JPH0641567A

JPH0641567A - 温熱間塑性加工用粉末状潤滑剤とその製法

Info

Publication number: JPH0641567A
Application number: JP21541992A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Arai; 信一新井; Yasuo Imai; 康夫今井
Original assignee: Nihon Parkerizing Co Ltd
Current assignee: Nihon Parkerizing Co Ltd
Priority date: 1992-07-21
Filing date: 1992-07-21
Publication date: 1994-02-15

Abstract

(57)【要約】【目的】黒鉛等の黒色物質を使用しない非黒色系の温
熱間組成加工用粉末状潤滑剤を提供。【構成】（ａ）平均粒径が０．５〜５００μｍの層状
珪酸塩化合物類及び植物性セルロース類から選ばれる１
種又は２種以上の粉末と、（ｂ）酸化ほう素、ほう酸、
ほう酸のアルカリ金属塩及び凝固点が４５℃以上の油か
ら選ばれる１種又は２種以上の物質とからなり、（ａ）
に（ｂ）を含浸させている温熱間塑性加工用粉末状潤滑
剤及びその製法。【効果】該潤滑剤は高温域での付着性および潤滑剤の
保持性が良いことから優れた潤滑性を示し、また黒鉛系
の潤滑剤に比べて加工製品への浸炭、装置の発錆あるい
は作業環境の汚染等の問題も軽減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は温間あるいは熱間での塑
性加工に使用される粉末状の潤滑剤に係わり、特に黒鉛
等の黒色物質を使用しない非黒色系の粉末状潤滑剤に関
する。

【０００２】

【従来技術】温間および熱間温度域での塑性加工は金属
素材の製造分野および金属加工分野において広く行われ
ている。こうした塑性加工としては例えば、鉄鋼および
アルミニウム材料の製造においてはパイプの穿孔あるい
は異形断面材のロール圧延、また金属加工分野において
は複雑な形状を有する自動車部品の鍛造プレス加工等を
挙げることができる。

【０００３】なお、ここで温熱間加工が施される温度域
は被加工材料の種類によって大きく異なり、２００〜１
２００℃程度であるが、鉄に限れば６００〜１２００℃
に加熱して加工される場合が多い。通常、このような高
温での塑性加工の際には潤滑剤を金型に吹き付けて金型
と加熱された被加工材料との焼付きを防止している。

【０００４】この場合に使用される潤滑剤としては現在
のところ高温での潤滑性能、耐熱性、経済性等が優れて
いることから黒鉛系の潤滑剤が鉄鋼材料の加工を中心に
広く用いられている。このような黒鉛系の潤滑剤として
は黒鉛粉末の分散方法によって水分散型、油分散型およ
び粉末型の３つに分類できる。水あるいは油を溶媒とす
る前２者は２００℃程度に温めた金型にスプレー等の方
法で塗布して使用するが、後者の粉末状潤滑剤は空気あ
るいは窒素ガス等に混入して高温に加熱された被加工材
料に直接吹き付けて使用される場合が多い。従って、こ
れらの潤滑剤の用途も多少異なり、主として前２者が一
般の鍛造プレス加工に、また後者の粉末状潤滑剤は長尺
パイプの穿孔加工等の様な潤滑剤を限なく塗布するのが
困難な加工形状あるいは溶媒による被加工物の冷却を避
けたい場合に多用されている。

【０００５】このような粉末状潤滑剤としては特開昭６
０−１３５４８９号公報あるいは特開昭６４−１６８９
４号公報等で開示されている。前者は黒鉛粒子を無機質
バインダーで被覆することによって被加工材料への黒鉛
粒子の付着性を改善するとともに黒鉛粒子の高温での酸
化消耗を防ぐことを意図したものである。しかしなが
ら、黒鉛粒子の表面を無機質バインダーで被覆するのが
技術的に困難なほか、黒鉛系の潤滑剤は作業環境を著し
く汚染し、設備機器に付着した黒鉛が発錆を促進するこ
と、更に重大な欠点として黒鉛中の炭素が被加工材料に
侵入して被加工材料の耐食性や加工性を損なう恐れがあ
る等の事から、近年になって益々非黒鉛系の潤滑剤が切
望されている。

【０００６】他方、後者は上述の非黒鉛化を意図したも
のであってマイカ等の層状珪酸塩化合物の粒子と酸化ほ
う素の結合剤を混合し付着性と潤滑性を改善したもので
ある。しかしながら、マイカ等の固体潤滑剤と酸化ほう
素等の結合剤を単に機械的に混合しただけでは潤滑性の
改善効果は不十分であり、固体潤滑剤と結合剤の粒子径
及びかさ密度が異なるため空気等のガス流体に両者を混
入してパイプ等の被加工材料の内面に吹き付けた場合に
飛散する距離がそれぞれ異なるため加工材料の表面に均
一にこれらの薬剤を付着させ難いと言う欠点を有してい
る。

【０００７】前述のように黒鉛系潤滑剤は優れた潤滑性
能を有するものの黒鉛自体の物性に由来する種々の欠点
も併せ持ち、また粉末状で使用する場合には黒鉛系に限
らず被加工物への均一付着性が重要となるが、現在の
処、これに応えうる非黒鉛系の粉末状潤滑剤は未だ開発
されていない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこれらの問題
点を鑑みてなされたもので、黒鉛系に匹敵する潤滑性能
を有し、且つ付着性の問題がなく、作業性の優れた非黒
鉛系の粉末状の潤滑剤を提供することを目的とするもの
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、含油性粉
末の内部に高凝固点油又はほう素化合物等の潤滑剤を含
浸させることによって、前記の諸問題を解決できること
を見い出し、本発明を完成するに至った。

【００１０】本発明は（ａ）平均粒径が０．５〜５００
μｍの層状珪酸塩化合物類及び植物性セルロース類から
選ばれる１種又は２種以上の粉末と、（ｂ）酸化ほう
素、ほう酸、ほう酸のアルカリ金属塩及び凝固点が４５
℃以上の油から選ばれる１種又は２種以上の物質からな
り、（ａ）に（ｂ）を含浸させていることを特徴とする
温熱間塑性加工用粉末状潤滑剤を提供する。

【００１１】本発明は（ａ）平均粒径が０．５〜５００
μｍの層状珪酸塩化合物類及び植物性セルロース類から
選ばれる１種又は２種以上の粉末に、（ｂ）酸化ほう
素、ほう酸、ほう酸のアルカリ金属塩及び凝固点が４５
℃以上の油から選ばれる１種又は２種以上の物質を含浸
させることを特徴とする温熱間塑性加工用粉末状潤滑剤
の製造方法をも提供する。

【００１２】以下本発明の構成について説明する。本発
明は、（ａ）平均粒径が０．５〜５００μｍの層状珪酸
塩化合物類および植物性セルロース類から選ばれる１種
又は２種以上の粉末（以下基剤とする）と、（ｂ）酸化
ほう素、ほう素、ほう酸塩のアルカリ金属塩（以下ほう
素化合物とする）および凝固点が４５℃以上の油から選
ばれる１種又は２種以上の物質（以下助剤とする）とか
らなり、（ａ）に（ｂ）を含浸させている粉末状潤滑剤
である。すなわち、本発明は、基剤に助剤を含浸させた
構成とすることを重要な特徴とするものである。

【００１３】本発明での「含浸」とは、基剤と助剤の単
なる機械的混合や基剤に助剤を被覆する場合とは異なる
もので、次のような態様によるものである。先ずほう素
化合物のみを含浸させる方法について述べる。一般にほ
う素化合物は常温の水に対する溶解度は数％程度である
が１００℃の水に対しては４０％程度と高い溶解度を有
する。したがって、水を媒体として基剤にほう素化合物
を含浸させるにはほう素化合物を溶解度の限界近くまで
溶かした高温の水溶液中に基剤を浸漬して水溶液を吸収
させれば、その後に蒸発させる水分の量が少なくなるの
で乾燥作業の時間が短縮できる。他方、ほう素化合物は
融点が比較的低い（ほう酸の場合１８５℃）ので加熱溶
解したほう素化合物中に基剤を浸漬して含浸させること
もできる。含浸量が多いと粉末が凝集する場合がある
が、ミキサー等で粉砕すれば再粉末化できる。

【００１４】次に高凝固点油を含浸させる方法について
述べる。高凝固点油を含浸させる方法としては、凝固点
より高い温度に温めて溶かした油中に基剤である粉末を
浸漬すれば良いが、油に対して粉末の量が多い場合に
は、顆粒状にした油を該粉末中に添加して、オーブン中
で温めて油を溶解し撹拌すれば、均一に粉末に含浸させ
ることができる。また、ほう素化合物と高凝固点油の両
者を含浸させる場合には、それぞれ順次含浸させても良
いが、加熱溶解させた高凝固点油中にほう素化合物を練
り込んで同時に該粉末に含浸させる方法が簡便で望まし
い。含浸させた後はいずれも室温まで冷却してミキサー
等で粉砕して再び粉末に分離する。

【００１５】なお、助剤としてほう素化合物を選んで含
浸させる場合に、含浸方法によっては多少基剤に対する
助剤の組合せ上の制約がある。即ち、ほう素化合物の含
浸方法としては、（１）温水に溶かして基剤に含浸させ
る方法、（２）加熱溶融させて基剤に含浸させる方法お
よび（３）基剤に高凝固点油と一緒に練り込んで含浸さ
せる方法の３種類が挙げられるが、（１）の方法による
場合は基剤として例えば水溶性のカルボキシメチルセル
ロースを用いることはできず、水に溶けない結晶セルロ
ースあるいは層状珪酸塩化合物を選択する必要がある。
しかしながら、（２）または（３）の方法による場合に
はこうした組合せ上の制約は少ない。

【００１６】このように基剤に助剤を含浸させた粉体構
成とすると、従来のように単に助剤と基剤を機械的に混
合したり、あるいは基剤に助剤を被覆した場合に比べて
高温域での付着性および潤滑剤の保持性が良くなること
から潤滑性が向上する。潤滑性が向上する理由は次のよ
うに考えられる。即ち、高温の加工材料に吹き付けてか
ら加工するまでの間に基剤のみならず含浸された助剤の
酸化による消耗等が一段と抑制されること、また、これ
により潤滑剤の付着性を向上することおよび層状物質の
層間すべりが助剤の油状物質によって助長され、良好な
潤滑性が高温域まで長時間維持されること等によるもの
と推測される。

【００１７】本発明の基剤について説明する。植物性セ
ルロース類粉末はパルプを原料とするものであって、一
モノマー単位当り３個のＯＨ基を有する無水グルコース
（Ｃ₆Ｈ₁₀Ｏ₅）のＯＨ基の一部をＣＨ₂ＯＣＨ₂ＣＯＯＭ
（但し、ＭはＮａ、Ｃａ、Ｋ、ＣＨ₃を表す）、ＣＯＯ
Ｍ、ＣＨ₂ＯＭもしくはＣＨ₂ＯＨで置換した重合体であ
る。これらの中で特に望ましいものとしては、カルボキ
シメチルセルロース類（一モノマー単位当り３個のＯＨ
基を有する無水グルコース（Ｃ₆Ｈ₁₀Ｏ₅）のＯＨ基の一
部をＣＨ₂ＯＣＨ₂ＣＯＯＮａで置換したもの、例えば第
一工業製薬株式会社製；商品名セロゲン）および結晶セ
ルロース類（一モノマー単位当り３個のＯＨ基を有する
無水グルコース（Ｃ₆Ｈ₁₀Ｏ₅）のＯＨ基の一部をＣＨ₂
ＯＨで置換した結晶、例えば旭化成工業株式会社製；商
品名アビセル）を挙げることができる。なお、前者は水
に溶け、後者は水に溶けない。

【００１８】また、層状珪酸塩化合物類の粉末としては
人工および天然の雲母、バーミキュライト（ヒル石）、
イソライト、緑泥石、モンモリロン石等を挙げることが
できる。これらの層状化合物の中でとくに好ましいもの
として人工雲母（例えばトピー工業株式会社製；商品名
ダイモナイト）およびバーミキュライトを挙げることが
できる。なお、これらの植物性セルロース類および層状
珪酸塩化合物類はいずれもかさ密度が小さいことから、
高い含油性あるいは含水性を有するという共通した特徴
がある。

【００１９】本発明においてはこれらの粉末の平均粒径
を０．５〜５００μｍに限定するものである。この理由
はこの範囲内において、高温域での潤滑剤の付着性およ
び保持性が良いことから優れた潤滑性を示すためであ
る。また、平均粒径が０．５μｍ未満では個々の粉末に
含浸される高凝固点油等の潤滑助剤の量が少なすぎて含
浸させた潤滑助剤を高温域まで保持し難くなり潤滑性の
改善効果が乏しくなり、５００μｍを超えると潤滑剤を
被加工物あるいは金型等に薄く均一に付着するのが難し
くなる。

【００２０】以下に基剤に含浸させる物質として用いる
助剤のほう素化合物および凝固点が４５℃以上の油につ
いて説明する。先ず、ほう素化合物としては酸化ほう
素、ほう酸およびほう酸ナトリウム、ほう酸リチウム、
ほう酸カリウム等を挙げることができる。これらのほう
素化合物は高温でガラス状の溶融物となりそれ自身が潤
滑性にとって好ましい物質であるが、本発明においては
被加工物あるいは金型への基剤の付着性の改善およびセ
ルロース粉末の燃焼の抑制を目的として用いる。

【００２１】また、高凝固点油としては硬化牛脂油、硬
化菜種油、硬化ヒマシ油、パラフィンワックス、ステア
リン酸あるいはラウリン酸等の各種脂肪酸を挙げること
ができる。ここで油の凝固点を４５℃以上に限定した理
由は４５℃未満では基剤による油の燃焼抑制効果が充分
に発揮されないため高温で長時間油を保持できず、潤滑
性の向上効果が減退し、また貯蔵時に基剤に含浸させた
油が軟化して粉末状態を維持し難くなることによる。

【００２２】次に、基剤（ａ）の１００重量部に対して
助剤を５〜１００重量部とする理由について説明する。
助剤の量が５重量部未満では潤滑剤の付着性および基剤
の燃焼抑制効果あるいは層間すべりの助長効果のいずれ
も不十分となり、助剤の含浸による潤滑性の改善効果は
殆ど認められない。また、助剤が１００重量部を超える
と潤滑性の改善効果が低下するほか油煙あるいはほう化
物によるガラス状の残滓が著しく発生し不必要に環境を
汚染する恐れがある。ここで助剤の好ましい含浸量は被
加工材料の種類、加工物の形状、大きさあるいは加工温
度等によって異なり一概には決め難いが、目安として加
工温度が比較的低い（８００℃以下）場合には高凝固点
油の混合比を高くするか、融点の低いほう素化合物（例
えばほう酸）を使用し、加工温度が高い場合にはほう素
化合物とくに融点の高い酸化ほう素等の混合比を高くす
ることが望ましい。とくに好ましい含浸量としては基剤
１００重量部に対して助剤としてほう素化合物を選んだ
場合は５〜５０重量部および高凝固点油を選んだ場合は
５〜５０重量部で、基剤と助剤の双方を選んだ場合は１
０〜９０重量部である。

【００２３】以下、本発明を実施例を比較例と共に挙げ
具体的に説明する。

【実施例】第１表に本発明１０種類および比較例８種類
の潤滑剤の組成を示す。第２表にこれらの潤滑剤の作成
方法を示す。

【００２４】これらの潤滑剤の潤滑性は公知のリング圧
縮試験法により以下の方法で摩擦係数を求めて評価し
た。試験片はＳＵＳ３０４ステンレス棒鋼（鋼成分は重
量％でＣ量が０．０６％、Ｃｒ量が１８．５％、Ｎｉ量
が８．７％）から切り出し、外径３０ｍｍφ，内径１５
ｍｍφ、厚さ７．５ｍｍの形状のリングを用いた。試験
条件は試験片をＡｒ雰囲気下で１２００℃に加熱し、上
下が対になった平面の金型を２００℃に温め、潤滑剤を
次の２種類の方法によって塗布して摩擦係数を測定し
た。第一の方法は潤滑剤をふるいで下の金型上に約１ｇ
／ｄｍ²散布した後、その上に加熱した試験片を置き、
次いで同様に試験片上に潤滑剤を散布する塗布方法（Ａ
法とする）、他の方法は加熱した試験片をＮ₂ガスの乱
流によって粉末状の潤滑剤を泳動させたボックス中に３
秒間挿入して潤滑剤を付着させる塗布方法（Ｂ法とす
る）である。なお、後者の塗布方法は潤滑剤の付着性と
高温域での保持性を考慮した方法である。

【００２５】これらの試験による摩擦係数は試験前後の
リングの高さから求められる圧縮率（％）と内径の変化
率から公知の手段（工藤によるエネルギー法）によって
求めた。このようにして試験した結果を第１表中の右欄
に記載した。

【００２６】これらの結果から本発明による粉末状潤滑
剤は潤滑剤の付着性および高温域での保持性が良いこ
と、黒鉛系に匹敵する潤滑性を有することが明らかであ
る。これに対して比較例は潤滑剤の付着が不均一で、摩
擦係数も高く潤滑機能が劣っていることがわかる。

【００２７】

【発明の効果】本発明の潤滑剤組成物は高温域での付着
性および潤滑剤の保持性が良いことから優れた潤滑性を
示し、また黒鉛系の潤滑剤に比べて加工製品への浸炭、
装置の発錆あるいは作業環境の汚染等の問題も軽減され
る。従って、鉄鋼材料の塑性加工分野を中心に関連産業
に及ぼす利得は甚だ大きい。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

───────────────────────────────────────────────────── 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Ｃ１０Ｍ 107:36 101:04）Ｃ１０Ｎ 20:00 Ａ 8217−4Ｈ 20:06 Ｚ 8217−4Ｈ 40:24 50:08 60:14 70:00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）平均粒径が０．５〜５００μｍの層
状珪酸塩化合物類及び植物性セルロース類から選ばれる
１種又は２種以上の粉末と、（ｂ）酸化ほう素、ほう
酸、ほう酸のアルカリ金属塩及び凝固点が４５℃以上の
油から選ばれる１種又は２種以上の物質からなり、
（ａ）に（ｂ）を含浸させていることを特徴とする温熱
間塑性加工用粉末状潤滑剤。
【請求項２】前記（ａ）の粉末１００重量部に対して、
前記（ｂ）の物質を５〜１００重量部含有することを特
徴とする請求項１記載の温熱間塑性加工用粉末状潤滑
剤。
【請求項３】（ａ）平均粒径が０．５〜５００μｍの層
状珪酸塩化合物類及び植物性セルロース類から選ばれる
１種又は２種以上の粉末に、（ｂ）酸化ほう素、ほう
酸、ほう酸のアルカリ金属塩及び凝固点が４５℃以上の
油から選ばれる１種又は２種以上の物質を含浸させるこ
とを特徴とする温熱間塑性加工用粉末状潤滑剤の製造方
法。