KR20170041497A - 다이캐스팅 설비의 금형 또는 플런저에 사용되는 이형제 또는 윤활제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다이캐스팅 설비의 금형 또는 플런저에 사용되는 이형제 또는 윤활제에 관한 것이다. 본 발명의 다이캐스팅 설비의 금형 또는 플런저용 이형제 또는 윤활제이형제 또는 윤활제는 폴리부텐 40중량 내지 50중량%, 합성유 2중량% 내지 5중량%, 기초 유화제 2중량% 내지 5중량%, 유화 보조제 0.5중량% 내지 1중량%, 유화 안정제 0.5중량% 내지 1중량%, 계면활성제 0.01중량% 내지 0.5중량% 및 잔량의 물을 포함한다. 본 발명에 의하면, 다이캐비팅 시에, 고온에서의 작성 성능도 좋고 금형 캐비티의 표면에 부착물이 발생하지 않아 때가 끼지 않고 고온에서의 작업 시에도 잔류 탄소가 최소화되게 한다.

Description

다이캐스팅 설비의 금형 또는 플런저에 사용되는 이형제 또는 윤활제 {Release agent or lubricant for using in mold or plunger of di-casting machine}

본 발명은 특히 다이캐스팅 설비의 금형 캐비티면 또는 플런저에 사용되는 이형제 또는 윤활제에 관한 것이다.

다이캐스팅(die-casting)에서는 다이캐스팅 머신의 금형 캐비티면으로부터 제품을 양호하게 분리하기 위해 금형의 개방 후에 이형제로 지칭되는 윤활제를 분사함으로써 금형 캐비티 표면상에 유망을 형성하고, 이 유막은 알루미늄, 마그네슘, 아연 등의 비철금속 용탕이 금형 캐비티에 용착(soldering)되는 것을 방지하여 연속 주조를 가능하게 한다.

과거 이러한 이형제는 고형물을 포함하는 유성이었으며, 흑연 또는 알루미늄의 분체 또는 사용 후 기계를 끈적거리게 하는 라드를 함유하였고, 사용자가 저렴한 등유 등의 용제로 희석하여 도포하였다.

그러나, 과거의 이형제는 분체를 함유함으로써 주조 중에 금형 주변에 비산하는 분체로 인해 작업 환경이 약화되고, 금형에 퇴적되어 청소를 자주 해야만 했다. 또한, 인화점이 낮은 등유를 혼합하여 사용하는 과거의 유성 구형제는 화재의 위험이 높고, 다이캐스팅의 자동화를 곤란하게 함과 동시에 수동으로 도포되기 때문에 생산 효율이 낮은 원인이 되었다. 또한, 등유의 정제도가 낮으며 황 성분 등과 같으 미량 성분을 포함하기 때문에 인체에 부정적인 영향을 미치며, 강한 기름 냄새를 방출하였다.

이러한 이유 때문에 자동화를 위해 과거의 유성 이형제 대신에 화재의 위험성이 없는 수용성 이형제로 대체되어 현재까지 이르렀다.

수용성의 다이캐스팅 주조용 이형제의 하나라 실리콘 계열의 이형제가 언급될 수 있다. 이러한 실리콘 계열의 금형 주조용 이형제의 대표적인 성분으로는 디메틸실리콘, 알킬 변성 실리콘, 알킬아르알킬 공변성 실리콘 및 알킬에스테르 공변성 실리콘 등이 사용되고 있다.

알킬 변성 실리콘, 알킬아르알킬 공변성 실리콘 및 알킬에스테르 공변성 실리콘은 알킬기, 아르알킬기, 에스테르기 등의 측쇄기를 갖기 때문에 윤활성이 있고, 나아가 금형 상에서 가열됨으로써 겔화되어 강고한 이형 피막을 형성하기 때문에, 이들을 이용한 이형제의 이형성이 보다 높아진다는 것이 알려져 있다. 그러나, 이러한 이형제는 저온 조건에서는 이형성을 발휘할 수 있지만, 금형을 고온으로 하면 실리콘 성분이 분해 휘발되기 때문에 충분한 이형성이 얻어지지 않는다는 문제를 갖고 있다. 또한, 상기 디메틸실리콘은 고온 조건에서도 매우 안정한 화합물이지만, 내열성이 높고 금형 상에서 가열되더라도 상기한 것과 같은 이형 피막을 만들지 않기 때문에, 얻어지는 이형제의 이형성이 불충분하다는 문제를 갖고 있다.

또한, 고온 조건에서의 이형성을 높이는 것을 목적으로 하여, 오르가노 변성 실리콘의 점도를 올려 이형제의 금형에 대한 부착성을 향상시키는 개발이 이루어지고 있다. 대표적인 예로, 측쇄에 가수분해성기를 갖는 디오르가노폴리실록산의 축합 반응 생성물을 이용한 이형제와 탄화수소기 또는 양쪽 말단에 이중 결합을 갖는 공액 디엔에 의해 오르가노 변성 실리콘들을 가교시킨 분지상 오르가노 변성 실리콘을 이용한 이형제가 개발되었다. 그러나, 전자의 경우에는 디오르가노폴리실록산은 가수분해성기를 갖고 있기 때문에 금형 주조용 이형제에 이용하면 불안정해지고, 이형성이 충분히 얻어지지 않는다는 문제를 갖고 있다. 후자의 경우에는 분지상 오르가노 변성 실리콘은 점도가 높기 때문에 얻어지는 이형제의 금형에 대한 부착성은 향상되어 있지만, 그의 이형성은 아직 불충분하여 특히 유성의 금형 주조용 이형제에 이용하면 이형성이 보다 저하되는 문제를 갖고 있다.

뿐만 아니라, 기존의 대부분의 실리콘 이형제의 경우에는 금형 이형성은 좋으나 금형에 부착물이 발생하여 때가 많이 끼고 이러한 물질이 고온에서 탄화하여 잔류 탄소가 많아 주물 제품에 섞여 정밀한 표면을 요구하는 제품에서는 사용이 불가능하고 2차 표면 가공에 많은 비용이 발생하였다.

대한민국 특허등록 제10-0808294호 (2008년 2월 21일, 발명의 명칭 "다이캐스팅 머신에서의 이형제의 분사방법 및 장치")

본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 유성 이형제의 단점 뿐만 아니라 수성 실리콘 이형제의 단점을 갖지 않아 고온에서의 작성 성능도 좋고 금형 캐비티의 표면에 부착물이 발생하지 않아 때가 끼지 않고 고온에서의 작업 시에도 잔류 탄소가 최소화되게 하여 다이캐스팅의 작업성이 향상되게 하는 다이캐스팅용 이형제를 제공하는 데에 있다.

상기 및 그 밖의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,

폴리부텐 40중량 내지 50중량%, 합성유 2중량% 내지 5중량%, 기초 유화제 2중량% 내지 5중량%, 유화 보조제 0.5중량% 내지 1중량%, 유화 안정제 0.5중량% 내지 1중량%, 계면활성제 0.01중량% 내지 0.5중량% 및 잔량의 물을 포함하는 다이캐스팅용 이형제를 제공한다.

바람직하게는, 상기 폴리부텐은 중량평균분자량이 950 내지 2500인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 하나의 실시 형태에서, 방부제 0.01중량 내지 0.4중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 기초 유화제는 소듐 라우릴 술페이트 (Sodium lauryl sulfate, SLS)를 주 성분으로 하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 유화 보조제는 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르, 스테아르 에테르, 또는 트리데실 에테르가 부가된 것인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 다이캐비팅 시에, 고온에서의 작성 성능도 좋고 금형 캐비티의 표면에 부착물이 발생하지 않아 때가 끼지 않고 고온에서의 작업 시에도 잔류 탄소가 최소화되게 한다.

도 1은 폴리부텐이 함유된 본 발명에 따른 이형제를 750도(섭씨) 온도의 다이캐스팅 머신의 금형 캐비티에 적용하였을 때 주조 제품의 표면에 탄화물질이 생성되지 않은 모습을 보여주는 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 이형제를 사용한 결과의 사진이다.
도 3은 실리콘 계열의 이형제를 사용하였을 때 탄화 물질이 생성되는 것을 보여주는 사진이다.
도 4는 실리콘 계열의 이형제를 사용하였을 때 탄화 물질이 생성되는 것을 보여주는 사진이다.
도 5는 에스테르 계열의 이형제를 사용하였을 때 탄화 물질이 생성되는 것을 보여주는 사진이다.
도 6은 기존의 실리콘 계열의 이형제를 사용하였을 때의 제품에 생성된 탄화 수소를 보여주는 사진이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 살펴보기로 한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다 (comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.

본 발명은 다이캐스팅 머신에서 금형의 캐비티면에 사용되는 윤활제 또는 이형제에 관한 것이다.

본 발명에 따른 이형제는 폴리부텐, 합성유, 기초유화제, 유화보조제, 유화안정제, 계면활성제 및 잔량의 물을 포함한다.

폴리부텐은 중량평균분자량이 900 내지 2500 인 것을 사용한다. 중량평균분자량이 900 미만인 폴리부텐의 경우에는 유화에는 유리하나 금형부착력, 고온 안정성이 떨어져 잔류 탄소가 남는 현상이 발생하게 된다. 중량평균분자량이 2500을 초과하는 폴리부텐의 경우에는 유화가 곤란하여 본 발명에 이르기 곤란하다. 본 발명의 바람직한 실시 형태에서는 대림의 폴리부텐 PB950, PB1300, PB1400, PB2000, PB2400이 바람직하게 사용된다.

합성유 또는 광유로는 디오로매틱(dearomaticed) 방향족 계열, 이소 파라핀(Iso-paraffin) 계열의 제품이 사용된다. 이러한 합성유 또는 광유는 이형제 성분의 분산성, 퍼짐성을 향상시켜 금형에의 도포 시에 쏠림 현상 없이 균일하게 퍼지도록 도와주는 역할을 한다.

기초 유화제는 음이온 계통의 소듐 라우릴 술페이트 (Sodium lauryl sulfate, SLS) 및/또는 소듐 라우레스 술페이트 (sodium Laureth sulfate, SLES) 를 주성분으로 하고, 유화 보조제로 비이온계 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르 P.O 3~10mol, 스테아릴 에테르(Stearyl Ether) P.O 7~10mol, 트리데실 에테르(Tridecyl ether) P.O 3~10mol 부가된 제품을 사용할 수 있다. 계면활성제 및 방부제는 일반적인 시중의 제품을 사용하였다. 계면활성제는 안정한 에멀션 상태를 유지할 수 있게 도와 주는 역할을 한다. 유화제 역시 고온의 적당한 온도에서 에멀젼이 깨지고 금형에 도포될 수 있도록 공학적으로 선정하였고 기본유화제, 유화보조제, 유화안정제를 균형 있게 처방하여 장기간 보관이나 수출 시에도 안정한 에멀젼 상태를 유지할 수 있도록 한다.

이외, 방부제가 사용될 수 있다. 방부제는 인체에 무해한 것이 사용되며, 여름 또는 더운 지방에서의 제품 부패를 방지하는 역할을 한다. 사용되는 방부제는 0.01중량 내지 0.4중량%가 적당하다.

이하, 본 발명은 하기 실시예로 설명된다. 하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것이며, 본 발명이 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.

실시예

하기에는 각각의 실시예에서 사용한 각각의 성분과 그 양이 제시되어 있다. 다이캐비티 머신의 캐비티면에는 통상의 분사 방식을 적용하였다.

실시예 1

PB950 45중량%

SLES(30%) 3중량%

합성유 2중량%

Tridecyl Ether P.O 3mol 1중량%

" 10mol 4중량%

물 45중량%

실시예 2

PB1300 45중량%

SLS(28%) 3중량%

Tridecyl Ether P.O 3mol 1중량%

" 10mol 5중량%

합성유 4중량%

물 42중량%

실시예 3

PB930 47중량%

SLES(30%) 7중량%

합성유 2중량%

물 44중량%

실시예 4

PB950 48중량%

SLES 1중량%

Tridecyl Ether P.O 10mol 2중량%

Tridecyl Ether P.O 3mol 1중량%

합성유 2중량%

물 46중량%

본 실시예의 결과는 도 1 및 도 2에 제시되어 있다. 도 1 및 도 2를 통해서 잔류 탄화 수소가 생성되지 않음을 확인할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

1. 다이캐스팅 설비의 금형 또는 플런저에 폴리부텐을 주재로 하여 물에 희석하여 사용하는 이형제 또는 윤활제.
2. 제 1항에 있어서,
   폴리부텐 40중량 내지 50중량%, 합성유 2중량% 내지 5중량%, 기초 유화제 2중량% 내지 5중량%, 유화 보조제 0.5중량% 내지 1중량%, 유화 안정제 0.5중량% 내지 1중량%, 계면활성제 0.01중량% 내지 0.5중량% 및 잔량의 물을 포함하는 다이캐스팅 설비의 금형 또는 플런저용 이형제 또는 윤활제.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 폴리부텐은 중량평균분자량이 950 내지 2500인 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 설비의 금형 또는 플런저용 이형제 또는 윤활제.
4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 기초 유화제는 소듐 라우릴 술페이트 (Sodium lauryl sulfate, SLS)를 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 설비의 금형 또는 플런저용 이형제 또는 윤활제.
5. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 유화 보조제는 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르, 스테아르 에테르, 또는 트리데실 에테르가 부가된 것인 것을 특징으로 하는 다이캐스팅 설비의 금형 또는 플런저용 이형제 또는 윤활제.

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