JPH0318532B2

JPH0318532B2 -

Info

Publication number: JPH0318532B2
Application number: JP3987385A
Authority: JP
Inventors: Hideki Kuwabara; Masato Naito; Teishiro Watanabe; Tadatsugu Hamada
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1985-02-28
Filing date: 1985-02-28
Publication date: 1991-03-12
Also published as: JPS61199545A

Description

【発明の詳細な説明】

〔技術分野〕本発明は、注入された溶湯に置換されて鋳物を
製作する消失模型鋳造法において、合成樹脂発泡
体の化学特性に起因する鋳造欠陥の発生がなく、
かつ消失し易い合成樹脂発泡体からなる鋳造用消
失模型材料に関する。〔従来技術〕従来より合成樹脂発泡体を鋳造用消失模型に使
用することはフルモールド法として公知である。
フルモールド法は、通常、ポリスチレンからなる
プラスチツク発泡体にて模型を作成し、これを鋳
型の中に埋め、そのままの状態で溶湯を注入し、
溶湯の熱によつて前記プラスチツク発泡体の模型
をガス化消失させると共に、その空洞部分に湯を
充満させ、冷却して鋳物を得る方法である。従つ
て、このフルモールド法は、模型の製作から鋳型
製作までの工程が著しく簡素化された画期的な鋳
造方法と言うことができる。しかしながら、鋳造用消失模型材料として従来
から使用されるポリスチレンは、熱分解しにくい
という化学特性を有することから、これをフルモ
ールド用模型材料として使用して得られた鋳物
は、その表面に未気化残渣による「ガスじわ」又
は「波状あれ」等の表面欠陥や鋳物内部における
加炭現象、時には分解ガスの巻き込みによるガス
欠陥を発生する問題があつた。従つて、従来の場
合は、この様な鋳物は、製品とするために、鋳物
表面を機械的に仕上げ処理するという余分な工程
が必要であつたり、ガス欠陥のある製品の場合に
は廃棄を余儀なくされていた。〔目的〕本発明は、従来鋳造用消失模型材料に見られる
これらの問題を解決し、合成樹脂発泡体の化学特
性による鋳物欠陥を生じず、表面仕上げ処理など
の後処理工程を必要としない鋳物を与える合成樹
脂発泡体からなる鋳造用消失模型材料を提供する
ことを目的とする。〔構成〕本発明は、構成する樹脂がポリプロピレン系樹
脂及び／又は高密度ポリエチレンからなり、密度
が0.025〜0.012ｇ／cm³である架橋発泡型内成形体
よりなることを特徴とする鋳造用消失模型材料を
要旨とする。本発明の鋳造用模型素材樹脂、即ち、フルモー
ルド用模型材料として用いるポリプロピレン系樹
脂としては、エチレン−プロピレンランダム共重
合体、エチレン−プロピレンブロツク共重合体、
プロピレン単独重合体、プロピレン−１−ブテン
ランダム共重合体などが挙げられる。特に、これ
らの重合体の中で、エチレン含有量1.0重量％〜
10重量％で、かつｎ−ヘプタン抽出残渣割合が50
重量％以下のエチレン−プロピレンランダム共重
合体の使用が好ましい。この場合、ｎ−ヘプタン
抽出残渣割合とは、立体規則性を意味し、次の式
で表わされる。Ｒ（％）＝Ａ／Ｂ×100 Ｒ：ｎ−ヘプタン抽出残渣割合Ａ：ｎ−ヘプタン８時間抽出後の不溶分の重量Ｂ：ｎ−ヘプタン抽出前の重量なお、前記共重合体中のエチレン含有量が1.0
重量％未満では、発泡粒子が型内成形時に二次発
泡しにくくなり、得られる成形体の表面はボイド
とよばれるくぼみを形成されやすくなる。一方、
エチレン含有量が10重量％を越えると得られる成
形体は柔らかくなり、場合によつては所望の形状
の鋳造物が得られにくくなる。また、前記共重合体であつてもｎ−ヘプタン抽
出残渣割合が50重量％を越えた場合、発泡成形体
すなわち消失模型材料が柔軟となり、時によつて
は鋳造砂の重量により消失模型材料が変形してし
まうおそれがあり、所猛の鋳造物が得られなくな
る場合がある。本発明においては、フルモールド用模型材料と
しては、高密度ポリエチレンも用いられるが、こ
の場合、高密度ポリエチレンとは一般的に低圧法
で得られるものであり、通常、密度0.94ｇ／cm³以
上のものが含まれる。本発明において、前記ポリプロピレン系樹脂及
び高密度ポリエチレンはそれぞれ単独でも用いら
れる他、両者をブレンドして使用しても良く、ブ
レンドの場合、そのブレンド比率は任意である。本発明の鋳造用消失模型材料は、前記樹脂粒子
を架橋し、得られた架橋粒子を発泡させて形成し
た謂ゆる架橋予備発泡粒子から形成した架橋発泡
型内成形体からなるものであるが、この場合、架
橋粒子は、オートクレーブ中に、樹脂粒子、水、
融着防止剤及び架橋剤を配合し、撹拌下、樹脂の
軟化温度に昇温し、架橋剤を樹脂に含浸させ、そ
の後、架橋温度に昇温保持することにより得られ
る。前記架橋としては、例えば、ジクミルパーオ
キサイド、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキ
シ）３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、ｎ
−ブチル−４，４−ビス（ｔ−ブチルパーオキ
シ）バレレート、ｔ−ブチルクミルパーオキサイ
ド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチル
パーオキシ）ヘキサン等の有機過酸物が使用され
る。また、ポリプロピレン系樹脂を含む樹脂粒子
の場合は、架橋剤の他に、架橋剤としてジビニー
ルベンゼンを併用することが好ましい。前記架橋
剤の使用量は、樹脂100重量部に対し、0.05〜５
重量部の割合であり、ジビニールベンゼンの使用
量は、樹脂100重量部に対し、0.05〜５重量部の
割合である。また、架橋粒子の予備発泡は、オー
トクレーブに架橋粒子、水、融着防止剤、発泡剤
を配合し、加圧下、発泡温度まで昇温し、容器の
一端を開放して内容物を低圧帯域に放出させるこ
とによつて行うことができる。この場合、融着防
止剤としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化
チタン、水酸化アルミニウム、塩基性炭酸マグネ
シウム、塩基性炭酸亜鉛、炭酸亜鉛等が挙げら
れ、発泡剤としては、プロパン、ブタン、ペンタ
ン、トリクロロフロロメタン、ジクロロフロロメ
タン等の有機系のものの他、二酸化炭素、窒素、
空気等の無機系ガスが挙げられる。前記のようにして得られた架橋予備発泡粒子
は、これを成形用金型内に入れ、加熱発泡させ
て、架橋発泡成形体とされ、フルモールド用模型
材料として使用される。このようにして得られる
本発明の架橋発泡型内成形体の密度は、0.025〜
0.012ｇ／cm³、好ましくは0.024〜0.014ｇ／cm³の範
囲内に規定される。この密度より小さな発泡体で
はフルモールド用模型材料としての機械的強度が
弱く不適当であり、一方、この密度より大きい発
泡体では、溶湯と接触してガス化する時に、ガス
発生量が多くなりすぎ、湯の吹上げ現像が起きて
好ましくない。また、本発明の架橋発泡型内成形
体の架橋度は、ゲル分率0.01〜40％に規定するの
が好ましい。ゲル分率が40％を超えるようになる
と、成形体にボイドが多くなるので好ましくな
く、また0.01％未満であると、その生産性が劣る
ようになるので望ましくない。なお、この場合の
ゲル分率は、架橋予備発泡粒子を沸騰キシレンに
８時間浸漬した後に得られる不溶分の割合を示す
もので、次の式で表わされる。Ｐ（％）＝Ｍ／Ｌ×100 Ｐ：ゲル分率（％）Ｌ：架橋予備発泡粒子の重量Ｍ：不溶分の重量本発明による鋳造用模型は、特別のフルモール
ド用模型材料からなるものであり、このものを鋳
型の中に埋め、これに金属の溶湯を注入すると、
その模型はその溶湯と接触して燃焼又は熱分解に
よりガス化消失され、その模型跡には溶湯が充満
される。そして、この模型跡に充満された溶湯
は、そのまま冷却固化されて、模型と同一形状及
び寸法の鋳物が得られる。〔効果〕本発明の鋳造用消失模型材料は、前記したよう
にポリプロピレン系樹脂及び／又は高密度ポリエ
チレンからなり、密度が0.025〜0.012ｇ／cm³であ
る架橋発泡型内成形体よりなるものであり、注入
された溶湯と接触した時に、容易にガス化され、
その際に煤の発生がないという特徴を有する上、
得られる鋳物は、その表面に未気化残渣による
「ガスじわ」または「波状あれ」等の表面欠陥や
鋳物内部における加炭現象、時には分解ガスの巻
込みによるガス欠陥の発生等の問題がなく、かつ
寸法精度もすぐれている。従つて、本発明の鋳造
用消失模型材料を用いて得られる鋳物の場合は、
従来の場合とは異なり、鋳物表面を仕上げ処理す
るような手間は必要とされず、そのまま製品とす
ることができ、著しいコスト低下を達成すること
ができる。〔実施例〕次に本発明を実施例によりさらにm³詳細に説明
する。実施例１オートクレーブに、エチレン含有量3.8重量％、
ｎ−ヘプタン抽出残渣割合５％のエチレン−プロ
ピレンランダム共重合体粒子100重量部、水300重
量部、融着防止剤として微粒状の酸化アルミニウ
ム0.3重量部、架橋剤として１，１−ビス（ｔ−
ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシ
クロヘキサン0.30重量部、ジビニールベンゼン
0.3重量部を配合し、撹拌しながら100℃に昇温
し、この温度に１時間保持した。その後、150℃
に昇温し架橋反応を行つた後、容器をいつたん冷
却し、架橋樹脂粒子を取り出した。次に、再度オートクレーブに、前記架橋樹脂粒
子100重量部、水300部、融着防止剤として微粒状
の酸化アルミニウム0.3重量部、発泡剤としてジ
クロロジフロロメタン18重量部を配合し、撹拌し
ながら150℃に昇温し、この温度で15分保持した
後、容器内を空気で40Kg／cm²Ｇに加圧しながら容
器の一端を開放し、架橋粒子と水を大気圧下に放
出して、発泡を行い、予備発泡架橋粒子を得た。次に、この予備発泡架橋粒子を耐圧容器に入
れ、空気にて加圧し、予備発泡架橋粒子内に、
1.5Kg／cm²Ｇの粒子内圧を持たせた。この粒子を
成形用金型に入れ、3.2Kg／cm²Ｇの蒸気圧にて加
熱発泡させた後、冷却し、各粒子が融着した発泡
成形体、すなわち鋳造用消失模型材料を得た。実施例２実施例１において、エチレン含有量2.8重量％、
ｎ−ヘプタン抽出残渣割合28％のエチレン−プロ
ピレンランダム共重合体粒子を用いると共に、架
橋剤の量を0.35重量部、ジビニールベンゼン0.35
重量部、ジクロロジフロロメタン19重量部にした
以外は実施例１と同様にして、鋳造用消失模型材
料を得た。実施例３実施例１において、エチレン含有量1.5重量％、
ｎ−ヘプタン抽出残渣割合40％のエチレン−プロ
ピレンランダム共重合体粒子を用いると共に、架
橋剤の量を0.25重量部、ジビニールベンゼン0.25
重量部、ジクロロジフロロメタン20重量部にした
以外は実施例１と同様にして、鋳造用消失模型材
料を得た。実施例４オートクレーブに、密度0.958ｇ／cm³、MI（メ
ルトインデツクス）0.40の高密度ポリエチレン粒
子100重量部、水300重量部微粒状の酸化アルミニ
ウム0.3重量部、架橋剤としてジクミルパーオキ
サイド0.32重量部を配合し、撹拌しながら、100
℃に昇温し、この温度で１時間保持した。その
後、150℃に昇温して90分間保持した後、容器を
冷却し、架橋樹脂粒子を取り出した。次に、再度オートクレーブに、架橋樹脂粒子
100重量部、水300重量部、微粒状の酸化アルミニ
ウム0.3重量部、ジクロロジフロロメタン28重量
部を配合し、撹拌しながら150℃に昇温し、その
温度で15分間保持した後、容器内を空気で40Kg／
cm²Ｇに加圧しながら容器の一端を開放し、架橋樹
脂粒子と水を大気圧下に放出し発泡を行い、予備
発泡架橋粒子を得た。次に、得られた予備発泡架橋粒子を耐圧容器に
入れ、空気にて加圧し、粒子に1.5Kg／cm²Ｇの粒
子内圧をもたせた。この粒子を成形用金型に入
れ、3.2Kg／cm²Ｇの蒸気圧にて加熱し、発泡させ
た後、冷却し、粒子が相互に融着した発泡成形
体、即ち、鋳造用消失模型材料を得た。実施例５実施例４において、密度0.952ｇ／cm³、MI0.11
の高密度ポリエチレン粒子を用いると共に、架橋
剤の量を0.30重量部、ジクロロジフロロメタン量
を25重量部にした以外は、実施例４と同様にして
鋳造用消失模型材料を得た。実施例６実施例４において、密度0.968ｇ／cm³、MI5.5の
高密度ポリエチレン粒子を用いると共に、架橋剤
の量を0.28重量部、ジクロロジフロロメタン量を
30重量部にした以外は実施例４と同様にして鋳造
用消失模型材料を得た。実施例７実施例１において、エチレン含有量2.8重量％、
ｎ−ヘプタン抽出残渣割合28％のエチレン−プロ
ピレンランダム共重合体30重量％と、密度0.958
ｇ／cm³、MI0.4の高密度ポリエチレン70重量％の
ブレンド粒子を用いると共に、架橋剤としてジク
ミルパーオキサイド0.35重量部、ジビニールベン
ゼン0.35重量部、ジクロロジフロロメタン量を23
重量部にした以外は実施例１と同様にして鋳造用
消失模型材料を得た。実施例８実施例１において、エチレン含有量2.8重量％、
ｎ−ヘプタン抽出残渣割合30％のエチレン−プロ
ピレンランダム共重合体70重量％と、密度0.954
ｇ／cm³、MI2の高密度ポリエチレン30重量％のブ
レンド粒子を用いると共に、ジクロロジフロロメ
タン量を20重量部にした以外は実施例１と同様に
して鋳造用消失模型材料を得た。実施例９実施例１において、１−ブテン含有量6.0重量
％、ｎ−ヘプタン抽出残渣割合５％のプロピレ
ン・１−ブテンランダム共重合体を用いると共
に、架橋剤の量を0.027重量部、ジビニルベンゼ
ン0.027重量部、ジクロロジフロロメタン18重量
部、昇温温度を150℃とした以外は実施例１と同
様にして、鋳造用消失模型材料を得た。比較例１オートクレーブに、実施例２で示した架橋粒子
100重量部、水300重量部、微粒状の酸化アルミニ
ウム0.3重量部、ジクロロジフロロメタン16重量
部を配合し、撹拌しながら150℃に昇温し、その
温度で15分間保持した後、容器内を空気で40Kg／
cm²Ｇに加圧しながら容器の一端を開放し、架橋粒
子と水を大気圧下に放出し発泡を行い、予備発泡
架橋粒子を得た。次に、得られた予備発泡架橋粒子を耐圧容器に
入れ、空気にて加圧し、発泡粒子内に1.5Kg／cm²
Ｇの粒子内圧を持たせた。この粒子を成形用金型
に入れ、3.2Kg／cm²Ｇの蒸気圧にて加熱発泡させ
た後、冷却し、各粒子相互が融着した発泡成形
体、即ち、鋳造用消失模型材料を得た。比較例２比較例１で得られた予備発泡架橋粒子を耐圧容
器中で空気加圧し、発泡粒子内に空気で約３Kg／
cm²Ｇの内圧を持たせた。この粒子を1.3Kg／cm²Ｇ
の蒸気にて加熱して、カサ密度0.01ｇ／cm³の発泡
粒子を得た。この粒子を耐圧容器中に入れ、空気
で加圧し、発泡粒子内に1.5Kg／cm²Ｇの粒子内圧
を持たせた。この粒子を成形用金型に入れ、3.2
Kg／cm²Ｇに蒸気にて加熱発泡させた後、冷却し、
各粒子相互が融着した発泡成形体、即ち、鋳造用
消失模型材料を得た。比較例３実施例４において、ジクロロジフロロメタン量
を25重量部にした以外は同様にして鋳造用消失模
型材料を得た。比較例４実施例４で示した予備発泡架橋粒子を耐圧容器
中で加圧し、発泡粒子内にて空気で約２Kg／cm²Ｇ
の内圧を持たせた。この粒子を1.5Kg／cm²Ｇの蒸
気にて加熱発泡させ、カサ密度0.01ｇ／cm³の第２
予備発泡架橋粒子を得た。この粒子を耐圧容器中
に入れ、空気で加圧し発泡粒子内に1.5Kg／cm²Ｇ
の粒子内圧を持たせた。この粒子を成形用金型に
入れ、3.2Kg／cm²Ｇの蒸気にて加熱発泡させた後、
冷却し、各粒子相互が融着した発泡成形体、即
ち、鋳造用消失模型材料を得た。次に、前記のようにして得た消失模型材料を用
いて、図面に示す如き形状の模型を作成し、
MgO系塗型を発泡粒子が肉眼的に見えなくなる
まで全面に塗布した後、湯口系と共に鋳型（フラ
ン物を使用）内に埋め、湯口上に設けた掛堰より
鋳鉄溶湯（炭素3.24重量％、珪素2.7重量％、マ
ンガン0.65重量％、残部鉄及び不純物）を鋳込密
度1350℃で鋳込んで鋳物を製作し、この鋳物の品
質評価を行つた。一方、鋳鋼溶湯（炭素0.18重量
％、珪素0.40重量％、マンガン0.70重量％、残部
鉄及び不純物）を鋳込む場合には、同一模型（塗
型としてはジルコン粉末を基材とする塗型を用
い、これを上記と同様に塗布した）上に直径50mm
×高さ50mmの盲押湯を設けた鋳型に1530℃で鋳込
み、品質評価の欠陥としては鋳物内部における加
炭並びにガス欠陥の有無を判定した。その結果を
次表に示す。なお、表中に示した品質評価において、「炭素
残渣」は、鋳造物表面に付着する炭素残渣の有無
を判定したものであり、「欠陥」は、鋳物表面に
おける「ガスじわ」、「波状あれ」又は「ガス欠
陥」、鋳物内池における「ガス欠陥」、「加炭の発
生」の有無を判定したものであり、「変形」は、
模型寸法と比較した時に、鋳物の形状、寸法に変
形が見られるか否かを判定したものである。また、図面において示した模型において、寸法
ａ：200mm、ｂ：30mm、ｃ：30mm、ｄ：30mm、
ｅ：200mm、ｆ：200mmである。

【表】

【表】【図面の簡単な説明】

図面は鋳込試験で用いた模型を示し、そのＡ図
は正面図、Ｂ図は平面図を示す。

Claims

【特許請求の範囲】１構成する樹脂がポリプロピレン系樹脂及び／
又は高密度ポリエチレンからなり、密度が0.025
〜0.012ｇ／cm³である架橋発泡型内成形体よりな
ることを特徴とする鋳造用消失模型材料。２ポリプロピレン系樹脂がエチレン含有量１〜
10重量％のエチレン−プロピレンランダム共重合
体よりなる特許請求の範囲第１項記載の鋳造用消
失模型材料。３ポリプロピレン系樹脂のｎ−ヘプタン抽出残
渣割合が50％以下である特許請求の範囲第１項又
は第２項記載の鋳造用消失模型材料。４架橋発泡型内成形体のゲル分率が0.01％〜40
％である特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
鋳造用消失模型材料。