KR102474312B1 - 주조 몰드, 코어 및 이들로부터 재생된 몰드 베이스 재료의 제조 방법 - Google Patents

주조 몰드, 코어 및 이들로부터 재생된 몰드 베이스 재료의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

주조 몰드, 코어 및 이들로부터 재생 몰드 베이스 재료와 주조 몰드 및/또는 코어의 제조를 위한 물유리를 포함한 용액 또는 분산액의 조합을 위한 혼합물, 몰딩 재료 혼합물, 몰드 베이스 재료 혼합물 및 주조 몰드 또는 코어를 개시한다. 또한, 주조 몰드 또는 코어의 제조시 주조 몰드 또는 코어의 분해를 용이하게 하며, 및/또는 재생성을 증가시키기 위해, 몰딩 재료 혼합물의 성분 서로가 화학 반응에 의해 경화된 물유리 및 입자상 비정질 이산화규를 포함하는 몰딩 재료 혼합물의 제조를 위한 첨가제로서 상응하는 혼합물 또는 45 ㎛ 미만의 d90를 갖는 입자상 시트 규산염의 일 함량의 상응하는 용도를 개시한다.

Description

주조 몰드, 코어 및 이들로부터 재생된 몰드 베이스 재료의 제조 방법
본 발명은 주조 몰드, 코어 및 이들로부터 재생된 몰드 베이스 재료의 제조 방법, 주조 몰드 및/또는 코어의 제조를 위한 물유리를 포함한 용액 또는 분산액의 조합을 위한 혼합물, 몰딩 재료 혼합물, 몰드 베이스 재료 혼합물 및 주조 몰드 또는 코어에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 추가적으로 주조 몰드 또는 코어의 제조시 주조 몰드 또는 코어의 분해를 용이하게 하며, 및/또는 재생성을 증가시키기 위해, 몰딩 재료 혼합물의 성분 서로의 화학 반응에 의해 경화된 물유리 및 입자상 비정질 이산화규소를 포함하는 몰딩 재료 혼합물의 제조를 위한 첨가제로서 상응하는 혼합물 또는 45 ㎛ 미만의 d90를 갖는 입자상 시트 규산염의 일 함량의 용도에 관한 것이다.
로스트 몰드 주조(casting in a lost mold)는 유사 그물 형상의 부품을 제조하는 광범위한 방법이다. 주조 작업 후 몰드는 파괴되고, 주조물은 제거된다. 주조 몰드는 음각형(negative)이며; 주조할 캐비티(cavity)를 포함하여, 주조물이 제작된다. 향후의 주조물의 내부 윤곽은 코어에 의해 형성된다. 주조 몰드의 제조에 있어서, 캐비티는 제조될 주조물의 모델에 의해 몰딩 재료로 주조될 수 있다. 내부 윤곽은 별도의 코어 박스로 성형된 코어에 의해 형성된다.
주조 몰드 및 코어를 위해, 사용되는 몰딩 재료는 주로 세척된 분급 석영 모래와 같은 과립형 내화물이다. 내화 몰드 베이스 재료는 바람직하게는 자유 유동 형태(free-flowing form)이며, 적절한 캐비티 내로 도입되어 내부에서 압축될 수 있다. 몰딩 재료는 강도를 증가시키기 위해 압축된다. 주조 몰드를 제조하기 위해, 몰딩 재료는 무기 또는 유기 결합제와 결합된다. 결합제는 몰드 베이스 재료의 입자 사이에 강한 응집력을 형성하여, 주조 몰드에 요구되는 기계적 안정성을 제공한다.
주조 몰드 및 코어는 다양한 요구를 충족시켜야 한다. 주조 작업 자체에서, 이들은 하나 이상의 (부분) 주조 몰드로부터 형성된 캐비티 내의 액체 금속을 수용 할 수 있도록 충분한 강도 및 열 안정성을 먼저 가져야 한다. 응고 공정이 시작된 후, 주조 몰드의 벽을 따라 형성되는 응고된 금속층에 의해 주조물의 기계적 안정성이 보장된다. 주조 몰드의 재료는 이 후 금속에 의해 방출된 열의 영향으로 분해되어, 기계적 강도, 즉 내화물 재료의 개별 입자 사이의 응집성이 손실되는 방식으로 분해되어야 한다. 이상적인 경우에, 주조 몰드 및 코어가 다시 분해되어, 어려움없이 주조물로부터 제거될 수 있는 미세한 모래를 형성하고, 이에 따라 유리한 분해 특성을 갖는다. 현재, 이용된 주조 몰드 및 코어의 분해 잔류물을 재사용하고, 그러한 이용된 주조 몰드 및 코어를 사용하여, 재생 몰드 베이스 재료를 제조할 특별한 필요가 있다. 재생 몰드 베이스 재료(재생)로서의 이러한 재사용은 주조 몰드 및 코어의 분해 특성에 대한 특정 요구를 제공한다.
주조 몰드를 제조하기 위해, 유기 또는 무기 결합제를 사용할 수 있고, 경화는 냉간 또는 고온 공정에 의해 각각 수행될 수 있다. 냉간 공정은 주조 몰드의 가열 없이 본질적으로 실온에서 수행하는 방법을 의미한다. 여기서 경화는 대개 화학 반응에 의해 발생하고, 예를 들어, 상기 화학 반응은 경화될 주조 몰드를 통해 촉매로서 가스가 통과함으로써 개시된다. 고온 공정의 경우에, 몰드 재료 혼합물은 성형 후, 충분한 고온으로 가열되어, 예를 들어 결합제에 존재하는 용매를 제거하거나 또는 예를 들어, 결합제가 가교 결합에 의해 경화되는 화학 반응을 개시한다.
경화 메카니즘에 관계없이, 모든 유기 결합제 시스템의 공통적인 특징은 주조 몰드에 액체 금속을 도입할 때, 열 분해가 발생하며, 예를 들어 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 페놀, 포름알데히드 및 기타 크랙 산물, 이들 중 일부는 미확인인 유해한 물질을 방출할 수 있다. 다양한 조치에 의해, 이러한 배출을 최소화하는 것이 가능했지만, 유기 결합제의 경우 이들을 완전히 방지할 수는 없다.
주조 작업 중 분해 산물의 방출을 최소화하거나 방지하기 위해, 무기 물질을 기반으로 하고, 극히 적은 분율의 유기 화합물을 함유하는 결합제가 사용될 수 있다. 이러한 결합제 시스템은 예를 들어 GB 782205 A, US 6972059 B1, US 5582232 A, US 5474606 A 및 US 7022178의 문헌으로부터 상당한 시간 동안 이미 공지되어 왔다. 용어 "무기 결합제(inorganic binder)"는 95 중량% 초과 정도, 바람직하게는 99 중량% 초과의 수분과 무기 재료로 이루어지며, 무기 결합제 중의 유기 화합물의 비율은 5 중량% 미만, 바람직하게는 1 중량% 미만인 결합제를 하기에서 의미한다. 표현 "무기 결합(inorganically bound)"은 주조 몰드 또는 코어가 무기 결합제를 사용하여 제조되는 것은 의미한다.
무기 결합제의 성분으로 특히 중요한 것은 알칼리 물유리(waterglass)이다. 알칼리 물유리, 이하 소위 물유리는 유리질, 즉 용융물 또는 이들의 수용액으로부터 고형화된 비정질 수용성 나트륨 규산염, 칼륨 규산염 및 리튬 규산염을 의미한다. 용어 "물유리"는 몰(molar) SiO2/M2O 모듈러스(modulus)가 1.6 내지 4.0, 바람직하게는 1.8 내지 2.5의 범위를 갖는 이들의 혼합물을 이하 의미하며, M2O는 리튬 산화물, 나트륨 산화물 및 칼륨 산화물의 총량을 의미한다. 표현 "물유리-결합(waterglass-bound)"은 주조 몰드 또는 코어가 물유리를 포함하는 결합제를 사용하여 생산되는 것을 의미한다.
무기 결합 몰딩 재료 혼합물은 종래 기술로부터 알려져 있다. 예를 들어, US 7770629 B2는 내화 몰드 베이스 재료 뿐만 아니라 물유리-기반 결합제와 입자상 금속 산화물을 포함하는 몰딩 재료 혼합물을 제안하며, 사용되는 입자상 금속 산화물은 바람직하게는 침강(precipitated) 실리카 또는 흄드(fumed) 실리카이다.
US 4233076은 모래, 알칼리 금속 규산염 결합제, 알킬렌 카보네이트, 유기 모노카르복실산 또는 디카르복실산 또는 이의 메틸 에스테르, 이산화탄소 또는 고로 슬래그 및 Al2O3-함유 물질의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 경화제로 이루어진 몰딩 재료 혼합물을 개시하며, 이들의 평균 입자 크기 분포가 0.2 내지 5 ㎛ 사이이다.
DE 102012113073 A1은 적어도 하나의 내화 몰드 베이스 재료, 무기 결합제 및 적어도 하나의 입자상 금속 산화물을 포함하는 금속 가공용 몰드 및 코어의 제조를 위한 몰딩 재료 혼합물을 개시하며, 입자상 금속 산화물은 적어도 하나의 알파상의 알루미늄 산화물 및/또는 시트 규산염 구조를 갖는 혼합 알루미늄/실리콘 산화물을 제외한 적어도 하나의 혼합 알루미늄/실리콘 산화물을 포함하거나 구성된다.
DE 10 2012113074 A1은 적어도 하나의 내화 몰드 베이스 기재, 무기 결합제 및 적어도 하나의 입자상 혼합 금속 산화물을 포함하는 금속 가공용 몰드 및 코어의 제조를 위한 몰딩 재료 혼합물을 개시하며, 혼합 입자상 금속 산화물은 적어도 하나의 입자상 혼합 산화물 또는 적어도 둘의 산화물의 입자상 혼합물이며, 또는 적어도 하나의 입자상 혼합 산화물은 적어도 하나의 추가 입자상 산화물과 함께 존재하거나, 또는 적어도 하나의 추가적인 상이한 입자상 산화물과 함께 존재하고, 입자상 혼합 금속 산화물은 적어도 하나의 알루미늄 산화물과 적어도 하나의 지르코늄 산화물을 포함한다.
주조 몰드 및 코어의 분해 특성(데코링 특성(decoring characteristic)이라고도 함), 즉 금속 주물이 기계적 응력하에서 쉽게 부을 수 있는 형태로 주조 몰드 및 코어가 신속하게 분해되는 능력은, 순수 무기 결합제로 결합된 주조 몰드 및 코어, 특히 물유리-결합 주조 몰드 및 코어의 경우에서, 유기 결합제로 제조된 주조 몰드 및 코어와 비교하여 종종 불량하다. 이러한 불리한 분해 특성은 금속 용융물의 주조 작업 중의 고온에 의해, 알칼리 금속 규산염 유리-함유 몰딩 재료 성분의 소결 또는 용융물 상의 형성을 초래한다는 점으로서 일반적으로 설명된다. 이러한 결과는 주조 몰드 및 코어의 높은 잔류 강도를 초래한다. 여기서 몰딩 재료 혼합물의 알칼리 금속 함량은 종종 큰 의미가 있으며, 높은 알칼리 금속 함량은 종종 불리한 것으로 간주된다.
불량한 분해 특성은 주조 작업 후 임의의 경우에 종종 제거하기 어려운 얇은 벽 또는 세공(filigree) 또는 복잡한 주조 몰드를 사용하는 경우 특히 불리하다. 보다 구체적으로, 불량한 분해 특성은 주조 작업에 이미 사용된 무기 결합 주조 몰드 및 코어를 재사용하고 이러한 몰드 및 코어를 사용하여 재생 몰드 베이스 재료를 생성(재생)하는데 방해가 된다. 부적절한 분해 특성으로 인하여, 수득된 재생 몰드 베이스 재료가 울퉁불퉁한 형태이고, 주조 몰드 및 코어의 제조에서 "새로운" 출발 몰드 베이스 재료를 단독으로 또는 함께 재사용하기에 자유 유동이 불충분하다는 결과를 제공할 수 있다. 내화 재료 및 알칼리 금속 이온을 함유하는 알칼리 결합제로부터 제조된 소비된 주조 몰드 또는 코어로부터 몰드 및 코어를 제조하는데 사용하기 위한 입자상 내화 조성물을 제조하는 방법은 EP 2692460 B1에 개시된다.
불량한 분해 특성의 문제를 해결하는 공지된 방법은 유기 분해 촉진제를 몰딩 재료 혼합물에 첨가하여, 고온 금속의 영향으로 열분해/반응하여, 기공 형성에 의하여 주조 작업 후 주조 몰드 또는 코어의 분해를 촉진시키는 것이다. 문헌 DE 1558155 A는 물유리-결합 코어에 대해, 예를 들어 당, 경탄 먼지 또는 펠릿화 피치의 사용을 개시하고, DD 82809 B1은 전분 생성물, 석탄 먼지 및 당밀을 유기 분해 촉진제로서 사용하는 것을 개시하고, DD 141118 A1는 특히, 분해 촉진제로서 석탄 먼지, 탄수화물, 전분, 전분 유도체 및 당의 용도를 개시한다. 그러나, 주조 작업 동안 몰딩 재료 혼합물에 유기 성분을 사용하면 CO2 및 기타 열분해 생성물의 원치 않는 배출이 주기적으로 발생한다. 또한, 유기 분해 촉진제는 강철 주조의 경우에 일어나는 바와 같이 고온에서 예를 들어 유기 분해 촉진제의 완전한 연소가 급속히 일어나기 때문에, 높은 주조 온도에서 종종 그들의 효능이 손실되지만 유기 분해 촉진제가 이미 소비되는 경우에도 용융 및 소결 작업은 여전히 계속 진행되므로, 특히 불리한 것으로 추가적으로 인식된다. 이 경우, 분해 특성은 종종 유기 분해 촉진제에 의해서만 크게 개선되지 않는다. 더욱이, 유기 분해 촉진제로 제조된 주조 몰드 및 코어의 재사용성은 종종 제한되는데, 이는 이러한 주조 몰드 및 코어로부터 생성될 수 있는 재생 몰드 베이스 재료가 재생 몰드 베이스 재료의 특성에 악영향을 줄 수 있는 유기 분해 촉진재의 잔류물 또는 분해 산물로 인해 오염되어, 복잡한 방식으로 제거되어야 하기 때문이다. 또한, 유기 분해 촉진제를 사용하면 공기 습도 및/또는 수성 내화 코팅에 대한 제조된 주조 몰드 및 코어의 안정성을 감소시킬 수 있다는 것이 자체 테스트에서 확인되었다.
유기 분해 촉진제의 상기 상세한 단점의 결과로서, 무기 결합 주조 몰드 및 코어에 대한 대안적으로 바람직하게는 무기 분해 촉진제가 요구되며, 이는 공지된 유기 분해 촉진제의 단점을 갖지 않으면서 높은 주조 온도에서도 주조 몰드 및 코어의 분해 특성에 긍정적인 영향을 줄 수 있다. 이러한 무기 분해 촉진제는 종래 기술에 기재되어 있다.
문헌 DE 1558155는 고온에서 주조 주물의 구체적인 장식성에 대한 개선은 불활성 충전제 일부가 탄산 칼슘으로 대체될 때 달성되며, 이는 탄산 칼슘보다는 다른 알칼리 토의 탄산염을 사용할 수 있음을 개시한다. 그러나, 분해 촉진 효과는 CO2의 방출과 함께 탄산염의 분해로부터 발생한다. 이 상황은 종종 불리한 것으로 인식된다. 또한, DE 1558155의 개시는 규소 또는 규소 합금 뿐만 아니라 벤토나이트를 함유하는 분말상 경화제를 첨가함으로써 결합된 물유리를 이용하여 제조된 코어에서의 용도에 관한 것이다.
DD 246488 A1은 주조 생산 과정에서 주형 및 코어의 제조, 특히 하나 또는 그 이상의 내화 베이스 화합물과 규산 나트륨 용액(모듈러스 2.2 ... 2.6; 밀도 1.46 ... 1.55 g/㎤)과 알칼리 금속 인산염으로 화학적으로 개질된 규산 나트륨 용액(모듈러스 2.6 ... 3.5; 밀도 1.38 ... 1.41 g/㎤)으로 이루어진 결합제가 바람직하게는 1:1의 비율로 존재하는 것을 특징으로 하는 강철 주물의 데드-몰드 주조 제품에 대한 유리한 분해 특성을 갖는 몰딩 재료를 개시한다. DD 246488은 CO2로 가스 처리하여 경화된 이들의 몰딩 재료에 관한 것이다.
DE 102013111626 A1은 적어도 내화 몰드 베이스 재료, 결합제로서의 물유리, 입자상 비정질 이산화규소 및 하나 또는 그 이상의 분말상 산화 붕소 화합물을 포함하는 몰드 또는 코어 제조용 몰딩 재료 혼합물을 개시한다. 산화 붕소 화합물은 여기서 분해 촉진제로서 사용된다.
DE 1190610 및 DE 1198495는 물유리-탄산 방법에 의한 주조 작업 후에 쉽게 분해되는 몰드 및 코어의 제조를 위한 벤토나이트의 사용을 개시한다.
US 3203057은 미세 내화 물질, 알칼리 금속 규산염 용액으로 본질적으로 이루어진 액체 결합제 및 본질적으로 Al2O3으로 구성된 분해 촉진제로 이루어진 몰딩 재료 혼합물을 개시한다. 여기서 알칼리 금속 규산염 용액은 18-30% 범위의 알칼리성을 가져야 한다.
DE 10 2005 041 863 A1은 보론 규산염 및 유리 함유 몰딩 재료 혼합물을 명시한다.
R. Ramakrishnan의 논문(2016 년 1 월 승인된 뮌헨 기술 대학)은 무기 몰딩재료 시스템을 사용한 3D 인쇄와 관련된다.
DE 15 58 155 A는 코어를 제조하는 공정을 교시한다.
EP 2308614 A1은 시트 규산염 및 크세로겔의 첨가로 인해 그린 강도(green strength)를 갖는 에어로겔 샌드를 기재한다.
X. Zhang et al.(Mater. Horiz . 2014, 1, 232-236)은 유기 레조르시놀-포름 알데히드 에어로겔(organic resorcinol-formaldehyde aerogel)을 포함하는 통상적인 에어로겔은 최대로 어려움 없이 재생될 수 있고, 따라서 폐기물 처리의 경우 종종 문제가 됨을 보고한다.
본 발명의 주 목적은 주조 몰드 및 코어, 특히 물유리-결합 주조 몰드 및 코어의 제조 방법에 관한 것으로서, 제조된 주조 몰드 및 코어는 특히 하기 요구를 충족한다:
- 일반적으로 사용되는 장치 및 제조 루틴을 사용한 손쉬운 생산성;
- 제조 후의 고강도 및 장기간의 저장 기간 후에도 매우 실질적으로 일정한 강도;
- 공기 습도와의 접촉 또는 수분 함유 내화 코팅을 구비한 주조 몰드 및 코어의 코팅과의 접촉에 따른 강도 손실을 최소화하는 공기 습도 및 수분 함유 내화 코팅에 대한 높은 안정성;
- 특히 황동, 철 또는 강철 주조의 경우, 주조 몰드 또는 코어로 제조된 주조물의 매우 우수한 표면 품질;
- 가능하면, 금속 주조 중, 특히 황동, 철 또는 강철 주조 중에 CO2 및/또는 기타 원치 않는 열분해 산물의 방출의 최소화;
- 금속 주조에 사용 후 주조 몰드 및 코어가 약간의 기계적 응력으로도 주조물로부터 잔류물 없이 쉽게 분리되도록 금속 주조, 특히 황동, 철 또는 강철 주조에 사용 후 매우 우수한 분해 특성, 즉 낮은 잔류 강도.
본 발명의 또 다른 목적은 공정이 특히 낮은 수준의 복잡도로 제조된 주조 몰드 및 코어를 사용하여, 재생 몰드 베이스 재료를 수득할 수 있도록 공정을 구성하는 것이며, 그 특성은 특히 출발 몰드 베이스 재료, 즉 주조 몰드 및 코어의 제조에 아직 사용되지 않은 동일한 종류 및 동일한 기원의 몰드 베이스 재료와 유사하다.
따라서 생성된 재생 몰드 베이스 재료(제 1 세대)는 주조 몰드 및 코어의 제조, 특히 특정 공정에 의한 주조 몰드 및 코어의 제조에 적합하다. 따라서, 재생 몰드 베이스 재료는 상기 정의된 요구를 충족시키고, 차례로 특히 황동, 철 또는 강철 주조에 사용된 후에도 우수한 분해 특성을 나타내며, 쉽게 재생 몰드 베이스 재료(제 2 세대)로 변환될 수 있는 주조 몰드 및 코어를 제조하는데 적합해야 한다.
여기서의 목적은 공정에 사용되는 몰드 베이스 재료의 재활용성이 특히 높아지도록 공정을 구성하는 것이며, 이는 즉, 재순환으로서 실행되는 공정 중에 분리된 것으로 간주되는 몰드 베이스 재료의 입자가 최대 개수로 몰드 또는 코어의 일부를 형성하는 것을 의미한다.
상기 요구를 특히 효율적으로 충족시키기 위해, 하나의 목적은 화학적 조성 측면에서 생성된 재생 몰드 베이스 재료가 출발 몰드 베이스 재료, 즉, 주조 몰드 및 코어의 제조에 아직 사용되지 않은 동일한 종류 및 동일한 기원의 몰드 베이스 재료와 매우 정확하게 일치하도록 특정 공정을 설계하는 것이다. 이는 보다 구체적으로 재생 몰드 베이스 재료 중에 주조 몰드 및 코어내에 존재하는 알칼리 금속 이온의 함량 및 첨가제, 특히 임의의 분해 촉진제의 함량이 이들 성분의 농도가 특정 공정 중에 증가하지 않도록 최소화되어야 한다는 것을 의미한다.
또한, 다른 목적은 몰드 베이스 재료 사이클을 사용하여, 실제로 특히 효율적으로 수행될 수 있도록 특정 방법을 설계하는 것이다.
본 발명의 추가적인 목적은 3D 프린터 또는 3D 프린팅 방법을 사용하여 적어도 부분적으로 특정 공정 단계의 구현성을 달성하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 (i) 물유리를 포함하는 용액 또는 분산액과의 조합을 위한 혼합물, (ii) 다성분 결합제 시스템 및 (iii) 상기 정의된 요구를 충족하는 몰드 및 코어를 생산할 수 있는 몰딩 재료 혼합물을 특정하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 상기 정의된 요구를 충족시키고, 특정 공정에 의해 생성될 수 있는 재생 몰드 베이스 재료를 포함하는 주조 몰드 및 코어를 제조할 수있는 몰드 베이스 재료 혼합물을 특정하는 것이다(상기 내용 참조).
또한, 본 발명의 목적은 상기 정의된 요구를 충족시키는 주조 몰드 또는 코어를 특정하는 것이다.
본 발명의 추가 (부분) 목적은 첨부된 특허 청구범위 및 본 설명으로부터 명백하다.
전술한 목적은 첨부된 청구 범위에서 정의된 바와 같은 공정, 혼합물, 다성분 결합제 시스템, 몰딩 재료 혼합물, 몰드 재료 혼합물, 용도, 몰드 주형 및 코어에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 구성은 종속항으로부터 명백하다.
보다 구체적으로, 전술한 목적은 주조 몰드 또는 코어를 제조하기 위한 하기 단계를 포함하는, 주조 몰드, 코어 및 이들로부터 재생 몰드 베이스 재료를 제조하기 위한 공정에 의해 달성된다:
- 몰딩 재료 혼합물을 제공하거나 형성하는 단계로서, 몰딩 재료 혼합물은:
- 몰드 베이스 재료, 바람직하게는 입자상 몰드 베이스 재료,
- 물유리를 포함하는 용액 또는 분산액,
- 0.1 중량% 내지 3 중량%의 입자싱 비정질 이산화규소, 바람직하게는 흄드 입자상 비정질 이산화규소를 포함하여,
주조 몰드 또는 코어의 분해를 용이하게 하거나 및/또는 재생성을 증가시키고,
- 총량 0.05 중량% 내지 1.5 중량%, 바람직하게는 0.1 중량% 내지 0.4 중량%, 보다 바람직하게는 0.1 중량% 내지 0.3 중량%의 하나 또는 그 이상의 입자상 시트 규산염(sheet silicate)을 포함하고, 상기 총량의 시트 규산염의 d90는 45 ㎛ 미만이며,
상기 백분율 각각은 몰딩 재료 혼합물의 총 질량을 기초로 하며,
- 상기 몰딩 재료 혼합물을 성형하는 단계;
- 몰딩 재료 혼합물의 성분을 서로 화학 반응시킴으로써 몰딩 재료 혼합물을 경화시켜, 주조 몰드 또는 코어를 생성하는 단계.
몰드 베이스 재료는 바람직하게는 내화물 몰드 베이스 재료이다. 본 명세서 및 당업자의 통상적인 이해와 일치하는 "내화물(refractory)"이란 용어는 적어도 간략하게 철 용융물, 일반적으로 주철의 주조 또는 고형화 중 열응력(thermal stress)를 견딜 수 있는 매스(mass), 재료 및 미네랄을 지칭한다. 적절한 몰드 베이스 재료는 예를 들어, 석영 샌드(quartz sand), 지르코늄 샌드(zirconium sand) 또는 크롬 광석 샌드(chromium ore sand), 올리빈(olivine), 버미큘라이트(vermiculite), 보크 사이트(bauxite), 샤모트(chamotte) 및 합성 몰드 베이스 재료이다.
몰드 베이스 재료는 바람직하게는 몰딩 재료 혼합물의 총 질량의 80 중량% 초과, 바람직하게는 90 중량% 초과, 보다 바람직하게는 95 중량% 초과를 차지한다. 내화 몰드 베이스 재료는 바람직하게는 자유 유동 상태(free-flowing state)이다. 따라서 본 발명에 따라 사용하기 위한 몰드 베이스 재료는 바람직하게는 - 및 평소 (상술한 설명 참조)- 과립 또는 입자상 형태이다.
몰드 베이스 재료 입자의 평균 직경은 일반적으로 100 ㎛ 내지 600 ㎛, 바람직하게는 120 ㎛ 내지 550 ㎛, 보다 바람직하게는 150 ㎛ 내지 500 ㎛이다. 입자 크기는 예를 들어 DIN ISO 3310에 따라 체질함으로써 측정될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명과 관련하여, 몰드 베이스 재료 입자의 입자 크기 또는 그의 평균 직경은 DIN ISO 3310에 따른 체 테스트의 사용을 규정한 VDG-Merkblatt, 1999년 10월 P 27, 포인트 4.3(즉, Verein deutscher Gießereifachleute [독일 파운드리 전문가 협회]의 데이터 시트)에 따라 체질함으로써 측정된다.
물유리를 포함하는 용액 또는 분산액은 유리질 리튬 규산염, 나트륨 규산염 및 칼륨 규산염을 물에 용해시킴으로써 제조될 수 있다. 해당 알칼리 금속 이온 중 하나, 둘 또는 그 이상을 함유하거나 및/또는 하나 또는 추가적으로 또한 하나 이상의 다가 양이온, 예를 들어 알루미늄을 함유하는 물유리를 사용할 수 있다.
물유리를 포함하는 용액 또는 분산액은 바람직하게는 상기 용액 또는 분산액의 전체 질량을 기초로 25 내지 65 중량%, 바람직하게는 30 내지 55 중량%, 더욱 바람직하게는 30 내지 50 중량% 범위의 고체 함량을 갖는다. 고체 함량을 계산하는데 있어서, 몰딩 재료 혼합물 내에 존재하는 전체 액상, 예를 들어 물 또는 알코올은 용액 또는 분산액의 일부로서 계산한다.
제조될 몰드 및 코어의 사용과 원하는 강도 수준에 따라, 몰딩 재료 혼합물은 상기 몰딩 재료 혼합물의 총 질량을 기초로 0.5 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.75 내지 4 중량%, 더욱 바람직하게는 1 내지 3.5 중량%의 물유리를 포함하는 용액 또는 분산액을 포함한다.
본 발명에 따르면, 몰딩 재료 혼합물은 입자상 비정질 이산화규소("SiO2"); 바람직하게는 통상적인 순도로, 즉 통상적인 불순물 및 이차 성분을 갖는 흄드 입자상 비정실 이산화규소를 포함한다. 용어 "입자상"은 고체 분말(먼지 포함) 또는 부을 수 있어서 체질이 가능한 입상 물질을 의미한다.
입자상 비정질 이산화규소, 바람직하게는 흄드 입자상 비정질 이산화규소의 d90은 바람직하게는 100 ㎛ 미만, 바람직하게는 45 ㎛ 미만, 더욱 바람직하게는 25 ㎛ 미만이다. 이는 몰딩 재료 혼합물에 존재하는 입자상 비정질 이산화규소, 바람직하게는 흄드 입자상 비정질 이산화규소의 90 %가 바람직하게는 100 ㎛ 미만, 바람직하게는 45 ㎛ 미만, 보다 바람직하게는 25 ㎛ 미만임을 의미한다. d90은 주사 전자 현미경 이미지(Jole의 JSM-6510)의 수단에 의해 측정된다.
사용되는 입자상 비정질 이산화규소는 합성하여 생성하거나 자연 발생되는 형태일 수 있다. 후자는 예를 들어 DE 102007045649로부터 공지되어 있지만, 이들은 발암 물질로서 분류되는 결정성 성분을 적지 않게 함유하기 때문에 바람직하지 않다. 합성하여 생성된 비정질 이산화규소는 의도적으로 수행된 화학 반응에 의해 생성된다. 이들의 예는 사염화 규소의 화염 가수 분해 및 예를 들어 실리콘 및 페로 실리콘의 제조에서 경 아크로(light arc furnace)에서의 코크스로 석영 모래의 환원이다. 이들 두 방법에 의해 생성된 비정질 SiO2("이산화규소") 또한 흄드 SiO2라고 지칭한다.
바람직하게는 몰딩 재료 혼합물은 합성하여 생성된 입자상 비정질 SiO2, 보다 바람직하게는 흄드 입자상 비정질 SiO2를 포함한다.
본 발명과 관련하여 본 발명의 방법 (또는 본 발명의 방법의 몰딩 재료 혼합물)에서 특히 바람직하게 사용되는 흄드 입자상 비정질 이산화규소는 CAS RN 69012-64-2 및 CAS RN 112945-52-5로 식별되는 이러한 유형의 입자상 비정질 이산화규소(종종 "흄드 실리카"라고도 지칭됨)를 포함한다. 본 발명의 방법에서 특히 바람직하게 사용되는 이러한 유형의 입자상 비정질 이산화규소는 공지된 방식으로, 특히 사염화 규소의 화염 가수 분해에 의해, 또는 경 아크로에서 (바람직하게는 페로 실리콘 및 실리콘의 제조에서) 석영 모래를 탄소(예를 들어 코크스)로 환원시킴으로써, 또는 ZrSiO4로부터 또는 ZrSiO4로부터 ZrO2의 제조에서 제조될 수 있다.
보다 바람직하게는 본 발명에서 바람직하게 사용되는 흄드 입자상 비정질 이산화규소는 CAS RN 69012-64-2로 식별되는 입자상 비정질 이산화규소와 바람직하게는 경 아크로에서 (페로 실리콘 및 실리콘의 제조에서) 석영 모래를 이산화탄소(예를 들어 코크스)로 환원시킴으로써, 또는 페로 실리콘 및 실리콘의 제조시 부산물로서 수득되거나 및/또는 ZrSiO4로부터 제조되거나 ZrSiO4로부터 ZrO2의 제조시 부산물로서 수득되는 입자상 비정질 이산화규소를 포함한다. 이러한 특정 흄드 입자상 비정질 이산화규소는 또한 전문 분야에서 "마이크로 실리카(microsilica)"로 지칭된다.
각각의 경우에서 "CAS RN"은 CAS 등록 번호(CAS = Chemical Abstracts Service)를 나타낸다. 이는 화학 물질에 대한 국제 지정 표준이다. CAS 데이터베이스에 등록된 모든 화학 물질(바이오 시퀀스, 합금, 폴리머 포함)에는 고유한 CAS 번호가 있다.
본 발명의 방법의 바람직한 변형에서, 몰딩 재료 혼합물은 입자상 비정질 이산화규소로서, 흄드 입자상 비정질 이산화규소만을 포함한다.
시트 규산염은 규산염이며, 예를 들어, 오르토실리크산(Si(OH)4)의 염이다. 이들 염은 SiO4의 4면체로 구성된 화합물이다. 시트 규산염은 규산염의 음이온이 코너-결합된 SiO4의 4면체의 (이중) 층으로 구성된 규산염을 지칭한다. 이들 층 또는 이중 층은 추가적인 Si-O 결합을 통해 서로 결합되어 골격을 형성하지 않는다. 바람직한 시트 규산염은 카올리나이트(kaolinite), 메타카올린(metakaolin), 몬모릴로나이트(montmorillonite), 할로이사이트(halloysite), 헥토라이트(hectorite), 스멕타이트(smectite), 무스코바이트(muscovite), 파이로필라이트(pyrophyllite) 및 합성 시트 규산염이며, 합성 시트 규산염은 자연적으로 발생하지 않지만, 제어된 화학 반응에 의해 인공적으로 생성된 것이다.
본 발명에 따르면, 총량의 시트 규산염의 d90은 45 ㎛ 미만이다. 이는 몰딩 재료 혼합물에 존재하는 시트 규산염 입자의 90 %가 45 ㎛보다 작다는 것을 의미한다. d90은 주사 전자 현미경 이미지(Jole의 JSM-6510)에 의해 측정된다.
본 발명의 방법에서, 몰딩 재료 혼합물은 하나 또는 그 이상의 시트 규산염을 포함하여, 분해를 촉진하며 및/또는 주조 몰드 또는 코어의 재생성을 증가시킨다.
본 발명의 방법에서, 몰딩 재료 혼합물은 바람직하게는 하나 또는 그 이상의 시트 규산염을 포함하며, 분해를 촉진하고 주조 몰드 또는 코어의 재생성을 증가시킨다.
용이한 분해는 금속 주조에 사용된 후, 즉 고온의 금속 용융물, 예를 들어 철 용융물과 접촉한 후, 몰딩 재료 혼합물로부터 제조된 몰드 및 코어가 낮은 잔류 강도를 가지며, 주조로부터 신속하게 그리고 낮은 기계적 응력으로도 잔류물 없이 분리될 수 있음을 의미한다. 주조 몰드 또는 코어의 재생성이 높아짐은 주조로부터의 분리에 의한 주조 몰드 또는 코어로부터 얻은 혼합물을 사용하여, 주조 몰드 또는 코어의 제조를 위한 몰딩 재료 혼합물 중의 몰드 베이스 재료로서 사용할 수 있는 재생성물을 얻을 수 있음을 의미하며, 재생성물의 화학적 조성 및 특성이 원래의 주조 몰드 또는 원래의 코어의 제조에 사용된 몰드 베이스 재료의 것들과 특히 유사하다.
제조에 사용된 몰딩 재료 혼합물 중 입자상 비정질 이산화규소, 바람직하게는 흄드 입자상 비정질 이산화규소 및 하나 또는 그 이상의 입자상 시트 규산염의 동시 존재는, 입자상 비정질 이산화규소, 바람직하게는 흄드 입자상 비정질 이산화규소와 입자상 시트 규산염 모두를 함유하지 않은 몰딩 재료 혼합물로부터 생성된 주조 몰드 및 코어와 비교하여, 주조 몰드 또는 코어의 분해를 촉진시키거나 그들의 재생성을 증가시킬 수 있다. 몰딩 재료 혼합물의 제조에서, 공정은 예를 들어 내화 몰드 베이스 재료를 초기에 전형적으로 믹서에서 충전하는 것이다. 여기에, 교반하면서 물유리, 입자상 비정질 이산화규소, 바람직하게는 흄드 입자상 비정질 이산화규소, 입자상 시트 규산염 및 임의의 추가 성분을 포함하는 용액 또는 분산액을 첨가한다. 혼합 시간은 바람직하게는 몰딩 재료 혼합물의 성분의 친밀한 혼합을 달성하도록 선택된다.
몰딩 재료 혼합물의 성형은 몰딩 재료 혼합물의 임의의 의도되고 목표한 성형, 즉 몰딩 재료 혼합물의 3 차원 형상으로의 의도되고 목표한 변환을 포함한다. 몰딩 재료 혼합물은 바람직하게는 몰딩 재료 혼합물을 (중공) 몰드 내로 도입함으로써 성형된다. 대안적으로, 몰딩 재료 혼합물은 또한 당업자에게 공지된 다른 방법에 의해 성형될 수 있다. 예를 들어, 몰딩 재료 혼합물은 3D 프린터에 의해 3D 프린팅 방법으로 성형될 수 있다.
몰딩 재료 혼합물의 경화는 경화되지 않은 성형된 몰딩 재료 혼합물과 비교하여, 성형된 몰딩 재료 혼합물의 강도가 증가되는 임의의 작업을 포함한다. 몰딩 재료 혼합물의 경화는 경화가 완료될 필요는 없다. 따라서, 몰딩 재료 혼합물의 경화는 또한 몰딩 재료 혼합물의 불완전 경화를 포함한다. 이는 당업자에 의한 "경화"라는 용어의 이해에 해당하는데, 반응 역학의 이유로, 제조되거나 제공된 몰딩 재료 혼합물의 모든 반응성 성분이 경화 중 반응하는 것을 예상하지 않기 때문이다. 이와 관련하여, 당업자는 예를 들어, 몰딩 재료 혼합물의 추가적인 경화 현상을 인식한다.
본 발명에 따르면, 몰딩 재료 혼합물은 몰딩 재료 혼합물의 성분을 서로 화학 반응시킴으로써 경화되어, 주조 몰드 또는 코어를 생성한다. 물유리를 포함하는 용액 또는 분산액을 포함하는 몰딩 재료 혼합물의 경화 원인은 본질적으로 물유리의 축합, 즉 물유리의 규산염 유닛들 서로의 결합이다.
본 발명과 관련하여, 몰딩 재료 혼합물은 경화 반응에 참여하거나 이를 처음 개시하는 추가적인 물질을 외부로 공급할 필요가 없거나, 심지어 경화를 보조하거나 수행하는 성형된 몰딩 재료 혼합물을 적절한 장치에 의해 공급될 때, 몰딩 재료 혼합물의 성분 서로간의 화학 반응에 의하여 경화된다.
몰딩 재료 혼합물의 성분들의 서로 화학 반응에 의한 몰딩 재료 혼합물 경화의 예는, 성형된 몰딩 재료 혼합물의 가열에 의하여, 경화가 보조되거나 수행되는 당업자에게 자체 공지된 공정과 몰드 베이스 재료 혼합물의 일부인 에스테르의 가수 분해에 의한 몰딩 재료 혼합물의 경화가 보조되거나 수행되는 공정이다.
몰딩 재료 혼합물의 비-발명 경화의 예는 성형된 몰딩 재료 혼합물을 1 몰% 이상의 CO2를 함유하는 가스 또는 가스 혼합물을 이용하여 제어된 가스화에 의해 적절한 시스템에서 및/또는 적절한 장치(예를 들어, 도관, 펌프 등)를 이용하여 몰딩 재료 혼합물의 경화가 보조되거나 수행되는 공정이다. 몰딩 재료 혼합물의 경화를 위한 CO2 공정으로 알려진 이러한 공정에서, 몰딩 재료 혼합물은 몰딩 재료 혼합물은 몰딩 재료 혼합물의 성분 서로간의 화학 반응에 의해서 뿐만 아니라, 특히 몰딩 재료 혼합물의 성분과 외부로부터 공급된 반응물, 즉 CO2와의 반응에 의하여 경화된다. 본 발명의 방법에 의해 제조된 주조 몰드 및 코어와 대조하여, 동일한 공정 구성으로 CO2 공정에 의해 경화되어 제조된 주조 몰드 및 코어에 대해 놀라운 이점이 관찰되지 않는다. 보다 구체적으로, 대응하는 주조 몰드 및 코어는 본 발명의 주조 몰드 및 코어에 비해 분해 특성이 불량하고, 재생성이 현저히 낮다.
본 발명의 방법은 바람직하게는 주변 조건, 즉 주변 공기의 존재하에 수행된다는 것이 명백할 것이다. 이러한 주변 공기는 이산화탄소를 함유하지만, 이는 특히 적합한 시스템 및/또는 적합한 장치(예를 들어, 도관, 펌프 등)를 사용하여, CO2가 풍부한 가스로 몰딩 재료 혼합물의 목표 가스화를 요구하는 본 발명의 범위 내에서 CO2 공정에 의한 경화에 해당하지 않는다. 반대로, CO2 공정이 사용될 때, 공급된 CO2 분자 중 어느 것도 포함하지 않는 물유리 성분의 소량의 화학적 결합일 수 있다. 그러나, 이를 몰딩 재료 혼합물의 성분들 서로간의 화학 반응에 의한 몰딩 재료 혼합물의 경화로 간주하지 않는다.
(바람직하게는 상기 바람직하도록 정의된 바와 같이) 상응하는 바람직한 본 발명의 방법은,
몰딩 재료 혼합물의 경화는 다수의 축합 반응에 기초하여, 몰딩 재료 혼합물의 성분들의 서로간의 화학 반응에 의해 95% 초과, 바람직하게는 99% 초과의 정도로 수행되며,
및/또는
몰딩 재료 혼합물의 경화는 CO2 공정에 의해 수행되지 않는다.
주조 몰드 또는 코어를 제조하기 위한 하기 단계를 포함하는 상기 특정된 본 발명의 방법(바람직하게 상기 정의된 바와 같이 바람직한 방법)이 바람직하다:
- 몰딩 재료 혼합물을 제공하거나 형성하는 단계로서, 상기 몰딩 재료 혼합물은
- 몰드 베이스 재료의 입자의 평균 직경이 바람직하게는 100 ㎛ 내지 600 ㎛의 범위, 보다 바람직하게는 120 ㎛ 내지 550 ㎛의 범위 및 특히 바람직하게는 150 ㎛ 내지 500 ㎛의 범위이며, 몰드 베이스 재료 입자의 입자 크기 및 평균 직경은 VDG-Merkblatt, 1999년 10월 P 27, 포인트 4.3에 따른 체질에 의해 측정되는, 몰드 베이스 재료, 바람직하게는 입자상 몰드 베이스 재료;
- 몰딩 재료 혼합물 중 물유리가 바람직하게는 1.6 내지 4.0의 범위, 보다 바람직하게는 1.8 내지 2.5 범위의 몰 SiO2/M2O 모듈러스(modulus)를 가지며, M2O는 리튬 산화물, 나트륨 산화물 및 칼륨 산화물의 총량을 나타내는, 물유리를 포함하는 용액;
- 0.1 중량% 내지 3 중량%의 입자상 비정질 이산화규소, 바람직하게는 흄드 입자상 비정질 이산화규소;
그리고, 주조 몰드 또는 코어의 분해를 용이하게 하거나 및/또는 재생성을 증가시키며,
- 총량 0.05 중량% 내지 1.5 중량%, 바람직하게는 0.1 중량% 내지 0.4 중량%, 보다 바람직하게는 0.1 중량% 내지 0.3 중량%의 하나 또는 그 이상의 입자상 시트 규산염을 포함하고, 상기 총량의 시트 규산염의 d90는 45 ㎛ 미만이며,
상기 백분율(percentage) 각각은 몰딩 재료 혼합물의 총 질량에 기초하며,
- 상기 몰딩 재료 혼합물을 성형하는 단계;
- 몰딩 재료 혼합물의 성분을 서로 화학 반응시킴으로써 몰딩 재료 혼합물을 경화시켜, 주조 몰드 또는 코어를 생성하는 단계.
(바람직하게는 상기 바람직하도록 정의된 바와 같이) 바람직한 본 발명의 방법은 몰딩 재료 혼합물은 하기 성분 중 하나 또는 그 이상을 포함한다:
- 0.3 중량% 내지 3 중량%, 바람직하게는 0.57 중량% 내지 0.77 중량%의 입자상 비정질 이산화규소, 바람직하게는 흄드 입자상 비정질 이산화 질소,
- 총량 0.1 중량% 내지 0.4 중량%, 바람직하게는 0.1 중량% 내지 0.3 중량%의 하나 또는 그 이상의 입자상 시트 규산염을 포함하고, 상기 총량의 시트 규산염의 d90는 45 ㎛ 미만이며,
- 총량 1 중량% 이하, 바람직하게는 0.2 중량% 이하, 바람직하게는 총량 0.01 중량% 내지 0.2 중량%의 범위, 바람직하게는 0.03 중량% 내지 0.08 중량%의 흑연 및/또는 몰리브덴(IV) 황화물, 바람직하게는 오직 흑연,
- 총량 0.4 중량 % 이하, 바람직하게는 총량 0.01 중량% 내지 0.4 중량%의 범위의 에스테르로서, 바람직하게는 에스테르 중 적어도 하나는 분자내 또는 분자간으로 알코올과 산의 반응 생성물로 이루어진 그룹으로부터 생성되고,
알코올은 C1-C8 모노 알코올, C1-C8 디알코올, 바람직하게는 C2-C8 디알코올 및 C1-C8 트리 알코올, 바람직하게는 C3-C8 트리 알코올, 바람직하게는 에틸렌 글리콜, 프로판-1,2-디올 및 글리세롤로 이루어진 군으로부터 선택되며, 및
산은 유기 C2-C8 모노카르복실산, 유기 C2-C8 디카르복실산, 유기 C2-C8 트리카르복실산, 바람직하게는 유기 C4-C8 트리카르복실산, 및 바람직하게는 포름산, 아세트산, 프로피온산, 락트산, 옥살산, 숙신산, 말론산, 인산, 황산, 붕산 및 탄산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 무기산으로 이루어진 군으로부터 선택되며,
바람직하게는 적어도 하나가 프로필렌 카르보네이트 또는 y-부티로락톤인 에스테르,
- 바람직하게는 적어도 하나의 알루미늄 산화물 및 적어도 하나의 지르코늄 산화물을 포함하는 4 중량% 이하의 입자상 혼합 금속 산화물,
- 음이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제 및 양쪽성 계면활성제로 이루어진 그룹으로부터 선택된 총량 0.001 중량% 내지 1 중량%의 하나 또는 이상의 표면-활성 물질,
- 총량 0.002 중량% 내지 1 중량%의 하나 또는 이상의 산화 붕소 화합물로서,
하나 또는 적어도 하나는 바람직하게는 붕산염, 붕산, 붕산 무수물, 붕규산염, 붕소인산염 및 붕소인규산염으로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 보다 바람직하게는 알칼리 금속 및 알칼리 토금속 붕산염으로 이루어진 그룹으로부터 선택되며, 바람직하게는 임의의 유기 작용기(organic group)를 함유하지 않는 산화 붕소 화합물,
- 총량 0.05 중량% 내지 1 중량%의 하나 또는 그 이상의 인 화합물로서,
하나 또는 그 이상은 바람직하게는 유기 인산염 및 무기 인산염으로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 바람직하게는 무기 알칼리 금속 인산염으로 이루어진 군에서 선택되는 인 화합물,
- 총량 0.01 중량% 내지 10 중량%의 하나 또는 그 이상의 탄수화물로서,
하나 또는 그 이상은 바람직하게는 올리고당 및 다당류로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 바람직하게는 셀룰로오스, 전분 및 덱스트린으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 탄수화물,
- 0.02 중량% 내지 5 중량%의 황산 바륨,
- 총량 0.1 중량% 내지 2 중량%의 하나 또는 그 이상의 실란으로서,
하나 또는 그 이상은 바람직하게는 아미노실란, 에폭시실란, 머캅토실란, 히드록시실란 및 우레이도실란으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 실란,
- 총량 0.01 중량% 내지 0.2 중량%의 하나 또는 그 이상의 리튬 화합물로서,
하나 또는 그 이상은 바람직하게는 비정질 리튬 규산염, 리튬 산화물, 리튬 수산화물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 리튬 화합물,
- 총량 0.05 중량% 내지 4 중량%의 바람직하게는 알파 상인 입자상 알루미나 및/또는 시트 규산염 구조를 갖지 않는 입자상 혼합 알루미늄/실리콘 산화물이며,
백분율은 각각 몰딩 재료 혼합물의 총 질량을 기초로 한다.
상응하는 바람직한 본 발명의 방법은 자체 실험(in-house experiment)에서 특히 유리한 것으로 밝혀졌으며, 이는 이 방법들이 특히 우수한 분해 특성을 가지며, 특히 용이하게 재생될 수 있는 주조 몰드 및 코어를 제조하는데 사용되어, 회수된 재생 몰드 베이스 재료가 특히 본 발명의 방법에서 특히 다시 몰드 베이스 재료로서, 특히 용이하게 다시 사용될 수 있기 때문이다.
흑연 및/또는 몰리브덴(IV) 황화물은 윤활제로서 작용하여, 몰딩 재료 혼합물의 가공성을 개선하며; 보다 구체적으로, 본 발명의 방법에서, 이들은 몰딩 재료 혼합물을 성형하는 단계를 용이하게 한다. 놀랍게도, 몰딩 재료 혼합물에서 이들 물질의 존재는 제조된 몰드 및 코어의 분해 특성에 악영향을 미치지 않는다. 이 경우에 주조 몰드 및 코어의 재생성이 높기 때문에, 몰리브덴(IV) 황화물보다 흑연이 바람직하다는 것이 밝혀졌다.
몰딩 재료 혼합물 중 바람직하게 존재하는 추가 성분은 에스테르이다. 에스테르는 에스테르화 반응에서 알코올과 산의 반응 생성물이며, 여기에서 에스테르화 반응은 분자간 뿐만 아니라 분자 내에서도 수행될 수 있다. 즉, 산 작용기와 OH 작용기 모두를 구비한 단일 분자 내의 고리 닫힘을 야기한다. 알코올 및 산의 분자 내 반응 생성물인 에스테르의 한 예는 γ-부티로락톤이다. 몰딩 재료 혼합물의 성분으로서 에스테르가 바람직하며, 이는 몰딩 재료 혼합물의 경화를 야기하거나 보조할 수 있기 때문에; 상응하는 경화 공정은 또한 당업자에게 "에스테르 공정"으로 알려져 있다.
유리하게는, 본 발명의 방법에서 제공되거나 제조되는 몰딩 재료 혼합물은 또한 본 발명의 방법의 이점, 특히 개선된 분해 특성 및 본 발명의 방법으로 제조 가능한 주조 몰드 및 코어의 상승된 재생성을 손상시키지 않으면서 명시된 양으로 입자상 혼합 금속 산화물, 표면 활성 물질, 산화 붕소 화합물, 인 화합물, 탄수화물, 황산 바륨, 실란, 리튬 화합물 및 입자상 알루미나(바람직하게는 상기 바람직하도록 정의된 바와 같이)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 성분을 함유할 수 있다는 것이 자체 실험에서 확인되었다. 이는 상기 상세한 성분을 사용하여, 본 발명의 방법의 이점을 손실하지 않으면서, 각각의 요구사항에 대한 몰딩 재료 혼합물의 가공 특성 및/또는 생산된 몰드 및 코어의 특성(예를 들어, 몰드 및 코어의 강도 또는 제조 가능한 주물의 표면 품질)을 조정하는 것이 가능하기 때문에 특히 유리하다.
황산 바륨은 주조물, 특히 알루미늄 주조물의 표면 품질을 추가로 향상시키기 위해 몰딩 재료 혼합물에 첨가될 수 있다. 황산 바륨은 몰딩 재료 혼합물의 총 질량을 기초로 바람직하게는 0.05 중량% 내지 3.0 중량%, 보다 바람직하게는 0.1 중량% 내지 2.0 중량%의 양으로 첨가된다.
실란은 바람직하게는 몰딩 베이스 재료의 습윤성 또는 몰딩 재료 혼합물의 유동성을 향상시키기 위해 몰딩 재료 혼합물에 첨가된다.
바람직하게는 알파 상인 입자상 알루미나 및/또는 시트 규산염 구조를 갖지 않는 입자상 혼합 알루미늄/실리콘 산화물 및/또는 입자상 혼합 금속 산화물을 몰딩 재료 혼합물에 첨가하여, 주물, 특히 강철 및 철 주물의 표면 품질을 더욱 향상시킬 수 있어서, 주조물에서 주조 몰드를 제거한 후, 만약 가능하다면 주조물 표면의 사소한 재처리만 요구된다. 몰딩 재료 혼합물의 총 질량을 기초로 0.1 중량% 내지 2.0 중량%, 보다 바람직하게는 0.1 중량% 내지 1.5 중량%, 특히 바람직하게는 0.2 중량% 내지 1.2 중량%의 농도가 바람직하다.
인 화합물은 몰딩 재료 혼합물에 첨가되며, 그럼에도 불구하고 금속 주조에 사용될 때 강도가 높고 안정성이 높은 특히 얇은 벽 주조 몰드 및 코어를 제조할 수 있다. 인산 알루미늄은 또한 물유리 결합제를 위한 경화제로서 사용될 수 있다.
표면 활성 물질, 특히 계면 활성제가 몰딩 재료 혼합물에 첨가되어, 몰딩 재료 혼합물의 유동성을 향상시킬 수 있다. 이들 화합물의 적합한 대표는 예를 들어 WO 2009/056320 (= US 2010/0326620 A1)에 기재되어 있다.
산화 붕소 화합물을 몰딩 재료 혼합물에 첨가하여, 특히 내습성 몰드 및 코어의 제조를 가능하게 할 수 있다.
탄수화물을 몰딩 재료 혼합물에 첨가하여, 저장 안정성이 높은 특히 단단한 몰드 및 코어의 제조를 가능하게 할 수 있다.
리튬 화합물을 몰딩 재료 혼합물에 첨가하여, 수분에 대해 높은 안정성을 갖는 특히 저장-안정성 주물 몰드 및 코어의 제조를 가능하게 할 수 있다.
입자상 비정질 이산화규소, 바람직하게는 흄드 입자상 비정질 이산화규소의 상기 정의된 바람직한 함량 및 입자자 시트 규산염의 총량은 자체 실험에서 본 발명의 방법에 의해 제조된 주조 몰드 및 코어의 개선된 분해 특성과 향상된 재생성의 놀라운 효과가 특히 명확하게 나타나는 영역에서 확인되었다. 이들 효과는 몰딩 재료 혼합물이 바람직하게는, 바람직하도록 특정된 양으로, 모든 성분을 포함할 때 특히 두드러진다.
이는 (바람직하게는 상기 바람직하도록 정의된 바와 같이) 본 발명의 매우 바람직한 방법은 몰딩 재료 혼합물이
- 0.3 중량% 내지 3 중량%, 바람직하게는 0.57 중량% 내지 0.77 중량%의 입자상 비정질 이산화규소, 바람직하게는 흄드 입자상 미립자 비정질 이산화규소,
및
총량 0.1 중량% 내지 0.4 중량%, 바람직하게는 0.1 중량% 내지 0.3 중량%의 하나 또는 그 이상의 입자상 시트 규산염을 포함하고, 상기 총량의 시트 규산염의 d90는 45 ㎛ 미만이다.
전술한 이점을 고려하여, (바람직하게는 상기 바람직하도록 정의된 바와 같이) 몰딩 재료 혼합물을 제공하거나 제조하는 단계를 포함하는 특히 바람직한 본 발명의 방법은, 몰딩 재료 혼합물이
- 몰드 베이스 재료,
- 물유리를 포함하는 용액 또는 분산액,
- 총량 0.1 중량% 내지 0.4 중량%, 바람직하게는 0.1 중량% 내지 0.3 중량%이며 d90가 45 ㎛ 미만인 하나 또는 그 이상의 입자상 시트 규산염, 및
- 0.01 중량% 내지 1 중량%의 흑연을 포함하며,
상기 백분율(percentage) 각각은 몰딩 재료 혼합물의 총 질량에 기초한다.
또한, (바람직하게는 상기 바람직하도록 정의된 바와 같이) 몰딩 재료 혼합물을 제공하거나 제조하는 단계를 포함하는 본 발명의 방법이 특히 바람직하며, 몰딩 재료 혼합물은
- 몰드 베이스 재료,
- 물유리를 포함하는 용액 또는 분산액,
- 총량 0.1 중량% 내지 0.4 중량%, 바람직하게는 0.1 중량% 내지 0.3 중량%하나 또는 그 이상의 입자상 시트 규산염을 포함하고, 상기 총량의 시트 규산염의 d90는 45 ㎛ 미만이며,
- 0.3 중량% 내지 3 중량%, 바람직하게는 0.57 중량% 내지 0.77 중량%의 입자상 비정질 이산화규소, 바람직하게는 흄드 입자상 비정질 이산화규소,
- 0.01 중량% 내지 1 중량%의 흑연, 및
- 입자상 혼합 금속 산화물, 표면 활성 물질, 산화 붕소 화합물, 인 화합물, 탄수화물, 황산 바륨, 실란, 리튬 화합물 및 입자상 알루미나(바람직하게는 상기 바람직하도록 정의된 바와 같이)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 성분을 포함하며,
상기 백분율(percentage) 각각은 몰딩 재료 혼합물의 총 질량에 기초한다.
(바람직하게는 상기 바람직하도록 정의된 바와 같이) 몰딩 재료 혼합물 중 물유리가 1.6 내지 4.0 범위, 바람직하게는 1.8 내지 2.5 범위의 몰 SiO2/M2O 모듈러스를 갖는 본 발명의 방법이 추가로 바람직하며, 여기서 M2O는 리튬 산화물, 나트륨 산화물 및 칼륨 산화물의 총량을 나타낸다.
본 발명의 상응하는 바람직한 방법은 이 방법을 사용하여 용이하게 재생될 수 있는 우수한 분해 특성을 갖는 특히 단단한 몰드 및 코어를 제조하는데 사용될 수 있기 때문에 유리하다.
상기 명시된 것보다 더 높은 물유리의 몰 모듈러스의 경우에, 몰딩 재료 혼합물로부터 제조된 주조 몰드 또는 코어의 시작 강도는 금속 주조, 특히 강철, 철 또는 황동 주조에 사용하기에 불충분하다.
더 낮은 몰 모듈러스의 경우, 일부 경우에서 주조 공정에서 몰딩 재료 혼합물로부터 제조된 주조 몰드 또는 코어의 가열은 단지 여전히 비교적 높은 잔류 강도를 초래하여, 본 발명의 바람직한 방법에 의해 제조된 몰드 및 코어를 주조하는 경우에 비해 분해 특성이 다소 덜 유리하다. 더 높은 농도의 M2O의 경우, 즉 더 낮은 몰 모듈러스의 경우, 또한 몰딩 재료 혼합물로부터 제조된 주조 몰드 및 코어의 다소 덜 유리한 재생성, 특히 덜 유리한 반복 재생성이 확인된다. 후자는 이 경우 이미 재생 몰드 베이스 재료를 포함하는 몰딩 재료 혼합물로부터 제조된 주조 몰드 또는 코어의 재생성이 감소된다는 것을 의미한다. 본 발명의 바람직한 방법과 비교하여 이러한 덜 유리한 특성은 아마도 재생 몰드 베이스 재료에서 알칼리 금속 산화물의 농축과 관련된다.
(바람직하게는 상기 바람직하도록 정의된 바와 같이) 몰드 베이스 재료가 몰드 베이스 재료의 총 질량을 기초로 바람직하게는 50 중량% 이상, 보다 바람직하게는 80 중량% 이상의 석영 모래를 포함하는 본 발명의 방법이 바람직하다.
본 발명의 상응하는 바람직한 방법은 실제로 유리한 것으로 확인되었으며, 이는 석영 모래가 몰드 베이스 재료로서 사용될 때, 특히 우수한 분해와 그에 따른 몰딩 재료 혼합물로부터 제조 가능한 주조 몰드 및 코어의 우수한 재생성이 확인되고, 따라서, 이 몰드 베이스 재료는 기술적으로 바람직하기 때문이다. 그 이유는 이산화규소로 구성된 석영 모래가 결합제로서 사용된 유사 규소-계 물유리와 입자상 비정질 이산화규소, 바람직하게는 흄드 입자상 비정질 이산화규소와 특히 높은 화학적 상용성을 나타내기 때문일 수 있다. 주로 규소 및 산소를 포함하는 이들 성분의 조합으로 인해, 재생된 몰드 기재 재료에 임의의 외부 성분이 거의 축적되지 않으며, 즉, 예를 들면 다른 원소의 산화물이 존재하지 않는다.
사용된 석영 모래 뿐만 아니라 소량의 경화된 물유리 및 또한 잔류 입자상 비정질 이산화규소, 바람직하게는 흄드 입자상 비정질 이산화규소를 포함하는 재생 몰드 베이스 재료는 성분이 동일하거나 적어도 매우 유사한 화학 조성을 갖기 때문에 이들 성분에 의해 오염된다고 하더라도 화학적으로만 미미하게 오염된다. 대조적으로, 석영 모래 이외의 몰드 베이스 재료는 각각의 재생 작업시 특히 소량의 이산화규소로 오염되어, 재생되지 않은 몰드 베이스 재료와 비교하여 몰드 베이스 재료의 특성 및 화학적 조성에 변화가 생긴다.
(바람직하게는 상기 바람직하도록 정의된 바와 같이) 바람직한 본 발명의 방법으로서, 몰딩 재료 혼합물의 경화는
- 성형된 몰딩 재료 혼합물을 가열함으로써, 바람직하게는 가열 성형 몰드에서, 바람직하게는 100 ℃ 내지 300 ℃ 범위의 온도를 갖는 가열 성형 몰드에서, 및/또는 열풍으로 가스처리함으로써 보조되거나 수행되며, 가열 및/또는 가스처리는 바람직하게는 성형된 몰딩 재료 혼합물의 영역에서 120 ℃ 내지 180 ℃ 범위의 온도를 설정하며,
- 에스테르의 가수 분해에 의해 보조되거나 수행되며, 에스테르의 적어도 하나는 바람직하게는 알코올 및 산의 분자내 또는 분자간 반응 생성물로 이루어진 그룹으로부터 선택되고,
알코올은 C1-C8 모노알코올, C1-C8 디알코올, 바람직하게는 C2-C8 디알코올 및 바람직하게는 C1-C8 트리알코올, 바람직하게는 C3-C8 트리알코올, 바람직하게는 에틸렌 글리콜, 프로판-1,2-디올 및 글리세롤로 이루어진 그룹으로부터 선택된 그룹으로부터 선택되며,
및
산은 유기 C2-C8 모노카르복실산, 유기 C2-C8 디카르복실산, 유기 C2-C8 트리카르복실산, 바람직하게는 유기 C4-C8 트리카르복실산, 및 무기산 바람직하게는 포름산, 아세트산, 프로피온산, 락트산, 옥살산, 숙신산, 말론산, 인산, 황산, 붕산 및 탄산으로 이루어진 그룹으로부터 선택되며,
에스테르 중 적어도 하나는 바람직하게는 프로필렌 카보네이트 또는 y-부티로락톤이거나,
또는
- 1 mol% 미만으로 CO2를 함유하는 가스 또는 가스 혼합물로 성형된 몰딩 재료 혼합물을 가스처리함으로써 보조되거나 수행된다.
본 발명의 상응하는 바람직한 방법은 특히 용이하고 신뢰성있게 확립된 방법을 사용하여 수행 가능하며, 추가로 매우 특히 유리한 분해 특성 및 매우 특히 유리한 재생성을 갖는 몰드 및 코어의 제조를 가능하게 한다.
몰딩 재료 혼합물의 경화는 승온 및 선택적으로 열풍 스트림이 몰딩 재료 혼합물로부터 물을 제거하기 때문에 성형된 몰딩 재료 혼합물을 가열함으로써 보조되거나 수행될 수 있다. 물은 물유리의 결합 반응의 산물 중 하나이기 때문에 Le Chatelier의 원칙에 따라 결합 반응의 화학적 평형은 응축된 물유리, 즉 경화된 물유리의 측면으로 이동하여, 몰딩 재료 혼합물의 경화가 보조되거나 수행된다.
몰딩 재료 혼합물의 경화는 또한 에스테르의 가수 분해에 의해 보조되거나 수행될 수 있다. 가수 분해 반응은 또한 화학적 평형으로부터 물유리의 축합 반응의 부산물을 제거하여, 따라서 Le Chatelier의 원리에 의해 응축된 물유리, 즉 경화된 물유리의 방향으로 이동된다.
또한, 몰딩 재료 혼합물에 존재하는 물 또는 물유리의 응축에서 형성된 물은 성형된 몰딩 재료 혼합물을 가스 또는 가스 혼합물로 가스처리함으로써 또한 배출될 수 있으며, 이는 전술한 바와 같이 경화를 보조하거나 수행한다. 그러나, 이 경우에 사용된 가스 또는 가스 혼합물은 1 몰% 미만의 CO2를 함유해야 하며, 이는 경화가 CO2 공정에 의해 영향을 받지 않고 본 발명의 방식으로 수행됨을 의미한다.
본 발명의 바람직한 방법에 관하여 유리한 점은 본 방법에 의해 제조된 주조 몰드 및 코어의 분해 특성 및 특히 재생성을 감소시키지 않으면서, 특히 효과적인 방식으로 몰딩 재료 혼합물의 경화를 보조하거나 수행할 수 있다는 것이다. 본 발명의 공정의 장점은 CO2 공정을 사용하여, 몰딩 재료 혼합물을 경화시키는 방법과 비교하여, 특히 명확하게 나타난다. CO2 공정에 의해 몰딩 재료 혼합물을 경화하여 제조된 이러한 주조 몰드 및 코어는 상당히 불량한 재생성을 나타내며, 이는 경화 과정에서 알칼리 금속 탄산염의 형성에 의해 아마도 발생하는 것이며, 후속적으로 이를 통해 유리한 재생 몰드 베이스 재료, 즉 주조 몰드 및 코어의 제조시 다시 사용될 수 있는 재생 몰드 베이스 재료를 얻는 것을 불가능하게 하거나 또는 상당히 어렵게 한다.
즉, 바람직한 본 발명의 방법으로서, 몰딩 재료 혼합물의 경화는 성형된 몰딩 재료 혼합물을 1 몰% 미만의 CO2를 함유하는 가스 또는 가스 혼합물로 가스처리 장치를 이용하여 가스처리함으로써 보조되거나 수행되는 것이 아니며,
및/또는
CO2 공정에 의하여 보조되거나 수행되는 것이 아니다.
(바람직하게는 상기 바람직하도록 정의된 바와 같이) 바람직한 본 발명의 방법으로서, 제조된 주조 몰드 및 제조된 코어는 적어도 영역을 일시적으로 >900 ℃의 온도로 가열하여, 후속적으로 분해는 바람직하게는 <1600 ℃의 온도, 보다 바람직하게는 900 ℃ 내지 1600 ℃ 사이 범위의 온도로 가열하여, 용이하게 된다.
본 발명의 상응하는 방법이 바람직하며, 이는 본 발명의 방법에 의해 제조 될 수 있는 몰드 및 코어의 개선된 분해 특성은 이들이 주조 공정에서 >900 ℃의 온도, 바람직하게는 이 온도는 1600 ℃ 미만으로 적어도 영역을 일시적으로 가열할 때 특히 명확하게 나타나기 때문이다. 이는 제조된 몰드 또는 코어가 일시적으로 적어도 영역을 900 ℃ 내지 1600 ℃ 범위의 온도로 가열되는 것이 바람직하다는 것을 의미한다.
비록 본 발명의 기술적 효과가 명시된 온도 범위를 벗어나는 것으로 밝혀지더라도, 명시된 온도 범위가 바람직하며, 이는 주조 몰드 및 코어의 분해 특성은, 주조 작업 과정에서 일시적으로 적어도 영역에서 >900 ℃의 온도로 가열되지 않은 경우에 불리한 분해 특성의 한 원인으로 전형적으로 간주되는 더 낮은 온도에서 주조 몰드 또는 코어에 더 적은 정도의 소결 및 용융 상 형성이 있기 때문에, 실제로 임의의 경우에는 문제가 덜 되는 것으로 간주된다. 주조(foundry) 실무에서 중요도가 작은 1600 ℃ 이상의 온도에서, 주조 몰드 및 코어의 분해는 문제가 덜 되고, 따라서 분해 특성의 절대적인 개선이 더 작은 것으로 때때로 관찰된다. 따라서, 본 발명의 방법의 이점은 명시된 온도 범위 내에서 특히 두드러진다.
본 발명의 방법의 이점이 >900 ℃의 온도에서의 분해 개선과 관련하여 특히 현저한 이유는 아마도 상응하는 온도에서 진행되는 몰딩 재료 혼합물에서의 열 유도 방법(thermally induced process)에 의해 설명될 수 있다.
본 발명의 방법에 의해 제조된 몰드 또는 코어는 일반적으로 주조 작업에서 금속 용융물과의 접촉에 의해 일시적으로 상기 명시된 온도(> 900 ℃; <1600 ℃)로 가열된다. 따라서, (바람직하게는 상기 바람직하도록 정의된 바와 같이) 바람직한 본 발명의 방법으로서, 제조된 주조 몰드 또는 제조된 코어는 주조 작업에서 금속 용융물과의 접촉에 의해 일시적으로 적어도 영역에서 >900 ℃ 온도까지 가열되어, 바람직하게는 <1600 ℃, 보다 바람직하게는 900 ℃ 내지 1600 ℃ 사이의 범위 온도로 가열하여, 분해가 후속적으로 용이하게 된다.
금속 용융물에 의한 몰드 또는 코어의 가열은 금속 용융물의 온도가 충분히 높아야 한다. 상응하는 고온에서 처리되는 전형적인 금속 용융물은 철, 철 합금, 강철, 강철 합금, 황동 또는 황동 합금으로 이루어진 금속 용융물이다.
(바람직하게는 상기 바람직하도록 정의된 바와 같이) 바람직한 상응하는 본 발명의 방법으로서, 철, 철 합금, 강철, 강철 합금, 황동 또는 황동 합금으로 이루어진 금속 용융물을 사용한다.
본 발명의 상응하는 바람직한 방법은 특히 이점이 있으며, 이는 실제로 명시된 금속 용융물의 사용은 종종 현재까지 특히 물유리를 포함하는 몰딩 재료 혼합물을 사용하는 경우, 사용된 주조 몰드 또는 코어의 특히 불량한 분해 특성을 초래하여, 이러한 경우의 본 발명의 방법이 분해 특성의 절대적인 개선을 도모하고, 일부 경우에는 이들 주조 작업시 물유리-결합 주조 몰드 및 코어를 사용하는 것을 처음으로 가능하게 하기 때문이다.
종종 현재까지 종종 사용되는 주조 주형 또는 코어의 분해 특성, 특히 물유리를 포함하는 성형 재료 혼합물을 사용하는 경우, 이러한 경우에 본 발명의 방법은 특히 분해 특성의 절대적인 개선을 가져오고, 어떤 경우에는 이들 주조 작업에서 물유리 결합 주조 주형 및 코어를 사용하는 것을 가능하게 한다
(바람직하게는 상기 바람직하도록 정의된 바와 같이) 바람직한 본 발명의 방법으로서, 경화된 성형 몰딩 재료 혼합물에는 내화 코팅 조성물의 코팅이 전체적으로 또는 부분적으로 제공되며, 내화 코팅 조성물에 존재하는 고체 입자의 총량의 d90은 바람직하게는 200 ㎛ 미만이고, 내화 코팅 조성물은 바람직하게는 수계 내화 코팅 또는 알코올계 내화 코팅이며, 보다 바람직하게는 수계 내화 코팅이다.
본 발명의 상응하는 방법은 바람직하며, 이는 철을 주조할 때 주조 몰드 및 코어의 사용은 전형적으로 몰드 또는 코어에 전체적으로 또는 적어도 부분적으로 내화 코팅 조성물의 코팅이 제공될 것을 요구한다. 유리하게는, 상응하는 코팅된 주조 몰드 및 코어는 본 발명과 관련된 효과 및 이점에 대한 임의의 현저한 악영향 없이 본 발명의 방법에 의해 제조될 수 있다.
내화 코팅은 담체 액체, 예를 들어 물 또는 알코올에서 고 내화성 무기 물질에 대한 미세 입자 내화물의 현탁액이다. 첫 번째 경우는 당업자에 의해 수계 내화 코팅으로 지칭되는 반면, 두 번째 경우는 알코올계 내화 코팅으로 지칭된다. 내화 코팅은 적합한 적용 방법, 예를 들어 분무, 침지, 유동 코팅 또는 페인팅에 의해 주조 몰드 또는 코어에 도포되고, 그 위에서 건조되어, 내화 코팅 조성물로 코팅을 형성한다.
본 발명의 방법에 의해 제조된 여전히 코팅되지 않은 주조 몰드 및 코어는 특히 물 및 공기 습도에 내성이 있어서, 이들 몰드 및 코어의 코팅은 또한 몰드 및 코어의 유리한 기본 강도 및 양호한 분해 특성의 손실 없이 수계 내화 코팅을 사용하여 달성될 수 있는 것이 유리하다. 수계 내화 코팅의 사용은 이들이 알코올계 내화 코팅 보다 환경적으로 더 적합하고 배출물로 인한 작업장 오염을 경감하기 때문에 특히 유리하다.
특정한 최종 용도를 위한 몰드 및 코어의 코팅에 대한 필요성은, 내화 코팅이 경화된 몰딩 재료 혼합물과 물리적 조성이 다르기 때문에, 몰드 및 코어의 재생성에 대해 불리한 것으로 종종 인식되지만, 주조 몰드 또는 코어의 분해 후 이들로부터 단지 어렵게 다시 분리할 수 있어서, 재생 몰드 베이스 재료는 내화 코팅 조성물의 성분에 의해 오염될 수 있다. 몰드 베이스 재료가 더 자주 재생성될수록 이러한 효과가 더욱 두드러진다.
내화 코팅 조성물에 존재하는 고체 입자의 총량의 d90이 200 ㎛ 미만인 경우, 본 발명의 방법으로 제조된 코팅된 주조 몰드 및 코어의 재생성이 개선되는 것으로 확인되었다. 본 발명의 방법에 의해 제조된 "코팅된" 주조 몰드 및 코어에 규칙적으로 존재하는 입자 크기 >200 ㎛를 갖는 몰드 베이스 재료는 특히 재생 동안 내화 코팅 조성물의 성분으로부터 특히 쉽게 분리될 수 있으며, 유리하게는, 재생될 몰드 베이스 재료로부터 제조에 사용되는 몰딩 재료 혼합물의 추가 성분, 특히 사용되는 입자상 시트 규산염을 제거하기 위해 또한 사용되는 동일한 제거 공정을 사용하는 것이 가능하다는 것이 확인되었다. 내화 코팅 조성물의 성분은 바람직하게는 물리적 제거, 보다 바람직하게는 물리적 먼지 제거에 의해 제거된다.
(바람직하게는 상기 바람직하도록 정의된 바와 같이) 가열 후 제조된 주조 몰드 또는 제조된 코어로부터 재생 몰드 베이스 재료를 생산하기 위한 바람직한 본 발명의 방법으로서, 하기 추가 단계를 포함한다:
- 제조된 주조 몰드 또는 제조된 코어에 기계적으로 작용하여, 주조 몰드 또는 코어를 분해하는 단계,
- 분해된 주조 몰드 또는 분해된 코어로부터 재생 몰드 베이스 재료를 제조하는 단계로서, 바람직하게는 먼지의 분리 및 제거를 포함하며, 분리는 물리적 제거를 포함하는 단계.
본 발명의 상응하는 바람직한 방법은 이 방법이 제조된 주조 몰드 또는 제조된 코어를 특히 간단한 방식 및 용이하게 자동화가 가능한 방법을 사용하여, 재생 몰드 베이스 재료를 제조하기 때문에 이점이 있다.
특히 유리한 품질, 즉, 주조 몰드 및 코어를 제조하기 위한 공정 중 재사용하기에 특히 우수한 적합성을 갖는 재생 몰드 베이스 재료는 먼지의 분리 및 제거 단계를 포함하는 재생 몰드 베이스 재료를 제조할 때 수득된다. 용어 "먼지"는 <200㎛의 직경을 갖는 모든 입자를 지칭한다. 이는 보다 구체적으로, 몰딩 재료 혼합물에서 본 발명에 따라 사용되는 입자상 시트 규산염의 분획(fraction)이 제거될 뿐만 아니라 <200 ㎛의 입자 직경을 갖는 먼지에 존재하는 임의의 다른 성분, 예를 들어, 내화 코팅 조성물의 고체 입자를 의미한다.
먼지의 분리 및 제거는 바람직하게는 먼지의 물리적 분리를 포함한다. 예를 들어 먼지를 씻어내어 수행될 수 있다. 그러나, 풍향변화(windsifting)에 의한 물리적 분리가 특히 바람직하며, 이는 먼지가 가스 스트림에서 다른 성분으로부터 분리됨을 의미한다. 풍향변화는 특히 몰드 베이스 재료 재활용 시스템에 용이하게 통합될 수 있고, 특히 먼지를 철저하게 분리시킬 수 있기 때문에, 상응하는 방법이 바람직하다. 또한, 수득된 재생 몰드 베이스 재료는 이 공정에 의해 오염되지 않으며, 예를 들어 건조 단계가 필요하지 않다는 것이 또한 유리한 점이다.
(바람직하게는 상기 바람직하도록 정의된 바와 같이) 바람직한 본 발명의 방법으로서, 제조되거나 제공된 몰딩 재료 혼합물은 바람직하도록 상기에서 명시된 공정에 의해 제조된 재생 몰드 베이스 재료의 일 비율로 함유한다.
본 발명의 상응하는 바람직한 방법은 특히 이점이 있으며, 이는 본 발명의 방법에 의해 제공되거나 제조된 몰딩 재료 혼합물은 이미 일 비율로 본 발명의 방식으로 재생 몰드 베이스 재료를 함유하여, 제조된 주조 몰드 및 코어에서, 놀랍게도 또한 양호한 강도 및 우수한 분해 특성을 나타나기 때문이다. 종래 기술로부터 공지된 다른 방법에서, 재생 몰드 베이스 기재의 사용은 일부 경우 불리한 것으로 인식되고, 재생 몰드 베이스 재료의 사용에 대한 환경적 및 경제적 이점을 활용할 경우, 주조 몰드 및 코어의 강도 및 분해 특성에서 손실이 수용되어야 한다.
보다 구체적으로, 본 발명의 바람직한 방법은 제조된 주조 몰드 및 코어의 재생성이 재생 몰드 베이스 재료를 사용한다고 하더라도 종래 기술로부터 공지된 방법과 비교하여 또한 단지 약간만 손상되어 본 발명의 방법은 몰드 베이스 사이클, 즉 몰드 베이스 재료 재활용 시스템의 방식으로 특히 용이하게 구성될 수 있다는 점에서 이점을 가진다. 이는 모든 재사용으로 진행되는 몰드 베이스 재료의 질적 열화가 유리하게 특히 작다는 것을 의미한다. 보다 구체적으로, 본 발명의 방법에 의해, 재생 몰드 베이스 재료를 수득하는 것이 유리하게 가능하며, 그 화학적 조성은 대응하는 소비되지 않은 몰드 베이스 재료의 화학적 조성과 특히 유사하다.
(바람직하게는 상기 바람직하도록 정의된 바와 같이) 바람직한 본 발명의 방법으로서,
몰딩 재료 혼합물의 성형 및/또는 몰딩 재료 혼합물의 경화는 3D 프린터에 의해 시행되며,
및/또는
몰딩 재료 혼합물의 성형은 3D 프린터 방법으로 시행되고, 몰딩 재료 혼합물의 경화는 3D 프린터 작업 중이나 및/또는 3D 프린터 작업 후에 시행된다.
본 발명의 상응하는 바람직한 방법은 3D 프린터 및/또는 3D 프린팅 방법에 의한 몰드 및 코어의 제조는 복잡한 기하학적 구조를 갖는 동시에 특히 일정한 구조적 구성과 특히 성형된 몰딩 재료 혼합물 내 성분의 균일한 분포를 갖는 주조 몰드 및 코어의 제조를 가능하게 하기 때문에 이점이 있다.
본 발명의 상응하는 바람직한 방법에 의해 제조된 주조 몰드 및 코어는 유리하게는, 해당되는 경우, 원치 않는 덩어리 형성(clumping) 또는 국부적으로 감소된 분해 특성을 초래할 수 있는 성형 및/또는 경화된 몰딩 재료 혼합물에서 단지 약간의 비균질성 또는 농도 구배를 나타낸다.
따라서, 상응하는 몰드 및 코어의 분해 특성은 이들의 기하학적 복잡성, 특히 균일하고 일정하며 재현성에 관계가 없으며, 이는 주조 몰드 및 코어의 제조에서 높은 공정 신뢰성이 유리하게 달성됨을 의미한다.
또한, 상응하는 주조 몰드 및 코어의 재생성은 특히 높으며, 이는 이들의 균일한 조성물의 결과로서, 약간의 기계적 응력 하에서도, 예를 들어, 국부적으로 특히 높은 농도의 결합제 또는 국부적으로 특히 낮은 몰 모듈러스의 물유리의 결과로서 그렇지 않으면 형성될 수 있는 매우 작은 비율의 응집된 몰드 베이스 재료 입자를 갖는 특히 미세한 입자상 분해 생성물을 초래하기 때문이다.
본 발명은 주조 몰드 및/또는 코어를 제조하기 위한 물유리를 포함하는 용액 또는 분산액의 조합을 위한 혼합물에 관한 것으로서,
- 10 중량% 내지 98 중량%의 입자상 비정질 이산화규소, 바람직하게는 흄드 입자상 비정질 이산화규소,
- 0 중량% 내지 15 중량%의 흑연,
- 각각 적어도 하나의 알루미늄 산화물 및/또는 적어도 하나의 지르코늄 산화물을 총량 0 중량% 내지 80 중량%로 포함하는, 하나 또는 그 이상의 입자상 혼합 금속 산화물을 포함하여,
주조 몰드 또는 코어의 분해를 용이하게 하거나 및/또는 재생성을 향상시키고,
- 총량 2 중량% 내지 80 중량%의 하나 또는 그 이상의 입자상 시트 규산염을 포함하고, 상기 총량의 시트 규산염의 d90는 45 ㎛ 미만이며,
상기 백분율은 혼합물의 총 질량에 기초한다.
상응하는 혼합물은 이점이 있으며, 이는 본 발명의 방법에 의해 제조되거나 제공되는 몰딩 재료 혼합물이 본 발명의 혼합물과 물유리 및 몰드 베이스 재료를 포함하는 용액 또는 분산액의 조합에 의해, 특히 간단한 방식으로 제조될 수 있기 때문이다. 놀랍게도, 본 발명의 상응하는 혼합물은 또한 특히 저장-안정성이 있다.
바람직한 본 발명의 혼합물은
- 25 중량% 내지 95 중량%, 바람직하게는 40 중량% 내지 95 중량%의 입자상 비정질 이산화규소, 바람직하게는 흄드 입자상 비정질 이산화규소,
- 1.5 중량% 내지 12.5 중량%, 바람직하게는 1.5 중량% 내지 6 중량%의 흑연,
- 각각 적어도 하나의 알루미늄 산화물 및/또는 적어도 하나의 지르코늄 산화물을 총량 0 중량% 내지 65.5 중량%, 바람직하게는 0 중량% 내지 45 중량%로 포함하는, 하나 또는 그 이상의 입자상 혼합 금속 산화물,
- 총량 5 중량% 내지 50 중량%, 바람직하게는 15 중량% 내지 50 중량%의 하나 또는 그 이상의 입자상 시트 규산염을 포함하고, 상기 총량의 시트 규산염의 d90는 45 ㎛ 미만이며,
상기 백분율은 혼합물의 총 질량에 기초한다.
바람직한 본 발명의 혼합물은 이점이 있으며, 이는 혼합물의 유동성 및 이의 가공성이 특히 높기 때문이다. 본 발명의 상응하는 혼합물은 파이프 라인을 통해, 특히 연속적으로 작동하는 설비에서 특히 쉽게 운반될 수 있다.
(바람직하게는 상기 바람직하도록 정의된 바와 같이) 바람직한 본 발명의 혼합물은 추가적으로 표면-활성 물질, 산화 붕소 화합물, 인 화합물, 탄수화물, 실란, 리튬 화합물, 입자상 알루미나, 시트 규산염 구조를 갖지 않는 입자상 혼합 알루미늄/규소 산화물 및 황산 바륨으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상을 포함하며,
표면-활성 물질은 바람직하게는 음이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 양쪽성 계면활성제 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되고,
산화 붕소 화합물은 바람직하게는 붕산염, 붕산, 붕산 무수물, 붕규산염, 붕소인산염, 붕소인규산염 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되며,
인 화합물은 바람직하게는 유기 인산염, 무기 인산염 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되고,
탄수화물은 바람직하게는 올리고당, 다당류 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹, 바람직하게는 셀룰로오스, 전분, 덱스트린 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되며,
실란은 바람직하게는 아미노실란, 에폭시실란, 머캅토실란, 히드록시실란, 우레이도실란 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되고,
리튬 화합물은 바람직하게는 비정질 리튬 규산염, 리튬 산화물, 리튬 수산화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
본 발명의 상응하는 바람직하는 혼합물은 이점이 있으며, 이는 이들이 본 발명의 방법을 위한 본 발명의 바람직한 몰딩 재료 혼합물을 제조하는데, 특히 용이하게 사용될 수 있으며, 인용된 화합물의 존재가 혼합물의 수명 및 가공성에 악영향을 미치지 않기 때문이다. 이와 관련하여, 본 발명에 따라 사용하기 위한 몰딩 재료 혼합물의 바람직한 성분 및 이들 각각의 장점에 관한 상기 언급을 대응적으로, 준용하여 적용 가능하다.
이와 관련하여, 상응하는 혼합물이 사용될 때 개별 성분을 개별적으로 저장 및 가공할 필요가 없고; 대신, 이들은 단일 성분의 형태, 즉 본 발명의 바람직한 혼합물로서 본 발명에 따라 제조될 몰딩 재료 혼합물에 첨가될 수 있어서, 특히 이점이 있다.
(바람직하게는 상기 바람직하도록 정의된 바와 같이) 바람직한 본 발명의 혼합물로서, 혼합물은 고체-상태 혼합물 또는 둘 또는 그 이상의 상(phase)으로 구성된 분산액이다.
여기서, (바람직하게는 상기 바람직하도록 정의된 바와 같이) 특히 바람직한 본 발명의 혼합물로서, 혼합물은 둘 또는 그 이상의 상(phase)으로 구성된 분산액이다.
본 발명의 상응하는 혼합물에서, 적어도 하나의 상은 액상이다. 이러한 방식으로, 본 발명의 상응하는 바람직한 혼합물의 가공 특성에 유리하게 영향을 줄 수 있으며, 이는 이 혼합물이 펌프 시스템의 도움으로 파이프 라인을 통해 특히 쉽게 안내될 수 있고, 따라서 특히 크고, 아마 지속적으로 작동하는 설비에 유리하기 때문이다. 더욱이, 상응하는 혼합물은 산업 안전 및 산업 보건과 관련하여 특히 이점이 있으며, 이는 상응하는 혼합물은 먼지가 없고, 따라서 가공시 작업장에서 미세 먼지 및 초미세 먼지가 발생하지 않기 때문에, 호흡 경로 장애의 위험을 유리하게 최소화할 수 있기 때문이다.
더욱이, 본 발명의 상응하는 바람직한 혼합물은 본 발명의 방법에 사용하기위한 몰딩 재료 혼합물의 추가 성분과 특히 용이하고 신속하고 완전하게 혼합되어 농도 구배가 없는 특히 균일한 몰딩 재료 혼합물을 수득할 수 있다. 몰딩 재료 혼합물의 수용성 성분이 상응하는 혼합물이 사용될 때 이미 용해 된 형태로 첨가될 수 있으며, 이는 느리고 및/또는 불완전한 용해에 의해 야기될 수 있는 몰딩 재료 혼합물의 국소 농도 구배를 회피하는 것이 특히 유리하다.
본 발명은 추가적으로 다성분 결합제 시스템에 관한 것으로서, 공간적으로 분리되거나 상호 혼합된 성분으로서,
(A) 바람직하게는 상기 바람직하도록 정의된 바와 같이, 상기 정의된 본 발명의 혼합물,
(B) 물유리, 바람직하게는 1.6 내지 4.0, 바람직하게는 1.8 내지 2.5 범위의 모듈형 SiO2/M2O 모듈러스를 갖는 물유리를 포함하는 용액 또는 분산액을 포함하며, M2O는 리튬 산화물, 나트륨 산화물 및 칼륨 산화물의 총량을 나타낸다.
본 발명의 상응하는 다성분 결합제 시스템은 이점이 있으며, 이는 이들이 본 발명의 방법으로 제조될 몰딩 재료 혼합물, 특히 또한 바람직한 몰딩 재료 혼합물을 특히 용이하게 제조하는데 사용될 수 있기 때문이다. 이와 관련하여, 본 발명에 따라 사용하기 위한 몰딩 재료 혼합물의 바람직한 성분 및 이들 각각의 장점에 관한 상기 언급을 준용하여 적용 가능하다. 본 발명의 상응하는 다성분 결합제 시스템을 최종 사용자, 즉, 본 발명의 방법을 사용하는 주조 작업에서 사용될 때 특히 이점이 있으며, 이는 본 발명의 방법에 사용하기 위한 몰딩 재료 혼합물을 제공하기 위한 취급 및 처리는 특히 쉽고 안전하게 시행될 수 있으며, 동시에, 예를 들어 정량(dosage)의 오차에 특히 민감하지 않다. 바람직하게는, 본 발명의 다성분 결합제 시스템은 이러한 이유로 성분들을 서로 혼합된 성분으로서 포함하며, 이는 최종 사용자와의 사용자 오차에 대한 민감성을 더욱 최소화한다.
(바람직하게는 상기 바람직하도록 정의된 바와 같이) 바람직한 본 발명의 다성분 결합제 시스템으로서, 성분(B) 및/또는 추가로 성분(C)에, 표면-활성 물질, 산화 붕소 화합물, 인 화합물, 탄수화물, 실란 및 리튬 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 화합물을 포함하며,
표면-활성 물질은 바람직하게는 음이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 양쪽성 계면활성제 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되고,
산화 붕소 화합물은 바람직하게는 붕산염, 붕산, 붕산 무수물, 붕규산염, 붕소인산염, 붕소인규산염 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되며, 보다 바람직하게는 알칼리 금속 및 알칼리 토금속 붕산염으로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 여기서 산화 붕소 화합물은 바람직하게는 유기 작용기를 함유하지 않으며,
인 화합물은 바람직하게는 유기 인산염, 무기 인산염 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되며, 바람직하게는 무기 알칼리 금속 인산염으로 이루어진 그룹으로부터 선택되고,
탄수화물은 바람직하게는 올리고당, 다당류 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로 이루어진 그룹으로부터 선택되며, 바람직하게는 셀룰로오스, 전분 및 덱스트린으로 이루어진 그룹으로부터 선택되고,
실란은 바람직하게는 아미노실란, 에폭시실란, 머캅토실란, 히드록시실란, 우레이도실란 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되고,
리튬 화합물은 바람직하게는 비정질 리튬 규산염, 리튬 산화물, 리튬 수산화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
상응하는 바람직한 본 발명의 다성분 결합제 시스템은 이점이 있으며, 이는 이들이 특히 복잡하지 않고 신뢰할 수 있는 방식으로 사용되어, 본 발명의 바람직한 방법에 대한 몰딩 재료 혼합물 또는 바람직한 몰딩 재료 혼합물을 수득할 수 있기 때문이다. 이와 관련하여, 본 발명에 따라 사용하기 위한 몰딩 재료 혼합물의 바람직한 성분 및 이들 각각의 장점에 관한 상기 언급을 준용하여 적용 가능하다.
본 발명은 또한 몰딩 재료 혼합물에 관한 것으로서, 몰딩 재료 혼합물은
- 적어도 상기 정의된 성분(A) 및 성분(b)
및
- 성분(D)로서 내화 몰드 베이스 재료를 포함한다.
본 발명의 상응하는 성형 재료 혼합물이 바람직하며, 이들이 본 발명의 방법에서 직접 및 추가 가공 단계 없이 사용될 수 있고, 처리되어, 우수한 분해 특성 및 매우 우수한 재생성을 갖는 주조 몰드 및 코어를 제공할 수 있기 때문이다.
(바람직하게는 상기 바람직하도록 정의된 바와 같이) 바람직한 본 발명의 몰딩 재료 혼합물로서,
내화 몰드 베이스 재료의 성분으로서 내화 몰드 베이스 재료로서의 재생 몰드 베이스 기재를 포함하며, 이 재생 몰드 베이스 재료는 바람직하게는 본 발명의 방법에 의하여 제조 가능하다.
본 발명의 상응하는 바람직한 몰딩 재료 혼합물은 지속성, 자원 보존 및 폐기물 방지 및 경제적 관점에서의 이유에 대해 이점이 있다.
재생 몰드 베이스 재료가 본 발명의 방법에 의해 제조될 수 있는 특히 바람직한 구성은 특히 이점이 있으며, 상응하는 재생 몰드 베이스 재료가 제조된 주조 몰드 및 코어로부터 몰드 베이스 재료를 반복적으로 재생하는 경우에도, 즉, 몰드 베이스 재료 재활용 시스템을 사용하는 경우에도, 본 발명의 방법의 이점을 달성할 수 있기 때문이다.
(바람직하게는 상기 바람직하도록 정의된 바와 같이) 바람직한 본 발명의 몰딩 재료 혼합물로서,
물유리는 1.6 내지 4.0의 범위, 바람직하게는 1.8 내지 2.5 범위의 몰 SiO2/M2O 모듈러스를 가지며, M2O는 리튬 산화물, 나트륨 산화물 및 칼륨 산화물의 총량을 나타내며,
및/또는
사용된 몰드 베이스 재료는 바람직하게는 몰드 베이스 재료의 총 질량을 기초로 적어도 50 중량%, 보다 바람직하게는 적어도 80 중량%의 석영 샌드를 포함한다.
본 발명의 상응하는 몰딩 재료 혼합물이 바람직하며, 이들이 본 발명의 바람직한 발명에서 직접 사용되고 추가적인 처리 단계 없이 사용될 수 있기 때문이다. 이와 관련하여, 본 발명에 따라 사용하기 위한 몰딩 재료 혼합물의 바람직한 성분 및 이들 각각의 장점에 관한 상기 언급을 준용하여 적용 가능하다.
본 발명은 추가적으로 몰드 베이스 재료 혼합물에 관한 것으로서,
(X) 0 중량% 내지 99 중량%, 바람직하게는 0 중량% 내지 90 중량%의 신규 몰드 베이스 재료
및
(Y) 1 중량% 내지 100 중량%, 바람직하게는 10 중량% 내지 100 중량%의 재생 몰드 베이스 재료를 포함하며,
백분율 각각은 몰드 베이스 재료 혼합물의 총 질량을 기초로 하며,
및
상기 재생 베이스 재료(Y)는
- 본 발명의 방법에 의해 제조 가능하다.
본 발명의 상응하는 몰드 베이스 재료 혼합물은 이점이 있으며, 이는 본 발명의 몰드 재료 혼합물 및 본 발명의 방법에서 몰드 베이스 재료로서 사용될 수 있으며, 동시에 적어도 1 중량%, 바람직하게는 적어도 50 중량%, 보다 바람직하게는 70 중량%의 재생 몰드 베이스 재료를 포함하여, 전술한 환경적 및 경제적 측면에서 유리하기 때문이다.
본 발명의 상응하는 몰드 베이스 재료는 본 발명의 방법에서 매우 우수한 분해 특성 및 높은 재생성을 차례로 갖는 주조 몰드 및 코어를 제조하는데 사용될 수 있다. 이와 관련하여, 주조 몰드 및 코어가 본 발명에 따라, 적어도 부분적으로 재생 몰드 베이스 재료로 이미 구성된 몰드 베이스 재료로부터 제조된다는 사실은 제조된 주조 몰드 및 코어의 강도, 분해 특성 및 재생성에 약간의 영향을 유리하게 줄 수 있다.
본 발명은 추가적으로 주조 몰드 또는 코어에 관한 것으로서, 주조 몰드 또는 코어는
- 상기 정의된 본 발명의 발명에 의하여 제조 가능하며,
및/또는
- 상기 정의된 본 발명의 발명의 혼합물을 포함하며,
및/또는
- 상기 정의된 본 발명의 발명의 경화된 다성분 결합제 시스템을 포함하며,
및/또는
- 상기 정의된 본 발명의 발명의 몰딩 재료 혼합물을 포함하며,
및/또는
- 상기 정의된 본 발명의 발명의 몰딩 베이스 재료 혼합물을 포함한다.
본 발명의 방법에 대해 상기 설명된 바와 같이, 본 발명의 상응하는 주조 몰드 또는 코어는 우수한 강도 및 특히 유리한 분해 특성 및 높은 재생성을 갖는다.이와 관련하여, 본 발명의 몰딩 재료 혼합물의 바람직한 성분 및 이들 각각의 장점에 관한 상기 언급을 대응적으로, 준용하여 적용 가능하다.
본 발명은 추가적으로 주조 몰드 또는 코어의 제조시 주조 몰드 또는 코어의 분해를 용이하게 하며, 및/또는 재생성을 증가시키기 위해, 몰딩 재료 혼합물의 성분 서로가 화학 반응에 의해 경화된 물유리 및 입자상 비정질 이산화규소, 바람직하게는 흄드 입자상 비정질 이산화규소를 포함하는 몰딩 재료 혼합물을 위한 첨가제 또는 이의 제조를 위한 첨가제로서 상기 정의된 본 발명의 혼합물 또는 45 ㎛ 미만의 d90를 갖는 입자상 시트 규산염의 일 함량의 용도에 관한 것이다. 이와 관련하여, 본 발명의 바람직한 혼합물 및 이들 각각의 장점에 관한 상기 언급을 대응적으로, 준용하여 적용 가능하다. 본 발명의 사용으로 인해, 본 발명의 방법에 대해 상기 설명된 바와 같이, 우수한 강도 및 특히 유리한 분해 특성 및 높은 재생성을 갖는 주조 주형 및 코어를 수득할 수 있다.
(바람직하게는 상기 바람직하도록 정의된 바와 같이) 바람직한 본 발명의 용도로서,
물유리는 1.6 내지 4.0의 범위, 바람직하게는 1.8 내지 2.5 범위의 몰 SiO2/M2O 모듈러스를 가지며, M2O는 리튬 산화물, 나트륨 산화물 및 칼륨 산화물의 총량을 나타내며,
및/또는
주조 몰드 또는 코어의 제조시 사용된 몰드 베이스 재료는 석영 샌드, 바람직하게는 몰드 베이스 재료의 총 질량을 기초로 적어도 50 중량%, 보다 바람직하게는 적어도 80 중량%의 석영 샌드를 포함하고,
및/또는
- 주조 몰드 또는 코어의 제조시 몰딩 재료 혼합물의 경화는
- 성형된 몰딩 재료 혼합물을 가열함으로써, 바람직하게는 가열 몰드에서 가열함으로써 및/또는 열풍으로 가스처리함으로써 보조되거나 수행되고, 바람직하게는 성형된 몰딩 재료 혼합물의 적어도 영역에서 가열함으로써, 120 ℃ 내지 180 ℃ 범위의 온도를 설정하며,
- 에스테르의 가수분해에 의해 보조되거나 수행되고, 에스테르눈 바람직하게는 에틸렌 글리콜 디아세테이트, 디아세틴, 트리아세틴, 프로필렌 카보네이트 및 y- 부티로락톤으로 이루어진 그룹으로부터 선택되며,
또는
- 1 mol% 미만으로 CO2를 함유하는 가스로 성형된 몰딩 재료 혼합물을 가스처리함으로써 보조되거나 수행된다.
본 발명의 상응하는 바람직한 용도는 이점이 있으며, 이는 제조된 주조 몰드 및 코어의 분해 특성의 놀라운 개선 및 재생성의 개선이 본 발명의 방법에 대해 상기 설명된 바와 같이 상응하는 용도의 경우에 특히 명확하게 나타나기 때문이다.
본 명세서에서 바람직한 것으로 지정된 본 발명의 용도의 구성상의 이점과 관련하여, 바람직한 방법 및 이들 각각의 장점에 관한 상기 언급을 상응하여 적용 가능하다.
실시예에 의해 본 발명의 상세한 설명을 후술한다.
실시예 C1 내지 C5 및 I1 내지 I5:
1. 성분 및 샘플 제조
먼저, 본 발명의 방법에 의해 본 발명의 몰딩 재료 혼합물(I1 내지 I5)로부터 제조된 본 발명의 총 5 개의 코어를 5 개의 비발명 비교예(C1 내지 C5)와 같이 실험하였다. 상응하는 코어가 제조된 각각의 몰딩 재료 혼합물의 조성이 표 1에 요약하였다.
표 1: 사용된 몰딩 재료 혼합물의 성분이며, 모든 수치는 중량부로 나타냄
실시예 몰드 베이스 재료a ) 결합제b ) 첨가제c ) 규산염d )
C1 100 2.2 - 　-
C2 100 2.2 1.0 　-
C3 100 2.2 - 0.3 (규산염-1)
C4 100 2.2 1.0 0.3 (규산염-X)
C5 100 2.2 1.0 0.3 (규산염-Y)
I1 100 2.2 1.0 0.3 (규산염-2)
I2 100 2.2 1.0 0.3 (규산염-3)
I3 100 2.2 1.0 0.3 (규산염-4)
I4 100 2.2 1.0 0.3 (규산염-5)
I5 100 2.2 1.0 0.3 (규산염-1)
a) 각각의 경우에 사용된 몰드 베이스 재료는 Grudzen Las의 석영 모래(굵은 주조 실리카 모래 1K 0.20/0.315/0.40)였다.
b) 각각의 경우에 사용된 결합제는 1.95의 몰 SiO2:M2O 모듈러스(M2O = Na2O 및 Li2O의 총량)가 35 중량%인 알칼리 물유리였다.
c) 각각의 경우에 사용된 첨가제는 흄드 입자상 비정질 이산화규소(CAS RN 69012-64-2) 95.625 중량부 및 흑연 4.375 중량부로 이루어진 혼합물이었다.
d) 표 1에 따른 실시예에서 사용된 실리케이트는:
규산염-1: (Werbalink®MK-I 상표명으로 Werba-Chem GmbH로부터 공급된) d90 <45 ㎛을 갖는 하소된 입자상 시트 규산염;
규산염-2: (Halloysite JM1 mineral pigments 상표명으로 Osthoff Omega Group로부터 공급된) d90 <45 ㎛을 갖는 천연 입자상 시트 규산염(할로이사이트);
규산염-3: (Laponite® RDS 상표명으로 BYK Additives & Instruments GmbH로부터 공급된) d90 <45 ㎛을 갖는 합성 입자상 시트 규산염;
규산염-4: (MetaMax® RDS 상표명으BASF SE로부터 공급된) d90 <45 ㎛을 갖는 열 활성화 입자상 시트 규산염;
규산염-5: (Montmorillonite K10 상표명으로 Alfa Aesar / Thermo Fischer (Kandel) GmbH로부터 공급된) d90 <45 ㎛을 갖는 천연 입자상 시트 규산염(몬트모릴로나이트);
규산염-X: : (Andalusite 200 mesh 상표명으로 AEggerding B.V. Industrial Minerals로부터 공급된) d90 <45 ㎛을 갖는 천연 아일랜드 규산염(안달루사이트); (N.B.: 입자상 시트 규산염이 아님)
규산염-Y: (SorbixUS Premium(0.3-0.7 mm) 상표명으로 Damolin GmbH로부터 공급된) d90 >45 ㎛을 갖는 천연 입자상 시트 규산염(몬트모릴로나이트)(N.B.: d90가 45 ㎛ 이상임)이다.
1974년 3월 VDG-Merkblatt M11에 개시된 바와 같이 굽힘 샘플의 제조를 위한 가열 가능한 몰드의 도움으로, 표 1에 명시된 몰딩 재료 혼합물을 사용하여, 사출에 의해 테스트 시편을 제조하였다. 먼저 22.4mm x 22.4mm x 165mm 크기의 굽힘 시편을 만들었으며, 이는 이후의 굽힘 강도 연구를 위한 기초로 형성되었으며, 두 번째로 높이 50mm 및 직경 50mm 인 원통형 테스트 시편을 사용하여, 분해 특성을 측정하였다.
이를 위해, 표 1에 열거된 성분들을 각각 실험실용 패들 믹서(Multiserw)로 혼합하였다. 이를 위해, 석영 모래를 초기에 충전하고 미분 첨가제 및 임의의 규산염을 혼합하였다. 이어서 결합제를 첨가하였다. 후속적으로 혼합물을 총 2 분 동안 교반하였다. 몰딩 재료 혼합물 각각을 압축된 공기(4 bar)에 의해 몰드 내로 장입하였고, 이들의 코어 박스 온도는 180 ℃였다. 주입 시간은 3 초이고, 이 후 경화 시간은 30 초(지연 시간 3 초)였다. 혼합물의 경화는 30 초의 경화 시간 동안 몰드를 통해 열풍 공기(가스 압력 2 bar, 가스 및 가스 호스 온도 150 ℃)를 통과시킴으로써 가속화되었다.
2. 굽힘 강도의 측정
굽힘 강도는 3-포인트 굽힘 장치(Multiserw)가 장착된 Georg Fischer 강도 테스터에 제조된 테스트 바를 배치하여 측정하였고, 테스트 바의 파단을 초래하는 힘을 측정하였다. 굽힘 강도는 몰드로부터 제거한 후 1 시간 후에 측정되었다(냉각 강도(cold strength)"라고 함). 얻어진 측정값은 3 개의 측정 값의 중앙값으로 "굽힘 저항(Bending resistance)" 항목으로 표 2에 기록하였다.
3. 분해 특성 실험
분해 특성을 실험하기 위해, 높이 50mm 및 직경 50mm로 제조된 원통형 테스트 시편을 900 ℃의 온도에서 10 분 동안 머플로(muffle furnace)(Navertherm)에서 열 응력을 인가하였다. 머플로에서 샘플을 제거하고 실온으로 냉각한 후, 테스트 시편을 1.40 mm의 메쉬 크기를 갖는 교반 체(agitated sieve)(Multiserw의 진동 진탕기, LPzE-3e에서 체질)에 놓고 60 초 동안 최대 진폭(최대 가능한 장치 설정의 100 %)에서 교반 하였다. 각각의 경우에, 체 상의 잔류물 및 수집 트레이에서 분쇄 된 양(분해된 분획) 둘 다의 질량을 저울(balance)로 측정하였다. 2 개의 분획의 총 질량에 대한 분해된 분획의 중량의 몫은 체 통과(sieve passage)로 지칭되고, 각각의 경우에 4 개의 측정으로부터의 평균으로서 "체 통과" 항목하에 표 2에 기록하였다. 개선된 분해 특성은 특히 체 통과에 대해 높은 값으로 나타난다.
4. 재생 몰드 베이스 재료의 품질 측정
재생 몰드 베이스 재료의 품질 및 우수한 분해 특성을 갖는 물유리-결합 주조 몰드 및 코어의 제조에 사용하기 위한 적합성은 재생 몰드 베이스 재료에서, 수용성 염 및 산화물 특히 수용성 알칼리 금속 염 및 알칼리 금속 산화물의 농도가 특히 낮은 경우에 특히 양호한 것으로 설명될 수 있다. 이러한 특성은 전도도 측정을 통해 확인할 수 있다.
4.1. 각각의 측정에 대해, 우선, 100mL의 초순수를 비이커에 도입하고 0.05mL의 1M KCl 용액을 첨가하여 출발 용액을 제조하였다. 생성된 출발 용액의 전도도는 Mettler Toledo의 SevenMulti pH/전도도 측정기로 측정하였다;이는 공백 값에 해당한다.
4.2. 재생 몰드 베이스 재료는 각각의 경우에 22.4mm x 22.4mm x 165mm 크기의 상응하는 굽힘 시편을 900 ℃의 온도에서 5 분 동안 머플로(Navertherm)에서 열 응력을 인가함으로써 제조하였다. 테스트 시편을 머플로에서 제거하고 실온으로 냉각시킨 후, 테스트 시편을 수동방식의 기계적 작용에 의해 자유 유동 상태로 전환시켰다. 추가 처리 없이 각각의 경우에 제조된 재생 몰드 베이스 재료 50 g을 출발 용액(상기 4.1 참조)을 함유하는 비이커에 도입한 다음, 물유리로 덮었다. 생성된 현탁액을 핫 플레이트상에서 100 ℃로 가열하고, 그 온도에서 5 분 동안 방치한 후 실온으로 냉각시켰다. 현탁액의 고체 분획을 여과에 의해 분리하고, 생성된 여과액의 전도성을 상기 4.1에 기재된 바와 같이 측정하였다. 표 2의 "전도도(Conductivity)" 항목 아래에, 측정된 전도도와 미리 측정된 공백 값의 차이에 대해 각각의 경우 4번의 측정의 평균값으로서 확인된 수치를 기록하였다.
4.3 재생 몰드 베이스 재료의 품질은 또한 산 요구량의 측정에 의해 평가될 수 있다(이와 관련하여 1999년 10월의 VDG-Merkblatt P26 참조). 1999년 10월의 VDG-Merkblatt P26에 따르면, 4.2에서 설명된 대로 사용된 재생 몰드 베이스 재료의 생산과 함께 선택된 샘플에 대한 산 요구량을 측정하였다. 표 2의 "산 요구량(Acid demand)" 항목 아래에, 각각의 경우에 4번의 측정의 평균값으로서 확인된 수치를 기록하였다.
4.4 측정 및 결론
표 2: 측정
실시예 굽힘강도/
(N/㎠)		 체 통과/
(%)		 전도도/
(μS/cm)		 산요구량/
(mg HCl/100 g)
C1 300 8 2730 -
C2 470 52 3340 213
C3 340 25 1870 -
C4 460 76 2830 176
C5 440 73 2100 -
I1 520 95 1130 75
I2 450 100 1370 -
I3 390 100 790 -
I4 400 99 1070 -
I5 450 99 1420 -
4.4.1. 본 발명의 방법이 양호한 굽힘 강도를 갖는 주조 몰드 및 코어를 제공할 수 있음은 표 2로부터 명백하다.
4.4.2. 표 2는 본 발명의 방법에 의해 제조된 모든 실시예에 대해, 95 % 내지 100 %의 탁월한 체 통과(분해 특성의 척도)가 측정되었으며, 이들 모두는 비교예에서 확인된 8 % 내지 76 %의 체 통과보다 상당히 우위에 있음을 명확하게 보여준다.
입자상 시트 규산염의 단독 사용(예 C3, (흄드) 비정질 입자상 이산화규소의 부재) 또는 (흄드) 입자상 비정질 이산화규소의 단독 사용(예 C2, 입자상 시트 규산염의 부재) 중 어떠한 경우도 본 발명의 조합물(예 I1 내지 I5)과 같은 체 통과에 대한 현저한 증가를 초래하지 못한다는 것이 여기서 보다 구체적으로 확인되었다. 예 C2 및 C3의 조합된 체 통과가 단지 77 %이고, 따라서 예 I1 내지 I5에 대해 측정된 최저값 보다 훨씬 낮다는 점에서 본 발명의 실시예에서 시너지 효과가 특히 명백해진다.
또한, 예 I1 내지 I5와 예 C4의 비교를 통해, 유리한 기술적 효과가 입자상 시트 규산염에 대해서만 발생하고, 예를 들어 안달루사이트(규산염 X)와 같은 아일랜드 규산염을 사용하면 상당히 불량한 체 통과를 초래하는 것을 분명히 보여준다.
또한, 예 I4와 예 C5의 구체적인 비교를 통해, 본 발명의 d90을 갖는 입자상 시트 규산염에 대해서만 유리한 기술적 효과가 나타나는 반면, 화학적으로 동일한 시트 규산염(예 C5에서 규산염 Y)의 거친 입자 버전은 보다 불량한 체 통과를 초래하는 것을 보여준다.
또한, 사용된 입자상 시트 규산염 사이에 존재하는 화학적 차이와 상관없이, 개선된 체 통과의 기술적 효과는 실험된 모든 입자상 시트 규산염(예 I1 내지 I5)에 대해서 나타난다는 것이 명백하다.
4.4.3 수득된 재생 몰드 베이스 재료의 품질은 전도도 값으로 추가적으로 평가 될 수 있으며, 낮은 전도도가 유리하다.
표 2는 본 발명의 방법에 의해 제조된 모든 실시예에 대해 790 내지 1420 μS/cm의 낮은 전도도가 측정되었으며, 이들 모두는 비교예에 대해 확인된 1870 내지 3340 μS/cm의 높은 전도도보다 상당히 낮은 것을 명확하게 보여준다.
입자상 시트 규산염의 단독 사용(예 C3, (흄드) 비정질 입자상 이산화규소의 부재) 또는 (흄드) 입자상 비정질 이산화규소의 단독 사용(예 C2, 입자상 시트 규산염의 부재) 중 어떠한 경우도 본 발명의 조합물(예 I1 내지 I5)와 같은 전도도에 대한 현저한 감소를 초래하지 못한다는 것이 여기서 확인되었다. 보다 구체적으로, 예 C1(비정질 이산화 규소 부존재; 규산염 부존재)과 비교하여, (흄드) 입자상 비정질 이산화규소의 단독 사용(예 C2)은 실제로 전도도의 상승을 초래하여, 본 발명의 조합물(예 I1 내지 I5)의 시너지 효과를 특히 명확하게 한다.
더불어, 예 C4 및 C5와 예 I1 내지 I5의 비교를 통해, 이러한 유리한 기술적 효과는 또한 입자상 시트 규산염, 특히 본 발명의 d90를 갖는 입자상 시트 슈산염에 대해서만 발생하는 반면에, 아일랜드 규산염(C4: 규산염-X)의 사용은 시트 규산염(C5: 규산염-Y)의 거친 입자 버전의 사용과 마찬가지로 바람직하지 않은 높은 전도도 값을 초래하는 것을 명확하게 보여준다.
또한, 개선된 스크린 통과에 대한 기술적 효과는 사용된 화합물 사이에 존재하는 화학적 차이에 관계 없이 실험된 입자상 시트 규산염(I1 내지 I5) 모두에서 나타난다.
4.4.4. 표 2에 정리된 산 요구량의 측정을 고려하면, 산 요구량은 상기 4.4.3에서 논의된 전도도와 직접적으로 상관될 수 있으며, 산 요구량에 따라 전도도가 감소한다는 것은 분명하다.
4.4.5. 표 2에 수집된 측정값 이외에, 본 발명의 몰딩 재료 혼합물(예 I2 및 I3)의 경우, 재생 몰드 베이스 재료의 <125 ㎛의 먼지 분획의 물리적 제거(체질)가 10 %에서 20 % 이상의 전도도를 추가적으로 감소시킨다는 것이 자체 연구를 통해 확인되었다. 비발명 혼합물(예 C2)의 경우, 반대로 제거 후 약 5 %의 전도도 감소만이 확인되었다.
5. 추가 연구
본 발명의 몰딩 재료 혼합물 또는 비교 몰딩 재료 혼합물을 사용하여 제조 된 코어에 대한 연구가 추가로 수행되었다. 몰딩 재료 혼합물의 성분은 먼저 표 3에서 약어로 할당하였다. 표 4에 따르면, 실험된 코어는 성분에 따라 그룹으로 분류되고, 강도, 분해 특성 및 재생성에 대해 정성적으로 평가된다.
표 3: 본 방법에서 사용된 몰딩 재료 혼합물의 성분
약자 성분
A 몰드 베이스 재료
B 물유리 포함 용액 또는 분산액
C 0.1 중량% 내지 3 중량%의 (흄드) 입자상 비정질 이산화규소
D 0.05 중량% 내지 1.5 중량%의 아일랜드 규산염
E 0.05 중량% 내지 1.5 중량%의 d90>45㎛인 시트 규산염
F 0.05 중량% 내지 1.5 중량%의 d90<45㎛인 입자상 시트 규산염
표 4: 강도, 분해 특성 및 재생성에 관해 사용된 몰딩 재료 혼합물로부터 생성된 코어의 정성 평가임. 여기서 기호는 하기와 같은 의미를 갖음 :
(--) = 매우 불량, (-) = 비교적 불량, (+) = 양호 및 (++) = 매우 양호.
넘버 몰딩 재료 혼합물의 성분 강도 분해 재생성
1 A + B - - - - - -
2 A + B + C + + - - -
3 A + B + F - - - +
4 A + B + C + D + + + - -
5 A + B + C + E + + -
6 A + B + C + F + + + + +
표 4의 정성 평가는 본 발명의 몰딩 재료 혼합물 또는 코어(No. F)에 대해서만 매우 우수한 분해 특성 및 매우 우수한 재생성이 확인되며, 이들에 대해 우수한 강도가 동시에 관찰됨을 입증한다.

Claims (14)

  1. 주조 몰드, 코어 및 이들로부터의 재생 몰드 베이스 재료의 제조 방법에 있어서, 주조 몰드 및 코어의 제조를 위한 하기 단계를 포함하는 방법:
    - 몰딩 재료 혼합물을 제공하거나 형성하는 단계로서, 몰딩 재료 혼합물은:
    - 몰드 베이스 재료,
    - 물유리를 포함하는 용액 또는 분산액,
    - 0.1 중량% 내지 3 중량%의 입자상 비정질 이산화규소를 포함하고,
    - 총량 0.05 중량% 내지 0.4 중량%의 하나 또는 그 이상의 입자상 시트 규산염(sheet silicate)을 포함하여, 주조 몰드 또는 코어의 분해를 용이하게 하거나 또는 재생성을 증가시키되, 상기 총량의 시트 규산염의 d90는 45 ㎛ 미만이며,
    상기 백분율(percentage) 각각은 몰딩 재료 혼합물의 총 질량에 기초하는 단계;
    - 몰딩 재료 혼합물을 성형하는 단계; 및
    - 몰딩 재료 혼합물의 성분을 서로 화학 반응시킴으로써 몰딩 재료 혼합물을 경화시켜, 주조 몰드 또는 코어를 생성하는 단계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    몰딩 재료 혼합물 중의 물유리는 1.6 내지 4.0 범위의 모듈형(modular) SiO2/M2O 모듈러스(modulus)를 가지며, M2O는 리튬 산화물, 나트륨 산화물 및 칼륨 산화물의 총량을 나타내는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    몰드 베이스 재료 입자의 평균 직경은 100 ㎛ 내지 600 ㎛ 범위인 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    몰딩 재료 혼합물은 흄드(fumed) 입자상 비정질 이산화규소를 포함하거나 또는 입자상 비정질 이산화규소는 흄드 입자상 비정질 이산화규소인 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    - 몰드 베이스 재료,
    - 물유리를 포함하는 용액 또는 분산액,
    - 총량 0.1 중량% 내지 0.4 중량%이며, d90이 45 ㎛ 미만인 하나 또는 그 이상의 입자상 시트 규산염,
    - 0.3 중량% 내지 3 중량%의 입자상 비정질 이산화규소, 및
    - 0.01 중량% 내지 1 중량%의 흑연을 포함하는 몰딩 재료 혼합물을 제공하거나 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 백분율 각각은 몰딩 재료 혼합물의 총 질량에 기초하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 몰드 베이스 재료는 석영 샌드를 포함하고
    또는
    몰딩 재료 혼합물의 경화는 성형된 몰딩 재료 혼합물을 가열하거나 또는 고온 공기로 가스처리함으로써 보조되거나 수행되거나,
    - 에스테르의 가수 분해에 의해 보조되거나 수행되거나,
    또는
    - 1 mol% 미만으로 CO2를 함유하는 가스 또는 가스 혼합물로 성형된 몰딩 재료 혼합물을 가스처리함으로써 보조되거나 수행되는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    제조된 주조 몰드 또는 제조된 코어는 적어도 영역에서 일시적으로 >900 ℃온도까지 가열되어, 이 후 분해가 용이하고,
    또는
    제조된 캐스팅 몰드 또는 제조된 코어는 주조 작업 중 금속 용융물과 접촉함으로써, 적어도 영역에서 일시적으로 >900 ℃의 온도까지 가열되어, 이 후 분해가 용이한 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    가열 후 제조된 주조 몰드 또는 제조된 코어로부터 재생 몰드 베이스 재료를 제조하기 위하여, 하기 추가 단계를 포함하는 방법:
    - 제조된 주조 몰드 또는 제조된 코어에 기계적으로 작용하여, 주조 몰드 또는 코어를 분해하는 단계, 및
    - 분해된 주조 몰드 또는 분해된 코어로부터 재생 몰드 베이스 재료를 제조하는 단계.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제공되거나 제조된 몰딩 재료 혼합물은 제 8 항에 따라 제조된 재생 몰드 베이스 재료를 일 부분으로 함유하거나,
    또는
    몰딩 재료 혼합물의 성형 또는 몰딩 재료 혼합물의 경화는 3D 프린터에 의해 시행되거나,
    또는
    몰딩 재료 혼합물의 성형은 3D 프린터 방법으로 시행되고, 몰딩 재료 혼합물의 경화는 3D 프린터 작업 중이거나 또는 3D 프린터 작업 후에 시행되는 방법.
  10. 주조 몰드 또는 코어의 제조를 위한 물유리 포함 용액 또는 분산액의 조합을 위한 혼합물로서,
    - 10 중량% 내지 98 중량%의 입자상 비정질 이산화규소,
    - 0 중량% 내지 15 중량%의 흑연,
    - 각각 적어도 하나의 알루미늄 산화물 또는 적어도 하나의 지르코늄 산화물을 총량 0 중량% 내지 80 중량%로 포함하는, 하나 또는 그 이상의 입자상 혼합 금속 산화물 및
    - 주조 몰드 또는 코어의 분해를 용이하게 하거나 또는 재생성을 증가시키는 총량 2 중량% 내지 80 중량%의 하나 또는 그 이상의 입자상 시트 규산염을 포함하고, 상기 총량의 입자상 시트 규산염의 d90은 45 ㎛ 미만이며,
    상기 백분율은 혼합물의 총 질량에 기초하는 혼합물.
  11. 제 10 항에 있어서,
    - 25 중량% 내지 95 중량%의 입자상 비정질 이산화규소,
    - 1.5 중량% 내지 12.5 중량%의 흑연,
    - 각각은 적어도 하나의 알루미늄 산화물; 또는 적어도 하나의 지르코늄 산화물; 또는 적어도 하나의 알루미늄 산화물과 적어도 하나의 지르코늄 산화물;을 총량 0 중량% 내지 65.5 중량%로 포함하는, 하나 또는 그 이상의 입자상 혼합 금속 산화물,
    - 총량 5 중량% 내지 50 중량%의 하나 또는 그 이상의 입자상 시트 규산염을 포함하고, 총량의 입자상 시트 규산염의 d90은 45 ㎛ 미만이며,
    상기 백분율은 혼합물의 총 질량에 기초하는 혼합물.
  12. 공간적으로 분리된 성분으로서,
    (A) 제 10 항 또는 제 11 항에 따른 혼합물, 및
    (B) 물유리를 포함하는 용액 또는 분산액을 포함하는 다성분 결합제 시스템.
  13. - 적어도 제 11 항에서 청구된 혼합물로서 성분 (A) 및 제 12 항에서 정의된 성분 (B)
    및
    - 성분 (D)로서 내화 몰드 베이스 재료를 포함하는 몰딩 재료 혼합물.
  14. 제 13 항에 있어서,
    내화 몰드 베이스 재료로서 또는 내화 몰드 베이스 재료의 구성으로서, 재생된 몰드 베이스 재료를 포함하고, 상기 재생된 몰드 베이스 재료는 제 8 항의 제조 방법에 의해 제조된 몰딩 재료 혼합물.
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