JPS62144847A

JPS62144847A - 急速崩壊性鋳型

Info

Publication number: JPS62144847A
Application number: JP28729885A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Yamamura; 山村　和昭; Ryohei Ishikawa; 石川　遼平; Katsumi Kunihiro; 国弘　克己; Takahiro Itou; 伊藤　貴宏; Yasushi Sugano; 菅野　泰志
Original assignee: Chuo Denki Kogyo Co Ltd
Current assignee: Chuo Denki Kogyo Co Ltd
Priority date: 1985-12-20
Filing date: 1985-12-20
Publication date: 1987-06-29

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、鋳造後の鋳型除去が容易な鋳型に関する。更
に詳しくは、鋳造浸酸および／または塩化アンモニウム
の水溶液によって速やかに崩壊し除去することのできる
急速崩壊性鋳型に関する。

従来の技術ｖ４型は、その＋１１４成材料の種類によって砂型、金
型、石膏鋳型等に分類することができる。従来、１′１
１＋密鋳物、医科用鋳物に用いられる鋳型としては、石
膏鋳型や、耐火物粒子を基材とし、それに粘結剤等を加
えてなる鋳型が用いられてきた。

一般に鋳型に要求される特性は、（ａ）耐火性を有する
こと、（ｂ）成形が容易であること、（Ｃ）Ｍ造機の鋳
型の除去（型離れ）が容易かつ迅速であること、（ｄ）
鋳型としての強度が十分であること、（ｅ）通気性が十
分であること、（ｆ）溶融全屈鋳込み後、凝固収縮に対
して可縮性を有すること、（劾鋳肌が緻密となりかつ焼
着を起さぬこと、（ｈ）復用件を有すること、および（
ｉ）廉価なること等であり、生産ラインの自動化に伴っ
て、上記された特性中、特に（Ｃ）が注目されている。

即ち、従来の鋳型は、鋳造後手作業によって鋳型を除去
する必要があり、特に形状が複雑な場合もしくは、中子
として用いる場合にはその除去に多くの時間を必要とす
る。このことは、鋳物の生産を自動化するにあたって、
非常に不利な条件となり、従って、手作業を必要とせず
、かつ型離れが良好な、即ち鋳物生産を自動化しｆ”）
る鋳型への要請が高まってきた。

上記要請を満たし得る鋳型としては、（１）石膏に水溶性化合物を添加した水溶性鋳型（特開
昭５４−１５１５０８号）、（Ｉ［）耐火物粒子を基材とし、これに粘結剤として水
溶性化合物を加えた水溶性鋳型（特開昭５４−９６４２
４号、同５４−９６４２５号および同５４−１５１５０
７号）等がすでに開発されている。

特開昭５４−１５１５０８号に開示された鋳型は、石膏
（ＣａＳＯ＝）と、常温で水和物の形となっている水溶
性化合物、例えば、アルミニウム、マグネシウム、カリ
ウム、ナトリウム、亜鉛、鉄、ニッケルまたはマンガン
等の硫酸塩、あるいは硫酸水素ナトリウム、硫酸水素カ
リウム、炭酸ナトリウム、リン酸アルミニウム、リン酸
ナトリウム等のいずれか１種と、水との混合物を型に注
入して固化させた後、乾燥させたものである。

また特開昭５４−９６４２４号、同５４−９６４２５号
および同５４−１５１５０７号に開示の鋳型は、珪砂、
アルミナ、マグネシア、ジルコン、クロマイトおよびオ
リビン等の耐火物粒子を基材とし、水溶性化合物を粘結
剤として加えて流動成形あるいは加圧成形したものであ
り、それぞれ水溶性化合物である以下の粘結剤： ■　Ｃａ　Ｏ／　Ｐ　２０３のモル比０．１〜２．８５
　テあるリン酸カルシウム、酸化カルシウムおよび水酸
化カルシウムからなる群から選択される１種と、リン酸
との混合物、あるいは、更にリン酸ナトリウム、リン酸
カリウム、リン酸マグネシウムおよびリン酸亜鉛の少な
くとも１種を加えた粘結剤（特開昭５４−９６４２４号
）、 ■　カリウム、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム
、バリウム、アルミニウムあるいは亜鉛のメタリン酸塩
の少なくとも一秤からなる粘結剤（特開昭５４−９６４
２５号）、 ■　水酸化バリウムと、アルカリ金属のアルミン酸塩と
よりなる粘結剤（特開昭５４−１５１５０７号）、を用
いている。

上記発明は、水溶性化合物からなる粘結剤を加えること
により、成形される鋳型を水溶性とし、鋳造後の鋳型除
去を水に浸漬することにより容易かつ迅速に行える様に
し、更に成形された鋳型の強度を高めることをおもな目
的としたものであり、かなりの成果を上げてきている。

発明が解決しようとする問題点上記した様に、従来より強度が高くかつ鋳造後。

の鋳型除去が容易な鋳型として、上記の様な石膏あるい
は耐火物粒子に水溶性化合物を粘結剤として加え成形さ
れたものが開発されている。しかしながら、上記鋳型は
以下に詳述するような問題点を有していた。

即ち、まず第１に、上記従来の鋳型は、粘結剤組成物と
して用いる硫酸塩、炭酸塩およびリン酸塩などの水溶性
化合物が高価であると言う問題点を有していた。その結
果、成形される鋳型のコストが上り、このことは、鋳物
の大量生産を行う上で、非常に不利な条件となる。

また、該水溶性化合物中に含まれる、ニッケル、マンガ
ン、鉄、アルミニウム、マクネンウム、カリウムあるい
はバリウム等の金属元素；硫酸塩；リン酸およびリン酸
塩；メタリン酸およびメタリン酸塩等は、自然環境およ
び作業環境に悪影ワを及ぼす可能性がある為、鋳型除去
の際に出る廃液中に含まれる上記汚染物質を、基べｆ；
値以下となるまで取り除く特殊な廃液処理設備を設置し
なければならなくなる恐れがあった。

更に、上記従来の鋳型は水溶性であるため、その除去工
程を手作業によらず、自動化することが可能であるが、
鋳型崩壊時間が比較的長く、今だ十分に該工程の所要時
間短縮ができないという問題点があった。その結果、鋳
物生産をクローズドシステム化した場合、この鋳型除去
工程が律速段階となる恐れがあった。

以上述べてきた様に、従来の水溶性鋳型は、その材料費
が高価である、含有する金属元素あるいは酸およびその
塩による環境汚染の恐れがある、鋳型崩壊に要する時間
が十分に短縮されていない等の問題点を有している。

そこで本発明の目的は、これらの問題点を解決し、廉価
であり環境汚染に問題がなく、更に鋳型除去が容易かつ
迅速に行い得る鋳型を提供することにある。

問題点を解決するための手段本発明者等は、従来の鋳型の上記問題点を解決すべく種
々検討、研究した結果、鋳型材を炭酸カルシウムを含む
ものとし、該鋳型の除去を酸および／または塩化アンモ
ニウムの水溶液で行うことが上記本発明の目的を達成す
る上で極めて有利であるとの知見を得、本発明を開発し
た。

即ち、本発明の急速崩壊性鋳型は、耐火物粒子、石膏お
よび粘結剤から成る群から選択される少なくとも１秤を
含む鋳型材と炭酸カルシウムとを含み、酸および／また
は塩化アンモニウムの水溶液に浸漬することにより速や
かに崩壊することを特徴とする。

本発明の急速崩壊性鋳型において、上記炭酸カルシウム
は、例えば工業用重質炭酸カルシウム等の廉価なるもの
が好ましい。また、その用いられる量は、５〜９５重潰
％の範囲が好ましく、５重量％未満では所定の崩壊性が
得られず、９５重量％を越える場合は、鋳型の成形が不
可能である。

また、上記耐火物粒子は、耐火性を有しかつ形成される
鋳型に十分な強度をあたえる等の前出鋳型の特性を達し
僻るものであればよく、例えば珪砂、アルミナ、マグネ
シア、ジルコン、ジルコニア、クロマイト、オリビン、
カオリン、シャモット等従来公知の種々のものが使用可
能である。

また、上記粘結剤は、上記耐火物粒子と同様の条件を満
たすものであればよく、無機粘結剤として珪酸ナトリウ
ム、水ガラス、セメント、ベントナイト、木節粘土等が
、有機粘結剤としてポリビニルアルコール、フェノール
系樹脂、フルフラール樹脂、ポリイソシアネート、アマ
ニ油または、ガムロジン、ウッドロジン等の天然樹脂等
が例示できる。

本発明による鋳型は、上記した様な鋳型材を用い、流動
成形または加圧成形することにより得られる。鋳型材の
組成物は、必要に応じて、更にクッション材、崩壊材、
さしこみ防止材等の添加材あるいは、塗型材、解膠剤等
を加えることができ、それぞれの成形法、用途等に応じ
て選択されることが好ましい。

本発明による鋳型の鋳造後の除去に用いる酸および／ま
たは塩化アンモニウム水溶液は、鋳造される金属の種類
によって適宜選択されることが好ましい。例えば、金、
銀、白金等の貴金属の場合は硫酸、塩酸、硝酸等が好ま
しく、銅合金の場合は塩酸、硫酸等が、アルミニウム合
金の場合は塩化アンモニウム水溶液がそれぞれ好ましい
。

また、場合によっては、上記酸および塩化アンモニウム
水溶液の２種以上の混合液も使用可能である。

更に、上記酸または塩化アンモニウムの量は、鋳型に含
まれている炭酸カルシウムの量に対して当量以下であっ
てよく、その３０％以上であることが好ましい。また、
その初濃度は、それぞれ酸の場合は１Ｎ以上、塩化アン
モニウム水溶液の場合は５組機％以上が好ましい。

また、用いられる酸の濃度が高いほど鋳型の崩壊速度は
早いが、鋳造される金属の耐酸性により制限がある。

詐月従来鋳型の上記問題点を解決するためには、鋳型を炭酸
カルシウムを含む上記組成物から製逍し、鋳造後、酸お
よび／または塩化アンモニウムの水溶液により除去する
ことが好ましい。

即ち、炭酸カルシウムは、酸あるいは塩化アンモニウム
と、以下の反応式：％式％に示される様に反応する。従って、炭酸カルシウムを含
有する本発明による鋳型は、酸および／または塩化アン
モニウム水溶液に浸漬すると、速やかに崩壊する。特に
、酸に浸漬した場合、反応式■に示した様に炭酸ガスが
生成するため、多量の気泡が発生し鋳型の崩壊はより促
進される。

上記反応は、鋳型の崩壊が完全に行われ得る程度であれ
ばよく、該鋳型が含有する炭酸カルシウムのすべてが溶
解する必要はない。従って、鋳型除去処理に用いる水溶
液中に含まれる酸および塩化アンモニウムは、鋳型に含
まれる炭酸カルシウムの当量以下であってよくその３割
程度でよい。

また、その初濃度は、酸の場合は１Ｎ以上、塩化アンモ
ニウムの場合は５重量％以上が好ましい。

また、炭酸力ルンウムは、廉価であり大量に安定して人
手できるばかりでなく、自然環境あるいは作業環境に悪
影響を及ぼす可能性が少なく、更に鋳型を除去する際に
生じる廃液の処理が中和を行うだけで済むので特殊な廃
液処理膜（＋ｆｆｉを必要としない。

以下、実施例に基づいて本発明を更に具体的に説すする
が、該実施例は何等本発明の範囲を限定しない。

実施例実施例１工業用重質炭酸カルシウム９５：Ｘ１５と粘結剤５１１
Ｂとを混合し、これに水を加えて８０φＸ７０ｍｍの大
きさに流動成形したものを温度３００℃にて２時間加熱
した後、室温まで冷却し、更に５Ｎ−塩酸または２０％
塩化アンモニウム水溶液に浸漬して、成形体が崩壊する
までの時間を調べた。粘結剤として、無機粘結剤である
珪酸すｌ−ＩＪウムと有機粘結剤であるポリビニルアル
コールを用いた場合の試験結果を第１表に示す。

第１表からも明らかな様に、いずれの場合も成形体は極
めて短時間で崩壊じた。前記の粘結剤以外の無機粘結剤
と有機粘結剤も利用できる事は言うまでもない。また、
硝酸、硫酸、塩化アンモニウムおよびこれら酸と塩のＸ
種以上の混合物を用いた場合にも同様の結果が得られた
。

第１表　実施例１の結果実施例２石膏（Ｃａ　ＳＣ２）と工業用重質炭酸カルシウムおよ
び耐火物粒子として珪砂からなる鋳型材を水と混合し、
８０φＸ７０ｍｍの型に注入し、凝固させた成形体を４
時間で７００℃の温度まで加熱した後、この温度にてさ
らに２時間焼成し、室温まで冷却した。これを５Ｎ硝酸
中に浸漬して成形体が崩壊するまでの時間を調べた。こ
の結果を第２表に示す。

第２表からも明らかな様に、炭酸カルシウムを含む鋳型
は炭酸カルシウムを含まない鋳型よりも極めて速やかに
崩壊した。

珪砂以外の耐火物粒子も利用できる事は言うまでもない
。また塩酸、硫酸または塩化アンモニウム水（容液およ
びこれら酸および塩類の１（・１１り上の混合物を用い
た場合にも同様の結果が（１）られだ。

＊１８０分の結果である。

実施例３耐火物粒子と工業用重質炭酸カルシウムを含む鋳型材を
８０φＸ７０ｍｍの大きさに圧縮成形または水と混合し
て流動成形した成形体を７００℃の温度で２時間焼成し
てから室温に冷却した後、５Ｎの硫酸中に浸漬して成形
体が崩壊するまでの時間を調べた。この結果を第３表に
示す。

第３表からも明らかな様に、いずれも成形体は極めて短
時間で崩壊した。塩酸、硝酸または塩化アンモニウム水
溶液またはこれら酸および塩の１種以上の混合物を用い
た場合も同様の結果が得られた。

第３表に示した９種類以外の耐火物粒子例えば窒化珪素
、炭化珪素等も利用可能な事は言うまでもない。また、
複数の耐火物粒子を混合して利用する事も当然可能であ
る。

粘結剤としてはこの場合珪酸ナトリウムを用いているが
、この他の無機粘結剤や有機粘結剤も利用可能な事は言
うまでもない。

実施例４実施例１と同様にして作成した成形体を用いて、鋳型を
除去するために必要な酸または塩化アンモニウムの量と
濃度を調べた。この結果を第４表に示す。酸または塩化
アンモニウムの最低限必要な量は、鋳型材中に含まれる
炭酸カルシウムの量に対して当量の３割であった。また
初濃度は酸の場合１Ｎ以上、塩化アンモニウムの場合５
％以上あれば良い事がわかった。濃度が高い程除去時間
は短くなるが、用いる金属の耐蝕性とコスト面で制限が
ある。

発明の効果以上、述べて来た様に、本発明による炭酸カルシウムを
含有する鋳型は、従来の水溶性鋳型と比較して酸または
塩化アンモニウム水溶液で処理することにより、より容
易かつ迅速に除去できるために、この鋳型を用いる事に
よって従来の鋳型では製作困難であった形状が極めて複
雑な鋳造品や開口部の小さい中子を持つ鋳造品を容易に
製造する事ができるばかりでなく、より安価であってか
つ、環境汚染の恐れが少ない。

本発明による鋳型は、更に以下の様な利点を有している
。即ち、炭酸カルシウムは水にほとんど溶解しないため
、水を加えて流動成型する場合、水溶性化合物を添加し
た従来の鋳型と比較して基材の蛍が少なくてすむ。また
、耐火性粒子は再利用可能である。

以上の有利な特性により、本発明による鋳型は、鋳物鋳
造の自動化を行う場合、効果的に利用できる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）耐火物粒子、石膏および粘結剤から成る群から選
択される少なくとも１種を含む鋳型材と、炭酸カルシウ
ムとから成り、鋳造後酸および／または塩化アンモニウ
ムの水溶液に浸漬することにより除去されることを特徴
とする急速崩壊性鋳型。
（２）上記炭酸カルシウムが、５〜９５重量％の範囲内
で含まれることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載の急速崩壊性鋳型。
（３）上記耐火物粒子が、珪砂、マグネシア、アルミナ
、ジルコン、ジルコニア、クロマイト、オリビン、カオ
リンおよびシャモットから成る群から選択される少なく
とも１種より成ることを特徴とする特許請求の範囲第１
項又は第２項に記載の急速崩壊性鋳型。
（４）上記粘結剤が、珪酸ナトリウム、木節粘土、ベン
トナイト、水ガラス、セメントあるいはポリビニルアル
コール、フェノール系樹脂、フルフラール樹脂、ポリイ
ソシアネート樹脂、アマニ油、天然樹脂またはそれらの
混合物であることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃
至第３項に記載の急速崩壊性鋳型。
（５）流動成形あるいは加圧成形されたものであること
を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項に記載の
急速崩壊性鋳型。
（６）上記酸が、硫酸、塩酸および硝酸から成る群から
選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする特許
請求の範囲第１項乃至第５項に記載の急速崩壊性鋳型。
（７）上記酸の初濃度が１Ｎ以上であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項乃至第６項に記載の急速崩壊性
鋳型。
（８）上記塩化アンモニウムの初濃度が５重量％以上で
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項
に記載の急速崩壊性鋳型。
（９）上記水溶液に含まれる上記酸および／または上記
塩化アンモニウムの量が、上記炭酸カルシウムの当量の
３０％以上であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項乃至第８項に記載の急速崩壊性鋳型。