JPS63230797A - 速硬化型耐熱潤滑剤 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は熱間加工時の工具、とりわけ継目無鋼管製造用
のマンドレルバ−に用いられる速硬化型潤滑剤に関する
。

〔従来の技術〕

継目無鋼管製造時のマンドレル圧延工程等、各種金属、
合金の熱間加工にはマンドレル等の工具と素材間の焼付
きを防止して工具の寿命を長くし、工具−素材間の摩擦
係数を低下させて、仕上り寸法精度を良好に維持し、表
面粗度を小さくする目的で潤滑剤が使用される。従来よ
りかかる潤滑剤として、黒鉛と鉱油の混合物が古（から
使用されている。鉱油系の潤滑剤は比較的粘着性がよ（
安定した潤滑効果が得られるが、火炎・黒煙の発生があ
り、安全面・公害面で好ましいものではない。

火炎・黒煙の発生の少ないものとして黒鉛・雲母粒子等
と、酢酸ビニル水溶液等の乳化高分子化合物の混合した
非鉱油系潤滑剤も使用されているが、非鉱油系の潤滑剤
は乾燥に時間がかかり、乾燥が不十分なまま使用すると
、冷却水に洗い流されたり、使用時に残留水分が一時に
蒸発する突沸現象をおこし、潤滑剤がマンドレルバ−表
面から脱落、ＩＱ　ｍし、潤滑剤として機能しな（なる
欠点を有している。この乾燥性を改善した潤滑剤として
、特開昭５８−４７０９５号、特開昭５８−４９８００
号等の熱硬化樹脂、高温で反応する熱重合あるいは熱縮
合型樹脂を用いる方法も知られているが、低温のマンド
レルバ−等に使用すると硬化せず予熱を行って固化させ
る必要がある。しかし２０〜３０ｍの長さのマンドレル
バ−を短時間に、均一に加熱することは容易でない。こ
れらの欠点を改良したものとして特願昭６０−９４２２
５号には２液から成る潤滑剤が開示されている。

〔本発明が解決しようとする問題点〕

特願昭６０−９４２２５号に開示されている潤滑剤は低
温でも極く短時間で硬化するため、予熱が不要であり、
使用中に剥離しないため、別離部分が境付けをおこす現
象等は防止できる。しかし生成される樹脂被膜は本質的
に潤滑性が悪く、圧延トルクが大きくなり、製品表面荒
さも荒くなる欠点を存している。本願発明は樹脂被膜の
潤滑性を改善し、低トルクで表面荒さの良好な、特に合
金鋼等の高硬度材料の製管に適した潤滑剤を提供せんと
するものである。

〔構　　　成〕

本発明の要旨とするところは以下の通りである。

黒鉛粉末を５ｆｆｉ量％以上、反応硬化型基材である水
溶性樹脂を５重量％以上で、かつ両者の合計を８５重量
％以下含含有る第１液と、硼酸、ｌｉｕ酸アミン又は硼
酸全屈塩のＩＮ以上を含有する架橋反応剤を５重量％以
上含有する第２液よりなる速硬化型潤滑剤である。第１
液、第２液共残部は水であるが、必要に応じて水に代え
て防腐剤、防錆剤、極圧剤、消泡剤を含有させることが
出来る。

〔作　　　用〕

以下に本発明の詳細な説明する。まず第１液について説
明する。第１液は潤滑剤としての黒鉛粉末と、第２液で
ある架橋剤と混合されると極（短時間に硬化する速硬化
型水溶性樹脂成分を必須成分として含有する懸濁水溶液
である。黒鉛粉末は当該技術に一般に用いられる天然ま
たは人造黒鉛の微粉末を用いればよい。微粉末の量は第
１液のｒｎＷｋ比で５％以上必要である。５％未満では
十分な潤滑効果が得られない、水溶性樹脂は第２液であ
る架橋剤と混和された場合、０℃前後の常温から、１０
０℃前後迄の広い温度範囲において極く短時間に反応硬
化する性質を存すること、および形成された固化膜は１
２００℃の高温においてもバインダーとして十分な効果
を存する必要がある。

この要求を満たすものとしてはポリエチレングリコール
の末端にエポキシ基を付加したエポキシ系水溶性樹脂、
メチロールメラニンや尿素［Ｉの末端にアミ７基を付加
したエポキシ系水溶性樹脂、ポリブタジェンに無水マレ
イン酸を付加し、さらにエポキシまたはインシアミネー
トを変形付加したブタジェン系水溶性樹脂、ポリビニル
アルコールとジケトンの反応物で変性ビニル系水溶性樹
脂（アセトアルデヒド化ポリビニールアルコール）など
がある、これらの樹脂は単独又は２８以上を混合して５
％以上含有されている必要がある。５％未満では粘度が
低く、マンドレルバ−への付Ｗ量が少なく十分な潤滑効
果が得られず、バインダーとしての効果も十分でなくＩ
ｌｌ！ｌが発生し易くなる。又黒鉛と樹脂の含有量の合
計が８５重量％を越えると粘度が高くなりすぎ作業性が
悪化するので、８５重量％以下にする必要がある。尚作
業性および液の安定性などから黒鉛粉末は１５〜５０重
量％、水溶性樹脂は１５〜５０重量％が望ましい、また
塗布場所に火気がある場合は引火性の点から水分を２０
％以上とすることが望ましい。また水溶性樹脂には通常
純樹脂分として２０〜４０％の樹脂が含まれている。し
たがって５〜８５％の水溶性樹脂を純樹脂分で示すとほ
ぼ１〜３４％に相当する。１￥１液の残部は実質的に水
であるが、必要に応じ水の一部に代えて増粘剤、防腐剤
、防錆剤、極圧剤および消泡剤の１種または２！ｉ以上
を含有させ、貯蔵の安定性、作業性の改善を計ることが
できる。これらのものは従来より水溶性樹脂系潤滑剤に
用いられているものであり、含を量は各おおむね１％以
内で十分である。増粘剤は黒鉛の沈降防止、バーへ塗布
時の造膜性を高めるもので、カルボキシルメチルセルロ
ーズ等が用いられる。防錆剤は貯蔵夕／り、配管および
潤滑剤圧送ポンプ等の装置の防錆のために含有させるも
のでアルカノールアミン等が用いられる。極圧剤は造管
時の極圧性を高め管内面疵の防止等のために含有させる
ものでポリサルファイド等が用いられる。消泡剤はマン
ドレルバ−に塗布時皮膜の泡立ちを防止するために含有
さ、ｔ＋、　７Ｓものでメチルフェニルシロキサンやそ
の他シリコン系消泡剤等が用いられる。第２液はいわゆ
る架橋反応剤を主体としたものであるが、本願は架橋反
応剤として硼酸、硼酸アミン塩および硼酸金属塩の１！
１または２種以上を必須的に含有するものである。発明
者らは十分な潤滑被膜が形成された状態での潤滑性能の
改善について種々検討した結果、架橋剤として硼酸、硼
酸アミン塩および硼酸金属塩のｉｌｌまたは２種以上を
使用することにより潤滑性能が向上することを知見した
。すなわち圧延トルクが小さくなり、高硬度材の大圧下
圧延に育利であり、また製品の表面荒さも小さくなり表
面状況の良好な製品を製造出来る。架橋剤は上記以外必
要に応じてアミン類、イミダゾール化合物類、有機酸類
、トリアジン化合物類、オキサザ一層化合物類、無機金
属塩類、ポリオール類、ポリエステル類等七混合して使
用してもよい。架橋剤は全体で第２液に対し５重量％以
上必要である。５重量％未膚の場合架橋硬化を期待し得
す所望の潤滑効果は得られない。架橋剤の残部は実質的
に水であるが必要に応じて前述の防錆剤等を含有させる
ことが出来る。

架橋剤の上限については主に作業性などで定まるもので
あるが、一部の架橋剤は液体であり１００％架橋剤でも
使用出来るので上限は定めない。また硼酸、硼酸アミン
塩、硼酸金属塩の合計は第２液に対し５重量％以上が好
ましい。５重ｆｆｉ％未溝では被膜の潤滑性能が劣化す
る０次に塗布方法であるが、Ｒ１液とｆｌＴ２液は混合
直後に硬化が始まるので、事前に混合して使用すること
が出来ず、第１液を塗布後ｒｎ２液を塗布することにな
る。第１液塗布方法の制約は少なく、へケ堕、スプレー
塗布、ローラー法布などが適用される。膜厚は所望の潤
滑効果を得るためには１０μｍ以上必要である。厚くな
ると硬化時間、費用の点で不利になるため２００μｍ以
下程度以下型しい。第２液は塗布時に物理的な力が加わ
ると膜厚の均一性が損われるためスプレーによるふりか
け方法がＲ１１である。

〔実　施　例〕

次に実施例でもって詳細に説明する。

表１に示す成分鋼を用いてｉ滑性能調査を行った。外径
１６８龍の素管を１２１．５ｓ■φのマンドレルバ−を
用いて１４０１φに圧延し、さらにレデューサ−で１１
４３鰭φＸ　７．　Ｏｓ■ｔの鋼管を製造した。表面荒
さ、内面疵発生伏況は鋼管の状態で調査した。

表１　　　　鋼　　成　　分 〈実施例１〉 ３８重量％の出船、４６重量％の変性ビニル系水溶性樹
脂（アセトアルデヒド化ポリビニルアルコールで、樹脂
分の濃度は２０ン≦である。）、１５．７重量％の水、
およびそれぞれ０．１重量％のカルポキンルメチルセル
ローズ（増粘剤）、メチルフェニルシリコン（消泡剤）
、メチルインチアシリ／（防腐剤）からなる第１液を、
−５℃、５℃、１０℃、３０℃、６０℃に調整されたマ
ンドレルバ−に膜厚が１００μｍになるようにスプレー
塗布した１、１０重量％のモノエタノールアミン、３０
重量％の１；ｌｆｉ、８０重量％の水からなる第２液を
スプレー塗布し、直ちに（塗布完了約２秒後）マンドレ
ル圧延に供した。　次に比較例として従来より用いられ
ている３０重量％の黒鉛、２０ｆｆｆｆｆｉ％のポリア
クリル酸エステルエマルジ３ン（樹脂分濃度：４５％）
、４７．２重量％の水、および１．５　ｆｆｉ量％のヒ
ドロキシアルキルセルロース（増粘剤）、α１重量％の
メチルフェニルシリコン（消泡剤）、０２重量％のメチ
ルインチアゾリン（防腐剤）、１．０重量％のアルケ二
ルコ／１り酸のトリエタノールアミン塩（防腐剤）から
成る潤滑剤を１５０℃のマンドレルバ−に塗布し、常温
（１０℃）近くまで放冷した後圧延に供した。

本発明にかかわるものは第２液塗布直後に表面が硬化し
、十分に使用に耐えるものであった。／＜−の平均付着
面積、バーとシェル間の摩擦係数、最大圧延荷ｍ１成品
管内面の荒さ、内面疵発生状況をそれぞれ第１図〜第５
図に示す。いずれも本発明にかかわるものは、平均値的
にも良好であり、ばらつきも少く良好な結果が得られる
ことがわかる。

〈実施例２〉 ５５５重量の黒鉛、３０重ｆｆｉ％の変性ビニル系水溶
性樹脂、１４７重量％の水と各α１重量％のカルボキシ
ルメチルセルロース、メチルフェニルシリコン、メチル
イソチアゾリンから成るｆｉＩ液を、−５℃、５℃、１
０℃、３０’Ｃ１ｅｏ”ｃに調温したマンドレルバ−に
はけ塗した後、３０重量％のトリアジン、１０ｆｆｉ量
％の硼酸力リューム塩、６０重量％の水から成る第２液
をスプレー塗布した。塗布完了後ミルライン内にあるバ
ー冷却槽へ戻し、槽内を通し実機圧延に供した。冷却槽
での固型被膜の脱落、１ｌＩｒＩｉ、溶解は全くみられ
ず良好な製管結果が得られた。

〈実施例３〉 ３０重量％の黒鉛、２０重量％の変性ビニル系水溶性樹
脂、４９．７重量％の水に、各０１ｆｆＥ量％の増粘剤
、消泡剤、防腐剤を含んだ第１液と５ｆｆＩ量％の水酸
化ナトリューム、５重量％の硼酸、５重量％のグリセリ
ン、８５ｆｌｉｆｆｉ％の水から成る第２ｔ１Ｎを使用
して実施例１と同じ条件で実機テストを行った。第２液
塗布直後はぼ瞬間的に表面固化が始まり良好な潤滑性能
を示した。

〈実施例４〉 ５ｆｆｌ量％の黒鉛、５重量％の変性ビニル系水溶性樹
脂、９０重量％の水から成る第１液と５重量％のモノエ
タノールアミン、３０ｆｆｌｆｆｉ％の硼酸、６５５重
量の水から成る。第２液を用い、実施例１の条件で実機
に用いた。バー表面の大部分は瞬間的に固化したが、局
部的に液状のままの部分もあり、膜厚も３０〜５０μで
薄くばらつきも大きかった。最大圧延荷重も２００〜２
１５を程度で若干劣る結果になった。

〈実施例５〉 ３８瓜量％の黒鉛、４６重量％の変性ビニル系水溶性樹
脂１６ｆｆｉ量％の第１液を、定常的に使用しているマ
ンドレルバ−を１０℃迄放冷したらのＡＩ、およびイン
ラインで１回のみ使用したバー（温度６０℃）　Ａ２　
にスプレー塗布し、直ちに１０ｍ口％のモノエタノール
アミン、３０ｆｆＩｆｆ１％の硼酸、６０重量％の水か
ら成る本発明法にかかわる第２液をスプレー塗布し製管
した。又比較のためにＡ１と同じマンドレルバ−を１０
℃に放冷したバーＢに第１液をスプレー塗布し、直ちに
グリオキサール１０％、水９０％から成る第２液をスプ
レー塗布し製管実験に供した。製管時のトルクなど潤滑
性能を図６〜図８に示す。同じマンドレルバ−を用いた
ＡＩ、　Ｂを比較しても本発明法の硼酸を自存する第２
液を用いたものが良好な潤滑性−を有していることがわ
かる。

〔本発明の効果〕

以上詳細に説明したように本願発明に係る潤滑剤は常温
から１００℃程度のマンドレルバーニ塗布しても極く短
時間に固化し安定な潤滑膜を形成し、従来のものに比べ
潤滑性能が良好で圧延時小トルクで済み、高硬度材の製
管に存利でてり、パイプ内面の表面性状も良好になり高
品質な継目無鋼管が製造出来る。尚詳細な説明中ではマ
ンドレルバ−の例で説明をしたが棒鋼の温間引抜等、他
の用途にも利用出来るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は実施例１に対する、ｔｔｃＧ図〜第９
図は実施例５に対する製管結果に閃するものであり、第
１図は圧延直前のマンドレルバ−への付着面積、第２図
および第７図は摩擦係数、第３図および第６図は圧延中
の最大圧延荷重、第４図、第５図および第８図はコール
ドレデューサ−後の鋼管内面荒さく平均値）とそのチャ
ートグラフである。尚ｍＡ（Ａｔ、Ａ２を含む）は本発
明に係る潤滑材を用いた場合、Ｂは本発明外の潤滑剤を
用いた場合である。 摺１図　　　　　　　兼２Ｒ 第３暦　　　　　　　第４図 図面の浄書 第５仄

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）黒鉛粉末を５重量％以上、反応硬化型基材である
   水溶性樹脂を５重量％以上で、かつ両者の合計を８５重
   量％以下含有する第１液と、硼酸、硼酸アミン塩又は硼
   酸金属塩の１種以上を含有する架橋反応剤を５重量％以
   上含有する第２液より成る速硬化型耐熱潤滑剤。