KR20110106372A - 주물을 위한 모래주형 및/또는 코어를 만들기 위한 바인더 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20110106372A KR1020117016487A KR20117016487A KR20110106372A KR 20110106372 A KR20110106372 A KR 20110106372A KR 1020117016487 A KR1020117016487 A KR 1020117016487A KR 20117016487 A KR20117016487 A KR 20117016487A KR 20110106372 A KR20110106372 A KR 20110106372A
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Abstract

주물(foundry)을 위한 샌드코어(sand core) 및/또는 주형(mold)의 생산을 위한 바인더로서, 모래를 알킬 실리케이트(alkyl silicate), 바람직하게는 테트라에틸실리케이트와 혼합하고; 알칼리 금속 실리케이트, 바람직하게는 소듐실리케이트 수용액으로서 알칼리 금속 수산화물, 바람직하게는 수산화나트륨 또한 포함하는 용액을 상기 혼합물에 첨가하고, 마지막으로 상기의 모두를 모래가 균질한 양상 및 구성을 띌 때까지 혼합하는 것을 포함한다. 본 발명의 또다른 측면은 주물(foundry)을 위한 주형의 제조방법으로서, 주물사(foundry sand)를 본 발명의 바인더와 혼합하고, 여전히 0.5%~2.5% 의 물을 갖는 상기 바인더와 혼합된 모래를 실온의 공기로 불어(blow into) 냉각박스(cold box)로 넣는다. 일단 상기 냉각박스 주형이 모래로 채워지면 뜨거운 기류를 상기 모래에 통과시켜 건조하고, 상기 바인더가 경화되어 주물을 위한 주형을 얻을 수 있도록 한다.

Description

주물을 위한 모래주형 및/또는 코어를 만들기 위한 바인더 조성물 및 그 제조방법{Method and composition of binder for manufacturing sand molds and/or cores for foundries}
본 발명은 금속 주형틀(casting mold)의 기술영역에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 모래주형 및/또는 알루미늄 및 마그네슘과 같은 경금속 주조를 위한 코어를 제조하는 것에 관한 것이고, 보다 더 구체적으로는 모래주형 및/또는 알칼리 금속 실리케이트, 전분 및 다른 첨가물의 사용하는 코어의 제조 시스템에 관한 것으로 상기 시스템은 현재 사용되는 바인더에 있어 많은 이점을 제공한다.
본 발명에서 사용되는 용어 "주형(mold)"은 코어를 포괄한다(별도로 언급되지 않거나, 내용에서 포괄적이 아님을 명백하게 지시하지 않는 한).
주물(foundry)을 위한 모래주형(sand mold)을 제조하기 위해 이용되는 현재 사용되는 바인더는 환경 및 관련자본과 업무비용에 있어서 긴 제조시간을 요하며 주형 내에서 고화 이후 금속 주물(metal casting)로부터 모래를 제거하는 문제를 야기하는 많은 단점을 가지고 있다.
현재 사용되는 바인더는 일반적으로 페놀 레진 및 폴리이소시아네이트에 기초한 것으로 큐어링 또는 경화에 열을 요하지 않으나 아민(트리에틸아민과 같은) 또는 이산화탄소와 같은 촉매 및 화학물질을 필요로 한다. 주형(mold) 내에 주조 금속의 열이 유독한 증기와 가스를 생산하기 때문에, 이러한 물질을 다루는 것은 건강 및 안전 문제를 야기한다. 또한 푸란(furan)을 함유하는 다른 바인더가 있으며 이는 이산화황과의 반응으로 큐어링(cure) 되어 유사한 환경문제를 야기한다.
알루미늄 및 다른 경금속 주물 산업에 있어서 (특히 자동차 및 항공용 알루미늄 주물에 있어서) 현재의 바인더의 약점을 극복 하고, 동시에 재료비가 낮고 유독가스를 방출하지 않으며 낮은 업무비용 (큐어링 및 주조 생산물의 고화 이후의 모래 바인더 제거를 위해 사용되는 에너지 저감에 관련하여) 으로 이용할 수 있는 모래 바인더를 필요로 한다.
이미 수용성인 소듐실리케이트 및 탄수화물에 기반하여 페놀 및 우레탄 레진의 환경문제를 나타내지 않는 여러가지 바인더가 시중에 나와 있다. 그러나 이러한 선행의 실리케이트에 기반한 바인더들은 다른 중요한 요구되는 속성들에 있어서 불만족스럽게 결여되거나 불충분하다. 예를 들면 이러한 바인더를 넣은 제조된 모래는 모래가 몰드폼(mold form)(상기 모래가 정해진 기하학적 형태를 갖도록 하는) 내로 공기에 의해 불어 들어갈 때 효율적으로 흐르기 위해 필요한 유동성이 결여되어 있다. 덧붙여 결과물인 주형 및/또는 코어의 결착력(binding strength)이 조작 및 이들의 정확한 크기를 유지하기 위한 압력을 견디기에 필요한 기계적 강도에 불충분한 경향이 있다. 또한 이러한 선행의 모래주형들은 (효율적인 재생이용 및 재활용을 위해 요구되는 바와 같이) 용융된 금속의 고화 후에 쉽게 부수어지지 않는 경향이 있다.
상기 언급한 이러한 선행기술에는 결여되어 있는 바람직한 품질이 본 발명에 따른 바인더에 의해서 제공된다. 상기 바인더는 하기의 성분을 함유한다: (1) 알칼리 금속 실리케이트(예: NaSiO2); (2) 알칼리 금속 수산화물(예: NaOH); (3) 전분(예: 옥수수 및/또는 타피오카 전분); (4) 알킬 실리케이트(예: 테트라에틸실리케이트); 및 (5) 물.
본 발명과 연관 있는 선행기술의 간행물은 다음과 같다:
Moore et al.의 미국등록특허 제5,089,186호의 재발행인 미국등록특허 Re35334는 플라스틱 또는 금속으로부터 형성되어 만들어진 성형품의 알칼리 실리케이트 및 사카린 또는 전분 등의 탄수화물로 조성된 바인더에 의해 상기 모래가 굳어져 있는 샌드코어(sand core)를 제거하는 방법을 개시하고 있다. 상기 사용된 바인더는 열에 의해 큐어링 된다. 상기 코어 및 상기 제조물은 상기 성형품으로부터 신속한 분해 및 제거를 위해 물, 바람직하게는 수조 내의 열수(hot water) 또는 증기에 노출시킨다.
미국등록특허 제5,248,552호는 소듐실리케이트 및 전분과 같은 탄수화물과 굳어져 있는 샌드코어를 기재하고 있다. 이 특허는 앞서 설명한 미국등록특허 제5,089,186호의 분할출원으로서 샌드코어를 청구하고 있는 한편, 선행 특허는 금속 또는 플라스틱 성형품으로부터 샌드코어를 제거하는 방법을 청구하고 있다.
미국등록특허 제4,070,196호는 가수분해된 전분을 소듐실리케이트와 함께 가하여 분해가 촉진되는 주조용 주형(foundry mold) 및 코어 조성물을 기재하고 있다. 상기 가수분해된 전분은 덱스트로스 당량 5 미만이다.
미국등록특허 4,329,177은 알루미나, 붕사, 점토, 고령토, 벤토나이트, 산화철 및 흑연과 같은 부가제 또한 함유하는 소듐실리케이트 바인더를 시사하고 있다. 덱스트로스, 글루코오스 및 다른 탄수화물과 같은 당류를 첨가하는 것 또한 기재하고 있다. 상기 특허는 알킬 실리케이트나 전분 혼합물을 바인더 조성물에 첨가하는 것을 제시하고 있지 않다. 비록 샌드프로브(sand probe)를 큐어링하기 위해 열기(hot air)를 사용하는 것에 대해 언급하고 있지만, 바인더 조성이 매우 다르다.
미국등록특허 제4,329,177호는 알칼리실리케이트와 수용성 탄수화물(단당류, 다당류 및 이들의 유도체들)을 혼합하여 얻어지는 주물용 샌드코어의 제조에 유용한 수용액 조성물을 기재하고 있다. 이는 요소(urea) 또한 포함한다. 상기 바인더는 CO2 로 큐어링 되는데 이는 열 만을 필요로 하는 큐어링 과정에 대해 단점을 갖는다. 상기 특허는 또한 알칼리 실리케이트를 바인더 조성물 내에 활용하는 것을 제시하고 있지 않다.
미국등록특허 제4,763,720호는 쉽게 분해될 수 있는 모래주형의 제조를 기재하고 있으며, 상기 모래는 2개의 바인더에 의해 굳어진다: 무기물인 소듐실리케이트 및 유기물인 전분. 상기 전분과 물은 먼저 혼합되고 나서 상기 모래에 실리케이트와 함께 첨가된다. 상기 코어는 바람직하게는 마이크로파에 의해 큐어링된다. 그러나 상기 특허는 알킬 실리케이트를 언급 또는 제시하고 있지 않으며, 현재 산업상 이용되는 방법 또는 장치에서 사용되는 바인더를 경화하기 위한 열기의 사용에 대해 제시하고 있지 않다.
상기의 특허들 중 어느 것도 알킬 실리케이트를 바인더 조성물에 첨가하는 것을 제시하고 있지 않으며, 코어 또는 형성된 주형을 경화시키기 위해 현재 페놀-우레탄 바인더와 함께 사용되는 툴링(tooling) 및 장치와 함께 냉각박스 처리에서 열기의 사용에 대해서도 제시하고 있지 않다.
상기 언급된 특허들은 본 발명의 2가지의 성분만을 언급하고 있으며, 발견된어떤 선행기술도 본 발명에서와 같이 알킬 실리케이트를 소듐실리케이트 및 수산화나트륨을 조합하여 사용하는 것과 본 발명에 따른 바인더를 제시하고 있지 않다.
본 발명에서 청구하는 바인더는 상기 모래와 바인더에 유동성, 기계적 저항성 및 금속 고화 후에 모래 제거에 있어서의 용이와 같은 특성을 부여하여, 현재 주형(mold) 및 코어를 제조하기 위해 현재 사용되는 일견 유사한 방법들에 비해 이러한 여러 현저한 이점을 제공한다.
따라서 본 발명의 목적은 저비용이며 환경에 무해한 주물용 모래주형 및 코어의 제조를 위한 바인더를 제공하는 것으로, 현재의 주조공장에 기 설치된 페놀 및/또는 폴리우레탄 바인더를 사용하는 냉각박스 툴링이 용이하게 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 비철금속 주물(casting)을 위한 모래주형 및/또는 코어를 제공하는 것으로, 이는 낮은 가공비용 및 환경 친화적이라는 관점에서 자동차 및 항공산업에 있어서 현재 사용되는 주물 및 코어에 비해 많은 이점을 제공한다.
본 발명의 목적은 일반적으로 주물을 위한 샌드코어 및/또는 주형의 제조용 바인더를 제공하는 것으로, 상기 모래를 모래 총 중량의 0.2중량%~1.5중량% 비율의 알킬실리케이트, 바람직하게는 테트라에틸실리케이트와 40~60초 동안 혼합하고; 모래 총 중량에 대해 1.0~2.5 중량%의 알칼리 금속 실리케이트 수용액, 바람직하게는 소듐실리케이트 수용액으로서 수산화나트륨 또한 함유하는 수용액을 첨가하고 35~50초 동안 혼합(상기 실리케이트 수용액은 바람직하게 85~95% 소듐실리케이트, 2~6% 수산화나트륨 및 4~14% 물을 포함한다)하고, 마지막으로 상기의 모두를 상기 모래가 균질한 양상 및 구성을 띌 때까지 혼합하는 것을 포함한다.
또한 본 발명의 목적은 주물용 모래주형을 제조하는 방법을 제공하는 것으로, 상기 방법은 주물사를 본 발명의 바인더와 혼합하고, 여전히 0.5~2.5%의 물을 갖는 상기 바인더와 혼합된 상기 모래를 냉각박스에 실온의 공기에 의해 불어 넣고, 일단 냉각박스 주형이 상기 모래로 채워지면 상기 모래를 통해 열기류(hot air current)를 통과시켜 바인더를 건조 및 경화시킴으로써 주물용 주형을 얻는다.
본 명세서에서 설명되는 본 발명의 바람직한 형태는 주로 알루미늄 합금 주조 산업에서의 적용에 관한 것이다. 그러나 본 발명의 보다 넓은 측면에 있어서 다른 비철금속 주물(foundry) 산업 및 플라스틱 몰딩(molding)에서도 적용될 수 있음은 명백하다.
본 발명에서 청구되는 상기 바인더는 하기의 성분을 함유한다: (1) 알킬 실리케이트, 예를 들어 테트라에틸실리케이트, 0.2% 내지 1.5%; (2) 알칼리 금속 실리케이트 용액, 예를 들어 수산화나트륨을 함유하는 소듐실리케이트, 1.0% 내지 2.5%; (3) 전분 용액/혼합물, 예를 들어 옥수수 또는 타피오카 전분 1.0% 내지 2.5%; 및 (4) 물 0.5% 내지 2.5%. 모든 퍼센트는 모래 중량에 대한 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명의 상기 바인더는 아래를 함유한다:
(1) 알킬 실리케이트 0.2% 내지 1.5%;
(2) 알칼리 금속 실리케이트를 용액/혼합물에 대해 85% 내지 95%, 알칼리 금속 수산화물을 용액/혼합물에 대해 2% 내지 6%, 및 물을 용액/혼합물에 대해 4% 내지 8%를 가지는, 실리케이트/수산화물 용액/혼합물 1.0% 내지 2.5%;
(3) 전분 용액/혼합물의 70% 내지 85%이 물이고, 전분 용액/혼합물의 15% 내지 30%가 전분인, 수중(水中) 전분 용액/혼합물 1.0% 내지 2.5%; 및
(4) 물 0.5% 내지 2.5%, 상기 조성물의 물은 모두 상기 0.5% 내지 2.5% 범위로 포함;
-상기 모든 퍼센트는 별도로 규정되지 않는 한 사용될 조성물의 모래의 무게를 의미함.
본 발명에 있어서 "용액/혼합물"은 액상 서스펜션 내에 고체가 혼합물로써 및/또는 최소한 부분적으로 또는 전부 그러한 액체의 용액 내에 용해되어 있는 것을 포함한다.
상기 모래는 바람직하게는 저가(低價)이기 때문에 실리케이트가 사용되나, 지르코늄, 감람석(olivine), 크로마이트(cromite) 및 이들의 혼합물과 같은 다른 종류의 모래도 사용될 수 있다. 다른 과립(顆粒) 내화재료를 구체적 적용에 있어서 사용할 수 있다. 다른 소듐실리케이트에 기반한 바인더는 pH 7에 근접하지 아니한 모래와 사용되는 경향이 있기 때문에, 이것이 본 발명의 현저한 이점이다. 모래의 pH와 산소비량(酸消費量, Acid Demand Value; ADV)은 본 발명의 바인더 사용에는 적합하지 않은 매개변수이다. 이러한 선행의 모래 및 등가의 내화재료는 본 발명에 있어서 총괄적으로 "주물사"라 한다.
상기 알칼리 금속 실리케이트는 바람직하게는 소듐실리케이트이며, 포타슘실리케이트 또한 사용될 수 있다. 소듐실리케이트는 바람직하게는 고체와의 수용액으로 농도 30%~50%이며 Na/Si 의 비가 1.75~2.50, 바람직하게는 2.0이다.
상기 알킬 실리케이트는 바람직하게는 테트라에틸실리케이트로, 이는 중축합 에틸실리케이트(condensed ethyl silicate), 테트라에틸오르토실리케이트(tetra-ethyl-orto-silicate) 및 테트라에톡시살린(tetraethoxysilane)으로도 알려져 있다. 이 테트라에틸실리케이트는 상기 전분바인더에 기여하여 결과물인 바인더로 처리된 상기 모래가 더 나은 유동성을 갖게 하고, 주위의 습기로부터 보호하여 본 발명에 따라 형성된 주형(mold)로 하여금 주변 습기에 노출되더라도 기계적 강도 및 크기(dimensionality)를 더 긴 시간 동안 유지할 수 있게 한다.
상기 전분은 옥수수전분이 바람직하나, 감자전분, 타피오카전분, 밀전분 및 쌀전분 또한 사용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 형태로는 옥수수전분과 타피오카전분의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다. 타피오카전분보다 옥수수전분을 더 많이 사용하는 것이 바람직하다. 옥수수전분은 변성전분을 사용하는 것이 바람직하며, 타피오카전분은 천연전분을 사용하는 것이 바람직하다. 옥수수전분 50~90%와 타피오카전분 10~50%의 비율로 혼합하며, 혼합물의 나머지는 물이다. 전분 수용액이 이러한 혼합으로 만들어지는 경우, 옥수수전분 15~20%, 타피오카전분 5~10% 및 물 70~85%인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 바인더로 상기 모래를 제조하는 방법은 최소 40초 및 최고 60초 동안 상기 모래를 알킬 실리케이트, 바람직하게는 테트라에틸실리케이트를 모래 중량에 대해 0.2~1.5 중량%의 비율로 혼합하는 단계; 알칼리 금속 실리케이트 수용액 - 바람직하게는 수산화나트륨 또한 함유하는 소듐실리케이트 - 을 모래 중량에 대해 1.0~2.5 중량%의 비율로 첨가하고, 최소 35초 및 최고 50초 동안 혼합하며(상기 수용액이 소듐실리케이트 85~95%, 수산화나트륨 2~6% 및 물 4~13%를 함유함), 마지막으로 상기 모래가 균질한 양상 및 구성을 띌 때까지 혼합한다.
상기 바인더로 처리된 모래를 본 발명에서 "제조된 모래"라 한다. 상기 제조된 모래는 여전히 0.5~2.5%의 물을 함유하고 있으며, 이를 실온의 공기로 냉각박스에 불어넣고, 상기 냉각박스가 모래로 채워지면 열기류를 통과시켜 상기 바인더를 건조 및 경화시킴으로써 충분한 기계적 저항성을 가지는 샌드코어를 얻을 수 있어 알루미늄 및 망간 합금과 같은 금속의 주조에 사용될 수 있게 한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 이점 중 하나는 청구되는 바인더 및 방법이 현재 페놀바인더 또는 폴리우레탄 바인더와 함께 사용되는 냉각박스 툴링을 사용하는 자동차 및 항공산업에서의 샌드코어 및/또는 주형(mold)의 가공에 적용될 수 있어, 코어 주물(core mold) 특히 예를 들어 마이크로파 또는 상기 주물에 삽입된 전기저항으로 유도되는 열을 적용하여 제조되는(hot box process) 코어 주물에 대한 값비싼 투자를 피할 수 있게 하는 것이다.
본 발명의 또다른 현저한 이점은 코어 및/또는 주형(mold)의 처리에 있어서 높은 기계적 저항성을 제공하여 용융된 금속으로 채워지기 전과 후에 크기 안정성 및 정확성을 유지할 수 있도록 하며, 동시에 물, 열수 또는 증기에 노출되어 용이하게 분해될 수 있도록 한다. 이러한 주형 분해의 용이는 충격 및 진동 스테이션을 이용하여 제조물의 코어를 파괴하는 하거나, 페놀바인더 또는 폴리우레탄바인더를 태워서 제거하기 위한 강한 열을 필요로 하며 결과적으로 유독한 가스를 포함하는 연기 및 불결한 증기에 의한 환경오염을 유발하게 되는 현재 사용되는 전체 과정에서의 에너지와 시간을 절약하게 한다.
본 발명의 바인더로 처리된 모래는 선행의 소듐실리케이트 기반 바인더와 혼합된 모래가 수 분의 보관수명을 갖는 것에 비해 보다 긴 보관수명을 갖는다(수 일 이상). 이는 선행 기술에서의 실리케이트 바인더를 갖는 모래가 1시간이 걸리지 않아 반응하고 경화되기 시작한다는 것을 의미한다.
시험예
본 발명에서의 바인더 제조방법 및 조성물에 있어서 예를 들어 설명하나, 이에 의해 발명이 한정되는 것은 아니다:
AFS 3315-00-S "Mold and Core Test Handbook" 제3개정판의 표준방법에 따라, 현재 산업에서 사용되는 페놀-우레탄 바인더로 대표되는 선행기술의 굳어진 모래의 장력에 대한 저항성을 "냉각박스" 과정에서 2.0초 불어넣고, 90psi의 압력으로 불어 측정하였다. 상기 바인더를 큐어링 하기 위해 5.0초 동안 아민을 가한 후, 10.0 초 동안 박스를 세정(purge)하여 아래와 같은 결과를 얻어냈다:
모래 중량에 대한 바인더 % 프로브
( probe ) 		장력에 대한 저항성 ( psi )

즉시 		장력에 대한 저항성 ( psi )
1/2 시간 후 		장력에 대한 저항성 ( psi )
1.0 시간 후
0.8 1 127.8 202.2 187.6
0.8 2 136.0 195.4 197.6
0.8 3 139.6 169.2 183.6
평균 134.5 188.9 189.6
0.8 4 109.0 187.6 171.4
0.8 5 118.6 183.8 191.6
0.8 6 129.8 169.8 198.4
평균 124.4 185.1 193.0
총 평균 131.2 187.1 189.1
본 발명에 따라 바인더를 제조하여 이를 실리케이트 샌드(silicate sand)와 혼합하여 결과물인 모래를 "냉각박스"에 불어넣는다. 상기 바인더는 각 프로브(probe)에 120℃로 3분간 열기류를 불어 "큐어링" 한 후, 완전하게 말린다.
각 프로브의 장력에 대한 저항성을 측정하여 하기의 결과를 얻었다:
본 발명의 바인더 내의 각 성분의 % 프로브
( probes ) 		장력에 대한 저항성 ( psi )
즉시 		장력에 대한 저항성 ( psi )
1/2 시간 후 		장력에 대한 저항성 (psi)
1.0 시간 후
테트라에틸실리케이트 0.5% 1 198.4 208.6 211.2
실리케이트 및 수산화나트륨 용액 1.75% 2 199.2 204.2 190.8
옥수수전분 및 타피오카전분 1.75% 3 199.6
평균 199.1 206.4 201.0
테트라에틸실리케이트 0.5% 1 149.6 172.0 166.0
실리케이트 및 수산화나트륨 용액 1.75% 2 199.2 179.8 154.4
옥수수전분 및 타피오카전분 1.75% 3 198.0 168.8 186.4
평균 182.3 173.5 168.9
총 평균 190.7 190.0 185.0
이 시험예는 본 발명의 방법 및 바인더가 선행기술에 대한 이점을 보인다. 각실험에서의 장력에 대한 저항성에서 나타나는 바와 같이, 본 발명에 따라 생성된 샌드코어 및/또는 주형(mold)의 장력에 대한 저항성이 대표적인 선행기술에 의해 만들어진 코어 및 주형(mold)에 비해 컸다.
본 명세서에서 본 발명의 오직 특정한 형태만이 본 발명의 원리와 바람직한 형태를 설명하기 위해 기재되었으며, 본 발명의 원칙과 적용에 있어서 더 나은 이해를 위한 것으로 이 범위에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한 기술분야의 통상의 기술자가 본 설명을 보고 하기의 청구항에 의해서만 정의된 본 발명의 의미 및 범위를 벗어나지 않고도 다른 형태 및 변화를 제시할 수 있을 것이다.

Claims (21)

  1. 알칼리 금속 실리케이트, 알칼리 금속 수산화물, 전분, 알킬 실리케이트 및 물을 함유하는 주물사(foundry sand) 주형 제조용 바인더 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 조성물은 하기의 중량 퍼센트로 함유하는 주물사 주형 제조용 바인더 조성물(하기 퍼센트는 별도로 규정되지 않는 한 사용될 조성물 모래의 무게에 대한 것을 의미함):
    (1) 알킬 실리케이트 0.2% 내지 1.5%;
    (2) 알칼리 금속 실리케이트를 용액/혼합물에 대해 85% 내지 95%, 알칼리 금속 수산화물을 용액/혼합물에 대해 2% 내지 6%, 및 물을 용액/혼합물에 대해 4% 내지 8%를 가지는, 실리케이트/수산화물 용액/혼합물 1.0% 내지 2.5%;
    (3) 전분 용액/혼합물의 70% 내지 85%이 물이고, 전분 용액/혼합물의 15% 내지 30%가 전분인, 수중(水中) 전분 용액/혼합물 1.0% 내지 2.5%; 및
    (4) 물 0.5% 내지 2.5%, 상기 조성물의 물은 모두 상기 0.5% 내지 2.5% 범위로 포함.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 알칼리 금속 실리케이트는 소듐실리케이트인 주물사 주형 제조용 바인더 조성물.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알칼리 금속 수산화물은 수산화나트륨인 주물사 주형 제조용 바인더 조성물.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전분은 옥수수전분(corn starch)인 주물사 주형 제조용 바인더 조성물.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전분은 타피오카전분인 주물사 주형 제조용 바인더 조성물.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전분 용액/혼합물이 변성 옥수수전분 15~20 중량%, 천연 타피오카전분 5~10 중량% 및 물 70~85 중량%를 함유하는 주물사 주형 제조용 바인더 조성물.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알킬 실리케이트가 테트라에틸실리케이트인 주물사 주형 제조용 바인더 조성물.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항의 바인더 조성물과 상기 주물사를 혼합하여 제조된 주형틀(casting mold) 가공을 위한 제조된 모래.
  10. 제 11항에 있어서, 상기 주물사는 규사(silica sand)인 제조된 모래.
  11. 제 11항에 있어서, 상기 주물사는 지르코늄샌드(zirconium sand)인 제조된 모래.
  12. 주물사; 및 알칼리 금속 실리케이트, 알칼리 금속 수산화물, 전분, 알킬 실리케이트 및 물을 포함하는 바인더; 의 혼합물로부터 주물사 주형을 형성하는 방법으로서, 상기 주물사를 상기 바인더와 혼합하고, 결과물인 모래 및 바인더를 냉각박스 주형에 불어넣고, 100~150℃의 열기류를 냉각박스 주형 내의 모래를 통하여 불어넣어 상기 모래 내에 존재하는 물 및 나머지 액체들을 증발시키고, 형성된 모래주형을 냉각박스 주형으로부터 빼내어 금속 주물 내에서의 활용을 위해 적합한 기계적 안정성을 갖도록 하는 주물사 주형 형성 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 조성물에 함유되는 바인더가 하기의 중량 퍼센트로 포함하는 주물사 주형 형성 방법(하기 퍼센트는 별도로 규정되지 않는 한 사용될 조성물 모래의 무게에 대한 것을 의미함)::
    (1) 알킬 실리케이트 0.2% 내지 1.5%;
    (2) 알칼리 금속 실리케이트를 용액/혼합물에 대해 85% 내지 95%, 알칼리 금속 수산화물을 용액/혼합물에 대해 2% 내지 6%, 및 물을 용액/혼합물에 대해 4% 내지 8%를 가지는, 실리케이트/수산화물 용액/혼합물 1.0% 내지 2.5%;
    (3) 전분 용액/혼합물의 70% 내지 85%이 물이고, 전분 용액/혼합물의 15% 내지 30%가 전분인, 수중(水中) 전분 용액/혼합물 1.0% 내지 2.5%; 및
    (4) 물 0.5% 내지 2.5%, 상기 조성물의 물은 모두 상기 0.5% 내지 2.5% 범위로 포함.
  14. 제 12항 또는 제 13항에 있어서, 상기 주물사는 규사(silica sand)인 주물사 주형 형성 방법.
  15. 제 12항 또는 제 13항에 있어서, 상기 주물사는 지르코늄샌드(zirconium sand)인 주물사 주형 형성 방법.
  16. 제 12항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알칼리 금속 실리케이트는 소듐실리케이트인 주물사 주형 형성 방법.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 소듐실리케이트 용액/혼합물은 85~95 중량%의 소듐실리케이트, 2~6 중량%의 수산화나트륨 및 4~8 중량%의 물을 포함하는 주물사 주형 형성 방법.
  18. 제 12항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전분은 옥수수전분인 주물사 주형 형성 방법.
  19. 제 12항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전분은 타피오카전분인 주물사 주형을 형성하는 방법.
  20. 제 12항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전분 용액/혼합물은 15~20 중량%의 변성 옥수수전분, 2~10 중량%의 천연 타피오카전분 및 70~85 중량%의 물을 함유하는 주물사 주형을 형성하는 방법.
  21. 제 12항 내지 제 20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알킬 실리케이트는 테트라에틸실리케이트인 주물사 주형을 형성하는 방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101527909B1 (ko) * 2014-12-16 2015-06-10 한국생산기술연구원 주조용 무기 바인더 조성물
DE102016110752A1 (de) 2016-06-10 2017-12-14 Dr Axion Co., Ltd. Bindemittelzusammensetzung zum vergiessen
KR20190087847A (ko) * 2018-01-17 2019-07-25 문성훈 타피오카를 이용한 주물사용 점결제의 제조

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011073715A1 (en) 2009-12-18 2011-06-23 Tenedora Nemak, S.A. De C.V. Binder composition and method of forming foundry sand cores and molds
PL2921243T3 (pl) * 2012-11-19 2019-05-31 Sintokogio Ltd Piasek na formy odlewnicze, sposób wytwarzania piaskowej formy odlewniczej i rdzeń do odlewania metali
JP6193884B2 (ja) * 2012-12-19 2017-09-06 旭有機材株式会社 コーテッドサンド及びその製造方法並びに鋳型の製造方法
CN104084519B (zh) * 2014-06-13 2016-03-23 吴江市液铸液压件铸造有限公司 一种铸钢件用型砂及其制备方法
CN105710293B (zh) * 2016-03-29 2018-10-30 共享装备股份有限公司 铸造铸型及合箱方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US35334A (en) 1862-05-20 Improvement in apparatus for casting minie balls
GB1207101A (en) 1969-01-23 1970-09-30 Adam Dunlop Shell moulds
US4070196A (en) 1975-09-15 1978-01-24 Foseco International Limited Binder compositions
US4226277A (en) 1978-06-29 1980-10-07 Ralph Matalon Novel method of making foundry molds and adhesively bonded composites
DE3060868D1 (en) * 1979-02-27 1982-11-04 Foseco Int Alkali metal silicate binder compositions
CA1200655A (en) * 1982-09-01 1986-02-18 Rodney F. Kiesel Method of stabilizing silicate bonded sands
US4763720A (en) 1986-06-23 1988-08-16 Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho Microwave process for the fabrication of cores for use in foundry casting
US5089816A (en) 1989-10-16 1992-02-18 Holmes Lawrence Jr Chart instrument for displaying real time vehicle position relative to information on charts
JP2831794B2 (ja) 1990-04-03 1998-12-02 花王株式会社 鋳物用砂型の製造方法
US5248552A (en) 1990-07-11 1993-09-28 Advanced Plastics Partnership Molding core
US5089186A (en) 1990-07-11 1992-02-18 Advanced Plastics Partnership Process for core removal from molded products
JPH08174144A (ja) * 1994-12-26 1996-07-09 Daido Steel Co Ltd 鋳造用鋳型とその製作方法
KR100571624B1 (ko) * 1998-09-10 2006-04-17 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 염주상(念珠狀)의 실리카 졸, 그 제조법 및 잉크제트기록매체
DE19951622A1 (de) * 1999-10-26 2001-05-23 Vaw Ver Aluminium Werke Ag Bindemittelsystem auf Wasserglasbasis
US7019047B2 (en) 2003-07-25 2006-03-28 Ashland Licensing And Intellectual Property Llc Acrylate-free binders containing an epoxy resin and an alkyl silicate

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101527909B1 (ko) * 2014-12-16 2015-06-10 한국생산기술연구원 주조용 무기 바인더 조성물
DE102015118159A1 (de) 2014-12-16 2016-06-16 Dr Axion Co., Ltd. Inorganic binder composition for casting
WO2016099007A1 (ko) * 2014-12-16 2016-06-23 주식회사 디알액시온 주조용 무기 바인더 조성물
US9433997B2 (en) 2014-12-16 2016-09-06 Dr Axion Co., Ltd. Inorganic binder composition for casting
DE102016110752A1 (de) 2016-06-10 2017-12-14 Dr Axion Co., Ltd. Bindemittelzusammensetzung zum vergiessen
KR20190087847A (ko) * 2018-01-17 2019-07-25 문성훈 타피오카를 이용한 주물사용 점결제의 제조

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