JPS60219275A - バインダ−組成物ならびにその製造および使用方法 - Google Patents

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】 技術分野 本発明は鋳型、彫物（Ｓｈａｐｅｓ）、フオーム等を結
合するバインダー組成物に関する、本発明はまた、この
ようなバインダーを取入れた耐熱鋳型、彫物およびフオ
ーム、そしてバインダーおよび耐熱性組成物の製造およ
び使用方法に関する。

１≦」漫口江 中でも、珪酸アルキルおよびコロイドシリカゾル類はイ
ンベストメント鋳造鋳型および他の耐熱鋳型、彫物およ
びフオームのバインダー組成物として使われてきた二種
類の物質である。

これらの二種類の物質を組合せて、あまり好ましくない
面は最小に止めて、各々の有利な性質を得る試みがなさ
れてきた。たとえば、珪酸エールは高度の耐熱性をもた
らし、そして急速に化学的に硬化させたり、または自然
硬化させることができるが、これは結合強度が低くかつ
耐熱スラリー中での安定性に限りがある。他方、コロイ
ドシリカゾルは高い結合強度とすぐれたスラリー安定性
をもたらすが、化学的に単−相へゲル化することができ
ず、ただ徐々に自然硬化するのみである。

米国特許第３，９６１．９６ｓ号には珪酸アルキルおよ
びコロイドシリカの混成系が示されており、珪酸アルキ
ルおよびコロイドシリカの両者を含むバインダー組成物
を、アルコール類、エチレングリコールモノエーテル類
およびジグリコールジエーテル類を含有する種々の溶剤
を使って製造している。このバインダー組成物はゲル化
したとき所望の混成バインダー生成物となり、そして約
８チの低い珪酸エチル濃度で、単−相にゲル化しうる安
定なバインダー組成物を製造することができる。他方、
珪酸エチル濃度をこれより高くすると、混成バインダー
はすぐれた長時間安定性を示さなくなる。すなわち、珪
酸エチル濃度がこれより高いバインダーは短時間の後に
ゲル化剤を添加することなく単独でゲル化する。より高
い珪酸エチル濃度では特定の好ましい特性をバインダー
および耐熱性組成物に持たらすので、自己ゲル化に対し
て安定であり、しかも多量の珪酸エチルを含みかつ必要
に応じて単−相にゲル化する組成物とするのが好ましい
。

米国特許第３．９６１，９６８号の混成バインダー系の
改良については米国特許第４，２８９，８０３号に明ら
かにされており、そこではリン酸を混成珪酸アルキル／
コロイドシリカバインダー組放物に含有させてリンシリ
ケート組成物を製造しており、これは鋳型強度およびバ
インダー組成物の耐熱性を高めると説明されている。米
国特許第４，２８９，８０３号のバインダー組成物は低
い珪酸エチル濃度では安定で、高い珪酸エチル濃度では
そうではない。

発明の開示 このたび、自己ゲル化に対して長時間安定であり、多量
の珪酸アルキルを含有させることができ、そして室温で
加熱することによっであるいは化学ゲル化剤を加えるこ
とによって必要に応じてゲル化、剛化および硬化するバ
インダー組成物を得ることができることを見出した。

必要に応じてゲル化するということは、バインダー組成
物を、適当なゲル化剤の添加によって、約２分、好まし
くは約６０秒〜１分内にゲル化および硬化させることが
できることを意味する。これらの特性は、コロイドシリ
カｌ５Ｉ−ＯＨ基を含む液体物質＋　Ｓｉ−ＯＨを含む
液体物質とコロイドシリカを可溶化しうる溶媒、および
Ｐ、　Ｓ、　Ｂ、　Ｎ　およびこれらを混ぜたものより
なる群から選択した少なくとも一つの元素を含有しそし
てバインダー組成物を自己ゲル化に対して安定化する少
なくとも一種の中性で非イオン性の非金属有機化合物か
らなる本発明の組成物によって得られる。コロイドシリ
カおよび５ｉ−ＯＨ基を含む液体物質は各々約１＝１２
〜約７５＝１、好ましくは約１：１０〜約１ｏ：１の重
量比で存在する。Ｓｉ　−ＯＨ基を含む液体物質は少な
（とも約２０重薫製の５ｉｏ２を含有し、そしてコロイ
ドシリカは少なくとも約１５重世襲の５ｉｎ２を含有す
る。溶剤および中性有機化合物はコロイドシリカおよび
５ｉ−ＯＨ基含有液体物質を可溶化するのに十分な量で
存在させて、“自己ゲル化に対して安定なバインダー組
成物とし、そして単−相にゲル化するバインダー組成物
とする。

このバインダー組成物は耐熱性充填剤、すなわち、より
大きな凝集体および／または微粉末と混合することがで
き、ゲル化したとき、たとえば、インベストメント鋳造
鋳型、＠型表面コーティング、耐熱性彫物、耐熱性フオ
ーム、製鋼業においてインゴットを製造する際の台の離
型剤、耐塩／ブライン性の船舶用ペイント用のたとえば
Ｚｎを含有するペイント、たとえば空港の滑走路におけ
る急いで穴をふさぐための砂と組合せたバインダー、再
突入用ロケットまたは宇宙船の耐熱表囲のタイル用バイ
ンダー、およびフラン樹脂バインダー系の成分として、
使用しうる耐熱性の組成物となる。本発明のバインダー
およびバインダー入りの組成物は、自己ゲル化に対して
長時間安定であり、一方、珪酸アルキルを高い含有量で
含有させることができ、そして必要に応じて単−相にゲ
ル化させることができるという、工業的に非常に好まし
い特性の組合せを有する。従って、本発明の組成物は、
有利な既知の特性、たとえば寸法および強度特性、の耐
熱性バインダー組成物が得られるように予じめ決めた濃
度でパッケージし将来の使用に供することができる。本
発明の組成物に、分解してたとえば酸化硼素および酸化
リンを出す、有機化合物も含有させることができ、そう
することによってゲル化した組成物の化学的および物理
的構造の一部となる分子レベルで耐熱性を加える。

本発明の一つの具体例では、それから製造したバインダ
ー組成物は、約１〜約６０重量係、より好ましくは約２
〜約４０％、たとえば約５〜約４０２１ｉ量係の、水和
したかつ約２８〜約６０重量係の５ｉｎ２を含有する珪
酸エチル；約５〜約７５重量係、より好ましくは約５〜
約６０係、たとえば約５〜約４０重量係の、約１〜約０
重量係の５ｉ０２を含有するコロイドシリカ；約０５〜
約５０重量俸、より好ましくは約１〜約２０係、たとえ
ば約０．５〜約１０重量％のリン酸ジメチルメチル；お
よび約１０〜約９６．５重量係、より好ましくは約２０
〜約６０％、たとえば約２０〜約５５重量係の、ジエチ
レンクリコールモノエーテル、プロピレングリコールモ
ノメチルエーテルまたはグロピレングリコールモノプロ
ビルエーテルから選択した溶剤からなる。

上記のことかられかるように、本発明の組成物には基本
成分として、５ｉ−ＯＨ基を含む液体物質、コロイドシ
リカ、液体物質とコロイドシリカのための適当な溶剤、
およびＰ、　Ｓ、　Ｂ、　Ｎおよびこれらを混ぜたもの
よりなる群から選択した少なくとも一つの元素を含有し
、かつバインダー組成物を自己ゲル化に対して安定化す
る、少なくとも一種の中性で非イオン性の非金属有機化
合物が含まれる。

バインダー組成物用のこの技術分野で公知の５ｉ−ＯＨ
基を含む従来の液体物質のいずれも本発明で用いること
ができる。液体物質は水和した珪酸エステル類、たとえ
ば珪酸アルキル物質が好ましい。このような液体物質は
少なくとも約２０重量−の５ｉｎ２を、より好ましくは
、約２８％〜約６０重量係の５ｉｎ２を含有させるべき
である。５ｉ−ＯＨ基を含む適当な液体物質には加水分
解した有機オキシシラン類（オルト珪酸エステル類）お
よびポリ（有機オキシシロキサン類）（ポリ珪酸エステ
ル類）が含まれる。

たとえばアカデミツク・プレス、１９６８のＷａｌｔｅ
ｒ　Ｎｏ１ｌの”　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｔｅ
ｃｈｎｏｌｏｇ７ｏｆ　５ｉｌｉｃｏｎｅｓ“　の第１
１章参照。液体物質は単純な分子でよいが、普通天然に
は重合体である。本発明で使用するのに適したいくつか
の市販されている珪酸アルキル等の例にはスタウファー
・ケミカル社の珪酸エチル４０そしてスタウファー・ケ
ミカル社、ケイ・フライズ社およびユニオン・カーバイ
ド社の他の珪酸エチルおよびプロピル類がアル。

塩基性シリカゾル類および酸性シリカゾル類を含めて、
どのような従来のコロイドシリカも本発明で用いること
ができる。塩基の添加は加水分解した珪酸アルキルの安
定性をくずすので、ｐＨがあまりにも長い時間、はぼｐ
Ｈ５〜７に保たれるのならば、塩基性シリカゾルの加水
分解珪酸アルキルへの添加℃生じる組成物のｐＨが、加
水分解珪酸アルキルの、そして従ってＣバインダー組成
物のゲル化を生じないように、塩基性シリカゾルの使用
は注意深く行なわなければならない。好ましくは、コロ
イドシリカは少なくとも約１５重世襲の５ｉｎ２、　よ
り好ましくは約１５％〜約６０重量係の５ｉｎ２を含ん
でいる。適した市販のコロイドシリカ組成物の例には、
ナルコ・ケミカル社から市販されているＮａｌｃｏａｇ
　１１２９およびＮａｌｃｏａｇ　１０３４　（これは
水性コロイドシリカゾルである）、ニアコール（Ｎｙａ
ｃｏｌ、）社から市販されているＮｙａｃｏｌ　２０３
４ＤＩおよびイー・アイ・デュポン社から市販されてい
るＬｕｄｏｘ　ＬＳがある。酸性シリカゾル類および粒
子自体が非電荷のシリカゾル類が本発明で使用するのに
好ましい。

５ｉ−ＯＨ基を含む液体物質およびコロイドシリカの両
者を可溶化する溶剤を本発明の組成物中に使用する。好
ましい溶剤は水と混和性の有機溶剤、特に炭素原子数１
〜４の脂肪族アルコール類およびグリコールエーテル類
である。適当な溶剤の例にはエタノール、イソプロパツ
ール、フロピレンゲリコール、モノメチルエーテル、フ
ロピレンゲリコールモノプロ・ピルエーテルオヨヒシエ
チレングリコール七ノエチルエーテルがある。プロピレ
ングリコールモノメチルエーテルは揮発性の高い溶剤が
要求される場合に特に適しており、一方ジエチレングリ
コールモノエチルエーテルは揮発性の低い溶剤が必要と
される場合に適している、 本発明のバインダー組成物はまた、？、　Ｓ、　Ｂ、　
Ｎおよびこれらを混ぜたものよりなる群からの少なくと
も一つの元素を含みそしてバインダー組成物を自己ゲル
化に対して安定化する少なくとも一種の中性で非イオン
性の非金属有機化合物を含んでいる。これらの有機化合
物は室温で液体であるのが好ましい。分子の有機部分は
、有機化合物が溶剤と一緒になってコロイドシリカおよ
び５ｉ−ＯＨ基含有液体物質を可溶化し、そして自己ゲ
ル化に対して安定なかつ単−相にゲル化するバインダー
組成物を生じさえすれば、限定されない。このことに関
しては、一般に有機金属化合物は本来あまりにもイオン
性であるかあるい７は不溶性であって、本発明で使用す
るのに適していないことがわかった。同様に、中性物質
たとえばブチル酸ホスフェートまたは亜リン酸トリメチ
ル（かなり強いルイス塩基として作用する）は本発明で
使用するのに適していない。本発明で使用する適当なＰ
含有有機化合物には、たとえば、十分にエステル化した
リン酸エステル、ピロリン酸エステルおよびホスホン酸
エステルがある。本発明で使用するのに適したＳ含有有
機化合物には、たとえば、十分にエステル化した硼酸エ
ステルおよびピロ硼酸エステルがある。適当なＳ含有有
機化合物には、たとえば、ジアルキルまたはジアリール
スルホキシド類があるが、硫酸エステル類は本来あまり
にもイオン性であり適していない。アルカノイック酸の
ジアルキルまたはジアリールアミド類は本発明で使用す
るのに適したＮ含有有機化合物の例である。化合物の有
機部分が炭素原子数１〜乙のアルキル直鎖または分岐鎖
基であるか、あるいは炭素原子数６・〜８のアリール基
、たとえばフェニルであるのが好ましい。好ましい有機
化合物は、酸化したとき有用な耐熱性酸化物を生じるＰ
含有有機化合物である。適当なＰ、Ｂ、Ｓ／またはＮ含
有有機化合物の例には、リン酸ジメチルメチル、リン酸
トリエチル、硼酸トリブチル、ジメチルスルホキシドお
よびジメチルホルムアミドがある。この有機化合物は自
己ゲル化を抑制することによってバインダー組成物を安
定化するが、ゲル化剤を使用することによってまたは乾
燥することによってもゲル化すると考えられている。

ＤＭＭＰを含有する本発明のバインダー組成物が特に有
利であることを見出した、本発明に従って製造した２１
重量％の珪酸エチル４０゜４．７重量％の水、６７重量
％のジエチレングリコールモノエチルエーテル、３０重
量％のＮａｌｃｏａｇ　１１２９　、７．２重量％のＤ
ＭＭＰおよび０．１重量φの濃ＨＣＩを含むバインダー
組成物は、従来の高温測定コーン等価（ＰＣＥ）試験で
、ＰＣＥ値が３２〜６６であることがわかった。

一方、Ｄ　Ｍ’Ｍ　Ｐを含まないバインダー組成物はＰ
ＣＥ値が約２９であるにすぎなかった。本発明の他の組
成物には同様なＰＣＥ値が予想される。本発明のバイン
ダー組成物のこの特性は、本発明のバインダー組成物が
ＤＭＭＰを含まない従来のバインダー組成物よりも高い
温度で使用できることを意味するので、非常に有利であ
ると考える。たとえば、この特性によって本発明のバイ
ンダー組成物は３０００°Ｆ（１，６４９°Ｃ）を越え
るあるイハ３１００　’Ｆ’（１７０４８Ｃ）ｉテもの
溶融温度を必要とする金属合金の鋳造に使用するのに適
したものとなる。

本発明のバインダー組成物は、コロイドシリカおよび５
ｉ−ＯＨ基含有液体物質を各々、約１＝１２〜約７５：
ｌ、たとえば約１＝１０〜約１０：１の重量比で含んで
いる。バインダー組成物は好ましくは約１〜約６０重量
係、たとえば約２〜約６０重量％、より好ましくは約２
〜約４０重量係、たとえば約５〜約４０重量％の５ｉ−
ＯＨ基含有液体物質を含んでいる。バインダー組成物は
また好ましくは約５〜約７５重量係、たとえば約５〜約
５５重量％、より好ましくは約５〜約６０重量係、たと
えば約５〜約４０重量饅のコロイドシリカを含んでいる
。

比較的少量の５ｉ−ＯＨ基含有液体物質で非常にすぐれ
た結果が得られることもわかった。たとえば、主成分が
本質的に４１重量％の珪酸エチル４０．４．１重量％の
ＤＭＭＰ、３６．３重量％のプロピレングリコールモノ
メチルエーテルおよび５５６重量％のＮ７ａｃｏｌ　２
０ろ４（６４％ＳｉＯ２および６６Ｌｌ）Ｈ２Ｃのコロ
イドシリカ）よりなる混合物から製造した組成物は、砂
型の塗型材（Ｗａｓｈ　）として使用した場合、ゝ鋳放
し“　の表面と同様にすぐれた大形鋼鋳物表面となった
。用いた珪酸エステル物質が少量であるので、このよう
な組成物は製造が容易であり、また非常に経済的である
。５ｔ−ＯＨ基含有液体物質は本発明のバインダー組成
物の必要な成分であるが、このような液体物質の下限の
重世襲は正確に決められていない。他方、４．１重量％
でうまくい（ので、１％の低い重量％そしてたぶんこれ
より低くてもよく、たとえばインベストメント鋳造塗型
材のようなすぐれた結果がなお得られると考えられてい
る。

溶剤および有機化合物は、本発明のバインダー組成物中
にコロイドシリカおよび５ｉ−ＯＨ基含有液体物質を可
溶化するのに十分な量で存在し、自己ゲル化に対して安
定なバインダー組成物としそして単−相にゲル化するバ
インダー組成物にする。好ましくは、バインダー組成物
は少なくとも約６〜９ケ月、より好ましくは少なくとも
約１年またはそれ以上の間、自己ゲル化に対して安定で
ある。本発明のバインダー組成物中の中性有機化合物の
適した濃度は、組成物の約０．５〜約５０重量係、好ま
しくは約１〜約２０重量％、たとえば約５〜約１２重量
％である。好ましくは、本発明の組成物は約１０〜約９
６．５重量％、たとえば約２０〜約５５重量係の溶剤を
含有する、一般的に、より多くの中性有機化合物を用い
る場合、より少量の、さらに好ましくは約２０〜６０％
の溶剤が必要である。

本発明のバインダー組成物を含有する耐熱性組成物を製
造する際に、増粘剤を含めると有利なときがある。好ま
しくは、系がこわれな〜・ように、最小量の増粘剤を用
いる。一般的に、約０１重薫製未満、好ましくは約０．
０１〜約０１重量係の増粘剤を耐熱性組成物の製造に用
いる。

適した増粘剤にはヒドロキシアルキルセルロース物質の
ような従来の非イオン性増粘剤、たとエバ、ヒドロキシ
プロビルセルロースタトエばパーキュリーズ社のＫｌｕ
ｃｅｌ　Ｈがある。増粘剤は穏やかな硬化特性を耐熱性
組成物にもたらし、そのため添加した耐熱物、たとえば
ジルコン粉末、の組成物からの沈でんを抑制する。

他の種々の物質、たとえば珪酸アルキルの水和反応生成
物１．界面活性剤、および充填剤粒子を添加すると耐熱
性コーティングとなりうる１ペイント“　をもたらす粘
度調整剤、を本発明のバインダー組成物に含めることが
できる。

これらの他の物質の量および種類は、添加剤の目的およ
びバインダー組成物の最終用途によって変わる。

バインダー組成物はこれら四種の基本成分を含有する安
定化混合物または組成物を生じるどの方法でも製造する
ことかできる。一つの方法は、強無機酸たとえば硫酸ま
たは塩酸を水と混合する。好ましくは、水は蒸留および
脱イオンし、存在する水の量が珪酸エチルを水和するの
に必要なおよその量にする。すなわち、大過剰の水は避
ける。酸は、バインダー組成物の最終ｐＨが約１〜約６
であるように、存在させるべきである。次に、珪酸アル
キルおよびコロイドシリカのための中性溶剤、たとえば
イソプロピルアルコール、ジエチレンクリコールモノエ
チルエーテルおよびＡたはグロピレングリコールモノメ
チルエーテル、を加える。この混合物を攪拌し、次に珪
酸エチルのような珪酸アルキルを徐々に加え、濃度を好
ましくは１５°Ｃ〜６１℃に調節する。この部分の反応
の間に、珪酸アルキルは水和される。この水和反応は発
熱反応であり、そのため温度計を使って監視できる。

系が発熱を停止したとき、反応は本質的に完了する。し
かしながら、この方法では、水和珪酸アルキル溶液を一
時、たとえば２４時間またはこれより長い間“休息“　
させて、製造された水和珪酸アルキルを安定化させるの
が好ましい。

この休息期間の後、有機化合物、好ましくはＤＭＭＰ、
を攪拌しながら加え、この間コロイドシリカを徐々に加
える。この方法で非常に安定なバインダー組成物が得ら
れる。

別の具体例では、珪酸エステル、濃酸、溶剤および中性
有機化合物を反応器に入れ、コロイドシリカを、たとえ
ば小コックを有するガラス漏斗を使用して、上記反応体
へ徐々に加える。

好ましくは、反応混合物は珪酸エステルを溶剤および／
または中性有機化合物と混合し、そして酸をこれに加え
ることによって形成する。酸は水和反応の触媒として作
用させ、そして生じるバインダー組成物の最終ｐＨが約
１〜約６となるに十分な量で存在させる。コロイドシリ
カは珪酸エステルが水和するのに必要な実質的に全部の
水を供給する。好ましくは、反応器は、たとえば水冷式
の、温度調節できるものである。

温度は約１５°Ｃ〜約６１℃に保つのが好ましく、間 全反応時間の巻、反応体を、たとえば攪拌機で攪拌する
。コロイドシリカは、たとえば反応時間が１〜２時間と
なるような、ゆっくりした速度で滴下する。こうするこ
とによって、生じるバインダー組成物をゲル化せずに、
珪酸アルキルの水和を確実に行なう。反応の初期段階で
、コロイドシリカは水和する。この水利は通常全反応時
間の初めの２５係で生じる。再び、水和時間中に温度計
を使用して簡単に認められる発熱が通常生じる、従って
、反応体の温度を使って水利反応を追うことができる。

バインダー組成物はまた、水利珪酸アルキルで出発し、
これにすぐ中性有機化合物およびコロイドシリカを上記
のように加えることによっても製造しうる。このような
水和珪酸アルキルの一種は水和珪酸エチルタイゾＥ−５
という名利でスタウファー・ケミカル社から市販されて
いる。

本発明のバインダー組成物は、たとえば耐蝕性接着剤と
して、単独で使用でき、あるいは多くの用途、たとえば
インベストメント鋳造鋳型として、周知のＶ−プロセス
におけるプラスチックフィルム用の耐熱コーティングと
して、砂型のコーティングとして、耐熱性彫物（Ｓｈａ
ｐｅｓ）としてまたは耐熱性フオームとして、の耐熱性
組成物の製造に使用することができる。これらの耐熱性
組成物は根本的には、上記バインダー組成物および充填
剤粒子、たとえばより大きな凝集体および／または微細
粉からなる。

さらに、耐熱性組成物には未処理強度のために、あらか
じめ決めた量のポリビニルアセテート、ポリビニルアル
コール、ガムおよびクレーよりなる群から選択した添加
剤を含有させることができる。界面活性剤もまた耐熱性
粉末を、製造中湿らせるためにそして組成物をたとえば
砂型の表面のコーティングに使用するために、含有させ
ることができる。

充填剤粒子は、この技術分野で一般に行なわれているよ
うに耐熱性組成物の最終用途によって、選択する。充填
剤粒子は制熱性、安定性。

結晶性１強度、耐熱衝撃性、透過性および粘り強さを含
めたバインダーの多くの性質を変化および改良すること
ができる、従って、インベストメント鋳造鋳型を準備す
るならば、この技術分野で一般に行なわれているように
微粉とより大きな凝集体との組合せを用いるのが最も適
しており、一方、砂型の表面のコーティングならば、粉
末の充填剤粒子、たとえば、１００メツシユまたはこれ
より細く粉砕したジルコンが最も適している。グラファ
イトを添加すると、たとえば、溶融Ｔｉがバインダー系
中の酸素によって通常酸化される、Ｔｉ金属鋳型をつく
る際に使用するための非酸化性型のバインダー系が得ら
れる。適した充填剤粒子の例には耐熱性および４ト而４
献性奔堆剖がある。非耐熱性充填剤にはポリスチレン（
たとえばビーズ）、マイカ。

タルク、酸化鉄および硼酸がある、適した耐熱性粒子に
はジルコン、シリカ、かんらん石、クレー、アルミナ−
シリケート、グラファイト。

石英ガラス、アルミナ、クロム鉄鉱、繊維アルミナシリ
ケート、マグネシアまたは石英がある、これらの充填−
剤を組合せたものも使用できる。

充填剤粒子は、この技術分野で一般に行なわれているよ
うに所望の目的の組成物を得るのに適した量で本発明の
バインダー組成物と混合しうる。一般的には、充填剤入
り組成物には約５〜５０重量体のバインダー組成物が含
まれる、本発明のバインダー組成物および充填剤入り組
成物は従来のいずれの方法でもゲル化しりる、たとえば
、バインダーおよび充填剤入り組成物は水酸化アンモニ
ウム、ＭｇＯまたはアンモニアガスのようなゲル化剤を
用いてゲル化できる。

これらの組成物はまたこの技術分野で一般に行なわれて
いるような乾燥によってもゲル化できる。

本発明のバインダー組成物は、加熱しなくとも充填剤粒
子と共に結合する。本発明の充填剤入り組成物は、必要
に応じてゲル化することができ、しかしそれら自体はゲ
ル化に対して安定であり、燃焼あるいは非燃焼条件の様
々な用途に用いることができるので、非常に有利である
、充填剤入り組成物は、たとえば５０ストワツクス法“
で、所望の彫物にあるいは下記のような耐熱性彫物また
はフオームの形にゲル化した耐熱性組成物にすることが
できる。ゲル化し、造形した耐熱性組成物はそのまま使
用できあるいはその中の中性有機化合物が複合体耐熱酸
化物および揮発物質に酸化するのに十分な温度で焼成す
ることができる、 上記のように、本発明の耐熱性組成物はインベストメン
ト鋳造鋳型、砂型のような鋳型のコーティング、耐熱性
彫物および耐熱性フオームを製造する従来の方法だ使用
することができる。

これらの方法はこの技術分野では一般に行なわれており
、ここで詳述する必要はない。しかしながら、本発明は
このような方法に用いることができるので、本発明に関
連するものを簡単に以下に記す。

いくつかの重要な特性はインベストメント鋳造鋳型にお
いて重要なものである： （１）商業的に重要な−・（種かの金属は約１００００
Ｆ　（５３８℃）を越す温度で、そして鉄および鋼は２
０００°Ｆ（１０９３°Ｃ）を越す温度で流体となるの
で、それらは高温に耐えうるものでなくてはならない。

（２）鋳型はまた、一般に機械金属部品の鋳型に近い規
格に従うものでなげればならない、（３）鋳型は、鋳型
の模型の形および寸法を正確に再現しなければならない
；そして従って、鋳型の製造に使うバインダー組成物は
、耐熱性組成物が鋳型製造工程の初めから終りまでに取
扱いを受ける物理的な力に耐えうるように、十分な強度
を持つべきである。

（４）鋳氷製造後、模型を取り除くとき受ける脱ロウ応
力に耐えるに十分なバインダー強度を有する鋳型が、す
みやかに周囲温度にて、つくりうるものであるべきであ
る。

（５）脱ろう鋳型はまた劣化せずに周囲条件下で長期の
保管に耐えうるべきである。

これらの特性は本発明のバインダーおよび耐熱性組成物
によって得られる。特に、本発明の耐熱性組成物はＰＣ
Ｅ３２〜６６の温度に耐えることができ、インベストメ
ント鋳造鋳型を製造するゝロストワックス法“にも耐え
るに十分な強度を有する。

インベストメント鋳造鋳型は一般に１０ストワツクス法
“で製造される。この方法ては、ろう型を最終の金属鋳
物に所望の形に調製する。

ろう型を本発明の耐熱組成物のような耐熱スラリーに浸
すことによって、バインダーをこのろう型に塗布する。

次に耐熱粒子のような充填剤粒子をろう型のスラリーコ
ーティングに施し、バインダー組成物をゲル化する。次
いで、ろう型を再び耐熱スラリーに浸し、さらに充填剤
粒子を施し、バインダー組成物を再びゲル化する。

耐熱性インベストメント鋳造鋳型の所望の特性が得られ
るまで、これらの工程を繰返す。通常、充填剤粒子の大
きさを鋳造鋳型の内側から外側に増加させていく。

次にろう型を、再びこの技術分野で一般に行なわれてい
る方法で脱ろうする。本発明の耐熱スラリーは、この脱
ろう工程中の応力に耐えるに十分な強度を鋳型に与える
。

本発明に従って製造した脱ろうインベストメント鋳型は
長期間保管できる。その後これは従来のインベストメン
ト鋳造法に使用することができる。鋳造工程の間、バイ
ンダーおよび耐熱組成物はより大きな応力にも耐えなげ
ればならない。

燃焼インベストメント鋳型の製造ては、脱ろうしたイン
ベストメント鋳型を初めに約１８００’Ｆ　（９８２℃
）の完全燃焼温度に燃焼する。この完全燃焼で以下の三
つの事を行なう： （１）鋳型キャビティに残っている有機物質を全部除去
し； （２）耐熱性物質全部をそれらの最も安定な耐熱形に酸
化および再結晶化し；そして （３）鋳型を加熱して、流し込み中溶融金属からの熱衝
撃を減少する。

従って、この技術分野で一般に行なわれているように、
バインダーの調製中に、完全燃焼時間の間にバインダー
内に生じる寸法変化を補正することを十分に考えなけれ
ばならな−・。いくつかの鋳型の破損の特性は割れ、そ
り、通路制限、低強度および透過性の問題である。ある
程度まで、これらの破損は耐熱性バインダーによること
がわかった。本発明はすぐれたバインダー信頼性を提供
する。

上記の問題を回避するために、インベストメント鋳型内
のバインダーは、通常約１８００°Ｆ（９８２℃）での
鋳型を、一般に逆さになっている完全燃焼位置から正し
く立て直した鋳造位置に動かすときの高温の取扱いに耐
えなければならない。これらの全てのことから、ガラス
形成のため可塑性になりがちな条件下で、剛性であるこ
とが要求される。

バインダーはまた流し込みの厳しさにも耐えるものでな
ければならない。これは、鋳型キャビティが、溶融金属
が炉または取鍋から落下するので、その溶融金属をキャ
ッチすることができそしてこのような落下の際の二つの
衝撃に耐えることができるものでなければならないこと
を意味する。従って、バインダーは比重５〜９の落下し
てくる塊が打ち当たる機械的衝撃および温度差が最高１
００００Ｆ（５３８℃）までのまたはこれを越えろ非常
に熱い塊が打ち当たる熱衝撃に削えうるものであるべき
である。

バインダーが収縮したり、より強い鋳造媒体から熱間引
裂きされやすい場合、冷却段階中に熱い金属に不当な機
械的応力をかけないように、金属の同化の後に、バイン
ダーをさらに焼去すべきである。

バインダーは型ばらしの後、金属表面に付着しないもの
であるべきである。もし付着すると、焼き込み、溶は込
みまたは他の表面きずのような欠陥のある鋳物になるで
あろう。換言すれば、バインダーはきれいに取り去るべ
きである。

本発明のバインダーおよび耐熱組成物はこれらの好まし
い結果をインベストメント鋳造鋳型にもたらすものであ
る。

砂型鋳造の場合、型の要件は上記と同様であるが、これ
ほど厳重である必要はない。また、合せ目がなくそして
閉鎖および流し込みの前に模型を型から取り出すことが
できるので、脱ろうまたは完全燃焼段階がなく、細かな
鋳造を必要としない。砂型はまた、これを鋳造に用いる
とき、通常周囲温度で用いる。一般に、砂型の強度はイ
ンベストメント鋳型の強度の何分の−のほんのわずかで
あるが、はるかにどっしりしている。

溶融金属の砂型への流し込みは、広く使われかつ受入れ
られている部品造形法である。しかしながら、この方法
には特有のいくつかの制限がある。

砂型は砂でできており、その粒子は線インチ当り約６０
〜１００の大きさである。これらの粒子を硬い塊に圧縮
し、適当なバインダーと一緒に保持すると、鋳型キャビ
ティの表面（溶融金属にさらされており、この金属はこ
れと向℃・合って固化する）は、金属にその表面を構成
する砂の粒子と同様ななめらかさを与える。金属表面か
ら見ると、これはなめらかではない。

溶融金属を砂型キャビティに流し込むときに、いくつか
のことが起こる。まず第一に、これを空所に流し込んで
いるとき、動的な装填がある。

次に、流体が砂の壁に対して静止しそして温度を失って
いるとき、流体の１静かな時間“がある。最後に、固化
作用があり、流体は鋳型キャビティの立体形と同様の形
となり、その全体の外表葡は鋳型キャビティの砂の表面
と緊密に接触している。この表面対表面接触は金属／鋳
型界面として知られている。

鋳型キャビティを満たしている第一の動的段階の間、押
し寄せてくる流体は砂のゆるんだ粒子を鋳型表面から離
しそしてそれらを液状金属と−絡に運ぶ傾向がある。こ
れにより、金属中への混入並びに金属／鋳型界面の損傷
が生じる。

浸蝕が激しいと、鋳型の寸法並びに金属の状態に影響し
うる。砂型の表面がこの浸蝕効果に耐えるに十分な強度
である必要があるのは明らかなことである。

液状金属がキャビティを満し、そして金属／鋳型界面を
通して穏やかに熱を失っている第二の静的段階の間、鋳
型表面は厳しい加熱条件を受けている。溶融金属を鋳型
キャビティに入れる前に、砂の表面はおそら＜　８０　
’Ｆ　（２７°Ｃ）の周囲温度であったことを記憶して
いなければならな（・。今わずか数秒後、その界面はお
そら＜２８００°Ｆ（１５３８°Ｃ）の溶融金属温度と
なり、熱こう配は非常に急で、金属から熱が移動してい
る。これは最も悪い種類の熱衝撃である。従って、界面
は高い応力を受け、たいていの場合界面はそのような条
件下でそのままであり続けない。鋳型表面の破損が界面
で生じると、きわめて多くの珍しい金属の状態が生じる
。これらはむしろおもしろい名前で知られている：ネズ
ミのしっぽ、掬われ、さされ、ヴエイン（Ｖａｉｎ）、
焼着き、オレンジの皮、窒素脆化、シル（ｃｉｌｌ）、
湯境（ｃｏｌｄＳｈｕｔ）、多孔性およびプロワ（ｂｌ
ｏｗ）。これらは全て鋳物業者を煩わせ、そして費用を
掛けさせることになる。

金属が固体になりつつあり、そして鋳型キャビティの形
および表面の外観（今、浸蝕および熱衝撃によって変化
した）と同じになりつつある、第三の同化段階の間、上
に挙げた欠陥が鋳物に固定する。

金属／鋳型界面の欠点に関する鋳物外観に改良を加える
ならば、鋳型を閉じるおよび溶融金属をキャビティに流
し込む前の鋳型表面に改良を加えなければならないこと
は、上のことから明らかである。本発明はこのような界
面特性を提供するものである。

上記の成分の混合物からづくった本発明の耐熱性組成物
は、前述のように、耐熱性粉末と一緒になって塗型材（
ｗａｓｈ）と呼ばれる鋳型表面処理用のスラリー状混合
物としうる。耐熱性粉末はジルコン、シリカ、アルミナ
−シリケート。

グラファイト、石英ガラス、アルミナ、クロム鉄鉱、繊
維状アルミナシリケート、マグネシアまたはこれらの混
合物からなる群から選択するのが好ましい。これらの耐
熱性粉末は約１００メツシユ未満の大きさに粉砕されて
いるのが好ましい。

製造したスラリーはキャビティの砂型表面に、たとえば
ハケ塗り、スプレー、浸漬またはスワップ法によって、
塗ることができる。この被覆面を次に加熱してまたはせ
ずに乾燥する。すなわち、耐熱性組成物は鋳型の表面で
ゲル化する。

このように被覆した鋳型表面は、金属／鋳壓界面として
作用するのによく適した特性を有する。

たとえば、微粉末耐熱物は鋳型の表面上の砂粒子間の空
隙よりもはるかに小さい。それ故、粉末耐熱物はこれら
の空隙の中に付着し並びに一番上の砂粒子の上面に並ぶ
傾向がある。このように空隙をうめることにより、非常
に耐熱性のそして液状金属または金属蒸気のいずれも浸
透させないなめらかな表面が生じる。

さらに、本発明では、このウォッシュは鋳型の上面だけ
でなくそれ以上に影響を及ぼしている。鋳型面の断面を
拡大して調べると、耐熱性微粉末が鋳造手段へ砂粒子三
つまたはそれ以上浸透していたことがわかる。これは、
界面の鋳型面上の空隙が砂粒子三つまたはそれ以上の深
さにまで多量の耐熱物で満たされたことを意味している
。

また、本発明のバインダー組成物の液相は、鋳造手段の
特性により、鋳型の砂内部にバインチないし数インチ浸
透しそして結合する。この鋳型界面の深いところまでの
結合のため、鋳型面は硬くなり、相当の熱および機械衝
撃に耐えることができる。

本発明を、耐熱組成物な砂型上に塗布する形で用いるこ
とによって、砂が共にしっかりと結合する。従って、砂
は表面を浸蝕されて金属鋳物内に混入物として捕捉され
ることにはならない。さらに、その硬さのため、鋳型面
が破損する傾向は少な（なり、通常弱い鋳型壁界面に伴
なう欠陥が広がることはない。さらに加わる利点として
、耐熱性粉末が砂粒子間の間隙を満たす結果、鋳型壁は
なめらかなので、金属の固化がなめらかな表面に対して
生じ、なめらかな金属鋳物となる。

本発明のさらに別の具体例では、本発明のバインダー組
成物を、この技術分野では大きな金属鋳物用の砂型を製
造する■−プロセスとして知られている方法に使用する
。前記のように、■−プロセスはこの技術分野では一般
に行なわれているもので、根本的には次の工程がらなっ
ている：製造する生成物の模型を準備し；プラスチック
フィルムが根本的に模型の形と一致するように、たとえ
ばフィルムを加熱してすぐれた伸縮性を与えたり、鋳型
模型全体のプラスチックを真空にして引張ることにより
、有機プラスチックフィルムを模型上に一致させ；プラ
スチックフィルムの露出面を耐熱性塗型材で被覆し；耐
熱性塗型材を乾燥し；真空鋳型わくがプラスチックフィ
ルム上にフィツトしそして模型をおおうように、真空鋳
型わくを置き、真空鋳型わ（は、模型を収容するのに適
した第一の開口部および砂を鋳型わくに加えるための第
二の開口部を有しており；砂がプラスチックフィルムと
接触するように、砂を第二開口部を通して鋳型わくに加
え；砂を振動させて圧縮しそして砂を模型の形に順応さ
せ、鋳型わく内の砂の上が少なくとも部分真空となりう
るように第二開口部を閉じ；砂が模型と反対のプラスチ
ックフィルム上の耐熱性塗型材に対して適所に保持され
るまで、鋳型わくおよび砂を少なくとも部分真空にし；
模型をプラスチックフィルムから、たとえば模型全体の
プラスチックフィルムにかけた真空を解くことによって
、離す。この方法は、この技術分野で公知のように、大
きな金属鋳物を提供すると共に、他の類似の鋳型と共に
使用しうる鋳型の一部を提供する。プラスチックを被覆
するの顛過去に使用されてきた耐熱性塗型材は、鋳造金
属を鋳型と接触させて置く場合に、効果的な高温真空シ
ールをもたらさなかった。たとえば、大きな鋳型を伴う
ときあるいは鋳型に鋭角等があるとき、溶融金属の熱が
発散しおよび／またはプラスチックフィルムを分解する
。従来用いた耐熱性塗型材は効果的な真空バリヤーをも
たらさないので、プラスチックによってつくられた真空
シールが破られた。固体金属を硬化させる前に真空が破
られるので、砂はくずれ、鋳物に欠陥が生じた。

このたび、本発明の耐熱性組成物を、従来の耐熱性塗型
材に代えて使用すると、■−プロセスの鋳造工程の間、
すぐれた金属／鋳型界面並びにプラスチックフィルムの
焼去直後のすぐれた真空シールが得られることを見出し
た。従って、本発明の耐熱性組成物は砂の中の真空をよ
く保ち、そしてむずかしい領域の真空度不足による砂の
くずれを妨げる。従って、表面仕上げおよび砂のくずれ
の問題は、本発明では相当軽減される。従って、本発明
の別の具体例は、次の工程からなる方法を提供する：製
造する生成物の模型を準備し；プラスチックフィルムが
模型の形と一致するように有機プラスチックフィルムを
模型上に置き；プラスチックフィルムの露出面を耐熱性
粒子およびバインダー組成物からなるバインダーおよび
／または耐熱性組成物で複覆し、上記バインダー組成物
は上記の本発明に従うものであり；そして上記バインダ
ーおよび／−！たは耐熱性組成物をゲル化する。・上記
Ｖ−プロセスの残りの工程はまた、この技術分野で一般
的に行なわれるのと同様に行なうことができる。

また別の具体例では、本発明の耐熱性組成物を燃焼また
は非燃焼耐熱性彫物にも使用することができる。

通用しているやり方では、耐熱性彫物は、初めに耐熱性
物質を水と混合して所望の形を形成することによって一
般に製造される、次に少し乾燥させて、最終工程である
燃焼の準備のできた未処理製品にする。成分に経費はか
かりすぎることはないが、特に高温耐熱物質の場合、燃
焼にたいへん経費がかかる。

耐熱性彫物をつ（る際に燃焼の代わりとして、室温で硬
化する数種類のバインダーが提案されおよび／または使
用されてきており、これによって製造の際の燃焼工程を
省略する。この目的に使用されているいくつかの物質は
以下のものである： （１）珪酸ナトリウム：これはマトリックス中にナトリ
ウムイオンを有し、そのためこれの高温加工を厳しく限
定する低温液状ガラス相をバインダー中に形成する。

（２）アルミン酸カルシウム：耐熱性の乏しいセメント
であるポルトランドセメントを改良するものであるが、
このバインダーは製造業者のものによって約２７００下
（１４８２°Ｃ）までに限定される。本発明のものは、
所望ならば、ろ１００’Ｆ（１７０４°Ｃ）を越すバイ
ンダーとして作用する。

（３）種々のリン酸塩：これらは３０００°Ｆ（１’　
６４９℃）未満で耐熱物質として作用させる際にたいへ
ん有用である。本発明のものは３１００°Ｆ（１７０４
°Ｃ）を越すバインダーとして作用する。

（４）珪酸エチル：このバインダーは耐熱性接着剤とし
て二酸化珪素のみを有するという利点を持つが、耐熱性
凝集体に結合する働きに比較的乏しい。従って、珪酸エ
チルで結合させた彫物は弱い傾向がある。

（５）　コロイドシリカゾル：このバインダーは乾燥に
よって強くなり、そしてかなり粘稠なものでは、結合に
長時間ががりがつ収縮する。

しかしながら、結合は純粋な二酸化珪素であるので、最
終的な結合は高温加工にすぐれたものである。

（６）　コロイドシリカ／珪酸エチル混成物（たとえば
、上記米国特許第３，９６１，９６８号および第４，２
８９．８０’３号に記載の混成物）：このような混成物
には、バインダー組成および成分量に広範囲な変化性を
与える並びに溶液に安定性を加える、本発明の配合物中
に存在するような、中性有機化合物を含有するという利
点がない。

非燃焼耐熱物質物は、装置の素速やい修理。

積み重ねた模型の接触硬化、より低いコスト範囲の選定
、オートメ化したプラント肉加工、工・ネルギーの節約
および各要求に固有の様々な特有な節約と利点を可能に
するので、工業社会にとって有用なものである。従って
、非燃焼耐熱物質の特性がユーザーの要求に近づけば近
づくほど、非燃焼彫物が工業に用いられることが多くな
るであろう。本発明の組成物はそのような有用な特性を
提供するものである。

別の用途では、本発明の耐熱性組成物は、非燃焼耐熱性
フオームの製造に使用することができる。

フオーム型物質、適所に発泡させたあるいは全体を発泡
させたいずれの物質、の工業的需要は相当な量である。

このフオーム物質は絶縁体。

バッキング、充填材、ストレーナ−、スクリーン、装飾
品、構造物、容器等として使用できる。

換言すれば、これらのフオームには広範囲の用途が見出
されてきた。上記のことと一致して、気泡を有するあら
ゆる種類の多孔質物質を、温度が華氏数百度を越えない
場合、液体をデ過するのに用いると有用であることが見
出された。

しかしながら、温度が上昇するにつれて、この沢過作用
は徐々に困難になる。市販されている金属が液状である
温度に至るまで、ｒ過作用を行なう物質は、たとえある
としても、極く少ない。本発明は、所望の、気孔の大き
さ、外形および寸法の、連続した耐熱性フオームをつく
る方法を提供する。

本発明の耐熱性フオームは、たとえば、ジルコン、ンリ
カ、かんらん石、クロム鉄鉱、ムライト、酸化マグネシ
ウム、酸化アルミニウム。

グラファイト、クレー等のような耐熱性粉末または粉末
の組合せを使って、本発明に従う耐熱性組成物スラリー
を形成することによってつくりうる。次に、所望の気孔
の大きさの一枚の連続した多孔質有機フオームを準備す
る。フオームを完成耐熱性フオームに望まれる外寸およ
び形に切断し整える。このフオームを有機面全体がかぶ
るようにスラリーに浸し、そして内部の通路がふさがら
ないように水気を切る。次に、これをゲル化剤でゲル化
するかまたは放置して硬化するか、または低温でベーク
して硬化を促す。いったん硬化したら、好ましい高湿金
属ストレーナとしてすぐに使用しうる。たとえば、燃え
切らずにとりこまれている固体を医持する金属の流れの
中の適当な所に配置しうる。

本発明の組成物および方法を説明するために次に実施例
を示すが、これらは本発明を制限するものではない。

実施例１ 下記の成分を用いて本発明の耐熱性バインダーを製造し
た： 成　分　重量部 水（蒸留し、脱イオンしたもの）１．８濃硫酸　ｏ、１
２ ジエチレングリコールモノエチルエーテル（ＤＥ）　５
２．１６珪酸エチル　４０■　８゜ リン酸ジメチルメチル（ＤＭＭＰ）　８．６４コロイド
シリカゾル■　３０．０ 水を水冷式反応器中に入れ、硫酸を加えた。

次ＶｃＤＥを加え、攪拌を開始した。次いで珪酸エチル
を徐々に加え、温度を監視した。反応全体を２０℃〜２
４°Ｃに保った。この間の反応で、珪酸エチルが水和し
た。親油性珪酸エチルを水を含有する溶液に入れるため
にこの系にＤＥを入れた。珪酸エチルを水和するに必要
なだけの水をこの系に加えた。反応は発熱反応であり、
従って監視した。系が発熱を停止したとき、反応は本質
的に完了した。攪拌機を止め、生成した水和珪酸エチル
が安定化するように、溶液を７２時間放置した。

７２時間後、攪拌を再び開始し、リン酸ジメチルメチル
を加えた。混合を１分間行なった。

次に約６分間にわたってコロイドシリカゾルを加えた、
得られた組成物を数分間混合し、貯蔵した。

このバインダーは少なくとも６ケ月間、自己ゲル化に対
して安定であることがわかった。これはまた水酸化アン
モニウムのようなゲル化剤の添加によってもゲル化して
単−相ゲルとなった。

実施例２ 下記の成分を用いて本発明の耐熱性バインダーを製造し
た： 成　分　容量部 製硫酸　Ｏろ５ｍｌ 蒸留水　１５．２５ｎ１１ ジエチレングリコールモノエチルエーテル　２７５．０
　Ｑｍ／＋珪酸エチル　４０■　４０．Ｏｏｍｌ コロイドシリカ■　１５１．５ｍ１ Ｄ　Ｍ　Ｍ　Ｐ　３８．２５ｉ１１！ ＤＭＭＰを始めにＤＥと共に加えた他は、根本的には上
記実施例１に記載の手順に従ってこれらの成分を混合し
た。得られた組成物は、多量の珪酸エチルを用いても、
自己ゲル化に対して非常に安定であることがわかった。

この組成物は水酸化アンモニウムでゲル化して、単−相
ゲルとなった。

実施例３ 上記実施例１′に記載の手順を繰返して、下記の成分で
さらに四種のバインダーＡ、　Ｂ、　ＣおよびＤを製造
した： ノＬ　ｊ３　仝　Ｊと ＤＭＭＰ　８．６４　８．６４　８．６４　８．６４Ｈ
２０２，４８３，３８４，０５４，７３ＥＳ４０　１１
　１５　１８　２’Ｉ ＤＥ　４８．７１　４４．１１　４０．６６　３７．２
１Ｈ２ＳＯ４［１，１３０，１４’ｏ１５　０１６組成
物Ａ、　Ｂ、　Ｃ＃よびＤの全ては自己ゲル化に対して
安定であり、水酸化アンモニウムの添加によってゲル化
１−て単−相ゲルとなった。

Ｉｎｔｅｒｓｔａｂ　Ｚｉｒｃｏ　Ｄｒｉｅｒ　Ｃａｔ
ａｌｙｓｔ　２４　％を上記の組成物Ａに加え、そして
ＺｉｒｃｏｎｉｕｍＣｅｍ−Ａｌｌ　２４　％を上記の
組成物Ｂに加えた。

どちらも、わずかな固体不和が生じた。これはおそらく
過飽和、イオン特性または不溶性のためであろう。

実施例４ 耐熱性組成物、たとえば、鋳型用のコーティング、を下
記の成分から製造した： 成　分　重量部 ジ７．ヨ、粉末　７５ ｉ１Ｊ＋？＝ヤア）Ｌ−’：１−　／い■　０．５実施
例１のバインダー組成物　２４・５界面活性剤０　０５
０１ 上記の成分を反応器中にて攪拌機で混脅し、全混合物を
入れた水浴をいっても２０’Ｃ〜３０℃に保った。実施
例１の耐熱性組成物２４５ｇを反応器に入れ、２００メ
ツシユに粉砕したジルコン粉末７５ｇを次に混ぜた。混
合を２ｏ分間続け、この間に０．５．！９′のポリビニ
ルアルコールおよび０１９の界面活性剤を加えた。さら
に２０分混合した後、混合をやめて、コーティングを貯
蔵した。

実施例５ 本発明のバインダー組成物を下記の成分から製造した。

成　分　重量部 珪酸エチル　４０　１２ ＤＭＭＰ　２．５ 濃塩酸　０．１（４ｏ１滴） ＩＰＡ（イングロビルアルコール）５１．９コロイドシ
リカゾル以外の全ての成分を攪拌機を備えた反応器へ入
れ、小コックの伺いたガラス漏斗をこの反応器の上に取
り付けた、コロイドシリカをガラス漏斗に入れた。温度
計な、反応体と常に接触していてそして反応器の外から
読めるように、取り付けた。反応器は水冷式のものであ
った。全ての装置を所定の位置にして、コロイドシリカ
を、相対反応時間が１〜２時間となるように、反応器へ
滴下した、コロイドシリカゾルを添加している間中ずつ
と、反応器は一定した攪拌状態に保った。コロイドシリ
カの導入を伴う反応の第一段階は、共通溶媒の存在下で
の珪酸エチルの水利であった。水はコロイドシリカゾル
によって供給した。この水和は反応時間の初めの約２５
係にわたって生じた。

水和期間の間、温度計で容易に認められる発熱反応が生
じた。水利の終了は温度がピークになることで示された
。コロイドシリカゾル全部を添加した後、得られた組成
物はバインダーとして使用することができた。

得られた組成物はインベストメント鋳造鋳型。

鋳型被覆用バインダー物質、鋼インゴツト台の離壓剤お
よび防蝕塗料の基剤として使用することができる。

得られた組成物はろ２５メツシユの大きさのジルコン粉
末と各々１：３の比で混合した。この耐熱性組成物を有
機バインダー砂型にコーティングとして用い、ゲル化ま
たは熱を用いて硬化した。得られたコアーを被覆してい
る鋳型被覆は、質的にはセラミックであることが証明さ
れ、非常に硬く、そして深くまで浸透しており、そして
明らかにベルのようにゝ鳴り響いた“。

実施例６ 下記の成分を用い、そして水を、コロイドシリカの添力
旧１１Ｊに、珪酸エチル、ＰＭ、ＤＭＭＰおよび酸に滴
下させた他は、実施例５の手順を繰返した： 成　分　重量部 珪酸エチル４０　３７７ ＤＭＭＰ　１７０ 水（蒸留したもの）６０ 濃Ｈ２ＳＯ４１，５（６０滴） 得られた組成物は周囲温度で少なくとも２ケ月間自己ゲ
ル化に対して安定であった。

実施例７ 下記の成分を用いそしてコロイドシリカゾルの添加に約
数時間かけた他は、実施例５の手順を繰返した： 珪酸エチル４０　２０ ＰＭ　２２．１ ＤＭＭＰ　１０ 濃塩酸　１５滴 Ｎａｌｃｏａｇ　１０３４　４７．９ 得られた組成物は２３Ａケ月間安定であった。

この組成物はゲル化して、２９７５°Ｆ（１６３５°Ｃ
）で６１６シリーズステンレス鋼を流し込むインベスト
メント鋳造シェルを得た。このシェルは亀裂が入らず、
溶融金属が流れ出ずそしてすぐれた品質の鋳物をもたら
した。

実施例８ 下記の成分を用いた他は、実施例５の手順を繰返した： 珪酸エチル　４０　２０ 硼酸トリブチル　１０ 濃塩酸　０．１（２０滴） 上記の組成で、少な（とも６週間、自己ゲル化に対して
安定なバインダー組成物を得た。

実施例９ 下記の成分を用いた他は、実施例５０手順を繰返した： 珪酸エチル　４０　２０ ジメチルスルホキシド　１０ 濃塩酸　０．１（２０滴） 上記の組成で、少なくとも１３Ａケ月間、自己ゲル化に
対して安定なバインダー組成物を得た。

実施例】０ 下記の成分を用いた他は、実施例５の手順を繰返した。

成　分　重量部 珪酸エチル　４０　２０ ジメチルホルムアミド　１０ ＰＭ　２２ 濃塩酸　０．１（２０滴） 上記の組成で、少なくとも１ケ月間、自己ゲル化に対し
て安定なバインダー組成物を得た。

実施例１１ 下記の成分を用いた他は、実施例５の手順を繰返した： 珪酸エチル　４０　２０ リン酸トリエチル　１０ ＥＥ　３７ 濃塩酸　０．１（２０滴） 上記の組成で、少なくとも６週間、自己ゲル化に対して
安定なバインダー組成物を得た。

実施例１２ コロイドシリカゾルを反応器へガラス漏斗で滴下させる
代わりに、少量のコロイドシリカゾルを約１％時間にわ
たって手で加える他は、根本的に上記実施例６に記載の
手順で行なった。

成　分　重量部 珪酸エチル　４０　２０ １）ＭＭＰ　１０ ＥＥ　２２．１ 濃塩酸　１５滴 この組成物は少なくとも６ケ月間安定であり、インベス
トメント鋳造シェルをつくるのに使用したところ好結果
が得られた。２２．１％のＥＥが比較的少量であると安
定性が相当減少し、そしてコロイドシリカが比較的多量
であると、やはり安定性を減少させる水が増加した。

比較例１３ ＤＭＭＰの代わりのリン酸および比較的高い濃度の珪酸
エチルを用いたバインダー組成物を下記の成分から製造
した： 成　分　容量　係 リン酸（８５％）　ｓ、ｏｏｍｌ 蒸留水　２．２９　ｍｌ エチルアルコール（９５％）　６７、９０　ｍｌ珪酸エ
チル　４０■　４３．９１　ｍｌ。

コロイドシリカゾル■　１０．９０ｍ１半量のリン酸お
よび全量の蒸留水とエチルアルコールを一緒にし、これ
に珪酸エチルを加えた。珪酸エチルの水利は約１時間で
完了した。

次にコロイドシリカを添加した。約２０分後、酸のＺを
加えた。約２〜３時間後、この溶液は独力でゲル化した
。

比較例１４ リン酸および比較的低濃度の珪酸エチルを含有するバイ
ンダー組成物を、下記の成分を使って製造した。水、酸
およびＤＥを反応器に入れた。ＥＳ−４０を約２時間に
わたって徐々に加えた。次にコロイドシリカゾルを約４
分間にわたって徐々に混ぜた二 成　分　容量　チ リン酸（８５％）　２５．０ｍｌ 蒸留水　８．５　ｍ１ｌ ＤＥ　２７５．０　ｍｌ 珪酸エチル■　４０．Ｏｍｌ コロイドシリカゾル■　１５．１．５１ｍ１この組成物
は少なくとも９ケ月間安定であることがわかったが、上
記のことかられかるように、珪酸エチルが８容量饅のみ
しか含んでおらず、従ってシリカの組成物全体の割合が
低かった。

比較例１５ 下記の成分を用いた他は、実施例５０手順を繰返した： 成　分　重量部 珪酸エチル　４０　２０ ＴＭＰ　（亜リン酸トリメチル）１０ ＰＭ　２２ 濃塩酸　０．１ ｈロイドシリカゾル（Ｎａｌｃｏａｇ　１０３４）　４
７．９この組成物は三相に分離し、６日でゲル化し、バ
インダーとして使用できなかった。

比較例１６ コロイドシリカゾルを反応器へ滴下する代わリニ、少量
のコロイドシリカゾルを約１％時間にわたって手で加え
た他は、根本的に上記実施例５に記載の手順と同様に行
なった。下記の成分を用いた： 珪酸エチル　４０　２０ ＢＡＰ（ブチル酸ホスフェート）１０ ＰＭ　２２ 濃塩酸　０．１（３０滴） コロイドシリカゾル（Ｎａｌｃｏａｇ　１０３４）　４
７．９この物質はミルク色で、不透明であり、見掛けは
ゲル化したコロイドシリカのようであった。

結局、分離した固相が底に沈でんした。

比較例１７ ２０９ｍ１の上記実施例１２の組成物を、２０ｍ１（１
）７’ロピレングリコールモノメチルエーテル中の２Ｉ
のアセチルアセトン酸クロムの溶液と混合した。また、
２００ｍ１の上記実施例１２の組成物を、２０ｒｎｌの
プロピレングリコールモノメチルエーテル中の２ｍｌの
メチルシクロペンタジェニルマンガントリカルボニルの
溶液と混合した。クロムまたはマンガンを含む組成物は
ゲルとなり、バインダー組成物として使用するには不適
当な組成物となった。

実施例１８ 下記の成分で、上記実施例５の手順を繰返した： 珪酸エチル　４０　４．１ 部Ｍ　ろ６６ ＤＭＭＰ　４．Ｉ Ｈ（１０，１ 珪酸エチル４０の水利が完了し、そしてコロイドシリカ
全部を反応器へ加えた後、ＫｌｕｃｅｌＨを攪拌しなが
ら製造したバインダー組成物へ加工た。プロピレングリ
コールモノエチルエーテルを２回に分けて加えた。約２
４．１重量部の最初の量をバインダー組成物の製造の際
に加えた。残りの１２，２部はＫｌｕｃｅｌ　Ｈの添加
後に加えて、Ｋｌｕｃｅｌ　Ｈの添加時に生じたわずか
な曇りをとった。

得られたバインダー組成物（９，５、？　）をジルコン
粉末（２４，５１と混合して、耐熱性組成物を得た。こ
の耐熱性組成物を、砂の内部へ確実に浸透するように多
量に注ぐことによって、砂型の表面に二層の塗膜をＮ″
塗った“。第一の塗膜は第二の塗膜を塗る前に乾燥させ
た。この塗膜は大形の鋼鋳物の表面をすぐれたものにし
た。

さらに、この塗膜を施すのはすばやく行なうこべ とができかつ容易であり、塗膜組ｆ物中の価格の高い成
分の割合が小さいので比較的経済的である。

ここに記載の具体例は好ましい例を示したにすぎず、こ
の技術分野に熟練した人が本発明の精神および範囲から
逸脱することなくあらゆる変更を行なえることは言うま
でもない。このような様々の変更は、特許請求の範囲に
定義した本発明の範囲内に含まれるものである。

特許出願人　ハーボーケム・インコーホレーテッド（外
４名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）混成バインダー組成物において、この組成物は、
   コロイドシリカ、Ｓｉ’−ＯＨ基を含む液体物質、液体
   物質とコロイドシリカを可溶化しうる溶剤、およびＰ、
   　Ｓ、　Ｂ、　Ｎ　およびこれらを混ぜたものからなる
   群より選択した少なくとも一つの元素を含有しそしてバ
   インダー組成物を自己ゲル化に対して安定化する少なく
   とも一種の中性で非イオン性の非金属有機化合物からな
   る成分を組合せたものであり、上記コロイドシリカおよ
   び上記液体物質は各々約１＝１２〜約７５：１の重量比
   で存在し、上記液体物質は少なくとも２０重重量のＳｉ
   ｎ、。 を有し、そして上記コロイドシリカは少なくとも約１５
   重薫製の５ｉＯ７を含有し、そして上記溶剤および上記
   有機化合物は液体物質とコロイドシリカを可溶化し、自
   己ゲル化に対して安定なバインダー組成物とし、そして
   単−相にゲル化するバインダー組成物とするような量で
   存在する、ことを特徴とする上記のバインダー組成物。 （２）上記コロイドシリカ対上記液体物質の比が各々約
   １：１０〜１０：１であることを特徴とする特許請求の
   範囲第（１）項記載のバインダー組成物。 （３）組成物が約１〜約６０重量係の上記の５ｉ−ＯＨ
   基含有液体物質、約５〜約７５重量係の上記コロイドシ
   リカ、約１０〜約９３５重量係の上記溶剤、および約０
   ．５〜約５０重量係の上記有機化合物からなることを特
   徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のバインダー組
   成物。 （４）組成物が約２〜約６０重量係の上記５ｉ−ＯＨ基
   含有液体物質、約５〜約５５重量％の上記コロイドシリ
   カ、約２０〜約５０重量％の上記溶剤、および約０．５
   〜約５０重量係の上記有機化合物からなることを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項記載のバインダー組成物
   。 （５）上記の少なくとも一種の有機化合物がＰを含有し
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第（１）〜（４
   ）項のいずれかに記載のバインダー組成物。 （６）上記の少なくとも一種の有機化合物が、十分にエ
   ステル化されたリン酸エステル類、十分にエステル化さ
   れたピロリン酸エステル−、十分にエステル化されたホ
   スホン酸エステル類、十分にエステル化された硼酸エス
   テル類、十分にエステル化されたピロ硼酸エステル類、
   ジアルキルおよびジアリールスルホキシド類そしてＮ、
   Ｎ−ジアルキルアルカンアミド類よりなる群から選択し
   たものであることを特徴とする特許請求の範囲第（１）
   〜（４）項のいずれかに記載のバインダー組成物。 （７）上記の少なくとも一種の有機化合物が、リン酸ジ
   メチルメチル、リン酸トリエチル、硼酸トリブチル、ジ
   メチルスルホキシド、ジメチルホルムアミドおよびこれ
   らの混合物よりなる群から選択したものであることを特
   徴とする特許請求の範囲第（６）項記載のバインダー組
   成物。 （８）上記の少なくとも一種の有機化合物がリン酸ジメ
   チルメチルであることを特徴とする特許請求の範囲第（
   ５）項記載のバインダー組成物。 （９）上記の５ｉ−ＯＨ基を含む液体物質が水和珪酸ア
   ルキルからなることを特徴とする特許請求の範囲第（１
   ）〜（８）項のいずれかに記載のバインダー組成物。 （１０）上記水利珪酸アルキルが水和珪醒エチルである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第（９）項記載のバイ
   ンダー組成物。 （１１）組成物が、約１５〜約６ｏ重量係の５ｉｎ２を
   含有する水和された珪酸エチル約２〜４０重量％；約１
   ５〜約６ｏ重量％の５ｉｏ２を含有する酸性コロイドシ
   リカ約５〜約６０重量％；リン酸ジメチルメチル約１〜
   約２０重量％；オヨヒシエチレンクリコールモノエチル
   エーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、
   またはプロピレングリコールモノプロビルエーテルから
   選択した溶剤約２０〜約６０重量％からなることを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項記載のバインダー組成
   物。 （１２）組成物が、約２８〜約６０％の５ｉｎ２を含有
   する水和した珪酸エチル約５〜約４０重量係；約１５〜
   約６０重量係の５ｉ０２を含有する酸性コロイドシリカ
   約５〜約４０重量％；リン酸ジメチルメチル約０．５〜
   約１２重量係；おヨヒシエチレングリコールモノエチル
   エーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルま
   たはプロピレングリコールモノプロビルエーテルより選
   択した溶剤約２０〜約５５重量％からなることを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項記載のバインダー組成物
   。 （１３）耐熱性粒子と特許請求の範囲第（１）〜（１２
   ）項に記載のいずれかのバインダー組成物とを組合せた
   ことを特徴とする、耐熱性組成物。 （１４）上記耐熱性粒子がジルコン、アルミナ、アルミ
   ノシリケート、ＭｇＯ５かんらん石、シリカ粉末、石英
   ガラス、グラファイトおよびこれらの混合物よりなる群
   から選択したものであることを特徴とする特許請求の範
   囲第（１３）項記載の耐熱性組成物。 （１５）インベストメント鋳造用の鋳型をつくる方法に
   おいて、該方法が（１）ろう型を予じめ決めておいた形
   に形成し；（２）上記ろう型に、充填剤粒子および特許
   請求の範囲第（１）〜（１２）項のいずれかに記載のバ
   インダー組成物からなる耐熱スラリーを塗布し；そして
   （３）耐熱スラリーがろう型の形と一致する鋳型を形成
   するように、バインダー組成物をゲル化する、工程を特
   徴とする、インベストメント鋳造用の鋳型をつくる方法
   。 （１６）上記塗布工程が、（１）ろう型を耐熱スラリー
   に浸してスラリーのコーティングを有するろう型にする
   ことによって耐熱スラリーをろう型に塗布し、（２）充
   填剤粒子をろう型上のバイングーのコーティングに塗布
   し、（３）耐熱スラリーをゲル化して塗布した充填剤粒
   子と結合し、そして（４）所望の耐熱特性の鋳型が得ら
   れるまで、工程（１）　、　（２）および（３）を繰返
   すことによって行なわれることを特徴とする特許請求の
   範囲第（１５）項記載の方法。 （１７）耐熱鋳型をコーティングする方法において、該
   方法は、（］）耐熱性粒子を特許請求の範囲第（］）〜
   （１２）項に記載の（・ずれかのバインダー組成物と混
   合してコーティング組成物を得；（２）コーティング組
   成物を耐熱鋳型の表面に塗布し；そして（３）コーティ
   ング組成物を耐熱鋳型の表面でゲル化する、工程を特徴
   とする、耐熱鋳型をコーティングする方法。 （１８）金属鋳造鋳型用の真空鋳型内部に耐熱性の蒸気
   バリヤー面をつくる方法において、該方法は、製造する
   生成物の模型をつ（す；有機プラスチックフィルムを模
   型上に、プラスチックフィルムが模型の形に一致するよ
   うに置き；プラスチックフィルムの露出面を特許請求の
   範囲第（１）〜（畑項記載のいずれかのバインダー組成
   物でコーティングし；そして、上記バインダー組成物を
   ゲル化する、工程を特徴とする上記の方法。 （１９）　プラスチックフィルム上にコーティングスる
   バインダー組成物がさらに耐熱性粒子からなることを特
   徴とする特許請求の範囲第（１８）項記載の方法。 （２０）さらに、真空鋳型わくを、鋳型わくが模型にフ
   ィツトするように、プラスチックフィルムおよびゲル化
   したバインダーコーティング上に置き、上記真空鋳型ゎ
   くは少なくともバインダー組成物が塗布しであるグラス
   チックフィルムの表面を収容するのに適した第一の開口
   部および砂を鋳型わ（に加えるための第二の開口部を有
   し；砂を、鋳型ゎくへ第二開口部から、プラスチックフ
   ィルム上のバインダーコーティングと接触するように加
   え；砂を振動させて圧縮しそして砂を模型の形に順応さ
   せ；鋳型わく内の砂の上が少なくとも部分真空となりう
   るように第二の開口部を閉じ；砂がバインダーコーティ
   ングと接触して適所に保持されそして模型の形に順応す
   るように、鋳型わくおよび砂を少なくとも部分真空にし
   ；そしてプラスチックフィルムを模型から離して金属鋳
   造鋳型の少なくとも一部を得る、工程を特徴とする特許
   請求の範囲第（工８）または（１９）項記載の方法。 （２］　）バインダー組成物の製造方法において、酸。 ５ｉ−ＯＨ基を含有する液体物質に加水分解しうる珪酸
   エステルおよび珪酸エステルを可溶化し、コロイドシリ
   カゾルも可溶化する溶剤からなる反応混合物を得；そし
   て、水性コロイドシリカゾルを反応混合物へ、得られる
   バインダー組成物をゲル化することな（珪酸エステルを
   水和するのに十分な割合で加え、コロイドシリカゾル中
   に存在する水は珪酸エステルを水和する実質的に全ての
   水であり、酸は水利反応を触媒するのにそして得られる
   バインダー組成物のｐＨを約１〜約３とするに十分な量
   で存在し；そして反応混合物へ、Ｐ。 Ｓ、　Ｂ、　Ｎおよびこれらを混ぜたものよりなる群か
   ら選択した少な（とも一つの元素を含みそして得られる
   バインダー組成物を自己ゲル化に対して安定化する、少
   なくとも一種の中性で非イオン性の非金属有機化合物を
   加える、工程を特徴とする上記の方法。 （２２）有機化合物を、コロイドシリカゾルの添加前に
   、反応混合物へ加えることを特徴とする特許請求の範囲
   第（２１）項記載の方法。 （２３）反応混合物をつくる際に、酸を珪酸エステルお
   よび溶剤からなる混合物へ加えることを特徴とする特許
   請求の範囲第（２１）項記載の方法。 （２４）上記コロイドシリカを混合物へ、上記コロイド
   シリカ対上記液体物質の重量比が約１：１２〜約７５：
   １となるような量で加え、上記液体物質は少なくとも２
   ０重量％の５ｊ０２を有し、そして上記コロイドシリカ
   は少なくとも約１５重量％のＳｉＯ２を含有し、上記溶
   剤および上記有機化合物が、液体物質およびコロイドシ
   リカを可溶化し、自己ゲル化に対して安定なバインダー
   組成物としそして単−相にゲル化するバインダー組成物
   とするような量で存在することを特徴とする特許請求の
   範囲第（２１）〜（２３）項のいずれかに記載の方法。 （２５）上記コロイドシリカ対上記液体物質の比が各々
   約１：１０〜約１０＝１であることを特徴とする特許請
   求の範囲第（２４）項記載の方法。 （２６）得られるバインダー組成物が約１〜約６０重量
   ％の上記５ｉ−ＯＨ基含有液体物質、約５〜約７５重量
   ％の上記コロイドシリカ、約１０〜約９６．５％の上記
   溶剤、および約０５〜約５０重量係の上記有機化合物か
   らなることを特徴とする特許請求の範囲第（２４）項記
   載の方法。 （２７）得られるバインダー組成物が約２〜約６０重量
   Ｍ上記Ｓｉ　−ＯＨ基含有液体物質、約５〜約５５重量
   係の上記コロイドシリカ、約１〜約６０重量係の上記溶
   剤、および約０５〜約５０重量％の上記有機化合物から
   なることを特徴とする特許請求の範囲第（２４）項記載
   の方法。 （２８）珪酸エステルが珪酸アルキルであり、溶剤がジ
   エチレングリコールモノエチルエーテルおよびプロピレ
   ングリコールモノメチルエーテルよりなる群から選択し
   たものであり、そして有機化合物がリン酸ジメチルメチ
   ルであることを特徴とする特許請求の範囲第（２］）〜
   （２７）項のいずれかに記載の方法。