JPH07124686A

JPH07124686A - 模型用反応型樹脂離型剤

Info

Publication number: JPH07124686A
Application number: JP29444093A
Authority: JP
Inventors: Yoshikuni Yoshimitsu; 芳邦好満; Nobuhiko Hara; 信彦原; Eiji Noji; 英治野地; Kiyonori Tsunoda; 精紀角田; Yoshikuni Yasunaga; 義邦安長; Yuji Mikawa; 雄二三川
Original assignee: Hiroshima Prefecture; Shinko Co Ltd
Current assignee: Hiroshima Prefecture; Shinko Co Ltd
Priority date: 1993-10-29
Filing date: 1993-10-29
Publication date: 1995-05-16

Abstract

(57)【要約】【目的】鋳造の生産性向上を図るため、３次元造型機
が出現してきた。この造型機の場合、鋳造のもととなる
模型の表面は膜強度が高く、離型性の良好な皮膜が強く
要求される。また、深もの製品については、膜強度及び
離型性に加えて水が副生する鋳型に関して透水性が要求
される。本発明は、模型表面に反応性樹脂を塗布してそ
れらの課題を解決することを目的とする。【構成】模型塗型剤として、アクリル樹脂、ウレタン
樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、
エポキシ樹脂等を主成分とし、これらの樹脂と反応性を
有する有機官能基の親油性のあるヒドロシキル基、アミ
ノ基又はカルボキシル基及びそれらの誘導体から成る親
水性基を同時に有する成分あるいは二つ以上の親油性基
を一分子内に有する化合物から構成される反応型離型剤
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋳造用模型表面に塗布
する反応型樹脂離型剤で、フェノール樹脂、フラン樹脂
等をバインダーとする鋳型造型又は炭酸ガス硬化法用と
して離型性の向上を図ることを目的とすることに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、鋳造用模型表面には塗型剤として
銀粉塗料が主とし塗布されてきたが、鋳造技術の高精度
化に伴い鋳型の造型技術が進歩し３次元振動型造型装置
等が出現するや、これらの従来から使用されてきた離型
剤では塗膜が脆い等膜強度に欠点があり使用不可能とな
ってきた。また、鋳型造型手法が、フェノール樹脂又は
フラン樹脂等をバインダーとする方法及び炭酸ガス硬化
法等の手法の場合、離型性が極めて悪く生産の遅延を招
いていた。とりわけ、フェノール樹脂又はフラン樹脂に
よる造型工程では、これらの硬化反応に伴って副生する
水分の挙動が硬化反応及び離型性に大きく影響を与え
る。特に深もの製品を鋳造する場合、水分の逃げ道がな
く不良の主原因となるだけではなく形状的にも製品化の
範囲を制約している。従来、３次元造型機を使用する場
合には、透湿性を有するテフロンフィルム等を模型表面
に粘着剤により貼り付ける手法がとられていたが、この
方法では複雑な製品には適用できないのと、コスト・工
数がかかり過ぎるため実用的ではない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】生産性の向上を図るた
め、３次元造型機の出現により、鋳造用模型表面の膜強
度及び良好な離型性が強く要求されるようになってき
た。また、深もの製品については膜強度及び離型性に加
えて親水性・親油性も特に要求されている。本発明は、
反応性樹脂を模型に塗布することにより、これらの問題
点を解決しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】樹脂と同様に塗布できる
離型剤について鋭意研究を行った結果、深もの製品にも
離型効果の顕著な離型剤を発明するに至った。すなわ
ち、樹脂の硬化表面を親水性あるいは親油性等自由に変
えることを可能とする反応型離型剤を発明して、実際の
実働型に適用し造型工程に乗せたところ型離れ・繰返し
耐久性等抜群であった。本発明の要点は、塗膜強度及び
耐久性を、主成分である各種樹脂皮膜が分担し、副成分
としての、反応性親水・親油性化合物が用途に応じた表
面特性を調整する役割を果たすという基本的な発想から
出発したものである。

【０００５】

【作用】砂型が硬化に伴って水分を生成する場合は、模
型表面が親油性であると鋳型が硬化しない。理由は、模
型表面が生成水分をはじくため、表面近傍の鋳型部分に
硬化不良が生じ脱型時砂の模型へのしみつき等が生じ
る。本発明では、この樹脂表面を親水性に変えることに
よって良好な離型性を確保し、かつ繰返し造型した際
も、硬化不良は認められなかった。また、炭酸ガス硬化
型鋳型造型法等の場合は、表面を高親油性にしたほうが
効力がある。樹脂自身が有する親油性を高めることも、
本発明では大変容易である。つまり一つの親油性官能基
を樹脂成分と反応させ、他の親油性基は樹脂成分と反応
しない、例えば、芳香族、脂環式、あるいは脂肪族等の
親油性基を有する化合物を適用して、表面上の親油性基
の密度を高めることにより離型性を高めることが可能に
なる。

【０００６】

【実施例】フラン樹脂を用いた鋳物砂によるフラン鋳型
の造型に関して、従来、砂にしみつき等が出て造型が不
可能であった深ものかつ断面の小さい中子型の造型を可
能にする離型処理について実験を行った。使用した模型
は、図１及び図２に示す２種類の中子取を対象とした。
図１の模型は、深ものかつ底部の狭い中子型で、従来の
造型実験用に使用したものである。図２は、離型膜に強
度を必要とし、かつフラン樹脂の硬化しにくい模型とし
て３次元造型機による造型実験に供する比較的大型の模
型である。両者ともに単なる離型性を有する合成樹脂離
型膜ではフラン樹脂の硬化不良のため、型側、特に底部
の鋳物砂の未硬化部分のしみつきが起こりやすい典型的
な不良確率の高い模型である。図２の木型の場合は、型
底部が深くかつ細いため、ほぼ１００％近く砂のしみつ
きが生じる。このような模型を用いてフラン鋳型が造型
できれば、合成樹脂の有する強靭な膜特性から、衝撃力
の大きい、３次元造型も十分可能と考えられる。また、
従来の２次元造型機に関しても、不可能であった深もの
の造型が可能となり、今までにない造型技術の開発が可
能となり、造型技術の格段の進歩に寄与するものと考え
られる。詳細な説明の項で述べたごとく、フラン樹脂は
縮合重合することで、液状から固形物に変わり、砂の耐
熱性バインダーとしての機能を発揮する。その際、反応
生成物として水が副生する。模型が深く狭い場合は、そ
の副生した水、一般には水蒸気の逃げ場がないため、底
部付近における縮合反応が進行しない。通常、水を除く
ことで反応がスムースに進行する。そこで、この場合
は、通常親油性を強めることで離型性を発揮する合成樹
脂膜表面を逆に親水性とすることを試みた。それに伴っ
て、模型表面は鋳型内で発生する重合副生物である水分
子を引き寄せる表面力を持つことになる。ここでは、硬
化剤と十分混練したエポキシ樹脂中にアミノ基とヒドロ
キシル基の両者を同一分子内に有するヒドロキシル＝ア
ミノ、あるいはアルコキシ＝アミノ化合物を０．５〜１
０％の範囲内で段階的に加えて十分混練し、真空脱泡後
模型表面に塗布して、硬化させた。硬化条件は、ここで
は模型の変形を防ぐために５０℃で４時間以上保つ方法
を採用した。時間を多くかけられる場合は、常温でも十
分硬化可能である。次にフラン砂の配合であるが、再生
砂（５号）１００部に対してフラン樹脂を０．９部、硬
化剤をフラン樹脂に対して３０部配合したものさらに新
砂（５号珪砂）１００部に対してフラン樹脂を１．２
部、硬化剤をフラン樹脂に対して３０部添加したものを
それぞれ、次の工程で混練した。砂と硬化剤の混合物を
３０秒間混練後、樹脂を所定量添加して同じく３０秒間
混練し、造型工程に供した。図１の模型については手込
めで造型し、図２の模型に関しては、３次元造型機によ
って造型した。３０分間経過後、フランの重合反応が完
了したことを表面の硬さで確認したのち抜型した。いず
れの模型もほぼ完璧に近い離型性を示し、鋳型の表面状
態、模型底部にあたる部分の硬度・表面状態ともに良好
な結果が得られた。この造型実験を同一型で引き続き５
回繰り返したが、離型膜の劣化も認められず、良好な耐
久性・再現性を示した。ただし、両親媒性化合物の添加
量による差は若干生じた。さらに検討した結果、両親媒
性化合物の添加量は１〜３部が最適範囲であった。しか
し、実用的な造型工程では、連続的に造型する工程は少
なく、両親媒性化合物の添加量は、一般的には、特許請
求の範囲で示した範囲で効果を発揮することを認めた。

【０００７】フェノール樹脂鋳型に対する適用実験を実
施した。フェノール樹脂もフラン樹脂と同様に縮合重合
によって固化して鋳型のバインダーとなると同時に水を
副生する。ただし、反応の状態が異なる可能性があるた
め、「０００６」項と同様な実験を行った。フェノール
砂の配合は、再生砂（５号）１００部に対して水溶性フ
ェノール樹脂を１．５部添加した。バッチ式混練機を用
いて１分間混練したのち、図２の模型に砂・樹脂混合物
を入れながら、つき棒で十分に間隔なくつき固めて型を
整えたのち、蟻酸メチルガスを、樹脂に対して３５部吹
き込んで樹脂を硬化させたのち、鋳型の硬化を確認した
上で抜型した。繰り返し使用したが、「０００６」項の
実施例と同様に鋳物砂に模型表面へのしみつき及び離型
膜の損傷は認められなかった。従来の模型の最大の欠点
であった、砂のしみつき及び離型膜の耐久性の欠如を十
分補い、かつ寿命を格段に延ばすことを「０００６」項
と同様に証明した。

【０００８】ＣＯ₂ ガス型法による鋳型造型法は、前述
の「０００６」項及び「０００７」項の実施例の場合と
異なって、鋳型を硬化させる際に水等の副生物を生成し
ない。この場合は、分子両末端に、１つは離型膜の主成
分である合成樹脂と反応する官能基を有し、他の分子末
端に親油性基を有する化合物、例えば、ウレタン樹脂に
対して高級アルコールあるいはヒドロキシル基を有する
有機珪素化合物等を適用することで、離型膜表面をより
親油性に改質して離型性を高める試みを行った。使用し
た模型は、「０００６」項の実施例の同一品とし、離型
剤の処理と模型への塗布は、合成樹脂がウレタン樹脂
（２液型）に、添加両親媒性化合物が高級アルコール
（セチルアルコール）に変わっただけで、工程としては
「０００６」項の実施例と同様である。もちろう、エポ
キシ樹脂をそのまま用いても両親媒性化合物として高級
脂肪族アミン等を適用すれば同様の効果を得ることが出
来る。ここでは適用範囲を広げることによって、本発明
の持つ化学的価値を証明することを試みた。ガス型砂の
配合は、新砂（６号珪砂）１００部に対して、水ガラス
を５部と粒状ピッチを１部添加した。混練は、バッチ式
混練機を使用して２分間行った。つづいて、図１の模型
に混練した砂を入れ、つき棒でつき固めながら十分詰め
込んだのち、圧力１．４kgf/cm² の炭酸ガス（ＣＯ₂ ）
を２０秒間鋳型内に吹き込み鋳型を硬化させたのち抜型
した。結果として抜型性良好で、模型への砂のしみつき
も認められなかった。また離型膜の劣化は拡大鏡による
観察では認められなかった。この方法についても、数回
繰り返し実験を行ったが、結果は良好で異状は何ら認め
られなかった。

【０００９】

【発明の効果】上述の手法によって、これまで深ものあ
るいは３次元鋳型等の製作では不可能であった離型性能
を改善し、より離型性に優れ、かつ膜強度・耐久性に優
れた離型剤を実現することができる。この手法を適用す
ることによって、深ものでかつ複雑な機械部品等の高精
度な鋳造技術が安価に、かつ容易に実現することが可能
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】深もの用模型の断面図であり、ハッチング部は
深ものの中子を示す。

【図２】（ａ）遠心ポンプのケーシング模型の断面図
であり、ハッチング部は吸込部の中子を示す。（ｂ）「図２」（ａ）の外観図である。

【符号の説明】

１深もの中子２容器３吸込部中子４ポンプケーシング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野地英治広島県呉市阿賀南２丁目10番１号広島県立西部工業技術センター内 (72)発明者角田精紀広島県広島市南区大州５丁目７番21号株式会社シンコー内 (72)発明者安長義邦広島県広島市南区大州５丁目７番21号株式会社シンコー内 (72)発明者三川雄二広島県広島市南区大州５丁目７番21号株式会社シンコー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋳造の鋳型造型の際、模型表面に塗型剤
を直接塗布し、常温もしくは中・高温で反応固化し堅固
で離型性の優れた離型膜を生成する反応型離型剤で、ア
クリル樹脂、ウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、
ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂等の反応性モノマー
を有する樹脂を主成分とし、これらの樹脂と反応性を有
し、かつビニル基、脂肪族、芳香族もしくは環式構造等
を有する有機官能基であって、親油性を有する官能基及
びヒドロシキル基、アミノ基又はカルボキシル基及びそ
れらの誘導体から成る親水性基を同時に有する成分ある
いは二つ以上の親油性基を一分子内に有する化合物を第
２成分とする反応型離型剤。
【請求項２】主成分として樹脂成分１００部に対して
第２成分を０．５〜１０部の範囲で添加するこを特徴と
する請求項１の反応型離型剤。