JP2001347343A - 消失模型用発熱剤 - Google Patents

消失模型用発熱剤

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JP2001347343A
JP2001347343A JP2000170742A JP2000170742A JP2001347343A JP 2001347343 A JP2001347343 A JP 2001347343A JP 2000170742 A JP2000170742 A JP 2000170742A JP 2000170742 A JP2000170742 A JP 2000170742A JP 2001347343 A JP2001347343 A JP 2001347343A
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exothermic
binder
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Masahiko Kagitani
昌彦 鍵谷
Masayuki Kato
雅之 加藤
Shigeo Nakai
茂夫 仲井
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Kao Corp
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Kao Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な工程で、模型の熱分解に起因する鋳物
欠陥を防止できる、改良された消失模型鋳造法の提供。 【解決手段】 易酸化性物質、酸化剤等を含有する、消
失模型に用いられる発熱剤。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋳型用消失模型に
用いられる発熱剤に関する。
【0002】
【従来の技術】消失模型鋳造法はフルモールド法とも言
われ、合成樹脂発泡体にて製作した模型を鋳物砂に埋設
したまま鋳型として利用するプロセスである。このプロ
セスでは鋳込まれた溶湯によって合成樹脂発泡体を熱分
解させるため、発生する多量の熱分解ガス及び残渣によ
って鋳物に鋳造欠陥が発生する欠点がある。特に合成樹
脂発泡体としてポリスチレンを用いた場合は、炭化成分
により鋳肌が悪化する。
【0003】これらの課題を解決するために、特開平6
−144496号では、押湯部分に発熱剤を用いること
でその効果を存続させ、溶湯の早期凝固を防止し、模型
燃焼残渣物を低減させる方法もあるが、その効果は十分
でなく、また更に対象となる模型サイズに限りがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、模型の熱分
解に起因する鋳物欠陥を防止できる、改良された消失模
型鋳造法を提供することを課題としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、消失模型に用
いられる発熱剤に関する。また、本発明は、消失模型本
体と、該本体の表面に形成された発熱剤を含有する層と
を有する鋳型用消失模型に関する。更に、本発明は、所
定形状の鋳型用消失模型の表面に、発熱剤を含有する層
を形成する鋳型用消失模型の製造方法に関する。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の発熱剤は、消失模型に用
いられる。消失模型には、予め塗型剤が塗布されていな
くてもよいが、焼着等を防止する観点から、塗型剤の使
用が好ましく、その場合、塗型剤に発熱剤を混合して使
用する、別々に塗布する等、何れでも良いが、発熱剤の
安定性の観点より、消失模型表面に、耐火性骨材と粘結
剤とを含有する第1層を形成し、その上に発熱剤を含有
する第2層を形成するのが好ましい。消失模型は、合成
樹脂発泡体からなることが好ましく、ポリスチレン、ポ
リメタクリル酸メチル、又はこれらの共重合体等の発泡
体が用いられ得るが、特に発泡ポリスチレンが好まし
い。また、一般に、消失模型鋳造法に用いる塗型剤には
水系のものとアルコール系のものがあるが、発熱剤と別
々に使用する時には環境保護の観点から水系の塗型剤
が、発熱剤と混合して使用する時には発熱剤の安定性の
点よりアルコール系(炭素数1〜3)が好ましい。塗型
剤は、耐火性骨材と粘結剤とを含有するものが好まし
い。耐火性骨材としては、従来から鋳造の目的に応じて
各種のものが利用されており、例えば黒鉛、ジルコン、
マグネシア、アルミナ、シリカなどがある。また粘結剤
としては、ポリアクリル酸ナトリウム、澱粉、メチルセ
ルロース、ポリビニルアルコール、アルギン酸ナトリウ
ム等の水溶性高分子が塗膜強度の点から好ましい。塗型
剤中の粘結剤の添加量は耐火性骨材100重量部に対
し、好ましくは0.5〜10重量部である。
【0007】本発明の発熱剤は、易酸化性物質と酸化剤
とを含有するものが好ましく、要すれば酸化促進剤を含
有することができる。易酸化性物質としては、金属、中
でもアルミニウム及びマグネシウムの少なくとも1つが
好ましく、より好ましくはアルミニウムである。また、
酸化剤としては、金属酸化物及び硝酸金属塩から選ばれ
る一種以上が好ましい。金属酸化物としては、酸化鉄、
酸化マンガンが、硝酸金属塩としては硝酸ナトリウムが
挙げられる。また、酸化促進剤はフッ素化合物からなる
ことが好ましく、フッ素化合物としては、氷晶石、フッ
化カリウム、珪フッ化ナトリウム等が挙げられる。易酸
化性物質(A)、酸化剤(B)及び酸化促進剤(C)の
比率は重量比で(A)/(B)/(C)=10〜95/
5〜90/0〜50が好ましく、より好ましくは40〜
90/10〜40/1〜20である。
【0008】本発明の発熱剤が易酸化性物質と酸化剤と
バインダーとを含有する液状組成物の場合、該液状組成
物を、消失模型、好ましくは塗型剤を塗布した消失模型
に塗布、噴霧等により付着させる。該液状組成物は、接
着剤(好ましくはヒドロキシメチルセルロース等の水溶
性高分子)、酸化促進剤、溶剤(好ましくはメタノール
等の低級(炭素数1〜3)アルコール)を含有すること
が好ましい。本発明の発熱剤を塗型剤と混合して使用す
る場合は、前述したようにアルコール系とすることが好
ましく、より好ましくは使用直前に混合された該液状組
成物を消失模型に塗布、噴霧等により付着させる。発熱
剤と塗型剤の混合比率は発熱剤/塗型剤=10/90〜
95/5(重量比)が好ましい。なお、発熱剤を塗布等
により消失模型に付着させる場合、付着量は50〜50
00g/m3が好ましい。
【0009】また、本発明の発熱剤は、易酸化性物質と
酸化剤とを含有する固体部材からなることもできる。該
部材は、消失模型、好ましくは塗型剤を塗布した消失模
型の少なくとも一部を被覆し得る形状に成形されたもの
が好ましい。例えば、模型とほぼ同様の形状を有する成
形体や、模型の少なくとも一部の形状に整合する形状を
有する成形体が挙げられる。また、発熱剤となる成分
を、所定形状の適当な担体に担持させたものであっても
よい。固体形状の発熱剤の場合も、併用成分は前記した
液状組成物と同様である。
【0010】本発明によれば、消失模型本体と、発熱剤
を含有する層を有する鋳型用消失模型、好ましくは該本
体の表面に形成された耐火性骨材と粘結剤とを含有する
第1の層と、該第1の層の上に形成された発熱剤を含有
する第2の層とを有する鋳型用消失模型が得られる。該
模型は、所定形状の鋳型用消失模型の表面に、発熱剤を
含有する層を形成すること、好ましくは耐火性骨材と粘
結剤とを含有する第1の層を形成し、該第1の層の上に
発熱剤を含有する第2の層を形成することで得られる。
この第2の層は、上記の通り、液状組成物の塗布や固体
部材の設置により形成できる。なお、発熱剤を含有する
層の形成は消失模型の砂込めの際に行ってもよい。かか
る本発明の鋳型用消失模型は、通常と同様の消失模型鋳
造法に使用される。鋳造に用いる鋳物砂としては、石英
質を主成分とする珪砂の他、ジルコン砂、クロマイト
砂、合成セラミック砂等の新砂又は再生砂が使用され
る。鋳物砂は粘結剤を添加せずに用いることもでき、そ
の場合には充填性が良好であるが、強度が必要な場合に
は、粘結剤を添加し、硬化剤により硬化させるのが好ま
しい。粘結剤としては、フラン系、フェノール系、ウレ
タン系などの熱硬化性、自硬性又はガス硬化性有機粘結
剤や、水ガラスなどの無機粘結剤などの何れを用いるこ
ともできる。しかし混練砂の流動性や鋳型の生産性の観
点から、鋳物砂用粘結剤としては、酸硬化性樹脂、エス
テル硬化性樹脂、炭酸ガス硬化性樹脂等が好ましい。酸
硬化性樹脂としては、フルフリルアルコール或いはフェ
ノール類を主原料とし、ホルムアルデヒドと重縮合して
得られるフラン樹脂、フェノールフラン樹脂又はレゾー
ル型フェノール樹脂が挙げられ、エステル硬化性樹脂又
は炭酸ガス硬化性樹脂として、アルカリフェノール樹脂
が挙げられる。こうした粘結剤は鋳物砂に対し0.1〜
10重量%添加するのが好ましい。また硬化剤として
は、酸硬化性樹脂用硬化剤として、パラトルエンスルホ
ン酸、キシレンスルホン酸等の有機スルホン酸、リン
酸、硫酸等の無機酸、エステル硬化性樹脂用の硬化剤と
して、プロピレンカーボネート等の炭酸エステル類、γ
-ブチロラクトン等のラクトン類、エチレングリコール
アセテート、トリアセチン等の酢酸エステル類等が挙げ
られる。また炭酸ガス硬化性樹脂の場合は、硼砂や硼酸
等のオキシアニオン化合物が挙げられる。これらの硬化
剤は、鋳物砂に対し0.02〜5重量%添加するのが好
ましい。なおガス状エステルや炭酸ガスを硬化用成分と
する場合、これらは造型後に通気される。さらに鋳型の
強度向上、耐湿性向上のためシランカップリング剤等の
公知の添加剤を粘結剤中に含有してもよい。
【0011】
【発明の効果】本発明によれば、残渣欠陥の極めて少な
い表面美麗な鋳物が得られる消失模型用発熱剤が提供さ
れる。
【0012】残渣欠陥の発生は、鋳込みによる模型の燃
焼残渣物が鋳物表面に付着したまま凝固するためと考え
られる。本発明では、発熱剤が鋳物表面に付着した残渣
物の燃焼時間を延長・促進させ、表面に発生する残渣欠
陥の低減が達成されるものと考えられる。
【0013】
【実施例】実施例1〜6及び比較例1 フリーマントル珪砂(5号)にフラン自硬性硬化剤(カ
オーライトナーC−14、花王クエーカー株式会社製)
を珪砂に対して0.2重量%混合し、その後フラン自硬
性樹脂(カオーライトナー340B、花王クエーカー株
式会社製)を珪砂に対して0.5重量%混合する。この
混練砂を、ポリスチレンを主成分とする発泡模型(50
mm×100mm×400mmの直方体)が設置された
金型に入れて鋳型を作製し、材質FC−250で140
0℃で鋳込みを行った。得られた鋳物表面の残渣欠陥を
目視で評価した。評価は、直方体の上面と4つの側面の
全5面で行った。結果を表1に示す。
【0014】なお、発泡模型は、シリカ75重量部、黒
鉛20重量部、粘結剤(ポリビニルアルコール)5重量
部からなる黒鉛系塗型剤の40重量%水溶液とした液状
組成物を全面に塗布し、乾燥させて第1の層(塗型剤
層)を形成し、次いで、表1に示す成分をヒドロキシプ
ロピルセルロースのメタノール溶液(濃度5重量%)で
2倍に希釈した液状組成物を全面に塗布し、第1の層の
上に第2の層(発熱剤層)を形成したものを用いた。な
お、実施例6では、第1の層を形成せず、第2の層のみ
を形成したものを用いた。また、比較例1では、第1の
層のみ形成し、第2の層を形成しないものを用いた。
【0015】実施例7〜9 実施例1において第1の層を形成した発泡模型に、表1
の成分を含有する液状組成物を所定の板状枠に流し込
み、乾燥して得られた板状成形体(厚さ2mm)を全面
に設置し、第2の層を有する発泡模型を得た。これを用
いて実施例1同様に試験を行い、評価した。結果を表1
に示す。
【0016】実施例10〜11 実施例10は、実施例1〜6と同様の方法において、実
施例2の塗布剤(水系)と発熱剤を塗型剤/発熱剤=4
0/60の重量比で使用直前に混合して一液としたもの
を発泡模型に塗布して試験を行った。また、実施例11
は、塗型剤をメタノール系とする以外は実施例1〜6と
同様にして試験を行った。結果を表1に示す。
【0017】
【表1】
【0018】表中 ◎:残渣欠陥殆ど無し ○:ごく一部に残渣欠陥が発生する ×:全面に残渣欠陥が発生する を意味する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仲井 茂夫 愛知県豊橋市明海町4−51 花王株式会社 研究所内 Fターム(参考) 4E092 AA09 AA23 AA60 DA03 EA05 4E093 GA09

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 消失模型に用いられる発熱剤。
  2. 【請求項2】 消失模型に塗型剤が塗布されている請求
    項1記載の発熱剤。
  3. 【請求項3】 易酸化性物質と酸化剤とを含有する請求
    項1又は2記載の発熱剤。
  4. 【請求項4】 易酸化性物質と酸化剤とバインダーとを
    含有する液状組成物からなる請求項1〜3の何れか1項
    記載の発熱剤。
  5. 【請求項5】 易酸化性物質と酸化剤とを含有する固体
    部材からなる請求項1〜3の何れか1項記載の発熱剤。
  6. 【請求項6】 消失模型本体と、該本体の表面に形成さ
    れた発熱剤を含有する層とを有する鋳型用消失模型。
  7. 【請求項7】 所定形状の鋳型用消失模型の表面に、発
    熱剤を含有する層を形成する鋳型用消失模型の製造方
    法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002307135A (ja) * 2001-04-10 2002-10-22 Univ Kansai 消失模型用添加剤
JP2008073720A (ja) * 2006-09-21 2008-04-03 Sekisui Plastics Co Ltd 発泡性ビニル系樹脂粒子の製造法
CN107737868A (zh) * 2017-11-08 2018-02-27 湖北工程职业学院 一种高强度水基消失模涂料及其制备方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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