KR101948022B1 - Inorganic binder composition for casting and core using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 주조용 무기바인더 조성물 및 이를 이용한 중자에 관한 것으로, 보다 구체적으로 물유리 75 내지 90 중량%, NaOH 1.0 내지 7.0 중량%, LiOH 0.5 내지 3.0 중량%, 아이소옥틸 알코올(Isooctyl alcohol) 0.01 내지 0.1 중량% 및 이당류 1.0 내지 10.0 중량%를 유효성분으로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 주조용 무기바인더는 모래 중자 제조 시 즉시강도, 최대강도 및 흡습강도를 향상시킬 수 있으며, 유동성 및 소착 기능을 개선시킬 수 있는 효과를 나타낸다.
또한, 본 발명의 상기 주조용 무기바인더는 종래의 유기바인더의 사용으로 발생하는 폴리페놀, 벤젠, 포름알데히드 등의 유해 가스가 다량 발생하게 되며, 이렇게 발생한 유해 가스 및 유해물질이 발생하지 않아 친환경적인 모래 중자를 제조할 수 있다.More particularly, the present invention relates to an inorganic binder composition for casting, and more particularly, to an inorganic binder composition for casting which comprises 75 to 90% by weight of water glass, 1.0 to 7.0% by weight of NaOH, 0.5 to 3.0% by weight of LiOH, 0.01 to 10% by weight of iso-octyl alcohol, 0.1% by weight and disaccharide in an amount of 1.0 to 10.0% by weight as an active ingredient.
The inorganic binder for casting of the present invention can improve the strength, the maximum strength and the moisture absorptive strength immediately upon production of the sintered sand, and the effect of improving the fluidity and the sintering function.
In addition, the casting inorganic binder of the present invention generates a large amount of noxious gas such as polyphenol, benzene, and formaldehyde generated by the use of the conventional organic binder, and does not generate noxious gas and harmful substances, It is possible to manufacture the sand core.
Description
본 발명은 주조용 무기바인더 조성물 및 이를 이용한 중자에 관한 것으로, 보다 구체적으로 물유리 75 내지 90 중량%, NaOH 1.0 내지 7.0 중량%, LiOH 0.5 내지 3.0 중량%, 아이소옥틸 알코올(Isooctyl alcohol) 0.01 내지 0.1 중량% 및 이당류 2.0 내지 10.0 중량%를 유효성분으로 포함하고, 상기 구성을 포함함으로 인해 종래의 주조용 무기바인더와 비교하여 우수한 즉시강도, 최대강도 및 흡습강도를 나타내며, 유동성 및 소착 기능이 개선되고, 고온 다습한 기후에 적용이 가능한 주조용 무기바인더 조성물 및 이를 이용한 중자에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to an inorganic binder composition for casting, and more particularly, to an inorganic binder composition for casting which comprises 75 to 90% by weight of water glass, 1.0 to 7.0% by weight of NaOH, 0.5 to 3.0% by weight of LiOH, 0.01 to 10% by weight of iso-octyl alcohol, 0.1% by weight and disaccharide in an amount of 2.0 to 10.0% by weight as an active ingredient. By including the above-mentioned constitution, it shows excellent instant strength, maximum strength and moisture absorption strength as compared with conventional inorganic binders for casting, Which can be applied in a high temperature and high humidity environment, and a core material using the same.
제조 산업에서 가장 중요한 것은 바로 주조(casting)이다. 주조란, 액체 상태의 재료를 형틀에 부은 후 굳혀서 모양을 만드는 방법으로 쇳물을 형틀에 붓는 것을 의미한다. 이때, 형틀은 대부분 모래를 사용해 만들게 되는데, 가루 형태의 모래를 단단하게 만들기 위해 첨가되는 것이 바로 ‘바인더(binder)’이다. The most important thing in the manufacturing industry is casting. Casting means pouring liquid material into a mold by pouring it into a mold and solidifying it to form a shape. At this time, the mold is mostly made of sand, and it is the 'binder' that is added to make the powdery sand hard.
바인더란, 접착제의 역할을 수행하는 것으로, 모래를 원하는 모양으로 단단하게 성형할 수 있도록 하며 전 세계적으로 일반적으로는 유기바인더를 사용하고 있다.The binder serves as an adhesive, which allows the sand to be formed in a desired shape and is generally made of an organic binder all over the world.
그러나, 유기바인더를 사용할 경우 유기바인더에서 생성되는 유해물질이 세계적으로 문제가 되고 있다. 구체적으로, 유기바인더를 섞어 만든 형틀에 쇳물을 붓게 되면 유리페놀, 벤젠, 포름알데히드 등의 유해 가스가 다량 발생하게 되며, 이렇게 발생한 유해 가스는 작업자의 건강에도 안 좋을 뿐만 아니라 쇳물이 응고될 때 기포가 발생되어 제품에 영향을 주게 되며, 나아가 제조되는 제품의 강도를 떨어뜨리는 등 제품 불량을 초래하게 된다.However, when organic binders are used, harmful substances generated in organic binders are becoming a problem in the world. Specifically, when the mold is poured into a mold made of a mixture of organic binders, harmful gases such as glass phenol, benzene, and formaldehyde are generated in a large amount. The harmful gas generated is harmful to the health of the worker, Resulting in an adverse effect on the product, and furthermore, the strength of the product to be manufactured is lowered.
전술한 문제점을 해결하기 위해 최근 무기바인더에 대한 관심이 집중되고 있다. 다만, 최근까지 개발되고 있는 무기바인더의 경우, 물유리 특유의 흡습성으로 인해 내습성이 취약하고 수분에 의한 팽윤, 강도 저하, 용출 등의 문제가 발생하고 있다. 또한, 가장 큰 문제점으로 우리나라의 하절기 기후 특성인 고온 다습한 기후에서는 사용이 거의 불가능하며, 무기바인더의 경우 액상인 물유리를 기반으로 하기 때문에 모래가 금속 표면에 잔류하는 소착 문제가 발생한다는 것이다.In order to solve the above-mentioned problems, attention has recently been focused on an inorganic binder. However, in the case of an inorganic binder which has been developed until recently, moisture resistance is weak due to the hygroscopicity inherent to water glass, and problems such as swelling due to moisture, deterioration of strength, elution and the like occur. In addition, the biggest problem is that it is almost impossible to use in the high temperature and high humidity climate, which is the climate characteristic of the summer in Korea. In the case of the inorganic binder, the sand is remained on the metal surface due to the water glass.
한국등록특허 제10-1527909호는 물유리, 나노 실리카, Li계 내수성 첨가제, 유기규소화합물 및 소착방지 첨가제를 포함하는 주조용 무기 바인더 조성물이 모래 주형 및 중자의 강도 및 내수성을 보완할 수 있음에 대하여 개시하고 있으나, 종래의 독일 A사와 비교하여 중자의 강도가 크게 향상되지 않았으며, 한국의 고온 다습한 기후에 적용하기에 적합하지 않은 문제가 있다.Korean Patent No. 10-1527909 discloses that the inorganic binder composition for casting including water glass, nano silica, Li water-resistant additive, organic silicon compound and anti-squeeze additive can complement the strength and water resistance of the sand mold and core However, the strength of the core is not greatly improved as compared with the conventional German company A, and there is a problem that it is not suitable for application in a high temperature and high humidity environment in Korea.
따라서, 전술한 문제점을 보완하기 위해 본 발명가들은 우수한 즉시강도, 최대강도 및 흡습강도를 나타내며, 유동성 및 소착 기능이 개선되고, 고온 다습한 기후에 적용 가능한 주조용 무기바인더 조성물 및 이를 이용한 중자의 개발이 시급하다 인식하여, 본 발명을 완성하였다.Accordingly, in order to solve the above problems, the inventors of the present invention have developed an inorganic binder composition for casting which exhibits excellent strength, maximum strength and hygroscopic strength, improved fluidity and seizure function, and is applicable to high temperature and high humidity, The present invention has been completed.
본 발명의 목적은 우수한 즉시강도, 최대강도 및 흡습강도를 나타내며, 유동성 및 소착 기능이 개선되고, 고온 다급한 기후에 적용이 가능한 주조용 무기바인더 조성물을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an inorganic binder composition for casting which exhibits excellent immediate strength, maximum strength and moisture absorption strength, improved fluidity and sintering function, and is applicable to hot and urgent climates.
또한, 본 발명의 다른 목적은 종래의 유기바인더의 사용으로 다량 발생하는 폴리페놀, 벤젠, 포름알데히드 등의 유해 가스 및 유해물질을 발생시키지 않는 상기 무기바인더 조성물을 이용한 친환경적인 중자를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an environmentally friendly core using the inorganic binder composition which does not generate noxious gases and harmful substances such as polyphenol, benzene, formaldehyde and the like which are generated in large quantities by the use of conventional organic binders.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 우수한 즉시강도, 최대강도 및 흡습강도를 나타내며, 유동성 및 소착 기능이 개선되고, 고온 다습한 기후에 적용 가능한 주조용 무기바인더 조성물 및 이를 이용한 중자를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an inorganic binder composition for casting which exhibits excellent strength, maximum strength and hygroscopic strength, improves fluidity and sintering ability, and is applicable to high temperature and high humidity.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명은 우수한 즉시강도, 최대강도 및 흡습강도를 나타내며, 유동성 및 소착 기능이 개선된 주조용 무기바인더 조성물을 제공한다.The present invention provides an inorganic binder composition for casting which exhibits excellent immediate strength, maximum strength and moisture absorption strength, and has improved flowability and sintering function.
구체적으로 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 본 발명은 물유리 75 내지 90 중량%, NaOH 1.0 내지 7.0 중량%, LiOH 0.5 내지 3.0 중량%, 아이소옥틸 알코올(Isooctyl alcohol) 0.01 내지 0.1 중량% 및 이당류 2.0 내지 10.0 중량%를 유효성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 주조용 무기바인더 조성물을 제공한다.Specifically, according to one preferred embodiment of the present invention, the present invention provides a method for producing a water-soluble polymer composition comprising 75 to 90 wt% of water glass, 1.0 to 7.0 wt% of NaOH, 0.5 to 3.0 wt% of LiOH, 0.01 to 0.1 wt% of isooctyl alcohol, And 2.0 to 10.0% by weight of disaccharide as an active ingredient. The present invention also provides an inorganic binder composition for casting.
본 발명에 있어서, 상기 이당류는 설탕, 맥아당 또는 유당으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the disaccharide may be at least one selected from the group consisting of sugar, maltose, and lactose.
본 발명에 있어서, 상기 무기바인더 조성물은 계면활성제 0.1 내지 1.0 중량% 및 물 3.0 내지 15.0 중량%를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the inorganic binder composition further comprises 0.1 to 1.0% by weight of a surfactant and 3.0 to 15.0% by weight of water.
본 발명에 있어서, 상기 계면활성제는 벤젠술폰산 나트륨(sodium benzensulfonate) 유도체를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the surfactant is characterized by containing a sodium benzenesulfonate derivative.
본 발명은 상기 무기바인더 조성물을 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 중자를 제공한다.The present invention provides a core which is produced by using the inorganic binder composition.
상기 주조용 무기바인더 조성물은 앞서 기재한 바와 같다.The casting inorganic binder composition is as described above.
본 발명의 주조용 무기바인더 조성물 및 이를 이용한 중자에서 언급된 모든 사항을 서로 모순되지 않는 한 동일하게 적용된다.The inorganic binder composition for casting of the present invention and all the matters mentioned in the foregoing description using the same are applied as long as they do not contradict each other.
본 발명의 상기 주조용 무기바인더는 모래 중자 제조 시 즉시강도, 최대강도 및 흡습강도를 향상시킬 수 있으며, 유동성 및 소착 기능을 개선시킬 수 있고, 고온 다습한 기후에 적용이 가능하다는 효과를 나타낸다.The inorganic binder for casting of the present invention can improve the strength, the maximum strength and the moisture absorptive strength immediately upon production of the sand, improve the fluidity and the sintering function, and can be applied to a high temperature and high humidity environment.
또한, 본 발명의 상기 주조용 무기바인더는 종래의 유기바인더의 사용으로 발생하는 폴리페놀, 벤젠, 포름알데히드 등의 유해 가스 및 유해물질을 발생시키지 않아 친환경적인 모래 중자를 제조할 수 있다.In addition, the casting inorganic binder of the present invention does not generate noxious gas and harmful substances such as polyphenol, benzene, formaldehyde and the like which are generated by the use of the conventional organic binder, so that an environmentally friendly sand bead can be produced.
도 1은 실시예 1 및 비교예 1의 무기바인더를 이용하여 제조된 중자를 사용하여 NaOH 함량에 따른 강도 성능을 나타낸 그래프이다.
도 2는 실시예 1 및 비교예 2의 무기바인더를 이용하여 제조된 중자를 사용하여 LiOH 함량에 따른 강도 성능을 나타낸 그래프이다.
도 3은 실시예 1 및 비교예 3의 무기바인더를 이용하여 제조된 중자를 사용하여 아이소옥틸 알코올(Isooctyl alcohol) 함량에 따른 유동 성능을 나타낸 그래프이다.
도 4는 실시예 1 및 비교예 4의 무기바인더를 이용하여 제조된 중자를 사용하여 이당류 함량에 따른 소착 성능을 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a graph showing strength performance according to NaOH content using a core manufactured using inorganic binders of Example 1 and Comparative Example 1. FIG.
FIG. 2 is a graph showing the strength performance according to the LiOH content using the core made using the inorganic binders of Example 1 and Comparative Example 2. FIG.
FIG. 3 is a graph showing the flow performance according to the content of iso-octyl alcohol using a core prepared using the inorganic binders of Example 1 and Comparative Example 3. FIG.
Fig. 4 is a graph showing the adhesion performance according to the disaccharide content using the core made using the inorganic binders of Example 1 and Comparative Example 4. Fig.
본 발명은 우수한 즉시강도, 최대강도 및 흡습강도를 나타내며, 유동성 및 소착 기능이 개선된 주조용 무기바인더 조성물을 제공한다.The present invention provides an inorganic binder composition for casting which exhibits excellent immediate strength, maximum strength and moisture absorption strength, and has improved flowability and sintering function.
구체적으로 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 본 발명은 물유리 75 내지 90 중량%, NaOH 1.0 내지 7.0 중량%, LiOH 0.5 내지 3.0 중량%, 아이소옥틸 알코올(Isooctyl alcohol) 0.01 내지 0.1 중량% 및 이당류 2.0 내지 10.0 중량%를 유효성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 주조용 무기바인더 조성물을 제공한다.Specifically, according to one preferred embodiment of the present invention, the present invention provides a method for producing a water-soluble polymer composition comprising 75 to 90 wt% of water glass, 1.0 to 7.0 wt% of NaOH, 0.5 to 3.0 wt% of LiOH, 0.01 to 0.1 wt% of isooctyl alcohol, And 2.0 to 10.0% by weight of disaccharide as an active ingredient. The present invention also provides an inorganic binder composition for casting.
본 발명에 사용된 용어, 상기 ‘물유리(water glass)’는 이산화규소와 알칼리를 융해하여 수득된 규산나트륨(액상)을 진한 수용액으로 제조된 것을 의미한다.The term 'water glass' as used in the present invention means that sodium silicate (liquid phase) obtained by melting silicon dioxide and alkali is made into a concentrated aqueous solution.
본 발명에 있어서, 상기 물유리는 상기 주조용 무기바인더 총 중량% 대비 75 내지 90 중량%를 포함 할 수 있다.In the present invention, the water glass may include 75 to 90% by weight based on the total weight% of the inorganic binder for casting.
본 발명에 있어서, 상기 물유리를 75 중량% 미만으로 포함할 경우 상기 무기바인더를 형성하는 물유리의 함량이 소량 포함되어 상기 무기바인더의 형태가 붕괴될 수 있으며, 95 중량% 초과하여 포함할 경우 상기 다른 구성성분의 함량이 적어지게 되고, 상기 물유리 특유의 흡습성으로 인해 내습성이 감소되어 무기바인더로서 작용할 수 없는 문제가 발생하게 되므로, 상기 물유리는 상기 주조용 무기바인더 총 중량% 대비 75 내지 95 중량%로 포함되는 것이 가장 바람직하다. In the present invention, when the water glass is contained in an amount of less than 75% by weight, the amount of the water glass forming the inorganic binder may be small, so that the form of the inorganic binder may be disintegrated. The water content of the water glass is in the range of 75 to 95% by weight based on the total weight of the inorganic binder for casting, so that the water content of the water glass is decreased and the moisture resistance is decreased due to the hygroscopicity inherent to the water glass, Is most preferable.
본 발명에 있어서, 상기 NaOH는 상기 주조용 무기바인더 총 중량% 대비 1.0 내지 7.0 중량%를 포함할 수 있다.In the present invention, the NaOH may include 1.0 to 7.0% by weight based on the total weight% of the inorganic binder for casting.
본 발명에 있어서, 상기 NaOH는 무기바인더의 즉시강도 및 최대강도를 유지시켜 주는 우수한 효과를 갖는다. 이로 인해, 경화 속도를 제어함으로써 중자 제조의 사이클 시간(cycle time)을 감소시킬 수 있고, 최대강도가 약할 때 발생하는 주조 공정에서의 중자 붕괴로 인한 제품의 불량을 현저히 감소시킬 수 있다.In the present invention, NaOH has an excellent effect of maintaining the immediate strength and the maximum strength of the inorganic binder. Thus, by controlling the curing speed, it is possible to reduce the cycle time of manufacturing the core and to significantly reduce the defective product due to the core collapse in the casting process which occurs when the maximum strength is weak.
본 발명에 있어서, 상기 NaOH를 7.0 중량% 초과하여 포함할 경우 상기 무기바인더의 형태를 형성하는 물유리의 함량이 적어져 무기바인더의 구조가 붕괴될 수 있으며, 이로 인해 화학적 내구성 및 내습성을 저하시킬 수 있으므로, 상기 NaOH는 상기 주조용 무기바인더 총 중량% 대비 1.0 내지 7.0 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.In the present invention, when the NaOH is contained in an amount of more than 7.0 weight%, the content of the water glass forming the inorganic binder is decreased, so that the structure of the inorganic binder can be collapsed, thereby reducing the chemical durability and moisture resistance. The NaOH is preferably contained in an amount of 1.0 to 7.0% by weight based on the total weight% of the inorganic binder for casting.
본 발명에 있어서, 상기 LiOH는 상기 주조용 무기바인더 총 중량% 대비 0.5 내지 3.0 중량%를 포함할 수 있다.In the present invention, the LiOH may include 0.5 to 3.0% by weight based on the total weight% of the inorganic binder for casting.
본 발명에 있어서, 상기 LiOH는 무기바인더의 즉시강도 및 흡습강도를 유지시켜 주는 우수한 효과를 갖는다. 이로 인해, 흡습 조건에서 상기 무기바인더는 화학적 내구성을 강화시킬 수 있고, 내습성 또한 현저히 향상시킬 수 있게 된다.In the present invention, the LiOH has an excellent effect of immediately maintaining the strength and hygroscopic strength of the inorganic binder. As a result, under the moisture absorption condition, the inorganic binder can enhance the chemical durability and the moisture resistance can be remarkably improved.
본 발명에 있어서, 상기 LiOH를 3.0 중량% 초과하여 포함할 경우 상기 무기바인더의 물성이 저하될 수 있으므로, 상기 LiOH는 상기 주조용 무기바인더 총 중량% 대비 0.5 내지 3.0 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.In the present invention, when the LiOH is contained in an amount exceeding 3.0 weight%, the physical properties of the inorganic binder may be deteriorated. Therefore, the LiOH is preferably included in an amount of 0.5 to 3.0 weight% based on the total weight% of the inorganic binder for casting .
본 발명에 있어서, 상기 아이소옥틸 알코올(Isooctyl alcohol)은 상기 주조용 무기바인더 총 중량% 대비 0.01 내지 0.1 중량%를 포함할 수 있다.In the present invention, the iso-octyl alcohol may include 0.01 to 0.1% by weight based on the total weight% of the inorganic binder for casting.
본 발명에 있어서, 상기 아이소옥틸 알코올은 상기 무기바인더의 유동성을 향상시켜 주는 효과를 갖는다. 이로 인해 중자의 충진성을 높여주는 효과를 나타낸다.In the present invention, the isooctyl alcohol has an effect of improving the fluidity of the inorganic binder. This results in an effect of increasing the filling property of the core.
본 발명에 있어서, 상기 아이소옥틸 알코올을 0.01 중량% 미만으로 포함할 경우 상기 무기바인더에 상기 아이소옥틸 알코올이 적절히 혼합되지 않아 유동성에 대한 우수한 효과가 나타나지 않으며, 0.1 중량% 초과하여 포함할 경우 상기 아이소옥틸 알코올와 상기 무기바인더 사이 층분리가 발생하게 되어 무기바인더 형성 자체에 어려움이 있으므로, 상기 아이소옥틸 알코올은 상기 주조용 무기바인더 총 중량% 대비 0.01 내지 0.1 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.In the present invention, if the isooctyl alcohol is contained in an amount of less than 0.01% by weight, the iso-octyl alcohol may not be properly mixed with the inorganic binder, so that an excellent effect on fluidity is not exhibited. Layer separation between the iso-octyl alcohol and the inorganic binder occurs and it is difficult to form the inorganic binder itself. Therefore, the iso-octyl alcohol is preferably included in an amount of 0.01 to 0.1% by weight based on the total weight% of the inorganic binder for casting .
본 발명에 사용된 용어, 상기 ‘이당류(disaccharide)’는 단당류 분자 두 개로 이루어진 탄수화물을 의미한다.As used herein, the term " disaccharide " means a carbohydrate consisting of two monosaccharide molecules.
본 발명에 있어서, 상기 이당류는 상기 주조용 무기바인더 총 중량% 대비 2.0 내지 10.0 중량%를 포함할 수 있다.In the present invention, the disaccharide may include 2.0 to 10.0% by weight based on the total weight% of the inorganic binder for casting.
본 발명에 있어서, 상기 이당류는 설탕, 맥아당 또는 유당으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있으며, 바람직하게는 설탕일 수 있다.In the present invention, the disaccharide may be at least one member selected from the group consisting of sugar, maltose, and lactose, preferably sugar.
본 발명에 있어서, 상기 이당류를 2.0 중량% 미만으로 포함할 경우 상기 무기바인더 내에 열간 성질 및 내열성이 부족하여 소착 문제가 해결되지 않는 문제가 발생할 수 있으며, 10.0 중량% 초과하여 포함할 경우 상기 무기바인더의 생산비용이 증가하여 제조사에 경제적 부담을 줄 수 있으며, 상기 무기바인더를 형성하는 물유리의 함량이 적게 포함되어 상기 무기바인더의 형태가 붕괴될 수 있으므로, 상기 이당류는 상기 주조용 무기바인더 총 중량% 대비 2.0 내지 10.0 중량%를 포함되는 것이 바람직하다.In the present invention, when the disaccharide is contained in an amount of less than 2.0% by weight, the inorganic binder may have insufficient hot properties and heat resistance, The disadvantage of the disaccharide is that the total weight of the inorganic binder for casting is lower than the total weight of the inorganic binder for casting, By weight based on 100% by weight of the composition.
본 발명에 있어서, 상기 무기바인더 조성물은 계면활성제 0.1 내지 1.0 중량% 및 물 3.0 내지 15.0 중량%를 추가적으로 포함할 수 있다.In the present invention, the inorganic binder composition may further comprise 0.1 to 1.0% by weight of a surfactant and 3.0 to 15.0% by weight of water.
본 발명에 있어서, 상기 계면활성제의 경우 바람직하게는 벤젠술폰산 나트륨(sodium benzensulfonate) 유도체일 수 있다.In the present invention, the surfactant may preferably be a sodium benzenesulfonate derivative.
본 발명에 있어서, 상기 계면활성제는 상기 무기바인더의 표면장력을 낮추고 핀 홀 발생을 최소화하며, 기공 크기의 분포도를 균일하게 하는 효과를 갖는다.In the present invention, the surfactant has the effect of lowering the surface tension of the inorganic binder, minimizing pinhole generation, and uniformizing the pore size distribution.
본 발명에 있어서, 상기 계면활성제는 상기 주조용 무기바인더 총 중량% 대비 0.1 내지 1.0 중량%로 포함할 수 있다.In the present invention, the surfactant may be contained in an amount of 0.1 to 1.0% by weight based on the total weight% of the inorganic binder for casting.
본 발명에 있어서, 상기 계면활성제가 0.1 중량% 미만으로 포함할 경우 기공이 균일하게 형성되기 어려우며, 1.0 중량% 초과하여 포함할 경우 과도하게 많은 기공이 형성되어 상기 무기바인더의 기계적 물성이 저하될 수 있는 문제점이 발생할 수 있으므로, 상기 계면활성제는 상기 주조용 무기바인더 총 중량% 대비 0.1 내지 1.0 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.In the present invention, when the surfactant is contained in an amount of less than 0.1% by weight, it is difficult to uniformly form pores. When the surfactant is contained in an amount exceeding 1.0% by weight, excessively large pores are formed to deteriorate the mechanical properties of the inorganic binder It is preferable that the surfactant is contained in an amount of 0.1 to 1.0% by weight based on the total weight% of the inorganic binder for casting.
본 발명에 있어서, 상기 물은 상기 주조용 무기바인더 총 중량% 대비 3.0 내지 15.0 중량%로 포함할 수 있으나, 이는 상기 무기바인더를 제조함에 있어서 적절히 변경 가능한 요소로, 이에 제한되는 것은 아니다.In the present invention, the water may be contained in an amount of 3.0 to 15.0% by weight based on the total weight% of the casting inorganic binder. However, the water is not limited thereto.
본 발명에 있어서, 상기 물은 증류수, 정제수, 이온수 또는 심층수를 사용할 수 있으나, 이는 상기 무기바인더를 제조함에 있어서 적절히 변경 가능한 요소로, 이에 제한되는 것은 아니다.In the present invention, the water may be distilled water, purified water, ionized water or deep water. However, the water may be suitably changed in the production of the inorganic binder, but the present invention is not limited thereto.
본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명은 상기 주조용 무기바인더 조성물을 이용하여 제조되는 중자를 제공한다.According to another preferred embodiment of the present invention, the present invention provides a core made by using the casting inorganic binder composition.
본 발명에 있어서, 상기 주조용 무기바인더 조성물을 이용하여 제조되는 중자는 종래의 유기바인더의 사용으로 다량 발생하는 폴리페놀, 벤젠, 포름알데히드 등의 유해 가스 및 유해물질을 발생시키지 않는 효과를 나타낸다.In the present invention, the core produced by using the casting inorganic binder composition exhibits an effect of not generating noxious gases and harmful substances such as polyphenol, benzene, and formaldehyde which are generated in large quantities by using the conventional organic binder.
상기 주조용 무기바인더 조성물은 앞서 기재한 바와 같다.The casting inorganic binder composition is as described above.
본 발명의 주조용 무기바인더 조성물 및 이를 이용한 중자에서 언급된 모든 사항을 서로 모순되지 않는 한 동일하게 적용된다.The inorganic binder composition for casting of the present invention and all the matters mentioned in the foregoing description using the same are applied as long as they do not contradict each other.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해 질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하세 알려 주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Brief Description of the Drawings The advantages and features of the present invention and how to accomplish them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below. However, it is to be understood that the present invention is not limited to the embodiments disclosed herein but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.
이하에서 언급된 시약 및 용매는 특별한 언급이 없는 한 Sigma-Aldrich Korea로부터 구입한 것이며, 강도 시험은 흥진정밀 HJ-0505 강도 시험기로 측정하였고, 제습은 제이오텍 TH-DG-400 항온항습기를 사용하여 하기 실험을 실시하였다.The reagents and solvents mentioned below were purchased from Sigma-Aldrich Korea unless otherwise noted. Strength tests were carried out using a Hengjin Precision HJ-0505 strength tester and dehumidification was carried out using a Jayotec TH-DG-400 thermo-hygrostat The following experiment was conducted.
실시예 1. 본 발명의 무기바인더Example 1 [0030] The inorganic binder
물유리 80 g, NaOH 5 g, LiOH 1.8 g, 아이소옥틸 알코올(Isooctyl alcohol) 0.05 g, 이당류로서 설탕 5.45 g, 벤젠술폰산 나트륨(sodium benzensulfonate) 유도체를 포함하는 계면활성제 0.7 g 및 물 7 g을 상온에서 스페츌러(Spatula)를 이용하여 골고루 혼합하여 본 발명에 따른 주조용 무기 바인더를 합성하였다.A mixture of 80 g of water glass, 5 g of NaOH, 1.8 g of LiOH, 0.05 g of isooctyl alcohol, 5.45 g of sugar as a disaccharide, 0.7 g of a surfactant containing sodium benzenesulfonate derivative and 7 g of water were mixed at room temperature By weight of Spatula to prepare an inorganic binder for casting according to the present invention.
실시예 2. 본 발명의 무기바인더Example 2 [0030] The inorganic binder
물유리 85 g, NaOH 3 g, LiOH 2 g, 아이소옥틸 알코올(Isooctyl alcohol) 0.1 g, 이당류로서 설탕 5 g, 벤젠술폰산 나트륨(sodium benzensulfonate) 유도체를 포함하는 계면활성제 0.9 g 및 물 4 g을 상온에서 스페츌러(Spatula)를 이용하여 골고루 혼합하여 본 발명에 따른 주조용 무기 바인더를 합성하였다.A mixture of 85 g of water glass, 3 g of NaOH, 2 g of LiOH, 0.1 g of isooctyl alcohol, 5 g of sugar as a disaccharide, 0.9 g of a surfactant containing sodium benzenesulfonate derivative and 4 g of water were stirred at room temperature By weight of Spatula to prepare an inorganic binder for casting according to the present invention.
비교예 1. NaOH가 포함되지 않은 무기바인더Comparative Example 1. An inorganic binder not containing NaOH
물유리 85 g, LiOH 1.8 g, 아이소옥틸 알코올(Isooctyl alcohol) 0.05 g, 이당류로서 설탕 5.45 g, 벤젠술폰산 나트륨 유도체를 포함하는 계면활성제 0.7 g 및 물 7 g을 상온에서 스페츌러(Spatula)를 이용하여 골고루 혼합하여 NaOH가 포함되지 않은 주조용 무기 바인더를 합성하였다.85 g of water glass, 1.8 g of LiOH, 0.05 g of isooctyl alcohol, 5.45 g of sugar as a disaccharide, 0.7 g of a surfactant containing sodium benzenesulfonate derivative and 7 g of water were stirred at room temperature using a Spatula And the mixture was uniformly mixed to synthesize an inorganic binder for NaOH-free casting.
비교예 2. LiOH가 포함되지 않은 무기바인더Comparative Example 2: LiOH-free inorganic binder
물유리 81.8 g, NaOH 5 g, 아이소옥틸 알코올(Isooctyl alcohol) 0.05 g, 이당류로서 설탕 5.45 g, 벤젠술폰산 나트륨 유도체를 포함하는 계면활성제 0.7 g 및 물 7 g을 상온에서 스페츌러(Spatula)를 이용하여 골고루 혼합하여 LiOH가 포함되지 않은 주조용 무기 바인더를 합성하였다.A mixture of 81.8 g of water glass, 5 g of NaOH, 0.05 g of iso-octyl alcohol, 5.45 g of disaccharide, 0.7 g of a surfactant containing sodium benzenesulfonate derivative and 7 g of water was stirred at room temperature using a Spatula And mixed uniformly to synthesize an inorganic binder for casting which does not contain LiOH.
비교예 3. 아이소옥틸 알코올이 포함되지 않은 무기바인더Comparative Example 3: An inorganic binder containing no isooctyl alcohol
물유리 80.05 g, NaOH 5 g, LiOH 1.8 g, 이당류로서 설탕 5.45 g, 벤젠술폰산 나트륨 유도체를 포함하는 계면활성제 0.7 g 및 물 7 g을 상온에서 스페츌러(Spatula)를 이용하여 골고루 혼합하여 아이소옥틸 알코올이 포함되지 않은 주조용 무기 바인더를 합성하였다.A mixture of 80.05 g of water glass, 5 g of NaOH, 1.8 g of LiOH, 5.45 g of sugar as a disaccharide, 0.7 g of a surfactant containing sodium benzenesulfonate derivative and 7 g of water was uniformly mixed at room temperature using a Spatula, Alcohol - free casting inorganic binders were synthesized.
비교예 4. 이당류가 포함되지 않은 무기바인더Comparative Example 4. An inorganic binder containing no disaccharide
물유리 85.45 g, NaOH 5 g, LiOH 1.8 g, 아이소옥틸 알코올(Isooctyl alcohol) 0.05 g, 벤젠술폰산 나트륨 유도체를 포함하는 계면활성제 0.7 g 및 물 7 g을 상온에서 스페츌러(Spatula)를 이용하여 골고루 혼합하여 이당류가 포함되지 않은 주조용 무기 바인더를 합성하였다.A mixture of 85.45 g of water glass, 5 g of NaOH, 1.8 g of LiOH, 0.05 g of isooctyl alcohol, 0.7 g of a surfactant containing sodium benzenesulfonate derivative and 7 g of water was stirred at room temperature using a spatula Were mixed to synthesize a casting inorganic binder containing no disaccharide.
비교예 5. 한국등록특허 제10-1527909호에 따른 무기바인더Comparative Example 5 An inorganic binder according to Korean Patent No. 10-1527909
물유리 65 g, 나노 실리카 20 g, Li계 내수성 첨가제로서 리튬카보네이드 5 g, 유기규소화합물로서 메틸트리에톡시실란 5 g 및 소착방지제로서 단당류인 포도당 5 g을 상온에서 스페츌러(Spatula)를 이용하여 골고루 혼합하여 한국등록특허 제10-1527909호에 따른 주조용 무기 바인더를 합성하였다.65 g of water glass, 20 g of nano silica, 5 g of lithium carbonate as an Li-based water-resistant additive, 5 g of methyltriethoxysilane as an organosilicon compound, and 5 g of glucose monosaccharide as a deterioration inhibitor were added to the mixture at room temperature using a Spatula And an inorganic binder for casting according to Korean Patent No. 10-1527909 was synthesized.
실험예 1. NaOH 함량에 따른 강도 성능 평가Experimental Example 1. Evaluation of Strength Performance According to NaOH Content
상기 실시예 1 및 비교예 1에 의해 제조된 무기바인더를 사용하여 중자를 제조한 후, 각각의 중자에 대해 강도변화를 측정하였다.The inorganic binder prepared according to Example 1 and Comparative Example 1 was used to prepare a core, and then the strength change was measured for each core.
중자의 강도변화 측정은, KS L 3314:2012에 준하여 삼점 굽힘 시험을 실시하였고, 그 결과를 도 1에 나타내었다.The three-point bending test was carried out in accordance with KS L 3314: 2012, and the results are shown in Fig.
도 1을 참조하면, NaOH를 포함하는 실시예 1의 무기바인더를 사용하여 제조된 중자의 경우 NaOH를 포함하지 않는 비교예 1의 무기바인더를 사용하여 제조된 중자와 비교하여, 강도가 약 2배 가량 향상된 것을 확인할 수 있다. 이는 NaOH를 포함함으로서 경화 속도를 제어하여, 상기 실시예 1의 무기바인더로 제조된 중자의 화학적 내구성 및 내습성을 향상시킨 것으로 판단된다.Referring to FIG. 1, in the case of the core made using the inorganic binder of Example 1 containing NaOH, the strength was about twice as high as that of the core prepared using the inorganic binder of Comparative Example 1 not containing NaOH As shown in FIG. It was judged that the curing rate was controlled by including NaOH, thereby improving the chemical durability and moisture resistance of the core made of the inorganic binder of Example 1. [
실험예 2. LiOH 함량에 따른 강도 성능 평가Experimental Example 2. Evaluation of Strength Performance According to LiOH Content
상기 실시예 1 및 비교예 2에 의해 제조된 무기바인더를 사용하여 중자를 제조한 후, 각각의 중자에 대해 강도변화를 측정하였다.The inorganic binders prepared in Example 1 and Comparative Example 2 were used to prepare core yarns, and then the strength change was measured for each core yarn.
중자의 강도변화 측정은, KS L 3314:2012에 준하여 삼점 굽힘 시험을 실시하였고, 그 결과를 도 2에 나타내었다.The strength change of the core was measured by three-point bending test according to KS L 3314: 2012, and the results are shown in Fig.
도 2를 참조하면, LiOH를 포함하는 실시예 1의 무기바인더를 사용하여 제조된 중자의 경우 LiOH를 포함하지 않는 비교예 2의 무기바인더를 사용하여 제조된 중자와 비교하여, 흡습 조건에서 중자의 강도가 약 2배 가량 향상된 것을 확인할 수 있다. 2, in the case of the core made using the inorganic binder of Example 1 containing LiOH, as compared with the core made using the inorganic binder of Comparative Example 2 which does not contain LiOH, It can be confirmed that the strength is improved by about two times.
이는 LiOH를 포함함으로서 상기 무기바인더의 물성이 강화되어 상기 중자의 화학적 내구성 및 내습성을 향상시킨 것으로 판단된다.It is considered that the inclusion of LiOH enhances the physical properties of the inorganic binder and improves the chemical durability and moisture resistance of the core.
실험예 3. 아이소옥틸 알코올 함량에 따른 유동 성능 평가Experimental Example 3. Evaluation of Flow Performance According to Isooctyl Alcohol Content
상기 실시예 1 및 비교예 3에 의해 제조된 무기바인더를 사용하여 중자를 제조한 후, 각각의 중자에 대해 유동성을 측정하였고, 그 결과를 도 3에 나타내었다.The inorganic binder prepared in Example 1 and Comparative Example 3 was used to prepare a core, and the fluidity of each core was measured. The results are shown in FIG.
도 3을 참조하면, 아이소옥틸 알코올을 포함하는 실시예 1의 무기바인더를 사용하여 제조된 중자의 경우 아이소옥틸 알코올을 포함하지 않는 비교예 3의 무기바인더를 사용하여 제조된 중자와 비교하여, 현저히 향상된 유동성을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 3, in the case of the core prepared using the inorganic binder of Example 1 containing isooctyl alcohol, the core of the core prepared by using the inorganic binder of Comparative Example 3 containing no isooctyl alcohol , Indicating a remarkably improved fluidity.
이는 아이소옥틸 알코올을 포함함으로서 상기 중자의 충진성을 향상시킨 것으로 판단된다.It is believed that this improved the filling of the core by including isooctyl alcohol.
실험예 4. 이당류 함량에 따른 소착 성능 평가Experimental Example 4. Evaluation of Dispersion Performance According to Disaccharide Content
상기 실시예 1 및 비교예 4에 의해 제조된 무기바인더를 사용하여 중자를 제조한 후, 각각의 중자에 대해 소착 성능을 측정하였고, 그 결과를 도 4에 나타내었다.The inorganic binders prepared in Example 1 and Comparative Example 4 were used to prepare core materials, and the adhesion performance was measured for each core. The results are shown in FIG.
도 4를 참조하면, 이당류를 포함하는 실시예 1의 무기바인더를 사용하여 제조된 중자의 경우 이당류를 포함하지 않는 비교예 4의 무기바인더를 사용하여 제조된 중자와 비교하여, 육안으로 확인이 가능할 정도로 현저히 향상된 소착 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 4, in the case of the core prepared by using the inorganic binder of Example 1 including the disaccharide, as compared with the core prepared by using the inorganic binder of Comparative Example 4 containing no disaccharide, Which is significantly improved compared with that of the conventional method.
이는 첨가된 이당류가 용탕과 접촉 시 탄화되면서 주물 표면에 표면에너지를 낮추어 소착을 막는 역할을 하는 것으로 판단된다.It is believed that the added disaccharide is carbonized when it is contacted with the molten metal to reduce the surface energy on the casting surface and prevent the dislocation.
실험예 5. 실시예 2 및 비교예 5에 따른 강도 성능 평가Experimental Example 5. Evaluation of Strength Performance According to Example 2 and Comparative Example 5
상기 실시예 2 및 비교예 5에 의해 제조된 무기바인더를 사용하여 중자를 제조한 후, 각각의 중자에 대해 강도변화를 측정하였다.The inorganic binder prepared by the above Example 2 and Comparative Example 5 was used to prepare the core, and then the strength change was measured for each core.
중자의 강도변화 측정은, KS L 3314:2012에 준하여 삼점 굽힘 시험을 실시하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The three-point bending test was carried out in accordance with KS L 3314: 2012, and the results are shown in Table 1 below.
[표 1][Table 1]
상기 표 1을 참조하면, 본 발명에 따른 실시예 2의 최대강도는 475 N/cm2로 상기 비교예 5의 최대강도인 185 N/cm2와 비교하여 현저히 향상된 것을 확인할 수 있으며, 흡습강도 또한 본 발명에 따른 실시예 2의 경우 3시간 경과 시 434 N/cm2 및 6시간 경과 시 415 N/cm2로 거의 변화가 나타나지 않았으며, 상기 비교예 5의 흡습강도인 3시간 경과 시 75 N/cm2 및 6시간 경과 시 57 N/cm2과 비교하여 현저히 향상된 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 1, it can be seen that the maximum strength of Example 2 according to the present invention is 475 N / cm 2, which is significantly improved compared to 185 N / cm 2 , which is the maximum strength of Comparative Example 5, In the case of Example 2 according to the present invention, no change was observed at 434 N /
상기 결과로부터, 본 발명에 따른 무기바인더를 이용한 중자가 종래 기술인 상기 비교예 5에 따른 무기바인더를 이용한 중자와 비교하여 보다 우수한 최대강도 및 흡습강도를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.From the above results, it was confirmed that the core using the inorganic binder according to the present invention exhibits superior maximum strength and hygroscopic strength as compared with the core using the inorganic binder according to Comparative Example 5 of the prior art.
이상 설명으로부터, 본 발명에 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention. In this regard, it should be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.
Claims (6)
상기 물유리를 75 내지 90 중량%, 상기 NaOH를 1.0 내지 7.0 중량%, 상기 LiOH를 0.5 내지 3.0 중량%, 상기 아이소옥틸 알코올을 0.01 내지 0.1 중량% 상기 이당류를 2.0 내지 10.0 중량%; 및 상기 계면활성제 0.1 내지 1.0 중량%를 유효성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 주조용 무기바인더 조성물.A surfactant and a disaccharide which are derivatives of water glass, NaOH, LiOH, isooctyl alcohol, sodium benzenesulfonate,
Wherein the water glass contains 75 to 90 wt%, the NaOH is 1.0 to 7.0 wt%, the LiOH is 0.5 to 3.0 wt%, the isooctyl alcohol is 0.01 to 0.1 wt%, the disaccharide is 2.0 to 10.0 wt% And 0.1 to 1.0 wt% of the surfactant as an active ingredient.
상기 이당류는 설탕, 맥아당 또는 유당으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 주조용 무기바인더 조성물.The method according to claim 1,
Wherein the disaccharide is at least one selected from the group consisting of sugar, maltose, and lactose.
상기 무기바인더 조성물은 물 3.0 내지 15.0 중량%를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 주조용 무기바인더 조성물.The method according to claim 1,
Wherein the inorganic binder composition further comprises 3.0 to 15.0% by weight of water.
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