JPS6045680B2 - 金属加工用潤滑剤の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属類の変形加工に有用な優れた潤滑剤の製
造方法に関するものてあり、更に詳しくは固体潤滑剤の
一成分として使用される金属石鹸として、ソーダ、カリ
石鹸と金属塩との複分解沈澱法（湿式法）において得ら
れる中間製品としての金属石鹸を使用し、これに界面活
性剤を添加して得られる安定且つ均一な分散性を有する
金属石鹸懸濁液から成る金属加工用潤滑剤の製造方法に
関する。

芸に本発明で使用する金属石鹸とは、ソータ、カリ石
鹸と金属塩との複分解沈澱法（湿式法）に おいて得ら
れる乾燥、粉砕前の水分を含有したままの中間製品を意
味するもので、複分解沈澱反応により生成した不純物を
除去しただけの含水金属石鹸を意味し、以下これをウェ
ット状金属石鹸と称する。

金属石鹸を用いた金属加工用潤滑剤の例としては特公
昭５１−３３０賑特開昭５０−２５４７１、特公昭５０
−１９２８１等が知られ、又、金属石鹸を用いた金属加
工用潤滑剤の市販されていることも周知の事実である。

然し、従来使用されている金属石鹸は、金属石鹸メーカ
ーにより市販されている水またはアルコールを溶媒とし
、アルカリセッケンと金属塩との複分解沈澱法によるか
、あるいは酸と金属酸化物、金属水酸化物などとを直接
加熱応させる融解法により得られた金属石鹸を微粉末状
に乾燥、粉砕させたものてある。しかしこの種の金属石
鹸を乳化剤を用いても水に分散させて長期間安定な金属
石鹸懸濁液とすることが極めて困難であつた。又、これ
を金属加工用潤滑剤として使用し・た場合、分散が均一
安定でないために潤滑層として表面むらを生じ、且つ潤
滑性能も下安定となるので、高度の加工性を要する場合
には適用されていないのが現状である。本発明者らは金
属石鹸を主成分とするすぐれた金属加工用潤滑剤を得る
べく種々研究した結果、複分解沈澱法により得た金属石
鹸を沖過、水洗後乾燥することなく、通常ウェット状の
金属石鹸に界面活性剤を添加し、攪拌、分散させること
により、安定且つ均一な金属石鹸懸濁液が得られること
に着目し本発明を完成するに至つたものである。

すなわち、本発明て使用するウェット状金属石鹸は、水
分を含み且乾燥工程にかけてないために粒子表面が親水
性状態にあり且つ粒子が微細なので、容易に界面活性剤
によつて安定な懸濁液となる。

又、このウェット状金属石鹸は、複分解反応工程て生成
される不純物としてのＮａＣｌ，ＮａＮＯ３などが水洗
、除去されたものであつて、金属石鹸含有量は製造工程
により若干の相違はあるが、工業的な製造コストを考慮
して約１０〜４０％、水分含有量は約６０〜９０％の範
囲内にある。芸に金属石鹸としてはステアリン酸のカル
シウム、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、バリウム
、リチウム、鉄、鉛等の金属塩を挙げることができ、特
に比較的比重の軽い又分散し易いステアリン酸カルシウ
ムが好ましい。

次に本発明において使用する界面活性剤は一般に使用さ
れているアニオン系（硫酸エステル塩、リン酸エステル
塩、スルホン酸塩等）、カチオン系（アミン酸塩、第四
級アンモニウム塩等）、ノニオン系（エーテル型、エス
テル型、アルキルフェノール型、ソルピンエステル型等
）何れの系に一属するものでもよく、又その配合量はウ
ェット状金属石鹸に対し、任意の割合で定めることがで
きるが、一般に金属石鹸純分に対して０．０１〜５％の
範囲が好ましい。

この範囲内の量より少ないと経時的に金属石鹸が分離し
、それにより多い場合に．は著しく発泡し、金属加工時
に有効な潤滑皮膜の形成を妨げるから不適当である。本
発明による潤滑剤がよりすぐれた効果を発揮するには、
被加工材を予めリン酸塩皮膜又は蓚酸塩皮膜を施して後
用いると、金属石鹸はこれらの・皮膜の結晶間に微細状
態で物理的に吸着され、一層均一な潤滑膜の層を形成す
るので、より高度な加工条件にも充分耐え得る潤滑性能
のすぐれた潤滑層が得られる。

本発明の方法により得られる潤滑剤は発泡防止用に消泡
剤、ＰＨ調整用にアルカリ塩、或は他のカチオン混入か
ら生ずる潤滑剤の不安定を防止するべく適当なキレート
剤あるいは腐敗防止のために防腐剤、殺菌剤あるいはＰ
Ｈ調整のためのアルカリ塩の使用を拒むものではない。

この金属加工用潤滑剤は次のようにして調製される。複
分解反応により生成した金属石鹸をろ過、水ノ洗して不
純物のないウェット状金属石鹸を得、そのウェット状金
属石鹸を均一に攪拌しながら界面活性剤を徐々に添加し
て行く。

最初は高粘度であるが、その内すぐに低粘度の金属石鹸
サスペンションが得られる。更に界面活性剤が金属石鹸
に対・し均一に分散し、安定な懸濁液となるように１〜
２時間攪拌を継続して後、これを本発明の潤滑剤とする
。この間は常温で良く特に加温等の必要はないが、攪拌
には充分分散効果の良い方法をり入れる方がよい。この
ようにして得られた金属石鹸・懸濁液は、固化したり、
分離、沈降等が全くなく長期にわたり安定な分散性を示
す。この潤滑剤の使用にあたつては、更にこれを金属変
形加工の被加工材に対してその材質、加工条件等は応じ
て任意の金属石鹸濃度に水にて希釈し、これを潤滑剤処
理液として常温から９０′Ｃまでの任意の温度て被加工
材を浸漬、スプレー、ロールコーター等の公知の方法に
より処理した後、乾燥することによつて被加工材の金属
表面て均一で美肌な白色の金属石鹸の潤滑皮膜層が形成
される。尚、ウェット状金属石鹸の石鹸含有量を１０〜
４０％に特定した理由は、工業的な製造コストを考慮し
たものであり、この製造コストを考慮しなければ、金属
石鹸懸濁液は、最初から予定している処理液の金属石鹸
濃度になるように製造することが出来る。前記金属表面
の金属石鹸潤滑皮膜層は、バインダーが含まれていない
ので乾燥後の潤滑剤皮膜の密着性又は付着性が劣り、被
加工材処理後、作業中に金属石鹸が金属表面から剥離し
潤滑性能を不安定にさせると共に粉末状となつて飛散し
環境汚染の一因をなすというおそれがある。

よつてこのような場合には、前記潤滑剤に適当なバイン
ダーを加えることが出来る。

バインダーとしてはポリビニールアルコール、ポリビニ
ールピロリドン、水溶性アクリル樹脂、ポリエチレング
リコール等の高分子化合物を挙げることが出来る。

これらバインダーの添加には、自己乳化性のもの或は可
溶性のものはそのまま、他のものは必要に応じて一般の
界面活性剤又はアルカリ塩類て乳化して加えれは良い。
しかし好ましくは自己乳化性のもの或いは可溶性のもの
がよく、ポリエチレングールやポリビニールピロリドン
等が良い。これらのバインダーを金属石鹸懸濁液に添加
することによつて密着性（付着性）が向上されると共に
、潤滑性にも充分付与するものであるからよりよい金属
石鹸の潤滑層が形成され、安定な潤滑性能を発揮する金
属加工用潤滑剤が得られる。

このバインダーを添加した金属加工用潤滑剤は次のよう
にして調製される。ウェット状の金属石鹸に界面活性剤
を添加して攪拌分散し金属石鹸の懸濁液とした後、高分
子化合物を予め水に溶解するか、または直接加え、常温
又は加温して２〜３時間攪拌を続け、高分子化合物を金
属石鹸の懸濁液に完全に溶解混合するこ−とによつて潤
滑剤の製品とする。

このように簡単な製法によつて出来た金属石鹸と高分子
化合物等の懸濁液は、経時においても安定な製品として
維持出来、１ケ月間経過後も良好な懸濁液であつた。こ
の潤滑剤の使用は金属の変形加工を行う被加工材の材質
、加工度に応じて任意の金属石鹸濃度に水て希釈して処
理液とし常温から９０℃の範囲内で好ましくは予めリン
酸塩又は蓚酸塩皮膜を施してある被加工材を浸漬等の公
知の方法により処理し乾燥することによつて均一美肌で
且つ密着性の良い金属石鹸潤滑層を得ることが出来る。
またこのようにした処理液は必ずしも乾燥して濶滑層形
成後に加工に供するばかりてなく、加工条件の軽度なも
のについては乾燥せずにそのまま供することも出来るが
好ましくは乾燥して安定な潤滑層を得ることが望ましい
。又、本発明による金属加工用潤滑剤に、他の固体潤滑
剤、脂肪酸及びその誘導体、油脂類、ワックス類、多価
アルコール及びその誘導体等の濶滑剤を併用することは
何ら差支えない。

本発明の方法により製造される金属加工用潤滑剤の特徴
を挙げると次のようになる。

（１）複分解沈澱法により得たウェット状金属石鹸を用
いることによつて、単に界面活性剤を添加分散させるだ
けで簡単に金属石鹸の懸濁液が得られ長期に安定である
。

（２）本潤滑剤は取扱いが容易で処理液管理が簡単であ
る、（３） 処理液は非反応型であるため反応型に比べ
寿命が長く、補給するだけで長期に安定である、（４）
本潤滑剤は乾燥性が良く、均一て微細に美肌な潤滑層が
得られる、（５）得られた潤滑層は撥水性を有するため
、吸湿性がなく、安定な潤滑性能を有する、（６）本潤
滑剤は金属の変形加工に於いて、伸管、伸線、ブレス、
鍛造等へ巾広く適用出来る、（７）処理条件が任意に設
定出来る。

以下、実施例の幾つかを挙けて本発明を具体的に述べる
が、本発明はこれらによつて何ら実質的な制限を受ける
ものではない。

実施例１ 複分解沈澱法によつて得られ乾燥工程の省かれたウェッ
ト状金属石鹸としてのステアリン酸カルシウム（ステア
リン酸カルシウム３０％、水分７０％のもの＝大日本イ
ンキ化学製）９８５部に界面活性剤（ノイゲンＥＴｌ６
Ｏ、第一工業製）１５部を添加、常温にて攪拌し２時間
継続後、均一に分散された白色のステアリン酸カルシウ
ム３０％懸濁液が得られた。

これを潤滑剤として、更に２００ｙノｅに水で希釈しそ
れを処理液とする。この調整直後及び１ケ月放置後の処
理液を５０℃に加温して、予め蓚酸塩皮膜を施してある
ステンレス鋼管を２分間浸漬して取り出し、乾燥後引抜
きを行つた処、それぞ″れ５本中５本共プラグ傷発生も
なく良好であつた。又処理液は１ケ月放置後も良好なる
懸濁状態を維持していた。尚加工条件は次の通りてある
。材質ステンレス鋼管ＳＵＳ３Ｏ４加工条件２５Ｔｍ！
ｎφ×２．５悶ｔ×２２０『′→２０順φ×１．８５ｗ
１ｔ加工度 ４０％ 引抜き速度 １８ｒｎノ而ｔ 実施例２ 複分解沈澱法によつて得られ乾燥工程の省かれノたウェ
ット状金属石鹸としてのステアリン酸カルシウム（ステ
アリン酸カルシウム２８％、水分７２％＝大日本インキ
化学製）５（１）部に界面活性剤（ナイミーンＬ２Ｏ７
、日本油脂製）８部を添加、常温にて攪拌をつづけ、低
粘度の懸濁液となつた処で水４８２ｆｆＩ，を加え、更
に２時間攪拌を行うことによつてステアリン酸カルシウ
ム１４％の白色懸濁液を得た。

この懸濁液は１ケ月放置後も良好なる懸濁状態を維持し
ていた。これを潤滑剤として５００ｙＩ１に水て希釈し
それを処理液とした。この処理液を５０゜Ｃにて予めリ
ン酸塩皮膜を施してある線材を２分間浸漬し取り出し後
乾燥し、これを用いて伸線を行つた処表面傷発生もなく
５本中５本共良好であつた。尚加工条件は次の通りであ
つた。材質硬鋼線（Ｃ＝０．６）加工条件 ３φ＝→２
．２６ｒｆ０ｎφ 加工度 ４０％ 伸線速度 ５０ｒＴ１１ｍｉｎ 実施例３ 複分解沈澱法によつて得られ乾燥工程の省かれたウェッ
ト状金属石鹸としてのステアリン酸カルシウム（ステア
リン酸カルシウム３０％、水分７０％＝大日本インキ化
学製）９８５部に界面活性剤（ノイゲンＥＴｌ６Ｏ、第
一工業製）を１５部添加、攪拌して金属石鹸懸濁液とす
る。

次に別にポリエチレングリコール＃６０００３？とポリ
ビニールピロリドン１６部を予め水２５？に温度５０〜
６０ピＣで完全に溶解する。これを先に金属石鹸懸濁液
としたもの７（１）部を取り、これに溶解した高分子化
合物を加えて５０′Ｃ位て１時間充分に攪拌して分散混
合する．ことによつて２０％濃度の金属石鹸の潤滑剤が
得られる。この潤滑剤は１ケ月間放置しても分離するこ
となく安定であつた。これを任意に水にて希釈建浴して
潤滑処理液として常温から９０゜Ｃ間で処理を行なつた
。実施例４ 複分解沈澱法によつて得られた乾燥工程の省かれたウェ
ット状金属石鹸としてのステアリン酸カルシウム（ステ
アリン酸カシウム２８％、水分７２％＝大日本インキ化
学製）９４５部に界面活性剤（ナ．一イミーンＬ２Ｏ７
、日本油脂製）１５部を添加、常温にて攪拌して金属石
鹸懸濁液としてから、温度５０〜６０℃に加温した後、
ポリビニールピロリドン４０部を徐々に添加し、充分均
一攪拌して溶解する。

約１〜２時間で完全に溶解すると２６％の金属石鹸・懸
濁液の潤滑剤が得られた。この潤滑剤は１ケ月＊８間放
置しても固化又は分離することなく安定であつた。これ
と実施例３の如く任意に水で希釈して処理液とした。実
施例５ 複分解沈澱法によつて得られた乾燥工程の省かれたウェ
ット状金属石鹸としてのステアリン酸カルシウム（ステ
アリン酸カルシウム３２％、水錫％＝大日本インキ化学
製）９８５部に界面活性剤（ノイゲンＥＴｌ６Ｏｌ第一
工業製）１５部を添加、常温にて攪拌して金属石鹸懸濁
液とした。

次にポリエチレングリコール＃６０００を（４）部とラ
ノリン脂肪酸３０部を１７０〜１９０℃で加熱混合した
ものにペンテックス１５１２、２部を添加しこれに水２
５８部を加えてエマルジョンとして約５００Ｃに保つた
。その中に先に懸濁液とした金属石鹸液６（支）部を投
入し、温度５０℃に維持しながら攪拌、分散混合するこ
とによつて２０％の金属石鹸潤滑剤を得ることが出来た
。これを実施例１の如く任意に水て希釈し処理液とした
。このように実施例３〜５て調製した潤滑剤を用いて種
々の方法によつて性能を調べた処いずれも好結果が得ら
れ、処理液も安定であつた。

以下にその結果を述べる。性能調査：伸管及び伸線によ
る。

材質及びサイズニ 銅管 ステンレス坏ＵＳ３Ｏ４２５．ＯＴｆｒＩｎφ×２５？
ｔ×２２０Ｃ）ｍ！Ｎｅ普通鋼Ｓ′１ＰＧ４２２５．４
？φ×２．７７順ｔ×２２００？′線 材 ステンレ
ス鋼ＳＵＳ３Ｏ４３．Ｏｗｎφ
ＳＷＲＨ６２Ａ３．ＯｗＯｎφ化成処理（予め鋼管及ひ
線材共に次の通りの表 面処理を行う）１ ステン
レス鋼はフエルボンドＡ（当社製品の蓚酸塩皮膜剤）の
表面処理。

２普通銅はボンデライ日８１Ｘ（当社製品のリン酸亜鉛
皮膜剤）の表面処理。

本発明の潤滑剤による処理： 下表に示す条件で処理後熱風乾燥を行い加工に供する。

比較例複分解沈澱法によつて得られ微粉末状に乾燥、粉
砕されたステアリン酸カルシウムを水に含有させ、この
ステアリン酸カルシウム含有水９８５部に対し界面活性
剤（ノイケンＥＴｌ６Ｏ、第一工業製）を１５部添加、
常温にて撹拌し２時間継続後、均一に分散された白色の
３０％ステアリン酸カルシウム懸濁液を得た。

この懸濁液の１部及び２００ダ１１に水で希釈した懸濁
液を１ケ月間放置した結果、両懸濁液共ステアリン酸カ
ルシウムが分離していた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複分解沈澱法によつて金属石鹸を沈澱生成させ、ろ
   過、水洗して１０〜４０％の金属石鹸を含むウェット状
   金属石鹸を得、乾燥することなくこれに金属石鹸純分に
   対して０．０１〜５％の界面活性剤を添加混合して懸濁
   液とすることを特徴とする金属加工用潤滑剤の製造方法
   。 ２ 前記金属石鹸懸濁液に更にバインダーを添加混合し
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の金属加
   工用潤滑剤の製造方法。