JPH05306398A

JPH05306398A - 潤滑剤および潤滑方法

Info

Publication number: JPH05306398A
Application number: JP9547792A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Nishiyama; 勝廣西山; Tatsuya Suzuki; 達也鈴木
Original assignee: Daishin Kako Co Ltd
Current assignee: Daishin Kako Co Ltd
Priority date: 1992-04-15
Filing date: 1992-04-15
Publication date: 1993-11-19

Abstract

(57)【要約】【目的】多孔性アルミナセラミックのみならずカーボ
ンアルミナセラミックを主たる素材とした固定ノズルお
よび摺動ノズルの間の摺動部等からなる摺動部分に対し
て、高温域においても十分な潤滑性を維持することので
きる潤滑剤および潤滑方法を提供する。【構成】少なくとも酸化ホウ素粉末を有する潤滑剤
を、高温の摺動部に介在させて、摺動部の潤滑性を維持
することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、潤滑剤および潤滑方法
に係り、特に取鍋等の溶融金属容器の出湯口に装着され
る摺動開閉装置の摺動部等の高温に晒される部分の潤滑
に用いられる潤滑剤および潤滑方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、取鍋等の溶融金属容器の出湯口
に装着される摺動開閉装置は、図１に示すように、溶融
金属容器１の出湯口２に貫通孔３を合致させるようにし
て固定ノズル４を前記容器１の底面に固定し、この固定
ノズル４の下方に同様に貫通孔６を穿設された摺動ノズ
ル５を、その上面７を前記固定ノズル４の下面８と摺動
自在にして配設して形成されている。前記固定ノズル４
および摺動ノズル５はともに耐火煉瓦により板状に製造
されている。

【０００３】この摺動開閉装置は、摺動ノズル５を往復
移動若しくは回転移動させることにより、両貫通孔３、
６の合致面積を調整することにより、出湯口２の開度を
調整するものである。

【０００４】前記固定ノズル４および摺動ノズル５は溶
融金属の出湯時には、出湯口２部分が約１６００℃の高
温に晒されることとなり、大きな熱的衝撃を受け、ま
た、両者の摺動面間に溶融金属が侵入しようとする「地
金さし」が発生してしまう。

【０００５】このような不都合を防止するために、本出
願人は特開昭５７−１２１０９７号公報において、前記
摺動面に塗布して用いる潤滑剤（以下、潤滑剤Ａとい
う）を提案している。

【０００６】すなわち、前記潤滑剤Ａは、黒鉛粉末、澱
粉質糊料および水を組成分としており、前記澱粉質糊料
が以下の性質を有するものとされている。

【０００７】1) 塗布時と乾燥後とで略一定の厚さの塗
膜を形成できる。 2) 溶融金属からの伝熱により熱膨張を起こし、間隙を
つくらない。 3) 溶融金属からの伝熱により炭化を起こし、この炭素
を主体とする層が耐熱煉瓦からなる各ノズル４、５の下
面８および上面７の凸凹を充填する。

【０００８】そして、この潤滑剤Ａの実際の使用時にお
いては、前記固定ノズル４および摺動ノズル５の摺動面
に最初にタールを塗布し、そのタールの上に前記潤滑剤
Ａを塗布して使用していた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記タ
ールは発癌物質であることが判明した後は、その使用が
禁止されており、現在においてはタールを用いることな
く、かつ、前記固定ノズル４および摺動ノズル５の摺動
を良好に行なわせることのできる潤滑剤が要望されてい
る。

【００１０】一方、前記固定ノズル４および摺動ノズル
５を形成している耐火煉瓦としては、タールを用いてい
た場合には、多孔性アルミナセラミックを主たる素材と
していたが、タールを用いない現在においては、カーボ
ンアルミナセラミックを主たる素材としている。

【００１１】従って、今日においては、カーボンアルミ
ナセラミックを素材とする耐火煉瓦製の固定ノズル４お
よび摺動ノズル５に対して、高温域においても十分な潤
滑性を維持することのできる潤滑剤の出現が待望されて
いる。

【００１２】本発明はこれらの点に鑑みてなされたもの
であり、多孔性アルミナセラミックのみならずカーボン
アルミナセラミックを主たる素材とした固定ノズルおよ
び摺動ノズルの間の摺動部等からなる摺動部分に対し
て、高温域においても十分な潤滑性を維持することので
きる潤滑剤および潤滑方法を提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に記載の潤滑剤は、少なくとも酸
化ホウ素粉末を有することを特徴とする。

【００１４】また、本発明の請求項２に記載の潤滑剤
は、少なくとも酸化ホウ素粉末および黒鉛粉末を有する
ことを特徴とする。

【００１５】また、本発明の請求項３に記載の潤滑剤
は、少なくとも酸化ホウ素粉末および黒鉛粉末と、水ま
たはオイルを有することを特徴とする。

【００１６】また、本発明の請求項４に記載の潤滑剤
は、少なくとも酸化ホウ素粉末、黒鉛粉末、澱粉質およ
び水を有することを特徴とする。

【００１７】本発明の潤滑方法は、少なくとも酸化ホウ
素粉末を有する潤滑剤を、高温の摺動部に介在させて、
摺動部の潤滑性を維持することを特徴とする。

【００１８】

【作用】本発明の潤滑剤を本発明の潤滑方法に従って用
いることにより、潤滑部の潤滑性を高温域において十分
な状態に維持することができる。

【００１９】すなわち、本発明の潤滑剤によれば、酸化
ホウ素粉末を有しているために高温域において十分な潤
滑性を維持する。これは、酸化ホウ素粉末が高温になる
と溶融して潤滑性を発揮することによる。

【００２０】また、酸化ホウ素粉末と黒鉛粉末とを有す
ると、高温になると溶融した酸化ホウ素粉末が黒鉛粉末
の各粉末を覆うことにより、両者の相乗作用により高温
域において十分な潤滑性を維持する。

【００２１】また、酸化ホウ素粉末および黒鉛粉末の他
に水または油を有すると、全体が常温において液状とな
り、摺動面に容易に塗布することができ、しかも高温域
において十分な潤滑性を維持する。

【００２２】また、酸化ホウ素粉末、黒鉛粉末、澱粉質
および水を有すると、全体が常温において液状となり、
摺動面に容易に塗布することができ、しかも高温域にお
いて十分な潤滑性を維持する。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。

【００２４】本発明者は、前記のカーボンアルミナセラ
ミックを素材とする耐火煉瓦製の固定ノズルおよび摺動
ノズルの間の摺動面に対して、高温域においても十分な
潤滑性を維持することのできる潤滑剤を求めて鋭意研究
を重ね、その結果として酸化ホウ素が潤滑剤として極め
て有効であることを見出だした。

【００２５】すなわち、酸化ホウ素は常温で固体状態で
あるが、高温において溶解して大きな潤滑性を発揮する
ことを究明した。

【００２６】本発明はこれらの知見に基づいてなされた
ものであり、本発明の潤滑剤は酸化ホウ素粉末を有する
ことを特徴としている。そして、その酸化ホウ素粉末
を、単体で有していてもよく、また、前記のように他の
組成との混合物として有していてもよい。

【００２７】更に、本発明の潤滑剤の実施例を説明す
る。

【００２８】先ず、酸化ホウ素粉末としては、Ｂ₂Ｏ₃
およびその変態形を用いることができ、その粒径は強い
て制限を設けなくてもよいが、通常は微粉末のものがよ
く、例えば前記固定ノズルおよび摺動ノズルの間の摺動
面に前記公報記載の従来例の潤滑剤Ａと同様にして介在
せしめることが可能な粒径とすればよい。

【００２９】この酸化ホウ素粉末を単独で用いる場合に
は、前記固定ノズル４および摺動ノズル５の相互に対向
している摺動面となる下面８および上面７のうち、上向
きの摺動ノズル５の上面７に酸化ホウ素粉末を所定厚さ
に載せ、その上に固定ノズル４を重ねるようにするとよ
い。また、酸化ホウ素粉末を水若しくは油に溶いて液状
とさせて、前記前記固定ノズル４および摺動ノズル５の
相互に対向している摺動面の双方またはいずれか一方に
塗布するようにしてもよい。ここにおける水とは、水単
体のものと、水と水ガラスとを混合させて粘着性を付与
させたものとを含むものであり、以下本発明の実施例に
おいて同じである。また、油とは、鉱物油、植物油、合
成油等のあらゆる種類のものを含むものであり、これら
の中からノズル４、５に塗布するために使用条件等に応
じて好適なものを１種若しくは複数種を選択するとよ
い。

【００３０】このようにして、前記固定ノズル４および
摺動ノズル５の相互に対向している摺動面に酸化ホウ素
粉末を介在させて潤滑試験を行なったところ、酸化ホウ
素粉末を有しているために高温域において十分な潤滑性
が維持された。これは、酸化ホウ素粉末が高温になると
溶融して潤滑性を発揮することによる。しかも、酸化ホ
ウ素粉末は溶融金属の出湯時に高温に晒されても液状に
保持されて潤滑性を発揮するからである。また、前記固
定ノズル４および摺動ノズル５の素材である耐火煉瓦
を、多孔性アルミナセラミックのみならずカーボンアル
ミナセラミックを主たる素材とした場合ににおいても、
それぞれ十分な潤滑性を維持することができた。

【００３１】従って、本実施例の潤滑剤を本発明の潤滑
方法に従って用いることにより、潤滑部の潤滑性を高温
域において十分な状態に維持することができる。

【００３２】次に、酸化ホウ素粉末に他の組成分を混合
した潤滑剤について説明する。

【００３３】混合する組成分としては、黒鉛粉末および
前記特開昭５７−１２１０９７号公報に記載されている
潤滑剤Ａが挙げられる。

【００３４】この潤滑剤Ａは、黒鉛粉末、澱粉質糊料お
よび水を組成分としており、前記澱粉質糊料が以下の性
質を有するものとされている。

【００３５】1) 塗布時と乾燥後とで略一定の厚さの塗
膜を形成できる。 2) 溶融金属からの伝熱により熱膨張を起こし、間隙を
つくらない。 3) 溶融金属からの伝熱により炭化を起こし、この炭素
を主体とする層が耐熱煉瓦からなる各ノズル４、５の下
面８および上面７の凸凹を充填する。

【００３６】この混合する黒鉛（グラファイト）は、そ
れ自体が軟らかい層状結晶構造物であり、金属に対して
付着性が強いために、その結晶の端面が潤滑表面に埋め
られてフイルム（薄膜）を形成する（潤滑表面に金属酸
化物があると、より効果的に作用する）。従って、摺動
開閉装置の各ノズル４、５の下面８および上面７のよう
な、低滑り速度で滑らせるときに効果的である（滑り速
度が上ると摩擦係数も上がる）。また、潤滑表面に水や
炭化水素等があると結晶間の滑りが格段によくなる。

【００３７】このような特性を有する黒鉛粉末の粒径は
強いて制限を設けなくてもよいが、通常は微粉末のもの
がよく、例えば１〜３μｍであることが望ましい。

【００３８】黒鉛粉末と酸化ホウ素粉末との成分割合
は、黒鉛粉末に対して酸化ホウ素粉末を２〜９８重量％
とするとよい。好ましくは３〜４０重量％とするとよ
い。このような成分割合を設けるのは、黒鉛粉末と酸化
ホウ素粉末とが相乗的に作用する上下限であるからであ
る。

【００３９】そして、このような特性を有する黒鉛粉末
と酸化ホウ素粉末とを混合して潤滑剤とすることによ
り、双方の作用が相乗的に機能して優れた潤滑性を発揮
するものである。更に説明すると、酸化ホウ素粉末は摺
動部において、加熱されて昇温され行くと、約１００℃
位いから一部が溶けだし、更なる昇温により全体が溶解
されて各黒鉛粉末を包んで空気から遮断し、各黒鉛粉末
が酸化されるのを確実に防止する。一方の黒鉛粉末は、
酸化を防止された状態において、酸化ホウ素粉末に包ま
れた状態を保持したまま結晶層間の滑りを繰返えす。こ
れにより酸化ホウ素粉末と黒鉛粉末との潤滑作用が相乗
的に機能して、極めて優れた潤滑性が高温域において維
持された。

【００４０】また、黒鉛粉末と酸化ホウ素粉末との混合
物は粉末状であり、潤滑面には前記酸化ホウ素粉末単体
と同様にして摺動ノズル５の上面７に載せるとよい。ま
た、前記と同様に水若しくは油を用いて液状にして、摺
動面に塗布するようにしてもよい。

【００４１】次に、前記潤滑剤Ａを更に説明すると、黒
鉛粉末２０〜６０重量％、澱粉質糊料１０〜４０重量％
および他を水とする組成分からなり、糊状を呈するもの
とされている。

【００４２】潤滑剤Ａにおいて、黒鉛粉末を２０〜６０
重量％としたのは、下限を下回ると黒鉛の滑性作用が不
十分となり、また上限を上回ると糊状を呈しなくなるか
らである。また、澱粉質糊料と水とは、前記の配合によ
り予め糊料としておき、これに黒鉛粉末を添加し、混
合、攪拌することが望ましい。

【００４３】また、前記澱粉質糊料としては、水に溶解
したときに澱粉糊料を呈するものを言い、通常の澱粉類
はもとより、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）、
アルギン酸ソーダ等も含まれる。また、澱粉質糊量の配
合量を１０〜４０重量％としたのは、下限を下回ると糊
状を呈しなくなり、また上限を上回ると澱粉質が多すぎ
るために諸種の障害が発生する可能性があるからであ
る。なお、糊量に延展性や付着性を付与するために、け
い酸アルミニウム、エチレングリコール等を添加しても
よい。

【００４４】この潤滑剤Ａと酸化ホウ素粉末との成分割
合は、潤滑剤Ａに対して酸化ホウ素粉末を５〜５０重量
％とするとよい。好ましくは８〜２０重量％とするとよ
い。このような成分割合を設けるのは、潤滑剤Ａと酸化
ホウ素粉末とが相乗的に作用する上下限であるからであ
る。

【００４５】本実施例においては、潤滑剤Ａに酸化ホウ
素粉末を混合せせてもよく、また、澱粉質と水とを予め
混合させて糊料とし、そこに黒鉛粉末と酸化ホウ素粉末
とを同時に混合させて形成してもよい。

【００４６】そして、本実施例の潤滑剤は糊状を呈して
いるので、前記潤滑面に塗布して使用される。

【００４７】また、本実施例においても、黒鉛粉末と酸
化ホウ素粉末との混合物からなる前記実施例と同様の作
用による潤滑性維持機能と、澱粉質糊料による機能とが
相乗的に作用して一層良好な潤滑作用が発揮される。す
なわち、澱粉質糊料は、クッション材として「取り込み
作用」などにより荷重を受け、黒鉛にかかる荷重の負担
を軽減する。更に、温度上昇時に澱粉質糊料が２酸化炭
素と水とに変わり、その水等が黒鉛の結晶間の滑りを良
好に行なわせ、潤滑性が向上される。

【００４８】なお、前記潤滑剤Ａには、本発明の効果を
減じない限りにおいて、他の添加剤を適宜に配合するこ
とができる。例えば、混合性や保存性を高めるために、
界面活性剤や防腐剤を適宜量添加してもよい。

【００４９】次に、本発明の具体的実施例を更に説明す
る。

【００５０】以下の本発明の各実施例をその比較例とと
もに、温度を上昇させながら摩擦係数を計測して、潤滑
性の変化を求めて表１に示した。

【００５１】本発明の実施例酸化ホウ素粉末単体（Ｂ₂Ｏ₃）、黒煙粉末＋１０重量％酸化ホウ素粉末、黒煙粉末＋１０重量％酸化ホウ素粉末＋１０重量％水、黒煙粉末＋１０重量％酸化ホウ素粉末＋１０重量％油、潤滑剤Ａ＋１０重量％酸化ホウ素粉末比較例２硫化モリブデン（ＭｏＳ₂）、２硫化モリブデン＋１０重量％酸化ホウ素粉末、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化ホウ素＋１０重量％酸化ホウ素粉末、黒煙粉末単体黒鉛粉末＋水黒鉛粉末＋水＋１０重量％水ガラス黒鉛粉末＋１０重量％ホウ酸（Ｈ₃ＢＯ₃）潤滑剤Ａ摩擦係数の測定は、往復スライダ型摩擦摩耗試験機を用
い、最大摩擦速度０．０１９m/sec 、摩擦行程４０mm、
垂直荷重３４．７９kgf とし、温度を２０、１００、２
００、３００、４００、５００、６００、７００、８０
０、９００℃と変化させて各温度において計測した。

【００５２】この表１より、本発明の各実施例は、８００〜９００℃
の高温においても、摩擦係数が０．２４以下と非常に小
さく、極めて良好な潤滑性が発揮されていることが判
る。

【００５３】また、本発明の１実施例である潤滑剤Ａ＋
１０重量％酸化ホウ素粉末と、比較例として潤滑剤Ａ単
体、潤滑剤Ａ＋１０重量％水ガラスおよび潤滑剤Ａ＋１
０重量％ホウ酸について、それぞれ温度を２０〜８０
０、９００℃まで上昇させ、その後に９００、８００〜
２０℃まで下降させながら摩擦係数を計測して、潤滑性
の変化を求めて表２に示した。

【００５４】この表２より、本発明の１実施例である潤滑剤Ａ＋１０
重量％酸化ホウ素粉末は、２０〜９００℃の間において
温度を往復変動させても、摩擦係数が０．２０以下に保
持され極めて良好な潤滑性が維持されることが判り、更
に、熱的交番衝撃に強く、溶融金属の出湯に潤滑剤とし
て何度も使用することができる。

【００５５】なお、本発明は前記各実施例に限定される
ものではなく、必要に応じて変更することができる。

【００５６】

【発明の効果】このように本発明の潤滑剤および潤滑方
法は構成され作用するものであるから、多孔性アルミナ
セラミックのみならずカーボンアルミナセラミックを主
たる素材とした固定ノズルおよび摺動ノズルの間の摺動
部等からなる摺動部分に対して、高温域においても十分
な潤滑性を維持することができる等の効果を奏する。

【００５７】また、本発明の潤滑剤および潤滑方法は前
記組成のノズルのみならず、その他の組成および構成を
有する摺動部の潤滑に対しても、同様に極めて良好な潤
滑性を発揮するという効果を奏するものである。例え
ば、窒化ケイ素、炭化ケイ素等を主成分としたもの、ホ
ウ化物系セラミックス等のセラミックスを素材とした摺
動部や、超硬合金、鉄系金属、非鉄系金属、鉄系合金、
非鉄系合金等により形成されている摺動部等に好適であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】摺動開閉装置の１例を示す断面図

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ１０Ｎ 20:00 30:06 30:08 40:02 40:06 50:10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも酸化ホウ素粉末を有すること
を特徴とする潤滑剤。
【請求項２】少なくとも酸化ホウ素粉末および黒鉛粉
末を有することを特徴とする潤滑剤。
【請求項３】少なくとも酸化ホウ素粉末および黒鉛粉
末と、水またはオイルを有することを特徴とする潤滑
剤。
【請求項４】少なくとも酸化ホウ素粉末、黒鉛粉末、
澱粉質および水を有することを特徴とする潤滑剤。
【請求項５】少なくとも酸化ホウ素粉末を有する潤滑
剤を、高温の摺動部に介在させて、摺動部の潤滑性を維
持することを特徴とする潤滑方法。