JP2005041995A - アルミニウム板用加工油及びそれを塗布したアルミニウム板 - Google Patents

Abstract

【課題】成形時のアルミニウム板と工具との摩擦を充分に低くでき、成形後の脱脂を容易に行うことができると共に、低温においても凝固し難いアルミニウム板用加工油及びそれを塗布したアルミニウム板を提供する。
【解決手段】エステル類を５．０〜１０．０重量部、脂肪酸を５．０〜１０．０重量部、及びα−オレフィンを１００重量部含有するアルミニウム板用加工油である。上記α−オレフィンは、炭素数１４のα−オレフィン４０〜５０重量部と、炭素数１６及び炭素数１８のα−オレフィン６０〜５０重量部（但し、炭素数１４のα−オレフィンと、炭素数１６及び１８のα−オレフィンとの合計量は１００重量部である）とからなる。
【選択図】なし

Description

本発明は，アルミニウム板の加工に用いるアルミニウム板用加工油及びそれを塗布したアルミニウム板に関する。

一般に、自動車部品及び家電製品等に用いられるアルミニウム板に、プレス加工あるいはエアコン用フィン加工等の金属加工を施す際には、鉱油を基油とし、種々の油性剤及び防錆剤等を含有した金属加工油を供給することが行われている。その後、脱脂処理され、アルミニウム板表面上の金属加工油が除去される。そして、さらに加工後のアルミニウム板には、溶接、塗装等の処理が行われる。

これまでに、上記のような金属加工油及び金属加工方法としては、例えば下記の特許文献１〜５に記載された技術が提案されている。
このような従来の金属加工油においては、潤滑性と脱脂性とを両立させるように、その組成が決定されていた。一般に、潤滑性を向上させるためには、基油の粘度を高めたり、吸着活性を有する油性剤や炭素数の多い油性剤をより多く含有させたりしていた。

しかし、潤滑性を向上させると、油性剤はアルミニウム板の表面と吸着し易くなり、脱脂性が劣る傾向にある。即ち、潤滑性と脱脂性とは二律背反の関係にある。
さらに、潤滑性を向上させると、凝固点温度も高くなる傾向にある。その結果、製造工場での量産時には、冬季に例えば０℃以下という低温になると、金属加工油が凝固してしまうという問題を生じていた。そのため、金属加工油をアルミニウム板へ供給して塗布するときの給油作業性や塗油安定性が低下し、生産性に支障をきたすおそれがあった。

また、アルミニウム板は圧延により製造された後、プレスなどの金属加工が行われるまでの間、一般に、コイル状あるいは切り板状で搬送される。その際、上記金属加工油はアルミニウムの圧延後あるいは切り板梱包前に塗油される場合が多い。このとき、上記金属加工油は、運搬中（搬送中）に重なりあったアルミニウム板同士の間で摩耗が起こりアルミニウム板にキズが発生することを防止するという効果を発揮できる。

しかし、その反面、上記従来の金属加工油においては、運搬時に例えば０℃以下という低温になったとき、塗油が固化してアルミニウム板同士が互いに固着してしまうという不具合が発生することがあった。
特開平５−９８２７４号公報 特開平４−２０５９８号公報 特開平８−３３７７８７号公報 特開平４−２２８２２８号公報 特開平１−１５３７９３号公報

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、成形時のアルミニウム板と工具との摩擦を充分に低くでき、成形後の脱脂を容易に行うことができると共に、低温においても凝固し難いアルミニウム板用加工油及びそれを塗布したアルミニウム板を提供しようとするものである。

第１の発明は、エステル類を５．０〜１０．０重量部、脂肪酸を５．０〜１０．０重量部、及びα−オレフィンを１００重量部含有してなり、
該α−オレフィンは、炭素数１４のα−オレフィン４０〜５０重量部と、炭素数１６及び炭素数１８のα−オレフィン６０〜５０重量部とからなることを特徴とするアルミニウム板用加工油にある（請求項１）。

本発明において最も注目すべき点は、α−オレフィンとして、炭素数が１４、１６、及び１８のものを、特定の量だけ組み合わせて含有させていることである。
即ち、本発明のアルミニウム板用加工油においては、炭素数が１４のα−オレフィンの量を極力少なくし、炭素数１６及び１８のα−オレフィンを含有させている。また、炭素数が１４のα−オレフィンを減らすことによって生じうる潤滑性不足を、上記のごとく、エステル類及び脂肪酸を特定量含有させることにより解消させている。
そのため、本発明のアルミニウム板用加工油においては、成形時の潤滑性及び脱脂時における脱脂性を劣化させることなく、その凝固点を非常に低いものにすることができる。それ故、上記アルミニウム板用加工油は、例えば０℃という低温においても凝固し難く、このような低温の環境下においても取り扱い易く作業性に優れたものとなる。

このように、本発明によれば、成形時のアルミニウム板と工具との摩擦を充分に低くでき、成形後の脱脂を容易に行うことができると共に、低温においても凝固し難いアルミニウム板用加工油を提供することができる。

第２の発明は、上記第１の発明のアルミニウム板用加工油を表面に３００〜１５００ｍｇ／ｍ²塗布したことを特徴とするアルミニウム板にある（請求項３）。

上記アルミニウム板においては、上記第１の発明（請求項１）の発明のアルミニウム板用加工油が特定量塗布されている。
そのため、上記アルミニウム板用加工油の優れた潤滑性及び脱脂性を活かして、上記アルミニウム板は、工具との潤滑性に優れ成形が行い易く、また成形後の脱脂を容易に行うことができるものとなる。

また、上記のごとく、上記アルミニウム板用加工油は、その凝固点が非常に低い。
そのため、本発明のアルミニウム板においては、冬季や寒冷地等のように低温環境下におかれたときにおいても、塗布された上記アルミニウム板用加工油が固化することを防止できる。それ故、運搬時等にアルミニウム板同士が重なり合ってもこれらが互いに固着してしまうという不具合を回避でき、アルミニウム板の成形時における作業効率が向上する。
なお、上記アルミニウム板は、純アルミニウムだけでなく、アルミニウム合金よりなるアルミニウム板を含む概念である。

本発明において、上記アルミニウム板用加工油は、油性剤として、エステル類と、脂肪酸と、α−オレフィンとを含有する。
上記のエステル類としては、例えば、天然油脂、合成エステル、及び脂肪酸エステル等から選ばれる１種以上を用いることができる。
天然油脂としては、例えば大豆油、なたね油、パーム油、やし油、豚脂、及び牛脂等がある。これらのなかでも、操業性の点からパーム油、やし油が好ましい。

また、エステル類としては、例えばネオペンチルグリコールエステル、トリメチロールプロパンエステル、及びペンタエリスリトールエステル等から選ばれる１種以上を用いることができる。これらのエステルを構成する脂肪酸は直鎖のものであっても、分枝を有するものであってもよい。また、エステルはフルエステルあるいは部分エステルのどちらでもよい。

上記のネオペンチルグリコールエステルとしては、具体的には、例えばネオペンチルグリコールカプリン酸モノエステル、ネオペンチルグリコールカプリン酸ジエステル、ネオペンチルグリコールエステル、ネオペンチルグリコールリノレン酸モノエステル、ネオペンチルグリコールリノレン酸ジエステル、ネオペンチルグリコールステアリン酸モノエステル、ネオペンチルグリコールステアリン酸ジエステル、ネオペンチルグリコールオレイン酸モノエステル、ネオペンチルグリコールオレイン酸ジエステルネオペンチルグリコールエステル、ネオペンチルグリコールイソステアリン酸モノエステル、ネオペンチルグリコールイソステアリン酸ジエステル、ネオペンチルグリコールやし油脂肪酸モノエステル、ネオペンチルグリコールやし油脂肪酸ジエステル、ネオペンチルグリコール牛脂脂肪酸モノエステル、ネオペンチルグリコール牛脂脂肪酸ジエステル、ネオペンチルグリコールパーム油脂肪酸モノエステル、ネオペンチルグリコールパーム油脂肪酸ジエステルネオペンチルグリコールエステル、ネオペンチルグリコール２モル・ダイマ酸１モル・オレイン酸２モルの複合エステル等がある。
これらのうちで、特に好ましくは、オレイン酸、イソステアリン酸、やし油脂肪酸、牛脂脂肪酸のエステルがよい。

また、トリメチロールプロパンエステルとしては、例えばトリメチロールプロパンカプリン酸モノエステル、トリメチロールプロパンカプリン酸ジエステル、トリメチロールプロパンカプリン酸トリエステル、トリメチロールプロパンリノレン酸モノエステル、トリメチロールプロパンリノレン酸ジエステル、トリメチロールプロパンリノレン酸トリエステル、トリメチロールプロパンステアリン酸モノエステル、トリメチロールプロパンステアリン酸ジエステル、トリメチロールプロパンステアリン酸トリエステル、トリメチロールプロパンオレイン酸モノエステル、トリメチロールプロパンオレイン酸ジエステル、トリメチロールプロパンオレイン酸トリエステル、トリメチロールプロパンイソステアリン酸モノエステル、トリメチロールプロパンイソステアリン酸ジエステル、トリメチロールプロパンイソステアリン酸トリエステル、トリメチロールプロパンやし油脂肪酸モノエステル、トリメチロールプロパンやし油脂肪酸ジエステル、トリメチロールプロパンやし油脂肪酸トリエステル、トリメチロールプロパン牛脂脂肪酸モノエステル、トリメチロールプロパン牛脂脂肪酸ジエステル、トリメチロールプロパン牛脂脂肪酸トリエステル、トリメチロールプロパンパーム油脂肪酸モノエステル、トリメチロールプロパンパーム油脂肪酸ジエステル、トリメチロールプロパンパーム油脂肪酸トリエステル、トリメチロールプロパン２モル・ダイマ酸１モル・オレイン酸４モルの複合エステル等がある。これらのうちで、特に好ましくは、オレイン酸、イソステアリン酸、やし油脂肪酸、牛脂脂肪酸のエステルがよい。

また、ペンタエリスリトールとしては、例えばペンタエリスリトールカプリン酸モノエステル、ペンタエリスリトールカプリン酸ジエステル、ペンタエリスリトールカプリン酸トリエステル、ペンタエリスリトールカプリン酸テトラエステル、ペンタエリスリトールリノレン酸モノエステル、ペンタエリスリトールリノレン酸ジエステル、ペンタエリスリトールリノレン酸トリエステル、ペンタエリスリトールリノレン酸テトラエステル、ペンタエリスリトールステアリン酸モノエステル、ペンタエリスリトールステアリン酸ジエステル、ペンタエリスリトールステアリン酸トリエステル、ペンタエリスリトールステアリン酸テトラエステル、ペンタエリスリトールオレイン酸モノエステル、ペンタエリスリトールオレイン酸ジエステル、ペンタエリスリトールオレイン酸トリエステル、ペンタエリスリトールオレイン酸テトラエステル、ペンタエリスリトールイソステアリン酸モノエステル、ペンタエリスリトールイソステアリン酸ジエステル、ペンタエリスリトールイソステアリン酸トリエステル、ペンタエリスリトールイソステアリン酸テトラエステル、ペンタエリスリトールやし油脂肪酸モノエステル、ペンタエリスリトールやし油脂肪酸ジエステル、ペンタエリスリトールやし油脂肪酸トリエステル、ペンタエリスリトールやし油脂肪酸テトラエステル、ペンタエリスリトール牛脂脂肪酸モノエステル、ペンタエリスリトール牛脂脂肪酸ジエステル、ペンタエリスリトール牛脂脂肪酸トリエステル、ペンタエリスリトール牛脂脂肪酸テトラエステル、ペンタエリスリトールパーム油脂肪酸モノエステル、ペンタエリスリトールパーム油脂肪酸ジエステル、ペンタエリスリトールパーム油脂肪酸トリエステル、ペンタエリスリトールパーム油脂肪酸テトラエステル、トリメチロールプロパン２モル・ダイマ酸１モル・オレイン酸６モルの複合エステル等がある。これらのうちで、特に好ましくは、オレイン酸、イソステアリン酸、やし油脂肪酸、牛脂脂肪酸のエステルがよい。

また、上記エステル類は、その炭素数が１２〜１８であることが好ましい。
炭素数が１２未満の場合には、上記アルミニウム板用加工油の境界潤滑性が劣化するおそれがある。そのため、上記アルミニウム板用加工油を塗布したアルミニウム板をプレス等により成形する際に、アルミニウム板にキズが発生し易くなるおそれがある。一方、炭素数が１８を越える場合には、プレス等による成形後に、洗浄によりアルミニウム板からアルミニウム板用加工油を除去することが困難になり、アルミニウム板の表面に上記アルミニウム板用加工油が多く残存してしまうおそれがある。その結果、洗浄後に行われる溶接や塗装等に悪影響を及ぼすおそれがある。また、この場合には、上記アルミニウム板用加工油の粘性が高くなりその取り扱いが困難になると共に、凝固点が高くなり低温環境下で上記アルミニウム板用加工油が固化してしまうおそれがある。

また、上記アルミニウム板用加工油は、上記のエステル類を５．０〜１０．０重量部含有する。
エステル類の含有量が５．０重量部未満の場合には、上記アルミニウム板用加工油の潤滑性が低下するおそれがある。一方、１０．０重量部を越える場合には、脱脂性が劣化するおそれがある。

次に、本発明において、上記の脂肪酸としては、例えばカプリン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、トリデカン酸、デミスリチン酸、ペンタデカン酸、パルチミン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、ベヘン酸などの直鎖飽和酸やパルミトレイン酸、オレイン酸、リノル酸、リノレン酸、リシノール酸等の不飽和脂肪酸がある。
好ましくは、潤滑性、作業性、長期安定性およびコストの面を考慮して、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、オレイン酸等がよい。

また、上記の脂肪酸としては、炭素数が１０〜１８のものが好ましい。脂肪酸の炭素数が１０未満の場合には、上記アルミニウム板用加工油の潤滑性が劣化するおそれがある。一方、１８を越える場合には、洗浄によりアルミニウム板からアルミニウム板用加工油を除去することが困難になり、洗浄後にアルミニウム板の表面に上記アルミニウム板用加工油が多く残存してしまうおそれがある。

また、上記アルミニウム板用加工油は、上記の脂肪酸を５．０〜１０．０重量部含有する。
脂肪酸の含有量が５．０未満の場合には、上記アルミニウム板用加工油の潤滑性が低下するおそれがある。一方、１０．０重量部を越える場合には、脱脂性が劣化するおそれがある。

また、上記アルミニウム板用加工油は、炭素数１４のα−オレフィンを４０〜５０重量部含有し、炭素数１６及び１８のα−オレフィンを６０〜５０重量部含有する。但し、炭素数１４のα−オレフィンと、炭素数１６及び１８のα−オレフィンとの合計量は１００重量部である。

炭素数１４のα−オレフィンの含有量が４０重量部未満の場合、又は炭素数１６及び１８のα−オレフィンの含有量が６０重量部を越える場合には、上記アルミニウム板用加工油が例えば０℃などという低温の環境下で固化し易くなり、低温環境下での作業性が悪くなるおそれがある。一方、炭素数１４のα−オレフィンの含有量が５０重量部を越える場合、又は炭素数１６及び１８のα−オレフィンの含有量が５０重量部未満の場合には、上記アルミニウム板用加工油の潤滑性が低下するおそれがある。

また、本発明においては、炭素数１６及び１８のα−オレフィンの含有量は、炭素数１６のα−オレフィンと、炭素数１８のα−オレフィンとの合計量で、上記の範囲内にあればよいが、より好ましくは、炭素数１６のα−オレフィンと炭素数１８のα−オレフィンとは、重量比で４０：６０〜５０：５０の割合で含有されていることがよい。
炭素数１６のα−オレフィンと炭素数１８のα−オレフィンとの重量比が、上記の範囲から外れる場合には、上記アルミニウム板用加工油の潤滑性が劣化するおそれがある。また、洗浄後にアルミニウム板の表面に上記アルミニウム板用加工油が多く残存してしまうおそれがある。

また、上記アルミニウム板用加工油は、上記α−オレフィン、エステル類、及び脂肪酸の他に、その他の成分として、例えば酸化防止剤、カルボン酸、カルボン酸塩、アルケニルコハク酸アミノ誘導体、スルホン酸塩、アルコール、及びアミン類等を含有することができる。
この場合には、その他の成分の含有量を上記アルミニウム板用加工油１００重量部に対して、２重量部以下にすることが好ましい。その他の成分が２重量部を越える場合には、上記アルミニウム板用加工油の潤滑性、特に境界潤滑性に悪影響を及ぼすおそれがある。

また、上記アルミニウム板用加工油の凝固点は、−３℃以下であることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記アルミニウム板用加工油は、低温環境下においてさらに固化し難いものとなるため、低温の環境下における作業性を一層向上させることができる。

次に、上記第２の発明（請求項３）のアルミニウム板においては、上記アルミニウム板用加工油を３００〜１５００ｍｇ／ｍ²で塗布する。
上記アルミニウム板用加工油の塗布量が３００ｍｇ／ｍ²未満の場合には、アルミニウム板と工具との潤滑性が劣化するおそれがある。一方、１５００ｍｇ／ｍ²を越える場合には、脱脂性が低下し、また低温でアルミニウム板用加工油が凝固してしまうおそれがある。
また、上記アルミニウム板用加工油は、薄膜でも安定した潤滑性を示すことができるため、その塗布量は、３００〜１０００ｍｇ／ｍ²でも充分な効果を発揮できる。

次に、本発明の実施例について説明する。
本例では、アルミニウム板用加工油を準備し、該アルミニウム板用加工油をアルミニウム板に塗布してその評価を行う。
本例のアルミニウム板用加工油は、エステル類を５．０〜１０．０重量部、脂肪酸を５．０〜１０．０重量部、及びα−オレフィンを１００重量部含有する。該α−オレフィンは、炭素数１４のα−オレフィン４０〜５０重量部と、炭素数１６及び炭素数１８のα−オレフィン６０〜５０重量部（但し、炭素数１４のα−オレフィンと、炭素数１６及び１８のα−オレフィンとの合計量は１００重量部である）とからなる。

本例では、後述の表１に示すごとく、エステル類、脂肪酸、及びα−オレフィンの種類及び量が異なる複数のアルミニウム板用加工油を準備した。これらのアルミニウム板用加工油は、α−オレフィンとして炭素数が１４の１−テトラデセンと、炭素数が１６の１−ヘキサデセンと、炭素数が１８の１−オクタデセンとを含有し、エステル類として、炭素数が１８のペンタエリスリトールオレイン酸フルエステル（ＰＥＴ）又は炭素数が１２のネオペンチルグリコールエステルラウリン酸フルエステルを含有し、脂肪酸として、炭素数１８のオレイン酸又は炭素数１２のラウリン酸を含有する。なお、表１においては、α−オレフィン、及び脂肪酸の種類を、その炭素数で表してある。また、炭素数１６のα−オレフィンと炭素数１８のα−オレフィンの含有量は、その合計量で表してある。

次に、板厚１ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ２００ｍｍのＪＩＳ ５１８２に準拠するアルミニウム合金板材に、上記にて準備したアルミニウム板用加工油を塗布量を変えて塗布し、１５種類のアルミニウム板を得た。これらを試料Ｅ１〜試料Ｅ７及び試料Ｃ１〜試料Ｃ７とした。表１に各試料Ｅ１〜試料Ｅ７及び試料Ｃ１〜試料Ｃ７に用いたアルミニウム板用加工油の組成、及びアルミニウム板への塗布量を示した。
なお、各試料のアルミニウム板において、アルミニウム板用加工油は膜を形成しており、以下適宜、この膜を潤滑処理膜という。

また、上記アルミニウム板用加工油の組成、即ち該アルミニウム板用加工油が含有するα−オレフィン、エステル類、及び脂肪酸の炭素数及び含有量は、作製時において用いた各成分の炭素数及び添加量から知ることができる。また、上記アルミニウム板用加工油について、ガスクロマトグラフ法、赤外線分光光度法、ガスクロマトグラム−質量分析法（ＧＣ−ＭＳ）、ガスクロマトグラム−赤外線分光光度法（ＧＣ−ＦＴＩＲ）にて分析を行い、定量することもできる。また、アルミニウム板に塗布した後の上記潤滑処理膜について、上記の分析を行い、定量することもできる。

次に、上記試料Ｅ１〜試料Ｅ７及び試料Ｃ１〜試料Ｃ８のアルミニウム板及び各試料に塗布したアルミニウム板用加工油について、下記の評価を行った。
「潤滑性」
潤滑性は、各試料の摩擦係数を測定することにより評価した。
各試料について、平板ダイスにより板厚減少率５％の引き抜き実験を行った。その際、引き抜き力とダイス分離力との比を求め、これを摩擦係数と定義し、潤滑性の指標とした。その結果を下記の表２に示す。

「脱脂性」
各試料を温度５０℃のオルソケイ酸ソーダ２％の液中で２分間脱脂した。その後、水洗し、水洗後の水濡れ面積を調べた。脱脂性は、各試料における上記アルミニウム板用加工油を塗った部分の面積に対する、水濡れ面積の割合（％）をもって表した。その結果を下記の表２に示す。

「作業性」
各試料に塗布したアルミニウム板用加工油をビーカーに入れ、これを摂氏０℃の氷水に浸漬し、アルミニウム板用加工油が固化しなかった場合を○として評価し、固化した場合を×として評価した。
また、アルミニウム板用加工油を入れたビーカの温度を−３℃まで下げ、アルミニウム板用加工油の凝固点について調べた。凝固点は、温度−３℃にて固化した場合「−３℃超過」として表し、固化しなかった場合を「−３℃未満」として表した。その結果を下記の表２に示す。

また、上記の潤滑性、脱脂性、及び作業性の結果から、各試料及び各試料に塗布したアルミニウム板用加工油を総合的に評価した。その評価基準としては、潤滑性（摩擦係数）が０．２未満で、脱脂性（水濡れ面積）が９０％以上で、かつ０℃で固化しなかったものを合格とし、これらのうちいずれか１つでも満たさなかった場合を不合格として評価した。その結果を下記の表２に示す。

表２より知られるごとく、本発明の実施例にかかる、試料Ｅ１〜試料Ｅ７は、いずれも摩擦係数が０．２未満、脱脂性（水濡れ面積）が９０％以上で、かつ０℃で固化せず、すべての評価において良好な結果を示した。

一方、炭素数１６及び炭素数１８のα−オレフィンの比率が大きい試料Ｃ１は、０℃で固化し、作業性に問題があった。
また、炭素数１６及び炭素数１８のα−オレフィンの比率が低い試料Ｃ２は、摩擦係数が０．２と高く、潤滑性に問題があった。

また、脂肪酸の含有量が多い試料Ｃ３は、摩擦係数が０．２と高く、潤滑性に問題があった。また、試料３は、脱脂後の水濡れ面積が８５％と小さく、脱脂性にも問題があった。
また、脂肪酸の含有量が少ない試料Ｃ４は、摩擦係数が０．２２と高く、潤滑性に問題があった。
また、エステル類の含有量が多い試料Ｃ５は、脱脂後の水濡れ面積が８５％と小さく、脱脂性に問題があった。
また、エステル類の含有量が少ない試料Ｃ６は、摩擦係数が０．２２と高く、潤滑性に問題があった。

また、アルミニウム板用加工油の塗布量が少ない試料Ｃ７は、摩擦係数が０．３と大きく、潤滑性に問題があった。
また、アルミニウム板用加工油の塗布量が多い試料Ｃ８は、脱脂後の水濡れ面積が８５％と小さく、脱脂性に問題があった。

以上のごとく、本例によれば、本発明の実施例にかかるアルミニウム板用加工油及びそれを塗布したアルミニウム板（試料Ｅ１〜試料Ｅ７）は、成形時のアルミニウム板と工具との摩擦を充分に低くでき、成形後の脱脂を容易に行うことができると共に、低温においても凝固し難いものであることがわかる。

Claims (3)

1. エステル類を５．０〜１０．０重量部、脂肪酸を５．０〜１０．０重量部、及びα−オレフィンを１００重量部含有してなり、
   該α−オレフィンは、炭素数１４のα−オレフィン４０〜５０重量部と、炭素数１６及び炭素数１８のα−オレフィン６０〜５０重量部とからなることを特徴とするアルミニウム板用加工油。
2. 請求項１において、上記アルミニウム板用加工油の凝固点は、−３℃以下であることを特徴とするアルミニウム板用加工油。
3. 請求項１又は２に記載のアルミニウム板用加工油を表面に３００〜１５００ｍｇ／ｍ²塗布したことを特徴とするアルミニウム板。