PL187184B1 - Bezwodna kompozycja do obróbki ścian formy, sposób wytwarzania bezwodnej kompozycji do obróbki ścian formy i zastosowanie bezwodnej kompozycji do obróbki ścian formy - Google Patents

Abstract

1. Bezwodna kompozycja do obróbki scian formy, zawierajaca jednorodna mieszanine do 30% wosku i przynajmniej 70% oleju, zwlaszcza oleju silikonowego, znamienna tym, ze zawiera wosk poliolefmowy wybrany z grupy zawierajacej polietylen, polibutan, poli- propylen i kopolimer etylenowo-propylenowy i olej wybrany z grupy zawierajacej olej sili- konowy, olej roslinny i olej mineralny. 10. Sposób wytwarzania bezwodnej kompozycji do obróbki scian formy, polegajacy na mieszaniu do 30% wosku i przynajmniej 70% oleju, zwlaszcza oleju silikonowego, az do uzyskania jednorodnej mieszaniny, znamienny tym, ze miesza sie wosk poliolefinowy wybrany z grupy zawierajacej polietylen, polibutan, polipropylen i kopolimer etylenowo- propylenowy i olej wybrany z grupy zawierajacej olej silikonowy, olej roslinny i olej mine- ralny. 12. Zastosowanie bezwodnej kompozycji skladajacej sie z mieszaniny do 30% wosku i przynajmniej 70% oleju, zwlaszcza oleju silikonowego, przy czym jako wosk stosuje sie wosk poliolefinowy wybrany z grupy zawierajacej polietylen, polibutan, polipropylen i kopolimer etylenowo-propylenowy zas olej jest wybrany z grupy zawierajacej olej siliko- nowy, olej roslinny i olej mineralny, do obróbki scian formy do formowania pierwotnego albo wtórnego. PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest bezwodna kompozycja do obróbki ścian formy, sposób jej wytwarzania i zastosowanie.

Konwencjonalne środki antyadhezyjne albo smarownicze stosowane w przemyśle metalurgicznym do procesów odlewania kokilowego, procesów formowania powłokowego, procesów kucia matrycowego itp. składają się z olejów i wosków w dyspersji wodnej (zawiesiny albo emulsje). W celu wytworzenia tego typu stabilnych dyspersji i emulsji, wymagane są

187 184 znaczne ilości emulgatora w celu uniknięcia rozdzielenia faz, tj. oddzielenia się wody od oleju i/lub wosku. Obecność takich emulgatorów w środkach do smarowania form a nawet sama obecność wody pociąga za sobą jednakże wiele niedogodności.

W konwencjonalnych środkach antyadhezyjnych i smarowniczych stosowanych do wstępnej obróbki form wykorzystywanych na przykład do odlewania kokilowego albo kucia matrycowego metali, zawartość emulgatora w stosunku do całkowitej zawartości ciał stałych jest w zakresie 10-30%, jednakże te emulgatory nie przyczyniają się do rzeczywistej funkcji środka antyadhezyjnego albo smarowniczego i tym samym stanowią niepotrzebny balast jeśli chodzi o skuteczność środka. Część tego balastu pozostaje ponadto na albo w ukształtowanym wyrobie po jego uwolnieniu z matrycy.

Dodatkowo, z powodu dużej zawartości wody w znanych środkach smarowniczych i antyadhezyjnych, konieczne jest dodawanie środka antykorozyjnego w celu zapobieżenia korozji formy i innych części wtryskarki, takich jak płyty dociskowe, które zwykle wykonane są z metalu. Ponieważ konwencjonalne środki smarownicze i antyadhezyjne zawierające duże ilości wody rozpylane są jako drobna mgła, zatem nawet bardziej odległe części wtryskarki narażone są na działanie wody, a dodatkowo, w przeszłości konieczne było również dodawanie środków dla zapobieżenia wzrostowi bakterii w emulsji. Bez takich środków bakteriobójczych, emulsje nie byłyby stabilne przez wystarczająco długi czas. Środki te w żaden sposób nie przyczyniają się do tworzenia jednorodnej warstewki smarującej albo antyadhezyjnej, a nawet przeciwnie, domieszki te wykazują wysoce negatywny wpływ na własności smarujące i antyadhezyjne. Również sól obecna w wodzie (małe ilości soli są obecne nawet w wodzie odmineralizowanej) może mieć bardzo negatywny wpływ na warstewkę tworzoną przez środek antyadhezyjny na powierzchni formy.

Gdy stosuje się środki antyadhezyjne i smarownicze na bazie wody z emulgatorami i innymi domieszkami, wówczas napotyka się następujące problemy:

1. Opóźnione jest tworzenie się warstewki smarującej w wyniku tak zwanego zjawiska Leidenfrosta.

2. Przyleganie utworzonej warstewki do formy jest niezupełne.

3. Występuje niejednorodność struktury utworzonej warstewki.

4. Zmniejszone jest przyleganie i wytrzymałość warstewki.

5. Działanie smarownicze i antyadhezyjne warstewki maleje po odparowaniu wody.

6. Wzrasta tendencja do tworzenia gazu, przez co powstaje niebezpieczeństwo obecności wtrętów gazowych w odlewie.

Z powodu tych negatywnych efektów stosowania niezbędnych domieszek, zostaje zniwelowana korzyść wynikająca ze stosowania środków antyadhezyjnych i smarowniczych według stanu techniki, a ponadto ulega pogorszeniu zdolność tworzenia warstewki.

Celem wynalazku jest opracowanie kompozycji do obróbki ścian formy, posiadającej dobre własności antyadhezyjne i smarownicze niezależnie od stosowanych domieszek i niezależnie od ilości, w jakiej jest stosowana.

Bezwodna kompozycja do obróbki ścian formy, zawierająca jednorodną mieszaninę do 30% wosku i przynajmniej 70% oleju, zwłaszcza oleju silikonowego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera wosk poliolefinowy wybrany z grupy zawierającej polietylen, polibutan, polipropylen i kopolimer etylenowo-propylenowy i olej wybrany z grupy zawierającej olej silikonowy, olej roślinny i olej mineralny.

Polipropylen korzystnie jest w postaci ataktycznego homopolimeru polipropylenowego.

Wybrana poliolefina korzystnie jest w postaci poliolefiny utlenionej do 3% wag. tlenu.

Olej silikonowy korzystnie jest w postaci polisiloksanów, a zwłaszcza poliorganosiloksanów z bocznymi grupami funkcjonalnymi, i jest częściowo usieciowany wiązaniami krzyżowymi.

Bocznymi grupami funkcjonalnymi korzystnie są grupy alkilowe, arylowe, alkiloarylowe i polieterowe.

Boczne grupy funkcjonalne zawierają 1-30, a korzystnie 3-8 atomów węgla.

Kompozycja korzystnie zawiera domieszki w postaci substancji zwilżających, konserwantów i/lub substancji smarujących, antyadhezyjnych oraz lepkich.

187 184

Kompozycja korzystnie zawiera przynajmniej 98% substancji smarujących i antyadhezyjnych i do 2% substancji pomocniczych, na które składają się środki bakteriobójcze, emulgatory i rozpuszczalniki.

Sposób wytwarzania bezwodnej kompozycji do obróbki ścian formy, polegający na mieszaniu do 30% wosku i przynajmniej 70% oleju, zwłaszcza oleju silikonowego, aż do uzyskania jednorodnej mieszaniny, według wynalazku charakteryzuje się tym, że miesza się wosk poliolefinowy wybrany z grupy zawierającej polietylen, polibutan, polipropylen i kopolimer etylenowo-propylenowy i olej wybrany z grupy zawierającej olej silikonowy·, olej roślinny i olej mineralny.

Mieszanie korzystnie przeprowadza się wraz z ogrzewaniem.

Zastosowanie bezwodnej kompozycji składającej się z mieszaniny do 30% wosku i przynajmniej 70% oleju, zwłaszcza oleju silikonowego, przy czym jako wosk stosuje się wosk poliolefinowy wybrany z grupy zawierającej polietylen, polibutan, polipropylen i kopolimer etylenowo-propylenowy zaś olej jest wybrany z grupy zawierającej olej silikonowy·', olej roślinny i olej mineralny, do obróbki ścian formy do formowania pierwotnego albo wtórnego.

W przypadku stosowania wosków przynajmniej częściowo krystalicznych, zaleca się, by były one stosowane w postaci wstępnie obrobionej cieplnie.

Zaleca się pewne utlenienie wosków poliolefinowych (do 3% tlenu w stosunku do ilości wosku poliolefmowego), ze względu na ułatwienie mieszania składników kompozycji według wynalazku.

Korzystnie jako olej silikonowy stosuje się poliorganosiloksany, poddane wstępnej obróbce termicznej światłem, poliorganosiloksany poddane wstępnej obróbce przez dodanie inicjatorów, a zwłaszcza poliorganosiloksany częściowo usieciowane wiązaniami krzyżowymi. Tego rodzaju „wstępnie utwardzone” siloksany powodują szybsze tworzenie się warstewki, która jest bardziej jednorodna.

Poza polisiloksanami, możliwe jest również zastosowanie olejów mineralnych, ciężkich lub lekkich. Typowym przykładem jest „olej grzewczy cylindra silnika parowego”.

Nadające się do stosowania oleje roślinne obejmują na przykład olej rącznikowy, olej sojowy, olej słonecznikowy i olej lniany, zaś przykładami olejów syntetycznych sąoleiniany, takie jak trójoleinian glicerolu.

Można zastosować niewielkie ilości domieszek, jednakże należy uważać, aby domieszki te nie doprowadziły do znacznego pogorszenia oddziaływania antyadhezyjnego i smarowniczego kompozycji według wynalazku. Ilości i typy nadających się do tego celu domieszek mogą być dobierane przez eksperta na podstawie jego wiedzy zawodowej albo przez doświadczenia.

Jako domieszki można przykładowo zastosować środki zwilżające, środki bakteriobójcze, domieszki polepszające własności smarownicze i antyadhezyjne i wreszcie środki regulujące lepkość.

Przykłady środków zwilżających obejmują surfaktanty takie jak etoksylowane kwasy tłuszczowe albo etoksylowane alkohole, jednakże jedynie te, które nie prowadzą do rozdzielenia kompozycji.

Jako środki bakteriobójcze można stosować na przykład mieszaniny wytwarzane na bazie heksahydrotriazyny.

Dodatkami polepszającymi własności smarownicze i antyadhezyjne są na przykład związki teflonopodobne, kuleczki mikronizowanych żywic silikonowych oraz różne znane typy barwników.

Jako środki regulujące lepkość mogą być użyte wszystkie znane tego typu środki.

Kompozycja według wynalazku jest zasadniczo bezwodna, co ma oznaczać, iż w żadnym momencie woda nie jest dodawana do składników, które stosowane są w postaci możliwie czystej. Niewielkie ilości wody mogą jednak być obecne w rezultacie pobrania wilgoci, na przykład z otaczającego powietrza. Ilości te są jednak zwykle mniejsze niż 1% składu, a kompozycja według wynalazku korzystnie jest przechowywana w taki sposób, że jej zawartość wody jest mniejsza niż około 0,5%.

187 184

Ponieważ kompozycje według wynalazku są względnie bezwodne, zatem produkty według wynalazku można wytwarzać bez dodatku emulgatorów, jak również bez dodatku środka antykorozyjnego oraz konserwantów, jednakże dodanie niewielkich ilości konserwantów (0-2%) może być celowe dla zapewnienia szczególnie dobrych warunków przechowywania.

Kompozycję według wynalazku można nakładać na formy w znany sposób. W szczególności, kompozycja według wynalazku ma zdolność szybkiego tworzenia szczególnie skutecznych warstewek po jednorodnym rozpyleniu, przez co powodują znaczące skrócenie czasu trwania cyklu, na przykład procesu odlewania kokilowego i mają wpływ na zwiększenie szybkości produkcji. Ponieważ składniki obecne w kompozycji według wynalazku występują w postaci stężonej, zatem wymagana jest jedynie bardzo niewielka ilość smaru, przez co unika się problemu pozbywania się dużych ilości odpadowego smaru, który skapuje z formy albo odparowuje. Zmniejsza to wszelkie potencjalne ryzyko zdrowotne dla robotników w zakładzie metalurgicznym, związane ze stosowanymi składnikami kompozycji, jak również zmniejsza zanieczyszczenie środowiska. Ponieważ wprowadzanie środków antyadhezyjnych do kompozycji według wynalazku odbywa się bez wydatku wody, zatem równocześnie unika się znaczącego obciążenia układu wody ściekowej.

Dodatkowo, kompozycję według wynalazku cechuje lepsza jednorodność i stabilność po utworzeniu warstewki na powierzchni formy, przez co ma lepsze własności smarownicze i antyadhezyjne. Oznacza to, iż wymagane są mniejsze siły do opróżnienia form, do ich otwarcia oraz do wyjmowania ukształtowanych wyrobów, a ponadto zmniejsza się ryzyko pozostawania metalu przyklejonego do formy, co z kolei prowadzi do wydłużenia czasu pracy formy. Ponadto materiały kształtowane w formie są czystsze, ponieważ przylega do nich mniej materiałów obcych. Następna zaleta kompozycji według wynalazku polega na tym, że dla uzyskania zadowalającego smarowania formy wystarczy jedynie niewielka ilość takiej kompozycji.

Warstewka środka antyadhezyjnego, wytworzona na powierzchni formy przez zastosowanie kompozycji według wynalazku zawiera minimum składników, jednakże jej własności antyadhezyjne zostają zachowane, a ponadto utworzona warstewka środka antyadhezyjnego jest bardziej stabilna, bardziej jednorodna i lepiej przylega do ścianek formy. Tego rodzaju warstewka zapobiega ponadto korozji składników metalicznych, które stykają się ze środkiem antyadhezyjnym. W wyniku stosowania kompozycji według wynalazku zwiększa się również czas pracy formy wskutek polepszonego uwalniania przedmiotu z formy, a ponadto unika się problemów stanowiących ryzyko dla robotników i środowiska, takich jak nagromadzenie dużych ilości wody odpadowej.

Choć środek antyadhezyjny może być nakładany na formę w dowolny sposób, to jednak zaleca się aby nakładać go przez rozpylenie w możliwie najdrobniejszej postaci, na przykład przy pomocy zespołu rozpylającego z atomizacją odśrodkową i zasilaniem powietrznym.

Przedmiot wynalazku jest wyjaśniony bardziej szczegółowo na podstawie poniższych przykładów.

Przykład 1

Olej roślinny sojowy (Rafinowany Olej Sojowy Techniczny, Cargill B. V., Amsterdam, Holandia) mieszano przez 30 minut w temperaturze pokojowej z płynnym polibutenem (Polibuten L-50, Amoco Chemical Co., Chicago, USA) aż do uzyskania przezroczystej, jednorodnej mieszaniny. W celu ochrony produktu przed rozrostem bakterii, do kompozycji dodano niewielką ilość środka bakteriobójczego (Forcide 8, Progiven Antiseptigues, Fontenay-sour-Bois, Francja). Ostateczny skład kompozycji antyadhezyjnej i smarowniczej był następujący:

- 81,9% wag. oleju sojowego,

-18,0% wag. polibutenu, oraz

- 0,1% wag. środka bakteriobójczego.

Przykład 2

Ataktyczny homopolimer polipropylenowy (a-PP homopolimer, DSM Performance Polymers, Sittard, Holandia) ogrzano do 220°C. Po roztopieniu się/zmiękczeniu polimeru, do polimeru aktywnie wprowadzono powietrze w celu przyspieszenia reakcji utleniania prowadzonej w wysokiej temperaturze.

187 184

Po 20 godzinach przebywania polimeru w temperaturze 220°C, pozwolono na ochłodzenie się utlenionego polimeru do 100°C, po czym zmieszano go ze wstępnie ogrzanym (100°C) olejem silikonowym z bocznymi grupami funkcjonalnymi (Wacker TN, Wacker Chemie, Burghausen, Niemcy). Mieszaninę wstrząsano przez 30 minut aż utworzyła się jednorodna kompozycja. Po schłodzeniu kompozycji do temperatury pokojowej, w celu ochrony przed wzrostem bakterii dodano niewielką ilość środka bakteriobójczego (Forcide 78, Progiven Antiseptiques, Fontenay-sous-Bois, Francja). Ostateczny skład kompozycji był następujayy:

- 84,9% wag. oleju silikonowego z bocznymi grupami funkcjonalnymi,

- 15,0% wag. utlenionego, propylenu ataktycznego oraz

- 0,1% wag. środka bakteriobójczego.

Przykład 3

Kopolimer etylenowo-propylenowy (Eastoflex E1003D, Eastman Chemical Products, Inc., Kingsport, TN, USA) ogrzano do 200°C. Po roztopieniu się/zmiękczeniu kopolimeru, ostrożnie dodano do niego 0,4 pph nadtlenku organicznego (Trigonox 101-7-5PP-pd, Akzo Nobel, Deventer, Holandia) w czasie 90 minut w atmosferze azotowej w celu przyspieszenia chemicznego włączenia cząsteczek tlenu do łańcuchów kopolimeru. Po dodaniu nadtlenku, ciekły kopolimer przetrzymano przez kolejne 120 minut przy 200°C, znów w atmosferze azotowej.

W celu ukończenia utleniania, wstępnie utleniony ciekły kopolimer ogrzano do 240°C. Do roztopionego kopolimeru wprowadzono powietrze przez aktywne wstrząsanie. Po 35 godzinach pozwolono na schłodzenie się utlenionego kopolimeru do 70°C, po czym utleniony kopolimer wytrząsano z ciekłym polibutenem (Polybutent-L50, Amoco Chemical Company, Chicago, USA) w stosunku 1:1 przez 30 minut do utworzenia jednorodnej mieszaniny. Tę płynną mieszaninę pozostawiano następnie do schłodzenia w temperaturze pokojowej.

Ostateczną kompozycję składników uzyskano przez zmieszanie utlenionego kopolimeru etylenowo-propylenowego/polibutenu z syntetycznym olejem trójoleinianu glicerolu (trójoleinian glicerolu, Daudruy van Cauwenberghe & Fils, Dunkierka, Francja) przez 30 minut w temperaturze pokojowej. Przy końcu procesu mieszania, w celu ochrony przed rozrostem bakterii dodano niewielką ilość środka bakteriobójczego (Forcide 78, Progiven, Fontenay-sous-Bois).

Ostateczny skład kompozycji był następujący:

- 84,9% wag. trójoleinianu glicerolu;

- 7,5% wag. utlenionego kopolimeru etylenowo-propylenowego;

- 7,5% wag. polibutenu oraz

- 0,1% wag. środka bakteriobójczego.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (12)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Bezwodna kompozycja do obróbki ścian formy, zawierająca jednorodną mieszaninę do 30% wosku i przynajmniej 70% oleju, zwłaszcza oleju silikonowego, znamienna tym, że zawiera wosk poliolefinowy wybrany z grupy zawierającej polietylen, polibutan, polipropylen i kopolimer etylenowo-propylenowy i olej wybrany z grupy zawierającej olej silikonowy, olej roślinny i olej mineralny.
2. 2. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że polipropylen jest w postaci ataktycznego homopolimeru polipropylenowego.
3. 3. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że wybrana poliolefina jest w postaci poliolefiny utlenionej do 3% wag. tlenu.
4. 4. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że olej silikonowy jest w postaci polisiloksanów, a zwłaszcza poliorganosiloksanów z bocznymi grupami funkcjonalnymi.
5. 5. Kompozycja według zastrz. 4, znamienna tym, że bocznymi grupami funkcjonalnymi są grupy alkilowe, arylowe, alkiloarylowe i polieterowe.
6. 6. Kompozycja według zastrz. 5, znamienna tym, że boczne grupy funkcjonalne zawierają 1-30, a korzystnie 3-8 atomów węgla.
7. 7. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że olej silikonowy jest częściowo usieciowany wiązaniami krzyżowymi.
8. 8. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera domieszki w postaci substancji zwilżających, konserwantów i/lub substancji smarujących, antyadhezyjnych oraz lepkich.
9. 9. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera przynajmniej 98% substancji smarujących i antyadhezyjnych i do 2% substancji pomocniczych, na które składają się środki bakteriobójcze, emulgatory i rozpuszczalniki.
10. 10. Sposób wytwarzania bezwodnej kompozycji do obróbki ścian formy, polegający na mieszaniu do 30% wosku i przynajmniej 70% oleju, zwłaszcza oleju silikonowego, aż do uzyskania jednorodnej mieszaniny, znamienny tym, że miesza się wosk poliolefmowy wybrany z grupy zawierającej polietylen, polibutan, polipropylen i kopolimer etylenowo-propylenowy i olej wybrany z grupy zawierającej olej silikonowy, olej roślinny i olej mineralny.
11. 11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że mieszanie przeprowadza się wraz z ogrzewaniem.
12. 12. Zastosowanie bezwodnej kompozycji składającej się z mieszaniny do 30% wosku i przynajmniej 70% oleju, zwłaszcza oleju silikonowego, przy czym jako wosk stosuje się wosk poliolefinowy wybrany z grupy zawierającej polietylen, polibutan, polipropylen i kopolimer etylenowo-propylenowy zaś olej jest wybrany z grupy zawierającej olej silikonowy, olej roślinny i olej mineralny, do obróbki ścian formy do formowania pierwotnego albo wtórnego.