JP2723779B2 - 溶接ワイヤ用水系潤滑液及び溶接ワイヤ - Google Patents

溶接ワイヤ用水系潤滑液及び溶接ワイヤ

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JP2723779B2
JP2723779B2 JP5121890A JP12189093A JP2723779B2 JP 2723779 B2 JP2723779 B2 JP 2723779B2 JP 5121890 A JP5121890 A JP 5121890A JP 12189093 A JP12189093 A JP 12189093A JP 2723779 B2 JP2723779 B2 JP 2723779B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶接用ワイヤ製品表面
に送給潤滑剤として適用し、若しくは溶接用ワイヤ製造
工程で伸線加工するための潤滑剤として使用する水系潤
滑剤に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】溶接用
ワイヤ(ソリッドワイヤ、フラックス入りワイヤ)は、ダ
イスやローラ類を用いて伸線し製品化されるが、ワイヤ
表面にワイヤ長手方向、円周方向共に存在する微細な凹
凸に起因して、ワイヤの送給性が悪化したり、更にはワ
イヤ−チップ間の通電性にも悪影響を及ぼすことがあ
る。
【0003】このワイヤ表面の微細な凹凸の悪影響を緩
和するために、従来は、ポリ4弗化エチレン(以下、
「PTFE」と略称する)粉をワイヤ表面に付着させる
方法が採用されていた。しかし、付着に際して、PTF
E粉を分散させる溶媒としてフッ素系の溶媒であるフロ
ン113を用いており、フロン113はオゾン層破壊の
元凶であることから、他の溶媒の開発が急務の課題とな
っていた。
【0004】この課題を解決し得る潤滑剤として、本発
明者は、先に特願平4−350450号にて、水を溶媒
とし固体潤滑剤物質であるPTFE等を液中に分散させ
た潤滑剤(以下、「水系PTFE潤滑剤」と称す)を、送
給潤滑剤又は伸線潤滑剤として用いることを提案した。
【0005】しかし、水系PTFEを送給潤滑剤として
用いた場合、ワイヤ表面に形成されたPTFE皮膜が、
大量にワイヤを溶接した時に部分的に剥離し、コンジッ
トライナーや通電チップでの詰まりを生ずることが判明
した。
【0006】このPTFE皮膜の剥離を防止すべく、P
TFEの金属表面への添着性を上げる必要があり、先の
提案では、この目的のためには、樹脂系エマルジョンバ
インダーの添加が有効であることを示した。
【0007】しかしながら、確かに種々の樹脂系バイン
ダーの添加によって、コンジットライナーや通電チップ
への詰まり現象は防止できることは確認できたが、樹脂
の添加によって溶接作業性が低下するという新たな問題
が生じた。
【0008】本発明は、かゝる事情のもとで、水系PT
FE潤滑剤の優れた送給性、伸線加工性を確保しつつ溶
接作業性に優れた溶接ワイヤ用潤滑剤を提供することを
目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題を
解決するために様々な樹脂系バインダーについて検討し
た結果、ここに本発明を完成したものである。
【0010】
【0011】すなわち、本発明は、粒子径0.5〜40
μmのポリ4弗化エチレンを、粒子径0.1〜0.4μ
mのポリ4弗化エチレンを有する水性ポリ4弗化エチレ
ンディスパージョン中に分散させ、かつ、バインダー成
分としてPVA(ポリビニルアルコール)を重量比で
0.3〜1.5%含有していることを特徴とするワイヤ
送給及び伸線用潤滑剤を要旨とするものである。
【0012】
【作用】以下に本発明を更に詳細に説明する。
【0013】前述の先の提案による水系PTFE潤滑剤
に樹脂系バインダーを添加することによって溶接作業性
が低下するが、具体的には、溶接スパッターの増加やア
ーク長の変動が生じる。この原因は、有機高分子物であ
る樹脂がアーク下でカーボン爆発するためであると考え
られる。
【0014】本発明者は、この新たに判明した問題点に
対し、樹脂系エマルジョンのバインダーの代わりに、様
々な水溶性の樹脂を検討し、その樹脂の添加によって、
溶接スパッターやアーク安定性といった溶接作業性を阻
害しない性質を有し、PTFE皮膜の剥離を防止できる
バインダーを探索した。その結果、樹脂としてPVA
(ポリビニルアルコール)を適量にて使用することにより
可能であることを見出したものである。以下にその実験
研究の結果を示す。
【0015】後述の実施例に示すような種々の水溶性の
樹脂をバインダーとして、水系PTFE溶液に添加し、
乾燥後に形成されたPTFE皮膜の性状を調査した。
【0016】単に水に固体(PTFE)を分散させた液体
が金属表面(溶接用ワイヤ表面)で乾燥すると、表面で粉
を吹いたようにPTFEが載っているだけの状態とな
る。しかし、これにバインダー成分を適度に添加する
と、乾燥後にPTFEが皮膜状に固化し、且つ滑り性を
有する皮膜が形成される。
【0017】このバインダーの効果において、バインダ
ー成分の種類に応じた添加量が非常に大切であることが
判明した。バインダーの添加量が適正量より多いと、皮
膜は強固になるが、絶縁性のPTFE皮膜が溶接時の通
電性を妨げ、溶接作業性不良になる。逆に少なすぎる
と、一時的なワイヤ送給性は良いが、長時間溶接時にP
TFE皮膜が剥離したものが、通電チップに蓄積するの
で、この場合も溶接作業性不良になる。
【0018】そこで、適正なバインダーの種類と添加量
について種々実験の結果、PVA(ポリビニルアルコー
ル)を適正な量にて添加することが有効であることを究
明したのである。
【0019】すなわち、粒子径0.5〜40μmのポリ
4弗化エチレンを、粒子径0.1〜0.4μmのポリ4
弗化エチレンを有する水性ポリ4弗化エチレンディスパ
ージョン中に分散させたものに、バインダー成分として
PVAを重量比で0.3〜1.5%含有させる。
【0020】PVAの含有量が0.3%より少ないと、
PTFE皮膜の密着性が弱く、長時間溶接時にPTFE
皮膜が剥離し、先に述べたように溶接作業性不良とな
り、また、1.5%より多いと、PTFE皮膜の密着強
度は上がるが、溶接時のスパッターが増加する状態とな
るので好ましくない。
【0021】なお、PTFE水性ディスパージョン中へ
混合するPTFEの粒子径は、0.5μm以上が必要で
ある。0.5μm未満ではワイヤ送給性、伸線性向上が
期待できない。しかし、40μmを超えると、ワイヤの
送給性、伸線性が逆に悪化するので、0.5〜40μm
の範囲とする。伸線性を考慮すると、0.5〜20μm
が更に好ましい。
【0022】ここで、PTFE水性ディスパージョン
は、市販されている乳化重合のPTFEで良く、その粒
子径は0.1〜0.4μmである。混合するPTFE粒子
径(0.5〜40μm)よりも小さいので、より大きいPT
FEを分散混合することで、潤滑性能が改善される。
【0023】また、PTFE水性ディスパージョン中へ
のPTFEの混合量は特に制限されず、塗布液に対して
5g/リットル以上が望ましい。
【0024】また、本発明の潤滑剤は、従来のフロン分
散型PTFE潤滑剤に比べ、浸漬塗布方法ではワイヤ表
面への均一塗布性がやや劣る傾向がある。このため、ワ
イヤ表面への均一塗布が要求される場合には、静電塗布
技術を採用するのが良い。
【0025】更に、塗布液に適当な界面活性剤を塗布液
に対して0.01〜10vol%添加することも有効であ
る。勿論、防腐剤や、他の分散安定剤及び防錆剤等を添
加してもよい。
【0026】本発明の潤滑剤は、ソリッドワイヤ、フラ
ックス入りワイヤ等の各種溶接用ワイヤ製品の送給用潤
滑剤として或いは伸線用潤滑剤として適用できるほか、
ステンレス鋼用に限らず軟鋼用、高張力鋼用及び低合金
鋼用などの各種の鋼種の溶接用ワイヤに適用できる。
【0027】次に本発明の実施例を示す。
【0028】
【実施例1】
【0029】本例は、ステンレス鋼フープ上に、種々の
樹脂バインダーを添加した水系PTFEを塗布し乾燥さ
せた後、形成された皮膜の密着性と滑り性を調査した例
である。
【0030】本試験では、粒子径0.5〜40μmのPT
FEを5%含む水系PTFEに、表1に示す種々の樹脂
バインダーを添加した。
【0031】評価方法は、触診による官能試験で、最も
密着性、滑り性に優れた場合を5点満点とし、相互比較
によって評点付けをした。表中に示すように、バインダ
ー無添加のものは、全く密着性がなく(評点=1)、かつ
若干の滑り性を有する。
【0032】評価結果は、表1に示すように、フェノー
ル樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、PVA樹脂の
順に、優れた皮膜性能を発揮していることがわかる。な
お、天然セルロースの添加は、そこそこの皮膜性能を示
したが、水系PTFEの乳化安定性が悪くなる傾向が見
られたので、この段階で候補から振り落した。
【0033】また、表1の最後の例は、先の提案に示し
た樹脂系エマルジョンバインダーをPVA樹脂と併用し
た例であり、良好な皮膜が形成できることを示してい
る。なお、樹脂系エマルジョンバインダーとは、水酸
基、カルボキシル基、エポキシ基、アミン基、ニリトル
基、シラノール基等の官能基をフッソ系樹脂に共重合さ
せたものを指し、PVAと併用する場合には樹脂系エマ
ルジョンバインダーを重量比で0.1〜10%添加する
のが好ましい。
【0034】
【表1】
【0035】
【実施例2】
【0036】本例は、実施例1(表1)で選ばれた種々の
バインダーを表2に示す要領で水系PTFEに添加した
潤滑剤を実際の溶接ワイヤの送給潤滑剤として適用して
溶接作業性を調査した例である。
【0037】溶接ワイヤとしては、表3に示す組成のス
テンレス鋼フープ及び表4に示す組成のフラックスを用
いて製作したフラックス入りワイヤを用い、表5に示す
溶接条件で溶接した。溶接作業性の評価方法は、即乾性
のフロン113を溶媒に使用してPTFE皮膜を形成さ
せた従来工程品と比較して、5段階で評点を付けた。表
6に、その評価基準をそれぞれの項目に従って表わす。
【0038】評価結果を表2に併記するとおり、メラミ
ン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂のいずれも
が、スパッターが多く、アークの安定性を欠く結果を示
した。それに対し、PVA樹脂は、スパッターの発生も
従来品と変わらず、またアークの安定性も良好であっ
た。
【0039】
【表2】
【0040】
【表3】
【0041】
【表4】
【0042】
【表5】
【0043】
【表6】
【0044】
【実施例3】
【0045】本例は、PVAの種類と溶接作業性の関係
を調査した例である。
【0046】一口にPVAといっても、鹸化度と粘度の
異なるものが種々市販されており、実施例1と実施例2
の調査では、鹸化度=86〜89%、粘度=4〜6cps
のPVAを用いた結果であった。そこで、いかなる種類
のPVAを用いても、溶接作業性に影響なく、PTFE
皮膜の密着強度を確保できるか否かを確認した。
【0047】表7に示す種々の鹸化度及び粘度のPVA
をバインダーとして用い、他の条件は実施例2と同様の
条件にて、溶接作業性を調べた。その結果は、表7に示
すように、溶接作業性はPVAの種類に全く関係ないこ
とが確かめられた。もっとも、PVAの種類によっては
皮膜密着性に若干の差が見られ、鹸化度の高いほど、ま
た粘度の高いほど皮膜密着性が良いようであることが明
らかになった。
【0048】
【表7】
【0049】
【実施例4】
【0050】本例は、樹脂バインダーの種類と伸線性の
関係について調査した例である。
【0051】使用した潤滑剤及び溶接用ワイヤは表2に
使用したものと同じであり、潤滑剤に添加したバインダ
ーを表8に示す。それぞれの樹脂バインダーを添加した
潤滑剤で伸線したワイヤについて伸線業性を評価した。
伸線性の評価基準を表9に示す。評価結果は、表8に示
すように、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド
樹脂のいずれもが伸線性に劣るのに対し、PVA樹脂は
優れた伸線性が得られた。また、伸線したワイヤを用い
てPVA樹脂の種類と溶接作業性、皮膜性状について調
査したところ、実施例3(表7)と同様の結果が得られ
た。
【0052】
【表8】
【0053】
【表9】
【0054】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
フロン系溶媒を用いないで、優れた送給性、伸線加工性
並びに溶接作業性を有する溶接ワイヤ送給及び伸線用潤
滑剤を提供することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C10M 107:24) C10N 20:06 40:24 40:34 (56)参考文献 特開 昭54−29866(JP,A) 特開 昭60−42494(JP,A) 特開 昭57−200463(JP,A) 特公 昭55−1314(JP,B2)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 粒子径0.5〜40μmのポリ4弗化エ
    チレンを、粒子径0.1〜0.4μmのポリ4弗化エチ
    レンを有する水性ポリ4弗化エチレンディスパージョン
    中に分散させ、かつ、バインダー成分としてPVA(ポ
    リビニルアルコール)を重量比で0.3〜1.5%含有
    していることを特徴とするワイヤ送給及び伸線用潤滑
    剤。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のワイヤ送給用潤滑剤が
    ワイヤ表面に塗布されていることを特徴とする溶接ワイ
    ヤ。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載のワイヤ伸線用潤滑剤を
    用いて伸線したものであることを特徴とする溶接ワイ
    ヤ。
JP5121890A 1993-04-26 1993-04-26 溶接ワイヤ用水系潤滑液及び溶接ワイヤ Expired - Lifetime JP2723779B2 (ja)

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