JP4659220B2 - 塑性加工用水性潤滑離型剤組成物 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、炭素鋼、合金鋼、非鉄金属等を温間又は熱間にて鍛造、圧延、伸線、押出し等の塑性加工を行う際に使用される水性潤滑離型剤組成物に関する。
背景技術
従来、温間又は熱間で行う金属等の塑性加工用潤滑離型剤、特に鍛造用潤滑剤としては黒鉛を主剤とする油分散型或いは水分散型の潤滑剤が使用されている。しかし、黒鉛系の潤滑剤は、作業者又は作業環境を黒く汚染し、健康を阻害する等の問題があり、又、油分散型の場合は発煙、引火の危険がある等の問題を有している。更に、黒鉛自体が導電性であるために、自動機を誤作動させる危険性があるとの指摘がある。
近年、環境マネジメントシステム（ＩＳＯ１４００ｓ）が導入、検討され、温間・熱間鍛造に使用されている黒鉛系の潤滑離型剤の問題を解決するために、非黒鉛系の潤滑離型剤が開発され、上市されている。しかしながら、これらの非黒鉛系の潤滑離型剤は、フタル酸塩、ピロメリト酸塩、トリメリト酸塩等の芳香族カルボン酸塩や脂肪族カルボン酸塩を主剤としており、作業環境汚染の問題は改善されるものの、金型の保持する熱及びビレットから与えられる熱によって炭化する、いわば黒鉛系の前駆体を提供するに止まり、潤滑離型性が黒鉛系のものには及ばず、使用上の限界があるという点が指摘されている。更に、主成分が有機物であることから、熱分解ガスの発生等、真に健康上の問題を解決することには至っていない。
一方、非黒鉛系の無機物を用いた温間・熱間鍛造用潤滑離型剤も、例えば、合成層状構造物（モンモリロナイト）を用いるもの（特開昭５６−１２５４９７、同５６−１２５４９８号公報）、水溶性ガラスを用いるもの（特開昭６３−９７６９５号公報）等が提案されているが、これら提案のものは金型の凹部に鍛造物が堆積し易く、欠肉が発生し易い等の点が指摘され、特別の場合を除き余り使用されていない。他に無機物を用いた温間・熱間鍛造用潤滑離型剤も提案されているが、それらにおいては主剤は依然として黒鉛である。
本発明は、黒鉛系における環境汚染の発生、自動機誤作動の危険性及び油分散型における発煙、引火の危険性を排除し、金型への堆積、欠肉の発生がない非黒鉛系の無機物を用いた金属の温間・熱間塑性加工、特に鍛造用水性潤滑離型剤を提供することを目的とする。
発明の開示
本発明者らは、鋭意研究を行った結果、無機質の微細球形粒子を主剤として用いることにより、無機質は凹部に堆積するという従来の見解を覆し、凹部に堆積、更には欠肉を起こさず、回転を利用した潤滑機構（マイクロベアリング機構）が形成され、良好な鍛造品が形成されることを見出だした。そして、この微細球形粒子に水系付着剤を組み合わせることにより、該微細球形粒子を金型表面に初期付着するという効果を示すことを見出だして本発明（第１の発明）に到達した。
本発明者らは更に研究を進めることにより、それら無機質の微細球形粒子及び水系付着剤に、ウイスカを配合すると金型面に配された該微細球形粒子の移動が減少し、潤滑機構がより強化されることを、鱗片状結晶形状の無機質粉体を配合すると金型とビレットが直接接触することを防止し、ビレットの張り付き、跳ね上がりを防止、減少させることを、金属水酸化物若しくは結合水を有する無機質粉体を配合すると金型を冷却させ、金型の熱膨脹に起因するビレットの張り付き、跳ね上がりを防止、減少させることを、潤滑補助剤を配合すると該微細球形粒子の潤滑性能がより向上し、鍛造品表面の平滑性がより向上することを、それぞれ見出だして本発明（第２の発明）を完成した。
すなわち、本発明の第１の発明は、（ａ）無機質の微細球形粒子及び（ｂ）水系付着剤を含有することからなる塑性加工用水性潤滑離型剤組成物（組成物１）を要旨とする。
又、本発明の組成物１は、上記（ａ）が０．１〜７０重量％、上記（ｂ）が有効成分として０．０２〜５０重量％、水が少なくとも１０重量％であることを特徴とする。
更に、本発明の第２の発明は、（ａ）無機質の微細球形粒子及び（ｂ）水系付着剤並びに（ｃ）ウイスカ、（ｄ）鱗片状結晶形状の無機質粉体、（ｅ）金属水酸化物若しくは結合水を有する無機質粉体及び（ｆ）潤滑補助剤から選ばれる１種若しくは２種以上を含有することからなる塑性加工用水性潤滑離型剤組成物（組成物２）を要旨とする。
又、本発明の組成物２は、上記（ａ）が０．１〜７０重量％、上記（ｂ）が有効成分として０．０２〜５０重量％、上記（ｃ）が０若しくは２０重量％以下、上記（ｄ）が０若しくは４０重量％以下、上記（ｅ）が０若しくは２０重量％以下、上記（ｆ）が０若しくは２０重量％以下、、水が少なくとも１０重量％であることを特徴とする。
又、本発明の組成物１又は組成物２は、上記（ａ）無機質の微細球形粒子が、モース硬度が７以上のアルミナ、シリカ、シリカ・アルミナ、酸化チタン、ジルコニア及び窒化珪素から選ばれる１種若しくは２種以上の中空体であることを特徴とする。
又、本発明の組成物１又は組成物２は、上記（ｂ）水系付着剤が、水性エポキシ樹脂エマルジョン、石油樹脂エマルジョン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩、ヒドロキシメチルセルロースナトリウム塩、ポリアクリル酸ナトリウム、イソブチレン−無水マレイン酸共重合体ナトリウム塩、アジピン酸ナトリウム及びリンゴ酸ナトリウムから選ばれる１種若しくは２種以上であることを特徴とする。
又、本発明の組成物１又は組成物２は、上記ポリアクリル酸ナトリウムは、その分子量が１万〜１１０万の範囲にあり、その中和度が０．５〜１．０の範囲になるようにポリアクリル酸を水酸化ナトリウムで中和したものであることを特徴とする。
又、本発明の組成物１又は組成物２は、上記イソブチレン−無水マレイン酸共重合体ナトリウム塩は、その分子量が５万〜２０万の範囲にあり、その中和度が０．５〜１．０の範囲になるようにイソブチレン−無水マレイン酸共重合体を水酸化ナトリウムで中和したものであることを特徴とする。
又、本発明の組成物２は、上記（ｃ）ウイスカが、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム、酸化チタン及びウォラストナイトから選ばれる１種若しくは２種以上であることを特徴とする。
又、本発明の組成物２は、上記（ｄ）鱗片状結晶形状の無機質粉体が、窒化硼素、マイカ、セリサイト、タルク、バーミキュライト、及びハイドロタルサイトから選ばれる１種若しくは２種以上であることを特徴とする。
又、本発明の組成物２は、上記（ｄ）鱗片状結晶形状の無機質粉体が、上記の無機質粉体をソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル及びグリセリン脂肪酸エステルから選ばれる１種若しくは２種以上でインターカレーション処理されたものであることを特徴とする。
又、本発明の組成物２は、上記（ｅ）金属水酸化物若しくは結合水を有する無機質粉体が、水酸化アルミニウム、ハイドロタルサイト、水酸化カルシウム、シュウ酸カルシウム一水和物、水酸化マグネシウム及び燐酸マグネシウム八水和物から選ばれる１種若しくは２種以上であることを特徴とする。
又、本発明の組成物２は、上記（ｆ）潤滑補助剤が、燐酸ナトリウム類、アジピン酸ナトリウム、マレイン酸ナトリウム及びフタル酸ナトリウム類から選ばれる１種若しくは２種以上であることを特徴とする。
発明を実施するための最良の形態
本発明の組成物１及び組成物２を構成する（ａ）無機質の微細球形粒子（以下、成分（ａ）という。）は、平均粒径が０．５〜６０μｍ、望ましくは１〜３０μｍ、更に望ましくは１〜１０μｍの真球ないし略球形の無機質微細粒子が使用できる。平均粒径が０．５μｍ未満では被膜形成時、粒子同志が凝集してしまい、潤滑性を得ることが難しく、６０μｍを超えると摩擦抵抗が大きくなり、かつ潤滑剤を希釈調整する際に該球形粒子が沈殿してしまい、良好な結果をもたらさない。
熱間鍛造で例えばＳＣＭ４１５材を用いる場合、変形抵抗は概そ５０〜７８ＭＰａであり、成形性のために、一般的に約１０倍の５００〜７８０ＭＰａの成形荷重を掛ける。又、温間鍛造では、ビレットの温度が６５０〜７００℃であり、変形抵抗は概そ２３５〜２７７ＭＰａとなる。従って、鍛造時に潤滑性能を保持するには、少なくとも変形抵抗よりも大きい圧縮強度を有する粉体であることが要求される。そのため、該球形粒子は圧縮強度が９８ＭＰａ以上、望ましくは２９４ＭＰａ以上、更に望ましくは３９２ＭＰａ以上のものである必要がある。
検討の結果、モース硬度が７未満の該球形粒子では、鍛造時の上記の高圧力には耐えきれず、球体形状を留め得ないことが判明した。又、鍛造する材料と反応する材質では、離型性が損なわれる。以上のことから、該球形粒子はモース硬度が７以上のアルミナ、シリカ、シリカ・アルミナ、酸化チタン、ジルコニア及び窒化珪素が最適であり、本発明ではこれらから選ばれる１種又は２種以上を用いることができる。又、該球形粒子が中空体の場合、断熱性が付与され、ビレットの流動性の向上により欠肉を防止することができ、金型の熱衝撃からの保護による工具（金型）寿命の延長が達成される。
本発明の組成物１及び組成物２を構成する（ｂ）水系付着剤（以下、成分（ｂ）という。）は、前記のように成分（ａ）を金型表面に初期付着させる機能を有するものであり、できるだけ低濃度でその機能を発揮し得るものが選択される。成分（ｂ）は、成分（ａ）に対してと同様、本発明の第２の発明で用いられる（ｃ）ウイスカ、（ｄ）鱗片状結晶形状の無機質粉体、（ｅ）金属水酸化物若しくは結合水を有する無機質粉体及び（ｆ）潤滑補助剤を、金型表面に初期付着させる機能を有するものである。又、成分（ｂ）は、健康阻害を起こさないもの、有害ガスが発生しないものを選択する必要がある。
以上から、成分（ｂ）としては、水性エポキシ樹脂エマルジョン、石油樹脂エマルジョン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩、ヒドロキシメチルセルロースナトリウム塩、ポリアクリル酸ナトリウム、イソブチレン−無水マレイン酸共重合体ナトリウム塩、アジピン酸ナトリウム及びリンゴ酸ナトリウムが好適であり、これらから選ばれる１種又は２種以上が使用可能である。これらの内、水性エポキシ樹脂エマルジョン、石油樹脂エマルジョン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩及びヒドロキシメチルセルロースナトリウム塩は、金型温度が２００℃程度にコントロールされているような条件下では優れた性能を発揮するが、高温下では炭化するので、高温下で使用する場合はその他のものを使用するのが望ましい。
ポリアクリル酸ナトリウムは、その分子量が１万〜１１０万の範囲にあり、その中和度が０．５〜１．０の範囲になるようにポリアクリル酸を水酸化ナトリウムで中和したものが好適であり、高温付着性が求められる場合は、分子量が２０万〜１１０万のものが好ましい。分子量が１万未満では金型の熱によって分解炭化してしまい、付着剤として機能しない。又、分子量が１１０万を超えると組成物の粘度が高くなり過ぎ、ゲル化するため好ましくない。
又、上記イソブチレン−無水マレイン酸共重合体ナトリウム塩は、その分子量が５万〜２０万の範囲にあり、その中和度が０．５〜１．０の範囲になるようにイソブチレン−無水マレイン酸共重合体を水酸化ナトリウムで中和したものが好適である。分子量が５万未満では金型の熱によって分解炭化してしまい、付着剤として機能しない。又、分子量が２０万を超えると組成物の粘度が高くなり過ぎ、ゲル化するため好ましくない。更に、中和度が０．５未満では作業時に不快な酸性臭を呈すること及び作業性が低下するすることから望ましくない。中和度が１．０を超えるとナトリウムが遊離し、作業安全上望ましくない。
本発明の組成物２を構成する（ｃ）ウイスカ（以下、成分（ｃ）という。）は、金型面に配された成分（ａ）の移動を減少させる機能を有する。すなわち、金型面に配された成分（ａ）は、ビレットとの接触により多少移動するが、成分（ｃ）を配合することにより、ケージ（篭）を形成させる。その結果、成分（ａ）が定位置で回転することが多くなり、潤滑機構がより強化される。成分（ｃ）は、繊維径が２μｍ以下、繊維長さが１０〜３０μｍのものが好ましい。繊維径は、成分（ａ）の粒径の０．５〜０．８倍のものが望ましいが、２μｍを超えると、成形品、特に温間鍛造の場合に傷がつく場合があり、従って２μｍ以下のものが好ましい。又、繊維長さが１０μｍ未満では、成分（ａ）を固定しにくくなり、３０μｍを超えると、成分（ｃ）が均一に分散することが困難となり、離型剤をスプレーして使用する際に、スプレーが困難となる。成分（ｃ）としては、弾性率、引張り強度、融点等の物性から、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム、酸化チタン及びウォラストナイトが好ましく、これらから選ばれる１種又は２種以上を使用することができる。
本発明の組成物２を構成する（ｄ）鱗片状結晶形状の無機質粉体（以下、成分（ｄ）という。）は、金型とビレットが直接接触することを防止する機能を有する。すなわち、成分（ａ）は、ビレットを介して成形荷重がかかることにより、金型に初めに付着した位置より多少移動するため、金型面に疎と密の部分ができる。疎の部分では、金型とビレットが直接接触する機会が多くなり、張り付き、跳ね上がりを起こし易くなる。そこで、成分（ｄ）を配合すると、金型面がこの成分（ｄ）に覆われ、その結果金型とビレットが直接接触することを防止し、張り付き、跳ね上がりが起き難くなる。成分（ｄ）としては、窒化硼素、マイカ、セリサイト、タルク、バーミキュライト及びハイドロタルサイトが適しており、これらの１種又は２種以上を使用することができる。ハイドロタルサイトは、下記成分（ｅ）としても好適であり、従って成分（ｄ）としてハイドロタルサイトを用いる場合は、下記成分（ｅ）としてハイドロタルサイト以外のものを用いることができるし、成分（ｅ）の使用を省略することもできる。
更に、上記の無機質粉体を、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル及びグリセリン脂肪酸エステルから選ばれる１種若しくは２種以上でインターカレーション処理すると、鱗片状結晶層間の滑り摩擦抵抗が低下し、金型の被覆がより確実になり、張り付き、跳ね上がりが起き難くなるという効果を示す。
ソルビタン脂肪酸エステルとしては、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタントリステアレート、ソルビタンモノオレート、ソルビタントリオレート等が、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルとしては、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレート等が、グリセリン脂肪酸エステルとしては、ステアリン酸系モノグリセライド、オレイン酸系モノグリセライド、ステアリン酸−オレイン酸系モノグリセライド等が挙げられる。
本発明の組成物２を構成する（ｅ）金属水酸化物若しくは結合水を有する無機質粉体（以下、成分（ｅ）という。）は、金型を冷却する機能を有する。一般に、金型温度が２１５℃を超えると、ライデンフロスト現象が生じて水が弾き飛んでしまい、金型の冷却が充分に行われなくなることは良く知られている。そのため、早く金型表面に被膜を形成させて水分を保持し、少しでも水の弾きを防止しようとする試みがなされてきた。しかし、被膜を形成させるそれらの成分が主として有機物であるため、分解ガスの発生を避け得なかった。
成分（ｅ）は、水に不溶であり、２００〜５５０℃で結合水を放出・蒸発し、かつ毒性を持たないものが選択使用される。成分（ｅ）は、短時間で反応を起こすことと、分散媒としての水を保持するためにできるだけ細かい方が良く、平均粒子径が１０μｍ以下のものが望ましい。成分（ｅ）を配合すると、一旦微細粉体として金型に付着し、金型の熱により分解して結合水を放出・蒸発し、その蒸発潜熱により金型を冷却する。更に、結合水が外れると同時に酸化物生成の吸熱反応が起こり、効果的に金型を冷却する。金型の冷却に伴って、金型の熱膨脹に起因するビレットの張り付き、跳ね上がりを防止、減少させると共に、金型の寿命を延長させることができる。成分（ｅ）としては、水酸化アルミニウム、ハイドロタルサイト、水酸化カルシウム、シュウ酸カルシウム一水和物、水酸化マグネシウム及び燐酸マグネシウム八水和物が好ましく、その中から選ばれる１種又は２種以上が使用できる。上述のように、ハイドロタルサイトは、上記成分（ｄ）としても好適であり、従って成分（ｅ）としてハイドロタルサイトを用いる場合は、上記成分（ｄ）としてハイドロタルサイト以外のものを用いることができるし、成分（ｄ）の使用を省略することもできる。
本発明の組成物２を構成する（ｆ）潤滑補助剤（以下、成分（ｆ）という。）は、ビレットの摺動性を向上させ、成形性を向上させる機能を有する。成分（ｆ）としては、燐酸ナトリウム類、アジピン酸ナトリウム、マレイン酸ナトリウム及びフタル酸ナトリウム類から選ばれる１種又は２種以上を使用することができる。燐酸ナトリウム類としては、二塩基性燐酸ナトリウム、三塩基性燐酸ナトリウム、トリポリ燐酸ナトリウム、ヘキサメタ燐酸ナトリウムが、フタル酸ナトリウム類としては、フタル酸ナトリウム、イソフタル酸ナトリウム、テレフタル酸ナトリウムが挙げられる。上記有機酸ナトリウムは、当該有機酸を化学量論量の水酸化ナトリウムを用いて反応させることにより得ることができる。
本発明の組成物１は、成分（ａ）が０．１〜７０重量％、成分（ｂ）が有効成分として０．０２〜５０重量％、水が少なくとも１０重量％となるように配合したものが好ましい。成分（ａ）が０．１重量％未満では、通常のスプレー条件では金型表面に必要量を供給し得ず、十分な潤滑・離型効果が得られないこととなり、７０重量％を超えると、他成分の配合が困難となり、要求特性が得られなくなる。又、組成物が固体状となるため分散等の作業が非常に困難となる。成分（ｂ）は、通常、溶液若しくはエマルジョン状であるため、その溶液若しくはエマルジョン中の固形分を有効成分として表現するが、成分（ｂ）が有効成分として０．０２重量％未満では、成分（ａ）を金型表面に付着させ得なくなり、５０重量％を超えると、全体の配合バランスがくずれ、所定の性能が発揮できなくなり、又、熱分解ガス発生が無視できなくなる。水が１０重量％未満では、配合成分が均一に混和し得ず、所定の性能が得られない。
本発明の組成物２は、成分（ａ）が０．１〜７０重量％、成分（ｂ）が有効成分として０．０２〜５０重量％、成分（ｃ）が０若しくは２０重量％以下、成分（ｄ）が０若しくは４０重量％以下、成分（ｅ）が０若しくは２０重量％以下、成分（ｆ）が０若しくは２０重量％以下、残りが水であるように配合したものが好ましい。成分（ａ）が０．１重量％未満では、通常のスプレー条件では金型表面に必要量を供給し得ず、十分な潤滑・離型効果が得られないこととなり、７０重量％を超えると、他成分の配合が困難となり、要求特性が得られなくなる。又、組成物が固体状となるため分散等の作業が非常に困難となる。成分（ｂ）が有効成分として０．０２重量％未満では、成分（ａ）を金型表面に付着させ得なくなり、５０重量％を超えると、全体の配合バランスがくずれ、所定の性能が発揮できなくなり、又、熱分解ガス発生が無視できなくなる。成分（ｃ）が２０重量％を超えると、配合上の限界から成分（ａ）の性能を十分に出し得なくなる。成分（ｄ）が４０重量％を超えると、金型表面に厚膜が形成される結果、成分（ａ）の回転潤滑を損うこととなり、十分な性能が得られない。成分（ｅ）が２０重量％を超えると、金型に付着させた膜の表面を剥離する危険性が高くなり、十分な潤滑・離型性が得難くなる。成分（ｆ）が２０重量％を超えると、成分（ｂ）の耐熱性及び付着性が損なわれることにより、成分（ａ）の性能を十分に発揮させ難くする。水が１０重量％未満では、配合成分が均一に混和し得ず、所定の性能が得られない。
上記組成物２は、（１）成分（ａ）＋成分（ｂ）＋成分（ｃ）、（２）成分（ａ）＋成分（ｂ）＋成分（ｄ）、（３）成分（ａ）＋成分（ｂ）＋成分（ｅ）、（４）成分（ａ）＋成分（ｂ）＋成分（ｆ）、（５）成分（ａ）＋成分（ｂ）＋成分（ｃ）＋成分（ｄ）、（６）成分（ａ）成分（ｂ）＋成分（ｃ）＋成分（ｅ）、（７）（ａ）成分（ｂ）＋成分（ｃ）＋成分（ｆ）、（８）成分（ａ）＋成分（ｂ）＋成分（ｄ）＋成分（ｅ）、（９）成分（ａ）＋成分（ｂ）＋成分（ｄ）＋成分（ｆ）、（１０）成分（ａ）＋成分（ｂ）＋成分（ｅ）＋成分（ｆ）、（１１）成分（ａ）＋成分（ｂ）＋成分（ｃ）＋成分（ｄ）＋成分（ｅ）、（１２）成分（ａ）＋成分（ｂ）＋成分（ｃ）＋成分（ｄ）＋成分（ｆ）、（１３）成分（ａ）＋成分（ｂ）＋成分（ｄ）＋成分（ｅ）＋成分（ｆ）及び（１４）成分（ａ）＋成分（ｂ）＋成分（ｃ）＋成分（ｄ）＋成分（ｅ）＋成分（ｆ）の組み合わせからなるが、上記（１）、（２）、（３）及び（４）のものはそれぞれ成分（ｃ）、成分（ｄ）、成分（ｅ）及び成分（ｆ）を用いることによる上記の効果を示し、上記（５）、（７）、（９）及び（１０）のものは更に良好な鍛造成形性を達成し、複雑な構造の鍛造品により効果的であり、上記（６）及び（８）のものは金型冷却を促進することにより金型温度が上昇し易く、張り付きの多い場合や金型寿命を延ばしたい場合により効果的であり、上記（１１）及び（１３）のものは金型冷却性をより必要とされる異形鍛造のような場合に、成型性と共に金型寿命を延ばす場合により効果的であり、上記（１２）及び（１４）のものは複雑異形大物や深絞り鍛造品のような、総合的性能を求められる場合により効果的である。
本発明の組成物１及び組成物２は、通常上記各成分及び水を、上記割合となるように配合し、混合することにより調製することができるが、特に、高速回転翼等を備えた攪拌機を用いて、強制的に混合・攪拌して調製するのが望ましい。
本発明の組成物１及び組成物２は、上記各成分以外に、必要に応じて界面活性剤、分散剤、極圧添加剤、金属腐食抑制剤、防腐剤、消泡剤等の各種成分を配合することができることは言うまでもない。界面活性剤としては、ノニオン系界面活性剤及びアニオン系界面活性剤、特にノニオン系界面活性剤が好ましい。ノニオン系界面活性剤としては、特に変性シリコーン系が好適である。
上記構成からなる本発明の組成物１及び組成物２は、炭素鋼、合金鋼、非鉄金属等を温間又は熱間にて鍛造、圧延、伸線、押出し等の塑性加工する際の潤滑離型剤として用いることができるが、特に、温間・熱間鍛造用潤滑離型剤として有効である。温間・熱間鍛造用潤滑離型剤として使用する場合、その使用方法は従来の温間・熱間鍛造用潤滑離型剤の使用法と変らない。使用に当っては、通常水で希釈される。水による希釈率は、使用する成分（ａ）の比表面積、金型の表面積、該組成物中の成分（ａ）の濃度、ビレットの被膜接触移動長さ、潤滑離型剤液スプレー量等によっても異なるが、通常は４０〜１００倍とすることができる。これは、従来の黒鉛系や非黒鉛系潤滑離型剤の希釈率が１０〜３０倍であるのに比べ大きくすることができ効果的である。従来の黒鉛系等の潤滑離型剤では、使用に際してその場の使用に適合するように徐々に希釈率を変える必要があったが、本発明に係る組成物では、そのような綿密な希釈率の調整を必要としない。又、本発明の組成物１及び組成物２が適用される被加工用金属材料としては、構造用炭素鋼、肌焼き鋼、合金肌焼き鋼、非鉄金属等、広く使用可能であり、制限されない。
（実施例）
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。実施例及び比較例における部及び％は重量基準である。なお、実施例及び比較例で用いた上記各成分は下記の通りである。
成分（ａ）
平均粒径５μｍのシリカ・アルミナ中空球体
成分（ｂ）
（ｂ）−１：Ｃ_５，Ｃ_９炭化水素共重合体樹脂エマルジョン
（ｂ）−２：カルボキシメチルセルロースナトリウム塩
（ｂ）−３：ヒドロキシメチルセルロースナトリウム塩
（ｂ）−４：ポリアクリル酸ナトリウム（分子量約４０万、中和度＝１．０）
（ｂ）−５：イソブチレン−無水マレイン酸共重合体ナトリウム塩（分子量約１７万、中和度＝０．７）
成分（ｃ）
（ｃ）−１：硼酸アルミニウム
（ｃ）−２：針状酸化チタン
成分（ｄ）
（ｄ）−１：タルク
（ｄ）−２：窒化硼素
（ｄ）−３：天然マイカ
（ｄ）−４：バーミキュライトのソルビタントリステアレートによるインターカレーション処理品
（ｄ）−５：人造マイカ（水膨潤型）のポリオキシエチレンソルビタントリオレートによるインターカレーション処理品
成分（ｅ）
（ｅ）−１：水酸化アルミニウム
（ｅ）−２：ハイドロタルサイト
成分（ｆ）
（ｆ）−１：アジピン酸ナトリウム
（ｆ）−２：ヘキサメタリン酸ナトリウム
（実施例１）
攪拌装置に、成分（ａ）、成分（ｂ）−１、成分（ｄ）−１及び水を表１に示す割合で入れ、室温で６０分間攪拌し、本発明の組成物を得た。得られた組成物を水で４０倍に希釈して用い、下記の方法で鍛造を行いその結果を下記に示した。

（実施例２）
成分（ａ）、成分（ｂ）−２、成分（ｄ）−２及び水を表１に示す割合で用い、更に界面活性剤（ポリエーテル変性シリコーン系）及び消泡剤（シリコーン系）を少量用いた以外は、実施例１と同様にして本発明の組成物を得た。得られた組成物を水で６０倍に希釈して用い、下記の方法で鍛造を行いその結果を下記に示した。

（実施例３〜１８）
攪拌装置に、表１及び表２に示す成分（ａ）、成分（ｂ）、成分（ｃ）、成分（ｄ）、成分（ｅ）、成分（ｆ）及び水を表１及び表２に示す割合で入れ、これらに実施例２で用いた界面活性剤及び消泡剤、更に実施例３の場合は防腐剤を少量加え、減圧下室温で６０分間攪拌し、本発明の組成物を得た。得られた組成物を水で表３に示す希釈率で希釈した。表３に示す鍛造機を用い、表３に示す金型温度で表３に示す鍛造品を製造した。組成物希釈液は下型のみにスプレー塗布した。塗布量は計算で下型表面に乾燥被膜として約７μｍの厚さになるように決定した。ビレットの材質及びビレット温度、更に、鍛造品の重量及びその数は表３に示す通りである。いずれの鍛造品も、張り付き、カジリ、欠肉もなく、又、金型への堆積もなく良好な結果を得た。
（離型剤塗布時の固形分付着量測定）
表３に示す通り、実施例１３その他で得られる組成物を用いると、金型表面温度が離型剤塗布時に４００〜４５０℃にもなっているので、４５０℃に加熱したテストパネル（長さ１００ｍｍ、幅１００ｍｍ、高さ２０ｍｍ，面粗度８Ｓ）に、実施例１８で得られた組成物からなる離型剤並びに下記の黒鉛系離型剤（比較例１）及びカルボン酸系離型剤（比較例２）をスプレー塗布し、付着量を測定し、それらの結果を表４に示した。
黒鉛系離型剤：日本黒鉛社製商品名；コロハイト
カルボン酸系離型剤：花野商事社製商品名；グラフェースＤＯ−４３０
離型剤液：希釈率 ４０倍
塗布条件：エアー圧力 ０．３ＭＰａ
距離 ２０ｃｍ
スプレー量 １０ｍｌ
表４に示すように、本発明に係る離型剤を用いると、従来の比較例１及び比較例２を用いる場合に比べて、テストパネルへの固形分の付着量（付着率）が大幅に向上することが判る。
産業上の利用可能性
本発明の離型剤組成物は、殆ど不燃性であり、無毒であるため健康を損なわず、黒色でないため作業環境を汚さず、潤滑離型性に優れ、黒鉛系の潤滑剤及び他の潤滑剤に代って使用される非黒鉛系潤滑離型剤として有用である。

Claims (6)

1. （ａ）無機質の微細球形粒子及び（ｂ）水系付着剤を含有することからなる塑性加工用水性潤滑離型剤組成物であって、
   上記（ａ）無機質の微細球形粒子が、平均粒径が０．５〜６０μｍで、且つモース硬度が７以上のアルミナ、シリカ、シリカ・アルミナ、酸化チタン、ジルコニア及び窒化珪素から選ばれる１種若しくは２種以上の中空体であり、
   上記（ｂ）水系付着剤が、石油樹脂エマルジョン、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩、ヒドロキシメチルセルロースナトリウム塩、ポリアクリル酸ナトリウム及びイソブチレン−無水マレイン酸共重合体ナトリウム塩から選ばれる１種若しくは２種以上であって、上記ポリアクリル酸ナトリウムは、その分子量が１万〜１１０万の範囲にあり、その中和度が０．５〜１．０の範囲になるようにポリアクリル酸を水酸化ナトリウムで中和したものであり、上記イソブチレン−無水マレイン酸共重合体ナトリウム塩は、その分子量が５万〜２０万の範囲にあり、その中和度が０．５〜１．０の範囲になるようにイソブチレン−無水マレイン酸共重合体を水酸化ナトリウムで中和したものであることを特徴とする塑性加工用水性潤滑離型剤組成物。
2. 上記（ａ）が０．１〜７０重量％、上記（ｂ）が有効成分として０．０２〜５０重量％、水が少なくとも１０重量％であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の塑性加工用水性潤滑離型剤組成物。
3. （ａ）無機質の微細球形粒子及び（ｂ）水系付着剤並びに（ｃ）ウイスカ、（ｄ）鱗片状結晶形状の無機質粉体、（ｅ）金属水酸化物若しくは結合水を有する無機質粉体及び（ｆ）潤滑補助剤から選ばれる１種若しくは２種以上を含有することからなる塑性加工用水性潤滑離型剤組成物であって、
   上記（ａ）無機質の微細球形粒子が、平均粒径が０．５〜６０μｍで、且つモース硬度が７以上のアルミナ、シリカ、シリカ・アルミナ、酸化チタン、ジルコニア及び窒化珪素から選ばれる１種若しくは２種以上の中空体であり、
   上記（ｂ）水系付着剤が、石油樹脂エマルジョン、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩、ヒドロキシメチルセルロースナトリウム塩、ポリアクリル酸ナトリウム及びイソブチレン−無水マレイン酸共重合体ナトリウム塩から選ばれる１種若しくは２種以上であって、上記ポリアクリル酸ナトリウムは、その分子量が１万〜１１０万の範囲にあり、その中和度が０．５〜１．０の範囲になるようにポリアクリル酸を水酸化ナトリウムで中和したものであり、上記イソブチレン−無水マレイン酸共重合体ナトリウム塩は、その分子量が５万〜２０万の範囲にあり、その中和度が０．５〜１．０の範囲になるようにイソブチレン−無水マレイン酸共重合体を水酸化ナトリウムで中和したものであり、
   上記（ｃ）ウイスカが、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム、酸化チタン及びウォラストナイトから選ばれる１種若しくは２種以上であり、
   上記（ｄ）鱗片状結晶形状の無機質粉体が、窒化硼素、マイカ、セリサイト、タルク、バーミキュライト、及びハイドロタルサイトから選ばれる１種若しくは２種以上であり、
   上記（ｅ）金属水酸化物若しくは結合水を有する無機質粉体が、水酸化アルミニウム、ハイドロタルサイト、水酸化カルシウム、シュウ酸カルシウム一水和物、水酸化マグネシウム及び燐酸マグネシウム八水和物から選ばれる１種若しくは２種以上であり、
   上記（ｆ）潤滑補助剤が、燐酸ナトリウム類、アジピン酸ナトリウム、マレイン酸ナトリウム及びフタル酸ナトリウム類から選ばれる１種若しくは２種以上であることを特徴とする塑性加工用水性潤滑離型剤組成物。
4. 上記（ａ）が０．１〜７０重量％、上記（ｂ）が有効成分として０．０２〜５０重量％、上記（ｃ）が０若しくは２０重量％以下、上記（ｄ）が０若しくは４０重量％以下、上記（ｅ）が０若しくは２０重量％以下、上記（ｆ）が０若しくは２０重量％以下、水が少なくとも１０重量％であることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の塑性加工用水性潤滑離型剤組成物。
5. 上記（ｄ）鱗片状結晶形状の無機質粉体が、請求の範囲第３項に記載の無機質粉体をソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル及びグリセリン脂肪酸エステルから選ばれる１種若しくは２種以上でインターカレーション処理されたものであることを特徴とする請求の範囲第３項又は第４項に記載の塑性加工用水性潤滑離型剤組成物。
6. 上記（ａ）無機質の微細球形粒子、上記（ｂ）水系付着剤、及び上記（ｄ）鱗片状結晶形状の無機質粉体を含有することからなる請求の範囲第３項ないし第５項のいずれか１項に記載の塑性加工用水性潤滑離型剤組成物。