JP4953117B2

JP4953117B2 - ダイカスト油性離型剤

Info

Publication number: JP4953117B2
Application number: JP2006186075A
Authority: JP
Inventors: 稔山中
Original assignee: 株式会社リスダンケミカル
Priority date: 2006-06-08
Filing date: 2006-06-08
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2026-06-08
Also published as: JP2007326145A

Description

本発明は、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム等の非鉄金属製品を鋳造する金型に使用されるダイカスト油性離型剤に関する。

アルミニウム、亜鉛、マグネシウム等の非鉄金属製品のダイカスト鋳造においては金型にダイカスト離型剤が使用される。ダイカスト離型剤は高温の金型キャビテイ表面に塗布され、離型剤は溶湯との溶着防止や脱型時の摩擦を低減し、金型の離型性を向上させる。離型剤の離型機能がダイカスト成形品（製品）の良否に関係するため離型機能を高めた種々の離型剤が開発されている。しかし従来の離型剤では金型温度が高温になると離型成分の熱分解によりその機能が低減し、所望の離型性が得られないという欠点があった。
特開平６−１１４４９４

本発明は金型温度が高温であっても優れた離型性を発揮するダイカスト油性離型剤を提供する。また表面性状のよい成形品を鋳造することができるダイカスト油性離型剤を提供する。

上記課題を解決するため研究と実験を重ねた結果、金型型面（金型キャビテイ表面）の温度が約２００℃以上の高温であってもジチオカルバミン酸モリブデン、ジチオリン酸モリブデン、モリブデン酸アミンを含有する油性離型剤が離型性に優れた効果を奏することを見出し、本発明を完成したものである。すなわち本発明にかかるダイカスト油性離型剤は、（Ａ）ジチオカルバミン酸モリブデン、ジチオリン酸モリブデン及びモリブデン酸アミンの有機金属化合物から選ばれた１種又は２種以上、（Ｂ）鉱物油、ワックス、シリコーン、油脂、脂肪酸及び脂肪酸エステルの油分の群から選ばれた１種又は２種以上を含有し、摂氏３００度乃至摂氏３５０度の金型型面に刷毛塗り塗布される非スプレー噴霧の高粘度のダイカスト油性離型剤である。

またその第２発明にかかるダイカスト油性離型剤は、（Ａ）ジチオカルバミン酸モリブデン、ジチオリン酸モリブデン及びモリブデン酸アミンの有機金属化合物から選ばれた１種又は２種以上、（Ｂ）鉱物油、ワックス、シリコーン、油脂、脂肪酸及び脂肪酸エステルの油分の群から選ばれた１種又は２種以上、（Ｃ）炭化水素系溶剤を含有する。

効果

本発明にかかるダイカスト油性離型剤は、金型型面などが２００℃以上の高温であっても優れた離型性を発揮し、表面性状のよい成形品を鋳造することができる。また金型キャビテイ表面のぬれ特性に優れるなどの油性離型剤に特徴的な効果もある。

本発明を実施するための最良の形態について説明する。本発明にかかるダイカスト油性離型剤は、離型成分（Ａ）ジチオカルバミン酸モリブデン、ジチオリン酸モリブデン及びモリブデン酸アミンの有機金属化合物から選ばれた１種又は２種以上を含有する。すなわち離型成分（Ａ）と油分が混合された油性離型剤であり、離型成分（Ａ）としてジチオカルバミン酸モリブデン、ジチオリン酸モリブデン及びモリブデン酸アミンの有機金属化合物から選ばれた１種又は２種以上を含有する。離型成分（Ａ）を含有する油性離型剤は、離型成分（Ａ）を含有しない油性離型剤に比べ、離型性に優れている。

有機金属化合物の離型成分（Ａ）が溶解される油性溶液の油分として鉱物油、ワックス、シリコーン、油脂、脂肪酸及び脂肪酸エステルが好適である。すなわち油性離型剤（第１発明）は、離型成分（Ａ）のジチオカルバミン酸モリブデン、ジチオリン酸モリブデン及びモリブデン酸アミンの有機金属化合物から選ばれた１種又は２種以上、（Ｂ）鉱物油、ワックス、シリコーン、油脂、脂肪酸及び脂肪酸エステルの群から選ばれた油分の１種又は２種以上を含有する。離型成分（Ａ）は有機溶媒の油分にほぼ均一に溶解される。成分（Ｂ）の油分には潤滑性、離型性などの機能があり、これはダイカスト油性離型剤の基油あるいはダイカスト油性離型剤の潤滑成分、離型成分として一般に用いられている。

油分である成分（Ｂ）の鉱物油にはマシン油、タービン油、シリンダー油などがある。ワックスにはカルナバワックス、蜜蝋、木蝋、モンタンワックス、マイクロワックス、パラフィンワックスなどがある。シリコーンにはジメチルシリコーンオイル、メチルフェニールシリコーンオイル、メチル水素シリコーンオイルなどのストレートシリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイルなどの変性シリコーンなどがある。油脂には菜種油、ヒマシ油、大豆油、パーム油、牛脂などの動植物油がある。脂肪酸にはステアリン酸、オレイン酸、パルミチン酸などがある。脂肪酸エステルにはグリセリンステアリン酸エステル、グリセリンオレイン酸エステルなどがある。

離型成分（Ａ）を含有する油性離型剤（第１発明）において離型成分（Ａ）は成分（Ｂ）を含有する油分にほぼ均一に溶解される。離型成分（Ａ）を含有する油性離型剤（第１発明）は、離型成分（Ａ）を含有しない油性離型剤に比べ、離型性に優れている。油性離型剤（第１発明）によれば、とられがなく軽く離型することができ、また鋳造された成形品に焼付け、かじりを生じない。また成形品の表面性状を示す鋳肌も良好である。油性離型剤は公知の塗布方法で金型キャビテイ表面に塗布されるが、第１発明の油性離型剤は成分（Ｂ）を含有する油分の粘度が比較的に高く、スプレ噴霧の塗布には適さず刷毛塗り塗布を行うのがよい。一般に離型剤は金型キャビテイ表面の全体に塗布されるが、第１発明の油性離型剤の場合、比較的に高い粘度と濡れ特性に優れる利点を活かし、かじり、焼付け、とられの発生し易い部分、例えば、大型金型における突起部分など複雑な構成部分などに刷毛塗り塗布をおこない、その部分における離脱を容易にすることができる。

次に本発明のダイカスト油性離型剤（第２発明）は、油性離型剤（第１発明）に成分（Ｃ）の炭化水素系溶剤を更に混合したものであり、離型成分（Ａ）、成分（Ｂ）および成分（Ｃ）を含有する。すなわち油性離型剤（第２発明）は、離型成分（Ａ）としてジチオカルバミン酸モリブデン、ジチオリン酸モリブデン及びモリブデン酸アミンの有機金属化合物から選ばれた１種又は２種以上、成分（Ｂ）として鉱物油、ワックス、シリコーン、油脂、脂肪酸及び脂肪酸エステルの群から選ばれた油分の１種又は２種以上、成分（Ｃ）の炭化水素系溶剤を含有する。炭化水素系溶剤にはノルマルパラフィン炭化水素、灯油などがあり、成分（Ｂ）を含有する油分を希釈する。炭化水素系溶剤としてノルマルパラフィン炭化水素が好適である。

離型成分（Ａ）を含有する油性離型剤（第２発明）においては成分（Ａ）が成分（Ｂ）、成分（Ｃ）を含有する油性溶液にほぼ均一に溶解される。離型成分（Ａ）を含有する油性離型剤（第２発明）は、離型成分（Ａ）を含有しない油性離型剤に比べ、離型性に優れている。すなわち、油性離型剤（第２発明）よれば、とられがなく軽く離型することができ、また成形品に焼付け、かじりを生じない。また成形品の表面性状を示す鋳肌も良好であり、これらは第１発明の場合と同じである。成分（Ｃ）の炭化水素系溶剤が配合された油性離型剤（第２発明）は油性溶液の粘度が比較的に低く、スプレ噴霧の塗布に適している。炭化水素系溶剤が全組成物重量の４０％重量以上になると油性溶液の粘度が低くなり、スプレ噴霧の塗布をスムーズに行うことができる。

鋳造時の溶湯温度はアルミニウム合金、マグネシウム合金で約７００℃の高温であり、その際、金型型面の温度は約３００℃から３５０℃になる。従来の離型剤の場合、金型型面が高温になると離型成分などの有効成分が劣化し、離型性が低下する欠点があった。これに対し本発明の油性離型剤においては金型温度が約２００℃以上の高温であっても成分（Ａ）の有機金属化合物の離型成分として有効に機能する。高温下においても優れた離型性を発揮する油性離型剤（第１発明、第２発明）のメカニズム、特に成分（Ａ）による優れた離型機能は次のように考えられる。

まず刷毛塗りの塗布（第１発明）あるいはスプレ噴霧の塗布（第２発明）などにより本発明の油性離型剤を金型キャビテイ表面に塗布し、金型キャビテイ表面に油性離型剤による皮膜を形成する。離型成分（Ａ）が油分、油性溶液に溶解され、金型キャビテイ表面の皮膜全体に離型成分（Ａ）が均一状態で存在するところ、２００℃以上の高温の金型や溶湯に加熱された離型成分（Ａ）が熱分解により二硫化モリブデンを生成し、生成された二硫化モリブデンが離型性を増進させるものと考えられる。すなわち離型成分（Ａ）の有機金属化合物は約２００℃で脱アルキル化によりオレフィンを生成し、さらに約２９５℃前後で残っている配位子が分解し、二硫化モリブデンを生成すると考えられる。二硫化モリブデンは潤滑剤、極圧剤、摩擦抵抗調整剤（低減剤）、磨耗防止剤、酸化防止剤として使用され、優れた離型機能がある。

離型性分として二硫化モリブデンを含有する離型剤が知られている（公知離型剤）。本発明の油性離型剤と、二硫化モリブデンを含有する従来の離型剤を比較すると、従来の公知離型剤は二硫化モリブデンの微細粉末を固体潤滑剤として液中に分散したものである。無機固体の二硫化モリブデンは有機化合物の油分、油性液等に溶解しないからである。比重が大きい二硫化モリブデンは液中で沈殿しやすく、均一な散状態を保持することが困難であり、従来の分散型離型剤の場合、二硫化モリブデンのもつ本来の離型機能が十分に発揮されないきらいがあった。

これに対して、前記のように、油分、油性溶液に離型成分（Ａ）が溶解された本発明の油性離型剤では金型キャビテイ表面に形成される皮膜（油性離型剤）に離型成分（Ａ）が均一状態に存在し、従って金型キャビテイ表面に二硫化モリブデンがほぼ均一に生成されるため二硫化モリブデンの離型機能が有効に発揮されるものと考えられる。いずれにせよ高温下において離型成分（Ａ）の離型機能が低下しないだけでなく優れた離型性を発揮するというのが本発明の油性離型剤の特徴である。

また本発明にかかる油性離型剤の塗布量は従来の離型剤に比べて少量である。第２発明の油性離型剤では油性離型剤は３ｃｃ／ｍ^２乃至１０ｃｃ／ｍ^２塗布すればよい。少ない塗布量でも優れた離型性を発揮するのは熱分解により生成される二硫化モリブデンの離型機能によるものと考えられる。なお本発明の離型性に悪影響を及ぼさない限り、従来から用いられている離型剤の添加剤を適宜に添加混合してよい。

なお第１発明にかかる油性離型剤は、金型に高温の溶湯を高圧で送入するダイカスト鋳造機のプランジャーピストン用潤滑油としても使用することができる。すなわち油性離型剤（第１発明）は離型性と潤滑性に優れ、高性能の潤滑油としても機能する。高温、高圧下での使用のという条件がダイカスト離型剤と同じであり、高温により離型性分（Ａ）から二硫化モリブデンが生成し、潤滑性を増進するものと考えられる。

まず表１乃至表４は油性離型剤（第１発明）の実施例（４０例）、また表５、表６はその較例（２０例）をそれぞれ示す。すなわち実施例の４０例は１乃至表４に示される成分（Ａ）、成分（Ｂ）をその割合で混合し、また比較例の２０例は表５および表６に示される成分（Ｂ）をその割合で混合し、それぞれ試験用油性離型剤を調整した。混合割合を示す数値の単位は重量％である。

次に表７乃至表１０は油性離型剤（第２発明）の実施例（４０例）、また表１１および表１２はその比較例（２０例）をそれぞれ示す。すなわち実施例の４０例は表７乃至表１０に示される成分（Ａ）、成分（Ｂ）、成分（Ｃ）をその割合で混合し、また比較例の２０例は表１１および表１２に示される成分（Ｂ）、成分（Ｃ）をその割合で混合し、それぞれ試験用油性離型剤を調整した。混合割合を示す数値の単位は重量％である。

ダイカスト鋳造条件については、金型型面の温度をそれぞれ２００℃、３００℃、３５０℃とし、金型キャビテイ表面に検査用の油性離型剤を塗布した。油性離型剤（第１発明）では刷毛塗り塗布をおこない、また油性離型剤（第２発明）ではスプレ噴霧の塗布をした。鋳造品の材質はアルミニウム合金ＡＤＣ−１２（ＪＩＳ）、溶湯温度は７００℃、型締力は１５０トンである。

鋳造された成形品につき焼き付き、かじり、とられ、離型性、鋳肌の各項目を目視により評価した。評価項目の内容とその評価基準は次のとおりである。「焼付き」とは金型キャビテイ表面全体に鋳造合金が融着している状態をいい、焼付きなし（○）、やや焼付きあり（△）、焼付きあり（×）により評価した。「かじり」とは金型キャビテイ表面や鋳造された成形品表面に発生する引っ掻きキズをいい、かじりなし（○）、ややかじりあり（△）、かじりあり（×）により評価した。とられとは型開き後に固定または可動金型で鋳造された成形品が固着して取り出せない状態をいい、とられなし（○）、とられあり（×）により評価した。離型性とは鋳造された成形品が金型から離型できることをいい、軽く離型できる（○）、軽く離型できない（△）、離型できない（×）により評価した。鋳肌とは鋳造された成形品表面のつや、滑面性をいい、滑面でつやがある（○）、滑面性、つやが劣る、（△）、滑面でなくつやがない（×）により評価した。

検査結果をみると、第１発明の油性離型剤の場合、成分Ａを含有する実施例（４０例）は、評価項目の焼付き、かじり、とられ、離型性につきすべて良好という優れた効果が確認された。また表面性状の鋳肌も良好であった。これに対して成分（Ａ）を含有しない比較例（２０例）は評価項目の焼付き、かじり、とられ、離型性についてすべて不良であり、表面性状の鋳肌も不良であった。

次に第２発明の油性離型剤の場合も第１発明の油性離型剤と同様な結果が得られた。すなわち成分Ａを含有する実施例（４０例）は、評価項目の焼付き、かじり、とられ、離型性につきすべて良好という優れた効果が確認された。また表面性状の鋳肌も良好であった。これに対して成分（Ａ）を含有しない比較例（２０例）は、評価項目の焼付き、かじり、とられ、離型性につきすべて不良であり、また表面性状の鋳肌も不良であった。

なお第２発明の油性離型剤についてはさらにロードセル測定器により油性離型剤の離型抵抗を検査した。すなわち金型型面の温度に対応して鉄板（テストピース）を２００℃、３００℃、３５０℃にそれぞれ加熱し、鉄板表面に試験用油性離型剤をスプレ噴霧により塗布した。塗布量は３ｃｃ／ｍ^２である。溶湯の材料はアルミニウム合金ＡＤＣ−１２に（ＪＩＳ）、溶湯温度は７００℃である。鉄板に上下開放状の円筒型を載置して型内に溶湯を給湯し、自然放冷により溶湯の固化後、円筒型に錘を載せて加重する一方、円筒型全体（固化したアルミニウム合金と錘を含む）を水平方向に引張し、鉄板上での滑り検査をした。引張力は鋳造品の離型抵抗を表し、引張力（測定値）が小さいほど離型抵抗が小さく、離型性に優れることを示す。測定値の単位はＫｇｆ／ｃｍ^２である。

表１３乃至表１６は油性離型剤（第２発明）の離型抵抗にかんする実施例（４０例）を示す。離型抵抗の実施例に使用した試験用油性離型剤は、前記表７乃至１０の実施例１乃至４０に使用した試験用油性離型剤と同じである。すなわち表１３乃至表１６の実施例１乃至４０における成分（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）とその混合割合は、表７乃至１０の実施例１乃至４０に示される成分（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）とその混合割合にそれぞれ同じである。表１７および表１８は離型抵抗にかんする比較例（２０例）を示す。比較例において試験用油性離型剤は成分（Ｂ）、（Ｃ）を含有し、成分（Ａ）を含有しない。表１７の比較例１０例（比較例１乃至１のにおける成分（Ｂ）、（Ｃ）とその混合割合は、表１１の比較例１０例（比較例１乃至１０）に示される成分（Ｂ）、（Ｃ）とその混合割合にそれぞれ同じである。また表１８の比較例１０例（比較例１１乃至２０）における成分（Ｂ）、（Ｃ）とその混合割合は、表１２の比較例１０例（比較例１１乃至２０）に示される成分（Ｂ）、（Ｃ）とその混合割合にそれぞれ同じである。

そして表１７の比較例（１０例）の場合、成分（Ｂ）、（Ｃ）とその混合割合は、表７乃至表１０の実施例１乃至４０における試験用油性離型剤中の成分（Ａ）を等量のノルマルパラフィン炭化水素（これは成分（Ｃ）である）に置き換え、そのノルマルパラフィン炭化水素を成分（Ｃ）に加えたものである。例えば、表１７の比較例１は成分（Ｂ）２０重量％、成分（Ｃ）８０重量％であり、これは、表７、８、９、１０の実施例１、１１、２１、３１における成分（Ａ）０．１重量％を等量のノルマルパラフィン炭素０．１重量％に置き換え、このノルマルパラフィン炭素０．１重量％を成分（Ｃ）７９．９重量％に加え８０重量％としたものである。

検査結果によれば、鉄板の温度（金型型面の温度）が大きくなるにしたがい離型抵抗も大きくなるが、成分（Ａ）を含有する油性離型剤（実施例）は、成分（Ａ）を含有しない油性離型剤（比較例）に比べ離型抵抗が小さく、従って離型性に優れている。金型型面の温度が３００℃程度あるいはそれを超えると離型抵抗に特に顕著な差がみられる。金型型面が３００℃の場合、成分（Ａ）を含有しない油性離型剤の離型抵抗は成分（Ａ）を含有する油性離型剤の離型抵抗の約２倍である。なお比較例における離型抵抗の（×）印はかじりが発生し、鉄板上での移動（摺動）が不能（したがって計測も不能）を表す。

Claims

（Ａ）ジチオカルバミン酸モリブデン、ジチオリン酸モリブデン及びモリブデン酸アミンの有機金属化合物から選ばれた１種又は２種以上、（Ｂ）鉱物油、ワックス、シリコーン、油脂、脂肪酸及び脂肪酸エステルの油分の群から選ばれた１種又は２種以上を含有し、摂氏３００度乃至摂氏３５０度の金型型面に刷毛塗り塗布される非スプレー噴霧の高粘度のダイカスト油性離型剤。