JPS5935308B2 - 鋳型の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鋳型の製造方法に関するものである。

従来、鋳造用鋳型を製造するには砂に無機材料あるいは
有機材料からなる各種バインダーを配合して成型を行っ
ているがこれら各種バインダーにはそれぞれ一長一短が
ある。

例えば、Ｎプロセスという鋳型の製造方法について説明
すると、これは水ガラスと珪素を含有する合金若しくは
珪化物又は珪素とを珪砂に混合し鋳型に成型する方法で
あり、しばらくすると珪素が水ガラス中のアルカリ成分
及び水と反応して熱と水素とを発生しつつ固化し鋳型が
出来上る。

しかしながらこの様なＮプロセスで製造した鋳型は崩壊
住み良好でなく鋳造後の鋳物表面に珪砂が付着し、これ
を取除くのが困難である。

又この方法で得られた鋳型は使用後において砂を回収す
ることが殆んど不可能であって、その大部分を廃棄しな
げればならず、その結果廃棄された砂の表面に固着して
いる水ガラスが次第に溶解しアルカリ性物質が溶出し、
周辺の草木を枯らしたり土中や水中に生息している生物
を死滅させたりする害を及ぼす。

又、使用した鋳物砂が再使用出来ないのでコスト高や資
源の浪費にもつながる。

この様な観点から、最近において鋳型用の有機バインダ
ーが注目されている。

か＼る有機バインダーとしてはフランやフェノールを原
料とするバインダーがあり、これらは使用後に砂を摩擦
あるいは燃焼させることによって砂に付着している物質
を除去することが出来、従って、砂の再生が可能である
が、燃焼時に悪臭が発生するという欠点がある。

又、砂の性質、含水量、温度や硬化剤として使用する酸
の種類、濃度等の要因により、バインダーの硬化速度や
鋳型の機械的強度が著るしく異なってくるのでその取扱
いに注意を要する。

又、この様な有機バインダー、すなわちフェノール樹脂
、フラン樹脂等のプＶポリマーは保存期間中に漸次重合
が進行するので、製造後１年以内に消費しなげればなら
ないという欠点があった。

本発明は上述の如き従来法における欠点にかんがみて種
々研究せる結果、Ｎプロセスの改良を行うことによりこ
れらの欠点を解消出来ることを見い出し、本発明を完成
するにいたったものである。

すなわち本発明の要旨は珪素を含有する合金若しくは珪
化物又は珪素の粉末と水溶性マンイン酸系共重合体と水
ガラスとを珪砂に混合し鋳型に成型することを特徴とす
る鋳型の製造方法に存する。

本発明において珪素を含有する合金若しくは珪化物又は
珪素の粉末としては従来のＮプロセスにおいて使用され
るものがそのま＼使用出来、例えばフェロシリコンの粉
末が好適に用いられる。

次に本発明において水溶性マンイン酸系共重合体とは、
マノイン酸、無水マノイン酸、マレイン酸のエステル等
のマンイン酸類と他のモノマーとの共重合体のうち水溶
性のものを指す。

そして上記他のモノマーとはスチレン、酢酸ビニル、ア
クリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタク
リル酸エステル、塩化ビニル、エチレン、インブチレン
、プロピレン等のビニル系単量体を指し、特にスチレン
、酢酸ビニルやインブチレンは好適である。

そして上記共重合体の製造方法は公知のいかなる方法で
もよい。

一例としてスチレン−マンイン酸共重合体の製造方法を
記すと、酢酸ブチル等の有機溶媒に、スチレン、無水マ
ノイン酸及び触媒例えばアゾビスイソブチロニトリルと
を添加し、７０〜９５℃に数時間加熱すると共重合体が
生成する。

反応終了後溶媒を除去するとスチレン−無水マレイン酸
共重合体が得られる。

これを加水分解するとスチレン−マンイン酸共重合体が
得られる。

そして、上記スチレン−無水マレイン酸共重合体又はス
チレン−マレイン酸共重合体をアルカリ性水溶液に入れ
ると溶解し、これらの水溶液が得られる。

又、本発明においては、マレイン酸系共重合体を金属塩
となして、例えばナトリウム塩となして用いることも可
能である。

本発明において用いられる水ガラスは珪酸ソーダの水溶
液であって一般に鋳物用バインダーとして使用されてい
る水ガラスがそのま＼使用出来る。

例えばＮａ２Ｏ，ｎ５ｉ０２（ｎは２〜３）の化学式で
示される化合物が略同重量の水に溶解された液状物が水
ガラスとして市販されているが、これらが本発明におい
て好適に使用され得る。

次に本発明方法により鋳型を製造するには、まず鋳物砂
として用いられる珪砂に、珪素を含有する合金若しくは
珪化物又は珪素の粉末、水溶゛性マンイン酸系共重合体
及び水ガラスを混合するのであり、この混合順序は如何
なる順序でも良いが、より好ましいのは珪砂と前記粉末
とをまず混合しておいて、これに、前記共重合体と水ガ
ラスを別々にあるいは混合したものを加えるという混合
順序である。

なお、本発明に用いられる水溶性マンイン酸系共重合体
は固体のま＼でも、この粉末状のものを珪砂に混合して
使用することが可能であるが、一般に該共重合体をアル
カリ溶液に溶解して水溶液の状態で使用するのが、作業
性の点で好ましく、とくに、水ガラス中に上記共重合体
を溶解させたものを珪砂に適用するのがよい。

そして水ガラスと上記共重合体を単に混合しても共重合
体の種類によっては均一に混合しにくい場合があるが、
この場合は両者に溶解する第３物質を加えることにより
均一に混合出来る。

例えばスチレン−マレイン酸共重合体のす）−ＩＪウム
塩を使用する場合には蔗糖、ブドー糖、ソルビトール等
の炭水化物やこれら炭水化物の誘導体を加えると均一な
混合物となる。

又、本発明方法における各成分の使用量としては珪砂１
００重量部に対して珪砂を含有する合金若しくは珪化物
又は珪素の粉末１〜６重量部、水ガラス１〜６重量部、
マレイン酸系共重合体０．５〜５重量部の割合で用いる
のがよい。

又、本発明方法では必要に応じて水筒性ソーダ、界面活
性剤等が適宜加えられてよい。

次に本発明方法によれば上記の如くして得られた珪砂等
の混合物を用い、常法に従って鋳型に成形することが行
われののであり、かくして得られる成形物はしばらく放
置しておくとその中に含まれる珪素の作用により水素が
発生すると同時に発熱して自然に乾燥し耐圧力の大きい
鋳型が出来上るのである。

本発明は上述の通りの鋳型の製造方法であり、とくにＮ
プロセスにおいて水溶性マンイン酸系共重合体なる特定
の有機化合物が用いられるので、Ｎプロセスにおいて鋳
造後の鋳型の崩壊性の改良のために澱粉、セルロース系
物質等の有機物質を添加する場合に比して、鋳型の乾燥
や硬化が良好であり、しかも鋳型の乾燥強度が格段にす
ぐれたものとなるのであり、同時に崩壊性もすぐれたも
のとなり、本発明により製造される鋳型を用いれば表面
美麗な鋳物を得ることが出来るのである。

又、本発明により製造された鋳型は使用後において摩擦
、焼却、水洗等の手段により再生して再使用することが
出来る。

又、マレイン酸系共重合体としてアルカリ性水溶液に溶
解されたものを使用すると、このものは界面活性剤とし
ての作用も有するので、鋳型成形時の流動性が良好であ
り、作業性がすぐれているのである。

又、本発明において使用されるマレイン酸系共重合体は
有機高分子物質であっても、フェノール樹脂、フラン樹
脂等の硬化性のものではない、り・ら、保存中において
変質することがなく長期間保存することが可能なるもの
である。

又、本発明においては窒素、硫黄等の元素を含む材料を
使用しなくともよいので、鋳造時又は燃焼時に悪臭を発
生することがないし、又、鋳物に悪影響を及ぼすことも
ないのである。

次に本発明の実施例を示す。

実施例 １ 珪砂１００重量部にフェロシリコン粉末２重量部を混合
したのち、水ガラス（固形分約５０係）５重量部とスチ
レン−マンイン酸共重合体のナトリウム塩の４０係水溶
液を３重量部加えよく混合したのち、鋳型に成形した。

成形時の砂の流動性は非常に良好であった。

又、鋳型の抗圧力は成形後２時間経過したときは１５Ａ
ｙ／ｃｒｄ、４時間経過したときは２０ｋｑ／−であり
、２４時間経過後は４０ｋｇ／ｃｒ？ｘであった。

この鋳型に１３５０℃の溶融銑鉄を注入して鋳造を行っ
た所、良好な鋳物が得られ、この際の鋳型砂の崩壊性は
非常に良好で、鋳物の表面には砂の付着が殆んどなく、
少量付着しているものも簡単に落すことが出来た。

次にこの砂を摩擦式の砂再生装置にかげたところ簡単に
再生することが出来た。

実施例 ２ 酢酸ビニル−マレイン酸共重合体のナトリウム塩の４５
％水溶液４０重量部、ブドー糖１０重量部、水ガラス（
固形分約５０％）４０重量部及び水１０重量部を均一に
混合した。

上記の混合物６重量部を、珪砂１００重量部とフェロシ
リコン粉末１５重量部とを混合したものに加えよく混合
したのち、鋳型に成形した。

成形時の砂の流動性は非常に良好であった。

又、鋳型の抗圧力は成形２時間後１ｏｉｃｙ／ｃｒＡ、
成形４時間後１５ｋｙ／ｃｒ？ｒであり、２４時間後に
於ては３０ｋｙ／−を示した。

この鋳型に７００℃のアルミニウム合金を流し込んて儒
物を作ったところ表面の美麗な鋳物が得られた。

又、砂の崩壊性は極めて良かった。この砂を流動媒焼炉
燻焼させて砂を回収したところ良好な砂が回収出来た。

実施例 ３ スチンンーマノイン酸共重合体のナトリウム塩の４０係
水溶液４０重量部、砂糖５重量部、水ガラス（固形分約
５０％）３０重量部及び水２５重量部を均一に混合した
。

上記により得られた混合溶液３重量部を、珪砂１００重
量部にフェロシリコン粉末２重量部を加えて良く混合し
た混合物に加えて混合しながらさらに水ガラスを２重量
部加え良く混合した。

かくして得られた混合物を用いて鋳型に成形した。

成形時の砂の流動性は非常に良好であった。

鋳型の抗圧力は成形２時間後１３ｋｖ／ｃｒＮ、成形４
時間後２０府／ｃｒ？１、成形２４時間後３５に７／−
であった。

この鋳型に１３００℃の銑鉄を流し込んで鋳物を作った
ところ鋳物表面の美麗な鋳物が得られた。

又、砂の崩壊性は極めて良好であった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 珪素を含有する合金若しくは珪化物又は珪素の粉末
   と水溶性マレイン酸系共重合体と水ガラスとを珪砂に混
   合し鋳型に成型することを特徴とする鋳型の製造方法。 ２ 珪素を含有する合金若しくは珪化物又は珪素がフェ
   ロシリコンである特許請求の範囲第１項記載の鋳型の製
   造方法。 ３ 水溶性マノイン酸系共重合体がスチＶンーマＶイン
   酸共重合体である特許請求の範囲第１項記載ｑ涛型の製
   造方法。 ４７ノイン酸系共重合体がナトリウム塩となされたもの
   である特許請求の範囲第１項又は第３項記載の鋳型の製
   造方法。