JP2006224189A - Part prepared through sheet-making process for use in producing casting - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鋳物製造用抄造部品及びこれを用いた鋳物の製造方法に関する。 The present invention relates to a papermaking part for producing a casting and a method for producing a casting using the same.
鋳物の製造では、一般に、鋳物砂で内部にキャビティ(必要に応じて中子)を有する鋳型を形成するとともに、該キャビティに溶湯を供給する受け口、湯口、湯道及び堰(以下、これらを注湯系ともいう。)を該キャビティに通じるように形成し、さらに、外部に通じるガス抜き、押湯、揚がりを形成する。このような注湯系、ガス抜き、押湯、揚がりは、通常、鋳物砂で鋳型とともに一体的に形成したり、注湯系を陶器、レンガ等の耐火材からなる注湯系構成部材を用いて形成している。 In casting production, generally, a casting mold is used to form a mold having a cavity (a core if necessary), and a receiving port, a gate, a runner and a weir (hereinafter referred to as “note”). (Also referred to as a hot water system) is formed so as to communicate with the cavity, and further, venting, hot water, and frying are formed. Such pouring systems, degassing, hot water, and frying are usually formed integrally with casting molds with casting sand, or the pouring system is made of pouring components made of refractory materials such as ceramics and bricks. Formed.
鋳物砂で鋳型と前記注湯系等とを一体的に形成する場合には、注湯系を立体的に複雑に配置することは困難であり、溶湯への砂の混入等も防ぐ必要がある。一方、前記耐火材からなる注湯系構成部材を用いる場合には、溶湯の熱損失による温度低下を防ぐ必要があり、耐火材同士をテープで巻いて継ぎ足す等設定作業が面倒であった。また、鋳込み後は、サーマルショック等によって耐火材が破損して多量の産業廃棄物(ガラ)が発生し、その廃棄処理に手間がかかる問題がある。耐火材を所定長さに調整する場合には、ダイヤモンドカッター等の高速カッターで切断しなければならず、総じて耐火材の取り扱いは面倒である。 When the casting mold and the pouring system are integrally formed of casting sand, it is difficult to arrange the pouring system in a three-dimensionally complex manner, and it is necessary to prevent sand from entering the molten metal. . On the other hand, in the case of using the pouring system component made of the refractory material, it is necessary to prevent a temperature drop due to heat loss of the molten metal, and setting work such as winding the refractory materials with a tape and adding them is troublesome. In addition, after casting, the refractory material is damaged due to thermal shock or the like, and a large amount of industrial waste (gara) is generated. When the refractory material is adjusted to a predetermined length, it must be cut with a high-speed cutter such as a diamond cutter, and the handling of the refractory material is generally troublesome.
このような課題を解決する技術として、例えば、下記特許文献1に記載の技術が知られている。この技術では、有機質又は無機質繊維と、有機質又は無機質バインダとを混合したスラリーを金型内で成形して得られた断熱材が注湯系等に用いられる。
As a technique for solving such a problem, for example, a technique described in
しかしながら、前記断熱材は、有機質又は無機質繊維と、有機質又は無機質バインダーとを混合して成形されているため、有機質繊維と有機質バインダーを組み合わせた場合には溶湯が供給されたときに生じる該断熱材の熱分解に伴って注湯系等が大きく収縮し、注湯系等から溶湯が漏れる問題があった。また、無機質繊維と無機質バインダーとを組み合わせた場合には中空等の立体的な形態や嵌合構造等を有する形態に該断熱材を成形することが困難であり、種々のキャビティ形状に対応した注湯系等を形成することができなかった。 However, since the heat insulating material is formed by mixing an organic or inorganic fiber and an organic or inorganic binder, the heat insulating material generated when molten metal is supplied when the organic fiber and the organic binder are combined. There was a problem that the molten metal leaked from the pouring system, etc. due to the thermal decomposition of the molten metal. In addition, when the inorganic fiber and the inorganic binder are combined, it is difficult to mold the heat insulating material into a three-dimensional form such as a hollow or a form having a fitting structure, and the like corresponding to various cavity shapes. A hot water system or the like could not be formed.
さらに、セルロース繊維に無機粉末及び/又は無機繊維を加えて製造された中子を用いた技術も知られている(例えば、下記特許文献2参照)。この中子には前記無機粉末又は無機繊維が含まれているので、中子の製造に際し、該中子の乾燥時の収縮が抑制される。また、該中子を用いることで、鋳造時にセルロース繊維から発生するガスやタール状高分子化合物の量が抑制され、鋳造欠陥が低下し、鋳造時の作業性が改善される。
Furthermore, a technique using a core manufactured by adding inorganic powder and / or inorganic fiber to cellulose fiber is also known (see, for example,
しかし、この技術で得られる中子は、前記の利点は有するが、バインダーを含んでいない。よって、中空形状のランナー等を含み、種々のキャビティ形状に対応した注湯系等の形成には、この中子は適用できない。 However, the core obtained by this technique has the above-mentioned advantages but does not contain a binder. Therefore, this core cannot be applied to the formation of a pouring system or the like corresponding to various cavity shapes including a hollow runner or the like.
従って、本発明の目的は、熱分解に伴う熱収縮を抑えることができ、且つ種々のキャビティ形状に対応した注湯系等を形成することができて取り扱い性に優れる鋳物製造用抄造部品及びこれを用いた鋳物の製造方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a papermaking part for producing a casting, which can suppress heat shrinkage due to thermal decomposition, can form a pouring system corresponding to various cavity shapes, etc., and is excellent in handleability. Another object of the present invention is to provide a casting manufacturing method using
本発明は、有機繊維、無機繊維及びバインダーを含有する鋳物製造用抄造部品を提供することにより、前記目的を達成したものである。 This invention achieves the said objective by providing the papermaking part for casting manufacture containing an organic fiber, an inorganic fiber, and a binder.
また、本発明は、有機繊維、無機繊維及びバインダーを含有する鋳物製造用抄造部品を用いた鋳物の製造方法であって、前記鋳物製造用抄造部品を鋳物砂内に配した鋳物の製造方法を提供するものである。 The present invention also relates to a method for producing a casting using a papermaking part for casting production containing organic fibers, inorganic fibers and a binder, wherein the papermaking part for casting production is disposed in foundry sand. It is to provide.
また、本発明は、前記本発明の鋳物製造用抄造部品の製造方法であって、前記有機繊維及び前記無機繊維を含む原料スラリーから成形体を抄造する工程と、抄造された前記成形体に前記バインダーを含ませる工程とを具備する鋳物製造用抄造部品の製造方法を提供するものである。 Further, the present invention is a method for producing a papermaking part for casting production according to the present invention, wherein a process of papermaking a molded body from a raw material slurry containing the organic fibers and the inorganic fibers, and The manufacturing method of the papermaking part for casting manufacture which comprises the process of including a binder is provided.
本発明によれば、熱分解に伴う熱収縮が抑えられ、且つ種々の鋳型のキャビティ形状に対応した注湯系等を形成することができて取り扱い性にも優れる鋳物製造用抄造部品及びこれを用いた鋳物の製造方法が提供される。 According to the present invention, there is provided a papermaking part for casting production that is capable of forming a pouring system corresponding to the cavity shape of various molds and that is excellent in handleability and that can suppress thermal shrinkage due to thermal decomposition. A method for producing the casting used is provided.
以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on preferred embodiments thereof.
本発明の鋳物製造用抄造部品は、有機繊維、無機繊維及びバインダーを含有する。 The papermaking part for producing a casting of the present invention contains organic fibers, inorganic fibers, and a binder.
前記有機繊維は、鋳物製造用抄造部品において鋳造に用いられる前の状態ではその骨格をなし、鋳造時には溶融金属の熱によってその一部若しくは全部が燃焼し、鋳物製造後の抄造部品内部に空隙を形成する。
前記有機繊維には、紙繊維のほか、フィブリル化した合成繊維、再生繊維(例えば、レーヨン繊維)等が挙げられ、それらが単独で又は二種以上混合されて用いられる。これらの中でも、紙繊維が好ましい。その理由は、紙繊維は入手が容易且つ安定的であり、成形体の製造費用が低減され、抄造により多様な形態に成形でき、脱水、乾燥された成形体が十分な強度を有するからである。
The organic fiber has a skeleton in a state before being used for casting in a papermaking part for casting production, and a part or all of it is burned by the heat of the molten metal at the time of casting, and voids are formed inside the papermaking part after casting production. Form.
Examples of the organic fibers include paper fibers, fibrillated synthetic fibers, regenerated fibers (for example, rayon fibers) and the like, and these are used alone or in combination of two or more. Among these, paper fiber is preferable. The reason for this is that paper fibers are easily available and stable, the manufacturing cost of the molded body is reduced, the paper body can be formed into various forms by papermaking, and the dehydrated and dried molded body has sufficient strength. .
前記紙繊維には、木材パルプのほか、コットンパルプ、リンターパルプ、竹やわらその他の非木材パルプを用いることができる。バージンパルプ若しくは古紙パルプ(回収品)を単独で又は二種以上を混合して用いることができる。入手の容易性、安定性、環境保護、製造費用の低減等の点から、特に古紙パルプが好ましい。 In addition to wood pulp, cotton pulp, linter pulp, bamboo straw and other non-wood pulp can be used for the paper fiber. Virgin pulp or waste paper pulp (collected product) can be used alone or in admixture of two or more. Waste paper pulp is particularly preferred from the standpoints of availability, stability, environmental protection, and reduction in production costs.
前記有機繊維の平均繊維長は0.8〜2.0mmが好ましく、0.9〜1.8mmがより好ましい。有機繊維の平均繊維長が短すぎると成形体の表面にひびが生じたり、衝撃強度等の機械物性に劣る場合があり、長すぎると肉厚むらが発生し易くなったり、表面の平滑性が悪くなる場合がある。 The average fiber length of the organic fiber is preferably 0.8 to 2.0 mm, and more preferably 0.9 to 1.8 mm. If the average fiber length of the organic fibers is too short, the surface of the molded body may be cracked, or mechanical properties such as impact strength may be inferior. It may get worse.
前記有機繊維の含有量は10〜70重量部が好ましく、20〜60重量部がより好ましい。なお、本明細書において、重量部は、有機繊維、無機繊維及びバインダーの合計100重量部に対する値を意味する。有機繊維の含有量が少なすぎると抄造部品の骨格をなす有機繊維不足のため、抄造部品の成形性が悪くなり、脱水後や乾燥後の抄造部品の強度が不十分な場合があり、多すぎると注湯時に燃焼ガスが大量に発生して、湯口から吹き戻しが発生したり、揚がり(鋳型の上部に設けた細い棒状の空げきで、溶湯が鋳型を満たしたのち鋳型上面に上昇する部分)から激しく炎が出ることもあり、用いる繊維によっては製造費用が高くなる場合がある。 10-70 weight part is preferable and, as for content of the said organic fiber, 20-60 weight part is more preferable. In addition, in this specification, a weight part means the value with respect to a total of 100 weight part of an organic fiber, an inorganic fiber, and a binder. If the organic fiber content is too small, the organic fiber that forms the skeleton of the papermaking part will be insufficient, resulting in poor formability of the papermaking part, and the strength of the papermaking part after dehydration or drying may be insufficient. A large amount of combustion gas is generated during pouring, and blowing back occurs from the pouring gate, or it is lifted (a thin rod-shaped gap provided at the top of the mold, where the molten metal rises to the top of the mold after filling the mold. ) May cause a severe flame, and depending on the fiber used, the manufacturing cost may be high.
前記無機繊維は、主として鋳物製造用抄造部品において鋳造に用いられる前の状態ではその骨格をなし、鋳造時に溶融金属の熱によっても燃焼せずにその形状を維持する。特に、前記バインダーとして後述する有機バインダーが用いられた場合には、該無機繊維は溶融金属の熱による当該有機バインダーの熱分解に起因する熱収縮を抑えることができる。 The inorganic fiber mainly forms a skeleton in a state before being used for casting in a papermaking part for casting production, and maintains its shape without being burned by the heat of molten metal during casting. In particular, when an organic binder, which will be described later, is used as the binder, the inorganic fibers can suppress thermal shrinkage caused by thermal decomposition of the organic binder due to the heat of the molten metal.
前記無機繊維には、炭素繊維、ロックウール等の人造鉱物繊維、セラミック繊維、天然鉱物繊維が挙げられ、それらが単独で又は二以上混合されて用いられる。これらの中でも、前記の熱収縮を抑える点から高温でも高強度を有する炭素繊維を用いることが好ましい。また、製造費用を抑える点からはロックウールを用いることが好ましい。 Examples of the inorganic fibers include carbon fiber, artificial mineral fibers such as rock wool, ceramic fibers, and natural mineral fibers, which are used alone or in combination. Among these, it is preferable to use a carbon fiber having high strength even at a high temperature from the viewpoint of suppressing the heat shrinkage. Moreover, it is preferable to use rock wool from the viewpoint of reducing manufacturing costs.
前記無機繊維の平均繊維長は0.2〜10mmが好ましく、0.5〜8mmがより好ましい。無機繊維の平均繊維長が短すぎると、濾水が低下して抄造部品製造時に脱水不良が発生するおそれがある。また、肉厚の抄造部品(特に、ボトルのような中空立体形状物)の製造時に抄造性が低下する場合がある。一方、無機繊維の平均繊維長が長すぎると、均等な肉厚の抄造部品が得られないおそれがあり、中空の抄造部品の製造が難しくなることもある。 The average fiber length of the inorganic fibers is preferably 0.2 to 10 mm, and more preferably 0.5 to 8 mm. If the average fiber length of the inorganic fibers is too short, drainage may be reduced and dewatering may occur during the manufacture of the papermaking part. In addition, papermaking properties may be reduced during the manufacture of thick papermaking parts (particularly hollow three-dimensional shapes such as bottles). On the other hand, if the average fiber length of the inorganic fibers is too long, there is a possibility that a paper-making part having a uniform thickness may not be obtained, which may make it difficult to produce a hollow paper-making part.
前記無機繊維の含有量は1〜80重量部が好ましく、4〜40重量部がより好ましい。無機繊維の含有量が少なすぎると、特に有機バインダーを用いて製造された抄造部品の鋳造時の強度が低下し、当該バインダーの炭化に起因して抄造部品の収縮、割れ、壁面の剥離(抄造部品の壁面が内層と外層とに分離する現象)等が発生するおそれがある。さらに、抄造部品の一部あるいは鋳物砂が製品(鋳物)に混入して欠陥製品が製造される場合もある。無機繊維の含有量が多すぎると、特に抄造工程や脱水工程での抄造部品の成形性が低下し、用いられる繊維によっては部品費用が高くなる場合もある。 The content of the inorganic fiber is preferably 1 to 80 parts by weight, and more preferably 4 to 40 parts by weight. If the inorganic fiber content is too low, the strength of the paper-made part produced using an organic binder, especially when cast, is reduced, and the paper-making part shrinks and cracks due to carbonization of the binder. There is a risk that a phenomenon in which the wall surface of the component is separated into an inner layer and an outer layer). Furthermore, a defective product may be manufactured by mixing a part of the papermaking part or casting sand into the product (casting). If the content of the inorganic fiber is too large, the formability of the papermaking part particularly in the papermaking process or the dewatering process is lowered, and the part cost may be high depending on the fiber used.
前記有機繊維に対する前記無機繊維の割合(無機繊維含有量/有機繊維含有量)は、重量比で、例えば無機繊維が炭素繊維の場合には0.15〜50が好ましく0.25〜30がより好ましい。無機繊維がロックウールの場合には10〜90が好ましく20〜80がより好ましい。無機繊維が多すぎると、抄造部品の抄造、脱水成形における成形性が低下し、脱水後の抄造部品の強度が不十分になって抄造型から取り出すときに抄造部品が割れる場合がある。無機繊維が少なすぎると有機繊維や後述の有機バインダーの熱分解に起因して抄造部品が収縮する場合がある。 The ratio of the inorganic fiber to the organic fiber (inorganic fiber content / organic fiber content) is a weight ratio. For example, when the inorganic fiber is a carbon fiber, 0.15 to 50 is preferable, and 0.25 to 30 is more preferable. preferable. When inorganic fiber is rock wool, 10-90 are preferable and 20-80 are more preferable. If there are too many inorganic fibers, the formability of papermaking parts in papermaking and dehydration molding will be reduced, and the strength of the papermaking parts after dehydration will be insufficient, and the papermaking parts may break when taken out from the papermaking mold. When there are too few inorganic fibers, a papermaking part may shrink | contract due to the thermal decomposition of an organic fiber and the below-mentioned organic binder.
前記バインダーとしては、後述するように、有機バインダー及び無機バインダーが挙げられる。有機バインダー及び無機バインダーは、それぞれ単独で又は混合して用いることができる。 Examples of the binder include an organic binder and an inorganic binder as described later. The organic binder and the inorganic binder can be used alone or in combination.
前記有機バインダーは、抄造部品の原料スラリー中に添加されても、製造された抄造部品に含浸せられてもよい。原料スラリー中に添加された場合は、抄造部品の乾燥時に、バインダーが前記有機繊維と前記無機繊維とを結合させ、高強度の抄造部品が得られる。抄造部品に含浸せられた場合は、該抄造部品を乾燥させてバインダーを硬化せしめると、鋳込み時の溶融金属の熱でバインダーが炭化して鋳込み時に抄造部品の強度が維持される。
前記有機バインダーとしては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フラン樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。これらの中でも、特に、可燃ガスの発生が少なく、燃焼抑制効果があり、熱分解(炭化)後における残炭率が高い等の点からフェノール樹脂を用いることが好ましい。該フェノール樹脂には、後述のような硬化剤を必要とするノボラックフェノール樹脂、硬化剤の必要ないレゾールタイプ等のフェノール樹脂が用いられる。前記有機バインダーは、単独で又は二種以上混合して用いられる。
The organic binder may be added to the raw material slurry of the papermaking part or may be impregnated in the manufactured papermaking part. When added to the raw material slurry, when the papermaking part is dried, the binder binds the organic fiber and the inorganic fiber to obtain a papermaking part with high strength. When the papermaking part is impregnated, when the papermaking part is dried and the binder is hardened, the binder is carbonized by the heat of the molten metal at the time of casting, and the strength of the papermaking part is maintained at the time of casting.
As said organic binder, thermosetting resins, such as a phenol resin, an epoxy resin, and a furan resin, are mentioned. Among these, it is particularly preferable to use a phenol resin from the viewpoints that the generation of combustible gas is small, there is a combustion suppressing effect, and the residual carbon ratio after pyrolysis (carbonization) is high. As the phenol resin, a novolak phenol resin that requires a curing agent as described below, or a resol type phenol resin that does not require a curing agent is used. The said organic binder is used individually or in mixture of 2 or more types.
前記無機バインダーは、鋳込み前において抄造した部品を乾燥成形したときに前記有機繊維及び前記無機繊維を結合させるもの、鋳込み時に残存して燃焼ガスや火炎の発生を抑制する効果を有するもの、鋳込み時に熱により溶融してバインダーとしての能力を発現するもの、鋳込み時にいわゆる浸炭を防止する効果を有するもの等がある。
前記無機バインダーとしては、コロイダルシリカ、黒曜石、真珠岩、エチルシリケート、水ガラス等のSiO2を主成分とする化合物が挙げられる。これらの中でも、特に、単独で使用できることや塗布のし易さ等の点からコロイダルシリカを用いることが好ましい。また、原料スラリー中に添加できる点や浸炭防止の点を考慮すると、黒曜石を用いることが好ましい。前記無機バインダーは単独で又は二種以上混合して用いられる。
The inorganic binder is one that binds the organic fiber and the inorganic fiber when the paper-made part is dry-molded before casting, the one that remains at the time of casting and has the effect of suppressing the generation of combustion gas and flame, There are those that melt by heat and exhibit the ability as a binder, and those that have the effect of preventing so-called carburizing during casting.
Examples of the inorganic binder include compounds containing SiO 2 as a main component such as colloidal silica, obsidian, nacre, ethyl silicate, and water glass. Among these, it is particularly preferable to use colloidal silica from the standpoints that it can be used alone and is easy to apply. In view of the points that can be added to the raw slurry and the prevention of carburization, it is preferable to use obsidian. The said inorganic binder is used individually or in mixture of 2 or more types.
前記バインダー(固形分)の含有量は10〜85重量部が好ましく、20〜80重量部がより好ましい。バインダーの含有量が少なすぎると抄造部品にピンホールの発生や、抄造部品の圧縮強度低下のおそれがある。前記有機バインダーを使用した場合には注湯する際に抄造部品の強度が不足して製品中に鋳物砂が混入する場合がある。バインダーの含有量が多すぎると、抄造後の乾燥成形時に、抄造部品が金型に貼り付いて抄造部品を金型から分離するのに支障をきたす場合がある。 The content of the binder (solid content) is preferably 10 to 85 parts by weight, and more preferably 20 to 80 parts by weight. If the binder content is too small, pinholes may be generated in the papermaking part and the compression strength of the papermaking part may be reduced. When the organic binder is used, the strength of the papermaking part may be insufficient when pouring, and casting sand may be mixed into the product. If the binder content is too high, the papermaking part may stick to the mold during dry forming after papermaking, which may hinder separation of the papermaking part from the mold.
黒曜石以外のバインダーを用いる場合には、当該バインダーの含有量は、10〜70重量部が好ましく、20〜50重量部がより好ましい。
前記バインダーとして黒曜石を用いる場合には、黒曜石を全バインダー中に少なくとも20重量部を含ませることが好ましい。前記バインダーとして黒曜石のみを用いることもできる。
When a binder other than obsidian is used, the content of the binder is preferably 10 to 70 parts by weight, and more preferably 20 to 50 parts by weight.
When obsidian is used as the binder, it is preferable that at least 20 parts by weight of obsidian is included in the total binder. Only obsidian can be used as the binder.
本発明の鋳物製造用抄造部品の製造では、ノボラックフェノール樹脂を使用した場合には、硬化剤を要する。該硬化剤は水に溶け易いため、抄造部品の脱水後にその表面に塗工されるのが好ましい。前記硬化剤には、ヘキサメチレンテトラミン等を用いることが好ましい。 In the production of the papermaking part for casting production according to the present invention, a curing agent is required when a novolac phenol resin is used. Since the curing agent is easily soluble in water, it is preferably applied to the surface of the papermaking part after dehydration. It is preferable to use hexamethylenetetramine or the like as the curing agent.
また、前記バインダーとしては、融点又は熱分解温度の異なる二種類以上のものを併用することができる。特に、抄造部品が常温の鋳造前から鋳造中の高温に曝された場合に亘ってその形状を維持したり、鋳造時の浸炭を防止する等の観点から、低融点のバインダーと高融点のバインダーの併用が好ましい。この場合、低融点のバインダーとしては、粘土、水ガラス、黒曜石等が挙げられ、高融点のバインダーとしては、コロイダルシリカ、ウォラストナイト、ムライト、Al2O3等が挙げられる。融点又は熱分解温度の異なるバインダーの組み合わせとして、黒曜石とフェノール樹脂との組み合わせ等が挙げられる。黒曜石の融点は1200℃〜1300℃であり、フェノール樹脂の熱分解温度は約500℃である(窒素ガス中での重量減少測定(DTA)の結果ではフェノール樹脂は40wt%が分解し、その約50%が約500℃で分解する)。 Further, as the binder, two or more types having different melting points or thermal decomposition temperatures can be used in combination. In particular, the low melting point binder and the high melting point binder are used in order to maintain the shape of the papermaking part when it is exposed to high temperature during casting from before casting at normal temperature, and to prevent carburization during casting. Is preferred. In this case, examples of the low melting point binder include clay, water glass, obsidian, and the like, and examples of the high melting point binder include colloidal silica, wollastonite, mullite, and Al 2 O 3 . Examples of combinations of binders having different melting points or thermal decomposition temperatures include a combination of obsidian and a phenol resin. Obsidian has a melting point of 1200 ° C. to 1300 ° C., and a thermal decomposition temperature of phenol resin is about 500 ° C. (The result of weight loss measurement in nitrogen gas (DTA) shows that 40 wt% of phenol resin is decomposed, about 50% decomposes at about 500 ° C).
本発明の鋳物製造用抄造部品には、前記有機繊維、前記無機繊維及び前記バインダーの他に、紙力強化材を添加してもよい。紙力強化材は、抄造部品の中間成形体にバインダーを含浸させたときに(後述)、該中間成形体の膨潤を防止する作用がある。
紙力強化材の使用量は、前記各繊維の総重量の1〜20%、特に2〜10%が好ましい。紙力強化材が少なすぎると前記の膨潤防止が不十分となったり、添加した粉体が繊維に定着しない場合があり、多く添加しても効果は上がらず抄造部品の成形体が金型に貼り付きやすくなる場合がある。
紙力強化材としては、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリアミドアミンエピクロルヒドリン樹脂等が挙げられる。
In addition to the organic fiber, the inorganic fiber, and the binder, a paper strength reinforcing material may be added to the papermaking part for casting production according to the present invention. The paper strength reinforcing material has an effect of preventing swelling of the intermediate molded body when the intermediate molded body of the papermaking part is impregnated with a binder (described later).
The amount of the paper strength reinforcing material used is preferably 1 to 20%, particularly preferably 2 to 10% of the total weight of the fibers. If there is too little paper strength reinforcing agent, the above-mentioned swelling prevention may be insufficient, or the added powder may not be fixed to the fiber. It may become easy to stick.
Examples of the paper strength reinforcing material include polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), and polyamidoamine epichlorohydrin resin.
本発明の鋳物製造用抄造部品には、さらに、凝集剤、着色剤等の成分を添加することもできる。 Components such as a flocculant and a colorant can be further added to the papermaking part for producing a casting of the present invention.
前記鋳物製造用抄造部品の厚みは使用目的等に応じて設定することができるが、少なくとも溶融金属と接する部分の厚みは、0.2〜5mmが好ましく、0.4〜3mmがより好ましい。薄すぎると抄造部品としての強度が不十分となり、鋳物砂の圧力に負けて抄造部品に望まれる形状や機能の維持が困難になることもある。厚すぎると通気性が損なわれ、原料費が高くなり、また成形時間が長くなり、製造費が高くなる場合がある。 The thickness of the papermaking part for producing castings can be set according to the purpose of use, etc., but the thickness of at least the portion in contact with the molten metal is preferably 0.2 to 5 mm, more preferably 0.4 to 3 mm. If it is too thin, the strength of the papermaking part will be insufficient, and it may be difficult to maintain the shape and function desired for the papermaking part under the pressure of casting sand. If it is too thick, the air permeability is impaired, the raw material cost is increased, the molding time is increased, and the production cost may be increased.
前記鋳物製造用抄造部品は、鋳造に用いられる前の状態の圧縮強度は10N以上が好ましく、30N以上がより好ましい。圧縮強度が低すぎると鋳物砂で押されて変形し、抄造部品としての機能が損なわれる場合もある。 The papermaking part for producing a casting is preferably 10N or more, more preferably 30N or more, in the state before being used for casting. If the compressive strength is too low, it may be deformed by being pressed by foundry sand, and the function as a papermaking part may be impaired.
前記鋳物製造用抄造部品が水を含む原料スラリーを用いて製造された場合は、該鋳物製造用抄造部品の使用前(鋳造に供せられる前)の重量含水率は10%以下が好ましく、8%以下がより好ましい。その理由は、含水率が低いほど、鋳造時の有機バインダーの熱分解(炭化)に起因するガス発生量が低下するからである。 When the papermaking part for casting production is produced using a raw material slurry containing water, the weight water content before use of the papermaking part for casting production (before being used for casting) is preferably 10% or less, % Or less is more preferable. The reason is that the lower the water content, the lower the amount of gas generated due to the thermal decomposition (carbonization) of the organic binder during casting.
前記鋳物製造用抄造部品の使用前の比重は1.0以下が好ましく、0.8以下がより好ましい。その理由は、比重が小さいと軽量になり、抄造部品の取り扱い作業や加工が容易になるからである。 The specific gravity before use of the papermaking part for casting production is preferably 1.0 or less, and more preferably 0.8 or less. The reason for this is that when the specific gravity is small, the weight becomes light, and the handling and processing of the papermaking part become easy.
次に、内部が中空の鋳物製造用抄造部品の製造方法の例に基づいて、本発明の鋳物製造用抄造部品の製造方法を説明する。
先ず、前記有機繊維、前記無機繊維及び前記バインダーを前記所定割合で含む原料スラリーを調製する。原料スラリーは、前記繊維及びバインダーを所定の分散媒に分散させて調整する。なお、バインダーは、添加せず、成形体に含浸させてもよい。
Next, based on the example of the manufacturing method of the papermaking components for casting manufacture with a hollow inside, the manufacturing method of the papermaking components for casting manufacture of this invention is demonstrated.
First, a raw slurry containing the organic fiber, the inorganic fiber, and the binder in the predetermined ratio is prepared. The raw material slurry is prepared by dispersing the fibers and the binder in a predetermined dispersion medium. The binder may be impregnated without adding the binder.
前記分散媒としては、水、白水の他、エタノール、メタノール等の溶剤等が挙げられる。抄造・脱水成形の安定性、成形体の品質の安定性、費用、取り扱い易さ等の点から特に水が好ましい。 Examples of the dispersion medium include water, white water, and solvents such as ethanol and methanol. Water is particularly preferable from the viewpoints of stability of papermaking and dehydration molding, stability of the quality of the molded body, cost, and ease of handling.
前記原料スラリーにおける前記分散媒に対する前記各繊維の合計の割合は、0.1〜3重量%が好ましく、0.5〜2重量%がより好ましい。原料スラリー中の前記繊維の合計割合が多すぎると成形体に肉厚むらが生じやすくなったり、中空製品の場合には内面の表面性が悪くなる場合がある。少なすぎると成形体に局所的な薄肉部が発生する場合がある。 The total ratio of the fibers to the dispersion medium in the raw slurry is preferably 0.1 to 3% by weight, and more preferably 0.5 to 2% by weight. If the total proportion of the fibers in the raw material slurry is too large, unevenness in the thickness of the molded body tends to occur, and in the case of a hollow product, the surface property of the inner surface may be deteriorated. If the amount is too small, local thin portions may occur in the molded body.
前記原料スラリーには、必要に応じて、前記紙力強化材、凝集剤、防腐剤等の添加剤を添加することができる。 If necessary, additives such as the paper strength reinforcing material, the flocculant, and the preservative can be added to the raw material slurry.
次に、前記原料スラリーを用い、鋳物製造用抄造部品の中間成形体を抄造する。
前記中間成形体の抄造工程では、例えば、2個で一組をなす割型を突き合わせることにより、当該中間成形体の外形に対応した形状のキャビティが内部に形成される抄造・脱水成形用の金型を用いる。そして、該金型の上部開口部から該キャビティ内に所定量の原料スラリーを加圧注入する。これにより、該キャビティ内を所定圧力に加圧する。各割型には、その外部とキャビティとを連通する複数の連通孔をそれぞれ設けておき、また、各割型の内面は、所定の大きさの網目を有するネットによってそれぞれ被覆しておく。原料スラリーの加圧注入には例えば圧送ポンプを用いる。前記原料スラリーの加圧注入の圧力は、0.01〜5MPaが好ましく、0.01〜3MPaがより好ましい。
Next, an intermediate formed body of a papermaking part for casting production is made using the raw material slurry.
In the paper making process of the intermediate formed body, for example, the cavity for the paper forming / dehydration forming in which a cavity having a shape corresponding to the outer shape of the intermediate formed body is formed by abutting a pair of split molds formed by two pieces. Use a mold. Then, a predetermined amount of raw material slurry is injected under pressure from the upper opening of the mold into the cavity. Thereby, the inside of the cavity is pressurized to a predetermined pressure. Each split mold is provided with a plurality of communication holes that communicate the outside with the cavity, and the inner surface of each split mold is covered with a net having a mesh of a predetermined size. For example, a pressure feed pump is used for the pressure injection of the raw slurry. The pressure for pressure injection of the raw material slurry is preferably 0.01 to 5 MPa, more preferably 0.01 to 3 MPa.
上述の通り、前記キャビティ内は所定圧力に加圧されているので、該原料スラリー中の分散媒は前記連通孔から金型の外へ排出される。その一方、前記原料スラリー中の固形分が前記キャビティを被覆する前記ネットに堆積されて、該ネットに繊維積層体が均一に形成される。このようにして得られた繊維積層体は、有機繊維と無機繊維が複雑に絡み合い、且つこれらの間にバインダーが介在したものであるため、複雑な形状であっても乾燥成形後においても高い保形性が得られる。また、前記キャビティ内が所定圧力に加圧されるので、中空の中間成形体を成形する場合でも、原料スラリーがキャビティ内で流動して原料スラリーが撹拌される。そのため、キャビティー内のスラリー濃度は均一化され、前記ネットに繊維積層体が均一に堆積する。 As described above, since the inside of the cavity is pressurized to a predetermined pressure, the dispersion medium in the raw material slurry is discharged out of the mold from the communication hole. On the other hand, the solid content in the raw material slurry is deposited on the net covering the cavity, and a fiber laminate is uniformly formed on the net. In the fiber laminate obtained in this way, organic fibers and inorganic fibers are intricately entangled and a binder is interposed between them, so that even if it has a complicated shape, it is highly retained even after dry molding. Formability is obtained. Further, since the inside of the cavity is pressurized to a predetermined pressure, even when a hollow intermediate molded body is formed, the raw material slurry flows in the cavity and the raw material slurry is stirred. Therefore, the slurry concentration in the cavity is made uniform, and the fiber laminate is uniformly deposited on the net.
所定厚みの繊維積層体が形成された後、前記原料スラリーの加圧注入を停止し、前記キャビティ内に空気を圧入して該繊維積層体を加圧・脱水する。その後、空気の圧入を停止し、前記キャビティ内は前記連通孔を通して吸引し、弾性を有し伸縮自在で且つ中空状をなす中子(弾性中子)を該キャビティ内に挿入する。
中子は、引張強度、反発弾性及び伸縮性等に優れたウレタン、フッ素系ゴム、シリコーン系ゴム又はエラストマー等によって形成されている。
After the fiber laminate having a predetermined thickness is formed, the pressure injection of the raw material slurry is stopped, and air is injected into the cavity to pressurize and dehydrate the fiber laminate. Thereafter, the press-fitting of air is stopped, the inside of the cavity is sucked through the communication hole, and an elastic, expandable and hollow core (elastic core) is inserted into the cavity.
The core is made of urethane, fluorine-based rubber, silicone-based rubber, or elastomer that has excellent tensile strength, impact resilience, stretchability, and the like.
次に、前記キャビティ内に挿入された前記中子内に、加圧流体を供給して中子を膨張させ、膨張した中子により前記繊維積層体を該キャビティの内面に押圧する。これにより、前記繊維積層体は、前記キャビティの内面に押し付けられ、当該繊維積層体の外表面に当該キャビティの内面形状が転写されると共に該繊維積層体の脱水が進行する。 Next, a pressurized fluid is supplied into the core inserted into the cavity to expand the core, and the fiber laminate is pressed against the inner surface of the cavity by the expanded core. Thereby, the fiber laminate is pressed against the inner surface of the cavity, the shape of the inner surface of the cavity is transferred to the outer surface of the fiber laminate, and the dehydration of the fiber laminate proceeds.
前記中子を膨張させるために用いられる前記加圧流体には、例えば圧縮空気(加熱空気)、油(加熱油)、その他各種の液が使用される。また、加圧流体の供給圧力は、成形体の製造効率を考慮すると0.01〜5MPa、特に効率良く製造できる点で0.1〜3MPaが好ましい。0.01MPa未満であると繊維積層体の乾燥効率も低下し、表面性及び転写性も不十分となる場合が有り、5MPaを超えても効果が大きく向上することはなく、装置が大型化する。 As the pressurized fluid used for expanding the core, for example, compressed air (heated air), oil (heated oil), and other various liquids are used. Further, the supply pressure of the pressurized fluid is preferably 0.01 to 5 MPa in view of the production efficiency of the molded body, and preferably 0.1 to 3 MPa in terms of particularly efficient production. If the pressure is less than 0.01 MPa, the drying efficiency of the fiber laminate may be reduced, and the surface property and transferability may be insufficient. If the pressure exceeds 5 MPa, the effect is not greatly improved, and the apparatus is enlarged. .
このように、前記繊維積層体をその内部からキャビティの内面に押し付けるため、キャビティの内面の形状が複雑であっても、その内面形状が精度良く前記繊維積層体の外表面に転写される。また、製造される成形体が複雑な形状であっても、各部分の貼り合わせ工程が不要なので、最終的に得られる部品には貼り合わせによるつなぎ目及び肉厚部は存在しない。 Thus, since the fiber laminate is pressed against the inner surface of the cavity from the inside, even if the shape of the inner surface of the cavity is complicated, the inner surface shape is accurately transferred to the outer surface of the fiber laminate. Moreover, even if the molded body to be manufactured has a complicated shape, the bonding step of each part is not necessary, and therefore the finally obtained component does not have joints and thick portions due to bonding.
前記繊維積層体の外表面に前記キャビティの内面形状が十分に転写され且つ該繊維積層体を所定の含水率まで脱水できたら、前記中子内の加圧流体を抜き、中子を元の大きさまで自動的に収縮させる。そして、縮んだ中子をキャビティ内より取出し、更に前記金型を開いて所定の含水率を有する湿潤した状態の繊維積層体を取り出す。上述の中子を用いた繊維積層体の押圧・脱水は、必要に応じて省略し、キャビティ内への空気の圧入による加圧・脱水のみによって繊維積層体を脱水成形することもできる。 When the inner surface shape of the cavity is sufficiently transferred to the outer surface of the fiber laminate and the fiber laminate can be dehydrated to a predetermined moisture content, the pressurized fluid in the core is drained, and the core is returned to its original size. It will automatically shrink. Then, the contracted core is taken out from the cavity, and the mold is opened to take out a wet fiber laminate having a predetermined moisture content. The pressing and dehydration of the fiber laminate using the above-described core can be omitted as necessary, and the fiber laminate can be dehydrated and molded only by pressurization and dehydration by press-fitting air into the cavity.
脱水成形された前記繊維積層体は、次に加熱・乾燥工程に移される。 The dehydrated fiber laminate is then transferred to a heating / drying process.
加熱・乾燥工程では、前記中間成形体の外形に対応した形状のキャビティが形成される乾燥成形用の金型を用いる。そして、該金型を所定温度に加熱し、該金型内に脱水成形された湿潤状態の前記繊維積層体を装填する。 In the heating / drying step, a dry molding die in which a cavity having a shape corresponding to the outer shape of the intermediate molded body is formed is used. Then, the mold is heated to a predetermined temperature, and the wet fiber laminate obtained by dehydration molding is loaded into the mold.
次に、前記抄造工程で用いた前記中子と同様の中子を前記繊維積層体内に挿入し、該中子内に加圧流体を供給して該中子を膨張させ、膨張した該中子で前記繊維積層体を前記キャビティの内面に押圧する。フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂等によって表面改質された中子を用いるのが好ましい。加圧流体の供給圧力は、前記脱水工程と同様の圧力とすることが好ましい。この状態下に、繊維積層体を加熱・乾燥し、前記中間成形体を乾燥成形する。 Next, a core similar to the core used in the paper making process is inserted into the fiber laminate, a pressurized fluid is supplied into the core to expand the core, and the expanded core The fiber laminate is pressed against the inner surface of the cavity. It is preferable to use a core whose surface is modified with a fluorine resin, a silicone resin or the like. The supply pressure of the pressurized fluid is preferably the same pressure as in the dehydration step. Under this condition, the fiber laminate is heated and dried to dry-mold the intermediate molded body.
乾燥成形用の前記金型の加熱温度(金型温度)は、表面性や乾燥時間の点から180〜250℃が好ましく、200〜240℃がより好ましい。加熱温度が高すぎると中間成形体が焦げてその表面性が悪くなる場合があり、低すぎると中間成形体の乾燥に時間がかかる。 The heating temperature (mold temperature) of the mold for dry molding is preferably 180 to 250 ° C, more preferably 200 to 240 ° C from the viewpoint of surface properties and drying time. If the heating temperature is too high, the intermediate molded body may be burnt and its surface properties may be deteriorated. If it is too low, it takes time to dry the intermediate molded body.
前記繊維積層体が、十分に乾燥したら、前記中子内の前記加圧流体を抜き、該中子を縮ませて当該繊維積層体から取り出す。そして、前記金型を開いて、前記中間成形体を取り出す。 When the fiber laminate is sufficiently dried, the pressurized fluid in the core is drawn out, the core is shrunk and taken out from the fiber laminate. And the said metal mold | die is opened and the said intermediate molded object is taken out.
得られた中間成形体には、必要に応じて、さらにバインダーを部分的又は全体に含浸させることができる。
中間成形体に含浸させるバインダーとしては、レゾールタイプフェノール樹脂、コロイダルシリカ、エチルシリケート、水ガラス等が挙げられる。
中間成形体にバインダーを含浸させ、原料スラリー中に含ませない場合には原料スラリーや白水の処理が簡便になる。
バインダーを含浸させた後、中間成形体を所定温度で加熱乾燥し、バインダーを熱硬化させて製造を完了する。
The obtained intermediate molded body can be further impregnated partially or entirely with a binder, if necessary.
Examples of the binder impregnated in the intermediate molded body include resol type phenol resin, colloidal silica, ethyl silicate, water glass and the like.
When the intermediate molded body is impregnated with a binder and is not included in the raw material slurry, the raw material slurry and white water can be easily treated.
After impregnating the binder, the intermediate molded body is heated and dried at a predetermined temperature, and the binder is thermally cured to complete the production.
このようにして得られる抄造部品は、弾性中子によって押圧されているため、内表面及び外表面の平滑性が高い。このため、成形精度も高く、嵌合部やネジ部を有する場合にも精度の高い抄造部品が得られる。したがって、これらの嵌合部やネジ部で連結された抄造部品は湯漏れを確実に抑えることができ、その中を湯がスムーズに流れる。また、鋳造時の該抄造部品の熱収縮率も5%未満となるため、抄造部品のひび割れや変形等による湯漏れを確実に防ぐことができる。 Since the papermaking part thus obtained is pressed by the elastic core, the smoothness of the inner surface and the outer surface is high. For this reason, molding accuracy is also high, and a highly accurate papermaking part can be obtained even when it has a fitting part and a screw part. Therefore, the papermaking parts connected by these fitting parts and screw parts can surely suppress the hot water leakage, and the hot water flows smoothly through the parts. Moreover, since the heat shrinkage rate of the papermaking part at the time of casting is less than 5%, it is possible to reliably prevent hot water leakage due to cracking or deformation of the papermaking part.
本発明の鋳物製造用抄造部品は、例えば、図1に示す実施形態のような、湯口用ランナーに適用することができる。図1において、符号1はランナーを示している。
The papermaking part for producing a casting according to the present invention can be applied to a runner for a gate such as the embodiment shown in FIG. In FIG. 1, the code |
図1に示すように、ランナー1は、二つの筒状部材11、12が嵌合によって連結されている。筒状部材12の上方の開口部12aは、所定長さ拡径されているとともに、その先端部12bの内面は、上方に向けて漸次拡径するテーパー(逆テーパー)部が設けられている。よってその連結相手となる部材(図1では、筒状部材11)の下端開口部の嵌合が容易となり、且つ所定深さまで確実に嵌合できる。
筒状部材12の開口部12aの拡径の割合は、筒状部材11、12の内面が互いに面一となるように設定されている。筒状部材12は、下方において水平に屈曲しており、その水平開口部12cに湯道用ランナー(図3参照)3が連結される。
As shown in FIG. 1, the
The ratio of the diameter expansion of the
前記ランナー1を製造する際には、図2(a)に示すような、筒状部材11が反転した状態で筒状部材12の上端部において一体的に成形され、且つ前記水平開口部12cが未開口状態の中間成形体10を、前記製造方法によって製造することが好ましい。
When the
得られた中間成形体10は、図2(b)に示すように、所定の切断箇所(図2(a)のA,B)で切断され、これらが図1に示すように嵌合されて連結され、折曲部を有する湯口のランナー(鋳物製造用抄造部品)となる(図3参照)。
As shown in FIG. 2B, the obtained intermediate molded
次に、本発明の鋳物の製造方法を前記湯口用ランナー1を用いた鋳物の製造方法に基づいて説明する。
Next, the casting manufacturing method of the present invention will be described based on the casting manufacturing method using the
先ず、図3に示すように、前記湯口用ランナー1、受け口、湯道、堰等の注湯系用ランナー2、3、4、ガス抜き用ランナー5、押湯(トップ及びサイド)用ランナー6、7、揚がり用ランナー8及びキャビティ(図示せず)を有する鋳型9からなる鋳物製造用抄造部品を所定の位置に配置する。
First, as shown in FIG. 3, the pouring
そして、これらの鋳物製造用抄造部品を鋳物砂内に埋設し、前記注湯系を通して所定の組成の溶融金属を鋳型9の前記キャビティ内に導く。このとき、前記バインダーに前記有機バインダーを用いている場合には、本発明の抄造部品は溶融金属の熱によって、当該バインダー(及び前記有機繊維)が熱分解して炭化するが、十分な強度を継持することができる。また、前記無機繊維によってその熱分解に伴う熱収縮が抑えられるため、各ランナーにひび割れが生じたり、抄造部品自体が流されたりすることがほとんどなく、溶融金属に鋳物砂等が混じることがない。また、有機繊維が熱分解する為、型を解体して鋳物製品を取出した後の抄造部品の除去は容易である。 Then, these papermaking parts for producing castings are embedded in foundry sand, and molten metal having a predetermined composition is guided into the cavity of the mold 9 through the pouring system. At this time, when the organic binder is used as the binder, the papermaking part of the present invention is thermally decomposed and carbonized by the heat of the molten metal, but has sufficient strength. Can be inherited. Moreover, since the thermal contraction due to the thermal decomposition is suppressed by the inorganic fiber, each runner is hardly cracked or the papermaking part is hardly washed away, and the molten metal is not mixed with foundry sand or the like. . In addition, since the organic fibers are thermally decomposed, it is easy to remove the papermaking parts after dismantling the mold and taking out the cast product.
鋳物砂には、従来からこの種の鋳物の製造に用いられている砂を特に制限なく用いることができる。 As the foundry sand, sand conventionally used for producing this kind of foundry can be used without any particular limitation.
鋳込みを終えた後、所定の温度まで冷却して鋳物砂を取り除き、さらにブラスト処理によって鋳造品を露呈させる。また、注湯系等の炭化した前記鋳物製造用抄造部品等の不要部分を取り除く。そして、必要に応じてトリミング処理等の後処理を施して鋳物の製造を完了する。 After the casting is finished, it is cooled to a predetermined temperature to remove the foundry sand, and the cast product is exposed by blasting. Further, unnecessary portions such as the carbonized papermaking parts for casting production, such as a pouring system, are removed. Then, post-processing such as trimming is performed as necessary to complete the casting production.
以上のように、本発明の鋳物製造用抄造部品は、有機繊維が溶融金属の熱で燃焼してその内部に空隙が形成され、無機繊維とバインダーによってその強度が維持され、鋳型を解体した後に、ブラスト処理等によって容易に鋳物砂からの分離や除去がなされる。すなわち、本発明の鋳物製造用抄造部品は、有機繊維、無機繊維及びバインダーが使用されているために、鋳型の造形時や注湯時にはその強度を保持し、鋳型の解体後にはその強度が低下する。よって本発明の鋳物製造用抄造部品を用いた鋳物の製造方法は、従来の方法よりも廃棄物の処理を簡便にして処理費用を削減し、廃棄物の発生量も低減させることができる。
また、弾性中子で押圧した表面性の良好な鋳物製造用抄造部品を用いるならば、鋳込み時の溶融金属の流れに乱れが生じない3次元の流路(注湯系)が形成されるので、溶融金属の流れの乱れによる、空気、ゴミなどの巻込みに起因する鋳物の欠陥を防止できる。
更に、有機繊維、無機繊維及びバインダーを混合したスラリーで本発明の鋳物製造用抄造部品を抄造成形することで、有機繊維のみを用いて製造された抄造部品よりも鋳込み時の火炎の発生を抑えることができるとともに、有機繊維の燃焼消失による強度低下、有機バインダーの熱分解(炭化)に伴う熱収縮に伴うひび割れ等を防ぐことができ、その結果溶融金属への鋳物砂の混入による製品不良の発生を防ぐことができる。
また本発明の鋳物製造用抄造部品は、通気性を有しているため、注湯時に発生するガスを鋳砂側に逃がす。よって鋳物にいわゆる巣に起因する不良品の発生を防ぐことができる。
本発明の鋳物製造用抄造部品は、軽量であり、簡便な装置で容易に切断加工等ができるため、取り扱い性にも優れている。
As described above, in the papermaking part for casting production according to the present invention, the organic fibers are burned by the heat of the molten metal to form voids therein, the strength is maintained by the inorganic fibers and the binder, and the mold is disassembled. It can be easily separated or removed from the foundry sand by blasting or the like. In other words, the papermaking part for casting production according to the present invention uses organic fibers, inorganic fibers and a binder, so that the strength is maintained during molding or pouring of the mold, and the strength decreases after the mold is disassembled. To do. Therefore, the casting manufacturing method using the papermaking part for casting manufacturing according to the present invention can simplify the processing of the waste and reduce the processing cost as compared with the conventional method, and can also reduce the generation amount of the waste.
In addition, if a papermaking part with good surface properties pressed by an elastic core is used, a three-dimensional flow path (pouring system) is formed in which the molten metal flow is not disturbed during casting. Further, it is possible to prevent defects in the casting caused by entrainment of air, dust and the like due to the turbulence of the molten metal flow.
Furthermore, by forming a papermaking part for casting production according to the present invention with a slurry in which organic fibers, inorganic fibers and a binder are mixed, the generation of flames during casting is suppressed as compared with papermaking parts produced using only organic fibers. In addition, it can prevent strength reduction due to burning loss of organic fibers, cracking due to thermal shrinkage due to thermal decomposition (carbonization) of organic binder, and as a result, product defects due to mixing of casting sand into molten metal Occurrence can be prevented.
Moreover, since the papermaking part for casting production according to the present invention has air permeability, gas generated during pouring escapes to the casting sand side. Therefore, generation | occurrence | production of the inferior goods resulting from what is called a nest in a casting can be prevented.
The papermaking part for producing a casting according to the present invention is lightweight, and can be easily cut with a simple device, and thus has excellent handleability.
本発明は上述した実施形態に制限されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、適宜変更することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
例えば、ランナーに長さ調整手段を具備させてもよい。これにより、さらに取り扱い性に優れたものとなる。この長さ調整手段としては、連結する二つの部品において一方の内面及び他方の外面に対応するねじ山(雄ねじ、雌ねじ)を設けておき、螺着の度合いに応じてその長さを調整する方法、或いは、筒状の部品の場合には、その長さ方向中間部に蛇腹部を設け、当該蛇腹部分の伸縮によって長さを調整する方法などが挙げられる。 For example, the runner may be provided with length adjusting means. Thereby, it becomes what was further excellent in the handleability. As this length adjusting means, a thread (male screw, female screw) corresponding to one inner surface and the other outer surface is provided in two parts to be connected, and the length is adjusted according to the degree of screwing. Alternatively, in the case of a cylindrical part, there is a method in which a bellows part is provided in the middle part in the length direction and the length is adjusted by expansion and contraction of the bellows part.
また、本発明の鋳物製造用抄造部品は、前記ランナー1のような分岐していない形態のほか、図4に示すようなT字状のランナー1'とすることもできる。これにより、同図に示すように、注湯経路を多様な形態とすることができる。
Moreover, the papermaking part for casting manufacture of this invention can also be made into the T-shaped runner 1 'as shown in FIG. 4 besides the form which is not branched like the said
本発明の鋳物製造用抄造部品は、前記実施形態の湯口用ランナー1の他、図3に示すような、湯道、堰、ガス抜き、押湯、揚がり用のランナー2〜8、中子(図示せず)、鋳型自身又は鋳型の内面のランナー材にも適用できる。
The papermaking part for casting production of the present invention includes
本発明の鋳物製造用抄造部品は、湯だまりを有する筒状のランナーとすることもできる。該湯だまりは、フィルター効果を発揮し、より純度の高い鋳造品の製造を可能にする。 The papermaking part for casting production according to the present invention may be a cylindrical runner having a puddle. The puddle exhibits a filter effect and enables the production of a casting with higher purity.
上記実施形態ではノボラックタイプのフェノール樹脂を使用したが、レゾールタイプのフェノール樹脂の使用も可能である。その際にはレゾールタイプのフェノール樹脂を配合しないスラリーで抄紙してランナーを成型し、該ランナーを脱水させた後に樹脂を含浸させることも可能である。また該ランナーを乾燥した後にフェノール樹脂を含浸させて熱処理することも可能である。 In the above embodiment, a novolac type phenol resin is used, but a resol type phenol resin can also be used. In that case, it is possible to form a runner by making paper with a slurry not containing a resol type phenolic resin, impregnate the resin after dehydrating the runner. It is also possible to heat treat the impregnated phenol resin after drying the runner.
本発明の鋳物の製造方法は、溶湯(鋳鉄)の他、アルミニウム及びその合金、銅及びその合金、ニッケル、鉛等の非鉄金属の鋳造にも適用することができる。 The casting production method of the present invention can be applied to casting of non-ferrous metals such as aluminum and its alloys, copper and its alloys, nickel, lead, etc. in addition to molten metal (cast iron).
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
〔実施例1〕
下記原料スラリーを用いて所定の繊維積層体を抄造した後、該繊維積層体を脱水、乾燥し、図2(a)に示す形状を有し、下記物性を有する湯口用のランナー(鋳物製造用抄造部品、重量約16g)を得た。
[Example 1]
After making a predetermined fiber laminate using the following raw material slurry, the fiber laminate is dehydrated and dried, and has a shape shown in FIG. 2 (a) and has the following physical properties (for casting production) Papermaking parts, weight about 16 g) were obtained.
<原料スラリーの調整>
下記配合の有機繊維と無機繊維を水に分散させて約1%(水に対し、有機繊維及び無機繊維の合計重量が1重量%)のスラリーを調整した後、該スラリーに下記バインダーと下記凝集剤を添加し、有機繊維、無機繊維、及びバインダーの混合比(重量比)が下記の値の原料スラリーを調整した。
<Preparation of raw material slurry>
An organic fiber and an inorganic fiber having the following composition are dispersed in water to prepare a slurry of about 1% (the total weight of the organic fiber and the inorganic fiber is 1% by weight with respect to water). An agent was added to prepare a raw material slurry having a mixing ratio (weight ratio) of organic fiber, inorganic fiber, and binder of the following values.
〔原料スラリーの配合〕
有機繊維:新聞古紙、平均繊維長が1mm、フリーネス(以下CSFともいう。)が150cc
無機繊維:炭素繊維(東レ(株)社製、商品名「トレカチョップ」)、繊維長3mm)をビータにかけ、有機繊維、無機繊維及びフェノール樹脂が重量混合比で2:3:5のスラリーを得た。該スラリーから作られる繊維積層体のフリーネスは300ccであった。
バインダー:フェノール樹脂(旭有機材工業(株)社製、SP1006LS)
凝集剤:ポリアクリルアミド系凝集剤(三井サイテック社製、A110)
分散媒:水
有機繊維、無機繊維、バインダーの重量混合比=2:3:5
[Combination of raw slurry]
Organic fiber: used newspaper, average fiber length 1mm, freeness (hereinafter also referred to as CSF) 150cc
Inorganic fiber: Carbon fiber (made by Toray Industries, Inc., trade name “Treka chop”, fiber length 3 mm) is applied to a beater, and organic fiber, inorganic fiber, and phenol resin are mixed in a 2: 3: 5 slurry by weight. Obtained. The freeness of the fiber laminate made from the slurry was 300 cc.
Binder: Phenolic resin (Asahi Organic Materials Co., Ltd., SP1006LS)
Flocculant: Polyacrylamide flocculant (Mitsui Cytec Co., Ltd., A110)
Dispersion medium: water Weight mixing ratio of organic fiber, inorganic fiber and binder = 2: 3: 5
<抄造・脱水工程>
抄造型として、前記図2(a)に対応するキャビティ形成面を有する金型を用いた。該金型のキャビティ形成面には所定の目開きのネットが配され、キャビティ形成面と外部とを連通する多数の連通孔が形成されている。なお、該金型は、一対の割型からなる。
前記原料スラリーをポンプで循環させ、前記抄紙型内に所定量のスラリーを加圧注入する一方で、前記連通孔を通してスラリー中の水を除去し、所定の繊維積層体を前記ネットの表面に堆積させた。所定量の原料スラリーの注入が完了したら、加圧エアーを抄造型内に注入し、該繊維積層体を脱水した。加圧エアーの圧力は、0.2MPa、脱水に要した時間は約30秒であった。
<Paper making and dehydration process>
As the papermaking mold, a mold having a cavity forming surface corresponding to FIG. 2 (a) was used. A net having a predetermined opening is arranged on the cavity forming surface of the mold, and a plurality of communication holes are formed to communicate the cavity forming surface with the outside. In addition, this metal mold | die consists of a pair of split mold.
The raw slurry is circulated by a pump, and a predetermined amount of slurry is pressurized and injected into the papermaking mold, while water in the slurry is removed through the communication hole, and a predetermined fiber laminate is deposited on the surface of the net. I let you. When injection of a predetermined amount of the raw material slurry was completed, pressurized air was injected into the papermaking mold to dehydrate the fiber laminate. The pressure of the pressurized air was 0.2 MPa, and the time required for dehydration was about 30 seconds.
<硬化剤塗布工程>
前記バインダーの15%(重量比)に相当する量の硬化剤(ヘキサメチレンテトラミン)を水に分散させ、これを得られた繊維積層体の全面に、均一に塗布した。
<Curing agent application process>
A curing agent (hexamethylenetetramine) in an amount corresponding to 15% (weight ratio) of the binder was dispersed in water and uniformly applied to the entire surface of the resulting fiber laminate.
<乾燥工程>
乾燥型として、前記図2(a)に対応するキャビティ形成面を有する金型を用いた。当該金型にはキャビティ形成面と外部とを連通する多数の連通孔が形成されている。なお、該金型は一対の割型からなる。
前記硬化剤を塗布した前記繊維積層体を抄造型から取り出し、それを220℃に加熱された乾燥型に移載した。そして、乾燥型の上方開口部から袋状の弾性中子を挿入し、密閉された乾燥型内で当該弾性中子内に加圧流体(加圧空気、0.2MPa)を該中子に注入して該中子を膨らませ、該中子で前記繊維積層体を乾燥型の内面に押しつけて、当該乾燥型の内面形状を該繊維積層体表面に転写させつつ乾燥させた。所定時間(180秒)の加圧乾燥を行った後、弾性中子内の加圧流体を抜いて当該弾性中子を収縮させて乾燥型内から取り出し、成形体を乾燥型内から取り出して冷却した。
<Drying process>
As the drying mold, a mold having a cavity forming surface corresponding to FIG. The mold is formed with a large number of communication holes that communicate the cavity forming surface with the outside. The mold is composed of a pair of split molds.
The said fiber laminated body which apply | coated the said hardening | curing agent was picked out from the papermaking type | mold, and it was transferred to the dry type | mold heated at 220 degreeC. Then, a bag-shaped elastic core is inserted from the upper opening of the dry mold, and a pressurized fluid (pressurized air, 0.2 MPa) is injected into the elastic core in a sealed dry mold. Then, the core was expanded, and the fiber laminate was pressed against the inner surface of the dry mold with the core, and the inner shape of the dry mold was transferred to the surface of the fiber laminate and dried. After performing pressure drying for a predetermined time (180 seconds), the pressurized fluid in the elastic core is removed, the elastic core is contracted and taken out from the drying mold, and the molded body is taken out from the drying mold and cooled. did.
<切断・組立工程>
得られた成形体を図2(b)のようにカットし、図1のように嵌合させて湯口用のランナーを得た。
<Cutting and assembly process>
The obtained molded body was cut as shown in FIG. 2B and fitted as shown in FIG. 1 to obtain a runner for the gate.
<ランナーの物性>
厚み:0.8〜1.0mm
<Physical properties of the runner>
Thickness: 0.8-1.0mm
〔実施例2〕
下記原料スラリーを用いて所定の繊維積層体を抄造した後、該繊維積層体を脱水、乾燥し、図2(a)に示す形状を有する中間成形体を得た。そして、この中間成形体に下記のようにバインダーを含浸させて乾燥と熱硬化させ、下記物性を有する湯口用のランナー(鋳物製造用抄造部品、重量約28g)を得た。
[Example 2]
After making a predetermined fiber laminate using the following raw material slurry, the fiber laminate was dehydrated and dried to obtain an intermediate molded body having the shape shown in FIG. Then, the intermediate molded body was impregnated with a binder as described below, dried and heat-cured to obtain a runner for a gate (papermaking part for casting production, weight of about 28 g) having the following physical properties.
<原料スラリーの調整>
下記配合の有機繊維と無機繊維を水に分散させて約1%(水に対し、有機繊維及び無機繊維の合計重量が1重量%)のスラリーを調整した後、該スラリーに下記バインダーと下記凝集剤を添加し、有機繊維、無機繊維、及びバインダーの混合比(重量比)が下記の値の原料スラリーを調整した。
<Preparation of raw material slurry>
An organic fiber and an inorganic fiber having the following composition are dispersed in water to prepare a slurry of about 1% (the total weight of the organic fiber and the inorganic fiber is 1% by weight with respect to water). An agent was added to prepare a raw material slurry having a mixing ratio (weight ratio) of organic fiber, inorganic fiber, and binder of the following values.
〔原料スラリーの配合〕
有機繊維:新聞古紙、平均繊維長が1mm、CSFが150cc
無機繊維:炭素繊維(東レ(株)社製、商品名「トレカチョップ」、繊維長3mm)をビータにかけ、有機繊維と無機繊維が重量混合比で2:1のスラリーを調整した。該スラリーから得られる繊維積層体のフリーネスは300ccであった。
バインダー:黒曜石(キンセイマテック社製、商品名「ナイスキャッチ」)
紙力強化材:ポリビニルアルコール繊維(対有機繊維重量5%)
凝集剤:ポリアクリルアミド系凝集剤(三井サイテック社製、A110)
分散媒:水
有機繊維、無機繊維、バインダーの重量混合比=20:10:40
[Combination of raw slurry]
Organic fiber: used newspaper, average fiber length 1mm, CSF 150cc
Inorganic fiber: Carbon fiber (manufactured by Toray Industries, Inc., trade name “Treka chop”, fiber length 3 mm) was applied to a beater to prepare a slurry in which the organic fiber and the inorganic fiber had a weight mixing ratio of 2: 1. The freeness of the fiber laminate obtained from the slurry was 300 cc.
Binder: Obsidian (Kinsei Matec Co., Ltd., trade name “Nice Catch”)
Paper strength reinforcement: Polyvinyl alcohol fiber (5% organic fiber weight)
Flocculant: Polyacrylamide flocculant (Mitsui Cytec Co., Ltd., A110)
Dispersion medium: water Weight mixing ratio of organic fiber, inorganic fiber and binder = 20: 10: 40
<抄造・脱水工程>
実施例1と同様にして抄造して繊維積層体を得、それを脱水した。
<Paper making and dehydration process>
Papermaking was performed in the same manner as in Example 1 to obtain a fiber laminate, which was dehydrated.
<乾燥工程>
乾燥型には、実施例1と同様の金型を用いた。
前記繊維積層体を抄造型から取り出し、それを220℃に加熱された乾燥型に移載した。乾燥型の上方開口部から袋状の弾性中子を挿入し、実施例1に準じて操作を行い、中間成形体を得た。
<Drying process>
The same mold as in Example 1 was used as the drying mold.
The said fiber laminated body was taken out from the papermaking type | mold, and it was transferred to the dry type | mold heated at 220 degreeC. A bag-like elastic core was inserted from the upper opening of the dry mold, and an operation was performed according to Example 1 to obtain an intermediate molded body.
<バインダー含浸工程>
得られた中間成形体を図2(b)のようにカットし、バインダー(レゾールタイプフェノール液)の槽に浸漬し、成形体全体にバインダーを含浸させた。
<Binder impregnation step>
The obtained intermediate molded body was cut as shown in FIG. 2B and immersed in a binder (resol type phenol solution) bath to impregnate the entire molded body with the binder.
<乾燥硬化工程>
中間成形体を150℃の乾燥炉で約30分間乾燥させるとともにバインダーを熱硬化させた。
得られた中間成形体中の有機繊維、無機繊維、バインダー(黒曜石+フェノール樹脂)の重量比は、20:10:55(40+15)であった。
<Dry curing process>
The intermediate molded body was dried in a drying furnace at 150 ° C. for about 30 minutes and the binder was thermally cured.
The weight ratio of organic fibers, inorganic fibers, and binder (obsidian + phenol resin) in the obtained intermediate molded body was 20:10:55 (40 + 15).
<切断・組立工程>
得られた中間成形体を図2(b)のようにカットし、図1のように嵌合させて湯口用のランナーを得た。
<Cutting and assembly process>
The obtained intermediate molded body was cut as shown in FIG. 2 (b) and fitted as shown in FIG. 1 to obtain a runner for the gate.
<ランナーの物性>
厚み:0.7〜1.1mm
<Physical properties of the runner>
Thickness: 0.7-1.1mm
<鋳物の製造>
実施例1、2で得られたランナーを用い、図3に示すような注湯系を部分的に構成し、鋳物型を形成して溶湯(1400℃)を受け口から注入した。
<Manufacture of castings>
Using the runners obtained in Examples 1 and 2, a pouring system as shown in FIG. 3 was partially configured, a casting mold was formed, and molten metal (1400 ° C.) was injected from the receiving port.
<鋳物製造後のランナーの評価>
受け口への吹き戻しや揚がりからの激しい火炎は、何れのランナーの場合にも観測されなかった。また、鋳込み後、鋳型を解体したときは、ランナーは中で凝固した金属のまわりを覆っており、ブラスト処理により該金属から容易に除去された。
<Evaluation of runners after casting production>
No violent flames from blowing back or lifting to the receiving port were observed in any runner case. Further, when the mold was disassembled after casting, the runner covered the solidified metal inside and was easily removed from the metal by blasting.
以上のように、実施例1、2で得られたランナー(鋳物製造用部品)は、熱分解に伴う熱収縮が抑えられ、且つ種々の鋳型のキャビティ形状に対応した注湯系等を形成することができて取り扱い性にも優れていることが確認された。 As described above, the runners (casting parts) obtained in Examples 1 and 2 are suppressed in thermal contraction due to thermal decomposition and form a pouring system or the like corresponding to various mold cavity shapes. It was confirmed that it was excellent in handleability.
1 湯口用ランナー(鋳物製造用抄造部品)
2 受け口用ランナー
3 湯道用ランナー
4 堰用ランナー
5 ガス抜き用ランナー
6、7 押湯用ランナー
8 揚がり用ランナー
9 鋳型
1 Runner for pouring gate (papermaking parts for casting production)
2 Runner for receiving port 3 Runner for
Claims (13)
The method for producing a papermaking part for casting production according to claim 11 or 12, wherein the raw material slurry contains the inorganic binder.
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