JPH0755854B2 - 耐熱性のチタン酸カリウム繊維含有シート、その製造方法及びその用途 - Google Patents

耐熱性のチタン酸カリウム繊維含有シート、その製造方法及びその用途

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JPH0755854B2
JPH0755854B2 JP1248790A JP1248790A JPH0755854B2 JP H0755854 B2 JPH0755854 B2 JP H0755854B2 JP 1248790 A JP1248790 A JP 1248790A JP 1248790 A JP1248790 A JP 1248790A JP H0755854 B2 JPH0755854 B2 JP H0755854B2
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potassium titanate
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順弘 杉谷
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杉谷金属工業株式会社
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/24Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing alkyl, ammonium or metal silicates; containing silica sols
    • C04B28/26Silicates of the alkali metals

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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は、耐熱性のチタン酸カリウム繊維含有シート、
その製造方法及びこのシートを鋳造用金型の内面被覆と
して用いることに関する。このようにして製造された鋳
造用金型は、熱衝撃性、離型性、耐久性および耐摩耗性
の優れたものである。
[従来技術および発明が解決しようとする課題] 鋳造用金型は、200〜300ショット毎に市販の軟塗型剤
(セラミックを水ガラスに練込んだもの)にて塗型をし
ながら使用される。しかし最終的ショット数は銅合金鋳
造用金型の場合、数千ショットが限界である。これは、
金型本体の表面に歪みまたは摩耗が生じる為である。
所が、このような金型において、鋳造時の温度1250〜13
00℃に耐え且つ熱衝撃性、離型性、耐久性及び耐摩耗性
を持つ被覆物が開発されれば、それを金型の内面に貼り
付けることによって金型の耐久性、耐熱性、離型性及び
耐摩耗性を向上させた上に、軟塗型をする必要性も全く
なくなる。しかしながらこのようなシート状物は、従来
には存在していない。
近年、無機系成分を主とする接着剤が研究されている。
例えば、特公昭50−33491号公報には、微粒状高純度の
酸化ジルコニウムとコロイド珪酸並びにそれらの合計重
量の2〜10%のアルミン酸ナトリウムからなる混合物を
1000℃以上で焼成して微粉砕して得られることを特徴と
する高耐熱性接着剤組成の製造方法が開示されている。
この方法で製造される接着剤はキュアリング温度が低
く、250〜350℃で1時間のキュアリング時間で充分であ
ると報告されている。
更に無機材質研究所研究報告書第34号、“チタン酸カリ
ウム繊維の合成に関する研究”、科学技術庁、1982年、
1〜37頁には、優れた耐摩耗性を有するチタン酸カリウ
ム繊維が開示されている。
しかし従来には、上記の高耐熱性無機系接着剤とこのチ
タン酸カリウム繊維とを組み合わせたシート状物は存在
していない。
[発明の解決しようとする課題] 本発明の課題は、この組合せによって例えば鋳造用金型
の内面に貼り付けることができそして該金型内面に優れ
た耐熱性、耐久性、熱衝撃性及び耐摩耗性を付与し得る
シートを開発することである。
本発明者はこの課題を、鋭意研究した結果、解決し得る
ことを見出した。
[発明の対象] 即ち、本発明の対象は、酸化ジルコニウム、シリカ及び
アルミン酸ナトリウムより成る混合物を分散含有する珪
酸ナトリウム水溶液の乾燥物で5〜200μmの長さおよ
び0.05〜5μmの直径のチタン酸カリウム(K2Ti6O13
繊維を固着して成る耐熱性のチタン酸カリウム繊維含有
シート並びに 5〜200μmの長さおよび0.05〜5μmの直径のチタン
酸カリウム(K2Ti6O13)繊維より成るシート状濾過物
を、酸化ジルコニウム、シリカ及びアルミン酸ナトリウ
ムより成る混合物を分散含有する珪酸ナトリウム水溶液
の乾燥物で固着して成るチタン酸カリウム繊維含有シー
トに関する。
更に本発明の対象は、 a)酸化ジルコニウム、シリカ及びアルミン酸ナトリウ
ムより成る混合物を、少量の水を加えた珪酸ナトリウム
水溶液に分散させた分散物に、5〜200μmの長さおよ
び0.05〜5μmの直径のチタン酸カリウム(K2Ti6O13
繊維を分散させ、この分散物を吸引濾過装置の液体透過
性のシート状濾材の上に注ぎ込み、該分散物から水分の
大部分を吸引濾過によって濾去し、室温から90℃の温度
のもとで乾燥し、かゝる分散物の注ぎ込み及び水分除去
処理を所望のシートの厚さに依存して場合によっては繰
り返し、そうして得られるシート状濾過物を濾材から分
離した後に100〜350℃でキュアリング反応させること:
または b)5〜200μmの長さおよび0.05〜5μmの直径のチ
タン酸カリウム(K2Ti6O13)繊維を水に分散させて、こ
の分散物を濾過装置、特に吸引濾過装置の液体透過性の
濾材、特にシート状濾材の上に注ぎ込み、該分散液から
水分の大部分を濾去し、そうして得られるシート状濾過
物に酸化ジルコニウム、シリカ及びアルミン酸ナトリウ
ムより成る混合物が少量の水を加えた珪酸ナトリウム水
溶液に分散された水性分散液を塗布し、室温から90℃の
温度のもとで乾燥し、そうして得られるシート状物を10
0〜350℃でキュアリングすること を特徴とする、上記チタン酸カリウム繊維含有シートの
製造方法に関する。
本発明で使用し得るチタン酸カリウム繊維は、上述の無
機材質研究所研究報告書第34号に説明されている。この
繊維の役割は、本発明のシートに耐熱性、耐久性、耐摩
耗性および離型性を与えることである。この繊維は、水
中分散性及びシートの厚さを考慮して、5〜200μm、
殊に10〜50μmの長さおよび0.05〜5μ、殊に0.1〜1
μmの直径を有している微細なものが有利である。チタ
ン酸カリウム繊維の無機系混合物水性分散液への添加量
は、2〜30重量%であるのが有利である。チタン酸カリ
ウム繊維は、30〜95%濃度の無機系混合物水性分散液に
分散させるのが有利である。
本発明で用いる水溶性の無機系混合物は、酸化ジルコニ
ウム、シリカ及びアルミ酸ナトリウムより成り、これら
成分の総量を100重量部に対して40〜50重量部の珪酸ナ
トリウムを使用する。無機系混合物は、25〜70重量%の
酸化ジルコニウム、25〜65重量%のシリカおよび2〜8
重量%のアルミン酸ナトリウムより成る組成を有するも
のが有利であることが判っている。この混合物を用いて
製造されるシートは、キュアリング後に1300℃の耐熱性
を有している。
本発明で用いる無機系混合物の珪酸ナトリウム含有水性
分散液は、急激な水分の蒸発によって施与物に凹凸が生
じるので、これを避ける為に空気乾燥または90℃程まで
の温度で乾燥させる。キュアリングは、100〜350℃程で
行うことができる。
本発明のシートの厚さには、特に臨界はないが、例えば
鋳造用金型の内面に張り付ける場合には50〜1000μm程
度であるのが有利である。しかし厳密な寸法安定性を必
要としない用途の場合には更に厚いものも使用できる。
本発明のシートを製造する為の有利な二つの実施態様を
以下に説明する: 最初に、少量の水に溶解させた珪酸ナトリウム溶液に無
機系混合物を混入した分散物中に該分散物を基準として
2〜15重量%の量のチタン酸カリウムを分散させ、この
分散物を吸引濾過器の濾紙の上に適量注ぎ込み、吸引濾
過によって水分の大部分を除き、室温から90℃までの温
度で1時間程度乾燥しそして130〜350℃で1時間程度キ
ュアリングする。
1回の注ぎ込みによって得られる乾燥シートの厚さは50
0μm程までである。更に厚いシートを製造する為に
は、上記の注ぎ込み及び水分の除去作業を繰り返してか
ら、キュアリング反応させる。
二つ目の実施態様は、チタン酸カリウム繊維を水中に分
散させ、この分散物を吸引濾過器の濾紙の上に適量注ぎ
込み、水分の大部分を除きシート状物を得、そのシート
状物の上に30〜95重量%の濃度の珪酸ナトリウム含有無
機系混合物水性分散液を適量噴霧し、室温で多少乾燥し
た後に同じ水性分散液を刷毛にて塗布し、室温から90℃
までの温度で1時間程度乾燥しそして130〜350℃で1時
間程度キュアリングする。
この後者の方法によれば、所望のシートの厚さに無関係
に一度の工程でシートを得ることができる。
上記の二つの実施態様で使用する吸収濾過装置による乾
燥法は、シート状または非常に細かい網の目の濾材上で
の自然濾過法、該濾材の上での乾燥空気の吹きつけによ
る乾燥法またはロールによる水分除去法に交換すること
もできる。しかし吸引濾過によって強制的に水分除去す
るのが効率的である。
このようにして得られるシートは、優れた耐熱性、耐久
性、熱衝撃性及び耐摩耗性を有しており、このような性
質を必要とされる器具、装置、機械に特定の接着剤によ
って貼り付けることによってそれらに上記の性質を与え
る。この接着に使用される特定の接着剤は、酸化ジルコ
ニウム及びシリカを主要成分とし且つアルミン酸ナトリ
ウムを少量成分とする混合物を少量の水を含む珪酸ナト
リウム溶液に分散させたものであり、殊に50〜70重量%
の酸化ジルコニウム、25〜35重量%のシリカ及び残量の
アルミン酸ナトリウムより成る混合物を、該混合物100
重量部に対して少量の水を含む40〜50重量部の珪酸ナト
リウムに分散させたものである。この接着剤はキュアリ
ング後に1300℃の耐熱性を有している。
本発明の上述のシートを上記接着剤を用いて金型内面に
接合して鋳造用金型を製造することができる。シートを
貼り付ける金型内面は、金型の湯口、上がり、押し湯お
よび金型本体のそれである。
更に本発明は、本発明のシートに酸化ジルコニウム及び
シリカを主要成分とし且つアルミン酸ナトリウムを少量
成分とする上記の珪酸ナトリウム含有水性無機系接着剤
を塗布し、これを金型内面に貼り付け室温から90℃の乾
燥した後に100〜350℃でキュアリングすることを特徴と
する、金型の製造方法に関する。
チタン酸カリウム繊維含有シートで被覆されたこの金型
は、鋳造に必要とされる耐熱性を充分に有している他
に、耐摩耗性に優れ且つ鋳造後に成形体を金型から取り
出す際の離型性も卓越している。更に、軟塗型をせずに
10,000ショットの成形を実施しても、成形体の表面状態
に異常が生じず、充分に使用に耐える優れた耐久性を持
つものである。
本発明を以下に実施例を用いて更に詳細に説明する: 実施例1a(シートの製造) 29.6重量%の酸化ジルコニウム、58.0重量%のシリカお
よび2.4重量%のアルミン酸ナトリウムより成る無機系
混合物50gに、5mlの水を加えたJIS2号の珪酸ナトリウム
(22g)の水溶液を加え粘稠なペースト状になるまで混
練し、これを水40mlに分散させる。この分散物に平均長
さ20μm平均直径0.9μmのチタン酸カリウム繊維10gを
分散させる。内径100mmのヌッチエに濾紙を敷き、その
上にこの分散物を注ぎ込み吸引濾過によって大部分の水
分を除く。湿潤時厚さ約1mmのシートが得られる。これ
を濾紙と一緒に取り出し、未使用の濾紙の上に置き室温
で1時間空気乾燥する。次いで、乾燥室において150℃
のキュアリング温度で1時間キュアリングする。得られ
るシートは約0.6mの厚さを有している。
実施例1b(金型での使用) 64.0重量%の酸化ジルコニウム、31.2重量%のシリカお
よび4.8重量%のアルミン酸ナトリウムより成る接着剤5
0gに、5mlの水を加えた水を加えたJIS2号の珪酸ナトリ
ウム(22g)の水溶液を加え粘稠なペースト状になるま
で混練する。この分散物によって、実施例1aに従って製
造されたシートを、自動車エンジンのケーシング用銅合
金金型(この金型は特願昭63−306824号に詳細に記載さ
れているが、その構成は、鋳型の内面にNiメッキ層、中
間層としてのCo/Mo/Cr−合金被覆層及び外側層としての
Al2O3/ZrO3−多孔質セラミック被覆層の順で三つの層を
持つ銅製金型である)の内面、湯口内面等に貼り付け
る。室温で1時間放置乾燥した後に、150℃の温度で乾
燥室においてキュアリングさせる。
こうして製造された上記の金型を、350〜400℃に冷却し
ながら自動車エンジンのケーシングの鋳造に用いたとこ
ろ、10,000ショット行っても、未だ表面に変化がなかっ
く、成形体の表面状態も良好であった。離型は非常に容
易である。
実施例2a(シートの製造) 50mlの水に平均長さ20μm平均直径0.9μmのチタン酸
カリウム繊維10gを分散させる。次にこの分散液を、内
径100mmのヌッチエに濾紙を敷き、その上にこの分散物
を注ぎ込み吸引濾過によって大部分の水分を除く。得ら
れるシート状物の上に、65.6重量%の酸化ジルコニウ
ム、32.0重量%のシリカおよび2.4重量%のアルミン酸
ナトリウムより成る無機系混合物50gに、4mlの水を加え
たJIS2号珪酸ナトリウム23gを添加し混練した混練液10m
lを噴霧し、室温で約10分間放置し、その後に残りの分
散液を刷毛によって該シート状物に塗布する。塗布後30
分間、乾燥室中で90℃で乾燥する。乾燥した後に、150
℃で1時間キュアリングする。約1mmの厚さのシートが
得られる。
実施例2b(鋳造用金型への使用) 実施例2aに従って得られるシートを、実施例1aと全く同
様に金型に張りつけ、キュアリングする。
こうして製造された上記の金型を、350〜400℃に冷却し
ながら自動車エンジンのケーシングの鋳造に用いたとこ
ろ、10,000ショット行っても、未だ表面に変化がなかっ
く、成形体の表面状態も良好であった。離型は非常に容
易である。
比較例 チタン酸カリウム繊維含有シートを貼り付けてない銅合
金製金型について鋳造試験を行った。200ショット毎に
市販の塗型剤(セラミックを水ガラスに練込んだもの)
にて塗型をしながら8,000ショットを行ったところ、金
型表面に摩耗が生じ、使用できない状態となった。
[発明の効果] 本発明のシートは、非常に優れた離型性、耐熱性、耐摩
耗性、耐久性及び熱衝撃性を有しており、鋳造用金型に
使用した場合にも従来の金型と比べて、明らかに優れた
耐熱性、耐摩耗性および耐久性を有し、更に優れた離型
性を有することから塗型を行う煩雑さが省略でき、産業
への貢献は顕著なものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B22D 17/22 Q D21H 13/46 //(C04B 28/26 14:30 14:06 Z 22:06 Z 14:38) Z

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】酸化ジルコニウム、シリカ及びアルミン酸
    ナトリウムより成る混合物を分散含有する珪酸ナトリウ
    ム水溶液の乾燥物で5〜200μmの長さおよび0.05〜5
    μmの直径のチタン酸カリウム(K2Ti6O13)繊維を固着
    して成る耐熱性のチタン酸カリウム繊維含有シート。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の耐熱性のチタン酸カリウ
    ム繊維含有シートを製造するに当たって、酸化ジルコニ
    ウム、シリカ及びアルミン酸ナトリウムより成る混合物
    を、少量の水を加えた珪酸ナトリウム水溶液に分散させ
    た分散物に、5〜200μmの長さおよび0.05〜5μmの
    直径のチタン酸カリウム(K2Ti6O13)繊維を分散させ、
    この分散物を吸引濾過装置の液体透過性のシート状濾材
    の上に注ぎ込み、該分散物から水分の大部分を吸引濾過
    によって濾去し、室温から90℃の温度のもとで乾燥し、
    かゝる分散物の注ぎ込み及び水分除去処理を所望のシー
    トの厚さに依存して場合によっては繰り返し、そうして
    得られるシート状濾過物を濾材から分離した後に100〜3
    50℃でキュアリング反応させることを特徴とする、上記
    チタン酸カリウム繊維含有シートの製造方法。
  3. 【請求項3】請求項1に記載の耐熱性のチタン酸カリウ
    ム繊維含有シートが、酸化ジルコニウム及びシリカを主
    要成分とし且つアルミン酸ナトリウムを少量成分とする
    混合物と珪酸ナトリウムとの水性無機系接着剤にて金型
    の内面に接合されている鋳造用金型。
  4. 【請求項4】5〜200μmの長さおよび0.05〜5μmの
    直径のチタン酸カリウム(K2Ti6O13)繊維より成るシー
    ト状濾過物を、酸化ジルコニウム、シリカ及びアルミン
    酸ナトリウムより成り混合物を分散含有する珪酸ナトリ
    ウム水溶液の乾燥物で固着して成るチタン酸カリウム繊
    維含有シート。
  5. 【請求項5】請求項4に記載の耐熱性のチタン酸カリウ
    ム繊維含有シートを製造するに当たって、5〜200μm
    の長さおよび0.05〜5μmの直径のチタン酸カリウム
    (K2Ti6O13)繊維を水に分散させ、この分散物を吸引濾
    過装置の液体透過性のシート状濾材の上に注ぎ込み、該
    分散液から水分の大部分を濾去し、そうして得られるシ
    ート状濾過物に、少量の水を加えた珪酸ナトリウム水溶
    液に酸化ジルコニウム、シリカ及びアルミン酸ナトリウ
    ムより成る混合物を分散させた水性分散液を噴霧し且つ
    塗布し、室温から90℃の温度のもとで乾燥し、そうして
    得られるシート状物を100〜350℃でキュアリングするこ
    とを特徴とする、上記チタン酸カリウム繊維含有シート
    の製造方法。
JP1248790A 1989-01-24 1990-01-24 耐熱性のチタン酸カリウム繊維含有シート、その製造方法及びその用途 Expired - Lifetime JPH0755854B2 (ja)

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CN112408955B (zh) * 2020-11-24 2022-10-11 梅河口市跃兴砂轮特耐有限责任公司 一种铁铝镁氧化物合成材料制品及其制造方法

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