JPH09511542A

JPH09511542A - 潤滑化された金属加工部材と方法

Info

Publication number: JPH09511542A
Application number: JP7526188A
Authority: JP
Inventors: カー，アラン・ロバート; シェスビー，ピーター・ジェフリー; マーウィック，ウィリアム・フランシス
Original assignee: Alcan International Ltd Canada
Current assignee: Rio Tinto Alcan International Ltd
Priority date: 1994-04-12
Filing date: 1995-04-12
Publication date: 1997-11-18
Also published as: BR9507319A; KR970702352A; AU682599B2; CN1044003C; MX9604675A; WO1995027767A1; KR100388008B1; DE69503773T2; EP0755427A1; AU2218595A; EP0755427B1; CA2186848A1; DE69503773D1; ES2120742T3; CN1149311A; ATE169055T1

Abstract

(57)【要約】１５−４０℃の範囲の全ての温度で０．１−１０Ｎ／ｍｍの範囲の硬さを有する潤滑剤が提供される。潤滑剤は、少なくとも１種のグリコールと脂肪酸とのエステル、例えば、エチレングリコールジラウレートからなり、任意に、少量のステアリン酸などの脂肪酸、及び／又は、グリコールと脂肪酸との少量の部分エステルと混合される。この潤滑剤は、プレス加工部品の製造に有用であり、特に、アルミニウムシートを接着剤で接合したアルミニウム構造物に換える方法においても有用である。

Description

【発明の詳細な説明】潤滑化された金属加工部材と方法本発明は、プレス加工部品の生産に使用される、特に鋼とアルミニウムの、潤滑化された金属の加工部材に関し、また特に、成形部品から構造物を造るためにその加工部材を使用する方法に関する。自動車産業で使用するための成形アルミニウム部品から接着的に接合した構造物を造るための技術に現在の関心がある。そのような技術は、例えば、ＥＰＡ１２７３４３に記載されている。自動車産業で使用するためにアルミニウム金属シートのコイルを成形部品の構造物に換える技術は、典型的には次の段階を含むことができる：− − 金属表面が、強固な接合層を表面に準備するために前処理され、接合層はその後に塗布される接着剤のための基礎として働く。 − 潤滑剤が、その処理された金属コイルに塗布される。処理された金属表面を保護するのに有用である潤滑剤を伴って、そのコイルは、保管するか、移送することができ、そして、プレス加工に備えた部材に裁断される。 − 金属シートの部材はプレス加工されて望ましい形状の部品となる。この作業とその後の作業は、全て自動車生産ラインで行われる。 − 接着剤が、その潤滑剤を最初に除去することなく、その成形部品の選ばれた面域に塗布される。 − 部品は、望ましい構造物の形状に組み立てられ、接着剤が硬化するまでその構造物を維持するのにスポット溶接されるか、又は他の方法で固定されてもよい。 − 接着剤は高温にして硬化される。 − その構造物の金属表面は、潤滑剤を除去するために水溶性アルカリ洗浄液を受ける。 − その構造物が塗装される。代わりに、プレス成形部品は、接着剤の接着に代えて、または、その接着と共に、機械的な手段、例えば、リベットやスポット溶接により、構造物を形成するため固定されても良い。この技術に使用するための潤滑剤は、幾つかの要件を満たす必要がある。ａ）潤滑剤は、明らかに、プレス成形作業のための適当な潤滑的性能を有していなければならない。ｂ）潤滑剤は、積み重ねたシートが互いに粘着するのを防止するため、おおよそ金属保管温度で固体であるべきである。さらに、液状ないし粘稠な潤滑剤のフイルムは、汚れたり、粉塵を拾いやすい傾向がある。ｃ）接着剤の塗布に先立って生産ラインで潤滑剤を除去するのは実際的でないことから、潤滑剤は、使用されるべきものとすれば、接着剤と相溶性がある必要がある。ｄ）接着剤が付着されて硬化した後には、潤滑剤は、塗装のため金属表面の準備に従来から使用されているタイプの水溶性アルカリ洗浄液で容易に除去されなければならない。ＥＰＡ２２７３６０の潤滑剤は、上述の技術のためだけでなく、各種の金属に実施される他の加工と成形の作業にも使用できるように設計されている。１つの局面では、ＥＰＡ２２７３６０は、揮発性液媒中に溶解又は分散した潤滑剤から成るプレス加工のための潤滑組成物を提案しており、この潤滑剤は少なくとも２又は３個のヒドロキシル基を有し、その１または２個のヒドロキシル基が長い鎖状のカルボン酸とエステル化された多価アルコールのエステル１種を含み、周囲温度より高く、且つ、水溶性アルカリ洗浄液で金属表面からの除去が可能なほど低い融点を有するものである。ＥＰＡ２２７３６０は、エステルの混合物が使用可能であり、利点があること、潤滑剤は、５０％までの少ない割合の長鎖状のカルボン酸などの１種以上の潤滑性化合物を含んでもよいことを述べている。例示された潤滑剤は：キシレン中に溶解したジエチレングリコールモノステアレート；キシレン中に溶解したジエチレングリコールジステアレートである。ＥＰＡ２２７３６０に記述された潤滑剤は、一般的には、要件ａ）とｂ）とを満たすのに成功しているが、時には、要件ｃ）とｄ）を満たすには不十分である。驚くべきことに、この種の潤滑剤は、液相温度以上の温度では、アルミニウム加工作業に関する限り、効果的ではないことが判っている。この種のエステル潤滑剤の中で良好なアルミニウム用潤滑性質のためには、ある成分が固体状態で存在して、潤滑剤が、３５℃ないし４０℃程度又はさらに高温での加工温度において、固体であるか又は少なくとも粥状で或いは粘度のあることが明らかに必要である。この孤立した問題を解決するのは、より高温の融点を有する異なったエステルを使用すればよいことは単純明白な事柄であろう。この方策に伴う困難さは、高融点のエステルは低温や周囲温度では、塗布された金属表面から割れて剥離するほどに相対的に硬いことである。１５ないし２０℃での金属加工は、潤滑剤が金属の部材の表面から剥離するような条件では満足に実施することはできない。世界中のいろいろの地域での使用のために、高温と低温との両方の標準に適合するような単純な潤滑システムについて需要がある。このような需要を満たすのが本発明の目的である。本発明の１つの特徴は、金属の表面が潤滑剤のフィルムを備えた潤滑化した金属を提供するものであり、潤滑剤が、ａ）任意に少量の少なくとも１種の長鎖カルボン酸、及び／又は、ジ−又はポリ−ヒドロキシ化合物とＣ８−Ｃ１８の飽和カルボン酸との少量の少なくとも１種の部分エステル、に混合して、基本的には、Ｃ８−Ｃ１８の飽和カルボン酸とのジ−又はポリ−ヒドロキシ化合物の少なくとも１種の完全エステルを含み、ｂ）１５−３０℃の範囲の温度で、０．２−１０Ｎ／ｍｍの範囲にある硬さ、好ましくは１５−３５℃の範囲の温度で、０．１−１０Ｎ／ｍｍの範囲にある硬さを有するものである。本発明の別の特徴は、定義されるように潤滑化したアルミニウム金属シートから出発する成形アルミニウム部品から構造物を造る方法を提供するものであり、次の段階を含むものである。即ち、 − シートの部材を加工して部品にすること、 − 部品を集めて所望の構造物の形状にすること、及び − 部品を機械的手段及び／又は接着的手段で固定することである。潤滑剤の硬さは、末塗布潤滑剤ブロックが、与えられた温度に平衡しており、そのブロックに鋼の針を挿通する方法で測定される。基本的に使用される試験の手順は、インストロンのような材料試験機を使用して行われ、尖端の直径１２ｍｍの針を潤滑剤の中に２０ｍｍ／ｍｉｎｕｔｅの速度で刺入することと、潤滑剤中への針刺入深さの関数として荷重を記録することを含む。別々の試験が、完全な曲線を得るために種々の温度で行われる。引出される硬さの値は、刺入荷重対刺入距離のグラフの傾斜として求められる。金属シートの加工、例えば、プレス加工は、一般的には、１５−３０℃又は３５℃の範囲の温度で行われるが、熱帯地方では、プレス中の温度は４０℃ないし４５℃にまで上昇する。そのために、本発明の潤滑剤フィルムは１５−４０ ℃の範囲内の温度で、特に好ましい潤滑剤の場合には1５−４５℃の範囲内の温度で、明示した硬さの値を有することが好ましい。潤滑剤フイルムが硬すぎると、フイルムは脆弱で、加工、例えばプレス加工の際の摩擦特性を損なうことになりそうである。潤滑剤フイルムが柔らかすぎると潤滑特性が低下する。好ましいのは、潤滑剤フイルムは、加工、例えばプレス加工が行われそうな世界の各地の温度として明示された範囲の全ての温度で０．１ −５Ｎ／ｍｍの範囲の硬さを有するものである。驚くべきことに、潤滑剤フィルムの硬さには、潤滑特性のために有用な予測的値を備えている。潤滑剤フイルムの主成分は、多価アルコールと長鎖を有するカルボン酸とのエステルである。２−６炭素原子を有する二価アルコールまたは三価アルコールが適しており、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール及びグリセロールがある。長鎖を有するカルボン酸は、好ましくは、ラウリル酸、パルミチン酸、ステアリン酸のような直鎖中に１２−１８炭素原子を有する飽和直鎖モノカルボン酸である。エステルの混合物は使用することができ、有利である。特に好ましいエステルは、エチレングリコールジラウレート（ＥＧＬ）と、プロピレングリコールジラウレートである。完全エステルやエステル類は、少量の少なくとも１種の長鎖のカルボン酸、好ましくは直鎖中に１４−２０炭素原子を有する飽和直鎖モノカルボン酸と混合して任意に使用されてもよい。この任意的な少ない成分は、混合物の重量に刻して、重量で、５０％未満、通常は５−２０％の量が存在する。特に好ましい脂肪酸は、ステアリン酸である。完全エステルやエステル類は、多価アルコールの長鎖のカルボン酸との少なくとも１種の部分エステルの少量と混合して使用されてもよい。二価アルコールまたは三価アルコールが適しており、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール及びグリセロールがある。長鎖のカルボン酸は、好ましくは、ラウリル酸、パルミチン酸、ステアリン酸のような直鎖中に１２−１８炭素原子を有する飽和直鎖モノカルボン酸である。部分エステルの混合物も使用でき、利点がある。特に好ましい部分エステルは、エチレングリコールモノラウレート（ＥＧＭＬ）とプロピレングリコールモノラウレートがある。完全エステルは、潤滑剤混合物中に４０−１００wt％の濃度で存在すべきである。好ましくは、潤滑剤は、ＥＧＤＬのような完全エステル５０−８５wt％と、ＥＧＭＬのような部分エステル１０−３０wt％と、ステアリン酸のような脂肪酸２０wt％以下、例えば５−２０wt％とから成るものである。潤滑剤組成は、保管中に変動し、その結果、潤滑化された金属表面上で果幾らか違った組成になり、これらの数値は、新しく作ったときの潤滑剤を示している。ここで、割合は、分析によって、例えば、ガスクロマトグラフィー、質量分析法、ＩＲ分析法を含む標準的な方法で決定される。これらは、必然的に、商業的に入手可能な材料中の生産者の定めた割合とは厳密には対応しない。われわれの信ずる限りでは、上述の硬さの要件を満たすような商業的純度の単一のエステルは存在しない。適当な潤滑剤は、２つの方法の一方または両方で達成することができる。第１の方法は、２以上の成分の混合によるものである。第２のものは、より純粋な材料の使用によるものである。これらのエステルは、純粋にするのは容易でない。われわれの知る限りにおいて、ＥＧＤＬは、約５０℃の融点があり、ＥＧＭＬは２３−２５℃の範囲の融点があり、この２つの混合物は、これら２つの数値の中間の範囲の融点がある。完全エステルと部分エステル、例えば、ＥＧＤＬとＥＧＭＬは、次の２つの主な根源から生じる不純物を有している。ａ）名目上の脂肪酸、例えば、ラウリル酸は、事実、飽和長鎖モノカルボン酸の混合物であり、混合物は、その指名され酸以外の酸を３０％より多く含んでいる。これら汚染された脂肪酸の効果は、エステルの融点を低下させることである。ｂ）エステルは、エチレン的に不飽和である酸を含有する脂肪酸混合物から導き出される。そのような不純物は、潤滑剤の接着剤との相溶性を低下させ、金属表面からの除去を容易にせず、そのため、不純物は存在しないか、存在しても重量で５％以下の量にするのが好ましい。上述のように、本発明による潤滑化された金属表面上の潤滑剤フイルムの潤滑特性は、過度の高温と過度の低温では、剥離する。我々は、以下に述べるように、摩擦係数（ｍｕ）の概念で潤滑特性を測定するための試験法を開発している。この摩擦係数は、関心のある温度範囲、言わば１５℃から、３０℃又は３５℃又は４０℃、又は４５℃までの温度の範囲内の、全ての温度で、約０．１未満であることが好ましい。上述のように、どのような温度でも潤滑剤フイルムの硬さは、その摩擦係数から予測することができる。その向けられた用途に依存して潤滑剤は、その後に塗着される接着剤と相溶することが必要である。一般的に、ここで述べたエステルは、後に塗布される接着剤の得られるべき接着強度を大きく損なうことなく、接着剤に吸収されるか置換されるかの結果として相溶性がある。これに対して、樹脂性潤滑剤と、金属石鹸潤滑剤は、一般的には、この意味での接着剤相溶性はない。潤滑剤は、周囲温度より高い融点、好ましくは、少なくとも３０℃の、より好ましくは、４０℃の融点を有している。このことは、潤滑剤が金属基板上に固体フィルムとして存在することを確実にするもので、コイル巻取り、コイル巻き戻し、ストリップ裁断や切断する過程で、汚れや粘着に伴う問題を回避する。このような潤滑剤の使用は、可能な接着剤と相いれない油又は汚染物で金属表面が汚染されるのを避けて、潤滑剤が望ましくない厚い層に局部的に蓄積するのを防止する。潤滑剤は、自動車生産ラインで塗装のために金属部品を準備するのに使用されるような水溶性のアルカリ洗浄剤により金属表面からの除去を可能にするに充分な低い温度で溶融するものである。そのような環境で水溶性アルカリ洗浄剤のために最も高い実用的な温度は約７０℃である。７０℃未満で、好ましくは６５ ℃未満で溶融する潤滑剤は、水溶性アルカリ洗浄剤により除去されることができる。７０℃以上で溶融する潤滑剤は、それらが、金属表面からの除去を助けるアルカリと反応できるような化学基、例えば、ヒドロキシ基を有するかどうかに依存して除去できるか又は除去できない。このように、例えば、８５℃の融点とＤＩＮ５３４０２による１３５から１５５の酸価とを有する商業的に使用可能なワックスは、水溶性アルカリ洗浄剤では除去されないことが判った。潤滑剤は、もし、Ｒｉｄｏｌｅｎｅ１６０（Ｉ．Ｃ．Ｉ．ｐｌｃ．で上市されているシリケート基礎の特許洗浄剤）の重量で１５％の水溶液で７０℃で２分間の処理で除去されるなら、水溶性アルカリ洗浄剤により除去可能と考えられる。本発明のさらなる特徴は、潤滑剤をいかなる揮発性の溶媒も希釈剤もない状態で金属に適用することを含むものである。これは、揮発性液体を潤滑剤フィルムから蒸発させる必要性がなくなり、潤滑剤中にいかなる表面活性剤も含有させる必要性がなくなる。溶融した潤滑剤は、スプレーのため又はローラコートよる塗布のために満足な粘度を有していることが判っている。潤滑剤フィルムの急速な凝固を確実にするには、金属を予め冷却するのがよい。一様なフィルムの良好な接着を確実にするには、金属を予め熱するのがよい。その代わりとして、潤滑剤は、金属に塗布するために揮発性の溶媒中に溶解されることも可能である。実際、非常に薄いフィルムは、溶液からの塗布だけでできる。溶液の使用は、潤滑剤フィルムの厚みを０．５ｇ／ｍ²未満の範囲に制御することが可能になる。潤滑剤は、鋼や他の金属に塗布されるが、基本的にはアルミニウム上に使用されそうである。このアルミニウムの語は、Ａｌが主要成分の純金属や合金を広く指すのに用いられる。金属表面には、強固に結合した無機系及び／又は有機系の前処理層またはプライマー層を備えており、その層の上に潤滑剤が存在する。このような非金属層は、よく知られており、すすぎ無しタイプの、クロム、チタン、ジルコニウムに基づく、化成被覆あるいは沈着被覆として提供され、あるいは、（Ａｌ又はＴｉ上の）陽極酸化皮膜でも、シロキサン皮膜でもよい。金属は、シートの形にあるものでよい。潤滑剤を塗布する割合は、予定の使用に依存するが、接着的に結合した構造物に加工されるアルミニウムコイルについては、典型的には０．１−１０ｇ／ｍ²、例えば、０．２５−８ｇ／ｍ²、特に１−４ｇ／ｍ²の範囲にすることができる。添付図面を参照すると、 −図１は、潤滑化された金属の試験に使用したストリップの引抜き装置の模式的な図である。 −図２は、改良したストリップの引抜き装置の斜視図である。 −図３は、種々の潤滑剤について温度に対する硬さのグラフである。 −図４と６は、異なる温度で異なる速度での２つの潤滑剤の摩擦係数を示す棒グラフである。図４は潤滑剤２についてのもの。図６は潤滑剤１についてのものである。 −図５は、洗浄に先立つ種々の焼成後の潤滑剤残量を示す棒グラフである。ある目的で組立てたストリップ引抜き装置が、潤滑剤を形成したシート金属に試験をするために、ＡＳＴＭ４１７３−８２を参考にして設計され設置された。装置は、図１と図２に示す。図１に示したダイセットは、引抜きビードの配列を含む加圧締付け器表面の間に材料の流れをシミュレートするために設計されている。図２のダイセットは、平行な締付け器表面の間の流れをシミュレートするため設計されており、従来の摩擦の値が得られるようになっている。図１と２を参照すると、工具セットの１つのダイ１０がロードセル１２に装着されている。他のダイ１４は、水圧シリンダー１６に装着されている。平坦なストリップ１８は、２つのダイの間で水圧的に加圧されて、特別の工具セットを通して引き抜かれ、この間に、クランプ荷重が測定される。引抜き荷重もまた、試験機のつかみジョー２２とクロスヘッド２４との間の第２のロードセル２０を使用して、測定される。こうして、図２の平坦で平行なプレートセットと接続して使用するときには、従来の摩擦の値が得られる。ストリップ引抜き装置は、研究の変化に依存して、プレスシミュレータにも標準の引張試験機にも装着するように設計されている。材料の潤滑化されたストリップは、５０ｍｍ幅で、図２の平坦な工具セットの２つの表面の間に配置されて、特定の荷重になるように水圧的に加圧される。そして、ストリップは、おおよそ２５０ｍｍの距離を図１のダイセットを通して引き抜かれ、引抜き力とクランプ力が、引き抜いたストリップの時間／変位の関数として記録される。グラフ（引抜き力／２）対クランプ荷重の形で表した結果は、従来の摩擦係数に等しい傾斜を有するものである。実施例１本発明による潤滑剤の配合は、wt％で、次の組成であった。６１％エチレングリコールジラウレート（ＥＧＤＬ）１９％エチレングリコールモノラウレート（ＥＧＭＬ）１１％ステアリン酸９％他のエステル類成分の同定は、標準的なガスクロマトグラフィー法／質量分析法により決定された。この配合は以後、潤滑剤１と呼ばれる。本発明による別の潤滑剤配合は、wt％で、次の組成であった。７０％エチレングリコールジラウレート（ＥＧＤＬ）２１．５％エチレングリコールモノラウレート（ＥＧＭＬ）８．５％他のエステル類これらの成分も標準的なガスクロマトグラフィー法／質量分析法により決定された。この配合は以後、潤滑剤３と呼ばれる。潤滑剤２と呼ばれる配合が、比較のため調整された。潤滑剤２は商業的に使用可能なＥＧＭＬ９０％とステアリン酸１０％とを含んでいる。この潤滑剤は、本発明の範囲から外れており、比較のためだけに、含めたものである。この商業的に供給されたエチレングリコールモノラウレートは、われわれにより分析され、７種類の異なった酸を次の割合で含むことが判った。即ち、カプリル酸（Ｃ₈）３．９％、カプリン酸（Ｃ₁₀）５．８％、ラウリン酸（Ｃ₁₂）３３％、ミリスチン酸（Ｃ₁₄）１６．８％、パルミチン酸（Ｃ₁₈）１１．９％、オレイン酸とステアリン酸（Ｃ₁₈）２８％。潤滑剤１、２及び３は、５０℃に予熱されたアルミニウム合金シート上にスプレーにより塗布された。この方法で、一様なフィルムに厚みを制御して塗布することができた。潤滑剤の硬さは、（上述の方法で）測定され、その結果が図３に記録してある。潤滑剤１と２は、さらに、図１と２に図示したストリップ引抜き装置で試験された。どの場合も、試験は、０−５０℃の範囲の異なった温度で、１−６ｇ／ｍ²の範囲の５種類の異なった潤滑剤塗布割合で、行われた。これらの試験の結果は、図４（潤滑剤２につき）と、図６（潤滑剤１、バッチ２につき、以下参照）に示されている。実施例２実施例１からの潤滑剤１と３とが評価された。実施例１の潤滑剤２が比較の目的で使用された。実験手順以下に述べる実験作業が、１．６ｍｍ厚み規格の５７５４材で実施された。２．１アルミニウムシートへの潤滑剤の塗布潤滑剤塗布の実験手順は、新しい潤滑剤の貯蔵容器を７０℃に予熱することと、これを空気補助エアレススプレーノズルを使用してシート上に塗布することから成っている。潤滑剤は、室温（２０℃）に保持されたシートと、６０℃に予熱したシートとの両方に塗布された。その後、これらのシートは、積み重ねて置かれた。予熱した材料の場合には、潤滑剤が凝固した時に積み重ねた。２．２接着剤相溶性接着剤との相溶性のための標準的な試験方法は、１．６ｍｍの予熱された部材と標準的な接着剤を使用して１０ｍｍの重ね合わせを有する標準的なラップシェアジョイントを組み立てることである。一連の６個のジョイントが、一定荷重の下で、組合せ応力／湿度試験に晒される。１セット６個のうちの最初の３個のジョイントが破断する時間に注目される。個々のラップシェアジョイントもまた一定期間中に塩水スプレーに晒され、そのあと静的強度保持の試験に供される。試験は、接合に先立って表面に潤滑剤１を備えて製作したジョイントで実施された。２つの潤滑剤の重量レベルの数値が求められ、２．０ｇ／ｍ²と５．５ｇ／ｍ²であった。２．３温度の関数としての潤滑剤の軟化ワックス刺入試験は、温度の関数としての軟化応答を決定するのに使用された。その試験の基本的に使用される手順は、インストロン等の材料試験機を使用してなされるが、尖端直径１２ｍｍの針を潤滑剤中に２０ｍｍ／ｍｉｎｕｔｅの速度で押入れることと、潤滑剤中への針の刺入距離の関数としてその荷重を記録することを含んでいる。引用される硬さの値は、刺入荷重対刺入距離のグラフの傾斜として求められる。２．４ストリップ引抜きの評価潤滑化したシートは、２．１節で示したように、予熱した材料経路を経て種々の潤滑剤の３ｇ／ｍ²で製作された。これらのシートは、５０ｍｍ幅のストリップに切断され、１０、２０、３０、４０及び５０℃で摩擦の値が決定できるように、上述の方法を使用して、ストリップ引抜き装置を通して引き抜かれた。２．５潤滑剤１のプレス加工の評価プレス加工試験が、潤滑剤の評価をするために、プレスシミュレータで行われた。２つの別個の試験法が使用された。即ち、（ａ）破損に至る四角形パンの深さ（ｂ）破損に至る加圧ドームの高さ以上の試験法は、引抜きビード断面のない２７５ｍｍ角型押しで、標準的な条件で行われた。比較の性能が評価できるように、潤滑剤１と２の３ｇ／ｍ²を備えたＡＡ５７５４−０のシートがプレスされた。２．６前もって潤滑化した重積物の可能な加熱サイクルのシミュレーション前もって潤滑化した材料によって経験できるような可能な加熱サイクルをシミュレートするために、潤滑化した重積物が、２．１節で述べたように、予熱した材料に潤滑剤を塗布することによって製作された。４個の重積物が、名目上３ｇ／ｍ²の潤滑剤重量を備えて各５００×５００ｍｍのシート３０枚を含んで、製作された。これらの重積物は、４つの異なった温度３０、３５、４０及び４５℃でオーブン中で加熱された。オーブンから取り外したあと各重積物は、中心に１８．１ｋｇの重りを付加して、冷却するため放置された。重み積ねを解いた後、観察された潤滑剤の移動量を計るため、多数の隣接シートから部片が剥がされた。２．７洗浄、オーブンでの蒸発と残留物２つの個別の試験が、この節で、行われた。即ち、焼成しないものを含めて、また接着剤の養生サイクルを含む典型的な結合された構造物の経路を含んで、洗浄の段階の前に異なるオーブン焼成をすることである。第１の一連の試験について、アルミニウムの前処理されたストリップは、潤滑剤２（３．４ｇ／ｍ²）と潤滑剤１（３．８ｇ／ｍ²）とで潤滑化され、次の処理がされた。ａ）１７０℃で２０分ｂ）１８０℃で２０分ｃ）１９０℃で２０分ｄ）２００℃で２０分ｅ）オーブン焼成なし全部のストリップは、そのあと、６０℃の温度で３分間、ＣｈｅｍｋｌｅｅｎＣＫ１６５の２０ｇ／ｌの攪拌溶液中で洗浄された。乾燥後、ストリップ上の有機汚染物が、６００℃での分析により、炭素として測定された。第２の一連の試験は、アルミニウムの清浄なシートが潤滑剤１と潤滑剤２とで、約４．５ｇ／ｍ²の皮膜重量で被覆された。そして、シートは、オーブン焼成とアルカリ洗浄の重複サイクルを受けた。これは、ａ）１４５℃で１０分ｂ）１９０℃で２０分ｃ）１９０℃で２０分ｄ）３０秒のアルカリ洗浄（６０℃で、攪拌した２．５％ｗ／ｗのＲｉｄｏｌｅｎｅ３３６）から成っている。最終的な皮膜の重量が、電解測定法を利用して、洗浄段階後に測定された。３結果３．１シートへの潤滑剤の塗布潤滑剤１を、室温、約２０℃に保持されたシートと、６０℃に予熱されたシートとにスプーすることにより満足できる結果が得られた。潤滑剤は、揮発温度に保持したシートに接触すると凝固した。しかし、後者の条件は、潤滑剤が短時間はシート上で液状で残ることとなった。潤滑剤それ自体は、潤滑剤２で受けたような付加的な問題はなんらなく、スプレーノズルを通過した。３．２接着剤相溶性表面に潤滑剤１で製作したジョイント上への応力−蒸気試験と塩水スプレー試験の結果は、表１に示されている。この表は、塩水スプレーの２０週間の良好な強度保持を示し、また、応力５ＭＰａを付加して、応力／蒸気中で１００日間の大きな試験持続性を示している。３．３温度の関数としての潤滑剤の軟化潤滑剤１、２及び３上で実行されたワックス刺入試験の結果が、図３に表されている。２バッチ分の潤滑剤１が、別個の場合に、作られた。バッチ１は、実線によって結ばれたダイヤモンドにより示されている。バッチ２は、点線によって結ばれた影つき四角形で示されている。両方の材料は、本発明の範囲にあり、星印で示したが、潤滑剤３もそうである。潤滑剤２は、比較のために示している。その硬さは、全ての温度で相対的に低い。３．４ストリップ引抜きの評価表２は、一定の潤滑剤量３ｇ／ｍ²での測定した温度範囲にわたる潤滑剤１、２及び３の比較した性能を示す。これらの数値は、温度３０、４０及び５０℃での潤滑剤１のバッチ１の改良された性能を示している。これらは、また、２０℃での同様の性能を示している。３．５潤滑剤１のプレス加工評価プレス加工試験の結果は、表３に示す。この表は、２つの潤滑剤は引張加工時に改良された性能を与えるが、矩形パン加工時には改良された性能は、潤滑剤１で得られることを示している。引用の値は、どの場合も、５回試験の平均である。試験自体は、２２−２４℃付近の雰囲気条件下で行われた。３．６前もって潤滑化しつ重積物の可能な加熱サイクルの評価シート表面に潤滑剤１を有する潤滑化シートの重積物は、３０、３５及び４０℃に加熱しその後中心に荷重を付加して冷却されたが、重積物は、重積を解くときの問題も隣接するシート間の潤滑剤の移動についての形跡がなかった。４５ ℃に加熱された重積物は、分離するのがより困難で、「つぎだらけ」の外観と、隣接シート間の僅かな潤滑剤の移動の明瞭な形跡を示した。潤滑剤２には、同様の効果が３５℃の温度で見られた。３．７洗浄、オーブン蒸発と残留物洗浄段階に先立って種々のオーブン焼成の結果は、洗浄段階に先立って焼成しないことも含めて、図５に与えられている。この図は、高いオーブン焼成は、表面の清浄性に寄与することを示している。オーブンでの蒸発試験の結果は、潤滑剤１は殆ど全部蒸発し、潤滑剤２と比較して、残留物はそれぞれ０．０３ｇ／ｍ²と０．３５ｇ／ｍ²であった。最終の被覆重量もまた、最終のアルカリ洗浄後に電解測定法を使用して、測定された。両方の潤滑剤の結果は、−０．０１と−０．０３ｇ／ｍ²の間にあり、このことは、洗浄段階が残留物全てを除去していることを示している。４討論４．１シートへの潤滑剤の塗布潤滑剤１のスプレー塗布に伴う困難はなんら経験していない。満足すべき外観は室温の金属で得られるが、金属表面への接着性は、シートを予熱することにより改善された。４．２接着剤相溶性応力／蒸気試験の結果は、２ｇ／ｍ²のレベルの接着剤１で製作したジョイントは、試験されたすべての応力レベルのために現在まで１９０日達成しているが、まだ試験中である。２０週間暴露後の塩水スプレーのデータは、両方の潤滑剤両レベルで、すばらしい強度の維持を示しており、潤滑剤２を凌いでいる。４．３温度の関数としての潤滑剤の軟化ワックス刺入試験の結果は、図３に示しているが、試験された範囲の温度で硬さの改善を示している。初期の研究では、硬さの値は、対数の垂直軸上で０．１と１．０Ｎ／ｍｍの間を維持されるべきであると示唆されていた。低温ではより高い硬さの値を著しく超えることは、脆弱であって、プレスダイ成形に関して限界値があるようなワックスを製造することになるであろう。より高温で、０．１Ｎ／ｍｍより小さい硬さの値は、ワックスの溶融範囲に対応している。図３は、潤滑剤１の硬さが、その溶融範囲に対応して、４１−４２℃付近で０．１Ｎ／ｍｍに達することを示している。これは、潤滑剤２よりおおよそ１０−１２℃高い。こうして、上方の溶融域が、低温度範囲での脆弱なワックスを形成することなく、大きくなる。潤滑剤３は、温度には著しく依存しない硬さを有している。４．４ストリップ引抜き評価潤滑剤重量３．０ｇ／ｍ²での摩擦性能に関して、表２、潤滑剤１は、３０、４０及び５０℃で摩擦係数に著しい改善があり、２０℃での同様の性能を持っていることを証明した。４．５潤滑剤１のプレス加工評価プレス加工の数値評価の結果は、潤滑剤１の配合が、引張加工時の等しい性能を有するが、矩形パンプレス時より幾らか優れた性能を示す。これは、ドアリングやドアインナープレス品のような部品には利点である。深いコーナ形状には、小さいコーナスイープ半径を有することが要求される。こうして、性能の改善は有益になるだろう。４．６予め潤滑化された重積物の可能な加熱サイクルのシミュレーション予め潤滑化された重積物に適用した加熱サイクルの結果は、４０℃での潤滑剤の移動の形跡を示さなかったが、重積物を４５℃に加熱して冷却したときは潤滑剤の移動の僅かの形跡を示した。こうして、潤滑剤１での潤滑剤移動の問題は、４０℃と４５℃との間の温度でいま明らかになるであろう。この性能は、重積物が３０℃へ加熱されたときには移動の形跡がないが３５℃に加熱されたときは移動の形跡が見出せるような潤滑剤２よりも良好である。ここに、取扱の性能に関して１０℃の温度改善が達成された。４．７洗浄、オーブン蒸発及び残留物各種のオーブン焼成と非焼成の後の表面の洗浄を評価する試験は、図５、Ｃｈｅｍｋｌｅｅｎ溶液は表面をかなり効果的には洗浄するものでないことを示した。高温のオーブン焼成条件、１９０℃と２００℃、が、アルミニウム表面から綺麗に蒸発する潤滑剤１の場合には、表面の清浄性に明確に寄与する。潤滑剤２に対して潤滑剤１の相対的な蒸発性と残留物の残りを決定する試験では、潤滑剤１が洗浄段階に先んじてほとんど完全に蒸発することを示した。さらに、より低いレベルの炭素残留物が得られる。実施例３プロピレン−１，２−グリコールジステアレート（ＰＧ１２ＤＳ）が次のようにして作られた。材料ステアリン酸ＭＷ２８４．４７ｍｐ６９−７０ ℃ プロピレン−１．２−ジオールＭＷ７６．０９ｍｐ１８８．２℃ キシレンｂｐ１３７−１４０℃ 装置温度計を装着した加熱された５ｌ反応容器、ディーンアンドスターク（Deen a nd Stark）及び還流式凝縮器手順ステアリン酸（１５００ｇ）とプロピレン−１，２−ジオール（２００ｇ）が反応容器中に装入された。約１．５ｌのキシレンが添加され、その混合物が攪拌された。その容器が加熱されて沸騰と反応が還流下で約１０時間続けられた（ｂｐ〜１３５℃）ディーンアンドスターク中に集まった共沸混合液がたびたび除去された。全量約１００ｍｌが捕集された。共沸物へのジオールの損失を補うため反応の過程で１０ｍｌのプロピレン−１，２−ジオールが２回にわたって添加された。混合物の沸点が１３７℃に上がるたびに、キシレンが蒸留により除去された。蒸留は、沸点が１４２℃になると停止した。反応生成物は、冷却され、開放した平皿に置き、残留溶媒を除去するためにさらに２時間、防爆加圧空気オーブン中で７５℃に維持した（完全な蒸発が、通常は、好ましい方法であろう）。異なった割合の商業的純度のＥＧＭＬ（実施例１参照）とこの生成物との配合がなされた。いろいろな温度でこれらの潤滑剤配合物の硬さが測定された。潤滑剤Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは、潤滑剤Ｅを除いて、本発明に属している。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９６年２月１６日【補正内容】請求の範囲１．潤滑剤が、（ｗｔ％で）分析により決定されて、純エチレングリコールジラウレート５０−８５純エチレングリコールモノラウレート１０−３０純ステアリン酸２０以下他のグリコール、エステル及びカルボン酸類２０以下から基本的に成り、１５−３５℃の範囲の温度で、０．１−１０Ｎ／ｍｍの範囲にある硬さを有する潤滑剤。２．潤滑剤が、明記された範囲の全ての温度で、０．１−５Ｎ／ｍｍの範囲にある硬さを有する請求の範囲１に請求の潤滑剤。３．潤滑剤が、１５−４０℃の範囲の全ての温度で、明記された範囲にある硬さを有する請求の範囲１又は請求の範囲２に請求の潤滑剤。４．ステアリン酸含有量が、重量で５−２０％である請求の範囲１ないし３何れかに請求の潤滑剤。５．金属の表面が、請求の範囲１ないし４何れかの潤滑剤のフィルムを備えている潤滑化された金属。６．金属がシートである請求の範囲５に請求の潤滑化された金属。７．金属がアルミニウムである請求の範囲５又は請求の範囲６に請求の潤滑化された金属。８．アルミニウムが強固に結合した人工無機表面層を備えて、該表面層の表面に潤滑剤が存在する請求の範囲７に請求の潤滑化された金属。９．請求の範囲６ないし８何れかによる潤滑化されたアルミニウム金属シートから出発して成形アルミニウム部品から構造物を製造する方法であって、次の段階を含む方法。 −シートの部材を部品に加工すること、 −部品を集めて所望の構造物の形状にすること、及び −部品を機械的手段／接着手段により固定すること。１０．次の段階を含む請求の範囲９に請求の方法。 −シートの部材を部品に加工すること、 −部品に接着剤を塗布すること、 −部品を集めて所望の構造物の形状にすること、及び −接着剤を硬化させること。１１．構造物に水溶性アルカリ洗浄の作用を受けさせること及びその後に構造物を塗装することの段階を付随的に含む請求の範囲１１又は請求の範囲１２に請求の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩＣ１０Ｎ 40:24 70:00 80:00 (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者シェスビー，ピーター・ジェフリーイギリス、オーエックス15・４エイチエス、オックスフォードシャー、バンベリー、ブロクサム、コーティントン・レイン 71番 (72)発明者マーウィック，ウィリアム・フランシスイギリス、エルエス29・８キューエイ、ウエスト・ヨークシャー、イルクレー、ベンリィディング、ボーリング・ロード87番

Claims

【特許請求の範囲】１．金属の表面が潤滑剤のフィルムを備えて潤滑化された金属であって、潤滑剤が、ａ）少量の少なくとも１種の長鎖カルボン酸及び／又はジ−又はポリ−ヒドロキシ化合物のＣ８−Ｃ１８の飽和カルボン酸との少量の少なくとも１種の部分エステルと任意に混合されて、基本的には、Ｃ８−Ｃ１８の飽和カルボン酸とジ− 又はポリ−ヒドロキシ化合物との少なくとも１種の完全エステルを含み、且つｂ）１５−３５℃の範囲の温度で、０．１−１０Ｎ／ｍｍの範囲にある硬さを有するものである潤滑化された金属。２．完全エステルが、エチレングリコールジラウレート及び／又はプロピレングリコールジラウレートである請求の範囲１に請求の潤滑化された金属。３．部分エステルが、エチレングリコールモノラウレートである請求の範囲１又は２に請求の潤滑化された金属。４．潤滑剤のフイルムが、明記された範囲の全ての温度で、０．１−５Ｎ／ｍｍの範囲にある硬さを有する潤滑化された請求の範囲１ないし３の何れかに請求の潤滑化された金属。５．潤滑剤のフイルムが、１５−４０℃の範囲の全ての温度で、明記された範囲にある硬さを有する潤滑化された請求の範囲１ないし４の何れかに請求の潤滑化された金属。６．潤滑剤が、基本的には、（ｗｔ％で）エチレングリコールジラウレート５０−８５％エチレングリコールモノラウレート１０−３０％ステアリン酸２０％以下他のグリコール、エステル及びカルボン酸類２０％以下から成る請求の範囲１ないし５何れかに請求の潤滑化された金属。７．ステアリン酸含有量が、重量で５−２０％である請求の範囲６に請求の潤滑化された金属。８．金属がシートである請求の範囲１ないし７何れかに請求の潤滑化された金属。９．金属がアルミニウムである請求の範囲１ないし８何れかに請求の潤滑化された金属。１０．アルミニウムに強固に結合した人工無機表面層を備えて、該表面層の表面に潤滑剤が存在する請求の範囲９に請求の潤滑化された金属。１１．請求の範囲８ないし９何れかによる潤滑化されたアルミニウム金属シートから出発して成形アルミニウム部品から構造物を製造する方法であって、次の段階を含む方法。 −シートの部材を部品に加工すること、 −部品を集めて所望の構造物の形状にすること、及び −部品を機械的手段／接着手段により固定すること。１２．次の段階を含む請求の範囲１１に請求の方法。 −シートの部材を部品に加工すること、 −部品に接着剤を塗布すること、 −部品を集めて所望の構造物の形状にすること、及び −接着剤を硬化させること。１３．構造物に水溶性アルカリ洗浄の作用を受けさせること及びその後に構造物を塗装することの付随的段階を含む請求の範囲１１又は請求の範囲１２に請求の方法。