(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）カルボン酸残基の総炭素数が１８の分岐飽和二塩基酸とアルカリ金属からなる有機カルボン酸金属塩０．０１質量％以上５質量％未満、（Ｂ）総炭素数が１５以下の非イオン界面活性剤０．０５〜２０質量％、及び水からなることを特徴とする金属加工用水溶性潤滑剤。
【請求項２】
（Ａ）の有機カルボン酸金属塩が７−エチルヘキサデカンジカルボン酸のナトリウム塩である請求項１に記載の金属加工用水溶性潤滑剤。
【請求項３】
さらに、（Ｃ）腐敗防止剤０．０１〜１０質量％及び（Ｄ）金属不活性化剤０．０１〜１０質量％を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の金属加工用水溶性潤滑剤。
【請求項４】
（Ｃ）腐敗防止剤が、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）ピペラジン及び／又はアミン類である請求項３に記載の金属加工用水溶性潤滑剤。
【請求項５】
（Ｄ）金属不活性化剤が、トリアゾール化合物である請求項３又は４に記載の金属加工用水溶性潤滑剤。
【請求項６】
アルミニウム用である請求項１〜５のいずれかに記載の金属加工用水溶性潤滑剤。
【請求項７】
薄肉金属板の表裏の少なくとも一方に請求項１〜６のいずれかに記載の金属加工用水溶性潤滑剤を塗布する工程、及び前記薄肉金属板をプレス加工及び／又は切削加工する工程からなる金属加工方法。
【請求項８】
さらに前記薄肉金属板の表面に付着した金属加工用水溶性潤滑剤の乾燥もしくは乾燥を促進する工程を含む請求項７に記載の金属加工方法。
【請求項９】
金属加工用水溶性潤滑剤をミスト状にスプレーし、あるいは飛沫状に噴霧して、薄肉金属板に塗布するものである請求項７又は８に記載の金属加工方法。
【請求項１０】
薄肉金属板へ金属加工用水溶性潤滑剤を塗布し次いでプレス加工する、及び／又は、金属加工用水溶性潤滑剤を塗布し次いで切削加工する、あるいは前記プレス加工及び／又は切削加工の各加工と同時に金属加工用水溶性潤滑剤を塗布する請求項７〜９のいずれかに記載の金属加工方法。
【請求項１１】
金属加工用水溶性潤滑剤の塗布量あるいは濃度を、薄肉金属の種類、表面潤滑被膜の有無、硬度、厚さによって設定する請求項７〜１０のいずれかに記載の金属加工方法。
【請求項１２】
プレス加工用に塗布する金属加工用水溶性潤滑剤の塗布量あるいは濃度と、切削加工用に塗布する金属加工用水溶性潤滑剤の塗布量あるいは濃度を、それぞれ別個に設定する請求項７〜１１のいずれかに記載の金属加工方法。
【請求項１３】
プレス加工及び／又は切削加工の前に、金属加工用水溶性潤滑剤の原材料を希釈して予め設定された濃度とするものである請求項７〜１２のいずれかに記載の金属加工方法。
【請求項１４】
薄肉金属板が、熱交換器用のフィン材料の潤滑被膜付きアルミ薄板である請求項７〜１３のいずれかに記載の金属加工方法。
【請求項１５】
請求項１〜６のいずれかに記載の金属加工用水溶性潤滑剤を用いるものである請求項７〜１４のいずれかに記載の金属加工方法。
【請求項１６】
薄肉金属の収納部、前記薄肉金属板を引き出す駆動手段、前記薄肉板の表裏の少なくとも一方に金属加工用水溶性潤滑剤を塗布する塗布手段、プレス加工及び／又は切削加工を行う加工手段からなる金属加工装置であって、上記塗布手段において、請求項１〜６のいずれかに記載の金属加工用水溶性潤滑剤の供給量を制御して、薄肉金属板に塗布することを特徴とする金属加工装置。
【請求項１７】
塗布手段を、プレス加工及び／又は切削加工を行う加工手段の手前に隣接して設けた請求項１６記載の金属加工装置。
【請求項１８】
さらに、常温による乾燥手段を有するものである請求項１６又は１７に記載の金属加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属加工用水溶性潤滑剤、その使用に適した金属加工方法及び金属加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、アルミニウム等の切削、研削、塑性加工等の金属加工には、揮発性のオイル系潤滑剤が使用されていたが、乾燥性が充分でなく、熱風等による高温乾燥が必要であった。この問題を解決するためには、水系にすることが考えられるが、一般に水系にすると、加工性能が劣るという問題があった。したがって、加工性能を維持しつつ、乾燥性に優れる水系の金属加工用潤滑剤の開発と、それを用いる金属加工方法及び金属加工装置の開発が望まれていた。
ところで、水溶性切削油剤については、アルキレンオキサイドブロック付加型非イオン界面活性剤、カルボン酸塩及び水からなる組成物が知られているが（特開２００２−２１２５８４号公報参照）、乾燥性と加工性能が不十分であった。加工性能を向上させるためには、カルボン酸塩の添加量を増加する必要があるが、そうすると乾燥性が悪化するばかりでなく、腐敗しやすくなるため、腐敗防止剤等の添加剤を増加することが必要となり、さらに、各成分の分散性を向上させるため、非イオン界面活性剤も増量せざるを得なくなり、一層、乾燥性を悪化させてしまうこととなっていた。しかし、乾燥性を改良するため、カルボン酸塩の添加量を削減すると、加工性能が悪化してしまうため、二律背反を満足させることが必要であった。
【０００３】
一方、金属加工方法と金属加工装置に関しては種々の技術があり、例えば、特開昭５４−９１８３２号公報には、石油燃焼器の内炎筒、外炎筒の製造方法に関し、ロール状に巻回したステンレス板を引き出しながら加工し、コンベア式連続乾燥炉で焼鈍脱脂する方法が開示されている。ここで、加工、切削、乾燥炉工程からなるコンベア式連続加工装置を用いて、熱交換器用の潤滑被膜付きアルミフィンを製造する方法について、図４を用いて説明する。
ロール状に巻回された薄肉金属板１０１は、端部から引き出されて、従来から使用されているオイル系潤滑剤１０２を溜めたオイルバス１０３に浸され、オイル系潤滑剤１０２が塗布される。オイル系潤滑剤１０２は、オイル系潤滑剤１０５を蓄えておくタンク１０４から供給量制御バルブ１０６を介してオイルバス１０３に供給される。
プレス加工用ダイ１０７には、加工用のメス金型１０７ａ〜１０７ｄが設けてあり、プレス加工用ポンチ１０８には、加工用のオス金型１０８ａ〜１０８ｄが設けてある。薄肉金属板は、プレス加工用ダイ１０７およびプレス加工用ポンチ１０８によりプレス加工された後、切削用ダイ１０９、１１０に設けた切削用カッター１０９ａ、１１０ａにより切削加工される。
乾燥炉１１１は薄肉金属板に塗布された潤滑剤を乾燥するためのものであり、加熱用火炎あるいはヒーターからなる比較的大容量の加熱手段１１２と、加熱手段１１２で発生した熱風１１３ａを薄肉金属板にあてる送風機１１３を有する。
【０００４】
このような従来の金属加工装置を用いて、従来のオイル系潤滑剤を使用する場合、オイル系であるがゆえに環境に与える負荷が大きく、作業方法および作業環境に配慮しないと、作業者の健康或いは自然環境を損ねる可能性もあった。また、材料表面に潤滑被膜をもったアルミ板の場合、加工時に加工紛が析出して加工具に付着し、加工具に損傷を与えたり、加工品の品質を損ねるという問題も発生していた。
上記の問題を解決するために、乾燥性に優れた環境負荷の小さい金属加工用水溶性潤滑剤の開発が望まれていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記状況を鑑みてなされたものであり、加工性能及び乾燥性に優れ、環境負荷の極めて小さい金属加工用水溶性潤滑剤、及びその使用に適した金属加工方法及び金属加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、特定の性状を有する金属加工用水溶性潤滑剤、及びその使用に適した金属加工方法及び金属加工装置が、上記目的を効果的に達成しうることを見出し本発明を完成した。すなわち、本発明の要旨は下記のとおりである。
１．（Ａ）カルボン酸残基の総炭素数が１８の分岐飽和二塩基酸とアルカリ金属からなる有機カルボン酸金属塩０．０１質量％以上５質量％未満、（Ｂ）総炭素数が１５以下の非イオン界面活性剤０．０５〜２０質量％、及び水からなることを特徴とする金属加工用水溶性潤滑剤。
２．（Ａ）の有機カルボン酸金属塩が７−エチルヘキサデカンジカルボン酸のナトリウム塩である上記１に記載の金属加工用水溶性潤滑剤。
３．さらに、（Ｃ）腐敗防止剤０．０１〜１０質量％及び（Ｄ）金属不活性化剤０．０１〜１０質量％を含むことを特徴とする上記１又は２に記載の金属加工用水溶性潤滑剤。
４．（Ｃ）腐敗防止剤が、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）ピペラジン及び／又はアミン類である上記３に記載の金属加工用水溶性潤滑剤。
５．（Ｄ）金属不活性化剤が、トリアゾール化合物である上記３又は４に記載の金属加工用水溶性潤滑剤。
６．アルミニウム用である上記１〜５のいずれかに記載の金属加工用水溶性潤滑剤。
７．薄肉金属板の表裏の少なくとも一方に上記１〜６のいずれかに記載の金属加工用水溶性潤滑剤を塗布する工程、及び前記薄肉金属板をプレス加工及び／又は切削加工する工程からなる金属加工方法。
８．さらに前記薄肉金属板の表面に付着した金属加工用水溶性潤滑剤の乾燥もしくは乾燥を促進する工程を含む上記７に記載の金属加工方法。
９．金属加工用水溶性潤滑剤をミスト状にスプレーし、あるいは飛沫状に噴霧して、薄肉金属板に塗布するものである上記７又は８に記載の金属加工方法。
１０．薄肉金属板へ金属加工用水溶性潤滑剤を塗布し次いでプレス加工する、及び／又は、金属加工用水溶性潤滑剤を塗布し次いで切削加工する、あるいは前記プレス加工及び／又は切削加工の各加工と同時に金属加工用水溶性潤滑剤を塗布する上記７〜９のいずれかに記載の金属加工方法。
１１．金属加工用水溶性潤滑剤の塗布量あるいは濃度を、薄肉金属の種類、表面潤滑被膜の有無、硬度、厚さによって設定する上記７〜１０のいずれかに記載の金属加工方法。
１２．プレス加工用に塗布する金属加工用水溶性潤滑剤の塗布量あるいは濃度と、切削加工用に塗布する金属加工用水溶性潤滑剤の塗布量あるいは濃度を、それぞれ別個に設定する上記７〜１１のいずれかに記載の金属加工方法。
１３．プレス加工及び／又は切削加工の前に、金属加工用水溶性潤滑剤の原材料を希釈して予め設定された濃度とするものである上記７〜１２のいずれかに記載の金属加工方法。
１４．薄肉金属板が、熱交換器用のフィン材料の潤滑被膜付きアルミ薄板である上記７〜１３のいずれかに記載の金属加工方法。
１５．前記１〜６のいずれかに記載の金属加工用水溶性潤滑剤を用いるものである上記７〜１４のいずれかに記載の金属加工方法。
１６．薄肉金属の収納部、前記薄肉金属板を引き出す駆動手段、前記薄肉板の表裏の少なくとも一方に金属加工用水溶性潤滑剤を塗布する塗布手段、プレス加工及び／又は切削加工を行う加工手段からなる金属加工装置であって、上記塗布手段において、上記１〜６のいずれかに記載の金属加工用水溶性潤滑剤の供給量を制御して、薄肉金属板に塗布することを特徴とする金属加工装置。
１７．塗布手段を、プレス加工及び／又は切削加工を行う加工手段の手前に隣接して設けた上記１６記載の金属加工装置。
１８．さらに、常温による乾燥手段を有するものである上記１６又は１７に記載の金属加工装置。
【０００７】
本発明によれば、加工性能及び乾燥性に優れ、環境負荷の極めて小さい金属加工用水溶性潤滑剤、及びその使用に適した金属加工方法及び金属加工装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の金属加工用水溶性潤滑剤は、（Ａ）カルボン酸残基の総炭素数が１８の分岐飽和二塩基酸とアルカリ金属からなる有機カルボン酸金属塩０．０１質量％以上５質量％未満、（Ｂ）総炭素数が１５以下の非イオン界面活性剤０．０５〜２０質量％、及び水からなることを特徴とする。
本発明の金属加工用水溶性潤滑剤（以下、単に水溶性潤滑剤ということもある。）の主成分である水の量は、潤滑剤全量基準で、好ましくは８０〜９９．９質量％である。より好ましくは９０〜９９．９質量％、さらに好ましくは９５〜９９．９質量％、特に好ましくは９７〜９９．９質量％である。８０質量％未満では、乾燥性に劣り、９９．９質量％を超えると加工性に劣る。
【０００９】
次に、水溶性潤滑剤の（Ａ）成分である有機カルボン酸金属塩は、潤滑性を向上させるものである。有機カルボン酸金属塩における有機カルボン酸としては、７−エチルヘキサデカンジカルボン酸等の分岐飽和二塩基酸のカルボン酸残基の総炭素数が１８の二塩基酸を用いる。
また、上記有機カルボン酸金属塩の金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属を用いる。なお、有機カルボン酸金属塩は一種を単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
上記有機カルボン酸金属塩の配合量は、潤滑剤全量基準で、０．０１質量％以上５質量％未満である。好ましくは０．０１〜３質量％であり、より好ましくは０．０１〜１．５質量％である。０．０１質量％未満では、加工性が劣り、５質量％以上では、乾燥性が劣る。
次に、水溶性潤滑剤の（Ａ）成分であるカルボン酸残基の総炭素数が１８の分岐飽和二塩基酸とアルカリ金属からなる有機カルボン酸金属塩は、潤滑剤全量基準で、０．０１質量％以上５質量％未満である。好ましくは０．０１〜３質量％であり、より好ましくは０．０１〜１．５質量％である。０．０１質量％未満では、加工性が劣り、５質量％以上では、乾燥性が劣る。
【００１０】
本発明の金属加工用水溶性潤滑剤は、乾燥性が良好で、底面積５０ｃｍ2の容器に１ｇ秤り取り、１００℃の恒温槽に保持し、８０質量％が蒸発するまでの時間が１０分以内である。この因子は、前述のとおり、様々な因子が絡みあって決まるものである。
本発明の水溶性潤滑剤には、液安定性（可溶化性能）、耐腐敗性及び防錆性を向上させるために、（Ｂ）非イオン界面活性剤を配合することを要する。また、（Ｃ）腐敗防止剤及び（Ｄ）金属不活性化剤を配合することができる。
【００１１】
（Ｂ）成分の総炭素数１５以下の非イオン界面活性剤は、特に限定されない。具体的には、２−エチルヘキシルジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセリン、ジエチレングリコールヘキシルエーテル等を挙げることができる。これらの中では、総炭素数１２以下のものが好ましく、１０以下のものがより好ましい。より具体的には、ジエチレングリコールヘキシルエーテル（総炭素数１０）、ジプロピレングリコール（総炭素数６）が特に好ましい。（Ｂ）成分は一種を単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。その配合量は、潤滑剤全量基準で、０．０５〜２０質量％、好ましくは０．０５〜１０質量％、さらに好ましくは０．０５〜５質量％、特に好ましくは０．０５〜１質量％である。０．０５質量％未満であると、他の添加剤を分散させる効果が小さく、２０質量％を超えると、量の割には効果が小さく経済的に不利となり、乾燥性も悪化する。
【００１２】
（Ｃ）成分の腐敗防止剤は、特に限定されず、各種のものを使用することができる。具体的には、２，４−ジヒドロキシ安息香酸アニリド化合物；メルカプトアミドカルボン酸またはその塩；ジメチルチアゾリジン、メチルチアゾリジン、チアゾリジン等のチアゾリジン化合物；ポリエチレンイミン；２−ホスホノブタン−１，２，４−トリカルボン酸又はその塩；１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸又はその塩；トリ−ｎ−ブチル−ｎ−ヘキサデシル−ホスホニウム，トリ−ｎ−ブチル−ｎ−ドデシル−ホスホニウム、テトラキス−ヒドロキシメチル−ホスホニウム又はそれらの塩；Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）ピペラジン；ヘキサヒドロ−１，３，５−トリス（２−ヒドロキシエチル）トリアジン、ジエタノールアミン、モノエタノールアミン、モルホリン、メチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジシクロヘキシルアミン等のアミン類などを挙げることができる。これらの中では、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）ピペラジン、アミン類が特に好ましい。（Ｃ）成分は一種を単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。その配合量は、潤滑剤全量基準で、０．０１〜１０質量％、好ましくは０．０１〜２質量％、さらに好ましくは０．０１〜０．６質量％である。０．０１質量％未満であると、耐腐敗性の効果が小さく、１０質量％を超えると、量の割には効果が小さく経済的に不利となり、乾燥性も悪化する。
【００１３】
（Ｄ）成分の金属不活性化剤は、金属表面に吸着して金属と腐食性物質が接触するのを防ぐために使用するものである。用いることのできる金属不活性化剤としては、特に制限はないが、ベンゾトリアゾール；カルボキシベンゾトリアゾール；３−アミノトリアゾール、４−アミノトリアゾール、２，５−ジアミノトリアゾール、３−メルカプトトリアゾール、３−アミノ−５−トリアゾール等のトリアゾール化合物；２−メルカプトチアゾール、２−アミノチアゾール等のチアゾール化合物；２−メルカプトイミダゾール、２−メルカプト−１−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物などを挙げることができる。これらの中では、トリアゾール化合物が特に好ましい。（Ｄ）成分は一種を単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。その配合量は、潤滑剤全量基準で、０．０１〜１０質量％、好ましくは０．０１〜２質量％、さらに好ましくは０．０１〜０．６質量％である。０．０１質量％未満であると、防錆性の効果が小さく、１０質量％を超えると、量の割には効果が小さく経済的に不利となり、乾燥性も悪化する。
【００１４】
本発明の金属加工用水溶性潤滑剤には、本発明の目的が損なわれない範囲で、必要に応じて各種添加剤、例えば、酸化防止剤、消泡剤、防錆剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤などを単独又は二種以上を組み合わせて、適宜含有させることができる。
ここで、酸化防止剤としては、例えばアルキル化ジフェニルアミン、フェニル−α−ナフチルアミン、アルキル化−α−ナフチルアミンなどのアミン系、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾールなどのフェノール系、及び硫黄系などが挙げられ、消泡剤としては、例えばジメチルポリシロキサン、フルオロエーテルなどが挙げられる。また、防錆剤としては、例えばカルボン酸系防錆剤、カルボン酸エステル系防錆剤、過塩基性アルカリ土類金属塩類などが挙げられる。
これらの必要に応じて用いられる添加剤の合計含有量は、潤滑剤全量基準で、１０質量％以下が好ましく、５質量％以下がより好ましい。
【００１５】
また、水溶性潤滑剤の塗布量は薄肉金属板の表面積１平方メートルに対し、潤滑被膜を表面に有する薄肉金属板の場合は、３ｃｃ〜１２ｃｃの範囲であり、潤滑被膜を表面に設けない薄肉金属板の場合は、３ｃｃ〜３５ｃｃの範囲が好ましい。
塗布量が３ｃｃより少ない場合は、各加工に必要とされる潤滑性が得られず、プレス加工において薄肉金属板に割れが発生する危険性が高くなる。また、塗布量が１２ｃｃ又は３５ｃｃより多い場合は容易に乾燥されず、乾燥工程の設備が大掛りなものとなる可能性がある。
また、プレス加工用に塗布する水溶性潤滑剤の塗布量あるいは濃度と、切削加工用に塗布する水溶性潤滑剤の塗布量あるいは濃度を、それぞれ別個に設定する方が好ましい。
【００１６】
さらに、上記水溶性潤滑剤の原材料を水で希釈する希釈倍率は、潤滑被膜を表面に有する薄肉金属板の場合は、３０〜２００の範囲であり、潤滑被膜を表面に設けない薄肉金属板の場合は、３０〜１００の範囲が好ましい。
希釈倍率が３０より小さい場合は、濃度が高い水溶性潤滑剤を用いることになり、容易に乾燥されず乾燥工程の設備が大掛りなものとなる可能性がある。また、希釈倍率が１００又は２００より大きい場合は、各加工に必要とされる潤滑性が得られず、プレス加工において薄肉金属板に割れが発生する可能性が高くなる。
【００１７】
このように、水溶性潤滑剤の塗布量、濃度には選択範囲があり、薄肉金属板に塗布する水溶性潤滑剤は、薄肉金属板の種類、表面潤滑被膜の有無、硬度、厚さに対して、最適な潤滑油塗布量あるいは濃度を選択することが好ましく、そうすることで無駄な水溶性潤滑剤を使用することなく良好な潤滑性能を発揮でき、且つコストを削減することができる。
【００１８】
次に、本発明の金属加工方法及び装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
例として、熱交換器等に使用されるアルミフィン用材料であって、アルミ材料の表面に親水性被膜層を有し、さらにその上層に潤滑性被膜層を有するアルミフィン用材料の場合を説明する。
図１は本発明の金属加工装置を示す図であり、本装置において、プレス加工、切削加工、乾燥の各工程は、図１の左方から右方へ向かって進行する。
ロール状に巻かれた薄肉金属板１は、任意の方法によって引き出され、塗布室２に導入される。水溶性潤滑剤調製機８は、水溶性潤滑剤の原材料と水道水とを混合することにより、水溶性潤滑剤９を任意の濃度に調製し、一時蓄えるものである。水溶性潤滑剤９は、噴霧量を制御する制御バルブ１０を介して塗布室２内に供給される。
【００１９】
なお、上記水溶性潤滑剤の原材料を水で希釈する工程は、薄肉金属板のプレス加工、切削加工工程と同じ敷地内あるいは近辺で行うことにより、希釈工程に至るまでは水溶性潤滑剤を原材料の状態で扱うことができ、流通や貯蔵の段階で管理する潤滑剤の重量、容積、在庫量を低減でき、コストを削減することができる。また、希釈工程をプレス加工、切削加工工程の直前で行うことにより、希釈によって発生成長する泡の処理労力を低減することができる。
塗布室２内では、噴霧ノズル３からミスト状の水溶性潤滑剤４が噴出し、塗布室２の中はミスト状の水溶性潤滑剤４の雰囲気で満たされる。そして、ミスト状の潤滑剤４の雰囲気中に薄肉金属板１が導入されると、潤滑被膜層を残した状態で、薄肉金属板１の表面にミスト状になった水溶性潤滑剤４が均一に付着し、塗布される。このとき、噴霧ノズル３は、塗布室２内を通過する薄肉金属板１に背を向けて噴霧するように設置されている。これは、水溶性潤滑剤４が薄肉金属板１に直接噴霧されることにより、薄肉金属板１表面にある水溶性の潤滑被膜層（図示せず）が溶けて剥がれるのを抑えるためである。
【００２０】
本発明においては、水溶性潤滑剤をミスト状にスプレーし、あるいは飛沫状に噴霧して、薄肉金属板に塗布するので、最少量の水溶性潤滑剤で薄肉金属板表面をむらなく潤滑することができ、水溶性潤滑剤にかかるコストを削減することができる。
塗布室２内に設けられ余分となった水溶性潤滑剤４ａは、潤滑剤溜め５に一時的に溜めておき、所定量溜まると排出量制御バルブ６を設けたドレーン管７を介して塗布室２より排出される。
プレス加工用ダイ１１には、加工用のメス金型１１ａ〜１１ｄが設けてあり、プレス加工用ポンチ１２には、加工用のオス金型１２ａ〜１２ｄが設けてある。薄肉金属板は、プレス加工用ダイ１１およびプレス加工用ポンチ１２によりプレス加工される。プレス加工において、薄肉金属板はプレス機が１回プレス動作を行う毎にメス金型１１ａ〜１１ｄあるいはオス金型１２ａ〜１２ｄの１列分進行し、合計４段階の小工程を経て、プレス工程が終了する。
水溶性潤滑剤シャワー１３は、水溶性潤滑剤１４を薄肉金属板に飛沫状に噴霧塗布するものである。水溶性潤滑剤１４は、水溶性潤滑剤調製機８からシャワー量制御バルブ１５を介して供給される。
【００２１】
プレス加工の工程と同時進行で、プレス工程を終えた薄肉金属板の表面には、潤滑剤シャワー１３から飛沫状に噴霧される水溶性潤滑剤１４が直接塗布される。ここで、水溶性潤滑剤１４を薄肉金属板の表面に直接塗布しているのは、プレス加工に比べて切削加工では、薄肉金属板表面に潤滑被膜層を設ける必要性が低いため、ミスト状の水溶性潤滑剤の雰囲気をつくるための塗布室２のような設備を必要としないからである。余分となった水溶性潤滑剤１４ａは潤滑剤溜め１６にを一時的に溜めておき、所定量溜まると排出量制御バルブ６を設けたドレーン管７を介して排出される。
【００２２】
本発明においては、水溶性潤滑剤の塗布を、プレス加工直前若しくは切削加工の前工程として、あるいは前記加工と同時に行い、最小限の水溶性潤滑剤を最適時期に塗布するので、水溶性潤滑剤が乾くことなく加工でき、且つ水溶性潤滑剤にかかるコストを削減することができる。
切削用ダイ１７および１８には、それぞれ切削用カッター１７ａ、１８ａが設けてあり、薄肉金属板は、切削用カッター１７ａ、１８ａにより切削加工される。
エアブロー用送風機１９はノズル２０を通して送風し、プレス加工および切削加工された薄肉金属板表面の水溶性潤滑剤４、１４を乾燥させる。乾燥は、雰囲気温度で行うが、必要に応じて小容量の熱源等を用い、雰囲気温度より若干高い温度で行ってもよい。このような送風機による送風手段を採用したり、低温度の乾燥設備を設けることにより、従来のような大型加熱乾燥設備等を必要としない簡素な設備とすることができるため、初期投資および運転維持費用の削減ができる。
水溶性潤滑剤は、本来自然乾燥によって乾燥可能であるため、プレス加工、切削加工後の薄肉金属板の自然乾燥が可能であれば、エアブロー送風機１９などを用いた乾燥工程のための設備は必要でない。しかし、乾燥時間を大幅に短縮するために、既存の乾燥炉あるいは大容量熱源の乾燥炉などを用いてもよい。
【００２３】
図２（ａ）は、上記プレス加工用のメス金型１１ａ〜１１ｄおよびオス金型１２ａ〜１２ｄによる薄肉金属板１の加工工程における断面図を示したものである。
図２において、薄肉金属板１は、フォーミングで球面状に塑性加工を行うステップＩ、ピアシングで孔１ａを開け、かつカラー１ｂを設けるステップＩＩ、アイアニングで前記カラー１ｂを伸延するステップＩＩＩ、リフレアーでカラー１ｂの端部１ｃをその外側に巻込むステップＩＶの各工程の順で加工される。
上記プレス加工においては加工具への負荷が大きく、特に、図２（ｂ）に示したＡの箇所にかかる応力が最も大きく、場合によっては、被加工材料である薄肉金属板１のちぎれや加工具であるプレス加工用ダイ１１およびプレス加工用ポンチ１２の損傷が生じる場合がある。そのため、上記一連のプレス加工時において、潤滑の最適化が重要である。
そのため、プレス加工前では、薄肉金属板１の潤滑被膜を溶出しないミスト噴霧によって水溶性潤滑剤４の塗布を施して潤滑性を高め、後の切削加工前の潤滑では、シャワーによって水溶性潤滑剤１４の塗布を施し、切削粉などの異物を除去することに重点を置いている。
なお、プレス加工具は、少なくともコバルト又はニツケルをバインダー（結合相金属）として含む超硬合金からなるものが好ましく、水溶性潤滑剤にはプレス加工具からのバインダー（結合相金属）の溶出を抑制するインヒビターが溶解されていることが好ましい。
【００２４】
図３は、上記プレス工程および切削工程を終了した薄肉金属板の斜視図である。図３において、１ａはピアシングで開けられた孔、１ｂはアイアニングで伸延されたカラー、そして１ｃは外側へ巻込み加工を施されたカラー１ｂの端部である。
なお、上記においてはアルミ板加工の態様を説明したが、鋼鈑や銅板に適用してもよく、薄肉であって水溶性潤滑剤を要する金属のプレス加工あるいは切削加工であればいずれにも適当できる。
また、上記実施の形態１においては、プレス加工前の水溶性潤滑剤４の塗布をミスト状の噴霧としたが、もともと潤滑被膜層が表面に施されていない薄肉金属板の場合は、潤滑被膜層の溶出を考慮する必要がないので、プレス加工前の水溶性潤滑剤の塗布は薄肉金属板を水溶性潤滑剤に直接浸す方法、あるいは飛沫状に直接噴霧塗布する方法であってもよい。
さらに、前記水溶性潤滑剤４、１４の塗布は、プレス加工直前と切削加工直前で行っているが、金属薄板の材質、加工面積、加工の複雑さ度合、表面潤滑被膜の有無とその厚さ等を考慮し、プレス加工前、プレス加工時、切削加工前、切削加工時の各工程において、水溶性潤滑剤の塗布量、濃度等の調整をそれぞれ任意に設定することができる。そうすることにより、それぞれの金属に応じた潤滑効果を最大限に発揮することができ、また各工程において最低限必要な水溶性潤滑剤の塗布管理を行うことができるため、潤滑剤にかかるコストを削減することができる。
【００２５】
本発明の金属加工装置は、薄肉金属の収納部、前記薄肉金属板を引き出す駆動手段、前記薄肉板の表裏の少なくとも一方に金属加工用水溶性潤滑剤を塗布する塗布手段、プレス加工及び／又は切削加工を行う加工手段から本質的になる金属加工装置であって、上記塗布手段において、請求項１〜８のいずれかに記載の金属加工用水溶性潤滑剤の供給量を制御して、薄肉金属板に塗布することを特徴とする金属加工装置である。
本発明の装置は、以上に述べた金属加工方法に使用できる装置であればよく、塗布手段を、プレス加工及び／又は切削加工を行う加工手段の直前に設け、さらに、常温近辺の温度あるいは短時間乾燥の目的によっては、１５０℃程度の高温の乾燥炉による乾燥手段を有するものであってもよい。
【００２６】
【実施例】
次に、本発明の金属加工用水溶性潤滑剤について実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
実施例１〜５及、比較例１〜３及び参考例１〜５
（１）金属加工用水溶性潤滑剤の調製
水に対し、第１表に示す成分を、潤滑剤全量に基づき第１表に示す量（質量％）で配合することにより、金属加工用水溶性潤滑剤を調製した。なお、比較例３は、イソパラフィン（４０℃における動粘度；２．６ｍｍ2／ｓ）と炭素数１６のα−オレフィン（２０質量％）からなる従来のオイル系潤滑剤である。
（２）物性の評価
各潤滑剤について下記の要領で物性の評価を行なった。その結果を第１表に示す。
【００２７】
１  乾燥性試験１
底面積５０ｃｍ2の容器に（１）で調製した潤滑剤１ｇを秤り取り、容器底部に均一に拡げた後、１００℃の恒温槽に保持し、８０質量％蒸発するまでの時間（分）を測定した。
２  乾燥性試験２
底面積５０ｃｍ2の容器に（１）で調製した潤滑剤１ｇを秤り取り、容器底部に均一に拡げた後、１８０℃の恒温槽に保持し、残量（質量％）を測定した。
３  摩擦試験
バウデン試験で摩擦係数を求めた。
供試フィン材：ベア材（摩擦試験１）及びＫＳ１７５、ボール：ＳＵＪ２（３／１６ｉｎｃｈ）（摩擦試験２）
荷重：１ｋｇ（Ｐｍａｘ＝９７．６ｋＰａ）、速度：１０ｍｍ／ｓ、
ストローク：４０ｍｍ、温度：室温（２５℃）
４  腐敗性試験
イージーカルトにより１週間後の生菌数から腐敗度を求めた。
○：軽度、△：中度、×：強度
５  防錆性試験
ベア材２０×５０を３０ｃｃの試料に浸漬し、６０℃に３日間保持後、腐食の有無を観察した。
６  試料外観
目視観察により、試料の状態を観察した。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
【表２】
0004790272.tif 000003
【００３０】
注）
配合成分
Ａ１    ７−エチルヘキサデカンジカルボン酸Ｎａ塩
Ａ２    オレイン酸Ｋ塩
Ａ３    パルミチン酸Ｎａ塩
Ａ４    ノナン酸Ｎａ塩
Ｂ１    ジエチレングリコールヘキシルエーテル(総炭素数１０)
Ｂ２    ジプロピレングリコール（総炭素数６）
Ｂ３    オクタエチレングリコールノニルフェニルエーテル（総炭素数３１）
Ｃ１    Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）ピペラジン
Ｃ２    モルホリン
Ｄ１    ベンゾトリアゾール
【００３１】
上記金属加工装置及び４％に希釈した潤滑剤を用いて空気調和機用熱交換器フィンのプレス加工及び切削加工さらに乾燥炉による１６０℃で４分間の乾燥を一連して行った結果、品質確保に問題もなく、良好な結果が得られた。
【産業上の利用の可能性】
【００３２】
本発明の金属加工用水溶性潤滑剤は、加工性能及び乾燥性に優れ、環境負荷の極めて小さい水溶性潤滑剤であり、前記の金属加工方法及び金属加工装置の水系の潤滑剤として好適に使用できる。水溶性潤滑剤ゆえに環境負荷が極めて低く、余分の潤滑剤は再利用せず廃水処理することができるので、水溶性潤滑剤の組成が変化することなく安定して使用することができ、取扱いが容易であるなど種々効果を奏する。
本発明の金属加工方法及び金属加工装置においては、薄肉金属板のプレス加工または切削加工において、前記薄肉金属板の表裏少なくともいずれか一方に水溶性潤滑剤を塗布するので、環境への負荷を低減することができる。また、乾燥性に優れた水溶性潤滑剤を使用するので、乾燥工程および水切り工程において、適宜送風手段等の乾燥手段を用いることにより、乾燥時間の短縮化を図ることが可能となる。さらに、水溶性潤滑剤を用いることで、潤滑液による引火の可能性がなくなるため、乾燥装置をプレス加工機に近接して設けることができ、装置のラインを短縮できる。
また、本発明の金属加工方法及び金属加工装置においては、水溶性潤滑剤をミスト状にスプレーし、あるいは飛沫状に噴霧して、薄肉金属板に塗布するので、最少量の水溶性潤滑剤で薄肉金属板表面をむらなく潤滑することができる。
本発明は、熱交換器用のフィン材料の潤滑被膜付きアルミ薄板の加工に適用できるため、空気調和機などに用いる熱交換器を効率良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
図１は、本発明の金属加工装置を示す図である。図２（ａ）は、本発明における薄肉金属板１の加工工程における断面図であり、図２（ｂ）は、本発明におけるプレス加工の詳細断面図であり、図３は本発明におけるプレス加工および切削加工を施した薄肉金属板の斜視図である。図４は従来の金属加工装置を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
図中の符号は次のとおりである。
１：薄肉金属板、２：塗布室、３：噴霧ノズル、４，９，１４：水溶性潤滑剤、５：水溶性潤滑剤溜め、８：水溶性潤滑剤調製機、１０：水溶性潤滑剤噴霧量制御バルブ、１１：プレス加工用ダイ、１２：プレス加工用ポンチ、１３：水溶性潤滑剤シャワー、１５：水溶性潤滑剤シャワー量制御バルブ、１７，１８：切削用ダイ、１７ａ，１８ａ：切削用カッター、１９：エアブロー用送風機、２０：エアブロー用ノズル、１０１：薄肉金属板、１０２，１０５：オイル系潤滑剤、１０３：オイル系潤滑剤塗布用オイルバス、１０４：オイル系潤滑剤タンク、１０６：オイル系潤滑剤供給制御バルブ、１１１：乾燥炉、１１２：加熱手段、１１３：乾燥炉用送風機、１１３ａ：熱風
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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