KR20110056514A - 몰드 실러의 제조 방법, 몰드 실러 어셈블리 및 그의 조성물 - Google Patents

몰드 실러의 제조 방법, 몰드 실러 어셈블리 및 그의 조성물 Download PDF

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KR20110056514A
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Abstract

본 발명은 금속 몰드 표면으로부터 열가소성 부품을 성형하기에 효과적인 몰드 실러 조성물에 관한 것이며, 이 조성물은 코팅으로서 적용시 복수의 이형을 허용하는 고 내구성 피니쉬로 경화된다.

Description

몰드 실러의 제조 방법, 몰드 실러 어셈블리 및 그의 조성물{METHOD OF PREPARING A MOLD SEALER, MOLD SEALER ASSEMBLY AND COMPOSITIONS THEREOF}
본 발명은 일반적으로 열가소성 부품을 성형하기에 효과적인 몰드 실러 조성물에 관한 것이다.
열가소제 산업에서 고 품질의 평활한 몰드 표면 또는 고 충전된 열가소성 화합물의 사용으로 인하여 반-영구적인 이형제의 효율이 희생된다는 것은 주형 제조자에게 통상적인 문제이다. 특히, 크롬 또는 니켈 물질을 몰드 표면으로서 사용할 경우 이형제는 몰드 표면에 잘 접합될 수 없다. 이형제는 몰드로부터 너무 쉽게 제거되어 몰드로부터 복수회의 이형에 제대로 기능하지 못한다. 이러한 접착력의 부족은 경화된 이형제를 몰드 표면으로부터 문질러서 제거하여 나타날 수 있다.
또한, 이형 횟수는 고무 흐름 또는 사출력으로 인하여 감소될 수 있다는 점도 또한 통상의 문제가 된다. 특히, 열가소제 산업에서는 몰드 코팅의 내구성이 높아서 복수회의 이형 주기를 허용할 것을 요구한다. 그러나, 대부분의 통상의 이형제는 이형제의 재적용이 요구되기 이전에 몇 주기 동안에만 잔존하게 된다. 이러한 문제점은 중단 시간, 이형제의 재적용시 수반되는 비용 및 노동력을 증가시킨다.
게다가, 적절한 이형 횟수를 갖는 몰드 실러에 대한 수요 이외에, 또한 비용면에서 효과적인 몰드 실러 뿐만 아니라 성능면에서 더욱 효과적인 것에 대한 수요가 존재한다.
발명의 개요
본 발명은 몰드 실러 조성물 뿐만 아니라, 이러한 조성물의 제조 방법 및 몰드 실러 코팅 및 어셈블리를 형성하기 위한 조성물의 적용 방법에 관한 것이다.
본 발명의 하나의 측면에서, 아미노 및 알콕시 관능성 기 모두를 갖고, 하기 화학식 I를 갖는 실란을 포함하는 몰드 실러 조성물을 제공한다:
<화학식 I>
Figure pct00001
(상기 식에서,
R1은 히드록시 및 알콕시로부터 선택되며;
R2는 알킬, 알켄, 히드라이드이며;
R3은 수소 및 알킬로부터 선택되며, 여기서 상기 알킬은 아미노기 또는 알콕시실릴기로 임의로 치환되며;
X는 C1-C6 알킬렌이고;
a는 0 또는 1임).
본 발명의 일부 실시양태에서, 몰드 실러 조성물은 캐리어 및 가교제를 더 포함할 수 있다. 임의로, 본 발명의 몰드 실러 조성물은 추가의 첨가제, 예컨대 슬립제(예컨대 관능성 또는 비-관능성 실록산), 유화제, pH 개질제, 염료, 촉매, 살생물제, 경화 변형제, 충전제, 점도 조절제 및 그의 조합을 포함할 수 있다.
본 발명의 몰드 실러 조성물은 다양한 메카니즘, 예컨대 열, 습기 및/또는 주위의 응축에 의하여 경화될 수 있다. 조성물은 열 경화성인 것이 바람직하다. 코팅으로 적용할 경우 몰드 실러 조성물은 몰드 이형 조성물을 부품에 전달하지 않고도 다수의 이형(예를 들면 3 회 이상의 이형, 바람직하게는 4 회 이상의 이형, 더욱 바람직하게는 5 회 이상의 이형)을 허용하는 높은 내구성을 갖는 피니쉬로 경화된다. 본 발명의 몰드 실러 조성물은 안정하며, 예를 들면 상당한 기간 동안, 예컨대 바람직하게는 약 6 개월 이상 동안, 더욱 바람직하게는 약 1 년 동안 침전, 분리 또는 성능 열화가 없거나 또는 상당히 감소된다.
본 발명의 또 다른 측면에서, 하나 이상의 표면을 갖는, 부품을 성형하기 위한 몰드 및 본 발명의 몰드 실러 조성물을 포함하는 하나 이상의 표면 상의 코팅을 포함하는 실링된 몰드 어셈블리를 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에서,
(a) 부품을 성형하기 위한, 하나 이상의 표면을 갖는 몰드를 제공하는 단계;
(b) (i) 하기 화학식 I를 갖는 실란:
<화학식 I>
Figure pct00002
(상기 식에서,
R1은 히드록시 및 알콕시로부터 선택되며;
R2는 알킬, 알켄, 히드라이드이며;
R3은 수소 및 알킬로부터 선택되며, 여기서 상기 알킬은 아미노기 또는 알콕시실릴기로 임의로 치환되며;
X는 C1-C6 알킬렌이고;
a는 0 또는 1임);
(ii) 캐리어
를 포함하는 몰드 실러 조성물을 부품을 성형하는 몰드의 하나 이상의 표면 상에 적용하는 단계; 및
(c) 상기 몰드 실러 조성물을 적어도 부분 경화를 실시하기에 충분한 시간 동안 경화 조건에 노출시켜 내구성 시일을 몰드에 형성하는 단계
를 포함하는, 몰드 상에 내구성 시일을 생성하는 방법을 제공한다.
도 1은 크롬 및 스틸 기재 모두에 대한 몰드 실러 결과를 도시한다.
도 2는 몰드 실러의 보관 수명 결과를 도시한다.
발명의 상세한 설명
본 발명은 내구성이 있고, 비용이 효율적이며, 코팅으로 적용시 복수회의 이형이 가능한 몰드 실러 조성물에 관한 것이다. 또한 본 발명은 본 발명의 몰드 실러 조성물을 사용하여 제조된 실링된 몰드 어셈블리에 관한 것이다. 이러한 조성물의 제조 방법도 또한 개시되어 있다.
본 발명의 몰드 실러 조성물은 경화성 성분, 바람직하게는 열 경화성 성분을 포함한다. 본 명세서에서 사용한 바와 같이 용어 "경화(cure 또는 curing)"는 하나 이상의 변수, 예컨대 시간, 온도, 방사선, 경화 촉매 또는 촉진제와 같은 물질의 존재 및 양 등에 의하여 일반적으로 유도되기는 하나 반드시 그러한 것은 아닌 물질에서의 상태, 조건 및/또는 구조에서의 변화를 지칭한다. 용어 "경화"는 완전 경화 뿐만 아니라 부분 경화도 포괄한다.
경화성 성분은 아미노 및 알콕시 관능성 기 모두를 갖는 실란, 캐리어 및 가교제를 포함한다. 실란은 하기 화학식 I를 갖는다:
<화학식 I>
Figure pct00003
(상기 식에서,
R1은 히드록시 및 알콕시로부터 선택되며;
R2는 알킬, 알켄, 히드라이드이며;
R3은 수소 및 알킬로부터 선택되며, 여기서 상기 알킬은 아미노기 또는 알콕시실릴기로 임의로 치환되며;
X는 C1-C6 (즉, C1, C2, C3, C4, C5, C6, 바람직하게는 C3) 알킬렌이고;
a는 0 또는 1임).
본 발명의 유용한 실란의 비제한적인 예로는 n-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 아미노부틸트리에톡시실란, 비스(3-트리메톡시실릴프로필)아민, 아미노프로필실란트리올, 4-아미노부틸트리에톡시실란, 3-아미노프로필메틸디메톡시실란, n-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필실란트리올 뿐만 아니라, 상기 단량체로부터 상기 예비형성되거나 또는 현장 형성된 올리고머 뿐만 아니라 그의 조합을 들 수 있다. 이들 실란은 예컨대 젤레스트, 다우 코닝, 신에츠 케미칼 및 모멘티브 퍼포먼스 머티리얼즈와 같은 공급처로부터 입수 가능하다.
본 발명의 실란은 목적하는 접합 강도 및 이형 내구성을 얻는데 효과적인 양으로 몰드 실러 조성물 중에 존재한다. 실란은 몰드 실러 조성물 중에 바람직하게는 0.1 내지 10 w/w %, 더욱 바람직하게는 0.3 내지 5 w/w/ %, 더더욱 바람직하게는 0.5 내지 2 w/w %의 양으로 존재한다.
몰드 실러 조성물은 당업자에게 공지된 바와 같이 화학식 I의 실란 이외의 경화 성분을 포함할 수 있는 것이 바람직하다. 특히, 실란이 수용성이 아니거나 또는 부분적으로만 수용성인 경우, 유화제 또는 유화제들이 안정성에 이롭다.
추가의 실란 또는 가교제는 실러 코팅의 가교 밀도를 변형시키기 위하여 화학식 I의 아미노실란과 함께 사용될 수 있다. 이와 같은 개질제의 유용한 예로는 테트라- 또는 트리알콕시 실란이 있다. 가교 개질제의 첨가는 화학식 I이 3 개 미만의 가교 기를 가질 경우 특히 유용하다.
열 경화성 성분은 화학식 I의 가교제 또는 개질제를 포함하는 것이 바람직하다. 가교는 원소, 기 또는 화합물을 포함하는 예를 들면 다리 또는 교차 다리에 의한 중합체의 2 이상의 쇄의 연결이다. 가교제는 알콕시 관능화 실란 및 히드록실 관능화 실란으로 구성된 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
적절한 가교제는 각종 가교제, 예컨대 단량체, 고리형, 올리고머 또는 중합체 실라잔, 에녹시-관능성 실라잔, 수소화규소, 알콕시 관능성 실란, 예컨대 트리알콕시- 및 트리알콕시실란, 메틸에틸케톡심 관능성 실란, 아세톡시 관능성 실란, 에녹시 관능성 실란, 아미노-관능성 실란 및 그의 조합으로부터 선택될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 보다 구체적으로, 적절한 가교제의 비제한적인 예로는 트리스메틸아미노 관능성 실란, 트리스에녹시 관능성 실란, 히드라이드 관능성 실란 및 고리형 트리실라잔을 들 수 있다. 특히 유용한 가교 개질제는 관능화 폴리디메틸실록산(PDMS), 예를 들면 히드록실 종결된 PDMS이다.
가교제는 본 발명의 몰드 이형 조성물 중에 바람직하게는 약 0.01% 내지 약 10% w/w, 더욱 바람직하게는 약 0.3% 내지 약 3% w/w의 양으로 존재한다.
몰드 실러 조성물은 캐리어를 포함한다. 적절한 캐리어의 예로는 에멀젼 캐리어, 수계 캐리어 및 유기 캐리어를 들 수 있다. 바람직한 측면에서, 캐리어는 예를 들면 용액 또는 에멀젼 조성물의 일부로서 포함하는 물이다.
유기 캐리어의 예로는 비-VOC 캐리어 성분을 들 수 있다. 바람직한 비-VOC 캐리어로는 분지형, 선형 또는 고리형이 될 수 있는 실록산 화합물; 또는 분지형, 선형 또는 고리형이 될 수 있는 불소화 알칸 화합물; 및 그의 조합을 들 수 있다. 기타의 유용한 비-VOC 캐리어의 예로는 본 명세서에서 그 전체를 참고로 인용하는 40 C.F.R. §51.100의 휘발성 유기 화합물의 정의를 제외한 EPA가 제시한 화합물로부터 선택된 친환경성 비반응성 용매를 들 수 있다. EPA가 제시한 것으로부터의 용매는 비반응성 및 친환경성이며 그래서 본 발명의 조성물에 사용하기에 적절한 것으로 당업자는 숙지할 것이다. 또한, 증기압이 0.1 mmHg 미만이며, 비휘발성인 용매는 또한 본 발명에서 비-VOC 용매로 간주한다.
본 발명의 일부 측면에 의하면, 비-VOC 용매는 단독으로 사용할 수 있거나 또는 기타의 비-VOC 용매와 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 비-VOC 용매를 VOC 용매와 함께 혼합하고, 이들은 서서히 증발하여 저-VOC 캐리어 조성물을 형성하므로 바람직할 수 있다. VOC 유기 캐리어의 예로는 지방족 또는 방향족 C6-C14 탄화수소를 들 수 있다.
비-VOC 캐리어는 경화성 몰드 이형 조성물 중에서 예를 들면 조성물의 총 중량(w/w)의 약 1% 내지 약 99.9 중량%의 양으로 존재한다.
본 발명의 일부 실시양태에서, 몰드 실러 조성물은 전술한 바와 같이 비-VOC 캐리어 및 VOC 캐리어가 조합되어 저-VOC 캐리어 조성물을 제공하게 되는 캐리어 조성물을 포함할 수 있다. VOC 캐리어 성분은 몰드 이형 조성물에 사용된 임의의 통상의 VOC 용매, 예컨대 C6-C14 지방족, 방향족 용매, 유기 에테르, 아세테이트 또는 그의 혼합물이 될 수 있다. 기타의 VOC 캐리어 성분의 예로는 순수한 형태로 또는 임의의 농도로 물과 혼합된 알콜, 예컨대 에탄올 또는 프로판올을 들 수 있다. VOC 캐리어는 약 0.1 내지 약 99.9% w/w의 양으로 존재할 수 있다.
본 발명의 몰드 실러 조성물은 기타의 임의의 첨가제, 예컨대 염기, 촉매, 살생물제, 슬립제, 염료, 경화 조절제, 충전제, 점도 조절제 및 그의 조합을 포함할 수 있다.
본 발명에 사용된 슬립제는 관능성 또는 비-관능성 실록산이 될 수 있다.
본 발명에 사용된 염기는 트리에탄올아민, 트리에틸아민, KOH 또는 임의의 기타 적절한 염기가 될 수 있다. 당업계에 공지된 임의의 유형의 염기는 본 발명에 의하여 사용될 수 있다. 비-양성자화된 아민은 금속/몰드 표면에 대한 더 우수한 접합 능력을 갖는 실란을 제공할 수 있으므로 적절한 염기로서 사용될 수 있는 것이 바람직하다.
염기의 기능은 화학식 I의 아미노기가 탈양성자화되도록 pH를 염기성 부위로 조절하기에 유용할 수 있다.
조성물의 몰드 이형 성질이 절충되지 않으면 임의의 통상의 촉매를 사용할 수 있다. 사용가능한 적절한 촉매로는 통상의 유기금속 촉매, 예컨대, 물 및 용매계 유기 티탄 유도체 및 유기 주석 유도체, 3차 아민 화합물 및 특정의 앞 전이 금속 화합물을 들 수 있다. 일반적으로 촉매는 약 0 내지 1.0% w/w의 양으로 존재한다. 그러나, 이러한 농도는 목적하는 경화 속도에 따라 변경될 수 있다.
몰드 실러 조성물의 pH는 바람직하게는 약 3 내지 약 11, 더욱 바람직하게는 약 10 내지 약 11, 가장 바람직하게는 약 10.5 내지 약 10.8이다. 더 낮은 pH는 더 긴 보관 수명을 갖는 더 안정한 실란올을 초래할 수 있으나, pH가 높은 실러 코팅이 적용에 있어서 더 효과적이다(예, 내구성). 일반적으로, 조성물은 내구성, 즉 이형 횟수, 이형의 용이성 및 안정성 사이의 균형을 얻도록 배합될 수 있다. 기타의 첨가제, 예컨대 유화제와 조합된 pH의 선택은 성질의 균형을 달성하는 능력을 향상시킨다.
몰드 실러 조성물은 또한 pH 개질제를 포함할 수 있다. pH 개질제는 몰드 실러 조성물의 보관 수명을 개선시키는데 효과적인 양으로 탈양성자화제로서 첨가될 수 있다. 바람직하게는 pH 개질제는 목적하는 pH, 예컨대 약 3 내지 약 11, 더욱 바람직하게는 약 10 내지 약 11, 가장 바람직하게는 약 10.5 내지 약 10.8을 유지하기 위하여 첨가한다. 적절한 pH 개질제는 몰드 실러 조성물에 대하여 목적하는 pH를 얻는데 필요한 만큼 산 및 염기를 모두 포함한다. 적절한 pH 개질제의 예로는 트리에탄올아민, 아세트산, 수산화칼륨(KOH), 수산화나트륨(NaOH) 및 트리에틸 아민을 들 수 있다.
본 발명에 의하면, 몰드 실러 조성물은 몰드 실러 코팅을 형성하는 부품에 적용되는 것이 바람직하다. 조성물은 적용시 상온 또는 고온에서 경화되어 몰드 실러 코팅을 형성한다. 열의 적용은 본 발명의 특정의 실시양태에서는 필요하지 않으나, 경화 속도에 영향을 주기 위하여 온도를 사용할 수 있다. 그래서, 선택한 성분에 따라 열을 가하는 것이 바람직할 수도 있다. 실온 경화 실시양태에서, 경화 시간은 약 2 분 내지 약 48 시간 범위내인 것이 바람직하다. 적절한 열 적용의 예로는 400℉에서 5 분 동안 경화, 325℉에서 10 분 동안 경화 또는 200℉에서 30 분 동안 경화를 들 수 있다.
경화 시간은 전술한 바와 같이 특정의 적절한 촉매의 첨가시 단축될 수 있다. 조성물은 몰드로부터 부품으로 이형 조성물이 전달되어 이형된 부분이 오염되지 않은채 다수회 이형이 가능한 내구성이 높은 피니쉬로 경화되는 것이 바람직하다. 한 실시양태에서, 경화된 조성물은 3 회 이상의 이형, 바람직하게는 4 회 이상의 이형, 더욱 바람직하게는 5 회 이상의 이형, 더더욱 바람직하게는 6 내지 9 회 이상의 이형, 가장 바람직하게는 10 회 이상의 이형이 가능하다.
본 발명의 경화된 몰드 실러 조성물은 안정하며, 예를 들면 상당한 기간 동안, 예를 들면 바람직하게는 약 6 개월 이상 동안, 더욱 바람직하게는 약 1 년 이상 동안 침전, 분리 또는 성능 열화가 전혀 없거나 또는 상당히 감소되는 것이 바람직하다. 침전 및 분리의 존재는 도움을 받지 않은 관찰, 육안에 의하여 통상적으로 측정될 수 있다.
몰드 실러 조성물은 적용되어 실링된 몰드 어셈블리를 형성한다. 실링된 몰드 어셈블리는 하나 이상의 표면을 갖는, 부품을 성형하기 위한 몰드 및, 하나 이상의 표면 상의 코팅을 포함하며, 여기서 코팅은 본 발명의 몰드 실러 조성물을 포함한다. 몰드 성형 부품은 소재, 예컨대 스틸, 스테인레스 스틸, 크롬, 주철, 알루미늄 및 니켈로 구성된 군으로부터 선택된 금속으로 이루어질 수 있다. 몰드 실러 조성물은 하나 이상의 표면 상에 화학적으로 결합될 수 있다.
또한, 본 발명은
(a) 부품을 성형하기 위한, 하나 이상의 표면을 갖는 몰드를 제공하고;
(b) (i) 하기 화학식 I를 갖는 실란:
<화학식 I>
Figure pct00004
(상기 식에서,
R1은 히드록시 및 알콕시로부터 선택되며;
R2는 알킬, 알켄, 히드라이드이며;
R3은 수소 및 알킬로부터 선택되며, 여기서 상기 알킬은 아미노기 또는 알콕시실릴기로 임의로 치환되며;
X는 C1-C6 알킬렌이고;
a는 0 또는 1임);
(ii) 캐리어
를 포함하는 몰드 실러 조성물을 상기 하나 이상의 표면에 적용하고;
(c) 적어도 부분 경화를 실시하기에 충분한 시간 동안 상기 몰드 실러 조성물을 경화 조건에 노출시켜 내구성 시일을 상기 몰드에 형성하는
공정에 의하여 형성된 실링된 몰드에 관한 것이다.
임의의 적절한 경화 조건은 아마도 예컨대, 열 경화(예를 들면 5 분 동안 400℉, 10 분 동안 325℉ 또는 30 분 동안 200℉)를 사용할 수 있다.
실시예 1
하기 표 1은 5 가지의 본 발명의 조성물의 중량%를 나타낸다.
<표 1>
Figure pct00005
하기 표 2는 유화제가 존재하는 조성물 1, 2, 5 및 유화제를 포함하지 않는 조성물 1A, 2A 및 5A의 중량%를 나타낸다.
<표 2>
Figure pct00006
수용성 실란을 포함하는 조성물 1, 2 및 5는 유화제(들)를 사용하여 또한 유화제(들)를 사용하지 않고 실시하였다. 결과에 의하면 유화제(들)를 사용한 것과 사용하지 않은 것의 관찰 가능한 차이점이 없으며, 이는 가용성 실란이 유화제를 필요로 하지 않음을 나타낸다는 것을 알 수 있다.
하기 표 3은 유화제를 사용한 조성물 3 및 4 및 유화제를 사용하지 않은 조성물 3A 및 4A의 중량%를 나타낸다.
<표 3>
Figure pct00007
표 2와는 대조적으로, 수-불용성인 실란을 포함하는 조성물 3A 및 4A는 유화제(들)를 사용하지 않고 테스트할 경우 혼합되어 균질한 용액을 형성하지 못한다. 실란은 강력하게 혼합한 후에도 물의 상부에 부유되는 것으로 명백하게 보인다. 그러므로, 몰드 표면 상의 균일한 코팅을 생성하는 조성물 3A 및 4A에 대한 신뢰성 있는 방법은 존재하지 않으며, 그 결과 이들 배합은 몰드 실러로서의 효과에 대하여 테스트할 수 없다.
각종 유형의 몰드 소재(스테인레스 스틸 및/또는 크롬 도금된 몰드)에 대한 표 1에 제시된 몰드 실러 조성물의 실의 효과(이형성)를 평가하기 위하여 실험하였다.
이형성을 테스트하기 위하여 하기의 프로토콜을 실시하였다:
1. 본 발명의 몰드 실러 조성물의 4 개의 코트를 스프레이 건을 사용하여 한쌍의 금속 패널에 적용하고, 1 내지 1.5 ㎖/초로 분무되도록 조절하였다. 본 발명의 몰드 실러 조성물을 적용한 후, 10 분 동안 325℉에서 경화되도록 하였다.
2. 본 발명의 몰드 실러 조성물이 경화된 후, 시판중인 실리콘계 이형제(프레코트(Frekote) R-150, 헨켈 시판)를 동일한 스프레이 건을 사용하여 패널에 적용하고, 10 분 동안 325℉에서 경화되도록 하였다.
3. 경화후, 미경화 EPDM 고무의 작은 조각을 이들 패널 2 개의 사이에 배치한 후, 5,000 파운드의 인가된 하중 및 350℉의 온도를 사용하는 핫 프레스에 패널을 배치하여 패널의 이형성에 대하여 테스트하였다. 25 분후, 고무를 완전 경화시키고, 패널을 핫 프레스로부터 제거하였다.
4. 2 개의 패널을 분리하고, 경화된 고무를 제거하였다.
이형성을 평가하기 위한 기준은 하기와 같은 1(최저) 내지 5(최상)의 등급을 기준으로 한다.
5의 값은 실질적으로 고무를 이형시키는데 힘이 필요하지 않은 자동 이형을 나타낸다.
4의 값은 이형시키는데 작은 양의 힘이 필요한 것을 나타낸다.
3의 값은 이형시키는데 적당한 양의 힘이 필요한 것을 나타낸다.
2의 값은 이형시키는데 다량의 힘이 필요한 것을 나타낸다.
1의 값은 전혀 이형되지 않는 것을 나타내며, 고무는 손상되지 않은채 제거될 수 없다.
+ 및 - 부호는 이형성의 약간의 차이를 나타내는데 사용되며, 예를 들면 "4+"는 "4"보다 약간 더 쉽지만, "5-"와 같이 쉽지는 않다.
스틸 및 크롬 몰드 모두에 대하여 몰드 실러를 사용 및 사용하지 않고, 프레코트 R-150을 사용하여 테스트를 실시하였다. 결과는 매우 쉬웠던 경우 또는 이형성 등급에서 "5"의 값을 달성할 수 있는 "자동" 이형의 횟수를 계수하여 비교하였다. 자동 이형은 경화된 고무를 몰드 표면으로부터 제거하기 위하여 실질적으로 힘이 전혀 필요하지 않은 이형으로서 정의한다.
스테인레스 스틸 몰드
상기의 프로토콜을 실시한 후, 본 발명의 몰드 실러 조성물 번호 1, 2, 3 및 5를 스테인레스 스틸상에서 테스트하여 비교하였다.
실러는 사용하지 않으나 이형제는 사용한 몰드 이형성 및 실러 또는 이형제를 사용하지 않은 이형성을 테스트하기 위하여 비교예를 실시하였다. 이형 테스트를 복수회 반복하여 각각의 조성물의 단일 적용으로부터 용이한 이형을 얻을 수 있는 횟수를 측정하였다. 하기와 같은 결과를 얻었다.
<표 2>
Figure pct00008
표 2에 예시한 바와 같이, 본 발명의 몰드 실러 조성물은 비교예에 비하여 스테인레스 스틸상에서의 이형성 성질이 우수하였다. 또한, 표 2로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 조성물은 비교예에 비하여 적어도 3.5 내지 6 배의 이형 주기 수를 달성하였다. 스틸 몰드에 실러를 사용할 경우, 12 회의 자동 이형을 얻을 수 있으며, 종래의 프레코트 R-150 단독은 단 1회의 자동 이형을 생성한다.
크롬 도금된 몰드
동일한 프로토콜을 실시한 후, 본 발명의 몰드 실러 조성물 번호 1, 2, 4 및 5를 크롬 도금된 몰드 상에서 테스트하여 비교하였다.
실러는 사용하지 않으나 이형제는 사용한 테스트 및, 실러 또는 이형제를 사용하지 않은 테스트로 비교하였다. 이형 테스트를 복수회 반복하여 각각의 조성물의 단일 적용으로부터 용이한 이형을 얻을 수 있는 횟수를 측정하였다. 하기와 같은 결과를 얻었다.
<표 3>
Figure pct00009
표 3에 예시한 바와 같이, 본 발명의 몰드 실러 조성물은 크롬 도금된 몰드 상에서의 이형성 성질이 우수하였다. 일부 경우에서 보고된 바와 같이, 본 발명의 몰드 실러 조성물은 비교예 (실러 및 이형제 조성을 사용하지 않음)에 비하여 2 내지 4 배의 이형 주기 수를 달성하였다. 크롬 몰드에 실러를 사용할 경우, 12 회의 자동 이형을 얻을 수 있으며, 종래의 R-150 단독은 단 1회의 자동 이형을 생성한다.
도 1의 차트에 도시한 크롬 및 스틸 기재상에서의 결과는 이와 같은 몰드 실러가 열가소제에 대하여, 특히 고무 몰딩 산업에 얼마나 이로운가를 그래프로 나타냈다. 본 발명의 몰드 실러 조성물은 본 발명의 실러 조성물을 사용하지 않은 몰드에 비하여 각각의 이형제 적용으로부터 상당히 더 많은 수의 이형이 가능도록 한다. 이와 같은 결과는 추가로 사용자에게 시간 및 비용의 상당한 절감을 제공한다.
실시예 2
보관 수명 테스트
몰드: 크롬 몰드
몰딩 변수: 각각의 본 발명의 조성물 1 내지 5를 40 일간의 열 노화의 기간에 걸쳐 테스트하였으며, 이 기간은 대략 실온에서 1 년에 해당한다. 1 일의 열 노화는 실온에서의 9 일간의 노화에 해당한다.
적용: 보관 수명 실험중의 각각의 테스트의 경우, 몰드 실러의 열 노화된 샘플은 고무 이형에 대하여 표준의 테스트 방법을 사용하여 평가하였다. 몰드 실러의 열 노화된 샘플을 오븐에서 꺼내고, 크롬 몰드에 4 개의 코트를 사용하여 분무 적용하였다. 이를 325℉에서 10 분 동안 경화시켰다. 그후, 프레코트 R-150을 동일한 스프레이 건을 사용하여 패널에 적용하고, 10 분 동안 325℉에서 경화되도록 하였다. 그후, 각각의 패널을 EPDM 고무를 이형시키는 능력에 대하여 테스트하였다. 결과를 시간 경과함에 따라 몰드 실러의 성능이 어떻게 변화되었는지를 측정하기 위하여 비교하였다.
테스트 결과: 몰드 실러는 실온(77℉ 또는 25℃)에서 적어도 1년의 보관 수명을 갖는 것으로 측정되었다. 결과를 도 2에 제시하였다.
도 2의 보관 수명 표에 제시한 바와 같이, 본 발명의 조성물은 실온에서 부품에 대하여 2, 4 및 6 개월의 노화후 우수한 이형을 지속적으로 제공한다.
도 2의 결과는 실러가 실온에서 360 일에 해당하는 노화후 시간 경과에 따른 성능의 약간의 감소를 나타내기는 하나, 실러는 여전히 R-150이 7 회의 자동 이형 및 17 회의 우수한 이형을 달성할 수 있는 것을 추가로 나타낸다. 이는 실러를 사용하지 않고도 가능한 1회의 자동/우수한 이형에 대하여 상당히 개선되었다.
이형제 프레코트 R-150은 17 내지 23 회의 자동/우수한 이형후 터치-업(touch-up) 코트로서 실링된 몰드에 적용하였다. 각각의 터치-업 코트는 초기의 실링된 몰드와 대략 동일한 양(예, 17 내지 23회)의 이형을 제공한다. 몰드 표면을 화학식 I로 이미 실링한 후에는 실러를 다시 적용할 필요가 없다.
실시예 3
부식 테스트
몰드 실러가 금속 몰드에 대한 부식 손상을 야기하는지의 여부를 측정하기 위하여 간단한 테스트를 실시하였는데, 이러한 부식 손상은 수계 배합물의 통상적인 문제점이 되기 때문이다. 과량의 몰드 실러를 스틸 패널에 적용하고, 밤새 실온에서 공기 건조시켰다. 동일한 패널에 또한 물을 사용하고 프레코트 R-150을 사용하여 동일한 테스트를 실시하였다.
결과는 본 발명의 몰드 실러 조성물이 스틸 몰드 상에서 부식을 야기하지 않는 반면, 프레코트 R-150으로만 조합된 물은 부식을 야기하였다는 것을 나타낸다. 이는 몰드 표면에서 산화성 손상을 야기하지 않는 유일한 화합물이기 때문이다.
실시예 4
임의의 고-경화 2차 경화
몰드 실러를 우선 325℉에서 10 분 동안 경화시켰다. 경화후, 몰드 실러를 600℉로 가열하고, 이 온도에서 1 시간 동안 유지하였다. 그후, 다시 325℉로 냉각시키고, 프레코트 R-150을 몰드에 적용시키고, 10 분 동안 경화시켰다. 이러한 패널을 고무 이형에 대하여 테스트한 후, 20 회의 자동 이형이 가능하였는데, 이는 2차 경화 없이 달성할 수 있는 12 회의 자동 이형에 비하여 상당한 개선에 해당한다.
실시예 5
실란 농도
실시예 6은 몰드 실러 조성물에 사용되는 실란의 최적량을 결정하기 위하여 실시한 테스트를 기재하였다.
수계 샘플은 0.5%, 1.0% 및 1.5% 아미노프로필트리에톡시실란(약어 APTES)를 사용하여 생성하였다.
이들 샘플을 크롬 패널에 적용하고, 상기 제시한 테스트 방법에서 기재한 바와 같이 프레코트 R-150 이형제를 사용하여 테스트하였다.
결과는 하기와 같다.
Figure pct00010
상기 결과에 의하면, 최적의 농도는 약 1.0% 실란이라는 것을 알 수 있다. 더 많은 양을 사용하면 잇점은 거의 없거나 또는 전혀 없으며, 더 낮은 양을 사용하면 성능의 감소를 초래한다.

Claims (20)

  1. (a) 하기 화학식 I를 갖는 실란:
    <화학식 I>
    Figure pct00011

    (상기 식에서,
    R1은 히드록시 및 알콕시로 구성된 군으로부터 선택되며;
    R2는 알킬, 알켄, 히드라이드이며;
    R3은 수소 및 알킬로 구성된 군으로부터 선택되며, 여기서 상기 알킬은 아미노기 또는 알콕시실릴기로 임의로 치환되며;
    X는 C1-C6 알킬렌이고;
    a는 0 또는 1임);
    (b) 캐리어;
    (c) pH 개질제
    를 포함하며, pH가 10 내지 11이고, 적어도 약 6 개월 내지 적어도 약 1 년의 기간 동안 안정한 몰드 실러 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 슬립제를 더 포함하며, 상기 슬립제가 관능성 또는 비-관능성 실록산으로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 조성물의 pH가 10.5 내지 10.8인 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 캐리어가 에멀젼, 수계 용액 및 유기 용액으로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 가교제를 더 포함하며, 상기 가교제가 알콕시 관능화 실란 및 히드록시 관능화 실란으로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 유화제를 더 포함하며, 상기 유화제는 HLB가 3 내지 25인 비이온성 및 이온성 계면활성제를 사용하는 것으로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 pH 개질제가 7보다 높은 pH의 경우 트리에틸아민 또는 등가물 및, 7보다 낮은 pH의 경우 아세트산 또는 등가물로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 조성물.
  8. 제1항에 있어서, X가 C3 알킬렌인 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 상기 화학식 I의 실란이 3-아미노프로필트리에톡시실란인 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 상기 화학식 I의 실란이 n-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란; 4-아미노부틸트리에톡시실란; 3-아미노프로필메틸디메톡시실란; n-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란; 비스(3-트리메톡시실릴프로필)아민; 3-아미노프로필실란트리올; 및 상기 단량체로부터 예비형성 또는 현장 형성된 올리고머로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 조성물.
  11. 제1항에 있어서, 염기를 더 포함하며, 상기 염기가 트리에틸 아민인 조성물.
  12. 제1항에 있어서, 유기 티탄 화합물 및 유기 주석 화합물로 구성된 군으로부터 선택된 촉매를 더 포함하는 조성물.
  13. 제1항에 있어서, 살생물제를 더 포함하는 조성물.
  14. (a) 부품을 성형하기 위한, 하나 이상의 표면을 갖는 몰드;
    (b) 제1항의 몰드 실러 조성물을 포함하는 하나 이상의 표면 상의 코팅
    을 포함하는 실링된 몰드 어셈블리.
  15. 제14항에 있어서, 상기 몰드 실러 조성물이 상기 하나 이상의 표면에 화학적 결합되는 어셈블리.
  16. 제14항에 있어서, 상기 몰드가 스틸, 스테인레스 스틸, 크롬, 주철, 알루미늄 및 니켈로 구성된 군으로부터 선택된 금속으로 이루어진 어셈블리.
  17. (a) 부품을 성형하기 위한, 하나 이상의 표면을 갖는 몰드를 제공하는 단계;
    (b) (i) 하기 화학식 I를 갖는 실란:
    <화학식 I>
    Figure pct00012

    (상기 식에서,
    R1은 히드록시 및 알콕시로 구성된 군으로부터 선택되며;
    R2는 알킬, 알켄, 히드라이드이며;
    R3은 수소 및 알킬로 구성된 군으로부터 선택되며, 여기서 상기 알킬은 아미노기 또는 알콕시실릴기로 임의로 치환되며;
    X는 C1-C6 알킬렌이고;
    a는 0 또는 1임);
    (ii) 캐리어를 포함하는 몰드 실러 조성물을 상기 하나 이상의 표면에 적용하는 단계; 및
    (c) 상기 몰드 실러 조성물을 적어도 부분 경화를 실시하기에 충분한 시간 동안 경화 조건에 노출시켜 내구성 시일을 상기 몰드에 형성하는 단계
    를 포함하는, 몰드 상에 내구성 시일을 생성하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 경화 조건이 5 분 동안 400℉ 또는 30 분 동안 200℉인 방법.
  19. 제17항에 있어서, 조성물을 더 높은 온도의 2차 경화에 적용하는 단계를 더 포함하는 방법.
  20. (a) 캐리어 및 하기 화학식 I를 갖는 실란을 조합하여 상기 캐리어 중의 상기 실란의 용액 또는 에멀젼을 형성하는 단계:
    <화학식 I>
    Figure pct00013

    (상기 식에서,
    R1은 히드록시 및 알콕시로 구성된 군으로부터 선택되며;
    R2는 알킬, 알켄, 히드라이드이며;
    R3은 수소 및 알킬로 구성된 군으로부터 선택되며, 여기서 상기 알킬은 아미노기 또는 알콕시실릴기로 임의로 치환되며;
    X는 C1-C6 알킬렌이고;
    a는 0 또는 1임); 및
    (b) 임의로 가교제, 유화제, pH 개질제, 염기, 촉매 및 살생물제 중 하나 이상을 상기 에멀젼 또는 용액에 첨가하여 몰드 실러 조성물을 형성하는 단계
    를 포함하는 몰드 실러 조성물의 제조 방법.
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