JPS5834218B2 - 溶融金属と接触する消耗性基質の被覆 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 明細書 この発明は、例えば鋳造中におけるように、使用中に溶
融金属と接触する消耗性基質に被覆を施す方法の改良に
関するものである。

このような基は、通常、金属に比較して著しく低い電気
伝導度を有する耐火材料および結合剤の混合物、例えば
１０キロボルトにおいて１０ オーム・センナメートル
のオーダーの抵抗値を有するものから作られる。

このような基質としては、鋳造用鋳型、鋳造用中子、取
鍋の内張等が含まれる。

これらの基質は、金属の鋳造に際して１回または数回用
いられ、そこで捨てられるが、これらを破砕し、それを
構成する耐火材料をさらに工業的用途に用いるために回
収することもできる。

この発明は、金属の侵入に対する抵抗を向上させるため
、および鋳型の中でまたは中子に面して作られる鋳物の
表面仕上げを改良するために被覆を与えられる、鋳造工
業用鋳型または中子のような消耗性基質に対して被覆を
施すのに、特に適したものである。

この発明の目的は、被覆のための液体の担体を用いるこ
とを必要としないで、より早（かつより経済的に、消耗
性基質に被覆を施す改良された方法を提供することであ
る。

この発明によると、 ｍ 有機結合剤で被覆された耐火材料からなる粒子を
摩擦電気で帯電させ、その被覆粒子は１０キロボルトに
おいて少な（とも１０１０オーム・センナメートルの電
気抵抗を有し、 （１１）消耗性基質を電気的に接地し、 （ｉｉｉ） 接地した消耗性基質に帯電粒子を接触さ
せ、被覆粒子の互いに密着した層で消耗性基質を被覆す
ること からなる、使用中に溶融金属と接触する消耗性基質に被
覆を施す方法が提供される。

もし基質が高すぎる電気抵抗をもつ場合には、被覆粒子
が運んで来た電荷が基質上に蓄積し、後から来る粉末が
撥ね返される。

基質が充分使用できるための抵抗の限界は、要求される
被覆の堆積速度と適用装置の設計により異なるが、１０
キロボルトにおいてほぼ１０９オーム・センナメートル
であり、１０キロボルトにおいて１０８オーム・センナ
メートルより小さいことが好ましい。

消耗性基質としては、例えば鋳造用砂型もしくは中子等
の非金属材料、または取鍋もしくはタンディツシュ等の
溶融金属容器の内張が含まれる。

砂型および中子は種々の方法により作られるが、その大
部分は、例えばシリカサンドのような耐火材料の粒子を
結合剤で結合することを含んでいる。

大部分のタイプの結合剤系はこの発明の方法によって被
覆し得る鋳型または中子を作り出すが、それらは高すぎ
る電気抵抗をもつ基質を作るので、全部が適当なもので
はない。

不適当な基質の一例としては、１０キロボルトにおいて
１０１２オーム・センナメートルの電気抵抗を有する、
亜麻仁油で結合した砂型が挙げられる。

適当な基質を構成する結合された砂の例としては、珪酸
ナトリウムまたは酸触媒レゾール・フェノールホルムア
ルデヒド樹脂で結合したものが挙げられ、これらはそれ
ぞれ１０キロボルトにおいて２．５Ｘ１０６オーム・セ
ンナメートルの電気抵抗、および１０キロボルトにおい
て６Ｘ１０８ オーム・センナメートルの電気抵抗を有
する。

基質上に被覆されるべき耐火材料の粒子を充分に摩擦電
気で帯電させ得るためには、実質的に全部の粒子が結合
剤で完全に被覆され、被覆された粒子が少なくとも１０
キロボルトにおいて１０１゜オーム・センナメートルの
電気抵抗、好ましくは１０キロボルトにおいて１０１２
オーム・センナメートルの電気抵抗を有することが必要
である。

しかし、消耗性基質に施される被覆は使用時に溶融金属
と接触するものであるから、結合剤の含量は、要求され
た電気抵抗を得るための必要と、一旦施された被覆を無
傷に保つに充分な強度に見合う限り、できるだけ低く保
たれなげればならない。

それ故、結合剤で被覆された粒子中に存在する結合剤量
は、通常１０重量％を超えることがない。

この発明による結合剤で被覆された粒子は、静電的方法
により基質に施されるべきことが既に知られている材料
と、容易に識別することができる。

例えば静電噴霧法により車体に施される塗料のようなも
のは、塗料中で高い割合（例えば６０重量％）を占める
有機結合剤からなるマトリックスと、結合剤中に分散さ
れた、塗料充填材料の粒子とから構成される。

模型または箱型上に耐火材料からなる層を静電的に堆積
させることにより鋳造用鋳型または中子を製造する方法
を記載したイギリス特許第１４７５０６９号では、例え
ばエポキシ樹脂と樹脂用硬化剤のような結合剤系と共に
耐火材料を用いているが、３つの成分は全部側々別々の
粒子として存在している。

これら２つの型の材料は、何れもこの発明の方法で使用
するのに適しない。

というのは、前者は溶融金属に接触させて用いるには余
りにも多くの有機結合剤を含みすぎるし、後者は摩擦電
気により帯電させ得るために必要な電気抵抗を有しない
からである。

耐火材料からなる粒子の大きさは、個々の材料の密度に
より異なるが、直径が約０．５ミクロンないし約８０ミ
クロンであってよい。

もし粒子の大きさが大きすぎると、被覆用媒質を噴霧に
より施す際重力が影響をもつに至るし、逆に粒子の大き
さが小さすぎると、適当な量の結合剤によっては被覆す
ることができない。

ジルコン粒子の場合についていうと、平均粒径が約１０
ミクロンであることが望ましい。

適当な耐火材料の例としては、例えばジルコン、グラフ
ァイト、シリカ、クロマイトおよびアルミナが含まれる
。

結合剤としては、例えば熱可塑性もしくは熱硬化性樹脂
、または蝋が含まれる。

適当な樹脂の例としては、エポキシ樹脂、ポリエステル
樹脂およびポリウレタン樹脂が含まれる。

蝋としては、植物性、鉱物性、動物性または合成蝋が用
いられる。

適当な蝋の列としては、モンタン塩およびカルナウバ蝋
が含まれる。

結合剤で被覆された粒子において必要な電気抵抗の獲得
度、したがってこの発明の方法により粒子を施し得る能
力は、耐火材料、結合剤、結合剤の使用量、および結合
剤の適用方法により異なり、ある場合には粒子を摩擦電
気的に帯電させるのに用いる装置により異なる。

耐火材料と結合剤の特別な組合わせを用いる若干の例で
は、単に結合剤含量を僅かに増加させるだけで不適当な
材料を適当な材料に変えることができる。

何れにせよ、個々の被覆された材料の適性は、予備実験
により容易に決定できる。

摩擦電気による帯電とは、専ら摩擦による電荷で粒子が
帯電する現象に与えられた名称である。

実際には、粉末粒子を、典型的な例として空気のような
気体の担体と共に適当な帯電管内に通過させ、ノズルか
ら噴出する流れが被覆されるべき物品に向けられる。

被覆用粒子を摩擦電気で帯電させるのに用いるスプレィ
装置は、市販されており、その−例としては、ミンドン
（商標）エアスタティック粉末スプレィ装置が含まれる
。

この発明の方法を用いると、他の静電的方法で用いるよ
うな危険かつ不便な電気器具を使用せずに、また通常被
覆用組成物に用いられるような液体の担体を使用せずに
、砂型または中子に固体の被覆媒体を施し得ることが発
見された。

さらに、被覆の厚みを所望の水準にまで形成すること、
および複雑な形状をもつ物品を被覆することが容易であ
る。

この発明は、上に説明した方法と、その方法により被覆
された鋳型および中子を包含するものである。

この発明を実施例により説明すると、次の通りである。

実施例 １ 軟化点９１ないし９２℃のポリエステルをアセトンに溶
かし、平均粒径４０ミクロンのジルコン粉末を加えてス
ラリーを作った。

攪拌下に水を加えてポリエステルを追い出し、ジルコン
粒子を被覆させた。

粒子を真空濾過により回収し、オーブンで乾燥した。

１０００℃において灼熱減量を測ると、被覆されたジル
コン粒子の約３重量％がポリエステルであることを示し
た。

ポリエステルで被覆された粒子の摩擦静電的スプレィ法
による使用に対する適性が、摩擦ガンを通過させ平坦な
金属板上に噴射することにより評価された。

その結果、粒子は１０キロボルトにおいて５×１０１３
オーム・センナメートルの抵抗を有し、板に固着してい
た。

実施例 ２ ジルコン粉末１０部、水２０部、モンタン塩およびモン
タン塩を乳化させるに要する量の１０％の乳化剤を攪拌
下約９０℃に加熱して蝋を溶融させた。

混合物を攪拌下に放冷し、その後蝋で被覆されたジルコ
ン粒子を真空濾過により回収した。

１０００℃における灼熱減量は３．４重量％であった。

蝋で被覆された粒子の摩擦静電的スゲレイ法による使用
に対する適性が、摩擦ガンを通過させ平坦な金属板上に
噴射することにより評価された。

その結果、粒子は１０キロボルトにおいて５×１０１３
オーム・センナメートルの抵抗を有し、板に粘着してい
た。

実施例 ３ 標準圧縮試験用中子を２種類の砂の組成物で作り、消耗
性基質として用いｔも各組成物は、砂と適当な結合剤か
らなり、一方の場合では結合剤としてエステルで硬化さ
せた珪酸ナトリウムを用い、他方の場合では、樹脂結合
剤を用いｔも 無水物で硬化させたエポキシ樹脂をアセトンに溶かした
溶液を、ジルコン９７重量部に対し樹脂３重量部の比率
で樹脂により被覆されたジルコン粉末を作るために、ジ
ルコン粉末の流動層上に噴射した。

次に、乾燥粉末を空気流と共に摩擦帯電用スプレィガン
の入口に供給した。

粉末をガン内に通し、上に述べた各中子に接地した台上
に立てておいてその表面上に噴射した。

中子を加温して樹脂を溶融させ、中子上に完全な被覆を
形成させた。

被覆を調べると、合着しあっており、厚さが約１ミリメ
ートルであることがわかった。

溶融した鉄を中子に対して注入すると卓越した表面仕上
げをもち、欠陥のない鋳物が形成された。

ガンの使用は極めて容易でありかつ安全であった。

実施例 ４ 二酸化炭素ガスで硬化させた珪酸ナトリウムで結合した
砂の中子上に、レゾール・フェノールホ／１／Ａアルデ
ヒド樹脂で被覆されたジルコン粒子を、実施例３に記載
したように摩擦ガンを用いて摩擦静電的に噴射しｔも レゾール・フェノールホルムアルデヒド樹脂で被覆され
た粒子は、アセトンの代りにイソプロパツールを用いて
、実施列１に記載した方法により製造した。

２つの異なる試料における結合剤含量は、被覆されたジ
ルコン粒子の灼熱減量により測定すると、２．２重量％
および３，０重量％であった。

２つの異なる試料は、砂の中子上に耐摩耗性の被覆層を
形成した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ （：）有機結合剤で被覆された耐火材料からなる粒
   子を摩擦電気で帯電させ、その被覆粒子は１０キロボル
   トにおいて少なくとも１０１０オーム・センナメートル
   の電気抵抗を有し、 （［＊）１０キロボルトにおいて１０９オーム・センナ
   メートルより小さい電気抵抗を持った消耗性基質を電気
   的に接地し、 （１１１）接地した消耗性基質に帯電粒子を接触させ、
   被覆粒子の互いに密着した層で消耗性基質を被覆するこ
   と からなる、使用時に溶融金属と接触する消耗性基質に被
   覆を施す方法。 ２ 消耗性基質が耐火材料と結合剤との混合物であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載する方法。 ３ 消耗性基質が鋳造用砂型または中子であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項または第２項に記載する
   方法。 ４ 被覆された耐火材料がジルコン、グラファイト、シ
   リカ、クロマイトまたはアルミナであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１−３項の何れか１つの項に記載す
   る方法。 ５ 有機結合剤がエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポ
   リウレタン樹脂、または植物性、鉱物性、動物性もしく
   は合成蝋であることを特徴とする特許請求の範囲第１−
   ４項の何れか１つの項に記載する方法。 ６ 結合剤が被覆された粒子の１０重量％以下を構成す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１５項の何れか１
   つの項に記載する方法。 ７ 粒子がいわゆる摩擦スプレィガンにより帯電させら
   れ、接地した基質に接触させられることを特徴とする特
   許請求の範囲第１−６項の何れか１つの項に記載する方
   法。