(57)【要約】【課題】金型の操業中において、熱疲労による応力が発生する水冷孔への亀裂の起点となる錆の発生を抑え、これにより金型の寿命を向上させることができる金型の冷却方法を提供すること。【解決手段】金型の内部に貫通された水冷孔を流通する前記金型を冷却するための冷却水に防錆剤を添加してｐＨ９以上のアルカリ性に調整した後、このアルカリ性の冷却水を前記金型の水冷孔に流通させるようにした金型の冷却方法とする。このとき、防錆剤として、アミンを含有する防錆剤を用いることが好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイカスト金型や鍛造金型などの金型の内部に貫通された水冷孔を流通する前記金型を冷却するための冷却水に防錆剤を添加してｐＨ９以上のアルカリ性に調整した後、このアルカリ性の冷却水を前記金型の水冷孔に流通させることを特徴とする金型の冷却方法。
【請求項２】
前記冷却水に、アミンを含有する防錆剤を添加してｐＨ９以上のアルカリ性に調整した後、このアルカリ性の冷却水を前記金型の水冷孔に流通させることを特徴とする請求項１に記載の金型の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型の冷却方法に関し、さらに詳しくは、ダイカスト品や鍛造品などの製造に好適に用いられる金型の冷却方法に関するものである。 
【背景技術】
【０００２】
従来、ダイカスト金型や鍛造金型などの金型は、溶融金属などを型内に注入し、これを成形してダイカスト品や鍛造品を製造する際、この金型の内部に水冷孔を設け、この水冷孔に接続される配管を通して工業用水などの冷却水を循環させて、金型の温度調整を図っている。
【０００３】
この金型の水冷孔に錆が発生すると、配管の詰まりやこの金型と接続される温度調整装置などの故障に繋がるので、この金型を成形装置から取外して放置（保存）するときには、通常、この金型に防錆剤を塗布して錆の発生を防ぐ処理がなされている。
【０００４】
例えば特許文献１には、射出成形金型において、成形動作終了後に配管を通して圧縮エアを導入し、配管や水冷孔に残留している水を除去するとともに、圧縮エアの導入位置よりも金型寄りの配管部分に防錆剤を滴下するノズルを取付けた装置を用いて、配管および水冷孔内に防錆剤を噴霧するようにしている。これによって金型の水冷孔は防錆剤でコーティングされ、この状態で金型は放置（保存）されるため、放置（保存）期間中、錆の発生を防ぐことができる。
【０００５】
【特許文献１】実開平０７−４０１２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示される方法など、従来、金型の放置（保存）時においては錆の発生を抑える処理はなされているものの、金型の実操業中における水冷孔への錆の発生を効果的に防止する方法は提案されていなかった。
【０００７】
そして、この実操業中には、金型が高温になっているため、水冷孔も高温にさらされ、熱疲労による応力がこの水冷孔に発生している。このような状況下で、長時間の操業により金型の水冷孔に錆が発生して腐食が進行すると、その腐食部分が亀裂の起点となって、応力腐食割れによる金型損傷が引き起こされる。その結果、金型寿命を短くするという問題があった。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、金型の操業中において、熱疲労による応力が発生する水冷孔への亀裂の起点となる錆の発生を抑え、これにより金型の寿命を向上させることができる金型の冷却方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明に係る金型の冷却方法は、ダイカスト金型や鍛造金型などの金型の内部に貫通された水冷孔を流通する前記金型を冷却するための冷却水に防錆剤を添加してｐＨ９以上のアルカリ性に調整した後、このアルカリ性の冷却水を前記金型の水冷孔に流通させることを要旨とする。
【００１０】
この場合、前記冷却水に、アミンを含有する防錆剤を添加してｐＨ９以上のアルカリ性に調整した後、このアルカリ性の冷却水を前記金型の水冷孔に流通させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る金型の冷却方法によれば、金型の操業中において、金型を冷却するための冷却水に防錆剤を添加してｐＨ９以上のアルカリ性に調整したこのアルカリ性の冷却水を金型の水冷孔に流通させるので、その水冷孔への亀裂の起点となる錆の発生を抑え、これにより金型の寿命を向上させることができる。
【００１２】
この場合、冷却水に、アミンを含有する防錆剤を添加してｐＨ９以上のアルカリ性に調整した後、このアルカリ性の冷却水を金型の水冷孔に流通させると、確実に水冷孔での錆の発生を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明の一実施形態について詳細に説明する。
【００１４】
本発明に係る金型の冷却方法は、金型の内部に貫通された水冷孔を流通する冷却水に防錆剤を添加して、その冷却水のｐＨが９以上となるように調整し、その調整した冷却水を金型の水冷孔に流通させて、金型を冷却する方法である。
【００１５】
金型は、例えば、ダイカスト金型や鋳造金型、射出成形や圧縮成形などにより樹脂を成形する樹脂成形用金型などの金型を例示することができる。この金型には、その内部を貫通する水冷孔が形成されている。この水冷孔は、金型を用いて金属や樹脂などを成形するときに金型の温度を一定に保って、安定して成形を行なうために金型を冷却するためのものである。この水冷孔に、冷却水を流通させて、金型を冷却する。この水冷孔の形状は、金型の形状や、冷却度合によって適宜定めることができる。例えば、比較的冷却したい場合には、金型内に貫通孔を多く形成して、流通する冷却水と金型との間の接触面積を大きくすれば良い。
【００１６】
金型の水冷孔を流通させる冷却水は、例えば工業用水などを用いることができ、特に限定されるものではない。冷却水の温度は、通常、常温以下に設定されるが、冷却装置などによりその温度を適宜設定することができる。工業用水などの冷却水は、ｐＨ７付近の中性のものである。そのため、本発明に係る金型の冷却方法では、この冷却水に防錆剤を添加して、ｐＨ９以上となるように調整する。
【００１７】
冷却水に添加する防錆剤は、冷却水のｐＨを９以上にする水性防錆剤であれば良く、特に限定されるものではないが、アミン単体や有機酸のアミン塩などのアミンを含有する防錆剤が好ましい。そして、揮発性や取り扱い性などを考慮すると、有機酸のアミン塩がより好ましい。
【００１８】
アミンを含有する防錆剤のアミンとしては、モノエタノールアミン・ジエタノールアミン・トリエタノールアミン・モノプロパノールアミン・モノブタノールアミン等のアルカノールアミンや、モノメチルアミン・ジヘキシルアミン・ジシクロヘキシルアミン・トリブチルアミン等のアルキルアミン、イミダゾール誘導体、トリアゾール誘導体などを例示することができる。アルカノールアミンまたはアルキルアミンにおいて、ヒドロキシアルキル基の数やヒドロキシアルキル基の炭素数、アルキル基の炭素数は特に限定されるものではない。また、ヒドロキシアルキル基とアルキル基とを両方有するアミンであっても良い。さらに、ジアミン、トリアミンなどであっても良い。
【００１９】
上記有機酸のアミン塩を構成する有機酸としては、比較的炭素数の多い（例えば、炭素数が４から２０程度）脂肪族あるいは芳香族のモノまたはジカルボン酸、脂肪族あるいは芳香族のモノまたはジスルホン酸、尿素系縮合体およびその誘導体などを例示することができる。尿素系縮合体としては、シアヌル酸・イソシアヌル酸・ヒダントイン・尿酸・アラントインなどがあり、その誘導体としては、比較的炭素数の少ない（例えば、炭素数１から４程度）のアルキル基・アシル基等が結合した化合物を例示することができる。これらの有機酸は、飽和酸であっても良いし、不飽和酸であっても良い。上記有機酸がジカルボン酸またはジスルホン酸である場合、飽和または不飽和のモノまたは多価アルコールとモノエステルを形成するものであっても良い。
【００２０】
また、冷却水のｐＨを９以上にする水性防錆剤として、上記アミンを含有する防錆剤の他に、上記有機酸の金属塩（アルカリ金属、アルカリ土類金属）や無機酸の金属塩（アルカリ金属、アルカリ土類金属）などを用いても良い。
【００２１】
無機酸の金属塩としては、亜硝酸塩、ホウ酸塩、リン酸塩、モリブデン酸塩などを例示することができる。そして、アルカリ金属としては、リチウム・ナトリウム・カリウム等を、アルカリ土類金属としては、カルシウム・マグネシウム等を例示することができる。
【００２２】
さらに、冷却水のｐＨを９以上にする水性防錆剤として、水に乳化分散させる防錆剤を用いても良い。水に乳化分散させる防錆剤としては、例えば、主成分にワックスやワックスを酸化処理した酸化ワックス等を含み、これに有機酸の塩やアミン等を添加したものなどを例示することができる。このとき、アミンは、ワックスや酸化ワックスを含む防錆剤を乳化分散させる目的で添加される。
【００２３】
以上に述べる防錆剤は、単独で用いることもできるし、組み合わせて用いることもできる。例えば、アミンを含有する防錆剤を用いる場合、上記無機酸の金属塩や、炭素数８から１６程度のカルボン酸の金属塩、炭素数９から１２の二塩基酸の金属塩などを組み合わせることができる。
【００２４】
なお、有機酸の塩や無機酸の塩において、酸成分とアルカリ成分の混合比は、等量とするか、アルカリ成分が過剰の比率にすれば良い。
【００２５】
上記防錆剤は、防錆効果と添加による液の粘度上昇とを考慮して、０．００１から０．１重量％程度の濃度になるように冷却水に添加すると良い。このとき、所望のｐＨ（９以上）となるようにする。
【００２６】
この冷却水には、本発明の効果を損なわない範囲で必要に応じて、上記防錆剤の他、酸化防止剤・消泡剤・鉱物油・界面活性剤・防腐剤・防カビ剤・非鉄金属防食剤・硬水軟化剤などの各種添加剤を添加することもできる。
【００２７】
本発明に係る金型の冷却方法は、通常の冷却水を循環させる装置により、上記防錆剤を添加してｐＨ９以上とした冷却水を循環させて行なうことができる。例えば、水タンクに上記防錆剤を添加してｐＨ９以上とした冷却水を貯め、この水タンクと金型の水冷孔とを配管により接続して、ポンプを介して冷却水を循環させる方法などを例示することができる。なお、配管などに樹脂を素材とする部品がある場合、ｐＨ９以上の高アルカリ性液に侵されない耐アルカリ性のものを用いれば良い。
【００２８】
以上のような金型の冷却方法によれば、従来、操業中に問題となっていた水冷孔への錆の発生が抑えられる。そして、錆の発生を抑えることにより、水冷孔の粒界腐食が進行するのを阻止するので、熱疲労による応力が発生しているこの水冷孔に亀裂が発生するのを防止することができる。これにより金型の寿命を向上させることができる。
【実施例】
【００２９】
次に、実施例について詳細に説明する。
【００３０】
〔試験条件〕
評価金型の材質：熱間工具鋼ＳＫＤ６１（ＨＲＣ４６）
評価液：工業用水（ｐＨ＝７．２）からなるＤ液と、工業用水（ｐＨ＝７．２）に防錆剤を所定量添加した３種類の防錆水（Ａ液（ｐＨ＝１０．５）、Ｂ液（ｐＨ＝９．５）、Ｃ液（ｐＨ＝７．８））の合計３種類
防錆剤：ユシロ化学製、商品名「ユシループＷＨ３」
アルミ合金の溶融温度：７００℃
【００３１】
〔試験操作〕
評価試験に用いたダイカスト金型の概略断面図を図１に示す。ダイカスト金型１０の固定型１２と可動型１４とで囲まれる内部のキャビティ１６に、溶融したアルミ合金（７００℃）を注入してダイカスト成形し、ダイカスト品を製造する操作を繰り返し行なった。このとき、ダイカスト金型１０の水冷孔１８（孔径＝１０φ）に冷却水を循環させて、金型の温度を調整した。
【００３２】
〔評価方法〕
（錆の発生）
ダイカスト成形５００回毎の水冷孔の様子を内視鏡で観察して、水冷孔への錆の発生の有無を調べた。また、錆が発生した場合において、錆が発生するまでのダイカスト成形の繰返し回数を調べた。
【００３３】
（亀裂の発生）
ダイカスト成形を３０００回繰り返した後、金型の水冷孔部分を切断して、水冷孔への亀裂の発生の有無を調べた。
【００３４】
（実施例１−２）
冷却水として防錆水Ａ液（ｐＨ＝１０．５）または防錆水Ｂ液（ｐＨ＝９．５）を循環させながらダイカスト成形を繰返し行ない、水冷孔への錆の発生の有無および発生までの成形繰返し回数と、水冷孔への亀裂の発生の有無を調べた。水冷孔への錆の発生の有無を確認する水冷孔の内視鏡写真を図２に示す。また、水冷孔への亀裂の発生の有無を確認する水冷孔の断面写真を図３に示す。そして、これらの結果をまとめて表１に示す。
【００３５】
（比較例１−２）
冷却水として防錆水Ｃ液（ｐＨ＝７．８）または工業用水（ｐＨ＝７．２）からなるＤ液を循環させたこと以外は実施例１−２と同様に行なった。水冷孔への錆の発生の有無を確認する水冷孔の内視鏡写真を図２に示す。また、水冷孔への亀裂の発生の有無を確認する水冷孔の断面写真を図４に示す。そして、これらの結果をまとめて表１に示す。
【００３６】
【表１】
2007216252.tif 000002
【００３７】
比較例２のように、工業用水（ｐＨ＝７．２）からなるＤ液を水冷孔に循環させたときには、表１および図２に示されるように、ダイカスト成形を５００回繰り返したときに、水冷孔の一部（図２の右上など）に錆の発生が確認され、２０００回繰り返した後には、水冷孔全域に錆の発生が確認された。そして、図４に示されるように、ダイカスト成形を３０００回繰り返した後には、図１に示される水冷孔の湾曲部Ｒで、腐食による凹部を起点にして亀裂が発生していることが確認された。
【００３８】
また、比較例１のように、防錆水Ｃ液（ｐＨ＝７．８）を水冷孔に循環させたときにも、ダイカスト成形を２０００回繰り返したときに、水冷孔に錆の発生が確認された。そして、ダイカスト成形を３０００回繰り返した後には、図１に示される水冷孔の湾曲部Ｒで、腐食による凹部を起点にして亀裂が発生していることが確認された。
【００３９】
これに対し、実施例１のように、防錆水Ａ液（ｐＨ＝１０．５）を水冷孔に循環させたときには、表１および図２に示されるように、ダイカスト成形を３０００回繰り返した後でも、錆が全く発生していないことが確認された。そして、図３に示されるように、ダイカスト成形を３０００回繰り返した後でも、図１に示される水冷孔の湾曲部Ｒに亀裂が全く発生していないことが確認された。
【００４０】
同様に、実施例２のように、防錆水Ｂ液（ｐＨ＝９．５）を水冷孔に循環させたときにも、ダイカスト成形を３０００回繰り返した後に、水冷孔への錆の発生がないことと亀裂の発生がないことが確認された。
【００４１】
このように、防錆剤を添加しない工業用水を金型の水冷孔に循環させると、水冷孔に錆が発生し、亀裂が発生した。そして、工業用水に防錆剤を添加しても、ｐＨが９以上でないときには、同様に、水冷孔に錆や亀裂が発生したが、ｐＨを９以上に調整・管理することにより、水冷孔に錆が発生するのを抑えて、水冷孔に亀裂が発生するのを防止することができることが分かった。
【００４２】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【００４３】
例えば、上記実施例において、１つの防錆剤を用いて錆の発生の有無と亀裂の発生の有無を評価しているが、他の防錆剤を用いても良いことは勿論である。要は、金型の冷却に用いる冷却水に防錆剤を添加し、その冷却水をｐＨ９以上に調整して、金型を冷却するようにすれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施例および比較例の評価試験に用いたダイカスト金型の概略断面図である。
【図２】実施例および比較例での水冷孔への錆の発生の有無を確認する水冷孔の内視鏡写真である。
【図３】実施例での水冷孔への亀裂の発生の有無を確認する水冷孔の断面写真である。
【図４】比較例での水冷孔への亀裂の発生の有無を確認する水冷孔の断面写真である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  ダイカスト金型
１２  固定型
１４  可動型
１６  キャビティ
１８  水冷孔
Ｒ    水冷孔の湾曲部
【図１】
2007216252.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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