JPS6096345A - 鋳型の製造方法 - 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】 本発明は水溶性の熱硬化性樹脂と無機系の水ガラス（珪
酸ソーダ）とを結合剤として珪砂に混合し、２００〜４
００℃に加熱された金型に吹き込むことによ九ガス発生
量が少なく崩壊性に優れた高強度を有する鋳型を迅速に
製造する方法に関するものである。

鋳型造型方法を大別すると、常温硬化法と熱化法とがあ
る。

常温硬化法としては、水ガラスを結合剤として炭酸ガス
で硬化させる方法と、フラン樹脂あるいは、レゾール型
フェノール樹脂を酸硬化剤、例えばアルキルベンゼンス
ルホン酸等の有機酸、硫酸、リイ酸等の無機酸で硬化さ
せる方法とがある。前者は設備費、造型コストが安く、
造型時のガスの発生量が少ないという特長を有している
が、鋳型強度が低く、注湯後の鋳型の崩壊性が極端に悪
く、砂の再利用が出来ないという欠点があり、後者は鋳
型の強度が高く。

注湯後の崩壊性も良好で砂の再利用も可能であるが、混
練砂の可使時間に制限があシ、造型時のガスの発生量が
多く、耐熱性も劣る。

一方、熱硬化法としては、１６０〜１６０℃に加熱され
た珪砂にノボラック型フェノール樹脂とへキサメチレン
テトラミンを加えて得られたレジンコーテツドサンドを
加熱された金型に吹き込み硬化させるシェルモールド法
（レジンコーテツドサンド法）と、フラン樹脂あるいは
レゾール型フェノール樹脂と熱によシ分解して酸を発生
させるアミン塩酸塩の如き潜在性酸硬化剤と珪砂とから
なる被覆砂を加熱された金型に吹き込み硬化させるホッ
トボックス法とがある。これらの方法は鋳型の強度が高
く、生産性も良好であるが、シェルモールド法ではレジ
ンコーテツドサンドを作成するだめの設備費が大きく、
造型時のガスの発生量が多い（特にヘキサメチレンテト
ラミンの分解ガス）という欠点があり、ホットボックス
法では被覆砂の可使時間に制限があると共に、造型時の
ガスの発生量が多く、酸硬化剤による金型の腐蝕もある
という欠点がある。

本発明者等は上記の如き欠点のない鋳型の製造方法につ
いて鋭意研究を重ねた結果、結合剤として水ガラスと水
溶性の熱硬化性樹脂とを使用して得られた被覆砂は可使
時間に制限がなく、これを加熱された金型に吹き込んで
硬化させると、高強度で注湯後の崩壊性に優れ、砂の再
利用も可能な鋳型が、容易に生産性良くＭ造でき、造型
に際してガス発生量が少なく、金型の腐蝕もないことを
見い出し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、水ガラスと水溶性の熱硬化性樹脂と
を、水ガラス／熱硬化性樹脂−１７９〜９／１なる不揮
発分Ｎ量比で含Ｍしてなる結合剤０．４〜４ｉｆ部を珪
砂１００重量部に混合被覆せしめ、得られた結合剤被覆
砂を２００〜４００℃の金型に吹き込むことを特徴とす
る鋳型の製造方法を提供するものである。

以下、本発明の詳細について具体的に述べる。

本発明で用いる水ガラスとしてはＳｉＯ，／Ｎａ、Ｏモ
ル比２〜４の範囲のものが挙げられ、特に２〜３の範囲
のものがよい。又、水溶性熱硬化性樹脂としては、フェ
ノール−ホルムアルデヒド樹脂、尿素−ホルムアルデヒ
ド樹脂、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、尿素−フル
フリルアルコール−ホルムアルデヒド樹脂等及びこれら
の混合物であって、水浴性のものが挙げられるが、鋳型
強度、硬化速度等の性能を考慮すると、なかでもフェノ
ール−ホルムアルデヒド樹脂が好ましい。尚、使用に際
しては、通常不揮発分４０〜８０ｉｉｉ−１の水溶液と
して用いる。

フェノール−ホルムアルデヒド樹脂のタイプとしては、
フェノールとホルムアルデヒドとを通常ホづフルデヒド
／フェノール−１，０〜２．５、好ましくは１．３〜１
．７のモル比で、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の
酸化物又は水酸化物を触媒として反応させて得られる水
溶性のレゾール型フェノール樹脂が最も好ましい。モル
比が１．０より小さいと鋳型強度が低くなり、２．５よ
シ大きいと樹脂中の未反応５− ホルムアルデヒドの残存量が大となって臭気が強くなり
、作業性上好ましくない。また、水溶性ではなくなる程
、反応を進めると分子量が太きくな夛鋳型強度を低下さ
せるので好ましくない。さらに樹脂のｐＨは水ガラスが
強アルカリ性（ｐＨ１０以上）であるため、水ガラスと
の相溶性の点でｐＨ８以上、なかでもｐＨ９〜１１の樹
脂が好ましい。

この様なレゾール型フェノール樹脂の代表例としては、
例えば大日本インキ化学工業■製のプライオーフェンＰ
　−３９８、プライオーフェンＴＤ　６１７％　プライ
オーフェンＴＤ−７５２、プライオニフェン’ｒｎ−７
８４−ＩＭ。

プライオーフェンＴＤ−２５８８等が挙げられる。

水ガラスと水溶性の熱硬化性樹脂（以下、単に熱硬化性
樹脂と称す）の使用割合は、不揮発分重量比で通常、水
ガラス／熱硬化性樹脂＝１７９〜９／１の割合であるが
、なかでも４７６〜６／４が好ましく、特に５１５付近
の割合６− が好ましい。

水ガラスと熱硬化性樹脂とからなる結合剤の使用量は、
珪砂１００重量部Ｖこ対して通常０．４〜４Ｎ童部であ
るが、なかでも１．５〜２，５重量部は鋳型強度、被覆
砂の流動性が良好であり、好ましい。結合剤の添加量が
４重量部を越えると鋳型強度が高くなり過ぎるため、注
湯後の崩壊性が悪くなジ、好ましくない。

水ガラスと熱硬化性樹脂を珪砂に混合被覆する方法とし
ては、一般の鋳物砂混線用バッチミキサー、連続ミキサ
ー等により実施することができる。水ガラスと熱硬化性
樹脂の添加方法としては、特に限定はなく、混合したも
のを珪砂に添加混合しても良く、それぞれ別々に珪砂に
添加混合した後、再度混合しても良い。

金型温度、焼成時間等の焼成条件は、使用する珪砂によ
って異なシ、一般に不純物が少な（ＳｉＯ２純度の高い
珪砂程、成型時間は短縮され、得られる鋳型の強度も大
きい。

フラタリー珪砂を用いた場合の金型温度と焼成時間は、
通常２００〜４００℃で３０〜１２０秒、好ましくは２
４０〜２７０℃で４０〜８０秒である。又、被覆砂の金
型への吹き込み圧は通常１〜５峙ＡＭＬ２、好ましくは
２〜３ｋｇ／ｌがである。金型温度が４００℃を越える
と焼成時間は短縮されるが、結合剤が熱劣化を起し、２
００℃未満では焼成時間が長くなるばかりでなく、十分
な鋳型強度が得られないので、それぞれ好壕しくない。

尚、金型の加熱方法としては、マイクロ波、高周波等を
利用しても良い。

次に本発明を実施例により更に具体的に説明するが、例
中の部及びチは特に断９のない限９重量基準でおるもの
とする。

実施例１ フラタリー新砂１ｏｏｘｔ部を多腕式ミキサーに取９水
ガラス（Ｓ　ｉ　０２／　Ｎａ２Ｑモル比３．５）１部
を加え、９Ｏｒｐｍで６０秒間混練し、更にレゾール型
フェノール樹脂２部（プライオーフェンＰ−３９８、不
揮発分５０係、ｐＨ＝１０５）を加え、９０ｒｐｍで６
０秒間混練して試験用被覆砂を得、第１表および第２表
に示す条件で試験用金型に吹き込み、焼成して２０×２
０×１２０１１ＯＩＩの鋳型用試験片を得た。この試験
片は鋳型として優れた特性をＭするものであり、焼成時
のガスの発生も少なかった。

実施例２ レゾール型フェノール樹脂としてプライオーフェンＴＤ
−６１７（不揮発分７０チ、ｐＨ＝９．５）１．４３部
を用いた以外は実施例１と同様にして被覆砂を得、次い
で同様にして鋳型用試験片を得た。この試験片は鋳型と
して優れた特性ｔｌ−有するものであり、焼成時のガス
の発生も少なかった。

９一 実施例３ レゾール型フェノール樹脂（プライオーフェンＰ−５９
８）２．４部及び水ガラス０．８部を用いた以外は実施
例１と同様にして被覆砂を得、次いで同様にして鋳型用
試験片を得た。

この試験片は鋳型として優れた特性を有するものであり
、焼成時のガスの発生も少なかった。

実施例４ フラタリー新砂１００重量部を多腕式ミキサーに取り、
あらかじめ混合しそおいた実施例１で用いたものと同様
の水ガラスとレゾール型フェノール樹脂とからなる結合
剤３部を加え、９Ｏｒｐｍで４５秒間混練して被覆砂全
書、次いで実施例１と同様にして鋳型用試験片を得た。

この試験片は実施例１で得られた試験片と同様に鋳型と
して優れた特性を有するものであり、焼成時のガスの発
生も少なかった。

１０− 実施例５ レゾール型フェノール樹脂２部の代わりに尿素−フラン
樹脂〔大日本インキ化学工業■製ファウンドレツツＤＡ
−４０４、フルフリルアルコール含有量８５係、ｐＨ＝
７．５）全使用した以外は実施例１と同様Ｖこして被覆
砂を得、次いで同様にして鋳型用試験片を得た。この試
験片は鋳型として優扛た特性を有するものであり（ただ
し、実施例１〜４に比べ鋳型強度が若干低い）、焼成時
のガスの発生も少なかった。

比較例１ フラタリー新砂１００重量部を多腕式ミキサーに取シ、
レゾール型フェノール樹脂（プライオーフェンＰ−６９
８）４部を加え、９Ｑｒｐｍで６０秒間混練し、試験用
被覆砂を得、次いで実施例１と同様にして鋳型用試験片
を得た。この試験片は焼成時のガスの発生量が多く、初
期強度（２０秒焼成時の常態抗折力）が小さいものであ
った。

比較例２ フラタリー新砂１００重量部を多腕式ミキサーに取ｐ１
水ガラス（８１０２／Ｎ　＆、　Ｏモル比５．５）２部
を加え、９０ｒｐｍで３０秒間混練し、試験用被覆砂を
得、次いで実施例１と同様にして鋳型用試験片を得た。

この試験片は強度が低く、注湯後の崩壊性に劣るという
特性を有する吃のであった。

比較例３ フラタリー新砂１００重量部を１６０℃に加熱し、スピ
ードマーブー（遠州鉄工株式会社製Ｎ５Ｃ−２型　１６
０ｒｐｍ）に投入し、更にノボラック型フェノール樹脂
〔大ド 日本インキ化学工業■製ファウ９τツツＴＤ−３４０２
−Ｂ粒状樹脂〕２部を加え、６０秒間混練した後、水８
部に溶解させたヘキサメチレンテトラぐン０，３部を加
え、約４５秒間崩壊するまで混練し、更にステアリン酸
カルシウム０．１部を加え、２０秒間混練して試験用樹
脂被覆砂粒を得、次いで実施例１と同様にして鋳型用試
験片を得た。この試験片は焼成時のガスの発生量が多く
、初期強度が小さいものであった。

比較例４ フラタリー新砂１００］１Ｊｉｉ部を多腕式ミキサーに
取九潜在性酸硬化剤〔大日本インキ化学工業■裏キャタ
リストＨ−２、ｐＨ＝３．１１１６部を加え、９０ｒｐ
ｍで６０秒間混練し、更にレゾール型フェノール樹脂（
同上社製ファウンドレツツ１１０６．不揮発分７５チ、
ｐＨ＝７．５）２．７部を加え、９０ｒｐｍで３０秒間
混練して試験用被覆砂を得、次いで実施例１と同様にし
て鋳型用試験片を得た。

この試験片は焼成時のガスの発生量が多く、強度も低い
ものであった。又、被覆砂の可使時間も短いものでおっ
た。

１３一 実施例１〜５および比較例１〜４で得られた被覆砂の可
使時間、鋳型用試験片の常態抗折力、熱間残溜抗折力、
ガス発生量の測定結果を第１表および第２表に示す。尚
、測定方法は以下の如くである。

（１）可使時間　：　放置（２５℃、密閉状態）された
被覆砂を用いて得られた鋳型用試験片の常態抗折力を測
定し、その保持率が７０係となるまでの放置時間をめる
。

（２）常態抗折力　；　第１表に示す焼成条件で鋳型用
試験片を焼成し、常温に冷却した後、抗折力（測定時の
スパンは１００ｍ）をめる。

（３）熱間残溜抗折力　：　２５０℃×６０秒の条件で
焼成された鋳型用試験片を酸化雰囲気中に８００℃で２
分又は４分間保持し、常温に冷却した後、抗折力（測定
時のスパンは請求める。

１４− （４）ガス発生ｔ　＝　第２衣に示す条件で焼成した鋳
型用試験片全焼成後、直ちに５０Ｘ５０Ｘ２００ｍの容
器内に移し、該容器上部の穴に北用式検知官を差し込ん
でガス発生前を測定する。

第　１　表 １５− １７− １６− 上記第１表および第２表から明らかなように本発明であ
る鋳型は速硬性高強度でアシ、且つ熱間残溜強度も低い
ことより、鋳型の崩壊性も良好であり、ガス発生音の少
ないバランスのとれた鋳型全提供することは明らかでめ
る。

代理人　弁理士　高　橋　勝　利 １８−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水ガラスと水溶性の熱硬化性樹脂とを、水ガラス／熱硬
   化性樹脂−１／９〜９／１　なる不揮発分ｉｔ比で金石
   してなる結合剤０．４〜４重量部を珪砂１００Ｍ量部に
   混合被覆せしめ、得られた結合剤被覆砂を２００〜４０
   ０℃の金型に吹き込むことを特徴とする鋳型の製造方法
   。