JPH02117993A - Di缶用加工油組成物 - Google Patents

Di缶用加工油組成物

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JPH02117993A
JPH02117993A JP27023988A JP27023988A JPH02117993A JP H02117993 A JPH02117993 A JP H02117993A JP 27023988 A JP27023988 A JP 27023988A JP 27023988 A JP27023988 A JP 27023988A JP H02117993 A JPH02117993 A JP H02117993A
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oil
processing
water
cans
carbon atoms
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Yoshio Okamoto
岡本 好雄
Takashi Inaba
隆 稲葉
Takashi Mukai
敬 向井
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Kao Corp
Kobe Steel Ltd
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Kao Corp
Kobe Steel Ltd
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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、ジュース、ビール等の1lffiの製造時に
用いられる加工油組成物に関し、更に詳しくは、鋼(通
常、電気スズメツキ鋼板(ブリキ)が使用される)又は
アルミニウム合金の母板を、絞り、しごき加工し、成形
缶とする一連の加工工程、即ち通称DI (Drawing and Ironing )加工と
呼ばれるゾロセスに於いて用いられ、製缶加工後のff
r表面に特に「黒すじ」又は「黒じみ」と称される重大
な品質欠陥を生じさせることのないDI缶用加工油組成
物に関する。
〔従来の技術及び七〇諌題〕
近年、ジュース類又はビール等の充横谷器が従来の瓶詰
めより、上記の金属缶へと5缶化が急速に進みつつあり
、中でもビールに於いてはその傾向が顕著でるる。ここ
で使用される金属缶は、大別すると2種類に分類でき、
1つはツーピース缶、他方はスリー一−ス缶と称するも
のでろる。
後者のスリー4−ス缶は、所定の大きさの平板を、曲げ
加工によって缶胴となしその上、下に円形の蓋を取り付
ける方法によって成田されるが、この種の缶製造時には
、母材が塑性変形される様な加工を伴わない為、潤滑剤
は殆んど使用されない。
一万、前者のツーピース缶は、所謂その加工法からL)
Iffrと称されるもので、母材を大きく塑性変形させ
収缶する為に加工油の適用が不可欠なものである。即ち
、ツーピース缶は、母材(プリ中板又はアルミニウム合
金)を円板状に切断し、その後絞り加工によってカップ
状となし、更にしごき加工によってカップ側壁を薄く伸
ばした後、種々の工程を経て、缶上部に蓋を取シ付は製
缶するもので、カップ状の缶胴部と1個の蓋の2つの部
分から成シ立っている為にツーピース缶と称され、又特
に大半がこの絞り(Drawing ) −Lごき(I
roning )加工による所から、この様な成形缶は
DI缶と呼ばれている。
f)I缶の製造は連続的に行なわれるが、加工油として
は主に所定の粘度を有する鉱物油に3〜10A−セント
程度の界面活性剤を乳化剤として添加し、更に潤滑性を
保つ為の脂肪族カルメン酸を数、e−セントの割合で添
加したものや、乳化剤と潤滑剤両者の機能を持たせる意
味での脂肪族カルボン酸金属石鹸と鉱物油の混合物等の
組成Wを水で5〜50/’?−セントに希釈したエマル
ションとして、加工部に循環方式で供給しているのが現
状でめる。
DI缶成成田ロセスに於いて、加工油を使用する目的は
、母材の塑性変形を円滑に行なわせ、且つ加工後の缶表
面の性状を平滑で表面疵等発生のない均質な光沢のある
ものとする事である。
ところで、近年のl)I缶等の需要の増大による生産性
向上等の面からその加工生産速度が益々速くなっており
、カロエ油に対する性能も苛酷なものとなっているのが
現状であって、高速成形化に伴って生じるL)I缶の品
質欠陥も1つの大きな問題となってきている。
これらの問題の中で、特に注目されるものに「黒じみ」
又は「黒筋」と呼ばれる重大なりI缶表面品質欠陥があ
り、製缶業界ではこの解決のため加工油エマルションの
異常な迄の濃度アップを計る等、対果に苦慮していると
言える。
この「黒じみ」又Vi「黒筋」(本文では以下「黒じみ
」と記載する)とは、現象的にはDI缶裂造時発生する
もので、後工程でおる脱脂、化成処理、及び塗装後の缶
表面に黒褐色状のシミが浮き出て見える欠陥であり、特
に黄色〜白色系統の塗装缶に際立って認められるもので
ある。
この様な欠陥を有するDI缶は藺品価値が著しく低下す
る為に、製品とならず、生産性等に多大な影響を及ぼし
ている。
黒すじ発生の要因は2缶表面に数センチメートル以下で
無数に近接し、且つ比較的広い範囲に亘って存在する。
庇によるもので、元の反射の程度差から黒っぽく見える
ものであると言える。この糺の発生は加工時、工具と被
加工材部に介在する加工油の潤滑性能が充分でない場合
に発生し、主なる要素としては、次の2点を挙げる事が
できる。
(a)工具と被加工材の接触部での油膜厚さ又は金属表
面への吸着能等の弱い事による油膜強度が小さい為、被
加工材と工具との直接接触割合が増大し、表面に疵を発
生させる。
(b) (A)で述べた潤滑性が低い事に起因して、加
工による金属粉が多く発生し、エマルション中で不安定
化、相欠化した後に加工部に循環によって供給された際
、加工部で缶表面に疵を付ける。
従来、乳化剤を使用したエマルションタイゾが加工油と
しての大半を占めているが、金属粉等の異物混入による
エマルション不安定化の問題は解消が難しく、濾過等の
設備投入によって回避しているが充分ではない。
そこで、先にこれ迄には見られない新規技術、即ち乳化
剤の替シに特定の水溶性高分子化合物を適用し、金属粉
を安定に分散出来、且つ加工特性に優れたものとして「
水分散型絞り−しごき加工油組成物」の%野山aを行な
った(%級昭61−240249号)。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、更に黒じみの抑制に関して、より優れた
解決手段を見出すべく鋭意研究を続けた結果、前記水醪
性化合吻の特定のものを通用し、更に特定の潤滑油成分
から成る加工油を水中で、所定の大きさの油粒子径とし
て安定に分散させる事によって、黒じみ抑制に著しい効
果を有する事を見い出した。
更に詳しくは、特定の潤滑油成分に塩基性又は陽イオン
性の窒素原子を有する水溶性且つカチオン性又は両性イ
オン性の高分子化合物の無機又は有機リン酸塩を使用し
、潤滑油成分を水中で3〜lOミクロンの安定な粒子径
とする事によって黒すじ発生は著しく抑制されることを
見出し1本発明を完成した。
すなわち1本発明はC&) 40 Cにおける粘度が5
0〜500センチストークスの鉱物油、炭素数10〜4
0の脂肪族アルコール及び1価又は多価アルコールと炭
素数8〜22の藁級脂肪酸との脂肪酸エステルから成る
群より選ばれる潤滑油成分の1撞又は2種以上並びに(
b)次の一般式(1) (式中、’1ないしR3は炭素数1〜3のアルキル基を
、Aは一〇−又は−NH−を示し1mは1〜3の数を示
す) で表わされる単量体の重合物又は共重合物でおる水溶性
高分子の無機もしくは有機リン化合物の塩を必須成分と
して官有し、かつ水中で3〜10ミクロンの平均油粒子
径を有するL)I缶用刀ロエ油組成vJを提供するもの
である。
本発明において(a)の@滑油成分のうち、鉱物油とし
てri% 40’Cにおける粘度が50〜500七ンチ
ストークスでおればいずれでも良く、ノ9ラフイン系、
ナフテン系等の種類に関係なく用いることができる。ま
た、脂肪族アルコールとしては、炭素数10〜40を有
する直鎖又は分岐を有するものが、脂肪酸エステルとし
てはエチレングリコール、ジエチレングリコール、ンル
ピトール、トリメチロールゾロノQン、ペンタエリスリ
トール、炭素数4〜40の脂肪族アルコール等の1価又
は多価アルコール類と炭素数8〜22の高級脂肪酸との
エステルが挙げられる。なお、脂肪酸としては炭素数8
〜22の範囲にある油脂類より分解、精製される飽和又
は不飽和脂肪酸類を挙げる事が出来る。ここで、油脂類
としては牛脂、豚脂、骨油、魚油等のj12+物柚、ヤ
シ油、ノQ−ム油、オリーブ油、大豆油、菜種油、トウ
モロコシ油、アマニ油等の植切旧を例示できる。
本発明中)成分の水溶性高分子は、前記式(1)で表わ
される単量体の重合物又は池の単量体との共重合物であ
る。式(I)で表わされる単量体のみで構成される重合
体は、カチオン性であるが、単量体(1)とアクリル酸
、マレイン酸、メタクリル酸の金属塩(Na、 K、等
)又はアンモニウム塩等の単量体と共重合した場合、両
性イオン性水溶性高分子化合物が与えら些る。
更に、アクリロニトリル、炭素数2〜20の脂肪族アル
コールとアクリル酸又はメタクリル酸エステルと共重合
させても本発明の効果を奏する水溶性高分子が得られる
これらの水溶性高分子の壇としては、無機リン酸及び炭
素数1〜8のアルキル基を有するモノ又はジホスホン酸
、炭素数1〜4の脂Jt[フルコールとのモノ又はゾリ
ン酸エステル、ヒドロキシエタンジホスホン酸、ニトリ
ロトリスメチレンホスホン酸などの有機リン酸が挙げら
れる。
本発明のDI缶用加工油組成物は、上述の各成分を配合
する事によシ調製されるが、炭素数10〜40の脂肪族
アルコールは5重量、e−セント以上、好ましくは10
重重、Q−セント以上、脂肪酸エステルは10重tze
−セント以上、好ましくは20重重/Q−セント以上、
水溶性高分子化合物は0.1〜10重tze−セント、
好ましくは1〜5重量)Q−セント配合する事が望まし
い。
又、本発明の組成物には、上記成分の他に、加工油エマ
ルションの腐敗を防ぐ為の窒素系又はハロゲン元素を含
む化合物等の防黴剤、エマルションの酸性化(Hx敗等
による)にょる加工工具等の腐食を防止するための一調
整剤、即ちトリエタノールアミン等のアルカノールアミ
ン又はアンモニア等の化合物等を添加する事も可能であ
る。
更に、本発明加工油実操業に於いて、予め加工油エマル
ションを水で希釈して所定の濃度とする所謂メイクアッ
プ時に、エマルション濃度を短時間で均一化する目的か
ら、力ロエ油組成中に界面活性剤を加える事も可能であ
る。
この界面活性剤としては、ンルピトール脂肪酸エステル
、炭素数8〜18の脂肪族アルコール、ノニルフェノー
ル等の?リエチレングリコールエステル、又はfロピレ
ンオキシドを付加したものの?リエチレングリコールエ
ステル、更にはゾロピレンオキシド/エチレンオキシド
ブロックピリマー等が挙げられ、そのf−ILBがaO
〜19.0の範囲にあるものが例示できる。
しかるに、これら界面活性剤は、水溶性高分子化合物の
作用を損わない範囲で使用きれるべきでるり、当該水溶
性高分子化合物の重量ノリ−セントに対し、2倍以内で
める事が望ましい。
さらにまた、本発明加工油には炭素数8〜22の高級脂
肪酸を1〜10重量、e−セント好ましくは2〜7重菫
%添加して用いることができる。
一方、長期に亘る加工操業に対し、加工熱の発生、空気
との接触、水の存在等によって加工油成分が酸化劣化さ
れるのを抑制する意味で、2,4−シーt−ブチル−p
−クレゾール等の酸化防止剤をも添加する事も可能であ
る。
斯くして得られる本発明の1)I缶用加工油組成物は、
水を用いて、加工油の潤滑油分#度としてLO〜80.
0容量ノQ−セントの範囲に希釈され、実際のDI缶カ
n工に供される。本組成物は水溶性高分子化合物の作用
によって、通常の実機加工設備に設置されている様な、
加工油エマルション(このものは、通常加工時の?E滑
性と、もう−万の重責な特性でるる冷却性をも兼ねる事
から、クーラントと称される)の供給装置、例えば加工
部への供給量として5〜50//min程度の能力を有
するギア?ンゾ、渦巻き?ンゾ等が有する剪断力の拗+
!!によって、組成物水溶液がこれらの供@−ン7°を
通過する時に容易にその加工油の粒子径t−3〜10ミ
クロン(平均油粒子径)に調整する事が可能でるる。
この油粒子径範囲tVする本発明組成物は、極く小さな
平均油粒子径と、粒子径分布が広い範囲に渡っている従
来の乳化型加工油に比べ、大きく且つシャーシな粒子径
分布を有する為に、加工油の付着tを壇やす事が出来、
加工部により多くの加工油を供給する墨が出来る。
また、本発明の加工油組成物により同時に水溶性高分子
化合物の対堰である無機又は有機リン酸類の被加工材表
面等への反応等にょる強固な膜の生成によって、加工工
具と被加工材間に介在する油膜を厚く出来る(高付着性
)と共に、被加工材表面の金属間接触を低減せしめ、円
滑な潤滑状態を得ることができる。すなわち、加工後の
DI缶表面の平滑且つ美麓で、黒じみの発生しない状態
のものを作る事が可能でおる。
従って、本発明の加工油は、黒じみを抑制しようとして
、その操業条件である加工油濃度を30〜so/e−セ
ントの高濃度(DI加工に於いて、先ず平板をカップ状
となす加工に於いて、カッピングと称する)に設定しな
くとも、加工が可能であり加工油原単位等に関する経済
性などにもメリットが出る、優れた潤滑性を有するもの
である。
ここで、黒じみの抑制に関して、本発明品はその油粒子
径として3〜10ミクロンの範囲にある事が特徴である
。この範囲外では利用し得ないものではないが%3ミク
ロン以下では付着量が稼げず効果が低減する。また他方
、その平均油粒子径が10ミクロン以上では、付着量が
多くなp過ぎ、油でベト付いた状態となる。
〔作用」 本発明加工油組成物の特徴的な作用機構としては、水溶
性分散剤によって3〜10ミクロンと乳化型では見られ
ない均質で且つ大きな油粒子を形成する事であり、これ
により、加工部への加工油付着量の増大(前述(a)項
の油膜厚さ小の問題を油取込量増大により解消)や油膜
強度増大等を達成する事が出来、工具と被加工材の直接
接触を著しく低減せしめる事ができる。また、これ迄の
加工油での油膜強度は、主にエステル、脂肪族カルボン
酸等でなされて来たが本発明品の場合、水浴性高分子化
合物の塩である無機又は有機リン酸が被加工金属と反応
して生成した強固な膜が存在する為に、更に大なる油膜
強度を保持させる事が可能となった。
〔発明の効果〕
斯くして得られる本発明組成物は、特定の水溶性高分子
化合tmt適用することにより、加工油の粒子径3〜1
0ミクロンに調整する事ができて「黒じみ」を抑制する
ことが可能であり、また、無機又は有機リン酸が強固な
皮膜を形成するので、高速加工も可能となる。
〔実施例〕
以下、実力例によp本発明を具体的に説明するが、本発
明はこれら実施例に限定されるものではない。
実施例1 表−1に示す組成のDI缶用加工油組成物を調製した。
なお、実施例で使用された水浴性高分子化合物は次のP
1〜P6、 Pl ジメチルアミンエチルメタクリレートの単独重合
物のリン酸塩(ivlW=1万)P2 ジメチルアミノ
エチルメタクリレート/アクリル酸ンーダ(モル比6/
1) 共重合物のリン酸塩(AhV=3万ン P3 ゾエチルアミノエチルメタクリレート/メタクリ
ル酸ソーダ(モル比3/1)共重合物のセスキブチルフ
ォスフェー トの塩(MW=10万) P4 ジエチルアミノゾロビルメタアクリレート単独重
合物のモノゾロビルホスホ ン酸塩 P5 ジエチルアミノエチルメタクリレート/ラウリル
メタクリレート(モル比 7/1)共重合物のリン酸塩(MW=5万)P6 ジエ
チルアミノエチルメタクリレート/アクリロニトリル(
モル比5/1) 共重合物のモツプチルフォスフェート 塩(MW=1万) であシ、また、脂肪酸エステルとして、次に挙げるE1
〜E6、 EI  トリメテロールノロノ9ントリオレエート E2 ジインデシルアジペート E3 ンルピタントリオレエート E4 オレイルステアレート FJ5 −eンタエリスリトールテトラノQルミテート E6 ゾエチレングリコール/ダイマー#R/ステアリ
ルアルコール(モル比2/1 /1)よシなるエステル。
を使用した。
一万、脂肪族アルコールとしては、次のA1−A3、 Al  7ウリルアルコール A2 炭素数Cs鵞* lsの合成アルコールA3 炭
素数20の脂肪族アルコール を用いた。
(組成) 以下余白 注−に8表−1の()内の数値は、重量ノe −セント
を表わす。
注−2= *1)鉱物油:C”:z?ラフイン系、40℃での粘度
60七ンテストー クス の粘度150センチスト ークス C3:ノ♀ラフイン系、40℃で の粘度380七ンチスト ークス C1ニナフテy系、40Cでの 粘度135センチストー クス C2:ナフテン系、40℃での 粘度250センチストー クス C汀:ナフテン系、40Cでの 粘度490センチストー クス *2)脂肪酸ニオレイン酸を用いた。
本3)酸化防止剤=2,4−シーt−ブチル−p−クレ
ゾール *4)防黴剤:l、3−ヒドロキシ、−2−二トロア2
−ブロモ7”oノQン *5ン界面活性剤: Sl:?リエチレングリコー ルノニルフェニールエ ーチル(HLB=13L6) Sz :f′リエチレングリコー ルンルピタンモノオレ エートエステル (f(LB= 10.57 S3:fロピレンオキシド/ エチレンオキシドブ口 ック献すマ−(ゾル口 ニックタイプ、aB = 12.5 )実施例2 実施例1で得た1)I缶用加工油組成@金用いて加工油
クーラントをv!4製し、その油粒子径、加工油付層重
及び実加工時の黒じみ抑制性の各性能を調べた。この結
果を表−2に示す。
(調製、加工方法) 表−1に示した発明品組成物1〜6及び上記比較例1〜
2を用い、水にて所定の濃度の加工油クーラントとなる
様に調製した。
調製法としては、実際の生産機の皺ンデ等の有する剪断
力に対応きせる意味から、ホモミキサー(特殊機化工業
a1s% 81.型)の5000 rpmで20分間攪
拌を行なった( 40℃)。
加工法としては、厚さ0.36日のアルミニウム合金(
aoo4H−19)のブランク(@径131.5m)を
用い、内径73.661IEIlf1iのカップを先ず
成形した。その後、しごき装置にょp再絞り、第1段し
ごき(しごき率3B、9%)、第2段しごき(しごき′
41″3.6%)、第3段しごきくしごき率39.1%
)を行ない、内径5166 m、高す145.0 mノ
DI fEr’に成形した。成形速度は120缶/分と
した。加工油1種当りの試験倍数を60缶とし、その内
50缶をDI加工した。加工油クーラントは、カップ成
形時にはブランクに浸漬する方法を、しごき加工ではし
ごき加工装置に設置された循環?ンfを経由してのしご
き加工部へのスプレー循環方式を採った。
加工油クーラント濃度としては、カップ成形時には櫨々
クーラントv!に度を適用し、しごき加工では、各々加
工油全てに於いて10%濃度とした。これは、黒じみの
発生は、カップ成形時のir9ジ加工時の潤滑性にその
大半が支配される為である。
ここで、カップ成形数を60とし、その内50個をしご
き加工に供しl)I缶としたが、しごき加工に供されな
い10個のカップは、加工油付*tの評価に用いた。
(評価内容及び評価方法) (1)油粒子径 カップ成形に供した加工油クーラントは、ホモミキサー
で攪拌後、加工油の油粒子径をコールタ−カウンターに
ょシ測定し、平均油粒子径を測定した。
(2)加工油付着量 カップ成形を行なった60個の内、任意に10個を抽出
し、カップ内外面に付着している加工油tを、ジエチル
エーテルを使用して溶剤抽出を行ない、溶剤のトッピン
グ後の加工油の重量を求めて比較した。この際同時に、
溶剤中には加工時発生したAJ粉が混入するが、これは
F4により完全に除去して、〃u工抽油重重の影!#を
なくした。
(3)黒じみ抑制性 カップ成形時の50個を、 710工油濃度10%下で
、前述の加工条件に基づいてしごき加工を行ないDI缶
としたが、黒じみ抑制性の評価として、前半20缶は廃
棄し、21缶目から50缶目迄の計30缶を評価用とし
て採取した。
これら30iは、後で述べる黒じみの測定を8易とする
為に、先ずトリクレンの16剤脱脂を実施して完全に表
面から油分を除去した後、更に加工時付層したアルミニ
ウム粉を除く為に、エタノールを含浸させた脱脂綿にて
表面に疵を付けない様に慎重に缶外面を、最早アルミニ
ウム粉が脱り旨肩土に認められなくなる迄拭き取った。
黒じみ抑制性は、全く発生なしの状態金5.01缶外面
に全面に発生したものを1.0とし、0.5毎に段階的
に9つのランクに分け、DI缶1缶毎に評価を加え、3
0缶の評価値総計の平均値を求め、比較検討性なった。
黒じみの評価方法としては、缶外面に製図等に用いられ
る半透明のトレーシングペー、e−等を貼シ付けた状態
で観察する、或いは、清浄な白紙の上にL)I缶を置き
観察するといつ   −た様な方法を用いると、黒じみ
部分が、褐色状に浮き出して見える為に評価が8易とな
る。
次の表−2に、実施例での評価結果金示す。
注−1:加工油粒子径:コールタ−カウンターによる平
均油粒子 径(アノ9−チャー 100μ) 加工油付着量:成形後カップ10個 の総付着量 黒じみ発生1i二Lo〜5.0迄の9段階評価(谷缶毎
)の 計30缶の平均値。
数字が大でめる根元 生が小。
注−2=比較品扁1及び&2は次のものである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、(a)40℃における粘度が50〜500センチス
    トークスの鉱物油、炭素数10〜40の脂肪族アルコー
    ル及び1価又は多価アルコール3と炭素数8〜22の高
    級脂肪酸との脂肪酸エステルから成る群より選ばれる潤
    滑油成分の1種又は2種以上並びに (b)次の一般式( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) (式中、R_1ないしR_3は炭素数1〜3のアルキル
    基を、Aは−O−又は−NH−を示し、mは1〜3の数
    を示す) で表わされる単量体の重合物又は共重合物である水溶性
    高分子の無機もしくは有機リン化合物の塩を必須成分と
    して含有し、かつ水中で3〜10ミクロンの平均粒子径
    を有するDI缶用加工油組成物。
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