JPH0468061B2 - - Google Patents
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- JPH0468061B2 JPH0468061B2 JP59167301A JP16730184A JPH0468061B2 JP H0468061 B2 JPH0468061 B2 JP H0468061B2 JP 59167301 A JP59167301 A JP 59167301A JP 16730184 A JP16730184 A JP 16730184A JP H0468061 B2 JPH0468061 B2 JP H0468061B2
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- mold
- polyvinyl alcohol
- aqueous solution
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
- B22C9/12—Treating moulds or cores, e.g. drying, hardening
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C3/00—Selection of compositions for coating the surfaces of moulds, cores, or patterns
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mold Materials And Core Materials (AREA)
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、生型用鋳物砂による鋳造用鋳型の製
造方法に関し、さらに詳しくいえば、造型された
鋳型の表面部を固める方法に関する。
〔技術の背景〕
鋳物工業において使用される鋳型は、一般にケ
イ砂を主材料とした鋳物砂により造型されてい
る。すなわち、ケイ砂にベントナイト等の粘結剤
を混入させたものを目的の形に圧縮成型すること
によつて鋳型とする、いわゆる生砂型が用いられ
ている。この方法は中小鋳物品の製造には多くの
利点をもち有効であつて広く用いられているが、
放置すると鋳型の表面が脆弱となりやすく、脆弱
となつた後には溶融金属の流れによつて鋳型表面
の砂粒が脱落して砂喰いなどの欠陥の原因とな
り、また手で触れるとさらに砂粒の脱落が烈しい
ので強固に搗き固めたものでも、そのまま中子と
して用いることはできなかつた。これら生砂型の
欠点を防ぐには、主型を造型した後、可及的速や
かに注湯するとか、中子には塗型を施すなどの対
策を講ずるのが普通であつた。特に中子は周囲を
溶湯で包まれるので、その条件は苛酷であり、近
年これらの問題点を改善するべく鋳型の製造方法
が各種提案されている。
〔従来技術と問題点〕
従来の鋳型製造方法としては、上記した生砂型
による方法のほか、その生砂型の欠点を改善した
方法として、例えば無機物質であるケイ酸ソーダ
(水ガラス)を鋳物砂の結合剤として配合したも
のを使用し、造型後、炭酸ガスを通気させて鋳型
全体を固化させる方法、または結合剤として有機
物質であるフエノール樹脂やフラン樹脂をケイ砂
に配合して造型後、鋳型全体を固化させる方法、
あるいはイソキユア樹脂を配合した鋳物砂により
造型後アミン系ガスを通じて鋳型全体を固化させ
る方法などが知られている。
これらの方法によれば、生砂型に比べて強度は
増大し表面の脆弱さも改善されるが、鋳型全体を
固化させるため前者の無機系結合剤を用いたもの
では、鋳型の崩壊性が悪く鋳物砂の再生使用が困
難であり、また水に溶けてアルカリ性を呈するた
め廃棄処理に制約があるなどの欠点を有してい
る。後者の有機系結合剤を用いたものは、一般に
高価であるうえ有毒ガスを使用する場合もあり、
また溶融金属の注湯時や砂の混練時に刺激臭を発
生し、混練後の鋳物砂の可使時間も短いなどの欠
点を有している。さらに結合剤として上記ケイ酸
ソーダ、フエノール樹脂、フラン樹脂またはイソ
キユア樹脂などを鋳物砂に配合させる方法では、
鋳物砂中にベントナイトなどの微粉が含まれてい
ると、結合剤がこれに吸着消費されて本来の作用
が十分に発揮できない。また、これらの方法では
鋳型全体を固化させてしまうため鋳型が強すぎ
て、中子として使用した場合、溶融金属の凝固時
に起こる金属の収縮を吸収できず鋳物に亀裂を生
じやすい。
また、デキストリンを鋳型の塗型剤として鋳型
表面に塗布した後、乾燥固化する方法も知られて
いるが、この方法では、塗布したデキストリンが
乾燥固化された後でも鋳型自身のもつている水分
あるいは大気中の水分を吸収し、軟化され、脆く
なりやすく、特に鋳型の表面安定度が経時的に低
下してゆくため鋳型の保存性および作業性に問題
があり実用的なものではない。
このため鋳物工業においては、より実用性の高
い鋳型の製造方法を開発することが強く望まれて
いた。
本発明者らは以前、感光性樹脂液を鋳型表面に
塗布した後、露光処理を行うことによつて、その
表面に硬化層を有する鋳型の製造方法を開発した
(特願昭58−245189号)。しかし、この方法は光を
用いるという繁雑さがあつた。
〔発明の目的〕
本発明者らは、より安価でしかも実用的な鋳型
を得るべく鋭意研究を進めた結果、鋳型表面にポ
リビニルアルコールを含有する水溶液を塗布し、
加熱処理を施すことで、鋳型表面部を固めて得ら
れる鋳型によつて、その目的が達成できることを
見い出し、本発明を完成した。
〔発明の構成〕
すなわち、本発明は、生型用鋳物砂により造型
された鋳型表面に、重合度が200〜3000であり、
かつ、ケン化度が50〜98モル%であるポリビニル
アルコール1〜50重量%を含むポリビニルアルコ
ール水溶液、または他の樹脂水溶液に1〜50重量
%の割合で部分ケン化ポリビニルアルコールもし
くは完全ケン化ポリビニルアルコールを添加して
得られた水溶液を塗布した後、加熱処理を施し、
鋳型表面部を固めることを特徴とする鋳型製造方
法である。
以下、本発明を詳細に説明する。
(生型用鋳物砂)
本発明において用いられる生型用鋳物砂として
は、粘結剤としてベントナイトなどを配合した一
般に鋳物工業において用いられている鋳物砂が使
用できる。また、この鋳物砂はかならずしも新し
く配合したものである必要はなく、生型用鋳物砂
として造型、注湯され型ばらしして得られる戻り
砂に加水して、混練したものであつてもよい。
このような生型用鋳物砂を使用して、鋳型を造
型する方法としては、機械的に圧縮する方法、手
込めにする方法など、公知の鋳型造型方法を用い
ることができる。
上記したような方法により目的の型に鋳型を造
型した後、その鋳型表面に、ポリビニルアルコー
ルを含有する水溶液を塗布する。
(ポリビニルアルコールを含有する水溶液)
本発明で用いられるポリビニルアルコールを含
有する水溶液としては、ポリビニルアルコール水
溶液でもよいし、また他の樹脂水溶液にポリビニ
ルアルコールを溶解したものでもよい。
(ポリビニルアルコール水溶液)
ポリビニルアルコール水溶液に使用するポリビ
ニルアルコールとしては、一般に市販されている
重合度が200〜3000のものも使用できるが、好ま
しくは、重合度が300〜2400程度のものが用いら
れる。重合度があまり高いと、得られるポリビニ
ルアルコール水溶液の粘度が高くなるから、鋳型
表面に均一に塗布することが困難となる。また逆
に重合度が低いと、塗布性は良くなるが加熱硬化
されて得られる鋳型の強度は不十分となり、ま
た、粘度が低いため鋳型へのしみ込み量が多くな
るから、満足な塗布層が得られないため好ましく
ない。
さらに、使用するポリビニルアルコールのケン
化度も考えなくてはならない。ポリビニルアルコ
ールのケン化度は高くても低くても水への溶解性
は悪くなり、粘度の高い水溶液になる。このた
め、本発明に用いるポリビニルアルコール水溶液
を調整するためには、ケン化度が50〜98モル%程
度のポリビニルアルコールを用いるのが好まし
い。
また、ポリビニルアルコール水溶液の濃度とし
ては、1〜50重量%のものが使用できるが、塗布
性及び硬化強度を考慮すると特に好ましい濃度は
2〜30重量%である。1重量%よりも少ない場合
には、加熱硬化させて得られる鋳型の強度は不十
分となり、50重量%を超えた場合には、使用する
ポリビニルアルコールの重合度にもよるが、得ら
れるポリビニルアルコール溶液の粘度が高くなる
ため、鋳型表面に均一に塗布することが困難とな
り、好ましくない。
(他樹脂を含有するポリビニルアルコール水溶
液)
本発明で用いられる他樹脂水溶液としては、ポ
リアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリイタコン
酸、ポリビニル酢酸、ポリクロトン酸、ポリマレ
イン酸などの酸系ポリマー、ポリクロチルアルコ
ール、ポリメチルブチノール、ポリアリルカルビ
ノール、ポリヒドロキシプロピルメタクリレー
ト、ポリプロピレングリコールモノアセテートな
どのアルコール系ポリマー、ポリアクリルアミ
ド、ポリメタクリルアミド、ポリイソプロピルア
クリルアミド、ポリアリルアミンなどのアミドま
たはアミン系ポリマー、ヒドロキシエチルセルロ
ース、カルボキシメチルセルロースなどの変性セ
ルロース、アルデヒド系ポリマー、エーテル系ポ
リマー、水溶液アルキド樹脂などの水溶性樹脂を
水に溶解したものがある。
また、水溶性コポリマー型のスチレン−アクリ
ルアミド、スチレン−無水マレイン酸、ポリビニ
ルピロリドン−メチルビニルエーテル、ポリエチ
レンオキシドの水溶液も本発明に含まれる。
上記した、他樹脂水溶液に添加するポリビニル
アルコールとしては、重合度およびケン化度は特
に限定はなく、部分ケン化ポリビニルアルコー
ル、完全ケン化ポリビニルアルコールなどが使用
できる。そして、他樹脂水溶液に対するポリビニ
ルアルコールの濃度は1〜50重量%であつて、特
に好ましくは2〜10重量%である。1重量%より
も少ない場合には、加熱硬化されて得られる鋳型
の強度は不十分となり、50重量%を超えた場合に
は、使用するポリビニルアルコールの重合度にも
よるが、得られるポリビニルアルコール溶液の粘
度が高くなるため、鋳型表面に均一に塗布するこ
とが困難となり、好ましくない。
(ポリビニルアルコールの特例)
さらに本発明に用いられるポリビニルアルコー
ルを含有する水溶液としては、成分としてポリビ
ニルアルコールを含有する水溶性感光性樹脂液で
あつてもよい。この場合、水溶性感光性樹脂液中
のポリビニルアルコールの濃度は1〜50重量%、
特に好ましくは、2〜20重量%である。ポリビニ
ルアルコールの濃度がこの範囲より低いと塗布液
の鋳型表面への接着力が低下し、逆に多くなると
粘度が著しく増大してしまうため作業上好ましく
ない。
(塗布と鋳型表面を固める方法)
本発明方法では、上記したようなポリビニルア
ルコールを含有する水溶液を造型された鋳型表面
にスプレー塗布法、ハケ塗り法、ローラー塗布法
により塗布した後、加熱処理を施すことによつて
鋳型表面を固める。この加熱処理の方法として
は、バーナーであぶる方法、熱風を吹きつける方
法、電熱や赤外線などを熱源とした加熱器中に入
れる方法、マイクロ波加熱器に入れる方法、また
は使用するポリビニルアルコールの水溶液の中
に、メタノール、エタノールなどの可燃性物質を
添加しておいて、その溶液を鋳型表面に塗布した
後、直ちに塗布層に着火することによつて、その
可燃性物質を燃焼させる方法などがある。燃焼さ
せる方法においては、可燃性物質を燃焼させた
後、鋳型表面の固まり具合が不足の場合には、さ
らに前記した他の加熱処理を施してもよい。可燃
性物質の添加量としては、ポリビニルアルコール
を含有する水溶液に対して少なくとも50容量%以
上が好ましく、これ以下では、可燃性物質の燃焼
による鋳型表面の固まりが不十分となりやすいか
ら好ましくない。
また、このような加熱処理は単独でも行われる
が、併用することにより加熱処理時間の短縮が可
能となり実用上好ましい。
また鋳型を成型した後、これを使用するまでに
十分な時間があるときは、成型した鋳型をそのま
ま放置するか、あるいは成型直後に短時間の加熱
処理を施し、持ち運び可能な程度に鋳型表面部を
固め、適当な場所に格納貯蔵することなどで自然
乾燥させ、鋳型表面部をさらに固めておき、希望
するときに取り出して使用するという方法も可能
である。この方法は、成型作業の平準化、及び熱
エネルギーの節約に役立つ有用な方法である。
本発明方法は、鋳型において中子だけでなく主
型に対しても有効に用いることができる。
(ホウ素化合物の作用)
本発明方法において、ホウ素化合物を配合した
生型用鋳型砂を用いることにより、硬度の高い外
皮を有する鋳型を得ることができる。すなわち、
ポリビニルアルコールが鋳型表面に混在するホウ
素化合物と反応して、鋳型表面上でゲル化し、塗
布液が鋳型内部に浸透しにくくなるため比較的膜
厚のある安定した塗布層の形成が可能となり、そ
の後の加熱処理により硬度の高い外皮を有する鋳
型を形成できるためであり、本発明方法において
極めて有効である。
この場合ホウ素化合物を配合した生型用鋳物砂
の調製方法としては、1〜10重量%程度のホウ
酸、ホウ砂などのホウ素化合物を含有した水溶液
を、生型用鋳物砂に対し0.5〜10重量%添加し、
サンドミルなどで混練すればよい。こうすること
によつて鋳型表面全体にポリビニルアルコールの
ゲル化層を効率よく形成することができる。
(その他の配合物)
ポリビニルアルコールを含有する水溶液にデキ
ストリンなどの従来使用されている塗型剤を配合
すれば、鋳型表面部の固まりを速め、また強化す
る効果がある。
〔実施例〕
以下に実施例及び比較例を記載して、本発明を
具体的に説明する。なお、以下の実施例は単なる
例示であつて、本発明の方法をなんら限定するも
のではない。
実施例 1
ダクタイル鋳鉄工場現用の6号相当ケイ砂を骨
材とし、ナトリウム系ベントナイトを主粘結剤と
して調製した生型用鋳物砂を3回搗き固め、直径
50mm、高さ50mmの試験片を標準法により作成し
た。次に、重合度1000、ケン化度90モル%のポリ
ビニルアルコールの2.5重量%水溶液をスプレー
により、塗布量が約0.1g/cm2の割合になるように
試験片表面に塗布した後、バーナーにより150〜
180℃で15分間、加熱処理を施し、試験片表面部
を固めた。冷却後、標準法により圧縮強さ、表面
安定度及び硬度を測定した結果を第1表にまとめ
た。比較のため塗布を行わなかつた試験片につい
ても測定した。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to a method for manufacturing a casting mold using green molding sand, and more specifically, to a method for hardening the surface of a mold that has been formed. [Technical Background] Molds used in the foundry industry are generally made of foundry sand, the main material of which is silica sand. That is, a so-called green sand mold is used, which is made by compression molding silica sand mixed with a binder such as bentonite into a desired shape. This method has many advantages and is effective and widely used for manufacturing small and medium-sized castings, but
If left unattended, the surface of the mold tends to become brittle, and once it becomes brittle, the sand grains on the mold surface will fall off due to the flow of molten metal, causing defects such as sand-eating, and if you touch it with your hands, more sand grains will fall off. It was so violent that even if it had been thoroughly pounded, it could not be used as a core. To prevent these drawbacks of green sand molds, it was common practice to take measures such as pouring hot water as soon as possible after molding the main mold, or applying a coating to the core. In particular, since the core is surrounded by molten metal, the conditions are harsh, and in recent years various mold manufacturing methods have been proposed to improve these problems. [Prior art and problems] Conventional mold manufacturing methods include the above-mentioned green sand mold method, as well as a method that improves the drawbacks of the green sand mold, such as using an inorganic substance, sodium silicate (water glass), in the molding sand. After molding, use a mixture of silica sand as a binder and solidify the entire mold by aerating carbon dioxide gas, or by blending organic substances such as phenol resin or furan resin with silica sand as a binder. How to solidify the entire mold,
Alternatively, a method is known in which the entire mold is solidified by passing an amine gas after molding using foundry sand mixed with Isokure resin. According to these methods, the strength is increased and the brittleness of the surface is improved compared to green sand molds, but the former method, which uses an inorganic binder to solidify the entire mold, has poor mold disintegration and prevents casting. It is difficult to reuse the sand, and because it dissolves in water and becomes alkaline, there are restrictions on how to dispose of it. The latter, which uses organic binders, is generally expensive and may use toxic gases.
Further, it has drawbacks such as generating a pungent odor when pouring molten metal or kneading sand, and having a short pot life of foundry sand after kneading. Furthermore, in a method in which the above-mentioned sodium silicate, phenolic resin, furan resin, or isokyure resin is added to the foundry sand as a binder,
If foundry sand contains fine powder such as bentonite, the binder will be absorbed and consumed by the fine powder, and its original function will not be fully exerted. In addition, these methods solidify the entire mold, making the mold too strong and, when used as a core, unable to absorb the shrinkage of the metal that occurs when the molten metal solidifies, resulting in cracks in the casting. Another known method is to apply dextrin as a mold coating agent to the surface of the mold and then dry and solidify it. It absorbs moisture in the atmosphere, tends to soften and become brittle, and in particular, the surface stability of the mold decreases over time, causing problems in mold storage and workability, making it impractical. For this reason, there has been a strong desire in the foundry industry to develop a more practical mold manufacturing method. The present inventors previously developed a method for manufacturing a mold having a hardened layer on its surface by applying a photosensitive resin liquid to the surface of the mold and then performing an exposure treatment (Japanese Patent Application No. 58-245189). ). However, this method is complicated because it uses light. [Object of the Invention] As a result of intensive research to obtain a cheaper and more practical mold, the present inventors applied an aqueous solution containing polyvinyl alcohol to the surface of the mold,
The inventors have discovered that the object can be achieved by using a mold obtained by hardening the surface of the mold by applying heat treatment, and have completed the present invention. [Structure of the Invention] That is, the present invention provides a mold having a degree of polymerization of 200 to 3000 on the surface of a mold formed using green molding sand,
and a polyvinyl alcohol aqueous solution containing 1 to 50% by weight of polyvinyl alcohol with a degree of saponification of 50 to 98 mol%, or a partially saponified polyvinyl alcohol or completely saponified polyvinyl in a proportion of 1 to 50% by weight to another resin aqueous solution. After applying the aqueous solution obtained by adding alcohol, heat treatment is performed,
This mold manufacturing method is characterized by hardening the surface of the mold. The present invention will be explained in detail below. (Molding Sand for Green Molds) As the molding sand for green molds used in the present invention, foundry sands generally used in the foundry industry that contain bentonite or the like as a binder can be used. In addition, this foundry sand does not necessarily have to be newly blended, and may be one obtained by adding water to the returned sand obtained by molding, pouring, and breaking the mold as molding sand for green molds, and then kneading it. As a method for forming a mold using such green molding sand, known mold forming methods such as a mechanical compression method and a manual compression method can be used. After a mold is formed into a desired mold by the method described above, an aqueous solution containing polyvinyl alcohol is applied to the surface of the mold. (Aqueous solution containing polyvinyl alcohol) The aqueous solution containing polyvinyl alcohol used in the present invention may be an aqueous solution of polyvinyl alcohol, or may be an aqueous solution of polyvinyl alcohol dissolved in another aqueous resin solution. (Polyvinyl Alcohol Aqueous Solution) As the polyvinyl alcohol used in the polyvinyl alcohol aqueous solution, commercially available polyvinyl alcohols having a degree of polymerization of 200 to 3000 can also be used, but preferably those having a degree of polymerization of about 300 to 2400 are used. If the degree of polymerization is too high, the resulting polyvinyl alcohol aqueous solution will have a high viscosity, making it difficult to uniformly coat the mold surface. On the other hand, if the degree of polymerization is low, the coating properties will be good, but the strength of the mold obtained by heating and curing will be insufficient.Also, since the viscosity is low, the amount of penetration into the mold will be large, resulting in a satisfactory coating layer. This is not preferable because it does not provide Furthermore, the degree of saponification of the polyvinyl alcohol used must also be considered. Whether the degree of saponification of polyvinyl alcohol is high or low, its solubility in water deteriorates, resulting in a highly viscous aqueous solution. Therefore, in order to prepare the polyvinyl alcohol aqueous solution used in the present invention, it is preferable to use polyvinyl alcohol having a degree of saponification of about 50 to 98 mol%. Further, the concentration of the polyvinyl alcohol aqueous solution can be 1 to 50% by weight, but in consideration of applicability and curing strength, a particularly preferable concentration is 2 to 30% by weight. If it is less than 1% by weight, the strength of the mold obtained by heating and curing will be insufficient, and if it exceeds 50% by weight, the strength of the polyvinyl alcohol obtained will depend on the degree of polymerization of the polyvinyl alcohol used. Since the viscosity of the solution increases, it becomes difficult to apply it uniformly to the mold surface, which is not preferable. (Polyvinyl alcohol aqueous solution containing other resins) Other resin aqueous solutions used in the present invention include acidic polymers such as polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polyitaconic acid, polyvinyl acetic acid, polycrotonic acid, and polymaleic acid, polycrotyl alcohol, Alcohol-based polymers such as polymethylbutynol, polyallyl carbinol, polyhydroxypropyl methacrylate, polypropylene glycol monoacetate, amide or amine-based polymers such as polyacrylamide, polymethacrylamide, polyisopropylacrylamide, polyallylamine, hydroxyethyl cellulose, carboxy There are products in which water-soluble resins such as modified cellulose such as methyl cellulose, aldehyde polymers, ether polymers, and aqueous alkyd resins are dissolved in water. Also included in the present invention are aqueous solutions of water-soluble copolymer types of styrene-acrylamide, styrene-maleic anhydride, polyvinylpyrrolidone-methyl vinyl ether, and polyethylene oxide. The degree of polymerization and degree of saponification of the polyvinyl alcohol to be added to the aqueous solution of other resins mentioned above is not particularly limited, and partially saponified polyvinyl alcohol, completely saponified polyvinyl alcohol, etc. can be used. The concentration of polyvinyl alcohol relative to the aqueous solution of other resins is 1 to 50% by weight, particularly preferably 2 to 10% by weight. If it is less than 1% by weight, the strength of the mold obtained by heat curing will be insufficient, and if it exceeds 50% by weight, the resulting polyvinyl alcohol Since the viscosity of the solution increases, it becomes difficult to apply it uniformly to the mold surface, which is not preferable. (Special example of polyvinyl alcohol) Furthermore, the aqueous solution containing polyvinyl alcohol used in the present invention may be a water-soluble photosensitive resin liquid containing polyvinyl alcohol as a component. In this case, the concentration of polyvinyl alcohol in the water-soluble photosensitive resin liquid is 1 to 50% by weight,
Particularly preferred is 2 to 20% by weight. If the concentration of polyvinyl alcohol is lower than this range, the adhesion of the coating liquid to the mold surface will be reduced, and if it is higher, the viscosity will increase significantly, which is undesirable in terms of work. (Method of Coating and Hardening the Surface of the Mold) In the method of the present invention, an aqueous solution containing polyvinyl alcohol as described above is applied to the surface of the molded mold by a spray coating method, a brush coating method, or a roller coating method, and then a heat treatment is performed. This process hardens the surface of the mold. This heat treatment can be done by blowing with a burner, blowing hot air, placing it in a heater using electric heat or infrared rays as a heat source, putting it in a microwave heater, or heating the polyvinyl alcohol aqueous solution to be used. There is a method in which a flammable substance such as methanol or ethanol is added, the solution is applied to the mold surface, and the coated layer is immediately ignited to burn the flammable substance. . In the method of burning, after burning the combustible substance, if the hardness of the surface of the mold is insufficient, the other heat treatment described above may be further performed. The amount of the flammable substance added is preferably at least 50% by volume or more based on the aqueous solution containing polyvinyl alcohol, and less than this is not preferable because the mold surface tends to become insufficiently hardened due to combustion of the flammable substance. Further, although such heat treatment can be carried out alone, it is practically preferable to use the heat treatment in combination, since it is possible to shorten the heat treatment time. In addition, if there is sufficient time after molding a mold before it is used, either leave the mold as it is, or heat it for a short time immediately after molding, so that the surface of the mold can be carried. It is also possible to harden the mold, store it in a suitable place, let it air dry, further harden the surface of the mold, and then take it out and use it when desired. This method is a useful method that helps level out molding operations and save thermal energy. The method of the present invention can be effectively used not only for the core but also for the main mold. (Effect of boron compound) In the method of the present invention, by using molding sand for green molds containing a boron compound, a mold having a hard shell can be obtained. That is,
Polyvinyl alcohol reacts with the boron compound mixed on the mold surface and gels on the mold surface, making it difficult for the coating liquid to penetrate into the mold, making it possible to form a relatively thick and stable coating layer. This is because a mold having a highly hard outer skin can be formed by the heat treatment, which is extremely effective in the method of the present invention. In this case, as a method for preparing molding sand for green molds containing boron compounds, an aqueous solution containing about 1 to 10% by weight of boron compounds such as boric acid or borax is added to molding sand for green molds at a concentration of 0.5 to 10% by weight. wt% added,
It can be kneaded using a sand mill or the like. By doing so, a gelled layer of polyvinyl alcohol can be efficiently formed over the entire surface of the mold. (Other Compounds) If a conventionally used mold coating agent such as dextrin is blended with an aqueous solution containing polyvinyl alcohol, it has the effect of accelerating the hardening of the mold surface and also strengthening it. [Example] The present invention will be specifically explained by describing Examples and Comparative Examples below. Note that the following examples are merely illustrative and do not limit the method of the present invention in any way. Example 1 Molding sand for green molds prepared using silica sand equivalent to No. 6 currently used in ductile iron casting factories as aggregate and sodium bentonite as the main binder was pounded and hardened three times, and the diameter
A test piece measuring 50 mm and 50 mm in height was prepared using a standard method. Next, a 2.5% by weight aqueous solution of polyvinyl alcohol with a degree of polymerization of 1000 and a degree of saponification of 90 mol% was applied to the surface of the test piece by spraying at a coating amount of approximately 0.1 g/cm 2 , and then a burner was used to spray the solution. 150~
Heat treatment was performed at 180°C for 15 minutes to harden the surface of the test piece. After cooling, the compressive strength, surface stability and hardness were measured by standard methods and the results are summarized in Table 1. For comparison, measurements were also made on test pieces that were not coated.
【表】
実施例 2
実施例1と同様の生型用鋳物砂を使用して試験
片を作成した。次いで、特公昭54−3796号公報に
記載されているように水10重量部にメチルヒドロ
キノン0.025重量部を溶かし、これにジメチロー
ル尿素ジメチルエーテル74重量部、N−メチロー
ルアクリルアミド202重量部、塩化アンモニウム
2重量部を加えて80℃に加熱し、2時間かきま
ぜ、次いでこの反応混合物をアセトン1000重量部
中に注加し、沈殿物をろ過して除き、ろ液を蒸留
してアセトンを除いて得られた縮合重合物10重量
部と、重合度500でケン化度86〜89モル%のポリ
ビニルアルコール10重量部と、アントラキノン−
2,7−ジスルホン酸ナトリウム0.135重量部と
を90℃の湯浴中で加熱溶解し、かきまぜて得られ
た水溶性感光性樹脂の5重量%(ポリビニルアル
コールの量約2.5重量%)の水溶液および30重量
%(ポリビニルアルコールの量約15重量%)の水
溶液をスプレーによつて塗布量が約0.1g/cm2の割
合になるように試験片表面に塗布し、バーナーに
より150〜180℃で15分間加熱処理を施し、試験片
表面部を固め、冷却後、標準法により圧縮強さ、
表面安定度、硬度を測定した。その結果を第2表
にまとめた。[Table] Example 2 A test piece was prepared using the same molding sand for green molds as in Example 1. Next, as described in Japanese Patent Publication No. 54-3796, 0.025 parts by weight of methylhydroquinone was dissolved in 10 parts by weight of water, and 74 parts by weight of dimethylol urea dimethyl ether, 202 parts by weight of N-methylol acrylamide, and 2 parts by weight of ammonium chloride were added. The reaction mixture was poured into 1000 parts by weight of acetone, the precipitate was removed by filtration, and the filtrate was distilled to remove the acetone. 10 parts by weight of a condensation polymer, 10 parts by weight of polyvinyl alcohol with a degree of polymerization of 500 and a degree of saponification of 86 to 89 mol%, and anthraquinone.
An aqueous solution of 5% by weight (approximately 2.5% by weight of polyvinyl alcohol) of a water-soluble photosensitive resin obtained by heating and dissolving 0.135 parts by weight of sodium 2,7-disulfonate in a 90°C water bath and stirring; A 30% by weight aqueous solution (approximately 15% by weight of polyvinyl alcohol) was applied to the surface of the test piece by spraying at a coating amount of approximately 0.1g/ cm2 , and heated at 150 to 180℃ for 15 minutes using a burner. Heat treatment is performed for 1 minute to harden the surface of the test piece, and after cooling, the compressive strength is determined by the standard method.
Surface stability and hardness were measured. The results are summarized in Table 2.
【表】
実施例 3
ダクタイル鋳鉄工場現用の生型用鋳型造型ライ
ンからの戻り砂5Kgに2重量%のホウ酸水溶液
150gを添加して、小型試験ミルで5分間混練し
た鋳物砂を用い、実施例1と同様にして標準試験
片を作り、試験片表面に実施例1で用いたポリビ
ニルアルコールを5重量%に調整した水溶液を塗
布量が約0.1g/cm2の割合になるように塗布した
後、試験片を150〜180℃の熱風乾燥器中に入れ、
約15分間加熱処理を施して試験片表面部を固め
た。この試験片とホウ素化合物を含まない生型用
鋳物砂を用い、上記と同様の試験片を作成し、お
のおのについて、経時的に生型硬度計による硬さ
を測定した。その結果を第3表に示す。[Table] Example 3 2% by weight boric acid aqueous solution in 5 kg of return sand from the current green mold molding line of a ductile iron casting factory
A standard test piece was made in the same manner as in Example 1 using foundry sand that had been mixed with 150g of sand for 5 minutes in a small test mill, and the polyvinyl alcohol used in Example 1 was adjusted to 5% by weight on the surface of the test piece. After applying the aqueous solution at a coating amount of approximately 0.1 g/cm 2 , the test piece was placed in a hot air dryer at 150 to 180°C.
The surface of the test piece was hardened by heat treatment for about 15 minutes. Using this test piece and green molding sand containing no boron compound, test pieces similar to those described above were prepared, and the hardness of each piece was measured over time using a green mold hardness meter. The results are shown in Table 3.
【表】
実施例 4
実施例3で用いたホウ素化合物を配合させた生
型用鋳物砂を使用して造型した自動車用デフケー
ス鋳型の表面に、実施例3で用いた5重量%ポリ
ビニルアルコール水溶液を、塗布量が約0.1g/cm2
の割合になるように塗布したのち、約150〜180℃
の熱風乾燥器内で約15分間加熱処理を施して鋳型
表面部を固め、得られた鋳型にダクタイル鋳鉄溶
湯を鋳込んだ結果、製品に鋳造欠陥の発生は見ら
れず、鋳肌は滑らかで十分実用可能であつた。
実施例 5
実施例3で用いたホウ素化合物を配合させた生
型用鋳物砂を使用して、実施例1と同様に標準試
験片を作成し、その表面に実施例2で使用した30
重量%水溶性感光性樹脂液と工業用エチルアルコ
ール(ネオコール、日本化成品工業社製)とを
35:65の割合に混合したものをスプレーにより塗
布量が約0.1g/cm2の割合になるように塗布した。
次いで、直ちに試験片表面に着火してエチルアル
コールを燃焼させ、試験片表面部を固め、冷却
後、標準法により表面安定度および圧縮強さを経
時的に測定した。
また、着火燃焼した後、バーナーにより150〜
180℃で加熱処理を5分間および10分間行つたも
のについてもそれぞれ経時的に表面安定度および
圧縮強さを測定した。その結果を第4表にまとめ
た。[Table] Example 4 The 5% by weight polyvinyl alcohol aqueous solution used in Example 3 was applied to the surface of an automobile differential case mold made using the green molding sand mixed with the boron compound used in Example 3. , coating amount is approximately 0.1g/cm 2
Approximately 150 to 180℃ after applying to the ratio of
The surface of the mold was hardened by heat treatment for about 15 minutes in a hot air dryer, and molten ductile cast iron was poured into the resulting mold.As a result, no casting defects were observed in the product, and the casting surface was smooth. It was fully practical. Example 5 A standard test piece was prepared in the same manner as in Example 1 using the green molding sand mixed with the boron compound used in Example 3, and the 30% of the material used in Example 2 was coated on its surface.
% by weight water-soluble photosensitive resin liquid and industrial ethyl alcohol (Neocol, manufactured by Nippon Kaseihin Kogyo Co., Ltd.).
A mixture of 35:65 was applied by spraying so that the coating amount was approximately 0.1 g/cm 2 .
Next, the surface of the test piece was immediately ignited to burn the ethyl alcohol to solidify the surface of the test piece, and after cooling, the surface stability and compressive strength were measured over time using standard methods. In addition, after igniting and burning, the burner will give 150~
Surface stability and compressive strength were also measured over time for the samples that were heat treated at 180°C for 5 minutes and 10 minutes, respectively. The results are summarized in Table 4.
【表】
上記の塗布液を、自動車用部品デフケースの中
子表面にスプレーにより、塗布量が約0.1g/cm2の
割合になるように塗布し、着火燃焼後、バーナー
により150〜180℃で、5分間加熱処理を施した中
子を使用し、ダクタイル鋳鉄溶湯を鋳込んだとこ
ろ全く欠陥を生ぜず十分製品として使用可能なも
のができた。
実施例 6
実施例1と同様の生型用鋳物砂を使用して標準
法により作成した試験片を用意した、これにサン
ローズ(商品名、山陽国策パルプ社製の変性セル
ロース)の2.5重量%水溶液200重量部に、クラレ
ポバール(商品名、クラレ社製、重合度が1700、
ケン化度が98モル%のポリビニルアルコール)5
重量部を加えて混合することによつて、ポリビニ
ルアルコールの量として2.5重量%の水溶性樹脂
液を得た。次いで、この水溶性樹脂液をスプレー
により、塗布量が約0.1g/cm2の割合いになるよう
に試験片表面に塗布した後、下記の3種の加熱方
法を実施した。
(1) バーナーにより150〜180℃で15分間加熱、
(2) バーナーにより150〜180℃で3分間加熱後、
5時間室温で放置、
(3) バーナーにより150〜180℃で3分間加熱後、
さらにマイクロ波加熱器、いわゆる市販家庭用
電子レンジにより5分間マイクロ波加熱。
上記の3種の加熱処理を施した試験片について
標準法により圧縮強さ、表面安定度及び硬度を測
定し、その結果を第5表にまとめた。比較のため
水溶性樹脂液を塗布しないで成型のままの試験片
についても測定した。[Table] Spray the above coating liquid onto the surface of the core of an automobile parts differential case so that the coating amount is approximately 0.1 g/cm 2 , and after igniting and burning, heat the mixture at 150 to 180℃ using a burner. When molten ductile cast iron was cast into a core that had been heat-treated for 5 minutes, a core that had been heat-treated for 5 minutes was completely usable as a product without any defects. Example 6 A test piece was prepared using the same green molding sand as in Example 1 according to the standard method, and 2.5% by weight of Sunrose (trade name, modified cellulose manufactured by Sanyo Kokusaku Pulp Co., Ltd.) was added to it. Add 200 parts by weight of the aqueous solution to Kuraray Poval (trade name, manufactured by Kuraray Co., Ltd., polymerization degree of 1700,
Polyvinyl alcohol with saponification degree of 98 mol%)5
By adding and mixing parts by weight, a water-soluble resin liquid containing 2.5% by weight of polyvinyl alcohol was obtained. Next, this water-soluble resin liquid was applied to the surface of the test piece by spraying at a coating amount of about 0.1 g/cm 2 , and then the following three heating methods were performed. (1) Heated with a burner at 150-180℃ for 15 minutes, (2) After heated with a burner at 150-180℃ for 3 minutes,
Leave at room temperature for 5 hours, (3) After heating at 150-180℃ for 3 minutes with a burner,
Furthermore, microwave heating was performed for 5 minutes using a microwave heater, a so-called commercially available household microwave oven. The compressive strength, surface stability and hardness of the test pieces subjected to the above three types of heat treatments were measured by standard methods, and the results are summarized in Table 5. For comparison, measurements were also conducted on test pieces that were as-molded without applying the water-soluble resin liquid.
【表】
第5表により、次の事実を確認した。
(1) バーナーで3分間という短い加熱処理をした
直後の鋳型は、あまり実用的なものではないこ
と。
(2) バーナーで3分間という短い加熱処理をした
後、さらに室温下で5時間放置すれば実用的な
鋳型になること。
(3) バーナーで3分間の加熱処理とマイクロ波加
熱処理とを併用することにより、加熱処理時間
がバーナーのみによる加熱処理の約半分に短縮
できること。
比較例
実施例1と同様の試験片を2個作成し、一方に
は実施例1で用いた2.5重量%のポリビニルアル
コール水溶液をスプレーにより、塗布量が約
0.1g/cm2となるように試験片表面に塗布し、他方
には10重量%デキストリン水溶液をスプレーで約
0.3g/cm2となるように試験片表面に塗布した。次
いで、両方の試験片を150〜180℃で15分間、バー
ナーにより加熱処理を行い、試験片表面部を固め
た。冷却後、それぞれの試験片を、底部分に水を
入れたデシケーター中に放置し、表面安定度を経
時的に測定した。その結果を第1図に示す。第1
図において〇で示した点を結んだ線は、本発明方
法によつて得られた試験片の成績であり、△で示
した点を結んだ線はデキストリン水溶液を使用し
て得られた試験片の成績を示す。第1図から明白
であるように、本発明方法による試験片の表面安
定度が変わらないのに対し、デキストリン水溶液
を使用したものは急激に劣化した。
発明の効果
本発明に従つてポリビニルアルコールを含有す
る水溶液を鋳型表面に塗布すると、その水溶液は
鋳型表面上に塗布層を形成するとともに鋳型中に
も浸透する。そして加熱処理を施すことにより、
塗布層から水などの溶液を蒸発させ、ポリビニル
アルコールを固形化して鋳型表面部を連続的に結
合せしめて固め、厚さ数mm程度の強固な鋳型表面
を形成し、内部は比較的柔軟な鋳物砂により造型
された鋳型ができる。
この鋳型は表面が脆弱でなく、中子して手で持
ち運び、鋳型にセツトすることが容易であり、溶
融金属が鋳込まれた時の圧力や熱に耐えることが
できる。また、鋳型の内部は柔軟であるから金属
の凝固時に起こる収縮を十分吸収するなりよりを
も合わせて有し、従来の鋳型が強固すぎることに
より生ずる鋳物の亀裂発生を防止することがで
き、加えて鋳型の崩壊性もよいなどの効果を有す
る。
さらに本発明の方法による鋳型表面は硬化層で
被覆されているため、内部の鋳物砂は鋳型を形成
できるものであれば、従来公知のどのようなもの
でも使用することが可能であり、鋳型として使用
後に崩壊させて得られる戻り砂を用いても何ら支
障がない。したがつて安価で実用性の高い鋳型を
容易に形成することができる。[Table] Based on Table 5, the following facts were confirmed. (1) A mold that has just been heated in a burner for a short period of 3 minutes is not very practical. (2) After a short heat treatment of 3 minutes with a burner, a practical mold can be obtained by leaving it for another 5 hours at room temperature. (3) By using a combination of heat treatment for 3 minutes with a burner and microwave heat treatment, the heat treatment time can be reduced to approximately half that of heat treatment using only a burner. Comparative Example Two test pieces similar to those in Example 1 were prepared, and one of them was sprayed with the 2.5% by weight polyvinyl alcohol aqueous solution used in Example 1, so that the coating amount was approx.
Apply 0.1g/ cm2 to the surface of the test piece, and spray a 10% by weight dextrin aqueous solution onto the other side.
It was applied to the surface of the test piece at a concentration of 0.3 g/cm 2 . Next, both test pieces were heat-treated with a burner at 150 to 180°C for 15 minutes to harden the test piece surfaces. After cooling, each test piece was left in a desiccator with water in the bottom, and the surface stability was measured over time. The results are shown in FIG. 1st
In the figure, the line connecting the points marked with ○ is the result of the test piece obtained by the method of the present invention, and the line connecting the points marked with △ is the result of the test piece obtained using the dextrin aqueous solution. Indicates the results of As is clear from FIG. 1, the surface stability of the test pieces prepared by the method of the present invention did not change, whereas the surface stability of the test pieces using the dextrin aqueous solution deteriorated rapidly. Effects of the Invention When an aqueous solution containing polyvinyl alcohol is applied to the surface of a mold according to the present invention, the aqueous solution forms a coating layer on the surface of the mold and also permeates into the mold. And by applying heat treatment,
Water and other solutions are evaporated from the coating layer, the polyvinyl alcohol is solidified, and the mold surface is continuously bonded and solidified, forming a strong mold surface several millimeters thick, with a relatively flexible casting inside. The sand creates a mold. This mold has a non-fragile surface, is easy to core, carry by hand, and set in the mold, and can withstand the pressure and heat when molten metal is poured. In addition, since the inside of the mold is flexible, it has enough flexibility to absorb the shrinkage that occurs when the metal solidifies, which prevents cracks in the casting that would occur if conventional molds were too strong. It also has the effect of improving the disintegration of the mold. Furthermore, since the mold surface according to the method of the present invention is coated with a hardened layer, any conventionally known foundry sand can be used as the molding sand as long as it can form a mold. There is no problem in using returned sand obtained by collapsing it after use. Therefore, an inexpensive and highly practical mold can be easily formed.
第1図は、鋳型の表面安定度の経時変化を示す
グラフである。
FIG. 1 is a graph showing changes in mold surface stability over time.
Claims (1)
重合度が200〜3000であり、かつ、ケン化度が50
〜98モル%であるポリビニルアルコール1〜50重
量%を含むポリビニルアルコール水溶液、または
他の樹脂水溶液に1〜50重量%の割合で部分ケン
化ポリビニルアルコールもしくは完全ケン化ポリ
ビニルアルコールを添加して得られた水溶液を塗
布した後、加熱処理を施し、鋳型表面部を固める
ことを特徴とする鋳型製造方法。1. On the surface of the mold made with green molding sand,
Polymerization degree is 200 to 3000 and saponification degree is 50
It is obtained by adding partially saponified polyvinyl alcohol or fully saponified polyvinyl alcohol at a ratio of 1 to 50% by weight to an aqueous polyvinyl alcohol solution containing 1 to 50% by weight of polyvinyl alcohol, which is ~98 mol%, or an aqueous solution of other resins. A method for manufacturing a mold, which comprises applying an aqueous solution to the mold and then applying heat treatment to harden the surface of the mold.
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|---|---|---|---|
| JP16730184A JPS6146350A (en) | 1984-08-11 | 1984-08-11 | Production of casting mold |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP16730184A JPS6146350A (en) | 1984-08-11 | 1984-08-11 | Production of casting mold |
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|---|---|
| JPS6146350A JPS6146350A (en) | 1986-03-06 |
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Family Applications (1)
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1984
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