JPH01262041A - 鋳型及び中子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、鋳造用鋳型及び中子に係わり、特に高精度か
つ複雑形状の鋳型及び中子に好適な製造方法に関するも
のである。

〔発明の背景〕

一般に鋳型及び中子は、常温または高温で焼成された後
、鋳込み時において短時間のうちに高温の溶融金属に接
触もしくは被覆され、溶湯の熱影響や溶湯圧を受ける。

このため鋳型及び中子に必要な特性としては、常温及び
高温での強度、通気性、寸法安定性、などを要求され、
さらに鋳造後において鋳型及び中子が鋳造品から容易に
除去できることなどである。

カリウムアルカリ性フェノール樹脂水溶液を鋳型及び中
子の粘結剤とし、硬化剤に有機エステルを用いた鋳型は
一般に常温での強度及び鋳造後の鋳型の崩壊性を有して
いるが、加熱・焼成することによってカリウムアルカリ
性フェノール樹脂が熱分解し始め、ついには焼失して鋳
型は崩壊する。

上記鋳型については特開昭５０−１３０６２７号及び特
公昭６１−４３１３２号明細書に開示されているが、上
記二側による方法は、いずれも鋳型基材である耐火材料
をスラリー状として模形枠に流し込むことが可能でなく
、その上、造型した鋳型もしくは中子を鋳込み以前にお
いて該鋳型もしくは中子の粘結剤を焼失に至らしめるま
で加熱・焼成することを想定したものではない。

一方では、特公昭６１−３７０２２号に開示されている
カリウムアルカリ性フェノール樹脂を粘結剤とした鋳型
もしくは中子の製造方法では、蟻酸アルキル（Ｃ１〜Ｃ
３）を含む気体を用いたガス硬化型の造型方法であると
ともに、前記と同様に鋳型基材である耐火材料をスラリ
ー状として鋳型枠に流し込むことが可能でなく、また鋳
込み以前において鋳型もしくは中子の粘結剤を焼失に至
らしめるまで加熱・焼成することを想定したものではな
い。その上鋳型枠は通気性を有するものを必要とする。

〔発明の目的〕

本発明は上記に鑑み、耐火材料、水、カリウムアルカリ
性フェノール樹脂水溶液、有機エステルから構成される
流動状混合物（以下「スラリー」と記す）を模型枠もし
くはキャビティを有する型内に流し込んで所定形状の鋳
型及び中子を常温硬化させ、乾燥もしくは焼成した後、
耐火性バインタ溶液に浸漬し、さらに５００℃以上で焼
成することにより、適度な強度と鋳造後の崩壊性を有す
る鋳型及び中子、とくに複雑な形状に好適な鋳型及び中
子の製造方法を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明はカリウムアルカリ性フェノール樹脂を粘結剤と
し硬化剤に有機エステルを使用したスラリーを模型枠も
しくはキャビティを有する型内に流し込んで鋳型もしく
は中子を成形する。

次いで、該成形体表層部における耐火性バインダ溶液の
含浸効果を上げるため、乾燥もしくは焼成した後、耐火
性バインダ溶液中に前記成形体を浸漬する。

さらに、常温もしくは５０〜１００℃で乾燥後、５００
℃以上で焼成し、カリウムアルカリ性フェノール樹脂を
焼成させることを特徴とするものである。

この場合の耐火材料には、けい砂、シャモット、ジルコ
ン、ムライト、溶融シリカ、アルミナ等の粉末であって
適度な粒度のものであれば良いが、鋳型及び中子焼成後
の強度を高めるためには、中心粒径１００μｍ以下の粒
子を含む粒度構成が好ましい。またスラリーの流動性は
水、粘結剤、耐火材料の粒度構成等で変化するが、低水
分量では流動性が悪く複雑形状の鋳型及び中子成型が容
易でなく、高水分量になると成形時及び焼成後の鋳型及
び中子の強度低下の原因となるとともに、乾燥、焼成過
程での鋳型及び中子寸法精度の信頼性がなくなる。

このようなことから、耐火材料に対し５〜３０重量％水
分量を含む泥しょうが好適である。粘結剤であるカリウ
ムアルカリ性フェノール樹脂水溶液の添加量が多くなれ
ば鋳型及び中子強度は高くなり、取扱いは容易になるが
、寸法精度の信頼性を損なうため必要以上の粘結剤の添
加は好ましくない。

また硬化剤の種類及び添加量によっても硬化速度が変化
することから、耐火材料の種類、粒度構成、鋳型及び中
子の形状、大きさ、などによってスラリーの粘結剤量、
硬化剤の種類及び添加量などが変動するので、適正値は
各々の場合において選択されるが、概ね、耐火材料１０
０重量部に対してカリウムアルカリ性フェノール樹脂水
溶液２〜２０重量部、該樹脂水溶液に対する硬化剤１０
〜１００重量部である。

さらに鋳型及び中子重量の軽量化及び熱衝撃を緩和させ
るためには中空状の耐火材料をスラリーに配合させても
良く、前記中空状耐火材料は鋳造後において鋳型及び中
子除去がより容易となる。

上記スラリーが硬化し、所定形状の鋳型及び中子が成型
できるのは明確ではないが次のような過程によると思わ
れる。スラリーにカリウムアルカリ性フェノール樹脂水
溶液及び有機エステルを添加・混合すると始めは粘性が
低く適度な流動性を示すが、次第に粘度を増してついに
は硬化する。

これは硬化剤のエステルが加水分解し、カルボン酸とア
ルコールになり、カルボン酸は金属フェノラートのアル
カリ金属と中和反応を起こしてフェノール性アニオンの
電子移動を促す結果メチロールが活性化され、急速に縮
合してメチレンあるいはメチルエーテル結合を生成する
ことにより前記スラリーが硬化するものと考えられる。

なお、硬化剤に用いられる有機エステル類は上記のよう
な反応を起こすものであればなんでもよく、通常炭素数
２ないし１０の鎖状のモノ、ジ、トリ、あるいは多価の
アルコール類と炭素数１の炭酸または炭素数２ないし６
の鎖状カルボン酸とのエステル類、さらには自己の分子
内でカルボン酸基とアルコール基がエステル結合したい
わゆるラフ１〜ン類、が用いられる。代表的にはグリセ
リンモノアセテート、グリセリンジアセテート、エチレ
ンカーボネー１〜、プロピレンカーボネート、プロピオ
ラクトン、ガンマブチロラクトン、イプシロンカプロラ
クトン等が挙げられる。

また本発明は可撓性を有するゴム型、例えばシリコンゴ
ム型を使用することもでき、スラリーの注型性、繰返し
使用性、寸法精度の信頼性、複雑形状鋳型及び中子の成
形性など種々の優れた特性を有している。

本発明をさらに詳述すると、鋳型もしくは中子の成形強
度はカリウムアルカリ性フェノール樹脂水溶液によって
発現させ、成形体を乾燥し、好ましくは３００〜５００
℃で焼成後に、さらに耐火性バインダを含浸させて焼成
過程におけるカリウムアルカリ性フェノール樹脂の焼失
による成形体の強度低下を補うものである。

この耐火性バインダ溶液としては、エチル・シアー リケード、コロイダル・シリカ、けい酸塩などが挙げら
れる。本発明方法ではこのような耐火性バインダを含浸
することによって鋳型もしくは中子表層部の耐火物粒子
が結合し強固となるものである。

また、耐火性バインダは内部まで含浸しないため内部の
強度が低く、とくに中子として使用する場合、鋳造品か
らの中子除去が容易となる。さらに、耐火材料をアルミ
ナ、ムライト、溶融シリカ等の低膨張材料を使用すれば
、寸法精度の高い鋳型もしくは中子が得られる。

以下、本発明を実施例により詳細に説明する。

〔実施例１〕　　　　　　　　　　重量部水　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　１４アルミナ（中
心粒径４０μｍ）　　　２１アルミナ（粒度１００〜１
５０メツシユ）５５水溶性樹脂（固体含有量５０％）　
　　７プロピレンカーボネー１−３ により混合・調整したスラリーを２５φＸ５０ｈの試験
片作成用ゴム型に注型して硬化させ、試験片を作った。

試験片の抜型直後、乾燥及び焼成後の圧縮強度を測定し
た。また、５ｏｏ℃で１０分間焼成した試験片（未含浸
）及びエチル・シリケート溶液中に浸漬し、試験片表層
部に上記耐火性バインダを含浸させ１０００℃で５分間
焼成した試験片の残留強度の測定結果を下表に示す。

上記に示す通り、圧縮強度は鋳型として十分であること
が確認された。また１０００℃で焼成した含浸試験片で
は、試験片表層部のアルミナ粒子が結合し、約２ｍのシ
ェル層が認められた。

〔実施例２〕　　　　　　　　　　重量部水　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　１４ムライト（３
２５メツシユ以下）２２ ムライト（粒度１００〜１５０メツシユ）４８水溶性樹
脂（固体含有量５０％）１２ トリアセチン　　　　　　　　　　　　４で混合・調整
したスラリー中に、湯口、湯道をつけたワックス模型を
埋設してインベストメン１〜鋳型を作成した。オートク
レーブで脱ワツクス後４００℃で焼成し、次いで鋳型を
エチル・シリケート溶液に浸漬しさらに８５０℃で焼成
した後、鋳型を適度に冷却してＢＣ６種を１１５０℃で
鋳込んだ。

鋳造後の鋳型は崩壊性に優れ、また鋳造品に欠陥はなか
った。

〔実施例３〕　　　　　　　　　　重量部水　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　１０アルミナ（中
心粒径４０μｍ）　　　１８アルミナ（０，５ｍｍφ）
２６ アルミナ（粒度６０〜１００メツシユ）　　３０水溶性
樹脂（固体含有量５０％）１２ プロピレンカーボネ−１−４ で混合・調整したスラリーをゴム型に注型し、中子重量
１．５　ｋ　ｇのインペラ用中子を作成した。

乾燥後エチルシリケート溶液に浸漬し、６０℃で１時間
乾燥し、次いで５００℃で１５分間焼成後冷却した。さ
らにエチル・シリケート溶液に浸漬してから１０００℃
で３０分間焼成した。

この中子をフラン樹脂型に組込んで５ＵＳ３０４を１６
５０”Ｃで鋳込んだ。鋳造後の中子は崩壊性に優れ、中
子部の鋳肌は平滑であり、また寸法精度が良好な鋳造品
を得ることができた。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、水、カリウムア
ルカリ性樹脂水溶液、有機エステル、耐火材料を混合し
て作成したスラリーを注型することによって各種形状の
鋳型及び中子用成形物とし、耐火性バインダ溶液を含浸
することにより寸法精度が優れ、その上、易崩壊性を有
する鋳型及び中子を製造することが可能になるという効
果がある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）耐火材料１００重量部に対して、水５〜３０重量部
   、カリウムアルカリ性フェノール樹脂水溶液２〜２０重
   量部、前記樹脂水溶液に対する１０〜１００重量％の有
   機エステルを添加・調整した流動状混合物（スラリー）
   を常温硬化させ、所定形状の鋳型及び中子用成形体とし
   、該成形体を乾燥もしくは焼成後に耐火性バインダ溶液
   を含浸させ、さらに焼成することを特徴とする鋳型及び
   中子の製造方法。 ２）耐火性バインダ溶液がエチル・シリケート、コロイ
   ダル・シリカ、けい酸塩のいずれか１種であることを特
   徴とする請求項１記載の鋳型及び中子の製造方法。 ３）カリウムアルカリ性フェノール樹脂水溶液の固体含
   有量が３０〜７５重量％であることを特徴とする請求項
   １又は２記載の鋳型及び中子の製造方法。 ４）耐火材料が粉末・粒状もしくは中空状のけい砂、シ
   ャモット、ジルコン、ムライト、溶融シリカ、アルミナ
   であることを特徴とする請求項１ないし３記載の鋳型及
   び中子の製造方法。