JPH0416254B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は金属鋳造の際に使用される鋳物砂用の
粘結剤に関する。 （従来の技術及びその問題点） 砂鋳型および中子の製作において、鋳物砂の粘
結剤としては、従来多くの材料が用いられてき
た。それらを大別すると有機系粘結剤と無機系粘
結剤がある。有機系粘結剤としては、デン粉、セ
ルロース誘導体等の多糖類、あまに油等の乾性油
や、ポリビニルアルコール、フエノール樹脂、フ
ラン樹脂等の合成樹脂類が挙げられ、無機系粘結
剤としては、ベントナイト等の粘土類や水ガラ
ス、エチルシリケート等が挙げられる。 しかしながら、これらの粘結剤は、いずれも鋳
造に必要な性能を完全に満足するものではない。 例えば、セルロース誘導体等は湿潤状態での強
度向上のためには多量の添加が必要であり、乾燥
状態では強度低下が著しい。また、その他の有機
系粘結剤は成型時、注湯時にアンモニア、フオル
マリン等の有毒悪臭ガスを発生し、鋳造製品にガ
ス欠陥を生じ易いという欠点を有している。ま
た、無機系粘結剤ではガスの発生は少ないが、高
温時に砂粒を浸食して焼結するため、いわゆる
「砂落とし」が非常に困難であり、砂の回収再利
用も難しいという欠点を有している。 （問題点を解決するための技術的手段） 本発明は、上記した問題のないところの、鋳物
砂用粘結剤を提供する。 本発明は、特定のポリメタロカルボシランから
なる鋳物砂用粘結剤である。 本発明の鋳物砂用粘結剤は、従来の粘結剤に比
べて、鋳造成型時にガス発生が少なく、この粘結
剤を使用して得られる鋳型は常温強度が大きく、
注湯後の崩壊性が良好であり、砂落としが容易で
であると共に、使用した鋳物砂は回収後の再利用
が可能である。 本発明における鋳物砂用粘結剤は、下記(A)のカ
ルボシラン結合単位および少なくとも一種の下記
(B)のメタロキサン結合単位とからなり、 （式中、R₁およびR₂は同一または異なつてもよ
く相互に独立に炭素数１〜４のアルキル基、フエ
ニル基または水素原子を示す。） (B)：（−Ｍ−Ｏ−） （式中、ＭはTi、Zr、MoおよびCrからなる群か
ら選ばれる少なくとも一種の元素を示し、場合に
よつては前記各元素の少なくとも一部分が側鎖基
として炭素数１〜４のアルコキシ基またはフエニ
ル基を少なくとも１個有する。） 前記(A)および(B)各結合単位が主鎖骨格中でラン
ダムに結合した重合体、および／または前記(A)の
結合単位の珪素原子の少なくとも一部が前記(B)の
結合単位の前記各金属原子と酸素原子を介して結
合し、これらによつて前記(A)の結合単位の連鎖に
より得られるポリカルボシラン部分が前記(B)の結
合単位により酸素原子を介して架橋された重合体
であり、前記(A)の結合単位の全数対前記(B)の結合
単位の全数の比率が１：１から10：１の範囲内に
あり、数平均分子量が400〜50000であるポリメタ
ロカルボシランて架橋された重合体であり、前記
(A)の結合単位の全数体前記(B)の結合単位の全数の
比率が１：１から10：１の範囲内にあり、数平均
分子量が400〜50000であるポリメタロカルボシラ
ンである。 前記(A)の結合単位の比率が下限より小さくなる
と粘結剤の強度が低下する結果、鋳型の強度が低
下し、逆にその比率が上限より大きくなると、粘
結剤の鋳物砂との結合力が小さくなる。 本発明の粘結剤の数平均分子量が前記下限より
低いと、粘結剤の機械的特性が低下し、またその
数平均分子量が前記上限より高くなると、粘性が
過度に高くなり取扱が困難となる。 本発明の粘結剤の使用割合は、乾燥砂100重量
部に対して0.1〜20重量部であることが好ましい。
粘結剤の使用割合が0.1重量部より少ないと、鋳
型の強度が通常では不充分であり、20重量部より
多いと注湯時にガスによる鋳造欠陥を生じる恐れ
があるうえに、実質上必要な強度は20重量部以下
の使用量で充分発現するので、経済上の理由から
も不必要である。 本発明の粘結剤は、粘結剤100重量部に対して
シリコン樹脂、例えばポリメチルフエニルシロキ
サン等を10〜100重量部含むことができる。シリ
コン樹脂の添加は、鋳型の常温強度を向上させ、
注湯成型後の鋳型の崩壊性を促進するので好まし
い。 また、本発明の粘結剤を鋳物砂に配合する時
に、取扱の簡便性や分散性の向上のために、有機
溶剤を適当量添加してもよい。有機溶剤として
は、脂肪族あるいは芳香族の炭化水素、アルコー
ル類が挙げられる。 本発明の粘結剤と鋳物砂との混合は、手で行つ
てもよいが、一般にはシンプソンミル、スピード
マーラ、ワールミキサー等の混砂機を用いると容
易に行うことができる。 粘結剤と鋳物砂との混合物から砂型を形成する
方法については特別の制限はなく、通常の砂型成
型法、例えば木型に詰め込む方法、押し出し成型
法等等を適用することができる。 上記方法により形成された生砂型は貯蔵してお
くと時間と共にしだいに強度を発現する。この場
合、単なる空気乾燥では時間を要するため熱気乾
燥、高周波加熱方式による乾燥、真空乾燥等を行
い、乾燥時間を短縮することができる。乾燥温度
は70〜400℃、特に100〜300℃であることが好ま
しい。乾燥時間は５分〜120分、通常は５〜90分
で充分である。従来技術の油砂型法では通常200
℃以上で２時間の焼結が必要であり、本発明の粘
結剤を使用したときには、それ以下の温度と時間
で成型することができ、燃料費の削減および成型
サイクルのスピード化が果たせることになる。 さらに、本発明の粘結剤を使用した乾燥砂型を
用いて鋳造を行うと、砂型は注湯時には充分な強
度を有しているが、金属が凝固する段階では徐々
に粘結剤が分解し始め、金属が冷却後、砂落とし
を行う段階では粘結剤が完全に分解してしまつて
いるため、非常に容易に砂落としができ、砂はほ
とんど後処理を必要とせず、回収され再利用する
ことができる。 （実施例） 以下に実施例をあげて本発明を説明する。 実施例 １ 前記(A)におけるR₁およびR₂がメチル基であり、
前記(B)におけるＭがTiであり、Ｍの側鎖基とし
てｎ−ブトキシ基を有し、前記(A)の結合単位の全
数体前記(B)の結合単位の全数に比率が６：１であ
り、かつ数平均分子量が2000であるポリチタノカ
ルボシラン（宇部興産(株)製、チラノコートワニ
スタイプ）を弥生６号ケイ砂に対し、ポリチタノ
カルボシランが１重量％になるように添加し、混
砂機を用いて約３分間混練した後、JISZ2604−
1960に基づいて10×10×60mmのテストピースを作
成し、250℃で１時間乾燥した後、常温まで放冷
し、曲げ強度を測定した。その結果を第１表に示
す。 比較例 １〜３ 実施例１のポリチタノカルボシランに代えて第
１表に示す粘結剤を使用した他は、実施例１と同
様にしてテストピースを作成し、その曲げ強度を
測定した。その結果を第１表に示す。

【表】 実施例 ２ 実施例１と同様に配合した鋳物砂を用いて400
mmφのインペラ羽根中子を作成し、木型から離型
後、250℃で１時間乾燥した。 インペラ母型にこの中子をセツトして溶湯温度
1450℃、注入時間20秒の条件で注湯した。放冷
後、型ばらしを行つたが、中子は崩壊性が著しく
良好であり、短時間で型ばらしを行えた。 比較例 ４ 水ガラスを弥生６号ケイ砂100重量部に対して
３重量部添加した鋳物砂を用いて、実施例２と同
様にして中子を作成した。 インペラ母型にこの中子をセツトして溶湯温度
145℃、注入時間20秒の条件で注湯した。放冷後、
型ばらしを行つたが、溶湯の浸食が著しく、型ば
らしを行えなかつた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下記(A)のカルボシラン結合単位および少なく
   とも一種の下記(B)のメタロキサン結合単位とから
   なり、 （式中、R₁およびR₂は同一または異なつてもよ
   く相互に独立に炭素数１〜４のアルキル基、フエ
   ニル基または水素原子を示す。） (B)：（−Ｍ−Ｏ−） （式中、ＭはTi、Zr、MoおよびCrからなる群か
   ら選ばれる少なくとも一種の元素を示し、場合に
   よつては前記各元素の少なくとも一部分が側鎖基
   として炭素数１〜４のアルコキシ基またはフエニ
   ル基を少なくとも１個有する。） 前記(A)および(B)各結合単位が主鎖骨格中でラン
   ダムに結合した重合体、および／または前記(A)の
   結合単位の珪素原子の少なくとも一部が前記(B)の
   結合単位の前記各金属原子と酸素原子を介して結
   合し、これらによつて前記(A)の結合単位の連鎖に
   より得られるポリカルボシラン部分が前記(B)の結
   合単位により酸素原子を介して架橋された重合体
   であり、前記(A)の結合単位の全数対前記(B)の結合
   単位の全数の比率が１：１から10：１の範囲内に
   あり、数平均分子量が400〜50000であるポリメタ
   ロカルボシランからなる鋳物砂用粘結剤。