KR101590234B1 - Material for molding, functional agent, molded product and product - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 융점이 1400℃를 넘는 고융점 금속을 주탕 가능한 분말 고착 적층법에 있어서의 조형용 재료 및 기능제를 제공하는 것이다. 70중량% 이상의 주물모래와, 상기 주물모래를 상호로 결착시키는 바인더의 가루 형상 전구체인 시멘트 또는 내열성을 갖는 수지가 혼합되어서 이루어지는 분말 고착 적층법에 있어서의 조형용 재료를 제조한다. 그리고, 이 종류의 조형용 재료와 함께, 상기 가루 형상 전구체를 바인더로 변질시키는 기능제를 이용한다.The present invention provides a molding material and a functional agent in a powder fixation lamination method capable of pouring a refractory metal having a melting point exceeding 1400 캜. A casting material in a powder adhesion lamination method in which at least 70% by weight of cast sand and cement as a powder precursor of a binder binding the cast sand to each other or a resin having heat resistance is mixed. In addition to this type of shaping material, a functional agent for altering the powder precursor into a binder is used.
Description
본 발명은, 조형용 재료, 기능제, 조형 제품 및 제품에 관한 것으로써, 특히 분말 고착 적층법에 있어서의 조형용 재료, 기능제, 조형 제품 및 제품에 관한 것이다.The present invention relates to a molding material, a functional agent, a molding product, and a product, and more particularly to a molding material, a functional agent, a molding product and a product in a powder fixation lamination method.
종래에는, 3차원 제품의 횡단면 부분을 형성하고, 그리고 각각의 횡단면 영역을 층(層)방향으로 집합시켜서, 주형(鑄型)을 제조하는 방법이 있다. 이 방법에서는, 각각의 횡단면 영역은, 주조모래와 그 바인더로서 기능하게 되는 다량(多量)의 광물 석고(石膏)를 함유한 플라스터(plaster)를 포함하는 입(粒)형상 재료에, 수성 유체를 공급하는 잉크젯 프린트헤드를 이용하여 형성된다. 이 종류의 주형 제조 방법은, 분말 고착 적층법이라고 불리고 있다(특허문헌 1).Conventionally, there is a method of manufacturing a mold by forming a cross-sectional part of a three-dimensional product and collecting each cross-sectional area in a layer (layer) direction. In this method, each cross-sectional area is filled with a water-based fluid (preferably water) into a mouth-shaped material comprising a plaster containing a large amount of mineral gypsum (gypsum) Jet printhead. This type of mold manufacturing method is called a powder fixation lamination method (Patent Document 1).
여기서, 석고가 1000℃ 정도의 온도에서 가열되면, 석고의 주성분인 황산 칼슘이 열분해되고, 아황산가스가 발생한다. 따라서, 특허문헌 1에 개시되어 있는 기술에 대해서, 융점이 1000℃를 넘는 재료(예를 들면, 고융점 금속)를 주물 재료로 한 경우에는, 주탕(注湯) 온도가 1400℃를 넘고, 용탕(溶湯)이 주형에 접했을 때에 주형이 과열(過熱)되고 아황산가스 등이 발생한다. 이 결과, 주물에 기포소 등의 결함이 생겨버린다. 따라서, 현실적으로는, 석고를 이용하여 제조된 주형에 대해서 사용 가능한 주물 재료는, 저융점 금속이며 주탕 온도가 1000℃ 정도 이하의 한정적인 금속 재료였다.Here, when the gypsum is heated at a temperature of about 1000 占 폚, calcium sulfate as a main component of the gypsum is thermally decomposed and sulfurous acid gas is generated. Therefore, when a material having a melting point exceeding 1000 캜 (for example, a high melting point metal) is used as a casting material, the pouring temperature exceeds 1400 캜, (Molten metal) comes into contact with the mold, the mold is overheated (superheated) and sulfurous acid gas or the like is generated. As a result, defects such as bubbles are formed in the casting. Therefore, practically, a casting material usable for a mold manufactured by using gypsum is a low-melting-point metal and is a limited metal material having a pouring temperature of about 1000 캜 or lower.
그래서, 본 발명은, 주탕 온도가 1400℃를 넘는 고융점 금속이더라도 주탕 가능한 분말 고착 적층법에 있어서의 조형용 재료 및 그것을 이용하여 제조되는 조형 제품(예를 들면, 주형), 나아가서는, 상기 조형 제품을 성형품으로서 이용하여 제조된 제품(예를 들면, 주물)을 제공하는 것을 과제로 한다.Therefore, the present invention relates to a molding material in a powder fixation lamination method which can be poured into even a high-melting-point metal having a pouring temperature of higher than 1400 DEG C and a molding product (for example, a mold) manufactured using the same, (For example, a casting) which is produced by using the above-mentioned composition as a molded article.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 골재와 상기 골재를 상호(相互)로 결착(結着)시키는 바인더의 가루 형상 전구체(前驅體)가 혼합되어 이루어지는, 분말 고착 적층법에 있어서의 조형용 재료로써, 상기 골재는 인공 주물모래이며, 상기 가루형상 전구체는, 알루미나를 주성분으로 하는 시멘트이다.In order to solve the above-described problems, the present invention provides a method for manufacturing a molding material (hereinafter referred to as " molding material ") in a powder fixation lamination method in which a powdery precursor of a binder for binding an aggregate to the aggregate Wherein the aggregate is artificial casting sand, and the powdery precursor is cement comprising alumina as a main component.
즉, 본 발명에 따르면, 석고 대신에 알루미나를 주성분으로 하는 시멘트를 채용함으로써, 용탕(溶湯) 온도가 1400℃를 넘는 고융점 금속 등을 주탕하더라도, 그 온도에 견딜 수 있는 조형 제품을 제조하는 것이 가능하게 된다.That is, according to the present invention, it is possible to manufacture a molded product which can withstand the temperature even when a high-melting-point metal or the like having a melt temperature exceeding 1400 ° C is poured by employing cement containing alumina as a main component instead of gypsum .
한편, 본 발명의 조형용 재료를 이용하여 제조된 조형 제품(예를 들면, 주형), 나아가서는, 상기 조형 제품을 성형품으로서 이용하여 제조된 제품(예를 들면, 주물)도, 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 한다.On the other hand, a molded product (for example, a mold) manufactured using the molding material of the present invention, and further, a product (for example, a cast article) manufactured using the molded product as a molded article, .
또한, 본 발명은, 골재와 상기 골재를 상호로 결착시키는 바인더인 가루 형상 전구체가 혼합되어 이루어지는, 분말 고착 적층법에 있어서의 조형용 재료와 함께 이용되고, 상기 가루 형상 전구체를 바인더로 변질시키는 기능제로써, 상기 골재는 인공 주물모래이며, 상기 가루 형상 전구체는, 알루미나를 주성분으로 하는 시멘트이다. 이 기능제는, 상기 조형용 재료와 함께 이용되고, 상기 가루 형상 전구체를 바인더로 변질시키는 것이다.Further, the present invention relates to a functional agent for use in combination with a shaping material in a powder fixation lamination method wherein a powder precursor, which is a binder for binding an aggregate and the aggregate to each other, is mixed, Wherein the aggregate is artificial casting sand, and the powdery precursor is cement comprising alumina as a main component. This functional agent is used together with the shaping material and transforms the powder precursor into a binder.
이 기능제에는, 추가로, 방부제(防腐劑), 소포제(消泡劑), 건조제 중 적어도 어느 하나를 포함해도 좋다. The functional agent may further contain at least one of a preservative, a defoaming agent and a drying agent.
이하, 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다. 본 실시예의 조형용 재료 및 기능제는, 분말 고착 적층법을 채용한, 래피드 프로토 타입(rapid prototype)의 입체 조형물 제조 장치에 이용되는 것이다. 입체 조형물 제조 장치는, 예를 들면, Z코퍼레이션사의 SpectrumZ310-3Dprinter, EX ONE사의 Prometal-S15를 이용할 수 있다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described. The molding material and functional agent of this embodiment are used in a rapid prototype stereolithography manufacturing apparatus employing a powder fixation lamination method. For example, SpectrumZ310-3Dprinter manufactured by Z Corporation and Prometal-S15 manufactured by EX ONE may be used.
1. 조형용 재료에 대해서1. About molding material
본 실시예의 조형용 재료는, 분말 고착 적층법에 있어서 바람직하게 이용할 수 있는 것이다. 이 조형용 재료는, 평균 직경이 10㎛ ~ 90㎛의 골재를 구비한다. 골재의 평균 직경은, 이 범위로 하는 것이 필수는 아니지만, 이 범위 내의 크기의 골재는, 적층 불량이 생기기 어렵다는 이점이 있다. 본 실시예의 조형용 재료를 이용하여 주형을 제조한 경우에는, 골재로서 주물모래를 채용하는 것을 생각할 수 있는데, 그 평균 직경은, 바람직하게는, 주물 표면의 품질과 용융 금속을 주탕 시에 발생하는 가스의 통기성을 고려하여, 주물모래의 평균 직경을 20㎛ ~ 75㎛로 하면 좋다.The molding material of this embodiment can be preferably used in a powder fixation lamination method. The shape-imparting material has aggregates having an average diameter of 10 mu m to 90 mu m. It is not essential that the average diameter of the aggregate be within this range, but aggregates having a size within this range are advantageous in that lamination failure is unlikely to occur. In the case of producing a mold using the molding material of the present embodiment, it is conceivable to employ cast sand as an aggregate. The average diameter thereof is preferably determined by the quality of the casting surface and the gas The casting sand may have an average diameter of 20 to 75 占 퐉 in consideration of the air permeability of the casting sand.
주물모래는, 성분의 관점으로부터 하면, 천연 주물모래여도 좋고, 세라믹 등의 인공 주물모래여도 좋다. 다만, 인공 주물모래 쪽이 평균 직경의 크기에 불균일이 없고, 저열(低熱) 팽창화, 가루 형상 전구체의 고충전성(高充塡性)을 얻을 수 있다고 하는 점에서 바람직하다. 특히, 인공 주물모래는, 진구형(眞球形)에 가깝기 때문에, 하기의 가루 형상 전구체와의 혼합이 쉽도록 하는 효과가 있다.The casting sand may be natural casting sand or artificial casting sand such as ceramics from the viewpoint of ingredients. However, it is preferable that the sand of the artificial casting is free from unevenness in the size of the average diameter, swelling of low heat (low heat), and high fillability of the powdery precursor. Particularly, since the artificial casting sand is close to a true spherical shape, it has an effect of facilitating mixing with the following powdery precursor.
또한, 주물모래는, 새로운 모래뿐만 아니라, 재생모래를 이용하는 것도 가능하다. 본 실시예에 있어서 바람직하게 이용되는 주물모래는, 시판품으로서는, 루나모스(ルナモス)(카오 쿠에이커 회사 제품), 아루샌드(アルサンド)(군에이 보덴 회사 제품), 나이가이세라비즈(ナイガイセラビ-ズ)(이토츄 세라테크 회사 제품), 지르콘샌드(ジルコンサンド), 크로마이토샌드(クロマイトサンド) 등을 이용할 수 있다. 주물모래는, 다양한 입경(粒徑)의 것을 이용하면, 측벽 효과에 의해 하기의 가루 형상 전구체와 혼합시키기 쉽도록 하는 효과가 있기 때문에, 입경 분포가 넓어지도록 하면 좋고, 이를 위해서는, 혼합모래를 이용하는 것도 한 방법이다.Further, cast sand can be used not only new sand, but also reclaimed sand. The casting sands preferably used in this embodiment are commercially available products such as lunamos (manufactured by Kao Kakaku Co., Ltd.), Alsand (manufactured by Ganaboard Co., Ltd.), Naiga Isera beads Zircon sand (chromite sand), chromite sand (chromite sand), and the like can be used. The use of the casting sand having various particle diameters has the effect of facilitating the mixing with the powdery precursor described below by the sidewall effect, so that the particle size distribution can be widened. For this purpose, It is also a way.
또한, 본 실시예의 조형용 재료는, 내열성(耐熱性)을 갖는 가루 형상 전구체를 구비한다. 이 가루 형상 전구체에는, 예를 들면, 알루미나 시멘트 등의 알루미나를 주성분으로 하며, 규산칼슘 및 알루미늄산 칼슘을 주성분으로 하는 지수(止水) 시멘트 등의 빨리 굳는 성질이 뛰어난 시멘트를 부(副)성분으로 하는 시멘트 혼합물로 할 수 있다. 여기서 말하는 내열성이란, 주물의 제조에 대해서 말하면, 주물 재료를 주형으로 주탕했을 때에, 주물 재료와 주형과의 접촉면에서 소요되는 셸(shell)이 형성된다고 하는 조건을 충족하는 것을 말한다. 따라서, 반드시 가루 형상 전구체의 융점이, 1400℃를 넘을 필요는 없다.In addition, the molding material of this embodiment has a powdery precursor having heat resistance. As this powdery precursor, for example, cement which has alumina such as alumina cement as a main component and has excellent quick-setting properties such as an index water cement mainly containing calcium silicate and calcium aluminate as a sub ingredient As a cement admixture. The term heat resistance as used herein means that the casting material satisfies the condition that a shell is formed at the contact surface between the casting material and the casting mold when the casting material is poured into the casting mold. Therefore, it is not always necessary that the melting point of the powdery precursor exceeds 1400 占 폚.
여기서, 가루 형상 전구체에 대해서 보충해 둔다. 우선, 가스 결함을 방지한다고 하는 관점에서 보면, 석고분이 포함되어 있지 않은 시멘트를 이용해도 좋다. 이 종류의 시멘트의 전형적인 예로서는, 알루미나 시멘트를 들 수 있다. 알루미나 시멘트는, 상기와 같이 내열성 등의 메리트도 있기 때문에 적합하다. 다만 본 출원 시점에서 존재하는 알루미나 시멘트는, 경화(硬化) 속도의 면에서는 빨리 굳는 성질이 뛰어난 다른 시멘트에 비해서 저하된다.Here, the powdery precursor is supplemented. First, from the viewpoint of preventing gas defects, cement not containing gypsum may be used. A typical example of this kind of cement is alumina cement. Alumina cement is suitable because it has merits such as heat resistance as described above. However, the alumina cement present at the time of the present application is lowered in comparison with other cements excellent in quick-setting properties in terms of the hardening (curing) speed.
한편으로, 본 실시예의 발명의 경우에는, 주물 표면을 고해상도로 한다는 요청도 있다. 이를 위해서는, 빨리 굳는 성질이 뛰어난 시멘트를 이용해도 좋다. 이 종류의 시멘트의 전형적인 예로서는, 규산칼슘 및 알루미늄산 칼슘을 주성분으로 하는 지수 시멘트를 들 수 있다. 다만, 지수 시멘트에는, 석고분이 포함되어 있기 때문에, 가스 결함의 발생은 부정할 수 없다.On the other hand, in the case of the present invention of the present embodiment, there is also a demand for a high-resolution casting surface. For this purpose, it is also possible to use cement having excellent quick-setting properties. Typical examples of this type of cement include exponential cements containing calcium silicate and calcium aluminum as the main components. However, since the gypsum powder is contained in the index cement, the occurrence of gas defects can not be denied.
이상의 고찰로부터, 가루 형상 전구체로서는, 내열성이 있는 것에 더하여, 석고분이 없으며, 빨리 굳는 성질이 뛰어나다고 하는 조건을 만족하는 시멘트를 이용한다고 할 수 있다. 그러나, 이러한 단일 시멘트는, 본 출원 시점에서는 존재하고 있지 않기 때문에, 상기 양(兩) 시멘트의 단점(demerit)를 보완하기 위해, 본 실시예에서는, 알루미나 시멘트와, 규산칼슘 및 알루미늄산 칼슘을 주성분으로 하는 지수 시멘트와의 혼합 시멘트를 이용하도록 하고 있다. 이 때, 가루 형상 전구체로서는, 빨리 굳는 성질이라고 하는 일면에서 메리트가 있는 지수 시멘트보다, 내열성을 가지며, 가스 결함을 억제한다고 하는 양면에서 메리트가 있는 알루미나 시멘트를 주성분으로 해야 하는 것이다.From the above discussion, it can be said that, as the powdery precursor, cement satisfying the condition that there is no gypsum powder in addition to having heat resistance, and that it is excellent in quick-setting properties is used. However, since such a single cement does not exist at the time of the present application, in order to compensate for the demerit of both cements, in this embodiment, alumina cement, calcium silicate and calcium aluminate as main components Cement mixed with cement is used. At this time, as the powdery precursor, alumina cement having merit in both surfaces that have heat resistance and suppress gas defects should be a main ingredient rather than exponential cement having merit in one aspect called fast setting property.
한편, 시멘트는, 블레인 비표면적값이 클수록 시멘트의 입경(粒俓)이 작고, 수화(水和) 반응이 촉진되기 쉬우며, 블리딩(bleeding)량도 감소한다. 또한, 블레인 비표면적값이 클수록 초기 강도가 크다. 따라서, 본 실시예의 경우에는, 블레인 비표면적값이 클수록 바람직하다. 여기서, 예를 들면, 포틀랜드 시멘트는 블레인 비표면적값이 2500㎠/g 정도, 빨리 굳는 시멘트는 4000㎠/g 정도이고, 알루미나 시멘트는 4600㎠/g 정도이다.On the other hand, the larger the baine specific surface area value of the cement is, the smaller the particle size of the cement is, the more easily the hydration reaction is promoted, and the bleeding amount is also decreased. Further, the larger the blain specific surface area value is, the larger the initial strength is. Therefore, in the case of this embodiment, a larger blaine specific surface area value is preferable. Here, for example, the Portland cement has a blast specific surface area value of about 2500 cm 2 / g, a hardening cement of about 4000 cm 2 / g, and an alumina cement of about 4600 cm 2 / g.
그리고, 조형용 재료에는, 각종 조정제를 혼합시키면 좋다. 조정제로서는, 예를 들면, 후술하는 바와 같이, 조형용 재료에 대해서 기능제를 분무(噴霧)했을 때에, 기능제의 잉여분이 그 분무해야 할 위치의 주변으로 물드는 것을 억제하는 것을 들 수 있다. 이 종류의 조정제를 이용하면, 주형의 해상도를 향상시킬 수 있고, 나아가서는 주물 표면의 고품질화를 도모할 수 있다.The shaping material may be mixed with various regulating agents. As the adjusting agent, for example, as described later, when the functional agent is sprayed (sprayed) onto the molding material, it is possible to suppress the excess of the functional agent from sticking to the periphery of the position where the functional agent should be sprayed. By using this kind of modifier, the resolution of the mold can be improved, and furthermore, the quality of the casting surface can be improved.
또한, 이 종류의 조정제를 이용하면, 기능제의 잉여분의 존재에 의해, 용융 금속을 주탕 시에 발생하는 가스를 감소시킬 수 있기 때문에, 상기 가스에 의해 주물에 결함이 생기는 것을 방지하는 것이 가능하게 된다. 조정제는, 주물모래 또는 가루 형상 전구체의 종류별에 맞는 것을 선택하면 된다.Further, when this type of modifier is used, it is possible to reduce the gas generated at the time of pouring the molten metal by the presence of the surplus of the functional agent, so that it is possible to prevent defects in the casting caused by the gas do. The adjusting agent may be selected according to the type of the cast sand or the powdery precursor.
예를 들면, 가루 형상 전구체가 시멘트인 경우에는, 기능제 본체로서 물을 이용하게 되는데, 이 경우에는, 조정제로서, 규산 소다, 폴리비닐알코올(PVA), 카복시메틸셀루로오스(CMC), 덱스트린(dextrin), 혹은, 이들의 혼합물을 배합할 수 있다. 이에 의해, 기능제 본체인 물의 잉여분이, 규산 소다 등에 흡수되게 된다. 한편, 주물모래의 입경의 크기에 따라, 조정제의 배합 비율을 적절히 선택하면 된다.For example, when the powdery precursor is cement, water is used as the functional agent body. In this case, sodium silicate, polyvinyl alcohol (PVA), carboxymethylcellulose (CMC), dextrin dextrin, or a mixture thereof. As a result, the surplus of water, which is the functional body, is absorbed by sodium silicate or the like. On the other hand, depending on the size of the grain size of the casting sand, the mixing ratio of the adjusting agent may be appropriately selected.
주물모래와 가루 형상 전구체와의 혼합 비율을 예시하면, 본 실시예에서는, 예를 들면, 주물모래로서 인공 주물모래를 이용하고, 가루 형상 전구체로서 알루미나 시멘트와, 규산칼슘 및 알루미늄산 칼슘을 주성분으로 하는 지수 시멘트를 이용하고, 수분 조정제로서 PVA를 이용한 경우에는, 이들을 대략, 70~75 중량% : 25~30 중량% : 0.5~1.5 중량%로 혼합하면 된다.In the present embodiment, for example, artificial casting sand is used as the casting sand, alumina cement as the powdered precursor, calcium silicate and calcium aluminate as the main components , And when PVA is used as the water regulator, they may be mixed in an amount of approximately 70 to 75% by weight: 25 to 30% by weight: 0.5 to 1.5% by weight.
또한, 가루 형상 전구체인 알루미나 시멘트와, 규산칼슘 및 알루미늄산 칼슘을 주성분으로 하는 지수 시멘트의 혼합 비율로서는, 이들의 성분 조건에도 의하는데, 범용적인 것을 예로 하면, 알루미나 시멘트로서 AGC 세라믹스 회사의 아사히 알루미나 시멘트 1호를 이용하고, 지수 시멘트로서 전기화학공업사의 덴카큐텍스 TYPE0(デンカキュ-テックスTYPE0)를 이용하는 경우에는, 실질적으로 70~80중량% : 20~30 중량%로 하면 된다.The mixing ratio of the alumina cement as the powder precursor and the index cement as the main component of calcium silicate and calcium aluminate is also determined by these component conditions. For example, as a general example, as the alumina cement, Asahi alumina of AGC Ceramics Co., Cement No. 1, and when using DENKAKETEX TYPE0 (DENKA-KETEX TYPE0) manufactured by the electrochemical industry as index cement, it may be substantially 70 to 80% by weight: 20 to 30% by weight.
조형용 재료의 제조는 한정적이지 않으며, 주물모래와 가루 형상 전구체와 조정제가 충분히 교반되어 있기만 하면 된다. 따라서, 예를 들면, 약 100kg의 조형용 재료를 제조하는 경우에는, 주물모래를 약 70kg과, 가루 형상 전구체를 약 29kg과, 조정제를 약 1kg 준비하고, 이들을 교반기에 셋팅하여 적절히 교반하면 된다.The manufacture of the molding material is not limited, as long as the cast sand and the powdery precursor and the conditioning agent are sufficiently agitated. Thus, for example, in the case of producing about 100 kg of molding material, about 70 kg of cast sand, about 29 kg of powdery precursor, and about 1 kg of a modifier are prepared, and they are set on a stirrer and stirred appropriately.
표 1 ~ 표 5는, 가루 형상 전구체인 알루미나 시멘트 및 지수 시멘트에 관한 시차열 분석(DTA : differential thermal analysis) 및 열중량 분석(TG : Thermo Gravimetry)의 분석 결과를 나타내는 도면이다.Tables 1 to 5 show analysis results of differential thermal analysis (DTA) and thermogravimetric analysis (TG) on alumina cement and exponential cement, which are powdery precursors.
표 1에는 상술한 Zprinter 450, 650에 있어서 순정품으로서 이용되는 ZP150의 것을, 표 2 및 표 3에는 상술한 아사히 알루미나 시멘트 1호의 것을 나타내고, 표 4 및 표 5에는 덴카큐텍스 TYPE0의 것을 각각 나타내고 있다. 한편, 표 2와 표 3은, 세로축의 척도가 다를 뿐 동일한 분석 결과를 나타내고 있다. 마찬가지로, 표 4와 표 5도, 세로축의 척도가 다를 뿐이다.Table 1 shows ZP150 used as a genuine article in Zprinter 450, 650 described above, Table 1 and Table 3 show those of Asahi alumina cement 1, and Tables 4 and 5 show those of DENKAKETEX TYPE0 . On the other hand, Table 2 and Table 3 show the same analysis result with only the scale of the vertical axis being different. Likewise, Tables 4 and 5 also differ only in the scale of the vertical axis.
먼저, 표 1을 보면, 150℃ ~ 250℃ 부근과 1200℃ 부근에서 TG곡선에 질량의 감소가 나타나고, DTA 곡선에 흡열(吸熱) 피크가 나타나 있다. 이것은, ZP150의 주성분인 석고(CaSO4)·2H2O가, 200℃ 부근에서 열 변화가 발생하고, 아울러, 1200℃ 부근에서 열분해가 발생한 것을 나타낸다. 이에 비해, 표 2를 보면, 표 1에 나타낸 바와 같은 열변화, 열분해 현상을 확인할 수 없었다. 따라서, 알루미나 시멘트에는, 석고분이 포함되어 있지 않다고 할 수 있기 때문에, 알루미나 시멘트를 가루 형상 전구체의 주성분으로 함으로써, 가스 결함의 발생을 억제할 수 있음을 알 수 있다.First, in Table 1, a decrease in mass is observed in the TG curve near 150 ° C. to 250 ° C. and near 1200 ° C., and an endothermic peak is shown in the DTA curve. This indicates that gypsum (CaSO 4 ) .2H 2 O, which is a main component of ZP150, undergoes thermal change at around 200 ° C and pyrolysis at around 1200 ° C. On the other hand, Table 2 shows that the thermal change and thermal decomposition phenomena as shown in Table 1 could not be confirmed. Therefore, it can be said that the alumina cement does not contain gypsum powder. Therefore, it can be seen that the occurrence of gas defects can be suppressed by making alumina cement the main component of the powdery precursor.
다음에, 표 4, 표 5를 보면, 각각, 150℃ 부근, 400℃ 부근, 700℃ 부근, 1300℃ 부근에서, TG 곡선에 질량의 감소가 나타나고, DTA 곡선에 흡열 피크가 나타나 있다. 이것은, 규산칼슘 및 알루미늄산 칼슘을 주성분으로 하는 지수 시멘트에 포함되는 석고 성분에 더하여, 수산화칼슘 Ca(OH)2, 탄산칼슘 CaCO3의 열분해가 발생한 것을 나타낸다. 또한, 표 4를 표 1과 대비하면, TG 곡선에 큰 변화가 없는 것으로부터, 온도 변화에 의한 중량 변화가 적은 것을 알 수 있다.Next, in Tables 4 and 5, a decrease in mass is observed in the TG curve, and an endothermic peak is shown in the DTA curve at around 150 ° C, near 400 ° C, near 700 ° C, and around 1300 ° C, respectively. This indicates that pyrolysis of calcium hydroxide Ca (OH) 2 and calcium carbonate CaCO 3 occurred in addition to the gypsum component contained in the index cement mainly composed of calcium silicate and calcium aluminate. Also, as Table 4 is compared with Table 1, it can be seen that the weight change due to the temperature change is small since there is no large change in the TG curve.
이상의 고찰로부터, 먼저, 주형의 제조 시에는, 가루 형상 전구체로서 ZP150을 이용하는 것은 바람직하지 않다고 하는 것을 알 수 있다. 또한, 가루 형상 전구체의 주성분을 지수 시멘트로 하면, ZP150만큼은 아니지만 석고의 열분해가 발생하기 때문에, 알루미나 시멘트를 주성분으로 하면 좋다는 것도 알 수 있다.From the above discussion, it can be understood that it is not preferable to use ZP150 as the powdery precursor at the time of producing the mold. It is also understood that when the main component of the powdery precursor is exponential cement, pyrolysis of gypsum occurs not only by ZP150 but also by alumina cement as the main component.
2. 기능제에 대하여2. Functions
본 실시예의 기능제는, 조형용 재료의 주물모래를 상호로 결착시키도록, 가루 형상 전구체를 바인더로 변질시키는 것이면 된다. 따라서, 기능제는, 예를 들면, 가루 형상 전구체로서 시멘트를 이용하는 경우에는 물을 포함하는 것, 수지(樹脂)를 이용하는 경우에는 상기 수지를 경화(硬化)시키는 것{예를 들면, 수계수지경화제(水系樹脂硬化劑)}으로 할 수 있다. 무엇보다, 수지를 이용한 경우에는, 노즐로부터의 수계수지경화제 등의 분무 대신에, 수지경화용의 에너지(예를 들면, 열 또는 자외선)를 부가해도 된다.The functional agent of this embodiment may be any one that changes the powdery precursor into a binder so that the cast sand of the shaping material is bound to each other. Therefore, the functional agent includes, for example, water when the cement is used as the powdery precursor, and curing the resin when the resin (resin) is used (for example, water-based resin curing agent (Water-based resin curing agent)}. Above all, in the case of using a resin, energy (for example, heat or ultraviolet rays) for resin curing may be added instead of spraying the aqueous resin curing agent or the like from the nozzle.
여기서, 가루 형상 전구체로서 시멘트를 이용하는 경우에는, 원리적으로는, 물만을 바인더로 하면 좋은데, 물과 그 분무 수단(노즐 헤드)과의 사이의 마찰에 의해, 상기 분무 수단이 발열하는 경우가 있다. 가루 형상 전구체로서 세라믹스 등을 이용하는 경우도 동일하다. 그리고, 가루 형상 전구체로서 세라믹스 등을 이용하는 경우에는, 노즐 헤드의 막힘을 억제할 필요도 있다. 그래서, 이 발열에 대응하기 위해서, 기능제에는, 온도 상승을 억제하는 억제제 및/또는 기능제 본체의 표면 장력을 조정하는 계면활성제를 혼합하면 좋다.Here, when cement is used as the powdery precursor, in principle, it is preferable to use only water as a binder, but the spraying means may generate heat due to friction between water and the spraying means (nozzle head) . The same applies to the case where ceramics or the like is used as the powdery precursor. When ceramics or the like is used as the powdery precursor, it is also necessary to suppress clogging of the nozzle head. To cope with this heat generation, the functional agent may be mixed with an inhibitor for suppressing the temperature rise and / or a surfactant for adjusting the surface tension of the functional agent body.
기능제 본체에 대한 억제제 등의 혼합 비율은, 예를 들면, 가루 형상 전구체로서 시멘트를 이용하는 경우로써, 분무 수단으로서 휴렛 팩커드 회사의 카트리지 Hp11을 이용하는 경우에는, 기능제 본체인 물이 90용량% ~ 95용량%(예를 들면 94용량%), 억제제로서의 글리세린을 4용량% ~ 10용량%(예를 들면 5용량%), 계면활성제를 1용량% ~ 2용량%(예를 들면 1용량%)로 하면 된다. 그리고, 이 바인더에는, 보존성, 작업성 등을 고려하여, 선택적으로, 방부제(防腐劑), 소포제(消泡劑), 건조제(乾燥劑) 등을 포함해도 된다. When the cartridge Hp11 of Hewlett Packard Company is used as the spraying means, the mixing ratio of the inhibitor to the functional agent main body is, for example, a case where cement is used as the powdery precursor. (For example, 1 volume%) of glycerin as an inhibitor, 4 volume% to 10 volume% (for example 5 volume%) of a surfactant, 1 volume% to 2 volume% . The binder may optionally contain a preservative, a defoamer, a desiccant or the like in consideration of preservability, workability, and the like.
이상, 설명한 바와 같이, 본 실시예에서는, 석고 대신에 가루 형상 전구체를 선택하여, 분말 고착 적층법에 있어서의 조형용 재료를 구성하고 있다. 그래서, 융점이 1400℃를 넘는 고융점 금속을 주탕(注湯)하더라도, 그 온도에 견딜 수 있는 주형을 얻는 것이 가능하게 된다.As described above, in this embodiment, a powdery precursor is selected in place of the gypsum to constitute a shaping material in the powder fixation lamination method. Thus, even if a refractory metal having a melting point exceeding 1400 占 폚 is poured, it becomes possible to obtain a mold capable of withstanding the temperature.
본 실시예에서는, 주로, 주형을 제조하는 경우를 예로써 설명했는데, 주형뿐만 아니라 다른 성형형(成形型), 예를 들면, 수지계, 유리계, 또는 고무계 등의 유동경화성 재료를 사용한 성형형을 제조하는 것도 가능하다.In this embodiment, the case of manufacturing a mold is described as an example, but it is also possible to use other molds such as molds using a fluid curable material such as resin, glass, or rubber as well as molds. It is also possible to manufacture.
Claims (5)
상기 골재는 인공 주물모래이고,
상기 가루 형상 전구체는,
알루미나 시멘트와,
규산칼슘과 알루미늄산칼슘을 주성분으로 한 시멘트
의 혼합 시멘트인 조형용 재료.As a molding material in a powder fixation lamination method comprising a mixture of an aggregate and a powdery precursor which is a binder for binding the aggregate to each other,
The aggregate is an artificial casting sand,
The powder-
Alumina cement,
Cement based on calcium silicate and calcium aluminate
Of cement.
상기 조형용 재료와 함께 이용되는 상기 가루 형상 전구체를 바인더로 변질시키는 기능제를 구비하는 입체 조형물 제조 장치용 시스템.A molding material according to claim 1,
And a functional agent for converting the powdery precursor used together with the molding material into a binder.
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