JPH0662989B2 - 金属材料の引抜加工用潤滑剤の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は種々の金属材料の引抜加工用潤滑剤の製造法、
特に鉄、鋼、ステンレス鋼、クロム鋼、モリブデン鋼、
チタン鋼の如き鉄系合金更にはニツケルクロム合金の線
材、棒材、パイプ材等の金属材料の引抜加工用潤滑剤の
製造法に関する。

〔従来の技術〕

従来鉄、鉄系合金およびその他の金属の線材、棒材、パ
イプ材等の金属材料は酸洗で、もしくは機械的に脱スケ
ールした後、燐酸被膜、硼砂被膜、修酸被膜、塩素系も
しくは弗素系樹脂被膜または石灰石けん被膜を施し、そ
のままあるいは更に水性潤滑剤、油性潤滑剤、または乾
式潤滑剤等を用いて引抜加工される。

これらの潤滑剤の中、潤滑剤もしくは被膜形成剤の１種
にいわゆる石灰石けん潤滑剤があり、従来より使用され
ている。

上記石灰石けん潤滑剤は従来から塊状例えば数cm以上、
大きいものでは10〜20cmの塊状の生石灰に水を加えて発
熱させ、これに高級脂肪酸のアルカリ塩を生石灰の重量
に対して５〜20％加えて混練し、反応させて製造し、得
られた懸濁液を使用時には更に水で稀釈して固形分５〜
25重量％の懸濁液として使用されている。

上述した如き金属材料を引抜加工するに当つては、上記
懸濁液中に常温ないし約60℃の温度で金属材料を浸漬
し、引き上げて自然乾燥もしくは強制乾燥して石灰石け
ん被膜を金属材料面に形成させた後、引抜加工してお
り、このとき石灰石けん被膜が潤滑剤として作用する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の石灰石けん潤滑剤の製造法およびそれに
よつて得られる石灰石けん潤滑剤には下記の如き欠点が
あつた。

（１）塊状生石灰は上述した如く大なる寸法のものであ
るため、水と反応させるとき、発熱量の制御が難しく、
このため比較的大なる回分式の反応釜を必要とし、かつ
バツチ毎の反応に長時間を必要とし、生産性に劣る。

（２）塊状生石灰は、特にその表面側および中心部（核
部）にCaO以外の不純物が多く、このため不要な沈澱物
が多く形成される。

（３）塊状生石灰から生成する懸濁液中の消石灰の粒子
が大きくなり、分解性が悪く、このため石灰石けん潤滑
剤の懸濁安定性が悪く、非常に早く分離沈降する。

（４）形成された石灰石けん潤滑剤の金属材料表面への
付着性が悪いため、その濃度を高くする必要がある。

（５）石灰石けん潤滑剤を金属材料面に付着させた後乾
燥すると脱落量が多い（固着性が悪い）。

（６）石灰石けん潤滑剤の潤滑力が充分でなく、従って
ダイスの消耗が早く、引抜加工後の金属材料の表面があ
れ易い。

（７）防錆性に劣り、高温条件下では１〜２日で金属材
料面に錆を発生する。

従来法による石灰石けん潤滑剤の製造法およびそれによ
つて製造された石灰石けん潤滑剤は上述した如き欠点を
有するので、これらの欠点のない石灰石けん潤滑剤の製
造法および石灰石けん潤滑剤が望まれている。

従つて本発明の目的は上述した欠点を克服した改良され
た石灰石けん潤滑剤およびその製造法を提供することに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は粉末生石灰、高級脂肪酸のアルカリ塩および水
を反応させることによる石灰石けん潤滑剤の製造にあ
る。

本発明で使用する生石灰は粉末状の生石灰であり、これ
は顆粒状のものも含む。これらは市場で入手でき、一般
にその標準組成は酸化カルシウム98％以上であり、他に
少量の酸化マグネシウム、酸化鉄、アルミナ等を不純物
として含有する。またこのものは強熱減量1.0％以下、
塩酸不溶解分0.1％未満である。

本発明で使用する高級脂肪酸のアルカリ塩は、従来より
石灰石けん潤滑剤に使用されているものを使用でき、一
般に炭素数12〜24の飽和、不飽和の高級脂肪酸、例えば
ステアリン酸、オレイン酸、パルミチン酸、リシノレイ
ン酸、リノール酸、エルカ酸、ラウリル酸、等のアルカ
リ金属（Na,K,Li）の塩またはアンモニウム塩である。

本発明方法を実施するに当つては、撹拌機を有する反応
容器に、使用する生石灰重量の２〜４倍重量の水を入
れ、これに使用する生石灰重量の５〜30重量％の高級脂
肪酸アルカリ塩を加えて完全に溶解させる。この溶解を
50℃以下好ましくは常温で撹拌しながら使用する粉末生
石灰の半分量を加える。この時反応容器内容物の温度は
上昇するので100℃を越えないように冷却しながら撹拌
する。100℃を越えると内容物溶液が沸とうし、膨張し
て反応容器から溢流することがあるので80℃位に保持す
るのが好ましい。次にこの状態を保つようにしながら残
りの生石灰を分割投入する。反応は通常２〜３時間で完
了する。

反応終了後反応容器内容物を常温にまで冷却し、反応容
器より取り出し保存する。金属材料を引抜加工するに当
つては、上述した如く作つた濃厚潤滑剤溶液を通常固形
分５〜30重量％の濃度に水で稀釈して使用する。金属材
料を引抜加工するときには、通常常温〜60℃の温度で、
潤滑剤溶液が泡立つことのないようゆつくりと撹拌しな
がら、これに金属材料を浸漬してその表面に付着させ、
そのままあるいは乾燥後通常の方法で引抜加工すればよ
い。

なお本発明方法によつて製造される石灰石けん潤滑剤に
は、所望によつて防錆剤、固着剤、分散剤、潤滑補助剤
を加えてもよく、かくすると、石灰石けん潤滑剤懸濁液
の安定性、附着性、乾燥後の固着性、防錆性、潤滑性を
更に向上させることができる。使用しうる防錆剤として
は例えば硼酸ナトリウム、りん酸ナトリウム、ケイ酸ナ
トリウム、モリブデン酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウム
等の無機物質、またトリエタノールアミン、ジエタノー
ルアミン、イソプロピルアミン、エチレンジアミン等の
有機アミンがある。これらは金属材料引抜加工時の使用
潤滑剤懸濁液の0.01〜5.0重量％、好ましくは0.05〜2.0
重量％の範囲で添加使用するとよい。添加量0.01重量％
未満では防錆剤としての効果が得られず、また5.0重量
％を越えると石灰石けん潤滑剤懸濁液の安定性を悪くす
ることがあるので好ましくない。

使用しうる固着剤は水溶性でバインダーとして使用する
材料、例えば天然糊料であるフノリ、ニカワ、デン粉、
アルギン酸ナトリウム、および水溶性合成樹脂であるポ
リビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ヒ
ドロキシエチルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウム
およびその共重合体、ポリアクリルアミド等である。そ
の添加量は引抜加工時の潤滑剤懸濁液の0.01〜2.0重量
％の範囲で使用するとよい。

使用しうる分散剤にはアニオン界面活性剤、ノニオン界
面活性剤があり、例えばアニオン界面活性剤としては高
級アルコール硫酸エステルナトリウム塩、ヒマシ油の硫
酸エステルナトリウムまたはアンモニウム塩、ポリオキ
シエチレンアルキル硫酸エステルナトリウム塩の如き硫
酸エステル系のもの、アルキルベンゼンスルホン酸ナト
リウム、アルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム、石
油スルホン化物のナトリウム塩のスルホン酸系のものが
あり、ノニオン界面活性剤としてはポリオキシエチレン
オクチルフエノールエーテル、ポリオキシエチレンノニ
ルフエノールエーテル、ポリエチレングリコールオレエ
ート、高級脂肪酸ペンタエリストールエステル、高級脂
肪酸ソルビタンエステル、高級アルキルアミンエーテ
ル、高級アルコールエーテル系のものがある。これらの
分散剤は使用潤滑剤懸濁液の0.01〜2.0重量％の範囲で
使用するとよい。

使用しうる潤滑補助剤には菜種油、棉実油、ヤシ油、落
花生油、木ロウ、牛脂、ラード油、鯨油、羊毛脂等の動
植物油があり、更には高級脂肪酸ペンタエリストールエ
ステル、高級脂肪酸ソルビタンエステル等のエステル
類、および金属石けんも潤滑補助剤として使用できる。
これらは通常使用潤滑剤懸濁液の0.2〜5.0重量％の範囲
で使用するとよい。

〔作用〕

本発明によれば粉末生石灰（顆粒を含む）を使用するた
め、製造反応時の撹拌が容易であり、水との反応、更に
は高級脂肪酸アルカリ塩との反応も容易であり、温度制
御も容易である。このため反応時間を短くすることがで
き、また反応容器も沸とう溢流防止が容易なため、単位
生石灰量に対し、小さくすることができる。

また粉末生石灰は純度が高く均質であるため、製造した
潤滑剤の分散安定性がよく、沈澱物が少なく、金属材料
への付着性、固着性が改良され、潤滑力も大となりダイ
ス寿命を長くする。

〔実施例〕

以下に比較例および実施例を挙げて本発明を説明する。

比較例１〜２ 比較例１および２は容量200の回転式反応缶（コンク
リートミキサー式）に直径10〜20cmの塊状生石灰40kgを
仕込み、これに水60Kgを加えた。約30〜40分後塊状生石
灰が発熱して生石灰の塊がなくなつたところで針状の牛
脂脂肪酸ソーダ塩を比較例１で5Kg、比較例２で8Kg加え
て反応缶の回転を始めた。途中内容物が増粘して来るの
で残りの水40Kgを加えて固型分40重量％の懸濁液を作つ
た。この間の所要時間は４時間であつた。その後回転を
止めて放冷し内容物の温度が30〜50℃になつたところで
反応缶を横転させて取り出した。

回転式反応缶を使用したのは塊状生石灰のため、塊が存
在する間撹拌出来ないためであり、この方法は古くから
一般的に用いられている方法である。

実施例１〜４ 実施例１〜４においては容量300の水冷および蒸気加
熱可能な撹拌機つき反応缶に水70Kgと実施例1,2および
４では針状の牛脂脂肪酸ソーダ5Kg、実施例３では8Kgを
投入し撹拌しながら温度40〜60℃に加熱しアルカリ石鹸
を完全溶解させた。その後反応缶を水冷して内容物の温
度が30〜40℃となつたところで粉末生石灰20Kgを投入し
た。粉末生石灰投入後10〜15分で内容物の温度が90〜10
0℃となつた。この時温度が100℃を越えないように注意
し、そのおそれがある場合は釜を水冷した。

更に温度が70〜90℃の間で残りの粉末生石灰20Kgと水30
Kgを４回に分けて投入し反応を終了させた。この間の所
要時間は1.5時間であつた。

実施例２〜４では上記反応生成物に表１に示す防錆添加
剤、固着剤、分散剤、潤滑補助剤を表１に示した割合で
添加した。

上記のような製法で得た比較例１および２、更に実施例
1,2,3,4についてそれぞれ固型分10重量％水溶液に稀釈
し、得られた潤滑剤の性能比較試験を行なつた結果は次
のとおりである。

（１）潤滑剤懸濁液の沈降比較試験結果 重量30ccの目盛付きトール試験管にそれぞれの潤滑剤懸
濁液を30ccずつ入れ、試験管をよく振つた後静置してそ
の沈澱スピードを上部透明となつた部分のcc数を時間別
に測定した。その結果を下記表２に示す。

上記表２のデータから明らかなように本発明法で作つた
潤滑剤懸濁液は特に短時間内での沈降が遅く、それだけ
潤滑剤懸濁液の分散性が良く安定である。

（２）防錆比較試験結果 磨鉄板（材質SS−41）をそれぞれ比較例1,2および実施
例１〜４の潤滑剤懸濁液に浸漬し、その後引上げて自然
乾燥した。各鉄板を湿度100％のデシケーターに吊して
室内放置し発錆状況を調べた。

その結果は下記表３の如くであり、本発明法で作つた潤
滑剤が防錆能に優れ、また防錆添加剤を添入した実施例
２〜４は更に防錆能が良く、７日間放置しても発錆は見
られなかつた。

（３）伸線後の潤滑剤附着量 硫酸酸洗の線材２種類（直径9.50mmのＳ−45c材および
直径5.50mmのSCM材）を各比較例および各実施例の潤滑
剤懸濁液（固形分10重量％）に温度60℃で浸漬し、その
後引上げて自然乾燥を行ない伸線して表面附着量を測定
した。その結果は表４の如くであり、明らかに本発明法
で作つた潤滑剤の方が伸線肌に多量附着している。

なお本来潤滑剤附着量は潤滑剤懸濁液に浸漬し、乾燥後
に測定すべきであるが、線材をサンプリングする作業の
際附着物が金属表面から多量に脱落し測定数値が大きく
変化するため伸線後測定した。

（４）伸 線 性 上記直径9.50mmのＳ−45c材を単頭型伸線機により１パ
スで直径8.00mmまで伸線した場合のダイス太り具合を調
べた。その結果ダイス径が0.01mm太るのに比較例２の潤
滑剤で処理した線材は平均10tonであつたのに対し、本
発明の実施例３の潤滑剤では平均18tonであつた。

（５）潤滑剤の附着力と処理槽底の沈澱物 比較例２と実施例３の潤滑剤懸濁液（純分10重量％）を
それぞれ10ton槽で半年間使用した結果、実施例３の処
理線材置き場は比較例２に比し脱落した潤滑剤（粉）が
非常に少なくきれいである。

また半年間使用後に槽の掃除を行なうと比較例２の槽底
には比較的大きな粒子の沈澱物が多量に蓄積していた
が、実施例３の槽底にはこれが殆ど見られず、従つて槽
の掃除を行なわずに半永久的に石灰懸濁液の補給のみで
使用出来ることが確認出来た。

〔発明の効果〕

上述した如く本発明方法で作つた潤滑剤は従来法に比
し、性能の点で全てすぐれている。

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 103:06 Ａ 9159−4Ｈ 103:00 Ｚ 9159−4Ｈ 105:24） Ｃ１０Ｎ 10:02 30:06 30:12 40:24 Ｚ 8217−4Ｈ 70:00

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粉末生石灰、高級脂肪酸のアルカリ塩およ
   び水を反応させることを特徴とする金属材料引抜加工用
   潤滑剤の製造法。