JP4407865B2 - 消失模型用添加剤およびそれを用いた鋳型用消失模型 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳型用の消失模型に用いられる添加剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
消失模型鋳造法はフルモールド法とも言われ、合成樹脂発泡体にて製作した模型を鋳物砂に埋設したまま鋳型として利用するプロセスであり、残渣欠陥の改良が望まれている。なお、残渣欠陥とは、鋳込まれた溶湯による合成樹脂発泡体の熱分解により、発生する多量の熱分解ガス及び残渣による鋳物の欠陥である。
【０００３】
このような残渣欠陥に対しては、塗型剤（材）を改良してその改善を図ることが提案されている（特開昭６３−２９０６４７号、特開平３−２１０９３４号、特開平４−２６２８３２号、特開平７−１１２２３８号、特開平８−１５０４３６号等）。
【０００４】
また、合成樹脂発泡体そのものの燃焼性に着目した研究もなされており、例えば内田らは、ＴｉＯ2による発泡ポリスチレンの分解温度の低下と軟化温度の上昇を報告している（社団法人日本鋳造工学会、第１３２回全国大会講演概要集）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これら従来の塗型剤（材）やＴｉＯ2を用いても、消失模型を用いた場合の残渣欠陥を十分に解消できるとは言い難い。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、水溶液又は水分散液のｐＨが２５℃で７．５以上である塩基性の金属化合物からなる、発泡プラスチックを用いた消失模型用の添加剤、並びに、該添加剤を含有する発泡ポリスチレン又は発泡ポリメタクリル酸メチルからなる鋳型用消失模型に関する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の添加剤となる金属化合物は塩基性の化合物であるが、ここで塩基性とは該化合物の水溶液又は水分散液がｐＨ７．５以上の塩基性を示すことを意味する。特に、金属化合物の水溶液又は水分散液のｐＨが２５℃で７．５以上、更に８．５〜１２．０、特に９．０〜１１．５であることが好ましい。ここで、ｐＨは、ＪＡＣＴ試験法Ｓ−３「鋳物砂のｐＨ試験法」（平成１１年５月発行）に準じて測定されたものであり、水溶液又は水分散液における金属化合物の濃度は、化合物２０ｇ／水５０ｍｌである。
【０００８】
このような金属化合物は、マグネシウム、カルシウム、クロム、マンガン、鉄、銅、亜鉛、ストロンチウム、バリウム及び鉛から選ばれる金属、特にはカルシウム、マグネシウム、更にはマグネシウムを含有することが好ましく、特にこれらの金属の酸化物、炭酸塩又は珪酸塩であることが好ましい。これらは、二以上の化合物からなる高次化合物であってもよい。
【０００９】
本発明の添加剤は、発泡プラスチックの製造工程（原料ビーズ、ペレットの調製時、発泡処理時等）に添加してもよいし、発泡プラスチックを消失模型の形状に成型した後に該模型の表面に水溶液や水分散液としたものを塗布する等して付着させてもよい。
【００１０】
本発明の添加剤は、最終消失模型の重量に対して、０．１〜１０重量％、更に０．５〜７重量％、特に１〜５重量％の比率で用いられるのが好ましい。
【００１１】
また、消失模型となる発泡プラスチックは、発泡ポリスチレン又は発泡ポリメタクリル酸メチルが好ましい。
【００１２】
本発明の添加剤は、消失模型を用いる通常のフルモールド法において用いられる。鋳造に用いる鋳物砂としては、石英質を主成分とする珪砂の他、ジルコン砂、クロマイト砂、合成セラミック砂等の新砂又は再生砂が挙げられる。鋳物砂は粘結剤を添加せずに用いることもでき、その場合には充填性が良好であるが、強度が必要な場合には、粘結剤を添加し、硬化剤により硬化させるのが好ましい。本発明の添加剤を含有させた消失模型は、通常の塗型剤による処理がなされ、鋳造に用いられる。
【００１３】
また、本発明の添加剤は、アルミニウム等の非鉄金属系鋳物や鋳鉄、鋳鋼等の鉄系鋳物の何れにも用いることができるが、残渣欠陥の起こりやすい鉄系鋳物用として用いることが、本発明の効果を有効に利用することができ、好ましい。
【００１４】
【発明の効果】
本発明の添加剤によれば、消失模型を用いた場合に、残渣欠陥が顕著に改良される。これは、本発明の金属化合物により、発泡ポリスチレンや発泡ポリメタクリル酸メチル等の発泡樹脂の分解温度が低下する一方で、該樹脂の軟化温度が上昇し、これらの相乗効果により、一定燃焼温度での該樹脂の燃焼効率が向上するためと考えられる。
【００１５】
【実施例】
発泡ポリスチレン（発泡倍率６０倍）を用いて、２５０ｍｍ×１２０ｍｍ×８０ｍｍの寸法の模型を作製した。この模型の上型面に表１の添加剤を表１の割合で付着させた後、塗型剤（市販のフルモールド用塗型剤）を７０ボーメで塗布した。その後５０℃で１２時間乾燥した。なお、添加剤は、表１の金属化合物を含有する水性組成物を塗布することで模型に付着させた。
【００１６】
フリーマントル珪砂（５号）に有機スルホン酸硬化剤（花王クエーカー（株）製ＴＫ−３）を０．２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３４０Ｂ）を珪砂に対して０．５重量部混合した。この混練砂に上記の模型を埋設した。溶湯があふれない速度で堰（湯路、堰には内径３０ｍｍの陶管を使用）の部分から鋳込みを行い（材質ＦＣ−２５０、鋳込み温度１４００℃）、上型面の鋳肌の状態を目視にて以下の基準で評価した。結果を表１に示す。
◎；残渣欠陥の発生なし
○；若干の残渣欠陥の発生あり
△；残渣欠陥の発生あり
×；多量の残渣欠陥の発生あり
【００１７】
【表１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳型用の消失模型に用いられる添加剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
消失模型鋳造法はフルモールド法とも言われ、合成樹脂発泡体にて製作した模型を鋳物砂に埋設したまま鋳型として利用するプロセスであり、残渣欠陥の改良が望まれている。なお、残渣欠陥とは、鋳込まれた溶湯による合成樹脂発泡体の熱分解により、発生する多量の熱分解ガス及び残渣による鋳物の欠陥である。
【０００３】
このような残渣欠陥に対しては、塗型剤（材）を改良してその改善を図ることが提案されている（特開昭６３−２９０６４７号、特開平３−２１０９３４号、特開平４−２６２８３２号、特開平７−１１２２３８号、特開平８−１５０４３６号等）。
【０００４】
また、合成樹脂発泡体そのものの燃焼性に着目した研究もなされており、例えば内田らは、ＴｉＯ2による発泡ポリスチレンの分解温度の低下と軟化温度の上昇を報告している（社団法人日本鋳造工学会、第１３２回全国大会講演概要集）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これら従来の塗型剤（材）やＴｉＯ2を用いても、消失模型を用いた場合の残渣欠陥を十分に解消できるとは言い難い。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、水溶液又は水分散液のｐＨが２５℃で７．５以上である塩基性の金属化合物からなる、発泡プラスチックを用いた消失模型用の添加剤、並びに、該添加剤を含有する発泡ポリスチレン又は発泡ポリメタクリル酸メチルからなる鋳型用消失模型に関する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の添加剤となる金属化合物は塩基性の化合物であるが、ここで塩基性とは該化合物の水溶液又は水分散液がｐＨ７．５以上の塩基性を示すことを意味する。特に、金属化合物の水溶液又は水分散液のｐＨが２５℃で７．５以上、更に８．５〜１２．０、特に９．０〜１１．５であることが好ましい。ここで、ｐＨは、ＪＡＣＴ試験法Ｓ−３「鋳物砂のｐＨ試験法」（平成１１年５月発行）に準じて測定されたものであり、水溶液又は水分散液における金属化合物の濃度は、化合物２０ｇ／水５０ｍｌである。
【０００８】
このような金属化合物は、マグネシウム、カルシウム、クロム、マンガン、鉄、銅、亜鉛、ストロンチウム、バリウム及び鉛から選ばれる金属、特にはカルシウム、マグネシウム、更にはマグネシウムを含有することが好ましく、特にこれらの金属の酸化物、炭酸塩又は珪酸塩であることが好ましい。これらは、二以上の化合物からなる高次化合物であってもよい。
【０００９】
本発明の添加剤は、発泡プラスチックの製造工程（原料ビーズ、ペレットの調製時、発泡処理時等）に添加してもよいし、発泡プラスチックを消失模型の形状に成型した後に該模型の表面に水溶液や水分散液としたものを塗布する等して付着させてもよい。
【００１０】
本発明の添加剤は、最終消失模型の重量に対して、０．１〜１０重量％、更に０．５〜７重量％、特に１〜５重量％の比率で用いられるのが好ましい。
【００１１】
また、消失模型となる発泡プラスチックは、発泡ポリスチレン又は発泡ポリメタクリル酸メチルが好ましい。
【００１２】
本発明の添加剤は、消失模型を用いる通常のフルモールド法において用いられる。鋳造に用いる鋳物砂としては、石英質を主成分とする珪砂の他、ジルコン砂、クロマイト砂、合成セラミック砂等の新砂又は再生砂が挙げられる。鋳物砂は粘結剤を添加せずに用いることもでき、その場合には充填性が良好であるが、強度が必要な場合には、粘結剤を添加し、硬化剤により硬化させるのが好ましい。本発明の添加剤を含有させた消失模型は、通常の塗型剤による処理がなされ、鋳造に用いられる。
【００１３】
また、本発明の添加剤は、アルミニウム等の非鉄金属系鋳物や鋳鉄、鋳鋼等の鉄系鋳物の何れにも用いることができるが、残渣欠陥の起こりやすい鉄系鋳物用として用いることが、本発明の効果を有効に利用することができ、好ましい。
【００１４】
【発明の効果】
本発明の添加剤によれば、消失模型を用いた場合に、残渣欠陥が顕著に改良される。これは、本発明の金属化合物により、発泡ポリスチレンや発泡ポリメタクリル酸メチル等の発泡樹脂の分解温度が低下する一方で、該樹脂の軟化温度が上昇し、これらの相乗効果により、一定燃焼温度での該樹脂の燃焼効率が向上するためと考えられる。
【００１５】
【実施例】
発泡ポリスチレン（発泡倍率６０倍）を用いて、２５０ｍｍ×１２０ｍｍ×８０ｍｍの寸法の模型を作製した。この模型の上型面に表１の添加剤を表１の割合で付着させた後、塗型剤（市販のフルモールド用塗型剤）を７０ボーメで塗布した。その後５０℃で１２時間乾燥した。なお、添加剤は、表１の金属化合物を含有する水性組成物を塗布することで模型に付着させた。
【００１６】
フリーマントル珪砂（５号）に有機スルホン酸硬化剤（花王クエーカー（株）製ＴＫ−３）を０．２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３４０Ｂ）を珪砂に対して０．５重量部混合した。この混練砂に上記の模型を埋設した。溶湯があふれない速度で堰（湯路、堰には内径３０ｍｍの陶管を使用）の部分から鋳込みを行い（材質ＦＣ−２５０、鋳込み温度１４００℃）、上型面の鋳肌の状態を目視にて以下の基準で評価した。結果を表１に示す。
◎；残渣欠陥の発生なし
○；若干の残渣欠陥の発生あり
△；残渣欠陥の発生あり
×；多量の残渣欠陥の発生あり
【００１７】
【表１】
Claims (4)
- 水溶液又は水分散液のｐＨが２５℃で７．５以上である塩基性の金属化合物からなる、発泡プラスチックを用いた消失模型用の添加剤であって、発泡プラスチックが、発泡ポリスチレン又は発泡ポリメタクリル酸メチルであり、塗型剤による処理の前に使用される添加剤。
- 金属化合物が、マグネシウム、カルシウム、クロム、鉄、銅、マンガン、亜鉛、ストロンチウム、バリウム及び鉛から選ばれる金属の酸化物、炭酸塩又は珪酸塩である請求項１記載の添加剤。
- 請求項１又は２記載の添加剤を含有する発泡ポリスチレン又は発泡ポリメタクリル酸メチルからなる鋳型用消失模型。
- 前記添加剤を最終消失模型の重量に対して０．５〜５重量％含有する請求項３記載の鋳型用消失模型。
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| JP2000310752A JP4407865B2 (ja) | 2000-10-11 | 2000-10-11 | 消失模型用添加剤およびそれを用いた鋳型用消失模型 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000310752A JP4407865B2 (ja) | 2000-10-11 | 2000-10-11 | 消失模型用添加剤およびそれを用いた鋳型用消失模型 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002120041A JP2002120041A (ja) | 2002-04-23 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102179474A (zh) * | 2011-04-13 | 2011-09-14 | 于永波 | 消失模法铸造铁合金球模板 |
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2000
- 2000-10-11 JP JP2000310752A patent/JP4407865B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN102179474A (zh) * | 2011-04-13 | 2011-09-14 | 于永波 | 消失模法铸造铁合金球模板 |
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