JP3866896B2 - 低速射出金型鋳造用の水性離型剤 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクイズキャスティング等の低速射出鋳造において、つまり溶湯の鋳込み速度が遅いため金型末端に達する前に溶湯が冷えて固まりやすく、かつ、収縮巣防止にプランジャーや局部加圧ピンによる押し湯を行うため、潤滑性が要求される鋳造方法において使用することができる、湯廻り性と潤滑性に優れる離型剤に関するものである。
【０００２】
本明細書において低速射出鋳造とは、スクイズキャスティング、層流充填ダイカスト法、竪型加圧鋳造法等であり、溶湯を低速（０.０５〜２.００ｍ／ｓ）で金型内部に鋳込み、プランジャーや加圧ピンで高圧（１００〜１５００kg／cm2）をかけた状態で凝固させる鋳造法である。溶湯の鋳込み速度の遅い低速射出鋳造法は、金型内の空気やガスを巻き込みにくく、従って強度の高い鋳造品が得られる。そのため、軽量化の観点よりアルミニウム化の進む自動車保安部品の製造の際には、低速射出鋳造法が採用されている。
【０００３】
【従来の技術】
これまで、低速射出鋳造に用いられる離型剤としては、黒鉛を利用したもの（特開平５−７９７８号公報）、タルク、雲母等の無機粉体を分散した白色系のものまたはその無機粉体分散液にワックスエマルジョンを組み合わせたもの（特開平９−６６３４０号公報）、比表面積が４０m2／ｇ以上の多孔質合成珪酸化合物からなる離型剤粒子を水中に懸濁させたもの（特開平６−１１４４９４号公報）を使用することが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術において、黒鉛は潤滑性は良いものの、黒色のため周囲の作業環境を汚染し、一方、無機粉体系は、作業環境は良いが、潤滑性が不十分で、金型に堆積しやすく且つ堆積物の洗浄性が悪くて金型研掃に時間がかかり生産性が低下するという問題点を有していた。
本発明は、上記の問題点を解決するものであり、作業環境を劣化させず、湯廻り性、潤滑性に優れ、しかも金型の洗浄性に優れた低速鋳造用の離型剤を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成すべく研究を重ねた結果、無機滑剤、平均粒子径が０.１〜１０μmの真球状樹脂粒子、有機カルボン酸金属塩及び水からなる水性離型剤が最も優れることを見出し、発明の完成に至ったものである。
すなわち、本発明は、無機滑剤、 平均粒子径が０.１〜１０μmの真球状樹脂粒子、有機カルボン酸金属塩及び水を主成分とする低速射出金型鋳造用の水性離型剤である。
また、上記発明において、無機滑剤が１００重量部、平均粒子径が０.１〜１０μmの真球状樹脂粒子が５〜１００重量部、有機カルボン酸金属塩が５〜１００重量部及び水が１００〜１０００重量部であることを特徴とし；
また、真球状樹脂が、ポリオレフィンの微粒状水性ディスパージョンであることを特徴とし；
また、無機滑剤が、タルク、カオリン、雲母及び窒化硼素からなる群より選ばれた少なくとも１種であることを特徴とし；
また、有機カルボン酸金属塩が、アジピン酸ナトリウム塩、イソフタル酸ナトリウム塩及びテトラヒドロフタル酸ナトリウム塩からなる群より選ばれた少なくとも１種であることを特徴とし；
また、無機滑剤が、平均粒子径１〜１０μmの鱗片層状構造を有する滑剤であることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。本発明の離型剤は、下記の無機滑剤、真球状樹脂粒子、有機カルボン酸金属塩及び水を必須成分とする。
（１）無機滑剤
無機滑剤としては、粉体状のタルク、カオリン、雲母及び窒化硼素を単独で又は２種以上併せて使用することができる。中でも、平均粒子径が０.１〜２０μm、好ましくは１〜１０μmの鱗片層状構造を有するタルク等の滑剤が好ましい。このような形態の滑剤を用いた場合は、鱗片層状構造を持つ無機粉体滑剤の層間に真球状樹脂が入り込んだ形の離型被膜が形成され、滑剤単独のときに比べ潤滑性が飛躍的に向上するからである。
【０００７】
（２）真球状樹脂粒子
樹脂粒子として、真球状で平均粒子径が０.１〜１０μm、好ましくは０.５〜５μmの微粒子状の樹脂を使用する。粒子径が０.１μ以下の微細粒子の場合や、粒子が球状でない場合も、タルク等の鱗片状滑剤の潤滑性を向上させることができるが、その効果はそれほど大きくない。
かかる真球状樹脂粒子として、ポリオレフィンを微粒状水性ディスパージョン（水分散体）にしたものを使用することが好ましく、かかる水性ディスパージョンは、例えば特開昭５−１５６０２８号公報に記載された方法、すなわち、オレフィン系重合体と不飽和カルボン酸を含有するオレフィン系共重合体とからなり、ポリオレフィン溶融混合物を調製した後、高速攪拌下でアルカリ性水へ分散する方法により得られる。また、かかる平均粒子径が０.１〜１０μmで真球状であるポリオレフィン微粒状水性ディスパージョンは、三井石油化学社製「ケミパール（商品名）」として市場で入手することも可能である。
【０００８】
（３）有機カルボン酸金属塩
有機カルボン酸塩を配合することにより、より一層潤滑性を向上させることができ、かつ、離型剤被膜に親水性を与え、金型に堆積する離型剤の除去性を向上させることができる。
有機カルボン酸金属塩としては、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン２酸、フマル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、トリメリト酸、ピロメリト酸、マレイン酸、コハク酸等のアルカリ金属塩、例えばナトリウム塩、カリウム塩が好ましく、これらをそれぞれ単独で又は併せて使用することができる。中でもアジピン酸ナトリウム塩、イソフタル酸ナトリウム塩、テトラヒドロフタル酸ナトリウム塩が潤滑性の観点から好ましい。
【０００９】
（４）水
通常の水道水を使用することができるが、望ましくはイオン交換水を用いる。
【００１０】
（５）その他の成分
必要に応じて、離型剤の沈降防止や増粘を目的として、例えばヒドロキシメチルセルロースなどを配合することができ、この場合は、無機滑剤１００重量部に対して、１０重量部又はその前後が好適である。
【００１１】
（６）上記構成成分の配合量及び離型剤材料の調製
本発明の離型剤材料は、上記の無機粉体状滑剤、真球状樹脂粒子、有機カルボン酸金属塩及び水を主成分とし、無機滑剤を１００重量部、真球状樹脂を５〜１００重量部、好ましくは１０〜５０重量部、有機カルボン酸金属塩を５〜１００重量部、好ましくは１０〜５０重量部、水１００〜１０００重量部を配合する。
上記離型剤原料を、高速攪拌機等を用いて調製することができる。
【００１２】
（７）本発明の離型剤を使用する際は、水で５〜５０倍に希釈し、例えばスプレー噴霧して金型表面に均一な離型剤皮膜を形成させる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
〔原材料〕
（１）無機滑剤
タルク：ＬＭＳ−２００（土屋カオリン、平均粒子径１.５〜１.８μm）を使用した。
【００１４】
（２）樹脂粒子
真球状ポリオレフィン１：三井石油化学社製「ケミパールＷ−３００(商品名)」（低分子量ポリオレフィン、固形分濃度４０％、粒径３μm）。
真球状ポリオレフィン２：三井石油化学社製「ケミパールＭ−２００(商品名)」（低密度ポリオレフィン、固形分濃度４０％、粒径６μm）。
真球状ポリオレフィン３：三井石油化学社製「ケミパールＶ−３００(商品名)」（酢ビ系共重合ポリオレフィン、固形分濃度４０％、粒径６μm）。
真球状ポリオレフィン４：三井石油化学社製「ケミパールＡ−１００(商品名)」（熱可塑性エラストマー、固形分濃度４０％、粒径４μm）。
真球状ポリオレフィン５：三井石油化学社製「ケミパールＳ−３００(商品名)」（アイオノマー、固形分濃度３５％、粒径０.５μm）。いずれも、固形分として５部になるように加えた。なお、粒径はコールター・カウンター法による測定値である。
ポリエチレンワックス：「６２９」（アライド・シグナル社製）を炭素数１２高級アルコールのエチレンオキサイド９モル付加物を用いてワックス分２０％のエマルジョンとしたものを用いた（粒径０.１μm）。配合量はワックス分として５部となるように加えた。
【００１５】
（３）有機カルボン酸金属塩
アジピン酸ナトリウム、イソフタル酸ナトリウム及びテトラヒドロフタル酸ナトリウムを使用した。
（４）その他
界面活性剤として炭素数１２の高級アルコールのエチレンオキサイド９モル付加物を使用した。
沈降防止剤として、ヒドロキシエチルセルロース（ダイセル化学社製「ＨＥＣダイセルＳＰ−２００」(商品名)）を使用した。
【００１６】
〔評価方法〕
（１）潤滑性
離型剤皮膜の潤滑性は、塑性加工用潤滑剤の評価に用いられるリング圧縮試験法により行い、得られた摩擦係数により評価した。金型は、寸法：直径１００mm×厚さ１０mm、材質：ＳＫＤ６１であり、これを２枚用いる。この金型を約２００℃に加熱し、水で３０倍に希釈した前記試料１０mlを金型の片面にスプレー噴霧して均一な被膜を形成させる。それら２枚の金型の被膜形成面の間に約５００℃に加熱したアルミリング試験片（材質Ａ５０５２、外径５４×内径２７×高さ１８mm）をはさみ、１００ｔ油圧プレス機により圧縮率５０％で圧縮した。圧縮後の試験片の圧縮率と内径変化比から摩擦係数を算出した。
【００１７】
（２）型洗浄性
上記（１）の潤滑性試験が終了した金型を、水に浸したガーゼで軽くこすり、金型上の離型剤皮膜がどの程度取り除けたかで評価した。
○・・・離型剤皮膜がほとんど残らない。
△・・・離型剤皮膜が若干残る。
×・・・離型剤皮膜がかなり残る。
【００１８】
実施例１
水に界面活性剤を溶かし、高速攪拌しながらタルクを加えた。均一になったところで、アジピン酸２ナトリウム、真球状ポリオレフィン、ヒドロキシエチルセルロースを加えて混ぜ合わせて、離型剤を調製した。
評価結果は表１に記載のとおりである。
Figure 0003866896
【００１９】
実施例２、３、比較例１〜５
配合・組成以外は実施例１と同様の条件で離型剤を調製し評価した。結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】
Figure 0003866896
【００２１】
【表２】
Figure 0003866896
【００２２】
【発明の効果】
本発明の離型剤は、保温性に優れ溶湯の冷却速度を遅らせることができるため湯廻り性が良く、さらに潤滑性に優れるため、離型性・鋳肌の平滑性が向上するだけでなく、プランジャーの終圧や加圧ピンの効果が製品末端まで行き渡るので、空気の巻き込み巣や凝固に伴う収縮巣を著しく低下することができ、熱処理による品質向上や溶接が可能となる。
また、乾燥固形分は水に容易に再分散するため、洗浄性に優れ、金型研掃時間を大幅に短縮することが可能となる。
さらに、作業環境を汚染するおそれもない。

Claims (6)

  1. 無機滑剤、平均粒子径が０.１〜１０μmの真球状樹脂粒子、有機カルボン酸金属塩及び水を主成分とする低速射出金型鋳造用の水性離型剤。
  2. 無機滑剤が１００重量部、平均粒子径が０.１〜１０μmの真球状樹脂粒子が５〜１００重量部、有機カルボン酸金属塩が５〜１００重量部及び水が１００〜１０００重量部である請求項１に記載の水性離型剤。
  3. 真球状樹脂が、ポリオレフィンの微粒状水性ディスパージョンである請求項１又は２に記載の水性離型剤。
  4. 無機滑剤が、タルク、カオリン、雲母及び窒化硼素からなる群より選ばれた少なくとも１種である請求項１又は２に記載の水性離型剤。
  5. 有機カルボン酸金属塩がアジピン酸ナトリウム塩、イソフタル酸ナトリウム塩及びテトラヒドロフタル酸ナトリウム塩からなる群より選ばれた少なくとも１種である請求項１〜３のいずれか１項に記載の水性離型剤。
  6. 無機滑剤が、平均粒子径１〜１０μmの鱗片層状構造を有する滑剤である請求項１〜４のいずれか１項に記載の水性離型剤。
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