KR100495289B1 - 발열및(또는)단열특성을갖는슬리브의제조방법,상기방법으로제조된슬리브,상기슬리브를사용하여주조물을제조하는방법,상기방법으로제조된주조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발열 및(또는) 단열 슬리브, 그의 제조 방법 및 그의 용도에 관한 것이다. 슬리브는 (1) 슬리브를 제공할 수 있는 슬리브 조성물 및 (2) 화학 결합제를 포함하는 슬리브 혼합물을 성형시켜 제조된다. 슬리브는 촉매의 존재하에 콜드-박스 또는 노우-베이크 경화 방법에 의해 경화된다. 본 발명은 또한 슬리브가 하나의 구성요소인 주조 조립체를 사용하여 금속 성형품을 주조하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 방법은 주조 방법에 의해 제조되는 금속 성형품에 관한 것이다.

Description

발열 및(또는) 단열 특성을 갖는 슬리브의 제조 방법, 상기 방법으로 제조된 슬리브, 상기 슬리브를 사용하여 주조물을 제조하는 방법, 상기 방법으로 제조된 주조물 {Process for Preparing a Sleeve Having Exothermic Properties and/or Insulating Properties, Sleeve Prepared Thereby, Process for Preparing a Casting by Using Said Sleeve, a Casting Prepared Thereby}

본 발명은 발열 및(또는) 단열 슬리브, 그의 제조 방법 및 그의 용도에 관한 것이다. 슬리브는 (1) 슬리브를 제공할 수 있는 슬리브 조성물 및 (2) 화학적으로 반응성 있는 결합제를 포함하는 슬리브 혼합물을 성형시켜 제조한다. 슬리브는 촉매의 존재하에 콜드-박스(cold-box) 또는 노우-베이크(no-bake) 경화 방법으로 경화시킨다. 본 발명은 또한 슬리브가 하나의 구성요소인 주조 조립체를 사용하여 금속 성형품(metal part)을 주조하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 방법은 상기 주조 방법에 의해 제조되는 금속 성형품에 관한 것이다.

주조 조립체는 주입 컵, 탕구계(gating system) (하향탕구(downsprue), 초크 및 탕도(runner)), 압탕(riser), 슬리브, 주형틀, 코어 및 다른 구성요소들로 이루어진다. 금속 주조물을 제조하기 위해, 금속은 주조 조립체의 주입 컵으로 주입되어 탕구계를 통해 주형틀 및(또는) 코어 조립체에 이르고, 이곳에서 냉각 및 고화된다. 이어서, 코어 및(또는) 주형 조립체로부터 금속 성형품을 분리해낸다.

주조 조립체에 사용되는 주형틀 및(또는) 코어는 종종 노우-베이크 또는 콜드-박스 방법에 의해 모래 또는 다른 주물 골재 및 결합제로 제조된다. 주물 골재는 화학 결합제와 혼합되고, 전형적으로는 성형된 후에 액상(liquid) 또는 증기상(vaporous) 촉매의 존재하에 경화된다. 주형틀 및(또는) 코어를 제조하는데 사용되는 전형적인 골재로는 높은 밀도 및 높은 열 전도도를 갖는 골재, 예를 들어 실리카 모래, 감람석, 석영 지르콘 모래 및 규산마그네슘 모래가 있다. 이들 골재로부터 주형틀 및(또는) 코어를 상업용 수준으로 제조하는데 사용되는 결합제의 양은 전형적으로 골재의 중량 및 유형에 따라 1.0 내지 2.25 중량%이다.

주물 혼합물의 밀도는 전형적으로 1.2 내지 1.8 g/cc인 반면, 이러한 골재의 열 전도도는 전형적으로 0.8 내지 1.0 W/m·K이다. 생성된 주형틀 및(또는) 코어는 이들이 열을 발산하지 않으므로, 발열성은 아니다. 주형틀 및 코어가 단열 특성을 가짐에도 불구하고, 이들은 단열재로서 그다지 효과적이지 않다. 사실, 주형틀 및 코어는 전형적으로는 열을 흡수한다.

압탕 또는 공급기는 주조 공정 동안 발생하는 금속의 수축분 또는 결여분을 보충하기 위해 요구되는 과량의 용융 금속을 보유하는 저장고이다. 압탕으로부터의 금속은 주조시에 금속이 수축할 때 주조물 내의 이러한 결여분을 채운다. 따라서, 압탕 내의 금속은 더 오랜 시간 동안 액체 상태로 유지될 수 있게 되므로 주조물이 냉각 및 고화됨에 따라 주조물에 금속을 제공한다. 슬리브는 압탕 내의 용융 금속을 고온 및 액체 상태로 유지하기 위해, 주조 조립체의 압탕 및 다른 부분을 둘러싸거나 또는 캡슐화하는데 사용된다. 용융 금속의 온도 및 압탕 내의 금속이 용융 상태로 유지되는 시간은 무엇보다도 슬리브의 조성 및 슬리브 벽의 두께의 함수이다.

이들의 기능을 제공하기 위해, 슬리브는 발열 및(또는) 단열 특성을 가져야한다. 슬리브의 발열 및 단열 특성은 그의 유형 및(또는) 정도면에서, 슬리브가 삽입될 주형틀 조립체의 열적 특성보다 다양하다. 우세하게 발열성인 슬리브는 열을 방출함으로써 압탕의 비열 요건의 일부 또는 모두를 충족시키고 압탕내의 용융 금속의 온도 손실을 제한하여 금속을 보다 고온으로 그리고 보다 장시간 동안 액상으로 유지시키는 작용을 한다. 한편, 단열 슬리브는 둘러싸고 있는 주형틀 조립체로부터 압탕내의 용융 금속을 단열시킴으로써 금속을 용융 상태로 유지시킨다.

주물 주형틀 및 코어는 슬리브로서 기능할 수 있는 열적 특성을 갖지 않는다. 이들은 발열성이 아니고, 단열재로서 충분히 효과적이지도 않으며, 너무 많은 열을 흡수하기 때문에 용융 금속을 고온 및 액상으로 유지하지도 못한다. 주물 주형틀에 사용되는 조성물 및 코어는 요구되는 열적 특성 및 밀도를 가지지 않기 때문에 슬리브 제조에 유용하지 않다.

슬리브 제조에 사용되는 전형적인 물질로는 알루미늄, 산화제, 섬유, 충진제 및 내화재, 특히 알루미나, 알루미노규산염 및 중공(hollow) 구 형태의 알루미노규산염이 있다. 슬리브 혼합물 중 물질의 유형 및 양은 제조되는 슬리브의 특성에 따라 좌우된다. 슬리브 조성물의 전형적인 밀도는 0.4 g/㎖ 내지 0.8 g/㎖이다. 실온에서 알루미늄에 대한 열 전도도는 전형적으로 200 W/m·K 초과인 반면, 실온에서 중공 알루미노규산염 미소구에 대한 열 전도도는 0.05 W/m·K 내지 0.5 W/m·K이다. 모든 슬리브는 열 손실을 최소화하고 금속을 가능한 한 오랫동안 액체 상태로 유지하기 위해, 어느 정도는 단열 특성을 갖거나 또는 단열 및 발열 특성을 겸비하는 것이 요구된다.

슬리브 제조에 사용되는 3가지 기본적인 방법은 "라밍(ramming)", "감압(vacuuming)" 및 "취입 또는 사출"이다. 라밍 및 취입은 기본적으로 슬리브 조성물 및 결합제를 슬리브 형태로 압축시키는 방법이다. 라밍은 슬리브 혼합물 (슬리브 조성물 및 결합제)을 목재, 플라스틱 및(또는) 금속으로 제조된 슬리브 틀 내로 충진시키는 것으로 이루어진다. 감압은 내화재 및(또는) 섬유의 수성 슬러리에 진공을 인가하여 잉여량의 물을 흡인 제거시켜서 슬리브를 형성하는 것으로 이루어진다. 전형적으로는, 라밍, 취입 또는 감압 중 어느 방법으로 슬리브를 형성하였는지 간에, 형성된 슬리브를 오븐-건조시켜 그에 함유된 수분을 제거하고 슬리브를 경화시킨다. 함유된 수분이 제거되지 않으면, 수분은 고온 금속과 접촉하게 될 때 증발하여 안전성에 위험을 초래할 수 있다. 이들 중 어느 방법에서도, 성형된 슬리브를 액상 또는 증기상 촉매로 화학적 경화시키지 않는다.

몇몇 경우에, 이들 조성물은 섬유를 부분적으로 또는 완전히 중공 알루미노규산염 미소구로 대체함으로써 변형된다. PCT 공보 WO 제94/23865호를 참조한다. 이 방법은 슬리브의 단열 특성을 변화시켜, 주조 공정시 슬리브를 제조 및 사용하는 조업자들에게 건강 및 안전상 문제를 야기시킬 수 있는 섬유의 사용을 감소시키거나 또는 배제시키는 것을 가능하게 한다.

슬리브에 대한 문제점 중 하나는 슬리브의 외부 치수가 정확하지 않다는 것이다. 결과적으로, 슬리브의 외부 윤곽은 슬리브가 삽입되는 주형틀의 내부 공동 (cavity)과 그의 치수면에서 일치하지 않게 된다. 치수 정확성이 불량하다는 단점을 보완하기 위해서는, 슬리브가 삽입되는 주형틀의 공동을 오버사이즈(oversize)시키거나, 또는 주형틀 조립체에 "압착 립(crush rib)"을 형성 또는 위치시킴으로써 슬리브가 압탕 공동 내로 삽입될 때 이를 침식되거나 또는 변형시켜, 슬리브를 적소에 고정시키는 수단을 제공하는 것이 종종 요구되어 왔다. 또는, 슬리브를 주조 틀상에 적절히 위치시키고 슬리브 둘레에 주형틀을 제조함으로써 슬리브의 치수가 정확하지 않다는 문제점을 해결해 왔다.

슬리브에 대한 또다른 문제점은 이들이 압탕 저장고 내의 용융 금속을 고온 및 액상으로 유지하는데 요구되는 열적 특성이 부족할 수 있다는 것이다. 그로 인해, 주조물이 수축되어 주조 결함을 초래하게 된다. 이러한 결함이 있는 주조물은 대개 폐기(scrap)되는데, 이는 시간 및 금속을 낭비하는 셈이 된다.

탕도, 탕구 및 주조 조립체의 다른 구성요소 또한 이들과 접촉하게 되는 용융 금속의 온도를 유지하기 위한 외피로서 단열 및 발열 슬리브를 사용할 수도 있다.

발명의 요약

본 발명은 발열 및(또는) 단열 슬리브를 제조하기 위한 노우-베이크 방법 및 콜드-박스 방법, 이 방법에 의해 제조된 슬리브, 및 금속 주조물 제조에 있어서의 슬리브의 사용에 관한 것이다. 전형적으로는, 슬리브 제조는

(A) (1) (a) 발열 반응을 일으킬 수 있는 산화성 금속 및 산화제, (b) 단열 내화재, 및 (c) (a)와 (b)의 혼합물을 포함하는, 슬리브를 제조할 수 있는 슬리브 조성물, 및 (2) 결합 유효량의 화학적으로 반응성 있는 콜드-박스 또는 노우-베이크 결합제를 포함하는 슬리브 혼합물을 슬리브 틀 내로 도입시켜 미경화 슬리브를 형성하는 단계,

(B) 미경화 슬리브를 콜드-박스 또는 노우-베이크 촉매와 접촉시켜 슬리브가 자기-지지되도록 하는 단계, 및

(C) 상기 슬리브를 틀로부터 분리해내고 더욱 경화시켜 고상의 경질 경화 슬리브가 되도록 하는 단계

를 포함한다.

노우-베이크 방법에서, 경화 촉매는 액상이고, 성형 이전에 슬리브 조성물, 결합제 및 다른 구성성분들과 혼합된다. 콜드-박스 방법에서는, 먼저 슬리브 혼합물을 성형한 후, 증기상 경화 촉매와 접촉시킨다. 노우-베이크 슬리브 혼합물 및 콜드-박스 슬리브 혼합물의 구성성분을 균일하게 혼합하여 그 혼합물이 그의 균일성을 유지하여 전체적으로 균일한 특성의 슬리브를 제조할 수 있다.

노우-베이크 방법 및 콜드-박스 방법에 의해, 화학적으로 경화된 슬리브를 제조한다. 이 방법은 선행 기술에 공지된 방법과 비교하여, 단위 시간 당 더 많은 슬리브를 제조할 수 있게 된다. 또한, 원료 물질과 접촉하게 되는 조업자들이 오랜 기간 동안 흡입할 경우에 호흡상의 문제를 일으킬 수 있는 임의의 섬유에 노출되지 않기 때문에, 이들 조업자의 건강 및 안전에 대한 위험성이 덜하다.

본 발명은 또한 상기 방법에 의해 제조되는 슬리브에 관한 것이다. 상기 방법에 의해 제조되는 슬리브는 치수가 정확하다. 이로 인해, 슬리브를 주형틀 내로 용이하게 삽입하는 것이 가능하게 된다. 압탕 슬리브를 자동화 방법에 의해 주형틀 조립체 내로 삽입시켜 주형 공정의 생산성을 더욱 개선시킬 수 있다. 슬리브의 밀도 및 두께는 더욱 일정하고 치수적으로 정확하므로, 슬리브를 오버사이즈 시키거나, 슬리브를 적소에 유지하기 위한 "압착 립" 또는 립이 부착된 주형틀을 사용할 필요가 없다. 더욱이, 슬리브는 열적으로 충분히 안정하기 때문에, 슬리브를 사용한 주조 조립체에 의해 제조되는 주조물은 수축 결함을 갖지 않는다. 이로 인해, 폐기량이 줄어들고 생산성은 더 높아진다.

본 발명은 또한 슬리브가 일부분을 이루는 주조 조립체 내에서 철 및 비(非)철 금속 성형품을 주조하는 방법, 및 이러한 주조 방법에 의해 제조되는 성형품에 관한 것이다. 상기 슬리브가 슬리브 압탕 내의 용융 금속을 더 절감시킬 수 있기 때문에, 모래 압탕 공동의 저장고에 함유된 용융 금속과 비교하여 이들 슬리브를 사용하여 제조된 주조물은 낭비가 덜하게 된다. 결과적으로, 압탕내의 금속을 보다 양호하게 활용할 수 있고, 이로 인해 동일한 양의 용융 금속으로부터 더 많은 주조물을 제조할 수 있게 된다.

도 1은 주조 조립체의 주형틀 조립체 내로 삽입된 2개의 압탕 슬리브 (측면 압탕 슬리브 및 상부 압탕 슬리브)를 갖는 주조 조립체를 나타낸다.

도 2는 용융 금속을 고온 및 액상으로 유지하는데 있어서의 슬리브 사용 효과를 도식적으로 설명한다.

도 3은 사용된 슬리브의 부적절한 열적 특성에 기인하여 주조물의 수축이 일어난 것을 나타내는 도식이다. 이 주조물은 결함이 있고, 폐기 처분될 것이다.

도 4는 금속 압탕에서는 국소 수축이 일어났지만, 주조물은 전혀 수축되지 않았음을 나타내는 도식이다. 이러한 국소 수축은 주조 결함 및 폐기물을 초래하지 않는다.

용어 정의

하기 정의들은 본 명세서 및 청구의 범위내의 용어에 사용된다:

주조 조립체; 용융 금속이 주형틀 조립체로 흘러가서 냉각되어 금속 성형품을 형성하는 주조 조립체 내로 용융 금속을 주입함으로써 금속 주조물을 제조하는데 사용되는 주조 공정의 구성요소, 예를 들어 주입 컵, 하향탕구, 탕구계 (하향탕구, 탕도 및 초크), 주형, 코어, 압탕, 슬리브 등의 조립체.

화학적 결합; 슬리브 조성물과 혼합되는 결합제와 촉매와의 화학 반응에 의해 발생되는 결합.

콜드-박스; 증기상 촉매를 사용하여 주형틀 또는 코어를 경화시키는 주형틀 또는 코어의 제조 방법.

하향탕구; 용융 금속이 주입되는, 주조 조립체의 주 공급 채널.

EXACTCAST (상표명) 콜드-박스 결합제; 두 부분으로 이루어진 폴리우레탄-형성 콜드-박스 결합제로서, 제1 부분은 미국 특허 제3,485,797호에 기재되어 있는 것과 유사한 페놀계 수지이다. 이 수지는 방향족, 에스테르 및 지방족 용매의 배합물, 및 실란에 용해된다. 제2 부분은 폴리메틸렌 폴리페닐 이소시아네이트, 방향족 용매를 주성분으로 하고 아울러 소량의 지방족 용매를 포함하는 용매 배합물, 및 작업시간(benchilfe) 연장제를 포함하는 폴리이소시아네이트 성분이다. 제1 부분 대 제2 부분의 중량비는 약 55:45이다.

EXACTCAST (상표명) 노우-베이크 결합제; 두 부분으로 이루어진 폴리우레탄-형성 노우-베이크 결합제로서, EXACTCAST (상표명) 콜드-박스 결합제와 유사하다. EXACTCAST (상표명) 노우-베이크 결합제는 작업시간 연장제 또는 실란을 함유하지 않는다.

발열 슬리브; 이것이 삽입되는 주형/코어 조립체와 비교하여 발열 특성을 갖는 슬리브. 슬리브의 발열 특성은 반응하여 열을 발생시킬 수 있는 산화성 금속 (전형적으로 알루미늄 금속) 및 산화제에 기인한다.

EXTENDOSPHERES SG; PQ 코포레이션 (PQ Corporation)에 의해 판매되는 중공 알루미노규산염 미소구로서, 입도가 10 내지 350 마이크론이고 알루미나 함량이 미소구의 중량을 기준으로 28 중량% 내지 33 중량%이다.

EXTENDOSPHERES SLG; PQ 코포레이션에 의해 판매되는 중공 알루미노규산염 미소구로서, 입도가 10 내지 300 마이크론이고 알루미나 함량이 미소구의 중량을 기준으로 40 중량% 이상이다.

탕구계; 이를 통해 금속이 주입 컵으로부터 주형틀 및(또는) 코어 조립체로 전달되는 계. 탕구계의 구성요소에는 하향탕구, 탕도, 초크 등이 포함된다.

취급 가능; 처지거나 또는 파괴됨 없이 한 장소로부터 또다른 장소로 이동될 수 있는 슬리브의 특성.

단열 내화재; 실온에서의 열 전도도가 전형적으로 약 0.7 W/m·K 미만, 바람직하게는 약 0.5 W/m·K 미만인 내화재.

단열 슬리브; 슬리브가 삽입되는 주형/코어 조립체 보다 더 큰 단열 특성을 갖는 슬리브. 단열 슬리브는 전형적으로 섬유 및(또는) 중공 미소구와 같은 저밀도 물질을 함유한다.

주형틀 조립체; 주물 골재 (전형적으로는 모래) 및 주물 결합제로부터 제조된 주형틀 및(또는) 코어의 조립체로서, 주조 조립체 내에 위치하여 주조물에 특정 형태를 제공한다.

노우-베이크; 주형틀 또는 코어를 경화시키기 위해 액상 촉매를 사용하는 주형틀 또는 코어의 제조 방법으로서, 또한 콜드-경화 (cold-curing)로서도 공지되어 있다.

주입 컵; 주조 조립체를 채우기 위해 용융 금속이 주입되는 공동.

내화재; 전형적으로는 실온에서의 열 전도도가 약 0.8 W/m·K 초과인 세라믹계 물질로서, 예를 들어 1700 ℃와 같이 고온일 수 있는 용융 금속과 접촉하게 되는 경우, 극도로 높은 온도를 본질적인 변성 없이 견딜 수 있다.

압탕; 주조물이 고화시에 수축함에 따라 주조물 내에 공동이 생성되는 것을 방지하기 위한 과량의 용융 금속에 대한 저장고로서 기능하는, 주조 조립체의 주형틀 또는 주조 공동에 연결된 공동.

슬리브; 주조 조립체의 임의의 구성요소, 예를 들어 압탕, 탕도, 주입 컵, 탕구 등을 전체적으로 또는 부분적으로 덮거나 또는 주조 조립체의 일부로서 사용되는, 슬리브 조성물로부터 제조된 발열 및(또는) 단열 특성을 갖는 임의의 주조가능 형상의 것. 슬리브는 다양한 형태, 예를 들어 원통형, 반구형, 컵형, 판형, 코어형을 가질 수 있다.

슬리브 조성물; 슬리브에 발열 및(또는) 단열 특성을 제공할 수 있는 임의의 조성물. 슬리브 조성물은 일반적으로 알루미늄 금속 및(또는) 알루미노규산염, 특히 중공 미소구 형태의 알루미노규산염, 또는 이들의 혼합물을 함유한다. 원하는 특성에 따라, 슬리브 조성물은 또한 알루미나, 내화재, 산화제, 플루오르화물, 섬유 및 충진제를 함유할 수도 있다.

슬리브 혼합물; 노우-베이크 또는 콜드-박스 방법에 의해 슬리브를 형성할 수 있는, 슬리브 조성물 및 화학 결합제를 포함하는 혼합물.

W/m·K; 열 전도도의 단위 (= 와트/미터·켈빈)

도면의 상세한 설명

도 1은 주입 컵 (1), 탕구 (2), 탕도 (3), 측면 압탕용 슬리브 (4), 측면 압탕 (5), 상부 압탕용 슬리브 (6), 상부 압탕 (7) 및 주형틀 및(또는) 코어 조립체 (8)로 이루어진 간단한 주조 조립체를 나타내는 도면이다. 용융 금속은 주입 컵 (1)내로 주입되어 탕구 (2)를 통해 탕도 (3) 및 탕구계의 다른 부분으로 흐르고, 결국 주형틀 및 코어 조립체 (8)에 이른다. 압탕 (5 및 7)은 주조물이 냉각 수축되어 압탕으로부터 용융 금속을 인취하는 경우에 이용가능한, 과량의 용융 금속용 저장고이다. 슬리브 (4 및 6)는 주형틀 및(또는) 코어 조립체 (8)내로 삽입되어 압탕 (5 및 7)을 둘러싸고, 압탕내의 용융 금속이 너무 급격히 냉각되는 것을 억제한다.

도 2는 용융 금속을 고온 및 액상으로 유지하는데 있어서 유익한 슬리브 사용 효과를 도식적으로 설명한다.

도 3은 압탕 (1)의 금속 및 주조물 (3)의 금속에서 수축 (2)이 발생하였음을 예시하는 도면이다. 이 주조물은 결함이 있고 폐기 처분될 것이다.

도 4는 압탕 (1)에서는 금속의 수축 (2)이 발생하지만 주조물 (3) 내에서는 금속 수축이 발생하지 않았음을 예시하는 도면이다. 이 주조물은 결함이 없고 사용될 수 있다.

본 발명을 실시하기 위한 가장 양호한 양태 및 다른 양태의 설명

본 방법에 사용되는 슬리브 혼합물은 (1) 슬리브 조성물 및 (2) 유효량의 화학적으로 반응성 있는 결합제를 함유한다. 슬리브 혼합물을 성형하고, 유효량의 경화 촉매와 접촉시켜 경화시킨다.

발열 및(또는) 단열 슬리브의 제조에 사용되는 슬리브 조성에 관해 새로운 것은 없다. 슬리브 제조용으로 당업계에 공지되어 있는 임의의 슬리브 조성물이 슬리브 제조에 사용될 수 있다. 슬리브 조성물은 발열 및(또는) 단열 물질, 전형적으로 무기물을 함유한다. 발열 및(또는) 단열 물질은 전형적으로는 알루미늄-함유 물질이고, 바람직하게는 알루미늄 금속, 알루미노규산염, 알루미나 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되며, 가장 바람직한 것은 중공 미소구 형태의 알루미노규산염이다.

발열 물질은 금속이 주입될 수 있는 온도에서 발열 반응을 일으킬 수 있는 산화성 금속 및 산화제이다. 산화성 금속으로는 마그네슘 및 유사한 금속이 사용될 수 있지만, 전형적으로는 알루미늄을 사용한다. 단열 물질은 전형적으로 알루미나 또는 알루미노규산염이고, 중공 미소구 형태의 알루미노규산염인 것이 바람직하다.

알루미늄 금속이 발열 슬리브용 산화성 금속으로 사용되는 경우, 이것은 전형적으로는 알루미늄 분말 및(또는) 알루미늄 과립의 형태로 사용된다. 발열 슬리브용으로 사용되는 산화제에는 산화철, 산화망간, 질산염, 과망간산칼륨 등이 포함된다. 산화물은 이들이 함유된 압탕 슬리브 및 주형틀이 투과성이기 때문에 금속 알루미늄 연료 성분을 충족시키기 위해 화학양론적 수준으로 존재할 필요가 없다. 따라서, 산화제로부터의 산소는 알루미늄 연료가 연소되는 경우에 대기중의 산소에 의해 보충된다. 전형적으로는 알루미늄 대 산화제의 중량비는 약 10:1 내지 약 2:1, 바람직하게는 약 5:1 내지 약 4:1이다.

발열 슬리브의 열적 특성은 압탕 내 용융 금속의 온도 손실을 감소시키는 열 발생에 의해 향상되어, 용융 금속을 보다 고온으로 보다 장시간 액상으로 유지시킨다. 발열은 실온에서의 열 전도도가 150 W/m·K 초과, 더욱 전형적으로는 200 W/m·K 초과인 알루미늄 금속의 반응으로 인한 것이다. 주형틀 및(또는) 코어는 발열 특성을 나타내지 않는다.

상술한 바와 같이, 슬리브의 단열 특성은 바람직하게는 알루미노규산염 지오스피어(zeeosphere) 등을 비롯한 중공 알루미노규산염 미소구에 의해 제공된다. 알루미노규산염 중공 미소구로 제조된 슬리브는 낮은 밀도, 낮은 열 전도도 및 우수한 단열 특성을 갖는다. 중공 알루미노규산염 미소구의 열 전도도는 실온에서 약 0.05 W/m·K 내지 약 0.6 W/m·K, 더욱 전형적으로는 약 0.1 W/m·K 내지 약 0.5 W/m·K이다.

슬리브의 단열 및 발열 특성은 달라질 수 있으나, 그의 열적 특성은 정도 및(또는) 유형면에서 슬리브가 삽입될 주형틀 조립체보다 다양하다.

슬리브에서 원하는 발열 특성의 정도에 따라, 슬리브 중의 알루미늄 양은 슬리브 조성물의 중량을 기준으로 0 중량% 내지 50 중량%, 전형적으로는 5 중량% 내지 40 중량%이다.

슬리브에서 원하는 단열 특성의 정도에 따라, 슬리브 중의 중공 알루미노규산염 미소구의 양은 슬리브 조성물의 중량을 기준으로 0 중량% 이상, 전형적으로는 40 중량% 내지 90 중량%이다. 대부분의 경우, 슬리브에는 단열 및 발열 특성 모두가 요구되므로, 알루미늄 금속 및 중공 알루미노규산염 미소구 모두가 슬리브에 사용될 것이다. 슬리브에는 단열 및 발열 특성 모두가 요구되므로, 슬리브에서 알루미늄 금속 대 중공 알루미노규산염 미소구의 중량비는 전형적으로 약 1:5 내지 약 1:1, 바람직하게는 약 1:1 내지 약 1:1.5이다.

중공 알루미노규산염 미소구의 입도는 전형적으로는 그의 임의의 벽 두께와 합하여 약 3 ㎜이다. 중공 알루미노규산염 미소구의 평균 직경이 1 ㎜ 미만이고, 입도의 대략 10%가 벽 두께인 것이 바람직하다. 또한, 단열 특성을 갖지만 알루미노규산염이 아닌 재료로 이루어진 중공 미소구를 중공 알루미노규산염 미소구 대신 사용하거나 중공 알루미노규산염 미소구와 함께 사용할 수도 있다고 여겨진다.

중공 알루미노규산염 미소구 중의 알루미나 대 실리카 (SiO₂로서)의 중량%는 응용분야에 따라 광범위하게 다양할 수 있고, 예를 들어 중공 미소구의 총량을 기준으로 25:75 내지 75:25, 전형적으로는 33:67 내지 50:50일 수 있다. 중공 알루미노규산염 미소구의 알루미나 함량이 높을수록 그의 융점이 더 높기 때문에 알루미나 함량이 높은 중공 알루미노규산염 미소구가 주조 온도 1300 ℃ 내지 1700 ℃의 금속, 예를 들어 철 및 강을 주입하는데 사용되는 슬리브 제조용으로 보다 양호하다. 따라서, 이들 중공 알루미노규산염 미소구로 제조된 슬리브는 고온에서 그리 용이하게 파괴되지는 않을 것이다.

내화재는 밀도가 높고 열 전도도가 높아서 이를 사용하는 것이 슬리브의 성능에 반드시 바람직하지는 않지만, 슬리브 혼합물에 보다 높은 융점을 부여하여 슬리브가 주조 공정 동안 용융 금속과 접촉할 때 파괴되지 않도록 하기 위해서는 슬리브 조성물에 사용될 수 있다. 이러한 내화재의 예에는 특히 실리카, 마그네시아, 알루미나, 감람석, 크롬철광, 알루미노규산염 및 탄화규소가 포함된다. 이들 내화재는 바람직하게는 슬리브 조성물의 중량을 기준으로 50 중량% 미만, 더욱 바람직하게는 25 중량% 미만의 양으로 사용된다. 알루미나가 내화재로서 사용되는 경우, 알루미나는 슬리브 조성물의 중량을 기준으로 50 중량% 미만, 더욱 바람직하게는 10 중량% 미만의 양으로 사용된다.

슬리브 조성물의 밀도는 전형적으로는 약 0.1 g/cc 내지 약 0.9 g/cc, 더욱 전형적으로는 약 0.2 g/cc 내지 약 0.8 g/cc이다. 발열 슬리브의 경우, 슬리브 조성물의 밀도는 전형적으로는 약 0.3 g/cc 내지 약 0.9 g/cc, 더욱 전형적으로는 약 0.5 g/cc 내지 약 0.8 g/cc이다. 단열 슬리브의 경우, 슬리브 조성물의 밀도는 전형적으로는 약 0.1 g/cc 내지 약 0.7 g/cc, 더욱 전형적으로는 약 0.3 g/cc 내지 약 0.6 g/cc이다.

또한, 슬리브 조성물은 여러가지 충진제 및 첨가제, 예를 들어 빙정석 (Na₃AlF₆), 칼륨 알루미늄 테트라플루오라이드, 칼륨 알루미늄 헥사플루오라이드를 함유할 수 있다.

슬리브 조성물과 혼합되어 슬리브 혼합물을 형성하는 결합제는 당업계에 잘 공지되어 있다. 슬리브 혼합물을 슬리브의 형상으로 함께 충분히 유지하고 경화 촉매의 존재하에 중합하는, 임의의 노우-베이크 또는 콜드-박스 결합제가 작용할 것이다. 이러한 결합제의 예로는 특히 페놀계 수지, 페놀계 우레탄 결합제, 퓨란 결합제, 알칼리성 페놀계 레졸 결합제 및 에폭시-아크릴계 결합제가 있다. 앳슈랜드 케미칼사 (Ashland Chemical Company)에 의해 판매되는 EXACTCAST (상표명) 콜드-박스 결합제로서 공지되어 있는 에폭시-아크릴계 및 페놀계 우레탄 결합제가 특히 바람직하다. 페놀계 우레탄 결합제는 미국 특허 제3,485,497호 및 동 제3,409,579호에 기재되어 있고, 본 명세서에 참고문헌으로 도입된다. 이들 결합제는 두 부분의 계를 기본으로 하며, 이 중 한 부분은 페놀계 수지 성분으로 되어 있고 다른 부분은 폴리이소시아네이트 성분으로 되어 있다. 산화제의 존재하에 이산화황으로 경화되는 에폭시-아크릴계 결합제는 미국 특허 제4,526,219호에 기재되어 있고, 본 명세서에 참고문헌으로 도입된다.

요구되는 결합제의 양은 슬리브의 형상을 유지하고 효과적인 경화를 가능하게 하는, 즉 경화 후에 취급될 수 있거나 또는 자기-지지될 수 있는 슬리브를 생성하는 유효량이다. 결합제의 유효량은 슬리브 조성물의 중량을 기준으로 약 4 중량% 초과이다. 바람직하게는 결합제의 양은 약 5 중량% 내지 약 15 중량%, 더욱 바람직하게는 약 6 중량% 내지 약 12 중량%의 범위이다.

노우-베이크 방법에 의한 슬리브의 경화는 액상 경화 촉매를 슬리브 혼합물과 혼합 (또는, 액상 경화 촉매를 먼저 슬리브 조성물과 혼합)시키고, 촉매를 함유하는 슬리브 혼합물을 성형하며, 전형적으로는 상온에서 추가의 열 없이 슬리브가 그 형태로 경화되도록 함으로써 일어난다. 바람직한 액상 경화 촉매로는 3급 아민이 있고, 바람직한 노우-베이크 경화 방법은 미국 특허 제3,485,797호에 기재되어 있으며, 본 명세서에 참고문헌으로 도입된다. 이러한 액상 경화 촉매의 구체적인 예에는 알킬기가 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 4-알킬 피리딘, 이소퀴놀린, 아릴피리딘, 예를 들어 페닐 피리딘, 피리딘, 아크리딘, 2-메톡시피리딘, 피리다진, 3-클로로 피리딘, 퀴놀린, N-메틸 이미다졸, N-에틸 이미다졸, 4,4'-디피리딘, 4-페닐프로필피리딘, 1-메틸벤즈이미다졸 및 1,4-티아진이 포함된다.

콜드-박스 방법에 의한 슬리브의 경화는 슬리브 혼합물을 틀 내로 취입시키거나 또는 라밍시키고 슬리브를 증기상 또는 기상 촉매와 접촉시킴으로써 일어난다. 여러가지 증기 또는 증기/기체 혼합물 또는 기체, 예를 들어 3급 아민, 이산화탄소, 포름산메틸 및 이산화황이 선택되는 화학 결합제에 따라 사용될 수 있다. 어느 기상 경화제가 사용되는 결합제에 적합한지는 당업계의 숙련자들에게 공지되어 있다. 예를 들어, 아민 증기/기체 혼합물은 페놀계 우레탄 수지와 함께 사용된다. 이산화황 (산화제와 함께)은 에폭시-아크릴계 수지와 함께 사용된다. 본 명세서에 참고문헌으로 도입되는 미국 특허 제4,526,219호를 참조한다. 이산화탄소 (본 명세서에 참고문헌으로 도입되는 미국 특허 제4,985,489호 참조) 또는 메틸 에스테르 (본 명세서에 참고문헌으로 도입되는 미국 특허 제4,750,716호 참조)는 알칼리성 페놀계 레졸 수지와 함께 사용된다. 이산화탄소는 또한 규산염 기재의 결합제와 함께 사용된다. 본 명세서에 참고문헌으로 도입되는 미국 특허 제4,391,642호를 참조한다.

바람직한 결합제로는 트리에틸아민과 같은 3급 아민 기체를 미국 특허 제3,409,579호에 기재되어 있는 방식으로 성형된 슬리브 혼합물을 통해 통과시킴으로써 경화되는 EXACTCAST (상표명) 콜드-박스 페놀계 우레탄 결합제, 또는 미국 특허 제4,526,219호에 기재되어 있는 바와 같이 산화제의 존재하에 이산화황으로 경화되는 에폭시-아크릴계 결합제가 있다. 전형적인 기체공급 시간은 0.5 내지 3.0 초, 바람직하게는 0.5 내지 2.0 초이다. 퍼징 시간은 1.0 내지 60 초, 바람직하게는 1.0 내지 10초이다.

하기 실시예에서, 사용된 결합제는 제2 부분에 대한 제1 부분의 비율이 55/45로 특정된 노우-베이크 또는 콜드-박스 페놀계 우레탄 결합제이었다. 슬리브 혼합물은 슬리브 조성물과 결합제를 약 2 내지 4 분 동안 호바트 (Hobart) N-50 혼합기에서 혼합시켜 제조하였다. 노우-베이크 슬리브 조성물에서, 슬리브 혼합물의 성형 전에 액상 경화 촉매를 첨가하였다. 제조된 슬리브는 내경 90 ㎜, 외경 130 ㎜ 및 높이 200 ㎜의 원통형 슬리브였다. 모든 경우에 사용된 결합제의 양은 비교 실시예 A를 제외하고는 슬리브 조성물의 중량을 기준으로 8.8 중량%이었다. 문자로 표시된 모든 실시예들은 비교 실시예로서, 슬리브 조성물로서 실리카 모래를 사용하였다. 별다른 언급이 없는 경우, 모든 중량부 및 모든 중량%는 슬리브 조성물의 중량을 기준으로 한다.

<비교 실시예 A>

실리카 모래로부터 형성된 슬리브

실리카 모래 100 부를 슬리브 조성물로서 사용하였고, 이것을 EXACTCAST (상표명) 노우-베이크 결합제 약 1.3 중량%와 혼합하여 슬리브 혼합물을 형성하였다. 이어서, 액상 3급 아민 (에어 프로덕츠 (Air Products)에 의해 판매되는 POLYCAT 41 촉매; 제1 부를 기준으로 활성성분 5% 미만) 약 1 중량%를 슬리브 혼합물에 첨가하였다. 생성된 혼합물을 원통형 슬리브로 성형시켰다.

취급성에 대한 슬리브의 강도를 나타내는 슬리브의 인장 특성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 슬리브를 코어박스로부터 분리해낸 후, 슬리브의 인장 강도를 즉시 (30 분), 1 시간, 4 시간, 24 시간 및 상대 습도 (RH) 100%에서의 24 시간 후에 각각 측정하였다.

인장 강도가 양호하였음에도 불구하고, 슬리브로 제조된 강 주조물은 도 3에 나타낸 바와 같이 수축되었다. 수축이 일어난 것은 열적 특성이 슬리브 응용에 적합하지 않기 때문이었다. 이들 주조물은 결함이 있고 폐기되었다.

<실시예 1>

노우-베이크 방법에 의한 단열 슬리브의 제조

SG EXTENDOSPHERES 100 부를 슬리브 조성물로서 사용하고 EXACTCAST (상표명) 노우-베이크 결합제 8.8%와 혼합하여 슬리브 혼합물을 형성한 것을 제외하고는 비교 실시예 A의 노우-베이크 방법에 따랐다. 이어서, 액상 3급 아민 (POLYCAT 41 촉매) 약 1 중량%를 슬리브 혼합물에 첨가하였다. 생성된 혼합물을 슬리브로 성형시켰다.

취급성에 대한 슬리브의 강도를 나타내는 슬리브의 인장 특성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 슬리브를 코어박스로부터 분리해낸 후, 슬리브의 인장 강도를 즉시 (30분), 1 시간, 4 시간, 24 시간 및 상대 습도 (RH) 100%에서의 24 시간 후에 각각 측정하였다.

슬리브의 치수는 외적 및 내적으로 모두 정확하였다.

<실시예 2>

콜드-박스 방법에 의한, 중공 알루미노규산염 미소구를 함유하는 단열 슬리브의 제조

SG EXTENDOSPHERES 100 부를 슬리브 조성물로서 사용하고 EXACTCAST (상표명) 콜드-박스 결합제 8.8%와 혼합하여 슬리브 혼합물을 형성하였다. 실시예 1의 슬리브 혼합물을 슬리브의 형상을 갖는 틀 내로 취입시키고, 미국 특허 제3,409,579호에 기재되어 있는 공지된 방법에 따라 1.36 기압 (20 psi)에서 질소 분위기하에 트리에틸아민으로 기체를 공급하였다. 기체 공급 시간은 2.5 초이었고, 그 후 4.08 기압 (60 psi)에서 약 60.0 초 동안 공기로 퍼징시켰다.

경화된 슬리브의 인장 강도가 슬리브를 코어박스로부터 분리해낸 직후가 아니라, 30 초 후에 측정한 것임을 제외하고는 실시예 1과 같이 측정하였다. 슬리브의 인장 강도를 하기 표 1에 나타내었다. 슬리브의 치수는 외적 및 내적으로 모두 정확하였다.

<실시예 3>

실리콘 수지를 사용한 실시예 2

실리콘 수지 1.2 중량%를 슬리브 혼합물에 첨가한 것을 제외하고는 실시예 2를 따랐다. 경화된 슬리브의 인장 강도를 실시예 2에서와 같이 측정하였다. 슬리브의 인장 강도를 하기 표 1에 나타내었다. 슬리브의 치수는 외적 및 내적으로 모두 정확하였다.

<실시예 4>

콜드-박스 방법에 의한 발열 슬리브의 제조

사용된 슬리브 조성물이 SLG EXTENDOSHPERES 55%, 미분된 알루미늄 16.5%, 알루미늄 분말 16.5%, 자철광 7% 및 빙정석 5%로 이루어진 것을 제외하고는 실시예 2의 수순을 따랐다. 경화된 슬리브의 인장 강도를 실시예 2에서와 같이 측정하였다. 슬리브의 인장 강도를 하기 표 1에 나타내었다. 슬리브의 치수는 외적 및 내적으로 모두 정확하였다.

<실시예 5>

노우-베이크 방법에 의한, 실리카를 함유하는 발열 슬리브의 제조

사용된 슬리브 조성물이 웨드론 (Wedron) 540 실리카 모래 50%, 알루미나 10% 및 실시예 4의 슬리브 혼합물 40%로 이루어진 것을 제외하고는 실시예 1의 수순을 따랐다. 경화된 슬리브의 인장 강도를 실시예 1에서와 같이 측정하였다. 슬리브의 인장 강도를 하기 표 1에 나타내었다. 슬리브의 치수는 외적 및 내적으로 모두 정확하였다.

<실시예 6>

콜드-박스 방법에 의한, 실리카를 함유하는 발열 슬리브의 제조

사용된 슬리브 조성물이 웨드론 540 실리카 모래 50%, 알루미나 10% 및 실시예 4의 슬리브 혼합물 40%로 이루어진 것을 제외하고는 실시예 2의 수순을 따랐다. 경화된 슬리브의 인장 강도를 실시예 2에서와 같이 측정하였다. 슬리브의 인장 강도를 하기 표 1에 나타내었다. 슬리브의 치수는 외적 및 내적으로 모두 정확하였다.

<실시예 7>

슬리브 조성물

실리카 모래 50%, 산화철 10%, 알루미나 10%, 질산나트륨 3%, 알루미늄 분말 20% 및 톱밥 2%를 호바트 N-50 혼합기에서 약 4 분 동안 혼합시켜 슬리브 조성물을 제조하였다. 슬리브 조성물은 노우-베이크 또는 콜드-박스 방법에 의해 원통형 슬리브를 제조하는데 사용된다. 슬리브의 발열 및 단열 특성은 알루미늄 금속 및 알루미나의 양을 변화시킴에 따라 달라진다.

		슬리브의 인장 강도
실시예	슬리브	즉시	1 시간	4 시간	24 시간	100% RH에서	치수 정확도
비교 실시예 B	A	208	224	250	290	59	정확
9	1	41	119	129	132	65	정확
10	2	133	183	193	212	147	정확
11	3	140	208	220	232	230	정확
12	5	88	69	105	96	88	정확
13	6	41	101	99	129	70	정확
14	7	99	140	106	144	125	정확

<실시예 15 내지 20>

비교 실시예 C 및 실시예 15 내지 20에서, 비교 실시예 A 및 실시예 1 내지 6의 슬리브를 사용하여 주조 조립체의 상부 압탕을 둘러쌈으로써, 이 슬리브들을 주조 조립체에서 시험하였다. 주조 조립체 내로 주입된 금속은 강 (탄소 함량 0.13%)이었고, 1650 ℃의 온도에서 주입하였다. 비교 실시예 A로부터의 슬리브를 사용하여 제조된 비교 실시예 C의 주조물은 수축되어 결함이 있는 주조물이 생성되었고, 이는 폐기 처분되었다. 슬리브 1 내지 7로 제조된 실시예 15 내지 20의 주조물은 도 4에서 예시하는 바와 같이 수축되지 않았다. 도 4로부터 주형틀의 상부에 위치된 압탕에서는 약간의 수축이 일어났으나 주조물의 수축은 전혀 없다는 것을 알 수 있다. 슬리브가 콜드-박스 및 노우-베이크 방법에 의해 제조된 모든 경우, 주조물의 수축은 전혀 없었다. 이들 결과를 하기 표 2에 요약하였다.

실시예	슬리브	주조 결과
비교 실시예 C	A	주조물이 수축되어 주조 결함 및 폐기물 초래.
15	1	주조물의 수축은 전혀 없음. 폐기물 또는 주조 결함이 전혀 초래되지 않음.
16	2	주조물의 수축은 전혀 없음. 폐기물 또는 주조 결함이 전혀 초래되지 않음.
17	3	주조물의 수축은 전혀 없음. 폐기물 또는 주조 결함이 전혀 초래되지 않음.
18	4	주조물의 수축은 전혀 없음. 폐기물 또는 주조 결함이 전혀 초래되지 않음.
19	6	주조물의 수축은 전혀 없음. 폐기물 또는 주조 결함이 전혀 초래되지 않음.
20	7	주조물의 수축은 전혀 없음. 폐기물 또는 주조 결함이 전혀 초래되지 않음.

Claims (27)

1. (A) (1) 발열 반응을 일으킬 수 있는 산화성 금속과 산화제를 포함하는 슬리브 조성물 및 (2) 슬리브 조성물의 중량을 기준으로 4 중량% 초과의 성분비를 갖는, 화학적으로 반응성 있는 유기 콜드-박스(cold-box) 결합제

   를 포함하는 발열 슬리브 혼합물을 틀(pattern) 내로 도입시켜 미경화 슬리브를 형성하는 단계,

   (B) 상기 발열 슬리브 혼합물로 형성된 미경화 슬리브를 증기상 경화 촉매와 접촉시키는 단계, 및

   (C) 상기 단계 (B)로부터 생성된 상기 슬리브가 취급가능하게 될 때까지 경화시키는 단계

   를 포함하는, 발열 특성을 갖는 슬리브를 제조하기 위한 콜드-박스 방법.
2. 제1항에 있어서, 산화성 금속이 알루미늄인 방법.
3. 제2항에 있어서, 슬리브 조성물 중의 알루미늄의 양이 슬리브 조성물의 중량을 기준으로 5 중량% 내지 40 중량%인 방법.
4. 제3항에 있어서, 알루미늄 금속이 알루미늄 분말을 포함하는 것인 방법.
5. 제4항에 있어서, 유기 콜드-박스 결합제의 양이 슬리브 조성물의 중량을 기준으로 5 중량% 내지 15 중량%인 방법.
6. 제5항에 있어서, 슬리브 조성물이 알루미노규산염 물질을 추가로 함유하는 것인 방법.
7. 제6항에 있어서, 알루미노규산염 물질이 중공(hollow) 미소구 형태인 방법.
8. 제7항에 있어서, 알루미늄 대 중공 알루미노규산염 미소구의 중량비가 1:5 내지 1:1인 방법.
9. 제8항에 있어서, 유기 콜드-박스 결합제가 페놀계 우레탄 결합제를 포함하는 것인 방법.
10. 제8항에 있어서, 유기 콜드-박스 결합제가 에폭시-아크릴계 결합제를 포함하는 것인 방법.
11. 제9항에 있어서, 증기상 경화 촉매가 3급 아민인 방법.
12. 제11항에 있어서, 산화제가 산화철인 방법.
13. 제1항, 제2항, 제3항 및 제4항 내지 제12항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 슬리브.
14. (A) 제13항의 발열 슬리브를 주형틀 조립체를 포함하는 주조 조립체 내로 삽입시키는 단계,

    (B) 액상의 금속을 상기 주조 조립체 내로 주입시키는 단계,

    (C) 상기 금속이 냉각 및 고화되도록 하는 단계,

    (D) 주조물을 주조 조립체로부터 분리시키는 단계

    를 포함하는, 주조물의 주조 방법.
15. 제14항의 방법에 따라 제조된 주조물.
16. (A) (1) 평균 입경이 1 mm 미만인 단열 내화재를 포함하는 슬리브 조성물 및 (2) 슬리브 조성물의 중량을 기준으로 4 중량% 초과의 성분비를 갖는, 화학적으로 반응성 있는 유기 콜드-박스 결합제

    를 포함하는 단열 슬리브 혼합물을 틀 내로 도입시켜 미경화 슬리브를 형성하는 단계,

    (B) 미경화 단열 슬리브를 증기상 경화 촉매와 접촉시키는 단계, 및

    (C) 상기 단계 (B)로부터 생성된 상기 슬리브가 취급가능하게 될 때까지 경화시키는 단계

    를 포함하는, 단열 특성을 갖는 슬리브를 제조하기 위한 콜드-박스 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 단열 슬리브 혼합물의 실온에서의 열 전도도가 0.05 W/m·K 내지 0.6 W/m·K인 방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 슬리브 혼합물의 밀도가 0.1 g/cc 내지 0.9 g/cc인 방법.
19. 제18항에 있어서, 상기 단열 슬리브 조성물이 알루미노규산염 물질을 포함하는 것인 방법.
20. 제19항에 있어서, 알루미노규산염 물질이 중공 알루미노규산염 미소구를 포함하며, 슬리브 조성물의 중량을 기준으로 40 중량% 내지 100 중량%의 양으로 존재하는 것인 방법.
21. 제20항에 있어서, 결합제의 양이 슬리브 조성물의 중량을 기준으로 5 중량% 내지 15 중량%인 방법.
22. 제21항에 있어서, 유기 콜드-박스 결합제가 페놀계 우레탄 결합제를 포함하는 것인 방법.
23. 제21항에 있어서, 유기 콜드-박스 결합제가 에폭시-아크릴계 결합제를 포함하는 것인 방법.
24. 제22항에 있어서, 증기상 경화 촉매가 3급 아민인 방법.
25. 제16항 내지 제24항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조된 슬리브.
26. (A) 제25항의 단열 슬리브를 주형틀 조립체를 포함하는 주조 조립체 내로 삽입시키는 단계,

    (B) 액상의 금속을 상기 주조 조립체 내로 주입시키는 단계,

    (C) 상기 금속이 냉각 및 고화되도록 하는 단계,

    (D) 주조물을 주조 조립체로부터 분리시키는 단계

    를 포함하는, 주조물의 제조 방법.
27. 제26항의 방법에 따라 제조된 주조물.