점결제의 종류

2. 점결제

주형재료인 규사만으로 주형을 만들 수 없으므로 규사를 결합시켜주는 점결제를 배합하여 성형성을 좋게 한다. 점결제는 무기점결제와 유기점결제로 분류한다.

가. 무기점결제

점토는 석영, 장석 등의 암석이 풍화하여 지름 0.01 mm 이하로 된 미세한 입자로서 Si, Al, O, Fe, Mg와 그밖에 알카리토금속 등의 화학적 성분과 수분의 혼합물이다. 무기 점결제 중에서 많이 사용되는 것은 점토질 점결제로서 주로 사용되는 점토는 다음과 같다.
(1) 내화점토
알칼리규산 반토질의 암석, 예를 들면 운석 등이 지열, 지압 및 염류 등의 작용을 받아 생성된 것이며, 이 분해생성물 중에서 카올린이 원위치에 남아있는 것을 1차점토, 물에 의하여 다른 장소로 이동하여 모여있는 것을 2차점토라 한다. 따라서 카올린 이외의 불순물이 유출된 2차 점토는 순도가 높고, 1차점토는 SiO2가 상당량 있다. 따라서 전자를 와목점토 후자는 목절점토이다. 카올리나이트 점토는 보통 카올리나이트 60 %, 일라이트 30 %, 석영 10 % 정도로 된 것이며 내화성이 좋고 수축이 적으므로 점결제로서 널리 사용된다. 절점토는 내화점토와 같이 2차점토에 속하나 불순물이 많기 때문에 연화점과 내화도가 낮으나 양질의 것은 점결력이 강하다. 또한 결점으로는 내화점토를 구성하는 카올리나이트는 500도씨 이상 되면 급속히 구조물 중에서 수분을 방출하여 강도가 적어지므로 주형으로서는 생형 또는 건조형으로 사용된다.
(2) 벤토나이트
벤토나이트는 화산재의 풍화에 의하여 생성된 몬모릴로나이트계의 점토로서 K,Na 이온을 가진 약알칼리성 반응을 일으키는 알칼리 벤토나이트와 H2,Mg,Ca이온을 가진 약산성 반응을 일으키는 알칼리토류 벤토나의 두 종류가 있다.
후자는 철을 비롯하여 주요한 교환이온으로서 Ca 또는 H2를 함유하고 있다.
(3)특수점토
1)백점토 : 백점토는 내화도가 매우 높고 적당한 수축성과 가소성을 가지고 있다 이 점토로 점결한 주물사는 압축강도가 낮다. 즉 조형 후 상당시간 강도가 최고값에 도달하지 않아 조형이 용이하며 주입시 필요한 강도로 유지할 수 있는 것이 특징이다.
2)일라이트점토 : 일라이트점토는 광물조성이 광범위하므로 이들 모두가 점결제로서 적합한 것은 아니지만, 점결력이 크고 동시에 용이하게 분산하므로 습련하기 쉬운 특징이 있다. 이점토를 사용하면 핀홀의 발생이 적다.

나. 유기점결제

(1)유류
가장 널리 사용되는 것은 건성유로서 아마인유, 대두유 등의 식물성, 광물성 및 어류와 같은 해산 동물성의 것이 있다. 보통 아마인유, 대두유가 널리 사용되며, 코어 제조시의 점결제로서 여러가지 특성이 있다. 유류를 점결제로 사용한 오일 코어는 200~250도씨 정도에서 큰 건태강도를 가지며 대기중 및 생형중의 흡습성이 적을 뿐만 아니라, 주입 후의 붕괴성이 좋고 주물의 살결이 미려하므로 코어뿐만 아니라 복잡한 내연기관부품의 주형용으로 이용된다. 그러나 조형시 습태강도가 매우 적기 때문에 생형에서는 취급이 곤란한 경우가 많으므로 습태강도를 높이기 위하여 곡분, 전분류, 펄프 폐액 등의 첨가제를 배합한다. 그러나 펄프 폐액과 유류와의 병용배합은 유류를 흡수하여 이의 강도를 저하시키기 때문에 적당하지 않고 산화가 필요한 때는 산화촉진제를 배합한다.
(2)곡분류
곡분류는 외형 및 코어의 점결제로서 대부분 다른 점결제와 함께 0.5 ~ 1%를 배합하고 소백분, 호밀분, 옥수수분말, 전분분말 등을 많이 사용하고 있다.
곡분류의 특징은 한번 혼련한 주물사가 사용전에 건조하여 바삭바삭해지는 것을 방지하는 것과 습태강도를 높이는 성질을 가지고 있다. 도 주입 후의 적당한 완충제로 되어 붕괴성이 양호하다. 한편 건조 후의 코어의 흡습을 촉진시키며 보통 500 ~ 700도씨에서 완전히 연소한다는 결점도 있다.
(3)당류
당류는 펄프제조식 폐액에서 부산물로 제조되는 것이며 오진, 설피트, 스텟카아 등의 여러 종류가 있다. 최근에는 귤껍질에서도 이와 거의 동일한 조성의 것이 제조되고 있다. 습태강도와 양호하므로 취급이 용ㅇ하나 건태강도가 적다는 것이 결점이다. 코어 제조에 많이 사용되며, 이것을 사용한 코어는 성형 후 건조 전에 주위에 이 액을 분무상으로 뿌려 강도를 올리는 것이 좋다. 입하할 때마다 농도가 변하므로 비중계에 의한 관리가 필요하다. 이러한 경우에도 건조 후의 보존과 생형시의 흡습성이 높은 결점도 있다.
(4)합성수지
합성수지 중 많이 사용되는 것으로는 셀몰드법으로 금속성 원형과 접속한 상태로 열경화시키는 규소수지가 있다. 비교적 새로운 점결제로서 폴리비닐알콜, 요소수지 및 석탄산수지가 있다. 앞의 두가지는 수용성이며, 대체로 코어사용으로서 아마인유 대용으로 사용되나 열분해 온도가 유류보다 낮으므로 식물유 등과 배합 사용하고 취급요령은 오일코어와 동일하다.
요소계 수지는 미국에서 비교적 많이 이용되며 낮은 건조 온도와 짧은 건조시간, 높은 강도 등의 이점이 있다.
(5)피치
피치는 타르 증류시 찌꺼기로 남는 탄수하물이며, 수용성이 전혀 없어 다른 점결제와는 달리 흡수에 의한 강도의 저하, 기포가 없는 것이 특징이다. 가열하면 코어에 침투되고 냉각시에 경화하는데 주입시 가스 발생이 크고 사람작업이 곤란하다는 결점이 있어서 별로 사용하지 않는다.

다.특수점결제

(1)규산나트륨
가스형법에 사용되는 점결제로서 이산화탄소 가스를 취입하면 탄산나트륨과 규산으로 변화하여 경화한다. 규산나트륨의 성분,성능은 각 범위에 걸쳐 있으나 이 종류의 점결제로서의 적당한 몰 비는 2.4 ~ 2.7정도이며 보통은 수산화나트륨, 유기질 첨가제와 함께 병용하여 배합한다. 이 방법은 주형이나 코어에 이용되고 주강, 주철, 비철합금 등 각종 주조용 금속재료와 제품의 크기 등에 따라 여러가지로 이용되고 있다.
(2)시멘트
포틀랜드 시멘트는 보통 시멘트형 제조시에 8 ~ 12 % 배합하여 수분 4 ~ 6 %로서 훈련하여 대형의 주형 및 코어제조에 사용한다. 이것으로 제조한 주형 및 코어는 원형을 꺼내기 전에 일단 경화시켜 그 후에 꺼낸후 72시간 정도 대기 중에서 건조한 후에 조립한다. 강도, 경도가 크며 1200도씨 까지는 연소하지 않는다. 대형 주형에서 예각부터 정확히 나타나므로 허용차가 적은 주물을 만들 수 있다는 이점이 있으나, 고온에서는 붕괴성이 좋지 않으므로 주물에 균열이 발생하기 쉬운 결점도 있다.
(3)석고
주형 점결제로서는 소석고가 사용되나 통기도가 적고 고온 용해 합금에서는 주입시 열분해를 일으키므로 이의 사용에는 한도가 제한되어 있으며, 정밀 주조용으로 사용 할 때가 있다.