JPH01207397A - 固体潤滑剤および固体潤滑層を有する金属薄板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プレス成形用等の固体潤滑剤およびこの固体
潤滑層を有する表面処理金属薄板に関し、薄鋼板、薄ア
ルミニウム板等に適用してプレス成形時に良好な潤滑性
を与えると共に、プレス前後の耐錆性が優れており、且
つ潤滑膜が水溶性又は水分散性であることから、自動車
、家庭電気製品製造などの化成処理ラインの前処理工程
で完全溶解する性質を備えた固体潤滑剤および固体潤滑
層を有する金属薄板である。

〔従来の技術〕 薄板類、中でも鋼板は深絞りその他プレス成形を行うに
当たって、従来から鉱油を基油とした潤滑油をプレス直
前に塗油する方法が一般的に採用されている。この塗油
工程は、プレス能率向上に対し著しく障害となっており
、且つ後処理工程での脱脂負荷やプレス工程の作業環境
の劣化や組み立て工程での溶接作業におけるトラブルの
原因の一つとなっている。また最近では高速連続プレス
の導入に伴い、プレスダイス、ポンチの温度上昇が著し
く、焼付現象が起因となるプレス割れが頻発し、さらに
自動車、家庭電気製品製造のモデルチェンジ競争による
小部品化、難成形化へと厳しい方向にすすんでいる。

このような事態に対し、例えば特公昭４４−２０１７号
、４４−１６７７４号、５８−６５７９３号等の公報に
て、潤滑性のよい防錆性に優れた常温で固形化したワッ
クス状物質（常温で半固形のものも含む）をあらかじめ
鋼板製造者側で鋼板表面に塗布しておくと、最高の潤滑
条件を満足するのみならず、プレス直前の塗付手間かは
ふけるため、鋼板製造者側及びプレス施工者側共に生産
性向上、人員削減等の効果が大であると提唱されている
が、これらの技術においては耐錆性やプレス性および脱
脂性などが充分に満足されていない。つまり、最近の省
エネや省コストの技術的指向は急速であり、従来の品質
では満足されず、脱脂性を例にとると脱脂浴の低温化、
低濃度化、短時間化により従来より約３倍の脱脂性の向
上が必要になっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明者はこの観点より、特願昭６１−２５８１６０号
において鋼板表面に水溶性直鎖型高分子重合体（特にポ
リエチレンオキサイド）と水溶性防錆剤から構成される
皮膜を形成する手法を発明し、優れたプレス成形性、脱
脂性を持つ潤滑鋼板開発に成功した。しかしこの手法で
は次のような問題点があった。

まず第１点は該潤滑鋼板の皮膜が軟かく、鋼板上に皮膜
を塗布し乾燥させる製造ライン等で特定温度の鋼板表面
がロール等に接触すると、皮膜が一部剥離したりロール
表面に付着したりする問題を発生し易いことであり、第
２点はポリエチレンオキサイドが吸水性が強いため、水
溶性防錆剤を添加しかつ皮膜表面に防錆油膜層を形成し
ても耐錆性が低いことである。

本発明はこれら諸点を改善し、より優れた高潤滑性固体
潤滑剤及び固体潤滑層を有する金属薄板を提供するもの
であり、水溶性又は水分散性皮膜形成成分（以下水溶性
皮膜剤という）、として特にポリエチレングリコールと
カルボン酸基を有する有機高分子化合物を用いることで
プレス成形性、脱脂性を優れたレベルに保ちつつ、前述
の欠点を解消するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の要旨とするところは、水溶性防錆剤０゜５〜４
０ｗｔ％を含有し、残部が水溶性皮膜剤から成る固体潤
滑剤及びこの固体潤滑層の皮膜を片面当りｆＪ、５〜５
ｇ／ｒｄ形成させた金属薄板に於いて、水溶性皮膜剤と
して分子量が１０００以上のポリエチレングリコールを
主体に、分子［１０００以上のカルボン酸基を有する高
分子化合物を使用した特定組成のものとしたことであり
、その詳細は以下の通りである。

即ち水溶性防錆剤０．５〜４０ｗｔ％、残部が分子量が
１０００以上のポリエチレングリコール（＾）と分子量
が１０００以上のカルボン酸基を有する有機高分子化合
物及び／又はその塩（Ｂ）とからなる水溶性又は水分散
性の皮膜形成成分であることを特徴とする固体潤滑剤剤
であり、また水溶性又は水分散性の皮膜形成成分がポリ
エチレングリコール（Ａ）１００重量部に対し有機高分
子化合物及び／又はその塩（Ｂ）が０．５〜１００重量
部とからなり、また有機高分子化合物が不飽和カルボン
酸の重合体及び／又は共重合体であり、また共重合体が
不飽和カルボン酸とエチレン及び／又は不飽和カルボン
酸エステルとからなり、また不飽和カルボン酸がアクリ
ル酸及び／又はメタクリル酸であり、また共重合体がア
クリル酸及び／又はメタクリル酸とエチレンとの共重合
体であり、また塩がアルカリ金属塩、アンモニウム塩及
び有機アミン塩からなる群より選ばれる少なくとも１種
であるものである。

さらに水溶性防錆剤０．５〜４０ｗｔ％、残部が分子量
ｔｏｏｏ以上のポリエチレングリコール（Ａ）と分子！
１０００以上のカルボン酸基を有する有機高分子化合物
および／又はその塩（Ｂ）からなる水溶性又は水分散性
の皮膜形成成分である固体潤滑層を片面当り０．５〜５
　ｇｅｒｍ”とした固体潤滑層を有する金属薄板であり
、また水溶性又は水分散性の皮膜形成成分がポリエチレ
ングリコール（＾）１００重量部に対し有機高分子化合
物および／又はその塩（Ｂ）が０．５〜１００重量部と
からなり、また有機高分子化合物および／又はその塩（
Ｂ）が不飽和カルボン酸の重合体又及び／又は共重合体
としたものである。

本発明に於いて薄板とは、鋼板としては冷延鋼板、　Ｚ
ｎ等のメツキ鋼板、制振鋼板、ラミネート鋼板等の樹脂
複合鋼板、あるいはこれらに化成処理、塗装等を施こし
たものを指し、同様なアルミニウム等非鉄金属の薄板も
その範囲に含むものである。

また水溶性防錆剤は、１−ヒドロキシベンゾトリアゾー
ル化合物を主成分とし、脂肪酸ジカルボン酸の１〜２種
を加えｐＨ７〜８の水溶液で必要に応じて界面活性剤を
添加したもの（特公昭５９−２２７９３号公報にて開示
）や、他の公知の水溶液防錆剤、例えば亜硝酸ナトリウ
ム、硝酸ナトリウム、芳香族カルボン酸類、イミダゾー
ル類、アミノ酸類、界面活性剤等の組み合わせをさすも
のである。

次に本発明に於いて特定したポリエチレングリコールを
主体とした水溶性皮膜剤の詳細について述べる。

本発明において分子量が１０００以上のポリエチレング
リコール（Ａ）の分子量は通常１０００〜４００００又
はそれ以上であり、好ましくは２０００〜３００００で
ある。又（Ａ）は変性されていても良く、変性としては
他のアルキレンオキサイド（炭素数３〜４）との共重合
（エチレンオキサイドの割合は８０重量％以上）及び、
末端水酸基のアルキル（炭素数１〜４）エーテル化、ア
ルキル（炭素数１〜１２）エステル化等があげられる。

カルボン酸基を有する有機高分子化合物としては、通常
カルボン酸基を有する重合可能な単量体の（共）重合体
、カルボン酸基を存する重合可能な単量体と他の重合可
能な単量体の共重合体、加水分解または酸化などの変性
によりカルボン酸基を導入した有機高分子化合物等を用
いることができる。（共）重合体の製造方法としては、
通常ラジカル重合、イオン重合、縮合などの方法を用い
ることができる。

（Ｒ）の分子量は通常１０００〜１００００００又はそ
れ以上であり、好ましくは２０００〜５０００００であ
る。又カルボン酸当りの分子量は通常５０〜４０００で
あり、好ましくは６０〜２０００である。

不飽和カルボン酸としては、不飽和モノカルボン酸たと
えば（メタ）アクリル酸［（メタ）アクリル酸とはアク
リル酸及び／またはメタアクリル酸をいう。以下同様の
記載を用いる］及びクロトン酸；不飽和ポリカルボン酸
たとえばマレイン酸があげられる。好ましくは不飽和モ
ノカルボン酸であり、とくに好ましいのは（メタ）アク
リル酸である。

不飽和カルボン酸エステルとしては、不飽和モノカルボ
ン酸のアルキル（アルキル基の炭素数は１〜１８）エス
テル（上記不飽和モノカルボン酸のメチル、エチル、ブ
チル、２−エチルヘキシル。

オクチルエステルなど）、不飽和モノカルボン酸のヒド
ロキシアルキル（アルキル基の炭素数は通常２〜４）エ
ステル［ヒドロキシエチル（メタ）アクリレートなど］
などがあげられる。好ましくは（メタ）アクリル酸の炭
素数１〜４のアルキルエステルである。

共重合体は、不飽和カルボン酸、エチレン、不飽和カル
ボン酸エステルの他に他のビニル単量体ブテンなど）、
芳香族ビニル炭化水素単量体（スチレン、α−メチルス
チレンなど）、カルボン酸ビニルエステル（酢酸ビニル
など）でどおよびこれらの二種以上があげられる。

共重合体の例としては下記があげられる。

アクリル酸（２０）−エチレン（７２）−アクリル酸エ
チル（８）共重合体 アクリル酸（２０）−エチレン（８０）共重合体 アクリル酸（７）−メタ・グリル酸メチル（５５）−ア
クリル酸ブチル（３８）共重合体 メタクリル酸（１５）−メタクリル酸メチル（４０）−
アクリル酸ブチル（３０）−スチレン（１５）共重合体 アクリル酸（６０）−メタクリル酸メチル（２０）−ア
クリル酸エチル（２０）共重合体 （註）上記括弧内の数字は共重合体の重量に基づいた％
を示す。

不飽和モノカルボン酸の（共）重合体の製造器よ、通常
のラジカル重合法である溶液重合法、非溶液重合法、エ
マルジョン重合法などにより得られる。

アルカリ金属としては、Ｌｉ、　Ｎａ、　Ｋなどがあげ
られる。

有機アミンとしては、アルキル（アルキル炭素数は通常
１〜１０）アミン（エチルアミン。

ブチルアミン、シクロヘキシルアミンなど）、アルカノ
ールアミン（モノ、ジ．トリエタノールアミン、モノイ
ソプロパツールアミン、ジェタノールシクロヘキシルア
ミンなど）その他ジメチルエ、タノールアミン，モルホ
リンなどがあげられる。

アルカリ金属塩，アンモニウム塩，有機アミン塩のうち
好ましいのはアルカリ金属塩である。特に好ましいのは
Ｎａ，　Ｋである。

本発明に於ける固体潤滑剤の詳細は以上の通りであるが
、次に水溶性防錆剤の必要性等についてさらに説明する
。

本発明ではポリエチレングリコールを主体とした水溶性
皮膜剤を有する固体潤滑剤を金属薄板表面に塗布するこ
とを既に説明したが、これら水溶性皮膜剤の成分である
ポリエチレングリコールは、分子量の低減と共に吸湿性
が増加し、金属薄板表面に塗布した際、吸湿すると当然
の事ながら耐錆性は低下する．そこで水溶性皮膜剤を水
溶解する際に水溶性防錆剤を使用することにより防錆性
を付与することができた。又水溶性防錆剤の添加割合を
水溶性皮膜剤の０．５％〜４０％に限定したのは、０．
５％未満では防錆性が低下し、４０％を越えると潤滑性
が低下する難点が生じるためである。

又ポリエチレングリコールの分子量は１０００未満では
プレス成形性が不十分であるため、通常は１０００〜４
００００又はそれ以上である。又分子量が増加すると、
溶解度，脱脂性が低下する傾向にあり、好ましくは２０
００〜３００００である。

又（Ｂ）の分子量は１０００未満では皮膜密着性が不十
分であるため、通常は１０００〜１００００００又はそ
れ以上である。又分子量が増加すると溶解度，脱脂性が
低下する傾向にあり、好ましくは２０００〜５００００
０である。

またカルボン酸当りの分子量は、４０００をこえると溶
解度，脱脂性が不十分であるため、通常は５０〜４００
０、又５０未満では防錆性が不十分であり６０〜２００
０の間が好ましい。

固体潤滑剤は常温で固形化しており、金属薄板上に薄膜
形成するには、水に０．５％〜１２％濃度（乾燥膜厚に
よって濃度は変わる）溶解し、スプレー法又は溝付きロ
ールによってロールコータ−で塗布することができ、塗
布後ただちに１００℃以上の熱風で乾燥することが望ま
しい。乾燥膜厚は、防錆性の確保やプレス成形性の効果
の確保から０．５ｇ／＋ｗ”を下限とし、まり５．０ｇ
／ｍ”を越えるとｉ接性、ブロッキング性、スベリ性、
脱脂性などを劣化させるのでこれを上限とする。

そして本発明皮膜は薄板両面に皮膜厚を等厚、又は差厚
にて塗布することが出来、さらに薄板片面のみに施こし
、反対面は皮膜を形成しない無処理としても良い。

又本発明に於いては、その目的用途に応じて最表面に通
常使用される防錆油膜層を形成しても良く、特に高度な
耐錆性を要求される場合には有効である。

〔実施例〕

次に本発明の実施例について説明する。

〔実施例、１〕 第１表隘１〜阻１０に示す、ポリエチレングリコールを
主体とした水溶性皮膜剤を固形分として５〜１５ｗｔ％
、又水溶性防錆剤（前記特公昭５９−２２７９３号にて
開示されたもの）を０．５〜１０ｗｔ％含有し、残部が
水から成るｐＨ４〜８の水溶液を厚さ１．２鶴の低炭素
冷延鋼板両面にロールコータ−を用いて塗布後、誘導加
熱法、又は熱風循環式加熱炉を用いて乾燥し、片面当り
１．５〜２ｇ／ｍ”の固体潤滑皮膜を形成した。そして
引き続き通常の鉱物油系防錆油を鋼板両面に片面当り１
−１．５８／ｍ”塗油し、次に示す（Ａ）〜（Ｅ）の評
価テストを実施した。

（Ａ）プレス成形性（実験室評価） この鋼板からブランク径２５０　ｍｍ　ｘ２５０　鶴の
試片を切り出し、シワ押え圧５ｔ／−で１００鶴の角筒
絞りで２５鶴の深さに絞り、ワレ発生の有無を調査之 後、ワレ無のものについてシワ押さ圧１０　ｔ／ｃａｔ
に上昇させて、９０龍深さまで絞った。評価は絞り深さ
（龍）とコーナ一部ネッキング状態とダイス接触面の表
面圧を目視観察することで行った。

なおプレス油は全（塗油しない条件でテストした。

（Ｂ）プレス成形性（オイルパンブレス成形性）この鋼
板の一部は、実際の車のエンジン部品であるオイルパン
へ加工するテストを行った。オイルパンとしては、小型
車（１５００ｃｃ）及び大型車（３０００ｃｃ）用２種
類を選択し実施した。評価は（Ａ）項と同様に実施し、
総合評価として◎、○、△、×の４段階で表示した。

（Ｃ）耐錆性 鋼板から７０Ｘ１５０ｍの試片を切り出し、温度５０℃
、相対湿度９５％の環境中に７日間放置した後、表面の
発錆状況を目視で評価した。評価基準は◎；全（発請無
、０２面積率として０．１％以下の発錆、△：面積率と
して０．１〜１％の発錆、×：面積率として１％以上の
発錆の４段階とした。

（Ｄ）脱脂、化成処理性 （Ｃ）項と同様のサンプルを市販の脱脂剤を用いて表面
脱脂を行ったのち表面活性化処理を行い市販の浸漬型化
成処理皮膜を形成させ、表面の化成処理皮膜の状況を目
視で評価した。評価は厚さ１．２０の低炭素冷延鋼板に
実施例１に示した防錆油を塗布した鋼板を基準の◎とし
、◎、Ｏ５△、×の４段階で実施した。

（Ｅ）皮膜密着性テスト 鋼板から３００　Ｘ５００■−の試片を切り出し、この
試片を通常の５段式ロールレベラーに通した。その後鋼
板表面の皮膜状態を目視で次の４段階に評価した。◎：
皮膜剥離皆無、Ｏ：皮膜剥離微少、Δ：皮膜剥離５〜２
０％（全表面に対する面積率）×：皮膜剥離２０％以上 〔実施例、２〕 実施例１において、被処理鋼板を板厚０．６１の低炭素
冷延鋼板２枚の間にポリイソブチレン系樹脂をはさんで
制振鋼板とし、その他の項目は実施例、■と同じとする
。

ただし使用した樹脂は実施例、１のＮａ９、ＩＯのみと
し、又評価試験は実施例１の（Ｂ）項のみとしｔり施例
、３〕 実施例１に於いて、固体潤滑皮膜を鋼板の片側面のみと
し、その他の項目は実施例、１と同じとする。

ただし使用した樹脂は実施例、１の隘９．阻ＩＯのみと
した。さらに評価試験は実施例１の（８）項のみとし、
又この際固体潤滑皮膜形成面はプレス加工時のダイス側
（しわ押え側）とした。

〔従来例、１〕 分子１２００００のポリエチレングリコールを固形分と
して１０ｗｔ％水溶性防錆剤を３ｗｔ％含有し、残部が
水から成るｐＨ１〜９の水溶液を、実施例。

１と同一の鋼板両面に、同一方法にて、同一量塗布して
固体潤滑皮膜を形成した。引き続き、実施例１と同一の
防錆油を同様に塗油した。

〔従来例、２〕 実施例１と同一の冷延鋼板を用いて、（１）無処理（２
）防錆油のみを実施例、１と同様に両面に塗油（３）ミ
ルボンド（日本油脂株式会社製）、（４）ルブコート（
日本工作油株式会社製）の４種を作製し評価した。なお
試片（３）　、（４）は薬剤製造メーカーの標準仕様通
りに作製し、実施例１の（＾）項のみ評価した。試片（
１）、（２）は実施例１の（Ａ）〜（１））頂金てにつ
いて評価した。

第　　　ｌ　　　表 本１０）アクリル酸（２０）、エチレン（８０）共重合
体及びそのＮ４　［開ｔ２０００００］本＋１）ポリア
クリＭＩＪｔびそのＮａ塩［ＭＷｔ８００００］以上本
発明実施例および比較例の評価試験結果を第２表に示す
。本発明実施例は全ての項目に於いて優れた特性を示し
、又プレス成形の条件によっては、固体潤滑皮膜を鋼板
片側面のみに形成した方が有利な場合もあることが判る
。

〔発明の効果〕

以上説明した如く本発明による固体潤滑剤は、金属薄板
に対して優れた高潤滑性、防錆性ならびに水溶性を発揮
し、またこれら固体潤滑層を有する金属薄板は、プレス
、オイルパン等の成形性に優れるとともに、耐錆性、脱
脂・化成処理性、皮膜密着性にも優れており、加工に際
しては事前処理などの手数を省き得るとともに、加工品
の小部品化、難成形品にも対応でき、生産性の向上を図
り得るものである。

代理人　弁理士　秋　沢　政　光 他１名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１、）水溶性防錆剤０．５〜４０ｗｔ％、残部が分子
   量が１０００以上のポリエチレングリコール（Ａ）と分
   子量が１０００以上のカルボン酸基を有する有機高分子
   化合物及び／又はその塩（Ｂ）とからなる水溶性又は水
   分散性の皮膜形成成分であることを特徴とする固体潤滑
   剤。 （２、）水溶性又は水分散性の皮膜形成成分がポリエチ
   レングリコール（Ａ）１００重量部に対し有機高分子化
   合物及び／又はその塩（Ｂ）が０．５〜１００重量部と
   からなる請求項１記載の固体潤滑剤。 （３、）有機高分子化合物が不飽和カルボン酸の重合体
   及び／又は共重合体である請求項１又は２記載の固体潤
   滑剤。 （４、）共重合体が不飽和カルボン酸とエチレン及び／
   又は不飽和カルボン酸エステルとからなる請求項３記載
   の固体潤滑剤。 （５、）不飽和カルボン酸がアクリル酸及び／又はメタ
   クリル酸である請求項３又は４記載の固体潤滑剤。 （６、）共重合体がアクリル酸及び／又はメタクリル酸
   とエチレンとの共重合体である請求項３又は４記載の固
   体潤滑剤。 （７、）塩がアルカリ金属塩、アンモニウム塩及び有機
   アミン塩からなる群より選ばれる少なくとも１種である
   請求項１ないし６のいずれかに記載の固体潤滑剤。 （８、）水溶性防錆剤０．５〜４０ｗｔ％、残部が分子
   量１０００以上のポリエチレングリコール（Ａ）と分子
   量１０００以上のカルボン酸基を有する有機高分子化合
   物および／又はその塩（Ｂ）からなる水溶性又は水分散
   性の皮膜形成成分である固体潤滑層を片面当り０．５〜
   ５ｇ／ｍ＾２とした固体潤滑層を有する金属薄板。 （９、）水溶性又は水分散性の皮膜形成成分がポリエチ
   レングリコール（Ａ）１００重量部に対し有機高分子化
   合物および／又はその塩（Ｂ）が０．５〜１００重量部
   とからなる請求項８記載の固体潤滑層を有する金属薄板
   。 （１０、）有機高分子化合物および／又はその塩（Ｂ）
   が不飽和カルボン酸の重合体及び／又は共重合体である
   請求項８又は９記載の固体潤滑層を有する金属薄板。