JPS6178532A - 鋳型又は中子を形成する方法 - 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】 現在、鋳物用中子及び稀には鋳型形成に使用される耐火
性粒子（一般には砂）を相互に結合するために種々な方
法が使用されている。

本発明者らは英国特許出願番号、８２２８７１６、公告
番号、ＧＢ　　２１１２０３３、の中で多塩基性有機酸
のアルカリ金属塩又は重合した１塩基性有機酸のアルカ
リ金属塩及びアルカリ土金属水酸化物を含むバインダー
にその耐火性混合物を通して酸性ガスを吸き込んで固化
する方法を記載した。この場合の好ましい各物質として
はポリアクリル酸ソーダ、水酸カルシウム、及び炭酸ガ
スがある。

ＧＢ　　２１１２００３に記載されている混合物より作
られた中子の経時による強度は相対湿度が７０チを越え
ない条件で保存されるならば非常に良好であることがわ
かっているが高湿度に於ては約１０ｋｌ？及びそれ以上
の比較的大きな中子は再軟化’５ｏｔｔｅｎｉ靭ｂａｃ
ｋ’の問題を起し、この場合中子内部の強度は２日ない
し３日の保存期間中内壁の砂が軟化し、吸湿し低下する
。このことは薄い部分或は中子の輸送中や鋳型の中に中
子がおかれた時にかかる高いひずみの部分で中子を破損
させてしまう。

再軟化の現象は多湿の条件下で連続的に炭酸ガスを吸収
することによることが既に判明している。

本発明でこの再軟化の欠点をバインダーの組成中に特殊
な添加物を加えることによって解決出来ることを見い出
した。

ＧＢ２１１２００３　　にて適当な２ｆｉ［ｌｉ或は３
価の金属鹸化物をアルカリ土金属水酸化物と共に砂混合
物に添加することは中子の強度を向上させうろことを開
示した。この場合の好ましき金）Ａ酸化物はは化マグネ
シウムである。特記すべきこととして他のアルカリ土金
属の化合物も又’５ｏｆｔθｎｉｎｇｂａｃｋ’再軟化
の欠点を減することを見い出した。

本発明によれば耐火性粒子へ必須条件としての多塩基性
成［夜のアルカリ金属塩又は重合した１塩ＨＸｉ性有機
酸のアルカリ金属塩とアルカリ土金属水酸化物及びクエ
ン酸カルシウムと共に１つ又はそれ以上の多価金属酸化
物からなるバインダー及び水を加えることよりなるがこ
の場合の有機酸のｐＫａは２−５以上、アルカリ土金属
水酸化物の添加前のアルカリ金属塩溶液のｐＨは５６７
以上、又アルカリ土金属水酸化物、クエン酸カルシウム
及び１つ又はそれ以上の多価金属酸化物の総重量が有機
酸の塩の重量の２５から５００％よりなり次いでこのよ
うにして作られた混合物へ酸性ガスを吹き込むことから
なる鋳型用或は鋳型用中子の製造方法かえられる。

ＧＢ　２１１２００３に記載した理由によればその組成
には好ましくは炭酸ガスでガス吹込みを行いアルカリ金
属塩は好ましくはポリアクリル酸ナトリウムでその浴液
はＧＥ　　２１１２００３に述べた方法でｐｕｓ、７以
下にならぬよ５ｇ製されねばならない。好ましきアルカ
リ土金属酸化物は水酸化カルシウムであり又好ましき多
価金属は化物は酸化マグネシウムである。

’Ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ　ｂａｃｋ’再軟化の欠点はクエ
ン酸ナトリウムを使用することによって若干改善するこ
とが出来るが酸化亜鉛とクエン酸ナトリウムを使用する
ことによって更に良好な結果を得、又同様クエン酸カル
シウム或はクエン酸カルシウムと酸化亜鉛との混合・僧
に酸化マグネシウムを使用することによってもより良好
な結果を達成しうる。

これら組成物の相対比率を非常な広範曲にわたってかえ
ることが出来る。アルカリ土金属の水酸化１゛り、クエ
ン酸カルシウム及び１つ又はそれ以上の金属酸化物の総
重量は有機酸塩の重量の２５から５００チの間で又１つ
又はそれ以上の金属酸化物はこれら組成物の０から８０
％の間に存在せしめる。

クエン酸カルシウムは好ましくは耐火性粒子総重量の１
％までの量をバインダー上に共存せしめる。好ましくは
教化マグネシウムは耐火性粒子総重量の２％までの社を
バインダーに共存せしめる。

上記の代わりに或は【鷲化マグネシウムと共にクエン酸
カルシウムを酸化亜鉛と混合しその混合物を耐火性粒子
総重量の１チまでバインダーに共存せしめる。

代表例として耐火性混合物には有機酸のアルカリ金属塩
が０．２から６Ｎｔチ含まれればよく、液状担体中で１
０から７０チの溶液として加えられる。これに対して有
機酸の塩のＴｔ量の／、から５＠量のアルカリ土金属の
水酸化物、好ましくは水酸化カルシウムと、クエン酸ナ
トリウム及び１種又はそれ以上の多価金属酸化物の温合
物を加える。

砂の混合物に存在せしめる液体の量は重量で０．５から
５％の間とする。この液体はアルカリ金属塩の担体とし
て加えるか又は別の方法によって加えてもよい。

有機酸のアルカリ金ｌｊ４塩は好ましくは耐火性混合物
の総重量の０．５から１４５−の範四内で共存せしめる
。

特記すべきことは鋳物用中子及び鋳型についてＧＢ２１
１２００３に記載した方法によって保存中の挙動を改善
することが見い出されている、この時の鋳物用中子及び
型は耐火性粒子（砂の如きもの）１００部に下記の如り
構成されたバインダー上加えることにより作られる。

ポリアクリル酸ナトリウム溶液　　　　２〜５部水酸化
カルシウム　　　　　　　　　　０．７〜２部ぽ化マグ
ネシウム　　　　　　　　　　０．１〜２部りエン酸カ
ル／ウム又はクエン［１０，０ｌ−ＬＯ０部カル／ラム
酸化亜鉛混合物 ポリアクリル酸ナトリウム溶液はｐｉ（５，７から１２
の間で調製されればよいが最も良好な流動特性としては
ｐＨ７−７，５の範囲が好ましい、又少量のエムビジエ
ン（ＥＭＰ■ＧＥＮ　）ＢＢの如き非イオン活性剤もポ
リアクリル酸塩溶液に対してＯ，ＯＳ　−２％の範ｔ’
ｆｌ内で使用すれば同様に有用である。

砂状混合物への配合添加物の数を最小にする為に界面活
性剤を泊りアクリル酸ナトリウムと予備混合し安定溶液
とすることが出来る。同様に粉体混合物、水酸化カルン
ウＡ　、Ｎ＞化マグネシウム、及びクエン限カル７ウム
又はクエン酸カルシウムと酸化亜鉛の混合物も予備混合
し砂状混合物へ単一な均質添加物として配合することも
出来る。

これら混合物に対して使用されろ好ましき範囲は下記の
如きものである。

砂　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１００部ポ
リアクリル酸ナトリンム浴ｕ、３〜３．５部水酸化カル
シウム　　　　　　　　　　１〜１．３部酸化マグネシ
ウム　　　　　　　　　　　０．２〜０．３部クエン酸
カルシウム又はクエン酸　　　０．０５〜０．１５　ｔ
ｌｉカルシウムと酸化亜鉛の温合物 本発明に於て、組成物に関するい（つかの例とその組成
物で行なわれたテスト結果に関して詳述したい。

苛酷な保存条件に於ける中子の劣化度を評価するテスト
方法及び条件は次の通り １゜迅速劣化試験 ’Ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ　ｂａｃｋ’再軟化問題の原因を
研究中、保存環境下の二酸化炭素（低凸度であっても）
の存在が結合の低下を惹起するに必要であることが判明
した。砂状混合物の改良についての迅速試験方法として
通常の鋳物の条件と比較して非常に苛酷な保存条件下に
試験中子を曝露し強度の低下を加速させる方法を考案し
た。

試験は５．０８ｍＸ　５．０８ｃｍＡＦＳ耐圧試験片と
し２酸化炭素を充満した耐久性ポリエチレン袋の中に封
入して入れることよりなる。中子の耐圧強度はａθ−ｇ
ａθθθｄ“ガス処理直後と１週間までの間の適当な保
存時間後に測定を行った。

２　大中子についての試験方法 悪条件の保存中に於ける中子の劣化は殆んどの場合通常
の大きさのものから約５−以上重さの中子まで同一であ
る。従って有望とするバインダー組成に関する計画は１
０ｋｌｉＦ重の試験中子についてＢＣＩＲＡで行い又保
存中の中子の内部強度はＢＣＩＲＡの衝ｇＡ貫通試験機
を使って測定した。１３３．４Ｎ（３ｏＬｂ）の荷重を
かけたスプリングを使って毎日中子への各々１　ｔｒｎ
の貫通に用する衝撃回数を測定した。高い衝撃回数は高
い中子の強度を示し、低い回数は中子の劣化を示す。各
試験に対しての貫通距離の総計は６　ｃｍである。一般
的に貫通テストを終了後の中子は中子内部の軟化度を調
べる為に破壊した。

迅速劣化試験法 例１　　ＧＢ２１１２００３の開示に従って調製した砂
シェルフオート９６０　砂　　　　　４′Ｋｇポリアク
リル酸ナトリウム溶液　　ｔｚｏ、？（３％）水酸化カ
ルシウム　　　　　　　　５２１ｘ、３％）ポリアクリ
ル酸ソーダはＧＢ２１１２００３の実施例１に示す詳細
に従って調製し、又中和はｐｉ：Ｉ７．２まで行った。

一般に中子製造時に使用される方法に従って非イオン活
性剤（ＥＭＰＩＧＥＮ　ＢＢ）を０．２％（樹脂重量に
対し）添加した。

砂混合物は実験室用羽根付きｉキサ−で調合されるが先
ず重合体の溶液を砂に加え１分間攪拌抜水酸化カルシウ
ムの粉末を加えた。

５．０８３Ｘ　５．０８信ＡＦ’Ｓ耐圧試験片は標準方
法によって作り、２酸化炭素を（試験片を硬化する為に
）２０秒間ＧＢ　２１１２００３　に記載した如き２．
５１／馴量を通し処理した。

得られた試験片の半分はそのままの状態で保存し、残り
の半分はその雰囲気が急速に水蒸気で飽和する２酸化炭
素を、ｆ　＋）エチレン製に充満し封入して保存した。

これらの結果は無保護の混合物に於いての高濃度の２酸
化炭素では急速な劣化が生ずることを示している。

実施例２　改良混合物 チェルアオーピロ０　砂　　　　　３！に９ポリアクリ
ル酸ナトリウム溶液　　９０．９（３％）水酸化カルシ
ウム　　　　　　　　３０ｇ（１％））酸化マグネンウ
ム　　　　　　　　　９ｇ　（０，３％））予剣倒クエ
ン酸ナトリウム　　　　　　　３ｇ　（０，１％））混
合物及び試験片は実施例１と同様調製作成した。

木組合せで高湿度と高２酸化炭素の雰囲気中に於て“ａ
ｓ　ｑａθｓｅｄ“ガス処理後の強度から全く劣化のな
い優れた保存強度を与えた。

実施例２の添加物を加えた組合せによる有用性は下記の
如き酸化マグネシウムを除外した新しい添加物の例と比
較することによって明白となる。

実施例３ チェルフオ−１６０砂　　　　　３ｋｇポリアクリル酸
ナトリウム溶液　　９０ｐ（３％）水酸化カルシウム　
　　　　　　　３０．９（１チ）クエン酸ナトリウム　
　　　　　　’ｌ　　（０，３％）実施例４゜ チェルフオー）−”６０　　砂　　　　　３ゆポリアク
リル酸ナトリウム溶液　　９０ｇ（３％）水酸化カルシ
ウム　　　　　　　　３０ｇ（１％）酸化亜鉛　　　　
　　　　　　　９ｇ（０，３％）クエン１°タカルシウ
ム　　　　　　　　　９．５１　（０，３％ン犬中子の
試験法 実施例２の結果からはＧＢ２１１２００３に開示した如
き塩基性混合物に加わうるにクエン酸カルシウムと酸化
マグネシウムの使用は多湿下、この場合中子の硬化に２
酸化炭素を使用する鋳物中子工場の如き高い２酸化チオ
尿素量が予想される所で特に優れた中子の保存安定性を
与えろことが示された。

水酸化カルシウム、酸化マグネシウム及びクエン酸カル
シウムを含む混合物を使用する有用性は実施例６を実施
例５と比較することＫよって認められる。この場合、水
酸化カルシウムと酸化マグネシウムのみでは期待される
強度は得られない。

従って３＠の砂混合物をこれら添加物を入れて作り、更
に少くとも２＠０１０′Ｋｇ単一樽状円筒形のブロック
試験中子を各々の混合物により作成した。この中子は２
０秒にわたって直径ｇ、　５　ｇ　（３／８ｉｎ）管を
通して（特に２ｒＩ１．化炭素ガスの流量コントロール
せずに）　Ｚ７６　Ｘ　１０　　Ｐａ（４０ｐｓ、　ｉ
）の圧力の２酸化炭素によりガス処理した。

えられた中子は衝撃貫通試験機によって一定間隔をおい
て試験し中子内壁の強度を評価した。各々の貫通試験に
対しての中子はその都度新しい未試験の部分を使用した
。

実施例５　酸化マグネシウムのみ チェルフオービ６０　砂　　　　３６に９ポリアクリル
酸ソーダ溶液　　　１．０８に９（３チ）水酸化カルシ
ウム　　　　　　　３６０ｇ（１％）酸化マグネシウム
　　　　　　　ｘｏｓｌｏ、３％）３（１５の１ｏｋｇ
の中子を作成し、１１［５はそのま匁空気中曝露で保存
し、１岡は袋に封入して（１００チＲｆ（）空気中（空
気のみ）で保存し、残りの１個は袋に封入して（１００
％ＲＨ）ＬＪ化炭素中（二酸化炭素のみ）に保存した。

これらσ）中子を一２℃から６℃の温度で同一時間保存
した。

これらの中子は殆んど完全に空気中で劣化し、これ以上
の試験は続けられなかった。

実施例６　クエン酸カルシウムと酸比マグネシウムチェ
ルアオート”６０　　砂　　　２２ゆポリアクリル酸ソ
ーダ溶ｉ　　　６６０ｇ（３％）水酸化カルシウム　　
　　　　２２０ｇ（１％））９化マグネシウム　　　　
　　　４４ｇ（０，２％））予備ＴＷＨクエン酸カルシ
ウム　　　　　２２ｉ０．ｘ％））２　ｆｉｌｌの中子
を作成し、１程は空気中に曝露保存し残りの１＠は２酸
化炭素中でその結果相対湿度は１００％となる袋に封入
して保存した。

空気中曝Ｗ！温度、−１℃、９０％ＲＨ＊１００％湿度
のこの中子は軟化はしないがもろくなり検知器が中子を
貫通するので中子の面が確実に破壊し１ｍ数の読みが少
なくなった。

実施例６は保存性の改良に最も成功した添加物の組合せ
を示している。

比較の為に実施例７にＧＢ２１１２００３による砂湿金
物で作成した１０ｋ１７の中子の衝撃貫通数を示す。

実施例７ チエル７オー）”６０　　砂　　　　２２ｋｇポリアク
リル酸ソーダ溶液　　　６６０．！ｉ＋（３％）水酸化
カルシウム　　　　　　　　２２０．ｐ（１チ）２飼の
ｌ０ＱＦ中子を作成し実施例６と同様保存した。

これら中子は２酸化炭素中に於ける保存で２４時間丈で
完全に結合が破壊してしまった。全気中曝露の中子でさ
えも空気中の２酸化炭素を吸収することによって５日以
内に分解した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アルカリ土金属水酸化物および１種又はそれ以上の
   多価金属酸化物と共に多塩基有機酸のアルカリ金属塩或
   は重合した一塩基有機酸のアルカリ金属塩からなるバイ
   ンダーおよび水を耐火性粒子に加え、そして得られた構
   成体へ酸性ガスを通し、この場合有機酸は２．５以上の
   ｐＫａを有し、及びアルカリ土金属水酸化物の添加前の
   アルカリ金属塩の溶液は５．７以上のｐＨを有すること
   からなる鋳型或は中子を形成する方法においてクエン酸
   カルシウムがそのバインダー中に存在し、そしてアルカ
   リ土金属水酸化物、クエン酸カルシウム及び多価金属酸
   化物の１類或は２種以上の総重量が該有機酸塩の２５〜
   ５００重量％であることを特徴とする方法。 ２、そのガスが２酸化炭素ガスであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項の方法。 ３、その重合した有機酸がポリアクリル酸であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１或は第２項の方法。 ４、そのアルカリ金属塩がポリアクリル酸ナトリウムで
   あることを特徴とする特許請求の範囲第３項の方法。 ５、そのアルカリ土金属水酸化物が水酸化カルシウムで
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１から第４項の
   いずれか１つの方法。 ６、その１種又はそれ以上の多価金属酸化物の１つが酸
   化マグネシウムであることを特徴とする特許請求の範囲
   第１から第４項のいずれか１つの方法。 ７、バインダー中に多価金属酸化物の１つ又は数種の多
   価金属酸化物の量がアルカリ土金属水酸化物、クエン酸
   カルシウム及び１種又はそれ以上の金属酸化物よりなる
   構成物の総重量の８０重量％までの量であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項から第６項のいずれか１つ
   の方法。 ８、酸化マグネシウムが耐火性粒子の総重量の２％まで
   の量バインダー中に存在することを特徴とする特許請求
   の範囲第６又は７項による方法。 ９、クエン酸カルシウムが耐火性粒子の総重量の１％ま
   での量バインダー中に存在することを特徴とする特許請
   求の範囲第１〜５項のいずれかによる方法。 １０、酸化亜鉛とクエン酸カルシウムの混合物が耐火性
   粒子の総重量の１％までの量バインダー中に存在するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第７項又は第８項による
   方法。 １１、有機酸のアルカリ金属塩を耐火性混合物の総重量
   の０．２から６％の間の量加えることを特徴とする特許
   請求の範囲第１〜１０項のいずれかの方法。 １２、有機酸のアルカリ金属塩を不溶融混合物の総重量
   の０．５から１．５％量加えることを特徴とする特許請
   求の範囲第１１項の方法。 １３、上記特許請求の範囲のいずれかの方法によつて形
   成される鋳物の型用及び中子。