KR100784319B1 - 점결제 제조방법, 상기 제조방법에 의해 제조된 점결제 및이를 이용하여 제작된 주물사 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주물사용 점결제에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주형제작에 사용되는 재료인 주물사에 첨가되어 상기 주물사의 성형성과 점결력을 좋게 하고 불량률을 낮춰 생산성을 높일 수 있도록 하는 점결제 제조방법, 상기 제조방법에 의해 제조된 점결제 및 이를 이용하여 제작된 주물사에 관한 것이다.

본 발명의 점결제 제조방법은 a) 전분을 교반하면서 가열하는 단계; b) 상기 가열된 전분에 적산화철을 첨가하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 점결제는 상술한 바와 같은 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명의 주물사는 상술한 바와 같은 방법에 의해 제조된 점결제를 이용하여 제작되는 것을 특징으로 한다.

이에 따라 본 발명의 점결제 제조방법, 상기 제조방법에 의해 제조된 점결제 및 이를 이용하여 제작된 주물사는 주물사의 점결력을 높여 제품의 조형성을 증대시키고, 확산성과 수분 흡수력이 뛰어나 주형의 빠른 건조를 방지하며 통기도를 높임으로써 잔류 가스에 의한 홀과 같은 결함을 낮추어 제품의 표면을 매끄럽게 하고 주형의 팽창, 갈라짐, 벌어짐 등과 같은 결함의 발생을 방지하여 제품불량률을 낮출 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명의 점결제 제조방법, 상기 제조방법에 의해 제조된 점결제 및 이를 이용하여 제작된 주물사는 주형의 붕괴가 쉽고 탈사작업이 용이하여 대량생산이 용이하도록 하는 장점이 있다.

발형저항력, 수분 함유량, 점결제, 주형, 금형

Description

점결제 제조방법, 상기 제조방법에 의해 제조된 점결제 및 이를 이용하여 제작된 주물사{Viscose And Manufacturing Method thereof}

도 1은 본 발명의 점결제 제조방법에 의한 블록도.

도 2는 본 발명의 점결제 제조방법에 의한 다른 블록도.

도 3은 본 발명의 점결제를 이용하여 제작된 주물사의 통기도를 나타낸 그래프.

도 4는 본 발명의 점결제를 이용하여 제작된 주물사의 충진율을 나타낸 그래프.

도 5는 본 발명의 점결제를 이용하여 제작된 주물사의 수분함량을 나타낸 그래프.

도 6은 본 발명의 점결제를 이용하여 제작된 주물사의 발형저항력을 나타낸 그래프.

도 7a 내지 도 7c는 주물사의 표면을 나타낸 사진.

본 발명은 주물사용 점결제에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주형제작에 사용되는 재료인 주물사에 첨가되어 상기 주물사의 성형성과 점결력을 좋게 하고 불량률을 낮춰 생산성을 높일 수 있도록 하는 점결제 제조방법, 상기 제조방법에 의해 제조된 점결제 및 이를 이용하여 제작된 주물사에 관한 것이다.

주물사는 주조공정의 주형제작에 사용되는 재료를 뜻하며 주금 또는 주물이라고도 한다.

상기 주조공정은 상기 주물사를 용해한 금속을 금형 등의 주형 속에 부어 넣고 응고시켜 다양한 형태의 제품을 생산하는 금속 가공 기법이다. 또한, 상기 주조공정은 저렴한 생산비용으로 대량생산이 가능하므로 오늘날 다양한 제품의 제작에 널리 이용되고 있다.

특히, 상기 주조 제품의 품질을 좌우하는 가장 큰 요소는 주물사로 적절한 조건을 갖고 있어야한다. 상기 주물사는 적절한 강도와 경도를 가져야 하며, 주형제작이 용이하도록 성형성이 있어야하고, 응고시 내포하는 가스를 밖으로 배출할 수 있는 통기성이 있어야하며, 주물의 표면으로부터 모래의 이탈이 쉽고, 표면이 깨끗하여야 한다.

상술한 바와 같은 주물사의 특성을 유지할 수 있도록 상기 주물사에는 적절한 점결제가 추가되며 일반적으로 전분, 덱스트린 및 점토(벤토나이트)를 이용한 점결제가 제안된 바 있다.

그러나 첫 번째로 상기 전분이 첨가된 상기 주물사는 충진성이 좋은 반면 조 형시 적절한 점도를 갖지 못하므로 제품의 요구되는 강도를 만족시킬 수 없고 고온에서 쉽게 균열되어 제품의 불량을 초래하는 단점이 있다.

두 번째로 덱스트린은 수용성 점결력은 매우 높으나 상기 주물사의 주 성분인 규사와 물을 함께 배합할 경우, 상기 규사의 유동성이 불균형하여 연속 주조의 성형시 균일한 제품을 얻어내기 힘든 단점이 있고, 고온에서 전분과 같은 결함이 존재하며 점결도가 지나치게 높아 주형에서 제품이 쉽게 이탈되지 못하는 문제점이 있다.

세 번째로 점토(벤토나이트)는 압축강도를 높여준다는 장점은 있으나 나머지 요소인 조형물의 붕괴성, 점결성, 통기성 등의 문제점은 그대로 가지고 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 높은 점결력으로 제품의 조형성을 증대시키고 표면 안정성을 향상시킴으로써 주형의 팽창, 갈라짐, 벌어짐 등의 결함 발생을 방지하여 제품불량률을 낮출 수 있으며, 주형의 붕괴가 쉽고 탈사작업이 용이한 점결제 제조방법, 상기 제조방법에 의해 제조된 점결제 및 이를 이용하여 제작된 주물사를 제공함에 있다.

또한, 본 발명에 따른 다른 목적은 확산성과 수분 흡수력이 뛰어나 통기도를 높이고 주형의 빠른 건조를 방지하며 적절한 충진성을 갖도록 하여 제품의 표면을 매끄럽게 함으로써 제품의 품질을 높이고 대량생산이 용이하도록 하는 점결제 제조방법, 상기 제조방법에 의해 제조된 점결제 및 이를 이용하여 제작된 주물사를 제 공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 점결제 제조방법은 a) 전분을 교반하면서 가열하는 단계; b) 상기 가열된 전분에 적산화철을 첨가하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, c) 상기 a) 단계 전에 상기 전분에 산을 가하는 단계; 가 더 포함되는 것을 특징으로 하고, d) 상기 b) 단계 이후에 상기 적산화철이 첨가된 전분을 건조하고 파쇄하는 단계; 가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 a) 단계는 100~190℃에서 1~2시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하고, 상기 c) 단계에서 산은 상기 전분 중량의 0.2~0.3%가 첨가되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 b) 단계에서 적산화철은 300 mesh 이하인 것을 특징으로 하고, 상기 b) 단계에서 적산화철은 상기 전분 중량의 3~6%가 첨가되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 d) 단계에서 점결제는 250 mesh 이하로 파쇄되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 점결제는 상술한 바와 같은 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 주물사는 상술한 바와 같은 방법에 의해 제조된 점결제를 이용하여 제작되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 점결제는 상기 주물사 중량의 0.2~0.5%가 1차 투입되는 것을 특징으로 하고, 상기 점결제는 상기 주물사 중량의 0.03~0.1%가 2차 투입되는 것을 특징으로 한다.

이하, 상기한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명의 점결제 제조방법 및 상기 제조방법에 의해 제조된 점결제 및 이를 이용하여 제작된 주물사를 첨부된 표 및 도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 점결제 제조방법에 의한 블록도로 상기 도 1을 참조로 본 발명의 점결제 제조방법은 a) 상기 산이 첨가된 전분을 교반하면서 100~190℃ 온도로 가열하는 단계(Sa); b) 상기 가열된 전분에 적산화철을 첨가하는 단계(Sb); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 가열단계(Sa)는 상기 전분을 교반하면서 가열하는 단계이다. 상기 가열단계(Sb)에서 가열온도는 100~190℃가 적합하며 1~2시간 동안 수행되는 것이 바람직하다.

상기 적산화철 첨가단계(Sb)는 상기 가열된 전분에 적산화철을 첨가하는 단계이며 이 때, 상기 적산화철의 입자는 300 mesh 이하인 것을 특징으로 하고, 상기 적산화철의 첨가량은 상기 전분 중량의 3~6%가 첨가되는 것을 특징으로 한다.

도 2는 본 발명의 점결제 제조방법에 의한 다른 블록도로 상기 도 1 에 도시된 제조방법에 c) 상기 a) 단계 전에 상기 전분에 산을 가하는 단계(Sc); 및 d) 상 기 b) 단계 이후에 상기 적산화철이 첨가된 전분을 건조하고 파쇄하는 단계(Sd); 가 더 포함된 다른 실시예를 나타내었다.

상기 제 2 실시예에 의한 상기 전분에 산을 가하는 단계(Sc)는 상기 a) 단계 전에 수행되고 사용되는 전분의 입자는 200 mesh 이하인 것이 바람직하며, 상기 산은 상기 전분 중량의 0.2~0.3%가 첨가되는 것을 특징으로 한다. 상기 산은 염산, 초산, 황산 등이 사용될 수 있으며 본 발명의 점결제 제조방법은 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 적산화철 첨가단계(Sb)를 거친 혼합 전분은 건조 및 파쇄 단계(Sd)가 더 수행될 수 있으며, 상기 파쇄 단계(Sd)에서 상기 점결제의 입자는 250 mesh 이하로 파쇄되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 점결제는 상술한 바와 같은 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 주물사는 상술한 바와 같은 점결제가 첨가되어 제작되는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 점결제는 0.2~0.5%가 1차 투입되는 것을 특징으로 한다. 상기 점결제가 1차 투입된 후 상기 점결제의 일정부분이 용탕에 의해 타 소실되므로 상시 소실되는 양을 보충하기 위해 상기 점결제는 상기 주물사 중량의 0.03~0.1%가 2차 보충 투입될 수 있다.

실험 시편은 다음과 같으며 M-DEX는 성진파텍에서 사용 중인 기존의 제품이고 AF#2는 영국 John Winter사의 제품이며 본 발명의 점결제를 주물사의 중량을 변 화하여 다양한 시편을 제작하여 시험하였다.

본 발명의 점결제의 실시예로 300 mesh에서 100% 통과한 전분에 상기 전분 중량의 0.2%의 황산을 첨가하고 상기 황산이 첨가된 전분을 교반하면서 150℃의 온도로 1시간 동안 가열한 후, 상기 가열된 혼합 전분에 500 mesh에서 모두 통과한 적산화철을 상기 전분 중량의 4% 만큼 첨가하고 건조하여 점결제를 제조하고 이를 파쇄하여 300 mesh 이하에서 모두 통과되는 점결제를 제조하였다.

테스트에 이용된 본 발명의 점결제는 상기 실시예에 의해 제조된 것이다.

본 실험에서 주물사는 AMS-LINE 표면사 샌드밀(18kg, mixing time 5분)에 점결제를 수동으로 투입하였고 제품 크기가 Φ500 정도의 ITEM으로 형충진 미비로 인한 모래불량이 많은 제품인 K.H.I WHEEL HUB 작업에서 각각 테스트 하였다.

아울러, 상기 실시예에 의해 제조된 점결제를 주물사에 1차 투입하여 시편을 제작하였으며, 각 실험 시편의 중량 및 점결제의 종류를 하기 표 1에 나타내었다.

[표 1]

	구분	주물사의 중량(g)	투입량 (%)
M-DEX	1	640	0.22
	2	650	0.22
	3	670	0.22
	4	670	0.22
	5	640	0.22
	6	670	0.22
	7	680	0.22
AF#2	1	680	0.30
	2	650	0.30
	3	500	0.30
	4	600	0.30
	5	600	0.30
	6	650	0.30
	7	660	0.30
	8	650	0.30
본 발명의 점결제	1	670	0.30
	2	670	0.20
	3	660	0.20
	4	660	0.20
	5	670	0.20

도 2 내지 도 6c는 실험 결과를 나타낸 그래프 및 사진으로 상기 도면을 참조로 상세히 설명한다. 상기 도 2 내지 도 5에서 ■는 M-DEX의 측정값을 ▲은 AF#2의 측정값을 ●은 본 발명의 점결제가 첨가된 주물사의 특성을 나타낸다.

도 3는 본 발명의 점결제를 이용하여 제작된 주물사의 통기도를 나타낸 그래프이고, 도 4는 본 발명의 점결제를 이용하여 제작된 주물사의 충진율을 나타낸 그래프이며, 도 5는 본 발명의 점결제를 이용하여 제작된 주물사의 수분함량을 나타낸 그래프이고, 도 6은 본 발명의 점결제를 이용하여 제작된 주물사의 발형저항력을 나타낸 그래프이다.

하기 표 2는 상기 도 3 내지 도 6에 도시한 각각의 특성의 평균값을 나타낸 것이다.

[표 2]

제 품 명	통기도	충진율	수분 함유량	발형 저항력
M-DEX	213	39	3.51	1.84
AF#2	263	44	3.37	1.56
본 발명의 점결제	255	45	3.40	1.45

도 3 및 표 2에 나타난 바와 같이 통기도의 경우, M-DEX로 혼련된 주물사와 비교하여 AF#2 및 본 발명의 점결제를 이용한 주물사가 평균 50정도 높게 나타남을 알 수 있다. 본발명의 점결제는 확산성과 수분흡수성이 뛰어나므로 본 발명의 주물사는 상기 통기도의 향상을 통해 상기 주물사 내부에 잔존하는 가스에 의한 홀과 같은 결함을 방지 할 수 있어 불량률이 감소하고 외관의 향상을 기대할 수 있다.

아울러, 본 발명은 높은 통기성 뿐만 아니라 상기 c) 적산화철 첨가 단계에서 첨가된 상기 적산화철은 표면의 미세한 핀홀을 방지하는 역할을 하여 다른 제품에 비해 더욱 깨끗한 표면의 제품을 제작할 수 있다

도 4 및 표 2에 나타난 바와 같이 충진율의 경우, M-DEX로 혼련된 주물사와 비교하여 AF#2 및 본 발명의 점결제를 이용한 주물사가 충진율이 더욱 높으며 본 발명의 점결제를 이용한 주물사의 충진율은 상기 AF#2를 이용한 것보다 더욱 고른 값을 갖는 것을 알 수 있다.

도 5 및 표2에 나타난 바와 같이 본 발명의 점결제를 이용한 주물사는 M-DEX로 혼련된 주물사와 비교하여 수분 함유량이 낮음을 알 수 있다.

하기 표 3은 각각의 점결제가 이용된 주물사의 시간에 따른 수분 함유량을 더욱 상세히 나타낸 표로 최초의 수분 함유량과 25분 후 수분 함유량을 나타내었다.

[표 3]

	M-DEX		AF#2		본 발명의 점결제
수분 함유량(%)	3.38	3.42	3.20	3.26	3.52
25분 후 수분 함유량(%)	2.60	2.61	2.66	2.70	2.89
수분 소실량	0.78	0.81	0.54	0.56	0.63

상기 표 3의 결과를 보면 AF#2보다는 수분 소실량이 많으나 M-DEX와 비교하여 수분 소실량이 적으며 그 차이가 AF#2와의 차이보다 매우 큼을 알 수 있다.

상기 표 3에서도 알 수 있듯이, 본 발명의 점결제는 수분을 흡수하여 일정하게 유지하는 성질을 가지고 있어 시간이 지남에도 수분이 쉽게 소실됨을 방지하여 주형이 쉽게 건조되는 것을 방지한다.

발형저항력은 상기 발형저항력이 높을수록 형의 붕괴가 어렵게 되어 발형시 주형의 형태가 변형되어 제품불량의 원인이 된다.

도 6 및 표 2에 나타낸 바와 같이, AF#2와 본 발명의 점결제를 이용한 주물사는 상기 M-DEX에 비교하여 낮은 발형저항력을 가지며 이에 따라, 발형시 불량률을 현저히 낮출 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 점결제는 상온에서 높은 점결력으로 몰드의 조형성을 증대시키고 발형시 표면 안정성이 높아 각종 불량을 감소시킨다. 반면에 본 발명의 점결제는 일정 온도 이상의 열이 가해지면 물성치가 변화하여 열에 노출된 본 발명의 점결제는 점결력이 떨어지게 되어 형의 붕괴가 쉬워짐에 따라 탈사작업이 용이하게 된다.

도 7a 내지 도7c는 주물사의 표면을 나타낸 사진으로 도 7a는 M-DEX를 이용한 주물사의 제품 외관 사진이며, 도 7b는 AF#2를 이용한 주물사의 제품 외관 사진이고, 도 7c는 본 발명의 점결제를 이용한 주물사의 제품 외관 사진이다. 사진에서 알 수 있는 바와 같이, 도 7a와 도 7b와 비교하여 본 발명의 점결제를 이용한 주물 사는 표면이 깨끗하고 결함이 적음을 확인할 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

이에 따라 본 발명의 점결제 제조방법, 상기 제조방법에 의해 제조된 점결제 및 이를 이용하여 제작된 주물사는 주물사의 점결력을 높여 제품의 조형성을 증대시키고, 확산성과 수분 흡수력이 뛰어나 주형의 빠른 건조를 방지하며 통기도를 높임으로써 잔류 가스에 의한 홀과 같은 결함을 낮추어 제품의 표면을 매끄럽게 하고 주형의 팽창, 갈라짐, 벌어짐 등과 같은 결함의 발생을 방지하여 제품불량률을 낮출 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명의 점결제 제조방법, 상기 제조방법에 의해 제조된 점결제 및 이를 이용하여 제작된 주물사는 주형의 붕괴가 쉽고 탈사작업이 용이하여 대량생산이 용이하도록 하는 장점이 있다.

Claims (12)

1. a) 전분을 교반하면서 가열하는 단계;

   b) 상기 가열된 전분에 적산화철을 첨가하는 단계;

   c) 상기 적산화철이 첨가된 전분을 건조하고 파쇄하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 점결제 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   d) 상기 a) 단계 전에 상기 전분에 산을 가하는 단계; 가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 점결제 제조방법.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 a) 단계는 100~190℃에서 1~2시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 점결제 제조방법.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 d) 단계에서 산은 상기 전분 중량의 0.2~0.3 %가 첨가되는 것을 특징으로 하는 점결제 제조방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 b) 단계에서 적산화철은 300 mesh 이하인 것을 특징으로 하는 점결제 제조방법.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 b) 단계에서 적산화철은 상기 전분 중량의 3~6 %가 첨가되는 것을 특징으로 하는 점결제 제조방법.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 c) 단계에서 점결제는 250 mesh 이하로 파쇄되는 것을 특징으로 하는 점결제 제조방법.
9. 상기 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 내지 제 8 항에서 선택되는 어느 한 항에 의하여 제조된 점결제.
10. 상기 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 내지 제 8 항에서 선택되는 어느 한 항에 의하여 제조된 점결제를 이용한 주물사.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 점결제는 상기 주물사 중량의 0.2~0.5%가 1차 투입되는 것을 특징으로 하는 주물사.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 점결제는 상기 주물사 중량의 0.03~0.1%가 2차 투입되는 것을 특징으로 하는 주물사.

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