JPS61199545A - 鋳造用消失模型材料 - 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】 （技術分野〕 本発明は、注入された溶湯に置換されて鋳物を製作する
消失模型鋳造法において、合成樹脂発泡体の化学特性に
起因する鋳造欠陥の発生がなく、かつ消失し易い合成樹
脂発泡体からなる鋳造用消失模型材料に関する。　　　
゛ 〔従来技術〕 従来より合成樹脂発泡体を鋳造用消失模型に使用するこ
とはフルモールド法として公知である。

フルモールド法は、通常、ポリスチレンからなるプラス
チック発泡体にて模型を作成し、これを鋳型の中に埋め
、そのままの状態で溶湯を注入し。

溶湯の熱によって前記プラスチック発泡体の模型をガス
化消失させると共に、その空洞部分に湯を充満させ、冷
却して鋳物を得る方法である。従って、このフルモール
ド法は、模型の製作から鋳型製作までの工程が著°シ＜
簡素化された画期的な鋳造方法と言うことができる。

しかしながら、鋳造用消失模型材料として従来から使用
されるポリスチレンは、熱分解しにくいという化学特性
を有することがら、これをフルモ−ルド用模型材料とし
て使用して得られた鋳物は、その表面に未気化残渣によ
る「ガスじわ」又は「波状あれ」等の表面欠陥や鋳物内
部における加炭現象１時には分解ガスの巻き込みによる
ガス欠陥を発生する問題があった。従って、従来の場合
は、この様な鋳物は、製品とするために、鋳物表面を機
械的に仕上げ処理するという余分な工程が必要であった
り、ガス欠陥のある製品の場合には廃棄を余儀なくされ
ていた。

〔目　　　的〕

本発明は、従来鋳造用消失模型材料に見られるこれらの
問題を解決し１合成樹脂発泡体の化学特性による鋳物欠
陥を生じず１表面仕上げ処理などの後処理工程を必要と
しない鋳物を与える合成樹脂発泡体からなる鋳造用消失
模型材料を提供することを目的とする。

〔構　　成〕 本発明は、構成する樹脂がポリプロピレン系樹脂及びｌ
又は高密度ポリエチレンからなり、密度が０．０２５〜
０．０１２ｇ／ｃｌである架橋発泡型内成形体よすなる
ことを特徴とする鋳造用消失模型材料を要旨とする。

本発明の鋳造用模型素材樹脂、即ち、フルモールド用模
型材料として用いるポリプロピレン系樹脂としては、エ
チレン−プロピレンランダム共重合体、エチレン−プロ
ピレンブロック共重合体、プロピレン雫独重合体、プロ
ピレン−１−ブテンランダム共重合体などが挙げられる
。特に、これらの重合体の中で、エチレン含有量１゜０
１量％〜１０重量％で、かつｎ−へブタン抽出残渣割合
が５０重量％以下のエチレン−プロピレンランダム共重
合体の使用が好ましい。この場合、ｎ−ヘプタン抽出残
渣割合とは、立体規則性を意味し、次の式で表わされる
。

Ｒ（％）＝−ｘｔｏ。

Ｒ：ｎ−ヘプタン抽出残渣割合 Ａ：ｎ−へブタン８時間抽出後の不溶分の重量Ｂ：ｎ−
へブタン抽出前の重量 本発明においては、フルモールド用模型材料としては、
高密度ポリエチレンも用いられるが、この場合、高密度
ポリエチレンとは一般的に低圧法で得られるものであり
、通常、密度０．９４ｇ／Ｃ１ｆ以上のものが含まれる
。

本発明において、前記ポリプロピレン系樹脂及び高密度
ポリエチレンはそれぞれ単独でも用いられる他１両者を
ブレンドして使用しても良く、ブレンドの場合、そのブ
レンド比率は任意である。

本発明の鋳造用消失模型材料は、前記樹脂粒子を架橋し
、得られた架橋粒子を発泡させて形成した謂ゆる架橋予
備発泡粒子から形成した架橋発泡型内成形体からなるも
のであるが、この場合、架橋粒子は、オートクレーブ中
に、樹脂粒子、水、融着防止剤及び架橋剤を配合し、攪
拌下、樹脂の軟化温度に昇温し、架橋剤を樹脂に含浸さ
せ、その後、架橋温度に昇温保持することにより得られ
る。前記架橋としては、例えば、ジクミルパーオキサイ
ド、１．１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）３，３゜５
−トリメチルシクロヘキサン、ｎ−ブチル−４，４−ビ
ス（ｔ−ブチルパーオキシ）バレレート、し−ブチルク
ミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（
ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン等の有機過酸化物が使
用される。また、ポリプロピレン系樹脂を含む樹脂粒子
の場合は、架橋剤の他に、架橋助剤としてジビニールベ
ンゼンを併用することが好ましい、前記架橋剤の使用量
は、樹脂１００重量部に対し、０．０５〜５重量部の割
合であり、ジビニールベンゼンの使用量は、樹脂１００
重量部に対し。

０．０５〜５重量部の割合である。また、架橋粒子の予
備発泡は、オートクレーブに架橋粒子、水、融着防止剤
、発泡剤を配合し、加圧下、発泡温度まで昇温し、容器
の一端を開放して内容物を低圧帯域に放出させることに
よって行うことができる。

この場合、融着防止剤としては、例えば、酸化アルミニ
ウム、酸化チタン、水酸化アルミニウム。

塩基性炭酸マグネシウム、塩基性炭酸亜鉛、炭酸亜鉛等
が挙□げられ、発泡剤としては、プロパン、ブタン、ペ
ンタン、トリクロロフロロメタン、ジクロロジフロロメ
タン等の有機系のものの他、二酸化炭素、窒素、空気等
の無機系ガスが挙げられる。

前記のようにして得られた架橋予備発泡粒子は。

これを成形用金型内に入れ、加熱発泡させて、架橋発泡
成形体とされ、フルモールド用模型材料として使用され
る。このようにして得られる本発明の架橋発泡型内成形
体の密度は、０．０２５〜０．０１２ｇ／ｃ！、好まし
くは０．０２４〜０．０１４ｇ／ｃｕｒの範囲内に規定
される。この密度より小さな発泡体ではフルモールド用
模型材料としての機械的強度が弱く不適当であり、一方
、この密度より大きい発泡体では。

溶湯と接触してガス化する時に、ガス発生量が多くなり
すぎ、湯の吹上げ現像が起きて好ましくない。また、本
発明の架橋発泡型内成形体の架橋度は、ゲル分率ｏ、ｏ
ｉ〜４０％に規定するのが好ましい。

ゲル分率が４０％を超えるようになると、成形体にボイ
ドが多くなるので好ましくない。なお、この場合のゲル
分率は、架橋予備発泡粒子を沸騰キシレンに８時間浸漬
した後に得られる不溶分の割合を示すもので、次の式で
表わされる。

Ｐ（％）＝−ｘｌＯＯ Ｐニゲル分率（％） Ｌ：架橋予備発泡粒子の重量 Ｍ：不溶分の重量 本発明による鋳造用模型は、特別のフルモールド用模型
材料からなるものであり、このものを鋳型の中に埋め、
これに金属の溶湯を注入すると。

その模型はその溶湯と接触して燃焼又は熱分解によりガ
ス化消失され、その模型跡には溶湯が充満される。そし
て、この模型跡に充満された溶湯は。

そのまま冷却固化されて、模型と同−形状及び寸法の鋳
物が得られる。

〔効　　果〕

本発明の鋳造用消失模型材料は、前記したようにポリプ
ロピレン系樹脂及び／又は高密度ポリエチレンからなり
、密度が０．０２５〜０．０１２ｇ／ａｄである架橋発
泡型内成形体よりなるものであり、注入された溶湯と接
触した時に、容易にガス化され、その際に煤の発生がな
いという特徴を有する上、得られる鋳物は、その表面に
未気化残渣による「ガスじわ」または「波状あれ」等の
表面欠陥や鋳物内部における加炭現象、時には分解ガス
の巻込みによるガス欠陥の発生等の問題がなく、かつ寸
法精度もすぐれている。従って、本発明の鋳造用消失模
型材料を用いて得られる鋳物の場合は、従来の場合とは
異なり、鋳物表面を仕上げ処理するような手間は必要と
されず、そのまま製品とすることができ、著しいコスト
低下を達成することができる。

〔実施例〕

次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

実施例１ オートクレーブに、エチレン含有量３．８重量％、ｎ−
ヘプタン抽出残渣割合５％のエチレン−プロピレンラン
ダム共重合体粒子１００重量部、水３００重量部、融着
防止剤として微粒状の酸化アルミニウム０．３重量部、
架橋剤として１，１−ビス（し−ブチルパーオキシ）−
３，３，５−）−リメチルシクロヘキサン０．３０重量
部、ジビニールベンゼン０．３重量部を配合し、攪拌し
ながら１００℃に昇温し、この温度に１時間保持した。

その後、１５０℃に昇温し架橋反応を行った後、容器を
いったん冷却し、架橋樹脂粒子を取り出した。

次に、再度オートクレーブに、前記架橋樹脂粒子１００
重量部、水３００部、融着防止剤として微粒状の酸化ア
ルミニウム０．３重量部、発泡剤としてジクロワグフロ
ロメタン１８！！量部を配合し、攪拌しながら１５０℃
に昇温し、この温度で１５時間保持した後、容器内を空
気で４０ｋｇ／ａＪＧに加圧しながら容器の一端を開放
し、架橋粒子と水を大気圧下に放出して、発泡を行い、
予備発泡架橋粒子を得た。

次に、この予備発泡架橋粒子を耐圧容器に入れ。

空気にて加圧し、予備発泡架橋粒子内に、　１．５ｋｇ
／ａＩＧの粒子内圧を持たせた。この粒子を成形用金型
に入れ、３．２ｋｇ／ｄＧの蒸気圧にて加熱発泡させた
後、冷却し、各粒子が融着した発泡成形体、すなわち鋳
造用消失模型材料を得た。

実施例２ 実施例１において、エチレン含有量２．８重量％。

ｎ−ヘプタン抽出残渣割合２８％のエチレン−プロピレ
ンランダム共重合体粒子を用いると共に、架横側の量を
０．３５重量部、ジビニールベンゼン０．３５重量部、
ジクロロンフロロメタン１９重量部にした以外は実施例
１と同様にして、鋳造用消失模型材料を得た。

実施例３ 実施例１において、エチレン含有量１．５重量％、ｎ−
へブタン抽出残液割合４０％のエチレン−プロピレンラ
ンダム共重合体粒子を用いると共に、架橋剤の量を０．
２５重量部、ジビニールベンゼン０．２５重量部、ジク
ロロンフロロメタ２２０重量部にした以外は実施例１と
同様にして、鋳造用消失模型材料を得た。

実施例４ オートクレーブに、密度０．９５８ｇ／ｃｄ、　ＸＩ（
メルトインデックス）０．４０の高密度ポリエチレン粒
子１００重量部、水３００重量部微粒状の酸化アルミニ
ウム０゜３重量部、架橋剤としてジクミルパーオキサイ
ド０゜３２重量部を配合し、攪拌しながら、１００℃に
昇温し、この温度で１時間保持した。その後、１５０℃
に昇温して９０分間保持した後、容器を冷却し、架橋樹
脂粒子を取り出した。

次に、再度オートクレーブに、架橋樹脂粒子１００重量
部、水３００重量部、微粒状の酸化アルミニウム０．３
重量部、ジクロロンフロロメタン２８重量部を配合し、
攪拌しながら１５０℃に昇温し、その温度で１５分間保
持した後、容器内を空気で４０ｋｇ／ｄＧに加圧しなが
ら容器の一端を開放し、架橋樹脂粒子と水を大気圧下に
放出し発泡を行い、予備発泡架橋粒子を得た。

次に、得られた予備発泡架橋粒子を耐圧容器に入れ、空
気にて加圧し５粒子に１．５ｋｇ／ＣｉＧの粒子内圧を
もたせた。この粒子を成形用金型に入れ、３．２ｋｇ／
ａｌＧの蒸気圧にて加熱し１発泡させた後。

冷却し１粒子が相互に融着した発泡成形体、即ち。

鋳造用消失模型材料を得た。

実施例５ 実施例４において、密度０．９５２ｇ／ａ＃、　ＭＩｏ
、１１の高密度ポリエチレン粒子を用いると共に、架橋
剤の量を０．３０重量部、ジクロロジフロロメタン量を
２５重量部にした以外は、実施例４と同様にして鋳造用
消失模型材料を得た。

実施例６ 実施例４において、密度０．９６８ｇ／ａｊ、　ＭＩ５
．５の高密度ポリエチレン粒子を用いると共に、架橋剤
の量を０．２８重量部、ジクロロジフロロメタン量を３
０重量部にした以外は実施例４と同様にして鋳造用消失
模型材料を得た。

実施例７ 実施例１において、エチレン含有量２．８重量％、ｎ−
へブタン抽出残液割合２８％のエチレン−プロピレンラ
ンダム共重合体３０重量％と、密度０．９５８ｇ／ｃｊ
、ＭＩｏ、４の高密度ポリエチレン７０重量％のブレン
ド粒子を用いると共に、架橋剤としてジクミルパーオキ
サイド０．３５重量部、ジビニールベンゼン０．３５重
量部、ジクロロジフロロメタン量を２３重量部にした以
外は実施例１と同様にして鋳造用消失模型材料を得た。

実施例８ 実施例１において、エチレン含有量２．８重量％、ｎ−
へブタン抽出残渣割合３０％のエチレン−プロピレンラ
ンダム共重合体７０重量％と、密度０．９５４ｇ／ｃｄ
、　ＭＩ　２の高密度ポリエチレン３０重量％のブレン
ド粒子を用いると共に、ジクロロジフロロメタン量を２
０重量部にした以外は実施例１と同様にして鋳造用消失
模型材料を得た。

比較例１ オートクレーブに、実施例２で示した架橋粒子１００重
量部、水３００重量部、微粒状の酸化アルミニウム０．
３重量部、ジクロロンフロロメタ２１６重量部を配合し
、攪拌しながら１５０℃に昇温し、その温度で１５分間
保持した後、容器内を空気で４０ｋｇ／ｃｄＧに加圧し
ながら容器の一端を開放し、架橋粒子と水を大気圧下に
放出し発泡を行い、予備発泡架橋粒子を得た。

次に、得られた予備発泡架橋粒子を耐圧容器に入れ、空
気にて加圧し、発泡粒子内に１．５ｋｇ／ｃ＋ＪＧの粒
子内圧を持たせた。この粒子を成形用金型に入れ、３．
２ｋｇ／ａＪＧの蒸気圧にて加熱発泡させた後。

冷却し、各粒子相互が融着した発泡成形体、即ち。

鋳造用消失模型材料を得た。

比較例２ 比較例１で得られた予備発泡架橋粒子を耐圧容器中で空
気加圧し１発泡粒子内に空気で約３ｋｇ／ｃｄＧの内圧
を持たせた。この粒子を１．３ｋｇ／ａＪＧの蒸気にて
加熱して、カサ密度０．０１ｇ／ｃｉｉの発泡粒子を得
た。

この粒子を耐圧容器中にみれ、空気で加圧し、発泡粒子
内に１．５ｋｇ／ａＪＧの粒子内圧を持たせた。この粒
子を成形用金型に入れ、　３．２ｋｇ／ａ＃Ｇに蒸気に
て加熱発泡させた後、冷却し、各粒子相互が融着した発
泡成形体、即ち、鋳造用消失模型材料を得た。

比較例３ 実施例４において、ジクロロジフロロメタン量を２５重
量部にした以外は同様にして鋳造用消失模型材料を得た
。

比較例４ 実施例４で示した予備発泡架橋粒子を耐圧容器中で加圧
し１発泡粒子内に空気で約２ｋｇ／ａＪＧの内圧を持た
せた。この粒子を１．５ｋｇ／ａＪＧの蒸気にて加熱発
泡させ、カサ密度０．０１ｇ／ｃＩｌの第２予備発泡架
橋粒子を得た。この粒子を耐圧容器中に入れ、空気で加
圧し発泡粒子内に１．５ｋｇ／ｄＧの粒子内圧を持たせ
た。この粒子を成形用金型に入れ、３．２ｋｇ／ａｉＧ
の蒸気にて加熱発泡させた後、冷却し、各粒子相互が融
着した発泡成形体、即ち、鋳造用消失模型材料を得た。

次に、前記のようにして得た消失模型材料を用いて１図
面に示す如き形状の模型を作成し、Ｍｈ。

系塗型を発泡粒子が肉眼的に見えなくなるまで全面に塗
布した後、湯口系と共に鋳型（フラン物を使用）内に埋
め、湯口上に設けた掛堰より鋳鉄溶湯（炭素３．２４重
量％、珪素２．７重量％、マンガン０゜６５重量％、残
部鉄及び不純物）を鋳込温度１３５０℃で鋳込んで鋳物
を製作し、この鋳物の品質評価を行った。一方、鋳鋼溶
湯（炭素０．１８重量％、珪素０゜４０重量％、マンガ
ン０．７０重量％、残部鉄及び不純物）を鋳込む場合に
は、同一模型（塗型としてはジルコン粉末を基材とする
塗型を用い、これを上記と同様に塗布した）上に直径５
０ｍ■Ｘ高さ５０ｗ＋ｍの盲押湯を設けた鋳型に１５３
０℃で鋳込み、品質評価の欠陥としては鋳物内部におけ
る加炭並びにガス欠陥の有無を判定した。その結果を次
表に示す。

なお、表中に示した品質評価において、「炭素残液」は
、鋳造物表面に付着する炭素残渣の有無を判定したもの
であり、「欠陥」は、鋳物表面における「ガスじわ」、
「波状あれ」又は「ガス欠陥」、鋳物内部における「ガ
ス欠陥」、「加炭の発生」の有無を判定したものであり
、「変形」は、模型寸法と比較した時に、鋳物の形状、
寸法に変形が見られるか否かを判定したものである。

また、図面において示した模型において、寸法ａ　：　
２００ｍｍ、　ｂ　：　３０ｗ＋ｍ、　ｃ　：　３０ｎ
＋＋ｗ、　ｄ　：　３０＋ｓｍ、　ｅ　：　２００ｍｍ
。

ｆ　：　２００ｍｍである。

【図面の簡単な説明】

図面は鋳込試験で用いた模型を示し、そのＡ図は正面図
、Ｂ図は平面図を示す。 特許出願人　日本スチレンペーパー株式会社（ほか１名
）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）構成する樹脂がポリプロピレン系樹脂及び／又は
   高密度ポリエチレンからなり、密度が０．０２５〜０．
   ０１２ｇ／ｃｍ＾３である架橋発泡型内成形体よりなる
   ことを特徴とする鋳造用消失模型材料。
2. （２）ポリプロピレン系樹脂がエチレン含有量１〜１０
   重量％のエチレン−プロピレンランダム共重合体よりな
   る特許請求の範囲第１項記載の鋳造用消失模型材料。
3. （３）ポリプロピレン系樹脂のｎ−ヘプタン抽出残渣割
   合が５０％以下である特許請求の範囲第１項又は第２項
   記載の鋳造用消失模型材料。
4. （４）架橋発泡型内成形体のゲル分率が０．０１％〜４
   ０％である特許請求の範囲第１項又は第２項記載の鋳造
   用消失模型材料。