JP7113081B2

JP7113081B2 - ダイカスト離型剤用水性組成物

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Publication number: JP7113081B2
Application number: JP2020527471A
Authority: JP
Inventors: 隆仁辻元; 宏明富松; 光秋横尾
Original assignee: Moresco Corp
Current assignee: Moresco Corp
Priority date: 2018-06-26
Filing date: 2019-06-21
Publication date: 2022-08-04
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Description

本発明は、水性組成物に関する。

金型を用いた金属の成形法としては、鋳造法及び型鍛造法等が挙げられる。また、鋳造法としては、例えば、低圧鋳造法及びダイカスト法等が挙げられる。このような金型を用いた金属の成形法には、成形後の金属製品（成形品）を金型から取り出しやすくする等のため、成形前に、金型に予め離型剤として、水性組成物、油性組成物、粉体組成物、及び顆粒組成物等を塗布することがある。具体的には、鋳造法では、金型への溶融金属の充填前に、金型と溶融金属（溶湯）との溶着を抑制するとともに、成形品の型離れを補助することを目的として、金型に水性組成物、油性組成物、粉体組成物、及び顆粒組成物等を予め塗布することがある。

金型を用いた金属の成形法は、金型による成形を行う前に、金型内に溶湯を充填する。例えば、ダイカスト法等においては、金型内に連結されたスリーブ内に溶湯を流し込んだ後に、スリーブ内にプランジャーを摺動させることによって、スリーブ内の溶湯を金型に溶湯を流し込む。このとき、前記プランジャーと前記スリーブとの摺動面における前記プランジャー及び前記スリーブの摩耗を低減するとともに、前記プランジャーの射出速度を安定化させること等を目的として、前記プランジャーと前記スリーブとの間に、潤滑剤として、水性組成物、油性組成物、粉体組成物、及び顆粒組成物等を塗布することがある。

金型を用いた金属の成形法において、離型剤及び潤滑剤等に用いられる水性組成物としては、シリコーンオイルを主成分として含む水性組成物が挙げられる。このシリコーンオイルを主成分として含む水性組成物は、シリコーンオイルの高い耐熱性により、離型性や潤滑性が向上すると考えられる。そして、このシリコーンを主成分として含む水性組成物の離型性や潤滑性をより高めるために、シリコーンの変性やシリコーンオイルへの添加剤についての開発が進められている。

シリコーンオイルを含む水性組成物を離型剤として用いたダイカスト方法としては、例えば、特許文献１に記載の方法等が挙げられる。

特許文献１には、シリコーン化合物等の離型成分の含有量（固形分換算）が５～６０質量％である高濃度水性ダイカスト用離型剤を、所定の条件を満たすように金型に噴霧する工程を含むダイカスト方法が記載されている。特許文献１によれば、高濃度の水性ダイカスト用離型剤を水で希釈することなく極少量で使用することができるから、金型の乾燥効率が向上し、しかも従来のダイカスト方法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ことが開示されている。

また、金型を用いた金属の成形法に用いる水性組成物で、シリコーンオイルを主成分として含む水性組成物以外の水性組成物としては、特許文献２に記載の離型剤等が挙げられる。

特許文献２には、金型の成形面に塗布される水溶性の離型剤であって、還元性を有する有機酸又は有機酸塩を、使用時濃度として０．０１ｗｔ％以上、かつ、原液濃度として離型剤エマルションの安定限界である所定濃度以下の割合で含有する離型剤が記載されている。特許文献２によれば、繰り返し行われる鋳造サイクルによって金型成形面の状況を向上させて、金型の寿命を積極的に延長させることができる旨が開示されている。

特開２０１０－８９１４０号公報特開２００７－１１８０３５号公報

本発明は、離型性、潤滑性、付着性、及び耐熱性に優れ、臭気の少ない水性組成物を提供することを目的とする。

本発明の一局面は、下記式（１）で表されるカルボン酸化合物、下記式（２）で表されるカルボン酸無水物、及び無水トリメリット酸からなる群から選ばれる少なくとも１種と、塩基性化合物と、水とを含むことを特徴とする水性組成物である。

式（１）中、Ｒは、炭素数２～４のアルカンジイル基、ビニレン基、又は、ベンゼン環を示し、ａは、２又は３を示す。

式（２）中、Ｒは、炭素数２～４のアルカンジイル基、ビニレン基、又は、ベンゼン環を示す。

上記並びにその他の本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な記載から明らかになるであろう。

金型を用いた金属の成形法、例えば、ダイカスト法においては、離型剤を約１００倍に希釈し、その希釈した離型剤を数百ｍＬや数Ｌといった比較的多量に金型へ塗布することによって、金型を冷却し、離型被膜を金型表面に形成させる。このことにより、金属製品（成形品）を、金型内に形成させ、金型から離型させることができる。

しかしながら、本発明者等の検討によれば、金型を用いた金属の成形法に用いる離型剤として、シリコーンを主成分として含む水性組成物、例えば、特許文献１に記載の離型剤等を用いた場合、金型のキャビティ内に離型剤が堆積して金型が汚染され、それにより洗浄を困難にすることがあった。さらに、洗浄が不充分な金型を用いて得られた成形品は、電子部品等へ適応が困難な場合があった。また、前記水性組成物の耐熱性が低く、特に金型温度が高い場合等に、金型に接触した離型剤がガス化し、発生したガスによる内部欠陥、例えば、鋳巣等が発生することもあった。また、水性組成物を離型剤として用いた場合、離型成分が金型に充分に付着しない場合もあった。

そこで、離型剤として、シリコーンを主成分として含む水性組成物以外の水性組成物、例えば、特許文献２に記載の離型剤等を用いることが考えられる。

しかしながら、本発明者等の検討によれば、特許文献２に記載の離型剤は、離型性、潤滑性、付着性、及び耐熱性のいずれかが優れておらず、臭気が多い場合があった。すなわち、特許文献２に記載の離型剤は、離型性、潤滑性、付着性、及び耐熱性の全てに優れ、臭気の少ない離型剤というわけではなかった。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、離型性、潤滑性、付着性、及び耐熱性に優れ、臭気の少ない水性組成物を提供することを目的とする。

以下、本発明に係る実施形態について説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。

本発明の実施形態に係る水性組成物は、下記式（１）で表されるカルボン酸化合物、下記式（２）で表されるカルボン酸無水物、及び無水トリメリット酸からなる群から選ばれる少なくとも１種と、塩基性化合物と、水とを含むことを特徴とする水性組成物である。

前記水性組成物は、離型性、潤滑性、付着性、及び耐熱性に優れ、臭気の少ない水性組成物である。具体的には、前記水性組成物は、前記カルボン酸化合物と前記塩基性化合物とを含むことによって、充分に高い離型性及び潤滑性を発揮することができる。このことから、金型を用いた金属の成形法、例えば、ダイカスト法において、離型剤及び潤滑剤として用いることができる。具体的には、金型に予め塗布する離型剤、例えば、ダイカスト用離型剤として用いることができる。また、金型内に溶湯を流し込むためのスリーブと、溶湯を流し込むためのプランジャーとの潤滑性を高めるための潤滑剤、例えば、ダイカスト用プランジャー潤滑剤やダイカスト用スリーブ潤滑剤等としても用いることができる。さらに、前記水性組成物は、付着性及び耐熱性にも優れているので、前記水性組成物を上記のような離型剤や潤滑剤として用いた場合に、より好適な離型性及び潤滑性を発揮することができる。また、前記水性組成物を上記のような離型剤や潤滑剤として用いても、臭気の発生が少なく、作業環境の悪化等を防止することもできる。

前記カルボン酸化合物は、前記式（１）で表され、前記Ｒが炭素数２～４のアルカンジイル基、ビニレン基、又は、ベンゼン環であり、カルボキシル基（－ＣＯＯＨ）の置換度（カルボキシル基の数）であるａが２又は３である。すなわち、前記カルボン酸化合物は、炭素数２～４のアルカンジイル基、ビニレン基、又は、ベンゼン環に、２つ又は３つのカルボキシル基が置換したカルボン酸化合物である。

前記カルボン酸化合物としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、及びトリメリット酸等が挙げられる。このようなカルボン酸化合物を用いることによって、前記水性組成物は、離型性、潤滑性、付着性、及び耐熱性により優れ、臭気のより少なくなる。また、前記カルボン酸化合物としては、上記例示のカルボン酸化合物の中でも、アジピン酸、テレフタル酸、及びトリメリット酸がより好ましい。例えば、ダイカスト法等の、金型を用いた金属の成形法において、水性組成物を離型剤として用いた場合等に、得られた成形品が着色してしまうことがある。前記カルボン酸化合物として、アジピン酸、テレフタル酸、及びトリメリット酸からなる群から選ばれる少なくとも１種を含むことによって、このような着色の発生も抑制できる。すなわち、離型性、潤滑性、付着性、及び耐熱性に優れ、臭気の少ないだけではなく、着色性にも優れた水性組成物が得られる。

前記カルボン酸化合物は、単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。前記カルボン酸無水物としては、前記式（１）で表され、前記Ｒが炭素数２～４のアルカンジイル基及びビニレン基である脂肪族カルボン酸化合物、及び前記式（１）で表され、前記Ｒがベンゼン環である芳香族カルボン酸化合物が挙げられる。前記カルボン酸化合物を２種以上組み合わせて用いる場合、例えば、前記式（１）で表され、前記Ｒが炭素数２～４のアルカンジイル基である脂肪族カルボン酸化合物と、前記式（１）で表され、前記Ｒがベンゼン環である芳香族カルボン酸化合物とからなることが好ましい。このようなカルボン酸化合物の組み合わせで用いることによって、離型性、潤滑性、付着性、及び耐熱性により優れ、臭気のより少ない水性組成物が得られる。また、前記脂肪族カルボン酸が、アジピン酸であり、前記芳香族カルボン酸が、テレフタル酸であることがより好ましい。このようなカルボン酸化合物の組み合わせで用いると、離型性、潤滑性、付着性、及び耐熱性により優れ、臭気のより少ないだけではなく、着色性にも優れた水性組成物が得られる。

前記カルボン酸無水物、及び無水トリメリット酸は、前記カルボン酸化合物の無水物である。前記カルボン酸無水物は、前記式（２）で表され、前記Ｒが炭素数２～４のアルカンジイル基、ビニレン基、又は、ベンゼン環である。すなわち、前記カルボン酸無水物としては、前記式（２）で表され、前記Ｒが炭素数２～４のアルカンジイル基及びビニレン基である脂肪族カルボン酸無水物、及び前記式（２）で表され、前記Ｒがベンゼン環である芳香族カルボン酸無水物が挙げられる。

前記カルボン酸無水物としては、例えば、無水コハク酸、無水アジピン酸、無水マレイン酸、無水フマル酸、及び無水フタル酸等が挙げられる。このようなカルボン酸無水物を用いることによって、前記水性組成物は、離型性、潤滑性、付着性、及び耐熱性により優れ、臭気のより少なくなる。

前記カルボン酸無水物は、単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

以上のことから、前記水性組成物には、前記カルボン酸化合物、前記カルボン酸無水物、及び無水トリメリット酸からなる群から選ばれる少なくとも１種を含む。すなわち、前記水性組成物には、前記カルボン酸化合物、前記カルボン酸無水物、及び無水トリメリット酸を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

前記塩基性化合物は、前記カルボン酸化合物、前記カルボン酸無水物、及び無水トリメリット酸を中和することができる化合物であれば、特に限定されず、塩基性有機化合物であっても、塩基性無機化合物であってもよい。前記塩基性有機化合物としては、例えば、トリエチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリメチルアミン、モノメチルアミン、ジメチルアミン、エチレンジアミン、トリエタノールアミン、及びテトラメチルエチレンジアミン等のアミン化合物、ピロリジン、ピペリジン、及びピリジン等が挙げられる。また、前記塩基性無機化合物としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸カルシウム、及び炭酸マグネシウム等が挙げられる。前記塩基性化合物は、これらの中でも、臭気が少ない点等から、塩基性無機化合物が好ましく、水酸化ナトリウム、及び水酸化カリウムがより好ましい。さらに、入手容易性等から、水酸化ナトリウムが好ましい。また、前記塩基性化合物は、単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

前記水は、特に限定されず、水性離型剤や水性潤滑剤等の水性組成物に用いることができる水等が挙げられ、具体的には、工業用水、イオン交換水、及び純水等が挙げられる。

前記カルボン酸化合物、前記カルボン酸無水物、及び無水トリメリット酸の合計含有率は、前記水性組成物全量に対して、３～３０質量％であることが好ましく、３～２０質量％であることがより好ましく、３～１５質量％であることがさらに好ましい。前記カルボン酸化合物、前記カルボン酸無水物、及び無水トリメリット酸が少なすぎると、潤滑性及び離型性が低下する傾向がある。また、前記カルボン酸化合物、前記カルボン酸無水物、及び無水トリメリット酸が多すぎると、カルボン酸化合物、前記カルボン酸無水物、及び無水トリメリット酸が水性組成物から析出し、水性組成物を塗布しにくくなる傾向がある。よって、前記カルボン酸化合物、前記カルボン酸無水物、及び無水トリメリット酸の合計含有率が上記範囲内であれば、離型性、潤滑性、付着性、及び耐熱性により優れ、臭気のより少ない水性組成物が得られる。

前記塩基性化合物の含有率は、特に限定されないが、例えば、前記水溶性化合物のｐＨが７～１３となる含有率であることが好ましく、前記水溶性化合物のｐＨが７～１０となる含有率であることがより好ましく、前記水溶性化合物のｐＨが８となる含有率であることがさらに好ましい。前記塩基性化合物が少なすぎると、金型や周辺設備を腐食する傾向がある。前記塩基性化合物が多すぎると、作業者の目や皮膚への刺激が高くなり、安全性が劣る傾向がある。よって、前記塩基性化合物の含有率が上記範囲内であれば、離型性、潤滑性、付着性、及び耐熱性により優れ、臭気のより少ない水性組成物が得られる。

前記水性組成物において、残部は、前記水である。例えば、前記カルボン酸化合物、前記カルボン酸無水物、及び無水トリメリット酸からなる群から選ばれる少なくとも１種、前記塩基性化合物、及び前記水からなる水性組成物の場合、前記水性組成物は、前記カルボン酸化合物、前記カルボン酸無水物、無水トリメリット酸、及び前記塩基性化合物以外が、水である。また、前記水性組成物が、前記カルボン酸化合物、前記カルボン酸無水物、無水トリメリット酸、前記塩基性化合物、及び前記水以外の他の成分を含む場合は、前記カルボン酸化合物、前記カルボン酸無水物、無水トリメリット酸、前記塩基性化合物、及び前記他の成分以外が、水である。

前記水性組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、前記カルボン酸化合物、前記カルボン酸無水物、無水トリメリット酸、前記塩基性化合物、及び前記水以外の成分（他の成分）を含有してもよい。前記他の成分としては、水溶性高分子等が挙げられる。また、前記水性組成物は、従来の水性離型剤や水性潤滑剤、例えば、エマルジョンタイプの離型剤や潤滑剤に添加して用いてもよいし、従来の水性離型剤や水性潤滑剤、例えば、エマルジョンタイプの離型剤や潤滑剤を、前記水性組成物に添加して用いてもよい。このようにして得られた水性組成物の場合、他の成分として、従来の離型剤や潤滑剤に含まれている成分等が挙げられる。

前記水溶性高分子は、特に限定されず、水性離型剤や水性潤滑剤等の水性組成物に用いることができる水溶性高分子等が挙げられる。前記水溶性高分子としては、具体的には、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）及びヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）等のセルロース誘導体、ポリエチレングリコール、イソブチレン・マレイン酸共重合体、ジイソブチレン・マレイン酸共重合体、スチレン・マレイン酸共重合体、及びポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）等が挙げられる。この中でも、セルロース誘導体が好ましく、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）及びヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）がより好ましい。

前記水溶性高分子は、前記水性組成物に含有されていても、含有されていなくてもよいが、含有することによって、潤滑性及び離型性がより高まる。前記水溶性高分子が含有されている場合は、その含有率は、前記水性組成物全量に対して、０．１～１０質量％であること好ましく、０．１～５質量％であることが好ましい。前記水溶性高分子が少なすぎると、前記水溶性高分子を添加した効果を充分に奏することができない傾向がある。また、前記水溶性高分子が多すぎると、水性組成物の粘度が高くなり、水性組成物を塗布しにくくなる傾向がある。

前記水性組成物は、３０℃における粘度が１００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましく、５０ｍＰａ・ｓ以下であることがより好ましい。前記水性組成物の粘度が高すぎると、前記水性組成物を塗布しにくくなる傾向がある。

前記水性組成物の製造方法は、前記水性組成物を製造することができれば、特に限定されない。具体的には、水に対して、所定量となるように、前記カルボン酸化合物、前記カルボン酸無水物、無水トリメリット酸、前記塩基性化合物、及び他の成分を投入し、混合することによって、前記水性組成物を製造することができる。

前記水性組成物は、上述したように、前記カルボン酸化合物、前記カルボン酸無水物、及び無水トリメリット酸からなる群から選ばれる少なくとも１種と前記塩基性化合物とを含むことによって、金型を用いた金属の成形法、例えば、ダイカスト法において、充分に高い離型性及び潤滑性を発揮することができる。このことから、前記水性組成物は、金型に予め塗布する離型剤、例えば、ダイカスト用離型剤として用いることができる。また、前記水性組成物は、金型内に溶湯を流し込むためのスリーブと、溶湯を流し込むためのプランジャーとの潤滑性を高めるための潤滑剤、例えば、ダイカスト用プランジャー潤滑剤やダイカスト用スリーブ潤滑剤等としても用いることができる。さらに、前記水性組成物は、付着性及び耐熱性にも優れているので、前記水性組成物を上記のような離型剤や潤滑剤として用いた場合に、より好適な離型性及び潤滑性を発揮することができる。また、前記水性組成物を上記のような離型剤や潤滑剤として用いても、臭気の発生が少なく、作業環境の悪化等を防止することもできる。

本明細書は、上述したように、様々な態様の技術を開示しているが、そのうち主な技術を以下に纏める。

このような構成によれば、離型性、潤滑性、付着性、及び耐熱性に優れ、臭気の少ない水性組成物を提供することができる。

また、前記水性組成物において、前記カルボン酸化合物は、コハク酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、及びトリメリット酸からなる群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。また、前記カルボン酸無水物は、無水コハク酸、無水アジピン酸、無水マレイン酸、及び無水フタル酸からなる群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。

このような構成によれば、離型性、潤滑性、付着性、及び耐熱性により優れ、臭気のより少ない水性組成物が得られる。

また、前記水性組成物において、前記カルボン酸化合物は、アジピン酸、テレフタル酸、及びトリメリット酸からなる群から選ばれる少なくとも１種であることがより好ましい。

このような構成によれば、着色性にも優れる。すなわち、この水性組成物を、金型を用いた金属の成形法、例えば、ダイカスト法において、離型剤として用いた場合等に、得られた成形品が着色してしまうことを充分に抑制することができる。よって、離型性、潤滑性、付着性、及び耐熱性に優れ、臭気の少ないだけではなく、着色性にも優れた水性組成物が得られる。

また、前記水性組成物において、前記カルボン酸化合物は、前記式（１）で表され、前記Ｒが炭素数２～４のアルカンジイル基である脂肪族カルボン酸化合物と、前記式（１）で表され、前記Ｒがベンゼン環である芳香族カルボン酸化合物とからなることが好ましい。

また、前記水性組成物において、前記脂肪族カルボン酸が、アジピン酸であり、前記芳香族カルボン酸が、テレフタル酸であることがより好ましい。

このような構成によれば、離型性、潤滑性、付着性、及び耐熱性により優れ、臭気のより少ないだけではなく、着色性にも優れた水性組成物が得られる。

また、前記水性組成物において、前記カルボン酸化合物、前記カルボン酸無水物、及び無水トリメリット酸の合計含有率が、前記水性組成物全量に対して、３～３０質量％であることが好ましい。

本発明によれば、離型性、潤滑性、付着性、及び耐熱性に優れ、臭気の少ない水性組成物を提供することができる。

以下に、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。

実施例１～１８、比較例１～１４
本実施例において、水性組成物を調製する際に用いる各成分について説明する。

［前記式（１）で表され、前記Ｒがビニレン基であり、置換度ａが２であるカルボン酸化合物］
マレイン酸：ＨＯＯＣ－ＣＨＣＨ－ＣＯＯＨ（シス体）（東京化成工業株式会社製のマレイン酸）
フマル酸：ＨＯＯＣ－ＣＨＣＨ－ＣＯＯＨ（トランス体）（扶桑化学工業株式会社製のフマル酸）
［前記式（１）で表され、前記Ｒが炭素数２～４のアルカンジイル基であり、置換度ａが２である脂肪族カルボン酸化合物］
コハク酸：ＨＯＯＣ－（ＣＨ_２）_２－ＣＯＯＨ（株式会社日本触媒製のコハク酸ＳＡ）
アジピン酸：ＨＯＯＣ－（ＣＨ_２）_４－ＣＯＯＨ（ＢＡＳＦジャパン株式会社製のＡｄｉｐｉｃＡｃｉｄ）
［前記式（１）で表され、前記Ｒがベンゼン環であり、置換度ａが２である芳香族カルボン酸カルボン酸化合物］
フタル酸：ＨＯＯＣ－Ｃ_６Ｈ_４－ＣＯＯＨ（オルト体）（東京化成工業株式会社製のフタル酸）
イソフタル酸：ＨＯＯＣ－Ｃ_６Ｈ_４－ＣＯＯＨ（メタ体）（ＬＯＴＴＥＣＨＥＭＩＣＡＬＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のイソフタル酸）
テレフタル酸：ＨＯＯＣ－Ｃ_６Ｈ_４－ＣＯＯＨ（パラ体）（東レ株式会社製のテレフタル酸）
［前記式（１）で表され、前記Ｒがベンゼン環であり、置換度ａが３である芳香族カルボン酸カルボン酸化合物］
トリメリット酸：Ｃ_６Ｈ_３－（ＣＯＯＨ）_３（東京化成工業株式会社製のトリメリット酸）
［前記式（２）で表され、前記Ｒが炭素数２～４のアルカンジイル基である脂肪族カルボン酸無水物］
無水コハク酸：東京化成工業株式会社製のこはく酸無水物
無水アジピン酸：富士フイルム和光純薬株式会社製のアジピン酸無水物
［前記式（２）で表され、前記Ｒがビニレン基であるカルボン酸無水物］
無水マレイン酸：ＥＸＣＥＬＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のＭＡ
［前記式（２）で表され、前記Ｒがベンゼン環である芳香族カルボン酸カルボン酸化合物］
無水フタル酸：川崎化成工業株式会社製の無水フタル酸）
［無水トリメリット酸］
無水トリメリット酸：三菱ガス化学株式会社製の無水トリメリット酸
［上記以外のカルボン酸化合物］
ギ酸：ＨＣＯＯＨ（富士フイルム和光純薬株式会社製のギ酸）
ペラルゴン酸：ＣＨ_３（ＣＨ_２）_７ＣＯＯＨ（ＭａｔｒｉｃａＳＰＡ製のＭａｔｒｉｌｏｘ－ＩＰ００１Ｍ）
オレイン酸：ＣＨ_３（ＣＨ_２）_７ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ_２）_７ＣＯＯＨ（花王株式会社製のルナックＯ－Ｖ）
ｄｌ－リンゴ酸：ＨＯＯＣ－ＣＨ（ＯＨ）－ＣＨ_２－ＣＯＯＨ（扶桑化学工業株式会社製のｄｌ－リンゴ酸）
クエン酸：Ｃ（ＯＨ）（ＣＨ_２ＣＯＯＨ）_２ＣＯＯＨ（小松屋株式会社製のクエン酸）
Ｌ－酒石酸：（ＣＨ（ＯＨ）ＣＯＯＨ）_２（ＤＳＰ五協フード＆ケミカル株式会社製のＬ－酒石酸）
シュウ酸：ＨＯＯＣ－ＣＯＯＨ（宇部興産株式会社製のシュウ酸（２水和物））
アゼライン酸：ＨＯＯＣ－（ＣＨ_２）_７－ＣＯＯＨ（クローダジャパン株式会社製のＣＲＯＤＡＣＩＤＤＣ１１９５－ＦＬ－（ＳＩ））
セバシン酸：ＨＯＯＣ－（ＣＨ_２）_８－ＣＯＯＨ（伊藤製油株式会社製のセバシン酸ＳＲ）
ドデカン二酸：ＨＯＯＣ－（ＣＨ_２）_１０－ＣＯＯＨ（インビスタジャパン合同会社製のドデカン二酸）
安息香酸：Ｃ_６Ｈ_５ＣＯＯＨ（株式会社伏見製薬所製の安息香酸）
サリチル酸：Ｃ_６Ｈ_４（ＯＨ）ＣＯＯＨ（ソルベイジャパン株式会社製のサリチル酸）
没食子酸：Ｃ_６Ｈ_２（ＯＨ）_３ＣＯＯＨ（ＤＳＰ五協フード＆ケミカル株式会社製の没食子酸）
［塩基性化合物］
３０質量％の水酸化ナトリウム水溶液：新日本テクノ株式会社製の３０％苛性ソーダ
［水溶性高分子］
ＣＭＣ：カルボキシメチルセルロース（第一工業製薬株式会社製のＳＧセロゲンＰＲ）
ＨＥＣ：ヒドロキシエチルセルロース（ダイセルファインケム株式会社製のＨＥＣダイセルＳＰ２００）
［水］
水：イオン交換水
シリコーン：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株式会社製のＲＥＬＥＡＳＥＡＧＥＮＴＴＮ）
高級アルコールアルキレンオキサイド付加物：ポリオキシアルキレンラウリルエーテル（第一工業製薬株式会社製のＤＫＳＮＬ－Ｄａｓｈ４１０）
［調製方法］
上記各成分を表１～４に記載の組成（質量部）となるように混合させた。そうすることによって、水性組成物が得られた。なお、塩基性化合物の含有量は、得られた水性組成物のｐＨが、表１～４に示すｐＨとなるような量である。水性組成物のｐＨは、ｐＨメータ（株式会社堀場製作所製のｐＨＭＥＴＥＲＦ－７２）を用いて測定した。

［評価］
上記のように製造された水性組成物を、以下に示す方法により評価した。

（離型性及び潤滑性）
水性組成物の離型性及び潤滑性は、株式会社メックインターナショナル製のＬｕｂテスターを用いて測定した。

具体的には、まず、２００ｍｍ×２００ｍｍ×３０ｍｍの鋼板（株式会社メックインターナショナル製のＳＤＫ－６１材）を３５０℃に加熱した。この加熱した鋼板に、株式会社アトマックス製のアトマックスノズル（２流体ノズル）（ＡＭ４５Ｂ－０ＳＴ）を用いて、スプレー時間０．５秒間、スプレー回数１回、液圧０．１ＭＰａ、スプレー圧力０．４ＭＰａ、スプレー距離２００ｍｍ、塗布量２．５ｇの条件で、水性組成物を塗布した。水性組成物を塗布した鋼板上に、内径８０ｍｍ、外径１００ｍｍ、高さ５０ｍｍの円筒状部材（株式会社メックインターナショナル製のＳ４５Ｃ材からなるリング）を載置した。その際、円筒状部材の周面に直交する下面が、前記鋼板と接触するように載置した。

次に、アルミニウム材（アサヒセイレン株式会社製のＡＤＣ－１２）を加熱し、溶融させた。その際、得られた溶湯の温度が６７０±１０℃となるまで加熱した。この溶湯を、前記鋼板に接触させた円筒状部材内に、手動で給湯した。そうすることによって、この円筒状部材内に、前記鋼板に接触した状態で、前記溶湯が注ぎ込まれた。

その後、前記溶湯を自然冷却させることによって、凝固させた。凝固後のアルミニウム材の上に、重量９．０ｋｇのおもりを置いた。その状態で、前記円筒状部材を、前記鋼板の板面方向に平行な方向に移動させた。移動させる際、前記円筒状部材に取り付けたロードセルで、前記円筒状部材の移動開始からの引張荷重を測定した。

移動開始時の引張荷重を用いて、離型性を評価した。具体的には、移動開始時の引張荷重が５ｋｇｆ以下であれば、「◎」と評価した。移動開始時の引張荷重が５ｋｇｆより大きく１０ｋｇｆ以下であれば、「○」と評価した。移動開始時の引張荷重が１０ｋｇｆより大きく２０ｋｇｆ以下であれば、「△」と評価した。移動開始時の引張荷重が２０ｋｇｆより大きければ、「×」と評価した。

また、移動開始時から３秒間の引張荷重の平均値を算出した。この平均値を用いて、潤滑性を評価した。具体的には、平均値が５ｋｇｆ以下であれば、「◎」と評価した。平均値が５ｋｇｆより大きく１０ｋｇｆ以下であれば、「○」と評価した。平均値が１０ｋｇｆより大きく２０ｋｇｆ以下であれば、「△」と評価した。平均値が２０ｋｇｆより大きければ、「×」と評価した。

（付着性）
１００ｍｍ×１００ｍｍ×２．５ｍｍの鋼板（神戸ステンレス株式会社製のＳＵＳ３０４）を３５０℃に加熱した。この加熱した鋼板を、板面方向が水平になるように置いた。この鋼板に、株式会社アトマックス製のアトマックスノズル（２流体ノズル）（ＡＭ４５Ｂ－０ＳＴ）を用いて、スプレー時間０．２５秒間、塗布量１．５ｃｃ、スプレー距離２００ｍｍ、スプレー圧力０．４ＭＰａ、液圧０．１ＭＰａの条件で、水性組成物を塗布した。

この塗布前後の鋼板の重量変化を測定した。この重量変化を用いて、付着性を評価した。具体的には、重量変化が、８ｍｇ以上であれば、「◎」と評価した。また、重量変化が、５ｍｇ以上８ｍｇ未満であれば、「○」と評価した。また、重量変化が、２ｍｇ以上５ｍｇ未満であれば、「△」と評価した。また、重量変化が、２ｍｇ未満であれば、「×」と評価した。

（耐熱性）
まず、水性組成物２０ｇを６０℃で２４時間乾燥させた。そうすることによって、水分が蒸発して、残った固体を５ｍｇ秤量した。秤量した固体（５ｍｇ）を、熱重量・熱量同時測定装置（ＴＧ－ＤＴＡ／ＤＳＣ）（パーキンエルマー社製のＳＴＡ６０００）を用いて、ガス（空気）流量１００ｍｌ／分の条件下で、昇温速度１０℃／分で５００℃まで加熱した。そして、加熱後に残存した固体の重量（加熱後の残渣量）を測定した。そして、加熱前の固体の重量に対する、加熱による固体の重量の減少分の比率［加熱後の固体の重量／加熱前の固体の重量×１００］（％）を算出した。

前記比率が、８０％以上であれば、「◎」と評価した。また、前記比率が、５０％以上８０％未満であれば、「○」と評価した。また、前記比率が、２０％以上５０％未満であれば、「△」と評価した。また、前記比率が２０％未満であれば、「×」と評価した。

（臭気）
前記離型性及び潤滑性の評価の際、前記溶湯を、前記鋼板に接触させた円筒状部材内に給湯させた際に、試験者２名による官能評価で行った。具体的には、２名の試験者がともに臭気を感じなければ、「○」と評価した。また、どちらか１名の試験者のみが臭気を感じた、又は、２名の試験者が、わずかに臭気を感じた場合は、「△」と評価した。２名の試験者がともに臭気を感じた場合、「×」と評価した。

これらの評価結果を、組成とともに、表１～４に示す。

表１～３からわかるように、上記式（１）で表され、Ｒが、炭素数２～４のアルカンジイル基、ビニレン基、又は、ベンゼン環であり、ａが２又は３であるカルボン酸化合物と、塩基性化合物と、水とを含む水性組成物（実施例１～１３）は、離型性、潤滑性、付着性、及び耐熱性に優れ、臭気が少なかった。表４からわかるように、上記式（２）で表され、Ｒが、炭素数２～４のアルカンジイル基、ビニレン基、又は、ベンゼン環であるカルボン酸無水物又は無水トリメリット酸と、塩基性化合物と、水とを含む水性組成物（実施例１４～１８）は、離型性、潤滑性、付着性、及び耐熱性に優れ、臭気が少なかった。

これに対して、前記カルボン酸化合物、前記カルボン酸無水物、及び前記無水トリメリット酸以外のカルボン酸化合物を含む場合（比較例１～１０、及び比較例１２～１４）は、実施例１～１８と比較して、離型性、潤滑性、付着性、及び耐熱性のいずれかが劣るか、臭気が強かった。また、シリコーン及び高級アルコールアルキレンオキサイド付加物を含む場合（比較例１１）も、離型性、潤滑性、付着性、及び耐熱性に劣り、臭気がわずかにあった。

さらに、着色性について評価した。

（着色性）
前記離型性及び潤滑性の評価をした後の、凝固後のアルミニウム材の、前記鋼板と接触していた面を目視で確認した。その結果、着色が確認されなければ、「○」と評価し、着色が確認されれば、「×」と評価した。

その結果を、用いたカルボン酸化合物とともに、表５に示す。

表５からわかるように、カルボン酸化合物として、アジピン酸、テレフタル酸、トリメリット酸、及びこれらの混合物を用いると、離型性、潤滑性、付着性、及び耐熱性に優れ、臭気が少ないだけではなく、着色されていない成形品が得られることがわかった。

この出願は、２０１８年６月２６日に出願された日本国特許出願特願２０１８－１２０６８５を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。

本発明を表現するために、上述において実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

本発明によれば、離型性、潤滑性、付着性、及び耐熱性に優れ、臭気の少ない水性組成物が提供される。

Claims

アジピン酸と、テレフタル酸と、水酸化ナトリウムと、水とを含むダイカスト離型剤用水性組成物であって、
アジピン酸とテレフタル酸との合計含有率が、前記ダイカスト離型剤用水性組成物全量に対して、３～１５質量％であることを特徴とするダイカスト離型剤用水性組成物。