継目無鋼管加工潤滑剤組成物
【課題】非浸炭性や、１３クロム鋼やステンレス鋼等の難加工材に対する卓越した潤滑性を損なうことなく、貯蔵安定性、装置配管内での移送性、潤滑箇所へのスプレー性、高温マンドレルバーヘの均一付着性等の諸性質を総合的に満足する継目無鋼管加工用潤滑剤組成物を提供する。
【解決手段】粘度特性が下記の近似式で示される組成物とする。
Ｙ＝ａ・Ｘｂ、Ｙ：粘度（ｍＰａ・ｓ）、Ｘ：ずり速度（ｓ−１）、静置保管中においてａ：４０００〜４００００、ｂ：−１．０〜−０．３、剪断終了時から９０秒後においてａ：１０００〜２００００、ｂ：−１．０〜−０．１５
【解決手段】粘度特性が下記の近似式で示される組成物とする。
Ｙ＝ａ・Ｘｂ、Ｙ：粘度（ｍＰａ・ｓ）、Ｘ：ずり速度（ｓ−１）、静置保管中においてａ：４０００〜４００００、ｂ：−１．０〜−０．３、剪断終了時から９０秒後においてａ：１０００〜２００００、ｂ：−１．０〜−０．１５
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主としてマンネスマン製管法による継目無鋼管の製造に使用される熱間製管圧延用潤滑剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
マンネスマン製管法による継目無金属管の製造では、周知のとおり、加熱された中実ビレット又はブルームが穿孔機で中空管とされた後、その中空管が延伸圧延機、定径圧延機により製品管に仕上げられる。マンネスマン製管法の延伸圧延工程では、焼き付き防止等のために、管内面が潤滑剤により強制潤滑される。その潤滑剤としては、粒状黒鉛、鱗状黒鉛、土状黒鉛等を主体とする黒鉛系潤滑剤が、固体のまま、若しくはバインダーを混合した液体の状態で使用されている。
【０００３】
黒鉛系潤滑剤を使用すると、被圧延材がステンレス鋼、高合金鋼等の難加工性材料の場合も潤滑性能に問題はない。しかし、これらの材料では、その耐食性が浸炭により阻害される。即ち、ステンレス鋼や高合金鋼の延伸圧延において、黒鉛系潤滑剤で管内面を潤滑すると、管内面が浸炭されるために、クロム炭化物の粒界析出による粒界及びその近傍の選択腐食が生じ、その耐食性が低下して製品の性能を損なうのである。
【０００４】
この点を改善するために、従来の黒鉛系潤滑剤に代わって、特許文献１では酸化物系層状化合物、及び硼酸とアルカリ金属硼酸塩との組み合わせによる組成物が提案されている。また、特許文献２では天然、又は人工マイカ、バーミキュライト、ベントナイトと硼酸Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、メタ硼酸塩、ピロ硼酸塩及びその水和物の組み合わせによる組成物が提案されている。これら酸化物系層状化合物と硼酸との組み合わせによる組成物は、潤滑性に優れた非浸炭性潤滑剤として有効である。
【０００５】
一方、通常の黒鉛系潤滑剤では非浸炭性を必要としない。従って、これら黒鉛系潤滑剤は、通常の有機物増粘剤（例えば、水溶性アクリル系樹脂、ナトリウムカルボキシメチルセルロースのような水溶性セルロース）を充分に添加することにより、上記の諸性質を与えることが可能である。例えば、特許文献３では、水溶性高分子と水分散性高分子との両方を多量に配合することによって、上記の諸性質を満足する潤滑剤が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６４−１６８９４号公報
【特許文献２】特開平５−１７１１６５号公報
【特許文献３】特開平２−５１５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記特許文献１及び２に開示されているこれらの潤滑剤は、固体のまま潤滑面に供給されたり、水に分散し工具（マンドレル）に塗布されて使用されたりする。従って、これらをマンドレルミル実装置に適応させるためには、潤滑剤製造後の貯蔵安定性、装置配管内での移送性、潤滑箇所へのスプレー性、高温マンドレルバーヘの均一付着性等の諸性質が総合的に必要となってくる。しかし、これらの性質を総合的に満足することは容易ではない。
【０００８】
また、ステンレス鋼や高合金鋼の延伸圧延においては、耐食性の確保のためにはあくまでも非浸炭性が必要であり、上記した高分子を多量に配合することはできない。
【０００９】
そこで本発明は、非浸炭性や、１３クロム鋼やステンレス鋼等の難加工材に対する卓越した潤滑性を損なうことなく、貯蔵安定性、装置配管内での移送性、潤滑箇所へのスプレー性、高温マンドレルバーヘの均一付着性等の諸性質を総合的に満足する、継目無鋼管加工潤滑剤組成物を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、粘度特性が下記の近似式で示される継目無鋼管加工潤滑剤組成物である。
Ｙ＝ａ・Ｘｂ Ｙ：粘度（ｍＰａ・ｓ）
Ｘ：ずり速度（ｓ−１）
静置保管中において ａ：４０００〜４００００
ｂ：−１．０〜−０．３
剪断終了時から９０秒後においてａ：１０００〜２００００
ｂ：−１．０〜−０．１５
ここに、「剪断終了時から９０秒後」とは、該組成物を攪拌して剪断を加える操作を行い、その操作終了時から３０秒後に、所定のずり速度で測定を開始し、その測定開始からさらに６０秒後のことをさす。したがって、「９０秒後」は、上記３０秒と６０秒との合計値に対応するものである。また、「剪断終了時」とは、上記攪拌操作のためのプロペラの回転が停止したときのことをいうものとする。
【００１１】
上記継目無鋼管加工潤滑剤組成物は、酸化物系層状化合物１０〜４０質量％、硼酸のアルカリ金属塩又はアミン塩の１種以上を５〜３０質量％、この硼酸のアルカリ金属塩又はアミン塩の１種以上の水溶液に可溶な水溶性高分子１種以上を０．１１〜３．０質量％、残部水からなることが好ましい。
【００１２】
また、上記継目無鋼管加工潤滑剤組成物は、水溶性高分子として、シュードプラスチック流動性水溶性高分子、又は、シュードプラスチック流動性水溶性高分子とチクソトロピック流動性水溶性高分子とを含むことが好ましい。
【００１３】
あるいは、上記継目無鋼管加工潤滑剤組成物は、水溶性高分子として、組成物全量基準でシュードプラスチック流動性水溶性高分子０．０１〜１．０質量％、チクソトロピック流動性水溶性高分子０．１〜２．０質量％を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、非浸炭性や、１３クロム鋼やステンレス鋼等の難加工材に対する卓越した潤滑性を損なうことなく、貯蔵安定性、装置配管内での移送性、潤滑箇所へのスプレー性、高温マンドレルバーヘの均一付着性等の諸性質を総合的に満足する継目無鋼管加工潤滑剤組成物を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】継目無鋼管加工潤滑剤組成物として、理想的な粘度形態を示す図である。
【図２】シュードプラスチック流動性水溶性高分子の一例の化学構造モデルを示す図である。
【図３】チクソトロピック流動性水溶性高分子の一例としての、グルコースがグルコシド結合した長鎖状ポリマーの化学構造モデルを示す図である。
【図４】シュードプラスチック流動性水溶性高分子の静的状態及び動的状態の粘度特性を示す図である。
【図５】チクソトロピック流動性水溶性高分子の静的状態及び動的状態の粘度特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の継目無鋼管加工潤滑剤組成物に主剤として使用される酸化物系層状化合物は、例えば、天然又は人工のマイカである。マイカとしては
カリウム四珪素マイカ ｛ＫＭｇ２．５（Ｓｉ４Ｏ１０）Ｆ２}
ナトリウム四珪素マイカ （ＮａＭｇ２．５（Ｓｉ４Ｏ１０）Ｆ２）
天然金マイカ ｛ＫＭｇ３（ＡｌＳｉ２Ｏ１０）（ＯＨ）２｝
などがある。本発明の継目無鋼管加工潤滑剤組成物には、これらの一種又は二種以上が使用できる。また、マイカに代えて、あるいはマイカとともに、バーミキュライト、ベントナイト等を使用することもできる。本発明の継目無鋼管加工潤滑剤組成物に最も好ましいのは、ナトリウム四珪素マイカである。
【００１７】
酸化物系層状化合物の平均粒径は１〜４０μｍで、好ましくは５〜３０μｍである。平均粒径が小さすぎると層間すべりの効果が少なくなる。一方、平均粒径が大きすぎると、スプレー時のノズル閉塞などの問題が生じる。酸化物系層状化合物の添加量は、本発明の継目無鋼管加工潤滑剤の組成中１０〜４０質量％で、好ましくは２０〜３０質量％である。酸化物系層状化合物の添加量が少なすぎると耐焼き付き性が低くなり、潤滑性に問題が出る。一方、酸化物系層状化合物の添加量が多すぎると組成物の粘度が高くなり過ぎて、作業性に問題が出て来る。
【００１８】
組成物中の硼酸アルカリ金属塩、又はアミン塩は、主剤となる酸化物系層状化合物に沿って高温マンドレルバーにおけるその展着性を助け、また自ら補助潤滑剤として働く。硼酸アルカリ金属塩の例としては、硼酸リチウム、硼酸ナトリウム、及び硼酸カリウム等を挙げることができる。また、硼砂（Ｎａ２Ｂ４Ｏ７・１０Ｈ２Ｏ）のように、メタ硼酸塩、若しくは、ピロ硼酸塩及び／又は水和物も使用することができる。
【００１９】
組成物中における硼酸アルカリ金属塩、又はアミン塩の添加量は、５〜３０質量％で、好ましくは１０〜２０質量％である。これらの塩の添加量が多すぎると、主剤の潤滑性を妨害する。また、これらの塩の添加量が少なすぎると、主目的である主剤のマンドレルバーにおける展着効果に不具合をきたすと共に、流体潤滑の不足から結果として潤滑不足を誘発する。
【００２０】
本発明の継目無鋼管加工潤滑剤組成物に使用される水溶性高分子としては、本願発明の規定する粘度条件を満たす範囲で天然、半天然、あるいは合成の水溶性高分子を単独で、あるいは複数組み合わせて使用することもできる。これら水溶性高分子については後に具体的に説明する。
【００２１】
次に、本願発明者等が見出した理想的な粘度形態を図１に示す。図１は、縦軸に粘度、横軸に時間をとり、
（ｉ） ：静置
（ii） 〜（iii） ：定速剪断
（iii）〜（iv） ：剪断停止
の各条件下、時間とともに変化する粘度をグラフ化したものである。
【００２２】
本願発明者等は、継目無鋼管加工潤滑剤組成物が、以下の（１）〜（４）に示す粘度特性を有すればマンネスマン製管法による継目無金属管の製造にあたって、良好な潤滑性が得られることを見出した。すなわち
（１）酸化物系層状化合物などの固体粒子が均一安定に貯蔵されるためには、（ｉ）の静置時の粘度が高いことが必要である。粘度が低いと、固体粒子が沈降してしまうからである。
（２）配管内の流動性や、スプレー性を確保するためには、（ii）〜（iii）の剪断中の粘度が低いことが必要である。
（３）潤滑性能に最も影響の深い流体の高温バーへの緻密、かつ均一な付着性は、（ii）の粘度が高いことが必要である。微視的に見ると、潤滑剤は工具表面に連続してスプレー塗布されている。その際、最初に到達し付着した潤滑被膜の上に、次に到達した潤滑剤がスプレー塗布されることになる。すなわち、最初に付着していた潤滑皮膜に剪断がかかることになるので、（ii）の粘度が低いと、スプレー圧力により削ぎ落とされるか、又は、飛散してしまうからである。
（４）工具表面において、固体粒子の均一安定な保持性を確保するためには、（iii）〜（iv）において剪断の終了後、直ちに粘度上昇に転じることが必要である。粘度が回復するまで時間がかかるか、あるいは回復しないままでは、潤滑剤が工具表面から流れ落ちてしまうからである。
【００２３】
高分子を多量に添加することなく、貯蔵安定性、装置配管内での移送性、潤滑箇所へのスプレー性、高温マンドレルバーヘの均一付着性等の諸性質を満足する図１の粘度形態を実現するために、本願発明者等は下記式を満足することが必要であることを見出した。すなわち、上記諸性質を満足する本願発明の潤滑剤組成物の粘度特性を、後述する実施例に記載の粘度測定方法によって測定した結果、得られた粘度特性曲線が下記近似式のａ及びｂの範囲内であった。
Ｙ＝ａ・Ｘｂ Ｙ：粘度（ｍＰａ・ｓ）
Ｘ：ずり速度（ｓ−１）
静置保管中においてａ：４０００〜４００００
ｂ：−１．０〜−０．３
剪断終了時から９０秒後においてａ：１０００〜２００００
ｂ：−１．０〜−０．１５
近似式 Ｙ＝ａ・Ｘｂにあって、静置保管中において
ａ：４０００〜４００００、
ｂ：−１．０〜−０．３
とした。ａが４０００未満では、潤滑剤組成物の静置時の粘度が低く、酸化物系層状化合物が保管中に沈降してしまうからである。また、ａが４００００を超えると、潤滑剤組成物の流動性がほとんどなくなり、移送上問題が生ずるからである。
【００２４】
さらに、ｂが−０．３より大きいと、潤滑剤組成物の静置時の粘度と剪断時（移送やスプレー時）の粘度の差が小さく、移送やスプレーに問題が生ずる。また、ｂが−１．０未満では、潤滑剤組成物のスプレー時に粘度が下がり過ぎて工具に塗布したとき、付着した潤滑剤が潤滑剤自身の圧力により削ぎ落とされるか、又は飛散してしまう。より好ましくは、
ａ：７０００〜３００００
ｂ：−０．５〜−０．８
である。
【００２５】
ここで、近似式 Ｙ＝ａ・Ｘｂ を図１により説明すると、静置保管時（すなわちＸの値が限りなく０に近い時）のａの値が大きく、ｂの値が小さい方が図１の（ｉ）の粘度が高く、安定性は良好になる。例えば、
Ｘ＝０．０１、 ａ＝１０００００、 ｂ＝−１
では
Ｙ＝１０，０００，０００ ｍＰａ・ｓ となる。
【００２６】
近似式 Ｙ＝ａ・Ｘｂにあって、剪断終了時から９０秒後において
ａ：１０００〜２００００
ｂ：−１．０〜−０．１５
とした。ａが１０００未満、あるいはｂが−１．０未満では、水溶性高分子が剪断され、粘度が回復するまで時間がかるか、あるいは剪断され回復しないままで、工具に塗布したとき、潤滑剤が流れ落ちてしまうからである。また、ａが２００００を超えると、あるいはｂが−０．１５を超えると、移送時やスプレー時に問題が生じるためである。より好ましくは、
ａ：３０００〜２００００
ｂ：−０．３〜−０．８
である。
【００２７】
剪断時（すなわち攪拌直後のＸの値が大きい時）のａの数値が大きく、ｂの数値が小さい方が、図１の（ii）〜（iii）の粘度が高い。ａが大きすぎ、ｂが小さすぎると、粘度は低くならず、移送性、スプレー性に支障をきたす。例えば、
Ｘ＝１０、 ａ＝１０００００、 ｂ＝−１
では
Ｙ＝１０，０００ ｍＰａ・ｓ となる
剪断後（すなわち攪拌直後のＸの値が小さい時）は、図１の（iv）であり、ａ及びｂの数値が静置保管時の数値と同程度になれば粘度の回復が早い。この場合には、潤滑剤が工具に付着したとき、流れ落ちにくくなる。従って、以上に説明した、本願発明のような適切な粘度特性が必要となる。
【００２８】
本願発明者らは、上述の粘度特性を満足する条件を鋭意検討した結果、本願発明の潤滑剤組成物に使用する水溶性高分子として、シュードプラスチック流動性水溶性高分子単独でも満足する場合があるが、シュードプラスチック流動性水溶性高分子とチクソトロピック流動性水溶性高分子の両方を添加すると満足しやすいことを発見した。
【００２９】
シュードプラスチック流動性水溶性高分子としては、代表的なものにザンサンガム、ウエランガム、ラムザンガムのようなバイオガムがある。ザンサンガムの化学構造はグルコース２個、マンノース２個及びグルクロン酸１個からなる構成成分を単位として、結合ブロックの反復よりなる水溶性高分子多糖類である。その化学構造モデルを図２に示す。
【００３０】
チクソトロピック流動性水溶性高分子としては、代表的なものに、カルボキシメチルセルロースの塩（Ｎａ塩、Ｋ塩、アミン塩）がある。一例としてグルコースがグルコシド結合した長鎖状のポリマーの化学構造モデルを図３に示す。
【００３１】
シュードプラスチック流動性、及び／又は、チクソトロピック流動性は、上記以外にも分子量、他成分（例えば金属（Ｃａ等）イオン）、ｐＨの影響により明確な区別が困難な下記物質、例えば、ジュランガム、サクシノグルカン等のバイオガム、タマリンド、タラガム、ローカストビーンガム、カラギーナン等の天然多糖類、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等のセルロース誘導体、その他ポリアクリル酸の塩（Ｎａ塩、Ｋ塩、アミン塩）、アルギン酸の塩（Ｎａ塩、Ｋ塩、アミン塩）、等を潤滑剤組成物中に配合することによっても達成することができる。
【００３２】
次に、シュードプラスチック流動性水溶性高分子の静的状態、及び動的状態の粘度特性を図４に、チクソトロピック流動性水溶性高分子のそれを図５に示す。シュードプラスチック流動性水溶性高分子のみでは、静的状態から動的状態への変化が直線的であり、本発明の範疇ではあるが充分に満足するものではない。一方、チクソトロピック流動性水溶性高分子の粘度変化は、シュードプラスチック流動性水溶性高分子の粘度変化に比し、静的状態から動的状態に移行した場合の粘度差が少なくゆるやかである。また、チクソトロピック流動性水溶性高分子は、動的状態が起きてから粘度低下を起こすまでに若干の時間（降伏値）が必要である。また、チクソトロピック流動性水溶性高分子は、動的から静的に移った場合の粘度上昇にも時間が必要である。このような粘度変化に時間がかかると、マンドレルバーにスプレーされた潤滑剤が乾燥迄の造膜過程において、理想的な造膜のための粘度変化ができない。その結果、マンドレルバーヘの均一密着に難をもたらす。従って、チクソトロピック流動性水溶性高分子のみでは、本発明の目的を充分に満足することはできない。
【００３３】
図１に示した理想的な粘度形態の実現には、上述した２種類の高分子の両方を添加することが望ましい。具体的には、シュードプラスチック流動性水溶性高分子の添加割合は、組成物全量基準で０．０１〜１．０質量％であり、それに対するチクソトロピック流動性水溶性高分子の添加割合は組成物全量基準で０．１〜２．０質量％である。より好ましくは、シュードプラスチック流動性水溶性高分子の割合は組成物全量基準で０．０５〜０．５質量％であり、それに対するチクソトロピック流動性水溶性高分子の割合は組成物全量基準で０．５〜１．５質量％である。
【００３４】
シュードプラスチック流動性水溶性高分子の添加割合がチクソトロピック流動性水溶性高分子の割合より多くなると、剪断による粘度変化が大きくなり過ぎ、マンドレルバーヘの均一付着性に難をきたす。また、チクソトロピック流動性水溶性高分子の割合が大きくなりすぎると、酸化物系層状化合物の分散安定性と高温マンドレルバーヘの展着性が悪くなり、均一密着性に難をきたす。
【００３５】
この２種類の混合系の粘度形態は図４と図５とに示す粘度特性の合成形を持つ。その、定性的な粘度特性は以下のとおりである。すなわち、図１において、（ｉ）の箇所ではシュードプラスチック流体の性質により静置時の粘度は高い。その後、剪断がかかるとシュードプラスチック流動とチクソトロピック流動状態の合成形をもった、（ｉ）〜（iii）の粘度低下を示す。最後に、剪断が終了するや直ちに（iv）に示す粘度上昇に転じる。
【００３６】
なお、両高分子の合計が組成物全量基準で３．０質量％を超えると浸炭の問題が生じ好ましくない。また両高分子の割合が組成物全量基準で０．１１質量％未満では酸化物系層状化合物の分散安定性に難をきたし、本発明の潤滑剤組成物として完成しない。
【００３７】
その他、一般的な消泡剤、分散剤の添加も有機物系の化合物は浸炭の危険性があるので少量（組成物全量基準で０．５質量％以下）の添加のみ許される。炭素を含まない、無機系のものにあっては本願発明の基本的性能に影響を与えなければ添加は許される。
【実施例】
【００３８】
（１）評価用試料の作成
表１〜２に示す実施例１８種、及び表３に示す１０種の比較例、合計２８種類の試料を作成した。これらの試料の近似式における静置保管時、及び剪断終了時から９０秒後の固有の定数「ａ」、「ｂ」の値もこれらの表１〜３に示す。
【００３９】
（２）性能評価試験
１）粘度
（ｉ） 測定条件
測定器：Ｂ型回転粘度計を使用した。
測定温度：２５℃に設定した。
剪断条件：５００ｍｌビーカーに試料５００ｍｌを入れ、φ５０ｍｍのプロペラに
て３０００ｒｐｍの条件の下、１分間攪拌を行った。
回転数：低回転（１．５ｒｐｍ）［ずり速度：０．３２３〜０．３６６（ｓ−１）］
高回転（６０ｒｐｍ）［ずり速度：１２．９〜１４．６（ｓ−１）］
なお、上記ずり速度に数値の幅があるのは、プレート上にコーンを回転させて粘度を測定する回転粘度計において、各試料ごとに実際に使用したコーンが異なることに起因するものである。
（ii）測定方法
静置粘度：試料を攪拌後２４時間静値したものを、低ずり速度で測定開始し、その測定開始から６０秒後の粘度計の目盛りを読み取り係数を乗じた粘度と、引き続き高ずり速度で測定開始し、その測定開始から６０秒後の目盛りを読み取り係数を乗じた粘度を静置粘度として記録した。
剪断粘度：試料をプロペラにより攪拌して剪断を与える操作を行い、その操作終了から３０秒後に、低ずり速度で測定開始し、その測定開始から６０秒後の粘度計の目盛りを読み取り係数を乗じた粘度と、再度試料を攪拌してから３０秒後に、高ずり速度で測定開始し、その測定開始から６０秒後の目盛りを読み取り係数を乗じた粘度を剪断粘度として記録した。
上記測定において、「剪断終了時から９０秒後」とは、試料組成物を攪拌して剪断を加える操作を行い、その操作終了時から３０秒後に、所定のずり速度で測定を開始し、その測定開始から６０秒後のことをさす。すなわち、「９０秒後」は、上記３０秒と６０秒との合計値に対応するものである。また、「剪断終了時」とは、上記攪拌操作のためのプロペラの回転が停止したときのことをいう。
（iii）固有の定数「ａ」、「ｂ」の値の決定
近似式 Ｙ＝ａ・Ｘｂ において、両辺の対数をとると、
ｌｏｇ（Ｙ）＝ｂｌｏｇ（Ｘ）＋ｌｏｇ（ａ）
一方、上記測定により得られたＸ、及びＹについて、ｌｏｇ（Ｘ）、及びｌｏｇ（Ｙ）を求め、これらをグラフのそれぞれ縦軸及び横軸に対応させてプロットすると、ほぼ直線関係（一次関数の関係）が得られる。プロットしたデータから最小自乗法により、一次関数の傾きである「ｂ」と、縦軸切片である「ａ」を求めることができる。
【００４０】
２）貯蔵安定性
（ｉ） 試験方法
試料５００ｍｌをガラス容器に貯蔵し、７日間静置後の分離状況を観察した。
（ii） 評価方法：下記評価基準により評価を行った。
◎：上澄み発生無し、底部沈降無し。
○：上澄み５％未満発生、底部沈降無し。
△：上澄み５％以上発生、底部沈降無し。
×：上澄み発生に関係なく、底部沈降あり。
但し、「上澄み」とは固形物を含まないほぼ透明な液体部分をいう。その検出は、５００ｍｌビーカーの側面より観察し、試料液面から上澄みの高さを測定することにより行った。また、その上澄み高さを全液面高さの百分率で評価した。
また、「底部沈降」とは固体潤滑剤が底部に沈降し、流動性のないハードな層が確認できる状態をいう。
【００４１】
３）浸炭性
（ｉ） 試験方法
材質がＳＫＤ６１で外径が１４０．５ｍｍ、有効部長さが１８ｍのマンドレルバーに、実施例４、１１、１３と比較例６の４種類の潤滑剤をスプレー塗布し乾燥固化させ、マンドレルバー表面に膜厚１００μｍのほぼ均一な潤滑被膜を形成させた。潤滑剤を塗布したマンドレルバーを、下記詳細を有する素管に挿入し、７スタンドからなるマンドレルミルを用いて仕上げ圧延用素管に延伸圧延した。
延伸圧延前素管仕様
素材：オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４Ｌ）
原加工：傾斜ロール穿孔圧延機で穿孔圧延
形状：外径１８１．０ｍｍ、肉厚１６．０ｍｍ、長さ７０００ｍｍ
延伸圧延後素管形状：外径１５１．０ｍｍ、肉厚５．０ｍｍ、長さ２５３００ｍｍ
マンドレルミルにより圧延した後、引き続き２６スタンドからなるストレッチレデューサーで仕上げ圧延し、外径６３．５ｍｍ、肉厚７．０ｍｍ、長さ４００００ｍｍの鋼管に仕上げた。この鋼管から、肉厚５ｍｍ、幅２５ｍｍ、長さ５０ｍｍの円弧状の試験片を採取した。この試験片を用いて、ＪＩＳ Ｇ０５７５に規定された硫酸−硫酸銅腐食試験を行い、内表面に発生した粒界腐食割れ状態を観察した。
（ii） 評価方法：下記評価基準により評価を行った。
◎：割れ無し。
×：割れあり。
【００４２】
４）スプレー性
（ｉ） 試験条件
スプレー方式：エアレススプレーにて行った。
吐出圧力：３．０ＭＰａに設定した。
ノズル：１／４ＭＶＶＰ５０１０（（株）池内製）
スプレーパターン：扇型
スプレー角度：５０度（水をスプレーした時の、扇型に広がる角度）
試料温度：２５℃に設定して評価した。
（ii） 評価：広がり性を、スプレー角度を測定して評価した。なお下記評価基準により評価結果を記録した。
◎：ほぼ所定角度にスプレーされる（５０度）。
○：所定角度より若干狭い（４０〜４５度）。
△：所定角度よりかなり狭い（２０〜３９度）。
×：ほとんど広がらない（２０度未満）又はスプレー粒子大。
【００４３】
５）付着性（付着量）
（ｉ） 試験条件
スプレー方式：エアレススプレーにて行った。
吐出圧力：３．０ＭＰａに設定した。
ノズル：１／４ＭＶＶＰ５０１０（（株）池内製）
スプレー角度：５０度
試片温度：６０、８０、１００、１２０℃に設定した。
ノズル−試片距離：２５０ｍｍに設定して試験を行った。
試片速度：２ｍ／秒とした。
（ii） 評価方法：試片（６５ｍｍ×１２０ｍｍ×３０ｍｍの鋼板）に試験条件にてスプレーを行い、塗布後試片を１２０℃まで加熱し潤滑剤を乾燥させた後、２０〜４０℃に放冷し、潤滑剤皮膜をナイフにて剥ぎ取り重量測定し、付着面積（０．００７８ｍ２）にて除した値を付着量とし、下記評価基準により評価を行った。
◎：均一に付着し、付着量５０ｇ／ｍ２以上。
○：ほぼ均一に付着し、付着量５０ｇ／ｍ２以上。
△：若干流れ落ち、付着量４０ｇ／ｍ２以上。
×：激しく流れ落ち、付着量３０ｇ／ｍ２以下。
××：ハジキにより付着性悪い、付着量３０ｇ／ｍ２以下。
【００４４】
（３）試験結果
上記試験１）〜５）の結果を表１〜３に示す。
【００４５】
【表１】
【００４６】
【表２】
【００４７】
【表３】
ＣＭＣ＊（Ａ）：分子量（100,000） 粘度（８００／２％＊＊）
ＣＭＣ＊（Ｂ）：分子量（250,000） 粘度（１６００／１％）
ＣＭＣ＊（Ｃ）：分子量（175,000） 粘度（２５００／２％）
ＣＭＣ＊（Ｄ）：分子量（195,000） 粘度（３５００／２％）
ＣＭＣ＊（Ｅ）：分子量（30,000） 粘度（１５／２％）
ポリアクリル酸Ｎａ（Ａ）：分子量（500,000） 粘度（７５／１％）
ポリアクリル酸Ｎａ（Ｂ）：分子量（1,650,000） 粘度（３００／０．２％）
＊ＣＭＣ＝カルボキシメチルセルロースのＮａ塩
＊＊：２％水溶液にした時の、２５℃における粘度が８００ｍ
Ｐａ・ｓであることを表す。
【００４８】
（４）結論
以上の試験結果から、本発明例の潤滑油組成物は、貯蔵安定性、スプレー性、付着性のいずれの面においても良好な性能が確認された。これに対して、比較例に示した組成物群は、これらの点において満足すべき性能を得ることができなかった。
【００４９】
以上、現時点において、最も、実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う継目無鋼管加工潤滑剤組成物もまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の継目無鋼管加工潤滑剤組成物は、主としてマンネスマン製管法による継目無鋼管の製造に使用することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主としてマンネスマン製管法による継目無鋼管の製造に使用される熱間製管圧延用潤滑剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
マンネスマン製管法による継目無金属管の製造では、周知のとおり、加熱された中実ビレット又はブルームが穿孔機で中空管とされた後、その中空管が延伸圧延機、定径圧延機により製品管に仕上げられる。マンネスマン製管法の延伸圧延工程では、焼き付き防止等のために、管内面が潤滑剤により強制潤滑される。その潤滑剤としては、粒状黒鉛、鱗状黒鉛、土状黒鉛等を主体とする黒鉛系潤滑剤が、固体のまま、若しくはバインダーを混合した液体の状態で使用されている。
【０００３】
黒鉛系潤滑剤を使用すると、被圧延材がステンレス鋼、高合金鋼等の難加工性材料の場合も潤滑性能に問題はない。しかし、これらの材料では、その耐食性が浸炭により阻害される。即ち、ステンレス鋼や高合金鋼の延伸圧延において、黒鉛系潤滑剤で管内面を潤滑すると、管内面が浸炭されるために、クロム炭化物の粒界析出による粒界及びその近傍の選択腐食が生じ、その耐食性が低下して製品の性能を損なうのである。
【０００４】
この点を改善するために、従来の黒鉛系潤滑剤に代わって、特許文献１では酸化物系層状化合物、及び硼酸とアルカリ金属硼酸塩との組み合わせによる組成物が提案されている。また、特許文献２では天然、又は人工マイカ、バーミキュライト、ベントナイトと硼酸Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、メタ硼酸塩、ピロ硼酸塩及びその水和物の組み合わせによる組成物が提案されている。これら酸化物系層状化合物と硼酸との組み合わせによる組成物は、潤滑性に優れた非浸炭性潤滑剤として有効である。
【０００５】
一方、通常の黒鉛系潤滑剤では非浸炭性を必要としない。従って、これら黒鉛系潤滑剤は、通常の有機物増粘剤（例えば、水溶性アクリル系樹脂、ナトリウムカルボキシメチルセルロースのような水溶性セルロース）を充分に添加することにより、上記の諸性質を与えることが可能である。例えば、特許文献３では、水溶性高分子と水分散性高分子との両方を多量に配合することによって、上記の諸性質を満足する潤滑剤が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６４−１６８９４号公報
【特許文献２】特開平５−１７１１６５号公報
【特許文献３】特開平２−５１５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記特許文献１及び２に開示されているこれらの潤滑剤は、固体のまま潤滑面に供給されたり、水に分散し工具（マンドレル）に塗布されて使用されたりする。従って、これらをマンドレルミル実装置に適応させるためには、潤滑剤製造後の貯蔵安定性、装置配管内での移送性、潤滑箇所へのスプレー性、高温マンドレルバーヘの均一付着性等の諸性質が総合的に必要となってくる。しかし、これらの性質を総合的に満足することは容易ではない。
【０００８】
また、ステンレス鋼や高合金鋼の延伸圧延においては、耐食性の確保のためにはあくまでも非浸炭性が必要であり、上記した高分子を多量に配合することはできない。
【０００９】
そこで本発明は、非浸炭性や、１３クロム鋼やステンレス鋼等の難加工材に対する卓越した潤滑性を損なうことなく、貯蔵安定性、装置配管内での移送性、潤滑箇所へのスプレー性、高温マンドレルバーヘの均一付着性等の諸性質を総合的に満足する、継目無鋼管加工潤滑剤組成物を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、粘度特性が下記の近似式で示される継目無鋼管加工潤滑剤組成物である。
Ｙ＝ａ・Ｘｂ Ｙ：粘度（ｍＰａ・ｓ）
Ｘ：ずり速度（ｓ−１）
静置保管中において ａ：４０００〜４００００
ｂ：−１．０〜−０．３
剪断終了時から９０秒後においてａ：１０００〜２００００
ｂ：−１．０〜−０．１５
ここに、「剪断終了時から９０秒後」とは、該組成物を攪拌して剪断を加える操作を行い、その操作終了時から３０秒後に、所定のずり速度で測定を開始し、その測定開始からさらに６０秒後のことをさす。したがって、「９０秒後」は、上記３０秒と６０秒との合計値に対応するものである。また、「剪断終了時」とは、上記攪拌操作のためのプロペラの回転が停止したときのことをいうものとする。
【００１１】
上記継目無鋼管加工潤滑剤組成物は、酸化物系層状化合物１０〜４０質量％、硼酸のアルカリ金属塩又はアミン塩の１種以上を５〜３０質量％、この硼酸のアルカリ金属塩又はアミン塩の１種以上の水溶液に可溶な水溶性高分子１種以上を０．１１〜３．０質量％、残部水からなることが好ましい。
【００１２】
また、上記継目無鋼管加工潤滑剤組成物は、水溶性高分子として、シュードプラスチック流動性水溶性高分子、又は、シュードプラスチック流動性水溶性高分子とチクソトロピック流動性水溶性高分子とを含むことが好ましい。
【００１３】
あるいは、上記継目無鋼管加工潤滑剤組成物は、水溶性高分子として、組成物全量基準でシュードプラスチック流動性水溶性高分子０．０１〜１．０質量％、チクソトロピック流動性水溶性高分子０．１〜２．０質量％を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、非浸炭性や、１３クロム鋼やステンレス鋼等の難加工材に対する卓越した潤滑性を損なうことなく、貯蔵安定性、装置配管内での移送性、潤滑箇所へのスプレー性、高温マンドレルバーヘの均一付着性等の諸性質を総合的に満足する継目無鋼管加工潤滑剤組成物を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】継目無鋼管加工潤滑剤組成物として、理想的な粘度形態を示す図である。
【図２】シュードプラスチック流動性水溶性高分子の一例の化学構造モデルを示す図である。
【図３】チクソトロピック流動性水溶性高分子の一例としての、グルコースがグルコシド結合した長鎖状ポリマーの化学構造モデルを示す図である。
【図４】シュードプラスチック流動性水溶性高分子の静的状態及び動的状態の粘度特性を示す図である。
【図５】チクソトロピック流動性水溶性高分子の静的状態及び動的状態の粘度特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の継目無鋼管加工潤滑剤組成物に主剤として使用される酸化物系層状化合物は、例えば、天然又は人工のマイカである。マイカとしては
カリウム四珪素マイカ ｛ＫＭｇ２．５（Ｓｉ４Ｏ１０）Ｆ２}
ナトリウム四珪素マイカ （ＮａＭｇ２．５（Ｓｉ４Ｏ１０）Ｆ２）
天然金マイカ ｛ＫＭｇ３（ＡｌＳｉ２Ｏ１０）（ＯＨ）２｝
などがある。本発明の継目無鋼管加工潤滑剤組成物には、これらの一種又は二種以上が使用できる。また、マイカに代えて、あるいはマイカとともに、バーミキュライト、ベントナイト等を使用することもできる。本発明の継目無鋼管加工潤滑剤組成物に最も好ましいのは、ナトリウム四珪素マイカである。
【００１７】
酸化物系層状化合物の平均粒径は１〜４０μｍで、好ましくは５〜３０μｍである。平均粒径が小さすぎると層間すべりの効果が少なくなる。一方、平均粒径が大きすぎると、スプレー時のノズル閉塞などの問題が生じる。酸化物系層状化合物の添加量は、本発明の継目無鋼管加工潤滑剤の組成中１０〜４０質量％で、好ましくは２０〜３０質量％である。酸化物系層状化合物の添加量が少なすぎると耐焼き付き性が低くなり、潤滑性に問題が出る。一方、酸化物系層状化合物の添加量が多すぎると組成物の粘度が高くなり過ぎて、作業性に問題が出て来る。
【００１８】
組成物中の硼酸アルカリ金属塩、又はアミン塩は、主剤となる酸化物系層状化合物に沿って高温マンドレルバーにおけるその展着性を助け、また自ら補助潤滑剤として働く。硼酸アルカリ金属塩の例としては、硼酸リチウム、硼酸ナトリウム、及び硼酸カリウム等を挙げることができる。また、硼砂（Ｎａ２Ｂ４Ｏ７・１０Ｈ２Ｏ）のように、メタ硼酸塩、若しくは、ピロ硼酸塩及び／又は水和物も使用することができる。
【００１９】
組成物中における硼酸アルカリ金属塩、又はアミン塩の添加量は、５〜３０質量％で、好ましくは１０〜２０質量％である。これらの塩の添加量が多すぎると、主剤の潤滑性を妨害する。また、これらの塩の添加量が少なすぎると、主目的である主剤のマンドレルバーにおける展着効果に不具合をきたすと共に、流体潤滑の不足から結果として潤滑不足を誘発する。
【００２０】
本発明の継目無鋼管加工潤滑剤組成物に使用される水溶性高分子としては、本願発明の規定する粘度条件を満たす範囲で天然、半天然、あるいは合成の水溶性高分子を単独で、あるいは複数組み合わせて使用することもできる。これら水溶性高分子については後に具体的に説明する。
【００２１】
次に、本願発明者等が見出した理想的な粘度形態を図１に示す。図１は、縦軸に粘度、横軸に時間をとり、
（ｉ） ：静置
（ii） 〜（iii） ：定速剪断
（iii）〜（iv） ：剪断停止
の各条件下、時間とともに変化する粘度をグラフ化したものである。
【００２２】
本願発明者等は、継目無鋼管加工潤滑剤組成物が、以下の（１）〜（４）に示す粘度特性を有すればマンネスマン製管法による継目無金属管の製造にあたって、良好な潤滑性が得られることを見出した。すなわち
（１）酸化物系層状化合物などの固体粒子が均一安定に貯蔵されるためには、（ｉ）の静置時の粘度が高いことが必要である。粘度が低いと、固体粒子が沈降してしまうからである。
（２）配管内の流動性や、スプレー性を確保するためには、（ii）〜（iii）の剪断中の粘度が低いことが必要である。
（３）潤滑性能に最も影響の深い流体の高温バーへの緻密、かつ均一な付着性は、（ii）の粘度が高いことが必要である。微視的に見ると、潤滑剤は工具表面に連続してスプレー塗布されている。その際、最初に到達し付着した潤滑被膜の上に、次に到達した潤滑剤がスプレー塗布されることになる。すなわち、最初に付着していた潤滑皮膜に剪断がかかることになるので、（ii）の粘度が低いと、スプレー圧力により削ぎ落とされるか、又は、飛散してしまうからである。
（４）工具表面において、固体粒子の均一安定な保持性を確保するためには、（iii）〜（iv）において剪断の終了後、直ちに粘度上昇に転じることが必要である。粘度が回復するまで時間がかかるか、あるいは回復しないままでは、潤滑剤が工具表面から流れ落ちてしまうからである。
【００２３】
高分子を多量に添加することなく、貯蔵安定性、装置配管内での移送性、潤滑箇所へのスプレー性、高温マンドレルバーヘの均一付着性等の諸性質を満足する図１の粘度形態を実現するために、本願発明者等は下記式を満足することが必要であることを見出した。すなわち、上記諸性質を満足する本願発明の潤滑剤組成物の粘度特性を、後述する実施例に記載の粘度測定方法によって測定した結果、得られた粘度特性曲線が下記近似式のａ及びｂの範囲内であった。
Ｙ＝ａ・Ｘｂ Ｙ：粘度（ｍＰａ・ｓ）
Ｘ：ずり速度（ｓ−１）
静置保管中においてａ：４０００〜４００００
ｂ：−１．０〜−０．３
剪断終了時から９０秒後においてａ：１０００〜２００００
ｂ：−１．０〜−０．１５
近似式 Ｙ＝ａ・Ｘｂにあって、静置保管中において
ａ：４０００〜４００００、
ｂ：−１．０〜−０．３
とした。ａが４０００未満では、潤滑剤組成物の静置時の粘度が低く、酸化物系層状化合物が保管中に沈降してしまうからである。また、ａが４００００を超えると、潤滑剤組成物の流動性がほとんどなくなり、移送上問題が生ずるからである。
【００２４】
さらに、ｂが−０．３より大きいと、潤滑剤組成物の静置時の粘度と剪断時（移送やスプレー時）の粘度の差が小さく、移送やスプレーに問題が生ずる。また、ｂが−１．０未満では、潤滑剤組成物のスプレー時に粘度が下がり過ぎて工具に塗布したとき、付着した潤滑剤が潤滑剤自身の圧力により削ぎ落とされるか、又は飛散してしまう。より好ましくは、
ａ：７０００〜３００００
ｂ：−０．５〜−０．８
である。
【００２５】
ここで、近似式 Ｙ＝ａ・Ｘｂ を図１により説明すると、静置保管時（すなわちＸの値が限りなく０に近い時）のａの値が大きく、ｂの値が小さい方が図１の（ｉ）の粘度が高く、安定性は良好になる。例えば、
Ｘ＝０．０１、 ａ＝１０００００、 ｂ＝−１
では
Ｙ＝１０，０００，０００ ｍＰａ・ｓ となる。
【００２６】
近似式 Ｙ＝ａ・Ｘｂにあって、剪断終了時から９０秒後において
ａ：１０００〜２００００
ｂ：−１．０〜−０．１５
とした。ａが１０００未満、あるいはｂが−１．０未満では、水溶性高分子が剪断され、粘度が回復するまで時間がかるか、あるいは剪断され回復しないままで、工具に塗布したとき、潤滑剤が流れ落ちてしまうからである。また、ａが２００００を超えると、あるいはｂが−０．１５を超えると、移送時やスプレー時に問題が生じるためである。より好ましくは、
ａ：３０００〜２００００
ｂ：−０．３〜−０．８
である。
【００２７】
剪断時（すなわち攪拌直後のＸの値が大きい時）のａの数値が大きく、ｂの数値が小さい方が、図１の（ii）〜（iii）の粘度が高い。ａが大きすぎ、ｂが小さすぎると、粘度は低くならず、移送性、スプレー性に支障をきたす。例えば、
Ｘ＝１０、 ａ＝１０００００、 ｂ＝−１
では
Ｙ＝１０，０００ ｍＰａ・ｓ となる
剪断後（すなわち攪拌直後のＸの値が小さい時）は、図１の（iv）であり、ａ及びｂの数値が静置保管時の数値と同程度になれば粘度の回復が早い。この場合には、潤滑剤が工具に付着したとき、流れ落ちにくくなる。従って、以上に説明した、本願発明のような適切な粘度特性が必要となる。
【００２８】
本願発明者らは、上述の粘度特性を満足する条件を鋭意検討した結果、本願発明の潤滑剤組成物に使用する水溶性高分子として、シュードプラスチック流動性水溶性高分子単独でも満足する場合があるが、シュードプラスチック流動性水溶性高分子とチクソトロピック流動性水溶性高分子の両方を添加すると満足しやすいことを発見した。
【００２９】
シュードプラスチック流動性水溶性高分子としては、代表的なものにザンサンガム、ウエランガム、ラムザンガムのようなバイオガムがある。ザンサンガムの化学構造はグルコース２個、マンノース２個及びグルクロン酸１個からなる構成成分を単位として、結合ブロックの反復よりなる水溶性高分子多糖類である。その化学構造モデルを図２に示す。
【００３０】
チクソトロピック流動性水溶性高分子としては、代表的なものに、カルボキシメチルセルロースの塩（Ｎａ塩、Ｋ塩、アミン塩）がある。一例としてグルコースがグルコシド結合した長鎖状のポリマーの化学構造モデルを図３に示す。
【００３１】
シュードプラスチック流動性、及び／又は、チクソトロピック流動性は、上記以外にも分子量、他成分（例えば金属（Ｃａ等）イオン）、ｐＨの影響により明確な区別が困難な下記物質、例えば、ジュランガム、サクシノグルカン等のバイオガム、タマリンド、タラガム、ローカストビーンガム、カラギーナン等の天然多糖類、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等のセルロース誘導体、その他ポリアクリル酸の塩（Ｎａ塩、Ｋ塩、アミン塩）、アルギン酸の塩（Ｎａ塩、Ｋ塩、アミン塩）、等を潤滑剤組成物中に配合することによっても達成することができる。
【００３２】
次に、シュードプラスチック流動性水溶性高分子の静的状態、及び動的状態の粘度特性を図４に、チクソトロピック流動性水溶性高分子のそれを図５に示す。シュードプラスチック流動性水溶性高分子のみでは、静的状態から動的状態への変化が直線的であり、本発明の範疇ではあるが充分に満足するものではない。一方、チクソトロピック流動性水溶性高分子の粘度変化は、シュードプラスチック流動性水溶性高分子の粘度変化に比し、静的状態から動的状態に移行した場合の粘度差が少なくゆるやかである。また、チクソトロピック流動性水溶性高分子は、動的状態が起きてから粘度低下を起こすまでに若干の時間（降伏値）が必要である。また、チクソトロピック流動性水溶性高分子は、動的から静的に移った場合の粘度上昇にも時間が必要である。このような粘度変化に時間がかかると、マンドレルバーにスプレーされた潤滑剤が乾燥迄の造膜過程において、理想的な造膜のための粘度変化ができない。その結果、マンドレルバーヘの均一密着に難をもたらす。従って、チクソトロピック流動性水溶性高分子のみでは、本発明の目的を充分に満足することはできない。
【００３３】
図１に示した理想的な粘度形態の実現には、上述した２種類の高分子の両方を添加することが望ましい。具体的には、シュードプラスチック流動性水溶性高分子の添加割合は、組成物全量基準で０．０１〜１．０質量％であり、それに対するチクソトロピック流動性水溶性高分子の添加割合は組成物全量基準で０．１〜２．０質量％である。より好ましくは、シュードプラスチック流動性水溶性高分子の割合は組成物全量基準で０．０５〜０．５質量％であり、それに対するチクソトロピック流動性水溶性高分子の割合は組成物全量基準で０．５〜１．５質量％である。
【００３４】
シュードプラスチック流動性水溶性高分子の添加割合がチクソトロピック流動性水溶性高分子の割合より多くなると、剪断による粘度変化が大きくなり過ぎ、マンドレルバーヘの均一付着性に難をきたす。また、チクソトロピック流動性水溶性高分子の割合が大きくなりすぎると、酸化物系層状化合物の分散安定性と高温マンドレルバーヘの展着性が悪くなり、均一密着性に難をきたす。
【００３５】
この２種類の混合系の粘度形態は図４と図５とに示す粘度特性の合成形を持つ。その、定性的な粘度特性は以下のとおりである。すなわち、図１において、（ｉ）の箇所ではシュードプラスチック流体の性質により静置時の粘度は高い。その後、剪断がかかるとシュードプラスチック流動とチクソトロピック流動状態の合成形をもった、（ｉ）〜（iii）の粘度低下を示す。最後に、剪断が終了するや直ちに（iv）に示す粘度上昇に転じる。
【００３６】
なお、両高分子の合計が組成物全量基準で３．０質量％を超えると浸炭の問題が生じ好ましくない。また両高分子の割合が組成物全量基準で０．１１質量％未満では酸化物系層状化合物の分散安定性に難をきたし、本発明の潤滑剤組成物として完成しない。
【００３７】
その他、一般的な消泡剤、分散剤の添加も有機物系の化合物は浸炭の危険性があるので少量（組成物全量基準で０．５質量％以下）の添加のみ許される。炭素を含まない、無機系のものにあっては本願発明の基本的性能に影響を与えなければ添加は許される。
【実施例】
【００３８】
（１）評価用試料の作成
表１〜２に示す実施例１８種、及び表３に示す１０種の比較例、合計２８種類の試料を作成した。これらの試料の近似式における静置保管時、及び剪断終了時から９０秒後の固有の定数「ａ」、「ｂ」の値もこれらの表１〜３に示す。
【００３９】
（２）性能評価試験
１）粘度
（ｉ） 測定条件
測定器：Ｂ型回転粘度計を使用した。
測定温度：２５℃に設定した。
剪断条件：５００ｍｌビーカーに試料５００ｍｌを入れ、φ５０ｍｍのプロペラに
て３０００ｒｐｍの条件の下、１分間攪拌を行った。
回転数：低回転（１．５ｒｐｍ）［ずり速度：０．３２３〜０．３６６（ｓ−１）］
高回転（６０ｒｐｍ）［ずり速度：１２．９〜１４．６（ｓ−１）］
なお、上記ずり速度に数値の幅があるのは、プレート上にコーンを回転させて粘度を測定する回転粘度計において、各試料ごとに実際に使用したコーンが異なることに起因するものである。
（ii）測定方法
静置粘度：試料を攪拌後２４時間静値したものを、低ずり速度で測定開始し、その測定開始から６０秒後の粘度計の目盛りを読み取り係数を乗じた粘度と、引き続き高ずり速度で測定開始し、その測定開始から６０秒後の目盛りを読み取り係数を乗じた粘度を静置粘度として記録した。
剪断粘度：試料をプロペラにより攪拌して剪断を与える操作を行い、その操作終了から３０秒後に、低ずり速度で測定開始し、その測定開始から６０秒後の粘度計の目盛りを読み取り係数を乗じた粘度と、再度試料を攪拌してから３０秒後に、高ずり速度で測定開始し、その測定開始から６０秒後の目盛りを読み取り係数を乗じた粘度を剪断粘度として記録した。
上記測定において、「剪断終了時から９０秒後」とは、試料組成物を攪拌して剪断を加える操作を行い、その操作終了時から３０秒後に、所定のずり速度で測定を開始し、その測定開始から６０秒後のことをさす。すなわち、「９０秒後」は、上記３０秒と６０秒との合計値に対応するものである。また、「剪断終了時」とは、上記攪拌操作のためのプロペラの回転が停止したときのことをいう。
（iii）固有の定数「ａ」、「ｂ」の値の決定
近似式 Ｙ＝ａ・Ｘｂ において、両辺の対数をとると、
ｌｏｇ（Ｙ）＝ｂｌｏｇ（Ｘ）＋ｌｏｇ（ａ）
一方、上記測定により得られたＸ、及びＹについて、ｌｏｇ（Ｘ）、及びｌｏｇ（Ｙ）を求め、これらをグラフのそれぞれ縦軸及び横軸に対応させてプロットすると、ほぼ直線関係（一次関数の関係）が得られる。プロットしたデータから最小自乗法により、一次関数の傾きである「ｂ」と、縦軸切片である「ａ」を求めることができる。
【００４０】
２）貯蔵安定性
（ｉ） 試験方法
試料５００ｍｌをガラス容器に貯蔵し、７日間静置後の分離状況を観察した。
（ii） 評価方法：下記評価基準により評価を行った。
◎：上澄み発生無し、底部沈降無し。
○：上澄み５％未満発生、底部沈降無し。
△：上澄み５％以上発生、底部沈降無し。
×：上澄み発生に関係なく、底部沈降あり。
但し、「上澄み」とは固形物を含まないほぼ透明な液体部分をいう。その検出は、５００ｍｌビーカーの側面より観察し、試料液面から上澄みの高さを測定することにより行った。また、その上澄み高さを全液面高さの百分率で評価した。
また、「底部沈降」とは固体潤滑剤が底部に沈降し、流動性のないハードな層が確認できる状態をいう。
【００４１】
３）浸炭性
（ｉ） 試験方法
材質がＳＫＤ６１で外径が１４０．５ｍｍ、有効部長さが１８ｍのマンドレルバーに、実施例４、１１、１３と比較例６の４種類の潤滑剤をスプレー塗布し乾燥固化させ、マンドレルバー表面に膜厚１００μｍのほぼ均一な潤滑被膜を形成させた。潤滑剤を塗布したマンドレルバーを、下記詳細を有する素管に挿入し、７スタンドからなるマンドレルミルを用いて仕上げ圧延用素管に延伸圧延した。
延伸圧延前素管仕様
素材：オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４Ｌ）
原加工：傾斜ロール穿孔圧延機で穿孔圧延
形状：外径１８１．０ｍｍ、肉厚１６．０ｍｍ、長さ７０００ｍｍ
延伸圧延後素管形状：外径１５１．０ｍｍ、肉厚５．０ｍｍ、長さ２５３００ｍｍ
マンドレルミルにより圧延した後、引き続き２６スタンドからなるストレッチレデューサーで仕上げ圧延し、外径６３．５ｍｍ、肉厚７．０ｍｍ、長さ４００００ｍｍの鋼管に仕上げた。この鋼管から、肉厚５ｍｍ、幅２５ｍｍ、長さ５０ｍｍの円弧状の試験片を採取した。この試験片を用いて、ＪＩＳ Ｇ０５７５に規定された硫酸−硫酸銅腐食試験を行い、内表面に発生した粒界腐食割れ状態を観察した。
（ii） 評価方法：下記評価基準により評価を行った。
◎：割れ無し。
×：割れあり。
【００４２】
４）スプレー性
（ｉ） 試験条件
スプレー方式：エアレススプレーにて行った。
吐出圧力：３．０ＭＰａに設定した。
ノズル：１／４ＭＶＶＰ５０１０（（株）池内製）
スプレーパターン：扇型
スプレー角度：５０度（水をスプレーした時の、扇型に広がる角度）
試料温度：２５℃に設定して評価した。
（ii） 評価：広がり性を、スプレー角度を測定して評価した。なお下記評価基準により評価結果を記録した。
◎：ほぼ所定角度にスプレーされる（５０度）。
○：所定角度より若干狭い（４０〜４５度）。
△：所定角度よりかなり狭い（２０〜３９度）。
×：ほとんど広がらない（２０度未満）又はスプレー粒子大。
【００４３】
５）付着性（付着量）
（ｉ） 試験条件
スプレー方式：エアレススプレーにて行った。
吐出圧力：３．０ＭＰａに設定した。
ノズル：１／４ＭＶＶＰ５０１０（（株）池内製）
スプレー角度：５０度
試片温度：６０、８０、１００、１２０℃に設定した。
ノズル−試片距離：２５０ｍｍに設定して試験を行った。
試片速度：２ｍ／秒とした。
（ii） 評価方法：試片（６５ｍｍ×１２０ｍｍ×３０ｍｍの鋼板）に試験条件にてスプレーを行い、塗布後試片を１２０℃まで加熱し潤滑剤を乾燥させた後、２０〜４０℃に放冷し、潤滑剤皮膜をナイフにて剥ぎ取り重量測定し、付着面積（０．００７８ｍ２）にて除した値を付着量とし、下記評価基準により評価を行った。
◎：均一に付着し、付着量５０ｇ／ｍ２以上。
○：ほぼ均一に付着し、付着量５０ｇ／ｍ２以上。
△：若干流れ落ち、付着量４０ｇ／ｍ２以上。
×：激しく流れ落ち、付着量３０ｇ／ｍ２以下。
××：ハジキにより付着性悪い、付着量３０ｇ／ｍ２以下。
【００４４】
（３）試験結果
上記試験１）〜５）の結果を表１〜３に示す。
【００４５】
【表１】
【００４６】
【表２】
【００４７】
【表３】
ＣＭＣ＊（Ａ）：分子量（100,000） 粘度（８００／２％＊＊）
ＣＭＣ＊（Ｂ）：分子量（250,000） 粘度（１６００／１％）
ＣＭＣ＊（Ｃ）：分子量（175,000） 粘度（２５００／２％）
ＣＭＣ＊（Ｄ）：分子量（195,000） 粘度（３５００／２％）
ＣＭＣ＊（Ｅ）：分子量（30,000） 粘度（１５／２％）
ポリアクリル酸Ｎａ（Ａ）：分子量（500,000） 粘度（７５／１％）
ポリアクリル酸Ｎａ（Ｂ）：分子量（1,650,000） 粘度（３００／０．２％）
＊ＣＭＣ＝カルボキシメチルセルロースのＮａ塩
＊＊：２％水溶液にした時の、２５℃における粘度が８００ｍ
Ｐａ・ｓであることを表す。
【００４８】
（４）結論
以上の試験結果から、本発明例の潤滑油組成物は、貯蔵安定性、スプレー性、付着性のいずれの面においても良好な性能が確認された。これに対して、比較例に示した組成物群は、これらの点において満足すべき性能を得ることができなかった。
【００４９】
以上、現時点において、最も、実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う継目無鋼管加工潤滑剤組成物もまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の継目無鋼管加工潤滑剤組成物は、主としてマンネスマン製管法による継目無鋼管の製造に使用することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘度特性が下記の近似式で示される継目無鋼管加工潤滑剤組成物。
Ｙ＝ａ・Ｘｂ Ｙ：粘度（ｍＰａ・ｓ）
Ｘ：ずり速度（ｓ−１）
静置保管中において ａ：４０００〜４００００
ｂ：−１．０〜−０．３
剪断終了時から９０秒後においてａ：１０００〜２００００
ｂ：−１．０〜−０．１５
【請求項２】
酸化物系層状化合物１０〜４０質量％、硼酸のアルカリ金属塩又はアミン塩の１種以上を５〜３０質量％、この硼酸のアルカリ金属塩又はアミン塩の１種以上の水溶液に可溶な水溶性高分子１種以上を０．１１〜３．０質量％、残部水からなる請求項１に記載の継目無鋼管加工潤滑剤組成物。
【請求項３】
前記水溶性高分子として、シュードプラスチック流動性水溶性高分子、又は、シュードプラスチック流動性水溶性高分子とチクソトロピック流動性水溶性高分子とを含む請求項２に記載の継目無鋼管加工潤滑剤組成物。
【請求項４】
前記水溶性高分子として、組成物全量基準でシュードプラスチック流動性水溶性高分子０．０１〜１．０質量％、チクソトロピック流動性水溶性高分子０．１〜２．０質量％を含む請求項２に記載の継目無鋼管加工潤滑剤組成物。
【請求項１】
粘度特性が下記の近似式で示される継目無鋼管加工潤滑剤組成物。
Ｙ＝ａ・Ｘｂ Ｙ：粘度（ｍＰａ・ｓ）
Ｘ：ずり速度（ｓ−１）
静置保管中において ａ：４０００〜４００００
ｂ：−１．０〜−０．３
剪断終了時から９０秒後においてａ：１０００〜２００００
ｂ：−１．０〜−０．１５
【請求項２】
酸化物系層状化合物１０〜４０質量％、硼酸のアルカリ金属塩又はアミン塩の１種以上を５〜３０質量％、この硼酸のアルカリ金属塩又はアミン塩の１種以上の水溶液に可溶な水溶性高分子１種以上を０．１１〜３．０質量％、残部水からなる請求項１に記載の継目無鋼管加工潤滑剤組成物。
【請求項３】
前記水溶性高分子として、シュードプラスチック流動性水溶性高分子、又は、シュードプラスチック流動性水溶性高分子とチクソトロピック流動性水溶性高分子とを含む請求項２に記載の継目無鋼管加工潤滑剤組成物。
【請求項４】
前記水溶性高分子として、組成物全量基準でシュードプラスチック流動性水溶性高分子０．０１〜１．０質量％、チクソトロピック流動性水溶性高分子０．１〜２．０質量％を含む請求項２に記載の継目無鋼管加工潤滑剤組成物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２８７０２３（Ｐ２００９−２８７０２３Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１２４７１（Ｐ２００９−１１２４７１）
【出願日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【分割の表示】特願２００４−２５６４１１（Ｐ２００４−２５６４１１）の分割
【原出願日】平成１６年９月３日（２００４．９．３）
【出願人】（０００００２１１８）住友金属工業株式会社 (2,544)
【出願人】（３９１０４５６６８）パレス化学株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【分割の表示】特願２００４−２５６４１１（Ｐ２００４−２５６４１１）の分割
【原出願日】平成１６年９月３日（２００４．９．３）
【出願人】（０００００２１１８）住友金属工業株式会社 (2,544)
【出願人】（３９１０４５６６８）パレス化学株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
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