JPH02247042A

JPH02247042A - カルシア自硬性鋳型の製造方法

Info

Publication number: JPH02247042A
Application number: JP6510989A
Authority: JP
Inventors: Toru Degawa; 出川　通; Kinya Kamata; 勤也鎌田; Yasuo Yoneda; 米田　保夫
Original assignee: YONEDA CHUZOSHO KK; Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: YONEDA CHUZOSHO KK; Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1989-03-17
Filing date: 1989-03-17
Publication date: 1990-10-02
Anticipated expiration: 2012-10-15
Also published as: JP2663617B2

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】［産業上の利用分野］本発明はカルシア自硬性鋳型の製造方法に係り、特に焼
成前の強度も十分に高いカルシア自硬性焼成鋳型を容易
に製造することができるカルシア自硬性鋳型の製造方法
に関する。

［従来の技術］従来、鋳造用鋳型としては、ジルコニア、ムライト、黒
鉛等を骨材とするものが一般的であり、これらの骨材を
ウレタン、ＰＶＡ　（ポリビニルアルコール）、ゴム系
等のバインダを用いて成形して得られる自硬性鋳型が知
られている。従来の自硬性鋳型は、通常、未焼成のまま
で使用されている。（特公昭４３−４８４１、同４５３
２８２０、同４８−２５４３１、同４９−１７１４１、
同４９−３７４８６）即ち、従来においては、鋳型への
金属溶湯の注湯時に、鋳型のバインダが燃焼して鋳型の
崩壊性が良くなることを特徴としている。

しかしながら、このようなジルコニア等を骨材とする鋳
型では、ジルコニア等が活性金属と反応し易いために、
溶湯汚染の問題がある。このような骨材による溶湯汚染
を防止するために、化学的に安定なカルシアを骨材とす
る鋳型が考えられる。

カルシアを骨材として用いることにより、骨材による溶
湯汚染は防止し得るが、従来の鋳型では、更に、次のよ
うな欠点があった。即ち、従来の鋳型は、未焼成である
ことから、溶湯注湯時のバインダの燃焼により、鋳造欠
陥（主としてピンホール）が生じ易く、また、バインダ
と溶湯との反応が生じ易いために、溶湯汚染、鋳造欠陥
が生じることもある。しかも、真空鋳造においては、バ
インダの存在のために、真空引きが容易ではなく、所定
の真空度を得るためには長時間を要するという欠点もあ
る。

このようなことから、従来の自硬性鋳型を活性金属用、
特に真空鋳造用鋳型として用いる場合には、鋳型を予め
焼成することにより、バンイダを完全に除去する必要が
ある。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、焼成によりバインダを除去した場合には
、鋳型の高温強度が不足するため、鋳型としての使用が
不可能である。しかも、自硬性バインダを焼成により除
去するには、長時間焼成が必要となる上に、焼成時に発
生するガスにより、熱処理炉のヒーター（カンタルスー
パー等）が著しく損焼するなどの欠点もある。

特に、カルシアを骨材とし、ウレタン、ＰＶＡ、ゴム系
のバインダを用いた自硬性鋳型についていえば、焼成前
の強度は優れる反面、焼成時、特に４００〜８００℃に
おいてバインダが燃焼してしまい、焼成によるクラック
や型くずれ等が生じ、使用不可能になるという問題があ
った。しかも、焼成によりバインダが焼失してしまうこ
とから、焼成にはカルシアの焼結により強度が得られる
高温焼成（１４００〜１６００℃）が必要となる。

また、カルシア鋳型は、耐消化性に劣るという欠点があ
った。

本発明は上記従来の問題点を解決し、焼成前においても
焼成時、或いは焼成後においても、強度が著しく高いカ
ルシア自硬性鋳型の製造方法を提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］本発明のカルシア自硬性鋳型の製造方法は、粒径５ｍｍ
以下、ＣａＯ含有量９５重量％以上のカルシア質粉末と
、該カルシア質粉末に対して０．１〜１５重量％のウレ
タン系自硬性バインダ組成物とを混合した後成形し、得
られた成形体に塩化カルシウム及びアルコールを含浸さ
せた後、着火して、８００〜１３００℃で焼成すること
を特徴とする。

以下に本発明の詳細な説明する。

本発明のカルシア自硬性鋳型の製造方法においては、骨
材として、粒径５ｍｍ以下、ＣａＯ含有量９５重量％以
上のカルシア質粉末を用いる。

用いるカルシア質粉末の粒径が５ｍｍを超えるものでは
、十分な成形性が得られず、また鋳造後の通気性、崩壊
性も悪いものとなる。従って、カルシア粉末の粒径は５
ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍ以下とする。

また、カルシア粉末のＣａＯ含有量が９５重量％未満で
は、活性金属に対して十分な安定性を有し、溶湯汚染の
問題のない鋳型か得られない。

従って、カルシア粉末のＣａＯ含有量は９５重量％以上
、好ましくは９８重量％以上とする。

本発明において、自硬性バインダ組成物とじては特に制
限はなく、ウレタン反応を生起して自硬性バインダとな
るものであればいずれも使用可能である。具体的には、
次の１又はＩＩの樹脂及び硬化剤を含むものを用いるこ
とがでとる。

即ち、Ｎｏ、Ｉにおいては、イソシアネートのＮＣＯ基
とフェノールのＯＨ基を反応させてその重合付加反応に
よりウレタン樹脂を生成し強度を得るものである。

また、Ｎｏ、１１においては、インシアネートのＮＧＯ
基とアルキッドのＯＨ又はＣ０ＯＨ基を反応させてウレ
タン樹脂を生成して強度を得、更に、乾性油の空気酸化
重合による高分子化反応により強度を増加させるもので
ある。

Ｎｏ、Ｉにおいて、フェノール系樹脂とは、フェノール
系化合物とアルデヒドとの縮合により生成する樹脂であ
るか、有用なフェノール系化合物としては、下記一般式
で示される、オルトの位置が未置換のフェノールが挙げ
られる。

（式中のＸ、Ｙ及びＺは水素原子、炭化水素基、オキシ
炭化水素基又はハロゲン原子を示す）具体的には、ｍ−
クレゾール、ｐ−クレゾール、３，５−キシレノール、
３．４−キシレノール、２，３．４−トリメチルフェノ
ール、３−エチルフェノール、３．５−ジエチルフェノ
ール、ｐ−ブチルフェノール、３．５−ジブチルフェノ
ール、ｐ−アミルフェノール、ｐ−シクロヘキシルフェ
ノール、ｐ−オクチルフェノール、３．５−ジシクロヘ
キシルフェノール、ｐ−フェニルフェノール、ｐ−クロ
チルフェノール、３．５−ジ−メトキシフェノール、３
，４．５トリメトキシフエノール、ｐ−エトキシフェノ
ール、ｐ−ブトキシフェノール、３−メチル−４−メト
キシフェノール、及びｐ−フェノキシフェノールか挙げ
られる。

一方、アルデヒドとしては、下記一般弐Ｒ’ＣＨＯ（式中のＲ′は水素原子又は１〜８個の炭素原子を有す
る炭化水素基を示す）で表わされるアルデヒド、具体的
には、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオ
ンアルデヒド、フルフルアルデヒド、および、ベンズア
ルデヒド等を用いることができる。最も好ましいアルデ
ヒドは、ホルムアルデヒドである。

これらフェノール系化合物及びアルデヒドは好ましくは
、アルデヒド：フェノール系化合物＝１：１以上（モル
比）、より好ましくはアルデヒド・フェノール系化合物
＝１．５：１〜３．１の範囲にて、常法に従って反応さ
せることにより、容易にフェノール系樹脂とすることが
できる。

一方、Ｎｏ、ＩＩの油変性アルキッド樹脂とじては、次
の■、■及び■の３成分よりなるものが好ましい。

■　少くとも三個の水酸素をもつ多価アルコール。例え
ば、グリセリン、ペンタエリスリトール、トルメチロー
ルプロパン等。特に、ペンタエリスリトールが好ましい
。これらは混合物として用いることもできる。

■　マレイン酸、フマール酸、フタール酸、無水フター
ル酸、イソフタール酸のような多価カルボン酸（又はそ
の無水物）、クロレンデイン酸等。これらのうち、特に
インフタール酸、フタール酸無水物が好ましい。これら
は混合物として用いることもできる。

■　大豆油、亜麻仁油、綿実油、箆麻子油、脱水煎麻子
油、トール油、桐油、魚油等。油の混合物を使うことも
できる。これらのうち、特に亜麻仁油が好ましい。少な
くとも２５重量％の亜麻仁油を含む亜麻仁油と薦麻子油
との混合物からつくられたアルキド樹脂が特に好適であ
る。

また、Ｎｏ、Ｉ及びＮｏ、Ｉ［で用いるポリイソシアネ
ートとしては、２〜５個のイソシアネート基を有する脂
肪族、脂環式又は芳香族ポリイソシアネートが好ましい
。これらは、所望に応じて混合物として使用することも
できる。具体的には、ヘキサメチレンジイソシアネート
のような脂肪族ポリイソシアネート、４′、４′−ジシ
クロヘキシルメタンジイソシアネートのような脂環式ポ
リイソシアネート、３，４−及び２．６−１−ルエンジ
イソシアネート、ジフェニルメチルジイソシアネート或
いはそのジメチル誘導体のような芳香族ポリイソシアネ
ートがある。その他、１．５−ナフタリンジイソシアネ
ート、トリフェニルメタントリイソシアネート、キシリ
レンジイソシアネート及びそのメチル誘導体、ポリメチ
レンポリフェノールイソシアネート、クロルフェニレン
２４−ジイソシアネート等も用い得る。これらのうち、
特にジフェニルメタンジイソシアネト、トリフェニルメ
タントリイソシアネート及びその混合物が好ましい。

Ｎｏ、Ｉ及びＮｏ、ＩＩにおいて、樹脂成分と硬化剤の
ポリイソシアネートとは、イソシアネートのＮＧＯ基と
樹脂のＯＨ基（又はＣ０ＯＨ基）との反応当量に応じて
混合使用する。

なお、本発明において、ウレタン系自硬性バインダ組成
物の樹脂成分として、Ｎｏ、ＩＩの油変性アルキッド樹
脂を用いた場合には、バインダ組成物は、大気中の水分
との反応により硬化反応を起こすので、鋳型の耐消化性
を向上させることができる。

アルキッド樹脂と乾性油とを混合した際の乾性油の酸化
反応により、鋳型強度がより向上するという効果もある
。

本発明においては、このような樹脂及び硬化剤を含むウ
レタン系自硬性バインダ組成物を前記カルシア質粉末の
重量に対して０１〜１５重量％、好ましくは１〜５重量
％攪拌混合する。混合方法は混練機による機械的な攪拌
混合が好ましい。

得られた混合物は、金型、木型、ゴム型等の内型及び各
種耐火材又はＳＵＳ系の合金の外型よりなる成形型を用
いて、スタンプ、ラバープレス、泥漿法等の方法により
成形し、その後１０分〜１０時間、好ましくは１〜２時
間放置して自然硬化させ、脱型して成形体を得る。

次いで、得られた成形体を塩化カルシウム含有アルコー
ル液、好ましくは塩化カルシウム含有エタノール液中に
浸漬するなどして塩化カルシウム及びアルコールを含浸
させる。なお、用いる塩化カルシウム含有エタノール液
としては、０．１〜１５重量％、４特に０．５〜５重量
％の塩化カルシウムを含有するエタノールが好ましい。

また、浸漬時間は１〜３０分、特に３〜５分程度とする
のが好ましい。本発明においては、このような処理によ
り、成形体重量に対して０．１〜５重量％の塩化カルシ
ウム及び２〜２０重景％のエタノールを含浸させるのが
好ましい。

塩化カルシウムの含浸量が０．１重量％未満では十分な
焼成強度が得られず、５重量％を超えると焼成による収
縮が大きく鋳型にクラックが発生しやすい。また、エタ
ノールの含浸量が２重量％未満では、着火によるウレタ
ン系自硬性バインダの燃焼が十分に行なえず、２０重量
％を超えてもバインダの燃焼に効果はない。

このような含浸処理後、成形体に着火して、好ましくは
３００〜５００℃程度の温度で１〜１２時間仮焼きする
ことにより自硬性バインダを十分に除去した後、８００
〜１３００℃で好ましくは１〜１０時間、より好ましく
は９００〜１２００℃で１〜４時間焼成する。このよう
な比較的低温度の焼成により、通気性、崩壊性に優れた
鋳型が得られる。

なお、本発明の方法においては、骨材として塩基性のカ
ルシアを用いるため、前記ウレタン系自硬性バインダ組
成物に触媒を用いる必要は特にないが、必要に応じて反
応系に適当な触媒を添加しても良い。

［作用］本発明においては、次のような作用効果が奏される。

■　熱力学的に安定なカルシアを骨材として使用するた
め、活性金属に対して反応性が低く、溶湯汚染の問題が
ない。

■　焼成前の強度はウレタン系自硬性バインダで得るこ
とができ、また塩化カルシウムを加えることにより焼成
の強度も維持できるので焼成鋳型とすることができる。

しかも、カルシアを焼結させる必要がないので、高温焼
成の必要がない。

■　成形後塩化カルシウム及びエタノールを含浸させて
着火するので、着火時に自硬性バインダの殆どが燃焼し
てしまうため、焼成が短くてすむ。

■　自硬性バインダは有機系であり、カルシアの耐消化
性を向上させることができる。

■　骨材に塩基性であるカルシアを用いるので、自硬性
バインダの触媒が不要である。

［実施例］以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。

実施例１〜４粒径３〜０．１ｍｍ、ＣａＯ含有率９９重量％のカルシ
ア粉末及び第１表に示す配合のウレタン系自硬性バイン
ダ組成物を第１表に示す配合で混合し、スタンプ法にて
成形した後２時間放置して自然硬化させた後、脱型した
。

得られた成形体を５重量％のＣａＣＪ２２含有エタノー
ル液に５分浸漬した。成形体に対するＣａＣｊ２２の含
浸量は０．４重量％、エタノールの含浸量は８重量％で
あった。次いで、成形体、に着火して、４００℃で６時
間仮焼した後、１１００℃で２時間焼成してカルシア自
硬性鋳型を得た。

脱型後の成形体の強度及び焼成後の鋳型の強度を下記方
法により測定し、結果を第１表に示した。

強度測定方法２５Ｘ２５Ｘ２０５ｍｍの試験片を製作し、曲げ試験機
により抗折強度を測定した。

比較例１．２ＣａＣｊ２２及びエタノールの浸漬処理を行なわなかっ
たこと以外は、実施例１及び３と同様にしてそれぞれ鋳
型の製造を行なった。なお、この場合において、焼成に
は１２時間を要した。

焼成前の成形体の強度及び得られた鋳型の強度を第１表
に示す。

比較例３下記方法によりバインダとして塩化カルシウムを用いて
鋳型の製造を行なった。

即ち、粒径２〜０．１ｍｍ、ＣａＯ含有率９９重量％の
カルシア粉末に５重量％のＣａＣｆ！、２含有エタノー
ル液を１０重重量加えてスタンプ法にて成形後、１１０
０℃で２時間焼成してカルシア鋳型を得た。

焼成前の成形体及び焼成鋳型の強度を第１表に示す。

第　　１　　表＊１バインダ組成物Ａ：フェノール樹脂＝ｍ−クレゾール＋アセトアルデヒドポリイソシアネート＝ジフェニルメタンジイソシアネートバインダ組成物Ｂ：油変性アルキッド樹脂＝フタール酸＋亜麻仁油ポリイソシアネート− ジフェニルメタンジイソシアネート＊２カルシア粉末に対する重量％第１表より、本発明においては、焼成前の成形体強度、
焼成後の強度が共に高い鋳型か製造できることが明らか
である。

［発明の効果］以上詳述した通り、本発明のカルシア自硬性鋳型の製造
方法によれば、活性金属に対しても安定なカルシアを骨
材とする鋳型であって、焼成前の成形体強度、焼成時及
び焼成後の強度がともに高い鋳型を、熱処理炉の損消等
を招くことなく短時間で容易に低コストで製造すること
ができる。

しかして、焼成前の成形体において十分な強度を有し、
焼成強度が高いことから、そのような焼成欠陥をひき起
こすことなく焼成し、活性金属の真空鋳造用としても好
適な焼成鋳型を提供することが可能とされる。

代理人　　弁理士　　重　野　　剛

Claims

【特許請求の範囲】

（１）粒径５ｍｍ以下、ＣａＯ含有量９５重量％以上の
カルシア質粉末と、該カルシア質粉末に対して０．１〜
１５重量％のウレタン系自硬性バインダ組成物とを混合
した後成形し、得られた成形体に塩化カルシウム及びア
ルコールを含浸させた後、着火して、８００〜１３００
℃で焼成することを特徴とするカルシア自硬性鋳型の製
造方法。