JPS6020109B2 - 自硬性鋳型 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は耐火物粒子に鋳型の急結性と放置強度の上昇、
表面安定度の増大並びに佐湯時に悪臭が発生することの
ない粘結剤を添加し、混摸して作成するか、又は更に鋳
型に流動性を附与する界面活性剤を添加し、混推して作
成した鋳型に関するものである。

従来通常耐火物粒子を原料として鋳型を作成するには砂
１００部（以後、部はすべて重量部をあらわす。

）に対して粘結剤及び添加剤として‘ィー普通ボルトラ
ンドセメント １０〜１２部水 ５
〜９部【ｏ’超早強セメント ８〜１
礎都水 ４〜８部し一【ィー、‘小
こ各々ＣａＣ１２又はＣａ（ＯＨ）２０．３〜１．５部
０ 普通ボルトランドセメント ５〜１森部糖蜜
３〜５部水 ３〜６
部 【ホ’けに更にＣａ（ＯＨ）２ ０．１〜
１．礎部を添加し、混推して作成するが、かくの如くし
て作成された鋳型には次のような種々の欠点がある。

【ａ｝ 上記｛ィー、‘ｏ｝、し一には初期強度が達成
し難いため模型の抜型に時間を要し生産性が低い。

他 放置強度が低く、且つ鋳型の表面安定性が低いため
鋳型の取扱いが困難であり、また砂かみ等の鋳造欠陥が
発生しやすい。

【ｃー 何れの材料も耐火性が低いため、添加量の増加
につれて鋳型の耐火性が低下し、競着が発生しやすくな
り、生産性が低下する。

風 上記‘ａ’、｛ｂ’、‘ｃ柊改善するために糠蜜を
添加した場合、‘ａ｝、‘ｂ｝、‘ｃーの性状は相当向
上するが、注傷時に悪臭を発生し、作業環境のみならず
工場周囲の民家に悪影響を及ぼし、公害問題を惹起する
恐れがある。

‘ｅ｝ 糖蜜を添加した砂を廃棄する場合は廃棄場所に
特別な配慮を必要とする。

特に上記‘ｄ｝の欠点は問題が大きく、糖蜜を使用する
ことなく初期強度、放置強度が高く、表面の崩れのない
、所謂表面安定性のよい鋳型が要請されている。

上記に鑑み、本発明者等は鋳型の性質が改善され、特に
糠蜜を使用することなく、注傷時悪臭を発生することの
ない粘結剤を使用した鋳型に関して鋭意研究した結果、
逐に本発明を完成するに至ったもので、本発明は耐火物
粒子１０碇部‘こ対して｛ィ）セメント２〜１０部、好
適には４〜８部、｛ｏ｝Ｎ２０３とＣａ○とを混合溶融
して急速冷却することにより得られた無定形カルシウム
アルミネートを４〜９７％と無水石膏３〜９６％からな
る粒度３０００〜９０００ｃ確′夕の混合物（ＸＣＡＧ
と略称）０．１〜５部、好適には１．０〜３．の部内無
機酸又はその塩類、無機アルカリ又はその塩類、カルボ
ン酸又はその塩類の何れか１種を０．００１〜１．１重
量部又はそれらの２種以上を合計量で０．００１〜１．
１重量部に水を添加して混推して作成した目硬性鋳型か
又は上記【ィ｝、｛〇’、し一に更に界面活性剤を添加
して混淫して作成し、流動性を附与した目硬性鋳型を提
供するものである。

本発明においては流動性を附与した目硬性鋳型を流動目
硬性鋳型という。

上記鋳型の粘緒剤として添加するセメントはボルトラン
ドセメント（ｐ．ｃと略称）又はボルトランドセメント
の一種である表面積を大きくした超早強セメント（ｕ、
ｃ、と略称）であって、耐火物粒子１０礎都‘こ対して
２部以下の場合は強度が低く、かつ急給性が上昇しない
欠点があり、１碇都以上の添加でも鋳型として充分な強
度を得ることができるが、添加量が増加する程耐火物粒
子とセメントを硬化せしめる水の添加量が増加し、水分
の除去に時間を要し、さらにセメントは耐火物粒子に比
較して耐火度が低いため注濠時における鋳型の耐火性が
劣化し好ましくない。

更にＸＣＡＧに関しては０．１部以下、５部以上の場合
は２４時間放置後の放置強度が上昇せず、ＸＣＡＧの添
加量の範囲は０．１〜５部、好適には１〜３部である。

（第１図、Ａ，Ｂ参照）本発明に使用される上記鋳型の
粘結剤として使用するＸＣＡＧは次の如き性状を持つも
のが好ましい。

化学成分と一例として （但し上表中数字はすべて重量部を示す）上表中の分析
結果に示すＳｉ０２２．２、Ｆｅ２０３０．７、Ｍｇ０
０．２はＸＣＡＧの原料ＡＩ２０３、Ｃａ０、ＣａＳ
０４中に混入される不可避的不純物の量である。

またＸＣＡＧの粒度は３０００〜９０００ｃ鰭／夕、好
ましい粒度範囲は４０００〜６０００の／夕であり、粒
度が３０００の／タ以下では反応が進行せず、強度も低
い。

また９０００の′タ以上では製造上高価につくほか装置
的に困難であり、さらに急結性が著しく大となるため遅
延剤としての機能を発揮しなくなる。一般的に、セメン
トの水和作用等はセメント粒子の表面の一部で行なわれ
、経時につれて中心部に進むのである。

従って反応性を高めようとすると、表面積を大きくすれ
ば、即ち粒子の粒度を細かくすれば、硬化時間が短か〈
なる。

ＸＣＡＧの粒度を限定したのはこの特徴を生かしたもの
に外ならず、特に鋳物用混練砂においては、初期強度の
発現と造型するに必要な時間の調整が他の添加剤によっ
て容易になるのである。

また本発明の特徴の１つは粒度が４・さし、ことである
が粒度の小さいものほど水和による反応性が高く、水の
添加量を少くし得られるので優秀な鋳型が得られる利点
がある。ＸＣＡＧの添加は鋳型の初期強度、木型の抜型
時間が短かくなるため、鋳物の生産性が向上するし、ま
た所望の放置強度が短時間に達成されるため落陽、洋傷
時の耐圧強度が短時間に得られる利点がある。

しかしながら鋳型の大きさが４・さくてその形状が簡単
な場合あるいは設備的にセメントとＸＣＡＧと水とを迅
速に混推して造型可能ら設備においては、耐火物粒子で
ある砂に対してセメントとＸＣＡＧと水との添加のみで
も優秀な鋳型が得られるが、鋳型の大きさが大きく、そ
の形状が複雑な場合、または一般の鋳物工場が有してい
るような設備においては所要の型込め時間（可便時間）
が必要となり砂に対してこれらＸＣＡＧと水との添加の
みでは満足すべき性状の鋳型を造り出すことができない
。

そのために上託けの成分を必要とする。

上記内の成分である。

（ｉ）無機酸又はその塩類又は無機アルカリ又はその塩
類、（ｉｉ〕カルボン酸又はその塩類、 のうち、（ｉｉ）の成分即ち有機系の成分はセメントと
ＸＣＡＧの反応において主として砂との混控に必要な涙
控時間、又は鷹糠砂を鋳造枠に入れて造型し鋳型を造る
に必要な造型時間（可便時間という）を確保するために
必要であり、さらに（ｉ）の成分良Ｄち無機系の成分は
主として木型の抜型に必要な初期強度、溶湯荘傷時に必
要な耐圧強度を得るために必要である。

従って鋳物の形状、大きさ等に付随した成型条件によっ
ては上託けの添加剤の組合せとしてし一の成分の１種又
は２種以上が必要である。

またＸＣＡＧの組成中のＣａＳ０４２日２０のＳ０４‐
−の存在によって保水性が向上し、鋳型の表面の肌あれ
現象が少なくなり、所謂出来上った鋳型の表面安定性が
達成される。

上記のように耐火物粒子の砂に対してセメントや上記の
粒度範囲のＸＣＡＧの前記の割合の成分を添加すること
によって目硬性又は流動目硬性鋳型の初期強度、放置強
度は上昇し、表面安定度が得られるが本発明では、鋳型
の大小、形状によって、表面安定性を著しく増大させる
ためと、可便時間を長く保持するためにその効果の最も
大きい無機酸又はその塩類、無機アルカリ又はその塩類
例えばアルミン酸カルシウム、カルボン酸又はその塩類
例えばステアリン酸の何れか１種を０．００１〜１．１
重量％又はそれらの２種以上を合計量で０．００１〜１
．１重量部を添加する。

その量が上記の範囲内では硬化遅延の効果を発揮するが
、上記の量を超過すると硬化を促進する欠点がある。

また上記の量未満の場合は硬化遅延の効果があるものの
表面安定性が得られない。この場合無機酸としては硫酸
、硝酸、塩酸、炭酸、棚酸、燐酸、珪酸等を使用し、無
機アルカリとしては苛性ソーダ、苛性カリ、水酸化カル
シウム等を使用する。無機塩類としては塩化亜鉛、塩化
アルミニウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、第
一、第二塩化鉄、塩化ニッケル、塩化コバルト、臭化マ
グネシウム、沃化亜鉛等がある。

カルボン酸としては蟻酸、酢酸、プロピオン酸、ステア
リン酸、パルミチン酸等があり、さらにカルボン酸塩類
としてはその種類が多く、モノカルボン酸塩類、ジカル
ボン酸塩類及びトリカルボン酸塩類等がある。

次に本発明の鋳型の性状を本発明者等によって得られた
実験結果に基いて詳細説明する。

｛ィ）抗圧力 耐火物粒子として砂を使用し、（以下すべての実験で同
様）目硬性鋳型について砂１０碇部もこ対してｐ、ｅ、
及びｕ、ｃ、をそれぞれ４、６、８部と糖蜜を添加した
場合と本発明に使用されるＸＣＡＧをそれぞれ２部添加
し糟蜜を添加しない場合の２独時間放置後の抗圧力を第
２図Ａに示した。

ｐ、ｃ、ｕ、ｃを使用した場合共に砂に対してＸＣＡＧ
の２％添加によって抗圧力は糖蜜を添加した場合に比較
して相当上昇し、しかも糠蜜を使用しないため悪臭を発
生することが全然ない。

測定はＧＥ社製万能抗圧力試験器を使用して行った。

第２図Ｂは同様に流動目硬性鋳型について２４時間放置
後の抗圧力に及すセメント及びＸＣＡＧの添加量の影響
を従来の糖蜜を使用した場合と比較して示したものでｐ
、ｃ、又はｕ、ｃ、を使用した場合、共に砂に対してＸ
ＣＡＧを２部添加した。

この場合には界面活性剤を砂に対して０．１部添加した
。

ｐ、ｃ及びｕ、ｃ、を使用した場合も共に粘結剤中にＸ
ＣＡＧを添加することによって糖蜜を添加した場合より
も抗圧力は相当向上する。【ｏ｝ 表面安定度 Ｗの場合と同機にして砂１０碇部‘こ対してｐ、ｃ、ｕ
、ｃ、共に４、６、８部添加し、更に粘結剤中に本発明
のＸＣＡＧを２部添加した場合について２独特間後の表
面安定度（％）をロータツプ節機（１０メッシュ×６の
砂）により測定した。

流動目硬性セメントの場合には界面活性剤を砂１０礎部
‘こ対して０．１部添加した。測定結果を第３図Ａ，Ｂ
に示した。

これより明かなように目硬性鋳型、流動目硬性鋳型とも
表面安定度もｐ、ｃ、ｕ、ｃ、にＸＣＡＧを添加するこ
とにより従来の糖蜜を添加した場合よりも相当向上して
いることがわかる。し一 通気度砂１０の瓢こ対してｐ
、ｃ、ｕ、ｃを夫々４、６、８部、粘結剤成分として本
発明のＸＣＡＧを２部添加し、更に流動性鋳型の場合界
面活性剤を０．１部添加して作成した鋳型についてＮ瓜
通気度試験機を使用して通気度を測定した。

その結果を第４図Ａに目硬性、同Ｂに流動目硬性鋳型の
場合を示した。

本発明の粘結剤ＸＣＡＧを添加した場合は目硬性、流動
目硬性鋳型の場合共に通気度は従来の糖＊蜜を粘縞剤と
して使用した場合に比較して相当に高い。

しかしながらセメント添加量が増加するに従って通気度
が低下する煩向にあるがこの程度では通気度の低下が鋳
型の品質に悪影響を与える程のものではない。

本発明は、 ‘ィー 粘給剤として糖蜜を使用しないので洋湯時悪臭
を発生することがない一大特徴を有するほか、‘ロー
一般のセメント系粘結剤に比較して硬化時間を著しく短
縮することが可能である、従って模型の回転も早く生産
の向上が期待される。

一方セメントにありがちな可便時間の調節性の困難な点
については促進剤、遅緩剤の添加とその塁によって自由
に調節ができ、製品の形状、寸法に適合した鋳物砂が求
められる。

又好適な配合に於ては一般のセメント系に比較して粘結
剤の添加量が少なくてすむため粘結剤を硬化するに必要
な水の添加量も少なくすることができる。その結果、 ‘ａ｝ 模型と鋳型との型離れがよく鋳型の補修が少な
くてすむ。

‘ｂ｝ 注湯前の脱水処理時間が短縮される。

【ｃー 脱水処理せずに注濠する場合はピンボ−ル、ブ
ローホール等の鋳造欠陥を減少せしめることが可能であ
る。し一 耐火粒子に対する粘結剤の価格が他のセメン
ト系に比較して安価である、更にｕ、ｃを使用した場合
は特に初期抗圧力が著しく向上しｐ、ｃ、を使用した場
合よりも放置強度が高く、表面安定性が高いため、ｐ、
ｃ、の場合に比較するとｕ、ｃ、の添加量を約２０％程
度減少するも従来のｐ、ｃ、を使用した程度のものが得
られるので実用上は差支えない。

等の利点がある。

上記第１図Ａ，Ｂ〜第４図Ａ，Ｂに於ける図中の符号は
夫々下記に示す通りである。

第１図Ａ，Ｂと〜第４図Ａ，Ｂとも Ａ、水５〜６部 Ｂ、水５〜６部、界面活性剤０．１部を添加する。

実施例 １ 砂 １０の部Ｐ
・Ｃ・ ８部ＸＣＡＧ
Ｉ．５部（無定形カルシウムア
ルミネート７０％、無水石膏、３０％）ＭｇＣ１２
０．１部グルコン酸
カルシウム ０．２部水
６部以上の材料を混控して製造した鋳型
は２岬時間放置後の抗圧力２１．２５ｋｇ／の、表面安
定度９６％、通気度２５０であった。

実施例 ２ 砂 １０碇都ｕ
・Ｃ・ ３部ＸＣＡＧ
Ｉ．５部（無定形カルシウ
ムアルミネート７０％、無水石膏３０％）ＣａＣ１２
１．の部クエン酸
０．１部水
５．の部以上の材料を
混摸して製造した鋳型は２餌時間放置後の抗圧力１９．
０ｋ９′地、表面安定度９ム通気度２８０であった。

実施例 ３ 砂 １０碇郡
ｕ・Ｃ・ ４．碇部
ＸＣＡＧ Ｉ．５部
（無定形カルシウムアルミネート７０％、無水石膏３０
％）ＣａＣ１２
１．の郡クエン酸 ０．
１部界面活性剤 ０．１部水
５．碇郡以上
の材料を流動性鋳物砂用泥控機で混合して製造した流動
性鋳型は２４時間後の放置強度１２ｋ９／地、表面安定
度、９Ｇ函気度、５００であった。

実施例 ４砂
１０碇部ｕ・Ｃ・ ４部ＸＣＡＧ
Ｉ．５部グルコン
酸カルシウム ０．２都ＮａＯＨ（
２０％溶液） ０．２部界面活
性剤 ０．１部水
５．礎部以上の材料
を混淫して製造した鋳型は２岬時間放置後の抗圧力、１
２．０ｋ９′の、表面安定度、９１、通気度、４８いで
あった。

実施例 ５ 砂 １０碇部ｕ
・Ｃ・ ４部ＸＣＡＧ
Ｉ．５部グルコン酸カルシウ
ム ０．２部Ｃａ（ＯＨ）２
０．５部棚 酸
０．郡界面活性剤
０．１部水
５部以上の材料を鷹控して製造した鋳型は２岬時間放
置後の抗圧力は１４０ｋ９′の、表面安定度、９１、通
気度４５０であった。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ，Ｂは目硬性鋳型（Ａの場合）と流動目硬性鋳
型（Ｂの場合）のＸＣＡＧ添加量と２岬時間放置抗圧力
との関係。 第２図Ａ，Ｂは目硬性鋳型Ａと流動目硬性鋳型Ｂのセメ
ント添加量と２雛寺間放置抗圧力との関係。第３図Ａ，
Ｂは目硬性鋳型Ａと流動目硬性鋳型Ｂのセメント添加量
と２少時間放置表面安定度との関係。第４図Ａ，Ｂは目
硬性鋳型Ａと流動目硬性鋳型Ｂのセメント添加量と２４
時間放置通気度との関係を示す。第１図Ａ 第１図Ｂ 第２図＾ 第２図８ 第３図Ａ 第３図８ 第４図↓ 第４図８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 耐火物粒子１００重量部に対して （イ）ポルトランドセメント２〜１０重量部、（ロ）Ａ
   ｌ＿２Ｏ＿３とＣａＯとを混合溶融して急速冷却するこ
   とにより得られた無定形カルシウムアルミネートを４〜
   ９７重量％と無水石膏、３〜９６重量％からなる粒度３
   ０００〜９０００ｃｍ＾２／ｇの混合物を０．１〜５重
   量部、（ハ）無機酸又はその塩類、無機アルカリ又はそ
   の塩類、カルボン酸又はその塩類の何れか１種を０．０
   ０１〜１．１重量部又はそれらの２種以上を合計量で０
   ．００１〜１．１重量部に水を添加し、混捏して作成し
   た自硬性鋳型、２ 耐火物粒子１００重量部に対して、 （イ）ポルトランドセメント２〜１０重量部、（ロ）Ａ
   ｌ＿２Ｏ＿３とＣａＯとを混合溶融して急速冷却するこ
   とにより得られた無定形カルシウムアルミネートを４〜
   ９７重量％と無水石膏、３〜９６重量％からなる粒度３
   ０００〜９０００ｃｍ＾２／ｇの混合物を０．１〜５重
   量部、（ハ）無機酸又はその塩類、無機アルカリ又はそ
   の塩類、カルボン酸又はその塩類の何れか１種を０．０
   ０１〜１．１重量部又はそれらの２種以上を合計量０．
   ００１〜１．１重量部に更に界面活性剤と水とを添加し
   、混捏して作成し、流動性を附与した自硬性鋳型。