JPS5819377B2 - 砂型または中子及びそれらの処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は砂型または中子、殊に鋳造用砂型または中子及
びそれらの処理方法に関する。

、これまで、砂型または中子は、鋳物砂と粘結材と
して合成有機樹脂、水ガラス、粘土等を用いて製造して
いる。

しかしながら、合成有機樹脂殊に、熱硬化性樹脂を用い
る方法は、砂型または中子を成形した後、注湯し、溶湯
による合成有機樹脂の燃焼残炭を結合媒体とし、注湯後
の保形を維持していたが、砂型強度が充分でなく殊に、
溶湯と砂型または中子との接触面近傍は酸化により合成
有機樹脂の残炭の燃焼が激しく脆弱であった。

一方、水ガラスを用いて砂型または中子を成形した場合
、注湯時に水ガラスが溶融し、鋳はだに鋳物砂及び水ガ
ラスが融着し、製品価値を低下せしめ、通常これを取り
除くため多大の労力を必要とした。

又、粘土を用いた場合、その砂型または中子の強度は一
般に弱くその改善が望まれていた。

本発明者らは、砂型または中子の強度殊に、表面強度を
向上させ、合成有機樹脂燃焼後の残炭の酸化を防止し、
又水ガラスの融着を防止するには、成形後の砂型または
中子表面にりん酸アルミニウム溶液を塗布し、約５００
°Ｃ以上で乾燥すればよいことをつきとめたが、５００
℃のような高温での乾燥は、乾燥費用との関係で経済的
でない。

そこで５００℃以下で乾燥した場合、砂型または中子保
存中にりん酸アルミニウム塗膜が吸湿し、塗膜中に吸収
された水分が溶湯中に移行し、所謂ふかれ現象を生起す
る。

かかる問題解決のため、りん酸アルミニウム溶液に代え
て、マグネシアを少量懸濁させたりん酸アルミニウム溶
液を使用したところ、吸湿性は改善されるものの造膜形
成能が大きく砂型または中子表面上で平滑な塗膜を形成
し、塗型材との接着性が不良になることを見い出した。

そこで、成形後の砂型または中子にマグネシアスラリー
を塗布後、更にりん酸アルミニウム溶液を塗布すれば、
２００℃程度の低温乾燥でも吸湿性が極めて小さく、シ
かも塗型材との接着性が良好なることを発見し、本発明
を完成したものである。

即ち、本第１の発明は、浴湯との接触面が電融マグネシ
ア層とりん酸アルミニウム層で構成された塗装系からな
る砂型または中子に関し、本第２の発明は、砂型または
中子に有機溶媒系電融マグネシアスラリーとりん酸アル
ミニウム溶液を別途に塗布することからなる砂型または
中子の処理方法に関する。

本発明に使用する砂型または中子の砂としてはけい砂、
ジルコン砂、シャモット等の中酸性砂を使用することが
でき、なかでもりん酸アルミニウム溶液との反応性を考
慮すれば、けい砂が最も望ましい。

さて、砂型または中子を製造するに使用する粘結材とし
ては、フェノールホルムアルデヒド、ウレアホルムアル
デヒド、フラン樹脂等の合成有機樹脂をはじめとして、
水ガラス、粘土、セメント等が例示される。

常法により成型された砂型または中子表面には次いでマ
グネシアスラリーを塗布するが、塗布方法は砂型または
中子の大きさ、形状により異なり。

最適の方法を採用すればよく、一般的にはスプレーガン
による吹き付け、はけ塗り、及び砂型または中子のマグ
ネシアスラリー中への浸漬等が採用される。

電融マグネシアとしては、砂型に使用する砂の粒径とも
関連するが、一般的には粒径（Ｌ１５ｍｒ／Ｌ以下のも
のがよい。

マグネシアは、砂型または中子への塗布を容易にするた
めスラリーとするが、媒体としては、沸点の低いもの程
好ましく有機溶媒例えばメタノール、エタノール、アセ
トン等であって、中でも環境衛生上、経済上アルコール
が望ましく、スラリー濃度は採用する塗布方法により最
適濃度に調整すればよい。

その塗布量に関しては、次いで塗布するりん酸アルミニ
ウムのＡｌ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ６モル比により異なるが、概
ねＭｇＯ／Ｐ２Ｏ５モル比か０．２〜１．５の範囲内に
なるように塗布することが好ましい。

尚、マグネシアスラリー塗布後の砂型または中子は乾燥
しても良いが、未乾燥でも良い。

本発明は、マグネシア層に更にりん酸アルミニウム層を
形成させるものであるが、このりん酸アルミニウム層形
成はりん酸アルミニウム溶液を塗布することにより行わ
れ、塗布方法はマグネシア層形成の場合と同様の方法を
採用することができる。

ここで使用されるりん酸アルミニウム溶液の組成は、Ａ
ｌ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５モル比０．２５〜０．４３のものが
よい。

即ち、上限を下廻ると砂型へのりん酸アルミニウムの浸
透が少なく、補強効果に乏しく、他方下限を下廻るとり
ん酸アルミニウムとマグネシアが反応し、２００℃程度
の加熱で吸湿性を非常に少なくすることができず、ふか
れ現象が生起しやすくなる。

而して、りん酸アルミニウム溶液の固形分濃度は、大略
１０〜６０重量％の範囲がよい。

本発明の固形分濃度は該溶液を１１０℃で乾燥し、恒量
になったときの重量％で示す。

ところで、６０重量％以上になると砂型への浸透性が悪
化し、砂型表面で塗膜を形成する結果、砂型面の補強効
果も低減し、塗型材との接着性も悪くなる。

他方、１０重量％を著しく下廻るとりん酸アルミニウム
溶液を乾燥させるのに多量のエネルギーを必要とし、経
済的でない。

本発明に於けるりん酸アルミニウム溶液とは、純粋なり
ん酸アルミニウム溶液は勿論のこと、ナトリウム、カリ
ウム、鉄、マグネシウム、ニッケル、クロム等の金属を
含む溶液を言う。

さて、このようにして塗布されたりん酸アルミニウム溶
液は、次いで乾燥工程に供されるか、乾燥温度及び時間
に関して言えば、例えば２００℃の場合、２０分間以上
乾燥することが望ましい。

即ち、２００℃以下の乾燥では長時間乾燥しても吸湿性
を充分に防止することができない。

本発明は以上の工程を踏襲して、砂型または中子表面に
先ず電融マグネシア層、次いでりん酸アルミニウム層を
形成するものであるが、かかる砂型または中子表面への
二層形成により、有機樹脂の残炭゛の酸化防止及び水ガ
ラスの融着防止を行うことができ、更にはりん酸アルミ
ニウムの結合作用による砂型表面の強度増力口を図るこ
とができるものである。

以下に本発明の実施例を挙げて更に説明する。

尚、以下実施例で特に限定しないかぎり、％及び部は重
量単位で示す。

実施例 １ フラン樹脂コーティングしたケイ砂の砂型（５０φｘ５
０ｍｍ）に電融マグネシア（粒度０．０８８ｍｍ以下）
の２０％エチルアルコール懸浅液約１．５ｇをスプレー
ガンで吹き付け、次いでりん酸アルミニウム溶液（Ａ１
２０３／Ｐ２Ｏ５モル比０．３３、固形分濃度５０％）
約４ｇをスプレーガンで吹き付けし、その上に塗型材（
主成分二ベントナイト）をはけ塗りした。

（本発明例）比較例 １ 実施例１の砂型に電融マグネシア（粒度０．０８８ｕ以
下）の２０％水溶液２５部とりん酸アルミニウム溶液（
Ａ１２０３／Ｐ２Ｏ５モル比０．３３、固形分濃度５０
％）１００部とをあらかじめ混合したものをスプレーガ
ンで吹き付けし、その上に塗型材をはけ塗りした。

比較例 ２ 実施例１の砂型にりん酸アルミニウム浴液（Ａ１２０３
／Ｐ２Ｏ６モル比０．３３、固形分濃度５０％）約４ｇ
をスプレーガンで吹き付し、次いで電融マグネシア（粒
度０，０８８ｍｍ以下）の２０％エチルアルコール懸濁
液約１，５ｇをスプレーガンで吹き付けし、その上に塗
型材をはけ塗りした。

これらテストピースを２００℃で６０分間乾燥させた供
試体について吸湿テスト、塗型材の接着性及びりん酸ア
ルミニウムの層厚の測定を行い、その物性を評価した。

その結果を第１表に示す。

吸湿テスト ８５％ＲＨに調湿した調湿話中に供試体を２４時間放置
し、その吸湿率を下式により測定した。

塗型材の接着性 供試体上の塗型材をタワシで５回こすり、該供試体に密
着し、残存しているものを良好とし、はとんど残存しな
いものを不良とした。

りん酸アルミニウムの層厚の測定 供試体の側面をワイヤブラシでこすり取り、残存した固
い部分はりん酸アルミニウムが浸透固化した所であり、
その層厚をノギスで４点測定し、その平均値を算定した
。

実施例 ２ 実施例１の砂型に第２表の各種添力０物の１０％メチル
アルコール懸濁液約２．０ｇをスプレーガンで吹きつけ
、次いでりん酸アルミニウム溶液（Ａ１２０３／Ｐ２Ｏ
５モル比０．３３、ＭｇＯ／Ｐ２Ｏ５モル比０．１、固
形分濃度５０％）４ｇをはけ塗りした。

これらテストピースを２００°Ｃで６０分間乾燥させ、
吸湿率及びりん酸アルミニウムの層厚を測定した。

第２表から明らかなように、ポ融マグネシア以外の添加
物はりん酸アルミニウムとの反応性が高く、りん酸アル
ミニウム溶液を塗布すると激しく反応し、増粘して砂型
への浸透が著しく低下し、また砂型へ浸透しない未反応
のりん酸アルミニウムが残存するため吸湿率が高くなる
。

換言すれば、電融マグネシアは他の添加物に比べて格段
に優れた特性を附与することが理解される。

＊実施例１の砂型に電融マグネシア（粒度
０．０８８朋以下）を第３表の溶媒に分散させた２０％
懸濁液約１．５ｇをスプレーガンで吹き付け、次いでり
ん酸アルミニウム溶液（Ａ１２０５／Ｐ２Ｏ５モル比０
．４、固形分濃度５０％）約２．５ｇをはけ塗りした。

これらテストピースを２００℃で３０分間及び６０分間
乾燥したときの乾燥減量とその表面状態を試験した。

その結果を第３表に示す。上表から有機溶媒は乾燥容易
で、表面状態も極めて良好なることが判る。

実施例 ４ 実施例１の砂型に電融マグネシア（粒度０．０８８ｍｗ
Ｊａ下）の２０％エチルアルコール懸濁液約１．０ｇを
スプレーガンで吹き付け、次いでりん酸アルミニウム溶
液（Ａ１２０３／Ｐ２Ｏ５モル比０．４、固形分濃度４
０％）約２．０ｇをはけ塗りし、その上に塗型材をはけ
塗りし、２００℃で１時間乾燥した。

その結果、りん酸アルミニウムは容易に砂型に浸透し、
塗型材との接着性も良好であった。

上記りん酸アルミニウム溶液に代え、りん酸アルミニウ
ム溶液（Ａ１２０３／Ｐ２Ｏ５モル比０．４、固形分濃
度６５％）約１．３ｇを用いた場合、りん酸アルミニウ
ムの砂型への浸透が著しく低下し、塗型材の接着性が悪
化した。

更にりん酸アルミニウム溶液（ｋｌｊ２０ｓｌ Ｐ２Ｏ
５モル比０．４、固形分濃度５％）約］、 ６９を用い
た場合、りん酸アルミニウムの砂型への浸透は良好であ
るが、砂型表面は未乾燥であった。

実施例 ５ 実施例１と同様に塗布した砂型を用いて、１１０’Ｃ，
、２００°Ｃ，３００℃及び４００℃で１０〜２４０分
間乾燥した後の砂型の表面状態及び吸湿率を調べた。

その結果を第４表に示す。実施例 ６ フェノール樹脂コーティングしたケイ砂の砂型（５０φ
×５０朋）に電融マグネシア（粒度０．０８８ｍｍ以下
）の２０％アセトン懸濁液約１．０ｇをスプレーガンで
吹き付け、次いでりん酸アルミニウムクロム溶液（Ａ１
２０３／Ｐ２Ｏ５モル比０、３３ 、 Ｃｒ２Ｏ５／
Ｐ２Ｏ５モル比０，０６５、固形分濃度１５％）約６．
０ｇをはけ塗りし、その上に塗型材をはけ塗りした。

このテストピースを２００℃で６０分間乾燥し、その吸
湿率を測定した結果２．９％であった。

実施例 ７ 実施例６のりん酸アルミニウムクロム溶液に代え、りん
酸アルミニウム鉄溶液（ｋ１２０３／ Ｐ ２０５モル
比Ｑ、２５ 、 Ｆｅ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５モル比０．１２
、固形分濃度３５％）を用いて、実施例６と同様に試験
した結果、その吸湿率は、４．２％であった。

実施例 ８ 電融マグネシア（粒度０．０８８ｍｍ以下）の１０％エ
チルアルコール懸濁液にウレアフォルムアルデヒド樹脂
コーティングしたケイ砂の砂型（５０φＸ５０＋＋ｍ）
を浸漬し、次いでりん酸アルミニウム溶液（Ａ１２０３
／Ｐ２Ｏ５モル比０．１０、固形分濃度４８％）、りん
酸アルミニウム溶液 （Ａ１２０３／Ｐ２Ｏ５モル比０．３３、固形分濃度５
０％）及びりん酸アルミニウム溶液 （Ａ１２０３／Ｐ２Ｏ５モル比０．４８、固形分濃度５
４％）をそれぞれ約３．０ｇはけ塗りした。

これらテストピースを２００℃で６０分間乾燥させた供
試体について吸湿率及びりん酸アルミニウムの層厚を測
定した。

その結果を第５表に示す。実施例 ９ フラン樹脂コーティングしたケイ砂の砂型に電融マグネ
シア（粒度０，０８８ｍｍ以下）の１０％エチルアルコ
ール懸濁液をスプレーガンで均一に吹き付け、次いでり
ん酸アルミニウム溶液（Ｍ２０３／Ｐ２Ｏ５モル比０．
３３、固形分濃度４０％）をスプレーガンで約４〜５朋
浸透するまで吹き付けし、その上に塗型材をはけ塗りし
た。

この砂型をガスバーナーで力ロ熱、乾燥した後、溶湯を
注入した。

その結果、得られた鋳鉄はふかれなどの内部欠陥がなく
、単に上記砂型に塗型材だけをはけ塗りした場合に比較
して、その砂型表面はかなり黒く、フラン樹脂の残炭が
多かった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶湯との接触面が電融マグネシア層とりん酸アルミ
   ニウム層で構成された塗装系からなる砂型または中子。 ２ りん酸アルミニウムのＡ１□Ｏｓ／Ｐ２Ｏ５モル比
   が０．２５〜０．４３である特許請求の範囲第１項記載
   の砂型または中子。 ３ 塗装系のＭｇＯ／Ｐ２Ｏ５モル比が０．２〜１．５
   の範囲である特許請求の範囲第１項記載の砂型または中
   子。 ４ 砂型または中子に有機溶媒系電融マグネシアスラリ
   ーとりん酸アルミニウム溶液を別途に塗布することから
   なる砂型または中子の処理方法。 ５ 有機溶媒がアルコールである特許請求の範囲第４項
   記載の方法。 ６ りん酸アルミニウム溶液のＡｌ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５モ
   ル比が０．２５〜０．４３である特許請求の範囲第４項
   記載の方法。 ７ りん酸アルミニウム溶液の固形分濃度が１０〜６０
   重量％である特許請求の範囲第４項記載の方法。