JPS61245938A - 鋳型用組成物 - Google Patents

鋳型用組成物

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JPS61245938A
JPS61245938A JP8613085A JP8613085A JPS61245938A JP S61245938 A JPS61245938 A JP S61245938A JP 8613085 A JP8613085 A JP 8613085A JP 8613085 A JP8613085 A JP 8613085A JP S61245938 A JPS61245938 A JP S61245938A
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resin
disintegration
mold
sand
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JP8613085A
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Kyoji Tominaga
富永 恭爾
Tokufusa Harada
原田 徳房
Isao Kai
勲 甲斐
Kazuo Tamemoto
為本 和雄
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Asahi Yukizai Corp
Original Assignee
Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd
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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】 産業上の利用分野 本発明は、注湯後の崩壊性が良好な鋳型用組成物、特に
アルミニウム合金のような低融点金属の鋳造に好適に使
用される鋳型用組成物に関するものである。
従来の技術 通常、鋳造に用いる鋳型は、鋳物砂と有機粘結剤とから
成る鋳型用組成物によって作られているが、この鋳型用
組成物については注湯後において容易に崩壊することが
要求され、そのためにこれまでも多くの研究がなされて
いる。
特に、アルミニウム合金のような低融点金属は、鉄のよ
うな高融点金属の場合と異なシ、鋳型中の粘結剤が分解
するのに十分な熱履歴を与えないため、注湯後の鋳型が
崩壊しに<<、エヤノ・ンマーなどで鋳物に大きな衝撃
を与えて砂落しを行うか、あるいは約500℃の高温下
で4〜8時間時間熱加熱処理砂焼きしなければならず、
多大の労力とエネルギーの消費を必要としていた。
ところで、最近の自動車関連の鋳造部品は、軽量化のた
めに、従来の鉄に代えてアルミニウム合金のような軽合
金を用いる傾向にあシ、鋳型の崩壊性の向上の問題はい
よいよ焦眉の急となってきている。
鋳型の注湯後の崩壊性を改善する手段の1つとして、比
較的低温で熱分解する物質を配合して粘結剤を結合力を
破壊することが行われ、これまでに、このような物質と
して、含ハロゲン有機化合物、過酸化物、リン酸エステ
ル類又は無機塩化物などが提案されている(特開昭57
−159442号公報、特開昭57−149043号公
報、特開昭57−156858号公報、特開昭58−3
745号公報、特開昭58−205641号公報)。
しかしながら、これらの物質は、粘結剤の結合り壊する
性質上、得られる鋳型の強度を低下させるのを免れず、
このためその配合量にはおのずから限度があシ、十分な
崩壊性の向上は望めない。
発明が解決しようとする問題点 本発明は、注湯後の鋳型の崩壊性を効果的に改善し、し
かも鋳型強度の低下を伴わない鋳型用組成物を提供する
ことを目的とするものである。
問題点を解決するための手段 本発明者らは、形成される鋳型の強度をそこなうことな
く、注湯後の崩壊性を向上しうる鋳型用組成物を開発す
べく、鋭意研究を重ねた結果、崩壊性を向上するための
物質を配合したときに鋳型の強度が低下するのは、この
物質が粘結剤と鋳物砂との間に介在し両者の接着を妨げ
たシ、粘結剤と接触してその作用をそこなうためであシ
、シたがってこの物質の自由な分散を抑制し、かつ粘結
剤と直接的に接触しないようにすれば、前記の鋳型の強
度劣化を防止しうろことを見出し、この知見に基づいて
本発明をなすに至った。
すなわち、本発明に従えば、崩壊性向上剤を含浸させた
無機多孔質粒状体で鋳物砂の少なくとも一部が置換され
、かつ鋳物砂及び前記無機多孔質粒状体の少なくとも一
部が硬化性有機粘結剤で被覆されている鋳型用組成物と
し、崩壊性向上剤に起因する有機粘結剤の作用阻害を防
止することによってその目的を達成することができる。
本発明で用いる無機多孔質粒状体は、天然に産出される
もの、人工的に製造されるもののいずれでもよく、例え
ば粒状軽石、パーライト、膨張頁岩、シラス焼成体、人
工軽量骨材、マグネシアクリンカ−、アルミナやマグネ
シアのような耐熱性酸化物の粉末の造粒焼結体などが用
いられる。これらは単独で用いてもよいし、また2種以
上を混合して用いてもよい。
これらの粒状体の粒度には、特に厳密な規定はないが、
鋳物砂と置換して用いる関係上、鋳物砂に近い粒度分布
すなわち10メツシユふるい目未通過分が20重量%以
下、270メツシユふるい目通過分が10重量%以下の
粒度分布をもつものが好ましい。10メツシユふるい目
未通過分が20重量%を超えると得られる鋳物の鋳肌が
粗くなるし、また270メツシユふるい目通過分が10
重量%を超えると鋳型の通気性が低くなシ、良質の鋳物
が得られない。
前記の無機多孔質粒状体に含浸させて用いる崩壊性向上
剤は、注湯後の崩壊性をよくするために配合されるもの
であシ、これまでこの種の目的に使用されていた物質の
中から任意に選択使用することができる。このような物
質としては、例えば加熱したときに有機物質の炭化を促
進する作用を有する含ハロゲン有機化合物、金属ハロゲ
ン化物、リン酸エステル類、加熱により酸素を放出しう
る無機化合物などがある。
この加熱時に有機物質炭化促進作用を有する含ハロゲン
有機化合物の例としては、塩素化パラフィン類、臭素化
パラフィン類、塩素化ポリエチレン、臭素化ポリエチレ
ン、塩素化ポリフェニル、臭素化ポリフェニル、パーク
ロロペンタシクロデカン(デクロラン)、デクロランプ
ラス、テトラブロモエタン、テトラブロモブタン、ジブ
ロモエタン% 1.2−シフロモー3−クロロプロパン
、1゜2.3− )リプロモプロパン、ヘキサプロモシ
クロドデカン、テトラブロモベンゼン、塩素化ジフェニ
ル、テトラブロモビスフェノールA1テトラブロモビス
フエノールF1ジブロモネオペンチルグリコール、ペン
タプロモンクロヘキサン、テカプロモジフェニルオキシ
ド、エチル化テトラブロモビスフェノールA、ジブロモ
ネオペンチルグリコールポリエステル、ヒドロキシメチ
ルウレイドメチルホスホニウムクロリド、トリスジクロ
ロプロピルホスフェートなどが挙げられる。
また、金属ハロゲン化物としては、特に周期表1b族、
ia族、Ib族、■b族、■a族及び■族に属する金属
の塩化物及び臭化物が好適であシ、このようなものの例
としては、塩化第一銅、臭化第一銅、塩化カルシウム、
臭化カルシウム、塩化亜鉛、臭化亜鉛、塩化アルミニウ
ム、臭化アルミニウム、塩化マンガン、臭化マンガン、
塩化第一鉄、臭化第一鉄などが挙げられる。
次に、リン酸エステル類の例としては、トリメチルホス
フェート、トリエチルホスフェート、トリフェニルホス
フェート、トリクレジルホスフェ−)、クレジルジフェ
ニルホスフェ−)(7)、l[正リン酸エステル、トリ
メチルホスファイト、トリエチルホスファイト、トリフ
ェニルホスファイトのような亜リン酸トリエステル、ジ
メチルホスファイト、ジエチルホスファイト等の亜リン
酸ジエステル、プチルホスホネ−ト、シー (2−zチ
ルヘキシル)−2−エチルへキシルホスホネートのよう
なホスホン酸エステルなどが挙げられる。
さらに、酸素放出性無機化合物の例としては、特に15
0℃以上に加熱したときに酸素を放出するもの、例えば
過マンガン酸カリウム、過マンガン酸ナトリウム、過酸
化カルシウム、塩素酸ナトリウム、臭素酸ナトリウムな
どが挙げられる。
これらの崩壊性向上剤は、単独で用いてもよいし、2種
以上組み合わせて用いてもよい。
この崩壊性向上剤の使用量は、その種類、併用される硬
化性有機粘結剤の種類及び量、所望される崩壊度などに
よシ必ずしも一定しないが通常組成物の全量に基づき0
.01〜5重i%の範囲内で選ばれる。
本発明組成物においては、これらの崩壊性向上剤は、前
記した無機多孔質粒状体に含浸させた状態で配合させる
ことが必要である。′この無機多孔質粒状体に崩壊性向
上剤を含浸させる方法には特に制限はなく、通常多孔質
粒状体に所要の成分を含浸させる際に慣用されている方
法の中から任意に選んで行うことができる。このような
方法としては、例えば水その他の溶媒中に崩壊性向上剤
を溶かし、この中へ無機多孔質粒状体を加え、常圧又は
減圧下で十分に含浸させたのち、加熱又は減圧などによ
シ溶媒を蒸発させる方法がある。
このようにして得られる崩壊性向上剤を含浸させた無機
多孔質粒状体は、通常、崩壊性向上に必要な量だけ鋳物
砂と置換して用いられるが、所望ならば、鋳物砂全部を
これに置き換えることもできる。
一般に硬化性有機粘結剤を配合した鋳物砂を用いた鋳型
の製造方法としては、熱硬化性樹脂を用いるシェルモー
ルド法やホットボックス法、通気硬化性樹脂を用いるコ
ールドボックス法及び常温自硬化性樹脂を用いる常温硬
化法が知られているが、本発明の組成物は、これらのい
ずれの方法にレゾール型フェノール系樹脂、尿素系樹脂
、不飽和ポリエステル系樹脂などの熱硬化性樹脂を、ホ
ットボックス法においては、例えばレゾール型フェノー
ル系樹脂、尿素系樹脂、フラン系樹脂、などの熱硬化性
樹脂を、コールドボックス法においては、例えばフェノ
ール°ウレタン系樹脂、ポリオール・ウレタン系樹脂、
フラン系樹脂などの通気硬化性樹脂を、また常温硬化法
においては、例えばフェノール系樹脂、フラン系樹脂、
フェノール°ウレタン系樹脂、ポリオール゛ウレタン系
樹脂、アルキッド°ウレタン系樹脂などの常温自硬化性
樹脂を、それぞれ用いることができる。これらの樹脂に
は、鋳物砂と有機粘結剤との接着性を向上させるための
シランカップリング剤、チタンカップリング剤、ステア
リン酸ビスアミドなどを含有させることもできる。
これらの有機粘結剤の配合量としては、特に厳密な制限
はないが、通常、組成物全量に基づき0.2〜20重量
−の範囲内で選ばれる。
本発明組成物においては、鋳物砂や無機多孔質粒状体の
少なくとも一部が、この有機粘結剤で被覆でれた状態で
用いることが必要である。この有機粘結剤で鋳物砂や無
機多孔質粒状体を被覆する方法としては、 (1)鋳物砂又は無機多孔質粒状体音それぞれ別個に有
機粘結剤と共に別々の混線機に入れ、混練したのち混合
する方法、 (2)鋳物砂と無機多孔質粒状体の混合物に有機粘結剤
を加えて混練する方法、及び (3)シェルモールド法で用いられる常温で自由流動性
金有するレジ/コーテツドサンドの場合には、そのレジ
ンコーテツドサンドに、崩壊性向上剤を含浸式せた無機
多孔質粒状体を有機粘結剤を被覆することなくそのまま
混合する方法などが挙げられる。最後の方法においては
、無機多孔質粒状体のレジンコーテツドサンドに対する
比率を20重量%以下にすることが好ましい。
実施例 次に実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。
なお、各例中に示された抗折力及び崩壊性は以下の試験
方法によって測定したものである。
(1)抗折力;J工S−に−6910に準じて測定した
(2)崩壊性;巾40闘長さ75m厚さ25n+である
           ドグボーン型抗張力試験片を鋳
型組成物で作成して崩壊性試験用中子とした。
さらに、125wX 80flX 75mで、前記中子
試験片よシ少し大きい空隙を有する同一形状のケープを
別途作成し、その中に上記中子試験片をセットし、72
0±5°Cに溶解したアルミニウム合金を鋳込み、冷却
後、鋳物の1ケ所に対し圧力0.4 kg / Cs2
のエアーノ・ンマーによシ衝撃を繰シ返し加えて、鋳物
の径10jffの排出口よシ排出される砂の重量を時間
ごとに測定し、全部排出されたときの総重量で除し、そ
の量を重量%で表示し崩壊性とした。
参考例1 無機多孔質粒状体として、ナイガイセラビーズ45〔商
品名、内外耐火工業(東製〕を用い、過マンガン酸カリ
ウム54gを水250gに溶解させた溶液に、上記ティ
ガイセラビーズ45ヲ10001加えかきまぜ混合した
のち、減圧下で脱気して含浸させ、その後約100℃で
乾燥して、過マンガン酸カリウムを約3.4%含むナイ
ガイセラピーズ45を調製した。
参考例2 過マンガン酸カリウム65.9を約70℃の温水280
Iに溶解させた溶液に、約70℃に加熱したナイガイセ
ラビーズ45を1000g加えかきまぜ混合したのち、
減圧下で脱気して含浸させ、その後約100℃で乾燥し
て、過マンガン酸カリウムを約6.5チ含むナイガイセ
ラピーズ45を調製した。
参考例3 テトラブロモビスフェノール?5411をアセトン30
01に溶解させた溶液に、ナイガイセラビーズ45を1
ooo g加えかきまぜ混合したのち、減圧下で脱気し
て含浸させ、その後約80℃で乾燥して、テトラブロモ
ビスフェノールF’ヲ約3.4%含んだナイガイセラビ
ーズ45を調製した。
参考例4 トリフェニルホスフェート54/iをアセトン300I
に溶解させた溶液に、ナイガイセ舜ズ45を10001
i加えかきまぜ混合したのち、減圧下で脱気して含浸さ
せ、その後約100℃で乾燥して、トリフェニルホスフ
ェートを約3.4係含むナイガイセラピーズ45を調製
した。
参考例5 過マンガン酸カリウム3411に替えて、塩化亜鉛34
pを用いて、参考例1と同様にして、塩化亜鉛を約3.
4係含むナイガイセラビーズ45を調製した。
参考例6 塩化亜鉛8.5gを1250.9の水に溶解させた溶液
に、ナイガイセラビーズ60(商品名、内外耐火工業@
)製)を5oon g加えかきまぜ混合した後に、減圧
下で脱気して含浸させ、その後約100℃で乾燥して、
塩化亜鉛を約0617%含むナイガイセラビーズ60を
調製した。
参考例7 塩化亜鉛8.5gを水5009に溶解させた溶液に、ナ
イガイセラビーズ45を2000 g加え、減圧下で脱
気して含浸させ、その後約100℃で乾燥して、塩化亜
鉛を約0.425 %含むナイガイセラピーズ45を調
製した。
参考例8 塩化亜鉛1711を水25.9に溶解させた溶液に、ナ
イガイセラビーズ45を100g加え、減圧下で脱気し
て含浸させ、その後約100℃で乾燥して、塩化亜鉛を
約17%含むナイガイセラビーズ45を調製した。
実施例1 遠州鉄工製ワールミキサーに、140〜150℃に加熱
した三筒ケイ砂6号4750 &と、参考例1で得られ
た過マンガン酸カリウムを約3.4チ含むナイガイセラ
ビーズ45を250gとを入れ、次いでノボラック型フ
ェノール樹脂8P690 (旭有機工業(榊製シェルモ
ールド用樹脂)を85g入れ、約40秒間混練した。そ
の後へキサメチレンテトラミン12,8 fiを水75
9に溶解したヘキサ水を加え、レジンコーテツドサンド
が崩壊するまで混練し、ステアリン酸カルシウム5Iを
投入し、10秒後に排出して、レジンコーテツドサンド
を得た。
このものを用いた鋳型の物性を第1表に示す。
実施例2 過マンガン酸カリウム約3.4チを含むナイガイセラビ
ーズ45に替えて、参考例2で得られた過マンガン酸カ
リウムを約6.5%含んだナイガイセラピーズ45を用
いて、以下実施例1と同様にしてレジンコーテツドサン
ドを得た。このものを用いた鋳型の物性を第1表に示す
比較例1 ワールミキサーに、130〜140℃に加熱した三筒ケ
イ砂6号を5ooo y入れ、次いでBF290を12
5gと過マンガン酸カリウムa、s gを入れ、約40
秒間混練した。その後へキサメチレンテトラミン18.
8 fiを水75.9に溶解させたヘキサ水を加え、以
下実施例1と同様にしてレジンコーテツドサンドを得た
。このものを用いた鋳型の物性を第1表に示す。
比較例2 140〜150℃に加熱した三筒ケイ砂6号4750.
9と、何も含浸させていないナイガイセラビーズ45を
250 fi用いた以外は、実施例1と同様にして、レ
ジンコーテツドサンドを得た。このものを用いた鋳型の
物性を第1表に示す。
この表よシ明らかなように、実施例1は、比較例2と同
等の樹脂量で同等の抗折力が得られた。
これに対し、過マンガン酸カリウムを含浸させずに添加
した比較列iは、約50%樹脂量を増加させないと、同
等の抗折力を得られない。また、崩壊性についてみると
、実施例1は、比較例2より飛躍的に向上している。さ
らに、過マンガン酸カリウムの含浸量を増した実施例2
は、抗折力は、はとんど低下しておらず、崩壊性は、著
しく向上している。
実施例6〜5 参考例1で得られた過マンガン酸カリウムを約6.4%
含むナイガイセラピーズ45に代えて、参考例3、参考
例4、参考例5で得られた各種崩壊性向上剤を含むナイ
ガイセラビーズ45を用いて、実施例1と同様にして、
それぞれ崩壊性向上剤の種類を変えた実施例3、実施例
4、実施例5を得た。このものを用いて作った鋳型の物
性を第2表に示す。
実施例6 参考例6で得られた塩化亜鉛を約0.17%含むナイガ
イセラビーズ605000.9を160°Cに加熱し、
ワールミキサーに投入し、以下実施例1と同様にして、
レジンコーテツドサンドを得た。このものを用いて作っ
た鋳型の物性を第2表に示す。
実施例7 参考例7で得られた塩化亜鉛を約0.4チ含む、ナイガ
イセラビーズ45を2000 fjと、三筒ケイ砂6号
3000 fiを130〜140℃に加熱し、ワールミ
キサーに投入し、以下、実施例1と同様にして、レジン
コーテツドサンドを得た。このもので作った鋳型の物性
を第2表に示す。
実施例8 ワールミキサーに、130〜140℃に加熱した三筒ケ
イ砂6号を4950 gと参考例日で得られた、塩化亜
鉛を約17係含むナイガイセラビーズ45を501投入
し、以下、実施例1と同様にして、レジンコーテツドサ
ンドを得た。このもので作った鋳型の物性を第2表に示
す。
実施例9 140〜150℃に加熱した三筒ケイ砂6号を4750
Iと、参考例1で得られた、過マンガン酸カリウノール
Fを約3.4%含むナイガイセラビーズ45を1251
とを、ワールミキサーに入れ、以下、実施例1と同様に
して、レジンコーテツドサンドを得た。このものを用い
て作った鋳型の物性を第2表に示す。
比較例3 130〜140℃に加熱した三筒ケイ砂6号5oooI
Iをワールミキサーに入れ、5P690を85g加え、
約40秒間混練した。以下、実施例1と同様にして、崩
壊性向上剤の入っていない通常のレジンコーテツドサン
ドを得た。このものを用いて作った鋳型の物性を第2表
に示す。
この表よシ明らかなように、比較例3に対して、各種崩
壊剤を含浸させた実施例3〜9は、いずれも抗折力の低
下はなく、崩壊性は、著しく向上している。
実施例10〜11 参考例1と同様にして得られた過マンガン酸カリウムを
約3.4%含むナイガイセラビーズ45をドサンドを作
シ、このレジンコーテツドサンドと、比較例3で得られ
たレジンコーテツドサンドを重量比5:95.10:9
0の比率でよく混合し。
実施例10、実施例11を得た。このものを用いて作っ
た鋳型の物性を第3表に示す。
実施例12 比較例3で得られたレジンコーテツドサンド95重量部
と、参考例1で得られた、過マンガン酸カリウムを約3
.4%含むナイガイセラビーズ455重量部とをよく混
合して、鋳型用組成物を得た。このものを用いて作った
鋳型の物性を第3表に示した。
この表より明らかなように、過マンガン酸カリウムを含
浸させたナイガイセ2ビーズ45に樹脂を被覆して、崩
!入っていないレジンコーテツドサンドに混合すること
によシ、抗折力の低下なく、崩壊性の大巾な向上が得ら
れた。また、実施例12は、大巾な抗折力の低下なしに
良好な崩壊性が得られた。
実施例13 三浦ケイ砂6号95重量部と、参考例1で得られた過マ
ンガン酸カリウムを約3.4俤含むナイガイセラピーズ
45を5重量部に対して、ベンジルエーテル型フェノー
ル樹脂(:!B−P (旭有機材工業(柳製)1.2重
量部と、ポリイソシアネー) C!B−M(旭有機材工
業(社)製)1.2重量部を混合して、いわゆるコール
ドボックス法用の樹脂被覆砂粒を作った。
比較例4 過マンガン酸カリウムを約6.4%含むナイガイセラー
ズ45を用いず、三筒ケイ砂6号100重量部を用いて
、実施例13と同様にして、樹脂被覆砂粒を得た。
実施例13、比較例4で得られた樹脂被覆砂粒を、ドグ
ポーン型抗張力測定用試験型に吹き込み、トリエチルア
ミンガスを通気させて鋳型を成形し、それぞれについて
、抗張力を測定した。また、前記試験方法に従って崩壊
性を測定した。その結果を第4表に示す。
第   4   表 実施例14 温泉津ケイ砂95重量部と参考例1で得られた過マンガ
ン酸カリウムを約3.4%含むナイガイセラビーズ45
を5重量部に対して、フラン樹脂HP−4021(旭有
機材工業(衝製)を1.0重量部と、パラトルエンスル
ホン酸の70%水溶液を0.5重量部加えて、常温自硬
性鋳型用の樹脂被覆砂粒を得た。
比較例5 過マンガン酸カリウムを約3.4チ含むナイガイセ2ビ
ーズ45を用いず、温泉津ケイ砂100重量部を用いて
実施例14と同様にして、樹脂被覆砂粒を得た。
実施例14、比較例5で得られた樹脂被覆砂粒を用いて
、径50m高さ501Elfのテストピースを成形し、
それぞれの抗圧力を測定した。また、ドグボーン型抗張
力試験片を成形し、前記試験方法に従って、崩壊性を測
定した。その結果を第5表に示す。
第5表 発明の詳細 な説明してきて明らかなように、注湯後の崩壊性をよく
する物質を含浸させた無機多孔質粒状体を使用すること
によシ、成形した際の鋳型の強度劣化等を防止し、注湯
後の鋳型の崩壊性を大巾に向上し、鋳型の崩壊に要して
いる時間、労力、費用が大巾に軽減されるため、生産効
率が上昇し、生産性が著しく向上する。また、鋳型を崩
壊させるための衝撃を低下させることができ、鋳物製品
の破損が少なくなシ、製品歩留シな向上させ得る。
また、アルミニウム鋳造に多く用いられている粒状物を
比率をかえて加えることによシ、使用目的に応じた、崩
壊性の程度の異なるレジンコーテツドサンドを伺種も作
ることができ、品質管理が容易となる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 崩壊性向上剤を含浸させた無機多孔質粒状体で鋳物
    砂の少なくとも一部が置換され、かつ鋳物砂及び前記無
    機多孔質粒状体の少なくとも一部が硬化性有機粘結剤で
    被覆されていることを特徴とする鋳型用組成物。 2 崩壊性向上剤が加熱時に有機物質炭化促進作用を有
    する含ハロゲン有機化合物である特許請求の範囲第1項
    記載の鋳型用組成物。 3 崩壊性向上剤が金属ハロゲン化物である特許請求の
    範囲第1項記載の鋳型用組成物。 4 崩壊性向上剤がリン酸エステル類である特許請求の
    範囲第1項記載の鋳型用組成物。 5 崩壊性向上剤が酸素放出性無機化合物である特許請
    求の範囲第1項記載の鋳型用組成物。 6 硬化性有機粘結剤が熱硬化性樹脂、通気硬化性樹脂
    又は常温自硬性樹脂である特許請求の範囲第1項、第2
    項、第3項、第4項又は第5項記載の鋳型用組成物。
JP8613085A 1985-04-22 1985-04-22 鋳型用組成物 Pending JPS61245938A (ja)

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