JPH06134544A

JPH06134544A - 精密鋳造用鋳型の作成方法

Info

Publication number: JPH06134544A
Application number: JP28737892A
Authority: JP
Inventors: Yoshitane Watabe; 淑胤渡部; Yoshiyasu Kashima; 吉恭鹿島; Kiyomi Ema; 希代巳江間
Original assignee: Nissan Chemical Corp
Current assignee: Nissan Chemical Corp
Priority date: 1992-10-26
Filing date: 1992-10-26
Publication date: 1994-05-17

Abstract

(57)【要約】【目的】精密鋳造用鋳型を作成する方法において、乾
燥時の生鋳型の強度、脱ワックス時に適度の鋳型強度を
有し、クラックの発生が起こらず、注湯後の鋳型の崩壊
性及び鋳造製品からのセラミックスシェルの脱落性も良
好な精密鋳造用鋳型の作成方法を提供することを目的と
する。【構成】本発明は、バインダーと耐火物粉末からなる
スラリーを用いて精密鋳造用鋳型を作成する方法におい
て、バインダーとしてアルカリ金属（Ｍ）をＭ₂Ｏ／Ｓ
ｉＯ₂モル比として０．００１〜０．０３含有し、１次
粒子径の平均値が４〜５０ｍμであり、動的光散乱法に
よる平均粒子径が０．１〜０．６μのシリカゾルバイン
ダー又は、バインダーとして上記シリカゾルバインダー
と水溶性樹脂及び／又は樹脂エマルジョンからなるバイ
ンダーを用いることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セラミックスシェルか
らなる精密鋳造用鋳型の作成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】セラミックスシェルからなる精密鋳造用
鋳型は、一般に、ワックスなどの消失模型を耐火物粉末
とバインダーから成る耐火物スラリーに浸漬し、次いで
スタッコ材（粒状耐火物）を振りかけ、そして乾燥する
工程を数回繰返すことにより、模型表面に厚いセラミッ
クスシェル層を形成させ、その後脱模型し、そして当該
シェル層を焼成するという方法で作られる。

【０００３】このバインダーとしては、一般にアルカリ
性の水性シリカゾル、酸性のエチルシリケート加水分解
液等が用いられる。また、耐火物粉末としては、ジルコ
ン、溶融シリカ、溶融アルミナ等の粉末が用いられ、そ
してスタッコ材としては、ジルコンサンド、溶融シリ
カ、ハイアルミナサンド等が用いられる。これら資材の
他に、更に消失模型への濡れ性や耐火物粉末の分散性を
高めるために界面活性剤が併用されることもある。

【０００４】作成する精密鋳造用鋳型の精度や生産性な
どを高めるための鋳型作成方法の提案は数多い。例え
ば、特公昭５２−２３７６１号公報には、水性シリカゾ
ルと水系樹脂エマルジョンから成るｐＨ６以下のＡ液
と、ｐＨ７以上のＢ液をバインダーとして用いた２種の
耐火物スラリーを使用することにより、生鋳型の強度が
大きく、鋳型にクラックの発生がなく、かつ注湯後の崩
壊性の良い鋳型を作成する方法が提案されている。

【０００５】また、特開平３−１０６５３４号公報に
は、アルカリ性シリカゾル及び／又はメラミン変成のア
ルカリ性シリカゾル並びに熱硬化性を有する水溶性樹脂
及び／又は熱硬化性を有する水系樹脂エマルジョンから
成るバインダーを用いて、生鋳型の強度が大きく、注湯
後の崩壊性の良い鋳型を作成する方法が提案されてい
る。

【０００６】また、特公昭５０−１５２３９号公報には
シリカヒドロゲルを湿式粉砕することにより、シリカゾ
ルが得られることが開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】一般に市販されている
アルカリ性水性シリカゾルをバインダーに用いた場合に
は、鋳型作成プロセスの乾燥工程、脱ワックス工程又は
焼成工程において鋳型にクラックが発生し易く、また、
脱ワックス工程で鋳型の崩壊やクラックの発生が起こら
ない程に生鋳型の強度を大きくすると、注湯後の鋳型の
崩壊性が著しく低下したり、或いは鋳造製品に焼き付い
たセラミックスシェルの脱落性が著しく低下する。この
セラミックスシェルの脱落性の低下は、鋳造製品の生産
性を著しく低下することとなる。

【０００８】特公昭５２−２３７６１号公報に記載の方
法によれば、鋳型の崩壊性は改良されるが、互いにゲル
化せしめるＡ液とＢ液とを交互に使用するために、スラ
リーのライフが短くなり易い。また、鋳型の崩壊性を改
良するためにはかなり多量の樹脂エマルジョンを併用し
なければならず、そのためスラリーのワックスや被覆層
への付着が不均一となり易く、乾燥性が低下したり、脱
ワックス時の強度低下によりクラックが発生し易くな
る。

【０００９】特開平３−１０６５３４号公報に記載の方
法では、バインダーとしてアルカリ金属を含有するアル
カリ性シリカゾルを用いているために、鋳造製品へのセ
ラミックスシェルの焼付が強く、この焼付いたセラミッ
クスシェルの脱落性が充分でない。特公昭５０−１５２
３９号公報に記載の方法では、シリカヒドロゲル又は、
沈降性シリカパウダーを湿式粉砕することによりシリカ
ゾルが得られるが、このシリカゾルは結合力が著しく小
さく、精密鋳造用鋳型のバインダーとして使用すること
は好ましくない。

【００１０】また，水性シリカゾルの代わりにエチルシ
リケートの加水分解液を用いると、生鋳型の強度が高
く、焼成強度は低いという鋳型、すなわち注湯後の鋳型
の崩壊性の良い鋳型が得られるが、スラリーの安定性が
乏しい。近年、精密鋳造法によりつくられる自動車、航
空機、機械などの部品は増加してきており、且つその形
状も複雑になっている。そして更に高い精度と生産性の
向上が要求されているが、従来の鋳型の作成法では、歩
留りの向上、工程の短縮といった生産性の向上が困難に
なって来ている。

【００１１】本発明の目的は、乾燥時の生鋳型の強度、
脱ワックス時の鋳型強度、焼成鋳型の強度のいずれも大
きく、乾燥、脱ワックス、焼成の各工程において、鋳型
にクラックの発生が起こらず、そして注湯後の鋳型の崩
壊性および鋳造製品からのセラミックスシェルの脱落性
も良好であるという改良された精密鋳造用セラミックス
シェル鋳型の作成方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、バインダーと
耐火物粉末からなるスラリーを用いて精密鋳造用鋳型を
作成する方法において、バインダーとしてアルカリ金属
（Ｍ）をＭ₂Ｏ／ＳｉＯ₂モル比として０．００１〜
０．０３含有し、１次粒子径の平均値が４〜５０ミリミ
クロンであり、動的光散乱法による平均粒子径が０．１
〜０．６ミクロンのシリカゾルバインダー又は、バイン
ダーとして上記シリカゾルバインダーと水溶性樹脂及び
／又は樹脂エマルジョンからなるバインダーを用いるこ
とを特徴とする精密鋳造用鋳型の作成方法である。

【００１３】本発明に使用するバインダーとしてのシリ
カゾルバインダーは、アルカリ金属を含有するシリカゾ
ルと沈降性シリカパウダーを混合後湿式粉砕する方法、
又はアルカリ金属を含有するシリカゾルと実質的にアル
カリ金属を含有しないシリカゾルを混合したものと沈降
性シリカパウダーを混合後湿式粉砕する方法、又はアル
カリ金属を含有するシリカゾルと沈降性シリカパウダー
を湿式粉砕して作成したシリカゾルを混合する方法、又
はアルカリ金属を含有するシリカゾルと実質的にアルカ
リ金属を含有しないシリカゾルの混合したものと沈降性
シリカパウダーを湿式粉砕して作成したシリカゾルを混
合する方法などの方法で作成することができる。

【００１４】本発明において、アルカリ金属を含有する
シリカゾルは工業製品として市販されているアルカリ性
シリカゾルを使用することが出来る。本発明に使用する
実質的にアルカリ金属を含有しないシリカゾルとして
は、アンモニア、第４級アンモニウム水酸化物、アミン
などで安定化されたシリカゾル、或いはアルカリで安定
化されたシリカゾルを脱カチオンすることにより得られ
る酸性のシリカゾル等のアルカリ金属を含有しないシリ
カゾルが挙げられる。特に、アルカリ金属で安定化され
たシリカゾルを脱カチオン処理することにより得られる
酸性水性シリカゾルが好ましく、このタイプの酸性ゾル
は市販品としても容易に入手することができる。また、
この酸性シリカゾルと上記アルカリ金属を含有するアル
カリ性シリカゾルを混合使用することもできる。この好
ましい水性シリカゾルは、シリカ濃度５〜５０重量％、
ｐＨ２〜１０およびコロイダルシリカ粒子径４〜５０ミ
リミクロン、動的光散乱法による平均粒子径１０〜１０
０ミリミクロンを有する。

【００１５】本発明に使用する沈降性シリカパウダー
は、水ガラスを酸中和して得られるシリカヒドロゲルを
洗浄後乾燥する方法、珪弗化水素酸とアンモニアを反応
して得られる析出シリカを洗浄後乾燥する方法などの公
知の方法により製造される。この沈降性シリカパウダー
は、市販品として容易に入手することが出来、１次粒子
径の平均値が４〜５０ミリミクロン、凝集体の平均粒子
径は１ミクロン以上、通常２〜１０ミクロン程度であ
る。

【００１６】本発明に用いられるシリカゾルバインダー
は、アルカリ金属を含有するシリカゾルと沈降性シリカ
パウダーを湿式粉砕して作成したシリカゾルを混合する
方法、又はアルカリ金属を含有するシリカゾルと実質的
にアルカリ金属を含有しないシリカゾルを混合したもの
と沈降性シリカパウダーを湿式粉砕して作成したシリカ
ゾルを混合する方法で作成することができる。また、更
に好ましいシリカゾルバインダーとしては、アルカリ金
属を含有するシリカゾルと沈降性シリカパウダーを混合
後湿式粉砕する方法、又はアルカリ金属を含有するシリ
カゾルと実質的にアルカリ金属を含有しないシリカゾル
を混合したものと沈降性シリカパウダーを混合後湿式粉
砕する方法により作成することができる。

【００１７】上記シリカゾル（Ｘ）と沈降性シリカパウ
ダー（Ｙ）の混合比はＸ／Ｙの固形分重量比で０．３〜
４が好ましい。湿式粉砕は、通常の湿式粉砕機、例えば
コロイドミル、ボールミル、ペブルミル、サンドグライ
ンダー、アトライター、ホモジナイザー、ディスパー
等、磨砕、高速回転羽根による粉砕等によって容易に行
なうことができる。この湿式粉砕は、液中ＳｉＯ₂濃度
２〜５０重量％、好ましくは、５〜４０重量％で水の沸
点以下の温度で行なうのがよい。

【００１８】さらに、上記湿式粉砕により得られたシリ
カゾルバインダーは、蒸発法、限外ロ過法などにより濃
縮して使用することもできる。本発明におけるシリカゾ
ルバインダーは、１次粒子径の平均値が４〜５０ミリミ
クロンで、動的光散乱法による平均粒子径が０．１〜
０．６ミクロンで、シリカ濃度１５〜４０重量％、ｐＨ
６〜１０．５のものが好ましい。シリカゾルバインダー
のｐＨは必要に応じて有機塩基あるいは酸を加えること
により調整することができる。

【００１９】本発明において水溶性樹脂としては、メラ
ミンホルムアルデヒド樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹
脂、フェノール樹脂などを、水系樹脂エマルジョンとし
ては、アクリル樹脂エマルジョン、酢酸ビニル樹脂エマ
ルジョン、ブタジエン系樹脂エマルジョン、フェノール
樹脂エマルジョン、ウレタン樹脂エマルジョン、アクリ
ルオレフィン系樹脂エマルジョン、エポキシ樹脂エマル
ジョンなどを使用することができるが、両者共に上記シ
リカゾルバインダーと長期に亘り安定に相溶することが
必要である。特に前者においてはメラミンをアルカリ性
でホルムアルデヒドによりメチロール化して得たトリメ
チロール化メラミンをエーテル化することにより得た安
定な水溶性のメラミンホルムアルデヒドの初期重合物の
メチルエーテル化物（水溶性メラミン樹脂）が好まし
い。後者においてはスチレンブタジエン系樹脂エマルジ
ョンが好ましい。

【００２０】本発明において上記水溶性樹脂、水系樹脂
エマルジョンは単独または混合して使用することがで
き、これらの樹脂及び／又は樹脂エマルジョンの上記シ
リカゾルバインダーとの混合比は、樹脂固形分がシリカ
ゾル中のシリカに対して１．０〜４０重量％が好まし
い。本発明において上記シリカゾルバインダーには必要
に応じて生鋳型強度を高めるためのアクリル系、酢ビ系
などの樹脂エマルジョン、ＰＶＡなどの水溶性高分子、
ベントナイトなどの増粘剤、界面活性剤、消泡剤などを
悪影響の出ない範囲で添加することができる。

【００２１】本発明に用いられる耐火物粉末としては、
通常、セラミックス鋳型を作るのに用いられるものでよ
く、例えば、２００メッシュ以下の大きさのジルコン、
溶融シリカ、溶融アルミナ、ムライトなどの粉末の単独
又は混合物が挙げられる。本発明に用いられるスラリー
は、上記シリカゾルバインダーと上記耐火物粉末とを、
好ましくはシリカゾルバインダー１重量部に対し耐火物
粉末１〜５重量部の比率に混合することにより作成する
ことができる。

【００２２】本発明に用いられるスタッコ材としては、
通常、セラミックス鋳型の作成に用いられているもので
よく、例えば、１５０メッシュ以上の大きさのジルコ
ン、溶融シリカ、溶融アルミナ、ハイアルミナサンド、
シャモット、ムライトなどの単独又は混合物が挙げられ
る。本発明による鋳型の作成に用いられる消失性の模型
材料としては、通常、セラミックス鋳型の作成に用いら
れているものでよく、例えば、ワックス系、ナフタリン
系、プラスチックス系、発泡スチロール、樟脳、木など
の非水溶性材料が挙げられる。

【００２３】本発明による鋳型は、上記消失性の模型の
表面を上記スラリーで被覆する工程、このスラリーの液
状被膜に上記スタッコ材粉末を付着させる工程、及びこ
のスタッコ材粉末が付着した被膜を乾燥する工程を１サ
イクルのステップとして、このステップを所望の被覆厚
が得られるまで繰り返すことによって、先ず、上記消失
性の模型の表面を被覆した乾燥被覆層の形態で得られ
る。上記被覆の方法、スタッコ材の付着方法、乾燥方法
等は、通常の方法で行うことができる。次いで、この被
覆層に付随する消失性の模型を、常法に従って、例え
ば、ワックス模型を使用したときでは、加熱することに
より溶融させて被覆層から分離することにより、本発明
による生鋳型が得られる。そして最後に、この生鋳型
を、常法に従って焼成することにより、注湯に用いられ
る本発明による焼成鋳型が得られる。

【００２４】

【作用】本発明に用いられるシリカゾルバインダーは、
平均粒子径が４〜５０ミリミクロンのアルカリ金属を含
有するシリカゾルと沈降性シリカパウダーを湿式粉砕し
て得たシリカゾルを混合する方法、又はアルカリ金属を
含有するシリカゾルと実質的にアルカリ金属を含有しな
いシリカゾルを混合した平均粒子径４〜５０ミリミクロ
ンのシリカゾルと沈降性シリカパウダーを湿式粉砕して
得たシリカゾルを混合する方法であり、更に好ましく
は、平均粒子径が４〜５０ミリミクロンのアルカリ金属
を含有するシリカゾルと沈降性シリカパウダーを混合後
湿式粉砕する方法、又はアルカリ金属を含有するシリカ
ゾルとアルカリ金属を含有しないシリカゾルを混合した
平均粒子径４〜５０ミリミクロンのシリカゾルと沈降性
シリカパウダーを混合後湿式粉砕することにより得られ
るが、それらは、沈降性シリカパウダーに由来する動的
光散乱法による平均粒子径の大きな凝集タイプのコロイ
ダルシリカの表面に、結合力を有する平均粒子径４〜５
０ミリミクロンのコロイダルシリカが吸着、あるいは結
合されることによって形成された動的光散乱法による平
均粒子径が０．１〜０．６ミクロンのコロイダルシリカ
の安定な分散体から成っている。また、本発明において
アルカリ金属は必要に応じてアルカリ金属水酸化物水溶
液及び珪酸アルカリ水溶液として上記シリカゾルバイン
ダーに添加することが出来る。

【００２５】この得られたシリカゾルをバインダーとし
て常法によりセラミックス鋳型を作成すると、鋳型の焼
成強度が適度に低下し、注湯後の鋳型の崩壊性が良好で
あること、及び鋳造製品に付着したセラミックスシェル
がその鋳造製品から容易に脱落するというセラミックス
シェルの脱落性が改良されることが見出された。本発明
に用いられるシリカゾルバインダーは、動的光散乱法に
よる粒子径すなわち凝集粒子径が大きく、表面に結合性
のコロイダルシリカを有しているため、造膜性、結合性
が良いことから、クラックの発生がなく、生鋳型に大き
な強度を与える。これによりオートクレーブ中での脱ワ
ックス工程でも鋳型の破壊は起こらない。特に水溶性樹
脂及び／又は樹脂エマルジョンをこのシリカゾルバイン
ダーと併用した時には生鋳型の強度は更に大きくなる。
熱硬化性を有する水溶性樹脂及び樹脂エマルジョンを用
いた場合にはオートクレーブ中（通常１００〜１５０
℃）での鋳型強度も大きくなる。

【００２６】このシリカゾルバインダーは、アルカリ金
属を含有しているが、アルカリ金属（Ｍ）の含有量がＭ
₂Ｏ／ＳｉＯ₂のモル比として０．００１〜０．０３の
割合で含有する場合には、生鋳型を焼成する工程での焼
結が少ない。そして焼結による収縮が小さいために焼成
鋳型にクラックの発生を起こさせず注湯に必要な焼成強
度を与え、焼成鋳型に良好な通気性を与える。かつ、ア
ルカリ金属（Ｍ）の含有量がＭ₂Ｏ／ＳｉＯ₂のモル比
として０．００１〜０．０３の割合で含有する場合に
は、焼成鋳型に高い融点を与え、注湯時の熱による鋳型
の焼結も少ないことから、注湯後の鋳型の強度は通常の
アルカリ性シリカゾルをバインダーとして使用した場合
と比べ著しく小さく、鋳型の型ばらし性は良好となる。
特に水溶性樹脂及び／又は樹脂エマルジョンを併用した
場合には樹脂は焼成時には消失するために通気性も更に
良好となり、型ばらし性も更に向上する。

【００２７】シリカゾルバインダーのアルカリ金属
（Ｍ）の含有量がＭ₂Ｏ／ＳｉＯ₂のモル比として０．
００１未満では、このシリカゾルバインダーによるスラ
リーを用いて作成した鋳型は、乾燥時、脱ワックス時、
焼成時に鋳型にクラックが発生する。またシリカゾルバ
インダーのアルカリ金属（Ｍ）の含有量がＭ₂Ｏ／Ｓｉ
Ｏ ₂のモル比として０．０３を越える場合は、このシリ
カゾルバインダーによるスラリーを用いて作成した鋳型
は、乾燥時、脱ワックス時、焼成時に鋳型にクラックが
発生し、その鋳型に注湯後冷却してからの型ばらしが容
易に行えず、鋳造製品へのセラミックスシェルの付着が
多くなる。

【００２８】平均粒子径４〜５０ミリミクロンのシリカ
ゾル（Ｘ）と沈降性シリカパウダー（Ｙ）の比は、Ｘ／
Ｙ（固形分）重量比で０．３未満になると結合力が低下
し好ましくなく、４．０を越える場合には造膜性が低下
するために好ましくない。シリカゾル、沈降性シリカパ
ウダーともに１次粒子径の平均値が、４ミリミクロン未
満では得られたシリカゾルバインダーの粘度が高くなり
すぎ好ましくなく、５０ミリミクロンを越える場合には
結合力が低下するため好ましくない。

【００２９】本発明に用いられるシリカゾルバインダー
の動的光散乱法による平均粒子径は０．１ミクロン未満
では造膜性が悪く、０．６ミクロンを越える場合は大き
な凝集シリカ粒子の沈降があるため好ましくない。ま
た、このシリカゾルバインダーは、シリカ濃度が１５重
量％未満では鋳型強度が小さすぎ、４０重量％を越える
場合は粘度が高くなりすぎ好ましくなく、またｐＨ６未
満ではスラリーにした時のライフが短くなり、ｐＨ１
０．５を越える場合は有機塩基の臭いが強くなったり、
生鋳型の耐水性が悪くなるため好ましくない。

【００３０】また、シリカゾルバインダーと水溶性樹脂
及び／又は水系樹脂エマルジョンの混合比は、樹脂固形
分がシリカゾル中のシリカに対して１．０重量％未満で
は十分な結合強度が得られず、また４０重量％を越える
場合は乾燥速度が低下するために好ましくない。

【００３１】

【実施例】

実施例１鋳型の作成に用いられるバインダーＢ₁〜Ｂ₅を用意し
た。シリカゾルバインダーＢ₁ シリカゾルの市販品として日産化学工業（株）製、商品
名「スノーテックス−Ｓ」（比重１．２１５、ｐＨ１
０．１６、粘度５．７ｃｐ、ＳｉＯ₂３０．２重量％、
Ｎａ₂Ｏ０．４３重量％、平均粒子径（ＢＥＴ法により
測定）９．０ｍμ、動的光散乱法（コールター社製Ｎ₄
により測定）による平均粒子径２１ｍμ）１６１２ｇに
沈降性シリカパウダーとして塩野義製薬（株）製、商品
名「カープレックス＃８０」（１次粒子径の平均値１０
〜２０ｍμ、凝集体粒子径の平均値６．８μ、ＳｉＯ₂
９０重量％、Ｎａ₂Ｏ０．３１重量％）５３８ｇ、水１
７２１ｇを加え、スノーテックス−Ｓと沈降性シリカパ
ウダーの混合スラリー３８７１ｇ（スノーテックス−Ｓ
／沈降性シリカパウダー（固形分）重量比で１．０、Ｓ
ｉＯ₂２５．２重量％）を作成した。

【００３２】この混合スラリーをガラスビーズを用いて
バッチ式のサンドグラインダーで室温で４時間湿式粉砕
してシリカゾルバインダーＢ₁を得た。得られたシリカ
ゾルバインダーＢ₁は、比重１．１６７、ｐＨ８．７
０、粘度７．１ｃｐ、ＳｉＯ₂２５．２重量％、Ｎａ₂
Ｏ０．１８重量％、Ｎａ₂Ｏ／ＳｉＯ₂モル比０．００
７４、１次粒子径の平均値（ＢＥＴ法により測定）１０
〜２０ｍμ、動的光散乱法（コールター社製Ｎ₄により
測定）による平均粒子径２２２ｍμ、遠心沈降法（堀場
製作所（株）製ＣＡＰＡ−７００により測定）による平
均粒子径０．４０μを有し、室温で２ケ月静置したが、
増粘、ゲル化、著しい沈降のいずれも認められず、安定
なバインダーであった。

【００３３】シリカゾルバインダーＢ₂ シリカゾルの市販品として日産化学工業（株）製、商品
名「スノーテックス−Ｓ」１５００ｇに沈降性シリカパ
ウダーとして塩野義製薬（株）製、商品名「カープレッ
クス＃８０」５００ｇ、水１０００ｇを加え、スノーテ
ックス−Ｓと沈降性シリカパウダーの混合スラリー３０
００ｇ（スノーテックス−Ｓ／沈降性シリカパウダー
（固形分）重量比で１．０、ＳｉＯ₂３０．１重量％）
を作成した。

【００３４】この混合スラリーをガラスビーズを用いて
バッチ式のサンドグラインダーで室温で４時間湿式粉砕
してシリカゾルバインダーを得た。このシリカゾルバイ
ンダーはｐＨ８．４であったので、このシリカゾルバイ
ンダー１１０２ｇに１０．５５重量％ＮａＯＨ水溶液７
３．４ｇを加えてｐＨを１０．４５に調整し、シリカゾ
ルバインダーＢ₂を得た。

【００３５】得られたバインダーＢ₂は比重１．２０
４、ｐＨ１０．４５、粘度７．１ｃｐ、ＳｉＯ₂２８．
５重量％、Ｎａ₂Ｏ０．７１重量％、Ｎａ₂Ｏ／ＳｉＯ
₂モル比０．０２４０、１次粒子径の平均値（ＢＥＴ法
により測定）１０〜２０ｍμ、動的光散乱法（コールタ
ー社製Ｎ₄により測定）による平均粒子径２２２ｍμ、
遠心沈降法（堀場製作所（株）製ＣＡＰＡ−７００によ
り測定）による平均粒子径０．３０μを有し、室温で２
ケ月静置したが、増粘、ゲル化、著しい沈降のいずれも
認められず、安定なバインダーであった。

【００３６】シリカゾルバインダーＢ₃ シリカゾルの市販品スノーテックス−Ｓ（日産化学工業
（株）製）１５００ｇに沈降性シリカパウダーカープレ
ックス＃８０（塩野義製薬（株）製）５００ｇ、水１０
００ｇを加え、スノーテックス−Ｓと沈降性シリカパウ
ダーの混合スラー２２３６ｇ（スノーテックス−Ｓ／沈
降性シリカパウダー（固形分）重量比で１．０、ＳｉＯ
₂３０．１重量％）を作成した。

【００３７】この混合スラリーをガラスビーズを用いて
バッチ式のサンドグラインダーで室温で６時間湿式粉砕
してシリカゾルａを得た。このシリカゾルを陽イオン交
換樹脂を用いて脱ナトリウムすることによって、ｐＨ
２．５のナトリウムを含有しないシリカゾルｂを得た。
シリカゾルａ２８２．４ｇにシリカゾルｂ６３９．８ｇ
と水９６ｇを加えた後、攪拌しながら２８％アンモニア
水１．８３ｇを加えてｐＨ８．０に調製し、シリカゾル
バインダーＢ₃を得た。

【００３８】得られたシリカゾルバインダーＢ₃は、比
重１．１６５、ｐＨ８．０、粘度６．６ｃｐ、ＳｉＯ₂
２５．０重量％、Ｎａ₂Ｏ０．０５重量％、Ｎａ₂Ｏ／
ＳｉＯ₂モル比０．００２１、１次粒子径の平均値（Ｂ
ＥＴ法により測定）１０〜２０ｍμ、動的光散乱法（コ
ールター社製Ｎ₄により測定）による平均粒子径２１９
ｍμ、遠心沈降法（堀場製作所（株）製ＣＡＰＡ−７０
０により測定）による平均粒子径０．４３μを有し、室
温で２ケ月静置したが、増粘、ゲル化、著しい沈降のい
ずれも認められず、安定なバインダーであった。

【００３９】シリカゾルバインダーＢ₄ 上記シリカゾルａ２８２．４ｇを攪拌しながらシリカゾ
ルｂ６３９．８ｇと２８％アンモニア水１．８３ｇと水
６７．６ｇを加たシリカゾルに、スチレンブタジエン系
樹脂エマルジョンクロスレンＣＭＸ−０２（大塚化学工
業（株）製、比重１．０、粘度２０ｃｐ、ｐＨ８．５、
固形分４５重量％）２８．４ｇを加えシリカゾルバイン
ダーＢ₄を得た。

【００４０】得られたシリカゾルバインダーＢ₄は、比
重１．１６７、ｐＨ８．０、粘度６．６ｃｐ、ＳｉＯ₂
２５．０重量％、Ｎａ₂Ｏ０．０５重量％、Ｎａ₂Ｏ／
ＳｉＯ₂モル比０．００２１、１次粒子径の平均値（Ｂ
ＥＴ法により測定）１０〜２０ｍμ、動的光散乱法（コ
ールター社製Ｎ₄により測定）による平均粒子径１９０
ｍμ、遠心沈降法（堀場製作所（株）製ＣＡＰＡ−７０
０により測定）による平均粒子径０．４０μを有し、室
温で２ケ月静置したが、増粘、ゲル化、著しい沈降のい
ずれも認められず、安定なバインダーであった。

【００４１】シリカゾルバインダーＢ₅ アルカリ性シリカゾルとして日産化学工業（株）製、商
品名「スノーテックス−Ｓ」を用意した。スノーテック
ス−Ｓは、比重１．２１５、ｐＨ１０．１６、粘度５．
７ｃｐ、ＳｉＯ₂３０．２重量％、Ｎａ₂Ｏ０．４３重
量％、Ｎａ₂Ｏ／ＳｉＯ₂モル比０．０１３８、平均粒
子径（ＢＥＴ法により測定）９．０ｍμ、動的光散乱法
（コールター社製Ｎ₄により測定）による平均粒子径２
１ｍμであった。

【００４２】シリカゾルバインダーＢ₆ 上記記載のナトリウムを含有しないシリカゾルｂ１１５
６．７ｇを攪拌しながら２８％アンモニア水９．３１ｇ
と水５４．９ｇを加え、室温にて１時間攪拌してシリカ
ゾルバインダーＢ₆を得た。得られたシリカゾルバイン
ダーＢ₆は、比重１．１６４、ｐＨ７．８、粘度２１．
１ｃｐ、ＳｉＯ₂２５．２重量％、１次粒子径の平均値
１０〜２０ｍμ、動的光散乱法（コールター社製Ｎ₄に
より測定）による平均粒子径２２８ｍμ、遠心沈降法
（堀場製作所（株）製ＣＡＰＡ−７００により測定）に
よる平均粒子径０．３４μを有し、室温で２ケ月静置し
たが、増粘、ゲル化、著しい沈降のいずれも認められ
ず、安定なバインダーであった。

【００４３】実施例２この実施例では、上記実施例１で用意したバインダーを
用いて第１被覆に使用するスラリーＳ_A1〜Ｓ_A6と第２以
降の被覆に使用するスラリーＳ_B1〜Ｓ_B6を用意した。Ｓ
_A1〜Ｓ_A4及びＳ_B1〜Ｓ_B4は実施例であり、Ｓ_A5とＳ_A6及
びＳ_B5とＳ_B6は比較例である。

【００４４】耐火物粉末としてジルコンフラワー＃３５
０（大阪ジルコン（株）製）と耐火物粉末（シャモッ
ト）ＹＳ−３１パウダー（（株）三石ハイセラム製）が
用いられた。分散剤としてアニオン系界面活性剤ペレッ
クスＯＴ−Ｐ（花王（株）製）の５重量％水溶液と消泡
剤としてＳＮディフォーマー５０１６（サンノプコ
（株）製）も添加された。

【００４５】スラリーＳ_A1〜Ｓ_A6の組成を表１に示す。
表１と表２中の成分量はｇ単位である。スラリー粘度は
ザーンカップNo.4による測定値であり、単位は秒であ
る。表１成分とスラリー粘度Ｓ_A1 Ｓ_A2 Ｓ_A3 Ｓ_A4 Ｓ_A5 Ｓ_A6 バインダーＢ₁ 1000 ---- ---- ---- ---- ---- Ｂ₂ _---- 877 ---- ---- ---- ---- Ｂ₃ ---- ---- 1000 ---- ---- ---- Ｂ₄ ---- ---- ---- 1000 ---- ---- Ｂ₅ ---- ---- ---- ---- 1000 ---- Ｂ₆ ---- ---- ---- ---- ---- 1000 水 ---- 123 ---- ---- ---- ---- 分散剤 10 10 10 10 10 10 消泡剤 1 1 1 1 1 1 ジルコンフラワー(#350) 3510 3490 3530 3530 3070 3490 スラリー粘度 34.9 35.2 35.0 34.8 35.1 35.1 スラリーＳ_B1〜Ｓ_B6の組成を表２に示す。

【００４６】表２成分とスラリー粘度Ｓ_B1 Ｓ_B2 Ｓ_B3 Ｓ_B4 Ｓ_B5 Ｓ_B6 バインダーＢ₁ 1000 ---- ---- ---- ---- ---- Ｂ₂ _---- 877 ---- ---- ---- ---- Ｂ₃ ---- ---- 1000 ---- ---- ---- Ｂ₄ ---- ---- ---- 1000 ---- ---- Ｂ₅ ---- ---- ---- ---- 1000 ---- Ｂ₆ ---- ---- ---- ---- ---- 1000 水 ---- 123 ---- ---- ---- ---- 分散剤 10 10 10 10 10 10 消泡剤 1 1 1 1 1 1 シャモット(YS-31) 2390 2420 2360 2420 1950 2250 スラリー粘度 15.1 15.0 15.0 15.1 15.3 15.0 Ｓ_A1〜Ｓ_A7及びＳ_B1〜Ｓ_B6のスラリーは長期間安定であ
った。

【００４７】実施例３実施例２で調製したスラリーを用いてＪＡＣＴ法に準じ
て強度測定用の鋳型（２０ｍｍ×１５０ｍｍ×５〜６ｍ
ｍ）を作成した。各被覆層で使用したスタッコ材と乾燥
時間を表３に示す。造型作業および乾燥は２３℃、相対
湿度５６％の恒温恒湿室にて行った。

【００４８】表３被覆層No. スタッコ材乾燥時間（時間）１ジルコンサンド中目^* ３２同上３３シャモットサンドＹＯ−２^** ３４同上８５シャモットサンドＹＯ−３^** ３６同上３７スラリー浸漬のみ４８＊ラサ工業（株）製＊＊（株）三石ハイセラム製作成した生鋳型の常温乾燥強度および焼成鋳型の強度
（生鋳型を１０００℃１時間焼成後室温まで放冷して得
られた鋳型の焼成残留強度）と高温焼成鋳型の強度（生
鋳型を１３００℃１時間焼成後室温まで放冷して得られ
た鋳型の焼成残留強度）を抗折強度試験機（（株）オリ
エンテック製）にて測定した。結果を表４に示す。（測
定値は、４枚のテストピースの平均値を採用した。）表４抗折強度^* S_A1-S_B1 S_A2-S_B2 S_A3-S_B3 S_A4-S_B4 S_A5-S_B5 S_A6-S_B6 生鋳型 61.3 60.1 56.7 56.0 56.8 42.9 焼成鋳型 82.8 89.5 75.3 70.3 87.4 55.4 高温焼成鋳型 92.9 97.7 79.9 77.1 118.2 71.2 ＊ｋｇ／ｃｍ² (Ｓ_A1−Ｓ_B1) 〜（Ｓ_A4−Ｓ_B4）、（Ｓ_A6−Ｓ_B6）の耐
火物スラリーを用いて作成した鋳型は、鋳型肌が良好で
表面硬度も有り、剥がれ、割れ、クラックなどの欠陥の
存在は認められなかった。（Ｓ_A5−Ｓ_B5）のスラリーを
用いて作成した鋳型は鋳型肌の表面にクラックの発生が
見られた。

【００４９】（Ｓ_A1−Ｓ_B1）〜（Ｓ_A4−Ｓ_B4）のスラリ
ーを用いて得られた鋳型は、実用上問題ない強度を示し
た。実施例４クリスマスツリー状ワックス模型を（Ｓ_A1−Ｓ_B1）〜
（Ｓ_A6−Ｓ_B6）のスラリーに浸漬し、スラリー被覆層に
表３のスタッコ材を振りかけ、乾燥する工程を表３に示
したように７回繰り返して鋳型を作成した。

【００５０】乾燥は２３℃、相対湿度４５％の環境で行
い、乾燥時間は各層２時間、最終４８時間とした。次い
でオートクレーブ中１５０℃で脱ワックスを行ない、乾
燥した後１０００℃１時間焼成を行った。（Ｓ_A1−
Ｓ_B1）〜（Ｓ_A4−Ｓ_B4）のスラリーを用いて作成した鋳
型は、乾燥時、脱ワックス時、焼成時のいずれにおいて
もクラック、割れ、剥がれなどの欠陥の発生は認められ
なかった。（Ｓ_A5−Ｓ_B5）と（Ｓ_A6−Ｓ_B6）のスラリー
を用いて作成した鋳型にはクラックの発生が認められ
た。

【００５１】上記方法で作成した焼成鋳型に高周波誘導
溶解炉で溶解したステンレス鋼を１５６０℃で注湯し
た。注湯後鋳型が冷却してからノックアウトマシンによ
り型ばらしを行なったところ、（Ｓ_A1−Ｓ_B1）〜（Ｓ_A4
−Ｓ_B4）スラリーを用いた鋳型は極めて容易に型ばらし
することが出来たが、（Ｓ_A5−Ｓ_B5）と（Ｓ_A6−Ｓ_B6）
のスラリーを用いて作成した鋳型は型ばらし性が良くな
く、特に（Ｓ_A5−Ｓ_B5）のスラリーからの鋳型では、そ
の傾向が顕著であった。

【００５２】また、（Ｓ_A1−Ｓ_B1）〜（Ｓ_A4−Ｓ_B4）の
スラリーを用いた鋳型より得た鋳造製品には、セラミッ
クスシェルの付着は少なく、かつ付着したものもサンド
ブラストにより極めて容易に除去することが出来たが、
（Ｓ_A5−Ｓ_B5）のスラリーを用いて作成した鋳型は、セ
ラミックスシェルの付着が多く、サンドブラストでも容
易に除去出来ないところがあった。

【００５３】（Ｓ_A1−Ｓ_B1）〜（Ｓ_A4−Ｓ_B4）のスラリ
ーを用いて得られた鋳型により得た鋳造製品は、鋳肌も
良好であり、変形などの欠陥も認められなかった。

【００５４】

【発明の効果】本発明に用いられるバインダーは、その
中の分散粒子が通常のシリカ水性ゾルと同様に負に帯電
しているので、樹脂エマルジョン、界面活性剤などの添
加剤と安定に相溶させることができ、必要に応じてこれ
らを添加したバインダーとして使用するすることができ
る。

【００５５】本発明に用いられるスラリーは、粘性も良
好であり、ワックスや被覆層へののりが良く、ダレ現象
もなく、乾燥性も良好である。また、このスラリーは長
期間安定で使用時に、増粘、ゲル化、沈降固結などが起
こらない。本発明の方法で作成した生鋳型の強度も実用
上問題のない強度であり、生鋳型には剥がれ、クラック
などの発生はない。生鋳型からオートクレーブで脱ワッ
クスする工程でも、ワックスの膨張などによる鋳型の崩
壊やクラックの発生は起こらない。また、焼成鋳型の強
度も実用上問題のない強度であり、クラック、剥がれ、
膨れなどの欠陥がなく、鋳型肌も良好であり、表面硬度
も大きく、かつ通気性も良好である。

【００５６】さらに、本発明の方法で作成した焼成鋳型
に溶融金属を注湯した後の鋳型の崩壊性は良好であり、
かつ鋳造製品に付着したセラミックスシェルの脱落性も
良好であり、そして得られた鋳造製品には欠陥がない。
本発明による精密鋳造用鋳型を使用すると、型ばらし工
程を短縮することができ、かつ、鋳造製品へのセラミッ
クスシェルの付着が著しく少ないから、その除去が非常
に容易であって、鋳造の生産性を高めることが出来る。
さらに鋳型の崩壊性が良いから、スタッコ材の回収など
も容易である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バインダーと耐火物粉末からなるスラリ
ーを用いて精密鋳造用鋳型を作成する方法において、バ
インダーとしてアルカリ金属（Ｍ）をＭ₂Ｏ／ＳｉＯ₂
モル比として０．００１〜０．０３含有し、１次粒子径
の平均値が４〜５０ミリミクロンであり、動的光散乱法
による平均粒子径が０．１〜０．６ミクロンのシリカゾ
ルバインダーを用いることを特徴とする精密鋳造用鋳型
の作成方法。
【請求項２】バインダーと耐火物粉末からなるスラリ
ーを用いて精密鋳造用鋳型を作成する方法において、バ
インダーとして請求項１記載のシリカゾルバインダーと
水溶性樹脂及び／又は樹脂エマルジョンからなるバイン
ダーを用いることを特徴とする精密鋳造用鋳型の作成方
法。