JPH0576985A - 鋳型用の塗型剤および塗型方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安全衛生上問題がなく、鋳型へ塗布するとき
直ちに目標の粘度が得られる塗型剤を提供する。 【構成】 所望の物理的，化学的性質を具えたジルコ
ン，酸化クローム，マグネシヤなどの塗型用基材と、粘
結剤，添加剤，水分の他に寒天材を含む。常温では弾性
ゲル状に凝固しているが、必要量だけ掬い取って加温す
るとディッピング，手塗り，噴霧などそれぞれの塗布方
法に最も適した粘度のゾル状となり、コロイドイオンを
荷電した懸濁液となる。 【効果】 作業現場で塗型粘度の調整が不要である。塗
型液中の基材沈降が少なく安定した粘度を保つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鋳型への塗型剤およびそ
の使用方法に係る。

【０００２】

【従来の技術】鋳型表面へ塗布する塗型剤は溶融金属の
高熱に直接接触して鋳型を保護し美麗で無欠陥の製品
（鋳物，鋼塊など）を得るうえで不可欠の材料である。
したがってその主成分である塗型基材は物理的，化学的
に目的とする溶融金属との接触による諸条件に適合しな
ければならず、金属の種類に応じて多数の材質が適用さ
れている。たとえば硅砂，ジルコン，黒鉛，シャモッ
ト，硅藻土，マグネシヤ，酸化クロームなど多岐に亘る
材質が研究開発されて広く使用されている。

【０００３】これらの基材だけでは鋳型へ塗布すること
ができないから粘結剤や添加剤を加えたうえ、さらに分
散媒体によって液状に稀釈しなければならない。分散媒
体としては水，有機溶媒のいずれかに大別され、有機溶
媒には芳香族系の液体、最も一般的にはアルコールと樹
脂の配合が広く普及している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】塗型剤として求められ
る性質は耐熱性や溶湯との無反応性，鋳型表面の強度な
ど塗布後の要件が求められるが、その前提として塗布時
の作業性や付着性が必要となる。これらの条件を左右す
るのは塗布時の塗型剤の適正な粘度，均一な懸濁性であ
るが、これは分散媒体が水であれ、アルコールであれ、
基材との比重差が大きくなるほど困難な課題である。す
なわち現在の製鋼，鋳造工場にあってはより高品質の製
品を求めて塗型剤の材質、特にその耐熱性，化学的安定
性の改善を続けた結果、ジルコンや酸化クロームのよう
な重金属酸化物を基材としたものが主流を占め、溶媒と
の比重差は拡大する一方であり、固形物の沈降分離とい
う障害が作業性や製品の品質に悪影響を与えている。

【０００５】塗型は作業場へ１８リッター缶やドラム缶
へ入ったペースト状態で搬入され、作業員によって水ま
たはアルコールで稀釈して懸濁液とするが、時間の経過
とともに比較的粗粒の固形部から沈積をはじめその沈積
曲線は材質によってそれぞれ異なるが、所望の粘度、す
なわち懸濁性を長時間保持することは難しい。一般に塗
型を鋳型（砂型，金型，中子を問わず）表面へ塗布する
には種々の方法があり、この方法に応じて塗型の粘度を
適正な値に調整することが重要な現場管理である。マグ
ネシヤ系の水性塗型を例にとればその塗布方法がディッ
ピング（いわゆる「どぶ漬け」）のときは３０ボーメで
あるが、刷毛塗りであれば４０ボーメ、噴霧方法であれ
ば２０ボーメが適当であり、それぞれ塗布手段に最適の
粘度が異なっている。もちろん鋳造品の大きさ，形状，
肉厚などによって適当な粘度に使い分ける必要もある。
この粘度調整をするには、ペースト状の基材を溶媒中へ
加え、少なくとも１〜３時間はミキサーで十分攪拌混練
し均質な懸濁液とするので多大の時間と労力を費やす。
しかも既に述べたように、折角調整した粘度が時間とと
もに変動するのでは作業の大きな隘路となるのは当然で
ある。

【０００６】もちろん、この大きな課題を解決するため
に従来から多くの研究，改善が重ねられてきた。たとえ
ば水性塗型については特公昭４３−３６８８号公報があ
り、従来水性コロイドとシリカ粉末との単純な組み合わ
せものでは懸濁しているシリカ粉末が沈降しないように
絶えず攪拌する必要があったのを、懸濁液へキサントモ
ナス親水性コロイドの安定化効果を呈する量を密に分散
させて安定化させたと謳っている。確かにキサントモナ
ス親水性コロイド（ケルザン）やカルボキシメチルセル
ロース６８％（ＣＭＣＴ１３Ｄ）を用いた調整材は２相
に分離しなかったが、その他のヒドロキシプロピルメチ
ルセルロースやアルギン酸アンモニウムなどを配合した
調整材は２相に分離し、しかもＣＭＣＴ−１３Ｄを用い
た試料は固化したとあって、ケルザンの有効性を探り当
てることに成功している。しかし、元々シリカ粉末を所
望粘度の懸濁液に調整すること自体が極めて煩瑣な作業
と長い時間を必要とするから、沈積がある程度阻止でき
たとは云え、課題の本質を解決するものではない。

【０００７】また有機溶媒系の塗型については特公昭５
５−２９７７７号があり、加熱によってホルムアルデヒ
ドを発生しない熱架橋樹脂粉末および該粉末を溶解しな
い有機性分散媒（炭素数１〜５のアルコール系溶剤）と
を塗型用無機物に稀釈した塗型を提示している。この分
散媒としてはメタノール，エタノール，プロパーノル，
イソプロパノールなどを例示しているので、公知のアル
コール系塗型の改良品と云えるものであるが、有機溶剤
の保管基準が法律的に厳しく規定されているし、運搬に
ついても規定がある一方、作業者の保健のため作業場中
の許容濃度についても厳しい環境基準が適用され、種々
の規制のため有機性分散媒自身の抱える本質的課題は大
きい。またたとえばペースト状の基材をアルコール系の
溶剤に均等に溶解することが難しくて塗型調整に長い時
間がかかる上、調整後の懸濁性についても水よりも比重
の小さいアルコールであるため長時間一定に保つことは
一層容易でない。

【０００８】本発明は以上に述べた課題を解決するため
に分散媒として水性を選び、かつ各作業場における最適
の粘度を直ちに実現して塗布作業へ専念できる新規な鋳
型用の塗型剤およびその塗型方法の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る鋳型用の塗
型剤は、所望の物理的，化学的性質を具えた塗型用基材
と、粘結剤，添加剤，水分の他に寒天材を含み、常温時
には弾性ゲル状に凝固し、加温すれば所望粘度のゾル状
となることによって前記の課題を解決した。また当該塗
型剤の使用方法としては、常温時には弾性ゲル状に凝固
した塗型剤を所望量だけ容器から取り分け加温して塗布
手段に最も適した粘度のゾル状に戻し、鋳型表面へ該塗
布手段によって塗布することを示した。

【００１０】

【作用】塗型用基材は既に広く使用されているジルコ
ン，シリカ，マグネシヤなど化学的に安定した耐熱性の
粉末であり、この基材に粘結剤として樹脂やベントナイ
トその他の有機接着剤を少量配合し、界面活性剤やコロ
イダルシリカなどの添加剤も加えた上で、あらかじめ実
験して確認しておいたゾル化したときに得られる粘度を
形成する水分量に必要量の寒天を加えて全成分を均等に
混合したコロイド溶液を必要温度にまで冷却する。寒天
は周知のとおりヘミセルロースの一種であり紅藻（主に
テングサ属）の細胞膜中の成分を熱湯浸出した後、冷却
凝固して得られる。詳しい構造はなお不明とされている
が、主成分はガラクトースの１・３結合および１・４結
合からなるガラクタンでガラクタン５３個当たり１個の
硫酸がエステル結合しているといわれている。寒天は親
水性のコロイド溶液を形成して基材をはじめ諸成分を包
含したままで荷電したコロイドイオンとなっていたが、
冷却によって全成分とともにゲル化し弾性のあるゼリー
状の凝固体となる。したがって適当な容量の容器にコロ
イド溶液を注入して冷却すればそのままゲル化し、商品
として特別に収納した荷姿とする必要がない。この状態
で製鋼，鋳造工場へ搬入し、作業場へ配送される。作業
員は容器中からその時点に必要な分量だけ塗型剤のゲル
をスプーンなどで掬い取って別の容器に移し、必要な温
度（たとえば７０℃）まで昇温すれば直ちにゾル化して
粘性の懸濁液となり、その粘度はあらかじめ設定した塗
布手段に最適の値となるのでそのまま塗布作業をはじめ
ることができる。なお鋳型が大型で一度に使用する塗型
量が大きい場合は、容器から別の容器へ移すとき文字通
り「ところてん」のように滑り出すから、従来のペース
ト状のようにスプーンなどで練り回して取り出す煩わし
さがなく、また粉末状のように舞い上がる粉塵に悩まさ
れることもないので一層作業性が高まる作用を発現す
る。

【００１１】

【実施例】従来から使用してきたペースト状の鋳鋼用塗
型剤を出発原料として本発明を実施した。すなわち塗型
剤はジルコン，マグネシヤ，シリカのいずれか１つを単
独で、または二種以上を混合した粉末を基材とし、水溶
性フェノール樹脂，ベントナイト，微量の界面活性剤を
合計した粘結剤，添加剤として基材に対する重量比で３
％以下を均等に混合し、さらに基材に対し２０％の水分
を加えてペースト状に練り上げた。このペーストへ、寒
天０．５％を溶解した水溶液をそれぞれ６０％，８０
％，１００％の重量比で加えて分散稀釈し均等にゾル化
し、７０℃〜８０℃にに加熱して得られたコロイド溶液
を３０℃まで冷却保持して弾性のあるゲル状に凝固し
た。次にそれぞれのゲルを７０℃まで加温して再び粘性
の液状に戻し、その粘度を測定したところ、それぞれ４
１，３０，２３ボーメを示した。この数値はもちろん一
例であって、基材の成分によって異なるから、塗布する
方法，器具，一度に消費する塗型量などによってあらか
じめ自由に調整しておくことは云うまでもない。上に述
べた実施例は従来のペースト材を出発原料としたが、も
ちろん本来の粉末を配合混合しながら加水しつつコロイ
ド溶液に至るまで混和して行く方法を採ることができる
のも言を俟たない。

【００１２】塗型として求められる性質にはこの他多く
の要素がある。たとえばシェル鋳型の表面には撥水性の
シリコン離型剤が残っているし、有機系の離型剤として
ワックスを使用することもある。この鋳型表面に対する
塗型剤の付着性は表面強度を支配する重要な性質である
が、本発明の塗型剤は従来品に比べるとはるかに付着性
が高く、鋳型表面に強くて緻密な塗膜を一体的に形成す
る。この理由については、塗型剤が塗布されるときには
コロイドイオンを荷電したゾル状であるから、異質の鋳
型物質と接触したときには強力に牽引される極性が働く
からではないかと解される。いずれにせよ同一条件で塗
布した従来の塗型との付着性の比較は定性的に鮮明な差
異が感じられるが、これを数値的に実証できる方法が見
出されば後日補充する。またこのように付着性がよく同
量の塗型によってより強力な鋳型表面を形成できるとい
うことは、従来より少量の塗型塗布によって従来と同等
の鋳型強度を確保することができる訳でもあり、結局鋳
型表面上の残留成分を減らし、乾燥に要する時間または
加熱温度を低減することも可能であると予想できる。こ
れについても定性的でなく数値的に実証できる方法が見
出されば後日補充する。

【００１３】

【発明の効果】本発明は以上に述べたとおり、保管，運
搬作業時に制約の多い有機溶媒を避け、公害上一切の懸
念がない水性塗型を採用した。つぎに各工場の塗布手
段、すなわちディッピング，手塗り，噴霧の方法やその
装置の使用に最も適した粘度の塗型を必要量だけ直ちに
用意できる。従来、粘度調整とその保持のために必要で
あった煩わしい作業や長い時間は完全に消滅した。容器
（リッター缶など）からペースト状の塗型を取り出し水
を加えて稀釈しながら粘度を調整するのは誠に煩瑣な予
備作業であったが、本発明ではスプーンなどで容器から
手軽に掬い取るだけで済む。容器は金属缶に限らず、プ
ラスチックでも厚紙でもよく省資源の効果もある。塗型
製造時にはこの容器へゾル化したコロイド溶液を定量流
し込み、そのまま冷却すれば製品の荷姿となるから製造
者側の利点も大きい。塗型は塗布の時点では荷電したコ
ロイドイオンとなっていて、鋳型への付着性が高い。ま
たそのために、塗型総量を減らせることから塗布後の乾
燥に対しても有利であることが期待できる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所望の物理的，化学的性質を具えた塗型
   用基材と、粘結剤，添加剤，水分の他に寒天材を含み、
   常温時には弾性ゲル状に凝固し、加温すれば所望粘度の
   ゾル状となることを特徴とする鋳型用の塗型剤。
2. 【請求項２】 常温時には弾性ゲル状に凝固した塗型剤
   を所望量だけ容器から取り分け加温して塗布手段に最も
   適した粘度のゾル状に戻し、鋳型表面へ該塗布手段によ
   って塗布することを特徴とする鋳型への塗型方法。