JP2743237B2 - プレス油省略可能非脱膜型潤滑めっき鋼板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプレス加工後、潤滑被膜
を除去することなく使用す家電、建材、自動車等の部品
に利用する表面処理鋼板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の部品はプレス油を塗布しプレス成
形後油を除去して製造する工程であった。しかし、脱脂
溶剤の使用規制や、コスト低減を目的としたプレス油省
略できる潤滑性能、プレス後の被膜が優れた表面特性
（外観、耐食性、塗料密着性等）を有する表面処理鋼板
のニーズが強くなっている。本発明はこのニーズに答え
ることのできる画期的な潤滑めっき鋼板を提供するもの
である。本発明に関係する公開技術としては特開平３−
１６７２６号公報「成形性の優れた潤滑樹脂処理鋼板」
がある。この鋼板は亜鉛系あるいはアルミニウム系の合
金めっき鋼板の表面にＣｒ付着量２００ｍｇ／ｍ² 以下
のクロメート被膜、その上に０．３〜３．０ｇ／ｍ² の
樹脂被膜を有するもので樹脂被膜は水酸基および／また
はカルボキシル基を有する樹脂１００重量部、シリカ１
０〜８０重量部、平均粒径１〜７μｍのポリオレフィン
ワックス２０重量部以下であると述べられている。この
潤滑鋼板は幅広い樹脂の種類の適用が可能であると記載
されている。

【０００３】しかし、実際の高速連続クランクプレス加
工性や、加工後の被膜劣化が少ない観点では満足するも
のではなく不十分であり、樹脂，シリカおよび潤滑剤で
構成される被膜を最適化することによってはじめて安定
操業可能な潤滑鋼板が得られる。特に非脱膜型の潤滑鋼
板では加工後の外観と性能が重要であり、潤滑被膜の膜
厚の均一性や延び、圧縮、摺動摩耗性を考慮しなければ
ならない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、クランクプ
レスによる高速の深絞り加工、張り出し加工、フランジ
成形および曲げ加工性に優れた潤滑性能を有し且つ、加
工による被膜の劣化が少なく汎用性の特性に優れたプレ
ス油省略可能非脱膜型潤滑めっき鋼板の提供を目的とす
るものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は従来技術の課題
を有利に解決するものであって （１）めっき鋼板の表面に第１層としてＣｒ付着量５〜
１００ｍｇ／ｍ² のクロメート被膜もしくは付着量０．
２〜２．０ｇ／ｍ² のりん酸塩被膜の化成被膜、第２層
としてビスフェノール型骨格、エステル骨格およびカル
ボキシル基を有する水性のエーテル・エステル型ウレタ
ン樹脂（ａ）とエポキシ樹脂（ｂ）の総和（ａ＋ｂ）が
全固形分に対して５０〜８５重量％、ポリオレフィンワ
ックス（ｃ）が３〜３０重量％、粒径３〜３０ｎｍのシ
リカ（ｄ）が１０〜４０重量％、を主成分とする水性潤
滑塗料を塗布・焼き付けて得られる膜厚０．２〜５μｍ
の被膜を設けたことを特徴とするプレス油省略可能非脱
膜型潤滑めっき鋼板。

【０００６】（２）エーテル・エステル型ウレタン樹脂
（ａ）のポリエステル骨格に対するポリエーテル骨格の
重量比率が１０：９０〜７０：３０であり、かつ前記ウ
レタン樹脂の酸価が１０〜５０であることを特徴とする
請求項第１記載のプレス油省略可能非脱膜型潤滑めっき
鋼板および、 （３）エポキシ樹脂（ｂ）がグリコール骨格またはビス
フェノール骨格ビスフェノール型骨格を有するタイプで
あって、（ａ）のカルボキシル基の２０〜１００重量％
と反応する比率で（ｂ）が配合されることを特徴とする
請求項第１記載のプレス油省略可能非脱膜型潤滑めっき
鋼板である。

【０００７】（４）ポリオレフィンワックス（ｃ）の融
点が７０〜１６０℃、粒径０．１〜７０μｍであること
を特徴とする請求項第１記載のプレス油省略可能非脱膜
型潤滑めっき鋼板。 （５）ポリオレフィンワックス（ｃ）のケン化価が３０
以下または０であり、且つ分岐を有する構造であること
を特徴とする請求項第１記載のプレス油省略非脱膜型潤
滑めっき鋼板。

【０００８】

【作用および実施例】本発明のプレス油省略可能非脱膜
型潤滑めっき鋼板は図１に示す被膜の構造である。すな
わち、薄鋼板１の上にめっき被膜２、クロメートもしく
はりん酸塩被膜の化成被膜３、潤滑被膜４からなる被膜
構造である。各被膜は用途に応じて両面もしくは片面も
しくは表裏の膜厚、被膜組成の異なる構成をとることが
可能である。また、例えば潤滑被膜は樹脂＋シリカ＋ポ
リオレフィンワックス０．２〜５．０μｍ、化成被膜は
Ｃｒ５〜１００ｍｇ／ｍ² もしくはりん酸塩０．２〜
２．０ｇ／ｍ² 、めっきはＺｎ，Ｚｎ合金、Ａｌ，Ａｌ
合金のめっき、めっき量１〜２００ｇ／ｍ² から成る。
本発明は基本的にはすべての薄鋼板即ちアルミキルド鋼
板、極低炭素鋼板、高張力鋼板に適用できる。本発明を
適用した代表的な鋼の組成を表１に示す。

【０００９】

【表１】

【００１０】めっき種は電気めっき、溶融めっき、気相
めっきで得られる亜鉛、亜鉛合金めっき、および複層め
っき鋼板、アルミニウム、アルミニウム合金めっきおよ
び複層めっき鋼板である。めっき量は特に限定する必要
はなく通常使用されているめっき鋼板を用いることがで
きる。化成被膜としてはクロメート被膜もしくはりん酸
塩被膜を用いる。化成被膜はめっき面と潤滑被膜の間に
位置し加工時の密着性、耐食性等を与える。クロメート
は３価クロム水和酸化物を主成分とする後水洗型の電解
還元クロメート、３価クロムと６価クロム水和酸化物を
主成分とする後水洗型のエッチングクロメート液を塗布
し乾燥する無水洗型の塗布クロメート被膜を採用でき
る。付着量はＣｒ換算で５〜１００ｍｇ／ｍ² である。
５ｍｇ／ｍ² 未満では耐食性が得られないので好ましく
ない。１００ｍｇ／ｍ² 超ではクロメート自身の凝集破
壊が生じ易く密着性が得られない。クロメート被膜は３
価クロム／６価クロム比率の高い水系潤滑塗料に溶解し
にくいものが望ましい。

【００１１】りん酸塩被膜は亜鉛、鉄、ニッケル、マン
ガン、カルシウム等のリン酸塩で構成されるものであ
る。付着量は、０．２〜２．０ｇ／ｍ² の範囲が耐食性
および密着性の理由で望ましい。０．２ｇ／ｍ² 未満で
は耐食性が得られない。２．０ｇ／ｍ² 超ではりん酸塩
被膜の凝集破壊により、厳しい加工で密着性が得られな
い。

【００１２】本発明の潤滑被膜について以下説明する。
本発明の第一の特徴は、ベース樹脂として適切な種類の
樹脂を一定重量比で配合させることにある。樹脂として
は、密着性、伸び、せん断強度、耐食性、耐摩耗性、耐
薬品性のバランスの取れた成分にする必要がある。これ
らの性能を満足するためには、本発明の樹脂の組合せ使
用が好ましいのである。本発明者らは、既にウレタン樹
脂とエポキシ樹脂を配合しかつ特定のポリオレフィンワ
ックスを配合することにより強度の加工性と耐食性を得
ることを達成していたが、さらに鋭意研究の結果、ウレ
タン樹脂の構造を特定することにより、特に優れた性能
を発揮することを見いだした。

【００１３】高加工性と高耐食性を達成するためには、
塗膜が均一でありかつ密着性が優れていることが前提で
あり、かつ強度と伸びのバランスが取れていることが重
要である。分子量の大きいウレタン樹脂と、エポキシ樹
脂とを併用することで、低分子量同士の樹脂の架橋によ
ってできた膜より基本的な物性を制御しやすく、かつ塗
膜量で０．３〜６ｇ／ｍ² の薄膜でも、均一物性が得ら
れ易いことを見いだした。尚、低分子量のウレタン樹脂
とは、各種イソシアネート系の架橋剤を含む種類の物で
ある。樹脂として、分子量３０００以上の耐摩耗性に優
れたウレタン樹脂と密着性または膜強度の向上に優れた
エポキシ樹脂を配合した樹脂系の組合せが特に高加工性
と耐食性等の諸特性を発揮するのに適したベース樹脂で
ある。

【００１４】本発明のウレタン樹脂は、分子量が３００
０以上でビスフェノール型骨格とエステル骨格を有しか
つカルボキシル基を有する水分散性のエーテル・エステ
ル型ウレタン樹脂（ａ）で、エポキシ樹脂（ｂ）は、グ
リコール骨格またはビスフェノール骨格を有するタイプ
であって、（ａ）のカルボキシル基の２０〜１００％を
反応させる比率で配合されたものである。本発明の高分
子ウレタン樹脂を使用することで薄膜での均一な成膜性
が得られ本発明の目的は達成されるが、より好ましくは
塗膜の伸びが１００％以上でかつ抗張力が１００ｋｇ／
ｃｍ² 以上になる樹脂を適用すれば、最高の高加工性が
得られる。

【００１５】一般的にウレタン樹脂の物性の制御は、ハ
ードセグメントとソフトセグメントのバランスおよび架
橋密度によって行われているため、構成される骨格およ
びイソシアネートの種類によって、広範な特性が制御で
きる。本発明に使用されるウレタン樹脂の伸びと抗張力
の調整は、可とう性を示すエステル骨格と強靱性を示す
エーテル骨格およびウレタン結合部の含有量で制御さ
れ、後者の含有量が増えれば、伸びは小さいが抗張力の
高い強靱な特性が得られる。特に優れた潤滑特性を発揮
させるためには、本発明の樹脂物性と同程度の数値を有
するポリエステル骨格単独のウレタン樹脂より、ポリエ
ステル骨格とエーテル成分がビスフェノール骨格を有す
るものが特に優れた性能を示す。同程度の樹脂物性でビ
スフェノール骨格を有するものが潤滑特性に優れること
は、樹脂の伸び及び強度だけでなく素地との密着性が潤
滑性の大きな要因であることから容易に推察される。ポ
リエーテル骨格とポリエステル骨格の重量比率が、１
０：９０〜７０：３０の範囲が好ましい。ポリエーテル
の比率が上記範囲より多い場合、強靱である伸びの小さ
いため高度の成形加工性に劣る。

【００１６】エーテル及びエステルのポリオールをイソ
シアネートで分子量３０００以上に高分子化させたウレ
タン樹脂系は、加熱により自己成膜するが、塗膜性能と
してさらに加工性、耐薬品性および耐食性を向上させる
方法として、反応性の官能基（水酸基，エポキシ基な
ど）を有するエポキシ樹脂を配合して加熱架橋させて機
能性を向上させる方法がある。この方法が、ウレタン樹
脂のエポキシ変性を行った変性物単独の成膜方法より加
工性、耐食性、耐薬品性の大幅な向上が図れることを新
たに見いだした。この架橋反応は組み合わされた樹脂系
だけでも進行するが、必要によって硬化剤と呼ばれるイ
ソシアネート化合物またはアミノ化合物などを配合して
も構わない。

【００１７】本発明に使用するウレタン樹脂骨格のポリ
エーテルポリオールとしては、エチレングリコール、プ
ロピレングリコール、ビスフェノールＡなどの低分子グ
リコール類にエチレンオキサイドやプロピレンオキサイ
ドなどを付加したポリオール、ポリオキシテトラメチレ
ングリコールなどが挙げられるが、特にビスフェノール
Ａ骨格を有するポリエーテルポリオールが好適である。
ポリエステルポリオールとしては、低分子グリコール類
と２塩基酸との脱水縮合反応によって得られるポリエス
テル類およびε−カプロラクタムなどのラクタム類を低
分子グリコールの存在下で開環重合したラクタムポリオ
ール類が挙げられる。

【００１８】ウレタン樹脂のエステル骨格とエーテル骨
格を結合させるイソシアネート基としては、トリレジイ
ソシアネート、ジフェニルメタジイソシアネート、キシ
リレンジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネート
の単量体、２量体、３量体、および、それらとポリエー
テルポリオールやポリエステルポリオールなどとの反応
物、およびそれらの水素添加誘導体である脂環族イソシ
アネート、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレ
ンジイソシアネートなどの脂環族、および脂肪族イソシ
アネートの単量体、２量体、３量体とポリエーテルポリ
オールやポリエステルポリオールなどとの反応物、およ
びそれらの混合物も使用できる。配合量は、使用するポ
リエステルポリオール、ポリエーテルポリオールおよび
後述するカルボキシル基導入成分の分子量と比率による
が、ＮＣＯ換算でウレタン樹脂の５〜２０重量％が、樹
脂物性として最適の加工特性を得られる。

【００１９】カルボキシル基は、自己乳化するための官
能基であると共に金属表面との密着性に大きな寄与を発
揮する。カルボキシル基の導入成分としては、２個以上
のヒドロキシル基、またはアミノ基と１個以上のカルボ
キシル基を含む化合物であり、２，２−ジメチロールプ
ロピオン酢酸、２，２−ジメチロールプロピオン酸、
２，２−ジメチロール酪酸、２，２−ジメチロールペン
タン酸などのジヒドロキシカルボン酸やリジン、アルギ
ニンなどのジアミノカルボン酸類が挙げられる。これら
から選ばれるカルボキシル基化合物は、前記ポリエステ
ルポリオールおよびポリエーテルポリオールとの組合せ
でイソシアネート化合物で高分子化される。この方法に
より、本発明で使用する分子量が３０００以上のカルボ
キシル基を有するエーテル・エステル型ウレタン樹脂が
できる。

【００２０】前記のウレタン樹脂を水に分散する方法と
しては、カルボキシル基をアンモニア、トリメチルアミ
ン等のアルカリで中和して自己乳化する方法、または乳
化剤を用いてエマルジョン分散する方法が挙げられる。
作業環境対策としては、水系化以前のウレタン製造工程
中に含有する溶剤を回収して、最終的に無溶剤タイプの
水分散体を得ることが最も好ましい。カルボキシル基の
量は、ウレタン固形分当りの酸価で１０〜５０であるこ
とが適切である。１０未満の場合、密着性が不十分で加
工性及び耐食性が劣る。５０を超える場合、耐水性、耐
アルカリ性が劣るため耐食性が低下する。

【００２１】反応性の官能基（水酸基，エポキシ基な
ど）を有するエポキシ樹脂の配合量としては、好ましく
はウレタン樹脂のカルボキシル基の２０〜１００％が反
応する比率で配合するのが適切である。２０％未満では
配合効果が乏しく、１００％を超える量ではエポキシ樹
脂が可塑剤的役割となるため高度の加工性が低下する。
尚、エポキシ樹脂は、耐薬品性、耐食性向上効果が大き
い。エポキシ樹脂にビスフェノールＡ型骨格を有する構
造物を用いると、密着性及び耐食性向上効果が特に大き
い。環境対策として無溶剤タイプ及び塗膜性能低下を防
ぐため無乳化剤タイプが必要であるときは、グリコール
骨格で親水性を付与することにより水溶性エポキシ樹脂
を得ることができる。

【００２２】ウレタン樹脂の酸価に応じてエポキシ樹脂
の配合量を決定する必要があり、その計算方法は、次の
通りである。ウレタン樹脂のカルボキシル基とエポキシ
樹脂のエポキシ基が当量で反応するとして、所定の酸価
（ＡＶ）を有するウレタン樹脂に対し、１００％の反応
をするためのエポキシ樹脂の必要量を求めた式が式１で
ある。 （式１） エポキシ固形分重量（ｇ）＝ウレタン樹脂のＡＶ値×
（１／５６）／１０００×エポキシ当量×ウレタン樹脂
配合重量（ｇ）

【００２３】本発明で配合されるエポキシ基はカルボキ
シル基と架橋するため、密着性に寄与するカルボキシル
基は反応相当分なくなるが、エポキシ基の開環によりＯ
Ｈ基が生ずるため密着性は確保される。また、エポキシ
樹脂の配合により、耐食性も大きく向上する。分子量が
３０００未満のウレタン樹脂と上記エポキシ樹脂の組合
せでは、安定して高加工性が達成されない。また、分子
量３０００以上のウレタン樹脂単独の成膜では、高度の
加工性及び耐食性が得られない。

【００２４】本発明の水系潤滑塗料組成物のウレタン樹
脂（ａ）とエポキシ樹脂（ｂ）の合計重量は、全固形分
に対する固形分比で５０〜８５％が適切である。５０％
未満の場合および８５％を超える場合、耐食性と加工性
が不十分である。しかし、これらの樹脂系被膜のみでは
目的の加工性を達成することはできないため、潤滑添加
物の併用が必要となる。

【００２５】潤滑添加物としては、公知のフッ素系，炭
化水素系，脂肪酸アミド系，エステル系，アルコール
系，金属石鹸系および無機系等の滑剤が挙げられる。加
工性向上のための潤滑添加物の選択基準としては、添加
した滑剤が成膜した樹脂膜に分散して存在するよりも樹
脂膜表面に存在するような物質を選択するのが、成型加
工物の表面と金型の摩擦を低減させ潤滑効果を最大限発
揮させる点から必要である。即ち、滑剤が成膜した樹脂
膜に分散して存在する場合、表面摩擦係数が高く樹脂膜
が破壊されやすく粉状物質が剥離堆積してパウダリング
現象と言われる外観不良および加工性低下を生じる。樹
脂膜表面に存在するような物質としては、樹脂に相溶せ
ずかつ表面エネルギーの小さいものが選ばれる。

【００２６】本発明者らが検討した結果、ポリオレフィ
ンワックスを使用すると、加工性が大きく向上し加工後
の耐食性及び耐薬品性等の性能も良好にすることが判っ
た。このワックスとしては、パラフィン、マイクロクリ
スタリンまたはポリエチレン等の炭化水素系のワックス
が上げられる。加工時には、素材の変形熱と摩擦熱によ
って被膜温度が上昇するため、ワックスの融点は７０〜
１６０℃が適切であり、７０℃未満では加工時に軟化溶
融して固体潤滑添加物としての優れた特性が発揮されな
い。また、１６０℃を超える融点のものは、硬い粒子が
表面に存在することとなり摩擦特性を低下させるので高
度の成形加工性は得られない。

【００２７】好ましくは、ポリオレフィンワックスのケ
ン化価としては、３０以下または０であり、かつ分岐構
造を有するものを使用することが好ましい。ケン化価が
３０を超えるものは、極性が大きく樹脂に相溶しやすい
ため、成膜時に樹脂表面に存在しにくくなるため、高度
な加工性能レベルが必要な場合には適切とは言えない。
特に好ましいのは、樹脂との相溶性のより小さいエステ
ル結合を持たないケン化価が０のワックスである。

【００２８】これらのワックスの粒径は、０．１〜７．
０μｍが適切である。７．０μｍを超えるものは、固体
化したワックスの分布が不均一となるため好ましくな
い。又、０．１μｍ未満の場合は、加工性が不十分であ
る。潤滑添加物の量は、潤滑性塗料の全固形分重量に対
して固形分比で３〜３０％を添加する。３％未満の場
合、加工性向上効果が小さく、３０％を超える量では、
加工性および耐食性が低下する。

【００２９】その他の添加物として、耐食性の向上のた
めＳｉＯ₂ を全固形分に対して１０〜４０％を添加す
る。ＳｉＯ₂ の添加により、耐食性の大幅な向上及び加
工性の向上効果がある。１０％未満の場合耐食性及び加
工性の向上効果が小さく、４０％を超える量では樹脂の
バインダー効果が小さくなり耐食性が低下すると共に樹
脂の伸びと強度が低下するため加工性が低下する。Ｓｉ
Ｏ₂ の粒径については、３〜３０μｍが適切である。３
０μｍを超える場合及び３μｍ未満の場合、より高度の
加工性及び耐食性が得られない。シリカの種類として
は、液相コロイダルシリカおよび気相シリカがあるが、
本発明では特に限定するものではない。また、溶接性の
向上のために導電性物または意匠性向上のため着色顔料
物を添加することもある。また、沈降防止剤、レベリン
グ剤、増粘剤など各種添加剤を添加し得る。

【００３０】本発明は水系の塗料であるため、被塗面に
所定量塗布を行う場合、溶剤系に比較して表面張力が高
いため表面濡れ性が劣り、均一な塗布性が得られない場
合がある。高度の加工性及び耐食性等の性能を確保する
ためには、被塗表面に均一な塗布が行われることが不可
欠である。このため、濡れ剤または増粘剤を配合添加す
ることが公知である。濡れ剤としては、表面張力を低下
させるフッ素系，シリコン系等の公知の表面張力を低下
させる界面活性剤が挙げられる。本発明では、これらの
化合物の中で付加エチレンオキサイドのモル数が０〜２
０のアセチレングリコール・アルコール型界面活性剤
（ｅ）を、水系潤滑塗料組成物に対し０．０５〜０．５
％含有する事が特に好ましいことを見いだした。０．０
５％未満では、添加効果が小さく、０．５％を超える量
では、濡れ性向上効果が飽和する。尚、アセチレングリ
コール・アルコール型界面活性剤は、濡れ速度が大きく
かつ消泡効果を同時に有する事が特徴である。一方、フ
ッ素系及びシリコン系の界面活性剤は、表面張力低下能
力は優れているが、濡れ速度は小さく、消泡性に劣りか
つ上塗り塗装密着性も劣るため適切でない。

【００３１】又、増粘剤は、被塗面のはじき箇所に対し
て濡れ剤だけでは十分な表面被覆性が確保できない場合
またはロールコーターに代表される塗布方法で塗膜厚が
確保されない場合の対策として添加することがある。本
発明の塗料は、通常、高速で被塗物に塗装されるため、
セルロース系に代表されるチクソタイプの増粘剤では、
高速ずり応力を受ける塗工条件では効果が小さい。こり
様な塗工条件では、ニュートニアタイプの増粘剤が適切
であることは公知である。本発明に使用する増粘剤とし
ては、分子量が１０００〜２００００のエーテル・ウレ
タン骨格を有する増粘剤が特に好ましい。

【００３２】この増粘剤は、本発明塗料のベース樹脂で
あるウレタン樹脂骨格と相溶性があるため会合性のニュ
ートニア増粘挙動を示し、少量の添加量で有効な効果を
示す。通常、塗料に添加剤を配合する場合、本来の性能
を低下させることが多いが、この増粘剤は加水分解が起
こりにくい骨格のため塗膜中に残存した場合の影響が非
常に小さいことが特徴である。添加量は、水系潤滑性塗
料組成物の樹脂固形分に対し０．０１〜０．２％であ
り、通常、塗工条件により決定される。０．０１％未満
では増粘効果が小さく、０．２％を超える量では粘度が
大きくなりすぎるため、塗工性に支障が生じること及び
高度の加工性と優れた耐食性が低下するため好ましくな
い。

【００３３】図２はめっき量２０ｇ／ｍ² の電気亜鉛め
っき鋼板にＣｒ付着量５０ｍｇ／ｍ ² のエッチングクロ
メート被膜を施し表２に示した潤滑剤と表３に示した樹
脂とシリカ組成の潤滑塗料を塗布し焼き付け炉で到達板
温１３０℃に焼き付けて膜厚２．５〜３．０μｍの潤滑
被膜を被覆した本発明の潤滑鋼板のプレス評価結果であ
る。潤滑剤の種類を横軸にとりプレス性の評価を縦軸に
示したものである。プレス性の評価は６０ｍｍ深さの角
筒高速クランクプレスを行ったのちコーナー側面部を接
着テープで剥離して白紙に貼り色差計にて明度を測定し
た正常な接着テープを貼った標準紙との明度差を求め
た。評点６はプレス割れ、評点５は明度差１０以上、評
点１は明度差１以下、評点４から２は段階的の良くなる
基準で評価した。また、クリアランス５％で９０度のＬ
曲げプレスを行い、発生するプレスかすを観察して評点
づけし、フランジ曲げ加工の評価を行い黒の棒グラフで
示した。評点◎は板側およびポンチにまったくプレスか
すが認められない良好な評点であり、評点×ポンチおよ
び板にプレスかすが線状に残存したもので良くないも
の、評点○はポンチに数点プレスが残存したもので良好
なもの、評点△は板側に細い線状に残存したものでやや
問題のあるものである。

【００３４】潤滑被膜ＵＦ−Ｌは潤滑剤として粒径０．
０４μｍ、密度が２．２のテフロン（ＰＴＦＥ）を用い
た例である。この潤滑被膜ＵＦ−Ｌは角筒クランクプレ
スでは評点５，５、Ｌ曲げ評点は×であった。潤滑被膜
ＵＥ−１は潤滑剤として粒径５．０μｍ、密度が０．９
７のポリエチレンワックスを用いた本発明の例である。
この潤滑被膜ＵＥ−Ｌは角筒クランクプレスでは評点
２．０、Ｌ曲げ評点は○であった。潤滑被膜ＵＥ−２は
潤滑剤として粒径１．０μｍ、密度が０．９２のポリエ
チレンワックスを用いた本発明の例である。この潤滑被
膜ＵＥ−２は角筒クランクプレスでは評点１．５、Ｌ曲
げ評点は◎であった。

【００３５】潤滑被膜ＵＥ−３は潤滑剤として粒径０．
６μｍ、密度が０．９２のポリエチレンワックスを用い
た本発明の例である。この潤滑被膜ＵＥ−３は角筒クラ
ンクプレスでは評点１．０、Ｌ曲げ評点は◎であった。
ＵＦ−Ｌのプレス性が良くない理由は本発明のポリオレ
フィンワックスが被膜表面に濃化して摩擦係数を低下さ
せるのに比べＰＴＦＥは濃化しにくく分子構造的に層状
にすべり、剥離してプレスかすとして堆積しやすいため
と推定できる。Ｌ曲げＵＥ−１とＵＥ−３のプレス性の
違いは潤滑剤の密度、大きさが異なるため、被膜表面の
ワックスの濃化量の違いと推定できる。

【００３６】本発明の被膜中の潤滑剤の最適値について
図３を用いて説明する。試料はＣｒ付着量３６ｍｇ／ｍ
² の電解クロメート処理しためっき量２０ｇ／ｍ² の１
２％ニッケル亜鉛合金めっき鋼板に膜厚２．５〜３．０
μｍの潤滑被膜を被覆したプレス結果である。被膜中の
潤滑剤の濃度（％）を横軸にとり動摩擦係数および静摩
擦係数を縦軸に示したものである。動摩擦係数は直径１
０ｍｍの半鋼球に１００ｇの加重をかけ毎分１０ｍｍで
移動させるロードセルにて水平方向の力を測定し、加重
で除して摩擦係数とした。また、静摩擦係数は１００ｇ
の分銅を潤滑鋼板の表面におき毎秒１０度の角度板を傾
斜させ分銅が滑り始める角度から、摩擦係数を計算した
ものである。−○−で示したのはポリエチレンワックス
を潤滑剤として用いた本発明の静摩擦係数を示した。約
２％で低下し始め約１３％で０．１２と滑りやすい表面
になる。−□−は潤滑剤としてＰＴＦＥを用いた結果で
あり、１７％の添加でも０．１５とポリエチレンワック
スに比べ高い静摩擦係数を示した。−●−で示したのは
ポリエチレンワックスを潤滑剤として用いた本発明の動
摩擦係数を示した。１％で０．１２に低下し３％で０．
０６、そして５％添加で０．０５と低値に安定する。−
◇−はＰＴＦＥを潤滑剤として用いた例で１７％の含有
率で０．１２の動摩擦係数を示した。

【００３７】図４に本発明の膜厚約２ｍｍの潤滑被膜の
フィルムを作成し、引張試験を行って潤滑被膜の延びと
抗張力を測定した結果を示した。被膜中のシリカ含有率
が１０％では延び４５０％抗張力５０ｋｇ／ｃｍ² 、シ
リカ含有率３８％では延びが２４０％抗張力が２５０ｋ
ｇ／ｃｍ² と良好であった。シリカ含有率５０％では延
び１００％と劣化し、抗張力も被膜破断により１７０ｋ
ｇ／ｃｍ² と低下し、被膜物性が低下した。

【００３８】以上の理由により潤滑剤としてポリオレフ
ィンワックスを用いた方が角筒クランクプレス、Ｌ曲げ
評点が改善され、被膜中のポリオレフィンワックス濃度
は３〜３０％に特定した方が摩擦係数が低く優れた潤滑
性が得られる。被膜中のシリカ含有率は１０〜４０％に
特定した方が延びと抗張力バランスに優れた被膜が得ら
れる。

【００３９】本発明の潤滑被膜の膜厚範囲は０．２〜
５．０である。最適な膜厚はプレスの形態によって異な
り、限定するのが難しいが、深絞りには厚膜が、Ｌ曲げ
には薄膜が有利である。０．２μｍ未満では潤滑性能が
不安定である。５．０μｍ長ではコイルのブロッキング
やプレスかすが多量に発生し好ましくない。図５に図４
のクロメート処理めっき鋼板に潤滑被膜を被覆した本発
明の潤滑被膜の動摩擦係数と膜厚および角筒クランクプ
レス評価を示した。動摩擦係数および角筒クランクプレ
ス条件は前述した方法で行なった。角筒クランクプレス
の評点はダイスと試料の金属接触によるかじりの発生の
ないものを［○］，僅かにかじりが認められ許容される
限界レベルのものを「△」、かじりの激しいもの「×」
で図中に示した。角筒クランクプレスにおいては膜厚が
２．０μｍ以上で動摩擦係数０．１３以下で良好な結果
「△〜○」を得た。また、動摩擦係数０．１５以上、膜
厚が１．５μｍ以下では評点×で良好なプレス外観が得
られなかった。

【００４０】図５と同様の潤滑めっき鋼板をＬ曲げプレ
スについて評価した結果を図６に示した。プレスかすの
発生がないものを［○］，プレスポンチに僅か点状にプ
レスかすが認められる許容される限界レベルのものを
「△」、板側かすが発生したものもしくはポンチに線状
にプレスかすが発生したものを「×」で示した。プレス
かすは動摩擦係数０．１５以上、膜厚が３．０μｍ以上
で発生し不良「×」となる。動摩擦係数０．１３以下、
膜厚が２．７５μｍ以下で良好な結果「評点△〜○」が
得られた。これらの結果から、最も望ましい膜厚範囲は
角筒クランクプレスで２．５μｍ以上、Ｌ曲げプレスで
２．０μｍ以下である。

【００４１】溶融亜鉛めっき鋼板に適用した例を以下示
す。Ｃｒ付着量１５ｍｇ／ｍ² の塗布クロメート処理し
た溶融亜鉛めっき鋼板に分子量５０００のエーテルエス
テルウレタン樹脂（ビスフェノールＡエーテル：酸価１
８、エーテル／エステル比３０／７０、イソシアネート
含有率８）とプロピレングリコールエポキシ樹脂（エポ
キシ当量２２０）に平均粒径８ｎｍのシリカゾルを２１
％，粒径０．６μｍのポリエチレンワックス（比重０．
９３、軟化点１２０℃）１３％を配合した潤滑塗料を塗
布し板温１３０℃に焼き付けて膜厚が１μｍと３μｍの
潤滑鋼板を作成した。得られた膜厚が１μｍの潤滑鋼板
はＬ曲げプレスでプレスかすがなく、膜厚が３μｍの潤
滑鋼板は角筒プレスでかじりを発生しない良好なプレス
性が得られた。

【００４２】

【表２】

【００４３】

【表３】

【００４４】

【発明の効果】本発明によってクランクプレスによる高
速の深絞り加工，張り出し加工、フランジ成形および曲
げ加工性に優れた潤滑性能を有し且つ、加工による被膜
の劣化が少なく汎用性の特性に優れたプレス油省略可能
非脱膜型潤滑めっき鋼板を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプレス油省略可能非脱膜型潤滑めっき
鋼板の被膜の構造を示す図、

【図２】潤滑剤の種類とプレス特性を示す図、

【図３】潤滑剤濃度と摩擦係数を示す図、

【図４】被膜物性とシリカの関係を示す図、

【図５】角筒クランクプレスと動摩擦係数、膜厚との関
係を示す図、

【図６】Ｌ曲げプレスと動摩擦係数、膜厚との関係を示
す図である。

【符号の説明】 １ 薄鋼板 ２ めっき被膜 ３ 化成被膜 ４ 潤滑被膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０９Ｄ 163/00 ＰＫＫ Ｃ０９Ｄ 163/00 ＰＫＫ 175/06 ＰＨＰ 175/06 ＰＨＰ (72)発明者 柴田 和三 千葉県君津市君津１番地 新日本製鐵株 式会社 君津製鐵所内 (56)参考文献 特開 平４−236786（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 めっき鋼板の表面に第１層としてＣｒ付
   着量５〜１００ｍｇ／ｍ² のクロメート被膜もしくは付
   着量０．２〜２．０ｇ／ｍ² のりん酸塩被膜の化成被
   膜、第２層としてビスフェノール型骨格、エステル骨格
   およびカルボキシル基を有するエーテル・エステル型ウ
   レタン樹脂（ａ）とエポキシ樹脂（ｂ）の総和（ａ＋
   ｂ）が全固形分に対して５０〜８５重量％、ポリオレフ
   ィンワックス（ｃ）を３〜３０重量％、粒径３〜３０ｎ
   ｍのシリカ（ｄ）を１０〜４０重量％含有する水性潤滑
   塗料を塗布・焼き付けて得られる膜厚０．２〜５μｍの
   被膜を設けたことを特徴とするプレス油省略可能非脱膜
   型潤滑めっき鋼板。
2. 【請求項２】 エーテル・エステル型ウレタン樹脂
   （ａ）のポリエステル骨格に対するポリエーテル骨格の
   重量比率が１０：９０〜７０：３０であり、かつ前記ウ
   レタン樹脂の酸価が１０〜５０であることを特徴とする
   請求項第１記載のプレス油省略可能非脱膜型潤滑めっき
   鋼板。
3. 【請求項３】 エポキシ樹脂（ｂ）がグリコール骨格ま
   たはビスフェノール型骨格を有するタイプであって、
   （ａ）のカルボキシル基の２０〜１００重量％と反応す
   る比率で（ｂ）が配合されることを特徴とする請求項第
   １記載のプレス油省略可能非脱膜型潤滑めっき鋼板。
4. 【請求項４】 ポリオレフィンワックス（ｃ）の融点が
   ７０〜１６０℃、粒径０．１〜７０μｍであることを特
   徴とする請求項第１記載のプレス油省略可能非脱膜型潤
   滑めっき鋼板。
5. 【請求項５】 ポリオレフィンワックス（ｃ）のケン化
   価が３０以下または０であり、且つ分岐を有する構造で
   あることを特徴とする請求項第１記載のプレス油省略非
   脱膜型潤滑めっき鋼板。