CN101541450B - 铸造用油性脱模剂、涂布方法及静电涂布装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供铸造用油性脱模剂、该脱模剂的涂布方法及静电涂布装置，其中，铸造用油性脱模剂的特征在于，含有0～7.5质量％的水和0.3～30质量％的增溶剂，所述水由选自蒸馏水、离子交换水、自来水或在这些水中溶解了电解质的水中的一种或两种以上构成。

Description

铸造用油性脱模剂、涂布方法及静电涂布装置
技术领域
本发明涉及在铝、镁、锌等非铁金属的铸造中使用的铸造用油性脱模剂、使用了该脱模剂的涂布方法及静电涂布装置。
背景技术
众所周知，在过去40年间，在铝、镁、锌等非铁金属的铸造之际所用的脱模剂的99％以上为水溶性型脱模剂。从3年前起，逐渐开始使用与水溶性的使用量相比能够以1/500～1/1000这样的微量涂布来实现铸造的油性型脱模剂。但是，由于油性脱模剂是微量涂布，因此有时会有在复杂结构的模具、大型模具中油膜形成不够充分的情况。对于复杂结构的模具的情况，在远离涂布面而隐蔽的模具部位油膜形成尤为不充分。此外，由于在模具中有凹凸，因此会在凹部形成厚的脱模膜。
另一方面，有在凸部形成薄的脱模膜的倾向。由此，在凹部积留过多的脱模剂，成为铸巢增加的一个原因，在凸部容易成为由脱模性不足造成的熔敷的原因。作为对策，现实状况是，增加脱模剂的涂布量而铸造，在以铸巢稍微增加作为牺牲的同时，使得所喷射的飞沫粒子较多地到达隐蔽部位、凸部。另外，对于大型模具的情况，非铁金属的熔化液所具有的热能很大。所以，模具整体、特别是细小部位的温度接近熔化液的温度，有时达到350℃以上的高温。
其结果是，油性脱模剂引起莱顿弗罗斯特(Leidenfrost)现象，脱模剂的液滴沸腾。另外，因沸腾也会增加从模具面飞向地面的液滴。由此，所形成的油膜变薄，从而有时也会有脱模性变差的情况。作为对策，采取两种方法。其一是，为了增厚油膜而较多地涂布。另一个是，在细小的高温部位涂布少量的水，在冷却后，涂布油性脱模剂。如果较多地涂布脱模剂，则在形成有足够油膜的部位上的油膜厚度也会增加。其结果是，铸件中的铸巢量有增加的倾向。另外，也会有铸件的强度略微降低的情况。此外，即使是少量的水，也需要用于涂布的配管。
如上所述，根据以往技术，有如下所示的问题。即，无法向模具的隐蔽部位充分供给脱模剂，有时无法在该部位形成适于脱模的油膜。另外，无法在模具的凹凸部位形成均匀的油膜，必须过量地涂布脱模剂。另外，无法在模具的细小部位形成足够的油膜。
基于此种情况，以往提出过各种改良技术。
日本特开平6-182519号公报(专利文献1)涉及如下的技术，即，用涂布装置将脱模剂油滴带负电荷而向正电荷的模具喷雾，其结果是，被喷雾的脱模剂油滴能够到达模具的隐蔽部位。但是，该技术中，水溶性脱模剂的导电性过于良好，即使稍微地减少水，导电性也不会降低。由此，对水溶性脱模剂无法应用静电涂布。另外，油性脱模剂的绝缘性过于良好，不适于静电涂布。
日本特开2001-259787号公报与专利文献1相同，涉及大量地含有有机硅的水乳化型的技术。但是，该技术难以适用于油性脱模剂中。
日本特开平9-235496号公报涉及如下的技术，即，作为向涂料赋予导电性的途径，添加作为静电助剂的醇、铵盐，降低电阻值。日本特开2000-153217号公报涉及指出在涂料中添加静电助剂的技术。但是，在“极性低的油性脱模剂”中，“极性强的静电助剂”只能溶解0.3重量％左右，发生沉降、分离。本申请人进行了研究，发现在该水平无法看到静电助剂的附着量增加效果。如果追加极性溶剂，则虽然静电助剂的溶解增多，但是由于是极性溶剂，因此会有损害铸造操作者的健康的弊端。由此，从对健康的考虑出发，在油性脱模剂的组成中不使用具有极性的溶剂。
另外，以往已知有公开了将高温型脱模剂和低温型脱模剂分别地静电涂布的技术的日本特开昭61-42462号公报、公开了涉及超声波的技术的日本特开昭61-182519号公报。
发明内容
本发明的目的在于，提供可以不在凹部位过多地涂布油性脱模剂并且可以在模具的隐蔽部位、凸部位或者细小部位也形成足够的油膜的铸造用油性脱模剂、涂布方法及静电涂布装置。
1)为了实现上述目的，本发明(第一发明)的铸造用油性脱模剂的特征在于，含有如下的(a)、(b)。
(a)0～7.5质量％的水，该水由选自蒸馏水、离子交换水、自来水或在这些水中溶解了电解质的水中的一种或两种以上构成
(b)0.3～30质量％的增溶剂
2)本发明(第二发明)的涂布方法的特征在于，使用上述1)中所述的油性脱模剂进行静电涂布。
3)本发明(第三发明)的特征在于，为了进行上述2)中所述的静电涂布，具备静电赋予装置和设于多轴自动装置(ロボット，有时也称为“机械手”)上的静电涂装喷枪。
根据本发明，即使在模具的隐蔽部位、凹凸部位或者细小部位，也可以在不过多地涂布油性脱模剂的情况下形成足够的油膜。事实上，如果将“在油性脱模剂中混合了溶解水的增溶剂的组合物”利用本发明的静电涂布装置进行涂布，则脱模剂成分向模具上的附着就会大幅度增加。特别是，如果在能够电气性地控制移动的多轴自动装置上设置静电涂装喷枪，则可以放大静电赋予的效果。
附图说明
图1是本发明实施例1的静电涂布装置的概略性整体说明图。
图2是将图1的静电涂布装置的一部分放大表示的说明图。
图3是用于测定油性脱模剂向模具上的附着量的测定装置。
图4A是在摩擦测定用铁板上利用涂布喷嘴涂布脱模剂的状态的说明图。
图4B是用于一边将夹隔着摩擦测定用铁板而放置在试验机架座上的圈向一个方向拉伸，一边测定圈内固化了的铝的摩擦力的说明图。
具体实施方式
下面，对本发明进行更为详细的说明。
上述以往的所谓油性脱模剂，是由不含有水并且极性低的石油系饱和烃的溶剂、基础油构成的。作为油性脱模剂的添加剂，含有有机硅、植物油等润滑添加剂、用于油膜保持的高粘度石油烃油。例如，可以举出参考文献PCT/JP2005/015737中所述的脱模剂、以往被称作“启动剂”(立上げ剤)的脱模剂。
此种油性脱模剂的电阻值无限大，可以说不适于静电涂布。在涂料业界有如下的经验值，即，如果电阻值达到5～50MΩ的范围，则容易进行静电涂布。例如，如果在油性脱模剂中利用增溶剂的帮助溶解0.8质量％的水，则会将电阻值降低为约20MΩ。本发明中，如上所述，以添加0～7.5质量选自(a)蒸馏水、(b)离子交换水、(c)自来水、(d)在自来水中微量地混合了电解质的水中的一种或两种以上的水作为必需要件。其理由如下所示。
即，如果水超过7.5质量％，则会引起水与油性脱模剂的分离，使电阻值增加，因分离的程度有时还会变得无限大。出于该理由，将水为7.5质量％设为本发明的上限。另一方面，在水分量为0质量％的情况下，电阻计的指针基本上没有反应，电阻值变得无限大。
本发明人等在超过作为涂装业界经验性的电阻上限范围50MΩ而接近无限大的水平，静电涂布了油性脱模剂。其结果是，如后所述，可以看到由静电效应造成的附着量增加。这是由如下的理由造成的。一般来说，在烧杯内是以干电池的1.5伏特测定电阻值，而附着试验中有静电时的电压是以60kV这样的4万倍的强度施加的。由此推定，即使烧杯内电阻值接近无限大，在实机的静电涂装喷枪中也可以显现出静电效应。即，可以说与涂装业界的经验性范围相比，对于脱模剂所必需的电阻值范围更宽。
本发明中，对于上述的(a)、(b)、(c)、(d)的各水，水的电阻测量时的响应性依次变快。但是，对于用于设为静电涂布所必需的电阻值的水分量基本上没有影响。即，虽然如果溶解电解质，则响应速度就会变快，但是对电阻值降低所必需的水分量基本上不会改变。而且，如果混合氢氧化钾之类的电解质，则有可能促进脱模剂自身的乳化，增溶剂有可能溶于乳化剂中。考虑到响应性和乳化性，在后述的实施例中使用了自来水，然而对于水质没有特别限定。
本发明中，为了将水溶解或增溶，可以考虑醇、二醇、酯、醚、酮、乳化剂类的溶剂。但是，如果溶解了水的溶剂不进一步溶解于石油系油性脱模剂中，则水与溶剂的一部分就会分离，从而有时产生混浊。其结果是，电阻值也会变得无限大。对用于增溶的溶剂所要求的性质是可以溶解水，并且可以溶于极性低的石油系脱模剂中。C1、C2的低级醇、二醇虽然可以很好地溶解水，然而在石油系油性脱模剂中会引起分离，因此作为增溶剂来说不够理想。
另外，由于油性脱模剂是一边涂布而一边使用的，因此对操作者健康的影响少的毒性、极性低的溶剂也是必需的性质。从这一点考虑，容易气化的醚或酮也不够理想。接近无臭的性质也很重要，因而C3、C4、C5等低级醇也不够理想。酯虽然与极性低的油性脱模剂的混合性良好，但是有可能损害铸造操作者的健康。考虑到这些方面，为了将水溶解于极性低的油性脱模剂中，本发明中优选兼具亲水基和亲油基的非离子型增溶剂。
其中，作为增溶剂最优选HLB(Hydrophile-Lipophile Balance)为5～10范围的增溶剂。如果HLB小于5，则难以溶解水，而容易溶于油中。因此，为了将一定量的水溶解于油性脱模剂中，就需要大量的增溶剂。如果HLB超过10，则虽然容易溶解水，然而难以溶于油中。
所以，如果想要将一定量的水溶解于油性脱模剂中，就会引起分离。作为合适的增溶剂，最优选具有合适的HLB范围的增溶剂。作为乳化剂的类型，与经常被怀疑环境荷尔蒙问题的苯酚、醚型相比，优选未被提出问题或不会引起问题的脱水山梨醇型。
有可能会因增溶剂的混合而妨碍油性脱模剂本来的脱模性，并且增加铸巢问题。为了将这些问题抑制为最小限度，将增溶剂的配合量控制得较低十分重要。增溶剂的量优选设为水含量的9倍以下。
下面，将本发明的实施例与比较例一起进行说明。
(实施例1)
首先，参照图1及图2，对本发明的实施例1的静电涂布装置进行说明。这里，图1是该静电涂布装置的概略性整体说明图，图2是将该装置的一部分放大表示的说明图。
静电涂布装置主要具有静电涂装喷枪1、与该静电涂装喷枪1分别电连接的静电控制器2及变压器3。此外，静电涂装装置还具备：向静电涂装喷枪1压送油性润滑剂的液压送装置4、经由配管5向静电涂装喷枪1供给空气的压缩机6、驱动静电控制器2的电源(AC200V或100V)7。另外，由所述静电控制器2、变压器3及电源7构成静电赋予装置8。来自变压器3的电信号被发送至静电涂装喷枪1。油性脱模剂由液压送装置4压送到静电涂装喷枪1，在静电涂装喷枪1内与空气混合而雾化。通过使喷雾的时机与用于赋予静电的时机连动，将雾化了的油性脱模剂以带有电荷的状态涂布在模具上。
作为所述静电涂装喷枪1使用ASAHI SUNAC公司制的EAB90型。此外，作为静电赋予装置8，使用ASAHI SUNAC公司制的BPS210型。作为液压送装置4，将RANSBURG制K泵(0.5cc)型、ORIENTALMOTAR制的BHI62ST-18型组合使用。
图2中的多轴自动装置9被设于未图示的铸造机中。所述静电涂装喷枪1借助托架10被安装在该多轴自动装置9上。雾化了的带负电荷的油滴11被从该静电涂装喷枪1中如图2所示向带正电荷的模具12喷雾而涂布。模具12接地。
如上所述，实施例1的静电涂布装置形成如下构成：具备由静电控制器2、变压器3及电源7组成的静电赋予装置8、以及设于多轴自动装置9上的静电涂装喷枪1。此种构成中，由于静电场围绕模具12而形成，因此带负电荷的油滴11被沿着该静电场涂布。所以，即使是并非静电涂装喷枪1直接面对的模具的部位(例如模具的背面)，也可以均匀地涂布油性脱模剂。
(实施例2～26、比较例1～19)
下面，对本发明及比较例的铸造用油性脱模剂进行说明。而且，本实施例及比较例中，以在发明人制造的油性脱模剂WFR-3R中增溶了水的组成为例进行说明。
(A)制造方法
首先，向附带搅拌机的可以加热的不锈钢制釜中，投入规定量增溶剂，加热至40℃。然后投入规定量自来水，搅拌10分钟。其后，投入规定量油性脱模剂，一边搅拌一边加热到40℃，继续搅拌10分钟。最后确认混合物的外观是透明的。
(B)试样的组成
试样由以下的组成构成。
WFR-3R：本申请人制造的油性脱模剂
水：从本申请人的自来水管中得到的硬度约为30的自来水
增溶剂：以下的两种((a)或(b))中的某一方
(a)单一组成的增溶剂：竹本油脂株式会社所售的脱水山梨醇系增溶剂(商品名：D-212)。用于实施例2～15及比较例1～11中(参照后述的表3、6、8)。
(b)混合型增溶剂：竹本油脂株式会社的醇系非离子与脱水山梨醇单油酸酯与烷基苯磺酸金属盐(钙盐)的混合物(商品名：NEWCARGEN 140)。混合型增溶剂与单一成分型增溶剂相比水的增溶能力更高。用于后述的表4及表5的实施例16～26及比较例12～19中。
但是，比较例2中取代增溶剂而使用了静电助剂(BYK公司的商品名：ES-80)。
(C)电阻的测定法(依照ASTM D5682)
取约50cc的脱模剂试样至100cc烧杯中，用ASAHI SUNAC公司制的静电测试机(型号EM-III)测定电阻。而且，由于在测定值高的区域中电阻值的指针不稳定，因此将5次测定的平均值作为测定值。
(D)附着量的测定方法
(D-1)准备
将作为试验片的铁板在烘箱中以200℃空烧30分钟。其后，在干燥器中自然冷却一晚后，测量铁板的质量，精确至0.1mg单位。
(D-2)油性脱模剂的涂布
图3表示用于测定附着量的涂布装置。图中的符号21表示附着试验机台座。电源即温度调节器22设于该台座21的一部分上。内置有加热器23的铁板架座24设于电源即温度调节器22附近的台座21上。铁板支承配件25设于铁板架座24的一端侧。试验片(铁板)26配置在该铁板支持配件25的内侧。热电偶27a、27b被嵌入所述加热器23附近，铁板26与热电偶27b接触。从涂布用喷雾喷嘴28向铁板26喷出脱模剂29。
图3的涂布装置的操作如下所示。
首先，将涂布装置((株)山口技研制)的电源即温度调节装置22设定为规定温度，用加热器23加热铁板支承配件25。这里，一旦热电偶27a达到了设定温度，就将作为试验片的铁板26放置在铁板支承配件25上，使热电偶27b与铁板26密合。之后，在铁板26的温度达到规定温度时，将规定量的脱模剂29从喷雾喷嘴28涂布在铁板26上。其后，取出铁板26，在空气中垂直地竖立一定时间而自然冷却，将从铁板26上垂流的油分挤掉。
(D-3)附着量的测定方法
将附着了附着物的铁板26以规定的温度、规定的时间在烘箱中放置后，取出而进行空气冷却，在干燥器中自然冷却一定时间。其后，测量带有附着物的铁板26的质量，精确至0.1mg单位，由空白试验与试验片的质量变化算出附着物量。
(D-4)试验条件
将实施例2～15及比较例1～11用的试验条件表示于下述表1中。
另外，后述的表4及表5所示的实施例16～26及比较例12～19用的试验条件与表1的条件基本上相同，然而在空气压力：0.05MPa、涂布量0.3cc的方面不同。即，喷枪角度、涂布时间、施加电压、试验后的铁板干燥条件与下述表1相同。
[表1]
(表1)
 
因子 条件
喷枪角度 90
涂布量(cc) 0.5
涂布时间(秒) 1
施加电压(KV) 60
空气压力(MPa) 0.3
喷枪距离(mm) 200
铁板温度(℃) 250
试验后的铁板干燥 200℃、30分钟
(E)摩擦力的测定方法
(E-1)摩擦试验方法
图4A、图4B是依照工序顺序表示用于测量试验片的摩擦力的方法的图。摩擦试验的操作方法如下所示。MEC INTERNATIONAL制的自动拉伸试验机(商品名：Lub Tester U)的摩擦测定用铁板(SKD-61制、200mm×200mm×34mm)31如图4A所示内置有热电偶32。利用市售的加热器将铁板31加热。在该热电偶32的指示达到了规定值后，将摩擦测定用铁板31垂直竖立。在所述附着性试验中所示的条件下从涂布喷嘴33中涂布脱模剂34。
立即将摩擦测定用铁板31如图4B所示水平放置于试验机架座35上。另外，将MEC INTERNATIONAL制的圈(S45C制、内径75mm、外径100mm、高50mm)36安放在中央。接下来，向该圈36中注入90cc在陶艺用熔炉中熔化的铝熔化液(ADC-12、温度670℃)37。其后，自然冷却40秒，将其固化。继而，立即在固化了的铝(ADC-12)上静静地安放8.8kg的铁制重物(与熔化液的合计为10kg)38，一边将圈36沿箭头X方向拉伸，一边测量固化了的铝的摩擦力。
(E-2)摩擦力测定条件
涂布条件与表1相同。摩擦力测定条件如下述表2所示。
[表2]
(表2)
 
载荷 10Kg(圈、铝、重物的合计)
接触面积 44.2cm2(圈截面积)
拉伸速度 1cm/sec
(F)莱顿弗罗斯特温度的测定方法
首先，将所述的附着试验中所用的铁板放置于市售的电炉中加热。然后，利用非接触型温度测量定铁板的表面温度。然后，在表面温度达到了400℃后，从移液管中滴下一滴(约0.1cc)脱模剂液滴。此后，观察刚刚滴下后的液滴的状况，进行下面1)～3)的操作。
1)在液滴骨碌碌地滚动或移动的情况下，将所述表面温度提高5℃而重新进行试验。
2)在液滴蹦溅的情况下，将温度降低5℃而重新进行试验。
3)在上述1)与2)中间的移动比较小的状况下找到沸腾的温度。将该温度设为莱顿弗罗斯特温度。
(G)粘度测定方法
粘度测定是依照JIS-K-2283测定的。
(H)成分与试验测定结果
(H-1)测定结果-1：电阻
下述表3表示关于单一增溶剂系列的实施例2～5及比较例1～2的组成与电阻的测定结果。另外，下述表4及表5表示关于混合系增溶剂的实施例16～26及比较例12～19的组成、附着性、外观、电阻、40℃粘度及莱顿弗罗斯特点的测定结果。
[表3]
(表3)
[表4]
       (表4)
 
水(质量％) 增溶剂(质量％) 有静电时的附着量(mg) 无静电时的附着量(mg) 静电所致的附着增加量(mg)
比较例12 0 0 - 19.4 基准
比较例13 0 0 23.5 - 3.9
比较例14 0.1 0.23 23.4 20 3.4
实施例16 0.1 0.4 23.5 19.4 4.1
比较例15 0.1 0 - - -
实施例17 0 1 24.3 20.7 3.7
实施例18 0.4 1.6 25.3 20.8 4.5
实施例19 1 4 - - -
实施例20 1.2 4.8 30.2 23.7 6.5
实施例21 0 5 28.4 22.9 5.5
实施例22 2 8 - - -
实施例23 3 12 - - -
实施例24 4.3 10 33.4 27.6 5.8
实施例25 0 10 35.5 29.9 5.6
实施例26 7.5 30 64.5 54.1 10.4
比较例16 12.9 30 66.0 62.1 3.9
比较例17 12.5 50 79.6 74 5.6
比较例18 21.5 50 70.8 63.8 7.0
比较例19 0 50 92.7 76.7 16.0
[表5]
 (表5)
 
外观·状况 电阻值(MΩ)  40℃粘度(mm2/s)  LF点(℃)
比较例12 透明 ∞ - -
比较例13 透明 ∞ - -
比较例14 略微混浊 ∞ - -
实施例16 透明 ∞ - -
比较例15 分离 ∞ - -
实施例17 透明 ∞ 4.4 465
实施例18 透明 380 - 440
实施例19 透明 180 - 430
实施例20 透明 115 - -
实施例21 透明 570 4.8 465
实施例22 透明 72 - 400
实施例23 透明 47 - 385
实施例24 透明 58 5.9 375
实施例25 透明 270 5.4 465
实施例26 透明 13 13.3 365
比较例16 乳化 21 16.9 345
比较例17 透明 3.2 46 330
比较例18 乳化 6.2 98 310
比较例19 透明 13 21.6 510
如上述表3中的比较例1(水、0质量％)、实施例5(水、0.2质量％)、实施例4(水、0.4质量％)、实施例3(水、1.0质量％)、实施例2(水、1.2质量％)中所示，如果增加油性脱模剂中的水分，则电池电阻值就会降低。这是利用单一增溶剂D-212的结果，为了确认，加入了利用混合系增溶剂NEWCARGEN 140的评价。
上述表4及表5的实施例17(水、0质量％)为无限大的电阻值。与之相对，实施例18(水、0.4质量％)、实施例19(水、1质量％)、实施例20(水、1.2质量％)、实施例22(水、2质量％)、实施例23(水、3质量％)、实施例24(水、4.3质量％)、实施例26(水、7.5质量％)的电阻值分别为380、180、115、72、47、58、13(MΩ)。如此所述，如果水混合量变多，则电阻值就会有降低的倾向。即，单一及混合系增溶剂都显示出如果增加水则会降低电阻值的倾向。
但是，在比较例14(水0.1质量％、增溶剂0.23质量％)中略微产生混浊。说明相对于1份水需要2.3份的增溶剂。要混合比这更多的水，就需要像实施例2、实施例20、实施例26那样混合很多的增溶剂。
另一方面，如表3的比较例2中所示，由于0.3质量％以上的静电助剂在油性脱模剂中不溶解，因此以0.3质量％测定了电阻值。但是，测定值为无限大。可以推定，静电助剂在油性脱模剂中几乎不溶解，无法期待有很大的静电效应。
而且，上述表4不仅表示了实施例16～26及比较例12～19作为铸造用油性脱模剂组成的水、增溶剂的配合比例，还表示了由静电的有无造成的附着量、由静电所致的附着增加量(润滑剂成分，即油性脱模剂中的高粘度基础油成分、3种润滑剂成分和增溶剂)。此外，上述表5还表示了该实施例16～26及比较例12～19的铸造用油性脱模剂的外观、状况、40℃粘度、莱顿弗罗斯特温度(LF点)。
(H-2)测定结果-2：水分量的效果
如上述(H-1)项中所述，如果增加水分，则电阻值降低，可以期待静电效应。但是，需要借助增溶剂将水包入油性脱模剂中。然而，为了减少水、增溶剂对脱模性产生副作用的可能性，需要将水分量及增溶剂量最佳化。
首先，对水分量的下限值进行说明。
在使用了单一成分的增溶剂D-212的情况下，如下表6中所示，如果使用实施例4的0.4质量％的水及实施例5的0.2质量％的水进行静电涂布，则附着量增加约2mg。另一方面，在不含有水的比较例2的静电助剂0.3质量％的情况下，附着量略微降低，看不到静电效应。通常来说，静电助剂厂家推荐混合0.5～1.0质量％左右的静电助剂。但是，无法在油性脱模剂中溶解那么多的静电助剂，这被认为是体现不出静电效应的理由。
在使用了混合物系增溶剂NEWCARGEN 140的情况下，根据表4及表5，如果对比无静电的比较例12(水＝0、增溶剂＝0)和有静电的比较例13，则虽然水为零，但比较例13的附着增加量也较多。即，如果设为有静电，则可以确认附着量增加。但是，如果对比有静电的比较例13(水＝0、增溶剂＝0)和水为零的实施例17，则虽然水为零，然而含有增溶剂的实施例17由静电所致的附着增加量与比较例13为大致相同程度。另外，在对比比较例13和水为零然而含有增溶剂的实施例21、25的情况下，与比较例13相比，实施例21、25由静电所致的附着增加量多。还判明了具有极性的增溶剂有助于附着增加。
即，在使用了单一成分系的增溶剂D-212的情况下，水的下限为0.2质量％。另一方面，在使用了容易附着的增溶能力高的混合型增溶剂NEWCARGEN 140的情况下，水的下限为0质量％。所以，可以说水的下限为0质量％。
[表6]
    (表6)
下面，对水分量的上限值进行说明。
在使用了单一成分系的增溶剂D-212的情况下，如表3所示，实施例3(水、1.0质量％)的外观是透明的，而实施例2(水、1.2质量％)中，有略微的混浊，水分的上限为1.2质量％。
另一方面，在使用了混合型增溶剂NEWCARGEN 140的情况下，如在表4中的实施例20(水、1.2质量％)、实施例24(水、4.3质量％)、实施例26(水、7.5质量％)中看到的那样，可以看到由静电所致的附着增加。另外，对于水分多的比较例16(水、12.9质量％)、比较例18(水、21.5质量％)的情况，也可以看到由静电所致的附着增加，然而引起了乳化。但是，在实施例24(水4.3质量％)、实施例26(水7.5质量％)中，没有乳化的问题，电阻值分别为适于静电涂布范围的58及13MΩ。另外，对于实施例24、26的情况，可以确认，40℃的粘度也是分别为5.9及13.3mm2/s这种容易进行流畅涂布的性状。即，可以将水分的上限看作7.5质量％。
继而，从铸造的实用方面出发，对水的上限值进行说明。
如果过度增加水分，则有时会有实用上的性能恶化的情况。即，在将脱模剂涂布于高温的模具上时，水分突然发生沸腾，模具表面被水蒸气膜覆盖。其结果是，所涂布的脱模剂雾滴难以到达模具表面。由此，脱模剂的附着效率急剧地降低。将其称作莱顿弗罗斯特现象。如上述表4及表5的实施例18、19、22、23、24、26中所示，如果增加水的质量％，则莱顿弗罗斯特点(LF点)分别为440、430、400、385、375、365，明显地降低。所有的这些例子都是远高于水溶性脱模剂约250℃的LF点的350℃以上，十分优良。但是，有时在超过400℃的模具中也会有引起熔敷问题的情况。优选的范围是，相当于LF点为400℃的水2质量％以下。即，在实用上，可以说水分2质量％以下是优选的范围。
(H-3)测定结果-3：静电效应
如(H-2)项中说明所示，虽然可以多加水，但是需要增溶剂的帮助。事实上，可以像表4中的实施例26那样，混合30质量％的增溶剂。但是，如果增溶剂多，则有可能导致产品中的铸巢增加这样的副作用。所以，使用增溶剂比较少的实施例4(增溶剂1.6质量％、水分0.4质量％、电阻值200MΩ)，研究了改变涂布条件时的静电效应。下述表7中示出试验条件。
[表7]
  (表7)
 
条件 注释
试样中的水：质量％ 0，0.4 2个水平
喷枪角度 90 固定
涂布量(cc) 0.5 固定
涂布时间(秒) 1 固定
施加电压(KV) 0，60 2个水平
空气压力(MPa) 0.2，0.3，0.4 3个水平
喷枪距离(mm) 150，200，250 3个水平
铁板温度(℃) 150，250，350 3个水平
将其结果表示于下述表8中。而且，表8中，表示附着量与摩擦力的测定结果，该结果用于研究改变了试验条件(涂布空气压力、涂布距离、铁板温度、静电的有无)时的“静电的有无的效果”。另外，表8中的实施例6～14及比较例3～11的配合是实施例4的配合(即，WFR-3R：98.0质量％、自来水：0.4质量％、增溶剂D-212：1.6质量％)。
[表8]
   (表8)
 
变动因子 空气压力(MPa) 涂布距离(mm) 铁板温度(℃) 静电的有无 附着量(mg) 摩擦力(kgf)
实施例6 0.2 150 150 有 27.5 5
比较例3 0.2 150 150 无 18.6 3
实施例7 0.2 200 250 有 27 3
比较例4 0.2 200 250 无 15.8 3
实施例8 0.2 250 350 有 16.1 7
比较例5 0.2 250 350 无 8.7 4
实施例9 0.3 150 250 有 27.1 2
比较例6 0.3 150 250 无 18.7 3
实施例10 0.3 200 350 有 19.4 5
比较例7 0.3 200 350 无 8.3 4
实施例11 0.3 250 150 有 19.1 3
比较例8 0.3 250 150 无 9.6 3
实施例12 0.4 150 350 有 19.6 5
比较例9 0.4 150 350 无 14.8 3
实施例13 0.4 200 150 有 18.1 5
比较例10 0.4 200 150 无 14.6 3
实施例14 0.4 250 250 有 14 3
比较例11 0.4 250 250 无 9.6 3
虽然附着增加量根据条件而不同，然而如果以算术平均来看，则附着量增加了约60％。很明显地看到了静电涂布的效果。摩擦试验中，如果超过10kgf，则熔敷慢慢地增加，如果是在其以下的值，则可以将脱模性判断为充分。此种摩擦试验机中的静电效应如表8中看到的那样“没有差别”。即，虽然附着增加，但是由于已经处于足够的摩擦水平，因此可以说看不到进一步的脱模性改善。
而且，在电阻值高达200MΩ水平的实施例4的脱模剂配合的情况下，也体现出静电效应。根据该情况推定，脱模剂存在与涂料不同的“用于静电涂布的最佳的电阻值”。如上述表4中所看到的那样，在混合系增溶剂NEWCARGEN 140的情况下，在实施例16、17、18、20、21、24、25、26中，也是“有静电”的情况比“没有静电”的情况附着量更多。
(H-4)测定结果-4：增溶剂的效果
如前所述，推定增溶剂过多会对铸造中的脱模性有不良影响。过少则无法将水包入油性脱模剂中。仍然需要增溶剂量的最佳化。
首先，对增溶剂的下限值进行说明。
对于单一成分的增溶剂D-212的情况，如果像表3的实施例5(增溶剂、0.8质量％)中所示那样混合0.2质量％的水，则虽然是透明的，然而电阻值高而不稳定。所以，可以将这左右的量推测为单一成分型增溶剂的下限值。
但是，在混合型增溶剂NEWCARGEN 140的情况下，则为更低的下限值。上述表4及表5中的实施例16(增溶剂0.4质量％、水0.1质量％)是透明的。另一方面，比较例14(增溶剂0.23质量％、水0.1质量％)的外观混浊，将水包入的能力不足。所以，可以推测增溶剂的下限值处于0.3质量％附近。而且，实施例16的电阻值为无限大。所以，为了确认静电效应，实施了附着试验。其结果是，附着量增加为4.1mg与含有更多增溶剂的实施例17(增溶剂1质量％)及实施例18(增溶剂1.6质量％)的附着量增加效果3.7mg和4.5mg为相同水平。即使是在增溶剂水平低的实施例16中，也可以说看到了静电效应。研究了实施例17、18的两个增溶剂水平，结果将增溶剂的下限值设定为0.3质量％。
下面，对增溶剂的上限值进行说明。
对于单一成分的增溶剂D-212的情况，虽然上述表3中的实施例3(增溶剂4.0质量％)中外观是透明的，然而实施例2(增溶剂4.8质量％)中略微呈现混浊。可以将其附近推测为单一成分增溶剂的上限浓度。
对于混合型增溶剂NEWCARGEN140的情况，从表4及表5中可以看到，在实施例21(增溶剂5质量％)、实施例24(增溶剂10质量％)、实施例26(增溶剂30质量％、水7.5质量％)中，外观都是透明的。但是，在比较例16(增溶剂30质量％、水12.9质量％)中引起了乳化。如表4、表5所示，如果增溶剂增加，则随着水分增加电阻值下降，附着量也变高。基于此种情况，将增溶剂的上限设定为30％。
(H-5)测定结果-5：总结
通过像实施例21那样在油性脱模剂中仅混合5％的增溶剂，就可以体现出静电效应。不一定需要配合水。但是，如果混合水，则电阻值大幅度降低，容易进行静电涂布。但是，为了混合较多的水，就需要增加增溶剂的量。如上述说明所示，应当将水以0～7.5质量％的范围配合，并将增溶剂以0.3～30质量％的范围配合。其结果是，可以体现静电效应，附着量增加。
而且，在除此以外的浓度范围中会产生油性脱模剂质量上的问题。例如，如果水过多，则脱模剂会发生乳化而有可能使水分离。在操作中引起了漏油的情况下，如果乳化了的脱模剂流向排水槽，就会导致乳化问题。另外，一旦发生乳化，则粘度就会变得过高，难以实现均一的喷雾。另外，引起莱顿弗罗斯特温度的降低，因水爆沸而引起由附着量的急剧降低造成的脱模性问题的可能性很高。
过多地增加增溶剂也有可能在铸造的脱模性方面引起问题。如果增溶剂的浓度变高，则由静电所致的附着量增加(参照实施例20、21、24、25、26及比较例16)。也就是可以说，由于具有酯、醚基等化学键的增溶剂因其极性而较多地吸附在铁上，因此附着量增加。增溶剂是提高附着效率的优良成分，然而分解开始温度为250℃附近，容易引起铸件的铸巢问题。所以，在考虑由其他润滑油成分带来的附着效率的同时，将增溶剂配合最佳化十分重要。
而且，实际装置中的问题因装置尺寸、操作条件等而改变，为了将问题抑制为最小限度，作为优选的范围，可以说是水为0.2～1.2质量％，增溶剂为0.8～4.8质量％。
研究了本发明的能够赋予静电的油性脱模剂组成和采用设于多轴自动装置上的静电涂装喷枪进行静电涂布的效果，尽管不是可以数值化程度的实机评价。在没有静电涂布的条件下，涂布了着色为红色的实施例4的脱模剂。其结果是，在模具深处的部位仅看到很弱的红色，判明有附着少的部位。另一方面，在有静电涂布的条件下涂布后，结果发现，变色很大，判明脱模剂成分大量地附着。
有静电涂布的条件的一方在模具深处或细小部位的附着多，可以期待减少铸造时的胶结的效果。即，可以期待作为静电涂布的特征的卷入效果。还可以期待这会进一步实现涂布量的减少。
在没有静电涂布的情况下，为了在油滴难以到达的部位也确保合适的油膜，就要增加涂布量。而且，在表侧露出的模具部位会形成过多的涂布。在有静电涂布的情况下，可以减少该过多部分的涂布量。即，静电涂布不仅有助于铸造厂家的经济性，而且还有助于操作环境的改善。
本发明的油性润滑脱模剂适于铸造非铁金属时的静电涂布，也适于模具表面的润滑。而且，本发明并不限定于上述实施方式，也可以在实施阶段在不改变其主旨的范围中将构成要素变形而具体化。另外，可以利用上述实施方式中所公开的多个构成要素的适当组合来形成各种发明。例如，也可以从实施方式中所示的全部构成要素中删除几个构成要素。另外，也可以将涉及不同实施方式的构成要素适当地组合。

Claims (4)

1.一种用于铸造非铁金属的静电涂布型铸造用油性脱模剂，其特征在于，含有电阻无限大且由不含有水并且极性低的石油系饱和烃的溶剂、基础油构成的油性脱模剂、0.1～7.5质量％的水和0.3～30质量％的增溶剂，所述水由选自蒸馏水、离子交换水、自来水或在这些水中溶解有电解质的水中的一种或两种以上构成，所述增溶剂是兼具亲水基和亲油基的非离子型增溶剂。
2.根据权利要求1所述的用于铸造非铁金属的静电涂布型铸造用油性脱模剂，其特征在于，含有0.2～1.2质量％的所述水和0.8～4.8质量％的所述增溶剂。
3.一种涂布方法，其特征在于，使用权利要求1中所述的用于铸造非铁金属的静电涂布型油性脱模剂进行静电涂布。
4.一种涂布方法，其特征在于，使用权利要求2中所述的用于铸造非铁金属的静电涂布型油性脱模剂进行静电涂布。
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