JP6770532B2 - 鋳造用塗型剤組成物 - Google Patents
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Description
本発明は、鋳造用塗型剤組成物に関する。
鋳造用塗型剤組成物は、溶融金属が接する鋳型表面に塗布又は噴霧（ぶっかけも含む）して塗膜を塗装することにより、鋳型の表面を保護し、溶融金属と鋳型表面との化学反応や、鋳物の焼着欠陥の発生を防止するために用いられるものである。
従来の鋳造用塗型剤組成物は、刷毛塗りで鋳型表面に塗型剤組成物を塗布する場合、砂型表面上における塗型剤組成物の伸び（刷毛伸び）が必ずしも良好ではない。塗布作業性が悪いと、鋳物の生産性が低下し、コスト高となる。そのため、従来の砂型鋳造用塗型剤組成物では、砂型表面に塗型剤組成物を塗布する際の塗布作業性の向上が望まれている。
例えば、特開昭５３−５２２３６号公報及び特開昭５３−５３５１８号公報では、特定の共重合体を含有させることによって塗布作業性等を向上させる試みがなされている。
本発明は、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸エステル、及び（メタ）アクリルアミドからなる群より選ばれる１種以上を重合することにより誘導される構成単位ａと、ポリオキシアルキレン鎖を有する（メタ）アクリル酸、ポリオキシアルキレン鎖を有する（メタ）アクリル酸エステル、及びポリオキシアルキレン鎖を有する（メタ）アクリルアミドからなる群より選ばれる１種以上を重合することにより誘導される構成単位ｂとを骨格として有する重合体Ａ、溶媒、及び耐火性粒子を含有する鋳造用塗型剤組成物である。
従来の鋳造用塗型剤組成物では、塗布作業性が十分ではなく、更なる向上が望まれていた。
また、従来の鋳造用塗型剤組成物は、当該鋳造用塗型剤組成物に含まれる耐火性粒子が比較的早く沈降するため、貯蔵時に当該耐火性粒子が締め固まることが多かった。当該耐火性粒子が沈降して締め固まると使用時に耐火性粒子を再分散させる必要があるため、鋳物の生産性が低下し、コスト高となる。そのため、従来の鋳造用塗型剤組成物は耐火性粒子の再分散性の向上が望まれていた。
本発明は、鋳型表面への塗布作業性が良好であり、耐火性粒子の再分散性が良好な鋳造用塗型剤組成物を提供する。
本発明は、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸エステル、及び（メタ）アクリルアミドからなる群より選ばれる１種以上を重合することにより誘導される構成単位ａと、ポリオキシアルキレン鎖を有する（メタ）アクリル酸、ポリオキシアルキレン鎖を有する（メタ）アクリル酸エステル、及びポリオキシアルキレン鎖を有する（メタ）アクリルアミドからなる群より選ばれる１種以上を重合することにより誘導される構成単位ｂとを骨格として有する重合体Ａ、溶媒、及び耐火性粒子を含有する鋳造用塗型剤組成物である。
本発明によれば、鋳型表面への塗布作業性が良好であり、耐火性粒子の再分散性が良好な鋳造用塗型剤組成物を提供することができる。
以下、本発明の一実施形態について説明する。
＜鋳造用塗型剤組成物＞
本実施形態の鋳造用塗型剤組成物（以下、単に塗型剤組成物ともいう）は、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸エステル、及び（メタ）アクリルアミドからなる群より選ばれる１種以上を重合することにより誘導される構成単位ａと、ポリオキシアルキレン鎖を有する（メタ）アクリル酸、ポリオキシアルキレン鎖を有する（メタ）アクリル酸エステル、及びポリオキシアルキレン鎖を有する（メタ）アクリルアミドからなる群より選ばれる１種以上を重合することにより誘導される構成単位ｂとを骨格として有する重合体Ａ、溶媒、及び耐火性粒子を含有する。本実施形態の塗型剤組成物によれば、鋳型表面への塗布作業性が良好であり、耐火性粒子の再分散性が良好な鋳造用塗型剤組成物を提供することができる。当該塗型剤組成物がこのような効果を奏する理由は定かではないが、以下の様に考えられる。
本実施形態の鋳造用塗型剤組成物（以下、単に塗型剤組成物ともいう）は、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸エステル、及び（メタ）アクリルアミドからなる群より選ばれる１種以上を重合することにより誘導される構成単位ａと、ポリオキシアルキレン鎖を有する（メタ）アクリル酸、ポリオキシアルキレン鎖を有する（メタ）アクリル酸エステル、及びポリオキシアルキレン鎖を有する（メタ）アクリルアミドからなる群より選ばれる１種以上を重合することにより誘導される構成単位ｂとを骨格として有する重合体Ａ、溶媒、及び耐火性粒子を含有する。本実施形態の塗型剤組成物によれば、鋳型表面への塗布作業性が良好であり、耐火性粒子の再分散性が良好な鋳造用塗型剤組成物を提供することができる。当該塗型剤組成物がこのような効果を奏する理由は定かではないが、以下の様に考えられる。
重合体Ａの構成単位ａが主として耐火性粒子表面へ強く吸着することで、当該重合体Ａが耐火性粒子表面から脱離することが抑制されて耐火性粒子を被覆することができる。この重合体Ａの吸着層における重合体Ａの構成単位ｂが、主として耐火性粒子間に強い立体的斥力をもたらすため、耐火性粒子同士の凝集を抑制するために分散性が向上すると考えられる。
〔重合体Ａ〕
前記共重合体Ａは、疎水性である前記構成単位ａと、親水性である前記構成単位ｂとを骨格として有する。なお、本明細書において、「（メタ）アクリル」とは「アクリル」及び／又は「メタクリル」を意味する。
前記共重合体Ａは、疎水性である前記構成単位ａと、親水性である前記構成単位ｂとを骨格として有する。なお、本明細書において、「（メタ）アクリル」とは「アクリル」及び／又は「メタクリル」を意味する。
［構成単位ａ］
前記重合体Ａ中の前記構成単位ａの含有量は、鋳型への塗布作業性向上の観点、及び耐火性粒子の再分散性向上の観点から、５質量％以上が好ましく、１０質量％以上がより好ましく、１２．５質量％以上が更に好ましい。前記重合体Ａ中の前記構成単位ａの含有量は、同様の観点から、６０質量％以下が好ましく、４０質量％以下がより好ましく、３５質量％以下が更に好ましい。また、前記重合体Ａ中の前記構成単位ａの含有量は、同様の観点から、５〜６０質量％が好ましく、１０〜４０質量％がより好ましく、１２．５〜３５質量％が更に好ましい。
前記重合体Ａ中の前記構成単位ａの含有量は、鋳型への塗布作業性向上の観点、及び耐火性粒子の再分散性向上の観点から、５質量％以上が好ましく、１０質量％以上がより好ましく、１２．５質量％以上が更に好ましい。前記重合体Ａ中の前記構成単位ａの含有量は、同様の観点から、６０質量％以下が好ましく、４０質量％以下がより好ましく、３５質量％以下が更に好ましい。また、前記重合体Ａ中の前記構成単位ａの含有量は、同様の観点から、５〜６０質量％が好ましく、１０〜４０質量％がより好ましく、１２．５〜３５質量％が更に好ましい。
前記構成単位ａとしては、耐火性粒子の再分散性の観点から、下記一般式１で表される構成単位ａ１や下記一般式２で示される構成単位ａ２が好ましいものとして例示でき、これらの中でも前記構成単位ａ１がより好ましい。
前記一般式１中、Ｒ１及びＲ２は、各々独立に、鋳型への塗布作業性向上の観点、及び耐火性粒子の再分散性向上の観点から、水素原子又は炭素数１〜２のアルキル基が好ましく、水素原子がより好ましい。
前記一般式１中、Ｒ３は、鋳型への塗布作業性向上の観点、及び耐火性粒子の再分散性向上の観点から、水素原子又は炭素数１〜２のアルキル基が好ましく、水素原子又はメチル基がより好ましい。
前記一般式１中、Ｙ１は、鋳型への塗布作業性向上の観点、及び耐火性粒子の再分散性向上の観点から、酸素原子又はＮＨ基が好ましく、酸素原子がより好ましい。
前記一般式１中、Ｒ４及びＲ５は、鋳型への塗布作業性向上の観点、及び耐火性粒子の再分散性向上の観点から、炭素数１〜３０の直鎖、分岐鎖若しくは環状のアルキル基若しくはアルケニル基又はアリール基が好ましく、炭素数１〜２２のアルキル基又はアルケニル基がより好ましい。Ｒ４の例としては、メチル基、エチル基、（ノルマル又はイソ）プロピル基、ブチル基、オクチル基、２−エチルヘキシル基、デシル基、ラウリル基、ミリスチル基、セチル基、ステアリル基、オレイル基、ベヘニル基等が挙げられる。これらの中でも、鋳型への塗布作業性向上の観点、及び耐火性粒子の再分散性向上の観点から、メチル基、エチル基、（ノルマル又はイソ）プロピル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
前記重合体Ａ中の前記構成単位ａ１の含有量は、鋳型への塗布作業性向上の観点、及び耐火性粒子の再分散性向上の観点から、５質量％以上が好ましく、１０質量％以上がより好ましく、１２．５質量％以上が更に好ましい。前記重合体Ａ中の前記構成単位ａ１の含有量は、同様の観点から、３０質量％以下が好ましく、２０質量％以下がより好ましく、１７．５質量％以下が更に好ましい。また、前記重合体Ａ中の前記構成単位ａ１の含有量は、同様の観点から、５〜３０質量％が好ましく、１０〜２０質量％がより好ましく、１２．５〜１７．５質量％が更に好ましい。
前記一般式２中、Ｒ６及びＲ７は、各々独立に、鋳型への塗布作業性向上の観点、及び耐火性粒子の再分散性向上の観点から、水素原子又は炭素数１〜２のアルキル基が好ましく、水素原子がより好ましい。
前記一般式２中、Ｒ８は、鋳型への塗布作業性向上の観点、及び耐火性粒子の再分散性向上の観点から、水素原子又は炭素数１〜２のアルキル基が好ましく、水素原子又はメチル基がより好ましい。
前記一般式２中、Ｍは、鋳型への塗布作業性向上の観点、及び耐火性粒子の再分散性向上の観点から、水素原子が好ましい。
前記陽イオンとしては、特に制限されないが、一価の陽イオンが挙げられ、具体的には、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋など一価の金属イオン、及び、アンモニウムイオン、有機アンモニウムイオンなどが挙げられる。電子材料用途では、金属イオンの残存による電気特性への影響からアンモニウムイオン又は有機アンモニウムイオンが好ましい。
前記重合体Ａ中の前記構成単位ａ２の含有量は、鋳型への塗布作業性向上の観点、及び耐火性粒子の再分散性向上の観点から、５質量％以上が好ましく、１０質量％以上がより好ましく、１２．５質量％以上が更に好ましい。前記重合体Ａ中の前記構成単位ａ２の含有量は、同様の観点から、３０質量％以下が好ましく、２０質量％以下がより好ましく、１７．５質量％以下が更に好ましい。また、前記重合体Ａ中の前記構成単位ａ２の含有量は、同様の観点から、５〜３０質量％が好ましく、１０〜２０質量％がより好ましく、１２．５〜１７．５質量％が更に好ましい。
［構成単位ｂ］
前記構成単位ｂとしては、鋳型への塗布作業性向上の観点、及び耐火性粒子の再分散性向上の観点から、下記一般式３で表される構成単位ｂ１が好ましいものとして例示できる。
前記構成単位ｂとしては、鋳型への塗布作業性向上の観点、及び耐火性粒子の再分散性向上の観点から、下記一般式３で表される構成単位ｂ１が好ましいものとして例示できる。
前記一般式３中、Ｒ９及びＲ１０は、各々独立に、鋳型への塗布作業性向上の観点、及び耐火性粒子の再分散性向上の観点から、水素原子又は炭素数１〜２のアルキル基が好ましく、水素原子がより好ましい。
前記一般式３中、Ｒ１１は、鋳型への塗布作業性向上の観点、及び耐火性粒子の再分散性向上の観点から、水素原子又は炭素数１〜２のアルキル基が好ましく、水素原子又はメチル基がより好ましい。
前記一般式３中、Ｙ２は、鋳型への塗布作業性向上の観点、及び耐火性粒子の再分散性向上の観点から、酸素原子又はＮＨ基が好ましく、酸素原子がより好ましい。
前記一般式３中、Ｒ１２は、鋳型への塗布作業性向上の観点、及び耐火性粒子の再分散性向上の観点から、炭素数１〜４の直鎖又は分岐鎖のアルキレン基が好ましく、エチレン基又はプロピレン基がより好ましく、エチレン基が更に好ましい。
前記一般式３中、ｎは、オキシアルキレン基の付加モル数を表す。当該nは、鋳型への塗布作業性向上の観点、及び耐火性粒子の再分散性向上の観点から、５以上が好ましく、１０以上がより好ましく、１５以上が更に好ましく、２０以上がより更に好ましい。当該nは、同様の観点から、９０以下が好ましく、６０以下がより好ましく、４５以下が更に好ましく、３０以下がより更に好ましい。当該nは、同様の観点から、５〜９０が好ましく、１０〜６０がより好ましく、１５〜４５が更に好ましく、２０〜３０がより更に好ましい。ｎ個のＲ１２は、同一でも異なっていても良い。
前記一般式３中、Ｒ１３は、鋳型への塗布作業性向上の観点、及び耐火性粒子の再分散性向上の観点から、水素原子又は炭素数１〜２のアルキル基が好ましい。
前記重合体Ａ中の前記構成単位ｂの含有量は、鋳型への塗布作業性向上の観点、及び耐火性粒子の再分散性向上の観点から、４０質量％以上が好ましく、５０質量％以上がより好ましく、６０質量％以上が更に好ましい。前記重合体Ａ中の前記構成単位ｂの含有量は、同様の観点から、８０質量％以下が好ましく、７７質量％以下がより好ましく、７４質量％以下が更に好ましい。また、前記重合体Ａ中の前記構成単位ｂの含有量は、同様の観点から、４０〜８０質量％が好ましく、５０〜７７質量％がより好ましく、６０〜７４質量％が更に好ましい。
前記重合体Ａ中の前記構成単位ａの含有量と前記構成単位ｂの含有量の比（前記構成単位ａの含有量／前記構成単位ｂの含有量）は、鋳型への塗布作業性向上の観点、及び耐火性粒子の再分散性向上の観点から、０．０６以上が好ましく、０．１３以上がより好ましく、０．１７以上が更に好ましい。前記重合体Ａ中の前記構成単位ａの含有量と前記構成単位ｂの含有量の比（前記構成単位ａの含有量／前記構成単位ｂの含有量）は、同様の観点から、１．５０以下が好ましく、０．８０以下がより好ましく、０．５８以下が更に好ましい。また、前記重合体Ａ中の前記構成単位ａの含有量と前記構成単位ｂの含有量の比（前記構成単位ａの含有量／前記構成単位ｂの含有量）は、同様の観点から、０．０６〜１．５０が好ましく、０．１３〜０．８０がより好ましく、０．１７〜０．５８が更に好ましい。
前記重合体Ａ中の前記構成単位ａ１の含有量と前記構成単位ｂの含有量の比（前記構成単位ａ１の含有量／前記構成単位ｂの含有量）は、鋳型への塗布作業性向上の観点、及び耐火性粒子の再分散性向上の観点から、０．０６以上が好ましく、０．１３以上がより好ましく、０．１７以上が更に好ましい。前記重合体Ａ中の前記構成単位ａ１の含有量と前記構成単位ｂの含有量の比（前記構成単位ａ１の含有量／前記構成単位ｂの含有量）は、同様の観点から、０．７５以下が好ましく、０．４０以下がより好ましく、０．２９以下が更に好ましい。また、前記重合体Ａ中の前記構成単位ａ１の含有量と前記構成単位ｂの含有量の比（前記構成単位ａ１の含有量／前記構成単位ｂの含有量）は、同様の観点から、０．０６〜０．７５が好ましく、０．１３〜０．４０がより好ましく、０．１７〜０．２９が更に好ましい。
前記重合体Ａ中の前記構成単位ａ２の含有量と前記構成単位ｂの含有量の比（前記構成単位ａ２の含有量／前記構成単位ｂの含有量）は、鋳型への塗布作業性向上の観点、及び耐火性粒子の再分散性向上の観点から、０．０６以上が好ましく、０．１３以上がより好ましく、０．１７以上が更に好ましい。前記重合体Ａ中の前記構成単位ａ２の含有量と前記構成単位ｂの含有量の比（前記構成単位ａ２の含有量／前記構成単位ｂの含有量）は、同様の観点から、０．７５以下が好ましく、０．４０以下がより好ましく、０．２９以下が更に好ましい。また、前記重合体Ａ中の前記構成単位ａ２の含有量と前記構成単位ｂの含有量の比（前記構成単位ａ２の含有量／前記構成単位ｂの含有量）は、同様の観点から、０．０６〜０．７５が好ましく、０．１３〜０．４０がより好ましく、０．１７〜０．２９が更に好ましい。
［その他の構成単位］
前記重合体Ａは、本実施形態の効果を損なわない範囲で前記構成単位ａ及びｂ以外の構成単位を含有していても構わない。
前記重合体Ａは、本実施形態の効果を損なわない範囲で前記構成単位ａ及びｂ以外の構成単位を含有していても構わない。
前記重合体Ａに含有される構成単位の配列は、ランダム、ブロック、又はグラフトのいずれでも良い。
前記重合体Ａの重量平均分子量（Ｍｗ）は、鋳型への塗布作業性向上の観点、及び耐火性粒子の再分散性向上の観点から、５０００以上が好ましく、１００００以上がより好ましく、２００００以上が更に好ましい。前記重合体Ａの重量平均分子量は、同様の観点から、１０００００以下が好ましく、７００００以下がより好ましく、４００００以下が更に好ましい。また、前記重合体Ａの重量平均分子量は、同様の観点から、５０００〜１０００００が好ましく、１００００〜７００００がより好ましく、２００００〜４００００が更に好ましい。なお、本明細書において重量平均分子量は実施例に記載の方法によって測定する。
前記鋳造用塗型剤組成物中の重合体Ａの含有量は、鋳型への塗布作業性向上の観点、及び耐火性粒子の再分散性向上の観点から、耐火性粒子１０００質量部に対して０．１質量部以上が好ましく、０．２質量部以上がより好ましく、０．３質量部以上が更に好ましい。前記鋳造用塗型剤組成物中の重合体Ａの含有量は、同様の観点から、耐火性粒子１０００質量部に対して２．０質量部以下が好ましく、１．２質量部以下がより好ましく、０．８質量部以下が更に好ましい。また、前記鋳造用塗型剤組成物中の重合体Ａの含有量は、同様の観点から、耐火性粒子１０００質量部に対して０．１〜２．０質量部が好ましく、０．２〜１．２質量部がより好ましく、０．３〜０．８質量部が更に好ましい。
〔溶媒〕
前記溶媒は、特に限定されないが、前記塗型剤組成物を鋳型に塗布等した後に乾燥によりその一部又は全部が除去されるものが好ましい。前記溶媒としては、水及び／又は有機溶媒が例示できる。水は、安全性や経済性の点で好ましい。有機溶媒は、浸透性や乾燥性の点で好ましい。有機溶媒としては、メタノール、エタノール、（ノルマル又はイソ）プロピルアルコール等の低級アルコール系溶剤、キシレン、トルエン等の芳香族系溶剤、ミネラルスピリット等の炭化水素系溶剤等が使用できる。好ましくは低級アルコール系溶剤であり、メタノールがより好ましい。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。
前記溶媒は、特に限定されないが、前記塗型剤組成物を鋳型に塗布等した後に乾燥によりその一部又は全部が除去されるものが好ましい。前記溶媒としては、水及び／又は有機溶媒が例示できる。水は、安全性や経済性の点で好ましい。有機溶媒は、浸透性や乾燥性の点で好ましい。有機溶媒としては、メタノール、エタノール、（ノルマル又はイソ）プロピルアルコール等の低級アルコール系溶剤、キシレン、トルエン等の芳香族系溶剤、ミネラルスピリット等の炭化水素系溶剤等が使用できる。好ましくは低級アルコール系溶剤であり、メタノールがより好ましい。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。
前記塗型剤組成物中の溶媒の含有量は、鋳型への塗布作業性向上の観点、及び耐火性粒子の再分散性向上の観点から、耐火性粒子１０００質量部に対し、６５０質量部以上が好ましく、８００質量部以上がより好ましい。前記塗型剤組成物中の溶媒の含有量は、同様の観点から、耐火性粒子１０００質量部に対し、１５００質量部以下が好ましく、１０００質量部以下がより好ましい。また、前記塗型剤組成物中の溶媒の含有量は、同様の観点から、耐火性粒子１０００質量部に対し、６５０〜１５００質量部が好ましく、８００〜１０００質量部がより好ましい。
〔耐火性粒子〕
前記耐火性粒子は、特に限定されないが、耐火性、経済性、および溶融金属との耐反応性の観点から、ムライト、シリカ（珪石）、アルミナ、マグネシア、ジルコン、アルミナシリケート、黒鉛、黒曜石、オリビン、タルクおよび雲母からなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましく、シリカ、黒曜石、雲母、ムライト、および黒鉛（中でも鱗状黒鉛）からなる群より選択される少なくとも１種であることがより好ましく、シリカ、黒曜石、および雲母からなる群より選択される少なくとも１種であることが更に好ましい。
前記耐火性粒子は、特に限定されないが、耐火性、経済性、および溶融金属との耐反応性の観点から、ムライト、シリカ（珪石）、アルミナ、マグネシア、ジルコン、アルミナシリケート、黒鉛、黒曜石、オリビン、タルクおよび雲母からなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましく、シリカ、黒曜石、雲母、ムライト、および黒鉛（中でも鱗状黒鉛）からなる群より選択される少なくとも１種であることがより好ましく、シリカ、黒曜石、および雲母からなる群より選択される少なくとも１種であることが更に好ましい。
前記耐火性粒子の平均粒径は、耐火性粒子の再分散性向上の観点から、０．５μｍ以上が好ましく、１μｍ以上がより好ましく、５μｍ以上が更に好ましい。前記耐火性粒子の平均粒径は、鋳型への塗布作業性向上の観点から、１００μｍ以下が好ましく、５０μｍ以下がより好ましく、４０μｍ以下が更に好ましい。また、前記耐火性粒子の平均粒径は、鋳型への塗布作業性向上の観点、及び耐火性粒子の再分散性向上の観点から、０．５〜１００μｍが好ましく、１〜５０μｍがより好ましく、５〜４０μｍが更に好ましい。なお、本明細書において耐火性粒子の平均粒径は実施例に記載の方法で測定する。
〔その他の成分〕
［粘結剤］
前記塗型剤組成物は、粘結剤として、常温で強い塗型膜を形成できるアラビアガム、多糖類などの糖類、フェノール樹脂、ロジン、石油樹脂のような有機粘結剤や、鋳込み時に塗型膜の熱間強度を上げるためのエチルシリケート、ケイ酸ソーダなどの無機粘結剤を含有していても良い。条件によりこれらの粘結剤を併用してもよい。
［粘結剤］
前記塗型剤組成物は、粘結剤として、常温で強い塗型膜を形成できるアラビアガム、多糖類などの糖類、フェノール樹脂、ロジン、石油樹脂のような有機粘結剤や、鋳込み時に塗型膜の熱間強度を上げるためのエチルシリケート、ケイ酸ソーダなどの無機粘結剤を含有していても良い。条件によりこれらの粘結剤を併用してもよい。
前記塗型剤組成物中の前記粘結剤の含有量は、鋳型上での塗膜強度の観点から、耐火性粒子１０００質量部に対して、３質量部以上が好ましく、８質量部以上がより好ましい。前記塗型剤組成物中の前記粘結剤の含有量は、乾燥時の塗膜のフクレの観点から、耐火性粒子１０００質量部に対して、５０質量部以下が好ましく、３０質量部以下がより好ましい。また、前記塗型剤組成物中の前記粘結剤の含有量は、最適な塗膜の状態をつくる観点から、耐火性粒子１０００質量部に対して、３〜５０質量部が好ましく、８〜３０質量部がより好ましい。
＜焼結剤＞
前記塗型剤組成物は、焼結剤として、高熱時においても強い塗型膜を維持できるアタパルジャイト、セピオライトなどの鎖状粘土鉱物、カオリナイト、タルク、緑泥石、モンモリロナイトおよびヘクトライトなどの層状粘土鉱物を含有していても良い。当該焼結剤は、高熱時の強度とともに耐火性、経済性、作業性の観点からアタパルジャイト、セピオライト、モンモリロナイト、及びヘクトライトからなる群より選択される少なくとも１種以上が好ましく、アタパルジャイトがより好ましい。
前記塗型剤組成物は、焼結剤として、高熱時においても強い塗型膜を維持できるアタパルジャイト、セピオライトなどの鎖状粘土鉱物、カオリナイト、タルク、緑泥石、モンモリロナイトおよびヘクトライトなどの層状粘土鉱物を含有していても良い。当該焼結剤は、高熱時の強度とともに耐火性、経済性、作業性の観点からアタパルジャイト、セピオライト、モンモリロナイト、及びヘクトライトからなる群より選択される少なくとも１種以上が好ましく、アタパルジャイトがより好ましい。
前記塗型剤組成物中の前記焼結剤の含有量は、塗膜強度の観点から、耐火性粒子１０００質量部に対して、５質量部以上が好ましく、１０質量部以上がより好ましい。前記塗型剤組成物中の前記焼結剤の含有量は、作業性の観点から、耐火性粒子１０００質量部に対して、１００質量部以下が好ましく、５０質量部以下がより好ましい。また、前記塗型剤組成物中の前記焼結剤の含有量は、塗膜強度向上の観点から、耐火性粒子１０００質量部に対して、５〜１００質量部が好ましく、１０〜５０質量部がより好ましい。
前記塗型剤組成物は、顔料や染料などの着色剤、塗布作業性を向上させるレオロジー調整剤、沈降防止剤、界面活性剤などの添加剤を含有しても良い。また、前記塗型剤組成物は、ヒドロキシアルキル化セルロースなどのセルロース誘導体、ポリビニルアルコール、アルギン酸ソーダなどの増粘剤や防腐剤などの添加剤も含有しても良い。
前記塗型剤組成物は耐火性骨材の再分散性に優れているため、再分散時の労力を低減できる。つまり、撹拌時間の短縮や低能力の撹拌装置での使用等装置の種類を選ばずに塗布前の塗型剤組成物を調製することができる。
＜塗型剤組成物配合方法＞
保存時の配合組成は、コスト、運搬性、保存安定性の観点から水に対する耐火性粒子の質量比が３以上が好ましい。混練機に所定量の水の半分とナトリウムベントナイトと増粘剤を添加し混練する。前記混練物に、ナトリウムベントナイト、増粘剤、水及び耐火性粒子以外の残りの成分、例えば、粘結剤、焼結剤及び防腐剤等を添加し混練する。さらにこの混練物に耐火性粒子と残りの水を加え、混練する。得られた塗型剤組成物の水分濃度は２５質量％以下が好ましい。
保存時の配合組成は、コスト、運搬性、保存安定性の観点から水に対する耐火性粒子の質量比が３以上が好ましい。混練機に所定量の水の半分とナトリウムベントナイトと増粘剤を添加し混練する。前記混練物に、ナトリウムベントナイト、増粘剤、水及び耐火性粒子以外の残りの成分、例えば、粘結剤、焼結剤及び防腐剤等を添加し混練する。さらにこの混練物に耐火性粒子と残りの水を加え、混練する。得られた塗型剤組成物の水分濃度は２５質量％以下が好ましい。
一般的に、前記塗型剤組成物は、保存時においては溶媒濃度が低い（固形分濃度が高い）状態の組成物（保存用組成物）としておき、使用時に適正な粘度が得られるように、溶媒で希釈して使用される。上記高固形分濃度の組成物（保存用組成物）は、溶媒量などを調整して、通常、針入度２００程度とすればよい。上記使用時の適正な比重は、３０〜８０ボーメである。なお、ボーメ単位で表される比重は、塗型剤の粘度と濃度の因子をまとめて表現でき、塗型剤の砂型への塗布時の目安となるものである。
塗型膜の厚みは、塗型剤本来の働きを発揮させる観点から、５０〜３００μｍが好ましく、７５〜１５０μｍがより好ましく、更に８０〜１２０μｍが好ましい。
＜鋳型の製造方法＞
本実施形態の鋳型の製造方法は、前記塗型剤組成物を用いた鋳型の製造方法である。前記塗型剤組成物は、消失模型鋳造法（フルモールド法）、及び砂型鋳造法いずれの鋳物の製造方法にも好適に用いることができるが、前記塗型剤組成物は塗布作業性に優れているため、砂型鋳造法による鋳物の製造方法でより優れた効果を得ることができる。
本実施形態の鋳型の製造方法は、前記塗型剤組成物を用いた鋳型の製造方法である。前記塗型剤組成物は、消失模型鋳造法（フルモールド法）、及び砂型鋳造法いずれの鋳物の製造方法にも好適に用いることができるが、前記塗型剤組成物は塗布作業性に優れているため、砂型鋳造法による鋳物の製造方法でより優れた効果を得ることができる。
前記塗型剤組成物を用いた砂型鋳造法の一実施形態としては、前記塗型剤組成物を鋳型に塗布することで塗膜を生成させ、当該塗膜を乾燥させることで、塗型塗布された鋳型を得る手法が挙げられる。前記塗型剤組成物を用いた砂型鋳造法により得られた塗型塗布済みの鋳型は鋳込みに用いることができる。
前記塗型剤組成物を砂型（鋳型）に塗布する方法は、特に限定されず、例えば、流し塗り（ブッカケ法）、浸漬（ドブ漬け法）、刷毛塗り、スプレー塗布、フローティング塗布などの従来知られている方法が使用できる。
前記塗型剤組成物が砂型（鋳型）に塗布された後は溶剤の一部又は全部を除去する為に乾燥を行うことが好ましい。乾燥方法は特に限定されず、例えば、加熱乾燥、送風乾燥、自然乾燥などの従来知られている方法が使用できる。
＜鋳物の製造方法＞
本実施形態の鋳物の製造方法は、前記塗型剤組成物を用いた鋳物の製造方法である。前記塗型剤組成物を用いた鋳型の製造方法によって得られた塗型塗布された鋳型に溶融金属を注湯することで鋳物を製造することができる。鋳込み後の鋳型は除去されて、場合により廃棄又は再利用される。
本実施形態の鋳物の製造方法は、前記塗型剤組成物を用いた鋳物の製造方法である。前記塗型剤組成物を用いた鋳型の製造方法によって得られた塗型塗布された鋳型に溶融金属を注湯することで鋳物を製造することができる。鋳込み後の鋳型は除去されて、場合により廃棄又は再利用される。
上述した実施形態に関し、本発明はさらに以下の組成物、製造方法、或いは用途を開示する。
＜１＞（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸エステル、及び（メタ）アクリルアミドからなる群より選ばれる１種以上を重合することにより誘導される構成単位ａと、ポリオキシアルキレン鎖を有する（メタ）アクリル酸、ポリオキシアルキレン鎖を有する（メタ）アクリル酸エステル、及びポリオキシアルキレン鎖を有する（メタ）アクリルアミドからなる群より選ばれる１種以上を重合することにより誘導される構成単位ｂとを骨格として有する重合体Ａ、溶媒、及び耐火性粒子を含有する鋳造用塗型剤組成物。
＜２＞前記重合体Ａ中の前記構成単位ａの含有量が、５質量％以上が好ましく、１０質量％以上がより好ましく、１２．５質量％以上が更に好ましく、６０質量％以下が好ましく、４０質量％以下がより好ましく、３５質量％以下が更に好ましく、５〜６０質量％が好ましく、１０〜４０質量％がより好ましく、１２．５〜３５質量％が更に好ましい＜１＞に記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜３＞前記構成単位ａが、下記一般式１で表される構成単位ａ１及び下記一般式２で示される構成単位ａ２からなる群より選ばれる１種以上が好ましく、前記構成単位ａ１がより好ましい、＜１＞又は＜２＞に記載の鋳造用塗型剤組成物。
（前記一般式１中、Ｒ１及びＲ２は、各々独立に、水素原子又は炭素数１〜２のアルキル基が好ましく、水素原子がより好ましく、Ｒ３は、水素原子又は炭素数１〜２のアルキル基が好ましく、水素原子又はメチル基がより好ましく、Ｙ１は、酸素原子又はＮＨ基が好ましく、酸素原子がより好ましく、Ｒ４及びＲ５は、炭素数１〜３０の直鎖、分岐鎖若しくは環状のアルキル基若しくはアルケニル基又はアリール基が好ましく、炭素数１〜２２のアルキル基又はアルケニル基がより好ましい。）
（前記一般式２中、Ｒ６及びＲ７は、各々独立に、水素原子又は炭素数１〜２のアルキル基が好ましく、水素原子がより好ましく、Ｒ８は、水素原子又は炭素数１〜２のアルキル基が好ましく、水素原子又はメチル基がより好ましく、Ｍは、水素原子又は陽イオンが好ましく、水素原子がより好ましい。）
＜４＞前記重合体Ａ中の前記構成単位ａ１の含有量が、５質量％以上が好ましく、１０質量％以上がより好ましく、１２．５質量％以上が更に好ましく、３０質量％以下が好ましく、２０質量％以下がより好ましく、１７．５質量％以下が更に好ましく、５〜３０質量％が好ましく、１０〜２０質量％がより好ましく、１２．５〜１７．５質量％が更に好ましい＜１＞〜＜３＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜５＞前記重合体Ａ中の前記構成単位ａ２の含有量が、５質量％以上が好ましく、１０質量％以上がより好ましく、１２．５質量％以上が更に好ましく、３０質量％以下が好ましく、２０質量％以下がより好ましく、１７．５質量％以下が更に好ましく、５〜３０質量％が好ましく、１０〜２０質量％がより好ましく、１２．５〜１７．５質量％が更に好ましい＜１＞〜＜４＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜６＞前記構成単位ｂが、下記一般式３で表される構成単位ｂ１が好ましい＜１＞〜＜５＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物。
（前記一般式３中、Ｒ９及びＲ１０は、各々独立に、水素原子又は炭素数１〜２のアルキル基が好ましく、水素原子がより好ましく、Ｒ１１は、水素原子又は炭素数１〜２のアルキル基が好ましく、水素原子又はメチル基がより好ましく、Ｙ２は、酸素原子又はＮＨ基が好ましく、酸素原子がより好ましく、Ｒ１２は、炭素数１〜４の直鎖又は分岐鎖のアルキレン基が好ましく、エチレン基又はプロピレン基がより好ましく、エチレン基が更に好ましく、ｎは、オキシアルキレン基の付加モル数を表し、５以上が好ましく、１０以上がより好ましく、１５以上が更に好ましく、２０以上がより更に好ましく、９０以下が好ましく、６０以下がより好ましく、４５以下が更に好ましく、３０以下がより更に好ましく、５〜９０が好ましく、１０〜６０がより好ましく、１５〜４５が更に好ましく、２０〜３０がより更に好ましく、ｎ個のＲ１２は、同一でも異なっていてもよく、Ｒ１３は、水素原子又は炭素数１〜２のアルキル基が好ましい。）
＜７＞前記重合体Ａ中の前記構成単位ｂの含有量が、４０質量％以上が好ましく、５０質量％以上がより好ましく、６０質量％以上が更に好ましく、８０質量％以下が好ましく、７７質量％以下がより好ましく、７４質量％以下が更に好ましく、４０〜８０質量％が好ましく、５０〜７７質量％がより好ましく、６０〜７４質量％が更に好ましい＜１＞〜＜６＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜８＞前記一般式１で表される構成単位ａ１と前記一般式３で表される構成単位ｂ１とを骨格として有する重合体Ａ、溶媒、及び耐火性粒子を含有する＜１＞〜＜７＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜９＞前記一般式２で表される構成単位ａ２と前記一般式３で表される構成単位ｂ１とを骨格として有する重合体Ａ、溶媒、及び耐火性粒子を含有する＜１＞〜＜７＞いずれかに鋳造用塗型剤組成物。
＜１０＞前記一般式１で表される構成単位ａ１、前記一般式２で表される構成単位ａ２、及び前記一般式３で表される構成単位ｂ１を骨格として有する重合体Ａ、溶媒、及び耐火性粒子を含有する＜１＞〜＜７＞いずれかに鋳造用塗型剤組成物。
＜１１＞前記重合体Ａ中の前記構成単位ａの含有量と前記構成単位ｂの含有量の比（前記構成単位ａの含有量／前記構成単位ｂの含有量）が、０．０６以上が好ましく、０．１３以上がより好ましく、０．１７以上が更に好ましく、１．５０以下が好ましく、０．８０以下がより好ましく、０．５８以下が更に好ましく、０．０６〜１．５０が好ましく、０．１３〜０．８０がより好ましく、０．１７〜０．５８が更に好ましい＜１＞〜＜１０＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜１２＞前記重合体Ａ中の前記構成単位ａ１の含有量と前記構成単位ｂの含有量の比（前記構成単位ａ１の含有量／前記構成単位ｂの含有量）が、０．０６以上が好ましく、０．１３以上がより好ましく、０．１７以上が更に好ましく、０．７５以下が好ましく、０．４０以下がより好ましく、０．２９以下が更に好ましく、０．０６〜０．７５が好ましく、０．１３〜０．４０がより好ましく、０．１７〜０．２９が更に好ましい＜１＞〜＜１１＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜１３＞前記重合体Ａ中の前記構成単位ａ２の含有量と前記構成単位ｂの含有量の比（前記構成単位ａ２の含有量／前記構成単位ｂの含有量）が、０．０６以上が好ましく、０．１３以上がより好ましく、０．１７以上が更に好ましく、０．７５以下が好ましく、０．４０以下がより好ましく、０．２９以下が更に好ましく、０．０６〜０．７５が好ましく、０．１３〜０．４０がより好ましく、０．１７〜０．２９が更に好ましい＜１＞〜＜１２＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜１４＞前記重合体Ａの重量平均分子量（Ｍｗ）が、５０００以上が好ましく、１００００以上がより好ましく、２００００以上が更に好ましく、１０００００以下が好ましく、７００００以下がより好ましく、４００００以下が更に好ましく、５０００〜１０００００が好ましく、１００００〜７００００がより好ましく、２００００〜４００００が更に好ましい＜１＞〜＜１３＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜１５＞前記鋳造用塗型剤組成物中の重合体Ａの含有量が、耐火性粒子１０００質量部に対して０．１質量部以上が好ましく、０．２質量部以上がより好ましく、０．３質量部以上が更に好ましく、２．０質量部以下が好ましく、１．２質量部以下がより好ましく、０．８質量部以下が更に好ましく、０．１〜２．０質量部が好ましく、０．２〜１．２質量部がより好ましく、０．３〜０．８質量部が更に好ましい＜１＞〜＜１４＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜１６＞前記溶媒が、有機溶媒が好ましく、低級アルコール系溶剤、芳香族溶剤、及び炭化水素系溶剤からなる群より選ばれる１種以上がより好ましく、前記低級アルコール系溶剤が、メタノール、エタノール、（ノルマル及び／又はイソ）プロピルアルコールからなる群より選ばれる１種以上が好ましく、前記芳香族系溶剤がキシレン、及び／又はトルエンが好ましく、前記炭化水素系溶剤がミネラルスピリットが好ましい＜１＞〜＜１５＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜１７＞前記塗型剤組成物中の溶媒の含有量が、耐火性粒子１０００質量部に対し、６５０質量部以上が好ましく、８００質量部以上がより好ましく、１５００質量部以下が好ましく、１０００質量部以下がより好ましく、６５０〜１５００質量部が好ましく、８００〜１０００質量部がより好ましい＜１＞〜＜１６＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜１８＞前記耐火性粒子の平均粒径が、０．５μｍ以上が好ましく、１μｍ以上がより好ましく、５μｍ以上が更に好ましく、１００μｍ以下が好ましく、５０μｍ以下がより好ましく、４０μｍ以下が更に好ましく、０．５〜１００μｍが好ましく、１〜５０μｍがより好ましく、５〜４０μｍが更に好ましい＜１＞〜＜１７＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜１９＞粘結剤を含有する＜１＞〜＜１８＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜２０＞前記塗型剤組成物中の前記粘結剤の含有量が、耐火性粒子１０００質量部に対して、３質量部以上が好ましく、８質量部以上がより好ましく、５０質量部以下が好ましく、３０質量部以下がより好ましく、３〜５０質量部が好ましく、８〜３０質量部がより好ましい＜１９＞に記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜２１＞焼結剤を含有する＜１＞〜＜２０＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜２２＞前記塗型剤組成物中の前記焼結剤の含有量が、耐火性粒子１０００質量部に対して、５質量部以上が好ましく、１０質量部以上がより好ましく、１００質量部以下が好ましく、５０質量部以下がより好ましく、５〜１００質量部が好ましく、１０〜５０質量部がより好ましい＜２１＞に記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜２３＞砂型鋳造法に用いられる＜１＞〜＜２２＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜２４＞＜１＞〜＜２３＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物を用いた鋳型の製造方法。
＜２５＞＜１＞〜＜２３＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物を鋳型に塗布することで塗膜を生成させ、当該塗膜を乾燥させる工程を有する、塗型塗布された鋳型の製造方法。
＜２６＞＜１＞〜＜２３＞いずれかに記載の組成物の塗型剤として使用。
＜２７＞＜１＞〜＜２３＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物を用いた鋳物の製造方法。
＜２＞前記重合体Ａ中の前記構成単位ａの含有量が、５質量％以上が好ましく、１０質量％以上がより好ましく、１２．５質量％以上が更に好ましく、６０質量％以下が好ましく、４０質量％以下がより好ましく、３５質量％以下が更に好ましく、５〜６０質量％が好ましく、１０〜４０質量％がより好ましく、１２．５〜３５質量％が更に好ましい＜１＞に記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜３＞前記構成単位ａが、下記一般式１で表される構成単位ａ１及び下記一般式２で示される構成単位ａ２からなる群より選ばれる１種以上が好ましく、前記構成単位ａ１がより好ましい、＜１＞又は＜２＞に記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜４＞前記重合体Ａ中の前記構成単位ａ１の含有量が、５質量％以上が好ましく、１０質量％以上がより好ましく、１２．５質量％以上が更に好ましく、３０質量％以下が好ましく、２０質量％以下がより好ましく、１７．５質量％以下が更に好ましく、５〜３０質量％が好ましく、１０〜２０質量％がより好ましく、１２．５〜１７．５質量％が更に好ましい＜１＞〜＜３＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜５＞前記重合体Ａ中の前記構成単位ａ２の含有量が、５質量％以上が好ましく、１０質量％以上がより好ましく、１２．５質量％以上が更に好ましく、３０質量％以下が好ましく、２０質量％以下がより好ましく、１７．５質量％以下が更に好ましく、５〜３０質量％が好ましく、１０〜２０質量％がより好ましく、１２．５〜１７．５質量％が更に好ましい＜１＞〜＜４＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜６＞前記構成単位ｂが、下記一般式３で表される構成単位ｂ１が好ましい＜１＞〜＜５＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜７＞前記重合体Ａ中の前記構成単位ｂの含有量が、４０質量％以上が好ましく、５０質量％以上がより好ましく、６０質量％以上が更に好ましく、８０質量％以下が好ましく、７７質量％以下がより好ましく、７４質量％以下が更に好ましく、４０〜８０質量％が好ましく、５０〜７７質量％がより好ましく、６０〜７４質量％が更に好ましい＜１＞〜＜６＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜８＞前記一般式１で表される構成単位ａ１と前記一般式３で表される構成単位ｂ１とを骨格として有する重合体Ａ、溶媒、及び耐火性粒子を含有する＜１＞〜＜７＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜９＞前記一般式２で表される構成単位ａ２と前記一般式３で表される構成単位ｂ１とを骨格として有する重合体Ａ、溶媒、及び耐火性粒子を含有する＜１＞〜＜７＞いずれかに鋳造用塗型剤組成物。
＜１０＞前記一般式１で表される構成単位ａ１、前記一般式２で表される構成単位ａ２、及び前記一般式３で表される構成単位ｂ１を骨格として有する重合体Ａ、溶媒、及び耐火性粒子を含有する＜１＞〜＜７＞いずれかに鋳造用塗型剤組成物。
＜１１＞前記重合体Ａ中の前記構成単位ａの含有量と前記構成単位ｂの含有量の比（前記構成単位ａの含有量／前記構成単位ｂの含有量）が、０．０６以上が好ましく、０．１３以上がより好ましく、０．１７以上が更に好ましく、１．５０以下が好ましく、０．８０以下がより好ましく、０．５８以下が更に好ましく、０．０６〜１．５０が好ましく、０．１３〜０．８０がより好ましく、０．１７〜０．５８が更に好ましい＜１＞〜＜１０＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜１２＞前記重合体Ａ中の前記構成単位ａ１の含有量と前記構成単位ｂの含有量の比（前記構成単位ａ１の含有量／前記構成単位ｂの含有量）が、０．０６以上が好ましく、０．１３以上がより好ましく、０．１７以上が更に好ましく、０．７５以下が好ましく、０．４０以下がより好ましく、０．２９以下が更に好ましく、０．０６〜０．７５が好ましく、０．１３〜０．４０がより好ましく、０．１７〜０．２９が更に好ましい＜１＞〜＜１１＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜１３＞前記重合体Ａ中の前記構成単位ａ２の含有量と前記構成単位ｂの含有量の比（前記構成単位ａ２の含有量／前記構成単位ｂの含有量）が、０．０６以上が好ましく、０．１３以上がより好ましく、０．１７以上が更に好ましく、０．７５以下が好ましく、０．４０以下がより好ましく、０．２９以下が更に好ましく、０．０６〜０．７５が好ましく、０．１３〜０．４０がより好ましく、０．１７〜０．２９が更に好ましい＜１＞〜＜１２＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜１４＞前記重合体Ａの重量平均分子量（Ｍｗ）が、５０００以上が好ましく、１００００以上がより好ましく、２００００以上が更に好ましく、１０００００以下が好ましく、７００００以下がより好ましく、４００００以下が更に好ましく、５０００〜１０００００が好ましく、１００００〜７００００がより好ましく、２００００〜４００００が更に好ましい＜１＞〜＜１３＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜１５＞前記鋳造用塗型剤組成物中の重合体Ａの含有量が、耐火性粒子１０００質量部に対して０．１質量部以上が好ましく、０．２質量部以上がより好ましく、０．３質量部以上が更に好ましく、２．０質量部以下が好ましく、１．２質量部以下がより好ましく、０．８質量部以下が更に好ましく、０．１〜２．０質量部が好ましく、０．２〜１．２質量部がより好ましく、０．３〜０．８質量部が更に好ましい＜１＞〜＜１４＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜１６＞前記溶媒が、有機溶媒が好ましく、低級アルコール系溶剤、芳香族溶剤、及び炭化水素系溶剤からなる群より選ばれる１種以上がより好ましく、前記低級アルコール系溶剤が、メタノール、エタノール、（ノルマル及び／又はイソ）プロピルアルコールからなる群より選ばれる１種以上が好ましく、前記芳香族系溶剤がキシレン、及び／又はトルエンが好ましく、前記炭化水素系溶剤がミネラルスピリットが好ましい＜１＞〜＜１５＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜１７＞前記塗型剤組成物中の溶媒の含有量が、耐火性粒子１０００質量部に対し、６５０質量部以上が好ましく、８００質量部以上がより好ましく、１５００質量部以下が好ましく、１０００質量部以下がより好ましく、６５０〜１５００質量部が好ましく、８００〜１０００質量部がより好ましい＜１＞〜＜１６＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜１８＞前記耐火性粒子の平均粒径が、０．５μｍ以上が好ましく、１μｍ以上がより好ましく、５μｍ以上が更に好ましく、１００μｍ以下が好ましく、５０μｍ以下がより好ましく、４０μｍ以下が更に好ましく、０．５〜１００μｍが好ましく、１〜５０μｍがより好ましく、５〜４０μｍが更に好ましい＜１＞〜＜１７＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜１９＞粘結剤を含有する＜１＞〜＜１８＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜２０＞前記塗型剤組成物中の前記粘結剤の含有量が、耐火性粒子１０００質量部に対して、３質量部以上が好ましく、８質量部以上がより好ましく、５０質量部以下が好ましく、３０質量部以下がより好ましく、３〜５０質量部が好ましく、８〜３０質量部がより好ましい＜１９＞に記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜２１＞焼結剤を含有する＜１＞〜＜２０＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜２２＞前記塗型剤組成物中の前記焼結剤の含有量が、耐火性粒子１０００質量部に対して、５質量部以上が好ましく、１０質量部以上がより好ましく、１００質量部以下が好ましく、５０質量部以下がより好ましく、５〜１００質量部が好ましく、１０〜５０質量部がより好ましい＜２１＞に記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜２３＞砂型鋳造法に用いられる＜１＞〜＜２２＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物。
＜２４＞＜１＞〜＜２３＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物を用いた鋳型の製造方法。
＜２５＞＜１＞〜＜２３＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物を鋳型に塗布することで塗膜を生成させ、当該塗膜を乾燥させる工程を有する、塗型塗布された鋳型の製造方法。
＜２６＞＜１＞〜＜２３＞いずれかに記載の組成物の塗型剤として使用。
＜２７＞＜１＞〜＜２３＞いずれかに記載の鋳造用塗型剤組成物を用いた鋳物の製造方法。
以下、本発明を具体的に示す実施例などについて説明する。
＜重合体Ａ１の調製例＞
還流冷却器、滴下ロート、温度計、窒素ガス導入管および撹拌装置を備えた反応器にエタノール２６．７質量部と、表１に示すモノマーの２０％（メトキシポリオキシエチレン（２３モル）メタクリレート４２．０質量部、ステアリルメタクリレート９．０質量部、メタクリル酸９．０質量部）を仕込み、反応器を窒素置換したのち７８℃まで加熱した。２，２‘−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）１．８質量部をエタノール１５質量部で溶解した溶液を反応器に投入後、表１に示すモノマーの残りの８０％（メトキシポリオキシエチレン（２３モル）メタクリレート１６８．０質量部、ステアリルメタクリレート３６．０質量部、メタクリル酸３６．０質量部）にエタノール１２３．６質量部を加えたモノマー溶液と、２，２‘−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）７．２質量部をエタノール３６質量部で溶解した開始剤溶液を３時間かけて滴下し重合させた。その後、７８℃を保ちながら３時間熟成反応を行った。その後、エタノール５１９．４質量部を添加して希釈撹拌し重合体Ａ１を得た。
還流冷却器、滴下ロート、温度計、窒素ガス導入管および撹拌装置を備えた反応器にエタノール２６．７質量部と、表１に示すモノマーの２０％（メトキシポリオキシエチレン（２３モル）メタクリレート４２．０質量部、ステアリルメタクリレート９．０質量部、メタクリル酸９．０質量部）を仕込み、反応器を窒素置換したのち７８℃まで加熱した。２，２‘−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）１．８質量部をエタノール１５質量部で溶解した溶液を反応器に投入後、表１に示すモノマーの残りの８０％（メトキシポリオキシエチレン（２３モル）メタクリレート１６８．０質量部、ステアリルメタクリレート３６．０質量部、メタクリル酸３６．０質量部）にエタノール１２３．６質量部を加えたモノマー溶液と、２，２‘−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）７．２質量部をエタノール３６質量部で溶解した開始剤溶液を３時間かけて滴下し重合させた。その後、７８℃を保ちながら３時間熟成反応を行った。その後、エタノール５１９．４質量部を添加して希釈撹拌し重合体Ａ１を得た。
〔重合体Ａ２〜Ａ９〕
表１に示すモノマーの種類や量、連鎖移動剤の量を変更して、重合体Ａ１と同様に重合を行った。連鎖移動剤はモノマー溶液に混合して使用した。
表１に示すモノマーの種類や量、連鎖移動剤の量を変更して、重合体Ａ１と同様に重合を行った。連鎖移動剤はモノマー溶液に混合して使用した。
＜重合体Ａの分析＞
〔重量平均分子量〕
溶離液を毎分１ｍｌの流速で流し、４０℃の恒温槽中でカラムを安定させた。そこに試料溶液１００μＬを注入して測定を行った。試料の分子量は、予め作成した検量線に基づき算出した。検量線の作成には、以下の単分散ポリスチレンを標準試料として用いた。
・測定装置：ＨＬＣ−８１２０ＧＰＣ（東ソー社製）
・測定条件：試料溶液 ０．５ｗｔ％Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）溶液
・溶離液 ：６０ｍｍｏｌ／Ｌ Ｈ３ＰＯ４，５０ｍｍｏｌ／Ｌ ＬｉＢｒ／ ＤＭＦ
・カラム ：α−Ｍ ＋ α−Ｍ（東ソー社製）
・検出器 ：示差屈折率
・検量線 ：東ソー社製 ５．２６×１０２、１．０２×１０５、８．４２×１０６；西尾工業社製 ４．０×１０３、３．０×１０４ 、９．０×１０５ （数字はそれぞれ分子量）
〔重量平均分子量〕
溶離液を毎分１ｍｌの流速で流し、４０℃の恒温槽中でカラムを安定させた。そこに試料溶液１００μＬを注入して測定を行った。試料の分子量は、予め作成した検量線に基づき算出した。検量線の作成には、以下の単分散ポリスチレンを標準試料として用いた。
・測定装置：ＨＬＣ−８１２０ＧＰＣ（東ソー社製）
・測定条件：試料溶液 ０．５ｗｔ％Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）溶液
・溶離液 ：６０ｍｍｏｌ／Ｌ Ｈ３ＰＯ４，５０ｍｍｏｌ／Ｌ ＬｉＢｒ／ ＤＭＦ
・カラム ：α−Ｍ ＋ α−Ｍ（東ソー社製）
・検出器 ：示差屈折率
・検量線 ：東ソー社製 ５．２６×１０２、１．０２×１０５、８．４２×１０６；西尾工業社製 ４．０×１０３、３．０×１０４ 、９．０×１０５ （数字はそれぞれ分子量）
前記重合体Ａ１〜Ａ９の分析結果を表１に示す。なお、表１中、Ｃ１８ＭＡはオクタデシルメタクリレート、Ｓｔはスチレン、ＭＭＡはメチレンメタクリレート、Ｃ１８Ａはオクタデシルアクリレート、ＰＥＧＭＡはポリエチレングリコールメタクリレート、ＭＡＡはメタクリル酸、ＯＡはオキシアルキレンを意味する。なお、本実施例ではＯＡ基は全てＥＯ基（オキシエチレン基）である。
＜塗型剤組成物の調製＞
〔耐火性粒子の平均粒径の測定〕
耐火性粒子の平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置（堀場製作所社製ＬＡ−９２０）を用いて測定された体積中位粒径（Ｄ５０）である。分析条件は下記の通りである。
測定方法：フロー法
分散媒：イオン交換水にヘキサメタリン酸ナトリウム（０．１質量％）を加えた溶媒
分散方法：撹拌、内蔵超音波照射（３分間）
試料濃度：２ｍｇ／１００ｍｌ
〔耐火性粒子の平均粒径の測定〕
耐火性粒子の平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置（堀場製作所社製ＬＡ−９２０）を用いて測定された体積中位粒径（Ｄ５０）である。分析条件は下記の通りである。
測定方法：フロー法
分散媒：イオン交換水にヘキサメタリン酸ナトリウム（０．１質量％）を加えた溶媒
分散方法：撹拌、内蔵超音波照射（３分間）
試料濃度：２ｍｇ／１００ｍｌ
〔塗型剤組成物の調製例〕
耐火性粒子（珪石特粉Ａ−１／鱗状黒鉛＃１８５＝９１．１％／８．９％；平均粒径２７．９μｍ）１０００質量部に対して、ＨＰＣ−Ｈ（ヒドロキシプロピルセルロース：日本曹達株式会社製）２．３質量部、アタゲル５０（アタパルジャイト：ＢＡＳＦ社製）９．８質量部、マルキード３００２（マレイン酸変性ロジン：荒川工業化学株式会社製）９．０質量部、パンゲルＢ４０（セピオライト：トルサ社製）２０．１質量部、メタノール５７２．１質量部、および表２に示す分散剤を所定量添加し、２５℃において、混練機にて混練し、ペースト状の塗型剤組成物を得た。より具体的には、ＨＰＣ−Ｈを少量のヘキサンで湿潤させた後、耐火性粒子と準備したメタノール１９７質量部に、アタゲルを添加した。この後、２軸プラネタリーミキサー（混練機）により自転１６０ｒｐｍ、公転６０ｒｐｍで８分撹拌した。前記混合物に、マルキード、パンゲルとメタノール７４質量部を混入し同じ速度で、５分撹拌した。この混合物にメタノール６質量部と表２の分散剤を加えて同速度で４分撹拌した後、残りのメタノールを少量ずつ添加し塗型剤組成物を得た。
耐火性粒子（珪石特粉Ａ−１／鱗状黒鉛＃１８５＝９１．１％／８．９％；平均粒径２７．９μｍ）１０００質量部に対して、ＨＰＣ−Ｈ（ヒドロキシプロピルセルロース：日本曹達株式会社製）２．３質量部、アタゲル５０（アタパルジャイト：ＢＡＳＦ社製）９．８質量部、マルキード３００２（マレイン酸変性ロジン：荒川工業化学株式会社製）９．０質量部、パンゲルＢ４０（セピオライト：トルサ社製）２０．１質量部、メタノール５７２．１質量部、および表２に示す分散剤を所定量添加し、２５℃において、混練機にて混練し、ペースト状の塗型剤組成物を得た。より具体的には、ＨＰＣ−Ｈを少量のヘキサンで湿潤させた後、耐火性粒子と準備したメタノール１９７質量部に、アタゲルを添加した。この後、２軸プラネタリーミキサー（混練機）により自転１６０ｒｐｍ、公転６０ｒｐｍで８分撹拌した。前記混合物に、マルキード、パンゲルとメタノール７４質量部を混入し同じ速度で、５分撹拌した。この混合物にメタノール６質量部と表２の分散剤を加えて同速度で４分撹拌した後、残りのメタノールを少量ずつ添加し塗型剤組成物を得た。
＜塗型剤組成物の評価＞
本発明の評価においては、再分散性を評価する為に〔沈降性評価〕と〔流動性評価〕の２種類の評価を行った。
本発明の評価においては、再分散性を評価する為に〔沈降性評価〕と〔流動性評価〕の２種類の評価を行った。
〔沈降性評価〕
塗型剤を４０ボーメに調整した後、沈降管に入れて静置した。２５℃／３時間後の液面から上澄み透明液の長さを測定して、沈降性を評価した。数値が小さい程分散性が良いことを意味する。結果を表２に示す。
塗型剤を４０ボーメに調整した後、沈降管に入れて静置した。２５℃／３時間後の液面から上澄み透明液の長さを測定して、沈降性を評価した。数値が小さい程分散性が良いことを意味する。結果を表２に示す。
〔流動性評価〕
塗型剤を４０ボーメに調整した後、５００ｍｌポリボトルに入れて静置した。２５℃／２４時間後にボトルを９０度転倒させて耐火性粒子がボトル底部より流動する時間を計測し流動性を評価した。結果を表２に示す。なお、表２中の「×」は１時間かかってもボトル底部より流動しなかったことを示す。
塗型剤を４０ボーメに調整した後、５００ｍｌポリボトルに入れて静置した。２５℃／２４時間後にボトルを９０度転倒させて耐火性粒子がボトル底部より流動する時間を計測し流動性を評価した。結果を表２に示す。なお、表２中の「×」は１時間かかってもボトル底部より流動しなかったことを示す。
〔塗布試験／刷毛伸び性〕
フラン再生砂（ＡＦＳ４５）を鋳物砂として使用し、花王クエーカー製フラン樹脂（３４０Ｂ）を鋳物砂１００質量部に対して０．８質量部添加し、更に花王クエーカー製硬化剤（ＴＫ−３）をフラン樹脂１００質量部に対して４０質量部添加して得られた混練砂を型込めし、高さ３００ｍｍ×幅２００ｍｍ×厚み３０ｍｍの板状試験片を作製した。この試験片を上記の調製方法により得られた各塗型剤組成物を、４０ボーメに調整し刷毛塗布を行った。その時の刷毛による塗布の塗りやすさを下記の４段階で評価した。結果を表２に示す。なお、表２中、ＰＶＰはポリビニルピロリドンを意味する。
フラン再生砂（ＡＦＳ４５）を鋳物砂として使用し、花王クエーカー製フラン樹脂（３４０Ｂ）を鋳物砂１００質量部に対して０．８質量部添加し、更に花王クエーカー製硬化剤（ＴＫ−３）をフラン樹脂１００質量部に対して４０質量部添加して得られた混練砂を型込めし、高さ３００ｍｍ×幅２００ｍｍ×厚み３０ｍｍの板状試験片を作製した。この試験片を上記の調製方法により得られた各塗型剤組成物を、４０ボーメに調整し刷毛塗布を行った。その時の刷毛による塗布の塗りやすさを下記の４段階で評価した。結果を表２に示す。なお、表２中、ＰＶＰはポリビニルピロリドンを意味する。
評価方法：試験片一定範囲を、刷毛に十分含ませた塗液で塗ることが出来る面積で評価した。
◎：９０％以上塗布範囲
○：７５％以上９０％未満の塗布範囲
△：５０％以上７５％未満の塗布可能
×：５０％未満の塗布範囲
◎：９０％以上塗布範囲
○：７５％以上９０％未満の塗布範囲
△：５０％以上７５％未満の塗布可能
×：５０％未満の塗布範囲
表２の結果から、実施例１〜１１に係る塗型剤組成物では、再分散性、及び刷毛伸び性が改善され、作業性が良好になることがわかる。
Claims (12)
- 下記一般式１で表される構成単位ａ１と下記一般式３で表される構成単位ｂ１とを骨格として有する重合体Ａ、溶媒、及び耐火性粒子を含有する鋳造用塗型剤組成物。
- 下記一般式２で表される構成単位ａ２と下記一般式３で表される構成単位ｂ１とを骨格として有する重合体Ａ、溶媒、及び耐火性粒子を含有する鋳造用塗型剤組成物。
- 下記一般式１で表される構成単位ａ１、下記一般式２で表される構成単位ａ２、及び下記一般式３で表される構成単位ｂ１を骨格として有する重合体Ａ、溶媒、及び耐火性粒子を含有する鋳造用塗型剤組成物。
- 前記溶媒が有機溶媒である請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋳造用塗型剤組成物。
- 前記有機溶媒が、メタノール、エタノール、及び（ノルマル又はイソ）プロピルアルコールからなる群より選ばれる１種以上の低級アルコール系溶剤である、請求項４に記載の鋳造用塗型剤組成物。
- 前記重合体の重量平均分子量が５０００〜１０００００である請求項１〜５のいずれか１項に記載の鋳造用塗型剤組成物。
- 前記耐火性粒子の平均粒径が０．５μｍ以上１００μｍ以下である請求項１〜６のいずれか１項に記載の鋳造用塗型剤組成物。
- 砂型鋳造法に用いられる請求項１〜７のいずれか１項に記載の鋳造用塗型剤組成物。
- 請求項１〜８のいずれか１項に記載の鋳造用塗型剤組成物を用いた鋳型の製造方法。
- 請求項１〜８のいずれか１項に記載の組成物の塗型剤として使用。
- 請求項１〜８のいずれか１項に記載の鋳造用塗型剤組成物を鋳型に塗布することで塗膜を生成させ、当該塗膜を乾燥させる工程を有する、塗型塗布された鋳型の製造方法。
- 請求項１〜８のいずれか１項に記載の鋳造用塗型剤組成物を用いた鋳物の製造方法。
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