JPH08174139A

JPH08174139A - 鋳造用塗型剤組成物

Info

Publication number: JPH08174139A
Application number: JP32479794A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Nakai; 茂夫仲井; Masayuki Kato; 雅之加藤; Masuo Sawa; 益男澤; Kazuhiko Kiuchi; 一彦木内
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 1996-07-09
Anticipated expiration: 2016-07-30
Also published as: JP3192566B2

Abstract

(57)【要約】【構成】酸硬化性粘結剤と酸性硬化剤と耐火物とから
得られた鋳型表面に塗布するアルコール性塗型剤組成物
であって、溶解パラメーターが 6.5〜11.0でありかつ炭
素数が３〜10の有機溶剤を２〜80重量％含有することを
特徴とする鋳造用塗型剤組成物。【効果】塗型を着火し乾燥する際の鋳型強度低下を大
幅に改善することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋳型表面に塗布するア
ルコール性塗型剤組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋳型の製造方法のひとつに、珪砂などの
耐火物に酸硬化性樹脂とその硬化触媒である酸性硬化剤
とを添加混練した混練砂を、型枠に充填した後、樹脂を
硬化させる方法がある。こうして得られた鋳型を用い鋳
物を製造する際、鋳型表面に直接高温の溶湯が接触する
ため、焼着や目差しを生じ、鋳肌を荒くしたり、砂落ち
不良となるので、従来から肌砂の目つぶしを行い、平滑
な鋳肌をつくり、肌砂の焼着を防止すべく、鋳型表面に
塗型剤を塗布するようにしている。

【０００３】この塗型剤は、珪酸ジルコン、黒鉛、アル
ミナ、シリカ、マグネシアなどの耐火物および粘結剤、
その他の物質を水またはアルコールなどの溶剤に撹拌混
合して、溶剤に水を用いたものを水性塗型剤、溶剤にア
ルコールを用いたものをアルコール性塗型剤という。こ
のアルコール性塗型剤をさらに詳しく説明すると、この
溶剤としては、メチルアルコール、エチルアルコールま
たはイソプロピルアルコールなどの単独または混合物が
用いられ、これらにより所望の粘度に調製し使用してい
た。

【０００４】アルコール性塗型剤を塗布した鋳型は、一
般に着火してアルコールを燃焼させ乾燥していた。しか
しながら、この着火乾燥時に鋳型の強度を著しく低下
し、鋳型の形状変化や、割れなどが発生するといった欠
点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、鋳造用塗型
剤組成物中に、酸硬化性粘結剤と酸性硬化剤と耐火物と
から得られた鋳型表面に塗布するアルコール性塗型剤組
成物中に、ある特定の低極性の溶剤を所定量含有させる
ことにより、上記のような方法によって塗型剤を塗布形
成した場合であっても、鋳型強度の低下を防止しようと
いうものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、この強度
低下の原因を調査した結果、アルコールの高い極性に起
因していることを突き止め、更には、アルコールを着火
乾燥する際に鋳型内部に浸透したアルコールの温度が上
昇することと、その極性が高いことによる影響で硬化樹
脂膜を膨潤するため強度低下が起こることを見出し、本
発明を完成するに至った。

【０００７】即ち、本発明は、酸硬化性粘結剤と酸性硬
化剤と耐火性粒状骨材とから得られた鋳型表面に塗布す
るアルコール性塗型剤組成物であって、溶解パラメータ
ーが6.5〜11.0でありかつ炭素数が３〜10の有機溶剤を
２〜80重量％含有することを特徴とする鋳造用塗型剤組
成物に関する。

【０００８】本発明に係るアルコール性塗型剤とは、耐
火骨材、粘結剤、炭素数１〜３のアルコール及びその他
の物質を含有する。

【０００９】アルコール性塗型剤に用いられる耐火骨材
としては、例えばジルコン、シリカ、シャモット、アル
ミナシリケート、アルミナ、粘土鉱物、黒鉛等の粉末が
挙げられ、通常塗型剤に配合されているものならば何れ
も使用することができ、特に限定されない。このような
耐火骨材は鉱物の焼着防止を主目的として用いられてい
る。

【００１０】また、浸硫防止効果などを目的に MgO、Mn
O₂、CaO の如き耐火骨材を併用することができる。

【００１１】アルコール性塗型剤に用いる粘結剤として
は、通常塗型剤に使用されるような粘結剤の使用が可能
で、特に限定されるものではない。例えば、常温で強い
塗膜を形成できるフェノール、ロジン、石油樹脂のよう
な有機粘結剤と、鋳込み時において塗膜の熱間強度を上
げるためのベントナイト、エチルシリケート、ケイ酸ソ
ーダのようなものを併用してもよい。

【００１２】アルコール性塗型剤に用いられる炭素数１
〜３のアルコールとしては、メチルアルコール、エチル
アルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルア
ルコールが挙げられる。

【００１３】アルコール性塗型剤に用いられるその他の
物質としては、溶媒を増粘させ塗布作業において溶媒が
鋳型へ浸透するのを防止させる目的で、ヒドロキシプロ
ピルセルロース、ヒドロキシプロピルアルキル化セルロ
ース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール等の増
粘剤を用いることができる。

【００１４】溶解パラメーターとは、溶剤の極性を表す
指標のひとつであり、溶剤の蒸発潜熱や沸点から簡単に
計算することができる。すなわち、この値が小さいと溶
剤の極性は低く、大きいと極性が高いことを示してい
る。この溶解パラメーターはＳＰ(Solbility Paramete
r) とも言い、詳細については、数多くの書籍、文献に
記載されている。例えば、JOURNAL OF PAINT TECHNOLOG
Y, Vol.38, No.496,P.269(1966) 、色剤，Vol.44,P.186
(1971)や日本接着学会誌，Vol.29,No.5,P.204(1993) な
どがある。

【００１５】アルコール性塗型剤に使用されるメチルア
ルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール
の溶解パラメーターは、色剤，Vol.44,P.186(1971)によ
ると、それぞれ14.5、12.7、11.5である。一方、ｎ−ヘ
キサンやトルエンなどの低極性の溶媒は、7.3 、8.9 で
ある。

【００１６】極性の低い溶剤を含有する塗型剤として
は、特開昭55-14184号公報、特開昭55-14185号公報、特
開昭55-57348号公報、特開昭55-57349号公報、特開昭56
-4337号公報、特開昭62-197239 号公報に記載されてい
るが、これらはすべて減圧鋳造用の塗型剤に関するもの
であり、本発明の酸硬化性鋳型用塗型剤とは全く異なる
ものである。減圧鋳造とは、粘結剤を含まない乾燥砂を
用い、プラスチックフィルムにより鋳型の形状を保つプ
ロセスであり、塗型後に強度の低下は起こり得ない。ま
た、特開昭62-254948 号においても塗型剤組成物が記載
されているが、これは、有機ベントナイトとこれと相溶
性の良い溶剤として芳香族系溶剤や脂肪族系溶剤などを
含有させ、単に塗布する際の刷毛伸びや、作業性の向
上、鋳型への溶剤の浸透を抑制するといったものであっ
た。

【００１７】従って、上記のものは、本発明のように、
酸硬化性粘結剤と酸性硬化剤と耐火物とから得られた鋳
型表面に塗布するアルコール性塗型剤組成物に、溶解パ
ラメーターが 6.5〜11.0かつ炭素数が３〜10の有機溶剤
を２〜80重量％含有させることで、塗型を着火し乾燥す
る際の強度低下を大幅に改善することができるものとは
異なるものである。

【００１８】本発明に係る酸性硬化剤としては、オルソ
リン酸、縮合リン酸、メチルリン酸、エチルリン酸など
のリン酸化合物や、メチルスルホン酸、エチルスルホン
酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、キシレ
ンスルホン酸、フェノールスルホン酸などのスルホン酸
系化合物や、カルボン酸などの有機酸、硫酸、塩酸、硝
酸などの無機酸の１種または２種以上の混合物が使用さ
れる。好ましくは、酸性硬化剤中に、鋳込み時の臭気環
境の向上のためと、鋳型の硬化特性の向上のため、オル
ソリン酸、硫酸およびキシレンスルホン酸の１種または
２種以上を含有させるのが好ましい。オルソリン酸は、
化学式 H₃PO₄で表され、正リン酸とも言われるものであ
る。本願発明の強度低下の改善は酸性硬化剤中にオルソ
リン酸が含有される場合に特に効果がある。

【００１９】本発明に係る有機溶剤の溶解パラメーター
は 6.5〜11.0である。好ましくは、7.0〜10.0であり、
特に好ましくは 7.0〜9.0 である。溶解パラメーターが
6.5を下回る有機溶剤はなく、11.0を超えると極性が高
いため、本発明の目的を達成することはできない。

【００２０】本発明に係る有機溶剤の炭素数は３〜10で
ある。好ましくは５〜７である。３を下回ると引火点が
低く危険性が高いことにより使用するのに支障がある。
10を超えると燃焼の発熱量が高く、この熱のために鋳型
の強度が低下するという問題がある。

【００２１】本発明に係る有機溶剤の一例としては、ｎ
−ヘキサン、シクロヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−デカ
ン、ｎ−デカンなどの脂肪族炭化水素、トルエン、キシ
レン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素、ジエチル
エーテル、ジオキサンなどのエーテル類、アセトン、メ
チルエチルケトン、ジブチルケトンなどのケトン類、酢
酸プロピル、酢酸イソブチルなどのエステル類などが挙
げられる。

【００２２】本発明に係る有機溶剤は塗型剤組成物中に
２〜80重量％含有される。好ましくは５〜50重量％であ
る。２重量％を下回ると本発明の効果を十分得ることが
できない。また、80重量％を超えると塗型を鋳型表面に
塗布する際の伸びが悪く、作業性が悪化する。

【００２３】本発明に使用する酸硬化性粘結剤として
は、フルフリルアルコール、フルフリルアルコール・尿
素重縮合物、フルフリルアルコール・アルデヒド類重縮
合物、フルフリルアルコール・フェノール重縮合物、フ
ルフリルアルコール・レゾルシノール重縮合物、フェノ
ール・尿素重縮合物、フェノール・アルデヒド類重縮合
物、フルフリルアルコール・メラミン重縮合物、フルフ
リルアルコールポリマーなどの１種または２種以上が使
用される。また、これらの重縮合物の内、２種以上をさ
らに共縮合させたものも酸硬化性粘結剤として使用でき
る。重縮合されるアルデヒド類としては、ホルムアルデ
ヒド、グリオキザール、フルフラールなどの従来公知の
アルデヒド化合物を使用することができる。また、公知
技術で知られている種々の変性剤とともに使用しても差
し支えない。

【００２４】更に、鋳型強度をより向上させる目的でシ
ランカップリング剤を加えても差し支えない。シランカ
ップリング剤としては、例えばγ−（２−アミノ）アミ
ノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピ
ルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキ
シシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ン等が挙げられる。なお、シランカップリング剤は、一
般的に酸硬化性フラン樹脂に添加されるが、耐火性粒状
骨材に添加して使用しても良いし、硬化剤に添加しても
良い。

【００２５】耐火性粒状骨材としては石英質を主成分と
する珪砂の他、クロマイト砂、ジルコン砂、オリビン
砂、アルミナサンド等の新砂若しくは再生砂が使用さ
れ、再生砂としては、通常機械的摩耗式或いは焙焼式で
得られるものが使用されるが、摩耗式で再生されたもの
が収率も高く、経済的に優れ、一般的であり好ましい。

【００２６】上述の酸硬化性粘結剤と酸性硬化剤と耐火
性粒状骨材とを混合することにより、混練砂を得た後、
これを型枠に充填し、常温で放置しておけば、酸硬化性
粘結剤が硬化して鋳型本体を得ることができる。これを
硬化させる際に加熱しても良い。このようにして得られ
た鋳型本体表面に塗型剤が塗布される。塗型剤を塗布す
る箇所としては、鋳型本体表面のうち、溶湯が接触する
表面に塗布すれば十分である。また、塗型剤を塗布形成
するには、塗型剤をメタノールやエタノールなどの溶媒
によって所望の粘度になるよう調製して、塗型剤溶液を
得る。この際、塗型剤中にあらかじめ本発明に係る低極
性の有機溶剤を含有させておいても良いし、メタノール
などで所望の粘度に調製する際に本発明に係る低極性の
有機溶剤を含有させておいても良い。この所望の粘度
は、塗型剤溶液を鋳型本体表面に塗布しやすい粘度であ
れば良く、具体的には15〜50ボーメ程度で十分である。
また、塗布方法としては、浸漬塗布法、スプレー塗布
法、刷毛塗布法、振りかけ法などの方法を使用すること
が出来る。そして、この塗型剤溶液を鋳型本体の表面に
塗布した後、メタノールなどの溶媒に着火することによ
って、溶媒を蒸発させ、塗型剤塗膜を鋳型本体表面に塗
布形成させる。

【００２７】本発明における鋳型の製造は、従来の常法
に従って、まず耐火性粒状骨材 100部（重量基準、以下
に同じ）に対し、酸性硬化剤を 0.2〜３部混合し、次い
で酸硬化性粘結剤 0.6〜５部を混合して成型するのが一
般的であるが、この方法、順序に限定されるものではな
い。

【００２８】

【実施例】以下、実施例をもって本発明を詳細に説明す
るが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるもので
はない。おな、実施例および比較例中の「％」は「重量
％」を示す。

【００２９】実施例１ 25℃、50％ＲＨの条件下で、フリーマントル珪砂の新砂
100重量部に対し、オルソリン酸を75％含有する水溶液
を硬化剤として 0.4重量部加え、次いで尿素ホルムアル
デヒド変性フラン樹脂 0.8重量部を添加混合して、得ら
れた混練砂をテストピース枠に充填し、直径50mm、高さ
50mmの円柱形のテストピースを作製して、24時間放置し
テストピース鋳型本体を得た。このテストピース鋳型本
体の圧縮強度（kg／cm²)を測定したところ、表１に示す
とおりであった。一方、テストピース鋳型本体を高さ45
mmの位置まで塗型剤溶液中に５秒間浸漬し、テストピー
ス鋳型本体表面に塗型剤溶液を塗布した。この際、塗型
剤溶液としては、耐火骨材として、黒鉛５重量％、MgO
15重量％およびシリカ15重量％、粘結剤としてロジン
1.5重量％およびベントナイト 1.0重量％、アルコール
としてエタノール57.5重量％および溶解パラメーターが
7.3であるｎ−ヘキサン５重量％で調製したものを用い
た。次いで、10秒後に着火し、テストピース鋳型本体表
面の塗型剤溶液中のエタノールを蒸発させ、黒鉛系塗型
剤塗膜がテストピース鋳型本体表面に形成されたテスト
ピース鋳型を得た。そして着火20分後の圧縮強度（kg／
cm²)を測定した。その結果も表１に示した。

【００３０】実施例２〜16及び比較例１〜４硬化剤の種類及びアルコール性塗型剤に配合した有機溶
剤の種類・配合量を表１に示すように変更した以外は、
実施例１と同様にしてテストピース鋳型を得た。圧縮強
度の測定結果を表１に示す。

【００３１】

【表１】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸硬化性粘結剤と酸性硬化剤と耐火性粒
状骨材とから得られた鋳型表面に塗布するアルコール性
塗型剤組成物であって、溶解パラメーターが6.5〜11.0
でありかつ炭素数が３〜10の有機溶剤を２〜80重量％含
有することを特徴とする鋳造用塗型剤組成物。
【請求項２】酸性硬化剤がオルソリン酸、硫酸および
キシレンスルホン酸の中から選ばれる１種または２種以
上を含有するものである請求項１記載の塗型剤組成物。
【請求項３】有機溶剤の溶解パラメーターが 7.0〜1
0.0である請求項１又は２記載の塗型剤組成物。
【請求項４】有機溶剤の溶解パラメーターが 7.0〜9.
0 である請求項１又は２記載の塗型剤組成物。
【請求項５】有機溶剤の炭素数が５〜７である請求項
１〜４の何れか１項に記載の塗型剤組成物。
【請求項６】有機溶剤の含有量が５〜50重量％である
請求項１〜５の何れか１項に記載の塗型剤組成物。