WO2005023457A1

WO2005023457A1 - 鋳型の造型方法及び金属鋳造用中子

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Publication number: WO2005023457A1
Application number: PCT/JP2004/012553
Authority: WO
Inventors: Toshihiko Zenpo; Yusuke Kato; Norihiro Asano; Masahiko Nagasaka; Kazuyuki Nishikawa
Original assignee: Sintokogio, Ltd.
Priority date: 2003-09-02
Filing date: 2004-08-31
Publication date: 2005-03-17
Also published as: JPWO2005023457A1; KR20060119897A; BRPI0414035B1; JP3891215B2; MXPA06002400A; KR100901912B1; BRPI0414035A; US8490677B2; US20070066707A1; EP1661639A4; EP1661639B1; PL1661639T3; US8528626B2; AU2004270031B2; EP1661639A1; US20120048503A1; TR201816336T4; AU2004270031A1

Abstract

本発明は、バインダーが加熱されても、人体に悪影響を及ぼすガスを殆ど発生しない鋳型の造型方法及び金属鋳造用中子を提供する。より詳細には、本発明は、粒状骨材に水溶性バインダーと水から成る骨材混合物を、攪拌することにより発泡させ、その発泡させた骨材混合物を鋳型造型用空間に充填し、水分を蒸発させて固化することを含む、鋳型の造型方法及び金属鋳造用中子を提供する。１の実施態様では、架橋剤を添加して、鋳型を造型空間から取り出す前後にさらに硬化させることもできる。さらに、本発明の造型方法に用いられる鋳型造型用骨材混合物を提供する。

Description

明細書

铸型の造型方法及び金属铸造用中子

技術分野

[0001] 本発明は、バインダーを含有する錡型造型材料を造型するとき、又はバインダーを含有する錡型造型材料を造型した錡造用中子を使用して溶湯を注湯するときに、バインダ一が加熱されても、不快な臭気や人体に悪影響を及ぼすガスを殆ど発生しなぃ錡型の造型方法、その造型方法により製造された金属錡造用中子に関する。さらに、本発明は、本発明の造型方法に用いられる錡型造型用骨材混合物に関する。背景技術

[0002] 特公平 5— 32148号公報に示された造型方法の実施例 1では、粘結剤にフエノール榭脂を用いている力造型金型の熱によりバインダーを硬化させるときにホルムァルデヒド、フエノール及びアンモニアのような揮発ガスを発生する。発生したガスは、不快な臭気を発生させ、又、人体に悪影響を及ぼす。あるいは実施例 2では水ガラスを用いているが、铸造後の铸型を再生利用することが困難なため廃棄物となるため好ましくない。

[0003] また、特開平 10—193033号公報は、バインダーを被覆させた砂を、加熱された造型用金型に吹き込み充填し、金型の熱により、充填した砂に被覆されたバインダーを硬化させる、レ、わゆるシェルモールド造型方法を開示してレ、る。

[0004] 当該特許文献に示された造型方法では、金型の熱によりバインダーを硬化させるときにホルムアルデヒド、フヱノール及びアンモニアのような揮発ガスを発生する。発生したガスは、不快な臭気を発生させ、また、人体に悪影響を及ぼす。また、この錡型を、例えば、アルミニウム合金の铸造に用いた場合、錡型への注湯温度が 700°C前後であるため、樹脂系バインダーは、十分に揮発又は分解しなレ、。その結果、注湯物が冷却した後に、中子を注湯物から容易に除去できないことがある。さらに、自動車エンジン用アルミニウム铸物を製造するために用いられるウォータージャケット中子は、その形状が複雑で肉厚が薄くなつている。そこで、注湯した溶湯からの熱伝導により中子のバインダーが完全に焼成 '分解されないと铸物からの中子砂の除去が困難となる。この造型方法では溶湯からの熱だけでは中子のバインダーが完全に焼成 •分解されないため、注湯後に铸物及び中子を再加熱して除去しなければならなレ、。

[0005] さらに、特開昭 59-47043号公報に示されたように、架橋剤として多官能性アルデヒド、ダリオキザール、尿素等を用いた粘結剤組成物を錡造に用いた場合、ホルムァルデヒド等の有害ガスを発生させるため好ましくない。

[0006] また、特開昭 55— 8328号公報に示された铸型造型方法は、水及び水溶性バインダーを主体とするバインダーを配合した铸物砂を冷凍し、この冷凍混合物を型に吹込み充填する時や 2回目の吹込み充填を行うまでに、ブローヘッド内の硅砂の単粒同士が相互に凝集して粗大化するため、ブローヘッド内の混合物を連続して型に充填するのが極めて困難である。従って、この種の錡型造型法は、従来、実用化されていないのが現状である。

[0007] なお、水溶性バインダーを用いた錡造用中子を高湿度下に放置した場合、一般的に水溶性バインダーは吸水し結合が弱まり、中子が変形し、形を保つことができなくなることもある。铸造に用いることができても、溶湯を铸型に注湯した時に水分が加熱され水蒸気が発生し、注湯物中に空泡を発生させるとレ、う問題があった。

[0008] 発明の開示

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものである。本発明は、第 1に、バインダーを含有する铸型造型材料を造型するとき、又はバインダーを含有する铸型造型材料を造型した铸造用中子を使用して溶湯を注湯するときに、バインダーが加熱されても、不快な臭気や人体に悪影響を及ぼすガスを殆ど発生しない铸型の造型方法、及びその造型方法により製造された中子を提供することを目的とする。

[0009] 本発明は、第 2に、バインダーと砂を含有する骨材混合物を铸型造型用空間内の細部まで十分に充填することができる錡型の造型方法、及びその造型方法により製造された中子を提供することを目的とする。

[0010] また、本発明は、第 3に、注湯物が冷却した後、中子を容易に除去できる、金属錡造用中子を提供することを目的とする。すなわち、非鉄系合金、例えば、アルミニウム合金の錡造に中子として用いた場合、铸型への溶湯の注湯温度が 700°C前後であり、鉄系材料の注湯温度約 1400°Cより低温であっても、注湯した溶湯の熱でバインダ一が揮発又は分解し、注湯物が冷却した後、容易に除去できる金属铸造用中子を提供することを目的とする。

[0011] 本発明は、第 4に、砂とバインダーを含有する骨材混合物を造型した铸造用中子が高湿度下においても保形性を維持することができる錡型造型方法、及びその造型方法により製造された金属錡造用中子を提供することを目的とする。

[0012] 本発明は、第 5に、良好な注湯物を製造できる、アルミニウム合金より注湯温度が高レ、、鉄系、銅合金等の金属用の中子を提供することを目的とする。

[0013] 1の実施態様において、本発明は、粒子状骨材、水溶性バインダー及び水から成る骨材混合物を攪拌することにより、前記骨材混合物を発泡させ、その発泡骨材混合物を錡型造型用空間に充填し、前記骨材混合物中の水分を蒸発させ、前記骨材混合物を固化させ、錡型を造型させ、その後、前記錡型造型用空間から造型铸型を取り出すことを特徴とする铸型の造型方法を提供する。

[0014] 別の実施態様において、本発明は、粒子状骨材、水溶性バインダー、水溶性バインダ一と架橋反応を起こす架橋剤、及び水から成る骨材混合物を攪拌することにより、骨材混合物を発泡させその骨材混合物を铸型造型用空間に充填し、その後、铸型造型用空間内で骨材混合物中の水分を蒸発させ、かつ水溶性バインダーと架橋剤との架橋反応をさせた後に、铸型造型用空間から造型铸型を取り出すことを特徴とする铸型の造型方法を提供する。

[0015] 更なる実施態様において、本発明は、粒子状骨材、水溶性バインダー、水溶性バインダ一と架橋反応を起こす架橋剤、及び水から成る骨材混合物を攪拌することにより、骨材混合物を発泡させその骨材混合物を前記铸型造型用空間に充填し、铸型造型用空間内で骨材混合物中の水分を蒸発させた後に、錡型造型用空間から造型铸型を取り出し、その取り出した造型錡型の水溶性バインダーと架橋剤とをより完全に架橋反応させることを特徴とする铸型の造型方法を提供する。

[0016] また、本発明は、本発明の铸型の造型方法により製造された金属铸造用中子を提供する。

[0017] さらに、本発明は、本発明の錡型の造型方法における使用に適切な錡型造型用骨材混合物を提供する。当該錡型造型用骨材混合物は、粒子状骨材が均一に分散されたホイップ 'クリーム状となるまで発泡されることを特徴とする。

図面の簡単な説明

[0018] [図 1]図 1は、骨材混合物を攪拌することにより発泡させた写真である。

[図 2]図 2は、本発明を実施するための錡型の造型装置の縦断正面図である。当該図において、符号 1は混合物、符号 2はシリンダ、符号 3は铸型造型用金型、及び符号 4はキヤビティを表す。

[図 3]図 3は、本発明のバインダーから発生するガスの成分を質量分析計により解析した結果である。

発明を実施するための最良の形態

[0019] 本発明の錡型の造型方法は、粒子状骨材、 1種類または複数種類の水溶性バインダー（場合により架橋剤を更に加える）及び水を含む骨材混合物を混合する工程と、この骨材混合物を攪拌することにより発泡させる工程と、発泡させた骨材混合物を铸型造型用空間に充填する工程と、充填した骨材混合物中の水分を蒸発させて骨材混合物を固化させ、錡型を造型する工程と、造型された錡型を铸型造型用空間から取り出す工程と、場合により前記取り出す工程前後に架橋剤を反応させる工程と、を有することを特徴とする。

[0020] 本発明において粒子状骨材は、珪砂、ァノレミナ砂、オリビン砂、クロマイト砂、ジルコン砂、ムライト砂、各種の人工骨材等の 1種以上のものから成る。

[0021] 本発明において、 1種類または複数種類の水溶性バインダーは、水分を蒸発させることにより固まる粘結剤で、糖類、樹脂などが含まれる。

[0022] また、常温において水溶性であるものを用いることが好ましい。常温において水溶性である水溶性バインダーは水を添加し骨材混合物を作製するときに、水溶性バインダ一と水を加熱することなく混合することができる力 S、常温で水に可溶でない水溶性バインダーは加熱しなければ水と混合できない。

[0023] し力し、このような加熱しなければ水と混合しなレ、水溶性バインダーであっても加熱して水に混合した後、常温まで冷却した状態にぉレ、て当該水に溶解してレ、る水溶性バインダーであれば用いることができる。

[0024] 本発明において水溶性バインダーを用いることにより、本発明の錡型の造型方法により造型された中子に溶湯を注湯したときに、バインダーが容易に揮発又は分解し、容易に注湯物から中子を除去できる。

[0025] 本発明に用いる水溶性バインダーは、ケン化度 80力 95モル％のポリビニルアルコールもしくはその誘導体あるいは、澱粉もしくはその誘導体、サポニン、又は糖類の 1種類または複数種類であることが好ましい。ケン化度が 95より大きく 99モル％以下のものでお湯に溶けるものも使用することができる。ここで、ケン化度 80から 95モル %のポリビュルアルコールもしくはその誘導体、あるいは、ひ化澱粉、デキストリンもしくはその誘導体、サポニン、又は砂糖は、常温で水に可溶性である。ポリビュルアルコール誘導体の例として、酢酸基、カルボキシル基、酪酸基、シラノール基等含有ポリビュルアルコールが挙げられる。澱粉の例としては、馬鈴薯、とうもろこし、タピオ力、及び小麦等由来のひ化澱粉、デキストリンが挙げられる。澱粉誘導体の例として、エーテル化澱粉、エステルイ匕澱粉及び架橋澱粉が挙げられる。本発明において用レ、られる水溶性バインダーは、入手が容易であり、又、 α化澱粉、デキストリンは特に安価である。また、糖類には、多糖類、二糖類、単糖類が含まれる。本明細書において、「多糖類」という語には、常温で水に可溶性である任意の植物性の多糖類が含まれる（ただし、セルロースは、含まない）。

[0026] 本発明において、水溶性バインダーの含量は、骨材 100重量部に対して、 0.1重量部乃至 5.0重量部であることが望ましい。水溶性バインダーの量が 0. 1重量部未満では十分な強度を有する造型铸型が得られず、水溶性バインダーの量が 5. 0重量部を超えると得られた铸型が過剰な強度を有する。また、本発明における水溶性バインダ一は、発泡し易さという点ではポリビエルアルコール及びサポニンが優れており、不快な臭気を発生させないという点では澱粉及び糖類が優れているためこれらの配合割合を適宜調整して実際の铸型造型が行われる。

[0027] 本発明において、場合により更に架橋剤をカ卩えて、骨材混合物中に架橋剤を含有させ、架橋剤と水溶性バインダーとを架橋させる方法では、架橋剤に熱を付与することにより、架橋反応が促進される。これにより、水溶性バインダーの粒子状骨材同士に対する結合が強化され、水溶性バインダーと水分子との反応を起こしにくくなり、骨材混合物を造型した造型铸型が高湿度下においても十分な性質を保つことができる [0028] 本発明において用いられる架橋剤は、エステル結合による架橋をするシユウ酸、マレイン酸、コハク酸、クェン酸、ブタンテトラカルボン酸等のカルボキシル基を有する化合物及びメチルビュルエーテル一無水マレイン酸共重合体、イソブチレン一無水マレイン酸共重合体のような水溶液になるとカルボキシル基を有する化合物である。また、本発明において用いられる架橋剤は、铸型の造型時又は注湯時に有害ガスの発生が少ない、エステル結合をする架橋剤、すなわち、カルボキシル基を有する架橋剤の使用が好ましい。

[0029] 本発明において用いられる架橋剤の添カ卩量は、水溶性バインダーに対し少なくとも 5重量％、好ましくは 5— 300重量％である。架橋剤の量が水溶性バインダーに対し 5重量％に満たないと架橋反応による効果が十分でなぐ造型铸型が高湿度下におかれた場合、十分な強度を保つことができない。又、架橋剤の量が水溶性バインダ一に対し 300重量％を超えると、高湿度下におかれた場合に十分な強度を保つことができるが、その効果は、 300重量％の効果と変わらないため、 300重量％より多い量の架橋剤の添加は経済的でなく好ましくない。

[0030] 本発明において架橋剤は水溶液として用いられ、例えば、ブタンテトラカルボン酸、クェン酸、メチルビニルエーテル一無水マレイン酸共重合体の場合、 5重量％以上の濃度の水溶液として用いることが好ましい。

[0031] 本発明において架橋反応は、造型された铸型を铸型造型用空間から取り出す前に又は取り出した後に行わせ得る。造型铸型を铸型造型用空間から取り出した後に、架橋反応を起こす場合に、例えば、 220°Cの雰囲気下で 20分程度、又 250°Cの雰囲気下で 10分程度、より高い温度ではより短い時間で架橋反応させる。

[0032] 本発明において、粒子状骨材、 1種類または複数種類の水溶性バインダー（場合により架橋剤を更に加える）及び水を含む骨材混合物を混合する工程は、例えば、攪拌機を用いて行う。

[0033] 本発明の錡型造型方法において、上記の骨材混合物を攪拌することにより発泡させる工程では、骨材混合物を攪拌することにより、好ましくは気泡率 50%— 80%になるよう発泡空気が均一に分散させる。気泡率が 50%未満では造型性が悪ぐ 80% 以上では強度が不十分となる。それにより骨材混合物を铸型造型用空間に加圧充填するときに骨材混合物が流動する効果が得られる（図 1)。この発泡により、粒子状骨材混合物はホイップ 'クリーム状に均一に分散されている。本発明において発泡とは、攪拌操作の停止後 10秒以上、好ましくは 15秒以上気泡率が 50% 80%の割合で骨材混合物中に存在してレ、ることを意味する。

[0034] ここで、気泡率(％) = { (混合物全体の体積)一 (粒子状骨材、水溶性バインダー及び水の体積) / (混合物全体の体積） } X 100で計算した。

[0035] なお、発泡させるための攪拌は、混合する攪拌機と同じ攪拌機を用いてもよぐ別の攪拌機を用いても良い。攪拌により、生じた発泡空気を混合物中に均一に分散させる。

[0036] 本発明において、発泡させた骨材混合物を铸型造型用空間に充填する方法は、発泡させた骨材混合物をシリンダ内に入れ直接加圧する方法、あるいは、エアにより加圧する方法でも可能である。

[0037] ここで、シリンダによる直接加圧とは、シリンダ（混合物収納手段）内の混合物を押圧機構のピストンの圧入による直接加圧の圧入方式で金型に圧入することをいう。ェァによる加圧とは、上述の混合物収納手段内の混合物を押圧機構のピストンの圧入する方法において、ピストンの代りに、混合物収納手段の上端開口部を気密に閉鎖しかつ圧縮空気源に接続するカバーを、押圧機構のシリンダのピストンロッドの下端に設けて、混合物の金型への圧入に際しては混合物収納手段内の混合物の上面に圧縮空気 (エア)を供給する方法をレ、う。

[0038] 本発明の铸型造型方法において、充填した骨材混合物中の水分を蒸発させて骨材混合物を固化させ、錡型を造型する工程において、水分を蒸発させる方法としては、錡型造型用空間を画定する高温の金型による水分の蒸発、加熱水蒸気又はマイク口波の照射、真空環境下での放置、必要に応じた铸型造型用空間内への通気等がある。

[0039] 铸型造型用空間を画定する高温に加熱された金型による骨材混合物中の水分の蒸発の場合では、攪拌により、骨材混合物中に分散した気泡及びバインダー中の水分力加熱された金型の熱により铸型中心部に集まることから、その中心部においては骨材の充填密度が低い铸型となる。その铸型を铸造に用いると、中心部が低充填密度になっていることから結果的にバインダー量が少なくなつていること、又、铸型の空孔部が多いことからバインダーの分解によるガス等の排出が容易となる。

[0040] 本発明の金属錡造用中子は、上述の本発明の铸型の造型方法により造型することにより得られる。本発明において用いられる水溶性バインダーは、錡造用中子を造型する場合、非鉄系合金、例えばアルミニウム合金又はマグネシウム合金の铸造に用いた場合、铸型への注湯温度が 700°C前後で、鉄系材料の注湯温度約 1400°Cより低温の溶湯を注湯しても、その熱で揮発、又は分解し注湯物が冷却した後、中子を容易に除去することができる。

[0041] また、鉄系金属の铸造に本発明の铸造用中子を利用する場合には、中子表面に塗型を施すことで正常な鉄系注湯物ができ、铸型も容易に排出除去することができる

[0042] さらに、本発明の金属铸造用中子は、金属铸造用中子の製造及び使用において発生するガスが、実質的に不快な臭気がなくビスケットを焼く匂いである。

[0043] また、架橋剤を使用する場合にぉレ、てはバインダー溶液の保存は、ポリビニルアルコール若しくはその誘導体 (水溶液）とその他のバインダーの 2種類に分離されており、使用に際して両者を混合することが好ましい。

[0044] 実施例

以下に、本発明の铸型造型法について具体的に説明する。

[0045] (混合攪拌工程 1)

粒子状骨材 100重量部、この粒子状骨材に対して 0. 1— 5. 0重量部のバインダー成分となる水溶液及び、水溶性バインダー水溶液の水と添加する水の合計量が 1乃至 20重量部になるような量の水をカ卩ぇ攪拌機にて攪拌し、気泡率 50%— 80%になるよう骨材混練物を発泡させる。

[0046] (混合攪拌工程 2)

粒子状骨材 100重量部、この粒子状骨材に対して 0. 1-5. 0重量部のバインダー成分となる水溶液、水溶性バインダーに対し 5 100重量％の架橋剤の 10重量％以上の水溶液、及び水溶性バインダー水溶液の水分と架橋剤水溶液の水分と添加する水の合計量が 1乃至 20重量部になるような量の水を加え攪拌機にて攪拌し、気泡率 50%— 80%になるよう骨材混練物を発泡させる。

[0047] (造型工程）

次に図 2に基づいて造型工程を説明する。前記混合攪拌工程 2で得られた混合物 1をシリンダ 2内に投入し、その後、シリンダ 2を伸長し、骨材混合物 1をシリンダ 2の上部に設置されており、 200 280°Cに保持されている錡型造型用金型 3のキヤビティ 4内に充填し、充填された骨材混合物中の水分を蒸発させ、固化させ、また架橋反応をさせた後、铸型造型用金型 3のキヤビティ 4内から造型錡型を取り出す。あるいは、铸型造型用金型 3内での架橋反応が不十分な場合、取り出した造型錡型を水溶性バインダーと架橋剤が十分に架橋反応を起こす温度、好ましくは 200 300°Cに保持された恒温槽内に水溶性バインダーと架橋剤が架橋反応を十分に起こす時間、好ましくは 10 40分投入し、十分架橋反応させた後に造型铸型をその恒温槽から取り出す。

[0048] 実施例 1

珪砂（フラタリーサンド） 100重量部、ポリビニルアルコール lP_05 日本酢ビ 'ポバール製） 0· 2重量部、澱粉 (デキストリン NSD— L ニッシ製） 0. 8重量部、クェン酸（扶桑化学製） 0. 2重量部と水 5重量部を混合機 (愛ェ舎卓上ミキサー)で約 200rpm において約 3分間攪拌混合し発泡させ、骨材混合物の気泡率を測定した結果及び他の条件による結果を表 1に示す。又、図 1にテスト No. 1の骨材混合物の CCD写真を示す。

[表 1]

[0049] 図 1のように気泡が骨材混合物中に十分均一に分布していることが分かる。又、表 1 のテスト No. 1 7の条件の骨材混合物を (以下、図 2を参照しながら説明する）前記シリンダ 2内に投入しシリンダ面圧 0. 5MPaのエアシリンダーで錡型造型用金型 3の電気カートリッジヒーターにより 250°Cに保持されており、容量約 70cm³のキヤビティ 4 内に約 80g加圧充填し、 2分間保持し、骨材混合物中の水分を蒸発させ、固化させた後、錡型造型用金型 3のキヤビティ 4内から造型铸型を取り出したところ十分使用できる造型铸型を得ることができた。

[0050] 実施例 2

珪砂（フラタリーサンド） 100重量部、ポリビニルアルコール lP_05 日本酢ビ 'ポバール製） 0. 2重量部、澱粉 (デキストリン ND— S 日澱化学製） 0. 8重量部、ブタンテトラカルボン酸（リカシッド BT— W 新日本理化製） 0. 2重量部と水 5重量部を混合機 ( 愛ェ舎卓上ミキサー)で約 200rpmにおいて約 3分間攪拌混合し発泡させ、（以下、図 2を参照しながら説明する）前記骨材混合物をシリンダ 2内に投入しシリンダ面圧 0 . 5MPaのエアシリンダーで铸型造型用金型 3の電気カートリッジヒーターにより 220 °Cに保持されており、容量約 70cm³のキヤビティ 4内に約 80g加圧充填し、 3分間保持し、骨材混合物中の水分を蒸発させ、固化させた後、铸型造型用金型 3のキヤビティ 4内から造型铸型を取り出した。その後、造型铸型を 220°Cに保持された恒温槽内に 40分間投入し、架橋反応させ、その後、恒温槽から取り出した。この造型铸型を铸造用金型の中子とし、注湯テストを行った。アルミニウム合金 (AC4C)を注湯温度 710°Cで注湯したところ、錡造欠陥の発生はなかった。又、铸型へ注湯温度 710°C の溶湯を注湯したときにその熱でバインダーが揮発又は分解し、注湯物が冷却した後中子を容易に除去することができた。また、造型時あるいは注湯時に不快な臭いの発生はなぐビスケットを焼くような匂いであった。

[0051] 実施例 3

実施例 1と同様の造型方法により得られた铸型にエタノール系塗型剤 (スリーコート MTS— 720A 三河鉱産株式会社製）を塗布し、铸造用の中子とし注湯テストを行つた。铸鉄 (FCD450)を注湯温度 1370°Cで注湯したところ、悪臭及び铸造欠陥、変形の発生はなく良好な注湯物が得られた。また、注湯物より中子を容易に除去すること力 Sできた。

[0052] 実施例 4

珪砂（フラタリーサンド） 100重量部、ポリビニルアルコール lP_05 日本酢ビ 'ポバール製） 0· 2重量部、澱粉 (デキストリン NSD— L ニッシ製） 0. 8重量部、クェン酸（扶桑化学製） 0. 2重量部と水 5重量部を混合機 (愛ェ舎卓上ミキサー)で約 200rpm において約 3分間攪拌混合し発泡させ、（以下、図 2を参照しながら説明する)前記骨材混合物をシリンダ 2内に投入し、シリンダ面圧 0. 5MPaのエアシリンダーで、铸型造型用金型 3の、電気カートリッジヒーターにより 220— 270°Cに保持されており、容量約 80cm³のキヤビティ 4内に約 90g加圧充填し、 1一 3分間保持し、骨材混合物中の水分を蒸発させ、固化させ、架橋反応させた後、铸型造型用金型 3のキヤビティ 4 内から造型錡型を取り出した。この造型錡型を曲げ試験片（10 X 10 X L60)とし、湿度 30%の恒湿槽内に保持した試験片、及び湿度 98%の恒湿槽内 24時間保持した試験片の充填密度、及び曲げ強さを測定した結果を表 2に示す。

[表 2]

[0053] 表 2から、湿度 30%の恒湿槽内に 24時間収容した造型踌型は、表 2のすベての条件で曲げ強さに関して铸型として十分使用できる強度が保証されていることが分かる。ただし、金型温度 220°Cにおいては型内保持時間 3分においても湿度 98% X 24h r後の铸型強度が低くなつてレ、る。この条件では型内での架橋反応が充分でなレ、ため、金型内から取り出した後に 220°Cの雰囲気下で 20分程度、又 250°Cの雰囲気下で 10分程度の架橋処理が必要になる。

[0054] 金型温度が 250— 270°Cであれば、型内保持時間 1分で湿度 98% X 24hr後の強度は铸型として十分使用できる強度が発現されており、金型から取り出した後の架橋処理は必要ない。

[0055] 実施例 5

珪砂（フラタリーサンド） 100重量部、ポリビニルアルコール lP_05 日本酢ビ 'ポバール製) 0. 3重量部、砂糖 (フジ日本精糖製） 1. 0— 2. 0重量部、クェン酸 (扶桑化学製） 0. 4— 1. 2重量部と水 5重量部を混合機 (愛ェ舎卓上ミキサー)で約 200i"pm において約 3分間攪拌混合し発泡させ、（以下、図 1を参照しながら説明する)前記骨材混合物をシリンダ 2内に投入し、シリンダ面圧 0. 5MPaのエアシリンダーで、铸型造型用金型 3の、電気カートリッジヒーターにより 250°Cに保持されており、容量約 80 cm³のキヤビティ 4内に約 90g加圧充填し、 1一 3分間保持し、骨材混合物中の水分を蒸発させ、固化させ、架橋反応させた後、錡型造型用金型 3のキヤビティ 4内から造型铸型を取り出した。この造型铸型を曲げ試験片（10 X 10 X L60)とし、湿度 30 %の恒湿槽内に 24時間保持した試験片の充填密度、及び曲げ強さを測定した結果を表 3に示す。

[表 3]

珪砂（フラタリーサンド） 100重量部、ポリビニルアルコール lP_05 日本酢ビ 'ポバール製） 0· 2重量部、澱粉 (デキストリン NSD-100 ニッシ製） 0· 8重量部と水 5重量部を混合機 (愛ェ舎卓上ミキサー)で約 200rpmにおいて約 3分間攪拌混合し発泡させ、（以下、図 2を参照しながら説明する）前記骨材混合物をシリンダ 2内に投入し、シリンダ面圧 0. 5MPaのエアシリンダーで、錡型造型用金型 3の、電気カートリッジヒ一ターにより 220°Cに保持されており、容量約 80cm³のキヤビティ 4内に約 90g加圧充填し、 3分間保持し、骨材混合物中の水分を蒸発させ、固化させた後、铸型造型用金型 3のキヤビティ 4内から造型铸型を取り出した。その後、造型铸型を 220°Cに保持された恒温槽内に 40分間投入し、架橋反応させ、その後、恒温槽から取り出した。この造型錡型を曲げ試験片（10 X 10 X L60)とし、湿度 30%の恒湿槽内に保持した試験片、及び湿度 98%の恒湿槽内 24時間保持した試験片の充填密度、及び曲げ強さを測定した。また、上記以外の条件によるテスト結果についても表 4に示す。

[表 4]

[0057] この表 4からは、湿度 30%の恒湿槽内に 24時間収容した造型铸型は、表 1のすベての条件で曲げ強さに関して铸型として十分使用できる強度が保証されていることが分かる。湿度 98%の恒湿槽内に 24時間収容した場合においては、架橋剤を加えることにより、曲げ強さに関して铸型として十分使用できる強度が保証されていることが分かる。

[0058] 実施例 7 珪砂（フラタリ-サンド） 100重量部、サポニン (試薬キシダ化学） 0. 2重量部、澱粉 (デキストリン NSD— L ニッシ製） 0. 8重量部、クェン酸 (扶桑化学製） 0. 4重量部と水 6重量部を混合機 (愛ェ舎卓上ミキサー)で約 200rpmにおいて約 3min攪拌混合し発泡させ、（以下、図 2を参照しながら説明する）前記骨材混合物をシリンダ 2内に投入し、シリンダ面圧 0. 5MPaのエアシリンダーで、铸型造型用金型 3の、電気力ートリッジヒーターにより 250°Cに保持されており、容量約 80cm³のキヤビティ 4内に約 90g加圧充填し、 2分間保持し、骨材混合物中の水分を蒸発させ、固化させ、架橋反応させた後、铸型造型用金型 3のキヤビティ 4内から造型铸型を取り出した。この造型铸型を曲げ試験片（10 X 10 X L60)とし、湿度 30%の恒湿槽内に保持した試験片、及び湿度 98%の恒湿槽内 24時間保持した試験片の充填密度、及び曲げ強さを測定した。また、上記以外の条件によるテスト結果についても表 5に示す。

[表 5]

この表 5からは、水溶性バインダーとしてサポニンを用いても湿度 30%の恒湿槽内に 24時間収容した造型铸型は、テスト No. 2— 5の条件で曲げ強さに関して铸型として十分使用できる強度が保証されていることが分かる。しかし、 No. 1のサポニン単独では 1. OMPa以下であった。 No. 2— 5のようにサポニンに架橋剤を添加することで架橋効果を起こし、湿度 98% X 24hr後の铸型強度においても十分使用できる強度が発現されてレ、ること力 S分力、る。

[0060] 実施例 8

ポリビュルアルコール (JP—05 日本酢ビ 'ポバール製）と澱粉（デキストリン ND—S 日澱化学製）とクェン酸 (扶桑化学製）の割合が 1 : 4 : 2の混合物を 250°Cの恒温槽に 10分間入れ取り出した混合物をヘリウム雰囲気で 590°Cの熱分解炉の中に 5秒間放置し、熱分解により発生したガスをカラム内（50°Cで 10分保持した後、 10°CZmin の昇温速度で 240°Cまで昇温し、 15min保持）をとおし、質量分析計にてガスの種類を分析した。図 3は、本発明のバインダーから発生するガスの成分を上述の質量分析計により解析した結果である。その結果、二酸化炭素、酢酸、フルフラールが検出された（図 3)。

[0061] 実施例 9

珪砂（フラタリーサンド） 100重量部、ポリビニルアルコール lP_05 日本酢ビ 'ポバール製） 0· 2重量部、澱粉 (デキストリン NSD— L ニッシ製） 0. 8重量部、クェン酸（扶桑化学製） 0. 4重量部と水 5重量部を混合機 (愛ェ舎卓上ミキサー)で約 200rpm において約 3分間攪拌混合し発泡させ、（以下、図 1を参照しながら説明する)前記骨材混合物をシリンダ 2内に投入し、シリンダ面圧 0. 5MPaのエアシリンダーで、铸型造型用金型 3の、電気カートリッジヒーターにより 250°Cに保持されており、容量約 80 cm³のキヤビティ 4内に約 90g加圧充填し、 2分間保持し、骨材混合物中の水分を蒸発させ、固化させ、架橋反応させた後、錡型造型用金型 3のキヤビティ 4内から造型铸型を取り出した。この造型铸型を試験片（10 X 10 X L60)とし、各部の嵩密度およびバインダー量を測定した結果を表 6に示す。

[表 6] 測定位置嵩密度バインダ量

(表面からの位置） g/cm³ %

0〜1mm 1 .68 2.5

^ 5mm 0.97 0.8 [0062] 铸型の中心部（表面から 4一 5mm)は表面部（表面から 0— lmm)に比べ嵩密度が低ぐバインダー量が少ないことが分かる。

[0063] 産業 hの利用可能件

本発明の錡型造型方法により、造型、及び錡造工程における注湯時において、有毒ガスを殆ど発生せず、注湯後の注湯物からも容易に造型錡型を除去でき、造型時の錡型造型用金型への充填性も良好である優れた効果が得られる。水溶性バインダ一を架橋剤と架橋させることにより、さらに铸型の耐湿性が得られる。

Claims

請求の範囲

[1] (a)粒子状骨材、 1種類以上の水溶性バインダー、及び水を含む骨材混合物を攪拌することにより当該骨材混合物を発泡させる工程、

(b)発泡させた骨材混合物を錡型造型用空間に充填する工程、

(c)充填した骨材混合物中の水分を蒸発させて骨材混合物を固化させ、铸型を造型する工程、及び

(d)造型された铸型を铸型造型用空間から取り出す工程、

を含むことを特徴とする铸型の造型方法。

[2] (a)粒子状骨材、 1種類以上の水溶性バインダー、当該水溶性バインダーと架橋反応を起こす架橋剤、及び水を含む骨材混合物を撹拌することにより当該骨材混合物を発泡させる工程、

(b)発泡させた骨材混合物を铸型造型用空間に充填する工程、

(c)充填した骨材混合物中の水分を蒸発させて骨材混合物を固化させ、铸型を造型すると共に、前記水溶性バインダーと架橋剤との架橋反応をさせる工程、及び

(d)造型された铸型を铸型造型用空間から取り出す工程、

を含むことを特徴とする铸型の造型方法。

[3] (a)粒子状骨材、 1種類以上の水溶性バインダー、当該水溶性バインダーと架橋反応を起こす架橋剤、及び水を含む骨材混合物を撹拌することにより当該骨材混合物を発泡させる工程、

(c)充填した骨材混合物中の水分を蒸発させて骨材混合物を固化させ、铸型を造型する工程、

(d)造型された錡型を錡型造型用空間から取り出す工程、及び

(e)前記水溶性バインダーと架橋剤との架橋反応をさせる工程、

を含むことを特徴とする铸型の造型方法。

[4] 前記発泡させた骨材混合物が、粒子状骨材が均一に分散されたホイップ ·クリーム状となるまで発泡されていることを特徴とする、請求項 1乃至 3のいずれか 1項に記載の铸型の造型方法。

[5] 前記発泡させた骨材混合物が、気泡率が 50%乃至 80%であることを特徴とする、請求項 1乃至 4のいずれ力 1項に記載の錶型の造型方法。

[6] 前記工程 (b)におレ、て、前記発泡させた骨材混合物が、シリンダ內におけるピストンの圧入により直接加圧することによって、铸型造型用空間に充填されることを特徴とする、請求項 1乃至 5のいずれか 1項に記載の铸型の造型方法。

[7] 前記工程 (b)において、前記発泡させた骨材混合物が、シリンダ内に圧縮空気を供給することによって、铸型造型用空間に充填されることを特徴とする、請求項 1乃至 5 のいずれか 1項に記載の錡型の造型方法。

[8] 前記工程 (c)において、前記充填した骨材混合物中の水分の蒸発が、加熱された金型の熱により蒸発されることを特徴とする、請求項 1乃至 7のいずれ力 4項に記載の铸型の造型方法。

[9] 前記工程 (c)において、前記充填した骨材混合物中の水分の蒸発により、骨材混合物中に分散した気泡及びバインダー中の水分が铸型中心部に集まり、その中心部にぉレ、ては骨材の充填密度が低ヽ鍀型となることを特徴とする、請求項 1乃至 8のレ、ずれか 1項に記載の铸型の造型方法。

[10] 前記水溶性バインダーが常温で水に可溶性である、請求項 1乃至 9のいずれ力 1項に記載の铸型の造型方法。

[11] 前記水溶性バインダーの少なくとも 1種類が発泡性を有する、請求項 1乃至 10のいずれか 1項に記載の铸型の造型方法。

[12] 前記水溶性バインダーの少なくとも 1種類力ポリビニルアルコールもしくはその誘導体、サポニン、澱粉もしくはその誘導体、及びその他の糖類よりなる群から選択される、請求項 1乃至 10のいずれ力 4項に記載の錡型の造型方法。

[13] 前記水溶性バインダーが、ポリビュルアルコールもしくはその誘導体と澱粉もしくはその誘導体の組合せ、サポニンと澱粉もしくはその誘導体の組合せ、及び、ポリビュルアルコールもしくはその誘導体とその他の糖類の組合せよりなる群力選択される、請求項 1乃至 10のいずれか 1項に記載の錡型の造型方法。

[14] 前記糖類が、多糖類、二糖類、及び単糖類よりなる群から選択される、請求項 12又は 13に記載の鎵型の造型方法。

[15] 前記水溶性バインダーが、粒子状骨材に対し 0. 1— 5. 0重量部含有される、請求項

1乃至 14のいずれ力 1項に記載の铸型の造型方法。

[16] 前記架橋剤が、カルボキシノレ基を有する化合物から選択される、請求項 2乃至 15のいずれか 1項に記載の铸型の造型方法。

[17] 前記のカルボキシル基を有する化合物が、シユウ酸、マレイン酸、コハク酸、クェン酸

、ブタンテトラカルボン酸、メチルビュルエーテル一無水マレイン酸共重合体、及びィソブチレン—無水マレイン酸共重合体よりなる群から選択される、請求項 16に記載の铸型の造型方法。

[18] 前記架橋剤の添加量が、水溶性バインダーに対し少なくとも 5重量％である、請求項

16又は 17に記載の錡型の造型方法。

[19] 前記水溶性バインダーが、ポリビュルアルコール若しくはその誘導体とその他のバインダ一の 2種類に分離されており、攪拌に際して両者を混合することを特徴とする請求項 2又は 3に記載の铸型の造型方法。

[20] 請求項 1乃至 19のいずれ力 1項に記載の铸型の造型方法により製造された、金属铸造用中子。

[21] 中心部の密度が表面部の密度より小さいことを特徴とする、請求項 20に記載の金属铸造用中子。

[22] 中心部における水溶性バインダーの量が表面部における水溶性バインダーの量より少ないことを特徴とする、請求項 20又は 21に記載の金属铸造用中子。

[23] 非鉄系合金の铸造に用いられる、請求項 20又は 21に記載の金属铸造用中子。

[24] 前記非鉄系合金がアルミニウム合金又はマグネシウム合金である、請求項 23に記載の金属錡造用中子。

[25] 表面に塗型をした、請求項 20又は 21に記載の金属铸造用中子。

[26] 前記金属用铸造中子の熱分解により発生するガスが、実質的に不快な臭気がなくビスケットを焼く匂いである、請求項 20乃至 25のいずれ力、 1項に記載の金属錡造用中子。

[27] 前記金属用铸造中子の熱分解により発生するガスが、二酸化炭素、酢酸、フルフラールを有効成分とすることを特徴とする、請求項 20乃至 26のレ、ずれか 1項に記載の金属铸造用中子。

[28] 粒子状骨材及び 1種類以上の水溶性バインダーを含み、当該粒子状骨材が均一に分散されたホイップ 'クリーム状となるまで発泡されていることを特徴とする、铸型造型用骨材混合物。

[29] 気泡率が 50%乃至 80%である、請求項 28に記載の錡型造型用骨材混合物。

[30] 前記水溶性バインダーが常温で水に可溶性である、請求項 28又は 29に記載の錡型造型用骨材混合物。

[31] 前記水溶性バインダーの少なくとも 1種類が発泡性を有する、請求項 28乃至 30のいずれか 1項に記載の錡型造型用骨材混合物。

[32] 前記水溶性バインダーの少なくとも 1種類力ポリビュルアルコールもしくはその誘導体、サポニン、澱粉もしくはその誘導体、及びその他の糖類よりなる群から選択される、請求項 28乃至 31のいずれか 1項に記載の錡型造型用骨材混合物。

[33] 前記水溶性バインダーが、ポリビニルアルコールもしくはその誘導体と澱粉もしくはその誘導体の組合せ、サポニンと澱粉もしくはその誘導体の組合せ、及び、ポリビニルアルコールもしくはその誘導体とその他の糖類の組合せよりなる群から選択される、請求項 28乃至 32のいずれ力 1項に記載の铸型造型用骨材混合物。

[34] 前記糖類が、多糖類、二糖類、及び単糖類よりなる群から選択される、請求項 32又は 33に記載の铸型造型用骨材混合物。

[35] 前記水溶性バインダーが、粒子状骨材に対し 0. 1— 5. 0重量部含有される、請求項

28乃至 34のいずれ力 1項に記載の铸型造型用骨材混合物。

[36] 前記水溶性バインダーと架橋反応を起こす架橋剤をさらに含む、請求項 28乃至 35 のいずれか 1項に記載の錡型造型用骨材混合物。

[37] 前記架橋剤が、カルボキシノレ基を有する化合物から選択される、請求項 36に記載の铸型造型用骨材混合物。

[38] 前記のカルボキシル基を有する化合物が、シユウ酸、マレイン酸、コハク酸、クェン酸

、ブタンテトラカルボン酸、メチルビュルエーテル一無水マレイン酸共重合体、及びィソブチレン一無水マレイン酸共重合体よりなる群から選択される、請求項 37に記載の铸型造型用骨材混合物。 [39] 前記架橋剤の添加量が、水溶性バインダーに対し 5— 300重量％である、請求項 36 乃至 38のいずれ力 1項に記載の铸型造型用骨材混合物。