JP3851943B2 - ダイカスト用離型剤 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム合金、マグネシウム合金、亜鉛合金等のダイカストにおいて使用する潤滑性に優れたダイカスト用離型剤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水溶性ダイカスト用離型剤の代表的な成分としてシリコーンオイルがあり、中でも、α−オレフィン変性シリコーン、α−メチルスチレン変性シリコーン、フェニル変性シリコーン及びカルボキシ変性シリコーン等のアルキル変性シリコーンが実際の作業で多用されている。アルキル変性シリコーンは、アルキル基が潤滑性を有し、また金型上で加熱されてゲル化し強固な離型皮膜を形成するので優れた離型性が得られるからであった。
同様にシリコーンオイルの１種であるジメチルシリコーンは、非常に安定な化合物であるため耐熱性を有し、そのためダイカストの金型上で固体皮膜を作らない。その結果、十分な離型性、潤滑性が得られないという欠点を有し、また、成型品の塗装性を非常に阻害する恐れもあるので、ダイカスト用離型剤として着目されることはなく、実際の作業において使用されることはなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
アルキル変性シリコーンは低温域では優れた離型性を発揮するものの、金型が３００℃以上の高温になると、分解揮発してしまうため十分な離型性を得ることができないという欠点を有しており、高温時における離型性の改良が課題となっていた。
本発明は、低温金型のみならず高温金型においても優れた潤滑性すなわち離型性を発揮するダイカスト用離型剤を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、使い難いために避けられてきたジメチルシリコーンに着目し、これと従来より多用されてきたアルキル変性シリコーンを併用することにより、上記目的を達成できることを見出し本発明の完成に至ったものである。
すなわち、本発明は、ジメチルシリコーン及びアルキル変性シリコーンを含むシリコーン混合物５〜５０重量％、界面活性剤０.５〜５重量％及び水からなる水系乳化物であることを特徴とするダイカスト用離型剤であり；
また、ジメチルシリコーンとアルキル変性シリコーンとの混合比率が５：１〜１：５であることを特徴とし；
また、ジメチルシリコーンが、２５℃での動粘度が２００〜５０００cStであることを特徴とし；
また、アルキル変性シリコーンのアルキル鎖の炭素数が６〜１８であり、変性率が５０〜１００％であり且つ２５℃での動粘度が２００〜５０００cStであることを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
（１）シリコーン混合物
本発明に使用されるシリコーンはジメチルシリコーンとアルキル変性シリコーンの混合物である。好適な混合比率は、ジメチルシリコーン：アルキル変性シリコーンが５：１〜１：５であり、特に４：１〜２：３が好ましい。ジメチルシリコーンの量がかかる比率よりも多くなると十分な潤滑性が得られず、一方、ジメチルシリコーンの量がかかる比率よりも少ないと離型剤の耐熱性が低下する傾向にあるからである。
【０００６】
ジメチルシリコーンは２５℃での動粘度が２００〜５０００cSt（センチストークス；cSt＝mm2／ｓ）、特に２００〜１０００cStであるものが好ましい。２００cStよりも低いと十分な金型付着性が得られず、一方、５０００cStを超えると金型に過剰に堆積する傾向があるからである。
【０００７】
アルキル変性シリコーンは、炭素数が６〜１８、好ましくは８〜１４のアルキル鎖を有していることが好ましい。また、変性率が５０〜１００％のものが好ましい。さらに、２５℃での動粘度が１００〜３０００cStのものが好ましい。
かかるアルキル変性シリコーンは、通常メチルハイドロジエンポリシロキサンに白金触媒を用いてα−オレフィン類を付加させることにより得ることができる。
なお、上記変性率は、変性シリコーン −[-(CH3)2SiO-]x−[-(R)(CH3)SiO-]y− において、ｙ／(ｘ＋ｙ)×１００(％）で算出される値である。
【０００８】
（２）界面活性剤
界面活性剤は、ジメチルシリコーン、アルキル変性シリコーンを安定に乳化させる乳化剤であり、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルやそのエステル化物などの非イオン性界面活性剤である。これらを被乳化物に対し、５〜２０％使用する。また、必要に応じて、アルキルサルフェート、タモール型などの陰イオン性界面活性剤、またはテトラアルキルアンモニウム塩などの陽イオン性界面活性剤を併用する。これらをホモジナイザー、コロイドミル、プラネタリーミキサーなどの乳化装置を用いて、水中油滴型のエマルジョンを生成する。
【０００９】
（３）その他の成分
以上の配合に、その他成分として、本発明の効果を損なわない量的範囲で、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。
【００１０】
（４）離型剤の調製
本発明の離型剤の調製は、ジメチルシリコーンとアルキル変性シリコーンのシリコーン混合物、界面活性剤及び水を予備混合した後、ホモジナイザー、コロイドミル、プラネタリーミキサー等の乳化装置で処理し、さらに水を加える。
本発明の離型剤を使用する場合は、約１０〜２００倍に希釈したものをスプレー塗布して行うのがよい。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
〔離型剤の調製〕
ジメチルシリコーンは「ＳＨ２００」（１００〜１００００cSt）、アルキル変性シリコーンは「ＳＦ８４１６」（いずれも東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）、界面活性剤は、炭素数１２の直鎖高級アルコールのエチレンオキサイド９モル付加物（ＨＬＢ１３.３）を使用した。シリコーン混合物２０部、界面活性剤５部、水１０部を予備混合したのち、コロイドミルにて処理し、残りの水を加えて、合計１００部とした。
【００１２】
〔評価方法〕
上記のとおり調製した各離型剤サンプルについて以下の試験方法にて評価した。
結果を表１及び表２に示す。
（１）潤滑性（離型性）試験
離型剤皮膜の潤滑性は、塑性加工用潤滑剤の評価に用いられるリング圧縮試験法により行い、得られた摩擦係数により評価した。金型は、寸法：直径１００mm×厚さ１０mm、材質：ＳＫＤ６１であり、これを２枚用いる。この金型を約２００℃に加熱し、水で１０倍に希釈した前記試料１０mlを金型の片面にスプレー噴霧して均一な被膜を形成させる。それら２枚の金型の被膜形成面の間に約５００℃に加熱したアルミリング試験片（材質Ａ５０５２、外径５４×内径２７×高さ１８mm）をはさみ、１００ｔ油圧プレス機により圧縮率５０％で圧縮した。圧縮後の試験片の圧縮率と内径変化比から摩擦係数を算出した。
【００１３】
（２）付着性試験
離型剤を水で５０倍に希釈し、それを自動スプレー装置にて所定の温度に加熱した鋼板に１０mlスプレーし、付着状態を観察した。鋼板は直径１００mm×厚さ１０mm、材質：ＳＫＤ６１のものを用いた。鋼板温度は、２００℃、３００℃、４００℃。スプレーエア圧は４kg／cm2。
以下の基準にて評価した。
◎・・・厚く均一に付着する。
○・・・薄く均一に付着する。
×・・・ほとんど付着しない。
【００１４】
（３）堆積性試験
離型剤を水で２０倍に希釈し、２００℃に加熱した鋼板に１５cmの距離から６mlずつ５０回連続スプレーし、試験前後の鋼板重量を測定し、堆積量を求める。
鋼板は材質ＳＰＣＣ、寸法１２０×１２０×１.６mm。
以下の基準にて評価した。
◎・・・ほとんど堆積物が認められない。
○・・・少量の堆積物が認められる。
×・・・多量の堆積物が認められる。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】
【００１７】
【発明の効果】
本発明の離型剤は、低温だけでなく高温金型においても良好な潤滑性を示し、離型性に優れる。また、１回のスプレー塗布でも優れた金型付着性を示す一方で、連続ダイカスト時に生じやすい離型剤の堆積性も低く、従ってダイカスト工程における作業効率を大幅に向上させ、且つダイカスト製品の品質向上にも大きく貢献することが可能となる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム合金、マグネシウム合金、亜鉛合金等のダイカストにおいて使用する潤滑性に優れたダイカスト用離型剤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水溶性ダイカスト用離型剤の代表的な成分としてシリコーンオイルがあり、中でも、α−オレフィン変性シリコーン、α−メチルスチレン変性シリコーン、フェニル変性シリコーン及びカルボキシ変性シリコーン等のアルキル変性シリコーンが実際の作業で多用されている。アルキル変性シリコーンは、アルキル基が潤滑性を有し、また金型上で加熱されてゲル化し強固な離型皮膜を形成するので優れた離型性が得られるからであった。
同様にシリコーンオイルの１種であるジメチルシリコーンは、非常に安定な化合物であるため耐熱性を有し、そのためダイカストの金型上で固体皮膜を作らない。その結果、十分な離型性、潤滑性が得られないという欠点を有し、また、成型品の塗装性を非常に阻害する恐れもあるので、ダイカスト用離型剤として着目されることはなく、実際の作業において使用されることはなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
アルキル変性シリコーンは低温域では優れた離型性を発揮するものの、金型が３００℃以上の高温になると、分解揮発してしまうため十分な離型性を得ることができないという欠点を有しており、高温時における離型性の改良が課題となっていた。
本発明は、低温金型のみならず高温金型においても優れた潤滑性すなわち離型性を発揮するダイカスト用離型剤を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、使い難いために避けられてきたジメチルシリコーンに着目し、これと従来より多用されてきたアルキル変性シリコーンを併用することにより、上記目的を達成できることを見出し本発明の完成に至ったものである。
すなわち、本発明は、ジメチルシリコーン及びアルキル変性シリコーンを含むシリコーン混合物５〜５０重量％、界面活性剤０.５〜５重量％及び水からなる水系乳化物であることを特徴とするダイカスト用離型剤であり；
また、ジメチルシリコーンとアルキル変性シリコーンとの混合比率が５：１〜１：５であることを特徴とし；
また、ジメチルシリコーンが、２５℃での動粘度が２００〜５０００cStであることを特徴とし；
また、アルキル変性シリコーンのアルキル鎖の炭素数が６〜１８であり、変性率が５０〜１００％であり且つ２５℃での動粘度が２００〜５０００cStであることを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
（１）シリコーン混合物
本発明に使用されるシリコーンはジメチルシリコーンとアルキル変性シリコーンの混合物である。好適な混合比率は、ジメチルシリコーン：アルキル変性シリコーンが５：１〜１：５であり、特に４：１〜２：３が好ましい。ジメチルシリコーンの量がかかる比率よりも多くなると十分な潤滑性が得られず、一方、ジメチルシリコーンの量がかかる比率よりも少ないと離型剤の耐熱性が低下する傾向にあるからである。
【０００６】
ジメチルシリコーンは２５℃での動粘度が２００〜５０００cSt（センチストークス；cSt＝mm2／ｓ）、特に２００〜１０００cStであるものが好ましい。２００cStよりも低いと十分な金型付着性が得られず、一方、５０００cStを超えると金型に過剰に堆積する傾向があるからである。
【０００７】
アルキル変性シリコーンは、炭素数が６〜１８、好ましくは８〜１４のアルキル鎖を有していることが好ましい。また、変性率が５０〜１００％のものが好ましい。さらに、２５℃での動粘度が１００〜３０００cStのものが好ましい。
かかるアルキル変性シリコーンは、通常メチルハイドロジエンポリシロキサンに白金触媒を用いてα−オレフィン類を付加させることにより得ることができる。
なお、上記変性率は、変性シリコーン −[-(CH3)2SiO-]x−[-(R)(CH3)SiO-]y− において、ｙ／(ｘ＋ｙ)×１００(％）で算出される値である。
【０００８】
（２）界面活性剤
界面活性剤は、ジメチルシリコーン、アルキル変性シリコーンを安定に乳化させる乳化剤であり、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルやそのエステル化物などの非イオン性界面活性剤である。これらを被乳化物に対し、５〜２０％使用する。また、必要に応じて、アルキルサルフェート、タモール型などの陰イオン性界面活性剤、またはテトラアルキルアンモニウム塩などの陽イオン性界面活性剤を併用する。これらをホモジナイザー、コロイドミル、プラネタリーミキサーなどの乳化装置を用いて、水中油滴型のエマルジョンを生成する。
【０００９】
（３）その他の成分
以上の配合に、その他成分として、本発明の効果を損なわない量的範囲で、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。
【００１０】
（４）離型剤の調製
本発明の離型剤の調製は、ジメチルシリコーンとアルキル変性シリコーンのシリコーン混合物、界面活性剤及び水を予備混合した後、ホモジナイザー、コロイドミル、プラネタリーミキサー等の乳化装置で処理し、さらに水を加える。
本発明の離型剤を使用する場合は、約１０〜２００倍に希釈したものをスプレー塗布して行うのがよい。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
〔離型剤の調製〕
ジメチルシリコーンは「ＳＨ２００」（１００〜１００００cSt）、アルキル変性シリコーンは「ＳＦ８４１６」（いずれも東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）、界面活性剤は、炭素数１２の直鎖高級アルコールのエチレンオキサイド９モル付加物（ＨＬＢ１３.３）を使用した。シリコーン混合物２０部、界面活性剤５部、水１０部を予備混合したのち、コロイドミルにて処理し、残りの水を加えて、合計１００部とした。
【００１２】
〔評価方法〕
上記のとおり調製した各離型剤サンプルについて以下の試験方法にて評価した。
結果を表１及び表２に示す。
（１）潤滑性（離型性）試験
離型剤皮膜の潤滑性は、塑性加工用潤滑剤の評価に用いられるリング圧縮試験法により行い、得られた摩擦係数により評価した。金型は、寸法：直径１００mm×厚さ１０mm、材質：ＳＫＤ６１であり、これを２枚用いる。この金型を約２００℃に加熱し、水で１０倍に希釈した前記試料１０mlを金型の片面にスプレー噴霧して均一な被膜を形成させる。それら２枚の金型の被膜形成面の間に約５００℃に加熱したアルミリング試験片（材質Ａ５０５２、外径５４×内径２７×高さ１８mm）をはさみ、１００ｔ油圧プレス機により圧縮率５０％で圧縮した。圧縮後の試験片の圧縮率と内径変化比から摩擦係数を算出した。
【００１３】
（２）付着性試験
離型剤を水で５０倍に希釈し、それを自動スプレー装置にて所定の温度に加熱した鋼板に１０mlスプレーし、付着状態を観察した。鋼板は直径１００mm×厚さ１０mm、材質：ＳＫＤ６１のものを用いた。鋼板温度は、２００℃、３００℃、４００℃。スプレーエア圧は４kg／cm2。
以下の基準にて評価した。
◎・・・厚く均一に付着する。
○・・・薄く均一に付着する。
×・・・ほとんど付着しない。
【００１４】
（３）堆積性試験
離型剤を水で２０倍に希釈し、２００℃に加熱した鋼板に１５cmの距離から６mlずつ５０回連続スプレーし、試験前後の鋼板重量を測定し、堆積量を求める。
鋼板は材質ＳＰＣＣ、寸法１２０×１２０×１.６mm。
以下の基準にて評価した。
◎・・・ほとんど堆積物が認められない。
○・・・少量の堆積物が認められる。
×・・・多量の堆積物が認められる。
【００１５】
【表１】
【表２】
【発明の効果】
本発明の離型剤は、低温だけでなく高温金型においても良好な潤滑性を示し、離型性に優れる。また、１回のスプレー塗布でも優れた金型付着性を示す一方で、連続ダイカスト時に生じやすい離型剤の堆積性も低く、従ってダイカスト工程における作業効率を大幅に向上させ、且つダイカスト製品の品質向上にも大きく貢献することが可能となる。
Claims (4)
- ジメチルシリコーン及びアルキル変性シリコーンを含むシリコーン混合物５〜５０重量％、界面活性剤０.５〜５重量％及び水からなる水系乳化物であることを特徴とするダイカスト用離型剤。
- ジメチルシリコーンとアルキル変性シリコーンとの混合比率が５：１〜１：５である請求項１に記載のダイカスト用離型剤。
- ジメチルシリコーンが、２５℃での動粘度が２００〜５０００cStである請求項１又は２に記載のダイカスト用離型剤。
- アルキル変性シリコーンのアルキル鎖の炭素数が６〜１８であり、変性率が５０〜１００％であり且つ２５℃での動粘度が２００〜５０００cStである請求項１〜３のいずれか１項に記載のダイカスト用離型剤。
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