JP2015183150A - Lubricant for plastic processing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、塑性加工用潤滑剤、当該潤滑剤を塗布した金属材料、及び塑性加工された金属材料の製造方法に関する。 The present invention relates to a plastic working lubricant, a metal material coated with the lubricant, and a method for producing a plastic worked metal material.
金属材料の鍛造、伸線、伸管、ロールフォーミング、プレスなどの塑性加工において発生する摩擦は、加工エネルギーの増大、発熱などの原因となるため、従来、塑性加工には種々の潤滑剤が用いられている。例えば、鉱油、合成油、植物油などの液体状の潤滑油が古くから用いられている。これらの潤滑油は、比較的簡易な塑性加工には適用し得るものの、高い面圧下で摺動して大きな発熱を伴う塑性加工においては、潤滑性能が不十分である。 Friction that occurs in plastic processing such as forging, wire drawing, tube drawing, roll forming, and pressing of metal materials causes increase in processing energy and heat generation. Conventionally, various lubricants have been used for plastic processing. It has been. For example, liquid lubricating oils such as mineral oil, synthetic oil and vegetable oil have been used for a long time. Although these lubricating oils can be applied to relatively simple plastic processing, the lubrication performance is insufficient in plastic processing that slides under high surface pressure and generates a large amount of heat.
そこで、大きな発熱を伴うような塑性加工においては、金属材料の表面に固体皮膜を形成して、金型などの加工具と加工対象である金属材料とが直接接触することを抑制する方法が広く採用されている。このような方法しては、例えば、リン酸塩皮膜などの固体皮膜を形成したボンデ処理などが広く採用されている。ボンデ処理においては、化学反応により金属材料表面にキャリアとしてリン酸塩皮膜を生成させ、次に、滑剤としてステアリン酸ナトリウムなどを付着させる。ボンデ処理は、優れた潤滑性能を有するため、高い面圧下で摺動して大きな発熱を伴う塑性加工において広く採用されている。 Therefore, in plastic working with large heat generation, there is a wide range of methods for forming a solid film on the surface of a metal material and suppressing direct contact between a processing tool such as a mold and the metal material to be processed. It has been adopted. As such a method, for example, a bond treatment in which a solid film such as a phosphate film is formed is widely adopted. In the bond treatment, a phosphate film is formed as a carrier on the surface of the metal material by a chemical reaction, and then sodium stearate or the like is adhered as a lubricant. Bonding treatment is widely used in plastic working with great heat generation by sliding under high surface pressure because it has excellent lubrication performance.
しかしながら、ボンデ処理などの化学反応を利用した方法では、金属材料に潤滑剤を塗布し、塑性加工を行うまでの間に、酸洗い工程や、多くの水洗工程が必要であるため、工程が非常に長くなるという問題がある。また、このような方法では、多量の水洗水が必要であり、化成皮膜からのスラッジなどの産業廃棄物が多量に発生するという問題もある。さらに、化学反応を制御するための温度管理も必要となり、製造コストが大きくなるという問題もある。 However, in a method using a chemical reaction such as a bonder process, a pickling process and a lot of water washing processes are required between applying a lubricant to a metal material and performing plastic working. There is a problem of becoming longer. In addition, such a method requires a large amount of washing water, and there is a problem that a large amount of industrial waste such as sludge from the chemical conversion film is generated. Furthermore, temperature management for controlling the chemical reaction is also required, and there is a problem that the manufacturing cost increases.
そこで、近年、このような化学反応を利用しない固体皮膜を用いた潤滑剤の潤滑性能を高める試みがなされている。例えば、特許文献1には、合成樹脂と水溶性無機塩とを含有する水溶液または水分散液に金属材料を浸漬し、乾燥して固体皮膜を形成する方法が開示されている。 Thus, in recent years, attempts have been made to improve the lubrication performance of lubricants using solid coatings that do not use such chemical reactions. For example, Patent Document 1 discloses a method of forming a solid film by immersing a metal material in an aqueous solution or aqueous dispersion containing a synthetic resin and a water-soluble inorganic salt and drying it.
特許文献1に開示されている潤滑剤のように、ボンデ処理のような化学反応を利用しない固体皮膜を用いた潤滑剤においては、一般に、合成樹脂と水溶性無機塩を主成分としており、水溶性無機塩が、塑性加工に耐えうる強度を固体皮膜に付与している。このような潤滑剤に使用されている水溶性無機塩としては、ホウ酸塩などが使用される。しかしながら、ホウ酸塩などの水溶性無機塩は、使用後に産業廃棄物として廃棄されると環境負荷が大きいという問題がある。 In a lubricant using a solid film that does not use a chemical reaction such as a bond treatment, such as the lubricant disclosed in Patent Document 1, generally, a synthetic resin and a water-soluble inorganic salt are the main components. The inorganic inorganic salt imparts the solid film with a strength that can withstand plastic working. As the water-soluble inorganic salt used in such a lubricant, borate or the like is used. However, water-soluble inorganic salts such as borates have a problem that the environmental load is large when discarded as industrial waste after use.
さらに、近年、塑性加工の中でも、表面積拡大の大きな冷間鍛造にも好適に適用できる塑性加工用潤滑剤が求められているが、従来のホウ酸塩などの水溶性無機塩を含有する塑性加工用潤滑剤を表面積拡大の大きな冷間鍛造に適用することは困難であった。 Furthermore, in recent years, among plastic working, there is a demand for plastic working lubricants that can be suitably applied to cold forging with a large surface area expansion, but conventional plastic working containing a water-soluble inorganic salt such as borate. It has been difficult to apply a lubricant for cold forging with a large surface area.
このような状況下、本発明は、環境負荷の大きい水溶性無機塩を使用しなくても、耐熱性に優れ、金属材料の塑性加工において、表面積拡大の大きな冷間鍛造などにも優れた潤滑性能を発揮する新規な潤滑剤を提供することを主な目的とする。 Under such circumstances, the present invention is excellent in heat resistance without using a water-soluble inorganic salt having a large environmental load, and in lubrication excellent in cold forging with a large surface area in plastic processing of metal materials. The main purpose is to provide a new lubricant that exhibits its performance.
本発明者は、上記のような課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、ボンデ処理のような化学反応を利用しない固体皮膜を用いた潤滑剤において、塑性加工に耐えうる強度を固体皮膜に付与するために従来用いられている環境負荷の大きい水溶性無機塩を使用しなくても、有機ホスホン酸、有機リン酸エステル、及びこれらの中和塩の少なくとも1種と、潤滑成分とを含む塑性加工用潤滑剤とすることにより、耐熱性に優れ、金属材料の塑性加工において、表面積拡大の大きな冷間鍛造などにも優れた潤滑性能を発揮できることを見出した。
また、金属材料の塑性加工においては、一般に数百個以上の金属材料が、連続して金型などの加工具によって加工されていく。このため、金型など付着した潤滑剤は、洗浄などを行うまでの間、次第に金型に蓄積される。金型などに潤滑剤が蓄積すると、金型の寸法精度が低下し、次第に金属材料に対して目的とする精度の塑性加工を行うことができなくなる。また、金型などに潤滑剤が蓄積すると、潤滑剤の蓄積物による抵抗が生じ、塑性加工に必要な加工エネルギーが次第に増大するという問題がある。これに対して、上記のような塑性加工用潤滑剤は、金属材料の塑性加工に供した後における加工具や金属材料への耐焼付き性に優れており、剥離性が高く、塑性加工後にエアブローなどで簡単に除去することができるため、金型などへ潤滑剤の蓄積も効果的に抑制できるという予想外の効果を有することも見出した。
本発明は、これらの知見に基づいて、さらに検討を重ねることにより完成された発明である。
The present inventor has intensively studied to solve the above problems. As a result, in a lubricant using a solid film that does not use a chemical reaction such as a bonde treatment, a water-soluble inorganic salt having a large environmental load, which has been conventionally used to give the solid film a strength that can withstand plastic working. Even if it is not used, it is excellent in heat resistance by using a plastic working lubricant containing at least one of organic phosphonic acid, organic phosphoric acid ester, and neutralized salts thereof, and a lubricating component. It has been found that in plastic working, excellent lubricating performance can be exhibited even in cold forging with a large surface area expansion.
In plastic processing of metal materials, generally, several hundred or more metal materials are continuously processed by a processing tool such as a mold. For this reason, the lubricant adhering to the mold or the like is gradually accumulated in the mold until cleaning or the like is performed. When lubricant accumulates in a mold or the like, the dimensional accuracy of the mold decreases, and it becomes impossible to perform plastic processing with a desired accuracy on a metal material gradually. Further, when the lubricant is accumulated in the mold or the like, there is a problem that resistance due to the accumulated lubricant is generated, and the processing energy necessary for plastic working is gradually increased. On the other hand, the plastic working lubricant as described above is excellent in seizure resistance to a processing tool or metal material after being subjected to plastic processing of a metal material, has high peelability, and is air blown after plastic processing. It has also been found that it has an unexpected effect that the accumulation of lubricant in a mold or the like can be effectively suppressed.
The present invention has been completed by further studies based on these findings.
すなわち、本発明は、下記に掲げる態様の発明を提供する。
項1. 有機ホスホン酸、有機リン酸エステル、及びこれらの中和塩の少なくとも1種と、潤滑成分とを含む、塑性加工用潤滑剤。
項2. 前記有機ホスホン酸及び有機リン酸エステルの中和塩が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アミン類、アルカノールアミン類、アルキルアンモニウムヒドロキシド、及びアンモニアからなる群から選択された少なくとも1種の塩である、項1に記載の塑性加工用潤滑剤。
項3. 前記有機ホスホン酸が、複数のホスホン酸基:−P(=O)(OH)2を有する有機ホスホン酸ポリマーであり、前記有機リン酸エステルが複数のリン酸基:−O−P(=O)(OH)2を有する有機リン酸エステルポリマーである、項1または2に記載の塑性加工用潤滑剤。
項4. 前記有機ホスホン酸ポリマーが、重合性の不飽和結合を有する有機ホスホン酸を単量体として含み、前記有機リン酸エステルポリマーが、重合性の不飽和結合を有する有機リン酸エステルを単量体として含む、項3に記載の塑性加工用潤滑剤。
項5. 前記重合性の不飽和結合を有する有機ホスホン酸が、下記一般式(1):
R1−P(=O)(OH)2 (1)
[一般式(1)において、R1は、重合性の不飽和結合を有する炭素数2〜10の炭化水素基を示す。]で表され、
前記重合性の不飽和結合を有する有機リン酸エステルが、下記一般式(2):
R1−O−P(=O)(OH)2 (2)
[一般式(2)において、R1は、重合性の不飽和結合を有する炭素数2〜10の炭化水素基を示す。]で表される、項4に記載の塑性加工用潤滑剤。
項6. 前記重合性の不飽和結合を有する有機ホスホン酸が、ビニルホスホン酸、プロペン−1−ホスホン酸、及びプロペン−2−ホスホン酸からなる群から選択された少なくとも1種であり、
前記重合性の不飽和結合を有するリン酸エステルが、下記一般式(3)で示されるリン酸基を有するエチレン性不飽和単量体である、項4または5に記載の塑性加工用潤滑剤。
項7. 前記有機ホスホン酸ポリマー及び前記有機リン酸エステルポリマーが、それぞれ、重合性二重結合を有するカルボン酸、重合性二重結合を有するスルホン酸、及び重合性二重結合を有するカルボン酸エステルからなる群から選択された少なくとも1種を単量体としてさらに含む、項3〜6のいずれかに記載の塑性加工用潤滑剤。
項8. 前記有機ホスホン酸がアルキルホスホン酸であり、前記有機リン酸エステルが、リン酸でんぷんである、項1または2に記載の塑性加工用潤滑剤。
項9. 前記有機ホスホン酸の中和塩及び前記有機リン酸エステルの中和塩の中和度が、それぞれ、10%以上である、項1〜8のいずれかに記載の塑性加工用潤滑剤。
項10. 前記潤滑成分が、ワックス、ポリテトラフルオロエチレン、炭化珪素、窒化ホウ素、脂肪酸またはその塩、脂肪酸アミド、二硫化モリブデン、グラファイト、フッ化黒鉛、雲母、及びメラミンシアヌレートからなる群から選択された少なくとも1種である、項1〜9のいずれかに記載の塑性加工用潤滑剤。
項11. 前記有機ホスホン酸、前記有機リン酸エステル、及びこれらの中和塩の少なくとも1種の合計100質量部に対して、前記潤滑成分を1〜95質量部含む、1〜10のいずれかに記載の塑性加工用潤滑剤。
項12. 水溶性無機塩を実質的に含まない、項1〜11のいずれかに記載の塑性加工用潤滑剤。
項13. 前記有機ホスホン酸、前記有機リン酸エステル、及びこれらの中和塩の少なくとも1種が水に溶解しており、前記潤滑成分が前記水に分散または溶解している、水分散体または水溶液の形態である、項1〜12のいずれかに記載の塑性加工用潤滑剤。
項14. フィラーをさらに含む、項1〜13のいずれかに記載の塑性加工用潤滑剤。
項15. 項1〜14のいずれかに記載の塑性加工用潤滑剤が表面に塗布された金属材料。
項16. 項1〜14のいずれかに記載の塑性加工用潤滑剤を金属材料の表面に塗布する工程と、
前記塑性加工用潤滑剤が表面に塗布された金属材料を塑性加工する工程と、
を備える、塑性加工された金属材料の製造方法。
That is, this invention provides the invention of the aspect hung up below.
Item 1. A plastic working lubricant comprising an organic phosphonic acid, an organic phosphoric ester, and at least one of these neutralized salts and a lubricating component.
Item 2. The neutralized salt of the organic phosphonic acid and the organic phosphoric acid ester is at least one salt selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, amines, alkanolamines, alkylammonium hydroxides, and ammonia. Item 2. A plastic working lubricant according to Item 1.
Item 3. The organic phosphonic acid is an organic phosphonic acid polymer having a plurality of phosphonic acid groups: —P (═O) (OH) 2 , and the organic phosphate ester has a plurality of phosphate groups: —O—P (═O Item 3. The lubricant for plastic processing according to Item 1 or 2, which is an organophosphate polymer having (OH) 2 .
Item 4. The organic phosphonic acid polymer includes an organic phosphonic acid having a polymerizable unsaturated bond as a monomer, and the organic phosphoric acid ester polymer includes an organic phosphate ester having a polymerizable unsaturated bond as a monomer. Item 4. A plastic working lubricant according to Item 3.
Item 5. The organic phosphonic acid having a polymerizable unsaturated bond is represented by the following general formula (1):
R 1 —P (═O) (OH) 2 (1)
[In General formula (1), R < 1 > shows a C2-C10 hydrocarbon group which has a polymerizable unsaturated bond. ],
The organic phosphate ester having a polymerizable unsaturated bond is represented by the following general formula (2):
R 1 —O—P (═O) (OH) 2 (2)
[In General formula (2), R < 1 > shows a C2-C10 hydrocarbon group which has a polymerizable unsaturated bond. Item 5. A plastic working lubricant according to item 4, represented by
Item 6. The organic phosphonic acid having a polymerizable unsaturated bond is at least one selected from the group consisting of vinyl phosphonic acid, propene-1-phosphonic acid, and propene-2-phosphonic acid,
Item 6. The lubricant for plastic processing according to Item 4 or 5, wherein the phosphate ester having a polymerizable unsaturated bond is an ethylenically unsaturated monomer having a phosphate group represented by the following general formula (3): .
Item 7. The organic phosphonic acid polymer and the organic phosphoric acid ester polymer are each composed of a carboxylic acid having a polymerizable double bond, a sulfonic acid having a polymerizable double bond, and a carboxylic acid ester having a polymerizable double bond. Item 7. The plastic working lubricant according to any one of Items 3 to 6, further comprising at least one selected from the above as a monomer.
Item 8. Item 3. The plastic working lubricant according to Item 1 or 2, wherein the organic phosphonic acid is an alkylphosphonic acid, and the organic phosphate ester is a starch phosphate.
Item 9. Item 9. The plastic working lubricant according to any one of Items 1 to 8, wherein the neutralization degree of the organic phosphonic acid neutralized salt and the organic phosphoric acid ester neutralized salt is 10% or more, respectively.
Item 10. The lubricating component is at least selected from the group consisting of wax, polytetrafluoroethylene, silicon carbide, boron nitride, fatty acid or salt thereof, fatty acid amide, molybdenum disulfide, graphite, fluorinated graphite, mica, and melamine cyanurate. Item 10. The plastic working lubricant according to any one of Items 1 to 9, which is one type.
Item 11. 1 to 95 parts of the lubricating component is contained in an amount of 1 to 95 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of at least one of the organic phosphonic acid, the organic phosphoric acid ester, and the neutralized salts thereof. Lubricant for plastic working.
Item 12. Item 12. The plastic working lubricant according to any one of Items 1 to 11, which is substantially free of a water-soluble inorganic salt.
Item 13. A form of an aqueous dispersion or aqueous solution in which at least one of the organic phosphonic acid, the organic phosphoric acid ester, and a neutralized salt thereof is dissolved in water, and the lubricating component is dispersed or dissolved in the water. The lubricant for plastic working according to any one of Items 1 to 12, wherein
Item 14. Item 14. The plastic working lubricant according to any one of Items 1 to 13, further comprising a filler.
Item 15. Item 15. A metal material, wherein the plastic working lubricant according to any one of Items 1 to 14 is applied to the surface.
Item 16. The step of applying the plastic working lubricant according to any one of Items 1 to 14 to the surface of the metal material;
Plastically processing a metal material having the plastic processing lubricant applied to the surface;
A method for producing a plastically processed metal material.
本発明によれば、ボンデ処理のような化学反応を利用しない固体皮膜を用いた潤滑剤において、金属材料の塑性加工で従来用いられている環境負荷の大きい水溶性無機塩を用いた場合にも困難であった、表面積拡大の大きな冷間鍛造などにも優れた潤滑性能を発揮し、耐熱性にも優れた塑性加工用潤滑剤を提供することができる。
さらに、本発明の塑性加工用潤滑剤は、金属材料の塑性加工に供した後における加工具や金属材料への耐焼付き性に優れており、剥離性が高く、塑性加工後にエアブローなどで簡単に除去することができる。このため、金型などへ潤滑剤の蓄積も効果的に抑制でき、金型などの加工具の高い寸法精度を長期に亘って維持することができる。また、本発明によれば、このような塑性加工用潤滑剤を用いることにより、塑性加工された金属材料を簡便かつ寸法精度高く製造することができる。
According to the present invention, in a lubricant using a solid film that does not use a chemical reaction such as a bonder treatment, even when a water-soluble inorganic salt having a large environmental load that is conventionally used in plastic processing of metal materials is used. It is possible to provide a lubricant for plastic working that exhibits excellent lubricating performance even in cold forging with a large surface area expansion, which has been difficult, and has excellent heat resistance.
Furthermore, the plastic working lubricant of the present invention is excellent in seizure resistance to processing tools and metal materials after being subjected to plastic processing of metal materials, has high peelability, and can be easily removed by air blow after plastic processing. Can be removed. For this reason, accumulation of a lubricant in a mold or the like can be effectively suppressed, and high dimensional accuracy of a processing tool such as a mold can be maintained over a long period of time. Further, according to the present invention, by using such a plastic working lubricant, a plastic-worked metal material can be produced simply and with high dimensional accuracy.
本発明の塑性加工用潤滑剤は、有機ホスホン酸、有機リン酸エステル、及びこれらの中和塩の少なくとも1種と、潤滑成分とを含むことを特徴とする。以下、本発明の塑性加工用潤滑剤、及び当該塑性加工用潤滑剤を用いた塑性加工された金属材料の製造方法について詳述する。 The lubricant for plastic working of the present invention is characterized by containing at least one of organic phosphonic acid, organic phosphoric acid ester, and neutralized salts thereof, and a lubricating component. Hereinafter, the plastic working lubricant of the present invention and a method for producing a plastically processed metal material using the plastic working lubricant will be described in detail.
1.塑性加工用潤滑剤
本発明の塑性加工用潤滑剤は、有機ホスホン酸、有機リン酸エステル、及びこれらの中和塩の少なくとも1種と、潤滑成分とを含む。本発明において、有機ホスホン酸は、ホスホン酸基(−P(=O)(OH)2)を分子内に1つ以上有する有機化合物である。また、有機リン酸エステルは、リン酸基(−O−P(=O)(OH)2)を有する有機化合物である。また、本発明において、有機ホスホン酸の中和塩とは、有機ホスホン酸のホスホン酸基(−P(=O)(OH)2)の少なくとも1つがアルカリ成分により中和されたものである。有機リン酸エステルの中和塩とは、有機リン酸エステルのリン酸基(−O−P(=O)(OH)2)の少なくとも1つがアルカリ成分により中和されたものである。以下、「有機ホスホン酸またはその中和塩」及び「有機リン酸エステルまたはその中和塩」を、それぞれ単に「有機ホスホン酸」及び「有機リン酸エステル」と表記することがある。
1. Lubricant for plastic working The lubricant for plastic working of the present invention contains at least one of an organic phosphonic acid, an organic phosphate ester, and a neutralized salt thereof, and a lubricating component. In the present invention, the organic phosphonic acid is an organic compound having one or more phosphonic acid groups (—P (═O) (OH) 2 ) in the molecule. An organic phosphate is an organic compound having a phosphate group (—O—P (═O) (OH) 2 ). In the present invention, the neutralized salt of organic phosphonic acid is a salt obtained by neutralizing at least one of the phosphonic acid groups (—P (═O) (OH) 2 ) of the organic phosphonic acid with an alkali component. The neutralized salt of an organic phosphate is a product obtained by neutralizing at least one of the phosphate groups (—O—P (═O) (OH) 2 ) of an organic phosphate with an alkali component. Hereinafter, “organic phosphonic acid or neutralized salt thereof” and “organic phosphoric acid ester or neutralized salt thereof” may be simply referred to as “organic phosphonic acid” and “organic phosphate ester”, respectively.
本発明において、有機ホスホン酸としては、例えば、複数のホスホン酸基:−P(=O)(OH)2を有する有機ホスホン酸ポリマーまたはその塩が挙げられる。また、有機リン酸エステルとしては、例えば、複数のリン酸基:−O−P(=O)(OH)2を有する有機リン酸エステルポリマーまたはその塩が挙げられる。有機ホスホン酸ポリマーの中和塩とは、上記と同様、有機ホスホン酸ポリマーが有するホスホン酸基(−P(=O)(OH)2)の少なくとも1つがアルカリ成分により中和されたものである。また、有機リン酸エステルポリマーの中和塩とは、上記と同様、有機ホスホン酸ポリマーが有するリン酸基(−O−P(=O)(OH)2)の少なくとも1つがアルカリ成分により中和されたものである。以下、有機ホスホン酸ポリマーまたはその中和塩を単に「有機ホスホン酸ポリマー」、有機リン酸エステルポリマーまたはその中和塩を単に「有機リン酸エステルポリマー」と表記することがある。 In the present invention, examples of the organic phosphonic acid include an organic phosphonic acid polymer having a plurality of phosphonic acid groups: —P (═O) (OH) 2 or a salt thereof. Examples of the organic phosphate ester include an organic phosphate ester polymer having a plurality of phosphate groups: —O—P (═O) (OH) 2 or a salt thereof. The organic phosphonic acid polymer neutralized salt is a salt obtained by neutralizing at least one of the phosphonic acid groups (—P (═O) (OH) 2 ) of the organic phosphonic acid polymer with an alkali component, as described above. . Further, the neutralized salt of an organic phosphate polymer is, as described above, at least one of the phosphate groups (—O—P (═O) (OH) 2 ) of the organic phosphonic acid polymer neutralized by an alkali component. It has been done. Hereinafter, an organic phosphonic acid polymer or a neutralized salt thereof may be simply referred to as “organic phosphonic acid polymer”, and an organic phosphoric acid ester polymer or a neutralized salt thereof may be simply referred to as “organic phosphoric acid ester polymer”.
有機ホスホン酸ポリマーとしては、ホスホン酸基(−P(=O)(OH)2)を分子内に複数有するポリマーであれば特に制限されないが、重合性の不飽和結合を有する有機ホスホン酸を単量体として含むことが好ましい。また、有機リン酸エステルポリマーとしては、リン酸基(−O−P(=O)(OH)2)を分子内に複数有するポリマーであれば特に制限されないが、重合性の不飽和結合を有するリン酸基を単量体として含むことが好ましい。 The organic phosphonic acid polymer is not particularly limited as long as it is a polymer having a plurality of phosphonic acid groups (—P (═O) (OH) 2 ) in the molecule, but a single organic phosphonic acid having a polymerizable unsaturated bond is used. It is preferable to include as a monomer. Further, the organic phosphate polymer is not particularly limited as long as it is a polymer having a plurality of phosphate groups (—O—P (═O) (OH) 2 ) in the molecule, but has a polymerizable unsaturated bond. It is preferable to contain a phosphate group as a monomer.
重合性の不飽和結合を有する有機ホスホン酸としては、特に制限されないが、塑性加工における潤滑剤の耐熱性、潤滑性能、耐焼付き性、剥離性などの特性を高める観点からは、好ましくは下記一般式(1):
R1−P(=O)(OH)2 (1)
[一般式(1)において、R1は、重合性の不飽和結合を有する炭素数2〜10の炭化水素基を示す。]
で表される化合物(モノマー)が挙げられる。
The organic phosphonic acid having a polymerizable unsaturated bond is not particularly limited, but from the viewpoint of improving properties such as heat resistance, lubricating performance, seizure resistance, and peelability of the lubricant in plastic processing, the following general ones are preferred. Formula (1):
R 1 —P (═O) (OH) 2 (1)
[In General formula (1), R < 1 > shows a C2-C10 hydrocarbon group which has a polymerizable unsaturated bond. ]
The compound (monomer) represented by these is mentioned.
重合性の不飽和結合を有する有機リン酸エステルとしては、特に制限されないが、塑性加工における潤滑剤の耐熱性、潤滑性能、耐焼付き性、剥離性などの特性を高める観点からは、好ましくは下記一般式(2):
R1−O−P(=O)(OH)2 (2)
[一般式(2)において、R1は、重合性の不飽和結合を有する炭素数2〜10の炭化水素基を示す。]
で表される化合物(モノマー)が挙げられる。
The organic phosphate ester having a polymerizable unsaturated bond is not particularly limited, but from the viewpoint of improving properties such as heat resistance, lubrication performance, seizure resistance, and peelability of the lubricant in plastic processing, preferably General formula (2):
R 1 —O—P (═O) (OH) 2 (2)
[In General formula (2), R < 1 > shows a C2-C10 hydrocarbon group which has a polymerizable unsaturated bond. ]
The compound (monomer) represented by these is mentioned.
一般式(1)及び(2)において、それぞれ、R1の炭化水素基は、直鎖、分岐鎖、脂環式のいずれであってもよい。R1としては、好ましくは重合性の不飽和結合を有する炭素数2〜4の炭化水素基が挙げられる。 In the general formulas (1) and (2), each of the hydrocarbon groups for R 1 may be linear, branched or alicyclic. R 1 is preferably a hydrocarbon group having 2 to 4 carbon atoms having a polymerizable unsaturated bond.
重合性の不飽和結合を有する有機ホスホン酸の特に好ましい具体例としては、ビニルホスホン酸(CH2=CH−P(=O)(OH)2)、プロペン−1−ホスホン酸(CH3−CH=CH−P(=O)(OH)2)、プロペン−2−ホスホン酸(CH2=C(CH3)−P(=O)(OH)2)、アリルホスホン酸、3−ブテニルホスホン酸等が挙げられるが、その塩及び/又はエステルであってもよい。 Particularly preferable specific examples of the organic phosphonic acid having a polymerizable unsaturated bond include vinylphosphonic acid (CH 2 ═CH—P (═O) (OH) 2 ), propene-1-phosphonic acid (CH 3 —CH = CH-P (= O) (OH) 2), propen-2-phosphonic acid (CH 2 = C (CH 3 ) -P (= O) (OH) 2), allyl phosphonic acid, 3-butenylphosphonic acid The salt and / or ester thereof may be used.
また、重合性の不飽和結合を有する有機リン酸エステルの特に好ましい具体例としては、下記一般式(3)で示されるリン酸基を有するエチレン性不飽和単量体などが挙げられる。 Moreover, as a particularly preferable specific example of the organic phosphate having a polymerizable unsaturated bond, an ethylenically unsaturated monomer having a phosphate group represented by the following general formula (3) can be given.
重合性の不飽和結合を有する有機ホスホン酸、及び重合性の不飽和結合を有する有機リン酸エステルは、それぞれ、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。 The organic phosphonic acid having a polymerizable unsaturated bond and the organic phosphoric acid ester having a polymerizable unsaturated bond may be used singly or in combination of two or more. Good.
有機ホスホン酸ポリマー及び有機リン酸エステルは、それぞれ、重合性の不飽和結合を有する有機ホスホン酸、重合性の不飽和結合を有する有機リン酸エステル以外の単量体をさらに含んでいてもよい。重合性の不飽和結合を有する有機ホスホン酸、重合性の不飽和結合を有する有機リン酸エステル以外の単量体としては、重合性の不飽和結合を有する有機ホスホン酸、または重合性の不飽和結合を有する有機リン酸エステルと重合し得るものであれば、特に制限されないが、塑性加工における潤滑剤の耐熱性、潤滑性能、耐焼付き性、剥離性などの特性を高める観点からは、好ましくは、重合性二重結合を有するカルボン酸、重合性二重結合を有するスルホン酸、重合性二重結合を有するカルボン酸エステルなどが挙げられる。 The organic phosphonic acid polymer and the organic phosphoric acid ester may further contain monomers other than the organic phosphonic acid having a polymerizable unsaturated bond and the organic phosphoric acid ester having a polymerizable unsaturated bond, respectively. As a monomer other than an organic phosphonic acid having a polymerizable unsaturated bond, an organic phosphate having a polymerizable unsaturated bond, an organic phosphonic acid having a polymerizable unsaturated bond, or a polymerizable unsaturated Although it is not particularly limited as long as it can be polymerized with an organic phosphate ester having a bond, it is preferably from the viewpoint of improving properties such as heat resistance, lubrication performance, seizure resistance, and peelability of the lubricant in plastic working. Carboxylic acid having a polymerizable double bond, sulfonic acid having a polymerizable double bond, carboxylic acid ester having a polymerizable double bond, and the like.
重合性二重結合を有するカルボン酸としては、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、無水イタコン酸、フマル酸、クロトン酸、シトラコン酸、無水シトラコン酸、及びこれらの塩などが挙げられる。また、重合性二重結合を有するスルホン酸としては、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、p−スチレンスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、イソプレンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、3−(メタ)アリロキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸、及びこれらの塩などが挙げられる。また、重合性二重結合を有するカルボン酸エステルとしては、(メタ)アクリル酸のアルキルエステル、メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート(n=2〜100程度)、ポリプロピレングリコールモノアクリレート(n=2〜20程度)、ポリエチレングリコールモノメタクリレート(n=2〜10程度)、ポリプロプレングリコールモノメタクリレート(n=2〜20程度)、ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコールモノメタクリレート(n=2〜20程度)、ステアロキシポリエチレングリコール、2−ヒドロキシエチルメタクリレートなどが挙げられる。(メタ)アクリル酸のアルキルエステルにおいて、「アルキルエステル」としては、好ましくは炭素数1〜10のアルキルエステルが挙げられ、より好ましくはエチルエステル、ブチルエステルなどが挙げられる。(メタ)アクリル酸のアルキルエステルの具体例としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ステアリル、マレイン酸ジメチル、クロトン酸メチル、イタコン酸ブチル等が挙げられる。また、有機ホスホン酸ポリマーに含まれ得るその他の単量体としては、酢酸ビニル、ステアリン酸ビニルスチレン、スチレン、p−クロロスチレン、p−シアノスチレン、p−メチルスチレン、α−オレフィン、ジイソブチレン、ブタジエン、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリルアミド、リン酸基を有するエチレン性不飽和単量体(例えば、エチレングリコールメタクリレートフォスフェート、プロピレングリコールメタクリレートフォスフェート、エチレングリコールアクリレートフォスフェート、プロピレングリコールアクリレートフォスフェートなど)等が挙げられる。重合性の不飽和結合を有する有機ホスホン酸以外の単量体は、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。なお、本発明において、「(メタ)アクリル」とは、「アクリル酸またはメタクリル酸」を意味し、これに類するものも同様である。 Examples of the carboxylic acid having a polymerizable double bond include maleic acid, maleic anhydride, itaconic acid, itaconic anhydride, fumaric acid, crotonic acid, citraconic acid, citraconic anhydride, and salts thereof. Examples of the sulfonic acid having a polymerizable double bond include vinyl sulfonic acid, styrene sulfonic acid, p-styrene sulfonic acid, (meth) allyl sulfonic acid, isoprene sulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, Examples include 3- (meth) allyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid, and salts thereof. Moreover, as carboxylic acid ester having a polymerizable double bond, alkyl ester of (meth) acrylic acid, methoxypolyethylene glycol monomethacrylate (n = 2 to about 100), polypropylene glycol monoacrylate (n = 2 to about 20) , Polyethylene glycol monomethacrylate (n = 2 to about 10), polypropylene glycol monomethacrylate (n = 2 to about 20), polyethylene glycol-polypropylene glycol monomethacrylate (n = 2 to about 20), stearoxy polyethylene glycol, 2 -Hydroxyethyl methacrylate and the like. In the alkyl ester of (meth) acrylic acid, the “alkyl ester” is preferably an alkyl ester having 1 to 10 carbon atoms, more preferably an ethyl ester or a butyl ester. Specific examples of alkyl esters of (meth) acrylic acid include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, and stearyl (meth) acrylate. Dimethyl maleate, methyl crotonate, butyl itaconate and the like. Other monomers that can be contained in the organic phosphonic acid polymer include vinyl acetate, vinyl styrene styrene, styrene, p-chlorostyrene, p-cyanostyrene, p-methylstyrene, α-olefin, diisobutylene, Butadiene, (meth) acrylonitrile, (meth) acrylamide, ethylenically unsaturated monomer having a phosphate group (for example, ethylene glycol methacrylate phosphate, propylene glycol methacrylate phosphate, ethylene glycol acrylate phosphate, propylene glycol acrylate phosphate) Etc.). Monomers other than organic phosphonic acid having a polymerizable unsaturated bond may be used singly or in combination of two or more. In the present invention, “(meth) acryl” means “acrylic acid or methacrylic acid”, and the same applies to “acrylic acid or methacrylic acid”.
有機ホスホン酸ポリマーが、重合性の不飽和結合を有する有機ホスホン酸及び重合性の不飽和結合を有する有機リン酸エステル以外の単量体をさらに含む場合、有機ホスホン酸ポリマー及び有機リン酸エステルポリマーにおいて、有機ホスホン酸ポリマーまたは有機リン酸エステルポリマーを構成する全単量体中における重合性の不飽和結合を有する有機ホスホン酸、または重合性の不飽和結合を有する有機リン酸エステルの割合としては、特に制限されないが、塑性加工における潤滑剤の耐熱性、潤滑性能、耐焼付き性、剥離性などの特性を高める観点からは、それぞれ、好ましくは3モル%以上、より好ましくは20モル%以上、さらに好ましくは30モル%以上、特に好ましくは50モル%以上が挙げられる。有機ホスホン酸ポリマー及び有機リン酸エステルポリマーは、それぞれ、ランダム共重合体、ブロック共重合体のいずれであってもよい。 When the organic phosphonic acid polymer further contains a monomer other than the organic phosphonic acid having a polymerizable unsaturated bond and the organic phosphoric acid ester having a polymerizable unsaturated bond, the organic phosphonic acid polymer and the organic phosphate polymer The ratio of the organic phosphonic acid having a polymerizable unsaturated bond in all monomers constituting the organic phosphonic acid polymer or the organic phosphate polymer, or the ratio of the organic phosphate having a polymerizable unsaturated bond is Although not particularly limited, from the viewpoint of enhancing properties such as heat resistance, lubrication performance, seizure resistance, and peelability of the lubricant in plastic working, each is preferably 3 mol% or more, more preferably 20 mol% or more, More preferably, it is 30 mol% or more, Most preferably, 50 mol% or more is mentioned. The organic phosphonic acid polymer and the organic phosphoric acid ester polymer may be either a random copolymer or a block copolymer, respectively.
有機ホスホン酸ポリマー及び有機リン酸エステルの重量平均分子量としては、それぞれ、特に制限されないが、塑性加工における潤滑剤の耐熱性、潤滑性能、耐焼付き性、剥離性などの特性を高める観点からは、好ましくは2千以上、より好ましくは5千〜3百万程度、さらに好ましくは1万〜30万程度が挙げられる。なお、当該重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により、ポリエチレンオキシドを標準物質として測定した値である。 The weight average molecular weights of the organic phosphonic acid polymer and the organic phosphoric acid ester are not particularly limited, respectively, but from the viewpoint of improving properties such as heat resistance, lubricating performance, seizure resistance, and peelability of the lubricant in plastic processing, Preferably it is 2,000 or more, More preferably, it is about 5,000-3 million, More preferably, about 10,000-300,000 is mentioned. The weight average molecular weight is a value obtained by measuring polyethylene oxide as a standard substance by gel permeation chromatography (GPC).
本発明において、有機ホスホン酸及び有機リン酸エステルは、有機ホスホン酸ポリマーや有機リン酸エステルポリマーのようなポリマーではなく、単量体であってもよい。有機ホスホン酸の単量体としては、アルキルホスホン酸などが挙げられる。アルキルホスホン酸の具体例としては、オクチルホスホン酸、イソオクチルホスホン酸、オクタデシルホスホン酸、フェニルホスホン酸、ベンジルホスホン酸などが挙げられる。 In the present invention, the organic phosphonic acid and the organic phosphate ester may be monomers, not a polymer such as an organic phosphonic acid polymer or an organic phosphate ester polymer. Examples of the monomer of organic phosphonic acid include alkylphosphonic acid. Specific examples of the alkyl phosphonic acid include octyl phosphonic acid, isooctyl phosphonic acid, octadecyl phosphonic acid, phenyl phosphonic acid, and benzyl phosphonic acid.
有機リン酸エステルの単量体の具体例としては、アルキルリン酸エステル、芳香族リン酸エステル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸エステル、ポリオキシアルキレン芳香族リン酸エステル等が挙げられる。アルキルリン酸エステル及びポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸エステルのアルキル基としては、それぞれ、特に制限されないが、アルキル基の炭素数としては1〜30が挙げられる。当該アルキル基の具体例としては、オクチル、イソオクチル、デシル、ドデシル、セチル、ミリスチル、ステアリル、オレイル等が挙げられる。また、芳香族リン酸エステル及びポリオキシアルキレン芳香族リン酸エステルの芳香族基としては、それぞれ、特に制限されないが、例えば、フェニル、2−フェノキシエチル、ナフチル等が挙げられる。これらの有機リン酸エステルの単量体は、モノエステル、ジエステル、トリエステルのいずれであってもよいが、モノエステル体が好ましい。 Specific examples of the organic phosphate ester monomer include alkyl phosphate esters, aromatic phosphate esters, polyoxyalkylene alkyl ether phosphate esters, polyoxyalkylene aromatic phosphate esters, and the like. The alkyl group of the alkyl phosphate ester and the polyoxyalkylene alkyl ether phosphate ester is not particularly limited, but examples of the alkyl group include 1 to 30 carbon atoms. Specific examples of the alkyl group include octyl, isooctyl, decyl, dodecyl, cetyl, myristyl, stearyl, oleyl and the like. The aromatic groups of the aromatic phosphate ester and the polyoxyalkylene aromatic phosphate ester are not particularly limited, and examples thereof include phenyl, 2-phenoxyethyl, and naphthyl. The monomer of these organic phosphates may be a monoester, a diester, or a triester, but a monoester is preferable.
ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸エステル、及びポリオキシアルキレン芳香族リン酸エステルのポリオキシアルキレン基は、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等のエポキシ化合物が重合したものであり、異なるエポキシ化合物を共重合させたものであってもよい。これらのポリオキシアルキレン基の中でもエチレンオキシドの重合体であることが好ましい。この場合のエチレンオキシドの重合度としては、特に制限されないが、通常1〜50であり、好ましくは2〜10である。 The polyoxyalkylene group of polyoxyalkylene alkyl ether phosphate ester and polyoxyalkylene aromatic phosphate ester is a polymer of epoxy compounds such as ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, and different epoxy compounds are copolymerized. It may be. Among these polyoxyalkylene groups, an ethylene oxide polymer is preferable. In this case, the degree of polymerization of ethylene oxide is not particularly limited, but is usually 1 to 50, preferably 2 to 10.
また、有機リン酸エステルとしては、リン酸でんぷんも挙げられる。リン酸でんぷんの具体例としては、リン酸でんぷん、リン酸ジでんぷん、アセチル化リン酸架橋でんぷん、リン酸モノエステル化リン酸架橋でんぷん、リン酸架橋でんぷん等が挙げられる。原料でんぷんとして特に制限があるわけではないが、タカピオでんぷん、ばれいしょでんぷん、コーンスターチ、小麦でんぷんなどが挙げられる。 Moreover, phosphoric acid starch is also mentioned as an organic phosphate ester. Specific examples of phosphoric acid starch include phosphoric acid starch, phosphoric acid distarch, acetylated phosphoric acid cross-linked starch, phosphoric acid monoesterified phosphoric acid cross-linked starch, phosphoric acid cross-linked starch and the like. Although there is no restriction | limiting in particular as a raw material starch, Takapio starch, potato starch, corn starch, wheat starch, etc. are mentioned.
これらの有機ホスホン酸の単量体及び有機リン酸エステルの単量体は、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。さらに、有機ホスホン酸ポリマー、有機リン酸エステルポリマー、またはその他の種類のポリマーと組み合わせて使用してもよい。 One of these organic phosphonic acid monomers and organic phosphoric acid ester monomers may be used alone, or two or more thereof may be used in combination. Further, it may be used in combination with an organic phosphonic acid polymer, an organic phosphate polymer, or other types of polymers.
有機ホスホン酸及び有機リン酸エステルの中和塩としては、それぞれ、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アミン類、アルカノールアミン類、及びアンモニアからなる群から選択された少なくとも1種の塩が挙げられる。これらの中でも、塑性加工における潤滑剤の耐熱性、潤滑性能、耐焼付き性、剥離性などの特性を高める観点からは、好ましくは、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の少なくとも一方の塩が挙げられる。アルカリ金属としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウムなどが挙げられ、これらの中でもカリウムが好ましい。また、アルカリ土類金属としては、例えば、マグネシウム、カルシウムなどが挙げられ、これらの中でもマグネシウムが好ましい。有機ホスホン酸の中和塩は、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。 Examples of the neutralized salts of organic phosphonic acid and organic phosphoric acid ester include at least one salt selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, amines, alkanolamines, and ammonia, respectively. It is done. Among these, from the viewpoint of improving characteristics such as heat resistance, lubricating performance, seizure resistance, and peelability of the lubricant in plastic working, at least one salt of an alkali metal and an alkaline earth metal is preferable. Examples of the alkali metal include lithium, sodium, and potassium, and among these, potassium is preferable. Examples of the alkaline earth metal include magnesium and calcium. Among these, magnesium is preferable. One type of neutralized salt of organic phosphonic acid may be used alone, or two or more types may be used in combination.
有機ホスホン酸及び有機リン酸エステルの中和塩は、それぞれ、アルカリ金属、アルカリ土類金属、亜鉛、アルミニウム、バリウム、トリエチルアミンなどのアミン類、ジエタノールアミンなどのアルカノールアミン類、アルキルアンモニウムヒドロキシド(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等)、アンモニアなどのアルカリ成分を用いる常法により容易に製造することができる。例えば、有機ホスホン酸及び有機リン酸エステルのカリウム塩であれば、それぞれ、有機ホスホン酸または有機リン酸エステルと、アルカリ成分として水酸化カリウムを反応させることにより製造することができる。すなわち、有機ホスホン酸におけるホスホン酸基、または有機リン酸エステルにおけるリン酸基と、水酸化カリウムとを反応させることにより製造することができる。また、有機ホスホン酸及び有機リン酸エステルのアンモニウム塩であれば、有機ホスホン酸または有機リン酸エステルと、アルカリ成分としてアンモニアを反応させることにより製造することができる。 Neutralized salts of organic phosphonic acid and organic phosphoric acid ester are alkali metal, alkaline earth metal, amines such as zinc, aluminum, barium and triethylamine, alkanolamines such as diethanolamine, alkylammonium hydroxide (tetramethyl), respectively. (Ammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, etc.) and ammonia can be easily produced by a conventional method using an ammonia component. For example, if it is a potassium salt of organic phosphonic acid and organic phosphoric acid ester, it can manufacture by making potassium hydroxide react as an alkaline component with organic phosphonic acid or organic phosphoric acid ester, respectively. That is, it can be produced by reacting a phosphonic acid group in an organic phosphonic acid or a phosphoric acid group in an organic phosphate ester with potassium hydroxide. Moreover, if it is an ammonium salt of organic phosphonic acid and organic phosphate ester, it can manufacture by making organic phosphonic acid or organic phosphate ester react with ammonia as an alkaline component.
有機ホスホン酸及び有機リン酸エステルの中和塩の中和度としては、それぞれ、特に制限されないが、塑性加工における潤滑剤の耐熱性、潤滑性能、耐焼付き性、剥離性などの特性を高める観点からは、好ましくは10%以上、より好ましくは30%以上が挙げられる。なお、有機ホスホン酸または有機リン酸エステルのアルカリ土類金属塩は、水に難溶性の塩となる傾向がある。このため、後述のように、有機ホスホン酸または有機リン酸エステルの中和塩を水に溶解して金属材料表面上で乾燥させて固体皮膜を形成する場合には、アルカリ土類金属塩による中和度は、30%以下とすることが好ましい。本発明において、有機ホスホン酸または有機リン酸エステルの中和塩の中和度とは、当該有機ホスホン酸または有機リン酸エステルに含まれるホスホン酸基またはリン酸基などの酸性官能基の全モル数を100とした場合に、アルカリ成分により中和された酸性官能基のモル数の割合を意味する。 The degree of neutralization of the neutralized salt of the organic phosphonic acid and the organic phosphoric acid ester is not particularly limited, but the viewpoint of improving the properties such as heat resistance, lubricating performance, seizure resistance, and peelability of the lubricant in plastic working Is preferably 10% or more, more preferably 30% or more. Note that the alkaline earth metal salts of organic phosphonic acid or organic phosphoric acid ester tend to be hardly soluble in water. Therefore, as described later, when a solid film is formed by dissolving a neutralized salt of an organic phosphonic acid or an organic phosphate ester in water and drying it on the surface of the metal material, a medium with an alkaline earth metal salt is used. The sum is preferably 30% or less. In the present invention, the degree of neutralization of a neutralized salt of an organic phosphonic acid or an organic phosphate ester refers to the total moles of acidic functional groups such as phosphonic acid groups or phosphate groups contained in the organic phosphonic acid or organic phosphate ester. When the number is 100, it means the ratio of the number of moles of the acidic functional group neutralized by the alkali component.
有機ホスホン酸、有機リン酸エステル、またはこれらの塩としては、市販品を使用してもよいし、また公知の方法で製造することもできる。例えば、有機ホスホン酸ポリマーまたは有機リン酸エステルポリマーであれば、単量体、重合開始剤、連鎖移動剤、溶媒等の選択、添加量、重合温度、滴下時間等の各種重合条件を調整することにより、所望の組成、重量平均分子量などを有するものが得られる。 As the organic phosphonic acid, the organic phosphoric acid ester, or a salt thereof, a commercially available product may be used, or the organic phosphonic acid ester or the organic phosphoric acid ester may be produced by a known method. For example, in the case of an organic phosphonic acid polymer or an organic phosphoric acid ester polymer, adjustment of various polymerization conditions such as selection of monomer, polymerization initiator, chain transfer agent, solvent, etc., addition amount, polymerization temperature, dropping time, etc. By this, what has a desired composition, a weight average molecular weight, etc. is obtained.
本発明の塑性加工用潤滑剤に含まれる潤滑成分としては、潤滑性能を有するものであれば、特に制限されず、塑性加工用潤滑剤に配合できる公知の潤滑成分を使用することができる。潤滑成分は、常温で固体であり、塑性加工の際に、加工具と加工対象の金属材料との間の摩擦を低減させる機能を有する。すなわち、本発明の塑性加工用潤滑剤の固体皮膜中において、潤滑成分は固体として存在し、塑性加工による摩擦力の増大を抑制する機能を発揮する。潤滑成分は、水に不溶性または難溶性の粒子であって吸湿し難いものであることが好ましいが、水溶性のものを用いてもよい。好ましい潤滑成分としては、例えば、ワックス、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、炭化珪素、窒化ホウ素、脂肪酸またはその塩、脂肪酸アマイド、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、グラファイト、メラミンシアヌレート、有機処理合成雲母、層状構造アミノ酸化合物などが挙げられる。潤滑成分は、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。 The lubricating component contained in the plastic working lubricant of the present invention is not particularly limited as long as it has lubricating performance, and a known lubricating component that can be blended in the plastic working lubricant can be used. The lubricating component is solid at normal temperature and has a function of reducing friction between the processing tool and the metal material to be processed during plastic processing. That is, in the solid film of the plastic working lubricant of the present invention, the lubricating component exists as a solid, and exhibits a function of suppressing an increase in frictional force due to plastic working. The lubricating component is preferably particles that are insoluble or hardly soluble in water and hardly absorb moisture, but water-soluble particles may also be used. Preferred lubricating components include, for example, wax, polytetrafluoroethylene (PTFE), silicon carbide, boron nitride, fatty acids or salts thereof, fatty acid amide, molybdenum disulfide, tungsten disulfide, graphite, melamine cyanurate, organically treated synthetic mica. And lamellar structure amino acid compounds. One lubricating component may be used alone, or two or more lubricating components may be used in combination.
固体潤滑成分のワックスの具体例としては、ポリエチレンワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ポリプロピレンワックス、カルナバワックスなどが挙げられる。脂肪酸またはその塩の具体例としては、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ミリスチン酸ナトリウム、ミリスチン酸カリウム、パルミチン酸ナトリウム、パルミチン酸カリウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸リチウムなどが挙げられる。脂肪酸アマイドの具体例としては、エチレンビスラウリン酸アマイド、エチレンビスステアリン酸アマイド、エチレンビスベヘン酸アマイド、N,N’−ジステアリルアジピン酸アマイド、エチレンビスオレイン酸アマイド、エチレンビスエルカ酸アマイド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アマイド、N,N’−ジオレイルアジピン酸アマイドなどが挙げられる。 Specific examples of the solid lubricating component wax include polyethylene wax, paraffin wax, microcrystalline wax, polypropylene wax, and carnauba wax. Specific examples of fatty acids or salts thereof include myristic acid, palmitic acid, stearic acid, sodium myristic acid, potassium myristic acid, sodium palmitate, potassium palmitate, sodium stearate, potassium stearate, calcium stearate, zinc stearate, Examples thereof include barium stearate, magnesium stearate, lithium stearate and the like. Specific examples of the fatty acid amide include ethylene bislauric acid amide, ethylene bis stearic acid amide, ethylene bisbehenic acid amide, N, N′-distearyl adipic acid amide, ethylene bisoleic acid amide, ethylene bis erucic acid amide, hexa Examples include methylenebisoleic acid amide, N, N′-dioleyl adipic acid amide, and the like.
本発明の塑性加工用潤滑剤において、有機ホスホン酸、有機リン酸エステル、またはこれらの中和塩と、潤滑成分との使用割合は、特に制限されないが、塑性加工における潤滑剤の耐熱性、潤滑性能、耐焼付き性、剥離性などの特性を高める観点からは、有機ホスホン酸、有機リン酸エステル、及びこれらの中和塩の合計100質量部に対して、潤滑成分を好ましくは1〜95質量部程度、より好ましくは2〜50質量部程度とすることができる。 In the lubricant for plastic working of the present invention, the use ratio of the organic phosphonic acid, the organic phosphate ester or a neutralized salt thereof and the lubricating component is not particularly limited, but the heat resistance of the lubricant in the plastic working, lubrication From the viewpoint of enhancing properties such as performance, seizure resistance, and peelability, the lubricating component is preferably 1 to 95 masses with respect to a total of 100 mass parts of the organic phosphonic acid, the organic phosphate ester, and the neutralized salts thereof. Part, more preferably about 2 to 50 parts by weight.
本発明の塑性加工用潤滑剤は、上記の有機ホスホン酸、有機リン酸エステル、またはこれらの中和塩と、上記の潤滑成分に加えて、フィラーをさらに含んでいてもよい。フィラーとしては、水に不溶性または難溶性の粒子であれば特に制限されず、無機フィラー及び有機フィラーのいずれであってもよい。フィラーは、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。 The lubricant for plastic working of the present invention may further contain a filler in addition to the organic phosphonic acid, the organic phosphate ester, or a neutralized salt thereof, and the lubricating component. The filler is not particularly limited as long as it is insoluble or hardly soluble in water, and may be either an inorganic filler or an organic filler. A filler may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more types.
無機フィラーの具体例としては、シリカ、アルミナ、コージェライト、ムライト、タルク、リン酸塩、炭酸塩、水酸化塩、硫酸塩、コロイダルシリカ、ジルコニア、コロイダルジルコニア、コロイダルアルミナ、マグネシア、チタニア、ゼオライト、酸化チタン、酸化鉄、フェライト、石膏、酸化亜鉛、酸化物粉、黒鉛、ウイスカー、炭素繊維、ガラス繊維、ポルトランドセメント、金属粉末、モンモリロナイト、スメクタイト、ヘクトライト、ベントナイト、有機ベントナイト、シリコーン、変性シリコーンなどにより構成された粒子が挙げられる。 Specific examples of the inorganic filler include silica, alumina, cordierite, mullite, talc, phosphate, carbonate, hydroxide, sulfate, colloidal silica, zirconia, colloidal zirconia, colloidal alumina, magnesia, titania, zeolite, Titanium oxide, iron oxide, ferrite, gypsum, zinc oxide, oxide powder, graphite, whisker, carbon fiber, glass fiber, Portland cement, metal powder, montmorillonite, smectite, hectorite, bentonite, organic bentonite, silicone, modified silicone, etc. The particle | grains comprised by these are mentioned.
有機フィラーの具体例としては、フェノール樹脂、アミノ樹脂(ユリア樹脂、メラミン樹脂など)、ポリアミド(アラミドなど)、ポリアミドイミド、ポリアセタール、フッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、アルキド樹脂、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、メラミンシアヌレート、アセテート線維などにより構成された粒子が挙げられる。 Specific examples of the organic filler include phenolic resin, amino resin (such as urea resin and melamine resin), polyamide (such as aramid), polyamideimide, polyacetal, fluororesin, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyimide, polyphenylene sulfide, Examples thereof include particles composed of alkyd resin, polyethersulfone, polyphenylene ether, polysulfone, melamine cyanurate, acetate fiber and the like.
フィラーの平均粒子径としては、本発明の効果を阻害しないことを限度として特に制限されないが、例えば0.001〜30μm程度、好ましくは0.1〜10μm程度が挙げられる。なお、フィラーの種類によって、好ましい平均粒子径の範囲は異なるため、フィラーの種類に応じて平均粒子径を適宜選択することができる。また、フィラーの平均粒子径は、ボールミル、サンドミル、ビーズミル等の粉砕機を用いて調整してもよい。なお、本明細書において、フィラーの平均粒子径は、粒度分布測定装置により測定されるメジアン径(D50)を意味する。 The average particle diameter of the filler is not particularly limited as long as it does not inhibit the effect of the present invention, and may be, for example, about 0.001 to 30 μm, preferably about 0.1 to 10 μm. In addition, since the range of a preferable average particle diameter changes with kinds of filler, an average particle diameter can be suitably selected according to the kind of filler. The average particle diameter of the filler may be adjusted using a pulverizer such as a ball mill, a sand mill, or a bead mill. In the present specification, the average particle size of the filler refers to median diameter measured by a particle size distribution measuring apparatus (D 50).
本発明の塑性加工用潤滑剤がフィラーを含む場合、その含有量としては、本発明の効果を阻害しないことを限度として特に制限されないが、例えば、有機ホスホン酸、有機リン酸エステル、及びこれらの中和塩の合計100質量部に対して、0.5〜300質量部程度、好ましくは5〜100質量部程度とすることができる。 When the plastic working lubricant of the present invention contains a filler, the content thereof is not particularly limited as long as it does not impair the effects of the present invention. For example, organic phosphonic acids, organic phosphate esters, and these The total amount of the neutralized salt may be about 0.5 to 300 parts by mass, preferably about 5 to 100 parts by mass.
本発明の塑性加工用潤滑剤は、加工対象となる金属材料の錆を抑制することなどを目的として、必要に応じて防錆成分をさらに含んでいてもよい。防錆成分としては、塑性加工用潤滑剤に配合できる公知のものが使用でき、例えば、亜硝酸塩、リン酸塩、アミン類、アゾール類、過マンガン酸塩、過酸化物、炭酸塩、ジルコニウム化合物、カルシウム化合物、マグネシウム化合物、亜鉛化合物、ビスマス化合物などを使用することができる。防錆成分は、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。本発明の塑性加工用潤滑剤において、加工対象となる金属材料の錆を抑制しつつ、塑性加工における潤滑剤の耐熱性、潤滑性能、耐焼付き性、剥離性などの特性を高める観点からは、防錆成分の含有量は、上記の有機ホスホン酸、有機リン酸エステル、及びこれらの中和塩の合計100質量部に対して、0.01〜5質量部程度とすることが好ましい。 The plastic working lubricant of the present invention may further contain a rust preventive component as necessary for the purpose of suppressing rust of the metal material to be processed. As the rust preventive component, a known component that can be blended with a plastic working lubricant can be used, for example, nitrite, phosphate, amines, azoles, permanganate, peroxide, carbonate, zirconium compound. , Calcium compounds, magnesium compounds, zinc compounds, bismuth compounds and the like can be used. One type of rust preventive component may be used alone, or two or more types may be used in combination. In the lubricant for plastic processing of the present invention, from the viewpoint of improving the properties of the lubricant in plastic processing, such as heat resistance, lubricating performance, seizure resistance, peelability, while suppressing rust of the metal material to be processed, It is preferable that content of a rust preventive component shall be about 0.01-5 mass parts with respect to a total of 100 mass parts of said organic phosphonic acid, organic phosphoric acid ester, and these neutralization salts.
また、本発明の塑性加工用潤滑剤において、媒体となる水中に上記の潤滑成分を均一に分散させることなどを目的として、必要に応じて界面活性剤、分散剤などを含んでいてもよい。界面活性剤としては、塑性加工用潤滑剤に配合することができる公知のものが使用でき、非イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤、両性界面活性剤などを使用することができる。また、分散剤としては、塑性加工用潤滑剤に配合することができる公知のものが使用でき、例えば、カルボン酸含有(共)重合体、アミン(共)重合体、ポリアミノ酸、スルホン酸基含有(共)重合体、カルボキシメチルセルロース、リン酸基含有(共)重合体、リン酸エステル基含有(共)重合体、ポリビニルアルコール、ポリリン酸塩などを使用することができる。界面活性剤、分散剤などは、それぞれ、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。本発明の塑性加工用潤滑剤において、水中における潤滑成分の分散性を高めつつ、塑性加工における潤滑剤の耐熱性、潤滑性能、耐焼付き性、剥離性などの特性を高める観点から、界面活性剤及び分散剤の合計含有量は、上記の有機ホスホン酸、有機リン酸エステル、及びこれらの中和塩の合計100質量部に対して、0.01〜20質量部程度とすることが好ましい。 In addition, the plastic working lubricant of the present invention may contain a surfactant, a dispersing agent, and the like as required for the purpose of uniformly dispersing the lubricating component in the medium water. As the surfactant, known ones that can be blended in a plastic working lubricant can be used, such as nonionic surfactants, cationic surfactants, anionic surfactants, and amphoteric surfactants. Can be used. Moreover, as a dispersing agent, the well-known thing which can be mix | blended with the lubricant for plastic working can be used, for example, carboxylic acid containing (co) polymer, amine (co) polymer, polyamino acid, sulfonic acid group containing (Co) polymer, carboxymethylcellulose, phosphate group-containing (co) polymer, phosphate ester group-containing (co) polymer, polyvinyl alcohol, polyphosphate, and the like can be used. A surfactant, a dispersant, and the like may be used singly or in combination of two or more. In the lubricant for plastic working of the present invention, from the viewpoint of enhancing the properties of the lubricant in plastic working, such as heat resistance, lubricating performance, seizure resistance, and peelability, while increasing the dispersibility of the lubricating component in water. In addition, the total content of the dispersant and the dispersant is preferably about 0.01 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the organic phosphonic acid, the organic phosphate ester, and the neutralized salts thereof.
上述の通り、ボンデ処理のような化学反応を利用しない固体皮膜を用いた潤滑剤において、塑性加工に耐えうる強度を固体皮膜に付与するために従来用いられている環境負荷の大きい水溶性無機塩を使用しなくても、本発明の塑性加工用潤滑剤は、耐熱性に優れ、金属材料の塑性加工において、表面積拡大の大きな冷間鍛造などにも優れた潤滑性能を発揮する。このため、本発明の塑性加工用潤滑剤は、環境負荷の大きい水溶性無機塩を実質的に含まないことが好ましい。なお、本発明の塑性加工用潤滑剤がこのような水溶性無機塩を含む場合、上記の有機ホスホン酸、有機リン酸エステル、及びこれらの中和塩の合計100質量部に対して、好ましくは1000質量部以下、より好ましくは100質量部以下、さらに好ましくは5質量部以下とする。環境負荷の大きい水溶性無機塩を実質的に含まないことが好ましい。環境負荷の大きい水溶性無機塩の具体例としては、四ホウ酸カリウム、四ホウ酸ナトリム、四ホウ酸アンモニウムなどのホウ酸塩、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸アンモニウムなどのケイ酸塩、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸カリウムなどのモリブデン酸塩、バナジン酸ナトリウム、メタバナジン酸カリウムなどのバナジン酸塩、タングステン酸ナトリウム、タングステン酸カリウムなどのタングステン酸塩などが挙げられる。 As described above, in a lubricant using a solid film that does not use a chemical reaction such as a bonder treatment, a water-soluble inorganic salt having a large environmental load that is conventionally used to impart strength to a solid film to withstand plastic working. Even if it is not used, the plastic working lubricant of the present invention is excellent in heat resistance and exhibits excellent lubricating performance even in cold forging with a large surface area expansion in plastic working of metal materials. For this reason, it is preferable that the plastic working lubricant of the present invention does not substantially contain a water-soluble inorganic salt having a large environmental load. In addition, when the plastic working lubricant of the present invention contains such a water-soluble inorganic salt, it is preferably with respect to a total of 100 parts by mass of the above organic phosphonic acid, organic phosphoric acid ester, and neutralized salts thereof. 1000 parts by mass or less, more preferably 100 parts by mass or less, and further preferably 5 parts by mass or less. It is preferable that the water-soluble inorganic salt having a large environmental load is not substantially contained. Specific examples of water-soluble inorganic salts with high environmental impact include borates such as potassium tetraborate, sodium tetraborate, and ammonium tetraborate, and silicates such as sodium silicate, potassium silicate, and ammonium silicate. And molybdates such as sodium molybdate and potassium molybdate, vanadates such as sodium vanadate and potassium metavanadate, and tungstates such as sodium tungstate and potassium tungstate.
本発明の塑性加工用潤滑剤は、水などを媒体として加工対象となる金属材料の表面に塗布し、水などを乾燥させることにより、固体皮膜として金属材料表面に形成することができる。本発明の塑性加工用潤滑剤には、通常、水を媒体として用いるが、有機溶剤等の溶媒を添加してもよいし、媒体を使用せず粉末状等の固体状で用いてもよい。例えば、上記の有機ホスホン酸、有機リン酸エステル、またはこれらの中和塩と、上記の潤滑成分を水と混合することにより、有機ホスホン酸、有機リン酸エステル、またはこれらの中和塩が水中に溶解し、潤滑成分が水中に分散した水分散体または溶解した水溶液(以下、「水分散体または水溶液」を単に「水分散体等」という)が得られる。この水分散体等を加工対象となる金属材料の表面に塗布し、水分を乾燥させることにより、本発明の塑性加工用潤滑剤からなる固体皮膜が金属材料の表面に形成される。媒体として使用する水は、特に限定されないが、不純物が少ないことが望ましいため、脱イオン水、蒸留水などが好ましい。なお、媒体としては、アルコールなどを用いてもよい。例えば、水にアルコールを配合したものを媒体とすることにより、金属材料表面における水分の乾燥が早められる。 The plastic working lubricant of the present invention can be formed on the surface of the metal material as a solid film by applying water or the like to the surface of the metal material to be processed and drying the water or the like. In the plastic working lubricant of the present invention, water is usually used as a medium, but a solvent such as an organic solvent may be added, or a medium such as a powder may be used without using a medium. For example, by mixing the above organic phosphonic acid, organic phosphate ester or neutralized salt thereof with the above lubricating component with water, the organic phosphonic acid, organic phosphate ester, or neutralized salt thereof is dissolved in water. An aqueous dispersion in which the lubricating component is dispersed in water or an aqueous solution in which the lubricating component is dissolved in water (hereinafter, “water dispersion or aqueous solution” is simply referred to as “water dispersion or the like”) is obtained. By applying this aqueous dispersion or the like to the surface of the metal material to be processed and drying the moisture, a solid film made of the plastic working lubricant of the present invention is formed on the surface of the metal material. The water used as the medium is not particularly limited, but deionized water, distilled water, and the like are preferable because it is desirable that there are few impurities. Note that alcohol or the like may be used as the medium. For example, by using a mixture of alcohol in water as a medium, moisture drying on the surface of the metal material can be accelerated.
本発明の塑性加工用潤滑剤は、塑性加工に供される際には、金属材料の表面で固体皮膜となっているが、塑性加工用潤滑剤として流通、保管される際には、上記のような水分散体等の形態を有することが一般的である。例えば、水分散体等の形態を有する本発明の塑性加工用潤滑剤は、上記の有機ホスホン酸及び有機リン酸エステルの少なくとも一方を潤滑成分と共に水に混合することにより製造することができる。また、有機ホスホン酸及び有機リン酸エステルの少なくとも一方の中和塩を用いる場合には、有機ホスホン酸及び有機リン酸エステルの少なくとも一方を水中においてアルカリ成分と反応させて有機ホスホン酸及び有機リン酸エステルの少なくとも一方の中和塩を含む水溶液を調製し、これに上記の潤滑成分などを混合することによって製造することができる。なお、水分散体等における固形分量を調整するために、さらに水を加える場合もある。本発明の塑性加工用潤滑剤は、本発明の塑性加工用潤滑剤を構成する各成分、及び必要に応じて媒体を混合して均一化することにより製造できる。均一化の方法としては、特に制限されず、例えば、プロペラ、ミキサーなどを用いて攪拌する方法が採用できる。ミキサーとしては、好ましくは、高速ディスパー、ホモミキサー、ボールミル、コーレスミキサー、撹拌式ディスパー等の剪断力の高いものを用いることができる。また、各成分を混合過程において粉砕処理を行い、各成分の平均粒子径をさらに細かくすることもできる。 The plastic working lubricant of the present invention is a solid film on the surface of the metal material when it is subjected to plastic working, but when distributed and stored as a plastic working lubricant, It is common to have the form of such an aqueous dispersion. For example, the plastic working lubricant of the present invention having a form such as an aqueous dispersion can be produced by mixing at least one of the above organic phosphonic acid and organic phosphoric ester with water together with a lubricating component. In the case of using a neutralized salt of at least one of organic phosphonic acid and organic phosphoric acid ester, at least one of organic phosphonic acid and organic phosphoric acid ester is reacted with an alkali component in water to form organic phosphonic acid and organic phosphoric acid. It can be produced by preparing an aqueous solution containing a neutralized salt of at least one ester and mixing the above-described lubricating components. In addition, in order to adjust the solid content in the aqueous dispersion or the like, water may be further added. The plastic working lubricant of the present invention can be produced by mixing and homogenizing the components constituting the plastic working lubricant of the present invention and, if necessary, the medium. The homogenization method is not particularly limited, and for example, a method of stirring using a propeller, a mixer or the like can be employed. As the mixer, preferably, a high-speed disper, a homomixer, a ball mill, a coreless mixer, a stirring disper or the like having a high shearing force can be used. In addition, each component can be pulverized in the mixing process to further reduce the average particle size of each component.
塑性加工における本発明の塑性加工用潤滑剤の使用量は、適宜設定すればよいが、塑性加工における潤滑剤の耐熱性、潤滑性能、耐焼付き性、剥離性などの特性を高める観点からは、金属材料表面に対する固形分量として、好ましくは0.3〜50g/m2程度、より好ましくは1〜30g/m2程度とすることができる。本発明の塑性加工用潤滑剤を水などの媒体を用いて金属表面に塗布する際には、このような使用量となるように、媒体に対する塑性加工用潤滑剤の量(濃度)を適宜調整する。例えば、本発明の塑性加工用潤滑剤が水分散体等の形態を有する場合、水分散体等中における固形分量としては、1〜60質量%程度とすることができる。 The amount of use of the plastic working lubricant of the present invention in plastic working may be set as appropriate, from the viewpoint of enhancing the properties of the lubricant in plastic working, such as heat resistance, lubricating performance, seizure resistance, peelability, solid basis to the metal material surface, preferably 0.3~50g / m 2 approximately, more preferably, to 1 to 30 g / m 2 approximately. When the plastic working lubricant of the present invention is applied to a metal surface using a medium such as water, the amount (concentration) of the plastic working lubricant relative to the medium is appropriately adjusted so that the amount used is as described above. To do. For example, when the plastic working lubricant of the present invention has a form such as an aqueous dispersion, the solid content in the aqueous dispersion or the like can be about 1 to 60% by mass.
本発明の塑性加工用潤滑剤は、鉄、鋼、ステンレス、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金等の金属材料の塑性加工、特に冷間塑性加工に好適に使用することができる。加工対象となる金属材料の形状としては、特に制限されず、板状、棒状、ブロック状、球状などが挙げられる。 The lubricant for plastic working of the present invention can be suitably used for plastic working of metal materials such as iron, steel, stainless steel, copper, copper alloy, aluminum, aluminum alloy, titanium, titanium alloy, particularly cold plastic working. it can. The shape of the metal material to be processed is not particularly limited, and examples thereof include a plate shape, a rod shape, a block shape, and a spherical shape.
本発明の塑性加工用潤滑剤を用いて金属材料を塑性加工する場合には、一般に、金属材料の清浄化工程、潤滑剤適用工程、及び乾燥工程を順に行う。以下、これらの工程を説明する。 When a metal material is plastically processed using the plastic working lubricant of the present invention, generally, a metal material cleaning step, a lubricant application step, and a drying step are sequentially performed. Hereinafter, these steps will be described.
まず、本発明の塑性加工用潤滑剤を金属材料に適用する前に、ショットブラスト、サンドブラスト、ピーリング、アルカリ脱脂、酸洗浄などの公知の清浄化工程を行うことが好ましい。清浄化工程は、金属材料の焼鈍等により成長した酸化スケールや各種の汚れ(油など)を除去することを主な目的とする。 First, before applying the plastic working lubricant of the present invention to a metal material, it is preferable to perform a known cleaning step such as shot blasting, sand blasting, peeling, alkali degreasing, or acid cleaning. The main purpose of the cleaning process is to remove oxide scales and various types of dirt (oil, etc.) grown by annealing of the metal material.
次に、潤滑剤適用工程において、本発明の塑性加工用潤滑剤を金属材料表面に塗布する。すなわち、上述のように、上記の有機ホスホン酸、有機リン酸エステル、またはこれらの中和塩と、上記の潤滑成分を水と混合した水分散体等を金属材料の表面に塗布する。水分散体等を金属材料表面に塗布する方法としては、特に制限されず、浸漬法、フローコート法、スプレー法など公知の方法を用いることができる。これらの方法においては、金属材料の表面が十分に水分散体等で覆われればよく、塗布する時間も特に制限されない。なお、これに続く乾燥工程における水分の乾燥時間を早めることを目的として、例えば、金属材料を60〜80℃に加温して上記の水分散体等を塗布してもよい。また、40〜80℃に加温した水分散体等を金属材料表面に塗布してもよい。 Next, in the lubricant application step, the plastic working lubricant of the present invention is applied to the surface of the metal material. That is, as described above, the above-described organic phosphonic acid, organic phosphate ester, or a neutralized salt thereof, and an aqueous dispersion obtained by mixing the above lubricating component with water are applied to the surface of the metal material. The method for applying the aqueous dispersion or the like to the surface of the metal material is not particularly limited, and a known method such as a dipping method, a flow coating method, or a spray method can be used. In these methods, the surface of the metal material only needs to be sufficiently covered with an aqueous dispersion or the like, and the application time is not particularly limited. In addition, for the purpose of shortening the drying time of the water | moisture content in the subsequent drying process, you may apply | coat said aqueous dispersion etc., for example, heating a metal material to 60-80 degreeC. Moreover, you may apply | coat the water dispersion etc. which were heated at 40-80 degreeC to the metal material surface.
次に、金属材料表面に塗布した上記の水分散体等の水分を乾燥させる。乾燥は、常温で行ってもよいし、例えば、金属材料を60〜150℃下、1〜30分程度乾燥に供してもよい。 Next, moisture such as the aqueous dispersion applied on the surface of the metal material is dried. Drying may be performed at room temperature, or, for example, the metal material may be subjected to drying at 60 to 150 ° C. for about 1 to 30 minutes.
以上のようにして、本発明の塑性加工用潤滑剤の固体皮膜が形成された金属材料が得られる。 As described above, a metal material on which a solid film of the plastic working lubricant of the present invention is formed is obtained.
上述の通り、金型などに潤滑剤が蓄積していくと、金型の寸法精度が低下し、次第に金属材料に目的とする精度の塑性加工を行うことができなくなる。また、金型などへの潤滑剤の蓄積により、潤滑剤の蓄積物による抵抗が生じ、塑性加工に必要な加工エネルギーが次第に増大する。これに対して、本発明の塑性加工用潤滑剤は、金属材料の塑性加工に供した後における加工具や金属材料への耐焼付き性に優れており、しかも剥離性が高いため、塑性加工後にエアブローなどで簡単に除去することができる。なお、本発明の塑性加工用潤滑剤の固体皮膜は、水で容易に除去することもでき、水系のアルカリ洗浄剤に浸漬するかスプレー洗浄することによっても除去することができる。 As described above, when the lubricant accumulates in the mold or the like, the dimensional accuracy of the mold decreases, and it becomes impossible to perform the desired precision plastic processing on the metal material gradually. Further, accumulation of the lubricant in the mold or the like causes resistance due to the accumulated lubricant, and the processing energy necessary for plastic working gradually increases. On the other hand, the plastic working lubricant of the present invention is excellent in seizure resistance to the processing tool and the metal material after being subjected to the plastic working of the metal material, and has high peelability, so that after the plastic working It can be easily removed by air blow. The solid film of the plastic working lubricant of the present invention can be easily removed with water, and can also be removed by immersing in an aqueous alkaline cleaner or spray cleaning.
ボンデ処理のような化学反応を利用しない固体皮膜を用いた潤滑剤において、塑性加工に耐えうる強度を固体皮膜に付与するために従来用いられている環境負荷の大きい水溶性無機塩を使用しなくても、本発明の塑性加工用潤滑剤は、耐熱性に優れ、金属材料の塑性加工において、環境負荷の大きい水溶性無機塩を用いた場合にも困難であった表面積拡大の大きな冷間鍛造などにも優れた潤滑性能を発揮する。さらに、本発明の塑性加工用潤滑剤は、金属材料の塑性加工に供した後における加工具や金属材料への耐焼付き性に優れており、しかも剥離性が高く、塑性加工後に水洗やエアブローなどで簡単に除去することができる。このため、本発明の塑性加工用潤滑剤は、金属材料の塑性加工、特に冷間塑性加工に好適に使用することができる。すなわち、本発明の塑性加工用潤滑剤は、冷間塑性加工用潤滑剤として好適である。 In lubricants using solid coatings that do not use chemical reactions such as bondage treatment, water-soluble inorganic salts that have a large environmental impact and are conventionally used to impart strength that can withstand plastic working to solid coatings are not used. However, the plastic working lubricant of the present invention is excellent in heat resistance, and cold forging with a large surface area that was difficult even when using a water-soluble inorganic salt with a large environmental load in the plastic working of metal materials. Excellent lubrication performance. Furthermore, the plastic working lubricant of the present invention is excellent in seizure resistance to the work tool and the metal material after being subjected to the plastic working of the metal material, and has high peelability, such as washing and air blowing after the plastic working. Can be removed easily. For this reason, the lubricant for plastic working of the present invention can be suitably used for plastic working of metallic materials, particularly cold plastic working. That is, the plastic working lubricant of the present invention is suitable as a cold plastic working lubricant.
本発明の塑性加工用潤滑剤が、このような高い潤滑性能を発揮する機序の詳細は必ずしも明らかではないが、例えば次にように考えることができる。すなわち、リン、ホスホン酸基、及びリン酸基は、カルボキシル基と比較して、一般的に金属表面に対して親和性、吸着性が高く、結合エネルギーが高いと考えられている。従って、本発明の塑性加工用潤滑剤に含まれる、有機ホスホン酸のホスホン酸基、有機リン酸エステルのリン酸基、またはこれらの中和塩が、加工対象となる金属表面に対して強く結合する結果、加工による表面積拡大が広い場合にも、潤滑剤が金属表面から離れることなく追随することで膜切れを起こさず、金属表面と金型が直接接触することを防ぎ、潤滑剤としての性能が維持されていることに起因すると考えられる。 The details of the mechanism by which the plastic working lubricant of the present invention exhibits such high lubricating performance are not necessarily clear, but can be considered as follows, for example. That is, phosphorus, phosphonic acid groups, and phosphoric acid groups are generally considered to have higher affinity and adsorbability to metal surfaces and higher binding energy than carboxyl groups. Accordingly, the phosphonic acid group of the organic phosphonic acid, the phosphoric acid group of the organic phosphoric acid ester, or a neutralized salt thereof contained in the plastic working lubricant of the present invention strongly binds to the metal surface to be processed. As a result, even when the surface area enlargement due to processing is wide, the lubricant follows without leaving the metal surface, preventing film breakage, preventing the metal surface from contacting the mold directly, and performance as a lubricant This is considered to be due to the fact that this is maintained.
2.塑性加工された金属材料の製造方法
本発明の塑性加工された金属材料の製造方法は、以下の工程を備えることを特徴とする。
上記の本発明の塑性加工用潤滑剤を、金属材料の表面に塗布する工程と、
当該塑性加工用潤滑剤が表面に塗布された金属材料を塑性加工する工程。
2. Method for producing plastically processed metal material The method for producing a plastically processed metal material of the present invention comprises the following steps.
Applying the plastic working lubricant of the present invention to the surface of the metal material;
A step of plastic working a metal material having the plastic working lubricant applied to the surface.
本発明の製造方法において、加工対象となる金属材料としては、上述したものが挙げられる。また、本発明の塑性加工用潤滑剤を、上記のような金属材料の表面に塗布する工程は、上記と同様にして行うことができる。また、金属材料の塑性加工は、公知の塑性加工を採用することができ、例えば、金型などを用いて金属材料をプレスして、所望の形状に変形させる加工などが挙げられる。 In the manufacturing method of the present invention, examples of the metal material to be processed include those described above. Moreover, the process of apply | coating the plastic working lubricant of this invention to the surface of the above metal materials can be performed like the above. Moreover, the plastic processing of a metal material can employ | adopt well-known plastic processing, for example, the process etc. which press a metal material using a metal mold | die etc. and are deform | transformed into a desired shape etc. are mentioned.
本発明の製造方法によれば、上記の本発明の塑性加工用潤滑剤を用いて塑性加工を行うため、環境負荷の大きい水溶性無機塩をしなくても、金属材料を塑性加工することができる。また、塑性加工用潤滑剤の耐焼付き性に優れており、剥離性も高いため、金型などに付着した潤滑剤を塑性加工後にエアブローなどで簡単に除去することができる。このため、潤滑剤の金型等への蓄積も抑制され、金型等の高い寸法精度が維持される。また、潤滑剤の金型等への蓄積による加工エネルギーの上昇も抑制される。よって、本発明の製造方法によれば、高い寸法精度を有する金属材料を簡便に得られる。 According to the manufacturing method of the present invention, plastic processing is performed using the plastic processing lubricant of the present invention, so that the metal material can be plastic processed without using a water-soluble inorganic salt with a large environmental load. it can. Further, since the plastic working lubricant is excellent in seizure resistance and has high peelability, the lubricant adhering to the mold or the like can be easily removed by air blow or the like after plastic working. For this reason, accumulation of lubricant in the mold or the like is suppressed, and high dimensional accuracy of the mold or the like is maintained. Further, an increase in processing energy due to accumulation of the lubricant in the mold or the like is also suppressed. Therefore, according to the manufacturing method of the present invention, a metal material having high dimensional accuracy can be easily obtained.
以下に、実施例及び比較例を示して本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は、実施例に限定されない。なお、実施例に示した「部」及び「%」は、特に記載の場合、いずれも質量基準である。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, the present invention is not limited to the examples. In the examples, “part” and “%” are based on mass unless otherwise specified.
試験例1〜27及び比較試験例1〜6
<各試験例で用いたポリマーの製造>
表1に記載の各試験例で用いたポリマー(有機ホスホン酸ポリマー、有機リン酸エステルポリマー、これらの中和塩)を、ぞれぞれ、次のようにして製造した。なお、各試験例においては、中和度が、それぞれ表1の値となるように、アルカリ成分の量を調整した。
Test Examples 1 to 27 and Comparative Test Examples 1 to 6
<Production of polymer used in each test example>
The polymers (organic phosphonic acid polymer, organic phosphoric acid ester polymer, and neutralized salts thereof) used in each test example shown in Table 1 were produced as follows. In each test example, the amount of the alkali component was adjusted so that the degree of neutralization would be the value shown in Table 1, respectively.
<試験例1:ポリビニルホスホン酸1のカリウム塩>
フラスコにイソプロピルアルコール(IPA)60g、水270gを仕込み、窒素ガス気流下に85℃に昇温した。次いで、ビニルホスホン酸130gとIPA30gと水70gとを混合した単量体混合液、及びアゾビス−2−アミジンプロパン(和光純薬製、V−50)3.5gとIPA10gと水90gの混合液をフラスコに110分かけて滴下した。その後、1時間保温し、重合を完結させた後、IPAを留去した。次に、50%水酸化カリウム水溶液を加えて中和し、固形分量を調整してポリビニルホスホン酸1のカリウム塩の水溶液を得た(固形分量40質量%)。重合物の上記GPCによる重量平均分子量は52000であった。試験例1においては、ポリビニルホスホン酸1のカリウム塩の水溶液を用いた。
<Test Example 1: Potassium salt of polyvinylphosphonic acid 1>
The flask was charged with 60 g of isopropyl alcohol (IPA) and 270 g of water and heated to 85 ° C. under a nitrogen gas stream. Next, a monomer mixture obtained by mixing 130 g of vinylphosphonic acid, 30 g of IPA and 70 g of water, and a mixture of 3.5 g of azobis-2-amidinepropane (manufactured by Wako Pure Chemicals, V-50), 10 g of IPA and 90 g of water. It was added dropwise to the flask over 110 minutes. Thereafter, the temperature was kept for 1 hour to complete the polymerization, and then IPA was distilled off. Next, a 50% aqueous potassium hydroxide solution was added to neutralize, and the solid content was adjusted to obtain an aqueous solution of a potassium salt of polyvinylphosphonic acid 1 (solid content 40% by mass). The weight average molecular weight by GPC of the polymer was 52,000. In Test Example 1, an aqueous solution of polyvinyl phosphonic acid 1 potassium salt was used.
<試験例2:ポリビニルホスホン酸2のカリウム塩>
IPA60g、水270gをIPA430g、水30gに変更したこと、ビニルホスホン酸130gとIPA10gと水90gとを混合した単量体混合液をビニルホスホン90gとIPA85gと水15gとを混合した単量体混合液に変更したこと、アゾビス−2−アミジンプロパン(和光純薬製、V−50)3.5gとIPA10gと水90gの混合液をアゾビス−2−アミジンプロパン(和光純薬製、V−50)3.5gとIPA85gと水15gの混合液に変更したこと、及び110分かけて滴下を230分かけて滴下にしたこと以外は、上記のポリビニルホスホン酸1のカリウム塩の水溶液と同様にしてポリビニルホスホン酸2のカリウム塩の水溶液を得た(固形分量40質量%)。重合物の上記GPCによる重量平均分子量は10500であった。試験例2においては、ポリビニルホスホン酸2のカリウム塩の水溶液を用いた。
<Test Example 2: Potassium salt of polyvinylphosphonic acid 2>
IPA 60 g, water 270 g changed to IPA 430 g, water 30 g, a monomer mixture obtained by mixing vinylphosphonic acid 130 g, IPA 10 g, and water 90 g Azobis-2-amidinepropane (manufactured by Wako Pure Chemicals, V-50) 3 was changed to a mixture of 3.5 g of azobis-2-amidinepropane (manufactured by Wako Pure Chemicals, V-50), 10 g of IPA and 90 g of water. Polyvinyl phosphon in the same manner as the aqueous solution of the potassium salt of polyvinyl phosphonic acid 1 except that the mixture was changed to a mixed solution of 0.5 g, 85 g of IPA and 15 g of water, and dripping was carried out over 230 minutes over 110 minutes. An aqueous solution of a potassium salt of acid 2 was obtained (solid content 40% by mass). The weight average molecular weight of the polymer by GPC was 10500. In Test Example 2, an aqueous solution of polyvinyl phosphonic acid 2 potassium salt was used.
<試験例3:ポリビニルホスホン酸3のカリウム塩>
水270gを水120gにしたこと、及び110分かけて滴下を50分かけて滴下にしたこと以外は、上記のポリビニルホスホン酸カリウム塩の水溶液1と同様にしてポリビニルホスホン酸3のカリウム塩の水溶液を得た(固形分量40質量%)。重合物の上記GPCによる重量平均分子量は323000であった。試験例3においては、ポリビニルホスホン酸3のカリウム塩の水溶液を用いた。
<Test Example 3: Potassium salt of polyvinylphosphonic acid 3>
An aqueous solution of a potassium salt of polyvinylphosphonic acid 3 in the same manner as the aqueous solution 1 of the above potassium phosphonic acid potassium salt, except that 270 g of water was changed to 120 g of water and the dropwise addition was performed over 110 minutes over 50 minutes. (Solid content 40% by mass) was obtained. The weight average molecular weight of the polymer by the GPC was 323,000. In Test Example 3, an aqueous solution of a potassium salt of polyvinylphosphonic acid 3 was used.
<試験例4:ビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体1のカリウム塩>
ビニルホスホン酸130gをビニルホスホン酸110g及びアクリル酸25gに変更したこと以外は、上記のポリビニルホスホン酸1のカリウム塩の水溶液と同様にしてビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体1のカリウム塩の水溶液を得た(固形分量40質量%)。重合物のGPCによる重量平均分子量は49000であった。試験例4においては、ビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体1のカリウム塩の水溶液を用いた。
<Test Example 4: Vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer 1 potassium salt>
Aqueous solution of potassium salt of vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer 1 in the same manner as the aqueous solution of potassium salt of polyvinylphosphonic acid 1 except that 130 g of vinylphosphonic acid was changed to 110 g of vinylphosphonic acid and 25 g of acrylic acid. (Solid content 40% by mass) was obtained. The weight average molecular weight of the polymer by GPC was 49000. In Test Example 4, an aqueous solution of a potassium salt of vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer 1 was used.
<試験例5、8、9、10:ビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体2のカリウム塩>
ビニルホスホン酸130gをビニルホスホン酸40g及びアクリル酸81gに変更したこと以外は、上記のポリビニルホスホン酸2のカリウム塩の水溶液と同様にしてビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体2のカリウム塩の水溶液を得た(固形分量40質量%)。重合物のGPCによる重量平均分子量は50500であった。試験例5、8、9においては、ビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体2のカリウム塩の水溶液を用いた。また、試験例10においては、ビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体2の水溶液を用いた。
<Test Examples 5, 8, 9, 10: Potassium salt of vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer 2>
Aqueous solution of potassium salt of vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer 2 in the same manner as the aqueous solution of potassium salt of polyvinylphosphonic acid 2 except that 130 g of vinylphosphonic acid was changed to 40 g of vinylphosphonic acid and 81 g of acrylic acid. (Solid content 40% by mass) was obtained. The weight average molecular weight by GPC of the polymer was 50500. In Test Examples 5, 8, and 9, an aqueous solution of a potassium salt of vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer 2 was used. In Test Example 10, an aqueous solution of vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer 2 was used.
<試験例6:ビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体3のカリウム塩>
ビニルホスホン酸130gをビニルホスホン酸40g及びアクリル酸81gに変更したこと以外は、上記のポリビニルホスホン酸カリウム塩2の水溶液と同様にしてビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体3のカリウム塩の水溶液を得た(固形分量40質量%)。重合物のGPCによる重量平均分子量は9800であった。試験例6においては、ビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体3のカリウム塩の水溶液を用いた。
<Test Example 6: Potassium salt of vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer 3>
Except that 130 g of vinylphosphonic acid was changed to 40 g of vinylphosphonic acid and 81 g of acrylic acid, an aqueous solution of potassium salt of vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer 3 was prepared in the same manner as the aqueous solution of potassium potassium polyvinylphosphonate 2 described above. Obtained (solid content 40% by mass). The weight average molecular weight of the polymer by GPC was 9800. In Test Example 6, an aqueous solution of a potassium salt of vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer 3 was used.
<試験例7:ビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体4のカリウム塩>
ビニルホスホン酸130gをビニルホスホン酸40g及びアクリル酸81gに変更したこと以外は、上記のポリビニルホスホン酸カリウム塩3の水溶液と同様にしてビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体4のカリウム塩の水溶液を得た(固形分量40質量%)。重合物のGPCによる重量平均分子量は301000であった。試験例7においては、ビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体4のカリウム塩の水溶液を用いた。
<Test Example 7: Potassium salt of vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer 4>
Except for changing 130 g of vinylphosphonic acid to 40 g of vinylphosphonic acid and 81 g of acrylic acid, an aqueous solution of a potassium salt of vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer 4 was prepared in the same manner as the aqueous solution of potassium potassium polyvinylphosphonate 3 above. Obtained (solid content 40% by mass). The weight average molecular weight of the polymer by GPC was 301,000. In Test Example 7, an aqueous potassium salt solution of vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer 4 was used.
<試験例11:ビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体2のマグネシウム塩>
50%水酸化カリウム水溶液を水酸化マグネシウムに変更したこと以外は、それぞれ、上記のビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体2のカリウム塩の水溶液と同様にして、ビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体2のマグネシウム塩の水溶液を得た(固形分量40質量%)。試験例11においては、ビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体2のマグネシウム塩の水溶液を用いた。
<Test Example 11: Magnesium salt of vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer 2>
A vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer is the same as the aqueous solution of the potassium salt of vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer 2 described above except that the 50% aqueous potassium hydroxide solution is changed to magnesium hydroxide. 2 aqueous solution of magnesium salt was obtained (solid content 40% by mass). In Test Example 11, an aqueous solution of a magnesium salt of vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer 2 was used.
<試験例12:ビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体2のナトリウム塩>
50%水酸化カリウム水溶液を50%水酸化ナトリウム水溶液に変更したこと以外は、それぞれ、上記のビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体2のカリウム塩の水溶液と同様にして、ビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体2のナトリウム塩の水溶液を得た(固形分量40質量%)。試験例12においては、ビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体2のナトリウム塩の水溶液を用いた。
<Test Example 12: Sodium salt of vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer 2>
Vinylphosphonic acid / acrylic acid in the same manner as the aqueous solution of potassium salt of vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer 2 above, except that the 50% aqueous potassium hydroxide solution was changed to a 50% aqueous sodium hydroxide solution. An aqueous solution of sodium salt of copolymer 2 was obtained (solid content 40% by mass). In Test Example 12, an aqueous solution of a sodium salt of vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer 2 was used.
<試験例13:ビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体2のナトリウム塩/マグネシウム塩>
50%水酸化カリウム水溶液を50%水酸化ナトリウム水溶液、及び水酸化マグネシウムに変更したこと以外は、それぞれ、上記のビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体2のカリウム塩の水溶液と同様にして、ビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体2のナトリウム塩/マグネシウム塩の水溶液を得た(固形分量40質量%)。試験例13においては、ビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体2のナトリウム塩/マグネシウム塩の水溶液を用いた。
<Test Example 13: Sodium salt / magnesium salt of vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer 2>
Except that the 50% potassium hydroxide aqueous solution was changed to 50% sodium hydroxide aqueous solution and magnesium hydroxide, respectively, the vinyl phosphonic acid / acrylic acid copolymer 2 potassium salt aqueous solution was used in the same manner as above. A sodium salt / magnesium salt aqueous solution of phosphonic acid / acrylic acid copolymer 2 was obtained (solid content 40% by mass). In Test Example 13, a sodium salt / magnesium salt aqueous solution of vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer 2 was used.
<試験例14:ビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体2の亜鉛塩>
50%水酸化カリウム水溶液を水酸化亜鉛に変更したこと以外は、それぞれ、上記のビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体2のカリウム塩の水溶液と同様にして、ビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体2の亜鉛塩の水溶液を得た(固形分量40質量%)。試験例14においては、ビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体2の亜鉛塩の水溶液を用いた。
<Test Example 14: Zinc salt of vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer 2>
A vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer is the same as the aqueous solution of potassium salt of vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer 2 described above except that the 50% aqueous potassium hydroxide solution is changed to zinc hydroxide. 2 was obtained (solid content 40% by mass). In Test Example 14, an aqueous solution of a zinc salt of vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer 2 was used.
<試験例15:ビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体2のアンモニウム塩>
50%水酸化カリウム水溶液を25%アンモニア水に変更したこと以外は、それぞれ、上記のビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体2のカリウム塩の水溶液と同様にして、ビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体2のアンモニウム塩の水溶液を得た(固形分量40質量%)。試験例15においては、ビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体2のアンモニウム塩の水溶液を用いた。
<Test Example 15: Ammonium salt of vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer 2>
A vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer is prepared in the same manner as the aqueous solution of the potassium salt of vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer 2 except that the 50% aqueous potassium hydroxide solution is changed to 25% aqueous ammonia. An aqueous solution of an ammonium salt of coalescence 2 was obtained (solid content 40% by mass). In Test Example 15, an aqueous solution of an ammonium salt of vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer 2 was used.
<試験例16:ビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体2のトリエタノールアミン塩>
50%水酸化カリウム水溶液をトリエタノールアミンに変更したこと以外は、それぞれ、上記のビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体2のカリウム塩の水溶液と同様にして、ビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体2のトリエタノールアミン塩の水溶液を得た(固形分量40質量%)。試験例16においては、ビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体2のトリエタノールアミン塩の水溶液を用いた。
<Test Example 16: Triethanolamine salt of vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer 2>
A vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer is the same as the aqueous solution of potassium salt of vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer 2 described above except that the 50% aqueous potassium hydroxide solution is changed to triethanolamine. 2 aqueous solution of triethanolamine salt was obtained (solid content 40% by mass). In Test Example 16, an aqueous solution of a triethanolamine salt of vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer 2 was used.
<試験例17:ビニルホスホン酸/メタクリル酸共重合体1のカリウム塩>
ビニルホスホン酸130gをビニルホスホン酸40g及びメタクリル酸92gに変更したこと以外は、上記のポリビニルホスホン酸2のカリウム塩の水溶液と同様にしてビニルホスホン酸/メタクリル酸共重合体2のカリウム塩の水溶液を得た(固形分量40質量%)。重合物のGPCによる重量平均分子量は51000であった。試験例17においては、ビニルホスホン酸/メタクリル酸共重合体1のカリウム塩の水溶液を用いた。
<Test Example 17: Potassium salt of vinylphosphonic acid / methacrylic acid copolymer 1>
Aqueous solution of potassium salt of vinylphosphonic acid / methacrylic acid copolymer 2 in the same manner as the aqueous solution of potassium salt of polyvinylphosphonic acid 2 except that 130 g of vinylphosphonic acid was changed to 40 g of vinylphosphonic acid and 92 g of methacrylic acid. (Solid content 40% by mass) was obtained. The weight average molecular weight of the polymer by GPC was 51,000. In Test Example 17, an aqueous solution of a potassium salt of vinylphosphonic acid / methacrylic acid copolymer 1 was used.
<試験例18:ビニルホスホン酸/メタクリル酸/メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート共重合体のカリウム塩>
ビニルホスホン酸130gをビニルホスホン酸34g及びメタクリル酸132g及びメトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート20gに変更したこと以外は、上記のビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体1の水溶液と同様にしてビニルホスホン酸/メタクリル酸/メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート共重合体のカリウム塩の水溶液を得た(固形分量40質量%)。重合物のGPCによる重量平均分子量は54500であった。試験例18においては、ビニルホスホン酸/メタクリル酸/メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート共重合体のカリウム塩の水溶液を用いた。
<Test Example 18: Potassium salt of vinylphosphonic acid / methacrylic acid / methoxypolyethylene glycol monomethacrylate copolymer>
Except for changing 130 g of vinylphosphonic acid to 34 g of vinylphosphonic acid and 132 g of methacrylic acid and 20 g of methoxypolyethylene glycol monomethacrylate, the same procedure as in the above aqueous solution of vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer 1 was used. An aqueous solution of a potassium salt of an acid / methoxypolyethylene glycol monomethacrylate copolymer was obtained (solid content 40% by mass). The weight average molecular weight of the polymer by GPC was 54500. In Test Example 18, an aqueous solution of potassium salt of vinylphosphonic acid / methacrylic acid / methoxypolyethylene glycol monomethacrylate copolymer was used.
<試験例19:ビニルホスホン酸/ビニルスルホン酸共重合体のカリウム塩>
ビニルホスホン酸130gをビニルホスホン酸32g及びビニルスルホン酸121gに変更したこと以外は、上記のポリビニルホスホン酸2のカリウム塩の水溶液と同様にしてビニルホスホン酸/ビニルスルホン酸共重合体のカリウム塩の水溶液を得た(固形分量40質量%)。重合物のGPCによる重量平均分子量は50500であった。試験例19においては、ビニルホスホン酸/ビニルスルホン酸共重合体のカリウム塩の水溶液を用いた。
<Test Example 19: Potassium salt of vinylphosphonic acid / vinylsulfonic acid copolymer>
Except for changing 130 g of vinylphosphonic acid to 32 g of vinylphosphonic acid and 121 g of vinylsulfonic acid, the same as the aqueous solution of potassium salt of polyvinylphosphonic acid 2 described above, the potassium salt of vinylphosphonic acid / vinylsulfonic acid copolymer An aqueous solution was obtained (solid content 40% by mass). The weight average molecular weight by GPC of the polymer was 50500. In Test Example 19, an aqueous solution of a potassium salt of vinylphosphonic acid / vinylsulfonic acid copolymer was used.
<試験例20:プロペン−1−ホスホン酸/アクリル酸共重合体のカリウム塩>
ビニルホスホン酸130gをプロペン−1−ホスホン酸47g及びアクリル酸83gに変更したこと以外は、上記のポリビニルホスホン酸2のカリウム塩の水溶液と同様にしてプロペン−1−ホスホン酸/アクリル酸共重合体のカリウム塩の水溶液を得た(固形分量40質量%)。重合物のGPCによる重量平均分子量は52000であった。試験例20においては、プロペン−1−ホスホン酸/アクリル酸共重合体のカリウム塩の水溶液を用いた。
<Test Example 20: Potassium salt of propene-1-phosphonic acid / acrylic acid copolymer>
A propene-1-phosphonic acid / acrylic acid copolymer in the same manner as the aqueous solution of the potassium salt of polyvinylphosphonic acid 2 except that 130 g of vinylphosphonic acid was changed to 47 g of propene-1-phosphonic acid and 83 g of acrylic acid. An aqueous solution of potassium salt was obtained (solid content 40% by mass). The weight average molecular weight of the polymer by GPC was 52,000. In Test Example 20, an aqueous solution of a potassium salt of propene-1-phosphonic acid / acrylic acid copolymer was used.
<試験例21:プロペン−2−ホスホン酸/アクリル酸共重合体のカリウム塩>
ビニルホスホン酸130gをプロペン−2−ホスホン酸47g及びアクリル酸83gに変更したこと以外は、上記のポリビニルホスホン酸2のカリウム塩の水溶液と同様にしてプロペン−1−ホスホン酸/アクリル酸共重合体のカリウム塩の水溶液を得た(固形分量40質量%)。重合物のGPCによる重量平均分子量は51500であった。試験例21においては、プロペン−2−ホスホン酸/アクリル酸共重合体のカリウム塩の水溶液を用いた。
<Test Example 21: Potassium salt of propene-2-phosphonic acid / acrylic acid copolymer>
A propene-1-phosphonic acid / acrylic acid copolymer in the same manner as the aqueous solution of the potassium salt of polyvinylphosphonic acid 2 except that 130 g of vinylphosphonic acid was changed to 47 g of propene-2-phosphonic acid and 83 g of acrylic acid. An aqueous solution of potassium salt was obtained (solid content 40% by mass). The weight average molecular weight of the polymer by GPC was 51500. In Test Example 21, an aqueous solution of a potassium salt of propene-2-phosphonic acid / acrylic acid copolymer was used.
<試験例22:エチレングリコールメタクリレートフォルフェート/メタクリル酸共重合体のカリウム塩>
ビニルホスホン酸130gをエチレングリコールメタクリレートフォルフェート64g及びメタクリル酸62gに変更したこと以外は、上記のビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体1の水溶液と同様にしてアシッドホスホキシエチルメタクリレート/メタクリル酸共重合体のカリウム塩の水溶液を得た(固形分量40質量%)。重合物のGPCによる重量平均分子量は53000であった。試験例22においては、エチレングリコールメタクリレートフォルフェート/メタクリル酸共重合体のカリウム塩の水溶液を用いた。
<Test Example 22: Potassium salt of ethylene glycol methacrylate forte / methacrylic acid copolymer>
Acid phosphoxyethyl methacrylate / methacrylic acid copolymer is the same as the above aqueous solution of vinylphosphonic acid / acrylic acid copolymer 1 except that 130 g of vinylphosphonic acid is changed to 64 g of ethylene glycol methacrylate formate and 62 g of methacrylic acid. An aqueous solution of a combined potassium salt was obtained (solid content 40% by mass). The weight average molecular weight by GPC of the polymer was 53000. In Test Example 22, an aqueous solution of potassium salt of ethylene glycol methacrylate phosphate / methacrylic acid copolymer was used.
<試験例23:エチレングリコールメタクリレートフォルフェート/メタクリル酸/メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート共重合体のカリウム塩>
ビニルホスホン酸130gをアシッドホスホキシエチルメタクリレート55g及びメタクリル酸50g及びメトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート24gに変更したこと以外は、上記のビニルホスホン酸/アクリル酸共重合体1の水溶液と同様にしてアシッドホスホキシエチルメタクリレート/メタクリル酸/メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート共重合体のカリウム塩の水溶液を得た(固形分量40質量%)。重合物のGPCによる重量平均分子量は56000であった。試験例23においては、アシッドホスホキシエチルメタクリレート/メタクリル酸/メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート共重合体のカリウム塩の水溶液を用いた。
<Test Example 23: Potassium salt of ethylene glycol methacrylate phosphate / methacrylic acid / methoxypolyethylene glycol monomethacrylate copolymer>
Acid phosphoxy is similar to the above aqueous solution of vinyl phosphonic acid / acrylic acid copolymer 1 except that 130 g of vinyl phosphonic acid is changed to 55 g of acid phosphooxyethyl methacrylate, 50 g of methacrylic acid and 24 g of methoxypolyethylene glycol monomethacrylate. An aqueous solution of potassium salt of ethyl methacrylate / methacrylic acid / methoxypolyethylene glycol monomethacrylate copolymer was obtained (solid content 40% by mass). The weight average molecular weight by GPC of the polymer was 56000. In Test Example 23, an aqueous solution of a potassium salt of acid phosphooxyethyl methacrylate / methacrylic acid / methoxypolyethylene glycol monomethacrylate copolymer was used.
<皮膜の性状評価>
表1に示すように、上記で得られたポリマー及び化合物の水溶液を、それぞれ、SUS製シャーレの表面に固形分量が100g/m2となるように塗布し、110℃で1時間乾燥させて、固体皮膜を形成した。固形分量は、皮膜の性状評価を容易にするため多めに設定した。なお、試験例24〜27は、アクリル酸のポリマーと表1に記載の化合物との混合物であり、アクリル酸のポリマーと当該化合物との質量比(アクリル酸のポリマー:当該化合物)は、それぞれ30:70とした。比較試験例1ではポリビニルアルコール、比較試験例2ではウレタンエマルジョン、比較試験例3ではでんぷん、比較試験例4ではポリビニルピロリドン、比較試験例5ではヒドロキシプロピルメチルセルロース、比較試験例6では四ホウ酸カリウムの水溶液をそれぞれ用いた。次に、試験例1〜27及び比較試験例1〜6で得られた固体皮膜の性状を評価した。結果を表1に示す。以下の項目全て充足する場合には、皮膜の性状は良好(○)と評価した。
(1)容易に固体皮膜が形成され、粉っぽくなかった
(2)硬く割れやすい固体皮膜であった。具体的には、固体皮膜の表面をスパチュラで擦って確認した。
(3)固体皮膜の厚みが均一であった。
(4)固体皮膜を水で容易に洗い流すことができた。
(5)固体皮膜の湿潤性が低かった。具体的には、温度35℃、湿度80%程度の夏場の環境下において、固体皮膜を形成した後、60分後には吸湿して皮膜の性状が変化し、べと付きがある場合には湿潤性が高いとした。一方、同様にした場合に、固体皮膜の性状が変化しておらず、べと付きがない場合には、湿潤性が低いとした。
<Evaluation of film properties>
As shown in Table 1, the polymer and compound aqueous solutions obtained above were each applied to the surface of a SUS petri dish so that the solid content was 100 g / m 2 and dried at 110 ° C. for 1 hour. A solid film was formed. The amount of solid content was set to be large in order to facilitate evaluation of film properties. Test Examples 24-27 are a mixture of an acrylic acid polymer and the compounds shown in Table 1, and the mass ratio of the acrylic acid polymer to the compound (acrylic acid polymer: the compound) is 30 respectively. : 70. Comparative Test Example 1 is polyvinyl alcohol, Comparative Test Example 2 is a urethane emulsion, Comparative Test Example 3 is starch, Comparative Test Example 4 is polyvinylpyrrolidone, Comparative Test Example 5 is hydroxypropylmethylcellulose, and Comparative Test Example 6 is potassium tetraborate. Each aqueous solution was used. Next, the properties of the solid films obtained in Test Examples 1 to 27 and Comparative Test Examples 1 to 6 were evaluated. The results are shown in Table 1. When all of the following items were satisfied, the film properties were evaluated as good (◯).
(1) Solid film was easily formed and it was not powdery
(2) The solid film was hard and easily broken. Specifically, the surface of the solid film was confirmed by rubbing with a spatula.
(3) The thickness of the solid film was uniform.
(4) The solid film could be easily washed away with water.
(5) The wettability of the solid film was low. Specifically, in a summer environment with a temperature of 35 ° C. and a humidity of about 80%, after forming a solid film, the film absorbs moisture after 60 minutes and the film properties change. The nature is high. On the other hand, in the same manner, when the properties of the solid film were not changed and there was no stickiness, the wettability was considered low.
また、固体皮膜の性状がやや劣るが実用上問題ない(△)場合、及び固体皮膜の性状が悪く、実用上問題がある(×)場合については、個別の評価結果を以下に示す。
比較試験例1では、皮膜が柔らかく、皮膜強度が低かった。
比較試験例2では、皮膜を水で容易に洗い流すことができなかった
比較試験例3〜5では、皮膜が柔らかく、皮膜強度が低かった。また、澱粉を用いた比較試験例3では、澱粉が腐りやすく、保存安定性が悪いという欠点もある。
なお、比較試験例6では、皮膜の性状は良好(○)であったが、環境負荷が大きいという問題がある。
Moreover, when the properties of the solid film are slightly inferior but there is no practical problem (Δ), and when the properties of the solid film are bad and practically problematic (×), individual evaluation results are shown below.
In Comparative Test Example 1, the film was soft and the film strength was low.
In Comparative Test Example 2, in Comparative Test Examples 3 to 5 where the film could not be easily washed away with water, the film was soft and the film strength was low. Moreover, in Comparative Test Example 3 using starch, there are also disadvantages that starch is easily rotted and storage stability is poor.
In Comparative Test Example 6, the properties of the film were good (◯), but there was a problem that the environmental load was large.
<耐熱性評価>
試験例1〜27及び比較試験例1〜6で得られた皮膜を200℃下で1時間放置し、皮膜の状態を目視で観察して、以下の基準により耐熱性を評価した。結果を表1に示す。
○:皮膜の色の変化が殆どなかった
△:皮膜が淡褐色に変化した
×:皮膜が褐色に変化するか、炭化していた
<Heat resistance evaluation>
The films obtained in Test Examples 1 to 27 and Comparative Test Examples 1 to 6 were left at 200 ° C. for 1 hour, the state of the film was visually observed, and the heat resistance was evaluated according to the following criteria. The results are shown in Table 1.
○: Little change in film color △: Film changed to light brown ×: Film changed to brown or carbonized
表1に示されるように、単量体としてホスホン酸基またはリン酸エステルを含むポリマーまたは中和塩を用いた試験例1〜23、アクリル酸のポリマーと有機ホスホン酸または有機リン酸エステルの中和塩とを用いた試験例24〜26、リン酸でんぷんを用いた試験例27では、形成される固体皮膜の耐熱性、皮膜の性状に優れていた。特に、これらの皮膜の性状は、パリパリとして割れやすく、エアブローなどで容易に除去できるものであった。一方、比較試験例1〜5では、皮膜の性状が粘着質であり、エアブローなどで容易に除去できなかった。 As shown in Table 1, among Test Examples 1 to 23 using polymers or neutralization salts containing phosphonic acid groups or phosphate esters as monomers, among acrylic acid polymers and organic phosphonic acids or organic phosphate esters In Test Examples 24-26 using Japanese salt and Test Example 27 using phosphate starch, the heat resistance of the formed solid film and the properties of the film were excellent. In particular, the properties of these films were easily cracked and could be easily removed by air blow or the like. On the other hand, in Comparative Test Examples 1 to 5, the properties of the film were sticky and could not be easily removed by air blow or the like.
実施例1〜21及び比較例1、2
表2に記載の組成となるようにして、上記試験例で使用したポリマーまたは化合物、フィラー、潤滑成分、及び水を配合して、水分散体(固形分量20質量%)を調製した。なお、ポリマーまたは化合物としては、表2に記載の通り、試験例1、2、3、5、9〜11、20〜27で得られたもの、比較試験例3、6で使用したものを使用した。また、フィラーの平均粒子径は、ポリアミドイミド樹脂粒子が0.3μm、メラミンシアヌレート粒子が0.5μm、シリカ粒子が1μm、酸化亜鉛粒子が1μmであった。また、ポリエチレンワックスとしては、ポリエチレンワックスの水分散液(分子量11000〜17000、平均粒子径0.5μm)を用いた。
次に、水分散体を、それぞれSUS製シャーレの表面に固形分が100g/m2となるように範囲に塗布し、110℃で1時間乾燥させて、SUS製シャーレの表面に潤滑剤の固体皮膜を形成した。固形分量は、皮膜の性状評価を容易にするため多めに設定した。各潤滑剤の性能を確認するため、以下の評価試験を行った。それぞれの結果を表3に示す。
Examples 1 to 21 and Comparative Examples 1 and 2
An aqueous dispersion (solid content 20% by mass) was prepared by blending the polymer or compound, filler, lubricant component, and water used in the above test examples so as to have the composition shown in Table 2. In addition, as a polymer or a compound, as described in Table 2, those obtained in Test Examples 1, 2, 3, 5, 9 to 11, 20 to 27 and those used in Comparative Test Examples 3 and 6 are used. did. The average particle size of the filler was 0.3 μm for polyamideimide resin particles, 0.5 μm for melamine cyanurate particles, 1 μm for silica particles, and 1 μm for zinc oxide particles. As the polyethylene wax, an aqueous dispersion of polyethylene wax (molecular weight 11000 to 17000, average particle size 0.5 μm) was used.
Next, each of the aqueous dispersions was applied to the surface of the SUS petri dish in a range such that the solid content was 100 g / m 2 and dried at 110 ° C. for 1 hour, and the lubricant solid was applied to the surface of the SUS petri dish. A film was formed. The amount of solid content was set to be large in order to facilitate evaluation of film properties. In order to confirm the performance of each lubricant, the following evaluation tests were conducted. Each result is shown in Table 3.
<皮膜の性状評価>
試験例1〜27及び比較試験例1〜6と同様にして、実施例1〜21及び比較例1、2の潤滑剤の皮膜の性状を評価した。その結果、比較例1では、皮膜が粘着質であり、皮膜強度が低かった。さらに、保存安定性が悪いという欠点もあるため、比較例1では、評価が×となった。また、比較例2では、皮膜強度が弱いため、評価が×となった。
<Evaluation of film properties>
The properties of the lubricant films of Examples 1 to 21 and Comparative Examples 1 and 2 were evaluated in the same manner as in Test Examples 1 to 27 and Comparative Test Examples 1 to 6. As a result, in Comparative Example 1, the film was sticky and the film strength was low. Furthermore, since there was also a fault that storage stability was bad, in Comparative Example 1, the evaluation was x. Moreover, in comparative example 2, since film | membrane intensity | strength was weak, evaluation was set to x.
<耐熱性評価>
試験例1〜27及び比較試験例1〜6と同様にして、実施例1〜21及び比較例1、2の潤滑剤の耐熱性を評価した。
<Heat resistance evaluation>
The heat resistance of the lubricants of Examples 1 to 21 and Comparative Examples 1 and 2 was evaluated in the same manner as in Test Examples 1 to 27 and Comparative Test Examples 1 to 6.
<往復動摩擦試験>
試験片としてSPC鋼板を使用し、潤滑剤を塗布する前に脱脂処理を行った。脱脂剤として貴和化学薬品株式会社製アルキレン2600を用いて通常使用される条件で脱脂液を作製した(55℃に調整)。SPC鋼板を脱脂液に10分間浸漬した後、水洗、乾燥した。続いて、脱脂処理後のSPC鋼板を実施例1〜21及び比較例1、2で得られた水分散体に30秒間浸漬した後、110℃で1時間乾燥して試験片を得た。形成された固体皮膜は10g/m2だった。
往復動摩擦試験機(神鋼造機株式会社製)を用い、摩擦球として3/16インチの剛球、荷重5kg、摺動距離20mm、速度20mm/sの条件で固体皮膜を形成させた試験片に対して往復摺動を行い、摩擦係数が0.2に達するまでの時間を測定して、以下の基準によって評価した。
◎:30分以上
○:10分以上30分未満
△:3分以上10分未満
×:3分未満
<Reciprocating friction test>
An SPC steel plate was used as a test piece, and degreasing treatment was performed before applying the lubricant. A degreasing solution was prepared (adjusted to 55 ° C.) under the conditions usually used using Alkylene 2600 manufactured by Kiwa Chemicals as a degreasing agent. The SPC steel plate was immersed in a degreasing solution for 10 minutes, then washed with water and dried. Subsequently, the SPC steel plate after the degreasing treatment was immersed in the aqueous dispersion obtained in Examples 1 to 21 and Comparative Examples 1 and 30 for 30 seconds, and then dried at 110 ° C. for 1 hour to obtain a test piece. The formed solid film was 10 g / m 2 .
Using a reciprocating friction tester (manufactured by Shinko Engineering Co., Ltd.), a test piece on which a solid film was formed under the conditions of a 3/16 inch hard ball as a friction ball, a load of 5 kg, a sliding distance of 20 mm, and a speed of 20 mm / s. Reciprocating sliding was performed, and the time until the friction coefficient reached 0.2 was measured and evaluated according to the following criteria.
◎: 30 minutes or more ○: 10 minutes or more and less than 30 minutes Δ: 3 minutes or more and less than 10 minutes ×: Less than 3 minutes
<リング圧縮試験>
リング圧縮試験は、得られる摩擦係数により滑剤皮膜の鍛造加工性を評価する試験であり、特開2013−108138号公報に記載のリング圧縮試験に準拠して行った。リング圧縮試験に用いたリングの材質は、鉄鋼(S45C)であり、外径は21.0mm、内径は10.5mm、厚みは7.0mmのものを用いた。実施例1〜21及び比較例1、2で得られた水分散体に、リングを浸漬し、110℃で1時間乾燥させてリングの表面に皮膜を形成した。次に、リングを200トンの荷重でプレスした。圧縮後のリングの厚み、及び内径を測定し、摩擦係数を測定した。なお、以下の式による圧縮率が50%となる場合と、60%となる場合について、それぞれ3回ずつリング圧縮試験を行い、平均の摩擦係数μを求めた。
圧縮率(%)=(h0−h)/h0×100
[式中、h0は7mm、hは圧縮後の厚み(mm)]
なお、リング圧縮試験において、リングは圧縮される時の圧縮後の形状と摩擦係数との関係は知られている。摩擦係数が小さい場合は、内径・外径とも外側に張り出すように圧縮される。また、摩擦係数が大きい場合は、内径は内側に張り出し、外径も外側に張り出す長さが小さくなる。故に、内径部の寸法変化を測定し、摩擦係数の算出を行うことができる。
<Ring compression test>
The ring compression test is a test for evaluating the forging processability of the lubricant film based on the obtained friction coefficient, and was performed in accordance with the ring compression test described in JP2013-108138A. The material of the ring used for the ring compression test was steel (S45C), and the outer diameter was 21.0 mm, the inner diameter was 10.5 mm, and the thickness was 7.0 mm. The ring was immersed in the aqueous dispersions obtained in Examples 1 to 21 and Comparative Examples 1 and 2, and dried at 110 ° C. for 1 hour to form a film on the surface of the ring. Next, the ring was pressed with a load of 200 tons. The thickness and inner diameter of the ring after compression were measured, and the friction coefficient was measured. In addition, a ring compression test was performed three times for each of the cases where the compression ratio according to the following formula was 50% and 60%, and the average friction coefficient μ was obtained.
Compression rate (%) = (h 0 −h) / h 0 × 100
[Where h 0 is 7 mm, h is thickness after compression (mm)]
In the ring compression test, the relationship between the shape after compression and the friction coefficient when the ring is compressed is known. When the coefficient of friction is small, the inner and outer diameters are compressed so as to project outward. Further, when the friction coefficient is large, the inner diameter projects to the inside and the outer diameter projects to the outside. Therefore, the dimensional change of the inner diameter portion can be measured and the friction coefficient can be calculated.
<前方軸・後方缶押出し形摩擦試験>
特開2008−222890号公報に記載の前方軸・後方缶押出し形摩擦試験に準拠して行った。前方軸・後方缶押出し形摩擦試験の原理は次の通りである。まず、金型の入口直径20mmの円錐金型孔に皮膜を形成した円柱試験片を挿入し、断面減少率Re=50%のパンチで加圧する。パンチ押込み量Spの増加とともに試験片はまず前方軸押出しを生じ、円錐金型面の摩擦力を含めた前方押出し荷重が後方押出し荷重と釣合うと後方押出しが発生する。このため、金型面摩擦が小さいほど、前方押出し量Sfが大きくなる。従って、予め2次元剛塑性FEMソフトウエアDEFORM−2Dにより、金型面の異なる摩擦剪断係数mDに対するパンチ押込み量Spと前方押出し量Sfの関係から校正線図を作成し、実測値をプロットして内挿法にて摩擦剪断係数mDを求めた。
<Front shaft / rear can extrusion friction test>
The test was conducted in accordance with the front shaft / rear can extrusion friction test described in JP-A-2008-222890. The principle of the front shaft / rear can extrusion friction test is as follows. First, a cylindrical test piece having a film formed in a conical mold hole having an inlet diameter of 20 mm is inserted and pressed with a punch having a cross-sectional reduction rate Re = 50%. As the punch push-in amount Sp increases, the test piece first undergoes forward shaft extrusion, and when the forward push load including the frictional force of the conical die surface balances with the backward push load, the backward push occurs. For this reason, the forward extrusion amount Sf increases as the mold surface friction decreases. Therefore, a calibration diagram is created in advance using the two-dimensional rigid plastic FEM software DEFORM-2D from the relationship between the punch push amount Sp and the forward push amount Sf for different frictional shear coefficients mD on the mold surface, and the measured values are plotted. The frictional shear coefficient mD was determined by interpolation.
まず、実施例1〜21及び比較例1、2で得られた水分散体に、直径20mm×高さ20mmの円柱試験片(SCM420焼鈍材)を浸漬し、110℃で1時間乾燥させて試験片の表面に皮膜を形成した。次に、皮膜を形成した試験片を上記金型の円錐金型孔に挿入し、パンチ押込み量Spは潤滑剤の性能に合わせて15mm又は17mm又は19mmで試験を実施した。試験は、最大加工荷重が1.6MN、速度が下死点上10mmで80mm/sの機械プレスを用いて試験した。なお、金型は超硬合金、パンチはSKH51を用い、工具表面はRz=0.3μm以下に仕上げた。上記試験により、摩擦剪断係数mDを求めると共に、焼き付き状態、金型表面に残ったカス溜まりの状況を以下の基準により評価した。
<焼き付き>
○:焼き付きはなし
△:焼き付きは一部あり
×:焼き付きは激しい
<カス溜まり>
○:カス溜まりはなし
△:カス溜まりは少量
×:カス溜まりは多量
First, a cylindrical test piece (SCM420 annealed material) having a diameter of 20 mm × height of 20 mm was immersed in the aqueous dispersions obtained in Examples 1 to 21 and Comparative Examples 1 and 2, and dried at 110 ° C. for 1 hour for testing. A film was formed on the surface of the piece. Next, the test piece on which the film was formed was inserted into the conical mold hole of the above mold, and the test was carried out at a punch push-in amount Sp of 15 mm, 17 mm, or 19 mm according to the performance of the lubricant. The test was performed using a mechanical press with a maximum working load of 1.6 MN, a speed of 10 mm above the bottom dead center, and 80 mm / s. The die was a cemented carbide, the punch was SKH51, and the tool surface was finished to Rz = 0.3 μm or less. According to the above test, the frictional shear coefficient mD was determined, and the seizure state and the state of the residue remaining on the mold surface were evaluated according to the following criteria.
<Bake-in>
○: No seizure △: Partial seizure ×: Severe seizure <Dust pool>
○: No residue accumulation △: Small amount of residue accumulation ×: Large amount of residue accumulation
表2及び表3に示されるように、単量体としてホスホン酸基またはリン酸エステルを含むポリマー、または中和塩を用いた実施例1〜11、14〜16、19〜21、リン酸エステルの中和塩を用いた実施例12、17、アルキルホスホン酸の中和塩を用いた実施例13、リン酸でんぷんを用いた実施例18の潤滑剤では、形成される固体皮膜の耐熱性、皮膜の性状に優れていた。また、往復動摩擦試験、リング圧縮試験により求められる摩擦係数、前方軸・後方缶押出し形摩擦試験の結果にも優れており、焼き付きがなくカス溜まりもなかった。これらの結果から、ホスホン酸基またはリン酸エステルを含むポリマーまたは中和塩、リン酸エステル、アルキルホスホン酸、リン酸でんぷんの中和塩を用いた場合には優れた塑性加工性が得られ、さらに塑性加工後に金型等に付着した固体皮膜の除去も容易に行うことができることが分かる。また、比較例の前方軸・後方缶押出し形摩擦試験では前方押出量が15(mm)、17(mm)、19(mm)と増えるに従い摩擦せん断係数が大きく上昇するのに対して、実施例の場合は上昇の程度が緩やかであった。これは強い加工において摩擦せん段係数が低く維持できることを示しており、従って、強加工領域において潤滑性能を維持できることを示している。よって本発明の潤滑剤によれば、従来の潤滑剤では困難であった強加工領域で充分な潤滑性能を発揮することができることが分かる。 As shown in Table 2 and Table 3, Examples 1 to 11, 14 to 16, 19 to 21 using a polymer containing a phosphonic acid group or a phosphate ester as a monomer, or a neutralized salt, a phosphate ester In the lubricants of Examples 12 and 17 using a neutralized salt of Example 13, Example 13 using a neutralized salt of an alkylphosphonic acid, and Example 18 using a starch phosphate, the heat resistance of the solid film formed, Excellent film properties. Also, the friction coefficient required by the reciprocating friction test and the ring compression test, and the results of the front shaft / rear can extrusion friction test were excellent, and there was no seizure and no residue accumulation. From these results, when using a polymer or neutralized salt containing a phosphonic acid group or phosphate ester, phosphate ester, alkylphosphonic acid, neutralized salt of phosphate starch, excellent plastic workability is obtained, Further, it can be seen that the solid film attached to the mold or the like after the plastic working can be easily removed. Further, in the forward shaft / rear can extrusion friction test of the comparative example, the frictional shear coefficient increases greatly as the forward extrusion amount increases to 15 (mm), 17 (mm), and 19 (mm). In the case of, the degree of increase was moderate. This indicates that the friction step coefficient can be kept low in strong processing, and therefore the lubricating performance can be maintained in the strong processing region. Therefore, according to the lubricant of this invention, it turns out that sufficient lubrication performance can be exhibited in the strong processing area | region which was difficult with the conventional lubricant.
一方、でんぷんを用いた比較例1においては、耐熱性には優れていたものの、その他の試験については、実施例1〜21の潤滑剤に比して劣っていた。また、水溶性無機塩である四ホウ酸カリウムを用いた比較例2の潤滑剤では、実施例1〜21と同様に優れた耐熱性、皮膜の性状を有していたが、本発明の潤滑剤よりも潤滑性能が劣り、焼付きも生じていた。さらに比較例2使用した四ホウ酸カリウムは、環境負荷が大きいという問題を有する。 On the other hand, in Comparative Example 1 using starch, although it was excellent in heat resistance, the other tests were inferior to the lubricants of Examples 1 to 21. In addition, the lubricant of Comparative Example 2 using potassium tetraborate, which is a water-soluble inorganic salt, had excellent heat resistance and film properties as in Examples 1 to 21, but the lubrication of the present invention. Lubricating performance was inferior to the agent and seizure occurred. Furthermore, the potassium tetraborate used in Comparative Example 2 has a problem that the environmental load is large.
Claims (16)
R1−P(=O)(OH)2 (1)
[一般式(1)において、R1は、重合性の不飽和結合を有する炭素数2〜10の炭化水素基を示す。]で表され、
前記重合性の不飽和結合を有する有機リン酸エステルが、下記一般式(2):
R1−O−P(=O)(OH)2 (2)
[一般式(2)において、R1は、重合性の不飽和結合を有する炭素数2〜10の炭化水素基を示す。]で表される、請求項4に記載の塑性加工用潤滑剤。 The organic phosphonic acid having a polymerizable unsaturated bond is represented by the following general formula (1):
R 1 —P (═O) (OH) 2 (1)
[In General formula (1), R < 1 > shows a C2-C10 hydrocarbon group which has a polymerizable unsaturated bond. ],
The organic phosphate ester having a polymerizable unsaturated bond is represented by the following general formula (2):
R 1 —O—P (═O) (OH) 2 (2)
[In General formula (2), R < 1 > shows a C2-C10 hydrocarbon group which has a polymerizable unsaturated bond. ] The lubricant for plastic working of Claim 4 represented by these.
前記重合性の不飽和結合を有するリン酸エステルが、下記一般式(3)で示されるリン酸基を有するエチレン性不飽和単量体である、請求項4または5に記載の塑性加工用潤滑剤。
The plastic working lubricant according to claim 4 or 5, wherein the phosphate ester having a polymerizable unsaturated bond is an ethylenically unsaturated monomer having a phosphate group represented by the following general formula (3). Agent.
前記塑性加工用潤滑剤が表面に塗布された金属材料を塑性加工する工程と、
を備える、塑性加工された金属材料の製造方法。 Applying the plastic working lubricant according to any one of claims 1 to 14 to the surface of the metal material;
Plastically processing a metal material having the plastic processing lubricant applied to the surface;
A method for producing a plastically processed metal material.
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017094893A1 (en) * | 2015-12-04 | 2017-06-08 | Jfeスチール株式会社 | Lubricant coating for stainless steel plates, and lubricated stainless steel plates |
| JP2017105986A (en) * | 2015-12-04 | 2017-06-15 | Jfeスチール株式会社 | Lubricating paint for stainless steel plate and lubricated stainless steel plate |
| WO2019003814A1 (en) * | 2017-06-27 | 2019-01-03 | 昭和電工株式会社 | Copolymer, resin composition, treatment agent, and processed product |
| CN109666460A (en) * | 2017-10-13 | 2019-04-23 | 中国石油化工股份有限公司 | Water-base drilling fluid particle stabilized nanoemulsions lubricant and preparation method thereof |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59227990A (en) * | 1983-06-10 | 1984-12-21 | Kao Corp | Water-soluble lubricant composition for metal working |
| JPS62190294A (en) * | 1986-02-17 | 1987-08-20 | Hitachi Ltd | automotive pinion |
| JPS638489A (en) * | 1986-06-27 | 1988-01-14 | Nippon Parkerizing Co Ltd | Lubricant for cold working of metals |
| JP2009544847A (en) * | 2006-07-25 | 2009-12-17 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア | Method for passivating metal surface using copolymer containing phosphoric acid group and / or phosphonic acid group, and preparation used therefor |
-
2014
- 2014-03-26 JP JP2014062976A patent/JP2015183150A/en active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59227990A (en) * | 1983-06-10 | 1984-12-21 | Kao Corp | Water-soluble lubricant composition for metal working |
| JPS62190294A (en) * | 1986-02-17 | 1987-08-20 | Hitachi Ltd | automotive pinion |
| JPS638489A (en) * | 1986-06-27 | 1988-01-14 | Nippon Parkerizing Co Ltd | Lubricant for cold working of metals |
| JP2009544847A (en) * | 2006-07-25 | 2009-12-17 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア | Method for passivating metal surface using copolymer containing phosphoric acid group and / or phosphonic acid group, and preparation used therefor |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017094893A1 (en) * | 2015-12-04 | 2017-06-08 | Jfeスチール株式会社 | Lubricant coating for stainless steel plates, and lubricated stainless steel plates |
| JP2017105986A (en) * | 2015-12-04 | 2017-06-15 | Jfeスチール株式会社 | Lubricating paint for stainless steel plate and lubricated stainless steel plate |
| WO2019003814A1 (en) * | 2017-06-27 | 2019-01-03 | 昭和電工株式会社 | Copolymer, resin composition, treatment agent, and processed product |
| CN110869401A (en) * | 2017-06-27 | 2020-03-06 | 昭和电工株式会社 | Copolymers, resin compositions, treatment agents, and processed products |
| CN110869401B (en) * | 2017-06-27 | 2022-07-12 | 昭和电工株式会社 | Copolymer, resin composition, treating agent, and processed product |
| CN109666460A (en) * | 2017-10-13 | 2019-04-23 | 中国石油化工股份有限公司 | Water-base drilling fluid particle stabilized nanoemulsions lubricant and preparation method thereof |
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