JPH03445A - 鋳造用鋳型 - 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 本発明は新規な鋳造用鋳型に関するものである。

さらに詳しくいえば、本発明は、強度が高く、耐熱性に
優れ、かつ鋳型コストが低い上に、品質の良好な鋳物を
与えうるなどの特徴を有し、例えばアルミニウム合金、
銅合金、鋳鉄、鋳鋼などの溶湯金属を鋳造して鋳物を製
造する際に使用される主型若しくは中子などの鋳造用鋳
をに関するものである。

従来の技術 従来、鋳物を製造する際に使用される鋳造用鋳型の代表
的なものとして、耐火骨材に７エノール系樹脂やフラン
系樹脂などの酸硬化性樹脂と酸性硬化剤とを添加混合し
て成る鋳砂組成物を加熱成形して鋳型とする、いわゆる
ホットボックス法やウオームボックス法により製作され
た鋳型が知られている。

しかしながら、この種の鋳型においては、成形取出時や
運搬時などにおける衝撃に耐えうる強度を付与するため
、通常酸硬化性樹脂が多目に用いられていることから、
鋳物にガス欠陥をもたらすおそれがある上、鋳型コスト
の上昇は避けられないなどの欠点があり、さらに、高温
強度が低いため、通常鋳造時における焼着や差し込みな
どの鋳物欠陥の発生を抑えるべく塗型が施されており、
その結果鋳型の生産性が著しく低下するのを免れないと
いう欠点もあった。

発明が解決しようとする課題 本発明は、このような従来の鋳型が有する欠点を克服し
、樹脂を多目に添加しなくても成形時や運搬時などの取
扱いに耐えうる鋳型強度を有し、かつ塗型を施さなくと
も鋳造時の焼着や差し込みなどの鋳物欠陥をもたらすこ
とのない耐熱性（高温強度）に優れた鋳型を提供するこ
とを目的としてなされたものである。

課題を解決するための手段 本発明者らは、前記の好ましい性質を有する鋳型を開発
すべく鋭意研究を重ねた結果、耐火骨材、酸硬化性樹脂
、酸性便化剤及びケイ酸エステルやその加水分解生成物
を必須成分として含有する鋳砂組成物を加熱成形して成
る鋳型は、従来の鋳型より硬化速度、鋳型強度及び高温
強度の点で優れ、かつ鋳造においても鋳物欠陥が大幅に
改善されることを見い出し、この知見に基づいて本発明
を完成するに至った。

すなわち、本発明は、（Ａ）耐火骨材、（Ｂ）酸硬化性
樹脂、（Ｃ）酸性硬化剤、及び（Ｄ）ケイ酸エステル及
びその加水分解生成物の中から選ばれｔ；少なくとも１
種を必須成分として含何する鋳砂組成物を加熱成形して
成る鋳造用鋳型を提供するものである。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明鋳型に用いられる鋳砂組成物における（Ａ）成分
の耐火骨材は、金属の鋳造に耐えうる耐火性を有し、か
つ粒径が帆０５〜１．ｏｍｍ程度の耐火粒子であればよ
く、その種類や形状については特に制限されず、所望に
応じ、任意に選ぶことができる。

このような耐火骨材としては、例えば天然ケイ砂、人造
ケイ砂、再生ケイ砂などのケイ砂、オリビンサンド、ジ
ルコンサンド、アルミナサンド、クロマイトサンドなど
の特殊砂、フェロクロム系スラグ、フェロニッケル系ス
ラグ、転炉スラグなどのスラグ系粒子、セラビーズなど
の多孔性粒子などが挙げられる。これらの耐火骨材は１
種用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよ
い。

該鋳砂組成物において、（Ｂ）５１！’分として用いら
れる酸硬化性樹脂は、酸性硬化剤の存在下に加熱硬化し
て耐火骨材を強固に結合させる機能を有する液状樹脂で
あって、このようなものとしては、例えば、レゾール型
フェノール樹脂（以下、単にフエ／−ルｍＪＬ！：いう
）、ユリア変性フェノール樹脂、メラミン変性フェノー
ル樹脂、エポキシ変性フェノール樹脂、７ラン変性フエ
ノール樹脂などの７エノール系樹脂、フルフリルアルコ
ール若しくはフラン樹脂（以下、単にフラン樹脂という
）、ユリア変性フラン樹脂、フェノール変性フラン樹脂
、ユリア・フェノール変性７ラン樹脂、ポリエステル変
性フラン樹脂などのフラン系樹脂などが挙げられるが、
これらの中で、特に硬化性に優れた低温造型が可能なフ
ラン系樹脂が好適であ葛。

これらの酸硬化性樹脂は１種用いてもよいし、２種以上
を組み合わせて用いてもよく、その配合量は、（Ａ）成
分の耐火骨材１００重量部当り、通常０．２〜１０重量
部、好ましくは０．５〜５．０重量部の範囲で選ばれる
。この配合量が０．２重量部未満では十分な鋳型強度が
得られないおそれがあるし、１０重量部を超えると鋳砂
組成物の流動性が低下し、充てん性に問題が生じるよう
になり、好ましくない。

このような酸硬化性樹脂はシランカップリング剤と併用
することにより、鋳型強度をさらに向上させることがで
きる。適当なシランカップリング剤としては、倒えばＮ
−β（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキ
シンラン、Ｎ−β（アミノエチル）−γ−アミノプロピ
ルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエ
トキシシラン、γ−アミノ７’（７ビルエチルジエトキ
シシランなどのアミノ系シラン、γ−グリシドキシプロ
ビルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシク
ロヘキシル）エチルトリメトキシシランなどのエポキシ
系シラン、γ−メルカットプロビルトリメトキシシラン
などのメルカプト系シラン、γ−メタクリロキシプロピ
ルトリメトキシシランなどのアクリロキシ系シランなど
が挙げられるが、これらの中で、特にアミノ系、エポキ
シ系及びメルカプト系シランが好適である。これらのシ
ランカップリング剤は１種用いてもよいし、２種以上を
組み合わせて用いてもよく、またその添加量については
特に制限はないが、経済性の面から、一般的には酸硬化
性樹脂１００重量部当り、０．０１〜５重量部の範囲で
選ばれる。なお、該シランカップリング剤は、あらかじ
め樹脂に内含させておくのが作業上有利であるが、もち
ろん鋳砂組成物の調製の際に添加しても差支えない。

該鋳砂組成物において、（Ｃ）成分として用いられる酸
性硬化剤は、前記酸硬化性樹脂の反応を促進させる性質
を有するものであって、このようなものとしては、例え
ば塩化第二スズ、塩化第二銅、塩化第二鉄、塩化アルミ
ニウムなどの金属塩化物や、塩化アンモニウム、りン酸
アンモニウム、硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、
硫酸水素アンモニウムなどの酸性アンモニウムに代表さ
れる酸性塩、又は塩酸、硫酸、リン酸、クロロ酢酸、ベ
ンゼンスルホン酸、キシレンスルホン酸、トルエンスル
ホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸などに代表される
無機酸及び有機酸が挙げられる。

特に、鋳砂組成物の可使時間の観点から、常温において
前記酸硬化性樹脂の反応を抑制する反面、加熱時には核
酸硬化性樹脂の反応を促進させる性質を有する酸性塩の
１種又は２種以上の混合物、又は可使時間と硬化速度の
調整に有利な該酸性塩と適量の無機酸及び／又は有機酸
との組合せが好ましい。これらの酸性硬化剤は、通常水
やアルコールを溶媒とする溶液として用いられる。

前記酸性硬化剤の配合量は、（Ｂ）成分の酸硬化性樹脂
１００重量部当り、通常０．２〜５０重量部、好ましく
は０．５〜２０重量部の範囲で選ばれる。この配合量が
０．２重量部未満では造型時の硬化速度が遅いし、一方
、５０重量部を超える量は、実用上必要ではなく、また
不経済かつ可使時間の悪化などの不都合を生じ好ましく
ない。

該鋳砂組成物においては、（Ｄ）成分として、ケイ酸エ
ステル及びその加水分解生成物の中から選ばれた少なく
とも１種が用いられる。該ケイ酸エステルやその加水分
解生成物としては、例えばメチルシリケート、エチルシ
リケート、プロピルシリケート、ブチルシリケートなど
のケイ酸エステル及びその加水分解生成物である例えば
Ｍ−シリケート−５１、エチルシリケート−４０などが
挙げられ、これらは１種用いてもよいし、２種以上を組
み合わせて用いてもよい。

前記ケイ酸エステルやその加水分解物の配合量は、（Ａ
）成分の耐火骨材１００重量部当り、通常５ｉｎ２換算
で０．０１〜２重量部、好ましくは０．０５〜１重量部
の範囲で選ばれる。この配合量が０．０１重量部未満で
は硬化速度、鋳型強度及び高温強度の向上効果が十分に
発揮されないし、２重量部を超えると鋳型の強度が低下
する傾向が生じ、好ましくない。

本発明の鋳型は、例えば（１）耐火骨材と酸性硬化剤と
を混合したのち、これに酸硬化性樹脂とケイ酸エステル
やその加水分解生成物を添加混合する方法、（２）耐火
骨材に、酸硬化性樹脂と酸性硬化剤とケイ酸エステルや
その加水分解生成物とを同時に添加混合する方法、（３
）耐火骨材と酸硬化性樹脂とケイ酸エステルやその加水
分解生成物とを混合したのち、酸性硬化剤を添加混合す
る方法などによって調製された鋳砂組成物を公知の方法
に従い、所望形状に加熱硬化させることにより、製造す
ることができる。

作用 本発明の鋳型が優れた硬化性や、高い鋳型強度及び高温
強度を示す作用機構については必ずしも明確ではないが
、次のように推察される。すなわち、本発明において、
（Ｄ）成分として用いられるケイ酸エステルやその加水
分解生成物が、カップリング剤的に作用して耐火骨材と
酸硬化性樹脂との接着性を向上させることにより、従来
鋳型よりもはるかに優れた造型性及び強度の向上を示し
、かつ高温でセラミック化して耐火骨材同士を強固に結
合させ、高温強度（耐熱性）が向上するものと推察され
る。

実施例 次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、
本発明はこれらの例によってなんら限定されるものでは
ない。

なお、物性は次に示す方法によって求めた。

（１）　　鋳型強度 １８０°Ｃの温度に保持された金型内に、鋳砂組成物を
圧力２．０ｋｇ／ｃｍ”でエアーブロー充てんしたのち
、所定時間焼成して試験片（２５Ｘ　２５　Ｘ　１２０
ｍｍ）を作成し、離型１０秒後における試験片の曲げ強
度を測定し、温時強度（ｋｌ？／Ｃｍ”）とした。また
、同様な操作で作成した試験片を室温まで冷却し、その
曲げ強度を測定し、冷時強度Ｃｋｇ／ｃｍりとし　を二
。

（２）耐熱性 １８０℃の温度に保持された金型内に、鋳砂組成物を圧
力２．０ｋｇ／ｃｍ”でエアーブロー充てんしたのち、
６０秒間焼成して試験片（３０ｕＸ５０ｍｍ）を作成し
た。

次に、この試験片をアルミ箔で被覆し、１２００°Ｃに
保持されたデイタート社製高温鋳物砂試験機中で所定時
間加熱し、次いで荷重をかけてその圧縮強度（ＪＩｇ／
ｃｍ”）を測定して耐熱性（高温強度）とした。

実施例１ 品用式卓上ミキサーに、耐火骨材としてアラタリーサン
ド３０００重量部と酸性硬化剤として塩化第二銅溶液（
水１５重量部とメタノール７０重量部と塩化第二銅１５
重量部との混合物）１３．５重量部を投入したのち、３
０秒間混合し、さらに、酸硬化性樹脂としてＨＰ７１０
０　Ｃ旭有機材工業（株）製、フラン系樹脂３４５重量
部を投入して再び３０秒間混合し、次いでエチルシリケ
ート〔多摩化学工業（株）製〕３０重量部投入して再び
３０秒間混合し、その後、ミキサーより取り出して湿態
の鋳砂組成物（イ）を調製した。

この鋳砂組成物について、前お試験法に従って試験を行
った。その結果を第１表に示す。

実施例２ 実施例１において、エチルシリケートの代りにＭ−シリ
ケート−５１［：多摩化学工業（株）製〕を用いたこと
以外は、実施例１と同様な方法で鋳砂組成物（ロ）を調
製し、試験を行った。その結果を第１表に示す。

実施例３ 実施例１において、エチルシリケートの代りにエチルシ
リケート−４０を使用したこと以外は、実施例１と同様
にして鋳砂組成物（ハ）を調製し、試験を行った。その
結果を第１表に示す。

実施例４ 実施例１において、エチルシリケートの代ワリにＭ−シ
リケート−５１をさらに３０％加水分解した分解生成物
を使用したこと以外は、実施例１と同様にして鋳砂組成
物（ニ）を調製し、試験を行った。その結果を第１表に
示す。

比較例 実施例１において、エチルシリケートを使用しなかった
こと以外は、実施例１と同様にして鋳砂組成物（ホ）を
調製し、試験を行った。その結果を第１表に示す。

第 表 実施例５ 実物テストとして、重量約９ｋｇのケースゲージ中子へ
の適用を試みた。

ワールミキサーに、耐火骨材としてフラタリーサンドａ
ｏ、ｏｏｏ重量部と酸性硬化剤として塩化第二銅溶液（
水１５重量部とメタノール７０重量部と塩化第二銅１５
重量部との混合物）３２４重量部を投入したのち、３０
秒間混合し、さらに酸硬化性樹脂としてＩ（Ｐ７１００
を１０８０重量部投入して再び３０秒間混合し、次いで
Ｍ−シリケート−５１を３０重量部投入して再び３０秒
間混合しｔ；。その後ミキサーより取り出して、湿態の
鋳砂組成物（へ）を得た。

前記鋳砂組成物（へ）を、１７０℃に加熱された金型内
に４．０ｋｇ／ｃｍ”の圧力でブローし、３５秒間焼成
後離型してケースゲージ中子を作成した。この中子を生
型で成形した主型にセットしｔ；のち、これに１４００
°Ｃの鋳鉄を注湯し、冷却後、鋳物表面の状態を観察し
た。その結果をｗｇ２表に示す。

また、比較のためＭ−シリケート−５１を使用しないで
調製した鋳型組成物（ト）を用いて、同様なテストを行
った。その結果も第２表に示す。

第 表 発明の詳細 な説明したように、本発明の鋳型は従来のものより強度
が強いため、酸硬化性樹脂の配合量を低減することがで
き、その結果、鋳型コストの低減やガス鋳造欠陥の減少
による鋳物品質の向上が図れる上、耐熱性に優れている
ことから、成形後の塗型工程が省略でき、生産性の向上
も図れるなど、極めて工業的価値が高い。

本発明の鋳型は、このような優れた特徴を有することか
ら、例えばアルミニウム合金、銅合金、鋳鉄、鋳鋼など
の溶湯金属を鋳造して鋳物を製造する際に使用される主
型若しくは中子などとして、好適に用いられる。

特許出顆人 旭有機材工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　（Ａ）耐火骨材、（Ｂ）酸硬化性樹脂、（Ｃ）酸性
   硬化剤、及び（Ｄ）ケイ酸エステル及びその加水分解生
   成物の中から選ばれた少なくとも１種を必須成分として
   含有する鋳砂組成物を加熱成形して成る鋳造用鋳型。