KR20070056938A - 관 형상 주물 제조용 부품 - Google Patents

Abstract

본 발명의 관 형상 주물용 부품 (10) 은, 발수성 종이관층 (11) 을 최외층에 가지고 있음과 함께, 발수성 종이관층 (11) 의 내측에 무기 섬유, 유기 섬유, 무기 분체 및 열경화성 수지를 함유하는 내열성 종이관층 (12) 을 갖고 있다. 발수성 종이관층 (11) 이 유기 섬유를 주체로 한 보통지, 또는 무기 섬유를 주체로 한 기능지로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 또, 내열성 종이관층 (12) 이 랩부를 통하여 중첩된 적어도 2층의 내열성지로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 발수성 종이관층 (11) 이 그래프트지로 구성되어 있는 것이 바람직하다.

Description

관 형상 주물 제조용 부품{TUBULATE MEMBER FOR PRODUCING CASTING}

도 1 은 본 발명의 일실시형태를 모식적으로 나타내는 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 관 형상 주물 제조용 부품

11 발수성 종이관층

12 내열성 종이관층

본 발명은, 주물을 제조할 때에 탕도관 등으로서 사용되는 관 형상 주물 제조용 부품에 관한 것이다.

주물을 제조할 때에 탕도관 등으로서 사용되는 관 형상의 주물 제조용 부품에 관하여, 출원인은, 일본 공개특허공보 2004-174605호에 기재된 기술을 제안하고 있다. 이 기술은, 유기 섬유, 무기 섬유 및 바인더를 함유하는 종이관용 원지를 관 형상으로 성형한 것이며, 종래부터 사용되고 있는 내화재에 비해 경량이며 취급하기 쉬워, 주물의 주입 후의 폐기 처리 등에도 우수하다.

그런데, 상기 주물 제조용 부품을 생사나 경화사 등의 주사 속에 매설하여 주형을 구성하는 경우, 그 주물 제조용 부품에 주사의 수분이나 용제가 침투하여 강도가 저하하여, 주형이 파손되는 경우가 있었다. 또, 피부에의 자극성을 갖는 강직한 무기 섬유를 포함하고 있기 때문에, 가공이나 주형을 구성할 때에 취급하기 어려웠다. 때문에, 물이나 용제가 침투하기 어렵고, 게다가 취급하기 쉬운 주물 제조용 부품이 요구되고 있었다.

본 발명은, 발수성 종이관층을 최외층에 가지고 있음과 함께, 그 발수성 종이관층의 내측에, 무기 섬유, 유기 섬유 및 열경화성 수지를 함유하는 내열성 종이관층을 가지고 있는 관 형상 주물 제조용 부품을 제공하는 것이다.

본 발명은, 물이나 용제가 침투하기 어렵고, 취급하기 쉬운 관 형상 주물 제조용 부품에 관한 것이다.

이하 본 발명을, 그 바람직한 실시형태에 근거하여 설명한다.

도 1 에 나타내는 바와 같이 본 실시형태의 관 형상 주물 제조용 부품 (10) 은, 발수성 종이관층 (11) 을 최외층에 가지고 있음과 함께, 발수성 종이관층 (11) 의 내측에 내열성 종이관용 원지가 감겨진 2개의 종이관층 (121, 122) 으로 이루어지는 내열성 종이관층 (12) 을 갖고 있다.

발수성 종이관층 (11) 은, 유기 섬유를 주체로 하여 발수성을 가지는 보통지 또는 무기 섬유를 주체로 한 기능지로 구성되어 있다. 여기에서, 유기 섬유 또는 무기 섬유를 주체로 하는 것은, 함유하고 있는 전체 고형분 질량에 대해서 유기 섬유 또는 무기 섬유를 50％ 이상 함유하고 있는 것을 말한다.

발수성 종이관층 (11) 에는, 유기 섬유 또는 무기 섬유 이외에, 후술하는 발수성을 발현시키기 위한 코팅제, 원지 자체에 발수성을 주는 사이즈제 외에, PVA (폴리비닐알콜), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, PET (폴리에틸렌테레프탈레이트) 등의 화학 섬유, 분체의 바인더 등을 1종, 또는 2종 이상을 함유하고 있다.

발수성 종이관층 (11) 을 구성하는 바람직한 상기 유기 섬유로서는, 펄프 섬유, 합성 섬유 (예를 들어, 나일론, 폴리에스테르 섬유 등), 재생 섬유 (예를 들어, 레이온, 섬유 등) 등을 들 수 있다. 유기 섬유는, 단독으로 또는 2종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.

발수성 종이관층 (11) 을 구성하는 바람직한 상기 무기 섬유로서는, 카본 섬유, 유리 섬유, 암면 등의 광물 섬유, 금사, 은사, 동사, 스틸 섬유 등의 금속 섬유, 슬래그 섬유 등의 광재 섬유 등을 들 수 있다. 무기 섬유는 단독으로 또는 2종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.

발수성 종이관층 (11) 은 발수성을 가지고 있다. 이 발수성은, 상기 발수제 (코팅제, 사이즈제 등) 에 근거하여 발현되어 있다. 그 발수성은, 그 주물용 부품의 강도 저하 방지를 고려하면, 흡수율 (흡수 질량/주물용 부품의 흡수 전 질량은 50％ 이하가 바람직하고, 10％ 가 보다 바람직하다. 여기에서, 발수성 종이관층 (11) 이 갖는 흡수율은, 예를 들어, JIS P8140 에서 표시되는, 「종이 및 판지의 흡수도 시험 방법 (컵법)」에 준하여 측정된다. 단, 상기 흡수율은 시험편과 물의 접촉 시간이 10초에서의 값이다.

발수성 종이관층 (11) 의 두께는, 0.01∼2.0㎜ 가 적당한데 두루마리관을 성형할 때의 성형성, 강도를 고려하면, 0.03∼1.5㎜ 가 바람직하고, 0.05∼1.0㎜ 가 보다 바람직하다. 또, 유리 섬유, 카본 섬유 등을 얇고 평평하게 넓혀, 바인더에 의해서 굳힌 기능지에서는 내층으로부터 카본 섬유 등의 강직한 섬유가 구멍 (섬유간의 간극) 을 통해 직접 인체 피부에 따가움 등의 자극을 주는 경우가 있다. 따라서, 발수성 종이관층은 관통공이 없는 종이가 바람직하다. 여기에서 관통공이 없다는 것은, 이 자극을 방지하기 위해 기능지의 표면에서 이면까지 관통하는 구멍이 없는, 혹은 구멍이 있는 경우에도 구멍이 직선적으로 비어 있지 않은 것, 혹은 섬유가 밖으로 나오지 않도록 최대 구멍 직경이 7㎛ 이하인 것을 의미한다. 카본 섬유의 평균 직경이 7㎛ 이기 때문이다. 또, 유기 섬유를 주체로 한 보통지도 상기 서술과 동일하게 자극을 방지하기 위해 관통공이 없는 종이가 바람직하다.

즉, 보통지의 표면에서 이면까지 관통하는 구멍이 없는, 혹은 구멍이 있는 경우에도 구멍이 직선적으로 비어 있지 않은 것, 혹은 섬유가 밖으로 나오지 않도록 최대 구멍 직경이 7㎛ 이하인 것이 바람직하다. 특히 일본 종이 (和紙) 등의 섬유간의 간극이 많은 보통지에 대해서는 상기 서술한 바와 같이 하는 것이 보다 바람직하다.

여기서, 보통지란 JIS 에서 규정하는 종이 및 판지의 정의에 준하여 이하와 같이 정의한다. 보통지는, 유기 섬유, 식물 섬유, 그 밖의 섬유를 교착시켜 제조한 종이, 또는 목재 펄프, 고지 (古紙) 등을 원료로서 제조한 종이이다.

한편, 기능지란, 유리 섬유, 합성 고분자 물질, 무기 재료 등을 배합 등 하여 제조된 종이로서, 보통지가 갖지 않은 성질 (내열성, 고강성 등) 을 갖는 종이이다.

또한, 내수성은 상기 서술한 발수제를 초지 원료에 첨가하면 보통지로도 발현할 수 있기 때문에, 발수성을 갖는 종이는 기능지만으로 제한되는 것은 아니다.

발수성 종이관층 (11) 의 구체적인 예로서는, 목재 펄프, 화학 펄프, 쇄목 펄프, 짚 펄프, 고지 등을 배합한 골판지 원지, 황판지, 백판지 등의 판지, 레이온등 화학 섬유를 원료로 한 화학 섬유지, 및 일반적인 상질지, 인쇄 용지, 크래프트지 등을 들 수 있는데 원지의 가격, 입수 용이성을 고려하면, 그래프트지를 들 수 있다. 여기에서, 그래프트지란, JIS P3401 그래프트지, 및 JIS P3412 그래프트 신장지를 포함한 그래프트 펄프를 원료로 한 종이를 말한다. 또한, 최외층은 가격, 입수처의 용이성에서 보통지를 사용하는 것이 바람직한데, 발수성을 갖는 종이라면 어떠한 것이어도 된다. 예를 들어 수중에 분산된 유리 울이나 카본 섬유 등을 초지, 탈수된 것에 바인더를 직접 뿜어 제조한 것과 같은 기능지여도 된다.

내열성 종이관층 (12) 의 두께는, 주물 제조용 부품으로서의 강도 그리고 용융 금속이 흐를 때의 동압에 견디는 것을 고려하면 0.3㎜ 이상, 특히, 0.5㎜ 이상이 바람직하다.

내열성 종이관층 (12) 을 구성하는 종이관층 (121, 122) 은, 무기 분체, 무기 섬유, 유기 섬유, 열경화성 수지, 초지용 바인더 및 발수제를 함유하고 있다.

본 실시형태의 내열성 종이관층은, 상기 무기 분체, 무기 섬유, 유기 섬유, 열경화성 수지, 초지용 바인더 및 발수제의 총 질량에 대해, 각 성분의 배합비 (질량 비율) 는, 무기 분체/무기 섬유/유기 섬유/열경화성 수지 (고형분)/초지용 바인더 (고형분)/발수제=0∼70％/1∼60％/1∼40％/1∼40％/1∼10％/0∼5％ (질량 비율) 의 범위이고, 40∼70％/1∼10％/1∼25％/1∼25％/1∼10％/0∼5％ (질량 비율) 가 바람직하며, 50∼70％/1∼8％/1∼20％/10∼25％/3∼7％/0∼1％ (질량 비율) 가 보다 바람직하다. 또, 상기 각 성분의 함유 질량 비율은 합계로 100％ 이다. 무기 분체의 배합비가 이러한 범위이면, 주입 시의 형상 유지성, 성형품의 표면성이 양호해지고, 또 성형 후의 이형성도 바람직해진다. 무기 섬유의 배합비가 이러한 범위이면, 초지성, 주입 시의 형상 유지성이 양호하다. 유기 섬유의 배합비가 이러한 범위이면, 초지성이 양호하고, 주입 시의 연소 가스 발생량을 줄일 수 있기 때문에, 분출 (용탕의 역류) 을 억제할 수 있다. 열경화성 수지의 배합비가 이러한 범위이면, 주형의 성형성, 주입 후의 형상 유지성, 표면 평활성이 양호하다. 초지 바인더가 이러한 범위이면, 원료 중의 분체 성분을 섬유에 부착시키고, 또한 섬유끼리도 적당히 얽혀져 초지에 최적인 플록(flock)을 형성할 수 있고, 수율도 양호하다. 발수제의 배합비가 이러한 범위이면, 초지하여 만들어진 원지로부터 주물 제조용 부품을 제조할 때에 사용하는 접착제가 원지에 스며드는 일이 없이, 적당량의 접착제의 사용량으로 끝난다. 또, 주물 제조용 부품을 주물사에 메웠을 때의 주물사 속의 수분이 주물 제조용 부품에 침투하는 일이 없다. 또한, 내열성 종이관층의 사용 환경이 건조 상태이거나, 또한, 상기 열경 화성 수지의 종류나 그 사용량에 따라서는 열경화성 수지가 발수성을 발현하는 경우가 있고, 그러한 때에는 발수제를 첨가하지 않아도 된다

상기 무기 분체로서는, 흑요석, 물라이트, 판 형상 흑연, 토 형상 흑연 등의 흑연 등을 들 수 있다. 무기 분체는, 이들을 단독으로 또는 2종 이상을 선택하여 사용할 수 있다. 주물의 탄소량이 4.2％ 이하인 경우에는 침탄 현상 (탄소가 주물에 흡수되어, 물러지는 현상) 이 발생한다. 이 경우에는, 주물 탄화물로부터의 침탄 현상을 방지하기 위해서 실리카분을 함유한 무기 분체를 사용할 필요가 있다. 그 무기 분체로서 흑요석, 물라이트 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또, 주물의 탄소량이 4.2％ 이상의 경우에는 무기 분체를 함유하지 않아도 된다.

상기 무기 섬유는, 주로 상기 내열성 종이관층의 골격을 이루고, 예를 들어, 주조시의 용융 금속의 열에 의해서도 연소되지 않고 그 형상을 유지한다. 상기 무기 섬유로서는, 탄소 섬유, 암면 등의 인조 광물 섬유, 세라믹 섬유, 천연 광물 섬유를 들 수 있고, 그들을 단독으로 또는 2종 이상을 선택하여 사용할 수 있다. 이들 중에서도, 상기 열경화성 수지의 탄화에 수반하는 수축을 효과적으로 억제하는 점에서 고온에서도 고강도를 갖는 피치계나 폴리아크릴로니트릴 (PAN) 계의 탄소 섬유를 사용하는 것이 바람직하고, 특히 PAN계의 탄소 섬유가 바람직하다.

상기 무기 섬유는, 상기 내열성 종이관 용지를 초지하여 성형하는 경우의 성형의 용이함, 성형품의 두께의 균일 등의 품질의 관점으로부터 평균 섬유 길이가 0.1∼10㎜, 특히 3.0∼6.0㎜ 인 것이 바람직하다. 평균 섬유 길이가 0.1㎜ 초 과하는 경우에는 초지 망의 메시 사이로 섬유가 빠져 나갈 확률이 낮아지므로, 백수에 섬유가 섞여 수율이 낮아지는 것을 억제할 수 있다. 또, 얻어진 성형품의 강도도 높아진다. 한편, 평균 섬유 길이가 10㎜ 미만이면, 성형품 전체의 체적이 커지지 않아 성형품 표면이 요철로 되기 어렵고, 주입 시에 용융 금속의 양호한 유동성이 유지된다.

상기 유기 섬유에는, 펄프 섬유, 합성 섬유, 재생 섬유 (예를 들어, 레이온 섬유) 등을 들 수 있다. 유기 섬유는, 단독으로 또는 2종 이상을 선택하여 사용할 수 있다. 성형성, 건조 후의 강도, 비용 면에서, 펄프 섬유가 바람직하다.

상기 펄프 섬유로서는, 목재 펄프, 코튼 펄프, 린터 펄프, 대나무나 짚 그 밖의 비목재 펄프를 들 수 있다. 펄프 섬유는, 이들의 버진 펄프 혹은 고지 펄프를 단독으로 또는 2종 이상을 선택하여 사용할 수 있다. 펄프 섬유는, 입수의 용이성, 환경 보호, 제조 비용의 저감 등의 면에서, 특히 고지 펄프가 바람직하다.

상기 유기 섬유는, 표면 평활성, 내충격성을 고려하면, 평균 섬유 길이가 0.1∼20㎜, 특히 3∼10㎜ 인 것이 바람직하다.

상기 열경화성 수지는, 내열성 종이관층 (12) 의 상온 강도 및 열간 강도를 유지시킴과 함께, 내열성 종이관층의 표면성을 양호하게 하고, 주물의 표면 조도를 향상시키는 데에 필요한 성분이다. 상기 열경화성 수지로서는, 페놀 수지, 에폭시 수지, 푸란 수지 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 특히, 연소 가스의 발 생이 적고, 연소 억제 효과가 있어, 열분해 (탄화) 후에 있어서의 잔탄율이 25％ 이상으로 높고, 주조에 이용했을 경우에 탄화 피막을 형성하여 양호한 주 (鑄) 표면을 얻을 수 있는 점에서 페놀 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 여기에서, 잔탄율이란, 열경화성 수지의 샘플을 질소 분위기 하에서 상온에서 l200℃까지 승온 속도 50℃/분에서 가열한 후에 측정한 질량을 가열 전의 질량으로 나눈 값을 말한다. 가열 중에 열경화성 수지로부터 연소 가스가 방출되기 때문에, 가열 후의 질량은 가열 전보다 가벼워진다. 페놀 수지에는, 경화제를 필요로 하는 노볼락 페놀 수지, 경화제가 필요없는 레졸 타입 등의 페놀 수지가 사용된다. 백수 중의 용출 유리 페놀을 최대한 억제시키는 데에는, 저유리 페놀 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 염기성 촉매나 산성 촉매로 합성된 레졸 페놀 수지의 고분자량 타입의 것이 바람직하다. 노볼락 페놀 수지를 이용하는 경우에는, 경화제를 필요로 한다. 그 경화제는 물에 잘 녹기 때문에, 원지의 탈수 후에 그 표면에 도공되는 것이 바람직하다. 상기 경화제에는, 헥사메틸렌테트라민 등을 이용하는 것이 바람직하다. 상기 열경화성 수지는, 단독으로 또는 2종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.

상기 초지 바인더로서는, 전분, 젤라틴, 구아검, CMC (카르복시메틸셀룰로오스) 라는 천연 고분자, 해면 (폴리아미드아민에피클로르히드린 수지), PVA (폴리비닐알콜), PAM (폴리아크릴아미드), PEO (폴리에틸렌옥사이드) 라는 수용성 합성 고분자 및 스티렌·부타디엔계, 아크릴니트릴·부타디엔계, 아크릴계, 아세트산 비닐계라는 라텍스, 콜로이달 실리카, 알루미나계라는 무기 바인더라는 것을 들 수 있 다. 이들 중에서도 분체의 고정화 성능이 우수한 해면, CMC, 아크릴계 라텍스 등을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 발수성을 발현시키는 사이즈제로서는, 로진 등의 천연계, AKD (알킬케텐 다이머), ASA (알케닐 무수 숙신산) 등의 합성계, 및 왁스 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 소량으로 중성 영역에 있어서 우수한 발수성을 가지고, 로진 등에 비해 내산성, 내알칼리성이 우수한 AKD 가 바람직하다.

내열성 종이관층 (12) 을 구성하는 종이관층 (121, 122) 에는, 상기 각 성분 이외에, 응집제, 착색제 등의 다른 성분을 적절한 비율로 첨가할 수도 있다.

관 형상 주물 제조용 부품 (10) 의 총 두께는, 그것이 사용되는 경우에 따라 적절하게 설정할 수 있는데, 주물 제조용 부품으로서의 강도의 확보, 통기성의 확보, 제조비 억제 등을 고려하면 0.5∼6.0㎜ 가 바람직하고, 1.0∼3.0㎜ 가 보다 바람직하다.

관 형상 주물 제조용 부품 (10) 은, 강도 확보의 면에서, 주조에 사용되기 전 상태에서의 압축 강도는 20N 이상이 바람직하고, 40N 이상이 보다 바람직하다. 여기에서, 관 형상 주물 제조용 부품의 압축 강도는, 관 형상의 성형품을 길이 60㎜ 로 절단하고, 절단면을 가로로 한 상태에서 텐시론 만능 시험기 (주식회사 에이앤드디 제조 RTA500) 등의 압축 강도 측정기로 압축 속도 10㎜/분으로 눌러 측정되는 관 측면의 압축 강도를 말한다.

관 형상 주물 제조용 부품 (10) 은, 용탕과 접촉했을 때에, 수증기 발생을 최대한 억제하는 점에서, 주조에 사용되기 전 상태의 함수율 (중량 함수율) 은 20 ％ 이하가 바람직하고, 10％ 이하가 보다 바람직하다. 수증기의 발생은 용탕의 유입구로부터의 분출 (역류) 의 원인이 되기 때문이다.

다음으로, 관 형상 주물 제조용 부품 (10) 의 제조 방법에 대해 설명한다.

먼저, 발수성 종이관층 (11) 및 내열성 종이관층 (12) 의 원지가 되는 보통지 및 내열성 종이관용 원지를 각각 제작한다.

이들의 원지는, 상기 발수성 종이관층 및 상기 내열성 종이관층을 구성하는 상기 각 성분을 분산매에 분산시킨 원료 슬러리를 각각 조제하고, 이들 원료 슬러리로부터 습식 초지법에 의해 초지하여, 탈수, 건조시켜 제작한다.

상기 분산매로서는, 물, 백수 외, 에탄올, 메탄올 등의 용제 등을 들 수 있다. 그리고, 이들 중에서도 초지, 탈수 성형의 안정성, 품질의 안정성, 비용 저감, 취급의 용이함 등의 면에서 물이 바람직하다.

상기 원료 슬러리에는, 응집제, 방부제 등의 첨가제를 첨가할 수 있다.

상기 서술한 바와 같이 하여 조제한 원료 슬러리를 이용하여, 각 종이관층용의 원지를 초지한다.

이들의 원지의 초지 방법에는, 예를 들어, 연속 초지식인 원망 초지기, 장망 초지기, 단망 초지기, 트윈 와이어 초지기 등을 이용한 초지 방법, 뱃치 방식의 초지 방법인 수록법 등의 공지된 초지 방법을 채용할 수 있다.

다음으로, 탈수된 상기 각 원지를 건조 공정에서 건조시킨다. 건조 공정에서의 건조에는 종래부터 종이의 건조에 사용되고 있는 통상의 수법이 사용된다. 또한, 섬유간의 수소 결합을 강고히 하여 각 원지의 기계적 강도를 향상시키기 위 해, 함수율이 30％ 이하가 될 때까지, 바람직하게는 10％ 이하가 될 때까지 그 각 원지를 건조시키는 것이 바람직하다.

다음으로, 얻어진 각 원지를 소정 폭으로 재단하여 권관 가공을 실시한다. 권관 가공은 종래부터 이용되고 있는 수법이 사용된다. 먼저, 내열성 종이관용 원지를 권관 가공용의 샤프트의 외주를 따라 나선 모양으로 겹쳐서 감아 통 형상으로 성형하고, 그 외측에 추가로 내열성 종이관 원지를 나선 모양으로 겹쳐서 감아 내열성 종이관층으로 한다. 그리고, 그 외측에 최외층의 발수성 종이관층이 되는 상기 보통지를 겹쳐 감는다. 인접하는 층을 구성하는 원지의 권취는, 동일한 방향으로 겹쳐 감아도 되고, 상이한 방향으로 겹쳐 감아도 된다. 동일한 방향으로 하는 경우에는, 먼저 겹쳐 감은 원지의 이음매부가 되는 부분을 덮도록 겹쳐 감는 것이 바람직하다. 겹쳐 감을 때에는 적절한 접착제를 사용하여 통 형상으로 성형한다. 각 원지의 폭, 겹침 폭, 종이관의 내경 등은, 주물의 질량 (관내를 통과하는 용융 금속의 양), 조형 강도 (사형을 만들 때의 압력에 견디는 강도) 에 따라 설정한다.

모든 층의 겹쳐 감기가 완료한 후, 소정 온도에서 가열 건조시키고, 소정의 치수로 절단 가공하여 관 형상 주물 제조용 부품의 제조를 완료한다.

이상 설명한 것과 같이, 본 실시형태의 주물 제조용 부품은, 최외층에 발수성 종이관층을 가지므로, 주조 중에 매설시켜 주형을 구성하는 경우에도, 주사의 수분이나 용제의 침투를 막을 수 있다. 따라서, 주물 제조용 부품의 강도 저하에 의한 주형의 파손을 막을 수 있다. 또, 최외층이 상기 발수성 종이관층으로 형성되어 있으므로, 피부에의 자극성도 적고, 절단 가공이나 주형을 조립할 때에도 취급하기 쉽다.

또한, 본 발명의 주물 제조용 부품은, 종래와 동일하게 경량이며 간편한 장치에 의해 용이하게 절단 가공 등이 가능하기 때문에, 이런 점에서도 취급성이 우수하다.

본 발명은 상기 서술한 실시형태에 제한되지 않고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 적절하게 변경할 수 있다.

상기 실시형태에서는, 내열성 종이관층 (12) 을 2개의 종이관층에서, 발수성 종이관층을 1개의 종이관층으로 구성했으나, 내열성 종이관층을 1개 또는 3개 이상의 종이관층으로 구성할 수도 있고, 발수성 종이관층을 2개 이상의 종이관층으로 구성할 수도 있다. 용융 금속의 주입 시의 동압에 견디는 것, 감는 부분으로부터의 용융 금속의 누출을 방지할 수 있는 것, 당해 관 형상 주물 제조용 부품이 모래에 묻힐 때의 압력에 견디는 것 등의 관점에서 각 종이관층 모두를 다층으로 하는 것이 바람직하다. 단, 이들의 층 구성은, 주입 시의 용융 금속의 동압, 당해 관 형상 주물 제조용 부품이 모래에 묻힐 때의 압력, 당해 관 형상 주물 제조용 부품의 제조 비용, 연소 가스의 발생량 등을 고려하여 필요에 따라 적절하게 설정할 수 있어, 각 종이관층이 다층으로 구성되는 것에 한정되는 것이 아니며, 각 종이관층이 1층이어도 된다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 한층 더 구체적으로 설명한다. 또한, 본 발명은, 본 실시예에 조금도 제한되지 않는다.

〔실시예 1〕

하기 내열성 종이관층용 원지 및 보통지에 의해 도 1 에 나타내는 것과 같은 3층 구조의 관 형상 주물 제조용 부품을 제작했다. 그리고, 얻어진 관 형상 주물 제조용 부품에 대해, 표면의 발수성, 강도, 피부에의 자극성을 평가했다. 그들의 결과를 표 1 에 나타냈다.

〔관 형상 주물 제조용 부품의 구성재〕

내열성 종이관층용 원지 :

무기 분체 : 흑요석 (킨세이마텍사 제조 나이스캐치플라워 #330) 57.3질량％

무기 섬유 : 탄소 섬유 (미츠비시 화학사 제조 파이로필 TR03CM) 7.2질량％

유기 섬유 : 펄프 섬유 (재생 고지) 11.5질량％

열경화성 수지 : 페놀 수지 (레졸 타입) (에어 워터사 제조 벨펄 S890)

17.5질량％

초지용 바인더 : 해면 3.0질량％,

초지용 바인더 : CMC 3.0질량％

발수제 : 알킬케텐 다이머 0.3질량％

응집제 (산요 화성사 제조 산플록) 0.2질량％

(이상의 원료 합계로 100질량％)

보통지 : 시판되는 그래프트지 (종이 두께 0.2㎜, 평량 64g/㎡, 발수성 : 컵 시험법으로 중량 증가 10％ 이하)

접착제 : 페놀 수지 에멀젼 (스미토모 베이크라이트사 제조 PR-51464)

〔관 형상 주물 제조용 부품의 형태〕

내열성 종이관층용 원지를, 101㎜, 102.5㎜ 폭으로, 보통지를 104㎜ 폭으로 각각 재단하고, 외경 Φ70 의 샤프트에 길이 101㎜ 의 내열성 종이관층용 원지를 1층째, 길이 102.5㎜ 의 내열성 종이관층용 원지를 2층째, 길이 104㎜ 의 보통지를 3층째에 각각 아래 층의 이음매부를 덮도록 2층째, 3층째에 접착제를 도포하면서 겹쳐 감아, 하기 형태의 관 형상 주물 제조용 부품을 제작했다. (최외층이 보통지)

총두께 : 1.9㎜ (내열성 종이관층 두께 1.7㎜, 보통 종이관층의 두께 0.2㎜)

내경 : Φ70㎜

길이 : 1000㎜

〔비교예 1〕

실시예 1 의 3층째의 발수성이 있는 보통지로 바꾸고, 두께 0.2㎜ 의 발수성이 없는 보통지를 감아 하기 형태의 관 형상 주물 제조용 부품을 제작했다. 그리고, 얻어진 관 형상 주물 제조용 부품에 대해, 실시예 1 과 동일하게 표면의 발수성, 강도, 피부에의 자극성을 평가했다. 그들의 결과를 표 1 에 나타냈다.

총두께 : 1.9㎜ (내열성 종이관층 두께 1.7㎜, 흡수성이 있는 보통 종이관층의 두께 0.2㎜)

내경 : Φ70㎜

길이 : 1000㎜

〔비교예 2〕

실시예 1 의 3층째의 보통지로 바꾸고, 두께 약 0.2㎜ 이며 발수성이 있는 다공질의 유리 섬유지 (오리베스트 주식회사 제조 그라베스트 SB-030) 를 감아 하기 형태의 관 형상 주물 제조용 부품을 제작했다. 그리고, 얻어진 관 형상 주물 제조용 부품에 대해, 실시예 1 과 동일하게 표면의 발수성, 강도, 피부에의 자극성을 평가했다. 그들의 결과를 표 1 에 나타냈다.

총두께 : 1.9㎜ (내열성 종이관층 두께 1.7㎜, 흡수성이 있는 내열성 종이관층의 두께 0.5㎜)

내경 : Φ70㎜

길이 : 1000㎜

〔압축 강도의 평가〕

실시예 1 및 비교예 1, 2 의 압축 강도를 상기 서술한 측정 방법으로 측정 한 결과, 각 예 모두 약 40N 으로 거의 동일한 강도였다.

〔발수성의 평가〕

샘플관을 300㎜ 폭으로 절단하여 하기 조성의 푸란 수지 경화사 속에 깊이 100㎜ 에서 묻고, 5분간 방치하여 파낸 후, 표면이 젖은 쪽을, 상황을 감안하여, ○ (양호), × (불량) 의 2단계로 평가했다.

<푸란 수지 경화사의 조성>

주물사 : 푸란 수지 재생사

푸란 수지 : 카오 라이트나 340B (카오 주식회사 제조) 첨가량 0.7질량% (사 대비)

경화제 : 카오 라이트나 경화제 C14 (카오 주식회사 제조), 첨가량 50질량％(수지 대비)

〔강도의 평가〕

발수성의 평가와 동일 조건에서 매립한 샘플관을, 주조 현장 조형 작업을 재현하여 체중 68kg 의 작업자가 모래를 발로 밟아 채운 후, 파내어, 외관 및 파손 상황을, ○ (양호), × (불량) 의 2단계로 평가했다.

〔피부에의 자극성의 평가〕

샘플관 조형 작업 (상기 서술한 푸란 수지 경화사 중에 연소 테스트 목형과, 당해 샘플 수직관 (길이 500㎜), 당해 샘플 수평관 (길이 300㎜) 을 벗겨내는 방안으로 조형) 을 맨손으로 실시하고, 그 후, 피부에 나타난 증상을, ○ (자극 없음),× (자극 있음) 의 2단계로 평가했다.

	발수성	강도	피부에의 자극성
실시예 1	표면은 건조하고, 모래의 부착도 없다 ○	변형, 파손은 확인되지 않는다 ○	자극 없음 ○
비교예 1	표면이 젖었고, 모래도 많이 부착 ×	1층의 이음매부로부터 파손 ×	자극 없음 ○
비교예 2	표면에 다수의 모래가 있지만 건조하다 ○	변형, 파손은 확인되지 않는다 ○	자극 있음 ×

표 1 에 나타낸 것과 같이, 실시예 1 과 비교예 1 을 비교하면 조형 전 강도가 동일함에도 불구하고, 비교예 1 의 샘플관의 최외층에 발수성이 없기 때문에 흡습하고, 이음매부로부터 파손이 발생한다. 또 실시예 1 과 비교예 2 를 비교하면 최외층에 동일한 발수성이 있는 종이를 사용해도 종이가 다공질이기 때문에 내층으로부터의 강직한 카본 섬유가 피부를 자극하여 따가움이 확인되었다. 따라서 실시예 1 의 발수성이 있는 보통지를 감은 것이 다른 비교예 1, 비교예 2 보다 우수한 것을 알 수 있다.

본 발명의 관 형상 주물 제조용 부품에 의하면, 수분이나 용제가 침투하기 어렵기 때문에, 주사에 매설시켜 주형을 구성하는 경우에 있어서도 강도 저하에 의한 파손을 막을 수 있다. 또, 피부에의 자극성이 없기 때문에, 취급하기 쉽다.

본 발명의 관 형상 주물 제조용 부품은, 주형을 구성하는 관 형상의 부품에 적용할 수 있다.

본 발명의 관 형상 주물 제조용 부품에 의하면, 수분이나 용제가 침투하기 어렵기 때문에, 주사에 매설시켜 주형을 구성하는 경우에 있어서도 강도 저하에 의한 파손을 막을 수 있고, 피부에의 자극성이 없기 때문에, 취급하기 쉽다.

Claims (6)

1. 발수성 종이관층을 최외층에 가지고 있음과 함께, 그 발수성 종이관층의 내측에, 무기 섬유, 유기 섬유 및 열경화성 수지를 함유하는 내열성 종이관층을 가지고 있는 관 형상 주물 제조용 부품.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 내열성 종이관층에 무기 분체를 함유하는 관 형상 주물 제조용 부품.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 발수성 종이관층이 유기 섬유를 주체로 한 보통지 또는 무기 섬유를 주체로 한 기능지로 이루어지는 관 형상 주물 제조용 부품.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내열성 종이관층이 적어도 2층의 내열성 종이관용 원지로 구성되어 있는 관 형상 주물 제조용 부품.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발수성 종이관층이 그래프트지로 구성되어 있는 관 형상 주물 제조용 부품.
6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내열성 종이관용 원지 를 구성하는 상기 무기 분체, 상기 무기 섬유, 유기 섬유 및 상기 열경화성 수지가, 각각 흑요석, 탄소 섬유, 펄프 섬유 및 페놀 수지인 관 형상 주물 제조용 부품.

Images