KR20230019339A - Molding sand, mold comprising smae and method of manufacturing same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 주물사, 그를 포함하는 성형체, 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3D 프린팅에 사용할 수 있는 사형 주조용 주물사, 그를 포함하는 성형체, 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a molding sand, a molded article including the same, and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a molding sand for sand casting that can be used for 3D printing, a molded article including the same, and a manufacturing method thereof.
주물사는 주조에 사용되는 모래로 내화성, 통기성, 성형성을 만족해야 한다. 사형주조는 주물사, 즉 모래를 주성분으로 하여 제작한 빈 주형 공간에 용융 금속을 주입, 응고시켜 원하는 모양의 금속 성형체를 만드는 공정이다. Molding sand is sand used for casting and must satisfy fire resistance, air permeability, and formability. Sand casting is a process of making a metal molded body of a desired shape by injecting and solidifying molten metal into an empty mold space made of casting sand, that is, sand, as a main component.
주물사를 이용한 3D 프린팅 방법은 기존 주조 공정에 반드시 필요했던 목형이나 수지 없이 3D 프린팅을 활용하여 주형 제작이 가능한 방법이다. 이를 통해 주형 제작 및 제품 개발 기간을 50% 이하 수준으로 단축할 수 있다.The 3D printing method using molding sand is a method that can produce a mold using 3D printing without a wooden mold or resin, which was essential for the existing casting process. Through this, mold production and product development period can be reduced to less than 50%.
현재 3D 프린팅용 주물사 개발 연구의 다양화가 진행되고 있으며 일반적인 사형 주조방식에서 주로 쓰이는 페놀, 퓨란계의 유기바인더의 적용연구가 대표적이다. 이외 시멘트 성분이나 물유리 계열의 무기바인더를 이용한 방법이 연구되고 있다.Currently, research on the development of molding sand for 3D printing is being diversified, and research on the application of phenolic and furan-based organic binders, which are mainly used in general sand casting methods, is representative. In addition, methods using cement components or water glass-based inorganic binders are being studied.
그러나 유기바인더용 주물사는 특수 화학 코팅된 주물모래를 이용하므로, 에너지 및 시간적 효율성 떨어지며 바인더 휘발에 의한 작업환경 악화 및 환경오염이 유발되는 문제점이 있다. 물유리계 액체 바인더 분사 방식으로 효율성을 개선할 수 있지만 고농도 액체 바인더 분사의 한계 및 주조물의 통기성, 붕괴성을 만족하기 어려운 문제점이 있다.However, since the casting sand for the organic binder uses special chemically coated casting sand, energy and time efficiency are reduced, and there are problems in that the working environment is deteriorated and environmental pollution is caused by the volatilization of the binder. Although the efficiency can be improved by the water glass-based liquid binder spraying method, there are problems in that it is difficult to satisfy the limitations of high-concentration liquid binder spraying and the breathability and disintegration of castings.
대한민국 등록특허 제10-1590234호는 골재와 상기 골재를 상호 결착시키는 바인더인 가루 형상 전구체가 혼합되어 이루어지는 조형용 주물사 재료를 제공한다. 상기 조형용 주물사 재료는 내열성을 갖는 알루미나 시멘트를 주성분으로 하고, 빨리 굳는 성질이 뛰어난 시멘트인 지수 시멘트를 부성분으로 하는 혼합 시멘트를 이용한다. 그러나 규산칼슘 및 알루미늄산 칼슘을 주성분으로 하는 지수 시멘트는 석고 성분이 포함되어 있기 때문에, 고온에서 석고로 인한 아황산 가스 등이 발생하고 이러한 가스로 인하여 주형 또는 주물에 기포 등의 결함이 발생하는 문제점이 있다.Korean Patent Registration No. 10-1590234 provides a molding sand material formed by mixing an aggregate and a powdery precursor, which is a binder that binds the aggregate to each other. The molding sand material for molding uses a mixed cement containing alumina cement having heat resistance as a main component and water-stop cement, which is a cement having excellent quick-hardening properties, as a sub-component. However, since the water-stop cement containing calcium silicate and calcium aluminate as main components contains gypsum, sulfurous acid gas, etc., caused by gypsum is generated at high temperatures, and this gas causes defects such as bubbles in molds or castings. there is.
본 발명의 목적은 용탕과정의 팽창을 견딜 수 있으며 추가적인 열처리 없이도 용탕과정에서 발생하는 가스가 충분히 제거될 수 있는 주물사 및 그를 포함하는 성형체를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a molding sand that can withstand the expansion of the molten metal process and can sufficiently remove gas generated during the molten metal process without additional heat treatment, and a molded body including the same.
또한 본 발명은 150 μm 이하의 골재를 사용함으로써, 통기성을 확보할 뿐만 아니라 결함 발생률을 줄일 수 있으며, 쓰이는 재료의 양도 줄일 수 있는 주물사 및 그를 포함하는 성형체를 제공하는 데 있다.In addition, the present invention is to provide a molding sand and a molded article including the same, which can reduce the occurrence rate of defects as well as secure air permeability by using aggregates of 150 μm or less and reduce the amount of materials used.
또한 본 발명은 회주철, 구상화 주철과 같은 용탕과정에서의 팽창을 견디기 위해 필요한 플라스크(Flask)를 보조기구로 하여 지지할 필요가 없기 때문에 작업 효율성을 높일 수 있는 주물사 및 그를 포함하는 성형체를 제공하는 데 있다.In addition, the present invention is to provide a molding sand and a molded body including the same that can increase work efficiency because there is no need to support a flask as an auxiliary tool necessary to withstand the expansion in the molten metal process such as gray cast iron and spheroidized cast iron. .
본 발명의 일 측면에 따르면, 시멘트; 및 급결제;를 포함하는 시멘트 조성물이 제공된다.According to one aspect of the present invention, cement; And a quick-setting admixture; a cement composition comprising a is provided.
상기 시멘트가 CaO·Al2O3 (CA), 3CaO·Al2O3 (C3A), CaO·2Al2O3 (CA2), CaO·6Al2O3 (CA6), 3CaO·SiO2 (C3S), 2CaO·SiO2 (C2S), Ca2Al[AlSiO7] (C2AS) 및 4CaO·Al2O3·Fe2O3(C4AF)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The cement is CaO·Al 2 O 3 (CA), 3CaO·Al 2 O 3 (C3A), CaO·2Al 2 O 3 (CA2), CaO·6Al 2 O 3 (CA6), 3CaO·SiO 2 (C3S) , 2CaO·SiO 2 (C2S), Ca 2 Al[AlSiO 7 ] (C2AS), and 4CaO·Al 2 O 3 ·Fe 2 O 3 (C4AF).
상기 급결제가 12CaO·7Al2O3 (C12A7)를 포함할 수 있다.The quick-settling agent may include 12CaO·7Al 2 O 3 (C12A7).
상기 시멘트의 크기 및 상기 급결제의 크기가 각각 4 μm 이하일 수 있다.The size of the cement and the size of the quick-setting agent may each be 4 μm or less.
상기 시멘트 조성물이 상기 시멘트 100 중량부에 대하여, 상기 급결제 5 내지 50 중량부를 포함할 수 있다.The cement composition may include 5 to 50 parts by weight of the quick-setting agent based on 100 parts by weight of the cement.
상기 시멘트 조성물이 바인더, 경화 촉진제 및 유동화제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다.The cement composition may further include at least one selected from the group consisting of a binder, a hardening accelerator, and a fluidizing agent.
상기 바인더가 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol, PVA), 폴리비닐 피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP), 덱스트린, 메틸 셀룰로오스(methyl cellulose, MC), 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스(hydroxypropyl methyl cellulose, HPMC), 폴리에틸렌 옥사이드(polyethylene oxide, PEO), 폴리비닐 부티랄(Polyvinyl butyral, PVB), 콜로이달 실리카(colloidal silica) 및 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. The binder is polyvinyl alcohol (PVA), polyvinylpyrrolidone (PVP), dextrin, methyl cellulose (MC), hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC), polyethylene oxide (polyethylene oxide, PEO), polyvinyl butyral (PVB), colloidal silica, and polyethylene glycol.
상기 경화 촉진제가 탄산 리튬, 리튬브로마이드 수산화 리튬, 염화 리튬, 탄산수소리튬, 질산 리튬, 황산 리튬, 황화 리튬, 인산리튬, 옥살산 리튬, 및 생석회으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The curing accelerator may include at least one selected from the group consisting of lithium carbonate, lithium bromide hydroxide, lithium chloride, lithium hydrogen carbonate, lithium nitrate, lithium sulfate, lithium sulfide, lithium phosphate, lithium oxalate, and quicklime.
상기 유동화제가 폴리카르본산계, 멜라민계, 리그닌계, 나프탈렌계, 황화 폴리머계, 수용성 폴리머계로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The fluidizing agent may include at least one selected from the group consisting of polycarboxylic acid-based, melamine-based, lignin-based, naphthalene-based, sulfurized polymer-based, and water-soluble polymer-based.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 골재; 시멘트; 및 급결제;를 포함하는 주물사가 제공된다.According to another aspect of the present invention, aggregate; cement; And quick-settling; is provided with molding sand containing.
상기 골재가 무기입자를 포함하고, 상기 무기입자가 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2), 지르코니아(ZrO2), 실리케이트(ZrSiO4), 산화크롬(Cr2O3), 산화마그네슘(MgO), 산화칼슘(CaO), 산화인(P2O5), 산화나트륨(Na2O), 산화철(Fe2O3), 산화칼륨(K2O) 및 이산화티타늄(TiO2)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The aggregate includes inorganic particles, and the inorganic particles include alumina (Al 2 O 3 ), silica (SiO 2 ), zirconia (ZrO 2 ), silicate (ZrSiO 4 ), chromium oxide (Cr 2 O 3 ), and magnesium oxide. (MgO), calcium oxide (CaO), phosphorus oxide (P 2 O 5 ), sodium oxide (Na 2 O), iron oxide (Fe 2 O 3 ), potassium oxide (K 2 O) and titanium dioxide (TiO 2 ). It may include one or more selected from the group consisting of.
상기 골재의 크기가 150μm 이하일 수 있다.The size of the aggregate may be 150 μm or less.
상기 골재 100중량부에 대하여 상기 시멘트 5 내지 40 중량부를 포함할 수 있다.5 to 40 parts by weight of the cement may be included based on 100 parts by weight of the aggregate.
상기 주물사가 바인더를 추가로 포함하고, 상기 골재 100 중량부에 대하여 바인더 0.5 내지 5 중량부를 포함할 수 있다.The molding sand may further include a binder, and may include 0.5 to 5 parts by weight of the binder based on 100 parts by weight of the aggregate.
상기 바인더의 크기가 4 μm 이하일 수 있다.The size of the binder may be 4 μm or less.
상기 주물사가 경화 촉진제 및 유동화제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다.The molding sand may further include at least one selected from the group consisting of a hardening accelerator and a fluidizing agent.
상기 주물사가 3D 프린팅에 사용하기 위한 것일 수 있다.The molding sand may be for use in 3D printing.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 상기 주물사를 3D 프린팅하여 성형한 성형체가 제공된다.According to another aspect of the present invention, a molded article obtained by 3D printing the molding sand is provided.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, (a) 골재, 시멘트 및 급결제를 포함하는 원료를 준비하는 단계; (b) 상기 원료를 혼합하여 주물사를 준비하는 단계; 및 (c) 상기 주물사를 물 및 점도 조정제를 포함하는 액티베이터를 사용하여 3D 프린팅하여 적층하여 성형체를 제조하는 단계: 를 포함하는 성형체 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, (a) preparing raw materials including aggregate, cement and quick-settling; (b) preparing molding sand by mixing the raw materials; and (c) preparing a molded article by 3D printing and stacking the molding sand using an activator containing water and a viscosity modifier.
상기 골재의 크기(s)를 1회 적층 시의 적층 두께(t)를 기준으로 아래 식 1과 같이 조절할 수 있다.The size (s) of the aggregate may be adjusted as shown in
[식 1] [Equation 1]
0.25/1≤s/t≤0.40/10.25/1≤s/t≤0.40/1
본 발명의 주물사 및 그를 포함하는 성형체는 용탕과정의 팽창을 견딜 수 있으며 추가적인 열처리 없이도 용탕과정에서 발생하는 가스가 충분히 제거될 수 있는 효과가 있다. The molding sand of the present invention and molded articles including the same can withstand the expansion of the molten metal process and have the effect of sufficiently removing gases generated in the molten metal process without additional heat treatment.
또한 본 발명은 150 μm 이하의 골재를 사용함으로써, 통기성을 확보할 뿐만 아니라 결함 발생률을 줄일 수 있으며, 쓰이는 재료의 양도 줄일 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, by using aggregates of 150 μm or less, air permeability can be secured, the rate of occurrence of defects can be reduced, and the amount of materials used can be reduced.
또한 본 발명은 회주철, 구상화 주철과 같은 용탕과정에서의 팽창을 견디기 위해 필요한 플라스크(Flask)를 보조기구로 하여 지지할 필요가 없기 때문에 작업 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect of increasing work efficiency because there is no need to support the flask as an auxiliary tool necessary to withstand the expansion in the molten metal process, such as gray cast iron and nodular cast iron.
도 1은 본 발명의 주물사를 포함하는 성형체 제조방법에 관한 순서도이다.
도 2는 실시예 1B-5의 3D 프린팅된 주형의 주조 과정 및 주조된 주물을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예 1B-1 내지 1B-10의 압축가압강도와 수화종결시간의 그래프이다.
도 4는 본 발명의 비교예 1B-1 내지 1B-10의 압축가압강도와 수화종결시간의 그래프이다.
도 5은 본 발명의 비교예 2B-1 내지 2B-10의 압축가압강도와 수화종결시간의 그래프이다.
도 6는 본 발명의 비교예 3B-1 내지 3B-10의 압축가압강도와 수화종결시간의 그래프이다.
도 7은 실시예 1C-1 내지 1C-8에 따른 주물(주조체)의 내부 및 표면 결함 발생 확인을 위한 μ-CT 투영 이미지이다.
도 8은 비교예 1C-1 내지 1C-8에 따른 주물(주조체)의 내부 및 표면 결함 발생 확인을 위한 μ-CT 투영 이미지이다. 1 is a flowchart of a method for manufacturing a molded article including the molding sand of the present invention.
Figure 2 shows the casting process and the cast casting of the 3D printed mold of Example 1B-5.
3 is a graph of compression strength and hydration termination time of Examples 1B-1 to 1B-10 of the present invention.
4 is a graph of compressive pressure strength and hydration termination time of Comparative Examples 1B-1 to 1B-10 of the present invention.
5 is a graph of compressive pressure strength and hydration termination time of Comparative Examples 2B-1 to 2B-10 of the present invention.
6 is a graph of compressive pressure strength and hydration termination time of Comparative Examples 3B-1 to 3B-10 of the present invention.
7 is a μ-CT projection image for confirming occurrence of internal and surface defects of castings (cast bodies) according to Examples 1C-1 to 1C-8.
8 is a μ-CT projection image for confirming occurrence of internal and surface defects of castings (cast bodies) according to Comparative Examples 1C-1 to 1C-8.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Since the present invention can apply various transformations and have various embodiments, specific embodiments are exemplified and described in detail in the detailed description. However, it should be understood that this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and includes all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
또한, 이하에서 사용될 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. Also, terms including ordinal numbers such as first and second to be used below may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention.
또한, 어떤 구성요소가 “다른 구성요소 상에,” "다른 구성요소 상에 형성되어," "다른 구성요소 상에 위치하여," 또는 " 다른 구성요소 상에 적층되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 표면 상의 전면 또는 일면에 직접 부착되어 형성되어, 위치하여 있거나 또는 적층되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 더 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Also, when a component is referred to as “on another component,” “formed on another component,” “located on another component,” or “stacked on another component,” that It should be understood that although it may be directly attached to, positioned on, or stacked on the front surface or one surface of another component, other components may further exist in the middle.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.
이하, 본 발명의 시멘트 조성물 및 그를 포함하는 주물사에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the cement composition of the present invention and molding sand containing the same will be described.
본 발명은 시멘트; 및 급결제;를 포함하는 시멘트 조성물을 제공한다.The present invention cement; And a quick-setting agent; provides a cement composition comprising a.
상기 시멘트가 CaO·Al2O3 (CA), 3CaO·Al2O3 (C3A), CaO·2Al2O3 (CA2), CaO·6Al2O3 (CA6), 3CaO·SiO2 (C3S), 2CaO·SiO2 (C2S), Ca2Al[AlSiO7] (C2AS) 및 4CaO·Al2O3·Fe2O3(C4AF)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The cement is CaO·Al 2 O 3 (CA), 3CaO·Al 2 O 3 (C3A), CaO·2Al 2 O 3 (CA2), CaO·6Al 2 O 3 (CA6), 3CaO·SiO 2 (C3S) , 2CaO·SiO 2 (C2S), Ca 2 Al[AlSiO 7 ] (C2AS), and 4CaO·Al 2 O 3 ·Fe 2 O 3 (C4AF).
상기 급결제가 12CaO·7Al2O3 (C12A7)를 포함할 수 있다.The quick-settling agent may include 12CaO·7Al 2 O 3 (C12A7).
상기 시멘트의 크기 및 상기 급결제의 크기가 각각 4 μm 이하일 수 있고, 바람직하게는 0.1 내지 4 μm일 수 있다. 상기 시멘트의 크기 및 상기 급결제의 크기가 각각 0.1μm 미만이면 파우더간 뭉침이 발생하여 분산이 원활하지 않아 바람직하지 않고, 4μm를 초과하면 밀도에 의해 혼합과정에서 골재와 분리되어 층이 지는 현상이 발생하여 바람직하지 않다. The size of the cement and the size of the quick-setting agent may each be 4 μm or less, preferably 0.1 to 4 μm. If the size of the cement and the size of the quick-setting agent are less than 0.1 μm, respectively, agglomeration occurs between the powders and dispersion is not smooth, which is undesirable. undesirable due to
상기 시멘트 조성물이 상기 시멘트 100 중량부에 대하여, 상기 급결제 5 내지 50 중량부를 포함할 수 있다. 상기 급결제가 5 중량부 미만이면 적층 성형 시 경화가 일어나지 않으며 더욱이 알루미나 시멘트간의 응집효과에 의해 적층면 해상도가 떨어지기 때문에 바람직하지 않고, 상기 급결제가 50 중량부 초과하면 실제 적층 시 필요한 요구되는 수분양이 40% 중량비로 급격히 증가해서 바람직하지 않다. The cement composition may include 5 to 50 parts by weight of the quick-setting agent based on 100 parts by weight of the cement. If the amount of the quick-setting agent is less than 5 parts by weight, curing does not occur during lamination molding, and it is not preferable because the resolution of the layered surface is lowered due to the cohesive effect between alumina cement. If the amount of the quick-setting agent exceeds 50 parts by weight, the required It is undesirable because the water content rapidly increases to 40% by weight.
상기 시멘트 조성물이 바인더, 경화 촉진제 및 유동화제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다.The cement composition may further include at least one selected from the group consisting of a binder, a hardening accelerator, and a fluidizing agent.
상기 바인더가 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol, PVA), 폴리비닐 피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP), 덱스트린, 메틸 셀룰로오스(methyl cellulose, MC), 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스(hydroxypropyl methyl cellulose, HPMC), 폴리에틸렌 옥사이드(polyethylene oxide, PEO), 폴리비닐 부티랄(Polyvinyl butyral, PVB), 콜로이달 실리카(colloidal silica) 및 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. The binder is polyvinyl alcohol (PVA), polyvinylpyrrolidone (PVP), dextrin, methyl cellulose (MC), hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC), polyethylene oxide (polyethylene oxide, PEO), polyvinyl butyral (PVB), colloidal silica, and polyethylene glycol.
상기 경화 촉진제가 탄산 리튬, 리튬브로마이드 수산화 리튬, 염화 리튬, 탄산수소리튬, 질산 리튬, 황산 리튬, 황화 리튬, 인산리튬, 옥살산 리튬, 및 생석회로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The curing accelerator may include at least one selected from the group consisting of lithium carbonate, lithium bromide hydroxide, lithium chloride, lithium hydrogen carbonate, lithium nitrate, lithium sulfate, lithium sulfide, lithium phosphate, lithium oxalate, and quicklime.
상기 유동화제가 폴리카르본산계, 멜라민계, 리그닌계, 나프탈렌계, 황화 폴리머계, 수용성 폴리머계로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The fluidizing agent may include at least one selected from the group consisting of polycarboxylic acid-based, melamine-based, lignin-based, naphthalene-based, sulfurized polymer-based, and water-soluble polymer-based.
또한 본 발명은 골재; 시멘트; 및 급결제;를 포함하는 주물사를 제공한다.In addition, the present invention aggregate; cement; And quick-settling; provides a molding sand containing.
상기 골재가 무기입자를 포함하고, 상기 무기입자가 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2), 지르코니아(ZrO2), 실리케이트(ZrSiO4), 산화크롬(Cr2O3), 산화마그네슘(MgO), 산화칼슘(CaO), 산화인(P2O5), 산화나트륨(Na2O), 산화철(Fe2O3), 산화칼륨(K2O) 및 이산화티타늄(TiO2)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The aggregate includes inorganic particles, and the inorganic particles include alumina (Al 2 O 3 ), silica (SiO 2 ), zirconia (ZrO 2 ), silicate (ZrSiO 4 ), chromium oxide (Cr 2 O 3 ), and magnesium oxide. (MgO), calcium oxide (CaO), phosphorus oxide (P 2 O 5 ), sodium oxide (Na 2 O), iron oxide (Fe 2 O 3 ), potassium oxide (K 2 O) and titanium dioxide (TiO 2 ). It may include one or more selected from the group consisting of.
상기 골재의 크기가 150μm 이하일 수 있고, 바람직하게는 1 내지 150μm일 수 있다. 상기 골재의 크기가 1μm 미만이면 적층 시 미분 발생량이 증가하여 바람직하지 않고, 150μm를 초과하면 주조에 필요한 충분한 해상도를 만족하지 못하여 바람직하지 않다.The size of the aggregate may be 150 μm or less, preferably 1 to 150 μm. If the size of the aggregate is less than 1 μm, it is not preferable because the amount of fine particles generated during stacking increases, and if it exceeds 150 μm, it is not preferable because sufficient resolution required for casting is not satisfied.
상기 골재 100 중량부에 대하여 상기 시멘트 5 내지 40 중량부를 포함할 수 있다. 상기 시멘트가 5중량부 미만이면 무기입자 표면에 충분히 도포되지 못하여 경화가 일어나지 않아 바람직하지 않고, 40 중량부를 초과하면 장비 적층 작업 시 시멘트 분진이 발생해서 바람직하지 않다. 5 to 40 parts by weight of the cement may be included based on 100 parts by weight of the aggregate. If the amount of the cement is less than 5 parts by weight, it is not preferable because it is not sufficiently applied to the surface of the inorganic particles and hardening does not occur, and if it exceeds 40 parts by weight, cement dust is generated during equipment lamination work.
상기 주물사가 바인더를 추가로 포함하고, 상기 골재 100 중량부에 대하여 바인더 0.5 내지 5 중량부를 포함할 수 있다. 바인더가 0.5 중량부 미만이면 충분한 분산이 이루어지지 않아 경화에 도움을 주지 못하여 바람직하지 않고, 바인더가 5 중량부를 초과하면 수분흡수를 방해해서 바람직하지 않다. The molding sand may further include a binder, and may include 0.5 to 5 parts by weight of the binder based on 100 parts by weight of the aggregate. If the binder is less than 0.5 parts by weight, it is not preferable because sufficient dispersion is not achieved and it does not help curing.
상기 바인더의 크기가 4 μm 이하일 수 있고, 바람직하게는 0.1 내지 4 μm인 일 수 있다. 상기 바인더의 크기가 0.1μm 미만이면 파우더간 뭉침이 발생하여 분산이 원활하지 않아 바람직하지 않고, 4μm를 초과하면 밀도에 의해 혼합과정에서 골재와 분리되어 층이 지는 현상이 발생하여 바람직하지 않다. The size of the binder may be 4 μm or less, preferably 0.1 to 4 μm. If the size of the binder is less than 0.1 μm, agglomeration occurs between the powders and dispersion is not smooth, which is not preferable.
상기 주물사가 경화 촉진제 및 유동화제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다.The molding sand may further include at least one selected from the group consisting of a hardening accelerator and a fluidizing agent.
상기 경화 촉진제가 탄산 리튬, 리튬브로마이드 수산화 리튬, 염화 리튬, 탄산수소리튬, 질산 리튬, 황산 리튬, 황화 리튬, 인산리튬, 옥살산 리튬, 및 생석회로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The curing accelerator may include at least one selected from the group consisting of lithium carbonate, lithium bromide hydroxide, lithium chloride, lithium hydrogen carbonate, lithium nitrate, lithium sulfate, lithium sulfide, lithium phosphate, lithium oxalate, and quicklime.
상기 유동화제가 폴리카르본산계, 멜라민계, 리그닌계, 나프탈렌계, 황화 폴리머계, 수용성 폴리머계로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The fluidizing agent may include at least one selected from the group consisting of polycarboxylic acid-based, melamine-based, lignin-based, naphthalene-based, sulfurized polymer-based, and water-soluble polymer-based.
상기 주물사가 3D 프린팅에 사용하기 위한 것일 수 있다.The molding sand may be for use in 3D printing.
또한 본 발명은 상기 주물사를 3D 프린팅하여 성형한 성형체를 제공한다.In addition, the present invention provides a molded article molded by 3D printing the molding sand.
도 1은 본 발명의 주물사를 포함하는 성형체 제조방법에 관한 순서도이다. 이하 도 1을 참조하여, 성형체의 제조방법에 대해 설명하도록 한다. 1 is a flowchart of a method for manufacturing a molded article including the molding sand of the present invention. Referring to FIG. 1, a method of manufacturing a molded body will be described.
본 발명은 (a) 골재, 시멘트 및 급결제를 포함하는 원료를 준비하는 단계; (b) 상기 원료를 혼합하여 주물사를 준비하는 단계; 및 (c) 상기 주물사를 물 및 점도 조정제를 포함하는 액티베이터를 사용하여 3D 프린팅하여 적층하여 성형체를 제조하는 단계: 를 포함하는 성형체 제조방법이 제공된다.The present invention comprises the steps of (a) preparing raw materials including aggregate, cement and quick-settling; (b) preparing molding sand by mixing the raw materials; and (c) preparing a molded article by 3D printing and stacking the molding sand using an activator containing water and a viscosity modifier.
상기 골재의 크기(s)를 1회 적층 시의 적층 두께(t)를 기준으로 아래 식 1과 같이 조절할 수 있고, 바람직하게는 아래 식 2와 같이 조절할 수 있다.The size (s) of the aggregate can be adjusted as shown in
[식 1] [Equation 1]
0.25/1≤s/t≤0.40/10.25/1≤s/t≤0.40/1
[식 2] [Equation 2]
0.30/1≤s/t≤0.35/10.30/1≤s/t≤0.35/1
단계 (b)의 상기 혼합이 볼 밀링(Ball milling), 어트리션 밀링(Attrition milling), 플래네터리 밀링(Planetary milling), 파인 밀링(Fine milling) 및 고성능 혼합기(High efficiency mixer)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로 수행할 수 있다.The group in which the mixing in step (b) consists of Ball milling, Attrition milling, Planetary milling, Fine milling and High efficiency mixer It can be performed with any one selected from.
상기 점도 조정제가 폴리피롤리돈, 글리세롤, p-phenylene vinylene(PPV), 3,4-ethylenedioxythiopene 및 polystyrene sulfonic acid (PEDOT)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The viscosity modifier may include at least one selected from the group consisting of polypyrrolidone, glycerol, p-phenylene vinylene (PPV), 3,4-ethylenedioxythiopene, and polystyrene sulfonic acid (PEDOT).
[실시예][Example]
이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 그러나 이는 예시를 위한 것으로서 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. However, this is for illustrative purposes and the scope of the present invention is not limited thereby.
(주물사 및 성형체의 제조)(Manufacture of molding sand and molding)
실시예 1B-1 내지 1B-10Examples 1B-1 to 1B-10
아래 표 1을 참고하면, 표 1의 조건으로 크기가 100μm 이하 30 μm 의 평균 입도를 가지는 silicate 99% 구형 골재, 시멘트, 급결제 및 첨가제(PVA500와 Li2CO3)를 혼합한 후, Ball-mill을 통해 구형 골재, 시멘트, 급결제 및 첨가제를 포함하는 실시예 1B-1 내지 1B-10의 주물사를 각각 제조하였다.Referring to Table 1 below, after mixing 99% silicate spherical aggregate, cement, quick-setting agent and additives (PVA500 and Li 2 CO 3 ) having an average particle size of 100 μm or less and 30 μm in size under the conditions of Table 1, Ball- Foundry sands of Examples 1B-1 to 1B-10 containing spherical aggregate, cement, quick-setting agent and additives were prepared through a mill, respectively.
상기 주물사와 ZB63 잉크를 사용하여 바인더 젯팅 3D 프린트인 3D systems 사의 z510 장비를 이용하여 적층 제조하였다. 이때 3D 프린트 헤드에서 분사되는 엑티베이터는 2% 내외의 폴리피롤리돈, 1% 내외의 글리세롤을 포함하는 증류수이고, 시스템 설정값 shell saturation level 100%(binder/volume ratio 0.38), core saturation level 100%(binder/volume ratio 0.19)로 하여 상온에서 성형체(두께 100μm)를 제조하고 경화 종결 시간 및 일축가압 강도를 측정하였다.It was laminated and manufactured using 3D Systems' z510 equipment, which is a binder jetting 3D print using the above molding sand and ZB63 ink. At this time, the activator injected from the 3D print head is distilled water containing around 2% polypyrrolidone and around 1% glycerol, and the system setting values
강도측정strength measurement
압축강도는 성형체를 4시간 건조한 후 콘크리트 압축강도 시험방법(KS F 2405)에 준하여 일축가압 측정장치를 이용해 압축강도를 측정하였다. Compressive strength was measured using a uniaxial pressure measuring device in accordance with the concrete compressive strength test method (KS F 2405) after drying the molded body for 4 hours.
(중량부)aggregate
(parts by weight)
(중량부)CA
(parts by weight)
(중량부)C12A7
(parts by weight)
(중량부)PVA500
(parts by weight)
(중량부)Li 2 CO 3
(parts by weight)
비교예 1B-1 내지 1B-10Comparative Examples 1B-1 to 1B-10
아래 표 2를 참고하면, 표 2의 조건으로 크기가 100μm 이하 30 μm 의 평균 입도를 가지는 silicate 99% 구형 골재, 시멘트 CA, 덴카 큐텍스 Type0 및 첨가제를 혼합한 후, Ball-mill을 통해 구형 골재, 시멘트 CA, 덴카 큐텍스 Type0 및 첨가제를 포함하는 비교예 1B-1 내지 1B-10의 주물사를 각각 제조하고, 상기 실시예 1B-1과 동일한 방법으로 성형체를 제조하고 경화 종결 시간 및 일축가압 강도를 측정하였다.Referring to Table 2 below, after mixing 99% silicate spherical aggregate, cement CA,
(중량부)aggregate
(parts by weight)
(중량부)CA
(parts by weight)
(중량부)Denka Qtex Type0
(parts by weight)
(중량부)PVA500
(parts by weight)
(중량부)Li 2 CO 3
(parts by weight)
비교예 2B-1 내지 2B-10Comparative Examples 2B-1 to 2B-10
아래 표 3을 참고하면, 표 3의 조건으로 크기가 100μm 이하 30 μm 의 평균 입도를 가지는 silicate 99% 구형 골재, 아사히 알루미나시멘트 1호, C12A7 및 첨가제를 혼합한 후, Ball-mill을 통해 구형 골재, 아사히 알루미나시멘트 1호, C12A7 및 첨가제를 포함하는 비교예 2B-1 내지 2B-10의 주물사를 각각 제조하고, 상기 실시예 1B-1과 동일한 방법으로 성형체를 제조하여 경화 종결 시간 및 일축가압 강도를 측정하였다.Referring to Table 3 below, after mixing 99% silicate spherical aggregate, Asahi Alumina Cement No. 1, C12A7 and additives having an average particle size of 100 μm or less and 30 μm in size under the conditions of Table 3, the spherical aggregate through a ball-mill , Asahi Alumina Cement No. 1, Comparative Examples 2B-1 to 2B-10 containing molding sands containing C12A7 and additives were prepared, respectively, and molded articles were prepared in the same manner as in Example 1B-1 to cure termination time and uniaxial pressure strength was measured.
(중량부)aggregate
(parts by weight)
(중량부)Asahi Alumina Cement No. 1
(parts by weight)
(중량부)C12A7
(parts by weight)
(중량부)PVA500
(parts by weight)
(중량부)Li 2 CO 3
(parts by weight)
비교예 3B-1 내지 3B-10Comparative Examples 3B-1 to 3B-10
아래 표 4를 참고하면, 표 4의 조건으로 크기가 100μm 이하 30 μm 의 평균 입도를 가지는 silicate 99% 구형 골재, 아사히 알루미나시멘트 1호, 덴카 큐텍스 Type0 및 첨가제를 혼합한 후, Ball-mill을 통해 아사히 알루미나시멘트 1호, 덴카 큐텍스 Type0 및 첨가제를 포함하는 비교예 3B-1 내지 3B-10의 주물사를 각각 제조하고, 상기 실시예 1B-1과 동일한 방법으로 성형체를 제조하여 경화 종결 시간 및 일축가압 강도를 측정하였다.Referring to Table 4 below, after mixing 99% silicate spherical aggregate, Asahi Alumina Cement No. 1,
(중량부)aggregate
(parts by weight)
(중량부)Asahi Alumina Cement No. 1
(parts by weight)
(중량부)Denka Qtex Type0
(parts by weight)
(중량부)PVA500
(parts by weight)
(중량부)Li 2 CO 3
(parts by weight)
(주형의 주조 및 주조된 주물)(Casting in molds and molded castings)
실시예 1C-1 내지 1C-8Examples 1C-1 to 1C-8
도 2는 실시예 1B-5의 3D 프린팅된 주형의 주조 과정 및 주조된 실시예 1C-1 내지 1C-8의 주물을 나타내고, 이하 주조 과정을 구체적으로 기재하였다.2 shows the casting process of the 3D printed mold of Example 1B-5 and the casts of Examples 1C-1 to 1C-8, and the casting process is described in detail below.
아래 표 5를 참고하면, 표 5의 조건으로 실시예 1B-5에 따른 주물사를 사용하여 3D 프린팅된 주형(성형체)을 8개의 상자 주형으로 하여 한번에 용탕이 부어질 수 있도록 준비하였다. 이때 각 상자 주형은 5mm 두께로 측면과 아래면이 동일하게 하였다. 이때 내부로 들어가는 용탕의 길을 내기 위해 용탕도입이 이루어지는 뚜껑과 아래 용탕이 8개의 주형으로 도입될 수 있게 1.2mm 폭의 8갈래 길을 내었다. 각각의 상자 주형은 실리카졸 종류와 처리 유무, 열처리 유무를 달리하였다. 주철(KS규격 = GCD500)을 1450℃까지 용탕온도를 올려 중력 주조 방법으로 주조하여 실시예 1C-1 내지 1C-8의 주물을 각각 제조하였다.Referring to Table 5 below, 3D-printed molds (molded bodies) using the molding sand according to Example 1B-5 under the conditions of Table 5 were prepared as 8 box molds so that molten metal could be poured at once. At this time, each box mold had a thickness of 5 mm and the side and bottom sides were the same. At this time, in order to create a path for the molten metal to enter the inside, eight paths with a width of 1.2 mm were made so that the molten metal could be introduced into the lid and the lower molten metal into eight molds. Each box mold had a different type of silica sol, treatment, and heat treatment. Cast iron (KS standard = GCD500) was cast by a gravity casting method by raising the molten metal temperature to 1450 ° C. to manufacture castings of Examples 1C-1 to 1C-8, respectively.
비교예 1C-1 내지 1C-8Comparative Examples 1C-1 to 1C-8
아래 표 6을 참고하면, 표 6의 조건으로 비교예 2B-5를 사용하여, 3D 프린팅된 주형(성형체)을 8개의 상자 주형으로 하여 한번에 용탕이 부어질 수 있도록 준비하였다. 이때 각 상자 주형은 5mm 두께로 측면과 아래면이 동일하게 하였다. 이때 내부로 들어가는 용탕의 길을 내기 위해 용탕도입이 이루어지는 뚜껑과 아래 용탕이 8개의 주형으로 도입될 수 있게 1.2mm 폭의 8갈래 길을 내었다. 각각의 상자형 주형은 실리카졸 종류와 처리 유무, 열처리 유무를 달리하였다. 주철(KS규격 = GCD500)을 1450℃까지 용탕온도를 올려 중력 주조 방법으로 주조하여, 비교예 1C-1 내지 1C-8의 주물을 각각 제조하였다.Referring to Table 6 below, using Comparative Example 2B-5 under the conditions of Table 6, 3D printed molds (molded bodies) were prepared as 8 box molds so that molten metal could be poured at once. At this time, each box mold had a thickness of 5 mm and the side and bottom sides were the same. At this time, in order to create a path for the molten metal to enter the inside, 8 paths with a width of 1.2 mm were made so that the molten metal was introduced into the lid and the lower molten metal could be introduced into 8 molds. Each box-type mold had different types of silica sol, treatment, and heat treatment. Cast iron (KS standard = GCD500) was cast by a gravity casting method by raising the molten metal temperature to 1450 ° C., respectively, to manufacture castings of Comparative Examples 1C-1 to 1C-8.
[시험예] [Test Example]
시험예 1: 일축가압 강도 측정Test Example 1: Measurement of uniaxial pressure strength
성형체를 10mm3 실리콘 틀에 슬러리화 시킨 파우더를 넣어 기포를 제거하기 위한 텝핑공정을 10분간 해준다. 기포가 충분히 제거되고 난 뒤 평평하게 다진 슬러리를 4시간 건조한 후 콘크리트 압축강도 시험방법(KS F 2405)에 준하여 일축가압 강도를 측정하였고, 결과를 도 3 내지 도 6에서 확인할 수 있다. Put the molded body into a 10mm 3 silicon mold and put the slurried powder into it and perform a tapping process to remove air bubbles for 10 minutes. After air bubbles were sufficiently removed, the flattened slurry was dried for 4 hours, and then the uniaxial pressure strength was measured according to the concrete compressive strength test method (KS F 2405), and the results can be seen in FIGS. 3 to 6.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 비교예에서 각각 1B-5(5.2Mpa), 2B-5(5.5Mpa), 3B-5(5.9Mpa), 3B-6(6.1Mpa)가 최고 강도를 나타냈으며, 실시예는 1B-4(8.1Mpa), 1B-5(8.4Mpa)가 최고 강도를 나타냈다. Referring to Figures 3 to 6, 1B-5 (5.2Mpa), 2B-5 (5.5Mpa), 3B-5 (5.9Mpa), 3B-6 (6.1Mpa) in the comparative example showed the highest strength, respectively. , Examples 1B-4 (8.1 Mpa) and 1B-5 (8.4 Mpa) showed the highest strength.
시험예 2: 수화(경화) 종결 시간 측정Test Example 2: Measurement of hydration (curing) termination time
시멘트 응결시간 시험방법은 KS L 5102의 수경성시멘트의 표준주도 시험방법에 의해 제작한 표준반죽질기의 시멘트 슬러리를 KS L 5108 비카트침에 의한 측정밥법으로 수화종결 시간을 측정하였고, 결과를 도 3 내지 도 6에서 확인할 수 있다. The cement setting time test method measured the hydration termination time by measuring the cement slurry of standard dough quality prepared by the standard lead test method of hydraulic cement of KS L 5102 by the KS L 5108 Vicart needle, and the results are shown in FIG. 3 to Figure 6.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 실시예 1B-3 내지 1B-10, 비교예 1B-3 내지 1B-10, 비교예 2B-3 내지 2B-10, 비교예 3B-6 내지 3B-10에서 60분 이하의 경화 종결 시간이 확인되었고, 이는 3D 프린팅 쾌속 조형에 필요한 성형 시간이 충분히 만족 됨을 알 수 있다. 3 to 6, in Examples 1B-3 to 1B-10, Comparative Examples 1B-3 to 1B-10, Comparative Examples 2B-3 to 2B-10, and Comparative Examples 3B-6 to 3B-10, 60 The curing completion time of less than a minute was confirmed, indicating that the molding time required for 3D printing rapid prototyping is sufficiently satisfied.
시험예 3: 3D 프린팅 적층 분석Test Example 3: 3D printing additive analysis
시험예 1과 같이 슬러리화를 시킨 파우더의 압축강도와는 달리 실제 3D 프린팅 가능하여 성형이 가능한 정도를 표 1 내지 4에서 각각 Х, ○, ◎로 표현하였다. ◎ 표시는 가장 3D 프린팅이 잘 되었음을 나타내며, ○는 성형체는 유지하나 성형강도가 시험예 1의 강도에 훨씬 못미침을 나타낸다. 또한 Х는 성형체를 유지하지 못함을 나타낸다.Unlike the compressive strength of the powder slurried as in Test Example 1, the actual 3D printing and molding possible degree were expressed as Х, ○, and ◎ in Tables 1 to 4, respectively. The mark ◎ indicates that the 3D printing was most successful, and the mark ○ indicates that the molded body is maintained, but the molding strength is far less than the strength of Test Example 1. Also, Х indicates failure to hold the compact.
또한 도 2를 참조하면, 주조 과정을 통해 제조된 실시예 1C-8의 주물은 성형체(주형)의 잔류 수분제거 및 실리카 졸 처리를 통한 강도 개선을 위해 거치는 열처리 과정 없이도 용탕 과정의 팽창을 견디며 주조체(주물)에 결함이 발생하지 않음을 확인할 수 있다. Also, referring to FIG. 2, the casting of Example 1C-8 manufactured through the casting process withstands the expansion of the molten metal process and casts without a heat treatment process to remove residual moisture from the molded body (mold) and improve strength through silica sol treatment. It can be confirmed that no defects occur in the sieve (casting).
시험예 4: 주물의 μ-CT 투영 이미지 분석Test Example 4: μ-CT Projection Image Analysis of Castings
도 7은 실시예 1C-1 내지 1C-8에 따른 주물(주조체)의 내부 및 표면 결함 발생 확인을 위한 μ-CT 투영 이미지이고, 도 8은 비교예 1C-1 내지 1C-8에 따른 주물(주조체)의 내부 및 표면 결함 발생 확인을 위한 μ-CT 투영 이미지이다. 7 is a μ-CT projection image for confirming occurrence of internal and surface defects of castings (casting bodies) according to Examples 1C-1 to 1C-8, and FIG. 8 is castings according to Comparative Examples 1C-1 to 1C-8 It is a μ-CT projection image to check the occurrence of defects on the inside and surface of the (cast body).
μ-CT 투영 이미지는 주조물의 내부 결함은 고해상도 스캐너(Phoenix v|tome|x L 450 CT 스캐너, GE Phoenix, Germany)를 사용하여 촬영하였다. 주조 시편에 충분한 투과율을 허용하기 위해 450kV 전압, 10W 전력에서 1500μm 관전류를 흘려 100μm 복셀 크기의 공간 분해능에서 3D 이미지를 확인하는 방법으로 분석하였다.μ-CT projection images of internal defects of the casting were captured using a high-resolution scanner (Phoenix v|tome|x L 450 CT scanner, GE Phoenix, Germany). In order to allow sufficient transmittance to the cast specimen, a 1500 μm tube current was flowed at a voltage of 450 kV and a power of 10 W, and a 3D image was analyzed at a spatial resolution of 100 μm voxel size.
도 7에 따르면, 콜로이달 실리카로 주형의 표면처리를 수행한 실시예 1C-4 내지 1C-6, 주형의 표면처리 후 열처리를 진행한 실시예 1C-1 내지 1C-3과 비교했을 때, 표면처리를 하지 않은 실시예 1C-8에 따른 주조체가 동일한 형태를 잘 유지하였으며 내부에 결함을 보이지 않는 것을 확인할 수 있었다. According to FIG. 7, when compared with Examples 1C-4 to 1C-6 in which the surface treatment of the mold was performed with colloidal silica and Examples 1C-1 to 1C-3 in which heat treatment was performed after surface treatment of the mold, the surface It was confirmed that the cast body according to Example 1C-8, which was not treated, maintained the same shape well and showed no internal defects.
또한 도 8에 따르면, 콜로이달 실리카로 주형의 표면처리를 수행한 비교예 1C-4 내지 1C-6, 주형의 표면처리 후 열처리를 진행한 비교예 1C-1 내지 1C-3 및 표면처리를 하지 않은 비교예 1C-8에 따른 주조체 모두 내부에 기공이 관찰되어 올바르게 주조되지 못하였음을 알 수 있다.8, Comparative Examples 1C-4 to 1C-6 in which the surface treatment of the mold was performed with colloidal silica, Comparative Examples 1C-1 to 1C-3 in which heat treatment was performed after surface treatment of the mold, and no surface treatment were performed It can be seen that pores were observed inside all of the cast bodies according to Comparative Example 1C-8, which were not cast correctly.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.In the above, the preferred embodiments of the present invention have been described, but those skilled in the art can add, change, delete or modify components within the scope not departing from the spirit of the present invention described in the claims. Various modifications and changes may be made to the present invention by addition or the like, which will also be included within the scope of the present invention. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form. The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the detailed description above, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
Claims (20)
급결제;를
포함하는 시멘트 조성물.cement; and
quick payment;
A cement composition comprising
상기 시멘트가 CaO·Al2O3 (CA), 3CaO·Al2O3 (C3A), CaO·2Al2O3 (CA2), CaO·6Al2O3 (CA6), 3CaO·SiO2 (C3S), 2CaO·SiO2 (C2S), Ca2Al[AlSiO7] (C2AS) 및 4CaO·Al2O3·Fe2O3(C4AF)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 조성물.According to claim 1,
The cement is CaO·Al 2 O 3 (CA), 3CaO·Al 2 O 3 (C3A), CaO·2Al 2 O 3 (CA2), CaO·6Al 2 O 3 (CA6), 3CaO·SiO2 (C3S), A cement composition comprising at least one selected from the group consisting of 2CaO·SiO2 (C2S), Ca 2 Al[AlSiO 7 ] (C2AS) and 4CaO·Al 2 O 3 ·Fe 2 O 3 (C4AF).
상기 급결제가 12CaO·7Al2O3 (C12A7)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 조성물.According to claim 1,
The cement composition, characterized in that the quick-setting admixture comprises 12CaO·7Al 2 O 3 (C12A7).
상기 시멘트의 크기 및 상기 급결제의 크기가 각각 4 μm 이하인 것을 특징으로 하는 시멘트 조성물.According to claim 1,
The cement composition, characterized in that the size of the cement and the size of the quick-setting admixture are 4 μm or less, respectively.
상기 시멘트 조성물이 상기 시멘트 100 중량부에 대하여, 상기 급결제 5 내지 50 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 조성물.According to claim 1,
The cement composition, characterized in that the cement composition comprises 5 to 50 parts by weight of the quick-setting agent based on 100 parts by weight of the cement.
상기 시멘트 조성물이 바인더, 경화 촉진제 및 유동화제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 조성물.According to claim 1,
The cement composition, characterized in that the cement composition further comprises at least one selected from the group consisting of a binder, a hardening accelerator and a fluidizing agent.
상기 바인더가 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol, PVA), 폴리비닐 피롤리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP), 덱스트린, 메틸 셀룰로오스(methyl cellulose, MC), 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스(hydroxypropyl methyl cellulose, HPMC), 폴리에틸렌 옥사이드(polyethylene oxide, PEO), 폴리비닐 부티랄(Polyvinyl butyral, PVB), 콜로이달 실리카(colloidal silica) 및 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 조성물.According to claim 6,
The binder is polyvinyl alcohol (PVA), polyvinylpyrrolidone (PVP), dextrin, methyl cellulose (MC), hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC), polyethylene oxide A cement composition comprising at least one selected from the group consisting of (polyethylene oxide, PEO), polyvinyl butyral (PVB), colloidal silica, and polyethylene glycol.
상기 경화 촉진제가 탄산 리튬, 리튬브로마이드 수산화 리튬, 염화 리튬, 탄산수소리튬, 질산 리튬, 황산 리튬, 황화 리튬, 인산리튬, 옥살산 리튬, 및 생석회으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 조성물.According to claim 6,
The curing accelerator comprises at least one selected from the group consisting of lithium carbonate, lithium bromide hydroxide, lithium chloride, lithium hydrogen carbonate, lithium nitrate, lithium sulfate, lithium sulfide, lithium phosphate, lithium oxalate, and quicklime Cement composition to do.
상기 유동화제가 폴리카르본산계, 멜라민계, 리그닌계, 나프탈렌계, 황화 폴리머계, 수용성 폴리머계로 을 포함하는 것을 특징으로 하는 시멘트 조성물.According to claim 6,
The cement composition according to claim 1 , wherein the fluidizing agent comprises a polycarboxylic acid-based, melamine-based, lignin-based, naphthalene-based, sulfurized polymer-based, or water-soluble polymer-based.
시멘트; 및
급결제;를
포함하는 주물사.aggregate;
cement; and
quick payment;
Including molding sand.
상기 골재가 무기입자를 포함하고,
상기 무기입자가 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2), 지르코니아(ZrO2), 실리케이트(ZrSiO4), 산화크롬(Cr2O3), 산화마그네슘(MgO), 산화칼슘(CaO), 산화인(P2O5), 산화나트륨(Na2O), 산화철(Fe2O3), 산화칼륨(K2O) 및 이산화티타늄(TiO2)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 주물사.According to claim 10,
The aggregate contains inorganic particles,
The inorganic particles are alumina (Al 2 O 3 ), silica (SiO 2 ), zirconia (ZrO 2 ), silicate (ZrSiO 4 ), chromium oxide (Cr 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO), calcium oxide (CaO) , phosphorus oxide (P 2 O 5 ), sodium oxide (Na 2 O), iron oxide (Fe 2 O 3 ), potassium oxide (K 2 O), and titanium dioxide (TiO 2 ). A molding sand, characterized in that for doing.
상기 골재의 크기가 150μm 이하인 것을 특징으로 하는 주물사.According to claim 10,
The molding sand, characterized in that the size of the aggregate is 150μm or less.
상기 골재 100 중량부에 대하여 상기 시멘트 5 내지 40 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 주물사.According to claim 10,
Molding sand, characterized in that it comprises 5 to 40 parts by weight of the cement based on 100 parts by weight of the aggregate.
상기 주물사가 바인더를 추가로 포함하고,
상기 골재 100 중량부에 대하여 바인더 0.5 내지 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 주물사.According to claim 10,
The molding sand further comprises a binder,
Molding sand, characterized in that it comprises 0.5 to 5 parts by weight of the binder based on 100 parts by weight of the aggregate.
상기 바인더의 크기가 4 μm 이하인 것을 특징으로 하는 주물사.According to claim 10,
Molding sand, characterized in that the size of the binder is 4 μm or less.
상기 주물사가 경화 촉진제 및 유동화제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 주물사.According to claim 10,
The molding sand, characterized in that it further comprises at least one selected from the group consisting of a hardening accelerator and a fluidizing agent.
상기 주물사가 3D 프린팅에 사용하기 위한 것을 특징으로 하는 주물사.According to claim 10,
The molding sand, characterized in that for use in 3D printing.
(b) 상기 원료를 혼합하여 주물사를 준비하는 단계; 및
(c) 상기 주물사를 물 및 점도 조정제를 포함하는 액티베이터를 사용하여 3D 프린팅하여 적층하여 성형체를 제조하는 단계; 를
포함하는 성형체 제조방법.(a) preparing raw materials including aggregate, cement and quick-setting agent;
(b) preparing molding sand by mixing the raw materials; and
(c) preparing a molded body by 3D printing and stacking the molding sand using an activator containing water and a viscosity modifier; cast
A molded body manufacturing method comprising:
상기 골재의 크기(s)를 1회 적층 시의 적층 두께(t)를 기준으로 아래 식 1과 같이 조절하는 것을 특징으로 하는 성형체 제조방법.
[식 1]
0.25/1≤s/t≤0.40/1According to claim 19,
A molded body manufacturing method characterized in that the size (s) of the aggregate is adjusted as shown in Equation 1 below based on the laminate thickness (t) at the time of one-time lamination.
[Equation 1]
0.25/1≤s/t≤0.40/1
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