KR20150024885A - 황산바륨을 함유하는 몰딩 재료 혼합물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 개선된 캐스트 표면을 갖는 캐스트 피스, 특히 알루미늄 캐스트 피스를 수득하기 위해 주조 산업에서 캐스팅 몰드 및 코어를 제조하기 위한, 내화성 기초 몰딩 재료 및 물유리계 결합제와 조합하여 황산바륨을 함유하는 몰딩 재료 혼합물에 관한 것이다.

Description

황산바륨을 함유하는 몰딩 재료 혼합물{MOLDING MATERIAL MIXTURES CONTAINING BARIUM SULFATE}
본 발명은 개선된 캐스트 표면을 갖는 캐스트 피스(cast piece), 특히 알루미늄 캐스트 피스를 수득하기 위한 주조 산업용 캐스팅 몰드 및 코어를 제조하기 위해, 물유리계 결합 시스템 및 내화성 기초 몰딩 재료(basic molding material)와 조합하여 황산바륨을 함유하는 몰딩 재료 혼합물에 관한 것이다. 개선점은 특히 모래 접착, 모래의 버닝인(burning-in) 및 침투/거칠기의 감소를 특징으로 한다.
캐스팅 몰드는 필수적으로 제조된 캐스트 피스의 네거티브 형태를 나타내는 몰드 및 코어으로 구성된다. 여기서, 이와 같은 코어 및 몰드는 내화재, 예를 들어 석영 모래 및 몰딩 툴(molding tool)에서 제거한 후에 캐스트 피스에 충분한 기계적 강도를 제공하는 적합한 결합제로 구성된다. 따라서, 캐스팅 몰드의 제조를 위해, 적절한 결합제에 의해 코팅된 내화성 기초 몰딩 재료를 사용한다. 내화성 기초 몰딩 재료는 바람직하게는 부을 수 있는 형태로 되어 있어서, 적합한 빈 몰드를 채우고 그 내부에서 다져질 수 있다. 결합제에 의해 기초 몰딩 재료의 입자 사이에 고체 결합이 생성되고, 이에 따라 캐스팅 몰드는 필요한 기계적 안정성을 수득한다.
캐스팅 몰드는 다양한 필요조건을 만족하여야 한다. 캐스팅 공정 자체 동안, 이들은 우선 하나 이상의 (부분적) 캐스팅 몰드로부터 형성된 공동에 액체 금속을 수용할 수 있도록, 충분한 강도 및 온도 내성을 가져야 한다. 고체화 공정이 시작된 후에, 캐스트 피스의 기계적 안정성은 캐스팅 몰드의 벽을 따라 형성되는 고체화 금속층에 의해 보장된다. 이제, 캐스팅 몰드의 재료는 이의 기계적 강도를 손실하도록, 즉 내화재의 개별적 입자 사이의 결합이 사라지도록, 금속에 의해 방출된 열의 영향에 의해 해체되어야 한다. 이상적인 경우, 캐스팅 몰드는 캐스트 피스으로부터 용이하게 제거될 수 있는 고운 모래를 형성하도록 다시 해체된다.
또한, 캐스팅 몰드의 제조 동안뿐만 아니라, 캐스팅 및 냉각을 실시하는 동안에, 환경을 보호하고 (주로 방향족) 탄화수소에 의해 일어나는 환경에서의 악취 문제를 제한하기 위해, CO2 또는 탄화수소 형태의 배출물이 가능한 생성되지 않도록 하는 요구가 최근에 늘어나고 있다. 이와 같이 새로운 요구조건을 만족하기 위해, 무기 결합 시스템이 최근에 개발 또는 개선되었으며, 이를 사용하면 금속 몰드의 제조에 있어서 CO2 및 탄화수소의 배출을 방지하거나 적어도 분명하게 최소화할 수 있게 한다. 그러나, 무기 결합 시스템의 사용은 자주 다른 단점을 수반하는데, 이는 하기에서 자세하게 기재된다.
유기 결합제와 비교하여, 무기 결합제는 이로부터 제조되는 캐스팅 몰드가 상대적으로 낮은 강도를 가진다는 단점이 있다. 이는 특히 툴로부터 캐스팅 몰드를 제거한 직후에 분명하게 나타난다. 그러나, 이때 뛰어난 강도는 복잡하고 및/또는 얇은 벽으로 된 몰드 부분의 제조 및 이들의 신뢰할 수 있는 조작을 위해 특히 중요하다. 또한, 대기 습도에 대한 내성이 유기 결합제와 비교하여 상당히 감소된다. EP 1 802 409 B1은 더 높은 즉각적 강도 및 대기 습도에 대한 더 높은 내성이 내화성 기초 몰딩 재료, 물유리계 결합제뿐만 아니라, 합성 비정질 이산화실리콘로 구성되는 첨가제를 사용함으로써 달성될 수 있다는 점을 개시한다. 이와 같은 첨가제에 의해, 복합한 캐스팅 몰드의 신뢰할 수 있는 조작도 보장될 수 있다.
EP 1802409 B1에 개시된 무기 결합 시스템은 유기 결합제에 비해 모래가 강하게 접착되며, 이는 세척을 위한 상당한 노력을 수반하며, 이에 따라 주조업에서 추가적인 비용을 수반한다. 이와 관련하여, WO 2008/046651은 상기와 같이 모래가 캐스트 피스에 접착하는 것은 내화성 기초 몰딩 재료, 물유리계 결합제뿐만 아니라, 이산화실리콘, 산화알루미늄, 산화티타늄 및 산화아연으로 이루어진 군에서 선택되는 입자상 산화금속으로 구성되는 몰딩 재료 혼합물에 탄화수소가 첨가되면 뚜렷하게 최소화될 수 있다는 점을 개시한다.
따라서, 캐스트 피스의 표면 품질은 탄수화물의 첨가에 의해 개선될 수 있다. 그러나, 몰딩 재료 혼합물에 대한 탄수화물의 첨가는 순수한 유기 결합제 시스템과 비교하여 분명히 감소된 형태이기는 하지만 금속 캐스팅 동안에 다시 CO2 및 탄화수소의 방출을 일으킨다.
특정 내화재를 캐스트 피스의 코팅으로 사용하는 것은 대상 캐스트 피스의 표면 품질을 상당히 상승시킬 수 있다는 점이 주조 산업 분야에 일반적으로 알려져 있다. 이와 같은 내화재는 예를 들어 수성 또는 알코올계 현탁액, 소위 블랙와쉬(black wash)의 형태로 다양한 방법을 사용하여 캐스팅 몰드에 적용될 수 있다. 결과적으로, 액체 매질을 제거하기 위해 건조 공정이 수행된다. 선택적으로는, 이와 같은 내화재는 건조된 형태로도 적용될 수 있다. 사용되는 내화재는 금속 용융물과의 낮은 상호작용뿐만 아니라 만족스러운 비습윤성을 특징으로 한다. 더욱이, 이와 같은 재료는 매우 고운 입자상 형태로 되어 있는데, 이는 기초 몰딩 재료(예를 들어, 석영 모래) 표면의 마루-골(ridge-and-valley) 구조를 최소화하여 금속 용융물이 기초 몰딩 재료(예를 들어, SiO2)의 뛰어난 습윤 특성에 의해 촉진되어 금속 용융물이 상기 골의 내부로 침투하여 이에 따라 대상 캐스트 피스의 열악한 표면 품질을 야기하는 것을 방지하기 위함이다.
흔히, 예를 들어 탈크, 육방정계 질화붕소(문헌 ["Einsatz von Bornitrid-Schlichten im praktischen Betrieb der Druck- und Kokillengieberei", Giesserei 80, No. 8, 1993, pp. 256-259] 참조) 또는 그래파이트와 같이 층 구조를 가지는 재료가 사용된다. 층이 캐스팅 몰드의 표면에 평행하게 정렬되어, 매끄러운 표면이 생성될 수 있는 것으로 가정된다. 다른 고운 입자상의 무기 재료도 용융물과 상호작용 또는 반응하지 않고, 및/또는 바람직하게는 금속 용융물(특히, 알루미늄 용융물)과 만족스러운 비습윤 거동을 갖는다면 코팅 물질로서 사용될 수 있다.
이와 같은 재료에는 예를 들어 강옥(Al2O3) 또는 규산지르코늄(ZrSiO4)이 있다. 그러나, 코팅을 사용하는 것에는 또한 상당한 단점이 수반된다. 캐스팅에 있어서 작업 및 재료의 양이 분명히 더 높고, 이는 자연적으로 더 높은 비용을 야기한다.
또한, 수성 블랙와쉬를 사용하는 것은 무기 결합 시스템과 결합된 캐스팅 몰드의 안정성에 영향을 줄 수 있다는 점을 주의하여야 한다. 이와 같은 이유 때문에, 일반적으로 소위 블랙와쉬의 사용을 최소화하려고 한다.
비철 금속 용융물(NF 금속 용융물), 특히 알루미늄 및/또는 알루미늄 합금의 용융물에 대한 BaSO4의 낮은 습윤 효과는 문헌에 이론적으로 알려져있다(US 6008152, 문헌 ["The effects of fumed silica and 바라이트 on the aluminum resistance of alumina castables" (Journal of the Minerals, Metals and Materials Society (JOM), Volume 55, Number 11, Year 2003, pp. 66-69)] 및 문헌 ["Feuerfeste Zustellung fur Aluminium" (Giesserei-Erfahrungsaustausch 9+10, Year 2011, pp. 33-35)] 참조). 다른 저습윤성 첨가제에는 CaF2가 있다. 그러나, 이와 같은 경우의 저습윤성 첨가제는 대응하는 내화재의 내식성을 개선시키기 위해 알루미늄 용용로의 거터(gutter) 및 튜브뿐만 아니라 라이닝(lining)의 제조용 첨가제로서 사용된다. 실리카 및/또는 실리카 분말을 함유할 수 있는 내화재에 저습윤성 첨가제로서 황산바륨을 첨가함에 따라, 알루미늄 용융물에 대한 내화성 재료의 화학적 내성이 개선되고, 이에 따라 이로부터 제조된 몰드가 가능한 오래 사용될 수 있게 한다. 상기 참조문헌은 물유리가 사용되지 않는 공통점을 갖는다.
알루미늄 용용로(melting furnace)의 거터 및 튜브 또는 라이닝은 코어 또는 캐스팅 몰드가 한번 사용된 후에 가능한 어떠한 잔유물도 남기지 않고 해체되면서, 가능한 오래 사용가능한 것을 특징으로 한다. 더욱이, 주로 사용되는 캐스팅 몰드는 알루미늄 용융로에서 알루미늄 용융물의 수송을 위한 거터 또는 튜브로 사용되는 소결된 내화재 보다 훨씬 높은 다공성을 가진다. 이는 캐스팅 몰드가 알루미늄 용융로의 라이닝과 매우 다른 요구조건 프로파일을 갖게 한다.
현재까지 알려진 주조 목적의 무기 결합제(binder) 시스템은 매우 많은 개선의 여지가 있다. 무엇보다, (a) 금속 캐스팅 동안 CO2의 방출물 및 유기 열분해산물이 형성되지 않게 하고; (b) 자동마감공정에서 요구되는 대응 강도 수준(특히, 내열성 및 저장 후 강도)을 달성하고; (c) 분명하게 더 낮은 모래 접착, 모래의 버닝인, 침투 및 탈색을 나타내는 캐스트 피스의 캐스트 표면을 수득할 수 있게 하여, 캐스트 피스를 세척하기 위한 노력을 코팅 또는 블랙와쉬 없이 최소화하는; 완전한 무기 결합 시스템을 개발하는 것이 바람직하다. 캐스트 피스의 추가적인 가공은 많은 시간, 노동 및 재료의 소비를 필요로하고, 이에 따라 제조에 있어서 상당한 비용요소에 해당한다. 따라서, 캐스팅 몰드의 제거 직후에 캐스트 피스는 이미 높은 표면 품질을 가져야한다.
따라서, 본 발명은 금속 가공을 위한 캐스팅 몰드의 제조용 몰딩 재료 혼합물을 사용할 수 있게 하고자 하는 과제에 기반한 것이며, 이는 하나 이상의 내화성 기초 몰딩 재료 및 물유리계 결합제 시스템을 포함하고, 복잡한 기하학적 구조를 갖는 캐스팅 몰드를 제조할 수 있게 하고, 예를 들어 얇은 벽으로 된 부분도 포함할 수 있고, 여기서 금속 캐스팅 후에 수득된 캐스트 피스는 예를 들어 낮은 모래 접착, 모래의 버닝인, 침투 및 탈색에 의해 반영되는 바와 같이 높은 표면 품질을 가진다.
상기의 과제는 독립항에 기재된 특징을 가지는 몰딩 재료 혼합물에 의해 해결된다. 본 발명에 따른 몰딩 재료 혼합물의 유리한 변형예는 종속항의 대상이거나 하기에 기재된다.
놀랍게도, 몰딩 재료 혼합물에 황산바륨을 첨가함으로써, 제조 직후 및 오랜 저장 후에 모두 높은 강도를 가지는, 무기 결합제에 기반한 캐스팅 몰드를 제조할 수 있다는 점이 발견되었다. 더욱이, 금속 캐스팅 후에 매우 높은 표면 품질을 가지는 캐스트 피스가 수득되고, 이에 따라 캐스팅 몰드의 제거 후에 간단한 캐스트 피스 표면의 추가적 가공만이 필요하거나, 추가적인 가공이 필요하지 않다. 이와 같은 이점은 캐스트 피스의 제조에 있어서 분명히 더 낮은 비용을 수반한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 몰딩 재료 혼합물은 실질적으로(즉, 최대 0.2 중량%)) 또는 완전히 유기 첨가제를 함유하지 않는데, 이에 따라 연기의 생성이 관찰되지 않거나 관찰되더라도 매우 소량만이 관찰되고, 이는 작업소에서 근무하는 작업자뿐만 아니라 주변 구역에 사는 사람에 대한 해로운 배출물에 따른 오염을 방지한다. 또한, 본 발명에 따른 몰딩 재료 혼합물의 사용은 기후에 해로운(CO2 및 다른 유기 열분해 산물에 의함) 배출물을 감소시키는데 기여한다.
금속 가공용 캐스팅 몰드를 제조하기 위한 몰딩 재료 혼합물은 하기를 포함한다:
- 내화성 기초 몰딩 재료,
- 물유리계 결합제, 및
- 황산바륨.
본 발명의 상세한 설명
내화성 기초 몰딩 재료로서, 캐스팅 몰드의 제조를 위한 일반적인 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어, 석영, 지르코늄 또는 크롬 모래, 감람석, 질석, 보크사이트 및 내화 점토, 특히 내화성 기초 몰딩 재료에 대해 50 중량% 초과의 석영 모래가 적합하다. 여기서, 새로운 모래만을 사용할 필요는 없다. 자원 재활용의 측면에서 및 폐기물 처분의 비용을 절약하기 위해, 재생된 오래된 모래를 가능한 높은 비율로 사용하는 것이 유리할 수도 있다.
상기 내화성 기초 몰딩 재료 바람직하게는 상기 몰딩 재료 혼합물 중 80 중량% 초과, 특히 90 중량% 초과를 차지한다.
적합한 모래는 예를 들어 WO 2008/101668(= US 2010/173767 A1)에 개시된다. 또한, 세척 및 그 후 건조에 의해 수득되는 재생물도 적합하다. 순수한 기계적 처리에 의해 수득된 재생물은 덜 바람직하지만 사용가능하다. 일반적으로, 재생물은 새로운 모래의 약 70 중량% 이상, 바람직하게는 약 80 중량% 이상, 특히 바람직하게는 약 90 중량% 이상을 대체할 수 있다.
더욱이, 내화성 기초 몰딩 재료로서, 예를 들어, 유리 비드, 유리 입상(glass granulate), "세라비드(Cerabead)" 또는 "카르보악큐캐스트(Carboaccucast)"라는 품명으로 알려진 구형 세라믹 기초 몰딩 재료 또는 규산 알루미늄 중공 마이크로스피어(소위 마이크로스피어)와 같은 합성 몰딩 재료도 사용될 수 있다. 이와 같은 규산 알루미늄 중공 마이크로스피어는 예를 들어 다양한 산화알루미늄 함량을 갖는 다양한 등급으로 Omega Minerals German GmbH, Norderstedt에 의해 "오메가 스피어(Omega Sphere)"라는 품명으로 상용되고 있다. 대응하는 제품이 "엑스텐도스피어(Extendospheres)"라는 품명으로 PQ Corporation(USA)로부터 상용된다.
내화성 기초 몰딩 재료의 평균 직경은 일반적으로 100 ㎛ 내지 600 ㎛, 바람직하게는 120 ㎛ 내지 550 ㎛, 특히 바람직하게는 150 ㎛ 내지 500 ㎛이다. 입자 크기는 예를 들어 DIN ISO 3310에 따른 체질(sieving)에 의해 측정될 수 있다. 가장 긴 쪽의 길이에 대한 가장 짧은 쪽의 길이의 비(서로 수직이고, 각 경우에 모든 공간 방향(spatial direction)에 대해)가 1:1 내지 1:5 또는 1:1 내지 1:3인, 즉 예를 들어 섬유형이 아닌 입자 형태를 사용하는 것이 특히 바람직하다.
캐스팅 실험, 특히 알루미늄에 의한 캐스팅 실험에서, 합성 기초 몰딩 재료, 특히 유리 비드, 유리 입상 또는 마이크로스피어가 더 매끄러운 캐스트 표면을 제조하는데 기여할 수 있다는 점이 발견되었다. 여기서, 기초 몰드 재료 전체를 합성 기초 몰딩 재료로부터 형성할 필요는 없다.
여기서, 합성 기초 몰딩 재료의 바람직한 함량은 내화성 기초 몰딩 재료의 총량에 대해 약 3 중량% 이상, 특히 바람직하게는 5 중량% 이상, 특히 바람직하게는 10 중량% 이상, 바람직하게는 약 15 중량% 이상, 특히 바람직하게는 약 20 중량% 이상이다. 내화성 기초 몰딩 재료 바람직하게는 특히 종래의 코어 슈팅 기계(core shooting machine)에서 본 발명에 따른 몰딩 재료 혼합물을 가공할 수 있도록 부을 수 있는 상태를 나타낸다.
물유리는 용해된 알칼리 실리케이트를 함유하고, 이들은 물에 유리질 리튬, 나트륨 및 칼륨을 용해시킴으로써 제조될 수 있다. 물유리는 바람직하게는 1.6 내지 4.0, 특히 2.0 내지 3.5의 SiO2/M2O 몰 계수(molar modulus)를 가지고, 이때 상기 M은 리튬, 나트륨 또는 칼륨을 나타낸다.
또한, 결합제는 DE 2652421 A1(= GB1532847 A)에 알려진 예를 들어 리튬-개질된 물유리와 같은 공지된 알칼리 이온 중 하나 이상의 함유하는 물유리에 기반할 수 있다. M2O의 양은 물유리 내의 알칼리 이온 모두의 합으로부터 유래된다. 더욱이, 물유리는 또한 예를 들어 EP 2305603 A1(= WO 2011/042132 A1)에 개시된 Al-개질된 물유리와 같이 다가 이온을 함유할 수 있다.
물유리는 25 내지 65 중량%, 바람직하게는 30 내지 60 중량%의 고형물(solid matter) 함량을 갖는다. 고형물 함량은 SiO2 및 M2O로 계산된 물유리 내의 Si 및 M 화합물의 함량이다. 용도 및 원하는 강도 수준에 따라, 각 경우 기초 몰딩 재료에 대해 0.5 중량% 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.75 중량% 내지 4 중량%, 특히 바람직하게는 1 중량% 내지 3.5 중량%의 물유리계 결합제가 사용된다. 상기 지표는 용매(특히, 수성) 또는 희석제 및 고형물 함량(존재하는 경우)을 포함하여 물유리 결합제의 총량(= 100%)에 기반한다.
본 발명에 따른 몰딩 재료 혼합물은 황산바륨을 함유한다. 황산바륨은 합성에 의해 제조되거나 자연적인 황산바륨, 즉 중정석(heavy spar) 또는 바라이트(barite)와 같은 황산바륨을 함유하는 광물로서 첨가될 수 있다. 합성에 의해 제조된 황산바륨(블랑픽스(blanc fixe)로도 지칭됨)은 예를 들어 침전 반응에 의해 제조된다. 이와 같은 목적을 위해, 용이하게 용해되는 바륨 화합물(바륨 염)이 통상적으로 물에 용해된다. 그 후, 용이하게 용해되는 황산염(예를 들어, 황산나트륨) 또는 황산을 첨가함으로써, 덜 용해되는 황산바륨이 침전된다. 침전된 황산바륨은 여과에 의해 제거되고, 건조 및 선택적으로 분쇄된다.
자연 황산바륨은 원석으로 수득되고, 그 후 다양한 방법(예를 들어, 밀도 분류(density sorting), 분쇄(grinding) 등)에 의해 가공된다. 황산바륨은 85 중량% 초과, 특히 바람직하게는 90 중량% 초과의 순도를 갖는 것이 바람직하다. 자연적으로 수득된 황산바륨은 예를 들어 이산화실리콘 및 불화칼슘 불순물을 함유할 수 있다. 추가적인 실험이 불화금속, 특히 불화칼슘을 함유하는 불순물이 캐스트 표면의 탈색 및 다공성을 야기할 수 있다는 점을 나타내었다. 따라서, 불소 함유 오염물, 특히 불화칼슘(CaF2) 및 다른 불화금속의 함량은 캐스트 품질 및 표면에 영향을 주지않기 위해 가능한 적게 유지되어야 한다.
사용되는 자연적으로 수득된 황산바륨의 총량에 대한 불화금속(CaF2 포함)의 총량은 6 중량% 미만, 바람직하게는 3 중량% 미만, 특히 바람직하게는 1 중량% 미만인 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 황산바륨은 어떠한 불화 금속 불순물(불화칼슘 포함)도 함유하지 않는 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 몰딩 재료 조성물은 바람직하게는 불화금속을 포함하지 않고, 이는 몰딩 재료 혼합물이 0.1 중량% 미만, 바람직하게는 0.05 중량% 미만, 특히 바람직하게는 0.01 중량% 미만의 불화금속을 함유한다는 것을 의미한다.
본 발명에 따라 사용될 황산바륨의 평균 입자 크기는 바람직하게는 0.1 ㎛ 내지 90 ㎛이다. 입자 크기 분포는 예를 들어 동적 광산란에 의해 측정될 수 있다(예를 들어, Horiba LA 950). 45 ㎛의 메쉬(mesh) 너비를 갖는 체 상의 체 잔유물은 20 중량% 미만, 바람직하게는 10 중량% 미만, 특히 바람직하게는 5 중량% 미만인 것이 바람직하다.
황산바륨은 바람직하게는 총 몰딩 재료 혼합물에 대해 0.02 내지 5.0 중량%, 특히 바람직하게는 0.05 내지 3.0 중량%, 특히 바람직하게는 0.1 내지 2.0 중량% 또는 0.3 내지 0.99 중량%의 양으로 첨가된다. 놀랍게도, 황산바륨의 높은 밀도 및 이에 따른 작은 중량당 부피에 기인하여, 몰딩 재료 혼합물에 소량, 즉 적은 부피로 첨가되어도 대상 캐스트 피스의 표면 품질은 뚜렷하게 증가한다. 캐스트 표면의 품질에 대한 BaSO4의 긍정적인 영향은 해당 분야의 통상의 기술자에 놀라운데, NF 금속 용융물에 의해 습윤되지 않는 다른 재료와 달리 내회성 성분에 의해 고도로 희석되어도 효과적이기 때문이다. 그래파이트는 용융 알루미늄의 의한 이의 낮은 습윤성에 기인하여 일 예로 언급되는 데, 상기 재료는 또한 NF 금속 용융물을 위한 탈기 파이프를 제조하는데 특히 적합하다(SGL Carbon GmbH의 제품 명세서, Drachenburgstr. 1, 53170 Bonn/Germany).
코어 및 몰드의 블랙와쉬 코팅을 위한 원재료로서, 그래파이트는 또한 이미 매우 작은 층 두께를 갖는 더 매끄러운 캐스트 표면을 제조한다. 그러나, 이는 BaSO4와 달리 모래 첨가제만큼 유효하지는 않다. 더 많은 잠재적으로 유효량의 그래파이트를 첨가하는 것은 적합하지 않은데, 이와 같은 경우에 몰드 및 코어의 강도가 너무 크게 감소하여 캐스팅을 위해 더 이상 사용될 수 없기 때문이다.
Al2O3, ZrSiO4 또는 탈크와 같이 이들의 낮은 습윤성이 알려진 다른 재료도 캐스트 표면에 대해 첨가제로서 긍정적인 효과를 나타내지 않는다. 육방정계 질화붕소는 낮은 습윤성을 갖는 다른 첨가제이다. 육방정계 질화붕소의 첨가는 품질을 개선시키지만, 이는 또한 강도를 분명히 감소시킨다는 점이 관찰되었고, 따라서 질화붕소의 사용은 바람직하지 않다. CaF2는 NF 금속 용융물, 특히 알루미늄 용융물에 대해 낮은 습윤성을 갖는 추가적인 첨가제이다. 불화물, 특히 CaF2를 몰딩 재료 혼합물을 위한 첨가제로 사용되는 경우, 대응하는 캐스트 피스의 상대적으로 모래 접착력이 없고 매끄러운 표면이 실제로 수득되지만; 이와 같은 경우, 특히 불화칼슘의 경우의 결과로 특히 캐스트 피스가 알루미늄 및/또는 알루미늄 합금으로 제조되는 경우에 캐스트 표면의 탈색이 일어난다. 그러나, 이와 같은 탈색은 바람직하지 않고, 이는 불소-함유 물질과의 금속의 반응을 시사하며, 따라서 CaF2의 용도는 바람직하지 않다.
요약하면, 몰딩 재료 혼합물 모두에 황산바륨을 첨가하는 것만이 캐스트 피스의 표면 품질을 실질적으로 개선시키고(예를 들어, 감소된 모래 접착력, 모래의 번인, 침투 및 탈색), 또한 자동화 계열 제조(automated series production)에 요구되는 강도 수준, 특히 적합한 고온 강도를 보장한다. 이와 같은 효과는 해당 분야의 통상의 기술자에게 매우 놀라웠다. 황산바륨 작용의 완전한 메커니즘은 해명되지 않았다.
다른 구현예에 따르면, 예를 들어 질화불소와 같이 용융 알루미늄에 대해 낮은 습윤성을 특징으로 하는 몰딩 재료 혼합물에 다른 성분을 첨가할 수 있다.
다른 성분들 중에 황산바륨을 저습윤제(low-wetting agent)로 함유하는 이와 같은 저습윤성 성분의 혼합물은 또한 매끄럽고 모래 접착성이 없는 캐스트 표면을 야기할 수 있다. 비습윤성 또는 저습윤성 성분의 총량에 대해, 황산바륨의 함량은 5% 초과, 바람직하게는 10 중량% 초과, 특히 바람직하게는 20 중량% 초과 또는 60 중량% 초과이어야 한다. 상한은 순수한 황산바륨을 나타내고, 이와 같은 경우에 비습윤제(non-wetting agent)에 대한 황산바륨의 비율은 100 중량%이다. 비습윤성/저습윤성 성분 혼합물을 바람직하게는 몰딩 재료 혼합물에 대해 0.02 내지 5.0 중량%, 특히 바람직하게는 0.05 내지 3.0 중량%, 특히 바람직하게는 0.01 내지 2.0 중량% 또는 0.3 내지 0.99 중량%의 양으로 첨가된다.
다른 바람직한 구현예에서, 입자상(particulate) 산화금속이 본 발명에 따른 몰딩 재료 혼합물에 이와 같은 몰딩 재료 혼합물에 의해 제조된 캐스팅 몰드의 강도 수준을 상향시키기 위해 첨가될 수 있다. 캐스팅 몰드 강도의 증가, 특히 고온 강도의 증가는 자동화 제조 공정에서 유리할 수 있다. 입자상 산화금속은 산화실리콘, 산화알루미늄, 산화티타늄 및 산화아연, 및 이들의 혼합물 또는 혼합산화물, 특히 이산화실리콘, 산화알루미늄 및/또는 알루미노실리케이트로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 이와 같은 산화금속의 입자 크기는 바람직하게는 300 ㎛ 미만, 바람직하게는 200 ㎛ 미만, 특히 바람직하게는 100 ㎛ 미만이고, 이는 예를 들어 0.05 ㎛ 내지 10 ㎛의 평균 일차입자(primary particle) 크기를 갖는다.
입자 크기는 체분석에 의해 측정될 수 있다. 63 ㎛의 메쉬 너비를 갖는 체 상의 체 잔유물은 10 중량% 미만, 바람직하게는 8 중량% 미만인 것이 특히 바람직하다. 입자상 산화금속으로서 이산화실리콘을 사용하는 것이 특히 바람직하고, 여기서 합성에 의해 제조된 비정질(amorphous) 이산화실리콘이 특히 바람직하다.
바람직하게는 본 발명에 따라 사용되는 비정질 SiO2는 15 중량% 미만, 특히 5 중량% 미만, 특히 바람직하게는 1 중량% 미만의 물 함량을 갖는다. 비정질 SiO2는 특히 분말 형태로 사용된다.
비정질 SiO2로서 합성에 의해 제조되는 실리카 및 자연적으로 발생하는 실리카가 모두 사용될 수 있다. 그러나, 예를 들어 DE 102007045649에 알려진 후자는 바람직하지 않은데, 이들은 일반적으로 적지 않은 양의 결정 함량을 포함하고, 따라서 발암물질로 분류되기 때문이다.
합성이라는 것은 비자연적으로 나타나는 비정질 SiO2, 즉 이의 제조가 화학반응을 포함하는 것, 예를 들어, 알칼리 실리케이트 용액으로부터 이온 교환 공정에 의한 콜로이드형 실리카의 제조, 알칼리 실리케이트 용액의 침전, 4염화 실리콘의 화염 가수분해, 또는 실리콘철 및 실리콘의 제조에 있어서 전기 아크로(electric arc furnace)에서 코크스에 의해 석영 모래의 환원을 지칭한다. 언급된 마지막 두 공정에 의해 제조된 비정질 SiO2는 발열성 SiO2로도 지칭된다.
종종, 합성 비정질 SiO2라는 용어는 침전 실리카(CAS No. 112926-00-8) 및 화염 가수분해에 의해 제조된 SiO2(Pyrogenic Silica, Fumed Silica, CAS No. 112945-52-5)만을 나타내는 것으로 이해되고, 반면 실리콘철 또는 실리콘 침전에서 수득된 산물은 비정질 SiO2(Silica Fume, Microsilica, CAS No. 69012-64-12)로만 지칭된다. 본 발명의 목적을 위해, 실리콘철 또는 실리콘 제조에서 제조된 산물도 합성 비정질 SiO2를 지칭하는 것으로 이해된다.
침전 실리카 및 발열성 SiO2, 즉 화염 가수분해에 의해 또는 전기 아크에서 제조된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 합성 비정질 이산화실리콘의 평균 일차입자 크기는 0.05 ㎛ 내지 10 ㎛, 특히 0.1 ㎛ 내지 5 ㎛, 특히 바람직하게는 0.1 ㎛ 내지 2 ㎛일 수 있다. 일차입자 크기는 예를 들어 동적 광산란(예를 들어, Horiba LA 950)을 사용하여 측정되고, 주사전자현미경 사진(예를 들어 FEI사의 Nova NanoSEM 230에 의한 SEM 사진)에 의해 검증될 수 있다. 더욱이, SEM 사진을 사용하면, 최대 약 0.01 ㎛의 자세한 일차입자 형태를 볼 수 있게 할 수 있다. SiO2 샘플은 SEM 측정을 위해 증류수에 분산되고, 그 후 물이 증발되기 전에 구리 밴드가 붙여진 알루미늄 홀더에 도포되었다.
더욱이, 합성 비정질 이산화실리콘의 비표면적은 DIN 66131에 따라 기체 흡착 측정법(BET법)에 의해 측정된다. 합성 비정질 SiO2의 비표면적은 1 내지 200 m2/g, 특히 1 내지 50 m2/g, 특히 바람직하게는 1 내지 30 m2/g이다. 선택적으로는, 상기 산물은 예를 들어 제어된 방식으로 특정 입자 크기 분포를 갖는 혼합물을 수득하기 위해 혼합될 수 있다.
응집에 의해, 상기 비정질 SiO2형은 용이하게 더 큰 응집체를 형성한다. 몰딩 재료 혼합물에서 비정질 SiO2의 균일한 분포를 위해, 응집체는 혼합 동안에 더 작은 유닛으로 다시 부분적으로 분해되거나, 시작부터 특정 크기를 넘지않는 것이 선택적으로 유리하다. 응집의 범위를 이야기하자면, 잔유물은 45 ㎛ 메쉬 너비(325 메쉬)의 체를 통과한 후에 약 10 중량% 이하, 특히 바람직하게는 약 5 중량% 이하, 가장 바람직하게는 약 2 중량% 이하인 것이 바람직하다.
제조방식 및 제조자에 따라, 비정질 SiO2의 순도는 크게 달라질 수 있다. 85 중량% 이상, 바람직하게는 90 중량% 이상, 특히 바람직하게는 95 중량% 이상의 SiO2 함량을 갖는 종류가 적합하는 것이 발견되었다. 용도 및 원하는 강도 수준에 따라, 기초 몰딩 재료에 대해 0.1 중량% 내지 2 중량%, 바람직하게는 0.1 중량% 내지 1.8 중량%, 특히 바람직하게는 0.1 중량% 내지 1.5 중량%의 입자상 비정질 SiO2가 사용된다.
입자상 산화금속, 특히 비정질 SiO2에 대한 물유리 결합제의 비율은 넓은 범위 내에서 달라질 수 있다. 이는 최종 강도에 실질적으로 영향을 주지 않고, 코어의 초기 강도, 즉 툴로부터 제거 직후의 강도를 강하게 개선시키는 이점을 나타낸다. 이는 특히 경금속 캐스팅에 있어서 관심의 대상이된다. 한편으로 높은 초기 강도는 코어를 제조 후에 문제없이 수송할 수 있게하기 위해, 또는 이들을 완전한 코어 패킷(packet)으로 조립할 수 있게 하기 위해 바람직하고, 다른 한편으로 최종강도는 최종 강도는 캐스팅 후에 해체할 때의 문제점을 방지하기 위해 과도하게 높으면 안되고, 즉 캐스팅 후에 문제 없이 캐스팅 몰드의 중공 공간에서 기초 몰딩 재료를 젝할 수 있어야 한다.
비정질 SiO2는 결합제(희석제 및 용매 포함)의 중량에 대해 바람직하게는 2 내지 60 중량%, 특히 바람직하게는 3 내지 55 중량%, 특히 바람직하게는 4 내지 50 중량%의 함량으로, 또는 각각 특히 바람직하게는 10:1 내지 1:1.2(중량부)의 물유리의 고형물 함량 대 비정질 SiO2의 비율로 수득된다.
EP 1802409 B1에 따른 비정질 SiO2의 첨가가 내화재에 직접적으로 결합제의 첨가 전후 모두에 일어날 수 있지만, EP 1884300 A1(= US 2008/029240 A1)에 개시된 바와 같이 결합제 도는 수산화나트륨 용액 부분을 갖는 SiO2의 예비 혼합물이 먼저 제조되고, 그 후 내화재에 혼합될 수 있다. 여전히 존재하고 예비 혼합물을 위해 사용되지 않은 임의의 결합제 또는 결합제 함량은 상기 예비 혼합물의 첨가 전후 또는 상기 혼합물과 함께 내화성 성분에 첨가될 수 있다. 비정질 SiO2는 바람직하게는 결합제 첨가 전에 내화재에 첨가된다.
결합제의 총 중량에 대한 합성 비정질 이산화실리콘의 함량은 바람직하게는 1 내지 80 중량%, 바람직하게는 2 내지 60 중량%, 특히 바람직하게는 3 내지 50 중량%이다.
다른 구현예에서, 본 발명에 따른 몰딩 재료 혼합물은 인-함유 화합물을 포함할 수 있다. 이와 같은 첨가제는 캐스팅 몰드의 매우 얇은 벽으로 된 부분의 경우에 바람직하다. 여기서, 인이 바람직하게는 +5의 산화 수준인 무기 인 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 인-함유 화합물을 첨가한 결과, 캐스팅 몰드의 안정성은 더 증가될 수 있다. 이는 특히 금속 캐스팅 동안에 액체 금속이 기울어진 표면을 때리고 높은 메탈로스태틱 압력(metallostatic pressure)에 따라 거기서 높은 부식 작용을 가지며, 특히 캐스팅 몰드의 얇은 벽으로 된 부분의 변형을 일으킬 수 있는 경우에 특히 중요하다.
인-함유 화합물은 바람직하게는 인산염 또는 산화인의 형태이다. 여기서, 인산염은 인산 알칼리 금속 또는 인산 알칼리 토금속의 형태일 수 있으며, 이때 인산 알칼리 금속 및 여기서 특히 나트륨 염이 특히 바람직하다.
원칙적으로, 인산암모늄 또는 다른 금속 이온의 인산염이 또한 사용될 수 있다. 그러나, 바람직한 것으로 언급된 알칼리 금속 및 알칼리 토금속 인산염은 원하는 어떠한 양으로도 용이하게 접근가능하고 비용효율적으로 사용할 수 있다. 다가 금속 이온, 특히 3가 금속 이온의 인산염은 바람직하지 않다. 이와 같이 다가 금속 이온, 특히 3가 금속 이온의 인산염을 사용하는 경우, 몰딩 재료 혼합물의 가공시간은 단축된다. 인-함유 화합물이 산화인의 형태로 몰딩 재료 혼합물에 첨가되는 경우, 인은 바람직하게는 5산화인의 형태이다. 그러나, 3산화인 및 4산화인도 사용될 수 있다.
인산염으로서, 오르토인산염 및 다인산염, 피로인산염 또는 메타인산염이 모두 사용될 수 있다. 인산염은 대응하는 염기, 예를 들어 NaOH와 같은 알칼리 금속 염기, 또는 가능하게는 알칼리 토금속 염기에 의한 대응하는 산의 중화에 의해 제조될 수 있고, 여기서 인산의 모든 음전하는 금속 이온에 의해 필수적으로 포화될 필요는 없다. 예를 들어 Na3PO4, Na2HPO4 및 NaH2PO4와 같이 인산금속, 인산수소금속 및 인산2수소금속 모두를 사용할 수 있다. 무수 인산염 및 인산염의 수화물이 동등하게 하용될 수 있다. 인산염은 몰딩 재료 혼합물에 결정형 및 비정질 모두로 도입될 수 있다.
다인산염은 특히 둘 이상의 인 원자를 포함하는 선형 인산염을 지칭하는데, 여기서 각 경우에 인 원자는 산소 가교에 의해 서로연결된다. 다인산염은 탈수에 의한 오트로인산염의 축합에 의해 수득되고, 이에 따라 PO4 4면체의 선형고리가 수득되고, 각 경우에 4면체는 모서리를 통해 연결된다. 다인산염은 일반식 (O(PO3)n)(n+2)-의 일반식을 갖고, 상기 식 중 n은 사슬 길이에 대응한다. 다인산염은 최대 수백개의 PO4 - 4면체를 포함할 수 있다. 그러나, 더 짧은 사슬 길이를 갖는 다인산염을 사용하는 것이 바람직하다. n은 2 내지 100, 특히 바람직하게는 5 내지 50의 값을 갖는 것이 바람직하다. 더 고도로 축합된 다인산염, 즉 PO4 - 4면체가 둘 이상의 모서리를 통해 서로 연결되어, 둘 또는 세 차원으로 중합을 나타내는 다인산염을 사용할 수 있다.
메타인산염은 PO4 - 4면체로부터 구성되고, 각 경우에 모서리를 통해 서로연결되는 고리형 구조를 지칭한다. 메타인산염은 일반식 ((PO3)n)n-를 갖고, 상기 식 중 n은 3이상이다. n은 바람직하게는 3 내지 10의 값을 갖는다.
개별적인 인산염 또는 다른 인산염 및/또는 산화인의 혼합물을 사용할 수 있다.
인-함유 화합물의 바람직한 함량은 내화성 기초 몰딩 재료에 대해 0.05 내지 1.0 중량%이다. 0.05 중량% 미만의 함량의 경우, 캐스팅 몰드의 몰드 강도에 대한 분명한 영향은 관찰될 수 없었다. 인산염의 함량이 1.0 중량%를 초과하는 경우, 캐스팅 몰드의 고온 강도는 상당히 감소한다. 인-함유 화합물의 함량은 0.1 내지 0.5 중량% 중에서 선택되는 것이 바람직하다. 인-함유 무기 화합물은 바람직하게는 P2O5로 계산하여 40 내지 90 중량%, 특히 바람직하게는 50 내지 80 중량%의 인을 함유한다. 인-함유 화합물 자체는 고체로 또는 용해된 형태로 몰딩 재료 혼합물에 첨가될 수 있다. 인-함유 화합물을 고체로서 몰딩 재료 혼합물에 첨가하는 것이 바람직하다. 인-함유 화합물이 용해된 형태로 첨가되면, 물이 용매로서 바람직하다.
캐스팅 몰드의 제조용 몰딩 재료 혼합물에 인-함유 화합물을 첨가하는 것의 추가적인 이점으로서, 몰드가 금속 캐스팅 후에 매우 뛰어나게 해체된다는 점이 발견되었다. 이는 경금속, 특히 알루미늄과 같이 더 낮은 캐스팅 온도를 요구하는 금속에 적용된다. 철의 캐스팅 동안에는 1200 ℃ 초과의 더 높은 온도가 캐스팅 주용에 작용하고, 이에 따라 캐스팅 몰드가 유리화되고, 이에 따라 해체 특성을 악화시킬 위험이 더 높다.
다른 구현예에서, 유기 화합물(EP 1 802 409 B1 및 WO 2008/046651에 따름)이 본 발명에 따른 몰딩 재료 혼합물에 첨가될 수 있다. 더 적은 양의 유기 화합물을 첨가하는 것이 예를 들어 코어의 제거 거동을 더 개선시키기 위해 특별한 응용예에 있어서 유리할 수 있다. 그러나, 이와 같은 첨가는 바람직하지 않은데, 이는 다시 CO2 및 다른 열분해 산물의 배출을 수반하기 때문이다.
유기 용매에 기반한 결합제와 비교하여, 물을 함유하는 결합제는 일반적으로 더 열악한 유동성을 갖는다. 이는 좁은 통로는 다수의 우회로를 갖는 몰딩 툴을 채우는 것이 더 어렵다는 것을 의미한다. 결과적으로, 코어는 불충분하게 밀폐된 부분을 가질 수 있고, 이는 캐스팅 동안에 캐스팅 결함을 일으킬 수 있다. 유리한 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 몰딩 재료 혼합물은 판형(plate-like) 윤활제, 그래파이트 또는 MoS2의 함량을 갖는다. 놀랍게도 이와 같은 윤활제, 특히 그래파이트를 첨가하는 경우, 얇은 벽으로 된 부분을 갖는 복합적인 형태가 또한 제조될 수 있으며, 이때 캐스팅 몰드는 균일하게 높은 밀도 및 강도를 가지고, 이에 따라 캐스팅 동안에 캐스팅 결함을 실질적으로 발견되지 않았다. 첨가되는 판형 윤활제, 특히 그래파이트의 양은 기초 몰딩 재료에 대해 바람직하게는 0.05 내지 1 중량%, 특히 바람직하게는 0.05 내지 0.5 중량%이다.
판형 윤활제 대신, 표면-활성 성분, 특히 계면활성제가 또한 사용될 수 있고, 이는 몰딩 재료 혼합물의 유동성을 개선시킨다. 이와 같은 화합물 중에 적합한 대표예는 예를 들어 WO 2009/056320(= US 2010/0326620 A1)에 개시된다. 여기서는 특히 황산 또는 술폰산 기를 갖는 계면활성제가 개시된다. 표면 활성 성분은 수성 표면 상에 단분자층을 형성할 수 있고, 이에 따라 예를 들어 막을 형성할 수 있는 성분을 지칭한다. 더욱이, 표면 활성 성분에 의해, 물의 표면 장력은 낮아진다. 적합한 표면 활성 성분은 예를 들어 실리콘유(silicone oil)이다.
표면 활성 성분은 특히 바람직하게는 계면활성제이다. 계면활성제는 친수성 부분 및 소수성 부분을 포함하고, 이들은 예를 들어 상기 계면활성제가 액상에서 미셀(micell)을 형성하거나, 또는 경계면에 축적될 수 있도록 조절된다.
모든 종류의 계면활성제가 본 발명에 따른 몰딩 재료 혼합물에 사용될 수 있다. 음이온성 계면활성제뿐만 아니라, 비이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제 및 양쪽성 계면활성제도 적합하다.
비이온성 계명활성제의 예에는 예를 들어 지방 알코올 에톡실레이트, 알킬 페놀 에톡실레이트, 지방 아민 에톡실레이트, 지방산 에톡실레이트, 대응하는 프로폭실레이트와 같은 에톡실화 또는 프로폭실화 장쇄 알코올, 아민 또는 산, 및 예를 들어 지방 알코올계 폴리글리코시드와 같은 당 계면활성제가 있다. 지방 알코올은 바람직하게는 8 내지 20개의 탄소 원자를 포함한다. 적합한 양이온성 계면활성제는 알킬암모늄 화합물 및 이미다졸리늄 화합물이다.
본 발명에 따른 몰딩 재료 혼합물을 위해 음이온성 계면활성제를 사용하는 것이 바람직하다. 음이온성 계면활성제 바람직하게는 극성 친수성 기로서 설페이트, 설포네이트, 포스페이트 또는 카르복실레이트 기를 포함하고, 여기서 설페이트 및 포스페이트 기가 특히 바람직하다. 설페이트 기-함유 음이온성 계면활성제가 사용되는 경우, 황산의 모노에스테르를 사용하는 것이 바람직하다. 포스페이트 기가 음이온성 계면활성제의 극성 기로서 사용되는 경우, 오르토인산의 모노에스테르 또는 디에스테르를 사용하는 것이 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 몰딩 재료 혼합물에 사용되는 계면활성제는 비극성 소수성 부분이 바람직하게는 6개 초과, 특히 바람직하게는 8 내지 20개의 탄소 원자를 포함하는 알킬, 아릴 및/또는 아르알킬 기로부터 형성된다는 특징을 공유한다. 소수성 부분은 선형 사슬 및 분지형 구조를 모두 포함할 수 잇다. 다른 계면활성제의 혼합물도 동등하게 사용될 수 있다.
특히 바람직한 음이온성 계면활성제는 올레일 설페이트, 스테아릴 설페이트, 팔미틸 설페이트, 미리스틸 설페이트, 라우릴 설페이트, 데실 설페이트, 옥틸 설페이트, 2-에틸헥실 설페이트, 2-에톡시옥틸 설페이트, 2-에틸데실 설페이트, 팔미트올레일 설페이트, 리놀릴 설페이트, 라우릴 설포네이트, 2-에틸데실 설포네이트, 팔미틸 설포네이트, 스테아릴 설포네이트, 2-에틸스테아릴 설포네이트, 리놀릴 설포네이트, 헥실 포스페이트, 2-에틸헥실 포스페이트, 카프릴 포스페이트, 라우릴 포스페이트, 미리스틸 포스페이트, 팔미틸 포스페이트, 팔미트올레일 포스페이트, 올레일 포스페이트, 스테아릴 포스페이트, 폴리(1,2-에탄디일-)페놀 히드록시 포스페이트, 폴리(1,2-에탄디일-)스테아릴 포스페이트 및 폴리(1,2-에탄디일-)올레일 포스페이트로 이루어진 군에서 선택된다.
본 발명에 따른 몰딩 재료 혼합물에서, 내화성 기초 몰딩 재료에 대한 순수한 계면활성제 성분의 함량은 바람직하게는 0.001 내지 1 중량%, 특히 바람직하게는 0.01 내지 0.2 중량%이다. 주로, 이와 같은 계면활성제 성분은 20 내지 80% 용액의 형태로 상용된다. 이와 같은 경우, 계면활성제 성분의 수용액이 특히 바람직하다.
원칙적으로, 계면활성제 성분은 예를 들어 결합제에서 개별적인 구성성분으로서 용해된 형태로 첨가되거나, 예를 들어 몰딩 재료 혼합물에 첨가되는 첨가제에서 담체 물질로서 기능하는 고체 구성성분을 통해 첨가될 수 있다. 계면활성제 성분은 결합제에 용해되는 것이 특히 바람직하다.
상기한 구성성분 외에도, 본 발명에 따른 몰딩 재료 혼합물은 추가적인 첨가제를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 몰딩 툴로부터 캐스팅 몰드의 분리를 용이하게 하는 내부분리제(internal separation agent)가 첨가될 수 있다. 적합한 내부분리제에는 예를 들어 스테아르산 칼슘, 지방산 에스테르, 왁스, 천연 수지 또는 특별한 알키드 수지가 있다.
더욱이, 높은 공기 중 습도 및/또는 물에 기반한 몰딩 재료 코팅에 대한 몰드 및 코어의 내성을 증가시키기 위해, 실란도 본 발명에 따른 몰딩 재료 혼합물에 첨가될 수 있다. 추가적은 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 몰딩 재료 혼합물은 일부의 하나 이상의 실란을 함유한다. 적합한 실란에는 예를 들어 아미노실란, 에폭시실란, 메르캅토실란, 히드록시실란 및 우레이도실란이 있다. 적합한 실란의 예에는 아미노프로필트리메톡시실란, 히드록시프로필트리메톡시실란, 3-우레이도프로필트리에톡시실란, 메르캅토프로필트리메톡시실란, 글리시독시프로필트리메톡시실란, (3,4-에폭시시클로헥실)트리메톡시실란 및 N-(아미노에틸)아미노프로필트리메톡시실란이 있다. 결합제에 기반하여 0.1 내지 2 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 1 중량%의 실란을 사용하는 것일 일반적이다. 더욱 적합한 첨가제에는 알칼리 금속 실리코네이트, 예를 들어, 칼륨 메틸 실리코네이트가 있으며, 결합제에 대해 0.5 내지 15 중량%, 바람직하게는 1 내지 10 중량%, 특히 바람직하게는 1 내지 5 중량%로 사용될 수 있다. 몰딩 재료 혼합물이 실란 및/또는 알칼리 메틸 실리코네이트를 함유하는 경우, 이들이 결합제에 시작부터 혼입될 수 있도록 이들의 첨가는 보통 몰드에서 일어난다. 그러나, 이들은 개별적인 구성성분으로서 몰딩 재료에 첨가될 수도 있다.
본 발명에 따른 몰딩 재료 혼합물은 적어도 상기한 구성성분으로 구성되는 집약적 혼합물이다. 여기서, 내화성 기초 몰딩 재료의 입자는 바람직하게는 결합제의 층에 의해 코팅된다. 결합제에 존재하는 물(결합제의 중량에 대해, 약 40-70 중량%)을 증발시킴으로써, 내화성 기초 몰딩 재료의 입자들 사이의 강력한 결합이 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 결합제 시스템에 의해 달성될 수 있는 높은 강도에도 불구하고, 본 발명에 따른 몰딩 재료 혼합물에 의해 제조되는 캐스팅 몰드는 놀랍게도 캐스팅 후에 특히 뛰나게 해체되며, 이는 특히 알루미늄 캐스팅의 경우에 그러하다. 상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 몰딩 재료 혼합물에 의해 캐스팅 몰드는 철 캐스팅의 경우에도 매우 뛰어나게 해체되도록 제조될 수 있고, 따라서 캐스팅 재료 혼합물은 캐스팅 후에 캐스팅 몰드의 얇고 각진 부분으로부터도 문제없이 밖으로 부어버릴 수 있다. 따라서, 몰딩 재료 혼합물에 따라 제조된 몰드 바디의 용도는 경금속 캐스팅에 제한되지 않는다. 상기 캐스팅 몰드는 예를 들어 비철금속 또는 철금속과 같은 캐스팅 금속에 대해 일반적으로 적합하다. 그러나, 본 발명에 따른 몰딩 재료 혼합물은 알루미늄을 캐스팅하는데 특히 적합하다.
본 발명은 또한 금속 가공용 캐스팅 몰드의 제조방법에 관한 것으로서, 여기서 본 발명에 따른 몰딩 재료 혼합물이 사용된다. 본 발명에 따른 제조방법은 하기 단계를 포함한다:
- 상기한 몰딩 재료 혼합물을 제조하는 단계;
- 상기 몰딩 재료 혼합물을 몰딩(molding)하는 단계; 및
- 상기 몰딩된 몰딩 재료 혼합물을 경화시켜, 경화된 캐스팅 몰드를 수득하는 단계.
본 발명에 따른 몰딩 재료 혼합물의 제조에 있어서, 절차는 일반적으로 내화성 기초 몰딩 재료를 출발물질로서 먼저 사용하고, 그 후 교반 중에 결합제를 첨가하는 것이다. 여기서, 물유리 및 분말화된 황산바륨은 어떠한 순서로도 첨가될 수 있다.
상기한 첨가제들은 어떠한 형태로도 몰딩 재료 혼합물에 첨가될 수 있다. 이들은 개별적으로 또는 혼합물로서 첨가될 수 있다. 바람직한 구현예에 따르면, 결합제는 첫번째 액체 구성성분이 물유리 및 선택적으로 계면활성제(상기 참조)를 함유하고, 두번째 고체 구성성분이 분말화된 황산바륨 및 선택적으로 입자상 산화금속, 특히 합성 비정질 이산화실리콘, 및 선택적으로 인산염, 및 선택적으로 바람직하게는 판형 윤활제, 및 선택적으로 유기 화합물을 함유하는 2성분계로 제조된다.
몰딩 재료 혼합물의 제조에 있어서, 내화성 기초 몰딩 재료는 출발물질로서 믹서에 놓이고, 그 후 바람직하게는 우선 상기 결합제의 고체 구성 성분이 첨가되고 내화성 기초 몰딩 재료와 혼합된다. 혼합 시간은 내화성 기초 몰딩 재료가 고체 결합제 구성성분과 완전히 혼합되도록 선택된다. 혼합 시간은 제조될 몰딩 재료 혼합물의 양 및 사용되는 혼합 유닛에 의존한다. 혼합 시간은 1 내지 분에서 선택되는 것이 바람직하다. 바람직하게는 혼합물이 연속적으로 움직이는 동안, 결합체의 액체 구성성분이 그 후 첨가되고, 그 후 내화성 기초 몰딩 재료의 알갱이 상에 결합제의 균일한 층이 형성될 때까지 상기 혼합물이 계속 혼합된다. 여기서도, 혼합 시간은 제조될 몰딩 재료 혼합물의 양 및 사용되는 혼합 유닛에 의존한다. 혼합 시간은 1 내지 분에서 선택되는 것이 바람직하다. 액체 구성성분은 상이한 액체 구성성분의 혼합물 및 모든 개별적인 액체 구성성분 전부를 모두 의미하고, 이때 후자의 경우 개별적으로 첨가될 수 있다. 또한, 고체 구성성분은 개별적인 고체 구성성분의 혼합물, 또는 개별적인 고체 구성성분 전부를 지칭하고, 이때 후자는 함께 또는 순차적으로 몰딩 재료 혼합물에 첨가될 수 있다. 다른 구현예에 따르면, 결합제의 액체 구성성분이 먼저 내화성 기초 몰딩 재료에 첨가되고, 그 후 고체 구성성분이 상기 혼합물에 첨가될 수 있다. 추가적인 구현예에 따르면, 기초 몰딩 재료의 중량에 대해 0.05 내지 0.3%의 물이 우선 첨가되고, 그 후 결합제의 액체 및 고체 구성성분이 첨가된다.
상기 구현예에서, 몰딩 재료 혼합물의 가공 시간에 대해 놀랍게도 긍정적인 효과가 달성될 수 있다. 본 발명자는 결합제의 고체 구성성분의 탈수 효과가 이와 같은 방식으로 감소되고, 이에 따라 경화 공정이 지연된다. 그 후, 몰딩 재료 혼합물이 원하는 형태로 된다. 여기서, 성형을 위해 일반적인 방법이 사용된다. 예를 들어, 몰딩 재료 혼합물을 가압 공기를 사용하여 코어 슈팅 기계에 의해 몰딩 툴 내로 쏠 수 있다. 그 후, 몰딩 재료 혼합물이 경화되고, 여기서 물유리에 기반한 결합제에 대해 알려진 모든 방법, 예를 들어 가열 경화, CO2 또는 공기 또는 이들의 조합에 의한 기체공급, 및 액체 및 고체 촉매에 의한 경화가 사용될 수 있다.
열 경화(hot curing) 동안, 물은 몰딩 재료 혼합물로부터 제거된다. 결과적으로, 실라놀 기 사이의 축합반응도 아마 개시되며, 따라서 물유리의 가교결합이 일어난다.
가열은 예를 들어 몰딩 툴 내에서 일어날 수 있다. 캐스팅 몰드를 몰딩 툴 내에서 이미 완전히 경화되도록 하는 것도 가능하다. 그러나, 캐스팅 몰드가 몰딩 툴로부터 제거될 수 있는 충분한 강도를 갖도록 주변부만 경화시키는 것도 가능하다. 그 후, 상기 캐스팅 몰드는 함유하는 추가적인 수분을 이로부터 제거함으로써 완전히 경화될 수 있다. 이는 예를 들어 오븐에서 수행될 수 있다. 수분의 제거는 예를 들어 감압에서 수분을 증가시킴으로써 수행될 수 있다.
캐스팅 몰드의 경화는 몰딩 툴에 가열된 공기를 주입함으로써 가속될 수 있다. 본 방법의 이와 같은 구현예에서, 결합제에 함유된 수분은 빠르게 밖으로 이동되고, 결과적으로 캐스팅 몰드는 산업적 용도에 적합한 기간 내에 고체화된다. 주입된 공기의 온도는 바람직하게는 100 ℃ 내지 180 ℃, 특히 바람직하게는 120 ℃ 내지 150 ℃이다. 가열된 공기의 유속은 바람직하게는 캐스팅 몰드의 경화가 산업적 용도에 적합한 기간 내에 수행되도록 조절된다. 상기 기간은 제조되는 캐스팅 몰드의 크기에 의존한다. 목표는 5분 미만, 바람직하게는 2분 미만의 기간 내에 경화를 달성하는 것이다. 그러나, 매우 큰 캐스팅 몰드의 경우, 더 긴 시간이 필요할 수 있다.
몰딩 재료 혼합물로부터 수분의 제거는 몰딩 재료 혼합물의 가열이 마이크로파의 조사에 의해 수행되는 방식으로 수행될 수도 있다. 그러나, 마이크로파 조사는 바람직하게는 캐스팅 몰드가 몰딩 툴로부터 제거된 후에 수행된다. 그러나, 이를 위해, 캐스팅 몰드는 이미 충분한 강도를 가져야 한다. 이미 설명한 바와 같이, 이는 예를 들어 적어도 캐스팅 몰드의 외부 껍질을 몰딩 툴에서 이미 경화시킴으로써 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 그 자체로 금속 주조에 종래에 사용되는 모든 캐스팅 몰드, 즉 예를 들어 코어 및 몰드를 모두 제조하는데 적합하다. 여기서, 매우 얇은 벽으로 된 부분을 포함하는 캐스팅 몰드가 특히 유리하게 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 몰딩 재료 혼합물로부터 또는 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 캐스팅 몰드는 제조 직후에 높은 강도를 갖지만, 경화 후의 캐스팅 몰드의 강도는 캐스팅 몰드로부터 제거할 때 캐스트 피스의 제조 후에 어려움이 발생하도록 하는 높은 수준에 도달하지는 않는다. 더욱이, 상기 캐스팅 몰드는 증가된 공기 습도에서 높은 안정성을 갖는데, 즉 캐스팅 몰드는 놀랍게도 긴 시간 동안 문제없이 저장될 수 있다. 유리하게도, 캐스팅 몰드는 기계적 응력하에서 매우 높은 안정성을 가지고, 이에 따라 캐스팅 몰드의 얇은 벽으로 된 부분은 상기 부분이 주조 공정 동안 메탈로스태틱 압력에 의해 변형되지 않게 하면서 제조될 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 대상은 본 발명에 따른 상기 방법에 의해 수득되는 캐스팅 몰드가다.
본 발명에 따른 캐스팅 몰드는 일반적으로 금속 주조, 특히 경금속 주조에 적합하다. 알루미늄 주조에서 특히 유리한 결과가 수득된다.
더욱이, 본 발명은 실시예를 참조하여 더욱 자세하게 설명되고, 다만 이에 제한되지 않는다.
실시예
1) 휨강도에 대한 각 몰딩 재료 혼합물의 영향
몰딩 재료 혼합물를 시험하기 위해, 소위 Georg-Fischer 시험봉이 제조되었다. Georg-Fischer 시험봉은 150 mm x 22.36 mm x 22.36 mm의 크기를 갖는 직사각형 시험봉이다. 몰딩 재료 혼합물의 조성은 하기 표 1에 나타난다. Georg-Fischer 시험봉을 제조하기 위한 절차는 하기와 같다:
- 표 1에 나열된 구성요소는 실험실 블레이드 믹서(laboratory blade mixer)(Vogel & Schemmann AG사, Hagen, DE)에서 혼합된다. 이와 같은 목적을 위해, 석영 모래가 우선 출발물질로서 도입되고, 그 후 물유리가 교반하는 동안 첨가되었다. 물유리로서, 일부의 칼륨을 함유하는 나트륨 물유리가 사용되었다. 따라서, 하기 표 1에서 계수는 SiO2:M2O로 표시되고, 상기 식 중 M은 나트륨 및 칼륨의 합을 나타낸다. 혼합물이 1분 동안 교반된 후, 비정질 SiO2 및/또는 황산바륨은 선택적으로 연속되는 교반 동안에 첨가된다. 혼합물은 그 후 1분 동안 더 교반된다.
- 몰딩 재료 혼합물은 Giebereimaschinen GmbH, Viersen, DE의 H 2.5 핫박스(Hot Box) 코어 슈팅 기계의 저장 호퍼(storage hopper)로 전달되고, 이의 몰딩 툴은 180 ℃로 가열되었다;
- 몰딩 재료 혼합물은 가압 공기(5 bar)에 의해 몰드으로 도입되었고, 몰딩 툴 내에서 추가적인 35초 동안 남겨진다;
- 혼합물 경화의 가속을 위해, 고온 공기(2 bar, 상기 툴로의 유입구에서 100 ℃)가 마지막 20초 동안 몰딩 툴로 통과되었다;
- 몰딩 툴이 열리고, 시험봉이 제거되었다.
휨강도의 측정을 위해, 시험봉이 3점 휨 장치(DISA Industrie AG, Schaffhausen, CH)가 장착된 Georg-Fischer 강도 시험 기구로 도입되었고, 시험봉을 부서지게한 힘이 측정되었다. 휨강도는 하기의 방법에 따라 측정되었다:
- 제거 후 10초(고온 강도)
- 제거 후 1시간(냉각 강도)
하기 표 1의 색인은 하기와 같은 의미를 갖는다:
a) 총 물유리에 대해 약 2.1의 SiO2:M2O 중량 계수를 갖는 알칼리 물유리. 약 35%의 고형물 함량.
b) 백색 마이크로실리카 GHL DL971W(비정질 SiO2, RW silicium GmbH사; 전기 아크로에서 실리콘의 야금학적 제조로부터 유래됨)
c) 중정석 분말 C11(천연 황산바륨, Sachtleben Bergbau GmbH & Co KG사)
d) 황산바륨(침전됨, Sigma Aldrich사)
e) Boronid SCP1(질화붕소, ESK Ceramics GmbH & Co. KG사)
f) Boronid S6 (육방정계 질화붕소, ESK Ceramics GmbH & Co. KG사)
g) Boronid S12 (육방정계 질화붕소, ESK Ceramics GmbH & Co. KG사)
h) 강옥 (강옥, Treibacher Schleifmittel사)
i) 탈크 H100 (Franz Mandt GmbH & Co. KG사)
k) 유광 분말 그래파이트 85(Technografit GmbH사)
l) 규산지르코늄(Cofermin Rohstoffe GmbH & Co. KG사)
측정된 휨강도는 하기 표 2에 요양된다.
실시예 1.01 내지 1.10은 자동화 계열 제조를 위해 필요한 강도 수준은 합성 비정질 이산화실리콘이 몰딩 재료 혼합물에 첨가되는 경우에 도달될 수 있다는 것을 입증한다. 상이한 양의 황산바륨을 첨가하는 것만으로는 원하는 강도, 특히 고온 강도의 증가가 일어나지 않는다. 합성 비정질 이산화실리콘을 황산바륨과 조합함으로써(실시예 1.7 내지 1.10), 한편으로는 강도 수준이 합성 비정질 이산화실리콘만이 첨가된 고형물 혼합물(실시예 1.02)과 유사한 수준으로 도달된다. 더욱이, 증가된 첨가량의 경우에 강도, 특히 고온 강도가 감소하지 않도록 황산바륨의 첨가량은 너무 높지 않은 것이 유리하다는 점이 분명하다.
실시예 1.07을 실시예 1.11과 비교하면, 천연 황산바륨이 사용되던지 합성 황산바륨이 사용되던지 차이점이 없다는 것이 나타난다. 실시예 1.07, 및 1.11 내지 1.18은 뛰어난 강도 수준(특히, 중간 강도)가 첨가제 BaSO4, 강옥, 탈크, 규산지르코늄 및 그래파이트에 의해 달성될 수 있다는 것을 입증한다. 다른 한편으로, 몰딩 재료 혼합물에 질화붕소(입자 크기 등과 독립적으로, 실시예 1.12 내지 1.14)를 첨가하면, 강도 수준, 특히 중간 강도가 감소한다는 것이 분명하게 나타난다.
몰딩 재료 혼합물의 조성
석영 모래
H32		 알칼리 물유리 비정질
SiO2 		황산바륨 다른 첨가제
1.01 100 GT 2.0 GT a) - - - 비교예
1.02 100 GT 2.0 GT a) 0.5 GT b) - - 비교예
1.03 100 GT 2.0 GT a) - 0.3 GT c) - 본 발명에 따름
1.04 100 GT 2.0 GT a) - 0.5 GT c) - 본 발명에 따름
1.05 100 GT 2.0 GT a) - 1.0 GT c) - 본 발명에 따름
1.06 100 GT 2.0 GT a) - 2.0 GT c) - 본 발명에 따름
1.07 100 GT 2.0 GT a) 0.5 GT b) 0.3 GT c) - 본 발명에 따름
1.08 100 GT 2.0 GT a) 0.5 GT b) 0.5 GT c) - 본 발명에 따름
1.09 100 GT 2.0 GT a) 0.5 GT b) 1.0 GT c) - 본 발명에 따름
1.10 100 GT 2.0 GT a) 0.5 GT b) 2.0 GT c) - 본 발명에 따름
1.11 100 GT 2.0 GT a) 0.5 GT b) 0.3 GT d) - 본 발명에 따름
1.12 100 GT 2.0 GT a) 0.5 GT b) - 0.3 GT e) 비교예
1.13 100 GT 2.0 GT a) 0.5 GT b) - 0.3 GT f) 비교예
1.14 100 GT 2.0 GT a) 0.5 GT b) - 0.3 GT g) 비교예
1.15 100 GT 2.0 GT a) 0.5 GT b) - 0.3 GT h) 비교예
1.16 100 GT 2.0 GT a) 0.5 GT b) - 0.3 GT i) 비교예
1.17 100 GT 2.0 GT a) 0.5 GT b) - 0.3 GT k) 비교예
1.18 100 GT 2.0 GT a) 0.5 GT b) - 0.3 GT l) 비교예
비교예 = 본 발명에 따르지 않음
휨강도
고온 강도
[N/cm2]		 1시간 후의 강도
[N/cm2]
1.01 90 380 비교예, 본 발명에 따르지 않음
1.02 150 470 비교예, 본 발명에 따르지 않음
1.03 95 365 본 발명에 따름
1.04 100 360 본 발명에 따름
1.05 100 350 본 발명에 따름
1.06 100 300 본 발명에 따름
1.07 160 460 본 발명에 따름
1.08 140 470 본 발명에 따름
1.09 140 440 본 발명에 따름
1.10 125 410 본 발명에 따름
1.11 145 480 본 발명에 따름
1.12 95 345 비교예, 본 발명에 따르지 않음
1.13 100 315 비교예, 본 발명에 따르지 않음
1.14 100 340 비교예, 본 발명에 따르지 않음
1.15 150 470 비교예, 본 발명에 따르지 않음
1.16 135 460 비교예, 본 발명에 따르지 않음
1.17 130 410 비교예, 본 발명에 따르지 않음
1.18 155 460 비교예, 본 발명에 따르지 않음
2) 캐스트 표면의 개선
캐스트 표면에 대한 몰딩 재료 첨가제로서 황산바륨의 영향은 본 발명에 따르지 않은 몰딩 재료 혼합물과 비교하여 조사 및 평가되었다. 이와 같은 목적을 위해, 하기 절차가 사용되었다:
- 상기 표 1의 몰딩 재료 혼합물 1.01 내지 1.18의 Georg-Fischer 시험봉은 주조 공정 동안 4개의 세로면 중 3개가 주조 금속과 접촉하도록 모래 캐스팅 몰드에 혼입되었다.
- 주조는 약 735 ℃의 주조 온도에서 226형 알루미늄 합금에 의해 수행되었다.
- 캐스팅 몰드를 냉각시킨 후에, 높은 빈도로 해머로 타격하여 주폄으로부터 모래를 제거하였다.
- 캐스트 피스는 그 후 남겨진 모래 접착 및 거칠기의 측면에서 평가되었다.
혼합물 1.01 및 1.02로부터의 캐스트 박편은 혼합물 1.03 내지 1.11로부터의 캐스트 박편보다 많은 모래 접착을 분명하게 나타낸다. 여기서, 캐스트 표면에 대한 황산바륨의 긍정적인 효과가 매우 분명해진다. 또한, 혼합물 1.07 및 1.11에 대한 캐스트 표면의 비교는 원하는 효과가 천연 황산바륨 및 합성 황산바륨 모두에 의해 달성된다는 점을 나타낸다. 합성 황산바륨이 사용되는지 천연 황산바륨이 사용되는지의 여부는 어떠한 역할도 하지 않는 것으로 보인다.
혼합물 1.07, 및 1.11 내지 1.18로부터의 캐스트 박편에 대한 비교는 황산바륨 또는 육방정계 질화붕소의 첨가만이 개선된 표면을 야기한다는 점을 나타낸다. 다른 첨가제(강옥, 탈크, 그래파이트, 규산지르코늄)가 사용되는 경우에는 어떠한 개선점도 관찰되지 않거나, 미약한 개선점만이 관찰될 수 있다.

Claims (20)

  1. 하기를 포함하는, 금속 가공용 캐스팅 몰드를 제조하기 위한 몰딩 재료 혼합물:
    - 내화성 기초 몰딩 재료,
    - 물유리계 결합제, 및
    - 황산바륨.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 몰딩 재료 혼합물에서 황산바륨의 평균 입자 크기는 0.1 ㎛ 내지 90 ㎛인 것을 특징으로 하는 몰딩 재료 혼합물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 몰딩 재료 혼합물에서 황산바륨의 함량은 0.02 내지 5.0 중량%, 바람직하게는 0.05 내지 3.0 중량%, 특히 바람직하게는 0.1 내지 2.0 중량% 또는 0.3 내지 0.99 중량%인 것을 특징으로 하는 몰딩 재료 혼합물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 몰딩 재료 혼합물은 0.2 중량% 이하의 유기 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 몰딩 재료 혼합물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물유리는 1.6 내지 4.0, 바람직하게는 2.0 내지 3.5의 SiO2/M2O 몰 계수를 갖고, 여기서 상기 M은 리튬, 나트륨 및/또는 칼륨을 나타내는 것을 특징으로 하는 몰딩 재료 혼합물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 몰딩 재료 혼합물은 상기 기초 몰딩 재료에 대해 0.5 내지 5 중량%, 바람직하게는 1 내지 3.5 중량%의 물유리를 함유하고, 상기 물유리의 고형물 함량은 25 내지 65 중량%, 바람직하게는 30 내지 60 중량%인 것을 특징으로 하는 몰딩 재료 혼합물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 몰딩 재료 혼합물은 산화실리콘, 산화알루미늄, 산화티타늄, 산화아연, 및 이들의 혼합물 또는 이들의 혼합산화물, 특히 입자상 비정질 SiO2로 이루어진 군에서 선택되고; 이와 독립적으로 바람직하게는 0.05 ㎛ 내지 10 ㎛, 특히 0.1 ㎛ 내지 5 ㎛, 특히 바람직하게는 0.1 ㎛ 내지 2 ㎛의 평균 일차입자 크기를 갖고; 이와 독립적으로 바람직하게는 1 내지 200 m2/g, 특히 1 내지 50 m2/g, 특히 바람직하게는 1 내지 30 m2/g의 BET 비표면적을 갖는; 입자상 산화 금속을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 몰딩 재료 혼합물.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 몰딩 재료 혼합물은 SiO2, 특히 비정질 SiO2를 상기 기초 몰딩 재료에 대해 0.1 내지 2 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 1.5 중량%로, 및 이와 독립적으로 상기 결합제의 중량에 대해 2 내지 60 중량%, 특히 바람직하게는 4 내지 50 중량%, 바람직하게는 30 내지 60 중량%로 함유하는 것을 특징으로 하는 몰딩 재료 혼합물.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    사용되는 상기 비정질 SiO2는 15 중량% 미만, 특히 5 중량% 미만, 특히 바람직하게는 1 중량% 미만의 물 함량을 갖고, 이와 독립적으로 특히 분말 형태로 사용되는 것을 특징으로 하는 몰딩 재료 혼합물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 몰딩 재료 혼합물은 바람직하게는 올레일 설페이트, 스테아릴 설페이트, 팔미틸 설페이트, 미리스틸 설페이트, 라우릴 설페이트, 데실 설페이트, 옥틸 설페이트, 2-에틸헥실 설페이트, 2-에톡시옥틸 설페이트, 2-에틸데실 설페이트, 팔미트올레일 설페이트, 리놀릴 설페이트, 라우릴 설포네이트, 2-에틸데실 설포네이트, 팔미틸 설포네이트, 스테아릴 설포네이트, 2-에틸 스테아릴 설포네이트, 리놀릴 설포네이트, 헥실 포스페이트, 2-에틸헥실 포스페이트, 카프릴 포스페이트, 라우릴 포스페이트, 미리스틸 포스페이트, 팔미틸 포스페이트, 팔미트올레일 포스페이트, 올레일 포스페이트, 스테아릴 포스페이트, 폴리(1,2-에탄디일)페놀 히드록시 포스페이트, 폴리(1,2-에탄디일)스테아릴 포스페이트 및 폴리(1,2-에탄디일)올레일 포스페이트를 포함하는 음이온성 계면활성제의 군에서 선택된 계면활성제를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 몰딩 재료 혼합물.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 몰딩 재료 혼합물 내에서 상기 계면활성제의 함량은 상기 내화성 기초 몰딩 재료의 중량에 대해 0.001 내지 1 중량%, 특히 바람직하게는 0.01 내지 0.2 중량%인 것을 특징으로 하는 몰딩 재료 혼합물.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 몰딩 재료 혼합물은 상기 내화성 기초 몰딩 재료의 중량에 대해 바람직하게는 0.05 내지 1 중량%, 특히 0.05 내지 0.5 중량%의 그래파이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 몰딩 재료 혼합물.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 몰딩 재료 혼합물은 상기 내화성 기초 몰딩 재료의 중량에 대해 바람직하게는 0.05 내지 1.0 중량%, 특히 바람직하게는 0.1 내지 0.5 중량%의 하나 이상의 인 함유 화합물을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 몰딩 재료 혼합물.
  14. 하기 단계를 포함하는, 캐스팅 몰드 또는 코어의 제조방법:
    - 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 몰딩 재료 혼합물을 제조하는 단계;
    - 상기 몰딩 재료 혼합물을 몰드에 도입하는 단계; 및
    - 상기 몰딩 재료 혼합물을 경화시키는 단계.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 몰딩 재료 혼합물은 가압 공기를 사용하여 코어 슈팅 기계에 의해 상기 몰드에 도입되고, 상기 몰드는 몰딩 툴이며, 하나 이상의 기체, 특히 CO2 흐름이 몰딩 툴을 통과하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 몰딩 재료 혼합물은 경화를 위해 100 ℃ 이상의 온도에 5분 미만 동안 노출되고, 이와 독립적으로 상기 몰딩 재료 혼합물은 특히 바람직하게는 몰딩 툴에 100 ℃ 내지 180 ℃의 온도로 공기를 불어넣음으로써 가열되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따라 제조되는 몰드 또는 코어.
  18. 하기 단계를 포함하는, 알루미늄 주조를 위한 방법:
    - 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 몰딩 재료 혼합물을 제조하는 단계;
    - 몰드에 상기 몰딩 재료 혼합물을 도입시키는 단계;
    - 캐스팅 몰드 또는 코어를 제조하기 위하여 상기 몰딩 재료 혼합물을 경화시키는 단계; 및
    - 상기 캐스팅 몰드에 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 붓거나, 또는 상기 코어와 액체 알루미늄 또는 액체 알루미늄 합금을 접촉시키는 단계.
  19. 제18항에 있어서,
    캐스팅 몰드 또는 코어를 제조하는 위한 경화는 열 경화, 특히 상기 몰딩 재료 혼합물을 100 ℃ 이상의 온도에 5분 미만 동안 노출시키는 것, 및 이와 독립적으로 특히 바람직하게는 몰딩 툴에 100 ℃ 내지 180 ℃의 온도로 공기를 불어넣는 것에 의한 열 경화인 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 금속의 주조, 특히 캐스트 표면이 개선된 캐스트 피스를 수득하기 위해 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 주조에 있어서, 황산바륨을 캐스팅 몰드 및 코어의 구성성분으로서 사용하는 방법.
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