JPS5842771B2 - 鋳物砂 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、常温または加熱により硬化する鋳物砂に関す
るものである。

従来、鋳物砂の主成分である耐火物粒子の粘結剤は、無
機系、有機系に大別される。

無機系粘結剤の代表的なものとして水ガラスやベントナ
イトがあり、有機系粘結剤の代表的なものとしてフェノ
ール樹脂やフラン樹脂がある。

一般に、無機系粘結剤を用いた鋳型は注湯後も高強度を
有しているため崩壊性が著しく劣り、特に、中子等、鋳
ぐまれる部分に用いた場合鋳型を崩して仕上げるときに
非常に困難な作業となる。

有機系粘結剤を用いた鋳型は、崩壊性は良好であるが、
衛生面での問題が多い。

たとえば、フェノール樹脂を用いたシェル・モールド法
は、ノボラック型フェノール樹脂とへキサ・メチレンテ
トラミンを耐火物粒子に被覆した鋳物砂を、３００℃前
後に予熱した金型に充填し焼成して作られるものである
が、被覆時から注湯後までアンモニア。

フェノール、ホルマリン、シアン等の有害ガスを発生す
る。

本発明の目的は、常温または加熱により硬化し、高強度
を有すると共に、注湯後の崩壊性が良く、しかも有害性
ガスの発生の少ない鋳物砂を提供することにある。

本発明者等は上記目的を達成するために鋭意研究を重ね
た結果、耐火物粒子に常温強度を上げるために有効なビ
ニル系樹脂、耐熱性に有効なアルキル・シリケート、更
に水溶塗型乾燥時における保持強度を表わす耐水性に有
効な脂肪油もしくはアルキッド樹脂を加えれば上記の目
的が達成できることを見出して本発明に到達したもので
ある。

本発明において耐火物粒子に加える第１成分のビニル系
樹脂としては、具体的には、酢酸ビニル樹脂、ポリ・ビ
ニル・アルコール等を、その溶媒であるアルコール、エ
ステル、水などの一種又は、二種以上の混合溶剤に溶か
したものを使用する。

ビニル系樹脂の特徴は溶剤に溶は易く、常温における接
着力が太きいなどの利点がある半面、耐熱性が極めて低
く、しかも耐水性が低い欠点がある。

これを改善するために、耐熱性を高める方法として第２
成分であるところのアルキル・シリケートを、耐水性を
高める方法として第３戒分である脂肪油もしくはアルキ
ッド樹脂を添加する。

第２成分のアルキル・シリケートは、メチル、エチル、
ブチル、フェニル、オクチル、ラリウルなどのアルキル
基を有する硅酸エステルである。

本発明においては、アルキル・シリケートを酸性触媒存
在下で加水分解することにより、アルコール。

水及びシリカとに分離し易い硅酸ゾルとした後、前記ビ
ニル樹脂と混合するのであるが、これによりビニル系樹
脂の耐熱性を著しく増加させることができる。

しかも硬化後にはアルコールが揮発し、シリカしか残ら
ないためアルキル・シリケート加水分解液からの有害ガ
ス発生は全くない。

しかしながら、第１成分のビニール系樹脂および第２戒
分のアルキル・シリケートを添加したものにおいては、
水溶性塗型を塗布し炉中で乾燥させると、炉中が１４０
℃前後になると軟化して変形する。

そこで、耐水性を増するために第３成分の脂肪油もしく
はアルキッド樹脂を添加する。

脂肪油としては亜麻仁油、大豆油、荏油、魚油、桐油、
ヒマワリ油、クルミ油、ヒマシ油、オイチカシ油等の乾
性のものを使用する。

脂肪油は、単独では、これまでにも亜麻仁油や桐油が使
用されているが、大量に添加しなければならず、またそ
の硬化が酸化重合であり、その速度が遅いため２００℃
前後に加熱する必要があった。

しかし、本発明ではアルキル・シリケートにより耐熱性
を与え、脂肪油は耐水性のみを補なえばよいため、僅か
の添加量で良く、加熱も必須の要件ではない。

アルキッド樹脂としては基本的には、フタル酸、イソフ
タル酸、マイレン酸、フマール酸、セバシン酸、アジピ
ン酸、酒石酸、リンゴ酸等の多塩基酸とグリセリン、ペ
ンタエリスリトール、エチレンクリコール、ソルビトー
ル等の多価アルコールとの縮合によって得られる高分子
エステルであるが、実用的には、この状態で使われるこ
とは少なく、亜麻仁油、大豆油、荏油、魚油、桐油等の
脂肪油を含ませて脂肪酸変性したものや、ロジン。

エステルロジン、フェノールレジンなどの樹脂で変性し
たものが使用される。

この場合アルキッド樹脂と脂肪油との割合は脂肪油含量
２５〜７５％である。

本発明の粘結剤組成物の揮発分除去後の固形物はビニル
系樹脂、アルキル・シリケートから析出するシリカ分お
よび、脂肪油もしくはアルキッド樹脂より成る。

そして、その固形物の重量割合は、粘結剤組成物の揮発
分除去後の固形物全体を１００％とすると、ビニル系樹
脂３０〜６０φ、アルキル・シリケートから析出するシ
リカ分２０〜５０％、脂肪油もしくはアルキッド樹脂１
０〜３０％の範囲のもので後述するように良好な結果が
得られている。

また鋳物砂と粘結剤組成物の揮発分除去後の固形物との
重量割合は、耐火物粒子として珪砂を使用した場合、珪
砂１００重量部に対しビニル系樹脂０．３〜１．２重量
部、アルキル・シリケートから析出するシリカ分０．２
〜１．０重量部、脂肪油もしくはアルキッド樹脂０．０
５〜１．０重量部になるように配合したものは後述する
ように良好な結果が得られている。

本発明における鋳物砂の硬化反応は、ビニル系樹脂の溶
剤、アルキル・シリケート加水分解液の揮発分を除去し
、脂肪油もしくはアルキッド樹脂を酸化重合させること
により完了する。

方法としては、ビニル系樹脂の溶剤、アルキル・シリケ
ート・加水分解液の揮発分の除去は、鋳物砂中に空気を
流し通気することが有効であり、加熱した空気では更に
促進される。

脂肪油もしくはアルキッド樹脂の酸化重合は、一般には
加熱雰囲気中に於いて促進される。

以上のように加熱した空気を送るまたは加熱雰囲気にさ
らすという２つの硬化方法の共通点は加熱であり、本発
明の鋳物砂の硬化方法は加熱空気を流すことが最も望ま
しい。

しかし本発明は硬化方法を限定するものではなく、常温
放置や加熱炉中でも、前述の方法よりも長時間を要する
が硬化することはできる。

又、脂肪油もしくはアルキッド樹脂の酸化重合に要する
時間は、ビニル系樹脂の溶剤、アルキル・シリケート・
加水分解液の揮発分の除去による硬化時間よりも長時間
を要するため、本発明では、硬化時間を短縮する方法と
して、脂肪油もしくはアルキッド樹脂硬化の触媒である
ナフテン酸金属セッケンを、あらかじめ脂肪油もしくは
アルキッド樹脂に混合し、それを加熱し重合を途中まで
進めたり、鋳物砂混練時に添加することにより調整する
。

ナフテン酸金属セッケンの金属としては、銅、コバルト
、鉛、マンガン、亜鉛があり、脂肪油もしくはアルキッ
ド樹脂１００重量部に対しての重量割合は、あらかじめ
脂肪油もしくはアルキッド樹脂に添加する場合には０．
１〜１重量部、鋳物砂混練時に添加する場合には１〜５
０重量部で良好な結果が得られる。

以上のごとき鋳物砂よりなる鋳型は、充分な強度を持ち
、耐水性もよく、造型時および鋳込時における有害ガス
の発生が殆んどなく、その後の崩壊性も良好である。

以下、本発明の実施例について述べる。

なお、塗型試験結果の実施要領は、試験片寸法横、縦２
５關、長さ１７０ｍｍの乾燥型標準抗折試験片を作り、
市販の水溶性塗型を５０ボーメに希釈した液に１０秒間
浸漬後、１３０℃の炉中で乾燥し、乾燥途中に変形や折
れたりしなかったものを良とした。

また、抗折力は、前記乾燥型標準抗折試験片を室温で測
定したものである。

なお本実験に於ける粘結剤の基本成分を表１ないし表４
に示す。

表１はビニル系樹脂溶液、表２は、アルキル・シリケー
ト・加水分解液、表３は、脂肪油、表４は、アルキッド
樹脂の配合組成を示す。

本発明の第３戒分として脂肪油を用いた場合の実験例を
表５に、アルキッド樹脂を用いた場合の実験例を表６に
示す。

表５および表６に示されるように、本発明で特定した成
分を用いた全試験片は、水溶性塗型を塗布し、１３０℃
の炉中で乾燥＊しても、乾燥途中で変形や折れたりしな
かったし、また抗折力も２５ｋｇ／ｃｒ？を以上であっ
た。

※３ 有効シリカ分が約４０優の４〜６量体を主とする
低線合体混合物。

※４ 濃塩酸を２０倍の水で希釈したもの。

※５ アルキル・シリケート加水分解液から析出するシ
リカ分。

※６ 符号ｇが、脂肪酸変性型、符号りが、 樹脂変性型のアルキッド樹脂である。

市販品であるため、詳細な配合組成は 不明。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 耐火物粒子にビニル系樹脂、アルキル・シリケート
   、および脂肪油もしくはアルキッド樹脂を含ませてなる
   鋳物砂。