(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘結剤と、断熱効果剤と、溶媒とを含有し、一体型遠心鋳造用鋳型の内面に塗布する遠心鋳造鋳型用離型剤であって、前記離型剤はスラリー状であり、発泡性の起泡成分を含有し、前記起泡成分の気泡がスラリー状離型剤中から抜け出ることによりクレーター状の凹部が離型剤層に形成されるものであり、前記発泡性の起泡成分が、前記離型剤中に０．００５〜０．１ｗｔ％、かつ、固形分比で０．０１８〜０．５２４ｗｔ％含有されており、スラリー状離型剤の粘度が１〜８ポァズであることを特徴とする遠心鋳造鋳型用離型剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遠心鋳造用の鋳型の内表面に塗布する離型剤に係り、特に、内燃機関用シリンダスリーブや埋め込み型の軸受け等の外周が各種母材料で鋳込まれる円筒状の鋳込み部材を製造するに当たり、母材料と鋳込み部材との界面の密着性を向上させるために、鋳込み部材の外周面に微小突起を鋳造時に形成するのに好適な離型剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
遠心鋳造法を利用した外面粗面化鋳物としては、特開昭６４−８３３５７号に開示されいるように、遠心力鋳造鋳型内面に塗型材を粗く付着させて鋳込むことにより、外面を粗面化した管材を鋳造し、さらに、軸および円周方向に切り開いて建築物の壁材、床材、装飾板材を得る技術が知られている。
【０００３】
また、塗型材としては、例えば特開平３−４４７号に開示されているように、鋳込み金属と金型との焼き付きを防止したり、溶湯の急冷を防止するために、ベントナイト、木節粘度、アルミン酸ソーダ、水ガラス、コロイダルシリカ等の粘結材と、シリカ、シャモット、ムライト、アルミナ、ジルコニア、カーボン、炭化ケイ素、ケイ酸カルシウム、チタン酸カリ等の繊維材とを組み合わせた塗型材が提案されている。
【０００４】
さらに、近年では、特開平９−１０８７７３号に開示されているように、離型成分と分散成分と発泡剤とを混合、発泡させた後、型締め状態の金型に充填塗布し、離型成分を気泡の中に保持することにより、離型成分の分離、沈殿を防止した離型剤が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
内燃機関用シリンダスリーブや、埋め込み軸受け等のように母材料で鋳込まれる円筒状鋳込み部材を製造するに当っては、鋳込み部の密着性をより向上させることが要求されている。この密着性向上の方法としては、従来から、機械加工等によってスリーブ等の外周に凹凸を設ける技術や、割り金型の内周面に凹凸を設ける技術が用いられている。しかしながら、これらの方法では、機械加工等の二次加工が必要となり、それに伴うコスト増加の問題がある。また、割り金型を使用する場合には、生産性が低下するばかりではなく、遠心力によって溶湯が型割面に入り込むのを防止するために、金型を過度に高精度かつ頑丈に作製しなければならないという問題があった。
【０００６】
したがって、本発明はかかる問題の解決を図るため、鋳込み部の密着性に優れた円筒状鋳込み部材を容易で低コストに鋳造することができる離型剤を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の遠心鋳造鋳型用離型剤は、粘結剤と、断熱効果剤と、溶媒とを含有し、一体型遠心鋳造用鋳型の内面に塗布する遠心鋳造鋳型用離型剤であって、この離型剤はスラリー状であり、発泡性の起泡成分（以下、発泡剤と称する）を含有し、この起泡成分の気泡がスラリー状離型剤中から抜け出ることによりクレーター状の凹部が離型剤層に形成されるものであり、この発泡性の起泡成分が、離型剤中に０．００５〜０．１ｗｔ％、かつ、固形分比で０．０１８〜０．５２４ｗｔ％含有されており、スラリー状離型剤の粘度が１〜８ポァズであることを特徴としている。
【０００８】
上記構成の遠心鋳造鋳型用離型剤を用いれば、スラリー状離型剤中の溶媒が蒸発し発泡剤の作用により、または発泡剤のみの作用により気泡が発生し、この気泡が離型剤から抜け出た跡がクレーター状の凹部となる。そして、この凹部が鋳込み部材の外周面に転写されて微小突起を形成することができるので、機械加工等により凹凸を設ける作業に伴うコスト増加がない。また、この鋳込み部材は、本発明の離型剤と一体的に鋳型から引き抜くことができるので、割り金型の利用による生産性の低下等の問題を生ずることがない。したがって、本発明の離型剤を用いることにより、鋳込み部の密着性に優れた円筒状鋳込み部材を容易で低コストに得ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の遠心鋳造鋳型用離型剤およびこれを用いて鋳込み部の密着性に優れた円筒状鋳込み部材を製造する工程について詳細に説明する。
本発明の遠心鋳造鋳型用離型剤は、例えば粘結剤、断熱効果剤、および発泡剤を溶媒に溶解したスラリー状であり、スプレーガン装置等を用いて遠心鋳造用の鋳型の内表面に好適に塗布される。
【００１０】
離型剤における粘結剤としては、ベントナイト、黒鉛、弗化黒鉛、二硫化モリブデン、コロイダルシリカ、アルミン酸ソーダ、またはそれらの組合せが用いられるが、これらの中でもベントナイトが最も好ましい。また、断熱効果剤としては、珪藻土、ジルコン、珪砂、クロマイト、セピオライト、アルミナ、ムライトシリカ、酸化チタン、またはそれらの組合せが用いられるが、これらの中でも珪藻土、ジルコン、珪砂、クロマイトが最も好ましい。
【００１１】
さらに、本発明の発泡剤としては、アニオン系界面活性剤やノニオン系界面活性剤の界面活性剤、蛋白系起泡剤  またはそれらの組合せを用いてもよく、これらの中でも特にアニオン系界面活性剤やノニオン系界面活性剤が好ましい。
【００１２】
本発明の離型剤に含有させる発泡剤は、０．００５〜０．１ｗｔ％であることが好ましく、固形分比としては０．０１８〜０．５２４ｗｔ％であることが好ましい。発泡剤含有量をこの範囲内とすることにより、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、安定的にほぼ均一な微小突起を形成することができる。ところが、発泡剤含有量が０．００５ｗｔ％（固形分比で０．０１８ｗｔ％）未満では、図５（Ａ）に示すように、微小突起が少なくかつ均一ではない疎らな状態に形成されてしまい、また、０．１ｗｔ％（固形分比で０．５２４ｗｔ％）よりも多い場合には、図５（Ｂ）に示すように、泡の発生が多く、微小突起が均一に形成されなかったり、または、全体が過剰に盛り上がり、適度な微小突起が形成されなくなる。
【００１３】
また、本発明のスラリー状離型剤の粘度は、１〜８ポァズであることが好ましい。粘度をこの範囲内とすることにより、離型剤を遠心鋳造用の鋳型の内表面に均一に塗布することができるとともに、塗布後において、スラリー中の発泡剤の作用により充分な気泡を発生でき、かつこの発泡を利用してクレーター状の凹部をほぼ均一に形成することができる。なお、本明細書における粘度は、溶媒に溶かして調製したスラリー状の離型剤を２４時間静置後、リオン粘度計により測定したものである。
【００１４】
これに対して、離型剤スラリーの粘度が１ポァズ末満であると、適切なクレーター状の凹部が充分に形成されず、これにより反転形成された微小突起も小さすぎたり、外周面上に均一に配置されず、鋳込み部の密着性を向上することができない。また、離型剤スラリーの粘度が８ポァズを超えると、スプレーガン等の射出装置では射出が困難な程粘度が高く、均一な厚さに塗布することができない。そのため、刷毛等を用いて離型剤を塗布することも検討されるが、この場合、金型温度が高いために塗布作業とともに泡が発生し、遠心鋳造用の鋳型の内表面に充分な塗布面を構成することができない。
【００１５】
本発明の遠心鋳造鋳型用離型剤を用いて鋳込み部の密着性に優れた円筒状鋳込み部材を製造する工程は、まず、図１（Ａ）に示すように、開口を有する金型蓋体３を両端に備えた遠心鋳造用の鋳型１を予め回転させ、その内部に、スプレーガン２を金型蓋体３の開口から挿入し、図１（Ｂ）に示すように、スプレーガン２を移動させながら鋳型１内表面に本発明の遠心鋳造鋳型用離型剤を塗布していく。塗布された離型剤には回転によって遠心力が加わり、鋳型１内表面の成分も厚みも均一に塗布される。さらに、予め熱せられた鋳型１の熱（繰り返し鋳造を行う場合には前回の余熱）により、離型剤中の溶媒が急速に蒸発して含有されている発泡剤の作用によって、または発泡剤のみの作用によって、気泡を発生、噴出し、溶媒の蒸発が進むにつれて離型剤層が乾燥していく。その後、離型剤層面に、クレーター状の陥没孔（凹部）がこの泡の噴出によって形成され、溶媒の蒸発が終了するとクレーター状の陥没孔（凹部）を有する離型剤層が構成される。
【００１６】
次に、図１（Ｃ）に示すように、駆動ローラー４によって円周方向に回転させている鋳型１内表面で離型剤を充分に硬化乾燥させた後、鋳型１の内部に金属溶湯を流し込む。鋳型１内部の金属溶湯には回転によって遠心力がかかっているので、円周方向に均一に分散する。そして、離型剤層のクレーター状の凹部に溶湯が鋳込まれて、円筒状鋳込み部材５の離型剤界面に微小突起が転写形成される（図１（Ｄ））。この外周面に均一に分散形成された微小突起は、内燃機関用シリンダスリーブや埋め込み軸受け等の円筒状鋳込み部材の母材料に鋳込まれた際に、アンカーとなって鋳込み部の密着性を向上させることができる。また、この微小突起の高さは、離型剤層の厚みよりも高くなることはないため、後述するように、凝固後の円筒状鋳込み部材５を離型剤とともに鋳型１から容易に引抜くことが可能となる。
【００１７】
次に、円筒状鋳込み部材５が完全に凝固した後、図２（Ａ）に示すように、鋳型１の一方の金型蓋体３をはずし、そこから円筒状鋳込み部材５を本発明の離型剤とともに引き抜いて取り出す（図２（Ｂ））。この円筒状鋳込み部材５は、本発明の離型剤層と一体的に形成されているので、外周面に微小突起を形成したにも係わらず、凝固後、型割りする必要もなく、鋳型１から容易に引抜くことができる。
【００１８】
次いで、鋳型１から取り出された円筒状鋳込み部材５表面の離型剤を除去する（図２（Ｃ））。この離型剤除去には、ショットピーニング処理、ショットブラスト処理等が好適である。その後、図２（Ｄ）に示すように、円筒状鋳込み部材５を所望の形状に切断し、鋳込み部の密着性に優れた円筒状鋳込み部材を製造する。本発明の遠心鋳造鋳型用離型剤を用いて製造した円筒状鋳込み部材の一例として、内燃機関用シリンダスリーブを図３に示した。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を用いて本発明による効果について説明する。
＜試料１＞
４ｗｔ％のベントナイト（粘結剤）と、１５ｗｔ％の珪藻土（断熱効果剤）と、０．００５ｗｔ％のアニオン系界面活性剤（発泡剤）とを純水（溶媒）に溶解して、粘度が２．１ポァズのスラリー状の遠心鋳造鋳型用離型剤を調製した。次に、開口を有する金型蓋体を両端に備えた、長さ２ｍ、直径１５０ｍｍの遠心鋳造用鋳型を予め２５０℃に加熱し、または繰り返し鋳造が行われた場合には前回の鋳造後の金型温度を２５０℃に保持し、駆動ローラーによって円周方向に回転させている鋳型の金型蓋体の開口から鋳型内部に、スプレーガンを挿入し、軸方向に沿って移動させながら、塗布厚さが１ｍｍとなるように上記スラリー状離型剤を鋳型内表面に塗布した。
【００２０】
その結果、熱せられた鋳型の熱により離型剤中の水分が急速に蒸発し、その水蒸気がアニオン系界面活性剤の作用により気泡を発生させ、噴出させて、硬化しつつある離型剤層面にクレーター状の凹部を形成した。その後さらに、水分の蒸発を進めてクレーター状の凹部を有する離型剤層を充分に乾燥させた。次いで、駆動ローラーによって円周方向に回転させている上記の離型剤層を設けた遠心鋳造鋳型の内部に金属溶湯を流し込み、遠心力を利用して金属溶湯を円周方向に均一に分散させることにより、離型剤界面に転写形成された微小突起を外周面上に有する円筒状鋳込み部材を製造した。
【００２１】
次に、円筒状鋳込み部材５が完全に凝固した後、鋳型の一方の金型蓋体をはずし、そこから離型剤層と一体的に形成された円筒状鋳込み部材を引き抜いて取り出した。次いで、鋳型から取り出した円筒状鋳込み部材表面の離型剤をショットブラスト処理により除去した後、円筒状鋳込み部材を円周方向に切断し、本発明の実施例を用いた試料１の円筒状鋳込み部材を製造した。
【００２２】
＜試料２〜３７＞
スラリー状離型剤の成分組成および割合を表１および２に示すように変更した以外は試料１と同様にして、本発明の実施例を用いた試料２〜３７の円筒状鋳込み部材を製造した。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
【表２】
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【００２５】
＜試料３８〜４４＞
スラリー状離型剤の成分組成および割合を表２に示すように変更した以外は試料１と同様にして、試料３８〜４４の円筒状鋳込み部材を製造した。試料３８〜４４の円筒状鋳込み部材は、本発明の離型剤の好適な発泡剤含量および離型剤粘度を比較検証するために、これらの好適な範囲を逸脱した離型剤を用いて製造したものである。
【００２６】
上記の試料１〜４４の円筒状鋳込み部材を用いて、表面に形成された微細突起の形状を目視で評価した。その結果、発泡剤含量および離型剤粘度が本発明の好適な範囲内である試料１〜３７の円筒状鋳込み部材では、適切な形状の微細突起が外周面に均一に配置されてるため、鋳込み部の密着性がより向上していた。これに対し、発泡剤の含有量が０．００３ｗｔ％と好適な範囲よりも少ない試料３８，３９および４２では、鋳込み部の密着性を改善するためには突起がやや小さく、さらにこの突起が均一に配置されなかった。また、発泡剤の含有量が０．１５または０．３ｗｔ％と好適な範囲よりも多い試料４０および４１では、微小突起の形状にバラツキが見られ、鋳込み部の密着性の向上は小さいものであった。さらに、スラリー状離型剤の粘度が１０．０および１１．０ポァズと好適な範囲を超えている試料４３および４４では、離型剤を鋳型内へ均一に塗布することが難しく、製造された円筒状鋳込み部材の鋳込み部への密着性はあまり改善されなかった。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の遠心鋳造鋳型用離型剤を用いれば、鋳造の際に鋳込み部材の外周面に好適な微小突起を形成するができ、さらに、この鋳込み部材は本発明の離型剤と一体的に鋳型から引き抜くことができるので、割り金型を使用する必要もない。したがって、本発明の遠心鋳造鋳型用離型剤を用いれば、鋳込み部の密着性に優れた円筒状鋳込み部材を容易で低コストに得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の遠心鋳造鋳型用離型剤を用いた円筒状鋳込み部材の製造工程（遠心鋳造用鋳型内の工程）を示す図である。
【図２】  本発明の遠心鋳造鋳型用離型剤を用いた円筒状鋳込み部材の製造工程（遠心鋳造用鋳型外の工程）を示す図である。
【図３】  本発明の遠心鋳造鋳型用離型剤を用いて製造した円筒状鋳込み部材の一例を示した図である。
【図４】  好適な範囲の発泡剤を含有する本発明の遠心鋳造鋳型用離型剤を用いて製造した円筒状鋳込み部材表面を示す図である。
【図５】  好適な範囲を逸脱した発泡剤を含有する本発明の遠心鋳造鋳型用離型剤を用いて製造した円筒状鋳込み部材表面を示す図である。
【符号の説明】
１…遠心鋳造用鋳型、２…スプレーガン、３…金型蓋体、４…駆動ローラー、
５…円筒状鋳込み部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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