JPH0732083A

JPH0732083A - 鋳型材料および鋳型の製作法

Info

Publication number: JPH0732083A
Application number: JP5181365A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Kimura; 忠木村; Osamu Ishizu; 修石津; Shin Konishi; 伸小西
Original assignee: Nippon Polyurethane Industry Co Ltd
Current assignee: Nippon Polyurethane Industry Co Ltd
Priority date: 1993-07-22
Filing date: 1993-07-22
Publication date: 1995-02-03
Anticipated expiration: 2013-04-02
Also published as: EP0638380A2; EP0638380A3; US5473009A; JP2736377B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】強度が優れ、さらに砂落し性にも優れた自硬
性鋳型材料およびこれを用いる鋳型製作法の提供。【構成】鋳物砂１００重量部に、（ａ）成分を０．１
〜６重量部、（ｂ）成分を０．１〜６重量部、および
（ｃ）成分をＳｉＯ_２として０．０５〜２．０重量部、
（ｄ）成分を（ｂ）成分１００に対して０．０１〜０．
５重量部配合して作られた鋳型材料。ただし、（ａ）は
少なくとも２個のイソシアネート基を有する有機ポリイ
ソシアネートであり、（ｂ）は脂肪族アミンまたは芳香
族アミンとアルキレンオキシドとの付加反応によって得
られるアミノポリエーテルポリオールと非アミノポリエ
ーテルポリエオールとの混合物であって、一級水酸基含
有ポリエーテルポリオールを５〜８５重量％含有し、
（ｃ）は珪酸エステル、これの加水分解生成物、水分散
型あるいはアルコール分散型シリカゾルの内の少なくと
も一種であり、（ｄ）は反応触媒である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋳型（砂型）製作用の
鋳型材料およびこの材料を用いる鋳型の製作法に関し、
特に常温大気放置後の強度および溶湯注入時の強度が共
に優れ、それにもかかわらず崩壊性または砂落とし性に
も優れ、かつ塗型を全く必要としないか、あるいはスプ
レー程度の極く簡単な塗型しか必要としない自硬性鋳型
材料およびこの材料を用いる鋳型の製作法に関する。

【０００２】

【従来の技術】種々の金属の鋳造品を製造するのに使用
される鋳物用砂型（以下、鋳型または砂型と記す）をつ
くるための自硬性鋳型には、有機粘結剤自硬性鋳型と無
機粘結剤自硬性鋳型とがある。

【０００３】このうち前者の有機粘結剤を使用する方法
としては、例えば粘結剤としてフラン樹脂を使用し、こ
れを例えばトルエンスルホン酸のような強酸性の硬化剤
等で縮合硬化させる方法（フラン法）、フェノール樹
脂、ポリイソシアネートおよび塩基性触媒の３者を鋳物
砂と混合し、この触媒によってフェノール樹脂をポリイ
ソシアネートとのウレタン化反応によって硬化させる方
法（ペップセット法）、油変性アルキド樹脂、ポリイソ
シアネート、およびナフテン酸金属塩等の触媒の３者を
鋳物砂と混合し、ウレタン化反応によって硬化させる方
法（リノキュア法）等がある。

【０００４】後者の無機系バインダーを使用する方法と
しては、例えばセメントで鋳物砂を固めて鋳型を製造す
る方法（ＯＪプロセス）、珪酸ソーダを配合して造型し
た砂型にＣＯ₂ ガスを圧入して硬化させる方法（ＣＯ₂
法）等が知られている。

【０００５】また無塗型鋳造が可能な鋳物用砂型の鋳型
材料としては、フルフリールアルコール縮合物、ポリエ
ステル樹脂等と、これを硬化させるための、トルエンス
ルホン酸等の硬化剤、珪酸エステル等のセラミック成分
と、これを硬化させるためのイソシアネート系硬化剤、
さらにアルミナ、シリカ等のさし込み防止用耐火物微粉
末、食塩、硼砂等の高温強化剤、糖類、デキストリン等
の造型改善剤、酸化鉄、酸化マグネシウム等の黒鉛球状
化安定剤を配合した鋳物砂（特公昭６３−４０６１７号
公報）等が知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記フ
ラン法では強酸性の硬化剤を使用するため、残存する酸
により鋳物表面が腐食したり、空気に触れない鋳型内部
の硬化が遅い（深部強度の発現が遅い）、硬化時間が環
境温度によって大きく変動し、また注湯時に酸性ガスを
発生し作業環境を悪化させる等の問題がある。前記ペッ
プセット法では砂や環境温度が大幅に変わると硬化速度
が大きく変化するといった問題があり、また注湯時、お
よび型ばらしの際の有視煙（以下、煙と記す）が発生す
るといった問題がある。前記リノキュア法においては、
注湯時の強度（以下、高温強度と記す）がやや劣るとい
った問題がある。また一般に前記有機系粘結剤によって
製造された鋳型は、いずれも高温強度が劣り、注湯時に
有機系粘着剤が燃焼して砂粒間の結合力が低下し、溶湯
が砂粒の隙間に浸みこむ表面欠陥が発生し易い。このさ
し込みを防ぐため、鋳型が溶湯と接触する部分に、黒
鉛、雲母粉等を主剤とした塗型剤を塗布しなければなら
ない。他方、無機系粘結剤を用いた鋳型はさし込みはな
いが、常温大気下に一定時間放置した後の強度（以下、
放置強度と記す）が劣り、さらに金属が鋳型に融着する
焼き付き現象が発生し易い。これらを防止するために、
木粉、コークス粉等を砂に添加し、さらに塗型剤を塗布
しなければならない。したがって、いずれの場合も塗型
剤を必要とする。この塗型作業は鋳型製作費の３０％〜
５０％を占め、鋳型のコストアップの主要原因をなして
いるという問題があった。

【０００７】また前記のように無塗型鋳造が可能といわ
れる、特公昭６３−４０６１７号公報の鋳物用砂型の鋳
型材料は、さし込み防止用耐火物微粉末、高温強化剤等
の添加する結合剤成分の種類が多いため、鋳型製造工程
が複雑になり、またこれらの粘結剤を使用した鋳型は硬
化時間および鋳型強度の発現が著しく遅いといった問題
点があり、実際に使用することは困難であった。

【０００８】粘結剤成分を少なくする試みとして、テト
ラアルコキシシランまたは加水分解率が５０％以下のそ
の加水分解脱水重縮合物（シリケートオリゴマー）を官
能基数２のポリオールと反応させて得られた水酸基価２
００〜１５００のシリケートポリオール、ウレタン化触
媒、ポリイソシアネートを用いる方法（特開平３−１８
９０４８号公報）が知られている。しかしながら、この
方法はシリケートポリオールを合成するという繁雑さが
あり、またポリオール中にシリケートを含有させるた
め、粘結剤成分中のシリケート含有量が少なく、十分な
高温強度を得ることができなかった。

【０００９】

【課題を解決しようとする手段】本発明者等は鋭意研究
を重ねた結果、鋳物用砂と粘結剤等とによってつくられ
る鋳型材料において、（ａ）有機ポリイソシアネート成
分、（ｂ）ＯＨ基含有成分、（ｃ）セラミック成分およ
び（ｄ）反応触媒からなる成分を使用することによっ
て、前記の問題点が解決できることを見出し、本発明を
完成するに至った。

【００１０】即ち、本発明は鋳物砂１００重量部に、
（ａ）成分を０．１〜６重量部、（ｂ）成分を０．１〜
４重量部、および（ｃ）成分をＳiＯ₂として０．０５〜
２．０重量部、さらに（ｄ）成分を（ｂ）成分１００重
量部に対して０．０１〜０．５重量部、配合してつくら
れた鋳型材料、ただし、（ａ）成分は、少なくとも２個
のイソシアネート基を有する有機ポリイソシアネートで
あり；（ｂ）成分は、脂肪族アミンまたは芳香族アミン
とアルキレンオキシドとの付加反応によって得られる水
酸基価４００〜１６００、官能基数２〜６のアミノポリ
エーテルポリオールと、水酸基価１００〜８００、官能
基数２〜８の非アミノポリエーテルポリオールとのポリ
エーテルポリオール混合物であって、その水酸基価は３
５０〜１６００であり、該ポリエーテルポリオール混合
物はアミノポリエーテルポリオールを５〜８０重量％、
非アミノポリエーテルポリオールを９５〜２０重量％含
有し、かつ一級水酸基含有ポリエーテルポリオールを５
〜８５重量％含有していて、（ｂ）成分中の一級水酸基
含有非アミノポリエーテルポリオールの含有率は５重量
％以上であり；（ｃ）成分は、珪酸エステル、これの加
水分解生成物、水分散型シリカゾル、およびアルコール
分散型シリカゾルの内の少なくとも一種であり；そして
（ｄ）成分は、反応触媒である。さらにまた、本発明は
上記鋳型材料による鋳型の製作法にも関する。

【００１１】本発明の鋳型材料によってつくられた鋳型
は、常温大気放置後の強度および注湯後の強度が共に優
れていて、鋳造作業中において鋳型が壊れ難く鋳型の取
扱いが容易であり、しかも鋳造後は優れた崩壊性または
砂落とし性を有し、かつ塗型を全く必要としないか、あ
るいはスプレー程度の極く簡単な塗型しか必要としない
鋳型である。

【００１２】本発明に使用される（ａ）成分中の有機ポ
リイソシアネートは、（ｂ）成分のポリオールと反応し
て重合体を形成する。さらにこの有機ポリイソシアネー
トは（ｃ）成分中の珪酸エステル中のアルコール分、珪
酸エステルの加水分解物中の水またはアルコール分、シ
リカゾル中の水またはアルコール分の除去剤として作用
する。前記珪酸エステル、これらの加水分解物、水分散
型シリカゾルおよびアルコール分散型シリカゾル中に含
まれる水またはアルコールは、粘結剤の硬化速度を低下
させるとともに、鋳型の放置強度をも低下させる。それ
故、（ａ）成分中の有機ポリイソシアネートは、この水
またはアルコール分と反応硬化して鋳型内部のこれらを
除去し、粘結剤の硬化速度と鋳型の放置強度とを十分に
発揮させる役目を果している。

【００１３】本発明に使用される（ｂ）成分は鋳型の放
置強度を著しく向上させるのみでなく、溶湯による鋳型
の焼き付きをも著しく防止する。また、アミノポリエー
テルポリオールおよび一級水酸基を持つ非アミノポリエ
ーテルポリオールを含有することによって、硬化速度が
著しく向上する。また非アミノポリエーテルポリオール
として脂肪族ポリエーテルポリオールを使用することに
よって、注湯時、および型ばらしの際の発煙および臭気
が著しく減少する。

【００１４】また前記の（ｃ）成分によって供給される
微粒状シリカは、いずれも８００〜８５０℃において砂
粒と砂粒とを焼結し、さらに１０００〜１２００℃にお
いて溶融してさらに砂粒と砂粒とをいっそう強固に融着
する特性を有するので、高温領域における粘結剤として
極めて優れた効果を発揮し、鋳型の高温強度を著しく改
善する。また溶湯のさし込みをも防止し、塗型作業の省
略または簡素化を達成することができる。

【００１５】本発明に使用する（ａ）成分としては、ヘ
キサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ポリイソシア
ネート、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソ
シアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフ
タレンジイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネー
ト、イソホロンジイソシアネート等の脂環式ポリイソシ
アネート、粗製トリレンジイソシアネート、粗製ジフェ
ニルメタンジイソシアネート（ポリメチレンポリフェニ
ルポリイソシアネートとも称される）等の上記脂肪族、
脂環式、芳香族ポリイソシアネート粗製物、カルボジイ
ミド変性ジフェニルメタンジイソシアネート、イソシア
ヌレート基含有ジフェニルメタンジイソシアネート、ポ
リオール変性ジフェニルメタンジイソシアネートのよう
な上記脂肪族、脂環式、芳香族ポリイソシアネートの変
性物等であり、水およびアルコールと反応して前記セラ
ミック成分の効果を発揮させ、かつ（ｂ）成分と反応し
てポリウレタンをつくるものならばどのような有機ポリ
イソシアネートでも使用できる。しかし、好ましくは２
〜６個のイソシアネート基を有するものであり、これら
は２種類以上混合してもよい。ポリイソシアネートとし
ては芳香族ポリイソシアネートが好ましく、特に蒸気
圧、反応性、価格から粗製ジフェニルメタンジイソシア
ネートあるいはこれの変性物が好ましい。これらの
（ａ）成分の鋳物砂に対する混合割合は、０．１〜６重
量％が好ましい。（ａ）成分が０．１重量％未満では
（ｂ）成分の硬化が十分でなく、（ｃ）成分中の水また
はアルコールの除去作用が十分でないため、上記作用に
所望の効果が得られず、粘結剤の硬化速度と鋳型の放置
強度を十分に維持できない。また６％を超えると硬化速
度が早くなり過ぎて造型作業を円滑に遂行できなくなる
と共に、崩壊性および砂落とし性が低下する。

【００１６】本発明に用いる（ｂ）成分は、脂肪族アミ
ンまたは芳香族アミンとアルキレンオキシドとの付加反
応によって得られ、水酸基価４００〜１６００のアミノ
ポリエーテルポリオールと、非アミノポリエーテルポリ
オールとのポリエーテルポリオール混合物であって、水
酸基価が３５０〜１６００であり、一級水酸基を有する
ポリエーテルポリオールを５〜８５重量％含有する。ア
ミノポリエーテルポリオールおよび一級水酸基を持つ非
アミノポリエーテルポリオールを含有することによっ
て、硬化速度が著しく向上する。また非アミノポリエー
テルポリオールとして脂肪族ポリエーテルポリオールを
使用することによって、注湯時および型ばらしの際の発
煙および臭気が著しく減少する。一級水酸基を含有する
ポリエーテルポリオールの含有率が５〜８５重量％の範
囲内であれば、（ｂ）成分は一級水酸基を含有しない非
アミノポリエーテルポリオールをさらに含有することが
できる。

【００１７】アミノポリエーテルポリオールとしては脂
肪族アミンまたは芳香族アミン、好ましくは脂肪族アミ
ンにアルキレンオキサイド（たとえばエチレンオキサイ
ド、プロピレンオキサイド等）を付加した化合物が用い
られる。アルキレンオキサイドとしてはエチレンオキサ
イドとプロピレンオキサイドの少なくともいずれかが用
いられる。このアミノポリエーテルポリオールの水酸基
価は４００〜１６００、好ましくは４５０〜１２５０で
あり、官能基数は２〜６、好ましくは２〜４である。水
酸基価が４００未満では適度な反応速度が得られず、１
６００を超えると反応が早くなり過ぎて造型作業を円滑
に遂行できない。官能基数が２未満では（ａ）成分と十
分な架橋ポリウレタン樹脂を形成することができないの
で、十分な鋳型強度を得ることができない。また官能基
数が６を超えると架橋が進みすぎて、鋳型の崩壊性およ
び砂落とし性が低下する。アミノポリエーテルポリオー
ルは、非アミノポリエーテルポリオールに比べてイソシ
アネート基との反応性が大きいため、アミノポリエーテ
ルポリオールは、一級水酸基を含有していてもいなくて
もよい。一級水酸基を含有しているアミノポリエーテル
ポリオールを用いる場合は、一級水酸基を持つ非アミノ
ポリエーテルポリオールとの合計含有率が（ｂ）成分中
８５重量％を超えないようにする。（ｂ）成分中のアミ
ノポリエーテルポリオールの含有率は５〜８０重量％が
よく、１０〜５０重量％が好ましい。

【００１８】非アミノポリエーテルポリオールとして
は、水酸基価１００〜８００、官能基数２〜８のポリエ
ーテルポリオールを用いることができる。好ましくは水
酸基価２００〜６００の一級水酸基を含有するポリエー
テルポリオール、さらに好ましくは水酸基価２００〜６
００の一級水酸基を含有する脂肪族ポリエーテルポリオ
ールが用いられる。そして、一級水酸基含有非アミノポ
リエーテルポリオールの（ｂ）成分中の含有率は、５重
量％以上であり、かつ（ｂ）成分中の一級水酸基含有ポ
リエーテルポリオールが５〜８５重量％になるように選
ばれる。一級水酸基含有ポリエーテルポリオールが５〜
８５重量％の範囲内であれば、（ｂ）成分は一級水酸基
を含有しない非アミノポリエーテルポリオールをもさら
に含有することができる。アミノポリエーテルポリオー
ルと非アミノポリエーテルポリオールとの混合比は５：
９５〜８０：２０、好ましくは１０：９０〜５０：５０
である。アミノポリエーテルポリオールが５重量％未満
では鋳型の硬化速度が遅く、８０重量％を超えると注湯
時および型ばらしの時の発煙と臭気が激しく実用的でな
い。なお、（ｂ）成分については、アミノポリエーテル
ポリオールと非アミノポリエーテルポリオールとを予め
混合しておく以外に、この二つの成分を別々に砂に混合
してもよい。また（ｂ）成分の鋳物砂に対する混合割合
は０．１〜４重量％が好ましい。０．１重量％未満では
粘結剤の硬化速度と鋳型の放置強度を十分に維持でき
ず、４重量％を超えた場合、崩壊性および砂落とし性が
低下する。

【００１９】上記（ａ）成分および（ｂ）成分はそのま
ま、または（ａ）成分、および（ｂ）成分に対する溶剤
または溶剤混合物と混合して用いることもできる。例え
ばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等に
代表される環状カーボネートやジメチルカーボネート、
ジエチルカーボネート等に代表されるジアルキルカーボ
ネート、ベンゼン、トルエン、キシレン、ソルベントナ
フサ、ターペン等の炭化水素溶剤、アジピン酸ジメチ
ル、グルタル酸ジメチル等の二塩基酸エステル、フルフ
ラール、セロソルブ、グリコールジアセテート、ブチル
セロソルブアセテート、イソホロン等のカップリング溶
剤（互いに相溶しづらい、または相溶しない２種類以上
の液体を、相溶させることのできる溶剤をいう）等であ
る。これらの溶剤は単独で、または混合して用いられ
る。

【００２０】本発明に使用される（ｃ）成分としては、
珪酸エステル、これらの加水分解物、水分散型シリカゾ
ルおよびアルコール分散型シリカゾルのうちの少なくと
も１種類以上が使用される。このうち珪酸エステルとし
ては特にメチルシリケート（珪酸メチルエステル）、エ
チルシリケート、プロピルシリケート、ブチルシリケー
ト、またはそれらの三量体ないし六量体のような重合
体、またはこれらの混合物が好ましく、また珪酸エステ
ルは水または酸水溶液またはアルコールを含む塩酸水溶
液で加水分解した生成物も珪酸エステルと同様に使用で
きる。

【００２１】水またはアルコール分散型シリカゾルとし
ては、例えば粒径：２０μｍ以下の微粉末シリカを水、
エタノールのようなアルコールまたはアルコール水溶液
に分散させたシリカゾルが用いられる。これらのセラミ
ック成分の鋳物砂に対する混合割合は０．０５〜２．０
重量％（セラミック成分中のシリカ分として）が好まし
い。シリカ分（ＳiＯ₂分）が０．０５重量％未満では上
記作用に所望の効果が得られず、２．０重量％を超える
と型ばらし時の鋳型の崩壊性が低下する。

【００２２】本発明に使用する（ｄ）成分としては、一
般にウレタン樹脂を製造する際に用いられる反応触媒、
例えばトリエチレンジアミン、ジエチルアミンのような
アミン触媒、１，８−ビシクロ（５，４，０）ウンデセ
ン−７（以下ＤＢＵと記す）およびその塩のようなＤＢ
Ｕ系触媒、Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン、Ｎ
−メチルモルホリンのようなモルホリン系触媒、Ｎ，Ｎ
−ジエチルエタノールアミンのようなアルカノル−アミ
ン系触媒、スタナスオクトエート、ジブチルすずジラウ
レート等の金属触媒等が用いられる。（ｄ）成分は、
（ｂ）成分に対して０．０１〜５．０重量％が用いられ
る。０．０１重量％未満では十分な硬化速度が得られ
ず、５．０重量％を超えると硬化速度が早くなり過ぎて
造型作業を円滑に遂行できない。砂への配合時に、
（ｄ）成分を単独で添加してもよいが、（ｂ）成分と予
め混合して使用するのが、作業面から好都合である。ま
た（ｂ）成分のアミノポリエーテルポリオールと非アミ
ノポリエーテルポリオールとを別々に添加することもで
きる。

【００２３】前記の成分（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、
（ｄ）を用いて鋳型を製造する方法は、一般の砂型の製
造方法に従って製造することができる。すなわち、混練
機に鋳物砂を仕込み、攪拌しながら成分（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を任意の順序で順次添加し、所
要時間攪拌し、排砂し、得られた配合砂を用いて可使時
間以内に鋳型を製作する。混練機としては、高速ミキサ
ーおよび連続混合機が好ましい。

【００２４】

【発明の効果】上記のように、種々の金属鋳造品を製造
する際、本発明の鋳型材料からつくられた鋳型は、高温
強度および放置強度のいずれにも優れ、鋳造作業および
鋳造作業中の鋳型が壊れ難く、鋳型の取扱いが容易にな
る。しかも鋳造時に溶湯の焼き付きおよびさし込み現象
を全くまたは殆ど起こさず、かつ鋳造後は優れた崩壊性
または砂落とし性を有する。本発明の鋳型材料からつく
られた鋳型は、このような優れた鋳型性能を有してい
て、従来避けることのできなかった塗型を全く必要とし
ないか、あるいは極く簡単な塗型しか必要としない。そ
れゆえ、本発明は鋳型製作の生産性を高め、かつコスト
の削減にも大きく寄与するという産業上有用な効果を提
供する。

【００２５】

【実施例】本発明について、実施例および比較例により
さらに詳細に説明するが、本発明はこれらにより何等限
定されるものではない。実施例および比較例において、
「％」はすべて「重量％」を意味する。鋳型材料をつく
るために以下に示す各種材料を用意した。なお以下にお
いては、各材料は括弧内の記号によって表す。（１）成分（ａ）として粗製ジフェニルメタンジイソシアネート（MR-200）トリレンジイソシアネート（T-100）（以上二者は日本ポリウレタン工業（株）製）。（２）成分（ｂ）としてＧＰ-２５０:グリセリンＰＯ付加物、ＯＨＶ＝６７０
（P-1）ＧＰ-４００:グリセリンＰＯ付加物、ＯＨＶ＝４００
（P-2）ＡＰ-１６９:トリエタノールアミンＰＯ付加物、ＯＨＶ
＝１０００（P-3）ＡＰ-３５０:トリエタノールアミンＰＯ付加物、ＯＨＶ
＝４８０（P-4）ＴＥ-３００:トリメチロールプロパンＥＯ付加物、ＯＨ
Ｖ＝５６０（P-5）（以上は総て三洋化成工業（株）製のポリエーテルポリ
オール）。（３）成分（ｃ）としてメチルシリケート（SI-1）エチルシリケート（SI-2）アルコール分散型シリカゾル（SI-3）水分散型シリカゾル（SI-4）（以上は総てコルコート（株）製）。（４）成分（ｄ）としてＮ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン（DMEA）、Ｎ，Ｎ−
ジエチルエタノールアミン（DEEA）：（日本乳化剤
（株）製）、トリエチレンジアミンのジプロピレングリ
コ溶液（TEDA L-33）：（東ソー（株）製）。（５）溶剤としてＤＢＡＭ（SOL-1）（三建化工（株）製の二塩基酸混合エステル）シェルゾールＡ（SOL-2）（シェルジャパン（株）製の芳香族系石油溶剤）。比較実験用材料カオーライトナー３４０Ｂ（R-1）（花王クエーカー（株）製の尿素−ホルムアルデヒド変
性フルフリールアルコール樹脂）珪酸ソーダ（R-2）（水ガラス；モル比（ＳiＯ₂／Ｎa₂Ｏ）＝２．６、ボー
メ度＝４５°）トルエンスルホン酸（TS）アルミナ（耐火物微粉末；平均粒径＝１５μｍ）（T-
1）酸化マグネシウム（黒鉛球状化安定剤；平均粒径＝１０
μｍ）（T-2）硼酸（高温強化剤；平均粒径＝１０μｍ）（T-3）デキストリン（造型改善剤）（T-4）

【００２６】鋳型の製作は以下の手順で行った。実施例１〜１８予め（ｄ）成分を混合し、溶剤で希釈した（ｂ）成分、
（ｃ）成分、溶剤で希釈した（ａ）成分の各成分を２０
℃に温調した。次に高速ミキサー（太洋鋳機製：ＭＳ−
ＩＰ）にフリーマントルサンド（２０℃）を入れ、ミキ
サーを回転させながら、温調した各成分を（ｂ）成分、
（ｃ）成分、（ａ）成分の順に加えて３０秒攪拌後、得
られた鋳物砂混練物：２０ｋｇを定盤上に載置した幅：
２１ｃｍ×長さ：２９ｃｍ×高さ：１２ｃｍの内側寸法
を有する金枠内の模型（この模型は、形状が四角錐台形
で、底面：１１×１６ｃｍ、頂面：９×１５ｃｍ、高
さ：８ｃｍの寸法を有する。）のまわりに詰めて造型
し、固まった鋳型を取り出した。使用した成分および各
添加量を表１〜６に示した。比較例１高速ミキサーに実施例１で用いたフリーマントルサンド
を入れ、ミキサーを回転させながら、この砂に対して硬
化剤としてトルエンスルホン酸、次に有機粘結剤として
尿素−フラン樹脂を加えて３０秒攪拌後、得られた鋳物
砂混練物：２０ｋｇを実施例と同条件として鋳型を製造
した（以下従来鋳型１という）。また、使用したバイン
ダーおよび硬化剤の添加量を表７に示した。比較例２高速ミキサーに実施例１で用いたフリーマントルサンド
を入れ、ミキサーを回転させながら、この砂に対して珪
酸ソーダを加えて３０秒攪拌後、得られた鋳物砂混練
物：２０ｋｇを実施例と同条件として金枠内に充填後、
ＣＯ₂ ガス発生装置から発生させたＣＯ₂ ガスを吹き込
み硬化させて鋳型を製造した（以下従来鋳型２とい
う）。また、使用したバインダーの添加量を表７に示し
た。比較例３高速ミキサーに実施例１で用いたフリーマントルサンド
を入れ、ミキサーを回転させながら、この砂に対して有
機粘結剤用硬化剤としてトルエンスルホン酸、次に有機
粘結剤として尿素−フラン樹脂、セラミック成分として
メチルシリケート、セラミック成分硬化剤として粗製ジ
フェニルメタンジイソシアネート、さし込み防止用耐火
微粉末としてアルミナ、黒鉛球状化安定剤として酸化マ
グネシウム、高温強化剤として硼酸、造型改善剤として
デキストリンを加えて５０秒攪拌後、得られた鋳物砂混
練物：２０ｋｇを実施例と同条件として鋳型を製造した
（以下従来鋳型３という）。また、使用した粘結剤、硬
化剤および添加剤の添加量を表７に示した。

【００２７】作業性、強度等の測定方法１）可使時間鋳物砂に各成分を実施例、比較例で示した順番で混合、
攪拌して得られた鋳物砂混練物が、配合成分どうしの硬
化、重合等の進行によって鋳型の製作が著しく困難とな
り、使用できなくなるまでの時間をいう。２）放置強度鋳型の造型後、常温にて２４時間放置した時の強度。ジ
ョージ・ヒィッシャー社製のペネトレーションテスター
で測定。３）耐焼き付き性および耐さし込み性鋳型の耐焼き付き性と耐さし込み性を評価は、実施例１
〜１８の項および比較例の項に記載した方法によって造
られた鋳型を用いて、各鋳型にいずれも塗型を施さず
に、温度：１２５０〜１３００℃の普通鋳鉄溶湯を注入
して重量：８．８ｋｇの鋳物を製造し、冷却後ショット
ブラストにより鋳物表面に付着している砂を除去してか
ら、鋳肌と鋳型表面とをそれぞれ観察して溶湯の焼き付
きとさし込みの状態を調べ、各鋳型の耐焼き付き性と耐
さし込み性について、その優秀なものを二重マル、良好
なものをマル、不良なものをバツとして評価した。４）高温強度実施例１〜１８の項および比較例の項に記載した方法に
よって得られた鋳物砂混合物を用いて、外径：１００ｍ
ｍ×高さ：１５０ｍｍの円柱状鋳型を造型し、これを電
気炉に装入し、温度：１０００℃で５分間加熱し、冷却
後の強度を前記ペネトレーションテスターで測定。５）黒鉛球状化安定性鋳型に、耐焼き付き性および耐さし込み性のテストに用
いたと同様な鋳型を用いて、いずれの鋳型にも塗型を施
さずに、球状黒鉛鋳鉄の溶湯を注入して重量８．８ｋｇ
の鋳物を製造した。冷却後ショットブラストにより鋳物
表面に付着している砂を除去してから、この鋳物破面の
球状黒鉛の状態を観察した。実施例は、いずれも黒鉛球
状化安定剤がなくとも、良好な球状黒鉛化を示した。

【００２８】実施例１〜１８で示される結果から、本発
明鋳型材料で製造されたの鋳型は、従来の鋳型材料で製
造された鋳型に比べ、塗型およびさし込み防止剤、高温
強化剤、造型改善剤、黒鉛球状化安定剤等の改質剤を使
用しなくても、著しく高い放置強度および高温強度を示
し、かつ耐焼き付き性、耐さし込み性、および黒鉛球状
化安定性にも優れており、砂落とし性も非常に優れてい
た。一方、比較例で示される従来の鋳型材料で製造され
た従来鋳型１は、耐焼き付き性に優れたものの、耐さし
込み性に劣るので塗型が不可欠であり、また従来鋳型２
は高温強度および耐さし込み性は良好であるが、放置強
度が低く、かつ耐焼き付き性に劣るものであり、これも
塗型が必要であることは明らかであり、また、砂落とし
性も悪かった。従来鋳型３は高温強度、耐さし込み性お
よび耐焼き付き性共に良好であったが、硬化速度が著し
く遅いために、実際の鋳造作業において、作業を円滑に
行うことができなかった。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】

【表３】

【００３２】

【表４】

【００３３】

【表５】

【００３４】

【表６】

【００３５】

【表７】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋳物砂１００重量部に、（ａ）成分を０．１〜６重量部、（ｂ）成分を０．１〜４重量部、および（ｃ）成分をＳiＯ₂として０．０５〜２．０重量部、さ
らに（ｄ）成分を（ｂ）成分１００重量部に対して０．０１
〜０．５重量部、配合してつくられた鋳型材料、ただ
し、（ａ）成分は、少なくとも２個のイソシアネート基を有
する有機ポリイソシアネートであり；（ｂ）成分は、脂
肪族アミンまたは芳香族アミンとアルキレンオキシドと
の付加反応によって得られる水酸基価４００〜１６０
０、官能基数２〜６のアミノポリエーテルポリオール
と、水酸基価１００〜８００、官能基数２〜８の非アミ
ノポリエーテルポリオールとのポリエーテルポリオール
混合物であって、その水酸基価は３５０〜１６００であ
り、該ポリエーテルポリオール混合物はアミノポリエーテル
ポリオールを５〜８０重量％、非アミノポリエーテルポ
リオールを９５〜２０重量％含有し、かつ一級水酸基含
有ポリエーテルポリオールを５〜８５重量％含有してい
て、（ｂ）成分中の一級水酸基含有非アミノポリエーテ
ルポリオールの含有率は５重量％以上であり；（ｃ）成
分は、珪酸エステル、これの加水分解生成物、水分散型
シリカゾル、およびアルコール分散型シリカゾルの内の
少なくとも一種であり；そして（ｄ）成分は、反応触媒
である。
【請求項２】請求項１記載の各成分を高速ミキサーま
たは連続混合機を用いて配合して使用することを特徴と
する鋳型の製作法。
【請求項３】非アミノポリエーテルポリオールが脂肪
族ポリエーテルポリオールである請求項１記載の鋳型材
料。