JPS6187795A - 金属管の冷間加工用潤滑剤 - Google Patents

金属管の冷間加工用潤滑剤

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JPS6187795A
JPS6187795A JP59196193A JP19619384A JPS6187795A JP S6187795 A JPS6187795 A JP S6187795A JP 59196193 A JP59196193 A JP 59196193A JP 19619384 A JP19619384 A JP 19619384A JP S6187795 A JPS6187795 A JP S6187795A
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emulsion
fatty acid
ester
copolymer
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Takeshi Kobori
小堀　猛
Shigeki Kimura
茂樹 木村
Tadashi Ito
正 伊藤
Mitsuru Kamimura
上村　満
Shigeharu Nakamura
中村　重治
Masamitsu Tamura
田村　正光
Kazuhide Takaishi
高石　一英
Takeshi Matsumoto
毅 松本
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Kobe Steel Ltd
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NIPPON KOUSAKUYU KK
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〕 本発明は金属管の冷間加工用潤滑剤に関し、殊に保存中
及び使用時の安定性が良好で且つ優れた潤滑性能を有し
ておシ、しかも加工後は簡単に除去することのできる同
潤滑剤に関するものである。
〔従来の技術〕
鋼管等の各種金属管に冷間加工、（圧延、押出し、抽伸
等）を施す場合には、加工製品の品質向上及び工具の摩
耗抑制（焼付防止）の為種々の潤滑剤が使用される。し
かしながら公知の潤滑剤は、潤滑性能、加工後の除去容
易性及び廃液の低公害性等のすべての要求特性を満足し
ているとは言えない。例えば比較的軽度の加工において
は、金属石鹸や鉱物油、動・植物油、エステル類、極圧
油或はこれらの混合物等の塑性加工油が使用されるが、
加工度の高いものでは、上記塑性加工油を使っても被加
工管と工具との金属接触領域が増加し、工具及び製品の
損傷が著しくなる。そζで潤滑性樹脂成分を有機溶剤に
溶解させた潤滑剤も提案されたが、使用中に溶剤が揮発
する為濃度管理が面倒である他、揮発溶剤による健康障
害の問題も生じてくる。
また比較的新しい潤滑法として、金属管材の表面に予め
化成被膜を形成しておき、化成金属石鹸被膜剤によって
潤滑性能を高める方法も開発されている。かかる化成被
膜としては、燐酸塩被膜（普通鋼や低合金鋼等に適用）
、弗化アルミニウム被膜（ＡＩ又はＡｌ基合金に適用）
、蓚酸塩被膜（ステンレス鋼等に適用）等が知られてお
〕、この方法であれば、被加工管と化成金属石鹸被膜と
の間に化成被膜が介装されこれらが夫々化学的に一体化
されている為、潤滑被膜は極めて強固な密着性を示し加
工率を高めた場合でも、十分な潤滑機能を発揮する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしこの化成被膜潤滑法には次の様な問題がある。
（ａ）被加工材に対する密着性が良好であり過ぎる為、
加工完了後に化成被膜を除去する場合酸洗が必須となる
。
（ｂ）潤滑処理が複雑であると共に、処理効果の安定性
もやや低い。
（ｃ）化成処理や酸洗処理で多量の廃液が出る為、これ
らの浄化処理に多大な設備と労力が必要になる。
（ｄ）耐食性の強い材料では化成処理自体が困難であル
均一な化成被膜を形成することができない為、高精度の
加工を行なうことができない。
本発明者等は上記の様な状況のもとで、化成被膜潤滑法
から脱却したー液型潤滑方式であって、潤滑性能及び安
定性が良好であり且つ加工後は加工材表面から容易に除
去し得る様な、金属管の冷間加工用潤滑剤を提供すべく
検討を行なった。
〔問題点を解決する為の手段〕
本発明に係る金属管の冷間加工用潤滑剤は、ガラス転移
温度が一１０〜２０℃であるアクリル酸ブチルエステル
−メタクリル酸メチルエステル共重合体単独、或は該共
重合体と共に融点が３０〜７０℃である直鎖状飽和脂肪
酸又はそのエステルを、水及び少量の低級アルコールに
乳化・分散させた液からなるととるに要旨を有するもの
である。
〔作用〕
本発明者等は潤滑性能の目標基準として前記化成被膜潤
滑法を設定し、これと同程度の付着力と滑）性を有し且
つ先に指摘した様な欠点を生ずるととのない様な潤滑剤
を開発すべく、無数の化合物を対象として潤滑性能等を
調べた。その結果アクリル酸ブチルエステル−メタクリ
ル酸メチルエステル共重合体は他の樹脂に比べて良好な
潤滑剤になシ得る、という感触を得た。即ちこの共重合
体は金属に対する親和性が良好で優れた付着性を示し、
且つ滑シ性も良好である他、処理後はアルカリ液（例え
ばオルン珪酸ソーダ水溶液等）によって容易に除去する
ことができる。そこでこうした特徴を確実に発揮し得る
前記共重合体の諸元を明確にすべく実験を行なったとこ
ろ、後記実施例でも明らかにする如くガラス転移温度が
一１０〜２０℃の範囲のものは優れた性能を示すことが
確認された。しかしてガラス転移温度が一１０未満の共
重合体は潤滑性能が乏しく、冷間加工々程で焼付きが起
こって加工面を損傷するきらいがあシ、一方ガラス転移
温度が２０℃を超えると、潤滑性能自体は良好であるも
のの潤滑膜による押込みが起こシ易くな）、被加工面の
表面精度はやａｂ低下してくる。
ちなみに下記第１表は、アクリル酸ブチルエステルとメ
タクリル酸メタルエステルの共重合比率を色々変えてガ
ラス転移温度（Ｔｇ）の異なる共重合体を調製し、渦滑
性能に与えるガラス転移温度の影響を調べた結果を示し
たものである。
尚、鋼球通し試験とは、特開昭５２−６８４９３号公報
に示される潤滑剤の性能試験法であって、第２図に示す
ようなダイスを５ＫＤＩＩ調質材によって製作し、５Ｕ
Ｓ３０４ステンレス鋼かうするサイズ２２φ×１９φＸ
１．５ｔＸ４０Ｊの試験片（管）を潤滑剤を塗布した後
に前記ダイスの孔に炭挿し、１３／１６（２０，６４φ
）のベアリング用鋼球を、サイズ１９．１φｘ６ｏＪｘ
　（先端）１０．３Ｒの押棒によシ前記試験片の内孔に
順次押込んで試験片を変形させ、変形に要した荷重、試
験片・鋼球の表面状態を調べたものである。
尚、鋼球通し試験の評価基準位下記の通シ。
（銅球表面傷） ××・・・焼付き大 ×・・・僅かに焼付き発生 △・・・ａシが見られる ○・・・異常なし く管内面の状態：＠） ××・・・焼付き大 ×・・・僅かに焼付き発生 △・・・油膜切れによる金属光沢あシ ○・・・一部に金属光沢あ） ◎・・・均一な潤滑膜が認められる （管内面の状態：押込み） ××・・・潤滑膜によシ押込み大 Ｘ・・・局部的に強い押込みあシ △・・・局部的に軽い押込みあル ○・・・一部に僅かな押込みｌ） ◎・・・押込み全く認められず 第１表からも明らかな様に、ガラス転移温度が一１０〜
２０℃の範囲内のアクリル酸ブチルエステルとメタクリ
ル酸メチルエステルの共重合体を使用すれば、優れた表
面精度の金属管を得ることができる。尚第１図はアクリ
ル酸ブチルエステルとメタクリル酸メチルエステルの共
重合比とガラス転移温度の関係を示したものである。
この他上記共重合体の酸価も潤滑性能及び処理後の除去
容易性等に大きな影響を及ぼし、確認実験の結果では１
０〜４０の範囲のものを使用すべきであることが明らか
となった。しかして酸価が１０未満の共重合体では親水
性が不足する為、処理後のアルカリ水（例えばオルソ珪
酸ソーダ水溶液等）による除去が困難となシ、一方酸化
が４０を超えるものでは樹脂の乳化安定性が悪くなると
共に、乳化液がチキントロピー性を呈してゲル状になシ
潤滑剤としての適性が失なわれる。
次に上記共重合体を潤滑剤として使用するときの形態に
ついて検討したところ、水性の乳化液とするのが最適で
あることを確認した。即ち水性乳化液であれば、有機溶
剤タイプの様な揮発蒸気による健康障害や引火等の危険
を生ずる恐れがなく、しかも処理後のアルカリ水による
洗浄除去も容易に行なうことができる。尚乳化に当たっ
ては水と共に少量の低級アルコール（イソプロピルアル
コール等）を併用することによって、乳化液の安定性を
更に高めることができる。乳化液中の共重合体の濃度は
特に限定されないが、取扱い性及び潤滑性能等を考慮し
て最も好ましいのは２０〜６０重量％程度（よシ好まし
くは４０重量％前後）である。
本発明の目的は上記の共重合体乳化液を潤滑剤として使
用することによって達成されるが、前記共重合体と共に
、融点が３０〜７０℃である直鎖型の飽和脂肪酸又はそ
のエステルを適量併用すれば、潤滑性能等を一段と高め
ることができる。即ち直鎖型飽和脂肪酸及びそのエステ
ルは何れも熱的安定性が良好であると共に、比較的低温
域での摩擦係数が低いので境界潤滑状態下で被加工材の
界面になじみ易く耐焼付性を高める作用があシ、更には
前記共重合体を軟質化させてその機能を一段と高める作
用も有しているので、これらのうち一方又は双方を前記
共重合体と併用することによって、優れた性能の冷間加
工用潤滑剤を得ることができる。但し融点が３０℃未満
の飽和脂肪酸又はそのエステルでは上記の効果（特に焼
付防止効果）が十分に発揮されず、一方融点が７０”Ｃ
を超えるものでは乳化が困難であったシ安定な乳化液が
得られ難くなる。尚この様な要件に合致する直鎖型飽和
脂肪酸としては、炭素数が１４〜２２程度の天然油脂類
から得られる脂肪酸（例えばミリスチン酸、パルミチン
酸、ステアリン歳等）が好ましいものとして挙げられる
。
この槌の脂肪酸及びエステル化物は乳化性がな込が、脂
肪酸又はそのエステル１重量部に対シテ０．４〜０．５
　Ｍ＞置部程度の界面活性剤（好ましくは非イオン系の
ポリオキシエチレンアルキルエーテル等）を併用すれば
安定な乳化液を得ることができる。
前記共重合体と直鎖型飽和脂肪酸（又はそのエステル）
の配合比率は特に限定されないが、好ましいのは不揮発
分重量で前者６５〜９５チに対して後者３５〜５チの範
囲である。尚これら混合乳化液は、夫々個別に調製した
共重合体乳化液と脂肪酸（又はそのエステル）乳化液を
適量ずつ混合して調製してもよく、或は両者を固形状態
で適当な界面活性剤と共に混合して同時に乳化させるこ
ともできる。またこの混合乳化液中に少量の金属石鹸や
黒鉛等の固体閲滑剤を配合すれば、冷間加工時における
新生面の保護効果が高まカニ具の寿命を更に延長するこ
とができる。
〔実施例〕
、　　実施例１ ガラス転移温度＝１３℃、酸価（Ｋｏｎｍｙ／ｇ　）二
２０、重量平均分子量：　３７６００アクリル酸ブチル
工ステル／メタクリル酸メチルエステル共重合体を水及
び少量のイングロビルアルコール混合溶媒に乳化・分散
させ、不揮発分濃度３９重ｉ％の潤滑剤を調製し、引抜
きモードを変えて引抜試験を行なった。但し引抜試験は
、５ＵＳ３０４シームレス管（２２ｍｍφｘ２．２ｍｍ
ｔ）の７０−テイ／／ｆプラグを使用し、１７ｍｍφＸ
１．４ｍｍｊｔ１、６　ｒｎｎ　ｔ　ｅ　１．８　ｍｍ
　ｊ　ｅ２．ｏｔｘ”の各サイズにまで引抜いたときの
プラグの状態及び管部並びに押込みの状態を比較した。
結果は第２表に示す通シであり、比較的小さい断面減少
率の場合は良好な結果が得らろている。
但し断面減少率が大きくなると渦滑剤としての性能に問
題が生じてくる。
尚引抜試験の評価基準は下記の通シ。
（プラグの状態） ××・・・焼付き大 Ｘ・・・僅かに焼付き発生 Δ・・・ＱＤが見られる Ｏ・・・異常なし く管部の状態） ××・・・焼付き大 Ｘ・・・僅かに焼付き発生 △・・・油膜切れによる金属光沢あシ Ｏ・・・一部に金属光沢あシ ◎・・・均一な潤滑膜が認められる （押込みの状態） ××・−潤滑膜によシ押込み大 ×・・・局部的に強い押込みあシ Δ・・・局部的に軽い押込みあシ Ｏ・・・一部に僅かな押込みあシ 実験例２（冷間ピルガ−ミル試験） 下記のアクリル酸ブチルエステル−アクリル酸メチルエ
ステル共重合体乳化液、脂肪酸乳化液及び脂肪酸エステ
ル乳化液を第３表（１）、（２）に示す比率で配合して
得た混合乳化液を潤滑剤として使用し、冷間ピルガ−ミ
ル方式で５ＵＳ３０４シームレス管（５５ＭφＸ５−５
ｍｍ１）を３１ｍｍφ×３．０画ｔまで圧延を行カい、
管侶の状態及び押込み状態を調べた。
〈供試乳化液〉 Ａニアクリル酸ブチルエステル−メタクリル酸メチルエ
ステル共重合体乳化液 ガラス転移温度・・・２０℃ 酸　　価　　　・・・２０ 不揮発分　　　・・・３８重量％ Ｂ：直鎖型飽和脂肪酸乳化液 炭素数　　・−１４（ミリスチン酸） 融点　・・・５４℃ 界面活性剤・・・ポリオキシアルキルエチレンエーテル
、４．５重量％ 脂肪酸濃度・−・９重量％ Ｃ：直鎖工飽和脂肪酸エステル乳化液 炭素数　　・・・２２ 融　点　　・−ＳＯ℃（エステル化前）界面活性剤・・
・ポリオキシエチレンソルビタン・七ノ・オレー）、４
．５重量％ 脂肪酸エステ／Ｉ−濃度：９重量％ 結果は第３表（１）　、　（２）に併記する通シであり
、アクリル酸ブチルエステル−メタクリル酸メチルエス
テル共重合体乳化液を適量の直鎖状脂肪酸又はそのエス
テルの乳化液と併用すると、一段と良好な潤滑性能を得
ることができる。
実験例３（円筒状鋼板の絞ル試験） 円筒状鋼板を加工素材とし、下記の潤滑剤を用いて下記
の条件で円筒絞ル試験を行なった。絞シ比を種々変えた
場合の加工状況を第４表に示す。
尚比較の為、日本工作油社製プレス工作油（隘６４０）
を用いた実験結果も併記する。
く円筒絞シ条件〉 ポンチ：４０ｍｍφ、肩４．５　ｍｍ　Ｒ平頭ポンチ・
　５ＫＤ−１１、ＨＲｃ６１ＳＫＤ−１１，ＨＲｃ６０ ダイス：４２．５８０φ、肩９．１　ｍｍ　Ｒ絞〕速度
：２０ｍ／分 しわ押えニア００ｋｇ 〈供試潤滑剤組成〉 アクリル酸ブチルエステル−メタクリル酸メチルエステ
ル共重合体乳化液 ガラス転移温度：５℃ 酸　　価　　　　：３０ 不揮発分濃度　：３７．５重ｉ％ 直鎖型飽和脂肪酸乳化液 炭素数　　：１４（ミリスチン酸） 融点　＝５４℃ 界面活性剤：ポリオキシアルキルエチレンエーテル４．
５重量％ 脂肪酸濃度：９重量％ 上記共重合体乳化液（７０重量部）と脂肪酸乳化液（３
０重量部）の混合物 第４表からも明らかな様に、本発明の潤滑剤を使用すれ
ば標準品を使った場合に比べて絞シ比を大幅に高めるこ
とができる。
実施例４（７０−テイングプラグ引き試験）下記のアク
リル酸ブチルエステル−アクリル酸メチルエステル共重
合体乳化液、脂肪酸乳化液及び脂肪酸エステル乳化液を
第５表に示す比率で配合して得た混合乳化液を潤沿剤と
して使用し、ＳＵＳ　３０４シームレス管（２２馴φＸ
２．２ｍｍｔ）を１７ｍｍφＸ１．４ｍｍｊまで７四−
テイングプラグ引きを行ない、プラグの状態、管部の状
態及び押込み状態を比較した。結果を第５表に一括して
示す。
く供試乳化液〉 Ａニアクリル酸ブチルエステル−メタクリル酸メチルエ
ステル共重合体乳化液 ガラス転移温度・・・１３℃ 酸　　価　　　・・・２０ 不揮発分濃度　・−３９重量％ Ｂ：直鎖状飽和脂肪酸乳化液 炭素数・・・１８ 融　点・・・６９℃ 界面活性剤・・・ポリオキシアルキルエチレンエーテル
、４．５重量％ 脂肪酸濃度・・・９重ｆｑ６ Ｃ：直鎖飽和脂肪酸エステル乳化液 炭素数・・・１６ 融　点・・・６３℃（エステル化前） 界面活性剤・・・ポリオキシアルキルエチレンエーテル
、４．５重量％ 脂肪酸エステル濃度・・・９重量％ 第５表からも明らかな様に、加工管の傷の状態と押込み
状態は相反する傾向がうかがわれるが、共重合体と脂肪
酸（又はそのエステル）を適量配合した混合物は安定性
が良好であり、しかも引抜試験の何れの項目においても
良好な結果が得られている。また何れの潤滑剤も、３チ
濃度のオルト珪酸ソーダを洗浄液として使用し４０℃、
２〜３分の浸漬処理でほぼ完全に除去することができた
。
〔発明の効果〕
本発明は以上の様に構成されるが、要は樹脂酸価及びガ
ラス転移温度の特定されたアクリル酸ブチルエステル−
メタクリル酸メチルエステル共重合体、或は該共重合体
と特定融点範囲の直鎖型飽和脂肪酸又はそのエステルか
らなる乳化液を潤滑剤として使用することにより、以下
に列記する様な利益を享受することができる。
（１）化成処理の様な化学反応を利用するタイプでない
ので、加工後の除去が容易である。しかも酸洗浴やソル
トバス等が不要であるので設備費も軽減される。
（２）−波型として提供できる為潤滑処理が簡単である
（被加工材を本潤滑剤に浸漬し乾燥するだけでよい）。
しかも処理費用も安価である。
（３）物理的に付着させて潤滑作用を与えるものである
から、あらゆる金属管に適用することができる。
（４）被加工材に対する親和性が良く滑シも優れておシ
焼付きを起こさないので、極めて平溝で美麗な表面肌を
得ることができる。
（５）被加工管の焼鈍時に生じた酸化被膜を除去すると
となくその１まで潤滑処理、抽伸又は圧延を行なっても
何ら問題を生じない。
（６）圧延時には冷却と補助潤滑を兼ねて水、水性エマ
ルジョン或は低粘性油を外部から供給することがあるが
、これらの性能を阻害する恐れもない。
【図面の簡単な説明】
第１図線、アクリル酸ブチルエステルとメタク艮の関Ｑ
’（ｌ−不丁ダフク碧めゐ。 ＠発明　　者　　松　　本　　　　　毅　　神戸市東灘
区御影町２丁目２−８

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）樹脂酸価が１０〜４０であり且つガラス転移温度
    が−１０〜２０℃であるアクリル酸ブチルエステル−メ
    タクリル酸メチルエステル共重合体の乳化・分散液から
    なることを特徴とする金属管の冷間加工用潤滑剤。
  2. （２）樹脂酸価が１０〜４０であり且つガラス転移温度
    が−１０〜２０℃であるアクリル酸ブチルエステル−メ
    タクリル酸メチルエステル共重合体と、融点が３０〜７
    ０℃である直鎖型飽和脂肪酸又はそのエステルの乳化物
    との混合分散液からなることを特徴とする金属管の冷間
    加工用潤滑剤。
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