JP2001081495A

JP2001081495A - 金属の塑性加工用水性潤滑剤

Info

Publication number: JP2001081495A
Application number: JP26346499A
Authority: JP
Inventors: Shichiro Kondo; 七郎近藤; Nobutaka Higa; 伸孝比嘉
Original assignee: YUUKOU SHOJI KK
Current assignee: YUUKOU SHOJI KK
Priority date: 1999-09-17
Filing date: 1999-09-17
Publication date: 2001-03-27

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な処理で潤滑性皮膜を形成でき、設備費
用、ランニング費用ともに低廉であり、廃棄物処理がな
く、使用時にダイオキシン等の有害物質を発生すること
なく、しかも従来の化成処理と替わりない優れた潤滑特
性を有する金属の塑性加工用水性潤滑剤を提供する。【解決手段】必須成分としてフッ素系樹脂、金属セッ
ケン、非塩素系有機バインダー、界面活性剤及び非塩素
系極圧剤を含有する水分散液からなる金属の塑性加工用
水性潤滑剤。上記の塑性加工用水性潤滑剤において、フ
ッ素系樹脂の含有量が固形分中３０〜８０重量％、金属
セッケンの含有量が固形分中５〜４０重量％、非塩素系
有機バインダーの含有量が固形分中１〜３０重量％、界
面活性剤の含有量が固形分中１〜２０重量％及び非塩素
系極圧剤の含有量が固形分中１〜４０重量％であること
がよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属の塑性加工用
の水性潤滑剤に関し、さらに詳しくは、鍛造、伸線、プ
レス引抜き、押出し加工などの金属の塑性加工用として
好適で、かつ廃棄物処理がなく、使用時にダイオキシン
等の有害物質を発生しない水性潤滑剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、金属の塑性加工、例えば鍛造、伸
線、プレス引抜き、押出し加工を行う際には潤滑剤が使
用されるが、これらの潤滑剤は油性、溶剤系、水性、化
成被膜系のものに大別される。油性の潤滑剤は鉱物油、
植物油に黒鉛、二硫化モリブデン、ワックス類を添加
し、必要に応じて各種添加剤を配合したものである。溶
剤系の潤滑剤は、二硫化モリブデン、塩化ゴム、四フッ
化エチレン、ポリエチレン等を溶剤の中に溶解又は分散
したものである。水性潤滑剤としては、黒鉛、二硫化モ
リブデン、油、イオウ、塩素系化合物を乳化剤と配合
し、エマルジョンもしくはサスペンジョンとして使用さ
れる。また、化成被膜剤は、リン酸被膜又はシュウ酸被
膜に金属石鹸を補助潤滑剤として併用して使用されるも
のである。

【０００３】従来、冷間鍛造の潤滑処理には化成処理が
もっとも一般的である。化成処理では、予めショトブラ
ストした加工材料を、脱脂、湯洗、酸洗、湯洗の前処理
を行った後、これにリン酸亜鉛皮膜（シュウ酸亜鉛皮
膜）を形成させ、湯洗、中和して、さらに金属セッケン
皮膜を形成させたのち乾燥する。この化成処理は、リン
酸槽、水洗槽、中和槽、金属セッケン槽、脱脂槽など全
部で６槽とその他に加熱用ボイラーなど諸設備が必要で
あり、また処理工程が長いことから設備費用とランニン
グ費用が嵩むうえ、多量の濃厚廃液と無機性汚泥が発生
し、その処理にも多大なコストを要する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、簡単な処理で潤滑性皮膜を形成でき、設備費
用、ランニング費用がともに低廉であり、廃棄物処理が
なく、使用時にダイオキシン等の有害物質を発生するこ
となく、しかも従来の化成処理と替わりない優れた潤滑
特性を有する金属の塑性加工用水性潤滑剤を提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、潤滑成分
としてフッ素系樹脂及び金属セッケンを含有する水性潤
滑剤に極圧剤などを配合することにより、上記課題を効
果的に解決できることを知得し、この知見に基づいて本
発明を完成した。

【０００６】すなわち、本発明は、必須成分としてフッ
素系樹脂、金属セッケン、非塩素系有機バインダー、界
面活性剤及び非塩素系極圧剤を含有する水分散液からな
ることを特徴とする金属の塑性加工用水性潤滑剤であ
る。上記の塑性加工用水性潤滑剤において、フッ素系樹
脂の含有量が固形分中３０〜８０重量％、金属セッケン
の含有量が固形分中５〜４０重量％、非塩素系有機バイ
ンダーの含有量が固形分中１〜３０重量％、界面活性剤
の含有量が固形分中１〜２０重量％及び非塩素系極圧剤
の含有量が固形分中１〜４０重量％であることがよい。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の水性潤滑剤につい
て詳細に説明する。本発明の水性潤滑剤において、潤滑
成分として用いるフッ素系樹脂としては、例えば四フッ
化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシ
樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレ
ン共重合物（ＦＥＰ）、四フッ化エチレン−エチレン共
重合物（ＥＴＦＥ）、四フッ化エチレン−プロピレン共
重合物（ＰＴＦＥ）、六フッ化プロピレン−フッ化ビニ
リデン共重合物等のフッ素系樹脂が挙げられ、好ましく
はＰＴＦＥである。これらのフッ素系樹脂は単独で用い
てもよいし、２種以上を併用してもよい。なお、三フッ
化塩化エチレン樹脂（ＰＣＴＦＥ）等の塩素を含むフッ
素系樹脂は、使用時にダイオキシンを発生するおそれが
あるので好ましくない。これらのフッ素系樹脂の分子量
は、１０万〜２００万程度、好ましくは４０万〜１２０
万程度がよい。なお、低分子量四フッ化エチレン樹脂も
使用することができる。また、フッ素系樹脂の粒径は、
水に分散可能なものであれば任意の大きさでよいが、平
均粒径０．０５〜５μm 、好ましくは０．１〜２μm 程
度のものがよい。フッ素系樹脂の含有量は、固形分中３
０〜８０重量％（以下％と略す）、好ましくは４０〜７
０％である。

【０００８】本発明の水性潤滑剤には、潤滑成分として
さらに金属セッケンを含有させる。この金属石鹸として
は、例えばステアリン酸カルシウム、ステアリン酸ナト
リウム、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸バリウ
ム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸マグネシ
ウム等の高級脂肪酸金属塩が挙げられる。これらの金属
セッケンは単独でもよいし、２種以上を併用してもよ
い。これのうち、水不溶性の金属セッケンであるステア
リン酸カルシウムなどを用いるのが好ましい。金属セッ
ケンの含有量は、固形分中５〜４０％、好ましくは５〜
３０％である。

【０００９】本発明の水性潤滑剤には、バインダー成分
として非塩素系有機バインダーを含有させる。塩化ビニ
ル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、塩化ゴム等の塩素系有機
バインダーは、使用時にダイオキシンを発生するおそれ
があるので好ましくない。非塩素系有機バインダーとし
ては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン
プロピレン共重合樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合樹
脂、エポキシ変性樹脂、アクリル変性樹脂、アルキッド
樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、
ゴム系樹脂、ポリエステル、アクリルポリオール、メラ
ミン樹脂などが挙げられる。これらの有機バインダーは
単独でもよいし、２種以上を併用してもよい。有機バイ
ンダーの含有量は、固形分中１〜３０％、好ましくは５
〜２５％である。なお、本発明の潤滑剤には、本発明の
目的を損なわない範囲で、有機バインダーに加えて無機
バインダーの適当量を配合することができる。無機バイ
ンダーとしては、水溶性ガラスであるＰ2Ｏ5、Ｂ2Ｏ3、
Ｍ2Ｏ（Ｍはアルカリ金属）、ケイ酸ナトリウム、ケイ
酸カリウムやケイ酸バリウムなどが挙げられ、好ましく
はケイ酸ナトリウム等のアルカリ金属シリケートであ
る。

【０００１０】また、本発明の水性潤滑剤には、潤滑成
分等の固形分を水に分散させるため必須成分として界面
活性剤を含有させる。界面活性剤としては、例えばアル
キルベンゼンスルホン酸塩、ＳＤＳ等のアルキル硫酸塩
や、アルキル硫酸エステル塩などのアニオン界面活性
剤、例えばポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリ
オキシエチレンアルキルアリールエーテル、ポリオキシ
エチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレ
ンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪
酸エステル等の非イオン界面活性剤などが挙げられる。
なお、本発明においては、両性界面活性剤やカチオン界
面活性剤やフッ素系界面活性剤を用いることもできる。
これらの界面活性剤は単独でもよいし、２種以上を併用
してもよい。界面活性剤の含有量は、固形分中１〜２０
％、好ましくは１〜１０％である。

【００１１】さらに、本発明の水性潤滑剤には、極圧膜
形成剤として非塩素系極圧剤を含有させる。従来から、
イオウ系、リン系、塩素系、有機金属化合物系の極圧剤
が知られているが、本発明ではダイオキシン発生防止の
観点から、塩素系以外すなわちイオウ系、リン系、有機
金属化合物系の極圧剤を用いる。イオウ系極圧剤として
は、例えばジフェニルジスルフィド、ジベンジルジスル
フィド、ジアリルジスルフィド、有機多硫化物、ポリフ
ェニレンスルフィド等のジスルフィド類や、例えばトリ
クレジルホスフェート、モノアミールホスフェート、ポ
リアルキレンエーテルホスフェート等のホスフェート
類、例えばトリブチルホスファイト、ジラウリルホスフ
ァイト等のホスファイト類などのリン酸エステル類や、
例えばキサントキン酸ジスルフィド、キサントゲンテト
ラスルフィド、キサントゲン酸ポリアルキレングリコー
ルエステル等のチオカーボネート類や、例えばナフテン
酸鉛、オレイン酸鉛、ジチオフォスフェート亜鉛（Ｚｎ
−ＤＴＰ）等の有機金属化合物や、硫化油脂類などが挙
げられる。これらの極圧剤は単独でもよいし、２種以上
を併用してもよい。極圧剤の含有量は、固形分中１〜４
０％、好ましくは５〜３０％である。なお、極圧剤を含
有しないもの、すなわちフッ素系樹脂、金属セッケン、
非塩素系有機バインダー及び界面活性剤からなる水性潤
滑剤を塗布した金属材料は、比較例に示すように、塑性
加工の際成形金型に焼き付いて脱型できなかった。

【００１２】本発明の水性潤滑剤には、必要に応じて上
記の必須成分以外に、従来より公知の潤滑添加剤、例え
ばキャリヤー剤、ワックス類、油状物、シリコン類など
の１種又は２種以上を含有させてもよい。これらの成分
を含有させることにより、形成される潤滑性皮膜のすべ
り性などを向上させることができる。

【００１３】キャリヤー剤としては、固体潤滑剤が主に
使用され、フッ化カーボン、チッ化ボロン、メラミンシ
アヌル酸（メラミンとシアヌル酸の付加物、ＭＣＡとも
いわれている）、黒鉛、二硫化モリブデン、二硫化タン
グステンなどや、硫酸ナトリウム、硫酸バリウム、硫酸
リチウム、ボラックスなどの１種又は２種以上の混合物
が挙げられる。このうちメラミンシアヌル酸が好まし
い。キャリヤー剤を添加する場合の添加量は、固形分中
１〜３０％、好ましくは１〜１５％である。

【００１４】また、ワックス類としては、パラフィンワ
ックス、カルナバワックス、モンタンワックス、オゾケ
ライトワックス、シコラックスワックス、ライスワック
ス、密ロウ、木ロウ、マイクロクリスタリンワックス等
の天然ワックスや、ポリエチレンワックス、フィッシャ
ートロプシュワックス、カスターワックス、オパールワ
ックス等の合成ワックスなどが挙げられる。ワックス類
は単独でもよいし、２種以上を併用してもよい。ワック
ス類を添加する場合の添加量は、固形分中６０％以下、
好ましくは３０％以下である。

【００１５】また、油状物としては、本発明の分散液を
安定化する性質を有するもので、植物油、鉱物油、合成
オイルなどが挙げられる。植物油としては、例えば大豆
油、菜種油、オリーブ油、サラダ油、パーム油、亜麻仁
油、向日葵油、落花生油、ごま油、ヤシ油、ナッツ油、
クルミ油など、鉱物油としては、例えばギヤー油、マシ
ン油、タービン油、スピンドル油、作動油など、合成オ
イルとしては、例えばポリエーテル、ポリオール、エチ
レングリコール、エステル油などが挙げられ、これらは
単独でもよいし、２種以上を併用してもよい。油状物を
添加する場合の添加量は、固形分中１０％以下、好まし
くは１〜６％である。

【００１６】さらに、シリコン類としては、例えばジメ
チルシリコン、メチルフェニルシリコン、メチルハイド
ロジェンシリコン、アミノ変性シリコン、エポキシ変性
シリコン、カルボキシル変性シリコン、カルビノール変
性シリコン、メタクリル変性シリコン、メルカプト変性
シリコン、環状ジメチルシリコン、ポリエーテル変性シ
リコン、メチルスチリル変性シリコン、アルキル変性シ
リコン、アルコキシ変性シリコン、フッ素変性シリコ
ン、高級脂肪酸含有シリコンなどが挙げられる。シリコ
ン類を添加する場合の添加量は、固形分中４０％以下、
好ましくは１〜２０％である。

【００１７】本発明の水性潤滑剤は、上記の必須成分、
すなわちフッ素系樹脂、金属セッケン、非塩素系有機バ
インダー、界面活性剤及び非塩素系極圧剤と、必要に応
じてキャリヤー剤、ワックス類、油状物、シリコン類等
の潤滑添加剤と、水をそれぞれ所定割合で配合し、例え
ばミキサー等の攪拌装置で混合することにより調製する
ことができる。

【００１８】本発明の水性潤滑剤は、塑性加工を行う前
の金属材料、例えばステンレス、アルミニウム、鋼、
銅、チタンや各種合金などの板状、棒状、線状などの各
種金属材料に１回又は複数回塗布、噴霧又は浸漬等を行
った後、乾燥することにより、金属材料表面に優れた潤
滑性被膜を形成できる。ここで、水性潤滑剤の金属材料
への塗布、噴霧などは、室温又は例えば６０℃程度に加
熱して行うことができ、また乾燥は温風等の吹きつけな
ど常法により行うことができる。塗布、噴霧など使用に
より水性潤滑剤の濃度が低くなったら、新しい水性潤滑
剤を追加すればよく、使用済として廃棄する必要はな
い。

【００１９】

【実施例】次に、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明は実施例に限定されるものではない。な
お、以下の説明において％は固形分中の重量％を表す。

【００２０】実施例１各成分を下記の配合となるようにミキサーで混合し、水
性潤滑剤Ａ（固形分濃度：２６重量％）を調製した。ＰＴＦＥ（粒径０．３μ）５５％ステアリン酸カルシウム１５％高密度ポリエチレン１２％ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム３％イオウ系極圧剤１５％（アデカファインケミカル（株）製ＷＸ−２６）水残部次に、ＳＣＭ４２０の鋼材を水性潤滑剤Ａに常温で浸漬
したのち温風で１０分間乾燥した。次いで、油圧プレス
ＫＦＩ３１を用いて冷間鍛造により、バルブリフターを
１００個製造した。この場合、プレス圧は１１３〜１１
５t と小さく、バラツキも少なく、仕上がり状態は１０
０％良品であった。また、作業時間が短く、ハードリダ
クションにも耐え、潤滑効果が抜群であった。

【００２１】実施例２イオウ系極圧剤の含有量を５％に減らした以外は水性潤
滑剤Ａと同様にして水性潤滑剤Ｂ（固形分濃度：２６重
量％）を調製した。次に、ＳＣＭ４２０の鋼材を水性潤
滑剤Ｂに常温で浸漬したのち温風で１０分間乾燥した。
次いで、油圧プレスＫＦＩ３１を用いて冷間鍛造によ
り、バルブリフターを１００個製造した。この場合、プ
レス圧は１１５〜１１７t と小さく、バラツキも少な
く、仕上がり状態は１００％良品であった。

【００２２】比較例１イオウ系極圧剤を添加しなかった以外は、水性潤滑剤Ａ
と同様にして水性潤滑剤Ｃ（固形分濃度：２６重量％）
を調製した。次に、ＳＣＭ４２０の鋼材を水性潤滑剤Ｃ
に常温で浸漬したのち温風で１０分間乾燥した。次い
で、油圧プレスＫＦＩ３１を用いて冷間鍛造したとこ
ろ、成形金型に焼きつき、バルブリフターが製造できな
かった。

【００２３】比較例２ＳＣＭ４２０の鋼材を、リン酸亜鉛皮膜を形成する従来
の化成処理によって潤滑処理したのち、油圧プレスＫＦ
Ｉ３１を用いて冷間鍛造により、バルブリフターを１０
０個製造した。この場合、プレス圧は１１５〜１２８t
と大きく、バラツキも広かった。

【００２４】

【発明の効果】本発明の水性潤滑剤は、加工材料に塗布
又は噴霧したのち乾燥するだけで、きわめて簡単に潤滑
性皮膜を形成でき、設備費用、ランニング費用がともに
低廉である。また、従来の化成処理とは異なり廃棄物を
発生せず、使用時にダイオキシン等の有害物質を発生す
ることもない。しかも、本発明の潤滑剤を金属材料に施
して形成される潤滑性被膜は、極圧性、すべり性、展性
及び補助潤滑剤の持ち込み性に極めて優れ、従来の化成
処理と替わりのない優れた潤滑特性を有し、金属の塑性
加工にきわめて好適である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ１０Ｍ 135:10）Ｃ１０Ｎ 10:02 10:04 30:04 30:06 40:24 Ｆターム(参考） 4H104 AA01C AA21C AA23C BB17A BG04C BG10C BG15C BH02C BH03C BH07C CA02C CA03C CB03C CB07C CB12C CB13C CD02A CD04A CE12C CE13C EB04 FA01 FA02 FA03 FA04 LA20 PA23 QA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】必須成分としてフッ素系樹脂、金属セッ
ケン、非塩素系有機バインダー、界面活性剤及び非塩素
系極圧剤を含有する水分散液からなることを特徴とする
金属の塑性加工用水性潤滑剤。
【請求項２】フッ素系樹脂の含有量が固形分中３０〜
８０重量％、金属セッケンの含有量が固形分中５〜４０
重量％、非塩素系有機バインダーの含有量が固形分中１
〜３０重量％、界面活性剤の含有量が固形分中１〜２０
重量％及び非塩素系極圧剤の含有量が固形分中１〜４０
重量％である請求項１記載の金属の塑性加工用水性潤滑
剤。