KR20010090471A - 다이 캐스팅용 이형제 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 우수한 윤활성을 나타내는, 즉 저온 다이 뿐만 아니라 고온 다이에서도 우수한 이형성을 나타내는 다이 캐스팅용 이형제를 제공하는 것이다.
다이 캐스팅용 이형제는 디메틸 실리콘 및 알킬-개질 실리콘을 함유하는 실리콘 혼합물 5 내지 50 중량%, 계면 활성제 0.5 내지 5 중량%, 및 물을 함유하는 수성 에멀젼이다.

Description

다이 캐스팅용 이형제 {RELEASE AGENTS FOR DIE CASTING}
본 발명은 알루미늄 합금, 마그네슘 합금 및 아연 합금 등의 다이 캐스팅용으로 사용될 수 있는, 우수한 윤활성을 갖는 이형제에 관한 것이다.
실리콘 오일은 다이 캐스팅용의 수성 이형제의 대표적인 성분으로 사용되어 왔다. 특히, 알킬-개질 실리콘, 예컨대 α-올레핀-개질 실리콘, α-메틸스티렌-개질 실리콘, 페닐-개질 실리콘 및 카르복실-개질 실리콘은 실제로 작업에서 널리 사용되는데, 이는 알킬-개질 실리콘이 알킬기의 윤활성으로 인해 우수한 윤활성을 가지며, 가열하여 겔화됨으로써 강고한 이형 피막을 형성할 수 있기 때문이다.
또한, 실리콘 오일의 일종인 디메틸 실리콘은 매우 안정한 화합물이므로 내열성을 가지며, 이로써 다이 캐스팅의 다이 상에 고체 피막을 형성할 수 없다. 그 결과, 이형성 및 윤활성이 불량한 단점을 갖는다. 또한, 주조품의 도장성을 크게 저해할 수 있으므로, 그 결과 다이 캐스팅용 이형제로 인식되지 못하였으며, 실제의 작업에 사용되지 못하였다.
알킬-개질 실리콘은 낮은 온도 범위에서는 우수한 윤활성을 발휘할 수 있으나, 다이가 300 ℃ 의 고온으로 되면, 분해, 휘발되기 쉬우므로, 충분한 이형성을얻을 수 없다. 따라서, 고온에서 이형성을 개선하기 위한 요구가 있어 왔다.
본 발명의 목적은 저온 다이 뿐만 아니라, 고온 다이에서도 우수한 윤활성 또는 이형성을 나타내는 다이 캐스팅용 이형제를 제공하는 것이다.
본 발명자들은 사용하기 힘들어서 기피해 왔던 디메틸 실리콘에 착목하여,
상기 실리콘을 종래에 널리 사용되었던 알킬-개질 실리콘과 함께 사용함으로써 상기 목적을 달성할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
보다 특별하게, 본 발명은 디메틸 실리콘 및 알킬-개질 실리콘을 함유하는 실리콘 혼합물 5 내지 50 중량%, 계면활성제 0.5 내지 5 중량% 및 물을 함유하는 수성 에멀젼인, 다이 캐스팅용 이형제에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 디메틸 실리콘 및 상기 알킬-개질 실리콘의 혼합비가 5:1 내지 1:5 인 것을 특징으로 하는 상기 이형제에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 디메틸 실리콘이 25 ℃ 에서 동점도 200 내지 5000 cSt 를 갖는 것을 특징으로 하는 상기 이형제에 관한 것이다.
더욱이, 본 발명은 상기 알킬-개질 실리콘이 탄소수 6 내지 18 의 알킬쇄, 50 내지 100 % 의 개질율, 및 25 ℃ 에서 200 내지 5000 cSt 의 동점도를 갖는 것을 특징으로 하는 상기 이형제에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
(1) 실리콘 혼합물
본 발명에 사용된 실리콘은 디메틸 실리콘 및 알킬-개질 실리콘의 혼합물이다. 디메틸 실리콘 : 알킬-개질 실리콘의 바람직한 비율은 5:1 내지 1:5, 특히 바람직하게는 4:1 내지 2:3 이다. 디메틸 실리콘의 양이 상기 비율을 초과하면, 충분한 윤활성을 얻을 수 없으며, 디메틸 실리콘의 양이 상기 비율보다 적으면, 이형제의 내열성이 저하되기 쉽다.
디메틸 실리콘은 바람직하게는 25 ℃ 에서, 200 내지 5000 cSt (센티스톡스; cSt = mm2/s), 특히 바람직하게는 200 내지 1000 cSt 의 동점도를 갖는다. 200 cSt 미만이면 충분한 다이 부착성을 얻을 수 없고, 5000 cSt를 초과하면, 다이에 과잉으로 퇴적할 수 있다.
알킬-개질 실리콘은 탄소수 6 내지 18, 바람직하게는 8 내지 14 의 알킬쇄를 갖는 것이 바람직하다. 개질율은 50 내지 100 % 인 것이 바람직하다. 또한, 동점도는 100 내지 3000 cSt 인 것이 바람직하다.
알킬-개질 실리콘은 통상 백금 촉매를 이용하여 메틸히드로겐폴리실록산에 α-올레핀을 첨가함으로써 제조될 수 있다.
이때, 상기 개질율은 개질 실리콘에 있어서, -[-(CH3)2SiO-]x-[-(R)(CH3)SiO-]y- 의 y/(x+y)×100(%) 로 계산된 값을 의미한다.
(2) 계면활성제
계면활성제는 디메틸 실리콘 또는 알킬-개질 실리콘을 안정하게 유화시키는 유화제이며, 폴리옥시-알킬렌 알킬 에테르 또는 그의 에스테르화된 생성물과 같은비이온성 계면활성제이다. 상기 계면활성제는 유화되는 성분에 대해 5 내지 20 % 로 사용되어, 이형제가 계면활성제 0.5 내지 5 중량% 를 포함하게 된다. 또한, 알킬 술페이트 및 타몰-형(Tamol-type) 계면활성제와 같은 음이온성 계면활성제, 또는 테트라알킬암모늄 염과 같은 양이온성 계면활성제가 임의적으로 함께 사용될 수 있다. 결과적인 혼합물은 호모게나이저(homogenizer), 콜로이드 밀(colloid mill) 및 플라네타리 믹서(planetary mixer)와 같은 유화 장치를 사용하여 수중유적형 에멀젼을 형성하게 된다.
(3) 그외의 성분
그 외의 성분들은 상기에 언급된 혼합물, 예를 들어, 광물유, 오일 및 지방, 합성 에스테르 오일, 유제 및 합성 왁스를 본 발명의 효과를 손상시키지 않을 정도의 양으로 혼입할 수 있다.
(4) 이형제의 제조
본 발명에 따른 이형제는 디메틸 실리콘 및 알킬-개질 실리콘의 혼합물에 계면활성제 및 물을 예비혼합(pre-mixing)한 후, 호모게나이저, 콜로이드 및 플라네타리 믹서와 같은 유화 장치를 사용하여 예비혼합물을 처리하고 추가로 물을 첨가하여 제조한다.
본 발명의 이형제가 사용될 때, 바람직하게는 10 내지 200 배로 희석되어 분사-도포된다.
본 발명은 하기의 실시예를 기초로 하여 더욱 상세하게 설명할 것이나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
이형제의 제조
디메틸 실리콘으로서 "SH200"(100-10000 cSt), 알킬-개질 실리콘으로서 "SF8416"(둘 다 Dow Corning Toray Silicon Co., Ltd. 제조), 및 계면활성제로서 탄소수 12 인 직쇄 고급 알콜에 9 몰 에틸렌 옥시드를 첨가한 생성물(HLB 13.3)이 성분으로 사용되었다. 실리콘 혼합물 20 부, 계면활성제 5 부 및 물 10 부가 전-혼합된 후, 전 혼합물은 콜로이드 밀로 처리되고, 그리고나서 물이 첨가되어 총 100 부를 구성하였다.
평가 방법
상기에 설명된 대로 제조된 이형제의 견본이 하기의 테스트 방법에 따라 평가되었다.
결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다.
(1) 윤활성 테스트(이형성)
이형제 막의 윤활 특성이 플라스틱 가공용 윤활제의 평가 방법에 사용되는 고리 압축방법에 따라 테스트되어, 얻어진 마찰 계수로 평가되었다. 다이는 직경 100 mm × 두께 10 mm 의 크기였다. 재질은 SKD 61 이고, 두 개의 다이가 테스트에 사용되었다. 다이는 약 200 ℃에서 가열되고, 물로 10 배 희석된 10 ml 견본이 다이의 한쪽 면에 도포되어 균일한 막을 형성하였다. 약 500 ℃ 로 예열된 알루미늄 고리 테스트 조각(재질 A5052, 외경 54 mm × 내경 27 mm × 높이 18 mm)이 두 개의 다이의 막 표면 사이에 두고, 100 톤 오일 압축 기계에 의해 50 % 의 압축률로 압축되었다. 마찰 계수가 압축률로부터 계산되고, 압축 후 테스트 조작의 내경의 변화률이 계산되었다.
(2) 부착성 테스트
이형제는 물로 50 배 희석되고, 자동 분사기에 의해 10 ml 의 희석된 이형제를 가열된 강판위에 분사하어 부착성을 관찰하였다. 강판은 직경 100 mm × 두께 10 mm 이고, 재질은 SKD61 이었다. 판 온도는 200 ℃, 300 ℃ 및 400 ℃ 였다. 분사공기압은 4 ㎏/㎠ 였다.
하기 기준에 따라 부착성을 평가하였다.
A: 두껍고 균일하게 부착됨.
B: 얇고 균일하게 부착됨.
C: 거의 부착 안됨.
(3) 퇴적성 테스트
이형제를 물로 20 배 희석하고, 희석된 이형제를 200 ℃ 로 가열된 강판위 15 cm 위에서 6 ml 로 50 번 분사하였다. 다음으로, 강판의 중량 변화를 측정하여 퇴적성을 평가하였다. 강판은 120 ×120 ×1.6 mm 크기였고, 재질은 SPCC 였다.
하기의 기준에 따라 퇴적성을 평가하였다.
A: 거의 퇴적물이 관찰되지 않음.
B: 소량의 퇴적물이 관찰됨.
C: 다량의 퇴적물이 관찰됨.
본 발명의 이형제는 저온의 다이 뿐만 아니라 고온 다이에서도 양호한 윤활성을 나타낸다. 또한, 다이에 대한 우수한 부착성이 한번의 분사-도포에 의해서도 관찰된다. 본 발명의 이형제는 연속적인 다이 캐스팅동안 약갼의 퇴적만이 일어나는 경향이 있다. 결과적으로, 본 발명은 다이 캐스팅의 가공 효율을 상당히 개선시키며, 다이-캐스트 제품의 품질 향상에도 기여한다.

Claims (4)

  1. 디메틸 실리콘 및 알킬-개질 실리콘을 함유하는 실리콘 혼합물 5 내지 50 중량%, 계면 활성제 0.5 내지 5 중량%, 및 물을 함유하는 수성 에멀젼인 다이 캐스팅용 이형제.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 디메틸 실리콘과 상기 알킬-개질 실리콘의 혼합비는 5:1 내지 1:5 인 다이 캐스팅용 이형제.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 디메틸 실리콘은 25 ℃에서 200 내지 5000 cSt 의 동점도를 갖는 것인 다이 캐스팅용 이형제.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 알킬-개질 실리콘은 탄소수 6 내지 18 의 알킬쇄, 50 내지 100 % 의 개질율, 및 25 ℃에서 200 내지 5000 cSt 의 동점도를 갖는 다이 캐스팅용 이형제.
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