CN1113847A - 湿砂模压成型用的脱模剂储液 - Google Patents

Abstract

一种湿砂模压成型用的脱模剂，该脱模剂包括作 为主要润滑成分的烃油。该脱模剂中含有表面活性 剂作为分散剂和阴离子表面活性剂和/或强碱性胺 作为润湿性改进剂，作为除烃油以外的必要成分。由 于可以用水稀释脱模剂，该脱模剂在贮存和运输时所 占的容积较小，而且，由于在将近施用时，该脱模剂可 以增加水与烃油的组成比例，因而有助于增进资源的 节省和防火安全。

Description

本发明涉及湿砂模压成形用的脱模剂储液，该储液含有作为主要润滑成分的烃油，本发明还涉及湿砂模压成形用的脱模剂。

湿砂模具是安装在模具主要流水生产线上的一种最基本的模具，因为这种模具与其它模具例如热固模具、自硬模具和气硬模具相比，具有许多优点：成形产率高、模具材料便宜、可以重复使用。

本发明的申请人提供了一种用于湿砂模压成形的脱模剂，该脱模剂是油包水（W/O）乳液或含分散水相的烃油相体系（参阅经审查的日本专利公开No.63-29625）。

然而，这种脱模剂有如下缺点：

（1）由于所用乳液体系是油包水（W/O）型的，因而该体系不能用水稀释。因此，该体系必须从具有施用组合物的生产工序中制备。这种要求势必造成运输和贮存的问题。

（2）出于对所制得液体的稳定性和产品的脱模性考虑，水含量被限制在最高约60%。就节省资源和防火安全而言，该水分含量的百分率是不够高的。

为了解决上述问题，该脱模剂可制成水包油（O/W）乳液。然而，模具经过模压成形使用后，却难以在其表面上形成均匀的润滑薄膜。其所以困难的原因是，由于主要的润滑成分是烃油，模具（特别是金属模具）表面一旦通过施加脱模剂用以成形后，该油成分会残留在其表面上，当将水基O/W乳液脱模剂施加到金属模具的表面上时，残留的油会排斥水基O/W乳液脱模剂。

本发明的目的之一是提供一种用于湿砂模压成形的脱模剂储液，该储液是以O/W乳液的形态施用，并可在施用现场稀释。

本发明的另一个目的是提供一种用于湿砂模压成形的脱模剂储液，该储液是以水溶液的形态施用，而不需要使用烃油。

（1）本发明湿砂模压成形用的脱模剂储液的优选的一种类型是：这种用于湿砂模压成形的脱模剂储液含有烃油作为主要的润滑成分，其中，该储液含1）作为分散剂的表面活性剂和2）阴离子表面活性剂和/或强碱性胺作为润湿性改进剂（除烃油之外的必要成分），其中，该储液通过用水稀释后制成水包油乳液来使用。这种组合物可以实现本发明的第一个目的并具有下述的优点和效果。

如下文的实施例中所述，当将该储液施加到模具表面，甚至当油分残留在施加脱模剂用以成形的模具（特别是金属模具）表面上时，借助施用本发明的储液作为脱模剂改善的模具润滑性，可以防止脱模剂被排斥。因此，可以在模具的表面上生成均匀的润滑剂薄膜，从而可以采取O/W乳液的形式施加脱模剂。

因此，本发明的脱模剂储液可以用水稀释，这就意味着该储液在贮存和运输时所占的容积较小，而且该储液在贮存和运输时易于处置。

此外，在本发明的脱模剂储液中，水与烃油的比例可以增加到60%或更高。这有助于增进资源的节省和防火安全。

（2）本发明湿砂模压成形用的脱模剂储液优选的另一种类型是：含有作为必要成分的强碱性胺和高级脂肪酸和/或乙二醇类，其中，该储液用水稀释到适当的粘度以水溶液的形式使用。该类型的组合物可以实现本发明的第二个目的并具有下述的优点和效果。

如下文的实施例中所述，甚至当油分残留在施加脱模剂用以成形的模具（特别是金属模具）表面上时，当连续地将该脱模剂施加到模具表面上时，不会从表面上被排斥。因此，可以在模具的表面上形成均匀的润滑剂薄膜，且可以使用呈水溶液形式的脱模剂。这种情况估计可能是采用本发明的溶液作为脱模剂时，该溶液使模具表面的润湿性改善所致。

因此，类似于前一种情况，由于本发明的储液（供润滑用，其组成如上所述）可以用水稀释，该储液具有这些优点：它只需较少的贮存和运输空间，且在贮存和运输时易于处置。另外，由于本发明的这种溶液在施用时不含任何烃油，因此，本发明的储液有助于增进资源的节省和防火安全。

图1是用来测试脱模性的挤压成形法装置的示意图。

在以下说明中，除非另有说明，调制的单位均以重量计。例如，“份”意指重量份。

A.用于第一个发明的脱模剂储液。

（a）本发明的这种用于湿砂模压成形的脱模剂储液的基本要求是含有烃油作为主要润滑成分。从处置的角度考虑，闪点等于或高于55℃的石油基的烃油是优选的。这种烃油的实例是润滑油例如齿轮油、机加工油、轴承油或汽轮机油以及煤油和轻油。这些油可以分别使用或以其中一些油的混合物形式使用。

（b）本发明的这种用于湿砂模压成形的脱模剂储液的具体要求是含有表面活性剂作为分散剂和阴离子表面活性剂和/或强碱性胺作为润湿性改进剂，作为除烃油之外的主要成分。

（1）作为上述分散剂的表面活性剂可以是非离子、阴离子、阳离子或两性离子。然而，从水包油（O/W）乳液使用过程中的稳定性角度考虑，以下所列的非离子表面活性剂是优选的。

（ⅰ）非离子表面活性剂：烷基聚环氧乙烷醚、烷基羰基聚环氧乙烷、对-烷基苯基聚环氧乙烷醚、N，N-二-（聚环氧乙烷）烷烃酰胺、脂肪酸多元醇酯、脂肪酸多元醇聚环氧乙烷、脂肪酸蔗糖酯、蓖麻油环氧乙烷添加剂。

用作分散剂的表面活性剂与烃油的组成比为1-50份（更优选2-30份）∶100份。表面活性剂用量小于1份时，很难满足制备O/W乳液的要求，而用量大于50份时，不会按添加量增加相应的效果。

（2）用作上述润湿性改进剂的阴离子表面活性剂和强碱性胺可以是下列几种。

（ⅰ）阴离子表面活性剂：高级脂肪酸碱金属盐（肥皂）、烷基硫酸钠、仲烷基硫酸钠、烷基苯磺酸钠、α-烯烃磺酸钠、N-酰胺基酸钠、烷基萘钠、N-（2-硫代）乙基-N-甲基烷烃酰胺钠、2-砜二芳基酰胺琥珀酸。

（ⅱ）强碱性胺：吗啉、哌啶、哌嗪、哌咯烷、吡咯、咪唑、二乙胺、苄胺等。用作润湿性改进剂的阴离子表面活性剂和/或强碱性胺与烃油的组成比为1-100份（更优选2-80份）∶100份。当阴离子表面活性剂和/或强碱性胺的用量小于1份时，很难满足脱模剂对模具润湿性改进的要求，而该比例大于100份时，不会按添加量增加相应的效果。

当使用阴离子表面活性剂作为润湿性改进剂时，作为润湿性改进剂的阴离子表面活性剂和作为分散剂的表面活性剂的总量为2-80份。当非离子表面活性剂以附加成分用作上述的表面活性剂时，阴离子/非离子之比为1/9-9/1（更优选4/6-8/2）。

（3）更优选添加高级脂肪酸及其衍生物作为下列脱模剂的助剂或添加少量水作为乳液成核剂。

（ⅰ）高级脂肪酸的实例是具有8-20个碳原子的硬脂酸、棕榈酸、油酸等。衍生物可以是这些衍生物的酯酰胺衍生物。脱模剂助剂与烃油的混合比为2-40份∶100份。

（ⅱ）添加水是用以促进自然乳化的常用方法。通过在体系中添加水可以预先在脱模剂组合物中生成O/W乳液核，乳液核的生成可以在后续水稀释步骤中促进乳化。加入体系中的水量为烃油和表面活性剂总量的1/10-1/5。

B.第二个发明的用于湿砂模压成形的脱模剂储液

（1）本发明的用于湿砂模压成形的脱模剂储液含有作为必要成分的强碱性胺和高级脂肪酸和/或乙二醇类。

（ⅰ）该强碱性胺可以是在第一个发明中列举的强碱性胺。

（ⅱ）高级脂肪酸的实例是具有8-20个碳原子的油酸、亚油酸、月桂酸、棕榈酸、硬脂酸等。衍生物可以是这些衍生物的酯酰胺衍生物。

高级脂肪酸与100份该碱性胺的混合比为10-50份，优选20-40份。该高级脂肪酸作为阻挡剂防止砂与模具之间的接触。

（ⅲ）乙二醇类的实例是乙二醇、二甘醇和三甘醇。

乙二醇类与碱性胺的混合比为20-80份（更优选30-60份）∶100份。该乙二醇类以水溶液形式使用时，可以起润滑作用。

（2）脱模剂储液优选含有等于或低于30%高级脂肪酸用量的表面活性剂，更优选等于或低于15%，以促进高级脂肪酸的分散，尽管为此而添加表面活性剂并非是必要的。添加的表面活性剂可以是非离子、阴离子、阳离子或两性离子。从提高水溶液的可润湿性角度考虑，阴离子类表面活性剂是最优选的。

（ⅰ）阴离子表面活性剂可以是第一个发明中所列的那些阴离子表面活性剂。

（3）除上述必要成分之外，当该储液制备成水溶液形式时，优选在该体系中按等于或小于必要成分一半的比例添加水作为增溶剂，以提高该储液的防火安全性。

C.将上述成分按一定的时间进行混合，并在混合器中搅拌以制备脱模剂储液。将该储液以混合状态的组合物贮存和运输。当该储液在模具表面施用时，将该储液用水稀释到适宜于使用的粘度（通常为1-30厘泊）。

本发明用水稀释的脱模剂储液，在贮存和运输时所占的容积较小，而且在贮存和运输时易于处置。

此外，在将近施用时，可将本发明的脱模剂储液中水与烃油的比例增加到60%或更高。加之，本发明的脱模剂储液不含任一种烃油，因此，该溶液有助于增进节省资源和防火安全。

D.根据上述方法将通过稀释脱模剂储液而制备的脱模剂施加到一种模型或类似用于湿砂模压成形模具上。该脱模剂不仅能够在金属模具（铸铁、铜合金、铝合金、钢等）上使用，而且可在任选材料例如塑料（环氧树脂等）、石膏和木材制成的模具上使用。施加该脱模剂所用的方法通常是喷涂法，然而，也可采用涂刷、浸渍和其它方法。

该脱模剂通常的施加量为20-400毫升/平方米。

在备好的模具上采用各种成形方法例如挤压法、振实法、吹塑法或通过采用抛砂机相继进行成形。

〈实施方案〉

下列实施例和对照实施例用来证实本发明的效果。

A.脱模剂的制备

（1）用于第一个发明的第一组脱模剂

在实施例1-10和对照实施例1中，将含有列于表1组份的每一种混合物在烧杯中用玻璃棒进行人工搅拌以制备脱模剂储液。

然后，将稀释水添加到每一种脱模剂储液中，在用玻璃棒进行人工搅拌条件下，使其达到表1所列组份的量，以制备脱模剂。

对照实施例2是用于壳模成形的工业脱模剂，该试剂的组份如下。

组份

二甲基硅500  30份

直链仲醇乙氧基化物（HLB 13.5）  8份

十二烷基苯磺酸钠（浓度50%）  1份

水  61份

（2）用于第二个发明的第二组脱模剂

在实施例A-H和对照实施例3和4中，将含有列于表2组份的每一种混合物在烧杯中用玻璃棒进行人工搅拌以制备脱模剂储液。

然后，将稀释水添加到每一种脱模剂储液中，在用玻璃棒进行人工搅拌条件下，使其达到表2所列组份的量，以制备脱模剂。

B.测试方法

参见图1，每项测试均使用金属模具1，该模具由镀铬铸铁制成，具有图中所示的横截面。将制备好的脱模剂从40厘米距离处喷涂在模具1的内表面上（对每次成形循环而言）。所用的喷涂设备是Meiji Sha Co.Ltd.制造的；操作条件是：喷嘴开口为0.13毫米，空气压力为392kPa，喷涂时间为1秒。

一当喷涂完毕，即将含3.5%水的用于湿砂模压的材料3装入金属模具1中，并用压头5进行挤压成形。成形条件是：湿砂装入量80克，挤压压力为980kPa，成形高度约为13毫米。每一种制成的成形样品均测试以下项目。

（1）脱模性（沾污程度）

成形完成后，将金属模具倒转并从距台面10厘米的高度垂直降落，以使成形的湿砂模件与金属模具1分离。目测评价金属模具1上的湿砂沾污程度。然后，用同一个金属模具1重复进行成形，对第一次成形后的脱模性和持续的脱模性（第6次成形的脱模性）同时进行评价。

用于评价的鉴定标准如下。

⊙：很好；○：良好；△：残留一些砂粒；×：砂粒沾污。

（2）液体的稳定性

在制备用于施加的脱模剂之后，让该脱模剂在室内放置24小时，观察该液体的状态以进行评价。

用于评价的鉴定标准如下。

⊙：经24小时放置，该乳液未出现分离的现象，并保持良好的分散状态；

○：24小时后，未观察到分离现象；

△：24小时后，观察到分离现象。

C.测试结果和评价

表3和表4分别列出了第一组和第二组的测试结果。

〈第一组〉

（1）关于脱模性，第一组的每一个实施例均优于对照实施例1（不含润湿性改进剂），且优于对照实施例2（用于壳模成形的工业脱模剂），并显示出良好的持续脱模性以及初始的脱模性。

曾将实施例1的脱模剂施用到工业铸造厂的湿砂模压成形设备上。经30-40次尝试，差动齿轮箱和其它形状的成形均成功地进行，而未发生例如毁坏模件等缺陷。

（2）总之，第一组的每一个实施例所显示出的液体稳定性均比对照实施例1的性能为好。

〈第二组〉

（1）关于脱模性，第二组的每一个实施例均优于对照实施例2和3，并显示出良好的持续脱模性以及初始的脱模性。

（2）第二组的每一个实施例所显示出的液体稳定性类似于对照实施例3和4的性能。

表1

表2

Claims (22)

1、一种湿砂模压成形用的脱模剂储液，该储液包括作为主要润滑成分的烃油，该储液中含有作为除烃油以外的必要成分的表面活性剂作为分散剂和阴离子表面活性剂和/或强碱性胺作为润湿性改进剂，其中，该储液通过用水稀释后，以水包油(O/W)乳液的形式施用。

2、根据权利要求1的湿砂模压成形用的脱模剂储液，其中作为分散剂的表面活性剂是非离子表面活性剂。

3、根据权利要求1的湿砂模压成形用的脱模剂储液，其中作为分散剂的表面活性剂与烃油的组成比为1-50份（重量）∶100份（重量）。

4、根据权利要求1的湿砂模压成形用的脱模剂储液，其中用作润湿性改进剂的阴离子表面活性剂和/或强碱性胺与烃油的组成比为1-100份（重量）∶100份（重量）。

5、根据权利要求4的湿砂模压成形用的脱模剂储液，其中非离子表面活性剂用作分散剂，阴离子表面活性剂用作润湿性改进剂，其中这些表面活性剂的总量与烃油之比为2-80份（重量）∶100份（重量），而其中，阴离子/非离子的重量比为1/9-9/1。

6、根据权利要求1的湿砂模压成形用的脱模剂储液，其中作为脱模剂助剂的高级脂肪酸及其衍生物的添加总量为每100份（重量）烃油添加2-40份（重量）。

7、根据权利要求1的湿砂模压成形用的脱模剂储液，其中作为乳液成核剂的水，按烃油和表面活性剂总量的1/10-1/5的重量添加。

8、一种湿砂模压成形用的脱模剂，该脱模剂包括含有作为主要润滑成分的烃油的水包油乳液，其中该脱模剂含有作为分散剂的表面活性剂和阴离子表面活性剂和/或强碱性胺作为润湿性改进剂，作为除烃油以外的必要成分。

9、根据权利要求8的湿砂模压成形用的脱模剂，其中作为分散剂的表面活性剂是非离子表面活性剂。

10、根据权利要求8的湿砂模压成形用的脱模剂，其中作为分散剂的表面活性剂与烃油的组成比为1-50份（重量）∶100份（重量）。

11、根据权利要求8的湿砂模压成形用的脱模剂，其中阴离子表面活性剂和/或作为润湿性改进剂的强碱性胺与烃油的组成比为1-100份（重量）∶100份（重量）。

12、根据权利要求11的湿砂模压成形用的脱模剂，其中非离子表面活性剂用作分散剂，阴离子表面活性剂用作润湿性改进剂，其中这些表面活性剂的总量与烃油之比为2-80份（重量）∶100份（重量），而其中，阴离子/非离子的重量比为1/9-9/1。

13、根据权利要求8的湿砂模压成形用的脱模剂，其中作为脱模剂助剂的高级脂肪酸及其衍生物的添加总量为每100份（重量）烃油添加2-40份（重量）。

14、一种湿砂模压成形用的脱模剂储液，该储液包括作为主要成分的强碱性胺和高级脂肪酸和/或乙二醇类，其中，该储液通过用水稀释到适当的粘度，以水溶液的形式使用。

15、根据权利要求14的湿砂模压成形用的脱模剂储液，其中高级脂肪酸与强碱性胺的混合比为10-50份（重量）∶100份（重量）。

16、根据权利要求14的湿砂模压成形用的脱模剂储液，其中乙二醇与强碱性胺的混合比为20-80份（重量）∶100份（重量）。

17、根据权利要求14的湿砂模压成形用的脱模剂储液，其中用以促进高级脂肪酸分散的阴离子表面活性剂按等于或低于30%（重量）高级脂肪酸掺入量的比例添加。

18、根据权利要求14的湿砂模压成形用的脱模剂储液，其中作为增溶剂的水按等于或小于必要成分用量一半的比例添加。

19、一种用于湿砂模压成形呈水溶液形式的脱模剂，该脱模剂包括强碱性胺和高级脂肪酸和/或乙二醇类作为必要成分。

20、根据权利要求19的湿砂模压成形用的脱模剂，其中高级脂肪酸与强碱性胺的混合量为10-50份（重量）∶100份（重量）。

21、根据权利要求19的湿砂模压成形用的脱模剂，其中乙二醇类与强碱性胺的混合量为20-80份（重量）∶100份（重量）。

22、根据权利要求19的湿砂模压成形用的脱模剂储液，其中用以促进高级脂肪酸分散的阴离子表面活性剂按等于或低于30%（重量）高级脂肪酸掺入量的比例添加。

Images