JPH03198942A - 熱硬化性鋳型の製造法 - 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】 、〔産業上の利用分野］ 本発明は優れた鋳型生産性、崩壊性を備え、かつ寸法精
度の優れた鋳物製品を提供する、量産の鋳物生産に適し
た熱硬化性鋳型の製造法に関するものである。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕従来、
寸法精度が高い鋳物製品を製造する砂型の鋳型製法の一
つとして、耐火性粒状骨材にフェノールノボラック樹脂
を被覆し、ヘキサメチレンテトラミンを触媒として約３
００℃近辺で加熱硬化させる所謂シェルモールド法があ
る。

この加熱硬化法は乾態の砂で、造型作業的に使用しやす
い等多数の利点により、現在量産の鋳型製造法としてヘ
ントナイトを粘結剤とする所謂生型法と並んで最も多く
使用されている。

然しなからこのシェルモールド法は硬化時間が長く鋳型
の生産性が低い、注湯後の鋳型崩壊性が劣り砂の回収・
再利用がしにくく、再利用するには一般に流動焙焼炉で
焙焼後、機械再生して再生砂を生産しなければならない
等の課題がある。

また別の鋳型製造法の一つとして、耐火性粒状骨材に酸
硬化性樹脂を粘結剤とし、強酸を硬化剤として常温で自
己硬化させる所謂酸硬化性自硬性法がある。この方法は
注湯後の鋳型崩壊性が良く、乾式の機械再生で砂の再利
用が容易であり、多品種少量の機械鋳物の生産には広く
使用されているが、量産の鋳物生産には鋳型生産性が遅
く適していない。

この酸硬化性自硬性法を量産の鋳型製造法に改良した方
法として、耐火性粒状骨材に酸硬化性樹脂を粘結剤とし
、強酸と弱塩基の塩を硬化剤とし加熱硬化させる所謂ホ
ットボックス法やウオームボックス法がある。この方法
は酸硬化性自硬性法の特徴である砂の崩壊性が良く砂の
再利用が容易である特長を持ち、かつ鋳型の硬化時間が
短く量産の鋳型製造法に適しているが、鋳型の熱膨張が
大きく、微細な寸法精度が劣る難点がある。

而るに、鋳物工業では益々寸法精度が高い鋳物製品を生
産でき、鋳型の生産性が良く、簡便に砂の再利用ができ
て、安価な鋳型製造法が望まれている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは上記の課題を解決すべく鋭意研究の結果、
鋳物の寸法精度、鋳型の硬化時間、注湯後の鋳型の崩壊
性が優れ、容易に砂を乾式機械再生することにより再利
用出来る鋳型の製造法を見出し本発明を完成した。

即ち、本発明は、耐火性粒状骨材を熱硬化性粘結剤で加
熱硬化させる熱硬化性鋳型の製造に於いて、該耐火性粒
状骨材として低膨張骨材を主体とし、かつ乾式機械再生
により再生された再生骨材を主体として使用し、熱硬化
性粘結剤として酸硬化性樹脂を、硬化剤として強酸の弱
塩基の塩を主成分として使用する事を特徴とする熱硬化
性鋳型の製造法により上記の課題を解決せしむるもので
ある。

本発明においては、耐火性粒状骨材として低膨張骨材を
使用するが、特に好ましくは低膨張骨材として、ＭｇＯ
・ＳｉＯ□が主成分であるニッケルもしくはフェロニッ
ケル鉱滓を主体とする骨材、３ＡｌｚＯｓ・２ＳｉＯｔ
の天然および人造のムライト質が主成分である骨材、も
しくはＺｒＯ２が主成分である骨材を主体として使用す
る事により、より鋳型の充填性が優れ、品質の優れた鋳
型が生産でき、粘結剤添加量も減少し、砂の再生回収率
も良く、安価で性能の優れた鋳型が製造可能となり、寸
法精度の良い鋳造品を生産できるものである。更に好ま
しい低膨張骨材としては、ＭｇＯが２５〜３５％、５ｉ
ｎｔが４５〜６０％のニッケルもしくはフェロニッケル
鉱滓を主体とする骨材が安価で乾式機械再生時の耐破砕
性に優れ、再生回収率も高く良い。

また耐火性粒状骨材としては必要に応じて他の耐火性粒
状骨材、即ち珪砂・クロマイト等の骨材を併用しても良
いし、酸化鉄粉末やジルコン粉末のような耐火性粉末を
混じても良い。

砂の再生の方法としては、該鋳型に注湯後の型ばらしし
た回収砂を破砕機で塊状の鋳型をほぐして異物・塊を分
離したのち、再生機で乾式機械再生し、微粉・鉄片等の
夾雑物を除去して再生砂を製造する所謂乾式機械再生法
を使用する。好ましくは砂の破砕が少なく、砂表面の残
留粘結剤の除去効率が高く、微粉・鉄片等の夾雑物の除
去効率の高い乾式機械再生装置が良いが、特に制限され
るものではない。

本発明においては再生骨材を循環再使用するものである
が、再生の際に当然ロスが出るのでその分は新砂を補充
する。

本発明において、熱硬化性粘結剤としては酸硬化性樹脂
を使用し、硬化剤としては強酸の弱塩基の塩を主成分と
して使用する。酸硬化性樹脂としてはフルフリルアルコ
ール／ホルマリン、尿素／ホルマリン、フェノール類／
ホルマリン、メラミン／ホルマリンの少なくとも一種の
共縮合物又は混合物乃至はフルフリルアルコールとの混
合物を主成分として使用する。好ましくは原料であるフ
ルフリルアルコール含有量が５０％より多い所謂ハイフ
ラン系樹脂が適している。

本発明に用いられる強酸の弱塩基の塩としては、塩酸、
硫酸等の鉱酸や有機スルホン酸の如き強酸の少なくとも
一種と、アンモニア、アミン、尿素、メラミンの如き含
窒素系の弱塩基や周期律表ＩＢ族、ＩＩＢ族、ＩＩＩＢ
族、ＩＶＢ族の第４周期以上のもの及び■族の金属の少
なくとも一種の塩を主成分とするものを使用する。好ま
しくは有機スルホン酸の少なくとも一種の塩を主成分と
するものを使用する。

本発明に使用する粘結剤は必要に応じてロジン、シェラ
ツク等の天然の樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、
石油樹脂、エポキシ樹脂、ブチラール樹脂、ウレタン樹
脂、ポリエステル樹脂等の合成樹脂やシランカップリン
グ剤、界面活性剤や溶剤等を含有していてもよく、また
これらを耐火性粒状骨材に熱硬化性粘結剤を添加混合す
る時に、同時にあるいは熱硬化性粘結剤を添加混合する
前もしくは後に添加しても良（特に制限されるものでは
ない。

本発明の熱硬化性鋳型の製造は通常１５０〜２５０°Ｃ
で加熱硬化させるが、硬化時間を短縮するため更に高い
温度で硬化させることもできる。また硬化時に鋳型キャ
ビティ内を真空にしたり、鋳型キャビティ内に吸引・パ
ージ等で空気その他の流体を通気させてさらに硬化時間
を短縮したり、硬化温度を低くしたりすることも可能で
、これら硬化させる方法に特に制限されるものではない
。

〔作用及び効果〕

本発明の製造法によると、熱硬化性粘結剤として酸硬化
性樹脂を、硬化剤として強酸と弱塩基の塩を使用する事
により硬化時間が短く、鋳型に注湯後の砂崩壊性が良く
乾式機械再生による再利用が可能になり、耐火性粒状骨
材として低膨張骨材、特にＭｇＯ−５ｉ（ｈ、　３Ａｌ
□０３・２ＳｉＯ□もしくはＺｒ０１を主成分とする少
なくとも一種を主体として使用することにより製造され
た鋳型の熱膨張が少なく微細な寸法精度が良い鋳物製品
が製造でき、乾式機械再生で砂を再利用することにより
、熱硬化性粘結剤の使用量も少なく安価な鋳型製造が可
能になる。

即ち、本発明により鋳型および鋳造品の品質、コスト、
生産性が大幅に改善されるものである。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明の詳細な説明するが、これら
の実施例により本発明の範囲を制限するものではない。

実施例１〜６及び比較例１〜４ 表１及び表２に示す本発明にかかる各種の骨材及び粘結
剤を使用して鋳型を製造し、各種の特性を評価した。ま
た新砂や他の骨材、他の粘結剤を使用して製造した鋳型
を比較例として併せて評価した。

それらの結果を表１及び表２に示す。

骨材はすべてＡＦＳ粒度指数を６０±２とし、粘結剤添
加量は骨材１０００重量部に対し、樹脂を１５重量部、
硬化剤を４．５重量部加え、通常のバッチ型混練機で混
合した。

比較例４については、骨材ＡＦＳ粒度指数を６０±２と
同じくし、粘結剤添加量は骨材１０００部に対し、フェ
ノールノボラック樹脂を２５部、ヘキサメチレンテトラ
ミツ１５％水溶液２５部、ステアリン酸カルシウム１部
を被覆し、レジンコーテッドとし、シェルモールド法に
て鋳型を製造し、各種の特性を評価した。

造型はシェルマシーンを改造した水平割り造型機を使用
し、吹き込み圧が３．５　ｋｇ／ｃＪ、金型の温度が２
００℃で鋳型を焼成硬化した。造型は３００　Ｘ５００
　Ｘ５０ｍｍの上型と下型を同時に造型し、上下型を接
着して３５ｍａφＸ４００　ｙａの円柱状鋳物を製造し
て評価の試験片とし、鋳型抜型までの焼成硬化時間、鋳
型の曲げ強度、１０メツシユの篩で注湯１時間後ばらし
た鋳型を振るいわけて崩壊性、鋳造品の寸法を測定し評
価した。

表１及び表２から明らかなように、本発明の実施例は、
寸法精度、焼成時間、崩壊性について従来法に比べ優れ
ている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、耐火性粒状骨材を熱硬化性粘結剤で加熱硬化させる
   熱硬化性鋳型の製造に於いて、該耐火性粒状骨材として
   低膨張骨材を主体とし、かつ乾式機械再生により再生さ
   れた再生骨材を主体として使用し、熱硬化性粘結剤とし
   て酸硬化性樹脂を、硬化剤として強酸の弱塩基の塩を主
   成分として使用する事を特徴とする熱硬化性鋳型の製造
   法。 ２、低膨張骨材としてＭｇＯ・ＳｉＯ＿２が主成分であ
   るニッケルもしくはフェロニッケル鉱滓を使用する請求
   項１記載の熱硬化性鋳型の製造法。 ３、低膨張骨材として３Ａｌ＿２Ｏ＿３・２ＳｉＯ＿２
   の天然および人造のムライト質が主成分である骨材を使
   用する請求項１記載の熱硬化性鋳型の製造法。 ４、低膨張骨材としてＺｒＯ＿２が主成分である骨材を
   使用する請求項１記載の熱硬化性鋳型の製造法。 ５、酸硬化性樹脂が、フルフリルアルコール／ホルマリ
   ン、尿素／ホルマリン、フェノール類／ホルマリン、メ
   ラミン／ホルマリンの少なくとも一種の共縮合物又は混
   合物乃至はフルフリルアルコールとの混合物を主成分と
   するものである請求項１〜４のいずれかに記載の熱硬化
   性鋳型の製造法。 ６、強酸の弱塩基の塩が、有機スルホン酸と弱塩基の塩
   を主成分とするものである請求項１〜５のいずれかに記
   載の熱硬化性鋳型の製造法。