JP4027865B2 - 潤滑処理金属材とその製造方法 - Google Patents
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Description
(a) 潤滑処理皮膜の膜厚を厚くして、金型と金属との直接接触を避ける。
(b) 潤滑処理皮膜の潤滑性を固体潤滑剤などの添加によって向上させ、かじりにいたるまでの摺動長さを増加させる。
本発明の潤滑処理金属材の基材である金属の形状および種類は特に限定されるものではない。しかし、塑性加工の対象物として主に使用される薄板形状のものが基材金属材として広く適用される。連続処理が可能となるように、基材金属は帯状の薄板形状のものであることがより好ましい。
本発明の潤滑処理金属材の潤滑処理皮膜を構成する基本成分であるアクリル系樹脂は、水溶性または水分散性の熱可塑性アクリル樹脂である。一般に水系塗料用として使用されているものがそのまま使用できる。これらの樹脂を製造するための重合法についても何ら限定はない (アクリル系樹脂およびその製造方法については、例えば、北岡協三著「塗料合成樹脂入門」 (高分子刊行会発行) 参照) 。
処理剤中に含有させたシランカップリング剤は、樹脂皮膜と基材金属との密着力を強化する作用を有し、これによって耐型かじり性が飛躍的に向上するとともに、潤滑処理皮膜の非脱膜化が可能となる。また、多官能のシランカップリング剤には、樹脂の内部架橋を促進する効果も期待できる。
潤滑処理皮膜の潤滑性を確保するため、樹脂液にはシランカップリング剤に加え、固体潤滑剤が含まれる。固体潤滑剤としてはワックス類および金属石鹸を使用することができる。固体潤滑剤は、樹脂固形分に対して0.5 %以上、20%以下の量で使用する。固体潤滑剤の添加量が0.5 %未満であると、皮膜の潤滑性が不十分となり、20%を超えると、潤滑性の向上効果が飽和するのみならず、樹脂皮膜の凝集強度が低下し、耐型かじり性が劣化する。固体潤滑剤の好ましい添加量は2%以上、10%以下である。
本発明の潤滑処理金属材は、上述したアクリル系樹脂とシランカップリング剤と固体潤滑剤を含有する処理剤を基材金属表面に塗布し、乾燥または焼付けを行い、さらに後述するように40℃以上の温度に長時間保持することにより形成された、非脱膜型の (即ち、アルカリ脱脂液により脱膜されない) 潤滑処理皮膜を有する。
[前処理]
潤滑処理皮膜の形成に使用される処理剤は、アクリル系樹脂を水に溶解または分散させた水系のものなので、基材金属は、前処理としてアルカリ脱脂などで十分に脱脂しておく。この脱脂が不十分であると、形成される皮膜に塗装はじきなどの欠陥が発生する。
処理剤は、所定のガラス転移温度を示すように調整された樹脂液に、まず金属石鹸等の固体潤滑剤を添加して十分に分散させた後、シランカップリング剤を添加し、攪拌することにより調製する。シランカップリング剤を先に添加すると泡立ちが起こり、調製に支障を生じるおそれがある。調製の際、希釈はイオン交換水を用いて行うが、ぬれ性の改善、消泡・乾燥性の向上のため、水と相溶性のよい有機溶剤を添加してもよい。処理剤の固形分濃度は、形成する潤滑処理皮膜の厚さおよび塗布方法によって調整する。
処理剤の塗布方法は基材金属の形状により異なるが、板形状の場合はロールコーターによる塗布が最も好ましい。ロールコーターを用いると、塗布膜厚の調整が容易で、かつ美麗な塗装が可能である。その他、スプレー法、刷毛塗り、浸漬法なども適用できる。特に棲雑な形状のものに対してはスプレー法などが実用的である。
処理剤を塗布した後、乾燥することにより潤滑処理皮膜が形成される。乾燥温度は水が蒸発する程度でよいが、最高到達板温が50℃〜100 ℃となる条件で行うのが効率良く、好ましい。乾燥方法としては、温風乾燥、赤外線による乾燥など、通常用いられる方法が適用できる。
本発明の潤滑処理金属材は、前述したシランカップリング剤の適量添加と、乾燥または焼付け後に、40℃以上の高温で6時間以上保持することによって、皮膜の安定した非脱膜化が可能となる。この原因については調査中であるが、基材金属および樹脂皮膜とのシランカップリング剤の反応が遅く、数秒から数分間の乾燥または焼付けだけでは反応が十分には進んでいないためと考える。この時の保持温度が40℃未満であったり、または温度保持時間が6時間より短いと、シランカップリング剤の反応が十分には進まず、安定した非脱膜化を確保することは困難である。保持温度は50℃前後とすることが特に好ましい。
[耐型かじり性]
試験材に対して下記条件で円筒成形を行い、円筒側壁部のキズを目視観察して、下記の判定基準により耐型かじり性を評価した。◎、○であれば良好とした。
試験片形状:直径90 mm の円板
ポンチ径:50 mm φ、ポンチ肩R:5R
ダイス径:50 mm φ、ダイス肩R:5R
押え圧:20 kN
絞り高さ:25 mm
塗油なし、金型#1200ペーパー研磨有り。
◎: キズが全くない、
○: 軽微なスリキズ (外観上問題なし) 、
△: 軽度なスリキズ (外観上問題あり) 、
×: 明瞭なキズおよび/または塗膜剥離。
試験材にに日本工作油製#620 プレス油を塗布した点を除いて上記と同じ円筒成形条件で成形して得た円筒成形品に、アルカリ脱脂液 (日本パーカライジング製FC-L-4480)の2%水溶液を、温度40℃、スプレー圧1kg/cm2で60秒スプレーした後、温風乾燥し、皮膜残存の有無を目視で評価した。
耐ブロッキング性試験は、試験板の積み重ね保管時における潤滑処理皮膜どうしの粘着 (ブロッキング) に対する耐性を調べる試験である。この粘着が起こると、作業性が低下し、塑性加工性が悪化する。
○: 自重で剥離するが、粘着痕が認められる、
△: 粘着するが、軽く叩くと剥離する、
×: 粘着し、叩いても剥離しない。
試験結果を表3に示す。塗布と乾燥後に、40℃以上の温度に6時間以上保持した、実施例として示した本発明の潤滑処理金属材は、成形と脱脂後に塗膜が完全に残存していて、潤滑処理皮膜は非脱膜型となっており、耐汚れ性にも優れていた。しかし、温度保持時間が短いものや、保持温度が低いものは、アルカリ脱脂により脱膜が起こり、耐汚れ性にも劣っていた。
Claims (3)
- 基材金属の少なくとも1つの表面に、(a)ガラス転移温度が10℃以上、85℃以下の少なくとも1種の水溶性または水分散性アクリル系樹脂と、このアクリル系樹脂(a)の樹脂固形分に対して、(b)5質量%以上、10質量%以下のシランカップリング剤と、(c)0.5質量%以上、20質量%以下の固体潤滑剤とを含有する処理剤を乾燥または焼付けを行った後、さらに40℃以上に6時間以上保持し、アルカリ脱脂液により脱膜されない潤滑処理皮膜から形成された、0.5μm以上、10μm以下の膜厚の、非脱膜型の潤滑処理皮膜を有することを特徴とする、潤滑処理金属材。
- 基材金属の少なくとも1つの表面に、(a)ガラス転移温度が10℃以上、85℃以下の少なくとも1種の水溶性または水分散性アクリル系樹脂と、このアクリル系樹脂(a)の樹脂固形分に対して、(b)5質量%以上、10質量%以下のシランカップリング剤と、(c)0.5質量%以上、20質量%以下の固体潤滑剤とを含有する処理剤を、乾燥後の膜厚が0.5μm以上、10μm以下となるように塗布し、乾燥または焼付けを行った後、さらに40℃以上に6時間以上保持することを特徴とする、潤滑処理金属材の製造方法。
- 基材金属が帯状であって、「40℃以上に6時間以上保持する」工程が、塗布と乾燥または焼付けを行った帯状基材金属を45℃以上で巻き取ることにより行われる、請求項2に記載の潤滑処理金属材の製造方法。
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