KR20010071014A - 코팅 조성물 - Google Patents

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KR20010071014A
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Abstract

본 발명은 주조 공장에서 샌드 코어(sand core) 및 주형에 사용되는 코팅 조성물에 관한 것이다. 코팅 조성물은 150 미크론보다 현저히 작은 입자 크기를 갖는 미립자 내화재, 결합제, 물 및 다가 알코올의 에스테르, 탄산 에스테르와 락톤으로부터 선택되는 수용성 또는 물 혼화 첨가제를 포함한다. 또한, 코팅 시스템은 코팅 조성물을 형성하는데 혼합되는 2 또는 그 이상의 분리 부분을 포함하는 것이 제공하며, 상기 코팅 시스템은 (a) 150 미크론보다 현저히 작은 입자 크기를 갖는 미립자 내화재와 결합제;및 (b) 다가 알코올의 에스테르, 탄산 에스테르와 락톤으로부터 선택되는 수용성 또는 물 혼화 첨가제를 포함한다. 수용성 또는 물 혼화 첨가제는 1 또는 그 이상의 디아세틴, 트리아세틴, 부틸렌 글리콜 디아세테이트, 프로필렌 탄산염, 감마-부티로락톤을 포함할 수 있다.

Description

코팅 조성물{COATING COMPOSITIONS}
샌드 입자 사이의 코어 또는 주형의 표면 내로 용융 금속의 침투를 방지하기 위하여, 및 주철에 사용되는 규사 코어 또는 주형의 경우에는 실리카와 산화철 사이의 반응 및 샌드와 주조 금속 사이의 부착을 방지하기 위하여, 미세 입자 크기의 코팅을 갖는 샌드 코어 및 주형을 코팅하는 것이 주조 공장에서 일반적으로 실행되며, 이것에 의해 코어 또는 주형에 대한 금속 주조의 표면 다듬질을 향상시킨다. 코팅은 액체에서 미립자 내화재의 분산의 형태로 일반적으로 도포되며, 이것은 내화 입자를 위한 결합제를 또한 포함한다. 액체는 일반적으로 물 또는 이소프로파널(isopropanal)과 같은 유기 액체이다.
주조용 샌드 코어 및 주형을 제조하는데 사용되는 수많은 결합제 중 1개는 나트륨 실리케이트의 수용액이며, 이것은 실리케이트를 제거하고 샌드 입자를 함께 결합하기 위하여 코어 또는 주형을 통하여 통과되는 이산화탄소 가스와반응된다. 나트륨 실리케이트로 결합될 수 있는 코어 및 주형은 물을 기초로 한 코팅이 코어 및 주형에 도포될 때 이것의 표면이 분해되는 단점을 극복하며, 코어 또는 주형은 물에 의한 나트륨 실리케이트의 용해로 인하여 부드러워지므로 강도를 상당히 감소시킨다. 수개의 실시예에 있어서, 나트륨 실리케이트가 결합된 코어 상에 설치되는 물을 기초로 한 코팅이 사용되는 것이 가능하며, 코팅이 도포된 후에 코팅이 즉시 건조되지만, 이것은 주조 공장에서 연속적인 건조 오븐을 설치하는 것을 일반적으로 수반한다. 그러나, 나트륨 실리케이트 결합 코어 및 주형을 제조하는 대부분의 주조 공장에 있어서, 알코올을 기초로 한 코팅을 갖는 코어 및 주형을 코팅하는 것이 일반적으로 수행된다. 안전 및 환경적인 이유로, 알코올을 기초로 한 코팅을 물을 기초로 한 코팅으로 교체하는 것이 바람직하지만, 이것이 도포되자 마자 코팅을 건조시키는 수단을 제공하는 것이 필요없게 된다.
본 발명은 주조 공장에서 샌드 코어(sand core) 및 주형에 사용되는 코팅 조성물에 관한 것이다.
사용되는 코팅 조성물은 다가 알코올의 에스테르, 탄산 에스테르 및 락톤으로부터 선택되는 수용성 또는 물 혼화 첨가제를 포함한다면, 물을 기초로 한 코팅은 이산화탄소 가스 나트륨 실리케이트 결합 코어 및 주형에 성공적으로 사용된다는 것을 알게 된다.
본 발명의 제 1 실시예에 있어서, 150 미크론보다 현저히 작은 입자 크기를 갖는 미립자 내화재, 결합제, 물 및 다가 알코올의 에스테르, 탄산 에스테르와 락톤으로부터 선택되는 수용성 또는 물 혼화 첨가제를 포함하는 코팅 조성물이 제공된다.
제 2 실시예에 있어서, 본 발명은 코팅 조성물을 형성하는데 혼합되는 2 또는 그 이상의 분리 부분을 포함하는 코팅 시스템을 제공하며,
상기 코팅 시스템은 (a) 150 미크론보다 현저히 작은 입자 크기를 갖는 미립자 내화재와 결합제; 및 (b) 다가 알코올의 에스테르, 탄산 에스테르와 락톤으로부터 선택되는 수용성 또는 물 혼화 첨가제를 포함한다.
코팅 시스템의 분리 부분은 코팅이 수행되기 전에 실질적으로 즉시 서로 혼합되는 것이 바람직하다. 분리 부분이 서로 혼합되는 바와 같이, 물은 예를 들면 동시에 코팅 시스템에 첨가되는 것이 바람직하다.
제 3 실시예에 있어서, 본 발명은 코팅 조성물을 형성하는 방법을 제공하며, (a) 150 미크론보다 현저히 작은 입자 크기를 갖는 미립자 내화재와 결합제 (b) 다가 알코올의 에스테르, 탄산 에스테르와 락톤으로부터 선택되는 수용성 또는 물 혼화 첨가제 (c) 물이 서로 혼합되는 것을 포함한다.
미립자 내화재는 예를 들면 1 또는 그 이상의 지르콘, 알루미나, 아크로산염, 실리카, 활석, 감람석, 흑연, 소성 점토와 같은 알루미노실리케이트, 파이로필라이트 및 운모일 수 있다.
결합제는 예를 들면 폴리아크릴의 용해 또는 분산, 폴리비닐 알코올, 덱스트린, 녹말의 용해 또는 분산일 수 있다. 상기 결합제는 다가 알코올 에스테르, 탄산 에스테르 또는 락톤과 반응되지 않는 결합제이어야 한다. 결합제는 다가 알코올 에스테르, 탄산 에스테르 또는 락톤과 반응되지 않으므로, 사용되지 않는 결합제는 알칼리 금속 실리케이트 및 알칼리 레졸 페놀-포름알데히드 수지를 포함한다.
수용성 또는 물 혼화 첨가제는 예를 들면 디아세틴, 트리아세틴, 부틸렌 글리콜 디아세테이트, 프로필렌 탄산염 또는 감마-부티로락톤일 수 있다. 산업용 등급 디아세틴(글리세놀 디아세테이트)가 바람직하다.
코팅 조성물은 다른 조성물, 예를 들면 미립자 내화재의 침전을 방지하기 위한 현탁액, 예를 들면 애터펄지트(attapulgite) 또는 벤토나이트와 같은 점토 또는 셀룰로오스 유도체, 응결제 또는 분산제와 같은 코팅 조성물의 적용성을 향상시키는 유동제일 수 있다.
코팅 조성물(코팅 시스템으로부터 형성될 때, 물은 코팅 조성물을 묽게 한다)은 적어도 0.5 중량 %, 바람직하게는 1.0 중량 %, 더 바람직하게는 2.0 중량 %, 특히 4.0 중량 %의 수용성 또는 물 혼화 첨가제를 일반적으로 포함한다. 조성물은 단지 20.0 중량 %, 더 바람직하게는 단지 15.0 중량 %, 특히 단지 10.0 중량 %의 수용성 또는 물 혼화 첨가제를 포함한다. 사용되는 첨가물의 실제 양은 코어 또는 주형에 대한 코팅 조성물을 적용하는 방법에 종속적일 수 있다.
코팅 조성물은 주조 공장에서 사용되는 일반적인 방법 예를 들면 브러싱, 디핑(dipping), 용사(spraying) 또는 과주입(overpouring) 중 1개의 방법으로 적용될 수 있다. 코팅 조성물의 고체 함량은 적용하는 방법에 종속적이지만, 최대 75 중량 %인 것이 일반적이다.
본 발명의 조성물은 이산화탄소 가스 실리케이트 결합 샌드에 사용될 때 특히 유리하다. 이것은 결합 샌드의 다른 형태에 또한 사용될 수 있으며, 이것은 종래의 물을 기초로 한 코팅 조성물이 그것에 적용될 때 부드러워지고 분해되는 경향이 있다. 이러한 샌드는 이산화탄소 가스 알칼리 레졸 페놀-포름알데히드 수지 결합 샌드, 에스테르가 경화된 나트륨 실리케이트 결합 샌드 및 에스테르가 제거된 알칼리 레졸 페놀-포름알데히드 수지 결합 샌드를 포함한다.
실시예 1
표쥰 가로 강도 테스트 코어는 호세코(Foseco)로부터 이용될 수 있는 나트륨 실리케이트 결합제 특허 NUCLEOPON 20의 3.5 중량 %를 함유하는 H 32 규사(실리카 대 소다의 몰 비 2.4:1 및 49 중량 %의 고체 함량)로부터 제조된다.
호세코(Foseco)로부터 이용될 수 있는 코팅 조성물에 기초가 된 3개의 특허 수용액 TERRAPAINT EP 9828 AT(조성물 1), RHEOTEC 463 BW(조성물 2), HOLCOTE 90(조성물 3)은 수용액의 담금 농도가 묽어지고 묽게 코팅된 조성물의 중량에 기초가 된 상업적 디아세틴(diacetin)의 5 중량 %는 본 발명에 따른 코팅 조성물을 제조하는데 첨가된다.
코칭 조성물은 담금에 의해 표준 가로 강도 테스트 코어에 적용되며, 가로 강도는 코팅의 적용(적시는 동안) 후에 즉시, 30분 동안 120℃로 건조한 1시간 후에 및 24시간 후에 측정된다.
유사한 테스트는 호세코로부터 이용될 수 있는 코팅이 기초가 된 알코올 특허, MOLCO 6인 조성물 4로 코팅될 수있는 재료로 행해진다.
결과는 다음의 표에 기재된다.
코팅조성물 가로 강도(N/㎠)
즉시 1시간 후 24시간 후
1 50 133 115
1 60 157 130
2 70 105 99
2 70 96 115
3 60 145 120
3 70 131 132
4 70 70 54
4 70 82 61
결과는 본 발명에 따른 3개의 조성물 각각에 즉시 코팅한 후에 코어의 강도가 나트륨 실리케이트 결합 코어를 코팅하는데 사용되는 일반적인 형태인 알코올이 기초가 된 코팅에 코팅되는 코어의 강도와 비교될 수 있는 것을 나타낸다. 1시간 동안 건조한 후에, 본 발명에 따른 조성물로 코팅된 코어의 강도는 즉시 적용 후에 2개의 강도 및 코팅이 기초가 된 알코올로 코팅되는 코팅의 강도보다 상당히 크다.
실시예 2
120㎏의 규사는 EP 0024392에 기재되어 있는 형태의 호세코로부터 사용될 수있는 나트륨 실리케이트를 기초로 한 결합제 특허 SOLOSIL 433의 규사 중량에 기초가 된 3.6 중량 %가 혼합된다. 하우징 코어는 6 바의 압력에서 코어 슈팅함으로써 및 15초 동안 5 바의 압력에서 이산화탄소 가스로 형성된 코어를 가스 발생시킴으로써 샌드 결합제 혼합으로 제조된다.
공급되는 대로 조성물의 중량을 기초로 한 10 중량 %의 디아세틴의 첨가를 포함하고 70˚보메의 밀도를 갖는 호세코로부터 이용될 수 있는 수용액을 기초로 한 코팅 지르콘 조성물 특허 RHEOTEC 300은 디아세틴 첨가물 및 40㎏의 수용액을 포함하는 150㎏의 코팅 조성물 비율의 수용액으로 묽게 된다. 묽게 된 코팅 조성물은 FORD CUP NO.4로 측정된 바와 같이 42˚보메의 밀도 및 13.5초의 점성을 갖는다.
하우징 코어는 거의 175 미크론의 습식 코팅 두께를 제조하기 위하여 코팅 조성물로 적셔진다. 코팅된 코어는 최대 15분 동안 마이크로파 건조 유닛에서 건조되어 유지된다. 10분 동안 건조 후에 코어는 여전히 젖어 있고 55℃ 내지 60℃의 표면 온도를 갖는다. 코어는 또 15분 동안 건조되며 그 시간 후에 코어는 거의 건조되고 60℃ 내지 70℃의 표면 온도를 갖는다.
대조적으로, 수용액을 기초로 한 알루미노실리케이트 코팅 ARCOPAL 6423(휘테네스-알베르투스로부터 사용될 수 있는)로 코팅된 유사한 코어를 사용하는 비교 테스트에 있어서, 코팅 코어가 분해되기 시작한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 코팅 조성물은 샌드 입자 사이의 코어 또는 주형의 표면 내로 용융 금속의 침투를 방지하며, 주철에 사용되는 규사 코어 또는 주형의 경우에는 실리카와 산화철 사이의 반응 및 샌드와 주조 금속 사이의 부착을 방지하며, 미세 입자 크기의 코팅을 갖는 샌드 코어 및 주형을 코팅하는 것이 주조 공장에서 실행되는 것에 의해 코어 또는 주형에 대한 금속 주조의 표면 다듬질을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (11)

150 미크론보다 현저히 작은 입자 크기를 갖는 미립자 내화재, 결합제, 물 및 다가 알코올의 에스테르, 탄산 에스테르와 락톤으로부터 선택되는 수용성 또는 물 혼화 첨가제를 포함하는 코팅 조성물.
코팅 조성물을 형성하는데 서로 혼합되는 2 또는 그 이상의 분리 부분을 포함하는 코팅 시스템에 있어서,
상기 코팅 시스템은
(a) 150 미크론보다 현저히 작은 입자 크기를 갖는 미립자 내화재와 결합제; 및
(b) 다가 알코올의 에스테르, 탄산 에스테르와 락톤으로부터 선택되는 수용성 또는 물 혼화 첨가제
를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 시스템.
제 2 항에 잇어서,
물을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 시스템.
코팅 조성물을 형성하는 방법에 있어서,
(a) 150 미크론보다 현저히 작은 입자 크기를 갖는 미립자 내화재와 결합제;
(b) 다가 알코올의 에스테르, 탄산 에스테르와 락톤으로부터 선택되는 수용성 또는 물 혼화 첨가제; 및
(c) 물이
서로 혼합되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
전 항 중 한 항에 있어서,
상기 미립자 내화재는 1 또는 그 이상의 지르콘, 알루미나, 아크로산염, 실리카, 활석, 감람석, 흑연, 알루미노실리케이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물, 시스템 또는 방법.
전 항 중 한 항에 있어서,
상기 결합제는 폴리아크릴의 용해 또는 분산을 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물, 시스템 또는 방법.
전 항 중 한 항에 있어서,
상기 결합제는 폴리비닐 알코올을 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물, 시스템 또는 방법.
전 항 중 한 항에 있어서,
상기 결합제는 텍스트린 및/또는 녹말을 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물, 시스템 또는 방법.
전 항 중 한 항에 있어서,
수용성 또는 물 혼화 첨가제는 1 또는 그 이상의 디아세틴, 트리아세틴, 부틸렌 글리콜 디아세테이트, 프로필렌 탄산염, 감마-부티로락톤을 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물, 시스템 또는 방법.
코팅 조성물을 사용하기 위한 조합은 적어도 0.5 중량 %, 바람직하게는 1.0 중량 %, 더 바람직하게는 2.0 중량 %, 특히 4.0 중량 %의 수용성 또는 물 혼화 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물, 시스템 또는 방법.
전 항 중 한 항에 있어서,
코팅 조성물을 사용하기 위한 조합은 단지 20.0 중량 %, 더 바람직하게는 단지 15.0 중량 %, 특히 단지 10.0 중량 %의 수용성 또는 물 혼화 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물, 시스템 또는 방법.
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