JPH01266939A

JPH01266939A - 鋳型材料

Info

Publication number: JPH01266939A
Application number: JP9565688A
Authority: JP
Inventors: Tokufusa Harada; 原田　徳房; Kyoji Tominaga; 富永　恭爾; Isao Kai; 勲甲斐; Kazuo Tamemoto; 為本　和雄
Original assignee: Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Yukizai Corp
Priority date: 1988-04-20
Filing date: 1988-04-20
Publication date: 1989-10-24
Anticipated expiration: 2010-11-15
Also published as: JPH07106420B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はシェルモールド鋳造法に使用される鋳型、特に
アルミニウム合金鋳物又は軽合金鋳物などの鋳造におい
て、鋳造後の砂落とし作業性が容易な鋳型の作製に有用
な鋳型材料に関する。

〔従来の技術および発明が解決しようとする課題〕従来
より、アルミニウム合金鋳物等の鋳造で用いられる鋳型
には、熱安定性に優れたフェノール系樹脂が結合剤とし
て一般的に使用されている。

したがって、鋳造後に鋳物製品より容易に鋳砂が排出除
去され得る性質（この性質を鋳型の易崩壊性という）に
ついては必ずしも満足し得るものではなく鋳型が殆ど崩
壊せずに鋳物中に残存する傾向にある。そのため、アル
ミニウム合金鋳物等の製造に際しては、鋳物にノックア
ウトマシーン等で衝撃を与えて鋳型を崩壊除去したり、
更には高温焼成炉中で数時間にわたって熱処理を施す、
所謂「砂焼き工程Ｊを設けることによって鋳物中より残
砂を除去する方法が一般的に実施されており、多大の労
力と時間とエネルギーが費やされている現状である。

更に、最近の自動車鋳物は薄肉軽量化および構造の複雑
化と共にアルミニウム合金等の使用が増加する傾向にあ
り、鋳造後における鋳型の崩壊性の改善は自動車業界に
おいて重要且つ緊急な課題とされている。

そこで、本出願人はこの様な事情に鑑み鋳型の崩壊性改
善について研究を行なったところ、フェノール樹脂の熱
分解促進に対しアルカリ金属塩が有効であることを見出
し、先に崩壊性改善剤と°して芳香族カルボン酸のアル
カリ金属塩を使用した鋳型材料を開発し特開昭６２−１
２４０４６号として提案した。しかしながら、この鋳型
材料は従来材料より良好な易崩壊性を与えるものの業界
の要望を必ずしも十分に満足させ得るものとは言えず更
に改良が必要であること、また鋳型材料が吸湿してブロ
ッキングし易いという問題があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、実用に支障のない鋳型強度と良好な造型
性（硬化速度）及び耐ブロッキング性を備え、しかも鋳
造後の鋳型の崩壊性に一層優れた鋳型を与える鋳型材料
の開発を目的に鋭意検討を重ねた結果、崩壊性改善剤と
してタングステン酸アルカリ金属塩及び／又はモリブテ
ン酸アルカリ金属塩を用いた鋳型材料は」−記目的を達
成し得ることを見出し本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は鋳物砂、フェノール系樹脂及び崩壊
性改善剤を必須成分とする鋳型材料において、該崩壊性
改善剤としてタングステン酸アルカリ金属塩及び／又は
モリブテン酸アルカリ金属塩を用いたごとを特徴とする
鋳型材料を提供するものである。

以下、本発明の鋳型材料について詳細に説明する。

本発明における鋳物砂は、特に限定はなく、金属の鋳造
に耐え得る耐火性を有し、約０．０５〜１．０１ｌ程度
の粒径を有する耐火性骨材であれば使用することができ
る。具体的に例示すれば、天然けい砂、人造けい砂、再
生砂等の如きケイ砂、オリビンサンド′、ジルコンサン
ド、アルミナサンド、クロマイトサンド等の如き特殊砂
、フェロクロム系スラグ、フェロニッケル系スラグ、転
炉スラグ等の如き耐火性砂粒状骨材、セラビーズ等の如
き多孔性砂粒状骨材などがある。

本発明において鋳物砂の結合剤として用いられるフェノ
ール系樹脂としては、フェノール類とアルデヒド類を触
媒の存在下又は不存在下に反応させて得られるノボラッ
ク型、ノボラックにメチロ−ル基を付加させたノボラッ
クレゾール型、アルカリレゾール型、アンモニアレゾー
ル型及びベンジリックエーテル型フェノール樹脂等の如
き無変性フェノール樹脂、又はこれら無変性フェノール
樹脂の製造開始時、途中又は終了後に必要に応じて任意
の変性剤を添加して反応もしくは混合して得られる変性
フェノール樹脂などが例示される。

上記フェノール類としては、フェノール、クレゾール、
キシレノール、パラ−ｔ−ブチルフェノール、パラクミ
ルフェノール、フェニルフェノール、レゾルシノール、
カテコール、ハイドロキノン、ピロガロール、ビスフェ
ノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ及びフ
ェノール類の製造時に副生ずるレゾルシノール残渣、カ
テコール残渣、クレゾール残渣、キシレノール残渣等の
如きフェノール系残渣などがある。

アルデヒド類としては、ホルムアルデヒド、パラホルム
アルデヒド、トリオキサン、ポリアセクール、ヘキサメ
チレンテトラミン、アセトアルデヒド、グリオキザール
、フルフラール、ベンズアルデヒドなどがある。

反応触媒としては、ＫＯ１ｌ＋　Ｎａ０１ｌ、　Ｎａ、
ＰＯ，、Ｋ、ＧＯ。

等のアルカリ金属化合物、Ｂａ　（Ｏｆｆ）　２１　Ｃ
ａ　（ＯＨ）　２１　ＣａＯ＋ＭｇＯ等のアルカリ土類
金属化合物及びアンモニア、ヘキサメチレンテトラミン
、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、エチレン
ジアミン等のアミン系化合物などのアルカリ性触媒、ま
たは塩酸、硫酸等の無機酸、修酸、パラトルエンスルホ
ン酸等の有機酸、カルボン酸、ナフテン酸及び硼酸等の
Ｍｎ塩、Ｚｎ塩、ｐｂ塩等の二価金属塩及び塩化亜鉛等
のルイス酸などの酸性触媒がある。

変性剤としては、尿素、メラミン、アニリン、フルフラ
ール、フリフリルアルコール、エビクロロヒドリン、カ
シューナツトシェルオイル、トール油、ポリヒニールア
ルコール、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、キ
シレン樹脂、酢酸ビニール樹脂、ポリアミド樹脂、アク
リル樹脂、ポリエチレン樹脂などがある。

なお、これらフェノール類、アルデヒド類、反応触媒及
び変性剤は、それぞれ例示されたものに限定されるもの
ではなく、更にそれぞれは単独で又は２種以上を組み合
わせて用いることができる。

通常、これらのフェノール系樹脂は固体状、液体状（又
はフェス状）又はエマルジョン等の、任意の形態で使用
される。また、従来より一般的に使用されている任意の
配合剤、アミノ系シラン、エポキシ系シラン、メルカプ
ト系シラン等のシランカップリング剤を始めとしたチタ
ネート系、ジルコアルミネート系、アルミニウム系、ボ
ロン系゛ｍの如きカップリング剤、エヂレンビスステア
リン酸アマイド、オキシステアリン酸アマイド、メチロ
ールアマイド等の如き脂肪酸アマイド類、パラフィンワ
ックス、カルナハワソクス等の如きワックス等、安息香
酸、ザリチル酸、レゾルシノール、カテコール、ビスフ
ェノールＡ１ビスフエノールＳ等の如き硬化促進剤、又
は必要に応じてヘキザメチレンテトラミン、ヘンガラ、
砂鉄などを配合することができる。

フェノール系樹脂の配合量は、使用材料の特性や要求性
能などの諸条件に応じて適宜選択される性質のものであ
るが、一般的には鋳物砂に対して０．２〜１０重量％で
あり、好ましくは０．５〜５重量％の範囲から選ばれる
。

本発明において、鋳造後の鋳型の崩壊性に有効な添加剤
として用いられる崩壊性改善剤はタングステン酸アルカ
リ金属塩及びモリブテン酸アルカリ金属塩である。具体
的には、タングステン酸ナトリウム、タングステン酸カ
リウム、モリブテン酸すトリウム及びモリブテン酸カリ
ウムであり、これらは単独で又は２種以上を組み合わせ
て用いることができる。

崩壊性改善剤の配合量は、フェノール系樹脂に対して通
常０．５〜３０重景％であり、好ましくは１〜２０重量
％の範囲から選ばれる。配合量が０．５重量％未満の場
合は、鋳造後の鋳型の崩壊性を改善することが出来ず。

また３０重量％を越えると鋳型強度が著しく低下し実用
に供し得ない。

崩壊性改善剤の配合方法には、通常、■鋳物砂と崩壊性
改善剤を混合した後に樹脂を添加混合する方法、■鋳物
砂に樹脂と崩壊性改善剤を同時に添加混合する方法、■
鋳物砂と樹脂を混合した後に崩壊性改善剤を添加混合す
る方法、■予め崩壊性改善剤を熔融混合して得た樹脂と
鋳物砂を混合する方法などが採用される。

また、本発明の鋳型材料は、従来より鋳造分野で一般的
に実施されている方法、例えばドライホットコート法、
セミボットコート法、コールドコート法、粉末溶剤法等
を利用して製造することができる。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、実施
例は技術思想の限定を意図したものではない。なお、各
実施例中の「％」は特に断わりのない限りすべて重量基
準であり、また緒特性は次の試験法により測定されたも
のである。

■　鋳型強度（抗折力’）　　：　ＪＩＳ−に−６９１
０■　　ベ　　ン　　ド　　（ｍｍ）　　：ＪＡＣＴ試
験法ＳＭ−３なお、ベントは硬化特性の評価方法で数値
が小さいほど硬化速度は速いと判定する。

■　融　着　点　（’Ｃ）　　：ＪＡＣＴ試験法Ｃ−，
１■　耐ブロッキング性　：　　５００ＣＣビーカーに
鋳型材料８００ｇを採取し、温度５０℃、湿度９０％、
荷重１　ｋｇで２時間放置した後、室温まで冷却して鋳
型材料のブロッキング率（％）を求めた。

■　崩　壊　性　　　　：先ず、崩壊性試験用中子とし
て第１図に示すドグボーン型抗張力試験片１　（幅４０
龍長さ７５龍厚さ２５龍）を鋳型材料で作成する。次に
、試験片より少し大きい空間を有する第１図に示す主型
２（幅８０ｍｍ長さ１２５１ｍ厚さ７５ｍ）を別途作成
し、この主型内に中子試験片を固定した後、これにアル
ミニウム合金溶湯（温度７２０±５℃）を注湯して室温
まで放置冷却させて第２図に示す鋳物３を作成する。゛
得られた鋳物３の所定箇所に圧力０．４　ｋｇ　／　ｃ
ＩＩ＋のエヤハンマーにより振動を与え、予め鋳物に設
けられた排出口４（直径１６＋＋ｍ）より排出される鋳
物砂の重量を時間毎に測定しつつ中子が全部排出される
まで行なった。崩壊性は、排出された鋳物砂の重量を排
出された鋳物砂の総重量で除して重量％で表示した。

〔実施例１〜５及び比較例１〜２〕約１４０〜１５０°Ｃに予熱したフラタリーサンド′５
０００　ｇ　、ノボラック型フェノール樹脂８０ｇ及び
表−１に示す所定量の崩壊性改善剤を実験用スピードミ
キサーに入れて攪拌しつつ５０秒間混練した後、冷却水
７５ｇにヘキサメチレンテトラミン１２ｇを溶解させた
ヘキサ水溶液を全量投入すると共に送風冷却しながら４
０〜６０秒間攪拌混合を行ない、更にステアリン酸カル
シウム５ｇを加えて１５秒間攪拌混合して取り出し、実
施例１〜５の鋳型材料を得た。なお、比較のため崩壊性
改善剤を使用しない比較例１、及び従来の崩壊性改善剤
としてサリチル酸カリウムを使用した比較例２の鋳型材
料を得た。

得られた鋳型材料の鋳型強度、硬化速度、融着点及び崩
壊性については、前記試験法により測定し、その結果を
表−１に併記する。

〔実施例６〜８及び比較例３〕約１４０〜１５０℃に予熱したフラタリーサンド５００
０　ｇ、アンモニアレゾール型フェノール樹脂５４ｇ１
ノボラツク型フエノール樹脂３６ｇ及び表−１に示す所
定量の崩壊性改善剤を実験用スピードミキサーに入れて
攪拌しつつ５０秒間混練した後、冷却水７５ｇを投入す
ると共に送風冷却しながら４０〜６０秒間攪拌混合を行
ない、更にステアリン酸カルシウム５ｇを加えて１５秒
間攪拌混合して取り出し、実施例６及び７の鋳型材料を
得た。

また、アンモニアレゾール型フェノール樹脂、ノボラッ
ク型フェノール樹脂及び崩壊性改善剤等を所定量配合し
た後に２軸押用機を用いて作成した棒状樹脂９０ｇを結
合剤として使用して崩壊性改善剤の添加を除く以外は実
施例６及び７と同様にして実施例８の鋳型月料を得た。

なお、比較のため崩壊性改善剤を使用しない比較例３の
鋳型材料を得た。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く、本発明の鋳型材料は、実用上支障の
ない鋳型強度と、良好な造型性（硬化速度）及び耐ブロ
ッキング性を備え、しかも鋳造後の鋳型の崩壊性に優れ
るなどの特徴を有する。そのため、従来より砂落とし工
程において費やされていた時間、労力、エネルギー費な
どを大幅に削減し得ると共に生産効率の向上が図れるな
ど極めて大きな経済性を提供できる。また、砂落としに
使用されるノックアウトマシーン等の衝撃圧を低下させ
うるため、鋳物製品の損傷に伴う歩留りの低下、若しく
は補修作業の煩雑さを回避し得るのみならず低騒音化に
よる作業環境の改善が図れるなどの有用性を提供できる
。このように、本発明の鋳型材料は鋳物分野において工
業的利用価値の極めて高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は実施例に記載した崩壊性を測定する
ための試験用鋳型及びその使用状態を示す断面図である
。１・・・試験片、　　　　　２・・・上型、３・・・鋳
物、　　　　　　　４・・・排出口。

Claims

【特許請求の範囲】

１、鋳物砂、フェノール系樹脂及び崩壊性改善剤を必須
成分とする鋳型材料において、該崩壊性改善剤としてタ
ングステン酸アルカリ金属塩及び／又はモリブテン酸ア
ルカリ金属塩を用いたことを特徴とする鋳型材料。