JPS60141348A - 鋳型製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、生型用鋳物砂による鋳造用鋳型の製造方法に
関し、さらに騨しくいえば、造型さ才また鋳型表面に、
感光層全形成し、そｎ′！！−活性光線により硬ｒヒさ
せることによって実用性の高い鋳型を製造する方法に関
する。

（従来技術） 鋳物工業において使用さ江る鋳型は、ケイ砂を主材料と
した鋳物砂により造型さ才１ている。すなわち、鋳物砂
にベントナイトなどの粘結１’に混入させたものを、目
的の形に圧縮形成することによって鋳型葡造型している
。しかしながら、この方法社中小物品の製造には多くの
利点をもち有効であるから広く用いられている。一方装
置しておくと表面が脆弱になり溶融金属の流れによって
砂粒が脱落し、砂喰いなどの欠陥の原因となる。また乎
で触れるとさらに砂粒の脱落が著しいのでそのまま中子
として用いることはできなかった。これら生砂型の欠点
ケ防ぐには、主型を造型したのち可及的速や刀為に注湯
するとか、中子には注型音節すなどの対策？！ｌ−講す
るのが普通でめった。特に中子は周囲を溶湯で包まわる
のでその榮件は苛酷であるため近年これらの問題点全改
善した（）」型の製造方法が各種提案されている。たと
えば、ぺ／トナイトのような粘結材の代わりに無機物質
であるケイ１−βンーグ（水ガラス）を鋳物砂の結合剤
として配合させたものを使用し、造型後に炭酸ガスを通
気させて鋳型全体を硬化させる方法、′また結曾斉りと
して、有機物質であるフェノール樹月旨やフラン樹脂塗
ケイ砂に配合させたものを用いて造型後、酸触媒でｆａ
ｊ型全体を硬ｒヒさせる方法あるいはまた、インキュア
ーレジン盆配合し７ｃ鋳物砂により造型後、アミン系ガ
スを通じて鋳型全体ケ硬化させる方法などが知ら庇てい
る。これらの方法では、鋳型全内金硬化させるため、前
者の無機系の結合剤を用いたものでは、鋳型の崩壊性が
悪く、鋳物砂の再生使用が困難であシ、また水に溶けて
アルカリ性を呈するため、廃棄処理に制約があるなどの
欠点ケ肩している。まｆｃ侵者の有機系の結合剤を用い
たものは、一般に高価で必る上、アミ／系の回前ガスを
使用する場合もあり、また溶融金属の注湯時、砂の混線
時および硬化時に刺激臭音発生し、さらにまた、混線後
の鋳物砂の可使時間も短いなどの欠点ヲ有している。さ
らに、結廿剤として、上記したケイ酸ソーダ、フェノー
ル樹脂、７ラン樹脂またはイソキュアー１７ジンなど〒
鋳物砂に配合させる方法では、鋳物砂中にぺ／トナイト
等の微粉が言ま１ていると、結合剤が、そｊに吸着消費
さＶて本来の作用が十分に達成できない。

また、と扛らの方法では、鋳型全体ｒ硬化させてしまう
ため、鋳型が強固すぎ、中子として使用した場合、溶融
金属の凝固時に起こる全編の収縮を吸収できず、鋳物に
亀裂を生じやすいなどの問題点があり、鋳物工業におい
ては、より実用性の高い鋳型の製造方法の開発が強く望
まれていた。

（発明の目的） 本発明者らは、安価で、しかも実用的な鋳型の製造方法
の提供を目的とし、鋭意研究した結果、生型用鋳物砂全
使用して造型した鋳型表面に、感光層を形成させ、それ
を活性光線で硬化させて得られる鋳型によｐｌその目的
が達成できること全見い出し、本発明を完成するに至っ
た。

（発明の構成） すなわち、本発明は、生型用鋳物砂により造型さｊた鋳
型表面に感光性樹脂液を塗布して感光層を形成させた後
、該感光層に活性光線を照射して硬ｒヒさせることより
成る鋳型製造方法である。以下、本発明をｉｉ＋細に説
明する。

〈鋳物砂と造型〉 本発明において用いる鋳物砂としては、粘結剤としてベ
ントナイトなどを配合しＩＣ０一般に鋳物工業において
用いらＪｌ、ている生型用鋳物砂が使用できる。また、
それは、かならずしも新しいものである必要はなく、生
型用鋳物砂により造型させた鋳型を型ばらしして得られ
る戻り砂を加水混練したものであってもよい。そして、
このような生型用１を物砂會、機械的に圧縮する方法、
手込めによる方法など公知の鋳型造型方法により、目的
の形に鋳型を形成させた後、その鋳型表面に、感光性樹
脂液ガスｆ　ｌ／−等で塗布して感光層を鋳型表面に形
成させる。

く感光性樹脂液〉 本発明における感光性樹脂液は、紫外線等の活性光線の
照射により、光硬化性を示す感光性樹脂全適当な溶媒に
溶解することで得らｔｌ、る。このような感光性樹脂と
しては、例えばジアゾ基、アジド基、シンナモイル基、
シ／ナミリデ／基、アクリロイル基を有する感光性樹脂
、不飽和ポリエステル糸あるいは不飽和ウレタン系感光
性樹脂、フリーラジカル系感光性樹脂等がある。また、
鋳型表面へ塗布した時、感光性樹脂液の鋳型内部へのし
み込みｔ少なくするため、粘反會比較的高く、調製した
感光性樹脂液を使用したほうがよいのは言うまでもない
。特に、好ましいものとしては、ポリビニルアルコール
を含有した感光性樹脂液である。そして鋳型表面に感光
性樹脂全適当な膜厚に塗布した後温風乾燥器等により、
乾燥す、ることにより感光層を鋳型表面に形成させる。

この処理条件は、使用する感光性樹脂液により決足され
、特に限定はできず、鋳型表面に感光層が形成できるよ
う外処理であればよい。

く活性光線照射〉 鋳型表面に数■程度の感光層を形成した後、活性光線照
射し、感光層全硬化させる。この場合、９活性光線とし
ては可視光線、紫外線、遠紫外線など全使用することが
できる。この場合、活性光線は、鋳型表面の感光層の全
面に照射されることが好ましく、このような方法として
最も簡単なものは太陽光に鋳型？さらす方法である。以
上のようにして、外皮として硬「ヒした感光性樹脂層ケ
もつ鋳型が製造できる。

くホウ素化合物含有鋳物砂〉 また、本発明方法において、ホウ累比仕物を含有させた
生型用鋳物砂によシ造型した鋳型にポリビニルアルコー
ルを含有する感光性樹脂液を塗布することにより、鋳型
俟面上に感光層を容易に形成することができる。すなわ
ち、ポリビニルアルコールが、鋳型表面に混在するホウ
素比会物と反応し、鋳型表面上でゲル「ヒして、感光性
樹脂液は鋳型内部に浸透しにくくなるためで必フ、比較
的膜厚のある安定な感光層の形成が可能となり、その後
の活性光線の照射により、硬度の高い鋳型を形成できる
ため、ホウ素化合物含有生型用鋳物砂の使用は極めて有
効である。この場合、ホウ累化合物を含有した生型用鋳
物砂の調整方法としては、１〜１０重被％程度のポウ酸
、ホウ砂などのホウ素ｒヒ合物紫含有した水溶液留生型
用鋳物砂に対し０５〜１０重Ｂ：に添加し、サンドミル
で混練すればよい。このようにすることによって鋳型表
面上全体に感光層のゲル化を効率よく形成させることが
できる。

また、感光性樹脂液にデキストリンｒ配会すると、感光
層の硬化全速めるのに効果がある。

（発明の効果） 本発明方法による鋳型は、外皮として数ｍ程度の強固な
硬化ｉｔｗし、内部は比較的柔軟な鋳物砂により造型さ
れるため、溶融金屑が注湯さ′ｉ’１．７’（時の圧力
や熱に十分耐えることができ、その後の済融金属の凝固
時に起こる収縮に対しても、十分吸収する弾力性をもあ
わせて有するため、従来の鋳型が強固すぎるため生ずる
鋳物の亀裂の発生？防止することができ、卯えて、鋳型
の崩壊性もよいなどの効果？有する。さらに、本発明方
法による鋳型表面は、硬化層で被杖されているため、内
部の鋳物砂は、鋳型を形成できるものであれば従来公知
のどのようなものでも使用することが可能であり、鋳型
として使用後、崩壊されて得らｊ、る戻シ砂を用いても
何ら支障がなり、シたがって安価で実用性の高い鋳型を
容易に形成することができる。

（実施例） 以下、実施例によｐ本発明を具体的に説明するが、下記
の実施例は本発明全制限するものではない。

実施例１ ダクタイル鋳鉄工場現用の６号相当ケイ砂勿骨材とし、
ナトリウム系ベントナイ＋１−主粘結材として調整した
生型用鋳物砂′に３回搗き固め、直径５０ｔｍ、高さ５
０ｍの１（駒片を僚準法により作成した。

特公昭５４−３７９６号公報に記載さｔｌ−ているよう
に水１０１ｉｔ部にメチルヒドロキノン０．０２５重音
部を溶かし、これにジメチロール尿素ジメチルエーテル
７４重計部、Ｎ−メチロールアクリルアミド２０２ｍｔ
ａ：部、塩化アンモニラＡ２京量部を卯えて８０℃に卯
熱し、２時間か＠まぜた。次いでこの反応混合物をアセ
トン１０００重社部中に注卯し、沈殿物ｔろ過して除き
、ろ液を蒸留してアセト／ヲ除いた。得らｊ、た縮合重
合物１０１針部と、重仕度５０ｏ１けん化度８６〜８９
モル％のポリビニルアルコール１０重ｌｉｔ部と、アン
トシキノｙ−２．７−ジスルホ／酸ナトリウム０、１３
５重蓋部とを、９０℃湯浴中で加熱浴解し、かきまぜた
。得られた混合物（感光性樹脂）の５重蓋％および３０
重量％水溶液ｔスゾ１ノーによって塗布量が約０．１ｆ
／ｃｄの割付になるように試験片表面に筐布し、バーナ
ーで約１分問罪熱乾燥させ、試験片表面に感光層？形成
させた。しかるのち太陽光の下に２０分間さらし、冷却
後標準法によシ圧縮強さ、入面安定度、硬度を測定した
結果を第１表に示す。

第　１　表 試験片　圧Ａ−強さ　表凹安定度　硬　度（ｋη２ル）
　（ＳＳＩ％）　（生型硬度ｄ１による）５重量Ｌｌ）
感光 性側脂水浴故　１５〜２　８７〜９１　９０を塗布しｌ
こもの ３０重量係感 牢の 上記と同じ方法によｐ作ノ戊したデフケース、ホイール
ハブｌＬどの自動４一部品用鋳型にダクタイル鋳鉄浴湯
勿注湯した縮未、鋳物のできばえは何れも良好で１寸法
、鋳肌などの外畝、嗣微艶観察による組絨の異常は全く
認められな７１λつた。

実施例２ 実施例１と同様の生型用鋳物砂全使用して作成した目励
軍部品デフケース鋳型に、１厘ｔｈ＆ｌ：チ炭酸ナトリ
ウム水浴液に不飽和ポリエステル系感光性樹脂であるテ
ビスタ（米水ル６化工米株式会社の物品名）　３０　Ｎ
＊９にヶ醇解して感光性樹脂；・溶液葡得た。この樹脂
浴液盆ス：７’　ｌ／−によって塗布に、が約０、ｌｒ
／ｄの割付になるように鋳型表面に塗布し、その他は実
施例１と同様のｆＩ？作により得らねた鋳型にダクタイ
ル鋳鉄溶’ａｋ注湯した。利らｆｌ、、　ｆｃ鋳物は実
施例１と同様の結果が？ｑらｊ、た。

なおテビスクμ、下記のようにして製造することができ
る。

無水トリメリット酸７６８８重Ｒ部、無水マｌ／イン酵
ｉｓｒ＊量部およびエチレングリコール１９０重量部全
窒素ガス雰囲気中で１００〜１４０℃で３０分間、仄い
て１９０℃で２時間反応させて酸価が２２０の不飽和ポ
リエステルケ製造する。この不飽和ポリエステル５６重
量都孕とｊ）、ｐ−ｔｅｒｔ−フチルカテコール０．　
Ｉ　ＭＬ量部、トリエチレングリコールジメククリ１／
−ト４０重量部、アクリルアミド４重量部およびぺ／ジ
インメチルエーテル２重址部葡７）Ｄえて十分に混会し
て感光性樹脂液？調製する。

実施例３ 実施例１に示した生型用鋳型造型ラインからの戻り砂５
　ｋｇに２重量％ホウ酸水溶液會１５０１添加して、小
型試験ミルで５分間混練した鋳物砂勿用い実施例１と同
様にして標準試験片ケ作った。

試験片安面に実施例１で用いた感光性樹脂の５重量％水
溶ｉｋスプ１／−によって塗布量が約０．１ｒ／−の割
合になるように塗布した。他方ホウ素化合物を含まない
生型用鋳物砂を用いて上記と同様の試験片を作成した。

各々の硬化の段階で生型硬度計による硬さを測定した結
果を第２安に示す。

七　羞　畏　轟 実施例４ 実施例３で用いたホウ素化合物全含有式せた生型用鋳物
砂金使用して自動車用部品デフケース鋳型を造製した。

この光面に実施例１で用いｆＣ，感光性樹脂の５重量％
水溶液全スプレーによって塗布量が約０．ＩＷ／ａｒｔ
の割合ＶＣなるように：塗布したのち、約６０℃の温風
乾燥器で約５分間乾燥させ。

感光層“τ形成した。次いで太陽光に約５分間さらした
。得られた鋳型によりダクタイル鋳鉄浴湯上鋳込んだ結
果、鋳造欠陥の発生はみられず、鋳肌は滑らかで十分矢
用可能であった。

実施例５ 実施例３の方法と同＝ＶＣ戻９砂Ｖこホウ系化合物の水
浴欣・ど＋＃’ｌｊ加混練した生型用鋳物砂金使用して
、１２飼の試験片全作成しｆｃ。その内７個はそのまま
とし、残、！２５個には、表面に実施例１で用いた感光
・注樹脂の５厘量係水溶ｇ全スゾレーによって塗布量が
約Ｑ　、　ｌ　ｔ　／ｃｎＬの割合になるように塗布し
、実施例３と同様な操作しこよシ試駒片を形成した（以
下、「本発明方法へよる試験片１と記す）。そのままの
生型試験片は、成形血抜から、本発明方法による試験片
は、太陽光にさらした直後〃１らの経過時間と表面硬さ
および表面安定度ケ測定した結果を第１図に示す。図中
の曲線Ａは本発明による鋳型の表面硬さの経時変ｆヒ紮
示し、曲線Ｂは感光性樹脂で処理しなかった鋳型の表面
硬ぜの経時変化ｒ示す。また、図中の曲線ａは本発明に
よる鋳型の表面安定度の経時変化を示し、曲ｓｂは感光
性樹脂で処理しなかった鋳型の表面安定度の経時変化？
示す。

本発明方法による試験片は艮面候さおよび表面安定度の
経時変化が少なく安定であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による鋳型の性能と、在来の鋳型の法能
葡示すグラフである。 図中の人は本発明による鋳型の表面硬さ？示す曲線、Ｂ
は在米の鋳型の表面硬さを示す曲線、ａは本発明による
鋳型の我面安定反ｒ示す曲線、ｂは在米の鋳型の表面安
定度を示す曲線で必る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）生型用鋳物砂によシ造型された鋳型表面に感光性
   樹脂液を塗布して感光１’に形成させた後、該感光層に
   活性光線を照射して硬化させることより成る鋳型製造方
   決。
2. （２）　感光性樹脂液がポリビニルアルコール’に含有
   していること全特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   鋳型製造方法。
3. （３）生型用鋳物砂が、ホウ素化合物會含有しているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の鋳型製造方
   法。