KR20000004961A - 슬리브, 그의 제법 및 용도 - 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 성형시키므로써 제조된다. 슬리브는 촉매의 존재하에 콜드-박스 또는 노우-베이크 경화 방법에 의해 경화된다. 본 발명은 또한 슬리브가 하나의 구성요소인 주조 조립체를 사용하여 금속부를 주조하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 방법은 주조 방법에 의해 제조되는 금속부에 관한 것이다.

Description

슬리브, 그의 제법 및 용도

주조 조립체는 주입 컵, 탕구계 (gating system) (하향탕구 (downsprue), 초크 및 탕도 (runner)), 압탕 (riser), 슬리브, 주형, 코어 및 다른 구성요소들로 이루어진다. 금속 주물을 제조하기 위해, 금속은 주조 조립체의 주입 컵으로 주입되어 탕구계를 통해 주형 및(또는) 코어 조립체에 이르고, 이곳에서 냉각 및 응고된다. 이어서, 금속부는 이것을 코어 및(또는) 주형 조립체로부터 분리시키므로써 제거된다.

주조 조립체에 사용되는 주형 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 또는 증기상 촉매의 존재하에 경화된다. 주형 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. 상업용 수준의 이들 골재로부터 주형 및(또는) 코어를 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 주형 및(또는) 코어는 이들이 열을 발산하지 않으므로, 발열성은 아니다. 주형 및 코어가 단열 특성을 가짐에도 불구하고, 이들은 단열재로서 그다지 효과적이지 않다. 사실, 주형 및 코어는 전형적으로는 열을 흡수한다.

압탕 또는 공급기는 주조 처리 동안 일어나는 금속의 수축분 또는 결여분을 보충하기 위해 요구되는 과량의 용융 금속을 보유하는 저장고이다. 압탕으로부터의 금속은 주형으로부터의 금속이 수축할 때 주형내의 이러한 결여분을 채운다. 따라서, 압탕으로부터의 금속은 장시간 동안 액상으로 남아 있게 되므로써 주형이 냉각 및 응고됨에 따라 주형에 금속을 제공한다. 슬리브는 압탕내의 용융 금속을 고온 및 액상으로 유지하기 위해, 주조 조립체의 압탕 및 다른 부분을 둘러싸거나 또는 캡슐화하는데 사용된다. 용융 금속의 온도 및 압탕내의 금속이 용융 상태로 남아있는 시간은 무엇보다도 슬리브 조성물 및 슬리브 벽의 두께의 함수이다.

이들 기능을 제공하기 위해, 슬리브는 발열 및(또는) 단열 특성을 가져야한다. 슬리브의 발열 및 단열 특성은 슬리브가 삽입되는 주형 조립체의 열적 특성 보다는 형태 및(또는) 정도에 있어서 상이하다. 우세하게 발열성인 슬리브는 압탕의 비열 요건의 일부 또는 모두를 충족시키고 압탕내의 용융 금속의 온도 손실을 제한하므로써 금속을 보다 고온으로 그리고 보다 장시간 동안 액상으로 유지시키는 열의 방출에 의해 작용한다. 다른 한편으로, 단열 슬리브는 둘러싸고 있는 주형 조립체로부터 압탕내의 용융 금속을 단열시키므로써 용융 금속을 유지한다.

주물 주형 및 코어는 이들이 슬리브의 기능에 이바지하도록 할 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 주형에 사용되는 조성물 및 코어는 슬리브의 제조에는 유용하지 않으며, 이는 이들이 요구되는 열적 특성 및 밀도를 가지지 않기 때문이다.

슬리브 제조에 사용되는 전형적인 물질로는 알루미늄, 산화제, 섬유, 충진제 및 내화재, 특히 알루미나, 알루미노규산염 및 중공 알루미노규산염 구 형태의 알루미노규산염이 있다. 슬리브 혼합물중의 물질의 형태 및 양은 제조되는 슬리브의 특성에 따라 좌우된다. 슬리브 조성물의 전형적인 밀도는 0.4 g/㎖ 내지 0.8 g/㎖이다. 실온에서의 알루미늄에 대한 열 전도도는 전형적으로 200 W/m·K를 넘는 반면, 실온에서의 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 액상으로 유지하기 위해, 어느 정도는 단열 특성을 갖거나 또는 단열 및 발열 특성을 겸비하는 것이 요구된다.

슬리브의 제조에 사용되는 3가지 기본적인 방법은 "라밍 (ramming)", "감압 (vacuuming)" 및 "취입 또는 사출"이다. 라밍 및 취입은 기본적으로 슬리브 조성물 및 결합제를 슬리브 형상으로 압축시키는 방법이다. 라밍은 슬리브 혼합물 (슬리브 조성물 및 결합제)을 목재, 플라스틱 및(또는) 금속으로 제조된 슬리브 패턴내로 충진시키는 것으로 이루어진다. 감압은 내화재 및(또는) 섬유의 수성 슬러리에 진공을 걸어 과량의 물을 흡인 제거시켜서 슬리브를 형성하는 것으로 이루어진다. 전형적으로는, 라밍, 취입 또는 감압 중 어느 방법이든 슬리브를 형성하는데 사용되며, 형성된 슬리브는 오븐-건조되어 함유된 수분이 제거되고 슬리브는 경화된다. 함유된 수분이 제거되지 않으면, 수분은 고온 금속과 접촉하게 될 때 증발하여 안전성에 위험을 초래할 수 있다. 이들 중 어느 방법에서도, 성형된 슬리브가 액상 또는 증기상 촉매를 사용하여 화학적으로 경화되지는 않는다.

이들 조성물은 몇몇 경우에, 섬유를 부분적으로 또는 완전히 중공 알루미노규산염 미소구로 대체하므로써 변성된다. PCT 공보 WO 제94/23865호 참조. 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 주형의 내부 공동 (cavity)과 그의 치수면에서 일치하지 않게 된다. 치수 정확성이 열등함을 보완하기 위해, 슬리브가 삽입되는 주형의 공동을 오버사이즈 (oversize)시키거나, 또는 슬리브가 압탕 공동내로 삽입될 때 침식되거나 또는 변형되는 주형 조립체에 "압착 립 (crush rib)"을 형성 또는 위치시켜 슬리브를 적소에 고정시키는 수단을 제공하는 것이 종종 요구된다. 별법으로, 슬리브를 주조 패턴상에 적절히 위치시키고 주형을 슬리브의 둘레에 제조하므로써 치수적으로 정확하지 않다는 슬리브에 대한 문제점을 면한다.

슬리브에 대한 또다른 문제점은 이들이 압탕내의 용융 금속을 고온 및 액상으로 유지하는데 요구되는 필수 열적 특성이 부족할 수 있다는 것이다. 그로 인해, 주물은 수축되어 주물 결함을 초래하게 된다. 이들 주물 결함으로 인해, 주물은 스크랩핑되어 (scrapped), 시간 및 금속의 낭비를 초래하게 되기 쉽다.

탕도, 탕구 및 주조 조립체의 다른 구성요소는 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 주물 제조시의 슬리브의 용도에 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 패턴내로 도입시켜 경화되지 않은 슬리브를 형성하는 단계,

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

(C) 상기 슬리브를 패턴으로부터 제거하고 이것이 더 경화되어 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 방법에서, 슬리브 혼합물은 먼저 성형된 후, 증기상 경화 촉매와 접촉된다. 노우-베이크 슬리브 혼합물 및 콜드-박스 슬리브 혼합물의 구성성분은 혼합물이 그의 일관성을 유지하여 특성이 전체적으로 균일한 슬리브를 제조하도록 균일하게 혼합될 수 있다.

노우-베이크 방법 및 콜드-박스 방법에 의해, 화학적으로 경화된 슬리브가 제조된다. 이 방법은 선행 기술에 공지된 방법과 비교하여, 단위 시간 당 더 많은 슬리브를 제조할 수 있게 된다. 또한, 원료 물질과 접촉하게 되는 조업자의 건강 및 안전에 대한 위험성이 덜하며, 이는 조업자들이 연장된 기간 동안 흡입될 경우 호흡상의 문제를 일으킬 수 있는 임의의 섬유에 노출되지 않기 때문이다.

본 발명은 또한 본 발명의 방법에 의해 제조되는 슬리브에 관한 것이다. 본 발명의 방법에 의해 제조되는 슬리브는 치수적으로 정확하다. 이로 인해, 슬리브를 주형내로 용이하게 삽입하는 것이 가능하게 된다. 압탕 슬리브는 자동화 방법에 의해 주형 조립체내로 삽입되므로써 주형 공정의 생산성을 더욱 개선시킬 수 있다. 슬리브의 밀도 및 두께는 더욱 일정하고 치수적으로 정확하므로, 슬리브는 오버사이즈 되야 하거나, 또는 슬리브를 적소에 유지하기 위해 "압착 립" 또는 립이 부착된 주형을 사용할 필요가 없다. 더욱이, 슬리브는 열적으로 충분히 안정하기 때문에, 슬리브를 사용하여 주조 조립체로 제조되는 주물은 수축 결함을 갖지 않는다. 이로 인해, 스크랩핑은 덜하고 생산성은 더 높아진다.

본 발명은 또한 슬리브가 일부분을 이루는 주조 조립체내의 철금속 및 비철금속부의 주조, 및 이 주조 방법에 의해 제조되는 부품에 관한 것이다. 이들 슬리브를 사용하여 제조된 주물은 낭비가 덜하게 되며, 이는 슬리브가 모래 압탕 공동에 함유된 용융 금속과 비교하여 슬리브 압탕내의 용융 금속을 더 절감시킬 수 있기 때문이다. 결과적으로, 압탕내의 금속을 보다 양호하게 활용할 수 있고, 이로 인해 동일한 양의 용융 금속으로부터 더 많은 주물이 제조되는 것이 가능하게 된다.

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 성형시키므로써 제조된다. 슬리브는 촉매의 존재하에 콜드-박스 (cold-box) 또는 노우-베이크 (no-bake) 경화 방법에 의해 경화된다. 본 발명은 또한 슬리브가 하나의 구성요소인 주조 조립체를 사용하여 금속부를 주조하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 방법은 주조 방법에 의해 제조되는 금속부에 관한 것이다.

도 1은 주조 조립체의 주형 조립체내로 삽입된 2개의 압탕 슬리브 (측면 압탕 슬리브 및 상부 압탕 슬리브)를 갖는 주조 조립체를 나타내는 도면.

도 2는 용융 금속을 고온 및 액상으로 유지하기 위한 슬리브 사용의 효과를 예증하는 도표.

도 3은 사용된 슬리브의 부적절한 열적 특성에 기인하여 주물의 수축이 일어나는 주물을 나타내는 도식. 이 주물은 결함이 있고, 마손으로서 스크랩핑될 것이다.

도 4는 금속 압탕의 국부화된 수축은 있지만, 주물의 수축은 전혀 없는 주물을 나타내는 도식. 이 국부화된 수축은 주물 결함 및 마손을 초래하지 않는다.

용어 정의

하기 정의들은 본 명세서 및 청구의 범위내의 용어에 사용된다:

주조 조립체; 용융 금속이 주형 조립체로 흘러가서 냉각되어 금속부를 형성하는 주조 조립체내로 용융 금속을 주입하므로써 금속 주물을 제조하는데 사용되는 주조 구성요소, 예를 들어 주입 컵, 하향탕구, 탕구계 (하향탕구, 탕도 및 초크), 주형, 코어, 압탕, 슬리브 등의 조립체.

화학적 결합; 촉매와, 슬리브 조성물과 혼합되는 결합제와의 화학 반응에 의해 발생되는 결합.

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

하향탕구; 이를 통해 용융 금속이 주입되는, 주조 조립체의 주 공급 채널.

EXACTCAST (상표명) 콜드-박스 결합제; 제1 부분은 미국 특허 제3,485,797호에 기재되어 있는 것과 유사한 페놀계 수지인, 두 부분으로 이루어진 폴리우레탄-형성 콜드-박스 결합제. 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 가사시간 연장제를 포함하는 폴리이소시아네이트 성분이다. 제1 부분 대 제2 부분의 중량비는 약 55:45이다.

EXACTCAST (상표명) 노우-베이크 결합제; EXACTCAST (상표명) 콜드-박스 결합제와 유사한, 두 부분으로 이루어진 폴리우레탄-형성 노우-베이크 결합제. EXACTCAST (상표명) 노우-베이크 결합제는 가사시간 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; 입도가 10 내지 350 마이크론이고 알루미나 함량이 미소구의 중량을 기준으로 28 중량% 내지 33 중량%인, PQ 코포레이션 (PQ Corporation)에 의해 판매되는 중공 알루미노규산염 미소구.

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

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

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

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

주형 조립체; 주물 골재 (전형적으로는 모래) 및 주물 결합제로부터 제조된 주형 및(또는) 코어의 조립체로서, 이것은 주조 조립체내에 위치하여 주물을 위한 형상을 제공한다.

노우-베이크; 주형 또는 코어를 경화시키기 위해 액상 촉매를 사용하는 주형 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·K를 넘는 세라믹 물질로서, 예를 들어 1700 ℃와 같이 고온일 수 있는 용융 금속과 접촉하게 되는 경우, 극도로 높은 온도를 본질적인 변화 없이 견딜 수 있다.

압탕; 주물이 응고시 수축함에 따라, 주물내에 공동이 생성되는 것을 방지하기 위해 과량의 용융 금속에 대한 저장고로서 역할을 수행하는 주조 조립체의 주형 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 부분으로서 사용되는, 슬리브 조성물로부터 제조된 발열 및(또는) 단열 특성을 갖는 주조가능 형상의 것. 슬리브는 다양한 형상, 예를 들어 원통형, 반구형, 컵형, 판형, 코어형을 가질 수 있다.

슬리브 조성물; 슬리브에 발열 및(또는) 단열 특성을 제공할 수 있는 조성물. 슬리브 조성물은 일반적으로 알루미늄 금속 및(또는) 알루미노규산염, 특히 중공 알루미노규산염 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 주형 및(또는) 코어 조립체 (8)로 이루어지는 간단한 주조 조립체를 나타내는 도면이다. 용융 금속은 주입 컵 (1)내로 주입되어 탕구 (2)를 통해 탕도 (3) 및 탕구계의 다른 부분으로 흐르고, 결국 주형 및 코어 조립체 (8)에 이른다. 압탕 (5 및 7)은 주물이 냉각 수축되어 압탕으로부터 용융 금속을 인취하는 경우에 이용가능한, 과량의 용융 금속용 저장고이다. 슬리브 (4 및 6)는 주형 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 유지하기 위한 슬리브 사용의 유익한 효과를 예증하는 도표이다.

도 3은 압탕 (1)의 금속 및 주물 (3)의 금속의 수축 (2)이 있는 주물 (3)을 예시하는 도면이다. 이 주물은 결함이 있고 마손으로서 스크랩핑될 것이다.

도 4는 압탕 (1)의 금속의 수축 (2)은 있으나, 주물 (3)내 금속의 수축은 없는 주물 (3)을 예시하는 도면이다. 이 주물은 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 혼합물은 성형되고, 슬리브를 유효량의 경화 촉매와 접촉시키므로써 경화된다.

발열 및(또는) 단열 슬리브의 제조에 사용되는 슬리브 조성물에 관해 새로운 것은 없다. 슬리브 제조용으로 당업계에 공지되어 있는 모든 슬리브 조성물은 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 바람직하게는 중공 미소구 형태의 알루미노규산염이 있다.

발열 물질로는 금속이 주입될 수 있는 온도에서 발열 반응을 일으킬 수 있는 산화성 금속 및 산화제가 있다. 산화성 금속으로는 마그네슘 및 유사한 금속이 사용될 수 있지만, 전형적으로는 알루미늄이 있다. 단열 물질로는 전형적으로 알루미나 또는 알루미노규산염, 바람직하게는 중공 미소구 형태의 알루미노규산염이 있다.

알루미늄 금속이 발열 슬리브용 산화성 금속으로서 사용되는 경우, 이것은 전형적으로는 알루미늄 분말 및(또는) 알루미늄 과립의 형태로 사용된다. 발열 슬리브용으로 사용되는 산화제에는 산화철, 산화망간, 질산염, 과망간산칼륨 등이 포함된다. 산화물은 금속 알루미늄 연료 성분을 충족시키기 위해 화학양론적 수준으로 존재할 필요가 없으며, 이는 이들이 함유된 압탕 슬리브 및 주형이 투과성이기 때문이다. 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 압탕내의 용융 금속의 온도 손실을 감소시키므로써 용융 금속을 보다 고온으로 보다 장시간 액상으로 유지하는 발생되는 열에 의해 향상된다. 발열은 실온에서의 열 전도도가 150 W/m·K를 넘는, 더욱 전형적으로는 200 W/m·K를 넘는 알루미늄 금속의 반응으로부터 생성된다. 주형 및(또는) 코어는 발열 특성을 나타내지 않는다.

상술한 바와 같이, 슬리브의 단열 특성은 바람직하게는 알루미노규산염 지오스피어 (zeeosphere)를 포함하는 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 변할 수 있으나, 슬리브가 삽입되는 주형 조립체 보다는 정도 및(또는) 형태면에서 상이한 열적 특성을 갖는다.

슬리브의 원하는 발열 특성의 정도에 따라, 슬리브중의 알루미늄의 양은 슬리브 조성물의 중량을 기준으로 0 중량% 내지 50 중량%, 전형적으로는 5 중량% 내지 40 중량%이다.

슬리브의 원하는 단열 특성의 정도에 따라, 슬리브중의 중공 알루미노규산염 미소구의 양은 슬리브 조성물의 중량을 기준으로 0 중량% 내지 100 중량%, 전형적으로는 40 중량% 내지 90 중량%이다. 대부분의 경우, 단열 및 발열 특성 모두가 슬리브에 요구되므로, 알루미늄 금속 및 중공 알루미노규산염 미소구 모두가 슬리브에 사용될 것이다. 슬리브에 있어서, 단열 및 발열 특성 모두가 요구되므로, 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 임의의 벽 두께에 대해 약 3 ㎜이다. 중공 알루미노규산염 미소구의 평균 지름이 1 ㎜ 미만이고, 입도의 대략 10%가 벽 두께인 것이 바람직하다. 단열 특성을 갖는, 알루미노규산염이 아닌 재료로 이루어진 중공 미소구는 또한 중공 알루미노규산염 미소구를 대체하기 위해 사용될 수도 있거나 또는 중공 알루미노규산염 미소구와 함께 사용될 수도 있는 것으로 여겨진다.

중공 알루미노규산염 미소구중의 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. 더 많은 알루미나 함량을 갖는 중공 알루미노규산염 미소구는 주조 온도 1300 ℃ 내지 1700 ℃의 금속, 예를 들어 철 및 강을 주입하는데 사용되는 슬리브 제조용으로 보다 양호하며, 이는 중공 알루미노규산염 미소구가 보다 많은 알루미나를 가질수록 보다 높은 융점을 갖기 때문이다. 따라서, 이들 중공 알루미노규산염 미소구로 제조된 슬리브는 고온에서 그리 용이하게 열화되지는 않을 것이다.

내화재는 그의 높은 밀도 및 높은 열 전도도로 인해 성능면에서 반드시 바람직하지는 않음에도 불구하고, 슬리브 혼합물에 보다 높은 융점을 부여하여 슬리브가 주조 공정 동안 용융 금속과 접촉할 때 열화되지 않도록 하기 위해 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 상이한 충진제 및 첨가제, 예를 들어 빙정석 (Na₃AlF₆), 포타슘 알루미늄 테트라플루오라이드, 포타슘 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 명세서에서 참고문헌으로 채택된다. 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 명세서에서 참고문헌으로 채택된다.

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%를 넘는다. 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 (별법으로는, 액상 경화 촉매를 먼저 슬리브 조성물과 혼합)시키고, 촉매를 함유하는 슬리브 혼합물을 성형하며, 전형적으로는 대기 온도에서 추가의 열 없이 슬리브 형상이 경화되도록 하므로써 일어난다. 바람직한 액상 경화 촉매로는 3급 아민이 있고, 바람직한 노우-베이크 경화 방법은 미국 특허 제3,485,797호에 기재되어 있으며, 본 명세서에서 참고문헌으로 채택된다. 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-메틸벤지미다졸 및 1,4-트리아진이 포함된다.

콜드-박스 방법에 의한 슬리브의 경화는 슬리브 혼합물을 패턴내로 취입시키거나 또는 라밍시키고 슬리브를 증기상 또는 기상 촉매와 접촉시키므로써 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 명세서에서 참고문헌으로 채택되는 미국 특허 제4,526,219호 참조. 이산화탄소 (본 명세서에서 참고문헌으로 채택되는 미국 특허 제4,985,489호 참조) 또는 메틸 에스테르 (본 명세서에서 참고문헌으로 채택되는 미국 특허 제4,750,716호 참조)는 알칼리성 페놀계 레졸 수지와 함께 사용된다. 이산화탄소는 또한 규산염 기재의 결합제와 함께 사용된다. 본 명세서에서 참고문헌으로 채택되는 미국 특허 제4,391,642호 참조.

바람직한 결합제로는 트리에틸아민과 같은 3급 아민 기체를 미국 특허 제3,409,579호에 기재되어 있는 방식으로 성형된 슬리브 혼합물을 통해 통과시키므로써 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. 퍼지 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 혼합하므로써 제조하였다. 노우-베이크 슬리브 조성물에서, 성형 이전에 액상 경화 촉매를 슬리브 혼합물에 첨가하였다. 제조된 슬리브는 내경 90 ㎜, 외경 130 ㎜ 및 높이 200 ㎜의 원통형 슬리브였다. 모든 경우에 사용된 결합제의 양은 대조예 A를 제외하고는 슬리브 조성물의 중량을 기준으로 8.8 중량%이었다. 문자로 표시된 모든 실시예들은 대조예로서, 슬리브 조성물로서 실리카 모래를 사용하였다. 별다른 언급이 없는 경우, 모든 부 및 모든 %는 슬리브 조성물 중량 기준의 중량부 및 중량%이다.

<대조예 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 장력 특성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 슬리브의 인장 강도를 코어박스로부터 제거 후, 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 주물은 도 3에 나타낸 바와 같이 수축되었다. 수축이 일어난 것은 열적 특성이 슬리브 응용에 적합하지 않기 때문이었다. 이들 주물은 결함이 있고 스크랩핑되었다.

<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 대조예 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 장력 특성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 슬리브의 인장 강도를 코어박스로부터 제거 후, 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 패턴내로 취입시키고, 미국 특허 제3,409,579호에 기재되어 있는 공지된 방법에 따라 1.36 기압 (20 psi)에서 질소분위기하에 트리에틸아민으로 기체를 공급하였다. 기체 공급 시간은 2.5 초이었고, 그 후 4.08 기압 (60 psi)에서 약 60.0 초 동안 공기로 퍼지시켰다.

경화된 슬리브의 인장 강도는 즉시 측정한 인장 강도가 코어박스로부터 제거후 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%, 마그네타이트 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 혼합시키므로써 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 변화시키므로써 변화된다.

시험 성형품의 특성

	슬리브의 인장 강도
실시예	슬리브	즉시	1 시간	4 시간	24 시간	@ 100% RH	치수 정확도
대조예 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>

대조예 C 및 실시예 15 내지 20에서, 대조예 A 및 실시예 1 내지 6의 슬리브는 주조 조립체의 상부 압탕을 둘러싸기 위해 이들을 사용하므로써 주조 조립체에서 시험하였다. 주조 조립체내로 주입된 금속은 강 (탄소 함량 0.13%)이었고, 1650 ℃의 온도에서 주입하였다. 대조예 A로부터의 슬리브를 사용하여 제조된 대조예 C의 주물은 수축되어 마손으로서 스크랩핑되는, 결함이 있는 주물을 생성하였다. 슬리브 1 내지 7로 제조된 실시예 15 내지 20의 주물은 도 4에서 예시하는 바와 같이 수축되지 않았다. 도 4로부터 주물의 상부에 위치된 압탕의 수축은 약간 있었지만, 주물의 수축은 전혀 없다는 것을 알 수 있다. 슬리브가 콜드-박스 및 노우-베이크 방법에 의해 제조된 모든 경우, 주물의 수축은 전혀 없었다. 이들 결과는 하기 표 2에 요약하였다.

주조 결과

실시예	슬리브	주조 결과
대조예 C	A	주물이 수축되어 주물의 결함 및 마손을 초래함.
15	1	주물의 수축은 전혀 없음. 마손 또는 주물 결함이 전혀 초래되지 않음.
16	2	주물의 수축은 전혀 없음. 마손 또는 주물 결함이 전혀 초래되지 않음.
17	3	주물의 수축은 전혀 없음. 마손 또는 주물 결함이 전혀 초래되지 않음.
18	4	주물의 수축은 전혀 없음. 마손 또는 주물 결함이 전혀 초래되지 않음.
19	6	주물의 수축은 전혀 없음. 마손 또는 주물 결함이 전혀 초래되지 않음.
20	7	주물의 수축은 전혀 없음. 마손 또는 주물 결함이 전혀 초래되지 않음.

Claims (42)

1. (A) (1) (a) 발열 반응을 일으킬 수 있는 산화성 금속 및 산화제, 또는 (b) 단열 내화재, 또는 (c) (a)와 (b)의 혼합물을 포함하는, 슬리브를 제조할 수 있는 슬리브 조성물, 및 (2) 결합 유효량의 화학적으로 반응성 있는 콜드-박스 (cold-box) 결합제를 포함하는 슬리브 혼합물을 슬리브 패턴내로 도입시켜 경화되지 않은 슬리브를 제조하고,

   (B) (A)에 의해 제조된 상기 경화되지 않은 슬리브를 증기상 경화 촉매와 접촉시키며,

   (C) (B)로부터 생성된 상기 슬리브가 취급가능하게 될 때까지 경화되도록 하고,

   (D) 상기 슬리브를 패턴으로부터 제거하는

   것을 포함하는, 발열 특성, 단열 특성, 또는 이 두 특성 모두를 갖는 슬리브를 제조하기 위한 콜드-박스 방법.
2. 제1항에 있어서, 산화성 금속 및 단열 내화재가 알루미늄-함유 물질인 방법.
3. 제2항에 있어서, 산화성 금속이 알루미늄 금속이고, 단열 내화재가 알루미나 및 알루미노규산염으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
4. 제3항에 있어서, 알루미늄 금속이 알루미늄 분말, 알루미늄 과립, 또는 이 두가지 모두의 형태인 것인 방법.
5. 제4항에 있어서, 단열 내화재가 중공 알루미노규산염 미소구 형태의 알루미노규산염인 방법.
6. 제5항에 있어서, 결합제가 페놀계 우레탄 결합제 및 에폭시-아크릴계 결합제로 이루어지는 군으로부터 선택된 것인 방법.
7. 제6항에 있어서, 결합제 수준이 슬리브 조성물의 중량을 기준으로 약 4 중량% 내지 약 12 중량%인 방법.
8. 제7항에 있어서, 슬리브 조성물중의 알루미늄 금속의 양이 슬리브 조성물의 중량을 기준으로 0 중량% 내지 40 중량%인 방법.
9. 제8항에 있어서, 산화제가 슬리브 조성물중의 모든 알루미늄 금속을 산화시키기에 유효한 양으로 존재하는 방법.
10. 제9항에 있어서, 슬리브 조성물중의 중공 알루미노규산염 미소구의 양이 슬리브 조성물의 중량을 기준으로 30 중량% 내지 100 중량%인 방법.
11. 제10항에 있어서, 슬리브 조성물중의 알루미늄 금속의 양이 슬리브 조성물의 중량을 기준으로 5 중량% 내지 30 중량%인 방법.
12. 제11항에 있어서, 슬리브 조성물중의 중공 알루미노규산염 미소구의 양이 슬리브 조성물의 중량을 기준으로 40 중량% 내지 80 중량%인 방법.
13. 제12항에 있어서, 화학 결합제가 페놀계 우레탄 결합제이고, 경화 촉매가 증기상 3급 아민인 방법.
14. 제13항에 있어서, 화학 결합제가 에폭시-아크릴계 결합제이고, 경화 촉매가 이산화황인 방법.
15. 제13항에 있어서, 슬리브 조성물중 알루미늄 금속 대 중공 알루미노규산염 미소구 형태의 알루미노규산염의 중량비가 약 1:5 내지 약 1:1인 방법.
16. 제15항에 있어서, 슬리브 조성물이 내화재를 함유하는 것인 방법.
17. 제17항에 있어서, 슬리브 조성물중의 내화재의 양이 슬리브 조성물의 중량을 기준으로 10 중량% 내지 50 중량%인 방법.
18. 제16항에 있어서, 내화재가 실리카인 방법.
19. (A) (1) (a) 발열 반응을 일으킬 수 있는 산화성 금속 및 산화제, 또는 (b) 단열 내화재, 또는 (c) (a) 및 (b)의 혼합물을 포함하는, 슬리브를 제조할 수 있는 슬리브 조성물, (2) 결합 유효량의 화학적으로 반응성 있는 노우-베이크 (no-bake) 결합제, 및 (3) 촉매적 유효량의 액상 촉매를 포함하는 슬리브 혼합물을 슬리브 패턴내로 도입시켜, 액상 촉매의 존재하에 화학적으로 경화되는, 발열 특성, 단열 특성, 또는 이 두 특성 모두를 갖는 슬리브를 형성하는 단계,

    (B) (A)로부터 생성된 상기 슬리브가 취급가능하게 될 때까지 경화되도록 하는 단계, 및

    (C) 상기 슬리브를 패턴으로부터 제거하는 단계

    를 포함하는, 액상 촉매의 존재하에 화학적으로 경화되는, 발열 특성, 단열 특성, 또는 이 두 특성 모두를 갖는 슬리브를 제조하기 위한 노우-베이크 방법.
20. 제19항에 있어서, 산화성 금속 및 단열 내화재가 알루미늄-함유 물질인 방법.
21. 제20항에 있어서, 알루미늄-함유 산화성 금속이 알루미늄 금속이고, 알루미늄-함유 단열 내화재가 알루미나 및 알루미노규산염으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
22. 제 21항에 있어서, 알루미늄 금속이 알루미늄 분말, 알루미늄 과립, 또는 이 두가지 모두의 형태인 것인 방법.
23. 제22항에 있어서, 내화재가 중공 알루미노규산염 미소구 형태의 알루미노규산염인 방법.
24. 제23항에 있어서, 결합제가 페놀계 우레탄 결합제인 방법.
25. 제24항에 있어서, 결합제 수준이 슬리브 조성물의 중량을 기준으로 약 4 중량% 내지 약 12 중량%인 방법.
26. 제25항에 있어서, 슬리브 조성물중의 알루미늄의 양이 슬리브 조성물의 중량을 기준으로 0 중량% 내지 40 중량%인 방법.
27. 제26항에 있어서, 산화제가 알루미늄 금속을 산화시키기에 유효한 양으로 존재하는 방법.
28. 제27항에 있어서, 슬리브 조성물중의 중공 알루미노규산염 미소구의 양이 슬리브 조성물의 중량을 기준으로 30 중량% 내지 100 중량%인 방법.
29. 제28항에 있어서, 슬리브 조성물중의 알루미늄의 양이 슬리브 조성물의 중량을 기준으로 5 중량% 내지 30 중량%인 방법.
30. 제29항에 있어서, 슬리브 조성물중의 중공 알루미노규산염 미소구의 양이 슬리브 조성물의 중량을 기준으로 40 중량% 내지 80 중량%인 방법.
31. 제30항에 있어서, 경화 촉매가 액상 3급 아민인 방법.
32. 알루미늄 대 중공 알루미노규산염 미소구의 중량비는 약 1:5 내지 1:1인 제31항 기재의 조성물.
33. 슬리브 조성물이 내화재를 함유하는 제32항의 방법.
34. 제33항에 있어서, 슬리브 조성물중의 내화재의 양이 슬리브 조성물의 중량을 기준으로 10 중량% 내지 50 중량%인 방법.
35. 제34항에 있어서, 내화재가 실리카인 방법.
36. 제1 내지 35항 중 어느 한 항에 따라 제조된 슬리브.
37. (1) 제36항의 단열 슬리브를 열 전도도가 상기 슬리브의 열 전도도 보다 높은 주형 조립체를 갖는 주조 조립체내로 삽입시키고,

    (2) 액상의 금속을 상기 주조 조립체내로 주입시키며,

    (3) 상기 금속이 냉각 및 응고되도록 하고, 이어서

    (4) 주조 금속부를 주조 조립체로부터 분리시키는

    것을 포함하는, 금속부의 주조 방법.
38. 제37항에 따라 제조된 금속부.
39. (1) 제36항의 발열 슬리브를 주형 조립체를 갖는 주조 조립체내로 삽입시키고,

    (2) 액상의 금속을 상기 주조 조립체내로 주입시키며,

    (3) 상기 금속이 냉각 및 응고되도록 하고, 이어서

    (4) 주조 금속부를 주조 조립체로부터 분리시키는

    것을 포함하는 금속부의 주조 방법.
40. 제39항에 따라 제조된 금속부.
41. 콜드-박스 또는 노우-베이크 화학 결합제를 포함하는 배합된 슬리브 혼합물을 패턴내로 도입시켜 슬리브를 형성하고, 콜드-박스 또는 노우-베이크 촉매를 사용한 결합제의 화학 반응에 의해 슬리브를 경화시키는 것을 포함하는, 발열 특성, 단열 특성, 또는 이 두 특성 모두를 갖는 슬리브의 제조 방법.
42. (1) (a) 발열 반응을 일으킬 수 있는 산화성 금속 및 산화제, 또는 (b) 단열 내화재, 또는 (c) (a)와 (b)의 혼합물을 포함하는, 슬리브를 제조할 수 있는 슬리브 조성물, 및

    (2) 페놀계 우레탄 결합제 및 에폭시-아크릴계 결합제로 이루어지는 군으로부터 선택된, 결합 유효량의 화학적으로 반응성 있는 결합제

    를 포함하는, 노우-베이크 또는 콜드-박스 경화 촉매의 존재하에 경화되는 슬리브 혼합물.