JP2009262192A - 中子作製用の塗型剤、及び当該塗型剤を用いて中子を作製するための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金型の内型を用いて中子を作製する際、一定圧のＲＣＳの吹き込みに対して塗膜層が一定の吹き込み作業時間において破壊されず、さらに中子を金型から脱離するときの抜き型性が優れている、中子作製用の塗型剤を提供すること。
【解決手段】 ノボラック型フェノール樹脂とレゾール型フェノール樹脂の混合物とを粘結剤として含み、ノボラック型フェノール樹脂の重量部とレゾール型フェノール樹脂の重量部の比を、７５：２５〜９５：５とし、これら樹脂の数平均分子量を、５００〜２０００とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、中子作製用の塗型剤、及び当該塗型剤を用いて中子を作製するための方法に関する。

従来から、鋳造品を製造するために、鋳造品の型となる中子が作製されており、この中子は、例えば、以下のような方法で作製されている。

中子の型となる金型上に、離型層を形成し、その離型層上に塗型剤を塗布し、塗膜層を形成し、この塗膜層を加熱することにより、一定期間、軟化状態の塗膜層を形成する。そして、この軟化状態の塗型層上へ、無機材料粉粒に所定の樹脂がコートされた鋳型砂（以下、「ＲＣＳ」という。なお、ＲＣＳは、Ｒｅｓｉｎ Ｃｏａｔｅｄ Ｓａｎｄの略。）を、一定圧の気体と共に吹き込む。さらに、塗膜層及びＲＣＳによる層（ＲＣＳ層）、並びにＲＣＳ粒子同士を融着させ結合させる。そして、この結合体が、金型から脱離（以下、適宜「抜き型」という。）させられ、所望の中子が得られる。この方法は、シェルモールド中子造型法であって、代表的には、ＫＹ法と称されるものである（〔特許文献１〕、〔特許文献２〕、及び〔特許文献３〕参照）。

しかし、ＫＹ法によれば、金型の、主型（金型の外型）の面に形成された塗膜層の上にＲＣＳを吹き込むことは容易であるが、中空やキャビティを含む鋳造品のための中子を作製する際に、複雑な曲面や凹凸を有する非単純な面を持つ金型の、いわゆる内型上に形成された塗膜層の上にＲＣＳを吹き込むことは、以下の理由により困難であった。

まず、塗型剤を軟化するための温度に設定された金型の内型上に、塗型剤の層（以下、「塗膜層」という。）が形成されるが、この従来の軟化状態の塗膜層上にＲＣＳを一定圧で吹き込むと、塗膜層が剥離される不具合があった。これは、当該内型は、基本的に複雑形状（非単純化形状）を持ち、塗型剤をその表面に万遍なく塗布する作業時間がしばしば長くなり、その結果、一定圧のＲＣＳが塗膜層に当たる時間が不必要に長くなる場所が生じ、その場所から塗膜層が破壊されるためである。

また、同様にして金型の内型上に、軟状態の塗膜層が形成された後、すみやかにＲＣＳを吹き込み、塗膜層上にＲＣＳを充填しないと、従来の塗型剤は、そのゲルタイムが短く、よって、塗膜層が軟化状態から硬化状態になるのが早かったため、ＲＣＳの吹き込み作業中に軟化状態が硬化状態に変わってしまい、もって、塗膜層とＲＣＳ層との物理的結合が弱くなり、必然的に両層の化学的結合も弱くなり、もって、両層間の密着性が劣化し、中子を抜き型する際に、塗膜層が割れたり、剥がれたりする不具合があった。

さらに、従来の塗型剤には、同様の理由で、その後冷却して得られた中子を金型から抜き型する際、しばしば塗膜層が金型側に吸い付いた（固着した）ままとなるといった不具合や、中子に塗型剤による塗膜が好適に転写されたとしても、溶湯を鋳込んだ際に、その中子に転写された塗膜が溶湯に流れてしまうといった不具合もあった。
加えて、ＫＹ法に係る特許文献１から３があるが、これらには、中子作製用の塗型剤に、レゾール型フェノール樹脂及びノボラック型フェノール樹脂の少なくとも一方が粘結剤として含まれる旨が示されているが、これら両樹脂を同時に使用し、適切な混合比を定め、かつ、両樹脂を高分子化して、上記の不具合を解決させるような内容はなんら示されていない。
特開昭４９−１４３１７号公報 特公昭６１−４７６１９号公報 特開平０３−３２４４４号公報

よって、本発明は、ＫＹ法を代表とするシェルモールド中子造型法において、特に金型の内型を用いて中子を作製する場合にも、一定圧のＲＣＳが内型の上に満遍なく吹き込まれるまで、塗膜層が剥離（破壊）されないようにしつつ、塗膜層とＲＣＳ層との物理的結合および化学的結合が好適になされ、さらに、中子の金型からの抜き型性に優れた、中子作製用の塗型剤を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の中子作製用塗型剤は、その構成要素の粘結剤のレジンとして、ノボラック型フェノール樹脂（本明細書では「ノボラック樹脂」という。）とレゾール型フェノール樹脂（本明細書では「レゾール樹脂」という。）との混合物を用いるが、そのとき、両樹脂の重量部の混合比を、７５：２５〜９５：５となるように配合し、そして、これら樹脂の数平均分子量を、５００〜２０００となるように高分子化し、さらに、一定の金型温度（１８０℃〜３００℃）において、塗型剤のゲルタイム（少なくとも２分、さらに好ましくは２分から３分）を確保することを可能とした。これにより、塗膜層へのＲＣＳの吹き込み作業時間をより長く取ることができるようになり、上記目的を達成した。なお、本発明の中子作製用塗型剤の各種態様、並びにそれらの作用及び効果については、以下の、発明の態様の項において詳しく説明する。
（発明の態様）

以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。なお、以下の各項において、（１）項、（２）項、（６）項、（７）項の各々が、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４の各々に相当する。

（１） ノボラック型フェノール樹脂とレゾール型フェノール樹脂とからなる粘結剤を含み、ノボラック型フェノール樹脂の重量部とレゾール型フェノール樹脂の重量部との混合比が、７５：２５〜９５：５であり、これら樹脂の数平均分子量が、５００〜２０００であることを特徴とする塗型剤。

本項に記載の中子作製用の塗型剤は、一定温度に加熱された金型に塗布されて、まず軟化状態（溶融状態）の塗膜層が形成される。そして、この軟化状態の塗膜層の上にＲＣＳが吹き込まれて塗膜層の上にＲＣＳが充填されていき、ＲＣＳ層が形成される。このとき、塗型剤は、１）ＲＣＳの吹き込みで塗膜層が剥がれないことと、２）ＲＣＳが塗膜層の上に満遍なく充填されるまで、塗膜層が硬化することなく十分な粘着性（対ＲＣＳ）を保持している必要がある。

本発明者等は、塗型剤の構成要素の、粘結剤の樹脂組成を鋭意検討し、（ａ）ノボラック樹脂の重量部とレゾール樹脂の重量部の比を、７５：２５〜９５：５とし、（ｂ）これら樹脂の数平均分子量を５００〜２０００とした粘結剤（（Ａ）成分とする。）を含むようにすることで、中子作製用の塗型剤に、上記特性１）、２）をもたらすことができることを見出した。

まず、（ａ）の範囲について述べると、ノボラック樹脂とレゾール樹脂の重量部の比が、７５：２５（７５／２５）よりも小さい場合は、熱硬化性樹脂であるレゾール樹脂の割合が増えるため、塗膜の硬化（熱硬化）が早くなる。これにより、塗型剤の塗布からＲＣＳ吹き付け完了までの時間が短くなり（ゲルタイムが短くなり）、特に非単純構造の金型の内型に対するＲＣＳ吹き付け作業が好適に行われなくなる。また、そのために、金型の内型と塗膜との密着性（樹脂の粘着性による結合力）が弱まり、もって、ＲＣＳ吹き付け（充填）時に塗膜が剥がれ易くなり、さらには、塗膜硬度も低下し易くなる。
一方、同重量部の比が、９５：５よりも大きい場合（９５／５より大きい場合）は、塗膜の流動性が高まりすぎ、ＲＣＳ吹き付け（充填）時に、塗膜がその吹き付け圧で、吹き流される。さらに、塗膜が十分硬化しにくくなり、塗膜強度が弱まり、得られた中子を用いて鋳造品を作製する際、鋳造時の熱により塗膜が軟化して塗膜層の面が粗くなり、鋳物の表面粗度（鋳肌品質）が悪化する。このような不具合を回避するため、発明者等による鋭意検討の結果、（ａ）で定める範囲が規定された。

次に、（ｂ）の範囲について述べると、樹脂の数平均分子量を５００未満すると（すなわち低分子化すると）、当該樹脂硬化に時間がかかり、さらに、樹脂の金型への密着性が高くなり過ぎて、塗膜層の金型からの抜き型性が悪化する。一方、樹脂の数平均分子量を、２０００以上（より高分子化）とすると、工業的に製造が困難となり、仮に製造されたとしても、分子量がこれ以上大きくなると必要以上に粘性が増し、溶剤に溶けにくくなり、塗型剤作製時の混練が難しくなり、製造コストが上がる。このような不具合を回避するため、発明者等による鋭意検討の結果、（ｂ）で定める範囲が規定された（さらに好適には７００〜９００である）。なお、本明細書の数分子量は、ゲル浸透クロマトグラフ（ＧＰＣ）による測定によるものである。

（２） （１）の中子作製用の塗型剤が、さらに、（Ｂ）成分；骨材（耐火物）と、（Ｃ）成分；クッション剤と、（Ｄ）成分；溶剤とを含むことを特徴とする（１）に記載の中子作製用の塗型剤。

（Ｂ）成分の骨材（耐火物）は、塗型剤の基材となるものである。その材料は、粒度が３０μｍ〜５０μｍを主な粉粒とする珪石粉が好適に使用されるが、代わりに、ジルコン粉、溶融シリカ粉、アルミナ粉等を使用してもよい。
（Ｃ）成分のクッション剤は、塗膜層の熱膨張を緩衝する作用を有し、中子へ溶融金属が鋳込まれた際に生じる鋳型の膨張に塗膜層が追従するようにして、塗膜層の密着力を向上させ、かつ、塗膜層硬化時のクラックを防止させる。クッション剤の材料は、酢酸ビニルを用いることが好ましく、酢酸ビニルの配合比は、骨材の１００重量部に対して、０．５から１．０重量部とすることが好ましい。
（Ｄ）成分の溶剤は、（Ａ）フェノール樹脂、（Ｂ）骨材、（Ｃ）クッション材を良く練りこむために用いる。そして、最終的にはすべて揮発させて、これを全て粉砕して、粒体塗型剤とする。

（３） ゲルタイムが、１８０℃〜３００℃の温度条件下で、少なくとも２分であることを特徴とする（１）又は（２）に記載の中子作製用の塗型剤。

本項に記載の、「１８０℃〜３００℃の温度」によれば、該塗型剤が中子作製用の金型に塗布された後、ゲルタイムの間、塗型剤を金型上で軟化状態にさせることができる。上記範囲の温度により、金型に付与されるものであって、塗布された塗型剤に対してＲＣＳを吹き込み、塗型剤とＲＣＳとを物理的に結合させ、次に両者を化学的に結合させ、そして、塗型剤中のノボラック樹脂をＲＣＳ中の硬化剤と反応させて硬化させると共に、塗型剤中のレゾール樹脂の熱硬化をさせることができる。

また、本項に記載の、「塗型剤のゲルタイムが、少なくとも２分である」とすることにより、特に、金型温度によって軟化した塗型剤の上にＲＣＳ層を形成するためのＲＣＳ吹き込み作業時間を確保することができる。このようなゲルタイム（さらに好ましくは２分から３分）が確保されることにより、中子製造者は、塗型剤のゲルタイム内に、ＲＣＳを塗膜面に向かって満遍なく円滑に吹き付けることができ、よって、中子作製の作業性を向上させ、ＲＣＳの吹き付け作業を好適に完了させることができる。

（４）金型の内型に、（１）から（３）のいずれかの記載の中子作製用の塗型剤を塗布し、その上にヘキサメチレンテトラミンを含む樹脂を備えたＲＣＳを吹き付けるようにして作製された中子。

本態様によれば、ＲＣＳのレジン分に含有させたヘキサメチレンテトラミンを、フェノール樹脂（特に、ノボラック樹脂）と反応させ、ヘキサメチレンテトラミンの熱分解により発生したホルムアルデヒドにより樹脂の重合度を高め、同時に、ＲＣＳの砂同士が融着させられ、硬化層を形成するものである。これにより、金型の内型に塗布された塗膜層とＲＣＳとの密着度（結合力）を向上できる。そのため、金型面に形成された塗膜を確実に吹き付けることができ、さらには充填されたＲＣＳへ塗膜を転写できる。

（５） （４）に記載の中子に金属を鋳込んで得られる鋳造品。
本態様で得られる鋳造品は、上記態様により、中子の塗膜面（鋳込み面）の表面粗度が円滑になることから、この中子に金属を鋳込んで得られる鋳造品の鋳肌が極めて平滑となり、鋳込み後の鋳肌をさらに研磨やホーニング加工する時間を短縮可能とする。また、特に、その鋳造品の製品の中に気体のような流体が流れる際、諸流体特性（例えば流量係数）を、より優れたものとする。

（６） 塗型剤を用いて中子を作製するための方法であって、作製されるべき中子の形状を備えた金型に離型層を形成する工程Ａと、前記金型を、１８０℃〜３００℃の温度に設定する工程Ｂと、前記金型上の離型層に、粘結剤にノボラック型フェノール樹脂とレゾール型フェノール樹脂の混合物とを含み、ノボラック型フェノール樹脂の重量部とレゾール型フェノール樹脂の重量部の比が、７５：２５から９５：５であり、これら樹脂の数平均分子量が、５００〜２０００であることを特徴とする塗型剤による塗膜層を軟化状態にして形成する工程Ｃと、工程Ｃで形成された軟化状態の塗膜層の上に、この塗膜層のゲルタイム内で、ＲＣＳ層を形成する工程Ｄと、前記塗膜層と、前記ＲＣＳ層の樹脂とを反応させ、結合層を形成しつつ、前記塗膜層の前記混合物を硬化させる工程Ｅと、工程Ｅの後に、前記塗膜層と、前記結合層と、前記ＲＣＳ層と、からなる部分を前記離型層が形成された金型から脱離し、中子を得る工程Ｆと、を含む中子作製方法。

以下、本項に記載の工程Ａから工程Ｆについて説明する。
１．工程Ａ：本項に記載の「作製されるべき中子の形状を備えた金型に離型層を形成する工程Ａ」に関し、「金型」は、製造上、金属の鋳込み温度に耐えられる金属で作製されており、本発明の塗型剤に対して３００℃位まで熱を効率的に与える必要があるために、少なくとも３００℃以上の耐熱性があり、熱伝導性の高い金属が好ましく、例えば、普通鋳鉄やダクタイル鋳鉄であることが望ましい。そして、この金型に熱源として、ガス加熱式、電気加熱式のいずれでもよいが、熱が金型に均等に伝わるように金型全体の温度が上昇・下降するように制御される。

「離型層」は、金型表面に密着するとともに、耐熱性が要求され、かつこの離型層の上に塗布される塗膜層やＲＣＳ層の軟化や硬化の際の、膨張収縮挙動に追従できるように弾性や可撓性のある変形し易い材質であることが好ましい。離型層の材料として、シリコン系離型剤が好ましいが、代わりにフッ素系離型剤やその他の同様な物性の材料を用いてもよい。

２．工程Ｂ：同項に記載の「前記金型を、１８０℃〜３００℃の温度に設定する工程Ｂ」に関し、金型を当該温度に設定するのは、塗膜層を軟化状態にし、塗膜層に吹き込まれるＲＣＳがこの塗膜層に結合し、ＲＣＳ同士がその表面にあるレジン層を介して化学結合しＲＣＳ層を形成し、かつ、後述のゲルタイム経過後に、ノボラック樹脂とレゾール樹脂の混合物を熱硬化させるためである。ここで、「１８０℃〜３００℃以下の温度」を好適温度とするが、さらに好ましくは２００℃〜２７０℃以下の温度に設定する。

３．工程Ｃ：同項に記載の「前記金型上の離型層に、前記塗型剤による塗膜層を軟化状態で形成する工程Ｃ」に関し、例えば、粘結剤となる、レゾール樹脂の粉体及び予めメタノールで溶解されたノボラック樹脂と、骨材となる珪石粉（５０μｍ程度）と、クッション剤となる酢酸ビニルと、溶剤の該メタノールを適宜配合し、十分混合された混合物が、ニーダ等を用いて混合され作製する。塗型剤は、空気圧による吹き付け塗装若しくは静電塗装により、上記離型層が施された金型へ、好ましくは一定厚みで塗布する。工程Ｂで金型が所定温度に加熱されているために、当該塗型剤は、軟化状態となる。

４．工程Ｄ：同項に記載の「工程Ｃで形成された軟化状態の塗膜層の上に、この塗膜層のゲルタイム内で、ＲＣＳ層を形成する工程Ｄ」に関して、本発明の塗型剤によれば、前述のように、（ａ）その構成要素の一つの粘結剤に含まれるノボラック樹脂の重量部とレゾール樹脂の重量部の比を、７５：２５〜９５：５とし、（ｂ）前記樹脂混合物の数平均分子量を、５００〜２０００とすると、当該ゲルタイムを、一定の金型温度下、金型への塗型剤の塗布から少なくとも２分、さらに好ましくは２分〜３分とすることができる。従来の塗型剤によれば、そのゲルタイムが短かったために、塗型剤による塗膜層が早く硬化してしまい、特に、非単純形状の金型（内型）で中子を作製する場合は、金型へ形成された塗膜層に対して万遍なく、ＲＣＳを吹き込む時間が足りず、また、たとえすべての部分に対してＲＣＳを吹き込んだとしても、塗膜が既に金型上で硬化しつつあり、ＲＣＳが塗膜に吹き付けられても、塗膜にＲＣＳが食い込まないために物理的に結合されにくく、ひいては両者の化学的結合も、不十分であった。しかし、本発明によれば、ゲルタイムが長くなり、通常のＲＣＳ吹き付け作業時間には十分となった。

５．工程Ｅ、Ｆ： 同項に記載の工程Ｅ及び工程Ｆに関し、以下説明する。
工程Ｄの後においては、ＲＣＳに施与された硬化剤であるヘキサメチレンテトラミンにより、塗膜層の中のノボラック樹脂が硬化させられながら、塗膜層とＲＣＳ層とを化学的に結合されて結合層が形成され、ノボラック樹脂とレゾール樹脂の混合物が、硬化され、中子が形成される。これにより、本発明の塗型剤を用いて作製される中子に関し、塗膜の強度が向上し、中子の金型に対向する塗膜面については表面粗度が、より平滑になり、塗膜層と結合層を介して塗膜層と結合されたＲＣＳ層との結合力が強化され、従来のように中子が金型から抜き型されるときに中子が壊れることや、金型の剥離層に中子の塗膜層の一部が残存することなく、中子が金型から容易に抜き型することができ、高品質の中子が得られるようになった。

（７） 前記ゲルタイムが、少なくとも２分であることを特徴とする（６）に記載の中子作製方法。
本項の態様については、上述したのでその説明を省略する。

本発明の中子作製用の塗型剤によれば、作製されるべき中子の塗型剤による塗膜層とＲＣＳとを強固に結合させ、かつ、中子の型となる金型には塗膜層を残存させることなく抜き型を容易とし、並びに、金属が鋳込まれることとなる中子の表面粗度を向上することができる。

以下、本発明の中子作製用の塗型剤の実施の形態を、添付図面（図１）を参照して説明する。図１は、本発明を実施する形態、すなわち本発明の塗型剤を用いて中子を作製する形態の一例であって、図中、同一の符号を付した部分は同一物を表わし、基本的な構成は図に示す従来のものと同様である。

１.金型準備工程；図１の（ａ）は、中子の型となる金型１を概念的に示す断面図である。このように金型に、キャビティ（凹部）があり、その形状が複雑な非単純形状の金型の内型を準備する。これから、例えばエンジン用のインポート部のような非単純形状（管状等の形状）の鋳造品を製造するための中子が作製される。金型の構成材料は、加熱温度で熱膨張等の変形ができるだけ起きないような鋳鉄のような金属を用いる。

２．離型層塗布工程；図１の（ｂ）は、中子の型となる金型１の上へ、離型層３を塗布した状態を概念的に示す断面図である。離型層３は、前述したように、その材料は耐熱性シリコンを用いる。数μｍ程度塗布されるが、この塗布厚さは、金型１の型が最終的な鋳造品の外形を形成するような良好な転写性を持つように、なるべく薄いことが好ましい。

３．塗型剤塗布工程；図１の（ｃ）は、中子の型となる金型１の上へ、離型層３が塗布されたその上に、本発明の中子作製用の塗型剤（塗膜層）５が塗布された状態の断面図である。塗型剤５が塗布される前から、金型１は、上述の温度で加熱されていることが好ましい。特に、塗型剤（塗膜層）５が金型１に塗布された後と、ＲＣＳ７が塗膜層５に吹き付けられるときには、熱が塗膜層５やＲＣＳ層７に伝導することで熱が両層に拡散していくため、金型１の温度が降下しないように、金型１の加熱温度が制御される。この加熱により、金型１の上に、スプレー塗装（若しくは静電塗装）された塗膜層５が、軟化状態となる。軟化状態開始（塗型剤塗布）から硬化状態になるまでの時間、すなわち、このゲルタイムは、本発明の塗型剤（塗膜層）５にあっては、少なくとも２分、さらに好ましくは２分から３分となる。このゲルタイムについては以下の工程でさらに述べる。

４．ＲＣＳ吹き付け工程；図１の（ｄ）が、軟化状態の塗膜層５に対して、ＲＣＳを、空気圧で吹き付け、ＲＣＳ層７を塗膜層５に物理的に結合をさせた状態を概念的に示す断面図である。
このように、本発明の塗型剤によれば、上記の金型の加熱温度で、上記のゲルタイムが、少なくとも２分、さらに好ましくは２分から３分であるために、ＲＣＳ層７を金型の必要箇所に万遍なく吹き付けることが可能となる。つまり、従来のＫＹ法（従来の塗型剤）では、このゲルタイムが大変短く、ゆえに、十分なＲＣＳの吹き付け時間（作業時間）が確保されていなかったが、本発明の塗型剤によれば、ゲルタイムを２分、さらに好ましくは２分から３分に確保することができ、これにより、吹き付け作業時間が比較的長期化するような非単純化形状の金型の内型にも好適にＲＣＳ７の吹き付けが可能となり、必要十分な厚さ（量）のＲＣＳ層７を塗膜層５の上に形成することが可能となった。

５．塗膜層（塗型剤による層）とＲＣＳ層の結合工程；図１の（ｅ）は、上記ＲＣＳ吹き付け工程で、ＲＣＳ層７が塗膜層５に吹き付けられた後に、ＲＣＳの樹脂分に含まれる硬化剤のヘキサメチレンテトラミンと塗膜層５（特にノボラック樹脂部分）とを化学的に結合させた状態（結合層９が形成された状態）を概念的に示した断面図である。
このように、ＲＣＳと塗膜層５とが、物理的結合ばかりでなく化学的結合によっても十分結合するため、中子を金型１から抜き型するときに、中子に付着した塗膜が剥がれることがない。また、この結合工程の際、ノボラック樹脂とレゾール樹脂の混合物の硬化反応も進行する。これにより、樹脂混合物の数平均分子量が５００〜２０００の高分子の樹脂が形成されて、金型と接する面については表面粗度がより平滑な、かつ、硬く強度的にも強い塗膜層５が提供される。

６．抜き型工程；図１の（ｆ）は、上記結合工程で、作製された塗膜層５と、塗膜層５と結合層９を介して結合されたＲＣＳ層７との結合体を、金型１（剥離層１との界面）から抜き型して、中子１０を得る。このとき、上述のように、塗膜層５の、金型１（剥離層１との界面）と接する面の表面粗度が、極めて平滑となっているため、塗膜層５と剥離層１との間にいわゆるアンカー効果等の物理的結合がされていない。その結果、金型１から中子１０を抜き型する際に、中子１０の塗膜面５に剥離層１が固着する（食いついたままとなる）ことなく、円滑に抜き型される。これにより、剥離層１が塗布された金型１を複数回使用することができる。このように、本発明の塗型剤によれば、中子を作製するに際し、作業の円滑化、作業時間の短縮、製造コストの削減、さらには、金型と対向して作製される塗膜面の表面粗度が小さくなり（平滑化され）、当該中子を用いて得られる鋳造品の鋳肌品質の向上が図れる。

以下、本発明の中子作製用の塗型剤に係る、実験例、並びに実施例および比較例について説明する。
＜実験例＞
本発明の塗型剤に含まれる、粘結剤となる、ノボラック樹脂及びレゾール樹脂の重量部の好ましいレジン比を決定するために、７種類のレジン比をパラメータにして、塗型剤（塗型１から７）を作製した。

塗型剤（塗型１から７）に共通な構成要素の内容、並びに諸条件は以下の通りとした。
（１）粘結剤；ノボラック樹脂とフェノール樹脂との混合物 １９重量部
（２）骨材；珪石粉 １００重量部
（３）添加剤（酢酸ビニル）； １重量部
（４）溶剤；メタノール １７重量部
実験条件：
・離型層；シリコン樹脂（平均厚さ ３μｍ）
・金型温度；２５０℃
・鋳込み金属；ＡＣ４Ｂ材（アルミニウム鋳物材）

表１に、これら塗型剤（ＮＯ．１〜ＮＯ．７）の配合比及びレジン比、並びに、これら塗型剤を用いて得られた中子の塗膜面の塗膜硬度（鉛筆硬度試験による。以下同様）、及び、該中子を用いて得られた鋳造品の表面粗度Ｒｚをまとめた。ここで、塗膜硬度が高いほど（塗膜表面に傷がつく鉛筆の硬さが硬いほど）塗膜強度があり、表面粗度Ｒｚの値が低いほど、塗膜表面が平滑化されていると考えられる。

表１を参照して、塗膜硬度について考察すると、ＮＯ．１〜ＮＯ．４のものがその値が優れていた。さらに、表１を参照して、表面粗度Ｒｚについて考察すると、塗型ＮＯ．２〜ＮＯ．４がその値が優れていた。これらは、ノボラック樹脂と、レゾール樹脂との重量比が、それぞれ、９５：５、８７：１３、及び７５：２５のものであった。以上より、ＮＯ.２とＮＯ．３が総合的に優れていると考えられる。

＜実施例及び比較例＞
次に、単純形状の円盤の鋳造品と、複雑形状の自動車エンジン用のインポート管の鋳造品を作製するために、これらの鋳造物の形状が型に取られた２種類の金型を用いて、実施例１及び２、並びに、これら実施例にそれぞれ対応する比較例１及び２を行った。

これらについて、表２に示された、塗型剤の配合比（（Ａ）レジンと、（ｂ）骨材と、（Ｃ）添加材と、溶剤との重量部比を、塗型剤について、略、１９：１００：１：１７に設定（統一）した。そして、レジン比（ノボラック樹脂とレゾール樹脂の配合比）について、実施例１及び２は、８７：１３に、比較例１及び２は、０：１００に設定した。そして、作製された中子の塗膜硬度、該中子にＡＣ４Ｂ材を鋳込んで得られた鋳造品の表面粗度Ｒｚ、該中子の可能離型回数、及び、図２から図５に示された鋳肌の品質状態を示す写真観察像に関するデータを得た。

以上、実験例、並びに、実施例及び比較例により、粘結剤の樹脂成分としてのノボラック樹脂の重量部とレゾール樹脂の重量部の比が、７５：２５から９５：５であれば、塗膜層が十分な硬度を有し、かつ、その表面粗度も十分平滑なものが得られることが分かった。また、金型から中子を抜き型できる回数である可能離型回数も１０回に達し、離型層が被覆された使用金型は、離型層を中子作製の毎回ごと、被覆し直すことなく複数回（例えば１０回）の使用に耐えうることが分かった。可能離型回数が多いということは、塗型剤について、塗膜面の表面粗度Ｒｚが小さく、もって塗膜面が離型層に食いつかないため離型性の良い中子が作製可能である。

また、図２から図５に示された鋳肌の品質状態を示す観察像の写真によれば、実施例１及び２に適用された本発明に係る塗型剤によって得られた、円盤（図２）の鋳肌と、インポート管（図４）の鋳肌は、比較例１（図３）及び比較例２（図５）に適用された従来の塗型剤（粘結剤に、レゾール樹脂は含むがノボラック樹脂を含まない塗型剤）によって得られた物と比較すると、写真撮影時に照射された光による光沢があり、その外観から、これらの鋳造品の型となった中子の表面粗度が小さく作製され、本発明に係る塗型剤による塗膜面の表面粗度が小さく、その面が好適に平滑であったことがこれらの写真の観察像からも判定することができた。

さらに、本発明の塗型剤を適用した中子が、上記鋳造品に格別な効果をもたらすデータについて、図６及び図７を参照して、以下説明する。
本発明に係る塗型剤を用いて作製された、平滑な面（表面粗度が小さい）を備えた中子に関しては、上記金型に、アルミニウム等の金属が鋳込まれて得られた鋳造品の鋳肌の表面粗度（鋳肌荒さ）に関し、図６のグラフから分かるように、従来（最左の棒グラフ参照）は、Ｒｚが７０μｍに達していたが、本発明の塗型剤によれば（最右の棒グラフ参照）、当該金属をホーニング加工した面と同等の滑らかさ（中央の棒グラフ参照）、表面粗度Ｒｚが、５から１０μｍのレベルへと向上した。これにより、鋳造後の後加工（研磨等）を簡略化（後加工時間の短縮化）できる。そして、図７のグラフから分かるように、本発明を適用した中子によって得られた鋳造品（自動車のエンジンシリンダーヘッド用インポート品）では（右の棒グラフ参照）、従来（左の棒グラフ参照）のものに比して、流量係数が２％〜４％ＮＯ．向上することができることが分かった。したがって、本発明の塗型剤を用いて中子を作製し、さらに、その中子を用いてエンジン関連の流体の流れるインポート品等の鋳造品を作製すれば、ひいては自動車のエンジン性能向上にも寄与するものと考えられる。

尚、本発明の中子作製用の塗型剤は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の中子作製用の塗型剤は、ＫＹ法に代表されるシェルモールド造型法による中子を作製するときに適用される。

図１は、本発明に係る中子作製用の塗型剤を用いた、中子を作製するときのフロー概念図である。 図２は、実施例１により得られた、円盤の鋳造品の鋳肌の写真観察像である。 図３は、比較例１により得られた、円盤の鋳造品の鋳肌の写真観察像である。 図４は、実施例２により得られた、自動車エンジン用のインポート管の鋳造品の鋳肌の写真観察像である。 図５は、比較例２により得られた、自動車エンジン用のインポート管の鋳造品の鋳肌の写真観察像である。 図６は、本発明に係る塗型剤を用いて得られた鋳造品の表面粗度を、ホーニング加工されたものの表面粗度と、従来の塗型剤によるものの表面粗度と、比較するためのグラフである。 図７は、本発明に係る塗型剤を用いて得られた鋳造品の表面粗度を、従来の塗型剤によるものの表面粗度とを比較するために、ポート内流量係数を測定した結果を表したグラフである。

符号の説明

１ 金型：３ 離型層：５ 塗膜層：７ ＲＣＳ層：９ 結合層

Claims (4)

1. ノボラック型フェノール樹脂とレゾール型フェノール樹脂とからなる粘結剤を含み、ノボラック型フェノール樹脂の重量部とレゾール型フェノール樹脂の重量部との混合比が、７５：２５〜９５：５であり、これら樹脂の数平均分子量が、５００〜２０００であることを特徴とする中子作製用の塗型剤。
2. ゲルタイムが、１８０℃〜３００℃の温度条件下で、少なくとも２分であることを特徴とする請求項１に記載の中子作製用の塗型剤。
3. 塗型剤を用いて中子を作製するための方法であって、
   作製されるべき中子の形状を備えた金型に離型層を形成する工程Ａと、
   前記金型を、１８０℃〜３００℃の温度に設定する工程Ｂと、
   前記金型上の離型層に、ノボラック型フェノール樹脂とレゾール型フェノール樹脂からなる粘結剤を含み、ノボラック型フェノール樹脂の重量部とレゾール型フェノール樹脂の重量部の比が、７５：２５から９５：５であり、これら樹脂の数平均分子量が、５００〜２０００である塗型剤による塗膜層を軟化状態にして形成する工程Ｃと、
   工程Ｃで形成された軟化状態の塗膜層の上に、この塗膜層のゲルタイム内で、ＲＣＳ層を形成する工程Ｄと、
   前記塗膜層と、前記ＲＣＳ層の樹脂とを反応させ、結合層を形成しつつ、前記塗膜層の前記混合物を硬化させる工程Ｅと、
   工程Ｅの後に、前記塗膜層と、前記結合層と、前記ＲＣＳ層と、からなる部分を前記離型層が形成された金型から脱離し、中子を得る工程Ｆと、
   を含む中子作製用の方法。
4. 前記ゲルタイムが、少なくとも２分であることを特徴とする請求項３に記載の中子作製用の方法。