JP3159771B2 - 鋳型材 - Google Patents
鋳型材Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鋳造品を製造する際に
用いられる鋳型材に関するものである。
用いられる鋳型材に関するものである。
【０００２】
【従来技術とその問題点】従来、ジルコンサンド、珪
砂、セラミックスパウダー、アルミナ、ムライト、シャ
モット等の耐火性材料に、シリカゾル、珪酸ソーダ、ア
ミンシリケート、エチルシリケート加水分解液等、各種
のバインダーを配合して鋳型材が造型されている。上記
公知、公用の鋳型材は、乾燥性、耐水性および鋳型表面
の改質性などの点において、それぞれ固有の長所を有し
ているが、生型強度や焼成強度の点では未だ改善の余地
が残されている。
砂、セラミックスパウダー、アルミナ、ムライト、シャ
モット等の耐火性材料に、シリカゾル、珪酸ソーダ、ア
ミンシリケート、エチルシリケート加水分解液等、各種
のバインダーを配合して鋳型材が造型されている。上記
公知、公用の鋳型材は、乾燥性、耐水性および鋳型表面
の改質性などの点において、それぞれ固有の長所を有し
ているが、生型強度や焼成強度の点では未だ改善の余地
が残されている。
【０００３】
【発明の目的】本発明は生型強度や焼成強度の高い鋳型
材を提供することを目的とする。
材を提供することを目的とする。
【０００４】
【発明の概要】本発明の鋳型材は、耐火性材料に、結合
剤として、シリカとシリカ以外の無機酸化物の１種また
は２種以上の複合酸化物であって、その平均粒径（Dp）
と比表面積（Ｓ）が、不等式 Ｓ（m2/g）≧３０００／ Dp（nm） を満足する微粒子が分散した複合酸化物ゾルを配合して
造型したことを特徴とするものである。
剤として、シリカとシリカ以外の無機酸化物の１種また
は２種以上の複合酸化物であって、その平均粒径（Dp）
と比表面積（Ｓ）が、不等式 Ｓ（m2/g）≧３０００／ Dp（nm） を満足する微粒子が分散した複合酸化物ゾルを配合して
造型したことを特徴とするものである。
【０００５】
【発明の具体的な説明】本発明の鋳型材は、耐火性材料
としてジルコンサンド、珪砂、セラミックスパウダー、
アルミナ、ムライト、シャモット等を使用することがで
きる。
としてジルコンサンド、珪砂、セラミックスパウダー、
アルミナ、ムライト、シャモット等を使用することがで
きる。
【０００６】次に、本発明の鋳型材はバインダーとし
て、複合酸化物ゾルを用いるが、この複合酸化物は、シ
リカとシリカ以外の無機酸化物とからなる複合酸化物で
あって、それぞれの酸化物の混合物ではない。無機酸化
物としては、周期表の３Ａ族、３Ｂ族、４Ａ族、４Ｂ
族、５Ａ族、５Ｂ族、６Ｂ族の金属または非金属の元素
の酸化物を挙げることができ、具体的には、Ａｌ
2 Ｏ3 、Ｂ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、ＺｒＯ2 、ＳｎＯ2 、Ｃ
ｅ2 Ｏ3 、Ｐ2Ｏ5 、Ｓｂ2 Ｏ3 、ＭｏＯ3 、ＷＯ3 等
がある。
て、複合酸化物ゾルを用いるが、この複合酸化物は、シ
リカとシリカ以外の無機酸化物とからなる複合酸化物で
あって、それぞれの酸化物の混合物ではない。無機酸化
物としては、周期表の３Ａ族、３Ｂ族、４Ａ族、４Ｂ
族、５Ａ族、５Ｂ族、６Ｂ族の金属または非金属の元素
の酸化物を挙げることができ、具体的には、Ａｌ
2 Ｏ3 、Ｂ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、ＺｒＯ2 、ＳｎＯ2 、Ｃ
ｅ2 Ｏ3 、Ｐ2Ｏ5 、Ｓｂ2 Ｏ3 、ＭｏＯ3 、ＷＯ3 等
がある。
【０００７】上記無機酸化物に対するシリカの複合割合
（モル比）は、０．５乃至２０の範囲が適当である。こ
の比が２０を越えると、後記する微粒子の比表面積が小
さくなり、一方、０．５未満では、微粒子の比表面積は
殆ど増加しなくなる。また、ゾルの安定性も劣ってく
る。
（モル比）は、０．５乃至２０の範囲が適当である。こ
の比が２０を越えると、後記する微粒子の比表面積が小
さくなり、一方、０．５未満では、微粒子の比表面積は
殆ど増加しなくなる。また、ゾルの安定性も劣ってく
る。
【０００８】本発明で用いる複合酸化物ゾルは、ゾル中
に分散した複合酸化物の微粒子の比表面積Ｓ（m2/g）
が、大きいことが特徴であり、具体的には微粒子の平均
粒径をDp（nm）で表した場合、不等式 Ｓ（m2/g）≧３０００／ Dp（nm） を満足する微粒子が分散したゾルである。
に分散した複合酸化物の微粒子の比表面積Ｓ（m2/g）
が、大きいことが特徴であり、具体的には微粒子の平均
粒径をDp（nm）で表した場合、不等式 Ｓ（m2/g）≧３０００／ Dp（nm） を満足する微粒子が分散したゾルである。
【０００９】次に、複合酸化物ゾルの製造について詳述
する。シリカの原料としては、アルカリ金属、アンモニ
ウムまたは有機塩基の珪酸塩を用いる。アルカリ金属の
珪酸塩としては、珪酸ナトリウム（水ガラス）や珪酸カ
リウムが用いられる。有機塩基としては、テトラエチル
アンモニウム塩などの第４級アンモニウム塩、モノエタ
ノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールア
ミンなどのアミン類を挙げることができ、アンモニウム
の珪酸塩または有機塩基の珪酸塩には、珪酸液にアンモ
ニア、第４級アンモニウム水酸化物、アミン化合物など
を添加したアルカリ性溶液も含まれる。
する。シリカの原料としては、アルカリ金属、アンモニ
ウムまたは有機塩基の珪酸塩を用いる。アルカリ金属の
珪酸塩としては、珪酸ナトリウム（水ガラス）や珪酸カ
リウムが用いられる。有機塩基としては、テトラエチル
アンモニウム塩などの第４級アンモニウム塩、モノエタ
ノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールア
ミンなどのアミン類を挙げることができ、アンモニウム
の珪酸塩または有機塩基の珪酸塩には、珪酸液にアンモ
ニア、第４級アンモニウム水酸化物、アミン化合物など
を添加したアルカリ性溶液も含まれる。
【００１０】また、無機酸化物の原料としては、アルカ
リ可溶の無機化合物を用い、前記した金属または非金属
のオキソ酸のアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属
塩、アンモニウム塩、第４級アンモニウム塩を挙げるこ
とができ、より具体的には、アルミン酸ナトリウム、四
硼酸ナトリウム、炭酸ジルコニルアンモニウム、アンチ
モン酸カリウム、錫酸カリウム、アルミノ珪酸ナトリウ
ム、モリブデン酸ナトリウム、硝酸セリウムアンモニウ
ム、燐酸ナトリウムが適当である。
リ可溶の無機化合物を用い、前記した金属または非金属
のオキソ酸のアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属
塩、アンモニウム塩、第４級アンモニウム塩を挙げるこ
とができ、より具体的には、アルミン酸ナトリウム、四
硼酸ナトリウム、炭酸ジルコニルアンモニウム、アンチ
モン酸カリウム、錫酸カリウム、アルミノ珪酸ナトリウ
ム、モリブデン酸ナトリウム、硝酸セリウムアンモニウ
ム、燐酸ナトリウムが適当である。
【００１１】複合酸化物ゾルを生成するには、予め、前
記化合物のアルカリ水溶液を個別に調製するか、また
は、混合水溶液を調製しておき、この水溶液を目的とす
る複合酸化物の複合割合に応じて、ｐＨ１０以上のアル
カリ水溶液中に撹拌しながら徐々に添加する。これらの
水溶液の添加と同時に同溶液のｐＨ値は変化するが、本
発明ではこのｐＨ値を所定の範囲に制御するような操作
は特に必要ない。水溶液は、最終的に、無機酸化物の種
類とその複合割合とによって定まるｐＨ値に落ち着く。
ｐＨを所定の範囲に制御するとき、例えば酸を添加する
ことがあるが、この場合、添加された酸により複合酸化
物の原料の金属の塩が生成し、このためゾルの安定性が
低下することがある。なお、このときの水溶液の添加速
度には格別の制限はない。
記化合物のアルカリ水溶液を個別に調製するか、また
は、混合水溶液を調製しておき、この水溶液を目的とす
る複合酸化物の複合割合に応じて、ｐＨ１０以上のアル
カリ水溶液中に撹拌しながら徐々に添加する。これらの
水溶液の添加と同時に同溶液のｐＨ値は変化するが、本
発明ではこのｐＨ値を所定の範囲に制御するような操作
は特に必要ない。水溶液は、最終的に、無機酸化物の種
類とその複合割合とによって定まるｐＨ値に落ち着く。
ｐＨを所定の範囲に制御するとき、例えば酸を添加する
ことがあるが、この場合、添加された酸により複合酸化
物の原料の金属の塩が生成し、このためゾルの安定性が
低下することがある。なお、このときの水溶液の添加速
度には格別の制限はない。
【００１２】シード粒子の分散液を出発原料として、複
合酸化物ゾルを製造することも可能である。この場合に
は、シード粒子として、ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＴｉＯ
2 またはＺｒＯ2 等の無機酸化物またはこれらの複合酸
化物の微粒子が用いられ、通常、これらのゾルを用いる
ことができる。勿論、前記した製造方法によって得られ
たゾルをシード粒子分散液としてもよい。
合酸化物ゾルを製造することも可能である。この場合に
は、シード粒子として、ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＴｉＯ
2 またはＺｒＯ2 等の無機酸化物またはこれらの複合酸
化物の微粒子が用いられ、通常、これらのゾルを用いる
ことができる。勿論、前記した製造方法によって得られ
たゾルをシード粒子分散液としてもよい。
【００１３】このｐＨ１０以上に調整したシード粒子分
散液中に前記化合物の水溶液を、上記したアルカリ水溶
液中に添加する方法と同様にして、撹拌しながら添加す
る。この場合も、分散液のｐＨ制御は行わず成り行きに
任せる。このように、シード粒子を核として複合酸化物
粒子を成長させると、成長粒子の粒径コントロールが容
易であり、粒度の揃ったものを得ることができる。
散液中に前記化合物の水溶液を、上記したアルカリ水溶
液中に添加する方法と同様にして、撹拌しながら添加す
る。この場合も、分散液のｐＨ制御は行わず成り行きに
任せる。このように、シード粒子を核として複合酸化物
粒子を成長させると、成長粒子の粒径コントロールが容
易であり、粒度の揃ったものを得ることができる。
【００１４】上記したシリカ原料および無機酸化物原料
はアルカリ側で高い溶解度をもっている。しかしなが
ら、この溶解度の大きいｐＨ領域で両者を混合すると、
珪酸イオンおよびアルミン酸イオンなどのオキソ酸イオ
ンの溶解度が低下し、これらの複合物が析出してコロイ
ド粒子に成長したり、あるいは、シード粒子上に析出し
て粒子成長が起こる。従って、コロイド粒子の析出、成
長に際して、従来法のようなｐＨ制御は不要となる。ま
た、このようにして得られたゾルのコロイド粒子は従来
法によるコロイド粒子と異なり、大きな比表面積をもっ
ており、従って、多孔質となる。
はアルカリ側で高い溶解度をもっている。しかしなが
ら、この溶解度の大きいｐＨ領域で両者を混合すると、
珪酸イオンおよびアルミン酸イオンなどのオキソ酸イオ
ンの溶解度が低下し、これらの複合物が析出してコロイ
ド粒子に成長したり、あるいは、シード粒子上に析出し
て粒子成長が起こる。従って、コロイド粒子の析出、成
長に際して、従来法のようなｐＨ制御は不要となる。ま
た、このようにして得られたゾルのコロイド粒子は従来
法によるコロイド粒子と異なり、大きな比表面積をもっ
ており、従って、多孔質となる。
【００１５】上記の微粒子が分散したゾルを濃縮する場
合には、予め分散液中のアルカリ金属イオン、アルカリ
土類金属イオンおよびアンモニウムイオン等の一部を除
去した後に濃縮したほうが、複合酸化物微粒子が分散し
た安定な濃縮ゾルが得られる。除去方法としては、限外
濾過等の公知の方法を採用する。
合には、予め分散液中のアルカリ金属イオン、アルカリ
土類金属イオンおよびアンモニウムイオン等の一部を除
去した後に濃縮したほうが、複合酸化物微粒子が分散し
た安定な濃縮ゾルが得られる。除去方法としては、限外
濾過等の公知の方法を採用する。
【００１６】このようにして得られた複合酸化物ゾルを
バインダーとして耐火性材料に配合するときの割合は、
〔バインダー中の固形分の重量〕／〔耐火性材料の重
量〕＝0.005〜0.5 の範囲が好ましく、特に、ロストワ
ックス型などの精密鋳造の場合には、0.05〜0.3 の範囲
が好ましい。
バインダーとして耐火性材料に配合するときの割合は、
〔バインダー中の固形分の重量〕／〔耐火性材料の重
量〕＝0.005〜0.5 の範囲が好ましく、特に、ロストワ
ックス型などの精密鋳造の場合には、0.05〜0.3 の範囲
が好ましい。
【００１７】上述したように耐火性材料とバインダーと
を上記の割合で配合した後、造型して、砂型の中、生
型、乾燥型、シェル型およびホットボックス型など
の熱硬化鋳型、ＣＯ2 型などのガス硬化鋳型、ロス
トワックス型やショウ型などの焼成鋳型、および自硬
性鋳型等、各種鋳型材とすることができる。
を上記の割合で配合した後、造型して、砂型の中、生
型、乾燥型、シェル型およびホットボックス型など
の熱硬化鋳型、ＣＯ2 型などのガス硬化鋳型、ロス
トワックス型やショウ型などの焼成鋳型、および自硬
性鋳型等、各種鋳型材とすることができる。
【００１８】
〔バインダーの調製〕調製例１ 平均粒径５nm、ＳｉＯ2 濃度２０重量％のシリカゾル２
０ｇと純水３８０ｇの混合物を８０℃に加温した。この
反応母液のｐＨは１０．５であり、同母液にＳｉＯ2 と
して１．５重量％の珪酸ナトリウム水溶液１８００ｇと
Ａｌ2 Ｏ3 として０．５重量％のアルミン酸ナトリウム
水溶液１８００ｇとを同時に添加した。添加速度は５ml
／分であり、その間、反応液の温度を８０℃に保持し
た。反応液のｐＨは添加直後、１２．５に上昇し、その
後、殆ど変化しなかった。添加終了後、反応液を室温ま
で冷却し、ＳｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 複合酸化物ゾル（ａ）
を得た。
０ｇと純水３８０ｇの混合物を８０℃に加温した。この
反応母液のｐＨは１０．５であり、同母液にＳｉＯ2 と
して１．５重量％の珪酸ナトリウム水溶液１８００ｇと
Ａｌ2 Ｏ3 として０．５重量％のアルミン酸ナトリウム
水溶液１８００ｇとを同時に添加した。添加速度は５ml
／分であり、その間、反応液の温度を８０℃に保持し
た。反応液のｐＨは添加直後、１２．５に上昇し、その
後、殆ど変化しなかった。添加終了後、反応液を室温ま
で冷却し、ＳｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 複合酸化物ゾル（ａ）
を得た。
【００１９】この複合酸化物ゾル中に分散したコロイド
粒子の比表面積と平均粒径を表１に示す。なお、比表面
積はタイトレーション法〔Analytical Chemistry Vol.2
8,No.12(1956) 〕に基づいて測定し、平均粒径は動的光
散乱法により測定した。
粒子の比表面積と平均粒径を表１に示す。なお、比表面
積はタイトレーション法〔Analytical Chemistry Vol.2
8,No.12(1956) 〕に基づいて測定し、平均粒径は動的光
散乱法により測定した。
【００２０】調製例２ 調製例１のアルミン酸ナトリウム水溶液の代わりに、Ｂ
2 Ｏ3 として０．５重量％の四硼酸ナトリウム水溶液１
８００ｇを用いた以外は調製例１と同様にして、ＳｉＯ
2 ・Ｂ2 Ｏ3 複合酸化物ゾル（ｂ）を得た。
2 Ｏ3 として０．５重量％の四硼酸ナトリウム水溶液１
８００ｇを用いた以外は調製例１と同様にして、ＳｉＯ
2 ・Ｂ2 Ｏ3 複合酸化物ゾル（ｂ）を得た。
【００２１】調製例３ 調製例１のアルミン酸ナトリウム水溶液の代わりに、Ｚ
ｒＯ2 として０．５重量％の炭酸ジルコニルアンモニウ
ム水溶液１８００ｇを用いた以外は調製例１と同様にし
て、ＳｉＯ2 ・ＺｒＯ2 複合酸化物ゾル（ｚ）を得た。
ｒＯ2 として０．５重量％の炭酸ジルコニルアンモニウ
ム水溶液１８００ｇを用いた以外は調製例１と同様にし
て、ＳｉＯ2 ・ＺｒＯ2 複合酸化物ゾル（ｚ）を得た。
【００２２】調製例４ 調製例１のアルミン酸ナトリウム水溶液の代わりに、Ｗ
Ｏ3 として０．５重量％のタングステン酸アンモニウム
水溶液１８００ｇを用いた以外は調製例１と同様にし
て、ＳｉＯ2 ・ＷＯ3 複合酸化物ゾル（ｗ）を得た。
Ｏ3 として０．５重量％のタングステン酸アンモニウム
水溶液１８００ｇを用いた以外は調製例１と同様にし
て、ＳｉＯ2 ・ＷＯ3 複合酸化物ゾル（ｗ）を得た。
【００２３】
【表１】
【００２４】〔成型体の調製、評価〕実施例１ ジルコンフラワー２５０ｇおよびジルコンサンド５００
ｇに、前記複合酸化物ゾルａ、ｂ、ｚおよびｗを純水で
２０重量％に希釈したもの３０ｇを、それぞれバインダ
ーとして混合し、スラリーを調合した。これらのスラリ
ーを内径２０mm、高さ２４mmの円筒型容器に注ぎ、成型
圧７０Kg/cm2で成型し、室温で３０分間乾燥して成型体
Ａ、Ｂ、ＺおよびＷを３個ずつ得た。
ｇに、前記複合酸化物ゾルａ、ｂ、ｚおよびｗを純水で
２０重量％に希釈したもの３０ｇを、それぞれバインダ
ーとして混合し、スラリーを調合した。これらのスラリ
ーを内径２０mm、高さ２４mmの円筒型容器に注ぎ、成型
圧７０Kg/cm2で成型し、室温で３０分間乾燥して成型体
Ａ、Ｂ、ＺおよびＷを３個ずつ得た。
【００２５】強度試験 上記成型体を１２０℃で乾燥、または９００℃で焼成し
た後、冷却時（１２０℃または９００℃に加熱後、室温
まで冷却）および熱間時（９００℃）の圧縮強度を油圧
式強度試験機にて測定した。測定結果を表２に示す。
た後、冷却時（１２０℃または９００℃に加熱後、室温
まで冷却）および熱間時（９００℃）の圧縮強度を油圧
式強度試験機にて測定した。測定結果を表２に示す。
【００２６】比較例１ 平均粒径１１nmのシリカゾル（触媒化成工業製、Catalo
id SI-30、ＳｉＯ2 濃度２０重量％）をバインダーとし
て、実施例１と同様にして成型体Ｓを製造した。また、
この成型体Ｓの圧縮強度を上記強度試験と同様にして測
定した。測定結果を表２に示す。
id SI-30、ＳｉＯ2 濃度２０重量％）をバインダーとし
て、実施例１と同様にして成型体Ｓを製造した。また、
この成型体Ｓの圧縮強度を上記強度試験と同様にして測
定した。測定結果を表２に示す。
【００２７】
【表２】 圧縮強度（Kg/cm2 ） バインダー 冷却(120℃) 熱間(900℃) 冷却(900℃) Ａ ２２ １１４ ７５ Ｂ １６ ４４ ２４ Ｚ ２３ １００ ４０ Ｗ ２１ ７０ ３０ Ｓ １１ ３４ ２２
【００２８】
【発明の効果】本発明の鋳型材は生型強度や焼成強度が
高く、各種砂型の鋳型材として幅広い用途に適用するこ
とができる。
高く、各種砂型の鋳型材として幅広い用途に適用するこ
とができる。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B22C 1/00 - 1/26
Claims (3)
- 【請求項１】 耐火性材料に、結合剤として、シリカと
シリカ以外の無機酸化物の１種または２種以上の複合酸
化物であって、その平均粒径（Dp）と比表面積（Ｓ）
が、不等式 Ｓ（m2/g）≧３０００／ Dp（nm） を満足する微粒子が分散した複合酸化物ゾルを配合して
造型したことを特徴とする鋳型材。 - 【請求項２】 前記微粒子が不等式 Ｓ（m 2 /g）≧１６５００／ Dp（nm ）を満足する請求項１記載の鋳型材 。
- 【請求項３】 前記耐火性材料に対する前記複合酸化物
ゾル中の固形分の重量比が、０．００５〜０．５である
請求項１または請求項２記載の鋳型材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10838292A JP3159771B2 (ja) | 1992-04-02 | 1992-04-02 | 鋳型材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10838292A JP3159771B2 (ja) | 1992-04-02 | 1992-04-02 | 鋳型材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05277622A JPH05277622A (ja) | 1993-10-26 |
| JP3159771B2 true JP3159771B2 (ja) | 2001-04-23 |
Family
ID=14483360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10838292A Expired - Lifetime JP3159771B2 (ja) | 1992-04-02 | 1992-04-02 | 鋳型材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3159771B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101727269B1 (ko) * | 2014-11-12 | 2017-04-14 | 최우진 | 휴대형 수동 예초기 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106077436A (zh) * | 2016-08-23 | 2016-11-09 | 蚌埠精科机床制造有限公司 | 一种机床铸造用水玻璃粘土复合型砂的制备方法 |
| CN117383947B (zh) * | 2023-09-19 | 2024-07-30 | 东风精密铸造有限公司 | 一种无发热的自硬芯料及制备方法 |
-
1992
- 1992-04-02 JP JP10838292A patent/JP3159771B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101727269B1 (ko) * | 2014-11-12 | 2017-04-14 | 최우진 | 휴대형 수동 예초기 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05277622A (ja) | 1993-10-26 |
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