(57)【要約】【課題】樹脂被覆時の発火、爆発の危険を解消し、原材料の極端な偏在がなく、均質な鋳物用発熱体のシェルモールド法による製造方法を提供する。【解決手段】耐火性骨材と発熱性物質を含有する混合物に、フェノール樹脂を加えて該混合物粒子表面をフェノール樹脂で被覆した被覆混合物１と、酸化剤、酸化促進剤及び耐火性骨材を含有する混合物にフェノール樹脂を加えて混合物粒子表面をフェノール樹脂で被覆した被覆混合物２とを用い、被覆混合物１と被覆混合物２の混合物をシェルモールド法で成型熱硬化させることを特徴とする鋳物用発熱体の製造方法。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火性骨材と発熱性物質を含有する混合物に、フェノール樹脂を加えて該混合物粒子の表面をフェノール樹脂で被覆した被覆混合物１と、酸化剤、酸化促進剤及び耐火性骨材を含有する混合物にフェノール樹脂を加えて混合物粒子表面をフェノール樹脂で被覆した被覆混合物２とを用い、被覆混合物１と被覆混合物２の混合物をシェルモールド法で成型熱硬化させることを特徴とする鋳物用発熱体の製造方法。
【請求項２】
被覆混合物１における材料配合比が、耐火性骨材３０〜７０質量％、発熱性物質７０〜３０質量％、耐火性骨材と発熱性物質の合計量１００質量部に対してフェノール樹脂６〜１０質量部であり、被覆混合物２における材料配合比が、耐火性骨材２０〜８０質量％、酸化剤１０〜５０質量％、酸化促進剤１０〜３０％、耐火性骨材、酸化剤と酸化促進剤の合計量１００質量部に対してフェノール樹脂６〜１０質量部であることを特徴とする請求項１記載の鋳物用発熱体の製造方法。
【請求項３】
被覆混合物１と被覆混合物２の混合時または混合後であってシェルモールド成型前に、得られる混合物が湿り気を帯びる程度に有機湿潤剤を添加することを特徴とする請求項１または２記載の鋳物用発熱体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳物用発熱体の製造方法に関する。本発明において、鋳物用発熱体とは、発熱中子、発熱ネックダウンコア、発熱パッド、発熱押湯スリーブ、発熱押湯枠等の発熱材を含有する鋳型をいう。
【０００２】
【従来の技術】
発熱性物質、酸化剤、酸化促進剤等からなる発熱材と、骨材との混合物を原料とする鋳物用発熱体の成型方法としては、ＣＯ２法が一般的であり、近年はコールドボックス法も普及しつつあるが、シェルモールド法による成型は実際上、行われていない。
【０００３】
金属鋳造用鋳型を成型する場合、シェルモールド法では珪砂などの骨材をフェノール樹脂で被覆したレジンコーテッドサンドが用いられる。鋳物用発熱体の成型方法にシェルモールド法を適用しようとすると、原料として必須である発熱性物質と酸化剤の双方をフェノール樹脂に混合したものを、骨材に被覆してレジンコーテッドサンドを得る必要がある。発熱性物質と酸化剤の双方を含有しているフェノール樹脂を混練して骨材表面に被覆しようとすると、フェノール樹脂を１００〜２００℃に加熱して骨材に被覆するドライホット法では加熱により発熱性物質と酸化剤が反応し、発火あるいは爆発する危険がある。コールド法やセミホット法でも、混練時の摩擦、発熱、衝撃によって、発火あるいは爆発する危険がある。
この危険を避けるために各原料を別々にして被覆した場合、使用原材料の比重、粒度、形状等が様々であるため、最終混合や搬送、成型時に原材料の偏析を生じて均質な成型体を得ることが困難である。
【０００４】
特許第３２３９２０９号公報には、鋳型用骨材と、発熱性物質と、酸化剤からなるいずれも粉粒状の主原料成分と、酸化剤、酸化促進剤、発熱性物質からなるいずれも微粉末状の副原料成分に分け、主原料成分にフェノール樹脂を混合して１３０〜１６０℃の温度で混合して主原料成分の粒子表面にフェノール樹脂溶融層を被覆し、他方、副原料成分に液状または粉末状のフェノール樹脂を室温あるいは１３０℃未満の温度下で攪拌して副原料微粉末表面にフェノール樹脂を被覆し、これらフェノール樹脂被覆主原料成分とフェノール樹脂被覆副原料成分を混合してシェルモールド法により鋳物用発熱体を成型する、鋳物用発熱体の製造方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記公報に記載の製造方法では、副原料成分にフェノール樹脂を被覆する際の混合物は、発熱性物質と酸化剤、酸化促進剤を同時に含んでいるため、１３０℃未満という温度下であっても、混練時の摩擦、発熱、衝撃によって、発火あるいは爆発する危険が大きい。また、主原料成分と副原料成分では比重も粒度も大きく異なるため、最終混合や搬送、成型時に原材料の偏析を生じて均質な成型体を得ることが困難である。
【０００６】
本発明は、このような樹脂被覆時の発火、爆発の危険を解消し、原材料の極端な偏在がなく、均質な鋳物用発熱体のシェルモールド法による製造方法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】
本発明の要旨は、耐火性骨材と発熱性物質を含有する混合物に、フェノール樹脂を加えて該混合物粒子表面をフェノール樹脂で被覆した被覆混合物１と、酸化剤、酸化促進剤及び耐火性骨材を含有する混合物にフェノール樹脂を加えて混合物粒子表面をフェノール樹脂で被覆した被覆混合物２とを用い、被覆混合物１と被覆混合物２の混合物をシェルモールド法で成型熱硬化させることを特徴とする鋳物用発熱体の製造方法にある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明において、発熱性物質とは、酸化により発熱する物質であり、アルミニウム、カルシウムシリコン、マグネシウム、フェロシリコン、アルミニウム・マグネシウム合金等の粉末を例示できる。
酸化剤は前記発熱性物質を酸化して発熱させるもので、酸化鉄、ベンガラ、二酸化マンガン、硝酸カリ、硝酸ソーダ等の硝酸塩等を例示できる。
酸化促進剤は、酸化剤による発熱性物質の酸化を促進するもので、氷晶石、蛍石、珪フッ化ナトリウム等を例示できる。
発熱性物質、酸化剤、酸化促進剤は、いずれもその粒度が１〜２００μｍであることが好ましい。
【０００９】
本発明において、耐火性骨材とは、鋳造に耐えることのできる耐火性と、鋳型に適した適宜の粒径を有するものであり、例えば、珪砂を始め、オリビンサンド、ジルコンサンド、クロマイトサンド、アルミナサンド、中空アルミナサンド、アルミナシリケート等を例示できるが、これらに限定されるものではない。これらの耐火性骨材はそれぞれ単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
本発明で用いるフェノール樹脂としては、通常、シェルモールド用の粘結剤に用いられる熱硬化性フェノール樹脂であれば、どのようなものも用いることができる。フェノール樹脂の硬化剤もヘキサメチレンテトラミンなど、フェノール樹脂の硬化に慣用される硬化剤はいずれも用いることができる。
【００１０】
本発明においては、発熱材を構成する発熱性物質、酸化剤、酸化促進剤を▲１▼発熱性物質と、▲２▼酸化剤、酸化促進剤の２つに分け、この各グループにそれぞれ耐火性骨材を配合し、さらにフェノール樹脂を加えて、フェノール樹脂で被覆された被覆混合物１と、被覆混合物２を得る。▲１▼、▲２▼に配合する耐火性骨材は同一材料であることが好ましい。
被覆混合物１における材料配合比は、耐火性骨材３０〜７０質量％、発熱性物質７０〜３０質量％、耐火性骨材と発熱性物質の合計量１００質量部に対してフェノール樹脂６〜１０質量部であることが好ましい。
被覆混合物２における材料配合比は、耐火性骨材２０〜８０質量％、酸化剤１０〜５０質量％、酸化促進剤１０〜３０％、耐火性骨材、酸化剤と酸化促進剤の合計量１００質量部に対してフェノール樹脂６〜１０質量部であることが好ましい。
【００１１】
被覆混合物１と被覆混合物２における耐火性骨材の配合比の差は、１０質量％以内であることが好ましい。この混合比の差が１０質量％以上になると、混合物１と混合物２の比重の差が大きくなり、原材料の偏在が生じやすくなる傾向にある。被覆混合物１及び被覆混合物２における耐火性骨材の配合比が６０質量％を超えると、得られる鋳物用発熱体の発熱量が不充分となるおそれがある。これらにおける耐火性混合物の配合比が３０質量％未満になると鋳物強度を確保するのが困難になるおそれがある。
【００１２】
被覆混合物１と被覆混合物２におけるフェノール樹脂の配合比が６質量％未満になると耐火性骨材の結合が不充分になる傾向があり、１０質量％を超えて使用してもそれ以上の結合効果の向上はなく、その分、耐火性骨材や発熱材の配合量が低下するので好ましくない。
発熱性物質と、酸化剤の配合比は発熱性物質１質量部に対して、酸化剤０．１〜１．０質量部であることが好ましい。酸化剤と酸化促進剤の配合比は、酸化剤１質量部に対して酸化促進剤０．１〜１．０質量部であることが好ましい。発熱性物質と酸化剤と酸化促進剤の配合比が上記範囲を外れると、いずれも発熱が不充分となる傾向にある。
【００１３】
前記各グループにそれぞれ耐火性骨材を配合し、さらにフェノール樹脂を加えて、フェノール樹脂で被覆された被覆混合物１と、被覆混合物２を得る方法としては、下記方法のいずれをも採用できる。
ａ）前記各グループにそれぞれ耐火性骨材を配合し、これに常温〜１３０℃の温度下で液状フェノール樹脂を混合して各グループの粒子表面をフェノール樹脂層で被覆するコールド法あるいはセミホット法。
ｂ）前記各グループにそれぞれ耐火性骨材を配合し、これに常温〜１３０℃の温度下で粉末状フェノール樹脂を混合、被覆するパウダーレジン法。
ｃ）１５０〜３００℃に加熱した耐火骨材に、前記各グループをそれぞれ添加して１００〜２００℃の所定温度に達した原材料に固形フェノール樹脂を混合して、溶融被覆するドライホット法。このドライホット法では、▲１▼発熱性物質と、▲２▼酸化剤、酸化促進剤を別々のグループに分けているので、１００〜２００℃に加熱しても発熱することはない。
【００１４】
こうして得られた被覆混合物１と被覆混合物２とを混合してシェルモールド法で成型熱硬化することにより、鋳物用発熱体を製造することができる。
被覆混合物１と被覆混合物２とを混合するときに、あるいは混合後に、少量の有機湿潤剤、例えばアルコール類を加えて湿り気を帯びた状態にすると、原料粒子同士がくっついて微小な塊状になるので、レジンコーテッドサンドを加熱金型に吹き込む際に優先的に吹き飛ばされて金型内で偏在しやすい原料成分も均一に分布させることができる。
【００１５】
【実施例】
以下に、実施例を用いて、本発明をさらに詳しく説明する。
（実施例１）
鋳型用珪砂　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　６０質量％
アルミニウム粉末　　　　　　　　　　　　　　　　　４０質量％
からなる混合物１００質量部に対し、液状フェノール樹脂（樹脂分６５質量％）６質量部、ヘキサメチルアミン０．６質量部、ステアリン酸カルシウム０．１質量部を常温で添加、混合して被覆混合物１を得た。
別途、
鋳型用珪砂　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　６０質量％
硝酸カリウム　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２５質量％
クリオライト　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１５質量％
からなる混合物１００質量部に対し、液状フェノール樹脂（樹脂分６５質量％）６質量部、ヘキサメチルアミン０．６質量部、ステアリン酸カルシウム０．１質量部を常温で添加、混合して被覆混合物２を得た。
得られた被覆混合物を、被覆混合物１と被覆混合物２とを７：３の割合で混合し、この混合物を加熱金型にブロー圧０．２ＭＰａで吹き込み、２７０℃、６０秒の条件でシェルモールド法により所定の形状に造型し、室温まで冷却して鋳型を得た。
【００１６】
被覆混合物１、被覆混合物２の混合、被覆工程、被覆混合物１、２の混合工程において、発火、爆発等の発生はなかった。
得られた鋳型の曲げ強度は３．５Ｎ／ｍｍ２と、一般のシェルモールド鋳型並みの強度であった。
また、吹き込み成型時の材料偏析も見られず、この鋳型を用いて鋳物を鋳造したときの着火性能のばらつきも見られなかった。
【００１７】
（実施例２）
実施例１と同様にして得た被覆混合物１と被覆混合物２を７：３の割合で混合する際に、メチルアルコールを吹き付けて、液体がにじみ出すことなく、この混合物が湿り気を帯びている状態にした。この湿り気を帯びた混合物を用いて、実施例１と同様にして、鋳型を得た。
実施例１の場合と同様、被覆混合物１、被覆混合物２の混合、被覆工程、被覆混合物１、２の混合工程において、発火、爆発等の発生はなかった。
また、吹き込み成型時の材料偏析も見られず、この鋳型を用いて鋳物を鋳造したときの着火性能のばらつきも見られなかった。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の製造方法によれば、発熱性物質と、酸化剤、酸化促進剤を分けて耐火性骨材と混合してフェノール樹脂で被覆しているので、被覆混合物１、２の製造時に発火燃焼することがない。また、被覆混合物１と被覆混合物を混合して鋳型を製造する際にも、それぞれが別々に被覆されているので、発熱性物質と酸化剤、酸化促進剤が反応して発火するおそれもない。
また、発熱性物質と、酸化剤、酸化促進剤とがそれぞれ耐火性骨材との混合物として被覆されているので、各被覆混合物の粒径、比重が大きくばらつくことなく、均一に混合でき、原材料の偏析を生じ難いという特徴を有する。
また、被覆混合物１と被覆混合物２とを混合するときに、あるいは混合後に、少量の有機湿潤剤、例えばアルコール類を加えて湿り気を帯びた状態にすると、
原料量粒子同士がくっついて微小な塊状になるので、レジンコーテッドサンドを加熱金型に吹き込む際に優先的に吹き飛ばされて金型内で偏在しやすい原料成分もさらに均一に分布させることができる。