JP2018118302A - 無機中子用水性塗型剤 - Google Patents

Abstract

【課題】スプレーノズルの詰りが抑制され、安定してスプレー塗布可能な無機中子用水性塗型剤を提供すること。
【解決手段】本発明の一態様に係る無機中子用水性塗型剤は、バインダとして水ガラスを含有する無機中子の表面にスプレー塗布する無機中子用水性塗型剤である。耐火性骨材と溶媒である水とに加えて有機増粘剤を含有すると共に、５００〜２０００ｍＰａ・ｓの粘度を有する。前記有機増粘剤として増粘多糖類を含有することが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、無機中子用水性塗型剤に関し、特にバインダとして水ガラスを含有する無機中子の表面にスプレー塗布する無機中子用水性塗型剤に関する。

近年、バインダとして無機物である水ガラスを用いた無機中子が、環境に優しい鋳造用中子として注目されている。無機中子を使用した場合、有機バインダを用いた中子に溶湯が接触した際に発生するヤニ、煤、ガス等が抑制されるが、鋳物への中子砂の張り付きが発生し易くなる。そのため、無機中子の表面には塗型剤を塗布する必要がある。
特許文献１には、無機増粘剤を含む中子用水性塗型剤が開示されている。

特開平３−１９３２３８号公報

発明者は、バインダとして水ガラスを用いた無機中子の表面に塗布する水性塗型剤に関し、以下の問題点を見出した。
特許文献１に開示されたような水性塗型剤を、例えば一般的な塗布方法である浸漬塗布によって無機中子に塗布すると、水性塗型剤中の水分が無機中子の内部にまで浸透する。ここで、無機中子のバインダである水ガラスは耐水性に劣るため、水性塗型剤を浸漬塗布すると無機中子の強度が著しく低下してしまうという問題があった。

このような問題に対し、塗布方法としてスプレー塗布を採用すると、無機中子への水性塗型剤の付着・浸透量を低減させ、無機中子の強度低下を抑制することができる。
しかしながら、特許文献１に開示された水性塗型剤では、水性塗型剤において沈殿が発生し、スプレーノズルが詰まるため、安定してスプレー塗布することができないという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、スプレーノズルの詰りが抑制され、安定してスプレー塗布可能な無機中子用水性塗型剤を提供するものである。

本発明の一態様に係る無機中子用水性塗型剤は、
バインダとして水ガラスを含有する無機中子の表面にスプレー塗布する無機中子用水性塗型剤であって、
耐火性骨材と溶媒である水とに加えて有機増粘剤を含有すると共に、５００〜２０００ｍＰａ・ｓの粘度を有するものである。

本発明の一態様に係る無機中子用水性塗型剤は、有機増粘剤を含有すると共に、５００〜２０００ｍＰａ・ｓの粘度を有する。そのため、当該無機中子用水性塗型剤において沈殿が生じ難く、スプレーノズルの詰りが抑制される。その結果、当該無機中子用水性塗型剤を安定してスプレー塗布することができる。

前記有機増粘剤として増粘多糖類を含有することが好ましい。また、前記有機増粘剤の含有量が、前記耐火性骨材１００質量部に対して、０．１〜１質量部であることが好ましい。これらの構成により、当該無機中子用水性塗型剤をより安定してスプレー塗布することができる。

本発明により、スプレーノズルの詰りが抑制され、安定してスプレー塗布可能な無機中子用水性塗型剤を提供することができる。

第１の実施形態に係る無機中子用水性塗型剤を利用した無機中子の製造方法を示すフローチャートである。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

（第１の実施形態）
まず、図１を参照して、第１の実施形態に係る無機中子用水性塗型剤が表面に塗布された鋳造用の無機中子の製造方法ついて説明する。
図１は、第１の実施形態に係る第１の実施形態に係る無機中子用水性塗型剤を利用した無機中子の製造方法を示すフローチャートである。

まず、図１に示すように、バインダとして水ガラスを含有する混錬砂を金型に押し出し、無機中子を造形する（ステップＳＴ１）。この際、水ガラスを固化させる。混錬する中子用の砂（中子砂）の具体例としては、エスパール（山川産業社製）、ルナモス（花王クエーカー社製）、グリンビーズ（キンセイマテック社製）、ＡＣアルミナサンド（瓢屋社製）などを挙げることができる。

次に、図１に示すように、ステップＳＴ１の造形時に発生した無機中子のバリを除去する（ステップＳＴ２）。
最後に、図１に示すように、バリが除去された無機中子の表面に本実施形態に係る無機中子用水性塗型剤をスプレー塗布する（ステップＳＴ３）。

以上のステップにより、鋳造用の無機中子を製造することができる。
製造された無機中子の表面には、塗型剤がコーティングされている。そのため、鋳造時における鋳物への中子砂の張り付きを抑制することができる。また、本実施形態に係る無機中子用水性塗型剤は、水性すなわち溶媒として水を用いているため、溶媒として有機溶剤を用いた塗型剤に比べて、安全面及び環境面において優れている。

また、上述の通り、無機中子のバインダである水ガラスは耐水性に劣るため、例えば一般的な浸漬塗布によって水性塗型剤を塗布すると、無機中子の強度が著しく低下してしまう。これに対し、図１に示した無機中子の製造方法では、ステップＳＴ３に示すように、水性塗型剤の塗布方法としてスプレー塗布を採用しているため、無機中子への水性塗型剤の付着・浸透量を低減させ、無機中子の強度低下を抑制することができる。また、詳細には後述するように、本実施形態に係る無機中子用水性塗型剤を用いることにより、安定したスプレー塗布が可能となる。

次に、本実施形態に係る無機中子用水性塗型剤について説明する。
本実施形態に係る無機中子用水性塗型剤は、バインダとして水ガラスを含有する無機中子の表面にスプレー塗布する水性塗型剤である。本実施形態に係る無機中子用水性塗型剤は、溶媒である水と、耐火性骨材とに加え、有機増粘剤を含有する。そして、有機増粘剤の添加により、この無機中子用水性塗型剤の粘度が、５００〜２０００ｍＰａ・ｓに調整されている。そのため、本実施形態に係る無機中子用水性塗型剤においては沈殿が生じ難く、スプレーノズルの詰りが抑制される。その結果、当該無機中子用水性塗型剤を安定してスプレー塗布することができる。

粘度が５００ｍＰａ・ｓ未満の場合、無機中子用水性塗型剤において沈殿が生じ、スプレーノズルの詰りが発生し易くなる。粘度が２０００ｍＰａ・ｓを超える場合、粘度が高過ぎてスプレー塗布し難くなる。なお、本明細書中における粘度は、Ｂ型粘度計によって測定された粘度である。

耐火性骨材としては、シリカ（石英）、溶融シリカ、ジルコン、ジルコニア、マグネシア、オリビン、スピネル、アルミナ、シャモット、ムライト、アンダルサイト、シリマナイト、カイヤナイト、タルク、クロマイト、雲母、陶石、黒曜石、パーライト、ガラス、フリット、珪藻土、蝋石、バーミキュライト、膨張頁岩、礬土頁岩、黒鉛、炭素、ギルソナイト、酸化チタン、酸化鉄、酸化マンガン、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素等からなる粒子を挙げることができる。これらの２種類以上を組み合わせてもよい。また、無機中子の原料である中子砂を再利用する場合、中子砂と組成の近い耐火性骨材を用いることが好ましい。耐火性骨材の平均粒子径Ｄ５０は、０．３〜３０μｍであることが好ましい。

有機増粘剤としては、でんぷん、デキストリン、糖蜜、増粘多糖類等を挙げることができる。中でも、有機増粘剤として増粘多糖類を用いることが好ましい。増粘多糖類としては、キサンタンガム、グァーガム、ローカストビーンガム、タラガム、タマリンドシードガム、アラビアガム、ガディガム、カシアガム、カラヤガム、プルラン、大豆多糖類、寒天、アルギン酸、アルギン酸塩、セルロース、カルボキシメチルセルロース塩等を挙げることができる。これらの２種類以上を組み合わせてもよい。
有機増粘剤の含有量は、耐火性骨材１００質量部に対して、０．１〜１質量部とすることが好ましく、０．２〜０．６質量部とすることがさらに好ましい。

本実施形態に係る無機中子用水性塗型剤は、有機増粘剤に加え、無機増粘剤を含有していてもよい。無機増粘剤としては、モンモリロナイト系粘土、カオリナイト系粘土、セピオライト系粘土、アタパルジャイト、スメクタイト、ベントナイト、有機ベントナイト、木節粘土、蛙目粘土等の粘土類や、ケイ酸塩、リン酸塩、シリカゾル、アルミナゾル等を挙げることができる。これらの２種類以上を組み合わせてもよい。
無機増粘剤の含有量は、耐火性骨材１００質量部に対して、０．１〜１０質量部とすることが好ましく、１〜５質量部とすることがさらに好ましい。

さらに、本実施形態に係る無機中子用水性塗型剤は、必要に応じて、消泡剤、防腐剤、界面活性剤等の活性剤、樹脂等の有機バインダを含有していてもよい。
活性剤の含有量は、耐火性骨材１００質量部に対して、３質量部以下とすることが好ましい。
有機バインダの含有量は、耐火性骨材１００質量部に対して、５質量部以下とすることが好ましく、３質量部以下とすることがさらに好ましい。
なお、溶媒である水の含有量は、耐火性骨材１００質量部に対して、１００〜５００質量部とすることが好ましく、１００〜２００質量部とすることがさらに好ましい。

上述の通り、本実施形態に係る無機中子用水性塗型剤は、有機増粘剤を含有し、粘度が５００〜２０００ｍＰａ・ｓに調整されている。そのため、本実施形態に係る無機中子用水性塗型剤においては沈殿が生じ難く、スプレーノズルの詰りが抑制される。その結果、当該無機中子用水性塗型剤を安定してスプレー塗布することができる。

以下、本発明の実施例、比較例について説明する。しかしながら、本発明は、以下の実施例のみに限定されるものではない。
表１には、実施例及び比較例に係る無機中子用水性塗型剤における耐火性骨材と有機増粘剤と無機増粘剤と溶媒との配合比、粘度、及びスプレーノズルの詰りの有無が、まとめて示されている。

粘度は、Ｂ型粘度計（東機産業社製：Ｖｉｓｃｏｍｅｔｅｒ ＴＶＢ１０）を用いて室温で測定した。粘度測定には、２号ロータを使用し、６ｒｐｍの回転速度で１分間測定後の値を粘度として採用した。
スプレーガン（アネスト岩田社製Ｗ−２００−１５１Ｓ）を用いて塗型剤を１０秒間スプレーした後、３０分間放置して再度１０秒間スプレーすることを５回繰り返し、詰りの有無を評価した。スプレーを５回繰り返すまでに、塗型剤がスプレーノズルから１秒間以上放出されない場合（全く放出されない場合も含む）、又はミスト化されていない塗型剤がスプレーノズルから放出された場合に、詰まりが発生したと判断した。

表１に示すように、実施例１に係る無機中子用水性塗型剤は、耐火性骨材として平均粒子径Ｄ５０が１０μｍのシリカ粒子、有機増粘剤として増粘多糖類であるキサンタンガム、溶媒として水を含有している。配合比は、シリカ粒子１００質量部に対して、増粘多糖類が０．２質量部、水が１４０質量部である。それ以外に、実施例１に係る無機中子用水性塗型剤は、耐火性骨材１００質量部に対して、ノニオン系界面活性剤を０．５質量部、シリコン系消泡剤を０．２質量部、酢酸ビニル系エマルションを２質量部含有している。
実施例１に係る無機中子用水性塗型剤の粘度は５００ｍＰａ・ｓであった。スプレーノズルの詰りは確認されなかった。

実施例２に係る無機中子用水性塗型剤は、表１に示すように、増粘多糖類の含有量が０．５質量部である以外は、実施例１に係る無機中子用水性塗型剤と同様とした。
実施例２に係る無機中子用水性塗型剤の粘度は１０００ｍＰａ・ｓであった。スプレーノズルの詰りは確認されなかった。

表１に示すように、実施例３に係る無機中子用水性塗型剤は、耐火性骨材として平均粒子径Ｄ５０が１５μｍのムライト粒子、有機増粘剤として増粘多糖類であるキサンタンガム、溶媒として水を含有している。配合比は、ムライト粒子１００質量部に対して、増粘多糖類が０．３質量部、水が１７０質量部である。それ以外に、実施例３に係る無機中子用水性塗型剤は、実施例１と同様に、耐火性骨材１００質量部に対して、ノニオン系界面活性剤を０．５質量部、シリコン系消泡剤を０．２質量部、酢酸ビニル系エマルションを２質量部含有している。
実施例３に係る無機中子用水性塗型剤の粘度は１５００ｍＰａ・ｓであった。スプレーノズルの詰りは確認されなかった。

実施例４に係る無機中子用水性塗型剤は、表１に示すように、無機増粘剤としてセピオライト系粘土を耐火性骨材１００質量部に対して５質量部含有すると共に、水の含有量が１５０質量部である以外は、実施例２に係る無機中子用水性塗型剤と同様とした。
実施例４に係る無機中子用水性塗型剤の粘度は１０００ｍＰａ・ｓであった。スプレーノズルの詰りは確認されなかった。

比較例１に係る無機中子用水性塗型剤は、表１に示すように、増粘多糖類を含有しないと共に、水の含有量が１３０質量部である以外は、実施例４に係る無機中子用水性塗型剤と同様とした。
比較例１に係る無機中子用水性塗型剤の粘度は１０００ｍＰａ・ｓであった。スプレーノズルの詰りが確認され、スプレー塗布を安定して行うことができなかった。

比較例２に係る無機中子用水性塗型剤は、表１に示すように、増粘多糖類の含有量が０．０５質量部であり、水の含有量が８０質量部である以外は、実施例１に係る無機中子用水性塗型剤と同様とした。
比較例２に係る無機中子用水性塗型剤の粘度は２００ｍＰａ・ｓであった。スプレーノズルの詰りが確認され、スプレー塗布を安定して行うことができなかった。

以上の通り、実施例１〜４に係る無機中子用水性塗型剤は、有機増粘剤を含有し、粘度が５００〜２０００ｍＰａ・ｓに調整されている。そのため、無機中子用水性塗型剤においては沈殿が生じ難く、スプレーノズルの詰りが抑制された。その結果、当該無機中子用水性塗型剤を安定してスプレー塗布することができた。

一方、比較例１に係る無機中子用水性塗型剤は、粘度が１０００ｍＰａ・ｓであるものの、有機増粘剤を含有しておらず、スプレーノズルの詰りが確認され、スプレー塗布を安定して行うことができなかった。

比較例２に係る無機中子用水性塗型剤は、有機増粘剤を含有しているものの含有量が０．０５質量部と低く、粘度が２００ｍＰａ・ｓと低いため、スプレーノズルの詰りが確認され、スプレー塗布を安定して行うことができなかった。

なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

Claims (3)

1. バインダとして水ガラスを含有する無機中子の表面にスプレー塗布する無機中子用水性塗型剤であって、
   耐火性骨材と溶媒である水とに加えて有機増粘剤を含有すると共に、５００〜２０００ｍＰａ・ｓの粘度を有する、
   無機中子用水性塗型剤。
2. 前記有機増粘剤として増粘多糖類を含有する、
   請求項１に記載の無機中子用水性塗型剤。
3. 前記有機増粘剤の含有量が、前記耐火性骨材１００質量部に対して、０．１〜１質量部である、
   請求項１又は２に記載の無機中子用水性塗型剤。

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