JPS60141796A - 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】 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、各種の金属や合金の熱間加工の際に使用される高温
用潤滑剤組成物に関する。

従来、この種の潤滑剤組成物としては、潤滑油、グリー
ス又はこれらに黒鉛粉末や二硫化タングステン等の固体
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より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（二おいては、熱的（１不安定であ
って使用の際ｃ″−油の分解が起り、工具や加工物に悪
影響な力えるほか、油や油の分解物が作業環境を著るし
く汚染するという問題があり、また、後者においては、
前者の如き問題はないが、特にシームレス鋼管の製造等
（二おいて満足し得る潤滑性能を発揮するとは言えない
ものであった。

そこで、本発明者等は、かがる従来の潤滑剤組成物にお
ける問題点を解消し得るものとして、先に、黒鉛粉末（
二縮合型又は付加型重合体、アルキレン系グリコール又
はポリグリコール、水可溶化植物系高分子又は動物系蛋
白質を配合してなる高温用潤滑剤組成物を提案した（特
願昭５６−１４７２９４号、特願昭５６−１４７２９６
号、特願昭５６−１４７２９７号、特願昭５６−１４７
２９８号）。これらの潤滑剤組成物は、作業環境を汚染
することがなく、しかも高温においである程度満足し得
る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、熱間加工に要するエネルギーを節減してより効率の
良い加工を達成するという観点からすれば、高温時に金
属表面により−・層摩擦係数の小さい被膜を形成してよ
り優れた潤滑性能を発揮する潤滑剤組成物の開発が要請
されている。

本発明者等は、かがる観点に鑑み、より一層すぐれた潤
滑性能を発揮することができる潤滑剤組成物につい′Ｃ
鋭意研究を重ねた結果、驚くべきこと（二は黒鉛粉末と
して、レーザーラマンスペクトルにおいて２つの波数域
にある各ピークの強度の比が一定の値以上であるものを
使用したとき、潤滑性能が著るしく向上することを見い
出し、本発明を完成したものである。

すなわち、本発明は、黒鉛粉末８０〜９５重量部と水溶
性かあるいは水分散性である天然高分子及び／又は合成
高分子７０〜５重量部とを含有し、上記黒鉛のレーザー
ラマンスペクトル（二おいて、波数１５６０〜１６００
ｃｍ”−’の範囲（二みられるピークの強度をａとし、
また、波数１８４０〜１８９０ｃｍ”−’の範囲にみら
れるピークの強度をｂとしたとき、これら両者のピーク
強度の比％が１．２以上である高温用潤滑剤組成物であ
る。

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いが、この黒鉛粉末（
二ついてレーザーラマン分光光度計によりレーザーラマ
ンスペクトルを測定したとき、波数１５６０〜１６００
ｃｍ　’の範囲にみられる結晶質黒鉛のピークの強ＩＪ
Ｉ：ａと波数１３４０〜１８９０ｃｍ−’の範囲（二み
られる非結晶質黒鉛のピークの強度すとの比りの値が１
．２以上であることが必要である。

このピーク強度の比すは、黒鉛中における結晶質と非結
晶質との比を示すもので、摩擦係数との関係をみると、
互い（１反比例の関係にあって気の値が大きくなるほど
摩擦係数が小さくなる傾向にあり、好ましくはａ、′ｂ
が１４以上のものである。

なお、黒鉛の納品化の度合については、通常のＸ線回折
による測定ではその解析が困難であるが、レーザーラマ
ンスペクトルを用いた場合にはピーク強度の比りを算出
することで、結晶化度を極めて容易（二判断することが
できる。また、この黒鉛粉末については、通常８０チ以
」二の純度で、１００μ以下、好ましくは０．８〜３０
μの平均粒度のものが使用される。

本発明において、上記黒鉛粉末と共に使用される水溶性
かあるいは水分散性である天然高分子としては植物系高
分子や動物性蛋白質があり、また、水溶性かあるいは水
分散性である合成高分子としては網台型又は付加型重合
体やアルキレン系グリコール又はポリグリコール、さら
（：はアイオノマーがある。

上記植物系高分子としては、具体的にはデンプン及びメ
チルデンプン、エチルデンプン、アセチルデンプン、ア
リルデンプン、カルボキシメチルデンプン、ジアルデヒ
ドデンプン、酸化デンプン、化工デンプン等のデンプン
誘導体、アミロース及びアミロペクチン並びＣニアミロ
ーストリアセタート等のこれらの誘導体、デキストリン
及びその誘導体、寒天、セルロース及びセルロースエー
テル、セルロースザンテート等のセルロース誘導体、ポ
リサッカライド等の多糖類、及びグアーガム等のガム質
類等を挙げることができる。このうち、デンプン、アミ
ロース、アミロペクチン、デキストリン及びこれらの誘
導体、セルロース及びその誘導体、ポリサッカライド等
の多糖類、及びグアーガム等のガム質類が被膜形成能か
らみて特（−好ましい。これらの植物系高分子は、単独
で用いてもよく、また、２種以上を組合せて用いてもよ
い。

そして、上記動物性蛋白質としては、具体的（ニはコラ
ーゲン、ニカワ、ゼラチン、カゼイン、アルブミン、プ
ロタミン、セラック、プロプリン等量げることができ、
特（：、ニカワ、ゼラチン及びカゼインが好ましい。こ
れらは、単独で用いてもよく、また、２種以上を組合せ
て用いてもよい。

また、縮合型又は付加型重合体とは、重縮合反応又は重
付加反応あるいは重付加・縮合反応のいずれか（：よっ
て得られる重合体又は共重合体（環状エーテルの開環重
合体は除く）である。この重合体の例としては、アルデ
ヒドとその他の化合物、例えばケトン、フェノール、炭
化水素、アミノ化合物等との重縮合反応（二より得られ
る重合体、酸又はその誘導体と水酸基又はその誘導体と
の重縮合反応により得られるポリエステル、ジカルボン
酸とジアミノ化合物との重縮合反応等（二より得られる
ポリアミド、水溶性ナイロン、アミノ化合物とその他の
化合物、例えば尿素、ホスゲン、イソシアネート化合物
等との反応あるいは水とインシアネート化合物との反応
（二より得られるポリ尿素、ポリウレタン、有機化合物
と無機のスルフィド又はチオサルフェートとの重縮合反
応により得られる重合体、エポキシ基を持つ化合物から
得られる重合体、ポリシロキサン等の有機ケイ素含有重
合体等がある。これらは、単独で用いてもよく、また、
２種以上を組合せて用いてもよい。これら縮合型又は付
加型重合体として特に好ましいものは、硬化した段階で
三次元の網状構造を持ち、軟化や燃焼しにくい硬化性樹
脂であり、硬化性樹脂としては、例えばフェノール樹脂
、尿素樹脂、メラミン樹脂、ケイ素樹脂等のほか、硬化
剤の存在下に硬化させること（二より高分子鎖間口架橋
反応が起るエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ア
ルキド樹脂、ウレタン樹脂等を挙げることができる。

硬化剤としてはそれが架橋剤となる場合と触媒として働
く場合とを問わず、熱硬化反応を促進する物質であれば
よい。この硬化剤の例としては、ヘキサメチレンテトラ
ミン、ジエチレントリアミン、アンモニア水、アルカノ
ールアミン塩類等のアミン系硬化剤、無水マレイン酸、
無水フタル酸等の酸無水物系硬化剤、ベンゾイルパーオ
キシド、メチルエチルケトンパーオキシド等の過酸化物
系硬化剤のほかにメチロールフェノール類、ルイス酸錯
化合物、その他金属塩類や有機酸類等を挙げることがで
きる。

さらに、上記アルキレ系グリコール又はポリグリコール
としては、エチレングリコール、プロピレンクリコール
、トリメチレンクリコール、α−フチレンクリコール、
β−ブチレングリコール、テトラメチレングリコール、
ペンタメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール
等のアルキレングリコール、及ヒ、ポリエチレングリコ
ール、ポリプロピレングリコール等のアルキレン系グリ
コールの重合体及び共重合体を挙げることができる。こ
れらは、単独で用いてもよく、また、２種以上の組合せ
で用いてもよい。

また、上記アイオノマーとしては、例えばエチレン会エ
チルアクリレート共重合体、エチレン−メチルアクリレ
ート共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレ
ン−無水マレイン酸共重合体等を挙げることができる。

これらは、単独で用いてもよく、また、２種以上を組合
せて使用してもよい。

本発明において、上記植物系高分子、動物性蛋白質、縮
合型又は付加型重合体、アルキレン系グリコール又はポ
リグリコール、それ（ニアイオノマー等からなる天然高
分子や合成高分子は、単独で使用してもよく、また、複
数種類を組合せて使用してもよい。上記植物系高分子や
動物性蛋白質からなる天然高分子については、それ自体
が黒鉛粉末を分散する機能を有するので、分散剤の使用
は必ずしも必要ではないが、黒鉛粉末の分散性を更（１
向」二させる目的で分散剤を使用してもよい。また、上
記縮合型又は付加型重合体やアルキレン系グリコール又
はポリグリコール等の合成高分子（二ついては、一般Ｃ
二黒鉛粉末を分散する機能に乏しいので、この合成高分
子を単独で使用する場合Ｃ二は黒鉛粉末の分散性を高め
るために分散剤を使用することが好ましい。

上記目的で使用される分散剤は、水（１可溶性であるか
あるいは水（二懸濁する性質を持ち、増粘効果と接着効
果とを有して黒鉛粉末の沈降を防止する分散作用を有す
るものであればよい。この分散剤の例としては、カルボ
キシメチルセルロース、デンプン等の天然系粘着性分散
剤、ポリサッカライド等の多糖類、グアーガム等の粘着
物、ポリビニルアルコール等の合成粘着分散剤、ポリオ
キシエチレンアルキルエーテル等の界面活性剤等を挙げ
ることができる。

本発明の高温用潤滑剤組成物の配合割合は、通常、黒鉛
粉末３０〜９５重量部、天然高分子及び／又は合成高分
子７０〜５重量部であり、好ましくは、黒鉛粉末５０〜
９０重量部、天然高分子及び／又は合成高分子４０〜１
０重量部がよい。分散剤を使用する場合、この分散剤の
配合割合は、使用される天然面分子及び／又は合成高分
子の種類（−よっても異なるが、通常、０１〜１０重量
部、好ましくは１〜８重量部がよい。

本発明の高温用潤滑剤組成物は、水中（二分散させて潤
滑剤水分散液として使用するものであり、この時の固形
分濃度は通常５〜８５重量％、好ましくは１０〜３０重
量％の範囲内に調製する。この固形分濃度は、薄すぎる
と乾燥時間が長くなったり形成される被膜の膜厚が薄く
なって良好な潤滑性能を得ることができず、また、濃す
ぎると塗布しＣ二くくなる。

このよう（ニして調製された潤滑剤水分散液の使用方法
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（二通常
の手段で塗布し、これを乾燥させてこれら金属や工具の
表面に被膜を形成した後熱間加工を行う。この場合、潤
滑剤水分散液を塗布、乾燥した後（：適宜温度で焼付け
を行うこと（′″−より、形成される被膜の金属表面（
′″一対する吸着性、密着性、あるいは、被膜強度を向
上させることができる。

なお、本発明の高温用潤滑剤組成物（−おいて、予めそ
の組成物中（−１あるいは、潤滑剤水分散液を調製する
際（＝、従来公知の第三成分、例えば被膜安定剤、さび
止め剤、酸化防止剤、乳化剤、極圧剤、腐食防止剤等を
添加し、これら添加剤（二よってそれぞれの特徴を付与
することもで゛きる。

また、本発明において、植物系高分子や動物性蛋白質等
の天然高分子が使用される場合には、長期間放置される
と腐敗する場合があるので、ホルムアルデヒド、パラオ
キシ安息香酸エチル等の防腐剤を配合するのが好ましい
。

次（二、実施例及び比較例に基づいて、本発明の内容を
具体的に説明する。

〔実施例１〜１８及び比較例１及び２〕第１表（二示す
黒鉛粉末、天然高分子、合成高分子及び分散剤を第１表
ｃ′″−示す割合で配合して各実施例及び各比較例の潤
滑剤組成物を調製し、これらを水（：分散させて黒鉛濃
度２０重量％（但し、実施例７は３０重量％、実施例９
は１５重量％）の潤滑剤水分散液を調製した。これらの
潤滑剤水分散液を１２０°Ｃに加熱した試験片（材質５
ＫＤ−６１）上にスプレー塗布し、試験片表面に膜厚６
０μの潤滑塗膜を形成した。これら各試験片を摩擦摩耗
試験機（二セットし、試験片に０．２ｋｇｆ７．２及び
１９．５ｋｇｆ／ｙｎｍ２の潤滑面圧力（摺動面圧力）
で田接しながら回転する被圧延回転試験片を１０００℃
に加熱してセットし、両試験片の相対摺動速度１．５ｍ
／ｓｅｅ。

の条件下における摩擦係数をめた。

また、各実施例及び各比較例の潤滑剤組成物に使用され
ている黒鉛粉末（二ついて、レーザーラマンス分光光度
計を使用し、レーザー発振波長４８８０Ａ０及び５１４
５Ａ０におけるレーザーラマンスペクトルを測定した。

得られたレーザーラマンスペクトルにより、波数１５６
０〜１６００ｃｍ−’の範囲にみられる結晶質黒鉛のピ
ーク強度ａと波数１３４０〜１８９０ｃｍ−１の範囲に
みられる非結晶質黒鉛のピーク強度すとをめ、これらの
ピーク強度の比％の値を算出した。

各実施例及び各比較例の潤滑剤組成物における摩擦係数
及びピーク強度比ａ４は第１表Ｃ二足す通りであった。

また、黒鉛粉末の種類が異なるのみで同一組成である実
施例１〜６及び比較例１及び２について請求められた摩
擦係数とピーク強度比りとの関係をグラフにプロットす
ると第１図ないし第４図の通りであった。

なお、第１図ないし第４図（二おいて、○は実施例１、
◎は実施例２、口は実施例８、△は実施例手、［株］は
実施例５、×は実施例６、ムは比較例１、また、★は比
較例２をそれぞれ示す。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は摩擦係数とピーク強度比りとの関
係を示すグラフ図である。 特許出願人　新日本製鐵株式會社 同　新日本製鉄化学工業株式会社 代理人　弁理士成瀬勝夫 同　中村智廣 １−へ順側田へ０ １−さ制招云へＤ シーも露＠望峙 ℃−δ釈＠況へρ 手続補正書（方式） ％式％ １　事件の表示 昭和５８年特許願第２４８４５７号 ２　発明の名称 高温用潤滑剤組成物 ３　補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所（居所）　東京都中央区銀座６丁目１７番２号氏名
（名称）　（６６４）新日本製鉄化学工業株式会社（外
１名） ４　代理人　〒１０４　電話０３　（５４３）１６７５
住所　東京都中央区銀座７丁目１４番２号　荏原ビル３
階５　補正命令の日付　昭和５９年３月２７日（発送日
）６　補正により増加する発明の数　なし７　補正の対
象　明細書の「発明の詳細な説明」の−欄１−１− ８　補正の内容　〜　〆２＼

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　黒鉛粉末３０〜９５重量部と水溶性かあるいは
   水分散性である天然高分子及び／又は合成高分子７０〜
   ５重量部とを含有し、上記黒鉛のレーザーラマンスペク
   トル（二おいて波数１５６０〜１６００ｃｍ’−”の範
   囲にみられるピークの強度なａとし、また、波数１８４
   ０〜１３９０ｃｍ　’の範囲にみられるピークの強度を
   ｂとしたとき、これら両者のピーク強度の比りが１．２
   以」−であることを特徴とする高温用潤滑剤組成物。 （２１天然高分子が水溶性又は水分散性の植物系高分子
   である特許請求の範囲第１項記載の高温用潤滑剤組成物
   。 （３）植物系高分子がデンプン、アミロース、アミロペ
   クチン、デキストリン及びこれらの誘導体、セルロース
   及びその誘導体、ポリサッカライド等の多糖類、及び、
   グアーガム等のガム質類からなる一群から選択された１
   種又は２種以上の組合せからなる特許請求の範囲第２項
   記載の高温用潤滑剤組成物。 （４）天然高分子が動物性蛋白質である特許請求の範囲
   第１項記載の高温用潤滑剤組成物。 （５）動物性蛋白質がゼラチン、ニカワ又はカゼインで
   ある特許請求の範囲第４項記載の高温用潤滑剤組成物。 （６）合成高分子が縮合型又は付加型重合体である特許
   請求の範囲第１項記載の高温用潤滑剤組成物。 （７）重合体が硬化性樹脂である第６項記載の高温用潤
   滑剤組成物。 （８）重合体が硬化剤の存在下に硬化する樹脂であり、
   この樹脂を硬化させるの（二必要な量の硬化剤を含有す
   る特許請求の範囲第７項記載の高温用潤滑剤組成物。 （９）合成高分子がアルキレン系グリコール又はポリグ
   リコールである特許請求の範囲第１項記載の高温用潤滑
   剤組成物。 （１０合成高分子がアイオノマーである特許請求の範囲
   第１項記載の高温用潤滑剤組成物。