KR102438517B1 - 바인더 적층 가공 방법 - Google Patents

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케이.엘. 케미컬즈 씨오., 엘티디.
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Abstract

경화제가 모래 재료 표면에 균일하게 코팅되도록 하기 위해 모래 재료와 경화제를 혼합하고 노즐을 통해 바인더를 분무하는 단계, 노즐을 통해 분무된 바인더와 경화제로 균일하게 코팅된 모래 재료 표면을 반응시켜서 사형을 경화시키는 단계를 포함하는 적층 가공 방법이 제공된다. 따라서, 노즐 막힘 문제를 극복할 수 있고, 0.6 ㎛ 미만의 입자 크기를 갖는 고형물을 적층 가공으로 얻을 수 있다. 또한, 경화 속도를 사형의 크기에 따라 조정할 수 있다. 일반적인 사형 제품에 비해 사형이 큰 경우 경화 속도가 빨라질 수 있고 바인더의 보관 수명이 길어질 수 있다.

Description

바인더 적층 가공 방법{METHOD FOR BINDER ADDITIVE MANUFACTURING}
본 발명은 적층 가공 기술, 특히 3차원 물체를 제조하기 위해 적층 증착, 적층 응집, 및 적층 레이어링을 사용하는 바인더 적층 가공 방법에 관한 것이다.
수지는 일반적인 3D 프린팅 재료 중 하나이다. 결합제를 분무하여 주조용 사형(sand mold)을 형성하는 기술을 사용하는 두 개의 글로벌 선도 제조업체 즉, 독일의 Voxeljet AG 및 미국의 ExOne이 있다. Voxeljet AG에서 사용하는 재료에는 규사, PMMA 입상 재료 및 플라스터(plaster)가 포함되고, ExOne에서 사용하는 재료에는 스테인리스 강, 세라믹, 코발트-크롬 합금 및 텅스텐 카바이드가 포함된다.
Voxeljet AG는 페놀 수지 시스템을 사용하고, ExOne은 푸란 수지 시스템을 사용한다. 두 시스템의 차이점은 다음과 같다.
페놀 수지 시스템은 열경화성 수지이다. 수지를 모래 재료와 미리 혼합하지 않고, 캐드(CAD) 도면에 따라 노즐을 통해 건조한 모래 재료 표면에 직접 분무한 후 열을 가하여 경화시킬 수 있다.
푸란 수지 시스템은 자경성(self-hardening) 수지이다. 경화시키기 위해서는 우선 모래 재료에 경화제를 혼합한 후 CAD 도면에 따라 노즐을 사용하여 모래 재료 표면에 수지를 분무시켜야 한다. 성형 모래는 일반적으로 주조용 원시 모래, 성형 모래 바인더 및 보조 첨가제 등의 재료를 특정 비율로 혼합하여 제조한다. 사용하는 바인더 유형에 따라, 성형 모래는 수지 모래, 점토 모래, 물 유리 모래, 시멘트 모래 등으로 분류할 수 있다. 이들 중에서 점토 모래 및 수지 모래가 더 일반적으로 사용된다. 기존 주조 공정에서는 푸란 수지를 바인더로 사용하면 수지가 경화 및 성형될 수 없기 때문에 성형 모래를 사용할 수 없다. 따라서, 기존 기술에서는 모래 소결 및 점착 문제를 해결하기 위해 페놀 수지 모래를 선택한다.
일반적으로, 결합제를 분무하는 것은 분말 재료 박층에 결합제를 결합시키기 위한 것으로, 분말 재료는 주로 유리 또는 플라스터 등의 세라믹, 또는 스테인리스 강 등의 금속일 수 있다. 따라서, 바인더의 점도가 낮은 경우, 바인더가 노즐을 통해 너무 많이 분무되어 바인더와 분말 재료 사이의 결합 효과를 감소시킴으로써 건조 및 성형 속도가 느려질 수 있다. 바인더의 점도가 적정한 경우, 바인더와 분말 재료 사이의 결합 효과는 양호하여 건조 및 성형 속도가 빨라진다. 그러나, 바인더의 점도가 너무 높은 경우, 바인더는 노즐에 달라붙어 노즐을 통해 쉽게 분무되지 않기 때문에 노즐이 막히기 쉽고, 노즐 막힘을 해결하기 위해서는 정기적인 청소 또는 유지 관리가 필요하다. 따라서, 노즐에 달라붙지 않고 프린트 헤드 작동 중 노즐을 통해 너무 빠르게 분무될 수 없도록 가장 적합한 바인더 점도가 선택된다.
일반적으로, 프레스형 장비를 사용하는 경우, 바인더 점도가 너무 높으면 바인더가 노즐을 통해 분무될 수 없어 작업이 수행될 수 없다. 바인더 점도가 너무 낮으면 바인더가 노즐을 통해 너무 많이 분무된다. 실온에서, 노즐을 통해 모래를 분무하기 4 시간 내지 10 시간 전 점도는 일반적으로 10 cps 내지 12 cps 범위에서 제어된다.
빠른 프린팅을 위해서는 적절한 프린트 헤드 및 바인더를 선택해야 한다. 프린트 헤드는 대략적으로 연속 제트 스트림 프린트 헤드(continuous jet stream print head) 및 드롭 온디맨드 스트림 프린트 헤드(drop on demand stream print head)로 분류할 수 있다. 연속 제트 스트림 프린트 헤드는 다수의 노즐을 가지고 있고 속도가 빨라서 대형 제품 제조에 적합하다. 드롭 온디맨드 스트림 프린트 헤드는 소수의 노즐을 가지고 있고 속도가 느려서 소형 제품 제조에 적합하다.
본 발명이 해결하고자 하는 문제점
바인더의 조성 및 농도 문제: 바인더의 점도가 낮으면, 바인더가 노즐을 통해 너무 많이 분무되어 바인더와 분말 재료 사이의 결합 효과를 저하시겨서 건조 및 성형이 느려질 수 있다. 바인더의 점도가 적절하면, 바인더와 분말 재료 사이의 결합 효과가 양호하여 건조 및 성형이 빠르다. 그러나, 바인더의 점도가 너무 높으면, 바인더가 노즐에 달라붙어 노즐을 통해 쉽게 분무되지 않아서 노즐이 막히기 쉽기 때문에 노즐 막힘을 해결하기 위해 정기적인 청소 또는 유지 관리가 필요하다.
3D 프린팅 후 건조에 필요한 시간 문제: 바인더, 경화제 및 모래 재료를 혼합한 후, 결과 혼합물은 사형의 크기가 작을 경우에는 경화 속도가 빠르지만 사형의 크기가 클 경우에는 경화 속도가 느려서 노즐을 통해 분무된 후 빠르게 반응하여 모래 재료를 결합시키는 것이 불가능하고, 사형의 크기에 따라 경화 속도를 조정할 수 없다.
일반적으로, 사형 제조 공정에서 수지 결합의 경우, 바인더의 유체 물리적 특성이 규사의 혼합에 영향을 미치고 규사와 바인더 사이의 침투 효율을 저하시킬 수 있기 때문에 결합 효과가 수지 모래 성형의 품질에 영향을 미칠 수 있다. 관련 기술 공정이 건조 모래, 세라믹 모래 및 다른 재료에 사용될 수 있지만 고운 모래 재료 예를 들어, 9 ㎛ 직경의 고운 모래 재료에 적용되는 경우에는 양호한 샌딩 효과를 달성할 수 없다.
바인더 및 경화제는 표준 온도에 보관 가능하지만 바인더는 표준 온도에서 보관 수명이 짧다.
전술한 기술적 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 적층 가공 방법을 제공하고, 방법은 다음의 단계 즉,
푸르푸릴 알코올 1350 중량부 내지 1650 중량부, 산 촉매 2 중량부 내지 5 중량부, 페놀 화합물 120 중량부 내지 180 중량부, 및 폴리옥시메틸렌 60 중량부 내지 90 중량부를 교반하여 바인더 혼합물을 형성하고, 120 ℃ 내지 150 ℃까지 가열하고 1 시간 내지 2 시간 동안 반응시킨 후 85 ℃ 이하에서 탈수하고, 45 ℃ 이하로 냉각시키고, 커플링제 5 중량부 내지 10 중량부를 첨가하여 바인더를 얻는 단계; p-톨루엔설폰산과 순수한 물을 70 중량부 내지 80 중량부 대 20 중량부 내지 30 중량부의 비율로 혼합하여 p-톨루엔설폰산과 순수한 물의 혼합물을 형성하고, 인산과 p-톨루엔설폰산과 순수한 물의 혼합물을 90 중량부 내지 100 중량부 대 3 중량부 내지 7 중량부의 비율로 혼합하고, 얻은 인산과 p-톨루엔설폰산과 순수한 물의 혼합물의 혼합물을 60 ℃ 내지 80 ℃까지 가열하고 1 시간 내지 3 시간 동안 교반하여 경화제를 얻는 단계; 모래 재료에 대한 경화제의 질량비가 0.1 % 내지 1.0 %가 되도록 경화제와 모래 재료를 혼합하고, 혼합을 위해 100 ℃ 내지 110 ℃의 고온에서 가열하고 건조시켜서 경화제를 모래 재료 표면에 균일하게 코팅한 후 모래 재료에 대한 바인더의 질량비가 0.5 % 내지 2.5 %인 바인더를 노즐을 통해 분무하고, 노즐을 통해 분무된 바인더를 경화제로 균일하게 코팅된 모래 재료 표면과 반응시켜 사형을 경화시키는 단계를 포함한다.
또한, 적층 가공 방법에서 폴리옥시메틸렌은 70 중량부 내지 80 중량부이다.
또한, 적층 가공 방법에서 모래 재료에 대한 경화제의 최적 비율은 0.3 % 내지 0.7 %이고, 모래 재료에 대한 바인더의 최적 비율은 0.8 % 내지 1.5 %이다.
또한, 적층 가공 방법에서 산 촉매는 p-톨루엔설폰산, 아세트산, 염산, 황산, 인산 및 붕산으로 구성된 그룹에서 선택된 하나이다.
또한, 적층 가공 방법에서 산 촉매는 p-톨루엔설폰산이다.
또한, 적층 가공 방법에서 페놀 화합물은 페놀, 비스페놀 A, 크실레놀, m-크레졸, 레조르시놀 및 플로로글루시놀로 구성된 그룹에서 선택된 하나이다.
또한, 적층 가공 방법에서 커플링제는 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 및 3-(2-아미노에틸아미노)프로필-디메톡시메틸실란으로 구성된 그룹에서 선택된 하나이다.
전술한 기술적 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 적층 가공용 바인더 제조 방법을 제공하고, 방법은 다음의 단계 즉,
푸르푸릴 알코올 1350 중량부 내지 1650 중량부, 산 촉매 2 중량부 내지 5 중량부, 페놀 화합물 120 중량부 내지 180 중량부 및 폴리옥시메틸렌 60 중량부 내지 90 중량부를 교반하여 바인더 혼합물을 형성하고, 120 ℃ 내지 150 ℃까지 가열하고 1 시간 내지 2 시간 동안 반응시킨 후 85 ℃ 이하에서 탈수하고, 45 ℃ 이하로 냉각시키고, 커플링제 5 중량부 내지 10 중량부를 첨가하여 바인더를 얻는 단계를 포함한다.
또한, 적층 가공용 바인더 제조 방법에서, 폴리옥시메틸렌은 바람직하게 70 중량부 내지 80 중량부이다.
또한, 적층 가공용 바인더 제조 방법에서, 산 촉매는 p-톨루엔설폰산이다.
전술한 기술적 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 염기성 페놀 수지 바인더를 사용한 적층 가공 방법을 또한 제공하고, 방법은 다음의 단계 즉,
푸르푸릴 알코올 1350 중량부 내지 1650 중량부, 산 촉매 2 중량부 내지 5 중량부, 페놀 화합물 120 중량부 내지 180 중량부, 및 폴리옥시메틸렌 60 중량부 내지 90 중량부를 교반하여 바인더 혼합물을 형성하고, 120 ℃ 내지 150 ℃까지 가열하고 1 시간 내지 2 시간 동안 반응시킨 후 85 ℃ 이하에서 탈수하고, 45 ℃ 이하로 냉각시키고, 커플링제 5 중량부 내지 10 중량부 및 염기성 페놀 수지 5 중량부 내지 20 중량부를 첨가하여 바인더를 얻는 단계; p-톨루엔설폰산과 순수한 물을 70 중량부 내지 80 중량부 대 20 중량부 내지 30 중량부의 비율로 혼합하여 p-톨루엔설폰산과 순수한 물의 혼합물을 형성하고, 인산과 p-톨루엔설폰산과 순수한 물의 혼합물을 90 중량부 내지 100 중량부 대 3 중량부 내지 7 중량부의 비율로 혼합하고, 얻은 인산과 p-톨루엔설폰산과 순수한 물의 혼합물의 혼합물을 60 ℃ 내지 80 ℃까지 가열하고 1 시간 내지 3 시간 동안 교반하여 경화제를 얻는 단계; 모래 재료에 대한 경화제의 질량비가 0.1 % 내지 1.0 %가 되도록 경화제와 모래 재료를 혼합하고, 혼합을 위해 100 ℃ 내지 110 ℃의 고온에서 가열하고 건조시켜서 경화제를 모래 재료 표면에 균일하게 코팅한 후 모래 재료에 대한 바인더의 질량비가 0.5% 내지 2.5 %인 바인더를 노즐을 통해 분무하는 단계; 노즐을 통해 분무된 바인더를 경화제로 균일하게 코팅된 모래 재료 표면과 반응시켜 사형을 경화시키는 단계를 포함한다.
전술한 기술적 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 염기성 페놀 수지를 사용한 바인더 제조 방법을 제공하고, 방법은 다음의 단계 즉,
페놀 화합물 90 중량부 내지 110 중량부, 폴리옥시메틸렌 80 중량부 내지 150 중량부, 및 염기성 촉매 2 중량부 내지 5 중량부를 표준 온도에서 교반하여 바인더 혼합물을 형성하고, 커플링제를 첨가하여 염기성 페놀 수지를 사용한 바인더를 얻는 단계를 포함한다.
본 발명의 효과는 주로 다음과 같다:
바인더는 150 ℃에서 반응하지 않는다, 즉 바인더는 고온의 노즐에서 자가 분해 반응을 일으키지 않으므로 화학적 내식성 및 고온 저항성이 있다.
바인더의 조성 및 농도의 개선은 제품의 기계적 강도 및 경도를 증가시킬뿐만 아니라 노즐 막힘 문제를 해결할 수 있다. 또한, 바인더의 점도는 적합한 제품을 제조하기 위해 압전 노즐의 요구 사항에 따라 바인더의 배합 및 제조 공정 측면에서 조정될 수 있다.
표면 장력 값은 적합한 제품을 제조하기 위해 압전 노즐의 요구 사항에 따라 바인더의 배합 및 제조 공정 측면에서 조정될 수 있다.
바인더는 -8 ℃에서 경화제와 반응할 수 있다. 본 발명에서는 높은 경화 속도가 제공되고 그에 따라 3D 프린팅 후 건조에 필요한 시간이 늘어나기 때문에 예를 들어 석영 모래에 적용되는 경화 속도와 같이 모래 재료를 결합하기 위해 바인더가 노즐을 통해 분무된 후 반응이 빠르게 일어날 수 있다.
적층 가공으로 얻은 고형물은 0.6 ㎛ 미만의 최대 입자 크기를 가질 수 있다.
사형은 표준 온도에서 경화될 수 있다. 또한, 경화 속도는 사형의 크기에 따라 조정될 수 있다. 일반적인 사형 제품에 비해, 본 발명에서는 사형의 크기가 큰 경우에도 경화 속도가 빨라질 수 있다.
본 발명은 건조 모래, 세라믹 모래, 및 다른 재료에 적용 가능하다. 고운 모래 재료, 예를 들어 9 ㎛ 직경의 고운 모래 재료에 적용되는 경우에도 샌딩은 쉽게 수행될 수 있다.
바인더 및 경화제는 표준 온도에서 보관 가능하고 쉽게 저하되지 않는다.
바인더는 표준 온도에서 최대 12 개월 내지 15 개월 동안 보관할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 적층 가공 방법을 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 적층 가공용 바인더를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 염기성 페놀 수지를 사용한 바인더의 제조 방법을 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 염기성 페놀 수지를 사용한 바인더의 다른 제조 방법을 도시한다.
도 5는 중량 기준으로 1.5 %의 바인더를 첨가한 시험편의 압축 강도 데이터 그래프이다.
도 6은 중량 기준으로 0.7 %의 경화제를 첨가한 시험편의 압축 강도 데이터 그래프이다.
도 1을 참조하면, 전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 적층 가공 방법을 개시하고, 방법은 다음의 단계 즉,
모래 재료에 대한 경화제의 질량비가 0.1 % 내지 1.0 %가 되도록 경화제와 모래 재료를 혼합하는 단계(S101); 혼합을 위해 100 ℃ 내지 110 ℃의 고온에서 가열하고 건조시켜서 경화제를 모래 재료 표면에 균일하게 코팅한 후 모래 재료에 대한 바인더의 질량비가 0.5 % 내지 2.5 %인 바인더를 노즐을 통해 분무하는 단계(S102); 및 노즐을 통해 분무된 바인더를 경화제로 균일하게 코팅된 모래 재료 표면과 반응(S103)시켜 사형을 경화시키는 단계(S104)를 포함한다.
3D 프린팅 사형 시스템의 적층 가공은 결합제 분무 성형 공정 즉, 접착제 분무 공정을 기반으로 한다. 공정에서, 모래 재료는 사형 프린터에 의해 플랫폼에 쌓이고, 이후 컷어웨이 도면에 따라 결합제가 노즐을 통해 모래 재료에 분무된다. 쌓는 단계 및 분무 단계를 반복하여 결합제와 모래 재료로 각 층의 두께가 0.25 ㎜ 내지 0.4 ㎜인 적층을 형성한다. 이러한 공정은 합금 설계, 시뮬레이션 분석, 빠른 성형, 및 용융 주조와 같은 서비스를 제공하기 위해 사용될 수 있고, 원통형 헤드, 터보 과급기 하우징, 판금 스탬핑 다이, 항공 우주 대시보드 프레임, 기어 박스 하우징, 산업용 펌프 임펠러 등과 같은 엔진 부품을 포함하여 다수의 응용에서 사용될 수도 있다.
적층 가공(AM, additive manufacturing)이라고도 불리는 3D 프린팅은 3차원 물체를 프린팅하는 공정일 수 있다.
모래 재료는 규사, 세라믹 모래, 유리화 모래, 및 적층 가공을 위한 다른 일반적인 원료일 수 있다.
푸르푸릴 알코올은 2-푸란 메탄올, 2-푸릴카르비놀, 또는 2-(하이드록시메틸)푸란이라고도 불린다.
폴리옥시메틸렌(POM)은 폴리메틸렌 산화물 또는 폴리메탄알이라고도 불린다.
일반적인 촉매는 네 가지 유형 즉, 금속 촉매, 산화물 촉매, 산 촉매, 및 이작용기(bifunctional) 촉매로 분류될 수 있다. 동일한 반응물에 대해 상이한 촉매를 사용하면 상이한 생성물을 얻을 수 있다.
페놀 수지는 일종의 열경화성 수지에 속하는 합성 플라스틱이며 고분자 물질이다. 페놀 수지는 약산 및 약염기에 강하고, 강산의 존재 하에서 분해된다. 푸란(furan, furane) 수지는 자경성(self-hardening) 수지이다.
결합제라고도 불리는 바인더는 분말을 결합시키기 위해 사용될 수 있다. 바인더는 프린트 헤드 전면의 노즐을 통해 분무된다. 유기 바인더는 세라믹 분말에 사용되고, 수용성 타입 또는 휘발성 용매 가용성 타입이 포함된다. 예를 들어, 휘발성 용매 가용성 타입 바인더는 부티랄 수지이다. 비-유기 바인더는 일반적으로 테트라에톡시실란과 같은 규산염이다. 비-유기 바인더는 열경화를 통해 또는 직접 프린트된 제품에 결합될 수 있다.
푸르푸릴 알코올 1350 중량부 내지 1650 중량부, 산 촉매 2 중량부 내지 5 중량부, 페놀 화합물 120 중량부 내지 180 중량부, 및 폴리옥시메틸렌 60 중량부 내지 90 중량부를 교반하여 바인더 혼합물을 형성한다. 혼합물을 120 ℃ 내지 150 ℃까지 가열하고 1 시간 내지 2 시간 동안 반응시킨다. 85 ℃ 이하에서 탈수한 후 혼합물을 45 ℃ 이하로 냉각시키고 커플링제 5 중량부 내지 10 중량부를 첨가하여 바인더를 얻는다.
85 ℃ 이하에서 탈수하고, 45 ℃ 이하로 냉각시키고, 커플링제 5 중량부 내지 10 중량부를 첨가한 후, 혼합물을 0.5 ㎛ 내지 1 ㎛ 필터를 통해 추가로 여과하여 더 나은 바인더를 얻을 수 있다.
본 발명에서는, p-톨루엔설폰산과 순수한 물을 70 중량부 내지 80 중량부 대 20 중량부 내지 30 중량부의 비율로 혼합하여 p-톨루엔설폰산과 순수한 물의 혼합물을 형성하고, 이후 인산과 p-톨루엔설폰산과 순수한 물의 혼합물을 90 중량부 내지 100 중량부 대 3 중량부 내지 7 중량부의 비율로 혼합하고, 얻은 인산과 p-톨루엔설폰산과 순수한 물의 혼합물의 혼합물을 60 ℃ 내지 80 ℃까지 가열하고 1 시간 내지 3 시간 동안 교반하여 경화제를 얻는다.
모래 재료에 대한 경화제의 질량비가 0.1 % 내지 1.0 %가 되도록 경화제와 모래 재료를 혼합한다. 혼합을 위해 얻은 혼합물을 100 ℃ 내지 110 ℃의 고온에서 가열하고 건조시켜서 경화제를 모래 재료 표면에 균일하게 코팅한다. 이후, 모래 재료에 대한 바인더의 질량비가 0.5 % 내지 2.5 %인 바인더를 노즐을 통해 분무한다. 노즐을 통해 분무된 바인더는 경화제로 균일하게 코팅된 모래 재료 표면과 반응하여 사형을 경화시킨다.
전술한 바와 같이, 산 촉매는 70 중량부 내지 80 중량부의 최적 비율을 사용하는 폴리옥시메틸렌이고, 24 시간 압축 강도 시험에서 가장 효과가 좋다.
전술한 바와 같이, 모래 재료에 대한 바인더의 질량비는 바람직하게 0.5 % 내지 2.5 %이고, 모래 재료에 대한 경화제의 질량비는 바람직하게 0.1% 내지 1.0 %이다.
모래 재료에 대한 바인더의 최적 질량비는 0.8 % 내지 1.5 %이고, 모래 재료에 대한 경화제의 최적 질량비는 0.3 % 내지 0.7 %이다.
전술한 바와 같이, 산 촉매는 p-톨루엔설폰산, 아세트산, 염산, 황산, 인산 및 붕산 중 하나 이상에서 선택된다. 혼종 다중산(heteropoly acid)은 일반적으로 화학 반응에서 재사용 가능한 산 촉매로서 사용된다. 혼종 다중산은 인몰리브덴산과 같이 특정 금속 및 비금속을 갖는 산소산(oxyacid)이다. 혼종 다중산은 폴리옥소메탈레이트 및 산소산 다면체에 의해 형성된 복합 구조이다. p-톨루엔설폰산은 비산화성의 강한 유기산이다.
전술한 바와 같이, 산 촉매는 p-톨루엔설폰산이고, 다음 예의 시험에서 더 나은 효과를 보여준다.
전술한 바와 같이, 페놀 화합물은 페놀, 비스페놀 A, 크실레놀, m-크레졸, 레조르시놀 및 플로로글루시놀 중 하나 이상에서 선택적으로 선택된다.
전술한 바와 같이, 커플링제는 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 및 3-(2-아미노에틸아미노)프로필-디메톡시메틸실란 중 하나 이상에서 선택적으로 선택된다.
일반적으로, 시험편의 표준 압축 강도는 35 ㎏/㎠ 이상이다. 본 발명에 의해 제조된 시험편은 1 시간에 10 ㎏/㎠ 이상, 24 시간에 50 ㎏/㎠ 이상의 압축 강도를 갖는다.
수지 사형 제조에 3D 프린팅 기술을 사용하는 것은 바인더의 pH, 점도, 밀도, 및 표면 장력의 영향을 받을 수 있다. 또한, 사형 제조 공정에서, 수지 결합의 경우, 바인더의 유체 물리적 특성이 규사의 혼합, 및 규사와 바인더 사이의 침투 효율 및 결합 효과에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 수지 모래 성형의 품질이 영향을 받을 수 있다. 본 발명에서는 바인더, 경화제 및 모래 재료의 비율을 조절함으로써 적층 가공에 의한 프린팅이 최상의 효과를 달성할 수 있다.
도 2를 참조하면, 전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 적층 가공용 바인더 제조 방법을 개시한다. 바인더는 다음의 구성 요소 즉, 푸르푸릴 알코올 1350 중량부 내지 1650 중량부, 산 촉매 2 중량부 내지 5 중량부, 페놀 화합물 120 중량부 내지 180 중량부, 폴리옥시메틸렌 60 중량부 내지 90 중량부, 및 커플링제 5 중량부 내지 10 중량부를 포함한다. 푸르푸릴 알코올 1350 중량부 내지 1650 중량부, 산 촉매 2 중량부 내지 5 중량부, 페놀 화합물 120 중량부 내지 180 중량부, 폴리옥시메틸렌 60 중량부 내지 90 중량부, 및 커플링제 5 중량부 내지 10 중량부(S201)를 혼합(S202)하여 바인더를 얻는다(S203).
본 발명의 방법에서, 폴리옥시메틸렌의 최적 비율은 70 중량부 내지 80 중량부이고, 24 시간 압축 강도 시험에서 가장 효과가 좋다.
본 발명의 방법에서, 산 촉매는 p-톨루엔설폰산이고, 예의 시험에서 더 나은 효과를 보여준다.
바람직한 구현에서, 바인더는 0.5 ㎛ 내지 1 ㎛의 필터를 통해 추가로 여과된다.
도 3을 참조하면, 본 발명은 적층 가공을 위한 염기성 페놀 수지를 사용한 바인더 제조 방법을 개시하고, 방법은 다음의 단계 즉, 푸르푸릴 알코올 1350 중량부 내지 1650 중량부, 산 촉매 2 중량부 내지 5 중량부, 페놀 화합물 120 중량부 내지 180 중량부, 및 폴리옥시메틸렌 60 중량부 내지 90 중량부(S301)를 교반으로 혼합(S302)하여 바인더 혼합물을 제공(S303)하고, 120 ℃ 내지 150 ℃까지 가열하고 1 시간 내지 2 시간 동안 반응시킨 후 85 ℃ 이하에서 탈수하고, 45 ℃ 이하로 냉각(S304)시키고, 커플링제 5 중량부 내지 10 중량부 및 염기성 페놀 수지 5 중량부 내지 20 중량부를 첨가(S305)하여 바인더를 얻는(S306) 단계를 포함한다.
도 3을 참조하면, 전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 적층 가공을 위한 염기성 페놀 수지를 사용한 바인더 제조 방법을 개시하고, 방법은 다음의 단계 즉, 푸르푸릴 알코올 1350 중량부 내지 1650 중량부, 산 촉매 2 중량부 내지 5 중량부, 페놀 화합물 120 중량부 내지 180 중량부, 및 폴리옥시메틸렌 60 중량부 내지 90 중량부(S301)를 교반하여 바인더 혼합물을 형성하고, 120 ℃ 내지 150 ℃까지 가열하고 1 시간 내지 2 시간 동안 반응시킨 후 85 ℃ 이하에서 탈수하고, 45 ℃ 이하로 냉각시키고, 커플링제 5 중량부 내지 10 중량부 및 염기성 페놀 수지 5 중량부 내지 20 중량부를 첨가하여 염기성 페놀 수지를 사용한 바인더를 얻는 단계를 포함한다.
방법은 p-톨루엔설폰산과 순수한 물을 70 중량부 내지 80 중량부 대 20 중량부 내지 30 중량부의 비율로 혼합하여 p-톨루엔설폰산과 순수한 물의 혼합물을 형성한 후, 인산과 p-톨루엔설폰산과 순수한 물의 혼합물을 90 중량부 내지 100 중량부 대 3 중량부 내지 7 중량부의 비율로 혼합하고, 얻은 인산과 p-톨루엔설폰산과 순수한 물의 혼합물의 혼합물을 60 ℃ 내지 80 ℃까지 가열한 후 1 시간 내지 3 시간 동안 교반하여 경화제를 얻는 단계를 또한 포함한다.
방법은 모래 재료에 대한 경화제의 질량비가 0.1 % 내지 1.0 %가 되도록 경화제와 모래 재료를 혼합하고, 혼합을 위해 얻은 혼합물을 100 ℃ 내지 110 ℃의 고온에서 가열하고 건조시켜서 경화제를 모래 재료 표면에 균일하게 코팅하고, 모래 재료에 대한 바인더의 질량비가 0.5 % 내지 2.5 %인 바인더를 노즐을 통해 분무하고, 노즐을 통해 분무된 바인더와 경화제로 균일하게 코팅된 모래 재료 표면을 반응시켜 사형을 경화시키는 단계를 또한 포함한다.
바람직한 구현에서, 바인더는 커플링제 5 중량부 내지 10 중량부 및 염기성 페놀 수지 5 중량부 내지 20 중량부를 첨가한 후 0,5 ㎛ 내지 1 ㎛ 필터를 통해 추가로 여과된다.
산 촉매는 p-톨루엔설폰산, 아세트산, 염산, 황산, 인산 및 붕산 중 하나 이상에서 선택된다. 혼종 다중산은 일반적으로 화학 반응에서 재사용 가능한 산 촉매로서 사용된다. 혼종 다중산은 인몰리브덴산과 같이 특정 금속 및 비금속을 갖는 산소산이다. 혼종 다중산은 폴리옥소메탈레이트 및 다른 산소산 다면체에 의해 형성된 복합 구조이다.
커플링제는 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 및 3-(2-아미노에틸아미노)프로필-디메톡시메틸실란 중 하나 이상에서 선택적으로 선택된다.
전술한 바와 같이, 폴리옥시메틸렌의 최적 비율은 70 중량부 내지 80 중량부이고, 24 시간 압축 강도 시험에서 효과가 가장 좋다.
전술한 바와 같이, 산 촉매는 p-톨루엔설폰산이고, 예들의 시험에서 더 나은 효과를 보여준다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 염기성 페놀 수지를 사용하여 바인더를 제조하는 방법을 개시하고, 방법은 다음의 단계 즉, 푸르푸릴 알코올 1350 중량부 내지 1650 중량부, 염기성 촉매 2 중량부 내지 5 중량부, 페놀 화합물 120 중량부 내지 180 중량부 및 폴리옥시메틸렌 60 중량부 내지 90 중량부를 교반으로 혼합하여 바인더 혼합물을 형성하고, 120 ℃ 내지 150 ℃까지 가열하고 1 시간 내지 2 시간 동안 반응시킨 후 85 ℃ 이하에서 탈수하고, 45 ℃ 이하로 냉각시키고, 커플링제 5 중량부 내지 10 중량부를 첨가하여 바인더를 얻는 단계를 포함한다.
도 4를 참조하면, 전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 염기성 페놀 수지를 사용하여 바인더를 제조하는 방법을 개시하고, 방법은 다음의 단계 즉, 페놀 화합물 90 중량부 내지 110 중량부, 폴리옥시메틸렌 80 중량부 내지 150 중량부 및 염기성 촉매 2 중량부 내지 5 중량부(S401)를 교반으로 혼합(S402)하여 바인더 혼합물을 형성하고(S403), 표준 온도에서 교반하여 바인더 혼합물을 형성(S404)하고, 커플링제 5 중량부 내지 10 중량부를 첨가(S405)하여 바인더를 얻는(S406) 단계를 포함한다. 염기성 페놀 수지를 사용하여 바인더를 제조하는 방법은 다음의 단계 즉, 페놀 화합물 90 중량부 내지 110 중고량부, 폴리옥시메틸렌 80 중량부 내지 150 중량부 및 염기성 촉매 2 중량부 내지 5 중량부를 표준 온도에서 교반하여 바인더 혼합물 형성하고, 커플링제를 첨가하여 염기성 페놀 수지를 사용한 바인더를 얻는 단계를 포함한다.
방법은 p-톨루엔설폰산과 순수한 물을 70 중량부 내지 80 중량부 대 20 중량부 내지 30 중량부의 비율로 혼합하여 p-톨루엔설폰산과 순수한 물의 혼합물을 형성한 후, 인산과 p-톨루엔설폰산과 순수한 물의 혼합물을 90 중량부 내지 100 중량부 대 3 중량부 내지 7 중량부의 비율로 혼합하고, 얻은 인산과 p-톨루엔설폰산과 순수한 물의 혼합물의 혼합물을 60 ℃ 내지 80 ℃까지 가열하고 1 시간 내지 3 시간 동안 교반하여 경화제를 얻는 단계를 또한 포함한다.
방법은 모래 재료에 대한 경화제의 질량비가 0.1 % 내지 1.0 %가 되도록 경화제와 모래 재료를 혼합하고, 혼합을 위해 100 ℃ 내지 110 ℃의 고온에서 가열하고 건조시켜서 경화제를 모래 재료 표면에 균일하게 코팅하고, 모래 재료에 대한 바인더의 질량비가 0.5 % 내지 2.5 %인 바인더를 노즐을 통해 분무하고, 노즐을 통해 분무된 바인더와 경화제로 균일하게 코팅된 모래 재료 표면을 반응시켜 사형을 경화시키는 단계를 또한 포함한다.
바람직한 구현에서, 바인더는 커플링제 5 중량부 내지 10 중량부를 첨가한 후 0,5 ㎛ 내지 1 ㎛ 필터를 통해 추가로 여과된다.
모래 재료에 대한 바인더의 최적 질량비는 0.8 % 내지 1.5 %이고, 모래 재료에 대한 경화제의 최적 질량비는 0.3 % 내지 0.7 %이다.
커플링제는 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 및 3-(2-아미노에틸아미노)프로필-디메톡시메틸실란 중 하나 이상에서 선택적으로 선택된다.
염기성 페놀 수지 제조에서 염기성 촉매를 첨가하여 얻은 반응 생성물은 수산화나트륨, 수산화칼륨, 및 다른 일반적인 염기성 촉매 시약과 같은 촉매의 비율 및 산도 및 염기도에 따라 다를 수 있다. 수지 생성물은 염기성 촉매의 촉매 작용을 받는다.
경화제와 모래 재료를 미리 혼합하기 때문에 모래 분무 효율을 개선할 수 있고, 관련 기술에서 모래 재료로서 젖은 모래를 사용함으로 인해 쉽게 막히는 단점을 극복할 수 있다.
예 1
본 발명은 적층 가공을 위한 결합제를 제공한다.
결합제는 다음의 구성 요소 즉, 푸르푸릴 알코올 1500 중량부, 산 촉매 2 중량부, 페놀 화합물 160 중량부, 폴리옥시메틸렌 70 중량부 및 커플링제 6 중량부를 포함한다.
예 2
본 발명은 또 다른 적층 가공을 위한 결합제를 제공한다.
결합제는 다음의 구성 요소 즉, 푸르푸릴 알코올 1650 중량부, 산 촉매 3 중량부, 페놀 화합물 170 중량부, 폴리옥시메틸렌 85 중량부 및 커플링제 7 중량부를 포함한다.
예 3
본 발명은 다음의 단계를 포함하는 적층 가공용 바인더 제조 방법을 제공한다:
바인더
푸르푸릴 알코올 1500 중량부, 산 촉매 2 중량부, 페놀 화합물 150 중량부, 및 폴리옥시메틸렌 75 중량부를 표준 온도에서 교반하여 바인더 혼합물을 형성한다. 혼합물을 120 ℃까지 가열하고 2 시간 동안 반응시킨 후 80 ℃에서 탈수시킨다. 혼합물을 45℃로 냉각시킨 후 커플링제 6 중량부를 첨가하여 바인더를 얻는다.
산 촉매는 아세트산, 페놀 화합물은 페놀, 커플링제는 3-아미노프로필트리에톡시실란이다.
예 4
본 발명은 적층 가공을 위한 염기성 페놀 수지를 사용한 바인더 제조 방법을 제공한다. 방법에서, 경화제는 모래 재료와 혼합한다. 혼합을 위해 얻은 혼합물을 100 ℃의 고온에서 가열하고 건조시켜서 경화제를 모래 재료 표면에 균일하게 코팅한다. 이후, 바인더를 노즐을 통해 분무하고, 노즐을 통해 분무된 바인더를 경화제로 균일하게 코팅된 모래 재료 표면과 반응시켜 사형을 경화시킨다.
바인더
푸르푸릴 알코올 1500 중량부, 산 촉매 2 중량부, 페놀 화합물 150 중량부, 및 폴리옥시메틸렌 70 중량부를 표준 온도에서 교반하여 바인더 혼합물을 형성한다. 혼합물을 120 ℃까지 가열하고 2 시간 동안 반응시킨 후 70℃에서 탈수시킨다. 혼합물을 40 ℃까지 냉각시킨 후 커플링제 6 중량부 및 염기성 페놀 수지 15 중량부를 첨가하고, 0.5 ㎛ 내지 1 ㎛ 필터로 여과하여 바인더를 얻는다.
자경성 합성 수지는 다음의 물리적 특성을 갖는다:
비중(25 ℃): 1.11 내지 1.15
점도(30 ℃): 8 cps 내지 20 cps
pH(25 ℃): 7 내지 8
수분 함량: 3 % 이하
고형분 함량: 35 % 이하
유리 알데히드(free aldehyde): 1 % 이하
산 촉매는 아세트산아연, 페놀 화합물은 페놀, 커플링제는 3-아미노프로필트리에톡시실란이다.
경화제
p-톨루엔설폰산과 순수한 물을 75 중량부 대 25 중량부의 비율로 혼합하여 p-톨루엔설폰산과 순수한 물의 혼합물을 형성한다. 그리고 나서, 인산과 p-톨루엔설폰산과 순수한 물의 혼합물을 95 중량부 대 5 중량부의 비율로 혼합한다. 얻은 인산과 p-톨루엔설폰산과 순수한 물의 혼합물의 혼합물을 60 ℃까지 가열한 후 3 시간 동안 교반하여 경화제를 얻는다.
사형(sand mold)
모랭 재료에 대한 경화제의 질량비가 0.7 %가 되도록 경화제를 모래 재료와 혼합한다. 혼합을 위해 얻은 혼합물을 100 ℃의 고온에서 가열하고 건조시켜 경화제를 모래 재료 표면에 균일하게 코팅한다. 모래 재료에 대한 이산화규소 바인더의 질량비가 1.5 %인 이산화규소 바인더를 노즐을 통해 분무한다. 노즐을 통해 분무된 이산화규소 바인더를 경화제로 균일하게 코팅된 모래 재료 표면과 반응시켜 사형을 경화시킨다.
모래 재료로 사용한 규사 1 ㎏에 p-톨루엔설폰산 경화제 2.5 g을 첨가한다. 60초 동안 혼합한 후, 얻은 혼합물을 나중에 사용하기 위해 모은다. 혼합을 위해 혼합물을 100 ℃의 고온에서 가열하고 건조시킨다. 이후, 수지 16.5 g을 노즐을 통해 분무하여 사형을 경화시킨다. 사형을 약 24 시간 동안 표준 온도에 유지하고 시험편의 경도 및 압축 강도를 측정한다.
실험 결과
시험편의 압축 강도를 측정하였고, 파괴될 때까지 취성 파괴 전 재료의 최대 응력 값을 측정하였다.
표 1을 참조하면, 시험편의 표준 압축 강도는 일반적으로 35 ㎏/㎠ 이상이다. 본 발명에 의해 제조된 시험편은 1 시간에 10 ㎏/㎠ 이상, 24 시간에 50㎏/㎠ 이상의 압축 강도를 갖는다. 표 1은 본 발명의 시험편 압축 강도 데이터이다.
Figure 112021055612893-pat00001
표 2는 중량 기준으로 1.5 %의 바인더가 첨가된 시험편의 압축 강도를 보여준다. 그룹 A1 내지 그룹 A8은 각각 중량 기준으로 0.05 %, 0.10 %, 0.30 %, 0.50%, 0.70 %, 0.90 %, 1.00 % 및 1.10 %의 경화제가 첨가된다, 즉 A1 내지 A8은 각각 0.5 g, 1 g, 3 g, 5 g, 7 g, 9 g, 10 g 및 11 g의 경화제가 첨가되고, 15 g의 바인더가 첨가되고, 1000 g의 모래 재료가 첨가된다. 표 2는 중량 기준으로 1.5 %의 바인더가 첨가된 시험편의 압축 강도 데이터이다.
Figure 112021055612893-pat00002
도 5는 중량 기준으로 1.5 %의 바인더가 첨가된 시험편의 압축 강도 데이터 그래프이다.
표 3은 중량 기준으로 0.7 %의 경화제가 첨가된 시험편의 압축 강도를 보여준다. 그룹 B1 내지 그룹 B8은 각각 중량 기준으로 0.3 %, 0.5 %, 0.8 %, 1.3 %, 1.5 %, 2.0 %, 2.5 % 및 3.0 %의 바인더가 첨가된다, 즉 B1 내지 B8은 각각 3 g, 5 g, 8 g, 13 g, 15 g, 20 g, 25 g 및 30 g의 바인더가 첨가되고, 7 g의 경화제가 첨가되고, 1000 g의 모래 재료가 첨가된다. 표 3은 중량 기준으로 0.7 %의 경화제가 첨가된 시험편의 압축 강도 데이터이다.
Figure 112021055612893-pat00003
도 6은 중량 기준으로 0.7 %의 경화제가 첨가된 시험편의 압축 강도 데이터 그래프이다.
푸르푸릴 알코올 1500 중량부, 산 촉매 2 중량부, 페놀 화합물 150 중량부, 및 폴리옥시메틸렌을 표준 온도에서 교반하여 바인더 혼합물을 형성한다. 혼합물을 120 ℃까지 가열하고 2 시간 동안 반응시킨 후 70 ℃에서 탈수한다. 혼합물을 40 ℃까지 냉각시키고, 커플링제 6 중량부 및 염기성 페놀 수지 10 중량부를 첨가하여 바인더를 얻는다.
표 4는 상이한 양의 폴리옥시메틸렌을 첨가한 시험편의 실험 데이터이다. 구체적으로 표 4는 폴리옥시메틸렌을 각각 65 중량부, 70 중량부, 75 중량부, 80 중량부, 및 85 중량부 첨가한 그룹 C1 내지 그룹 C5의 실험 데이터를 보여준다.
Figure 112021055612893-pat00004
실험 결과는 다음과 같다:
본 발명의 적층 가공을 위한 염기성 페놀 수지를 사용한 바인더 제조 방법에서, 표 2를 참조하면, 모래 재료에 대한 염기성 페놀 수지를 사용한 바인더의 질량비는 바람직하게 0.5 % 내지 2.5 %이고, 표 3을 참조하면, 모래 재료에 대한 경화제의 질량비는 바람직하게 0.1 % 내지 1.0 %이다.
표 2를 참조하면, 모래 재료에 대한 염기성 페놀 수지를 사용한 바인더의 최적 질량비는 0.8 % 내지 1.5 %이다. 표 3을 참조하면, 모래 재료에 대한 경화제의 최적 질량비는 0.3 % 내지 0.7 %이다.
표 4를 참조하면, 적층 가공을 위한 염기성 페놀 수지를 사용한 바인더 제조 방법에서, 폴리옥시메틸렌의 최적 비율은 70 중량부 내지 80 중량부이다.
전술한 설명은 문제를 해결하기 위해 본 발명에 의해 채택된 기술적 수단의 바람직한 구현 또는 예일 뿐으로 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 즉, 문자 그대로 본 발명의 청구 범위를 따르거나 본 발명의 청구 범위에 따라 이루어진 모든 동등한 변경 및 수정은 본 발명에 속한다.
S101 내지 S104: 적층 가공 방법의 단계
S201 내지 S203: 적층 가공용 바인더 제조 방법의 단계
S301 내지 S306: 염기성 페놀 수지를 사용한 바인더의 제조 방법의 단계
S401 내지 S406: 염기성 페놀 수지를 사용한 바인더의 다른 제조 방법의 단계

Claims (12)

  1. 적층 가공 방법으로서,
    푸르푸릴 알코올 1350 중량부 내지 1650 중량부, 산 촉매 2 중량부 내지 5 중량부, 페놀 화합물 120 중량부 내지 180 중량부, 및 폴리옥시메틸렌 60 중량부 내지 90 중량부를 교반하여 바인더 혼합물을 형성하고, 120 ℃ 내지 150 ℃까지 가열하고 1 시간 내지 2 시간 동안 반응시킨 후 85 ℃ 이하에서 탈수하고, 45℃ 이하로 냉각시키고, 커플링제 5 중량부 내지 10 중량부를 첨가하여 상기 바인더를 얻는 단계;
    p-톨루엔설폰산과 순수한 물을 70 중량부 내지 80 중량부 대 20 중량부 내지 30 중량부의 비율로 혼합하여 상기 p-톨루엔설폰산과 상기 순수한 물의 혼합물을 형성하고, 인산과 상기 p-톨루엔설폰산과 순수한 물의 혼합물을 90 중량부 내지 100 중량부 대 3 중량부 내지 7 중량부의 비율로 혼합하고, 얻은 상기 인산과 상기 p-톨루엔설폰산과 순수한 물의 혼합물의 혼합물을 60 ℃ 내지 80 ℃까지 가열하고, 1 시간 내지 3 시간 동안 교반하여 경화제를 얻는 단계;
    모래 재료에 대한 경화제의 질량비가 0.1 % 내지 1.0 %가 되도록 상기 경화제를 상기 모래 재료와 혼합하고, 혼합을 위해 100 ℃ 내지 110 ℃의 고온에서 가열하고, 건조시켜서 상기 경화제를 상기 모래 재료 표면에 균일하게 코팅한 후, 상기 모래 재료에 대한 상기 바인더의 질량비가 0.5 % 내지 2.5 %인 바인더를 노즐을 통해 분무하는 단계;
    상기 노즐을 통해 분무된 상기 바인더를 상기 경화제로 균일하게 코팅된 상기 모래 재료 표면과 반응시켜 사형을 경화시키는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 폴리옥시메틸렌은 70 중량부 내지 80 중량부인 방법.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 모래 재료에 대한 상기 경화제의 최적 비율은 0.3 % 내지 0.7 %이고, 상기 모래 재료에 대한 상기 바인더의 최적 비율은 0.8 % 내지 1.5 %인 방법.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 산 촉매는 p-톨루엔설폰산, 아세트산, 염산, 황산, 인산 및 붕산으로 구성된 그룹에서 선택된 하나인 방법.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 산 촉매는 p-톨루엔설폰산인 방법.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 페놀 화합물은 페놀, 비스페놀 A, 크실레놀, m-크레졸, 레조르시놀 및 플로로글루시놀로 구성된 그룹에서 선택된 하나인 방법.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 커플링제는 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 및 3-(2-아미노에틸아미노)프로필-디메톡시메틸실란으로 구성된 그룹에서 선택된 하나인 방법.
  8. 적층 가공용 바인더 제조 방법으로서,
    푸르푸릴 알코올 1350 중량부 내지 1650 중량부, 산 촉매 2 중량부 내지 5 중량부, 페놀 화합물 120 중량부 내지 180 중량부, 및 폴리옥시메틸렌 60 중량부 내지 90 중량부를 교반하여 바인더 혼합물을 형성하고, 120 ℃ 내지 150 ℃까지 가열하고 1 시간 내지 2 시간 동안 반응시킨 후 85 ℃ 이하에서 탈수하고, 45 ℃ 이하로 냉각시키고, 커플링제 5 중량부 내지 10 중량부를 첨가하여 상기 바인더를 얻는 단계를 포함하는 방법.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 폴리옥시메틸렌은 70 중량부 내지 80 중량부인 방법.
  10. 제8 항에 있어서, 상기 산 촉매는 p-톨루엔설폰산인 방법.
  11. 염기성 페놀 수지 바인더를 사용한 적층 가공 방법으로서,
    푸르푸릴 알코올 1350 중량부 내지 1650 중량부, 산 촉매 2 중량부 내지 5 중량부, 페놀 화합물 120 중량부 내지 180 중량부, 및 폴리옥시메틸렌 60 중량부 내지 90 중량부를 교반하여 바인더 혼합물을 형성하고, 120 ℃ 내지 150 ℃까지 가열하고 1 시간 내지 2 시간 동안 반응시킨 후 85 ℃ 이하에서 탈수하고, 45℃ 이하로 냉각시키고, 커플링제 5 중량부 내지 10 중량부 및 염기성 페놀 수지 5 중량부 내지 20 중량부를 첨가하여 상기 바인더를 얻는 단계;
    p-톨루엔설폰산과 순수한 물을 70 중량부 내지 80 중량부 대 20 중량부 내지 30 중량부의 비율로 혼합하여 상기 p-톨루엔설폰산과 상기 순수한 물의 혼합물을 형성하고, 인산과 상기 p-톨루엔설폰산과 순수한 물의 혼합물을 90 중량부 내지 100 중량부 대 3 중량부 내지 7 중량부의 비율로 혼합하고, 얻은 상기 인산과 상기 p-톨루엔설폰산과 순수한 물의 혼합물의 혼합물을 60 ℃ 내지 80 ℃까지 가열하고, 1 시간 내지 3 시간 동안 교반하여 경화제를 얻는 단계;
    모래 재료에 대한 경화제의 질량비가 0.1 % 내지 1.0 %가 되도록 상기 경화제를 상기 모래 재료와 혼합하고, 혼합을 위해 100 ℃ 내지 110 ℃의 고온에서 가열하고, 건조시켜서 상기 경화제를 상기 모래 재료 표면에 균일하게 코팅한 후, 상기 모래 재료에 대한 상기 바인더의 질량비가 0.5 % 내지 2.5 %인 바인더를 노즐을 통해 분무하는 단계;
    상기 노즐을 통해 분무된 상기 바인더를 상기 경화제로 균일하게 코팅된 상기 모래 재료 표면과 반응시켜 사형을 경화시키는 단계를 포함하는 방법.
  12. 염기성 페놀 수지를 사용한 바인더 제조 방법으로서,
    표준 온도에서 페놀 화합물 90 중량부 내지 110 중량부, 폴리옥시메틸렌 80 중량부 내지 150 중량부, 및 염기성 촉매 2 중량부 내지 5 중량부를 교반하여 바인더 혼합물을 형성하고, 커플링제를 첨가하여 상기 염기성 페놀 수지를 사용한 바인더를 얻는 단계를 포함하는 방법.
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