JPH0718284A - アルミニウム系板材プレス加工用潤滑油 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アルミニウム系板材は、強い化学吸着により
プレス加工後の脱脂性が悪くかつ、従来の高粘度または
ワックスタイプ潤滑油は塗油作業性が悪いというの問題
を解決する。 【構成】 （Ａ）鉱油、合成油および動植物油から選ば
れる１種または２種以上油からなる基油５０〜９８重量
％と、（Ｂ）脂肪酸の誘導体であるダイマー酸またはト
リマー酸の単独または混合物１〜２５重量％と、（Ｃ）
中性亜リン酸エステル１〜２５重量％とを含んで成り、
常温で液状でありかつ４０℃における動粘度が５〜６０
ｍｍ2 ／ｓ（ｃＳｔ）であるアルミニウム系板材プレス
加工用潤滑油。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム系板材
（この明細書において「アルミニウム」とはアルミニウ
ム合金を含む。）のプレス加工性に優れ、並びに該加工
後アルミニウム系板表面に残留した潤滑膜をアルカリ洗
浄等による脱脂洗浄性（以下、「脱脂性」と称す）に優
れる常温液状の潤滑油に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、アルミニウムのしごき及び引抜加
工用潤滑油に関しては特開昭５４−３０３６３号におい
て、鉱油にリン酸エステル、高級アルコール、脂肪酸お
よび金属石けんを添加した潤滑剤が提案されている。又
アルミニウムの箔切断用潤滑油に関しては特開昭５７−
２３９７号において、合成エステル油にリン系極圧添加
剤と脂肪酸を添加した潤滑剤が提案されている。さらに
冷間鍛造用潤滑油に関しては特開昭６１−８５４９２号
において鉱油や合成油に特定亜リン酸エステルとホスホ
ン酸エステルを添加した潤滑剤が提案されている。これ
らはプレス加工を目的としたものでないためにプレス加
工性が不十分であり、脱脂性が悪いために塗装前処理の
化成処理性が悪くなる。また、アルミニウム板材のプレ
ス加工用潤滑剤としては、鉱油や合成油に有機リン化合
物またはリン酸エステルのリン系添加剤と粉末有機化合
物を添加した潤滑剤（特開昭６２−１９０２９４号、特
開昭６２−２９７３９３号）がある。しかしながらこれ
らの潤滑剤の脱脂性は十分なものではない。その理由は
次のとおりである。近年、自動車の軽量化の要求のため
に、鋼板に替えて使用されているアルミニウム板は、合
金化され高強度化されており、またアルミニウム系板は
本質的に鋼板に比べ加工性が劣ることは否めない。とこ
ろで、プレス加工は一般に連続加工で行われており、工
具と加工材料の摩擦熱、難加工性材料の変形に伴う発熱
により、鋼板に比べ潤滑油の吸着性の強いアルミニウム
系板に潤滑油が吸着して脱脂性が悪くなる。

【０００３】本出願人は特開平３−１３４０９４号にお
いて鉱油などを基油とし、それに油脂、脂肪酸などの油
性向上剤や防錆添加剤を含有した高粘度の油、あるいは
合成エステルや高級アルコールを基油としたワックス系
潤滑剤を提案した。この潤滑剤の中でワックス系潤滑剤
はプレス加工性は良好であるが、脱脂性は未だ満足すべ
きレベルに達していない。まず、ワックス系潤滑剤は常
温で固体であり加温しなければ使用できず、溶剤などで
希釈して塗布し、その後溶剤を乾燥除去して使用して
も、溶剤が残存してプレス加工不良の問題を生じる場合
がある。次に油性向上剤や防錆添加剤を含有した高粘度
油はアルミ板への塗布能率が低くかつ脱脂性が悪いた
め、塗装前処理工程において化成不良を生じ、塗膜密着
性及び耐食性を低下させる。従って、近年アルミニウム
板のプレス加工量は増大しているために、アルミニウム
板のプレス加工性並びに脱脂性に優れる常温液状の潤滑
油の開発が要望されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のプレ
ス加工油は、アルミニウム系板材のプレス加工する場合
の上記のような問題点、すなわち潤滑性能が低いこと、
強い化学吸着によりプレス加工後の脱脂性が悪いこと、
さらに高粘度またはワックスタイプにおいては塗油作業
性が悪いことなどの問題を解決するためになされたもの
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記の問
題点を解決し得る潤滑油について研究した結果、潤滑油
の構成成分が（Ａ）鉱油、合成油および動植物油から選
ばれる１種または２種以上の油を基油とし、該基油５０
〜９８重量％と、（Ｂ）脂肪酸の誘導体であるダイマー
酸またはトリマー酸の単独または混合物１〜２５重量％
と、（Ｃ）中性亜リン酸エステル１〜２５重量％とを含
んで成り、常温液状かつ４０℃における動粘度が５〜６
０ｍｍ2 ／ｓ（ｃＳｔ）であることを特徴とするアルミ
ニウム系板材用潤滑油がプレス加工性に優れると共に良
好な脱脂性を発揮することを見出して本発明を完成し
た。以下、本発明の構成を詳しく説明する。

【０００６】一般に、潤滑油は粘度が高い程潤滑性に優
れているが、逆に脱脂性が悪くなるので、脱脂性を良好
に保つためには基油に配合する潤滑添加剤は潤滑油の粘
度をある程度の低いレベルに保つものでなければならな
い。本発明者等は種々検討した結果、脂肪酸の誘導体で
あるダイマー酸またはトリマー酸の単独または混合物及
び中性亜リン酸エステルを低粘度基油に添加すると潤滑
性を大幅に向上させ、しかも脱脂性を損なうことがない
ことを見いだした。

【０００７】本発明の潤滑油は、４０℃における動粘度
が５〜６０ｍｍ2 ／ｓ（ｃＳｔ）になるように添加剤の
配合量を調節することを特徴としている。４０℃におけ
る動粘度が５ｍｍ2 ／ｓ未満の場合は、潤滑性が劣り、
一方に６０ｍｍ2 ／ｓを超える場合、脱脂性が低下する
ので５〜６０ｍｍ2 ／ｓとする必要がある。より好まし
い４０℃における動粘度は１０〜５０ｍｍ2 ／ｓであ
る。更に本発明の潤滑油は、常温液状であることを特徴
としており、アルミニウム系板材への塗油時加熱する必
要がなく作業性に優れる。なお、常温とはＪＩＳ−Ｋ０
０５０に規定されている１５〜２５℃を意味する。

【０００８】本発明においては、アルミニウム系板材表
面への潤滑油塗布方法および該潤滑油付着量については
何ら限定するものではないが、塗布方法としてはロール
コーター、ハケ塗り、スプレー、浸漬、カーテンフロ
ー、静電塗布等を適用することが出来、また付着量とし
ては脱脂性と潤滑性の関係から、０. ３〜３. ０ｇ／ｍ
2 の範囲が好ましい。この付着量の範囲で該潤滑油を塗
布させるためには、塗布液を該潤滑油のみで行う以外
に、該潤滑油を揮発性石油系溶剤により希釈したものを
塗布し、その後揮発性石油系溶剤を揮発させ目的の付着
量を得ても良い。

【０００９】以下本発明の潤滑油の組成を詳しく説明す
る。本発明の基油は鉱油、合成油および動植物油から選
ばれる１種または２種以上の油を使用する。鉱油として
はマシン油、冷凍機油等があげられる。合成油としては
αオレフィン油、モノまたはジエステル油、ポリオール
エステル油、ポリブテン油、ポリアルキレングリコール
油等があげられる。動植物油としては菜種油、ラード
油、牛脂等があげられる。この内、鉱油と合成油が脱脂
性の点からより好ましい。また基油の配合量は、添加剤
の量と加工条件や作業条件に応じて５０〜９８重量％の
範囲で適宜決めることができる。また基油の粘度につい
ても同様に添加剤の量と加工条件や作業条件に応じて適
宜決めれば良い。

【００１０】本発明潤滑油成分の一つである脂肪酸の誘
導体であるダイマー酸またはトリマー酸の一般式は、次
の通りである。 ここでＡは炭素数３４、Ｂは炭素数５１の炭化水素であ
り、炭素−炭素間の単結合によるものや、あるいは２箇
所以上の結合により環状構造を形成したものがあり、本
発明に使用したダイマー酸およびトリマー酸は、工業的
に製造されているものを使用できる。代表的なダイマー
酸は、オレイン酸、エライジン酸、トール油脂肪酸、リ
ノール酸から選ばれる不飽和脂肪酸の一種又は二種以上
の２量体結合酸である。又トリマー酸は前記一種又は二
種以上の不飽和脂肪酸の３量体結合酸である。なお、前
記ダイマー酸とトリマー酸には、合成時に生じる副生産
物であるモノマー酸を含んでいてもさしつかえない。本
発明におけるこれらの酸の添加量は１〜２５重量％であ
る。２５重量％を超えて添加しても潤滑性の向上はなく
逆に脱脂性を悪くし、一方１重量％未満の添加では、潤
滑性が劣っている。その添加量が３〜２０重量％である
と良好な脱脂性と低粘度の組み合わせが得られる。最も
好ましくは５〜１５重量％である。

【００１１】本発明において使用される中性亜リン酸エ
ステルは次の一般式で表される第三級ホスファイト及び
第二級ホスファイトである。 第三級ホスファイトの一般式 ：（ＲＯ）3 Ｐ 第二級ホスファイトの一般式 ：（ＲＯ）2 Ｐ（Ｏ）Ｈ なお式中Ｒはアリール基、アルキル基またはアルキルア
リール基を示す。より具体的には、中性亜リン酸エステ
ルとしては、アリールホスファイト類、アルキルホスフ
ァイト類、アルキルアリールホスファイト類があげられ
る。アリールホスファイト類としてはトリフェニルホス
ファイトがあげられ、アルキルホスファイト類として
は、トリイソオクチルホスファイト、トリイソデシルホ
スファイト、トリステアリルホスファイト、トリオレイ
ルホスファイト、トリラウリルチオホスファイト、ジ−
２−エチルヘキシルハイドロゼンホスファイト、ジラウ
リルハイドロゼンホスファイト、ジオレイルハイドロゼ
ンホスファイトなどがあげられ、アルキルアリールホス
ファイト類としては、トリ−Ｐ−クレジルホスファイ
ト、トリス・ノニルフェニル・ホスファイト、ジフェニ
ルイソデシルホスファイト、フェニルジイソデシルホス
ファイトなどがあげられる。上記の中で、ジ−２−エチ
ルヘキシルハイドロゼンホスファイト、ジラウリルハイ
ドロゼンホスファイト、ジオレイルハイドロゼンホスフ
ァイトが第二級ホスファイトであり、その他は第三級ホ
スファイトである。又、中性亜リン酸エステルの分子構
造においては、潤滑性と脱脂性を考慮すると好ましく
は、炭素数８〜２２のアルキル基を有するトリアルキル
ホスファイト類およびジアルキルハイドロゼンホスファ
イト類であり、より好ましくは炭素数１２〜１８のアル
キル基を有するトリアルキルホスファイト類およびジア
ルキルハイドロゼンホスファイト類である。

【００１２】本発明において、中性亜リン酸エステルの
添加量は１〜２５重量％であることが必要である。２５
重量％を超えて中性亜リン酸エステルを添加しても潤滑
性向上効果はなく脱脂性は悪くなり、また添加量が１重
量％未満の場合は潤滑性が悪い。より好ましい添加量は
３〜１５重量％である。また中性亜リン酸エステルの中
の第一級ホスファイトは脱脂性が悪く使用できない。

【００１３】本発明の潤滑油は上記添加剤を基本添加成
分として構成されるが、それらの成分のほかに増粘剤、
防食剤、固体潤滑剤、酸化防止剤等を必要に応じて、動
粘度５〜６０ｍｍ2 ／ｓ（ｃＳｔ於４０℃）の上記範囲
が保たれる限り、適宜添加することができる。この場合
は基本添加成分の量は潤滑油全体に対する量である。任
意添加成分である増粘剤としてはポリイソブテン、アル
キルポリメタクリレート、ポリスチレン等を、防食剤と
しては、ベンゾトリアゾール、有機スルフォン酸塩、脂
肪族アミン等を、固体潤滑剤としては黒鉛、二硫化モリ
ブデン、フッ化カーボン、窒化ボロン、炭酸カルシウ
ム、金属石けん等を、そして酸化防止剤としては、２，
６- ジ- ターシャル- ブチル- ｐ- クレゾール、フェニ
ル- α- ナフチルアミン、ジチオカルバメート等を使用
することができる。これらの任意添加成分の上限は３０
重量％であることが好ましい。

【００１４】

【作用】本発明の潤滑油においては潤滑性と脱脂性を両
立する作用機構は解明されるに至っていないが、次の様
に推定される。ダイマー酸及びトリマー酸はアルミニウ
ムと加工時反応し、潤滑油に不溶の金属石けんを生成す
る。プレス加工時の発熱による温度はこの反応に有利に
作用する。この金属石けんはアルミニウム表面と金型と
の摩擦面において、一種の固体潤滑剤の働きを有し、か
つ脱脂性に対しては何ら悪影響を与えない。しかし、基
油にダイマー酸又はトリマー酸の単独又は混合物を添加
しただけでは加工の厳しい条件では潤滑膜が薄くなり、
そのため該金属石けんが摩擦面に存在しても油膜切れが
生じ、十分に潤滑性を発揮することができない。

【００１５】 本発明で使用される中性亜リン酸エステ
ルは、ダイマー酸又はトリマー酸により達成された潤滑
膜が薄い条件において脱脂性を損なわず潤滑性を発揮す
る添加剤である。すなわち、中性亜リン酸エステルはア
ルミニウム板表面に吸着膜を形成し、薄い時の潤滑膜の
補強剤として働いているものと考えられる。上記のごと
く、基油にダイマー酸またはトリマー酸の単独または混
合物と中性亜リン酸エステルの両者が添加されて初め
て、相乗効果により優れた潤滑性が得られる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を比較例とともに説明
するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。

【００１７】試験方法 （１）試験片の作製 試験片として、アルミニウム合金板ＪＩＳ−Ａ５０５２
Ｈ−３４（板厚１. ０ｍｍ）を使用し、アセトン溶剤脱
脂により表面の油を除去し、表１に示す潤滑油をロール
コーターにて塗油した。潤滑油付着量は２. ０ｇ／ｍ2
に調整した。 （２）潤滑性試験（ドロービード試験） ａ．試験装置：アムスラー式万能試験機 ｂ．試験片：３０ｍｍ×３００ｍｍ×１. ０ｍｍ ｃ．ビード先端ｒｂ：１. ０ｍｍ ｄ．ビード高さｈ：４. ０ｍｍ ｅ．ダイ肩半径ｒａ：２. ０ｍｍ ｆ．引抜き距離：１００ｍｍ ｇ．引抜き速度Ｖ：３６０ｍｍ／ｍｉｎ ｈ．試験温度：２５℃ ｉ．判定：試験片が破断せずに引抜き出来る圧着荷重Ｗ
（限界破断圧着 荷重）で評価した。 評価 限界破断圧着荷重 ○ １. ７ｔｏｎｆ以上 △ １. ５ｔｏｎｆ以上１. ７ｔｏｎｆ未満 × １. ５ｔｏｎｆ未満

【００１８】（３）脱脂性試験 ａ．試験片の寸法：７０ｍｍ×１５０ｍｍ ｂ．試験片の調整：各試験片に潤滑油塗布後、温度５０
℃、相対湿度９５％の恒温恒湿試験機中に、７日間放置
経時し、試験材とした。 ｃ．脱脂剤：商品名 ファインクリーナーＬ４４８０
（日本パーカライジング（株）製） ｄ．濃度：１８ｇ／Ｌ ｅ．温度：４０℃ ｆ．時間：完全静止浴に３分 ｇ．判定：脱脂後の試験片を３０秒流水中で水洗した
後、３０秒間静止後の水濡れ面積比率（％）で評価し
た。 評価 水濡れ面積比率（％） ○ １００％ △ ８０％以上１００％未満 × ８０％未満

【００１９】表１に潤滑油の組成、粘度、潤滑性、脱脂
性を示す。なお、潤滑油の組成でＡ〜Ｐは次の通りであ
る。 Ａ：マシン油 Ｂ：２−エチルヘキシルパルミテート Ｃ：菜種油 Ｄ：ダイマー酸 Ｅ：トリマー酸 Ｆ：オレイン酸 Ｇ：トリイソデシルホスファイト Ｈ：トリオレイルホスファイト Ｉ：ジ−２−エチルヘキシルホスファイト Ｊ：ジラウリルハイドロゼンホスファイト Ｋ：ジオレイルハイドロゼンホスファイト Ｌ：トリフェニルホスファイト Ｍ：トリエチルホスファイト Ｎ：ラウリルアシドホスフェイト Ｏ：ポリブテン Ｐ：市販プレス油 （注） Ａ，Ｂ，Ｃ：基油 Ｄ，Ｅ，Ｆ：脂肪酸 Ｇ〜Ｍ ：中性亜リン酸エステル Ｎ ：酸性リン酸エステル

【００２０】

【表１】 粘度 組成 (40℃) Ａ Ｂ Ｃ Ｄ Ｅ Ｆ Ｇ〜Ｐ (mm2/s) 潤滑性 脱脂性 実施例 1 80 - 10 5 - - Ｇ＝5 22 ○ ○ 2 85 - - 5 - - Ｈ＝10 19 ○ ○ 3 45 45 - - 5 - Ｉ＝5 17 ○ ○ 4 - 90 - 5 - - Ｊ＝5 17 ○ ○ 5 80 - - 10 - - Ｋ＝10 27 ○ ○ 6 60 - - 20 - - Ｊ＝20 55 ○ ○ 7 95 - - - 2 - Ｋ＝3 14 ○ ○ 8 70 - 10 - 10 - Ｊ＝10 30 ○ ○ 9 85 - - 5 5 - Ｉ＝5 25 ○ ○ 10 85 - - 10 - - Ｌ＝5 17 ○ ○ 11 90 - 5 - 2 - Ｍ＝8 20 ○ ○ 比較例12 95 - - 5 - - − 19 × ○ 13 90 - - - - - Ｋ＝10 14 × ○ 14 60 - - - 10 - Ｋ＝30 30 ○ ×〜△ 15 - 60 - 30 - - Ｊ＝10 60 ○ ×〜△ 16 85 - - 10 - - Ｎ＝5 27 ○ × 17 70 - - 5 - - Ｏ＝20 70 ○ × Ｋ＝5 18 85 - - - - 10 Ｋ＝5 14 × × 19 - - - - - - Ｐ＝100 140 △ ×

【００２１】Ｎｏ．１〜１１は本発明の実施例であり、
基油としてマシン油（Ａ）及び／又は合成油である２−
エチルヘキシルパルミテート（Ｂ）を用い、ダイマー酸
（Ｄ）とトリマー酸（Ｅ）の単独または混合物および中
性亜リン酸エステル（Ｇ〜Ｍ）を含む。但しＮｏ．１，
８，１１は、基油としてマシン油になたね油を添加した
油を使用したものである。

【００２２】Ｎｏ．１２〜１９は比較例であり、Ｎｏ．
１２，Ｎｏ．１３は請求項１の基油への添加剤が一方だ
け添加した例であり、潤滑性が悪くなる。Ｎｏ．１４，
１５は脂肪酸又は中性亜リン酸エステルのはどちらか一
方の添加剤の量が、請求項の数値を超えた場合であり脱
脂性が悪くなる。更にＮｏ．１６は、添加剤の中性亜リ
ン酸エステルを酸性リン酸エステルに替えた場合の例で
あり、脱脂性が非常に悪くなる。またＮｏ．１７は本発
明の潤滑油にポリブテンを添加して粘度を高めた場合の
例であり、請求項の粘度５〜６０ｍｍ2 ／ｓを超えるた
め脱脂性が悪くなる。Ｎｏ．１８はダイマー酸とトリマ
ー酸の代わりにオレイン酸を添加した場合の例であり、
中性亜リン酸エステルを併用しても潤滑性が悪いことが
分かる。最後にＮｏ１９は、市販プレス油の例であり、
特に脱脂性が悪い。

【００２３】表１の潤滑性試験結果と脱脂性試験結果か
ら明らかなように、本発明の潤滑油は従来技術による潤
滑油および市販プレス油では得られない、優れた潤滑性
と脱脂性の両性能を兼備していることが分かる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の潤滑油を使
用することで、アルミニウム系板材の高加工度のプレス
加工ができ、かつ加工後の残留油膜を水溶性アルカリ脱
脂液で容易に洗浄除去（脱脂）できることから、自動車
産業等に利用でき、極めて有用といえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】潤滑性試験機の図である。

【符号の説明】

１ ビード金型 ３ アルミニウム板 ４ ビード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１０Ｎ 40:24 (72)発明者 小山 隆 東京都中央区日本橋１丁目15番１号 日本 パーカライジング株式会社内 (72)発明者 増田 猛 東京都中央区日本橋１丁目15番１号 パー カー興産株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）鉱油、合成油および動植物油から
   選ばれる１種または２種以上油からなる基油５０〜９８
   重量％と、（Ｂ）脂肪酸の誘導体であるダイマー酸また
   はトリマー酸の単独または混合物１〜２５重量％と、
   （Ｃ）中性亜リン酸エステル１〜２５重量％とを含んで
   成り、常温で液状でありかつ４０℃における動粘度が５
   〜６０ｍｍ2 ／ｓ（ｃＳｔ）であることを特徴とするア
   ルミニウム系板材プレス加工用潤滑油。