KR101567530B1 - 재생규사를 사용하여 Resin Coated Sand(RCS)를 제조하는 방법. - Google Patents

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Abstract

본 발명은 재생규사를 사용하여 Resin Coated Sand(RCS)를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐주물사를 리사이클링한 재생규사를 주물용 셸몰드 중자 생산시 사용되는 레진 코티드 샌드(Resin Coated Sand : RCS)로 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 재생규사를 사용하여 Resin Coated Sand(RCS)를 제조하는 방법은 3단 체거름망에 통과시켜 일정 크기를 갖는 재생규사를 분별하는 분별단계(S1)와 상기 분별된 재생규사를 130 내지 160 ℃로 가열하여 혼합기 내에 투입하는 재생규사 투입단계(S2)와 상기 혼합기에 레진을 첨가하여 상기 투입된 재생규사를 혼합하는 혼합단계(S3)와 헥사민수를 첨가하여 레진이 혼합된 재생규사를 경화하기 위한 경화단계(S4)와 스테아린산 칼슘을 첨가하여 경화된 재생규사에 유동성을 부여하는 유동성향상단계(S5)와 상기 유동성이 부여된 재생규사를 냉각처리장치에 넣어 냉각하는 냉각단계(S6)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

재생규사를 사용하여 Resin Coated Sand(RCS)를 제조하는 방법. {Manufacturing method for Resin Coated Sand Using the Recycled silica sand}
본 발명은 재생규사를 사용하여 Resin Coated Sand(RCS)를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐주물사를 리사이클링한 재생규사를 주물용 셸몰드 중자 생산시 사용되는 레진 코티드 샌드(Resin Coated Sand : RCS)로 제조하는 방법에 관한 것이다.
주물의 주형을 만들기 위하여 사용하는 모래를 주물사라 하며, 주물공단에는 사용하지 않는 주물사를 폐기물로 배출하고 있는데 이를 폐주물사라 한다.
폐주물사는 경제 성장에 따라 매년 발생량이 꾸준히 증가하고 있으며, 환경문제를 해소하고, 폐기물 매립비용 등이 증가함에 따라 자원을 재활용, 재이용하려는 추세에 있다.
이에 한국 등록특허 제 10-0976705호(폐주물사의 재활용을 위한 세라믹 지지체의 제조방법)은 황토와 폐주물사를 중량기준으로 10 : 90 내지 40: 60의 비율로 혼합한 다음 15~30중량%의 물을 첨가하여 응집시킨 뒤 소정의 모양으로 성형 및 커팅한 다음 건조단계, 소결단계를 거쳐 물성이 우수한 세라믹 지지체를 제조하는 방법에 관한 것을 제시하고 있다.
한편, 레진 코티드 샌드(Resin Coated Sand, 이하 RCS로 축약)는 셸 몰드법(Shell molding process)에 사용하는 조형용 주물사의 일종으로서, 모래에 레진을 혼합하여 모래의 점착력을 높인 것을 일컫는다.
종래에는 RCS에 사용되는 규사를 수입규사와 국내규사를 일정한 비율로 배합하여 RCS에 사용하고 있으나, 수입규사의 경우 수입금지품목으로 지정될 예정이며, 국내산 규사의 경우에도 환경보호 및 규제 등의 이유로 점점 채광하기 어려워지고 있어 이를 대체하기 위한 방안을 마련하여야 한다.
표 1은 재생규사, 수입규사, 국내규사의 성분을 비교한 것으로서, 종래에는 RCS의 원료로서 SiO2 함량이 90 내지 95%가 되도록 수입규사와 국내규사(이하에서 수입규사와 국내규사를 통칭하여 신사로 칭한다.)를 혼합하여 사용하고 있으나, 재생규사의 경우 SiO2 를 다량함유하고 있다.
구분 SiO2 Al2O3 FE2O3 CaO MgO SO3 K2O Na2O
재생규사 94.21 3.41 0.27 0.26 0.24 0.19 0.98 0.32
수입규사 98.52 0.63 0.035 0.2 0.073 0.31 0.015 0.018
국내규사 86.41 7.29 0.75 0.43 0.28 0.12 3.23 0.85
또한, 재생규사는 AFS-GFN(American Foundrymen's Society-Grain Fineness Number) 53~57 의 입도를 가지며, 신사는 58~63으로 입도의 크기가 신사에 비해 다소 낮게 나타나는데 이는 재생규사의 미분분포가 신사대비 낮아 레진 코팅성과 통기성 등이 우수하다는 것을 나타낸다.
상기 특허문헌에 공지된 것처럼 종래에는 폐주물사를 시멘트 혼합재료, 벽돌 등의 건축 자재로서 활용해왔지만, 폐주물사로부터 리사이클링하여 생산된 재생규사를 RCS로 제조하는 방법에 대한 발명은 공지되어 있지 않은 상태이며, 자동차, 선박, 전자제품 등의 주력산업의 기초소재 제작 기반이 되는 주물용 셸 몰드 중자 생산원가를 절감하고, 환경보호를 위하여 재생규사를 사용한 RCS의 제조 기술 개발이 필요한 실정이다.
한국 등록특허 제 10-0976705호(폐주물사의 재활용을 위한 세라믹 지지체의 제조방법)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 폐주물사를 리사이클링한 재생규사를 주물용 셸몰드 중자 생산시 사용되는 레진 코티드 샌드(Resin Coated Sand : RCS)로 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 재생규사를 사용하여 Resin Coated Sand(RCS)를 제조하는 방법은 3단 체거름망에 통과시켜 일정 크기를 갖는 재생규사를 분별하는 분별단계(S1)와 상기 분별된 재생규사를 130 내지 160 ℃로 가열하여 혼합기 내에 투입하는 재생규사 투입단계(S2)와 상기 혼합기에 레진을 첨가하여 상기 투입된 재생규사를 혼합하는 혼합단계(S3)와 헥사민수를 첨가하여 레진이 혼합된 재생규사를 경화하기 위한 경화단계(S4)와 스테아린산 칼슘을 첨가하여 경화된 재생규사에 유동성을 부여하는 유동성향상단계(S5)와 상기 유동성이 부여된 재생규사를 냉각처리장치에 넣어 냉각하는 냉각단계(S6)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 분별단계(S1)는 메쉬 30 내지 메쉬 50을 가지는 상단 체거름망과 메쉬 70 내지 메쉬 80을 가지는 중단 체거름망과 메쉬 100 내지 메쉬 120을 가지는 하단 체거름망으로 구성되는 상기 3단 체거름망에 통과시켜 분별하여, 상기 중단 체거름 망 또는 하단 체거름의 상부에 걸러져 있는 재생규사를 선택하여 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 혼합단계(S3)는 재생규사 대비 1 내지 2.5 중량%의 레진을 첨가되는 시간 5 내지 10초를 포함한 65 내지 80초 동안 혼합하여 코팅하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 경화단계(S4)는 레진 대비 15 내지 17 중량%의 헥사민과 헥사민의 1.2 내지 1.7 배의 물을 혼합하여 제조된 헥사민수를 투입되는 시간 5 내지 10초를 포함한 55 내지 65초 동안 혼합하여 경화하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유동성향상단계(S5)는 재생규사 대비 0.05 내지 0.2 중량%의 스테아린산 칼슘을 5초 이내의 첨가시간을 포함한 20 내지 40초 동안 혼합하여 유동성을 향상시키는 것을 특징으로 한다.
상기 냉각단계(S6)는 RCS를 강망(Expand metal)에 통과시켜 외부 공기와 접촉면적을 넓히고, 상기 강망을 통과한 RCS를 다공판에 통과시켜 RCS를 균일한 크기로 만들고 냉각시켜 최종 RCS를 제조하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 재생규사를 사용하여 Resin Coated Sand(RCS)를 제조하는 방법에 의하면, 폐주물사를 리사이클링한 재생규사를 주물용 셸몰드 중자 생산시 사용되는 레진 코티드 샌드(Resin Coated Sand : RCS)로 제조하는 방법을 제공하여 환경보호 및 중자 생산원가를 절감하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에서 사용되는 재생규사를 보여주는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 재생규사를 사용하여 RCS를 제조하는 방법을 보여주는 순서도.
도 3은 본 발명에 따른 3단 체거름망의 구조를 보여주는 측단면도.
도 4는 본 발명에 따른 냉각처리장치의 구성을 보여주는 측면도.
도 5는 본 발명에 따른 최종생산된 RCS와 상기 RCS를 원료로 하여 제조한 셸 몰드 중자를 보여주는 도면.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 이하에서 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
본 발명은 재생규사를 사용하여 Resin Coated Sand(RCS)를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐주물사를 리사이클링한 재생규사를 주물용 셸몰드 중자 생산시 사용되는 레진 코티드 샌드(Resin Coated Sand : RCS)로 제조하는 방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참고로 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에서 사용되는 재생규사를 보여주는 것으로서, 재생규사는 일반적으로 환형(a) 또는 준각형(b)을 가진다.
재생규사는 리사이클링되는 과정에서 표면이 파쇄 및 침식되면서 환형 또는 준각형을 가지는 반면에 신사의 경우, 표면이 거칠거나 각진 형이 많으며, 규사에 레진을 피복하여 레진 코티드 샌드(RCS)를 제조하는데 있어서 재생규사가 신사에 비하여 표면 거칠기가 낮아 피복성이 우수하고, 후술하는 바와 같이 LOI가 낮다.
도 2는 본 발명에 따른 재생규사를 사용하여 RCS를 제조하는 방법을 보여주는 순서도이다.
본 발명에 따른 재생규사를 사용하여 RCS를 제조하는 방법은 3단 체거름망에 통과시켜 일정 크기를 갖는 재생규사를 분별하는 분별단계(S1)와 상기 분별된 재생규사를 130 내지 160 ℃로 가열하여 혼합기 내에 투입하는 재생규사 투입단계(S2)와 상기 혼합기에 레진을 첨가하여 상기 투입된 재생규사를 혼합하는 혼합단계(S3)를 포함한다.
또한, 헥사민수를 첨가하여 레진이 혼합된 재생규사를 경화하기 위한 경화단계(S4)와 스테아린산 칼슘을 첨가하여 경화된 재생규사에 유동성을 부여하는 유동성향상단계(S5)와 상기 유동성이 부여된 재생규사를 냉각처리장치에 넣어 냉각하는 냉각단계(S6)를 포함한다.
1. 분별단계(S1)
상기 분별단계(S1)는 3단 체거름망에 통과시켜 분별하게 되며, 도 3에서 본 발명에 따른 3단 체거름망의 구조를 보여준다.
상기 3단 체거름망(10)은 단마다 각자 다른 크기의 메쉬를 가지며, 3단 체거름망에 재생규사를 통과시킴으로써 소정의 크기를 가지는 재생규사를 얻을 수 있게 된다. 이때 상기 3단 체거름망은 소정의 각도로 기울어지도록 설치하여 각 단의 메쉬에 분별된 재생규사를 한곳에 모이도록 하는 것이 바람직하다.
상기 3단 체거름망(10)은 메쉬 30 내지 메쉬 50을 가지는 상단 체거름망(11)과 메쉬 70 내지 메쉬 80을 가지는 중단 체거름망(12)과 메쉬 100 내지 메쉬 120을 가지는 하단 체거름망(13)으로 구성되며, 상기 3단 체거름망에 통과시켜 분별하여, 상기 중단 체거름 망 또는 하단 체거름의 상부에 걸러져 있는 재생규사를 선택하여 사용하는 것을 특징으로 한다.
레진 코팅에 적절한 재생규사는 메쉬 70 내지 메쉬 80을 가지는 중단 체거름망(12)에 걸러져 중단 체거름망 상부에 놓여진 것이나 메쉬 100 내지 메쉬 120을 가지는 하단 체거름망(13)에 걸러져 하단 체름망 상부에 놓여진 것을 이용한다.
상기 상단 체거름망(11)에 의해 선별된 재생규사는 입도가 큰 것으로 재생규사의 입도가 너무 크면 RCS로 중자를 제조할 때 표면의 요철이 커서 정밀한 중자 제조가 어렵거나 주형 제작시 용융금속이 모래입자 사이에 침투하여 달라붙기 쉽기 때문에 사용하기 바람직하지 못하다.
또한, 미분상의 규사는 하기에 후술될 레진, 헥사민수 등과 같은 첨가물들을 혼합할 때 미분끼리 뭉치게 되면서 균일한 혼합이 어려워지고, 통기성이 떨어져 제품에 기공이 발생되고, 유동성이 떨어지는 등의 제품 불량을 야기할 수 있기에 사용에 적절하지 않다.
표 2는 재생규사와 신사의 입도분포를 보여주는 것으로서, 메쉬 넘버를 달리하여 통과되는 재생규사와 신규사의 비율을 보여준다.
Mesh No. 30 40 50 70 100
재생규사 0.01~0.06 4~9 19~21 38~40 27~31
신규사 0.1~0.3 3~5 17~20 36~42 31~34
Mesh No. 140 200 270 pan
재생규사 3~5 0.1~0.2 0 0
신규사 5~11 0.2~2 0.01~0.02 0
규사의 크기는 메쉬 넘버(Mesh, #)로 표시하며, 메쉬 넘버(Mesh, #)는 한 변의 길이가 약 1인치(=20.19mm)인 체에서 한 변의 분할 등 분수를 표시한 것으로, 메쉬 넘버가 클수록 통과되는 규사의 크기가 미립하다는 것을 의미한다.
#140 이상의 메쉬에 통과하는 것은 통상적으로 미분으로 간주하며, 재생규사와 신규사를 비교하였을 때 재생규사가 미분함유량이 적어 RCS로 제조시 통기성이 양호하여 불량 발생률을 줄일 수 있다.
한편, 강열감량(Loss On Ignition : 이하 LOI로 축약)은 고온에서 항량이 될 때까지 가열했을 때의 감량을 원시료에 대한 백분율로 나타낸 것으로서, 즉, 시료를 고온에서 가열하였을 때 휘발 성분이 휘산되어 감소하는 질량을 백분율로 나타낸 것이다.
LOI 는 가스발생량과 상관관계계수가 0.8~1 로 상관관계가 매우 높으며, LOI가 높다는 것은 그만큼 휘산 및 유기물질이 많아 가스발생량 및 팽창율이 높다는 것을 의미하는데 즉, LOI가 높으면 RCS의 제조공정에서 소착으로 인한 불량, 가스발생으로 인한 제품 불량이 발생함은 물론이고, 공정상의 비효율성을 가져다준다.
보다 상세하게는, 가스를 제거하는 데 많은 공정 시간을 허비해야하고, 이로 인하여 시간당 생산량이 감소하거나 생산라인의 가동 연료를 낭비하게 되는 공정상의 비효율성과 가스발생으로 인하여 제품 가공성 및 성형성이 떨어져 제품의 불량을 초래하는 원인이 된다.
재생규사의 경우 LOI 가 0.1% 이하로 종래의 신사(수입규사 + 국내규사)의 0.5 ~ 1.5 %에 비하여 현저히 낮으며, 이는 같은 조건하에서 RCS를 제조하였을 때 LOI 도 낮다는 것을 유추할 수 있다.
2. 재생규사 투입단계(S2)
상기 재생규사 투입단계(S2)에서는 상기 중단 체거름망에 분별된 재생규사를 130 내지 160 ℃로 가열하여 혼합속도 60 내지 70rpm의 혼합기 내에 투입한다.
재생규사는 하기에 후술되는 헥사민수와 혼합될 때 헥사민수의 물이 충분히 기화될 수 있도록 충분한 온도를 유지하여야 하는데, 가열된 재생규사의 열로 혼합기에 투입하는 과정에서 온도가 내려가는 것과 가열된 재생규사의 열을 가지고 레진코팅을 위한 첨가물과의 혼합을 고려하였을 때 130도 이상이 바람직하였으며, 160도를 초과하면 수지가 타들어갈 수 있어 130 내지 160 도로 가열하는 것이 바람직하다.
3. 혼합단계(S3)
상기 혼합단계(S3)에서는 상기 혼합기에 레진을 첨가하여 상기 투입된 재생규사를 혼합하게 되며, 재생규사 대비 1 내지 2.5 중량%의 레진을 첨가되는 시간 5 내지 10초를 포함한 65 내지 80초 동안 혼합하는 것을 특징으로 한다.
이때 사용되는 레진은 열경화성 수지로서 재생규사와 상호 결착성이 우수한 페놀계 수지가 바람직하며, 레진이 재생규사 대비 1 중량% 미만이면, 재생규사를 점결시키기 힘들고, 2.5 중량%를 초과하면 재생규사를 점결하고 남은 레진이 엉기게 되면서 균일한 혼합이 어렵고, 재생규사를 피복하기 위한 필요 이상의 레진은 LOI를 급격하게 상승시키기 때문에 1 내지 2.5 중량% 첨가하는 것이 바람직하다.
보다 균일하게 혼합되게 하기 위하여 5 내지 10초간 서서히 레진을 첨가하게 되며, 첨가되는 시간을 포함하여 65초 내지 80초간 혼합되어야 하는데, 65초 미만이면 고체상의 레진이 액체상으로 바뀌어 재생규사를 코팅할 충분한 시간이 공급되지 않아 점결성이 떨어지며, 80초를 초과하면 필요 이상으로 공정시간이 길어지고, 레진끼리 점결될 수 있기에 65초 내지 80초간 혼합하는 것이 바람직하다.
4. 경화단계(S4)
상기 경화단계(S4)에서는 레진의 경화속도를 촉진시키고, RCS의 강도를 증진시키기 위하여 헥사민수를 첨가하여 레진이 혼합된 재생규사를 경화하게 되며, 상기 경화단계(S4)는 레진 대비 15 내지 17 중량%의 헥사민과 헥사민의 1.2 내지 1.7 배의 물을 혼합하여 제조된 헥사민수를 투입되는 시간 5 내지 10초를 포함한 55 내지 65초 동안 혼합하여 경화하는 것을 특징으로 한다.
헥사민수는 혼합기에 첨가하기 전 헥사민수 교반 탱크에서 미리 제조하게 되며, 헥사민수 교반탱크에서는 헥사민 결정체가 발생되지 않도록 계속해서 교반하는 것이 바람직하다.
헥사민수를 제조하기 위한 과정은 헥사민과 상기 페놀계 수지와의 반응성과 혼합성을 높이기 위하여 물을 혼합하게 되는데, 이때 헥사민은 레진 대비 15 내지 17중량%를 첨가하는 것이 바람직하다. 15 중량% 미만이면 경화가 천천히 진행되거나 RCS로 제조하였을 때 강도가 떨어졌으며, 17 중량%를 초과하면 레진이 혼합된 재생규사가 서로 딱딱하게 뭉치려는 경향을 보였다.
이때 헥사민과 혼합되는 물의 양은 헥사민의 1.2 내지 1.7배가 바람직하며, 1.2배 미만으로 첨가하면 파우더상의 헥사민이 균일하게 용해되지 못하고 결정체가 관찰되었으며, 1. 7배를 초과하면 경화도가 떨어졌다.
또한 다음 단계에 후술될 유동성향상을 위하여 첨가되는 스테아린산 칼슘의 경우 물에 대한 용해성이 낮아 헥사민을 용해할 수 있을 필요 이상의 물을 넣지 않는 것이 바람직할 것이다.
5. 유동성향상단계(S5)
유동성향상단계(S5)에서는 스테아린산 칼슘을 첨가하여 경화된 재생규사에 유동성을 부여하게 되며, 재생규사 대비 0.05 내지 0.2 중량%의 스테아린산 칼슘을 5초 이내의 첨가시간을 포함한 20 내지 40초 동안 혼합하여 유동성을 향상시키는 것을 특징으로 한다.
상기 유동성향상단계(S5)는 냉각단계(S6)의 전 단계로서, 혼합기에서 냉각장치로 옮겨질 때나 냉각장치를 통과할 때 유동성을 부여하여 잘 이동될 수 있게 하는 윤활제의 역할을 하게 된다.
첨가되는 스테아린산 칼슘의 함량은 재생규사 대비 0.05 중량% 미만이면 유동성을 부여하기 힘들고, 재생규사 대비 0.2 중량%를 초과하면 유동성이 너무 커져 셸 몰드의 중자 제조시 강도가 떨어질 수 있기 때문에 재생규사 대비 0.05 내지 0.2 중량% 첨가하는 것이 바람직하다.
또한, 첨가시간의 경우 교반되고 있는 혼합기 내에 5초 이내에 스테아린산 칼슘을 넣게 되는데 첨가되는 시간이 5초를 초과하거나 너무 서서히 첨가하면 상기 그 사이 경화가 너무 많이 진행되면서 스테아린산 칼슘의 유동성향상 효과가 떨어져 많은 양의 스테아린산 칼슘이 필요하거나 유동성향상단계(S5) 공정의 시간이 길어지게 된다.
20초 미만으로 혼합하면 스테아린산 칼슘이 경화된 재생규사와 충분히 혼합되지 않아 유동성을 부여하기 힘들고, 40초를 초과하여 혼합하면 유동성이 너무 커져 강도가 떨어질 수 있고, 필요 이상으로 공정시간이 길어지기 때문에 20 내지 40초동안 혼합하는 것이 바람직하다.
6. 냉각단계(S6)
상기 냉각단계(S6)는 상기 유동성이 부여된 재생규사를 냉각처리장치에 넣어 냉각하게 되며, RCS를 강망(Expand metal)에 통과시켜 외부 공기와 접촉면적을 넓히고, 상기 강망을 통과한 RCS를 상기 다공판에 통과시켜 RCS를 균일한 크기로 만들고 냉각시켜 최종 RCS를 제조하는 것을 특징으로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 냉각처리장치의 구성을 보여주는 것으로서, 냉각처리장치로서 진동 컨베이어(20)가 이용되며, 상기 진동 컨베이어는 강망(Expand metal)(21), 메쉬 망(22), 다공판(23), 에어 블로워(Air Blower)(24)를 포함한다.
상기 유동성향상단계(S5)까지 거쳐서 나온 RCS는 벌크(bulk)상태로 존재하며, 벌크상태의 RCS(2)를 냉각하지 않고 그대로 두면 레진, 헥사민수, 스테아린산 칼슘이 계속해서 반응하면서 점결이 되어 굳을 수 있으며, 상기 냉각단계(S6)에서는 벌크 상의 RCS(2)를 입자상으로 변화시키기 위한 과정이 동반된다.
벌크 상의 RCS가 1차적으로 그물상의 메탈로 구성되는 강망(21)에 통과하면서 외부 공기와 접촉면적이 넓어지게 되고, 상기 강망을 통과한 RCS를 상기 강망보다 작은 지름을 갖는 # 18~24의 메쉬 망(22)을 상기 강망의 하부에 놓아 벌크 상의 RCS가 깨져 있거나 유동성이 확보되지 않은 RCS 또는 이물을 걸러주며, 이후에 상기 메쉬 망(22)보다 작은 지름을 가지는 그물 망을 가지는 다공판(23)에 다시 통과시켜 RCS를 보다 균일하게 분산시킴으로써 균일한 크기로 만들게 된다.
이때, 상기 강망(21), 상기 메쉬 망(22), 상기 다공판(23)은 진동을 하며 RCS가 그물 사이에 걸리지 않고 원활하게 배출될 수 있도록 하며, 하부에서 공기를 불어주는 에어 블로워(24)가 계속해서 송풍을 함으로써 RCS가 냉각되어 25 ~ 40 도의 온도를 가지는 최종 RCS(3)가 제조되게 된다.
표 3은 본 발명에 따른 제조된 RCS와 종래의 신사로 제조된 RCS의 LOI와 강도를 측정한 것이다.

레진함량
LOI(%)		 강도(Kgf/cm2)
재생규사 신사 재생규사 신사
1.0 1.55~1.65 1.70~1.85 63±4 62±4
1.3 1.70~1.85 1.90~2.00 65±4 64±4
1.5 1.90~2.05 2.10~2.20 66±4 66±4
1.7 2.10~2.20 2.30~2.40 69±4 69±4
1.9 2.25~2.40 2.45~2.65 72±4 71±4
2.1 2.45~2.65 2.70~2.95 76±4 75±4
2.3 2.70~2.90 3.10~3.35 81±4 81±4
2.5 2.95~3.40 3.40~3.55 87±4 87±4
재생규사는 0.1% 이내의 LOI값을 가지며, 신사의 경우 0.5 ~1.5%의 LOI값을 가지며, 본 발명에 따른 제조방법으로 RCS를 제조하였을 때, 재생규사를 이용한 RCS의 경우 신사를 이용한 RCS 보다 낮은 LOI 값을 가졌으며, 강도의 경우 비슷하게 나타났다.
이는 셸 몰드 중자제작에 필요한 강도 65~ 110 kgf/cm2 를 만족한 것으로, 셸 몰드 중자 제작에 재생규사를 사용하는 것이 가능하며, 오히려 신사로 제조한 RCS에 비하여 LOI가 낮아 소착으로 인한 불량 발생을 줄일 수 있으며, 가스 발생이 적어 가공 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 5는 본 발명에 따른 최종 생산된 RCS(A)와 상기 RCS를 원료로 하여 제조한 셸 몰드 중자(B)를 보여주는 도면으로서, 본 발명에 따른 재생규사를 사용하여 RCS를 제조하여 중자를 생산하였을 때 성형성이 뛰어났고 불량이 거의 발생하지 않았다.
표 4는 본 발명에 따른 재생규사와 신사로 제조된 RCS로 생산한 중자(B)의 생산량을 비교한 것이다.
비교 항목 재생규사 신사 비교
금형온도 270 270 -
성형시간(s) 36~40 44~46 4~10 감소
생산량(개/24hr) 840 740 100 증가
본 발명에 따른 RCS는 LOI 값이 작아 가스 및 불량 발생률이 낮으며, 미분이 적은 관계로 통기성 또한 양호하여 성형 시간과 공정 연료를 줄일 수 있고, 생산량은 증대될 수 있어 효율적이다.
이상과 같이 본 발명은, 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어야 한다.
1 : 재생규사
2 : 벌크 RCS
3 : 최종 RCS
10 : 3단 체거름망
11 : 상단 체거름망
12 : 중단 체거름망
13 : 하단 체거름망
20 : 진동 컨베이어
21 : 강망
22 : 메쉬 망
23 : 다공판
24 : 에어 블로워

Claims (6)

  1. 재생규사를 사용하여 Resin Coated Sand(RCS)를 제조하는 방법에 있어서,
    3단 체거름망에 통과시켜 일정 크기를 갖는 재생규사를 분별하는 분별단계(S1)와;
    상기 분별된 재생규사를 130 내지 160 ℃로 가열하여 혼합기 내에 투입하는 재생규사 투입단계(S2)와;
    상기 혼합기에 레진을 첨가하여 상기 투입된 재생규사를 혼합하는 혼합단계(S3)와;
    헥사민수를 첨가하여 레진이 혼합된 재생규사를 경화하기 위한 경화단계(S4)와;
    스테아린산 칼슘을 첨가하여 경화된 재생규사에 유동성을 부여하는 유동성향상단계(S5)와;
    상기 유동성이 부여된 재생규사를 냉각처리장치에 넣어 냉각하는 냉각단계(S6)를; 포함하고,
    상기 냉각단계(S6)는
    RCS를 강망(Expand metal)에 통과시켜 외부 공기와 접촉면적을 넓히고, 상기 강망을 통과한 RCS를 다공판에 통과시켜 RCS를 균일한 크기로 만들고 냉각시켜 최종 RCS를 제조하는 것을 특징으로 하는
    재생규사를 사용하여 Resin Coated Sand(RCS)를 제조하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 분별단계(S1)는
    메쉬 30 내지 메쉬 50을 가지는 상단 체거름망과;
    메쉬 70 내지 메쉬 80을 가지는 중단 체거름망과;
    메쉬 100 내지 메쉬 120을 가지는 하단 체거름망;으로 구성되는 상기 3단 체거름망에 통과시켜 분별하여, 상기 중단 체거름 망 또는 하단 체거름의 상부에 걸러져 있는 재생규사를 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는
    재생규사를 사용하여 Resin Coated Sand(RCS)를 제조하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 혼합단계(S3)는
    재생규사 대비 1 내지 2.5 중량%의 레진을 첨가되는 시간 5 내지 10초를 포함한 65 내지 80초 동안 혼합하는 것을 특징으로 하는
    재생규사를 사용하여 Resin Coated Sand(RCS)를 제조하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 경화단계(S4)는
    레진 대비 15 내지 17 중량%의 헥사민과 헥사민의 1.2 내지 1.7 배의 물을 혼합하여 제조된 헥사민수를 투입되는 시간 5 내지 10초를 포함한 55 내지 65초 동안 혼합하여 경화하는 것을 특징으로 하는
    재생규사를 사용하여 Resin Coated Sand(RCS)를 제조하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 유동성향상단계(S5)는
    재생규사 대비 0.05 내지 0.2 중량%의 스테아린산 칼슘을 5초 이내의 첨가시간을 포함한 20 내지 40초 동안 혼합하여 유동성을 향상시키는 것을 특징으로 하는
    재생규사를 사용하여 Resin Coated Sand(RCS)를 제조하는 방법.
  6. 삭제
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