スリーボンド・テクニカルニュース
昭和 62 年 12 月 20 日発行

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有機含浸システムが既にあります。スリーシートパッキンは不織布や紙には じ め にシール剤、液状ガスケットを含浸させて、固形ガスケットと液状ガスケットの両方の機能をもたせたものです。

多孔質物体の孔の中へ樹脂、溶液などの液状のものをまたスリーボンド 1873、スリーボンド 1874 は不織布に注入または浸透させて、その多孔質物体に新しい機能を気化性防錆剤の溶液を含浸させて、防錆力をもつシート付与したり、本来の機能を強化させることを一般に含浸や袋にしたものです。
今回のテクニカルニュースは、焼結金属や鋳物、ダイと呼んでいます。
身近な例では、木材に防虫剤を含浸させて虫のつかなキャストなどの鋳造製品などの多孔質物体の孔の中に、い家具や、布に難燃剤や撥水剤を含浸させて、燃えにくメタアクリル酸エステルモノマーを主成分とする含浸シい、濡れにくいなどの機能が付与されたものがあります。

ール剤を浸透させて、更に孔の中で硬化させる有機含浸

またコンクリートやスレートなどに樹脂を含浸させてを御紹介します。この有機含浸により、焼結金属や鋳造「もろさ」という欠点をなくして強靭な材質に変えるこ

製品に洩れの防止、強度向上、表面の加工精度の向上、とができます。

塗装メッキ処理後の塗膜のフクレ防止などの機能が付与

当社の商品の中にも含浸処理で機能が付与されたもの

されます。

目

次

はじめに･･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････1
1. 鋳物の巣について･･････････････････････････････････････････････････････････････････････2
2. 含浸方法の種類････････････････････････････････････････････････････････････････････････4
3. 含浸シール剤の種類････････････････････････････････････････････････････････････････････6
4. スリーボンド 3932 シリーズについて･････････････････････････････････････････････････････7
5. 有機含浸の工程について････････････････････････････････････････････････････････････････8
6. 含浸装置について･･････････････････････････････････････････････････････････････････････8
7. 有機含浸の用途実例････････････････････････････････････････････････････････････････････9
8. 廃水処理について･････････････････････････････････････････････････････････････････････10
おわりに･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････10

１． 鋳物の巣について発生する。
また、金属が溶融している液体の状態から、冷却され鋳造製品が多孔質物体であると述べたことに対して、て固体の状態に凝固する際には必ず「収縮」が起こる。

不思議に思う方が多いと思われる。緻密で特有の光沢のこの体積収縮により「割れ」や「ひけ巣」と呼ばれる孔ある金属表面を思い浮かべ、実際にそのような金属表面が発生する。鋳造製品が多孔質物体であると述べた理由をよく目にしているからである。

は以上の通りである。

鋼板やアルミ板をプレス加工や圧延加工した金属製品には孔はほとんどない。しかし、鋳物やダイキャストの鋳造製品は、製造上、どうしても孔が発生しやすいからこのテクニカルニュースの中ではこれらの孔を総称して「巣」と呼ぶことにする。
耐圧用の鋳造製品では巣があると、洩れ、強度不足などの欠陥品となる。このため鋳造時にいろいろな手段がである。というのは、鋳造製品は、あらかじめ砂や金属で作ら取られて巣が製品の中に発生しにくいように工夫されてれた型の中へ溶融した金属(一般に 湯 と呼ばれている）いる。例えば、鋳型にガス抜き穴を設ける、 湯 を適正を流し込んだり、圧力をかけて注入して製造している。

温度にする、「押湯」「湯口」「冷し金」を設けて体積収縮

この時、湯の中に不純物（酸化物、フラックス、水分が起こりにくいようにする、製品の設計段階で肉厚、形など）が混入していると、高温のために不純物がガスと状、型取りの個数、配置を考慮する等の手段が取られてなり「ガスホール」、「ピンホール」と呼ばれる孔が鋳造いる。

製品の中で発生する。この不純物は 湯 だけではなく、流し込まれる鋳型の表面やその中に存在していても孔が有機含浸は、巣の中を樹脂で埋めて巣をなくすということであるから巣の防止手段の１つといえる。

巣の実例（１）

写真１

欠陥Ｂ111‑5a(アルミニウム合金、生型)

アミニウム合金鋳物（Si 6%、Cu 4%）。 ブローホール がある。溶湯の脱ガス不良及びせき・押湯方案の不適切によるものである。

2

写真２

欠陥青銅鋳物のリム部に生じた

B311‑6（銅合金）
ミクロポロシティ 。エッチングしないもの。

写真３

欠陥

Ｂ221‑5h（アルミニウム合金、金型）

アルミニウム合金（Si 12%）金型鋳物。170 ㎜Ф、高さ 65 ㎜、重さ 1.4kg。ホーンゲートにより下側から注湯したもの。ひどく肉が集中しているために、 肉びけ巣が生じている。対策としては、設計を変更すること、試験的に他の合金を使用すること、及び金型の温度を変えてみること。

3

２． 含浸方法の種類

きな例はほとんどない。実際の巣は切断して肉眼で見つけることが非常に難しい場合の方が多いようである。こんな小さな巣でも圧力をかけると液体や気体が洩れ出て鋳物、ダイキャストなどの鋳造製品は前述したいろいくるなどの弊害が生じる。

ろな手段により巣が含まれていないようになっている

このような小さな巣に含浸するためには次のような手が、それでも完全に防止はできない。

法がある。

また巣が存在していても、写真で示すような極端に大含浸法の実例

図１

浸漬−真空法

図２真空−浸漬法

図３

4

浸漬−真空−加圧法

図４

真空−浸漬−加圧法

図５

含浸という操作は毛細管現象を利用している。毛細管

内部加圧法

いまかりに ρ≒1r=0.001 ㎝ η=10cＰ g=980 ㎝/s2とすると、気泡の上昇速度は、u≒2×10‑5 ㎝/秒となり、現象で浸透しやすい液は次の特性をもつ。
① 粘度が低い。

見かけ上ほとんど静止した状態であり、排気されない。

② 濡れやすい(接触角が小さい)。

また巣の中の空気は吸着された状態になっており、排気③ 表面張力が大きい。

するには更にエネルギーを必要とする。の条件が必要になる。

このため真空工程を行なって、脱気することで巣の中液の浸透速度はへ液が浸透しやすいようにする。また液の粘度の高い場
合では（式−1）に示したように、巣の中へ液が浸透するには時間がかかる。このため加圧工程で圧入を行っているわけである。

で表わされる。
ｔ:時間

η:粘度

γ:表面張力ℓ:浸透する深さｒ:孔の径

MIL‑STD‑276 で、真空−浸漬−加圧法と内部加圧法を規

θ:接触角

しかし、毛細管現象による浸透以外に巣の中に存在している空気と流入する液との置換を考慮しなければならない。空気と液が置換する場合、空気が気泡となって上昇することで、巣の中から排出されると仮定すると、ストークスの式を適用することができる。
ｕ＝２ρｒ2ｇ／９η
ｕ:気泡の上昇速度ｒ:気泡の半径（式−２）（３）ρ:空気と液体の密度差

η:粘度

これらの含浸方法について、アメリカ軍規格定している。
メタアクリル酸エステルモノマーを主成分とする含浸シール剤は粘度が約 10cＰと低く、接触角は約 10 度と小さく濡れやすく、表面張力は約 35dyn/㎝あるので浸透性が優れている。このため加圧工程を省いた浸漬−真空法
または真空−浸漬法でも、真空−浸漬−加圧法と同等の含浸効果が得られる。

ｇ:重力加速度5３． 含浸シール剤の種類

この歩留りの低さのため、無機含浸から有機含浸へと移行している。

鋳造製品の含浸は以前から水ガラスを主成分とする無有機含浸の含浸シール剤には一般にポリエステルタイ機含浸が行なわれていた。しかし無機含浸では、加熱残プ、嫌気性アクリルタイプと熱硬化アクリルタイプの３分が一般に 20〜40%と低く硬化時に収縮する。また巣の種類がある。

中に含浸された含浸シール剤が硬化時に流出する「吹きこれら含浸シール剤の比較を表 1 に示す。

出し」の現象が起こる。これらの理由により、鋳造製品また含浸シール剤にもアメリカ軍規格 MIL‑I‑6869 がを含浸処理した場合の含浸効果の歩留りは一般に 50〜あり、含浸シール剤のシール性、耐薬品性、耐ヒートサ80％ぐらいである。

イクル性等の性能について規定されている。

表１含浸シール剤の比較（４）

水 ガ ラ ス

主硬成化

分機構ケイ酸ソーダ

ポリエステル

嫌気性アクリル

熱硬化アクリル

フタル酸ジアリール／

メタアクリル酸エステ

メタアクリル酸エステ

スチレン

ル

ル

重合

熱

水の離散及び炭酸ガス

熱

嫌気性硬化との科学反応(オイルバスで 45 分)(室温硬化では 4〜６h)

重合(90〜100℃の水 10〜15 分)

加熱

残分

約 20〜40％

約 90〜100％

約 90〜100％

約 90〜100％

吹き出し有

有

無無

１

１〜２

８〜10 倍８〜10 倍有機溶剤又は界面活性有機洗剤又は界面活性剤溶液剤溶液

廃水処理施設が必要

廃水処理施設が必要

コス

ト

水ガラスを１とした場合

洗廃浄水

方処

法

水理

中和処理で可アメリカ軍規格不MIL-I-6869

可合格

合格

水

廃水処理施設が必要

合格

１日１回の液のチェッ
含浸液の管理容易容易

クが必要

低温の保存を行えば液保存時は低温、酸素の管理は容易供給が必要

備考

歩溜りが 50〜80％と低い

6スチレンを含む為、局所排気及び防火対策が必要

液管理のコストが高い

硬化時にアルミを変色させる場合有り

４． スリーボンド3932 シリーズについて次の３種類がある。３種類の比較を表２に、スリーボン当社の有機含浸シール剤は熱硬化アクリルタイプで、

表２

ド 3932 の特性値を表３に示す。

スリーボンド 3932 シリーズ(有機含浸シール剤)の種類

スリーボンド 3932

スリーボンド 3932Ｃ

スリーボンド 3932Ｌ

外

観

無色透明

無色透明

無色透明

比

重1.07

1.07

1.02

粘度

10cP

12cP

12cP

9／1

9／1

100／2

配合

比

（本剤／硬化剤）

洗浄力を高めたタイプ
備考

汎用タイプ

嫌気硬化付与タイプ
小さい鋳物向き

表３試験配項目合スリーボンド 3932 の特性値
条比件（主剤／硬化剤）
主引

火点

特性値

試

験方9：1

重量比剤

110

JISＫ2265

JISＫ2265
＊（℃）
硬化剤

150

（ dyn／ ㎝ ）

混合液

35.5

3 T S

水 素 イ オ ン 濃 度 （pH）

混合液

4〜6

3 T S

加（％）

混合液

91

3 T S度（℃）

混合液

84

3 T S

硬ショア−Ｄ70〜82

3 T S

200

3 T S

表重
硬面

張力

熱合

残開分

始

化温物度

熱分解開始温度（耐熱性）（℃）
シール性

焼オ結イ法部

ルポ品ンプ

硬化物

試験媒体（空圧）

22kgf／㎝ パス
2

試験媒体（油圧）400kgf／㎝ パス

耐 液 性︵％︶７ 日 間 浸 漬

燃料（ ガ ソ リ ン ）45〜50℃＋0.4

燃料（45〜50℃＋1.1

軽油）

3 T S
実物

潤滑油（モーター油）

100℃

−1.8

潤滑油（ ギ ャ ー 油 ）

100℃

＋0.8

95〜100℃

＋8.2

3 T S

Ｇ

室

温＋1.3

硬化物の重量変化率

水ＬＰ

フレ

オン

ガス

室

温＋1.9

溶剤

トルエン

室

温＋1.3

酸HCℓ（ pH1）

室

温＋14.3ア ル カ リ NaO H（ p H13 ）室温＋15.8● ３ＴＳとはスリーボンド標準試験方法の略称。
● 本データは測定値であり規格値ではない。
● 含浸シール剤の評価方法は日本において標準化されていないため
1) 実物での評価と実績 2) 含浸剤自体の硬化物 3) MIL‑I‑6869Ｄ規格 4) 焼結対や毛細管の利用等を引用し試験検討する
場合が多い。

7

５． 有機含浸の工程について

６． 含浸装置について

当社の有機含浸の真空−浸漬−加圧法の標準的な工程

当社の標準的な含浸装置は図６に示す。この装置で真は表４のようになる。一般に含浸処理の１サイクルは約空−浸漬−加圧法による含浸処理ができる。

60 分である。

当社では、真空−浸漬−加圧法以外の他の４つの含浸法やスペースに合わせて装置のレイアウトの変更など、お客様の御要望に応じた含浸方法、含浸装置の設計に対処していますので、営業技術員へ御相談下さい。

図６8含浸装置

表４

含浸操作

油類、水、切削くず、汚れの付着状況を調べ付着している場合は、脱脂洗浄などを
1

受入検査
行ない清浄な状態にする。

2

バスケット詰

含浸後の液切りの良い方向を考え、バスケットに詰める。

3

真空バスケットを含浸タンクに入れ、5 ㎜ Hg 以下の真空度を約 10 分間保持する。

4加圧

真空状態の含浸タンクへ、含浸液を注入する。次に含浸タンクの中へ圧搾空気を送り込み、圧力を 5〜10 kgf／㎝ 2 で 5〜30 分間保持する。
加圧含浸が終了したら、圧搾空気の圧力を利用して含浸タンク内の含浸液を貯液タ5ンクへ戻す。
液

切り
更に含浸タンクのフタを開け、バスケットを傾斜させるか、回転させて、できるだけ被含浸物の表面や凹みに付着している含浸液を回収する。

6

予

7

本

8加備

洗洗

浄洗浄槽中の水で予備洗浄し、表面に付着している大部分の含浸液を洗い流す。

浄流水や温水を利用して含浸液をきれいに落す。
熱風乾燥器に入れ加熱硬化させる。
（90℃〜130℃、120 分〜45 分）

熱硬化
または湯浸硬化槽で加熱硬化させる。（85℃〜95℃、15 分〜10 分）

５． 有機含浸の用途実例

類のボデーc) 油圧ポンプ、油圧シリンダーのボデー

洩れの防止、強度の向上、塗装・メッキ処理後のフクレ防止や接着固定のために有機含浸している実例の一部を以下に示す。
1) 輸送機器関係

d) 消火器のキャップ
3) 空気圧機器関係
a) エアコンディショナーコンプレッサーのボデー、カバーa) シリンダーブロック、シリンダーヘッドb) 空圧コンプレッサーボデーb) インテークマニホールドc) エアーガン、スプレーガンc) トルコンケース、ミッションケース、クランクケーd) ガスのレギュレーター、ガスメーターのボデー、スd) キャブレター、燃料噴射ポンプ、燃料ポンプe) パワーステアリング系統のケース、バルブ、パイプ
2) 油圧機器関係

ケース、カバー及びガス器具の部品
4) その他
a) 鉄焼結体のマグネットコアー、焼結体歯車及び鉄、ステンレスの焼結部品

a) ウォターポンプ、給油ポンプのボデーb) 工作機械のベースb) エアーバルブ、マグネットバルブのボデー、バルブc) モーターのローター部分の接着固定

9８． 廃水処理について
表１で有機含浸に廃水処理施設が必要であると述べた。というのは、前述の項目「５. 有機含浸の工程について」の中で、「予備洗浄」は表面に付着している含浸シール剤を水で洗い落としている。この洗浄後の廃水は含浸シール剤を含むので、廃水のＣＯＤ(化学的酸素要求量)、ＢＯＤ(生物化学的酸素要求量)は排水基準を越えてしまう場合がある。(排水基準は各地域の自治体が条例で定めており、全国一律ではない)
スリーボンド 3932 の水溶液のＣＯＤ、ＢＯＤを図７に示す。
このように洗浄後の廃水はＣＯＤ、ＢＯＤが高いため、そのまま河川へ廃棄はできない。
このため廃水処理施設の併設が必要となる。当社では、①廃水を燃焼室で噴霧して含浸シール剤を焼却させる廃水焼却炉(特許申請中)、②廃水に薬品を注入して含浸シール剤を凝集させる凝集分離法(特許申請中)を設計製作

図７

スリーボンド 3932 の水溶液のＣＯＤ(化学的酸素要していますので、営業技術員へ御相談下さい。

求量)とＢＯＤ(生物化学的酸素要求量)

お わ り に

４． 廃水処理が簡易な含浸シール剤の開発
これらが近いうちに開発されると、システム全体がコ有機含浸のシステムについて概要を述べてきました

ンパクトになり、より簡易に、より早く有機含浸ができが、当社では含浸シール剤及び含浸装置の製造販売だけるようになり、需要や用途が更に拡がるものと確信してでなく、お客様の製品に真空−浸漬−加圧法による有機おります。

含浸の加工処理も致してりますので、営業技術員へ御用命下さい。

《引用文献》

最後に有機含浸の今後の課題を付記します。

(1)

国際鋳物欠陥分類図集（日本鋳物協会）

１． バッチ方式から連続式の含浸システムの開発(2)

井本立也、洗浄設計(3)

中尾一宗、繊維と工業 40、238 (1984)

２． 巣の発生箇所だけを含浸する部分含浸システム
３． 廃水を外に出さないクローズドシステムの廃水(4)26、10 (1985)

R. Mc WILLIAM, 11th International Die Casting
Congress and Exposition. Paper No.G‑T81‑075 (1981)

処理施設の開発研究所

シール・防錆・潤滑剤研究室

田10

村 英 明