JPH0221438B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、絞り―しごき缶成形用水溶性クーラ
ントに関するもので、より詳細には、金属素材、
特に錫メツキ鋼板の絞り―しごき加工による製缶
時に冷却及び潤滑に使用され、高速度下での絞り
―しごき成形加工時の潤滑性及び冷却性に優れ、
絞り―しごき成形加工により形成された缶胴体の
しごき用ポンチからの抜き取り、即ちストリツピ
ングが容易であり、且つしごき用ポンチから抜き
取つた後のクーラントを洗浄する工程において、
水単独にて洗浄することが可能で且つ排水処理も
容易である水溶性クーラントに関する。 絞り―しごき缶は、缶胴周囲に継目がなく、全
面印刷が可能でしかも外観特性が良好であり、且
つ側壁部の肉厚が薄く、金属素材の使用量が少な
くてよい等の利点を有するため、ビール缶や炭酸
飲料缶等の内圧缶の用途に広く使用されている。 この絞り―しごき缶は、絞り加工で得られた浅
絞りカツプを、しごきポンチとしごきダイスとの
間で数次にわたるしごき加工に付することにより
製造されるが、このしごき加工に際しては、工具
と金属素材との間に冷却と潤滑とを兼ねるクーラ
ントを供給して加工を行うことが必須不可欠であ
る。 従来、この種のクーラントとしては、鉱物油、
天然油脂類或いは合成油等を基油とし、それに各
種界面活性剤、添加剤を加えて水性エマルジヨン
としたものが使用されてきた。しかしながら、こ
れらの公知のクーラントは、冷却効果に難があ
り、高速化及び生産性向上が概して困難であると
共に、缶胴のポンチからの抜取（ストリツピン
グ）が困難であるという問題を有している。即
ち、絞り―しごき缶では側壁部が極度に薄肉化さ
れているため、ストリツピング荷重（加工方向と
逆方向に加わる）が大きくなると、側壁部の座屈
が生じて容器の用途に使用不可能となるのであ
る。また、水に不溶のものを強制的に分散させて
いるため、被洗浄性が悪く、アルカリ脱脂工程が
必要であるという操作上の煩しさがある。更に、
合成油系の潤滑剤、特に水溶性系の潤滑剤を使用
したものでは、排水中の潤滑剤を、通常の凝集沈
澱法や活性汚泥法では分離することが困難である
という問題もある。 従つて、本発明の目的は、上述した欠点が解消
された絞り―しごき缶成形用水性クーラントを提
供するにある。 本発明の他の目的は、用いる潤滑剤成分が水溶
性であると共に、金属素材、特に錫メツキ鋼板の
絞り―しごき加工による製缶時に水性組成物の形
で冷却及び潤滑に使用され、高速度下での絞り―
しごき成形加工時の冷却性及び潤滑性に優れ、絞
り―しごき成形加工により形成された缶胴体のし
ごき用ポンチからの抜き取り、即ちストリツピン
グが容易であり、且つしごき用ポンチから抜き取
つた後の潤滑剤を洗浄する工程において、水単独
にて洗浄することが可能であり、しかも排水処理
が容易に行い得る水溶性クーラントを提供するに
ある。 本発明の更に他の目的は、加工中及び加工後に
おいても優れた防錆性能も同時に達成される絞り
―しごき缶成形用水溶性クーラントを提供するに
ある。 本発明によれば、高級不飽和脂肪酸又はそのエ
ステルの一種又は二種以上のエポキシ化物をリン
酸化して得られるリン含有化合物を0.1乃至20重
量％含有する水溶液から成ることを特徴とする絞
り―しごき缶成形用水溶性クーラントが提供され
る。 本発明に用いるリン含有化合物は同一分子内
に、油性、潤滑性能を発揮する高級脂肪酸部分
と、水溶性、極圧性能、防錆性能等を発揮するリ
ン酸エステル部分とを有しているという特徴を有
する。即ち、このクーラントにおいては、潤滑剤
成分が水に溶解した状態で存在するため冷却効果
に優れており、また上記両部分を有することに関
連してリン含有化合物であることから境界潤滑性
に優れており、高速での絞り―しごき加工が可能
となる。しかも、このクーラントにおいては高圧
時の粘度上昇が低く、ストリツピング時に液膜を
破るための剪断力も小さくストリツピング性も良
好であるという利点を有する。 本発明のクーラントの優れた作用効果は、添付
図面を参照することにより明白となろう。第１図
は、鉱物油系エマルジヨン（後述する試料番号
１）をクーラントとして用いた時のポンチストロ
ークとポンチ荷重との関係を示す線図であり、第
２及び３図は本発明の水溶性クーラント（後述す
る試料番号２及び番号３）を用いた時の同様の線
図である。これらの図面において、ピーク１は再
絞り時、ピーク２は１段目のしごき、ピーク３は
２段目のしごき、ピーク４は３段目（最終段）の
しごき時に夫々加わる荷重を示し、ピーク５は底
部のドーミング加工時に加わる荷重を、また逆向
きのピーク６はストリツピング時の荷重を夫々示
す。これらの図面から、本発明の水溶性クーラン
トを用いると、しごき加工時の荷重が少ないレベ
ルに抑制されており、特にストリツピング時の荷
重が著しく少ない値となつていることが了解され
る。 本発明において、リン含有化合物の製造に用い
られる高級不飽和脂肪酸としては、炭素数14〜28
の高級不飽和脂肪酸が好ましく、例えば、ツズ
酸、フイセトレイン酸、ミリストレイン酸、パル
ミトレイン酸、ゾーマリン酸、ペトロセン酸、オ
レイン酸、バクセン酸、ガドレン酸、エルカ酸等
のモノ不飽和高級脂肪酸、及び、リノール酸等の
ジ不飽和高級脂肪酸等が挙げられる。更に好まし
くは炭素数16〜18の不飽和高級脂肪酸である。 又、本発明に用いられる高級不飽和脂肪酸のエ
ステルとしては当該脂肪酸の１価アルコール又は
多価アルコールのモノエステル、ポリエステルが
挙げられまた高級不飽和脂肪酸のグリセリンエス
テルを主に含む混合物（例えば油脂類）等も使用
しうる。 高級不飽和脂肪酸のグリセリンエステルを主に
含む混合物としては、例えば、ヌカ油、大豆油、
サフラワ油、カポツク油、ヒマワリ油、ナタネ
油、オリーブ油、椿油、綿実油アマニ油、牛脂、
豚脂等が用いられるが本発明の方法の性質上、沃
素価が60〜150のものが特に好ましく、例えば、
ヌカ油、大豆油、サフラワ油、カポツク油、ヒマ
ワリ油、綿実油、アマニ油等が好ましい。 また、その他の高級不飽和脂肪酸エステルとし
ては、ツズ酸、フイセトレイン酸、ミリストレイ
ン酸、パルミトレイン酸、ゾーマリン酸、ペトロ
セン酸、オレイン酸、バクセン酸、カドレン酸、
エリア酸等の高級モノ不飽和脂肪酸、リノール酸
等の高級ジ不飽和脂肪酸と一価アルコール又は多
価アルコールのエステル等が挙げられる。上記の
一価アルコールとしては、メタノール、エタノー
ル、ｎ―プロパノール、イソプロパノール、ｎ―
ブタノール、イソブタノール、sec―ブタノール、
ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オ
クタノール、２エチルヘキサノール等が挙げられ
るが、好ましくは、炭素数１〜10の一価アルコー
ルであり、更に好ましくは炭素数１〜３の一価ア
ルコールである。また、多価アルコールとして
は、エチレングリコール、プロピレングリコー
ル、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコ
ール、グリセリン等が挙げられる。 本発明のリン含有化合物を得る方法は、上記の
高級不飽和脂肪酸、高級不飽和脂肪酸エステル、
不飽和脂肪酸含有油脂等、不飽和基を有する一種
又は二種以上をエポキシ化してエポキシ化物を得
る。エポキシ化は常法で行えばよく、過酸化水
素、過酢酸等を使用して行うことが出来る。エポ
キシ化率は任意の範囲で決めることが可能である
が50％から90％までの範囲が好ましい。 こうして得られたエポキシ化物を、リン酸化
剤、例えば、オルソリン酸、ポリリン酸等でリン
酸化することにより本発明のリン含有化合物を得
ることが出来る。リン酸化剤の使用量は、得られ
るリン含有化合物の一分子中に１〜４個（但し、
脂肪酸主鎖中に２個以下）のリン酸基を含有する
ように定めるのが好ましい。また、リン酸化の際
にはリン酸モノエステル及びリン酸ジエステルが
生成するが、本発明のリン含有化合物は、両者を
含有してよい。リン酸化反応温度は10〜150℃で
好ましくは20〜100℃である。リン酸化において
生じる副生成物は溶剤等で精製することが出来
る。 得られたリン含有化合物は、酸性リン酸基を、
アルカリで中和して、その水溶液のPHを６〜７に
し、安定な水溶液とすることが出来る。アルカリ
としては、アルカリ金属水酸化物、例えば、苛性
ソーダ、苛性カリ等がアルカリ金属アルカリ性
塩、例えば、炭酸ソーダ、炭酸カリ、炭酸リチウ
ム等のアルカリ金属と弱酸の塩が挙げられる。ま
た、アミン類例えば、メチルアミン、エチルアミ
ン、プロピルアミン等も中和剤として使用するこ
とが出来る。 本発明のリン含有化合物は、クーラント中の純
分として0.1〜20重量％、好ましくは0.5〜10重量
％の水溶液として使用される。0.1重量％未満で
は潤滑効果は少なく、20重量％以上用いても効果
はそれ以上向上しない。 本発明のクーラントには、さらに、水溶性の油
性剤、防錆剤、消泡剤、酸化防止剤を配合しても
よく、また、本発明のクーラントを使用するに際
しては、防徽剤の添加が望ましい。 この水溶性クーラントは、錫メツキ鋼板の絞り
―しごき加工に際して、ポンチ、ダイス或いは缶
胴の部分に、ノズル等を介して吹付けたり、浸漬
したり、或いはスプレー塗布することにより、所
望の潤滑、冷却操作を行う。このクーラントは、
必要により冷却或いは過等の処理を行つた後、
反復して使用することができる。加工後の缶胴
は、ポンチからの抜取りが容易であり、しかも缶
胴の水洗操作も缶胴も湯水に浸漬し或いはスプレ
ーすることによつて容易に行い得る。のみなら
ず、この水溶性クーラントを用いると排水処理も
容易であるという利点がある。即ち、この排水
は、従来の排水処理設備、即ち、硫酸アルミ、硫
酸第二鉄、ポリ塩化アルミニウム等のアルミ系或
いはアルミ―鉄系凝集剤、消石灰、高分子系凝集
剤等を単独又は組合せで用いる凝集分離法を適用
して、水質汚濁成分のかなりの部分の除去を行う
ことができ、また必要あれば更にスラツジ分離後
の排水を活性汚泥法に付することによつて水質汚
濁成分の除去を一層完全に行うことができる。 本発明を次の例で説明する。 製造例 １ １四ツ口フラスコに試薬一級85％オルソリン
酸231ｇ（2.0モル）を入れ、55〜65℃にて窒素気
流中でエポキシ化ステアリン酸エチル660ｇ（2.0
モル）を滴下し、さらに55〜65℃で１時間かきま
ぜた後、冷却した。反応生成物をエーテル抽出
し、水洗、脱エーテル後、酸価165の酸性リン酸
エステルを得た。これを20％苛性ソーダ水溶液で
PH6.5になるまで中和し、製品を得た。 製品の物性値を表―１に示す。 製造例 ２ ３四ツ口フラスコに110％ポリリン酸570ｇ
（6.4モル）、エチルエーテル570ｇを加え溶解後、
40〜50℃にて窒素気流中でエポキシ化大豆油1860
ｇ（2.0モル）を滴下し、さらに、40〜50℃で１
時間かきまぜた後、冷却した。反応物を水洗、脱
エーテル後、酸価160の酸性リン酸エステルを得
た。これを20％苛性ソーダ水溶液でPH6.5乃至7.0
となるまで中和し、製品を得た。 製品の物性値を表―１に示す。

【表】 実施例 上記表１の製品及びを水で稀釈して水溶性
クーラントを調製した。 この水溶性クーラントについて、下記の試験を
行い、以下に示す結果を得た。試験法は次の通り
である。 成形性及びストリツピング性 (1) カツプ成形性 各水溶性クーラントを用いて、下記条件で絞り
成形を行つた。 板厚 0.30mm 硬度（ロツクウエル30T） 55.0 缶の外面となるべき面の錫めつき量 2.8ｇ／m² 缶の内面となるべき面の錫めつき量 2.8ｇ／m² 絞り缶の内径 71mm 絞り缶の高さ 34mm 成形スピード：120缶／分のスピードに相当す
る。 (2) しごき加工性 上記(1)に記した条件で成形した絞りカツプを用
いて公知のしごき装置により再絞り、第１段しご
き（板厚減少率38.2％）、第２段しごき（板厚減
少率13.6％）、第３段しごき（板厚減少率39.4％）
を行ない内径52.66mm、高さ145.0mm、缶胴主部の
厚さ0.100mm、開口端部の厚さ0.160mm（開口端部
より約20mmの長さを有する）の缶を成形し、スト
リツパーでしごき加工パンチより抜きとる。 尚成形スピードは200缶／分のスピードに相当
する。 缶体のしごき加工パンチからの抜き取りは、最
終しごき加工ダイス（本実施例の場合は第３段し
ごきダイス）の取り付け部の後方に取り付けられ
た環状に配置された多数の爪からなるストリツパ
ーに、しごき加工前の位置に戻るしごき加工パン
チに冠着して該パンチと一緒に後退してくる缶体
の開口端が当り、それによつて缶体の後退が阻止
され、パンチのみが加工前の位置に戻ることによ
り達せられる。（この際、補助的にパンチの先端
から圧縮空気を缶体底部に吹きつける場合もあ
る。） 又、しごき加工パンチと該パンチを装着するラ
ムとの間に歪ゲージを取り付けたロードセルを装
着し、該パンチに負荷される力を測定出来る様に
して、アイアニング加工時の力及びストリツピン
グ時に缶の開口端に負荷されるストリツパーから
の力を該ロードセルで検出しこれを数値化処理を
することによりストリツピング荷重を数値で読み
取ることが出来る様にした。 カツプ成形性、しごき加工性、ストリツピング
性については下記の如く判定した。 (1) カツプ成形性 破断せずに成形出来た 〇 破断して成形出来なかつた × (2) しごき加工性 疵付もなくしごき加工出来た ◎ 加工は出来るが疵が付いた 〇 破断して加工出来なかつた × (3) ストリツピング性 (i) ストリツパーで抜き取つた後の缶の開口端縁
の座屈の状態によるストリツピング性の評価 ・缶の開口端縁部に座屈のない状態 ◎ ・ 缶の開口端縁部の耳の部分にのみ座屈が起
り、谷の部分にまで達しない状態 〇 ・ 缶の開口端縁部に発生した座屈が次工程で
あるトリミングに於いてトリミングラインに
迄達しない状態 △ ・ 上記座屈がトリミングラインに迄達した状
態 × (ii) ストリツピング荷重によるストリツピング性
の評価 しごき加工用パンチに負荷されるストリツピ
ング荷重の大・小によつてストリツピングの容
易性を評価する。 洗浄性： JIS G3141で規定された６ｍ／ｍ×８ｍ／ｍの
冷延鋼板を使用した。10％水溶液を作り鋼板を５
秒間浸漬し、屋内にて５時間乾燥させそれを試験
用鋼板とした。次いで12／minの水道水で洗浄
し、水切り後判定した。◎完全水ぬれ 〇75％以
上 △50〜75％ ×50％以下 防錆性： 前記調整した試験用鋼板を屋内にてつり下げ、
24時間後のサビの発生状態を評価した。判定方法
はJIS K2246に準じた。◎：サビ発生なし 〇：
10％以上 △：11〜25％ ×：26〜50％ ××：
51％以上 排水処理性 缶洗滌機から排出される洗滌排水について、混
合槽中で排水に消石灰をPHが略中性となるように
加え、次いで塩化第二鉄及び高分子凝集剤を加え
てフロツクを形成させ、分離水のBOD及びCOD
を測定した。また、この分離水を活性汚泥法で処
理し、この処理水についてもBOD及びCODを測
定した。 尚、比較のため、下記の自己乳化性潤滑剤を使
用し、このものを所定の濃度に稀釈し、エマルジ
ヨン形クーラントとしたものについても同様の試
験を行つた。 比較例 従来のエマルジヨン型の処方例 鉱物油 75％ トリエチレングリコールカプレートカプリレー
ト 14％ ポリオキシエチレンラウリルエーテル ４％ オレイン酸 ７％ 得られた結果を下記表―２に示す。

【表】 各試料１〜３について300缶連続して成形加工
し、全数についてストリツピング力を測定した。
ストリツピング時の力の最大値をプロツトして以
下にグラフで示す。 試料番号１（エマルジヨン型） 第４図 試料番号２（製品１） 第５図 試料番号３（製品２） 第６図 試料番号２についての排水処理試験の結果は次
の表―３の通りであつた。

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の鉱物油系エマルジヨンをクー
ラントとして用いたときのポンチストローク距離
とポンチ荷重との関係を示す線図であり、第２図
及び第３図は、本発明の水溶性クーラントを用い
たときのポンチストローク距離とポンチ荷重との
関係を示す線図であり、第４図は第１図の測定で
用いたエマルジヨン型クーラントについてのスト
リツピング時最大荷重と缶数との分布を示す線図
であり、第５図及び第６図は、本発明の水溶性ク
ーラントを用いたときのストリツピング時最大荷
重と缶数との分布を示す線図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高級不飽和脂肪酸又はそのエステルの一種又
   は二種以上のエポキシ化物をリン酸エステル化し
   て得られるリン含有化合物を0.1乃至20重量％含
   有する水溶液から成ることを特徴とする絞り―し
   ごき缶成形用水溶性クーラント。