(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム溶湯のダイカスト鋳造に用いられる水性離型剤にして、（ａ）イオン化傾向が溶湯金属よりも高い金属の、炭酸塩、硫酸塩及び燐酸塩からなる水溶性無機塩であって、溶湯と反応せず且つ溶融温度乃至は分解温度が溶湯温度よりも高いものと、（ｂ）塩化カルシウムと、（ｃ）塩化マグネシウムとからなる群より選ばれた少なくとも１種を、水性媒体中に溶解せしめてなることを特徴とするダイカスト用水性離型剤。
【請求項２】
前記溶湯金属であるアルミニウムよりもイオン化傾向の高い金属が、マグネシウム、ナトリウム、カルシウム、またはカリウムである請求項１記載のダイカスト用水性離型剤。
【請求項３】
マグネシウム溶湯のダイカスト鋳造に用いられる水性離型剤にして、（ａ）イオン化傾向が溶湯金属よりも高い金属の、炭酸塩、硫酸塩及び燐酸塩からなる水溶性無機塩であって、溶湯と反応せず且つ溶融温度乃至は分解温度が溶湯温度よりも高いものと、（ｂ）塩化カルシウムとからなる群より選ばれた少なくとも１種を、水性媒体中に溶解せしめてなることを特徴とするダイカスト用水性離型剤。
【請求項４】
界面活性剤が更に添加せしめられている請求項１乃至請求項３の何れかに記載のダイカスト用水性離型剤。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れかに記載のダイカスト用水性離型剤を用い、それを、ダイカスト金型のキャビティ面に付与して、かかる水性離型剤を付着せしめた後、乾燥させることにより、該水性離型剤中の前記無機塩をキャビティ表面に析出せしめた状態下において、所定の金属溶湯を金型キャビティ内に射出して鋳造を行なうことを特徴とするダイカスト鋳造法。
【請求項６】
前記水性離型剤が、スプレー法にて前記金型のキャビティ面に噴霧せしめられる請求項５記載のダイカスト鋳造法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、溶液形態にあるダイカスト用水性離型剤及びそれを用いたダイカスト鋳造法に係り、特に、ダイカスト金型のキャビティ面に適用されて、優れた製品離型性を発揮すると共に、そのようなキャビティ面における離型剤の堆積の少ない水性離型剤と、それを用いてダイカスト鋳造を有利に行なう方法に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
従来から、アルミニウム等の金属溶湯の鋳造手法の一つとして、ダイカスト鋳造法が知られており、そこでは、ダイカスト金型のキャビティ内に射出される金属溶湯が、キャビティ面に焼き付くのを防止して、得られた製品を金型から離型し易くする等のために、各種の離型剤が提案され、それらは、何れも、金型のキャビティ面に塗布されて用いられてきている。
【０００３】
例えば、特開平６−１５４０６号公報や特開平６−１１４４９４号公報においては、多孔質合成珪酸化合物からなる離型剤粒子、又はそれとワックスとを、分散剤を含有する水中に懸濁させてなる金型鋳造用離型剤が明らかにされており、また、特開平５−１７７２９４号公報には、オルガノポリシロキサンと極圧潤滑剤とを乳化剤により水中に乳化してなるアルミダイカスト用離型剤組成物が、特開平６−１９８３８６号公報には、シリコーン微粉末を固形分とし、Ｄ−テトラヒドロキシ吉草酸をバインダとしてなるダイカスト用離型剤が提案され、更に、特開平９−１２８２号公報には、ワックス粒子と無機粉末粒子と有機化合物の粉末粒子とを混合して構成される金型用粉体離型剤が、特開平９−４７８４１号公報には、粉末タルクと無機結合剤としての硼酸とからなる高圧鋳造用離型剤が、特開平１０−３４２７９号公報には、固体潤滑剤とバインダとしてのエポキシ樹脂とからなる金型鋳造用離型剤が、それぞれ、明らかにされている。
【０００４】
また、水溶性のダイカスト用離型剤としては、特開平７−６２３８０号公報において、ガラス転移点が３０℃以下の水溶性若しくは水分散性樹脂、例えばアクリル系重合体、酢酸ビニル系重合体、無水マレイン酸系共重合体、或いはポリアルキレンオキサイド系ワックス類をバインダとして用い、これに、ワックス類或いはシリコーン等の潤滑剤を配合してなるものが提案され、更に、特開平１０−９４８５１号公報においては、マイカ、タルク等の鱗片状粒子と、窒化珪素、二酸化珪素、酸化マグネシウム等の球状粒子と、更にバインダとを溶液に分散させてなるものが提案されている。
【０００５】
しかしながら、それら、従来から提案されているダイカスト用離型剤にあっては、一般に、潤滑剤そのものとして、或いは潤滑剤粒子を金型表面に固定せしめるためのバインダとして、樹脂や各種有機化合物からなる有機物質が用いられているところから、そのような有機物質が高温の金属溶湯と接触することにより、熱分解して、炭化・ガス化し、黒煙を発生せしめて、作業環境を悪化させたり、生じたカーボンやガスを製品中に巻き込むことにより、製品品質を悪化させる等の問題を内在している他、そのような有機物質の変性にて、金型表面に潤滑剤を漸次固着、堆積せしめ、製品の抜けや表面性状に悪影響をもたらす等の問題を内在し、更には、有機物質の排出により、廃水中のＣＯＤを高め、廃水負荷が大きくなるという問題も内在するものであった。
【０００６】
また、粉体形態の離型剤や離型剤粒子を金型表面に付着・固定せしめる場合にあっては、そのような潤滑剤を金型表面の全面に亘って均一に存在せしめることが難しく、そのために、所定の金属溶湯が導入されたときに、焼き付きが惹起されたり、製品の抜けが悪い等の問題がある。
【０００７】
【解決課題】
ここにおいて、本発明は、かかる従来の問題を悉く解消すべく為されたものであって、その解決課題とするところは、優れた離型性を確保しつつ、金型表面に残留・堆積することの少ないダイカスト用水性離型剤を提供することにあり、また他の課題とするところは、金属溶湯に接触しても、カーボンやガスを発生することのない、従って製品の抜けや製品品質に悪影響をもたらすことのない、廃水負荷が非常に小さなダイカスト用水性離型剤を提供することにあり、更には、そのような水性離型剤を用いて、ダイカスト鋳造を有利に行ない得る手法を提供することをも、その課題とするものである。
【０００８】
【解決手段】
そして、本発明は、かかる課題の解決のために、イオン化傾向が溶湯金属よりも高い金属の水溶性無機塩であって、溶湯と反応せず且つ溶融温度乃至は分解温度が溶湯温度よりも高いものの少なくとも１種を、水性媒体中に溶解せしめてなることを特徴とするダイカスト用水性離型剤を、その要旨とするものである。
【０００９】
すなわち、この本発明に従うダイカスト用水性離型剤にあっては、それが、金型表面に適用されて、乾燥（溶媒たる水の蒸発）によって、溶解されていた無機塩が析出し、金型表面に存在せしめられることにより、有効な潤滑特性を発揮し得ることとなるのであり、以て導入される金属溶湯の金型に対する焼き付きを阻止し、また製品の金型からの抜け性を効果的に高め得ることとなったのであり、しかも、その析出した無機塩は、イオン化傾向が溶湯金属よりも高い金属の塩であるところから、金属溶湯と反応せず、その品質を低下せしめるようなことも全くないのである。
【００１０】
また、かかる本発明に従う水性離型剤にて、金型表面に析出、存在せしめられる無機塩は、溶湯温度では溶解乃至は分解するものではないために、高温下で一定の離型効果があり、金型温度（型温）が制限されない利点があると共に、黒煙やガスを発生することがないために、作業環境を悪化せしめたり、製品にガスを巻き込んで、製品欠陥を惹起する等の問題も良好に回避され得ることに加えて、水溶性であるところから、水や水系媒体等を用いた洗浄操作によって、金型表面から容易に除去され得、以て金型表面における離型剤の固着・堆積が極めて少ないという特徴も有しているのである。
【００１１】
しかも、本発明に従う水性離型剤は、その離型効果を与える成分が、所定の水溶性無機塩であるために、ＣＯＤが小さく、廃水負荷が極めて小さいという特徴を有していると共に、汎用的な物質であるために安価であり、また安全性にも優れている等といった特徴を有しているのである。
【００１２】
なお、このような本発明に係るダイカスト用水性離型剤にあっては、前記無機塩としては、一般に、ハロゲン化物、炭酸塩、硫酸塩及び燐酸塩のうちの何れかが有利に用いられることとなる。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様の一つによれば、前記溶湯金属は、アルミニウムであり、そして、該溶湯金属よりもイオン化傾向の高い金属は、マグネシウム、ナトリウム、カルシウム又はカリウムであることが望ましい。
【００１４】
さらに、本発明の他の望ましい態様によれば、上述の如き構成のダイカスト用水性離型剤には、更に、界面活性剤が添加せしめられ、これによって、そのような離型剤のノビやハネを効果的に高めて、金型表面の全面に亘って離型剤の膜の形成を有効に行ない、以て離型性をより一層高めることが可能となる。
【００１５】
ところで、本発明は、また、上述の如きダイカスト用水性離型剤を用い、それを、ダイカスト金型のキャビティ面に付与して、かかる水性離型剤を付着せしめた後、乾燥させることにより、該水性離型剤中の前記無機塩をキャビティ表面に析出せしめた状態下において、所定の金属溶湯を金型キャビティ内に射出して鋳造を行なうことを特徴とするダイカスト鋳造法をも、その要旨とするものであって、これにより、高品質のダイカスト鋳造製品を有利に得ることが可能となるのである。
【００１６】
なお、このような本発明に従うダイカスト鋳造法の有利な態様によれば、水性離型剤は、スプレー法にて、金型のキャビティ面に噴霧せしめられ、これによって、金型表面に、そのような離型剤の膜が効果的に形成されることとなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
要するに、本発明に従うダイカスト用水性離型剤は、水性媒体中に所定の無機塩を溶解せしめてなるものであって、それが金型表面に適用されて、その溶媒たる水性媒体が蒸発させられて、乾燥せしめられることによって、そのような無機塩を析出させ、その存在によって、離型性が良好に発揮され得るようにしたものであるところから、かかる無機塩としては、イオン化傾向が溶湯金属よりも高い金属の水溶性無機塩であって、溶湯と反応せず、且つ溶融温度乃至は分解温度が溶湯温度よりも高いものである必要がある。けだし、イオン化傾向が溶湯金属よりも高い金属の塩であることにより、溶湯との反応が効果的に阻止され得て、溶湯品質、ひいては製品品質に悪影響をもたらすようなことが回避され得ることとなるからであり、また、溶融温度乃至は分解温度が溶湯温度よりも高い塩であることにより、高温の金属溶湯と接触しても熱分解せず、そのために、黒煙やガスを発生して、製品にガスを巻き込んだりする等の問題の発生を回避し、更には高温下でも一定の離型効果を奏し得ることとなるからである。
【００１８】
また、水溶性の無機塩として、水溶液の形態において、金型表面（キャビティ面）に適用するようにしたことによって、その全面に亘っての接触が容易に行なわれ得て、均一な付着が効果的に為され得ると共に、金型表面に付着した離型剤層（液膜）の乾燥によって、金型表面の全面に無機塩の析出物を容易に形成せしめて、目的とする離型性を効果的に発揮させ得るのである。
【００１９】
なお、そのような無機塩を与える金属としては、溶湯金属の種類により、自ずから規制され、それよりもイオン化傾向が高い金属の中から、適宜に選択されることとなる。例えば、溶湯金属がアルミニウムである場合にあっては、マグネシウム、ナトリウム、カルシウム及びカリウムの中から選択されることとなるのであり、また、溶湯金属がマグネシウムの場合には、マグネシウムよりもイオン化傾向の高いナトリウム、カルシウム又はカリウムが選択されることとなる。
【００２０】
また、かかる水溶性の無機塩は、各種の塩形態において用いられ得るものであるが、一般に、塩化カルシウム、塩化マグネシウム；炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等の炭酸塩；硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム等の硫酸塩；燐酸カリウム、燐酸ナトリウム等の燐酸塩の形態において、有利に用いられることとなる。なお、これらの無機塩は、何れも汎用的な物質であって、安価であると共に、安全性の高いものであり、またそれが排出されても、有機物ではないところから、廃水中のＣＯＤを著しく高めるようなこともないのである。
【００２１】
そして、かかる所定の水溶性無機塩の少なくとも１種が、水道水や蒸留水の如き水や、他の適当な水溶液等の水性媒体中に溶解せしめられることにより、目的とするダイカスト用水性離型剤が調製されるのであるが、その際の無機塩の濃度は、鋳造製品の特性や用途等に応じて、適宜に選定され、一般に、０．１〜１０重量％程度の濃度において用いられることとなる。なお、この無機塩の濃度が余りにも低くなると、その析出による離型効果を充分に発揮し得なくなるからであり、また濃度が高くなり過ぎると、金型表面に析出する無機塩が大きな粒子となって、鋳肌荒れ等の問題を惹起するようになる。
【００２２】
なお、本発明にあっては、その目的の達成において許容される範囲内で、従来のエマルジョン型やディスパージョン型の離型剤を、水性媒体として使用することも可能であり、その場合にあっては、そのような離型剤による離型効果も期待され得るところから、本発明に従う水溶性無機塩の濃度を低くすることも可能である。
【００２３】
また、本発明に従うダイカスト用水性離型剤には、上述したような必須の離型成分としての所定の水溶性無機塩の他に、本発明の目的に悪影響をもたらさない限りにおいて、公知の各種の添加剤が添加せしめられ得るが、中でも、界面活性剤が有利に添加され、それによって離型剤のノビやハネが向上されて、金型表面における離型剤の被覆性が効果的に高められ得、以て無機塩が金型表面により均一に析出せしめられ得ることとなる。なお、そのような有効な作用を為す界面活性剤の中でも、特に有利には、ノニオン系界面活性剤が用いられることとなる。ノニオン系界面活性剤は、低温で分解し、本発明に従う離型剤の特徴を減ずることなく、金型表面にスプレー塗装される離型剤の飛沫のハネとノビを効果的に向上せしめ得るのである。
【００２４】
さらに、この好適に添加されるノニオン系界面活性剤としては、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル類、ポリオキシアルキレンアルキルフェノールエーテル類、ポリオキシアルキレンアルキルエステル類、ソルビタンアルキルエステル類、ポリオキシアルキレンソルビタンアルキルエステル類、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロック共重合体等の公知の各種のものの中から、適宜に選択され、またその添加量としては、一般に、０．０１〜１０重量％程度、好ましくは０．１〜５重量％程度の濃度となるように添加せしめられることとなる。
【００２５】
ところで、かくの如き本発明に従う水性離型剤を用いて、アルミニウム溶湯やマグネシウム溶湯等の所定の金属溶湯から、目的とする製品を得るべく、ダイカスト鋳造するに際しては、そのような離型剤は、従来と同様に、ダイカスト金型のキャビティ面に付与乃至は適用されて、金型表面に付着せしめられるのである。具体的には、スプレー法等の公知の塗装方法に従って、本発明に従う水性離型剤が塗装せしめられて、そのような金型表面（キャビティ面）の全面に亘って水性離型剤の塗膜が形成されることとなる。その際、本発明に従う水性離型剤は、完全な水溶液の形態において金型表面に適用されるものであるところから、キャビティ内における離型剤の回り込みが良好であって、離型剤の付着しないキャビティ面の発生が効果的に回避され得るのである。
【００２６】
次いで、そのキャビティ面に付着して塗膜を形成する水性離型剤が、乾燥せしめられることにより、換言すれば、その溶媒である水性媒体が蒸発、除去せしめられることにより、溶解されていた無機塩がキャビティ表面に析出して、かかる表面を覆う状態とされるのである。なお、ここで用いられるダイカスト金型は、一般に、金型温度が安定するまで捨て打ちが実施され、比較的高温の金型温度の状態下において、目的とするダイカスト鋳造が実施されるものであるところから、そのような比較的高温の金型に対して本発明に従う水性離型剤が塗布されて形成される塗膜の乾燥は、金型自体の有する熱にて容易に実現せしめ得るものであるが、更に、外部から熱を加えて、塗膜の乾燥をより迅速に行なうようにすることも可能である。
【００２７】
このように、本発明に従う水性離型剤は、比較的に高温の金型に対して、従来と同様に適用されるものではあるが、そのような離型剤は無機塩を主体とするものであって、熱分解するものではないところから、高温下でも変質せず、一定の離型効果を奏するものであって、それ故に、型温が制限されることがないという特徴を有しているのであり、加えて、ダイカスト鋳造の繰り返しにより上昇する型温を低下せしめるための冷却液を用いた冷却操作も簡略化し得ることとなったのである。また、黒煙の発生もないところから、作業環境が清浄化され得る特徴も有している。
【００２８】
その後、かくの如くして、本発明に従う水性離型剤中の無機塩がダイカスト金型のキャビティ表面に析出された状態下において、所定の金属溶湯が、従来と同様にして金型キャビティ内に射出され、鋳造操作が実施されることとなるのであり、その際、射出された金属溶湯は、キャビティ表面に存在する無機塩の析出物によって、金型表面に焼き付くことが効果的に阻止され、抜き勾配が小さくて、離型精巧の大きな形状の製品であっても、離型時における押出操作にて、製品が変形することが効果的に阻止され得ているのである。
【００２９】
また、かくの如くダイカスト鋳造が実施された金型は、従来と同様に、再度のダイカスト鋳造に繰り返し使用されることとなるが、そのような金型に、本発明に従う水性離型剤（無機塩の析出物）が付着、残留していても、単に冷却水を吹き付ける等の洗浄操作によって、容易に溶解、除去せしめ得るところから、金型に対する堆積が極めて少なく、従って製品性状に対する悪影響も顧慮する必要がなくなったのである。
【００３０】
従って、かくの如きダイカスト鋳造手法に従って得られる製品にあっては、薄肉で、抜き勾配の小さな形状のものであっても、何等変形することなく、また焼き付きの発生も認められ得ない、製品品質において、優れたものとなっているのである。
【００３１】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を示し、本発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、言うまでもないところである。また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記した発明の実施の形態における記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加え得るものであることが、理解されるべきである。なお、以下の実施例中の部及び百分率は、何れも、特に断りのない限り、重量基準にて示されるものである。
【００３２】
実施例  １
下記表１に示される各種の無機塩を含む、各種濃度の水溶液からなる水性離型剤について、以下の如くして、剥離抵抗（離型性）を調べた。また、比較のために、市販品として、市販のエマルジョン系ダイカスト離型剤（三和油化工業株式会社製ＢＲ−２１）を用い、その各種濃度のものについても、同様に剥離抵抗を調べた。
【００３３】
すなわち、剥離抵抗（離型性）の試験は、次のようにして行なった。先ず、金型材質であるＳＫＤ６１材の８０ｍｍ×８０ｍｍ×２ｍｍのテストピースを準備し、それを＃１２０の砂でショットブラストして、その表面粗さを均一とした後、下記表１に示される各種濃度の各種離型剤を、テストピース表面に、通常のエアスプレー法に従って噴霧し、更にエアブローを施し、その後、テストピースをホットプレート上において１２０℃に加熱して、乾燥せしめた。次いで、４０℃±５℃に、テストピースを自然冷却させた後、２４ｍｍのセロハン粘着テープ〔ニチバン（株）製ＬＰ−２４〕をテストピースに貼り付け、密着させた後、かかるセロハン粘着テープをテストピースに対し垂直に引っ張り、その抵抗をばね秤で測定し、その結果を、下記表１に示した。
【００３４】
【表１】
0004307614.tif 000002
【００３５】
かかる表１の結果から明らかなように、本発明に従う所定の無機塩を溶解せしめた水溶液からなる水性離型剤は、何れも、市販品と同程度の剥離抵抗（離型性）を示すものであることが明らかとなった。また、離型成分の中でも、特に、炭酸塩の剥離抵抗が優れていることが認められる。
【００３６】
また、上記した離型成分の中から、炭酸カリウム（Ｋ2 ＣＯ3 ）を選択して、その１．５％水溶液からなる水性離型剤を用い、上記と同様に、ＳＫＤ６１材テストピースに適用して、乾燥せしめることにより、かかるＫ2 ＣＯ3 の析出物を、テストピースの表面に存在せしめた状態下において、ダイカスト用アルミニウム溶湯（ＡＤＣ１２）を杓でかけて、そこに溶着が生じているか、どうか、について調査した。その結果、かかるアルミニウム溶湯（ＡＤＣ１２）は、何等テストピースに対して溶着していないことを認めた。
【００３７】
実施例  ２
塩化カルシウムの２％水溶液からなる水性離型剤を用い、これに、ノニオン系界面活性剤（三洋化成株式会社製エマルミン２４０）を、０．５％の濃度で添加した場合と、添加しなかった場合とについて、それぞれの離型剤の飛沫のハネとノビについて評価した。
【００３８】
すなわち、ＳＫＤ６１材テストピースを、１５０℃±５℃に加熱した後、約１０ｃｍの距離から、スポイトにて、それぞれの離型剤を滴下せしめ、その滴下箇所周りのハネとノビを目視にて評価したところ、ノニオン系界面活性剤を添加した離型剤にあっては、ハネとノビが改善されて、従来の市販のエマルジョン系離型剤と同等の特性を示すことが認められた。
【００３９】
実施例  ３
３５０ｔダイカストマシンを用いて、１１５ｍｍ×１０７ｍｍ×４０ｍｍの箱型で、肉厚が１．０〜１．８ｍｍの製品の二個取り鋳造を行なった。
【００４０】
先ず、離型剤としては、６７％の水と２５％の塩化カルシウムと８％のノニオン系界面活性剤（エマルミン２４０）とからなる原液を、水で５倍に希釈して得られた、塩化カルシウム濃度が５％、ノニオン系界面活性剤の濃度が１．６％の水溶液を用い、その２０〜３０ｍＬを、手動スプレーにて、金型のキャビティ面に吹き付けた後、エアブローをかけ、その後、乾燥せしめて、金型表面に塩化カルシウムを析出させた後、アルミニウム溶湯（ＡＤＣ１２）を金型のキャビティ内に射出し、ダイカスト鋳造を実施し、更に、鋳造後、得られた鋳造製品を取り出した金型を水浴にて冷却することからなる、鋳造サイクルを採用した。そして、金型温度：４０℃より捨て打ちを始め、１０ショットの鋳造を行なって、金型温度が約２００℃で安定したところで、更に５ショットの鋳造を行ない、そうして得られた製品の評価を行なった。
【００４１】
かくして得られた箱型の鋳造製品にあっては、箱型で抜き勾配が小さく、形状的に製品の金型への抵抗が大きいにも拘わらず、離型時の押出操作にて、製品が変形することもなく、離型抵抗も充分に小さいものであることを認め、また金型に対する溶湯の焼き付きや金型の腐食は認められず、更に、金型表面における離型剤（塩化カルシウム）の残留も全く認められなかった。
【００４２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に従うダイカスト用水性離型剤を用いることにより、優れた離型性を確保しつつ、離型剤の金型表面への固着・堆積が効果的に抑制乃至は防止せしめられ得るのであり、また金属溶湯に接触しても、カーボンやガスを発生することがなく、従って、製品の抜けや製品品質に悪影響をもたらすこともなく、更に、廃水負荷が非常に小さいという特徴を発揮するものであり、加えて、ＣＯＤが小さく、廃水処理性が簡便であると共に、黒煙の発生がなく、作業環境も改善され、更に汎用的な物質を使用するために安価である、等の特徴も発揮するものである。