KR20130111229A

KR20130111229A - 주물 제조용 구조체

Info

Publication number: KR20130111229A
Application number: KR1020127032900A
Authority: KR
Inventors: 하루키 이케나가
Original assignee: 가오 가부시키가이샤
Priority date: 2010-06-25
Filing date: 2011-06-24
Publication date: 2013-10-10
Also published as: US8662146B2; WO2011162365A1; CN102933332B; ES2702101T3; CN102933332A; JP2012024841A; EP2586545A1; EP2586545A4; JP5680490B2; EP2586545B1; US20130105103A1

Abstract

본 발명은, 유기섬유, 무기섬유, 평균 입자직경이 50~150㎛인 무기입자(A) 및 바인더(a)를 함유하는 구조체에 있어서, 이 구조체의 표면에, 금속산화물 및 금속의 규산염으로 구성되는 군으로부터 선택되는 평균 입자직경 1~100㎛의 내화성 무기입자(B), 점토광물 및 바인더(b)를 함유하는 표면층을 갖는 주물 제조용 구조체이다.

Description

주물 제조용 구조체{STRUCTURE FOR PRODUCTION OF CAST MATERIAL}

본 발명은, 주물의 제조시에 이용되는 주형 등의 구조체에 관한 것이다.

주물 제조에 있어서, 일반적으로 주물사(鑄物砂)로 내부에 캐비티(필요에 따라서 중자)를 갖는 주형을 형성하는 동시에, 이 캐비티에 용융금속을 공급하는 투입구, 탕구(湯口), 탕도 및 둑(이하, 이들을 주탕계라고도 함)을 이 캐비티에 통하도록 형성하고, 게다가 외부로 통하는 가스 배기, 압탕 혹은 라이저(riser)는, 통상 주물사로 주형과 함께 일반적으로 형성되거나, 주탕계를 내화재료인 도기관 등을 이용하여 형성하고 있지만, 특개 2007-21578호 공보 등에서 볼 수 있는 바와 같은 유기섬유, 무기섬유 및 바인더를 함유하는 구조체로 구성되는 탕도(러너)를 이용하여 주형을 형성하고, 주물을 제조하는 방법이 제안되어 있다. 특히 특개 2007-21578호 공보에서는, 유기섬유, 무기섬유 및 바인더를 함유하는 구조체에 있어서, 그 표면에 무기입자를 부착시키고, 주강에 있어서의 가스 결함을 개선하는 주물 제조용 구조체가 개시되어 있다. 또한, 특개 2008-142755호 공보에는, 바나듐 등의 금속이 표면에 부착되어 있는 주물 제조용 구조체가 개시되어 있다. 또한 특개 2009-195982호 공보는 흙 형상의 흑연 및 인조 흑연으로부터 선택되는 1종 이상의 무기입자, 무기 섬유 및 열경화성 수지를 함유하는, 통기도가 1~500인 주물 제조용 구조체가 개시되어 있다. 특개평 8-257673호 공보는 지르콘 분말, 물 및 이산화규소를 포함하는 실리카졸을 포함하는 슬러리를 주형의 표면에 도포하는 것을 개시하고 있다. 특개 2010-142840호 공보는 비늘 형상의 흑연과 아라비아 고무, 페놀수지 또는 인산 알루미늄을 포함하는 수용성 바인더를 포함하는 도액 조성물에 의한 도막을 표면에 갖는 주물 제조용 구조체를 개시하고 있다.

본 발명은 가스 결함을 개선할 수 있는 주물 제조용 구조체를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은, 유기섬유, 무기섬유, 평균 입자직경이 50~150㎛인 무기입자(A) 및 바인더(a)를 함유하는 구조체에 있어서, 이 구조체의 표면에, 금속산화물 및 금속의 규산염으로 구성되는 군으로부터 선택되는 평균 입자직경이 1~100㎛의 내화성 무기입자(B), 점토광물 및 바인더(b)를 함유하는 표면층을 갖는 주물 제조용 구조체에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 유기섬유, 무기섬유, 평균 입자직경이 50~150㎛인 무기입자(A), 바인더(a) 및 분산매를 함유하는 원료 슬러리로부터, 초조(抄造)공정을 갖는 성형법으로 구조체(I)를 제조하는 공정과, 구조체(I)의 표면에, 금속산화물 및 금속의 규산염으로 구성되는 군으로부터 선택되는 평균 입자직경이 1~100㎛인 내화성 무기입자(B), 점토광물 및 바인더(b)를 함유하는 표면층을 형성하는 공정을 갖는 주물 제조용 구조체의 제조방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 주물 제조용 구조체를 주물 제조에 이용하는 용도 또는 상기 주물 제조용 구조체를 이용하여 주물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은, 주물의 중대한 결함의 하나인 가스 결함을 개선할 수 있는 주물 제조용 구조체를 제공한다. 구조체의 표면 또는 내면에 표면층을 형성하고, 열분해 가스를 차폐하고, 종래보다도 가스 결함을 저감한다. 본 발명에 적절한 비중, 입경을 갖는 무기입자를 이용함으로써 구조체의 성형성과 통기도가 양호해진다.

특개 2007-21578호 공보, 특개 2008-142755호 공보, 특개 2009-195982호 공보는, 가스 결함을 개선하는 것이지만, 효과의 향상을 한층 더 기대할 수 있다.

본 발명은, 주물의 중대한 결함의 하나인 가스 결함을 개선할 수 있는 주물 제조용 구조체를 제공한다.

본 발명에 의하면, 가스 결함을 개선할 수 있는 주물 제조용 구조체를 제공할 수 있다.

도 1은, 실시예 및 비교예에서 이용한 주형을 도시한 개략도이다.
도 2는, 실시예 및 비교예에서 이용한 통기도의 측정방법을 도시한 개략도이다.
도면 중의 1은 주조용 러너(탕도), 2는 캐비티부를 나타낸다.

본 발명의 주물 제조용 구조체는, 유기섬유, 무기섬유, 평균 입자직경이 50~150㎛인 무기입자(A)[이하, 무기입자(A)라고 할 경우도 있음] 및 바인더(a)를 함유하는 구조체[이하, 구조체(I)라고 할 경우도 있음]의 표면에, 금속산화물 및 금속의 규산염으로 구성되는 군으로부터 선택되는 평균 입자직경이 1~100㎛인 내화성 무기입자(B)[이하, 무기입자(B)라고 할 경우도 있음], 점토광물 및 바인더(b)를 함유하는 표면층을 형성함으로써 얻어지는 것이 바람직하다. 이하, 본 발명은 그 바람직한 형태를 바탕으로 설명한다.

본 발명의 구조체(I)는, 평균 입자직경이 50~150㎛인 무기입자(A)를 사용하는 것으로 통기성이 양호해지고, 주조시에 있어서의 주형 내의 가스 압력이 저하되고, 용융금속 중으로 침입하는 가스가 감소한다. 또한 이 구조체(I)의 표면에, 평균 입자직경이 1~100㎛인 내화성 무기입자(B)를 함유하는 표면층을 형성하는 것으로, 주형 내에서 발생한 가스 성분이 용융금속 중으로 침입하는 것이 억제되기 때문에, 가스 결함을 방지할 수 있다고 생각된다. 또한 구조체(I)의 통기성이 향상된 것으로, 구조체(I)를 구성하는 재료간의 빈 틈이 증가하고, 무기입자(B)를 함유하는 표면층의 구조체(I)로의 침투가 촉진되고, 구조체(I)로부터의 표면층의 내박리성이 향상된다고 생각된다. 또한, 이하, 구조체(I)라고 할 경우, 표면층을 제외하는 본 발명의 주물 제조용 구조체를 의미하는 경우도 있다.

본 발명의 구조체(I)는, 유기섬유, 무기섬유, 무기입자(A), 바인더(a) 및 분산매를 함유하는 슬러리 모양 조성물(이하, 원료 슬러리라고 할 경우가 있음)을 조제하고, 초조·탈수 성형용 금형을 이용하는 초조공정에서 구조체(I)의 중간 성형체를 초조하고, 다음으로 금형을 이용하는 가열·건조 공정을 거쳐 얻어지는 것이 바람직하다. 또한, 성형형 내에 충전하고, 가열성형하는 공정에 의해 얻어지는 것도 바람직하다. 이하, 그 바람직한 실시예를 바탕으로 설명한다.

<원료 슬러리>

본 발명에 관한 원료 슬러리는, 유기섬유, 무기섬유, 무기입자(A), 바인더 및 분산매를 함유한다.

(i)유기섬유

유기섬유는, 구조체(I)에 있어서 주조에 이용되기 전의 상태에서는 그 골격을 형성하고, 주조시에는 용융금속의 열에 의해, 그 일부 혹은 전부가 연소되고, 주물 제조후의 구조체 내부에 캐비티를 형성한다.

유기섬유로는, 목재 펄프 외에, 피브릴화된 합성섬유, 재생섬유(예를 들면 레이온 섬유) 등을 예로 들 수 있고, 그들이 단독으로 또는 2종 이상 혼합되어 이용된다. 이들 중에서도 제지용 섬유가 바람직하다. 그 이유는, 초조에 의해 다양한 형태로 성형할 수 있고, 탈수, 건조된 성형체의 혼태강도 특성이 우수하고, 제지용 섬유를 입수하기가 용이하고 안정적이며 경제적이다. 또한, 제지용 섬유로는 목재 펄프 외에, 코튼 펄프, 린터 펄프, 대나무나 볏짚 기타 비목재 펄프를 이용할 수 있다. 버진 펄프 혹은 폐지 펄프(회수품)를 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 이용할 수 있다. 입수의 용이성, 환경보호, 제조비용의 저감 등의 점에서 폐지 펄프가 바람직하다.

유기섬유의 평균 섬유길이는 0.8~2㎜가 바람직하고, 0.9~1.8㎜가 보다 바람직하고, 0.9~1.5㎜가 더욱 바람직하다. 유기섬유의 평균 섬유길이가 0.8㎜ 이상이라면 성형체의 표면에 균열이 발생하거나, 충격강도 등의 기계물성에 떨어지거나 하는 일이 없고, 또한, 2㎜ 이하라면 두께얼룩이 발생하기 어려워지고, 표면의 평활성도 양호해진다.

유기섬유의 함유량은, 구조체의 성형 용이성 및 가스 발생량 억제효과의 관점에서, 구조체(I) 100 질량부에 대하여 1 질량부 이상 40 질량부 미만이 바람직하고 2~30 질량부가 보다 바람직하고, 5~25 질량부가 더욱 바람직하고, 10~20 질량부가 보다 더욱 바람직하다. 유기섬유의 함유량이 1 질량부 이상이면 구조체의 골격을 이루는 유기섬유가 충분하고, 구조체의 성형성이 양호해지고, 탈수후나 건조후의 구조체의 강도가 충분해진다. 또한, 40 질량부 미만이면 주조시에 연소가스가 대량으로 발생하는 것을 방지하기 쉬워지고, 탕구로부터 용융금속의 재송풍이 발생하거나, 라이저(주형의 상부에 설치한 가느다란 봉 모양의 캐비티로, 용융금속이 주형을 채운 후 주형 상면으로 상승하는 부분)로부터 불꽃이 나거나 하는 것을 쉽게 방지할 수 있다. 그 결과, 주조품의 가스 결함을 저감할 수 있고, 주물 품질이 양호해진다. 유기섬유종은 구조체의 성형성을 향상시키는 관점 및 공급성이나 경제성의 관점에서 폐지(신문지 등)를 이용하는 것이 바람직하다.

(ⅱ)무기섬유

무기섬유는, 주로 구조체에 있어서 주조에 이용되기 전의 상태에서는 그 골격을 이루고, 주조시에 용융금속의 열에 의해서도 연소되지 않고 그 형상을 유지한다. 특히, 후술하는 유기 바인더가 이용되었을 경우에는, 이 무기섬유는 용융 금속의 열에 의한 당해 유기 바인더의 열분해에 기인하는 열 수축을 억제할 수 있다.

무기섬유로는, 탄소섬유, 록울 등의 인조 광물섬유, 세라믹섬유, 천연 광물섬유를 예로 들 수 있고, 그들이 단독으로 또는 둘 이상 혼합되어 이용된다. 이들 중에서도, 상기의 열수축을 억제하는 점에서 금속이 용융하는 것과 같은 고온에서도 고강도를 갖는 탄소섬유가 바람직하다. 또한, 제조비용을 억제하는 점에서는 록울을 이용하는 것이 바람직하다.

무기섬유의 평균 섬유길이는 0.2~10㎜가 바람직하고, 0.5~8㎜가 보다 바람직하고, 2~4㎜가 더욱 바람직하다. 무기섬유의 평균 섬유길이가 0.2㎜ 이상이면 여수(濾水)가 양호하고 구조체 제조시에 탈수 불량이 발생할 우려가 없다. 또한, 두터운 구조체(특히, 병과 같은 중공 입체형상물)의 제조시에 초조성이 양호해진다. 한편, 무기섬유의 평균 섬유길이가 10㎜ 이하면 균등한 두께의 구조체가 얻어지고, 중공인 구조체의 제조가 용이해진다..

무기섬유의 함유량은, 구조체(I) 100 질량부에 대하여 1~80 질량부가 바람직하고, 2~40 질량부가 보다 바람직하고 5~35 질량부가 더욱 바람직하고, 8~20 질량부가 보다 더욱 바람직하다. 무기섬유의 함유량이 1 질량부 이상이면 특히 유기 바인더를 이용하여 제조된 구조체의 주조시의 강도가 충분하고, 당해 바인더의 탄화에 기인하여 구조체의 수축, 균열, 벽면의 박리(구조체의 벽면이 내층과 외층으로 분리되는 현상) 등이 발생할 우려도 없다. 게다가, 구조체의 일부 혹은 주물사가 제조부(주물)에 혼입하여 결함이 되는 일을 쉽게 억제할 수 있게 된다. 또한, 무기섬유의 함유량이 80 질량부 이하라면 특히 초조공정이나 탈수공정에서의 구조체의 성형성이 양호해지고, 이용되는 섬유에 의한 원료비용 변동의 저감으로 이어진다.

유기섬유와 무기섬유의 질량비는, 무기섬유가 탄소섬유인 경우에는, 무기섬유(탄소섬유)/유기섬유로 0.1~50이 바람직하고 0.2~30이 보다 바람직하고, 0.5~1.0이 더욱 바람직하다. 무기섬유가 록울인 경우에는, 무기섬유(록울)/유기섬유로 10~90이 바람직하고 20~80이 보다 바람직하다. 이들 질량비가 상기 범위의 상한치 이상이라면 구조체의 초조, 탈수성형에 있어서의 성형성이 양호하고, 탈수후의 구조체의 강도가 충분해져 초조형에서 꺼낼 때에 구조체가 깨지거나 하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 이 질량비가 상기 범위의 하한치 이상이면 유기섬유나 후술하는 유기 바인더의 열분해에 기인하여 구조체가 수축하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 무기섬유는, 주물 제조용 구조체의 열간 강도, 주물 제조용 구조체의 성형성을 향상시키는 관점에서, 장축/단축비는, 바람직하게는 1~5000, 보다 바람직하게는 10~2000, 더욱 바람직하게는 50~1000이다.

(ⅲ)무기입자(A)

본 발명에 관한 슬러리 모양 조성물에 이용되는 평균 입자직경이 50~150㎛인 무기입자(A)로서는, 흑연, 운모, 실리카, 중공 세라믹, 플라이애시 등의 내화물의 골재입자를 예로 들 수 있다. 무기입자(A)는, 이들을 단독 또는 둘 이상을 선택하여 이용할 수 있다. 또한, 중공 세라믹이란 플라이애시에 포함되는 중공의 입자로서, 플라이애시를 물을 이용하여 부유 선별함으로써 얻을 수 있다.

무기입자(A)의 평균 입자직경은, 구조체(I)의 통기성을 좋게 하는 관점에서, 50㎛ 이상이고, 60㎛ 이상이 바람직하고, 70㎛ 이상이 보다 바람직하고, 80㎛ 이상이 더욱 바람직하다. 또한 구조체(I)의 성형성을 향상시키는 관점에서, 150㎛ 이하이고, 130㎛ 이하가 바람직하고, 100㎛ 이하가 더욱 바람직하고, 90㎛ 이하가 보다 더욱 바람직하다. 무기입자(A)의 평균 입자직경이 50㎛ 이상이면, 구조체(I)의 통기성이 좋아지고, 주조시의 주형 내의 가스 압력이 적절하게 감소한다. 또한, 구조체(I)의 통기성이 높아지는 것으로, 구조체(I)의 재료간의 빈틈이 증가하고, 도액 조성물의 구조체(I)로의 침투성이 향상되고, 구조체(I)로부터 표면층이 박리되기 어려워진다. 무기입자(A)가 150㎛ 이하이면, 구조체(I)의 표면에 무기입자(A)가 노출되기 어려워지고, 성형성이 좋아진다.

무기입자(A)의 겉보기 비중은 원료 분산성의 관점에서 0.5~2.2가 바람직하고, 한층 더 경량화의 관점에서 0.5~1.5가 보다 바람직하고, 0.5~1이 더욱 바람직하다. 겉보기 비중이란, 중공 입자 내부의 중공부분의 체적을 중공 입자의 체적의 일부라고 가정한 경우의 중공 입자의 비중이고, 내부의 중공 부분이 존재하지 않는 중실 입자의 경우는 진비중과 일치한다. 무기입자(A)의 겉보기 비중이 상기 범위에 있는 것으로, 분산매에 물을 사용한 경우의 초조공정에 있어서의 원료 분산성이 양호해진다. 또한, 성형하여 얻어진 구조체(I)의 질량을 경량화할 수 있기 때문에, 취급성이 좋아진다. 또한, 구조체(I)의 조성은, 무기입자(A)의 겉보기 비중과 함께 벌크 비중을 고려하여 정할 수 있다. 벌크 비중이란, 입자를 일정 용적의 용기 안에, 일정 상태로 넣었을 때에, 용기 내에 들어가는 입자의 양을 측정하고, 단위 체적당 질량을 구한 것이다.

또한 무기입자(A)는 중공이어도 된다. 중공 입자를 이용하는 것으로, 겉보기 비중이 큰 무기입자의 겉보기 비중을 작게 할 수 있다.

여기에서, 겉보기 비중이 1을 초과하는 경우에는, 무기입자(A0의 평균 입자직경은 하기의 제 1 측정방법으로 구해지는 평균 입자직경이 200㎛ 이상인 경우는, 그 값을 평균 입자 직경으로 하고, 제 1 측정방법으로 구해지는 평균 입자직경이 200㎛ 미만의 경우에는, 하기의 제 2 측정방법으로 측정함으로써 구할 수 있다. 또한, 겉보기 비중이 1 이하인 경우는, 제 1 측정방법으로 측정한다.

[제 1 측정방법]

JIS Z2601(1993) 「주물사의 시험방법」 부속서 2에 규정하는 방법을 바탕으로 측정하고, 질량누적 50％를 가지고 평균 입자직경으로 하였다. 상기 질량누적은, 각 낡은 면 상의 입자를, JIS Z2601(1993) 해설표 2에 나타내는 「직경의 평균 Dn(㎜)」라고 간주하여 계산하는 것으로 한다.

[제 2 측정방법]

레이저 회절식 입도분포 측정장치(호리바제작소(堀場製作所)제작 LA-920)를이용하여 측정된 체적 누적 50％의 평균 입자직경이다. 분석조건은 하기와 같다.

·측정방법: 플로법

·굴절율: 각종 무기입자에 따라 다르다.(LA-920 부속의 매뉴얼 참조)

·분산매: 각종 무기입자에 적합한 것을 이용한다.

·분산방법: 교반, 내장(內藏)초음파(22.5㎑) 3분

·시료농도: 2㎎/100㎤

무기입자(A)의 함유량은, 열간 강도를 향상시키는 관점에서, 구조체(I) 100 질량부에 대하여 10~80 질량부가 바람직하고, 12~75 질량부가 보다 바람직하고, 30~70 질량부가 더욱 바람직하다.

(ⅳ)바인더(a)

본 발명에서는, 바인더(a)는 유기 바인더 및/또는 무기 바인더를 사용할 수 있다. 주조후의 제거성이 우수한 관점에서 유기 바인더가 바람직하다. 유기 바인더로서는, 페놀 수지, 에폭시 수지, 퓨란 수지 등의 열경화성 수지를 예로 들 수 있다. 이들 중에서도, 가연 가스의 발생이 적고, 연소억제 효과가 있고, 열분해(탄화)후에 있어서의 잔탄율이 높은 등의 점에서 페놀 수지를 이용하는 것이 바람직하다.

페놀 수지로서는, 노볼락 페놀 수지, 레졸 타입 등의 페놀 수지, 요소, 멜라민, 에폭시 등으로 변성된 변성 페놀 수지 등을 예로 들 수 있다. 그 중에서도, 레졸 타입의 페놀 수지를 이용하는 것으로, 산, 아민 등의 경화제를 필요로 하지 않고, 구조체(I) 성형시의 악취나, 구조체(I)를 주형으로서 이용한 경우의 주물 결함을 저감하는 것이 가능하므로, 바람직하다.

노볼락 페놀 수지를 사용한 경우에는, 경화제를 필요로 한다. 이 경화제는 물에 쉽게 녹기 때문에, 구조체(I)의 탈수후에 그 표면에 도공되는 것이 바람직하다. 경화제에는, 헥사메틸렌테트라민 등을 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 무기 바인더로서 인산계 바인더, 규산염 등의 물유리, 석고, 황산염, 실리카계 바인더, 실리콘계 바인더를 이용해도 된다.

바인더(a)는, 거푸집에 넣기 전에 있어서 초조한 부품을 건조 성형했을 때에 유기섬유, 무기섬유 및 무기입자(A)를 강고하게 결합시키는 관점에서, 질소 분위기중에서 1000℃에 있어서의 감량율(TG 열분석 측정으로)이, 바람직하게는 50 질량％ 이하, 보다 바람직하게는 45 질량％가 요구된다.

바인더(a)의 함유량은, 강도 유지를 향상시키고 가스 발생량 억제효과를 보다 발현시키는 관점에서, 구조체(I) 100 질량부에 대하여 5~50 질량부가 바람직하고, 10~40 질량부가 보다 바람직하고, 10~30 질량부가 더욱 바람직하다.

거푸집에 넣을 때에, 가스 발생량이 증대하는 원인은, 주로 유기섬유 및 유기 바인더인 것으로부터, 양자의 원료종 및 배합량 및 질량비율은 중요하다.

바인더(a)의 함유량을 적절하게 하는 것으로, 초조후의 건조 성형시에, 구조체의 금형으로 붙는 것을 방지할 수 있고 구조체를 금형으로부터 분리하는 것이 용이해지고, 경화된 바인더(a)의 금형 표면으로의 부착을 저감할 수 있고, 구조체의 치수 정밀도를 향상할 수 있고, 금형 표면의 청소빈도도 저감할 수 있다.

(ⅴ)분산매

본 발명에 관한 원료 슬러리에 이용되는 분산매로서는, 물 이외에, 에탄올, 메탄올, 디클로로메탄, 아세톤, 크실렌 등의 용제를 예로 들 수 있다. 이들을 단독 또는 둘 이상을 혼합하여 이용할 수 있다. 그 중에서도, 취급이 용이한 점에서, 물이 바람직하다.

(ⅵ)기타 성분

본 발명의 구조체(I)에는, 유기섬유, 무기섬유, 무기입자(A) 및 바인더(a) 외에, 지력 강화재를 첨가해도 된다. 지력 강화재는, 구조체(I)의 중간 성형체에 바인더(a)를 침투시겼을 때에(후술함), 이 중간 성형체의 팽윤을 방지하는 작용이 있다.

지력 강화재로서는, 라텍스, 아크릴계 에멀션, 폴리비닐 알코올, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 폴리아크릴아미드 수지, 폴리아미드 에피클로로하이드린 수지 등을 예로 들 수 있다.

지력 강화재의 사용량은, 고형분으로서, 구조체(I) 100 질량부에 대하여 0.01~2 질량부, 0.02~1 질량부가 더욱 바람직하다. 지력 강화재의 사용량이 0.01 질량부 이상이라면 상기의 수지 팽윤 방지가 충분하고, 첨가한 분체(粉體)가 섬유에 적절하게 정착한다. 한편, 2 질량부 이하라면 구조체의 성형체가 금형에 쉽게 붙지 않게 된다.

본 발명의 구조체(I)에는, 또한 응집제, 착색제 등의 성분을 첨가하는 일도 가능하다.

구조체(I)의 두께는 사용 목적 등에 따라서 설정할 수 있지만, 적어도 용융금속과 접하는 부분의 두께는, 0.2~5㎜가 바람직하고, 0.4~4㎜가 보다 바람직하고, 1.5~2.5㎜가 더욱 바람직하고, 1.8~2.1㎜가 보다 더욱 바람직하다. 이 두께가 0.2㎜ 이상이면 구조체로서의 강도가 충분해지며, 주물사의 압력에 압도당하지 않고 구조체에 요구되는 형상이나 기능을 유지할 수 있다. 또한, 이 두께가 5㎜ 이하면 통기성이 적절해지고, 원료비를 저감할 수 있고, 또한 성형시간도 단축할 수 있고, 제조비를 억제할 수 있다.

구조체(I)는, 표면층이 형성되기 전 상태의 압축 강도는 10N 이상이 바람직하고, 30N 이상이 보다 바람직하다. 압축 강도가 10N 이상이면, 주물사의 압력에 쉽게 변형되지 않고, 구조체로서의 기능을 유지할 수 있다.

구조체(I)가 물을 포함하는 원료 슬러리를 이용하여 제조된 경우는, 이 구조체의 사용전(주조에 이용되기 전)의 함수율은 10 질량％ 이하가 바람직하고, 8 질량％ 이하가 보다 바람직하다. 그 이유는, 함수율이 낮은 만큼, 주조시의 열분해에 기인하는 가스 발생량이 저감되기 때문이다. 표면층이 형성된 후에도 이 수분율이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 주물 제조용 구조체의 함수율은 10 질량％ 이하가 바람직하고, 8 질량％ 이하가 보다 바람직하다.

구조체(I)의 밀도는 3g/㎤ 이하가 바람직하고, 2g/㎤ 이하가 보다 바람직하다. 그 이유는, 밀도가 작으면 경량이 되고, 구조체의 취급 작업이나 가공이 용이해지기 때문이다.

<구조체(I)의 제조방법>

본 발명에 관한 구조체(I)의 제조방법은 다음과 같이 행한다. 즉, 유기섬유, 무기섬유, 평균 입자직경이 50~150㎛인 무기입자(A), 바인더(a) 및 분산매를 함유하는 원료 슬러리로부터, 초조공정을 갖는 성형법으로 구조체(I)를 제조한다.

다음으로, 내부가 중공인 구조체를 예로 하여, 본 발명에 관한 구조체(I)의 제조방법을, 구조체(I)의 성형성 향상의 관점에서 바람직한 제조방법인 초조공정을 갖는 제조방법에 대하여 설명한다. 이 제조방법에서는, 바인더(a)가 열경화성 수지이고, 유기섬유, 무기섬유, 무기입자(A) 및 이 바인더(a)를 포함하는 섬유적층체를, 100~300℃에서 열처리하는 공정을 갖는 것이 바람직하다.

우선, 유기섬유, 무기섬유, 무기입자(A) 및 바인더(a)를 소정 비율로 포함하는 원료 슬러리를 조제한다. 원료 슬러리는, 유기섬유, 무기섬유, 무기입자(A) 및 바인더(a)를 소정의 분산매에 분산시켜서 조제한다. 또한, 바인더(a)는, 원료 슬러리에는 배합하지 않고, 성형체에 함침시켜도 된다.

원료 슬러리 중의 유기섬유 및 무기섬유의 합계 함유량은, 0.1~4 질량％가 바람직하고, 0.2~3 질량％가 보다 바람직하고, 0.5~1.5 질량％가 더욱 바람직하다. 원료 슬러리 중의 유기섬유 및 무기섬유의 합계 함유량이 4 질량％ 이하면, 성형체에 두께 얼룩이 생기기 어렵고, 중공 제품의 경우에는 내면의 표면성도 양호해진다. 또한, 이 합계 함유량이 0.1 질량％ 이상이면, 성형체에 국소적인 박육부(薄肉部)가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 원료 슬러리 중의 바인더(a)의 함유량은 0.1~4 질량％가 바람직하고, 0.2~3 질량％가 보다 바람직하고, 0.5~1.0이 더욱 바람직하다. 또한 원료 슬러리 중의 무기입자(A)의 함유량은 0.1~10 질량％가 바람직하고, 0.3~8 질량％가 보다 바람직하고 0.5~5 질량％가 더욱 바람직하고, 0.8~5 질량％가 보다 더욱 바람직하다.

원료 슬러리에는 필요에 따라, 지력 강화재, 응집제, 방부제 등의 첨가제를 첨가할 수 있다.

다음으로, 원료 슬러리를 이용하고, 구조체(I)의 중간 성형체를 초조한다.

상기 중간 성형체의 초조공정에서는, 예를 들면, 2개로 한 조를 이루는 분할목형을 맞추어 봄으로써, 당해 중간 성형체의 외형에 대응한 형상의 캐비티가 내부에 형성되는 초조·탈수 성형용 금형을 이용한다. 그리고, 이 금형의 상부 개구부로부터 이 캐비티 내에 소정량의 원료 슬러리를 가압 주입한다. 이에 따라, 이 캐비티 내를 소정 압력으로 가압한다. 각 분할 목형에는, 그 외부와 캐비티를 연통하는 복수의 연통공을 각각 설치해 두고, 또한, 각 분할 목형의 내면은, 소정 크기의 크물코를 갖는 네트에 의하여 각각 피복해둔다. 원료 슬러리의 가압 주입에는 예를 들면 압송 펌프를 이용한다. 상기 원료 슬러리의 가압 주입의 압력은, 0.01~5MPa가 바람직하고, 0.01~3MPa가 보다 바람직하고, 0.1~0.5MPa가 더욱 바람직하다.

상술한 바와 같이, 상기 캐비티 내는 가압되어 있으므로, 이 원료 슬러리 중의 분산매는 상기 연통공에서 금형의 바깥으로 배출된다. 한편, 상기 원료 슬러리 중의 고형분이 상기 캐비티를 피폭하는 상기 네트에 퇴적되어, 이 네트에 섬유적층체가 균일하게 형성된다. 이와 같이 하여 얻어진 섬유적층체는, 유기섬유와 무기섬유가 복잡하게 뒤얽히고, 또한 이들 사이에 바인더가 개재한 것이기 때문에, 복잡한 형상이라도 건조 성형후에도 높은 보형성이 얻어진다. 또한, 상기 캐비티 내가 가압되므로, 중공의 중간 성형체를 형성하는 경우에도, 원료 슬러리가 캐비티 내에서 유동하여 원료 슬러리가 교반된다. 그 때문에, 캐비티 내의 슬러리 농도는 균일화되고, 상기 네트에 섬유적층체가 균일하게 퇴적된다.

섬유 적층체가 형성된 후, 상기 원료 슬러리의 가압주입을 정지하고, 상기 캐비티 내에 공기를 가압하여 이 섬유적층체를 가압·탈수한다. 그 후, 공기의 압입을 정지하고, 상기 캐비티 내는 상기 연통공을 통하여 흡인하고, 탄성을 갖고 신축이 자유로우면서 중공 형상을 이루는 중자(탄성 중자)를 이 캐비티 내에 삽입한다. 중자는, 인장강도, 반발탄성 및 신축성 등이 우수한 우레탄 불소계 고무, 실리콘계 고무 또는 일래스터머 등에 의하여 형성되어 있는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 캐비티 내에 삽입된 상기 탄성 중자 내에, 가압 유체를 공급하여 탄성 중자를 팽창시키고, 팽창된 탄성 중자에 의해 상기 섬유적층체를 이 캐비티의 내면에 압압한다. 그에 따라, 상기 섬유적층체는, 상기 캐비티의 내면에 밀어붙여지고, 당해 섬유적층체의 외표면에 당해 캐비티의 내면 형상이 전사되는 동시에 이 섬유적층체의 탈수가 진행된다.

상기 탄성 중자를 팽창시키기 위해 이용되는 상기 가압 유체에는, 예를 들면 압축공기(가열공기), 기름(가열유), 기타 각종 액체가 사용된다. 또한, 가압 유체의 공급압력은, 성형체의 제조효율을 고려하면 0.01~5MPa가 바람직하고, 효율 좋게 제조하는 관점에서 0.1~3MPa가 보다 바람직하고, 0.1~0.5MPa가 더욱 바람직하다. 0.01MPa 이상이면 섬유적층체의 건조효율이 양호하고, 표면성 및 전사성도 충분해지고, 5MPa 이하면 양호한 효과가 얻어지고, 장치를 소형화할 수 있다.

*이와 같이, 상기 섬유적층체를 그 내부로부터 캐비티의 내면에 밀어붙이기 때문에, 캐비티의 내면의 형상이 복잡하더라도, 그 내면 형상이 정밀도 좋게 상기 섬유 적층체의 외표면에 전사된다. 또한, 제조되는 성형체가 복잡한 형상이어도, 각 부분의 접합공정이 불필요하므로, 최종적으로 얻어지는 부품에 접합에 의한 이음선 및 두께부는 존재하지 않는다.

상기 섬유적층체의 외표면에 상기 캐비티의 내면 형상이 충분히 전사되면서 이 섬유적층체를 소정의 함수율까지 탈수할 수 있다면, 상기 탄성 중자 내의 가압 유체를 빼고, 탄성 중자를 원래의 크기까지 자동적으로 수축시킨다. 그리고, 수축된 탄성 중자를 캐비티 내로부터 꺼내고, 추가로 상기 금형을 열어서 소정의 함수율을 갖는 습윤한 상태의 섬유적층체를 꺼낸다. 상술한 탄성 중자를 이용하여 섬유적층체의 압압·탈수를 생략하고, 캐비티 내로의 공기의 압입에 의한 가압·탈수만에 의해 섬유적층체를 탈수 성형할 수도 있다.

탈수 성형된 상기 섬유적층체는, 다음으로 가열·건조 공정으로 이동한다.

가열·건조공정에서는, 상기 중간 성형체의 외형에 대응한 형상의 캐비티가 형성되는 건조 성형용 금형을 이용한다. 그리고, 이 금형을 소정 온도로 가열하고, 이 금형 내에 탈수 성형된 습윤 상태의 상기 섬유적층체를 장전한다.

다음으로, 상기 초조공정에서 이용한 상기 탄성 중자와 같은 탄성 중자를 상기 섬유적층체 내에 삽입하고, 이 탄성 중자 내에 가압 유체를 공급하여 이 탄성 중자를 팽창시키고, 팽창된 이 탄성 중자로 상기 섬유적층체를 상기 캐비티의 내면에 압압한다. 불소계 수지, 실리콘계 수지 등에 의하여 표면 개질된 탄성 중자를 이용하는 것이 바람직하다. 가압 유체의 공급압력은, 상기 탈수 공정과 같은 압력으로 하는 것이 바람직하다. 이 상태 하에, 섬유 적층체를 가열·건조하고, 상기 중간 성형체를 건조 성형한다.

건조성형용 상기 금형의 가열온도(금형 온도)는, 표면성을 향상시키는 관점이나 건조시간을 단축하는 관점에서 100~300℃가 바람직하고, 150~250℃가 보다 바람직하고, 190~240℃가 더욱 바람직하다. 열처리시간은, 가열온도에 따라 달라지기 때문에 한마디로 말할 수는 없지만, 품질 및 생산성을 향상시키는 등의 관점에서, 0.5분~30분이 바람직하고, 1~10분이 보다 바람직하다. 가열 온도가 300℃ 이하면 중간 성형체의 표면성이 양호하고, 또한, 100℃ 이상이면 중간 성형체의 건조시간도 단축할 수 있다.

상기 섬유적층체가, 충분히 건조되면, 상기 탄성 중자 내의 상기 가압 유체를 빼고, 이 중자를 수축시켜서 당해 섬유적층체로부터 꺼낸다. 그리고, 상기 금형을 열어, 상기 중간 성형체를 꺼낸다. 이 중간 성형체는 열경화성 수지가 열처리에 의해 경화되고, 구조체(I)로서 사용된다.

이와 같이 하여 얻어지는 구조체(I)는, 탄성 중자에 의하여 압압되어 있기 때문에, 내표면 및 외표면의 평활성이 높다. 이 때문에, 성형 정밀도도 높고, 감합부나 나사부를 갖는 경우에도 정밀도가 높은 구조체가 얻어진다. 따라서, 이들 감합부나 나사부로 연결된 구조체는 용융금속의 누출을 확실하게 억제할 수 있고, 그 안을 용융금속이 원활하게 흐른다. 또한, 주조시의 이 구조체의 열수축율도 5％ 미만이 되기 때문에, 구조체의 균열이나 변형 등에 의한 용융금속의 누설을 문제없이 방지할 수 있다.

얻어진 중간 성형체에는, 추가로 바인더(a)를 부분적 또는 전체에 함침시킬 수 있다. 한편, 중간 성형체에 바인더(a)를 함침시키고, 원료 슬러리 중에 포함시키지 않은 경우에는 원료 슬러리나 백수의 처리가 간편해진다. 바인더(a)로서 열경화성 바인더를 이용한 경우, 중간 성형체를 소정 온도로 가열 건조하고, 열경화성 바인더를 열경화시켜서 구조체(I)의 제조를 완료한다.

<주물 제조용 구조체>

본 발명의 주물 제조용 구조체는, 구조체(I)[바람직하게는 미리 100~300℃, 나아가 150~250℃로 열처리한 구조체(I)]의 표면에 표면층을 형성하는 공정을 갖는 제조방법에 의해 제조할 수 있다. 구조체(I)는 상기의 제조법으로 얻어진 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 주물 제조용 구조체의 제조방법은 유기섬유, 무기섬유, 무기입자(A), 바인더(a) 및 분산매, 바람직하게는 추가로, 응집제 및 지력 강화제를 함유하는 원료 슬러리로부터, 초조공정을 갖는 성형법으로 구조체(I)를 제조하는 공정과, 구조체(I)[바람직하게는 미리 100~300℃, 나아가 150~250℃에서 열처리한 구조체(I)]의 표면에 무기입자(B), 점토광물 및 바인더(b)를 함유하는 표면층을 형성하는 공정을 갖는 것이 바람직하다. 초조공정을 갖는 성형방법으로 구조체(I)를 제조하는 공정후에 표면층을 형성하는 공정을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 주물 제조용 구조체는, 표면층 중, 무기입자(B)의 비율이 50 질량％ 이상, 나아가 60 질량％ 이상, 나아가 70 질량％ 이상, 더 나아가 90 질량％ 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 주물 제조용 구조체는, 적어도 구조체(I)의 용융금속과 접하는 부분의 표면에 상기 표면층을 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 구조체(I)의 표면에 표면층이 형성된 상태로서는, 주물의 가스 결함을 개선하는 관점에서, 표면층이 용융금속에 접하는 쪽에 존재하는 것이 바람직하다. 구조체(I)의 용융금속에 접하는 쪽의 표면의 50％ 이상, 나아가 80％ 이상, 더 나아가 90％ 이상, 더 나아가 실질 100％가 당해 표면층으로 피복되어 있는 것이 바람직하다.

구조체(I) 표면의 봉공성(封孔性), 구조체(I)와 표면층의 밀착성 등의 관점에서, 무기입자(B)의 평균 입자직경은 1~100㎛이고, 3~80㎛가 바람직하고, 3~70㎛가 보다 바람직하고, 3~50㎛가 더욱 바람직하고, 5~40㎛가 더욱 보다 바람직하고, 10~30㎛가 보다 더욱 바람직하다. 또한, 무기입자(B)의 평균 입자직경은, 상술한 무기입자(A)의 평균 입자직경의 측정법, 특히 제 2 측정법에 의해 구할 수 있다.

본 발명에서는, 무기입자(A)의 평균 입자직경과 내화성 무기입자(B)의 평균 입자직경의 비가, [무기입자(A)의 평균 입자직경]/[내화성 무기입자(B)의 평균 입자직경]으로 1~35, 나아가 2~30, 더 나아가 2~20, 더 나아가 3~6인 것이, 구조체(I) 표면의 봉공성의 관점에서 바람직하다.

내화성 무기입자(B)에 대하여, 내화성인 것은, 융점 1500℃ 이상, 바람직하게는 1600℃ 이상, 보다 바람직하게는 1700℃ 이상인 것을 말한다. 또한, 내화성 무기입자(B)는, 금속 산화물 및 금속의 규산염으로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 예로 들 수 있다. 내화성 무기입자(B)로서는, 멀라이트, 지르콘, 지르코니아, 알루미나, 감람석, 쇼 스피넬, 마그네시아, 크로마이트 등의 내화성 무기입자를 예로 들 수 있다. 주물의 가스 결함을 개선하는 관점에서, 지르콘이 바람직하다. 내화성 무기입자(B)는, 이들을 단독 또는 둘 이상을 선택하여 이용할 수 있다. 주철(1.7~6.67％C)보다도 탄소 함유량이 낮은 주강(0.03~1.7％C)에서는, 탄소질 이외의 골재 입자를 이용하는 것이 바람직하고, 융점이 높고, 용융금속과의 누설성이 낮은 지르콘을 이용하는 것이, 보다 바람직하다.

표면층의 두께(건조후의 구조체(I)의 표면에 형성되어 있는 표면층의 두께)는, 주물 품질인 가스 결함의 저감효과를 발견시키고 표면층의 늘어지는 성능을 향상시키는 관점에서, 1~1000㎛가 바람직하고, 나아가 5~900㎛, 더 나아가 20~800㎛, 더 나아가 400~600㎛가 바람직하다. 또한, 표면층의 두께는, 후술하는 실시예에 기재한 측정법에 의해 구할 수 있다.

또한, 표면층의 형성방법으로서, 무기입자를 (B)주성분으로 하는 분산액(도액 조성물)을 이용한 도포, 예를 들면 쇄모 도포, 스프레이 도포, 정전도장, 소부도장, 분무 도포, 침지 도포, 탬포 도포 등의 방법을 들 수 있지만, 표면층의 두께의 균일성, 효율적이고 경제적으로 열심히 검토한 결과, 침지 도포가 가장 바람직하다. 침지 도포로는, 중공 중자와 같이 중공부를 갖는 구조체로서 중공부측에 표면층을 형성하는 것이 바람직한 경우는, 중공부에 분산액(도액 조성물)을 충전, 접촉시키는 것으로 표면층을 형성(이하, 방법 1이라 함)할 수 있다. 방법 1은, 중공부가 개방상태에 있는 구조체(I)에 대하여 행하는 경우는, 예를 들면, 중공부의 적어도 일부의 개방부분을 봉쇄하여 중공부에 분산액(도액 조성물)을 유지할 수 있는 상태로서, 무기입자(B)를 주성분으로 하는 분산액(도액 조성물)을, 바람직하게는 분산액이 중공부를 채우도록 부어 넣어, 바람직하게는 소정시간 정치(靜置) 후, 도액 조성물을 배출하는 것으로, 표면층을 형성할 수 있다. 어떠한 도포방법에 있어서도, 도액 조성물의 온도는 5~40℃의 범위가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 15~30℃, 더욱 바람직하게는 20~30℃의 범위이면서 항온이 되도록 설비 설정하는 것이 가장 바람직하다. 또한, 침지 도포, 그 중에서도 방법 1에서는, 생산성의 면에서 정치시간은 1~60초의 범위가 바람직하고, 배치(batch) 또는 연속적으로 행할 수 있다. 또한, 모든 방법에 있어서도, 표면층의 막두께를 조정하기 위해, 무기입자(B)를 주성분으로 하는 분산액을 도포한 구조체(I)에, 진동 테이블 등에서 진동을 줄 수 있다. 이와 같이, 구조체(I) [바람직하게는 미리 100~300℃, 나아가 150~250℃로 열처리한 구조체(I)] 표면에 무기입자(B)를 부착한 것을, 보다 강고한 부착상태로 하기에는 건조공정을 거치는 것이 바람직하다. 건조방법으로서 히터에 의한 열풍 건조, 원적외선 건조, 마이크로파 건조, 과열증기 건조, 진공건조 등을 예로 들 수 있지만, 한정되는 것은 아니다. 열풍 건조기를 이용하여 건조시키는 경우는 건조로 내 중심부의 건조 온도에 대해서는 100~500℃의 범위가 바람직하고, 나아가 유기물이나 바인더의 열분해에 의한 영향을 저감시키는 관점 및 발화에 의한 안전성을 확보하는 관점에서 105~300℃의 범위가 가장 바람직하다. 또한, 무기입자(B)를 주성분으로 하는 분산액의 분산매로서는, 물, 알코올 등을 예로 들 수 있고, 물이 바람직하다. 또한, 분산매는 무기입자(B)를 주성분으로 하는 분산액 중의 고형분 100 질량부에 대하여, 5~100 질량부, 나아가 10~80 질량부, 더 나아가 10~20 질량부가 이용되는 것이 바람직하다.

표면층은, 열간 강도 향상의 관점과 도포시의 점도를 부여하는 관점에서, 더욱 점토광물을 함유한다. 점토광물을, 표면층을 얻기 위한 분산액(도액 조성물)에 배합하는 것으로, 분산액에 적절한 점도를 부여하고, 분산액 중에서의 원료의 침강 방지, 원료 분산성이 향상된다. 점토광물로서는, 층 모양 규산염 광물, 복쇄(double chain) 구조형 광물 등을 예로 들 수 있고, 이들은 천연, 합성을 따지지 않는다. 층 모양 규산염 광물로서는, 스멕타이트속, 카올린속, 일라이트속에 속하는 점토광물, 예를 들면 벤토나이트, 스멕타이트, 헥토라이트, 활성 백토, 목절(木節) 점토, 제올라이트 등을 들 수 있다. 복쇄구조형 광물로서는, 애타펄자이트, 세피올라이트, 팔리고스카이트 등을 들 수 있다. 열간 강도 향상의 관점이나 도포시의 점도를 확보하는 관점에서 바람직하게는, 애타펄자이트, 세피올라이트, 벤토나이트, 스멕타이트로부터 선택되는 1종 이상을 예로 들 수 있다. 보다 바람직하게는, 애타펄자이트, 세피올라이트군으로부터 선택되는 1종 이상을 예로 들 수 있다. 또한, 점토광물은, 층 모양 구조 또는 복쇄 구조인 점에서, 예를 들면, 육방밀집구조를 주로 포함하고, 통상, 층 모양 구조 또는 복쇄 구조를 취하지 않는 무기입자(B)와는 구별된다. 점토광물은, 무기입자(B) 100 질량부에 대하여, 0.5~30 질량부, 나아가 0.5~20 질량부, 더 나아가 1~2 질량부가 이용되는 것이 바람직하다. 이 비율에 있어서 점토광물이 0.5 질량부 이상이라면, 분산액에 적절한 점도를 부여할 수 있고, 분산액 중에서의 원료 침강·부유를 방지할 수 있다.

표면층은, 열간 강도 향상의 관점에서, 더욱 바인더(b)를 함유한다. 표면층을 형성할 때에 바인더(b)를 이용하는 것이, 주물 제조용 구조체의 상온 강도 및 내열성을 향상시키는 관점에서 바람직하다. 바인더(b)로서는, 유기 바인더와 무기 바인더를 사용할 수 있다. 유기 바인더로서는, 예를 들면, 페놀 수지, 에폭시 수지, 퓨란 수지, 수용성 알키드 수지, 수용성 부틸알 수지, 폴리비닐 알코올, 수용성 아크릴 수지, 수용성 다당류, 초산비닐 수지 또는 그 공중합체 등을 들 수 있다. 무기 바인더로서는, 황산염, 규산염, 인산염, 리튬 규산염, 지르코니아졸, 콜로이드 규산(실리카졸), 알루미나졸 등 각종 졸 등을 예로 들 수 있다. 바람직하게는 무기 바인더이고, 무기 바인더 중에서도 보다 바람직하게는, 콜로이드 규산(실리카졸) 및 인산 알루미늄으로 구성되는 군으로부터 선택되는 1종 이상, 더욱 바람직하게는 콜로이드 규산(실리카졸)을 예로 들 수 있다. 상기 바인더는 단독 또는 2종 이상 혼합하여 이용해도 되고, 유기 바인더와 무기 바인더를 병용해도 된다. 상기 바인더(b)는, 무기입자(B) 100 질량부에 대하여, 유효분 환산으로, 1~50 질량부, 나아가 1~40 질량부, 더 나아가 3~7 질량부 이용되는 것이 바람직하다.

이들 점토광물 및/ 또는 바인더(b)는, 표면층을 균일하게 부착시키는 관점에서 무기입자(B)를 주성분으로 하는 분산액(도액 조성물)의 조제시에 배합하여 이용하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 주물 제조용 구조체의 제조방법은, 무기입자(B) 및 점토광물을 포함하는 도액 조성물을 상기 구조체(I)의 표면에 도포하는 공정을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 주물 제조용 구조체의 제조방법은, 무기입자(B) 및 바인더(b)를 포함하는 도액 조성물을 상기 구조체(I)의 표면에 도포하는 공정을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 주물 제조용 구조체의 제조방법은, 무기입자(B), 점토광물 및 바인더(b)를 포함하는 도액 조성물을 상기 구조체(I)의 표면에 도포하는 공정을 갖는 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 주물 제조용 구조체의 제조에 이용되는 도액 조성물은, 앞에서 서술한 바와 같이, 무기입자(B), 점토광물 및 바인더 등의 고형분 재료에 물이나 알코올 등의 분산매를 첨가하여, 교반하여 슬러리 모양으로 제조한다. 얻어진 도액 조성물은, 물이나 알코올 등의 분산매로 적절하게 희석하여 구조체(I)에 상기한 수단으로 도포한다. 그 후, 건조 공정을 거쳐 표면층이 구조체(I)의 표면에 형성되고, 본 발명의 주물 제조용 구조체가 얻어진다.

본 발명의 주물 제조용 구조체는, 주물사 내 및 백업 입자(주물사 대신에 아주 작은 구슬이나 기타 입자) 내에 배합하고, 탕도(주탕계)나 라이저 탕도로서 사용할 수 있고, 주조 결함인 가스 결함을 개선하는 주물을 제조할 수 있어, 특히 가스 결함이 발생하기 쉬운 주강 주물의 제조에 적합하다.

본 발명에서는, 구조체(I)에 이용하는 무기입자(A)와 구조체(I)의 표면에 형성하는 표면층 중의 무기입자(B)의 평균 입자직경을 각각 특정범위로 함으로써, 주물의 가스 결함을 개선할 수 있는 주물 제조용 구조체를 제공할 수 있다. 본 발명에 의해, 주물의 가스 결함이 개선되는 이유로서는, 무기입자(B)가 적절한 평균 입자직경을 갖으면서 내화성임에 따라, 표면층, 바람직하게는 구조체가 용융금속과 접하는 면에 형성되어 있는 표면층이 주조시에 유실되는 일 없이 유지되고, 용융금속측으로 침입하는 가스를 차폐할 수 있는 것, 그 한편으로, 구조체(I) 중의 무기입자(A)가 적절한 평균 입자직경을 가짐에 따라, 용융금속에 접하지 않은 면으로부터 주형 밖으로 가스를 효율 좋게 배출할 수 있음에 따른 것이라고 추정된다.

본 발명의 주물 제조용 구조체는, 유기섬유, 무기섬유, 무기입자(A) 및 바인더(a)의 질량의 합계의 비율이, 주물 제조용 구조체(표면층이 형성된 구조체)의 질량 기준으로, 10 질량％ 이상, 나아가 20 질량％ 이상, 더 나아가 30 질량％ 이상, 더 나아가 40 질량％ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 주물 제조용 구조체(표면층이 형성된 구조체)의 질량 기준으로, 80 질량％ 이하, 나아가 70 질량 ％ 이하, 더 나아가 65 질량％ 이하, 더 나아가 60 질량％ 이하인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 주물 제조용 구조체에 있어서, 유기섬유, 무기섬유, 무기입자(A) 및 바인더(a)의 함유량은, 각각, 이하의 범위가 바람직하다.

유기섬유: 1~40 질량％, 나아가 2~30질량％, 더 나아가 3~25 질량％, 더 나아가 4~12 질량％

무기섬유: 1~60 질량％, 나아가 2~50 질량％, 더 나아가 3~40 질량％, 더 나아가 3.5~20 질량％, 더 나아가 3.5~12 질량％

무기입자(A): 1~70 질량％, 나아가 2~60 질량％, 더 나아가 5~50 질량％, 더 나아가 10~45 질량％

바인더(a): 1~60 질량％, 나아가 2~50 질량％, 더 나아가 3~40 질량％, 더 나아가 5~25 질량, 더 나아가 6~16 질량％

또한, 본 발명의 주물 제조용 구조체는, 표면층의 비율이, 주물 제조용 구조체(표면층이 형성된 구조체)의 질량 기준으로 10~80 질량％, 나아가 20~80 질량％, 나아가 30~70 질량％, 더 나아가 38~70 질량％, 더 나아가 38~60 질량％인 것이 바람직하다.

또한, 표면층에 있어서, 주물의 가스 결함을 개선하는 관점에서, 내화성 무기입자(B)가, 지르콘이고, 점토광물이 애타펄자이트이고, 바인더(b)가 콜로이드 규산인 것이 바람직하다.

본 발명의 주물 제조용 구조체의 용도로서, 상술한 캐비티를 갖는 주형에 또는 발포 스티롤 모형을 사용하는, 소위 풀 몰드 주조법, 혹은 점결제를 사용하지 않는 소실 모형 주조법 혹은 주형으로 하는 주형이나 중자 등의 주조분야 혹은 내열성 등을 요구받는 타분야에서 본 발명의 구조체를 사용할 수 있고, 탕구용 러너나 라이저용 러너 혹은 중자용으로서 매우 적합하다.

표면층이 형성된 본 발명의 주물 제조용 구조체의 통기도는, 용융금속측으로 침입하는 가스의 차폐효과를 향상시키는 관점에서, 바람직하게는 1 이하, 보다 바람직하게는 0.2 이하, 더욱 바람직하게는 0.12 이하이다.

또한, 표면층이 형성되기 전의 구조체(I)의 통기도는, 바람직하게는 0.1~500, 보다 바람직하게는 0.3~100, 더욱 0.4~10, 더욱 보다 바람직하게는 0.5~1이다. 본 발명의 주물 제조용 구조체에 있어서, 표면층에 의해 차폐된 가스를, 표면층이 형성되어 있지 않은 면으로부터 효율적으로 배출할 수 있는 관점에서, 구조체(I)의 통기도는 상기 범위가 바람직하다.

주물 제조용 구조체 및 구조체(I)의 통기도는, 실시예에 기재한 측정방법에 의해 구할 수 있다.

본 발명의 주물 제조용 구조체의 두께는, 그 용도 및 구조체에 있어서의 부위에 따라 적정하게 설정할 수 있지만, 용융금속과 접하는 부분에 있어서의 두께는, 바람직하게는 0.2~5㎜, 보다 바람직하게는 0.2~4㎜, 더욱 바람직하게는 0.4~4㎜, 보다 더욱 바람직하게는 2~3㎜이다. 상기 두께가 상기 하한치 이상이면, 주조시에 주물 제조용 구조체의 형상 기능을 유지할 수 있고, 상기 상한치 이하면, 주조시에 있어서의 열분해 가스 발생량이 저감되고, 주물의 결함이 쉽게 발생하지 않게 된다.

<주물의 제조방법>

다음으로, 본 발명의 주물 제조용 구조체를 이용한 주물의 제조방법을, 그 바람직한 실시예를 바탕으로 설명한다. 본 실시예의 주물의 제조방법에서는, 예를 들면 상술한 바와 같이 하여 얻어진 본 발명의 주물 제조용 구조체를 주물사 내의 소정 위치에 매설하여 조형한다. 주물사로는, 종래부터 이 종류의 주물의 제조에 이용되고 있는 통상의 것을 제한없이 이용할 수 있다.

그리고, 주탕구(注湯口)로부터 용융금속을 주입하고, 주조를 행한다. 이 때, 본 발명의 주물 제조용 구조체는, 열간 강도가 유지되고, 열분해에 수반되는 열수축이 작기 때문에, 각 주물 제조용 구조체의 균열이나, 주물 제조용 구조체 자체의 파손이 억제되고, 용융금속의 주물 제조용 구조체로의 차입이나 주물사 등의 부착도 쉽게 발생하지 않는다.

주조후, 소정의 온도까지 냉각하고, 주조틀을 해체하여 주물사를 제거하고, 또한 블래스트처리에 의하여 주물 제조용 구조체를 제거하여 주물을 드러나게 한다. 이때, 상기 열경화성 수지가 열분해하고 있기 때문에, 주물 제조용 구조체의 제거처리는 용이하다. 그 후 필요에 따라 주물에 트리밍처리 등의 후처리를 실시하여 주물의 제조를 완료한다.

실시예

다음의 실시예는 본 발명의 실시에 대하여 서술한다. 실시예는 본 발명의 예시에 대하여 서술하는 것이며, 본 발명을 한정하기 위해서는 아니다.

[실시예 1]

하기 재료 슬러리를 이용하여 섬유적층체를 초조한 후, 이 섬유적층체를 탈수, 건조하고, 도 1(도면 중의 치수는 ㎜)에 나타내는 탕구용 러너(1)(스트레이트관(11,12)과 엘보관(14,16), 구조체(I)에 상당)를 얻었다. 또한, 구조체(I)의 조성은 표 1에 나타내는 대로 하였다.

<원료 슬러리의 조제>

하기 배합의 유기섬유와 무기섬유를 물에 분산시켜서 약 1 질량％(수성 슬러리에 대하여, 유기섬유 및 무기섬유의 합계질량이 1 질량％)의 수성 슬러리를 조제한 후, 이 슬러리에 무기입자(A)와 바인더(a)와 하기 응집제, 지력 강화제를 표 1에 기재한 구조체(I)를 얻을 수 있도록 배합하고, 각각의 원료 슬러리를 조제하였다. 또한, 유기섬유, 무기섬유, 무기입자(A) 및 바인더(a)의 합계를 100 질량부(고형분 환산)로서, 응집제는 0.625 질량부, 지력 강화제는 0.025 질량부(고형분 환산)로 되도록 슬러리에 배합하였다. 또한, 표 1에 나타내는 각각의 성분은, 하기와 같다.

<유기섬유>

·유기섬유: 신문 폐지(평균 섬유길이 1㎜, 여수도(freeness) 150㏄)

<무기섬유>

·무기섬유: 탄소섬유[토오레(주) 제조, 상품명 「트리카촙」, 섬유길이 3㎜, 섬유폭 11㎛(장축/단축 비=273)]

<무기입자(A)>

·공 모양 실리카: [(주)마이크론 제조, 「S85-P」, 평균 입자직경 80㎛, 겉보기 비중 2.2, 벌크 비중 1.15]

<바인더(a)>

·페놀 수지: [에어 워터(주) 제조, 상품명 「벨펄 S-890」(레졸 타입), 질소 분위기 중에서 1000℃에 있어서의 감량율 44％(TG 열분석 측정)]

<응집제>

·응집제: 폴리아미드 에피클로로하이드린(세이코 PMC(주) 제조, 상품명 WS-4002)

<지력 강화제>

·지력 강화제: 카르복시메틸셀룰로오스의 1 질량％ 수용액

<분산매>

·분산매: 물

<초조·탈수공정>

초조형으로서, 상기의 구조체(스트레이트관과 엘보관)에 대응하는 캐비티 형성면을 갖는 금형을 이용하였다. 이 금형의 캐비티 형성면에는 소정의 눈이 열린 네트가 배분되고, 캐비티 형성면과 외부를 연통하는 다수의 연통공이 형성되어 있다. 또한, 이 금형은, 한 쌍의 분할 목형으로 구성된다. 상기 원료 슬러리를 펌프로 순환시키고, 상기 초지형(抄紙型) 내에 소정량의 슬러리를 가압 주입하는 한편으로, 상기 연통공을 통하여 슬러리 중의 물을 제거하고, 소정의 섬유적층체를 상기 네트의 표면에 퇴적시켰다. 소정량의 원료 슬러리의 주입이 완료되면, 가압 에어를 초조형 내에 주입하고, 이 섬유 적층체를 탈수하였다. 감압 에어의 압력은, 0.2MPa, 탈수에 필요한 시간은 약 30초였다.

<건조공정>

건조형으로서, 상기의 구조체(스트레이트관과 엘보관)에 대응하는 캐비티 형성면을 갖는 금형을 이용하였다. 당해 금형에는 캐비티 형성면과 외부를 연통하는 다수의 연통공이 형성되어 있다. 또한, 이 금형은 한 쌍의 분할 목형으로 구성된다. 상기 섬유적층체를 초조형으로부터 꺼내고, 그것을 200℃로 가열된 건조형으로 이동하였다. 그리고, 건조형의 위쪽 개구부로부터 주머니 모양의 탄성 중자를 삽입하고, 밀폐된 건조형 내에서 당해 탄성 중자 내에 가압 공기(0.2MPa)를 이 탄성 중자에 주입하여 이 탄성 중자를 팽창시키고, 이 탄성 중자로 상기 섬유적층체를 건조형 내면에 밀어붙여서, 당해 건조형의 내면 형상을 이 섬유적층체를 표면에 전사시키면서 건조시켰다. 가압 건조(60초간)를 행한 후, 탄성 중자 내의 가압 공기를 빼서 당해 탄성 중자를 수축시켜서 건조형 내로부터 꺼내고, 성형체를 건조형 내로부터 꺼내서 냉각하고, 열경화된 구조체(I)를 얻었다.

<무기입자(B)를 주성분으로 하는 도액 조성물의 조제>

무기입자(B), 점토광물, 바인더(b)의 조성 및 배합율(질량비율)이 표 1에 나타내는 바와 같은 고형분 재료와, 물을 교반기로 15분 교반하고, 무기입자(B)를 주성분으로 하는 도액 조성물을 얻었다. 또한, 표 1에 나타내는 각각의 성분은, 하기와 같다. 또한, 물의 양은, 표 1에 기재된 고형분 농도(질량％, 표 중에「％」로 나타냄)로 조제하는 양이다.

<무기입자(B)>

·지르콘: 하쿠스이텍(주) 제조, 상품명 「지르코실 No1」, 평균 입자직경 20㎛

<점토광물>

·애타펄자이트: 하야시카세이(주) 제조, 상품명 「애타겔 50」

<바인더(b)>

·콜로이드 규산: 닛산카가쿠(주) 제작, 상품명 「snowtex50」, 평균 입자직경 25㎚

<표면층의 형성>

상기 열경화된 구조체(스트레이트관과 엘보관)를 각각 한 쪽의 개방 말단을 봉쇄한 상태로 하고, 그들의 내부에, 상기에서 조제한 도액 조성물을 상단까지 부어 넣어, 10초간 정치후, 상하 역전하고, 도액 조성물을 배출하였다. 자연 건조한 후, 200℃에서 30분간, 열풍건조기로 건조시키고, 표면층이 형성된 주물 제조용 구조체를 얻었다.

<구조체(I) 및 주물 제조용 구조체의 통기도 측정방법>

JIS Z2601(1993)「주물사의 시험방법」을 바탕으로 규정된, 「소실 모형용 도형제의 표준 시험방법」(평성 8년 3월 사단법인 일본주조공학회 간사이지부)의 「5. 통기도 측정방법」에 따라, 당해 간행물(24페이지 도 5-2)에 기재된 통기도 측정장치(컴프레서 공기통기방식)와 동등 원리의 장치를 이용하여 측정하였다. 통기도(P)는 「P=(h/(a×p))×v」로 표시된다. 식 중에는 각각, h: 시험편 두께(㎝), a:시험편 단면적(㎠), p:통기 저항(cmH₂0 ), v:공기의 유량(㎤/min)이다.

여기에서, 시험편 두께는, 구조체(I) 또는 주물 제조용 구조체(I)(표면층이 형성된 주물 제조용 구조체)의 두께 즉 「(외경-내경)/2」로 하고, 시험편 단면적은 「내경×원주율×길이」로 하였다.

측정시에, 도 2에 나타낸 바와 같이 통기도 시험기에는, 상기 탕구용 러너의 스트레이트관 또는 엘보관(도 2 중, 측정 샘플이라고 표시)의 중공부에 누설되지 않고 접속할 수 있도록 고무 튜브 및 접속 보조구(패킹)을 설치하고, 또한 상기 스트레이트관 또는 엘보관의 중공부의 한쪽 끝에 상기 접속 보조구를 빈틈 없이 접속하고, 다른 한 쪽 끝을 공기의 누설을 방지하기 위해 패킹으로 막고, 측정을 행하였다. 본 예에서는 2개의 스트레이트관과 2개의 엘보관으로 구성되는 탕구용 러너를 이용하였기 때문에, 이들 4개의 구성요소에 대하여 각각 통기도를 측정하고, 그 평균치를 구조체(I) 또는 주물 제조용 구조체의 통기도로 하였다.

<표면층의 두께 측정>

구조체(I)의 표면에 형성된 표면층의 두께는, 표면층 형성후의 주물 제조용 구조체의 두께와 표면층 형성전의 구조체(I)의 두께를 측정하고, 그 차분(差分)으로부터 구하였다. 여기에서, 표면층 형성전의 구조체(I)의 두께는, 표지를 붙인 임의의 10개소를 다이얼 캘리퍼 게이지(dial caliper gauge)[주식회사 미츠토요 제작, 코드 No.209-611, 부호 DCGO-50RL]로 측정하고 그 평균치를 취하여 구한 것이고, 표면층 형성후의 주물 제조용 구조체의 두께는 상기 구조체(I)에서 표지를 붙인 임의의 10개소에 상당하는 부위를 다이얼 캘리퍼 게이지[주식회사 미츠토요 제작, 코드 No.209-611, 부호 DCGO-50RL]로 측정하고 그 평균치를 취하여 구한 것이다.

<표면층의 박리성 측정>

구조체(I)의 표면에 형성된 표면층의 박리성은, 표면층 형성후의 주물 제조용 구조체 표면을 플라스틱 커터로 긁고, 84 덩어리 작제하고, 84 덩어리 중에서의 표면층의 박리수를 측정하였다. 측정은 6개의 서로 다른 구조체에 대하여 행하고, 박리수의 평균을 구하였다. 표 중에서, 「표면층의 박리수」로서 결과를 나타냈다.

<주조 및 주물품질의 평가>

도 1에 나타내는 바와 같이, 상기에서 얻어진 주물 제조용 구조체를 주조용 러너(1)(탕도)로서 도너츠 모양 주물 부품이 되는 캐비티부(2)(형상은 외경 240㎜, 내경 140㎜, 두께 30㎜, 라이저 붙임)에 연통하고, 수용성 페놀 수지 주형을 조형하였다.

여기에서, 주조용 러너(1)는, 주형의 상형(도면 중, 주형 파팅 라인( PARTING SURFACE)의 위쪽)에 매설된 스트레이트관(11)(직경 ø 50㎜, 길이 150㎜)과, 주형의 하형(도면 중, 주형 파팅 라인(PARTING SURFACE)의 아래쪽)에 매설된 복합부재로 구성되고, 이 복합부재는, 스트레이트관(12)(내경 ø 50㎜, 길이 30㎜)과 엘보관(14)(내경 ø 50㎜, 세로 70㎜, 가로 90㎜)을 감합부재(13)(내경 ø 53㎜, 길이 45㎜)를 이용하여 연결하고, 엘보관(14)의 타단과 엘보관(16)(내경 ø 50㎜, 세로 70㎜, 가로 110㎜)을 감합부재(15)(내경 ø 53㎜, 길이 45㎜)를 이용하여 연결하여 구성되는 것이다. 스트레이트관(11)(직경 ø 50㎜, 길이 150㎜)과 스트레이트관(12)는, 주형시에 상형과 하형을 겹친 상태에서 내경이 일치하여 연통하도록 위치 결정되어 있다. 또한, 감합부재(13, 15)는, 실시예, 비교예로 제조한 구조체(I)와 각각 같은 재질로 제조된 것이고, 두께도 같다.

또한, 주형의 조형에 사용한 사(砂)는 카오퀘이커(주) 제작, 「루나모스 #60」의 새로운 사(砂)로, 수용성 페놀 수지는 카오퀘이커(주) 제작, 「카오-스텝 SL6000」을 1.1 질량부(대(對)사(砂) 100 질량부), 경화제는 카오퀘이커(주) 제작, 「DH-15」를 20 질량부(대 수용성 페놀 수지 100 질량부) 이용하였다. 거푸집에 붓는 질량 20㎏, 주형 질량 100㎏이었다.

주강 주물(SCW480, 주조온도 1550~1580℃)을 거푸집에 부은 후의 주형에 있어서의 표면층의 잔존 유무를, 표 중에, 「표면층의 잔존」으로서 나타냈다.

또한, 상기의 거푸집에 부음으로써 얻어진 주물의 내부 가스 결함부 면적을 측정하기 위해, X선 투과 사진을 사용하고, 화상 분석 소프트웨어 「Winroof」를 이용하여 내부 가스 결함부 면적을 산출하였다. 내부 가스 결함부 면적이 작은 만큼, 가스 결함이 적은 고품질의 주물이다. 결과를 표 1에 나타낸다.

[실시예 2]

실시예 2는, 용융금속의 재질을 SCS11(스테인레스 주강)로 하여 주조한 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 주물 제조용 구조체를 얻었다. 얻어진 주물 제조용 구조체에 대하여 실시예 1과 같은 평가를 행한 결과를 표 1에 나타낸다.

[실시예 3]

실시예 3은, 용융금속의 재질을 SCS13(스테인레스 주강)으로 하여 주조한 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 주물 제조용 구조체를 얻었다. 얻어진 주물 제조용 구조체에 대하여 실시예 1과 같은 평가를 행한 결과를 표 1에 나타낸다.

[실시예 4]

실시예 4는, 무기입자(A)를 중공 세라믹(타이헤이요 시멘트(주) 제작, 상품명 「E-SPHERS SL125」, 평균 입자직경 80㎛, 겉보기 비중 0.8, 벌크 비중 0.34]로 변경하고, 구조체(I)의 조성을 표 1과 같이 한 이외에는 실시예 2와 마찬가지로 하여 주물 제조용 구조체를 얻었다. 얻어진 주물 제조용 구조체에 대하여 실시예 1과 같은 평가를 행한 결과를 표 1에 나타낸다.

[실시예 5]

실시예 5는, 용융금속의 재질을 SCS13으로 하여 주조한 이외에는 실시예 4와 동일하게 하여 주물 제조용 구조체를 얻었다. 얻어진 주물 제조용 구조체에 대하여 실시예 1과 같은 평가를 행한 결과를 표 1에 나타낸다.

[비교예 1]

비교예 1은, 무기입자(A)를 멀라이트[이토츄세라텍(주)] 제작, 상품명 「합성 멀라이트 MM-200mesh」, 평균 입자직경 20㎛, 겉보기 비중 2.8, 벌크 비중 0.89]로 변경하고, 구조체(I)의 조성을 표 1과 같이, 또한 구조체(I)의 표면에 표면층을 형성하지 않은 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 주물 제조용 구조체를 얻었다. 얻어진 주물 제조용 구조체에 대하여 실시예 1과 같은 평가를 행한 결과를 표 1에 나타낸다.

[비교예 2]

비교예 2는, 무기입자(A)를 멀라이트 [이토츄세라텍(주) 제작, 상품명 「합성 멀라이트 MM-200mesh」, 평균 입자직경 20㎛, 겉보기 비중 2.8, 벌크 비중 0.89]로 변경하고, 구조체(I)의 조성을 표 1과 같이 하고, 또한 표면층을, 콜로이드 규산[닛산가가쿠(주) 제작, 상품명 「snowtex50」, 평균 입자직경 25㎚, 고형분 농도 50％]에 의해 형성된 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 주물 제조용 구조체를 얻었다. 얻어진 주물 제조용 구조체에 대하여 실시예 1과 같은 평가를 행한 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 표 1에서는, 이 콜로이드 규산을 편의적으로 내화성 무기입자(B)란에 나타냈다.

[비교예 3]

비교예 3은, 무기입자(A)를 멀라이트 [이토츄세라텍(주) 제작, 상품명 「합성 멀라이트 MM-200mesh」, 평균 입자직경 20㎛, 겉보기 비중 2.8, 벌크 비중 0.89]로 변경하고, 구조체(I)의 조성을 표 1과 같이 한 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 주물 제조용 구조체를 얻었다. 얻어진 주물 제조용 구조체에 대하여 실시예 1과 같은 평가를 행한 결과를 표 1에 나타낸다.

[비교예 4]

비교예 4는, 무기입자(A)를 평균 입자직경 20㎛인 공 모양 실리카 [(주)마이크론 제작, 「SC30」, 겉보기 비중 2.2, 벌크 비중 1.04]로 변경한 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 주물 제조용 구조체를 얻었다. 얻어진 주물 제조용 구조체에 대하여 실시예 1과 같은 평가를 행한 결과를 표 1에 나타낸다.

[비교예 5]

비교예 5는, 무기입자(A)를 평균 입자직경 30㎛인 흑요석[킨세이마텍(주) 제작, 「나이스캐치 플라워 #330」, 겉보기 비중 2.3, 벌크 비중 0.58]로 변경하고, 구초체(I)의 조성을 표 1과 같이 한 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 주물 제조용 구조체를 얻었다. 얻어진 주물 제조용 구조체에 대하여 실시예 1과 같은 평가를 행한 결과를 표 1에 나타낸다.

[비교예 6]

비교예 6은, 무기입자(B)를 티타늄 가루(눈 크기가 45㎛인 체를 통과한 것, 표 중에, 평균 입자직경을 「45 미만」으로 하여 나타냄)로 변경한 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 주물 제조용 구조체를 얻었다. 얻어진 주물 제조용 구조체에 대하여 실시예 1과 같은 평가를 행한 결과를 표 1에 나타낸다.

Claims

유기섬유, 무기섬유, 평균 입자직경이 50~150㎛인 무기입자(A) 및 바인더(a)를 함유하는 구조체에 있어서, 이 구조체의 표면에, 금속산화물 및 금속의 규산염으로 구성되는 군으로부터 선택되는 평균 입자직경 1~100㎛의 내화성 무기입자(B), 점토광물 및 바인더(b)를 함유하는 표면층을 갖는 주물 제조용 구조체.
제 1 항에 있어서,
무기입자(A)의 평균 입자직경과 내화성 무기입자(B)의 평균 입자직경의 비가, [무기입자(A)의 평균 입자직경]/[내화성 무기입자(B)의 평균 입자직경]으로 1~35인 주물 제조용 구조체.
제 1 항 또는 제 2항에 있어서,
점토광물의 비율이, 무기입자(B) 100 질량부에 대하여, 0.5~30 질량부인 주물 제조용 구조체
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
표면층의 비율이 주물 제조용 구조체의 질량 기준으로 10~80 질량％인 주물 제조용 구조체.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
무기입자(A)가, 흑연, 운모, 실리카, 중공 세라믹 및 플라이애시로 구성되는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 주물 제조용 구조체
제 1항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
내화성 무기입자(B)가, 멀라이트, 지르콘, 지르코니아, 알루미나, 감람석(olivine), 쇼 스피넬, 마그네시아 및 크로마이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 주물 제조용 구조체
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
점토광물이, 애타펄자이트, 세피올라이트, 벤토나이트 및 스멕타이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 주물 제조용 구조체.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
바인더(b)가 무기 바인더인 주물 제조용 구조체
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
이 표면층이 용융금속에 접하는 쪽에 존재하는 주물 제조용 구조체.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
이 표면층의 내화성 무기입자(B)가, 실리콘이고, 점토광물이 애타펄자이트이며, 바인더(b)가 콜로이드 규산인 주물 제조용 구조체.
유기섬유, 무기섬유, 평균 입자직경 50~150㎛인 무기입자(A), 바인더(a) 및 분산매를 함유하는 원료 슬러리로부터, 초조공정을 갖는 성형법으로 구조체(I)를 제조하는 공정과, 구조체(I)의 표면에, 금속산화물 및 금속의 규산염으로 구성되는 군으로부터 선택되는 평균 입자직경 1~100㎛의 내화성 무기입자(B), 점토광물 및 바인더(b)를 함유하는 표면층을 형성하는 공정을 갖는 주물 제조용 구조체의 제조방법.
제 11 항에 있어서,
초조공정을 갖는 성형방법을 구조체(I)를 제조하는 공정 후에 표면층을 형성하는 공정을 갖는 주물 제조용 구조체의 제조방법.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
주물 제조용 구조체를 주물 제조에 이용하는 용도.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
주물 제조용 구조체를 이용하여 주물을 제조하는 방법.