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    • 专利摘要:
    本發明的用於樹脂裹貼砂之流動性改進劑，係由碳數8～24的二價的脂肪酸金屬鹽粒子所構成，以下列式（1）所顯示的粒度描述值A係滿足A≦2.0的關係，在80℃環境下放置10分鐘的該脂肪酸金屬鹽粒子中，使用粉末性能測試儀所測定的以下列式（2）所顯示的凝聚度B（％）係滿足B≦20的關係，粒度描述值A＝(D90－D10)／D50（但1.0≦D50≦40.0）．．．式（1） D10：脂肪酸金屬鹽粒子的體積基準中的10％累計粒徑（μm） D50：脂肪酸金屬鹽粒子的體積基準中的中值粒徑（μm） D90：脂肪酸金屬鹽粒子的體積基準中的90％累計粒徑（μm） 凝聚度B＝〔（殘留在篩目為350μm篩子的脂肪酸金屬鹽粒子的質量）／2〕×100×（1／1）＋〔（殘留在篩目為250μm篩子的脂肪酸金屬鹽粒子的質量）／2〕×100×（3／5）＋〔（殘留在篩目為150μm篩子的脂肪酸金屬鹽粒子的質量）／2〕×100×（1／5）〕式．．．（2）。
    公开号:TW201319074A
    申请号:TW101141484
    申请日:2012-11-08
    公开日:2013-05-16
    发明作者:Takeshi Yoshimura
    申请人:Nof Corp；
    IPC主号:B22C1-00
    专利说明:
    用於樹脂裹貼砂之流動性改進劑
    本發明係關於一種用於樹脂裹貼砂之流動性改進劑。詳細來說，乃是關於一種於鑄型製造時，將樹脂裹貼砂注入至鑄模之際，可以提升樹脂裹貼砂的流動性，繼而可抑制樹脂裹貼砂的阻塞現象，並顯著提高鑄型的強度，而能夠提升鑄件表面狀態的用於樹脂裹貼砂之流動性改進劑。
    鑄型乃指將矽砂等鑄型用耐火骨材利用酚樹脂等黏結劑加以結合，並進一步添加流動性改進劑所得到的樹脂裹貼砂注入至鑄模後，藉由提高溫度使其硬化以成型所獲得者，由於具有尺寸精度良好等優異的特性，因此從以前便廣泛地被加以應用。
    而且，就此流動性改進劑而言，一般可使用脂肪酸金屬鹽。將耐火骨材與黏結劑混合，以被覆於耐火骨材的表面，並進一步添加脂肪酸金屬鹽來調製樹脂裹貼砂，於已被加熱的鑄模內注入此樹脂裹貼砂加以填充，藉由使黏結劑熔融及硬化，來使外殼空模（shell mold）成型。於此，流動性改進劑係用於在將樹脂裹貼砂填充至鑄模而成型之際改良流動性以提高作業性，或者是在使用樹脂裹貼砂之前的期間防止阻塞現象的發生。
    像這樣，當製造在耐火骨材上被覆黏結劑與流動性改進劑的樹脂裹貼砂時，例如可如下進行。首先，將當作黏結劑的固體酚樹脂等熱硬化性樹脂添加至加熱至120～180℃程度的耐火骨材並以攪拌機混合，利用耐火骨材的熱度使樹脂加熱熔融，藉而於耐火骨材的表面被覆樹脂。其次，為了將保持在此混合狀態下的熱硬化性樹的溫度下降至軟化點以下的溫度，可加入冷卻用水，或是視需要加入溶解了環六次甲基四胺等硬化劑的水溶液。此時，進行冷卻的同時，攪拌機中的耐火骨材的黏性增加成膠狀後，突然崩解而變成自由流動的狀態。之後，當攪拌機內變成70～90℃程度狀態時加入脂肪酸金屬鹽等流動性改進劑，在10～60秒程度的短時間內，且在適度的條件下進行混合後，從攪拌機移出，藉而可以得到樹脂裹貼砂。於樹脂裹貼砂的製造中，藉由將流動性改進劑在適度的攪拌機的攪拌條件下進行添加混合，而可以防止被覆在耐火骨材而冷卻固化的酚樹脂等黏結劑從耐火骨材剝離。
    就用於樹脂裹貼砂之流動性改進劑（滑劑）而言，例如，於專利文獻1中乃是使用硬脂酸鈣（段落〔0034〕及〔0046〕）。但是，習知的硬脂酸鈣無法充分發揮作為流動性改進劑的潤滑作用，使流動性提升的效果不足，因而有降低鑄型的強度之虞。特別是，於製造芯子等形狀複雜的鑄型之際，具有較難往複雜且緻密的鑄模注入樹脂裹貼砂，及因強度不足所造成的品質降低之虞。此外，習知的硬脂酸鈣還具有降低成型的作業性，或者是在使用樹脂裹貼砂之前的期間會發生阻塞現象等問題存在。此些問題至今尚未被解決。
    再者，使用這樣的鑄型進行鑄物的鑄造的情況下，當鑄型的表面與高溫熔融金屬的金属浆料相接觸之際，在鑄型與金属浆料間的界面，發生金属浆料所謂的「滲入」或「龜裂」，而使鑄物的鑄件表面（表面狀態）變得粗糙，亦或是會有在鑄物的表面發生落砂不良之虞。
    [先前技術文獻][專利文獻][專利文獻1]日本特開2007－275988號公報
    [發明所欲解決之課題]本發明係有鑑於上述問題所完成者，本發明之目的係提供一種於鑄型製造時，將樹脂裹貼砂注入至鑄模之際，可以提升樹脂裹貼砂的流動性，繼而可抑制樹脂裹貼砂的阻塞現象，並顯著提高鑄型的強度，而能夠提升鑄件表面狀態的用於樹脂裹貼砂之流動性改進劑。
    [解決課題之手段]本發明人為解決上述課題，經深入鑽研檢討，結果發現含有具特定的粒度描述值及凝聚度的脂肪酸金屬鹽粒子的樹脂裹貼砂能發揮優異性能，遂完成本發明。
    亦即，本發明是一種特徵為：由碳數為8～24的二價的脂肪酸金屬鹽粒子所構成，以下列式（1）所顯示的粒度描述值A係滿足A≦2.0的關係，在80℃環境下放置10分鐘的該脂肪酸金屬鹽粒子中，使用粉末性能測試儀所測定的以下列式（2）所顯示的凝聚度B（％）係滿足B≦20的關係的用於樹脂裹貼砂之流動性改進劑。
    粒度描述值A＝(D90－D10)／D50（但1.0≦D50≦40.0）・・・式（1）D10：脂肪酸金屬鹽粒子的體積基準中的10％累計粒徑（μm）D50：脂肪酸金屬鹽粒子的體積基準中的中值粒徑（μm）D90：脂肪酸金屬鹽粒子的體積基準中的90％累計粒徑（μm）
    凝聚度B＝〔（殘留在篩目為350μm篩子的脂肪酸金屬鹽粒子的質量）／2〕×100×（1／1）＋〔（殘留在篩目為250μm篩子的脂肪酸金屬鹽粒子的質量）／2〕×100×（3／5）＋〔（殘留在篩目為150μm篩子的脂肪酸金屬鹽粒子的質量）／2〕×100×（1／5）〕・・・式（2）
    此外，本發明係為含有耐火骨材、黏結劑及本發明之用於樹脂裹貼砂之流動性改進劑的樹脂裹貼砂。
    [發明效果]本發明之用於樹脂裹貼砂之流動性改進劑能夠賦予樹脂裹貼砂優異的流動性，並且可以抑制樹脂裹貼砂的阻塞現象的發生。從而，能夠提高填充的容積密度，而可充分獲得顯著提高複雜且緻密的模型等鑄型的強度的效果。於鑄型製造時，將樹脂裹貼砂注入至鑄模之際，由於樹脂裹貼砂較容易注入，且容易從鑄模離型鑄型，所以得以提升成型的作業性。再者，還可以抑制由於金属浆料所謂的「滲入」或「龜裂」的發生，而導致鑄物的表面（表面狀態）變得粗糙，亦或是在鑄物的表面發生的落砂不良等狀況。
    無。
    以下，針對本發明的實施形態加以說明。針對本發明的用於樹脂裹貼砂之流動性改進劑（以下，亦僅稱為流動性改進劑。）、用於樹脂裹貼砂的耐火骨材、黏結劑及樹脂裹貼砂依序進行說明。此外，於本發明中，夾住「～」記號的數值係包含以「～」所規定的範圍。例如，「10～30」係表示10以上，且30以下的範圍。
    （1）流動性改進劑本發明所使用的流動性改進劑係由碳數為8～24的二價的脂肪酸金屬鹽粒子所構成。所述脂肪酸金屬鹽粒子可以利用對碳數為8～24的脂肪酸施以一價的鹼化合物反應所獲得的脂肪酸鹼化合物鹽、及二價金屬鹽於水溶液中反應的複分解法加以調製。
    作為脂肪酸鹼化合物鹽的原料的脂肪酸，只要是碳數為8～24的脂肪酸，便無特別限制。亦即，無論是天然來源的脂肪酸或合成脂肪酸皆可，飽和脂肪酸或不飽和脂肪酸皆可，直鏈狀或分支狀皆可。進一步的，於脂肪酸的構造中，包含氫氧基、醛基、環氧基等官能基亦可。較佳是碳數為12～22的直鏈飽和脂肪酸。在碳數未滿8的情況下，所得到的脂肪酸金屬鹽粒子將無法獲得作為流動性改進劑的效果。另一方面，因碳數超過24的脂肪酸在工業上取得困難，且得到的脂肪酸鹼化合物鹽對水的溶解度明顯降低，所以生產性將會降低。
    就上述脂肪酸而言，例如可列舉辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、肉豆蔻油酸、棕櫚酸、棕櫚油酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、花生酸、蘿酸、芥子酸、羥基硬脂酸及環氧硬脂酸等為例，其中以硬脂酸為佳。在使用混合脂肪酸的情況下，以硬脂酸含量在50％以上為佳，較佳為60％以上，更佳為使用70％以上的混合脂肪酸。
    就作為脂肪酸鹼化合物鹽的原料的一價的鹼化合物鹽而言，可列舉鹼金屬（鈉、鉀等）的氫氧化物，以及氨、單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等胺類等等為例，在作為脂肪酸鹼化合物鹽時，從對水的溶解度較高的觀點來看，以鈉、鉀等鹼金屬的氫氧化物為佳。
    用於本發明的脂肪酸鹼化合物鹽，係將一價的鹼化合物鹽與脂肪酸，一般而言，在脂肪酸的融點以上，且該脂肪酸不被分解的程度的溫度下，以100℃以下為佳，較佳為50～100℃，更佳為60～95℃，特別是在70～95℃下反應獲得為最佳。
    就本發明所使用的二價的脂肪酸金屬鹽粒子而言，使用將依上述所得的脂肪酸鹼化合物鹽與二價金屬鹽於水溶液中反應所獲得的脂肪酸金屬鹽粒子為佳。上述二價金屬鹽具體而言，係為二價無機金屬與無機酸或有機酸形成的鹽類。就二價無機金屬而言，可列舉鎂、鈣、鋇等鹼土族金屬，鈦、鋅、鐵、錳、鎘、水銀、鋯、鉛、銅、鈷、鋁、鎳等過渡金屬為例。其中，從對環境負擔少，且工業上可容易取得等觀點來看，以鈣、鎂為佳。從賦予樹脂裹貼砂的流動性的觀點來看，特別是以鈣為佳。
    就二價金屬鹽而言，例如，可列舉氯化鈣、醋酸鈣、氯化鎂、硫酸鎂、氯化鋅、硫酸鋅、硫酸鋁等為例。特別是，鈣、鎂等的氯化物、硫酸鹽、以及硝酸鹽等對水的溶解度較高，可有效與脂肪酸鹼化合物鹽反應之特點為佳。
    上述反應具體而言，是藉由將含二價金屬鹽水溶液及含脂肪酸鹼化合物鹽水溶液各別調製之後，再將其混合來進行。例如，可藉由在含脂肪酸鹼化合物鹽水溶液中添加含二價金屬鹽水溶液，亦或是於其他反應槽內添加兩者來進行。於混合含脂肪酸鹼化合物鹽水溶液與含二價金屬鹽水溶液之際，例如當相對於含脂肪酸鹼化合物鹽水溶液一下子投入含二價金屬鹽水溶液時，所得到的脂肪酸金屬鹽粒子的形狀將變得不均勻，而有粒度分布變廣之虞。從而，於本發明中，相對於含脂肪酸鹼化合物鹽水溶液中，依適度的速度慢慢地滴下含二價金屬鹽水溶液為佳。
    脂肪酸金屬鹽製造時的脂肪酸鹼化合物鹽的濃度，就脂肪酸金屬鹽的生產性的觀點、及含脂肪酸鹼化合物鹽水溶液或所得到的脂肪酸金屬鹽漿體的處理性的觀點來看，通常為1質量％～20質量％，以5質量％～15質量％為佳。在脂肪酸鹼化合物鹽的濃度未滿1質量％的情況下，具有脂肪酸金屬鹽的生產性降低之虞，實用性上不甚理想。在超過20質量％的情況下，由於含脂肪酸鹼化合物鹽水溶液或所得到的脂肪酸金屬鹽漿體的黏度會上升，所以均勻反應的進行將變得困難。此外，含二價金屬鹽水溶液中的二價金屬鹽的濃度，就脂肪酸金屬鹽的生產性的觀點、及含脂肪酸鹼化合物鹽水溶液或所得到的脂肪酸金屬鹽漿體的處理性的觀點來看，通常為10質量％～50質量％，以10質量％～40質量％為佳。
    脂肪酸鹼化合物鹽與二價金屬鹽的反應，考慮脂肪酸鹼化合物鹽的溶解度，可在該業者通常施行的溫度條件下進行。以50～100℃為佳，較佳為60～95℃。在反應溫度未滿50℃的情況下，會有脂肪酸鹼化合物鹽與二價金屬鹽的反應率降低之虞。
    於脂肪酸鹼化合物鹽與二價金屬鹽反應時，基於使脂肪酸金屬鹽漿體安定化，來提升脂肪酸金屬鹽的生產性的目的，使聚烯烴乙二醇系醚，特別是具有以氧化乙烯嵌段夾持氧化丙烯嵌段的構造（EO－PO－EO）的三嵌段醚存在於脂肪酸金屬鹽漿體中為佳。於脂肪酸金屬鹽漿體之中的聚烯烴乙二醇系醚的含量，相對於脂肪酸鹼化合物鹽100質量部，通常為0.01質量部～5質量部，以0.05質量部～2質量部為佳。此外，聚烯烴乙二醇系醚可於一價的鹼化合物與脂肪酸相反應前存在於反應系統，也可於脂肪酸鹼化合物鹽與二價金屬鹽相反應前存在於反應系統。
    透過上述方法，可獲得脂肪酸金屬鹽漿體。此脂肪酸金屬鹽漿體可維持原樣不變，或者是利用離心脫水機、濾壓機、真空旋轉過濾機等將溶劑分離，並在視需要進行洗淨，除去生成為副產品的無機鹽後，利用旋轉乾燥機、氣流乾燥裝置、通氣式乾燥機、噴霧式乾燥機、流動層型乾燥裝置等加以乾燥。乾燥方法則無論是連續式或分批式、亦或於常壓或真空下皆可。再者，經乾燥的脂肪酸金屬鹽可視需要加以粉碎。粉碎方法並無特別限定，例如，可利用針盤式粉碎機、噴射式粉碎機、原子化器等。將被粉碎的脂肪酸金屬鹽粒加以分級，亦即，使用施以振動而進行分篩的多段篩裝置來進行分級，以調整粒度分布。如此，可得到作為本發明的用於樹脂裹貼砂之流動性改進劑的脂肪酸金屬鹽粒子。
    本發明所使用的脂肪酸金屬鹽粒子，通過將粒度分布設為狹幅，而能夠均勻地存在樹脂裹貼砂中，進而能更容易安定地體現本發明的作用效果（特別是，芯子的強度提升）。具體而言，將脂肪酸金屬鹽粒子的以下列式（1）所顯示的粒度描述值A設為2.0以下。於本發明中，粒度描述值A可從利用Microtrac雷射繞射法所測定的粒徑來算出。當粒度描述值A超過2.0時，將因存在於樹脂裹貼砂中的脂肪酸金屬鹽粒子的粒徑的分散，而不僅讓樹脂裹貼砂的流動性變得不安定，生產性降低，樹脂裹貼砂的容積密度也將降低，而有無法製造出具有設成為目的的強度的鑄物的可能性。從而，當粒度描述值A超過2.0時，由於金属浆料所謂的「滲入」或「龜裂」的發生，而使鑄物的表面（表面狀態）變得粗糙，亦或是會有在鑄物的表面引起落砂不良的可能性。
    粒度描述值A以滿足1.0≦A≦1.8的關係較佳。在滿足1.0≦A≦1.8的關係的情況下，可進一步安定地獲得本發明的作用效果。當粒度描述值A未滿1.0的情況下，會有產出率明顯變低等使工業上製造變得困難之虞。
    此外，對於粒度描述值A的調整，可藉由分別適當調整脂肪酸鹼化合物鹽的濃度、脂肪酸鹼化合物鹽與二價金屬鹽反應時的溫度、將含二價金屬鹽水溶液滴下至含脂肪酸鹼化合物鹽水溶液之際的滴下速度加以進行。此外，關於粒度分布較廣，也就是粒度描述值A的值較大者，於後處理中，可使用100網目、200網目、330網目等篩子進行分級。
    於此，所使用的Microtrac雷射繞射法，係利用藉由將雷射光照設至粒子所得到的散射光，求得粒度分布的方法。於本發明中，是以脂肪酸金屬鹽粒子不會溶解的有機溶劑，例如使乙醇、異丙醇等有機溶劑循環時，將試料直接投入的濕式方式進行測定。此外，本發明中的測定對象粒徑介於0.1μm～200μm的範圍，將以下列式（1）所顯示的值當作粒度描述值A。另外，於本發明中，例如可以使用的日機裝股份有限公司製的Microtrac MT－3000進行測定。
    粒度描述值A＝(D90－D10)／D50（但1.0≦D50≦40.0）・・・式（1）D10：脂肪酸金屬鹽粒子的體積基準中的10％累計粒徑（μm）D50：脂肪酸金屬鹽粒子的體積基準中的中值粒徑（μm）D90：脂肪酸金屬鹽粒子的體積基準中的90％累計粒徑（μm）
    於樹脂裹貼砂的製造之際，將耐火骨材與黏結劑投入至加熱到120～170℃左右為止的混合機內，投入冷卻用水，或視需要投入溶解了硬化劑的水溶液加以混合，冷卻到70～90℃左右為止，在材料分散而獲得流動性的時點投入預定量的流動性改進劑，以適度的攪拌混合10～60秒鐘程度，即可排出樹脂裹貼砂。
    根據本發明人的檢討，將脂肪酸金屬鹽粒子在80℃環境下放置10分鐘時的使用粉末性能測試儀所測定的以下列顯示的凝聚度B（％）滿足B≦20的關係，藉而即便在樹脂裹貼砂的適度的混合條件下，脂肪酸金屬鹽粒子仍容易分散，而可迅速地均勻分散於樹脂裹貼砂中。從而，伴隨樹脂裹貼砂的流動性提升，隨之能夠提高容積密度，而可提高芯子等鑄型的強度。此外，還可以抑制鑄型的品質不良的產生。再者，還可以抑制由於金属浆料所謂的「滲入」或「龜裂」的發生，而導致鑄物的鑄件表面（表面狀態）變得粗糙，亦或是在鑄物的表面發生的落砂不良等。
    此外，對於凝聚度B的調整，可透過脂肪酸鹼化合物鹽與二價金屬鹽間的反應在適度的條件下進行，防止由反應所獲得的漿體中的脂肪酸金屬鹽粒子彼此的凝聚而進行。也就是，例如可在不降低脂肪酸鹼化合物鹽與二價金屬鹽反應時的反應率的程度的溫和的溫度下進行反應，或者是透過縮短熟成時間而進行。透過適當調整反應時的這些因子，而可將凝聚度B調整在本發明規定的範圍。
    凝聚度B（％）以介於2≦B≦18較佳，介於2≦B≦15更佳，特別以介於2≦B≦13為佳。只要滿足2≦B≦13，即可進一步更安定地獲得本發明的作用效果。另一方面，當凝聚度B未滿2％時，在往樹脂裹貼砂添加時，脂肪酸金屬鹽粒子的處理性將惡化，而有作業性降低之虞。
    凝聚度B＝〔（殘留在篩目為350μm篩子的脂肪酸金屬鹽粒子的質量）／2〕×100×（1／1）＋〔（殘留在篩目為250μm篩子的脂肪酸金屬鹽粒子的質量）／2〕×100×（3／5）＋〔（殘留在篩目為150μm篩子的脂肪酸金屬鹽粒子的質量）／2〕×100×（1／5）〕・・・式（2）
    在此所使用的粉末性能測試儀所測出的脂肪酸金屬鹽粒子的凝聚度B係以下列測定方法所獲得的值。亦即，例如使用粉末性能測試儀（Hosokawa Micron股份有限公司製，PT－N型）進行下列（a）～（f）的程序。（a）於設定成80℃的恆溫機內，將測定對象的脂肪酸金屬鹽粒子放置10分鐘。（b）在粉末性能測試儀的振動台從上層起，依序裝設篩目為350μm、250μm、150μm的篩子。（c）將上述程序（a）之後的脂肪酸金屬鹽粒子2.0g立刻靜置在篩目為350μm的篩子上。（d）使篩子以振幅1mm振動105秒鐘。（e）測量殘留在各篩子的脂肪酸金屬鹽粒子的質量。（f）於上述程序（e）所得到的各質量，分別依序乘上1／1、3／5及1／5的比重，並將這些相加，再依上述式（2）算出百分率之值作為凝聚度B（％）。重複五次以上的（a）～（f）的程序，將其平均值當作測定值。
    再者，本發明所使用的脂肪酸金屬鹽粒子，鬆容積密度（Da）（g／cc）以介於0.110≦Da≦0.180為佳，介於0.135≦Da≦0.160較佳。由於介於0.110≦Da≦0.180，所以添加至樹脂裹貼砂之際，脂肪酸金屬鹽粒子可以獲得高潤滑性，並可更進一步賦予流動性至樹脂裹貼砂。
    鬆容積密度（Da）係以下列測定方法所獲得的值。首先，例如使用粉末性能測試儀（Hosokawa Micron股份有限公司製，PT－N型），在振動台裝設篩目為710μm的篩子，並於其中裝入試料250cc，振動30秒鐘，於設置在篩子下方的測定用試杯中收集落下的試料。利用附屬的刀片，刮掉試杯上多餘的脂肪酸金屬鹽粒子後，測定已裝入試料的試杯的重量。此外，於本發明中，重複五次此項操作／測定，將其平均值當作容積密度（Da）的測定值。PT－N型會自動顯示測定值。
    鬆容積密度（Da）（g／cc）＝已裝入試料的試杯的重量（g）／試杯的容積（cc）・・・式（3）
    本發明所使用的脂肪酸金屬鹽粒子，利用流動式粒子影像分析裝置進行測定時，介於10％粒徑～90％粒徑間的粒子群的平均圓度C以介於0.810～1.000為佳，介於0.820～0.950更佳，介於0.830～0.920特別為佳。只要平均圓度C介於上述範圍，即可於樹脂裹貼砂製造程序中，更進一步提高脂肪酸金屬鹽粒子添加時對樹脂裹貼砂粒子的被覆性。
    此外，對於平均圓度C的調整，係透過將脂肪酸鹼化合物鹽與二價金屬鹽的反應在適度的條件下進行，防止反應所得到的漿體中的脂肪酸金屬鹽粒子的粒子形狀變得不均勻而進行。也就是，例如可在不降低脂肪酸鹼化合物鹽與二價金屬鹽反應時的反應率的程度的溫和的溫度下進行反應，或者是可延緩將含二價金屬鹽水溶液滴下至含脂肪酸鹼化合物鹽水溶液之際的滴下速度，亦或為了安定化漿體而添加上述的聚烯烴乙二醇系醚來進行。藉由適當調整反應時的這些因子，而可將平均圓度C調整至本發明規定的範圍。
    本發明中的平均圓度，係為當作將脂肪酸金屬鹽粒子的形狀予以定量化表現的簡便方法來使用者，可定義如下。首先，例如使用Sysmex公司製的流動式粒子影像分析裝置「FPIA－3000」，測定等效圓直徑介於0.5μm～200μm的範圍內的粒子，將於此所測定的各粒子的圓度（ai），利用下式（4）分別求得。
    圓度（ai）＝（與粒子的投影像具有相同面積的圓的周長）／（粒子投影像的周長）・・・式（4）
    本發明中的平均圓度，係指表示脂肪酸金屬鹽的粒子形狀凹凸等級的指標，脂肪酸金屬鹽粒子的表面形狀越接近圓形則越接近1.000，粒子的表面形狀變得越複雜，平均圓度就會變為越小的值。可使用於本發明的測定裝置的「FPIA－3000」，係使用算出各粒子的圓度，透過所得到的圓度，將粒子的圓度0.4～1.0區分成61分割的級別，利用使用分割點的中心與頻度，來進行平均圓度的計算的算出法。
    於本發明中，介於10％粒徑～90％粒徑間的粒子群的平均圓度C（以下，亦僅稱為「平均圓度C」。），係於以上述測定裝置所測定的全粒子之中，由粒徑分布的小粒徑側數起，將位於10％粒徑～90％粒徑範圍內的粒子的圓度的總和，除以粒子數所得之值。
    介於10％粒徑～90％粒徑間的粒子群的平均圓度C的測定，例如可如下所述。事先將不純固體物等除去的離子交換水30ml預備於容器中，於其中加入當作分散劑的界面活性劑，較佳為加入聚氧乙烯壬基苯基醚（日油股份有限公司製，商品名：Nonion NS－210）後，進一步加入測定試料20mg並均勻分散之。就分散手段而言，例如使用於超音波分散機UH－50型（SMT公司製，20kHz・50W），裝載以直徑5mm的鈦合金晶片者，進行5分鐘分散處理，將分散液濃度設為3, 000個／ml～20, 000個／ml，來當作測定用的分散液。此時，讓測定用分散液的溫度不會上升到40℃以上，邊適當冷卻邊進行之。之後，再使用流動式粒子影像分析裝置「FPIA－3000」進行測定，處理所得到的資料以求得平均圓度C。
    本發明所使用的脂肪酸金屬鹽粒子係如上述，粒度描述值A及凝聚度B的各值具有介於特定的範圍的粉體物性。粒度描述值A值越小，也就是脂肪酸金屬鹽粒子的粒度分布越均勻，則當加上一定的外力時，凝聚度B會降低而變得容易分離。此外，此時，算術平均比表面積介於0.70m2／cc以下為佳，較佳為介於0.60m2／cc以下。像這樣的脂肪酸金屬鹽粒子，即便在70～90℃下，10～40秒程度的短時間內，且適度的混合的樹脂裹貼砂的製造時的添加條件下，也能夠迅速地均勻分散，相對於樹脂裹貼砂粒子可有效地被覆，相對於樹脂裹貼砂能夠賦予高流動性等點甚為理想。伴隨高流動性的賦予，能提升鑄型的強度，抑制品質不良的發生。此外，還可以抑制由於金属浆料所謂的「滲入」或「龜裂」的發生，而導致鑄物的表面（表面狀態）變得粗糙，亦或是在鑄物的表面發生的落砂不良等。再者，樹脂裹貼砂保管時的耐阻塞性亦為良好。
    本發明人於將所得到的脂肪酸金屬鹽粒子當作用於樹脂裹貼砂之流動性改進劑使用之際，發現在所得到的粉體物性之中，介於10％粒徑～90％粒徑的粒子群的平均圓度C、式（1）的粒度描述值A、及式（2）的凝聚度B間的數值關係，會對樹脂裹貼砂的流動性賦予具有較大影響。也就是，本發明人進行具有滿足以下關係式的粉體物性的脂肪酸金屬鹽粒子的設計，藉而發現即便在短時間且適度的混合條件下，相對於樹脂裹貼砂仍可表現出優異的分散性，且可獲得更有效率地提高相對於樹脂裹貼砂粒子的被覆性的脂肪酸金屬鹽粒子。亦即，以3.0＜｛（粒度描述值A×凝聚度B）／平均圓度C｝≦37.0為佳，5.0＜｛（粒度描述值A×凝聚度B）／平均圓度C｝≦35.0更佳。｛（粒度描述值A×凝聚度B）／平均圓度C｝的值介於上述範圍內，且越小脂肪酸金屬鹽粒子的粒度分布較為狹幅且可成為均勻的大小，且凝聚度較小，各別的粒子的形狀變得接近圓形。從而，添加時可迅速地均勻分散於樹脂裹貼砂中，進一步使得對樹脂裹貼砂粒子的被覆性變得較高，可以獲得被賦予了高流動性的樹脂裹貼砂。
    本發明的用於樹脂裹貼砂之流動性改進劑，與非離子性界面活性劑相混合使用亦可。就非離子性界面活性劑而言，以醚型的非離子性界面活性劑為理想，聚氧乙烯烷基醚及／或聚氧乙烯烷基苯基醚更為理想。此乃因為就漿體中的脂肪酸金屬鹽粒子形成的安定性、所得到的脂肪酸金屬鹽粒子的樹脂裹貼砂的流動性賦予而言，併用該脂肪酸金屬鹽粒子及非離子性界面活性劑者較為優異的緣故。
    （2）耐火骨材本發明所使用的耐火骨材係為鑄型用骨材，典型地為耐火性粒狀材料。就所述耐火性粒狀材料而言，可列舉以石英質為主要成分的矽砂、鉻砂、鋯砂、橄欖石砂、莫來砂、合成莫來砂、鎂砂、特殊砂及此些的回收砂、再生砂等為例。於本發明中，對於新砂、回收砂、再生砂亦或這些的混合砂等並無特別限制，可以使用各種耐火性粒狀材料。此外，對於耐火性粒狀材料的粒度分布及粒子形狀，只要具耐得住鑄造的耐火性，適合用於鑄型形成，並無特別限制而可以選擇使用。
    （3）黏結劑就本發明所使用的黏結劑而言，可列舉膨土、水玻璃、澱粉等為例。一般而言，可以單獨使用可溶酚醛樹脂型、酚醛樹脂型、苯甲基醚型等酚樹脂、呋喃樹脂、氨基甲酸乙酯樹脂、胺多元醇樹脂、聚醚多元醇樹脂等熱硬化性樹脂其中一種，或組合二種以上使用。此外，於此些黏結劑中，可視需要配合作為硬化劑的環六次甲基四胺、異氰酸鹽、有機酯類，磷酸酯類等，進一步可配合作為硬化改進劑的三級胺、二氧化硫、比啶衍化物、有機磺酸等，作為加熱硬化型的自硬化性來使用。
    （4）樹脂裹貼砂本發明的樹脂裹貼砂，係含有本發明的流動性改進劑、耐火骨材及黏結劑。樹脂裹貼砂係將加熱於預定溫度下的耐火骨材，例如投入至攪拌機，將上述的黏結劑予以熔融被覆至耐火骨材後，可以藉由混練加以製造。更具體而言，將當作耐火骨材的耐火性粒状材料例如加熱至130～160℃，混練被加熱的耐火性粒状材料與黏結劑後，例如可添加包含環六次甲基四胺的水溶液作為硬化劑，再進行混練直到耐火性粒状材料的凝塊崩散為止。另外，冷卻至70～90℃，投入依本發明所得的脂肪酸金屬鹽粒子作為流動性改進劑，於10～60秒程度的適度的條件下加以分散，即可得到本發明的樹脂裹貼砂。
    就黏結劑的配合量而言，相對於耐火骨材1kg，為0.1～100g，以0.1～50g為佳。此外，就本發明的流動性改進劑的脂肪酸金屬鹽粒子的配合量而言，相對於耐火骨材1kg，為0.1～50g，以0.1～30g為佳。
    將依上所述而得到的樹脂裹貼砂，依照既知的方法，例如分布或填充至被加熱到300℃程度的鑄模，藉由熔融／硬化熱硬化性樹脂等黏結劑，而可以透過黏結劑的砂的結合作用製造鑄型。接著，藉由於此鑄型內灌注加熱到900～1900℃程度的金属浆料，而可以製造鑄物。
    藉由使用本發明的流動性改進劑，繼而提升樹脂裹貼砂的流動性，隨之可獲得高強度的鑄型。從而，可以抑制由於金属浆料所謂的「滲入」或「龜裂」的發生，而導致鑄物的表面（表面狀態）變得粗糙，亦或是在鑄物的表面發生的落砂不良等。
    [實施例]以下，將列舉實施例及比較例，對本發明進一步具體說明。
    〔流動性改進劑的調製〕
    （實施例1）於3L可分離式燒瓶內，加入250g的混合脂肪酸（含有2.1質量％的肉豆蔻酸、30.3質量％的棕櫚酸、66.5質量％的硬脂酸、0.8質量％的花生酸及0.3質量％的蘿酸。）、0.75g的聚乙烯乙二醇・聚丙烯乙二醇・嵌段醚（日油股份有限公司製，商品名：Pronon#104）、及水2500g，升溫達至90℃為止。其次，加入48質量％的氫氧化鈉水溶液77.2g，於同溫度（90℃）下攪拌1小時，而得到脂肪酸鹼化合物鹽水溶液。之後，保持90℃不變，費時10分鐘將35質量％的氯化鈣水溶液151.2g滴下至脂肪酸鹼化合物鹽水溶液。於滴下終了後，保持在90℃下攪拌10分鐘予以熟成。於所得到的混合脂肪酸鈣鹽水溶液漿體中加入水1500g，冷卻至65℃以下為止。之後，以吸引過濾機加以過濾，以1000g的水進行二次水洗，將所得到的過濾塊以微米乾燥機施予乾燥／粉碎，而得到脂肪酸鈣鹽粒子。
    （實施例2）於3L可分離式燒瓶內，加入250g的混合脂肪酸（含有2.1質量％的肉豆蔻酸、30.3質量％的棕櫚酸、66.5質量％的硬脂酸、0.8質量％的花生酸及0.3質量％的蘿酸。）、及水2500g，升溫達至80℃為止。其次，加入48質量％的氫氧化鈉水溶液77.2g，於同溫度（80℃）下攪拌1小時，而得到脂肪酸鹼化合物鹽水溶液。之後，保持80℃不變，費時30分鐘將35質量％的氯化鈣水溶液151.2g滴下至脂肪酸鹼化合物鹽水溶液。於滴下終了後，保持在80℃下攪拌30分鐘予以熟成。於所得到的混合脂肪酸鈣鹽水溶液漿體中加入水1500g，冷卻至65℃以下為止。之後，以吸引過濾機加以過濾，以1000g的水進行二次水洗，將所得到的過濾塊以微米乾燥機施予乾燥／粉碎及分級，而得到脂肪酸鈣鹽粒子。
    （實施例3）於3L可分離式燒瓶內，加入250g的混合脂肪酸（含有1.6質量％的肉豆蔻酸、24.0質量％的棕櫚酸、73.4質量％的硬脂酸、0.7質量％的花生酸及0.3質量％的蘿酸。）、0.75g的聚乙烯乙二醇・聚丙烯乙二醇・嵌段醚（日油股份有限公司製，商品名：Pronon#104）、及水2500g，升溫達至70℃為止。其次，加入48質量％的氫氧化鈉水溶液76.5g，於同溫度（70℃）下，攪拌1小時而得到脂肪酸鹼化合物鹽水溶液。之後，保持70℃不變，費時1小時將35質量％的氯化鈣水溶液150.1g滴下至脂肪酸鹼化合物鹽水溶液。於滴下終了後，立即往所得到的脂肪酸鹼化合物鹽水溶液漿體中加入水1500g，冷卻至65℃以下為止。之後，以吸引過濾機加以過濾，以1000g的水進行二次水洗，將所得到的過濾塊以微米乾燥機施予乾燥／粉碎，而得到脂肪酸鈣鹽粒子。
    （比較例1）硬脂酸鈣（股份有限公司ADEKA 製，商品名「AFCO CHEM CS-S」）
    （比較例2）硬脂酸鈣（日油股份有限公司製，商品名「硬脂酸鈣C」）
    （比較例3）硬脂酸鈣（淡南化學工業股份有限公司製，商品名「硬脂酸鈣」）
    （比較例4）硬脂酸鈣（日油股份有限公司製，商品名「Nissan ElectorMC－2」)
    （比較例5）硬脂酸鈣（天津市郎湖化工有限公司製，商品名「CALCIUM STEARATE」）
    關於實施例1～3及比較例1～5的脂肪酸金屬鹽粒，將粒度描述值A〔由體積基準中的10％累計粒徑D10（μm），體積基準中的中值粒徑D50（μm），體積基準中的90％累計粒徑D90（μm）所算出的值〕、鬆容積密度Da（g／cc）、凝聚度B（％）及平均圓度C，分別使用以下的裝置，以上述方法進行測定。將其結果表示於表1中。
    （1）粒度（D10、D50、D90）・比表面積以粒度分布測定裝置（機器名「Microtrac MT－3000」日機装股份有限公司製）進行測定。（原理：雷射繞射／散射法）。將所測定的粉體的集團的全體積當作100％以求得累積曲線時，此累積曲線係將位於10％、50％、90％的點的粒徑，分別當作10％徑（D10）、50％徑（D50）、90％徑（D90）（μm）來求得。此外，比表面積係表示將粒子假設為球狀的情況下的測定結果值。
    （2）鬆容積密度以粉體特性評估裝置（機器名「粉末性能測試儀PT－N型」Hosokawa Micron股份有限公司製）進行測定。
    （3）凝聚度以粉體特性評估裝置（機器名「粉末性能測試儀PT－N型」Hosokawa Micron股份有限公司製）進行測定。將脂肪酸金屬鹽粒子在80℃環境下放置10分鐘者當作測定試料。
    （4）平均圓度使用流動式粒子影像分析裝置「FPIA－3000」（Sysmex公司製），於水分散系進行測定。
    [表1]
    （實施例1～3以及比較例1～5；樹脂裹貼砂的製造與評估）將實施例1～3及比較例1～5的脂肪酸金屬鹽粒子當作流動性改進劑，如下所述分別製造樹脂裹貼砂。首先，將已加熱至150℃的新砂5kg當作耐火骨材，與酚樹脂100g（2.0重量％／耐火骨材）當作黏結劑，利用高速攪拌機混練45秒鐘後，添加事先混合溶解15g（15.0重量％／樹脂）的環六次甲基四胺（試藥）與水100g所得到的環六次甲基四胺水溶液115g，混練直到砂的凝塊崩散為止。當成為80℃附近時，添加2.5g（0.10重量％／耐火骨材）的各脂肪酸金屬鹽，混合練30秒鐘，從攪拌機排出而分別獲得樹脂裹貼砂。使用所得到的樹脂裹貼砂，測定容積比重、落下速度、安息角及鑄件表面。此外，燒成所得到的樹脂裹貼砂製作成試驗片，以測定抗折強度。所使用的樹脂裹貼砂的配方及樹脂裹貼砂的各項特性的測定方法如下所示，其結果表示於表2中。
    （容積比重）容積比重的測定，係使用協和理化工業股份有限公司製的容積比重測定機A型，基於JIS K6721－1995的準則實行。以測定數N＝5進行，並將平均值當作結果值，其單位為g／cc。
    （落下速度）落下速度的測定，係使用依JIS K5402－1995所規定的福特試杯，基於JACT試驗法S－5的準則實行。以測定數N＝5進行，並將平均值當作結果值，其單位為秒。
    （安息角）安息角的測定，係使用筒井理化學器械股份有限公司製「AOD粉體特性測定器」進行測定。以測定數N＝5進行，並將平均值當作結果值，其單位為度。
    （抗折強度）抗折強度的測定，係基於JACT（日本鑄造技術協會）試驗法SM－1的準則，利用三點彎曲強度試驗來實施。試驗片為基於JIS K6910－1995　4.9.2試驗片的作成方法（落下法）的準則進行測定。亦即，將所燒成的樹脂裹貼砂的試驗片兩端固定，於其中央部將從上部增加集中負重時的最大彎曲應力，當作抗折強度（MPa）。試驗片的成型條件為鑄模溫度250℃，60秒燒成。以測定數N＝30進行，並將平均值當作結果值，其單位為kgf／cm2。
    （鑄件表面）將以實施例1～3及比較例1～5所得到的樹脂裹貼砂，注入以加熱至300℃的鑄模內，燒成60秒鐘，藉而成型出內徑100mm、高度100mm、厚度20mm的坩堝狀的鑄型。接著，於鑄型內注入1,400℃的球墨鑄鐵的金属浆料加以冷卻而鑄造出鑄物，將所得到的鑄物從鑄型中取出，對鑄物的表面以目視進行觀察。對於鑄件表面的狀態為非常良好者標記「◎」，良好者標記「○」，普通者標記「△」，不佳者標記「×」。
    [表2]
    從表2的結果得知，使用表1的No.1、No.2及No.3的脂肪酸鈣鹽粒子的樹脂裹貼砂，由於容積比重較大、落下時間較短而較為良好，安息角亦較小，所以No.1～No.3的脂肪酸鈣鹽粒子，與以直接法所得到的No.4的脂肪酸鈣鹽粒子、或No.5～No.8的習知製品的脂肪酸鈣鹽粒子相比較，相對於樹脂裹貼砂得以賦予更高的流動性。此外，伴隨樹脂裹貼砂的流動性提升，填充性亦提升，證實可以顯著提高燒成此些樹脂裹貼砂所得的試驗片的抗折強度。再者，伴隨抗折強度提升，即使為芯子等形狀複雜的鑄型，亦可得到降低不良品發生量的趨勢。此外，由於No.3的樹脂裹貼砂，其容積比重最高、落下時間亦最短、安息角也是最小，故可以得到極高的流動性，隨之，抗折強度明顯提高，鑄件表面則非常良好。
    相對於此，使用以直接法所得到的脂肪酸鈣鹽的No.4，因為粒度描述值A的值較大，所以添加至樹脂裹貼砂之際的分散性將會明顯降低。從而，容積比重、落下時間及安息角較差，隨之，抗折強度亦降為較低值。並且，鑄件表面的狀態亦出現不良結果。No.5因為粒度描述值A較大，粒度不均且凝聚度B較大，所以容積比重、落下時間及安息角較差，隨之，抗折強度亦降為較低值。No.6由於粒度描述值A及凝聚度B明顯較高，故對樹脂裹貼砂的分散性較低。從而，容積比重、落下時間及安息角較差，隨之，抗折強度亦降為較低值。No.7雖然粒度描述值A較小，平均圓度C較高，但由於凝聚度B的值仍明顯較高，所以對樹脂裹貼砂的分散性較差。從而，容積比重、落下時間及安息角較差，隨之，抗折強度亦降為較低值。No.8雖然凝聚度B較低，但由於粒度描述值A仍為較大且廣幅的粒度分布，平均圓度C變得較低，所以對樹脂裹貼砂的分散性明顯變差。從而，容積比重、落下時間及安息角較差，隨之，抗折強度亦降為較低值。並且，鑄件表面的狀態亦出現不良結果。
    [產業上的可利用性]由於本發明的用於樹脂裹貼砂之流動性改進劑，具有特定的粒度分布及低凝聚性，所以藉由添加至樹脂裹貼砂，而於鑄型製造時，將樹脂裹貼砂注入至鑄模之際，將樹脂裹貼砂的流動性與習知的流動性改進劑相比較有明顯提升的同時，可以抑制樹脂裹貼砂的阻塞現象的發生。從而，能夠提高填充的容積密度，而可充分獲得顯著提高複雜且緻密的模型等鑄型的強度的效果。於鑄型製造時，將樹脂裹貼砂注入至鑄模之際，樹脂裹貼砂容易注入以外，由於容易從鑄模離型鑄型，所以得以提升成型的作業性。再者，還可以抑制由於金属浆料所謂的「滲入」或「龜裂」的發生，而導致鑄物的表面（表面狀態）變得粗糙，亦或是在鑄物的表面發生的落砂不良等。
    無。
    权利要求:
    Claims (4)
    [1] 一種用於樹脂裹貼砂之流動性改進劑，其係由碳數為8～24的二價的脂肪酸金屬鹽粒子所構成，以下列式（1）所顯示的粒度描述值A係滿足A≦2.0的關係，在80℃環境下放置10分鐘的該脂肪酸金屬鹽粒子中，使用粉末性能測試儀所測定的以下列式（2）所顯示的凝聚度B（％）係滿足B≦20的關係，　粒度描述值A＝(D90－D10)／D50（但1.0≦D50≦40.0）・・・式（1）　D10：脂肪酸金屬鹽粒子的體積基準中的10％累計粒徑（μm）　D50：脂肪酸金屬鹽粒子的體積基準中的中值粒徑（μm）　D90：脂肪酸金屬鹽粒子的體積基準中的90％累計粒徑（μm）　凝聚度B＝〔（殘留在篩目為350μm篩子的脂肪酸金屬鹽粒子的質量）／2〕×100×（1／1）＋〔（殘留在篩目為250μm篩子的脂肪酸金屬鹽粒子的質量）／2〕×100×（3／5）＋〔（殘留在篩目為150μm篩子的脂肪酸金屬鹽粒子的質量）／2〕×100×（1／5）〕・・・式（2）。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之用於樹脂裹貼砂之流動性改進劑，其中當將二價的該脂肪酸金屬鹽粒子利用流動式粒子影像分析裝置進行測定時，介於10％粒徑～90％粒徑間的粒子群的平均圓度C係介於0.810～1.000。
    [3] 如申請專利範圍第1項所述之用於樹脂裹貼砂之流動性改進劑，其中構成二價的該脂肪酸金屬鹽粒子的二價金屬係為鈣。
    [4] 一種樹脂裹貼砂，其係含有耐火骨材、黏結劑以及如申請專利範圍第1項所述之用於樹脂裹貼砂之流動性改進劑。
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    法律状态:
    优先权:
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