JPS6126600B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は熱延鋼板、冷延鋼板、表面処理鋼板、
ステンレス鋼板、アルミニウム板等の金属板に潤
滑皮膜を被覆したプレス成形加工性の優れた潤滑
処理金属板に関するものである。 近年、自動車メーカーなどで金属板をプレス成
形する際に金属板のプレス成形性の向上、プレス
金型寿命の延長、プレス時の塗油工程の省略、プ
レス油による作業環境汚染防止、ホコリやゴミ等
の金属板への付着防止、金属板の防錆性向上等を
主目的として潤滑処理金属板が使用されている。
このプレス成形に使用される潤滑処理金属板には
下記の諸特性が要求される。 (a) プレス加工の際にダイスに接し金属板の絞り
込み変形の進む面では摩擦係数を小さくし、一
方ポンチと接触する金属板面における摩擦係数
は大きくし加工力を低めて金属板の絞り込み加
工量を最大にするような潤滑効果をもつこと。 (b) プレス成形加工後皮膜を容易に除去出来、塗
装下地処理やめつき前処理を害しないこと。 (c) 積み重ね時、皮膜同志が粘着し合い、離れ難
くならずしかもスリツプして荷崩れを生じない
こと。 (d) プレス成形に先立つて行う連続ブランキング
作業に際して、金属板と送りロール間に滑りが
なく寸法精度の優れたブランキング作業が可能
なこと。 (e) 点溶接性を害しないこと。 (f) プレス時皮膜が剥離してプレス金型にたまら
ないこと。 (g) プレス前後における金属板の防錆性が良いこ
と。 (h) 金属板への潤滑剤の塗布および皮膜形成工程
が簡単迅速で高価な設備を要さぬこと。 従来これらの諸特性を満す潤滑処理金属板とし
て多種のものが発表されている。例えば金属石
鹸、高級脂肪酸、ワツクス等を主成分とした皮膜
を被覆したもの、潤滑剤として金属板との付着性
を高めるため、下地処理として金属表面を燐酸塩
で処理した後、金属石鹸等を塗布するもの等であ
る。しかしこれ等の潤滑処理金属板の表面は非常
に滑り易い状態となつているため積重ねた場合、
荷崩れを生じ易く、またプレス加工に先立つて行
うブランキング作業において潤滑処理金属板と送
りロール間に滑りを生じ易く、寸法精度の優れた
ブランキングが出来ない欠点を有している。一方
これに対して、表面の滑り難いポリ塩化ビニル、
ポリ酢酸ビニル、ポリアクリル酸、ポリメタアク
リル酸樹脂等の有機フイルムを金属表面に被覆し
た金属板もあるが、これ等の有機フイルムではプ
レス加工で要求されるきびしい潤滑性能が得られ
ない。このため、プレス成形加工時に有機フイル
ム表面を軟化、溶解して半流動状にする油を塗布
する方法（特公昭51−3702号公報参照）が提案さ
れているが、この方法は、油によるプレス作業環
境の汚染防止および塗油工程の省略と云う点で未
だ満足すべきものではない。又他方、ホツトメル
トタイプの潤滑剤を金属板に塗布した後、更にそ
の皮膜より摩擦係数の大きい有機皮膜を外層に塗
布した二層よりなる皮膜を形成せしめる方法（特
公昭52−475号参照）も提案されているが、この
方法は潤滑剤塗布と有機皮膜コーテイングのため
の二重の処理工程を要するとともにホツトメルト
潤滑剤皮膜を損傷せずに冷却固化した後、ただち
に有機皮膜を被覆する点においてまだ満足すべき
性能を有する潤滑処理金属板を得るに至つていな
い。 以上のように今まで提案され、既に実用化の段
階にある多種の潤滑処理金属板のうちでプレス成
形加工用潤滑板に要求される前記の諸性能を全て
兼ね備えたものは未だ得られていない。 かくして、本発明の目的はかゝる実状に即応
し、従来の潤滑処理金属板の欠点を改善し、プレ
ス成形加工用金属板に要求される前記諸性能を全
て具有する新規な潤滑処理金属板を提供すること
である。 しかして、上記目的に添う本発明は金属板の表
面を脱脂、酸洗等により清浄にしたのち、所定の
高分子物質および／またはグリシンから選ばれた
成分とポリエチレンワツクスとを含む水溶性ある
いは水に分散させたエマルジヨンを該金属板に塗
布し乾燥時に前記成分を主たる成分とする皮膜を
下層に、ポリエチレンワツクスを主成分とする皮
膜を上層に分離配層すると共に、前記下層皮膜を
0.5〜10μの膜厚に、一方、上層皮膜を0.1〜５μ
の膜厚に形成せしめたことによつて特徴づけられ
る。 上記本発明においてポリエチレンワツクスと共
に使用される前記成分としては、ポリエチレンオ
キサイド、カルボキシメチルセルロース、ポリス
チレンスルフオン酸塩、ポリウレタン、ポリビニ
ルアルコール、酸化デンプン、エーテル化デンプ
ン、ポリアクリル酸エステル、ポリビニルスルフ
オン酸塩、変性ポリエステルスルフオン酸塩、ポ
リアクリル酸エステル−酢酸ビニルコポリマー、
グリシンからなる群から選ばれた一種又は二種以
上の混合物である。就中、かゝる成分のうちで殊
にポリウレタン、ポリエチレンオキサイド、ポリ
アクリル酸エステル、変性ポリエステルスルフオ
ン酸塩、ポリアクリル酸エステル−酢酸ビニルコ
ポリマー、グリシンの群から選ばれた二種以上の
混合物は金属板表面と密着性がよく強靭な皮膜を
形成する点、並びにプレス成形加工後、皮膜を金
属板表面上より容易に除去出来、塗装下地処理や
めつき前処理を害しない点で頗る好ましい。 一方、前記成分と共に使用されるポリエチレン
ワツクスは既知の通常のポリエチレンワツクスで
あり、平均分子量1000〜3000程度が最も普通であ
る。そして、本発明潤滑処理金属板の下層に形成
される皮膜は前記成分が75〜95重量％、ポリエチ
レンワツクスが５〜25重量％の組成からなり、
0.5〜10μの範囲の膜厚でああことが好ましい。
膜厚が0.5μ以下では、プレス成形加工前後の金
属板の防錆性が悪くなり、10μ以上ではプレス成
形加工後、皮膜を弱アルカリ性の脱脂剤等で除去
することが困難になると共に、点溶接性を阻害
し、プレス成形加工時において下層皮膜が剥離し
てプレス金型に付着し、堆積するようになる。 一方、潤滑皮膜における上層皮膜はポリエチレ
ンワツクスを75〜95重量％、前記成分を５〜25重
量％を含む組成からなる皮膜で、0.1〜５μの膜
厚であることが必要であり、特に好ましい膜厚は
１〜２μである。このポリエチレンワツクスを主
成分とする上層皮膜の膜厚が５μ以上になると潤
滑処理金属板を積重ねた場合荷崩れを起し易く、
又ブランキング作業時、金属板と送りロール間で
滑りが生じ易くなり寸法精度の優れたブランキン
グが出来なくなる。又上層皮膜の膜厚が0.1μ以
下になると潤滑処理金属板を積重ねた場合、下層
皮膜同志が粘着し、ブロツキング現象を起すよう
になり好ましくない。更にプレス成形加工時の有
効な潤滑効果を期待するうえで、上層皮膜の膜厚
は１〜２μの範囲であることが好ましい。即ち、
上層皮膜が１μ未満であるとプレス成形加工時ダ
イス肩部での金属板の絞り込変形抵抗を小さくす
るような潤滑効果が小さくなり、金属板の絞り加
工量が減少する。又上層皮膜の膜厚が２μを超え
ると潤滑性が大きくなり過ぎるため、ポンチ肩部
に接した金属板が流動変形し易くなり、ポンチ力
がこの部分に集中するようになり金属板が破断し
易くなる。従つてポンチ肩部の金属板を流動させ
ずに保持し、ダイス肩部の金属板の絞り込み変形
抵抗を低減して、金属板の絞り込み加工量を最大
にするため、上層皮膜の膜厚は１〜２μが最適な
範囲である。 次に本発明金属板における上記の如き潤滑皮膜
を金属板表面に形成せしめる手段としては、先づ
金属板の表面を脱脂、酸洗等により予め清浄にし
た後、この金属板表面に前記高分子物質およびグ
リシンから選ばれた成分と他の成分であるポリエ
チレンワツクスとを同時に含有する水溶液或いは
水分散エマルジヨンをプレコーテイング、ローラ
ーコーテイング、デイツプコーテイング、バーコ
ーテイング等の周知のコーテイング手段により塗
布する。そしてこの高分子物質およびグリシンか
ら選ばれた成分とポリエチレンワツクスを含む塗
層が形成された金属板を熱風強制乾燥工程に送
り、塗層エマルジヨン中より水を速かに蒸発飛散
させて両組成成分による皮膜を金属表面で乾燥固
化するとこの乾燥固化によつて、水に溶解或いは
エマルジヨン状に分散していたポリエチレンワツ
クスと前記高分子物質およびグリシンから選ばれ
た成分とが分離し、金属表面に下層に前記高分子
物質およびグリシンから選ばれた成分を主成分と
する皮膜が、一方上層にポリエチレンワツクスを
主成分とする皮膜が二層になつて形成される。こ
の際、下層皮膜と上層皮膜との両膜厚は水溶液或
いは水に分散させたエマルジヨン中のこれら各成
分の濃度調整や乾燥温度により適宜制御すること
ができる。なお前記下層皮膜と上層皮膜の皮膜は
必ずしも完全に連続した膜面でなくともよく、斑
点状、縞状等の皮膜であつても同様にその効果が
発揮できる。 以上の様にして得られた本発明潤滑処理金属板
は従前の金属板に比較し、プレス成形性が極めて
良好であり、点溶接性を阻害せず、しかも皮膜を
容易に除去し得て、塗装下地処理や、めつき前処
理を害することなく、更に防錆性の面においても
優れた性能を備えており、自動車、家電メーカー
等連続的にプレス成形加工を行なう場合に使用し
て成形加工性の安定、生産能率の向上をもたらす
ことができる。 本発明潤滑処理が適用される金属板としては、
熱延鋼板、冷延鋼板、表面処理鋼板、ステンレス
鋼板の他アルミニウム等の金属板が挙げられる。 以下本発明潤滑処理金属板の効果を明らかにす
るため実施例を掲げる。 （実施例 １） 板厚0.8mmの55キロ級高張力冷延鋼板を素材と
し、これにポリウレタン20重量部、ポリアクリル
酸エステル60重量部、グリシン10重量部からなる
成分にポリエチレンワツクスを10〜40重量部の範
囲で添加した数種の潤滑剤の水エマルジヨンをコ
ーテイングして膜厚２〜３μの下層皮膜と、膜厚
０〜６μの上層皮膜とからなる数種の潤滑皮膜を
もつ金属板を得た。この場合の下層皮膜の組成は
ポリウレタン25重量％、ポリアクリル酸エステル
55重量％、グリシン10重量％、ポリエチレンワツ
クス10重量％であり、上層皮膜の組成はポリウレ
タン３重量％、ポリアクリル酸エステル６重量
％、グリシン５重量％、ポリエチレンワツクス86
重量％であつた。なおコーテイングするエマルジ
ヨン中のポリエチレンワツクスの量の変化により
膜厚の変化のある金属板が得られた。 前記各皮膜の耐スリツプ性判定のため、静止摩
擦係数を傾斜角測定法により求め、鋼板表面の滑
り易さを評価した。 又同鋼板についてブランク径72mm、ポンチ径
33mm（平頭）、ダイス径35.2mm、しわ押え力
1.5トン、絞り速度38mm／minの条件下において
円筒深絞り試験を行ないプレス成形性を調べた。 これらの結果は添付図面に示す通りである。図
中実線は静止摩擦係数を示し、点線は成形高さを
示す。図より明らかな如く、上層皮膜の膜厚が５
μ以上である場合には、鋼板表面の摩擦係数が
0.2以下となり、鋼板表面が滑り易くなる。一
方、鋼板のプレス成形性はポリエチレンワツクス
を主成分として含む上層皮膜の膜厚が0.5〜２μ
の場合、最も好適な潤滑効果を示している。 （実施例 ２） 板厚0.8mmの冷延鋼板（SPCC−SD）にポリエ
チレンワツクスを20重量部とし、これに対する他
方の成分としてポリウレタンを３〜40重量部、ポ
リアクリル酸エステルを６〜80重量部、グリシン
を５〜20重量部の範囲で夫々変化させた数種の潤
滑剤の水エマルジヨンをその表面にコーテイング
して、膜厚０〜15μの下層皮膜で１μの上層皮膜
とからなる潤滑皮膜を形成した。この場合の下層
皮膜の組成はポリウレタン25重量％、ポリアクリ
ル酸エステル55重量％、グリシン10重量％、ポリ
エチレンワツクス10重量％であり、上層皮膜の組
成はポリウレタン３重量％、ポリアクリル酸エス
テル６重量％、グリシン５重量％、ポリエチレン
ワツクス86重量％であつた。 この潤滑処理鋼板をプレス工場内に２ケ月間暴
露後、赤錆発生の有無を観察したところ、上記高
分子物質およびグリシン成分を主成分とする下層
皮膜を0.5μ以上被覆した鋼板上には赤錆の発生
は全く認められなかつた。又、本発明における潤
滑皮膜を弱アルカリ性脱脂剤（日本パーカー社製
脱脂剤フアインクリーナー4326 15ｇ／ｌ，PH＝
9.7浴温63℃）で５分間処理し残存する皮膜の有
無を目視により調べたところ、高分子物質および
グリシンを主成分とする下層皮膜の膜厚が10μ以
下の範囲では鋼板より皮膜がきれいに除去でき、
皮膜除去性が、至つて良好であつた。 又、実施例１と同様な条件下で円筒深絞り試験
を行なつたところ、いづれも絞り込めたが高分子
物質およびグリシンを主成分とする下層皮膜の厚
さが10μ以上になると絞り加工後のダイス表面に
該皮膜が付着残存することが認められた。 （実施例 ３） 板厚0.725mmの冷延鋼板に第１表に示す各組成
の潤滑剤の水エマルジヨンを用いて潤滑皮膜処理
を行ない、第２表の如き皮膜を得、次いでこの得
られた処理鋼板の性能を調べたところ、第３表の
如き結果を得た。第２表、第３表中試料１〜11は
本発明例、試料12〜14は比較例を示す。又第３表
の円筒深絞りにおける成形高さ測定時の円筒深絞
り条件は実施例１におけるそれと同様であり、張
り出し高さ測定における張り出し条件はブランク
径120mm、ポンチ径50mm円頭、ダイス径60mm
、しわ押え力５トン、張り出し速度38mm／min
である。 又、皮膜除去性、防錆性は実施例２と同様な方
法で観察した。一方耐スリツプ性は実施例１にお
ける傾斜角測定法による静摩擦係数により判定し
た。更に点溶接性は溶接電流9000Aでスポツト溶
接時の溶接の可否を判定した。

【表】

【表】

【表】 上表の結果から明らかな様に潤滑処理を行なわ
なかつた試料14や、防錆油塗布試料13はプレス成
形性、防錆性が極めて悪く、下層にグリースを塗
布し、上層にポリエチレンフイルムを被覆した試
料12は皮膜除去性と、点溶接性において劣つてい
る。これに対して本発明例である試料１〜11はプ
レス成形性、皮膜除去性、防錆性、耐スリツプ
性、点溶接性ともに優れた性能を示すことが判
る。 上記実施例１，２，３の各例を綜合し、本発明
プレス成形加工用潤滑処理鋼板は、プレス成形加
工用として要求される諸性能を充分に満足し、連
続的プレス成形加工に使用して極めて有用性に富
む金属板である。

【図面の簡単な説明】

図は下層皮膜の膜厚が２〜３μである場合にお
いて上層皮膜の膜厚と静止摩擦係数及び成形高さ
との各関係を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 表面に潤滑皮膜を形成してなるプレス成形加
   工用潤滑処理金属板であつて、前記潤滑皮膜が、
   ポリエチレンオキサイド、カルボキシメチルセル
   ロース、ポリスチレンスルフオン酸塩、ポリウレ
   タン、ポリビニルアルコール、酸化デンプン、エ
   ーテル化デンプン、ポリアクリル酸エステル、ポ
   リビニルスルフオン酸塩、変性ポリエステルスル
   フオン酸塩、ポリアクリル酸エステル−酢酸ビニ
   ルコポリマーの群から選ばれた１種又は２種以上
   の高分子物質および／またはグリシンからなる成
   分を75〜95重量％含有し、残部がポリエチレンワ
   ツクスからなる、0.5〜10μの膜厚を有する下層
   皮膜と、前記成分を５〜25重量％含有し、残部は
   ポリエチレンワツクスからなる、0.1〜５μの膜
   厚を有する上層皮膜との両層からなつていること
   を特徴とするプレス成形加工用潤滑処理金属板。 ２ 上記成分とポリエチレンワツクスとを分散さ
   せた水エマルジヨンを金属板表面に塗布し、強制
   乾燥して上下二層に分離形成させてなる特許請求
   の範囲第１項記載のプレス成形加工用潤滑処理金
   属板。