JPH03146238A

JPH03146238A - 鋳造用砂型塗型剤

Info

Publication number: JPH03146238A
Application number: JP28185389A
Authority: JP
Inventors: Yoji Fujii; 藤井　洋治; Satoru Yamamoto; 覚山本
Original assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Current assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Priority date: 1989-10-31
Filing date: 1989-10-31
Publication date: 1991-06-21
Anticipated expiration: 2009-02-09
Also published as: JPH069729B2

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］本発明は樹脂と鋳物砂より作製した砂型に用いる表面塗
型剤であって、鋳造時における溶融金属と砂型の焼着欠
陥を少なくすることができる砂型用塗型剤に間する。

［従来の技術］塗型剤を使用する目的は、溶融金属の熱から鋳型を保護
することと、鋳型表面と溶融金属との化学反応や溶融金
属が鋳型内部に侵入することにより発生する焼着欠陥を
防止することにある。

従来の塗型剤としては、一般に耐火骨材、結合剤、溶剤
、添加剤等を配合したものが使用されていた。耐火骨材
としてはジルコン、シリカ、アルミナ、タルク、黒鉛等
の粉末が用いられ、結合剤としては粘土、樹脂、水ガラ
ス、コロイダルシリカ等がそれらと可溶なまたはスラリ
ー化できる溶剤と共に用いられている。

該溶剤としては、樹脂用にはアルコール、その他には水
が使用されている。また、添加剤は塗型剤の塗布作業性
と粘性を高め、被覆性を向上させるために用いられ、具
体的にはアルギン酸ソーダ、メチルセルロース、ポリビ
ニルアルコール等がある。

〔発明が解決しようとする課題］しかしながら、従来の技術により製造、使用されている
塗型剤には、塗型剤本来の目的を充分に満足するものが
なく、溶融金属、特に比較的高融点である鋳鉄、鋳鋼を
鋳込んだ場合など、塗膜の耐熱性に問題があるため溶融
物の鋳型内部への侵入を許し、その結果焼着欠陥を生ず
る。また、従来より溶融金属との濡れ性の観点から耐火
骨材として鱗状黒鉛等カーボン系骨材が使用されている
が、作業環境に大きな悪影響を与えているのが実状であ
る。

そこで、本発明の目的は耐熱性に優れた、しかも鱗状黒
鉛等のカーボン系骨材を使用せずに焼着欠陥防止効果に
優れた塗型剤を提供するものである。

［課題を解決するための手段］本発明者らは前記問題点を解決するために種々検討した
結果、結合剤としてリン酸アルミニウム含有水溶液を用
い、各種耐火骨材と混合することにより、耐熱性及び塗
布作業性に優れた塗型剤を開発し、本発明を完成するに
至った。

その要旨を説明すると、従来、塗型剤に使用されている
耐火骨材の中より黒鉛を除外することにより塗布作業の
向上、作業環境の改善を実現した塗型剤で、結合剤とし
てリン酸アルミニウムを固形分として耐火骨材１．００
重量部に対して２．５〜６０重量部加えることを特徴と
する鋳造用砂型用塗型剤である。

一般に、結合剤となりうるリン酸アルミニウム化合物は
５０種類を超え、その性質に関して不明な点が多いが、
高融点性と縮重合性から耐火性バインダーとして非常に
有効である。また、他の無機物と化学結合することによ
り強固な被膜を形成する。

リン酸アルミニウム化合物が多数存在する中で水溶性バ
インダーとして使用できるものとして第一リン酸アルミ
ニウム（モノリン酸アルミニウム）が特に好ましい１本
発明者らは各種濃度の第一リン酸アルミニウム含有水溶
液を調製し、それを結合剤として用い、各種配合骨材と
各種割合で混合することにより塗料化したものを塗型剤
とした。

なお、本発明においては、リン酸アルミニウム化合物と
して第一リン酸アルミニウムのほかに、第二リン酸アル
ミニウム、オルソリン酸アルミニウム、セスキリン酸ア
ルミニウム、ピロリン酸アルミニウム、トリポリリン酸
アルミニウム、メタリン酸アルミニウム等を使用するこ
とができる。

以下、リン酸アルミニウム化合物を代表して第一リン酸
アルミニウムを使用し、説明する。

第一リン酸アルミニウム含有水溶液の固形分濃度は溶液
の粘性等を考慮すると６０重量％以下が望ましく、また
、２．５重量％以下に希釈すると結合性が低下すると共
に第一リン酸アルミニウム自身の加水分解が起こり、安
定性が悪くなる。従って、結合剤として使用する第一リ
ン酸アルミニウム含有水溶液の含有固形分濃度は２．５
重量％〜６０重量％が望ましい、また、第一リン酸アル
ミニウムの固形成分となるＡ　ｂ　Ｏｘ、Ｐ２Ｏ３の割
合はＡｉｚｏ　３／　Ｐ　２０　Ｓ（モル比）で理論的
には０．３３となるが、水溶液の状態では多少のずれが
生じている。好ましくは０．２５〜０．４３の範囲であ
る。　次に、本発明の塗型剤において、耐火骨材１００
重量部に対して結合剤である第一リン酸アルミニウムの
添加量は固形分として２．５〜６０重量部が望ましい、
結合剤の添加量が耐火骨材１００重量部に対して２．５
重量部未満になると、塗型剤粘度が上昇し、塗布作業性
が著しく悪化する。また、同様に結合剤の添加量が６０
重量部を超えると塗型剤に含まれる骨材の割合が減少し
、被覆性、耐熱性が悪くなる。

本発明の塗型剤に使用する耐火骨材としては中・酸性酸
化物であり、白色原料であるジルコン、シリカ、アルミ
ナまたはそれらの複合鉱物等を挙げることができるが、
これらに限定されるものではない、耐火骨材は最大粒径
４４μ蒙以下の微粉形態のものを使用することが望まし
い。

また、本発明の塗型剤には粘性調整材としてタルク、雲
母、粘土鉱物等を添加することもできる。

これらの添加量は耐火骨材１００重量部に対して通常２
〜２０重量部の範囲内である。

本発明の塗型剤は上述の成分を単に混合することにより
製造することができる。

［作　　用］本発明において、鋳造用砂型塗型剤の結合剤として第一
リン酸アルミニウム含有水溶液を用いると、鋳造時に発
生する焼着欠陥が著しく減少する。

この理由としては次ぎのようなことが考えられる。

第一リン酸アルミニウムは耐熱性に優れ、約５００〜１
５００℃の温度域において非常に安定であり、また、結
合剤に不可欠な接着性に優れ、造膜後の風乾性、反応に
よるゲル化により塗膜強度が向上する。特に、シェルモ
ールド法により鋳物を鋳造する場合、塗型剤の施工を熱
間で行う場合があり、その場合、砂型表面温度は１００
〜２００℃に達している。この温度域において、第一リ
ン酸アルミニウムは脱水することにより重縮合反応を起
こし、骨材自身と結合し、より強固な塗膜を形成するも
のと考えられる。

このような理由で、従来結合剤として有機樹脂、水ガラ
ス、コロイダルシリカ等を使用していた塗型剤と比較し
て熱的に安定で被覆性に優れた塗型剤を得ることができ
る。

また、水ガラス、コロイダルシリカ等のアルカリ性溶液
に対して第一リン酸アルミニウム含有水溶液は酸性を示
すノテ、Ａｈｏｙ、５ｉｆｔ、Ｚｒ０ｚ、ＺｒＯ２・Ｓ
＋Ｏｔ、カーボン等の中・酸性骨材と混合し、塗料化し
た場合に、液安定性が得られるが、鱗状黒鉛のようなカ
ーボン系骨材は塗布作業性または作業環境等の問題がち
除外することが望ましい。

［実　施　例］以下に実施例を挙げて本発明を更に説明する。

実施例１２０重量％濃度の第一リン酸アルミニウム含有水溶液を
結合剤として用い、各種配合耐火骨材と結合剤／耐人骨
材（重量比）が０．７５（耐火骨材１００重量部に対す
る第一リン酸アルミニウム固形分は１５重量部）となる
ように混合する。耐火骨材の各種配合例とそれから得ら
れた塗型剤試作品の粘度、ケーキングの有無、焼着欠陥
防止効果についての結果を第１表に示す。

ここで粘度測定はＢ型粘度計を用い、使用ローターをＮ
ｏ、２０−ター、回転数を６０ｒｐｍとした。

液温は全て２０℃に保温した。また、ケーキングの有無
の判定は塗型剤をガラス瓶（沈澱管）に７日間放置後、
沈澱物をガラス棒で撹拌することにより直ち、に分散す
るものを判定Ａ、短時間の撹拌により沈澱骨材が分散す
るものを判定Ｂ、分散が非常に困難なものを判定Ｃとし
た。

焼着欠陥防止効果の判定については平板砂型（１）を作
成し、２００℃／３０分保温したものに、塗型剤試作品
をスプレー塗布する。その時に発泡塗膜欠陥を起こさな
いものをＯ，発泡塗膜欠陥を起こしたものを×と判定し
た０次に、平板砂型の塗型剤塗布面（２）上にレンガ枠
（３）を設置し、約１６００”Ｃで溶解した鋳鉄を流し
込み、１０分間、自然放置した後に鋳鉄塊の砂型との接
触面を観察し、焼着欠陥の全く発生していないものをＡ
、鋳鉄塊表面に砂型の影響による欠陥が発生し、砂粒が
付着しているものをＢ、鋳鉄塊接触面に焼着欠陥が発生
し、砂型が付着しているものをＣと判定した。概略図を
第１図に示す。

実施例２第２表に示した配合比により配合した耐火骨材を第３表
に示した結合剤と重量比で結合剤／耐火骨材が０．７５
となるように混合する。また、結合剤に２０重量％濃度
の第一リン酸アルミニウム含有水溶液を用い、重量比で
結合剤／耐人骨材が０．４．１．７となるように混合し
たものを比較面として実施例１と同様に粘度、ケーキン
グの有無、焼着欠陥防止効果について調べた。結果を第
４表に示す。

策−じし−ス塗型剤の耐火骨材組成耐火骨材（粒径）　　　　　重量部シリカ（−２０μｍ）　　　　４０アルミナ（−２０μｍ）５０タルク（−２０μｍ）　　　　１０合計　　　　　　　　　１００瓜−ユー退結合剤７重量％第一リン酸アルミニウム水溶液２０重量％第一
リン酸アルミニウム水溶液３５重量％第一リン酸アルミ
ニウム水溶液４５重量％第一リン酸アルミニウム水溶液
２０重量％シリカゾル水溶液（比較面）２０重１％１号
ケイ酸ナトリウム水溶液（比較面）［発明の効果］本発明の鋳造用砂型塗型剤は結合剤としてリン酸アルミ
ニウム含有水溶液を用いており、この塗型剤を用いるこ
とにより鋳造時に発生する焼着欠陥が著しく減少するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例において焼着欠陥防止効果の比較試験を
行った平板砂型の概略図である０図中、１・・・平板砂
型、２・・・塗型剤塗布面、３・・・レンガ枠、４・・
・溶融金属。

Claims

【特許請求の範囲】１、白色中・酸性骨材から選択された耐火骨材１００重
量部とリン酸アルミニウム含有水溶液を固形分として２
．５〜６０重量部含有してなる鋳造用砂型表面を被覆す
るための塗型剤。２、リン酸アルミニウムが第一リン酸アルミニウム、第
二リン酸アルミニウム、オルソリン酸アルミニウム、セ
スキリン酸アルミニウム、ピロリン酸アルミニウム、ト
リポリリン酸アルミニウム及びメタリン酸アルミニウム
からなる群から選択されたリン酸アルミニウム化合物の
少なくとも１種以上である請求項１記載の塗型剤。