KR20080086886A - 점착 방지를 위한 기판 코팅용 조성물 - Google Patents

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카세이 린 엘킨스
로버트 하베이 모펫
레오나르드 죠지 테스타
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이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
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Abstract

점착을 방지하고, 주조 주형 및 코어로부터 패턴 및 코어 박스와 같은, 표면의 분리를 용이하게 하기 위한 이형제 조성물은 (a) 스티렌-디엔 블록 공중합체; (b) 관능화 실리콘; (c) 용매; 및 선택적으로, (d) 촉매 및 (e) 가교제 중 어느 하나 또는 둘 다를 포함한다. 또한, 상기 이형제 조성물을 피-가공물, 기판 또는 둘 다의 표면에 적용하는 것을 포함하는, 기판으로부터 피-가공물의 분리를 용이하게 하는 방법이 제공된다. 한 특별한 구현예에서, 상기 방법은 패턴 또는 코어 박스로부터의 주형 또는 코어의 이형을 개선한다.
이형제, 점착 방지 코팅 조성물

Description

점착 방지를 위한 기판 코팅용 조성물{COMPOSITION FOR COATING SUBSTRATE TO PREVENT STICKING}
본 발명은 기판 표면을 코팅하는데 사용되어 표면 기능을 개선할 수 있는 조성물에 관한 것이다. 상기 조성물은 점착 방지를 위해 기판 표면에 일반적으로 적용될 수 있다. 특히, 상기 조성물은 패턴으로부터 주형 또는 코어 박스로부터 코어의 이형을 용이하게 하기 위한 이형제(release agent)로서 사용될 수 있다.
다수의 산업적 조작은 성형품이 주형에 점착하는 경향, 또는 더욱 일반적으로, 도구, 다이 또는 기계 부품과 같은 기판이 피-가공물(workpiece)에 점착하는 경향을 감소시키기 위하여 이형제의 사용을 필요로 한다.
주조(foundry) 조작에서, 금속 부품은, 주형 및 코어와 같은 일회용 주조 형상이 때때로 "주조 믹스"로서 불리는 모래 및 유기 또는 무기 결합제의 혼합물을 사용하여 제작된, "샌드 캐스팅(sand casting)" 법을 사용하여 흔히 제조된다. 주형 및 코어는 모래 및 결합제의 혼합물을 패턴 또는 코어 박스에서 화학적 또는 열 경화시킴으로써 제조된다. 때때로 촉매가 주조 믹스를 더욱 급속도로 경화시키는데 사용된다. 주형 이형제는 패턴 또는 코어 박스 표면에 대한 주형의 접착을 감소 또는 제거하는데 사용된다.
다양한 방법들, 예컨대 예를 들어, 에어-셋(air-set) 또는 노-베이크(no-bake)법, 이산화탄소법, 콜드 박스(cold box)법, 핫 박스(hot box)법, 및 유사한 주형 제조법이 당업자에게 널리 공지되어 있다. 상기 방법에서, 모래 및 결합제 혼합물은 패턴 상에서 또는 코어 박스에서 성형된다. 상기 패턴은 플라스틱, 목재, 또는 금속으로부터 구축될 수 있다. 보통 금속은 알루미늄 및 주철이다. 기타 재료가 또한 사용될 수 있다.
주형 이형제는 보통 패턴 또는 코어 박스 표면상에, 패턴 또는 코어 제조 동안 주기적으로, 분무 또는 브러싱(brushing)된다. 주형 이형제는 보통 용매 중 에멀젼 또는 분산액이다. 용매에 분산될 때, 상기 용매는 이형제가 적용되는 형상-결정 주형의 표면을 습윤시키는 역할을 한다.
실리콘 수지는, 패턴이 경화된 주조 혼합물에 점착하는 것을 방지하기 위한, 윤활제 및 이형제로서 사용되어 왔다. 하지만, 실리콘은 종종, 전형적인 탄화수소 용매에 분산될 때 표면을 잘 코팅시키지 않는다. 실리콘 수지는, 그들이 적용된 표면상에, 구슬 또는 웅덩이를 형성하기 쉬우므로, 얇은 연속상 필름의 달성을 방해한다.
동일한 패턴 또는 코어 박스를 여러 차례 재사용하여, 동일한 패턴 또는 코어 박스로부터 다수의 주형 또는 코어를 생성하는 것이 매우 바람직하다. 따라서, 패턴 상의 이형제 잔류물 또는 축적물이 최소량이고 패턴 표면에 대한 청소 필요성을 최소화하면서, 마감된 주형 또는 코어로부터 패턴 또는 코어 박스를 신속하고 청결하게 이형시키는 것이 중요하다. 특히 주조 방법에서, 다중 이형 주기를 가능 하게 하는 개선된 주형 이형제 조성물을 갖는 것이 바람직하다.
더욱 일반적으로, 이형제는 보호 코팅을 제공하며 이물질이 표면에 점착하는 것을 방지할 수 있다. 모래, 토양 및 얼룩이 표면에 점착하는 것을 방지하기 위하여 이형제가 사용될 수 있다. 이형제는 또한 음식물이 조리 기구 및 전형적인 가정용품의 기타 표면에 점착하는 것을 방지할 수 있다. 이러한 목적으로, 특히 개선된 이형제용 조성물이 바람직하다.
본 발명의 개요
본 발명은 주조 주형 및 코어로부터의 패턴 및 코어 박스, 주형으로부터의 캐스팅, 그리고 일반적으로 다이, 도구 및 기계 구성품과 같은 기판으로부터의 피-가공물의 분리를 용이하게 하는 이형제 조성물에 관한 것이다. 상기 조성물은 또한 이물질이 표면에 점착하는 것을 방지함으로써 표면을 보호한다. 조성물은 또한 적어도 40 psi(276 kPa)의 압력을 견딜 수 있는, 기판의 표면 상의 내구성 코팅을 제공할 수도 있다. 본 발명은 또한 콘크리트, 타일, 및 목재와 같은 표면의 청소를 용이하게 하는 조성물에 관한 것이다. 상기 조성물은 (a) 스티렌-디엔 블록 공중합체; (b) 관능화 실리콘; (c) 용매; 및 선택적으로, (d) 촉매 및 (e) 가교제의 1종 또는 둘 다를 포함한다.
본 발명은 또한, (a) 스티렌-디엔 블록 공중합체; (b) 관능화 실리콘; (c) 용매; 및 선택적으로, (d) 촉매 및 (e) 가교제의 1종 또는 둘 다를 포함하는 이형제 조성물을, 피-가공물, 기판, 또는 둘 다의 표면에 적용하여, 처리되는 표면상에 코팅을 제공하는 것을 포함하는, 기판으로부터 피-가공물의 분리를 용이하게 하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 상기와 같이 코팅된 기판에 관한 것이다. 코팅이 적어도 40 psi(276 kPa)의 압력으로 노출될 때에도 코팅이 유지된다.
한 특별한 구현예에서, 상기 방법은, 방법이 (a) 스티렌-디엔 블록 공중합체; (b) 관능화 실리콘; (c) 용매; 및 선택적으로, (d) 촉매 및 (e) 가교제의 1종 또는 둘 다를 포함하는 조성물을 패턴 또는 코어 박스의 표면에 적용하여, 처리되는 표면상에 코팅을 제공하는 것을 포함하는, 코어 박스로부터의 패턴 또는 코어로부터 제거된 주형의 이형 개선에 관한 것이다.
발명의 상세 설명
본원에 사용된 상표 및 상표명은 대문자로 나타낸다.
본 명세서 및 청구범위에 걸쳐 사용된, "주형 이형제" 또는 간단히 "이형제"는 주형으로부터의 패턴, 코어로부터의 코어 박스, 주형, 코어, 및 다이로부터의 캐스팅, 및 도구 및 기계 구성품으로부터의 피-가공물을 포함하는, 기판으로부터의 피-가공물의 청결한, 저-마찰 분리를 용이하게 하는 윤활 및 내마모성을 갖는 본 발명의 다양한 조성물 구현예를 입증하는데 사용된다. 피-가공물은 수동 또는 기계 도구, 주형, 다이 등에 의해 성형, 스탬핑(stamped), 천공(drilled), 연삭(ground), 또는 기타 가공된 임의의 물체이다.
스티렌-디엔 블록 공중합체는 폴리스티렌 단위체 및 폴리디엔 단위체를 포함한다. 폴리디엔 단위체는 전형적으로 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 또는 상기 2종의 폴리디엔의 조합으로부터 유도된다. 공중합체는 수소화 또는 부분 수소화될 수 있다. 상기 재료는 보통 SBS, SIS 또는 SEBS로서 언급되며, 말레산 무수물로 선택적으로 관능화될 수 있다. 이들 중합체는 시판된다.
관능화 실리콘은 가교가능하고, 이는 가교 특징부가 그의 구조에 고안되어 있음을 의미한다. 가교-가능한 실리콘의 한 예는 히드록시기 또는 이의 유도체로부터 유도된 말단 기를 갖는다. 말단 기는 상기 실리콘이 가교제에 의해 또 다른 실리콘 상의 혼화성인 가교-가능한 기와 가교하도록 한다.
관능화 실리콘은 폴리유기실록산 예컨대, 예를 들어, 알콕시-종결된 폴리알킬실록산, 히드록시-종결된 폴리유기실록산, 및 2종 이상의 이의 조합물일 수 있다. 폴리유기실록산의 예는 이들에 한정되는 것은 아니지만, 메톡시-종결, 히드록시-종결, 또는 둘 다일 수 있는, 폴리디메틸실록산, 폴리메틸수소실록산, 폴리실세스퀴옥산, 폴리트리메틸실록산, 폴리디메틸시클로실록산, 및 2종 이상의 이의 조합을 포함한다.
관능화 실리콘은 또한 휘발성 실록산일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 용어 "휘발성 실록산"은 사용 온도 및 압력 하에 휘발성(주어진 온도 및 압력 조건 하에 쉽게 휘발하는 성질)을 나타내는 실록산을 칭한다. 보통, 이는 지정값 1을 갖는 n-부틸 아세테이트와 비교하여 0.01 초과의 증발률을 가질 수 있다. 휘발성 실록산은 R1(R1 2SiO)xSiR1 3 또는 (R1 2SiO)y의 식을 가질 수 있으며, 여기서 각각의 R1은 동일하거나 상이할 수 있고, 기 당 1 내지 약 10 또는 1 내지 약 8의 탄소 원자를 갖는, 알킬기, 알콕시 기, 페닐 기, 페녹시 기, 또는 2종 이상의 이의 조합일 수 있다. R1은 또한 치환 알킬 기일 수 있다. 예를 들어, R1은 메틸 기 또는 보다 고급의 알킬기일 수 있고, 할로겐, 아민, 또는 기타 관능기로 치환될 수 있다. 첨자 x는 약 1 내지 약 20 또는 약 1 내지 약 10의 숫자일 수 있고, y는 약 3 내지 약 20 또는 약 3 내지 약 10의 숫자일 수 있다. 상기 휘발성 실록산은 약 50 내지 약 1,000 범위의 분자량 및 약 300℃미만의 끓는점을 가질 수 있다.
용매는 방향족 탄화수소, 알칸, 알콜, 케톤, 에스테르, 에테르, 무기 용매, 물, 및 이들의 2종 이상의 조합 예컨대, 예를 들어, 자일렌, 벤젠, 톨루엔, n-헵탄, 옥탄, 시클로헥산, 도데칸, 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알콜, 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, n-부틸 아세테이트, t-부틸 아세테이트, 디프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 염화메틸렌, 이염화메틸렌, 이염화에틸렌, 사염화탄소, 클로로포름, 퍼클로로에틸렌, 에틸 아세테이트, 테트라히드로푸란, 디옥산, 화이트 스피릿(white spirit), 미네랄 스피릿, 나프타, 및 이들의 2종 이상의 조합일 수 있거나 이들을 포함할 수 있다.
용매 선별은, 성분, 즉, 공중합체, 관능화 실리콘, 및 첨가되는 경우, 선택적 성분, 촉매 및 가교제의 용해도; 용매의 함침(wet-out) 능력; 및 조성물의 바람직한 물성, 예컨대 용매의 증발률을 포함하는, 몇몇 요인들에 의존한다. 용매는 용매들의 조합일 수 있음이 인정되어야 한다. 당업자는 상기 요인들을 기준으로 용매를 쉽게 선별할 수 있을 것이다. 바람직하게는, 용매 또는 용매의 조합은 약 3분 이하로 증발할 것이다.
본 발명의 이형제 조성물은 선택적으로 가교제를 추가로 포함한다. 바람직하게는, 상기 조성물은 가교제를 포함한다. 가교제를 포함하는 조성물은 일반적으로, 가교제가 결여된 조성물과 비교하여, 기판의 표면에 대하여 향상된 결합을 갖는다. 가교제의 첨가는 또한 경도, 코팅의 급속 형성 및 패턴 또는 코어 박스 표면에 대한 비-반응성과 같은 본 발명의 조성물에서의 기타 바람직한 물성을 달성함으로써, 상기 기판상의 조성물 또는 주조 믹스의 잔류물을 감소시키거나 제거한다.
적합한 가교제는 관능화 실란을 포함한다. 관능화 실란은 유기-실란 연결을 보존하면서 반응성인 관능기를 함유하는 실란이다. 상기 관능기는 히드록시, 알콕시, 카복시, 비닐, 수소, 아민, 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 그리고 그들의 유도체로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
부가적인 적절한 가교제는, 하기 식을 갖는 테트라알킬 티타네이트 또는 테트라알킬 지르코네이트를 포함한다: M(OR)4
(식 중, M은 티타늄 또는 지르코늄이고, 각각의 R은 독립적으로 알킬 라디칼, 시클로알킬 라디칼, 아르알킬 탄화수소 라디칼, 또는 이들의 2종 이상의 조합이며, 여기서 각각의 라디칼은, 라디칼 당, 약 1 내지 약 30, 바람직하게는 약 2 내지 약 18, 더욱 바람직하게는 2 내지 12의 탄소 원자를 함유할 수 있고, 각각의 R은 동일하거나 상이할 수 있음). 적합한 테트라알킬 티타네이트 및 테트라알킬 지르코네이트는, 이들에 한정되는 것은 아니지만, 테트라에틸 티타네이트, 테트라프로필 티타네이트, 테트라이소프로필 티타네이트, 테트라-n-부틸 티타네이트, 테트라-2-에틸헥실 티타네이트, 테트라옥틸 티타네이트, 테트라에틸 지르코네이트, 테트라프로필 지르코네이트, 테트라이소프로필 지르코네이트, 테트라-n-부틸 지르코네이트, 테트라-2-에틸헥실 지르코네이트, 테트라옥틸 지르코네이트, 및 이들의 2종 이상의 조합을 포함한다. 특별한 구현예에서, 가교제는, 이들에 한정되는 것은 아니지만, 테트라이소프로필 티타네이트 및 테트라 n-부틸 티타네이트를 포함한다.
이형제 조성물은, 상기 개시된 이형제 조성물로부터 유도된 코팅의 형성을 촉진 또는 향상시킬 수 있는 촉매를 선택적으로 포함한다. 예는, 이들에 한정되는 것은 아니지만, 1종 이상의 지르코늄 화합물, 티타늄 화합물, 또는 이들의 조합을 포함한다. 적합한 촉매는, 이들에 한정되는 것은 아니지만, 또한 가교제로서도 기능하는, 상기 정의된 바와 같은 식 M(OR)4로 표현되는 것들을 포함한다. 촉매의 구체적인 예는, 이들에 한정되는 것은 아니지만, 지르코늄 아세테이트, 지르코늄 프로피오네이트, 지르코늄 부티레이트, 지르코늄 헥사노에이트, 지르코늄 2-에틸 헥사노에이트, 지르코늄 옥타노에이트, 테트라에틸 지르코네이트, 테트라-n-프로필 지르코네이트, 테트라이소프로필 지르코네이트, 테트라-n-부틸 지르코네이트, 티타늄 아세테이트, 티타늄 프로피오네이트, 티타늄 부티레이트, 티타늄헥사노에이트, 티타늄 2-에틸 헥사노에이트, 티타늄 옥타노에이트, 테트라에틸 티타네이트, 테트라-n-프로필 티타네이트, 테트라이소프로필 티타네이트, 테트라-n-부틸 티타네이트, 및 이들의 2종 이상의 조합을 포함한다. 상기 촉매는 시판된다. 바람직한 촉매는 테트라이소프로필 티타네이트, 테트라-n-부틸 티타네이트, 또는 이의 조합을 포함한다.
기타 적합한 촉매는, 한정 없이, 8족 금속 예컨대 백금, 팔라듐, 철, 로듐 및 니켈, 또는 이들의 착물을 포함한다. 적합한 촉매는 또한, 한정 없이, 아연 및 주석, 그리고 이의 착물을 포함한다. 구체적인 기타 적합한 촉매의 예는, 이들에 한정되는 것은 아니지만, 디부틸주석 디아세테이트, 디부틸주석 디라우레이트, 아연 아세테이트, 아연 옥타노에이트, 및 이들의 2종 이상의 조합을 포함한다. 예를 들어, 디부틸주석 디아세테이트는 독립적으로 또는 티타늄 화합물과의 조합으로 사용될 수 있다.
상기 개시된 각각의 성분은, 효과적인 주형 이형제를 제조하기에 충분히 효과적인 양으로, 본 발명의 조성물에 존재할 수 있다. 스티렌-디엔 공중합체는 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 약 30 중량％의 양으로 보통 존재한다. 전형적으로 관능화 실리콘은 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 약 5 중량％의 양으로 존재한다.
상기 개시된 각각의 가교제 및 촉매는 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.001 내지 약 10 중량％의 범위로 조성물에 사용될 수 있다.
개별 성분들의 구체적인 양은 기타 성분의 존재 하에 용매 중 그들의 용해도 및/또는 분산능, 및 코팅의 성능, 예를 들어 수차례 이형을 제공하고 표면에 대한 이물질의 점착을 방지하는 능력에 따라 변할 것이다.
이형제 조성물은 부가적 성분, 예컨대 변성 흄드(fumed) 실리카, 계면활성제, 불소중합체 예컨대 폴리테트라플루오로에틸렌, 왁스, 지방산 예컨대 스테아르산, 지방산 염 예컨대 금속 스테아레이트, 미세 분산된 고형물 예컨대 탈크, 에멀젼화제, 살생제, 부식 저해제를 추가로 포함할 수 있다. 이들은 보통 총 이형제 조성물의 0.01 내지 약 10 중량％의 양으로 존재한다.
상기 조성물은, 예를 들어, 상기 개시된 각각의 성분을 혼합하는 것과 같은, 당업자에게 공지된 임의의 수단에 의해 제조될 수 있다.
상기 조성물은 주형 또는 패턴 표면에의 적용시 고체 필름을 형성하는 선택적 유기 또는 무기 충전재를 갖는 코팅을 제공한다. 상기 구현예의 코팅은 약 20 ℃ 또는 그 이상의 온도에서 약 10분 이내에 고체 필름을 형성한다.
본 발명은 기판으로부터 피-가공물의 분리를 용이하게 하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 (a) 스티렌-디엔 블록 공중합체; (b) 관능화 실리콘; (c) 용매; 및 선택적으로 (d) 촉매 및 (e) 가교제의 1종 또는 둘 다를 포함하는 이형제 조성물을 피-가공물, 기판, 또는 둘 다의 표면에 적용하는 것을 포함한다. 일단 표면에 적용되면, 상기 용매가 증발하여, 표면 코팅을 형성한다. 기판은, 이들에 한정되는 것은 아니지만, 목재, 금속, 플라스틱, 고무, 석재, 시멘트, 콘크리트, 유리, 섬유, 타일 및 이들의 2종 이상의 조합을 포함하거나 이들로 구성될 수 있다.
표면에 대한 조성물의 적용은 또한, 이물질이 상기 조성물로 코팅된 표면에 점착하는 것을 방지함으로써 표면을 보호할 수 있다. 이 방식으로, 상기 조성물은 배리어(barrier) 또는 밀봉제로서 작용하는 코팅을 형성한다.
상기 조성물은 강철과 같은 금속을 포함하는 연마된 표면에 대한 우수한 접착성을 갖는다. 코팅은, 소금물과 같은 부식성 환경에 대한 노출시, 녹의 형성을 감소시키거나 실질적으로 제거할 수 있도록, 강철의 표면을 보호한다. 따라서, 강철과 같은 가공 표면에 대한 이형제 조성물의 적용은 가공 표면의 수명을 연장할 수 있다.
특별한 적용에서, 이형제 조성물을 패턴 또는 코어 박스에 적용하여 코팅을 형성시킴으로써, 페턴으로부터 제거된 주형 또는 코어 박스로부터 제거된 코어의 이형을 개선하는 방법이 존재한다. 상기 변경에 있어, 피-가공물은 주형 또는 코어이고, 기판은 패턴 또는 코어 박스이다. 상기 조성물은 탁월한 이형 품질을 갖는 주형 이형제로서 작용하며, 동일한 패턴 또는 코어 박스의 수차례의 재사용으로 대량의 주형 또는 코어를 생성하도록 한다. 본 발명에 따라, 이형제로서의 조성물은, 에어-셋 또는 노-베이크법, 이산화탄소법 및 콜드 박스법을 포함하는, 다양한 주형 제조 방법에 사용될 수 있다.
주형 또는 패턴은 주조 믹스로서 유용한 임의의 조성물로부터 제조될 수 있다. 전형적인 믹스는, 모래, 결합제 및 선택적으로 촉매를 포함한다. 예를 들어 지르콘, 알루미노실리케이트 등과 같은 기타의 적합한 골재 재료가, 주조 믹스 내의 모래와 조합되어 또는 이를 대신하여 사용될 수 있다. 특별한 결합제의 선별은, 콜드 박스법이 사용되는 경우, 사용되는 가스상 시약 및 주형 제조 방법에 일반적으로 의존적일 것이다. 바람직한 가스상 시약/결합제의 조합은 당업자에게 알려져 있다.
하기 주형-형성법의 논의는 예로써 콜드 박스 및 노-베이크법을 제시하고 있지만, 이의 예시의 선별이 본 발명의 다양한 구현예의 조성물이 적용가능한 방법에 대한 어떠한 한정을 함축하고자 하는 것은 절대 아니다.
콜드 박스법에서, 상기 방법은 (a) 스티렌-디엔 공중합체, 관능화 실리콘, 용매 및 선택적으로 촉매 및 가교제 중 어느 하나 또는 둘 다를 포함하는 조성물을 패턴 또는 코어 박스의 표면에 적용하여, 패턴 또는 코어 박스의 표면상에 코팅을 형성시키는 단계; (b) 패턴으로 형상화시키거나 코어 박스에 충전시킴으로써, 주조 믹스를 목적하는 형상으로 성형시키는 단계; 및 (c) 주조 믹스를 휘발성 경화제와 접촉시키는 단계를 포함한다. 이차 또는 삼차 아민 또는 이산화황은 휘발성 경화제의 예이다.
노-베이크법에서, 상기 방법은 (a) 스티렌-디엔 공중합체, 관능화 실리콘, 용매 및 선택적으로 촉매 및 가교제 중 어느 하나 또는 둘 다를 포함하는 조성물을 패턴 또는 코어 박스의 표면에 적용하여, 패턴 또는 코어 박스의 표면상에 코팅을 형성시키는 단계; (b) 패턴으로 형상화시키거나 코어 박스에 충전시킴으로써, 모래 및 결합제를 포함하는 주조 믹스를 목적하는 형상으로 성형시키는 단계; 및 (c) 결합제를 경화시키는 단계를 포함한다.
스티렌-디엔 공중합체, 관능화 실리콘, 용매 및 선택적으로, 촉매 및 가교제 중 어느 하나 또는 둘 다를 포함하는 조성물로부터 유도된 코팅을 갖는 표면 또는 상기 표면의 일부를 포함하는, 패턴 또는 코어 박스인, 기판이 또한 제공된다. 유리하게는, 본 발명에 따른 이형제 조성물로부터 유도된 코팅을 포함하는 패턴 또는 코어 박스는 적어도 40 psi(276 kPa)의 압력, 또는 적어도 60 psi(414 kPa)의 압력 또는 적어도 75 psi(517 kPa)의 압력 또는 적어도 100 psi(689 kPa)의 압력에 노출시, 코팅을 유지할 수 있다. 상기 압력은 주조 산업에 사용되는 압력에 대해 통상적이다. "코팅의 유지"란, 상기 패턴 또는 코어 박스가 상기 압력에의 노출 후 실질적으로 동일한 이형 물성을 갖는 수차례의 이형을 제공하도록 재사용될 수 있음을 의미한다.
실시예 1
크레이튼 폴리머즈, 휴스턴, 텍사스(Kraton Polymers, Houston, TX)로부터 입수가능한 0.25 g의 크레이튼(KRATON) G-1651 스티렌-디엔 블록 공중합체, 8.3g n-부틸 아세테이트, 및 쉘 케미컬즈, 휴스턴, 텍사스(Shell Chemicals, Houston, TX)로부터 입수가능한 1.45g 쉘솔(SHELLSOL) A100 방향족 탄화수소 용매의 혼합물을 온화하게 가열하여 중합체를 용해시키고, 균질 용액을 형성시켰다. 일단 중합체가 용해되면, 다우 코닝, 미드랜드, 미시간(Dow Corning, Midland, MI)으로부터 입수가능한 0.1g 다우 코닝(DOW CORNING) 3-0084 관능화 실리콘 유체, 0.05g 트리스(시클로헥실메틸아미노)실란, 및 이. 아이. 듀퐁 드 네무아즈 앤드 컴퍼니, 윌밍튼, 델라웨어(E. I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, DE)로부터 입수가능한 0.04g 테트라 n-부틸 티타네이트를 첨가했다. 상기 혼합물을 균질한 농도가 달성될 때까지 교반했다. 상기 용액을 탄소 강철 플레이트 상에 분무하고, 균일한 습윤(wetting)이 관찰되었다. 상기 용매를 증발시켜, 플레이트 상에 코팅을 형성시키고, 이후 후속적 시험을 수행했다. 코팅의 이형성 및 내-마모성을 하기된 바와 같이 시험하였고, 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 2
0.25g의 크레이튼 G-1651, 8.3g n-부틸 아세테이트, 및 1.45g 쉘솔 A100의 혼합물을 온화하게 가열하여 중합체를 용해시키고, 균질 용액을 형성시켰다. 일단 중합체가 용해되면, 다우 코닝, 미드랜드, 미시간으로부터 입수가능한 0.08g 다우 코닝 1-9770 관능화 실리콘 유체, 다우 코닝, 미드랜드, 미시간으로부터 입수가능한 0.05g 다우 코닝 Z-6018 관능화 실리콘 수지, 및 이. 아이. 듀퐁 드 네무아즈 앤드 컴퍼니, 윌밍튼, 델라웨어로부터 입수가능한 0.04g 티타늄 아세틸 아세토네이트를 첨가했다. 상기 혼합물을 균질한 용액이 달성될 때까지 교반했다. 상기 용액을 탄소 강철 플레이트 상에 분무하고, 균일한 습윤이 관찰되었다. 상기 용매를 증발시켜, 플레이트 상에 코팅을 형성시키고, 이후 후속적 시험을 수행했다. 코팅의 이형성 및 내-마모성을 하기된 바와 같이 시험하였고, 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 3
0.25g의 크레이튼 G-1651, 8.3g n-부틸 아세테이트, 및 1.45g 쉘솔 A100의 혼합물을 온화하게 가열하여 중합체를 용해시키고, 균질 용액을 형성시켰다. 일단 중합체가 용해되면, 0.05g 다우 코닝 3-0084 관능화 실리콘 유체, 0.1g 다우 코닝 1-9770 관능화 실리콘 유체, 0.05g 트리스(시클로헥실메틸아미노)실란, 및 0.04g 티타늄 아세틸 아세토네이트를 첨가했다. 상기 혼합물을 균질한 농도가 달성될 때까지 교반했다. 상기 용액을 탄소 강철 플레이트 상에 분무하고, 균일한 습윤이 관찰되었다. 상기 용매를 증발시켜, 플레이트 상에 코팅을 형성시키고, 이후 후속 적 시험을 수행했다. 코팅의 이형성 및 내-마모성을 하기된 바와 같이 시험하였고, 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 4
0.20g의 크레이튼 G-1651, 7.8g t-부틸 아세테이트, 및 2.00g 쉘솔 A100의 혼합물을 온화하게 가열하여 중합체를 용해시키고, 균질 용액을 형성시켰다. 일단 중합체가 용해되면, 0.14g 다우 코닝 1-9770 관능화 실리콘 유체, 0.07g 다우 코닝 Z-6018 관능화 실리콘 수지, 및 0.08g n-부틸 티타네이트를 첨가했다. 상기 혼합물을 균질한 농도가 달성될 때까지 교반했다. 상기 용액을 탄소 강철 플레이트 상에 분무하고, 균일한 습윤이 관찰되었다. 상기 용매를 증발시켜, 코팅을 형성시키고, 이후 후속적 시험을 수행했다. 코팅의 이형성 및 내-마모성을 하기된 바와 같이 시험하였고, 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 5
0.17g의 크레이튼 G-1651, 7.90g 메틸이소부틸 케톤, 및 1.90g 쉘솔 A100의 혼합물을 온화하게 가열하여 중합체를 용해시키고, 균질 용액을 형성시켰다. 일단 중합체가 용해되면, 0.14g 다우 코닝 1-9770 관능화 실리콘 유체, 0.08g 다우 코닝 Z-6018 관능화 실리콘 수지, 및 0.04g n-부틸 티타네이트를 첨가했다. 상기 혼합물을 균질한 농도가 달성될 때까지 교반했다. 상기 용액을 탄소 강철 플레이트 상에 분무하고, 균일한 습윤이 관찰되었다. 상기 용매를 증발시켜, 플레이트 상에 코팅을 형성시키고, 이후 후속적 시험을 수행했다. 코팅의 이형성 및 내-마모성을 하기된 바와 같이 시험하였고, 결과를 표 1에 나타낸다.
비교예 A
비- 관능화 실리콘의 사용. 크레이튼 폴리머즈, 휴스턴, 텍사스로부터 입수가능한 0.50g의 크레이튼 G-1650, 및 9.5g 톨루엔의 혼합물을 온화하게 교반하여 중합체를 용해시키고, 균질 용액을 형성시켰다. 일단 중합체가 용해되면, 다우 코닝, 미드랜드, 미시간으로부터 입수가능한 0.1g 다우 코닝 203 실리콘 유체를 첨가했다. 상기 혼합물을 균질한 농도가 달성될 때까지 교반했다. 상기 용액을 탄소 강철 플레이트 상에 분무하고, 균일한 습윤이 관찰되었다. 상기 용매를 증발시켜, 플레이트 상에 코팅을 형성시키고, 이후 후속적 시험을 수행했다. 코팅의 이형성 및 내-마모성을 하기된 바와 같이 시험하였고, 결과를 표 1에 나타낸다.
비교예 B
스티렌- 디엔 블록 공중합체의 부재. 7.79g 메틸이소부틸 케톤, 및 1.95g 쉘솔 A100, 0.14g 다우 코닝 1-9770 관능화 유체, 0.08g 다우 코닝 Z-6018 관능화 실리콘 수지, 및 0.04g n-부틸 티타네이트의 혼합물을 균질화될 때까지 교반했다. 상기 용액을 탄소 강철 플레이트 상에 분무했다. 상기 용액은 표면을 불량하게 습윤시켜, 불-균일 습윤이 관찰되었다. 상기 용매를 증발시켜, 플레이트 상에 코팅을 형성시키고, 이후 후속적 시험을 수행했다. 코팅의 이형성 및 내-마모성을 하기된 바와 같이 시험하였고, 결과를 표 1에 나타낸다.
비교예 C
실리콘의 부재. 0.50g의 크레이튼 G-1651, 7.13g n-부틸 아세테이트 및 2.35g 쉘솔 A100의 혼합물을 온화하게 가열하여 중합체를 용해시키고, 균질 용액을 형성시켰다. 상기 용액을 탄소 강철 플레이트 상에 분무하고, 균일한 습윤이 관찰되었다. 상기 용매를 증발시켜, 플레이트 상에 코팅을 형성시키고, 이후 후속적 시험을 수행했다. 코팅의 이형성 및 내-마모성을 하기된 바와 같이 시험하였고, 결과를 표 1에 나타낸다.
시험 방법 및 결과
3M 스카치(SCOTCH) 테이프를 사용하여 이형 특성을 시험했다. 상기 테이프를 실시예 1 내지 6의 조성물로 코팅된 탄소 강철 플레이트에 부착시켰다. 상기 테이프를 플레이트로부터 제거하여 하기와 같이 평가했다:
1 - 코팅을 온전하게 유지하면서 탁월한 이형성으로 테이프가 표면으로부터 용이하게 제거된다.
2 - 코팅을 온전하게 유지하면서 양호한 이형성으로 테이프가 표면으로부터 용이하게 제거된다.
3 - 테이프가 표면에 접착되지만, 여전히 제거 가능하고 코팅이 온전하게 유지된다.
4 - 테이프가 표면에 접착되고, 여전히 제거 가능하지만, 코팅이 온전하게 유지되지 않으며 표면으로부터 들뜨기 시작한다.
5 - 테이프가 표면에 접착되고, 제거가 어려우며, 표면으로부터 코팅을 완전히 제거한다.
에코노라인, 그랜드 헤이븐, 미시간(Econoline, Grand Haven, MI)으로부터 입수가능한 비드 블라스터(bead blaster)를 사용하여 코팅의 내-마모성을 시험했 다. 비드 블라스터의 최대 압력은 120 psi(827 kPa)이었고, 최소 압력은 5 psi(34 kPa)이었으며, 65 psi(448 kPa) 압력으로 설정되었다. 비드 블라스터는 원하는 표면으로부터의 코팅/녹/페인트를 제거할 수 있는 고압 에어 노즐을 통하여 비드를 전달하는 독립적인(self-contained) 단위체이다. 에어 압력은 비드 블라스터 캐비넷에 연결된 조절기를 사용하여 조정될 수 있다.
사이즈 D 50-70 US 체 비드를 사용했다. 상기 비드 블라스터는 시험되는 강철 플레이트로부터 1인치(25.4mm) 내지 1.5인치(38mm)의 거리에 위치되었다. 그를 통하여 에어가 분취되는 노즐의 지름은 약 3/16인치(4.8mm)였다. 상기 노즐을 시험되는 플레이트에 대해 우측에서 좌측으로 서서히 이동시켰다.
실시예 1 내지 6의 조성물로 코팅된 각각의 탄소 강철 플레이트를 시험하였다. 비드 블라스팅 후, 각각의 플레이트를 하기와 같이 평가하였다:
1 - 비드 블라스팅 후 코팅이 온전하게 유지되고 닳아 없어질 수 없다.
2 - 비드 블라스팅 후 코팅이 온전하게 유지되고, 약한 브러싱으로는 제거될 수 없지만, 격심한 문지름(rubbing)으로는 제거될 수 있다.
3 - 비드 블라스팅 후 코팅이 온전하게 유지되고, 약한 브러싱으로는 제거될 수 없지만, 약하게 문지를 때 제거될 수 있다.
4 - 비드 블라스팅 후 코팅이 온전하게 유지되지만, 약한 브러싱으로는 제거될 수 있다.
5 - 코팅은 비드 블라스팅을 견디지 못한다.
이형성 및 내-마모성의 요약.
실시예 테이프 이형a 비드 블라스팅b
1 3 2
2 2 2
3 1 2
4 3 NDc
5 1 1
비교예 A 3 4
비교예 B 3 3
비교예 C 5 2
a 3M 스카치 테이프를 사용하여 상기 코팅의 이형 특성을 시험하였다.
b 65 psi(448 kPa) 압력으로 설정된 에코노라인 비드 블라스터를 사용하여 상기 코팅의 내-마모성을 시험하였다.
cND = 결정되지 않음
표 1로부터 보일 수 있는 바와 같이, 본 발명의 이형제 조성물은 개선된 테이프 이형 및/또는 비드 블라스팅의 관점에서 우수한 성능을 제공한다. 비교예(A-C)는 실시예 1 내지 5와 비교하여 필수 성분 중 1종이 결여되어 있다.
상기 명세서 및 실시예는 주형 및 코어로부터의 패턴, 다이, 도구 및 기계 구성품으로부터의 피-가공물의 청결한 저-마찰 이형을 용이하게 하고, 기타 산업적 윤활제 용도를 갖는 내-마모성 코팅을 제공하는, 조성물의 다양한 구현예를 예시한다. 상기 조성물의 적합한 적용은 패턴, 다이, 도구 및 기계 구성품의 향상된 수명, 감소된 스크랩 및 기타 폐기물, 개선된 샌드 코어 및 캐스팅 품질, 및 환경에 유해한 휘발성 물질의 감소된 방출을 제공할 것이다.

Claims (11)

  1. (a) 폴리스티렌 단위체 및 폴리디엔 단위체를 포함하는 스티렌-디엔 블록 공중합체; (b) 관능화 실리콘; 및 (c) 용매를 포함하는 이형제(release agent) 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, (d) 촉매 및 (e) 가교제 중 어느 하나 또는 둘 다를 추가로 포함하는 조성물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 폴리디엔 단위체가 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 또는 이의 조합으로부터 유도되는 조성물.
  4. 제 2 항에 있어서, 관능화 실리콘은 폴리유기실록산이고, 이는 폴리디메틸실록산, 폴리메틸수소실록산, 폴리실세스퀴옥산, 폴리트리메틸실록산, 폴리디메틸시클로실록산, 또는 이의 2종 이상의 조합인 조성물.
  5. 제 2 항에 있어서, 촉매를 추가로 포함하고, 여기서 상기 촉매는 식 M(OR)4(식 중, M은 티타늄 또는 지르코늄이고, 각각의 R은 독립적으로 알킬 라디칼, 시클로알킬 라디칼, 아르알킬 탄화수소 라디칼, 또는 이의 2종 이상의 조합이며, 여기서 각각의 라디칼은 약 1 내지 약 30의 탄소 원자를 함유할 수 있음)을 갖는 테트라알킬 티타네이트 또는 테트라알킬 지르코네이트인 조성물.
  6. 제 2 항 또는 제 5 항에 있어서, 가교제를 추가로 포함하고, 여기서 상기 가교제는 관능화 실란인 조성물.
  7. (a) 스티렌-디엔 블록 공중합체; (b) 관능화 실리콘; 및 (c) 용매를 포함하는 이형제 조성물을 피-가공물, 기판, 또는 둘 다의 표면에 적용하는 단계 및 용매를 증발시켜 표면 코팅을 형성시키는 단계를 포함하는, 기판으로부터 피-가공물(workpiece)의 분리를 용이하게 하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 조성물이 (d) 촉매 및 (e) 가교제 중 어느 하나 또는 둘 다를 추가로 포함하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 피-가공물은 주형이고 기판은 패턴이거나, 피-가공물은 코어(core)이고 기판은 코어 박스인 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 기판은 목재, 금속, 플라스틱, 고무, 석재, 시멘트, 콘크리트, 유리, 섬유, 타일, 또는 이의 2종 이상의 조합인 방법.
  11. 스티렌-디엔 공중합체, 관능화 실리콘, 용매, 및 촉매 및 가교제 중 어느 하나 또는 둘 다를 포함하는 조성물로부터 유도된 표면 코팅을 포함하며, 기판은 패턴 또는 코어 박스인 기판.
KR1020087017152A 2005-12-19 2006-12-06 점착 방지를 위한 기판 코팅용 조성물 KR20080086886A (ko)

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US11/305,933 2005-12-19
US11/305,933 US20070141362A1 (en) 2005-12-19 2005-12-19 Composition for coating substrate to prevent sticking

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