JPS6291229A - 固体潤滑剤懸濁液の製造方法 - Google Patents

固体潤滑剤懸濁液の製造方法

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JPS6291229A
JPS6291229A JP61234260A JP23426086A JPS6291229A JP S6291229 A JPS6291229 A JP S6291229A JP 61234260 A JP61234260 A JP 61234260A JP 23426086 A JP23426086 A JP 23426086A JP S6291229 A JPS6291229 A JP S6291229A
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JP
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colloid mill
water
solid lubricant
suspension
mixer
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JP61234260A
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ハンス−ルドルフ　シュタウプ
ハンスイエルク　フラー
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Lonza AG
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Lonza AG
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/80—Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/82—Combinations of dissimilar mixers
    • B01F33/821—Combinations of dissimilar mixers with consecutive receptacles

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Lubricants (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)

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】 本発明は、金属の切削屑の生じない熱間加工に使用する
、担持液としての水に分散させた黒鉛とポリマーとを含
有する固体潤滑剤の懸濁液を製造する方法および装置に
関する。
スイス特許第５９６２９４＠および第６０９７２８号に
より、金属の切削屑の生じない熱間加工において、黒鉛
、ポリマー、懸濁助剤、および必要な場合には殺菌剤の
ような、水とともに懸濁液を形成する他の助剤を含有す
る固体潤滑剤を使用することは知られている。　殺菌剤
の添加は、長期保存中に固体潤滑剤の懸濁液が微生物に
よって崩壊するのを防止するために必要である。　また
懸濁助剤は、液体および固体成分を長期間均一な混合物
として保持するという目的を達成するのに有効である。
　固体潤滑剤懸濁液は、加工の際に、すなわち、水が工
具または工作物の上で蒸発し、ポリマー成分が燃えつき
ることで、消失する。
固体潤滑剤に殺菌剤が含まれていると、加工に際してこ
れが同時に蒸発して害を生じる可能性があって不都合で
あり、それとともに懸濁助剤に作用して、固体潤滑剤の
形成が実際には行なわれない部分が少なからず生じるこ
とになる。
本発明の目的は、殺菌剤を用いず、しかも懸濁助剤の使
用量をできるだけ少なくして、担持液として適正量の水
、黒鉛およびポリマー類を含む、均一で安定な固体潤滑
剤の懸濁液を製造することができる方法を提供すること
にある。
本発明の方法は、固体潤滑剤の成分および担持液として
の水をコロイドミルで懸濁状態とし、これに引き続いて
直接強力ミキサーでざらに混合処理し、安定な懸濁液と
することを特徴とする。
この方法を実施するためには、乾燥した、必らかしめ混
合した固体潤滑剤成分と水とを、同時にコロイドミルに
供給すればよい。
乾燥混合成分とは、黒鉛、ポリマーおよび必要な添加物
、たとえば懸濁助剤、被膜安定化剤、また必要な場合に
は湿潤剤および無機質添加物などの混合物を意味する。
また、場合によって、湿潤剤、溶剤、被膜形成剤、ｐＨ
安定剤、水溶性の無機塩（たとえばリン酸塩）などを、
前記のように水に添加することができる。
本発明の他の実施態様としては、必要な場合には、前記
のような懸濁助剤、湿潤剤または溶剤などを水に加えて
、これをたとえばプラスチック分散液のようなポリマー
と混合し、この混合液を黒鉛または懸濁助剤、被膜安定
化剤などと均一に混合した黒鉛と一緒に、コロイドミル
に供給することもできる。
コロイドミルとしては、その目的に応じて、また加工す
べき製造の特性にうまく順応できるように、市販の装置
を使用すればよい。　このような装置は、変速装置、粒
子化促進装置、液体および粒子の供給装置、ベント、か
き取り装置および配電装置などからなる。
コロイドミルのローターと容器の目開きは、０゜０１〜
３ｍｍとじ、周速度はローターの長さと回転数とから、
１０〜４０ｍ／ｓｅｃとなる。
本発明の方法によれば、固体含有量が１〜７０重量％の
懸濁液を製造することができる。　固体潤滑剤の個々の
成分はきわめて小さいカサ比重をもつから、このように
固体含有量の大きな懸濁液を製造できるのは、まことに
驚くべきことである。
すなわち、黒鉛は０．２〜０．５Ｋｙ／ｆＪ　、ポリマ
〜および添加物は０．２〜０．７Ｋｙｙ＃であって、た
とえば代表的な乾燥混合物は０．２〜０．５に９／、ｌ
！である。　したがって、２５重伍％の懸濁液を製造す
るには、懸濁液の製造に必要な水の容量よりも大きな体
積の固体潤滑剤を要する。
本発明の方法においてコロイドミルを使用すると、固体
の堆積を避けることができる。　コロイドミルでの混合
中、成分の滞沼時間は０．０１〜５秒とすることが好ま
しい。
このようにして調製された懸濁液の安定性は未だ十分で
はなく、固体成分は速やかに沈でんする。
したがって、安定な懸濁液を得るためには、前記の懸濁
液を直ちに強力ミキサーを使って、平均６０〜３０００
秒、好ましくは１５０〜３００秒間そこに閉じ込めて処
理しなければならない。
これに適切な強力ミキサーは、少なくとも互に同方向の
回転翼刃または反対方向の回転翼刃をもった混合機で必
って、たとえば、ボールミル撹拌機、経線ベクトル混合
機またはスクリュー混合機、とくにカスケード方式のも
のが好ましい。　各成分、すなわち、固体潤滑剤成分お
よび水を、たとえば強力ミキサーで処理し、固体潤滑剤
懸濁液を混合しなければ、懸濁液中の団塊や不均一性を
回避しまたは排除することができない。
コロイドミルと強力ミキサーで連続して処理する本発明
の方法に従うと、担持液と固体成分とから全く団塊のな
い均一な固体懸濁液が得られ、各成分が完全に湿潤して
おり、その限りでは溶解した状態のものが得られる。　
このようにして調製された懸濁液は、その懸濁助剤の種
類と添加量を調整することにより、有効寿命がながく、
長時間経過したも固体成分の沈でんは生じない。　つま
り、本発明に従って順次配置された混合機だけで、混合
および懸濁を行なうことが可能である。
本発明の方法によって製造される固体潤滑剤の成分は、
たとえばスイス特許第５９６２９４号および第６０９７
２８号により知られている。　使用する出発原′！３１
は、少なくとも一つの固体潤滑剤、好ましくは黒鉛を含
み、とくにこの黒鉛は、たとえば９０％以上の純度で、
平均粒径が３００μ以下の高品位のものがよい。　最良
の結果は、純度９６〜９９．５％で平均粒径が１００μ
の黒鉛を使用したときに１ｑられる。　必要であれば、
本発明の範囲内で黒鉛とともに硫化モリブデン、ＣａＦ
２またはＢＮを、単独または組み合わせて用いることが
考えられる。
ポリマーとは、加熱により溶融して残渣がない状態とな
る有機生成物、たとえばアルキレンホモポリマーまたは
コポリマーを意味する。　また、アルケン（モノオレフ
ィン、ジオレフィンなど）、ビニルエステル、ビニルア
ルコール、不飽和二塩基酸とそのエステル（ジカルボン
酸とそのエステル）、アルキルエステル、および非環式
有機酸とそのエステルのホモポリマーおよびコポリマー
も含まれる。
アルキレンポモポリマーまたはコポリマーとしては、ポ
リエチレン、ポリメチルメタクリル酸エステル、ポリス
チレン、ポリブタジェン、ポリ酢酸ビニル、ポリプロピ
オン酸ビニル、メチルメタクリル酸エステルとスチレン
のコポリマー、メチルメタクリル酸エステルとα−メチ
ルスチレンのコポリマー、ポリフタル酸ジアリル、ポリ
プロピレン、スチレンとブタジェンのコポリマー、ポリ
メチルメタクリル酸エステル、酢酸ビニルとジブチルマ
レイン酸のコポリマー、酢酸ビニルとエチレンのコポリ
マー、およびポリイソブチレンなどがある。
これらのポリマーは、単独または組み合わせて、乾燥ま
たは必要な場合には分散液の状態で使用することができ
る。
懸濁助剤としては、デンプン、セルロース、イヌリン、
グリコーゲン、寒天、レバン、ジチノン、ペクチン、リ
グニンおよびアラパンのような多糖類、ざらにメヂルー
、エチル−、プロピル−およびブチルセルロースのよう
なアルキルセルロース、またはアルギン酸ナトリウム、
アルギン酸カリウム、プロピレングリコールアルギン酸
エステルおよびアルギン酸アンモニウムのようなアルギ
ン酸塩からなるグループから選ばれる１種またはこれら
の混合物を使用することができる。
固体潤滑剤は均一な水性分散液中１〜７０重量％を占め
、粘度が５〜５０’Ｃで１００〜３００００ｃｐとなる
ようにする。
分散液の粘度を調整するために、必要であれば有機安定
剤を含有する固体潤滑剤を使用することができる。　ま
た、増粘剤またはその混合物を用いることも可能である
。　適当な増粘剤としては、たとえば、水溶性の多糖類
、アルキルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリア
クリル酸エステル、ポリヒニルピロリドン、ざらに必要
であれば無機物質とくに粘土やケイ酸のような鉱物があ
る。
別の添加剤として無機添加物があり、ホウ素化合物、ポ
リリン酸およびアルカリケイ酸を単独または混合して使
用することができる。　これらの化合物には、水に不溶
の、または難溶性のポリリン酸塩も含まれる。　とくに
、ポリリン酸塩としては、マドレル塩またはクロール塩
が使用される。
これは、式（ＮａＰＯ３）。、ただしｎ＝６〜５０．０
００、とくに、ｎ＝６〜１０，０００で必られされる化
合物である。　ホウ素化合物は、水溶性、とくに不溶性
または難溶性の形態で使用される。
ホウ素化合物としては、たとえばホウ砂、ホウ酸、Ｂ２
Ｏ３、ＫＢ５０８またはホウ酸亜鉛が用いられる。
使用に適したアルカリケイ酸塩は、ＳｉＯ２含量が２１
〜４７％のナトリウムガラスまたはカリガラスである。
粉砕した円体制滑剤混合物を確実に湿潤させるには、混
合物および（または）水に湿潤剤を加えることが有効で
ある。　このような湿潤剤としては、アルキルアリール
スルホン酸、脂肪酸アミン、脂肪酸石鹸、アルキルリン
酸塩のアミド置換体、ジカルボン酸のスルホン酸エステ
ル、脂肪酸のスルホンアミド、アルキルアミン、アルキ
ル硫酸ナトリウム、脂肪族アミンエステル、ポリオキシ
エチレンおよびポリオキシプロピレンなどのポリエーテ
ル、多価フェノールのスルホン化物、またはナフタリン
スルホン酸などがある。
本発明の方法に従って製造した固体潤滑剤の懸濁液は、
たとえば固体潤滑剤成分として、固体潤滑剤とくに黒鉛
１〜９０重量％、ポリマー１〜５０千量％、無機質添加
剤１〜８０重足％および有殿安定化剤０．２〜８０重量
％を含む。
担持液としては水を用い、その際、湿潤剤およびアルコ
ール、エステル、ケトンまたはアルデヒドのような溶剤
を添加する場合もある。　このような添加剤を加えるこ
とは、たとえば、固体潤滑剤とくに湿潤性の低い黒鉛を
速く懸濁させるうえで、またはポリマー物質を速く溶解
または膨潤させるうえで重要である。
固体ｉｔη滑剤は、３００〜１３００’Ｃの温度範囲に
お【ブる高温での使用に適してあり、たとえば、軸、ピ
ストン棒またはダイスなどの工具や、種々の機械の潤滑
に適している。　このようなは械の例としては、たとえ
ばいわゆる「マルチプル・パイプ・ミル」による鋼塊ま
たは管の熱間鍛造、連続レール製造装置、ピルガ−シュ
リット圧延装置、等脚レール製造装置、せん孔装置、ス
ェージングマシンまたは型打鍛造装置などがある。　ま
た、型鋼圧延および薄板圧延のための圧延装置にも適し
ている。　好ましい加工材料は、鉄および鋼である。
本発明の方法により製造した懸濁液は、高熱の被加工物
または工具に対して、それぞれ、塗布、ブラッシングお
よび、好ましくはスプレーにより供給される。　ローリ
ングにより、液体、すなわち最初に水が、ついで揮発性
の添加物が蒸発し、ポリマーによって黒鉛を含む耐水性
の溶融被膜が形成される。　耐水性のこの被膜は、固体
潤滑剤で被覆された表面を冷却できることが要求される
。
固体潤滑剤の重要な特徴は、その被膜形成性にある。　
これは最初の使用時、したがって被加工物や工具の上に
は形成されないが、混合の間に、したがって固体の接触
によりとくに水を伴ったポリマ〜の接触によって形成さ
れる。　それゆえ、本発明の方法により、黒鉛のような
きわめて湿潤し難い物質と強い被膜形成力ないし粘性を
もつポリマーが、耐水性の被膜を形成し、水によっては
崩壊せず、均一に混合されることは、驚くべきでおる。
　固体の容積は、そのカサ比重が小さいために、水のそ
れよりも大きくとるのは困難である。
最少に、懸濁液は懸濁助剤の量を調整することにより、
きわめて安定で、長期にわたって析出や沈でんが生じな
いようにする。
本発明はまた、本発明の方法を実施するための、コロイ
ドミルと、これに直ちに接続された強力ミキサーとから
構成される装置を包含する。
コロイドミルは、目開きが０．０１〜４０ｍで周速度１
０〜４０ｍ／ｓｅｃのものを使用する。
全体の装置は、２５〜２０００Ｋｇ／ｈの原料を装入で
きるようにするのが好ましい。
図面に、本発明の装置を系統的に示す。　コロイドミル
１は容器２とローター３とからなり、ローター３は変速
装置４により回転する。　ホッパー５から黒鉛／ポリマ
ー混合物または黒鉛が、ざらに別の添加剤を伴って、ま
た供給バイブロから水、多くはポリマーとの混合物に他
の添加剤を加えたものが、コロイドミル１に供給される
。　コロイドミルの出ロアから出た懸濁液は、導管８を
通って、代表的にはカスケード式の葉状回転刃１０を備
えた強力ミキサー９に導入される。　強力ミキサ−９の
後には貯槽１１を設Ｃプる。　この貯槽には液量計を装
置し、装置の内容物の出入のコントロールを行なう。
【図面の簡単な説明】
図面は、本発明の装置の代表例を示す系統図である。 １・・・コロイドミル ２・・・容　器 ３・・・ロータ ４・・・変速装置 ５・・・ホッパー ６・・・供給パイプ ７・・・出　口 ８・・・導管 ９・・・強力ミキサ− １０・・・貯　槽

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）金属の切削屑を生じない熱間加工に使用する、担
    持液としての水に分散させた黒鉛とポリマーとを含有す
    る固体潤滑剤の懸濁液を製造する方法において、固体潤
    滑剤成分をコロイドミルを用いて水に懸濁させ、これを
    直接強力ミキサーを使用してさらに混合処理し、安定な
    懸濁液とすることを特徴とする方法。
  2. （２）あらかじめ混合した固体潤滑剤成分と水とを同時
    にコロイドミルに供給することを特徴とする特許請求の
    範囲第１項の方法。
  3. （３）黒鉛と、あらかじめ水と混合したポリマーとを同
    時にコロイドミルに供給することを特徴とする特許請求
    の範囲第１項の方法。
  4. （４）目開きが０．０１〜３ｍｍのコロイドミルを用い
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項
    のいずれかの方法。
  5. （５）周速度が１０〜４０ｍ／ｓｅｃ、好ましくは１５
    〜２０ｍ／ｓｅｃのコロイドミルを用いることを特徴と
    する特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかの方
    法。
  6. （６）懸濁液が１〜７０重量％の固体潤滑剤を含むもの
    を製造することを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
    し第５項のいずれかの方法。
  7. （７）強力ミキサー内での混合材料の滞留時間を６０〜
    ３０００秒、好ましくは１５０〜３００秒とすることを
    特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれ
    かの方法。
  8. （８）コロイドミルと、これに直接接続した強力ミキサ
    ーとから構成されることを特徴とする特許請求の範囲第
    １項ないし第７項のいずれかの方法を実施するための装
    置。
  9. （９）コロイドミルの目開きが０．０１〜３ｍｍであっ
    て、周速度を１０〜４０ｍ／ｓｅｃとしたことを特徴と
    する特許請求の範囲第８項の装置。
  10. （１０）強力ミキサーが少なくとも同方向の回転翼刃ま
    たは逆向きの回転翼刃をもち、またはそれ自体がボール
    ミル撹拌機、経線ベクトル混合機またはスクリュー混合
    機として作用し、かつ強力ミキサー中での混合材料の滞
    留時間が６０〜３０００秒、好ましくは１５０〜３００
    秒となるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第
    ８項または第９項の装置。
JP61234260A 1985-10-02 1986-10-01 固体潤滑剤懸濁液の製造方法 Pending JPS6291229A (ja)

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DD (1) DD249858A5 (ja)
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