JP2007056231A - 植物性潤滑剤被覆型薄板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 薄板のプレス成形加工のように、その減摩策として、従来のように鉱物油等の潤滑油を用いた場合、油独特の取り扱いにくさ、そして塗布に時間がかかり、潤滑性不良、あるいは油の後処理などにおいて、作業のしにくさ、あるいは環境問題などのいろいろな課題が生じている。
【解決手段】 本法では適量の脂質および炭酸カルシウムを含み、その他の成分が炭水化物、タンパク質よりなる潤滑剤を温めた水に溶かし、乳化させて、これを薄板表面に予め塗布・乾燥させて均一に付着させて、いわゆる植物性潤滑剤被覆型薄板を製造することができる。本法の塗布・乾燥方法は、間欠的、もしくは連続的にかつ高能率に行うことができ、この方法によってつくられた植物性潤滑剤被覆型薄板は、塗布付着性も良好で、これを用いたプレス成形加工作業を容易にし、かつ従来法に比べて作業環境もよく、良好なプレス成形加工品を高効率に製造することができる。

Description

本発明は、金属などの材料と材料とが互いに擦り合うような際に、材料の表面に潤滑剤として従来のような鉱物油等を使用するのではなくて、脂質および炭酸カルシウムを適正量含み、かつ炭水化物、タンパク質を主成分とする植物性潤滑剤、さらにこれに小麦粉を適量加えたものを温めた水に溶かし乳化した液とし、これを、被加工薄板の表面に予め塗布して乾燥させ、良好な付着性、良好な潤滑性を有する植物性潤滑剤被覆型薄板の製造方法に関するものである。本発明の製造方法によってつくられた植物性潤滑剤被覆型薄板を用いることにより、薄板のプレス成形作業を良好な環境で、かつ、より効率的に行うことができる。

従来、金属材料などの材料同士が互いに擦り合うような場合、例えば、薄板のプレス成形時、薄板と成形金型との間には、潤滑剤がないと良好な作業ができないことから、従来の作業工程では、プレス成形加工前に各々の薄板に加工の都度、板の表面に鉱物油を塗布して行っており、非常な手間と時間がかかっていた。小麦粉など穀物粉を水で溶かして懸濁液として、これをプレス加工用薄板に、加工の都度、塗布、乾燥させる場合（特開平１０−１８０３９１号公報）、あるいは、薄板をコイル状にして、連続的に塗布、乾燥させる提案（田中太平：日刊工業新聞（第２部）（Ｈ１７．１．３１．Ｐ５））もあるが、これらの場合、穀物粉を均一に付着させることが難しく、塗布、乾燥後、板を運搬、切断そしてプレス成形加工場での作業時などに、塗布物が表面から剥離して、成形加工性に支障をきたすこと、また、剥離した塗布物が飛散して作業環境を悪くするなどの課題がある。

従来主に使用されている潤滑剤は、鉱物油系のもので、これを加工の都度、塗布して成形加工し、しかる後表面に付着している油分を、必要に応じて取り除かなければならない。鉱物油独特の取り扱いにくさ、使用した後の成形加工品からの油の除去、そして取り除いた後の油の処理など環境面で多くの課題を含んでいる。これらの潤滑剤は、環境に害を与えるものであってならない。また、環境に優しい穀物系潤滑剤の提案もあるが、被膜の付着性に問題があり、未だ実用化には到っていない。

本発明は、上記問題点を解決すべく種々検討した結果、従来の鉱物油系あるいは穀物系潤滑剤に代わって、脂質、炭酸カルシウムを適正量含み、この他の成分が炭水化物、適当量のタンパク質を主成分とする植物系潤滑剤を温めた水に溶かし乳化した液とし、これを薄板の表面に塗布、乾燥させ、材料の加工前に予め表面に付着性が良好で、しかも潤滑性能のある潤滑剤被膜を均一に付着させておく、いわゆる植物性潤滑剤被覆型薄板の製造方法に関するものである。さらに、この塗布液に炭水化物、タンパク質を主成分とする小麦粉を適正量添加することにより、さらに潤滑性能が向上し、かつ付着性も良好なことを見いだし、本発明を完成させた。

本発明において、薄板とは、鉄鋼系、とりわけメッキなどを行った表面処理鋼板、ステンレス系、チタン系、銅系、アルミ系あるいは非金属系材料などのことであり、薄板で、コイル状のもの、あるいは切板である。本発明での潤滑剤は、脂質と炭酸カルシウムを含み、かつ炭水化物、タンパク質を主成分とする潤滑剤で、植物性油脂の脂質と、炭酸カルシウムを含み、その他コーンシロップなどの炭水化物、そして適量のタンパク質を主成分とするものであり、これらは、通常の２０℃から３０℃の常温水では、完全に均一に溶けなく、微粉塊状を生じ、これを均一厚さに塗布することが難しい場合が多い。そこで本発明では、これを解決するために、温めた水などの溶媒を用いて乳化した液とし、これを材料の表面に均一に塗布し、乾燥させ、かつ塗布後の付着性も良好であるために、材料の表面に被覆して、いわゆる被覆型薄板を製造することができる。また、この液に炭水化物、タンパク質を主成分とする小麦粉など穀物粉末を適正量添加することもでき、付着性も良好で、かつ潤滑性能を向上させることができる。

本発明で使用される潤滑剤の組成は、脂質が２０％およびこれ以上が望ましく、また４０％を超えると効果が飽和し、かつ塗布・乾燥した時の被膜厚さが均一でなくなる傾向が出て、これ以上含有させることは好ましくない。よって潤滑剤中での脂質の適正な含有量は、２０％およびこれ以上で、また４０％およびこれ以下とする。炭酸カルシウムは、０．２％およびこれ以上、１．０％およびこれ以下とする。これ以上の含有量では、摩擦係数がやや増加する傾向を示し、好ましくない。そして炭水化物を４０％およびこれ以上、７０％およびこれ以下、タンパク質を１％およびこれ以上、６％およびこれ以下を主成分とする。これらを適正に組み合わせ均一に溶かすために、温めた水などの溶媒に溶かし、４％およびこれ以上、３４％およびこれ以下を含ませた乳化した液として用いる。このときの溶媒は主に水などでよい。水などの溶媒温度は、３２℃およびこれ以上、５２℃およびこれ以下が最適である。すなわち溶媒としての水の温度を３２℃以上にすることにより、これら植物性潤滑剤を均一に溶かし、かつ、これを薄板の表面に塗布したときにも均一に付着させることができる。そして、温めた液の温度の上限は５２℃もしくはこれ以下である。これ以上の温度にすると、溶け具合はよいが、これを用いて塗布してできた潤滑剤被覆型薄板の成形性がやや低下の傾向を示しはじめ、また必要以上の温めはエネルギー節約の観点から好ましくない。よって上限は５２℃とした。また、用途に応じてこの温めた液に、さらに小麦粉を４％およびこれ以上、２４％およびこれ以下を加えた潤滑剤も使用する。

本発明による材料表面へ塗布するときの塗布量は、例えば、厚さが約２μｍ以上および２０μｍ以下が望ましい。これより小さいと、加工途中で剥離したりする場合があり、またこれより大きくしても潤滑効果は飽和し、例えば、プレス成形加工の場合では、加工用薄板素材と成形用金型との間隔が狭くなり、作業を難しくする場合があって好ましくない。ただし、この乳化して温めた液に炭水化物、タンパク質を主成分とする小麦粉を４％もしくはこれ以上、２４％もしくはこれ以下の範囲で添加すると、付着性もよくて、かつ潤滑性能はさらに向上するが、このときの適正な塗布厚さは大きくなり、６０μｍ程度になる場合もある。この厚さは用途に応じて変わるので、その上限は特に限定しない。本発明における塗布する方法は、薄板を潤滑剤液に浸漬して、薄板の両面に均一に塗布する場合、また吹付けによって、両面あるいは片面のみに塗布する方法、または、はけなどで塗ってもよく、かつ塗布処理を、一枚一枚間欠的に行う場合、あるいは、薄板をコイル状にして、塗布・乾燥処理を連続的に行う場合の、いずれでもよい。

本発明によって製造された潤滑剤被覆型薄板での潤滑剤付着性は良好である。したがって、このようにしてつくられた潤滑剤被覆型薄板は、切板状もしくはコイル状にして、運搬そしてプレス成形加工場における作業時においても、潤滑剤がはがれたり、そして飛散することもなく、取扱いがきわめて容易である。そして、薄板をプレス成形加工後では、この潤滑剤は水などによって容易に洗い落とすことができる。また、主成分は植物性であることから、環境に対しても優しいものである。

本発明は、植物性潤滑剤被覆型薄板の製造方法に関するもので、薄板の表面に植物性潤滑剤を予め塗布・乾燥させるものである。潤滑剤として、適量の脂質、炭酸カルシウム、炭水化物、タンパク質を含む植物性潤滑剤を用い、これを温めた水などの溶媒に溶かし乳化した液とし、これを薄板表面に、塗布乾燥させる方法である。薄板への塗布は、薄板を潤滑剤液に浸漬する方法、吹付けにする方法、そしてはけなどで塗布する方法があり、これらの方法によって、植物性潤滑剤被覆型薄板材を製造する方法を提供するものである。

脂質１８％から４２％、炭酸カルシウム０％から１．１％、炭水化物を３８％から７２％、タンパク質を０％から７％までを含むものを、３％から３６％の範囲で水に溶かし、水温を３０℃以上５４℃以下の範囲で変化させて乳化した液として、これらを普通鋼薄板表面に塗布して乾燥させた。水温と塗布（浸漬および吹きつけ）乾燥させたときの潤滑剤被覆厚さ、その均一性、そして、この潤滑剤被覆材の摩擦係数との関係を表１に示す。

この結果からもわかるように、脂質２０％から４０％まで、炭酸カルシウムを０．２％から１．０％までを含み、その他の主成分が炭水化物を４０％から７０％、タンパク質を１％から６％を含む潤滑剤を、４％から３４％までを溶媒としての水の温度３２℃から５２℃の範囲で変化させて、溶かし乳化液として、これを材料表面に塗布、乾燥させ、潤滑剤をむらなく均一に付着させた潤滑剤被覆型材は、摩擦係数は著しく低く、優れた潤滑性を示すことがわかる。本発明範囲外、例えば脂質４０％以上の４２％になると、溶液内で分離物が生成しはじめたりして、均一塗布がむずかしくなる。よって脂質は４０％までである。この結果は、潤滑剤液の塗布方法、すなわち浸漬あるいは吹付けのいずれにおいても、ほぼ同じ結果が得られた。

材料をチタン、ステンレス、アルミの薄板および表面処理鋼板として、これらに本発明範囲内の脂質３０％、炭酸カルシウム０．６％の他に、炭水化物６０％、タンパク質２％を含む潤滑剤を、水温３０℃以上すなわち３２℃から、５２℃以下すなわち５０℃までの水に１０％、２０％を各々溶かし乳化させた液として、これを薄板の両面に各々浸漬および吹付けによって、塗布乾燥（厚さ約５μｍ）させてつくった潤滑剤被覆板の、成型性評価のエリクセン（Ｅｒ）試験結果を表２に示す。なお、Ｅｒ値で、同一項目欄で、値が１つの場合は、塗布方法は浸漬法であり、値が２つの場合は、上段が浸漬法、下段が吹付け法によるときの値である。

いずれも本発明範囲の潤滑剤を被覆した板は、高いＥｒ値を示している。また、塗布方法による値の差もほとんどなく、いずれも高い値を示している。塗布方法を、はけによる場合もほぼ同じ結果が得られた。例えば、同じ潤滑剤を３８℃の水に１０％溶かし、これをはけによって表面処理鋼板に塗布し乾燥させて製造された場合のＥｒ値は９．８と良好な結果が得られた。

材料にチタン薄板、表面処理鋼板およびステンレス鋼板を用い、本発明の脂質３０％、炭酸カルシウム０．６％、炭水化物６０％、タンパク質２％を含むものを温度４０℃の温水に混ぜて乳化した液とし、かつ、これに小麦粉を４％から２６％含ませ、乳化した懸濁液とし、これを薄板表面に両面、もしくは片面塗布、乾燥させて製造した潤滑剤被覆型薄板（膜厚７μｍ）について円筒深絞り試験を行った。なお、片面塗布の場合は、塗布面は円筒の外側である。そのときの深絞り深さ（ストローク）を測定した。その結果を表３に示す。

本発明の範囲において良好な結果が得られた。この内、懸濁液中の小麦粉濃度は、２４％以上（例えば２６％）においても良好な結果が得られているが、ストローク値も飽和しており、かつ懸濁液が固くなり、取り扱いにくくなるので、最適な上限は２４％とした。
また、表面処理鋼板において、板の両面に塗布した場合も良好な結果が得られたが、円筒の外面に当たる片面に塗布した場合は、さらに良好な値が得られた。

本発明は、以上のように構成されているので、以下に記載されるような産業上の利用可能性を有する。

本発明は、薄板の表面に、適量の脂質、炭酸カルシウム、炭水化物およびタンパク質を含む環境に優しい植物性潤滑剤を、溶媒としての水を温めて、これに溶かし、かつ乳化した液とし、この液を薄板表面に均一に塗布、乾燥させて、環境に優しい植物性潤滑剤被覆型薄板を製造する方法に関するものである。この方法は、間欠もしくは連続式に行うことができ、またこの方法によってつくられた、いわゆる植物性潤滑剤被覆型薄板を、プレス成形加工など使用する工程において、良好な潤滑性能を発揮するとともに、加工作業時、薄板の表面に被覆された潤滑剤がはがれることもなく、作業環境も良好で、加工作業能率も向上する。成形加工後のこの潤滑剤の除去も、水洗などで可能で、かつ、植物性剤であるために、除去されたものも環境に対して害を与えない。

Claims (6)

1. 薄板を成形加工する際に、材料表面に潤滑剤として、脂質を２０％およびこれ以上、４０％およびこれ以下、炭酸カルシウムを０．２％およびこれ以上、１．０％およびこれ以下を含み、かつ炭水化物を４０％およびこれ以上、７０％およびこれ以下、タンパク質を１％およびこれ以上、６％およびこれ以下の範囲を主成分とする潤滑剤を、温めた水に４％およびこれ以上、３４％及びこれ以下を溶かし、乳化した液とし、これを薄板材表面に塗布、乾燥させて潤滑剤被覆型薄板を製造する方法。
2. 請求項１記載の潤滑剤に、小麦粉を４％およびこれ以上、２４％およびこれ以下を加えた潤滑剤を、温めた水に４％およびこれ以上、３４％およびこれ以下を溶かし、乳化した液とし、これを薄板材表面に塗布、乾燥させて潤滑剤被覆型薄板を製造する方法。
3. 請求項１および２に記載の製造方法において、潤滑剤を溶かす水の温度を３２℃およびこれ以上、５２℃およびこれ以下の温水として潤滑剤被覆型薄板を製造する方法。
4. 請求項３に記載の製造方法において、潤滑剤溶液の塗布を浸漬して行うことによって、潤滑剤被覆型薄板を製造する方法。
5. 請求項３に記載の製造方法において、潤滑剤溶液の塗布を吹付けして行うことによって、潤滑剤被覆型薄板を製造する方法。
6. 請求項３に記載の製造方法において、潤滑剤溶液の塗布をはけで行うことによって、潤滑剤被覆型薄板を製造する方法。