JP3014561B2 - 加工性および耐食性に優れた潤滑鋼板 - Google Patents

加工性および耐食性に優れた潤滑鋼板

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JP3014561B2 JP9831393A JP9831393A JP3014561B2 JP 3014561 B2 JP3014561 B2 JP 3014561B2 JP 9831393 A JP9831393 A JP 9831393A JP 9831393 A JP9831393 A JP 9831393A JP 3014561 B2 JP3014561 B2 JP 3014561B2
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勝美 神田
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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、成形性,プレス加工性
および耐食性に優れた潤滑鋼板に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、鋼板を加工する際には、加工性の
向上,表面外観の維持あるいは寸法精度を確保する目的
で加工油,プレス油などが使用されている。しかし、こ
れらの油は加工時の熱によってミスト状になり周辺を汚
染していた。また、これらの油は加工後にトリクロロエ
タンやフロンなどで脱脂洗浄する必要があるが、これら
の溶剤はオゾン層破壊物質であるため世界的に全廃され
る方向にある。この脱脂・洗浄工程はアルカリ性の溶剤
等により代替することも可能であるが、排水処理などの
設備が大がかりなものとなる。
【0003】この問題を解決するために、無塗油で加工
が可能で脱脂洗浄工程の不要な潤滑鋼板の開発が行われ
ている。たとえば、鋼板の表面にパラフィン系のワック
スまたはポリオレフィン系の樹脂を主成分とする皮膜を
有する潤滑鋼板(特開昭61−26695号,特開昭6
3−112693号,特開平2−310384号,特開
平4−61966号)などが提案されている。しかしな
がら、パラフィン系ワックスは常温付近では高度の潤滑
性を有するものの、加工時の昇温により溶解あるいは昇
華して潤滑性能が半減する可能性がある。特開平4−6
1966号では、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体
をアクリル酸で変性しているため、熱特性は良好である
が、変性フッ素粒子が単なるブレンドであり、エチレン
-不飽和カルボン酸共重合体とフッ素のグラフト反応が
期待できない。そのために、粒子の比重差,非相溶性に
より、皮膜が不均一になり、潤滑性がばらつくおそれが
ある。また、ポリエステル系の樹脂を主成分とする皮膜
を有する潤滑鋼板(特願平4−300631号)などが
提案されている。ポリエステル系は、熱特性に若干劣る
ために厳しい加工には適さず、用途制限を受ける。この
ほか、熱硬化型の樹脂皮膜を鋼板表面に形成させた潤滑
鋼板(特開平3−231842号)などが提案されてい
る。アクリルエポキシ,メラミンアルキッドなどの熱硬
化型樹脂を用いる場合、成形加工時のストレスによって
皮膜にクラックが生じ加工後の耐食性を劣化させるほ
か、熱変色を生じるおそれがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の欠点を
解消し、すなわち加工性に優れ、加工後の耐食性を有す
る潤滑鋼板を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、加工性,疵付
き性,耐食性を付与する目的で、乾燥皮膜中の配合量が
5から20重量パーセントのフッ化エチレン樹脂の粒子
を種にしてエチレン−不飽和カルボン酸共重合体を保護
コロイドとして吸着させ、そこにアクリルなどを吸収さ
せた後、重合し変性した水溶液に、20から60重量パ
ーセントの二酸化ケイ素,アルミナの1種以上を添加、
さらにそれらの固形分濃度に対して1から4重量パーセ
ントのクロム酸ナトリウム,ポリリン酸アルミニウム,
メタホウ酸バリウムなどの中性あるいはアルカリ性を示
す防錆顔料を追加した水溶性エチレン−不飽和カルボン
酸共重合体のエマルジョンをめっき鋼板の表面に塗布,
乾燥することにより作製される潤滑鋼板である。
【0006】以下、本発明を詳細に説明する。
【0007】本発明において用いられるエチレン−不飽
和カルボン酸共重合体とは、アクリル酸あるいはその誘
導体とエチレンとを共重合させたものである。
【0008】めっき鋼板との良好な密着性および皮膜の
強度を確保するためには、共重合させるエチレンと不飽
和カルボン酸との重量比を4:6〜2:8とすることが
好ましい。エチレンの重量比が多くなると樹脂の性状が
低密度ポリエチレンに似た性状を示し、めっき鋼板との
密着性が低下する。一方、不飽和カルボン酸が多くなる
とめっき鋼板との密着性は改善されるが、ゴム状の柔軟
透明な性状を示し、皮膜の硬度が著しく低下する。
【0009】一般に、エチレン樹脂は加工時の昇温によ
り溶解あるいは昇華して潤滑性能が半減するが、アクリ
ル酸を含むために低密度ポリエチレンより優れ、250
℃まで十分な低摩擦係数を示し、連続プレス成形に耐え
得る。
【0010】エチレン−不飽和カルボン酸共重合体は、
市販のものを使用しても差し支えない。例えば、住友化
学の「ボンダイン」あるいはCdFシミー社(仏)の
「LOTADER」などがある。
【0011】潤滑性を付与する目的で添加されるフッ化
エチレン樹脂は、四フッ化エチレン樹脂(PTFE),
四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合樹脂(F
EP)のいずれも使用できる。特に耐熱性を要する場合
には四フッ化エチレン樹脂を使用する。その配合量は、
潤滑皮膜中に、5から20重量パーセント含まれるよう
調整する。すなわち、エチレン−不飽和カルボン酸共重
合体およびフッ化エチレン樹脂および二酸化ケイ素,ア
ルミナの1種以上およびクロム酸ナトリウム,ポリリン
酸アルミニウム,メタホウ酸バリウムのなどの中性ある
いはアルカリ性を示す防錆顔料の1種または2種以上を
混合して得られる処理液のフッ化エチレン樹脂の固形分
濃度が、5から20重量パーセントとなるように混合を
行う。皮膜中のフッ化エチレンの濃度が5重量パーセン
ト未満では十分な潤滑の効果が得られないし、20重量
パーセントを越えては、潤滑の効果が飽和することに加
え、加工後の再塗装性を低下させる原因となる。
【0012】フッ化エチレン樹脂の粒径は、0.05か
ら0.5μmのものが好ましい。粒径が0.5μmを越え
ると、処理液の安定性が低下するとともに、鋼板に塗布
して得られる塗膜の平滑性が失われる原因となる。一
方、粒径が0.05μm未満の場合、潤滑性能に与える
悪影響は特にないが、フッ化エチレン樹脂の製造が困難
であるためコスト面での問題が残る。
【0013】また、本発明の場合、フッ化エチレン樹脂
の粒子を種にしてエチレン-不飽和カルボン酸共重合体
を保護コロイドとして吸着させているために、部分的に
フッ素とエチレン-不飽和カルボン酸共重合体とのグラ
フト反応が起こり、皮膜がほぼ均質となり、潤滑性がば
らつかない。
【0014】一方、疵付き性向上の目的で添加される二
酸化ケイ素あるいは/およびアルミナの配合量は、潤滑
皮膜中に20から60重量パーセント含まれるよう調整
する。すなわち、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体
およびフッ化エチレン樹脂および二酸化ケイ素,アルミ
ナの1種以上およびクロム酸ナトリウム,ポリリン酸ア
ルミニウム,メタホウ酸バリウムなどの中性あるいはア
ルカリ性を示す防錆顔料の1種または2種以上を混合し
て得られる処理液の二酸化ケイ素あるいは/およびアル
ミナの固形分濃度が、20から60重量パーセントとな
るように混合を行う。二酸化ケイ素あるいは/およびア
ルミナの濃度が20重量パーセント未満では、疵付き性
に関して十分な効果が得られず、耐指紋性も劣る。ま
た、60重量パーセントを越えては、疵付き性の効果が
飽和し経済的でなく、塗膜が硬化しすぎて加工の際に割
れが生ずる。
【0015】二酸化ケイ素あるいはアルミナは粉末の形
で混入することも可能であるが、市販のコロイダルシリ
カあるいはアルミナゾルなどの分散液を用いることによ
り、取扱いを簡便にすることができる。
【0016】このほか、耐食性向上の目的でクロム酸ナ
トリウム,ポリリン酸アルミニウム,メタホウ酸バリウ
ムなどの中性あるいはアルカリ性を示す防錆顔料をフッ
化エチレンの粉末を種にしてエチレン−不飽和カルボン
酸共重合体を保護コロイドとして吸着させ、そこにアク
リルなどを吸収させた後、重合し変性した水溶液に、二
酸化ケイ素,アルミナの1種以上を添加した水溶液の固
形分濃度に対して、1から4重量パーセント処理液中に
添加する。1重量パーセント未満では、耐食性向上の効
果がなく、4重量パーセントを越えると液中のカチオン
あるいはアニオンにより、エマルジョンの分散粒子の沈
降あるいはゲル化を誘発する恐れがある。
【0017】上記のフッ化エチレン樹脂の粉末を種にし
てエチレン−不飽和カルボン酸共重合体を保護コロイド
として吸着させ、そこにアクリルなどを吸収させた後、
重合し変性した水溶液に、二酸化ケイ素,アルミナの1
種以上を添加し、さらにクロム酸ナトリウム,ポリリン
酸アルミニウム,メタホウ酸バリウムなどの中性あるい
はアルカリ性を示す防錆顔料を追加した処理溶液を、め
っき鋼板の片面あるいは両面に塗布する。塗布する方法
は、浸漬,ロールコート,カーテンフローコート,スプ
レーコートなど、特に問われるものではない。しかし、
両面塗布を行う場合、本処理液が水系である点を活かし
て、連続めっきラインにおいて、浸漬・絞りによる塗布
を行う方法が容易で経済的である。
【0018】潤滑皮膜は、乾燥膜厚で0.3から4g/
2となるように塗布する。潤滑皮膜の厚みが0.3g/
2未満の場合、十分な潤滑効果が得られないばかりで
なく、耐食性あるいは加工部の表面外観が著しく劣る。
4g/m2を越えては、潤滑性能が飽和し、経済的でな
くなる。特に、0.3〜1g/m2の場合、通電性および
溶接性に優れるため、溶接の必要な用途に使用すること
ができる。潤滑皮膜厚の管理は、塗布する方法に準じて
行う。処理液の粘度によって膜厚を管理する場合、ポリ
エーテル系の増粘剤を処理液に0.5から2%程度加え
て粘度調整を行うことができる。
【0019】処理液を塗布しためっき鋼板は、80から
140℃の温度で加熱,乾燥する。鋼板を加熱すること
により、水分が蒸発し、フッ化エチレン樹脂の粒子を種
にしてエチレン−不飽和カルボン酸共重合体が鋼板に融
着し、均一な皮膜を形成する。また、それに伴ってフッ
化エチレン樹脂も均一に分散し、潤滑性がばらつかな
い。
【0020】潤滑鋼板に使用されるめっき鋼板の仕様は
特に限定されるものではない。溶融めっき,電気めっき
何れの手法を用いても、十分な潤滑効果を呈することが
できる。また、ぶりき,亜鉛めっき,合金亜鉛めっき,
複合亜鉛めっきなど、鋼板上に施すめっきの種類も用途
に応じて選択してよい。めっき表面にクロム酸塩処理,
リン酸塩処理などの化成処理が施されていても差し支え
ない。また、陽極あるいは陰極処理によって黒色化させ
た亜鉛めっき鋼板に施す場合、黒色化した亜鉛めっきの
表面は、スポンジ状になっているためめっき中に浸透
し、めっき密着性および疵付き性を高める効果もある。
さらに、耐食性の要求に応じて、めっき量を増減するこ
ともできる。いずれにせよ、使用目的,コストにみあっ
ためっき鋼板を使用するとよい。なお、本発明の処理液
の塗布にさきだちめっきの表面に、クロメート皮膜を形
成させることにより、耐食性をさらに向上させることが
可能であり、また、潤滑皮膜とめっき鋼板との密着性も
併せて向上させることができる。
【0021】かくして、成形性,プレス加工性に優れた
潤滑鋼板を得ることができる。
【0022】
【実施例】めっき鋼板上に潤滑皮膜を塗布した。表1に
は、試料作成の条件を示し、表2にはその評価結果を示
した。なお、評価は以下の項目について行った 加工性・成形性 1)動摩擦係数:バウデン−レーペンス型測定器を使用
し、8mm鋼球,荷重1.3kgで測定。 2)限界絞り比:ブランク径を変化させてポンチ径40
mmのカップ加工を行い、加工限界を測定。 3)塗膜密着性:絞り比2.0のカップ加工を行い、カ
ップ側面をセロハンテープで剥離しその剥離程度で評
価。 4)加工後の外観:絞り比2.0のカップ加工を行い、
カップ外観を目視で評価。 5)耐食性:塩水噴霧試験により評価。 6)再塗装性:(株)シャチハタ製「不滅インキ」によ
り押印、インキのなじみを評価。 表2に示すように本発明によるものは、動摩擦係数,限
界絞り比,塗膜の密着性,加工後の外観,耐食性,再塗
装性の全ての項目において良好な性状を示した。一方、
比較例のように、本発明の範囲を大きく逸脱した場合、
加工性,耐食性,再塗装性いずれかの項目において、性
能が劣った。
【0023】
【0024】
【0025】
【発明の効果】本発明の潤滑鋼板は、表2に示すよう
に、動摩擦係数が0.14以下,限界絞り比が2.2以上
であり、プレス加工性に優れており、無塗油での成形加
工が可能である。しかも、加工後の外観,塗膜密着性お
よび耐食性に優れるため、省工程化,作業環境改善の目
的を達成できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−239636(JP,A) 特開 昭53−129225(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B32B 15/08 B05D 7/14 C23F 11/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 乾燥皮膜中の配合量が5から20重量パ
    ーセントのフッ化エチレン樹脂の粒子を種にしてエチレ
    ン−不飽和カルボン酸共重合体を保護コロイドとして吸
    着させ、そこにアクリルなどを吸収させた後、重合し変
    性した水溶液に、20から60重量パーセントの二酸化
    ケイ素,アルミナの1種以上を添加、さらにそれらの固
    形分濃度に対して1から4重量パーセントのクロム酸ナ
    トリウム,ポリリン酸アルミニウム,メタホウ酸バリウ
    ムなどの中性あるいはアルカリ性を示す防錆顔料を追加
    し、その付着量が片面で乾燥重量で0.3から4g/m2
    である樹脂皮膜をめっき鋼板の両面あるいは片面に有す
    ることを特徴とする加工性および耐食性に優れた潤滑鋼
    板。
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