WO1994014556A1 - Stock solution of parting compound for green sand molding - Google Patents

Description

明 細 書

生型造型用離型剤原液 背 景 技 術

本発明は、 炭化水素系油を離型作用主剤として含有する生型造型 用離型剤原液及び生型造型用離型剤に関する。

铸型の最も原始的なものである生型は、 他の熱硬化性 · 自硬化性 • ガス硬化性铸型に比して、 造型生産性が良好である、'錶型材料が 安価である、 繰り返して使用が可能である、 等の理由により、 現在 もなぉ铸型の主流である。

そして、 生型造型用離型剤として、 本願出願人と同一人から、 界面活性剤を分散剤とし、 炭化水素系の油相中に水相が分散されて なる油中水型 （W Z O型） エマルシヨ ン系であるものが提案されて いる （特公昭 6 3 - 2 9 6 2 5号公報参照） 。

しかし、 上記タイプの離型剤の場合、 下記のような問題点があつ た。 .

(1 ) エマルシヨ ン形態が油中水滴 （W Z O ) 型であるため、 水 で希釈できない。 このため、 製造時から使用時の組成に調製する必 要があり、 運送 ·保管が面倒であった。

(2) また、 液の安定性 ·離型性の見地から、 水分が約 6 0 %ま でが限度であり、 省資源 ·火災安全性上からは必ずしも十分とは言 えなかった。

この場合、 離型剤を水中油滴 （O Z W ) 型エマルシヨンとするこ とも考えられるが、 造型に使用された後の型表面に、 均一な離型膜 を形成することは困難とされていた。 その理由は、 離型作用主剤が 炭化水素油であるため、 離型剤を塗布して造型に使用された後の型 (特に金型） 表面には油分が残存し、 水ベースの O ZW型エマルシ ヨンの離型剤では、 金型表面に塗布した時、 はじかれてしまうため である。

本発明の目的は、 使用時に水で希釈して 0 / W型エマルショ ンの 形態で使用可能な生型造型用離型剤原液を提供することにある。 本発明の他の目的は、 水溶液の形態で使用可能で、 しかも、 炭化 水素油の使用が不要な生型造型用離型剤原液を提供することにある

発 明 の 開 示

( 1 ) 本発明の生型造型用離型剤原液の一つは、 炭化水素系油を離 型作用主剤として含有する生型造型用離型剤の原液であって、 前記 炭化水素系油の他に、 ①分散剤としての界面活性剤と、 ②濡れ性改 善剤としての陰ィォン界面活性剤及びノ又は強塩基性ァミンとを、 必須成分として含み、 水で希釈して水中油滴型エマルシヨンとして 使用することを特徴とする構成により、 上記第一の目的を達成し、 下記のような作用 ·効果を奏する。

後述の実施例で示す如く、 離型剤として使用する際の型に対する 濡れ性が改善されることにより、 離型剤を塗布して造型に使用され た後の型 （特に金型） 表面には油分が残存していても、 金型表面に 塗布した時、 はじかれず、 均一な離型膜を型表面に形成でき、 離型 剤を O Z W型エマルションの形態で塗布可能となる。

従って、 本発明の離型剤原液は、 水で希釈可能であることにより

、 保管 ·運送時に嵩張らず、 保管 '運送が容易となる。

また、 塗布時の離型剤組成において、 相対的に炭化水素系油に対 する水の比率 （ 6 0 %以上に） を高めることができ、 省資源及び耐 火災安全性の向上に寄与する。 .

(2) 本発明の生型造型用離型剤原液の他の一つは、 生型造型用離 型剤の原液であって、 強塩基性ァミ ンと高級脂肪酸及びノ又はェチ レングリコール類を、 必須成分とし、 水で適宜粘度に希釈して水溶 液の形態で使用することを特徴とする構成により、 上記第二の目的 を達成し、 下記のような作用 ·効果を奏する。

後述の実施例で示す如く、 離型剤を塗布して造型に使用された後 の型 （特に金型） 表面には油分が残存していても、 金型表面に塗布 した時、 はじかれず、 均一な離型膜を型表面に形成でき、 離型剤を 水溶液の形態で塗布可能となる。 離型剤として使用する際の型に対 する濡れ性が改善されるためと推定される。

従って、 上記同様、 上記構成に係る本発明の離型剤原液は、 水で 希釈可能であることにより、 保管 ·運送時に嵩張らず、 保管 ·運送 が容易となり、 また、 塗布時の離型剤組成において、 炭化水素系油 を全く使用しないため、 省資源及び耐火災安全性の向上に寄与する

図面の簡単な説明

第 1図は、 離型性試験等をする際のスクイズ造型法の概略図であ る。 発明を実施するための最良の形態

以下の説明で配合単位は、 特に断らない限り、 重量単位とする。 A . 第一発明に係る離型剤原液：

( a ) 本発明の生型造型用離型剤原液は、 炭化水素系油を離型作 用主剤として含有するものであることを前提的要件とする。 上記炭化水素系油としては、 通常、 引火点 5 5 °C以上の石油系の ものが、 取扱性の見地から望ましい。 具体的には、 ギヤ一油、 マシ ン油、 軸受油、 タービン油等の潤滑油、 及び灯油、 軽油などを挙げ ることができる。 これらは、 単独または混合して使用することがで きる。

( b ) 上記炭化水素系油の他に、 分散剤としての界面活性剤と、 濡れ性改善剤としての陰ィ才ン界面活性剤及びノ又は強塩基性アミ ンとを、 必須成分として含むことを、 特徴的要件とする。

( 1 ) 上記分散剤としての界面活性剤としては、 非イオン ·陰ィォ ン ·陽イオン '両性イオン系いずれでもよいが、 特に、 下記非ィォ ン系のものが、 使用時の水中油滴 （0 / W ) 型エマルシヨンの液安 定性の見地から望ましい。

①非イオン界面活性剤：

アルキルポリォキシエチレンエーテル、 アルキルカルボニル才 キシポリオキシエチレン、 P-アルキルフエ二ルポリオキシエチレン エーテル、 N N-ジ （ポリオキシエチレン） アルカンアミ ド、 脂肪酸 多価アルコールエステル、 脂肪酸多価アルコールボリオキシェチレ ン、 脂肪酸ショ糖エステル、 ひまし油のエチレンオキサイ ド付加体 上記、 分散剤としての界面活性剤の組成比は、 上記炭化水素系油 1 0 0部に対して、 1〜5 0部 （望ましくは 2〜3 0部） とする。 1部未満では、 O Z W型エマルシヨンを調製しがたく、 また、 5 0 部を超えても、 その量に見合って効果が増大しない。

(2) 上記濡れ性改善剤としての陰イオン界面活性剤及び強塩基性 ァミンとしては、 下記のものを例示可能である。

①陰イオン界面活性剤： 高級脂肪酸アルカ リ塩 （石けん） 、 硫酸アルキルナト リウム、 硫酸第 2-アルキルナ卜 リ ゥム、 アルキルベンゼンスルホン酸ナ 卜 リ ゥム、 α —才レフインスルホン酸ナト リウム、 Ν-ァシルァミノ酸ナ ト リ ウム、 アルキルナフタレン酸ナト リ ウム、 Ν- ( 2-スルホ） ェチ ルー Ν-メチルアルカンアミ ドナト リ ウム'、 2-スルホコハク酸ジアル キルアミ ド。

②強塩基性アミン ：

モルホリ ン、 ピぺリジン、 ピぺラジン、 ピロ リジン、 ピロール 、 イ ミダゾール、 ジェチルァミン、 ベンジルァミン等。

上記濡れ性改善剤としての陰イオン界面活性剤及び 又は強塩基 性アミンの組成比は、 上記炭化水素性油 1 0 0部に対して、' 1〜 1 0 0部 （望ましくは 2〜8 0部） とする。 1部未満では、 離型剤の 金型に対する濡れ性を改善しがたく、 他方、 1 0 0部を越えても、 その量に見合って効果が増大しない。

なお、 陰イオン界面活性剤を濡れ性改善剤として使用する場合は 、 上記分散剤としての界面活性剤との合計量で 2〜8 0部とする。 そして、 界面活性剤として非イオン界面活性剤を併用する場合は、 陰イオン 非イオン = Ι ^ Θ Ζ ΐ (望ましくは 4ノ6〜8ノ2 ) とする。

(3) 上記必須成分の他に、 下記離型補助剤としての高級脂肪酸及 びそれらの誘導体、 さらには、 エマルシヨン核形成剤としての少量 の水を添加することが望ましい。

①高級脂肪酸としては、 炭素数.8〜2 0のステアリン酸、 パルミ チン酸、 ォレイン酸等を挙げることができ、 誘導体類としては、 そ れらのエステル · アミ ド誘導体を挙げることができる。 この離型補 助剤の配合量は、 炭化水素系油 1 0 0部に対して、 2〜4 0部とす る。

②水を添加することは、 自然乳化をさせ易くするための慣用的方 法であり、 離型剤組成物にあらかじめ O ZW型エマルションの核が 形成され、 後述の水で希釈時のエマルシヨン化が容易となる。 この 時の水の添加量は、 炭化水素系油と界面活性剤の合計量の 1 Z 1 0 〜； tノ5とする。

B . 第二発明に係る生型造型用離型剤原液：

( 1 ) 本発明の生型造型用離型剤原液は、 強塩基性ァミンと高級脂 肪酸及びノ又はエチレングリコール類を必須成分とする。

①上記強塩基性化ァミンとしては、 前記第一発明で例示したも のを使用できる。

②上記高級脂肪酸としては、 炭素数 8〜2 0の才レイン酸、 リ ノール酸、 ラウリ ン酸、 パルミチンン酸、 ステアリン酸、 等を挙げ ることができ、 誘導体類としては、 それらのエステル · アミ ド誘導 体を挙げることができる。

この高級脂肪酸の上記塩基性アミン 1 0 0部に対する高級脂肪 酸の配合量は 1 0〜 5 0部とし、 望ましくは、 2 0〜 4 0部とする 。 高級脂肪酸は、 砂と型との接触を避けるバリアー剤的作用を奏す る。

③上記エチレングリコール類としては、 エチレングリコール、 ジエチレンダリコール、 卜 リエチレングリコール等を挙げることが できる。

このエチレングリコール類の上記塩基性アミン 1 0 0部に対する 配合量は 2 0〜8 0部とし、 望ましくは、 3 0〜6 0部とする。 ェ チレングリコール類は、 水溶液とした場合、 潤滑剤的作用を奏する (2) 上記離型剤原液には、 必然的ではないが、 高級脂肪酸の分散 性を補助するために界面活性剤を、 高級脂肪酸配合量の 3 0 %以下 、 望ましくは 1 5 %以下の量を添加することが望ましい。 非イオン •陰イオン '陽イオン ♦両性イオン系いずれでもよいが、 特に、 陰 イオン系のものが、 水溶液の濡れ性を向上させる見地から望ましい

①陰イオン界面活性剤としては、 前記第一発明で例示したもの を使用できる。

(3) 上記必須成分の他に、 原液を水溶液化する場合に、 溶液化促 進剤としての水を、 通常、 必須成分の半分量以下添加することが望 ましい。 原液の安全性 （火災） を高めるためである。

C . 上記各配合剤を、 同時に混合添加して、 ミキサー等で攪拌し て、 離型剤原液を調製しておき、 その状態で保管 ·運送をする。 そ して、 型面に塗布する時に、 水でそれを適宜粘度 （通常、 1〜3 0 c P ) に希釈して離型剤として使用する。

水で希釈可能であることにより、 本発明の離型剤原液は、 保管 - 運送時に嵩張らず、 保管 ·運送が容易となる。

また、 塗布時の離型剤組成において、 相対的に炭化水素系油に対 する水の比率 （ 6 0 %以上に） を高めることができる、 または、 炭 化水素系油を全く使用しないため、 省資源及び耐火災安全性の向上 に寄与する。

D . 上記の方法にて各離型剤原液を水で希釈して調製した離型剤 は、 生型を造型する際、 模型等に塗布して使用をする。 適用可能な 模型は、 金属模型 （铸鉄 ·銅合金 · アルミニウム合金 ·鋼製等） に 限られることなく、 ブラスチック型 （エポキシ樹脂等） 、 石膏型、 木型など任意である。 また、 塗布方法は、 通常、 スブレイ塗布とす る力 刷毛塗り、 浸漬塗りなど任意である。

さらに、 当該離型剤の塗布量は、 通常、 2 0〜400m l /m² とする。

次に、 当該模型を使用して、 スクイズ · ジヨルト . プロ一イング ' サン ドスリ ンガ等の各種造型法により造型を連続して行う。

ぐ実施例 >

以下、 本発明を確認するために行った実施例を、 比較例とともに 説明をする。

A. 離型剤の調製

(1) 第一発明に係るグループ 1

実施例 1〜 1 0及び比較例 1は、 表 1に示す配合処方の混合物を ビーカ内で、 ガラス棒で手動攪拌して、 それぞれの離型剤原液を調 製した。

そして、 各離型剤原液に表 1 に示す配合となるように希釈用水を

、 上記同様ガラス棒で手動攪拌しながら添加して、 離型剤を調製し た。

なお、 比較例 2は、 下記組成からなる市販シェル'モールド用離型 剤である。

組 成

ジメチルシリ コーン 500 30部 第二級直鎖アルコールエトキシレート （H L B 13.5 ) 8部 ドデシルベンゼンスルホン酸ソ一ダ （ 50 %濃度） 1部 水 6 1部

(2) 第二発明に係るグループ 2

実施例 A〜H及び比較例 3、 4は、 表 2に示す配合処方の混合物 をビーカ内で、 ガラス棒で手動攪拌して、 それぞれの離型剤原液を 調製した。

そして、 各離型剤原液に表 2に示す配合となるように希釈用水を

、 上記同様ガラス棒で手動攪拌しながら添加して、 離型剤を調製し た。

B . 試験方法

クロムメツキ処理をした铸鉄製の、 第 1図に示す断面を有する金 属模型 1の内面に、 各離型剤を 4 Ocmの距離からスプレー塗布 （塗 布装置： 明治社製、 口径： 0. 1 3mm、 エア圧 ： 3 92 k P a、 塗 布時間 ： 1秒） を行った （造型毎に） 。

その直後に、 含水率 3.5 %の生砂材料 3を、 金属模型 1の内面に 投入し、 スクイズヘッ ド 5を使用して、 スクイズ造型を行った。 造 型条件は、 生砂投入量： 80 g、 スクイズ圧： 980 k P a、 造型 高さ ：約 1 3mmとした。 そして下記各項目について試験を行った。

(1) 離型性 （しみつき度） ：

造型後、 金属模型を反転し 1 Ocmの高さより垂直に落とし、 造型 生型を金属模型 1 より離型した。 そのときの生砂の金属模型 1への しみつき度を目視により判定した。 そして、 造型を繰り返し、 持続 離型性 （6回造型後の離型性） を、 初回離型性とともに判定をした なお、 評価基準は下記の通りである。

◎ ：非常に良好、 〇 ：良好、 △ ： やや砂粒残る、 X ：砂粒がし みつく。

(2) 液安定性 ：

塗布用離型剤を調製したのち、 室内に 2 4時間、 静かに放置して 、 液の状態を目視判定した。 なお、 評価基準は下記の通りである。 .

◎：乳化液が 2 4時間分離せず分散が奇麗である。

〇： 2 4時間後分離しない。

Δ ： 2 4時間未満で分離する。

C . 試験結果及び評価

グループ 1 · 2の各試験結果をそれぞれ表 3 · 4に示す。

<グループ 1 >

( 1 ) 離型性において、 グループ 1の各実施例は、 比較例 1 (濡れ 改善剤を含まない） 及び比較例 2 (市販のシュルモールド用離型剤 ) に比して優れており、 初回離型性は勿論、 持続離型性も良好であ ることが分る。

なお、 実施例 1の離型剤を使用して、 実際の铸物工場の生砂型造 型機においてデフケース等の型の造型に使用したが、 3 0〜4 0シ ョッ トを型落ち等の造型不良の発生なくて造型できた。

(2) 液安定性においても、 グループ 1の各実施例は、 比較例 1に 比して全般的に良好であることが分かる。

<グループ 2〉

( 1 ) 離型性において、 グループ 2の各実施例は、 比較例 3 . 4に 比して優れており、 初回離型性は勿論、 持続離型性も良好であるこ とが分る。

(2 ) 液安定性においても、 グループ 2の各実施例は、 比較例 3 - 4と同様の安定性を示すことが分かる。 表 1 実 施 例 比較例

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 離型剤助剤

才レイン酸 1 1 1 0.67 1 1 1 1 1 1 非ィォン界面活性剤

ソルビタンモノォレエー卜 0. 5 0. 5 0. 5 0.33 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 ポリ才キシエチレンノニル

フエノールエーテル 10モル 0. 5 0. 5 0. 5 0.33 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 濡れ性改善剤

モルホリン 1. 5 1. 5 1. 5 1. 0 1 1. 5

ピべリジン 1. 5

ピロリジン 1. 5

ベンジルァミン 丄 . iD

酸ソーダ 60%のもの 1. 5 1. 5 1. 5 1. 0 2 1. 5

エマルシヨン核形成剤

水 5 5 5 3.33 5 5 5 5 5 5 炭化水素系油

スピンドルオイル #60 5 5 5 5 フォグソルベン卜 25 5 15 13.3 26 27 25 2.15 2.15 2.15 28 希 釈 用 水 65 85 70 80 65 65 65 65 65 65 70

表 2

実 施 例 比 較 例

A B C D E F G H 3 4 才レイン酸 2 2 2 2 2 2 2 1.8 ピぺリジン 6.8 ピロリジン 6.8 モルホリン 6.8 8 8 10 ベンジルァミン 8 6.8 スルホン酸ソーダ 0.2 0.2 0.2 0.2

60% エチレングリコール 3 5 亜硝酸ソーダ 20 メタケイ酸ソーダ

4.8 9水塩 水 5 5 5 5 10 水 （希釈用） 86 90 86 86 90 85 87 85 80 83.4 表 3

表 4

実 施 例 比較例

A B C D E F G H 1 2 液安定性 © © ◎ ◎ © ◎ O © o ◎ 初回離型性 © ◎ ◎ ◎ ◎ © © X X 持続離型性 O 〇 © © © © ◎ 〇 X X

Claims

請求の範囲

1 . 炭化水素系油を離型作用主剤として含有する生型造型用離型 剤の原液であって、

前記炭化水素系油の他に、

分散剤としての界面活性剤と、

濡れ性改善剤としての陰イオン界面活性剤及びノ又は強塩基性ァ ミ ンとを、 必須成分として含有し、

水で希釈して水中油滴型エマルションの形態で使用することを特 徴とする生型造型用離型剤原液。

2 . 請求項 1において、 前記分散剤としての界面活性剤が非ィ才 ン界面活性剤であることを特徴とする生型造型用離型剤原液。

3 . 請求項 1において、 前記分散剤としての界面活性剤の組成比 が、 前記炭化水素系油 1 0 0重量部に対して 1〜5 0重量部である ことを特徴とする生型造型用離型剤原液。

4 . 請求項 1において、 前記濡れ性改善剤としての陰イオン界面 活性剤及びノ又は強塩基性アミンの組成比が、， 前記炭化水素系油 1 〇 0重量部に対して 1〜 1 0 0重量部であることを特徴とする生型 造型用離型剤原液。

5 . 請求項 4において、 前記分散剤として非イオン界面活性剤を 、 前記濡れ性改善剤として陰イオン界面活性剤をそれぞれ使用し、 これらの界面活性剤の合計量が前記炭化水素系油 1 0 0重量部に対 して 2〜8 0重量部で、 かつ陰イオンノ非イオン （重量比） = 1ノ 9〜9ノ 1であることを特徴とする生型造型用離型剤原液。

6 . 請求項 1において、 離型剤補助剤としての高級脂肪酸及びそ れらの誘導体が、 合計量が前記炭化水素系油 1 0 0重量部に対して 2〜4 0重量部添加されていることを特徴とする生型造型用離型剤 原液。

7 . 請求項 1において、 エマルシヨ ン核形成剤として水が、 炭化 水素系油と界面活性剤の合計量の 1 1 0〜 1ノ5 (重量比） 添加 されていることを特徴とする生型造型用離型剤原液。

8 . 炭化水素系油を離型作用主剤として含有する水中油滴型エマ ルシヨ ン形態の生型造型用離型剤であって、

前記炭化水素系油の他に、

分散剤としての界面活性剤と、

濡れ性改善剤としての陰イオン界面活性剤及び Z又は強塩基性ァ ミ ンとを、 必須成分として含有する、

こ とを特徴とする生型造型用離型剤。 '

9 . 請求項 8において、 前記分散剤としての界面活性剤が非ィォ ン界面活性剤であることを特徴とする生型造型用離型剤。

1 0 . 請求項 8において、 前記分散剤としての界面活性剤の組成 比が、 前記炭化水素系油 1 0 0重量部に対して 1〜5 0重量部であ ることを特徴とする生型造型用離型剤。 ，

1 1 . 請求項 8において、 前記濡れ性改善剤としての陰イオン界 面活性剤及びノ又は強塩基性ァミ ンの組成比が、 前記炭化水素系油 1 0 0重量部に対して 1〜 1 0ひ重量部であることを特徴とする生 型造型用離型剤。

1 2 . 請求項 1 1において、 前記分散剤として非イオン界面活性 剤を、 前記濡れ性改善剤として陰イオン界面活性剤をそれぞれ使用 し、 これらの界面活性剤の合計量が前記炭化水素系油 1 0 0重量部 に対して 2〜8 0重量部で、 かつ陰イオン Z非イオン （重量比） = 1ノ 9〜9ノ 1であることを特徴とする生型造 用離型。

1 3 . 請求項 8において、 離型剤補助剤としての高級脂肪酸及び それらの誘導体が、 合計量が前記炭化水素系油 1 00重量部に対し て 2〜40重量部添加されていることを特徴とする生型造型用離型 剤。

14. 生型造型用離型剤の原液であって、 強塩基性ァミンと高級 脂肪酸及びノ又はエチレングリコール類を必須成分とし、 水で適宜 粘度に希釈して水溶液の形態で使用することを特徴とする生型造型 用離型剤原液。

1 5. 請求項 14において、 前記高級脂肪酸の配合量が、 前記強 塩基性ァミン 1 00重量部に対して 1 0〜 5 b重量部であることを 特徴とする生型造型用離型剤原液。

1 6. 請求項 14において、 前記エチレングリコール類の配合量 が、 前記強塩基性アミン 1 00重量部に対して 20〜80重量部で あることを特徴とする生型造型用離型剤原液。

1 7. 請求項 14において、 前記高級脂肪酸の分散性を補助する ための陰イオン界面活性剤が、 前記高級脂肪酸配合量の 30重量％ 以下添加されていることを特徴とする生型造型用離型剤原液。

18. 請求項 14において、 溶液化促進剤として水が、 前記必須 成分の半分量以下添加されていることを特徴とする生型造型用離型 剤原液。

1 9. 水溶液型の生型造型用離型剤であって、 強塩基性ァミンと 高級脂肪酸及び 又はエチレングリコール類を必須成分として含有 する、 ことを特徴とする生型造型用離型剤。

20. 請求項 1 9において、 前記高級脂肪酸の配合量が、 前記強 塩基性ァミン 1 00重量部に対して 1 0〜50重量部であることを 特徴とする生型造型用離型剤。

2 1. 請求項 1 9において、 前記エチレングリコール類の配合量 が、 前記強塩基性アミン 1 0 0重量部に対して 2 0〜8 0重量部で あることを特徴とする生型造型用離型剤。

2 2 . 請求項 1 9において、 前記高級脂肪酸の分散性を補助する ための陰イオン界面活性剤が、 前記高級脂肪酸配合量の 3 0重量％ 以下添加されていることを特徴とする生型造型用離型剤。