JPH0780595A - 鋳造用消失性原型 - Google Patents

鋳造用消失性原型

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JPH0780595A
JPH0780595A JP25244393A JP25244393A JPH0780595A JP H0780595 A JPH0780595 A JP H0780595A JP 25244393 A JP25244393 A JP 25244393A JP 25244393 A JP25244393 A JP 25244393A JP H0780595 A JPH0780595 A JP H0780595A
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JP
Japan
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foam
prototype
thermosetting resin
molten metal
casting
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JP25244393A
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English (en)
Inventor
Takeo Kosugi
武夫 小杉
Shinichi Maeda
慎一 前田
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Achilles Corp
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Achilles Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 フルモールド鋳造法において、鋳造欠陥の発
生が著しく少ない消失性原型を提供すること。 【構成】熱可塑性樹脂発泡体よりなる鋳造用消失性原型
において、該鋳造用消失性原型の外面を熱硬化性樹脂発
泡体層で覆われたことを特徴とする鋳造用消失性原型。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、消失型鋳造法、特にフ
ルモールド鋳造法において用いる鋳造用消失性原型に関
する。
【0002】
【従来の技術】所謂フルモールド鋳造法は、消失性原型
を砂鋳型の中に埋設し、次いでそこへ溶湯を注入し、そ
の高熱で以て原型を気化消失せしめるとともに、生じた
空隙に溶湯を充填して、鋳造品を作るという鋳造法であ
り、従来より、特に大型鋳造品の製作において利用され
ている。この鋳造用消失性原型に適用可能な樹脂発泡体
には、ポリスチレン系発泡体、ポリウレタン系発泡体、
ポリメチルメタクリレート系発泡体、ポリ塩化ビニル系
発泡体等があるが、消失性、加工の容易さ並びに経済性
等の面から、ポリスチレン系発泡体等の熱可塑性樹脂発
泡体の利用が最も一般的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】かかる鋳造技術は、複
雑な形状の鋳造品を作る場合にも鋳型の製作が容易であ
る等、多くの利点を有しているが、また反面、いくつか
の欠点もある。その欠点の一つとしては、消失性原型の
気化不良による鋳造欠陥が挙げられる。溶湯を注入する
際の気化が砂鋳型のガス抜き構造に比べて相対的に不十
分であると、原型の一部が溶縮樹脂状物の状態で残存
し、その残存塊の体積に相応した鋳造品の表面欠けがお
き、また、表面の凹みや肌荒れなどのガス傷欠陥の現象
も生じる。
【0004】かかる欠陥は、鋳造品のその後の利用を不
可能または困難にし、二次的な切削加工等が必要とな
り、コスト高の原因になる。また、鋳造品の商品として
の価値を著しく低下せしめることになる。そして、欠陥
の程度が大きいと、再度の鋳造を実施する必要がある場
合も生じる。
【0005】消失性原型が溶湯の輻射熱により加熱され
る温度域にて気化消失する効率、即ちガス化効率の点か
ら言えば、ポリスチレン系発泡体等の熱可塑性樹脂発泡
体の中ではポリメチルメタクリレート系発泡体が優れて
いる。これは、ポリメチルメタクリレート系発泡体の場
合には、ポリマーからモノマーに分解する過程及び、モ
ノマー自体の分解を経てメタン等のC4 以下の炭化水素
化合物等を生成する過程が他の樹脂発泡体よりも大変速
いことによるものであると考えられている。
【0006】しかし、ポリメチルメタクリレート系発泡
体は、ポリスチレン系発泡体と比較して格段に高価であ
るため、ポリメチルメタクリレート系発泡体の消失性原
型を用いたフルモールド鋳造品の製作は、コストが著し
く高いものとなる。すなわち、ポリメチルメタクリレー
ト系発泡体を使用するフルモールド鋳造法は、比較的小
物の一品製作の鋳造品の製作には利用可能であるが、汎
用的な鋳造品の生産(特に、量産)及び大型の鋳造品の
生産には経済性の点で適さないものである。また、ポリ
メチルメタクリレート系発泡体は、ガス化効率が良いた
めに、溶湯が接触すると、瞬時に多量のガスが発生し砂
鋳型内部圧力を上昇させる。このために溶湯が砂鋳型よ
り吹き出す危険性があり、溶湯の低速注入を強いられる
という不都合がある。
【0007】また、硬質ポリウレタン系発泡体の消失性
原型を用いたフルモールド鋳造品の製作は、独立気泡率
が高い場合は、発泡体に膨れが生じて原型が変形した
り、あるいは型からの脱型性が悪い等の問題がある。ま
た、独立気泡率が低い場合は、脱型性は良いが、原型に
スキン層が出来にくく、表面外観の良い原型が得られな
い。さらに、該消失性原型を用いて鋳造を行った場合、
硬質ポリウレタン系発泡体は燃焼しにくいため金属溶湯
を注入した時に燃焼残を生じる。一方、軟質ポリウレタ
ン系発泡体は、連続気泡率が高いため燃焼しやすく、ま
た、発泡体に膨れ等の欠陥を生じることはないが、形状
の保持が困難であるため、フルモールド鋳造品の製作に
は従来使用されていない。従って、ポリウレタン系発泡
体を消失性原型に用いる場合は、特殊な配合等の対応が
必要になる。
【0008】一方、ポリスチレン系発泡体等の熱可塑性
樹脂発泡体の消失性原型を用いたフルモールド鋳造品の
製作は、費用の面で有利であり、汎用的な鋳造品の量産
に十分活用しうるが、消失性原型の気化不良による鋳造
欠陥の発生の可能性があり、更に、粒子間の模様が出来
る等の問題があり、鋳造製品の品質の面で、特に製品外
観の性能につき劣るという欠点がある。
【0009】本発明者らは、かかる事情に基づき、高品
質な消失性原型を探究するべく、研究を開始した。ま
ず、消失性原型の材料としてのポリスチレン系樹脂発泡
体等の熱可塑性樹脂発泡体について、注湯の際原型が溶
湯の輻射熱によって加熱されるときの温度域(溶湯温度
約800〜約1500゜C)でのガス化効率、及びその
状況を検討してみた。その結果、ポリスチレン系発泡体
等の熱可塑性樹脂発泡体の樹脂が、溶湯の輻射熱により
ガス化する前に溶縮する場合、消失性原型の砂鋳型に接
する周辺部に発生しやすい事を見出した。また、同様に
して、ポリウレタン系発泡体は、溶湯の輻射熱によりガ
ス化する前に溶縮の発生がほとんどないことも見出され
た。
【0010】さらに、ポリウレタン系発泡体と同様なポ
リイソシアヌレート系発泡体、ベンジリック型フェノー
ル系発泡体等の熱硬化性樹脂発泡体でも溶湯の輻射熱に
よりガス化する前に溶縮が発生しにくいことが確認され
た。しかし、これらの熱硬化性樹脂発泡体も加工性、経
済性の面でポリスチレン系発泡体等の熱可塑性樹脂発泡
体に劣る。
【0011】本発明者らは、さらに鋭意研究を重ねた結
果、ポリスチレン系発泡体等の熱可塑性樹脂発泡体と、
溶湯の輻射熱により溶縮が発生しにくい熱硬化性樹脂発
泡体との複合体によって消失性原型を作製することに着
目した。まず、ポリスチレン系発泡体等の熱可塑性樹脂
発泡体で消失性原型を作製し、該消失性原型の表面を熱
硬化性樹脂発泡体でむらのない程度に被覆した消失性原
型を作製し、鋳造品を作製した。その結果、気化不良に
よる鋳造欠陥の発生がまず無く、品質、特に製品外観に
ついてポリメチルメタクリレート系発泡体を使用した場
合以上に優れているところの鋳造品を製作することがで
きることを確認し、本発明を完成した。
【0012】本発明の目的は、フルモールド鋳造法等に
用いられる消失性原型であって、鋳造欠陥の発生が著し
く少なく、高品質な鋳造品を容易に得られる消失性原型
を提供することを目的とするものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、熱可塑性樹脂
発泡体の外面を熱硬化性樹脂発泡体層で覆ったことを特
徴とする鋳造用消失性原型である。
【0014】本発明の鋳造用消失性原型は、ポリスチレ
ン系発泡体等の熱可塑性樹脂発泡体を常法に従い発泡さ
せて基本原型を作製し、熱硬化性樹脂発泡体層を該原型
の周囲にむらがないように好ましくは3.0〜10.0
mmの厚さに塗布あるいは、スプレーで吹きつけ等を行
い成形させたものである。厚さ3.0mm以下であると
本発明の目的である効果が不十分になり、厚さ10.0
mm以上であると熱硬化性樹脂発泡体層の燃焼残が発生
し易くなる傾向にある。尚、本発明の熱可塑性樹脂発泡
体は、一般に、普通の鋳造では、発泡倍率30〜55倍
くらいのものが使用されるが、大型品を鋳造する場合に
は、発泡倍率のより大きいもの(約80倍)が使用され
ることもある。例えば、ポリスチレン系発泡体、ポリエ
チレン系発泡体、ポリプロピレン系発泡体、ポリメチル
メタクリレート系発泡体、ポリ塩化ビニル系発泡体等が
利用できる。
【0015】熱硬化性樹脂発泡体層を構成する熱硬化性
樹脂発泡体としては、約800度〜約1000゜Cで溶
縮が発生せず、溶湯の接触により、完全ガス化及び燃焼
するものであればよい。例えばポリウレタン系発泡体、
ポリイソシアヌレート系発泡体、ベンジリック型フェノ
ール系発泡体等が利用できる。特にウレタン系発泡体と
しては、特開昭63−86713号公報に記載の易燃性
硬質ウレタンフォーム等を利用することもできる。
【0016】熱硬化性樹脂発泡体は、連続気泡に近い発
泡体、独立気泡発泡体のどちらでもよく、溶湯の接触に
よって、燃焼及びガス化してしまうものであればよい。
さらに、消失性原型への塗布あるいは、スプレーで吹き
つけ等を行った熱硬化性樹脂発泡体層の表面は、作製さ
れた鋳造品の表面仕上がりをよくするために、硬く、平
滑なスキン層を形成するものが好ましい。熱硬化性樹脂
発泡体の硬度及び発泡倍率は、特に限定するものでな
く、形状保持性が良いものであることが好ましい。
【0017】また、熱可塑性樹脂発泡体は、これを金型
等の中に充填して発泡成形を行うことにより、基本原型
を作製することができる。また、板状発泡体を積層後、
あるいは、ブロック状物そのままを切削加工して作製し
てもよい。つぎに、基本原型の表面に均一にむらなく、
熱硬化性発泡樹脂を塗布あるいは、スプレーで吹きつけ
等を実施し、該基本原型を所定の厚さで被覆し、消失性
原型を製作する。あるいは、分割されたFRP製等の型
内面に熱硬化性発泡樹脂を注入発泡してもよく、特に複
合方法を限定するものではない。
【0018】上述した消失性原型は、フルモールド鋳造
法において利用され、とりわけ、鋳造品質に於いて、ポ
リスチレン系発泡体等の熱可塑性樹脂発泡体や熱硬化性
樹脂発泡体よりなる従来の消失性原型よりも優れてい
る。
【0019】そして、本発明の消失性原型は、フルモー
ルド鋳造法一般に利用することができる。即ち、かかる
消失性原型を、塗型材の表面塗布の後、砂鋳型の中に埋
設し、次いで溶湯を砂鋳型内に注入し、その高熱で以て
消失性原型を気化消失せしめつつ、生じた空隙に溶湯を
充填することにより、消失性原型と同形の鋳造品を作る
ことができる。砂鋳型への埋設及び溶湯の注入等につい
ては、従来より慣用されている手順及び手法を利用する
ことが出来る。使用する砂鋳型の組成、並びに使用する
溶湯の種類、組成等に関しては、特に制限されるもので
はない。特に、減圧鋳造法への本発明の消失性原型の利
用は、通気縦孔等を通じて脱気をより円滑かつ迅速に行
うことができるので、有利である。
【0020】
【作用】本発明の消失性原型は、砂鋳型内に溶湯が注入
され、溶湯との接触部分が高熱により、表面の熱硬化性
樹脂発泡体層及び内部の熱可塑性樹脂発泡体を気化消失
し、さらに、輻射熱により、非接触部分の該消失性原型
内部の熱可塑性樹脂発泡体が溶縮するが、熱硬化性樹脂
発泡体が輻射熱により溶縮しないので、その溶縮物は、
該消失性原型の表面部の熱硬化性樹脂発泡体層に保持さ
れて、直接砂鋳型に接触することがない。さらに、溶湯
の注入が進み、接触部分の気化消失が進行していき、熱
可塑性樹脂発泡体の溶縮部分に溶湯が接触すると、溶縮
物は、熱硬化性樹脂発泡体層とともに気化消失する。し
たがって、溶湯の注入が完了しても、砂鋳型内部に消失
性原型の残存塊等が存在する事はほとんどないために、
鋳造欠け、表面肌荒れ等の欠陥が現れることなく、外観
品質の優れた鋳造品を作成することができる。
【0021】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に
説明する。 実施例1 ポリスチレン発泡性重合体粒子を水蒸気圧0.2kg/
cm2 のもとで約90秒加熱し、嵩倍率で約50倍に予
備発泡させ、この予備発泡粒子を、鋳造品の基本形状の
金型を備えた成形機に所定量充填し、蒸気圧0.8kg
/cm2 ,加熱時間10秒、水冷時間10秒の成形条件
下で発泡成形を行い基本原型を得た。熱硬化性樹脂発泡
体として、下記配合のポリウレタンを使用した。 ポリオール:50重量部のOH価46のグリセリンベー
スのポリエーテルポリオールと、50重量部のOH価6
10のエチレンジアミンベースのポリエーテルポリオー
ルとを混合してなるポリオール 整泡剤:SH−190(東レシリコーン製) 発泡剤:フロンR−11(旭硝子製) 触媒:ジメチルエタノールアミン ポリイソシアネート:MDI−CR(三井東圧化学製) 常法の発泡スプレーガンを使用して、ポリスチレン発泡
体の基本原型へ均一に発泡ウレタンが5.0mm厚さに
なるように吹きつけを行うことにより、表面仕上げを行
い鋳造用消失原型を得た。次に、砂鋳型(粘結剤を使用
して乾燥砂を主体とする。)を準備し、その型に、ポリ
エチレン、ポリ塩化ビニル等の合成樹脂パイプを使用し
て必要な脱気口等を設けた。そして、慣用の塗型材を消
失性原型の外表面に塗布した後、これを砂鋳型の中に埋
設し、これと共に原型に臨む湯道、湯口等をも設けた。
その後、減圧装置により脱気して砂鋳型の内部を減圧し
ながら、溶湯を注湯口より湯道を経て、鋳型砂で囲まれ
た消失性原型に注入し、その高熱で以て原型を気化消失
せしめつつ、生じた空隙に溶湯を充填することにより、
消失性原型と同形の大型鋳造品を作った。鋳造欠け、表
面肌荒れ等の欠陥が現れることなく、外観品質が優れた
鋳造品を作ることができた。
【0022】実施例2 ポリオール:70重量部のOH価52のグリセリンベー
スのポリエーテルポリオールと、30重量部のOH価6
50のエチレンジアミンベースのポリエーテルポリオー
ルとを混合してなるポリオール 整泡剤:L−540(日本ユニカー製) 発泡剤:フロンHCFC141b(旭硝子製) 触媒:ジメチルエタノールアミン ポリイソシアネート:ミリオネートMT(日本ポリウレ
タン製) 実施例1のポリスチレン原型表面に、上記配合を、回転
数3000rpm以上のハンドミキサーで攪拌したウレ
タン原液を刷毛で塗布して鋳造用消失性原型を得た。実
施例1と同様にして、鋳造品を作製した。鋳造欠け、表
面肌荒れ等の欠陥が現れることなく、外観品質が優れた
鋳造品を作ることができた。
【0023】比較例1 実施例1で作製した基本原型を消失性原型として、実施
例1と同様にして鋳造品を作製したが、鋳造欠け、表面
肌荒れ等が発生し、商品価値の低いものとなってしまっ
た。
【0024】比較例2 ポリオール:40重量部のOH価610のエチレンジア
ミンベースのポリエーテルポリオールと、グリセリンベ
ースの60重量部のOH価62のポリエーテルポリオー
ルとを混合してなるポリオール 整泡剤:SH−193(東レシリコーン製) 発泡剤:フロンR−11(旭硝子製) 触媒:ジメチルエタノールアミン ポリイソシアネート:MDI−CR(三井東圧化学製) 上記配合のポリウレタンを鋳造品形状の金型で発泡させ
て消失性原型を作成した。この消失性原型を実施例1と
同様にして、鋳造品を作成した。消失性原型の燃焼残が
あり、鋳造品表面に鋳造欠け、表面肌荒れ等が発生し、
商品価値の低いものとなってしまった。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、フルモールド鋳造法の
技術に従って使用した場合に、気化不良による鋳造欠
け、表面肌荒れ等の欠陥がまず起きず、従って、品質、
特に製品外観の良好な鋳造品を、容易に製作することが
できるところの消失性原型が提供される。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱可塑性樹脂発泡体の外面を熱硬化性樹
    脂発泡体層で覆ったことを特徴とする鋳造用消失性原
    型。
JP25244393A 1993-09-14 1993-09-14 鋳造用消失性原型 Pending JPH0780595A (ja)

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JP25244393A JPH0780595A (ja) 1993-09-14 1993-09-14 鋳造用消失性原型

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JP25244393A JPH0780595A (ja) 1993-09-14 1993-09-14 鋳造用消失性原型

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JPH0780595A true JPH0780595A (ja) 1995-03-28

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102658352A (zh) * 2012-03-18 2012-09-12 山东理工大学 耐高温铸造用树脂模具的制造方法
CN103611879A (zh) * 2013-11-18 2014-03-05 山东宏泰机电科技有限公司 基于sls树脂砂型的树脂铸造模具快速制造方法
CN103736910A (zh) * 2013-12-26 2014-04-23 柳州正菱集团有限公司 一种铸造方法

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