KR0168557B1 - 고강도 무수축 시멘트를 이용한 수지결합 시작금형의 제작방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고강도 무수축 시멘트를 이용한 수지결합 시작금형의 제작방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 간이금형 제작시 고강도 무수축 시멘트를 수지와 함께 사용함으로써 제품의 품질을 향상시키고 제작공정 및 제작기간을 단축시키며 산업 폐기물의 양을 대폭 감소시킴은 물론 압축강도, 수축율 및 제반물성이 우수한 금형의 제작방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 고강도 무수축 시멘트를 이용한 수지결합 시작금형의 제작방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 간이금형 제작시 고강도 무수축 시멘트를 수지와 함께 사용함으로서 제품의 품질을 향상시키고 제작공정 및 제작기간을 단축시키며 산업 폐기물의 양을 대폭 감소시킴은 물론 압축강도, 수축율 및 제반물성이 우수한 금형의 제작방법에 관한 것이다.
최근 신형차 개발에 있어서 시작차(prototype car)제작은 필수적이며 이러한 시작차를 제작하기 위해서는 많은 시간과 경비가 소요되므로 이에 따른 적절한 해결방안이 절실히 요구되고 있다.
현재 시작차 제작에 있어서 시간과 경비를 절감하기 위한 목적으로 주로 프레스(press)용 간이금형을 제작하여 사용하고 있으며, 이러한 간이금형은 에폭시수지(이하, 수지로 표기함)와 규사를 혼합하여 제작하는 수지형, 또는 아연합금 등을 이용한 정밀 주조방법 등이 이용되고 있다.
상기 종래의 수지형 간이금형은 수축율이 1/1000으로 매우 높아 치수 정밀도가 낮고 500톤 이상의 가압에서 금형 크기에 무관하게 크랙(crack)이 발생하게 되며, 1.0mm이상의 철판 성형이 어렵다. 그리고 작업장의 온도에 따라 수축율이 변화하는 성질이 있고, 저온에서는 경화시간이 길고 불량발생 확률이 높으며, 그 수명이 매우 짧을 뿐만 아니라 금형 제작시 악취발생과 다량의 산업 폐기물 배출로 인하여 심각한 환경오염 문제를 야기시킨다.
또한, 아연합금 등을 이용한 정밀 주조방법에서는 필수적으로 사형(sand mold)제작이 요구되며, 사형제작을 위한 석고모델 제작공정이 필요하다. 그리고 수축율이 13/1000으로 매우 높아 치수 정밀도가 낮으므로 수축율에 따른 교정작업이 요구되며, 수축율 보정시 불량 발생 확률이 높다. 즉, 아연합금을 재료로 하여 간이금형을 제작할 경우 인건비, 공정시간 및 자재비가 과다 소요되는 문제가 있다.
이에 본 발명의 발명자들은 상기 종래의 간이금형 제작시 발생되는 문제점을 해결하기 위한 방안으로 수지를 사용하여 표면층을 형성하고 고강도 무수축 시멘트를 사용하여 백업층을 형성시켜 금형을 제작하면 금형제작 공정과 제작기간을 단축시킬 수 있고, 외부 온도변화에 따른 경화시간의 변화가 적으며 압축강도, 수축율 및 제반물성이 우수한 금형을 제작할 수 있다는 점에 착안하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 제작기간 단축, 경비절감 및 산업폐기물의 양을 줄임은 물론 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 시멘트를 이용한 수지 결합 시작금형의 제작방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 (a)마스터 모델을 이용하여 다이용 석고 모델을 제작하고; (b) 이 석고모델에 일정한 제품두께를 갖는 시이트 왁스를 이용하여 석고모델 표면위를 도포 및 이형처리하고; (c) 상기 석고모델과 외곽틀을 정위치에 고정시키고; (d) 이렇게 완성된 석고모델의 성형면에 수지를 도포하여 표면층을 형성시킨 다음 수지와 규사 혼합물을 도포하여 커플링층을 형성시키고; (e) 상기 (d)의 커플링층이 반경화 또는 완전 경화한 상태에서 시멘트 모르타르를 타설하여 백업층을 형성시키고; (f) 12∼48 시간동안 상온에서 양생시킨 다음; (g) 사상하여 다이용 시멘트금형을 제작하는 공정과; (h) 상기 (g)의 다이용 시멘트금형을 기준모델로 하여 펀치 구조물과 블랭크 홀더 구조물을 제작하여 설치하고; (i) 상기 (b)∼(g)공정에 의해 펀치용 시멘트금형을 제작하는 공정으로 구성되어 있는 고강도 무수축 시멘트를 이용한 수지결합 시작금형의 제작방법에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 시멘트를 사용하여 종래의 간이금형 제작시 수반되는 문제점 해결 및 제품의 품질을 향상시킨 새로운 금형의 제작방법에 관한 것으로서, 본 발명에서 사용되는 시멘트는 고강도 무수축 시멘트로서 압축강도 1,200∼1,600㎏·f/㎠, 인장강도 140∼260㎏·f/㎠ 및 수축율 0.4/10000∼1/10000의 물성을 갖는 것을 사용한다. 본 발명에서 사용되는 고강도 무수축 시멘트의 압축강도가 1,200㎏·f/㎠ 미만이면 가압 공정중에서 금형에 크랙(crack)이 발생하고 0.7mm 이상의 철판 성형을 할 수 없는 문제가 있고, 인장강도에 있어서도 140㎏·f/㎠ 미만이면 다이금형(die mold)의 내부 깊이가 깊고 형상이 복잡한 철판을 성형할 경우 인장응력을 견디지 못하여 모서리 부분에서 크랙(crack)이 발생되는 문제가 있으며, 수축율이 1/10000을 초과하면 성형되 철판의 치수 정밀도가 낮아 수축율에 대한 보정작업으로 판금작업이 요구된다. 또한, 고강도 무수축 시멘트의 물성으로서 압축강도가 1,600㎏·f/㎠을 초과하거나, 인장강도가 260㎏·f/㎠를 초과하거나 또는 수축율이 0.4/10000 미만을 유지하는 것이 보다 바람직할 수도 있으나, 이러한 물성범위를 가지는 고강도 무수축 시멘트의 사용은 경제적으로 바람직하지 못하다.
본 발명을 제작공정에 의해 구체적으로 설명하면, 마스터 모델을 이용하여 다이용 석고모델을 제작하고, 시이트 왁스를 이용하여 제품두께에 맞춰 석고 모델 표면위를 도포한 다음, 이형제(seperator)로 이형처리한다.
그리고 표면층용 수지를 상기 이형처리된 석고 모델의 표면층에 도포하여 금형의 표면층을 형성시키고, 그 위에 적층용 수지 100중량부와 규사 200∼400중량부를 혼합한 것을 도포하여 커플링(coupling)층을 형성시킨다.
그리고 나서 외곽틀을 제작하여 설치하고 클램프로 고정시키는데 이때 외곽틀을 보강하기 위해 철근을 사용한다. 본 발명에서 사용된 외곽틀은 철판, 표면에 방수처리한 합판 또는 플라스틱 등을 사용하며, 특히 보강용 철근과 외곽틀의 용이한 부착을 위하여 철판을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 외곽틀 설치 후 외곽틀 틈새로 반죽된 시멘트가 새어 나오지 않도록 하기 위하여 테이프 등을 이용하여 완전히 밀봉한 다음 시멘트 모르타르를 외곽틀에 가득 채워주므로써 백업(Back-up)층 성층작업을 실시하며, 바이브레이터(vibrator)를 이용하여 백업층 내의 기포를 제거하여 국부취성을 제거한다.
시멘트 모르타르는 고강도 무수축 시멘트 100중량부, 양질의 세골재 80∼120중량부 및 물 16∼24중량부를 혼합한 것으로, 이때 인장강도 증가를 위해 강섬유를 첨가할 수도 있다. 강섬유는 전체 시멘트 모르타르 100중량부에 대하여 4∼5.4중량부를 첨가하는 바, 강섬유의 첨가량이 4중량부 미만이면 첨가효과를 얻을 수 없고, 5.4중량부를 초과하여 과량 첨가하게 되면 기타 다른 물성을 저하시키게 된다. 시멘트 모르타르의 조성에 있어서, 양질의 세골재로는 입경 4mm 이하의 연속 입도분포를 갖는 것을 사용하며, 이의 사용량이 80중량부 미만이면 압축강도 증진효과는 있으나 수축율을 1/10000 이하로 하기가 어렵고, 120중량부를 초과하여 과량 사용하면 압축강도가 현저히 감소되는 문제가 있다. 그리고, 물의 사용량이 16중량부 미만이면 작업성이 떨어지는 문제가 있고, 24중량부를 초과하면 잉여수가 많아지기 때문에 공극(pore)이 발생하여 강도가 저하되는 문제가 있다.
백업층이 완성되면 상온에서 12∼48 시간동안 양생을 실시하며, 표면의 건조를 막기 위해 젖은 수건 또는 비닐로 덮어 양생을 실시한다.
상기의 제작공정에 의해 완성된 다이금형(die mold)을 기준 모델로 하여 펀치 프로필 라인(punch profile line)에 맞춰 펀치 구조물과 블랭크 홀더(blank holder) 구조물을 제작하여 설치하며, 이를 위한 재료로는 토목용 철근 또는 보강용 철판을 사용하여 상기 다이 제작공정과 동일한 방법에 의해 펀치금형을 제작한다. 단, 프레스 작업시 충돌 및 성형시 주름발생을 방지하기 위하여 펀치와 블랭크 홀더의 틈새는 10mm 이내로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 시멘트 금형 제작공정은 종래 방법에서 문제시되었던 제작시간 및 경비의 절감, 작업환경 개선 및 환경오염 문제를 해결할 수 있는 신규한 금형 제작방법이다.
이하, 본 발명을 실시 예에 의거하여 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
다이용형 석고모델을 제작한 후, 그 표면위를 시이트 왁스로 도포한 다음 이형제를 바른다. 표면층 형성을 위하여 에폭시수지 9301(한국 IPCO NATIONAL사제품) 9.4kg과 에폭시수지 9352(한국 IPCO NATIONAL사제품) 0.95kg을 혼합하여 석고모델층을 도포하여 금형의 표면층을 형성시킨다. 그리고 나서, 에폭시수지 5293(한국 IPCO NATIONAL사제품) 15kg과, 에폭시수지 2100(한국 IPCO NATIONAL사제품) 7.5kg 그리고 규사 60kg을 혼합한 것을 이용하여 표면층 위를 도포하여 커플링층을 형성시킨다.
커플링층을 형성시킨 후 4∼6mm 크기의 규사를 흩뿌려 주어 결합제 역할을 하도록 하고, 커플링 수지가 반경화 상태 또는 경화된 상태에서 고강도 무수축 시멘트를 채워주게 되는데 이에 앞서서 철판으로 이루어진 외곽틀을 제작하여 설치하고 외곽틀 틈새는 테이프로써 완벽히 밀봉한다. 그리고 고강도 무수축 시멘트 1000kg에 연속입도를 갖는 4mm 이하의 세골재 1000kg, 길이 30mm정도의 강섬유를 80kg 그리고 물 200kg을 첨가하여 시멘트 모르타르를 제조하고, 이것을 외곽틀에 가득 채워 백업층을 형성시킨다.
바이브레이터를 이용하여 백업층내의 기포를 제거한 후, 젖은 수건과 비닐로 덮은 채로 12시간 상온에서 양생을 실시한 다음 탈형한다.
그리고 펀치용형 석고 모델에 맞춰 펀치 구조물을 제작하고 블랭크 홀더 구조물을 제작하여 설치한 후 상기 다이금형과 동일한 공정에 의해 펀치 금형을 제작하였다.
Claims (6)
- (a) 마스터 모델을 이용하여 다이용 석고 모델을 제작하고; (b) 이 석고모델에 일정한 제품두께를 갖는 시이트 왁스를 이용하여 석고모델 표면위를 도포 및 이형처리하고; (c) 상기 석고모델과 외곽틀을 정위치에 고정시키고; (d) 이렇게 완성된 석고모델의 성형면에 수지를 도포하여 표면층을 형성시킨 다음 수지와 규사 혼합물을 도포하여 커플링층을 형성시키고; (e) 상기(d)의 커플링층이 반경화 또는 완전 경화한 상태에서 시멘트 모르타르를 타설하여 백업층을 형성시키고; (f) 12∼48시간동안 상온에서 양생시킨 다음; (g) 자연 냉각시켜 탈형 및 사상하여 다이용 시멘트금형을 제작하는 공정과; (h) 상기 (g)의 다이용 시멘트금형을 기준모델로 하여 펀치 구조물과 블랭크 홀더 구조물을 제작하여 설치하고; (i) 상기 (b)∼(g)공정에 의해 펀치용 시멘트금형을 제작하는 공정으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 고강도 무수축 시멘트를 이용한 수지결합 시작금형의 제작방법.
- 제1항에 있어서, 상기 (d)과정의 수지로는 간이금형 제작용 표면층용 에폭시수지와 적층용 에폭시수지를 사용하는 것을 특징으로 하는 고강도 무수축 시멘트를 이용한 수지결합 시작금형의 제작방법.
- 제1항에 있어서, 상기 (e)과정의 시멘트 모르타르는 고강도 무수축 시멘트 100중량부, 세골재 80∼120중량부 및 물 16∼24중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 고강도 무수축 시멘트를 이용한 수지결합 시작금형의 제작방법.
- 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 (e)과정의 시멘트 모르타르 100중량부에 대하여 강섬유를 4∼5.4중량부 첨가하는 것을 특징으로 하는 고강도 무수축 시멘트를 이용한 수지결합 시작금형의 제작방법.
- 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 고강도 무수축 시멘트는 압축강도 1,200∼1,600㎏·f/㎠ 인장강도 140 ~ 260㎏·f/㎠ 및 수축율 0.4/10000 ∼ 1/10000의 물성을 갖는 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 고강도 무수축 시멘트를 이용한 수지결합 시작금형의 제작방법.
- 제1항에 있어서, 상기 (g)과정의 펀치 구조물과 블랭크 홀더 구조물의 보강재료로는 토목용 철근 또는 보강용 철판을 사용하는 것을 특징으로 하는 시멘트를 이용한 수지결합 시작금형의 제작방법.
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| KR1019940016649A KR0168557B1 (ko) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | 고강도 무수축 시멘트를 이용한 수지결합 시작금형의 제작방법 |
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| KR960003851A KR960003851A (ko) | 1996-02-23 |
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| KR (1) | KR0168557B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170126277A (ko) * | 2016-05-09 | 2017-11-17 | 경기대학교 산학협력단 | 해양 양식장 폰툰용 경량 콘크리트의 제조방법 |
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1994
- 1994-07-11 KR KR1019940016649A patent/KR0168557B1/ko not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170126277A (ko) * | 2016-05-09 | 2017-11-17 | 경기대학교 산학협력단 | 해양 양식장 폰툰용 경량 콘크리트의 제조방법 |
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| KR960003851A (ko) | 1996-02-23 |
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