KR930012259B1 - 주물사(鑄物砂)의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

주물사(鑄物砂)의 제조방법

본 발명은 금속 주형물의 주형을 만드는 주물사의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 생형사, 건조형사, 및 코어사 등 각종 용도에 따른 주물사에 공용될 수 있는 주물사에 관한 것이다.

일반적으로 주물사로는 그 사용 용도에 따라 생형사, 건조형사, 코어사, 가스주형사 및 쉘모울트 주형사로 구별되며 그 용도에 따라 구별하여 배합 사용하여왔으며, 특히 주물의 주조시 마다 그 용도에 맞는 주물사로 주형을 만들어 사용해 왔기 때문에 주물사의 배합에 따른 재료의 낭비, 시간적 낭비, 양산의 어려움 등 불편한 점 등이 많았다.

특히 주물을 제작하는데 있어서의 주물사는 성형성이 좋고 내화성이 있어야 함은 물론이지만 이외에 분리가 양호하고 충분한 강도를 가지며 적절한 통기성이 있으면서도 살결이 곱고 모래털기가 쉬운, 이른바 붕괴성이 있어야 하며 복용성이 있어야 경제적이지만 실제로는 상기한 여러 가지 성질을 구비한 주물사는 자연적으로 산출되지 않기 때문에 주물사의 필수적 구성요소인 사립, 점결제, 첨가제 및 수분을 사용목적에 따라 적합하도록 일일이 조절하면서 주물사를 사용 시 마다 조제하여 사용하여야 하는 극히 불편한 점이 있었다.

본원은 이상과 같은 종래 주물사의 조성성분과 조제상의 제반 결함을 해결하고 가스 주형사나 쉘모울트 주형사를 제외한 모든 용도의 주형사로서 사용이 가능하며 주형제조 시에는 일일이 구성물질을 사용 시 마다 용도에 따라 다르게 배합하는 번거로움이 없이 포장을 제거하고 일정량의 수분만 제거하면 즉시 다용도의 주형을 만들 수 있어서, 주물사의 배합에 따른 시간적 손실과 번거로움이 없을 뿐 아니라, 그 조성성분을 용도에 따라 일일이 조달해야 하는 어려움이 없으며 재생으로 인한 시간적 경제적 손실이 없이 짧은 시간에 간편하게 주물사로 주형을 만들 수 있게 한 편리하고 간편하며 양산이 가능한 경제적인 주물사를 제공코저 하는 것이다.

본원의 특징인 주물사의 제조는 먼저 자연사와 규사로 된 합성사를 주재로 하며 이것의 산도(PH)를 중성으로 조절한 다음 특수한 혼합 점결제와 첨가재 및 이형제를 배합하여 통상적인 방법에 따라 주물사를 제조한 다음 진공 포장하는 것으로서, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

점토분을 2% 함유하고 석영질이 주성분인 자연사 30-40wt%, 바람직하기는 35wt%와, 이산화규소(SIO₂)를 주성분으로 하고 점토분이 2% 이하 함유한 60-100메쉬 크기입자의 규사 60-70wt% 바람직하기는 65wt%를 혼합하여 합성사로 한다.

이때 사립의 입형을 미분이 포함되어 있지 않고 원형이나 준각형으로 된 것만을 선별하고 사립의 입도는 인접한 3-4스크린상의 모래의 합이 70-80%를 차지하는 입도로 구성되도록 한다.

상기 조성된 합성서 20g을 택하여 순수한 물 50cc에 함침시켜 PH(산도)를 측정하고 그 측정결과에 따라 0.02N 염산이나 수산화나트륨 수용액으로 산도(PH)를 조절하여 PH7에 가까운 중성으로 전체합성사를 조절한다.

상기와는 별도로 포틀랜트시멘트 분말에 메타규산소오다 분말과 시멘트 입도와 동일한 입도크기의 규조토를 2∼2.5:1∼1.5:1∼1.5 바람직하기는 2:1:1의 비율로 혼합하여 혼합점결제로서 준비한다. 또 전분과 피치분말을 1∼1.5:1∼1.5의 비율, 바람직하기는 1:1로 배합하여 혼합 첨가제로 한다.

주물과 주형의 이형을 용이하게 하기 위해서 탄산칼슘분말과 올레인산 아미드를 동율로 혼합하여 혼합 이형제로 한다.

이상에서 각각 처리된 합성사 86-95wt%, 바람직하기는 90wt%와 점결제 5-10wt%, 바람직하기는 7wt%, 첨가제 1-3wt%, 바람직하기는 2wt% 및 이형제 5-10wt%, 바람직하기는 7wt%를 혼합하여 다시 100메쉬의 체로 선별하고 계속하여 통상적 공정을 거쳐 주물사를 만든 다음 진공포장 하므로 서 본 발명 주물사 재료를 완료한다.

여기에서 본 발명 주물사 조성물에는 수분을 첨가하지 않은 건조한 상태로 진공 포장함이 특징이고 이 주물사로 주형을 제작코자 할 때는 약 3.8∼5% 범위의 수분을 첨가하여 생형이나 건조형 또는 코어용으로 편이에 따라 주형을 제작 사용할 수 있는 것이 또한 본 발명 주물사의 특징이다. 이상의 본 발명 주물사의 조성에 따른 특징과 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

본원에서 주물사의 주재료로서 사용한 자연사와 규사가 종래에 각각 사용된 예는 공지되어 있으나, 본원에서는 이러한 주물사의 주재료들을 막연히 사용한 것이 아니라, 주물사의 필수조건인 충분한 성형성, 사립의 적절한 입도 분포 및 사립의 알맞은 입형, 사립이 적절한 화학적 조성 및 광물조성, 사립의 알맞은 물리적 특성 등을 부여하면서도 저렴한 주물사를 제공하기 위해서 상기한 바와 같은 비율과, 입도 및 입형 등으로 주물사의 주재료를 구성하므로 서 주물사의 최적조건을 원재료부터 구비토록 한 것이 본원의 한가지 특징이다.

또한 본 발명에서는 주물사의 산도를 미리 조절하여 주형제조에 있어서 점결제의 결정성이나 경화성을 조절하는데 에 또 하나의 특징이었다.

즉, 본 발명에서 주물사 주재료인 자연사와 규사의 PH를 미리 측정하여 산이나 알카리 즉, 염산이나 수산화나트륨 등으로 산도(PH)를 중성으로 조절하므로 서 주형 시에 종래의 결점이었던 사립의 PH가 산성일 경우 점결제의 결정성이 저하되고, 반면에 사립의 PH가 알카리성일 때는 점결제 경화반응이 너무 빨라 혼사 중에 경화되어 주물사로서 사용이 불가능하게 되는 결점을 없게 하여 점결제와의 경화속도 결정속도를 완만하게 할 수 있게 함이 본원의 특징이다.

본원에서 또 하나의 특징은 주물사의 점결제로서 시멘트 분말에 메타규산소오다 분말과 규조토 분말을 혼합사용하므로서 시멘트와 규조토의 혼화성이 좋은 점을 이용하여 메타규산소오다와의 혼합으로 점결력을 상승시킨 것이며, 여기에서 상기 세 가지 각 조성성분은 상호 혼화성이 좋고, 물에 의하여 혼합점결력이 부여되는 데다 더구나, 규조토는 본원발명의 주물사의 주재료인 규사 및 절결제 조성물인 규산소오다와 함께 모두 이산화 규소(SIO₂)를 주성분으로 하고 기타의 성분 즉, 산화알루미늄, 산화철, 산화칼슘, 산화마그네슘 등이 섞여 있는 점토 규사와 규조토는 거의 동일 흡사하여 본 점결제를 첨가하여 주물사를 제조 시에 상호 점결력, 결착력 및 상용성 등이 우수하여 혼합이 용이하므로 주물사의 혼합 제조 공정이 용이할 뿐 아니라 규조토의 경우는 주형을 성형하여 주조시에 1.610∼1750℃의 높은 용융온도를 지니고 있어서 강력 내역특성을 주형에 부여하게 되며, 이 규조토는 또한 다공질이어서 주형에서 필수요건인 우수한 통기성을 부여한 효과가 있는 특징이 있다.

본원에서 전분과 피치 분말을 첨가제로서 첨가하는 이유는 전분에 의하여는 규사의 팽창에 의한 scab 방지에 효과를 주는 외에 주물 표면의 안정성을 향상시키며, 습태강도를 올려주기 위한 것과, 붕괴성을 향상시켜 주기 위한 것이고, 피치에 의하여는 건태강도를 크게 하고 모래의 떨기를 용이하게 할 목적으로 상기 전분과 병용하는 것이며, 이들 첨가제는 공통적으로 주물사의 열적 성질을 향상시키고 주형의 신축성을 돕는 외에 주형의 표면을 아름답게 하기 위하여 첨가하는 것은 공지된 사실이다.

본원에서 또 하나의 특징은 주형 제조를 의하여 조형작업을 할 때 상형과 하형 또는 모형과 주물사가 서로 붙는 것을 막기 위하여 사용되는 이형제로서 탄산칼슘과 올테인산 아미드를 사용한 것으로서, 이것들은 내열성이 우수하고 독가스를 발생치 않고 넓은 온도범위에서 안정성이 있으며 화학적으로 주형에 대해 비활성이어서 모형의 재질을 침식하지 않으면서 표면 장력은 대단히 작아 발수성이 좋고 이 형성이 극히 양호한 특징이 있는 것으로서 타 이형제 보다 상기한 점들에 있어서 특히 우수하다.

이상과 같이 제조된 본원 발명의 주물사는 진공밀봉 보관하였다가 주형제조 시에 개방하여 주형을 제조함에 있어서, 주물사의 입도와 입형이 균일하고 미분이 포함되어 있지 않아서 주형 성형이 신속하고 대량 처리가 가능하고 빠르며 파쇄되지 않고 성형이 가능한 특징이 있고, 점결력이 우수하여 사립이 균열되지 않으며, PH가 중성으로 조절되어 있어서 산 촉매의 소비량이 적거나 불필요하며 점결제는 검결력은 좋으면서 열분해에 의한 유해가스의 방출이 전혀 없음은 물론 오히려 점결제에 포함되어 있는 규조토에 의하여 기공성을 부여하여 주형의 통기성이 좋게되는 장점이 있다.

뿐만 아니라, 점결제는 주물사의 진공 포장상태에서 방치 시 공기가 차단되어 있고 수분이 포함되어 있지 않으므로 장기간 보관 시에도 경시 변화가 일어나지 않는 특징의 있다.

[실시예]

A. 주형 종류별 배합비 및 초리조건.

[표 1]

시험결과 대체로 규사분이 많고 점결제, 이형제, 첨가제가 다소 많은 주형(건조형 B)이 압축강도나 통기성이 좋은 것으로 나타났다.

Claims (3)

1. 주물의 주형을 만드는 주물사의 제조에 있어서, 자연사와 규사로 혼합된 합성사를 중성 PH로 조절한 다음 여기에 포틀랜트시멘트, 메타규산소오다 및 규조토를 2-2.5:1-1.5:1-1.5의 비로 혼합한 혼합점결제와 전분과 피치를 동률로 혼합한 혼합첨가재 및 탄산칼슘 분말과 올레인산아미드를 동률로 혼합한 이형제를 차례로 첨가하여 통상적 방법에 따라 주물사를 제조하여 진공포장 함을 특징으로 한 주물사의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 합성사는 85-95wt%, 점결제는 5-10wt%, 첨가제는 1-3wt% 및 이형제는 5-10wt%로 혼합함을 특징으로 하는 주물사의 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 합성사가 자연사 30-40wt%, 규사 60-70wt%됨을 특징으로 하는 주물사의 제조방법.