JP2000033457A - 潤滑離型剤 - Google Patents

潤滑離型剤

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JP2000033457A JP10204880A JP20488098A JP2000033457A JP 2000033457 A JP2000033457 A JP 2000033457A JP 10204880 A JP10204880 A JP 10204880A JP 20488098 A JP20488098 A JP 20488098A JP 2000033457 A JP2000033457 A JP 2000033457A
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powdery solid
lubricating
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博己 高木
Tomoyuki Hatano
智之 波多野
Tadao Okura
忠雄 大倉
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Denso Corp
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Nippon Graphite Industries Ltd
Denso Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 作業環境性が向上すると共に均一塗布性に優
れ,かつ熱分解ガスの発生が極めて少ない潤滑離型剤を
提供すること。 【解決手段】 金型内に溶融金属を注入して金属成形品
を造形するに当り,金型壁面に塗布する潤滑離型剤にお
いて,該潤滑離型剤は,(A)粉末状固体潤滑剤と,
(B)有機又は無機化合物よりなる付着性向上剤と,
(C)揮発性溶剤との混合物からなること。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は,アルミニウム等の金属を用い
た,金属成形品を造形する際に,金型壁面に塗布する,
潤滑性及び離型性に優れた潤滑離型剤に関する。
【0002】
【従来技術】従来,アルミニウム等のダイカスト鋳造に
おいては,離型時の離型性を良くする目的で離型剤を,
また金型内に溶融金属を注入するためのプランジャーの
潤滑性を向上させるために潤滑剤を用いている。しかし
ながら,従来の離型剤,潤滑剤は,油性や水溶性の油脂
を基調としたものであった。そのため,これらは,鋳造
の際に溶融金属や金型の熱によって,分解し,多量の熱
分解ガスを発生する。そして,この熱分解ガスが,金属
成形品の内部に取り込まれて,巣欠陥や湯じわなどの外
部欠陥を発生させ金属成形品の品質を低下させる。ま
た,一部に無機化合物を水分散させるものも使用される
が,水の乾燥が悪いため鋳造の際に溶融金属の熱によっ
て分解し,同様の欠陥が発生してしまう。
【0003】そこで,その対策として,特開平4−27
9244号公報には,無機化合物からなる粉末又は顆粒
状の離型剤基材と有機又は無機化合物とを混合してなる
と共に,両者とも粉末状又は顆粒状の形態を有し,又は
離型剤基材が有機又は無機化合物により被覆された,粉
末離型剤が提案されている。
【0004】
【解決しようとする課題】しかしながら,上記粉末離型
剤は,これを金型壁面に塗布する際に金型周囲の空気流
れによって周囲に飛散し易い。そのため,作業環境性の
悪化を招くおそれがある。また,粉末離型剤は,金型壁
面に塗布したときその分散性が悪いため,金型壁面への
均一塗布が困難である。
【0005】そこで,均一塗布のために,多量の粉末離
型剤を用いることになり,結果的に使用量が増大するこ
とになる。そのため,粉末離型剤からの熱分解ガス発生
量が増加し,金属成形品に上記巣欠陥等の鋳造欠陥を発
生し,金属成形品の品質低下を招来する。
【0006】本発明は,かかる従来の問題点に鑑み,作
業環境性が向上すると共に均一塗布性に優れ,かつ熱分
解ガスの発生が極めて少ない潤滑離型剤を提供しようと
するものである。
【0007】
【課題の解決手段】請求項1の発明は,金型内に溶融金
属を注入して金属成形品を造形するに当り,金型壁面に
塗布する潤滑離型剤において,該潤滑離型剤は,(A)
粉末状固体潤滑剤と,(B)有機又は無機化合物よりな
る付着性向上剤と,(C)揮発性溶剤との混合物からな
ることを特徴とする潤滑離型剤にある。
【0008】本発明において,最も注目すべき点は,潤
滑離型剤が,上記粉末状固体潤滑剤と,有機又は無機化
合物からなる付着性向上剤と,揮発性溶剤とによって構
成されていることである。
【0009】次に,本発明の作用につき説明する。本発
明の潤滑離型剤は,上記三者の混合物よりなる液状物で
ある。そして,この液状物は,揮発性溶剤とその中に溶
解された付着性向上剤と,これらの中に分散している粉
末状固体潤滑剤とよりなる。該粉末状固体潤滑剤は,例
えば10μm以下という極めて小粒径であるため,液状
物中に均一分散した状態にある。
【0010】そして,該潤滑離型剤は,例えばスプレー
ノズル等により金型壁面に塗布する。その後,揮発性溶
剤は早急に揮散し,粉末状固体潤滑剤が付着性向上剤に
よって金型壁面へ密着させられる。このとき,潤滑離型
剤は,液滴の状態で金型壁面上ヘ散布される。そのた
め,上記従来の粉末離型剤のごとく,金型周囲の風流れ
によって,潤滑離型剤が金型周辺へ飛散するということ
がない。それ故,作業環境性が向上する。
【0011】また,潤滑離型剤は液状物であるため,金
型壁面に例え島状に塗布されたとしても,その周囲に早
急に液状に均一に拡散する。そのため,金型壁面への均
一塗布性に優れている。
【0012】また,本発明の潤滑離型剤は,揮発性溶剤
に有機又は無機化合物よりなる付着性向上剤を溶解する
と共に,この中に微細な粉末状固体潤滑剤を分散させた
ものであるため,潤滑離型剤の主成分である粉末状固体
潤滑剤の均一塗布性に優れている。また,付着性向上剤
として有機又は無機化合物を用いているので,粉末状固
体潤滑剤を金型壁面に密着力良く付着させることができ
る。そのため,潤滑離型剤の使用量は従来に比較して少
量とすることができ,熱分解ガスの発生が少なく,金属
成形品の品質が向上する。
【0013】また,揮発性溶剤を用いているので,塗布
性に優れていると共に,塗布後は揮発性溶剤が早急に揮
発する。そのため,上記粉末状固体潤滑剤を上記有機又
は無機化合物によって早急に金型壁面に付着できる。し
たがって,本発明によれば,作業環境性が向上すると共
に均一塗布性に優れ,かつ熱分解ガスの発生が極めて少
ない潤滑離型剤を提供することができる。
【0014】次に,請求項2の発明のように,上記粉末
状固体潤滑剤は,その平均粒子径が0.1〜10μmで
あり,かつ該粉末状固体潤滑剤全体中における粒子径
0.1μm未満の粒子は5重量%未満,一方粒子径10
μmを越える粒子は5重量%未満であることが好まし
い。この場合には,特に均一塗布性に優れている。
【0015】粉末状固体潤滑剤の平均粒子径が0.1μ
m未満であるか,又は粒子径が0.1μm未満の粒子が
5重量%以上含まれていると,比表面積の増加で付着性
向上剤が不足することにより,付着性が悪化し,均一な
潤滑離型塗膜が得られなくなり,潤滑離型性が悪化して
くる傾向がある。更に比表面積の増加で粉末状固体潤滑
剤の吸着ガス量が増加して,鋳造時の発生ガス量が増加
する傾向がある。
【0016】一方,粉末状固体潤滑剤の平均粒子径が1
0μmより大きいか,又は粒子径が10μmを超える粒
子が5重量%以上含まれていると,潤滑離型剤を金型等
に供給する配管内に沈降,堆積等が発生しやすくなる。
そのため,スプレーが出にくくなり,これによって潤滑
塗膜の形成が悪くなり,潤滑離型性が悪化してくる傾向
がある。
【0017】次に,請求項3の発明のように,上記付着
性向上剤は,上記粉末状固体潤滑剤100重量部に対し
て,0.05〜15重量部混合されていることが好まし
い。この場合には,金型壁面に対する潤滑離型剤の付着
性が一層向上する。付着性向上剤の添加量が,上記粉末
状固体潤滑剤に対し0.05重量部未満であると,粉末
状固体潤滑剤の付着性が悪く,均一な潤滑離型塗膜が得
られなくなり,潤滑離型性が悪化してくる傾向がある。
一方,付着性向上剤の添加量が15重量部より多いと,
付着性に対しての効果はあまり向上しないにもかかわら
ず,鋳造時の発生ガス量が増加する傾向がある。
【0018】次に,請求項4の発明のように,上記揮発
性溶剤は,沸点が40〜150℃の範囲にあり,かつ発
火点は250℃以上であることが好ましい。この場合に
は,金型壁面へ塗布した潤滑離型剤から,揮発性溶剤を
効率的に揮散させると共に,粉末状固体潤滑剤を付着性
向上剤によって確実かつ,強く金型壁面に付着させるこ
とができる。
【0019】沸点が40℃以下であると,潤滑離型剤の
製造及び保管,そして鋳造時の作業において,蒸発が激
しく,取扱が容易でない。また,希釈液濃度のバラツキ
発生の要因となる傾向がある。沸点が150℃以上であ
ると,潤滑離型塗膜の乾燥が遅く溶剤分が残り,鋳造時
の発生ガス量が増加する傾向がある。発火点が250℃
以下であると,鋳造時の作業において,潤滑離型剤を金
型に塗布した時に発火燃焼する危険性がある。
【0020】次に,請求項5の発明のように,上記揮発
性溶剤は,トルエン,キシレン,塩化メチレン,塩化ア
ミル,ステアリン酸ブチル,酢酸イソプロピル,メチル
プロピルケトン,メチルイソブチルケトン,エピクロル
ヒドリン,ジオキサン,セロソルブアセテイト,メチル
セロソルブ,イソプロピルアルコール,エタノール,メ
タノール,フロン系溶剤,及びこれらの溶剤と水との混
合溶剤の中のいずれか一種以上であることが好ましい。
【0021】この場合には,潤滑離型剤を金型壁面に塗
布した後における,揮発性溶剤の揮発性が優れていると
共に,溶剤であるための潤滑剤を有する成分の分散性を
良好にする効果がある。この中でも,特に,揮発性に優
れる点は,金型付着時に熱分解によるガス発生を大幅に
低減する点で優れている。
【0022】次に,請求項6の発明のように,上記粉末
状固体潤滑剤は,窒化硼素,雲母,タルク,黒鉛,二硫
化モリブデン,弗化黒鉛,二硫化タングステン,金属酸
化物,軟質金属,テフロン,MCA(メラミンシアヌレ
ード)樹脂,シリコン樹脂,フリット,酸化物ガラス,
芳香族ジカルボン酸,カーボンブラック,カオリン,ベ
ントナイトの中より選ばれた一種以上を使用することが
できる。この場合には,特に本発明の効果が発揮され易
い。
【0023】次に,請求項7の発明のように,上記付着
性向上剤に用いる有機又は無機化合物は,ポリエステル
樹脂,アミノ樹脂,ビニール樹脂,ウレタン樹脂,アク
リル樹脂,エポキシ樹脂,繊維素樹脂,フェノール樹
脂,ポリイミド樹脂,シリコン樹脂,フッ素樹脂,ポリ
エチレン樹脂,炭化水素樹脂,デンプン,カゼイン,ゼ
ラチン,セルロース,CMC,PAV,PVP,界面活
性剤,天然ゴム,合成ゴム,ワックス,硅酸ソーダー,
硼酸ソーダー,コロイダルシリカ,コロイダルアルミ
ナ,金属石鹸,カルボン酸,グリコール,アクリル酸,
カップリング剤の中のいずれか一種以上を用いることが
できる。この場合には,特に本発明の効果が発揮され易
【0024】次に,請求項8の発明のように,上記潤滑
離型剤は,その使用時において,粉末状固体潤滑剤1〜
70重量部と,付着性向上剤0.0005〜10.5重
量部と,揮発性溶剤98.995〜19.5重量部とか
らなることが好ましい。この場合には,上記潤滑離型剤
の製造性が良い。
【0025】上記粉末状固体潤滑剤が1重量部未満では
製造した潤滑離型剤の運搬コストが高くなる問題があ
り,一方,70重量部を越えると混合物の均一な分散が
できなくなる。また,付着性向上剤が,0.0005重
量部未満の場合は,上記粉末状固体潤滑剤の付着性が悪
く,均一な潤滑塗膜が得られなくなり,潤滑離型性が悪
化してくる傾向がある。一方,10.5重量部より多く
なると付着性に対しての効果はあまり得られないのに対
し鋳造時の発生ガス量が増加する傾向がある。
【0026】次に,請求項9の発明のように,上記潤滑
離型剤は,その使用時において,粉末状固体潤滑剤0.
1〜20重量部と,付着性向上剤0.00005〜3重
量部と,揮発性溶剤98.99995〜77重量部とか
らなることが好ましい。この場合には,特に,作業環境
の向上,均一塗布性に優れ,熱分解ガスの発生が極めて
少ない。
【0027】上記粉末状固体潤滑剤が0.1重量部未満
で鋳造した場合,潤滑離型性が悪化する問題があり,一
方,20重量部を越えると均一な塗布ができなくなる。
また,付着性向上剤が,0.00005重量部未満の場
合は,上記粉末状固体潤滑剤の付着性が悪く,均一な潤
滑塗膜が得られなくなり,潤滑離型性が悪化してくる傾
向がある。一方,3重量部より多くなると付着性に対し
ての効果はあまり得られないのに対し鋳造時の発生ガス
量が増加する傾向がある。
【0028】また,本発明は,特に,アルミニウム,マ
グネシウム,亜鉛,銅などの非鉄金属を用いて,ダイカ
スト鋳造法により,金属成形品を造形する場合に優れた
効果を発揮する。また,本発明に使用する潤滑離型剤を
作製するには,上記の各成分を,適正な容器に入れ予め
予備混合をして,適正な混合機,例えばボールミルによ
って,充分に混合する。
【0029】
【発明の実施の形態】実施形態例1 本発明にかかる潤滑離型剤を作製し,これを金型壁面に
相当する金型材に吹き付け,その際の熱分解ガス発生量
を測定した(図1)。また,ダイカスト金型に本発明に
かかる潤滑離型剤を塗布し,金型壁面と金属成形品との
間の離型性を測定した(図2,図3)。また,従来例と
しての比較品についても,同様に測定した。
【0030】即ち,まず,本発明にかかる潤滑離型剤と
して,(A)粉末状固体潤滑剤としての黒鉛を2重量
部,(B)付着性向上剤としての炭化水素樹脂を0.2
重量部,(C)揮発性溶剤としての代替フロン系溶剤を
97.8重量部よりなる混合物を作製した。上記粉末状
固体潤滑剤としては,平均粒子径2μmで,粒子径0.
1μm未満の粒子が0.5重量%,粒子径10μmを超
える粒子が1重量%のものを用いた。
【0031】次に,この潤滑離型剤を,250℃に加熱
した平板工具鋼(金型材)に,スプレーノズルにより吹
き付けた。そして,10秒間スプレーガンでエアブロー
し30秒間室温で放置した後,これを室温の真空チャン
バー内に入れて減圧(10−4Torr)し,次いで再
び700℃まで加熱した。そして,この加熱の際に生じ
る圧力変化量から,熱分解ガスの発生量を測定した。
【0032】一方,比較例として,従来の離型剤であ
る,精製鉱物油42.6重量%,精製植物油30.0重
量%,界面活性剤17.4重量%を水に分散した水溶性
離型剤を用いた。そして,このものについても同様の測
定をした。これらの結果を,図1に示した。同図より知
られるごとく,本発明の潤滑離型剤は,熱分解ガスの発
生量が従来品に比較して,極めて少ないことが分かる。
【0033】次に,離型性に関しては,燃料噴射用のポ
ンプ部品を造形するためのダイカスト金型を用い,量産
時と同様の鋳造条件下で離型抵抗(KN)を測定した。
即ち,図2に示すごとく,上記金型は,金属成形品成形
用の金型壁面10を有する可動型1と,該可動型1に対
向配置した固定型2とからなる。上記可動型1には,上
記金型壁面10の背面に,金属成形品を押出すための押
出ピン11を有する。押出ピン11の背面には,押出板
12を介してロッド13が接続されている。そして,上
記離型抵抗を測定するため,上記ロッド13に歪みゲー
ジ18を貼着し,離型時に発生する力を測定した。
【0034】そして,上記測定に当っては,まず可動型
1と固定型2とを離した状態で,各金型壁面10,20
に対して,スプレーノズル3により,潤滑離型剤4を吹
きつけた。次いで,型締めを行ない,金型内へアルミニ
ウムの溶融金属をプランジャ21により圧入した。上記
潤滑離型剤としては,黒鉛を2重量部,炭化水素樹脂を
0.2重量部及び代替フロン系溶剤を97.8重量部か
らなる混合物を用いた。
【0035】冷却後,型開きを行ない,ロッド13,押
出し板12により押出ピン11を押し,金属成形品を取
り出した。このときの離型抵抗を,上記歪みゲージ18
により測定した。また,比較のため,従来の離型剤とし
て,精製鉱物油及び精製植物油を主たる成分とする離型
剤を水にて100倍に希釈したものを用い,同様に測定
した。これらの結果を図3に示す。図3より知られるご
とく,上記離型抵抗は,従来品が約70KNであるのに
対して,本発明品は約50KNであり,本発明は優れた
離型性を有する。
【0036】実施形態例2 本発明にかかる潤滑離型剤を用いて,金属成形品をダイ
カスト鋳造した。該金属成形品は,燃料噴射用のポンプ
部品で,ADC12合金よりなる。即ち,上記図2に示
した金型を用い,その金型壁面に潤滑離型剤を吹き付
け,次いで型締めを行ない,上記ADC12合金の溶融
金属をプランジャーにより金型内へ圧入した。
【0037】上記潤滑離型剤としては,粉末状固体潤滑
剤としての窒化硼素を2重量部と,付着性向上剤として
のビニル樹脂0.1重量部と,揮発性溶剤としてのエチ
ルアルコール,メタノール及びイソプロピルアルコール
を混合した溶剤を97.9重量部とよりなる液状物であ
る。
【0038】また,上記粉末状固体潤滑剤の平均粒子径
は2μmで,かつ粉末状固体潤滑剤全体中における粒子
径0.1μm未満の粒子は1.0重量%,粒子径10μ
mを越える粒子は0.5重量%であった。また,上記揮
発性溶剤は沸点が約68℃,発火点は約390℃であっ
た。また,鋳造時における溶融金属の加圧力は,鋳造メ
タル圧で約800kg/cmであった。
【0039】上記造形により得られた金属成形品は,巣
欠陥や湯じわなどの欠陥はなく,優れた品質を有してい
た。また,金属成形品取り出し時の離型抵抗も,50K
Nと低かった。また,鋳造前における潤滑離型剤の塗布
も均一に行なうことができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態例1にかかる,各種潤滑離型剤におけ
る熱分解ガスの発生ガス量の説明図。
【図2】実施形態例2にかかる,金型及び潤滑離型剤塗
布の説明図。
【図3】実施形態例2にかかる,各種潤滑離型剤と離型
抵抗の説明図。
【符号の説明】
1...可動型, 2...固定型,, 10,20...金型壁面, 18...歪みゲージ,
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 波多野 智之 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 大倉 忠雄 滋賀県大津市栗林町5番1号 日本黒鉛工 業株式会社内 Fターム(参考) 4E092 AA01 AA14 AA21 AA41 AA42 AA43 AA45 AA53 AA55 AA56 BA03 CA01

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金型内に溶融金属を注入して金属成形品
    を造形するに当り,金型壁面に塗布する潤滑離型剤にお
    いて,該潤滑離型剤は,(A)粉末状固体潤滑剤と,
    (B)有機又は無機化合物よりなる付着性向上剤と,
    (C)揮発性溶剤との混合物からなることを特徴とする
    潤滑離型剤。
  2. 【請求項2】 請求項1において,上記粉末状固体潤滑
    剤は,その平均粒子径が0.1〜10μmであり,かつ
    該粉末状固体潤滑剤全体中における粒子径0.1μm未
    満の粒子は5重量%未満,一方粒子径10μmを越える
    粒子は5重量%未満であることを特徴とする潤滑離型
    剤。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において,上記付着性向
    上剤は,上記粉末状固体潤滑剤100重量部に対して,
    0.05〜15重量部混合されていることを特徴とする
    潤滑離型剤。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか一項において,
    上記揮発性溶剤は,沸点が40〜150℃の範囲にあ
    り,かつ発火点は250℃以上であることを特徴とする
    潤滑離型剤。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか一項において,
    上記揮発性溶剤は,トルエン,キシレン,塩化メチレ
    ン,塩化アミル,ステアリン酸ブチル,酢酸イソプロピ
    ル,メチルプロピルケトン,メチルイソブチルケトン,
    エピクロルヒドリン,ジオキサン,セロソルブアセテイ
    ト,メチルセロソルブ,イソプロピルアルコール,エタ
    ノール,メタノール,フロン系溶剤,及びこれらの溶剤
    と水との混合溶剤の中のいずれか一種以上であることを
    特徴とする潤滑離型剤。
  6. 【請求項6】 請求項1〜5のいずれか一項において,
    上記粉末状固体潤滑剤は,窒化硼素,雲母,タルク,黒
    鉛,二硫化モリブデン,弗化黒鉛,二硫化タングステ
    ン,金属酸化物,軟質金属,テフロン,MCA(メラミ
    ンシアヌレード)樹脂,シリコン樹脂,フリット,酸化
    物ガラス,芳香族ジカルボン酸,カーボンブラック,カ
    オリン,ベントナイトの中より選ばれた一種以上あるこ
    とを特徴とする潤滑離型剤。
  7. 【請求項7】 請求項1〜6のいずれか一項において,
    上記付着性向上剤に用いる有機又は無機化合物は,ポリ
    エステル樹脂,アミノ樹脂,ビニール樹脂,ウレタン樹
    脂,アクリル樹脂,エポキシ樹脂,繊維素樹脂,フェノ
    ール樹脂,ポリイミド樹脂,シリコン樹脂,フッ素樹
    脂,ポリエチレン樹脂,炭化水素樹脂,デンプン,カゼ
    イン,ゼラチン,セルロース,CMC,PAV,PV
    P,界面活性剤,天然ゴム,合成ゴム,ワックス,硅酸
    ソーダー,硼酸ソーダー,コロイダルシリカ,コロイダ
    ルアルミナ,金属石鹸,カルボン酸,グリコール,アク
    リル酸,カップリング剤の中のいずれか一種以上あるこ
    とを特徴とする潤滑離型剤。
  8. 【請求項8】 請求項1〜7のいずれか一項において,
    上記潤滑離型剤は,その製造時において,粉末状固体潤
    滑剤1〜70重量部と,付着性向上剤0.0005〜1
    0.5重量部と,揮発性溶剤98.995〜19.5重
    量部とからなることを特徴とする潤滑離型剤。
  9. 【請求項9】 請求項1〜7のいずれか一項において,
    上記潤滑離型剤は,その使用時において,粉末状固体潤
    滑剤0.1〜20重量部と,付着性向上剤0.0000
    5〜3重量部と,揮発性溶剤98.99995〜77重
    量部とからなることを特徴とする潤滑離型剤。
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