KR20110049527A - 푸란수지 조성물，푸란수지―경화제 조성물，및 이의 주물용사 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 푸란수지 조성물, 푸란수지-경화제 조성물, 및 이의 주물용사 조성물에 관한 것으로, 구체적으로는 페놀이나 폼알데히드와 같은 유독성 물질을 포함하지 않아 친환경적이며 취기를 저하시켜 작업장 및 주거지역의 안전보건을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 강도 및 작업성도 향상시킬 수 있는 장점을 가지는 푸란수지 조성물, 푸란수지-경화제 조성물, 및 이의 주물용사 조성물에 관한 것이다.
주물, 푸란수지, 폼알데히드, 글리옥살

Description

푸란수지 조성물，푸란수지―경화제 조성물，및 이의 주물용사 조성물 {FURAN RESIN COMPOSITION, FURAN RESIN-HARDENER COMPOSITION, AND FOUNDRY SAND MOLDS OF THE SAME}
본 발명은 푸란수지 조성물, 푸란수지-경화제 조성물, 및 이의 주물용사 조성물에 관한 것이다.
자경성 주형은 규사 등의 내화성 입상 재료에 퍼푸릴 알코올(furfuryl alcohol) 등의 산경화성 수지와 인산이나 방향족계 술폰산 등의 경화제를 첨가 혼연한 후, 이 혼연사를 형에 충전하고, 수지를 경화시켜 제조된다. 그러나 퍼푸릴 알코올을 주성분으로 하는 수지는 경화 속도의 조정이 어렵고, 주형 강도가 낮아지는 경향이 있다. 이를 개선하기 위하여 요소(urea)를 공축합한 요소ㆍ포르말린변성 푸란수지가 일반적으로 이용되고 있다.
또한, 산경화성 수지를 포함하는 점결제 조성물의 경화 특성을 개선하기 위하여 여러 가지 방안이 제안되었다. 예컨대 일본등록특허번호 제51-26122호에는 요소, 글리옥살(glyoxal), 폼알데히드(formaldehyde)를 특정의 비율로 반응시킨 조성물과 퍼푸릴 알코올을 병용한 주물용 점결제 조성물이 개시되어 있다. 또한 일 본공개특허번호 제54-46126호에는 산경화성 화합물과 페놀 유도체와 물을 특정 비율로 함유하는 주물용 점결제 조성물이 개시되어 있다. 또한, 일본공개특허번호 제6-297072호에는 산경화성 수지를 주체로 하는 주형 제조용 점결제 조성물에 특정의 경화 촉진제를 함유시키는 것이 개시되어 있다. 또한 일본공개특허번호 제8-57577호에는 퍼푸릴 알코올을 주성분으로서 얻어지는 주형 제조용 점결제 조성물에 특정의 경화 촉진제를 함유시키는 것이 개시되어 있다.
이러한 종래의 자경성 주형용의 점결제로서 이용되는 푸란수지는 통상 퍼푸릴 알코올에 요소나 폼알데히드를 공축합하여 얻어지는데, 폼알데히드뿐만 아니라 페놀도 푸란수지의 원료로 사용되고 있어, 이러한 유독성 물질로 인하여 주형작업 시 작업장내 심한 취기가 발생하고 주물현장 인근의 안전보건이 위험한 실정이다.
따라서 주형 제조시(수지경화시)의 작업장 및 주변 주거지역의 안정성을 개선하기 위하여 폼알데히드 및 페놀 등의 유독성 물질의 농도를 저감하기 위하여 푸란수지 제조공정 중 미반응 폼알데히드를 제거하여 수지 중의 농도를 저감하는 방법이 제안되었으나, 제조공정이 복잡하여 공업적으로 적용하기 어렵다. 또한, 요소나 폼알데히드 포획제를 배합하는 것도 제안되었으나, 이들 화합물은 용해성이나 안정성이 나쁘고, 기타 물성을 저해하는 단점이 있어 안정적 생산이 불가능하다는 문제가 있다.
본 발명은 취기를 저하시켜 작업장 및 주거지역의 안전보건을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 강도 및 작업성을 향상시킬 수 있는 푸란수지 조성물, 푸란수지-경화제 조성물, 및 이의 주물용사 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 구현예는 퍼푸릴 알코올(furfuryl alcohol) 및 글리옥살(glyoxal)로 이루어진 혼합물 A의 중축합물 또는 퍼푸릴 알코올(furfuryl alcohol), 글리옥살(glyoxal) 및 요소(urea)로 이루어진 혼합물 B의 중축합물을 포함하는 푸란수지 조성물인 것이다.
본 발명의 다른 일 구현예는 상기 혼합물 A는 퍼푸릴 알코올 100중량부를 기준으로 하여 글리옥살 5 내지 40중량부의 함량으로 포함하는 푸란수지 조성물인 것이다.
본 발명의 다른 일 구현예는 상기 혼합물 B는 퍼푸릴 알코올 100중량부를 기준으로 하여 글리옥살 5 내지 40중량부 및 요소 1 내지 30중량부의 함량으로 포함하는 푸란수지 조성물인 것이다.
본 발명의 다른 일 구현예는 상기 푸란수지 조성물은 미반응 퍼푸릴 알코올을 포함하고, 상기 미반응 퍼푸릴 알코올은 푸란수지 조성물 100중량부를 기준으로 하여 미반응 퍼푸릴 알코올을 30 내지 90중량부로 포함하는 것이다.
본 발명의 다른 일 구현예는 상기 푸란수지 조성물, 및 경화제를 포함하는 푸란수지-경화제 조성물인 것이다.
본 발명의 다른 일 구현예는 상기 푸란수지-경화제 조성물은 푸란수지-경화제 조성물 100중량부를 기준으로 하여 상기 푸란수지 조성물 70 내지 85중량부; 및 상기 경화제 15 내지 30중량부를 포함하는 것이다.
본 발명의 다른 일 구현예는 상기 경화제가 방향족계 술폰산(aromatic sulfonic acid)인 것이다.
본 발명의 다른 일 구현예는 상기 푸란수지-경화제 조성물 및 내화성 입상 재료를 포함하는 주물용사 조성물인 것이다.
본 발명에 따른 푸란수지 조성물, 푸란수지-경화제 조성물, 및 이의 주물용사 조성물은 페놀이나 폼알데히드와 같은 유독성 물질을 포함하지 않아 친환경적이며 취기를 저하시켜 작업장 및 주거지역의 안전보건을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 강도향상 및 적정 가사시간을 통한 작업성 증진에도 기여할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 퍼푸릴 알코올(furfuryl alcohol) 및 글리옥살(glyoxal)로 이루어진 혼합물 A의 중축합물 또는 퍼푸릴 알코올(furfuryl alcohol), 글리옥살(glyoxal) 및 요소(urea)로 이루어진 혼합물 B의 중축합물을 포함하는 푸란수지 조성물을 제공하는 것이다.
주형을 제조하기 위한 주물사의 점결제로서 사용되는 푸란수지 조성물은 퍼푸릴 알코올을 주성분으로 하고 요소나 폼알데히드 또는 페놀 등의 원료물질과 중 축합 반응을 시켜 얻는 것이 일반적이다. 이러한 방법으로 제조된 푸란수지 조성물에는 폼알데히드나 페놀과 같은 유독한 물질이 미반응물로 존재하고 있기 때문에 주형 제조시의 작업장이나 주변 지역의 안정성을 위협하는 요소로 작용하고 있다.
본 발명에 따른 푸란수지 조성물은 이러한 폼알데히드나 페놀과 같은 유독 물질을 전혀 사용하지 않고, 퍼푸릴 알코올 및 글리옥살을 중축합시키거나, 퍼푸릴 알코올, 글리옥살 및 요소를 중축합시킨 중축합물을 포함함으로써 인체나 주변 환경에 유해한 영향을 전혀 주지 않는다.
즉, 본 발명에서는 글리옥살을 퍼푸릴 알코올 또는 요소와 적절한 범위로 조절하여 배합함으로써, 악취의 발생을 근본적으로 방지하고 동시에 이러한 푸란수지 조성물로부터 제조된 주물용사 조성물로서 요구되는 가사시간, 주형강도 및 안정성을 향상시킬 수 있다.
이를 구체적으로 설명하면 푸란수지 조성물을 제조하기 위해서는 원료물질들을 중축합 시키기 위한 원료물질간의 배합비를 중요한 요소로 들 수 있다. 이러한 원료물질 중 폼알데히드나 페놀은 유독물질로서 사용하지 않는 것이 바람직하나, 폼알데히드를 글리옥살로 대체할 경우 즉, 글리옥살을 포함하는 원료물질로 푸란수지 조성물을 제조하는 경우 원료물질들을 중축합시키기 위한 원료물질간의 배합비를 적절히 조정하기가 어렵기 때문에 폼알데히드를 사용하게 되고, 결국 푸란수지 조성물의 저장안정성을 저해하고, 적정 수준의 주형강도를 구현할 수 없는 문제점이 발생하게 된다.
본 발명에서는 글리옥살을 대체 사용하여 원료물질간의 배합비가 최적인 범위를 가지며, 이를 통해 적정 가사시간 및 저장안정성을 가짐에 따라 대형부터 소형까지 넓은 범위의 주물작업에 사용할 수 있어, 높은 작업성 효과를 가질 수 있는 것이다.
또한, 폼알데히드와 퍼푸릴알코올를 사용하여 푸란수지 조성물을 제조하는 경우 폼알데히드 및 퍼푸릴알코올을 중축합 반응온도까지 승온시키는 과정에서 5 내지 20℃ 정도의 발열이 발생하는데, 이러한 발열을 제어할 수 없어 최종물질인 푸란수지 조성물의 저장안정성과 같은 특성이 저하되나, 폼알데히드를 글리옥살로 대체하여 푸란수지 조성물을 제조하는 경우 온화한(mild)한 반응이 진행되기 때문에 발열이 거의 발생하지 않는다.
따라서 본 발명에서는 글리옥살을 대체 사용함으로써 푸란수지 조성물의 원료물질 반응 시 발생하는 발열을 제어할 수 있어 폼알데히드 사용시 발열이 발생하는 문제를 방지하여 이를 통한 반응 안정성 확보가 가능하다. 또한, 본 발명에 따른 푸란수지 조성물로부터 완성된 주형은 탈형작업 시 높은 붕괴성을 나타내어 생산성에도 크게 기여할 수 있다.
상기 혼합물 A는 퍼푸릴 알코올 100중량부를 기준으로 하여 글리옥살 5 내지 40중량부, 바람직하게는 5 내지 30중량부, 더욱 바람직하게는 5 내지 20중량부의 함량으로 포함할 수 있다.
상기 혼합물 A가 상기 조건으로 구성성분이 포함되는 경우 주물용사 조성물로서 요구되는 적정한 주형강도를 얻을 뿐만 아니라, 안정성 및 악취제거의 효과도 얻을 수 있다.
상기 혼합물 B는 퍼푸릴 알코올 100중량부를 기준으로 하여 글리옥살 5 내지 40중량부, 바람직하게는 5 내지 30중량부, 더욱 바람직하게는 5 내지 20중량부로 포함하고, 또한 요소 1 내지 30중량부, 바람직하게는 1 내지 15중량부의 함량으로 포함할 수 있다.
상기 혼합물 A가 상기 조건으로 구성성분이 포함되는 경우 주물용사 조성물로서 요구되는 적정한 주형강도를 얻을 뿐만 아니라, 안정성 및 악취제거의 효과도 얻을 수 있다. 특히, 상기 요소의 함량이 상기 범위 내에 있는 경우 적절한 질소함량을 포함할 수 있어 주형강도의 안정성을 얻을 수 있다.
통상적으로 주물용사 조성물에서 질소함량이 늘어나면 주형강도가 높아지는 경향을 나타내지만 과다한 질소함량은 주물표면상의 결함을 나타낼 수 있다. 따라서, 주형강도의 안정성을 가지기 위해서는 질소함량을 적절한 범위로 포함하는 것이 중요한 것이다. 이 질소는 요소 구조에 포함되어 있어, 요소의 함량을 조절함으로써 질소의 함량이 조절되므로 본 발명에서의 요소가 상기 함량 범위를 가지는 이유가 여기에 있는 것이다.
또한, 본 발명에서는 특별한 언급이 없는 한 상기 글리옥살의 함량은 고형분 함량임을 의미한다.
본 발명에 따른 푸란수지 조성물은 미반응 퍼푸릴 알코올을 포함할 수 있는데, 상기 미반응 퍼푸릴 알코올은 푸란수지 조성물 100중량부를 기준으로 하여 30 내지 90중량부로 포함할 수 있다. 상기 미반응 퍼푸릴 알코올의 함량이 상기 범위 내에 있는 경우 적절한 점도를 형성할 수 있어 내화성 입상재료로의 코팅에 있어 균일성을 높일 수 있고 이로 인해 강도안정성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상술한 푸란수지 조성물, 및 경화제를 포함하는 푸란수지-경화제 조성물을 제공하는 것이다.
상기 푸란수지-경화제 조성물은 푸란수지-경화제 조성물 100중량부를 기준으로 하여 상기 푸란수지 조성물 70 내지 85중량부; 및 상기 경화제 15 내지 30중량부를 포함할 수 있다.
상기 푸란수지 조성물 및 경화제의 함량이 상기 범위 내에 있는 경우 푸란수지 조성물과 경화제간 경화에 필요한 적절한 배합비를 얻을 수 있다는 점에서 조형작업에 필요한 적절한 가사시간 및 주형강도를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 경화제는 방향족계 술폰산인 것으로 악취의 원인이 되는 미반응 방향족 유기용제 함량을 최소화 시키는 장점이 지닌다.
일반적으로 경화제는 벤젠, 톨루엔, 자일렌과 같은 방향족 유기용제와 산의 반응을 통해 생성되는 방향족계 술폰산을 경화제로 사용하고 있어, 푸란수지 조성물과 경화제와의 경화반응 시 경화제내에 미반응물로 남아있는 방향족 유기용제로 인해 경화제 특유의 악취가 발생하기도 한다. 본 발명에서는 경화제내의 미반응 유기용제(벤젠, 톨루엔, 자일렌)의 함량을 감소시켜 경화제상에서 발생할 수 있는 악취를 최소화시키면서도 경화제로서 요구되는 역할을 수행하여 조형작업에 필요한 적절한 가사시간 및 주형강도를 얻을 수 있다.
상기 경화제로서 방향족계 술폰산으로는 벤젠 술폰산, 톨루엔 술폰산, 자일 렌 술폰산 등을 들 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상술한 푸란수지-경화제 조성물, 및 내화성 입상 재료를 포함하는 주물용사 조성물을 제공하는 것이다. 이를 구체적으로 설명하면 상기 푸란수지-경화제 조성물을 내화성 입상 재료에 혼련하여 주물용사 조성물을 얻는 것이다.
상기 내화성 입상 재료로는 석영질을 주성분으로 하는 규사, 크로마이트샌드(chromite sand), 지르콘샌드(zircon sand), 올리빈샌드(olivine sand), 알루미나샌드(alumina sand), 멀라이트샌드(mullite sand), 합성멀라이트샌드(synthetic mullite sand) 등의 신사(new sand) 또는 재생사(reclaimed sand) 등의 공지의 것을 이용할 수 있다.
상기 재생사로는 통상의 기계적 마모식, 혹은 배소식(roasting)으로 얻어지는 것을 사용하지만, 마모식으로 재생된 것이 더 수율도 높고, 경제적으로 우수하며, 일반적이어서 바람직하다.
또한, 상기 주물용사 조성물은 주형 강도를 보다 향상시키기 위하여 실란 커플링제를 첨가할 수 있다. 상기 실란 커플링제로는 γ-(2-아미노)아미노프로필메틸디메톡시실란, γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란 등을 들 수 있다.
이와 같이 얻어진 주물용사 조성물을 이용하여 일반적인 주물 제조법으로 주물을 제조할 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 설명한다.　 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 12
퍼푸릴 알코올 100중량부를 기준으로 하여, 글리옥살 및 요소의 함량(중량부)을 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 계량하여 축합반응을 진행시키고, 축합반응 중 발생하는 축합수를 제거하는 탈기공정을 진행하는 방법으로 중축합시켜 중축합물을 제조하였다.
상기 제조한 중축합물에 실란커플링제(일본 Chisso 아미노실란; S-330)를 푸란수지 조성물 100중량부를 기준으로 하여 0.12중량부의 함량으로 첨가하여 푸란수지 조성물을 제조하였다.
실시예 퍼푸릴 알코올 글리옥살 요소
1 100 6.25 0
2 100 12.5 0
3 100 18.75 0
4 100 6.25 6.25
5 100 6.25 10
6 100 6.25 12.5
7 100 12.5 6.25
8 100 12.5 10
9 100 12.5 12.5
10 100 18.75 6.25
11 100 18.75 10
12 100 18.75 12.5
비교예 1 내지 6
퍼푸릴 알코올 100중량부를 기준으로 하여, 글리옥살 및 요소의 함량(중량부)을 하기 표 2에 나타낸 바와 같이 계량한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 퍼푸릴 알코올 글리옥살 요소
1 100 0 0
2 100 3.75 0
3 100 112.5 0
4 100 0 10
5 100 3.75 10
6 100 80 10
비교예 7 내지 11
퍼푸릴 알코올 100중량부를 기준으로 하여 폼알데히드 및 요소의 함량(중량부)을 하기 표 3에 나타낸 바와 같이 계량한 후 축합반응을 진행시키고 축합반응 중 발생하는 축합수를 제거하는 탈기공정을 진행하는 방법으로 중축합시켜 중축합물을 제조하였다.
상기 제조한 중축합물에 실란커플링제(일본 Chisso 아미노실란; S-330)를 푸란수지 조성물 100중량부를 기준으로 하여 0.12중량부의 함량으로 첨가하여 푸란수지 조성물을 제조하였다.
비교예 폼알데히드 종류 원료물질 배합량
퍼푸릴알코올
(중량부) 		알데히드
(중량부)		 요소
(중량부)
7 40% formaldehyde 100 12.5 10
8 92% p-formaldehyde 100 12.5 10
9 Salicylic aldehyde 100 12.5 10
10 Acetaldehyde 100 12.5 10
11 Benzaldehyde 100 12.5 10
실시예 1 내지 12에 따라 제조된 푸란수지 조성물에서 미반응 퍼푸릴 알코올 함량은 하기 방법에 따라 측정하였다. 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
(1) 미반응 퍼푸릴 알코올 함량 측정
기체크로마토그래피(Gas Chromato Graphy; GC-FID)장비를 이용하여 분석한 측정값이며 단위는 중량부이다.
실시예 미반응 퍼푸릴 알코올
1 68.7
2 65.3
3 66.4
4 66.1
5 68.3
6 64.4
7 63.2
8 61.2
9 67.8
10 69.3
11 64.8
12 65.2
※ 상기 표에서 미반응 퍼푸릴 알코올의 함량은 푸란수지 조성물 100중량부를 기준으로 한 중량부이다.
실시예 1 내지 12 및 비교예 1 내지 11에 따라 제조된 푸란수지 조성물을 하기 방법에 따라 항압강도, 가사시간, 유해물질 함량 및 취기를 측정하여 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
(2) 항압강도
실시예 1 내지 12 및 비교예 1 내지 11에 따라 제조된 푸란수지 조성물을 0.99중량%, 내화성 입상 재료로서 모래를 98.71중량%, 및 경화제로서 자일렌 술폰산(KH-20D, KOLON유화社)을 0.3중량%의 함량으로 배치믹서를 이용하여 혼합(배치믹서에 내화성 입상재료 투입 후 푸란수지 경화제를 투입하여 Mixing 60초, 푸란수지 조성물을 투입하여 Mixing 60초)하여 주물용사 조성물을 제조한 후, 원형의 틀(직경50mm, 높이50mm)안에 충진시키고 잘 다져 경화시킨 후 만능재료시험기(UTM; QM100, Qmesys)을 이용하여 방치 시간 별로 항압강도(kg·f/cm2)를 측정하였다.
(3) 가사시간
실시예 1 내지 12 및 비교예 1 내지 11에 따라 제조된 푸란수지 조성물을 0.99중량%, 내화성 입상 재료로서 모래를 98.71중량%, 및 경화제로서 자일렌 술폰산(KH-20D, KOLON유화社)을 0.3중량%의 함량으로 배치믹서를 이용하여 혼합(배치믹서에 내화성 입상재료 투입 후 푸란수지 경화제를 투입하여 Mixing 60초, 푸란수지 조성물을 투입하여 Mixing 60초)하여 주물용사 조성물을 제조한 후, 원형의 틀(직경50mm, 높이50mm)안에 충진시키고 잘 다진 후 경화시켜 주물용사 조성물을 제조하였다.
상기 제조된 주물용사 조성물을 방치하며 1분단위로 주물용사 조성물의 시편을 제작하여 24시간 방치강도가 처음 만든 시편의 24시간 방치강도 대비 80%이상인 시간을 측정하였다.
(4) 유해물질 측정
실시예 1 내지 12 및 비교예 1 내지 11에 따라 제조된 푸란수지 조성물을 페놀함량의 경우 GC-MS의 방법을 통해 분석하고 미반응 폼알데히드 함량의 경우HPLC/DAD 방법에 따라 유해물질을 측정하였다.
(5) 취기
취기측정은 관능법을 사용하였으며, 자세한 측정법은 다음과 같다.
내화성 입상재료, 푸란수지 경화제, 푸란수지 조성물의 Mixing을 통해 얻어지는 주물용사 조성물(3kg)을 밀폐된 용기에 넣고 단위시간별로(1 내지 5시간)용기를 열어 관응검사자가 냄새를 견딜 수 있는 시간을 측정한다
구 분 항압강도
(kgf/cm2)		 가사시간 유해물질함량(ppm) 취기
(sec)
페놀 미반응폼알데히드
실시예 1 35.21 7분 30초 N.D N.D 1분
이상
2 33.54 7분 00초 N.D N.D
3 34.67 6분 50초 N.D N.D
4 35.42 8분 20초 N.D N.D
5 32.73 8분 30초 N.D N.D
6 33.92 7분 40초 N.D N.D
7 35.77 7분 50초 N.D N.D
8 45.52 6분 30초 N.D N.D
9 40.15 6분 50초 N.D N.D
10 35.17 8분 40초 N.D N.D
11 33.56 8분 20초 N.D N.D
12 37.01 8분 40초 N.D N.D
비교예 1 20.42 12분 30초 N.D N.D
2 22.69 11분 10초 N.D N.D
3 18.74 10분 40초 N.D N.D
4 23.84 9분 20초 N.D N.D
5 30.15 9분 40초 N.D N.D
6 26.88 10분 50초 N.D N.D
7 32.06 8분40초 N.D 1800 3
8 32.38 9분00초 N.D 2100 4
9 31.67 9분 20초 N.D 360 20
10 30.21 8분20초 N.D 580 15
11 29.54 9분30초 N.D 270 9
상기 표 5에서 보는 바와 같이 푸란수지 조성물의 중축합을 위해 사용되는 원료물질의 함량을 변화시켜 얻은 푸란수지 조성물의 항압강도를 측정한 결과 실시예 8에 따른 원료물질간의 배합비에서 가장 높은 항압강도를 얻을 수 있음을 알 수 있었다.
또한, 비교예 2 내지 3 및 비교예 5 내지 6은 실시예 1 내지 12에 비하여 글리옥살 함량이 너무 적거나 많게 포함되어 가사시간이 늘어지고 항압강도가 저하되는 것을 알 수 있었다.
또한, 일반적으로 푸란수지 조성물의 중축합에 사용되는 대표적인 알데히드인 40% 폼알데히드와 92% p-폼알데히드 이외의 사용가능한 알데히드류의 종류를 달리하여 푸란수지 조성물을 제조하였을 때 가사시간 및 항압강도를 보면, 가장 흔하게 범용적으로 사용되는 40% 폼알데히드(비교예 7) 및 92% p-폼알데히드(비교예 8)가 다른 사용가능한 알데히드류(비교예 9 내지 11)보다 높은 항압강도를 발현하였고 가사시간도 빨라짐을 알 수 있었다.
그러나, 글리옥살을 사용한 실시예 1 내지 12가 비교예 7 및 8에 비하여 항압강도가 향상되고, 항압강도 대비 가사시간이 보다 우수함을 알 수 있으며, 취기를 발생시키는 근본적인 원인인 미반응 폼알데히드와 같은 유해물질을 함유하지 않아 매우 친환경적임을 알 수 있다.
종합하면, 가사시간은 푸란수지 조성물에 모래 및 경화제를 첨가한 후 경화가 이루어지기 전까지의 작업가능한 시간을 의미하는 것으로서 경화가 이루어지면 작업이 어려워지는데, 상기 표 5에서 보는 바와 같이, 퍼푸릴 알코올, 글리옥살 및 요소의 함량이 달라짐에 따라 가사시간 및 항압강도가 크게 달라지며, 이로 인해 글리옥살을 사용하는 푸란수지 조성물의 제조에 있어 원료들간의 배합비가 매우 중요함을 알 수 있다.
항압강도(24시간 방치 후 최종강도)가 높더라도 가사시간이 길어지면 즉, 가사시간이 비정상적으로 길어지면 작업가능시간이 길어짐을 의미하고 이는 곧, 초기강도가 낮게 형성됨을 의미하므로 이러한 푸란수지 조성물은 일정시간 내에 경화가 이루어져야 하는 주물제작 작업 시 작업성이 낮아져 사용하는데 어려움이 있기 때문에 주물제작 시 사용할 수 없으며, 반대로 항압강도는 높더라도 가사시간이 짧아(통상 초기강도가 높게 나옴을 의미)지게 되면 안정적인 주형강도를 얻을 수 없다.
따라서 높은 항압강도와 적절한 수준의 가사시간을 모두 구현할 수 있는 푸란수지 조성물의 설계가 매우 중요한 요인이다.
글리옥살을 사용하는 본 발명에서는 퍼푸릴알코올, 글리옥살 및 요소간의 적절한 배합비를 도입하여 높은 항압강도(최종강도) 및 적정 가사시간을 확보할 수 있었다.
가사시간이 길고 짧음에 따라 소형 주물에서부터 대형주물까지 선택적으로 사용되는데 본 발명에 기초한 푸란수지 조성물은 높은 항압강도를 나타냄은 물론 적정수준의 가사시간 또한 나타내어 다양한 크기의 주물제작시 광범위하게 사용될 수 있는 장점이 있다.
또한, 실시예 1 내지 12는 유해물질인 폼알데히드 및 페놀이 전혀 검출되지 않아, 취기를 저하시켜 작업장 및 주거지역의 안전보건을 확보할 수 있음을 알 수 있다.
이로부터 실시예 1 내지 12에 따라 제조된 푸란수지 조성물 및 이를 사용하여 제조된 푸란수지-경화제 조성물 및 주물용사 조성물은 친환경적이며 취기를 저하시켜 작업장 및 주거지역의 안전보건을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 강도 및 작업성도 향상시킬 수 있는 장점을 가짐을 알 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.　

Claims (8)

  1. 퍼푸릴 알코올(furfuryl alcohol) 및 글리옥살(glyoxal)로 이루어진 혼합물 A의 중축합물 또는 퍼푸릴 알코올(furfuryl alcohol), 글리옥살(glyoxal) 및 요소(urea)로 이루어진 혼합물 B의 중축합물을 포함하는 푸란수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 혼합물 A는 퍼푸릴 알코올 100중량부를 기준으로 하여 글리옥살 5 내지 40중량부의 함량으로 포함하는 것을 특징으로 하는 푸란수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 혼합물 B는 퍼푸릴 알코올 100중량부를 기준으로 하여 글리옥살 5 내지 40중량부 및 요소 1 내지 30중량부의 함량으로 포함하는 것을 특징으로 하는 푸란수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 푸란수지 조성물은 미반응 퍼푸릴 알코올을 포함하고, 상기 미반응 퍼푸릴 알코올은 푸란수지 조성물 100중량부를 기준으로 하여 미반응 퍼푸릴 알코올을 30 내지 90중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는 푸란수지 조성물.
  5. 제1항에 따른 푸란수지 조성물, 및 경화제를 포함하는 푸란수지-경화제 조성 물.
  6. 제5항에 있어서, 푸란수지-경화제 조성물 100중량부를 기준으로 하여 상기 푸란수지 조성물 70 내지 85중량부; 및 상기 경화제 15 내지 30중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 푸란수지-경화제 조성물.
  7. 제5항에 있어서, 상기 경화제는 방향족계 술폰산인 것을 특징으로 하는 푸란수지-경화제 조성물.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 푸란수지-경화제 조성물 및 내화성 입상 재료를 포함하는 주물용사 조성물.
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