KR20000052460A - 유리 주형용 릴리스 피복물 - Google Patents

Abstract

고속 열 분사 기술에 의해 도포된 크롬 카바이드를 포함하는 유리 제품의 제조시 이용되는 주형용 릴리스 피복물이 기술되어 있다.

Description

유리 주형용 릴리스 피복물 {RELEASE COATING FOR GLASS MOLDS}

본 발명은 유리 제품을 형성하는 주형으로부터 제품을 빼내기 위한 피복물에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 스워빙(swabbing)의 필요없이 금속성 주형으로부터 유리 제품을 분리하기 위한 크롬 카바이드 피복물에 관한 것이다.

병 또는 단지 등의 유리 포장 컨테이너 제조 공정중에, 대략 1000 내지 1150℃의 온도를 갖는 용융 유리는 스쿠프(scoops), 트로프(troughs), 디플렉터(deflectors)등의 다양한 금속 성분과 접하고 처리되며, 주형 내의 용융 유리를 압축하기 위해 이용되는 이송 시스템으로서 플런저 및 주형(블랭크 및 취입형)뿐만 아니라, 개별 섹션 기계에 제공된다. 이러한 성분 및 용융 유리 사이의 접촉이 매우 단시간에 발생된다 하더라도(예를 들어, 용융 유리의 하강 속도가 디플렉터의 출력에서 대략 6m/sec 이며, 주형 내의 용융 유리의 하강 지속 시간은 표준 25cl. 병에 대해 1초 내외이다), 용융 유리에 의해 접촉된 금속의 온도는 점차적으로 증가된다. 예를 들어, 주형의 내부면은 처리중에 대략 550℃ 내지 650℃로 상승된다. 이러한 온도에서 주물 철 주형면 상에 산화가 발생하며, 역으로 주형의 표면 품질에 악영향을 미친다. 차례로, 용융 유리와 고온 금속 성분 사이의 접촉성은 주형으로부터 완성된 유리 제품의 품질에 상당히 결정력을 갖는다. 미소균열 및 광학 기하학 오점은 유리 제춤의 표면상에서 발전되어 용융 유리와 고온 주형면 사이의 완만한 슬라이딩 상호작용이 형성 및 방출 작업중에 수행되지 않는다. 유리 제품 내의 임의의 미소공극 및 오점은 압력에 충격 저항을 미칠수 있으며 제품의 돌발 파열을 일으킬 수 있다.

유리 제품이 제조 주형에 붙지 않고 몰드 내에서 유리의 슬라이딩을 용이하게 하기 위한 전통적 기법은 "스워빙(swabbing)"으로 지칭된다. 스워빙에 의해 주형에 가해진 릴리스 재료는 흑연 윤활유이다. 정상적인 실행은 대략 20분의 제조중에 윤활유로 윤활되어질 주형을 필요로 한다. 이러한 방법은 스와빙을 행하기 위험하기 때문에 환경 친화적이지 않으며, 또한 사용중에 연기 및 악취 가스가 발생한다.

주형을 윤활하기 위한 다른 방법은 "수팅(sooting)"으로 지칭된다. 이러한 방법에서는, 주형면에 흑연 윤활유를 수동으로 도포하는 대신에, 몰딩된 유리 제품을 빼내기 위해 주형이 개방됨에 따라 병 모양의 주형의 내부면 상에 자동 증착된 흑연을 함유한 매연을 발생시키기 위한 방법으로 아세틸렌의 열분해가 이용된다. 수팅은 표준 주형 설비가 아세틸렌, 산소 등으로 개조됨을 요하고 있으며, 대형 주형기 상에서 균일한 수팅 윤활이 달성되기 어렵다.

주형의 표면에 윤활제를 증착하기 위한 또 다른 방법은 흑연 기저 고형질 필름 윤활제로 도포하는 것이다. 이러한 도포는 일반적으로 중합체 바인더 내에 흑연을 함유하고 있으며, 사실상 도포된 이후에 대략 200 내지 300℃의 온도에서 몇 시간동안 가열되어져야 한다. 불행히도, 가장 상업적인 고체 필름 윤활제의 내구성은 대략 12시간의 제조시 낮아진다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래의 스워빙, 수팅, 및 도료 윤활 방법 등의 단점을 갖지 않고 슬라이딩 및 릴리스가 가능한 본 발명에 따른 유리 형성 주형에 대한 피복물을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 릴리즈(release) 피복물은 크롬 카바이드, 텅스텐 카바이드, 하프늄 카바이드, 니오븀 카바이드, 내화 금속 카바이드 등으로부터 선택된 금속 카바이드 재료이다. 금속 카바이드는 니켈, 코발트, 철, 크롬, 및 그 합금으로 구성되는 군으로부터 선택된 금속 결합재와 결합된다. 바람직한 피복 재료는 크롬 카바이드(예를 들어, Cr₃C₂, Cr₇C₃, Cr₂₃C₆등)이다. 특히 바람직한 피복 재료는 종량당 60 내지 90%의 크롬 카바이드, 10 내지 40%의 니켈 크롬의 조성을 갖는 금속 결합재를 갖는 크롬 카바이드이다. 특히 바람직한 재료는 중량당 80(92Cr-8C) + 20(80Ni-20Cr)의 조성을 갖는 금속 결합재를 함유한 크롬 카바이드이다. 피복 재료는 임의의 종래의 열 분사 기술을 이용함으로써 유리 형성 주형에 가해진다. 일반적인 열 분사 기술은 폭발 건(D-Gun^TM또는 수퍼 D-Gun^TM공정), 고속 산소 연료(HVOF), 및 플라즈마 아아크를 포함한다. 열 분사 기술은 바람직하게 대략 500 m/sec 이상의 입자 속도를 갖는다. 크롬 카바이드 피복물을 도포하기 위한 바람직한 기술은 대략 700 m/sec이상의 입자 속도를 갖는 폭발 건(D-Gun^TM또는 수퍼 D-Gun^TM)에 의해서 달성된다. 피복물의 바람직한 두께는 대략 30㎛ 내지 대략 100㎛의 범위를 가지며, 가장 바람직하게는 대략 400㎛의 범위를 갖는다. 바람직하게, 금속 카바이드 피복물의 표면 형태는 대략 3.0㎛ 내지 4.0㎛ 범위의 Ra 수치를 갖는다. 가장 바람직하게는, Ra 수치는 대략 3.2 ㎛ 내지 3.7㎛의 범위를 갖는다.

크롬 카바이드 피복물은 주형의 주철 내부면 보다 산화에 보다 저항하는 표면을 제공한다. 주물 철은 대략 550℃의 온도에서 급격하게 산화하고 두꺼운(대략 몇 마이크로미터) 산화층을 형성한다. 크롬 카바이드 피복물은 대략 몇 나노미터의 정도에서만 산화한다. 더욱이, 피복물의 경도는 550℃ 뿐만 아니라 실온에서도 주물 철을 능가하며, 표면 특히, 엣지는 개선된 기계식 거동을 갖는다.

하기의 실시예는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공된다. 이러한 실시예는 단지 예로서 제시되어 있을 뿐 본 발명을 제한하려는 것은 아니다.

실시예 1

본 발명에 따라, 유리병 주형으로 시뮬레이팅된 주철의 내부면은 80(92Cr-8C) + 20(80Ni-20Cr)의 조성을 갖는 크롬 카바이드로 D-Gun 피복물 도포 기술을 이용하여 대략 400㎛의 두께로 피복된다. 이때, 주철은 실험실 시험 설정에서 주형의 작동 및 유리 유동 및 부착 성능을 관찰함으로써 상업상 제조 유리 형성 효율이 시험된다. 피복물의 표면 형태는 유리 제조 조건 하에서 피복된 주형의 효과적인 성능에 영향을 받는 것으로 나타나 있다. 비가공 산업에서 특정화된 주 변수는 ASME B46.1로 정의된 조도 평균(Ra)이다. Ra는 피복물의 표면에서 피크와 골 사이의 마이크로미터(㎛)의 평균 차이값을 지칭한다. 3.537㎛의 Ra 수치와 주형 표면에 임의의 윤활유 도포의 필요없이 110 시간의 바람직한 유리병 제조 성능을 갖는다. 2.601㎛의 측정된 Ra 수치를 갖는 부드러운 표면 뿐만 아니라 거친 표면을 갖는 동일한 주형은 주형면에 부착되는 유리에 의해 불만족스럽게 수행된다.

실시예 2

본 발명에 따라, 주물 생산 철 유리병의 내부면은 D -건 피복 도포 기술을 이용하여, 80(92Cr-8C) + 20(80Ni-20Cr)의 조성을 갖는 대략 40㎛의 두께로 피복된다. 피복된 주형은 주형을 작동시키고 유리 유동을 관찰하여 작업함으로서 실제적인 생성 유리 형성 효능을 시험하게 된다. 피복물의 표면 형상은 유리 생성 조건하에서 피복된 주형의 효과적인 성능에 충격을 가한다. 대략 3.2㎛의 Ra 수치을 갖는 주형면에 임의의 윤활유를 도포할 필요없이 바람직한 유리 병 제조에 대략 12주가 제공됨이 공지되어 있다. 피복된 주형은 대략 1.7㎛의 Ra 수치를 수치를 갖는 보다 부드러운 표면으로 마모되어, 주형면에 부착되는 유리에 의해 불만족스럽게 수행된다.

본 실시예는 내부 주형면에 직접 본 발명에 따른 릴리스 피복물의 도포에 대해 기술하고 있다. 선택적으로, 초벌 피복은 릴리스 피복의 도포 이전에 유리 형성 주형면에 도포된다. 적합한 초벌은 니켈, 니켈 크롬, 니켈 알루미늄, 등의 재료의 금속 초벌일 것이다. 본 발명의 또 다른 실시예뿐만 아니라 전술한 실시예의 또 다른 변경은 당업자들에게 명백하게 인지되어질 것이며, 첨부된 첨구범위에 형성된 본 발명의 영역 및 전신으로부터 벗어남 없이 인지되어질 것이다.

본 발명에 의한 피복물로 인해 종래의 스워빙, 수팅, 또는 도료 윤활 방법을 이용하지 않고도 주형으로부터 유리 제품을 용이하게 빼낼 수 있다.

Claims (10)

1. 유리 제품의 제조시 이용되는 주형용 릴리스 피복물로서,

   크롬 카바이드, 텅스텐 카바이드, 하프늄 카바이드, 니오늄 카바이드, 내화 금속 카바이드 등으로 구성되는 군으로부터 선택된 금속 카바이드, 및

   니켈, 코발트, 철, 크롬, 및 그 합금으로 구성된 군으로부터 선택된 금속 결합재를 포함하는 피복물.
2. 제 1항에 있어서, 상기 금속 카바이드는 크롬 카바이드인 피복물.
3. 제 1항에 있어서, 상기 피복물은 60 내지 90 중량%의 크롬 카바이드, 및 10 내지 40 중량 %의 니켈 크롬의 조성을 갖는 피복물.
4. 제 3항에 있어서, 상기 피복물은 80 중량%의 크롬 카바이드, 및 20 중량 %의 니켈 크롬의 조성을 갖는 피복물.
5. 제 3항에 있어서, 상기 피복물은 중량당 80(92Cr-8C) + 20(80Ni-20Cr)의 조성을 갖는 피복물.
6. 제 3항에 있어서, 상기 피복물은 대략 500 m/sec 이상의 입자 속도를 갖는 열 분사 기술에 의해 도포되는 피복물.
7. 제 6항에 있어서, 상기 피복물은 폭발 건으로 도포되는 피복물.
8. 제 7항에 있어서, 대략 30㎛ 내지 100㎛ 범위의 두께를 갖는 피복물.
9. 제 1항에 있어서, 폭발 건에 의해 대략 30㎛ 내지 100㎛의 두께에 도포된 80(92Cr-8C) + 20(80Ni-20Cr)의 조성을 갖는 크롬 카바이드를 포함하는 유리 제품의 제조시 이용되는 주형용 릴리스 피복물.
10. 제 1 항에 있어서, 대략 3.0㎛ 내지 4.0㎛ 범위의 Ra 수치의 표면 형태를 갖는 유리 제품의 제조시 이용되는 주형용 릴리스 피복물.