(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造用消失模型の表面に生じた凹部を埋めるようこの表面に塗布される鋳造用消失模型の表面補修剤であって、
ワックスを５０〜７５質量％、アクリル樹脂を１０〜３５質量％、および水を１０〜３０質量％含有することを特徴とする鋳造用消失模型の表面補修剤。
【請求項２】
ワックスとして、パラフィンワックスを含有することを特徴とする請求項１に記載の鋳造用消失模型の表面補修剤。
【請求項３】
パラフィンワックスの一部もしくは全部が、融点５５〜１５０℃のパラフィンワックスであることを特徴とする請求項２に記載の鋳造用消失模型の表面補修剤。
【請求項４】
アクリル樹脂のうち、少なくとも５０質量％以上がポリメタクリル酸メチルであることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１つに記載の鋳造用消失模型の表面補修剤。
【請求項５】
添加剤として、メチルセルロース等の増粘剤、界面活性剤等の乳化剤、消泡剤、染料、防腐剤から１種以上を追加することを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１つに記載の鋳造用消失模型の表面補修剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造用消失模型を成形した場合に、この消失模型の表面に生じた凹部を埋めてこの表面を平滑にさせるようこの表面に塗布される鋳造用消失模型の表面補修剤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
消失模型を用いての鋳造方法（フルモールド法を含む）は、木型や金型を用いる従来からの鋳造法に比べて鋳造が容易かつ安価にできるなどの理由により、近時、下記特許文献１に示される如く多用されている。
【０００３】
上記消失模型は、ポリスチレンやポリメタクリル酸メチル等の発泡樹脂により型成形されるもので、この消失模型を用いての鋳造は、通常、次のように行われる。
【０００４】
即ち、まず、消失模型の表面に塗型剤を塗布することにより耐火コーティングを施し、その乾燥後に、この消失模型を鋳型の鋳物砂内の所定位置に埋没させる。次に、鋳造しようとする目的の鋳物の材料となる金属溶湯を上記消失模型に向けて注湯する。すると、この消失模型は上記溶湯の熱により燃焼消失して溶湯と置換される。そして、その後、冷却して鋳物砂を除去すれば、上記消失模型と同形の上記鋳物が得られることとされる。
【０００５】
ここで、消失模型は、一般に、形状が大型であったり複雑であったりするため、これを一体成形することは困難な場合が多い。そこで、複数個の消失模型部材をそれぞれ成形した後、これらを互いに接着して上記消失模型を形成することが行われる。しかし、このように消失模型部材を互いに接着して消失模型を形成すると、その接着部に沿って延びる溝状の凹部が上記消失模型の表面に生じがちとなる。
【０００６】
また、通常、消失模型の表面には亀甲模様の凹部があり、また、鋳造時の消失模型の取り扱い時などに、その一部が破損したり脱落したりして欠損部としての凹部が生じる場合がある。
【０００７】
そして、仮に、上記したように表面に凹部が生じている消失模型を用いて鋳造したとすると、上記凹部が鋳物の表面に転写されて、この鋳物の表面に不要な凹部が形成され、よって、この鋳物が不良品になるおそれを生じる。
【０００８】
そこで、鋳物の表面に消失模型の表面の凹部が転写されないようにするため、第１に、鋳造時の溶湯の熱により燃焼消失するセルロース系のテープを上記凹部を塞ぐよう消失模型の表面に貼付することが、従来より行われている。しかし、このように消失模型の表面にテープを貼付すると、鋳造時に、このテープが鋳物の表面に転写されることとなり、これは、鋳物の外観上の見栄えを低下させる原因となって好ましくない。
【０００９】
また、第２に、前記従来の技術に記載されているように、消失模型の表面に生じた凹部を埋めるようこの表面に塗布される鋳造用消失模型の表面補修剤が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−３０７１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、上記従来の技術にいう消失模型の表面補修剤は、有機ポリマー樹脂と、同粒子を固着するためのバインダー樹脂とからなるものとされているが、このような樹脂からなる表面補修剤は乾燥収縮が大きいものである。このため、このような樹脂からなる表面補修剤を消失模型の表面の凹部を埋めようとして塗布すると、その乾燥に伴い上記凹部に充填された表面補修剤の表面に凹みが生じがちとなる。よって、このような凹みが生じないよう上記凹部を精度よく埋めようとして消失模型の表面に上記した表面補修剤を塗布する場合には、この表面補修剤の塗布作業は煩雑になると考えられる。
【００１２】
また、上記した樹脂からなる表面補修剤を用いて消失模型の表面の凹部を埋めた場合には、鋳造時の溶湯の熱で表面補修剤の樹脂が燃焼する際に未分解残渣が鋳物に残留するおそれがあって、鋳物が不良品になるおそれを生じる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記のような事情に注目してなされたもので、本発明の目的は、消失模型の表面に生じた凹部を精度よく埋めるようこの表面に表面補修剤を塗布する場合に、この表面補修剤の塗布作業が容易にできるようにし、かつ、上記消失模型を用いて鋳造した鋳物に上記表面補修剤の燃焼後の未分解残渣が残留することを、より確実に防止できるようにすることである。
【００１４】
請求項１の発明は、鋳造用消失模型１の表面に生じた凹部８を埋めるようこの表面に塗布される鋳造用消失模型の表面補修剤であって、
ワックスを５０〜７５質量％、アクリル樹脂を１０〜３５質量％、および水を１０〜３０質量％含有することを特徴とする鋳造用消失模型の表面補修剤である。
【００１５】
請求項２の発明は、ワックスとして、パラフィンワックスを含有することを特徴とする請求項１に記載の鋳造用消失模型の表面補修剤である。
【００１６】
請求項３の発明は、パラフィンワックスの一部もしくは全部が、融点５５〜１５０℃のパラフィンワックスであることを特徴とする請求項２に記載の鋳造用消失模型の表面補修剤である。
【００１７】
請求項４の発明は、アクリル樹脂のうち、少なくとも５０質量％以上がポリメタクリル酸メチルであることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１つに記載の鋳造用消失模型の表面補修剤である。
【００１８】
請求項５の発明は、添加剤として、メチルセルロース等の増粘剤、界面活性剤等の乳化剤、消泡剤、染料、防腐剤から１種以上を追加することを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１つに記載の鋳造用消失模型の表面補修剤である。
【００１９】
なお、この項において、上記各用語に付記した符号や図面番号は、本発明の技術的範囲を後述の「実施例」の項や図面の内容に限定解釈するものではない。
【発明の効果】
【００２０】
本発明による効果は、次の如くである。
【００２１】
請求項１の発明は、鋳造用消失模型の表面に生じた凹部を埋めるようこの表面に塗布される鋳造用消失模型の表面補修剤であって、
ワックスを５０〜７５質量％、アクリル樹脂を１０〜３５質量％、および水を１０〜３０質量％含有している。
【００２２】
このため、上記表面補修剤は、作業者の手作業による外力で容易に変形する柔軟性を有し、かつ、この外力を除去すると、それ自体でその形状を保つ自己保形性を有する。よって、鋳造時に、消失模型の表面に生じている凹部を埋めるよう消失模型の表面に表面補修剤を塗布する塗布作業をする場合には、上記した表面補修剤の柔軟性と自己保形性とによって、上記塗布作業が容易迅速に、かつ、精度よくでき、つまり、上記表面補修剤によれば、塗布作業性が向上する。
【００２３】
また、消失模型の表面への表面補修剤の塗布作業後には、前記凹部を埋めるようこの凹部に充填された表面補修剤を乾燥固化させるが、この場合、上記表面補修剤にはアクリル樹脂とワックスが含有され、かつ水分が適度に少ないことから、消失模型の表面への表面補修剤の塗布作業後の乾燥固化時には、凹部に充填された表面補修剤の表面におけるアクリル樹脂が逸早く乾燥して、強度のある固体皮膜が形成される。その後に、上記凹部の深部の表面補修剤が乾燥するが、上記固体皮膜には乾燥初期から強度発現があり、上記凹部の深部の表面補修剤では、水分相当分の微細な空隙を生じながら乾燥が進む。このため、上記凹部に充填された表面補修剤には、その乾燥前後で体積変化がほとんどなく、上記表面補修剤の表面は平坦なままに保持されて、上記凹部に充填された表面補修剤の表面に凹みが形成されることは防止される。
【００２４】
よって、上記凹部の存在にかかわらず、消失模型の表面は所望の平滑面とできることから、この消失模型を用いての鋳造によれば、表面に不要な凹部が存在しない平滑で美麗な鋳物が得られることとなる。
【００２５】
ここで、表面補修剤に含有される前記ワックスは、これを加熱すると比較的低い温度で融解して容易に気化する物質であり、また、この気化により、より完全に燃焼消失する物質である。この点、このワックスは、セルロースや樹脂とは性質が大きく異なる。
【００２６】
このため、前記鋳造時に、鋳物砂に埋没された消失模型に向けて溶湯を注湯した場合には、表面補修剤における含有物質のうち、特に、ワックスが上記した性質によって溶湯の輻射熱により直ちに融解して容易に気化し、より完全に燃焼消失する。
【００２７】
また、上記表面補修剤に含有されるアクリル樹脂は、上記ワックスには劣るが、他の樹脂に比べて、より完全に燃焼消失し易い物質である。このため、前記鋳造時に溶湯を注湯した場合には、この溶湯の熱により上記アクリル樹脂も、より完全に燃焼消失する。
【００２８】
よって、上記ワックスとアクリル樹脂とを含有する表面補修剤は、鋳造時の溶湯の注湯により、より完全に燃焼消失し、表面補修剤の燃焼後の未分解残渣が鋳物に残留することは、より確実に防止される。
【００２９】
なお、本発明の上記数値限定の理由は、後述の「発明を実施するための形態」に記載した通りである。
【００３０】
請求項２の発明は、ワックスとして、パラフィンワックスを含有したものである。
【００３１】
ここで、上記パラフィンワックスは入手し易いものであり、かつ、安価であるため、表面補修剤に含有されるワックスとして、パラフィンワックスを用いたことにより、実用性が向上する。
【００３２】
請求項３の発明は、パラフィンワックスの一部もしくは全部が、融点５５〜１５０℃のパラフィンワックスとされたものである。
【００３３】
このため、上記のような融点の低いパラフィンワックスを表面補修剤に含有させた場合には、このワックスは、鋳造時に消失模型に注湯された溶湯の熱により、直ちに融解して、より容易に気化し、更に完全に燃焼消失する。よって、表面補修剤の燃焼後の未分解残渣が鋳物に残留することは、更に確実に防止される。
【００３４】
請求項４の発明は、アクリル樹脂のうち、少なくとも５０質量％以上がポリメタクリル酸メチルとされたものである。
【００３５】
このため、消失模型の表面への表面補修剤の塗布作業後の乾燥固化時には、凹部に充填された表面補修剤の表面における上記成分のアクリル樹脂がより速く乾燥して、より強度のある固体皮膜が形成され、前記表面補修剤の表面における凹みの形成が、より確実に防止される。
【００３６】
請求項５の発明は、添加剤として、メチルセルロース等の増粘剤、界面活性剤等の乳化剤、消泡剤、染料、防腐剤から１種以上を追加したものである。
【００３７】
ここで、表面補修剤に上記増粘剤を追加すると、消失模型の表面への表面補修剤の塗布作業がより容易になると共に、表面補修剤を長期にわたり保存するときの保存安定性が向上する。
【００３８】
また、上記乳化剤はアクリルモノマーやワックスを水中に乳化・分散させるために使用するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】消失模型を用いた鋳造用鋳型の側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
本発明の鋳造用消失模型の表面補修剤に関し、消失模型の表面に生じた凹部を精度よく埋めるようこの表面に表面補修剤を塗布する場合に、この表面補修剤の塗布作業が容易にできるようにし、かつ、上記消失模型を用いて鋳造した鋳物に上記表面補修剤の燃焼後の未分解残渣が残留することを、より確実に防止できるようにする、という目的を実現するため、本発明を実施するための形態は、次の如くである。
【００４１】
図１は、消失模型１を用いた鋳造用鋳型２の側面断面図である。
【００４２】
上記鋳型２は、金枠３と、この金枠３内に充填される鋳物砂４と、この鋳物砂４に埋没される上記消失模型１とを備えている。そして、この消失模型１を用いての鋳造は、通常、次のように行われる。
【００４３】
即ち、まず、消失模型１の表面に塗型剤を塗布することにより耐火コーティングを施し、その乾燥後に、この消失模型１を鋳型２の鋳物砂４内の所定位置に埋没させる。次に、鋳造しようとする目的の鋳物の材料となる金属溶湯５を上記消失模型１に向けて注湯する。すると、この消失模型１は上記溶湯５の熱により直ちにほぼ完全に燃焼消失して溶湯５と置換される。そして、その後、冷却すれば、上記消失模型１と同形の上記鋳物が得られることとされる。
【００４４】
上記消失模型１はポリスチレンの発泡樹脂により型成形されたものであり、このため、上記燃焼消失はほぼ完全に行われる。ここで、上記消失模型１の表面に何らかの理由で凹部８が生じている場合には、この消失模型１を鋳物砂４内に埋没させる前に、上記凹部８を埋めるよう消失模型１の表面に表面補修剤９を塗布する塗布作業をし、この表面補修剤９を自然乾燥により固化させる。このようにして、消失模型１の表面を平滑にさせる。そして、この消失模型１を鋳造に用いれば、表面に不要な凹部が存在しない平滑で美麗な鋳物が得られることとなる。
【００４５】
以下、上記表面補修剤９につき詳しく説明するが、この表面補修剤９における各物質の含有量の質量％は、単に％で表記する。
【００４６】
上記表面補修剤９は、ワックス、アクリル樹脂（acrylic resin）および水を含有している。具体的には、ワックスの含有量は５０〜７５％、アクリル樹脂の含有量は１０〜３５％、水の含有量は１０〜３０％である。また、この表面補修剤９には、添加剤として、メチルセルロース等の増粘剤、界面活性剤等の乳化剤、消泡剤、染料、防腐剤から１種以上が追加される。
【００４７】
上記表面補修剤９の製造方法として、例えば、パラフィンワックス、アクリルモノマー、および水を混合して、パラフィンワックスの乳化と、アクリルモノマーの乳化重合とを同時に行いつつ混合分散すれば、上記表面補修剤９の製造ができる。
【００４８】
なお、上記表面補修剤９の他の製造方法として、アクリルモノマーを乳化重合したものと乳化したパラフィンワックスを混合分散してもよいし、パラフィンワックスの一部または全部を粉末で混合分散してもよい。
【００４９】
上記したように製造された表面補修剤９は、ムース（mousse）状やクリーム状をなしており、作業者の手作業による外力で容易に変形する柔軟性を有し、かつ、この外力を除去すると、それ自体でその形状を保つ自己保形性を有している。
【００５０】
このため、前記鋳造時に、消失模型１の表面に生じている凹部８を埋めるよう消失模型１の表面に表面補修剤９を塗布する塗布作業をする場合には、上記した表面補修剤９の柔軟性と自己保形性とによって、上記塗布作業が容易迅速に、かつ、精度よくでき、つまり、上記表面補修剤９によれば、塗布作業性が向上する。
【００５１】
また、前記したように、消失模型１の表面への表面補修剤９の塗布作業後には、前記凹部８を埋めるようこの凹部８に充填された表面補修剤９を乾燥固化させるが、この場合、仮に、表面補修剤９がワックスと水とのみによる乳化剤である場合には、この表面補修剤９の乾燥には時間を要すると共に、大きい乾燥収縮が生じる。このため、上記凹部８に充填された表面補修剤９の表面には凹み１０が生じがちとなることから、このような消失模型１を用いて鋳造すると、上記凹み１０に因り鋳物が不良品となるおそれが生じる。
【００５２】
しかし、上記表面補修剤９にはアクリル樹脂とワックスとが含有され、かつ、水分が適度に少ないことから、消失模型１の表面への表面補修剤９の塗布作業後の乾燥固化時には、凹部８に充填された表面補修剤９の表面におけるアクリル樹脂が逸早く乾燥して、強度のある固体皮膜が形成される。その後に、上記凹部８の深部の表面補修剤９が乾燥するが、上記固体皮膜には乾燥初期から強度発現があり、上記凹部８の深部の表面補修剤９では、水分相当分の微細な空隙を生じながら乾燥が進む。このため、上記凹部８に充填された表面補修剤９には、その乾燥前後で体積変化がほとんどなく、上記表面補修剤９の表面は平坦なままに保持されて、前記表面補修剤９の表面での凹み１０の形成が防止される。
【００５３】
よって、上記凹部８の存在にかかわらず、消失模型１の表面は所望の平滑面とできることから、この消失模型１を用いての鋳造によれば、表面に不要な凹部が存在しない平滑で美麗な鋳物が得られることとなる。
【００５４】
ここで、表面補修剤９に含有される前記ワックスは、広義のもの（蝋）であり、これを加熱すると比較的低い温度で融解して容易に気化する物質であり、また、この気化により、より完全に燃焼消失する物質である。この点、このワックスは、セルロースや樹脂とは性質が大きく異なる。
【００５５】
このため、前記鋳造時に、鋳物砂４に埋没された消失模型１に向けて溶湯５を注湯した場合には、表面補修剤９における含有物質のうち、特に、ワックスが上記した性質によって溶湯５の輻射熱により直ちに融解して容易に気化し、より完全に燃焼消失する。
【００５６】
また、上記表面補修剤９に含有されるアクリル樹脂は、上記ワックスには劣るが、他の樹脂に比べて、より完全に燃焼消失し易い物質である。このため、前記鋳造時に溶湯５を注湯した場合には、この溶湯５の熱により上記アクリル樹脂も、より完全に燃焼消失する。
【００５７】
よって、上記ワックスとアクリル樹脂とを含有する表面補修剤９は、鋳造時の溶湯５の注湯により、より完全に燃焼消失し、表面補修剤９の燃焼後の未分解残渣が鋳物に残留することは、より確実に防止される。
【００５８】
なお、上記ワックスは、特に限定されないが、パラフィンワックスが用いられる。また、このパラフィンワックスの一部もしくは全部が、融点５５〜１５０℃のパラフィンワックスであることが好ましい。
【００５９】
そして、上記のような融点の低いパラフィンワックスを表面補修剤９に含有させた場合には、このワックスは、鋳造時に消失模型１に注湯された溶湯５の熱により、直ちに融解して、より容易に気化し、更に完全に燃焼消失する。よって、表面補修剤９の燃焼後の未分解残渣が鋳物に残留することは、更に確実に防止される。
【００６０】
また、上記アクリル樹脂は、このアクリル樹脂のうち、少なくとも５０％以上がポリメタクリル酸メチル（Poly methyl methacrylate）であることが好ましい。
【００６１】
そして、上記のようにすると、消失模型１の表面への表面補修剤９の塗布作業後の乾燥固化時には、凹部８に充填された表面補修剤９の表面における上記成分のアクリル樹脂がより速く乾燥して、より強度のある固体皮膜が形成され、前記表面補修剤９の表面における凹み１０の形成が、より確実に防止される。
【００６２】
ここで、上記表面補修剤９におけるワックスの含有量が５０％未満であると、このワックスの含有量が過少となって、溶湯５の熱による表面補修剤９の燃焼消失量が少なくなり、鋳物への残渣残留が多くなる。一方、ワックスの含有量が７５％を越えると、このワックスの含有量が過大となって、凹部８に充填された表面補修剤９の乾燥固化時に、この表面補修剤９の乾燥収縮が大きくなり、この表面補修剤９の表面に凹み１０が生じ易くなる。
【００６３】
また、上記表面補修剤９におけるアクリル樹脂の含有量が１０％未満であると、このアクリル樹脂の含有量が過少となって、凹部８に充填された表面補修剤９の乾燥固化時に、この表面補修剤９の表面におけるアクリル樹脂による強度のある固体皮膜の形成が不十分となり、この表面補修剤９の表面に凹み１０が生じ易くなる。一方、アクリル樹脂の含有量が３５％を越えると、このアクリル樹脂の含有量が過大となって、鋳造時の溶湯５の熱による表面補修剤９の燃焼後の未分解残渣量が多くなり、鋳物への残渣残留が多くなる。
【００６４】
また、表面補修剤９における水の含有量が１０％未満であると、この表面補修剤９の柔軟性が失われて硬くなる。このため、消失模型１の表面に生じている凹部８を埋めるようこの凹部８に表面補修剤９を精度よく充填しようとするとき、この作業はし難くなる。つまり、凹部８を埋めるよう消失模型１の表面に表面補修剤９を塗布する塗布作業が煩雑となる。
【００６５】
一方、水の含有量が３０％を越えると、この表面補修剤９の柔軟性が過ぎて、自己保形性が低下する。このため、上記したように凹部８に表面補修剤９を精度よく充填しようとするとき、この作業はし難くなり、つまり、表面補修剤９の塗布作業が煩雑となる。また、水の含有量が３０％を越えると、凹部８に充填された表面補修剤９の乾燥固化時に、この表面補修剤９の乾燥収縮が大きくなって、この表面補修剤９の表面に凹み１０が生じ易くなる。
【００６６】
そこで、前記したように、表面補修剤９におけるワックスの含有量を５０〜７５％とし、アクリル樹脂の含有量を１０〜３５％とし、水の含有量を１０〜３０％としたのである。
【００６７】
ここで、表面補修剤９に上記増粘剤を追加すると、消失模型１の表面への表面補修剤９の塗布作業がより容易になると共に、表面補修剤の保存安定性が向上する。
【００６８】
また、表面補修剤９は上記乳化剤を用いてアクリルモノマーやワックスを水中に乳化・分散させている。
【実施例１】
【００６９】
この実施例１では、下記［表１］で示すように、表面補修剤９における水の含有量を１５％で一定とし、パラフィンワックスとアクリル樹脂の各含有量を広い範囲で変化させることにより、鋳造実験１〜６を行った。
【００７０】
【表１】
0005881459.tif 000002
【００７１】
上記各実験において、熟練者の視覚による判断に基づき、上記［表１］に実験結果を示した。この実験結果における評価としての不良は×、良は○、その中間は△、より良は◎で表示した。
【００７２】
そして、この実施例１の実験結果によれば、表面補修剤９におけるワックスの含有量は、前記したように５０〜７５％であることが好ましく、６０〜７０％であることが、より好ましいことがわかる。また、表面補修剤９におけるアクリル樹脂の含有量は、前記したように１０〜３５％であることが好ましく、１５〜２５％であることが、より好ましいことがわかる。
【実施例２】
【００７３】
この実施例２では、下記［表２］で示すように、表面補修剤９におけるパラフィンワックスの含有量を５３〜７７％の好ましい範囲に抑制し、かつ、アクリル樹脂の含有量を１２〜１８％の好ましい範囲に抑制し、水の含有量を広い範囲で変化させることにより、鋳造実験１〜５を行った。
【００７４】
【表２】
0005881459.tif 000003
【００７５】
上記各実験の実験結果の判断方法や実験結果の表示内容は前記実施例１と同様である。なお、実験結果における「保存安定性」とは、表面補修剤９を長期にわたり保存した場合でも、この表面補修剤９のエマルジョン物質が状態変化することなく、一定の状態を保持すること、を意味している。
【００７６】
そして、この実施例２の実験結果によれば、表面補修剤９における水の含有量は、前記したように１０〜３０％であることが好ましく、１５〜２５％であることが、より好ましいことがわかる。
【符号の説明】
【００７７】
１    消失模型
２    鋳型
３    金枠
４    鋳物砂
５    溶湯
８    凹部
９    表面補修剤
１０  凹み
【図１】
0005881459.tif 000004