JP3162658B2

JP3162658B2 - 金型鋳造用離型剤

Info

Publication number: JP3162658B2
Application number: JP23467697A
Authority: JP
Inventors: 政広郡市; 詔一土屋; 裕司仙石; 慎輔荒木; 俊樹石川
Original assignee: SANWAYUKA INDUSTRY CORPORATION; Taiho Kogyo Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: SANWAYUKA INDUSTRY CORPORATION; Taiho Kogyo Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 2001-05-08
Anticipated expiration: 2017-08-29
Also published as: JPH1177233A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダイキャスト等の
金型のキャビティーを区画する型面に塗布される金型鋳
造用離型剤に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】金型鋳造方法として、ダイキャスト鋳造
方法、低圧鋳造方法等多くの鋳造方法が知られている。
金型鋳造は、金属製の鋳型を用い、この鋳型のキャビテ
イに金属溶湯を注入、冷却凝固させて鋳物を製造するも
のである。金属溶湯が直接金型の型面に接触すると、冷
却凝固した鋳物が金型に焼き付き、鋳物を金型より離型
することが困難となる。そこで、キャビティーを区画す
る型面に離型剤を塗布し、金属溶湯が型面に焼き付くの
を抑制している。

【０００３】従来の金型鋳造用離型剤としては、鉱物
油、合成油、動植物油等で構成される潤滑油にグリー
ス、天然ワックス、合成ワックス等の高粘性潤滑油、シ
リコーンオイル、変成シリコーン、フッ素樹脂粉末等の
耐熱性潤滑剤、燐化合物、硫黄化合物等の極圧添加剤、
黒鉛、雲母、タルク、窒化硼素等の固体潤滑剤、界面活
性剤、水等からなるものが一般的に知られている。そし
て、ダイカストの鋳造条件による離型剤側の負荷に応じ
て、耐熱性潤滑剤、固体潤滑剤の配合量を操作して、所
定の離型剤としていた。

【０００４】また、樹脂を用いた金型鋳造用離型剤とし
ては、プロピレン重合体、プロピレン共重合体を用いた
もの（特開平６−２４０２８６号公報）、ポリオキシエ
チレン、ポリオキシプロピレンを用いるもの（特開昭５
４−１４３７２５号公報）等が知られている。ダイカス
トには湯皺湯境、焼き付きかじり、巣穴というこれら３
つで鋳物不良の９７％以上を占める３大不良がある。焼
き付きかじりに関しては、耐熱性潤滑剤、固体潤滑剤、
極圧添加剤、が十分ではないが効果があること、高温の
金型へののり延びや離型皮膜形成に重要な働きのある潤
滑油、高粘性潤滑油が湯皺湯境の原因となること、高温
の金型の熱による潤滑油、高粘性潤滑油からのガス発生
が巣穴の原因となることが知られている。また、金型温
度が高くなると離型剤の付着効率が悪く、離型皮膜形成
に問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来の金型鋳
造用離型剤より優れた、離型皮膜の形成が容易で、巣穴
の原因となる発生ガス量が少なく、離型性の良い金型鋳
造用離型剤を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記した課題
のもとに鋭意開発を進めた。そして油脂は潤滑性が良好
であるものの、分子量が小さいため蒸発、熱分解、酸化
などを誘発し易い。これに対して金型鋳造用離型剤の主
要成分として、分子量が多い樹脂を用いれば、油脂に比
較して、蒸発、熱分解、酸化などを誘発しにくいことを
試験で確認した。そして、さらに樹脂としてポリメタア
クリル酸エステル及び／又はポリアクリル酸エステルか
らなるアクリル樹脂を用い、このアクリル樹脂にポリエ
チレングリコール等の水溶性高分子、シリコーンを配合
したものが離型皮膜の形成が容易で、ガスの発生も少な
く、離型性も良いことを確認し、本発明を完成したもの
である。

【０００７】すなわち、本発明の金型鋳造用離型剤は、
金属溶湯が供給されるキャビティを区画する金型の型面
に塗布されものであって、分散媒を構成する水と、該水
に少なくとも部分的に溶解する水溶性高分子と、分散剤
を構成するポリメタアクリル酸エステル及び／又はポリ
アクリル酸エステルからなるアクリル樹脂およびシリコ
ーンとを含むことを特徴とする。ポリメタアクリル酸エ
ステル及び／又はポリアクリル酸エステルからなるアク
リル樹脂と水溶性高分子により離型皮膜の形成が良好と
なり、シリコーンによって湯切れが向上する。

【０００８】本発明の離型剤にさらにワックスを配合す
ることにより高温金型に対する離型皮膜の形成が一層高
くなる。また、無機物を配合することによりさらに耐焼
き付き性が高くなる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の金型鋳造用離型剤は、分
散媒を構成する水と、該水に少なくとも部分的に溶解す
る水溶性高分子と、分散剤を構成するポリメタアクリル
酸エステル及び／又はポリアクリル酸エステルからなる
アクリル樹脂およびシリコーンとを含むことを特徴とす
る。本発明の離型剤は水を分散剤として使用するもので
あり、水性である。そして、水にアクリル樹脂およびシ
リコーンが懸濁あるいは乳化した状態で分散している。

【００１０】水溶性高分子は少なくとも一部が水に溶解
し、分散媒を変性している。水溶性高分子としては、ポ
リエチレングリコール、ポリオキシエチレン、ポリオキ
シプロピレン等を採用できる。なお、目的に応じてアル
コールを配合することもできる。アクリル樹脂としては
ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリル酸エステル、
具体的には、ポリメチルメタアクリレート、ポリブチル
アクリレート等が使用できる。アクリル樹脂の分子量と
しては１２，０００〜１６，０００程度のものが良い結
果を示した。

【００１１】シリコーンとしてはシリコーンオイル、シ
リコーン樹脂を使用できる。特に水に分散したシリコー
ンエマルジョンが使用し易い。本発明の離型剤を構成す
る水、水溶性高分子、アクリル樹脂、シリコーン以外に
ワックス、焼き付き防止剤としての無機物を配合するこ
とができる。ワックスとしては、グリース、天然ワック
ス、合成ワックス等を、無機物としては、黒鉛、二硫化
モリデブン、窒化ボロン、タルク、雲母等を採用でき
る。

【００１２】なお、離型剤として通常配合される極圧添
加剤、湯切れ向上剤、消泡剤、界面活性剤、熱安定剤、
難燃剤等を必要に応じて配合することができる。界面活
性剤は水溶性でないアクリル樹脂の分散性を高める機能
を奏し、高級アルコール、ラウリルアルコール、アルキ
ルエーテル、硫酸ナトリウム等を採用できる。熱安定剤
は樹脂の熱的変化を抑制するものであり、錫化合物（ジ
オクチル錫マレートなど）、高級脂肪酸塩（カルシウム
ステアレート、亜鉛ステアレート、バリウムステアレー
トなど）、エポキシ化脂肪酸（エポキシ化大豆油な
ど）、亜燐酸エステル（亜燐酸トリフェニルなど）、そ
の他（鉛安定剤、アミノクロトン酸エステル、ピロリド
ンカルボン酸亜鉛など）を採用できる。

【００１３】難燃剤は、樹脂に自己消炎性を与えるもの
であり、燐酸エステル（ＴＣＰトリクレジルなど）、ハ
ロゲン化燐酸エステル（トリスプロモクロロホスフェー
ト、トリスプロピルホスフェートなど）、ハロゲン化合
物（塩素化パラフィン、塩素化ポリエチレン、デクロラ
ンブラスなど）、反応性化合物（ヘット酸（クロルエン
ド酸）など）、含燐ポリオール（テトラプロモビスフェ
ノールなど）などを採用できる。

【００１４】本発明の金型鋳造用離型剤の全固形分を１
００重量％（以下％は特に他に明記されていない場合、
重量％を意味する。）としたとき、アクリル樹脂は３〜
４０％、水溶性高分子は１〜２０％、シリコーンは５〜
３０％であるのが好ましい。アクリル樹脂、シリコーン
樹脂等の樹脂の平均粒径は小さいものが好ましい。一般
的には樹脂の平均粒径の最大値は５０μｍ、５００μｍ
にでき、最小値は０．０１μｍ、１．０μｍのものを採
用できる。

【００１５】塗布の際には、この離型剤を水、アルコー
ル等の希釈剤で希釈し（希釈率；例えば５０〜３００
倍）て薄め、スプレ噴霧や刷毛塗り等の塗布手段で金型
のキャビティの型面に塗布する。余分の水分は、金型の
熱により速やかに蒸発し、樹脂成分を含む離型皮膜が形
成される。なお、アルミニウム溶湯のダイキャスト金型
では金型の温度は８０〜４５０℃となる。金型の温度が
高い場合には離型剤を構成するアクリル樹脂、シリコー
ンはより高分子量のものとするのが好ましい。

【００１６】

【実施例および比較例】表１に示す試料１から試料６の
６種類の金型鋳造用離型剤を調製した。表１に示す組成
の、シリコーンＡはシリコーン樹脂粉末を、シリコーン
Ｂはシリコーン樹脂エマルジョンを、アクリル樹脂Ａは
分子量６，０００〜１０，０００のアクリルポリマーを
約２５％含むアクリルエマルジョンを、アクリル樹脂Ｂ
は分子量１２，０００〜１６，０００のアクリルポリマ
ーを約３３％含むアクリルエマルジョンを、極圧添加剤
Ａはステアリン酸カルシウムを、極圧添加剤Ｂはステア
リン酸カルシウムのエマルジョンを、水溶性高分子であ
るＰＥＧ−Ａは中程度の分子量を持つポリエチレングリ
コールを、ＰＥＧ−Ｂは高い分子量を持つポリエチレン
グリコールを、ＰＥＧ−Ｃは低い分子量を持つポリエチ
レングリコールを、ワックスはパラフィンワックスエマ
ルジョンを、無機粒子としては酸化チタン粉末等を、消
泡剤としてはシリコーン消泡剤を用いた。なお、表１の
数値は水等の溶媒を除去した固形分で換算した重量％
（全体が１００重量％）を示す。

【００１７】これら離型剤はそれぞれ表１に示す組成で
配合し、十分に攪拌して調製した。

【００１８】

【表１】鋳造用金型としては図１に要部断面を示す金型１を使用
した。この金型１は耐熱鋼（ＪＩＳＳＫＤ６１）で形
成され、第１分割型１２と第２分割型１３とで構成さ
れ、その合わせ面に金属溶湯が注入される容積２５０ｃ
ｍ³のキャビティ１０が形成されている。なお、キャビ
ティー１０の抜き勾配は２度とした。

【００１９】第１分割型１２には射出プランジャ装置３
が装備されている。射出プランジャ装置３は、金型１の
キャビティ１０にランナービスケット１１を介して連通
するスリーブ室３０を備えた耐熱鋼等で形成されたスリ
ーブ３１と、スリーブ室３０に往復動可能に嵌合された
プランジャチップ３２とを備えている。スリーブ３１は
給湯落下口３４をもつ。プランジャチップ３２は空圧ま
たは油圧で作動される。

【００２０】この金型１はダイキャスト装置の型締め装
置４に固定されている。この型締め装置４と連動してい
る押し出し板４１と押し出しピン４２との間にはロード
セル４５が配置されており、押し出しピン４２に作用す
る押し出し力を測定できるようになっている。鋳造試験
は、各試料の離型剤毎にこの金型１、鋳造プランジャー
装置３、型締め装置４を持つダイキャスト装置で行われ
た。金型１の型温は金型１内に埋め込まれた図示しない
冷却コイルに送る冷却水の量をコントロールすることに
より、型温１５０℃、３５０℃、４００℃の３水準に設
定した。金属溶湯としてはＪＩＳＡＤＣ１２組成のア
ルミニウム合金を用い、溶湯温度を６７０℃とした。な
お、型締め圧力３５０ｔｏｎ、射出速度０．８ｍ／ｓと
した。

【００２１】離型剤の塗布は口径１．３ｍｍの重力式、
平吹き式のエアーガンを用い、離型剤の固形分濃度を１
０００ｃｍ³あたり約１．３ｇとしたものを用い、エア
ー圧４ｋｇ／ｃｍ²でキャビティー１０を形成する金型
１の型面に固形分で型面１ｃｍ²あたり約０．６ｍｇと
なるように吹き付けた。その後各１０回のショットを行
い、鋳造された鋳物の型離れ、鋳巣の有無等を調べた。

【００２２】試料１の離型剤では数シヨットで鋳造され
た鋳物が金型に溶着して張り付き、離型剤としての性能
が低いものであった。試料２、試料３、試料４、試料５
及び試料６の各離型剤はいずれも張り付き、鋳巣等の不
都合は見られず、離型剤として使用できるものであっ
た。しかし、試料２は離型剤の塗布むらがある場合に、
型離れの困難な張り付きに近い場合が見られた。また、
試料３の離型剤も、試料２の離型剤よりは改善されてい
るものの型離れに問題があった。

【００２３】試料４、試料５および試料６の各離型剤は
型離れ、鋳巣等の鋳造上の問題は全く無く、高い性能を
示した。従って、アクリル樹脂Ｂの方がアクリル樹脂Ａ
より好ましいことがわかる。試料３、試料４および試料
６の３種類の離型剤を用いた場合の押し出しピン４２に
作用する押し出し荷重をロードセル４５で測定した値を
ショット数との関係で示したグラフを図２に示す。な
お、参考までに金型鋳造用離型剤として市販されている
２種類の離型剤、市販品Ａと市販品Ｂとを全く同じ条件
で試験した時の押し出し荷重を合わせて図２に示す。

【００２４】なお、市販品Ａの組成は、変性シリコーン
オイル；４．０％、油脂類；１５．０％、合成油；７．
５％、界面活性剤；７．５％、防錆・防腐剤；１．０
％、水；６５．０％のものである。また、市販品Ｂの組
成は油脂類；１５．０％、鉱物油；５．５％、合成油；
７．５％、界面活性剤；５．５％、防錆・防腐剤；１．
０％、水；６５．５％のものである。

【００２５】図２より、本発明の試料３の離型剤は市販
品Ａとほぼ同じ程度の押し出し荷重を持つものであるの
がわかる。本発明の試料４および試料６の２種類の離型
剤は市販品Ａおよび市販品Ｂより低い押し出し荷重を持
ち、型離れ性が優れているのがわかる。離型剤の付着性
を調べるために、金型に代わるモデルとして縦横それぞ
れ８０ｍｍ、厚さ１ｍｍ鉄板を使用し、ホットプレート
上に塗布面が水平面に対して８０°の角度とした状態に
傾け、この鉄板に対して垂直に前記金型の型面に塗布し
たのと同じ条件で、本発明の試料３および試料４の２種
類の離型剤と前記した２種類の市販品、市販品Ａおよび
市販品Ｂについて付着量を測定した。なお、塗布量は所
定希釈倍率の離型剤１０ｇを約１３秒で塗布し、塗布
後、鉄板に付着した固形分を重量増加量として求めたも
のである。なお、希釈倍率３０倍、５０倍および１００
倍の離型剤１０ｇに含まれる固形分は、試料３、４はい
ずれもおよそ０．０４３ｇ、０．０２６ｇおよび０．０
１３ｇであり、市販品Ａは０．１１０ｇ、０．０６５
ｇ、０．０３３ｇ、市販品Ｂは０．１０１ｇ、０．０６
１ｇ、０．０３０ｇである。

【００２６】鉄板の温度が１５０℃の場合の結果を図３
に、鉄板の温度が３５０℃の場合の結果を図４に示す。
なお、図中（）内の数字は、希釈された離型剤１０ｇ
中の固形分のうち、付着した固形分の割合を重量％で表
したものである。図３、図４より本発明の離型剤は市販
品の離型剤に比較し極めて付着性が高いことがわかる。
特に、図４に見られるように３５０℃の付着量は一般的
１５０℃の付着量より低くなるが、本発明の離型剤は付
着量の低下が少なく、付着の金型温度依存性が少なく、
付着量が安定しているのがわかる。

【００２７】次に鋳巣の原因となる発生ガス量を次の方
法で比較した。離型剤としては本発明の試料３および試
料４の２種類の離型剤と、市販品Ａおよび市販品Ｂの２
種類、合計４種類の離型剤について試験した。試験はそ
れぞれの離型剤の適当量を１３０℃で３０分間加熱して
水等の溶媒を乾燥除去し、残った固形分０．５ｇを銅パ
イプに詰め、石綿で緩く栓をし、これを７００℃の窒素
雰囲気にされている密閉炉に打ち込み、発生したガスに
より上昇する炉内圧力を測定し、圧力増をガス量に換算
した。結果を図５に合わせて示す。

【００２８】図５より本発明の２種類の離型剤は発生ガ
ス量が少ないことがわかる。これより本発明の離型剤は
鋳巣の発生が少ないことが理解できる。これらの結果よ
り、従来の離型剤に見られる、金型温度が高くなるに従
って、金型に付着しにくくなっていく、スプレー塗布時
に型面に付着しない離型剤が飛散して、鋳造機や作業周
辺に堆積しベタベタになり作業環境を悪くし、離型剤に
含まれる黒鉛等による洗濯してもとれない汚れの発生と
いった問題を、本発明の離型剤で改善できることがわか
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】離型剤の評価に使用された金型と型締め装置の
要部を示す断面図図である。

【図２】離型剤毎の押し出しピン荷重とショット数の関
係を示す線図である。

【図３】離型剤毎の鉄板温度１５０℃での離型剤固形分
の付着量と希釈倍率との関係を示す線図である。

【図４】離型剤毎の鉄板温度３５０℃での離型剤固形分
の付着量と希釈倍率との関係を示す線図である。

【図５】離型剤毎の発生ガス量を示すグラフである。

【符号の説明】

１は金型、１０はキャビティ、３は鋳造プランジャ装
置、３０はスリーブ室、３１はスリーブ、３２はプラン
ジャチップ、４は型締め装置、４２は押し出しピン、４
５はロードセルを示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者郡市政広愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者土屋詔一愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者仙石裕司愛知県岡崎市橋目町字請地57番地１ (72)発明者荒木慎輔愛知県豊田市緑ケ丘３丁目65番地大豊工業株式会社内 (72)発明者石川俊樹愛知県刈谷市一里山町東石根36番地３三和油化工業株式会社内 (56)参考文献特開昭55−19495（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−53727（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−193260（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22C 3/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】金属溶湯が供給されるキャビティを区画
する金型の型面に塗布される金型鋳造用離型剤であっ
て、分散媒である水と、該水に少なくとも部分的に溶解する
水溶性高分子と、分散剤であるポリメタアクリル酸エス
テル及び／又はポリアクリル酸エステルからなるアクリ
ル樹脂およびシリコーンとを含むことを特徴とする金型
鋳造用離型剤。
【請求項２】さらにワックスを含む請求項１に記載の
金型鋳造用離型剤。
【請求項３】さらに焼き付き防止剤として無機物を含
む請求項１記載の金型鋳造用離型剤。