JP3280317B2 - W/o型プランジャー潤滑剤 - Google Patents

W/o型プランジャー潤滑剤

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JP3280317B2
JP3280317B2 JP20128498A JP20128498A JP3280317B2 JP 3280317 B2 JP3280317 B2 JP 3280317B2 JP 20128498 A JP20128498 A JP 20128498A JP 20128498 A JP20128498 A JP 20128498A JP 3280317 B2 JP3280317 B2 JP 3280317B2
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貢一郎 村上
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Matsumura Oil Research Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム等の
ダイカスト鋳造に於いて、射出スリーブとプランジャー
チップの摩擦を低減しスムーズな射出をさせ、金属溶湯
をキャビティー内に送り込むために使用するプランジャ
ー潤滑剤に関するものである。
【0002】
【従来の技術】アルミニウム等の溶融金属を成形するダ
イカスト鋳造に於いて射出スリーブとプランジャーチッ
プの摩擦を低減させるために使用させる潤滑剤として、
油性潤滑剤と水性潤滑剤、固形状または粉体型潤滑剤が
知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】油性潤滑剤の代表例と
して鉱物油、油脂、ワックス等に固体潤滑剤を配合した
ものが挙げられるが、潤滑剤使用時には約600℃の溶
湯と接触するため、油性潤滑剤は油煙を伴い大きく燃焼
し、作業環境を悪化、汚染していた。また、約250〜
450℃付近で引火点を有するため、潤滑剤保存時にも
火災の危険性があった。更には、溶湯接触時に炭酸ガス
等の不活性ガスが大量に発生するため、溶融金属内にこ
のガスが混入した際には鋳巣等の内部欠陥により鋳物製
品の品質を極端に低下させていた。
【0004】水性潤滑剤の代表例として、鉱物油、油
脂、ワックス類、固体潤滑剤を界面活性剤で水中に分散
させたものが挙げられる。水性潤滑剤は上記 油性潤滑
剤の欠点を緩和させるために開発されたものである。し
かし、水性潤滑剤は潤滑性能が不足気味で大型マシン等
はまだまだ切り替えが不可能なところも多い。また、水
性潤滑剤はその特性上、エアーミキシングによるスプレ
ー給油で使用することが多く、給油回路の変更が必要で
ある。更には、水性潤滑剤に固体潤滑剤を分散してある
場合、回収離型剤に混入し、離型剤を汚染する危険性が
あった。
【0005】固形状または粉体型潤滑剤は液状成分を含
有せず、エアーを媒体としてスリーブ内に潤滑剤を供給
し、プランジャーチップとの摩擦を低減させるものであ
る。この代表例として、ワックス、固体潤滑剤を主成分
にしたものが挙げられる。この潤滑剤は不活性ガスの発
生が少なく、内部欠陥が少なくなる長所を有している。
しかしながら、油剤切り替え時には大掛かりな給油装置
の変更が必要で、導入にはかなりのコストと時間を必要
とする。また、潤滑剤塗布方法が難しくチップ径の大き
な大型マシンには不向きである。本発明の課題はプラン
ジャー潤滑剤として給油装置変更の必要性がなく、潤滑
性に優れ、且つ高品質の鋳物を得ることができ、火災の
危険性もなく、作業環境の汚染が少ない潤滑剤を提供す
ることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は基油成分、潤滑
添加剤成分、界面活性剤及び水を含有しW/O型エマル
ションの形態を有することを特徴とするプランジャー潤
滑剤に係る。
【0007】本発明は、潤滑油成分と乳化機構の関係、
プランジャーチップの潤滑機構について鋭意研究した結
果、水性プランジャー潤滑剤の潤滑成分をW/O型エマ
ルションの形態に変更することで、油性プランジャー潤
滑剤の長所と水性プランジャー潤滑剤の長所の両方を持
ち合わせた潤滑剤を完成させるに至った。
【0008】[W/O型エマルションの作用機構]プラ
ンジャー潤滑剤は、100〜300℃のスリーブとプラ
ンジャーチップ及び550〜700℃の溶融金属の潤滑
であり、一般に使用されている工業用潤滑剤と比較して
非常に厳しい条件下で使用されている。このため、油性
潤滑剤は燃焼しながらの潤滑となり、鋳物の品質を低下
させる不活性ガスが発生しやすい。逆に水性潤滑剤は有
効成分(油分)を約30%まで減少させ、少量で有効な
耐熱性ワックス及び、ポリマー等を主成分とし潤滑させ
る形態をとっているため、鋳巣の原因となる不活性ガス
は発生しにくい。しかしながら、水性の形態をとってい
るため、水分が完全に蒸発するまでは潤滑剤として有効
に拡散せず、結果として潤滑膜切れが起こり、溶融金属
のスリーブへの焼き付きが生じやすいという欠点があっ
た。これは、水性潤滑剤がエアーミキシングによるスプ
レー給油をしなければ性能を発揮できない要因ともな
る。
【0009】本発明で提唱するW/Oエマルション型プ
ランジャー潤滑剤は、少量で有効な水性プランジャー潤
滑剤の成分をW/O型エマルションにすることで水性の
欠点であったスリーブ内での拡散性不利を克服し、給油
回路の変更なしに油性潤滑剤と同等の潤滑性を維持し、
且つ、水分を約10〜50%含有しているため、水性潤
滑剤の特徴である鋳物品質向上、非危険物、油煙・燃焼
炎の縮小といった両者の特長を兼ね合わせた性能をもっ
たプランジャー潤滑剤となる。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明において基油成分として
は、例えば鉱物油、油脂、脂肪酸、脂肪酸エステルから
選ばれる1種以上を使用することができる。鉱物油とし
ては、例えば、マシン油、タービン油、スピンドル油、
プロセスオイル等が挙げられる。油脂としては、例え
ば、大豆油、菜種油、ひまし油、椰子油、牛脂、サクワ
ランなどの等の動植物油が挙げられる。脂肪酸として
は、オレイン酸、ステアリン酸、リノール酸、パルミチ
ン酸、ラウリン酸等が挙げられる。脂肪酸エステルとし
ては、上述脂肪酸の一価または多価アルコールエステル
が挙げられる。アルコールとしては2−エチルヘキサノ
ール、イソデカノール、トリデカノール等の炭素数1〜
18の一価アルコールまたはトリメチロールプロパン、
ペンタエリスリトール、ネオペンチルグリコール、ジペ
ンタエリスリトール等の多価アルコールが挙げられる。
これらは、主に潤滑剤の基油となる成分で油剤全体をス
リーブ内全体に拡散させる目的で配合されている。
【0011】本発明において潤滑添加剤成分としては、
例えばワックス、脂肪酸塩、ポリマー類から選ばれる1
種以上を使用することができる。ワックスとしては、例
えば、パラフィンワックス、石油系ワックス、カルナバ
ワックス、木ロウ等の天然ワックス、ポリエチレン、ポ
リプロピレンの重合ワックス等の合成ワックスが挙げら
れる。好ましくは、これらの一部を酸化させた酸化、酸
変性ワックスを選択するのが有効である。脂肪酸塩とし
ては、例えば、上述した脂肪酸とナトリウム、カリウ
ム、マグネシウム、リチウム、カルシウム、アルミニウ
ム、亜鉛、鉄などの金属塩が挙げられる。ポリマー類と
しては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、エチレ
ン及びプロピレンの重合体等の合成ポリマー及び樹脂
類、松ヤニ、膠等の天然樹脂を挙げることができる。こ
れらは、高温下での潤滑膜を強化すると共にスリーブ内
で潤滑有効成分が高温の溶融金属に洗い流されないため
にスリーブ内に強固に付着させる役割を果たしている。
【0012】本発明において、界面活性剤としては、ア
ニオン、カチオン、ノニオン等の各種界面活性剤を使用
し、全体の系がW/O型エマルションとして安定となる
よう選択する。本発明において、上記基油成分は10〜
70%(重量%、以下同様)、好ましくは30〜50
%、潤滑添加剤成分は1〜30%、好ましくは5〜20
%、界面活性剤を1〜20%、好ましくは3〜10%、
及び水を10〜50%、好ましくは30〜50%の割合
で使用するのが好ましい。配合成分中に水を10〜50
%配合することでその油剤自体が引火点を持たなくな
り、消防法上非危険物となる役割を果たしている。ま
た、この水分は給油された後に100〜200℃のスリ
ーブ内の熱により蒸発し、油状成分の燃焼を抑制する働
きをも有する。
【0013】本発明ではさらに固体潤滑剤を1〜30%
添加することもでき、これにより条件の一層厳しいマシ
ン、例えば溶湯温度が700℃を越える条件下、型締め
力1000t以上の大型マシン等で使用することができ
る。固体潤滑剤としては、例えば、黒鉛、雲母、タル
ク、窒化硼素等が挙げられる。これらは、油状成分のみ
では潤滑が厳しい高温条件下、大型マシンの様に大きな
負荷がプランジャーチップにかかる場合に有効で、スリ
ーブとプランジャーチップの潤滑を補助する役割を果た
す。これら成分の他に防腐剤、防食剤及び溶融金属の焼
き付き防止剤として各種シリコーン等を配合することが
できる。
【0014】[油剤の粘度]上述組成の組み合わせによ
り、W/O型エマルションを形成させた場合、配合組成
の違いにより、油剤の粘度が大きく上下する可能性があ
る。例えば、2000mPa・s以上の高粘度潤滑剤
は、寒冷地での使用において給油不良を起こすことが知
られている。逆に、5mPa・s以下の低粘度潤滑剤
は、給油量がバラつき安定給油できない可能性がある。
マシン標準の給油回路を変更することなく油剤を使用す
るためには、油剤の粘度には細心の注意を払い、調整す
る必要がある。本発明者らによる給油試験の結果、30
℃に於ける粘度で5〜2000mPa・s、好ましくは
300〜1500mPa・sの範囲に調整することが望
ましい。
【0015】本発明の潤滑剤はプランジャー潤滑剤とし
て使用されるが、その他引火、火災の危険性がある作業
環境下でありながら、潤滑不足などにより水性潤滑剤が
使用できない産業用潤滑剤分野、例えば、ギヤー油、作
動油、金属加工油、チェーン油等にも使用することがで
きる。
【0016】
【実施例】以下に実施例、比較例を挙げて、本発明を具
体的に説明する。なお、以下において、「部」及び
「%」とあるのは、それぞれ「重量部」及び「重量%」
を意味する。 実施例a〜e及び比較例f〜i 1.表1に示す各成分を撹拌機によりほぼ均一となるま
で攪拌する。また、ワックスなど常温で固形状の成分を
配合する場合は融点付近まで加熱を行う。 2.上記で均一となった成分を、40℃以下に冷却し、
ホモミキサー等の乳化機で強制乳化を行う。この際、乳
化機のの回転数は3000〜5000rpmとし、W/O
型エマルションの乳化粒子を破壊しないように注意す
る。 3.W/Oエマルション中の水粒子径が3.0μm以下に
なったら攪拌を停止してプランジャー潤滑剤を得る。
【0017】
【表1】
【0018】比較例のプランジャー潤滑剤として下記の
もの〔いずれも(株)松村石油研究所製〕を用いた。 f:水性黒鉛分散潤滑剤、 ネオキャスターPW−60 g:水性白色潤滑剤、 ネオキャスターPW−50 h:油性黒鉛分散潤滑剤、 ネオキャスターB−200 i:油性ノンピグメント潤滑剤、ネオキャスターN−10
【0019】<性能比較試験1> 潤滑性試験 (1)試験方法 以下に示すような潤滑試験機を用い、試験片に所定重量
の試料を塗布し、面接触の条件下で摩擦係数を測定し
た。 (2)試験条件 試験機:Falex No.6 Friction and Wear Test M
achine 試験片:スラストワッシャー(ASTM D3702) (3)試験結果 表2に示す。
【0020】<性能比較試験2> ガス発生量測定試験 (1)試験方法 一定重量の試料を熱分解炉で10秒間熱分解し、発生し
たガスをガスクロマトグラフィにより検出する。 (2)試験条件 熱分解装置 熱分解炉…Shimadzu PYR−1
A 熱分解温度…500℃ 熱分解時間…10秒 試料重量…5.0mg ガスクロ条件 ガスクロマトグラフィ…Shimadz
u GC−14A カラム温度…150℃ 検出器…TCD (3)試験結果 表2に示す。
【0021】<性能比較試験3> 燃焼性試験 (1)試験方法 溶湯温度付近まで加熱した試料カップに一定重量の試料
を滴下し、燃焼炎の大きさと燃焼時間を測定する。 (2)試験条件 試料カップ 銅製 65φ 試験温度 600℃ 試料滴下量 1.0cc (3)試験結果 表2に示す。
【0022】尚、評価結果の数値に関しては、各々3回
評価を繰り返し、その平均値を示した。また、性能比較
試験1の焼き付きの有無に関しては、20分間の試験時
間内に1回の焼き付きで△、2回以上の焼き付きがあっ
た場合は×、焼き付きが全く起こらなかったものについ
てのみ○を表記した。
【0023】
【表2】
【0024】性能比較試験の結果、実施例a〜eは油性
潤滑剤以上の潤滑性能を発揮することが分かった。ま
た、実施例a〜eはガス発生量、燃焼が少なく、引火点
を持たないため、水性の特徴をも有していることが明ら
かとなった。
【0025】
【発明の効果】本発明のW/O型プランジャー潤滑剤
は、油性同等以上の潤滑性能を持つため、給油装置の大
幅な変更なく現行油剤との切り替えが可能で、尚且つ、
水性の特徴をも持ち合わせるため、内部欠陥の少ない鋳
造品を得ることができ、火災の危険性が少ない作業環境
を得ることができる。本発明の潤滑剤はプランジャー潤
滑剤として使用されるが、その他引火、火災の危険性が
ある作業環境下でありながら、潤滑不足などにより水性
潤滑剤が使用できない産業用潤滑剤分野、例えば、ギヤ
ー油、作動油、金属加工油、チェーン油等にも使用する
こともできる。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 17/20 B29C 45/83 C10M 173/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基油成分、潤滑添加剤成分、界面活性剤
    及び水を含有しW/O型エマルションの形態を有するこ
    とを特徴とするプランジャー潤滑剤。
  2. 【請求項2】 さらに固体潤滑剤を含有する請求項1の
    プランジャー潤滑剤。
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