水性ダイカスト用離型剤及びそれを用いたダイカスト製品の製造方法
【課題】従来のダイカスト離型剤に比べて水性ダイカスト用離型剤の使用量を極めて少量に抑制することができ、金型の冷却幅を適度な範囲としつつ、ライデンフロスト現象の発生を十分に抑制することができ、優れた離型性が達成される水性ダイカスト用離型剤を提供すること。
【解決手段】離型成分、沸点が１５０℃以上である水溶性化合物及び水を含有する水性ダイカスト用離型剤であって、前記水性ダイカスト用離型剤１００質量％に対して、前記離型成分を１〜５０質量％、前記水溶性化合物を５〜５０質量％、及び、前記水を１〜９０質量％含有することを特徴とする水性ダイカスト用離型剤。
【解決手段】離型成分、沸点が１５０℃以上である水溶性化合物及び水を含有する水性ダイカスト用離型剤であって、前記水性ダイカスト用離型剤１００質量％に対して、前記離型成分を１〜５０質量％、前記水溶性化合物を５〜５０質量％、及び、前記水を１〜９０質量％含有することを特徴とする水性ダイカスト用離型剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水性ダイカスト用離型剤及びそれを用いたダイカスト製品の製造方法に関するものである。さらに詳しくは、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製品を製造する過程において、金型からのダイカスト製品の離型性を向上させるために使用される水性ダイカスト離型剤、並びにそれを用いたダイカスト製品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイカスト製品は、寸法精度が非常に高く、鋳肌の平滑性に優れるので、アルミニウム合金、マグネシウム合金、亜鉛合金等を用いて大量に生産されている。そして、ダイカスト製品を生産する過程においては、金型とダイカスト製品との離型性を向上させるためにダイカスト用離型剤が使用されている。
【０００３】
このようなダイカスト用離型剤としては、シリコーン化合物、植物油、鉱物油、ワックス類、油脂類、合成油といった非水溶性の離型成分を、乳化剤を用いて水中に乳化分散せしめた水性ダイカスト用離型剤が一般的に使用されている。そして、従来のダイカスト方法においては、水性ダイカスト用離型剤を水で５０〜２００倍に希釈して用いており、その離型剤希釈液を通常１００〜４００℃の金型に１００ｃｍ２あたり０．１〜２Ｌ程度の塗布量となるように噴霧していた。それにより離型剤希釈液中の水が蒸発し、離型成分により金型表面に離型被膜が形成されることで離型性が発揮される。
【０００４】
しかしながら、金型の温度が３００℃以上の高温になっている場合は、金型上で水が爆発的に蒸発するために水蒸気により離型剤希釈液と金型との間に層ができ、離型剤希釈液と金型とが接触しないために離型成分が金型に付着しにくくなる、いわゆるライデンフロスト現象が起こり易くなる。そこで、離型成分が付着し易い１５０℃以下の温度まで金型を冷却する目的で、従来は水性ダイカスト用離型剤の希釈液を冷却水としても使用しており、結果として前記の塗布量よりもさらに大過剰量の離型剤希釈液を噴霧していた。したがって、従来は、離型被膜の形成に必要な量よりも大過剰の離型剤希釈液を噴霧していたことから、かかる離型剤希釈液の大部分は廃液となっていた。また、鋳造サイクルにおいて、離型剤希釈液の噴霧後に最終的にエアブローによって水分を除去していたが、エアブローにかかる時間が長くなるほど鋳造サイクルの時間が長くなり、生産効率の低下に繋がるという問題もあった。さらに、金型の形状が複雑であるとエアブローによっても十分に水を除去できない場合があり、残留した水分がダイカスト製品中に水蒸気ガスとして混入し、不良品（鋳巣）が生じる原因となっていた。
【０００５】
そのため、金型に噴霧した後に速やかに水分が蒸発して離型被膜が形成され、且つ残留した水分による不良の無い製品を得ることのできる水性ダイカスト用離型剤が求められており、例えば特開２００６−２１２６９１号公報（特許文献１）には、離型成分を水中に乳化分散させるための分散剤と水とに加えて、特定の起泡成分を含有させることによって乾燥性を向上させた水性ダイカスト用離型剤が開示されている。しかしながら、特許文献１に記載のような水性ダイカスト用離型剤を用いた場合であっても、従来と同様に水性ダイカスト用離型剤を水で希釈して金型に大量に噴霧することから、水の残留の問題が依然として残っており、金型の乾燥効率が未だ十分とはいえなかった。
【０００６】
また、ダイカスト用離型剤の使用にあたっては、金型への離型成分の付着量が不足している場合は離型性に劣り、一方、付着量が過剰となる場合には過剰の離型成分が熱により分解してダイカスト製品中に分解ガスとして混入するといった不良品が増える原因となり得ることから、金型への離型成分の付着量を適切なものとする必要がある。しかしながら、従来の水性ダイカスト用離型剤を用いたダイカスト方法においては、離型剤希釈液を大過剰に噴霧する一方でその大部分が廃液となることから、金型に付着する離型成分の量をコントロールすることが難しいといった問題もあった。
【０００７】
さらに、上記のように水性ダイカスト用離型剤の希釈液を大過剰に噴霧する従来の方法では、金型を冷却することにより離型成分の付着量を増やすことができる一方で、鋳造サイクルにおける金型の温度変化が大きく、金属疲労による金型の短命化も懸念されていた。
【０００８】
一方、油性ダイカスト用離型剤としては、例えば特許第４０９５１０２号公報（特許文献２）には、非水溶性の離型成分を溶剤等に溶解させた油性ダイカスト用離型剤が開示されている。しかしながら、油性ダイカスト用離型剤は引火点を有しているため、火災の発生の恐れがあり、幅広く使用されるには至っていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２１２６９１号公報
【特許文献２】特許第４０９５１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、従来のダイカスト離型剤に比べて水性ダイカスト用離型剤の使用量を極めて少量に抑制することができ、金型の冷却幅を適度な範囲（例えば金型の冷却幅が３０℃以上で且つ１００℃未満となる範囲）としつつ、ライデンフロスト現象の発生を十分に抑制することができ、優れた離型性が達成される水性ダイカスト用離型剤、並びにそれを用いたダイカスト製品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、水性ダイカスト用離型剤において、離型成分及び水の他に特定の水溶性化合物をそれぞれ特定の比率で配合することによって、前記目的が達成されるようになることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明の水性ダイカスト用離型剤は、離型成分、沸点が１５０℃以上である水溶性化合物及び水を含有する水性ダイカスト用離型剤であって、前記水性ダイカスト用離型剤１００質量％に対して、前記離型成分を１〜５０質量％、前記水溶性化合物を５〜５０質量％、及び、前記水を１〜９０質量％含有することを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の水性ダイカスト用離型剤においては、前記離型成分、前記水溶性化合物及び前記水の合計量が９０質量％以上であることが好ましい。
【００１４】
本発明のダイカスト製品の製造方法は、前記水性ダイカスト用離型剤を金型に噴霧する工程を含むことを特徴とする方法である。そして、このような工程においては、前記離型成分の前記金型への付着量（固形分換算）が０．５〜２００ｍｇ／１００ｃｍ２の範囲内となるように、前記水性ダイカスト用離型剤を前記金型に噴霧することが好ましい。
【００１５】
なお、本発明の水性ダイカスト用離型剤によって前記目的が達成されるようになる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、先ず、前述したように、従来の水性ダイカスト離型剤においては、離型成分の金型表面上への濡れ広がりを確保するための分散媒として水を使用しているため、金型の温度が高い場合にはライデンフロスト現象が起こり易くなって離型成分の付着性が不十分となる。そこで、従来は、離型成分が付着し易い温度まで金型を冷却する目的で水性ダイカスト用離型剤の希釈液を金型の冷却水としても使用しており、離型被膜の形成のために必要な量よりも過剰な離型剤を使用していた。そのため、従来の水性ダイカスト離型剤においては、離型成分の金型表面上への濡れ広がりの観点だけでなく、生産コストの観点からも離型剤を大量の水で希釈して使用することが一般常識であった。これに対し、本発明者らは、従来の技術常識を覆し、特定温度以上の沸点を有する水溶性化合物を特定の比率の水と配合して用いれば、離型剤を高濃度の状態で金型に噴霧した場合においても、離型成分が金型表面上で濡れ広がりやすいために離型成分が金型に均一に付着し、しかも金型の温度を適度に冷却することができ、ライデンフロスト現象の発生を十分に抑制することができるために離型成分が効率よく金型に付着することを見出した。そのため、本発明の水性ダイカスト用離型剤によれば、従来の水性ダイカスト用離型剤に比べてその使用量を極めて少量に抑制することができるにも拘らず優れた離型性が達成されるものと本発明者らは推察する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、水性ダイカスト用離型剤の使用量が極少量であっても、金型の冷却幅を適度な範囲としつつ、ライデンフロスト現象の発生を十分に抑制することが可能であるため、金型に離型成分が効率良く付着するようになると共に、離型成分の付着量をコントロールすることが容易となることから、優れた離型性を達成することが可能となる。
【００１７】
また、本発明によれば、水性ダイカスト用離型剤を水で希釈することなく使用することができ、金型への水の付着量が極少量となることから、金型の乾燥効率が向上し、しかも従来の水性ダイカスト用離型剤と比較して離型剤の廃液を大幅に減少させられることから水質汚染等の環境汚染の問題を改善することが可能となる。
【００１８】
さらに、本発明によれば、水性ダイカスト用離型剤の噴霧による金型の温度変化（冷却幅）を従来の水性ダイカスト用離型剤と比較して小さくすることができるため、金型への温度変化による負担が軽減され、金属疲労による金型の短命化も十分に抑制されることとなる。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。
【００２０】
先ず、本発明の水性ダイカスト用離型剤について説明する。すなわち、本発明の水性ダイカスト用離型剤は、離型成分、沸点が１５０℃以上である水溶性化合物及び水を含有する水性ダイカスト用離型剤であって、前記水性ダイカスト用離型剤１００質量％に対して、前記離型成分を１〜５０質量％、前記水溶性化合物を５〜５０質量％、及び、前記水を１〜９０質量％含有することを特徴とするものである。
【００２１】
本発明で用いる離型成分としては、特に限定されず、従来からダイカスト用離型剤として使用されているものを用いることができ、例えば、シリコーン化合物、植物油等の油脂類、鉱物油、ワックス類、合成油を挙げることができる。
【００２２】
このようなシリコーン化合物としては、ジメチルシリコーン、α−オレフィン変性シリコーン等のアルキル変性シリコーン、フェニル変性シリコーン、α−メチルスチレン変性シリコーン等のアラルキル変性シリコーン、カルボキシ変性シリコーン、アルキル・アラルキル共変性シリコーン、アルキル・エステル共変性シリコーン等の各種変性シリコーン等が挙げられる。油脂類としては、牛脂、ラノリン、ラード等の動物油、大豆油、菜種油、パーム油等の植物油等が挙げられる。鉱物油としては、タービン油、マシン油、シリンダー油、パラフィン油、ギヤ油等が挙げられる。ワックス類としては、パラフィンワックス、オレフィンワックス、ポリエチレンワックス、ポリスチレンワックス、ポリプロピレンワックス等の石油系ワックス、酸化ポリエチレンワックス、酸化ポリプロピレン等の酸化ワックス、カルナバワックス、モンタンワックス等の天然ワックス等が挙げられる。合成油としては、ポリブテン・ポリブタジエン、ポリエステル等が挙げられる。これらの離型成分は、単独で用いても良いし、２種以上を混合して用いても良い。
【００２３】
本発明の水性ダイカスト用離型剤における前記離型成分の含有量は、水性ダイカスト用離型剤１００質量％に対して、１〜５０質量％であることが必要である。前記離型成分の含有量が１質量％未満では、金型への離型成分の付着量を確保するために水性ダイカスト用離型剤の付着量を増やす必要があり、その結果、ライデンフロスト現象が発生して離型成分の付着効率が低下する。他方、前記離型成分の含有量が５０質量％を超えると、水性ダイカスト用離型剤の安定性が低下し、スプレーノズルやミストノズルが目詰まりして噴霧ができない状態となる。
【００２４】
本発明で用いる水溶性化合物は沸点が１５０℃以上のものであり、好ましくは沸点が２００℃以上のものである。前記水溶性化合物の沸点が１５０℃未満では、離型成分の金型への付着性が不十分となる。また、前記水溶性化合物の沸点は２００〜３００℃の範囲内であることが好ましい。前記水溶性化合物の沸点が３００℃を超えると、金型の冷却性が不十分となり、ライデンフロスト現象の発生を十分に抑制することができずに離型成分の金型への付着性が不十分となる傾向にある。そして、本発明において、水溶性化合物とは温度２０℃における該化合物への水の溶解度が５質量％以上となる化合物のことをいう。
【００２５】
このような水溶性化合物としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、へキシレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール等のグリコール化合物；グリセリン、ジグリセリン等のグリセリン化合物；エチレングリコールモノアリルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールイソブチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノ２−エチルヘキシルエーテル等のエチレングリコールモノエーテル化合物；ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル等のジエチレングリコールモノエーテル化合物；ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル等のジプロピレングリコールモノエーテル化合物；トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールモノブチルエーテル等のポリアルキレングリコールエーテル化合物が挙げられる。これらの水溶性化合物は、単独で用いても良いし、２種以上を混合して用いても良い。
【００２６】
このように本発明の水性ダイカスト用離型剤が前記水溶性化合物を特定の比率で含有することにより、極めて少量の噴霧により金型を適度に冷却することができるものとなり、ライデンフロスト現象の発生を十分に抑制することができるために前記離型成分の金型への付着性が良好となり、その結果、優れた離型性を発揮することができる。
【００２７】
本発明の水性ダイカスト用離型剤における前記水溶性化合物の含有量は、水性ダイカスト用離型剤１００質量％に対して、５〜５０質量％であることが必要である。前記水溶性化合物の含有量が５質量％未満では、冷却性や離型成分の金型への付着量が不十分となり、他方、５０質量％を超えると水性ダイカスト用離型剤の安定性が不良となり、金型への噴霧時にスプレーノズルやミストノズルが詰まり、噴霧が不可能な状態となる。
【００２８】
さらに、本発明の水性ダイカスト用離型剤は、水性ダイカスト用離型剤１００質量％に対して、水を１〜９０質量％含有するものである。このように本発明の水性ダイカスト用離型剤が水を特定の比率で含有することによって、金型の冷却幅が適度なものとなる。前記水の含有量が１質量％未満では、金型の冷却性が不十分となり、他方、９０質量％を超えると離型成分の金型への付着性が不十分となるため、良好な離型性が得られない。
【００２９】
本発明の水性ダイカスト用離型剤には、前記離型成分、前記水溶性化合物及び前記水に加えて、前記離型成分を水に乳化分散させるための乳化剤を含有させることができる。このような乳化剤としては、使用する離型成分の乳化に適した公知の乳化剤を使用することができ、例えば、高級アルコールアルキレンオキサイド付加物、脂肪酸アルキレンオキサイド付加物、高級アミンアルキレンオキサイド付加物、脂肪酸アミドアルキレンオキサイド付加物等の非イオン界面活性剤を使用することができる。このような乳化剤の含有量は、用いる離型成分の種類により適宜選択することができるが、乳化及び安定に必要な最少量とすることが好ましい。
【００３０】
さらに、本発明の水性ダイカスト用離型剤には、ダイカスト用離型剤に従来から添加されているその他の薬剤を、付着効率や離型性を損なわない程度に併用することもできる。このようなその他の薬剤としては、例えば、消泡剤、腐食防止剤、増粘剤、防錆剤、防腐剤が挙げられる。
【００３１】
また、本発明の水性ダイカスト用離型剤においては、前記乳化剤や前記その他の薬剤を用いる場合には、本発明の効果を損なわないようにするという観点から、前記離型成分、前記水溶性化合物及び前記水の合計量を、水性ダイカスト用離型剤１００質量％に対して、９０質量％以上（より好ましくは、９０〜１００質量％の範囲）とすることが好ましい。
【００３２】
次に、本発明のダイカスト製品の製造方法について説明する。すなわち、本発明のダイカスト製品の製造方法は、前記本発明の水性ダイカスト用離型剤を金型に噴霧する工程を含むことを特徴とする方法である。そして、このような工程においては、前記離型剤中の離型成分の前記金型への付着量（固形分換算）が０．５〜２００ｍｇ／１００ｃｍ２の範囲内となるように、前記水性ダイカスト用離型剤を前記金型に噴霧することが好ましい。前記離型成分の付着量が０．５／１００ｃｍ２未満では、達成される離型性が不十分となり易い傾向にあり、他方、２００ｍｇ／１００ｃｍ２を超えると、過剰な付着により、高温金型への付着時に離型成分が分解してダイカスト製品中に分解ガスとして混入し、不良品を生じる原因となる傾向にある。なお、離型成分の付着量は、金型に噴霧された水性ダイカスト用離型剤中における離型成分の噴霧量（単位：ｍｇ）及び金型の表面積（単位：１００ｃｍ２）の値から下記数式（Ｆ１）：
（離型成分の付着量）＝｛（離型成分の噴霧量）／（金型の表面積）｝・・・（Ｆ１）
を用いて演算することにより算出することができる。
【００３３】
このような条件を満たすように金型に前記高濃度水性ダイカスト用離型剤を噴霧するための装置としては、特に限定されないが、一般の水性ダイカスト離型剤を噴霧するスプレー装置よりも少量塗布に特化したスプレー装置を使用することが好ましい。このスプレー装置としては、例えば、山口技研社製のＷＦＳシリーズのスプレー装置が好適な一例として挙げられる。
【００３４】
本発明のダイカスト製品の製造方法においては、前記本発明の水性ダイカスト用離型剤を好ましくは上記付着量の条件を満たすように、金型に噴霧する工程を含むが、それ以外の工程（注入工程、凝固工程、取出工程等）は従来公知のダイカスト製品を製造する諸工程と同様の工程でよい。また、本発明のダイカスト製品の製造方法によって得られるダイカスト製品も特に制限されず、アルミニウム合金、マグネシウム合金、亜鉛合金等の各種ダイカスト製品を得ることができる。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３６】
（実施例１）
アルキル・アラルキル変性シリコーン（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名：ＴＮ、固形分：１００％）５０質量部、ドデシルアルコールエチレンオキサイド９モル付加物５質量部及び水１０質量部を予備混合した後、コロイドミルにて処理したものに、ジエチレングリコール（沸点：２４５℃）を５質量部加え、更に残りの水を加えて合計１００質量部として水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００３７】
（実施例２）
実施例１で用いたジエチレングリコール（沸点：２４５℃）に代えてグリセリン（沸点：２９０℃）を用いた以外は実施例１と同様にして水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００３８】
（実施例３）
実施例１で用いたジエチレングリコール（沸点：２４５℃）に代えてエチレングリコール（沸点：１９８℃）を用いた以外は実施例１と同様にして水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００３９】
（実施例４）
アルキル・アラルキル変性シリコーン（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名：ＴＮ、固形分：１００％）３０質量部、ドデシルアルコールエチレンオキサイド９モル付加物５質量部及び水１０質量部を予備混合した後、コロイドミルにて処理したものに、ジエチレングリコール（沸点：２４５℃）を５０質量部加え、更に残りの水を加えて合計１００質量部として水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００４０】
（実施例５）
実施例４で用いたジエチレングリコール（沸点：２４５℃）に代えてグリセリン（沸点：２９０℃）を用いた以外は実施例３と同様にして水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００４１】
（実施例６）
実施例４で用いたジエチレングリコール（沸点：２４５℃）に代えてエチレングリコール（沸点：１９８℃）を用いた以外は実施例３と同様にして水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００４２】
（実施例７）
アルキル・アラルキル変性シリコーン（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名：ＴＮ、固形分：１００％）１質量部、ドデシルアルコールエチレンオキサイド９モル付加物１質量部及び水１質量部を予備混合した後、コロイドミルにて処理したものに、ジエチレングリコール（沸点：２４５℃）を５０質量部加え、更に残りの水を加えて合計１００質量部として水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００４３】
（実施例８）
実施例７で用いたジエチレングリコール（沸点：２４５℃）に代えてグリセリン（沸点：２９０℃）を用いた以外は実施例５と同様にして水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００４４】
（実施例９）
実施例７で用いたジエチレングリコール（沸点：２４５℃）に代えてエチレングリコール（沸点：１９８℃）を用いた以外は実施例５と同様にして水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００４５】
（実施例１０）
アルキル・アラルキル変性シリコーン（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名：ＴＮ、固形分：１００％）５質量部、ドデシルアルコールエチレンオキサイド９モル付加物１質量部及び水１質量部を予備混合した後、コロイドミルにて処理したものに、ジエチレングリコール（沸点：２４５℃）を５質量部加え、更に残りの水を加えて合計１００質量部として水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００４６】
（実施例１１）
実施例１０で用いたジエチレングリコール（沸点：２４５℃）に代えてグリセリン（沸点：２９０℃）を用いた以外は実施例７と同様にして水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００４７】
（実施例１２）
実施例１０で用いたジエチレングリコール（沸点：２４５℃）に代えてエチレングリコール（沸点：１９８℃）を用いた以外は実施例７と同様にして水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００４８】
（比較例１）
アルキル・アラルキル変性シリコーン（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名：ＴＮ、固形分：１００％）５０質量部、ドデシルアルコールエチレンオキサイド９モル付加物５質量部及び水１０質量部を予備混合した後、コロイドミルにて処理したものに、エチレングリコールモノメチルエーテル（沸点：１２５℃、日本乳化剤社製、商品名：メチルグリコール）を５質量部加え、更に残りの水を加えて合計１００質量部として比較のための水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００４９】
（比較例２）
アルキル・アラルキル変性シリコーン（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名：ＴＮ、固形分：１００％）３０質量部、ドデシルアルコールエチレンオキサイド９モル付加物５質量部及び水１０質量部を予備混合した後、コロイドミルにて処理したものに、エチレングリコールモノメチルエーテル（沸点：１２５℃、日本乳化剤社製、商品名：メチルグリコール）を５０質量部加え、更に残りの水を加えて合計１００質量部として比較のための水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００５０】
（比較例３）
アルキル・アラルキル変性シリコーン（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名：ＴＮ、固形分：１００％）１質量部、ドデシルアルコールエチレンオキサイド９モル付加物１質量部及び水１質量部を予備混合した後、コロイドミルにて処理したものに、エチレングリコールモノメチルエーテル（沸点：１２５℃、日本乳化剤社製、商品名：メチルグリコール）を５０質量部加え、更に残りの水を加えて合計１００質量部として比較のための水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００５１】
（比較例４）
アルキル・アラルキル変性シリコーン（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名：ＴＮ、固形分：１００％）１質量部、ドデシルアルコールエチレンオキサイド９モル付加物１質量部及び水１質量部を予備混合した後、コロイドミルにて処理したものに、エチレングリコールモノメチルエーテル（沸点：１２５℃、日本乳化剤社製、商品名：メチルグリコール）を５質量部加え、更に残りの水を加えて合計質量１００部として水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００５２】
（比較例５）
アルキル・アラルキル変性シリコーン（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名：ＴＮ、固形分：１００％）５０質量部、ドデシルアルコールエチレンオキサイド９モル付加物５質量部及びエチレングリコールモノメチルエーテル（沸点：１２５℃、日本乳化剤社製、商品名：メチルグリコール）４５質量部を混合して比較のための水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００５３】
（比較例６）
アルキル・アラルキル変性シリコーン（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名：ＴＮ、固形分：１００％）５０質量部、ドデシルアルコールエチレンオキサイド９モル付加物５質量部及び水１０質量部を予備混合した後、コロイドミルにて処理したものに、ジエチレングリコール（沸点：２４５℃）を３質量部加え、更に残りの水を加えて合計１００質量部として比較のための水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００５４】
（比較例７）
アルキル・アラルキル変性シリコーン（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名：ＴＮ、固形分：１００％）１質量部、ドデシルアルコールエチレンオキサイド９モル付加物１質量部及び水１質量部を予備混合した後、コロイドミルにて処理したものに、ジエチレングリコール（沸点：２４５℃）を６０質量部加え、更に残りの水を加えて合計１００質量部として比較のための水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００５５】
（比較例８）
アルキル・アラルキル変性シリコーン（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名：ＴＮ、固形分：１００％）５０質量部、ドデシルアルコールエチレンオキサイド９モル付加物５質量部及びジエチレングリコール（沸点：２４５℃）４５質量部を混合して比較のための水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００５６】
（比較例９）
水で希釈して使用する汎用型ダイカスト用離型剤（日華化学社製、商品名：デルポンＥＲＭ）を水で１００倍に希釈して比較のためのダイカスト用離型剤を得た。
【００５７】
（比較例１０）
原液で使用する油性ダイカスト用離型剤（青木科学研究所社製、商品名：ルブローレンＷＦＲ−３Ｒ）を比較のためのダイカスト用離型剤とした。
【００５８】
（比較例１１）
アルキル・アラルキル変性シリコーン（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名：ＴＮ、固形分：１００％）５０質量部、ドデシルアルコールエチレンオキサイド９モル付加物５質量部及び水１０質量部を予備混合した後、コロイドミルにて処理したものに、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル（沸点：１４２℃）を５質量部加え、更に残りの水を加えて合計１００質量部として比較のための水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００５９】
（比較例１２）
アルキル・アラルキル変性シリコーン（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名：ＴＮ、固形分：１００％）３０質量部、ドデシルアルコールエチレンオキサイド９モル付加物５質量部及び水１０質量部を予備混合した後、コロイドミルにて処理したものに、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル（沸点：１４２℃）を５０質量部加え、更に残りの水を加えて合計１００質量部として比較のための水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００６０】
（比較例１３）
アルキル・アラルキル変性シリコーン（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名：ＴＮ、固形分：１００％）１質量部、ドデシルアルコールエチレンオキサイド９モル付加物１質量部及び水１質量部を予備混合した後、コロイドミルにて処理したものに、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル（沸点：１４２℃）を５０質量部加え、更に残りの水を加えて合計１００質量部として比較のための水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００６１】
＜ダイカスト用離型剤の性能の評価＞
実施例及び比較例で得られたダイカスト用離型剤の性能、すなわち、離型成分の付着性、離型性、乾燥性、冷却性及び安定性をそれぞれ以下に示す方法により評価した。なお、実施例１〜８並びに比較例１〜８及び１０で得られたダイカスト用離型剤においては少量塗布専用スプレーＷＦＳ−０５Ｇ−Ｒ（山口技研社製）を用い、離型成分の付着量（固形分換算）が５０ｍｇ／１００ｃｍ２となるように金型に噴霧した。また、比較例９で得られたダイカスト用離型剤においては自動スプレーガンＳＴ−６型（扶桑精機社製）を用い、離型成分の付着量（固形分換算）が５０ｍｇ／１００ｃｍ２となるように金型に噴霧した。
【００６２】
（i）付着性の評価
各水性ダイカスト用離型剤を、上記スプレー装置を用いて２００℃に加熱した鋼板（縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ１０ｍｍ、材質：ＳＫＤ６１）に噴霧し、離型成分の付着状態を観察した。離型成分の付着状態を以下の基準にて評価した。得られた結果を表１に示す。
◎：厚く均一に付着した。
○：薄く均一に付着した。
△：薄くまばらに付着した。
×：ほとんど付着しなかった。
××：全く付着しなかった。
【００６３】
（ii）離型性の評価
離型成分の被膜による離型性の試験は、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（工藤によるエネルギ法、Ｐｒｏｃ． ５ｔｈ Ｊａｐａｎ． Ｎａｔ． Ｃｏｎｇｒ． Ａｐｐｌ． Ｍｅｃｈ．、７５頁、１９５５年）に準拠して行い、得られた摩擦係数により離型性を評価した。得られた結果を表１に示す。また、ダイカスト用離型剤を用いなかった場合の離型性を評価した結果を参考例１として表１に示す。
【００６４】
金型としては、寸法が縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ１０ｍｍで、材質がＳＫＤ６１のものを２枚用いた。この金型を約３００℃に加熱し、各水性ダイカスト用離型剤を上記スプレー装置を用いて金型の片面に噴霧して均一な被膜を形成させた。そして、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）を挟み、１００トン油圧プレス機（コマツ産機社製、商品名：ＨＡＦ１００）を用いて圧縮率５０％で圧縮した。圧縮後の試験片の内径を測定し、内径変化比から摩擦係数を求めるグラフに基づいて摩擦係数（μ）を算出した。なお、摩擦係数が小さい方が離型性は良好である。
【００６５】
（iii）乾燥性の評価
各水性ダイカスト用離型剤を、上記スプレー装置を用いて１５０℃に加熱した鋼板（縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ１０ｍｍ、材質：ＳＫＤ６１）に噴霧し、離型剤が乾燥するまでの時間を測定した。得られた結果を表１に示す。なお、乾燥時間が早い方が乾燥性は良好である。
【００６６】
（iv）冷却性の評価
各水性ダイカスト用離型剤を、上記スプレー装置を用いて、３００℃に加熱した鋼板（縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ１０ｍｍ、材質：ＳＫＤ６１）に噴霧し、鋼板表面の温度を測定した。表面温度の低下の度合いを以下の基準にて評価した。得られた結果を表１に示す。なお、鋼板表面温度の低下が大きい方が冷却性は良好である。ただし、過度の冷却は、金型寿命低減の原因となり好ましくないので、不良と判断する。
◎：表面温度の低下が５０℃以上で且つ１００℃未満である。
○：表面温度の低下が３０℃以上で且つ５０℃未満である。
△：表面温度の低下が１０℃以上で且つ３０℃未満である。
×：表面温度の低下が１００℃以上である。
【００６７】
（v）安定性（ノズル詰まりの評価）
各水性ダイカスト用離型剤を、ホモミキサーにて８０００ｒｐｍ×１０分間撹拌後５０回繰り返して上記スプレー装置を用いて噴霧し、スプレー装置のノズル詰まりの有無を評価した。ノズル詰まりの具合を以下の基準にて評価した。得られた結果を表１に示す。
○：離型剤は全く分離せず、ノズル詰まりも無かった。
△：使用には問題無いレベルの僅かな分離が見られたが、ノズル詰まりは無かった。
×：離型剤が分離し、繰り返し使用後にノズル詰まりがあった。
【００６８】
【表１】
【００６９】
表１に示した結果からも明らかな通り、実施例１〜８で得られた水性ダイカスト用離型剤を用いた場合においては、金型の冷却幅が適度な範囲であり、水性ダイカスト用離型剤における離型成分が均一に付着し（高付着性）、摩擦係数が小さく（高離型性）、乾燥性が優れており（高乾燥性）、しかも安定性が優れていることが確認された。これに対して、比較例１〜１０で得られたダイカスト用離型剤を用いた場合は、実施例１〜８で得られた水性ダイカスト用離型剤を用いた場合と比較して、冷却性、付着性、離型性、乾燥性及び安定性のうちの少なくともいずれかの点で劣っていることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上説明したように、本発明によれば、従来のダイカスト離型剤に比べて水性ダイカスト用離型剤の使用量を極めて少量に抑制することができ、金型の冷却幅を適度な範囲としつつ、ライデンフロスト現象の発生を十分に抑制することができ、優れた離型性が達成される水性ダイカスト用離型剤、並びにそれを用いたダイカスト製品の製造方法を提供することが可能となる。
【００７１】
したがって、本発明の水性ダイカスト離型剤は、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製品を製造する過程において、金型からのダイカスト製品の離型性を向上させるために使用される水性ダイカスト離型剤として有用である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水性ダイカスト用離型剤及びそれを用いたダイカスト製品の製造方法に関するものである。さらに詳しくは、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製品を製造する過程において、金型からのダイカスト製品の離型性を向上させるために使用される水性ダイカスト離型剤、並びにそれを用いたダイカスト製品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイカスト製品は、寸法精度が非常に高く、鋳肌の平滑性に優れるので、アルミニウム合金、マグネシウム合金、亜鉛合金等を用いて大量に生産されている。そして、ダイカスト製品を生産する過程においては、金型とダイカスト製品との離型性を向上させるためにダイカスト用離型剤が使用されている。
【０００３】
このようなダイカスト用離型剤としては、シリコーン化合物、植物油、鉱物油、ワックス類、油脂類、合成油といった非水溶性の離型成分を、乳化剤を用いて水中に乳化分散せしめた水性ダイカスト用離型剤が一般的に使用されている。そして、従来のダイカスト方法においては、水性ダイカスト用離型剤を水で５０〜２００倍に希釈して用いており、その離型剤希釈液を通常１００〜４００℃の金型に１００ｃｍ２あたり０．１〜２Ｌ程度の塗布量となるように噴霧していた。それにより離型剤希釈液中の水が蒸発し、離型成分により金型表面に離型被膜が形成されることで離型性が発揮される。
【０００４】
しかしながら、金型の温度が３００℃以上の高温になっている場合は、金型上で水が爆発的に蒸発するために水蒸気により離型剤希釈液と金型との間に層ができ、離型剤希釈液と金型とが接触しないために離型成分が金型に付着しにくくなる、いわゆるライデンフロスト現象が起こり易くなる。そこで、離型成分が付着し易い１５０℃以下の温度まで金型を冷却する目的で、従来は水性ダイカスト用離型剤の希釈液を冷却水としても使用しており、結果として前記の塗布量よりもさらに大過剰量の離型剤希釈液を噴霧していた。したがって、従来は、離型被膜の形成に必要な量よりも大過剰の離型剤希釈液を噴霧していたことから、かかる離型剤希釈液の大部分は廃液となっていた。また、鋳造サイクルにおいて、離型剤希釈液の噴霧後に最終的にエアブローによって水分を除去していたが、エアブローにかかる時間が長くなるほど鋳造サイクルの時間が長くなり、生産効率の低下に繋がるという問題もあった。さらに、金型の形状が複雑であるとエアブローによっても十分に水を除去できない場合があり、残留した水分がダイカスト製品中に水蒸気ガスとして混入し、不良品（鋳巣）が生じる原因となっていた。
【０００５】
そのため、金型に噴霧した後に速やかに水分が蒸発して離型被膜が形成され、且つ残留した水分による不良の無い製品を得ることのできる水性ダイカスト用離型剤が求められており、例えば特開２００６−２１２６９１号公報（特許文献１）には、離型成分を水中に乳化分散させるための分散剤と水とに加えて、特定の起泡成分を含有させることによって乾燥性を向上させた水性ダイカスト用離型剤が開示されている。しかしながら、特許文献１に記載のような水性ダイカスト用離型剤を用いた場合であっても、従来と同様に水性ダイカスト用離型剤を水で希釈して金型に大量に噴霧することから、水の残留の問題が依然として残っており、金型の乾燥効率が未だ十分とはいえなかった。
【０００６】
また、ダイカスト用離型剤の使用にあたっては、金型への離型成分の付着量が不足している場合は離型性に劣り、一方、付着量が過剰となる場合には過剰の離型成分が熱により分解してダイカスト製品中に分解ガスとして混入するといった不良品が増える原因となり得ることから、金型への離型成分の付着量を適切なものとする必要がある。しかしながら、従来の水性ダイカスト用離型剤を用いたダイカスト方法においては、離型剤希釈液を大過剰に噴霧する一方でその大部分が廃液となることから、金型に付着する離型成分の量をコントロールすることが難しいといった問題もあった。
【０００７】
さらに、上記のように水性ダイカスト用離型剤の希釈液を大過剰に噴霧する従来の方法では、金型を冷却することにより離型成分の付着量を増やすことができる一方で、鋳造サイクルにおける金型の温度変化が大きく、金属疲労による金型の短命化も懸念されていた。
【０００８】
一方、油性ダイカスト用離型剤としては、例えば特許第４０９５１０２号公報（特許文献２）には、非水溶性の離型成分を溶剤等に溶解させた油性ダイカスト用離型剤が開示されている。しかしながら、油性ダイカスト用離型剤は引火点を有しているため、火災の発生の恐れがあり、幅広く使用されるには至っていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２１２６９１号公報
【特許文献２】特許第４０９５１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、従来のダイカスト離型剤に比べて水性ダイカスト用離型剤の使用量を極めて少量に抑制することができ、金型の冷却幅を適度な範囲（例えば金型の冷却幅が３０℃以上で且つ１００℃未満となる範囲）としつつ、ライデンフロスト現象の発生を十分に抑制することができ、優れた離型性が達成される水性ダイカスト用離型剤、並びにそれを用いたダイカスト製品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、水性ダイカスト用離型剤において、離型成分及び水の他に特定の水溶性化合物をそれぞれ特定の比率で配合することによって、前記目的が達成されるようになることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明の水性ダイカスト用離型剤は、離型成分、沸点が１５０℃以上である水溶性化合物及び水を含有する水性ダイカスト用離型剤であって、前記水性ダイカスト用離型剤１００質量％に対して、前記離型成分を１〜５０質量％、前記水溶性化合物を５〜５０質量％、及び、前記水を１〜９０質量％含有することを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の水性ダイカスト用離型剤においては、前記離型成分、前記水溶性化合物及び前記水の合計量が９０質量％以上であることが好ましい。
【００１４】
本発明のダイカスト製品の製造方法は、前記水性ダイカスト用離型剤を金型に噴霧する工程を含むことを特徴とする方法である。そして、このような工程においては、前記離型成分の前記金型への付着量（固形分換算）が０．５〜２００ｍｇ／１００ｃｍ２の範囲内となるように、前記水性ダイカスト用離型剤を前記金型に噴霧することが好ましい。
【００１５】
なお、本発明の水性ダイカスト用離型剤によって前記目的が達成されるようになる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、先ず、前述したように、従来の水性ダイカスト離型剤においては、離型成分の金型表面上への濡れ広がりを確保するための分散媒として水を使用しているため、金型の温度が高い場合にはライデンフロスト現象が起こり易くなって離型成分の付着性が不十分となる。そこで、従来は、離型成分が付着し易い温度まで金型を冷却する目的で水性ダイカスト用離型剤の希釈液を金型の冷却水としても使用しており、離型被膜の形成のために必要な量よりも過剰な離型剤を使用していた。そのため、従来の水性ダイカスト離型剤においては、離型成分の金型表面上への濡れ広がりの観点だけでなく、生産コストの観点からも離型剤を大量の水で希釈して使用することが一般常識であった。これに対し、本発明者らは、従来の技術常識を覆し、特定温度以上の沸点を有する水溶性化合物を特定の比率の水と配合して用いれば、離型剤を高濃度の状態で金型に噴霧した場合においても、離型成分が金型表面上で濡れ広がりやすいために離型成分が金型に均一に付着し、しかも金型の温度を適度に冷却することができ、ライデンフロスト現象の発生を十分に抑制することができるために離型成分が効率よく金型に付着することを見出した。そのため、本発明の水性ダイカスト用離型剤によれば、従来の水性ダイカスト用離型剤に比べてその使用量を極めて少量に抑制することができるにも拘らず優れた離型性が達成されるものと本発明者らは推察する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、水性ダイカスト用離型剤の使用量が極少量であっても、金型の冷却幅を適度な範囲としつつ、ライデンフロスト現象の発生を十分に抑制することが可能であるため、金型に離型成分が効率良く付着するようになると共に、離型成分の付着量をコントロールすることが容易となることから、優れた離型性を達成することが可能となる。
【００１７】
また、本発明によれば、水性ダイカスト用離型剤を水で希釈することなく使用することができ、金型への水の付着量が極少量となることから、金型の乾燥効率が向上し、しかも従来の水性ダイカスト用離型剤と比較して離型剤の廃液を大幅に減少させられることから水質汚染等の環境汚染の問題を改善することが可能となる。
【００１８】
さらに、本発明によれば、水性ダイカスト用離型剤の噴霧による金型の温度変化（冷却幅）を従来の水性ダイカスト用離型剤と比較して小さくすることができるため、金型への温度変化による負担が軽減され、金属疲労による金型の短命化も十分に抑制されることとなる。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。
【００２０】
先ず、本発明の水性ダイカスト用離型剤について説明する。すなわち、本発明の水性ダイカスト用離型剤は、離型成分、沸点が１５０℃以上である水溶性化合物及び水を含有する水性ダイカスト用離型剤であって、前記水性ダイカスト用離型剤１００質量％に対して、前記離型成分を１〜５０質量％、前記水溶性化合物を５〜５０質量％、及び、前記水を１〜９０質量％含有することを特徴とするものである。
【００２１】
本発明で用いる離型成分としては、特に限定されず、従来からダイカスト用離型剤として使用されているものを用いることができ、例えば、シリコーン化合物、植物油等の油脂類、鉱物油、ワックス類、合成油を挙げることができる。
【００２２】
このようなシリコーン化合物としては、ジメチルシリコーン、α−オレフィン変性シリコーン等のアルキル変性シリコーン、フェニル変性シリコーン、α−メチルスチレン変性シリコーン等のアラルキル変性シリコーン、カルボキシ変性シリコーン、アルキル・アラルキル共変性シリコーン、アルキル・エステル共変性シリコーン等の各種変性シリコーン等が挙げられる。油脂類としては、牛脂、ラノリン、ラード等の動物油、大豆油、菜種油、パーム油等の植物油等が挙げられる。鉱物油としては、タービン油、マシン油、シリンダー油、パラフィン油、ギヤ油等が挙げられる。ワックス類としては、パラフィンワックス、オレフィンワックス、ポリエチレンワックス、ポリスチレンワックス、ポリプロピレンワックス等の石油系ワックス、酸化ポリエチレンワックス、酸化ポリプロピレン等の酸化ワックス、カルナバワックス、モンタンワックス等の天然ワックス等が挙げられる。合成油としては、ポリブテン・ポリブタジエン、ポリエステル等が挙げられる。これらの離型成分は、単独で用いても良いし、２種以上を混合して用いても良い。
【００２３】
本発明の水性ダイカスト用離型剤における前記離型成分の含有量は、水性ダイカスト用離型剤１００質量％に対して、１〜５０質量％であることが必要である。前記離型成分の含有量が１質量％未満では、金型への離型成分の付着量を確保するために水性ダイカスト用離型剤の付着量を増やす必要があり、その結果、ライデンフロスト現象が発生して離型成分の付着効率が低下する。他方、前記離型成分の含有量が５０質量％を超えると、水性ダイカスト用離型剤の安定性が低下し、スプレーノズルやミストノズルが目詰まりして噴霧ができない状態となる。
【００２４】
本発明で用いる水溶性化合物は沸点が１５０℃以上のものであり、好ましくは沸点が２００℃以上のものである。前記水溶性化合物の沸点が１５０℃未満では、離型成分の金型への付着性が不十分となる。また、前記水溶性化合物の沸点は２００〜３００℃の範囲内であることが好ましい。前記水溶性化合物の沸点が３００℃を超えると、金型の冷却性が不十分となり、ライデンフロスト現象の発生を十分に抑制することができずに離型成分の金型への付着性が不十分となる傾向にある。そして、本発明において、水溶性化合物とは温度２０℃における該化合物への水の溶解度が５質量％以上となる化合物のことをいう。
【００２５】
このような水溶性化合物としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、へキシレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール等のグリコール化合物；グリセリン、ジグリセリン等のグリセリン化合物；エチレングリコールモノアリルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールイソブチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノ２−エチルヘキシルエーテル等のエチレングリコールモノエーテル化合物；ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル等のジエチレングリコールモノエーテル化合物；ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル等のジプロピレングリコールモノエーテル化合物；トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールモノブチルエーテル等のポリアルキレングリコールエーテル化合物が挙げられる。これらの水溶性化合物は、単独で用いても良いし、２種以上を混合して用いても良い。
【００２６】
このように本発明の水性ダイカスト用離型剤が前記水溶性化合物を特定の比率で含有することにより、極めて少量の噴霧により金型を適度に冷却することができるものとなり、ライデンフロスト現象の発生を十分に抑制することができるために前記離型成分の金型への付着性が良好となり、その結果、優れた離型性を発揮することができる。
【００２７】
本発明の水性ダイカスト用離型剤における前記水溶性化合物の含有量は、水性ダイカスト用離型剤１００質量％に対して、５〜５０質量％であることが必要である。前記水溶性化合物の含有量が５質量％未満では、冷却性や離型成分の金型への付着量が不十分となり、他方、５０質量％を超えると水性ダイカスト用離型剤の安定性が不良となり、金型への噴霧時にスプレーノズルやミストノズルが詰まり、噴霧が不可能な状態となる。
【００２８】
さらに、本発明の水性ダイカスト用離型剤は、水性ダイカスト用離型剤１００質量％に対して、水を１〜９０質量％含有するものである。このように本発明の水性ダイカスト用離型剤が水を特定の比率で含有することによって、金型の冷却幅が適度なものとなる。前記水の含有量が１質量％未満では、金型の冷却性が不十分となり、他方、９０質量％を超えると離型成分の金型への付着性が不十分となるため、良好な離型性が得られない。
【００２９】
本発明の水性ダイカスト用離型剤には、前記離型成分、前記水溶性化合物及び前記水に加えて、前記離型成分を水に乳化分散させるための乳化剤を含有させることができる。このような乳化剤としては、使用する離型成分の乳化に適した公知の乳化剤を使用することができ、例えば、高級アルコールアルキレンオキサイド付加物、脂肪酸アルキレンオキサイド付加物、高級アミンアルキレンオキサイド付加物、脂肪酸アミドアルキレンオキサイド付加物等の非イオン界面活性剤を使用することができる。このような乳化剤の含有量は、用いる離型成分の種類により適宜選択することができるが、乳化及び安定に必要な最少量とすることが好ましい。
【００３０】
さらに、本発明の水性ダイカスト用離型剤には、ダイカスト用離型剤に従来から添加されているその他の薬剤を、付着効率や離型性を損なわない程度に併用することもできる。このようなその他の薬剤としては、例えば、消泡剤、腐食防止剤、増粘剤、防錆剤、防腐剤が挙げられる。
【００３１】
また、本発明の水性ダイカスト用離型剤においては、前記乳化剤や前記その他の薬剤を用いる場合には、本発明の効果を損なわないようにするという観点から、前記離型成分、前記水溶性化合物及び前記水の合計量を、水性ダイカスト用離型剤１００質量％に対して、９０質量％以上（より好ましくは、９０〜１００質量％の範囲）とすることが好ましい。
【００３２】
次に、本発明のダイカスト製品の製造方法について説明する。すなわち、本発明のダイカスト製品の製造方法は、前記本発明の水性ダイカスト用離型剤を金型に噴霧する工程を含むことを特徴とする方法である。そして、このような工程においては、前記離型剤中の離型成分の前記金型への付着量（固形分換算）が０．５〜２００ｍｇ／１００ｃｍ２の範囲内となるように、前記水性ダイカスト用離型剤を前記金型に噴霧することが好ましい。前記離型成分の付着量が０．５／１００ｃｍ２未満では、達成される離型性が不十分となり易い傾向にあり、他方、２００ｍｇ／１００ｃｍ２を超えると、過剰な付着により、高温金型への付着時に離型成分が分解してダイカスト製品中に分解ガスとして混入し、不良品を生じる原因となる傾向にある。なお、離型成分の付着量は、金型に噴霧された水性ダイカスト用離型剤中における離型成分の噴霧量（単位：ｍｇ）及び金型の表面積（単位：１００ｃｍ２）の値から下記数式（Ｆ１）：
（離型成分の付着量）＝｛（離型成分の噴霧量）／（金型の表面積）｝・・・（Ｆ１）
を用いて演算することにより算出することができる。
【００３３】
このような条件を満たすように金型に前記高濃度水性ダイカスト用離型剤を噴霧するための装置としては、特に限定されないが、一般の水性ダイカスト離型剤を噴霧するスプレー装置よりも少量塗布に特化したスプレー装置を使用することが好ましい。このスプレー装置としては、例えば、山口技研社製のＷＦＳシリーズのスプレー装置が好適な一例として挙げられる。
【００３４】
本発明のダイカスト製品の製造方法においては、前記本発明の水性ダイカスト用離型剤を好ましくは上記付着量の条件を満たすように、金型に噴霧する工程を含むが、それ以外の工程（注入工程、凝固工程、取出工程等）は従来公知のダイカスト製品を製造する諸工程と同様の工程でよい。また、本発明のダイカスト製品の製造方法によって得られるダイカスト製品も特に制限されず、アルミニウム合金、マグネシウム合金、亜鉛合金等の各種ダイカスト製品を得ることができる。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３６】
（実施例１）
アルキル・アラルキル変性シリコーン（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名：ＴＮ、固形分：１００％）５０質量部、ドデシルアルコールエチレンオキサイド９モル付加物５質量部及び水１０質量部を予備混合した後、コロイドミルにて処理したものに、ジエチレングリコール（沸点：２４５℃）を５質量部加え、更に残りの水を加えて合計１００質量部として水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００３７】
（実施例２）
実施例１で用いたジエチレングリコール（沸点：２４５℃）に代えてグリセリン（沸点：２９０℃）を用いた以外は実施例１と同様にして水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００３８】
（実施例３）
実施例１で用いたジエチレングリコール（沸点：２４５℃）に代えてエチレングリコール（沸点：１９８℃）を用いた以外は実施例１と同様にして水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００３９】
（実施例４）
アルキル・アラルキル変性シリコーン（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名：ＴＮ、固形分：１００％）３０質量部、ドデシルアルコールエチレンオキサイド９モル付加物５質量部及び水１０質量部を予備混合した後、コロイドミルにて処理したものに、ジエチレングリコール（沸点：２４５℃）を５０質量部加え、更に残りの水を加えて合計１００質量部として水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００４０】
（実施例５）
実施例４で用いたジエチレングリコール（沸点：２４５℃）に代えてグリセリン（沸点：２９０℃）を用いた以外は実施例３と同様にして水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００４１】
（実施例６）
実施例４で用いたジエチレングリコール（沸点：２４５℃）に代えてエチレングリコール（沸点：１９８℃）を用いた以外は実施例３と同様にして水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００４２】
（実施例７）
アルキル・アラルキル変性シリコーン（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名：ＴＮ、固形分：１００％）１質量部、ドデシルアルコールエチレンオキサイド９モル付加物１質量部及び水１質量部を予備混合した後、コロイドミルにて処理したものに、ジエチレングリコール（沸点：２４５℃）を５０質量部加え、更に残りの水を加えて合計１００質量部として水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００４３】
（実施例８）
実施例７で用いたジエチレングリコール（沸点：２４５℃）に代えてグリセリン（沸点：２９０℃）を用いた以外は実施例５と同様にして水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００４４】
（実施例９）
実施例７で用いたジエチレングリコール（沸点：２４５℃）に代えてエチレングリコール（沸点：１９８℃）を用いた以外は実施例５と同様にして水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００４５】
（実施例１０）
アルキル・アラルキル変性シリコーン（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名：ＴＮ、固形分：１００％）５質量部、ドデシルアルコールエチレンオキサイド９モル付加物１質量部及び水１質量部を予備混合した後、コロイドミルにて処理したものに、ジエチレングリコール（沸点：２４５℃）を５質量部加え、更に残りの水を加えて合計１００質量部として水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００４６】
（実施例１１）
実施例１０で用いたジエチレングリコール（沸点：２４５℃）に代えてグリセリン（沸点：２９０℃）を用いた以外は実施例７と同様にして水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００４７】
（実施例１２）
実施例１０で用いたジエチレングリコール（沸点：２４５℃）に代えてエチレングリコール（沸点：１９８℃）を用いた以外は実施例７と同様にして水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００４８】
（比較例１）
アルキル・アラルキル変性シリコーン（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名：ＴＮ、固形分：１００％）５０質量部、ドデシルアルコールエチレンオキサイド９モル付加物５質量部及び水１０質量部を予備混合した後、コロイドミルにて処理したものに、エチレングリコールモノメチルエーテル（沸点：１２５℃、日本乳化剤社製、商品名：メチルグリコール）を５質量部加え、更に残りの水を加えて合計１００質量部として比較のための水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００４９】
（比較例２）
アルキル・アラルキル変性シリコーン（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名：ＴＮ、固形分：１００％）３０質量部、ドデシルアルコールエチレンオキサイド９モル付加物５質量部及び水１０質量部を予備混合した後、コロイドミルにて処理したものに、エチレングリコールモノメチルエーテル（沸点：１２５℃、日本乳化剤社製、商品名：メチルグリコール）を５０質量部加え、更に残りの水を加えて合計１００質量部として比較のための水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００５０】
（比較例３）
アルキル・アラルキル変性シリコーン（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名：ＴＮ、固形分：１００％）１質量部、ドデシルアルコールエチレンオキサイド９モル付加物１質量部及び水１質量部を予備混合した後、コロイドミルにて処理したものに、エチレングリコールモノメチルエーテル（沸点：１２５℃、日本乳化剤社製、商品名：メチルグリコール）を５０質量部加え、更に残りの水を加えて合計１００質量部として比較のための水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００５１】
（比較例４）
アルキル・アラルキル変性シリコーン（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名：ＴＮ、固形分：１００％）１質量部、ドデシルアルコールエチレンオキサイド９モル付加物１質量部及び水１質量部を予備混合した後、コロイドミルにて処理したものに、エチレングリコールモノメチルエーテル（沸点：１２５℃、日本乳化剤社製、商品名：メチルグリコール）を５質量部加え、更に残りの水を加えて合計質量１００部として水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００５２】
（比較例５）
アルキル・アラルキル変性シリコーン（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名：ＴＮ、固形分：１００％）５０質量部、ドデシルアルコールエチレンオキサイド９モル付加物５質量部及びエチレングリコールモノメチルエーテル（沸点：１２５℃、日本乳化剤社製、商品名：メチルグリコール）４５質量部を混合して比較のための水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００５３】
（比較例６）
アルキル・アラルキル変性シリコーン（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名：ＴＮ、固形分：１００％）５０質量部、ドデシルアルコールエチレンオキサイド９モル付加物５質量部及び水１０質量部を予備混合した後、コロイドミルにて処理したものに、ジエチレングリコール（沸点：２４５℃）を３質量部加え、更に残りの水を加えて合計１００質量部として比較のための水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００５４】
（比較例７）
アルキル・アラルキル変性シリコーン（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名：ＴＮ、固形分：１００％）１質量部、ドデシルアルコールエチレンオキサイド９モル付加物１質量部及び水１質量部を予備混合した後、コロイドミルにて処理したものに、ジエチレングリコール（沸点：２４５℃）を６０質量部加え、更に残りの水を加えて合計１００質量部として比較のための水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００５５】
（比較例８）
アルキル・アラルキル変性シリコーン（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名：ＴＮ、固形分：１００％）５０質量部、ドデシルアルコールエチレンオキサイド９モル付加物５質量部及びジエチレングリコール（沸点：２４５℃）４５質量部を混合して比較のための水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００５６】
（比較例９）
水で希釈して使用する汎用型ダイカスト用離型剤（日華化学社製、商品名：デルポンＥＲＭ）を水で１００倍に希釈して比較のためのダイカスト用離型剤を得た。
【００５７】
（比較例１０）
原液で使用する油性ダイカスト用離型剤（青木科学研究所社製、商品名：ルブローレンＷＦＲ−３Ｒ）を比較のためのダイカスト用離型剤とした。
【００５８】
（比較例１１）
アルキル・アラルキル変性シリコーン（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名：ＴＮ、固形分：１００％）５０質量部、ドデシルアルコールエチレンオキサイド９モル付加物５質量部及び水１０質量部を予備混合した後、コロイドミルにて処理したものに、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル（沸点：１４２℃）を５質量部加え、更に残りの水を加えて合計１００質量部として比較のための水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００５９】
（比較例１２）
アルキル・アラルキル変性シリコーン（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名：ＴＮ、固形分：１００％）３０質量部、ドデシルアルコールエチレンオキサイド９モル付加物５質量部及び水１０質量部を予備混合した後、コロイドミルにて処理したものに、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル（沸点：１４２℃）を５０質量部加え、更に残りの水を加えて合計１００質量部として比較のための水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００６０】
（比較例１３）
アルキル・アラルキル変性シリコーン（旭化成ワッカーシリコーン社製、商品名：ＴＮ、固形分：１００％）１質量部、ドデシルアルコールエチレンオキサイド９モル付加物１質量部及び水１質量部を予備混合した後、コロイドミルにて処理したものに、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル（沸点：１４２℃）を５０質量部加え、更に残りの水を加えて合計１００質量部として比較のための水性ダイカスト用離型剤を得た。
【００６１】
＜ダイカスト用離型剤の性能の評価＞
実施例及び比較例で得られたダイカスト用離型剤の性能、すなわち、離型成分の付着性、離型性、乾燥性、冷却性及び安定性をそれぞれ以下に示す方法により評価した。なお、実施例１〜８並びに比較例１〜８及び１０で得られたダイカスト用離型剤においては少量塗布専用スプレーＷＦＳ−０５Ｇ−Ｒ（山口技研社製）を用い、離型成分の付着量（固形分換算）が５０ｍｇ／１００ｃｍ２となるように金型に噴霧した。また、比較例９で得られたダイカスト用離型剤においては自動スプレーガンＳＴ−６型（扶桑精機社製）を用い、離型成分の付着量（固形分換算）が５０ｍｇ／１００ｃｍ２となるように金型に噴霧した。
【００６２】
（i）付着性の評価
各水性ダイカスト用離型剤を、上記スプレー装置を用いて２００℃に加熱した鋼板（縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ１０ｍｍ、材質：ＳＫＤ６１）に噴霧し、離型成分の付着状態を観察した。離型成分の付着状態を以下の基準にて評価した。得られた結果を表１に示す。
◎：厚く均一に付着した。
○：薄く均一に付着した。
△：薄くまばらに付着した。
×：ほとんど付着しなかった。
××：全く付着しなかった。
【００６３】
（ii）離型性の評価
離型成分の被膜による離型性の試験は、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（工藤によるエネルギ法、Ｐｒｏｃ． ５ｔｈ Ｊａｐａｎ． Ｎａｔ． Ｃｏｎｇｒ． Ａｐｐｌ． Ｍｅｃｈ．、７５頁、１９５５年）に準拠して行い、得られた摩擦係数により離型性を評価した。得られた結果を表１に示す。また、ダイカスト用離型剤を用いなかった場合の離型性を評価した結果を参考例１として表１に示す。
【００６４】
金型としては、寸法が縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ１０ｍｍで、材質がＳＫＤ６１のものを２枚用いた。この金型を約３００℃に加熱し、各水性ダイカスト用離型剤を上記スプレー装置を用いて金型の片面に噴霧して均一な被膜を形成させた。そして、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）を挟み、１００トン油圧プレス機（コマツ産機社製、商品名：ＨＡＦ１００）を用いて圧縮率５０％で圧縮した。圧縮後の試験片の内径を測定し、内径変化比から摩擦係数を求めるグラフに基づいて摩擦係数（μ）を算出した。なお、摩擦係数が小さい方が離型性は良好である。
【００６５】
（iii）乾燥性の評価
各水性ダイカスト用離型剤を、上記スプレー装置を用いて１５０℃に加熱した鋼板（縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ１０ｍｍ、材質：ＳＫＤ６１）に噴霧し、離型剤が乾燥するまでの時間を測定した。得られた結果を表１に示す。なお、乾燥時間が早い方が乾燥性は良好である。
【００６６】
（iv）冷却性の評価
各水性ダイカスト用離型剤を、上記スプレー装置を用いて、３００℃に加熱した鋼板（縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ１０ｍｍ、材質：ＳＫＤ６１）に噴霧し、鋼板表面の温度を測定した。表面温度の低下の度合いを以下の基準にて評価した。得られた結果を表１に示す。なお、鋼板表面温度の低下が大きい方が冷却性は良好である。ただし、過度の冷却は、金型寿命低減の原因となり好ましくないので、不良と判断する。
◎：表面温度の低下が５０℃以上で且つ１００℃未満である。
○：表面温度の低下が３０℃以上で且つ５０℃未満である。
△：表面温度の低下が１０℃以上で且つ３０℃未満である。
×：表面温度の低下が１００℃以上である。
【００６７】
（v）安定性（ノズル詰まりの評価）
各水性ダイカスト用離型剤を、ホモミキサーにて８０００ｒｐｍ×１０分間撹拌後５０回繰り返して上記スプレー装置を用いて噴霧し、スプレー装置のノズル詰まりの有無を評価した。ノズル詰まりの具合を以下の基準にて評価した。得られた結果を表１に示す。
○：離型剤は全く分離せず、ノズル詰まりも無かった。
△：使用には問題無いレベルの僅かな分離が見られたが、ノズル詰まりは無かった。
×：離型剤が分離し、繰り返し使用後にノズル詰まりがあった。
【００６８】
【表１】
【００６９】
表１に示した結果からも明らかな通り、実施例１〜８で得られた水性ダイカスト用離型剤を用いた場合においては、金型の冷却幅が適度な範囲であり、水性ダイカスト用離型剤における離型成分が均一に付着し（高付着性）、摩擦係数が小さく（高離型性）、乾燥性が優れており（高乾燥性）、しかも安定性が優れていることが確認された。これに対して、比較例１〜１０で得られたダイカスト用離型剤を用いた場合は、実施例１〜８で得られた水性ダイカスト用離型剤を用いた場合と比較して、冷却性、付着性、離型性、乾燥性及び安定性のうちの少なくともいずれかの点で劣っていることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上説明したように、本発明によれば、従来のダイカスト離型剤に比べて水性ダイカスト用離型剤の使用量を極めて少量に抑制することができ、金型の冷却幅を適度な範囲としつつ、ライデンフロスト現象の発生を十分に抑制することができ、優れた離型性が達成される水性ダイカスト用離型剤、並びにそれを用いたダイカスト製品の製造方法を提供することが可能となる。
【００７１】
したがって、本発明の水性ダイカスト離型剤は、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製品を製造する過程において、金型からのダイカスト製品の離型性を向上させるために使用される水性ダイカスト離型剤として有用である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
離型成分、沸点が１５０℃以上である水溶性化合物及び水を含有する水性ダイカスト用離型剤であって、前記水性ダイカスト用離型剤１００質量％に対して、前記離型成分を１〜５０質量％、前記水溶性化合物を５〜５０質量％、及び、前記水を１〜９０質量％含有することを特徴とする水性ダイカスト用離型剤。
【請求項２】
前記離型成分、前記水溶性化合物及び前記水の合計量が９０質量％以上であることを特徴とする請求項１に記載の水性ダイカスト用離型剤。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の水性ダイカスト用離型剤を金型に噴霧する工程を含むことを特徴とするダイカスト製品の製造方法。
【請求項４】
前記水性ダイカスト用離型剤を、前記離型成分の前記金型への付着量（固形分換算）が０．５〜２００ｍｇ／１００ｃｍ２の範囲内となるように、前記金型に噴霧することを特徴とする請求項３に記載のダイカスト製品の製造方法。
【請求項１】
離型成分、沸点が１５０℃以上である水溶性化合物及び水を含有する水性ダイカスト用離型剤であって、前記水性ダイカスト用離型剤１００質量％に対して、前記離型成分を１〜５０質量％、前記水溶性化合物を５〜５０質量％、及び、前記水を１〜９０質量％含有することを特徴とする水性ダイカスト用離型剤。
【請求項２】
前記離型成分、前記水溶性化合物及び前記水の合計量が９０質量％以上であることを特徴とする請求項１に記載の水性ダイカスト用離型剤。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の水性ダイカスト用離型剤を金型に噴霧する工程を含むことを特徴とするダイカスト製品の製造方法。
【請求項４】
前記水性ダイカスト用離型剤を、前記離型成分の前記金型への付着量（固形分換算）が０．５〜２００ｍｇ／１００ｃｍ２の範囲内となるように、前記金型に噴霧することを特徴とする請求項３に記載のダイカスト製品の製造方法。
【公開番号】特開２０１１−６７８３７（Ｐ２０１１−６７８３７Ａ）
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２０６９０（Ｐ２００９−２２０６９０）
【出願日】平成２１年９月２５日（２００９．９．２５）
【出願人】（０００２２６１６１）日華化学株式会社 (208)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２５日（２００９．９．２５）
【出願人】（０００２２６１６１）日華化学株式会社 (208)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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