(57)【要約】【課題】高温時においてガスの発生が無く、鋳物に微小な穴が生じることも無く、繰り返し使用可能な離型層を容易に得る手段を提供すること。【解決手段】チタン酸アルミニウムを含有する無機材料粒子と無機系被膜形成液とからなることを特徴とする、金属ダイカスト用の付着防止離型層形成塗布液、及び前記塗布液を塗布して被膜を形成した金属ダイカスト用部材。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタン酸アルミニウムを含有する無機材料粒子と無機系被膜形成液とからなることを特徴とする、金属ダイカスト用の付着防止離型層形成塗布液。
【請求項２】
前記金属がアルミニウム、マグネシウム及び亜鉛からなる群から選択されるいずれか１種類の金属又はそれらの２種類以上の合金である請求項１に記載の塗布液。
【請求項３】
無機系被膜形成液が、Ｍｌ＋（ＯＲ１）ｍＲ２ｌ−ｍ
（式中、ＭはＳｉ、Ａｌ、Ｚｒ及びＴｉからなる群から選択されるいずれか１種類の金属元素であり；ｌはＭの価数を表し；Ｒ１は炭素数１〜５の炭化水素基、アルコキシアルキル基又はアシル基であり；Ｒ２はビニル、アミノ、イミノ、エポキシ、アクリロイルオキシ、メタクリロイルオキシ、フェニル、メルカプト及びアルキル基からなる群から選択される少なくとも１種を含む有機基であり；ｍはＯＲ１基の数を表し；ｌ及びｍはいずれも整数である。）で表される化合物の加水分解・重縮合物を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の塗布液。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の塗布液を塗布して被膜を形成した金属ダイカスト用部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属ダイカスト用の付着防止離型層形成塗布液に関し、さらに詳細には、アルミニウム、マグネシウム及び亜鉛からなる群から選択されるいずれか１種類の金属又はそれらの２種類以上の合金のダイカスト用の付着防止離型層形成塗布液に関する。本発明は、また、前記塗布液を塗布して被膜を形成した金属ダイカスト用部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属鋳造用金型からの鋳物を取り出す際、油、グリースやワックスが用いられてきたが、高温の型表面から蒸発や燃焼により発煙する問題があった。また、微粒黒鉛も用いられてきたが、鋳造物の表面に付着し変色を起こす問題があった。
【０００３】
そのために、プロピレン重合体とシリコーンオイルとの混合物を主成分とする組成物が提案され（例えば、特許文献１参照。）、また、ガス発生が無く、均一な皮膜が形成でき、さらに十分な潤滑性、離型性が得られるアクリルシリコーンエマルジョンとポリアルキレンオキサイドとを主成分とする組成物が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平６−２４０２８６
【特許文献２】特開２００１−１９２６９２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の組成物では、成分中に含まれる低分子に起因するガス発生によって、鋳造物に微細な穴が発生する問題があり、また、特許文献２の組成物では、その問題は解決されるが、金属鋳造するたびにこの離型剤を塗布する必要があり、鋳物を製造する際に非常に多くの量の離型剤が必要であるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、高温時においてガスの発生が無く、鋳物に微小な穴が生じることも無く、繰り返し使用可能な離型層を容易に得る手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、無機材料粒子と無機系被膜形成液とからなる、アルミニウム、マグネシウム及び亜鉛からなる群から選択されるいずれか１種類の金属又はそれらの２種類以上の合金のダイカスト用の付着防止離型層形成塗布液により、上記問題点を解決するものである。
【０００７】
本発明は、チタン酸アルミニウムを含有する無機材料粒子と無機系被膜形成液とからなることを特徴とする、金属ダイカスト用の付着防止離型層形成塗布液に関するものである。本発明は、また、前記塗布液を塗布して被膜を形成した金属ダイカスト用部材に関するものである。
本発明の塗布液を金属ダイカスト用部材に塗布して加熱硬化（焼成）させることにより、離型層となるべき被膜を形成させる。この離型層は、無機材料粒子の占める割合が高く、無機材料粒子同士を連結する無機系連結層は非常に薄く、実質的に該無機材料粒子が連続するように充てんされる。かくして、ダイカスト用金属との濡れ性の悪い離型層が得られることとなり、しかも離型層は無機系であるため、耐熱性が高くなりガス生成が無い。無機材料粒子の占める割合が高く、無機材料粒子同士を連結する無機系連結層が非常に薄くなるのは、塗布液の加熱硬化（焼成）により、無機系連結層を残して有機成分が消失するためである。
【０００８】
無機材料粒子は、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛及びそれらの２種類以上の合金に対して離型性のあるチタン酸アルミニウムを用いることにより、離型性の優れた被膜となる。また、チタン酸アルミニウムと他の無機材料粒子を組み合わせて使用しても良い。この離型層は無機系であり耐熱性は非常に高く、高温時においてもガスの発生は見られない。
【０００９】
また、金型、ラドル、スリーブ及びプランジャー等の金属ダイカスト用部材に対して密着性が高く、前記金属に対して離型性を有しているため、複数回の鋳物製造で繰り返し使用可能である。
【００１０】
無機系被膜形成液は、Ｍｌ＋（ＯＲ１）ｍＲ２ｌ−ｍの加水分解・重縮合物からなり、ここで、ＭはＳｉ、Ａｌ、Ｚｒ及びＴｉからなる群から選択されるいずれか１種類の金属元素であり；ｌはＭの価数を表し；Ｒ１は炭素数１〜５の炭化水素基、アルコキシアルキル基又はアシル基であり；Ｒ２はビニル、アミノ、イミノ、エポキシ、アクリロイルオキシ、メタクリロイルオキシ、フェニル、メルカプト及びアルキル基からなる群から選択される少なくとも１種を含む有機基であり；ｍはＯＲ１基の数を表し；ｌ及びｍはいずれも整数である。
【００１１】
無機材料粒子の粒径は特に限定されるものではないが、分散性等を考慮すると、数μｍ〜数十μｍとすることが好ましい。粒子形状は特に限定されるものではない。無機材料粒子は複数種類を併用することもできる。
【００１２】
無機系被膜形成液は粘度が低く、無機材料粒子を多く混入しても流動性を保つことが可能である。
【００１３】
離型層前駆材料である本発明の塗布液の流動性は、無機系被膜形成液と無機材料粒子との混合比、あるいは増粘剤等の助剤を加えることにより、適宜調整が可能である。また有機溶媒を適量加えることでも調整可能である。
また、無機系皮膜形成液を塗布する方法として刷毛塗り、スプレーさらにはエアゾール化が可能であり、利便性が高い。
【００１４】
上記Ｍｌ＋（ＯＲ１）ｍＲ２ｌ−ｍで表される化合物のうち、ＭがＳｉである化合物としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン、γ−（メタ）アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリアセトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、β−シアノエチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシランなどが挙げられ、ＭがＡｌである化合物としては、アルミニウムトリイソプロポキシド、アルミニウムｎ−ブトキシド、アルミニウムトリｔ−ブトシキド、アルミニウムトリエトキシドなどが挙げられ、ＭがＺｒである化合物としては、ジルコニウムｎ−プロポキシド、ジルコニウムｎ−ブトキシド、ジルコニウムｉ−ブトキシド、ジルコニウムｔ−ブトキシド、ジルコニウムジメタクリレートジブトキシドなどが挙げられ、ＭがＴｉである化合物としては、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラｎ−ブトキシド、チタンテトラｉ−ブトキシド、チタンメタクリレートトリイソプロポキシド、チタンテトラメトキシプロポキシド、チタンテトラｎ−プロポキシド、チタンテトラエトキシドなどが挙げられる。これらの化合物のうち１種類だけを用いてよいが、二種類以上を混合してもかまわない。
【００１５】
上記Ｍｌ＋（ＯＲ１）ｍＲ２ｌ−ｍで表される化合物の加水分解・重縮合反応は、例えば、特開２００１−２１４０９３に記載されているような公知の方法によって行うことができる。
【００１６】
加水分解・重縮合反応を行うために添加する水の量は、上記Ｍｌ＋（ＯＲ１）ｍＲ２ｌ−ｍで表される化合物１モルに対して０．１モル以上が好ましい。
【００１７】
上記Ｍｌ＋（ＯＲ１）ｍＲ２ｌ−ｍで表される化合物を加水分解・縮重合する際には、既知の触媒などを添加して加水分解・縮重合を促進しても良い。この場合、添加する触媒としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸などの有機酸や、硝酸、塩酸、リン酸、硫酸などの無機酸を用いることができる。
【００１８】
上記Ｍｌ＋（ＯＲ１）ｍＲ２ｌ−ｍで表される化合物の加水分解・重縮合物は、好ましくは液状である。
【００１９】
本発明の塗布液は、チタン酸アルミニウムを含有する無機材料粒子に対する無機系被膜形成液の重量比が、１０以下であるのが好ましい。本発明の塗布液を金属ダイカスト用部材に塗布して加熱硬化（焼成）させることにより、離型層となるべき被膜を形成させる。
加熱硬化（焼成）の温度は、１００〜１０００℃である。１００℃未満だと効果が十分でなく、１０００℃を超えると、塗布される金属ダイカスト用部材の劣化の恐れがある。好ましくは、２００〜７００℃である。加熱硬化（焼成）の時間は、１０分〜３時間である。１０分未満だと効果が十分でなく、３時間を超えると、生産効率を考えると好ましくない。好ましくは、３０分〜２時間である。雰囲気は、大気中でよいが、適宜他の雰囲気を採用することもできる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の塗布液を用いれば、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛及びそれらの２種類以上の合金に対して離型性を有した、繰り返し使用可能な離型層を容易に得ることができる。
しかも本発明の塗布液から得られる離型層は全て無機成分であり、高温時においてガスの発生が無いため、鋳物に微小な穴が生じることも無く、さらに複数回連続して使用できるという利点がある。したがって、本発明の塗布液を金型、ラドル、スリーブ及びプランジャー等の溶融金属と接触するダイカスト用部材表面に塗布し、被膜形成すれば、離型性向上、ダイカスト用部材のメンテナンス性向上により、ダイカストの生産効率を上げる効果が得られる。
【００２１】
図１は、本発明の塗布液により得られる離型層構成のイメージを示すものである。
【実施例】
【００２２】
（実施例１）
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン１０．３ｇに水６．１ｇ及びイソプロピルアルコール１３．２ｇを加え、室温で１時間撹拌した。この溶液に、チタン酸アルミニウム粒子（粒径約３μm）を４４．２ｇ入れ、ボールミルにて３時間分散作業を行った。
こうして得られた塗布液を刷毛により鋼板上へ塗布し、２００℃３０分、５００℃３０分で熱処理した後、アルミニウムの溶融物を鋼板へ流した。離型層形成部分にアルミニウムが付着することは無く、冷却後再度アルミニウムの溶融物を流しても付着しなかった。  この作業を複数回繰り返し実施したが、アルミニウムが付着することは無かった。
【００２３】
（実施例２）
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン１０．３ｇに水６．１ｇ及びイソプロピルセロソルブ１３．２ｇを加え、室温で１時間撹拌した。この溶液に、アルミナ粒子（粒径約０．２μｍ）１１．４ｇ及びチタン酸アルミニウム粒子（粒径約３μｍ）３２．８ｇを入れ、ボールミルにて３時間分散作業を行った。こうして得られた離型層形成用塗布液をジメチルエーテルによってエアゾール化した。それを用いて鋼板へ塗布した後、７００℃まで加熱した。その後、アルミニウムの溶融物を鋼板上へ流し、付着性の確認を行った。
この場合においても、実施例１と同様に複数回繰り返し実施したが、アルミニウムが付着することは無かった。
【００２４】
（実施例３）
塗布液調製において、原料をγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン１０．３ｇ、水６．１ｇ及びイソプロピルアルコール１３．２ｇに代えて、メチルトリエトキシシラン１０．０ｇ、水２．０ｇ、酢酸０．３ｇ及びｎ−プロピルアルコール６．６ｇを使用した以外は、実施例１と同様に行い、実施例１と同様の結果を得た。
【００２５】
（実施例４）
塗布液調製において、原料をγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン１０．３ｇ、水６．１ｇ及びイソプロピルアルコール１３．２ｇに代えて、ジルコニウムｎ−プロポキシドの７０％ｎ−プロピルアルコール溶液１１．２ｇ、ジエタノールアミン５．３ｇをｎ−プロピルアルコールによって２５ｍｌにした。そして約８０℃で６時間加熱攪拌を行い、その後この溶液に、チタン酸アルミニウム粒子（粒径約３μm）を４４．２ｇ入れ、ボールミルにて３時間分散作業を行った。それ以降は実施例１と同様に行い、実施例１と同様の結果を得た。
【００２６】
（実施例５）
アルミニウムの溶融物を鋼板へ流す代わりに、アルミニウム−マグネシウム合金を用いてダイカスト用金型に流した以外は、実施例１と同様に行い、実施例１と同様の結果を得た。
【００２７】
（実施例６）
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン１０．３ｇに水６．１ｇ及びイソプロピルアルコール１３．２ｇを加え、室温で１時間撹拌した。この溶液に、チタン酸アルミニウム粒子（粒径約２μm）を４４．２ｇ入れ、ボールミルにて３時間分散作業を行った。
こうして得られた塗布液をスプレーガンによりダイカスト用金型へ塗布し、２００℃で３０分、５００℃で６０分熱処理を行った。そのダイカスト用金型を用いて、アルミニウムダイカストを行ったが、金型にアルミニウムが付着することはなかった。また、再度塗布及び加熱硬化（焼成）することなく複数回連続してアルミニウムダイカストを実施したが、アルミニウムの付着は無かった。
【００２８】
（実施例７）
塗布液をダイカスト用金型に塗布する代わりに、ラドルに塗布した以外は実施例６と同様に行ったところ、実施例６と同様にアルミニウムがラドルに付着することは無かった。
【００２９】
（比較例１）
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン１０．３ｇに水６．１ｇ及びイソプロピルアルコール１３．２ｇを加え、室温で１時間撹拌した。この溶液に、シリカ粒子（粒径約０.５μｍ）を１１．４ｇ入れ、ボールミルにて３時間分散作業を行った。こうして得られた塗布液を刷毛により鋼板上へ塗布し、２００℃３０分、５００℃３０分で熱処理した後、アルミニウムの溶融物を鋼板へ流した。塗布された部分に、アルミニウムが付着してしまった。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の塗布液を金型に塗布して加熱硬化（焼成）させることにより、離型層となるべき被膜を形成させて得られる、離型層を設けた金型のイメージ図を示す。
【図１】
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