JP4091347B2

JP4091347B2 - Kneading liquid for phosphate investment

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Publication number: JP4091347B2
Application number: JP2002167233A
Authority: JP
Inventors: 怜田中; 敏夫北村
Original assignee: Shofu Inc
Current assignee: Shofu Inc
Priority date: 2001-11-08
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2022-06-07
Also published as: JP2003220446A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は金属の鋳造、特にロストワックス鋳造に用いるリン酸塩系埋没材用の練和液に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロストワックス鋳造、特に鋳枠等内に埋没材を投入することによってロウ模型を埋没させるようにした方式のロストワックス鋳造においては、ロウ模型に埋没させる埋没材の粉材は、練和液と混合され、練られて、スラリー状とされる。ロウ模型に埋没させたスラリーは、その後硬化し、焼成炉に入れてワックスを脱ロウし、鋳型を焼成し、その鋳型の鋳込み空間に、溶融された金属を流し込むことによって鋳造がなされる。
【０００３】
前記ロストワックス鋳造において、埋没材としてリン酸塩系埋没材を用いる場合がある。このリン酸塩系埋没材では、その粉材の主成分としてはシリカ、酸化マグネシウムおよび第一リン酸アンモニウムがある。
【０００４】
リン酸塩系埋没材を用いる場合、低融点の金合金、金銀パラジウム合金、陶材焼付用プレシャス合金、陶材焼付用セミプレシャス合金、陶材焼付用ノンプレシャス合金、歯科鋳造用ノンプレシャス合金、純チタン、チタン合金等を鋳造することができる。
【０００５】
一般的には、金合金や金銀パラジウム合金を鋳造する場合は、低コストの石こう系埋没材が利用されることが多い。また、陶材焼付用合金にはリン酸塩系埋没材が主に用いられている。歯科鋳造用ノンプレシャス合金は金属床の鋳造に用いられ、これの鋳造の場合にも、リン酸塩系埋没材が主に用いられている。
【０００６】
そして、前記リン酸塩系埋没材に用いる練和液として、アルカリ性に調整されたコロイダルシリカ水溶液が用いられている。
使用に際しては、リン酸塩系埋没材の粉材とコロイダルシリカ水溶液を練和し、ロウ模型が置かれた鋳型枠内に投入することで、スラリーの中にロウ模型を埋没させる。スラリーは、一般的には、１０〜２０分で硬化し、埋没後１時間程度放置する必要があった。そして、硬化した鋳型を室温から徐々に埋没材の焼成温度（リン酸塩系埋没材の場合では、８００〜９００℃）まで昇温させ、鋳型を十分に係留し、金属を鋳造する。
【０００７】
鋳造方法の一つとして、硬化した埋没材を６００℃以上の高温状態に制御した焼成炉に投入する短時間鋳造法と呼ばれる方法がある。これは、室温から徐々に昇温する場合に比べて大幅に作業時間を短縮することができる。
【０００８】
陶材焼付用の合金を鋳造する場合、鋳型枠は金属の鋳造用リング内に置き、鋳造用リングに緩衝材としてリングライナーを巻くことによって短時間鋳造法が可能な埋没材もある。これは、硬化した埋没材が鋳造用リングでカバーされており、通常比較的小さい鋳造用リングを用いるためである。こうした埋没材はリングレスで室温から徐々に昇温することはできるが、急速加熱を行った場合、鋳型にクラックや割れが生じ、鋳造体にバリが発生するという問題を抱えていた。
【０００９】
また、歯科鋳造用ノンプレシャス合金やチタン、チタン合金等で金属床を作成する場合、鋳型が大きくなり、鋳造後の作業性、つまり鋳造体の掘り出し易さを考慮してリングレス方式を採用する。このような大きな鋳型をリングレスで短時間鋳造を行った場合、鋳型は焼成炉内での割れという問題を抱えていた。従って、歯科技工士は鋳造体作製をやり直さなければならないために時間を要するという間題があった。
【００１０】
また、チタン鋳造の場合、鋳型を室温から時間をかけて昇温し、長時間係留しなければならず、係留時間経過後、焼成炉から取り出して、鋳型を冷やす必要がある。
鋳型は急冷すると割れが生じることが多いため、焼成炉の中で徐冷する必要があり、埋没してから鋳造まで５〜７時間以上を要するという問題を抱えていた。
【００１１】
このような背景下、特開昭５９−１８１２０４号公報には、石こう系埋没材の練和液が開示されている。しかし、この発明によれば、練和液を強酸にしないとリン酸アルミニウムの溶解度が高くならないため、硬化が不十分となる。この練和液はリン酸塩系埋没材へは適用できず、鋳造面が荒れ、鋳型強度が不十分になるという間題があった。
【００１２】
また、特開昭６１−１４７９４３号公報には、エチルシリケート系埋没材の硬化液（練和液）が開示されている。これは、硬化液中にケイ酸エステル、触媒、有機溶媒、水からなるバインダーにコロイダルシリカを添加するものであるが、この液をリン酸塩系埋没材に適用した場合、操作性が悪くなるという間題があった。
【００１３】
また、特開平１−３０１６０８号公報には、歯科鋳造で用いられるリン酸塩系埋没材用の練和液が開示されている。これは、微細なコロイダルシリカに大粒径のコロイダルシリカを配合して大きな硬化膨張と組織強化とを達成することを目的としたものであるが、硬化膨張は得られるものの、急速加熱をするとクラックを生じ、鋳造できないという問題を抱えていた。
【００１４】
また、特開平４−１０８７０９号公報には、石こう系埋没材組成物が開示されている。この組成物は、半水石こうに酸、塩基や塩を加えて流動性を改善しようとするものであるが、リン酸塩系埋没材へは適用できないものであった。
【００１５】
また、特開平４−３２９９４８号公報および特開平４−３３０００６号公報には、石こう系埋没材のクラックの発生や割れを防止することが開示されている。これらの公報に記載されている通気度増大成分は粉材には適用できるが、液材に入れると沈殿を生ずるものであり、リン酸塩系埋没材では、大きな効果が認められないものであった。
【００１６】
また、特開平６−３３６４０９号公報には、トリジマイトを添加して急速加熱を行うことが開示されている。しかし、この方法でも、リン酸塩系埋没材の場合、練和液としてコロイダルシリカを使用するものであり、リングレスで急速加熱を行った場合、クラックや割れを生じるという問題を抱えていた。
【００１７】
また、特開平７―２６１７号公報には、半水石こうにメタリン酸金属塩を含有させることが開示されている。しかし、メタリン酸塩はリン酸塩埋没材では効果が無く、液材に入れた場合には、やはり沈殿を生じるという問題があった。
【００１８】
また、本出願の発明者のうち一人は、特開平１０−２９６３８６号（特許第３０６２４５４号）において、コロイダルシリカを分散させた練和液のｐＨを中性ないし弱酸性とすることによって鋳型が割れるのを抑えるようにした練和液を提供した。
【００１９】
この練和液は下記の事情のもとに発明されたものである。
すなわち、ロストワックス鋳造、特に鋳枠等内に埋没材を投入することによってロウ模型を埋没させるようにした方式のロストワックス鋳造においては、ロウ模型を埋没させる埋没材は、練和液と混合され、練られて、スラリー状とされる。ロウ模型を埋没させたスラリーは、その後で乾燥され、前記ロウ模型が脱ロウされた後、加熱操作によって焼成硬化され、鋳込み空間を構成した鋳型とされる。そしてこの鋳型の鋳込み空間に、溶融された金属を流し込むことで鋳造がなされる。
【００２０】
前記練和液の役割は、埋没材に混合されて練り合わされることで、埋没材をスラリー状にするという役割の他に、埋没材を加熱硬化させて強度のある鋳型にするための硬化材としての役割を果たす。
【００２１】
前記ロストワックス鋳造において、埋没材としてリン酸塩系埋没材を用いる場合がある。このリン酸塩系埋没材としては、その主成分としてＳｉＯ_２（シリカ）粉を含み、その他にＭｇＯ等の金属酸化物粉を含み、これにＮＨ_４Ｈ_２ＰＯ_４（第一リン酸アンモニウム）を混ぜ合わせたものが一般に用いられている。具体的な例としては、例えば前記ＳｉＯ_２を８０重量％含み、ＭｇＯ等の金属酸化物（Ｍｅ_ＸＯ_２）を１０重量％弱、ＮＨ_４Ｈ_２ＰＯ_４を１０重量％弱、含有させたものがある。
【００２２】
そして前記リン酸塩系埋没材に対する練和液としては、例えばＮａ_２Ｏを０.２〜０.５重量％程度含む水酸化ナトリウム水溶液にＳｉＯ_２を３０〜４０重量％弱分散させて、ｐＨを９〜１０程度のアルカリ性に調整した練和液が現在、一般に用いられている。
【００２３】
前記リン酸塩系埋没材に練和液を練り合わせることでスラリー状となり、これをロウ模型が置かれた鋳型枠等内に投入することで、スラリーの中にロウ模型を埋没させる。そして適当な時間放置して全体を乾燥させ、適当に硬化させる。その後、ロウ模型が融ける温度まで加熱して脱ロウする。そしてその後更に、鋳型全体を１０００〜１１００℃程度まで加熱、昇温して、鋳型の硬化を図る。
【００２４】
しかし、前記の事情のもとに完成された特開平１０−２９６３８６号の練和液では鋳型の強度が不十分であり、焼成，係留温度より低い温度の焼却炉に入れなければならず、例えば焼成温度が８００℃であっても６００℃に調整した焼成炉に入れなければならなかった。埋没材を焼成炉に入れると炉内の温度が下がることが多く、従って、それに伴い、係留時間が長くなるという問題を抱えていた。また、強度不足から鋳造体にバリが発生するという問題も抱えていた。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の１つの目的は、特開平１０−２９６３８６号公報開示の練和液の問題点を解消し、ロストワックス鋳造に用いられるリン酸系埋没材に混ぜ合わされる練和液として、焼成時やその後において割れ等が生じ難い十分な強度をもった鋳型を得ることができるロストワックス鋳造に用いる埋没材の練和液を提供することにある。
【００２６】
また、従来のリン酸塩系埋没材用の練和液は、リン酸塩系埋没材の粉材と練和した後の硬化体は、金属の鋳造用リングが必要であり、リングレス状態で硬化した埋没材を埋没後２０〜６０分後に８００℃以上の焼成炉に直接投入することができなかった。従って、本発明のもう１つの目的は、焼成炉にリングレスの状態で直接投入でき、割れやクラックが生じないリン酸塩系埋没材用の練和液を提供することにある。
【００２７】
また、従来は、ワックスパターンとのヌレ性が悪く、リン酸塩系埋没材の埋没後の強度が十分でなかったため、クラックや割れが発生し、通気性が少ないために十分に金属を鋳込むことができない場合があった。従って、本発明のさらにもう１つの目的は、ワックスパターンとのヌレ性がよく、埋没後の強度が十分で、通気性に優れたリン酸塩系埋没材用の練和液を提供することにある。
【００２８】
また、従来は、鋳造体の表面は粗造となることがあり、酸化膜ができやすく、鋳造体にバリ等が発生することも少なくなかった。また、焼成後は掘り出しやすいリン酸塩系埋没材の練和液が望まれていた。従って、本発明のさらなる目的は、バリが発生せず、焼成後に掘り出しやすいリン酸塩系埋没材用の練和液を提供することにある。
【００２９】
さらに、従来は、チタン鋳造において、焼成係留後、鋳型を室温に放置してもクラックや割れを生じやすかった。従って、本発明のなおさらなる目的は、チタン鋳造においてクラックや割れが生じないリン酸塩系埋没材用の練和液を提供することにある。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
これらの課題について本発明者らは、鋭意研究した結果、本発明に到ることができた。
【００３１】
本発明は、（１）鋳枠等内に置かれたロウ模型に対して、埋没材に練和液を混ぜてなるスラリーを投入し、これによって前記ロウ模型を埋没させ、その後に前記ロウ模型を脱ロウして鋳込み空間を形成すると共に前記埋没材を加熱硬化させて鋳型とする方式を採るロストワックス鋳造において、前記埋没材として第一リン酸アンモニウムを含むリン酸塩系埋没材を用いた場合に該リン酸塩系埋没材に対して混合されるべき練和液であって、
少なくともコロイダルシリ力を２〜３重量％、第一リン酸ナトリウムを２〜５０重量％含有させた水酸化ナトリウム水溶液からなり、かつ水溶液のｐＨを４.０〜１３.０に調整してあることを特徴とするロストワックス鋳造に用いる埋没材の練和液を提供する。
【００３２】
また、本発明は、（２）第一リン酸ナトリウムの一部または全部を第一リン酸カリウムで置き換え、水酸化ナトリウムの一部または全部を水酸化カリウムで置き換えたことを特徴とする前記（１）記載のロストワックス鋳造に用いる埋没材の練和液を提供する。
【００３３】
また、本発明は、（３）鋳枠等内に置かれたロウ模型に対して、埋没材に練和液を混ぜてなるスラリーを投入し、これによって前記ロウ模型を埋没させ、その後に前記ロウ模型を脱ロウして鋳込み空間を形成すると共に前記埋没材を加熱硬化させて鋳型とする方式を採るロストワックス鋳造において、前記埋没材として第一リン酸アンモニウムを含むリン酸塩系埋没材を用いた場合に該リン酸塩系埋没材に対して混合されるべき練和液であって、
第一リン酸ナトリウムを２〜５０重量％含有させた水溶液であり、かつ水溶液をｐＨ４.０〜１３.０に調整してあることを特徴とするロストワックス鋳造に用いる埋没材の練和液を提供する。
【００３４】
また、本発明は、（４）第一リン酸ナトリウムの一部または全部を第一リン酸カリウムで置き換え、水酸化ナトリウムの一部または全部を水酸化カリウムで置き換えたことを特徴とする前記（３）記載のロストワックス鋳造に用いる埋没材の練和液を提供する。
以下、（１）および（２）の発明を第１発明、（３）および（４）の発明を第２発明という。
【００３５】
本発明は、（５）酸性化合物および／または塩基性化合物を１重量％以上の量で含むことを特徴とするリン酸塩系埋没材用の練和液を提供する。
また、本発明は、（６）酸性化合物としての有機酸を０.５重量％以上および／または塩基性化合物としての有機アルカリ化合物を０.５重量％以上含むことを特徴とする前記（５）記載の練和液を提供する。
【００３６】
また、本発明は、（７）酸性化合物が有機酸および／または無機酸であることを特徴とする前記（５）記載の練和液を提供する。
また、本発明は、（８）塩基性化合物が有機アルカリおよび／または無機アルカリであることを特徴とする前記（５）または（７）記載の練和液を提供する。
【００３７】
また、本発明は、（９）酸性化合物が無機酸であって、塩基性化合物が無機アルカリであることを特徴とする前記（５）、（７）または（８）記載の練和液を提供する。
【００３８】
また、本発明は、（１０）無機酸がリン酸、塩酸、硝酸および硫酸よりなる群から選ばれる少なくとも１種以上の無機酸であることを特徴とする前記（５）、（７）または（８）記載の練和液を提供する。
また、本発明は、（１１）無機アルカリがアルカリ金属を含むことを特微とする前記（５）、（７）、（８）または（９）記載の練和液を提供する。
【００３９】
また、本発明は、（１２）酸性化合物の濃度が３重量％以上であって、塩基性化合物の濃度が３重量％以上であることを持徴とする前記（５）記載の練和液を提供する。
【００４０】
また、本発明は、（１３）練和液のｐＨが３.０〜７.０の範囲の水溶液であることを特徴とする前記（５）〜（１２）いずれか１記載の練和液を提供する。
また、本発明は、（１４）さらに、界面活性剤を含むことを特徴とする前記（５）〜（１２）いずれか１記載の練和液を提供する。
【００４１】
また、本発明は、（１５）練和液で埋没材を練和し、硬化させた埋没材硬化体を、予め係留温度から係留温度＋４００℃の間の初期設定温度に設定された焼成炉に投入する入炉段階と、初期設定温度以下で鋳型を係留する係留設定温度に焼成炉を調整する係留調整段階と、焼成炉の温度が埋没材入炉段階にて炉内温度が低下した後に係留温度に達して係留する係留段階とを含むことを特徴とするリン酸塩系埋没材の焼成方法を提供する。
以下、（５）〜（１５）の発明を第３発明という。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るリン酸塩系埋没材用の練和液について具体的に説明する。例示されるものに関しては持に限定されるものではない。
【００４３】
（第１発明および第２発明）
酸性の第一リン酸ナトリウムを多量に含有させた練和液をｐＨ４.０〜１３.０に調整するのに、かなりの量の水酸化ナトリウムも練和液に含有させている。強度に優れた鋳型を最終的に得ることができる。
【００４４】
第１発明および第２発明は、適用できる埋没材の種類、成分組成が広がることで、種々の埋没材に対して、より一般的に、汎用的に用いることが可能となる。
【００４５】
第一リン酸ナトリウムの一部または全部を第一リン酸カリウムで置き換えても、十分な量の第一リン酸イオンを練和液に含有させることができる。また水酸化ナトリウムの一部または全部を水酸化カリウムで置き換えても、金属イオンを練和液に含有させることができる。
【００４６】
ロストワックス鋳造に用いられる第一リン酸アンモニウムを含むリン酸塩系埋没材に対して、練り合わされるべき本発明に係る典型的な練和液の態様を、その製造方法を用いて説明する。
【００４７】
ロストワックス鋳造に用いられるリン酸塩系埋没材の例としては、その主成分としてＳｉＯ_２（シリカ）粉を含み、その他にＭｇＯ等の金属酸化物粉を含み、これにＮＨ_４Ｈ_２ＰＯ_４（第一リン酸アンモニウム）を混ぜ合わせたものを一般に用いることができる。具体的な例としては、前記ＳｉＯ_２を８０重量％含み、ＭｇＯ等の金属酸化物（ＭｅｘＯ_２）を１０重量％弱、ＮＨ_４Ｈ_２ＰＯ_４を１０重量％弱、含有させたものを用いることができる。
【００４８】
また前記第１発明に係る典型的な練和液の作成ないし製造は、コロイダルシリカを分散させた水に第一リン酸ナトリウムを溶かして水溶液とする。そして更に、この酸性の水溶液に水酸化ナトリウムを添加してゆき、ｐＨを４.０〜１３.０に調整することで行う。
第２発明はコロイダルシリカおよび水酸化ナトリウムを必須としないところが第１発明と異なり、それらを含んでも含まなくてもよく、水に第一リン酸ナトリウムを溶かし、適宜、ｐＨを４.０〜１３.０に調整して練和液が得られる。
【００４９】
第一リン酸ナトリウムは２〜５０重量％含有させる。この量は特開平１０−２９６３８６号における発明の練和液での含有量の４〜１００倍に達する。
第一リン酸ナトリウムは、好ましくは１０〜２０重量％とする。
【００５０】
前記水酸化ナトリウムは練和液のｐＨが４.０〜１３.０になるように調整しながら加える。
一方、本練和液の水溶液が中性から更にアルカリ状態になっても、埋没材の加熱焼成が可能である。ｐＨが１３.０を超えてくると、鋳型が割れたりしやすくなる。
【００５１】
前記アルカリの範囲に関しては、ｐＨ９.０以下がより好ましいが、ｐＨ１３.０以下であれば使用することが可能である。
第１および第２発明は、焼成時の昇温により耐えることができ、よって昇温時間を短縮して、より短い時間で焼成を完了することができる。
【００５２】
また本練和液はｐＨが４.０〜１３.０の酸性からアルカリ性までの範囲が可能であるので、該練和液に他の添加物として、アルカリ金属、アルカリ土類金属等の添加や、リン酸、珪酸等の添加調整が容易に行える。特にアルカリに調整できるので、添加が容易であるメリットがある。
【００５３】
以上のようにして得られた第１および第２発明の練和液は、リン酸塩系埋没材と練り合わされ、スラリーとしてロウ模型を埋没させる。そして乾燥後に、ロウ模型を加熱によって脱ロウし、鋳込み空間を得る。この鋳込み空間を有する鋳型を炉内で１０００〜１１００℃まで加熱して、強固な鋳型に焼成する。この焼成に際して、従来は、全体として５〜６時間かけて１０００℃程度まで昇温していた。
【００５４】
本発明においては、中性から酸性（ｐＨ４.０〜７.０）に調整した練和液では、予め所定の温度（１０００〜１１００℃）に昇温された炉内に直接入れて昇温することも可能である。
またアルカリ性（７.０＜ｐＨ≦１３.０）に調整した練和液においても、常温から所定の温度（１０００〜１１００℃）までの昇温時間を、十分短時間にすることが可能である。
【００５５】
上記においては、練和液の成分として第一リン酸ナトリウムを用いたが、代わりに第一リン酸カリウムを用いてもよい。この場合、第一リン酸カリウムの溶解度は第一リン酸ナトリウムよりも小さいので、含有量を２〜３０重量％とする。好ましくは１０〜２０重量％とする。
また練和液の成分として、水酸化ナトリウムの代わりに水酸化カリウムを用いることができる。
【００５６】
（第３発明）
本発明のリン酸塩系埋没材用の練和液は、酸性化合物として無機酸や有機酸、また、塩基性化合物として無機アルカリや有機アルカリを含む水溶液が好ましい。
無機酸としては、具体的には、リン酸、塩酸、硝酸、硫酸や炭酸が挙げられ、また、ポリリン酸、ピロリン酸やメタリン酸を用いることもできる。とりわけ、リン酸、塩酸、硝酸および硫酸が好ましく、リン酸が特に好ましい。
【００５７】
有機酸としては、具体的には、カルボキシル基を含む酸として、クエン酸、コハク酸、酒石酸、乳酸、リンゴ酸、マロン酸、シュウ酸、ケイ皮酸やマレイン酸が挙げられ、とりわけ、クエン酸および酒石酸が好ましい。
【００５８】
この他にも酸基を有するモノマー、ポリマーで水溶性のものであれば用いることができる。ポリマーは一分子鎖中に２個以上の酸基を有するものであればよく、重合度は、好ましくは、１０〜１０００である。また、酸基としてはカルボキシル基やリン酸基が特に好ましい。
【００５９】
具体的には、アクリル酸、マレイン酸、クロトン酸、ケイ皮酸やイタコン酸から誘導される繰り返しユニットを含有するポリマー類またはコポリマー類が例示される。
【００６０】
無機アルカリとしては、具体的には、アルカリ金属を含む化合物、例えば、酸化物や水酸化物が挙げられ、とりわけ、水酸化物が好ましい。具体的には、リチウム、ナトリウムやカリウムの水酸化物が挙げられ、とりわけ、水酸化ナトリウムが特に好ましい。アルカリ金属に加えて、アルカリ土類金属やアルミニウムの水酸化物や酸化物を加えてもよい。具体的には、酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウム、水酸化アルミニウム等が挙げられ、とりわけ、酸化マグネシウムが特に好ましい。
【００６１】
有機アルカリとしては、具体的には、脂肪族第一アミン、脂肪族第二アミン、脂肪族第三アミン、水酸化第四アンモニウム、スルホニウム塩基等が挙げられ、とりわけ、水酸化第四アンモニウムが特に好ましい。
【００６２】
練和液に含まれる酸性化合物および塩基性化合物の濃度は、練和液全量に対して１重量％以上である。すなわち、酸性化合物または塩基性化合物が単独で含まれている場合は、各々、１重量％以上であり、酸性化合物および塩基性化合物が共に含まれている場合はその全濃度が１重量％以上である。また、有機酸を０.５重量％以上および／または有機アルカリを０.５重量％以上含む濃度が好ましい。
【００６３】
次に、練和液に含まれる酸性化合物の濃度は３〜４０重量％が好ましく、５〜２０重量％がより好ましい。また、塩基性化合物の濃度は３〜４０重量％が好ましく、３〜１５重量％がより好ましい。無機酸の濃度は３〜３０重量％が好ましく、５〜２０重量％がより好ましい。また、有機酸の濃度は、２〜３０重量％がより好ましく、２〜１０重量％がさらに好ましい。無機アルカリの濃度は３〜２０重量％が好ましく、３〜１５重量％がより好ましい。また、有機アルカリの濃度は２〜３０重量％がより好ましく、２〜１５重量％がさらに好ましい。
【００６４】
次に、無機酸、無機アルカリ、有機酸や有機アルカリなどの酸性化合物および塩基性化合物を水に溶解させるときの方法であるが、酸性化合物および塩基性化合物を共に溶解させる場合は、同時にまたはいずれの順に溶解させてもよく、また、一部を塩として、すなわち無機塩、有機塩、または有機無機複合塩として溶解させ、必要量の無機酸、無機アルカリ、有機酸または有機アルカリを追加して加えてもよい。換言すれば、結果として酸性化合物および塩基性化合物が１重量％以上の量で溶解しているのと同じ状態が実現できればよい。
【００６５】
また、練和液に親水性の有機化合物や非イオン性の水溶性高分子を加えてもよい。
具体的には、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシメチルエチルセルロ―スなどのセルロース誘導体、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンなどのビニル化合物、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、でんぷんなどの多糖類やその誘導体、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキサイド、グリセリン、ワセリン等が挙げられ、これらを単独で、あるいは２種以上併用して用いることができる。
【００６６】
次に、練和液のｐＨは、３.０〜１３.０が好ましく、３.０〜９.０がより好ましく、３.０〜７.０が特に好ましい。
【００６７】
次に、練和液には界面活性剤を配合するのが好ましい。界面活性剤としては、ワックスパターンクリーナーに使用できる公知のものが使用でき、アニオン性、カチオン性および非イオン性界面活性剤を用いることができる。好ましくは、非イオン性界面活性剤を用いる。
【００６８】
非イオン性界面活性剤としては、ポリエーテル系やポリエステル系のものを用いることができ、具体的には、ソルビタン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレン脂肪酸ビスフェニルエーテル、フツ素系界面活性剤等が挙げられる。
【００６９】
アニオン系界面活性剤としては、アルキルスルフェート、ポリオキシエチレンスルフェート、アルキルベンゼンスルホネート、ポリオキシエチレンアルキルフエニルエーテルスルホネート、脂肪酸塩が挙げられる。
カチオン系界面活性剤としては、アルキルトリメチルアンモニウムクロライド、アルキルジメチルベンザルコニウムクロライド等が挙げられる。
練和液への配合量としては０.１〜１.０重量％が好ましい。
【００７０】
練和液に、沈殿物が生じない範囲でコロイダルシリカを含んでもよい。コロイダルシリ力の濃度は２〜３重量％が好ましい。コロイダルシリカの一次粒子径は１０〜３０ｎｍが好ましい。
【００７１】
練和液に着色し、硬化過程を明解にするために、ｐＨ指示薬を入れてもよい。具体的には、メチルオレンジ、メチルレッド、ブロモチモルブルー、フェノールフタレイン等が挙げられる。
【００７２】
本発明に配合された各成分は、完全に溶解している必要がなく、ほぼ均一に分散していれば足りる。好ましくは、酸性化合物および塩基性化合物は２３.０℃においての溶解度以下の配合量であることが好ましい。
また、不溶性の沈澱物が発生しても問題はないが、不溶性の沈澱物を有しないほうが好ましい。
【００７３】
次に、本練和液の使用に際しては、練和するリン酸塩系埋没材は、第一リン酸アンモニウムと酸化マグネシウムを結合材とするものであればよく、粉材との混液比は流動性を損なわない範囲であればよい。
本発明のリン酸塩系埋没材に用いられる練和液は、歯科用のリン酸塩系埋没材に用いるのが好ましい。
【００７４】
次に、焼成方法として、従来実施することができない焼成方法を見い出すことができた。
その焼成方法は液を使用して埋没材と練和した埋没材硬化体の焼成方法であるが、予め係留温度から係留温度に４００℃を加えた温度の間の温度に初期設定しておき、埋没材硬化体の投入後にその埋没材硬化体の係留温度に設定変更して、埋没材の係留時間を短くすることができるものである。
【００７５】
通常、埋没材硬化体は焼成炉に投入した場合、焼成炉の温度が下がる。従って、係留温度に至るまで約１０〜２０分程度の時間を必要としていた。しかし、初期設定温度を係留温度〜係留温度に４００℃加えた温度に設定することにより、鋳造作業中の焼成時間を短縮することができる。初期設定温度は、係留温度〜係留温度に４００℃加えた温度であるが、好ましくは係留温度に５０℃加えた温度〜係留温度に１５０℃加えた温度である。
【００７６】
温度範囲で示すと９００℃〜１３００℃、好ましくは１０００℃〜１１００℃である。具体的には、１０５０℃に設定した焼成炉に埋没材を入れ、焼成炉の温度が８５０℃〜９００℃に降温し、投入後に係留温度を９００℃に設定することである。その結果、係留時間が１０〜２０分程度短縮できる。
また、上記焼成方法に用いる埋没材を練和する練和液として、本発明の埋没材用練和液で練和することが好ましい。
【００７７】
【実施例】
以下に、本発明を実施例によって説明するが本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００７８】
原料として、蒸留水、８５重量％リン酸、ポリリン酸ナトリウム、クエン酸、水酸化ナトリウム４８重量％水溶液（以下、水酸化ナトリウム溶液という）、塩化カリウム、酸化マグネシウム、ポリアクリル酸（重合度１００）、コロイダルシリカ水溶液（固形分３０重量％）（日産化学製）、およびポリオキシエチレンセチルエーテルを準備した。
以下の組成にて各成分を配合して練和液を調製した。
【００７９】
【表１】

【００８０】
前記で得られた練和液の特性を調べた。
鋳造性の確認
実施例１〜６、および比較例１〜３に関して、リン酸塩系埋没材として松風社製スノーホワイトを用い、混液比は粉材１００ｇに対して１８ｍＬとし、練和条件は真空攪拌器（松風製パワ―リフトミキサー）で３０秒間とした。４０×２５ｍｍの長方形で厚み１ｍｍのワックスパターンを植立し、リング高さ５５ｍｍ、および内径６０ｍｍのプラスティックリングに練和したスラリーを流し込み、埋没２０分後にプラスティックリングを外した。埋没３０分後に１０００℃に昇温してある焼成炉に投入し、８００℃まで温度が降下したところで設定温度を８００℃に変更し、４０分間係留した。４０分間係留した後、歯科用金属（松風ユニメタル）を鋳造し、その鋳造性を確認した。鋳型に全くクラックのないものを○、亀裂はあるが鋳造が可能であったものを△とし、鋳型に亀裂が入り鋳造不能もしくは焼成炉内で鋳型が破裂したものは×とした。
また、鋳造面を確認し、バリが全くないものを○、バリがあるものを×とした。
【００８１】
ヌレ特性値の測定
混液比を粉材１００ｇに対して１８ｍＬとし、練和した埋没材を長さ５０ｍｍおよび内径３５ｍｍの円筒形リングに流し込み、ガラス板上とパラフィンワックス上での流動性を測定し、その比率を求め、これをヌレ特性値とした。
【数１】
ヌレ持性値＝（パラフィンワックス上での流動性）／（ガラス板上での流動性）×１００
【００８２】
圧縮強度試験
ＪＩＳＴ６６０８^{−２００１}に準拠して試験体を作製し、練和開始埋没から２時間後の圧縮強度と、埋没後３０分経過後、３０分間８００℃で焼成し、室温まで徐冷した後の圧縮強度を求めた。
【００８３】
結果を以下の表にまとめる。
【表２】

【００８４】
【発明の効果】
本発明により、埋没材に練和液を練り合わせた際に、強度に優れた鋳型を最終的に得ることができる。
本発明により、リン酸塩系埋没材の粉材と練和可能であり、埋没後、２０〜６０分後に８００〜１１００℃の焼成炉にリングレスの状態で直接投入することができ、割れやクラックが生じないリン酸塩系埋没材用の練和液を得ることができた。
【００８５】
本発明により、ワックスパタ一ンとのヌレ性がよく、リン酸塩系埋没材の埋没後の強度を向上させ、通気性に優れる練和液が得られた。
本発明により、鋳造体の表面は滑沢であり、酸化膜がつきにくく、鋳造体にバリ等が発生することなく、鋳造後は鋳造体を掘り出しやすいリン酸塩系埋没材用の練和液を得ることができた。
また、チタン鋳造において焼成係留後、室温に放置して急冷しても割れやクラックの生じないリン酸塩系埋没材用の練和液を得ることができた。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a kneading liquid for a phosphate-based investment material used for metal casting, particularly for lost wax casting.
[0002]
[Prior art]
In lost wax casting, especially in lost wax casting where the wax model is buried by putting the investment material into the casting frame, the powder of the investment material buried in the wax model is mixed with the kneading liquid. And kneaded to form a slurry. The slurry embedded in the wax model is then cured, put into a firing furnace, dewaxed the wax, fired in the mold, and cast by pouring molten metal into the casting space of the mold.
[0003]
In the lost wax casting, a phosphate-based investment material may be used as the investment material. In this phosphate-based investment material, the main components of the powder material are silica, magnesium oxide and monobasic ammonium phosphate.
[0004]
When using phosphate-based investment, low melting point gold alloy, gold-silver palladium alloy, precious alloy for porcelain baking, semi-precious alloy for porcelain baking, non-precious alloy for porcelain baking, non-precious alloy for dental casting, Pure titanium, titanium alloy, etc. can be cast.
[0005]
Generally, when casting a gold alloy or a gold-silver palladium alloy, a low-cost gypsum-based investment material is often used. Further, phosphate-based investment materials are mainly used for porcelain baking alloys. Non-precious alloys for dental casting are used for casting metal floors, and in the case of casting, phosphate-based investment materials are mainly used.
[0006]
And the colloidal silica aqueous solution adjusted to alkalinity is used as the kneading liquid used for the said phosphate investment material.
In use, the powder material of the phosphate-based investment material and the aqueous colloidal silica solution are kneaded and put into a mold frame on which the wax model is placed, thereby burying the wax model in the slurry. The slurry generally hardened in 10 to 20 minutes and needed to be left for about 1 hour after being buried. Then, the cured mold is gradually heated from room temperature to the firing temperature of the investment material (800 to 900 ° C. in the case of phosphate-based investment material), the mold is sufficiently moored, and a metal is cast.
[0007]
As one of the casting methods, there is a method called a short-time casting method in which a cured investment material is put into a firing furnace controlled to a high temperature state of 600 ° C. or higher. This can significantly reduce the working time compared to the case where the temperature is gradually raised from room temperature.
[0008]
When casting an alloy for porcelain baking, there is an investment material that can be cast for a short time by placing a mold frame in a metal casting ring and winding a ring liner as a cushioning material around the casting ring. This is because the hardened investment material is covered with a casting ring and usually a relatively small casting ring is used. Although these investment materials can be gradually heated from room temperature without ring, there is a problem that when rapid heating is performed, cracks and cracks occur in the mold and burrs occur in the cast body.
[0009]
Also, when making metal floors with non-precious alloys for dental casting, titanium, titanium alloys, etc., the mold becomes large, and the ringless method is adopted in consideration of the workability after casting, that is, the ease of digging up the cast body. . When casting such a large mold for a short time without a ring, the mold had a problem of cracking in the firing furnace. Accordingly, there is a problem that the dental technician needs time because it has to redo the casting.
[0010]
In the case of titanium casting, the mold must be heated from room temperature over time and moored for a long time. After the mooring time has elapsed, the mold must be taken out and cooled down.
Since the mold often cracks when rapidly cooled, the mold needs to be gradually cooled in a firing furnace, and has a problem that it takes 5 to 7 hours or more after being buried.
[0011]
Under such circumstances, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 59-181204 discloses a kneading liquid for a gypsum-based investment material. However, according to the present invention, unless the kneading liquid is made a strong acid, the solubility of aluminum phosphate does not increase, so that the curing becomes insufficient. This kneading liquid was not applicable to phosphate-based investment materials, and there was a problem that the casting surface was rough and the mold strength was insufficient.
[0012]
JP-A-61-147943 discloses a hardening liquid (kneading liquid) for an ethylsilicate investment. In this method, colloidal silica is added to a binder composed of a silicate ester, a catalyst, an organic solvent, and water in the curable liquid. However, when this liquid is applied to a phosphate-based investment, operability is deteriorated. There was a problem.
[0013]
JP-A-1-301608 discloses a kneading liquid for a phosphate-based investment material used in dental casting. The purpose of this is to achieve large hardening expansion and structural strengthening by blending fine colloidal silica with large particle size colloidal silica. And had the problem of being unable to cast.
[0014]
JP-A-4-108709 discloses a gypsum-based investing material composition. This composition is intended to improve fluidity by adding acid, base or salt to hemihydrate gypsum, but it cannot be applied to phosphate-based investment materials.
[0015]
JP-A-4-329948 and JP-A-4-330006 disclose the prevention of cracking and cracking of gypsum-based investing materials. Although the air permeability increasing component described in these publications can be applied to powder materials, it causes precipitation when placed in a liquid material, and a significant effect is not observed with phosphate-based investment materials. It was.
[0016]
JP-A-6-336409 discloses that rapid heating is performed by adding tridymite. However, even in this method, in the case of a phosphate-based investment, colloidal silica is used as a kneading liquid, and there is a problem that cracking or cracking occurs when rapid heating is performed without a ring.
[0017]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-2617 discloses that a metal salt of metaphosphate is contained in hemihydrate gypsum. However, the metaphosphate has no effect in the phosphate investment material, and when it is put in the liquid material, there is still a problem that precipitation occurs.
[0018]
Further, one of the inventors of the present application breaks the mold by making the pH of the kneading liquid in which colloidal silica is dispersed neutral or weakly acidic in JP-A-10-296386 (Patent No. 30624454). A kneading solution was provided to suppress this.
[0019]
This kneading liquid was invented under the following circumstances.
That is, in lost wax casting, particularly in lost wax casting in which the wax model is buried by introducing the investment material into a casting frame, the investment material for burying the wax model is mixed with the kneading liquid. Kneaded into a slurry. The slurry in which the wax model is embedded is then dried, and after the wax model is dewaxed, it is baked and hardened by a heating operation to form a casting mold. Casting is performed by pouring molten metal into the casting space of the mold.
[0020]
The role of the kneading liquid is mixed with the investment material and kneaded to make the investment material into a slurry state, and in addition to the role of making the investment material heat-hardened, the hardening material for making a strong mold As a role.
[0021]
In the lost wax casting, a phosphate-based investment material may be used as the investment material. This phosphate-based investment material has SiO as its main component. ₂ (Silica) powder, and other metal oxide powders such as MgO, NH ₄ H ₂ PO ₄ A mixture of (primary ammonium phosphate) is generally used. As a specific example, for example, the SiO ₂ 80% by weight of metal oxide such as MgO (Me _X O ₂ ) Less than 10% by weight, NH ₄ H ₂ PO ₄ Is contained in a little less than 10% by weight.
[0022]
As a kneading liquid for the phosphate-based investment material, for example, Na ₂ A sodium hydroxide aqueous solution containing about 0.2 to 0.5% by weight of O is mixed with SiO. ₂ Currently, generally used is a kneading liquid in which the pH is adjusted to an alkalinity of about 9 to 10 by slightly dispersing 30 to 40% by weight.
[0023]
A kneaded solution is kneaded with the phosphate-based investment material to form a slurry, and this is put into a mold frame or the like on which a wax model is placed, thereby burying the wax model in the slurry. Then, the whole is left to dry for an appropriate time and cured appropriately. Thereafter, the wax model is heated to a melting temperature and dewaxed. Thereafter, the entire mold is further heated to about 1000 to 1100 ° C. and heated to cure the mold.
[0024]
However, in the kneading liquid of JP-A-10-296386 completed under the above circumstances, the strength of the mold is insufficient, and it must be put into an incinerator having a temperature lower than the firing and mooring temperature. Even if the firing temperature was 800 ° C., it had to be put in a firing furnace adjusted to 600 ° C. When the investment material is put into the firing furnace, the temperature in the furnace often decreases, and accordingly, there is a problem that the mooring time becomes longer. In addition, there was a problem that burrs were generated in the cast body due to insufficient strength.
[0025]
[Problems to be solved by the invention]
One object of the present invention is to solve the problems of the kneading liquid disclosed in JP-A-10-296386, and as a kneading liquid mixed with the phosphate-based investment material used in lost wax casting, at the time of firing or thereafter It is an object of the present invention to provide a kneading liquid for an investment material used in lost wax casting, which can obtain a mold having a sufficient strength in which cracks and the like are unlikely to occur.
[0026]
In addition, the conventional kneading liquid for phosphate-based investment materials requires a metal casting ring for the cured product after kneading with the phosphate-based investment material powder. The hardened investment material could not be directly put into a baking furnace at 800 ° C. or higher 20 to 60 minutes after the investment. Accordingly, another object of the present invention is to provide a kneading liquid for a phosphate-based investment that can be directly charged into a firing furnace in a ringless state and does not cause cracks or cracks.
[0027]
Conventionally, the wettability with the wax pattern is poor and the strength after burying of the phosphate-based investment material is insufficient, so cracks and cracks occur, and the metal is sufficiently cast because the air permeability is low. There was a case that could not be done. Therefore, still another object of the present invention is to provide a kneading liquid for phosphate-based investment materials that has good wettability with the wax pattern, has sufficient strength after embedment, and has excellent air permeability. is there.
[0028]
Conventionally, the surface of the cast body may be rough, and an oxide film is easily formed, and burrs and the like are often generated in the cast body. In addition, there has been a demand for a kneading solution of a phosphate-based investment material that is easy to dig after firing. Accordingly, a further object of the present invention is to provide a kneading liquid for a phosphate-based investment material that does not generate burrs and is easy to dig after firing.
[0029]
Furthermore, conventionally, in titanium casting, cracks and cracks were liable to occur even if the mold was left at room temperature after firing mooring. Accordingly, a still further object of the present invention is to provide a kneading liquid for a phosphate-based investment that does not cause cracking or cracking in titanium casting.
[0030]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies on these problems, the present inventors have reached the present invention.
[0031]
According to the present invention, (1) a slurry obtained by mixing a kneading liquid into an investment material is poured into a wax model placed in a casting frame or the like, thereby burying the wax model, and then the wax model. In the lost wax casting that employs a method in which the casting material is dewaxed to form a casting space and the investment material is cured by heating to form a mold, a phosphate-based investment material containing primary ammonium phosphate was used as the investment material. A kneading liquid to be mixed with the phosphate-based investment material,
It consists of a sodium hydroxide aqueous solution containing at least 2-3% by weight of colloidal shear force and 2-50% by weight of sodium phosphate, and the pH of the aqueous solution is adjusted to 4.0-13.0. A kneading liquid for investment material used for lost wax casting is provided.
[0032]
The present invention is also characterized in that (2) part or all of primary sodium phosphate is replaced with primary potassium phosphate, and part or all of sodium hydroxide is replaced with potassium hydroxide. 1) A kneading liquid for an investment material used for lost wax casting described in the above.
[0033]
In the present invention, (3) a wax model placed in a casting frame or the like is charged with a slurry obtained by mixing a kneading liquid into an investment material, thereby burying the wax model, and thereafter In lost wax casting, which takes a wax mold by dewaxing a wax model to form a casting space and heat-curing the investment material to form a mold, a phosphate-based investment material containing primary ammonium phosphate as the investment material is used. A kneading liquid to be mixed with the phosphate-based investment when used,
An aqueous solution containing 2 to 50% by weight of primary sodium phosphate, and the aqueous solution is adjusted to pH 4.0 to 13.0. provide.
[0034]
The present invention is also characterized in that (4) part or all of primary sodium phosphate is replaced with primary potassium phosphate, and part or all of sodium hydroxide is replaced with potassium hydroxide. 3) A kneading liquid for an investment material used for lost wax casting described in the above.
Hereinafter, the inventions of (1) and (2) are referred to as the first invention, and the inventions of (3) and (4) are referred to as the second invention.
[0035]
The present invention provides (5) a kneading liquid for a phosphate-based investment material comprising an acidic compound and / or a basic compound in an amount of 1% by weight or more.
In addition, the present invention includes (6) 0.5% by weight or more of an organic acid as an acidic compound and / or 0.5% by weight or more of an organic alkali compound as a basic compound (5) The described kneading liquid is provided.
[0036]
The present invention also provides (7) the kneading liquid according to (5) above, wherein the acidic compound is an organic acid and / or an inorganic acid.
The present invention also provides (8) the kneading liquid according to (5) or (7) above, wherein the basic compound is an organic alkali and / or an inorganic alkali.
[0037]
The present invention also provides (9) the kneading liquid according to (5), (7) or (8) above, wherein the acidic compound is an inorganic acid and the basic compound is an inorganic alkali. To do.
[0038]
In the present invention, (10) wherein the inorganic acid is at least one inorganic acid selected from the group consisting of phosphoric acid, hydrochloric acid, nitric acid and sulfuric acid (5), (7) or ( 8) A kneading liquid according to the above is provided.
Moreover, this invention provides the kneading liquid as described in said (5), (7), (8) or (9) characterized by (11) inorganic alkali containing an alkali metal.
[0039]
The invention also provides (12) the kneading liquid according to (5) above, wherein the concentration of the acidic compound is 3% by weight or more and the concentration of the basic compound is 3% by weight or more. provide.
[0040]
The invention also provides (13) the kneading solution according to any one of (5) to (12) above, wherein the kneading solution is an aqueous solution having a pH of 3.0 to 7.0. provide.
Moreover, this invention provides the kneading liquid of any one of said (5)-(12) characterized by including surfactant further (14).
[0041]
In the present invention, (15) the cured investment material, which is kneaded and cured with the kneading liquid, is preliminarily set in a firing furnace set to an initial set temperature between the mooring temperature and the mooring temperature + 400 ° C. The furnace stage to be charged, the mooring adjustment stage to adjust the firing furnace to the mooring set temperature for mooring the mold below the initial set temperature, and the mooring after the furnace temperature is lowered in the investment material entrance stage There is provided a method for firing a phosphate-based investment material characterized by comprising a mooring step of reaching a temperature and mooring.
Hereinafter, the inventions (5) to (15) are referred to as a third invention.
[0042]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Below, the kneading liquid for the phosphate-type investment material which concerns on this invention is demonstrated concretely. It is not limited to what is illustrated.
[0043]
(First invention and second invention)
In order to adjust the kneading liquid containing a large amount of acidic primary sodium phosphate to pH 4.0 to 13.0, a considerable amount of sodium hydroxide is also contained in the kneading liquid. A mold having excellent strength can be finally obtained.
[0044]
The first invention and the second invention can be used more generally and generally for various investment materials by expanding the types and composition of the investment materials that can be applied.
[0045]
Even if part or all of the primary sodium phosphate is replaced with primary potassium phosphate, a sufficient amount of primary phosphate ions can be contained in the kneading liquid. Moreover, even if a part or all of sodium hydroxide is replaced with potassium hydroxide, metal ions can be contained in the kneading liquid.
[0046]
An embodiment of a typical kneading liquid according to the present invention to be kneaded with a phosphate-based investment material containing primary ammonium phosphate used for lost wax casting will be described using its production method.
[0047]
Examples of phosphate-based investment materials used in lost wax casting include SiO as the main component ₂ (Silica) powder, and other metal oxide powders such as MgO, NH ₄ H ₂ PO ₄ What mixed (primary ammonium phosphate) can generally be used. As a specific example, the SiO ₂ And 80% by weight of metal oxide such as MgO (MexO ₂ ) Less than 10% by weight, NH ₄ H ₂ PO ₄ Can be used in an amount of less than 10% by weight.
[0048]
In the preparation or manufacture of a typical kneading liquid according to the first invention, monobasic sodium phosphate is dissolved in water in which colloidal silica is dispersed to obtain an aqueous solution. Further, sodium hydroxide is added to this acidic aqueous solution, and the pH is adjusted to 4.0 to 13.0.
The second invention is different from the first invention in that it does not require colloidal silica and sodium hydroxide, and may or may not contain them. The primary sodium phosphate is dissolved in water, and the pH is appropriately adjusted to 4.0 to 13. A kneading liquid is obtained by adjusting to 0.0.
[0049]
Primary sodium phosphate is contained in an amount of 2 to 50% by weight. This amount reaches 4 to 100 times the content in the kneading liquid of the invention in JP-A-10-296386.
The primary sodium phosphate is preferably 10 to 20% by weight.
[0050]
The sodium hydroxide is added while adjusting the pH of the kneading liquid to 4.0 to 13.0.
On the other hand, even if the aqueous solution of the kneading liquid becomes neutral to a more alkaline state, the investment material can be fired by heating. If the pH exceeds 13.0, the mold tends to break.
[0051]
Regarding the alkali range, pH 9.0 or lower is more preferable, but pH 13.0 or lower can be used.
The first and second inventions can withstand the temperature rise during firing, and thus the temperature rise time can be shortened and firing can be completed in a shorter time.
[0052]
In addition, since this kneading liquid can have a pH ranging from 4.0 to 13.0, it is possible to add alkali metal, alkaline earth metal, etc. as other additives to the kneading liquid. , Phosphoric acid, silicic acid and the like can be easily adjusted. In particular, since it can be adjusted to alkali, there is an advantage that it can be easily added.
[0053]
The kneading liquids of the first and second inventions obtained as described above are kneaded with the phosphate-based investment material, and the wax model is embedded as a slurry. After drying, the wax model is dewaxed by heating to obtain a casting space. The mold having the casting space is heated to 1000 to 1100 ° C. in a furnace and fired into a strong mold. In this firing, the temperature has been raised to about 1000 ° C. over 5 to 6 hours as a whole.
[0054]
In the present invention, the kneading liquid adjusted from neutral to acidic (pH 4.0 to 7.0) is directly put into a furnace that has been heated to a predetermined temperature (1000 to 1100 ° C.) in advance and the temperature is increased. It is also possible.
Further, even in a kneading liquid adjusted to be alkaline (7.0 <pH ≦ 13.0), it is possible to make the temperature rising time from room temperature to a predetermined temperature (1000 to 1100 ° C.) sufficiently short. .
[0055]
In the above, monobasic sodium phosphate was used as a component of the kneading liquid, but monobasic potassium phosphate may be used instead. In this case, the solubility of primary potassium phosphate is smaller than that of primary sodium phosphate, so the content is 2 to 30% by weight. Preferably it is 10 to 20% by weight.
Moreover, potassium hydroxide can be used as a component of the kneading liquid instead of sodium hydroxide.
[0056]
(Third invention)
The kneading liquid for the phosphate-based investment material of the present invention is preferably an aqueous solution containing an inorganic acid or organic acid as an acidic compound and an inorganic alkali or organic alkali as a basic compound.
Specific examples of the inorganic acid include phosphoric acid, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, and carbonic acid. Polyphosphoric acid, pyrophosphoric acid, and metaphosphoric acid can also be used. In particular, phosphoric acid, hydrochloric acid, nitric acid and sulfuric acid are preferable, and phosphoric acid is particularly preferable.
[0057]
Specific examples of the organic acid include citric acid, succinic acid, tartaric acid, lactic acid, malic acid, malonic acid, oxalic acid, cinnamic acid and maleic acid, and particularly citric acid. And tartaric acid are preferred.
[0058]
In addition, any monomer or polymer having an acid group that is water-soluble can be used. The polymer only needs to have two or more acid groups in one molecular chain, and the degree of polymerization is preferably 10 to 1,000. Moreover, as an acid group, a carboxyl group and a phosphoric acid group are especially preferable.
[0059]
Specific examples include polymers or copolymers containing repeating units derived from acrylic acid, maleic acid, crotonic acid, cinnamic acid and itaconic acid.
[0060]
Specific examples of the inorganic alkali include compounds containing an alkali metal, such as oxides and hydroxides, and hydroxides are particularly preferable. Specific examples include lithium, sodium and potassium hydroxides, and sodium hydroxide is particularly preferable. In addition to the alkali metal, an alkaline earth metal or aluminum hydroxide or oxide may be added. Specific examples include magnesium oxide, calcium hydroxide, strontium hydroxide, barium hydroxide, aluminum hydroxide and the like, and magnesium oxide is particularly preferable.
[0061]
Specific examples of the organic alkali include aliphatic primary amines, aliphatic secondary amines, aliphatic tertiary amines, quaternary ammonium hydroxides, sulfonium bases and the like. preferable.
[0062]
The concentration of the acidic compound and the basic compound contained in the kneading liquid is 1% by weight or more based on the total amount of the kneading liquid. That is, when an acidic compound or a basic compound is contained alone, it is 1% by weight or more, respectively, and when both an acidic compound and a basic compound are contained, the total concentration is 1% by weight or more. is there. Further, a concentration containing 0.5% by weight or more of organic acid and / or 0.5% by weight or more of organic alkali is preferable.
[0063]
Next, the concentration of the acidic compound contained in the kneading liquid is preferably 3 to 40% by weight, more preferably 5 to 20% by weight. The concentration of the basic compound is preferably 3 to 40% by weight, more preferably 3 to 15% by weight. The concentration of the inorganic acid is preferably 3 to 30% by weight, and more preferably 5 to 20% by weight. The concentration of the organic acid is more preferably 2 to 30% by weight, and further preferably 2 to 10% by weight. The concentration of the inorganic alkali is preferably 3 to 20% by weight, and more preferably 3 to 15% by weight. Further, the concentration of the organic alkali is more preferably 2 to 30% by weight, and further preferably 2 to 15% by weight.
[0064]
Next, there is a method for dissolving an acidic compound such as an inorganic acid, an inorganic alkali, an organic acid or an organic alkali and a basic compound in water. When the acidic compound and the basic compound are dissolved together, either or both May be dissolved in the order of, or a part thereof as a salt, that is, an inorganic salt, an organic salt, or an organic-inorganic composite salt, and a necessary amount of inorganic acid, inorganic alkali, organic acid or organic alkali may be added. May be added. In other words, it is only necessary to realize the same state as that in which the acidic compound and the basic compound are dissolved in an amount of 1% by weight or more as a result.
[0065]
Further, a hydrophilic organic compound or a nonionic water-soluble polymer may be added to the kneading liquid.
Specifically, cellulose derivatives such as methyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, hydroxymethyl ethyl cellulose, vinyl compounds such as polyvinyl alcohol and polyvinyl pyrrolidone, polysaccharides such as ethylene glycol, polyethylene glycol and starch, and derivatives thereof, polyacrylamide, Polyethylene oxide, glycerin, petrolatum and the like can be mentioned, and these can be used alone or in combination of two or more.
[0066]
Next, the pH of the kneading liquid is preferably 3.0 to 13.0, more preferably 3.0 to 9.0, and particularly preferably 3.0 to 7.0.
[0067]
Next, it is preferable to add a surfactant to the kneading liquid. As the surfactant, known ones that can be used for wax pattern cleaners can be used, and anionic, cationic and nonionic surfactants can be used. Preferably, a nonionic surfactant is used.
[0068]
As the nonionic surfactant, polyether type or polyester type can be used. Specifically, sorbitan fatty acid ester, sucrose fatty acid ester, polyoxyethylene fatty acid ester, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl ether, Examples thereof include oxyethylene alkyl phenyl ether, polyoxyethylene alkyl amine, polyoxyethylene fatty acid bisphenyl ether, and fluorine-based surfactant.
[0069]
Examples of the anionic surfactant include alkyl sulfates, polyoxyethylene sulfates, alkylbenzene sulfonates, polyoxyethylene alkyl phenyl ether sulfonates, and fatty acid salts.
Examples of the cationic surfactant include alkyltrimethylammonium chloride and alkyldimethylbenzalkonium chloride.
The blending amount in the kneading liquid is preferably 0.1 to 1.0% by weight.
[0070]
The kneading liquid may contain colloidal silica as long as no precipitate is generated. The concentration of colloidal shear force is preferably 2 to 3% by weight. The primary particle diameter of colloidal silica is preferably 10 to 30 nm.
[0071]
A pH indicator may be added to color the kneading liquid and clarify the curing process. Specific examples include methyl orange, methyl red, bromothymol blue, and phenolphthalein.
[0072]
Each component blended in the present invention does not need to be completely dissolved, and it is sufficient if it is dispersed almost uniformly. Preferably, the acidic compound and the basic compound have a blending amount equal to or lower than the solubility at 23.0 ° C.
Moreover, there is no problem even if an insoluble precipitate is generated, but it is preferable not to have an insoluble precipitate.
[0073]
Next, when using this kneading liquid, the phosphate-based investment material to be kneaded may be one that uses primary ammonium phosphate and magnesium oxide as a binder, and the liquid mixture ratio with the powder material is fluid. As long as it does not impair the properties.
The kneading liquid used for the phosphate-based investment material of the present invention is preferably used for a dental phosphate-based investment material.
[0074]
Next, as a firing method, it was possible to find a firing method that could not be carried out conventionally.
The firing method is a method for firing a cured investment material kneaded with the investment material using a liquid, and is initially set to a temperature between 400 ° C. and a temperature obtained by adding 400 ° C. to the mooring temperature in advance. It is possible to shorten the mooring time of the investment material by changing the setting to the anchoring temperature of the investment material cured body after the investment material is charged.
[0075]
Usually, when the investment material is put into a firing furnace, the temperature of the firing furnace is lowered. Therefore, it took about 10 to 20 minutes to reach the mooring temperature. However, the firing time during the casting operation can be shortened by setting the initial set temperature to a temperature obtained by adding 400 ° C. to the mooring temperature to the mooring temperature. The initial set temperature is a temperature obtained by adding 400 ° C. to the mooring temperature to the mooring temperature, preferably a temperature obtained by adding 50 ° C. to the mooring temperature to a temperature obtained by adding 150 ° C. to the mooring temperature.
[0076]
When it shows in a temperature range, it is 900 to 1300 degreeC, Preferably it is 1000 to 1100 degreeC. Specifically, the investment material is put into a firing furnace set at 1050 ° C., the temperature of the firing furnace is lowered to 850 ° C. to 900 ° C., and the mooring temperature is set to 900 ° C. after charging. As a result, the mooring time can be shortened by about 10 to 20 minutes.
Moreover, it is preferable to knead with the kneading liquid for investment material of this invention as a kneading liquid for kneading the investment material used for the said baking method.
[0077]
【Example】
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
[0078]
Distilled water, 85 wt% phosphoric acid, sodium polyphosphate, citric acid, 48 wt% sodium hydroxide aqueous solution (hereinafter referred to as sodium hydroxide solution), potassium chloride, magnesium oxide, polyacrylic acid (degree of polymerization 100) A colloidal silica aqueous solution (solid content 30% by weight) (manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) and polyoxyethylene cetyl ether were prepared.
Each component was blended in the following composition to prepare a kneading liquid.
[0079]
[Table 1]

[0080]
The characteristics of the kneaded liquid obtained above were examined.
Checking castability
Regarding Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3, Snow White manufactured by Shofu Co., Ltd. was used as the phosphate-based investment material, the mixture ratio was 18 mL with respect to 100 g of the powder material, and the kneading conditions were a vacuum stirrer (Matsukaze) (Power lift mixer) for 30 seconds. A 40 × 25 mm rectangular 1 mm-thick wax pattern was planted, and the kneaded slurry was poured into a plastic ring having a ring height of 55 mm and an inner diameter of 60 mm, and the plastic ring was removed 20 minutes after burying. 30 minutes after burying, it was put into a firing furnace heated to 1000 ° C., and when the temperature dropped to 800 ° C., the set temperature was changed to 800 ° C. and moored for 40 minutes. After mooring for 40 minutes, a dental metal (Matsukaze Unimetal) was cast and its castability was confirmed. The case where there was no crack at all in the mold was indicated as ◯, the case where there was a crack but casting was possible was indicated as △, and the case where the mold was cracked and could not be cast or the mold was ruptured in the firing furnace was indicated as x.
Further, the cast surface was confirmed, and the case where there was no burr was marked with ◯, and the case where there was burr was marked with x.
[0081]
Measurement of wet characteristics
The mixture ratio is 18 mL with respect to 100 g of the powder material, the kneaded investment material is poured into a cylindrical ring having a length of 50 mm and an inner diameter of 35 mm, and the fluidity on the glass plate and paraffin wax is measured to obtain the ratio. This was taken as the wet characteristic value.
[Expression 1]
Nurability value = (fluidity on paraffin wax) / (fluidity on glass plate) × 100
[0082]
Compressive strength test
JIS T 6608 ^-2001 A test body was prepared according to the above, and the compressive strength after 2 hours from the beginning of the kneading and the compressive strength after firing for 30 minutes at 800 ° C. after 30 minutes of immersing and gradually cooling to room temperature were obtained. .
[0083]
The results are summarized in the following table.
[Table 2]

[0084]
【The invention's effect】
According to the present invention, when a kneading liquid is kneaded with an investment material, a mold having excellent strength can be finally obtained.
According to the present invention, it can be kneaded with a powder of a phosphate-based investment material, and can be directly charged in a ringless state into a firing furnace at 800 to 1100 ° C. after 20 to 60 minutes after being embedded. It was possible to obtain a kneading liquid for a phosphate-based investment material in which cracks do not occur.
[0085]
According to the present invention, a kneading liquid having good wettability with the wax pattern, improved strength after burying of the phosphate-based investment material, and excellent in air permeability was obtained.
According to the present invention, the surface of the cast body is smooth, it is difficult to form an oxide film, and there is no burrs or the like in the cast body, and it is easy to dig up the cast body after casting. Could get.
In addition, it was possible to obtain a kneading liquid for a phosphate-based investment that does not cause cracking or cracking even if it is left at room temperature and rapidly cooled after firing mooring in titanium casting.

Claims

鋳枠等内に置かれたロウ模型に対して、埋没材に練和液を混ぜてなるスラリーを投入し、これによって前記ロウ模型を埋没させ、その後に前記ロウ模型を脱ロウして鋳込み空間を形成すると共に前記埋没材を加熱硬化させて鋳型とする方式を採るロストワックス鋳造において、前記埋没材として第一リン酸アンモニウムを含むリン酸塩系埋没材を用いた場合に該リン酸塩系埋没材に対して混合されるべき練和液であって、
少なくともコロイダルシリカを２〜３重量％、第一リン酸ナトリウムを２〜５０重量％含有させた水酸化ナトリウム水溶液からなり、かつ水溶液のｐＨを４.０〜１３.０に調整してあることを特徴とするロストワックス鋳造に用いる埋没材の練和液。For a wax model placed in a casting frame or the like, a slurry obtained by mixing a kneading liquid into an investment material is added, thereby burying the wax model, and then dewaxing the wax model and casting space. In the lost wax casting that employs a method in which the investment material is heat-cured and used as a mold, a phosphate-based investment material containing primary ammonium phosphate is used as the investment material. A kneading liquid to be mixed with the investment,
It consists of a sodium hydroxide aqueous solution containing at least 2-3% by weight of colloidal silica and 2-50% by weight of primary sodium phosphate, and the pH of the aqueous solution is adjusted to 4.0-13.0. A kneading liquid for investment material used in the casting of lost wax.

第一リン酸ナトリウムの一部または全部を第一リン酸カリウムで置き換え、水酸化ナトリウムの一部または全部を水酸化カリウムで置き換えたことを特徴とする請求項１に記載のロストワックス鋳造に用いる埋没材の練和液。2. The lost wax casting according to claim 1, wherein part or all of the primary sodium phosphate is replaced with primary potassium phosphate, and part or all of the sodium hydroxide is replaced with potassium hydroxide. A mixture of investment material.

鋳枠等内に置かれたロウ模型に対して、埋没材に練和液を混ぜてなるスラリーを投入し、これによって前記ロウ模型を埋没させ、その後に前記ロウ模型を脱ロウして鋳込み空間を形成すると共に前記埋没材を加熱硬化させて鋳型とする方式を採るロストワックス鋳造において、前記埋没材として第一リン酸アンモニウムを含むリン酸塩系埋没材を用いた場合に該リン酸塩系埋没材に対して混合されるべき練和液であって、
第一リン酸ナトリウムを２〜５０重量％含有させた水溶液であり、かつ水溶液をｐＨ４.０〜１３.０に調整してあることを特徴とするロストワックス鋳造に用いる埋没材の練和液。For a wax model placed in a casting frame or the like, a slurry obtained by mixing a kneading liquid into an investment material is added, thereby burying the wax model, and then dewaxing the wax model and casting space. In the lost wax casting that employs a method in which the investment material is heat-cured and used as a mold, a phosphate-based investment material containing primary ammonium phosphate is used as the investment material. A kneading liquid to be mixed with the investment,
An aqueous solution containing 2 to 50% by weight of primary sodium phosphate, and the aqueous solution is adjusted to pH 4.0 to 13.0.

第一リン酸ナトリウムの一部または全部を第一リン酸カリウムで置き換え、ｐＨの調整で用いる水酸化ナトリウムの一部または全部を水酸化カリウムで置き換えたことを特徴とする請求項３記載のロストワックス鋳造に用いる埋没材の練和液。4. The lost according to claim 3, wherein a part or all of the primary sodium phosphate is replaced with primary potassium phosphate, and part or all of the sodium hydroxide used for adjusting the pH is replaced with potassium hydroxide. Investment liquid used for wax casting.

酸性化合物および／または塩基性化合物を１重量％以上の量で含むことを特徴とするリン酸塩系埋没材用の練和液。A kneading liquid for a phosphate-based investment material comprising an acidic compound and / or a basic compound in an amount of 1% by weight or more.

酸性化合物としての有機酸を０.５重量％以上および／または塩基性化合物としての有機アルカリを０.５重量％以上含むことを特徴とする請求項５記載の練和液。6. The kneading liquid according to claim 5, comprising 0.5% by weight or more of an organic acid as an acidic compound and / or 0.5% by weight or more of an organic alkali as a basic compound.

酸性化合物が有機酸および／または無機酸であることを特徴とする請求項５または６記載の練和液。The kneading liquid according to claim 5 or 6, wherein the acidic compound is an organic acid and / or an inorganic acid.

塩基性化合物が有機アルカリおよび／または無機アルカリであることを特徴とする請求項５または７記載の練和液。The kneading liquid according to claim 5 or 7, wherein the basic compound is an organic alkali and / or an inorganic alkali.

酸性化合物が無機酸であって、塩基性化合物が無機アルカリであることを特徴とする請求項５、７または８記載の練和液。9. The kneading liquid according to claim 5, 7 or 8, wherein the acidic compound is an inorganic acid and the basic compound is an inorganic alkali.

無機酸がリン酸、塩酸、硝酸および硫酸よりなる群から選ばれる少なくとも１種以上の無機酸であることを特徴とする請求項５、７または８記載の練和液。The kneading liquid according to claim 5, 7 or 8, wherein the inorganic acid is at least one inorganic acid selected from the group consisting of phosphoric acid, hydrochloric acid, nitric acid and sulfuric acid.

無機アルカリがアルカリ金属を含むことを持徴とする請求項５、７、８または９記載の練和液。The kneading liquid according to claim 5, 7, 8, or 9, wherein the inorganic alkali contains an alkali metal.

酸性化合物の濃度が３〜４０重量％であって、塩基性化合物の濃度が３〜４０重量％であることを持徴とする請求項５記載の練和液。6. The kneading liquid according to claim 5, wherein the concentration of the acidic compound is 3 to 40% by weight and the concentration of the basic compound is 3 to 40% by weight.

練和液のｐＨが３.０〜７.０の範囲の水溶液であることを特徴とする請求項５〜１２いずれか１記載の練和液。The kneading liquid according to any one of claims 5 to 12, wherein the kneading liquid is an aqueous solution having a pH of 3.0 to 7.0.

さらに、界面活性剤を含むことを持徴とする請求項５〜１２いずれか１記載の練和液。Furthermore, the kneading liquid of any one of Claims 5-12 characterized by including surfactant.

埋没材を練和し、硬化させた埋没材硬化体を、予め係留温度から係留温度＋４００℃の間の初期設定温度に設定された焼成炉に投入する入炉段階と、初期設定温度以下で鋳型を係留する係留設定温度に焼成炉を調整する係留調整段階と、焼成炉の温度が埋没材入炉段階にて炉内温度が低下した後に係留温度に達して係留する係留段階とを含むことを持微とするリン酸塩系埋没材の焼成方法。Putting the investment material, which has been kneaded and hardened, into a firing furnace set in advance to an initial set temperature between the mooring temperature and the mooring temperature + 400 ° C, and a mold at the initial setting temperature or lower A mooring adjustment stage for adjusting the firing furnace to a mooring set temperature for mooring, and a mooring stage for reaching the mooring temperature and mooring after the furnace temperature has decreased in the investment material entering furnace stage. A method for firing a phosphate-based investment material.