JPS61245937A - 鋳型材料組成物 - Google Patents

鋳型材料組成物

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JPS61245937A
JPS61245937A JP8612985A JP8612985A JPS61245937A JP S61245937 A JPS61245937 A JP S61245937A JP 8612985 A JP8612985 A JP 8612985A JP 8612985 A JP8612985 A JP 8612985A JP S61245937 A JPS61245937 A JP S61245937A
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原田 徳房
Kyoji Tominaga
富永 恭爾
Isao Kai
勲 甲斐
Kazuo Tamemoto
為本 和雄
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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 本発明は崩壊性が改善された鋳型の製造に好適な鋳型材
料組成物に関するものである。さらに詳しくいえば、本
発明は、特にアルミニウム軽合金や銅合金鋳物などの鋳
造後における鋳型の崩壊性を大幅に改善させうる鋳型材
料組成物に関するものである。
従来の技術 従来、耐火性粒状体と有機粘結剤とを主成分とする鋳型
材料組成物は、例えば該有機粘結剤として主にフェノー
ル系樹脂を用いるシェルモールド法、フェノール・イソ
シアネート系樹脂を用いるコールドボックス法、フラン
系樹脂やフェノール系樹脂を用いる常温自硬性法などに
よって鋳型に賦形され、アルミニウム軽合金、銅合金、
鋳鉄、鋳鋼鋳物などの製造に使用されている。
このような鋳型材料組成物においては、有機粘結剤とし
て、通常前記したような耐熱性が高く、結合力の強い熱
硬化性樹脂が用いられている。したがって、該組成物か
ら得られた鋳型では1例えば自動車用鋳物として多用さ
れる軽量化を目的としたアルミニウム軽合金鋳物を鋳造
する場合、溶融温度が600〜700℃と低いために、
注湯後の崩壊性が極めて悪く、その砂落しのために、通
常400〜500℃の温度で4〜8時間熱処理されてお
シ、また鋳鉄鋳物の鋳造においても、近年該鋳物を薄肉
化して軽量化したり、構造的に複雑化する傾向にあるた
め、鋳造後の崩壊性が悪い場合が多く。
このような場合には、例えばエアノ・ンマーなどで鋳物
に衝撃を与えたのち、鋳物中の残砂を手作業で除去する
など、多大なエネルギーと労力を必要とし、かつ生産効
率が悪いという問題がある。
発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、このような従来の鋳型材料組成物が有
する問題を解決し、特にアルミニウム軽合金や銅合金鋳
物などの鋳造後における鋳型の崩壊性を大幅に改善させ
うる鋳型材料組成物を提供することにある。
問題点を解決するだめの手段 本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、鋳型材料組成物に
おける耐火性粒状物として、微粉末粒子を造粒し焼結さ
せた多孔質セラミックス粒状体を用いることによシ、前
記目的を達成しうろことを見出し、この知見に基づいて
本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、耐火性粒状体と硬化性を有する有
機粘結剤とを主成分とする鋳型材料組成物において、該
耐火性粒状体が多孔質セラミックス粒状体又は鋳物砂と
の混合物であることを特徴とする鋳型材料組成物を提供
するものである0本発明の組成物においては、耐火性粒
状体として、微粉末粒子を造粒し焼結させた多孔質セラ
ミックス粒状体を単独で用いてもよいし、該多孔質セラ
ミックス粒状体と鋳物砂との混合物を用いてもよいが、
混合物を用いる場合、該多孔質セラミックス粒状体は鋳
物砂中に10重量幅以上配合されることが望ましい0こ
の配合量が10重量憾未満では、本発明の効果は十分に
発揮されない。また、該多孔質セラミックス粒状体とし
ては、酸化アルミニウム又は酸化マグネシウムを主成分
とする微粉末粒子を造粒し焼結させて得られた、気孔率
10〜40%を有するものが好適である。この気孔率が
10%未満のものでは1本発明の効果がては特に制限は
ないが、20メツシユ篩上のちのが20重量係以下であ
り、かつ270メツシュ篩通過のものが10重量係以下
であることが好ましい。
このような多孔質セラミックス粒状体の代表的なものと
しては、例えばナイガイセラピーズ〔商品名、ht2o
5質、内外耐火工業■製〕、多孔質マグネシアクリンカ
−(MgO質〕などが挙げられ、これらはそれぞれ単独
で用いてもよいし、2種以上混合して用いてもよい。
なお、ここで示される気孔率は次に示す方法によって測
定した。すなわち、試料を105〜120℃の恒温器中
で乾燥し、恒温に達したときの質量をWl(t)とする
。この乾燥した試料を煮沸槽の水面下に入れ、3時間以
上煮沸したのち室温まで冷却する。この飽水試料を水中
につけたまま針金で懸垂して秤量し、針金の質量を差引
いて試料の水中質量w2 (r)とする。次にとの飽水
試料を水中から取シ出して、湿布で手早く表面をぬぐい
、水滴を除去したのち、秤量して飽水質i Ws (S
’)とし、これらの値から気孔率を次式によって算出す
る。
本発明の組成物において用いる有機粘結剤としては、通
常鋳型を製造するために使用される熱硬化性樹脂(シェ
ルモールド法)、通気硬化性樹脂(コールドボックス法
)又は常温自硬化性樹脂(常温硬化法)などがあり、例
えばシェルモールド法においてはノボラック型又はレゾ
ール型フェノール系樹脂、尿素樹脂などの単独又は混合
樹脂、コールドポック法においてはフェノール・インシ
アネート系樹脂、フラン系樹脂、 立立ツヒ常温硬化法においてはフェノール系樹脂、フラ
ン系樹脂、フェノール・イソシアネート系樹脂    
    ′    などが挙げられる。また、これらの
樹脂中に崩壊性を改善する目的で各種の添加剤1例えば
臭素含有有機化合物、塩素化合物を反応若しくは混合し
た変性樹脂も使用することができる。
これらの有機粘結剤の含有量については、耐火性粒状体
に対し好ましくは0.2〜20重量係、さらに好ましく
は0.5〜10重量幅の範囲で選ばれる0 本発明の鋳型材料組成物の製造方法としては、例えば鋳
物砂の一部又は全部を前記多孔質粒状物に置換されて成
る常温又は加熱された耐火性粒状体と前記有機粘結剤と
を、適当な混線機を用いてな混練機を用いてそれぞれ別
個に混合したものを所望の割合で配合する方法などが挙
げられる。
ところで、鋳型は通常、造型時、搬送時、鋳造時などに
おける破壊防止のために、その形状や対象鋳物に応じて
一定の強度を保有するように鋳型組成物によって製造さ
れ、管理される。この場合、鋳型強度は同一有機粘結剤
でも使用される耐火性粒状体の種類や粒度分布によって
異なるため、一般的には該有機粘結剤の添加量によって
調整されるO 発明の効果 本発明の鋳型材料組成物は、耐火性粒状体として、微粉
末粒子を造粒し焼結させた多孔質セラミックス粒状体を
単独で使用するか、又はこれと鋳物砂との混合物を使用
したものであって、この組成物から得られた鋳型は、特
にアルミニウム軽合金や銅合金鋳物などの鋳造後におけ
る崩壊性が大幅に改善され、その崩壊に要する時間が著
しく短縮できる。したがって、本発明の鋳型材料組成物
を用いることによシ、生産効率が上がり生産性が著しく
向上し、かつ低い圧力のノックアウトで該鋳型が崩壊さ
れるため、鋳物の破壊が少なく、製品歩留りが向上する
さらに、本発明の組成物に用いられる多孔質セラミック
ス粒状体は低膨張成分で構成されているので、鋳型の熱
膨張を小さくし、また気孔を有しているため鋳型が軽量
になり、その結果作業労力の軽減及び単位重量当りの鋳
型の製造個数が増加し、コストダウンをはかることがで
きるなどの利点を有している0 実施例 次に実施例によシ本発明をさらに詳細に説明する。
なお%鋳型臼げ強度は、TIS K 6910 に準じ
て測定し、崩壊性は次のようにして調べた。
すなわち、鋳型材料組成物を用いて、ドツグボーン型中
子(巾401111、長さ75m、厚さ25in)を作
成し、別にこれより少し大きい空間を有する主型を成型
して、その中に中子をセットしたのち、720±5℃に
溶解したアルミニウム合金を注湯する。次いで冷却後、
鋳物の1か所に0.4に9/alの圧力のエア・ハンマ
ーで衝撃を繰シ返し与えて鋳物の径100の出口よυ中
子が完全に出るまでの時間(崩壊時間)を測定して崩壊
性を調べた。
実施例1〜3 耐火性粒状体として、第1表に示すような多孔質セラミ
ックス粒状体5000重量部を用い、これをヒーターに
よって140〜150℃に加熱したのち。
スピードミキサー(遠州鉄工社製)に投入し、次いでた
だちに、一定の鋳型強度を得るために粘結剤として、第
2表に示すような所定量のノボラック型フェノール樹脂
〔旭有機材工業■製、5P690]を投入し、ミキサー
中で50秒間混練して、該樹脂を耐火性粒状体に被覆し
た。次にこれに、耐火性粒状体・に対し冷却水1.5重
量幅と該樹脂に対してヘキサ重量幅ンナト26フ15重
量係とを水溶液にして投入し、約40〜60秒後に内容
物が転体自由流動的になったところで、滑剤としてステ
アリン酸カルシウムを該粒状体・に対して0.1重量幅
投入し、さらに約15秒間混練したのち、ミキサーから
排出して流動性に富んだ加熱硬化性の鋳型材料組成物を
得た。
このようにして得られた鋳型材料組成物の鋳型曲げ強度
及び崩壊性を求めた。その結果を第2表に示す。
実施例4,5 耐火性粒状体として、多孔質セラミックス粒状体を単独
で用いる代シに、第1表に示すような鋳物砂と多孔質セ
ラミックス粒状体との混合物を用いる以外は、実施例1
〜3と同様な方法で、加熱硬化性の鋳型材料組成物を得
、このものの鋳型曲げ強度及び崩壊性を求めた。その結
果を第2表に示す。
実施例6 耐火性粒状体として、多孔質セラミックス粒状体の代シ
に鋳物砂を用いる以外は、実施例1〜3と同様な方法で
1゜8重量幅のノボラック型フェノール樹脂を使用した
樹脂被覆鋳物砂(A)を得、一方、前記と同様にして、
1.8重量幅のノボラック型フェノール樹脂を使用した
樹脂被覆多孔質セラミックス粒状体(B)を得た。この
(A)と(B)とを重量比50:50の割合で混合して
鋳型材料組成物を製造し、このものの鋳型曲げ強度及び
崩壊性を求めた。その結果を第2表に示す。
比較例1,2 耐火性粒状体として、多孔質セラミックス粒状体の代シ
に鋳物砂を用いる以外は、実施例1〜3と同様にして加
熱硬化性の鋳型材料組成物を製造し、このものの鋳型曲
げ強度及び崩壊性を求めた。
その結果を第2表に示す。
第2表から明らかなように、本発明の鋳型材料組成物に
おいては、崩壊時間が従来のものに比べて大幅に短縮さ
れておシ、崩壊性が著しく向上していることが分る。
実施例7 耐火性粒状体として、前記第1表に示すようなティガイ
セラビーズ60粗2500重量部を用い、これを卓上ミ
キサー(品用工業社製)に投入し、次いでただちに、一
定の鋳型強度を得るために、第3表に示すような所定量
のフェノール樹脂〔旭有機材工業■製、 AP−P2O
3:l及び硬化剤〔旭有機材工業■製、UAIを投入し
、ミキサー中で30秒間混線後、ポリイソシアネート〔
旭有機材工業■製、AP−M750 )を投入し、さら
に30秒間混練してミキサーから排出し常温自硬性の鋳
型材料組成物を得た。
このようにして得られた鋳型材料組成物について、崩壊
性及び圧縮強度を求めた0その結果を第3表に示す。な
お、圧縮強度は該鋳型材料組成物を50ImφX50+
i7の木型に手込めし、24時間放置後に測定した。
実施例8 耐火性粒状体として、ティガイセラビーズ60粗の代り
にティガイセラビーズ60粗と三河6号ケイ砂との混合
物を用いる以外は、実施例7と同様にして常温硬化性の
鋳型材料組成物を製造し、このものの崩壊性と圧縮強度
を求めた。その結果を第3表に示す。
比較例3 耐火性粒状体として、ティガイセラピーズ60粗の代り
に三河6号ケイ砂を用いる以外は、実施例7と同様にし
て常温硬化性の鋳型材料組成物を製造し、このものの崩
壊性と圧縮強度を求めた。
その結果を第3表に示す。
第    3    表 実施例9 耐火性粒状体として、前記第1表に示すようなティガイ
セラビーズ60粗2500重量部を用い、これを卓上ミ
キサー(品用工業社製)に投入し、次いでただちに一定
の鋳型強度を得るために第4表に示すような所定量のフ
ェノール樹脂〔旭有機材工業■製、C!B−P〕及びポ
リイソシアネート〔旭有機材工業■製、CB−M〕を投
入して60秒間混練後、ミキサーから排出し通気硬化性
の鋳型材料組成物を得たのち、トリエチルアミンガスを
通気させて鋳型を作成し、崩壊性及び圧縮強度を求めた
。その結果を第4表に示す。
比較例4 耐火性粒状体として、ティガイセラビーズ60粗の代シ
に三浦6号ケイ砂を用いる以外は、実施例9と同様にし
て通気硬化性の鋳型材料組成物を製造し、このものの崩
壊性と圧縮強度を求めた。
その結果を第4表に示す。
第    4    表

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 耐火性粒状体と硬化性を有する有機粘結剤とを主成
    分とする鋳型材料組成物において、該耐火性粒状体が多
    孔質セラミックス粒状体又はそれと鋳物砂との混合物で
    あることを特徴とする鋳型材料組成物。 2 多孔質セラミックス粒状体が酸化アルミニウムを主
    成分とし、かつ10〜40%の気孔率を有するものであ
    る特許請求の範囲第1項記載の組成物。 3 多孔質セラミックス粒状体が酸化マグネシウムを主
    成分とし、かつ10〜40%の気孔率を有するものであ
    る特許請求の範囲第1項記載の組成物。 4 有機粘結剤が熱硬化性樹脂、通気硬化性樹脂又は常
    温自硬性樹脂である特許請求の範囲第1項、第2項又は
    第3項記載の組成物。
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