JPS60111738A - 鋳型の製作方法 - Google Patents

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、鋳鉄、鋳鋼、銅合金をはじめとするあらゆる
鋳物の製造のだめの主型及び中子の製作方法に閑３う。

自硬性鋳物砂にはフランレジンなどの有機系粘結材を使
用したものがある。この有機系粘結材は、酸性の雰囲気
で自然硬化して鋳物砂の結合力を高めているが、これら
を混練すると直ちに硬化反応がはじまる。このため、こ
の鋳物砂を混練後約２０分以内に模型内へ充填しなけれ
ば、必要な鋳型強度２０　ｋｇｆ　／ｃ１１を確保する
ことができない。しかし、形状の複雑女鋳型製作時には
、芯金、ガス抜き、湯口々どの鋳型構成物を設置するの
に時間、手間を要し、この結果鋳型が強度不足となって
型壊２れを生じたり、硬度むらが生じて、鋳物品質に悪
影響を及ばずことがある。

また自硬性鋳型は、硬化に１時間以上の長時間を要する
とともに、硬化が自然条件に支配され不確実である。こ
のため硬化不良を考慮して必要以上の硬化待ち時間を見
込んだりすることがあり、これが工程、工期短縮を図る
うえでネックとなっている。

Ｉｃフェノールレジンなどを粘結材とする場合、鋳物砂
を外部からの熱で２５０〜３５０°Ｃに加熱昇温しなけ
れば々らず、エネルギー損失が多大である。

本発明は、上記事情に鑑みてたされたもので、その目的
とするところは、粘結材を配合した鋳物砂を混線から模
型へ充填してしまうまでの許容時間（鋳瞼砂の可使時間
という）を長時間化し、かつ、低温で短時間で加熱して
、急速に硬化を促進することができる鋳型の製作方法を
得んとするものである。

すなわち本発明に係る鋳型の製作方法は、脱水型の縮合
重合反応で硬化する有機系粘結材と水とを添加配合した
鋳物砂を、模型とと誘電加熱して硬化させることを特徴
とする。

以下本発明の詳細な説明する。

まず砂粒に、脱水型の縮合重合反応で硬化する有機系粘
結材と水と酸とを添加配合して混練し鋳物砂を作る。砂
粒としては、例えば珪砂（８１０，が主成分）、ジルコ
ン砂（ＺｒＯ２、５ＩＯ１が主成分）等の酸性砂が好ま
しい。また有機系粘結材としては、例えば、市販の鋳造
用フラン樹脂を使用できる。この場合フルフリルアルボ
、−ルの含有量が多い方が硬化に好適であるが、尿素と
ホルムアルデヒドを約２０チ程度含有したものでもよい
。

この有機系粘結材は、砂粒１００重量部に対して０．４
〜１０．０重量部含有するのが好ましい。

これは、少なすぎると砂粒と均一に混合することが実質
的に困難で電波照射しても硬化が弱く、また多すぎると
硬化にはさし７つかえないが、この鋳型に高温度の溶湯
を注入したとき粘結材が高温にさらされて熱分解したと
きに発生するＣ０９Ｈ２，ＣＨ４などのがス量が多大と
なシ溶湯に悪謬響を及ぼしたり、また、硬化が強すぎ溶
湯の凝固後鋳型を壊して鋳物を取り出す（型げら１〜）
のに不具合であったり、さらにはコスト高となって経済
的でないためである。

また酸として、リン酸、ツクラドルエルスルホン酸、キ
シレンスルホン酸等を用いる。この酸は、砂粒１００重
量部に対して０．０５〜５０重量部含有するのが好まし
い。これは、酸の粘性が低いので砂粒と混合しやすいが
、少なすぎると均一に混合することが困難で、多すぎる
と分解がスなどの生成物が鋳物に悪影響を及ぼしたり、
コスト高になったりするためである。

水は、酸濃度を低くしたり脱水反応を遅らせるために添
加し、その含有量は砂粒１００重量部に対して０．２〜
２．０重量部が好ましい。これは、少なすぎると自然放
置で硬化し、可使時間を充分長くとれず、多すぎると電
波照射しても水の蒸発に長時間を要したり、粘結材の反
応による生成物が水に固溶してしまい充分な強さが得ら
れないためである。々お、水は酸とあらかじめ混合した
ものを砂粒と混合してもよい。

しかして鋳物砂中の有機系粘結材は、酸性下で以下のよ
うな縮合重合反応を起こし、次第に高分子物質となって
硬化する。

ＮＨ２ＨＮＨＣＨ，０Ｈ Ｎ）（ＣＩ（２０ＨＮＨＣＨ，ＯＨ Ｃ−ＣＨ 本発明では、水を添加することにより酸濃度を低下させ
て、この縮合重合反応の反応速度を小さくし、更に、脱
水反応の反応速度を小さくし、硬化を遅くし、可使時間
を長くすることができる。々お、従来、自硬性鋳型の粘
結材として使用する場合、強酸性雰囲気で、反応させて
おり、鋳物砂には水分を含まないか、あるいはほとんど
含まれていない。

次いでこの組成の鋳物砂を模型内へ充填し、この状態で
高周波電波によシ誘電加熱する。誘電加熱することによ
シ、粘結材、水、酸等の誘電体が昇温され、硬化反応が
促進され、更に加熱を続けると水分が蒸発し硬化が急速
に進み低温かつ短時間で所定の抗圧力を得ることができ
る。この場合、粘結材、水、酸は誘電体なので、鋳物砂
に比べて誘電加熱されやすく、効率が高い。また高周波
電波は、３〜３０００　ＭＦ（ｚの周波数でおこなうの
が好捷しい。これは、周波数が小さすぎると、熱に変換
されるエネルギーが少なく、鋳物砂の硬化に長時間を要
し、大きすぎると誘電体の表層部で電波エネルギーが吸
収されてしまい、深部の硬化ができないためである。

々お模型材料の主体は、高周波電波の反射を防ぐために
非金属とする必要がある。また芯金、ガス抜き材などの
通常の鋳型製作時に必要な構成物を組込んでも誘電加熱
に大きな影響はない。

次に本発明の実施例につき比較例とともに説明する。

５ｉ０２９９％以上、平均粒度３５メツシユの珪砂粒１
００重量部にフルフリルアルコール含有量９０重量％以
上のフランレジン０．８重量部、キシレンスルホン酸０
．２８重量部を添加配合して、水を加え々い比較用鋳物
砂を作った。これを混線し７て直ちに５０φｘ　ｓ　Ｏ
（＋＋＋ｍ）の試験片を造型し、自然放置した。この試
験片の鋳型抗圧力と混練後の時間との関係を図面の曲線
１に示す。また混練後２０分放置して試験片を造型し自
然放置した場合を曲線２に示す。同様に混線後２０分放
置して試験片に造型し、ｌ　３　ＭＴ（ｚ、３ＫＷの誘
電加熱したものを曲線３に示す。

曲線１．２から、水を加え々いて自然硬化させたものは
、砂粒、粘結材、酸を混練後２０分経って造型すると抗
圧力が低すぎ、可使時−間は２０分に満たないことがわ
かる。

寸だ曲線３から、電波照射しても混練後２０分経ったも
のは抗圧力が上がらず可使時間を伸ばすことができない
ことがわかる。

曲線２，３は２０分の間にばらばら状態にある砂粒をお
おっている粘結材の相当量がすでに硬化反応を起こして
固まりつつあることを童味している。

一方、フランレノン０．８７ＩＬ’　ｉｔ　ｍ　、キシ
レンスルホン酸０．１４重量部、水０．２８重量部を添
加したものを３０分間放置後試験片を造型し、１３　Ｍ
Ｈｚ、　３　Ｍの誘電加熱をおこなった。放置したもの
の鋳型抗圧力変化を図面の曲線４に、誘電加熱したもの
を曲線５に示す。曲線４から、水を含む場合は混線後３
０分経って造型しても、自然放置によってかなりの抗圧
力が出ておシ、可使時間が３０分以上取れることがわか
る。しかし、単に放置しただけでは、好ましい抗圧力を
得るのに約１０３分という長時間が必要であることがわ
かる。

曲線５から、水を加えて可使時間を長くしたものを電波
照射した本発明方法によるものは、約３０分という短時
間で好ましい抗圧力が得られることがわかる。

曲線４，５のものは水の存在ために３０分では硬化反応
が進まず、放置または電波照射による水分蒸発にともな
い徐々に硬化が進んだものといえろう 以上説明したように本発明方法によれば、水を添加して
反応をおぐらせ、可使時間を長くするとともに、誘電加
熱により効率よく昇温して、低温かつ短時間で硬化を促
進し所定の抗圧力を得ることができる顕著な効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

図面は、実施例及び比較における鋳型の抗圧力の経時的
変化を示す特性図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 脱水型の縮合重合反応で硬化する有機系粘結材と水とを
   添加配合した鋳物砂を、模型とと誘電加熱して硬化させ
   ることを特徴とする鋳型の製作方法。