油煙発生の根源を断つ：加工熱をコントロールする切削油の選定

高負荷な切削加工や高速加工の際、加工点から立ち上る、あの青白く刺激臭を伴う「煙」。それは、一般的なオイルミストとは似て非なる、より危険な存在である「油煙（ヒューム）」かもしれません。「ミストコレクターを付けているのに、なぜか煙が漏れてくる」「油臭というより、焦げたような刺激臭がする」といった悩みは、油煙が原因である可能性が高いです。

油煙は、単に視界を妨げたり、工場を汚したりするだけでなく、その極めて微細な粒子径から、作業者の健康に深刻な影響を及ぼすリスクをはらんでいます。この見過ごされがちな危険「油煙」を根本から断つためには、その発生メカニズムを科学的に理解し、切削油の選定という「発生源対策」に踏み込むことが不可欠です。

この記事では、オイルミストとは根本的に異なる油煙（ヒューム）の正体を解き明かし、その発生を抑制するための科学的なアプローチ、すなわち「引火点」と「潤滑性」という二つの鍵を軸とした切削油の選定方法を、技術的に詳しく解説いたします。

1. 油煙（ヒューム）発生のメカニズムと危険性

油煙（ヒューム）は、物理的な飛散によって生じるオイルミストとは根本的に異なり、切削熱によって切削油が蒸発・化学分解して発生する「超微粒子」です。この粒子はオイルミストよりも格段に小さいため、呼吸によって肺の奥深くまで到達しやすく、人体への危険性がより高いとされています。そのため、油煙対策は作業者の健康を守る上で極めて重要な安全管理項目です。

油煙（ヒューム）はどのようにして発生するのか

熱による蒸発・分解という化学的プロセス

油煙は、切削加工で発生する高い熱エネルギーが、切削油という液体に作用することで生まれます。

1. 蒸発（Vaporization）

加工点が、使用している切削油の沸点に近い、あるいはそれ以上の高温（時には1000℃を超えることも）になると、油剤が液体から気体へと変化（蒸発）します。

2. 熱分解（Thermal Decomposition）

さらに高温になると、切削油を構成する分子そのものが熱で破壊され、より小さな分子へと分解されます。

3. 凝縮とエアロゾル化

こうして発生した気体（蒸気）や分解ガスが、空気中で冷やされると、再び凝縮して極めて微細な液滴や固体の粒子となります。この空気中に浮遊する超微粒子の集合体が、「油煙（ヒューム）」の正体です。

なぜ油煙はオイルミストより危険性が高いのか

粒子の細かさがリスクを増大させる

• オイルミスト 物理的な力で生成されるミストの粒子径は、比較的大きく、その多くは数μm～数十μmです。
• 油煙（ヒューム） 熱による蒸発・凝縮というプロセスを経て生成される油煙の粒子径は、それよりも遥かに小さく、多くが1μm以下のサブミクロン領域にあります。

肺の奥深くまで到達するリスク

人間の呼吸器系は、比較的大きな粒子は鼻や気管で捕捉する防御機能を持っています。しかし、油煙のようなサブミクロン単位の超微粒子は、この防御機能を通り抜けて肺の最も奥にある「肺胞」にまで到達してしまう可能性が高まります。肺胞にまで達した異物は体外に排出されにくく、長期間にわたって体内に留まり、呼吸器系の疾患を引き起こすリスクを高めると指摘されています。

（オイルミストと油煙の根本的な違いや、対策の全体像については、こちらの記事もご参照ください：「究極のオイルミスト対策の教科書」）＊近日公開予定

まとめると、油煙は熱が原因で発生する化学的な生成物であり、その超微細な粒子径ゆえに、一般的なオイルミストよりも深刻な健康リスクを伴います。したがって、その対策は、作業者の安全を確保するための最優先課題の一つとして取り組む必要があります。

2. 油煙発生を断つ対策の柱：高引火点切削油の選定

油煙対策の最も基本的かつ効果的な戦略は、そもそも蒸発しにくい油剤、すなわち「引火点」の高い切削油を選定することです。引火点が高いということは、高温にさらされても気化しにくいということであり、油煙の発生原因である「蒸発・分解」を根本から抑制する、最も直接的なアプローチとなります。

油煙が「熱」によって発生するのであれば、その対策の柱は「熱に強い」切削油を選ぶことにあります。その耐熱性を示す重要な指標が「引火点」です。

引火点とは

切削油の「燃えやすさ」「蒸発しやすさ」の指標

引火点とは、規定の条件下で、油を加熱していった際に、その蒸気が空気と混ざり、そこに火気を近づけたときに燃え上がる（引火する）最低の温度を指します。 重要なのは、引火点は油そのものが燃え始める温度（発火点）とは異なり、「可燃性の蒸気がどれだけ発生しやすいか」を示す指標であるという点です。つまり、引火点が低い油ほど、より低い温度で蒸発しやすい（揮発しやすい）ということを意味します。

高引火点タイプが油煙を抑制するメカニズム

蒸発・分解の開始温度を引き上げる

例えば、引火点200℃の切削油Aと、引火点260℃の切削油Bを比較した場合、Bの方が明らかに蒸発しにくい性質を持っています。 加工点の温度が220℃に達したと仮定すると、

• 切削油A
  引火点を大きく超えているため、激しく蒸発・分解し、大量の油煙を発生させます。
• 切削油B
  引火点よりも低い温度であるため、蒸発は大幅に抑制され、油煙の発生量はごくわずかに留まります。

このように、高引火点の切削油に変更することは、油煙が発生し始める温度のハードルそのものを引き上げ、加工中の温度上昇に対して大きな安全マージンを確保することを意味します。

高引火点切削油の選び方

• ベースオイルの選定
  引火点は、切削油の主成分であるベースオイルの種類に大きく依存します。一般的な鉱物油よりも、高度な精製プロセスを経て不純物や低沸点成分を除去した高度精製鉱物油や、分子構造が均一で熱的に安定している合成油（例：PAO、エステルなど）をベースとした切削油は、高い引火点を示す傾向があります。
• 仕様書の確認
  切削油を選定する際には、製品の仕様書（SDS：安全データシートなど）で必ず「引火点」の項目を確認し、自社の加工で想定される温度に対して、十分な余裕のある製品を選びましょう。

まとめると、高引火点の切削油を選定することは、油煙という熱の問題に対する最も直接的で強力な「防御策」です。それは、油煙の発生を根本から抑制し、作業環境の安全性とクリーンさを確保するための、基本中の基本と言える戦略なのです。

3. 極圧剤・耐摩耗剤による潤滑性向上と熱抑制

油煙対策におけるもう一つの重要な柱は、そもそも加工点で発生する「熱」そのものを低減させるというアプローチです。これは、切削油の「潤滑性」を極限まで高めることで実現します。極圧剤や耐摩耗剤といった高性能な添加剤は、加工中の摩擦を劇的に低減させ、切削油が蒸発する危険な温度領域まで到達するのを防ぐ、いわば「攻め」の熱抑制戦略です。

高引火点の切削油を選ぶことが、熱に対する「防御力」を高める対策だとすれば、潤滑性を向上させることは、熱の発生源である「摩擦」そのものを叩き、攻撃力を弱める対策と言えます。

潤滑性の役割

なぜ潤滑性が熱抑制に繋がるのか

切削加工で発生する熱の大きな割合を占めるのが、工具とワーク、そして工具と切りくずの間で生じる「摩擦熱」です。切削油の潤滑性が高ければ高いほど、この摩擦は低減されます。 摩擦が減れば、摩擦熱の発生も当然少なくなります。これにより、加工点全体の温度上昇が抑制され、結果として切削油が蒸発・分解して油煙を発生させる温度まで到達しにくくなるのです。

潤滑性を向上させる添加剤の活用

1. 極圧（EP）剤・耐摩耗（AW）剤

• 役割
  硫黄系、リン系、あるいはカルシウム系のスルホネートやフェネートといった添加剤は、加工中の高温・高圧下で金属表面と反応し、強固な潤滑膜（極圧膜）を形成します。この膜が金属同士の直接接触を防ぎ、摩擦と摩耗を劇的に低減します。
• 効果
  これらの添加剤を効果的に配合した切削油を使用することで、摩擦熱の発生を根本から抑制し、油煙の発生リスクを大幅に低減できます。

2. 油性向上剤

• 役割
  脂肪酸やエステルといった油性剤は、金属表面に吸着して滑りやすい膜を形成し、摩擦係数を低下させます。
• 効果
  極圧剤と組み合わせることで、より低い温度域から高い温度域まで、幅広い条件下で安定した潤滑性を発揮し、熱の発生を抑えます。

硫黄成分と臭気の問題

潤滑性と臭気のトレードオフ

潤滑性向上、特に耐焼付き性を高める上で非常に有効な硫黄系の極圧添加剤ですが、その一部は特有の臭気を持ち、これがミストとして飛散すると、以前の記事で解説した「成分臭」の原因となることがあります。

低臭化技術の重要性

このトレードオフを解決するため、サンワケミカルをはじめとする切削油メーカーは、潤滑性能を維持しつつ、臭いの発生を大幅に抑制した「低臭化硫黄系添加剤」の開発に力を入れています。油煙と臭気の両方の問題を解決するためには、このような先進的な技術が採用された製品を選定することが重要です。

まとめると、潤滑性の向上は、単に工具寿命を延ばすだけでなく、摩擦熱の発生を抑制することで、油煙問題に対する極めて有効な根本対策となります。高引火点のベースオイルと、高性能な潤滑性向上添加剤の組み合わせが、クリーンで安全な加工環境を実現する鍵です。

4. 油煙対策のデメリット：コスト上昇と性能のバランス

油煙対策に極めて有効な高性能切削油ですが、高引火点の特殊なベースオイルや、高性能な添加剤を使用するため、一般的に汎用品に比べて価格が高くなるという現実的なデメリットがあります。したがって、導入にあたっては、自社の加工における油煙の発生頻度やリスクの大きさと、油剤コストを天秤にかけ、最適な性能とコストのバランスを見極めることが重要です。

高性能な油煙対策油剤は、多くのメリットをもたらしますが、その導入を検討する際には、コストという現実的な側面も考慮に入れる必要があります。

コストの現実

なぜ高価になるのか

• 高引火点ベースオイル
  高い引火点を実現するために使用される高度精製鉱物油や、PAO（ポリアルファオレフィン）、エステルといった合成油は、一般的な鉱物油に比べて製造コストが高くなります。
• 特殊な高性能添加剤
  油煙と臭気を抑制しつつ、高い潤滑性能を発揮するような特殊な添加剤も、汎用的な添加剤に比べて高価です。 これらの高品質な原材料を使用するため、製品価格はどうしても上昇する傾向にあります。

最適なバランスを見つけるためのノウハウ

「とにかく一番高いものを使えば良い」というわけではありません。自社の状況に合わせて、最も費用対効果の高い製品を選ぶための考え方を提示します。

1. 加工条件（高温切削の頻度）の評価

まず、自社の工場で油煙が発生しやすい、あるいはそのリスクが高い加工が、どの程度の頻度で行われているかを評価します。

• 常に高負荷・高温加工を行う場合
  難削材の重切削や、長時間の高速加工が日常的に行われている現場では、油煙のリスクは常に存在します。このような場合は、初期コストが高くても、最も性能の高い（引火点が高く、潤滑性も最高レベルの）油煙対策油剤を導入することが、安全と品質、そしてトータルコスト（工具寿命延長など）の観点から最も合理的です。
• 特定の加工でのみ問題となる場合
  ほとんどの加工では問題ないが、特定の材質や加工方法の時だけ油煙が発生するという場合は、その加工の要求を満たす最低限の引火点と潤滑性を持つ製品を選定することで、コストを抑えることができます。あるいは、その加工を行う機械だけ、油剤を使い分けるという選択肢も考えられます。

2. トータルコストでの比較検討

目先の油剤単価だけでなく、油煙対策油剤の導入がもたらすであろう、以下のようなメリットも考慮に入れて、トータルコストで判断します。

• 作業環境改善による生産性向上
• ミストコレクターの負荷軽減によるメンテナンスコスト削減
• 潤滑性向上による工具寿命の延長（工具費削減）
• 火災リスクや健康被害リスクの低減（プライスレスな価値）

これらのメリットを金額換算するのは難しい部分もありますが、油剤コストの上昇分を、これらの改善効果が十分に上回るケースは少なくありません。 （切削油のトータルコストを抑える方法については、こちらの記事もご参照ください：「C9.コスト削減」）＊近日公開予定

まとめると、油煙対策油剤の選定は、自社の加工のリスクレベルと、許容できるコストを明確にした上で、専門家（サンワケミカルなど）に相談し、複数の選択肢の中から最も費用対効果の高いバランスの取れた製品を見つけ出すことが、賢明なアプローチです。

5. 油煙対策におけるコレクター（対症療法）選定の注意点

油煙対策としてミストコレクターの導入を検討する場合、油煙の粒子がオイルミストよりも格段に小さいという事実を認識することが極めて重要です。一般的なオイルミストの除去を主目的としたコレクターでは、超微粒子である油煙を十分に捕集しきれず、クリーンな空気が排出されているように見えても、最も有害な粒子は作業環境中に再拡散している可能性があります。

切削油による発生源対策と並行して、設備による除去対策（対症療法）としてミストコレクターは有効ですが、油煙に対しては、その選定に特別な注意が必要です。

なぜ通常のミストコレクターでは不十分な場合があるのか

油煙の粒子径は「サブミクロン」

前述の通り、オイルミストの粒子径が数μm～数十μmであるのに対し、熱によって発生する油煙（ヒューム）の粒子径は、その多くが1μm以下のサブミクロン領域にあります。これは、花粉（約30μm）やPM2.5（2.5μm以下）よりもさらに小さい、極めて微細な粒子です。

フィルターの限界

一般的なミストコレクターに使用されているフィルターは、数μmレベルの比較的大きなオイルミストを捕捉することには長けていますが、サブミクロン単位の油煙粒子に対しては、その捕集効率が著しく低下する場合があります。目の粗い網で、細かい砂を捕まえようとするようなものです。

油煙対策におけるコレクター選定のチェックポイント

1. 捕集効率と対応粒子径の厳密なチェック

油煙対策としてミストコレクターを選定する際には、メーカーが公表している仕様書を詳細に確認し、以下の点をチェックする必要があります。

• 捕集効率
  「99%以上」といった数値だけでなく、「どの粒子径に対しての効率か」が重要です。
• 対応粒子径
  「0.3μmの粒子に対して99.97%以上の捕集効率」といったように、サブミクロン領域の粒子に対する具体的な性能が明記されているかを確認します。このような性能を持つフィルターは、一般的に「HEPAフィルター」や「ULPAフィルター」と呼ばれる高性能フィルターに分類されます。

2. 電気集塵式コレクターの特性理解

電極でミストを帯電させて集塵板に引き寄せる電気集塵式は、原理的にサブミクロン単位の微粒子にも高い捕集効率を発揮するとされています。しかし、油煙のように粘性の高い粒子を大量に捕集すると、電極や集塵板の汚れが早く進行し、頻繁な洗浄メンテナンスが必要になる、あるいは性能が低下しやすいという側面も理解しておく必要があります。

3. 発生源対策との組み合わせが前提

最も重要なのは、「コレクターだけに頼らない」という考え方です。本記事で解説してきたように、まず高引火点・高潤滑性の切削油で油煙の発生そのものを極力抑制する（根本治療）。その上で、抑制しきれなかった微量な油煙を、高性能なコレクターで確実に捕集する（対症療法）。このハイブリッド対策こそが、最も安全で、かつ経済的な油煙対策の王道です。

（高性能なミストコレクターのより詳しい選び方については、こちらの記事もご参照ください：「C7.コレクター導入比較」）＊近日公開予定

まとめると、油煙はオイルミストよりも格段に小さく、捕集が困難な手強い相手です。ミストコレクターを選定する際は、その性能を過信せず、サブミクロン粒子に対する捕集効率を必ず確認することが重要です。そして、何よりも切削油による発生源対策を徹底することが、コレクターの性能を最大限に引き出し、真にクリーンな作業環境を実現するための前提条件となります。

まとめ

本記事では、オイルミストとは似て非なる、より深刻なリスクを伴う「油煙（ヒューム）」に焦点を当て、その発生メカニズムから、科学的根拠に基づいた具体的な抑制技術までを詳しく解説してまいりました。

油煙対策は、単なる作業環境の美化問題ではなく、作業者の健康を守り、火災リスクを低減するための、極めて重要な安全衛生管理です。その核心は、発生してしまった煙を集める「対症療法」に頼るのではなく加工熱をコントロールし、油煙の発生源を断つ「根本治療」にあります。

そのための具体的なアプローチは、二つの柱からなります。

• 高引火点切削油の選定
  そもそも熱によって蒸発・分解しにくい、耐熱性に優れた油剤を選ぶ。
• 潤滑性向上による熱抑制
  極圧剤などの高性能な添加剤で加工中の摩擦を低減し、熱の発生そのものを抑える。

これらの発生源対策を徹底することは、油煙がもたらす健康リスクを根本から低減し、クリーンで安全な職場環境を実現するための最も効果的で、かつ合理的な方法です。

油煙の問題は、切削油の選定によって解決できる可能性が高い課題です。コストとのバランスを考慮しつつも、従業員の安全と健康というプライスレスな価値を最優先に考え、ぜひ一度、お使いの切削油の見直しをご検討ください。サンワケミカルでは、お客様の加工条件に最適な、高性能かつ安全性の高い油煙対策油剤をご提案させていただきます。

サンワケミカル株式会社は、長年の経験と技術に基づき、多種多様な切削油剤を開発・製造しております。お客様の加工条件やニーズに合わせた最適な製品をご提案いたしますので、切削油に関するご相談は、ぜひお気軽にお問い合わせください。

もし、この記事で紹介した対策を試しても問題が解決しない場合や、お使いの切削油に関するより詳細な情報、お客様の特定の加工に最適な油剤の選定についてご相談がありましたら、どうぞお気軽に私たちサンワケミカル株式会社までお問い合わせください。経験豊富な専門スタッフが、お客様の状況を詳しくお伺いし、最適なソリューションをご提案いたします。

サンワケミカル株式会社HP：http://sanwachemical.co.jp/
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今後も、金属加工の現場で役立つ情報を発信してまいりますので、サンワケミカル株式会社公式ブログにご期待ください。

サンワケミカル株式会社 鳥居省吾

副社長

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金属加工油剤の営業一筋21年。常に「お客様の立場」を第一に考え、課題解決に誠実に取り組むことで、多くの企業様と長い信頼関係を築いてまいりました。「信頼の輪が大きな幸せを生む」という経営理念のもと、今後もお取引先様の発展と働く方々のお役に立てるよう努めてまいります。 趣味はサッカー。プレミアリーグを現地で観戦したい。