JP4122531B2

JP4122531B2 - 深絞り性、耐型かじり性および一時防錆性に優れた脱膜型潤滑塗料組成物

Info

Publication number: JP4122531B2
Application number: JP11141296A
Authority: JP
Inventors: 貝和彦樋; 形浩行尾; 月一雄望
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1996-05-02
Filing date: 1996-05-02
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2016-05-02
Also published as: JPH09296132A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、脱膜型塗料組成物に関し、特に、脱膜性、耐ブロッキング性等を維持しつつ、プレス加工される鋼板、例えば熱延酸洗鋼板、冷延鋼板、各種表面処理鋼板に塗布することで、優れた深絞り性、耐型かじり性および一時防錆性を与える脱膜型潤滑塗料組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鋼板をプレス加工する際には需要家が加工の直前に高粘度のプレス油を塗油するのが通例であった。しかし、塗油作業は作業性を低下させ、また、作業者、作業床の油汚れ等の作業環境を悪化させる等の問題があり、さらに、高度なプレス加工を行う場合には、塗油しても加工時にワレや型かじりが生じる問題等があった。このような問題を解消するために、現在では需要家が塗油せずに、鋼板の供給メーカーにおいて、鋼板の表面に潤滑塗料組成物による被膜を形成させた鋼板が市販に供されている。
【０００３】
この脱膜型潤滑塗料組成物による潤滑被膜層には、（１）１ｇ／ｍ²程度の薄膜でも良好な潤滑性を示し、かつ耐型かじり性に優れ、（２）耐ブロッキング性（塗布後に被膜同士が粘着しない）、（３）脱膜性（アルカリ液による脱膜が容易である）、（４）一時防錆性（プレス加工後の脱膜工程までの防錆性が維持される。）に優れていることが要求される。
【０００４】
これらの要件特性を満たす技術として、特公昭５１−３７０２号公報、特公昭５２−３４７０４号公報、特公昭５３−２７６９８号公報、特公昭５３−３７８１７号公報、特開昭５０−１８５０２号公報、特開昭６２−８４１９３号公報、特開昭６３−８４８９号公報、特開平３−２０３９９６号公報等に数多くの潤滑塗料組成物が提案されている。しかし、これらの技術は、プレス加工性、脱膜性および耐ブロッキング性に重点をおいたものであり、防錆性の改善について有効なものではなかった。
【０００５】
そこで、防錆性を改善する技術として、潤滑塗料に気化性防錆剤を添加する技術（特公昭５３−３７８１７号公報）、無機性塩と有機性塩の防錆潤滑剤を塗布する技術（特開昭５１−８７４６１号公報）、潤滑塗料に防錆剤および撥水剤を添加する技術（特開昭６３−２２３０９３号公報）等が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の潤滑塗料組成物は、通常の円筒プレス試験で評価される成形性について、優れた性能を示すものである。しかし、近年、加工精度、加工レベルの高度化、加工形状の多様化等により、厳しい条件でプレスする場合が増加し、高面圧がかかる角筒やビード付き円筒金型によりプレス加工したところ、上記従来の脱膜型潤滑塗料組成物による被膜を有する鋼板は割れや型かじりが発生する問題があることがわかった。
【０００７】
また、特公昭５３−３７８１７号公報に記載の技術では、湿潤条件下での防錆性は、十分な性能を示すが、塩水噴霧試験（ＳＳＴ）等のより厳しい条件下での防錆性試験では、十分な性能を示さない。また、特開昭５１−８７４６１号公報に記載の技術では、ＳＳＴにおいても十分な性能を示す潤滑塗料組成物を得ることができるが、未だ十分な要求水準にまで達していない。また、防錆潤滑剤が単独で塗布されているため、耐型かじり性、深絞り性に劣る。さらに、特開昭６３−２２３０９３号公報に記載の技術では、スタック条件および湿潤条件の下では、十分な防錆性を示すが、ＳＳＴ等の厳しい条件下においても、十分な防錆性を示すことができる潤滑塗料組成物が得られない。また、潤滑剤成分が添加されていないため、耐型かじり性、深絞り性に劣る。
【０００８】
そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を鑑みて、高面圧下における深絞り性、耐型かじり性に優れ、なおかつ一時防錆性に優れた脱膜型潤滑塗料組成物を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明者らが鋭意検討したところ、深絞り性および耐型かじり性に大きく影響を及ぼす因子について種々検討した結果、組成物の主成分である樹脂のＴｇと樹脂酸価が最大の因子の一つであることがわかった。そこで、アクリル系樹脂に、特定の潤滑剤および防錆剤を特定の割合で添加した脱膜型潤滑塗料組成物による潤滑性被膜を形成することによって、従来の脱膜性、耐ブロッキング性等を維持しつつ、深絞り性、耐型かじり性が向上した脱膜型潤滑塗料組成物を得ることができることを知見した。
【００１０】
また一時防錆性についても、プレス加工後にアルカリ水溶液等で脱膜する脱膜型潤滑塗料組成物においては、アルカリで容易に脱膜できる半面、脱膜型潤滑塗料組成物被膜を水分が容易に透過するため、保管時に発錆する問題が多発していることを知見した。そこで、本発明者らは、脱膜に寄与する反面、防錆性を低下させる原因となるカルボキシル基に着目し、本発明に到達した。
【００１１】
すなわち、本発明は、（ａ）Ｔｇが０〜１２０℃、かつ酸価が３０〜２００ｍｇ−ＫＯＨ／ｇであるアクリル系樹脂と、潤滑剤として、（ｂ）高級脂肪酸、高級脂肪酸エステルおよび金属せっけんから選ばれる少なくとも１種の潤滑剤を（ａ）の固形分に対して３〜３０ｗｔ％、（ｃ）リン酸およびモリブデン酸のＺｎ、Ｃａもしくはアンモニウム塩から選ばれる少なくとも１種の防錆潤滑剤を（ａ）の固形分に対して２〜３０ｗｔ％、ならびに（ｄ）融点Ｔｍが７０≦Ｔｍ≦１５０℃であるポリエチレン系ワックスを（ａ）の固形分に対して３〜２０ｗｔ％とを含んでなることを特徴とする、深絞り性、耐型かじり性および一時防錆性に優れた脱膜型潤滑塗料組成物を提供するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の脱膜型潤滑塗料組成物（以下、「本発明の組成物」という）について、さらに詳細に説明する。
【００１３】
本発明の組成物は、（ａ）アクリル系樹脂を主成分とするものである。このアクリル系樹脂は、アクリル酸、メタアクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸と、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタアクリル酸メチル、メタアクリル酸エチル、スチレン等から選ばれるモノマーと通常の方法、例えば、乳化重合または溶液重合法により、重合または共重合したものである。これらの重合体または共重合体は、１種単独で使用してもよいし、２種以上を組合わせて使用してもよい。
【００１４】
本発明において、この（ａ）アクリル系樹脂は、Ｔｇ（ガラス転移温度）が０〜１２０℃、好ましくは４０〜９０℃のものである。Ｔｇが０℃未満のアクリル系樹脂を用いると、組成物被膜が柔らかくなり、耐型かじり性および耐ブロッキング性に劣り、Ｔｇが１２０℃を超えるアクリル系樹脂を用いると、深絞り性が低下する。
【００１５】
また、この（ａ）アクリル系樹脂は、化成処理の前工程でアルカリ脱膜させる際にカルボキシル基とアルカリとの反応を利用するために、酸価が３０〜２００ｍｇ−ＫＯＨ／ｇ、好ましくは５０−１００ｍｇ−ＫＯＨ／ｇのものである。酸価が３０ｍｇ−ＫＯＨ／ｇ未満であると、潤滑性被膜の脱膜性が劣り、２００ｍｇ−ＫＯＨ／ｇを超えると、防錆性が著しく低下する。
【００１６】
組成物の（ｂ）成分は、高級脂肪酸、高級脂肪酸エステルおよび金属せっけんから選ばれる少なくとも１種の潤滑剤であり、これらは１種単独でも２種以上を組み合わせても用いられる。高級脂肪酸としては、例えば、ラウリル酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸等が挙げられ、高級脂肪酸エステルとしては、前記例示の高級脂肪酸のエステルが挙げられ、また、金属せっけんとしては、例えば、これらの高級脂肪酸と、カルシウム、バリウム等のアルカリ土類金属との塩が挙げられる。
【００１７】
本発明において、潤滑性被膜における（ｂ）成分の含有量は、（ａ）アクリル系樹脂の固形分に対して３〜３０ｗｔ％、好ましくは５〜２０ｗｔ％である。（ｂ）成分の含有量が３％未満では、耐型かじり性の効果が認められず、３０ｗｔ％を超えると、深絞り性および耐型かじり性の改善効果が飽和して、（ａ）アクリル樹脂の含有割合が減少するために、塗膜を形成せず、組成物被膜が脱離しやすくなる。
【００１８】
また、組成物の（ｃ）成分は、リン酸およびモリブデン酸のＺｎ、Ｃａもしくはアンモニウム塩から選ばれる少なくとも１種の防錆剤であり、これらは１種単独でも２種以上を組み合わせても用いられる。この（ｃ）防錆潤滑剤の含有量は、（ａ）アクリル系樹脂の固形分に対して、２〜３０ｗｔ％であり、好ましくは５〜２０ｗｔ％である。（ｃ）防錆潤滑剤の含有量が２ｗｔ％未満では、添加による効果が認められず、３０ｗｔ％を超えると組成物の安定性が低下するとともに、防錆性の改善効果が飽和する。
【００１９】
また、潤滑性被膜の（ｄ）成分であるポリエチレン系ワックスは、融点Ｔｍが７０≦Ｔｍ≦１５０℃、好ましくは１００〜１３０℃のものである。これらのワックスは、１種単独でも２種以上を組合わせて用いてもよい。ここで、プレス加工時は金型と組成物を塗布した鋼板の摩擦により両者の板温は５０〜１００℃程度に上昇すると言われている。そこで、この温度域で有効に作用するワックスのＴｍについて検討した結果、７０≦Ｔｍ≦１５０℃のワックスが好適であるとの結論に至った。Ｔｍが７０℃未満のワックスでは、加工時にワックスが溶解してしまうため深絞り性が改善されず、また、溶解部が基点となり耐型かじり性が低下する。１５０℃を超えるワックスを用いると、プレス加工時にワックスの軟化が開始せず深絞り性への効果が期待できない。
【００２０】
潤滑性被膜において、（ｄ）ポリエチレン系ワックスの含有量は、前記（ａ）アクリル系樹脂の固形分に対して３〜２０ｗｔ％、好ましくは５〜１５ｗｔ％である。（ｄ）ポリエチレン系ワックスの含有量が３ｗｔ％未満では、深絞り性が改善されず、２０ｗｔ％を超えると、塗膜の密着性が低下し、深絞り性や耐型かじり性が低下する。
【００２１】
本発明において、前記の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）成分からなる潤滑剤はそのままでも使用できるが、分散性、塗料安定性の観点から水分散液の形状で使用することが望ましい。水分散液として使用する場合には、界面活性剤等を添加してもよい。
【００２２】
本発明の組成物において、組成物被膜の乾燥被膜量は各性能面から０．５〜５．０ｇ／ｍ²であることが望ましい。
【００２３】
本発明の組成物は、例えば、熱延酸洗鋼板、冷延鋼板、各種亜鉛めっき鋼板等の表面処理鋼板等の各種金属板材料において、深絞り性および耐型かじり性に代表されるプレス加工性および一時防錆性に優れた脱膜型潤滑塗料として好適である。
【００２４】
本発明の組成物は、前記の（ａ）アクリル系樹脂、（ｂ）高級脂肪酸、高級脂肪酸エステルおよび金属せっけん、（ｃ）リン酸およびモリブデン酸のＺｎ、Ｃａもしくはアンモニウム塩、ならびに（ｄ）ポリエチレン系ワックス、ならびに必要に応じて配合される各種成分とを、特定の配合比で調製した樹脂混合物を、ロール塗布、スプレー塗布、浸漬塗布、バーコーター塗布等による方法で、鋼板に塗布し、通常、５〜２０秒後の到達板温が５０〜１５０℃になる条件で乾燥させる方法によって塗布することができる。
【００２５】
【作用】
一般に、（ａ）アクリル系樹脂単独でも、潤滑性を示すが、本発明の組成物ごとく、加工時に高面圧がかかる角筒絞りやピード付き円筒絞り等のプレス加工を行う場合には、さらにレベルを向上させる必要がある。そこで、本発明においては潤滑剤として、まず（ｂ）高級脂肪酸、高級脂肪酸エステルおよび金属せっけんから選ばれる少なくとも１種の潤滑剤が用いられ、これらは１種単独でも２種以上を組み合わせても用いられる（以下Ｂ群潤滑剤という）。
【００２６】
また、本発明において、（ｃ）防錆潤滑剤は、リン酸およびモリブデン酸のＺｎ、Ｃａもしくはアンモニウム塩から選ばれる少なくとも１種の防錆潤滑剤であり、これらは１種単独でも２種以上を組み合わせても用いられる（以下Ｃ群防錆潤滑剤成分という）。（ｃ）防錆潤滑剤は、腐食が進行する過程で溶解してくる鉄イオンや樹脂中にカルボキシル基と反応し、防錆性に寄与する錯塩を形成することにより防錆性を維持することができる。これに対して、カルボキシル基との反応がない従来の技術においては、例えば、金属表面への吸着により効果を発揮する防錆剤は、撥水のみでは、カルボキシル基が残存しているため塗膜中での水分の透過は防ぐことはできず、充分な防錆性を変えることはできないと考えられる。また（ｃ）防錆潤滑剤は、組成物被膜と加工金型との直接接触を防止するため、耐型かじり性も向上させる作用を有する。
【００２７】
本発明においては、さらに、（ｄ）ポリエチレン系ワックス（以下、「Ｄ群潤滑剤」という）とを組合わせた混合潤滑剤が使用される。通常、これらのＣ群防錆潤滑剤またはＤ群潤滑剤は、それぞれ単独で使用されることが一般的である。この混合潤滑剤において、Ｃ群潤滑剤は、耐型かじり性への効果は大であるが、深絞り性への効果は小さく、Ｄ群潤滑剤は、深絞り性への効果は大であるが、耐型かじり性への効果は小さい。そこで、本発明においては、深絞り性と耐型かじり性を両立させるために両潤滑剤を含む混合潤滑剤が使用される。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明の実施例および比較例によって本発明をさらに具体的に説明する。
【００２９】
（実施例１〜２４、比較例１〜１７）
各例において、表面を脱脂した鋼板の両面に、表１に示す樹脂および潤滑剤からなる組成物を、乾燥被膜重量で片面あたり１．５ｇ／ｍ²になるように塗装し、１０秒後の到達板温が８０℃になるように熱風乾燥機を用いて焼き付けした。この処理板に防錆油（１６．３ＣＳＴ／４０℃）を両面に塗油して、試験片を作成した。この試験片について、下記の方法にしたがって、深絞り性、耐型かじり性、防錆性、脱膜性および耐ブロッキング性を評価した。結果を表２に示す。
【００３０】
（１）深絞り性、耐型かじり性
試験片を、エリクセンカップ絞り試験機を用いて絞り圧を変えながら、角筒およびビード付き円筒にする絞り試験に供し、常温での限界絞り圧、耐型かじり性を評価した。このときのプレス条件および評価基準は下記の通りである。

【００３１】
（２）防錆性
温度５０℃、湿度９８％の条件下で湿潤試験を行い、赤錆が５％発生するまでの時間で評価した。
ＪＩＳＺ２３７１に規定された条件でＳＳＴを行い、赤錆が５％発生するまでの時間を測定した。これらの２つの試験の結果で防錆性を評価した。
【００３２】
（３）脱膜性
試験片に、濃度３％、液温４０℃に調整した脱脂液（ファインクリーナー４４６０（日本パーカーライジング（株）製）を、１０秒間スプレーして脱脂した。次に、試験片を、３％硫酸銅水溶液に４０秒浸漬し、Ｃｕの置換析出状態を観察し、下記の基準で脱膜性を評価した。
（脱膜性評価基準）
○＝Ｃｕが全面に析出
△＝Ｃｕが部分的に析出
×＝Ｃｕが全く析出せず
【００３３】
（４）耐ブロッキング性
塗膜面同士を内側にして重ね合せた２枚の試験片を３００ｋｇ−ｃｍのトルクで締め付けた状態で、６０℃の恒温槽に６時間放置した。その後、重ねた試験片を引き剥がし、引き剥がした時の粘着状況により、下記の基準で耐ブロッキング性を評価した。
（耐ブロックキング性）
◎＝粘着なし
○＝若干粘着あり
△＝粘着あり
×＝粘着大
【００３４】

【００３５】
【表１】

【００３６】
【表２】

【００３７】
【表３】

【００３８】
【表４】

【００３９】
【発明の効果】
本発明の脱膜型潤滑塗料組成物は、脱膜性、耐ブロッキング性を維持しつつ、深絞り性、耐型かじり性および一次防錆性に優れるものである。そのため、本発明は、例えば、熱延酸洗鋼板、冷延鋼板、各種表面処理鋼板に適用して、実用上の価値が高い。

Claims

（ａ）Ｔｇが０〜１２０℃、かつ酸価が３０〜２００ｍｇ−ＫＯＨ／ｇであるアクリル系樹脂と、潤滑剤として、（ｂ）高級脂肪酸、高級脂肪酸エステルおよび金属せっけんから選ばれる少なくとも１種の潤滑剤を（ａ）の固形分に対して３〜３０ｗｔ％、（ｃ）リン酸およびモリブデン酸のＺｎ、Ｃａもしくはアンモニウム塩から選ばれる少なくとも１種の防錆潤滑剤を（ａ）の固形分に対して２〜３０ｗｔ％、ならびに（ｄ）融点Ｔｍが７０≦Ｔｍ≦１５０℃であるポリエチレン系ワックスを（ａ）の固形分に対して３〜２０ｗｔ％とを含んでなることを特徴とする、深絞り性、耐型かじり性および一時防錆性に優れた脱膜型潤滑塗料組成物。