KR100388008B1 - 윤활제 및 윤활된금속 - Google Patents

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Abstract

15 내지 40℃ 범위의 모든 온도에서 0.1 내지 10N/mm의 경도를 갖는 윤활제가 제공된다. 윤활제는 스테아르산 같은 지방산의 최소량과 임의로 혼합된 글리콜의 적어도 하나의 완전 에스테르, 예를 들면 에틸렌 글리콜 디라우레이트, 및/또는 지방산가 혼합한 최소량의 글리콜의 불완전 에스테르를 포함한다. 윤활제는 프레스-형성 성분의 생성, 특히 알루미늄 시이트를 접착 결합된 알루미늄 구조로 전환하는 기술에 유용하다.

Description

윤활제 및 윤활된 금속
EPA 227360의 윤활제는 상술한 기술에 대해서 및 각종 금속상에서 수행되는 기타의 성형 작업에 대해서도 유용하도록 디자인되었다.
일 면에서, EPA 227360은 휘발성 액체 매질내 용해되거나 분산된 윤활제로 구성된 프레스 성형용 윤활제 조성물을 제공하는데, 상기 윤활제는 둘 또는 세개의 히드록실 그룹을 갖고, 이중 하나 또는 두개가 긴 사슬 카복실산으로 에스테르화되는 적어도 하나의 다가 알콜의 에스테르를 함유하며, 주변 온도보다는 높으나 수성 알카리성 세제에 의해 금속면으로 부터 제거가능 할 정도로 충분히 낮은 용융점을 갖는다.
EPA 227360은 에스테르의 혼합물이 사용될 수 있고 이로울 수 있다는 것과; 윤활제가 긴 사슬 카복실산과 같은 하나 이상의 기타의 윤활제 화합물을 50%이하의 비율로 함유할 수 있다는 것을 언급한다. 윤활제의 예로는 크실렌 용액내 디에틸렌 글리콜 모노스테아레이트: 및 크실렌 용액내 디에틸렌 글리콜 디스테아레이트를 들 수 있다.
EPA 227360에 기술된 윤활제는 일반적으로 상술한 요구 사항 c) 및 d)를 충족시키는 데에는 만족스럽지만, 요구사항 a) 및 b)충족시키는 데에는 때때로 덜 만족스럽다. 이러한 유형의 윤활제는, 알루미늄-성형 작업에 관한 한, 그들의 액화점 이상의 온도에서 효과적이지 못함이 놀랍게도 발견되었다. 이러한 유형의 에스테르 윤활제에 있어서 우수한 알루미늄 윤활 성질을 위해서는 몇몇 성분이 고체 상태에서 존재하여 윤활제가 35℃만큼 높을 수 있거나 또는 40℃이상의 성형 온도에서 고체이거나 또는 최소한 걸쭉하거나 점성인 것이 필요한 것으로 보인다.
본 발명은 프레스-성형 부품(component)의 생산에 사용되는 특히 스틸 및 알루미늄으로된 윤활 금속 가공품, 및 특히 성형 부품의 구조물을 제조하기 위해 상기 가공품의 이용 방법에 관한 것이다.
자동차 산업에 이용하기 위해 알루미늄 성형 부품의 접착 결합된 구조물을 생산하는 기술이 현재 주목되고 있다. 그러한 기술은 예를 들면 EPA 127343에 기술되어 있다. 자동차 산업에 사용하기 위해 알루미늄 금속 시트의 코일을 성형 부품의 구조물로 전환하는 기술은 통상적으로 하기의 단계를 수반한다:-
- 후속하여 도포되는 접착제에 대한 기판으로서 작용하는 금속면 위에 단단히 결합된 층을 제공하기 위해 상기 금속면을 예비-처리한다.
- 처리된 금속 코일에 윤활제를 도포한다. 이어서 처리된 금속면을 보호하기 위해 제공된 윤활제와 함께 상기 코일을 저장하거나 운반하고, 프레스-성형을 위해 준비된 조각으로 자른다.
- 금속 시이트의 조각을 원하는 모양의 부품으로 프레스-성형한다. 상기 및 후속 작업은 모두 자동 생산 라인에서 수행한다.
- 초기에 윤활제를 제거하지 않은 채로, 접착제를 성형된 부품의 선택된 영역에 적용한다.
- 상기 부품을 원하는 구조물의 형상으로 조립하고, 스팟 용접하거나, 또는 접착제가 경화될때까지 구조물을 유지하기 위해 고정시킬 수 있다.
- 접착제를 고온에서 경화시킨다.
- 구조물의 금속면을 윤활제-제거용 수성 알칼리성 세제로 처리한다.
- 구조물을 도장한다.
대안적으로, 접착제 결합 외에도 또는 접착제 결합 대신에 기계적 수단, 예를 들면 리벳 또는 스팟-용접에 의해 구조물을 형성하기 위해 프레스-성형 부품들을 함께 고정시킨다.
그러한 기술에 사용하기 위한 윤활제는 몇가지 요구 사항을 충족시킬 필요가 있다:
a) 윤활제는 명백하게 프레스-성형 작업을 위해 적당한 윤활성을 가져야 한다.
b) 적층된 시이트가 서로 부착되는 것을 방지하기 위해서 윤활제는 대략 금속 저장 온도에서 고형화되어야 한다. 더구나, 액체이거나 또는 끈적한 윤활제 필름은 먼지 및 티끌로 더러워지거나 그것을 포착하는 경향이 있다.
c) 접착제를 도포하기 전에 생산 라인에서 윤활제를 제거하는 것이 실행가능하지 않기 때문에, 윤활제를 사용한다면, 그 윤활제는 접착제와 상용가능 해야 한다.
d) 접착제를 도포하고 경화한 후에, 윤활제는 도장을 위한 금속면을 제조하는 데에 통상적으로 사용되는 유형의 수성 알카리성 세제에 의해 용이하게 제거가능 해야 한다.
첨부된 도면을 언급하자면:
-도 1은 윤활 금속을 테스트하기 위해 사용된 스트립 당김 장치의 개략도이다.
-도 2는 변형된 스트립-당김 장치의 사시도이다.
-도 3은 몇몇 윤활제의 온도에 대한 경도의 그래프이다.
도 4 및 6은 다른 적용 온도 및 다른 적응 속도에서 두 윤활제의 마찰 계수를 나타내는 막대 차트이다. 도 4는 윤활제 2에 대한 것이다. 도 6은 윤활제 1에 대한 것이다.
-도 5는 베이킹에 이이서 세정 한 후에 윤활제 잔기를 나타내는 막대 차트이다.
시트 금속 성형 윤활제를 테스트하기 위해 ASTM 4173-82를 참고로 하여 원하는 조립용 스트립-당김 리그를 디자인하고 제조했다. 그 장치는 도 1 및 2 에서 도시하였다. 당김 비드 장치를 포함하는 가압 바인더 포면 사이를 유동하는 물질을 모의 시험하기 위해 도 1에 도시된 다이 세트를 디자인했다. 통상적인 마찰값이 얻어질 수 있도록 평형 바인더 표면 사이에서의 유동을 모의 시험하기 위해 도 2의 다이세트를 디자인했다.
도 1 및 2에 대해, 각 도구 세트의 한 다이(10)를 적하셀(12)에 장착한다. 도구 세트의 다른 다이(14)를 유압 실린더상에 장착한다. 이어서 클램프 적하를 측정하면서 두 다이 사이에서 유압으로 가압되는 편평한 스트립(18)을 특정 도구세트를 통하여 끌어당길 수 있다. 당김 적하는 또한 입구를 죄는 테스트 기계 파지 집게(22) 및 교차 혜드(24) 사이에 놓인 제 2의 적하셀(22)을 사용하여 측정된다. 따라서 도 2의 편평한 평행 압반 세트와 함께 사용될때, 통상적인 마찰값이 얻어진다.
스트립 당김 장치는 조사된 변수들에 따라, 프레스 모의시험기 또는 표준 장력 테스트 프레임 상에 장착되게 디자인된다.
50mm 넓이의, 물질의 윤활 스트립을 도 2의 편평한 도구 세트의 두 면 사이에 놓고, 특정한 적하물로 유압으로 가압한다. 이어서 스트립을, 약 250mm 거리에 대해 도 1의 다이세트를 통해 다시 잡아당기며, 당김 및 클램프력은 당김 스트립의 시간/위치의 함수로써 기록된다. 그래프(당김력/2) 대 클램프 적하의 형태로 도시된 결과는 통상적인 마찰 계수와 같은 기울기를 가진다.
높은 용융점을 갖는 다른 에스테르를 사용함으로써 이러한 분리된 문제를 해결하는 것은 간단한 문제로 여겨질 수 있다. 이러한 방법에서의 난점은 높은 온도에서 용융하는 에스테르가 낮은 온도 및 주변 온도에서 그들이 도포되는 금속면을 쉽게 깨고 박리시킬 정도로 비교적 단단하게 되는 경향이 있다는 것이다. 15℃ 또는 20℃에서 성형되는 금속은 윤활제가 금속 가공품을 박리하는 조건하에서 만족스럽게 수행될 수 없다. 기존의 다양한 부분에 사용하기 위해서는, 상기 고온 및 저온 기준 모두를 충족하는 단일의 윤활제 시스템이 요구된다. 본 발명은 그러한 요구를 충족시킴을 목적으로 하는 것이다.
하나의 측면으로서, 본 발명은 하기의 윤활제를 제공한다.
a) 적어도 하나의 긴-사슬 카복실산 소량 및/또는 C8-C18의 포화 카복실산을 갖는 디- 또는 폴리-히드록시 화합물의 적어도 하나의 부분 에스테르 소량과 임의로 혼합된 C8-C18 포화된 카복실산을 갖는 디- 또는 폴리-히드록시의 적어도 하나의 완전한 에스테르를 필수적으로 포함하고,
b) 15 - 30℃ 범위내의 모든 온도에서 0.2 내지 10N/mm 범위의 경도, 바람직하게는 15 - 35℃ 범위의 모든 온도에서 0.1 내지 10N/mm 범위의 경도를 갖는다.
다른 측면으로서, 본 발명은 상기 윤활제를 캐리(carry)하는 윤활된 금속을 제공한다.
또 다른 측면으로서, 본 발명은 하기의 단계를 포함하는, 정의된 바의 윤활 알루미늄 금속 시트를 출발물질로 하여 알루미늄 성형 부품의 구조물을 제조하는 방법을 제공한다:
-시트의 조각을 부품으로 성형하고,
-상기 부품을 원하는 구조물의 형상으로 함께 제조하고,
-상기 부품을 기계적 수단 및/또는 접착성의 수단에 의해 함께 고정시킨다.
코팅되지 않은 윤활제가 소정의 온도에서 평형을 이루고 스틸 니들에 의해 관통되는 기술에 의해 윤활제의 경도를 측정한다. 인스트론(Instron)과 같은 물질-테스트용 기계를 사용하여 완수된, 사용된 테스트 절차는 뾰족한 12mm 직경의 니들을 20mm/분의 속도로 윤활제내로 구동시키고, 윤활제내로의 니들 통과의 함수로서 적재물을 기록하는 것을 필수적으로 포함한다.
완전한 곡선을 유도하기 위해 다양한 온도에서 별도의 테스트를 수행한다. 이어서 통과 적재물 대 통과 거리의 그래프의 기울기로서 인용된 경도값을 발견하였다.
금속 시이트의 성형, 예를 들면 프레스-성형은 일반적으로 15 내지 30℃ 또는 35℃ 범위 온도에서 수행되지만, 프레스에서 일부 고온(tropical) 지대에서는 온도가 40℃ 또는 심지어는 45℃로 증가할 수 있다. 따라서, 본 발명의 윤활제 필름은 15 내지 40℃ 범위내의 온도에서 특정 경도값을 갖고, 특히 바람직한 경우에는 15 내지 45℃ 범위내의 온도에서 특정 경도값을 갖는 것이 바람직하다.
윤활제 필름이 너무 경성이라면, 그러한 필림은 성형, 예를 들면 프레스 성형중에 깨지기가 쉽고 열등한 마찰 특성을 갖는다. 만약 윤활제 필름이 너무 연성이라면, 윤활 특성이 열등해진다. 바람직하게, 윤활제 필름은, 성형, 예를 들면 프레스-성형이 기존의 다른 부품으로 수행될 수 있는 소정의 범위내의 모든 온도에서 0.1-5N/mm 범위의 경도를 갖는다. 윤활제 필름의 경도가 그의 윤활 특성에 대한 유용한 예측치를 갖는다는 것은 놀라웁다.
윤활제 필름의 주성분은 긴-사슬 카복실산을 갖는 다가 알콜의 완전 에스테르이다. 2 내지 6개의 탄소원자를 갖는 이가 알콜 또는 삼가 알콜이 적합하며, 예를 들면 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜 및 글리세롤이 있다. 긴-사슬 카복실산으로는 라우르산, 팔미트산 또는 스테아르산같이, 사슬내 12 내지 18개의 탄소원자를 갖는 포화된 직쇄 모노카복실산이 바람직하다. 에스테르의 혼합물이 사용될 수도 있고 이로울 수도 있다. 특히 바람직한 에스테르는 에틸렌 글리콜 디-라우레이트(EGDL) 및 프로필렌 글리콜 디-스테아레이트이다.
완전 에스테르(들)은 임의로 적어도 하나의 긴-사슬 카복실산, 바람직하게는 사슬 내 14 내지 20개의 탄소원자를 갖는 포화된 직쇄 모노카복실산 소량과 혼합하여 사용할 수 있다. 이러한 소량의 선택사양 성분은 혼합물의 중량을 기준으로 기껏해야 50% 이하, 보통 5 내지 20 중량%의 양으로 존재한다. 특히 바람직한 지방산은 스테아르산이다.
완전 에스테르(들)은 바람직하게 긴-사슬 카복실산을 갖는 다가 알콜의 적어도 하나의 불완전 에스테르 소량과 혼합하여 사용될 수 있다. 이가 알콜 및 삼가 알콜이 적합하며, 예를 들면 에틸렌 글리콜, 프로필렌 들리콜, 디에틸렌 글리콜 및글리세롤이 있다. 긴-사슬 카복실산은 바람직하게 라우르산, 팔미트산 또는 스테아르산같은, 사슬내 12 내지 18개의 탄소원자를 갖는 포화된 직쇄 모노카복실산이다. 불완전 에스테르의 혼합물은 사용될수 있고 이로울 수 있다. 특히 바람직한 불완전 에스테르는 에틸렌 글리콜 모노라우레이트(EGML) 및 프로필렌 글리콜 모노스테아레이트이다.
완전 에스테르는 40 내지 100 wt% 농도로 윤활제 혼합물에 존재해야한다. 바람직하게 윤활제는 EGDL 과 같은 완전 에스테르 50 내지 85 wt%, EGML같은 불완전 에스테르 10 내지 30 wt% 및 스테아르산같은 지방산 20wt% 이하, 예를 들면 5 내지 20 wt%를 포함한다. 윤활제 조성물은 저장시에 빠져나와 윤활 금속면상에 다소 다른 조성물을 생성하고, 이러한 성질은 새롭게 만들어진 윤활제로 언급된다. 본원에서의 비율은 분석, 예를 들면 가스크로마토그래피, 질량 분광법 및 IR 분광법을 포함하는 표준 기술에 의해 측정되며, 시판 물질내에서 제조자가 언급한 비율과 필수적으로 근접하게 대응할 필요는 없다.
본 발명자가 믿는 한에서는, 상기 진술된 경도 요건에 부합하는 상업용 순도의 단일 에스테르가 없다. 적당한 윤활제는 하나 또는 두가지 방식 모두에 의해 성취될 수 있다. 첫번째는 둘이상의 성분을 함께 블렌딩시키는 것이다. 두번째는 보다 순수한 물질을 사용하는 것이다.
상기 에스테르는 정제하기가 쉽지 않다. 그러나 본 발명자가 알고 있는 바로는, EGDL은 용융점이 약 50℃이고; EGML은 용융점이 23 내지 25℃ 범위이고; 그 둘의 혼합물은 이러한 두 특성치의 중간 범위의 용융범위를 갖는다.
EGDL 및 EGML 과 같은 완전 에스테르 및 불완전 에스테르는 두 주요 공급원으로부터 생성되는 불순물을 갖는다;-
a) 라우르산같은 공칭 지방산은 사실상 포화된 긴-사슬 모노카복실산, 전형적으로 지정된 산이외의 산을 30% 이상 포함하는 혼합물이다. 이러한 오염 산의 효과는 에스테르의 용융점을 낮추는 것이다.
b) 에스테르는 에틸렌 불포화 산을 포함하는 지방산 혼합물로부터 유도된다. 그러한 불순물은 윤활제를 접착제와 덜 상용가능 하게 하며, 금속면으로 부터 덜 쉽게 제거가능 하게 하므로, 바람직하게는 5중량% 이하의 양으로 존재하거나 또는 부재하는 것이 바람직하다.
상기 기술된 바와 같이, 본 발명에 따른 윤활 금속상의 윤활제 필름의 윤활 특성은 극도로 높은 온도 및 극도로 낮은 온도 모두에서 감소한다. 본 발명가는 마찰 계수(mu)에 있어서의 윤활 특성을 측정하기 위해 후술되는 바의 테스트를 전실시하였다. 이러한 마찰 계수는 바람직하게 주목되는 모든 온도 범위에서, 즉 15 ℃ 내지 30℃ 또는 35℃ 또는 40℃ 또는 45℃에서 약 0.1 이하이다. 상기 적시된 바와 같이, 임의의 온도에서 윤활제 필름의 경도는 그의 마찰계수의 전조가 된다.
최종 용도에 따라, 윤활제는 후속하여 적용되는 접착제와 상용가능 하게 되는 것이 필요할 수 있다. 일반적으로 본원에 기술된 에스테르는 수득가능한 접착제 결합 강도를 크게 손상시키지 않은 채로 후속하여 적용되는 접착제에 흡수되거나 그로 대체되므로써 상용가능하게 된다. 대조적으로, 수지상 윤활제 및 금속 비누 윤활제는 일반적으로 이러한 점에서 적합한 접착제이다.
윤활제는 주변 온도 이상, 바람직하게 적어도 30℃, 보다 바람직하게 적어도 40℃의 용융점을 갖는다. 이것은 윤활제가 금속 기판위의 고체 필름으로써 존재하여, 코일링, 탈코일링, 슬리팅 및 절단중에 오염(smearing) 및 블록킹(blocking)의 문제를 피한다. 그러한 윤활제의 사용은 접착제-비상용성 오일 또는 오염 물질로써의 가능한 금속면의 오염을 방지하고 윤활제가 바람직하지 않게 두꺼운 층으로 국부적으로 축적되는 것을 방지한다.
도장용 금속 부품을 제조하기 위해 자동 생산 라인에 사용되는 바와 같이, 윤활제는 자신이 수성 알카리성 세제에 의해 금속면으로부터 제거되게에 충분히 낮은 온도에서 용융된다. 그러한 환경에서 수성 알칼리성 세제에 대해 실행가능한 최고 온도는 약 70℃이다. 따라서 70℃이하, 바람직하게 65℃이하에서 용융하는 윤활제는 수성 알카리성 세제에 의해 제거될 수 있다. 70℃이상에서 용융되는 윤활제는 자신이 금속면으로부터의 제거를 돕기위해 알카리와 반응할 수 있는 화학 그룹, 즉 히드록실 그룹을 갖는지에 따라 제거될 수 있거나 그렇지 않을 수 있다. 따라서 예를 들면, 85℃의 용융점 및 DIN 53402에 의한 135 내지 155의 산가를 갖는 시판용 왁스는 수성 알카리성 세제에 의해 제거될 수 없는 것으로 발견되었다. 만약 윤활제가 15 중량%의 리돌렌 160 (I.C.I. plc에서 시판된 실리케이트-기재 전매 특허 세제) 수성용액으로 70℃에서 2분간 처리하여 제거될 수 있다면 그 윤활제는 수성 알칼리성 세제에 의해 제거될 수 있는 것으로 여겨진다.
본 발명의 또다른 면은 여타의 휘발성 용매 및 희석액의 부재하에 윤활제를 금속에 적용하는 것을 포함한다. 이로써 윤활제 필름으로부터 휘발성 액체를 증발시킬 필요가 없게 되며, 윤활제에 임의의 표면 활성제를 포함시킬 필요가 없게 된다. 용융된 윤활제는 롤러 코트에 의해 적용하거나 분무하기에 만족스러운 점도를 갖는다. 윤활제 필름의 빠른 고형화를 보장하기 위해서, 금속을 예비-냉각시킬 수 있다. 균일한 필름의 우수한 접착성을 보장하기 위해서, 금속을 예비-가열시킬 수 있다.
대안적으로 윤활제는 금속에 적용하기 위해 휘발성 용매내에 용해될 수 있다. 실제로, 용액으로부터 매우 얇은 필름만이 적용될 수 있다. 용액을 사용하므로써 윤활제 필름의 두께를 0.5g/m2이하로 조절할 수 있다.
윤활제를 스틸 또는 다른 금속에 적용할 수 있지만, 일반적으로 알루미늄상에서 적용되며, 순수한 금속 및 Al이 주성분인 합금을 덮기 위해 사용된다. 금속 면은 윤활제가 존재하는 상단에서, 강하게-결합된 무기 및/또는 유기 예비처리 또는 프라이머 층을 지지한다. 그러한 비-금속성층은 익히 공지되어 있고, 예를 들면 화학적 전환 코팅 또는 크로뮴, 티타늄 또는 지르코늄을 기본 재료로한, 비-세정형의 침전된 코팅을 제공하거나; (Al 또는 Ti 상에서) 음 산화물층 또는 실록산층일 수 있다. 금속은 시이트 형태로 존재할 수 있다. 윤활제 적용 속도는 최종 용도에 좌우될 것이지만, 전형적으로 접착 결합 구조물내에 형성되는 알루미늄 박막에 대해 0.1 내지 10g/m2, 예를 들면 0.25 내지 8g/m2, 특히 1 내지 4g/m2범위내 일 수 있다.
실시예 1
본 발명에 따른 윤활제 배합물은 하기의 조성을 중량%로 가진다:-
61% 에틸렌 글리콜 디라우레이트 (EGDL)
19% 에틸렌 글리콜 모노라우레이트 (EGML)
11% 스테아르산
9%기타 에스테르류
표준 가스 크로마토그래피/질량 분광법 기술에 의해 성분의 동일성을 측정한다. 이 배합물을 이후에 윤활제 1로 명명한다.
본 발명에 따른 다른 윤활제 배합물은 하기의 조성을 중량%로 가진다:-
70% 에틸렌 글리콜 디라우레이트
21.5% 에틸렌 글리콜 모노라우레이트
8.5% 기타 에스테르류
표준 가스 크로마토그래피/질량 분광법 기술에 의해 성분의 동일성을 측정한다. 이 배합물을 이후에 윤활제 3으로 명명한다.
윤활제 2로 명명된 배합물을 비교용으로 제조한다. 윤활제 2는 시판용 EGML 90% 및 스테아르산 10%을 포함한다. 이러한 윤활제는 본 발명의 범위내에 속하지 않고, 단지 비교 목적으로만 포함된다.
통상적으로 에틸렌 글리콜 모노라우레이트를 공급하는 것은 발명자들에 의해 분석되어지고, 7개의 다른 산을 다음의 비율로 함유함이 발견되었다: 카프릴산 (C8) 3.9%; 카프르산 (C10) 5.8%; 라우르산 (C12) 33%; 미리스트산 (C14) 16.8%; 팔미트산(C16) 11.9%; 올레산 및 스테아르산 (C18) 28%.
윤활제 1, 2 및 3은 50℃로 예비가열된 알루미늄 합금 시이트로 분부됨으로써 도포된다. 이러한 수단에 의해, 균일한 필름을 조절된 두께에 도포할 수 있다. 윤활제의 경도는 (상기에 기술된 방법에 의해)측정되고 결과를 도 3에 기록했다.
윤활제 1 및 2를 도 1 및 2에 설명된 스트립 당김 장치에서 추가로 테스트시킨다. 각 경우에, 테스트는 0 내지 50℃ 범위의 다른 온도; 1 내지 6g/m2범위의 5개의 다른 윤활제 도포 속도에서 수행된다. 이러한 테스트의 결과를 도 4(윤활제 2에 대해) 및 도 6(윤활제 1 배치2, 아래 참조)에서 보인다.
실시예 2
실시예 1의 윤활제 1 및 3을 증발시킨다. 실시에 1으로부터의 윤활제 2를 비교 목적으로 사용한다.
실험 과정
아래에 기술된 실험 작업은 1.6mm 게이지 5754 물질에서 수행된다.
2.1 알루미늄 시이트에 윤활제의 도포
윤활제 도포의 과정은 새 윤활제의 용기를 70℃로 예비-가열하고, 공기-보조 무공기 스프레이 노즐을 사용하는 시이트로 이것을 도포시키는 것을 포함한다. 윤활제는 실온(20℃)에서 수용되는 시이트로 도포되고, 60℃로 예비가열된다. 이어서 이러한 시이트를 적층한다. 예비-가열된 물질의 경우에, 시이트를 윤활제가 고형화될때 적층한다.
2.2 접착성-적합성
접착성-적합성에 대한 표준 테스트 방법은 윤활된 1.6mm 예비처리된 쿠폰 및 표준 접착제를 이용한, 10mm 오버랩으로 표준 랩 전단 집합을 모은다. 이어서 6개의 그러한 집합의 교반을 일정한 적하하에 결합된 팽압/습도에 노출시킨다. 이어서 6개의 집합 세트중에서 처음 3개 집합의 실패 시간을 기록한다. 각각의 랩 전단 집합을 또한 주어진 시간동안 염분 스프레이에 노출시키고, 이어서 정지 강도 체류에 대해 테스트한다.
테스트는 결합하기전 그들의 표면상에서 윤활제 1으로 제조된 집합상에서 수행된다. 두 윤활제 중량 수준은 각각 2.0g/m2과 5.5g/m2로 평가된다.
2.3 온도의 함수로서 유화된 윤활제
왁스 통과 테스트는 온도의 함수로서 유화 반응을 결정하기 위해 사용된다. 본질적으로 사용된 테스트 과정은 지정된 12mm 직경의 니들을 20mm/분의 속도로 윤활제로 이동하여 인스트론 같은 물질 테스트 기계의 사용을 성취하고, 니들 통과의 함수로서 적하를 윤활제로 기록하는 것을 포함한다. 분리 테스트는 다양한 온도에서 수행되어 전체 커브를 이끌어낸다. 이어서 인용된 경도 값을 통과 적하대 통과 거리의 그래프의 기울기로서 찾아낸다.
2.4 스트립 당김 평가
윤활된 시이트는 섹션 2.1에서 지시된 바와 같이 예비-가열된 공백인 경로를 경유하여 3g/m2의 다른 윤활제로 생성된다. 이러한 시이트는 스트립 50mm 넓이로 잘라서, 기술된 과정에서 사용된 스트립 당김 장치를 통하여 끌어내어, 10, 20, 30, 40 및 50℃의 온도에서 결정되어진 분율값을 따른다.
2.5 윤활제 1의 프레스 성형 평가
프레스 성형 테스트는 윤활제를 평가하는 프레스 시뮬레이터상에서 수행된다. 두개의 다른 실험이 사용되어왔고, 다음과 같이 명명된다:
(a) 감소한 입방체 팬 깊이
(b) 감소한 압축된 돔 높이
상기의 실험은 당김 비드 섹션 없이 275mm 입방체 도구상의 표준 조건하에서 수행된다.
AA5754-0의 시이트는 윤활제 1 및 2 모두를 3g/m2으로 프레스하여 평가된 비교 수행을 따른다.
2.6 예비-윤활된 적층의 가능한 열 사이클의 시뮬레이션
예비-윤활된 물질에 의해 일어날 수 있는 가능한 열 사이클을 시험하기위해서, 윤활된 적층을 섹션 2.1에서 기술된 바와 같은, 예비-가열된 공간에 윤활제를 도포하므로써 생성시킨다.
네개의 적층은 각각 500 ×500mm, 보통 3g/m2의 윤활제 중량을 갖는 어떤 건조한 시이트를 포함하므로서 제조된다. 이러한 적층을 네개의 다른 온도, 각각 30, 35, 40 및 45℃로 오븐에서 가열시킨다. 오븐으로부터 제거한후에, 각 적층은 중앙으로 적용된 18.1kg의 중량으로 냉각된다. 탈적층후에, 쿠폰은 관찰된 임의의 윤활제 이동을 정량하기위해서 많은 근접 시이트로부터 제거된다.
2.7 세정, 오븐 증발 및 잔기
두개의 다른 테스트는 이러한 섹션, 소위 다른 오븐 베이커에서 수행된 다음, 베이커를 포함하지 않는 세정 단계 및 포함된 접착제 경화 사이클로 전형적 결합 구조 루트를 따른다.
테스트의 첫번째 시리즈에 있어서, 예비처리된 알루미늄 스트립은 윤활제 2 (3.4g/m2) 및 윤활제 1 (3.8g/m2)으로 윤활되고, 다음의 처리를 한다:
a) 170℃에서 20분
b) 180℃에서 20분
c) 190℃에서 20분
d) 200℃에서 20분
e) 오븐 베이커 없음.
이어서 모든 스트립을 60℃에서 3분 동안 교반된 20g/ℓ의 Chemkleen CK165에서 세척시킨다. 건조후에, 스트립상의 유기 오염물을 탄소처럼, 600℃에서 분석에 의해 측정한다.
테스트의 두번째 시리즈에 있어서, 알루미늄의 정제 시이트는 윤활제 1 및 윤활제 2로 대략 4.5g/m2의 코팅 중량으로 코팅된다. 이어서 시이트는 누적된 오븐-베이커 및 알카리-정제 사이클에 둔다. 이것은 다음을 포함한다:
a) 145℃에서 10분
b) 190℃에서 20분
c) 190℃에서 20분
d) 30초 알카리 클린, (60℃에서 교반된 2.5% w/w 리돌렌 336)
최종 코팅 중량은 중량 측정의 결정에 사용되는 세정 단계후에 측정된다.
3. 결과
3.1 시이트의 윤활제의 도포
만족스러운 결과는 실온, 약 20℃에서 유지된 시이트 및 60℃로 예비-가열된 시이트로 윤활제 1을 분사하므로서 얻어진다. 윤활제는 주위 온도에서 유지된 시이트와 접촉하므로서 고형화된다. 그러나, 후자의 조건은 짧은 시간동안 시이트상에 액체를 남기는 윤활제를 따른다.
윤활제 그 자체는 윤활제 2와 만나게되는 임의의 추가의 문제없이 스프레이 노즐을 통하여 통과한다.
3.2 접착성-적합성
그들의 표면에 윤활제 1으로 생성된 집합상의 팽압-습기 및 염분 스프레이의 결과를 표 1에 나타내었다. 이 표는 20주의 염분 스프레이후의 우수한 강도 보존 및 적용된 팽압 5MPa로 팽압/습윤중에 100일을 초과한 테스팅 시간을 보인다.
3.3 온도의 함수로서 윤활제 유화
윤활제 1, 2 및 3상에서 수행된 왁스 통과 테스트의 결과를 도 3에 나타낸다.
윤활제 1의 두개의 배치는 분리된 경우로 제조된다. 배치 1은 고형 라인에 의해 결합된 꽉찬 다이아몬드에 의해 보여진다. 배치 2는 점선에 의해 결합된 어두운 입방체에 의해 보여진다. 모든 물질은 윤활제 3에서와 같이, 성상에 의해 보여진 본 발명의 범위내에 있다.
윤활제 2는 비교를 위해 보여진다. 경도는 모든 온도에서 상대적으로 낮다.
3.4 스트립 당김 평가
표 2는 주어진 윤활제 중량 3g/m2에 대해 측정된 온도 범위를 넘어 윤활제 1, 2 및 3의 비교 성능을 보인다. 이러한 도면은 30, 40 및 50℃의 온도에서 윤활제 1 배치 1의 개선된 성능을 보인다. 그들은 또한 20℃에서 유사한 성능을 보인다.
3.5 윤활제 1의 프레스 성형 평가
프레스 성형 실험의 결과를 표 3에 보인다. 이 표는 모든 윤활제가 스트레칭 형성중에 유사한 성능을 주지만, 개선된 성능이 윤활제 1으로 입방체 팬을 형성하는 중에 수득됨을 지시한다. 인용된 그 값은 각 경우에서 5개의 테스트의 평균이다. 테스트 자체는 약 22-24℃의 주변 조건에서 수행된다.
3.6 예비-윤활된 적층의 가능한 열 사이클의 시뮬레이션
윤활된 시이트의 적층는, 그의 표면에 윤활제 1을 갖고, 30, 35 및 40℃로 가열되고 연속적으로 탈-적층 문제 또는 근접 시이트사이의 윤활제 이동의 증거없이 나타난 중량을 중심으로 적용하여 냉각된다. 45℃로 가열된 상응하는 적층을 분리하기가 보다 어렵고, "불균형" 외양의 명백한 증거 및 근접 시이트사이에 약간의 윤활제 이동을 보인다. 윤활제 2로, 유사한 효과를 35℃ 온도에서 보인다.
3.7 세정, 오븐 증발 및 잔기
세정 단계를 따르는 다른 오븐 베이커의 결과는, 세정 단계를 따르는 베이커를 포함하지 않고, 도 5에서 주어진다. 이러한 성질은 높은 오븐 베이커가 표면 세정에 기여함을 보인다.
오븐 증발 실험의 결과는 윤활제 1이 거의 전체적으로 윤활제 2와 비교되어 증발되는데, 각각의 잔기는 0.03g/m2및 0.35g/m2이다. 최종 코팅 중량은 또한 무게분석 결정을 사용한 최종 알카리 세정후에 측정된다. 모든 윤할제의 결과는 클리닝 단계가 모든 잔기의 제거를 지시하는 -0.01 및 -0.03g/m2사이에 있다.
4 토의
4.1 시이트에 윤활제의 도포
윤활제 1의 스프레이 도포로 겪는 어려움은 없다. 만족스러운 외양이 실온 금속으로 얻어진다해도 금속면에의 접착은 시이트를 예비-가열하므로써 개선된다.
4.2 접착성-적합성
팽압/습기 테스트의 결과는 2.0g/m2의 수준에서 윤활제 1으로 측정된 집합이 테스트된 모든 팽압 수준에 대해 걸린 시간은 190일로서, 여전히 테스트중이다.
20주의 노츨후에 염분 스프레이 데이타는 모든 윤활제 중량 수준에서 윤활제 2를 능가하는 탁월한 강도 보존을 보인다.
4.3 온도 함수로서 윤활제 유화
도 2에 나타난, 왁스 통과 테스트의 결과는 예시된 온도 범위를 넘어 강도 개선을 보인다. 가장 초기의 작업은 강도값이 수직축상에서 0.1 및 1.0N/mm사이에서 유지되어야함을 제안한다. 명확하게 더 낮은 온도에서 초과한 높은 경도값은 깨지기 쉽고 프레스 다이 형성의 조건에서 제한된 값을 가지는 왁스를 생성한다. 더 높은 온도에서, 0.1N/mm 이하의 경도값은 왁스의 용융 범위에 상응한다. 도 3은 윤활제 1의 경도가 그것의 용융 범위에 상응하는, 약 41-42℃에서 0.1N/mm이다. 이는 윤활제 2보다 약 10-12℃더 높다. 따라서, 상위의 용융 범위는 더 낮은 온도에서 깨지기 쉬운 왁스의 생성없이 명확하게 증가된다. 윤활제 3은 두드러지게 온도에 독립적인 경도를 가진다.
4.4 스트립 당김 평가
윤활제 중량 3.0g/m2에 대한 마찰성의 성능 대 온도의 관계에서, 표 2, 윤활제 1은 20℃에서 유사한 성능을 갖는 반면, 30, 40 및 50℃에서는 마찰 상수에서 명확한 개선을 나타낸다.
4.5 윤활제 1의 프레스 성형 평가
프레스 성형 평가의 결과는 윤활제 1 조성이 스트레칭이 형성되는 중에는 동일한 성능을 갖지만, 입방체 팬 프레싱중에는 더 우수한 성능을 갖는 것을 지시한다. 이는 도어 링 및 도어 인너(inner) 프레싱 같은 성분에 이익을 주며, 깊은 코너 특성은 작은 코너 스위프 반지름을 갖는 것을 요구한다. 따라서, 성능 개선에 이득이 될 것이다.
4.6 예비-윤활된 적층의 가능한 열 사이클의 유사성
예비-윤활된 적층에 적용된 열 사이클의 결과는 40℃에서는 윤활제 이동의 증거가 없고, 적층이 45℃에서 가열되고 이어서 냉각될때 윤활제 이동의 증거가 단지 조금 있음을 보인다. 따라서, 윤활제 1과 함께 윤활제 이동의 문제는 현재 40 내지 45℃ 온도에서 명백하다. 이러한 성능은 윤활제 2보다 훨씬 우수하며, 적층이 30℃로 가열될때 이동의 증거는 보이지 않지만, 적층이 35℃로 가열될때는 증거가 보인다. 그러므로, 성능 처리의 관점에서 10℃ 온도의 개선이 성취된다.
4.7 세정, 오븐 증발 및 잔기
다양한 오븐 베이커 또는 베이커를 하지 않은 후에 표면의 세정을 평가하는 실험, 도 5는 Chemkleen 용액이 합리적이고 효과적으로 표면을 세정함을 보인다. 고 오븐 베이커 조건, 190℃ 와 200℃,는 윤활제 1의 경우에 표면 세정에 명확하게기여하며, 알루미늄 표면으로부터 매우 깨끗하게 증발된다.
윤활제 1 대 윤활제 2의 상대적인 증발 및 남은 잔기를 결정하는 실험은 윤활제 1이 세정단계전에 거의 완전하게 증발됨을 보인다. 더구나, 탄소 잔기의 더 낮은 수준이 얻어진다.
실시예 3
프로필렌-1,2-글리콜 디스테아레이트 (PGI2DS)는 다음과 같이 제조된다:
재료:
장치:
온도계, Dean 및 Stark, 및 역류 콘덴서가 장착된 가열된 5ℓ 반응 용기.
과정:
스테아르산 (1500g) 및 프로판-1,2-디올 (200g)을 반응 용기에 둔다.
약 1.5ℓ의 크실렌을 첨가하고, 혼합물을 교반시킨다.
용기를 끓여서 가열시키고 반응을 약 10시간 동안 역류하에 계속한다(bp135℃).
Dean 및 Stark에 모여진 아제오트로픽 액체를 짧은 간격으로 제거한다. 총 약 100mℓ가 수집된다. 10mℓ의 프로판-1,2-디올의 두번째 첨가는 아제오트로프에서 디올의 손실에 대해 상쇄되는 반응의 과정중에 일어난다.
일단 혼합물의 끓는점이 137℃로 증가하며, 크실렌은 증류에 의해 제거된다. 증류는 끓는점이 142℃에 도달하면 멈춘다.
반응 생성물을 냉각하고, 열린 플레이트 트레이에 두고 추가의 2시간동안 폭발 증거가 있은 공기 오븐에서 75℃를 유지시켜 임의의 잔기 용매를 제거한다(회전증발이 보통 바람직한 방법이다).
시판되는 순도의 EGML의 다른 비율로 이러한 생성물의 블렌드(실시예 1 참조)가 제조된다. 다양한 온도에서 이러한 윤활제 조성의 경도가 결정된다.
윤활제 E를 제외한 윤활제 A, B, C 및 D는 본 발명을 따른다.

Claims (2)

15 내지 35℃ 범위의 모든 온도에서 0.1 내지 10N/mm 범위의 경도를 갖고, 분석시 필수적으로, 순수한 에틸렌 글리콜 디라우레이트 50-85 중량%, 순수한 에틸렌 글리콜 모노라우레이트 10-30 중량%, 순수한 스테아르산 20 중량% 이하, 기타 글리콜, 에스테르 및 카복실산 류 20 중량% 이하로 이루어지는 윤활제.
금속면이 제1항에 따른 윤활제의 필름을 캐리(carry)하는 윤활된 금속.
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