JP2929584B2 - Sand core manufacturing method - Google Patents

Sand core manufacturing method

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JP2929584B2
JP2929584B2 JP4259947A JP25994792A JP2929584B2 JP 2929584 B2 JP2929584 B2 JP 2929584B2 JP 4259947 A JP4259947 A JP 4259947A JP 25994792 A JP25994792 A JP 25994792A JP 2929584 B2 JP2929584 B2 JP 2929584B2
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sand core
sand
core prototype
calcium
coating
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秀正 岡本
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/02Cylinders; Cylinder heads  having cooling means
    • F02F1/10Cylinders; Cylinder heads  having cooling means for liquid cooling
    • F02F2001/106Cylinders; Cylinder heads  having cooling means for liquid cooling using a closed deck, i.e. the water jacket is not open at the block top face

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は,例えば,クローズドデ
ッキタイプの自動車用エンジン等,アンダーカット部分
を有する鋳造品の高圧ダイカスト鋳造時に用いる耐圧性
および優れたコーティング性を有する砂中子の製造方法
に関するものである。さらに詳しくは,ウォームボック
ス法で造型した砂中子原型上にアルギン酸カルシウムか
らなる半透膜を形成することにより,同一コーティング
剤を1回だけで厚くコーティングでき,しかも,高圧鋳
造用にも適した砂中子の製造方法に関するものである。
ここで,優れたコーティング性とは,砂中子原型にコー
ティング剤をコーティングする際に,コーティング剤
が,薄い液状で砂中子原型の内部に広がった状態で深く
浸み込まずに,または,砂中子原型の表面からはじかれ
ずに,砂中子原型の表面層のみにかつ全面に,所定の厚
さで均一に,かつ,確実容易に強固に形成され,それが
剥がれないようにコーティングされることであり,鋳造
時の高圧の鋳込圧力に充分に耐え得ることである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a sand core having excellent pressure resistance and excellent coating properties for use in high pressure die casting of a casting having an undercut portion, such as a closed deck type automobile engine. It is about. More specifically, by forming a semi-permeable membrane made of calcium alginate on a sand core prototype formed by the warm box method, the same coating agent can be thickly coated only once, and it is also suitable for high-pressure casting. The present invention relates to a method for manufacturing a sand core.
Here, the excellent coating property means that when the coating agent is coated on the sand core prototype, the coating agent does not penetrate deeply in a thin liquid state and spread inside the sand core prototype, or It is formed to a uniform thickness with a predetermined thickness, uniformly, reliably and easily without being repelled from the surface of the sand core prototype, and over the entire surface layer of the sand core prototype. That is, it can sufficiently withstand the high casting pressure during casting.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より,例えば,クローズドデッキタ
イプの自動車用エンジンブロックやその他のアンダーカ
ット部分を有するアルミニウム合金やマグネシウム合金
等の鋳造品をダイカストで鋳造して製造する場合,崩壊
性砂中子を用いてダイカスト鋳造することが行われてい
る。そして,崩壊性砂中子を得る場合,まず,砂を所望
の形に固め,次に,その固めた砂中子原型の表面にコー
ティング剤を塗布し,高圧下での溶湯鋳込時には砂中子
が破損したり,溶湯が砂中子内に侵入しないようにし,
鋳造後には,ほとんど力を加えずに砂中子を崩壊させて
容易に取出せるようにし,かつ,砂が隅々まで充分に取
出せるようにすることが試みられている。勿論,その場
合,砂中子原型の成分,砂の固め方,コーティング剤の
成分,コーティングの仕方等,従来よりいろいろ試みら
れているが,充分に満足し得るものは得られていないの
が現状である。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, when a closed deck type automobile engine block or other castings such as aluminum alloys and magnesium alloys having an undercut portion are manufactured by die casting, a collapsible sand core is used. Die-casting is performed using the same. In order to obtain a collapsible sand core, first, the sand is hardened to a desired shape, and then a coating agent is applied to the surface of the hardened sand core prototype. To prevent the breakage of the core or the molten metal from entering the sand core.
After casting, attempts have been made to disintegrate the sand core with little force so that it can be easily taken out and that the sand can be taken out to every corner. Of course, in this case, various attempts have been made on the components of the sand core prototype, the method of hardening the sand, the components of the coating agent, the coating method, etc., but no satisfactory one has been obtained. It is.

【0003】その中で,砂を固めて砂中子原型を得る方
法として,ハードックス法,ウォームボックス法,
シェルモールド法,コールドボックス法等がある。
ハードックス法としては,例えば,特公昭64−989
8号公報に記載されている技術が知られている。そし
て,この方法においては,砂中子原型は砂,酸硬化性樹
脂および酸化剤を主成分とする結合剤からなっており,
二酸化硫黄によって硬化される。
[0003] Among them, the hardening method, warm box method,
There are a shell mold method, a cold box method and the like.
As the Hardox method, for example, Japanese Patent Publication No. 64-989
The technique described in Japanese Patent Publication No. 8 is known. In this method, the sand core prototype is composed of a binder mainly composed of sand, an acid-curable resin and an oxidizing agent.
Cured by sulfur dioxide.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】前記ハードックス法に
おいては,所望の形状に造型した砂を硬化して砂中子原
型を得る場合,二酸化硫黄すなわち亜硫酸ガスを使用し
て硬化する。したがって,亜硫酸ガスを使用するため,
作業環境が悪く,日本の工場では,人体に悪影響を与え
るようなガスの使用は好まれない。また,仮に亜硫酸ガ
スを使用するとしても,人体に悪影響を与えず,作業環
境も悪化させないようにするためには,その為の付属設
備の設置が大変であり,また,その設置,運転のために
法規制も受ける。
In the above-mentioned Hardox method, when sand formed into a desired shape is hardened to obtain a sand core prototype, it is hardened using sulfur dioxide, that is, sulfurous acid gas. Therefore, because sulfur dioxide is used,
The working environment is poor, and Japanese factories do not like the use of gases that can harm the human body. Also, even if sulfurous acid gas is used, it is very difficult to install ancillary equipment to prevent adverse effects on the human body and the working environment from deteriorating. Are also subject to laws and regulations.

【0005】そのため,本発明者は,酸化剤と亜硫酸ガ
スの代りに硬化剤を使用するウォームボックス法の良さ
を見直すこととした。ウォームボックス法では,砂と結
合剤の混合物を固めて砂中子原型を得るのに亜硫酸ガス
を使用するのではなく,例えば,90〜240℃に加熱
した砂中子原型造型用の金型内に砂と結合剤の混合物を
圧縮空気で吹込んで加熱硬化させて造型する。しかし,
この場合,前記ハードックス法ではかなり良好に行われ
ていたコーティング剤と同一のコーティング剤を砂中子
に塗布しても,コーティング剤が砂中子原型の内部に浸
み込んでしまい,充分な厚さのコーティング層が得られ
なかった。
[0005] Therefore, the present inventor has reviewed the merits of the warm box method in which a curing agent is used instead of the oxidizing agent and the sulfurous acid gas. In the warm box method, sulfur dioxide gas is not used to solidify a mixture of sand and a binder to obtain a sand core prototype, but, for example, in a mold for a sand core prototype heated to 90 to 240 ° C. Then, a mixture of sand and a binder is blown with compressed air to be heated and cured to form a mold. However,
In this case, even if the same coating agent as the coating agent, which has been performed fairly well in the above-mentioned Hardox method, is applied to the sand core, the coating agent penetrates into the sand core prototype and has a sufficient thickness. No coating layer was obtained.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明においては,砂,
フラン系樹脂,同樹脂加熱硬化用硬化剤を用いて砂中子
原型を造型する工程と,この砂中子原型上にアルギン酸
カルシウムからなる半透膜を形成する工程と,このアル
ギン酸カルシウムからなる半透膜を形成した砂中子原型
を乾燥する工程と,この乾燥した砂中子原型の表面に粉
末状の耐火物を主成分とする中性水分散体からなるスラ
リ状のコーティング剤をコーティングする工程と,この
コーティングして得た砂中子を乾燥させる工程によって
優れたコーティングを有する砂中子を得る。なお,砂中
子原型上にアルギン酸カルシウムからなる半透膜を形成
するには,砂中子原型をまず,塩化カルシウム,硫酸カ
ルシウム,炭酸カルシウム等の無機のカルシウム塩水溶
液,または,酢酸カルシウム,アクリル酸カルシウム等
の有機のカルシウム塩水溶液中に浸漬する。次に,これ
らの無機または有機のカルシウム塩水溶液中で処理した
砂中子原型をアルギン酸ナトリウム,アルギン酸アンモ
ニウム,アルギン酸カリウム等のアルギン酸カルシウム
以外のアルギン酸塩水溶液中に浸漬する。
According to the present invention, sand,
A step of molding a sand core prototype using a furan resin and a curing agent for heat curing the resin, a step of forming a semi-permeable membrane of calcium alginate on the sand core prototype, and a step of forming a semi-permeable membrane of calcium alginate. Drying the sand core prototype with the permeable membrane, and coating the surface of the dried sand core prototype with a slurry-like coating agent composed of a neutral aqueous dispersion mainly composed of a powdered refractory. A sand core having an excellent coating is obtained by the step of drying the sand core obtained by coating. In order to form a semipermeable membrane made of calcium alginate on the sand core prototype, the sand core prototype must first be prepared by adding an inorganic calcium salt aqueous solution such as calcium chloride, calcium sulfate, calcium carbonate, or calcium acetate, acrylic It is immersed in an aqueous solution of an organic calcium salt such as calcium acid. Next, the sand core prototype treated in the aqueous solution of an inorganic or organic calcium salt is immersed in an aqueous solution of alginate other than calcium alginate, such as sodium alginate, ammonium alginate, and potassium alginate.

【0007】また,砂中子原型上にアルギン酸カルシウ
ムからなる半透膜を形成する他の方法としては,砂中子
原型をまず,例えば,アルギン酸ナトリウム水溶液のよ
うなアルギン酸塩水溶液中に浸漬し,しかる後に,例え
ば,塩化カルシウムまたは酢酸カルシウム水溶液のよう
な無機または有機のカルシウム塩水溶液中に浸漬する方
法,砂中子原型を例えば,塩化カルシウムまたは酢酸カ
ルシウムのような無機または有機のカルシウム塩と例え
ば,アルギン酸ナトリウムのようなアルギン酸塩の混合
水溶液中に浸漬する方法等が挙げられる。
As another method of forming a semipermeable membrane made of calcium alginate on a sand core prototype, a sand core prototype is first immersed in an alginate aqueous solution such as a sodium alginate aqueous solution. Thereafter, for example, immersion in an inorganic or organic calcium salt aqueous solution such as an aqueous solution of calcium chloride or calcium acetate. The sand core prototype is mixed with an inorganic or organic calcium salt such as, for example, calcium chloride or calcium acetate. Immersion in a mixed aqueous solution of alginate such as sodium alginate.

【0008】[0008]

【作用】本発明においては,まず,例えば,前記したよ
うに砂中子原型を造型した後,その砂中子原型を塩化カ
ルシウム水溶液等の無機のカルシウム塩水溶液中または
酢酸カルシウム水溶液等の有機のカルシウム塩水溶液中
に浸漬し,その後,アルギン酸ナトリウム水溶液等のア
ルギン酸カルシウム以外のアルギン酸塩水溶液中に浸漬
して砂中子原型上にアルギン酸カルシウムからなる半透
膜を形成させ,次いで,この砂中子原型を乾燥する。次
に,アルギン酸カルシウムからなる半透膜を形成した後
乾燥して得た砂中子原型の表面に,粉末状の耐火物を主
成分とする中性水分散体からなるスラリ状のコーティン
グ剤をコーティングする。
In the present invention, for example, after a sand core prototype is formed as described above, the sand core prototype is placed in an inorganic calcium salt aqueous solution such as a calcium chloride aqueous solution or an organic calcium salt aqueous solution such as a calcium acetate aqueous solution. Immersed in an aqueous solution of calcium salt, then immersed in an aqueous solution of alginate other than calcium alginate, such as an aqueous solution of sodium alginate, to form a semipermeable membrane of calcium alginate on the sand core prototype, and then Dry the prototype. Next, a slurry coating consisting of a neutral aqueous dispersion mainly composed of powdered refractory is applied to the surface of the sand core prototype obtained by forming and drying a semi-permeable membrane made of calcium alginate. Coating.

【0009】この場合,造型した砂中子原型を,コーテ
ィングする前に,例えば塩化カルシウム水溶液等の無機
のカルシウム塩水溶液中または酢酸カルシウム水溶液等
の有機のカルシウム塩水溶液中に浸漬すれば,砂中子原
型の表層部や中に無機または有機のカルシウム塩が付着
したり浸み込んだりする。この砂中子原型を浸漬槽から
引上げた後,次いで,アルギン酸ナトリウム水溶液等の
アルギン酸カルシウム以外のアルギン酸塩水溶液の中に
浸漬すれば,砂中子原型の表層部や中に該アルギン酸塩
が付着したり浸み込んだりする。この結果,Ca2+が該
アルギン酸塩と反応して,水不溶性のアルギン酸カルシ
ウムからなる半透膜が形成する。この砂中子原型を浸漬
槽から引上げた後,80〜200℃で数分〜2時間乾燥
させると砂中子原型上にアルギン酸カルシウムからなる
半透膜が均一に形成する。
In this case, if the molded sand core prototype is immersed in an aqueous solution of an inorganic calcium salt such as an aqueous solution of calcium chloride or an aqueous solution of an organic calcium salt such as an aqueous solution of calcium acetate before coating, the sand core can be immersed in the sand. Inorganic or organic calcium salts adhere to or penetrate into the surface layer of the prototype. After this sand core prototype is pulled up from the immersion tank, it is then immersed in an alginate aqueous solution other than calcium alginate such as sodium alginate aqueous solution, and the alginate adheres to the surface layer and inside of the sand core prototype. Or soak. As a result, Ca 2+ reacts with the alginate to form a semi-permeable membrane made of water-insoluble calcium alginate. When this sand core prototype is pulled up from the immersion tank and dried at 80 to 200 ° C. for several minutes to 2 hours, a semi-permeable membrane made of calcium alginate is uniformly formed on the sand core prototype.

【0010】一方,このようにしてアルギン酸カルシウ
ムからなる半透膜を形成させた砂中子原型に,粉末状の
耐火物を主成分とする中性水分散体からなるスラリ状の
コーティング剤を塗布すれば,該砂中子原型上に形成し
たアルギン酸カルシウムからなる親水性の半透膜によ
り,コーティング剤が該砂中子原型の内部深くまで浸み
込むことなく,該砂中子原型の表面に厚くコーティング
できる。すなわち,コーティング剤構成成分のうち,水
のみが該半透膜を透過し,粉末状の耐火物は透過しない
ためである。その後これを乾燥すれば,所望の厚さの均
質なコーティング層が形成される。
On the other hand, a slurry-like coating agent composed of a neutral aqueous dispersion mainly composed of a powdered refractory is applied to the sand core prototype on which the semi-permeable membrane composed of calcium alginate is formed. Then, the hydrophilic semi-permeable membrane made of calcium alginate formed on the sand core prototype can prevent the coating agent from penetrating deep inside the sand core prototype, and can be applied to the surface of the sand core prototype. Can be coated thickly. That is, among the constituents of the coating agent, only water permeates the semipermeable membrane, and does not transmit the powdered refractory. Thereafter, when this is dried, a homogeneous coating layer having a desired thickness is formed.

【0011】このようにすれば,ウォームボックス法で
も,砂中子原型を固めることができ,かつ,砂中子原型
の表面にコーティング剤を所望の状態で確実容易にコー
ティングすることができる。そして,この発明によって
得られたコーティング砂中子を用いれば,高圧ダイカス
トのように高圧下での溶湯鋳込時に砂中子が破損したり
クラックが入ったりすることもなく,溶湯が砂中子内に
侵入することもない。
In this way, the sand core prototype can be hardened even by the warm box method, and the surface of the sand core prototype can be coated easily and reliably with a coating agent in a desired state. When the coated sand core obtained by the present invention is used, the sand core is not broken or cracked at the time of casting the molten metal under high pressure as in the case of high-pressure die casting, and the molten metal is used as the sand core. No intrusion.

【0012】[0012]

【実施例】砂中子原型を製造するときは、まず、中子砂
等の砂中子骨材にフラン系樹脂、同樹脂加熱硬化用硬化
剤を混合する。砂中子骨材としては、硅砂、ジルコンサ
ンド、クロマイトサンド、セラビ−ズ等を用い、フラン
系樹脂としては、フルフリルアルコ−ル・ホルムアルデ
ヒド樹脂、フルフリルアルコ−ル・尿素・ホルムアルデ
ヒド樹脂、フルフリルアルコ−ル・フェノ−ル・ホルム
アルデヒド樹脂、フルフリルアルコ−ル・フェノ−ル・
尿素・ホルムアルデヒド樹脂等のいわゆるウオ−ムモッ
クス用のフラン系樹脂を用いる。また、同樹脂加熱硬化
用硬化剤としては、ベンゼンスルホン酸、フェノ−ルス
ルホン酸、トルエンスルホン酸、キシレンスルホン酸、
低級アルキルスルホン酸の少なくとも1種と、アルミニ
ウム、銅、亜鉛、鉄、アンモニウムの少なくとも1種と
の塩からなるものを用いる。また、硬化促進剤として、
塩化銅、塩化亜鉛、塩化鉄等を少量併用しても良い。
EXAMPLE When manufacturing a sand core prototype, first, a furan-based resin and a curing agent for heat curing the resin are mixed with a sand core aggregate such as a core sand. As the sand core aggregate, silica sand, zircon sand, chromite sand, celavies, etc. are used, and as the furan resin, furfuryl alcohol / formaldehyde resin, furfuryl alcohol / urea / formaldehyde resin, fullerene Furyl alcohol phenol formaldehyde resin, furfuryl alcohol phenol
A furan resin for so-called wormmox such as urea-formaldehyde resin is used. Further, as the curing agent for heat curing of the resin, benzenesulfonic acid, phenolsulfonic acid, toluenesulfonic acid, xylenesulfonic acid,
Use is made of a salt of at least one of lower alkyl sulfonic acids and at least one of aluminum, copper, zinc, iron and ammonium. In addition, as a curing accelerator,
A small amount of copper chloride, zinc chloride, iron chloride or the like may be used in combination.

【0013】これらの構成部材を混合したものを,所定
の砂中子形状のキャビティを有する金型内に加圧空気と
ともに吹込み,例えば,ウォームボックス法と呼ばれて
いる方法で砂中子原型を成型した。この場合,中子成型
用の金型の加熱温度は例えば90〜240℃,好ましく
は,90〜200℃程度とし,約1分程度加熱して,砂
中子原型を所定の強度に硬化させた。例えば,抗折力2
0〜50kgの砂中子原型を得た。
A mixture of these components is blown together with pressurized air into a mold having a predetermined sand core-shaped cavity, for example, by a method called a warm box method. Was molded. In this case, the heating temperature of the core molding die is, for example, 90 to 240 ° C., preferably about 90 to 200 ° C., and is heated for about 1 minute to harden the sand core prototype to a predetermined strength. . For example, bending force 2
A sand core prototype of 0 to 50 kg was obtained.

【0014】次に,このようにして成型した砂中子原型
を,無機または有機のカルシウム塩の水溶液で処理す
る。この無機のカルシウム塩としては,塩化カルシウ
ム,硫酸カルシウム,炭酸カルシウム等が,また,有機
のカルシウム塩としては,酢酸カルシウム,アクリル酸
カルシウム等が挙げられる。これらの無機または有機の
カルシウム塩の水溶液中に砂中子原型を浸漬し,砂中子
原型に吸収させた後,加熱乾燥させる。この場合,加熱
乾燥は,してもしなくてもよいが加熱乾燥させるほうが
より好ましい。その後,次に,無機または有機のカルシ
ウム塩水溶液中で処理した砂中子原型をアルギン酸カル
シウム以外のアルギン酸塩の水溶液で処理する。
Next, the sand core prototype thus formed is treated with an aqueous solution of an inorganic or organic calcium salt. Examples of the inorganic calcium salt include calcium chloride, calcium sulfate, calcium carbonate, and the like, and examples of the organic calcium salt include calcium acetate, calcium acrylate, and the like. The sand core prototype is immersed in an aqueous solution of these inorganic or organic calcium salts, absorbed by the sand core prototype, and then dried by heating. In this case, heat drying may or may not be performed, but heat drying is more preferable. Thereafter, the sand core prototype treated in an aqueous solution of an inorganic or organic calcium salt is then treated with an aqueous solution of an alginate other than calcium alginate.

【0015】このアルギン酸塩としては,アルギン酸ナ
トリウム,アルギン酸アンモニウム,アルギン酸カリウ
ム等が挙げられる。これらのアルギン酸カルシウム以外
のアルギン酸塩の水溶液中に無機または有機のカルシウ
ム塩水溶液中で処理した砂中子原型を浸漬し,砂中子原
型に吸収させた後,加熱乾燥させる。無機または有機の
カルシウム塩水溶液およびアルギン酸カルシウム以外の
アルギン酸塩水溶液のそれぞれの濃度は,稀釈倍率50
0倍以内である。それぞれの稀釈倍率が500倍を越え
ると,アルギン酸カルシウムからなる半透膜が形成しな
いか,しても半透膜が薄いためコーティング厚みが薄
く,処理効果がなくなる。浸漬時間は,処理液の濃度お
よび砂中子原型と処理液との親和性によっても異なる
が,0.5秒の短時間から5分程度である。
Examples of the alginate include sodium alginate, ammonium alginate, potassium alginate and the like. The sand core prototype treated in an aqueous solution of an inorganic or organic calcium salt is immersed in an aqueous solution of an alginate other than these calcium alginate, absorbed by the sand core prototype, and then dried by heating. The respective concentrations of the inorganic or organic calcium salt aqueous solution and the alginate aqueous solution other than calcium alginate are determined by the dilution factor of 50.
It is within 0 times. If each dilution ratio exceeds 500 times, a semipermeable membrane made of calcium alginate will not be formed, or even if the semipermeable membrane is thin, the coating thickness will be thin and the treatment effect will be lost. The immersion time varies depending on the concentration of the treatment liquid and the affinity between the sand core prototype and the treatment liquid, but is as short as 0.5 seconds to about 5 minutes.

【0016】もし,砂中子原型が処理液に濡れにくい場
合は,予め砂中子原型をメタノール等の親水性有機溶媒
に短時間浸漬した後に処理液に浸漬するか,処理液に上
記親水性有機溶媒を砂中子原型が処理液に濡れるように
なるまで混合してから処理する。浸漬処理した砂中子原
型の乾燥は,温度が高いほど時間が短くてすみ,目安と
して120℃で30分程度である。
If the sand core prototype is difficult to get wet with the processing solution, the sand core prototype is immersed in a hydrophilic organic solvent such as methanol for a short time and then immersed in the processing solution, or The organic solvent is mixed until the sand core prototype becomes wet with the processing solution before processing. Drying of the immersion-treated sand core prototype requires a shorter time as the temperature is higher, and is approximately 30 minutes at 120 ° C. as a guide.

【0017】つぎに,上記のように処理された砂中子原
型の表面にコーティング剤をコーティングする。この場
合,この砂中子原型をコーティング剤中に浸漬してもよ
いし,この砂中子原型の表面にコーティング剤を刷毛塗
りしたり吹付けたりしてもよい。コーティング剤は,微
粉末シリカと微粉末アルミナを主成分とし,少量のコロ
イドシリカを加えた固形分50〜90重量%のスラリと
した。固形分が50重量%以下ではコーティング層の厚
みが薄くなり,90重量%以上になるとスラリを撹拌す
るのが極めて困難となる。なお,このコーティング剤の
pHを7.0±1.0に維持していなければ,撹拌下で
も沈殿,凝固することがある。
Next, the surface of the sand core prototype treated as described above is coated with a coating agent. In this case, the sand core prototype may be dipped in the coating agent, or the surface of the sand core prototype may be brushed or sprayed with the coating agent. The coating agent was a slurry having a solid content of 50 to 90% by weight containing fine powder silica and fine powder alumina as main components and a small amount of colloidal silica. If the solid content is less than 50% by weight, the thickness of the coating layer becomes thin, and if it exceeds 90% by weight, it becomes extremely difficult to stir the slurry. If the pH of the coating agent is not maintained at 7.0 ± 1.0, precipitation and solidification may occur even under stirring.

【0018】なお,コーティング剤としては,他のコー
ティング剤を用いることもできる。例えば,グラファイ
ト,マイカ,ヒューズドシリカ,アルミナ,マグネシ
ア,カーボンブラックおよびジルコン粉末等の無機耐火
性材料約30〜80重量%と,コロイドシリカ,アルミ
ナゾル,粘土およびアミン処理ベントナイト等の無機結
合剤約1〜25重量%と,水からなるものを用いてもよ
い。この場合,より好ましいものは,ヒューズドシリカ
とコロイドシリカである。なお,これに約10容量%の
メタノールとカオリンを加えても良い。
It should be noted that other coating agents can be used as the coating agent. For example, about 30 to 80% by weight of an inorganic refractory material such as graphite, mica, fused silica, alumina, magnesia, carbon black and zircon powder, and about 1 inorganic binder such as colloidal silica, alumina sol, clay and amine-treated bentonite. It is also possible to use water consisting of up to 25% by weight and water. In this case, more preferred are fused silica and colloidal silica. In addition, about 10% by volume of methanol and kaolin may be added.

【0019】前記コーティング剤中に,アルギン酸カル
シウムからなる半透膜を形成するための処理次いで加熱
乾燥された砂中子原型を数秒間浸漬し,その後,加熱乾
燥を行う。乾燥条件は,120℃,10分程度である。
コーティングの厚みは,アルギン酸カルシウムからなる
半透膜を形成するための処理を何ら行わない場合には砂
中子原型にほとんど浸み込んでほぼ0mmであるのに対
して,充分に厚く,砂中子原型への浸透はなく,しか
も,塗膜は堅固である。コーティング層は1層でもよい
が,製品とコーティング層との離型性を良くするため,
2層の方がより好ましい。2層目のコーティング層を形
成するためのコーティング剤としては,例えば,3%水
溶性フェノール樹脂溶液1リットルに対し,雲母粉50
0グラム,湿潤剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナ
トリウム10グラム,消泡剤としてオクチルアルコール
1グラムをよく撹拌混合したもの等を用いることができ
る。このコーティングは前記第1層コーティングを終え
た砂中子原型を第2層コーティング剤中に浸漬したり,
該砂中子原型の表面に第2層コーティング剤を刷毛塗り
したり吹付けたりした後,乾燥して形成する。
A treatment for forming a semi-permeable membrane made of calcium alginate is then immersed in the coating agent for several seconds, followed by immersing the heat-dried sand core prototype for several seconds, followed by heat drying. Drying conditions are about 120 ° C. and about 10 minutes.
The thickness of the coating is almost 0 mm when it is almost immersed in the sand core prototype when no treatment for forming a semi-permeable membrane made of calcium alginate is performed, whereas it is sufficiently thick. There is no penetration into the child prototype, and the coating is firm. The coating layer may be one layer, but in order to improve the releasability between the product and the coating layer,
Two layers are more preferred. As a coating agent for forming the second coating layer, for example, mica powder 50 per 1 liter of a 3% aqueous phenol resin solution is used.
0 g, 10 g of sodium dodecylbenzenesulfonate as a wetting agent, and 1 g of octyl alcohol as a defoaming agent are well stirred and mixed. This coating can be performed by dipping the sand core prototype after the first layer coating in the second layer coating agent,
A second layer coating agent is brushed or sprayed on the surface of the sand core prototype, and then dried to form a coating.

【0020】さらに詳しい実施例として,実験例をつぎ
に示す。 (実験例1〜9,および比較例)骨材としてフラタリ砂
100部,有機バインダとしてフラン樹脂1.5部,フ
ラン樹脂用硬化剤としてパラトルエンスルホン酸塩を主
成分とする市販の硬化剤(花王クエーカー製品FC−1
00,主成分パラトルエンスルホン酸銅塩)0.6部,
および,市販の添加剤(花王クエーカー製品J−20,
主成分シラン化合物)0.06部を混合し,重量約2k
gのエンジンブロック用砂中子原型をウォームボックス
法で複数個造型した。造型条件は金型温度120℃,吹
込み圧4.5kg/cm2 ,加熱時間90秒であった。
1日放置した後の砂中子原型の抗折力は35kgであっ
た。このうちの1個は,後記するアルギン酸カルシウム
からなる半透膜を形成するための処理を何ら行わずに,
本実験例と同一のコーティングを行ったので,比較例と
して後記する表1に示す。
An experimental example will be described below as a more detailed example. (Experimental Examples 1 to 9 and Comparative Example) 100 parts of flat sand as an aggregate, 1.5 parts of a furan resin as an organic binder, and a commercially available curing agent mainly containing p-toluenesulfonic acid salt as a curing agent for the furan resin ( Kao Quaker Product FC-1
00, the main component is paratoluenesulfonic acid copper salt) 0.6 part,
And commercially available additives (Kao Quaker Products J-20,
0.06 parts of main component silane compound)
A plurality of g prototype sand cores for engine blocks were formed by a warm box method. Molding conditions were a mold temperature of 120 ° C., a blowing pressure of 4.5 kg / cm 2 , and a heating time of 90 seconds.
After standing for one day, the sand core prototype had a transverse rupture strength of 35 kg. One of them was prepared without performing any treatment for forming a semipermeable membrane composed of calcium alginate described below.
Since the same coating as that in this experimental example was performed, the results are shown in Table 1 below as a comparative example.

【0021】塩化カルシウム1部に水を各々299部,
399部,499部混合して,稀釈倍率300,40
0,500倍の水溶液をそれぞれ調製した。この水溶液
に砂中子原型を1〜2秒間浸漬した後,120℃の熱風
循環式加熱炉で30分間乾燥した。次に,アルギン酸ナ
トリウム1部に水を各々299部,399部,499倍
混合して,稀釈倍率300,400,500倍の水溶液
をそれぞれ調製した。この水溶液に,上記の塩化カルシ
ウム水溶液で処理した砂中子原型を1〜2秒間浸漬した
後,120℃の熱風循環式加熱炉で30分間乾燥した。
(実験例1〜9)
299 parts of water are added to 1 part of calcium chloride,
399 parts, 499 parts mixed, dilution ratio 300, 40
A 0,500-fold aqueous solution was prepared. After the sand core prototype was immersed in this aqueous solution for 1 to 2 seconds, it was dried in a hot air circulating heating furnace at 120 ° C. for 30 minutes. Next, 1 part of sodium alginate was mixed with 299 parts, 399 parts, and 499 times of water, respectively, to prepare aqueous solutions having dilution ratios of 300, 400, and 500 times, respectively. The sand core prototype treated with the aqueous calcium chloride solution was immersed in the aqueous solution for 1 to 2 seconds, and then dried in a hot air circulating heating furnace at 120 ° C. for 30 minutes.
(Experimental Examples 1 to 9)

【0022】これら塩化カルシウム処理,次いでアルギ
ン酸ナトリウム処理を行わなかったものとそれぞれ濃度
が異なった液によって塩化カルシウム処理,次いでアル
ギン酸ナトリウム処理された砂中子原型を同一のコーテ
ィング剤に1〜2秒間浸漬した後,120℃の循環式熱
風加熱炉で10分間乾燥した。コーティング剤の組成
は,微粉末シリカ50部と微粉末アルミナ30部にコロ
イドシリカ3部を水20部に懸濁させたもので,pHは
7.2に調製されたものであった。比較例のものおよび
実験例5〜9のものは,コーティングが不良ないしやや
良程度であった。これにより,塩化カルシウムおよびア
ルギン酸ナトリウムの稀釈倍率は,それぞれ450〜5
00倍以下が良いことが推定された。
The sand core prototypes treated with calcium chloride and then sodium alginate with liquids having different concentrations from those not subjected to the calcium chloride treatment and then the sodium alginate treatment are immersed in the same coating agent for 1 to 2 seconds. After that, it was dried in a circulating hot air heating furnace at 120 ° C. for 10 minutes. The composition of the coating agent was prepared by suspending 3 parts of colloidal silica in 20 parts of water in 50 parts of fine powder silica and 30 parts of fine powder alumina, and the pH was adjusted to 7.2. The coatings of the comparative examples and those of Experimental Examples 5 to 9 had poor or slightly good coating. As a result, the dilution ratio of calcium chloride and sodium alginate was 450 to 5 respectively.
It was estimated that 00 times or less was good.

【0023】前記の第1層コーティングを終えた後,次
に第2層目のコーティングを行った。第2層のコーティ
ング剤としては,3%水溶性フェノール樹脂溶液1リッ
トルに対し,雲母粉500グラム,湿潤剤としてドデシ
ルベンゼンスルホン酸ナトリウム10グラム,消泡剤と
してオクチルアルコール1グラムをよく撹拌混合したも
のを用いた。すなわち,前記第1層コーティングを済ま
せた砂中子原型をこの第2層コーティング剤中に1〜2
秒間浸漬した後,120℃の循環式熱風加熱炉で10分
間乾燥した。 (以下,余白)
After the completion of the first layer coating, a second layer coating was next performed. As a coating agent for the second layer, 500 g of mica powder, 10 g of sodium dodecylbenzenesulfonate as a wetting agent, and 1 g of octyl alcohol as a defoaming agent were thoroughly mixed with 1 liter of a 3% aqueous phenol resin solution. Was used. That is, the sand core prototype having been coated with the first layer is added to the second layer coating agent by 1 to 2 times.
After immersion for 2 seconds, it was dried in a circulating hot air heating furnace at 120 ° C. for 10 minutes. (Hereinafter, margin)

【0024】[0024]

【表1】 [Table 1]

【0025】以上のようにして得た砂中子を金型にセッ
トし,アルミニウム合金ADC10を鋳造圧力600k
g/cm2 ,湯口速度200mm/sec,注湯温度7
60℃の条件下で高圧鋳造した。鋳造後に通常のコアノ
ックアウトマシンで砂落しを行ったところ,実験例1〜
4の場合には中子砂は完全に除去され,優れた鋳造品が
得られた。実験例5〜9の場合には中子砂の除去はやや
良であったが,比較例の場合には溶湯が砂中子原型に差
込んでおり中子砂の除去は不良であった。まとめて,結
果を表1に示す。
The sand core obtained as described above is set in a mold, and the aluminum alloy ADC10 is cast at a casting pressure of 600 k.
g / cm 2 , Gate speed 200 mm / sec, Pouring temperature 7
High pressure casting was performed at 60 ° C. After casting, sand removal was performed with a normal core knockout machine.
In the case of No. 4, the core sand was completely removed, and an excellent cast product was obtained. In the case of Experimental Examples 5 to 9, the removal of the core sand was somewhat good, but in the case of the comparative example, the molten metal was inserted into the sand core prototype, and the removal of the core sand was poor. The results are summarized in Table 1.

【0026】(実験例10〜18)実験例1〜9の塩化
カルシウムの代りに酢酸カルシウムを使用し,それ以外
は全く同様に処理,操作したところ,塩化カルシウムの
場合と同様に優れた結果が得られた。その結果を表2に
示す。 (以下,余白)
(Experimental Examples 10 to 18) When calcium acetate was used in place of calcium chloride in Experimental Examples 1 to 9 and the other treatment and operation were performed in exactly the same manner, excellent results were obtained as in the case of calcium chloride. Obtained. Table 2 shows the results. (Hereinafter, margin)

【0027】[0027]

【表2】 [Table 2]

【0028】(実験例19〜27)実験例1〜9のアル
ギン酸ナトリウムの代りにアルギン酸アンモニウムを使
用し,それ以外は全く同様に処理,操作したところ,ア
ルギン酸ナトリウムの場合と同様に優れた結果が得られ
た。その結果を表3に示す。 (以下,余白)
(Experimental Examples 19 to 27) When ammonium alginate was used in place of sodium alginate in Experimental Examples 1 to 9 and the other treatment and operation were carried out in exactly the same manner, excellent results were obtained as in the case of sodium alginate. Obtained. Table 3 shows the results. (Hereinafter, margin)

【0029】[0029]

【表3】 [Table 3]

【0030】(実験例28〜36)実験例1〜9の塩化
カルシウムの代りに酢酸カルシウムを,アルギン酸ナト
リウムの代りにアルギン酸アンモニウムをそれぞれ使用
し,それ以外は全く同様に処理,操作したところ,塩化
カルシウムとアルギン酸ナトリウムの場合と同様に優れ
た結果が得られた。その結果を表4に示す。 (以下,余白)
(Experimental Examples 28 to 36) When calcium acetate was used instead of calcium chloride and ammonium alginate was used instead of sodium alginate in Experimental Examples 1 to 9, except that the treatment and operation were performed in exactly the same manner. Excellent results were obtained as with calcium and sodium alginate. Table 4 shows the results. (Hereinafter, margin)

【0031】[0031]

【表4】 [Table 4]

【0032】[0032]

【発明の効果】このように,本発明においては,砂,フ
ラン系樹脂,同樹脂加熱硬化用硬化剤を用いて砂中子原
型を造型する工程と,この砂中子原型上にアルギン酸カ
ルシウムからなる半透膜を形成する工程と,このアルギ
ン酸カルシウムからなる半透膜を形成した砂中子原型を
乾燥する工程と,この乾燥した砂中子原型の表面に粉末
状の耐火物を主成分とする中性水分散体からなるスラリ
状のコーティング剤をコーティングする工程と,このコ
ーティングして得た砂中子原型を乾燥させる工程によっ
てコーティングされた砂中子を製造するようにしたの
で,コーティング剤でコーティングするとき,コーティ
ング剤は砂中子原型内に浸み込むことなく,均一で適当
な厚さのコーティング層を形成する。したがって,砂中
子は,鋳造時には高圧の鋳込圧力に充分耐えることがで
きる。
As described above, according to the present invention, a step of molding a sand core prototype using sand, a furan-based resin, and a curing agent for heat curing the resin, and a step of forming calcium alginate on the sand core prototype. Forming a semipermeable membrane, drying the sand core prototype having the calcium alginate semipermeable membrane formed thereon, and using a powdered refractory as a main component on the surface of the dried sand core prototype. The coated sand core is manufactured by a step of coating a slurry-like coating agent composed of a neutral aqueous dispersion to be dried and a step of drying the sand core prototype obtained by coating. When coating with, the coating agent does not penetrate into the sand core prototype, but forms a coating layer of uniform and appropriate thickness. Therefore, the sand core can sufficiently withstand high casting pressure during casting.

【0033】すなわち,本発明で得られた崩壊性砂中子
を用いてダイカストのような高圧鋳造を行った場合,砂
中子中に溶湯が差込むことがなく,砂を排出した後の製
品の鋳肌面には砂は全く残留せず,非常に平滑である。
また,鋳造後の砂中子の崩壊性も良く,砂出しも容易で
ある。したがって,このような砂中子を,例えば,クロ
ーズドデッキ型のエンジンブロックの冷却ジャケット部
分のように,非常に複雑な形状を有する製品を鋳造する
際に用いても,充分に満足のいく作業状態と製品を確実
容易に得ることができる。
That is, when high-pressure casting such as die-casting is performed using the collapsible sand core obtained in the present invention, the molten metal is not inserted into the sand core, and the product after the sand is discharged. No sand remains on the casting surface of the steel, and it is very smooth.
In addition, the sand core after casting has good disintegration properties, and sand can be easily discharged. Therefore, even if such a sand core is used for casting a product having a very complicated shape, for example, a cooling jacket portion of a closed-deck type engine block, a sufficiently satisfactory working condition is obtained. And the product can be obtained easily and reliably.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 砂,フラン系樹脂,同樹脂加熱硬化用硬
化剤を用いて砂中子原型を造型する工程と,この砂中子
原型上にアルギン酸カルシウムからなる半透膜を形成す
る工程と,このアルギン酸カルシウムからなる半透膜を
形成した砂中子原型を乾燥する工程と,この乾燥した砂
中子原型の表面に粉末状の耐火物を主成分とする中性水
分散体からなるスラリ状のコーティング剤をコーティン
グする工程と,このコーティングして得た砂中子を乾燥
させる工程からなる砂中子の製造方法。
1. A step of molding a sand core prototype using sand, a furan-based resin, and a curing agent for heat curing the resin, and a step of forming a semi-permeable membrane made of calcium alginate on the sand core prototype. Drying the sand core prototype on which the semipermeable membrane made of calcium alginate is formed, and a slurry comprising a powdered refractory-based neutral aqueous dispersion on the surface of the dried sand core prototype. A method for producing a sand core, comprising the steps of: coating a coating agent in a shape; and drying the sand core obtained by coating.
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