JPH0734970B2

JPH0734970B2 - 水分散可能な型その型の製造方法及びその型を使用する鋳造方法

Info

Publication number: JPH0734970B2
Application number: JP3516492A
Authority: JP
Inventors: チャランド，ナイジェル; メリング，リチャード
Original assignee: ボーデン（ユーケイ）リミテッド
Priority date: 1990-10-19
Filing date: 1991-10-15
Publication date: 1995-04-19
Anticipated expiration: 2010-04-19
Also published as: US5573055A; KR0173139B1; KR930702097A; ATE168600T1; DE69129860D1; AU648117B2; AU8666591A; CA2094124C; BR9107028A; ES2118755T3; JPH06501425A; DE69129860T2; MX9101645A; EP0553231A1; WO1992006808A1; GB9022754D0; CA2094124A1; EP0553231B1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、鋳造物品または射出成型物品を製造するのに
使用される水分散可能な型、その型の製造方法及びその
型を使用する鋳造方法に関するものである。

本明細書中に使用される「主型」とはコア部分を除外し
た鋳造品を製造するための型部分を意味する。本明細書
中に使用される「型」とは主型およびコアの一方又は両
方を意味する。

本明細書中で使用される“鋳造（casting）”という用
語は、鋳造およびその他の、例えば、射出成型等の成形
方法を包含するものである。

コアおよび主型は、砂またはその他の耐火性粒状材料か
ら製造され、コア／主型の形成を可能にする流動性、コ
ア／主型を形成後直ちに取り扱い可能とする剥離強さお
よび鋳造中に生ずる条件に耐えられるだけの極限強さ等
の必要とされる性質を付与するために結合剤を添加する
のが慣用的である。

耐火性粒状材料および結合剤はラミング（ramming）、
プレス成形、ブロー成形、適当な形成手段、例えば、箱
型、モールディングフラスコ、あるいは真空箱（モール
ディングもしくはモールドボックス）等への混合物の押
出を含む種々の方法によりコアまたは主型に形成され
る。主型は、一般に、形成手段内に残されるか、あるい
は、形成手段から取り外され、コアは、要すれば、コア
が未処理強度より強強度に硬化される硬化工程後に、形
成手段から取り外される。硬化工程を省略する場合、コ
アは、形成手段から取り外される際に、、混合物がつぶ
れないだけの十分な未処理強度を必要とする。ついで、
コアまたは主型は、硬化され、人工的に硬化または焼付
けられて、熔融金属の圧力および浸蝕硬化に耐え、金属
が固化するまで破壊または変形するとなくその形状を保
持するようにさらにその強度を向上させられる。耐火性
粒状材料用のある種の結合剤は、鋳造後、空洞から取り
外すことが困難なコアを生ずる。ある種のコア、特に、
ケイ酸ナトリウム結合剤を用いるものは、高鋳造温度に
さらされると、強度が増強する。その結果、コアは、水
分散可能なでなく、型からそれを取り出すために機械的
に分解することが困難となる。

鋳型物品の製造用に、その周囲に金属または合金を鋳造
されたセラミック組成物製のコアまたはインサートを用
いることは周知である。このコアまたはインサートは、
鋳造後、機械的手段、例えば、パーカッションドリリン
グ（percussion drilling）により、あるいは、複雑な
形状または脆い鋳造物品の場合には、鋳造金属と反応し
ない溶剤に溶解させることにより取り出される。これと
は別に、有機結合剤を使用する場合には、鋳造およびコ
アは、加熱してその鋳造品の融点に達する温度とし、有
機結合剤を分解することもできる。

好適なコアは、一連の要件を満たす必要がある。例え
ば、造形することができ、鋳造工程中、その形状を保持
する必要がある。また、高温に耐える必要がある。さら
に、鋳造品を損傷することなく主型から取り出し可能で
ある必要がある。しかも、鋳造品を損傷したり、脆弱に
することのない一種または種数種の材料で製造する必要
がある。コアは、安定であり、高品位の表面仕上げを付
与する必要がある。US−Ａ−3764575、US−Ａ−3963818
およびUS−Ａ−4629708は、それぞれ、鋳造方法におい
て、分散可能なコアを使用する方法を開示している。例
えば、US−Ａ−4629708は、水溶性の塩、ケイ酸カルシ
ウムおよび結合剤の混合物を使用する。水溶性塩の好適
な材料例としては、塩化カリウム、メタケイ酸ナトリウ
ムが挙げられ、塩化ナトリウムが好ましい。結合剤は、
パラフィンワックス、合成有機樹脂、シリコン樹脂であ
ってもよく、好ましくは、ポリエチレングリコールであ
る。この混合物は、射出成形され、ついで、有機物を追
放するために燃やされ、水溶性の塩の粒子を焼結する。
鋳造後、コアは、水に溶解させることにより除去され
る。コア材料の性質は、コアの除去に要する時間が商業
的に許容されないことを意味する。比較的長時間型と接
触させられる溶液は腐蝕を生ずることがある。

US−Ａ−3764575には、水溶性の塩、例えば、アルカリ
またはアルカリ土類金属の塩化物、硫酸塩またはホウ酸
塩（ボレート）、水カラスおよび結合剤としての合成樹
脂を含むコアが開示されている。

US−Ａ−3963818には、上記腐蝕問題を回避することが
請求されている。この明細書は、乾燥した無機塩、例え
ば、塩化ナトリウムを1.5〜４トン／平方センチメート
ルの圧力で圧縮することを開示している。しかし、実際
の鋳造条件下では、圧縮された無機塩が溶解しても、腐
蝕を生じないことが判明している。さらに、コア形成用
の圧縮成形技術は、使用できるコアの範囲を限定し、複
雑なコアを形成することはできない。また、このような
コアは、高圧ダイカスト用に十分な強度となりにくい。

ケイ酸ナトリウムのキャストコア（cast core）の使用
も示唆されている。しかし、これは、比較的高温でのメ
ルト形成を含み、キャストコアは、比較的低溶解性を有
し、水を用いる除去に長時間を要する。高温金属（hot
metal）との接触もコアに初期亀裂（incipient crack）
を生じ、凹凸のある表面を有する鋳造品を生ずる。リン
酸塩、例えば、リン酸ナトリウムのような結晶質のリン
酸塩の使用は、US−Ａ−1751482に示唆されている。し
かし、この材料は、安定な型を与えない。

空洞のない鋳造品を製造するために使用される生砂型
は、それらが低コストであり、優れた成形性を有するた
めに、広範に受け入れられている。このような型におい
ては、まず、砂と結合剤、例えば、ベンナイトとの混合
物を造形することにより、機械的な力により、グリーン
強度が達成される。このような型は、例えば、鋳鉄から
大形の鋳造物品を製造する場合には、ケイ砂が酸化され
た鉄と反応してケイ酸鉄を形成し、生成する鋳造品に付
着するので、使用するのが困難である。このことは、鋳
造品が、鋳造後、振動、騒音およびダストを生ずるショ
ットブラスチング等の方法により仕上げする必要がある
ことを意味する。自己硬化性の型は、種々の結合剤を用
いて製造することができる。しかし、従来の自己硬化性
型は、水不溶性であり、鋳造品は、型に強力な衝撃を付
加することにより、型から取り出す必要が多い。これに
は、重振動、重騒音およびダストをともない、これら
は、すべて、作業環境を悪くする。

本発明に従えば、鋳造品製造用の水分散可能な型であっ
て、該型が、水不溶性の粒状材料およびそのための結合
剤を含み、前記結合剤が、ポリホスフェート鎖および／
またはボレートイオン類を含む型が提供される。

好ましくは、上記ポリホスフェート鎖および／またはボ
レートイオン類は、それぞれ、少なくとも１種の水溶性
ホスフェートおよび／またはボレートガラスから誘導さ
れた。

一つの好ましい実施態様においては、結合剤、少なくと
も１種の水溶性ガラスの水溶液の形態で粒状材料と混合
される。もう一つの好ましい実施態様においては、結合
剤は、少なくとも１種の水溶性ガラスの粒子の形態で粒
状材料と混合され、ポリホスフェート鎖および／または
ボレートイオン類は、粒状材料とガラス粒子との混合物
を水と混合することにより形成された。ガラス粒子は、
その全体あるいは一部が水に溶解し、それにより、ポリ
ホスフェート鎖および／またはボレートイオン類を形成
する。

水溶性のガラスは、全体がガラス質であってもよく、一
部が失透していてもよい。後者の場合には、水溶性ガラ
スが加熱および冷却されることにより、非晶質またはガ
ラス相に結晶質の領域を形成した。

理論に結び付ける意図はないが、ポリホスフェート鎖が
形成され、続いて、それぞれの水溶性ガラスが水溶液に
溶解すると考えられる。これらの鎖は、型全体に相互架
橋マトリックスを形成し、これは、化学結合した水分子
により、鎖の水素結合により増強される。過剰の水を除
去した後、生成する乾燥型は、水不溶性粒状材料と堅固
に結合したポリホスフェートマトリックスを保持する。
過剰の水を除去しない場合には、生成する湿潤混合物
は、水の存在により、構造的に弱く、一般に、型または
コアとして使用できない。また、過剰の水は、鋳造工程
中にスチームを発生し、当業者には周知であるが、生成
する鋳造品の品質を落とす。

一般に、型の主要な成分は、鋳物砂のような耐火性の水
不溶性粒状材料、例えば、シリカ、オリビン（olivin
e）、クロマイト（chromite）もしくはジルコンサンド
（zircon sand）等であるか、あるいは、もう一つの水
不溶性粒状耐火性材料、例えば、アルミナ、アルミノシ
リケートまたは熔融シリカである。鋳物作業に使用され
るシリカサンド類は、通常、SiO₂98重量％を含有する。
型は、型の性能を向上させるために工夫されたその他の
添加剤少量を含有してもよい。

好ましくは、結合剤は、粒状材料と結合剤との総重量基
準で、少なくとも0.25重量％含まれ、粒状材料は、同基
準で、99.75重量％以下含まれる。さらに好ましくは、
結合剤は、粒状材料と結合剤との総重量基準で、0.5〜5
0重量％含まれ、粒状材料は、同基準で、99.5〜50重量
％含まれる。

本発明は、鋳造品製造用の水分散可能な型の製造方法で
あって、該方法が、（ａ）水不溶性粒状材料を付与し；（ｂ）前記粒状材料を、ポリホスフェート鎖および／ま
たはボレートイオン類を含む結合剤と合わせて前記ポリ
ホスフェート鎖および／またはイオン類を水に溶解さ
せ；（ｃ）工程（ｂ）中または工程（ｂ）後に、前記粒状材
料および結合剤混合物を所望の形状に形成し；さらに、（ｄ）前記混合物から遊離の水を除去する、各工程を含む方法も提供する。

好ましくは、上記水溶性のリン酸塩（ホスフェート）ガ
ラスは、P₂O₅ 30〜80モル％、R₂O 20〜70モル％、MO
０〜30モル％およびL₂O₃ ０〜15モル％［式中、Ｒ
は、Na、ＫまたはLiであり、Ｍは、Ca、MgまたはZnであ
り、さらに、Ｌは、Al、FeまたはＢである。］を含む。

前述したように、ポリホスフェート鎖および／またはボ
レートイオン類は、さらに、化学的に結合した水分子に
よる水素結合を含む相互架橋マトリックスを形成するる
と考えられる。好ましくは、水除去工程（ｄ）は、単
に、混合物から遊離の水を除去し、化学的に結合した水
は除去しない。一般に、化学的に結合した水を全部除去
することは、水素結合を破壊し、したがって、構造を弱
くするので、望ましくない。しかし、場合によっては、
化学的に結合された水を除去することも望ましく、この
ことは、例えば、Na₂O/P₂O₅2成分ガラスについては、遊
離の水を低温、例えば、約150℃で一度除去した後、350
℃に加熱することにより行われる。

本発明は、さらに、鋳造品製造用の水分散可能な型を製
造する方法であって、該方法が、（ａ）水不溶性の粒状材料を付与し；（ｂ）前記粒状材料を、少なくとも１種の水溶性リン酸
塩および／またはボレートガラスから誘導される結合剤
および／水と合わせ；（ｃ）工程（ｂ）中または工程（ｂ）後に、前記粒状材
料および結合剤混合物を所望の形状に形成し；さらに（ｄ）前記混合物から水を除去する、各工程を含む方法も提供する。

本発明は、（ａ）水不溶性の粒状材料を付与し；（ｂ）前記粒状材料を、ポリホスフェート鎖および／ま
たはボレートイオン類を含む結合剤と合わせ、前記鎖お
よび／またはイオン類を水に溶解させ；（ｃ）工程（ｂ）中または工程（ｂ）後に、前記粒状材
料および結合剤混合物を所望の形状に形成し；さらに、（ｄ）前記混合物から水を除去する、各工程を含む方法に従い、水分散可能な型を製造し、鋳
造可能な材料をその型に接触させて注ぎ、この材料を、
その型の表面形状に合うように、その型と接触させて固
化させ、さらに、この型を水溶液で処理することによ
り、固形の鋳造材料から型を分散させる各工程を含む鋳
造方法を提供する。

単に結合剤を形成するために、リン酸塩またはボレート
ガラスを使用することは、型が高温に加熱される場合に
発揮または燃焼する有機材料を全く使用しないためのも
のである。

本発明は、空洞の形成を含む鋳造方法に使用されるコア
形成において特に貴重なものである。

一つの実施態様においては、工程（ｂ）において粒状材
料と混合される結合剤は、少なくとも１種の水溶性ガラ
スの水溶液の形態である。

もう一つの実施態様においては、工程（ｂ）において粒
状材料と混合される結合剤は、少なくとも１種の水溶性
ガラスの粒子形態であり、ポリホスフェート鎖および／
またはボレートイオン類は、耐火性粒状材料およびガラ
ス粒子の混合物を水と混合することにより形成される。

第２の実施態様においては、水は、混合物の総重量基準
で、13重量％以下加えることができる。水は、形成工程
中に、真空箱内で混合物をブローする前、あるいは、、
間または後に、加えてもよい。

混合物を真空箱に排出する間または後に、混合物に水を
加える場合には、水は、典型的にはスチームの形態また
は微細な噴射水として加える。好ましくは、スチームま
たは噴射水を、加圧下、混合物に通すと、混合物は、十
分に湿潤される。しかし、箱型を使用する場合には、箱
型に移す前に混合物を湿潤することが好ましいことが判
明した。

加湿したガラス粒子またはガラス粒子と砂との混合物
は、添加水の存在下においてさえも、流動性の混合物を
形成する。水は、ガラス表面を十分に溶解し、ポリホス
フェート鎖および／またはボレートイオン類を与え、こ
れが相互作用してマトリックスを形成し、耐火性粒子の
ゲル化作用または相互接着を起こしやすいと考えられ
る。この結果、箱型から移すことのできる圧縮されたコ
アを生じ、遊離の水を除去した後、通常の鋳物作業条件
下で取り扱っても損傷を与えることがない。

使用する水の量は、混合物が十分に湿潤し、耐火性粒子
が互いに接着する程度とする。ガラス含量が増大する
と、全ガラス粒子を湿潤するためにさらに多量の水を必
要とするようになる。砂をガラスと混合する前に水を導
入する場合には、ガラスを水に添加するように注意を払
う必要があり、この逆では適切な稠度は得られない。ガ
ラス量の多い場合、例えば５％より多い場合、混合物を
箱型に排出する前または間に全ガラス（例えば、５％よ
り多い）を完全に溶解するために十分な水を添加する
と、混合物は、湿潤かつ粘着性となり過ぎ、その結果、
混合物は、凝集性の塊となり、コアを造形するために使
用される箱型に流入させることができなくなる。

一般に、大部分の粒子寸法では、水の量が13重量％以下
では、問題を生じないことが判明した。個々の水含量の
選択は、特に、コア混合物を箱型に排出する前に水を添
加する場合には、水が混合物と接触する時間、温度およ
び使用されるガラスの溶解性による。一般に水含量が多
いと、生成するコアが高強度となりやすい。個々の状況
下で使用される水の適量は、比較的簡単な試験により、
個々のパラメータに関して決定することができる。水の
量は、存在するガラスのタイプおよび量に関して調節し
てもよい。かくして、水は、ガラス粒子全部を完全に溶
解するに十分な量とすることができ、あるいは、ガラス
粒子を部分的にのみ溶解する量とし、それにより、残る
ガラス粒子を型またはコア内に残留させることができ
る。典型的には、粗い鋳物砂（例えば、AFS50）および
微細な鋳物砂（例えば、AFS100）の両者に対して、ガラ
ス：水の好ましい重量比は、水をガラス粒子および砂の
混合物に添加する場合、1:1〜1.5であることが判明し
た。

コアは鋳造品の生成仕上げを向上させるために被覆して
もよいが、塗料中に遊離または過剰の水があると、コア
の品質をおとすので、その塗料が遊離または過剰の水を
含まないように注意を払う必要がある。

好ましくは、水溶性のリン酸塩ガラスは、P₂O₅ 30〜80
モル％、R₂O 20〜70モル％、MO ０〜30モル％およびL
₂O₃ ０〜15モル％［式中、Ｒは、Na、ＫまたはLiであ
り、Ｍは、Ca、MgまたはZnであり、さらに、Ｌは、Al、
FeまたはＢである。］を含む。さらに好ましくは、水溶
性のリン酸塩ガラスは、P₂O₅ 58〜72重量％、Na₂O 42
〜28重量％およびCaO ０〜16重量％を含む。

このようなガラスは、重量％で以下の組成のガラスを含
む。

１２３４５６ P₂O₅ 70.2 67.4 64.6 61.8 59.0 60.5 Na₂O 29.8 28.6 27.4 26.2 25.0 39.5 CaO − 4 8 12 16 0 可溶性ガラスとしては、25℃で、溶液または溶解性速度
0.1〜1,000mg/cm²/hrを有するガラスを使用するのが好
ましい。ガラスは、リン酸塩ガラスについて、好ましく
は、25℃で、少なくとも200g/lの飽和溶解度を、さらに
好ましくは、800g/l以上の飽和溶解度を有し、ホウ酸塩
（ボレート）ガラス類については、少なくとも50g/1の
飽和溶解度を有する。

一般的に使用可能なリン酸塩ガラスは、Na₂O・P₂O₅の２
成分系のものである。K₂Oまたは混合アルカリ金属酸化
物を含有するガラスの選択は、同様の基準でなすことが
できる。しかし、K₂Oおよび／またはアルカリ金属酸化
物の混合物を含有するガラスは、それ程、満足するもの
ではない。何故ならば、それらは、さらに失透しやす
く、さらに、高コストになりやすいからである。

好ましいガラスは、Na₂O・P₂O₅2成分系のリン酸塩ガラ
スであり、モル比が5Na₂O対3P₂O₅近傍のものである。こ
のようなガラス類は、組成がわずかに変化するが、我々
は、P₂O₅ 60.5重量％、Na₂O 39.5重量％を含有するガ
ラスを使用して満足することができた。このようなガラ
スは、ｎが鎖中のリン酸基の数を表す場合、平均値ｎ＝
4.11を有するリン酸塩の鎖を有する。結合剤として使用
する場合に、長鎖、例えば、ｎ＝30を有するガラスは、
型を取り扱う際および鋳造用にそれを使用する際に遭遇
する条件に耐えられる十分な強度を有する型を生成する
が、ある種の鋳造方法、例えば、アルミニウムのダイカ
ストにおいては、使用後に、砕解および除去を達成する
ために、水を用いて比較的長時間の処理を必要とする型
を生成する。典型的には、鎖長約30を有するガラスを用
いた型は、水中で約10分間のソーキングを、取り出し用
に水を用いて30秒間のフラッシを必要とする。他方、鎖
長約４のガラスについては、水中でのソーキング１分間
未満およびフラッシュ30秒間である。したがって、迅速
な取り出しが必要とされる場合には、鎖長が短い程、好
ましい。

我々は、結合剤として使用するために、種々の水溶性ポ
リリン酸ナトリウムガラス類の適合性を評価するために
種々の研究を行った。以下の表は、試験した幾つかのガ
ラスの組成を示す。ガラス試料番号 P₂O₅wt％ Na₂Owt％水１ 69.0 30.5 残り２ 67.0 32.5 残り３ 65.0 34.5 残り４ 63.0 36.5 残り５ 60.5 39.0 残り６ 58.0 41.5 残り我々は、ポリリン酸ナトリウムガラスのNa₂O含量が多く
なると、リン酸塩鎖長が、一般に、短くなり、このこと
が、ひいては、リン酸塩結合剤で形成されたコアの引張
強さを増強しやすいことに気付いた。理論的裏付けはな
いが、リン酸塩鎖長が短い程、水素結合が有効に働き、
存在する鎖末端リン酸塩基が多い程、強固な水素結合を
形成することができると我々は考える。我々は、また、
ポリリン酸ナトリウムガラスでは、Na₂O含量が増大する
と、このようなガラスを結合剤として用いるコアの分散
性が増大しやすいことも見いだされた。このことは、一
部水和されるガラスが十分に再水和（rehydrate）さ
れ、溶液に溶解する能力が組成における少量の変化によ
り影響を受けることを示すものと我々は考える。また、
我々は、Na₂O含量が増大すると、ポリリン酸ナトリウム
ガラスの溶液の粘度が増大しやすいことを見いだした。
この粘度の増大傾向は、恐らく、水溶液中で水素結合し
やすいことを示すものと我々は考える。このことは、ひ
いては、所定のポリリン酸ナトリウムガラスが、良好な
溶解性と引張強さを付与するための結合剤として有効で
ある適合性を示すものと多分考えられる。本明細書中で
先に特記したように、ガラスは、迅速かつ十分に、水溶
液に溶解することができるように、十分に高い飽和溶解
度および溶解速度を有する必要がある。上記表に特記し
たガラス類は全て、十分な溶解速度および飽和溶解度値
を有する。コアを形成するためのポリリン酸塩ガラス類
の選択の重要な実際的な特徴は、コアが使用にされるた
めに必要とされる保存寿命に関係することも我々は発見
した。我々は、ポリリン酸ナトリウムガラスのNa₂O含量
が増大すると、生成するコアが大気中の水分により少な
くとも一部再水和される経口が増大し、このことは、結
果的にコアの引張強さを低減し、それにより、コアの有
効保存寿命を短くすることを見いだした。このように、
引張強さが低減されると、コアは、鋳造工程に先立ち破
壊されるか、あるいは、鋳造中に破壊される、さらに、
我々は、所定の鋳造方法ににおける種々のポリリン酸ナ
トリウムガラス類の適合性が、生成するコアが鋳造工程
中に付される温度に依存することを見いだした。このこ
とは、鋳造工程の温度がコア中の結合剤に影響を及ぼ
し、その結果コアの分散可能な影響を及ぼすことによる
と我々は考える。アルミニウムグラビテイダイカスト
（aluminium gravity die casting）中のサンドコア（s
and core）の使用については、コアの中心が約400℃の
温度とされるが、コアの表層は500℃の温度に達する。
コアの分散性は、一般に、コアが付される温度が高くな
るにつれて低下する。また、組成による分散可能な変化
は、種々の温度で変化する。鋳造工程後のコアの非分散
性は、先にポリリン酸ナトリウム結合剤に結合したコア
中の全ての結合水が除去されることに関係する。種々の
ポリリン酸ナトリウム結合剤の水損（water loss）を評
定するために、水和したガラス類について、示差熱分析
を行った。示差熱分析により、水損と温度との間の関係
が得られた。示差熱分析は、多数のポリリン酸ナトリウ
ムガラス類について行い、場合によっては、特定の温度
の後、さらなる重量損失が実質的になくなり、このこと
は、その温度で、全ての結合水がガラスから失われたこ
とを示唆することが判明した。我々はこの温度が鋳造工
程中にコアが付される温度より低い場合には、鋳造工程
中にコアから過剰の水が除去された結果、コアがポスト
キャステイング分散可能な乏しいことを示唆することを
見いだした。好適なコア結合剤もまた、例えば、寸法安
定性に優れ、鋳造工程中に変形することなく、ガス発生
が少なく、さらに、熔融金属流中で表面腐蝕が少な等満
足すべきコアを製造することのできるその他の多数の特
徴を必要とされる。

全体として、結合剤の選択と適合性とに影響を及ぼす種
々のファクタがあるようである。所定の用途について
は、結合剤の選択は、試行錯誤技術により、経験的に決
定することができる。しかし、前述のコメントは、結合
剤の性質に影響を及ぼすファクタについて一般的な示唆
を与える。驚くべきことはこれらのファクタを組み合わ
せると、無機結合材料、例えば、ポリリン酸塩は、鋳造
工程の温度に付すことができ、また、容易に可溶性のま
ま残り、ポリリン酸塩材料の結合剤によって結合された
サンドコアは、高温鋳造工程後迅速に水に分散される。

好ましくは、形成工程において、混合物は、コアブロー
（core blower）により箱型内にブローされる。

好ましくは、工程（ｂ）において、結合剤は、粒状材料
および結合剤の総重量基準で、少なくとも0.25重量％含
まれ、粒状材料は、同基準で99.75重量％以下含まれ
る。さらに好ましくは、工程（ｂ）において、結合剤
は、粒状材料および結合剤の総重量基準で、0.5〜50重
量％含まれ、粒状材料は、同基準で、99.5〜50重量％含
まれる。

粒状材料の粒子寸法が比較的小さい場合には、結合剤マ
トリックスが対応して広い表面積を付与する大多数の粒
子と結合するように、比較的多量の結合剤が必要とされ
る。

結合剤の量が、砂またはその他の粒状材料の量に比べて
少ない場合には、水およびガラスをガラスの水溶液の形
態で導入するのが好ましいことが見いだされた。典型的
には、粗い鋳物砂（例えば、AFS50）については、ガラ
ス溶液を製造する際のガラス：水の好ましい重量比は、
1:0.75〜１であり、微細な鋳物砂（例えば、AFS100）に
ついては、等価なガラス：水比は、1:1〜1.5である。粉
末形態のガラスは、単に、水に加え、高剪断ミキサーで
混合し、十分な溶液とする。ついで、この溶液の一部
は、耐火性粒状材料に添加され、例えば、80℃に予熱さ
れた箱型中で混合物を約80ポンド／平方インチの圧力で
圧縮空気を用いてブローする前に、完全に混合し、つい
で、周囲温度で約50秒間圧縮空気を用いてパージする。
このようにして、良好な取り扱い強さを有するコアが得
られる。型も形成することができる。

型からの水除去は、多数の方式で行うことができる。コ
アの場合、箱型内でコアを初期処理すると、コアを箱か
ら取り出す際に水の除去を完成させるために必要とされ
る時間が短縮できる。好ましいルートは、箱型50〜90℃
の範囲の温度に加熱し、80ポンド／平方インチの圧力
で、コア寸法およびガラス組成に応じて圧縮空気で30秒
〜１分間パージすることである。ついで、コアは、損傷
することなく、オーブンに移され、そこで、120℃〜150
℃の範囲の温度に加熱することにより遊離の水の最終除
去が達成される。未加熱の箱型と60〜80ポンド／平方イ
ンチの範囲の圧力を有する圧縮空気パージを使用する
と、コアをパージしながら約４分間放置し取り扱い可能
なコアを得ることが必要である。50〜90℃の範囲の温度
と、約80ポンド／平方インチの圧力とで、圧縮空気は使
用することができ、この場合、コアは約１分後移すこと
が可能である。我々は、ガラス溶液を使用することによ
り、箱型の予熱温度が100℃を越えた場合、圧縮空気パ
ージ時間が約10〜15秒間に短縮され、最終乾燥工程が必
要でないことを見いだした。箱型がマイクロ波に対して
実質的に透過性である材料、例えば、エポキシ樹脂製で
ある場合には、コア包含ボックスは、マイクロ波オーブ
ンに移され、コアは、約700ワットの電力を用いて約２
分間乾燥され、オーブン内での20〜150℃の最終乾燥工
程を必要としない。約25℃の温度（室温）および700mmH
g減圧での減圧乾燥を用いることができる。さらに別法
としては、ブロー冷却、すなわち、室温の乾燥空気をコ
アにほぼ４〜20分間通すこともある。

鋳造後の型の取り外しは、鋳造品の水浴でソーキング
し、ついで、その鋳造品を水でフラッシすることにより
簡単に行うことができる。コアの場合に高圧での水の使
用は、特に複雑な型を使用する場合に、コアの分散可能
な助成する。コア形成に使用される水中に湿潤剤が存在
すると、上記分散を補助する。これとは別に、低濃度の
アルカリイオン類の存在が許容される場合には、型混合
物中の少量の炭酸ナトリウム、好ましくは、炭酸ナトリ
ウム・10水和物は、水を吸収しないので、特に、コアを
フラッシするために、希酸、例えば、クエン酸を使用す
る場合に、コアの分散可能な補助することができる。

以下の実施例は、本発明を説明するためのもので、本発
明をなんら限定するものではない。

実施例１ BISから入手されるシェルフォード50（Chelford 50）砂
32gを、P₂O₅ 67.4重量％、Na₂O 28.6重量％およびCaO
４重量％の重量パーセント組成を有するガラス8gと混
合した。ガラスは、粒子寸法150〜500μｍの形態であっ
た。ガラスおよび砂に水1gを加え、完全に混合した。コ
ア組成は、砂80重量％、ガラス20重量％であった。

ついで、混合物を、80ポンド／平方インチの圧力でコア
ブローした。型に入れて10分後、コアは、また幾分柔ら
かかったが、取り出し、150℃で、30分間加熱すると、
良好な構造と鮮鋭度とを有するコアを生成した。

ついで、コアは、鋳造におけるキャビテイフォーマー
（cavity former）として使用した。約680℃のアルミニ
ウムをコアの周りに注ぎ、冷却した。冷却後、鋳造品を
水でフラッシし、ガラス／砂コアを取り出した。生成す
るキャビテイは、コアの形状と合致し、許容されないよ
うな表面損傷の徴候を示さなかった。

実施例２および３実施例１の混合物と同様にして、以下の混合物を調製
し、これを60ポンド／平方インチの圧力でコアブローし
た以外は、実施例１の方法に従い、鋳造品を製造するの
に使用した。

１ガラス組成は、実施例１で使用したものと同様であ
る。

砂およびガラスの重量の後のカッコ内の数値は、コアの
砂：ガラスの比を示す。

実施例４シェルフォード50砂32gおよび実施例１において使用し
たものと同様の組成を有するガラス8gとを用いて、ガラ
ス／砂混合物を調製した。ガラスは、75〜250μｍの範
囲の粒子の形態であった。

ついで、生成した乾燥混合物を80ポンド／平方インチの
圧力でコアブローした。ついで、スチームの形態の水1g
を砂およびガラスの乾燥混合物を入れた箱型に加えた。
箱型に入れて６分後、コアは、また幾分柔らかかった
が、箱型に入れたまま、150℃の空気を送風した。これ
により、取り扱い可能なコアを生成し、ついで、このコ
アを箱型から取り出し、150℃のオーブン中に30分間置
き、良好な構造と鮮鋭度とを有するコアを得た。コア
は、砂80重量％とガラス20重量％とを含有していた。つ
いで、実施例１の鋳造方法に従い、コアを使用した。

実施例５ P₂O₅ 61.8重量％、Na₂O 26.2重量％およびCaO 12.0
重量％の重量パーセント組成を有する第１のガラス36g
を、P₂O₅ 70.2重量％およびNa₂O 29.8重量％の重量組
成を有するさらに溶解度の高い第２のガラス4gに加え
た。この２つのガラスは、75〜250μｍの範囲の寸法を
有する粒子の形態であった。このガラス類を混合し、水
2gをこのガラス類に加えた。生成する混合物を１分間激
しく攪拌した。得られるガラス組成物は、第１のガラス
組成90重量％、第２のガラス組成物10重量％であった。
本実施例においては、低溶解度のガラスは、水活性な耐
火物として機能し、先の実施例における耐火性の砂と等
価である。ついで、コアを110℃で20分間加熱して過剰
の水を追放した以外は、実施例１の方法に従い、この混
合物を使用して、鋳造品を製造した。

実施例６シェルフォード60砂20gを、P₂O₅ 70.2重量％およびNa₂
O 29.8重量％の重量パーセント組成を有するガラス20g
と混合した。ガラスは、以下の重量篩画分を有する粒子
の形態であった。

33.2％ 355〜500μｍ 7.9％ 250〜355μｍ 37.0％ 150〜250μｍ 12.2％ 75〜150μｍ 7.1％ 53〜75μｍ 2.6％ 53μｍ未満乾燥混合物をプラスチックシート上に均一に散布し、凝
集を避けるために、水3gをこの混合物上に均一に散布し
た。ついで、湿潤混合物を収集し、破砕機中で混合し
た。コア組成は、砂50重量％、ガラス50重量％であっ
た。

混合物を箱型中80ポンド／平方インチの圧力でコアブロ
ーした。３分後、コアおよび箱型を第２のコアブロアー
中に移し、そこで、周囲温度の圧縮空気を圧力50ポンド
／平方インチで４分間コアに“ブリード（bleed）”し
た。本明細書中において、“周囲温度（ambient temper
ature）”という用語は、ほぼ25℃の温度を意味する。
ついで、コアを取り出し、110℃で20分間加熱し、しか
る後、コアは、実施例１の鋳造方法における使用に供し
た。

実施例７ P₂O₅ 70.2重量％およびNa₂O 29.8重量％の重量パーセ
ント組成を有するガラス5gを水2gに、連続的に攪拌しな
がら、緩やかに加えた。ガラスは50〜500μｍの範囲の
粒子の形態であった。

ついで、生成したスラリーをシェルフォード50砂35gと
混合した。

しかる後、この混合物を使用して、実施例６の方法に従
い、コアを製造した。ついで、コアを使用して、実施例
１の方法に従い、鋳造品を製造した。コア組成は、砂8
7.5重量％、ガラス12.5重量％であった。

実施例８シェルフォード60秒36gを実施例７で使用したガラス40g
と混合した。ついで、水2gを、ガラスと砂とに混合し
た。しかる後、混合物を使用して、実施例６の方法に従
い、コアを製造した。ついで、このコアを使用して、実
施例１の方法に従い、鋳造品を製造した。コア組成は、
砂90重量％、ガラス10重量％であった。

シェルフォード60砂4gを、P₂O₅ 64.6重量％、Na₂O 2
7.4重量％およびCaO 8.0重量％の重量パーセント組成
を有するガラス36gと混合した。ガラスは、75〜250μｍ
の範囲の粒子形態であった。水4gを、ガラスおよび砂に
添加して、完全に混合した。コア組成は、砂10重量％、
ガラス90重量％であった。

ついで、この混合物を使用して、第２のコアブロアーか
ら50℃に加熱した圧縮空気を50ポンド／平方インチの圧
力で４分間コアに通してブリードした以外は、実施例６
の方法に従い、コアを製造した。しかる後、このコアを
使用して、実施例１の方法に従い、鋳造品を製造した。

実施例10 シェルフォード60秒36gを、P₂O₅ 70.2重量％およびNa₂
O 29.8重量％の重量パーセント組成を有するガラス4g
と混合した。ガラスは、寸法500μｍ以下を有する粒子
の形態であった。水1.2gをこの乾燥混合物に加え、ビー
カー中で混合した。コア組成は、砂90重量％、ガラス10
重量％であった。

ついで、生成した混合物をエポキシ樹脂の箱型中で60ポ
ンド／平方インチの圧力でコアブローした。内部にコア
を有する箱型を直ちに700ワットのマイクロ波オーブン
に移し、最大電圧で２分間加熱した。しかる後、箱型か
らコアを取り出し、実施例１の鋳造方法における使用に
供した。

実施例11 AFS100砂95gを、P₂O₅ 60.5重量％およびNa₂O 39.5重
量％の重量パーセント組成を有するガラス5gと混合し
た。ガラスは、500μｍ未満の粒子寸法を有した。水4g
をこの乾燥混合物に加え、全体を完全に混合した。つい
で、この混合物を70℃に予熱した金属箱型中80ポンド／
平方インチの圧力で圧縮空気でブローした。箱と周囲温
度および80ポンド／平方インチの圧力で圧縮空気でパー
ジすることにより、コアを乾燥して、取り扱いやすい形
態とした。ついで、コアを取り出し、150℃のオーブン
中に30分間置き、鋳造する前に残留する遊離水を全て除
去した。オーブンから取り出したコアについて試験した
ところ、引張強さ160ポンド／平方インチおよび圧縮強
さ1,040ポンド／平方インチを有することがわかった。

実施例12 コアを、乾燥後、350℃のオーブンに30分間入れて完全
に水をフリーにするさらなる工程を加えて実施例11を繰
り返した。

実施例13 P₂O₅ 70.2重量％、Na₂O 29.8重量％の重量パーセント
組成を有する異なるガラス組成で実施例11を繰り返し
た。コアを乾燥オーブンから取り出す場合、水を完全に
フリーにするためには、350℃で30分間加熱する必要が
あることが判明した。

実施例14 P₂O₅ 70.2重量％およびNa₂O 29.8重量％の重量パーセ
ント組成を有し、実施例６で使用したガラスとおなじ粒
子寸法を有するガラス15gをAFS100砂285gと混合した。
ついで、水道水12g加え、混合物を完全に混合した。し
かる後、60℃に加熱した箱型中で、混合物を80ポンド／
平方インチの圧縮空気でブローした。ついで、周囲温度
の圧縮空気を60秒間加熱した箱にブローした。コアは、
その良好な取り扱いやすさのために、箱から直ちに取り
出すことができ、さらに乾燥するために、150℃のオー
ブンに移した。

実施例15 AFS100砂90gと、P₂O₅ 70.2重量％およびNa₂O 29.8重
量％の重量パーセント組成を有する粒状ガラス10gとを
用いてガラス／砂混合物を調製した。水道水4gをこの混
合物に加え、完全に混合を行った。ついで、80ポンド／
平方インチの圧力の圧縮空気を用いて、箱型中、混合物
をブローした。生成したコアは、良好な圧縮および構造
を有し、鋳造に使用する前に、さらなる乾燥に供した。
AFS100砂95gと、P₂O₅ 60.5重量％およびNa₂O 39.5重
量％の重量パーセント組成を有するガラス5gとを含有す
るガラス／砂混合物を用い、水4gと混合し、50ポンド／
平方インチの圧力でブローすることにより、同様な結果
が得られた。この後者の混合物は、低ブロー圧力を使用
した第１の混合物に比べ、流動性が向上した。

実施例16 P₂O₅ 60.5重量％およびNa₂O 39.5重量％の組成を有す
る粉末ガラス60gを冷水道水100mlに加え高剪断ブレンダ
ー10秒間混合し、適切にそれを溶解した。混合物総重量
に対して最終結合剤含量1.0重量％を与えるこの溶液2.6
gをAFS50砂97.4gに加え、この２つの高剪断ミキサー、
例えば、登録商標ケンウッドシェフ（Kenwood Chef）ミ
キサーで１分間の回転数約120回／分で１分間完全に混
合した。ついで、混合物を80℃に加熱した箱型内で80ポ
ンド／平方インチの圧縮空気を用いてブローした。しか
る後、箱型を80ポンド／平方インチの圧力の圧縮空気を
用いて周囲温度で50秒間パージした。取り出したコア
は、ドッグボーン（dog bone）形状の試験片であり、15
0℃に30分間保持することにより、残留水分を除去した
後、引張強さ196ポンド／平方インチを有することが判
明した。

実施例17 P₂O₅ 60.5重量％およびNa₂O 39.5重量％の重量パーセ
ント組成を有する粉末状ガラス60gを、冷水道水100mlに
加え、高剪断ミキサー中で10秒間混合し、十分溶液とし
た。混合物総重量に対して、最終結合剤含量２重量％を
与える上記溶液5gをAFS100砂95gに添加し、ミキサー中
で120回転／分の回転数で１分間混合した。ついで、混
合物を80℃に加熱した箱型中で80ポンド／平方インチの
圧力の圧縮空気を用いてブローした。しかる後、80ポン
ド／平方インチの圧縮空気を箱型に30秒間通してパージ
し、ついで、ドッグボーン形状の試験片を良好な取り扱
い強度で取り出した。この混合物の残りとさらに同一の
混合物とを用いてて、さらに９個の試験片を作成した。
各試験片を150℃で30分間加熱することにより、各試験
片から残留水分を除去した。

10個のドッグボーン形状試験片をインストロン1195強度
測定器（Instron1195 stregth measuring machine）で
張力モード（tension mode）で5KNロードセルおよびク
ロスヘッド速度5mm/分を用いて強度試験した。10個の結
果の平均は、202Nであり、これは、163.9ポンド／平方
インチの引張強さに等しい。

同一の組成を有するさらなる混合物を作成した。これを
圧縮して、圧縮強度測定用に好適な小さな円筒形状の試
験片を形成した。これらの試験片は、同様に、150℃で1
/2時間乾燥した。10個の同一な試験片を、インストロン
1195で圧縮モードで50KNロードセルおよびクロスヘッド
速度2mm/分を用いで、強度試験した。10の結果の平均
は、圧縮強度1,180ポンド／平方インチに等しかった。

実施例18 本実施例は、小さなアルミニウム造形品を鋳造するため
の小さな砂型の製造を例示するものである。P₂O₅ 60.5
重量％およびNa₂O 39.5重量％の組成を有するガラス20
gを、水30mlに加え、高剪断ミキサーで10秒間混合し、
十分な溶液となった。上記溶液2.5gをAFS50砂97.5gに加
え、中空ブレードを備えたロータリーオービタルミキサ
ー（rotary orbital mixer）で完全に混合した。得られ
た混合物は、本質的に円筒形状のスチールフォーマー
（steel former）に圧縮され、造形されたスチールパン
チ（steel punch）が混合物を通して押し出され、熔融
アルミニウムを注ぐ内部穴（interna hole）を付与し
た。形成された混合物は、型（former）から静かに打ち
出され、オーブンに移して、150℃で1/2時間加熱した。
ついで、型は、鋳造工程に供された。型は、重量60g
で、ガラス含量重量％を有した。

実施例19 溶液1.25gのみをAFS50砂98.75gに加えた以外は、実施例
18を繰り返した。得られた型は、ガラス含量0.5重量％
を有した。

実施例20 溶液0.625gのみをAFS50砂99.375gに加えた以外は、再
度、実施例18を繰り返した。得られた型は、ガラス含量
0.25重量％有した。

実施例21 P₂O₅ 60.5重量％およびNa₂O 39.5重量％の組成を有す
る粉末状ガラス20gを、冷水道水30mlに加え、高剪断ミ
キサーで10秒間混合し、十分な溶液とした。上記溶液30
gをAFS100鋳物砂1kgと中空ブレードを備えたロータリー
オービタルミキサー（rotary orbital mixer）で完全に
混合した。得られた混合物を加熱しない木製箱型中50ポ
ンド／平方インチでブローした。ついで、50ポンド／平
方インチの圧縮空気を箱型の頂部の流入オリフィスを通
して10分間パージした。しかる後、箱型を転倒し、50ポ
ンド／平方インチの圧縮空気を箱型底部の同寸法のオリ
フィスを通してやはり10分間パージした。箱型から取り
出すと、コアは、良好な取り扱い強度を有し、オーブン
に移し、150℃で１時間加熱した。重量が600gであるコ
アは、可溶性のリン酸塩ガラス1.8重量％を含有した。
円筒形状のコアは、ついで、鋳造工程に供された。本実
施例は、高温コア強化工程に先立つコアから水を除去す
るための低温の使用を例示するものである。

実施例22 実施例21と同様の混合物を、同様の木製箱型中で、50ポ
ンド／平方インチの圧力でブローした。箱型は、加熱し
なかった。ブロー後直ちに、水平面に沿って、箱型を２
つの部分に分離し、柔らかいコアを箱型の底半分に残し
た。箱型半分内の全コアを60℃の減圧オーブンに移し
た。圧力を700mmHgに低下させ、３時間保持した。しか
る後、減圧を解除し、コアを箱型半分から取り出し、十
分に乾燥させ、鋳造工程に供した。

実施例23 AFS50砂95gを、B₂O₃ 62モル％およびNa₂O 38モル％の
モルパーセント組成を有するボレートガラス5gと混合し
た。水10gを混合物に加え、全組成物を完全に混合し
た。得られた混合物を、65℃に加熱した箱型中、80ポン
ド／平方インチの圧力でブローし、ついで、80ポンド／
平方インチの圧力の圧縮空気を用いて、120秒間パージ
した。コアは、許容される取り扱い強度を有し、オーブ
ンに移され、150℃に30分間加熱された。しかる後、コ
アを使用して、実施例２と同様にして、アルミニウムか
ら鋳造品を製造した。コアは、キャビテイから容易に取
り外すことができ、キャビテイはコア形状に合致し、許
容可能な表面仕上げを有した。

実施例24 B₂O₃ 62モル％およびNa₂O 38モル％のモルパーセント
組成を有し、粒子寸法範囲250μｍ未満を有するボウ酸
塩（ボレート）ガラス4gをAFS100鋳物砂96gと完全に混
合した。水道水5gを加え、完全に混合した。得られた混
合物を65℃に加熱した箱型内でブローし、ついで、80ポ
ンド／平方インチの圧縮空気で60秒間パージした。この
コアは、許容可能な取り扱い強度を有し、オーブンに移
し、150℃で1/2時間加熱した。しかる後、コアはアルミ
ニウムグラビテイダイカスト法に使用された。

これはホウ酸塩（ボレート）ガラス類のそれぞれ4gは、
以下の組成：モル％B₂O₃ モル％Na₂O Ａ 52 48 Ｂ 54 46 を有し、粒子寸法250μｍ未満で、AFS80鋳物砂96gと混
合した。水道水5gを加え、完全に混合した。得られた混
合物を90℃に加熱した箱型内でブローし、ついで、80ポ
ンド／平方インチの圧縮空気で90秒間パージした、コア
は、許容可能な取り扱い強度を有し、オーブン中に移し
て、150℃で1/2時間加熱した。しかる後、コアは、アル
ミニウムグラビテイダイガスト法に使用された。

実施例26 B₂O₃ 54モル％およびNa₂O 46モル％のモルパーセント
組成を有する粉末ガラス20gを50℃の水道水30mlに加
え、高剪断ミキサー中で10秒間混合し、十分な溶液とし
た。得られた溶液は15gを中空ブレードを備えたロータ
リーオービタルミキサー中で、AFS鋳物砂285gと１分間
完全に混合した。ミキサーの容量は、３リットルであっ
た。

得られた混合物を、90℃に加熱された箱型中でブロー
し、80ポンド／平方インチの圧縮空気で60秒間パージし
た。コアは、許容可能な取り扱い強度を有し、オーブン
に移して、150℃で1/2時間加熱した。しかる後、コアを
アルミニウムグラビテイダイガスト法に使用した。

実施例27 P₂O₅ 70.2重量％およびNa₂O 29.8重量％の重量パーセ
ント組成と粒子寸法250μｍ未満を有するガラス15gを、
AFS50鋳物砂285gと混合した。水道水12gを加え、完全に
混合した。得られた混合物を、60℃の箱型中、周囲温度
および80ポンド／平方インチの圧力の圧縮空気を用いて
ブローした。ついで、圧縮空気を箱型に通して80ポンド
／平方インチの圧力で１分間ブローした。このコアは、
良好な取り扱い強度を有し、箱型から直ちに取り出し、
オーブンに移して、150℃で1/2時間加熱した。ついで、
270g重量のこのコアをグラビテイキャステイングダイ中
に配し、自動車用途用の水ポンプハウジング570gを製造
した。しかる後、700℃のアルミニウムを閉鎖したダイ
中に注いだ。１分後、ダイを開放し、内部コアが無傷の
まま、アルミニウム鋳造品が取り出された。内部コアを
具備した鋳造品を20分間冷却し、ついで、冷水道水のス
チールバス（still bath）に浸漬した、10分後、鋳造品
をバスから取り出した。ほぼ50％のコアが、そのソーキ
ング中に分散されたことが判明した。残るコアは、柔ら
かくなり、除去するために水ホースで30秒間フラッシす
る必要があった。得られた水ポンプ鋳造品は、砂粒子を
付着せず、良好な内表面仕上げを有した。

実施例28 P₂O₅ 70.2重量％およびNa₂O 29.8重量％の重量パーセ
ント組成と粒子寸法250μｍ未満を有するガラス6gを、A
FS100鋳物砂74gと混合した。水道水3.21mlを加え、完全
に混合した。混合物を、60℃の箱型中、周囲温度および
80ポンド／平方インチ圧力の圧縮空気を用いてブローし
た。ついで、箱型を通して、80ポンド／平方インチの圧
力で、圧縮空気を１分間ブローした。コアは、良好な取
り扱い強度を有し、直ちに取り出して、オーブンに移し
て、150℃で1/2時間加熱した。得られたコアは、重量60
gであり、互いの面から伸長する一つのプリントエンド
（print-end）を有するデイスク形状であった。鋳造中
の金属浸入を排除するために、コアは、イソプロピルア
ルコール（I.P.A.）主体のケイ酸ジルコニウムスラリー
塗料で浸漬被覆した。しかる後、コアは、アルミニウム
高圧タイカスト法での使用に供した。

鋳造条件：金属速度 −700±20℃ 金属速度 −39.2m/s 圧力の強さ −13,5000ポンド／平方インチ充填時間 −0.05秒ゲートの大きさ −80mm² 得られた鋳造品は、ほぼ300g重量であるが、これを、内
部コアを無傷のままダイから取り出し、冷水のスチール
バス中に浸漬した。10分後、鋳造品をバスから取り出し
た。コアのあるものは、このソーキング中に壊れること
が見られた。残るコアは、柔らかで、80ポンド／平方イ
ンチの圧力の噴射水でわずか20秒間のフラッシを必要と
し、コアのラスト（last）を十分に取り出すことができ
た。得られたアルミニウム鋳造品は、砂の粒子およびア
ルミニウムの侵入を含まず、良好な鮮鋭度を有した。

実施例29 本実施例は、一部失透したガラスを使用する。P₂O₅ 58
重量％およびNa₂O 42重量％を含有する800℃の熔融ガ
ラスを、スチールテーブル上で鋳造した。熔融ガラスが
固化すると、固体ガラスがガラスおよび失透相の混合物
を含有するように失透相が形成された。

この一部失透したガラスは、圧浸され篩にかけて寸法50
μｍ以上の粒子を除去した。この篩にかけて粉末を中空
ブレードを備えたロータリーオービタルミキサーを用い
て、AFS100鋳物砂200gを完全に混合した。冷水道水10ml
をこの混合物に加え、ロータリーオービタルミキサーを
用いて、得られた湿潤混合物を完全に混合した。得られ
た混合物は、70ポンド／平方インチの圧力の圧縮空気を
用いて、90℃に加熱した箱型内でブローされる充填物を
形成した。ついで、ブローされた充填物は、70ポンド／
平方インチの圧力と周囲温度の圧縮空気を用いて90秒間
パージされた。得られたコアは、良好な取り扱い強度を
有し、ついで、オーブンに移して、150℃で１時間加熱
した。

しかる後、コアを取り出し、アルミニウムグラビテイダ
イガスト法に使用した。

実施例30 本実施例は、結合剤として、熔融ホウ酸ナトリウムの使
用を例示するものである。炭酸ナトリウム（無水）とオ
ルトホウ酸の混合物を、温度を900℃〜1,200℃の範囲、
好ましくは、その範囲の最高温度に加熱することによ
り、熔融ホウ酸ナトリウムを調製した。熔融ホウ酸ナト
リウム結合剤は、ナトリウムテトラボレートおよび炭酸
ナトリウムの混合物から、ならびに、ジボラントリオキ
シドおよび炭酸ナトリウムから調製することもできた。

結合剤の調製においては、上記リストアップした混合物
の選択された一つから形成される熔融材料を、粉砕して
粒子寸法500μｍ未満とした。砂中の結合剤濃度の異な
る２つのタイプの結合剤を形成した。

結合剤中、２重量％のボレート濃度では、成分の配合比
は、熔融ホウ酸塩（ボレート）2.0g、水4.0gおよび砂
（AFS100）98.0gであり、結合剤中、６重量％のホウ酸
塩（ボレート）については、配合比は、熔融ホウ酸塩
（ボレート）6.0g、水10.0gおよび砂（AFS100）94.0gで
あった。結合剤溶液は、熔融ホウ酸塩（ボレート）粉末
を、激しく攪拌しつつ、約60℃の水に添加することによ
り調製した。ついで、ケンウッドＫブレードミキサー
（Kenwood K mixer）を用いて、結合剤溶液の適量を鋳
物砂と混合した。砂／結合剤混合物の一部は、ライドス
ケールサンドラマー（Ridscale sand rammer）を用い
て、“ドッグボーン（dog bone）”試験片に圧縮した。
製造した試験片全部を150℃で１時間乾燥した。しかる
後、得られた例は、引張強度および分散性について実験
した。

これら実験の結果を以下の表に示す。ナトリウムオキシ
ド（Na₂O）および酸化ホウ素（B₂O₃）のモルパーセント
当量は、試験したそれぞれの結合剤について示す。

結合剤が、分散時間が短いとともに良好な引張強度を有
することが分かるであろう。

150℃の乾燥工程後、さらに、400℃で１時間乾燥した対
応試料について試験を繰り返した。得られた試料は、約
20p.s.i.未満と引張強度が弱く、分散時間は、対応する
オリジナル試料のものよりも一般に長かった。

実施例31 本実施例は、実施例30のホウ酸ナトリウムと同様にして
調製した熔融ホウ酸カリウムの使用を例示するものであ
る。“ドッグボーン（dog bone）“試験片を熔融温度1,
200℃で調製し、乾燥し、熱処理し、実施例30における
と同様に試験した。結合剤のホウ酸塩濃度２重量％を有
する試料は、K₂O 48モル％およびB₂O₃ 52モル％のモ
ルパーセント当量濃度を有した。

試料は、良好な引張強度と分散時間とを有した。さらに
400℃で乾燥したさらなる試料も試験したが、これは、
平均引張強度約55p.s.i.であり、150℃で乾燥した試料
よりも幾分長い分散時間を有していた。

実施例32 本実施例は、非熔融ホウ酸ナトリウム溶液結合剤の使用
を例示するものである。結合剤溶液の調製において、水
を激しく攪拌しながら、これに水酸化ナトリウムを少量
づつ加えた。ホウ酸塩を少量加え、温度80℃〜90℃に維
持した。酸化ナトリウムと等価な酸化ホウ素との種々の
モルパーセントを有する多数の結合剤溶液試料を調製し
た。ついで、結合剤溶液の適量を鋳物砂（AFS100）と混
合することにより試験片を調製し、２％w/wの混合物を
得た。混合物において、好適な分散性を得るには、結合
剤溶液に対して50％w/wのさらなる水の添加が必要であ
った。ドッグボーン（dog bone）を作成し、150℃で１
〜２時間乾燥し、引張強度を試験した。

Na₂OおよびB₂O₃の種々のモルパーセンテージを有する種
々の結合剤および異なる乾燥条件について試験結果を以
下に示す。

試料は、満足する引張強度を示した。

実施例33 本実施例は、結合剤として、テトラリン酸のナトリウム
塩の使用を例示するものである。

モル％Na₂O:P₂O₅比59.6:40.4（ポリリン酸ガラス試料N
o.5に等価である。）のポリリン酸ナトリウムを含有す
る結合剤溶液をテトラリン酸と炭酸ナトリウムとから調
製した。

AFS100砂に対して２％w/wの固形結合剤を含有する試験
片（ドッグボーン）を作成した。引張強度および分散性
試験を150℃で２時間乾燥したものについて行い、“ド
ッグボーン”を熱処理した。

試験結果を以下に示す。

試料は、満足する引張強度を有した。

ついで、さらに、400℃で乾燥したさらなる試料を作成
した。これらの試料は、引張強度が約20p.s.i.未満と弱
く、分散時間もほぼ２分と長かった。

比較実施例Ｉ結晶性リン酸ナトリウムの使用 P₂O₅ 70.2重量％およびNa₂O 29.8重量％の組成を有す
るリン酸塩ガラスを等価な重量パーセント組成を有する
結晶性リン酸ナトリウム75gをAFS100鋳物砂92.5gと完全
に混合し、ついで、水道水4gを混合した。混合物を60℃
に予熱した金属箱型中60ポンド／平方インチの圧力でブ
ローした。ついで、周囲温度の圧縮空気を箱型に通し60
秒間パージした。結晶性リン酸ナトリウムを用いて、箱
型から取り出す際に、コアはつぶれた。等価なリン酸塩
ガラスの場合の等価な処理では、良好な取り扱い特性を
有するコアを生成した。

比較実施例II ケイ酸ナトリウムガラスの使用 AFS100鋳物砂90gと、Na₂O 45モル％およびSiO₂ 55モ
ル％のモルパーセント組成ならびに粒子寸法範囲０〜25
0μｍを有するケイ酸塩ガラス10gとを混合した。上記に
水4gを加え、完全に混合した。得られた混合物を70℃に
加熱した箱型中80ポンド／平方インチの圧力でブローし
た。ついで、箱型を周囲温度の圧縮空気で90秒間パージ
した。

得られたコアは、良好な取り扱い強度を有し、ついで、
オーブン中150℃で1/2時間乾燥した。得られた乾燥コア
は、重量60gで、互いの面から伸長する一つのプリント
エンド（print ebd）を有するデイスク形状であった。

しかる後、300gをアルミニウム鋳造品を作成する小さな
グラビテイキュステイングダイにコアを配した。このダ
イを閉鎖し、700℃の熔融アルミニウムをダイに注い
だ。１分後、ダイを分離し、内部コアを無傷のまま鋳造
品を取り出した。鋳造品は、10分間冷却され、続いて、
50℃の水道水の攪拌浴に移した。１時間後、コアは、無
傷のまま、鋳造品内にあり、水ホースでフラッシした
が、鋳造品からコアは取り出せなかった。

本発明の実施の態様は次の通りである。

1. 鋳造品製造用の水分散可能な型であって、該型が、
水不溶性の粒状材料およびそのための結合剤を含み、前
記結合剤がポリホスフェート鎖および／またはボレート
イオン類を含む型。

2. 前記ポリホスフェート鎖および／またはボレートイ
オン類が、それぞれ、少なくとも１種の水溶性リン酸塩
ガラスおよび／またはホスフェートガラスから誘導され
る上記１に記載の水分散可能な型。

3. 前記ガラスが一部失透した上記２に記載の水分散可
能な型。

4. 前記結合剤がポリホスフェート鎖および／またはボ
レートイオン類を含有する少なくとも１種の水可溶性水
溶液の形態で前記粒状材料と混合された上記２または３
に記載の水分散可能な型。

5. 前記結合剤が、少なくとも１種の水可溶性ガラスの
粒子の形態で前記粒状材料と混合され、前記ポリホスフ
ェート鎖および／またはボレートイオン類が、水を前記
粒状材料およびガラス粒子の混合物と混合することによ
り形成された上記２または３に記載の水分散可能な型。

6. 前記水溶性ホスフェートガラスが、P₂O₅ 30〜80モ
ル％、R₂O 20〜70モル％、MO ０〜30モル％およびL₂O
₃ ０〜15モル％［式中、Ｒは、Na、ＫまたはLiであ
り、Ｍは、Ca、MgまたはZnであり、さらに、Ｌは、Al、
FeまたはＢである。］を含む上記２〜５のいずれか１項
に記載の水分散可能な型。

7. 前記水溶性ホスフェートガラスが、P₂O₅ 58〜72重
量％、Na₂O 42〜28重量％およびCaO ０〜16重量％を
含む上記６に記載の水分散可能な型。

8. 前記結合剤が、粒状材料および結合剤の総重量基準
で、少なくとも0.25重量％含まれ、前記粒状材料が、同
基準で、99.75重量％以下含まれる上記１〜７のいずれ
か１項に記載の水分散可能な型。

9. 前記結合剤が。粒状材料および結合剤の総重量基準
で、0.5〜25重量％含まれ、前記粒状材料が、同基準
で、99.5〜75重量％含まれる上記８記載の水分散可能な
型。

10. 前記粒状材料が鋳物砂である上記１〜９のいずれ
か１項に記載の水分散可能な型。

11. 型がコアである上記１〜10のいずれか１項に記載
の水分散可能な型。

12. 鋳造品製造用の水分散可能な型を製造するための
方法であって、該方法が、（ａ）水不溶性の粒状材料を付与し；（ｂ）前記粒状材料を、ポリホスフェート鎖および／ま
たはボレートイオン類を含む結合剤と合わせ、前記鎖お
よび／またはイオン類を水に溶解させ；（ｃ）工程（ｂ）中または工程（ｂ）後に、前記粒状材
料および結合剤混合物を所望の形状に形成し；さらに、（ｄ）前記混合物から遊離の水を除去する、各工程を含む方法。

13. 前記ポリホスフェート鎖および／またはボレート
イオン類が、それぞれ、少なくとも１種の水溶性ホスフ
ェートガラスおよび／またはボレートガラスから誘導さ
れた上記12に記載の方法。

14. 工程（ｂ）において、前記粒状材料と混合した結
合剤が少なくとも前記１種の水溶性ガラスの水溶液であ
る上記13記載の方法。

15. 工程（ｂ）において、前記粒状材料と混合する結
合剤が少なくとも前記１種の水溶性ガラスの粒子の形態
であり、前記ポリホスフェート鎖および／またはボレー
トイオン類が、水と、粒状材料およびガラス粒子の混合
物との混合により形成される上記13に記載の方法。

16. 水が、前記混合物の総重量基準で、13重量％以下
の量加えられる上記15に記載の方法。

17. 工程（ｂ）において、前記結合剤が、粒状材料お
よび結合剤の総重量基準で、少なくとも0.25重量％含ま
れ、前記粒状材料が、同基準で、99.75重量％以下含ま
れる上記12〜16のいずれか１項に記載の方法。

18. 工程（ｂ）において、前記結合剤が、、粒状材料
および結合剤の総重量基準で0.5〜25重量％含まれ、前
記粒状材料が、同基準で、99.5〜75重量％含まれる上記
17記載の方法。

19. 前記水溶性ホスフェートガラスが、P₂O₅ 30〜80
モル％、P₂O 20〜70モル％、MO ０〜30モル％およびL
₂O₃ ０〜15モル％［式中、Ｒは、Na、ＫまたはLiであ
り、Ｍは、Ca、MgまたはZnであり、さらに、Ｌは、Al、
FeまたはＢである。］を含む上記13〜16のいずれか１項
に記載の方法。

20. 前記水溶性ホスフェートガラスがP₂O₅ 58〜72重
量％、Na₂O 42〜28重量％及びCaO ０〜16重量％を含
む上記19に記載の方法。

21. 形成工程（ｃ）において、前記粒状材料および結
合剤の混合物が、真空箱中、加圧下でブローされ、それ
により、前記混合物を所望の形状に造形する上記12〜20
のいずれか１項に記載の方法。

22. 前記真空箱が、混合物をその中にブローする前
に、加熱される上記21記載の方法。

23. 前記混合物を圧縮空気によりブローする上記21ま
たは22に記載の方法。

24. 前記真空箱内で前記混合物をブローした後、混合
物で満たされた前記真空箱が圧縮パージ空気でパージさ
れる上記21〜23のいずれか１項に記載の方法。

25. 前記圧縮パージ空気が高温である上記24記載の方
法。

26. 前記高温が50〜90℃である上記25記載の方法。

27. 前記圧縮パージ空気が、遊離または非化学結合し
た水を混合物から除去する上記24または26に記載の方
法。

28. 工程（ｄ）において、水が混合物から加熱により
除去される上記21〜27のいずれか１項に記載の方法。

29. 前記混合物が100℃以上の温度に加熱され、実質的
にすべての遊離、非化学結合した水を前記混合物から除
去する上記28記載の方法。

30. 前記混合物が、前記真空箱から取り出された後、
ホットエアーオーブン中で加熱される上記28または29に
記載の方法。

31. 前記真空箱が、実質的に、マイクロ波に対して透
過性であり、前記混合物が、マイクロ波により真空箱内
で加熱される上記28または29に記載の方法。

32. 前記耐火性粒状材料が鋳物砂である上記12〜31の
いずれか１項に記載の方法。

33. 前記型がコアである上記12〜32のいずれか１項に
記載の方法。

34. 上記12の方法に従って、水分散可能な型を製造
し、鋳造可能な材料をその型に接触させて注ぎ、この材
料を、型の表面形状に合うように、その型と接触させて
固化させ、さらに、この型を水溶液で処理することによ
り、固形の鋳造材料から型を分散させる各工程を含む鋳
造方法。

35. 前記鋳造可能な材料が液体金属である上記34記載
の方法。

36. 鋳造品製造用の水分散可能な型を製造するための
方法であって、該方法が、（ａ）水不溶性の粒状材料を付与し；（ｂ）前記粒状材料を、少なくとも１種の水溶性ホスフ
ェートおよび／またはボレーガラスから誘導される結合
剤および水と合わせ；（ｃ）工程（ｂ）中または工程（ｂ）後に、前記粒状材
料および結合剤混合物を所望の形状に形成し；さらに、（ｄ）前記混合物から遊離の水を除去する、各工程を含む方法。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋳造品製造用又は射出品製造用の水分散可
能な型であって、該型が、水不溶性の粒状材料およびそ
のための結合剤を含み、前記結合剤がポリホスフェート
鎖および／またはボレートイオン類を含む型。
【請求項２】鋳造品製造用の水分散可能な型を製造する
ための方法であって、該方法が、（ａ）水不溶性の粒状材料を付与し；（ｂ）前記粒状材料を、ポリホスフェート鎖および／ま
たはボレートイオン類を含む結合剤と合わせ、前記鎖お
よび／またはイオン類を水に溶解させ；（ｃ）工程（ｂ）中または工程（ｂ）後に、前記粒状材
料および結合剤混合物を所望の形状に形成し；さらに、（ｄ）前記混合物から遊離の水を除去する、各工程を含む方法。
【請求項３】形成工程（ｃ）において、前記粒状材料お
よび結合剤の混合物が、真空箱中、加圧下でブローさ
れ、それにより、前記混合物を所望の形状に造形する請
求項２に記載の方法。
【請求項４】前記真空箱内で前記混合物をブローした
後、混合物で満たされた前記真空箱が圧縮パージ空気で
パージされる請求項３に記載の方法。
【請求項５】請求項２の方法に従い、水分散可能な型を
製造し、鋳造可能な材料をその型に接触させて注ぎ、こ
の材料を、その型の表面形状に合うように、その型と接
触させて固化させ、さらに、この型を水溶液で処理する
ことにより、固形の鋳造材料から型を分散させる各工程
を含む鋳造方法。
【請求項６】鋳造品製造用の水分散可能な型を製造する
ための方法であって、該方法が、（ａ）水不溶性の粒状材料を付与し；（ｂ）前記粒状材料を、水なくとも１種の水溶性ホスフ
ェートおよび／またはボレートガラスから誘導される結
合剤および水と合わせ；（ｃ）工程（ｂ）中または工程（ｂ）後に、前記粒状材
料および結合剤混合物を所望の形状に形成し；さらに、（ｄ）前記混合物から遊離の水を除去する、各工程を含む方法。