Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society (한국산학기술학회논문지)

The Korea Academia-Industrial cooperation Society (한국산학기술학회)
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Influence of vegetable wax on the moisture strength development of inorganic binder

무기바인더의 내수강도 발현에 미치는 식물성 왁스의 영향

  • 배민아 (한국생산기술연구원 울산본부) ;
  • 김경호 (한국생산기술연구원 울산본부) ;
  • 이만식 (한국생산기술연구원 울산본부) ;
  • 백재호 (한국생산기술연구원 울산본부)
  • Received : 2020.07.27
  • Accepted : 2020.10.05
  • Published : 2020.10.31
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Abstract

An inorganic binder is eco-friendly because it can be cured at low temperatures and does not emit harmful gases. In addition, related research is progressing rapidly owing to the small defects in the core. On the other hand, inorganic binders based on silicates (SiO2-Na2O) have unique absorbent properties. This results in the absorption of moisture from the air and the weakening of the bonding force. In particular, the castings used in cast steel require high-strength properties because of the higher temperatures than aluminum castings. In this study, waxes containing ester groups were selected to improve the absorption of moisture of inorganic binders. The inorganic binder was characterized by X-ray fluorescence and thermogravimetric analysis-differential thermal analysis. The inorganic binder core strength was then evaluated. In the case of an inorganic binder containing wax, the water resistance increased to 216 N/㎠, confirming the up to 55% improvement in strength. Excellent casting characteristics were confirmed through steel castings.

무기바인더는 저온에서 경화가 가능하며, 유해가스를 배출하지 않는 친환경성과 중자 조형 시 성형된 제품의 결함이 작다는 장점으로 인해 주조 산업에 적용하고자 관련 연구가 급속도로 진행되고 있다. 그러나 실리케이트(SiO2-Na2O)를 주성분으로 하는 무기바인더는 실리케이트 특유의 흡습성으로 인해 공기 중 수분을 흡습하여 결합력이 약해져 주형의 강도가 급격히 감소하는 문제가 있다. 특히 주강 주조에 사용되는 사형 주형의 경우 알루미늄 주조보다 높은 주입 온도로 인해 고강도의 주물 특성을 요구한다. 이에 본 연구에서는 무기바인더의 강도와 흡습성을 개선하기 위해 에스테르기를 함유하는 왁스를 이용하여 이를 효율적으로 합성하는 방법을 연구하였다. 또한 합성된 무기바인더의 특성을 XRF와 TGA를 통해 확인하고, 일반강도와 내수강도 평가를 진행하여 주형의 강도 개선 여부를 확인하였다. 그 결과 에스테르기를 함유하는 왁스를 포함한 무기바인더의 경우 일반 강도가 증가하였으며, 특히 내수강도가 118 N/㎠에서 216 N/㎠까지 증가하여 약 55 %의 내수강도 개선 효과를 확인하였다. 또한 실제 주강 제품을 제작한 뒤 주조를 통해 우수한 주조 특성을 확인하였다.

Keywords

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