JPH0628773B2

JPH0628773B2 - 鋳型材料

Info

Publication number: JPH0628773B2
Application number: JP60086129A
Authority: JP
Inventors: 徳房原田; 恭爾富永; 勲甲斐; 和雄為本
Original assignee: Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Yukizai Corp
Priority date: 1985-04-22
Filing date: 1985-04-22
Publication date: 1994-04-20
Anticipated expiration: 2009-04-20
Also published as: JPS61245937A

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、該鋳型材料から得
られた鋳型では、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り、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
ハ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
型材料を提供することにある。

問題点を解決するための手段本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、鋳型材料における
耐火性粒状物として、アルミナ質原料微粉末粒子を造粒
し焼結させた多孔質セラメックス粒状体に、熱硬化性フ
ェノール系樹脂を被覆して用いることにより、前記目的
を達成しうることを見出し、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、(イ)アルミナ質原料微粉末を造
粒、焼結して得られる多孔質セラミックス球状体又はそ
れと鋳物砂との混合物及び(ロ)その表面に被覆されてい
る熱硬化性フェノール系樹脂を含有して成り、(ロ)成分
が(イ)成分の全重量に基づき0.5〜10重量％の範囲内にあ
ることを特徴とする鋳型材料を提供するものである。

本発明材料においては、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％以
上配合されることが望ましい。この配合量が１０重量％
未満では、これで作った鋳型の崩壊性は十分に改善され
ない。また、該多孔質セラミックス粒状体としては、ア
ルミナ質原料微粉末、すなわち酸化アルミニウムを主成
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、崩壊性の改善効果
が十分に発揮されず、一方、４０％を超えると該多孔質
セラミックス粒状体の強度が弱くなり、かつ鋳型を形成
するに必要な有機粘結剤の量が多くなってコスト高とな
る。また、該多孔質セラミックス粒状体の粒度分布につ
いては特に制限はないが、２０メッシュ篩上のものが２
０重量％以下であり、かつ270メッシュ篩通過のものが
１０重量％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ビーズ〔商品名、Al₂O
₃質、内外耐火工業（株）製〕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W₁(g)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(g)とする。次にこの飽水試料を水中から取
り出して、湿布で手早く表面をぬぐい、水滴を除去した
のち、秤量して飽水質量W₃(g)として、これらの値から
気孔率を次式によって算出する。

本発明材料においては、有機粘結剤として、通常、シェ
ルモールド法の鋳型材料として用いられているノボラッ
ク型又はレゾール型フェノール系樹脂が用いられる。

この有機粘結剤の使用量は(イ)成分すなわち耐火性粒状
体の全重量に基づき、0.5〜１０重量％の範囲で選ばれ
る。この有機粘結剤は、耐火性粒状体すなわち、多孔質
セラミックス球状体及び所望に応じて用いられる鋳物砂
の表面に被覆した状態で存在する。

本発明の鋳型材料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球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
当な混練機を用いて混合する方法、あるいは常温又は加
熱された鋳物砂若しくは多孔質セラミックス粒状体と有
機粘結剤とを、適当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。

本発明の鋳型材料のうち、有機粘結剤として、ノボラッ
ク型フェノール樹脂を用いた場合は、鋳型材料製造時
に、ヘキサメチレンテトラミンのような硬化剤を混合し
て用いられる。また、本発明の材料には、滑剤のような
鋳型材料に慣用されている添加成分を加えて用いること
ができる。

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材料によって製造さ
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。

発明の効果本発明の鋳型材料は、耐火性粒状体として、アルミナ質
原料微粉末粒子を造粒し焼結させた多孔質セラミックス
球状体と単独で使用するか、又はこれと鋳物砂との混合
物を使用し、この表面を熱硬化性フェノール系樹脂で被
覆したものであって、粒子間の摩擦を軽減しうる球状体
が存在するため、崩壊しやすい状態が形成され、この材
料から得られた鋳型は、特にアルミニウム軽合金や銅合
金鋳物などの比較的低い温度で行われる鋳造後における
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、本発明の鋳型材料を用いる
ことにより、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、製品歩留まりが向上する。

さらに、本発明の材料に用いられる多孔質セラミックス
球状体は低膨脹成分で構成されているので、鋳型の熱膨
脹を小さくし、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。

実施例次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

なお、鋳型曲げ強度はJIS K6910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、鋳型材料を用いて、ドッグボーン型中子（巾
４０mm、長さ７５mm、厚さ２５mm）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.
4kg/cm²の圧力のエア・ハンマーで衝撃を繰り返し与え
て鋳物の径１０mmの出口より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。

また、熱膨脹率は、炉内温度1100℃に調整された高温鋳
物砂試験機中に試験片（３０mmφ×５０mm）を設置し、
その曝熱時点から４分後における試験片の熱膨脹量を下
記の計算式で算出した。

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
ックス球状体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（株）
製、SP690〕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％と該樹脂に対してヘキ
サメチレンテトラミン１５重量％とを水溶液にして投入
し、約４０〜６０秒後に内容物が乾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％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
化性の鋳型材料を得た。

このようにして得られた鋳型材料の鋳型曲げ強度、崩壊
性及び熱膨張率を求めた。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球状体を単独
で用いる代りに、第１表に示すような鋳物砂と多孔質セ
ラミックス球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を得、この
ものの鋳型曲げ強度、崩壊性及び熱膨張率を求めた。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球状体の代り
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％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％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球状体(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を製造
し、このものの鋳型曲げ強度、崩壊性及び熱膨張率を求
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球状体の代り
に鋳型砂を用いる以外は、実施例１〜３と同様にして加
熱硬化性の鋳型材料を製造し、このものの鋳型曲げ強
度、崩壊性及び熱膨張率を求めた。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
り、崩壊性が著しく向上していることが分る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者甲斐勲愛知県丹羽郡扶桑町大字南山名字新津26― ４旭有機材工業株式会社愛知工場内 (72)発明者為本和雄愛知県丹羽郡扶桑町大字南山名字新津26― ４旭有機材工業株式会社愛知工場内 (56)参考文献特開昭52−37514（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−133933（ＪＰ，Ａ) 特開昭52−17327（ＪＰ，Ａ) 特開昭50−75117（ＪＰ，Ａ) 「ジャクトニュース」社団法人鋳造技術普及協会第245号Ｐ．26〜32，及び第327号Ｐ．38〜39

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】(イ)アルミナ質原料微粉末を造粒、焼結し
て得られる多孔質セラミックス球状体又はそれと鋳物砂
との混合物及び(ロ)その表面に被覆されている熱硬化性
フェノール系樹脂を含有して成り、(ロ)成分が(イ)成分の
全重量に基づき0.5〜10重量％の範囲内にあることを特
徴とする鋳型材料。