JPH03203997A - 高温用潤滑剤 - 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、鉄の圧延、鍛造あるいは引抜き、アルミニ
ウムや銅の押出し、タングステンやモリブデンの引抜き
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に関する。

〔従来の技術〕

従来、金属や合金の熱間加工のための潤滑剤組成物とし
ては、鉱油や重油、潤滑油、グリース又はこれらに黒鉛
粉末を混合したもの、あるいは、ある種の樹脂、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、油や油の分解物が作業環境を著し
く汚染するという問題があり、また、後者の潤滑剤組成
物には、前者の如き問題は少ないが、特にシームレス鋼
管の製造等において満足し得る性能を発揮しえないとい
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
グリコール類とを主体とした高温用潤滑剤組成物（特開
昭５８−４７．０９６号公報）等を提案した。

〔発明が解決しようとする課題〕

先に、本発明者等が提案した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。

しかしながら、優れた潤滑性能、特に低い摩擦係数を示
すものは、例えばシームレス鋼管を製造する際の如く苛
酷な条件下で使用する場合には動力の低減、圧延装置、
及び治具の長寿命化、ひいては製品鋼管の品質向上に寄
与するため、より優れた潤滑性能を有する高温用潤滑剤
の開発が要請されている。

本発明は、黒鉛粉末と芳香族縮合反応生成物又は炭化水
素熱硬化性樹脂のいずれか一方と、必要により水性有機
高分子化合物からなることにより極めて優れた潤滑性能
を発揮すると共に被圧延材等の金属への密着性を高める
ことが出来、特に熱間圧延時に優れた潤滑性能を示して
、例えばシームレス鋼管を製造する際に有利に使用でき
る高温用潤滑剤を提供することを目的とするものである
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、かかる観点に鑑みて創案されたもので、黒鉛
粉末及び樹脂成分を必須成分とする高温用潤滑剤におい
て、樹脂成分が芳香族縮合反応生成物又は炭化水素熱硬
化性樹脂の一方もしくは両方である高温用潤滑剤であり
、また、黒鉛粉末及び樹脂成分を必須成分とする高温用
潤滑剤において、樹脂成分が芳香族縮合反応生成物又は
炭化水素熱硬化性樹脂の一方もしくは両方であり、さら
に有機質バインダーとして水性有機高分子化合物を含有
する高温用潤滑剤である。

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、また、合成品であってもよ（さらに、
これらの混合品であってもよい。

この黒鉛粉末としては、少なくとも固定炭素分が７５％
以上、好ましくは９０％以上のもので、平均粒径１ＯＯ
ＩＩＩｎ以下、好ましくは０．１〜５０ｐＩｎのものが
使用される。

次に、本発明においては樹脂成分として芳香族縮合反応
生成物又は炭化水素熱硬化性樹脂の一方もしくは両方を
用いるものである。まず、本発明に云う芳香族縮合反応
生成物とは、芳香族縮合多環化合物を主成分とする原料
物質と少なくとも２個のヒドロキシメチル基又は、ハロ
メチル基を有する芳香族化合物又は芳香族アルデヒド（
ベンズアルデヒドなど）又は、ホルムアルデヒド又は、
類似化合物から選ばれた１種又は２種以上の化合物を主
成分とする架橋剤とを 関係式 ％式％ 式中ＶＩ：原料物質の重Ｉ、 ｖ２：架橋剤の重量、 ａ：原料物質の分子量又は平均分子量、ｂ：架橋剤の分
子量又は平均分子量、 ｎ：架橋剤しての芳香族化合物１モルに結合するヒドロ
キシメチル基又は、ハロメチル基の数であり２以上の整
数である、 を満たす割合で反応させた反応生成物を云う。

この芳香族縮合反応生成物は通例、ｐ−トルエンスルホ
ン酸、ナフタリンスルホン酸、硫酸等の酸性触媒下の縮
合反応により得られる。生成した水を除去しながら行う
のがよい。反応温度は系により異なるが、６０〜２４０
℃が一般的である。又、反応生成物は種々の反応程度に
より、未架橋体、架橋体が存在し、いずれも１種または
必要により２種以上使用できるが、未架橋体は、その塗
布時の挙動から流動性を持つので好ましい。

反応生成物はもち状、固体状等があるが、黒鉛と共に用
いることから固体状を粉末にして用いるのが好ましい。

この芳香族縮合反応生成物は、黒鉛と共に使用すること
により圧延後段時の摩擦係数を低減できるという効果を
発揮する。

次に、本発明にいう炭化水素熱硬化性樹脂とは、芳香族
炭化水素をホルマリン又は、パラホルムアルデヒドと塩
酸或いは塩化水素でクロルメチル化し、２個のクロルメ
チル基を含む芳香族炭化水素を分離しアルカリ存在下で
加圧、加熱せしめて得られたポリ芳香族炭化水素グリコ
ール、あるいはジメチロール芳香族炭化水素を０．０５
乃至０゜５％の芳香族スルホン酸、スルファミン酸ある
いは、芳香族炭化水素ジクロルメチル化物と加熱せしめ
て得られたポリ芳香族炭化水素を酸性触媒下でアセナフ
テン、アセナフチレン又はこれ等のホルムアルデヒド樹
脂、アセナフチレン重合体又は、そのビニル系芳香族炭
化水素化合物との共重合体の単独又は、混合物とを常圧
又は、加圧下に加熱硬化させた樹脂を云う。

ここで云うポリ芳香族炭化水素グリコールＣ１ＣＨｔ−
Ｒ−ＣＨｚＣｉ ＨＯＣＩｂ−Ｒ−ＣＨｚＯＨ ＨＯＣＨｚ−Ｒ−ＣＨ２−（−０ＣＨ＊−Ｒ−ＣＨｘ−
）、ｌＯＨに用いられる芳香族炭化水素核Ｒとしてはベ
ンゼン核、トルエン核、キシレン核、メシチレン核、デ
ュレン核、ナフタレン核、アルファ及びベニターメチル
ナフタレン核、アントラセン核等である。

又、炭化水素熱硬化性樹脂を架橋硬化させるには、ポリ
芳香族炭化水素グリコールを０．２乃至２．０％のパラ
トルエンスルホン酸、キシレンスルホン酸及びパラトル
エンスルホン酸、キシレンスルホン酸及びパラトルエン
スルホン酸クロリドの如き有機酸触媒の存在下で、硬化
−剤としてアセナフテン、アセナフーンホルムアルデヒ
ド樹脂、アセナフチレン、アセナフチレンホルムアルデ
ヒド樹脂及びアセナフチレン重合体あるいは、アセナフ
チレンとビニル系芳香族炭化水素との共重合体等の芳香
族炭化水素化合物とを混合、加熱を行うことにより、含
酸素因子、ジメチレンエーテル及び末端のメチロール基
と硬化との間に脱水反応が起こり架橋硬化が行われる。

この炭化水素熱硬化性樹脂は、その１種又は必要により
２種以上を黒鉛と共に使用することにより圧延後段時の
摩擦係数を低減できるという効果を発揮する。

本発明において、上記各樹脂成分の割合は、黒鉛粉末１
００重量部に対して、芳香族縮合反応生成物が４〜４１
重量部が適当であり、また炭化水素熱硬化性樹脂が５〜
３８重量部が適当である。

黒鉛粉末１００重量部に対する芳香族縮合反応生成物が
４重量部より少ないと圧延後段時の摩擦係数が低くなる
という効果が少なく、また４１重量部より多いと黒鉛粉
末の潤滑性能が阻害される。

また黒鉛粉末１００重量部に対する炭化水素熱硬化性樹
脂が５重量部より少ないと圧延後段時の摩擦係数が低く
なるという効果が少なく、また、３８重量部より多いと
、黒鉛粉末の潤滑性能が阻害される。

なお、上記の芳香族縮合反応生成物及び炭化水素熱硬化
性樹脂はいずれも黒鉛粉末と共に使用されて同様の効果
を発揮するものであり、従ってこれらの樹脂成分の一方
もしくは必要により両者を夫々１種以上選択して併用し
うろことは言う迄もない。

又、水性有機高分子化合物即ち水溶性有機高分子化合物
及び／又は水分散性有機高分子化合物は有機質バインダ
ーとして用いられるものであり、黒鉛粉末及び芳香族縮
合反応生成物及び／又は、炭化水素熱硬化性樹脂と併用
することにより、良好な潤滑塗膜を形成することができ
る。これらの水性有機高分子化合物としては、ポリアク
リル酸、アクリル酸−アクリル酸メチル共重合体、アク
リル酸〜アクリル酸エチル共重合体、ポリヒドロキシエ
チルメタクリレート、アクリル酸−エチレン共重合体、
メタクリル酸メチル−アクリル酸ブチル共重合体エマル
ジョン等のアクリル系重合体又は共重合体や、酢酸ビニ
ル樹脂エマルジョン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等
の酢酸ビニル系重合体又は共重合体や、ポリエチレンエ
マルジョン等のエチレン系重合体又は共重合体や、ポリ
プロピレンエマルジョン等のプロピレン系重合体又は共
重合体や、スチレン−無水マレイン酸共重合体等、イソ
ブチレン−無水マレイン酸共重合体等のマレイン酸系共
重合体や、スチレン−メチルメタクリレートエマルジョ
ン等のスチレン系共重合体や、ポリエチレングリコール
、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレングリコール
等のアルキレングリコール系重合体又は共重合体や、ポ
リプロピオン酸ビニル樹脂エマルジョン、液状エポキシ
樹脂、液状フェノール樹脂、シリコーン樹脂エマルジョ
ン、テフロン樹脂エマルジョン、液状アルキド樹脂、水
溶性変性ポリエステル樹脂、ポリイソブチレンエマルジ
ョン、ポリビニルアルコール、ポリビニルメチルエーテ
ル等の合成高分子系樹脂や、酸化デンプン、ゼラチン、
ロジンエステル等の天然高分子系樹脂等を挙げることが
でき、好ましくはプロピレン系重合体又は共重合体、ア
ルキレングリコール系重合体又は共重合体、アクリル系
重合体又は共重合体及びポリビニルアルコールであり、
又はこれらを主成分とするものである。

これらの水溶性又は水分散性樹脂は、単独で使用しても
よく、また、２種以上を組合せた混合物として使用して
もよい。

本発明において、上記成分の割合は、黒鉛粉末１００重
量部に対して、水性有機高分子化合物が２〜７０重量部
が適当である。黒鉛粉末１００重量部に対する水性有機
高分子化合物が２重量部より少ないと良好な潤滑塗膜が
形成されず、また、７０重量部より多いと黒鉛粉末の潤
滑性能が阻害されまた発煙が多くなる。

本発明の高温用潤滑剤は、主として水中に分散させて、
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５〜６０重量％好ましくは１
０〜５０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３０〜７０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５〜６０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（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布し
、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においては、その潤滑剤中
に予め、あるいは、潤滑剤水分散液を調製する際に、従
来公知の添加成分、例えば、塗膜安定剤、酸化防止剤、
界面活性剤、増粘剤、消泡剤、錆止め剤、乳化剤、極圧
剤、腐蝕防止剤等の添加剤を添加することができる。上
記界面活性剤としてはオレイン酸ナトリウム等のアニオ
ン系界面活性剤やヒマシ油エチレンオキサイド付加物等
のノニオン系界面活性剤の添加がより好ましく、消泡剤
としてはシリコン系消泡剤の添加がより好ましい。これ
らの添加剤は必要に応じて添加され、潤滑剤あるいは潤
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、例えばカルボキシメチルセル
ロース、メチルセルロース、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
果と分散効果とを併せ持ち、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
の添加成分の添加量は、塗布性や取扱性等により自ずか
ら制限されるもので、使用時の粘度がｌＯ〜４，０００
ｃｐになる竜が好ましい。

〔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１〜２０及び比較例１〜１０ 黒鉛粉末として、キッシュ黒鉛（平均粒径ｌＯ湘、ＦＣ
９７％）人造黒鉛（平均粒径９趨、ＦＣ９９％）を使用
し、芳香族縮合反応生成物として、インパクトピッチ（
ＩＰ）に架橋剤としてｐ−キシリレングリコール（ＰＸ
Ｇ）　、触媒として、ｐ−トルエンスルホン酸（ＰＴＳ
）を配合したものを使用し、炭化水素熱硬化性樹脂とし
、てポリキシレングリコールに触媒として、キシレンス
ルホン酸、硬化剤として、アセナフテンを配合したもの
を使用し、水性有機高分子化合物として、アクリル酸−
アクリル酸メチル共重合体（ＰＡＭＡ）　、エチレン−
エチルアクリレート共重合体（ＰＥＥＡ）、ポリビニル
アルコール（ＰＶＡ）を使用し、又、水分散性有機高分
子化合物として、アクリル酸工チル−メタクリル酸メチ
ル共重合体（ＰＥＡＭＭＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）
、エチレンビニルアセテート（ＰＥＶＡ）を使用し、第
１表に示す割合で配合して実施例１〜２０及び比較例１
−１０の潤滑剤組成物を調製した。

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趨の潤滑塗膜を形成した。

上記試験片を摩擦磨耗試験機にセットし、この試験片に
潤滑面圧力（摺動面圧力）１９．５ｋｇ／−２で圧接し
ながら回転する被圧延回転試験片温度を１，２００℃に
加熱し、両試験片の相対摺動速度１　、　５　ｍ／ｓｅ
ｅ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。得られた各実
施例及び比較例の潤滑剤の平均摩擦係数を第１表に併記
する。

この場合、潤滑剤の使用温度がかなり高温となるため、
含まれる樹脂成分が高温度域まで分解されることなく残
存していることが潤滑性能を良好にする因子になる。そ
こで−例として、芳香族縮合反応生成物について、高温
度域までの樹脂残存率を示差熱分析器を用いて調べた。

この測定条件は空気雰囲気中で昇温速度２０℃／ｍｉｎ
で行った。

得られた結果を第１図に示す。

〔発明の効果〕

本発明の高温用潤滑剤は、従来の高温用潤滑剤に比較し
て、圧延後段時に優れた潤滑性能を得ることができ、特
に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も
のであり、産業上の効果は極めて顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は各温度における樹脂残存率の一例を示すグラフ
である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）黒鉛粉末及び樹脂成分を必須成分とする高温用潤
   滑剤において、樹脂成分が芳香族縮合反応生成物又は炭
   化水素熱硬化性樹脂の一方もしくは両方であることを特
   徴とする高温用潤滑剤。
2. （２）黒鉛粉末及び樹脂成分を必須成分とする高温用潤
   滑剤において、樹脂成分が芳香族縮合反応生成物又は炭
   化水素熱硬化性樹脂の一方もしくは両方であり、さらに
   有機質バインダーとして水性有機高分子化合物を含有す
   ることを特徴とする高温用潤滑剤。