KR20100121495A - 특정 메탈로센을 함유하는 조성물 및 그의 용도 - Google Patents

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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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Abstract

본 발명은 (1) 내화물질 및/또는 결합제, 및 (2) 비스-시클로펜타디에닐 철 시클로펜타디에닐 망간 트리카르보닐, 이의 유도체 및 이의 혼합물을 포함하는 조성물에 관한 것이다.

Description

특정 메탈로센을 함유하는 조성물 및 그의 용도 {COMPOSITIONS CONTAINING CERTAIN METALLOCENES AND THEIR USES}
주조 산업에서, 금속 부품을 만드는데 사용되는 공정 중 하나는 "샌드 캐스팅 (sand casting)"이다. 샌드 캐스팅에서, 일회용 주조 모양, 예를 들어 몰드, 코어, 슬리브, 푸어링 컵, 커버링 등은 내화물질 및 유기 또는 무기 결합제의 혼합물을 포함하는 주조 혼합물로 제작된다. 주조 모양은 단열 특성, 발열 특성 또는 둘 다를 가질 수 있다.
통상적으로 단열 특성을 갖는 몰드 및 코어와 같은 주조 모양은 몰딩 어셈블리를 형성하도록 배열되어 용융된 금속이 통과하여 부어질 공동을 생성한다. 주조 모양의 어셈블리 안으로 용융된 금속을 부은 후, 상기 공정으로 형성되는 금속 부품을 몰딩 어셈블리로부터 제거한다. 주조 모양이 용융된 금속과 접촉할 때 해체되지 않도록 결합제가 필요하다. 결합제에 있어서 목적하는 특성을 수득하기 위하여, 통상적으로 다양한 용매 및 첨가제를 결합제의 반응성 성분과 함께 사용하여 필요한 특성을 증강시킨다.
주조 모양은 소위 노-베이크 (no-bake), 저온-박스 (cold-box) 공정 및/또는 열 경화 공정으로 통상적으로 만들어진다. 노-베이크 공정에서는, 액상 촉매 촉매를 응집체 및 결합제와 혼합하여 주조 혼합물을 형성한 후, 이 혼합물을 패턴으로 성형한다. 주조 혼합물을 패턴에 채워 자기-지지될 때까지 경화시킴으로써 주조 혼합물을 성형한다. 저온-박스 공정에서는, 휘발성 경화 촉매를 응집체 및 결합제의 (보통 코어박스 안에 있는) 성형 혼합물 사이로 통과시켜 경화된 주조 모양을 형성한다. 열 경화 공정에서는, 모양 혼합물을, 경화 촉매를 활성화시키는 열에 노출시켜 경화된 주조 모양을 형성한다.
결합제 시스템이 효과적으로 작용하기 위해서는 많은 요구사항이 존재한다. 예를 들어, 결합제는 통상적으로 저점도를 가지고, 겔-무함유이고, 사용 조건 하에서 안정하게 유지된다. 주조 모양의 생산에서 높은 생산성을 수득하기 위하여, 주조 모양이 되도록 빨리 자기-지지되고 취급가능하도록 효율적으로 경화되는 결합제가 필요하다.
노-베이크 및 열 경화 결합제와 관련하여, 결합제는 보다 큰 코어 및 몰드의 제작을 가능하게 하는 적당한 작업시간을 갖는 주조 혼합물을 통상적으로 생성한다. 반면, 저온-박스 결합제는 적당한 보존기간, 쉐이크아웃 (shakeout) 및 거의 순간적인 경화 속도를 갖는 주조 혼합물을 통상적으로 생성한다. 노-베이크, 저온-박스를 사용하여 주조 혼합물로 만든 주조 모양 또는 열 경화 결합제는 통상적으로 적당한 인장 강도 (특히 직접 (immediate) 인장 강도), 스크래치 경도를 갖고, 습기에 대한 내성을 보인다.
제형화하는 자가 맞닥뜨리게 되는 가장 큰 난제 중 하나는, 주조 모양을 만든 이후 결합시켜, 취급할 수 있고 캐스팅 공정1 도중에 해체되지 않도록 하지만 (1부어진 금속의 캐스팅 온도는 철의 경우 1500℃ 및 알루미늄 부품의 경우 700℃까지 도달함), 고온의 부어진 금속이 냉각된 후 패턴으로부터 쉐이크아웃 되는 결합제를 제형화 하는 것이다. 이러한 특성이 없다면, 금속 부품을 캐스팅 어셈블리로부터 제거할 수 있도록, 결합제를 분해하기 위해 시간 소비적 및 노동 집약적 수단을 사용해야 한다. 효과적인 주조 결합제에 요구되는 또 다른 관련 특성은 결합제를 사용하여 제조한 주조 모양이 패턴으로부터 용이하게 이형되어야 한다는 점이다.
모래 및 유기 결합제로부터 만들어진 주조 혼합물의 유동성은 저온-박스 적용과 관련하여 큰 문제를 일으킬 수 있다. 이는 일부 경우, 결합제의 성분, 특히 페놀계 우레탄 결합제의 성분이 모래와 혼합된 후 사용되길 기다리는 동안 미숙한 반응을 할 수 있기 때문이다. 이러한 미숙한 반응이 발생하면, 주조 혼합물의 유동성이 감소될 것이며, 결합제로부터 만들어지는 몰드 및 코어는 감소된 인장 강도를 가질 것이다. 시간이 경과함에 따른 이러한 감소된 유동성 및 감소된 강도는 주조 혼합물의 "보존기간"이 적당하지 않음을 나타내는 것이다. 결합제가 적당한 보존기간을 갖지 않는 주조 혼합물을 야기할 경우, 결합제는 제한된 상업적 가치를 갖는다.
시판되는 성공적인 주조 결합제에 대한 상기 모든 요구사항의 관점에서, 주조 결합제 기술의 발전의 속도는 점진적이다. 모든 관심 요구사항을 만족시킬 결합제를 비용-효과적인 방식으로 개발하는 것은 쉽지 않다. 또한 환경적 관심 및 원재료의 비용으로 인하여 결합제 시스템에 대한 요구가 변할 수 있다. 게다가, 결합제의 개선은 이와 관련하여 일부 단점을 가질 수 있다. 상기 요구사항의 관점에서, 주조 산업에서는 상기 단점을 감소 또는 제거할 신규 결합제 시스템을 계속적으로 찾고 있다.
주조 결합제 시스템의 개발이 많이 진척되어왔지만, 유기 결합제 시스템의 사용과 관련한 문제가 여전히 존재한다. 특히 우려되는 것은 결합제의 사실상 분해로부터 생성되는 부산물과 관련된 문제이다. 이러한 문제는, 캐스팅 결함, 예컨대 모래의 팽창 및 결합제의 강도 손실에 의해 야기되는 뒤틀림 (warpage), 작은 구멍 (scab), 부식, 광휘 (lustrous) 탄소, 탄소 픽업 (pickup) 및 래트테일 (rattail)을 포함한다. 다양한 첨가제, 예컨대 산화철, 및 점토, 당 및 곡류의 다양한 배합물을 사용하여 상기 결함 중 다수를 최소화 또는 제거하는 것을 돕는다. 그러나, 특수 모래 및 모래 첨가제의 사용으로는, 모래의 팽창 및 금속의 냉각과 관련된 유형의 결함만이 대처된다.
부가적으로, 상기 첨가제의 사용은 코어 또는 몰드 내에서의 감소된 강도, 유기 첨가제로부터 나오는 부가적 가스에 의해 야기되는 가스 결함 및 연기와 같은 다른 문제를 야기할 수 있다. 또한, 첨가제는 강한 코어, 몰드 또는 다른 모양을 생성하는 결합제의 능력에 영향을 줄 수 있는데, 이는 첨가제가 결합제의 일부를 흡수하거나, 결합제가 코팅해야하는 표면적에 첨가되는 다량의 미세 입자를 도입하기 때문이며, 둘 중 어느 방식으로든 전체 혼합물을 강도를 효과적으로 감소시킨다. 부가적인 결합제의 사용으로 전통적인 첨가제의 사용에 의해 야기되는 강도 손실을 극복할 수 있으나, 이는 그 결과 결합제 시스템의 분해 생성물과 관련된 결함, 예컨대 금속 중에서의 가스 결함, 연기, 광휘 탄소 및 탄소 픽업의 존재를 증가시킬 수 있다. 전통적인 첨가제를 사용할 때 강도의 손실을 보충하기 위한 부가적인 결합제 없이는, 다른 결함, 예컨대 부식, 뒤틀림, 작은 구멍 및 래트테일 결함이 악화될 수 있다.
발열 특성을 갖는 것이 요구될 수 있는 주조 모양의 예에는, 예를 들어 슬리브, 플로팅 덮개뚜껑, 및 캐스팅 및/또는 게이팅 (gating) 시스템의 다른 부분용 커버링 또는 패드가 포함된다. 이러한 주조 모양을 제조하는데 사용되는 발열성 주조 혼합물은 내화물질, 산화성 금속, 산소의 공급원인 화합물 및 통상적으로 발열 반응을 위한 개시제를 포함한다. 발열성 주조 혼합물은 또한, 분말화 고온 토핑과 같은 재료 및 결합제가 적용되지 않고 재료의 경화가 없는 다른 재료에 사용된다.
주조에는, 금속 부품을 제조하는데 사용되는, 용융된 금속을 그의 액체 상태로 더 오래 유지하여 금속의 미숙한 응고가 발생하지 않도록 하기 위하여 발열성 재료 및 발열 특성을 갖는 모양을 사용한다. 통상적으로 사용되는 발열성 재료 및 발열 특성을 갖는 모양이 효과적이지만, 주조 재료 및 발열 특성을 갖는 모양에 개선된 발열 특성을 부여하는 신규 재료의 제공에 대한 요구가 있다. 특히, 다른 발열 특성에 부정적인 영향을 미치지 않으면서 개선된 발열 특성을 제공하는 발열성 주조 혼합물에 대한 요구가 있다. 또한, 특정 금속 부품의 제조를 위해 제형화하는 자가 제형을 주문 맞추는 것을 가능하게 하는 발열성 주조 혼합물의 제공에 대한 요구가 있다.
보다 구체적으로, 발열 반응을 시작하는데 드는 에너지의 양을 제어하는 것이 중요하다. 이상적으로는, 특정 적용에 필요한 발열 반응을 시작하는데 최소량의 에너지를 사용하길 바라지만, 연소 온도, 방출되는 에너지의 총량을 최대화하며 발열성 재료가 가능한 고온으로 가능한 오래 연소되는 것을 유지하는 것을 바란다.
선행기술에 공지된 발열성 주조 혼합물을 사용한다면, 특정 금속 캐스팅의 제조를 위해 제형화하는 자가 발열성 주조 혼합물을 주문에 맞출 수 있는 방법에는 한계가 있다. 예를 들어, 제형화하는 자가 보다 적은 에너지를 사용하여 발열 반응을 개시하길 원한다면, 보다 미세한 입자 크기의 알루미늄을 사용해야 한다. 그러나, 제형화하는 자가 이를 실시한다면, 발열 반응의 지속시간 및 도달하는 최대 온도에 부정적인 영향을 미친다. 반면, 제형화하는 자가 보다 큰 입자 크기의 알루미늄을 사용하여 발열 반응의 지속시간을 증가시키고 최대 온도를 증가시킨다면, 점화에 드는 에너지가 더 많아진다. 이러한 이유로, 주조에는 종종 두 가지 상이한 입자 크기의 알루미늄의 배합물이 사용되는데, 그 결과가 완전히 만족스럽지 않은 것은 명백하다.
개요
본 발명은 (1) 내화물질 및/또는 결합제, 및 (2) 비스-시클로펜타디에닐 철, 시클로펜타디에닐 망간 트리카르보닐, 이의 유도체 및 이의 혼합물을 포함하는 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 한 측면은 내화물질 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 또 다른 측면은 내화물질-무함유 결합제 조성물에 관한 것이다.
내화물질 조성물은 내화물질, 및 비스-시클로펜타디에닐 철, 시클로펜타디에닐 망간 트리카르보닐, 이의 유도체 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 메탈로센을 포함한다. 내화물질 조성물은 특히 주조 적용에서 유용하다.
내화물질 조성물은 결합제가 적용되지 않은 자유 유동성 분말, 예를 들어 주조 적용에서 사용되는 고온 토핑에 사용된다. 다른 적용, 특히 주조 적용에서, 내화물질 조성물은 결합제를 더 포함한다. 내화물질 조성물이 결합제를 함유하는 경우, 이는 주조 모양, 예를 들어 몰드, 코어 및 슬리브를 만드는데 통상적으로 사용된다. 발열 특성을 갖는 주조 모양은 산화성 금속 및 산소의 공급원인 화합물을 내화물질 조성물에 첨가함으로써 제조할 수 있다. 주조 적용에서, 발열성 내화물질 조성물은 또한, 특히 발열 반응을 위한 개시제를 함유할 수 있다.
내화물질-무함유 결합제 조성물은 결합제, 및 비스-시클로펜타디에닐 철, 시클로펜타디에닐 망간 트리카르보닐, 이의 유도체 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 메탈로센을 포함한다. 내화물질-무함유 결합제 조성물은 제형화된 후 내화물질과 혼합될 수 있고, 주조 적용 또는 심지어 비-주조 적용을 위해 사용될 수 있다. 비-주조 적용에는 비-내화물질 재료, 예를 들어 충전제, 목재, 섬유 등이 함유될 수 있고, 복합물, 플라스틱, 바닥재 판넬 등에 사용될 수 있다. 이러한 적용에서, 그의 최종 사용시 요구되는 최종 재료의 성능 특성을 유지하면서 가능한 최대의 강도 특성을 유지하는 것 또한 중요하다. 이에는 재료의 스크래치 내성, 유연성, 균열 내성, 전체 인성, 접착 강도, 유연성 및/또는 습기 내성이 포함될 것이다.
조성물 중에서의 메탈로센의 사용은 하나 이상의 하기 이점을 제공한다:
(a) 캐스팅의 표면 상의 광휘 탄소의 양을 감소시킴;
(b) 캐스팅/몰드 계면에서 금속 안으로의 탄소 픽업의 양을 감소시킴;
(c) 분해 도중 결합제가 생성시키는 가시적 (visible) 연기의 양을 감소시킴;
(d) 발열성 슬리브 내에서 발열 반응을 개선시킴;
(e) 결합제 분해로부터의 (DPAP의) 유해대기오염물질을 감소시킴; 및/또는
(f) 뒤틀림 및 고온 강도 시험의 결과에 의해 증명되는 바와 같이 결합제 내화물질 혼합물의 고온 강도를 개선시킴.
메탈로센을 함유하는 발열성 내화물질 조성물, 예를 들어 발열성 주조 혼합물을 사용하는 경우, 특정 금속 부품을 제조하고 개선된 발열 특성을 갖는 주조 모양을 제조하기 위해 발열성 내화물질 조성물을 주문에 맞춰 제조할 수 있다. 특정 캐스팅 조작에 있어서, 적절한 양의 페로센 화합물을 사용함으로써, 주조 모양의 다른 발열 특성, 예를 들어 최대 연소 온도, 발열의 지속시간 및 방출되는 총 에너지에 부정적인 영향을 미치지 않으면서 발열 반응을 점화하는데 필요한 에너지를 조절할 수 있다. 사실, 본 발명의 출원인은 많은 예에서 이러한 특성들 또한 개선됨을 확인하였다. 부가적으로, 주조 모양의 연속 속도는 특정 상황에 맞출 수 있다. 또한, 원재료의 전체 비용을 감소시킬 수 있는데, 예를 들어 공지된 발열성 내화물질 조성물을 사용한 것과 동등한 발열 온도를 달성하기 위하여 알루미늄을 보다 적게 사용할 수 있다.
사용되는 메탈로센의 양이 충분이 적어서, 이점을 경제적으로 달성할 수 있다. 이는, 캐스팅 특성을 개선하기 위하여 사용되는 다른 통상적인 모래 첨가제, 예를 들어 산화철의 사용과 대조적이다. 메탈로센이 수지 및 수지 내에 사용되는 용매 중에 가용성이기 때문에, 사용하기에 보다 용이하고 혼합물로 도입하기에 용이하다. 그의 사용은 또한 일부의 결합제를 실제로 흡수하여 강도를 감소시키는 첨가제의 사용과 연관된 문제를 제거한다.
메탈로센의 사용은 또한 첨가제를 전달하기 위한 분말 공급기의 필요성을 제거하는데, 이는 메탈로센이 결합제 또는 수지 시스템의 촉매 중에 간단하게 포함될 수 있기 때문이다.
정의
BOB: 결합제 기재.
BOS: 모래 기재.
캐스팅 어셈블리: 용융된 금속을 캐스팅 어셈블리 안에 붓고 이것이 몰드 어셈블리로 흐르고 냉각되어 금속 부품을 형성함으로써 금속 캐스팅을 만드는데 사용되는, 푸어링 컵, 다운스프루 (downsprue), 게이팅 시스템, 몰드, 코어, 라이저 (riser), 슬리브 등과 같은 캐스팅 성분의 어셈블리.
다운스프루: 용융된 금속이 부어져 통과되는 캐스팅 어셈블리의 주요 공급 채널.
주조 모양: 금속의 캐스팅에 사용되는 모양, 예를 들어 캐스팅 및/또는 게이팅 시스템의 다른 부품을 위한 몰드, 코어, 슬리브, 푸어링 컵, 플로팅 덮개뚜껑, 커버링 또는 패드 등.
게이팅 시스템: 금속이 푸어링 컵에서 몰드 및/또는 코어 어셈블리로 통과하여 전달되는 시스템. 게이팅 시스템의 성분에는 다운스프루, 러너 (runner), 초크 (choke), 인게이트 (ingate) 등이 포함된다.
취급가능: 부수거나 분리하지 않고 한 곳에서 다른 곳으로 수송할 수 있는 주조 모양.
HAPS: 유해대기오염물질, 예를 들어 벤젠, 톨루엔 및 자일렌.
이소큐어 (ISOCURE)(등록상표) 파트 I 492: 애쉬랜드 사의 계열사인 애쉬랜드 퍼포먼스 머티리얼스 (Ashland Performance Materials)에서 시판되는 페놀계 우레탄 저온-박스 결합제 시스템의 페놀계 수지 성분.
이소큐어(등록상표) 파트 II 892: 애쉬랜드 사의 계열사인 애쉬랜드 퍼포먼스 머티리얼스에서 시판되는 페놀계 우레탄 저온-박스 결합제 시스템의 폴리이소시아네이트 성분. 파트 I 대 파트 II의 중량비는 통상적으로 55 대 45이다.
몰드 어셈블리: 캐스팅 어셈블리를 위한 모양을 제공하기 위해 함께 조립되는, 주조 응집물 (통상적으로 모래) 및 주조 결합제의 혼합물로부터 만들어진 몰드 성분 및/또는 코어의 어셈블리.
PEP SET(등록상표) 파트 I 747: 애쉬랜드 사의 계열사인 애쉬랜드 퍼포먼스 머티리얼스에서 시판되는 페놀계 우레탄 노-베이크 결합제 시스템의 페놀계 수지 성분.
PEP SET(등록상표) 파트 II 847: 애쉬랜드 사의 계열사인 애쉬랜드 퍼포먼스 머티리얼스에서 시판되는 페놀계 우레탄 노-베이크 결합제 시스템의 폴리이소시아네이트 성분. 파트 I 대 파트 II의 중량비는 통상적으로 55 대 45이다.
상세한 설명
조성물의 제형화하는 자는 다양한 방식 및 순서로 조성물의 성분을 혼합할 수 있다. 통상적으로, 메탈로센을 내화물질 및/또는 결합제와 예비-배합하나, 또한 조성물에 개별 성분으로서 첨가할 수도 있다.
발열성 내화물질 조성물을 제형화 할 때, 재료를 결합 수지에 첨가하기 이전에 예비-배합한다면, 안전상의 이유로 산소 공급원 및 산화성 금속을 개시제와 분리하여 유지하는 것이 권고된다. 이로써, 미숙한 반응을 야기할 수 있는 산소 공급원 및 산화성 금속과 극히 고농도인 개시제의 접촉 가능성을 피한다. 그렇지 않으면, 혼합 순서는 그리 중요하지 않다. 통상적으로 내화물질을 혼합기에 첨가한 후에 산화성 금속을 첨가하거나 함께 첨가한다. 그 후, 산소의 공급원인 화합물을 첨가한 후, (개시제가 사용된다면) 개시제를 첨가한다.
주조 혼합물을 만들기 위하여 주조 분야에 공지된 임의의 내화물질을 사용할 수 있다. 그 예에는, 예를 들어, 특히 실리카, 마그네시아, 알루미나, 감람석, 크로마이트, 지르콘, 알루미노실리케이트 및 탄화규소가 포함된다. 이들 내화물질은 둥근모양 내지 각진형 내지 박편 내지 섬유 등 다양한 모양으로 이용가능하다. 상기 나열한 내화물질과 비교하여 단열 특성을 갖는 내화물질 재료를 또한 주조 혼합물 중에 사용할 수 있다. 이러한 단열 내화물질의 예에는 알루미노실리케이트 섬유 및 마이크로스피어가 포함된다.
내화물질은 조성물의 주요량으로, 통상적으로 85 중량부 이상, 더 통상적으로 90 중량부 이상, 가장 통상적으로 95 중량부 이상으로 사용되며, 상기 중량부는 조성물의 100 중량부를 기준으로 한다. 조성물의 다른 성분은 개별적으로 적은 양, 통상적으로 15 중량부 미만, 더 통상적으로 10 중량부 미만, 가장 통상적으로 5 중량부 미만으로 사용되며, 상기 중량부는 조성물의 100 중량부를 기준으로 한다.
내화물질-무함유 결합제 조성물은 비-내화물질 재료, 예를 들어 충전제, 목재, 섬유 등을 함유할 수 있고, 복합물, 플라스틱, 바닥재, 판넬 등에 사용된다. 통상적으로 이러한 충전제 재료는 주조 내화물질 재료와 비교하여 보다 적은 양으로 사용된다. 충전제는 통상적으로 50％ 미만, 더 통상적으로 30％ 미만의 수준으로 사용된다.
내화물질 조성물 및 결합제 조성물 중에 사용되는 결합제에는 에폭시-아크릴계, 페놀계 우레탄, 메틸 포르메이트로 경화시킨 수성 알칼리성 페놀계 레졸 수지, 이산화탄소로 경화시킨 실리케이트 결합제, 폴리에스테르 폴리올, 불포화 폴리에스테르 폴리올이 포함된다. 사용되는 결합제의 양은 특정 적용에 따라 좌우되지만, 통상적으로 조성물의 적은 양, 가장 통상적으로 총 조성물의 중량을 기준으로 약 0.5 중량부 내지 약 10 중량부이다. 비-주조 적용에 있어서, 결합제의 양은 조성물의 주요부, 가장 통상적으로 총 조성물의 중량을 기준으로 약 50 중량부 내지 90 중량부 초과이다.
발열성 내화물질 조성물 중에 사용되는 산화성 금속은 통상적으로 알루미늄이지만, 또한 마그네슘, 규소 및 다른 유사 금속을 사용할 수 있다. 발열성 슬리브에 있어서, 산화성 금속으로서 알루미늄 금속을 사용하는 경우, 알루미늄 금속은 통상적으로, 알루미늄 분말, 알루미늄 과립 및/또는 박편 형태로 사용된다.
발열 반응을 위해 사용되는 산화제에는, 예를 들어 산화철, 산화망간, 과망간칼륨, 질산칼륨, 질산나트륨, 염소산나트륨 및 염소산칼륨, 과황산나트륨 등이 포함된다.
발열 반응을 위한 개시제에는, 예를 들어, 빙정석 (Na3AlF6), 칼륨 알루미늄 테트라플루오라이드, 칼륨 알루미늄 헥사플루오라이드 및 기타 불소-함유 염이 포함된다.
조성물 중에 사용되는 메탈로센은 화학식이 Fe(C5H5)2이고 흔히 페로센으로 공지된 비스-시클로펜타디에닐 철, 시클로펜타디에닐 망간 트리카르보닐, 이의 유도체 및 이의 혼합물이다. 페로센의 유도체에는 다핵 페로센이 포함된다. 다핵 페로센 화합물은, 개별적으로 위치하거나 서로 결합된 하나 초과의 철 원자를 함유하는 페로센 화합물이다. 다핵 페로센 화합물의 예에는 비스-μ(풀발렌디일)이철, 시클로펜타디에닐 철 디카르보닐 (이량체로서 이용가능함)이 포함된다. 페로센의 유도체의 예에는 비스(η5-펜타메틸시클로펜타디에닐)철 및 μ(풀발렌디일)디(η5-클로펜타디에닐 철이 포함된다. 시클로펜타디에닐 망간 트리카르보닐의 유도체의 예는 메틸시클로펜타디에닐 망간 트리카르보닐이다.
조성물을 제형화할 때, 특히 발열성 내화물질 조성물 중에 사용할 때 다양한 수준의 메탈로센 사용의 유효성을 고려할 필요가 있다. 발열성 주조 혼합물 중 낮은 수준의 메탈로센 (발열성 내화물질 조성물의 총 중량을 기준으로 0.05 중량부 내지 10 중량부)은 발열 반응의 점화를 개선시키나, 너무 많은 메탈로센 (발열성 내화물질 조성물의 총 중량을 기준으로 10 중량부 초과)은 너무 많은 금속 산화물 (페로센 또는 이의 유도체를 사용하는 경우 산화철)을 발생시킬 수 있어서, 히트 싱크 (heat sink)로서 작용하기 시작할 것이며 발열 반응을 지연 또는 심지어 멈추게 할 것이다.
통상적으로, 조성물 중의 메탈로센의 양은 약 0.0005 중량부 내지 약 4.0 중량부 범위이며, 여기서 중량은 조성물의 100 중량부를 기준으로 한다. 더 통상적으로 메탈로센의 양은 약 0.002 중량부 내지 약 0.5 중량부, 가장 통상적으로 0.006 중량부 내지 0.2 중량부 범위이다.
발열성 내화물질 조성물 중에서, 다양항 성분의 양은, 통상적으로 40 내지 90 중량부 범위의 내화물질, 5 내지 30 중량부 범위의 산화성 금속, 2 내지 10 중량부 범위의 산소의 공급원인 화합물, 2 내지 10 중량부 범위의 발열 반응을 위한 개시제 및 0.001 중량부 내지 4.0 중량부 범위의 메탈로센이며, 여기서 상기 중량부는 발열성 내화물질 조성물의 100 중량부를 기준으로 한다. 바람직하게는, 상기 양은, 50 내지 70 중량부 범위의 내화물질, 10 내지 30 중량부 범위의 산화성 금속, 3 내지 7 중량부 범위의 산소의 공급원인 화합물, 3 내지 6 중량부 범위의 발열 반응을 위한 개시제 및 약 0.006 중량부 내지 약 1.0 중량부 범위의 메탈로센 또는 이의 유도체이며, 여기서 상기 중량부는 발열성 내화물질 조성물의 100 중량부를 기준으로 한다.
주조 모양은 주조 혼합물과 주조 결합제 및/또는 물을 혼합함으로써 주조 혼합물로부터 제조된다. 상기 혼합물은 그 후 주조 분야에 널리 공지된 방법, 예를 들어 "다지기 (ramming)", "진공화 (vacuuming)", "발포 또는 슈팅", "저온-박스 공정", "노-베이크 공정", "가온-박스 공정" 및 "고온-박스 공정"을 통해 패턴 안으로 도입함으로써 성형된다.
사용되는 결합제의 양은 주조 모양의 모양을 유지시키는데 효과적이고, 효과적인 경화를 가능하게 하는, 즉 경화 후 취급할 수 있거나 자기-지지될 수 있는 슬리브를 생성할 양이다. 통상적으로, 이러한 기능을 달성하기에 효과적인 양은 발열성 주조 혼합물의 중량을 기준으로 약 0.5 중량％ 내지 14 중량％의 양이다. 더 통상적으로 결합제의 양은 약 1.0 중량％ 내지 약 12 중량％ 범위이다. 사용되는 양은 주조 혼합물의 밀도 및 단열 또는 발열 특성이 요구되는지의 여부에 따라 좌우될 것이다. 보다 높은 밀도의 혼합물에는 일반적으로 보다 적은 결합제가 요구되고 보다 가벼운 주조 혼합물에는 일반적으로 보다 많은 중량의 결합제가 요구된다.
다지기는 목재, 플라스틱 및/또는 금속으로 만들어진 패턴 안으로 주조 혼합물 및 결합제의 혼합물을 패킹하는 것을 포함한다. 진공화는 내화물질의 수성 슬러리에 진공을 적용하고 과량의 물을 흡입 제거하여 주조 모양을 형성하는 것을 포함한다. 발포는 주조 혼합물 및 결합제를 패턴 안으로 발포하는 것을 포함한다. 통상적으로, 주조 모양 형성에 사용되는 공정이 수성 슬러리의 진공화를 포함하는 경우, 주조 모양을 경화시키기 위하여 패턴으로부터 주조 모양을 제거한 후 남아 있는 과량의 물을 추가로 제거하고 결합제가 보다 빨리 완전 경화되도록 하기 위하여 주조 모양을 오븐-건조시킨다. 함유된 물이 제거되지 않으면, 이는 고온의 금속과 접촉시 증발하여 안전 위험성 및 가능하게는 캐스팅 결함을 초래할 수 있다. 주조 모양이 다지기 또는 발포에 의해 형성되는 경우, 모양은 패턴 내에서 형성된 후 경화된다.
주조 모양은 저온-박스, 노-베이크, 고온-박스 및 가온-박스 공정 및 촉매를 사용하여 주조 모양을 경화시키는 주조 분야에 공지된 임의의 다른 공정으로 경화시킬 수 있다. 이러한 공정에서, 패턴에 주조 혼합물 및 주조 결합제를 충전한다. 일부 공정에서, 이러한 혼합물은 또한 액상 촉매 촉매를 함유하거나 (예를 들어 노-베이크 공정), 일부 공정에서는 주조 혼합물 및 주조 결합제를 패턴 안으로 발포시킨 후 주조 모양을 증기성 경화 촉매와 접촉시킨다 (예를 들어 저온-박스 공정). 저온-박스, 노-베이크, 고온-박스 및 가온-박스 공정에 사용되는 특정 내화물질, 결합제, 촉매 및 공정은 주조 업계에 널리 공지되어 있다. 이러한 결합제의 예는 특히, 페놀계 수지, 페놀계 우레탄 결합제, 푸란 결합제, 알칼리성 페놀계 레졸 결합제 및 에폭시-아크릴계 결합제이다.
주조 모양은 하기 단계를 포함하는 저온-박스 공정으로 제조된다:
(a) 주요량의 주조 혼합물을 패턴 안으로 도입하여 주조 모양을 형성하는 단계;
(b) 패턴 내의 주조 혼합물을 증기성 경화 촉매와 접촉시키는 단계;
(c) 주조 모양을 경화시키는 단계; 및
(d) 패턴으로부터 주조 모양을 취급가능할 때 제거하는 단계.
저온-박스 공정에서 통상적으로 사용되는 결합제는 에폭시-아크릴계 및 페놀계 우레탄 저온-박스 결합제이다. 페놀계 우레탄 결합제는, 본원에 참고문헌으로서 도입되는 미국 특허 제3,485,497호 및 제3,409,579호에 기재되어 있다. 이러한 결합제는 2-부분 시스템을 바탕으로 하는데, 한 부분은 페놀계 수지 성분이고, 다른 부분은 폴리이소시아네이트 성분이다. 이산화황을 사용하여 산화제의 존재하에서 경화되는 에폭시-아크릴계 결합제는 본원에 참고문헌으로 도입되는 미국 특허 제4,526,219호에 기재되어 있다.
다른 저온-박스 결합제에는, 본원에 참고문헌으로 도입되는 미국 특허 제4,750,716호 및 미국 특허 제4,985,489호에 기재되는, 메틸 포르메이트로 경화된 수성 알칼리성 페놀계 레졸 수지, 및 본원에 참고문헌으로 도입되는 미국 특허 제4,391,642호에 기재되는 이산화탄소로 경화된 실리케이트 결합제가 포함된다.
주조 모양은 하기 단계를 포함하는 노-베이크 공정으로 제조된다:
(a) 액상 촉매 촉매를 함유하는 주요량의 주조 혼합물을 패턴 안으로 도입하여 주조 모양을 형성하는 단계;
(b) 주조 모양을 경화시키는 단계; 및
(c) 패턴으로부터 주조 모양을 취급가능할 때 제거하는 단계.
노-베이크 공정을 통한 슬리브의 경화는, 액상 촉매 촉매와 수지 및 주조 혼합물을 혼합하고, 촉매를 함유하는 슬리브 혼합물을 성형하고, 통상적으로 상온에서 열 첨가 없이 모양을 경화시킴으로써 수행된다. 노-베이크 공정에서 통상적으로 사용되는 결합제는 페놀계 우레탄 결합제, 푸란 결합제 및 수성 알칼리성 페놀계 레졸 수지이다.
페놀계 우레탄 결합제를 위한 바람직한 액상 촉매 촉매는 3차 아민이고, 바람직한 노-베이크 경화 공정은 본원에 참고문헌으로 도입되는 미국 특허 제3,485,797호에 기재되어 있다. 이러한 액상 촉매 촉매의 구체적인 예에는, 알킬기가 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 4-알킬 피리딘, 이소퀴놀린, 아릴피리딘, 예컨대 페닐 피리딘, 피리딘, 아크리딘, 2-메톡시피리딘, 피리다진, 3-클로로 피리딘, 퀴놀린, N-메틸 이미다졸, N-에틸 이미다졸, 4,4'-디피리딘, 4-페닐프로필피리딘, 1-메틸벤즈이미다졸 및 1,4-티아진이 포함된다.
금속 부품은 하기 단계를 포함하는 금속 부품을 캐스팅하기 위한 공정으로 제조된다:
(a) 몰드 어셈블리를 갖는 캐스팅 어셈블리 안으로 주조 모양을 삽입하는 단계;
(b) 상기 캐스팅 어셈블리 안으로 금속을 액체 상태로 붓는 단계;
(c) 상기 금속을 냉각시키고 응고시키는 단계; 및
(d) 그 후, 캐스팅된 금속 부품을 캐스팅 어셈블리로부터 분리하는 단계.
부어 넣은 금속은 철 금속 또는 비철 금속일 수 있다.
페로센을 사용한 저온-박스 공정으로 발열성 재료 없이 만든 시험 코어의 실시예
파트 I 대 파트 II의 중량비가 55/45이고, 결합제 수준이 모래의 중량을 기준으로 1.5 중량％ 이도록 100 부의 결합제 (이소큐어(등록상표) 492/892)를 맨리 (Manley) 1L5W 호수 모래와 혼합하였다. 먼저 파트 I을 모래에 첨가한 후, 파트 II를 첨가하였다. 대조군 혼합물에서는 페로센을 주조 혼합물에 첨가하지 않은 반면, 실시예 1에서는 파트 I의 중량을 기준으로 1 중량％의 페로센을 결합제의 파트 I에 첨가하였다. 생성된 주조 혼합물을 코어박스 안으로 발포함으로써 개뼈다귀-모양의 시험 코어박스 안으로 강제하였다. 그 후, 코어 박스 안의 성형 혼합물을 TEA와 20 psi에서 2초 동안 접촉시킨 후, 10초 동안 40 psi에서 질소 퍼징하여, 표준 공정을 사용하여 AFS 인장 강도 샘플 (개뼈다귀 모양)을 형성하였다.
시험 코어에 대한 뒤틀림 시험
뒤틀림 시험은, 용융된 금속의 흐름의 영향 및 시험 코어를 만드는데 사용된결합제에 대한 열의 영향을 측정하기 위하여, "뒤틀림 블록"을 사용하여 시험 코어 상에 수행하였다. 뒤틀림 블록은 그 안에 세 개의 코어 (1/2" x 1" x 10")가 삽입된 2.5 또는 3.5 인치 두께 블록으로 이루어진 몰드 어셈블리이다. 뒤틀림 시험을 수행하기 위하여, 용융된 철 금속을 1550 ℉에서 다운스프루를 통해 몰드 어셈블리 안으로 붓고 이는 결국 코어를 넘고 둘러싸면서 흘러 응고된다. 공정 도중, 코어는 "뒤틀릴" 수 있는데, 즉, 그의 치수 정확성을 잃을 수 있다. 용융된 금속이 응고된 후, 생성된 캐스팅을 조각으로 자르고, 중심선으로부터의 코어의 편향을 측정하고 기록하였다. 뒤틀림 시험의 결과는 표 I에 나타내었다.
[표 I]
Figure pct00001
파트 I의 중량을 기준으로 페로센 기재일 때 뒤틀림이 0.08"에서 0.03"으로 크게 감소하였다. 표 I의 치수는 세 시험의 평균이었다.
노- 베이크 공정으로 제조된 시험 코어로 만든 스테인레스 강 캐스팅 상의 광휘 탄소 시험
3" 큐브 캐스팅을, 베이스 탄소가 0.035％인 저탄소 304L 스테인레스 강에 부었다. 페놀계 우레탄 노-베이크 결합제 시스템, 1％ PEP SET(등록상표) I 747 / II 847 (55/45 비율에서)을 사용하여 몰드를 만들었다. 3" 큐브 캐스팅 각각의 표면 상의 탄소 함량을 비교하였다. 표 II에는 각 캐스팅의 표면 상의 탄소의 양을 기재하였다.
[표 II]
Figure pct00002
실시예 A에 보여지는 바와 같이 강철 캐스팅에서 탄소 픽업을 감소시키기 위해 전통적으로 산화철이 사용되었다. 캐스팅의 표면에서의 탄소 함량은, 3％ 산화철 (모래 중량을 기준으로 함)이 사용된 경우 (모래 혼합물 중에 혼합됨), 0.14％ 탄소에서 0.036％ 탄소의 표면 함량으로 크게 감소되었다. 표 II의 데이터가 나타내는 바와 같이, 산화철의 양에 비하여 적은 양의 페로센의 사용은, 캐스팅의 표면 상의 탄소 픽업의 양을 유의적으로 감소시켰다. 또한, 페로센을 모래와 혼합하거나 결합제 자체에 예비-배합하여도 큰 차이를 나타내지 않았다.
페로센의 사용이 결합제를 보다 빠르게 연소시키는 것으로 나타나지 않았을지라도, 이는 탄소 분해 생성물에 영향을 주는 것으로 나타나고, 이는 회주철 캐스팅 상에 형성되는 광휘 탄소의 양의 개선/감소에 의해 그리고 강철 캐스팅에서 탄소 픽업의 감소에 의해 알 수 있다. 흑색 연기의 감소 또한 주목할 만하다.
저온-박스 공정으로 제조된 시험 코어를 사용한 HAPS (유해대기오염물질) 시험
엠카 인더스트리베르트레퉁겐 (mk Industrievertretungen)에서 생산된 코가스 (CoGas) 기계를 사용하여 금속 부품의 캐스팅을 시뮬레이션하였다. 코가스 기계를 사용할 때, 코어를 용융된 알루미늄 금속에 침지하여 결합제로부터 분해 생성물이 빠져나오도록 하였다. 시험을 사용하여, 시험에 사용된 코어를 만드는데 사용된 이소큐어(등록상표) 492/892 결합제의 결합제 분해 생성물을 수집하였다.
분해 생성물을 수집하고 분석하였다. 본 시험에서의 분해 생성물에 대한 포획 효율성은 200mg/g의 결합제였고, 이는 전통적인 후드 스택 시험 (hood stack test) 보다 약 4배 우수한 것이다. 총 탄화수소 포획률은 90％로 추정되었다.
시험 결과는, 0.015 부 페로센을 100부의 모래 혼합물에 첨가함으로써, 코어에 있어서 페로센을 함유하지 않는 모래 혼합물로 만들어진 코어와 비교하여 20％의 HAPS 감소를 야기하였다.
저온-박스 공정으로 제조된 시험 코어를 사용하는 고온 압축 강도 시험
고온 압축 강도 시험을 1" 직경×2" 길이의 시험 코어 상에 팽창계를 사용하여 실시하였다. 실시예 1에 기재된 것과 유사한 방식으로 이소큐어(등록상표) 492/892 결합제로 두 개의 시험 코어를 만들었는데, 하나는 페로센 무함유이고, 다른 하나는 100 부 모래 혼합물 당 0.015 부 페로센을 첨가하여 만들었다.
미터 당 10 N의 초기 힘을 시험 코어에 적용하였고, 1,100℃의 온도를 갖는 난로를 시험 코어 부근으로 내려두었다. 변형 백분율을 모니터링 하는 동안 하중을 증가시켰다.
시험 결과는 페로센 없이 만들어진 시험 코어는 4％ 약간 초과의 변형률로 68 N/m의 최종 하중에 도달하였다. 반면, 페로센을 함유하는 주조 혼합물로 만든 시험 코어의 최종 하중은 50 N/m 약간 초과였으나, 데이터는 본 시험 코어에 있어서 하중이 보다 긴 시간 동안 그리고 보다 많은 양의 변형율을 초과하여 유지되었음을 나타낸다. 이는 페로센을 함유하는 샘플이 전반적으로 보다 높은 고온 강도를 가짐을 나타낸다.
시험의 요약
주조 혼합물 중에 페로센을 사용하여 제조한 코어 상의 시험 데이터는, 페로센을 함유하는 주조 혼합물로 만든 코어가 여러 이점 및 개선점을 나타냄을 명백하게 보인다. 시험은 페로센을 사용하여 만든 주조 모양이 감소된 뒤틀림을 보이고, 페로센을 함유하는 주조 혼합물을 사용하여 주조 모양을 만든 경우 캐스팅 공정 도중 보다 적은 양의 HAPS가 생성될 것임을 나타낸다. 부가적으로, 시험은 페로센을 함유하는 몰드 및 코어를 사용하여 제조한 캐스팅이 캐스팅의 표면에서 적은 광휘 탄소 축적이 생성되고 감소된 탄소 픽업을 가질 것임을 보인다.
발열성 주조 혼합물을 사용하는 실시예
분말형 및 과립형 재료를 회분 혼합기 내에서 2분 동안 예비-혼합한 후, 결합제를 첨가하고 추가 2분 동안 혼합함으로써 여러 발열성 주조 혼합물을 제조하였다. 표 III은 발열성 주조 혼합물을 제조하는데 사용되는 다양한 성분의 양을 나타낸다. 성분의 양은 발열성 주조 혼합물의 총 중량을 기준으로 중량％으로 표시된다. 그 후, 발열성 주조 혼합물을 10 중량％의 페놀계 우레탄 저온-박스 결합제, 이소큐어(등록상표) 파트 I 492 페놀계 수지 성분 및 이소큐어(등록상표) 파트 II 892 폴리이소시아네이트 성분과 혼합하였고, 여기서 주조 결합제의 총 중량％는 발열성 주조 혼합물의 총 중량을 기준으로 하였다. 발열성 주조 혼합물을 성형하여 시험 샘플을 제조하였다. 경화 촉매로서 트리에틸 아민을 사용하여 저온-박스 공정으로 모양을 경화시켰다.
발열성 주조 혼합물의 특성을 표 III의 아래 절반 부분에 나타내었다. 혼합물 A 및 B는 페로센을 함유하지 않으며 비교 목적으로 나타내었다.
표 III에 기재한 여러 발열성 혼합물로부터 저온-박스 공정으로 만든 시험 샘플 상에 점화 시험을 실시하였다. 점화 시험은, 시험 코어를 1100℃의 난로 안에 넣고, 시간의 함수로 온도를 플로팅하는 그래프를 생성하는, 적외선 온도계를 사용하여 주기적으로 점화를 모니터링하여 실시하였다.
그 후, 시간에 따른 온도의 변화를 나타내는 그래프 데이터로부터 관련 발열 특성을 계산하였다. 점화에 걸리는 시간은 온도가 기준선을 넘는데 필요한 시간이며, 여기서 기준선은 컵 안에 샘플을 넣기 전 난로 안의 컵의 온도이다. 발열의 지속시간은 온도가 기준선 초과로 유지되는 시간이다. 최대 온도는 그래프 상에 나타난 최대 온도이고, 방출된 에너지는 시간에 따른 온도의 변동을 나타내는 그래프 상의 곡선과 기준선 사이의 면적이다.
[표 III]
Figure pct00003
혼합물 B는 약간 더 미세한 알루미늄을 사용하여 약간 더 빠른 점화를 초래하였으나, 표 III에 나타나는 바와 같이 보다 미세한 알루미늄을 사용하는 것은 부정적인 영향을 미친다. 예를 들어, 발열 반응 도중 도달하는 최대 온도가 낮아지고 발열 반응은 보다 적은 양의 에너지를 방출한다.
혼합물이 페로센을 함유하는지 여부에 관계없이, 혼합물 A 또는 B와 비교하였는데, 페로센을 함유하는 혼합물이 보다 오래 연소되고 더 많은 에너지를 방출하였다. 또한, 목적하는 최대 연소 온도, 발열의 지속시간 및 방출되는 총 에너지를 수득하기 위하여 적절한 양의 페로센을 사용함으로써 발열성 주조 혼합물을 주문에 맞출 수 있음이 명백하다. 제형화하는 자는 발열성 혼합물 중에 페로센을 사용함으로써 일부 경우 반응에 필요한 개시제의 양을 감소시킬 수 있다. 이는 제형화하는 자가 발열 제형 중의 불소의 양을 감소시킬 수 있게 한다. 발열성 혼합물 중의 불소의 양을 감소시키는 것은 통상적으로 연성 (ductile) 철 캐스팅에서의 어안 (fish-eye) 결함의 발생을 감소시키는 효과를 갖는다. 부가적으로, 발열성 혼합물 중에 페로센을 사용함으로써, 제형화하는 자는 일부 경우 발열성 혼합물 중에 사용되는 연료의 총량을 감소시킬 수 있고, 이는 유의적인 비용 절감을 야기할 것이다.
시클로펜타디에닐 망간 트리카르보닐 ( CMT )을 함유하는 주조 혼합물 상의 점화 시험
표 IV에 기재된 성분을 사용하여 주조 혼합물을 제조하였다. 마이크로스피어, 알루미늄, 산화제, 페로센 및 CMT를 먼저 혼합한 후, 결합제 (이소큐어(등록상표) 492/892)와 혼합하였다. 대조군에서는, 페로센을 주조 혼합물 중에 첨가하지 않았다. 혼합물 4 내지 7에서는 CMT를 주조 혼합물에 첨가하고, 혼합물 8에서는 CMT 및 페로센 둘 다를 주조 혼합물에 첨가하였다. 생성된 주조 혼합물을 코어박스 안으로 발포시킴으로써 개뼈다귀모양-성형된 시험 코어박스 안으로 강제하였다. 그 후, 코어박스 내의 성형 혼합물을 TEA와 20 psi에서 2초 동안 접촉시킨 후, 10초 동안 40 psi에서 질소 퍼징하여, 표준 공정을 사용하여 AFS 인장 강도 샘플 (개뼈다귀모양)을 형성하였다.
표 IV에는 발열성 주조 혼합물의 성분을 나타내었다. 대조군은 CMT 또는 페로센을 함유하지 않았다.
점화 시험을 시험 샘플 상에서 실시하였다. 점화 시험은, 시험 코어를 1100℃의 난로 안에 넣고, 시간의 함수로 온도를 플로팅하는 그래프를 생성하는, 적외선 온도계를 사용하여 주기적으로 점화를 모니터링하여 실시하였다.
그 후, 시간에 따른 온도의 변화를 나타내는 그래프 데이터로부터 관련 발열 특성을 계산하였다. 점화에 걸리는 시간은 온도가 기준선을 넘는데 필요한 시간이며, 여기서 기준선은 컵 안에 샘플을 넣기 전 난로 안의 컵의 온도이다. 발열의 지속시간은 온도가 기준선 초과로 유지되는 시간이다. 최대 온도는 그래프 상에 나타난 최대 온도이고, 방출된 에너지는 시간에 따른 온도의 변동을 나타내는 그래프 상의 곡선과 기준선 사이의 면적이다.
결과를 표 IV의 아래 절반 부분에 나타내었다.
[표 IV]
Figure pct00004
데이터는 CMT의 양이 증가할수록 점화에 걸리는 시간이 감소하고, 도달하는 최대 온도가 증가하고, 연소의 지속시간이 증가하고, 방출되는 에너지가 증가함을 나타낸다. CMT 및 페로센을 모두 함유하는 혼합물 4와 관련된 데이터는 점화와 관련하여 보다 많은 개선점이 있음을 나타낸다.
본원에 사용되는 용어 "포함하는" (및 그의 문법적 변형)은 "갖는" 또는 "비롯한"의 포함적 의미로 사용되며, "~으로만 이루어지는"의 배타적 의미로 사용되지 않는다. 본원에서 단수를 나타내는 용어는 단수뿐만 아니라 복수도 포함함을 이해해야 한다.
본 명세서에 언급된 모든 출판물, 특허 및 특허 출원은, 임의의 그리고 모든 목적에 있어서, 각각의 개별 출판물, 특허 또는 특허 출원이 구체적으로 그리고 개별적으로 참고문헌으로서 도입되는 것으로 지시된 것 같이 본원에 참고문헌으로 도입되어 있다. 불일치가 있는 경우, 본 명세서가 우선할 것이다.
본 발명의 상기 설명은 본 발명을 예시 및 기술한다. 부가적으로, 본 발명은 바람직한 실시양태만을 나타내고 기술하지만, 상기한 바와 같이 본 발명은 다양한 다른 조합, 변형 및 환경에서 사용할 수 있고, 본원에 표현된 바와 같은 개념의 범주 내에서 상기 교시 및/또는 관련 분야의 기술 또는 지식에 상응하게 변화 또는 변경이 가능함을 이해해야 한다.
상기 기재된 실시양태는, 그의 실시에 있어서 공지된 최적의 방식을 설명하는 것, 및 다른 당업자가 본 발명을 그대로의 또는 다른 실시양태로 그리고 특정 적용 또는 용도에서 요구되는 다양한 변경을 가해 사용할 수 있도록 하는 것을 추가로 의도한다. 따라서, 상세한 설명은 본원에 기재된 형태로 제한되는 것을 의도하지 않는다. 또한, 첨부된 특허청구범위가 대안적인 실시양태를 포함하는 것으로 해석되는 것을 의도한다.

Claims (24)

  1. (a) 내화물질 및/또는 결합제, 및 (b) 비스-시클로펜타디에닐 철, 시클로펜타디에닐 망간 트리카르보닐, 이의 유도체 및 이의 혼합물을 포함하는 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    (a) 주요량의 내화물질; 및
    (b) 약 0.0005 중량부 내지 4 중량부의, 비스-시클로펜타디에닐 철, 시클로펜타디에닐 망간 트리카르보닐, 이의 유도체 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 메탈로센 (여기서 상기 중량부는 100 중량부의 내화물질 조성물을 기준으로 함)
    을 포함하는 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    (a) 5 중량부 내지 30 중량부의 산화성 금속,
    (b) 2 중량부 내지 10 중량부의, 산소의 공급원인 화합물
    을 더 포함하는 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 발열 반응을 위한 개시제를 더 포함하는 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 결합제를 더 포함하는 조성물.
  6. 제2항에 있어서, 결합제를 더 포함하는 조성물.
  7. (a) 주요량의 제5항에 따른 조성물을 패턴 안으로 도입하여 모양을 형성하는 단계;
    (b) 모양을 경화시키는 단계; 및
    (c) 패턴으로부터 모양을 제거하는 단계
    를 포함하는 주조 모양의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 촉매가 모양의 경화에 사용되는 것인 방법.
  9. 제8항에 있어서, 경화 촉매가 액상 촉매이고, 상기 조성물을 상기 패턴 안으로 도입하기 전에 상기 조성물과 혼합하는 것인 방법.
  10. 제8항에 있어서, 촉매가 증기성 경화 촉매이고, 조성물을 패턴 안으로 도입한 후 모양과 촉매를 접촉시키는 것인 방법.
  11. (a) 몰드 어셈블리를 갖는 캐스팅 어셈블리 안으로 제10항에 따라 제조된 주조 모양을 삽입하는 단계;
    (b) 상기 캐스팅 어셈블리 안으로 금속을 액체 상태로 붓는 단계;
    (c) 상기 금속을 냉각시키고 응고시키는 단계; 및
    (d) 그 후, 캐스팅된 금속 부품을 캐스팅 어셈블리로부터 분리하는 단계
    를 포함하는 금속 부품의 캐스팅 방법.
  12. 제11항에 있어서, 결합제가 페놀계 우레탄 결합제인 방법.
  13. 제11항에 있어서, 촉매가 증기성 아민 경화 촉매인 방법.
  14. (a) 주요량의 제6항에 따른 조성물을 패턴 안으로 도입하여 모양을 형성하는 단계;
    (b) 모양을 경화시키는 단계; 및
    (c) 패턴으로부터 모양을 제거하는 단계
    를 포함하는 주조 모양의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서, 촉매가 모양의 경화에 사용되는 것인 방법.
  16. 제15항에 있어서, 경화 촉매가 액상 촉매이고, 상기 조성물을 상기 패턴 안으로 도입하기 전에 상기 조성물과 혼합하는 것인 방법.
  17. 제15항에 있어서, 촉매가 증기성 경화 촉매이고, 조성물을 패턴 안으로 도입한 후 모양과 촉매를 접촉시키는 것인 방법.
  18. (a) 몰드 어셈블리를 갖는 캐스팅 어셈블리 안으로 제17항에 따라 제조된 주조 모양을 삽입하는 단계;
    (b) 상기 캐스팅 어셈블리 안으로 금속을 액체 상태로 붓는 단계;
    (c) 상기 금속을 냉각시키고 응고시키는 단계; 및
    (d) 그 후, 캐스팅된 금속 부품을 캐스팅 어셈블리로부터 분리하는 단계
    를 포함하는 금속 부품의 캐스팅 방법.
  19. 제18항에 있어서, 결합제가 페놀계 우레탄 결합제인 방법.
  20. 제19항에 있어서, 촉매가 증기성 아민 경화 촉매인 방법.
  21. (a) 결합제,
    (b) 약 0.0005 중량부 내지 4.0 중량부의, 비스-시클로펜타디에닐 철, 시클로펜타디에닐 망간 트리카르보닐, 이의 유도체 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 메탈로센, 및
    (c) 0 부의 내화물질
    (여기서 상기 중량부는 100 중량부의 결합제 조성물을 기준으로 함)
    을 포함하는 조성물.
  22. 제21항에 있어서, 결합제가 에폭시-아크릴계 결합제, 푸란 결합제, 알칼리성 페놀계 레졸 결합제, 페놀계 우레탄 결합제, 폴리에스테르 폴리올 또는 불포화 폴리에스테르 폴리올로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 조성물.
  23. 제22항에 있어서, 섬유, 충전제, 목재 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 비-내화물질 재료를 더 포함하는 조성물.
  24. 제23항에 있어서, 촉매를 더 포함하는 조성물.
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