JP6746799B2 - 離型剤組成物およびダイカスト方法 - Google Patents
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Description
本開示の離型剤組成物は、高分子エステルを含有する。
本開示の離型剤組成物が含有する高分子エステルは、エステル結合を有する高分子化合物であり、高分子の主鎖にエステル基を有するポリエステルであってもよいし、または、側鎖にエステル基を有する高分子であってもよい。
二塩基酸としては、好ましくは炭素数3〜10の二塩基酸であり、より好ましくは炭素数3〜8の二塩基酸、さらに好ましくは炭素数4〜6の二塩基酸を用いることができる。
二塩基酸は、飽和でも不飽和でもよく、脂肪族でも芳香族でもよく、また、直鎖でも分岐でもよい。
二塩基酸としては、脂肪族のジカルボン酸を用いることが好ましい。具体的には、脂肪族のジカルボン酸としては、アジピン酸、フマル酸、コハク酸、グルタル酸、スベリン酸、セバシン酸、マレイン酸、グルタコン酸等を挙げることができ、芳香族のジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸等を挙げることができる。
(第1の高分子エステル)
第1の高分子エステルは、構成単位(前駆体または単量体)として、上記した二塩基酸、および、多価アルコールの他に、さらに一塩基酸を含有する高分子エステルである。
一塩基酸としては、好ましくは炭素数3〜22の脂肪酸であり、より好ましくは炭素数4〜20の脂肪酸であり、さらに好ましくは炭素数6〜19の脂肪酸であり、さらに好ましくは炭素数8〜18の脂肪酸である。脂肪酸は、直鎖でも分岐でもよく、飽和でも不飽和でもよい。不飽和は一価であっても多価であってもよい。また、合成でも天然でもよく、二種以上の混合物を使用してもよい。具体的には、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、ヤシ油脂肪酸、パーム油脂肪酸、菜種油脂肪酸、イソオクタン酸、イソノナン酸、イソデカン酸、イソウンデカン酸、イソドデカン酸を挙げることができる。
・二塩基酸としてアジピン酸を用い、多価アルコールとしてペンタエリスリトールを用いて、これらが脱水縮合してなるポリエステル構造を高分子主鎖とし、一塩基酸として炭素数18の不飽和脂肪酸、または、炭素数8〜10の分岐脂肪酸を用いて、これらとペンタエリスリトールのアルコール残基とが脱水縮合してなるエステル構造を側鎖に有する高分子エステル
・二塩基酸としてアジピン酸を用い、多価アルコールとしてトリメチロールプロパンを用いて、これらが脱水縮合してなるポリエステル構造を高分子主鎖とし、一塩基酸としてヤシ油脂肪酸を用いて、これらとトリメチロールプロパンのアルコール残基とが脱水縮合してなるエステル構造を側鎖に有する高分子エステル
また、第1の高分子エステルの構成成分(共重合成分またはブレンド成分)として、ポリαオレフィン、例えば、ポリブテン、ポリイソブチレン、1−ヘキセンオリゴマー、1−オクテンオリゴマー、1−デセンオリゴマー等を含んでいてもよい。
第2の高分子エステルは、構成単位(前駆体または単量体)として、上記した二塩基酸の他に、1価のアルコール、および、αオレフィンを含有し、二塩基酸として、不飽和のジカルボン酸を用いた高分子エステルである。
第2の高分子エステルは、不飽和のジカルボン酸とαオレフィンとが付加重合により共重合してなる高分子主鎖を有することが好ましい。また、不飽和のジカルボン酸のカルボン酸と、1価のアルコールとが脱水縮合してなるエステル構造を高分子側鎖に有することが好ましい。
・二塩基酸としてフマル酸を用い、1価アルコールとして1−ブタノールまたは2−エチルヘキサノール等を用い、フマル酸とαオレフィンが付加重合してなる共重合体を高分子主鎖とし、フマル酸のカルボン酸と1価アルコールとが脱水縮合したエステル構造を側鎖に有する高分子エステル
αオレフィンとしては、炭素数8〜18の直鎖または分岐のαオレフィンを用いることが好ましく、例えば、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセンおよび1−オクタデセンを用いることができる。
高分子エステルの重量平均分子量は、好ましくは3,000〜160,000であり、より好ましくは10,000〜100,000であり、さらに好ましくは40,000〜80,000である。
高分子エステルの100℃における動粘度は、好ましくは100〜5,000mm2/sであり、より好ましくは200〜2,000mm2/sであり、さらに好ましくは200〜1,000mm2/sである。
高分子エステルの含有量は、離型剤組成物全体を100質量%として、好ましくは0.1〜20質量%であり、より好ましくは0.1〜10質量%であり、さらに好ましくは1〜5質量%である。0.1質量%以上含有させることで、離型剤組成物の耐熱性を向上させる効果を発揮することができ、また、20質量%以下とすることにより離型剤組成物の液安定性を良好にすることができる。
本開示の離型剤組成物は、さらに、シリコーン油を含むことが好ましい。
シリコーン油としては、シリコーン油やシリコーンワックス等の公知のシリコーン化合物を使用することができる。
具体例としては、ジメチルシリコーン、環状シリコーン、メチルフェニルシリコーン、メチルハイドロジェンシリコーン、オルガノ変性シリコーン化合物等が挙げられる。オルガノ変性シリコーン化合物としては、アルキル基、アラルキル基、アミノ基、カルボキシルアルキル基又はカルボン酸アルキル基、ヒドロキシアルキル基、アミノアルキル基、ポリエーテル基等により、一部あるいは全体を変性されたオルガノポリシロキサン等が挙げられる。なお、これらのシリコーン油は単独で用いてよいし2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本開示の離型剤組成物は、その他の添加剤としては、離型剤組成物の潤滑性を補う目的で、鉱物油、油脂、合成エステル油、油性剤、合成ワックス等を配合しても良い。また、その他の添加剤として、例えば、消泡剤、発泡剤、乾燥促進剤、腐食防止剤、防腐剤、防錆剤、増粘剤、酸化防止剤、ラジカル補足剤、ラジカル補足助剤等を配合しても良い。
本開示の離型剤組成物は、油性で用いても、水性で用いてもよい。本開示の離型剤組成物は、油性で用いる場合は、さらに炭化水素系溶剤を含むことが好ましい。
炭化水素系溶剤としては、特に限定されないが、取り扱いのし易さから引火点が70℃以上のパラフィン類を用いることが好ましい。
炭化水素系溶剤の含有量は特に限定されず、超低濃度(1質量%以上)から、超高濃度(99質量%)まで適用可能であるが、好ましい含有量としては、組成物全体を基準として下限が40質量%以上であることが好ましく、上限が90質量%以下であることが好ましい。炭化水素系溶剤の含有量が40質量%未満であると、高分子エステル等の離型成分が濃くなりすぎるため付着ムラの原因となる。一方、炭化水素系溶剤の含有量が90質量%を超えると、金型への離型成分の付着不足による焼付きが生じる虞がある。
本開示の離型剤組成物を水性で用いる場合は、さらに界面活性剤及び水を含むことが好ましい。また、組成物は乳化されてなることが好ましい。乳化されてなることにより、高分子エステルが分散安定化して、離型性のムラやばらつきが低減する。
界面活性剤の種類としては、高分子エステルやシリコーンオイル等を安定に乳化させることができれば特に限定されない。例えば、アニオン性、カチオン性、両性、又はノニオン性の界面活性剤のいずれも使用することができる。これらの中でもノニオン性界面活性剤が好ましい。具体的には、ポリオキシアルキレングリコール、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル等が好ましい。これらの界面活性剤は単独で使用されても良く、複数組み合わせて使用しても良い。
油性の離型剤組成物の製造方法としては、高分子エステル、および、シリコーンオイル等の他の任意成分を、溶剤に溶解させることにより得ることができる。
また、水性の離型剤組成物を製造する場合は、高分子エステル、および、シリコーンオイル等の他の任意成分と、水および界面活性剤とを混合することより得ることができる。なお、乳化させる方法は水性の離型剤組成物を製造する際に用いられる公知の方法(特開2002−188055)を採用することができる。
本開示の離型剤組成物は一般的な量で塗布する使用のほかに、いわゆる少量塗布の使用にも対応している。
近年、サイクルタイムの短縮による生産性の向上や廃液削減による環境負荷低減を目的に、離型剤の塗布量の低減化が進められている。一方で、金型が250℃以上の高温に達した条件で離型剤が使用されるケースが増えており、離型剤の塗布量を低減すると冷却効果が充分に得られず、金型温度がさらに高温となる可能性がある。本開示の離型剤組成物は高温での離型性を備えているため、このような高温条件における少量塗布にも対応している。
(油性離型剤組成物の調整)
表1に示す組成(質量%)にて、実施例1〜7、および、比較例1に係る油性離型剤組成物を調整した。それぞれの油性離型剤組成物について、350℃および400℃での離型性を評価した。離型性の評価方法は後述する。
(水性離型剤組成物の調整)
表2に示す組成(質量%)にて、実施例8,9、および、比較例2に係る水性離型剤組成物を調整した。それぞれの水性離型剤組成物について、300℃での離型性を評価した。離型性の評価方法は後述する。
高分子エステルA:トリメチロールプロパンとアジピン酸とを脱水縮合してなるポリエステル構造を高分子主鎖とし、トリメチロールプロパン由来のアルコール残基と、ヤシ油脂肪酸とが脱水縮合してなるエステル構造を側鎖に有する高分子エステル
高分子エステルB:ペンタエリスリトールとアジピン酸とを脱水縮合してなるポリエステル構造を高分子主鎖とし、ペンタエリスリトール由来のアルコール残基と、炭素数8〜10の分岐脂肪酸とが脱水縮合してなるエステル構造を側鎖に有する高分子エステル
高分子エステルC:フマル酸とC10〜C16のαオレフィンとが付加重合してなる共重合体を高分子主鎖とし、フマル酸のカルボン酸と1−ブタノールとが脱水縮合したエステル構造を側鎖に有する高分子エステル
高分子エステルD:フマル酸とC10〜C16のαオレフィンとが付加重合してなる共重合体を高分子主鎖とし、フマル酸のカルボン酸と2−エチルヘキサノールとが脱水縮合したエステル構造を側鎖に有する高分子エステル
シリコーン油:ジメチルシリコーン(動粘度(25℃):1000mm2/s)
合成エステル:トリメチロールプロパントリオレート
鉱物油:JIS K2283に準拠した40℃の動粘度が100〜300mm2/sの鉱物油
ラジカル補足剤:フェノール系酸化防止剤
ラジカル補足助剤:ジアルキルジチオリン酸モリブデン
溶剤:パラフィン
評価方法の手順を図1に示す。
図1(1)に示すように、200×200×30mmの鋼板に、上記実施例および比較例の油性、水性それぞれの離型剤組成物をスプレー塗布した(塗布範囲:100cm2)。塗布条件を表4に示す。
離型剤組成物を塗布した箇所の上に、図1(2)に示すようにOリング状治具を設定し、その中に、アルミ溶湯を注入した。アルミ溶湯の条件を表5に示す。
その後、Oリンク状治具の上に9kgの荷重を設置した状態で、Oリング状治具を水平方向に移動する際の荷重(kg)を離型抵抗値として測定した。油性離型剤組成物については、鋼板温度350℃および400℃における離型抵抗値を測定した。また、水性離型剤組成物については、鋼板温度300℃における離型抵抗値を測定した。結果をそれぞれ表1、2に示した。
なお、離型抵抗値が小さい方が、離型性が高いことになる。
水性離型剤組成物においては、鋼板温度300℃において、高分子エステルを含まない比較例2に比べて、いずれの実施例においても、離型性が向上した。
Claims (11)
- 高分子エステルを含有する離型剤組成物であって、
前記高分子エステルが、構成単位として、二塩基酸、一塩基酸、および、多価アルコールを含み、該二塩基酸と多価アルコールとが脱水縮合してなるポリエステル構造を高分子主鎖とし、多価アルコール由来のアルコール残基と、該一塩基酸とが脱水縮合してなるエステル構造を高分子側鎖とし、
前記高分子エステルの含有量が、離型剤組成物全体を基準として、0.1〜20質量%である、
離型剤組成物。 - 高分子エステルを含有する離型剤組成物であって、
前記高分子エステルが、構成単位として、二塩基酸、1価アルコール、および、αオレフィンを含み、該二塩基酸が不飽和のジカルボン酸であり、該不飽和のジカルボン酸とαオレフィンとが付加重合してなる共重合体を高分子主鎖とし、該不飽和のジカルボン酸のカルボン酸と、該1価アルコールとが脱水縮合してなるエステル構造を高分子側鎖とする、離型剤組成物。 - 前記高分子エステルの含有量が、離型剤組成物全体を基準として、0.1〜20質量%である、請求項2記載の離型剤組成物。
- 前記高分子エステルの重量平均分子量が、3,000〜160,000である、請求項1〜3のいずれかに記載の離型剤組成物。
- 前記高分子エステルの100℃における動粘度が、100〜5,000mm2/sである、請求項1〜4のいずれかに記載の離型剤組成物。
- さらに、シリコーン油を含み、該シリコーン油の含有量が、離型剤組成物全体を基準として、50質量%以下である、請求項1〜5のいずれかに記載の離型剤組成物。
- さらに、炭化水素系溶剤を含む、請求項1〜6のいずれかに記載の離型剤組成物。
- さらに、界面活性剤および水を含む、請求項1〜6のいずれかに記載の離型剤組成物。
- 乳化されてなる、請求項8に記載の離型剤組成物。
- スプレーノズルを介して請求項7に記載の離型剤組成物を金型へと塗布する工程を備え、
前記離型剤組成物の塗布量を、0.00005〜0.1ml/cm2とする、ダイカスト方法。 - スプレーノズルを介して請求項8または9に記載の離型剤組成物を金型へと塗布する工程を備え、
前記離型剤組成物を、高分子エステルの塗布量として、0.01〜50mg/cm2とする、ダイカスト方法。
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