JPH079071A - 鋳型の造型材料および該造型材料からなる鋳型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋳造作業において、鋳込み後に鋳放し製品を
得るために行う型ばらしを、外部から打撃を与えて行う
ことなく、単に鋳型を大気中または水中に放置すること
で、鋳型自体を潮解させるようにした。 【構成】 少なくとも粘結剤と潮解性を有する無機塩類
の微粉体ないしは粒状体とを所要の割合で撹拌混合して
鋳型の造型材料を構成するものであり、好ましくは、造
型材料にはケイ砂を撹拌混合してあると共に、粘結剤は
フェノ−ル樹脂の微粉体ないしは粒状体、また、潮解性
を有する無機塩類は無水塩化カルシウムである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋳型（外型・中子型）
の造型材料に係り、詳しくは、鋳込み後に鋳放し製品を
得るために型ばらしを行う際、単に鋳型（外型・中子
型）を大気中または水中に放置するのみで、鋳型自体の
潮解作用により型ばらしができる鋳型の造型材料に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】鋳造は金属材料を加熱溶解して湯をつく
り、この湯を鋳物砂で造型した外型・中子型と称する鋳
型に注入して冷却凝固させることにより、任意の形状の
鋳物をつくる工作法であって、表面形状の複雑なものは
もとより、内部構造の複雑な機械部品でも、容易に鋳造
することができるものである。

【０００３】したがって、鋳型（外型・中子型）の造型
材料としての鋳物砂については、 結合強度がすぐれ、鋳型が湯の圧力に耐え得るような
凝結性を有するものであること、 砂粒の大きさ、形状が適当で、鋳型の細部まで完全に
原形を写し取り、肌がきれいにできるような、粒状性を
有するものであること、 通気性に富み、水蒸気、ガスなどの放出が容易にでき
るような通気性を有するものであること、 鋳造地金の収縮に応じて、ある程度鋳型が変形可能
で、鋳物の亀裂を避け得るような可塑性を有するもので
あること、 湯の熱による燃焼や鋳肌の焼付きなどの惧れがないよ
うな耐熱性を有するものであること、などの諸要件を満
たしたものが好ましいとされている。

【０００４】そこで、上記のような観点から鋳物砂とし
ては、（ａ）ケイ砂に、粘結剤としてベントナイト、耐
火粘土などの粘土類を混合したもの、（ｂ）ケイ砂に、
小麦粉、とうもろこし粉などの澱粉類を混合したもの、
（ｃ）ケイ砂に、あまに油、魚油などの油類を混合した
もの、（ｄ）ケイ砂に、オ−ジン油（製紙用パルプ廃
液）などの糖類を混合したもの、（ｅ）ケイ砂に、石炭
酸樹脂（フェノ−ルレジン）の微粉を混合したもの、
（ｆ）ケイ砂に、常温硬化性のフラン樹脂かフェノ−ル
樹脂を、それぞれの硬化薬剤とともに混練したもの、な
どが、各種の型込み法に対応して選択使用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の鋳物
砂では、鋳込み作業後に鋳放し製品を得るために行なう
型ばらしは、フェノ−ル樹脂等の接着力を取り除くよう
加熱処理をした後、手作業による外部的打撃を与える
か、シェイクアウトマシン(shakeaut machine)と呼ばれ
る機械により、外部的打撃を与えて行なっているので、
型ばらしに手間と時間がかかっていた。また、型ばらし
の際に生じる騒音とともに砂塵、粉塵が飛散、拡散して
工場内の空気が汚染されるため、環境衛生上好ましくな
い許りでなく、この種の作業に従事する要員の確保にも
支障を来たしているのが実状である。本発明は、上記の
ような実状に鑑み、従来の欠点を一掃すべく創案された
ものであって、鋳型の造型材料としては、結合強度にす
ぐれて鋳型が湯の圧力に耐えることができ、通気性が良
好で、原形の細部まで完全に写し取って寸法精度の高い
鋳型を作ることができるものでありながら、鋳込み作業
後に鋳放し製品を得るために行なう型ばらしに際して
は、単に鋳型を大気中または水中に放置するのみで、鋳
型自体の潮解作用により型ばらしができ、もって、型ば
らし作業を省力化すると共に、工場内の環境衛生を害す
ることなく型ばらし作業を行なうことができる鋳型の造
型材料を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明が採用した鋳型の造型材料は、少なくとも粘
結剤と潮解性を有する無機塩類の微粉体ないしは粒状体
とを所要の割合で撹拌混合してなり、加熱された金型
（外型用・中子型用）に吹き込んで、任意の形状の鋳物
を造型する場合に使用されることを特徴とするものであ
る。粘結剤にはフェノ−ル樹脂の微粉体ないしは粒状体
を採用することが好ましい。造型材料には所要の割合で
ケイ砂を撹拌混合してあることが好ましいが、ケイ砂の
代わりにセラミックスの微粉体ないしは粒状体を撹拌混
合してもよい。潮解性を有する無機塩類としては無水塩
化カルシウムが好適に採用される。また、潮解性を有す
る無機塩類を含む造型材料からなる鋳型が鋳造の前に大
気中の水分を吸収して自壊することを防止するよう鋳型
には防湿手段を設けることが好ましい。

【０００７】

【作用】例えば、ケイ砂に、フェノ−ル樹脂の粒状体
と、潮解性を有する無機塩類の粒状体とを所要の割合で
撹拌混合してなる鋳型の造型材料を加熱された金型（外
型用・中子型用）に吹き込むと、造型材料に混ぜられた
フェノ−ル樹脂の粒状体が粘結剤とし作用し、ケイ砂の
粒子相互間およびケイ砂の粒子と潮解性を有する無機塩
類の粒状体相互間が接着され、造型材料が固まって寸法
精度の高い鋳型（外型・中子型）が造型される。そし
て、上記造型材料には潮解性を有する無機塩類の粒状体
が混ぜられているので、鋳込み後に、鋳型を大気中また
は水中に放置しておけば、潮解性を有する無機塩類が水
分を吸収して液化することにより鋳型は自壊して行く。
したがって、型ばらしに際し、従来のように外部から鋳
型（外型・中子型）に打撃を与えて壊す必要がなく、単
に鋳型を大気中または水中に放置するのみで型ばらしが
できる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
る。鋳型の造型材料は、少なくとも、粘結剤と潮解性を
有する無機塩類の微粉体ないしは粒状体とを所要の割合
で撹拌混合してなるが、ケイ砂を所要の割合で撹拌混合
してあることが好ましい。また、好適には、粘結剤はフ
ェノ−ル樹脂の微粉体ないしは粒状体であり、潮解性を
有する無機塩類は無水塩化カルシウムである。

【０００９】鋳型の造型材料は、例えば、ケイ砂１００
に対して、フェノ−ル樹脂の微粉体ないしは粒状体を
１．５〜２．５重量％、潮解性を有する無機塩類として
無水塩化カルシウムの微粉体ないしは粒状体を５〜２５
重量％の割合で撹拌混合してなる。もっとも、ケイ砂、
フェノ−ル樹脂、無水塩化カルシウムの混合の割合は、
これに限定されるものではなく、また中子の種類、形状
等によって適宜好適に選択され、潮解性を有する無機塩
類である無水塩化カルシウムの割合により鋳型の持続時
間を制御することもできる。また、実験の結果、無水塩
化カルシウムとフェノ−ル樹脂のみを撹拌混合してなる
造型材料で鋳型を造型することも可能であることがわか
った。この場合、無水塩化カルシウムはケイ砂に比べて
比重が小さいので、全体におけるフェノ−ル樹脂の重量
比率を増加することが必要であることは言うまでもな
い。

【００１０】本実施例では、潮解性を有する無機塩類と
して無水塩化カルシウムを選定したが、これに限定され
るものではなく、鋳型造型時の熱に耐え得るものであれ
ば他のものでもよい。また、ケイ砂に代えてセラミック
スの微粉体ないし粒状体を撹拌混合してもよい。粘結剤
についてもフェノ−ル樹脂以外の公知の材料を採用する
ことも可能であるが、加熱時にガス発生がより少ないも
のが好ましい。尚、造型材料に炭酸ナトリウム及びベン
トナイトの加工物を所要の割合で添加すると、より性能
のよい鋳型を得ることができた。ここで言うベントナイ
ト加工物とは、ベントナイトを熱処理して粒状にしたも
のであり、ベントナイト加工物を加えることにより潮解
性が向上することがわかった。

【００１１】次に、上記鋳型の造型材料を使用して鋳型
（外型・中子型）をつくるには、モ−ルディングマシ−
ン（moulding machine）や中子砂吹込み機（coreblowin
g machine)などを使用して型込めする。例えば、金属性
中子箱に鋳型造型材料を型込めして中子をつくる場合に
は、上記中子砂吹込み機を使用して、造型材料を圧縮空
気の力でタンクから吹き出させて中子箱の中へ型込めす
ればよい。そして、中子箱の加熱温度が２００℃以上
（好ましくは２８０゜Ｃ程度）になると、フェノ−ル樹
脂の微粉体ないしは粉状体がケイ砂の粒子相互間および
ケイ砂の粒子と無水塩化カルシウムの微粉体ないしは粒
状体相互間を接着して造型材料を固めるので、寸法精度
の高い中子をつくることができる。そして、中子を中子
箱から金属製の乾燥台に取り出して乾燥すれば、乾燥状
態の強い中子となる。この場合、造型材料を固めるため
に中子箱の加熱温度が２００℃以上になっても、塩化カ
ルシウムの融点は７７４℃であるから、塩化カルシウム
の潮解性には全く変化がない。なお、上記実施例では中
子砂吹込み機を使用して中子型をつくる場合について説
明したが、これに限定されるものではなく、モ−ルデイ
ングマシンや全自動型込め機を使用して外型をつくる場
合にも、これら造型材料が使用できることは改めて説明
するまでもない。

【００１２】鋳込み作業後に鋳放し製品を得るために
は、型ばらしをしなければならないが、本発明に係る鋳
型造型材料には潮解性を有する無水塩化カルシウムの微
粉体ないしは粒状体が混ぜられているので、従来のよう
に外部から鋳型（外型・中子型）に打撃を与えて壊す必
要がなく、単に鋳型を大気中または水中に放置するのみ
で型ばらしができる。したがって、型ばらし作業の際、
加熱処理が不要となるのみならず、騒音や粉塵の発生に
よる空気の汚染などが減り工場内の労働環境衛生が改善
される。すなわち、上記鋳型（外型・中子型）を水中に
放置すると、無水塩化カルシウムの結晶が直ちに水分を
吸収して水に溶けるので、鋳型の自己崩壊が促進され、
実験によれば、静止状態の水中に放置した場合では、小
型のもので２時間程度、大型のもので５時間程度で型ば
らしができ、流水中に放置した場合は、より一層自己崩
壊が促進されることが確認された。また、鋳型を大気中
に放置した場合は、無水塩化カルシウムの結晶が大気中
の水分を吸収してから水に溶けるので、鋳型の自己崩壊
が水中放置の場合より遅速的で、２日程度で型ばらしが
できた。もっとも、無水塩化カルシウムの比率を増加さ
せることにより鋳型の自己崩壊の速度を早めることも可
能であり、また、大気中に放置した場合においては、湿
度により自己崩壊の速度が影響されることは言うまでも
ない。尚、鋳型が水分を吸収することから、本願に係る
鋳型材料でなる鋳型はアルミニウム合金等の非鉄金属の
鋳造に適するが、鋳型造型材料に炭酸ナトリウムを適量
混入することにより、鋳鉄の場合の鋳物に錆びが発生す
ることを可及的に防止することも可能である。

【００１３】また、一般に鋳型は造型後、他の工場等に
搬送されて鋳造に用いられるため、造型されてから鋳造
に使用されるまでの間に、鋳型が水分を吸収して自壊す
ることは避けなければならない。したがって、本願にか
かる造型材料からなる鋳型には防湿手段を設けることが
好ましい。防湿手段としては、鋳型と外気とを遮断する
必要があり、例えばビニ−ル袋、ポリ袋等で鋳型を真空
状態に密閉することが挙げられる。また、他の防湿手段
としては、鋳型の表面に撥水性材料を塗布、あるいは含
浸させることが挙げられる。撥水性材料としては例えば
シリコ−ン油やフッ素系の樹脂が挙げられ、造型された
鋳型を冷却した後、その表面にシリコ−ン油等をコ−テ
ィングする。鋳造の際、湯の高温でシリコ−ン油等は気
化するので、シリコ−ン油等のコ−ティングが鋳込み作
業後の鋳型の自壊に影響を与えることはない。尚、撥水
性材料は、加熱によるガス発生がより少ないものが好ま
しい。

【００１４】

【発明の効果】これを要するに本発明は、粘結剤と潮解
性を有する無機塩類の微粉体ないしは粒状体とを所要の
割合で撹拌混合してなり、加熱された金型（外型用・中
子型用）に吹き込んで、任意の形状の鋳物を造形する場
合に使用されるものであるから、鋳型（外型・中子型）
の造形材料としては結合強度にすぐれて鋳型が湯の圧力
に耐えることができ、通気性が良好で、原形の細部まで
完全に写し取って寸法精度の高い鋳型を作ることができ
るものでありながら、鋳込み作業後に鋳放し製品を得る
ために行なう型ばらしに際しては、単に鋳型を大気中ま
たは水中に放置するのみで、鋳型自体の潮解作用により
型ばらしができ、もって、工場内の労働環境衛生を害す
ることなく型ばらし作業を行なうことができる極めて有
用な新規的効果を奏するものである。特に、本発明に係
る鋳型の造型材料は好適には中子に用いられ、複雑な形
状の中子であっても、容易に型ばらしを可能とするもの
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 593098277 小泉 健次 埼玉県大宮市大字東門前１−1754 (72)発明者 大平 裕 東京都世田谷区瀬田１−28−４ (72)発明者 尾上 浩猛 群馬県邑楽郡邑楽町中野2397−50 (72)発明者 長島 英雄 栃木県足利市丸山町688−７ (72)発明者 長島 豊 栃木県足利市丸山町688−７ (72)発明者 小泉 健次 埼玉県大宮市大字東門前１−1754

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粘結剤と潮解性を有する無機塩類の微粉体
   ないしは粒状体とを所要の割合で撹拌混合してなり、金
   型（外型用・中子型用）に充填して任意の形状の鋳物を
   造型する場合に使用されることを特徴とする鋳型の造型
   材料。
2. 【請求項２】造型材料にはケイ砂を撹拌混合してあるこ
   とを特徴とする請求項１記載の鋳型の造型材料。
3. 【請求項３】粘結剤はフェノ−ル樹脂の微粉体ないしは
   粒状体であることを特徴とする請求項１乃至２記載の鋳
   型の造型材料。
4. 【請求項４】潮解性を有する無機塩類は無水塩化カルシ
   ウムであることを特徴とする請求項１乃至３記載の鋳型
   の造型材料。
5. 【請求項５】請求項１乃至請求項４の造型材料から造型
   した鋳型。
6. 【請求項６】防湿手段を設けたことを特徴とする請求項
   ５記載の鋳型。
7. 【請求項７】鋳型の表面に撥水性材料を塗布あるいは含
   浸したことを特徴とする請求項６記載の鋳型。