JPH0251592A - 高温用潤滑剤組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、高温用潤滑剤組成物に係り、詳しくは、鉄
の圧延、鍛造あるいは引（友ぎ、アルミニウムの引恢き
等の各種の金属や合金の熱間加工、特にシームレス鋼管
の熱間圧延等に好適な高温用潤滑剤組成物に関する。

［従来の技術］ 従来、金属の熱間加工等に用いられる高温用潤滑剤組成
物としては、鉱油やΦ油、潤滑油、グリース又は、これ
らに黒鉛粉末や二硫化モリブデン等の固体潤滑剤を混合
したもの、あるいは、アルカリ金属硫酸塩、ホウ酸塩、
塩化カリウム、ナトリウムトリアセテート、黒鉛粉末及
び必要に応じて添加される助剤とからなる微粉末混合物
を水性分散液としたもの等が知られている。

しかしながら、前者の潤滑剤組成物には、熱的に不安定
であって使用の際に油の分解が起こり、工具や加工物に
悪影響を与えるほか、油や油の分解が作業環境を著しく
汚染するという問題があり、また、侵者の潤滑剤組成物
には、前者の如き問題は少ないが、特にシームレス鋼管
の′ＪＡ造等において、満足し１ｑる性能を発揮し得な
いという問題があった。

そこで、本発明者等は、かかる従来の潤滑剤組成物にお
ける問題点を解決し得るものとして、先に、黒鉛粉末と
多価アルコール類と水溶性又は水分散性合成高分子から
なる高温用潤滑剤組成物（特開昭６１−１９５，１９６
号公報）等を提案した。

ところで、このような高温用潤滑剤組成物は、作業環境
を汚染することがなく、また、高温において優れた潤滑
性能を発揮するという点で、一応の成果を達成したが、
使用環境によっては十分な性能を発揮しない場合も認め
られる。

例えば、冷却水等がかかる条件下では、耐水性を上げる
とイ」４性に劣り、イ（１看性を上げると十分な耐水性
を有しないという欠点があった。また、長期分散安定性
においては、水溶性高分子単独では、黒鉛の凝集が起こ
り、水分散性高分子単独では黒鉛と樹脂の分離などの問
題を有する。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、上記の課題に鑑み、冷却水等の供給下
あるいは長期保存状態等の苛酷な条件のもとでも金属の
熱間加工に際して良好な性能を示１高温用潤滑剤組成物
を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者等は、上記のような課題を解決するため研究を
行い、黒鉛に対し、有機質バインダーとして水溶性高分
子と水分散性高分子とを併用することにより、付着性と
耐水性を同時に満足し、また、長期分散安定性に優れる
ことを児い出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、黒鉛粉末、４１機貿バインダー及
び水からなる高温用潤滑剤組成物において、有機質バイ
ンダーが水溶性高分子と水分散性高分子とを合有し、か
つその含有量が黒鉛粉末１００重早部に対し、水溶性高
分子が２〜２０ｆｆｌ皐部、水分散性高分子が５〜４０
重量部であることを特徴とする高温用潤滑剤組成物でお
る。

以下に本発明の詳細な説明する。

まず、本発明において使用される黒鉛粉末は、それが天
然品であってもよく、また合成品で必ってらよい。この
黒鉛粉末としては、少なくとも７５％以上のｌｌＴｉ度
のもので、平均粒径１００虜以下、好ましくは０．３〜
３０ＩＵのものが使用される。

次に、本発明では、有機質バインダーとして、水溶性高
分子と水分散性高分子を併用することを最大の骨子とす
るものである。

すなわち、水溶性高分子は水に可溶化するための官能基
を有し、鉄等の金属表面への濡れ性に優れ、かつ、強い
付着力を示すが、水の蒸発した後の乾燥被膜になっても
冷却水が当たると一部流出、剥離が生じ易い。一方、水
分散性高分子は水に可溶しないため、ラテックス、エマ
ルジョン、ディスバージョン等の形で水に分散したもの
で、鉄等の金属表面への付着性に劣るが、乾燥性、被膜
形成復の耐水性に優れる。

本発明においてはこのような両者を併用することによっ
て、付着性は水溶性高分子単独の時と同等でかつ耐水性
は水分散性高分子単独の時と同等であるという両者の長
所のみが現れるのみならず、接着強度、膜強度は単独の
時に比べ上がっており、ひいては、潤滑性能も優れた値
を示すものである。

上記の如き特性を発揮するのは、黒１）１と水分散性高
分子と金属表面との相ＴＬの界面に水溶性高分子が介在
し、その界面を埋め、より密で均′ｉ！１”；状態を形
成するためと推定される。

この場合、本発明に使用される水溶性高分子としては、
デンプン、トラガントゴム、ゼラチン等の天然高分子、
メチルセルロース、カルボキシメチルデンプン等の半合
成高分子、ポリアクリル酸、アクリル酸−アクリル酸エ
チル重合体又は、共重合体、ポリビニールアルコール、
ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルピロリドン、水
溶性エポキシ樹脂、水溶性フェノール樹脂、水溶性変キ
ポリエステル樹脂等の各種水溶性合成高分子等を挙げる
ことができ、それを単独で使用してもよく、また２種類
以上を組合わせた混合物として使用してもよい。

これらの水溶性高分子のうら、水溶性合成高分子がより
適している。

また、本発明で使用される水分散性高分子としては、水
に分散するものでおればよく、多くの揚合エマルジョン
でおる。

エチレンビニルアセテートエマルジョン、酢ビ・ビニル
パーサテートエマルジョン、酢ビ・アクリル系コポリマ
ーエマルジョン、ア・クリル系エマルジョン、ポリエチ
レンエマルジョン、ポリプロピレンエマルジョン、酢ビ
エマルジョン、ポリブテンエマルジョン等のエマルジョ
ン、シリコーンレジンディスバージョン等のディスバー
ジョンが挙げられる。特に好ましくは最低造膜温度６０
℃以下のエマルジョンである。これらの水分散性高分子
は単独で使用してもよく、また２種以上を組合わせた混
合物として使用してもよい。

本発明において、上記各成分の配合割合は、黒鉛粉末１
００ｆｆｉω部に対して水溶性高分子は２〜２０重吊部
、好ましくは３〜１５重量部であり、また水分散性高分
子は５〜４０重宿部、好ましくは１０〜３５中量部であ
る。

水溶性高分子が２手早部より少ないと付着性に劣り、２
０重量部より多いと耐水性に劣る。また水分散性高分子
は５重量部より少ないと耐水性に劣り、４０重量部より
多いと熱間で使用するため、発煙が多く好ましくない。

本発明の高温用潤滑剤組成物は、水中に分散させて、潤
滑剤水分散液として使用するものであり、使用時の固形
分濃度については、通常５〜ｂ船％、好ましくは１０〜
３５重量％の範囲内に調整する。この固形分濃度の調整
は、−旦高濃度、例えば３０〜５０重量％に調整してお
き、使用時に使用目的に応じた最適固形分濃度、例えば
５〜４０重量％に薄めるようにしてもよい。この固形分
濃度は薄くなり過ぎると、同じ膜厚では乾燥時間が長く
なったり、形成される塗膜の膜厚が薄くなって良好な潤
滑性能を得ることができなくなり、反対に、濃くなり過
ぎると塗布し難くなる。

このようにして調整された潤滑剤水分散液は、この潤滑
剤水分散液を熱間加工すべき金属の表面や、マンドレル
、ダイス、ロール等の工具の表面に通常の方法で塗’４
５シ、これを乾燥させて、上記金属や工具の表面に塗膜
を形成させ、次いで熱間加工を行うことにより使用され
る。

また本発明の高温用潤滑剤組成物においては、その潤滑
剤組成物中に予め、あるいは、潤滑剤水分散液を調整す
る際に、従来公知の第３成分、例えば被脱安定剤、酸化
防止剤、増粘剤、消泡剤、防錆剤、極圧剤、腐蝕防止剤
等の添加剤を挙げることができる。これらの添加剤は必
要に応じて添ｈ０され、潤滑剤組成物あるいは潤滑剤水
分散液に対して、各添加剤が有するそれぞれの特徴を付
与することができる。特に分散安定性の悪い系において
は、水に可溶又は懸濁する性質を有するもの、（伺えば
カルボキシメチルセルロース ロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリサッカラ
イド、グアーガム等のように増粘効果と分散効果とを（
７７　ｌ！持ち、黒鉛粉末の沈降を防止し得るようなも
のを使用することが好ましい。なお、これらの第３成分
の添加量は、塗ｆｆ’ｉ性や取扱性などにより、自ずか
ら制限されるもので、使用時の粘度が１０〜４．０００
センチポイズになる量が好ましい。

この場合、粘度をηにすると、本発明の潤滑剤組成物に
おいては、Ｂ型粘度計で測定したη（センチポイズ）と
測定回転数Ｖ（ｒｏｍ）との関係が次式を満足すること
が望ましい。すなわち、ηーηｏ／Ｖ＝ー３．７　（１
±０．４４）但し、η０はＶ−Ｏにおけるηの外挿値で
あり、またＢ型粘度ｈ１とはブルックフィールド粘度計
ともいわれ液体中で一定速度で内筒を回転させ、その内
筒自身が受ける抵抗を測定するしのである。

上記の式において−３．７（１±０．４４＞は縦軸にη
、横軸にＶをとったグラフにおける線の勾配であり、こ
のような特定の範囲を選んだのは水溶性高分子及び水分
散性高分子について、それぞれ単独にηとＶの関係を測
定してｊ７られた勾配より実験的に決定したものである
。

［実施例］ 以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明を具体的に
説明する。

実施例１〜９及び比較例１〜７ 黒鉛粉末としてキッシュ黒鉛（平均粒径１０虜、純度９
７％）、人造黒鉛（平均粒径１０ｐ、純度９７％）を使
用し、水溶性高分子としてアクリル酸−アクリル酸メチ
ル共重合体（ＰＡＮ＾）、エチレン−エチルアクリレー
ト共重合体（ＰＥＥＡ）、ポリビニールアルコール（Ｐ
ＵＡ）を使用し、また、水分散性高分子としてアクリル
酸エチル−メタクリル酸メチル共重合体（ＰＥＡ）ＩＮ
へ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレンビニルアセテ
ート（ＰＥＶ八）を使用し、第１表に示す割合で配合し
て実施例１〜９及び比較例１〜７の潤滑剤組成物を調製
した。この調製の際に、界面活性剤としてヒマシ油エチ
レンオキサイド付加物を、また、消泡剤としてシリコー
ンをそれぞれ潤滑剤水分散液１００重量部当り、０．７
重量部と０．１３重量部添加した。

これらの潤滑剤組成物についてＢ型粘度計で粘度測定を
行い、前記の関係式により求められた粘度勾配を第１表
に示した。

この潤滑剤水分散液を８０℃に加熱した試験片（材質：
　５ＫＤ−６１）上にスプレー塗布し、試験片の表面に
膜厚６０虜の潤滑塗膜を形成した。

上記試験片を摩隙磨耗試験機にセットし、この試験片に
潤滑面圧力（１２！動血圧力）１９．５Ｋｇ／Ｍ２で圧
接しながら回転する被圧延回転試験片温度を１．２００
’Ｃに加熱し、両試験片の相対囲動速度１．５ｍ／ｓｅ
ｃの条件下における圧延開始０〜３秒間、３〜８秒間及
び８〜１５秒間の平均摩擦係数を求めた。次に、３スタ
ンドモデル連続ミルによる圧延を行い、潤滑性能を表す
スラスト係数を求めた。１ｑられた各実施例及び比較例
の潤滑剤組成物の平均摩擦係数を第１表に１耳記する。

次に、この潤滑剤水分散液を６０’Ｃ１８０°Ｃ１１０
０℃、２００　’Ｃ１３００℃及び４００’Ｃに加熱し
た試験片（材質：　５ＫＤ−６１）上にスプレー塗イ［
し、試験片の表面に膜厚６０１ＪＩｌの潤滑塗膜を形成
した。

上記試験片を８０°Ｃの温水中に浸漬し、耐水性を調べ
た。その結果、２００℃以上の温度では、実施例、比較
例とも塗膜剥離は発生しなかったものの、１００℃以下
の温度では比較例のものはいずれも塗膜剥離が生じた。

ざらに膜厚１５０ＩＪＲに形成された１１′０滑塗膜に
エポキシ系接着剤で治具を接着し、アドヘッジョンテス
ターにより剥離強度を測定した。得られた各実施例及び
各比較例の潤滑剤組成物の剥離強度を第１表に併記する
。

また、この潤滑剤水分散液の１ケ月間長期分散安定性に
ついて調べた。その結果、実施例の組成のものは、いず
れも沈降物の発生は見られなかったが、比較例について
は、いずれも黒鉛の凝集物が発生した。

第１表より明らかなように、黒鉛粉末と水溶性高分子と
水分散性高分子とを含有する潤滑剤組成物は黒鉛粉末と
水溶性高分子又は水分散性高分子のみからなる潤滑剤組
成物に比較して驚くべきことに箸しくその潤滑性能、剥
離強度、耐水性及び長期分散安定性が向上していること
が判明した。

［発明の効果］ 本発明によれば、黒鉛粉末と水溶性高分子と水分散性高
分子とを含有する潤滑剤組成物は、黒鉛粉末と水溶性高
分子又は水分散性高分子のみからなる潤滑剤組成物に比
較して、極めて優れた潤滑性能・耐水性・付着性及び長
期分散安定性を１ワることかでき、シームレス鋼管を製
造する場合などにおいて動力の低減、圧延装置及び治具
の長寿命化、作業性の効率化、ひいては製品鋼管の品質
向上を達成することができる。

特許出願人　　　新日鐵化学株式会社 同　上　　　　新日本製鐵株式會社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）黒鉛粉末、有機質バインダー及び水からなる高温
   用潤滑剤組成物において、有機質バインダーが水溶性高
   分子と水分散性高分子とを含有し、かつその含有量が黒
   鉛粉末１００重量部に対し水溶性高分子が２〜２０重量
   部、水分散性高分子が５〜４０重量部であることを特徴
   とする高温用潤滑剤組成物。
2. （２）Ｂ型粘度計で測定した粘度η（センチポイズ）と
   測定回転数Ｖ（ｒｐｍ）との関係が次式を満足すること
   を特徴とする請求項１記載の高温用潤滑剤組成物。 η−η＿０／Ｖ＝−３．７（１±０．４４） （但しη＿０はＶ＝０におけるηの外挿値である。）