JP3152618B2 - 銅鋳造用水溶性離型剤組成物 - Google Patents

銅鋳造用水溶性離型剤組成物

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、銅鋳造用離型剤組
成物に関し、特に、鋳型に溶銅を注湯して銅電解用アノ
ードを鋳造するのに用いて好適な鋳造用離型剤組成物に
関する。
【0002】
【従来の技術】銅電解用アノードの鋳造方法としては、
図1に示されるように、水平に配置された鋳型Mに溶銅
を注湯するウォルカー方式が広く採用されている。この
ウォルカー方式による鋳造方法によれば、基台部1の上
面1aと、基台部上面1aより上方へと突出した部分の縁部
2の内側周囲面2aとにて画成された凹所Sを備えてなる
アノード用鋳型Mの、該凹所Sに精製粗銅からなる溶銅
を注湯することにより、図2に示されるような銅電解用
アノードAが形成される。
【0003】従来、このような形状の鋳型Mを用いて水
平鋳造を行う場合、とくに基台部上面1aへの離型剤塗布
に当たっては、鋳型の寿命改善あるいは鋳造品の離型効
果を改善する目的で、粘土粉を水に分散してスラリー化
した水溶性離型剤組成物を用いていた。
【0004】しかしながら、このような従来の水溶性離
型剤組成物は、耐熱性が劣るために、銅鋳造用離型剤と
して用いると、例えば、鋳造品である銅電解用アノード
の平面部にガスが発生しやすく、このガスに起因した凹
凸(こぶ)が生成したり、製品の鋳肌が黒く汚れる等の
外観不良を招くという問題があった。
【0005】その他、離型剤組成物としては、油性型離
型剤がある。しかしながら、この油性型離型剤は、油
煙、火災などによる作業環境や大気汚染の問題、さらに
は製品の鋳肌が黒く汚れる等の問題があり、ほとんど実
用化されていない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主たる目的
は、耐熱性および離型効果に優れる銅鋳造用離型剤組成
物を提供することにある。本発明の他の目的は、外観不
良を招くことなく、かつ作業環境も改善できる銅鋳造用
離型剤組成物を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】発明者らは、作業環境の
改善に有利な水溶性離型剤組成物に関し、上記目的の実
現に向け鋭意研究を行った。その結果、所定のオルガノ
ポリシロキサン(アルキル基、アラルキル基もしくはア
リ−ル基で変性したシリコ−ン)を含有する水溶性離型
剤組成物が、耐熱性および離型効果に優れることを見出
し、本発明を完成するに至った。
【0008】すなわち、本発明は、記一般式(1) で示
されるオルガノポリシロキサン (但し、式中Rはメチル
基またはフェニル基であり、Rは炭素原子数6以上3
0以下のアルキル基,アラルキル基もしくはアリール基
であり、RはRまたはRであり、xは0から1000の
整数、yは10から1000の整数であり、x+yは10から20
00の整数であり、y/(x+y)は 0.5〜1.0 である)
20〜70重量%、乳化剤を 2〜10重量%、水を78〜20重
量%含有することを特徴とする銅鋳造用水溶性離型剤組
成物である。
【化2】
【0009】
【発明の実施の形態】以下に、本発明にかかる銅鋳造用
離型剤組成物の構成について説明する。本発明の銅鋳造
用離型剤組成物において、主成分であるオルガノポリシ
ロキサンは、耐熱性に優れ、金型上に残存しやすく、金
属/金属同士の接触,熔着を防止すると共に、金型に対
する濡れ性を向上させる作用を有する。これにより、作
業環境や大気汚染の問題を引き起こすことなく、離型性
が良く、素肌の良好な鋳造製品を製造することが可能と
なる。
【0010】このオルガノポリシロキサンを示す上記
(1) 式において、R1 は炭素原子数6以上30以下のアル
キル基,アラルキル基もしくはアリ−ル基である。R1
の炭素原子数が6未満では、耐熱性が不十分であり、モ
ールド被膜形成の不良によってモ−ルドが劣化しやすく
なるからである。一方、R1 の炭素原子数を30以下に限
定したのは、原料材であるα−オレフィンの安定供給が
困難になることによる。ここで、アルキル基としては、
ヘキシル基やオクチル基、デシル基、ドデシル基、トリ
デシル基、テトラデシル基などが例示され、アラルキル
基としては、スチリル基やα−メチルスチリル基などが
例示され、アリ−ル基としては、フェニル基などが例示
される。特に、離型性が良好であるという点では、アラ
ルキル基、アルキル基が好ましい。またガスの発生が少
ないという点では、R1 において50モル%以上、より好
ましくは60モル%以上がアラルキル基であることが好ま
しい。
【0011】オルガノポリシロキサンを示す上記(1) 式
において、xは0から1000の整数であり、yは10から10
00の整数であり、x+yは10から2000の整数である。x
+yが10未満であると、耐熱性が不十分であり、x+y
が2000を超えると粘度が大きすぎて、乳化が困難となる
からである。特に、銅電解用アノ−ド等の銅鋳造用離型
剤として使用する場合には、鋳造面表面への付着物がな
いという点で、y/(x+y)は 0.5〜1.0 が好まし
く、より好ましくは 0.8〜1.0 であることが好ましい。
【0012】このようなオルガノポリシロキサンの含有
量は、離型剤全成分の合計量を 100重量部としたとき、
1〜70重量部の範囲が適当である。このオルガノポリシ
ロキサンの含有量が1重量部未満では焼付きを防止する
効果がなく、一方、70重量部を超えると安定なエマルジ
ョンが得られなくなるからである。
【0013】本発明の離型剤組成物においては、前記必
須成分以外に、任意成分として、スピンドル油やマシン
油などの鉱物油、大豆油やナタネ油、牛脂、豚脂、パー
ム油などの油脂、脂肪酸エステル、脂肪酸、合成エステ
ル、ポリエチレンワックス及びその酸化物、パラフィン
ワックスやマイクロクリスタリンワックス等のワック
ス、酸化防止剤、防腐防微剤、防錆剤、極圧潤滑剤、タ
ルク等の無機化合物、増粘剤、分散剤、湿潤剤及び乳化
剤などを適宜使用することができる。
【0014】以上説明したような構成にある本発明の銅
鋳造用離型剤組成物は、例えば、上記(1) 式のオルガノ
ポリシロキサン20〜70重量%と乳化剤2〜10重量%と水
78〜20重量%、および必要に応じて任意成分を配合した
後、ホモジナイザ−やコロイドミル、ラインミキサ−、
ホモミキサ−、マイクロフルダイザ−等の乳化機を用い
て、乳化することによって容易に製造することができ
る。
【0015】ここで、上記オルガノポリシロキサンは、
例えば、メチル水素ポリシロキサンまたはジメチルシロ
キサン・メチル水素シロキサン共重合体に、塩化白金酸
等の触媒を使用して、例えばCH2 =CH(CH2 3
CH3 で示されるα−オレフィン,スチレンもしくはα
−メチルスチレンを付加させることにより容易に合成で
きる。
【0016】また、上記乳化剤としては、ノニオン系界
面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性
剤が例示される。具体的には、ノニオン系界面活性剤と
しは、ポリオキシアルキレンアルキルエ−テル類、ポリ
オキシアルキレンアルキルフェノ−ルエ−テル類、ポリ
オキシアルキレンアルキルエステル類、ソルビタンアル
キルエステル類、ポリオキシアルキレンソルビタンアル
キルエステル類、ポリエチレングリコール、ポリプロピ
レングリコ−ルが例示される。カチオン系界面活性剤と
しては、オクチルトリメチルアンモニウムヒロキシド、
ドデシルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ヘキサ
デシルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、オクチル
ジメチルベンジルアンモニウムヒドロキシド、デシルジ
メチルベンジルアンモニウムヒドロキシド、ジドデシル
ジメチルアンモニウムヒドロキシド、ジオクタデシルジ
メチルアンモニウムヒドロキシド、牛脂トリメチルアン
モニウムヒドロキシド、ヤシ油トリメチルアンモニウム
ヒドロキシドのような第4級アンモニウムヒドロキシド
およびこれらの塩が例示される。アニオン系界面活性剤
としては、ステアリン酸、オレイン酸、ラウリル酸等の
高級脂肪酸ヘキシルベンゼンスルホン酸、オクチルベン
ゼンスルホン酸、デシルベンゼンスルホン酸、ドデシル
ベンゼンスルホン酸、セチルベンゼンスルホン酸、ミリ
スチルベンゼンスルホン酸のようなアルキルベンゼンス
ルホン酸;CH3(CH 2)CH2O(C2H4O)2SO3H,CH3(CH2)8CH2O
(C2H4O)8SO3H ,CH3(CH2)19CH2O(C2H4O)4SO 3H,CH3(C
H2)8CH2CH2C6H4O(C2H4O)2SO3H のようなポリオキシエチ
レンモノアルキルエ−テルの硫酸エステル;アルキルナ
フチルスルホン酸等のナトリウム塩、カリウム塩、リチ
ウム塩またはアミン塩が例示される。
【0017】このような乳化剤は、一般にはノニオン系
界面活性剤単独か、非イオン界面活性剤とアニオン系界
面活性剤の併用、または非イオン系界面活性剤とカチオ
ン系界面活性剤の併用で用いられる。
【0018】
【実施例】以下に本発明実施例を用いて具体的に説明す
るが、本発明は下記の実施例によって何らの制限をも受
けるものではない。なお、実施例中、粘度は25℃におけ
る値である。
【0019】本実施例では、本発明の銅鋳造用離型剤組
成物としては、以下に示す構造式と粘度のオルガノポリ
シロキサンを主成分とするエマルジョン組成物を用い、
一方、比較剤としては、水に粘土粉を20g/lの割合で
分散させた従来の離型剤組成物を用い、以下の項目につ
いて性能試験を行った。ここで、上記エマルジョン組成
物は、オルガノポリシロキサン((A) 〜(D) )50重量
部、乳化剤としてポリオキシエチレン(5)ラウリルエー
テル3重量部、ポリオキシエチレン(20)ノニルフェニル
エーテル2重量部をフラスコに入れ、均一に攪拌した
後、これに水を50重量部加え、ホモジナイザ−処理を行
うことにより調製した。
【0020】
【化3】
【0021】〔ペインタブル性〕離型剤組成物を、水で
50倍に希釈し、簡易性スプレ−ガンを用いてグレーコー
ト紙に均一に吹きつけ、室温で乾燥後、油性の太書き用
マジックインキで定規を使って等間隔で線を引き、線の
かすれ具合を、次のように判定した。 ○:線のかすれは全くなく、均一にマッジクインキが付
着した。 △:部分的に僅かに線のかすれがあり、やや不均一なマ
ジックインキの付着とななっていた。 ×:線のかすれが著しかった。
【0022】〔離型性〕約100cm×100cm、深さ65m
mであり、底が、凸凹で多くの溝を有した金型に、水で
5倍に希釈した離型剤組成物を吹きつけ、約200℃に予
熱した。この金型に、精製炉で約1200℃で溶融させた溶
銅を注ぎ込み、除冷後、金型から銅片を引き剥がし、は
がれの程度で離型性を評価した。 ◎:型離れ性極めて良好 ○:型離れ性良好 △:やや型離れ性が悪い ×:型離れが困難
【0023】上記性能試験の評価結果を表1に示す。こ
の表に示す結果から明らかなように、本発明の銅鋳造用
離型剤組成物は、ペインタブル性に優れ、離型性が良好
であった。
【0024】
【表1】
【0025】実際、実機の鋳造機を用いて銅電解用アノ
ードを鋳造すると、従来剤では、金型に離型剤を毎回塗
布する必要があったが、本発明剤によれば、2回に一回
の塗布で十分であることがわかった。即ち、本発明の離
型剤組成物は、従来剤に比べて高温付着性に優れ、耐熱
性と離型性が共に良好であることがわかった。また、本
発明剤によれば、ガス発生量が少なく、従来剤に比べて
素肌の良好な鋳造製品が得られることがわかった。さら
に、本発明剤では、作業環境の悪化や大気汚染等の問題
もなかった。
【0026】特に、上記実施例において、従来の離型剤
組成物を用いて得た銅電解用アノードは、その表面に付
着物としてCが残存した。この点、本発明の銅鋳造用離
型剤組成物を用いて得た銅電解用アノードは、付着物と
してCが残存せず素肌がメタリックな鋳造製品であっ
た。それ故に、このメタリックな銅電解用アノードを用
いた銅電解時には、Cによる酸化で亜酸化銅が生成せ
ず、アノードスラムも発生しない。その結果、電流効率
が向上することを確認した。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明の銅鋳造用離
型剤組成物によれば、離型性が良く、素肌の良好な鋳造
製品を安定して製造することができる。しかも、作業環
境も改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】鋳型を示す斜視図である。
【図2】銅アノードを示す斜視図である。
【符号の説明】
1 基体部 2 縁部 A 銅アノード M 鋳型
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小池 裕治 東京都港区六本木6丁目2番31号 東芝 シリコーン株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−177294(JP,A) 特開 平4−84643(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22C 3/00 B22D 25/04,27/18

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】記一般式(1) で示されるオルガノポリシ
    ロキサン (但し、式中Rはメチル基またはフェニル基で
    あり、Rは炭素原子数6以上30以下のアルキル基,
    アラルキル基もしくはアリール基であり、RはRまた
    はRであり、xは0から1000の整数、yは10から1000
    の整数であり、x+yは10から2000の整数であり、y/
    (x+y)は 0.5〜1.0 である) を20〜70重量%、乳化
    剤を 2〜10重量%、水を78〜20重量%含有することを特
    徴とする銅鋳造用水溶性離型剤組成物。 【化1】
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