JPS58202943A - 鋳物用樹脂被覆砂 - Google Patents

鋳物用樹脂被覆砂

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JPS58202943A
JPS58202943A JP8322282A JP8322282A JPS58202943A JP S58202943 A JPS58202943 A JP S58202943A JP 8322282 A JP8322282 A JP 8322282A JP 8322282 A JP8322282 A JP 8322282A JP S58202943 A JPS58202943 A JP S58202943A
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JP
Japan
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resin
fibers
sand
coated
coated sand
Prior art date
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Pending
Application number
JP8322282A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshio Jinbo
嘉雄 神保
Akira Oyamada
小山田 彬
Kazusane Tanaka
和実 田中
Isao Suyama
須山 功
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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Publication date
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Priority to JP8322282A priority Critical patent/JPS58202943A/ja
Publication of JPS58202943A publication Critical patent/JPS58202943A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C1/00Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
    • B22C1/16Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents
    • B22C1/20Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of organic agents
    • B22C1/22Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of organic agents of resins or rosins

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mold Materials And Core Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鋳造用鋳型お−よび中子の成形に用いる樹脂被
゛覆砂に関するもので、更に特に鋳型および中子の成形
時の温時強度の向上を図るために、無機繊維または有機
繊維を添加した粘結剤により被覆されたことを特徴とす
る鋳物用樹脂被覆砂に関するものである。
シリンダヘッド、インテークマニホールド等の自動車用
鋳物部品は自動車の燃費改善、軽量化等のために、形状
が複雑化しており、これに伴ない鋳型および中子の成形
に用いる樹脂被覆砂は、より高い温時強度を有するもの
が望まれている。通常樹脂被覆砂は、熱硬化性樹脂、多
くの場合フェノール樹脂または不飽和ポリエステル樹脂
を被覆したものであるが、高い温時強度を有するような
樹脂被覆砂の最も大きい利点は、複雑な形状のものまで
適用範囲が拡げられること、即ち設計自由度が大きくな
ることであり、またそれほど強#′を必要としない場合
は、温時強度が向上した分に見合った樹脂量分を減らす
ことができるため、鋳込み時の発生ガス量を低減するこ
とができ、鋳物の健全性がより一層高まることにある。
従来、樹脂被覆砂の温時強度を向上させる手法としては
、一般的には樹脂tを増加させることが考えられていた
が、樹脂量の増加は、鋳造ガス欠陥の発生の増加を伴う
欠点があり、鋳物用樹脂被覆砂においては、樹脂量を増
加させることなく、温時強度を向上させる手法の開発が
望まれていた0本発明者等は、かかる現況に鑑み鋳型お
よび中子を成形する際の樹脂被覆砂の温時強度を向上さ
せることを目的として種々研究の結果、樹脂被覆砂を高
温で炉底していわゆる鋳型および中子を成形する際、形
状保持は砂粒間を接着している硬化した樹脂の強度によ
るものであシ、従ってこの強度(即ち温時強度)を高め
るためには、砂粒間の硬化樹脂層内に引張強度が高くか
つ熱的に安定な無機繊維あるいは有機繊維を添加し砂粒
表面に配置することが有効な手法であることを確かめ本
発明を達成するに至った。
本発明の鋳物用樹脂被覆砂は、熱硬化性樹脂に無機繊維
ま7?l:は有機繊維から選定した繊維を加えて成る粘
結剤で被覆されたものである。一般に直径が約0.5鴎
以下の鋳物川砂に結合用樹脂を被覆させた場合樹脂の添
加量によっても異なるが、砂粒表面の樹脂被覆層の厚さ
は30μm穆度以下である。従って被覆層内に充填され
、砂粒間の結合強度を向上させうる繊維には相応の制限
があり、具体的に言えば直径が15〜20μmの繊維を
添加した場合は、無添加の場合よりも焼成時の温時強度
は若干低下し、繊維の直径が大きくなるに従111.1
1 い、温時強度の低下は著しくガつた。反対に繊維の直径
が小さくなるに従って大体10μm以下。
場合から温時強度が向上することを確かめた。また繊維
の長さは、砂粒間で砂粒表面に対して垂直に配列するこ
とが好ましいため、約50重量部度以下が望ましいが、
短くなってIR1碓が#I!維状から粒形状に近づくに
つれ、強度向上効果の程度は少くなるので、少くとも1
0μm以上の長さが好ましい。
このような繊維を添加混合する方法としては、予め樹脂
に混合しておく方法、あるいは樹脂被覆砂の一般的な製
造方法であるホットメルト法において、樹脂粉末と同時
に添加してもよい。いずれの場合においても繊維が添加
されると樹脂の粘度が増、大するために砂粒に均一に被
覆し難くなる傾向を示す。粘度を低下させるために鋳物
砂を高温に予熱することは樹脂自体の熱劣化を生じるた
めに好ましいものではない。従って本発明に用いる樹脂
としては、130℃以下の軟化温度を有するような熱硬
化性樹脂が好ましく、例えばフェノールホルムアルデヒ
″:′ド樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂、アルキド樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂がある。また樹脂の粘度は
繊維の添加量によっても当然変化するものであるが、上
述の如き樹脂の場合においては、樹脂100重量部に対
して約50重量部までの添加なら樹脂被覆砂を炸裂する
ことが可能であるoしかしながら繊維の添加効果は、5
重量部未満では焼底成形時における温時強關への影響が
ほとんどないために15〜50重量部の範囲で添加する
ことが好ましい0 本発明において用いる繊維は、上述の如き条件を満す無
機繊維または有機繊維でよく、無機繊維としてはガラス
繊維、アδペスト繊維、石膏繊維が価格の面からみて鋳
造用として特に好ましい。
、また有機繊維としては特に中子の造形温度、例えば2
30℃に耐え得る耐熱性繊維で、使用する樹脂と融和性
のものであればよく、例えばノーメックス(シュボン社
製、商品名)、ケブラー(シュボン社製、商品名)等が
あるO 次に本発明の鋳物用樹脂被覆砂を製造する方法は、ミキ
サ中で鋳砂であるけい砂を加熱した状態で投入し、攪拌
しながら所定量の繊維を含む熱硬化性樹脂を投入するま
たは熱硬化性樹脂と所定量の繊維を別々に投入し、混合
し、次いで適宜の添加剤、例えばフェノール樹脂の場合
はへキサメチレンテトラミンの水溶液等の硬化剤、不飽
和ポリエステルの場合は触媒、シランカップリング剤の
溶液等を添加し、更に流動性を増すためにワックス類、
例えばステアリン酸カルシウム等を加えて熱硬化性樹脂
の軟化温度以下になるまで攪拌することにより粘結剤で
被覆さnた鋳砂を得る0このようにして得られた樹脂被
覆砂は、従来の樹脂被覆砂と同様の方法により鋳型およ
び中子を製造するのに用いることができる0 以上のように本発明の鋳物用樹脂被覆砂は、熱硬化性樹
脂に引張強度が高く且つ熱的に安定な繊維を配合して成
る粘結剤で被覆されており、配合された繊維の少くとも
一部分が砂粒表面に対し垂直に配置さnlこれにより鋳
型および中子を成形する際の温時強度が著しく改善され
たものであり且つ前記繊維の配合により樹脂量を低減す
ることを可能としたため鋳造ガス欠陥の発生が防止され
る等の利点を有するものである0 以下本発明を実施例によって詳細に説明する。
実施例 1 約200℃に加熱した4琴の鋳物用けい砂(日光けい砂
6号)をスピードミキサ混疎機(遠州鉄工(秩)製、N
SC−1型)に投入撹拌し、攪拌を行ないながら一9メ
ツシュの粉状フェノール樹脂100fと、コノフェノー
ル樹脂1oo]it部に対してガラス繊維(直径4〜7
βm1繊維長さ30〜50 Am )を、0(比較基準
)、3.5.10.20,80.40,50.60重量
部の割合で混合し急ものを、それぞれ添加し、さらに、
フェノール樹脂の硬化剤として、ヘキサメチレンテトラ
ゼンl 5 iI′t20%の水溶液としたものおよび
ワックス(ステアリン酸カルシウム)8fi順次添加し
て、9稽類の樹脂被覆砂を作製した。
このようにして作製した樹脂被覆砂は、ディタート社製
シェル鋳物砂高温引張i、、装機で2 a O’017
0秒焼成後、すぐ引張試−を行なった。得た結果を第1
図に示す〇 次に前記ガラス繊維10重量部添加した(フェノール樹
脂に対し10%)場合とガラス繊維無添加の場合につき
けい砂に対する樹脂添加量を変えた場合の温時引張強度
(Kq/ crl’ )  を測定し、得た結果を第2
図に示す。
一般に複雑形状の中子を必要とする鋳物、例えば、シリ
ンダヘッドにおいて、この中子を造形するために必要゛
な温時強度が規定される。筺2図において必要強度を仮
に12駿/−2としfC場合、繊維を添加せずにこの強
度を得るためには曲M2C繊維無添加の結果と示す)よ
シ約2.2優の樹脂?添加し次樹脂被覆砂としなければ
ならない。この砂を用いて中子を造形し、鋳造した場合
、樹脂分解によるガス発生によって鋳物(欠陥が発生す
ることが鋳物の形状が複雑なほど起きるのに対して、こ
の対策としてはガス発生源である中子の樹脂量を低減さ
せることが最も良いが、樹脂量は減らすと図示するよう
に強F低下とつながり、中子のi形ができなくなる。′
                 1これに対し繊M
を添加すると曲線l(繊維をlOチ添加した場合の結果
)より樹脂添加量を2チに減らしても前記12 Kp/
cIrL”の強度を得ることができ、ガス発生’Jlを
低減させ鋳物の健全性に効果をもつこととなる◇ また同一樹脂量においても、第2図から無添加の場合と
添加した場合の温時引張強度に差があることは、温時引
張強度がぎりぎりの造形可能強度である場合に、鋳物の
設計変更により、一層複雑な形状となシ必要強度をあげ
ることが必要となった際は規定範囲内で条件′を満足す
る分量の繊維を添加した樹脂により被覆された砂を用い
るようにして要求に答えればよいことが明らかで、設計
の自由度が幅広くなることを示すものであ/)0実施例
 2 実施例1においてガラス繊維の代りにアスベスト繊維(
直径0.5〜1 am 、長さ10〜30 ttm )
′fr:3.5、io、20.ao、40,50,60
重量部用いた以外は同様にして樹脂被覆砂を作製した。
このようにして作製した樹2脂被覆砂につき前記高温引
張試験機で280℃、70秒焼成後すぐ引張試験を行い
、得た結果を第1図に示す。
実施例 8 実施例II/cおいてガラスHI#の代りに石膏着維(
直径0.5〜1.51gl&、長さ10−−508m>
f8.5.10.20.30.40150160frf
!用いた以外は同様にして樹脂被覆砂を作製した。
このようにして作製した樹脂被覆砂につき前記高温引張
試験機で230℃、70秒焼成後すぐ引張試験を行ない
、得た結果を、@1図に示す。
実施例 4 約200℃に加熱した4恥の鋳物用けい砂(日光けい砂
6号)を、実施例1に記載したスピードビキサ混練櫓中
に投入攪拌し、攪拌を行ないながら一9メツシュの粉状
結晶性不飽和ポリエステル樹脂1001iと、このポリ
エステル1oottiに対して、ガラス線維(直径4〜
7μm1長さ30〜50 ttm )  io (比較
基準)、3.5.10.20.30.40.50,60
の割合で混合したものを、それぞれ添加し、さらに硬化
触媒としてt−ブチルハイドロパーオキサイドS2fを
エチルアルコール201n9に溶解した触媒溶液、およ
び・ワックスとしてステアリン酸カルシウム+ff順次
添加して、樹脂被覆砂を作製した0このようにして作製
した樹脂被覆砂につき、前記高温引張試験機で230°
C170秒焼成後すぐ引張試験を行ない、得念結果を第
3図に示す。
実施例 5 無機繊維としてアスベスト繊維(直径0.5〜1−1長
さ10−30μm)を樹脂100重量部に対して3.5
.10.20,30.40.50゜60重量部それぞれ
混合し定以外は実施例4と全く同様にして樹脂被覆砂を
作製した0このようにして作製した樹脂被覆砂につき、
前記高温引張試験機で、230℃、70秒焼成後すぐ引
張試験を行ない得た結果を第3図に示す0 ま九本実施例において結晶性不飽和ポリエステル樹脂1
00重量部に対してアスベスト繊維を10重量部添加し
た場合の温、竺引張強度評価後の該引張試験破断面の走
査電子顕微鏡観察写真を第4図および簗、5図に示すO
第5図は第4図のAの部分の拡大顕微嬢写真で1は樹脂
被覆砂表面、2は引張試験破断面、3は破断面にあられ
nた繊維であり砂粒と砂粒を結合するを脂の破断面内に
アスベスト繊維が垂直に存在することが確認でき縛維が
結合力向上に寄与していることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1〜3における無機線維の対樹脂添加量
比率と樹脂被覆砂の温時引張強度の関係を示す曲線図、 第2図は実施例11のガラス#R維を樹脂に対して10
%添加した樹脂被覆砂の砂に対する樹脂の添加量と温時
引張強度との関係を示す曲線図、第3図は実施例Φ、5
における無機繊維の対樹脂添加量比率と樹脂被覆砂の温
時引張強度の関係を示す曲線図、 第4図は実施例5におけるアスベスト繊維を樹脂重量に
対して10重iチ添加した場合の温時強□・1:1 度の評価後の引張試験破断面の走査電子顕微鏡写真(倍
率100倍)、 第5図は第4図のAの部分の電子顕微鏡写真(倍率20
00 )である0 1・・・樹脂被覆砂表面、2・・・引張試験破断面、3
・・・破断面にあられれた繊維0 特許出願人  日産自動車株式会社 同 出願人  三井東圧化学株式会社 第1図 −1!君0急4iL□オ討龍lθθ重量音防対リネ加!
(*祁1嬉艙り重量当す 第2図 1tIs’9’JIY1m 卒nO! (*t−S)第
:(1゛ζI 第4図 第5図 2、・憧 1]

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. L 熱硬化性樹脂100重量部に無機線維または有機繊
    維5〜50重量部を加えてなる粘結剤で被覆されたこと
    を特徴とする鋳物用樹脂被覆砂。
JP8322282A 1982-05-19 1982-05-19 鋳物用樹脂被覆砂 Pending JPS58202943A (ja)

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