JP3784677B2

JP3784677B2 - 鋳造用塗型剤組成物

Info

Publication number: JP3784677B2
Application number: JP2001255431A
Authority: JP
Inventors: 祐之酒井
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2001-08-27
Filing date: 2001-08-27
Publication date: 2006-06-14
Anticipated expiration: 2021-08-27
Also published as: JP2003062640A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳造用塗型剤組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
塗型剤組成物は、鋳物表面を美麗にしたり、取り出しやすくするために鋳型や消失模型の表面に塗布して用いられるものであり、水や有機溶剤中に、ジルコン、マグネシア、シリカ、アルミナ、黒鉛等の耐火性骨材を分散したものが用いられている。
【０００３】
このような塗型剤組成物は、鋳物欠陥の防止に有用であるが、ベーニングに対しては、更なる改善が要求される。ベーニングとは、鋳物表面に生じる脈状の出っ張りであり、溶湯によって急激に鋳型が膨張することでクラックが発生し、そこに溶融金属が差し込みむために生じる鋳物欠陥である。
【０００４】
ベーニングの対策としては、従来、その根本的な発生原因である鋳型を改良するという観点から種々の検討がなされてきたが、塗型剤組成物を改良したものとして、特開昭５５−１０９５４０号では、硅石粉、酸化鉄粉、マグネシア粉を特定比率で用いることを提案している。また、水ガラスや硼砂のような注湯時に砂と反応してガラス物質を生成する物質を用いること〔Ｒ．Ｅ．Ｍｏｒｅｙ，Ｔｒａｎｓ．ＡＦＳ，５４（１９４６），１２９〕や、ホウ酸などの高温時に変形能があるものを添加すること〔日本鋳物協会全国講演大会講演概要集，１１３（１９８８），９１．広島大、片島ら〕などが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような塗型剤組成物を用いても、ベーニングの低減に対しては十分な効果が得られなかった。
【０００６】
本発明の課題は、ベーニングの低減効果の高い塗型剤組成物を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、珪酸質粉末（Ａ）及び炭素質粉末（Ｂ）を含む耐火性骨材、並びに鉄酸化物（Ｃ）を含有する鋳造用塗型剤組成物に関する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明において、珪酸質粉末（Ａ）とは、シリカ（ＳｉＯ₂）を主体とする、好ましくは９２重量％以上含有する耐火物粉末である。具体的には、珪石粉末、熔融シリカ、熔融石英（石英ガラスともいう）等が挙げられる。好ましくは珪石粉末であり、これは、天然の珪石を粉砕することで得られる。珪酸質粉末（Ａ）は、０．１〜２５０μｍ（レーザー回折式粒度分布測定機使用）の粒径分布を持つものが好ましい。また、メジアン径（５０％積算径）は、１〜１００μｍ、更に２〜５０μｍ、特に３〜２５μｍのものが好ましい。なお、シリカ・アルミナ系粉末は、シリカ含量が少なく、珪酸質粉末（Ａ）には含まれない。
【０００９】
また、本発明において、炭素質粉末（Ｂ）とは、炭素を主体とする耐火物粉末である。具体的には、天然の黒鉛、熱処理を行なった人造黒鉛等の黒鉛粉や、ピッチコークス、石油コークス、ガスコークス、レトルトカーボン等のコークス類が挙げられる。炭素質粉末（Ｂ）は、０．１〜２５０μｍ（レーザー回折式粒度分布測定機使用）の粒径分布を持つものが好ましい。また、メジアン径（５０％積算径）は、１〜１００μｍ、更に２０〜８０μｍ、特に３０〜６０μｍのものが好ましい。
【００１０】
本発明では、上記（Ａ）、（Ｂ）は耐火性骨材であるが、その他の耐火性骨材を本発明の効果を損なわない範囲で用いることもできる。
【００１１】
また、鉄酸化物（Ｃ）としては、酸化第一鉄、酸化第二鉄及び四三酸化鉄から選ばれる一種以上が好ましい。鉄酸化物（Ｃ）は、０．０２〜１５０μｍ（レーザー回折式粒度分布測定機使用）の粒径分布を持つものが好ましい。また、メジアン径（５０％積算径）は、０．０２〜８０μｍ、更に０．０５〜２０μｍ、特に０．１〜５μｍのものが好ましい。
【００１２】
本発明においては、珪酸質粉末（Ａ）の比率が珪酸質粉末（Ａ）と鉄酸化物（Ｃ）の合計中５０〜９９．５重量％、更に６０〜９８重量％、特に７０〜９５重量％であることが好ましい。また、鉄酸化物（Ｃ）の比率が珪酸質粉末（Ａ）と鉄酸化物（Ｃ）の合計中０．５〜５０重量％、更に２〜４０重量％、特に５〜３０重量％であることが好ましい。また、炭素質粉末（Ｂ）の比率が珪酸質粉末（Ａ）と鉄酸化物（Ｃ）の合計に対し、１〜２００重量％、更に１０〜１５０重量％、特に４０〜１３０重量％であることが好ましい。
【００１３】
本発明の塗型剤組成物は、上記特定の耐火性骨材（Ａ）、（Ｂ）と鉄酸化物（Ｃ）とを適当な分散媒に分散させた液状の組成物である。分散媒は、水性、油性いずれでもよいが、浸透性の点より油性のものが好ましい。油性塗型剤組成物の場合は、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類、キシレン、トルエン等の芳香族溶剤、ミネラルスピリット等の炭化水素系溶剤が使用できる。好ましくは低級アルコール類であり、特にメタノールが好ましい。芳香族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。水性塗型剤組成物の場合は水が主分散媒となる。添加量は耐火性骨材（Ａ）及び（Ｂ）の合計１００重量部に対し、１０〜１００重量部が好ましい。
【００１４】
本発明の塗型剤組成物には、通常使用されるような粘結剤を配合できる。例えば、常温で強い塗膜を形成できるフェノール、ロジン、石油樹脂のような有機粘結剤や、鋳込み時に塗膜の熱間強度を上げるためのベントナイト、エチルシリケート、ケイ酸ソーダなどの無機粘結剤がある。条件によりこれらのものを併用してもよい。添加量は耐火性骨材（Ａ）及び（Ｂ）の合計１００重量部に対し、０．５〜１０重量部が好ましい。
【００１５】
本発明の塗型剤組成物は、通常と同様に、空隙鋳造法に用いられる鋳型表面や消失模型鋳造法に用いられる合成樹脂発泡体の模型に塗布して用いられる。
【００１６】
【実施例】
表１に示す塗型剤組成物を調製し、以下の方法でベーニング試験を行った。結果を表１に示す。
【００１７】
＜塗型剤組成物の調製＞
表１の比率で耐火性骨材〔骨材（ｉ）及び炭素質粉末〕及び鉄酸化物を混合し、該混合物１００重量部に対して、焼結剤として有機ベントナイト２重量部、ロジン変性樹脂２重量部、増粘剤としてヒドロキシプロピルアルキル化セルロース０．２重量部を添加混合し、更に塗布可能な適正濃度になるようにメタノールで希釈撹拌した。ここで、骨材（ｉ）の珪酸質粉末は珪石粉（メジアン径６μｍ）、マグネシア質粉末はマグネシアクリンカー（メジアン径１０μｍ）、ジルコニア質粉末は珪酸塩鉱物であるジルコン（メジアン径９μｍ）、シリカ・アルミナ系粉末は合成ムライト粉（メジアン径１０μｍ、シリカ含量２７重量％）を使用した。また、鉄酸化物は酸化第二鉄（α型、メジアン径０．３μｍ）を使用した。また、炭素質粉末は天然黒鉛粉（メジアン径５０μｍ）を使用した。
【００１８】
＜ベーニング試験＞
２５℃、５５％ＲＨの条件下で、再生砂（ＡＦＳ４５）１００重量部に対して硬化剤として有機スルホン酸硬化剤（花王クエーカー（株）製カオーライトナーＴＫ−３）を０．３２重量部添加混練した後に、フラン樹脂（花王クエーカー（株）製カオーライトナー３４０Ｂ）を再生砂に対し０．８重量部混合させた。
【００１９】
この混合砂を、図１の試験片（７段ステップコーン、重量約１３．５Ｋｇ）の中子、主型の双方に充填し、試験片を作成した。階段状中子面の鋳型表面に表１の塗型剤組成物をディッピングにより塗布し、分散媒が残らないよう２５℃、５５％ＲＨの条件下で約１日乾燥させた。
【００２０】
乾燥後、ＦＣ２５０を１４００℃で注湯し、図１の試験片を鋳造した。階段状中子面に発生した全てのベーニング（目視で確認できるもの）の長さを測定し、その合計でベーニングの低減効果を評価した。ベーニングの合計長さの数値が小さいほど、ベーニング低減効果が良好である。
【００２１】
【表１】

【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の評価で用いた７段ステップコーン試験片の断面概略図である。

Claims

珪酸質粉末（Ａ）及び炭素質粉末（Ｂ）を含む耐火性骨材、並びに鉄酸化物（Ｃ）を含有する鋳造用塗型剤組成物であって、珪酸質粉末（Ａ）の比率が珪酸質粉末（Ａ）と鉄酸化物（Ｃ）の合計中７０〜９０重量％、鉄酸化物（Ｃ）の比率が珪酸質粉末（Ａ）と鉄酸化物（Ｃ）の合計中１０〜３０重量％であり、且つ炭素質粉末（Ｂ）の比率が珪酸質粉末（Ａ）と鉄酸化物（Ｃ）の合計に対し、４０〜１３０重量％である、鋳造用塗型剤組成物。
（Ａ）が、珪石粉末である請求項１記載の鋳造用塗型剤組成物。
（Ｂ）が、黒鉛粉及びコークス類から選ばれる一種以上である請求項１又は２記載の鋳造用塗型剤組成物。
（Ｃ）が、酸化第一鉄、酸化第二鉄及び四三酸化鉄から選ばれる一種以上である請求項１〜３の何れか１項記載の鋳造用塗型剤組成物。