JPS6024739B2 - 鋳物砂組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鋳物用鋳型の製造に用いられる鋳物砂組成物に
関するものである。

従来、鋳物用鋳型を製造するには無機質材料或いは有機
質材料からなる各種バインダーの１種又は２種以上を鋳
物砂に混合して組成物となし、これより鋳型を形成させ
ている。

そして無機質バインダーの代表的なものとして水ガラス
（珪酸ソ−ダ水溶液）があり、この水ガラスを用いるに
は通常砂と混合液、型に成型して炭酸ガスを吹込んで硬
化させる所謂ガス型法が採用されている。この方法は安
価な水ガラスを用いることが出来又、炭酸ガス吹込によ
り短時間に硬化しすぐに鋳型を取出せることが出来ると
いう利点を持っており多用されている。他方、洋湯によ
り砂と水ガラス質が凝結し鋳型の崩壊性が悪くなり鋳物
製品の取出し、仕上げ作業に多大の手間を要し、又、使
用後の砂の再生性が悪いという欠点がある。この様な欠
点を解消するために水ガラスと有機高分子化合物からな
る崩壊剤の水溶液を併用することが開発された。しかし
ながらこの様な方法によっても、室内に鋳型を３日程度
放置しておくと表面強度が低下して鋳型の運搬や組立作
業中にこわれやすくなる、鋳型表面より水ガラス粘結剤
が吸湿するため鏡物砂のボロッキを生じ表面安定性が低
下する等の欠点があり、注湯時の砂のまき込み、すくわ
れ等の鋳物製品の不良原因となりやすい。

本発明は上述の如き欠点を解消することを目的としてな
されたものであり、その要旨は鋳物砂に少なくとも１種
の崩壊剤の水溶液が加えられて泥練されたのち、水ガラ
ス及びアクリル酸系重合体の水溶液が加えられてさらに
混練されてなることを特徴とする鋳物砂組成物に存する
。

本発明における鋳物砂には従来より鋳型の製造に用いら
れている蛙砂が使用出釆る。

又、本発明において崩壊剤としては、水ガラスと併用す
ることにより、鋳型の洋湯後における崩壊性を向上させ
ることの出来る有機物質が使用出来、例えばスチレンー
マレィン酸共重合体、インブチレンーマレィン酸共重合
体、ィタコン酸樹脂、アクリルアマィド樹脂、フェノー
ル樹脂（レゾール型）、ポリビニルピロリドンや、硫酸
化セルロース、力ルボキシメチルセルロース、エチルセ
ルロース、澱粉などの多糖類が好適に使用出来る。

そしてこれらの中でもスチレンーマレィン酸共重合体や
インブチレンーマレイン酸共重合体などのマレィン酸系
共重合体がとくに好適に用いられる。なお、本発明にお
いては崩壊剤は水溶液となされて用いられ、水溶液であ
ることが要求されるので上述の如き崩壊剤が水に不落の
場合はアルカリ金属塩等に変成されることにより水溶性
が付与されて用いられる。

又、水ガラスとしては従釆より鋳物砂粘結剤として用い
られている珪酸ソーダ水溶液がいずれも使用出釆、とく
にモル比１．８〜３．４、３４〜５４ボーメのものが好
適である。

又、アクリル酸系重合体としてはポリアクリル酸、ポリ
メタクリル酸等があり、該アクリル酸系重合体は水溶液
となされて用いられるので、水溶性であることが必要で
あり、このため水不落・性の場合はアルカリ金属塩に変
成されて水溶性を付与され得る。

本発明に用いられて好適な水溶性のアクリル酸系重合体
としてはポリアクリル酸、ポリアクリル酸ソーダ塩、ポ
リアクリル酸カリウム塩、ポリメタクリル酸ソーダ塩等
が挙げられ、その重合度としては水ガラスとの相溶性な
どの点から１００〜２．００の室度が好ましい。

次に本発明鋳物砂組成物を用意するには、鋳物砂にまず
前記崩壊剤の水溶液を加えて混合し、練り合せる。

この際の水溶液の濃度は５〜６の重量％であることが好
ましく、又、この水溶液の添加剤は鋳物砂１０の重量部
に対し、０．５〜３の重量部であることが好ましい。上
記混練はシンプソンミル等の適宜な手段で行なわれ得る
。

それから、水ガラスとアクリル酸系重合体の水溶液を加
えてさらに濠練すると本発明組成物が得られる。上記に
おいて水ガラスとアクリル酸系重合体の水溶液を加える
には、両者をほぼ同時に別々の容器から砂に加え合せて
もよく、又は、両者を予め混合溶液となして砂に加えて
もよいが、両者を予め混合溶液となしておく方が、均一
な混合が早く行える点で好ましい。又、使用量としては
鋳物砂１０の重量部に対し、モル比１．８〜３．４３４
〜５４ポーメの水ガラスを０．５〜１の重量部、濃度５
〜６の重量％のアクリル酸系重合体水溶液を０．５〜１
の重量部用いるのが好ましい。

上記により得られる本発明組成物においては、砂粒子表
面に２層の被覆がなされた構造となっており、内層は崩
壊剤からなる層であり、外層は水ガラスとアクリル酸系
重合体との混合物からなる層である。′本発明組成物か
ら鋳型を作るには、常法に従って行えばよいが、通常は
該組成物を鋳型の形状につき固めて炭酸ガスを吹き込み
、それによって水ガラスを硬化させるいわゆるガス型法
が好適に採用される。

本発明の鋳物砂組成物から製造された鋳型は崩壊性や再
生性にすぐれているのみならず長時間湿度の高い雰囲気
中に放置しても、大占給剤として水ガラス単独若しくは
水ガラスと崩壊剤との混合溶液を用いた従来のものに比
して強度や表面安定性の低下が少なく、従って鋳型の運
搬や組立作業中に鋳型がこわれたり、鋳型表面にボロッ
キを生じたりすることを防止されるのである。

この理由は詳細には明らかではないが、水ガラスと共に
用いられるアクリル酸系重合体の作用により、水ガラス
の吸湿が抑制されるので水ガラスの吸湿にもとず〈砂粒
子間の結合力の低下が減少されるためと考えられる。本
発明の鋳物砂組成物は上述の通りの構成のものであるの
で、本発明鋳物砂組成物が用いられた鋳型は製造された
のち長期間置かれても強度や表面安定性の低下が少なく
、さらに崩壊性にもすぐれているので従って安定した品
質の鋳造品を作業性よく製造することの出釆るものであ
る。

さらに、本発明組成物は再生性にもすぐれており、経済
性や資源の有効利用の面からも有利なるものである。次
に本発明の実施例について説明する。

なお以下において単に部とあるのは重量部を意味する。

実施例 １スチレンーマレィン酸共重合体３の郭を水５
３部中に分散させ、カセィソーダ水溶液（固型分４８％
）１２部を加え７０００に昇温し、４時間鷹拝しながら
上記共重合体を溶解した。

かくして、固型分３５７％、ｐＨ９．ふ ２００のこお
ける粘度６００センチポイズのスチレンーマレィン酸共
重合体ソーダ塩水溶液を用意した。次に鋳物砂〔三栄銀
砂鉱業■社製、粒径５号〕１０び部‘こ上記水溶液２部
を加えシンプソンミルで２分間混合し、混合したのち、
園型分３５．８％のポリアクリル酸ソーダ水溶液（ｐＨ
９．４、２０ｏｏに於ける粘度５９０センチポィズ）１
部と水ガラス（モル比２．３、固型分４６％、５１．７
ボーメ）３部との混合溶液４部を添加し１分間混合して
鋳物砂組成物となした。

上記により得られた組成物を試験筒に入れて３回つき固
めた。

その後炭酸ガス（ｌｋ９／洲、１０夕／ｍｉｎ）を２硯
砂間吹き込み鋳型を硬化させ筒から取外して５仇仰ぐ×
５０肌の鋳型（以下ガス型と云う）を作った。上記ガス
型について２０±３℃、湿度６０±５％の雰囲気中で１
時間、２独時間、１２０時間放置した時の抗圧力をＪＩ
Ｓ−Ｚ２６０４「鋳物砂の強度試験法」にもとずし、て
測定した所第１表の通りであった。又、鋳型の崩壊性を
見るため、上記ガス型を電気炉中で７００００、１０分
間加熱したのち、冷却し抗圧力（以下残留強度と云う）
を測定したところ第１表の通りとなった。

又、湿度による鋳型の表面安定性（砂のボロッキ）を見
るため、ガス型を２０±３℃、湿度６０±５％の雰囲気
中で１時間、２岬時間及び１２０時間放置した際の表面
安定度を測定した所、第１表の通りであった。

なお表面安定度の測定に、ロータップ型標準節器を用い
て、ガス型を１０メッシュ筋上で２分間振顔ごせたのち
、テスト前後のガス型の重量差から次式によって算出し
た。

表面安定度（％）＝妾×・ｏｏ ×：テスト前のガス型の重量（夕） Ｙ：テスト後のガス型の重量（夕） 比較例 １ 実施例において用いたポリアクリル酸ソーダ水溶液１部
と水ガラス３部との混合液の代物こ、実施例１において
用いたのと同じ水ガラス３部を用いたこと以外は実施例
１と同様にしてガス型を作り、このガス型について実施
例１と同様な測定を行った。

その結果は第１表に示される通りであった。比較例 ２ 比較例１に於ける水ガラス３部の代りに水ガラス４部を
用いる以外は比較例１と同様にした。

その結果は第１表に示されるよう通りであった。実施例
２インブチレンーマレィン酸共重合体３碇部を水６８
部中に分散させ、カセィソーダ水溶液（固型分４８％）
１２部を加えて７０００に昇温し、７時間凝拝しながら
溶解した。

かくして固型分２５．７％のインブチレンーマレィン酸
共重合体のソーダ塩水溶液（ｐＨ９．７、粘度２，１０
０センチポィズ２０００）が得られた。次に実施例１で
用いたのと同じ鋳物砂１０碇鍋こ対し、上記水溶液２部
を加え、シンプソンミルで２分間混合し、次に実施例１
で用いたのと同じ混合溶液４部を添加し１分間混合して
鋳物砂組成物を用意し、以下実施例１と同様にしてガス
型を作り、該ガス型についてテストを行った。

その結果は第１表に示される通りであった。比較例 ３ 実施例２で用いた混合溶液を用いず、その代りに実施例
１におけるのと同じ水ガラス３部を用いること以外は実
施例２と同様にした。

その結果は第１表に示される通りであった。比較例 ４ 比較例３での水ガラス３部の代りに水ガラス４部を用い
ること以外は比較例３と同機にした。

その結果は第１表に示される通りであった。第１表

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鋳物砂に少なくとも１種の崩壊剤の水溶液が加えら
   れて混練されたのち、水ガラス及びアクリル酸系重合体
   の水溶液が加えられてさらに混練されてなることを特徴
   とする鋳物砂組成物。 ２ アクリル酸系重合体がポリアクリル酸である第１項
   記載の組成物。 ３ アクリル酸系重合体がポリアクリル酸のアルカリ金
   属塩である第１項記載の組成物。 ４ 水ガラス及びアクリル酸系重合体の水溶液が混合液
   となされて加えられる第１項記載の組成物。 ５ 崩壊剤がスチレン−マレイン酸共重合体である第１
   項記載の組成物。 ６ 崩壊剤がイソブチレン−マレイン酸共重合体である
   第１項記載の組成物。 ７ 鋳物砂１００重量部に対し、濃度５〜６０重量％の
   崩壊剤水溶液０．５〜３０重量部、濃度５〜６０重量％
   のアクリル酸系重合体水溶液０．５〜１０重量及びモル
   比１．８〜３．４、３４〜５４ボーメの水ガラス０．５
   〜１０重量部が使用される第１項記載の組成物。