JP2014140848A - Powder release agent for metal mold casting - Google Patents

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Kazuhito Maehara
一仁 前原
Motoharu Kondo
基治 近藤
Yasuhiro Sakakibara
康弘 榊原
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Sanwa Yuka Industry Corp
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Sanwa Yuka Industry Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a powder release agent which can be stably supplied into a cavity of a metal mold, generates only little amount of gas derived from the release agent even when contacting with molten metal such as aluminum, and which keeps excellent releasability and enables the release agent stuck to a casting or the metal mold to be easily washed away by water.SOLUTION: The powder release agent for the metal mold casting applied onto a cavity surface of the metal mold, is composed of (A) water soluble inorganic powder having 5 g/100 g or more of solubility (20°C) to water, (B) ultrafine particle inorganic powder having 0.005 μm - 0.050 μm of an average particle diameter and (C) waxes having 100°C - 180°C of a melting point and 1 μm - 30 μm of an average particle diameter.

Description

本発明は、金型鋳造用粉体離型剤に係り、特に、金型のキャビティ面に塗布される粉体離型剤であって、鋳造後において製品や金型からの洗浄性の向上を図った離型剤に関するものである。   The present invention relates to a powder mold release agent for mold casting, and more particularly to a powder mold release agent applied to a cavity surface of a mold, which improves the cleaning properties from products and molds after casting. It relates to the intended release agent.

従来から、金型鋳造法の一つであるダイカスト鋳造法は、得られる製品の寸法精度が非常に高く、また製品の薄肉化や軽量化が可能な生産方法であることが、知られている。また、そのような鋳造法に用いられる金型のキャビティ面には、キャビティ内に射出される金属溶湯が焼き付くのを防止して、得られる製品を金型から離型し易くする等のために、所定の離型剤が塗布されるようになっている。   Conventionally, it is known that the die casting method, which is one of the die casting methods, is a production method in which the dimensional accuracy of the obtained product is very high, and the product can be made thinner and lighter. . In addition, in order to prevent the molten metal injected into the cavity from seizing on the cavity surface of the mold used in such a casting method, the product obtained can be easily released from the mold. A predetermined release agent is applied.

ところで、従来から用いられている離型剤としては、油性離型剤、水性離型剤(エマルジョン離型剤)及び粉体離型剤があるが、その中でも、油性離型剤は、離型性はよいものの、製品中に含まれるガスが多くなる欠点に加え、発火や引火の危険性もある問題を有しており、また水性離型剤は、型の温度が高くなると、キャビティ面に離型剤が付着し難くなることから、塗布量が多くなる欠点と、大量に離型剤を塗布することで、型の冷熱サイクルが大きくなり、型寿命が短くなるという問題を内在している。これに対して、粉体離型剤は、短時間で離型剤の塗布が可能であり、鋳造サイクルが短いこと、冷熱サイクルが小さいことによる型寿命の向上等の利点がある一方、欠点として、設備の初期投資が高いこと、キャビティ面以外に離型剤が堆積し易く、鋳造品の寸法安定性の低下やバリが発生し易いこと、鋳造品に付着した離型剤が容易に除去出来ないこと等が挙げられている。特に、鋳造品に付着した離型剤を除去するために、研磨が必要となったり、強酸や強アルカリによる洗浄の工程が必要となる等、鋳造作業性に関する問題が内在している。   By the way, conventionally used release agents include oily release agents, aqueous release agents (emulsion release agents), and powder release agents. Among them, oil release agents are release agents. Although its properties are good, in addition to the disadvantage that the amount of gas contained in the product increases, it also has the problem of ignition and flammability, and the aqueous mold release agent is applied to the cavity surface when the mold temperature rises. Since it becomes difficult for the release agent to adhere, there are inherent disadvantages of increasing the coating amount and increasing the cooling cycle of the mold and shortening the mold life by applying a large amount of the release agent. . On the other hand, the powder mold release agent can be applied in a short time, and has advantages such as a short casting cycle and an improvement in mold life due to a small cooling cycle. , High initial investment in equipment, easy release agent deposition on areas other than the cavity surface, reduced dimensional stability and burrs, and easy removal of the release agent attached to the casting There are no such things. In particular, problems related to casting workability such as polishing required for removing the mold release agent adhering to the cast and a cleaning step using strong acid or strong alkali are inherent.

そこで、特開平9−1282号公報においては、かかる粉体離型剤において、製品の寸法精度の向上やバリの発生を抑制するために、粒径や融点の異なる2種以上のワックスを混合した粉体離型剤が、提案されているのである。また、特開2001−353550号公報や特開2002−97481号公報等においては、金型のキャビティ面の潤滑性の向上や焼き付きを抑制するために、溶湯金属との接触により熱分解して、気体を発生する炭酸塩や水酸化物からなる粉体離型剤が、提案されている。しかしながら、それら提案された粉体離型剤にあっては、鋳造して得られる製品に、離型剤が付着、残留する問題があり、そのような離型剤が製品表面に存在することによって、その表面に適用される接着剤の接着力が低下したり、塗装性が悪化したりする等の問題がある。そこで、特開2005−131673号公報においては、そのような塗装密着不良の低減のために、鋳造品に付着した水酸化アルミニウムや酸化亜鉛の如き無機両性化合物からなる離型剤成分を、アルカリ脱脂工程において除去せしめることが、明らかにされている。   Therefore, in JP-A-9-1282, in such a powder release agent, two or more kinds of waxes having different particle diameters and melting points are mixed in order to improve the dimensional accuracy of the product and suppress the generation of burrs. Powder release agents have been proposed. Moreover, in JP 2001-353550 A and JP 200297481 A, etc., in order to improve the lubricity of the cavity surface of the mold and suppress seizure, it is thermally decomposed by contact with the molten metal, Powder release agents composed of carbonates and hydroxides that generate gas have been proposed. However, in the proposed powder release agents, there is a problem that the release agent adheres to and remains on the product obtained by casting, and the presence of such a release agent on the product surface. There is a problem that the adhesive strength of the adhesive applied to the surface is reduced or the paintability is deteriorated. Therefore, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-131673, in order to reduce such poor coating adhesion, a release agent component made of an inorganic amphoteric compound such as aluminum hydroxide or zinc oxide attached to a cast product is alkali degreased. It has been shown that it can be removed in the process.

このように、粉体離型剤については、金型のキャビティ面に対する離型剤の付着性の改善や潤滑性の改善だけでなく、鋳造品に付着した離型剤の洗浄性についても、従来から種々検討が為されてきているのであるが、そのような洗浄性についての対策は、アルカリを用いた離型剤の除去であるところから、その工程から排出される廃液の処理が面倒であって、処理コストが掛かることに加えて、作業の安全性においても、問題があり、実用的に充分なものとは言えないものであった。   As described above, with regard to the powder release agent, not only the improvement of the adhesion of the release agent to the cavity surface of the mold and the improvement of the lubricity, but also the cleaning properties of the release agent attached to the cast product are conventionally known. However, since the countermeasure for such detergency is removal of the mold release agent using alkali, the treatment of the waste liquid discharged from the process is troublesome. In addition to the high processing cost, there is a problem in the safety of work, and it cannot be said that it is practically sufficient.

特開平9−1282号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-1282 特開2001−353550号公報JP 2001-353550 A 特開2002−97481号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-97481 特開2005−131673号公報JP 2005-131673 A

ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、離型剤が金型のキャビティ内へ安定して供給され、アルミニウム等の金属溶湯に触れても、離型剤由来とするガスの発生が少なく、且つ優れた離型性を保ち、また鋳造品又は金型に付着した離型剤を、水で容易に洗い流せ得る粉体離型剤を提供することにある。   Here, the present invention has been made in the background of such circumstances, and the problem to be solved is that a mold release agent is stably supplied into the cavity of the mold, and a molten metal such as aluminum. Powder release that generates little gas derived from the release agent even when touched, maintains excellent release properties, and can easily wash away release agents attached to castings or molds with water It is to provide an agent.

そして、本発明にあっては、そのような課題を解決するために、金型のキャビティ面に塗布される粉体離型剤にして、(A)水に対する溶解度(20℃)が5g/100g以上である水溶性の無機粉体と、(B)平均粒子径が0.005μm〜0.050μmである超微粒子無機粉体と、(C)融点:100℃〜180℃、平均粒子径:1μm〜30μmのワックス類とからなることを特徴とする金型鋳造用粉体離型剤を、その要旨とするものである。   And in this invention, in order to solve such a subject, it is set as the powder mold release agent apply | coated to the cavity surface of a metal mold | die, (A) Solubility (20 degreeC) with respect to water is 5g / 100g. The above water-soluble inorganic powder, (B) ultrafine inorganic powder having an average particle size of 0.005 μm to 0.050 μm, and (C) melting point: 100 ° C. to 180 ° C., average particle size: 1 μm The gist of the present invention is a powder mold release agent for mold casting, characterized by comprising a wax of ˜30 μm.

なお、そのような本発明に従う金型鋳造用粉体離型剤の望ましい態様の一つによれば、前記水溶性の無機粉体は、1μm〜30μmの平均粒子径を有している。   In addition, according to one of the desirable modes of the powder mold release agent for mold casting according to the present invention, the water-soluble inorganic powder has an average particle diameter of 1 μm to 30 μm.

また、本発明の望ましい態様の他の一つによれば、前記水溶性の無機粉体として、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム及び炭酸水素カリウムのうちの少なくとも1種が用いられている。   According to another preferred embodiment of the present invention, at least one of sodium carbonate, sodium bicarbonate, and potassium bicarbonate is used as the water-soluble inorganic powder.

さらに、本発明の好ましい別の態様にあっては、前記超微粒子無機粉体として、フュームドシリカ、フュームドアルミナ及びカーボンブラックのうちの少なくとも1種が用いられているのである。   Furthermore, in another preferable aspect of the present invention, at least one of fumed silica, fumed alumina, and carbon black is used as the ultrafine inorganic powder.

加えて、本発明に従う金型鋳造用粉体離型剤の他の望ましい態様によれば、前記(A)成分と前記(B)成分と前記(C)成分との合計量が100重量%となるように、該(A)成分が60重量%〜79.9重量%、該(B)成分が0.1重量%〜10重量%及び該(C)成分が20重量%〜30重量%の割合において、それぞれ用いられている。   In addition, according to another desirable aspect of the mold release powder release agent according to the present invention, the total amount of the component (A), the component (B), and the component (C) is 100% by weight. The component (A) is 60 wt% to 79.9 wt%, the component (B) is 0.1 wt% to 10 wt%, and the component (C) is 20 wt% to 30 wt%. Each is used in proportion.

このように、本発明に従う金型鋳造用粉体離型剤にあっては、水に対して適切な溶解度を有する水溶性の無機粉体(A)をベースとして、これに、流動性改質成分である超微粒子無機粉体(B)と、金型への付着性を高める適切な融点と平均粒子径を有するワックス類(C)とを配合せしめてなる、基本的には三成分系の粉末混合物として、構成されてなるものであるところから、金型のキャビティ内への供給が安定的に行なわれ得ることとなることに加えて、優れた離型性を確保しつつ、鋳造品や金型に付着した離型剤を、水による洗浄操作にて容易に除去せしめ得るのである。   As described above, in the powder mold release agent for mold casting according to the present invention, the water-soluble inorganic powder (A) having an appropriate solubility in water is used as a base, and the fluidity modification is performed. Basically a three-component system comprising an ultrafine inorganic powder (B), which is a component, and a wax (C) having an appropriate melting point and an average particle size for improving adhesion to a mold. Since it is configured as a powder mixture, in addition to being able to be stably fed into the cavity of the mold, while ensuring excellent mold release properties, The release agent adhering to the mold can be easily removed by a washing operation with water.

しかも、そのような本発明に従う粉体離型剤は、金型に注湯されるアルミニウム溶湯等の金属溶湯に接触しても、ガスの発生が殆どなく、従って鋳造される製品中にガスを巻き込んで、鋳造欠陥を惹起せしめる等の問題も、有利に回避され得るようになっているのである。   Moreover, such a powder release agent according to the present invention hardly generates gas even when it comes into contact with a molten metal such as an aluminum molten metal poured into a mold, and therefore gas is introduced into a cast product. Problems such as entrainment and casting defects can be advantageously avoided.

鋳造後の金型表面を水洗した後における表面状態を、顕微鏡にて拡大観察(倍率:100倍)した結果を示す写真であって、(a)は、離型剤の残存、付着がない状態を示し、(b)は、離型剤が僅かに付着している状態を示し、(c)は、金型表面に多くの離型剤が残存、付着している状態を示している。It is the photograph which shows the result of having magnified and observed the surface state after washing the mold surface after casting with a microscope (magnification: 100 times), and (a) is the state in which the release agent does not remain or adhere (B) shows a state in which the release agent is slightly attached, and (c) shows a state in which a lot of release agent remains and adheres to the mold surface. 実施例において得られた、離型剤の計量精度を示すグラフであって、離型剤を金型に供給するに際しての離型剤の計量のバラツキを示している。It is the graph which shows the measurement precision of a mold release agent obtained in the Example, Comprising: The dispersion | variation in the measurement of a mold release agent at the time of supplying a mold release agent to a metal mold | die is shown. 実施例において得られた、鋳物表面に対するテープ剥離荷重の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the tape peeling load with respect to the casting surface obtained in the Example. 実施例において得られた、金型から鋳物製品を押出す際の押出しピンに作用する荷重を、押出し力として測定した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having measured in the Example the load which acts on the extrusion pin at the time of extruding a cast product from a metal mold | die as extrusion force. 実施例において得られた、鋳物中のガス量を測定した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having measured the gas amount in the casting obtained in the Example.

ところで、上記した本発明に従う金型鋳造用粉体離型剤において、(A)成分である水溶性の無機粉体は、金型や鋳造品に付着した離型剤の水洗浄による除去を容易ならしめる成分であって、その効果を充分に享受するために、水に対する溶解度が、20℃において5g/100g以上の範囲内のものである必要がある。そして、そのような(A)成分としては、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等を挙げることが出来、それらのうちの少なくとも1種が選択して用いられることとなる。   By the way, in the powder mold release agent for mold casting according to the present invention described above, the water-soluble inorganic powder as the component (A) can be easily removed by water washing of the mold release agent adhering to the mold or cast product. In order to fully enjoy the effect, it is necessary that the solubility in water is within the range of 5 g / 100 g or more at 20 ° C. And as such (A) component, sodium carbonate, sodium hydrogencarbonate, potassium hydrogencarbonate etc. can be mentioned, At least 1 sort (s) of them will be selected and used.

なお、かかる(A)成分の溶解度が5g/100gよりも低くなると、水洗浄性が悪化するようになる。従って、リチウム塩やアルカリ土類金属塩、更には酸やアルカリに溶解する両性金属塩は、水への溶解性が低いために、洗浄性が悪くなるのであり、また、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウムの如き無機粉体は、潮解性が高くなるために、好ましくないのである。更に、ナトリウムやカリウムの硝酸塩や硫酸塩のような、水に溶解した際に中性となる無機粉体は、ダイカスト機の錆の原因となる問題がある。そこで、本発明にあっては、炭酸ナトリウムのように、アルカリ性であり、潮解性が低く、且つ金属溶湯と接触した際の分解によるガスの発生が少ない無機粉体が、より好ましく用いられることとなるのである。   In addition, when the solubility of the component (A) is lower than 5 g / 100 g, the water washability is deteriorated. Therefore, lithium salts, alkaline earth metal salts, and amphoteric metal salts that dissolve in acids and alkalis have poor solubility in water, and therefore the cleaning properties are deteriorated. Inorganic powders such as potassium and potassium carbonate are not preferred because of high deliquescence. Furthermore, inorganic powders that are neutral when dissolved in water, such as sodium and potassium nitrates and sulfates, have the problem of causing rust in die casting machines. Therefore, in the present invention, an inorganic powder that is alkaline, has low deliquescence, and generates less gas due to decomposition when in contact with a molten metal, such as sodium carbonate, is more preferably used. It becomes.

また、そのような(A)成分である水溶性無機粉体は、一般に、1μm〜30μmの平均粒子径を有するものであることが望ましく、その粒径が大きくなり過ぎると、鋳造製品の表面粗さや離型剤の洗浄性に悪影響をもたらす恐れがある。一方、その粒径が小さくなり過ぎると、離型剤の金型キャビティ面に対する効果的な供給が困難となるようになり、有効な離型剤の塗布層を形成し難くなる恐れがある。特に、本発明にあっては、5μm〜15μm程度の平均粒子径を有する微粉末が、有利に用いられることとなるのである。なお、このような粒子径を有する微粉末は、粒径の大きな無機粒子をジェットミル等によって粉砕したり、或いは、公知のスプレードライ等の手法によって、微細な球状粒子に成形することによって、目的とする粒子径の微粉末として得ることが出来る。   In addition, it is generally desirable that the water-soluble inorganic powder as the component (A) has an average particle diameter of 1 μm to 30 μm. If the particle diameter becomes too large, the surface roughness of the cast product will be increased. There is a possibility of adversely affecting the cleaning properties of the release agent. On the other hand, if the particle size becomes too small, it becomes difficult to effectively supply the mold release agent to the mold cavity surface, and it may be difficult to form an effective release agent coating layer. In particular, in the present invention, a fine powder having an average particle diameter of about 5 μm to 15 μm is advantageously used. The fine powder having such a particle size is obtained by pulverizing inorganic particles having a large particle size by a jet mill or the like, or by forming into fine spherical particles by a known method such as spray drying. It can be obtained as a fine powder having a particle size of

そして、このような水溶性の無機粉体(A)の使用量としては、その種類や粒径等に応じて適宜に決定されることとなるが、一般に、粉体離型剤を構成する(A)成分と(B)成分と(C)成分の合計量を100重量%としたとき、60重量%〜79.9重量%、好ましくは65重量%〜75重量%程度が採用されることとなる。この水溶性無機粉体の使用量が少なくなり過ぎると、洗浄性が低下するようになる等の問題があり、また多過ぎると、他の(B)成分や(C)成分の使用量が少なくなって、付着性が低下したり、供給安定性が悪くなる等の問題が惹起される恐れがあるからである。   The amount of the water-soluble inorganic powder (A) used is appropriately determined according to the type, particle size, etc., but generally constitutes a powder release agent ( When the total amount of component A), component (B), and component (C) is 100% by weight, 60% to 79.9% by weight, preferably about 65% to 75% by weight is adopted. Become. If the amount of the water-soluble inorganic powder is too small, there is a problem that the detergency deteriorates. If the amount is too large, the amount of other components (B) and (C) is small. This is because there is a risk of causing problems such as poor adhesion and poor supply stability.

また、本発明に従う金型鋳造用粉体離型剤を構成する、(B)成分である超微粒子無機粉体は、流動性改質剤として機能するものであって、その配合によって、粉体離型剤の金型に対する供給安定性を確保することが出来る。このため、そのような超微粒子無機粉体は、0.005μm〜0.050μmの範囲内の平均粒子径を有するものであって、その粒子径があまりにも小さいと、工業的な製造が困難となる他、取扱いが困難となる等の問題を生じ、またその粒子径が大きくなり過ぎると、有効な供給安定性を発揮することが出来なくなる恐れがある。そして、そのような超微粒子無機粉体としては、フュームドシリカ、フュームドアルミナ、カーボンブラック等を挙げることが出来、それらのうちの1種又は2種以上が、好適に用いられるのである。なお、粒径が10μm程度の大きさの無機粒子では、凝集し易くなるため、流動性が悪く、金型のキャビティ内に離型剤を安定して供給することが困難となるのであるが、本発明では、超微粒子無機粉体を流動性改質剤として離型剤に添加することで、その流動性を改善し、安定した供給を可能ならしめているのである。そして、本発明にあっては、より少量の添加で、流動性の改善効果が得られる、フュームドシリカやフュームドアルミナが有利に用いられることとなる。また、流動性の改善のためには、金属石鹸の使用も考えられるが、それは鋳造製品中のガス発生成分となり得るために、好ましくないのである。   Further, the ultrafine inorganic powder as the component (B) constituting the powder mold release agent for mold casting according to the present invention functions as a fluidity modifier, It is possible to ensure the supply stability of the release agent to the mold. For this reason, such an ultrafine particle inorganic powder has an average particle diameter in the range of 0.005 μm to 0.050 μm, and if the particle diameter is too small, industrial production is difficult. In addition, problems such as difficulty in handling may occur, and if the particle size becomes too large, effective supply stability may not be exhibited. Examples of such ultrafine inorganic powders include fumed silica, fumed alumina, carbon black, and the like, and one or more of them are preferably used. In addition, since the inorganic particles having a particle size of about 10 μm are likely to aggregate, the fluidity is poor, and it is difficult to stably supply the release agent into the mold cavity. In the present invention, by adding ultrafine inorganic powder as a fluidity modifier to the release agent, the fluidity is improved and stable supply is possible. In the present invention, fumed silica or fumed alumina, which can improve the fluidity with a smaller amount of addition, is advantageously used. In order to improve fluidity, the use of metal soap can be considered, but it is not preferable because it can be a gas generating component in a cast product.

なお、かかる超微粒子無機粉体(B)の使用量としては、粉体離型剤を構成する(A)成分と(B)成分と(C)成分の合計量を100重量%としたとき、一般に、0.1重量%〜10重量%、好ましくは0.3重量%〜5重量%程度が、有利に採用されることとなる。けだし、この超微粒子無機粉体の使用量が少なくなり過ぎると、充分な流動性改質効果を期待し難くなるからであり、また多くなり過ぎると、洗浄性や潤滑性を悪化せしめる恐れを生じるからである。   In addition, as the usage-amount of this ultrafine particle inorganic powder (B), when the total amount of (A) component, (B) component, and (C) component which comprises a powder mold release agent is 100 weight%, In general, about 0.1 wt% to 10 wt%, preferably about 0.3 wt% to 5 wt% is advantageously employed. However, if the amount of the ultrafine inorganic powder used is too small, it is difficult to expect a sufficient fluidity-modifying effect, and if it is too large, there is a risk of deteriorating the cleaning properties and lubricity. Because.

さらに、本発明に従う金型鋳造用粉体離型剤を構成する、(C)成分であるワックス類は、離型剤成分の金型キャビティ面に対する付着性を高めるものであって、融点が100℃〜180℃であり、且つ平均粒子径が1μm〜30μmであるものが用いられ、例えばポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、アマイドワックス等を例示することが出来る。一般に、ダイカスト鋳造が連続的に実施される場合において、金型の平均温度は大略200℃程度となるため、かかるワックス類の融点は、200℃以下とする必要がある。また、その融点が100℃よりも低くなると、金型の高温部(大略350℃程度となる)において、離型剤の溶融流動性が高まって、粘着性が低下し、離型剤が付着しづらくなる傾向がある。従って、ワックス類の融点は、100℃〜180℃であることが望ましく、より好ましくは145℃〜160℃程度である。また、その平均粒子径としては、粒径が大きくなると、熱伝達性が悪くなり、溶融しづらくなる傾向があるところから、平均粒子径は1μm〜30μmが好ましく、より好ましくは5μm〜10μmである。   Furthermore, the wax as component (C) constituting the powder mold release agent for mold casting according to the present invention enhances the adhesion of the mold release agent component to the mold cavity surface, and has a melting point of 100. Those having an average particle diameter of 1 to 30 μm are used, and examples thereof include polyethylene wax, polypropylene wax, and amide wax. In general, when die casting is continuously performed, the average temperature of the mold is approximately 200 ° C., and therefore the melting point of such waxes needs to be 200 ° C. or less. When the melting point is lower than 100 ° C., the melt fluidity of the release agent is increased at the high temperature portion of the mold (approximately 350 ° C.), the adhesiveness is lowered, and the release agent adheres. There is a tendency to become difficult. Accordingly, the melting point of the wax is desirably 100 ° C. to 180 ° C., more preferably about 145 ° C. to 160 ° C. Moreover, as the average particle diameter, when the particle diameter is large, the heat transfer property is deteriorated and the melting tends to be difficult. Therefore, the average particle diameter is preferably 1 μm to 30 μm, more preferably 5 μm to 10 μm. .

そして、そのようなワックス類の使用量としては、離型剤の金型キャビティ面への付着性を確保し得るに有効な量が、適宜に選定されることとなるが、一般に、粉体離型剤を構成する(A)成分と(B)成分と(C)成分との合計量が100重量%となるように、かかる(C)成分は、20重量%〜30重量%の割合において用いられることとなる。そのような(C)成分の使用量が少な過ぎると、金型キャビティ面に有効な離型剤の膜を形成し難くなり、潤滑性が悪化する問題があり、また多過ぎると、ガス発生量が増大する等の問題が生じるようになるからである。   As the amount of such waxes used, an amount effective to ensure the adhesion of the release agent to the mold cavity surface is appropriately selected. The component (C) is used in a proportion of 20% to 30% by weight so that the total amount of the component (A), the component (B) and the component (C) constituting the mold is 100% by weight. Will be. If the amount of the component (C) used is too small, it becomes difficult to form an effective release agent film on the mold cavity surface, and there is a problem that the lubricity deteriorates. This is because there arises a problem such as an increase in.

なお、このような本発明に従う金型鋳造用粉体離型剤には、上述した(A)成分、(B)成分及び(C)成分からなる必須の三成分の他にも、本発明の目的が阻却されない限度において、必要に応じて、公知の熱安定剤、難燃剤、潤滑性向上剤等を添加含有せしめることも可能である。その場合において、それらの合計添加量は、一般に、10重量%以下、好ましくは、5重量%以下となるように調整されることとなる。   In addition to the essential three components consisting of the component (A), the component (B) and the component (C) described above, the powder mold release agent for mold casting according to the present invention is not limited to the above. As long as the purpose is not obstructed, a known heat stabilizer, flame retardant, lubricity improver and the like can be added and contained as necessary. In that case, the total addition amount thereof is generally adjusted to be 10% by weight or less, preferably 5% by weight or less.

また、本発明に従う金型鋳造用粉体離型剤は、有利には、ダイカスト鋳造法における金型に対して適用されるものであるが、これに何等限定されるものではなく、低圧鋳造法や高圧鋳造法、重力鋳造法等において用いられる金型に対する離型剤としても、適用することは可能である。   Further, the powder mold release agent for die casting according to the present invention is advantageously applied to the die in the die casting method, but is not limited to this, and the low pressure casting method is not limited thereto. It can also be applied as a mold release agent for molds used in high pressure casting, gravity casting, and the like.

以下に、本発明の実施例を示し、本発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、言うまでもないところである。また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記した発明の実施の形態における記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加え得るものであることが、理解されるべきである。   Examples of the present invention will be shown below to clarify the present invention more specifically. However, the present invention is not limited by the description of such examples. Needless to say. In addition to the following examples, the present invention includes various descriptions based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the gist of the present invention, in addition to the descriptions in the embodiments of the present invention described above. It should be understood that other changes, modifications, improvements, etc. may be made.

−実施例1−
下記表1及び表2に示される各種割合の(A)成分、(B)成分及び(C)成分の粉末を混合して、各種の離型剤を調製した。なお、(A)成分としては、20℃における水に対する各種溶解度(g/100g)の粉末を用いた。また、汎用粉体離型剤としては、タルク、ワックス及び黒鉛等が配合されてなる市販品を用いた。更に、(B)成分として用いた、フュームドシリカ、フュームドアルミナ及びカーボンブラックの平均粒子径は、それぞれ、0.007μm、0.013μm、及び0.035μmであり、そして(C)成分であるポリプロピレンワックスは、融点:160℃、平均粒子径:5μmのものであった。
Example 1
Various release agents were prepared by mixing powders of the components (A), (B), and (C) in various proportions shown in Tables 1 and 2 below. In addition, as (A) component, the powder of the various solubility (g / 100g) with respect to the water in 20 degreeC was used. As the general-purpose powder release agent, a commercial product in which talc, wax, graphite and the like are blended was used. Further, the average particle sizes of fumed silica, fumed alumina, and carbon black used as component (B) are 0.007 μm, 0.013 μm, and 0.035 μm, respectively, and are component (C). The polypropylene wax had a melting point of 160 ° C. and an average particle size of 5 μm.

そして、この得られた各種の離型剤について、下記の洗浄性評価1の手法に従って、それぞれ、水に対する洗浄性を評価し、その結果を、下記表1及び表2に併せ示した。   And about each of these obtained mold release agents, according to the method of the following detergency evaluation 1, the detergency with respect to water was evaluated, respectively, and the result was combined with following Table 1 and Table 2.

−洗浄性評価1−
先ず、テストピース(材質:SKD61)を200℃に加熱した後、その表面に、それぞれの離型剤を散布して塗布し、かかる離型剤の膜が表面に形成されてなるテストピースを準備する。次いで、この離型剤膜の形成されたテストピースの表面に対して、溶湯温度が700℃のアルミニウム溶湯の60gを接触せしめた後、常温の水中に浸漬し(浸漬時間:2秒)、次いで、かかるテストピース表面における離型剤の残り具合を、顕微鏡にて拡大観察(倍率:100倍)して、洗浄性の評価を行なう。そして、図1(a)に示される如く、テストピース表面に離型剤残りが観察されない場合を○とし、また(b)に示される如く、離型剤残りが僅かに認められる場合には△、更に(c)に示される如く、多量の離型剤残りが認められる場合には×として、評価する。
-Detergency evaluation 1-
First, after heating a test piece (material: SKD61) to 200 ° C., each release agent is sprayed and applied to the surface to prepare a test piece having a film of the release agent formed on the surface. To do. Next, 60 g of molten aluminum having a molten metal temperature of 700 ° C. was brought into contact with the surface of the test piece on which the release agent film was formed, and then immersed in water at room temperature (immersion time: 2 seconds). The remaining condition of the release agent on the surface of the test piece is magnified and observed with a microscope (magnification: 100 times) to evaluate the cleaning property. As shown in FIG. 1 (a), a case where no release agent residue is observed on the surface of the test piece is marked as ◯, and as shown in FIG. Further, as shown in (c), when a large amount of the release agent residue is observed, it is evaluated as x.

かかる表1及び表2の結果から明らかなように、アルカリ金属塩の中でも、水への溶解性の良好なナトリウム塩とカリウム塩が、優れた水洗浄性を示しているのに対して、水への溶解性が小さなリチウム塩やアルカリ土類金属塩、酸やアルカリに溶解する両性金属塩は、水洗浄性が悪い結果となっている。また、(C)成分であるワックスの配合量に関しても、その割合が高くなると、洗浄性が低下するようになることが認められる。これは、ワックスの配合量が多くなると、ワックスと無機粉体との比重差が大きいことから、無機粉体との均一な膜が形成され難くなるものと考えられる。   As is apparent from the results of Tables 1 and 2, among alkali metal salts, sodium salts and potassium salts having good solubility in water show excellent water detergency, whereas water Lithium salts, alkaline earth metal salts, and amphoteric metal salts that are soluble in acids and alkalis have poor water detergency. Further, regarding the blending amount of the wax which is the component (C), it is recognized that when the ratio is increased, the cleaning property is lowered. This is thought to be because when the amount of the wax is increased, the specific gravity difference between the wax and the inorganic powder is large, so that it is difficult to form a uniform film with the inorganic powder.

−実施例2−
実施例1における離型剤2、4、8及び15を用いて、それぞれ、800tのダイカストマシンによるアルミニウム溶湯の鋳造試験を実施した。なお、それぞれの離型剤は、従来と同様にして、ダイカスト金型に対して吹き付けられて、キャビティ面に所定の離型剤の塗布膜が形成された。そして、それぞれの離型剤を用いた鋳造操作における各種性能を、下記の如く評価し、その結果を、図2〜図5に示した。
-Example 2-
Using the release agents 2, 4, 8 and 15 in Example 1, cast tests of molten aluminum using an 800 ton die casting machine were performed. Each mold release agent was sprayed onto the die casting mold in the same manner as in the prior art, and a coating film of a predetermined mold release agent was formed on the cavity surface. And various performance in casting operation using each mold release agent was evaluated as follows, and the result was shown in FIGS.

−供給安定性評価−
上述の800tダイカストマシンによる鋳造試験において、それぞれの離型剤の金型に対する計量精度を調べ、離型剤2、8及び15について、その計量のバラツキを、図2に示した。
-Evaluation of supply stability-
In the above-described casting test using the 800-ton die casting machine, the measurement accuracy of each mold release agent with respect to the mold was examined, and the measurement variations of the mold release agents 2, 8 and 15 are shown in FIG.

かかる図2から明らかな如く、流動性改質剤である(B)成分を配合することで、計量精度が向上していることが、認められるのである。   As apparent from FIG. 2, it is recognized that the metering accuracy is improved by blending the component (B) which is a fluidity modifier.

−洗浄性評価2−
離型剤2、4又は15を用いた、上述の800tダイカストマシンによる鋳造試験にて得られた鋳物を、20℃の水槽中に3秒間浸漬することからなる水洗を施した後、その平滑な表面に接着力のあるテープを貼り付け、そして、その平滑面に対して垂直方向に引っ張った際の、テープが鋳物から剥がれるのに必要な力を測定し、その剥離荷重から離型剤の除去の有無を簡易的に評価して、その結果を、図3に示した。
-Detergency evaluation 2-
The casting obtained by the above casting test using the 800-ton die casting machine using the release agent 2, 4 or 15 was washed with water consisting of immersing in a 20 ° C. water bath for 3 seconds, and then the smoothness was obtained. Measure the force required for the tape to peel from the casting when a tape with adhesive strength is applied to the surface and pull it in a direction perpendicular to the smooth surface, and remove the release agent from the peeling load. The presence or absence of this was simply evaluated, and the results are shown in FIG.

かかる図3より明らかな如く、離型剤2及び離型剤4を用いて鋳造して得られた鋳物においては、表面の離型剤残りが少なく、従ってテープの接着性が向上しているのに対して、離型剤15の場合にあっては、テープ剥離荷重のバラツキが大きく、離型剤の除去が充分でないことが窺知されるのである。   As apparent from FIG. 3, in the casting obtained by casting using the mold release agent 2 and the mold release agent 4, there is little residual mold release agent on the surface, and therefore the adhesiveness of the tape is improved. On the other hand, in the case of the release agent 15, it is known that the variation in the tape peeling load is large and the removal of the release agent is not sufficient.

−潤滑性評価−
800tダイカストマシンにおける金型から鋳物製品を押出す際の、押出しピンに作用する荷重を、押出し力として測定し、離型剤の潤滑性の評価を行なった。離型剤2、離型剤4又は離型剤15を用いて鋳造して得られた鋳物表面についての評価結果を、図4に示した。
-Lubricity evaluation-
The load acting on the extruding pin when extruding the cast product from the mold in the 800-ton die casting machine was measured as the extruding force, and the lubricity of the release agent was evaluated. The evaluation result about the casting surface obtained by casting using the release agent 2, the release agent 4 or the release agent 15 is shown in FIG.

かかる図4に示される如く、離型剤2及び離型剤4を用いた、鋳造時の押出し力は、離型剤15を用いた鋳造時のものよりも低く、潤滑性が向上していることを認めることが出来る。   As shown in FIG. 4, the extrusion force during casting using the release agent 2 and the release agent 4 is lower than that during casting using the release agent 15, and the lubricity is improved. I can admit that.

−鋳物中のガス量評価−
上記ダイカストマシンにより鋳造して得られた鋳物を、真空密閉室内で加熱溶解せしめ、その真空室内の圧力変化から、鋳物中に含まれるガス量を算出し、鋳物中のガス含有量を測定する。離型剤2、離型剤4及び離型剤15についての評価結果が、図5に示されている。
-Gas amount evaluation in castings-
The casting obtained by casting with the die casting machine is heated and melted in a vacuum sealed chamber, the amount of gas contained in the casting is calculated from the pressure change in the vacuum chamber, and the gas content in the casting is measured. Evaluation results for the release agent 2, the release agent 4 and the release agent 15 are shown in FIG.

かかる図5より明らかな如く、離型剤2及び離型剤4を用いて鋳造して得られた鋳物のガス含有量は、離型剤15を用いた場合と同等以下であって、鋳物内部の空孔が増加していないことを認めた。   As is apparent from FIG. 5, the gas content of the casting obtained by casting using the release agent 2 and the release agent 4 is equal to or less than that in the case of using the release agent 15, and It was confirmed that the number of vacancies was not increased.

−実施例3−
下記表3〜表5に示される各種の離型剤について、実際の鋳造設備を用いて、その性能評価を実施した。即ち、実施例2と同様にして、800tダイカストマシンによる鋳造試験を行ない、その際における離型剤の供給安定性、洗浄性、潤滑性及びガス量について、実施例2と同様にして、評価した。なお、評価基準に関して、供給安定性については、図2に示される如く、離型剤2の如き計量精度を示すものを○、離型剤8の如き計量バラツキのあるものを×、そしてそれらの中間段階の計量精度を示すものを△として、評価した。また、洗浄性については、図3に示される如く、離型剤2や離型剤4の如きテープ剥離荷重指数を示すものを○、離型剤15の如きテープ剥離荷重指数を示すものを×、そしてそれらの中間段階のテープ剥離荷重指数を示すものについては△として、評価した。更に、潤滑性については、図4に示される如く、離型剤2や離型剤4の如き押出し力指数を示すものを○、離型剤15の如き押出し力指数を示すものを×、そしてそれらの中間段階の押出し力指数を示すものを△として、評価した。加えて、ガス量については、図5に示される如く、離型剤15のガス量指数よりの小さなものを○、それよりも大きなものを×として、評価した。そして、それら特性の評価結果を、下記表3〜表5に併せ示した。
-Example 3-
About the various mold release agents shown by the following Table 3-Table 5, the performance evaluation was implemented using actual casting equipment. That is, a casting test using an 800-ton die casting machine was performed in the same manner as in Example 2, and the release agent supply stability, detergency, lubricity, and gas amount at that time were evaluated in the same manner as in Example 2. . Regarding the evaluation criteria, as shown in FIG. 2, as for the supply stability, ○ indicating the measurement accuracy such as the release agent 2, × indicating the measurement variation such as the release agent 8, and those Evaluation was made with Δ indicating intermediate measurement accuracy. As for the detergency, as shown in FIG. 3, those indicating a tape peeling load index such as the release agent 2 and the releasing agent 4 are indicated by ○, and those indicating a tape peeling load index such as the release agent 15 are × , And those showing intermediate tape peel load index were evaluated as Δ. Further, regarding the lubricity, as shown in FIG. 4, the one showing an extrusion force index such as the release agent 2 or the release agent 4 is indicated by ○, the one showing an extrusion force index such as the release agent 15 is indicated by ×, and Evaluations were given as Δ indicating those intermediate-stage extrusion force indices. In addition, as shown in FIG. 5, the gas amount was evaluated with a smaller one than the gas amount index of the release agent 15 as “◯” and a larger one as “×”. And the evaluation result of those characteristics was combined with the following Table 3-Table 5, and was shown.

かかる表3〜表5の結果から明らかなように、本発明に従う粉体離型剤1〜7及び16〜26を用いてダイカスト鋳造すると、汎用粉体離型剤である離型剤15の場合の洗浄性と比較して、格段に、その洗浄性が向上せしめられ得ることが認められる。また、潤滑性や鋳物中のガス量についても、各成分の配合量、粒径等の最適化を図ることによって、より優れた結果が得られることが認められるのである。
As is apparent from the results of Tables 3 to 5, when die casting is performed using the powder release agents 1 to 7 and 16 to 26 according to the present invention, the release agent 15 is a general-purpose powder release agent. It is recognized that the detergency can be remarkably improved as compared with the detergency. In addition, regarding the lubricity and the amount of gas in the casting, it is recognized that more excellent results can be obtained by optimizing the blending amount and particle size of each component.

Claims (5)

金型のキャビティ面に塗布される粉体離型剤にして、(A)水に対する溶解度(20℃)が5g/100g以上である水溶性の無機粉体と、(B)平均粒子径が0.005μm〜0.050μmである超微粒子無機粉体と、(C)融点:100℃〜180℃、平均粒子径:1μm〜30μmのワックス類とからなることを特徴とする金型鋳造用粉体離型剤。   As a powder release agent applied to the cavity surface of the mold, (A) a water-soluble inorganic powder having a solubility in water (20 ° C.) of 5 g / 100 g or more, and (B) an average particle size of 0 A powder for mold casting, comprising: ultrafine inorganic powder of 0.005 μm to 0.050 μm and (C) waxes having a melting point: 100 ° C. to 180 ° C. and an average particle size of 1 μm to 30 μm Release agent. 前記水溶性の無機粉体が、1μm〜30μmの平均粒子径を有している請求項1に記載の金型鋳造用粉体離型剤。   The powder mold release agent for mold casting according to claim 1, wherein the water-soluble inorganic powder has an average particle diameter of 1 μm to 30 μm. 前記水溶性の無機粉体として、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム及び炭酸水素カリウムのうちの少なくとも1種が用いられている請求項1又は請求項2に記載の金型鋳造用粉体離型剤。   The powder mold release agent for mold casting according to claim 1 or 2, wherein at least one of sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate and potassium hydrogen carbonate is used as the water-soluble inorganic powder. 前記超微粒子無機粉体として、フュームドシリカ、フュームドアルミナ及びカーボンブラックのうちの少なくとも1種が用いられている請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の金型鋳造用粉体離型剤。   The mold casting powder according to any one of claims 1 to 3, wherein at least one of fumed silica, fumed alumina, and carbon black is used as the ultrafine inorganic powder. Release agent. 前記(A)成分と前記(B)成分と前記(C)成分との合計量が100重量%となるように、該(A)成分が60重量%〜79.9重量%、該(B)成分が0.1重量%〜10重量%及び該(C)成分が20重量%〜30重量%の割合において、それぞれ用いられている請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の金型鋳造用粉体離型剤。
The component (A) is 60% by weight to 79.9% by weight so that the total amount of the component (A), the component (B) and the component (C) is 100% by weight. The gold according to any one of claims 1 to 4, wherein the component is used in a proportion of 0.1 wt% to 10 wt% and the component (C) is used in a proportion of 20 wt% to 30 wt%, respectively. Powder release agent for mold casting.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016078086A (en) * 2014-10-17 2016-05-16 寿金属工業株式会社 Powder mold release agent, mold gravity casting method and casting system

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