现多磷酸在氨基酸的缩合反应中是一种非常有效的催化剂，并指出应用邻磷酸时，可在低于原先要求的温度下进行。

                         发明简述

现在发现了一种高度生物降解的、无味且不产生油雾的水溶性金属加工流体，它包括选自聚天冬氨酸聚合物的由天冬氨酸聚合产生的酸、盐和酰胺。这种聚合物一般通过L-天冬氨酸热缩合成琥珀酰亚胺，后者再应用已知方法水解，产生水溶性的、高度生物降解的聚天冬氨酸或其盐。这种聚合物的分子量一般在约1000到约40000范围内。

当溶于水后，这种聚合物产生一种所希望的水基金属加工流体，用于铁类和非铁类金属的切削、攻丝、弯曲、抛光、打眼、车丝、设计、成齿、铰孔、深钻孔/炮钻、钻孔、凿开、滚削、碾磨、旋削、锯切和成型。

                         发明详述

一般地说，本发明的这种金属加工流体包括聚天冬氨酸或其一种盐，它在水中的重量浓度范围为约3％到约50％。本发明优选的组合物包括约3％到约15％的聚天冬氨酸或其在水中的盐。