JP2018079497A - 砂型用油性塗型剤組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態の砂型用油性塗型剤組成物(以下、単に塗型剤組成物ともいう)は、粘結剤、焼結剤、及び耐火性骨材を含有する砂型用油性塗型剤組成物であって、前記耐火性骨材が(A)コーディエライト、(B)黒鉛、及び(C)シリカ類を含有し、前記耐火性骨材中の前記(C)シリカ類の含有量が10質量%以上90質量%以下、及び前記(C)シリカ類と前記(B)黒鉛の質量比((C)シリカ類/(B)黒鉛)が0.5以上20以下であり、前記耐火性骨材中の前記(A)コーディエライトの含有量が5質量%以上60質量%以下である(但し、前記シリカ類がシリカを含有する場合、当該シリカの実際の含有量に1.5の係数を乗じて得られた値を当該シリカの含有量とみなす)。
前記塗型剤組成物は、粘結剤として、常温で強い塗型膜を形成できるアラビアガム、多糖類などの糖類、フェノール、ロジン、石油樹脂のような有機粘結剤や、鋳込み時に塗型膜の熱間強度を上げるためのエチルシリケート、ケイ酸ソーダなどの無機粘結剤を含有していてもよい。条件によりこれらの粘結剤を併用してもよい。
前記塗型剤組成物は、焼結剤として、高熱時においても強い塗型膜を維持できるアタパルジャイト、セピオライトなどの鎖状粘土鉱物、カオリナイト、タルク、緑泥石、モンモリロナイトおよびヘクトライトなどの層状粘土鉱物を含有していても良い。当該焼結剤は、高熱時の強度とともに耐火性、経済性、作業性の観点からアタパルジャイト、セピオライト、モンモリロナイト、及びヘクトライトからなる群より選択される少なくとも1種以上が好ましく、アタパルジャイトがより好ましい。
[(A)コーディエライト]
前記耐火性骨材は、膜はがれ性向上の観点から、コーディエライトを含有する。
前記耐火性骨材は、耐白膜性の観点から、黒鉛を含有する。
前記耐火性骨材は、耐焼着性の観点から、シリカ類を含有する。なお、本明細書において、シリカ類は、二酸化ケイ素を含むものを意味する。前記シリカ類は、鋳型の製造で耐火性骨材に含有させることができるものであれば特に限定することなく用いることができ、シリカ、ムライト、バン土頁岩、アルミナシリケート等が例示できる。これらの中でも耐焼着性の観点から、ムライト、バン土頁岩からなる群より選ばれる1種以上が好ましい。前記ムライトは、耐焼着性の観点から人工ムライトが好ましい。
前記耐火性骨材は、本実施形態の砂型用油性塗型剤組成物の効果を損なわない範囲で他の鋳型の製造に耐火性骨材として用いられる他の粒子を含んでいてもよい。このような粒子としては、ジルコン、アルミナ、マグネシア、ジルコニア、黒曜石、オリビン、タルク、雲母、酸化チタン、酸化鉄などが例示できる。これらの粒子の平均粒径は、作業性の観点から、5μm以上が好ましく、80μm以下が好ましい。
前記砂型用油性塗型剤組成物は、浸透性や乾燥性の観点から、溶媒として、油性溶媒が含有される。油性溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の低級アルコール系溶剤、キシレン、トルエン等の芳香族系溶剤、ミネラルスピリット等の炭化水素系溶剤等が使用できる。好ましくは低級アルコール系溶剤であり、メタノールがより好ましい。芳香族系溶剤及び炭化水素系溶剤は、補助溶剤として使用してもよい。何れの場合も、塗型剤組成物中の溶媒の含有量は、経済性及び着火乾燥性の観点から、耐火性骨材100質量部に対し、70〜200質量部が好ましく、90〜150質量部がより好ましい。
前記塗型剤組成物は、顔料や染料などの着色剤、塗布作業性を向上させるレオロジー調整剤、沈降防止剤、界面活性剤などの添加剤を含有してもよい。また、前記塗型剤組成物は、ヒドロキシアルキル化セルロースなどのセルロース誘導体、ポリビニルアルコール、アルギン酸ソーダなどの増粘剤や防腐剤などの添加剤、更に、フェロマンガン、マグネシア、セピオライト等を含んでもよい。
本実施形態の鋳物の製造方法は、砂型表面に前記塗型剤組成物を塗布してなる鋳造用砂型を使用する鋳物の製造方法である。本実施形態の鋳物の製造方法では、前記塗型剤組成物を用いること以外は、従来の製造プロセスを採用することができる。
〔耐火性骨材の平均粒径の測定〕
耐火性骨材の平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置(堀場製作所社製LA−920)を用いて測定された体積中位粒径(D50)である。分析条件は下記の通りである。実施例で用いた耐火性骨材に関する評価結果は表1に示す。
測定方法:フロー法
分散媒:イオン交換水にヘキサメタリン酸ナトリウム(0.1質量%)を加えた溶媒
分散方法:撹拌、内蔵超音波照射(3分間)
試料濃度:2mg/100ml
下記表2実施例1〜10、及び比較例1〜3に記載の組成の耐火性骨材1000質量部に対して、HPC−H(ヒドロキシプロピルセルロース:日本曹達株式会社製)2.3質量部、アタゲル50(アタパルジャイト:BASF社製)9.8質量部、マルキード3002(マレイン酸変性ロジン:荒川工業化学株式会社製)9.0質量部、パンゲルB40(セピオライト:トルサ社製)20.1質量部、メタノール572.1質量部を所定量添加し、25℃において、混練機にて混練し、ペースト状の塗型剤組成物を得た。より具体的には、HPC−Hを少量のヘキサンで湿潤させた後、耐火性骨材と準備したメタノール197質量部に、アタゲルを添加した。この後、2軸プラネタリーミキサー(混練機)により自転160rpm、公転60rpmで8分撹拌した。前記混合物に、マルキード、パンゲルとメタノール74質量部を混入し同じ速度で、5分撹拌した。この混合物にメタノール6質量部を加えて同速度で4分撹拌した後、残りのメタノールを少量ずつ添加し塗型剤組成物を得た。
フラン再生砂(AFS45)を鋳物砂として使用し、花王クエーカー社製フラン樹脂(EF-5302)を鋳物砂100質量部に対して0.8質量部添加し、更に花王クエーカー社製硬化剤(TK−3)をフラン樹脂100質量部に対して40質量部添加して得られた混練砂を型込めし、図1Aに示すように、試験用砂型として、図1Bに示す円筒形状の空隙部分2a(径350mm、深さ400mm)を有する主型2を作製した。そして、塗型剤組成物の粘度(濃度)を45ボーメに調整し、当該塗型剤組成物を刷毛を用いて円柱の空隙側面を塗布した。1400℃のFC−250の溶湯250kgを15秒間かけて注湯し、24時間放置した。その後、主型2をばらして鋳物を取り出し、鋳物表面の砂落ち性、耐白膜性を評価した。砂落ち性、耐白膜性の程度を下記基準により評価した。
A:塗型膜の残留が全くない
B:塗型膜が残留している箇所が、合計面積の50%未満
C:塗型膜が残留している箇所が、の50%以上100%未満
D:全面にわたって塗型膜が残留
A:白膜の残留が全くない
B:白膜の残留している箇所が、合計面積の50%未満
C:白膜の残留している箇所が、の50%以上100%未満
D:全面にわたって白膜が残留
2 主型
2a 空隙部分
2b 差し込み口
Claims (5)
- 粘結剤、焼結剤、及び耐火性骨材を含有する砂型用油性塗型剤組成物であって、
前記耐火性骨材が(A)コーディエライト、(B)黒鉛、及び(C)シリカ類を含有し、
前記耐火性骨材中の前記(C)シリカ類の含有量が10質量%以上90質量%以下、及び前記(C)シリカ類と前記(B)黒鉛の質量比((C)シリカ類/(B)黒鉛)が0.5以上20以下であり、
前記耐火性骨材中の前記(A)コーディエライトの含有量が5質量%以上60質量%以下である、砂型用油性塗型剤組成物(但し、前記シリカ類がシリカを含有する場合、当該シリカの実際の含有量に1.5の係数を乗じて得られた値を当該シリカの含有量とみなす)。 - 前記耐火性骨材に含有される前記(C)シリカ類と前記(B)黒鉛の質量比が1.0以上20以下である、請求項1に記載の砂型用油性塗型剤組成物。
- 前記(C)シリカ類が、ムライト、及びバン土頁岩からなる群より選ばれる少なくとも1種以上を含有する、請求項1又は2に記載の砂型用油性塗型剤組成物。
- 前記ムライトが、人工ムライトである、請求項3に記載の砂型用油性塗型剤組成物。
- 砂型表面に塗型剤組成物を塗布してなる鋳造用砂型を使用する鋳物の製造方法であって、
前記塗型剤組成物が、請求項1〜4の何れか1項に記載の砂型用油性塗型剤組成物である、鋳物の製造方法。
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