TWI467007B - Spray oil composition for precision blanking - Google Patents

Description

精密沖裁加工用潤滑油組成物

本發明係關於精密沖裁加工所用之潤滑油組成物。

精密沖裁加工中，與以往之衝鑽加工(punching processs)相比，由於工具-材料間之接觸時間長，發熱量大等之加工條件甚為苛刻，而對所使用之潤滑油要求嚴格，在許多場合則使用氯系油劑作為潤滑油。但，此氯系油劑，由對人體之安全性之觀點，潤滑油廢液燃燒時的大氣污染等之觀點上，被指摘具有問題。

從以上之觀點，對於精密沖裁加工，探討有非氯系加工油之使用。作為非氯系加工油，一般而言以往之將冷鍛油之黏度改變者則為主流，例如專利文獻1中，係為將典型的冷鍛油使用於精密沖裁加工之例，記載著包含含有活性硫1%以上之含硫化合物與高鹼性金屬磺酸鹽之衝鑽加工用潤滑油組成物。又，於專利文獻2中，揭示出典型的改良冷鍛油，於基油添加了酯系油性劑之例。

又，雖非為精密沖裁加工用，於專利文獻3中記載以噻二唑衍生物作為主成分之鐵系金屬材料的加工用潤滑油組成物。

[專利文獻1]特開2003-253287號公報

[專利文獻2]特開2007-332307號公報

[專利文獻3]特開2003-253284號公報

然而，精密沖裁加工中，使用上述非氯系加工油之情況，有模具壽命比使用氯系油劑時還短之情況，同時也有對製品形狀產生不良影響之事。例如，上述專利文獻1記載之潤滑油，雖然在極少部份的厚板之薄鐵系材料之加工中也有顯示優越性，總體看來其加工性並不足夠，無法得到以模具壽命作為目標之生產量。又，模具受磨損之情況時，製品會產生凹陷或毛邊，而使後處理步驟造成負荷。

又，如專利文獻2中，使用酯系油性劑之情況時則難以得到與氯系油劑相匹敵之效果。更進一步，專利文獻3之潤滑油，不適合於多種多樣之材料的加工，又若增加添加量，會造成作業人員曝露於難以忍受之臭氣中。

由以上之問題點，本發明之目的在於提供一種精密沖裁加工用潤滑油組成物，可得到適宜環境之非氯系加工油，與氯系油劑匹敵的模具壽命，且，可得達成良好之製品形狀。

本發明係關於使用

(1)配合活性硫化合物10~50質量%及噻二唑衍生物2~10質量%而成之精密沖裁加工用潤滑油組成物、及

(2)配合活性硫化合物10~50質量%及噻二唑衍生物2~10質量%而成之潤滑油組成物進行精密沖裁加工，及精密沖裁加工方法。

依據本發明，可得到適宜環境之非氯系加工油，與氯系油劑匹敵之模具壽命。

又，依據本發明，可達成製品形狀之高精度化，可得到良好之製品形狀，可減少對後處理步驟之負荷。

更且，依據本發明，於高性能且低黏度潤滑油下的良好加工則成為可能，且可得到充份省能源效果。

金屬加工，整體而言可解釋為對模具形狀之被加工材料的轉印。因此，為了使成為良好之製品形狀，必須保持初期之模具狀態。特別係精密沖裁加工中，依據被加工材料之凝著狀態或模具磨損，主控著剪切面形狀或凹陷。由此觀點，進行詳細研究之結果，得知模具磨損係因為被加工材料於加工時所發生之熱及因高面壓凝著於模具，其凝著塊被搔落時，模具表面產生微小之損傷，而成為磨損的起點而產生磨損。

本發明者們，為了減低模具磨損，模具之長壽命化，即得到良好之製品，由防止對被加工材料之模具的凝著甚為有效之觀點，進行銳意研究之結果，發現防止對被加工材料之模具的凝著，活性硫化合物係為有效，且藉由一併添加噻二唑衍生物，更可使其高性能化。

本發明係關於，配合活性硫化合物10~50質量%及噻二唑衍生物2~10質量%而成之精密沖裁加工用潤滑油組成物。

[精密沖裁加工用潤滑油組成物] (活性硫化合物)

本發明中，活性硫化合物係指，於分子内含有活性硫之化合物，只要係如此般之化合物則無特別限制可進行使用，由防止對模具之凝著之觀點，將如此般之活性硫以ASTM D1622為準之測定下含有1質量%以上之化合物為佳，以含有3質量%以上之化合物為更佳。又，對於活性硫化合物，以銅板腐蝕試驗(JIS K2513)中顯示3以上之活性者可理想使用。

本發明中，作為如此般之活性硫化合物，例如可舉出多硫化物、硫化油脂、粉末狀硫、硫化礦油、硫化酯、硫化烯烴等，此些可單獨或二種以上組合使用，由防止對模具之凝著防止之觀點，以多硫化物、硫化油脂、粉末狀硫為佳。

由防止對模具的凝著及防止模具磨損之觀點，此些之中，以多硫化物為較佳，硫磺數為3~6、碳數為12~40之多硫化物為更佳。

厚板加工、大型零件加工等之發熱量為多之加工條件中，高黏度係為必要之情況時，作為活性硫化合物以使用硫化油脂為佳，將此與上述多硫化物組合使用為佳，或也可單獨使用。

又，粉末狀硫也可單獨使用，但由於對礦油等之基油的溶解度低，且配合量受到限制，將多硫化物及/或硫化油脂組合使用為佳。

然而，於本發明中，為了提升活性硫化合物之添加比率，使用在對具有可得到良好之剪切面之優點的油脂系油性劑中將上述粉末狀硫溶解所得之硫化油脂也為佳。

上述活性硫化合物中，含有前述活性硫之硫成分含量係以多硫化物20質量%以上為佳，又，硫化油脂8質量%以上為佳。只要硫成分在上述範圍内，藉由調整活性硫化合物之添加量，可容易達成防止對模具的凝著效果等。由上述之觀點，活性硫化合物中之硫含量，以多硫化物20~40質量%為較佳，硫化油脂8~30質量%為更佳。

潤滑油組成物中之總硫含量，由防止對模具之凝著的觀點，以2~15質量%為佳，更佳為4~15質量%。

上述活性硫化合物之潤滑油組成物中的含量，合計10~50質量%。由防止對模具的凝著、臭氣為少之觀點，上述含量以10~40質量%為佳，10~35質量%為更佳。特別係，上述活性硫化合物係為多硫化物之場合時，上述含量，考慮到上述觀點及配合多量之活性硫化合物所成之潤滑油組成物之40℃動黏度降低，以10~30質量%為佳，硫化油脂之場合時，由上述觀點及抑制摩擦係數之上昇之觀點，以5~15質量%為佳，粉末狀硫之場合時，由上述觀點及限制溶解度之觀點以0.2~0.5質量%為佳。

本發明之潤滑油組成物，以在銅板腐蝕試驗(JIS K2513)中顯示3以上之活性者為佳，由適用於各種材料之觀點，顯示4以上之活性者為更佳。作為活性硫化合物，以如具有如此般之銅板腐蝕試驗活性，選擇其種類、量等使用為佳。

(噻二唑衍生物)

作為本發明之潤滑油組成物所用之噻二唑衍生物，可使用1,4,5-噻二唑、1,2,4-噻二唑、1,2,5-噻二唑、1,3,4-噻二唑之各個衍生物之任一，由提升加工性向上之觀點，以於上述各個之構成噻二唑環之碳原子之至少一個上具有-Sa-R基(R表示氫原子或烷基、a表示0~8之整數)者，或2,5-雙(N,N-二烷基二胺硫甲醯基)-1,3,4-噻二唑為佳。

作為上述以R所表示之烷基，其碳數，由提升潤滑性觀點，噻二唑1分子中全R基之合計成為6~30者為佳，較佳為上述碳數為6~24者。又，a理想為1~3，更理想為1或2之整數。

作為上述烷基，具體而言，可舉出甲基，乙基，n-丙基，異丙基，n-丁基，異丁基，sec-丁基，tert-丁基，各種戊基，各種己基，各種庚基，各種辛基，各種壬基，各種癸基，各種十一基，各種十二基，十三基，十四基，十五基，十六基，十七基，十八基，十九基，二十基等。

作為噻二唑衍生物，由製品製造之簡便度，儲藏安定性之觀點，在常溫下為液體狀態者可理想使用，具體而言，可舉出2,5-雙(n-己基二硫代)-1,3,4-噻二唑、2,5-雙(n-辛基二硫代)-1,3,4-噻二唑、2,5-雙(n-壬基二硫代)-1,3,4-噻二唑、2,5-雙(1,1,3,3-四甲基丁基二硫代)-1,3,4-噻二唑、3,5-雙(n-己基二硫代)-1,2,4-噻二唑、3,5-雙(n-辛基二硫代)-1,2,4-噻二唑、3,5-雙(n-壬基二硫代)-1,2,4-噻二唑、3,5-雙(1,1,3,3，-四甲基丁基二硫代)-1,2,4-噻二唑、4,5-雙(n-己基二硫代)-1,2,3-噻二唑、4,5-雙(n-辛基二硫代)-1,2,3-噻二唑、4,5-雙(n-壬基二硫代)-1,2,3-噻二唑、4,5-雙(1,1,3,3-四甲基丁基二硫代)-1,2,3-噻二唑等之烷基噻二唑類。

又，也可使用2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑、3,5-二巰基-1,2,4-噻二唑、3,4-二巰基-1,2,5-噻二唑、4,5-二巰基-1,2,3-噻二唑等之二巰基噻二唑類。更進一步，也可使用此些之混合物。

上述噻二唑衍生物，於本發明之潤滑油組成物中含有2~10質量%。上述含量，由提升加工性向上，無臭等之觀點，以3~10質量%為佳，以3~8質量%為更佳。

本發明中，對於上述活性硫化合物與噻二唑衍生物之含量比(活性硫化合物含量/噻二唑衍生物含量)並無特別限制，由減少年模具磨損之效果、提升模具壽命之觀點，以質量比1~25為佳，較佳為1~20，更佳為1~10，最佳為1.3~10。

(油性劑)

本發明之潤滑油組成物，除上述活性硫化合物與噻二唑衍生物，由減少剪切面之粗度等之觀點，以含有油脂類或高分子量酯類、此些混合物等之油性劑為佳。

作為上述油脂類，較佳使用例如大豆、亞麻仁、油菜子、橄欖、棕櫚等之植物油、牛脂或豬油等之動物油等。又，作為高分子量酯類，較佳使用山梨糖醇酯或季戊四醇酯類，由防止低溫時之析出或沈澱之觀點，本發明中，此些之中以油酸酯為佳。本發明，以使用由選自上述動植物油脂、山梨糖醇酯及季戊四醇酯之至少2種作為主成分之混合物為佳。

上述油性劑之潤滑油組成物中的含量並無特別限制，由減少剪切面之粗度，容易調整潤滑油組成物的黏度之觀點，以20~60質量%為佳，更佳為20~50質量%。

(基油及其他之添加劑)

對使用之基油並無特別限制，可使用通常加工油所使用之任一者，例如可舉出礦油、合成油及高分子化合物等。作為上述礦油，可使用許多種類，一般係使用40℃中動黏度為1~1000mm² /s，特別係為2~500mm² /s者。作為此般之礦油，可舉許多種類。例如石蠟基系原油，將中間基系原油或環烷基系原油常壓蒸餾，或將常壓蒸餾之殘渣油減壓蒸餾所得之餾出油，或藉由將此依循常法精製所得之精製油，例如可舉出溶劑精製油，加氫精製油，脫蠟處理油，白土處理油等。

又，作為合成油，例如可使用碳數8~14之聚-α-烯烴，烯烴共聚物(例如，乙烯-丙烯共聚物等)，或聚丁烯，聚丙烯等之分歧烯烴或此些氫化物，更也可使用聚醇酯(三羥甲丙烷之脂肪酸酯，季戊四醇之脂肪酸酯等)或二鹽基酯等之酯系化合物、烷基苯等。

作為高分子化合物，可舉出烴系高分子化合物或含氧系高分子化合物，以100℃中動黏度在10~8000mm² /s之範圍者為佳。作為此般之高分子化合物，例如可舉出聚烯烴、聚丁烯、聚異丁烯、聚亞烷基二醇、聚甲基丙烯酸酯、烯烴共聚物(例如、乙烯-丙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-異戊二烯共聚物等)等。

此些之礦油、合成油、高分子化合物可單獨使用，亦可二種以上組合使用。

本發明中，為了維持潤滑油的基本性能，在不阻礙本發明之目的的範圍內，除前述以外之極高壓劑、前述油性劑，也可適宜配合耐磨損劑、黏度調整劑、分散劑、防腐劑、抗氧化劑、消泡劑等之公知的添加劑。此些添加劑之全體配合量，相對於潤滑油組成物，以在0.01~5質量%之範圍為佳。

猶，本發明中，因磺酸鈣或磷系極高壓劑等有顯著提升摩擦係數之情況，對於本發明之效果產生影響之範圍中，以實質上不含有為佳。即，潤滑油組成物中以完全不含有此些為更佳，只要係不影響本發明之目的、效果，例如可在5質量%以下之範圍內使用。

(潤滑油組成物)

關於本發明之潤滑油組成物的動黏度無特別限制，於40℃中在30~260mm² /s之範圍為佳。若動黏度在上述範圍，其加工性良好，由引火性等之觀點也可確保其安全性，又由塗佈方法之限制或省能源之觀點也為理想。由此觀點，上述動黏度以50~250mm² /s為更佳。

本發明之潤滑油組成物可理想使用於精密沖裁加工、例如精密衝鑽加工等，又，其適宜之被加工材料並無受限定可適宜使用。作為可理想適用於本發明之潤滑油組成物的被加工材料，可舉出以不銹鋼、合金鋼、碳鋼、鋁合金等為佳，本發明中，在不銹鋼、合金鋼更可得到理想之效果。本發明之精密沖裁加工中，上述被加工材料之形狀、厚度無特別限制，也可適用於多種之被加工材料的形狀、板厚，厚度為1~30mm，理想者為厚度2~25mm左右之厚度的加工材料中，可有效地發揮其效果。

[精密沖裁加工方法]

本發明之精密沖裁加工方法係為，配合活性硫化合物10~50質量%及噻二唑衍生物2~10質量%而成之潤滑油組成物進行精密沖裁加工者。

關於潤滑油組成物，如前述般。本發明係為，使用上述潤滑油組成物，作為前述加工材料則使用精密沖裁用模具，例如進行衝鑽加工等之精密剪切加工者，作為加工條件，可適用通常之精密沖裁加工條件適用，可依據其用途適當選擇。

[實施例]

接著以實施例具體說明本發明，但本發明係並不受限於此些例者。

[精密沖裁加工條件]

‧加壓機：森鐵工製加壓機(400t)

‧被加工材料：S45c(板厚4mm)

‧模具：精密沖裁專用模具(日立金屬製HAP-5R)

‧加工零件形狀：變形星型形狀(35L×40W×4tmm)

‧加工速度：25SPM

‧潤滑油塗佈方法：輥塗法

‧加工數量：10000出射

‧評價項目：10000個加工後之主沖壓及鑄模之狀態觀察(SEM觀察)、製品形狀觀察(剪切面粗度、有無二次剪切面、毛邊高度、凹陷量)

[各性質狀態之評價]

‧動黏度：依據JIS K2283進行測定。

‧工具磨損：測定主沖壓側面部之尺寸減少量(μm)，將此作為磨損量。

‧工具缺損(Chipping)：測定主沖壓底部產生之鑿平部之面積，評價相對於底面積之面積比(%)。

‧毛邊高度：對10000個加工後之製品，測定最大毛邊高度(mm)。

‧剪切面粗度：對10000個加工後之製品，以使用粗度計測定之Ra(μm)進行評價。

‧二次剪切面：對加工後之有無二次剪切面之發生進行評價。

‧凹陷量：對10000個加工後之製品，將製品由側面觀察，測定由凹陷之起點至剪切部之距離(mm)。

[使用添加劑]

‧多硫化物：Elf AtChem Japan製TPS32(二-t-十二烷基多硫化物(硫磺數5))、硫成分29.8質量%(活性)

‧硫化油脂：大日本油墨製硫化豬油，硫成分9.5質量%(活性)

‧粉末狀硫：東興商事粉末狀硫(活性)

‧噻二唑衍生物：大日本油墨製Dyeloop R-100(2,5-雙一(n-壬基二硫代)-1.3.4-噻二唑)、硫成分33.5質量%(惰性)

‧油性劑混合物：出光興產製(油菜子油90質量%、橄欖油7質量%、棕櫚油2質量%、山梨醇酐油酸酯1質量%混合物)

‧Ca磺酸鹽：WITCO製Bryton C-500，硫成分1.0質量%(惰性)

‧氯化石蠟：東洋曹達製TOYOPARACS A50

‧Zn-DTP：Oronite Japan製OLOA 267、硫成分15.0質量%(惰性)

‧礦油：出光興產股份公司製石蠟系礦油

實施例1

將上述多硫化物、噻二唑衍生物、油性劑、礦油以如表1-1所示之量進行混合，得到40℃中之動黏度為89mm² /s之潤滑油。將所得之潤滑油以上述方法進行評價各加工性能。結果如表1-1所示。

實施例2~9

如實施例1，除了將各潤滑油組成製成如表1-1所示般以外其他相同進行，得到各個具有如表1-1所示之動黏度之潤滑油。對所得之各潤滑油，與實施例1相同地進行加工性能評價，結果如表1-1所示。

[表1]

比較例1~5

如實施例1，除了將潤滑油組成替代為如表1-2所示以外其他相同進行，得到各個具有如表1-2所示之動黏度的潤滑油。對所得之各潤滑油，與實施例1相同進行對各加工性能分別進行評價。其評價結果如表1-2。

尚，於此，比較例1係以代表性的氯系精密沖裁加工油之日本工作油製FBH-10S作為潤滑油使用之例，比較例2係為使用與特開2003-253287號公報(專利文獻1)所記載之實施例3相同之方法調製之潤滑油之例，比較例3係依據特開2003-253284號公報(專利文獻3)不使用多硫化物而單獨使用噻二唑衍生物之例，比較例4，其中噻二唑衍生物之添加量係為本發明之範圍外之例，比較例5係不使用噻二唑衍生物而單獨使用多硫化物之例。

[表2]

使用本發明之潤滑油組成物的實施例，相對於皆為使用氯系加工油比較例1雖顯示同等之加工性能，但比較例2~5皆顯示比比較例1拙劣之加工性能。

實施例10~13

實施例4中，除了將被加工材料替代為如表2所示般以外，其他相同地進行加工性能之評價，其結果如表2所示。

[表3]

由以上之結果，本發明可不擇選被加工材料，展現與氯系加工油幾近同等之優良加工性能，不產生臭氣等之使作業環境惡化，而考濾到對環境的影響下進行生產。

又，可達成在低黏度下與氯系加工油幾近相同等之性能，與消耗電力等之省能源化。

[產業上之可利用性]

依據本發明，因可得到適宜環境之非氯系加工油，與氯系油劑匹敵的模具壽命，且，可得達成良好之製品形狀，可適宜作為精密沖裁加工用潤滑油使用。

Claims (10)

1. 一種精密沖裁加工用潤滑油組成物，其特徵為配合活性硫化合物10~50質量%及噻二唑衍生物2~10質量%而成，且總硫含量為2~15質量%。
2. 如申請專利範圍第1項記載之潤滑油組成物，其中活性硫化合物係選自由含有20質量%以上之硫成分的多硫化物、含有8質量%以上之硫成分的硫化油脂、及粉末狀硫所成群之至少一種。
3. 如申請專利範圍第1項記載之潤滑油組成物，其中作為活性硫化合物，含有10~30質量%之多硫化物。
4. 如申請專利範圍第1項記載之潤滑油組成物，其中作為活性硫化合物，含有5~15質量%之硫化油脂。
5. 如申請專利範圍第1項記載之潤滑油組成物，其中作為活性硫化合物，含有0.2~0.5質量%之粉末狀硫。
6. 如申請專利範圍第1項記載之潤滑油組成物，其中活性硫化合物與噻二唑衍生物之含量比(活性硫化合物/噻二唑衍生物)係以質量比計為1~25。
7. 如申請專利範圍第1項記載之潤滑油組成物，其中40℃時之動黏度為30~260mm² /s。
8. 如申請專利範圍第1項記載之潤滑油組成物，其中含有10~60質量%之以選自動植物油脂、山梨糖醇酯(sorbitan ester)及季戊四醇酯(pentaerythritol ester)之至少2種作為主成份之混合物。
9. 一種精密沖裁加工方法，其特徵為使用潤滑油組成 物進行精密沖裁加工，該潤滑油組成物為配合活性硫化合物10~50質量%及噻二唑衍生物2~10質量%而成，且總硫含量為2~15質量%。
10. 一種潤滑油組成物之對精密沖裁加工之使用，其特徵為該潤滑油組成物係配合活性硫化合物10~50質量%及噻二唑衍生物2~10質量%而成，且總硫含量為2~15質量%。