KR20080007571A - 다이캐스팅 몰딩 이형제 - Google Patents

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KR20080007571A
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다니엘 아비오
지우세페 리 바씨
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램베르티 에스.피.에이.
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Abstract

본 발명은 식물성 불포화 오일 및 에톡실화(ethoxylated) 지방산에 기초한 이형 조성물(release composition)에 관한 것으로, 이는 수성 에멀션의 형태로, 비철금속 및 그들의 합금의 다이캐스팅을 위한 몰딩 이형제로서 유용하다.

Description

다이캐스팅 몰딩 이형제{DIE CASTING MOULDING RELEASE AGENTS}
본 발명은 식물성 불포화 오일 및 에톡실화(ethoxylated) 지방산에 기초한 조성물에 관한 것으로, 이는 수성 에멀션의 형태로, 다이캐스팅 몰딩 이형제(release agent)로서 유용하다.
특히, 본 발명의 조성물은, 우수한 이형 및 윤활 특성 이외에도, 뛰어난 사용 편이성을 갖는데, 그 이유는 쉽게 에멀션화되어 적용될 수 있기 때문이며, 이는 산업 폐수의 오염 부하량(pollution load)을 저하시킨다.
"다이캐스팅(die casting)"은, 몰드를 완벽하고 매우 신속히 채우고, 냉각 및 제거 후 가정된(assumed) 치수 및 형상을 갖는 금속 제품을 얻기 위해서, 주조한 금속 합금을 몰드 내로 캐스트하고 프레스하는 방법을 정의하는데 사용되는 표현이다.
다이캐스팅은 뒤이어 복잡한 장비 및 제품의 제조에 사용되는, 대부분의 상이한 비철금속 요소의 생산을 위해 통례로 채용된다.
알루미늄 및 그 합금(AlSi, AlSiCu, AlMg), 아연 및 그 합금(Zama), 구리 및 그 합금(황동 및 청동), 마그네슘 및 그 합금(AZ), 주석 및 그 합금이 다이캐스팅 수단에 의해 가장 통상적으로 성형되는 재료이다.
형상을 변형시키지 않고 몰드로부터 금속 요소를 제거하기 위해서, 캐스팅 전에, 매우 얇은 층의 이형제를 몰드상에 적용하는 것이 필수이다.
만약 그렇게 하지 않으면, 높은 충전(filling) 속도, 온도 및 압력의 결합 효과에 기인하여, 금속이 몰드 표면에 부착되거나 또는 심지어 결합될 수 있다.
우수한 이형제는, 몰드로부터 금속 요소를 제거시키는 것 외에도, 몰드의 슬라이딩 부품(sliding parts)에 대한 윤활제로서 작용해야 하고, 또한, 완전한 충전을 용이하게 하기 위해서, 그 코어에서 주조한 금속의 흐름을 향상시킬 수 있어야 한다.
몰드 이형제는 일반적으로 자동화 스프레이 기술에 의해 적용되고; 경제적 및 생태학적인 이유로, 다이캐스팅 설비는 통상 폐쇄 회로(closed circuit)로 작동되며, 다시 말해, 몰드에 부착되지 않은 몰딩 이형제를 몇 일간 재활용한다.
우수한 몰드 이형제는 재활용시, 금속 요소의 후속의 생산을 변경시킬 수 있는 오일성 잔류물을 몰드상에 남겨서는 안된다.
다이캐스팅 장치는, 원료공급 시스템(feed system)에서 및 이형제(release agent)의 도포(deposition)에서, 압력 및 온도 제어의 양자에서, 지난 50년 동안 급격히 변화되어 왔다.
60년대의 가장 일반적인 이형제는 동물성 및 식물성 오일 및 그라파이트였고; 이들은 수동으로 또는 브러시에 의해, 또는 탄화수소 기반 용액 또는 수성 혼합물에 투입하여 적용되었다.
물과의 혼합물에서 이형제의 사용은 점점 더 널리 보급되었는데, 그 이유는 작업 장소에서 유해한 배출물의 수준을 저하시키고, 화재의 위험성을 감소시키기 때문이다.
이들의 수성 혼합물의 도입에 따라 이형 조성물(release composition)에서의 효과적인 변화가 있었다.
천연 오일은 왁스 및 실리콘과 같은, 합성 및 반-합성 제품으로 대체되었다.
70년대에는, 자동화된 스프레이 적용 시스템이 이형제의 도포(depositing)를 위해 도입되었다.
이형제 조성물은 또한, 노즐의 클로깅(clogging)을 일으키지 않는, 더욱더 효율적이고 안정한 이형제에 대한 장치의 변화된 요구사항을 충족하도록 개선되었다.
최근, 일반적으로 채용된 이형제는 대부분 완전하게 합성 기원인, 통상적으로 수성 에멀션의 형태로 된, 몇몇 제품의 복합 혼합물이다.
상기 합성 제품은 우수한 성능을 제공하며 또한 여러 번 재활용될 수 있지만, 한편으로는, 열악한 생분해성(biodegradability)을 가진다.
지속 가능한 환경 영향(sustainable environmental impact)으로 작동하고, 폐수의 오염 부하량을 저하하기 위한 더욱 많은 요구는, 이형제의 생분해성에 대해 이러한 분야에 주어진 중요성을 훨씬 증대시켰다.
천연 오일을 변형시켜서, 이들을 현재의 다이캐스팅 장치에 응용하기 위하여 많은 시도들이 행해졌으며; 이러한 시도들 중 일부는 또한 특허문헌에 기재되어 있 다.
예를 들어, 미국 특허 제4634469호에는 부식 억제제 및 피마자유 35 중량% 이하의, 글리세롤 트리올레이트(glycerol trioleate)를 포함하는 이형 조성물이 기재되어 있다.
미국 특허 제5378270호에는 에틸렌디아민테트라아세트산의 알칼리 금속 또는 알칼리 토류금속 염의 존재 하에 광유, 또는 지방산, 또는 지방성 에스테르(fatty ester)로부터 얻어진 다이캐스팅 이형 에멀션이 기재되어 있다.
0.2 내지 1.1 중량%의 수성 에멀션의 형태로, 하나 이상의 식물성 불포화 오일 85 내지 95 중량%, 및 하나 이상의 4 내지 10 몰 에톡실화(ethoxylated) C16-C22 지방산 5 내지 15 중량%로 필수적으로 이루어지는 조성물이, 지속 가능한 환경 영향(sustainable environmental impact))을 나타내고, 몰드에 오일성 잔류물을 남기지 않는 우수한 다이캐스팅 이형제(release agent)인 것을 현재 밝혀냈다.
그러므로, 본 발명의 목적은 단일불포화(monounsaturated) 또는 다중불포화(polyunsaturated) C16-C22 지방산의 트리글리세라이드를 70 중량% 이상 함유하는 하나 이상의 식물성 오일 85 내지 95 중량%, 및 하나 이상의 4 내지 10 몰의 에톡실화 C16-C22 지방산 5 내지 15 중량%로 필수적으로 이루어지는 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 물 98.9 내지 99.8 중량% 및 상기 조성물 0.2 내지 1.1 중량%를 포함하는 수성 에멀션에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 본 발명에 의한 수성 에멀션을 몰드상에 자동으로 스프레이함으로서 몰드를 윤활하는 단계를 포함하는 다이캐스팅 방법이다.
상세한 설명
바람직한 조성물은 단일불포화 또는 다중불포화 C16-C22 지방산의 트리글리세라이드를 70 중량% 이상 함유하는 하나 이상의 식물성 오일 85 내지 95 중량%, 및 하나 이상의 4 내지 10 몰의 에톡실화 C16-C22 지방산 5 내지 15 중량%로 이루어진다. 바람직한 수성 에멀션은 물 98.9 내지 99.8 중량% 및 상기 조성물 0.2 내지 1.1 중량%로 이루어진다.
본 발명의 구현을 위해서 사용할 수 있는 식물성 오일은 공업 등급 또는 식품 등급 식물성 오일이 가능하다.
바람직하게는, 상기 식물성 오일은 채종유(rape-seed oil)이며, 더욱 바람직하게는 식품 등급 채종유이다.
본 발명에 유용한 에톡실화 지방산은 상업적으로 입수가능하며, 또한 상응하는 포화 또는 불포화의, 공업 등급 또는 정제된 지방산의 에톡실화에 의해 얻을 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 에톡실화 C16-C22 지방산은 에톡실화된 공업 등급 올레산(에톡실화 올레인)이며, 더욱 바람직하게는 6 몰의 에톡실화된 공업 등급 올레산이다.
본 발명의 조성물은 상온에서 안정하며 균질하고 그 성분들을 상온에서 혼합하여 제조할 수 있다.
본 발명의 수성 에멀션은 기계적 교반 하에서, 상기 조성물을 물로 희석하여 제조할 수 있다.
상기 에멀션은 사용 바로 직전에 제조되거나, 또는 바람직하게는 미리 제조되어 사용 전에 다이캐스팅 설비에서 자동으로 교반될 수 있다.
본 발명의 에멀션을 제조하기 위하여 수돗물(tab water)을 사용할 수도 있다.
본 발명의 다이캐스팅 방법은 일반적으로 다이캐스팅으로 작업되는 재료, 특히 알루미늄 및 그 합금용으로 적합하다.
본 발명의 에멀션의 이형(releasing) 및 윤활(lubricating) 효율성은 높고; 그로부터 얻어진 몰드된 부품들은 손쉽게 깨끗이 손질된다.
본 발명의 특히 유리한 측면에 따르면, 동일한 수성 에멀션을 여러 번 재활용할 경우라도(500번 이하), 상기 몰드는 어떠한 오일성(oily) 또는 탄소질(carbonaceous) 잔류물도 보이지 않는다.
쉽게 생분해되는 점 외에도, 본 발명의 수성 에멀션은 사용 중에 독성 연기 또는 불쾌한 냄새를 생성하지 않는다.
Lamberti SpA에서 CHIMIPON OCD(R)의 상품명으로 판매하는, 6 몰의 에톡실화(ethoxylated) 공업 등급 올레산(6 몰 에톡실화 올레인) 100g과 함께, 식품 등급 채종유 900g을 기계적 교반기가 장착된 큰 비커에서 혼합하여 균질한 조성물을 제조하였다.
65 mPa*s의 Brookfield 점도를 갖는 노란빛을 띤 유동성(pourable) 조성물을 얻었으며; 상기 조성물은 6개월 이상동안 상온에서 안정하였다.
상기와 같이 하여 얻어진 조성물을 수돗물로 희석하여, 0.3, 0.5 및 1 중량%의 농도를 가진 세 개의 에멀션을 제조하였다.
각각의 에멀션을, 5초의 압력 적용 시간, 260℃의 몰드 및 9-10bar의 스프레이 압력으로, 두 상이한 알루미늄용 다이캐스팅 장치의 몰드에 적용하였다.
상기 에멀션은 자동 스프레이에 의해 적용하였고; 이어서 상기 에멀션을 500번 재활용하면서, 알루미늄의 다이캐스팅을 수행하였다. 각각의 적용 전에 상기 에멀션을 자동으로 교반하였다.
3개의 에멀션 모두 캐스트 부품의 손쉬운 제거가 가능하였고; 이형제(release agent)의 품질저하(degradation)가 관찰되지 않았으며(연기 및 불쾌한 냄새가 없음); 몰드는 오일성 잔류물을 나타내지 않았고, 부품상의 작은 오일성 자국들은 통상의 세척 단계로 손쉽게 제거 가능했다.

Claims (15)

  1. 단일불포화(monounsaturated) 또는 다중불포화(polyunsaturated) C16-C22 지방산의 트리글리세라이드를 70 중량% 이상 함유하는 하나 이상의 식물성 오일 85 내지 95 중량%, 및 하나 이상의 4 내지 10 몰의 에톡실화(ethoxylated) C16-C22 지방산 5 내지 15 중량%로 필수적으로 이루어지는 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 식물성 오일은 채종유(rape-seed oil)인, 조성물.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 채종유는 식품 등급 채종유인, 조성물.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에톡실화 지방산은 공업 등급 올레산인, 조성물.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 에톡실화 지방산은 6 몰의 에톡실화된 공업 등급 올레산인, 조성물.
  6. 물 98.9 내지 99.8 중량%, 및
    단일불포화 또는 다중불포화 C16-C22 지방산의 트리글리세라이드를 70 중량% 이상 함유하는 하나 이상의 식물성 오일 85 내지 95 중량%, 및 하나 이상의 4 내지 10 몰의 에톡실화 C16-C22 지방산 5 내지 15 중량%로 필수적으로 이루어지는 조성물 0.2 내지 1.1 중량%를 포함하는 수성 에멀션.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 식물성 오일은 채종유인, 수성 에멀션.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 채종유는 식품 등급 채종유인, 수성 에멀션.
  9. 청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에톡실화 지방산은 공업 등급 올레산인, 수성 에멀션.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 에톡실화 지방산은 6 몰의 에톡실화된 공업 등급 올레산인, 수성 에멀션.
  11. 물 98.9 내지 99.8 중량%, 및
    단일불포화 또는 다중불포화 C16-C22 지방산의 트리글리세라이드를 70 중량% 이상 함유하는 하나 이상의 식물성 오일 85 내지 95 중량%, 및 하나 이상의 4 내지 10 몰의 에톡실화 C16-C22 지방산 5 내지 15 중량%로 필수적으로 이루어지는 조성물 0.2 내지 1.1 중량%를 포함하는 수성 에멀션을 몰드상에 자동으로 스프레이함으로 서 몰드를 윤활하는 단계를 포함하는 다이캐스팅 방법.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 식물성 오일은 채종유인, 다이캐스팅 방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 채종유는 식품 등급 채종유인, 다이캐스팅 방법.
  14. 청구항 11 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에톡실화 지방산은 공업 등급 올레산인, 다이캐스팅 방법.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 에톡실화 지방산은 6 몰의 에톡실화된 공업 등급 올레산인, 다이캐스팅 방법.
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