JPS6147619B2

JPS6147619B2 -

Info

Publication number: JPS6147619B2
Application number: JP2598282A
Authority: JP
Inventors: Akio Yamanishi; Kanichi Sato; Takashi Tono
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1982-02-22
Filing date: 1982-02-22
Publication date: 1986-10-20
Also published as: JPS58145330A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、マイクロ波硬化性鋳型用の塗型剤に
関するものである。本発明者らは、先に、マイクロ波を透過し易い
素材より成る模型に、熱硬化性の粘結剤及びマイ
クロ波に対する誘電物質を含有する耐火物より成
る鋳型材料を充填し、その後当該鋳型材料にマイ
クロ波を照射することによつて、鋳型材料中に含
まれている誘電物質が発熱し、この熱によつて粘
結剤が硬化し、このようにして鋳型材料を硬化さ
せた後、抜型して鋳型を製造する鋳型造型法を提
案している。本発明は、この鋳型造型法において
使用する塗型剤に関するものである。本発明者らはまた、通常の粉体塗型剤では種々
の不具合を有するため、上記鋳型造型法に用いる
塗型剤として、耐火物粒子、フエノール樹脂及び
水またはアルコールより成る液状塗型剤を提案し
ている（特願昭53−102930号）。しかしながら、本発明者らのさらに鋭意研究の
結果、上記造型法に使用される塗型は、次のよう
な性質を持つ必要がある。 (1) 塗型と鋳型材料がマイクロ波照射により同時
に発熱・硬化するのだが、その際に塗型は鋳型
に密着しなければならない。すなわち、塗型剤
の塗膜が鋳型に密着していないと、塗型の剥離
によるすくわれやベーニングが製品面にでるこ
とがある。 (2) 塗型剤の塗膜は、0.1〜0.5mm程度の厚さの硬
質の層となつて鋳型に密着するので、塗膜（塗
型）と鋳型の熱膨張率がほぼ似たような値でな
ければならない。両者が著しく異なると、ベー
ニングの原因となる。 (3) 上記造型法に使用される模型としては、マイ
クロ波エネルギー損失が小さく、かつ適度の耐
熱性及び弾性を有することが要求されるので、
シリコーンゴムやフツ素ゴム、あるいは乾燥木
材、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹
脂もしくはこれらの樹脂にガラス繊維等の剛性
を付与する物質を充填したものなどの基体の鋳
型側表面に上記シリコーンゴムやフツ素ゴムを
被覆したもので製作される。従つて、模型の表
面層の材質であるシリコーンゴム等に充分に塗
れなければならない（液状塗型剤の耐熱ゴム層
への塗れ性）このような点からみて、本発明者らが先に具体
的に提案（特願昭53−102930号）している耐火物
粒子（300メツシユのシリカ100部）、水溶性レゾ
ール型フエノール樹脂（10部）及び水（60部）か
ら成る塗型は、模型表面層のシリコーンゴム等に
対しての塗れ性が悪く、マイクロ波加熱造型法に
より造型された鋳型は、しばしば塗型がまだら状
になつていることがあつた。また、他の具体例の
耐火物粒子（400メツシユのアルミナ微粉100
部）、フエノール樹脂（５部）、メタノール（30
部）から成る塗型は、シリコーンゴムに対する塗
れ性に関しては問題はないが、鋳型の砂層と塗膜
との接着が悪く、塗膜層が容易に剥離するという
欠点があつた。したがつて、本発明の目的は、前記した塗型の
具有すべき特性を満足するマイクロ波硬化性鋳型
用に好適な塗型剤を提供することにある。本発明者らの研究によると、上記目的は、基本
的には、耐火物粒子に熱硬化性樹脂、砂鉄、及び
水またはアルコールを配合してなる塗型剤により
達成される。この基本組成から成る塗型剤を使用することに
より、模型の耐熱性ゴム層に対する塗れ性は著し
く改善され、塗膜層のベーニングの発生は完全に
防止され、またすくわれも殆んど防止できる。ただし、上記塗型剤によれば、塗膜層にほんの
微少のすくわれが生ずる場合がある。この問題
は、本発明の第二の塗型剤、すなわち耐火物粒子
に熱硬化性樹脂、砂鉄、酢酸ビニル、及び水また
はアルコールを配合してなる塗型剤により、完全
に解消される。本発明に係る塗型剤に使用される耐火物粒子
は、塗型の基材となるものであり、例えばジルコ
ン粉、溶融シリカ粉、アルミナ粉、硅石粉などが
ある。熱硬化性樹脂は粘結剤として用いられ、例えば
フエノール樹脂、尿素樹脂等が使用できるが、特
にレゾール型フエノール樹脂が最も好適である。本発明に係る塗型剤においては、上記成分の他
に砂鉄（Fe₃O₄）を添加する。これにより塗膜層
のベーニングを顕著に防止できる。本発明に係る第一の塗型剤は、適量の水または
アルコールを溶剤として使用し、これに上記各成
分を添加し、所定時間混練することにより得られ
る。各成分の配合比は、前記した塗型に具備され
るべき特性を勘案すれば、耐火物粒子100重量部
に対して、熱硬化性樹脂は20〜40重量部、砂鉄は
20〜30重量が最も好適な範囲である。本発明に係る第二の塗型剤では、上記各成分の
他にさらに酢酸ビニル、特に酢酸ビニルエマルジ
ヨンが添加される。この酢酸ビニルは、塗膜の熱
膨張に対するクツシヨン剤としての作用を有し、
該酢酸ビニルを塗型に添加することにより、溶融
金属が鋳込まれた際に生ずる鋳型の膨張に対して
追従性を持たせることができ、前記第一の塗型剤
で僅かな問題として残されていた塗膜層のすくわ
れが完全に防止できる。酢酸ビニルの配合比は、耐火物粒子100重量部
に対して0.5〜1.0重量部が最も好適な範囲であ
る。このようにして得られた塗型剤は、ついで注
入、どぶ漬け（浸漬）あるいはスプレイなどの塗
型方法によつて模型表面に塗布される。塗型剤を模型表面に塗布するのに、模型キヤビ
テイ内に塗型剤を注入することによつて行なう場
合や、いわゆるどぶ漬けにより行なう場合には、
シリコーンゴム等の耐熱ゴム表面層への塗れ性の
点から、溶剤として水を用い、また75B′e以上、
好ましくは80B′e以上の濃度が必要である。これ
を添附図面で説明すれば、図面はどぶ漬けによる
液状塗型剤の耐熱ゴム層への濡れ性（従つて、塗
れ性を意味する）を示すグラフである。図面から
明らかなように、100％の濡れ面積（Wet
Area）を得るには約80B′e以上が必要である。同
様に、スプレイ法を採用する場合には、溶剤とし
て水及びアルコールのいずれでもよいが、その濃
度は約70B′e以上が好ましい。上記各濃度は、溶
剤の量を加減することによつて容易に調節可能で
ある。以下に、本発明に係る塗型剤の好適な具体例を
示す。塗型剤１ジルコン粉（JIS粒度指数500） 100 重量部フエノール樹脂 30 〃砂鉄 20 〃酢酸ビニル 0.5 〃水 10 〃混練は撹拌下で約３分間行なう。得られた塗型
剤の濃度は約82B′eであつた。この塗型剤を模型表面に塗布する方法として
は、中子取りどぶ漬け法が適している。また、こ
の塗型剤には砂鉄が20重量部含まれており、この
塗型剤を用いて製造された鋳型は、アルミニウム
合金用及び鋳鉄用の鋳型としてだけでなく、鋳鋼
用の鋳型として用いても焼着は生じない。塗型剤２溶融石英微粉（JIS粒度指数490） 100 重量部フエノール樹脂 30 〃砂鉄 30 重量部酢酸ビニル 0.5 〃水 31.5 〃混練は撹拌下で約５分間行なう。得られた塗型
剤の濃度は80B′eで、主として鋳鉄用鋳型の塗型
として適している。模型表面に塗布する方法とし
ては、中子取りどぶ漬け法、スプレイ法の両方が
可能である。塗型剤３アルミナ粉（JIS粒度指数500） 100 重量部フエノール樹脂 40 〃砂鉄 20 〃酢酸ビニル 1.0 〃アルコール 28 〃混練は撹拌下で約４分間行なう。塗型剤４硅石粉（JIS粒度指数490） 100 重量部フエノール樹脂 35 〃砂鉄 20 〃酢酸ビニル 0.5 〃アルコール 35 重量部混練は撹拌下で約５分間行なう。以上のようにして本発明に係る塗型剤が表面に
塗布された模型は、ついで前記したマイクロ波加
熱による鋳型造型に供される。すなわち、上記塗
型剤が塗布された模型に鋳型材料（鋳物砂）を充
填し、その後当該鋳型材料にマイクロ波を照射す
ることによつて、鋳型材料中に含まれている誘電
物質が発熱し、この熱によつて鋳型材料及び塗型
剤中の粘結剤が硬化し、このようにして鋳型材料
及び塗型を密着した状態で硬化させ、抜型して塗
型を具備した鋳型が得られる。上記鋳型造型法において用いる鋳型材料は、熱
硬化性の粘結剤及びマイクロ波に対する誘電物質
とを含有する耐火物より成るもので、マイクロ波
の照射によつて発熱・硬化するものであれば何を
用いてもよいが、以下により好ましい具体例を説
明する。なお、ここでいう熱硬化性の粘結剤と
は、熱可塑性樹脂に硬化剤を配合して熱硬化性と
したものをも含む。まず、第１の具体的な鋳型材料の例としては、
粘土分0.5〜６％および炭質有機物0.3〜５％を含
有する乾式再生砂100重量部に対し、熱硬化性樹
脂２〜５重量部を含有している材料が挙げられ
る。この鋳型材料は、鋳造工場で大量に発生する回
収砂を傾斜回転容器内に収容し、該回収砂に回転
容器の回転により複合循環運動を与えると共に、
回転容器内に配設されかつ該容器の回転方向と対
向方向に回転するアジテーターの回転により、上
記循環運動状態の回収砂に衝撃摩擦作用を与える
ことによつて回収砂を所定時間乾式洗浄し、分級
および微粉除去をした後、このように再生処理さ
れた回収砂に熱硬化性樹脂を添加混練することに
よつて製造することができる。上記のようにして
製造された再生砂は、若干の粘土分と灼熱減量を
含んでいることが特長である。粘土分は鋳型が溶
湯注入時に受ける熱衝撃を適度に緩和する役目を
果たし、一方、灼熱減量は主に炭質有機物である
ためマイクロ波加熱に寄与する誘電物質として有
効な役割を果たすことができる。したがつて、上
記のようにして得られる再生砂は、そのままマイ
クロ波硬化用鋳型材料の原料として使用できる。なお、この鋳型材料において用いる熱硬化樹脂
としては、レゾール型フエノール樹脂、レゾール
型＋ノボラツク型混合のフエノール樹脂、ノボラ
ツク型フエノール樹脂（但し、この樹脂は熱可塑
性であるため、ヘキサメチレンテトラミン等の硬
化剤を通常10〜15％程度含有させ、熱硬化性とす
ることが必要である）があるが、この他フラン樹
脂等の熱硬化性樹脂も使用できる。これらの熱硬
化性樹脂は、一般に新砂に混合される場合には２
〜７％添加されるが、上記により得られる再生砂
の場合は、再生砂100重量部に対し２〜５重量部
で充分である。例えば再生砂100重量部に粉末フ
エノール樹脂（ヘキサメチレンテトラミンを樹脂
に対し15％含有、融点70〜97℃、ゲルタイム35〜
67秒／150℃）３重量部および白灯油0.2部を配合
し、混練機により３分間混練処理することにより
鋳型材料を製造することができる。また、鋳型材料の第２の好ましい具体例として
は、水溶性黒鉛分散体にフエノール樹脂（水溶
液）を添加し、新砂と混合したものを加熱乾燥し
て成るもので、新粒表面にカーボン質がコーテイ
ングされた状態となつた鋳型材料が挙げられる。
この鋳型材料は、新砂に水溶性黒鉛分散体とフエ
ノール樹脂（黒鉛分散体の重量の数パーセント）
を加え、ミキサーで数分間混砂し、次いでこれを
加熱乾燥させ、加熱時にフエノール樹脂が硬化す
ることによつて粒塊状になつた砂を、マラー等で
粉砕することによつて砂粒状にすることができ
る。以上に好ましい鋳型材料の具体例を示したが、
さらにこの他に、新砂、熱硬化性樹脂（熱可塑性
樹脂に硬化剤を配合して熱硬化性としたものを含
む）および黒鉛等の誘電物質を混練して成る鋳型
材料や、熱硬化性樹脂と新砂に、マイクロ波に対
する誘電物質としての作用を有する炭化砂を混合
して成る鋳型材料を用いることもできる。なお、上記の鋳型材料を模型内に充填するの
は、流し込みやダンピングあるいは吹込み等任意
の方法によつて行なうことができる。以上にマイクロ波硬化性鋳型の製造方法に用い
る模型、塗型剤および鋳型材料について詳細に説
明したが、上記の材料等を用いれば、周波数
2450MHz、出力6KWのマイクロ波を２〜３分間
照射することにより金型面と同等な精度を有し、
鋳型肌面の秀れた鋳型を製造することができる。
またこの鋳型を用いることにより、きわめて高品
質の鋳型製品を製造することができる。下記表−１に、本発明に係る各種塗型剤を用い
て鋳型を製造した場合の効果を、従来公知の各種
塗型剤を用いた場合と比較して示す。なお、模型
としてはシリコーンゴム被覆模型を用い、マイク
ロ波照射は2450MHz×6KWで１Kg当り１分の割
合で行なつた。

【表】

【表】以上述べたように、本発明に係る塗型剤を使用
することにより、 (1) 塗膜はそれ自体が硬質の膜なので、鋳物砂の
骨材の影響が比較的少なく、低級な再生砂でも
使用可能である、 (2) 造型用の模型の中で鋳物砂と共に硬化させる
ので、塗膜の表面自体が模型表面を転写でき
る、 (3) 従来の塗型に比べて粘結剤（レジン）の量を
多くしたことにより、硬化後の塗型が模型にし
みつくことなく離型できる、 (4) 熱可塑性の酢酸ビニルを塗型に添加したこと
により、溶融金属が鋳込まれた際に生ずる鋳型
の膨張に対し追従性を持たせることができ、塗
膜層のすくわれが防止できる。 (5) 砂鉄（Fe₃O₄）が塗型に添加されたことによ
り、塗膜層のベーニングが防止できる、などの
種々の利点が得られる。従つて、本発明に係る
塗型をマイクロ波加熱による造型法に用いるこ
とにより、鋳型肌面の優れた鋳型を製造でき
る。

【図面の簡単な説明】

図面は、どぶ漬けによる液状塗型剤の耐熱ゴム
層への濡れ性を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１耐火物粒子に熱硬化性樹脂、砂鉄、及び水ま
たはアルコールを配合してなることを特徴とす
る、鋳型用模型面に塗型剤を塗布した後マイクロ
波硬化性鋳型材料を充填し、マイクロ波照射によ
り鋳型材料と塗型剤を同時に硬化させて鋳型表面
に塗膜を転写する方式のマイクロ波硬化性鋳型用
塗型剤。２耐火物粒子がジルコン粉、アルミナ粉、硅石
粉、溶融シリカ粉である特許請求の範囲第１項に
記載の塗型剤。３熱硬化性樹脂がレゾール型フエノール樹脂で
ある特許請求の範囲第１項に記載の塗型剤。４ボーメ度が70B′e以上であり、スプレイ用に
好適な特許請求の範囲第１項に記載の塗型剤。５ボーメ度が80B′e以上であり、どぶ漬け用に
好適な特許請求の範囲第１項に記載の塗型剤。６耐火物粒子に熱硬化性樹脂、砂鉄、酢酸ビニ
ル、及び水またはアルコールを配合してなること
を特徴とする、鋳型用模型面に塗型剤を塗布した
後マイクロ波硬化性鋳型材料を充填し、マイクロ
波照射により鋳型材料と塗型剤を同時に硬化させ
て鋳型表面に塗膜を転写する方式のマイクロ波硬
化性鋳型用塗型剤。７耐火物粒子がジルコン粉、アルミナ粉、硅石
粉、溶融シリカ粉である特許請求の範囲第６項に
記載の塗型剤。８熱硬化性樹脂がレゾール型フエノール樹脂で
ある特許請求の範囲第６項に記載の塗型剤。９ボーメ度が70B′e以上であり、スプレイ用に
好適な特許請求の範囲第６項に記載の塗型剤。１０ボーメ度が80B′e以上であり、どぶ漬け用
に好適な特許請求の範囲第６項に記載の塗型剤。