WO2016088439A1 - 消失模型用塗型剤組成物 - Google Patents

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casting
parts
model
coating composition
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酒井　祐之
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花王株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C3/00—Selection of compositions for coating the surfaces of moulds, cores, or patterns
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C7/00—Patterns; Manufacture thereof so far as not provided for in other classes
    • B22C7/02—Lost patterns
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/02—Sand moulds or like moulds for shaped castings
    • B22C9/04—Use of lost patterns

Definitions

  • the present invention relates to a coating agent composition for disappearance model to be attached around the disappearance model.
  • the vanishing model casting method is a casting method in which a synthetic resin foam model of the same shape as the product is replaced with molten metal (hereinafter also referred to as “molten metal”). No core or complicated work such as mold matching is required.
  • molten metal molten metal
  • This casting method has been attracting attention in recent years because it has many advantages such as easy delivery and quick delivery.
  • the synthetic resin foam is thermally decomposed by the cast molten metal, so that there is a defect that a residue defect occurs in the casting due to a large amount of generated pyrolysis gas and residue.
  • polystyrene is used as the synthetic resin foam, the casting surface is deteriorated by the carbonized component.
  • the disappearance model coating agent has “residue defects” caused by thermal decomposition of the synthetic resin foam model, and “baking defects” in which the molten metal breaks the coating film and leaks into the sand mold. Used to prevent.
  • Residue defect is a phenomenon in which, when the synthetic resin foam model is replaced with molten metal, when pyrolysis gas is insufficiently discharged, it becomes a pyrolysis residue and is caught in the upper part of the product.
  • it is required to efficiently discharge the pyrolysis gas of the synthetic resin foam model to the mold side.
  • about “baking defects” it is required to keep the film as a strong film until the solidification of the molten metal is completed.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-180244 discloses a nitrocellulose that is insoluble in water and soluble in a hydrophilic organic solvent.
  • the vanishing model coating composition is a water-hydrophilic organic solvent system that selects a substance that can be finely dispersed in white turbidity and finely disperses nitrocellulose in the coating liquid to reduce residual defects. is there.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-1104 describes a coating agent composition that contains organic particles to reduce residual defects.
  • the disappearance model coating composition of the present invention contains refractory aggregate and amorphous cellulose.
  • the conventional disappearance model coating composition is not sufficient to prevent residual defects, and further improvement has been demanded. Further, the disappearance model coating composition disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-180244 has a problem in safety because nitrocellulose is used.
  • the present invention provides a coating agent composition for disappearance model that is highly safe and can further suppress residue defects.
  • the disappearance model coating composition of the present invention contains refractory aggregate and amorphous cellulose.
  • the vanishing model coating composition of the present embodiment (hereinafter also simply referred to as “coating composition”) contains a refractory aggregate and amorphous cellulose. According to the vanishing model coating agent composition of the present embodiment, there is an effect that safety is high and residue defects can be further suppressed. The reason for such an effect is not clear, but is considered as follows.
  • the non-crystalline cellulose is contained in the refractory aggregate of the coating composition, the non-crystalline cellulose is dispersed in the coating film. Since the amorphous cellulose burns and disappears due to heat at the time of casting, the portion where the amorphous cellulose is present becomes a void. This void becomes a gas hole, and the pyrolysis gas of the synthetic resin foam can be efficiently discharged, so that it is considered that residual defects can be reduced.
  • the mold agent composition according to the present embodiment contains a refractory aggregate.
  • a refractory aggregate that has been conventionally used according to the purpose of casting can be used.
  • refractory aggregates include mica, obsidian, pearlite, pinestone, orthofeldspar, feldspar, leucite, aragonite, silica, alumina, mullite, shaft banquet, diaspore, spinel, magnesia, olivine, talc , Calcined zircon, kaolin, silimanite, andalusite, kyanite, gibbsite, black sandstone, decaitite, anorthite, graphite bauxite, and the like.
  • the said fireproof aggregate can be used by said 1 type, or 2 or more types.
  • the average particle size of the refractory aggregate is preferably 20 ⁇ m or more, more preferably 40 ⁇ m or more, and even more preferably 50 ⁇ m or more from the viewpoint of preventing residual defects.
  • the average particle size of the refractory aggregate is preferably 400 ⁇ m or less, more preferably 200 ⁇ m or less, and even more preferably 150 ⁇ m or less from the viewpoint of preventing seizure defects.
  • the average particle size of the refractory aggregate is preferably 20 to 400 ⁇ m, more preferably 40 to 200 ⁇ m, and still more preferably 50 to 150 ⁇ m.
  • the average particle diameter of the said refractory aggregate is measured by the method as described in an Example.
  • the content of the refractory aggregate of the coating composition of the present embodiment is preferably 30% by mass or more, and more preferably 40% by mass or more from the viewpoint of prevention of coating film defects such as dryness and cracks.
  • the content of the fireproof aggregate in the coating composition of the present embodiment is preferably 80% by mass or less, and more preferably 70% by mass or less from the viewpoint of coating workability. Further, the content of the refractory aggregate in the coating composition of the present embodiment is preferably 30 to 80% by mass, and more preferably 40 to 70% by mass.
  • the non-crystallized cellulose is cellulose in which the crystal structure of cellulose, which is a carbohydrate (polysaccharide) represented by the molecular formula (C 6 H 10 O 5 ) n, is amorphized.
  • non-crystalline cellulose means cellulose having a crystallinity of 33% or less.
  • the crystallinity of cellulose is cellulose I-type crystallinity calculated by the Segal method from the diffraction intensity value by the X-ray diffraction method, and is defined by the following calculation formula (A).
  • Cellulose type I crystallinity (%) [(I 22.6 -I 18.5 ) / I 22.6 ] ⁇ 100 (A)
  • the cellulose I type crystallinity is determined by the diffraction angle 22.6 ° (peak corresponding to the 002 plane representing crystallinity) and 18.5 ° (12.5 °) of the X-ray diffraction pattern as shown in the above calculation formula (A).
  • the peak intensity I of the peak corresponding to the amorphous part is used.
  • I 22.6 ⁇ I 18.5 may eventually be obtained (that is, a negative value is calculated according to this definition).
  • the upper limit of cellulose I-type crystallinity is 100%. is there.
  • the cellulose type I is a natural cellulose crystal form.
  • the crystallinity is preferably 30% or less, more preferably 25% or less, and still more preferably 20% or less from the viewpoint of suppressing residual defects.
  • the crystallinity is preferably ⁇ 30% or more, more preferably ⁇ 20% or more, and still more preferably ⁇ 10% or more from the viewpoint of the cost of the amorphous treatment.
  • the crystallinity is preferably ⁇ 30% to 30%, more preferably ⁇ 20% to 25%, and still more preferably ⁇ 10% to 20%.
  • the crystallinity degree of cellulose means a crystallinity degree determined by a weighted average of the cellulose used, and the value is It is preferable to be within the range.
  • the gas holes are burnt out at 250 to 400 ° C., which is the temperature of the gas layer at the time of casting, and exist until the casting is completed. It is necessary. For this reason, amorphous cellulose which decomposes at 250 to 400 ° C. and has a low residual carbon ratio and ash content after decomposition is preferable.
  • the shape of the non-crystalline cellulose is not particularly limited, and a fibrous or particulate shape can be used. From the viewpoint of coating workability, a particulate shape is preferable.
  • the average particle size of the amorphous cellulose is preferably 50 ⁇ m or more and more preferably 80 ⁇ m or more from the viewpoint of reducing residual defects.
  • the average particle size of the amorphous cellulose is preferably 500 ⁇ m or less, and more preferably 200 ⁇ m or less, from the viewpoint of reducing the deposition defects.
  • the average particle size of the amorphous cellulose is preferably 50 to 500 ⁇ m, more preferably 80 to 200 ⁇ m.
  • an average particle diameter is measured by the method as described in an Example.
  • the fiber length of the amorphous cellulose is preferably 50 ⁇ m or more, more preferably 80 ⁇ m or more, and still more preferably 120 ⁇ m or more from the viewpoint of reducing residual defects.
  • the fiber length of the amorphous cellulose is preferably 600 ⁇ m or less, and more preferably 300 ⁇ m or less, from the viewpoint of reducing seizure defects.
  • the fiber length of the amorphous cellulose is preferably 50 to 600 ⁇ m, more preferably 80 to 300 ⁇ m, and still more preferably 120 to 300 ⁇ m.
  • the fiber diameter of the amorphous cellulose is preferably 10 ⁇ m or more and more preferably 20 ⁇ m or more from the viewpoint of reducing residual defects. Moreover, the fiber diameter of the amorphous cellulose is preferably 80 ⁇ m or less from the viewpoint of applicability to a synthetic resin foam model. The fiber diameter of the amorphous cellulose is preferably 10 to 80 ⁇ m, more preferably 20 to 80 ⁇ m.
  • the content of amorphous cellulose in the coating composition according to the present embodiment is 1 mass from the viewpoint of reducing residual defects, that is, from the viewpoint of securing voids serving as gas holes, with respect to 100 parts by mass of the refractory aggregate. Part or more, preferably 3 parts by weight or more, more preferably 4 parts by weight or more.
  • the content of the non-crystalline cellulose in the coating composition according to the present embodiment is 12 parts by mass or less from the viewpoint of seizure defects (coating strength during heating) with respect to 100 parts by mass of the refractory aggregate.
  • 10 parts by mass or less is more preferable, and 7 parts by mass or less is more preferable.
  • the content of the amorphous cellulose in the coating composition according to the present embodiment is preferably 1 to 12 parts by mass, more preferably 3 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the refractory aggregate. 7 parts by mass is more preferable.
  • the method for producing the non-crystalline cellulose is not particularly limited.
  • JP-A Nos. 62-126999, 62-127000, 62-236801, and 2003-64184 are available.
  • it can be obtained by methods described in each document such as JP-A-2004-331918, JP-A-4160108, JP-A-4160109, JP-A-2011-1547.
  • Dispersion medium In the disappearance model casting method of the present embodiment, since the voids after the non-crystalline cellulose is burnt and disappeared by heat at the time of casting are gas holes, when a dispersion medium that dissolves the non-crystalline cellulose is used, the gas It is difficult to form voids that become holes. Therefore, the dispersion medium preferably does not dissolve the amorphous cellulose.
  • the dispersion medium for example, alcohols or water can be used.
  • an alcoholic coating composition lower alcohols such as methanol, ethanol and isopropyl alcohol are preferred, and ethanol is more preferred from the viewpoint of drying properties.
  • an aromatic solvent or a hydrocarbon solvent may be used as an auxiliary dispersion medium.
  • the amount of the dispersion medium in the alcohol-based coating agent composition can be appropriately changed depending on the type of the dispersion medium used.
  • the amount of the dispersion medium in the alcohol-based coating agent composition is preferably 120 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the refractory aggregate, from the viewpoint of preventing coating defects such as drying properties and cracks. 110 parts by mass or less is more preferable.
  • the amount of the dispersion medium in the alcoholic coating composition is 20 to 120 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the refractory aggregate from the viewpoint of application workability and forming a sound coating film if it is a lower alcohol. Part is preferable, and 70 to 110 parts by mass is more preferable.
  • the amount of water in the aqueous coating composition is preferably 20 parts by mass or more, and 70 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the refractory aggregate from the viewpoint of application workability. More preferred.
  • the amount of water in the aqueous coating composition is preferably 150 parts by mass or less and more preferably 130 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the refractory aggregate from the viewpoint of drying. preferable.
  • the amount of water in the aqueous coating composition is preferably 20 to 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the refractory aggregate from the viewpoint of coating workability and drying property. 70 to 130 parts by mass is more preferable.
  • the coating composition of the present embodiment may contain a binder as commonly used.
  • the binder include water-soluble polymers such as sodium polyacrylate, starch, methyl cellulose, polyvinyl alcohol, sodium alginate, and gum arabic and various resin emulsions in aqueous systems.
  • water-soluble polymers such as sodium polyacrylate, starch, methyl cellulose, polyvinyl alcohol, sodium alginate, and gum arabic
  • various resin emulsions in aqueous systems in the case of an alcohol type, it is preferable from the viewpoint of coating film strength to add various resins that are soluble or dispersed in alcohol.
  • the content of the binder is preferably 0.5 parts by mass or more and preferably 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the refractory aggregate from the viewpoint of coating film strength and economy.
  • the content of the binder is preferably 0.5 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the refractory aggregate from the viewpoint of coating film strength and economy.
  • the coating agent composition of the present embodiment may contain a sintering agent as commonly used.
  • the sintering agent include bentonites such as sodium bentonite and calcium bentonite, clays such as kibushi clay, and ethyl silicate.
  • bentonite is preferable because it plays a role as a sintering agent in a high temperature region in addition to a role as a binder.
  • the addition amount of the sintering agent is preferably 0.5 parts by mass or more and more preferably 1.0 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the refractory aggregate from the viewpoint of coating strength at high temperatures.
  • the addition amount of the sintering agent is preferably 30 parts by mass or less and more preferably 15 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the refractory aggregate from the viewpoint of coating strength at high temperatures. Further, the addition amount of the sintering agent is preferably 0.5 to 30 parts by mass, and more preferably 1.0 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the refractory aggregate from the viewpoint of the coating strength at a high temperature.
  • Examples of other components that can be blended in the coating composition of the present embodiment include surfactants, dispersants, thixotropic agents, and the like.
  • the coating composition of the present embodiment can be suitably used as a coating composition that is attached around the disappearance model.
  • the method for producing a casting disappearance model of the present embodiment is a method for producing a casting disappearance model having a coating film around the disappearance model, and the disappearance model coating composition is disposed around the disappearance model. A step of forming a coating film by adhering.
  • the same synthetic resin foam model as usual can be used.
  • the synthetic resin foam a foam such as polystyrene, polymethyl methacrylate, or a copolymer thereof is used.
  • the disappearance model to which the coating agent composition of this embodiment is attached is foamed polystyrene, the effect of the coating agent composition of this embodiment is further obtained.
  • the method of forming the coating film by attaching the coating agent composition to the disappearing model is any of conventionally known methods such as flow coating (bukkake method), dipping (dipping method), brush coating, spray coating, etc. But it ’s okay.
  • the casting disappearance model obtained by the casting disappearance model manufacturing method of the present embodiment can be suitably used in a mold manufacturing method by the disappearance model casting method.
  • the mold manufacturing method of the present embodiment is a casting manufacturing method using the casting disappearance model obtained by the casting disappearance model manufacturing method, wherein the casting disappearance model is embedded in foundry sand; And a step of casting molten metal into the casting disappearance model embedded in the foundry sand.
  • the foundry sand used in the process of burying the disappearance model for foundries in the foundry sand in addition to quartz sand mainly composed of quartz, new sand such as zircon sand, chromite sand, synthetic ceramic sand, or recycled sand is used.
  • Casting sand can be used without adding a binder. In that case, the filling property is good, but when a high-strength mold is required, a conventionally known binder is added and cured with a curing agent. It is preferable to do so.
  • the method for producing a mold according to the present embodiment relating to the case of adding the binder is a method for producing a casting using the disappearance model for casting obtained by the method for producing the disappearance model for casting, wherein the binder is added to the foundry sand. And a step of adding a curing agent for curing the binder and kneading to prepare a mixture, a step of embedding the casting disappearance model in the mixture, and casting a molten metal into the casting disappearance model embedded in the mixture. Including a process.
  • a binder that is usually used can be used.
  • the binder for example, water-soluble polymers such as sodium polyacrylate, starch, methyl cellulose, polyvinyl alcohol, sodium alginate, gum arabic, and various resin emulsions can be used in the aqueous system.
  • water-soluble polymers such as sodium polyacrylate, starch, methyl cellulose, polyvinyl alcohol, sodium alginate, gum arabic, and various resin emulsions can be used in the aqueous system.
  • alcohols it is preferable from the viewpoint of mold strength to add various resins that are soluble or dispersed in alcohol.
  • the content of the binder is preferably 0.4 parts by mass or more, and more preferably 0.5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of foundry sand, from the viewpoint of mold strength and economy.
  • the content of the binder is preferably 0.4 to 1.2 parts by mass, more preferably 0.5 to 0.8 parts by mass with respect to 100 parts by mass of foundry sand from the viewpoint of mold strength and economy. .
  • the casting temperature varies depending on the metal used, but is generally 1330 to 1410 ° C. in the case of cast iron, and generally 700 to 750 ° C. in the case of aluminum. In general, the temperature is 1450 to 1500 ° C.
  • the disappearance model casting method of the present embodiment can further reduce residual defects generated in the cast iron system.
  • castings When castings are produced using the vanishing model coating composition, castings with few residual defects and seizure defects and a beautiful casting surface are obtained, so a complex structure and a beautiful casting surface are required. It is suitable for what is used. Specific examples of castings include members, parts, and the like used for automobile dies, machine tools, hydraulic valves for construction machines, motors, engine frames, building members, and the like.
  • the present invention further discloses the following composition, production method, or use.
  • a vanishing model coating composition containing a refractory aggregate and amorphous cellulose.
  • the average particle size of the refractory aggregate is preferably 20 ⁇ m or more, more preferably 40 ⁇ m or more, further preferably 50 ⁇ m or more, preferably 400 ⁇ m or less, more preferably 200 ⁇ m or less, still more preferably 150 ⁇ m or less, and 20 to 400 ⁇ m.
  • the disappearing model coating composition according to ⁇ 1> preferably 40 to 200 ⁇ m, more preferably 50 to 150 ⁇ m.
  • the content of the refractory aggregate is preferably 30% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, preferably 80% by mass or less, more preferably 70% by mass or less, and preferably 30 to 80% by mass,
  • the crystallinity of the non-crystalline cellulose is preferably 30% or less, more preferably 25% or less, still more preferably 20% or less, more preferably ⁇ 30% or more, more preferably ⁇ 20% or more, and ⁇ 10 % Or more is more preferable, ⁇ 30% to 30% is preferable, ⁇ 20% to 25% is more preferable, ⁇ 10% to 20% is still more preferable, and the disappearance model according to any one of the above ⁇ 1> to ⁇ 3> Coating agent composition.
  • ⁇ 5> The vanishing model coating composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein the amorphous cellulose is preferably in the form of fibers and / or particles, and more preferably in the form of particles.
  • the average particle diameter of the amorphous cellulose is preferably 50 ⁇ m or more, more preferably 80 ⁇ m or more, preferably 500 ⁇ m or less, more preferably 200 ⁇ m or less, preferably 50 to 500 ⁇ m, more preferably 80 to 200 ⁇ m.
  • the fiber length of the amorphous cellulose is preferably 50 ⁇ m or more, more preferably 80 ⁇ m or more, further preferably 120 ⁇ m or more, preferably 600 ⁇ m or less, more preferably 300 ⁇ m or less, more preferably 50 to 600 ⁇ m, and preferably 80 to 300 ⁇ m.
  • the fiber diameter of the amorphous cellulose is preferably 10 ⁇ m or more, more preferably 20 ⁇ m or more, more preferably 80 ⁇ m or less, preferably 10 to 80 ⁇ m, and more preferably 20 to 80 ⁇ m.
  • the content of the amorphous cellulose is preferably 1 part by mass or more, more preferably 3 parts by mass or more, still more preferably 4 parts by mass or more, and 12 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the refractory aggregate.
  • 10 parts by mass or less Preferably, 10 parts by mass or less, more preferably 7 parts by mass or less, further preferably 1 to 12 parts by mass, more preferably 3 to 10 parts by mass, and still more preferably 4 to 7 parts by mass.
  • the content of the dispersion medium is preferably 20 parts by mass or more, more preferably 70 parts by mass or more, preferably 120 parts by mass or less, more preferably 110 parts by mass or less, with respect to 100 parts by mass of the refractory aggregate.
  • the dispersion medium is preferably 20 parts by mass or more, more preferably 70 parts by mass or more, preferably 150 parts by mass or less, more preferably 130 parts by mass or less, relative to 100 parts by mass of the refractory aggregate.
  • it contains a binder, and the content of the binder is preferably 0.5 parts by mass or more, preferably 30 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the refractory aggregate, 0.5 to
  • the disappearing model coating composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 14>, wherein 30 parts by mass is preferable.
  • a sintering agent is contained, and the addition amount of the sintering agent is preferably 0.5 parts by mass or more, more preferably 1.0 part by mass or more, with respect to 100 parts by mass of the fireproof aggregate. Part or less, more preferably 15 parts by weight or less, more preferably 0.5 to 30 parts by weight, and even more preferably 1.0 to 15 parts by weight for the disappearance model according to any one of the above items ⁇ 1> to ⁇ 15> Coating agent composition.
  • ⁇ 18> A method for producing a casting disappearance model having a coating film around the disappearance model, wherein the disappearance model coating composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 17> is applied to the disappearance model.
  • a method for producing a disappearance model for castings comprising a step of forming a coating film by adhering to the periphery.
  • ⁇ 20> A casting manufacturing method using the casting disappearance model obtained by the casting disappearance model manufacturing method according to ⁇ 18> or ⁇ 19>, wherein the casting disappearance model is embedded in foundry sand.
  • the manufacturing method of a casting which has a process and the process of casting a molten metal in the said disappearance model for castings embed
  • a method for producing a casting comprising: ⁇ 22> Use of the coating composition for disappearance model according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 17> as a coating agent for disappearance model.
  • Cellulose type I crystallinity was calculated based on the above formula by measuring the X-ray diffraction intensity of the sample under the following conditions using a trade name “Rigaku RINT 2500VC X-RAY diffractometer” manufactured by Rigaku Corporation. . In addition, the sample for a measurement produced by compressing the pellet of area 320mm ⁇ 2 > x thickness 1mm.
  • ⁇ X-ray source Cu / K ⁇ -radiation Tube voltage: 40 kv Tube current: 120 mA
  • Measurement range: diffraction angle 2 ⁇ 5 to 45 ° Scan speed: 10 ° / min
  • TG decomposition start temperature Using “TG-8110” manufactured by Rigaku Corporation, the measurement was performed under the conditions of alumina pan ⁇ 5 mm ⁇ 2.5 H, AIR flow 500 ml / min, and heating rate 5 ° C./min. The temperature at the start of TG reduction was taken as the decomposition start temperature.
  • the average particle size is an average particle size of 50% cumulative volume measured using a laser diffraction type particle size distribution analyzer (LA-920 manufactured by Horiba, Ltd.). The analysis conditions are as follows. ⁇ Measurement method: Flow method ⁇ Dispersion medium: Ion exchange water ⁇ Dispersion method: Stirring, built-in ultrasonic wave 3 minutes ⁇ Sample concentration: 2 mg / 100 cc
  • the disappearance model 1 having the shape shown in FIG. 1 was prepared using expanded polystyrene (expanding ratio 50 times). A coating composition to be described later was adhered to the periphery of the disappearance model (dry film thickness: 1.4 mm) to prepare a disappearance model for casting. Then, 0.2 part by mass of an organic sulfonic acid curing agent (manufactured by Kao Quaker, C-14) is added to 100 parts by mass of Fremantle quartz sand (No. 5), and these are kneaded, and then furan resin (manufactured by Kao Quaker, EF).
  • an organic sulfonic acid curing agent manufactured by Kao Quaker, C-14
  • Fremantle quartz sand No. 5
  • amorphous cellulose As a cellulose-containing raw material, sheet-like wood pulp (“HV-10” manufactured by Tenbeck) was cut with a sheet pelletizer (“SG (E) -220” manufactured by Horai Co., Ltd.). The obtained pulp was dried using shelf drying (manufactured by Advantech Co., Ltd., vacuum constant temperature dryer “DRV320DA”) so that the pulp after drying was 1.0% by mass. The pulp obtained by the drying treatment was placed in a batch vibration mill (manufactured by Chuo Kako Co., Ltd., “MB-1”), and the treatment time was adjusted to produce spherical samples having different crystallinity.
  • a batch vibration mill manufactured by Chuo Kako Co., Ltd., “MB-1”
  • the sample was sieved to obtain amorphous cellulose having an average particle size shown in Table 1. Incidentally, the treatment was performed at a crystallinity of 17% for 10 minutes, 4% for 20 minutes, and -15% for 30 minutes. For particle size adjustment, 28 mesh (aperture 589 ⁇ m) was sieved, and the amount passing through the sieve was collected. As for the coarse particles, 300 ⁇ m was further sieved with 100 mesh, and the sieve residue was collected. For 800 ⁇ m, a 28 mesh sieve residue was collected.
  • Table 1 shows 100 parts by weight of refractory aggregate (silica (60% by mass, average particle size 80 ⁇ m), obsidian (20% by mass, average particle size 93 ⁇ m), graphite (20% by mass, average particle size 79 ⁇ m)).
  • a nonionic surfactant Kao Co., Ltd., Emulgen 106
  • 3.0 parts by weight calcium bentonite 2.0 parts by weight, polyvinyl alcohol 2.0 parts by weight, and ion-exchanged water 40 parts by weight. Parts were mixed to prepare a coating composition.
  • the unit of the addition amount described in Table 1 is part by mass.
  • the concentration of the coating agent was determined by the following operation.
  • a 300 ⁇ 150 (mm) expanded polystyrene model is set at the top at an elevation angle of 30 ° and a surface of 150 mm, and a half-round flow coating is performed. After drying at 50 ° C. for 1 hour, the same operation is applied twice and dried. The paint film was peeled off cleanly, four locations were measured with calipers, and the concentration was determined by adjusting the amount of water so that the average value was in the range of 1.4 mm ⁇ 0.1.

Abstract

　本発明は、耐火骨材、及び非晶化セルロースを含有する、消失模型用塗型剤組成物、並びに消失模型の周囲に塗型膜を有する鋳物用消失模型の製造方法であって、前記消失模型用塗型剤組成物を前記消失模型の周囲に付着させて塗型膜を形成させる工程を有する鋳物用消失模型の製造方法である。本発明によれば、安全性が高く、残渣欠陥をより抑制できる消失模型用塗型剤組成物及び鋳型の製造方法を提供することができる。

Description

消失模型用塗型剤組成物
　本発明は、消失模型の周囲に付着させる消失模型用塗型剤組成物に関する。
　消失模型鋳造法は、製品と同じ形状の合成樹脂発泡体模型を溶融金属（以下、「溶湯」ともいう）と置換させる鋳造法で、中子不要、型合せなどの煩雑な作業不要、設計変更が容易、短納期など数多くのメリットがあるため、近年、注目されている鋳造法である。この鋳造法では鋳込まれた溶湯によって合成樹脂発泡体を熱分解させるため、発生する多量の熱分解ガス及び残査によって鋳物に残渣欠陥が発生する欠点がある。特に合成樹脂発泡体としてポリスチレンを用いた場合は、炭化成分により鋳肌が悪化する。
　前記消失模型鋳造法において、消失模型用塗型剤は、合成樹脂発泡体模型の熱分解に起因する「残渣欠陥」、及び溶湯が塗膜を破壊して砂型に漏れ出す「焼着欠陥」を防止するために用いられる。
　残渣欠陥は、合成樹脂発泡体模型が溶融金属と置換する際、熱分解ガスの排出が不十分な場合に、熱分解残渣となり製品上部に巻き込む現象である。当該「残渣欠陥」を防止するためには、合成樹脂発泡体模型の熱分解ガスを効率良く鋳型側に排出させることが要求される。「焼着欠陥」については、溶湯の凝固が完了するまでの間、強固な膜として保持し続けることが要求される。
　従来の消失模型用塗型剤組成物として、例えば、特開平３－１８０２４４号公報には、水に不溶で親水性有機溶媒に可溶なニトロセルロースを用いたものが開示されている。当該消失模型用塗型剤組成物は、水－親水性有機溶媒系で白濁析出微分散する物質を選び、ニトロセルロースを塗液中にミクロに白濁析出微分散させて残渣欠陥を低減させるものである。また、特開２００１－１１０４号公報には、有機粒体物を含有させて残渣欠陥を低減させる塗型剤組成物が記載されている。
　本発明の消失模型用塗型剤組成物は、耐火骨材、及び非晶化セルロースを含有する。
実施例の評価に用いた消失模型の概略図である。
発明の詳細な説明
　従来の消失模型用塗型剤組成物では残渣欠陥の防止が十分ではなく、さらなる改善が求められていた。また、特開平３－１８０２４４号公報に係る消失模型用塗型剤組成物ではニトロセルロースを用いているため、安全性に問題がある。
　本発明は、安全性が高く、残渣欠陥をより抑制できる消失模型用塗型剤組成物を提供する。
　本発明の消失模型用塗型剤組成物は、耐火骨材、及び非晶化セルロースを含有する。
　本発明によれば、安全性が高く、残渣欠陥をより抑制できる消失模型用塗型剤組成物を提供できる。
　以下、本発明の一実施形態について説明する。
＜消失模型用塗型剤組成物＞
　本実施形態の消失模型用塗型剤組成物（以下、単に「塗型剤組成物」ともいう）は、耐火骨材、及び非晶化セルロースを含有する。本実施形態の消失模型用塗型剤組成物によれば、安全性が高く、残渣欠陥をより抑制できるという効果を奏する。このような効果を奏する理由は定かではないが、以下の様に考えられる。
　残渣欠陥を防止するためには、鋳造が完了するまで、塗型膜から合成樹脂発泡体模型の熱分解ガスを効率よく排出させることが重要である。本実施形態に係る塗型剤組成物では、塗型剤組成物の耐火骨材中に非晶化セルロースを含有するため、塗型膜中に当該非晶化セルロースが分散して存在する。当該非晶化セルロースは、鋳造時の熱によって燃焼消失するため、当該非晶化セルロースがあった部分は空隙となる。この空隙がガス孔となり、合成樹脂発泡体の熱分解ガスを効率よく排出させることができるため、残渣欠陥を低減させることができると考えられる。
　以下、本実施形態の消失模型用塗型剤組成物に含有される成分について説明する。
〔耐火骨材〕
　本実施形態に係る塗型剤組成物は、耐火骨材を含有する。当該耐火骨材は、従来から鋳造の目的に応じて利用されている耐火骨材を用いることができる。耐火骨材の例としては、雲母、黒曜石、真珠岩、松脂岩、正長石、曹長石、白瑠石、霞石、シリカ、アルミナ、ムライト、シャフトバンケツ、ダイアスポア、スピネル、マグネシア、オリビン、タルク、ジルコン、カオリン、シリマナイト、アンダルサイト、カイヤナイト、ギブサイト、黒砂石、デッカイト、灰長石、黒鉛ボーキサイトを焼成したもの等が挙げられる。当該耐火性骨材は、上記の１種又は２種以上で用いることができる。
　前記耐火骨材の平均粒子径は、残渣欠陥を防止する観点から２０μｍ以上が好ましく、４０μｍ以上がより好ましく、５０μｍ以上が更に好ましい。また、耐火骨材の平均粒子径は、焼着欠陥を防止する観点から４００μｍ以下が好ましく、２００μｍ以下がより好ましく、１５０μｍ以下が更に好ましい。また、耐火骨材の平均粒子径は２０～４００μｍが好ましく、４０～２００μｍがより好ましく、５０～１５０μｍが更に好ましい。なお、前記耐火骨材の平均粒子径は、実施例に記載の方法により測定する。
　本実施形態の塗型剤組成物の耐火骨材の含有量は、乾燥性やクラックなどの塗膜欠陥防止の観点から、３０質量％以上が好ましく、４０質量％以上がより好ましい。本実施形態の塗型剤組成物の耐火骨材の含有量は、塗布作業性の観点から、８０質量％以下が好ましく、７０質量％以下がより好ましい。また、本実施形態の塗型剤組成物の耐火骨材の含有量は、３０～８０質量％が好ましく、４０～７０質量％がより好ましい。
〔非晶化セルロース〕
　前記非晶化セルロースは、分子式(Ｃ６Ｈ１０Ｏ５)nで表される炭水化物（多糖類）であるセルロースの結晶構造が非晶化されたセルロースである。
　本明細書において、非晶化セルロースとは、結晶化度が３３％以下のセルロースを意味する。
　本明細書において、セルロースの結晶化度は、Ｘ線回折法による回折強度値からＳｅｇａｌ法により算出したセルロースＩ型結晶化度であり、下記計算式（Ａ）により定義される。
　セルロースＩ型結晶化度（％）＝［（Ｉ２２．６－Ｉ１８．５）／Ｉ２２．６］×１００　　　（Ａ）
〔式中、Ｉ２２．６は、Ｘ線回折における格子面（００２面）（回折角２θ＝２２．６°）の回折強度、Ｉ１８．５は、アモルファス部（回折角２θ＝１８．５°）の回折強度を示す〕
　ここで、セルロースＩ型結晶化度は、上記計算式（Ａ）が示す通り、Ｘ線回折パターンの回折角２２．６°(結晶性を表す００２面に対応するピーク)と１８．５°(アモルファス部に対応するピーク)のピーク強度Ｉを用いる。非晶化が進行するといずれＩ２２．６＜Ｉ１８．５となる場合がある（つまり、この定義によって計算するとマイナスの値となる。）一方、セルロースＩ型結晶化度の上限は１００％である。なお、セルロースＩ型とは天然セルロースの結晶形のことである。
　前記結晶化度は、残渣欠陥を抑制する観点から、３０％以下が好ましく、２５％以下がより好ましく、２０％以下が更に好ましい。前記結晶化度は、非晶化処理コストの観点から、－３０％以上が好ましく、－２０％以上がより好ましく、－１０％以上が更に好ましい。また、前記結晶化度は、－３０％～３０％が好ましく、－２０％～２５％がより好ましく、－１０％～２０％が更に好ましい。
　前記結晶化度が異なるセルロースを２種以上組み合わせて用いてもよいが、その場合のセルロースの結晶化度とは、用いられるセルロースの加重平均により求められる結晶化度を意味し、その値が前記範囲内であることが好ましい。
　塗型膜中に分散させたセルロースが燃焼消失した後にガス孔ができるためには、鋳造時のガス層の温度である２５０～４００℃で燃焼消失し、鋳造が終了するまでガス孔が存在することが必要である。そのため、２５０～４００℃で分解し、分解後の残炭率や灰分が少ない非晶化セルロースが好ましい。
　前記非晶化セルロースの形状は、特に限定されず、繊維状や粒子状のものを用いることができるが、塗布作業性の観点から、粒子状が好ましい。
　前記非晶化セルロースの形状が粒子状の場合、当該非晶化セルロースの平均粒子径は、残渣欠陥低減の観点から、５０μｍ以上が好ましく、８０μｍ以上がより好ましい。また、当該非晶化セルロースの平均粒子径は、焼着欠陥低減の観点から、５００μｍ以下が好ましく、２００μｍ以下がより好ましい。また、当該非晶化セルロースの平均粒子径は、５０～５００μｍが好ましく、８０～２００μｍがより好ましい。なお、本明細書において、平均粒子径は、実施例に記載の方法により測定する。
　前記非晶化セルロースの形状が繊維状の場合、当該非晶化セルロースの繊維長は、残渣欠陥低減の観点から、５０μｍ以上が好ましく、８０μｍ以上がより好ましく、１２０μｍ以上が更に好ましい。また、当該非晶化セルロースの繊維長は、焼着欠陥低減の観点から、６００μｍ以下が好ましく、３００μｍ以下がより好ましい。また、当該非晶化セルロースの繊維長は、５０～６００μｍが好ましく、８０～３００μｍがより好ましく、１２０～３００μｍが更に好ましい。
　前記非晶化セルロースの形状が繊維状の場合、当該非晶化セルロースの繊維径は、残渣欠陥低減の観点から、１０μｍ以上が好ましく、２０μｍ以上がより好ましい。また、当該非晶化セルロースの繊維径は、合成樹脂発泡体模型への塗工性の観点から、８０μｍ以下が好ましい。また、当該非晶化セルロースの繊維径は、１０～８０μｍが好ましく、２０～８０μｍがより好ましい。
　本実施形態に係る塗型剤組成物の非晶化セルロースの含有量は、耐火骨材１００質量部に対し、残渣欠陥低減の観点、すなわち、ガス孔となる空隙の確保の観点から、１質量部以上が好ましく、３質量部以上がより好ましく、４質量部以上が更に好ましい。また、本実施形態に係る塗型剤組成物の非晶化セルロースの含有量は、耐火骨材１００質量部に対し、焼着欠陥（加熱時の塗膜強度）の観点から１２質量部以下が好ましく、１０質量部以下がより好ましく、７質量部以下が更に好ましい。また、本実施形態に係る塗型剤組成物の非晶化セルロースの含有量は、耐火骨材１００質量部に対し、１～１２質量部が好ましく、３～１０質量部がより好ましく、４～７質量部が更に好ましい。
　前記非晶化セルロースの製造方法は特に限定されず、例えば、特開昭６２－１２６９９９号公報、特開昭６２－１２７０００号公報、特開昭６２－２３６８０１号公報、特開２００３－６４１８４号公報、特開２００４－３３１９１８号公報、特許第４１６０１０８号公報、特許第４１６０１０９号公報、特開２０１１－１５４７号公報等の各文献に記載された方法により得ることができる。
〔分散媒〕
　本実施形態の消失模型鋳造法では、前記非晶化セルロースを鋳造時の熱によって燃焼消失させた後の空隙をガス孔とするため、非晶化セルロースを溶解させる分散媒を用いると、当該ガス孔となる空隙が形成されにくい。そのため、当該分散媒は、前記非晶化セルロースを溶解しないものが好ましい。
　前記分散媒としては、例えば、アルコール類や水等が使用できる。
　アルコール系塗型剤組成物の場合は、乾燥性の観点から、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の低級アルコール類が好ましく、エタノールがより好ましい。アルコール系塗型剤組成物の場合は、芳香族系溶剤や炭化水素系溶剤を補助分散媒として使用してもよい。
　アルコール系塗型剤組成物中の分散媒の量は用いる分散媒の種類によって適宜変更しうる。一例としては、当該分散媒が低級アルコールの場合、塗布作業性の観点から、耐火骨材１００質量部に対し、２０質量部以上が好ましく、７０質量部以上がより好ましい。アルコール系塗型剤組成物中の分散媒の量は、低級アルコールの場合、乾燥性やクラック等の塗膜欠陥防止の観点から、耐火骨材１００質量部に対し、１２０質量部以下が好ましく、１１０質量部以下がより好ましい。また、アルコール系塗型剤組成物中の分散媒の量は、低級アルコールであれば、塗布作業性と健全な塗膜を形成させる観点から、耐火骨材１００質量部に対し、２０～１２０質量部が好ましく、７０～１１０質量部がより好ましい。
　水系塗型剤組成物の場合、水系塗型剤組成物中の水の量は、塗布作業性の観点から、耐火骨材１００質量部に対し、２０質量部以上が好ましく、７０質量部以上がより好ましい。水系塗型剤組成物の場合、水系塗型剤組成物中の水の量は、乾燥性の観点から、耐火骨材１００質量部に対し、１５０質量部以下が好ましく、１３０質量部以下がより好ましい。また、水系塗型剤組成物の場合、水系塗型剤組成物中の水の量は、塗布作業性と乾燥性の観点から、耐火骨材１００質量部に対し、２０～１５０質量部が好ましく、７０～１３０質量部がより好ましい。
〔粘結剤〕
　本実施形態の塗型剤組成物には、通常使用されるような粘結剤を含有しても良い。当該粘結剤としては、例えば、水系ではポリアクリル酸ナトリウム、澱粉、メチルセルロース、ポリビニルアルコール、アルギン酸ナトリウム、アラビアガム等の水溶性高分子や各種の樹脂エマルションが使用できる。また、アルコール系ではアルコールに可溶又は分散する各種樹脂を添加するのが、塗型膜強度の点から好ましい。粘結剤の含有量は、塗膜強度と経済性の観点から、耐火骨材１００質量部に対し、０．５質量部以上が好ましく、３０質量部以下が好ましい。また、粘結剤の含有量は、塗膜強度と経済性の観点から、耐火骨材１００質量部に対し、０．５～３０質量部が好ましい。
〔焼結剤〕
　本実施形態の塗型剤組成物には、通常使用されるような焼結剤を含有しても良い。当該焼結剤としては、例えば、ナトリウムベントナイト、カルシウムベントナイト等のベントナイト、木節粘土等の粘土類、エチルシリケート等が挙げられる。中でも、ベントナイトは、粘結剤としての役割の他、高温域においては焼結剤としての役割も果たすため好ましい。焼結剤の添加量は、高温時の塗膜強度の観点から、耐火骨材１００質量部に対し、０．５質量部以上が好ましく、１．０質量部以上がより好ましい。また、焼結剤の添加量は、高温時の塗膜強度の観点から、耐火骨材１００質量部に対し、３０質量部以下が好ましく、１５質量部以下がより好ましい。また、焼結剤の添加量は、高温時の塗膜強度の観点から、耐火骨材１００質量部に対し、０．５～３０質量部が好ましく、１．０～１５質量部がより好ましい。
〔その他の成分〕
　本実施形態の塗型剤組成物に配合できるその他の成分として、界面活性剤、分散剤、チキソトロピー性付与剤等が挙げられる。
　本実施形態の塗型剤組成物は、消失模型の周囲に付着させる塗型剤組成物として好適に使用することができる。
＜鋳物用消失模型の製造方法＞
　本実施形態の鋳物用消失模型の製造方法では、従来の鋳物用消失模型の製造方法を適用することができる。本実施形態の鋳物用消失模型の製造方法は、消失模型の周囲に塗型膜を有する鋳物用消失模型の製造方法であって、前記消失模型用塗型剤組成物を前記消失模型の周囲に付着させて塗型膜を形成させる工程を有する。
　本実施形態の塗型剤組成物を付着させる消失模型としては、通常と同様の合成樹脂発泡体の模型を用いることができる。合成樹脂発泡体としては、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、又はこれらの共重合体等の発泡体が用いられる。本実施形態の塗型剤組成物を付着させる消失模型が発泡ポリスチレンである場合、本実施形態の塗型剤組成物の効果がより得られる。塗型剤組成物を消失模型に付着させて塗型膜を形成させる方法は、流し塗り（ブッカケ法）、浸漬（ドブ漬け法）、刷毛塗り、スプレー塗布等の従来知られている方法の何れでも良い。
　本実施形態の鋳物用消失模型の製造方法により得られた鋳物用消失模型は、消失模型鋳造法による鋳型の製造方法に好適に用いることができる。
＜鋳物の製造方法＞
　本実施形態の消失模型鋳造法による鋳型の製造方法では、従来の消失模型鋳造法による鋳型の製造方法を適用することができる。本実施形態の鋳型の製造方法は、前記鋳物用消失模型の製造方法によって得られた鋳物用消失模型を用いる鋳物の製造方法であって、前記鋳物用消失模型を鋳物砂に埋設する工程と、前記鋳物砂に埋設した前記鋳物用消失模型に溶融金属を鋳込む工程とを有する。
　前記鋳物用消失模型を鋳物砂に埋設する工程で用いる鋳物砂としては、石英質を主成分とする珪砂の他、ジルコン砂、クロマイト砂、合成セラミック砂等の新砂又は再生砂が使用される。鋳物砂はバインダーを添加せずに用いることもでき、その場合には充填性が良好であるが、高強度の鋳型が要求される場合には、従来公知のバインダーを添加し、硬化剤により硬化させるのが好ましい。
　前記バインダーを添加する場合に係る本実施形態の鋳型の製造方法は、前記鋳物用消失模型の製造方法によって得られた鋳物用消失模型を用いる鋳物の製造方法であって、前記鋳物砂に、バインダー及び当該バインダーを硬化させる硬化剤を加え、混練して混合物を調製する工程と、前記鋳物用消失模型を前記混合物に埋設する工程と、前記混合物に埋設した前記鋳物用消失模型に溶融金属を鋳込む工程とを有する。
　前記バインダーとしては、通常使用されるようなバインダーを使用することができる。当該バインダーとしては、例えば、水系ではポリアクリル酸ナトリウム、澱粉、メチルセルロース、ポリビニルアルコール、アルギン酸ナトリウム、アラビアガム等の水溶性高分子や各種の樹脂エマルションが使用できる。また、アルコール系ではアルコールに可溶又は分散する各種樹脂を添加するのが、鋳型強度の点から好ましい。当該バインダーの含有量は、鋳型強度と経済性の観点から、鋳物砂１００質量部に対し、０．４質量部以上が好ましく、０．５質量部以上がより好ましい。また、当該バインダーの含有量は、鋳型強度と経済性の観点から、鋳物砂１００質量部に対し、１．２質量部以下が好ましく、０．８質量部以下がより好ましい。また、当該バインダーの含有量は、鋳型強度と経済性の観点から、鋳物砂１００質量部に対し、０．４～１．２質量部が好ましく、０．５～０．８質量部がより好ましい。
　本実施形態の鋳型の製造方法において、鋳込み温度は、使用する金属により異なるが、鋳鉄系の場合は一般に１３３０～１４１０℃であり、アルミニウム系の場合は一般に７００～７５０℃であり、鋳鋼系の場合は一般に１４５０～１５００℃である。本実施形態の消失模型鋳造法は、中でも、鋳鉄系に発生する残渣欠陥をより低減できる。
　前記消失模型用塗型剤組成物を用いて鋳物を製造すると、残渣欠陥および焼着欠陥が少なく、鋳肌が美麗な鋳物が得られるため、複雑な構造や、鋳肌表面の美しさが要求されるもの等に好適である。具体的な鋳物の例としては、自動車金型、工作機械、建設機械の油圧バルブ、モーター、エンジンフレーム、建築部材等に用いられる、部材、部品等が挙げられる。
　上述した実施形態に関し、本発明はさらに以下の組成物、製造方法、或いは用途を開示する。
＜１＞耐火骨材、及び非晶化セルロースを含有する、消失模型用塗型剤組成物。
＜２＞前記耐火骨材の平均粒子径が、２０μｍ以上が好ましく、４０μｍ以上がより好ましく、５０μｍ以上が更に好ましく、４００μｍ以下が好ましく、２００μｍ以下がより好ましく、１５０μｍ以下が更に好ましく、２０～４００μｍが好ましく、４０～２００μｍがより好ましく、５０～１５０μｍが更に好ましい前記＜１＞に記載の消失模型用塗型剤組成物。
＜３＞前記耐火骨材の含有量が、３０質量％以上が好ましく、４０質量％以上がより好ましく、８０質量％以下が好ましく、７０質量％以下がより好ましく、３０～８０質量％が好ましく、４０～７０質量％がより好ましい前記＜１＞又は＜２＞に記載の消失模型用塗型剤組成物。
＜４＞前記非晶化セルロースの結晶化度が３０％以下が好ましく、２５％以下がより好ましく、２０％以下が更に好ましく、―３０％以上が好ましく、―２０％以上がより好ましく、－１０％以上が更に好ましく、－３０％～３０％が好ましく、－２０％～２５％がより好ましく、－１０％～２０％が更に好ましい、前記＜１＞～＜３＞いずれかに記載の消失模型用塗型剤組成物。
＜５＞前記非晶化セルロースが繊維状及び／又は粒子状が好ましく、粒子状がより好ましい、前記＜１＞～＜４＞いずれかに記載の消失模型用塗型剤組成物。
＜６＞前記非晶化セルロースの平均粒子径が、５０μｍ以上が好ましく、８０μｍ以上がより好ましく、５００μｍ以下が好ましく、２００μｍ以下がより好ましく、５０～５００μｍが好ましく、８０～２００μｍがより好ましい前記＜５＞に記載の消失模型用塗型剤組成物。
＜７＞前記非晶化セルロースの繊維長が、５０μｍ以上が好ましく、８０μｍ以上がより好ましく、１２０μｍ以上が更に好ましく、６００μｍ以下が好ましく、３００μｍ以下がより好ましく、５０～６００μｍが好ましく、８０～３００μｍがより好ましく、１２０～３００μｍが更に好ましい前記＜５＞に記載の消失模型用塗型剤組成物。
＜８＞前記非晶化セルロースの繊維径が、１０μｍ以上が好ましく、２０μｍ以上がより好ましく、８０μｍ以下が好ましく、１０～８０μｍが好ましく、２０～８０μｍがより好ましい前記＜５＞又は＜７＞に記載の消失模型用塗型剤組成物。
＜９＞前記非晶化セルロースの含有量が、前記耐火骨材１００質量部に対し、１質量部以上が好ましく、３質量部以上がより好ましく、４質量部以上が更に好ましく、１２質量部以下が好ましく、１０質量部以下がより好ましく、７質量部以下が更に好ましく、１～１２質量部が好ましく、３～１０質量部がより好ましく、４～７質量部が更に好ましい前記＜１＞～＜８＞のいずれかに記載の消失模型用塗型剤組成物。
＜１０＞更に、分散剤を含有し、前記分散剤は前記非晶化セルロースを溶解させない前記＜１＞～＜９＞いずれかに記載の消失模型用塗型剤組成物。
＜１１＞前記分散媒が、低級アルコールが好ましく、エタノールがより好ましい前記＜１０＞に記載の消失模型用塗型剤組成物。
＜１２＞前記分散媒の含有量が、耐火骨材１００質量部に対し、２０質量部以上が好ましく、７０質量部以上がより好ましく、１２０質量部以下が好ましく、１１０質量部以下がより好ましく、２０～１２０質量部が好ましく、７０～１１０質量部がより好ましい前記＜１１＞に記載の消失模型用塗型剤組成物。
＜１３＞前記分散媒が、水が好ましい前記＜１０＞に記載の消失模型用塗型剤組成物。
＜１４＞前記分散媒が、耐火骨材１００質量部に対し、２０質量部以上が好ましく、７０質量部以上がより好ましく、１５０質量部以下が好ましく、１３０質量部以下がより好ましく、２０～１５０質量部が好ましく、７０～１３０質量部がより好ましい前記＜１３＞に記載の消失模型用塗型剤組成物。
＜１５＞更に、粘結剤を含有し、当該粘結剤の含有量が、耐火骨材１００質量部に対し、０．５質量部以上が好ましく、３０質量部以下が好ましく、０．５～３０質量部が好ましい前記＜１＞～＜１４＞のいずれかに記載の消失模型用塗型剤組成物。
＜１６＞更に、焼結剤を含有し、焼結剤の添加量が、耐火骨材１００質量部に対し、０．５質量部以上が好ましく、１．０質量部以上がより好ましく、３０質量部以下が好ましく、１５質量部以下がより好ましく、０．５～３０質量部が好ましく、１．０～１５質量部がより好ましい前記＜１＞～＜１５＞のいずれかに記載の消失模型用塗型剤組成物。
＜１７＞前記焼結剤が、カルシウムベントナイトが好ましい前記＜１６＞に記載の消失模型用塗型剤組成物。
＜１８＞消失模型の周囲に塗型膜を有する鋳物用消失模型の製造方法であって、前記＜１＞～＜１７＞いずれかに記載の消失模型用塗型剤組成物を前記消失模型の周囲に付着させて塗型膜を形成させる工程を有する、鋳物用消失模型の製造方法。
＜１９＞前記消失模型が、発泡ポリスチレンが好ましい前記＜１８＞に記載の鋳物用消失模型の製造方法。
＜２０＞前記＜１８＞又＜１９＞に記載の鋳物用消失模型の製造方法によって得られた鋳物用消失模型を用いる鋳物の製造方法であって、前記鋳物用消失模型を鋳物砂に埋設する工程と、前記鋳物砂に埋設した前記鋳物用消失模型に溶融金属を鋳込む工程とを有する、鋳物の製造方法。
＜２１＞前記＜１８＞又は＜１９＞のいずれかに記載の鋳物用消失模型の製造方法によって得られた鋳物用消失模型を用いる鋳物の製造方法であって、鋳物砂に、バインダー及び当該バインダーを硬化させる硬化剤を加え、混練して混合物を調製する工程と、前記鋳物用消失模型を前記混合物に埋設する工程と、前記混合物に埋設した前記鋳物用消失模型に溶融金属を鋳込む工程とを有する、鋳物の製造方法。
＜２２＞前記＜１＞～＜１７＞のいずれかに記載の消失模型用塗型剤組成物の消失模型用の塗型剤としての使用。
　以下、本発明を具体的に示す実施例等について説明する。
＜評価方法＞
〔セルロースＩ型結晶化度〕
　セルロースＩ型結晶化度は、サンプルのＸ線回折強度を、株式会社リガク製、商品名「Ｒｉｇａｋｕ　ＲＩＮＴ　２５００ＶＣ　Ｘ－ＲＡＹ　ｄｉｆｆｒａｃｔｏｍｅｔｅｒ」を用いて以下の条件で測定し、前記計算式に基づいて算出した。なお、測定用サンプルは、面積３２０ｍｍ２×厚さ１ｍｍのペレットを圧縮して作製した。
・Ｘ線源：Ｃｕ／Ｋα－ｒａｄｉａｔｉｏｎ
・管電圧：４０ｋｖ　　管電流：１２０ｍＡ
・測定範囲：回折角２θ＝５～４５°　　スキャンスピード：１０°／ｍｉｎ
〔ＴＧ分解開始温度〕
　株式会社リガク社製「ＴＧ－８１１０」を用いて、アルミナパンφ５ｍｍ×２．５Ｈ、ＡＩＲフロー５００ｍｌ／ｍｉｎ、昇温速度５℃／ｍｉｎの条件で測定を行った。ＴＧの減少が開始した時点の温度を分解開始温度とした。
〔平均粒子径〕
　平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置（堀場製作所製ＬＡ－９２０）を用いて測定された体積累積５０％の平均粒子径である。分析条件は下記の通りである。
・測定方法：フロー法
・分散媒：イオン交換水
・分散方法：撹拌、内蔵超音波３分
・試料濃度：２ｍｇ／１００ｃｃ
〔残渣欠陥の評価方法〕
　発泡ポリスチレン（発泡倍率５０倍）を用いて図１に示す形状の消失模型１を作製した。この消失模型の周囲に後述する塗型剤組成物を付着させ（乾燥膜厚：１．４ｍｍ）、鋳物用消失模型を作製した。そして、フリーマントル珪砂（５号）１００質量部に有機スルホン酸硬化剤（花王クエーカー製、Ｃ－１４）を０．２質量部添加し、これらを混練した後に、フラン樹脂（花王クエーカー製、ＥＦ－５３０２）を前記珪砂１００質量部に対して０．５質量部混合した。得られた混練砂に前記の鋳物用消失模型を埋設し、溶融金属が溢れない速度で堰から鋳込みを行い（鋳鉄：ＦＣ－２５０、鋳込み温度：１４００℃）、２４時間経過後、鋳型をばらして鋳物を取り出した。得られた鋳物について、ＴＰ側面の４００×１００の２つの側面に発生した残渣面積（％）を画像解析により計測した。
〔４００℃通気度の評価方法〕
　下記表１に示す塗型剤について、試験片が完成した後に、４００℃±１０℃に保持できるオーブンにて、３０分加熱させ室温まで冷却させ、日本鋳造工学会関西支部が発行する「消失模型鋳造用塗型剤の試験方法（平成８年３月）」の「５．通気度試験方法」に準じて、通気度の測定を行なった。また、「４００℃通気度変化（６／６０ｍｉｎ比）」は、４００℃±１０℃に保持できるオーブンにて、６分後および６０分後の通気度を各々測定し、６分後／６０分後×１００にて算出した。すなわち、加熱初期の通気性を示す指標で、値が大きい程、加熱初期に高い通気性になることを示す。
〔固形分６５％粘度〕
　下記表１に示す塗型剤について、イオン交換水を添加し、固形分６５％になるように調整した。その後、レオメーターにて、（条件：パラレルコーン、２０℃、クリアランス１ｍｍ）せん断速度１０ｓ－１の条件下で６０秒履歴後の粘度（ｍＰａ・ｓ）を測定した。
〔１０００℃塗膜強度〕
　表１に示す塗型剤について、日本鋳造工学会関西支部が発行する「消失模型鋳造用塗型剤の試験方法（平成８年３月）」の「６．抗折力測定法」に準じて、塗膜強度の測定を行なった。なお、１０００℃の加熱処理については、非酸化性雰囲気にするため、Φ５０のルツボ中に平均粒子径６０μｍの鱗状黒鉛を充填し、その内部に試験片を埋設した。その後、１０００℃±３０℃に保持できるマッフル炉にて、１時間分加熱させて室温まで冷却し測定した。なお、加熱工程以外は「６．抗折力測定法」に準じて測定した。
＜非晶化セルロースの製造＞
　セルロース含有原料として、シート状木材パルプ（テンベック社製「ＨＶ－１０」）をシートペレタイザー（株式会社ホーライ製「ＳＧ（Ｅ）－２２０」）にかけて裁断した。得られたパルプを棚乾燥（アドバンテック社製、真空定温乾燥機「ＤＲＶ３２０ＤＡ」）を用いて、乾燥後のパルプが１．０質量％になるように乾燥した。乾燥処理にて得られたパルプを、バッチ式振動ミル（中央化工機株式会社製、「ＭＢ－１」）に入れて、処理時間を調整して結晶化度の異なる球状のサンプルを作製した。当該サンプルを篩いにかけ、表１に記載の平均粒子径を有する非晶化セルロースを得た。因みに、結晶化度１７％は１０分、４％は２０分、－１５％は３０分の処理を行った。粒度調整については、２８メッシュ（目開き５８９μｍ）の篩掛けを行い、篩通過分を採取した。粗粒分については、３００μｍは、上記採取分を更に１００メッシュの篩掛けを行い、その篩残分を採取した。８００μｍは、２８メッシュの篩残分を採取した。
＜塗型剤組成物の調製＞
〔実施例１～９及び比較例１、２〕
　耐火骨材（シリカ（６０質量％、平均粒子径８０μｍ）、黒曜石（２０質量％、平均粒子径９３μｍ）、黒鉛（２０質量％、平均粒子径７９μｍ））１００質量部に対し、表１に示す量の添加物を添加し、ノニオン性界面活性剤（花王株式会社製、エマルゲン１０６）３．０質量部、カルシウムベントナイト２．０質量部、ポリビニルアルコール２．０質量部、並びにイオン交換水４０質量部を混合し、塗型剤組成物を調製した。表１に記載の添加量の単位は質量部である。なお、塗型剤の濃度は以下の操作で決定した。
［塗型剤の濃度の決定方法］
　３００×１５０（ｍｍ）の発泡ポリスチレン模型を仰角３０°、１５０ｍｍの面を上部にセットして、１往復半の流し塗りを行う。５０℃で１時間乾燥後、同様の操作で２度塗りを行い乾燥させる。塗膜を綺麗にはがし取り、ノギスで４箇所を測定し、その平均値が１．４ｍｍ±０．１の範囲になるように水量を調整し濃度を決定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001

Claims (9)

  1. 　耐火骨材、及び非晶化セルロースを含有する、消失模型用塗型剤組成物。
  2. 　前記非晶化セルロースの結晶化度が３０％以下である、請求項１に記載の消失模型用塗型剤組成物。
  3. 　前記非晶化セルロースが粒子状である、請求項１又は２に記載の消失模型用塗型剤組成物。
  4. 　前記非晶化セルロースの平均粒子径が５０～５００μｍである、請求項３に記載の消失模型用塗型剤組成物。
  5. 　前記非晶化セルロースの含有量が、前記耐火骨材１００質量部に対して１～１２質量部である、請求項１～４いずれか１項に記載の消失模型用塗型剤組成物。
  6. 　更に、分散剤を含有し、前記分散剤は前記非晶化セルロースを溶解させない、請求項１～５いずれか１項に記載の消失模型用塗型剤組成物。
  7. 　消失模型の周囲に塗型膜を有する鋳物用消失模型の製造方法であって、
    　請求項１～６いずれか１項に記載の消失模型用塗型剤組成物を前記消失模型の周囲に付着させて塗型膜を形成させる工程を有する、鋳物用消失模型の製造方法。
  8. 　請求項７に記載の鋳物用消失模型の製造方法によって得られた鋳物用消失模型を用いる鋳物の製造方法であって、
    　前記鋳物用消失模型を鋳物砂に埋設する工程と、
    　前記鋳物砂に埋設した前記鋳物用消失模型に溶融金属を鋳込む工程とを有する、鋳物の製造方法。
  9. 　請求項１～６いずれか１項に記載の組成物の消失模型用の塗型剤としての使用。
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