JPH04371339A - 高圧鋳造砂中子用過酸化物組成物 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高圧で軽合金を鋳造す
るダイカストにおいてアンダーカット部に適用される砂
中子を製造する際に用いられる組成物に関するものであ
る。更に詳しくは、数１０ｋｇ／ｃｍ２　〜数１００　
ｋｇ／ｃｍ２　の圧力で軽合金を鋳造するダイカストに
おいて、アンダーカット部に適用される砂中子を耐火性
粒状骨材に酸硬化性樹脂と過酸化物組成物を添加混練し
成型した砂型に、ガス状又はエロゾル状の二酸化硫黄を
吹き込んで製造する際に用いられる高圧鋳造砂中子用過
酸化物組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
中空製品或はアンダーカット製品を圧力鋳造で製造する
場合、製品を分割して鋳造した後、溶接その他の工法で
組み立てる方法で行われている。しかし、崩壊性砂中子
が使用できれば複雑な形状の製品の一体成型鋳造が可能
になり、鋳物品質の向上及びコスト・メリットが期待で
きる。このような崩壊性砂中子の一部としては塩中子が
使用されているが、塩中子は複雑な形状の中子の成型が
難しく、更には専用の金型及び成型機が必要であるため
コスト高になり、省エネルギー、合理化のためにも代替
する崩壊性砂中子が要求されている。

【０００３】砂中子成型プロセスとしては、耐火性粒状
骨材にフェノールノボラック樹脂を被覆した、所謂レジ
ンコーテッドサンドを成型して熱硬化させるシェルモー
ルド法が幅広く使用されているが、シェル砂中子は崩壊
性が悪く、バラシ工程で砂型を取り出すために熱処理を
施す必要があり、またこのプロセスは　２５０〜３００
　℃で焼成硬化させるのが通常で、それが起因して、鋳
型の歪み、変形による鋳物の寸法不良、作業環境等種々
の難点があった。これらの難点を改良するプロセスとし
ては、耐火性粒状骨材に酸硬化性樹脂と過酸化物組成物
を添加混練し成型した砂型に、ガス状又はエロゾル状の
二酸化硫黄を吹き込んで砂中子を製造するフランコール
ドボックス法があり、最近注目を集めているが、改善す
べき課題もまた有する。

【０００４】その課題の一つに鋳型製造用模型の汚染、
所謂しみつきがある。しみつきとは耐火性粒状骨材に添
加混練し被覆された液状粘結剤組成物が、鋳型成型時に
骨材同士の衝突、硬化ガスや余剰の硬化ガス洗浄用の加
圧空気等の流体により骨材表面から、剥離等され、模型
表面に付着し、同一模型で繰り返し鋳型製造すると、こ
の付着が繰り返され、しみつきとして積層されるもので
ある。このしみつきが発生すると鋳型表面の平滑性が損
なわれ、鋳型の表面安定性を低下させる等、鋳型の品質
、更には鋳物の寸法精度に悪影響を及ぼしたりする。

【０００５】また、このフランコールドボックス法では
酸化剤として高価な有機過酸化物を使用しなければなら
ず、更に有機過酸化物の安定性に対する不安という難点
があり、安価で安全性の高い過酸化物が要求されている
。また、安価で安全性の高い過酸化物として過酸化水素
水が挙げられるが、過酸化水素水は耐火性粒状骨材中に
含まれるアルカリ分、金属酸化物、他の不純物により分
解しやすく、耐火性粒状骨材に樹脂及び過酸化物を添加
混練した混合物の混合してからの使用可能な時間、所謂
可使時間が短く実用上使用不能である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる状況下本発明者ら
は鋭意研究の結果、安価で安全性が高く、性能的にも優
れた過酸化物組成物の発明を完成するに到ったものであ
る。即ち、本発明は数１０ｋｇ／ｃｍ２　〜数１００　
ｋｇ／ｃｍ２　の圧力で軽合金を鋳造するダイカストに
おいて、アンダーカット部に適用される砂中子を耐火性
粒状骨材に酸硬化性樹脂と過酸化物組成物を添加混練し
成型した砂型にガス状又はエロゾル状の二酸化硫黄を吹
き込んで製造する際に用いられる過酸化物組成物であっ
て、可溶化剤により可溶化して均質に調整された希釈安
定化剤を含有する含水性ケトン過酸化物組成物若しくは
界面活性剤により乳化分散乃至は可溶化して均質に調整
された希釈安定化剤を含有する含水性ケトン過酸化物組
成物である事を特徴とする高圧鋳造砂中子用過酸化物組
成物に係るものである。

【０００７】通常ケトンパーオキサイド組成物は過酸化
水素水に硫酸等の鉱酸を触媒として脂肪族ケトンと脂肪
族・芳香族二塩基酸ジエステルをキャリアー剤として冷
却下に滴下反応し、反応終了後、水層を分離し、非水層
を中和、洗浄、乾燥精製して製造される非水系の過酸化
物組成物である。このものは製造工程が複雑で工数がか
かり、原料仕込み量から考慮すると収率も大幅に低下し
、高価になるばかりでなく、非水性のため危険性に難点
がある。一方、グリセリン等の多価アルコール、Ｎ　−
メチル−２−ピロリドン等の含窒素水溶性化合物をキャ
リアー剤とする含水性で均質化されたケトンパーオキサ
イド組成物があるが、これらキャリアー剤は酸硬化性樹
脂の硬化遅延剤となり、安価で、安全性は高いが、フラ
ンコールドボックス法の酸化剤として使用する場合、鋳
型の硬化不良を生じ実用上使用不能である。

【０００８】本発明の過酸化物組成物はこれらの難点を
改善し、均質化するための硬化遅延剤となる溶剤を含ま
ず、希釈安定化剤を含有し、且つ含水性のため、フラン
コールドボックス法の酸化剤として性能的にも優れ、煩
雑な製造工程を必要とせず安価で、又含水性のため火災
等の安全性にも優れることにより、実用上満足させる結
果を提供するものである。

【０００９】また、本発明の過酸化物組成物により、し
みつき量が低減され、鋳型の品質更には鋳物寸法精度も
大幅に改善される。本発明の含水性ケトンパーオキサイ
ド組成物の好ましい製造方法としては、炭素数３〜５の
脂肪族ケトンの少なくとも１種を、酸触媒下、過酸化水
素水にて酸化して出来るケトンパーオキサイドと希釈安
定化剤とを、製造時或は製造後水を分離することなく、
可溶化剤により可溶化する方法である。本発明に用いら
れる可溶化剤としては水溶性モノカルボン酸、水溶性ヒ
ドロキシモノ或は多価カルボン酸、多価カルボン酸乃至
はヒドロキシ多価カルボン酸の酸性アルカリ金属塩、水
溶性モノアルコール化合物、水溶性ラクトン化合物、水
溶性エーテル化合物、水溶性ケトン化合物、水溶性エス
テル化合物、水溶性エーテルエステル化合物の群から選
ばれる少なくとも１種が挙げられる。ヒドロキシ多価カ
ルボン酸の炭素数が２〜６、多価カルボン酸乃至はヒド
ロキシ多価カルボン酸の酸性アルカリ金属塩の炭素数が
２〜６、水溶性モノアルコール化合物の炭素数が１〜６
の範囲内が好ましい。

【００１０】本発明に用いられる希釈安定化剤としては
、下記（１）　〜（５）　で示される化合物の１種又は
２種以上が挙げられる。 （１）

【００１１】

【化６】

【００１２】（式中ｎは１〜３であり、ｎ　＝１の場合
Ｘ　は炭素数１〜２０のアルキル基、アルケニル基、ア
ルキニル基、シクロアルキル基、アリール基又はアルア
ルキル基である。 ｎ　＝２の場合 Ｘ　は炭素数２〜２０のアルキレン基、アルケニレン基
、アルキニレン基、シクロアルキレン基、フェニレン基
、アルアルキレン基又はこれらのアルキル置換体である
。 ｎ＝３の場合

【００１３】

【化７】

【００１４】ｎ　＝１〜３について、Ｒ１は、すべて同
じでも、異なっていても良く、Ｒ１の炭素数のすべての
和が１〜６０のアルキル基、アルケニル基、アルキニル
基、シクロアルキル基、アリール基、アルアルキル基、
又はこれらのハロゲン、アルコキシ、アシルオキシ、ア
ルコキシカルボニル置換体である。） （２）

【００１５】

【化８】

【００１６】（式中ｍ　は１〜３００　の整数である。 Ｙ　は炭素数２〜２０のアルキレン基、アルケニレン基
、アルキニレン基、フェニレン基又はアルアルキレン基
である。 Ｒ２，Ｒ３は同じでも異なっていても良く、炭素数のす
べての和が１〜２０のアルキル基、アルケニル基、アル
キニル基、シクロアルキル基、アリール基又はアルアル
キル基である。Ｒ３は更に水素原子、アシル基も含む。 ）（３）　グリセリンエステル類

【００１７】

【化９】

【００１８】（式中Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６は水素原子、又は
炭素数のすべての和が１〜６０のアルキル基、アルケニ
ル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アリール基又
はアルアルキル基である。ただし、Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６の
うち少なくとも１つは水素原子ではない。） （４）　リン系エステル類

【００１９】

【化１０】

【００２０】（式中Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９は水素原子、又は
炭素数１〜２０のアルキル基、アルケニル基、アルキニ
ル基、アリール基、アルアルキル基又はこれらのハロゲ
ン、アルコキシ、アシルオキシ置換体である。ただし、
Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９のうち少なくとも１つは水素原子では
ない。）（５）　炭素数１２〜２４の飽和又は不飽和脂
肪酸、フルフリルアルコール、フェノール系化合物、脂
肪族或は芳香族アルデヒド化合物、フルフリルアルコー
ル／ホルマリン重縮合物、フェノール系化合物／ホルマ
リン重縮合物、尿素／ホルマリン重縮合物、メラミン／
ホルマリン縮合物。

【００２１】本発明の界面活性剤としては、非イオン性
又はアニオン性の界面活性剤のうち少なくとも１種を使
用するのが好ましい。本発明の可溶化剤で可溶化された
含水性ケトン過酸化組成物中の各成分の割合は、ケトン
パーオキサイド３０〜６０重量％、水５〜２０重量％、
希釈安定化剤１０〜４０重量％、可溶化剤５〜４０重量
％が一般的である。また、界面活性剤により乳化分散乃
至は可溶化された含水性ケトン過酸化物組成物中の各成
分の割合は、ケトンパーオキサイド３０〜６０重量％、
水５〜２０重量％、希釈安定化剤１０〜４０重量％、界
面活性剤　０．１〜５重量％が一般的である。ケトンパ
ーオキサイドの割合が６０重量％を超えると、活性酸素
濃度が高くなり、自然分解の傾向が速くなり、顕著に危
険性が高まる。一方、ケトンパーオキサイドの割合が３
０重量％未満では、耐火性粒状骨材と過酸化物組成物を
混練した時、耐火性粒状骨材中に存在する不純物により
、ケトンパーオキサイドの一部が分解し、二酸化硫黄の
酸化剤としての絶対量が不足し硬化速度が急激に遅くな
る。また、希釈安定化剤１０重量％未満でもケトンパー
オキサイドが不安定になり、自然分解の傾向が速くなり
、顕著に危険性が高まる。水分５重量％未満ではしみつ
き低減効果が小さく、水分２０重量％を超えると本質的
に水はこの硬化反応の遅延剤であり、実用に耐えられな
くなるほどに硬化速度が遅くなる。可溶化剤５重量％未
満及び界面活性剤　０．１重量％未満では、可溶化乃至
は乳化分散性が悪い。

【００２２】耐火性粒状骨材としては、石英質を主成分
とする硅砂の他、ジルコンサンド、クロマイトサンド等
が使用するのが好適である。酸硬化性樹脂としては、フ
ラン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、或はそれらの共
重縮合物乃至は混合物が使用するのが好適である。通常
、耐火性粒状骨材　１００重量部に対し、酸硬化性樹脂
を　０．５〜３重量部、本発明による過酸化物組成物を
　０．１〜１重量部添加混練し成型した砂型に、ガス状
又はエロゾル状の二酸化硫黄を吹き込み鋳型を製造する
。本発明の過酸化物組成物を使用して製造された砂中子
は、表面に従来一般に知られている表面被覆剤、即ちジ
ルコンフラワー、合成雲母、コロイダルシリカ等の耐火
物及び糖蜜、ヘントナイト等のバインダー成分を水、低
級アルコール等に混合して成る表面被覆剤を塗布・乾燥
せしめて皮膜を形成した後に、金型内にセットし、数１
０ｋｇ／ｃｍ２　〜数　１００ｋｇ／ｃｍ２　の圧力で
軽合金をダイカスト機で製造する。

【００２３】

【実施例】以下本発明を実施例により詳細に説明するが
、本発明はこれらの実施例により制限されるものではな
い。 実施例１〜１１及び比較例１〜２ 硅砂１０００重量部に対し酸硬化性樹脂１２重量部、表
１に記載したケトンパーオキサイド５０重量％、水分１
５重量％、希釈安定化剤２５重量％、可溶化剤１０重量
％を含有し、表１に示す含水性メチルエチルケトン過酸
化物組成物５重量部を添加混練した砂混合物を、垂直割
自動造型機で空気圧　３．０ｋｇ／ｃｍ２　にて吹き込
み、その後ＳＯ２　ガスを注入し、余剰のガスを加圧新
鮮空気で洗浄して鋳型を繰り返し成型した。シェルの砂
中子はレジンコーテッドサンド（Ｒｅｓｉｎ　Ｃｏａｔ
ｅｄ　Ｓａｎｄ，ＲＣＳ）をシェル用垂直割造型機に空
気圧　１．５ｋｇ／ｃｍ２　にて吹き込み、硬化温度　
３００℃で２分間焼成して成型した。成型した砂中子の
寸法精度を測定した。その結果を表１に示す。また、硅
砂１０００重量部に対し、酸硬化性樹脂１２重量部、表
１に記載した含水性メチルエチルケトン過酸化物組成物
５重量部を添加混練した砂混合物を５０ｍ／ｍφ×５０
　ｍ／ｍ　の円柱状模型に充填した後、ＳＯ２　ガスを
１秒間、加圧空気を５秒間通気して砂中子を成型した。 シェルの円柱状砂中子はレジンコーテッドサンド（ＲＣ
Ｓ）をシェル用垂直割造型機に空気圧　１．５ｋｇ／ｃ
ｍ２　にて吹き込み、硬化温度３００℃で１分間焼成し
て成型した。成型した砂中子にジルコンフラワー７０重
量部、合成雲母２０重量部、コロイダルシリカ１０重量
部、ヘントナイト５重量部、糖蜜２重量部、及び水４０
重量部より成る表面被覆剤を塗布・乾燥せしめて皮膜を
形成した後に、金型内にセットし、１００ｋｇ／ｃｍ２
　の圧力でアルミニウム合金（材質ＡＣ−４Ｃ）をダイ
カスト機で鋳造し砂の振出し性（崩壊性）を評価した。 その結果を表１に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】実施例１２〜１６及び比較例１〜２硅砂１
０００重量部に対し酸硬化性樹脂１２重量部、表２に記
載したケトンパーオキサイド５０重量％、水分１５重量
％、希釈安定化剤３４重量％、界面活性剤１重量％を含
有し、表２に示す含水性メチルエチルケトン過酸化物組
成物５重量部を添加混練した砂混合物を、垂直割自動造
型機で空気圧　３．０ｋｇ／ｃｍ２　にて吹き込み、そ
の後ＳＯ２　ガスを注入し、余剰のガスを加圧新鮮空気
で洗浄して砂中子を繰り返し成型した。シェルの砂中子
はレジンコーテッドサンド（ＲＣＳ）をシェル用垂直割
造型機に空気圧　１．５ｋｇ／ｃｍ２　にて吹き込み、
硬化温度３００℃で２分間焼成して成型した。成型した
砂中子の寸法精度を測定した。その結果を表２に示す。

【００２６】また、硅砂１０００重量部に対し、酸硬化
性樹脂１２重量部、表２に記載した含水性メチルエチル
ケトン過酸化物組成物５重量部を添加混練した砂混合物
を５０　ｍ／ｍφ×５０　ｍ／ｍ　のＴＰの型枠に充填
した後、ＳＯ２　ガスを１秒間、加圧空気を５秒間通気
して砂中子を成型した。 シェルの砂中子はレジンコーテッドサンド（ＲＣＳ）を
シェル用垂直割造型機に空気圧　１．５ｋｇ／ｃｍ２　
にて吹き込み、硬化温度　３００℃で１分間焼成して成
型した。成型した砂中子にジルコンフラワー７０重量部
、合成雲母２０重量部、コロイダルシリカ１０重量部、
ヘントナイト５重量部、糖蜜２重量部、及び水４０重量
部より成る表面被覆剤を塗布・乾燥せしめて皮膜を形成
した後に、金型内にセットし、１００ｋｇ／ｃｍ２　の
圧力でアルミニウム合金（材質ＡＣ−４Ｃ）をダイカス
ト機で鋳造し砂の振出し性（崩壊性）を評価した。その
結果を表２に示す。

【００２７】

【表２】

【００２８】

【発明の効果】高圧で軽合金を鋳造するダイカストにお
いてアンダーカット部に適用される砂中子を製造する際
に、本発明による過酸化物組成物を用いることにより、
崩壊性が良好となり、又バラシ工程で砂型を取り出す際
に熱処理が不必要となり、更に工程数の削減と鋳物の寸
法精度の向上が可能となる。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　数１０ｋｇ／ｃｍ２　〜数１００　ｋ
   ｇ／ｃｍ２　の圧力で軽合金を鋳造するダイカストにお
   いて、アンダーカット部に適用される砂中子を耐火性粒
   状骨材に酸硬化性樹脂と過酸化物組成物を添加混練し成
   型した砂型にガス状又はエロゾル状の二酸化硫黄を吹き
   込んで製造する際に用いられる過酸化物組成物であって
   、可溶化剤若しくは界面活性剤により乳化分散乃至は可
   溶化された希釈安定化剤を含有する含水性ケトン過酸化
   物組成物である事を特徴とする高圧鋳造砂中子用過酸化
   物組成物。
2. 【請求項２】　　過酸化物組成物に含まれるパーオキサ
   イドが炭素数３〜５の脂肪族ケトン系パーオキサイドで
   ある請求項１記載の過酸化物組成物。
3. 【請求項３】　　可溶化剤が水溶性モノカルボン酸、水
   溶性ヒドロキシモノ或は多価カルボン酸、多価カルボン
   酸乃至はヒドロキシ多価カルボン酸の酸性アルカリ金属
   塩、水溶性モノアルコール化合物、水溶性ラクトン化合
   物、水溶性エーテル化合物、水溶性ケトン化合物、水溶
   性エステル化合物、水溶性エーテルエステル化合物の群
   から選ばれる少なくとも１種である請求項１記載の過酸
   化物組成物。
4. 【請求項４】　　界面活性剤が非イオン性界面活性剤或
   はアニオン性化合物の少なくとも１種である請求項１記
   載の過酸化物組成物。
5. 【請求項５】　　希釈安定化剤が下記（１）　〜（５）
   　で示される化合物の１種又は２種以上である請求項１
   記載の過酸化物組成物。 （１） 【化１】 （式中ｎは１〜３であり、ｎ　＝１の場合Ｘ　は炭素数
   １〜２０のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、
   シクロアルキル基、アリール基又はアルアルキル基であ
   る。 ｎ　＝２の場合 Ｘ　は炭素数２〜２０のアルキレン基、アルケニレン基
   、アルキニレン基、シクロアルキレン基、フェニレン基
   、アルアルキレン基又はこれらのアルキル置換体である
   。 ｎ＝３の場合 【化２】 ｎ　＝１〜３について、Ｒ１は、すべて同じでも、異な
   っていても良く、Ｒ１の炭素数のすべての和が１〜６０
   のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロア
   ルキル基、アリール基、アルアルキル基、又はこれらの
   ハロゲン、アルコキシ、アシルオキシ、アルコキシカル
   ボニル置換体である。） （２） 【化３】 （式中ｍ　は１〜３００　の整数である。Ｙ　は炭素数
   ２〜２０のアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレ
   ン基、フェニレン基又はアルアルキレン基である。Ｒ２
   ，Ｒ３は同じでも異なっていても良く、炭素数のすべて
   の和が１〜２０のアルキル基、アルケニル基、アルキニ
   ル基、シクロアルキル基、アリール基又はアルアルキル
   基である。Ｒ３は更に水素原子、アシル基も含む。） （３）　グリセリンエステル類 【化４】 （式中Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６は水素原子、又は炭素数のすべ
   ての和が１〜６０のアルキル基、アルケニル基、アルキ
   ニル基、シクロアルキル基、アリール基又はアルアルキ
   ル基である。但し、Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６のうち少なくとも
   １つは水素原子ではない。） （４）　リン系エステル類 【化５】 （式中Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９は水素原子、又は炭素数１〜２
   ０のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリー
   ル基、アルアルキル基又はこれらのハロゲン、アルコキ
   シ、アシルオキシ置換体である。ただし、Ｒ７，Ｒ８，
   Ｒ９のうち少なくとも１つは水素原子ではない。） （５）　炭素数１２〜２４の飽和又は不飽和脂肪酸、フ
   ルフリルアルコール、フェノール系化合物、脂肪族或は
   芳香族アルデヒド化合物、フルフリルアルコール／ホル
   マリン重縮合物、フェノール系化合物／ホルマリン重縮
   合物、尿素／ホルマリン重縮合物、メラミン／ホルマリ
   ン縮合物。
6. 【請求項６】　　各成分の割合が、 ケトンパーオキサイド　　　　３０〜６０重量％水　　
   　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５〜２０
   重量％希釈安定化剤　　　　　　　　　　　　１０〜４
   ０重量％可溶化剤　　　　　　　　　　　　　　　　　
   ５〜４０重量％である請求項１記載の過酸化物組成物。
7. 【請求項７】　　各成分の割合が、 ケトンパーオキサイド　　　　３０〜６０重量％水　　
   　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５〜２０
   重量％希釈安定化剤　　　　　　　　　　　　１０〜４
   ０重量％界面活性剤　　　　　　　　　　　　　０．１
   〜　５重量％である請求項４記載の過酸化物組成物。