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JP2024505103A - 金属加工流体殺生物剤 - Google Patents

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JP2024505103A JP2023547296A JP2023547296A JP2024505103A JP 2024505103 A JP2024505103 A JP 2024505103A JP 2023547296 A JP2023547296 A JP 2023547296A JP 2023547296 A JP2023547296 A JP 2023547296A JP 2024505103 A JP2024505103 A JP 2024505103A
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Abstract

薬剤は、少なくともグリコールエーテルアミンを含む、微生物増殖制御薬剤及び金属加工流体中の微生物増殖を制御する方法。

Description

実施形態は、微生物増殖制御薬剤及び金属加工流体中の微生物増殖を制御する方法に関し、薬剤は、少なくともグリコールエーテルアミンを含む。
序論
金属加工流体（metal working fluid、ＭＷＦ）は、金属切削及び工具成形加工時に、潤滑のために使用される。これらの流体は、金属加工工具を冷却し、工具／ワークピース界面から切削屑を除去し、許容可能な機械加工後の仕上げ面を提供するのに役立つ。アミンは、それらの抗腐食、中和、及びｐＨ調整の特性のために、様々な用途において広く使用されている一般的なＭＷＦである。有機アミンは、通常、腐食防止剤として使用されるが、これは、ＭＷＦが、流体性能に悪影響を及ぼす微生物増殖のために経時的に分解され、微生物が流体中の活性成分を餌にするためである。
ＭＷＦ中のかかる微生物増殖は、ＭＷＦの一般的な酸洗い、ＭＷＦの粘度変化、ＭＷＦの貯蔵寿命の短縮、並びに工具及び材料の腐食を含む多くの形態で金属加工処理において深刻な問題を引き起こす可能性がある。加えて、供給ノズル、貯蔵タンク、パイプライン及びリサイクルシステム設備などの機器及びプロセスの機能もまた、ＭＷＦ中の微生物増殖によって影響を受ける場合がある。この酸洗いは、ＭＷＦのコストを増加させ、腐食速度を加速させ、金属加工の効率を低下させる。
このため、ＭＷＦ産業においては、微生物増殖を支持せず、長期間にわたって性能を維持する成分に対する要求が満たされていない。最も一般的な解決策は、殺生物剤及びアミンアルコールを、所与のＭＷＦに連続的に又はバッチ処理として添加することである。しかしながら、殺生物剤及びいくつかの二級アミンアルコールは、規制上の制限によって制限されており、殺生物化学物質のうちのほとんどは、ヒトの健康に有害であるホルムアルデヒドを経時的に放出する。
これらの全ての理由などにより、微生物増殖制御薬剤及び金属加工流体中の微生物増殖を制御する方法が必要とされている。
実施形態は、微生物増殖制御薬剤及び金属加工流体中の微生物増殖を制御する方法に関し、薬剤は、少なくともグリコールエーテルアミンを含む。
それらの組成に応じて、金属加工流体は、ニート油、可溶性油、半合成流体、又は合成流体として分類される。可溶性油ＭＷＦは、５０～７０重量％の油を含み、残りは、耐摩耗／極圧添加剤及び乳化剤である。半合成ＭＷＦは、かなりの量の水、典型的には、最大５０～６０重量％、約１０～４０重量％の鉱油、約１０～２０重量％の乳化剤、約１０～２０重量％のアミン、及び潤滑剤、腐食防止剤、可溶化剤、ｐＨ中和剤、殺生物剤などの他の機能性添加剤を含有する。半合成ＭＷＦは、通常、最終使用者の現場において、水で１～２０重量％の濃度、より典型的には、５～７重量％の濃度に希釈される。半合成流体は、バランスのとれた潤滑性及び冷却性能を有し、このためＭＷＦとして使用するのに魅力的である。本開示では、微生物増殖制御薬剤及び／又は殺生物剤は、半合成流体又は他のＭＷＦ中のｐＨ中和剤として使用され得る。
本開示の微生物増殖制御薬剤及び／又は殺生物剤は、一実施形態では、グリコールエーテルアミンとして説明され得る。好適なグリコールエーテルアミンとしては、限定されるものではないが、２－ブトキシ－エタンアミン、１－メトキシ－２－プロパンアミン、１－ブトキシ－２－プロパンアミン、１－［１－メチル－２－（１－メチル－２－プロポキシエトキシ）エトキシ］－２－プロパンアミン１－（２－ブトキシ－１－メチルエトキシ）－２－プロパンアミン、１－（２－メトキシ－１－メチルエトキシ）－２－プロパンアミン、及び１－（１－メチル－２－プロポキシエトキシ）－２－プロパンアミンが挙げられる。驚くべきことに、かかるグリコールエーテルアミンは、ＭＷＦ中に存在する細菌及び他の微生物に対する良好な殺生物剤であることが見出された。
別の実施形態では、本開示の殺生物組成物は、少なくともグリコールエーテルアミンを含む組成物であり得、一級エーテルアミン化合物は、以下の式のものである。

式中、Ｒ１は、Ｃ１～Ｃ６アルキル基、より好ましくは、Ｃ３～Ｃ４アルキル基であり、Ｒ２及びＲ３は、独立してＣＨ３又はＣＨ２－ＣＨ３であり、ｍは、０～６（又は好ましくは、０～２）である。
ＭＷＦ中のグリコールエーテルアミンの濃度は、０．０１重量％～３０重量％、より好ましくは、５重量％～２０重量％の範囲であり得、これは所与の配合物の意図される用途に依存する。ほとんどのグリコールエーテルアミンは、液体であるが、固体及び液体アミンの両方が、ＭＷＦにおいて使用される。
微生物増殖制御薬剤は、特定の微生物増殖制御目標を達成するために組み合わせて使用され得る、１つ以上の追加のグリコールエーテルアミンを更に含み得る。
（任意選択的な）乳化剤は、アニオン性、カチオン性、又は非イオン性であり得る。好適なアニオン性界面活性剤又は乳化剤の例は、アルカリ金属、アンモニウム及びアミン石鹸である。このような石鹸の脂肪酸部分は、好ましくは少なくとも１０個の炭素原子を含む。石鹸は「その場で」形成することもできる。言い換えれば、脂肪酸を油相に添加し、アルカリ性材料を水相に添加してもよい。
好適なアニオン性界面活性剤又は乳化剤の他の例は、アルキル－アリールスルホン酸のアルカリ金属塩、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム、硫酸化又はスルホン化油、例えば、硫酸化ヒマシ油、スルホン化獣脂、及び短鎖石油スルホン酸；スルホン化獣脂、及び短鎖石油スルホン酸のアルカリ塩である。
好適なカチオン性界面活性剤又は乳化剤は、オレイルアミドアセテート、セチルアミンアセテート、乳酸ジドデシルアミン、アミノエチル－アミノエチルステアラミドのアセテート、ジラウロイルトリエチレンテトラミンジアセテート、１－アミノエチル－２－ヘプタデセニルイミダゾリンアセテートなどの長鎖一級、二級、又は三級アミンの塩；並びに臭化セチルピリジニウム、ヘキサデシルエチルモルホリニウムクロリド、及びジエチルジドデシルアンモニウムクロリドなどの第四級塩である。
好適な非イオン性界面活性剤又は乳化剤の例は、高級脂肪アルコールとエチレンオキシドとの縮合生成物、例えば、オレイルアルコールと１０個のエチレンオキシド単位との反応生成物；アルキルフェノールとエチレンオキシドとの縮合生成物、例えば、イソオクチルフェノールと１２個のエチレンオキシド単位との反応生成物；高級脂肪酸アミドと５個以上のエチレンオキシド単位との縮合生成物；モノパルミチン酸テトラエチレングリコール、モノラウリン酸ヘキサエチレングリコール、モノステアリン酸ノナエチレングリコール、ジオレイン酸ノナエチレングリコール、モノアラキジン酸トリデカエチレングリコール、モノベヘン酸トリコサエチレングリコール、ジベヘン酸トリコサエチレングリコールなどの長鎖脂肪酸のポリエチレングリコールエステル類、トリステアリン酸ソルビタンなどの多価アルコール部分高級脂肪酸エステル類、多価アルコール部分高級脂肪酸エステル類とそれらの分子内無水物（マンニトール無水物、マンニタンと呼ばれるもの、ソルビトール無水物、ソルビタンと呼ばれるもの）とのエチレンオキシド縮合生成物、例えば、モノパルミチン酸グリセロールに１０分子のエチレンオキシドを反応させたもの、モノオレイン酸ペンタエリスリトールに１２分子のエチレンオキシドを反応させたもの、モノステアリン酸ソルビタンに１０～１５分子のエチレンオキシドを反応させたもの、モノパルミチン酸マンニタンに１０～１５分子のエチレンオキシドを反応させたものなど；メトキシポリエチレングリコール５５０モノステアレート（５５０はポリグリコールエーテルの平均分子量を意味する）などの、１つのヒドロキシル基が高級脂肪酸でエステル化され、他のヒドロキシル基が低分子量アルコールでエーテル化されている長鎖ポリグリコール、である。これらの界面活性剤の内の２つ以上の混合物を使用してよく、例えば、陽イオン界面活性剤を非イオン界面活性剤と混合してもよく、陰イオン界面活性剤を非イオン界面活性剤と混合してもよい。
本開示の殺生物剤によって制御される微生物増殖は、典型的には、細菌及び真菌の混合物である汚染物質からなる。いくつかの典型的な真菌及び細菌含有物としては、限定されるものではないが、Ａｅｒｏｍｏｎａｓ ｈｙｄｒｏｐｈｉｌａ（ＡＴＣＣ１３４４４）、Ｃａｎｄｉｄａ ａｌｂｉｃａｎｓ（ＡＴＣＣ７５２）、Ｄｅｓｕｌｆｏｖｉｂｒｉｏ ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｃａｎｓ（ＡＴＣＣ７７５７）、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ（ＡＴＣＣ８７３９）、Ｆｌａｖｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｆｅｒｒｕｇｉｎｅｕｍ（ＡＴＣＣ１３５２４）、Ｆｕｓａｒｉｕｍ ｏｘｙｓｐｏｒｕｍ（ＡＴＣＣ７６０１）、Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ（ＡＴＣＣ１３８８３）、Ｐｒｏｔｅｕｓ ｍｉｒａｂｉｌｉｓ（ＡＴＣＣ４６７５）、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ（ＡＴＣＣ８６８９）、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｏｌｅｏｖｏｒａｎｓ（ＡＴＣＣ８０６２）、及びＳａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ（ＡＴＴＣ２３３８）が挙げられる。上に列挙した株は、世界中で様々であり得、本発明は、任意の一般的なＭＷＦ微生物汚染物質に対して使用することができる、広域スペクトル微生物増殖制御薬剤及び／又は殺生物剤として完全に想定される。
本開示の微生物増殖制御薬剤などの有効性を試験するための実験は、以下のように行われ得る。
試験１－微生物増殖阻害試験
新規の開示された微生物増殖制御薬剤を試験するために、表１に示される希釈された金属加工流体を、表２に列挙された様々なエーテルアミンと混合する。第一に、２５０ｍＬのガラスビーカを使用して、アミン成分を除く、表１の配合で１００ｇの塩基性希釈金属加工油を調製し、透明な溶液を得るために撹拌する。第１の工程を繰り返して、８つの塩基性希釈金属加工流体溶液を得る。第ニに、比較例１～２及び実施例１～６として、表２からのあらゆる種類のアミン又はアミンの組み合わせを添加する。第三に、５０ｇの比較例１～２及び実施例１～６を直径１０ｃｍの８枚のペトリ皿に入れ、０．５ｍｌの混合微生物種菌を投与する。７日後にペトリ皿中の微生物増殖を測定し、混合微生物種菌を投与することを繰り返し、それらを５回測定する。１回目及び２回目の投与には、０．５ｍｌの混合種菌が使用され、３回目及び４回目の投与では、１ｍｌの混合種菌が使用され、５回目の投与では、３ｍｌの混合種菌が使用される。ＭＷＦ微生物種菌は、０．１ｍＬの各細菌の一晩ブロス培養物及び１．０ｍＬの各酵母ブロス培養物を、１０ｍＬのカビ懸濁液に添加し、配合することによって調製した。この実験において使用された微生物株は、以下の表３に列挙される（８つの細菌、２つのカビ、及び２つの真菌）。これらの株を、栄養ブロス中で別個に培養し、次いでそれらをともに配合した。次いで、混合した株を、各試験ＭＷＦ及びアミン試料に注入し、十分に混合した。
アミンで処理したＭＷＦ試料（例えば、実施例１～５及び比較例１～２）の各々５０グラムに、この実験の０日目に０．５ｍｌの混合微生物種菌を投与した。この殖菌は、試料１ミリリットル当たり約１０６～１０７コロニー形成単位（ＣＦＵ／ｍｌ）の微生物を導入する。
次いで、混合した殖菌試料を、３０℃でインキュベートして、微生物に対する試験アミンの殺生物効果を判定した。７日後、ペトリ皿中に生存している微生物の数を観察し、コロニー増殖が１０未満であれば、それを合格とみなした。生存している微生物の数を測定した後、混合微生物種菌を用いた別の回の投与が完了した。観察及びその後の投与の工程を、５回行って、試験した実施例の微生物増殖阻害能力を調べた。１回目及び２回目の投与には、０．５ｍｌの混合種菌を使用し、３回目及び４回目の投与では、１ｍｌの混合種菌を使用し、５回目の投与では、３ｍｌの混合種菌を使用した。結果を以下の表４に報告する。
上に示されるように、グリコールエーテルアミン（実施例１～６）は、従来のアミン（比較例１～２）よりも良好な微生物増殖阻害性能を明示した。

Claims (9)

  1. 金属加工流体に好適な微生物増殖制御薬剤であって、以下の構造を有する少なくとも１つのグリコールエーテルアミンを含み、

    式中、Ｒ１が、Ｃ１～Ｃ６アルキル基であり、Ｒ２が、ＣＨ３又はＣＨ２－ＣＨ３であり、Ｒ３が、ＣＨ３又はＣＨ２－ＣＨ３であり、ｍが、０～６である、微生物増殖制御剤。
  2. Ｒ１が、Ｃ３～Ｃ４アルキル基であるか、又はｍが、０～２である、請求項１に記載の微生物増殖制御薬剤。
  3. 前記少なくとも１つのグリコールエーテルアミンが、グリコールエーテルアミンであり、２－ブトキシ－エタンアミン、１－メトキシ－２－プロパンアミン、１－ブトキシ－２－プロパンアミン、１－［１－メチル－２－（１－メチル－２－プロポキシエトキシ）エトキシ］－２－プロパンアミン１－（２－ブトキシ－１－メチルエトキシ）－２－プロパンアミン、１－（２－メトキシ－１－メチルエトキシ）－２－プロパンアミン、又は１－（１－メチル－２－プロポキシエトキシ）－２－プロパンアミンである、請求項１に記載の微生物増殖制御薬剤。
  4. 前記薬剤が、金属加工流体と組み合わされている、請求項１に記載の微生物増殖制御薬剤。
  5. 第２のグリコールエーテルアミンを更に含む、請求項１に記載の微生物増殖制御薬剤。
  6. 微生物制御薬剤の使用によって金属加工流体中の微生物増殖を制御する方法であって、前記微生物制御薬剤が、以下の構造を有する１つのグリコールエーテルアミンを含み、

    式中、Ｒ１が、Ｃ１～Ｃ６アルキル基であり、Ｒ２が、ＣＨ３又はＣＨ２－ＣＨ３であり、Ｒ３が、ＣＨ３又はＣＨ２－ＣＨ３であり、ｍが、０～６である、方法。
  7. 少なくとも１つの他のグリコールエーテルアミンが使用される、請求項６に記載の方法。
  8. 前記方法が、金属加工流体中の微生物増殖を制御するために使用される、請求項６に記載の方法。
  9. 前記方法が、金属加工流体中の細菌、カビ、又は酵母を制御するために使用される、請求項６に記載の方法。
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