JPS63277298A - 塑性加工用水溶性潤滑剤 - Google Patents

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、塑性加工すなわち鍛造、押出し、圧延、プレ
ス、伸線等の金属加工特に黒鉛系潤滑剤を使用する熱間
、あるいは温間の鍛造や熱間押出しの金属加工の際、型
離型を目的として黒鉛系にかわって使用される非黒鉛系
潤滑剤であって、作業性の改善された塑性加工用水溶性
潤滑剤に関するものである。

〔従来の技術〕

金属の塑性加工を行う際の潤滑剤には、通常油分数ある
いは水分散状の黒鉛が使用されている。

前者は、鉱物油に極圧添加剤、ワックス類等を配合した
ものの中に、黒鉛を分散させたものであるが、多くは熱
間で加工を行う為、引火の恐れや、発煙が伴い、作業環
境や健康上において、大きな問題点がある。後者は、水
に極圧添加剤等を添加し、黒鉛を分散させたものである
。潤滑性は、前者の油分数のものと同じであり、引火性
の問題点も無く、作業性も若干改良されたが、黒鉛を使
用する限り、作業者及び作業環境を黒く汚染する事には
変りなく、健康上も問題が残る。

これら作業環境上の問題点を解決するために、黒鉛を使
用しない塑性加工用潤滑剤の開発が、試みられている。

例えば、芳香族カルボン酸のアルカリ金属塩にガラス組
成物を含有せしめた潤滑剤（特開昭６Ｏ−１２９３）や
、フタル酸のアルカリ金属塩を用いた潤滑剤（特開昭５
８−８４８９８　）などがある。

しかしながら、これらの潤滑剤も、前者の場合には、ガ
ラス組成物が型の隅に堆積しやすく、欠肉が発生しやす
い事や、型の温度が低い時には良好な潤滑性が得られ無
い事、水で簡単に型の洗浄が出来ない事、またガラス組
成物をスプレーする事は作業者の健康上も良いとは言え
ない等の問題点がある。また後者は、毒性も低く、健康
上の問題も特に無く、型の水洗いも容易に出来る等、良
い点も有るが、潤滑性が黒鉛に比べてやや劣る事、また
焼き付き易いという問題が、使用上確認される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

塑性加工用潤滑剤として専ら使用されている、黒鉛を主
剤とする潤滑剤が、作業者あるいは作業環境を黒く汚染
する事、健康阻害の影響が考えられる事、またこの潤滑
剤が油性の場合は引火の危険が有る事等の、問題を有し
ている。

したがって、潤滑性が良好で、汚染が無く、引火せず、
洗浄し易く、かつ健康上の心配の無い潤滑剤が、要望さ
れている。

本発明は、この要求に合致した塑性加工用潤滑剤を提供
する事にある。

〔問題点を解決する為の手段〕

本発明は、水の中に、潤滑剤主成分として、二塩基酸で
ある不飽和脂肪酸のアルカリ金属塩と水溶性高分子化合
物を含有し、所望により添加剤として、極圧添加剤、微
粒化鉱産物、殺菌剤、腐蝕抑制剤、起泡調整剤及び懸濁
剤から選ばれる添加剤を含有した塑性加工用水溶性潤滑
剤を提供する。

塑性加工特に熱間鍛造用の潤滑剤は、金形の温度が約３
００℃と高温である為、この付近の温度で分解消失する
ものでは使用できず、かつ潤滑剤としての物性を有しな
がら、１０００℃以上の被鍛造金篤と接触している間に
消失する事が望ましい、この点て、黒鉛は有用な物質で
あるが、白色のもので近似の性質を示す物質として、二
塩基酸である不飽和脂肪酸のアルカリ金属塩があげられ
る。ここで、プラスチックの滑剤として金属石鹸すなわ
ち一塩基酸である飽和脂肪酸の金属塩が多用されている
が、これらは塑性加工用潤滑剤としては、均一な塗布が
できない為に、有用とは言えない。

二塩基酸である不飽和脂肪酸としては、フマル酸、マレ
イン酸、ダイマー酸が低い摩擦係数を得るに効果が有り
、特にフマル酸は食品添加物としても認められていて、
健康上の心配もなく、本発明の目的にかなった物質であ
る。

アルカリ金属塩とするのは熱的安定性を得るためであっ
て、特に製品として水溶性を得るためには、アルカリ土
類金属塩は使用しがたい、アルカリ金属塩としては、ナ
トリウム塩、カリウム塩、リチウム塩が良好であるが、
特にナトリウム塩が望ましい。

これら二塩基酸である不飽和脂肪酸のアルカリ金属塩は
、組成物中０，１〜３０重量％、好ましくは５〜１５重
旦％含有しなければならない。これは０．１重量％未満
では、潤滑剤としての必要な低摩擦係数が得られず、３
０重量％を越える場合には安定な製品状態が得られない
為である。

潤滑剤は、一般に金型ヘスプレーによって噴霧塗布され
る。この際潤滑主剤だけでも塗布をすることはできるが
、より均一な膜として付着させる為の付着剤として、水
溶性高分子化合物が使用される。このものとしては、ヒ
ドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロー
ス、ポリカルボン酸ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリ
ウム等をあげる事ができる。水溶性高分子化合物の添加
量としては、０．０１〜２０重量％、好ましくは０．１
〜５重量％である。これは０．０１重量％未満では付着
剤としての効果が得られず、２０重１％を越える場合に
は粘度が著しく上昇する事により、製品としての取扱い
が問題に成る為である。

以上の組成物を塑性加工の潤滑剤として十分使用し得る
が、加工がより苛酷な操作条件のもとで行われるような
場合、焼き付きが起こる可能性も鉱物である雲母やタル
ク、カオリン、繊維状鉱物であるセピオライト、アタパ
ルジャイトまたは炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫
酸バリウムが使用できる。添加量としては、金型に堆積
する等の弊害が発生しない範囲である事が前提であり、
０．１〜２０重量％、好ましくはＯ８５〜５重景％であ
る。これはＯ１１重景重量満では焼付きを防止する効果
が得られず、２０重量％を越える場合には著しく製品と
しての安定性を劣化する為である。

これらの粒径は、潤滑性及び分散安定の為にも微粒であ
るのが好ましく、平均粒径が１０μｍ以下、好ましくは
２μ輪以下が良い。

さらに、防腐を目的に殺菌剤の添加、防錆を目的に腐蝕
抑制剤の添加、スプレ一時の発泡を抑える目的で消泡剤
の添加、微粒化鉱産物等の分散安定化の為に懸濁剤を添
加してもよい。

本発明による塑性加工用水溶性潤滑剤は、原液のまま使
用しても構わないが、一般には状況に応じて数倍ないし
数十倍に希釈して使用する。先に説明した組成濃度は、
慣例的に希釈前の濃度をとっている。金型の塗布は、ど
のような方法をとっても構わないが、−ｍにスプレーに
て塗布するのが良い。また塑性加工用潤滑剤として熱間
鍛造その他の鍛造条件または押出しで使用しても構わな
い。

〔発明の効果〕

本発明の組成物を塑性加工の潤滑剤として使用する事に
より、黒鉛以上の潤゛滑性能及び型離型性を得る事がで
き、白物で有る為作業環境の汚染も無く、作業者の健康
継続上も優れ、また洗浄性の問題も無くなる。

〔実施例〕

次に、本発明を実施例により更に説明する。なお実施例
中の部及び％は、特記しない限り重量を基準とする。

実施例１ スプレー噴射試験により、潤滑剤の付着性をもとめた。

　５ｏｘｉｏｏｘ　６ｍｍの鉄板を３５０℃に加熱し、
鉄板から１０ｃｍの距離からスプレー圧５ｋｇ／ｃｍ２
、噴射時間０．５秒、噴射量１．５ｍｌ／秒で潤滑剤を
噴射し、鉄板上に潤滑剤の付着した面積の大きさにより
潤滑剤の付着性を評価した。

〜実験に用いた潤滑剤〜 フマル酸ナトリウム　　　　　　　　　１．０部水溶性
高分子化合物　　　　　ｏ、ｏｏｓ〜１，０部タルク　
　　　　　　　　　　　　　　　０．３部消泡剤　　　
　　　　　　　　　　　　微量防腐剤　　　　　　　　
　　　　　　　微量水 計　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｉｏｏ
、ｏ部〜実験に用いた水溶性高分子化合物〜 Ｎｏ、　１　　ヒドロキシ　　　　　　　　０．００１
部エチルセルロース ”ｌ　　　７７　　　　　　　　　　　　　Ｑ、１部３
　　　　ノＩ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　１．０部４　カルボキシ　　　　　　　　　
０６１部メチルセルロース ５　ポリカルボン酸　　　　　　　０．１部す１ヘリウ
ム ６　ポリカルボン酸　　　　　　　０．１部アンモニウ
ム （比較サンプル） ７　ヒドロキシ　　　　　　　　　０．００５部エチル
セルロース ８　ポリエチレン　　　　　　　　０．１部グリコール その結果、潤滑剤の付着性に対しては、水溶性高分子化
合物としてヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメ
チルセルロース、ポリカルボン酸ナトリウム、ポリカル
ボン酸アンモニウムが有効で、その含有量は０，０１重
量％以上であれば良いことが確認された。

実施例２ リング圧縮実験による摩擦係数をリング圧縮実験により
求めた。

φ１８０　Ｘ　５０ｍｅａの金型（ＳＫＤ６１、焼入れ
）を約２７０℃に加熱し、希釈した潤滑剤２５Ｗａｌを
スプレー塗布（圧力５ｋｇ／ａｍ”）ｌ、、φ６０×φ
３０　Ｘ　１５ｍｎ＋のリング（５４５Ｃ材）をＡｒ雰
囲気の電気炉にて１２００℃に加熱したものを上下２個
の金型にはさんで、１２０ｔｏｎ油圧プレスにて圧縮、
リングの高さ減少率（加工度）と、内径の変化率を「工
藤によるエネルギー法」（ｒ塑性と加工」、１８巻、２
０２号（１９７７年）参照）により求められる理論曲線
にプロットして摩擦係数を求めた。

〜実験に用いた潤滑剤〜 二塩基酸　　　　　　　　　　　　　１１．０部水酸化
ナトリウム　　　　　　　　　　７．５部ヒドロキシエ
チルセルロース　　　　２．０部微粒化鉱産物　　　　
　　　　　　　Ｘ　部消泡剤　　　　　　　　　　　　
　　　微量計　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　１００．０部（二塩基酸＞　　　　（ｉ粒化鉱産物
）Ｎｏ、１　７マル酸　　　　　無し ２　マレイン酸　　　無し ３　ダイマー酸　　　無し ４　フマル酸　　　　　タルク　　　　　４部５　フマ
ル酸　　　　硫酸カルシウム　４部（比較サンプル） ６　安息香酸　　　　無し ７　イソフタル酸　　無し ８　油性黒鉛 ９　水性黒鉛 １０　　鉱物油 〜実験に用いた潤滑剤〜 フマル酸ナトリウム　　　　　　０．０５〜２．０部ヒ
ドロキシエチルセルロース　　　　０．１部タルク　　
　　　　　　　　　　　　　　０．３部消泡剤　　　　
　　　　　　　　　　　微量防腐剤　　　　　　　　　
　　　　　　！ｉ１１量水 計　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１００
．０部（二塩基酸金属塩） Ｎｏ、１１　７マル酸ナトリウム　　　　　　０．０５
部１２　　　　ノＩ　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　０１１部１３　　　　ツノ　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２．０
部リング圧縮実験の結果、二塩基酸である不飽和脂肪酸
としてフマル酸、マレイン酸、ダイマー酸が低摩擦係数
を得るに有効で有り、そのアルカリ金属塩の含有量は、
０．１重量％以上であれば良い事が確認された。

実施例３ 実施例２のサンプルの中から、４種類を選んで実機評価
を行った。　１６００ｔｏｎプレス、８０００ｔｏｎプ
レスにて、自動車用部品（材質５４５Ｃ）の熱間鍛造を
行った（材料温度約１２５０℃、金型温度約３５０〜４
００℃）。

スプレーは圧力５ｋｇ／ｅｓ＊２のエアーレス式の自動
スプレーであり、金型が開いている間に約２〜３秒間ス
プレーを行う。尚、希釈倍率は１５倍である。実機評価
の結果、本発明の潤滑剤（実施例ではＮｏ、１　、Ｎｏ
、５　）は従来熱間鍛造用に多く使用される水性黒鉛潤
滑剤に比べ、潤滑性、離型性、耐焼付き性とも同等以上
の性能を有し、更に作業環境を改善する潤滑剤で有る事
が確認された。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、二塩基酸である不飽和脂肪酸のアルカリ金属塩０．
   １〜３０重量％と、水溶性高分子化合物０．０１〜２０
   重量％を含有する組成物から成る塑性加工用水溶性潤滑
   剤。 ２、アルカリ金属が、カリウム、ナトリウム、リチウム
   より成る群から選ばれる特許請求の範囲第１項記載の組
   成物。 ３、二塩基酸である不飽和脂肪酸のアルカリ金属塩が、
   フマル酸、マレイン酸、ダイマー酸のナトリウム塩であ
   る特許請求の範囲第１項記載の組成物。 ４、水溶性高分子化合物が、ヒドロキシエチルセルロー
   ス、カルボキシメチルセルロース、ポリカルボン酸ナト
   リウム、ポリカルボン酸アンモニウムである特許請求の
   範囲第１項記載の組成物。 ５、極圧添加剤、殺菌剤、腐蝕抑制剤、起泡調整剤及び
   懸濁剤から選ばれる添加剤を加えて成る特許請求の範囲
   第１項記載の組成物。 ６、二塩基酸である不飽和脂肪酸のアルカリ金属塩０．
   １〜３０重量％と、微粒化鉱産物０．１〜２０重量％と
   、水溶性高分子化合物０．０１〜２０重量％を含有する
   組成物からなる塑性加工用水溶性潤滑剤。 ７、微粒化鉱産物が、層状鉱物である雲母やタルク、カ
   オリン、繊維状鉱物であるセピオライト、アタパルジャ
   イト、または炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バ
   リウムである特許請求の範囲第６項記載の組成物。 ８、極圧添加剤、殺菌剤、腐蝕抑制剤、起泡調整剤及び
   懸濁剤から選ばれる添加剤を加えて成る特許請求の範囲
   第６項記載の組成物。