JP2971925B2 - シェルモールド用レジンコーテッドサンド - Google Patents

シェルモールド用レジンコーテッドサンド

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【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は、シェルモールド用のレジンコーテッドサン
ドに関するものである。
【従来の技術】
シェルモールドは、珪砂など鋳型用の耐火砂をバイン
ダー樹脂によって結合させることによって造型すること
で得られる。このシェルモールドは鋳肌が滑らかで寸法
精度が良いなどの優れた特長を有しているために多用さ
れている。そしてこのシェルモールド用のバインダー樹
脂としては一般に、フェノール類とアルデヒド類とをモ
ル比を1:0.6〜0.9に調整して酸性触媒下で反応させたノ
ボラック型フェノール樹脂や、あるいはフェノール類と
アルデヒド類とをモル比を1:1〜3に調整してアルカリ
触媒下で反応させた固形のレゾール型フェノール樹脂が
用いられ、ノボラック型フェノール樹脂では硬化剤とし
てヘキサメチレンテトラミンを配合し、レゾール型フェ
ノール樹脂ではそのままで、加熱した鋳型用の砂と混合
してフェノール樹脂の被覆層が被覆されたレジンコーテ
ッドサンドを作成し、このレジンコーテッドサンドを加
熱された金型にふりかけたり充填したりしてフェノール
樹脂を溶融硬化させることによってシェルモールドを造
型するのである。 そしてこのシェルモード用レジンコーテッドサンドに
おいて、バインダー樹脂の量は低減することが望まし
い。すなわち、造型した鋳型に溶湯を注ぐ際にバインダ
ー樹脂が炭化されてガスが発生し、このガスが鋳物中に
入り込んで巣になったり鋳肌を悪くしたりするおそれが
あるが、バインダー樹脂の量を低減すればこの問題をそ
れだけ少なくすることができることになる。またアルミ
ニウム等の低融点合金を用いて鋳造をおこなう場合、低
融点合金は融点が1000℃以下と低いために鋳型のバイン
ダー樹脂を十分に加熱分解させることができず、鋳型を
崩壊させて脱型することが困難になるが、バインダー樹
脂の量を低減すればこの問題をそれだけ少なくすること
ができることになる。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、バインダー樹脂の量を低減すると造型
した鋳型の強度が低下することになるために、バインダ
ー樹脂の量を十分に低減することができないというのが
現状である。 本発明は、上記の点に鑑みて試されたものであり、バ
インダー樹脂の量を十分に低減することが可能になるシ
ェルモールド用レジンコーテッドサンドを提供すること
を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
本発明に係るシェルモールド用レジンコーテッドサン
ドは、空隙率が44%以下の耐火砂にバインダー樹脂を被
覆せしめて成ることを特徴とするものである。 以下、本発明を詳細に説明する。 耐火砂としては特に限定されるものではないが、珪砂
を用いるのが一般的である。そして本発明においてはこ
の耐火砂として空隙率が44%以下のものを用いることを
特徴とするものである。ここで空隙率とは、耐火砂の見
掛けの容積中に占める砂粒子間の空隙部の容積の比率を
いうものであり、本発明において空隙率は次の方法で測
定した数値として定義される。まず200mlのメスシリン
ダーに水:メタノール=7.3(重量比)の混合溶液100ml
を入れ、これに別のメスシリンダーで測定した耐火砂10
0mlを徐々に加えた後に密閉し、気泡が出なくなったの
を確認した後メスシリンダーの液面を読み、この数値
(Mml)と200mlの目盛りとの差を空隙率とする。従っ
て、 空隙率(%)=200−M と定義される。尚、用いる溶液としては、上記水とメタ
ノールの混合溶液の他に、水に界面活性剤を加えたもの
や、他の液体でもよい。 空隙率はその数値が小さい程、空隙部の容積が小さく
充填率が高いことを意味し、少ないバインダー樹脂で耐
火砂の各粒子を結合させることができると考えられる。
そして本発明はこの空隙率と鋳型の強度との関係を検討
した結果、空隙率が44%付近で強度の急激な屈曲点があ
ることを見出だして完成したものである。従って、本発
明においては空隙率が44%以下の耐火砂を用いることに
限定されるものである。このとき同時に、耐火砂として
は比表面積の小さいものが好ましい。また、耐火砂の大
きさについては特に限定されるものではないが、28メッ
シュ〜200メッシュ程度の範囲の粒度のものが好まし
い。 上記耐火砂の表面にバインダー樹脂を被覆することに
よって、シェルモールド用レジンコーテッドサンドを調
製することができる。バインダー樹脂としては、特に限
定されるものではないが、ノボラック型フェノール樹
脂、レゾール型フェノール樹脂、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の混合物など、フ
ェノール樹脂を用いるのが好ましい。 レジンコーテッドサンドを調製するために耐火砂にバ
インダー樹脂を被覆するにあたっては、ドライホットコ
ート法、コールドコート法、セミホットコート法、粉末
溶剤法などでおこなうことができる。ドライホットコー
ト法は、固形フェノール樹脂など固形のバインダー樹脂
を130〜180℃に加熱した耐火砂に添加して混合し、耐火
砂による加熱によって固形バインダー樹脂を溶融させて
溶融バインダー樹脂で耐火砂の表面をコートさせ、しか
るのちにこの混合を保持したまま冷却し、粒状でさらさ
らしたレジンコーテッドサンドを得る方法である。コー
ルドコート法は、バインダー樹脂をメタノールなどの溶
剤に溶解して液状になし、これを耐火砂に添加して混合
し、溶剤を揮発させることによってレジンコーテッドサ
ンドを得る方法である。セミホットコート法は、上記溶
剤に溶解した液状バインダー樹脂を50〜90℃に加熱した
耐火砂に添加混合してレジンコーテッドサンドを得る方
法である。粉末溶剤法は、固形のバインダー樹脂を粉砕
し、この粉末樹脂を耐火砂に添加してさらにメタノール
などの溶剤を添加し、これを混合してレジンコーテッド
サンドを得る方法である。以上いずれの方法においても
粒状でさらさらしたレジンコーテッドサンドを得ること
ができるが、作業性などの点においてドライホットコー
ト法やセミホットコート法が好ましい。砂とバインダー
樹脂との混合割合は、シェルモールドの要求される性能
によって変動があり、特に限定されるものではないが、
耐火砂100重量部に対してバインダー樹脂を樹脂固形分
換算で1重量部以下にすることが可能である。またこの
混合の際に必要に応じて硬化剤、その他耐火砂とバイン
ダー樹脂とを親和させるためのシランカップリング剤な
どの各種カップリング剤、またワックスなどを配合する
ことができる。 このようにして得られたレジンコーテドサンドを常法
に従って加熱された金型にふりかけたり充填したりして
バインダー樹脂を溶融硬化させることによって、このバ
インダー樹脂による耐火砂の結合作用でシェルモールド
を造型するものである。ここで、レジンコーテッドサン
ド中のバインダー樹脂の量を低減しておくと、造型した
鋳型に溶湯を注ぐ際にバインダー樹脂が炭化されて発生
するガス量を少なくして、このガスが鋳物中に入り込ん
で巣になったり鋳肌を悪くしたりすることを低減するこ
とが可能になると共に、またバインダー樹脂が溶湯の熱
で分解され易く鋳物の砂離れを良好にして鋳肌を美しく
形成することができ、さらに低融点合金を用いて鋳造を
おこなう場合にも、バインダー樹脂を容易に分解させる
ことができ、鋳型を崩壊させて脱型することが容易にな
るものである。
【実施例】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。 実施例1−1 空隙率が42.0%の珪砂を用いてこれを140℃に加熱
し、この珪砂30kgをワールミキサーに仕込み、これに軟
化点90℃のノボラック型フェノール樹脂900gを加え、30
秒間混練した後フェノール樹脂に対し15%のヘキサメチ
レンテトラミン135gを300gの水に溶解して添加し、砂粒
の塊りが崩壊するまで混練した。次いでさらにこれにス
テアリン酸カルシウム15gを添加し、30秒間混練した後
にこれを払い出してエアレーションをおこない、樹脂量
が重量比率で3.0%のレジンコーテッドサンドを得た。 実施例1−2〜1−5 珪砂とフェノール樹脂との混合比率を調整すると共に
同時にヘキサメチレンテトラミンの配合量も調整し、あ
とは上記実施例1−1と同様にして、樹脂量が2.5%の
レジンコーテッドサンド(実施例1−2)、樹脂量が2.
0%のレジンコーテッドサンド(実施例1−3)、樹脂
量が1.5%のレジンコーテッドサンド(実施例1−
4)、樹脂量が1.0%のレジンコーテッドサンド(実施
例1−5)を、それぞれ得た。 実施例2−1 空隙率が43.8%の珪砂を用いるようにした他は、上記
実施例1−1と同様にして樹脂量が3%のレジンコーテ
ッドサンドを得た。 実施例2−2〜2−5 珪砂とフェノール樹脂との混合比率を調整し、あとは
上記実施例2−1と同様にして、樹脂量が2.5%のレジ
ンコーテッドサンド(実施例2−2)、樹脂量が2.0%
のレジンコーテッドサンド(実施例2−3)、樹脂量が
1.5%のレジンコーテッドサンド(実施例2−4)、樹
脂量が1.0%のレジンコーテッドサンド(実施例2−
5)を、それぞれ得た。 比較例1−1 空隙率が45.0%の珪砂を用いるようにした他は、上記
実施例1−1と同様にして樹脂量が3.0%のレジンコー
テッドサンドを得た。 比較例1−2〜1−5 珪砂とフェノール樹脂との混合比率を調整し、あとは
上記比較例1−1と同様にして、樹脂量が2.5%のレジ
ンコーテッドサンド(比較例1−2)、樹脂量が2.0%
のレジンコーテッドサンド(比較例1−3)、樹脂量が
1.5%のレジンコーテッドサンド(比較例1−4)、樹
脂量が1.0%のレジンコーテッドサンド(比較例1−
5)を、それぞれ得た。 比較例2−1 空隙率が46.5%の珪砂を用いるようにした他は、上記
実施例1−1と同様にして樹脂量が3.0%のレジンコー
テッドサンドを得た。 比較例2−2〜2−5 珪砂とフェノール樹脂との混合比率を調整し、あとは
上記比較例2−1と同様にして、樹脂量が2.5%のレジ
ンコーテッドサンド(比較例2−2)、樹脂量が2.0%
のレジンコーテッドサンド(比較例2−3)、樹脂量が
1.5%のレジンコーテッドサンド(比較例2−4)、樹
脂量が1.0%のレジンコーテッドサンド(比較例2−
5)を、それぞれ得た。 比較例3−1 空隙率が50.0%の珪砂を用いるようにした他は、上記
実施例1−1と同様にして樹脂量が3.0%のレジンコー
テッドサンドを得た。 比較例3−2〜3−5 珪砂とフェノール樹脂との混合比率を調整し、あとは
上記比較例3−1と同様にして、樹脂量が2.5%のレジ
ンコーテッドサンド(比較例3−2)、樹脂量が2.0%
のレジンコーテッドサンド(比較例3−3)、樹脂量が
1.5%のレジンコーテッドサンド(比較例3−4)、樹
脂量が1.0%のレジンコーテッドサンド(比較例3−
5)、をそれぞれ得た。 上記実施例1,2及び比較例1乃至3によって得たレジ
ンコーテッドサンドを用いて鋳型を作成し、この鋳型に
ついて曲げ強度を測定した。測定はJACT試験法、C−1
に準拠しておこなった。結果を次表に示す。またそれぞ
れについての珪砂の空隙率と鋳型の強度との関係を第1
図のグラフに示す。 第1図のグラフにみられるように、空隙率が43.8%
(実施例2)と45.0%(比較例1)との間で空隙率と強
度との間の関係のカーブの傾きが急激に変化することが
確認される。また前表にみられるように、実施例1−1
のものでは樹脂量が1.0%でも45.7kgf/cm2の大きな曲げ
強度を得ることができ、樹脂量を低減できることが確認
される。
【発明の効果】
上述のように本発明のシェルモールド用レジンコーテ
ッドサンドは、空隙率が44%以下の耐火砂にバインダー
樹脂を被覆せしめて形成したものであり、空隙率が44%
以下の耐火砂を用いることによって、バインダー樹脂の
量が少なくても鋳型の強度を高く確保することができ、
耐火砂に被覆するバインダー樹脂の量を十分に低減する
ことが可能になるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は耐火砂の空隙率と鋳型の曲げ強度との関係を示
すグラフである。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】空隙率が44%以下の耐火砂にバインダー樹
    脂を被覆せしめて成ることを特徴とするシェルモールド
    用レジンコーテッドサンド。
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