JPS60187445A - 焼流し精密鋳造法ならびにそのためのスタツコ材料 - 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】 本発明は焼流し精密鋳造法に関し、さらに詳しくは改良
されたシェル型を提供するためのシェル形成材料の新規
な組成および配合に関するものである。

熱崩壊型に関してセラミックシェル型を形成させる標準
的な方法は、当業者間に周知である。基本的にはこれら
のステップとしては次のものから成っている。すなはち
： １）ろう型のような熱崩壊性の型の組立物は、適切なラ
ンナーシステムにおいて作ることができる。

２）細かく粉砕した（およそ２００ないし３２５メツシ
ユに）耐火性粉体もしくはフラワー（溶融シリカ、珪酸
ジルコニウムあるいは焼成珪酸アルミニウムの粉末およ
び１５％ないし３０％シリカゾルのようなバインダーな
らびに湿潤剤と消泡剤を少量加えて成るプライマースラ
リーが作られる。珪酸エチルバインダーも使用しうる。

これらのものを適当な割合に混和してスラリーとなし、
スラリーは機械的な攪拌によって、４− サスペンションの形に保たれている。

３）組立物をスラリーのなかに浸漬し、表面全体をコー
トする。次に組立物を取り出し、余分のスラリーをドレ
ーン切りする。耐火性スラリーで組立物と型が均一に塗
被されるのを促進するよう、手でまたは機械的操作で組
立物を取扱う。

４）均一に被覆されるまでドレイン切りをしたのち、ま
た耐火物スラリーが濡れている間にアッセンブリ全体に
スタッコ（塗壁）材料を散布するかあるいは流動床を用
いて処理する。このスタッコ材料は焼成珪酸アルミニラ
（ＭｏｌｏｃｈｉｔｅあるいはＭｕｌｇｒａｉｎ）、溶
融シリカ、珪酸ジルコニウム、もしくは酸化アルミニウ
ム（アルミナ）のような耐火性粒子である。これらのス
タッコ粒子の粒径は、通常米国標準篩の５０メツシユよ
り粗くなく、また１２０メツシユの篩を通過しない。従
ってその大部分は５０メツシユの篩を通過し１２０メツ
シユ篩には通らない。

５）かくして初回のスラリーコートが厳格にコントロー
ルされた温度と湿度の条件下に乾燥せしめられることに
なる。

６）乾燥後２回目の浸漬コートを行うまえに組立全体は
水中あるいは１５％シリカゾルに少量の湿潤剤を加えた
予湿溶液中に浸漬される。予湿浸漬の目的は、閉じこめ
気泡を生じることなく、スラリーをコートした型を一様
に被覆することを確実ならしめるためである。

７）予湿溶液において組立物は迅速に浸漬したのち（出
し入れを速やかにして）過剰の予湿溶液はおよそ３０秒
ないし６０秒の間にドレーン切りを行なう。次に３回、
４回、５回目のコートステップを繰り返す。

２回目の浸漬に用いるスラリーは初回コートのものと同
様である。

８）残りのスラリーコートでは、いはゆるバックアップ
スラリーが適用される。その組成はプラマーコートに用
いたものと同様であるが、しかしスラリー中の耐火性フ
ラワーの粒径は通常は若干太きい。バックアップコート
に適用されるスタッコ材料は、通常はプライマーコート
のために用いたものよりかなり粗い。好適なバックアッ
プスタッコに対して行った典型的な篩分は分析の結果は
次の如くであった。

２０メツシユを通らないもの　約２０％３０メツシユを
通らないもの　約４０％４０メツシユを通らないもの　
約３０％５０メツシユを通らないもの　約ｌＯ％そして
５０メツシユふるいを通ったものが約２％を越えること
はなかった。実際の粒径分布はかなり変動があり、好適
なスタッコ材料は一般に１８メツシユを通過し５０メツ
シユでは通過しない粒径を有するものである。

９）浸漬、ドレン切り、スタッコ操作および乾燥の各ス
テップは、望ましいシェル厚さが得られるまで繰り返さ
れる。通常は合計７回のコートに対し、５回上の浸漬が
行われる。もっとも鋳造されるパーツ（部品）の大いさ
と形状および仕上げシェル中に注がれる金属の全重量次
第でコートの回数を多少増減してもよい。初回および２
回目のスラリーコート間に行われる予湿ステップは２回
目と３回目とのスラリーコート間でも行ってよい。もっ
とも特殊な状況ではさらに予湿ステップが加わることが
あるが通常は満足しうるシェル型を生産するにはそれ以
上は必ず一７＝ しも要求されない。

一連の浸漬、ドレーン切り、スタッコ操作および乾燥ス
テップの完了後の仕上シェル型は十分に乾燥する。通常
は一夜かかって乾燥する。その後の脱ろう、砂噴射その
他必要な鋳造後の作業についてはすべて当業者の周知し
ているところである。

一般に上述の如く用いられた材料、プロセスおよび技術
は多くの点において完全には満足しうるものではなく、
幾つかの箇所においてかなり改良の余地がある。

例えばセラミックのシェル型は燃焼と鋳込み後非常に硬
度を増す。従って金属鋳物を回収するためセラミックの
型材料を除去することは極めて困難となりかつ高価につ
く。出来るだけ多くの耐火性シェル材料を鋳造ツリーか
ら除去するには空気ハンマーが通例用いられる。ある場
合には機械的な振動が激しく過ぎて金属鋳物がひび割れ
が起るか、または破損する。

突出し作業後、通常かなりの量の除去すべき耐火シェル
材料が残っている。これは互に近接して位置＝８− する結果固型耐火材料の稠密バッキングを来した比較的
小さいパーツの場合の組立において特にそうである。

加えて孔や溝および内部構造を有するパーツには通例何
度行っても機械的振動によっては除去出来ないシェル材
料が耐着している。通常は苛性ソーダ（水酸化ナトリウ
ム）の融解塩溶液が残るシェル材料を溶かすのに用いら
れる。それには時間がかかり、また高価につく作業でも
ある。苛性ソーダはすぐに中和されるか消費されて、そ
れ以上鋳造からシェル材料は得られない。そして塩浴は
新たに苛性ソーダを加えることが出来るようにスラッジ
を除去し、消費された塩の一部を棄脚することにより清
掃若返らせねばならない。これは高温で行う汚れた危険
な作業である。そのうえ消費された苛性ソーダを安全に
処理することは、今日日ごとに重要性が増している環境
問題でもある。

さらにその他改善が必要とされる分野は、極めて高い透
過性を有するシェル型に良好な強度的性質を同時に組合
せることにある。

これらの困難を解決するための一つの試みとして一個ま
たはそれ以上の中間層の代りに特殊な耐火スラリーで代
用することがあった。

通常この方法は３回目あるいは４回目および４回目の浸
漬コートにおいて達成されている。耐火性の粉体とポリ
ビニルアルコールのような有機性バインダーより成るス
ラリーを調製することが以前より知られている。これに
ついては米国特許３．１６５，７９９（１９６５年１月
１９日公示）カラム５の３２−３３行目ならびに４４−
４５行を参照されたい。

また米国特許３，９０３，９５０（１９７５年９月９日
公示）ならびに米国特許２，９１２，７２９（１９５９
年１１月１７日公示）をも合せて参照されたい。

中間層もしくは有機物バインダーのみで結合されている
ような層は、有機物バインダーを焼き去って除去するの
に十分な高温加熱後は、さらさらした自由流動性の粉体
に戻るものである。このアプローチは、実際セラミツシ
ェル材料の大部分が鋳込後に機械的な振動によって容易
に除去されるよう改善される。しかしそれだけで十分と
はいえない。一つの困難な問題は有機バインダーのポリ
ビニルアルコールを含む中間コートの前に適用される１
乃至２個のプライマーコートがバックアップコートにつ
ながらないことである。従って型のなかにはゆるく充填
された空間もしくは間隙が存在する。何度も溶融した金
属の力ないし重さによって、最初の２回のコート（予備
コート層）が中間層によって取り残されている間隙ある
いは空間のなかへ腰折れさせることになる。

その結果は鋳物に欠陥を生じる。しかも中間層がプライ
マ一層とバックアツプ層間に結合を伴はない積層効果を
生じるためにシェル型の全体強度は低下する。

もう一つの難点は、セラミックの型が何れかのプロセス
段階において万一亀裂を生じた場合に問題が生じる。自
由に流動する耐火性粉体が形成されたシェルの構造の内
部から流出しやすくなり、型の一個ないし多数の空洞中
に沈積し、その結果金属鋳物のなかにセラミックの混入
を来すことになる。

これらの問題の幾つかの解決する別のアプローチを得る
ためスタッコ用材料として膨張あるいは発泡１１− プラスチック（ポリスチレン）のビーズあるいは微粒子
をスタッコ用材料に用いる試みがなされている。

これについては米国特許Ｎｏ、３，３６２．４６３１９
６８年１月９日公示）を参照されたい。このプロセスは
未だ製造では実施されていないが、しばしばある特殊な
用途に使用されている。これは恐らく本発明者の実験で
示される如く、微粒子材料を適用して満足しうるコート
を行うことが困難なためである。　別での適用を試みた
ときは、気泡粒子は容易にスクリーンを通過せず、通過
する気泡粒子はスラリーのなかに包埋されるよりはむし
ろスラリーの表面に軽く止っているのが普通である。さ
らに気泡流子は内部コアー表面にも付着していない。も
し組立物を気泡粒子スタッコ床のなかに押込むと別の困
難が起る。粒子はお互いにくっついて、コアー通路をブ
ロックし、また粒子が外部表面のある部分に接近するこ
とをブロックスする。それゆえこの材料を使用すること
は発泡ポリエスチレンが湿潤スラリー表面に接触出来る
よう、外部表面のみをもつ簡単な形状のものとか、十分
前れた位置のパーツに限られる。

１２− 焼流し精密（インベストメント）鋳造工業においてさら
に別の問題はこの産業が急速に伸びてきているものであ
り、その結果スタッコを経済的および十分量生産しうる
設備能力に欠けていることである。

過去においてＭｏ１ｏｃｈｉｔｅとかＣａｌａｍｏ、　
Ｆｌｉｎし−ｇｒａｉｎ、　Ｍｕｌｇｒａｉｎなどの製
品に見られるスタッコ材料および溶融シリカが、セラミ
ックシェル型の生産に広く使用されて来た。上記Ｍｏ１
ｏｃｈｉｔｅやＣａｌａｍｏ。

ＦｌｉｎｔｇｒａｉｎおよびＭｕｌｇｒａｉｎは化学的
には焼成珪酸アルミニウムと呼ばれる耐火材料であり、
かつスタッコとして使用されているものである。これら
のものは耐火性が高く、またかなり低い、かつ均一な熱
膨張係数の有することから各方面に用途が見出されてい
る。７回のスラリーコートと７回のスタッコ層より成る
形成シェル型の直線的な熱膨張の典型的な例を示すと、
室温から２，０００に至る大よそ直線状カーブで長さに
おいて約０．４％の増加を見ている。

この低くかつ一様な熱膨張は、可能な示差熱膨張により
、燃焼サイクル期間におけるシェル型のひび割れを最小
に止めるという理由で、シェル型造形に極めて望ましい
ものである。

（注）　Ｍｏ１ｏｃｈｉｔｅは英国で採取されている極
めて純粋な粘土をもとに作られたもので米国ではニュー
ヨーク州カースチング　サプライ　ハウスから入手しう
る。（ａｌａｍｏならびに、Ｆｌｉｎｔ、ｇｒａｉｎは
ハービソン　ウォーカー　レフラフトリー社より入手可
能。

Ｍｕ１ｇｒａｉｎスタッコではＣ，Ｅ、ミネラル社の製
品で、オハイオ州クリーブランドのプレーベスト社より
入手出来る。

石英はもちろん米国では大量に産出する。また極めて純
粋かつ高級石英が多量在庫されており、がなり安く入手
しうる。

しかし石英はこれまでシェル型造形のための焼流し精密
鋳造工業においてはそれほど大量には使用されていない
。というのは石英の熱膨張性が高いからである。５７３
℃（１０６３°Ｆ）という逆転温度での低石英から高石
英転移が起ると、急激に熱膨張を生じる。

この急激な容積増加はおよそ０．９％にもなる。６００
’Ｆと１１００間に起こる全体容積の膨張率は約３．２
％である。固体に対する容積膨張係数は膨張係数の約３
倍である。それゆえ６００°Ｆおよび１１００°Ｆ間に
起きる石英の全線膨張係数は約１，０６％の値となる。

この高い熱膨張係数と、特に石英が低石英から高石英に
急激な転移を経験するさいの容積の急激な増加により、
これまでシェル型を製造するのに適した耐火材料として
この材料を使用することがはばまれているのである。

上記に従った本発明の目的は、使用のさいこれまで以上
に容易に類型性のあるシェル型をもたらす人工スタッコ
を提供することである。

本発明の別の目的は、もし望むならば高い透過性と良好
な強度を伴せ有するシェル型の生産に使用しうるスタッ
コを提供することである。

さらに本発明の目的はこれまで知られていたスタッコ材
料同様使い易く、しかも前に列挙した望ましい諸性質を
有するスタッコを提供することである。

さらに本発明の別の目的は好ましい熱膨張性を有するが
、しかしそれ自体にはこのような望ましい性質を持たな
い安価な原料より作られるスタッコを提供するにある。

１５一 本発明の着想にはそれぞれのスラリー浸漬において高温
シリカゾルあるいは珪酸二チルバインダー使用のプライ
マースラリーとバックアップスラリーを使用することが
包含されている。標準スタッコは望むならプライマーコ
ートあるいは初期の２回コートおよび何回かのバックア
ップコートにも用いられる。

本発明は中間コートに対する特殊なスタッコの組成と製
法および用途に関するものである。

これまめ焼流し精密鋳造工業による一般的用途における
スタッコは、ある特殊な粒子経の耐火性の粒子の固形粉
体より成るものであった。さらにこれらの粉体は、燃焼
サイクルにより、その大いさ、形状もしくは硬さにおい
て実質的な影響を受けない。それと対照的に本発明のス
タッコ材料は全く異なる人工スタッコイタイブのもので
ある。この人工スタッコは、ポリ酢酸ビニルエマルジョ
ンのような有機バインダーの水溶液と適当な条件下に混
ぜ込んだ耐火性粉末（粒子経２００乃至３２５メツシユ
）を用いて作られる。ポリビニルアルコールや各種のゴ
ムあるいは澱粉のような他の有機バインダーも使用しう
１６− るが、ポリビニルアルコールがとくに好ましい有機バイ
ンダーである。１００メツシユ程度の粗さの耐火粒子を
混合したものも使用しうる。適当な耐火性パウダーとし
てはシリカ粉末、珪酸ジルコニウム、酸化アルミニウム
、溶融シリカおよび焼成珪酸アルミニウム各グループが
含まれる。耐火性バインダーの表面がバインダーで完全
に湿潤されるよう十分に粉砕されており、乾燥すると粒
子間に強い結合力が付与されるのである。

粉砕された材料は、インディアナ州クロフォードビル所
在のカルフォルニア　ペレット　ミル社で製造されてい
るような装置を用いてペレットの形にされる。ペレット
は次に乾燥粉砕され、望ましい粒径分布の人工スタッコ
が得られるよう　別せられる。

次にこの人工スタッコを一回またはそれ以上の中間スラ
リー浸漬目的に通常用いられているスタッコの代りに使
用せられる。

有機バインダーは燃焼サイクルにおいて焼失し、粉末耐
火物と有機バインダーで占められていた空間によって残
された空隙より成るスタッコの形をした粒子が後に残る
。燃焼した粒子の強度はごく小さく、粒子がその形を維
持するに足る十分の強さはあるにしても容易に粉砕する
ことができる。

燃焼前のこの改良されたシェル型の横断面は、高温バリ
ンダーを含む硬化性耐火性スラリーの薄層ないしウェッ
ブによって囲まれた有機バインダーを有する人工スタッ
コ粒子よりなる、蜂の巣構造として示すことが出来る。

燃焼後人工スタッコ粒子の強度は、鋳造後にシェルを除
去するさい機械的な振動のみで容易に達成しうる程の極
めて低い強度である。このことは金属鋳造物に損傷を与
えたり、ひび割れを生じる危険性を著しく低下させる。

何故なら必要とされる機械的振動程度が極めて弱いから
である。突き出し操作によって除去されるシェル材料の
量もまた実質的に増加し、それによって塩浴により除去
されねばならないセラミック材料の容量も減じることに
なる。

ある場合には最終スラリー浸漬時以外はすべて人工スタ
ッコを用いることが望ましいことがある。この場合、ス
タッコ粒子の大部分の粒径は−そう細かく、米国篩基準
で５０メツシユまでの範囲にあらねばならない。このこ
とは例外的に大部分が高度の透過性を合せ有するかなり
高い強度の型を与える蜂の巣型の構成より成るシェル型
を提供するものである。

本発明による製品のユニークな物理的特性の一つは酢酸
ビニルのような有機バインダーと結合し、人工スタッコ
顆粒を形成するよう加工されたシリカ粉末を用いて作ら
れた人工スタッコが高い熱膨張をもたない物であるとい
うことである。この望ましい結果に対する理由としては
次の点が挙げられる。

１）人工スタッコが固体顆粒として作用しやすい室温か
ら３００°Ｆまでの温度範囲では粉末シリカの熱膨張は
比較的小さいこと。

２）３００°Ｆ以上になると有機バインダーが分解を始
める空隙が個々のシリカ粒子の周辺に形成せられ、もと
のスタッコ粒子の大いさに著しい増加なく膨張を起させ
ることになる。

３）さらに加熱が進むにつれて有機バインダーは酸化で
完全に除去せられ、残された空隙は石英粉末の高い熱膨
張を調節するに十分以上の効果をもたら１９− す。

このように満足しうる経済的なスタッコタイプの材料が
工業用途に利用しうるのである。またこの材料は米国に
おいて豊富に産出し入手しやすく、かつ高純度の原料よ
り作り得る。

スタッコがシリカ粉末で出来ているときの熱膨張は無視
出来る程度であるので、それは高温バインダーを含んで
いるスラリー中のフィラーとして通常用いられているそ
の他の低膨張性耐火材料を配合して用いることも十分可
能である。勿論シリカ粉末以外の耐火性粉末も使用しう
るが、経済的で便利であることがシリカ粉末を好ましい
スタッコ成分たらしめている。

次に示すものは適度の粒径分布を有する人工スタッコ材
料の約５０ポンドを生産するのに用いられる操作法につ
いて述べたものである。

この仕事は米国インデアナ州りロードフオードビル所在
のカリフォルニア　ペレッ１−　ミル社　研究所の所有
設備で行ったものである。

次の示す材料をホバート　ミキサー（サイズ　Ａ２Ｏ− −２００−２０）に入れ約１０分間完全に混合する。

５０００ｇ　２００メジシユシリ力粉末５００ｍＱ　Ｐ
ｏ１ｉｃｏ　１１７ＳＳ”５００ｒｒ＋Ｑ水 この混合物より湿った粉末が作られ、手の中で圧縮する
と、互いにくっつきやすくなる。

このものをＣＰＵモデルＣＬ型　３２馬カベレツトミル
のホッパーのなかに投入した。

Ｘｏ　（注）：Ｐｏ１ｉｃｏ　１１７ＳＳはボーデンケ
ミカル社製の酢酸ビニルホモポリマーエマルジゴンであ
る。

金型は孔径３／１６インチでランドサイズが１インチの
大いさであった。

混合物から極めて満足できる程度のベレットが得られた
。１５分間の作動により磨擦により全型は温まり、集め
られたベレットはおよそ１２０°Ｆの温度となっている
。水分が採集パンの上に蒸散するのが見られた。ベレッ
トを床にしいた紙の上で拡げた。

冷脚したのちもベレットは軟らか過ぎて粉砕機にかける
ことが出来ない。およそ２４個のペレッ１−を赤外オー
ブンの中に入れ、およそ１０分間乾燥した。

冷却したのちこれらのペレッｌ〜は指あるいは指爪では
じいて硬さをテストンた。二のテストでもペレットが十
分に乾燥している場合には、適度の硬さを生じるのに十
分なバインダーの存在することが分った。

このテストバッチの秤りを大型金属パンのなかにおいて
約３０分間の間プロパンガスでゆるく加熱した。ペレッ
トはときどき加熱が一様になるよう、また燃えないよう
にかきまぜを行った。それからこの材料を冷却し、６２
４−８型カリフオルニア　ペレット　ミル社製粉砕機に
かけた。粉砕し得られるものを一連の篩に通した。米国
標準篩で１８メツシコスクリーンに通り、５０メツシユ
スクリーンに通らない粒径の人工スタッコが得られた。

このようにして得れあれだ材料は、実際の鋳造テストを
実施するのに申し分ないものと判断された。前述の操作
に従いさらに混合処理に行った。

次に記すものは生産環境において本発明を実際に使用し
うろことを立証する実施テストの特殊な例である。上述
のようにして作成した人工スタッコをテストＮ００１お
よびＮＯ１２におけるシェル型を形成するために用いた
。テストＮ０１１ではスラリー浸漬番号ＮＯ３３とＮ０
９４のスタッコはスラリー浸漬Ｎ０９３．４．５および
６回目として用いた。テストＮ０１３は比較目的のため
の対照テストである。少くともここ１０年間一般に使わ
れている標準耐火スラリーとかスタッコ材料およびバイ
ンダーをこの対照テストに用いた。それらはまたこれら
のテストを実施した精密鋳造工場における製造基準とし
て用いられている材料である。

３個の同様のろう組立て作成し、それぞれは１１個のろ
う型をもっている。ろうのセンターツリーは直径が２イ
ンチで長さが１５インチであった。取扱目的に金属性フ
ックを注入カップの中に埋め込んだ。

３個のガンレシーバ−パーツとして確認されたろう型を
注入カップの反対側末端のセンターツリーにろうで融着
させた。キャリヤーパーツとして確認される８個のろう
型をツリーの注入カップ端でろう融着させた。

一２３＝ プライマーコ−１への１倉量方 １８ボンド　シリカゾル（Ｎｙａｃｏｌ　１４３０）７
ポンド　水 ４０ｃｃ　ＤＣＨ−−１０（消泡剤） ８０　ｃ　ｃ　Ｖｉｃｔａｗｅｔに（湿潤剤）５５ポン
ド　Ｒａｎｃｏ　−Ｓｊ　］　＃　４パウダー２８ポン
ド　ジルコン粉末 上述の材料を浸漬目的の十分なスラリーを与えるに足る
適当な容器に十分な量で混合した。これらを約２時間も
しくは連行空気が消失するまで［、ｊｇｈＬ、ｎｉｎ型
ミキサーで混合した。

粘度はＺａｈｎ　Ｃｕｐ＃５を用いたときの読みが３６
秒となるよう液体あるいは耐火性パウダーを加えて調節
した。

（注）　；　Ｎｙａｃｏｌ　１４３０とＤＣＨ−１０と
ｖｉｃｔａｗｅｔ。

およびＲａｎｃｏ　−Ｓｉｌ　＃　４は何れも米国オハ
イオ州１ヘレド所在ランツム・アンド・ランドルフ社で
入手しうる材料の商品名である。

バックアップコートのための　ム　一 ２４− １８ボンド　シリカゾル（Ｎｙｃｏｌ　１４３０）１８
ボンド　水 ５５ポンド　Ｒａｎｃｏ　−Ｓｉｌ　＃　２上記材料を
適当な容器のなかに、浸漬目的のスラリーを与えるに足
る十分な量で混合する。それらを連行空気が消滅するま
でＬｉｇｈｔｎｊｎタイプミキサーで混合した。粘度は
＃４　Ｚａｈｎ　Ｃａｐを用い、１４秒の読みが得られ
るよう液体あるいは耐火性パウダーを加えて調節した。

（注）　；Ｒａｎｃｏ−３ｉｌ＃２は米国オハイオ州　
トレド所在ランツム・エンド・ランドルフ社より発売さ
れている溶ふシリカ粉末の商品名である。

予湿（プレウェット）溶液の配合処方 ２０ボンド　シリカゾル（Ｎｙｃｏｌ　１４３０）２０
ポンド　水 ４０ｍ１　ＶｉＣ七ａｖｅＬに（湿潤剤）上記材料を浸
漬目的の十分な溶液を得るため適当な容器中十分な量で
混合した６ ３個のテストンェルはすべて塵埠や痕跡の鋳造離型剤を
除去するため、米国オハイオ州クリーブランドのマーケ
ッテイヤー社が発売しているＵ　］、ｔ　ｒ　ａ　ｗ　
ａ　ｓ　ｈ洗条液の容器中で攪拌下に浸漬法条した。組
立は１時間押入空気を用い完全に乾燥した。

それぞれのテストで組立られたものに対するシェル型は
次のスケジュールに従い浸漬、ドレーン切り、スタッコ
化、乾燥工程を経て作られた。

テストＮＯ，１ （注）　：　Ｒａｎｃｏ−５ｉｌ”Ｂ”は、米国オハイ
オ州トレド所在うンソｌトエンド・ランドルフ社より入
手しつる溶融シリカスタッコ材料である。

テスト　Ｎｏ、３（対照） 脱ろう、燃焼、鋳込みのために使用せられる操作はすべ
て３種のテストンェルに対し同一であり、次の如くであ
った。

１９８２年５月１０日午後３時４５分より１０分間赤外
線脱膜うオーブン中で脱ろうした。

１９８２年５月１０日午後８、ＯＯに燃え切り用オーブ
ン中に装入し、１８００Ｆ’で一夜焼つくした。すべて
３種のテストンェルは突出し作業を行うまえに室温にま
で冷却させた。

２８− 突出しテストの成績 テストＮｏｌについて２５秒間空気ハンマーを用いて突
出しを行った。実際すべてのシェル材料をセンターツリ
ーを含むすべての外部表面から除去した。

スラリーコート３および４で適用された人工スタッコは
、実質的に内部表面および外部表面の何れにおいてもす
べてのバックアップコートが機械的な振動により除去さ
れるに足る強さで崩壊した。内部表面には依然として残
っている最初の２個のプライマーコートより成るシェル
材料が幾らか存在していた。

得られた結果は優れた成績と考えられる。シェル材料の
９０％乃至９５％が除去されたと推定される。

それ以上振動してもさらにシェル材料が新たに除去され
ることはなかった。

テストＮ　ｏ　２　テストＮｏ２に対する成績はテスト
Ｎｏｌの場合と正確に同様である６人工スタツコをコー
トＮ　ｏ　３およびＮｏ４のみに用いたテストＮｏｌと
比較すると、バックアップコート３．４．５、および６
に対し人工スタッコを用いたときも、突出しにおける改
善は見られなかった。

テストＮ　ｏ　３で、２５秒間の空気ハンマーの突出し
を行った。テストＮｏｌおよびＮ　ｏ　２を対照Ｎ。

３と比較すると、除去されたシェル材料の量に大きな差
異があった。テスＩ”　Ｎ　ｏ　１とＮｏ２ではシェル
材料の９０％ないし９５％が除去されたが、テストＮ　
ｏ　３では僅か５０％ないし６０％が除去されたのみと
推測される。しかしセンターツリーの周辺および内部表
面では殆ど少ししかシェル材料の除去はなかった。振動
をさらに加えてもシェル材料の除去量を実質的に増加さ
せることは出来なかった。

突出しにさいしてシェルの除去を改善するためにスラリ
ー浸漬３および４に対し人工スタッコを用いることの利
点は明確に立証されている。その上破砕しやすい構造を
生じるよう有機バインダーを酸化消失させることにより
崩壊するスタッコ材料を用いて作られたシェル型は、燃
焼によっても影響されず、逃散ガスに対し固体の不透過
性ブロックを生じる固体粒状スタッコを用いて作られた
シェルよりも、はるかに透過性を有することは明白であ
る。

本発明で２００メツシユシリカ粉末殻用いて作った人工
スタッコを、予め２０メツシユないし７０メツシユの粒
径分布を有する石英シリカスタッコと比較したときの熱
膨張テストをセラミックシェルスラリーどスタッコに関
するテストを実施し、シェル組成の実際の膨張率を調べ
た。

熱膨張テスト標本を作るためのプライムコードとバック
アップスラリーは次の処方で作られた。

ブライムコ−“ム １８ボンド　シリカ溶液（Ｎｙａｃｏｌ　１４３０）７
ボンド　水 ４．０ｃｃ　ＤＣＨ−１０（消泡剤） ８０　ｃ　ｃ　Ｖｉｃｔａｗｅｔ１２　（湿潤剤）５５
ボンド　Ｒａｎｃｏ−５ｉｌ　＃　４８末（溶融シリカ
）２８ボンド　ジルコン粉末 バックアップコート　の　ム処 １８ボンド　シリカゾル（Ｎｙａｃｏｌ　１４３０）１
８ボンド　水 ５５ボンド　Ｒａｎｃｏ　−Ｓｉｌ　ｔｔ　２　（溶融
シリカ）３１− プライムコート用の材料を適当な容器のなかに加えて、
バックアップコート用材料を第２の容器の中に加えた。

各容器中の材料は、Ｌｉｇｈｔｎｉｎ型ミキサーを用い
完全に混合した。混合は連行空気が無くなるまで約２時
間継続した。

調整した粘度の読みは次の如くであった。

プライムコート−Ｎｏ　５　Ｚａｈｎ　Ｃｕｐ　３６秒
バックアップコート−Ｎｏ　４　Ｚａｈｎ　Ｃｕｐ　１
４秒（注）　Ｎｙａｃｏｌ　１４３０．　Ｄ　ＣＨ−１
０Ｖｉｃｔａｔｙｅｔ１２゜Ｒａｎｃｏ　−Ｓｉｌ　＃
　４　、　Ｒａｎｃｏ　Ｓｉｌ　＃　２およびジルコン
粉末は何れも米国オハイオ州トレドのロンソンエンド・
ランドルフ社製品である。

テストＮｏｌに対する熱膨張テスト標本は、スタッコ材
料として米国オハイオ州クリーブランドのプレブスト社
が発売している＃７石英シリカを用いて作ったっもので
ある。

米国標準篩ＮＯ％ ３０　２．５ ４０　１７．９ ３２− ５０　４　８．８ ７０２４．９ １．００　４．５ １　４　０　］、　、　１ ２００　０．１ テストＮ　ｏ　２に対する熱膨張テスト見本は、上述の
如＜　Ｐｏ１ｙｃｏｌ１７　ＳＳで結合した２００メツ
シユのシリカ粉末を用いた本発明の人工スタッコを使用
して作成した。粒径は米国標準篩でメツシュスクリーン
を通過し、５０メツシユを通過しなかった。

直径が約３７３２インチ長さ８インチのワイヤロッドで
うすいろう膜を適用することにより、テスト標本を作る
ため作成した。

次に示すのは熱膨張テスト標本ＮｏｌおよびＮ。

２を作成するための浸漬、ドレーン切り、スタッコ操作
および乾燥の次第を示したものである。

テスト　Ｎｏｌ テスト　Ｎｏ２ テスト標本は一夜放置乾燥させた。翌朝ろうをコートし
た金属ロッドの浸漬、ドレーン切り、スタッコ操作およ
び乾燥によって作られたセラミックシェルテスト見本を
１５分間１５０°のオーブン中に入れた。ろうの溶融で
金属ロッドの除去が容易になった。このようにして直径
１／２インチ長さ約３インチの２個のセラミックシェル
テスト見本を作成し、熱膨張テストを実施した。

試験片は膨張記録計のなかに入れて約９０分間の間に温
度を室温から１８００°Ｆまで上昇させた。次に示す曲
線は、これらのテスト成績を示すものである。

図１に見られるように石英顆粒をスタッコとして用いた
場合の１８００°ＦにおけるテストＮｏｌに対する最大
直線膨張率は１．６０％であった。

図２は本発明の人工スタッコを用いた場合のテストＮ　
ｏ　２に対する最大直線膨張率が０．６０％であったこ
とを示している。

この人工スタッコは熱膨張の見地から得た満足しうる成
績の前述のものと同一のものであった。今日市販され使
用されている多くのシェルシステムの直線熱膨張率は約
０．４０％である。熱膨張率が０゜６０％であるという
ことは依然満足しうる範囲内にあるといえる。

しかし広範囲に変化する熱膨張率を有する人工スタッコ
は耐火性パウダーの配合率を種々変化させて作りうろこ
とが指摘されねばならない。例えば０゜６０％以下の熱
膨張率を得るために用いる人工スタッコは、２００メツ
シユシリ力粉末５０％溶融シリ　３５− 力粉末５０％をブレンドした耐火性パウダーを用いるこ
とによって作ることが出来る。このようにパウダー混合
物を適当に選ぶことにより、本発明におけるスタッコが
種々異なる状況において熱膨張条件に適合しうるよう作
ることができる。理論的には耐火性パウダーの容積に比
べ最小容量のバインダーが燃焼時の耐火性粒子の膨張を
可能ならしめるように存在していなければならない。し
かし耐火性パウダーとしてシリカを用いた本発明者の実
験から、満足しうるスタッコを作るには要求されるバイ
ンダー比率は少くとも要望される熱膨張的性質に対して
要求された最小限比率と同程度であることが示されてい
る。

本発明におけるスタッコは、ここに記したようなペレッ
ト化と粉砕プロセス以外の別の方法でも作ることが出来
る。例えば耐火粒パウダーとバインダーおよび必要な溶
剤を混合してペーストにして押し出してから乾燥させる
ことが出来る。乾燥押出物は次に粉砕し、前述の如く篩
別する。このプロセスはペレット化の場合以上に多くの
溶剤を必要とし、このことは澱粉やゴムのようなある種
バインダーに対し３６− では利点となりうる。耐火性パウダーと有機バインダー
の割合を調整することにより、多少脆砕性のスタッコが
得られる。特殊な用途に要求される強度はシェルに必要
な透過性と離型性に対しうまくバランスがとられること
になる。

他の変えることの出来るファクターとしは耐火性パウダ
ーの粒子サイズとサイズ分布およびスタッコの大いさに
ついてである。

前記の如く満足しうるスタッコを作るには、多くの異な
る有機バインダーを使用するのがよい。例えば水中約５
重量％のトウモロコシ澱粉溶液は前に示したように有効
であり、多くのゼラチンおよびゴムのり溶液も同様であ
る。一般的に云えばペレットがそれ以上崩壊することな
く、スタッコ塗被粒子の中に入りこんで耐火性パウダー
と結合するようペレットの乾燥中および乾燥後もバイン
ダー効果を留めているものであることが必要である。加
えてバインダーはも早やそれ以上耐火性パウダーを結合
しないよう、１６００°Ｆの温度で十分に燃えつきるか
、あるいは分解してしまけねばならない。バインダー用
溶剤はバインダーあるいは耐火性パウダーと反応するこ
となしにバインダーを溶かし、しかも乾燥工程でスムー
スに揮散するものであればどんな液体でもよい。溶剤は
ペレッ１−化するのに十分な割合で用いられる。

次に示すものは有機バインダーとして純粋なトウモロコ
シ澱粉の水溶液および耐火性粉末として２００メツシユ
シリカ粉末を用いた人工スタッコを作る処方例である。

トウモロコシ澱粉溶液は１−ウモロコシ澱粉を冷水に加
え、次に水をたえず攪拌しながら煮沸するまで加熱して
作りうる。加熱と攪拌はすべてのトウモロコシ澱粉が溶
解するまで継続した。次に溶液は室温まで放置冷却させ
る。

１６５０１　５重量％のトウモロコシ澱粉の水溶液 ５０００ｇ　２００メツシユシリカ粉末（粒径分布の変
化によりペレット化 のさい要求されるコンシスチン シー（稠度）を得るには、多少 シリカ粉末を追加することの必 要な場合もある）。

結果得られたスタッコ材料は前述の配合処方に従って作
った材料よりは幾分軟かいが、人工スタッコとしては依
然使用に適していると考えられた。

他の例としては純粋な澱粉水溶液とＰｏ１ｙｃｏｌ１７
　ＳＳとの配合物を使用する処方がある。

１２００ｍ１．　５重量％のトウモロコシ澱粉水溶液 ６００ｍｌ　Ｐｏ１ｙｃｏｌ１７５５ ５００ｇ　２００メツシユシリカ粉末（粒径分布の変化
によりペレット化 のさい要求されるコンシスチン シー（稠度）を得るには、多少 シリカ粉末を追加することが必 要な場合もある。

結果得られたスタッコ材料は実質的にトウモロコシ澱粉
単独使用処方よりも硬く、あらゆる点で人工スタッコと
して十分使用しうるものと考えられる。

＝３９一 本発明はある程度特殊性を有する望ましい態様において
述べたものであるが、ここに開示した好ましい態様は単
に実施例を意図して記載したものであり、本発明の趣意
および特許請求の範囲を逸脱することなくプロセスと配
合処方ならびに層の配置に関する多様な変化を主張しう
ろことが理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は＃７石英シリカスタッコで作られたセラミック
シェルの熱膨張率曲線、第２図は人工スタッコで作られ
たセラミックシェルの熱膨張率曲線。 縦軸：熱膨張率、横軸：温度 特許出願代理人 弁理士　伊藤武雄 ４０− 手続補正書 昭和５９年６月１８日１ 特許庁長官殿 １事件の表示　昭和５９年特許願第４３７３６号２発明
の名称　Ｈｌ　しｇ■鉗名左ならびにそのためのスタッ
コ右行 ３補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　アメリカ合衆国１７４０５　ペンシルバニア州　
ヨーク、ウェスト　カレッジ アベニュー　５７０ 名称　デンツプライ　インターナショナルインコーホレ
ーテッド 住所　〒５４０大阪市東区京橋３丁目５７番地ビル・リ
バーセンター　６階 ５補正命令の日付　− ６補正により増加する発明の数　− ７補正の対象　明細書 ８補正の内容　手書き明細書をタイプ印書明細書に補正
する。（内容についての補 正はない。）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■）使い捨てが可能な型（パターン）に関するシェル型
   を作るプロセスにおいて、前記プロセスが液体スラリー
   の交互層およびスタッコ材料粒子を用いた前記型をコー
   ティングすることより成り、少くとも微粒子層の一つに
   対してバインダーで結合せられた耐火性パウダーもしく
   は耐火性パウダー類の混合物より成る代用スタッコ材料
   粒子を使用することより成る改良方法であり、前記バイ
   ンダーが有機化合物あるいは有機化合物類の混合物より
   成るもので、前記代用スタッコ材料を１６００＠Ｆの燃
   焼温度に加熱したとき前記バインダーは前記耐火性パウ
   ダーもしくはパウダー類がもはや固く結合されないよう
   に十分揮散される性質を有するものであることを特徴と
   する前記プロセスの改良方法。 ２）前記代用スタック材料は： ａ）混合物のなかに（１）前記耐火性パウダーもしくは
   パウダー類と（２）前記バインダーおよび（３）前記バ
   インダーの溶媒を配合することにおいて、前記バインダ
   ーはペレット製造および粉砕工程後における前記バイン
   ダーが前記耐火性パウーダもしくはパウダー類おして微
   粒子の形においてお互に結合させ、前記溶媒は前記混合
   物のペレット化を可能にしうるギ分な量が存在しており
   、かつペレットが乾燥固化するのに十分な揮発性を有し
   ていること。 ｂ）混合物をペレットの形にすること。 Ｃ）粉砕するためにステップｂ）で出来たものを乾燥す
   ること。 ｄ）乾燥し、固化したペレットを粉砕すること。 ｅ）粉砕したペレットを満足しうるシェルを作るのに必
   要な望ましい粒径分布を有する人工スタッコを提供する
   一連の篩に通すこと。 以上の各ステップ？経て作られることを特徴とする特許
   請求範囲第１項記載のプロセス。 ３）スタッフ材料が耐火性化合物または化合物類の混合
   物より成るものであり、前記パウダーは有機化合物もし
   くは有機化合物類の混合物より成るバインダーによって
   結合されており、前記有機化合物または有機化合物類が
   焼流し精密鋳造において用いられる燃焼温度に加熱され
   るとき、前記バインダーは、もはや前記耐火性パウダー
   を固く結合することが出来ないような性質を有すること
   を特徴とする焼流し精密鋳造のためのシェル型を製造の
   さい使用するスタッコ材料。 ４）耐火性化合物もしくは化合物類が焼成珪酸アルミニ
   ュウムおよび石英より成る群から選ばれることを特徴と
   する特許請求範囲第３項記載のスタッコ材料。 ５）有機化合物または有機化合物類がポリビニルアセテ
   ート、ポリビニルアルコールおよび澱粉より成る群から
   選ばれることを特徴とする特許請求範囲第３項記載のス
   タッコ材料。 ６）人工スタッコは米国標準篩で１８メツシユを通過す
   るが、５０メツシユは通過しない粒径分布を有すること
   を特徴とする特許請求範囲第３項に記載のスタッコ材料
   。 ７）人工スタッコが次に示す粒径分布を有することを−
   リ　− 特徴とする特許請求範囲第３項記載のスタッコ材料。 米国標準篩　分布百分率 １８メツシユ　０ ２０メツシユ　５−２０ ５０メツシユ　７７−８８ パン　最高２ ８）人工スタッコが次に示す粒径分布を有することを特
   徴とする特許請求範囲第３項記載のスタッコ材料。 米国標準篩　分布百分率 ５０メツシユ　痕跡 １２０メツシユ　５０−９５ １４０メツシユ　５−２０ パン　最大２％ ９）スラリー材料とスタッコ材料粒子の交互層より成り
   、少くともその一部のスタッコ材料はバインダーで結合
   されている耐火性パウダーもしくはパウダー類の混合物
   を含み、前後バインダーは有機化合物を含んでおり、前
   記型を焼流し精密鋳造のプロセスにおいて使用せられる
   燃焼温度に加熱するさい前記バインダーは、前記耐火性
   パウダーもしくはパウダー類がもはや結合されないよう
   に十分な揮散性を有すること特徴とする焼流し精密紡造
   用のシェル型。