(57)【要約】【課題】湿状態の圧縮強度、透気度、圧縮比、表面安定性及び含水量を改善し、生型の品質を向上する安定剤を提供する。【解決手段】生型に添加する安定剤であって、結合剤および添加物を備える。結合剤は、フェノールの誘導体であり、複数の官能基により水素原子が置換され、総重量の７５％〜８５％を占める。添加物は、複数種の微量元素を含む。結合剤と添加物との重量比が４：１である。生型に本発明の安定剤を添加することによって、生型の湿状態の圧縮強度および表面安定性を著しく向上させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生型に添加する安定剤であって、
フェノールの誘導体であり、複数の官能基により水素原子が置換され、総重量の７５％〜８５％を占める結合剤と、
複数種の微量元素を含む添加物と、を備え、
前記結合剤と前記添加物との重量比が４：１であることを特徴とする安定剤。
【請求項２】
前記微量元素は、硫黄、マグネシウム、ナトリウム、およびカルシウムを含むことを特徴とする請求項１記載の安定剤。
【請求項３】
前記官能基は、ケトン基、アルデヒド基、脂環基、第１級アルコール基、第２級アルコール基、アルケニル基を含むことを特徴とする請求項１記載の生型に添加する安定剤。
【請求項４】
前記結合剤の重量パーセントは８１％であることを特徴とする請求項１記載の安定剤。
【請求項５】
前記添加物の重量パーセントは１９％であることを特徴とする請求項１記載の安定剤。
【請求項６】
前記結合剤と前記添加物とを混合し灰色粉末の溶質を得ることを特徴とする請求項１記載の安定剤。
【請求項７】
前記溶質の密度は２５〜３０ｇ／ｃｍ3であることを特徴とする請求項６記載の安定剤。
【請求項８】
前記溶質のｐＨ値は５〜６の間であることを特徴とする請求項６記載の安定剤。
【請求項９】
前記溶質の冷水溶解度は９２％であることを特徴とする請求項６記載の安定剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、安定剤に関し、特に生型に添加する安定剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
生型鋳造法（Ｇｒｅｅｎ  Ｓａｎｄ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）は昔から現在に伝えてきた鋳造法の一つである。この鋳造方法は、科学技術の進歩と伴い進歩している。生型鋳造法が幅広く使用されている主な原因は、簡単かつ生産力が高く、コストが低く、砂を回収して再利用することができる長所を有している。
【０００３】
生型は、珪砂、粘土、および水が含んでいる。しかし生型の性質は流し込み後の鋳物品質に影響を与える。そのため、混練後の生型に生型の強度、型抜き易さなどの特殊性質をもたせる場合には、デキストリン、瀝青などの添加剤を添加して、生型の物性を変える。よって、優れる品質かつ精緻な鋳物を獲得し、生型の性質を厳密に管理する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−０９０４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
生型の物性を検討するためには、添加剤が添加された後に生型の各種物性を実験によって数値化する。そして、様々な添加物を使用し、湿状態の圧縮強度、透気度、圧縮比、表面安定性及び含水量などの実験パラメータを改良し、生型の品質を向上させる。実験パラメータが生型に対する影響は以下のとおり説明する。
【０００６】
湿状態の圧縮強度値は膨張性の欠陥度に影響を与える。生型の輸送過程の安全性と、鋳物の砂落とし特性を決めるため、適用の金属材質を知ることができる。
【０００７】
透気度の数値は生型と高温金属とを接触したときに発生する気体が生型の砂の粒子隙間より流されるかを決定しており、鋳物の気孔欠陥に影響される。
【０００８】
圧縮比の数値が低い方に偏っていた場合には、生型の含水量が低く、造形性が悪く、型抜きが困難となり、一方、圧縮比の数値が高い方に偏っていた場合には、鋳物砂の流動性が悪く、生型の突固めが困難となるため、生型の強度不足の原因となり、型張りまたは流し込みのときに鋳巣、ピンホールなどの鋳造欠陥が発生し安くなる。
【０００９】
表面安定性の数値は鋳物の品質を決定し、鋳物の表面荒さに影響する。
【００１０】
含水量について、正確な圧縮比を獲得するため水分の調整により圧縮比を制御する。しかし砂の組成変化が圧縮比と水分関係を改変する。生型の含水量が高すぎると、ピンホールなどの問題を引き起す。含水量の範囲を定めることによって、砂の組成を把握することができる。
【００１１】
生型鋳造法について、以上に述べた実験パラメータは、砂の配合、モールディング、鋳物瑕疵を分析する参考に用いられる。
【００１２】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、湿状態の圧縮強度、透気度、圧縮比、表面安定性及び含水量を改善し、生型の品質を向上する安定剤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明による安定剤は、生型に添加する安定剤であり、結合剤および添加物を備える。結合剤は、フェノールの誘導体であり、複数の官能基によって水素原子が置換され、総重量の７５％〜８５％を占める。添加物は、複数種の微量元素を含む。結合剤と添加物との重量比率が４：１である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、生型に本発明の安定剤を添加することによって、生型の湿状態の圧縮強度および表面安定性を著しく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態による安定剤の結合剤の化学構造図である。
【図２】本発明の一実施形態による安定剤を製造するフローチャートを示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による安定剤と市販の安定剤の異なる添加量に対応する湿状態の圧縮強度を示す特性図である。
【図４】本発明の一実施形態による安定剤と市販の安定剤の異なる添加量に対応する透気度を示す特性図である。
【図５】本発明の一実施形態による安定剤と市販の安定剤の異なる添加量に対応する表面安定性を示す特性図である。
【図６】本発明の一実施形態による安定剤と市販の安定剤の異なる添加量に対応する圧縮比を示す特性図である。
【図７】本発明の一実施形態による安定剤と市販の安定剤の異なる添加量に対応する含水量を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（一実施形態）
本発明の一実施形態を以下のとおり説明する。
本発明の一実施形態による安定剤は、結合剤および添加物を備える。
図１に示すように、結合剤は、フェノールの誘導体であり、複数の官能基によって水素原子が置換されている。結合剤は、総重量の７５％〜８５％を占める。官能基は、ケトン基（Ｋｅｔｏｎｅ  ｇｒｏｕｐ）と、アルデヒド基（Ａｌｄｅｈｙｄｅ  ｇｒｏｕｐ）と、脂環基（Ａｌｉｃｙｃｌｉｃ  ｇｒｏｕｐ）と、第１級アルコール基（Ｐｒｉｍａｒｙ  ａｌｃｏｈｏｌ  ｇｒｏｕｐ）と、第２級アルコール基（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  ａｌｃｏｈｏｌ  ｇｒｏｕｐ）と、アルケニル基（Ａｌｋｅｎｙｌ  ｇｒｏｕｐ）とを含み、高い極性を有する電子求引性基（ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｗｉｔｈｄｒａｗｉｎｇ  ｇｒｏｕｐ，  ＥＷＧ）であり、異なる官能基を吸着結合するのに用いられ、溶液中で結合を形成する。
【００１７】
添加物は、硫黄（Ｓ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ナトリウム（Ｎａ）、およびカルシウム（Ｃａ）など複数種の微量元素を含む。
【００１８】
そのうち、結合剤と添加物の重量パーセントはそれぞれ８１％と１９％であり、結合剤と添加物との重量比は４：１に近い。本実施形態において、結合剤と添加物とを混合し灰色粉末の溶質を得ることができる。得られた溶質密度は２５〜３０ｇ／ｃｍ3であり、ｐＨ値は５〜６であり、冷水溶解度は９２％である。これらの物理性質のパラメータは、化学分野の当業者が簡単な実験によって知り得るため、ここでの説明を省略する。
【００１９】
以下に本実施形態による安定剤の構造および物理性質について説明する。まず、本実施形態の実験フローおよび効果の原理を以下のとおり説明する。
【００２０】
表１は、台湾金晶▲夕▼砂股▲分▼有限公司製の金晶５号硅砂の粒度分布（ＰＡＮ）および粒度指数（ＧＦＮ）示す表である。まず、本実施形態の実験に使用された原料砂は台湾金晶▲夕▼砂股▲分▼有限公司製の金晶５号硅砂であり、粒度分布は表１に示す。添加物は、水、ベントナイト（ＳＰＶ）、炭粉、および安定剤（Ａ、Ｂ、Ｃ）を含む。そのうち、安定剤Ａは本実施形態の安定剤であり、安定剤Ｂは市販の瑞中澱粉工業股▲分▼有限公司製の澱粉であり、安定剤Ｃは市販のＪｏｈｎ  Ｗｉｎｔｅｒ＆  Ｃｏ  Ｌｔｄ社製の結合剤である。
【表１】
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【００２１】
図２に示すように、本実施形態では、Ａ、Ｂ、Ｃ３種類の安定剤を、重量百分比が０．３％、０．６％、０．９％、１．２％である４つの異なる添加量で使用している。生型の各性質への影響を実験し、まず台湾金晶▲夕▼砂股▲分▼有限公司製の金晶５号硅砂を混練機に入れた後に、１％の水を加え、１分間予備混合してから、ベントナイト（１２％）、炭粉（１％）、安定剤、および水（２％）を加え、４分間混合した後に、混錬された砂を取り出した。
【００２２】
引き続き、前述方法により混錬された生型を６Ｍｅｓｈのふるいにかけて、成形筒に詰め、押し出し成形機を用いて生型の標準テストピースを製作する。標準テストピースのサイズをΦ５０xＬ（５０±１）ｍｍの範囲にする。続いて、湿状態の圧縮強度、圧縮比、表面安定性と、含水量などの項目について、各種の砂性質試験を実施する。そのうち、前述の各実験パラメータの計算方法は当業者が知り得る基本知識であるため、ここでの説明を省略する。
【００２３】
引き続き、図３、本発明の一実施形態による安定剤と市販の安定剤の異なる添加量に対応する湿状態の圧縮強度の曲線図を参照する。この図より、本実施形態の安定剤Ａは添加量の増加（０．３〜１．２ｗｔ％）に従い湿状態の圧縮強度が上昇し、安定剤Ｂと安定剤Ｃは添加量の増加（０．３〜１．２ｗｔ％）に従い湿状態の圧縮強度が低減する。
【００２４】
全体的に言うと、生型に安定剤を添加した後、安定剤添加量の多寡にかかわらず、添加していないものと比較した結果、生型の圧縮強度がすべて向上する。しかし、異なる種類の安定剤について、本実施形態の安定剤Ａの効果が特に際立つ。すなわち、安定剤添加量の増加（０．３％〜１．２％  ｗｔ％）に従い、湿状態の圧縮強度が上昇する（０．５３から０．５８ｋｇｆ／ｃｍ2、約９．４％のアップ）。安定剤Ｂと安定剤Ｃの効果は、安定剤添加量の増加につれて、湿状態の圧縮強度が低下する。安定剤Ｂ（０．４９から０．４２ｋｇｆ／ｃｍ2、約１４．３％の低下）、安定剤Ｃ（０．５から０．４５  ｋｇｆ／ｃｍ2、約１０％の低下）を示されている。このほか、安定剤Ｂの添加量が１．２ｗｔ％に達したとき、湿状態の圧縮強度（０．４２  ｋｇｆ／ｃｍ2）は安定剤を添加されていない湿状態の圧縮強度（０．４３ｋｇｆ／ｃｍ2）に比べて、やや劣る。
【００２５】
引き続き、図４に示す本発明の一実施形態による安定剤と市販の安定剤の異なる添加量に対応する透気度の曲線図を参照する。この図から分かるように、安定剤添加量の増加につれて透気度の低下が示されている。
【００２６】
全体的に見ると、生型に安定剤を添加した後、安定剤の種類または添加量の多寡（０．３〜１．２ｗｔ％）にかかわらず、添加していないものに比べると、透気度はすべて低下を示されている。そのうち、本実施形態の安定剤Ａの透気度は１４７．４から１３８．６（約６％の低下）、安定剤Ｂの透気度は１４４．８から１２９．６（約１０．５％の低下）、安定剤Ｃの透気度は１５０．４から１３４．３（約１０．７％の低下）まで下がっている。以上の実験結果により、Ａ、Ｂ、Ｃ３種類の安定剤の添加量が一定であるとき（０．３〜１．２ｗｔ％）は、添加量０．３ｗｔ％を除き、透気度の大きさは、安定剤Ａ＞安定剤Ｃ＞安定剤Ｂである。
【００２７】
図５に示す本発明の一実施形態による安定剤と市販の安定剤の異なる添加量に対応する湿状態の圧縮強度の曲線図を参照する。この図から分かるように、安定剤Ａは添加量の増加につれて、表面安定性（ＳＳＩ）がすべて微増または変わらない。一方、安定剤Ｂと安定剤Ｃでは、添加量の増加につれて（０．３〜１．２ｗｔ％）表面安定性とも低下する傾向がある。
【００２８】
全体的に見ると、生型に安定剤を添加した後は、安定剤の種類または添加量の多寡（０．３〜１．２ｗｔ％）にかかわらず、変化が前述した湿状態の圧縮強度の変化とほぼ同じであるが、本実施形態の安定剤Ａの添加量が１．２ｗｔ％のとき変化しない。しかし、異なる安定剤で比較するとき、本発明の安定剤Ａの効果が特に顕著的である。すなわち、安定剤添加量の増加（０．３〜０．９ｗｔ％）につれて、表面安定性（ＳＳＩ）の上昇は６４．７％から６６．８％に、約２．１％が増加している。安定剤Ｂと、安定剤Ｃの効果は、添加量の増加につれて、表面安定性は低下して行く。そのうち、安定剤Ｂの表面安定性は５９．９％から４６．６％に約１３．３％低下し、安定剤Ｃの表面安定性は５１．５％から４０．４％に約１１．１％低下している。生型において、安定剤Ｂを添加し、添加量が０．９〜１．２ｗｔ％のときと、安定剤Ｃを添加し、添加量が０．６〜１．２ｗｔ％のときの表面安定性は、安定剤を添加していない（表面安定性５０％）ときより劣る。
【００２９】
引き続き、図６に示す本発明の一実施形態による安定剤と市販の安定剤の異なる添加量に対応する圧縮比の曲線図を参照する。この図から分かるように、安定剤添加量の増加につれて、３種類の安定剤の圧縮比が低下している。
【００３０】
全体的に見ると、生型に安定剤を添加した後は、安定剤の種類または添加量の多寡（０．３〜１．２ｗｔ％）にかかわらず、添加していないときに比べると、圧縮比（ＣＢ値）はすべて小さくなる。しかし、異なる安定剤で比較すると、安定剤Ｂを添加した後の圧縮比の低下がもっとも顕著的である。すなわち、安定剤添加量の増加（０．３〜１．２ｗｔ％）につれて、圧縮比（ＣＢ値）も低下して行く。（３３．５％から３０％、約３．５％の低下）その次は、安定剤Ｃ（３１％から２８．５％、約２．５％の低下）、および、本実施形態の安定剤Ａ（３３％から３０．８％、約２．２％の低下）となっている。言い換えると、本実施形態の安定剤Ａを用いて、添加量が０．３〜１．２ｗｔ％の範囲内であるとき、圧縮比（ＣＢ値）の低下がもっとも少ない。
【００３１】
図７に示す本発明の一実施形態による安定剤と市販の安定剤の異なる添加量に対応する含水量の曲線図を参照する。この図から分かるように、安定剤の種類または添加量の多寡（０．３〜１．２ｗｔ％）にかかわらず、保持時間の増加につれて、その水分変化率の推移は同じ（平均１時間あたりの含水量約０．１％の降下）である。すなわち、３種類の安定剤の添加量が０．３〜１．２ｗｔ％範囲内であるときは、保持時間の増加（０〜４ｈｒ）につれて、含水量の変化率の差異はない。
【００３２】
以上説明したとおり、本実施形態では、生型に安定剤の添加により、生型の物理性質における湿状態の圧縮強度、透気度、圧縮比、表面安定性、含水量などの実験パラメータに改善が見られ、生型の品質を向上すると共に、砂混合、生型、モールディング、鋳物瑕疵分析の参考に用いられる。
【００３３】
本実施形態では、一つの好ましい実施形態を説明しているが、当業者は本発明の技術思想に基づいて、様々な形態に変化することができる。なお、前記した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の特許請求範囲に制限を加わるものではない。本発明の精神に基づいた様々な修正または変化は、本発明の請求範囲に含める。
【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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【図６】
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【図７】
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