JP3241628U - Structures for casting manufacturing - Google Patents
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Abstract
【課題】本体部及び表面層の強度がいずれも向上し破損が生じにくい鋳物製造用構造体を提供すること。
【解決手段】本体部３１と、該本体部３１の少なくとも一部を被覆する表面層３２とを有する鋳物製造用構造体３であって、前記本体部３１は、有機繊維、無機繊維、平均粒径１μｍ超５０μｍ未満の第１無機粒子、及びバインダーを含有し、前記表面層３２は、平均粒径１μｍ以上１００μｍ以下の第２無機粒子、粘土鉱物、及び前記バインダーと同種又は異種のバインダーを１００質量部の第２無機粒子に対して７質量部以上４０質量部以下含有する。
【選択図】図１
An object of the present invention is to provide a structure for manufacturing castings, in which the strength of both the body portion and the surface layer is improved and breakage is less likely to occur.
A casting manufacturing structure (3) having a main body (31) and a surface layer (32) covering at least a part of the main body (31), wherein the main body (31) is made of organic fibers, inorganic fibers, average grains, or the like. First inorganic particles having a diameter of more than 1 μm and less than 50 μm and a binder are contained, and the surface layer 32 contains second inorganic particles having an average particle diameter of 1 μm or more and 100 μm or less, a clay mineral, and a binder of the same or different type as the binder. 7 parts by mass or more and 40 parts by mass or less of the second inorganic particles are contained.
[Selection drawing] Fig. 1
Description
本考案は鋳物製造用構造体に関する。 The present invention relates to structures for manufacturing castings.
本出願人は先に、有機繊維、無機繊維、無機粒子及びバインダーを含有する構造体の表面に表面層を有する鋳物製造用構造体を提案した（特許文献１参照）。この鋳物製造用構造体における表面層は、耐火性無機粒子、粘土鉱物及びバインダーを含有するものである。この鋳物製造用構造体によれば、鋳物製造時に発生するガスが鋳物に混合してしまうことが表面層によって抑制されるという利点がある。したがって、この鋳物製造用構造体によれば、鋳物の重大な欠陥の一つであるガス欠陥を改善することができる。 The applicant of the present invention has previously proposed a structure for manufacturing castings, which has a surface layer on the surface of the structure containing organic fibers, inorganic fibers, inorganic particles and a binder (see Patent Document 1). The surface layer in this casting manufacturing structure contains refractory inorganic particles, clay minerals and a binder. According to this casting manufacturing structure, there is an advantage that the surface layer prevents gas generated during casting from mixing with the casting. Therefore, according to this casting manufacturing structure, gas defects, which are one of the serious defects of castings, can be improved.
特許文献１に記載の鋳物製造用構造体は、有機繊維等を含有することに起因して容易に切断が可能であることから、使用前に任意の寸法に切断し、目的とする鋳物の形状や湯道の形状に簡便に適合させることができる。しかし切断時に加わる力で割れの防止や、鋳込み時の砂の重さへの耐性の点で改良の余地があった。また、同文献に記載の鋳物製造用構造体は、表面層の剥離を防止するための強度の点でも改良の余地があった。
The structure for manufacturing castings described in
したがって本考案の課題は、本体部及び表面層の強度がいずれも向上し破損が生じにくい鋳物製造用構造体を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a structure for manufacturing castings in which the strength of both the main body portion and the surface layer is improved and breakage is less likely to occur.
本考案は、本体部と、該本体部の少なくとも一部を被覆する表面層とを有する鋳物製造用構造体であって、
前記本体部は、有機繊維、無機繊維、平均粒径１μｍ超５０μｍ未満の第１無機粒子、及び第１バインダーを含有し、
前記表面層は、平均粒径１μｍ以上１００μｍ以下の第２無機粒子、粘土鉱物、及び前記第１バインダーと同種又は異種の第２バインダーを含み、該第２バインダーは１００質量部の第２無機粒子に対して７質量部以上４０質量部以下含有する、鋳物製造用構造体を提供するものである。
The present invention provides a casting manufacturing structure having a main body and a surface layer covering at least a part of the main body,
The main body contains organic fibers, inorganic fibers, first inorganic particles having an average particle size of more than 1 μm and less than 50 μm, and a first binder,
The surface layer contains second inorganic particles having an average particle size of 1 μm or more and 100 μm or less, a clay mineral, and a second binder that is the same or different from the first binder, and the second binder is 100 parts by mass of the second inorganic particles. The present invention provides a structure for manufacturing castings containing 7 parts by mass or more and 40 parts by mass or less of
本考案によれば、本体部及び表面層の強度がいずれも向上し破損が生じにくい鋳物製造用構造体が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the strength of both the main-body part and the surface layer is improved, and the structure for manufacturing castings which is hard to be damaged is provided.
以下本考案を、その好ましい実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。
図１に本考案の好ましい一実施形態である鋳物製造用構造体（以下、単に「構造体」ともいう。）１を示す。構造体３は、図１に示すように、筒状である。ここでいう「筒状」には、図２（ａ）のように軸方向の一部に屈曲部を有するもの、図２（ｂ）に示すように軸方向の全体が円弧状に湾曲しているもの、図２（ｃ）及び（ｄ）に示すように分岐部を有するもの等が含まれる。
The present invention will be described below based on its preferred embodiments with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a casting manufacturing structure (hereinafter also simply referred to as "structure") 1, which is a preferred embodiment of the present invention. The
構造体３は、図１及び図２に示すように、本体部３１と、該本体部３１の少なくとも一部を被覆する表面層３２とを有する。
構造体３は、その使用時に少なくとも本体部３１の溶融金属と接する部分の表面に表面層３２を形成することが好ましい。即ち、本体部３１の表面に表面層３２が形成された状態としては、鋳物のガス欠陥を改善する観点から、表面層３２が溶融金属に接する側に存在することが好ましい。本体部３１の溶融金属に接する側の表面の面積の５０％以上、更に８０％以上、より更に９０％以上、より更に実質１００％が当該表面層３２で被覆されていることが好ましい。
The
The
本体部３１は、有機繊維、無機繊維、平均粒径１μｍ超５０μｍ未満の第１無機粒子、及びバインダー（以下、「第１バインダー」ともいう。）を含有する。斯かる本体部３１は、例えば、有機繊維、無機繊維、第１無機粒子、第１バインダー及び分散媒を含有するスラリー状組成物（以下、原料スラリーという）を調製し、抄造・脱水成形用の金型を用いて本体部３１の中間成形体を抄造し、次に金型を用いて該中間成形体を加熱・乾燥することにより形成することができるが、この方法に限られない。以下、本体部３１が含有する各成分について説明する。
The
（ｉ）有機繊維
有機繊維は、本体部３１において鋳造に用いられる前の状態ではその骨格を成し、鋳造時には溶融金属の熱によって、その一部又は全部が燃焼し、鋳物製造後の本体部３１内部にキャビティを形成する。
(i) Organic fiber The organic fiber forms the skeleton of the
有機繊維には、木材パルプの他、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）等を含むことができ、それらを単独で又は二種以上混合して含むことができる。これらの中でも紙繊維を含むことが好ましい。その理由は、抄造により多様な形態に成形でき、脱水、乾燥された成形体の湿潤強度特性が優れ、紙繊維の入手性が容易且つ安定的で、経済的だからである。また、紙繊維には、木材パルプの他、コットンパルプ、リンターパルプ、竹や藁その他の非木材パルプを含むことができる。木材パルプとしては、バージンパルプ又は古紙パルプ（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、環境保護、製造費用の低減等の点から、古紙パルプを含むことが好ましい。有機繊維は構造体の成形性を向上させる観点及び供給性や経済性の観点から古紙（新聞紙等）を含むことが好ましい。 Organic fibers can include fibrillated synthetic fibers, regenerated fibers (for example, rayon fibers), etc., in addition to wood pulp, and they can be included alone or in combination of two or more. Among these, it is preferable to include paper fibers. The reason for this is that it can be molded into various forms by papermaking, the wet strength characteristics of the dehydrated and dried molded product are excellent, the availability of paper fibers is easy and stable, and it is economical. In addition to wood pulp, paper fibers can also include cotton pulp, linter pulp, bamboo, straw and other non-wood pulps. As the wood pulp, virgin pulp or waste paper pulp (recycled product) can be used alone or in combination of two or more. From the viewpoints of availability, environmental protection, reduction of production costs, etc., it is preferable to contain waste paper pulp. The organic fibers preferably contain used paper (newspaper, etc.) from the viewpoint of improving the moldability of the structure and from the viewpoint of supply and economy.
有機繊維の平均繊維長は０．８ｍｍ以上が好ましく、０．９ｍｍ以上がより好ましい。有機繊維の平均繊維長がこの下限値以上であれば本体部３１の表面にひびが生じることを防ぎ、衝撃強度等の機械物性を担保できる。
また、有機繊維の平均繊維長は１０ｍｍ以下が好ましく、７ｍｍ以下がより好ましく、５ｍｍ以下が更に好ましい。この上限値以下であれば本体部３１に肉厚むらが発生しにくくなり、表面の平滑性も良好となる。
The average fiber length of the organic fibers is preferably 0.8 mm or longer, more preferably 0.9 mm or longer. If the average fiber length of the organic fibers is equal to or greater than this lower limit, cracks on the surface of the
Also, the average fiber length of the organic fibers is preferably 10 mm or less, more preferably 7 mm or less, and even more preferably 5 mm or less. If the thickness is equal to or less than this upper limit, unevenness in the thickness of the
本体部３１は、靭性を向上させ、使用性を向上させる観点から、有機繊維を本体部全体の質量に対し、８質量％以上含むことが好ましく、１０質量％以上含むことがより好ましく、１３質量％以上含むことが更に好ましい。本体部３１における有機繊維の含有量の上限は、例えば、３０質量％以下、特に２５質量％以下、更には２０質量％以下とすることができる。使用性とは、使用前に任意の寸法に切断する際に切断時に加わる力で割れが発生したり、鋳込み時の砂の重さによって破損したりしにくいことを意味する。
From the viewpoint of improving toughness and usability, the
（ｉｉ）無機繊維
無機繊維は、主として構造体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、後述する第１バインダーとして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。
(ii) Inorganic Fibers Inorganic fibers mainly form the skeleton of structures before they are used for casting, and maintain their shape without being burned by the heat of molten metal during casting. In particular, when an organic binder is used as the first binder, which will be described later, the inorganic fibers can suppress heat shrinkage caused by thermal decomposition of the organic binder due to the heat of the molten metal.
無機繊維としては、例えば、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、ガラス繊維、天然鉱物繊維を含むことができ、それらを単独で又は二種以上混合して含むことができる。これらの中でも、前記の熱収縮を抑える点から金属が溶融する高温でも高強度を有する材料である炭素繊維を含むことが好ましい。また、製造費用を抑える点からはロックウールやガラス繊維を含むことが好ましい。 Examples of inorganic fibers include carbon fibers, artificial mineral fibers such as rock wool, ceramic fibers, glass fibers, and natural mineral fibers. Among these, carbon fiber, which is a material having high strength even at a high temperature at which metal melts, is preferably included in order to suppress the heat shrinkage. In addition, it is preferable to contain rock wool or glass fiber from the viewpoint of suppressing manufacturing costs.
無機繊維の平均繊維長は０．１ｍｍ以上が好ましく、０．２５ｍｍ以上がより好ましく、０．４ｍｍ以上が更に好ましい。無機繊維の平均繊維長がこの下限値以上であれば濾水が良好で本体部３１製造時に脱水不良の発生を防止できる。また、肉厚の本体部３１（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良好となる。
一方、無機繊維の平均繊維長は１０ｍｍ以下が好ましく、８ｍｍ以下がより好ましく、４ｍｍ以下が更に好ましい。無機繊維の平均繊維長がこの上限値以下であれば均等な肉厚の本体部３１が得られ、中空の構造体の製造が容易となる。
The average fiber length of the inorganic fibers is preferably 0.1 mm or longer, more preferably 0.25 mm or longer, and even more preferably 0.4 mm or longer. If the average fiber length of the inorganic fibers is equal to or greater than the lower limit value, the drainage is good, and the occurrence of poor dehydration can be prevented during the production of the
On the other hand, the average fiber length of inorganic fibers is preferably 10 mm or less, more preferably 8 mm or less, and even more preferably 4 mm or less. If the average fiber length of the inorganic fibers is equal to or less than this upper limit value, the
本体部３１は、無機繊維を、該本体部３１全体の質量に対し、０．５質量％以上含むことが好ましく、１質量％以上含むことがより好ましく、１．５質量％以上含むことが更に好ましく、２質量％以上含むことがより更に好ましい。無機繊維の含有量がこの下限値以上であれば本体部３１の鋳造時の強度を担保することができ、この効果は特に有機バインダーを用いた本体部３１の場合に顕著である。加えて、該有機バインダーの炭化に起因して本体部３１の収縮、割れ、壁面の剥離（本体部３１の壁面が内層と外層とに分離する現象）等の発生を防ぐことができる。更に、本体部３１の一部あるいは鋳物砂が製品部（鋳物）に混入して欠陥となることを抑制しやすくなる。
また、本体部３１は、無機繊維を、該本体部３１全体の質量に対し、８０質量％以下含むことが好ましく、４０質量％以下含むことがより好ましく、３５質量％以下含むことが更に好ましく、２０質量％以下含むことがより更に好ましい。無機繊維の含有量がこの上限値以下であれば特に抄造工程や脱水工程での本体部３１の成形性が良好となり、用いられる繊維による原料費用変動の低減につながる。
The
In addition, the
有機繊維と無機繊維の質量比（無機繊維／有機繊維）は、無機繊維が炭素繊維の場合には、０．１以上が好ましく、０．２以上がより好ましく、０．５以上が更に好ましい。また、５０以下が好ましく、３０以下がより好ましく、１以下が更に好ましく、０．８以下が殊更好ましく、０．７以下が特に好ましい。
無機繊維がロックウールやガラス繊維の場合には、無機繊維／有機繊維は１０以上が好ましく、２０以上がより好ましい。また、９０以下が好ましく、８０以下がより好ましい。
これらの質量比が前記範囲の上限値以下であれば構造体の抄造、脱水成形における成形性が良好で、脱水後の構造体の強度が充分になって抄造型から取り出すときに構造体が割れたりするのを防止できる。また、この質量比が前記範囲の下限値以上であれば有機繊維や後述の有機バインダーの熱分解に起因して構造体が収縮することを抑制できる。
When the inorganic fibers are carbon fibers, the mass ratio of the organic fibers to the inorganic fibers (inorganic fibers/organic fibers) is preferably 0.1 or more, more preferably 0.2 or more, and even more preferably 0.5 or more. Moreover, it is preferably 50 or less, more preferably 30 or less, still more preferably 1 or less, particularly preferably 0.8 or less, and particularly preferably 0.7 or less.
When the inorganic fiber is rock wool or glass fiber, the inorganic fiber/organic fiber ratio is preferably 10 or more, more preferably 20 or more. Moreover, 90 or less are preferable and 80 or less are more preferable.
If the mass ratio of these is equal to or less than the upper limit of the above range, the structure has good moldability in papermaking and dehydration molding, and the strength of the structure after dehydration is sufficient, so that the structure cracks when removed from the papermaking mold. You can prevent it from slipping. Moreover, if this mass ratio is equal to or higher than the lower limit of the above range, it is possible to suppress the shrinkage of the structure due to the thermal decomposition of the organic fibers and the organic binder, which will be described later.
無機繊維は、鋳物製造用構造体の熱間強度、鋳物製造用構造体の成形性を向上させる観点から、長軸／短軸比が、より好ましくは１０以上２０００以下、更に好ましくは５０以上１０００以下である。 From the viewpoint of improving the hot strength of the structure for casting and the moldability of the structure for casting, the inorganic fiber preferably has a long axis/short axis ratio of 10 or more and 2000 or less, more preferably 50 or more and 1000. It is below.
（iii）第１無機粒子
第１無機粒子としては、黒鉛、ムライト、黒曜石、ジルコニア、ジルコン、雲母、シリカ、中空セラミックス、フライアッシュ及びアルミナ等の耐火物の骨材粒子を含むことができる。第１無機粒子は、これらを単独又は二以上を選択して含むことができる。中空セラミックスとはフライアッシュに含まれる中空の粒子であって、水を用いてフライアッシュを浮遊選別することによって得ることができる。
(iii) First Inorganic Particles The first inorganic particles may include refractory aggregate particles such as graphite, mullite, obsidian, zirconia, zircon, mica, silica, hollow ceramics, fly ash and alumina. The first inorganic particles can contain one or more of these selected. Hollow ceramics are hollow particles contained in fly ash, and can be obtained by flotation separation of fly ash using water.
構造体３では、第１無機粒子の平均粒径が特定の範囲内であることが好ましい。
具体的には、第１無機粒子の平均粒径が５０μｍ未満であることが好ましく、４０μｍ以下であることがより好ましく、３５μｍ以下であることが更に好ましく、２５μｍ以下であることが殊更好ましい。第１無機粒子の平均粒径をこの上限内とすることで、本体部３１における第１無機粒子の密度を高めて、本体部３１の強度を向上させることができる。また、本体部３１の表面粗さを低減させることができるので、本体部３１の内面に、後述する塗液組成物を均一に塗布することができる。具体的には、本体部の内面に、後述する塗液組成物を塗布することにより形成された表面層３２に、極端に薄い部分が生じることを防ぐことができる。第１無機粒子が小さいこと、具体的には、第１無機粒子の平均粒径が上述の上限内であることにより、本体部３１における第１無機粒子どうし間の空隙の大きさが軽減される。これにより、構造体３の強度が向上し、鋳物製造時に本体部３１の収縮が抑制される。そのため、構造体３のひび割れによる溶融金属の漏れを防ぎ、燃着を抑制することができる。また、本体部３１の粒子間距離が縮まり、本体部３１における第１無機粒子どうしの間の空隙が小さくなる。これにより、本体部３１に溶融金属が接触した際に、溶融金属が、本体部３１の第１無機粒子をすり抜け、鋳物砂と接触し、焼着が発生することを防ぐことができる。焼着を抑制することで、溶融金属に鋳物砂が混じることを抑制できる。一般に、鋳物を製造する際には、砂型のキャビティ内の溶融金属が固化して形成された製品部分と、湯道管の内部の溶融金属が固化して形成された製品以外の部分とが得られる。溶融金属に鋳物砂が混じることを抑制することにより、製品以外の部分を再利用しやすくすることができる。また、製品以外の部分を再溶解して得られた溶融金属から鋳物砂を除去するための工程を省略することができるのでコストを抑制することができ、製品以外の部分を再溶解して得られる溶融金属の品質を安定化することができる。
In
Specifically, the average particle size of the first inorganic particles is preferably less than 50 μm, more preferably 40 μm or less, even more preferably 35 μm or less, and particularly preferably 25 μm or less. By setting the average particle diameter of the first inorganic particles within this upper limit, the density of the first inorganic particles in the
また、本体部３１の成形性を向上させる観点から、第１無機粒子の平均粒径は、１μｍ超であることが好ましく、５μｍ以上であることがより好ましく、１０μｍ以上であることが更に好ましく、１５μｍ以上であることが殊更好ましい。第１無機粒子の平均粒径をこの下限内とすることで、本体部３１の中間成形体を抄造により製造する際に、第１無機粒子が抄造用ネットを通過してしまい、歩留りが低下することを防ぐことができるので、本体部３１の成形性を向上させることができる。また、本体部３１の中間成形体の濾水性を向上させることができるので、脱水や乾燥を容易に行うことができるようになり、本体部３１の成形性を向上させることができる。
これらの下限値は、上述した上限値のいずれと組み合わせてもよい。
In addition, from the viewpoint of improving the moldability of the
These lower limits may be combined with any of the above upper limits.
第１無機粒子の平均粒径は、以下の方法により測定することができる。
〔平均粒径の測定方法〕
レーザー回折式粒度分布測定装置（株式会社堀場製作所製、ＬＡ－９２０）を用いて測定された体積累積５０％の平均粒径を、本願明細書中の平均粒径とする。分析条件は下記のとおりである。
・測定方法：フロー法
・屈折率：各種無機粒子によって異なる（ＬＡ－９２０付属のマニュアル参照）
・分散媒：各種無機粒子に適したものを用いる
・分散方法：撹拌、内蔵超音波（２２．５ｋＨｚ）３分
・試料濃度：２ｍｇ／１００ｃｍ３
The average particle size of the first inorganic particles can be measured by the following method.
[Method for measuring average particle size]
The average particle diameter of 50% of volume accumulation measured using a laser diffraction particle size distribution analyzer (manufactured by Horiba, Ltd., LA-920) is defined as the average particle diameter in the specification of the present application. Analysis conditions are as follows.
・Measurement method: Flow method ・Refractive index: Varies depending on various inorganic particles (refer to the manual attached to LA-920)
・Dispersion medium: Use one suitable for various inorganic particles ・Dispersion method: Stirring, built-in ultrasonic wave (22.5 kHz) for 3 minutes ・Sample concentration: 2 mg/100 cm 3
第１無機粒子の比重は原料分散性の観点から０．５以上５以下が好ましく、更に軽量化の観点から１以上４以下がより好ましく、１．５以上３．５以下が更に好ましい。第１無機粒子の比重が前記範囲にあることで、分散媒に水を使用した場合の抄造工程における原料分散性が良好となる。なお、本体部３１の組成は、第１無機粒子の見掛け比重と共に嵩比重を考慮して決めることができる。嵩比重とは、粒子を一定容積の容器の中に、一定状態で入れたときに、容器内に入る粒子の量を測定し、単位体積あたりの質量を求めたものである。
The specific gravity of the first inorganic particles is preferably 0.5 or more and 5 or less from the viewpoint of raw material dispersibility, more preferably 1 or more and 4 or less from the viewpoint of weight reduction, and still more preferably 1.5 or more and 3.5 or less. When the specific gravity of the first inorganic particles is within the above range, the raw material dispersibility in the papermaking process when water is used as the dispersion medium is improved. Note that the composition of the
第１無機粒子は中空であってもよい。中空粒子を用いることで、比重の大きな無機粒子の嵩比重を小さくすることができる。 The first inorganic particles may be hollow. By using hollow particles, the bulk specific gravity of inorganic particles having a large specific gravity can be reduced.
本体部３１は、熱間強度を向上させる観点から、第１無機粒子の含有量が本体部全体の質量に対し、４０質量％以上含むことが好ましく、４５質量％以上含むことがより好ましく、５０質量％以上含むことが更に好ましい。
また、８０質量％以下含むことが好ましく、７５質量％以下含むことがより好ましく、７０質量％以下含むことが更に好ましく、６５質量％以下含むことが殊更好ましく、６０質量％以下含むことが特に好ましい。
From the viewpoint of improving hot strength, the
In addition, it preferably contains 80% by mass or less, more preferably 75% by mass or less, even more preferably 70% by mass or less, even more preferably 65% by mass or less, and particularly preferably 60% by mass or less. .
（ｉｖ）第１バインダー
本考案では、第１バインダーとして、例えば有機バインダー及び無機バインダーの少なくとも一方を含むことができる。鋳造後の除去性に優れる観点から有機バインダーを含むことが好ましい。有機バインダーとしては、例えば、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、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含むことが好ましい。
(iv) First Binder In the present invention, at least one of an organic binder and an inorganic binder can be included as the first binder. It is preferable to contain an organic binder from the viewpoint of excellent removability after casting. Examples of organic binders include thermosetting resins such as phenol resins, epoxy resins and furan resins. Among these, it is preferable to contain a phenolic resin because it generates little combustible gas, has an effect of suppressing combustion, and has a high residual carbon content after thermal decomposition (carbonization).
フェノール樹脂としては、ノボラックフェノール樹脂、レゾールタイプ等のフェノール樹脂、尿素、メラミン、エポキシ等で変性した変性フェノール樹脂等が挙げられる。中でも、レゾールタイプのフェノール樹脂を含むことで、酸、アミン等の硬化剤を必要とせず、本体部３１成形時の臭気や、本体部３１を鋳型として用いた場合の鋳物欠陥を低減することができるので、好ましい。
Examples of phenolic resins include novolak phenolic resins, resol-type phenolic resins, and modified phenolic resins modified with urea, melamine, epoxy, and the like. Above all, by containing a resol type phenolic resin, it is possible to reduce odors during molding of the
ノボラックフェノール樹脂を含む場合には、硬化剤を併用することが好ましい。該硬化剤は水に溶けやすいため、本体部３１の脱水後にその表面に塗工されるのが好ましい。硬化剤としては例えば、ヘキサメチレンテトラミン等を含むことが好ましい。
When a novolac phenol resin is included, it is preferable to use a curing agent together. Since the curing agent is easily soluble in water, it is preferably applied to the surface of the
無機バインダーとして、例えば、燐酸系バインダー、珪酸塩等の水ガラス、石膏、硫酸塩、シリカ系バインダー、シリコン系バインダーを含んでいてもよい。有機バインダーは単独又は二種以上混合して含んでいてもよく、有機バインダーと無機バインダーと併用してもよい。 Inorganic binders may include, for example, phosphoric acid-based binders, water glass such as silicates, gypsum, sulfates, silica-based binders, and silicon-based binders. The organic binder may be contained singly or in combination of two or more, and may be used in combination with an organic binder and an inorganic binder.
第１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有機繊維、無機繊維及び第１無機粒子を強固に結合させる観点から、窒素雰囲気中で１０００℃に於ける減量率（ＴＧ熱分析測定）が、５０質量％以下、特に４５質量％以下であることが望ましい。 The first binder is the weight loss rate at 1000°C in a nitrogen atmosphere (TG thermal analysis measurement) is preferably 50% by mass or less, particularly 45% by mass or less.
本体部３１は、強度を向上させる観点及びガス発生量抑制効果をより発現させる観点から、第１バインダーを本体部全体の質量に対し、５質量％以上含むことが好ましく、１０質量％以上含むことがより好ましく、１５質量％以上含むことが更に好ましい。
また、本体部３１は、耐熱性を向上させる観点、及び、成型時にべとつくことや、骨格成分の含有量が低減することを防ぎ保形性を向上させる観点から、第１バインダーを本体部全体の質量に対し、５０質量％以下含むことが好ましく、４０質量％以下含むことがより好ましく、２５質量％以下含むことが更に好ましい。特に第１バインダーが有機バインダーを含む場合、第１バインダーの含有量を上述の範囲内とすることにより、耐熱性を向上させるという効果が一層顕著に奏される。
The
In addition, from the viewpoint of improving heat resistance, and from the viewpoint of improving shape retention by preventing stickiness during molding and reducing the content of the skeleton component, the
（ｖ）その他の成分
本体部３１には、有機繊維、無機繊維、第１無機粒子、及び第１バインダーの他に、紙力強化剤を添加してもよい。紙力強化剤は、本体部３１の中間成形体に第１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。
(v) Other Components In addition to the organic fibers, the inorganic fibers, the first inorganic particles, and the first binder, a paper strength agent may be added to the
紙力強化剤としては、例えば、ラテックス、アクリル系エマルジョン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリアクリルアミド樹脂、ポリアミドエピクロロヒドリン樹脂等が挙げられる。 Examples of paper strength agents include latex, acrylic emulsion, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), polyacrylamide resin, polyamide epichlorohydrin resin, and the like.
紙力強化剤の固形分としての含有量は、本体部３１全体の質量に対する割合として、０．０１質量％以上２質量％以下であることが好ましく、０．０２質量％以上１質量％以下であることがより好ましい。紙力強化剤の使用量が０．０１質量％以上であれば前記の膨潤防止が充分で、添加した粉体が繊維に適切に定着する。一方、２質量％以下であれば本体部３１の成形体が金型に貼り付きにくくなる。
The content of the paper strength agent as a solid content is preferably 0.01% by mass or more and 2% by mass or less, and 0.02% by mass or more and 1% by mass or less, as a ratio to the mass of the entire
本体部３１には、更に、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 coagulant and a colorant can also be added to the
本体部３１の厚みは使用目的等に応じて設定することができるが、０．２ｍｍ以上が好ましく、０．８ｍｍ以上がより好ましく、１．２ｍｍ以上が更に好ましい。本体部３１の厚みがこの下限値以上であれば構造体としての強度が充分となり、鋳物砂の圧力に負けずに構造体に望まれる形状や機能を維持できる。
また、本体部３１の厚みは、５ｍｍ以下が好ましく、３．５ｍｍ以下がより好ましく、２．１ｍｍ以下が更に好ましい。本体部３１の厚みがこの上限値以下であれば通気性が適切となり、原料費を低減でき、また成形時間も短縮でき、製造費を抑えることができる。
The thickness of the
Also, the thickness of the
本体部３１が原料スラリーを用い湿式法で製造された場合は、該本体部３１の使用前（鋳造に供せられる前）の含水率は１０質量％以下が好ましく、８質量％以下がより好ましい。その理由は、含水率が低いほど、鋳造時の熱分解に起因するガス発生量が低減するからである。表面層３２が形成された後もこの水分率を有することが好ましい。よって、本考案の鋳物製造用構造体３の含水率は１０質量％以下が好ましく、８質量％以下がより好ましい。
When the
本体部３１の密度は３ｇ／ｃｍ３以下が好ましく、２ｇ／ｃｍ３以下がより好ましい。その理由は、密度が小さいと軽量になり、構造体３の取り扱い作業や加工が容易になるからである。
The density of the
構造体３は、上述のように、表面層３２を有する。表面層３２は、平均粒径１μｍ以上１００μｍ以下の第２無機粒子、粘土鉱物、及びバインダー（以下、「第２バインダー」ともいう。）を含有する。第２バインダーは、第１バインダーと同種又は異種のバインダーである。表面層３２は、第２無機粒子、粘土鉱物及び第２バインダーを含有する塗液組成物を、本体部３１の内周面に塗布することにより形成することができる。
以下、表面層３２が含有する各成分について、説明する。
The
Each component contained in the
（vi）第２無機粒子
表面層３２は、鋳込み時の耐熱性を向上させる観点から、第２無機粒子を表面層全体の質量に対し、４０質量％以上含むことが好ましく、６０質量％以上含むことがより好ましく、７０質量％以上含むことが更に好ましい。
また、鋳込み時の表面層３２の強度を向上させる観点から、第２無機粒子を表面層全体の質量に対し、９３質量％以下含むことが好ましく、９０質量％以下含むことがより好ましく、８０質量％以下含むことが更に好ましい。
これらの両立の観点から、４０質量％以上９０質量％以下含むことが好ましく、６０質量％以上９０質量％以下含むことがより好ましく、７０質量％以上８９質量％以下含むことが更に好ましい。
(vi) Second inorganic particles The
In addition, from the viewpoint of improving the strength of the
From the viewpoint of coexistence of these, the content is preferably 40% by mass or more and 90% by mass or less, more preferably 60% by mass or more and 90% by mass or less, and further preferably 70% by mass or more and 89% by mass or less.
本体部３１の表面の封孔性、本体部３１と表面層３２との密着性などの観点から、第２無機粒子の平均粒径は１μｍ以上であり、３μｍ以上が好ましく、５μｍ以上がより好ましく、１０μｍ以上が更に好ましく、１５μｍ以上が殊更好ましい。
また、鋳込み時に本体部３１から発生する熱分解ガスが溶融金属側に移行することを抑制する観点から、第２無機粒子の平均粒径は１００μｍ以下であり、８０μｍ以下が好ましく、７０μｍ以下がより好ましく、５０μｍ以下が更に好ましく、３５μｍ以下が殊更好ましく、２５μｍ以下が特に好ましい。
第２無機粒子の平均粒径は、前述の第１無機粒子の平均粒径の測定方法と同様に求めることができる。
From the viewpoint of the sealing property of the surface of the
In addition, from the viewpoint of suppressing the transfer of pyrolysis gas generated from the
The average particle size of the second inorganic particles can be determined in the same manner as the method for measuring the average particle size of the first inorganic particles.
構造体３では、本体部３１の表面の封孔性を向上させ、ガス遮蔽性を向上させる観点から、第２無機粒子の平均粒径Ｄ２に対する第１無機粒子の平均粒径Ｄ１の比Ｄ１／Ｄ２が、好ましくは０．１以上、より好ましくは０．５以上、更に好ましくは１以上である。
また、第２無機粒子が、本体部３１における第１無機粒子どうしの間の隙間に入り込むことを防ぎ、第１無機粒子で形成される本体部３１表面上に配されやすくし、本体部３１表面に均一な表面層３２を形成しやくする観点からＤ１／Ｄ２は、好ましくは２．５以下、より好ましくは２以下、更に好ましくは１．８以下である。
In the
In addition, the second inorganic particles are prevented from entering the gaps between the first inorganic particles in the
第２無機粒子は、耐火性を有することが好ましい。第２無機粒子について、耐火性を有するとは、融点が好ましくは１５００℃以上、更に好ましくは１６００℃以上、より好ましくは１７００℃以上であることをいう。この観点から、第２無機粒子としては、例えば、金属酸化物、及び金属の珪酸塩からなる群から選ばれるものが挙げられる。具体的には、第２無機粒子としては、ムライト、ジルコン、ジルコニア、アルミナ、オリビン、ショースピネル、マグネシア、クロマイト等の耐火性無機粒子が挙げられる。より高温の溶湯を用いた際も鋳物のガス欠陥を改善する観点から、ムライト、ジルコン、アルミナを含むことが好ましい。第２無機粒子は、これらを単独又は二以上を選択して含むことができる。鋳鉄（１．７～６．６７％Ｃ）よりも炭素含有量の低い鋳鋼（０．０３～１．７％Ｃ）では、炭素質以外の骨材粒子を用いることが好ましく、融点が高く、溶融金属との濡れ性が低いジルコン、ムライト、アルミナを含むことが、より好ましい。 The second inorganic particles preferably have fire resistance. Regarding the second inorganic particles, having fire resistance means that the melting point is preferably 1500° C. or higher, more preferably 1600° C. or higher, and more preferably 1700° C. or higher. From this point of view, examples of the second inorganic particles include those selected from the group consisting of metal oxides and metal silicates. Specifically, the second inorganic particles include refractory inorganic particles such as mullite, zircon, zirconia, alumina, olivine, show spinel, magnesia, and chromite. It is preferable to contain mullite, zircon, and alumina from the viewpoint of improving gas defects in castings even when a higher temperature molten metal is used. The second inorganic particles can contain one of these or two or more of them. In cast steel (0.03 to 1.7% C) with a lower carbon content than cast iron (1.7 to 6.67% C), it is preferable to use aggregate particles other than carbonaceous, and the melting point is high, More preferably, it contains zircon, mullite, and alumina, which have low wettability with molten metal.
（ｖｉｉ）粘土鉱物
表面層３２は、熱間強度向上の観点と塗布時の粘度を付与する観点から、更に粘土鉱物を含有する。粘土鉱物を、表面層を得るための分散液（塗液組成物）に配合することで、分散液に適度な粘度を付与し、分散液中での原料の沈降防止、原料分散性が向上する。粘土鉱物としては、層状珪酸塩鉱物、複鎖構造型鉱物などが挙げられ、これらは天然、合成を問わない。層状珪酸塩鉱物としては、スメクタイト属、カオリン属、イライト属に属する粘土鉱物、例えばベントナイト、スメクタイト、ヘクトライト、活性白土、木節粘土、ゼオライト等が挙げられる。複鎖構造型鉱物としては、アタパルジャイト、セピオライト、パリゴルスカイト等が挙げられる。熱間強度向上の観点や塗布時の粘度を確保する観点から、アタパルジャイト、セピオライト、ベントナイト、スメクタイトより選ばれる一種以上を含むことが好ましい。より好ましくは、アタパルジャイト、セピオライト群より選ばれる一種又は二種以上を含むことが好ましい。なお、粘土鉱物は、層状構造又は複鎖構造である点で、例えば、六方最密充填構造を主に含み、通常、層状構造又は複鎖構造をとらない第２無機粒子とは区別される。つまり、第２無機粒子は、層状構造を有さず且つ複鎖構造もとらない。
(vii) Clay Mineral
表面層３２は、該表面層３２の硬度を向上させ、鋳込み前の状態での表面層３２の耐剥離性を向上させる観点から、粘土鉱物を、第２無機粒子１００質量部に対して、１．５質量部以上含有することが好ましく、２質量部以上含有することがより好ましく、２．２質量部以上含有することが更に好ましい。
また、鋳込み時の耐熱性を向上させる観点から、５０質量部以下含有することが好ましく、２５質量部以下含有することがより好ましく、１０質量部以下含有することが更に好ましい。
From the viewpoint of improving the hardness of the
From the viewpoint of improving heat resistance during casting, the content is preferably 50 parts by mass or less, more preferably 25 parts by mass or less, and even more preferably 10 parts by mass or less.
粘土鉱物と第２無機粒子との比率が上述の関係を満たすことを条件として、熱間強度向上の観点と塗布時の粘度を付与する観点から、表面層３２は粘土鉱物を、１．２質量％以上含むことが好ましく、１．６質量％以上含むことがより好ましく、２質量％以上含むことが更に好ましい。
また、鋳込み時の耐熱性を向上させる観点から、５０質量％以下含むことが好ましく、２５質量％以下含むことがより好ましく、１０質量％以下含むことが更に好ましい。
On the condition that the ratio of the clay mineral and the second inorganic particles satisfies the above-mentioned relationship, the
From the viewpoint of improving the heat resistance during casting, the content is preferably 50% by mass or less, more preferably 25% by mass or less, and even more preferably 10% by mass or less.
（ｖｉｉｉ）第２バインダー
表面層３２は、熱間強度向上の観点から、更に第２バインダーを含有する。表面層３２を形成する際に第２バインダーを用いることが、鋳物製造用構造体の常温強度及び耐熱性を向上させる観点から好ましい。第２バインダーは、構造体３の製造前から固体であるもの、及び構造体３の製造前は液体であり、該構造体３の製造過程で固体となるもののいずれであってもよい。
構造体３の製造前から固体である第２バインダーとしては、有機バインダーと無機バインダーを使用することができる。有機バインダーとしては、例えば、ノボラックフェノール樹脂、レゾールフェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂などが挙げられる。無機バインダーとしては、例えば、硫酸塩、珪酸塩、燐酸塩、リチウムシリケート、ジルコニアゾル、コロイダルシリカ、アルミナゾルなど各種ゾルなどが挙げられる。好ましくは無機バインダーであり、無機バインダーの中でもより好ましくは、コロイダルシリカ及び燐酸アルミニウムからなる群より選ばれる一種以上、更に好ましくはコロイダルシリカが挙げられる。前記バインダーは単独又は二種以上混合して用いてもよく、有機バインダーと無機バインダーとを併用してもよい。特に、熱間強度の向上の観点から、第２バインダーとして無機バインダーを用いることが好ましい。
構造体３の製造前は液体であり、該構造体３の製造過程で固体となる第２バインダーとしては、有機バインダーと無機バインダーを使用することができる。
有機バインダーとしては、例えば、レゾールタイプのフェノール樹脂、エポキシ樹脂、フラン樹脂、水溶性アルキド樹脂、水溶性ブチラール樹脂、ポリビニルアルコール、水溶性アクリル樹脂、水溶性多糖類、酢酸ビニル樹脂又はその共重合体などを溶媒に溶解した溶液が挙げられる。
無機バインダーとしては、例えば、珪酸塩等の水ガラス、オルトケイ酸テトラメチル、オルトケイ酸テトラエチル等が挙げられる。
また、第２バインダーは、先に述べた第１バインダーと同種のものでもよいが、熱間強度を一層向上させる観点からは、第１バインダーと異種のものであることが好ましい。
(viii) Second Binder The
An organic binder and an inorganic binder can be used as the second binder that is solid before the
An organic binder and an inorganic binder can be used as the second binder which is liquid before manufacturing the
Examples of organic binders include resol type phenolic resins, epoxy resins, furan resins, water-soluble alkyd resins, water-soluble butyral resins, polyvinyl alcohol, water-soluble acrylic resins, water-soluble polysaccharides, vinyl acetate resins, and copolymers thereof. and the like dissolved in a solvent.
Examples of inorganic binders include water glass such as silicate, tetramethyl orthosilicate, and tetraethyl orthosilicate.
The second binder may be of the same kind as the first binder described above, but from the viewpoint of further improving the hot strength, it is preferably of a different kind from the first binder.
構造体３では、第２無機粒子の含有量と、第２バインダーの含有量とが特定の関係を有していることが好ましい。
具体的には、表面層３２の強度を向上させる観点から、表面層３２は、第２バインダーを、１００質量部の第２無機粒子に対して７質量部以上含有することが好ましく、８質量部以上含有することがより好ましく、９質量部以上含有することが更に好ましい。
In the
Specifically, from the viewpoint of improving the strength of the
また、鋳込み時の耐熱性を向上させる観点から、表面層３２は、第２バインダーを、１００質量部の第２無機粒子に対して４０質量部以下含有することが好ましく、３０質量部以下含有することがより好ましく、２０質量部以下含有することが更に好ましい。これらの上限値は、上述した下限値のいずれと組み合わせてもよい。
In addition, from the viewpoint of improving heat resistance during casting, the
第２無機粒子と第２バインダーとの比率が上述の関係を満たすことを条件として、熱間強度向上の観点から、表面層３２は第２バインダーを、５質量％以上含むことが好ましく、７質量％以上含むことがより好ましく、８質量％以上含むことが更に好ましい。
また、鋳込み時の耐熱性を向上させる観点から、４０質量％以下含むことが好ましく、３０質量％以下含むことがより好ましく、２０質量％以下含むことが更に好ましい。
On the condition that the ratio of the second inorganic particles and the second binder satisfies the above-mentioned relationship, from the viewpoint of improving the hot strength, the
From the viewpoint of improving the heat resistance during casting, the content is preferably 40% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, and even more preferably 20% by mass or less.
第２バインダーの形状は、特に制限されないが、粒子状であることが好ましい。第２バインダーが粒子状であると、表面層３２において、第２バインダーが第２無機粒子どうしの間に入り込みやすくなり、第２無機粒子間の空隙を少なくすることができる。第２無機粒子間の空隙を少なくすることにより、表面層３２のガス遮蔽性を向上させることができる。この効果が一層顕著に奏されるようにする観点から、第２バインダーの平均粒径Ｄ３は、第２無機粒子の平均粒径Ｄ２の１０％以下であることが好ましく、５％以下であることがより好ましく、１％以下であることが更に好ましい。第２無機粒子の平均粒径Ｄ２に対する第２バインダーの平均粒径Ｄ３の割合の下限値は、例えば０．１％とすることができる。第２バインダーの平均粒径は、前述の第１無機粒子の平均粒径の測定方法と同様に求めることができる。
Although the shape of the second binder is not particularly limited, it is preferably particulate. When the second binder is particulate, it becomes easier for the second binder to enter between the second inorganic particles in the
第２無機粒子間の空隙を少なくし、表面層３２のガス遮蔽性を向上させる観点からは、第２バインダーの比重が、第２無機粒子の比重よりも低いことも好ましい。この効果が一層顕著に奏されるようにする観点から、第２無機粒子の比重に対する第２バインダーの比重の比（第２バインダーの比重／第２無機粒子の比重）は、好ましくは０．０５以上、より好ましくは０．１以上、更に好ましくは０．１５以上であり、また好ましくは１以下、より好ましくは０．９以下、更に好ましくは０．８以下であり、また好ましくは０．０５以上１以下、より好ましくは０．１以上０．９以下、更に好ましくは０．１５以上０．８以下である。
From the viewpoint of reducing the voids between the second inorganic particles and improving the gas shielding property of the
表面層３２は、鋳造時におけるガス発生量を低減させ、鋳物にガス欠陥が生じることを防ぐ観点から、質量減少率が１０％以下であることが好ましく、７％以下であることがより好ましく、５％以下であることが更に好ましい。表面層３２の質量減少率の下限は０％以上であり、例えば０．５％以上とすることができる。
質量減少率は、以下の方法により測定することができる。
The
The mass reduction rate can be measured by the following method.
＜質量減少率の測定方法＞
鋳物製造用構造体から、刃物等を用いて本体部が含まれないように表面層を削り取り、サンプルを取得する。
その後、熱重量測定装置（セイコーインスツル株式会社製、ＳＴＡ７２００ＲＶ ＴＧ／ＤＴＡ）を用いて、前記サンプルを窒素雰囲気下で３０℃から１０００℃まで昇温速度２０℃／分で加熱し、その質量の変化を温度の関数として測定し、３０℃時点での該サンプルの質量に対する１０００℃時点での該サンプルの質量の百分率として質量減少率（％）を算出する。
<Method for measuring mass reduction rate>
A sample is obtained by scraping off the surface layer from the casting manufacturing structure using a knife or the like so as not to include the main body.
After that, using a thermogravimetry device (manufactured by Seiko Instruments Inc., STA7200RV TG/DTA), the sample was heated from 30 ° C. to 1000 ° C. at a temperature increase rate of 20 ° C./min under a nitrogen atmosphere. The change is measured as a function of temperature and the % mass loss is calculated as the percentage of the mass of the sample at 1000°C relative to the mass of the sample at 30°C.
また表面層３２は、鋳造時に発生したガスが、構造体３内を流れる溶融金属内に混入することを防ぎ、製造される鋳物にガス欠陥が生じることを防ぐ観点から、空隙率が所定の上限値以下であることが好ましい。
In addition, the
表面層３２の厚み（乾燥後の本体部３１の表面に形成されている表面層３２の肉厚）は、鋳物品質であるガス欠陥の低減効果を発現させ及び表面層３２の垂れ性能を向上させる観点から、１μｍ以上が好ましく、５μｍ以上がより好ましく、２０μｍ以上が更に好ましく、１００μｍ以上が殊更好ましく、２００μｍ以上が特に好ましい。
また、表面層３２の厚みは、取り扱い性を向上する観点から、１０００μｍ以下が好ましく、９００μｍ以下がより好ましく、８００μｍ以下が更に好ましく、７００μｍ以下がより更に好ましく、６００μｍ以下が殊更好ましい。
表面層３２の厚みは、後述の実施例記載の測定方法により求めることができる。
The thickness of the surface layer 32 (the thickness of the
The thickness of the
The thickness of the
構造体３は、本体部３１の方が表面層３２よりも、通気度が高いことが好ましい。こうすることにより、表面層３２により遮蔽されたガスを、表面層３２の形成されていない面から効率的に排出できるようになり、鋳造時に発生したガスが、構造体３内を流れる溶融金属内に混入することを効果的に防ぐことができる。通気度は、ＪＩＳ Ｐ８１１７に準じて測定することができる。鋳造時に発生したガスが、構造体３内を流れる溶融金属内に混入することを一層効果的に防ぐ観点から、本体部３１単体での通気度は、所定の下限値以上であることが好ましく、表面層３２単体での通気度は、所定の上限値以下であることが好ましい。また、同様の観点から、構造体３の通気度は、所定の下限値以上所定の上限値以下であることが好ましい。
In the
構造体３は、表面層３２の割合が、該構造体３の質量基準で１０質量％以上８０質量％以下、更に２０質量％以上８０質量％以下、更に３０質量％以上７０質量％以下、より更に３８質量％以上７０質量％以下、より更に３８質量％以上６０質量％以下であることが好ましい。
In the
構造体３の最大曲げ応力は１０ＭＰａ以上が好ましく、１３ＭＰａ以上がより好ましく、１５ＭＰａ以上が更に好ましい。最大曲げ応力がこの下限値以上であれば、鋳物砂で押されて変形しにくく、構造体３としての機能を維持できる。
構造体３の最大曲げ応力は、測定装置（株式会社島津製作所製、万能試験機ＡＧＸ－ｐｌｕｓ）を用いて、ＪＩＳ Ｋ７０１７の３点曲げ試験に準じて測定することができる。最大曲げ応力測定用のサンプルとしては、鋳物製造用構造体から切り出した、縦６０ｍｍ×横１５ｍｍを有する板状のサンプルを用いる。サンプルは、本体部３１及び表面層３２の両方が含まれるように切り出す。
最大曲げ応力σｈは、３点曲げ試験時にサンプルに付与されるモーメント（荷重と距離との積）をサンプルの断面係数で除して算出される物性値であり、以下の式（１）で計算される。
式（１）中、Ｐｈは最大曲げ荷重であり、Ｌは支点間距離であり、ｂはサンプルの横方向の長さ、ｈはサンプルの厚みである。
測定対象となる構造体の寸法により前記板状のサンプルを切り出すことができない場合、任意の寸法を有するサンプルを切り出して測定してもよい。
The maximum bending stress of the
The maximum bending stress of the
The maximum bending stress σ h is a physical property value calculated by dividing the moment (product of load and distance) applied to the sample during the three-point bending test by the section modulus of the sample, and is expressed by the following formula (1): Calculated.
In equation (1), Ph is the maximum bending load, L is the distance between fulcrums, b is the lateral length of the sample, and h is the thickness of the sample.
If the plate-shaped sample cannot be cut out due to the dimensions of the structure to be measured, a sample having arbitrary dimensions may be cut out and measured.
次に、構造体３の製造方法について説明する。構造体３は、例えば、本体部３１を製造した後、製造された本体部３１の内面に表面層３２を形成することにより製造することができる。以下、本体部３１の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
＜本体部３１の製造方法＞
本体部３１は、抄造工程を有する成形法により製造することができる。このような成型方法は、例えば特開２０１２－０２４８４１号公報に記載されている。
具体的には、先ず、有機繊維、無機繊維、第１無機粒子及び第１バインダーを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、有機繊維、無機繊維、第１無機粒子及び第１バインダーを、所定の分散媒に分散させて調製する。なお、第１バインダーは、原料スラリーには配合せず、本体部３１に含浸させてもよい。
<Manufacturing Method of
The
Specifically, first, a raw slurry containing organic fibers, inorganic fibers, first inorganic particles, and a first binder in predetermined proportions is prepared. The raw material slurry is prepared by dispersing organic fibers, inorganic fibers, first inorganic particles, and a first binder in a predetermined dispersion medium. Note that the
分散媒としては、水の他、エタノール、メタノール、ジクロロメタン、アセトン、キシレンなどの溶剤が挙げられる。これらを単独又は二以上を混合して用いることができる。その中でも、取り扱いやすさの点から、水が好ましい。 Dispersion media include solvents such as water, ethanol, methanol, dichloromethane, acetone, and xylene. These can be used singly or in combination of two or more. Among these, water is preferable from the viewpoint of ease of handling.
原料スラリー中の有機繊維、無機繊維、第１無機粒子及び該第１バインダーの含有割合は、目的とする本体部３１の組成となるように各成分の割合を適切に調整する。
The content ratios of the organic fibers, the inorganic fibers, the first inorganic particles, and the first binder in the raw material slurry are appropriately adjusted so that the desired composition of the
原料スラリーには、必要に応じて、紙力強化剤、凝集剤、防腐剤等の添加剤を添加することができる。 Additives such as a paper strength agent, a flocculating agent, and a preservative can be added to the raw material slurry, if necessary.
次に、原料スラリーを用い、本体部３１の中間成形体を抄造する。
Next, the raw material slurry is used to form an intermediate compact for the
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、０．０１ＭＰａ以上５ＭＰａ以下が好ましく、０．０１ＭＰａ以上３ＭＰａ以下がより好ましく、０．１ＭＰａ以上０．５ＭＰａ以下が更に好ましい。 In the papermaking step of the intermediate compact, for example, a pair of split molds are butted against each other to form a cavity having a shape corresponding to the outer shape of the intermediate compact. Use a mold. Then, a predetermined amount of raw material slurry is pressurized and injected into the cavity from the upper opening of the mold. Thereby, the inside of the cavity is pressurized to a predetermined pressure. Each split mold is provided with a plurality of communication holes for communicating between the outside and the cavity, and the inner surface of each split mold is covered with a net having meshes of a predetermined size. For pressurizing and injecting the raw material slurry, for example, a pumping pump is used. The pressure for injection of the raw material slurry is preferably 0.01 MPa or more and 5 MPa or less, more preferably 0.01 MPa or more and 3 MPa or less, and still more preferably 0.1 MPa or more and 0.5 MPa or less.
前述のとおり、前記キャビティ内は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。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, the dispersion medium in the raw material slurry is discharged out of the mold through 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. The fiber laminate thus obtained has organic fibers and inorganic fibers that are intricately entangled with each other, and a binder is interposed between them. form is obtained. Moreover, since the inside of the cavity is pressurized, the raw material slurry flows in the cavity and is stirred even when a hollow intermediate molded body is formed. Therefore, the slurry concentration in the cavity is made uniform, and the fiber laminate is uniformly deposited on the net.
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ことが好ましい。 After the fiber laminate is formed, the pressurized injection of the raw material slurry is stopped, and air is forced into the cavity to pressurize and dehydrate the fiber laminate. After that, the air pressure is stopped, the inside of the cavity is sucked through the communication hole, and an elastic, stretchable and hollow core (elastic core) is inserted into the cavity. The core is preferably made of urethane, fluororubber, silicone rubber, elastomer, or the like, which is excellent in 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弾性中子内に、加圧流体を供給して弾性中子を膨張させ、膨張した弾性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, pressurized fluid is supplied into the elastic core inserted into the cavity to expand the elastic core, and the expanded elastic core presses the fiber laminate against the inner surface of the cavity. As a result, 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 dehydration of the fiber laminate proceeds.
前記弾性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０．０１ＭＰａ以上５ＭＰａ以下が好ましく、効率良く製造する観点から０．１ＭＰａ以上３ＭＰａ以下がより好ましく、０．１ＭＰａ以上０．５ＭＰａ以下が更に好ましい。０．０１ＭＰａ以上であると繊維積層体の乾燥効率が良好で、表面性及び転写性も充分となり、５ＭＰａ以下であれば良好な効果が得られ、装置を小型化できる。 Compressed air (heated air), oil (heated oil), and various other liquids are used as the pressurized fluid used to expand the elastic core. In addition, the supply pressure of the pressurized fluid is preferably 0.01 MPa or more and 5 MPa or less in consideration of the production efficiency of the molded body, more preferably 0.1 MPa or more and 3 MPa or less from the viewpoint of efficient production, and 0.1 MPa or more and 0.5 MPa. More preferred are: When the pressure is 0.01 MPa or more, the drying efficiency of the fiber laminate is good, and the surface properties and transferability are sufficient.
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よ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。 Since the fiber laminate is pressed against the inner surface of the cavity from the inside in this way, 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, since the step of bonding each part is not required, the finally obtained part does not have joints or 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充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、前記弾性中子内の加圧流体を抜き、弾性中子を元の大きさまで自動的に収縮させる。そして、縮んだ弾性中子をキャビティ内より取り出し、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。前述の弾性中子を用いた繊維積層体の押圧・脱水を、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 has been sufficiently transferred to the outer surface of the fiber laminate and the fiber laminate has been dehydrated to a predetermined moisture content, the pressurized fluid in the elastic core is removed, and the elastic core is replaced. Automatically shrinks to the size of . Then, the shrunk elastic core is taken out from the cavity, and the mold is opened to take out a wet fiber laminate having a predetermined moisture content. It is also possible to omit the pressing and dehydration of the fiber laminate using the elastic core described above, and perform dehydration molding of the fiber laminate only by pressurizing and dewatering by injecting 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 and molded fiber laminate is then transferred to a heating/drying step.
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 mold for dry molding is used in which a cavity having a shape corresponding to the outer shape of the intermediate molded body is formed. Then, the mold is heated to a predetermined temperature, and the dehydrated and wet fiber laminate is loaded into the mold.
次に、前記抄造工程で用いた前記弾性中子と同様の弾性中子を前記繊維積層体内に挿入し、該弾性中子内に加圧流体を供給して該弾性中子を膨張させ、膨張した該弾性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弾性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, an elastic core similar to the elastic core used in the papermaking process is inserted into the fiber laminate, and a pressurized fluid is supplied into the elastic core to expand the elastic core. The fiber laminate is pressed against the inner surface of the cavity by the elastic core. It is preferable to use an elastic core whose surface is modified with a fluorine-based resin, a silicone-based 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、表面性を向上させる観点や乾燥時間を短縮する観点から１００℃以上３００℃以下が好ましく、１５０℃以上２５０℃以下がより好ましく、１９０℃以上２４０℃以下が更に好ましい。熱処理時間は、加熱温度によって変わるため一概には言えないが、品質及び生産性を向上させる等の観点から、０．５分以上３０分以下が好ましく、１分以上１０分以下がより好ましい。加熱温度が３００℃以下であれば中間成形体の表面性が良好であり、また、１００℃以上であれば中間成形体の乾燥時間も短縮できる。 The heating temperature (mold temperature) of the mold for dry molding is preferably 100° C. or higher and 300° C. or lower, more preferably 150° C. or higher and 250° C. or lower, from the viewpoint of improving the surface properties and shortening the drying time. 190° C. or higher and 240° C. or lower is more preferable. The heat treatment time varies depending on the heating temperature and cannot be generalized, but from the viewpoint of improving quality and productivity, it is preferably 0.5 minutes or more and 30 minutes or less, more preferably 1 minute or more and 10 minutes or less. If the heating temperature is 300° C. or lower, the intermediate molded product has good surface properties, and if the heating temperature is 100° C. or higher, the drying time of the intermediate molded product can be shortened.
前記繊維積層体が、充分に乾燥したら、前記弾性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。この中間成形体は熱硬化性樹脂が熱処理により硬化し、本体部３１として使用される。
After the fiber laminate is sufficiently dried, the pressurized fluid in the elastic core is removed, and the core is shrunk and removed from the fiber laminate. Then, the mold is opened and the intermediate molded body is taken out. The thermosetting resin of this intermediate molded body is cured by heat treatment, and is used as the
このようにして得られる本体部３１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構造体が得られる。したがって、これらの嵌合部やネジ部で連結された構造体は溶融金属の漏れを確実に抑えることができ、その中を溶融金属がスムーズに流れる。また、鋳造時の該本体部３１の熱収縮率も５％未満となるため、構造体のひび割れや変形等による溶融金属の漏れを問題なく防ぐことができる。
Since the
得られた中間成形体には、更に第１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。一方、中間成形体に第１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。第１バインダーとして熱硬化性バインダーを用いた場合、中間成形体を所定温度で加熱乾燥し、熱硬化性バインダーを熱硬化させて本体部３１の製造を完了する。
The obtained intermediate molded body can be further impregnated partially or wholly with the first binder. On the other hand, when the intermediate compact is impregnated with the first binder and not included in the raw material slurry, the treatment of the raw material slurry and the white water is simplified. When a thermosetting binder is used as the first binder, the intermediate molded body is dried by heating at a predetermined temperature, and the thermosetting binder is thermally cured to complete the manufacture of the
＜構造体３の製造方法＞
上述の製造方法により製造された本体部３１の表面に表面層３２を形成することにより、構造体３を製造することができる。
<Method for
The
表面層３２の形成方法として、塗液組成物を用いた塗布、例えば刷毛塗布、スプレー塗布、静電塗装、焼付塗装、ぶっ掛け塗布、浸漬塗布、タンポ塗布、等の方法が挙げられるが、表面層の厚みの均一性、効率的及び経済的に鋭意検討を行った結果、浸漬塗布が最も好ましい。浸漬塗布により、内部が中空の本体部３１の内面に表面層３２を形成する場合、本体部３１の中空部に塗液組成物を充填、接触させることで表面層３２を形成する（以下、方法１という）ことができる。方法１を、中空部が開放状態にある本体部３１について行う場合は、例えば、中空部の少なくとも一部の開放部分を封鎖して中空部に塗液組成物を保持できる状態として、塗液組成物を、好ましくは塗液組成物が中空部を満たすように、流し込んで、好ましくは所定時間静置後、塗液組成物を排出することで、表面層３２を形成することができる。いずれの塗布方法においても、塗液組成物の温度は５℃以上４０℃以下の範囲が好ましく、更に好ましくは１５℃以上３０℃以下、更に好ましくは２０℃以上３０℃以下の範囲で且つ恒温になるように設備設定することが最も好ましい。また、浸漬塗布、中でも方法１では、生産性の面から静置時間は１秒以上６０秒以下の範囲が好ましく、バッチ又は連続的に行うことができる。なお、いずれの方法においても、表面層３２の膜厚を調整するために、塗液組成物を塗布した本体部３１に、振動テーブル等で振動を与えることができる。本体部３１表面に、第２無機粒子をより強固に付着させるためには乾燥工程を経ることが好ましい。乾燥方法としてヒーターによる熱風乾燥、遠赤外乾燥、マイクロ波乾燥、過熱蒸気乾燥、真空乾燥等が挙げられるが、限定されるものではない。熱風乾燥機を用いて乾燥させる場合は乾燥炉内中心部の乾燥温度については１００℃以上５００℃以下の範囲が好ましく、更に有機物やバインダーの熱分解による影響を低減させる観点及び発火による安全性を確保する観点から１０５℃以上３００℃以下の範囲が最も好ましい。なお、塗液組成物の分散媒としては、水、アルコール等が挙げられ、水が好ましい。また、分散媒は塗液組成物中の固形分１００質量部に対して、５質量部以上１００質量部以下、更に１０質量部以上８０質量部以下、より更に１０質量部以上２０質量部以下用いられることが好ましい。
Examples of the method for forming the
本考案の鋳物製造用構造体は、鋳物砂内及びバックアップ粒子（鋳物砂の替わりにショット玉やその他の粒子）内に配し、湯道（注湯系）や揚がり湯道として使用することができ、鋳造欠陥であるガス欠陥を改善する鋳物を製造することができ、特にガス欠陥の発生しやすい鋳鋼鋳物の製造に適している。 The casting manufacturing structure of the present invention can be arranged in casting sand and backup particles (shot balls or other particles instead of casting sand) and used as a runner (pouring system) or a lifting runner. It is possible to manufacture castings that improve gas defects, which are casting defects, and is particularly suitable for manufacturing cast steel castings that are prone to gas defects.
本考案の鋳物製造用構造体の用途として、前述したキャビティを有する鋳型に又は発泡スチロール模型を使用する、所謂フルモールド鋳造法、あるいは粘結剤を使用しない消失模型鋳造法あるいは鋳型とする主型や中子等の鋳造分野あるいは耐熱性等を要求される他分野で本考案の構造体を使用することができ、湯口用ランナーや揚がり用ランナーあるいは中子用として好適である。 As applications of the casting manufacturing structure of the present invention, a so-called full mold casting method using a mold having a cavity or a polystyrene foam pattern, or a disappearing model casting method that does not use a binder, or a main mold used as a mold The structure of the present invention can be used in the casting field of cores and the like or in other fields where heat resistance is required, and is suitable for gate runners, lifting runners, or cores.
＜鋳物の製造方法＞
次に、本考案の鋳物製造用構造体を用いた鋳物の製造方法を、その好ましい実施形態に基づいて説明する。本実施形態の鋳物の製造方法では、例えば前述のようにして得られた本考案の鋳物製造用構造体を鋳物砂内の所定位置に埋設して造型する。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通常のものを制限なく用いることができる。鋳物用構造体の埋設方法には特に制限はなく、例えば該鋳物用構造体を所定位置に配した後、鋳物砂を配してもよいし、鋳物砂を所定の状態に配した後、鋳物用構造体を配置してもよい。
<Manufacturing method of casting>
Next, a method for manufacturing castings using the structure for manufacturing castings of the present invention will be described based on preferred embodiments thereof. In the casting manufacturing method of the present embodiment, for example, the structure for manufacturing castings of the present invention obtained as described above is buried at a predetermined position in casting sand to form a mold. As the foundry sand, any ordinary sand that has been conventionally used for the production of this type of casting can be used without limitation. The method of burying the casting structure is not particularly limited. You may arrange a structure for.
そして、鋳型に溶融金属を注湯し、鋳込みを行う。具体的には、注湯口から溶融金属を注ぎ入れ、鋳造を行う。このとき、本考案の鋳物製造用構造体は、熱間強度が維持され、熱分解に伴う熱収縮が小さいため、各鋳物製造用構造体のひび割れや、鋳物製造用構造体自体の破損が抑制され、溶融金属の鋳物製造用構造体への差込みや鋳物砂などの付着も生じにくい。 Then, the molten metal is poured into the mold for casting. Specifically, casting is performed by pouring molten metal through a pouring port. At this time, the structure for manufacturing castings of the present invention maintains its hot strength and undergoes little thermal shrinkage due to thermal decomposition, so cracks in each structure for manufacturing castings and damage to the structure itself for manufacturing castings are suppressed. In addition, it is difficult for the molten metal to be inserted into the structure for manufacturing castings and for the adhesion of foundry sand.
鋳造後、所定の温度まで冷却し、鋳枠を解体して鋳物砂を取り除き、更にブラスト処理によって鋳物製造用構造体を取り除いて鋳物を露呈させる。この時、前記熱硬化性樹脂が熱分解しているため、鋳物製造用構造体の除去処理は容易である。その後必要に応じて鋳物に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 casting, the casting is cooled to a predetermined temperature, the flask is dismantled to remove the foundry sand, and the casting structure is removed by blasting to expose the casting. At this time, since the thermosetting resin is thermally decomposed, the casting manufacturing structure can be easily removed. After that, if necessary, the casting is subjected to post-treatment such as trimming to complete the production of the casting.
本実施形態の構造体３を用いて鋳物を製造する場合、構造体３が有する開口部３３のうちの少なくとも一つにキャビティを設けるとともに、該構造体３を鋳物砂内の所定位置に埋設して砂型を形成してもよい。砂型を形成するとき、構造体３は、該構造体３が有する開口部３３のうちの一部の開口部３３（すなわち少なくとも一つの開口部３３）を残して埋設されてもよい。このとき、埋設されていない開口部３３の全域が鋳物砂外にあってもよいし、該埋設されていない開口部３３の一部が鋳物砂内にあってもよい。
When a casting is produced using the
以上、本考案をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本考案は前記実施形態に制限されない。 Although the present invention has been described above based on its preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments.
上述した実施形態に関し、本考案は更に以下の付記を開示する。 With respect to the above-described embodiments, the present invention further discloses the following remarks.
＜１＞
本体部と、該本体部の少なくとも一部を被覆する表面層とを有する鋳物製造用構造体であって、
前記本体部は、有機繊維、無機繊維、平均粒径１μｍ超５０μｍ未満の第１無機粒子、及び第１バインダーを含有し、
前記表面層は、平均粒径１μｍ以上１００μｍ以下の第２無機粒子、粘土鉱物、及び前記第１バインダーと同種又は異種の第２バインダーを含み、該第２バインダーは１００質量部の前記第２無機粒子に対して７質量部以上４０質量部以下含有する、鋳物製造用構造体。
<1>
A casting manufacturing structure comprising a main body and a surface layer covering at least a portion of the main body,
The main body contains organic fibers, inorganic fibers, first inorganic particles having an average particle size of more than 1 μm and less than 50 μm, and a first binder,
The surface layer contains second inorganic particles having an average particle size of 1 μm or more and 100 μm or less, a clay mineral, and a second binder that is the same or different from the first binder, and the second binder is 100 parts by mass of the second inorganic A structure for manufacturing castings, containing 7 parts by mass or more and 40 parts by mass or less based on the particles.
＜２＞
前記第１無機粒子の平均粒径が１μｍ超３０μｍ以下であり、
前記本体部は前記第１無機粒子を４０質量％以上８０質量％以下含む、前記＜１＞に記載の鋳物製造用構造体。
＜３＞
第１無機粒子の平均粒径が５μｍ以上３０μｍ以下である、前記＜１＞又は前記＜２＞に記載の鋳物製造用構造体。
＜４＞
前記本体部は、第１無機粒子を該本体部全体の質量に対し、４５質量％以上６５質量％以下含む、前記＜１＞ないし前記＜３＞のいずれか１に記載の鋳物製造用構造体。
<2>
The average particle size of the first inorganic particles is more than 1 μm and 30 μm or less,
The structure for manufacturing castings according to <1>, wherein the main body contains 40% by mass or more and 80% by mass or less of the first inorganic particles.
<3>
The structure for producing castings according to <1> or <2> above, wherein the first inorganic particles have an average particle size of 5 μm or more and 30 μm or less.
<4>
The structure for manufacturing castings according to any one of <1> to <3>, wherein the main body contains 45% by mass or more and 65% by mass or less of the first inorganic particles with respect to the mass of the entire main body. .
＜５＞
前記粘土鉱物を１００質量部の前記第２無機粒子に対して１．５質量部以上５０質量部以下含有する、前記＜１＞ないし前記＜４＞のいずれか１に記載の鋳物製造用構造体。
＜６＞
前記第２無機粒子の平均粒径Ｄ２に対する前記第１無機粒子の平均粒径Ｄ１の比Ｄ１／Ｄ２が０．１以上２．５以下である、前記＜１＞ないし前記＜５＞のいずれか１に記載の鋳物製造用構造体。
＜７＞
前記表面層の質量減少率が０％以上１０％以下である、前記＜１＞ないし前記＜６＞のいずれか１に記載の鋳物製造用構造体。
<5>
The structure for manufacturing castings according to any one of <1> to <4>, wherein the clay mineral is contained in an amount of 1.5 parts by mass or more and 50 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the second inorganic particles. .
<6>
Any one of <1> to <5>, wherein the ratio D1/D2 of the average particle diameter D1 of the first inorganic particles to the average particle diameter D2 of the second inorganic particles is 0.1 or more and 2.5 or less. 2. The structure for manufacturing castings according to 1.
<7>
The structure for manufacturing castings according to any one of <1> to <6>, wherein the mass reduction rate of the surface layer is 0% or more and 10% or less.
＜８＞
前記第２バインダーが無機バインダーを含む、前記＜１＞ないし前記＜７＞のいずれか１に記載の鋳物製造用構造体。
＜９＞
前記第２バインダーは、硫酸塩、珪酸塩、燐酸塩、リチウムシリケート、ジルコニアゾル、コロイダルシリカ、アルミナゾルからなる群より選ばれる一種又は二種以上を含む、前記＜１＞ないし前記＜８＞のいずれか１に記載の鋳物製造用構造体。
＜１０＞
前記表面層は、前記第２無機粒子を、該表面層全体の質量に対し４０質量％以上９０質量％以下含む、前記＜１＞ないし前記＜９＞のいずれか１に記載の鋳物製造用構造体。
＜１１＞
前記本体部は、有機繊維を、該本体部全体の質量に対し８質量％以上３０質量％以下含む、前記＜１＞ないし前記＜１０＞のいずれか１に記載の鋳物製造用構造体。
<8>
The structure for manufacturing castings according to any one of <1> to <7>, wherein the second binder contains an inorganic binder.
<9>
The second binder includes one or more selected from the group consisting of sulfate, silicate, phosphate, lithium silicate, zirconia sol, colloidal silica, and alumina sol, any of <1> to <8>. 2. A structure for manufacturing castings according to
<10>
The structure for manufacturing castings according to any one of <1> to <9>, wherein the surface layer contains 40% by mass or more and 90% by mass or less of the second inorganic particles with respect to the total mass of the surface layer. body.
<11>
The structure for manufacturing castings according to any one of <1> to <10>, wherein the main body contains 8% by mass or more and 30% by mass or less of the organic fiber with respect to the mass of the entire main body.
＜１２＞
前記第２バインダーが粒子状であり、該第２バインダーの平均粒径が前記第２無機粒子の平均粒径の１０％以下である、前記＜１＞ないし前記＜１１＞のいずれか１に記載の鋳物製造用構造体。
＜１３＞
前記第２バインダーの比重が、前記第２無機粒子の比重よりも低い、前記＜１＞ないし前記＜１２＞のいずれか１に記載の鋳物製造用構造体。
＜１４＞
前記表面層の空隙率が所定値以上所定値以下である、前記＜１＞ないし前記＜１３＞のいずれか１に記載の鋳物製造用構造体。
<12>
Any one of <1> to <11> above, wherein the second binder is particulate and the average particle size of the second binder is 10% or less of the average particle size of the second inorganic particles. casting manufacturing structures.
<13>
The structure for manufacturing castings according to any one of <1> to <12>, wherein the specific gravity of the second binder is lower than the specific gravity of the second inorganic particles.
<14>
The structure for manufacturing castings according to any one of <1> to <13>, wherein the surface layer has a porosity of a predetermined value or more and a predetermined value or less.
＜１５＞
有機繊維には、木材パルプが含まれる、前記＜１＞ないし前記＜１４＞のいずれか１に記載の鋳物製造用構造体。
＜１６＞
無機繊維として、炭素繊維を含む、前記＜１＞ないし前記＜１５＞のいずれか１に記載の鋳物製造用構造体。
＜１７＞
前記本体部は、無機繊維を、該本体部全体の質量に対し、１．５質量％以上３５質量％以下含む、前記＜１＞ないし前記＜１６＞のいずれか１に記載の鋳物製造用構造体。
＜１８＞
有機繊維と無機繊維の質量比（無機繊維／有機繊維）は、無機繊維が炭素繊維の場合には、０．１以上０．８以下である、前記＜１＞ないし前記＜１７＞のいずれか１に記載の鋳物製造用構造体。
<15>
The structure for producing castings according to any one of <1> to <14>, wherein the organic fibers include wood pulp.
<16>
The structure for manufacturing castings according to any one of <1> to <15> above, containing carbon fibers as the inorganic fibers.
<17>
The structure for manufacturing castings according to any one of <1> to <16>, wherein the main body contains inorganic fibers in an amount of 1.5% by mass or more and 35% by mass or less with respect to the mass of the entire main body. body.
<18>
Any one of <1> to <17> above, wherein the mass ratio of organic fibers to inorganic fibers (inorganic fibers/organic fibers) is 0.1 or more and 0.8 or less when the inorganic fibers are carbon fibers. 2. The structure for manufacturing castings according to 1.
＜１９＞
前記第１無機粒子としては、黒鉛、ムライト、黒曜石、ジルコニア、ジルコン、雲母、シリカ、中空セラミックス、フライアッシュ及びアルミナのうち、一種を単独で又は二種以上を選択して含む、前記＜１＞ないし前記＜１８＞のいずれか１に記載の鋳物製造用構造体。
＜２０＞
前記第１バインダーとして、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を含む、前記＜１＞ないし前記＜１９＞のいずれか１に記載の鋳物製造用構造体。
＜２１＞
前記本体部は、前記第１バインダーを、該本体部全体の質量に対し、１６質量％以上４０質量％以下含む、前記＜１＞ないし前記＜２０＞のいずれか１に記載の鋳物製造用構造体。
<19>
As the first inorganic particles, one of graphite, mullite, obsidian, zirconia, zircon, mica, silica, hollow ceramics, fly ash, and alumina may be used alone or two or more of them may be selected from <1>. or the structure for manufacturing castings according to any one of <18>.
<20>
The structure for manufacturing castings according to any one of <1> to <19>, wherein the first binder contains a thermosetting resin such as a phenol resin, an epoxy resin, or a furan resin.
<21>
The casting manufacturing structure according to any one of <1> to <20>, wherein the main body contains the first binder in an amount of 16% by mass or more and 40% by mass or less with respect to the mass of the entire main body. body.
＜２２＞
前記第２無機粒子は、ジルコン、ムライト、アルミナのうち、一種を単独で又は二種以上を含む、前記＜１＞ないし前記＜２１＞のいずれか１に記載の鋳物製造用構造体。
＜２３＞
前記粘土鉱物としては、アタパルジャイト、セピオライト群より選ばれる一種又は二種以上を含む、前記＜１＞ないし前記＜２２＞のいずれか１に記載の鋳物製造用構造体。
＜２４＞
前記表面層は、前記粘土鉱物を、１．６質量％以上２５質量％以下含む、前記＜１＞ないし前記＜２３＞のいずれか１に記載の鋳物製造用構造体。
＜２５＞
前記表面層は、第２バインダーを、７質量％以上３０質量％以下を含む、前記＜１＞ないし前記＜２４＞のいずれか１に記載の鋳物製造用構造体。
<22>
The structure for manufacturing castings according to any one of <1> to <21>, wherein the second inorganic particles include one or more of zircon, mullite, and alumina.
<23>
The structure for producing castings according to any one of <1> to <22> above, wherein the clay mineral includes one or more selected from the group of attapulgite and sepiolite.
<24>
The structure for manufacturing castings according to any one of <1> to <23>, wherein the surface layer contains 1.6% by mass or more and 25% by mass or less of the clay mineral.
<25>
The structure for manufacturing castings according to any one of <1> to <24>, wherein the surface layer contains 7% by mass or more and 30% by mass or less of the second binder.
＜２６＞
前記第１無機粒子の平均粒径が１０μｍ以上３５μｍ以下であり、
前記第２無機粒子の平均粒径が１５μｍ以上２５μｍ以下であり、
前記第２無機粒子の平均粒径Ｄ２に対する前記第１無機粒子の平均粒径Ｄ１の比Ｄ１／Ｄ２が０．５以上１．８以下であり、
前記本体部は、
前記第１無機粒子を、前記本体部全体の質量に対し、５０質量％以上６０質量％以下含み、
有機繊維を、前記本体部全体の質量に対し、１０質量％以上２０質量％以下含み、
無機繊維を、前記本体部全体の質量に対し、２質量％以上２０質量％以下を含み、
無機繊維が炭素繊維を含み、
有機繊維と無機繊維の質量比（無機繊維／有機繊維）が０．５以上１以下であり、
前記第１バインダーを、前記本体部全体の質量に対し、１５質量％以上２５質量％以下含み、
前記本体部の厚みが０．８ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、
前記表面層は、
前記粘土鉱物を、前記第２無機粒子１００質量部に対して、２．２質量部以上１０質量部以下含み、
質量減少率が５％以下０．５％以上であり、
前記第２無機粒子を、前記表面層全体の質量に対し、７０質量％以上９０質量％以下含み、
前記粘土鉱物を、２質量％以上１０質量％以下含み、
前記第２バインダーを、１００質量部の前記第２無機粒子に対して８質量部以上３０質量部以下含み、
前記第２バインダーを、８質量％以上２０質量％以下含み、
前記表面層の厚みが、２００μｍ以上７００μｍ以下である、前記＜１＞ないし前記＜２５＞のいずれか１に記載の鋳物製造用構造体。
<26>
The average particle diameter of the first inorganic particles is 10 μm or more and 35 μm or less,
The average particle size of the second inorganic particles is 15 μm or more and 25 μm or less,
The ratio D1/D2 of the average particle diameter D1 of the first inorganic particles to the average particle diameter D2 of the second inorganic particles is 0.5 or more and 1.8 or less,
The main body is
50% by mass or more and 60% by mass or less of the first inorganic particles with respect to the mass of the entire main body,
10% by mass or more and 20% by mass or less of organic fibers with respect to the mass of the entire main body,
2% by mass or more and 20% by mass or less of inorganic fibers with respect to the mass of the entire main body,
the inorganic fibers include carbon fibers;
The mass ratio of organic fibers to inorganic fibers (inorganic fibers/organic fibers) is 0.5 or more and 1 or less,
15% by mass or more and 25% by mass or less of the first binder with respect to the mass of the entire main body,
The body portion has a thickness of 0.8 mm or more and 5 mm or less,
The surface layer is
2.2 parts by mass or more and 10 parts by mass or less of the clay mineral with respect to 100 parts by mass of the second inorganic particles,
The mass reduction rate is 5% or less and 0.5% or more,
70% by mass or more and 90% by mass or less of the second inorganic particles relative to the mass of the entire surface layer;
2% by mass or more and 10% by mass or less of the clay mineral,
8 parts by mass or more and 30 parts by mass or less of the second binder with respect to 100 parts by mass of the second inorganic particles,
8% by mass or more and 20% by mass or less of the second binder,
The structure for manufacturing castings according to any one of <1> to <25>, wherein the surface layer has a thickness of 200 μm or more and 700 μm or less.
＜２７＞
前記＜１＞ないし前記＜２６＞のいずれか１に記載の鋳物製造用構造体を、鋳鋼の鋳造における湯道又は揚がり湯道として使用する使用方法。
＜２８＞
前記＜１＞ないし＜２６＞のいずれか１に記載の鋳物製造用構造体を、該鋳物製造用構造体が有する開口部のうちの一部の開口部を残して鋳物砂に埋設する工程を有する、鋳鋼用鋳型の製造方法。
＜２９＞
前記＜１＞ないし＜２６＞のいずれか１に記載の鋳物製造用構造体を、該鋳物製造用構造体が有する開口部のうちの一部の開口部を残して鋳物砂に埋設し、鋳型を製造する鋳型製造工程と、
前記鋳型に溶融金属を注湯する鋳込み工程とを有する、鋳鋼鋳物の製造方法。
<27>
A method of using the structure for manufacturing castings according to any one of <1> to <26> as a runner or a lifting runner in casting of cast steel.
<28>
A step of burying the casting manufacturing structure according to any one of the above <1> to <26> in foundry sand leaving a part of the openings of the casting manufacturing structure. A method for manufacturing a mold for cast steel.
<29>
The casting manufacturing structure according to any one of the above <1> to <26> is embedded in casting sand leaving a part of the openings of the casting manufacturing structure, leaving a part of the openings of the casting manufacturing structure, a mold manufacturing process for manufacturing the
and a casting step of pouring molten metal into the mold.
以下、実施例により本考案を更に詳細に説明する。しかしながら本考案の範囲は、かかる実施例に制限されない。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples. However, the scope of the invention is not limited to such examples.
〔実施例１〕
下記原料スラリーを用いて繊維積層体を抄造した後、該繊維積層体を脱水、乾燥し、図３（図中の寸法はｍｍである）に示す湯口用のランナー１を得た。ランナー１は、ストレート形状の本体部（以下「ストレート管」ともいう。）１１，１２と、エルボ形状の本体部（以下「エルボ管」ともいう。）１４，１６とを含む。なお、本体部の組成は表１に示すとおりとした。
[Example 1]
After making a fiber laminate using the following raw material slurry, the fiber laminate was dewatered and dried to obtain a
＜原料スラリーの調製＞
下記配合の有機繊維と無機繊維を水に分散させて約１質量％（水性スラリーに対し、有機繊維及び無機繊維の合計質量が１質量％）の水性スラリーを調製した後、該スラリーに第１無機粒子と第１バインダーと下記凝集剤、紙力強化剤を表１記載の本体部を得ることができるように配合し、それぞれの原料スラリーを調製した。なお、有機繊維、無機繊維、第１無機粒子及び第１バインダーの合計を１００質量部（固形分換算）として、凝集剤は０．６２５質量部、紙力強化剤は０．０２５質量部（固形分換算）となるようにスラリーに配合した。なお、表１に示すそれぞれの成分は、下記のとおりである。
<Preparation of raw material slurry>
After preparing an aqueous slurry of about 1% by mass (the total mass of organic fibers and inorganic fibers is 1% by mass with respect to the aqueous slurry) by dispersing organic fibers and inorganic fibers in the following composition in water, the slurry is added to the first Inorganic particles, a first binder, the following flocculant, and a paper strength agent were blended so as to obtain the main body shown in Table 1, and raw material slurries were prepared. When the total of the organic fiber, the inorganic fiber, the first inorganic particles and the first binder is 100 parts by mass (in terms of solid content), the flocculant is 0.625 parts by mass and the paper strength agent is 0.025 parts by mass (solid (converted to minutes). In addition, each component shown in Table 1 is as follows.
＜有機繊維＞
・有機繊維：新聞古紙（平均繊維長１ｍｍ、フリーネス１５０ｃｃ）
<Organic fiber>
・Organic fiber: waste newspaper (
＜無機繊維＞
・無機繊維：炭素繊維〔繊維長３ｍｍ、繊維幅１１μｍ（長軸／短軸比＝２７３）〕
<Inorganic fiber>
・ Inorganic fiber: carbon fiber [
＜第１無機粒子＞
・ムライト：平均粒径２１μｍ、比重３．１
<First inorganic particles>
・Mullite: average particle size 21 μm, specific gravity 3.1
＜第１バインダー＞
・フェノール樹脂（レゾールタイプ）：窒素雰囲気中で１０００℃における減量率４４％（ＴＧ熱分析測定）〕
<First binder>
Phenolic resin (resole type): weight loss rate of 44% at 1000 ° C. in a nitrogen atmosphere (TG thermal analysis measurement)]
＜凝集剤＞
・凝集剤：ポリアミドエピクロロヒドリン
<Flocculant>
・Flocculant: Polyamide epichlorohydrin
＜紙力強化剤＞
・紙力強化剤：カルボキシメチルセルロースの１質量％水溶液
<Paper strength agent>
・ Paper strength agent: 1% by mass aqueous solution of carboxymethyl cellulose
＜分散媒＞
・分散媒：水
<Dispersion medium>
・Dispersion medium: water
＜抄造・脱水工程＞
抄造型として、前記の本体部（ストレート管とエルボ管）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/dehydration process>
As a papermaking mold, a mold having a cavity forming surface corresponding to the main body (straight tube and elbow tube) was used. A net with a predetermined mesh size is arranged on the cavity forming surface of the mold, and a large number of communication holes are formed for communicating the cavity forming surface with the outside. The mold is composed of a pair of split molds. The raw material 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 holes, and a predetermined fiber laminate is deposited on the surface of the net. let me After injection of a predetermined amount of raw material slurry was completed, pressurized air was injected into the papermaking mold to dehydrate the fiber laminate. The pressure of pressurized air was 0.2 MPa, and the time required for dehydration was about 30 seconds.
＜乾燥工程＞
乾燥型として、前記の本体部（ストレート管とエルボ管）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。前記繊維積層体を抄造型から取り出し、それを２００℃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空気（０．２ＭＰａ）を該弾性中子に注入して該弾性中子を膨らませ、該弾性中子で前記繊維積層体を乾燥型の内面に押し付けて、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。加圧乾燥（６０秒間）を行った後、弾性中子内の加圧空気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、熱硬化された本体部を得た。
<Drying process>
As a drying mold, a mold having a cavity forming surface corresponding to the main body (straight pipe and elbow pipe) was used. A large number of communication holes are formed in the mold for communicating the cavity forming surface with the outside. The mold is composed of a pair of split molds. The fiber laminate was removed from the papermaking mold and transferred to a drying mold heated to 200°C. Then, a bag-shaped elastic core is inserted from the upper opening of the dry mold, and pressurized air (0.2 MPa) is injected into the elastic core in the sealed dry mold to thereby The elastic core was inflated, and the fiber laminate was pressed against the inner surface of the drying mold by the elastic core, and the fiber laminate was dried while transferring the inner surface shape of the drying mold to the surface of the fiber laminate. After pressurized drying (60 seconds), the pressurized air in the elastic core is released, the elastic core is shrunk and removed from the drying mold. A hardened body was obtained.
＜第２無機粒子を主成分とする塗液組成物の調製＞
第２無機粒子、粘土鉱物、第２バインダーの組成及び配合率（質量比率）が表１に示すような固形分材料と、水とを攪拌機にて１５分間撹拌し、第２無機粒子を主成分とする塗液組成物を得た。なお、表１に示すそれぞれの成分は、下記のとおりである。また、水の量は、表１記載の固形分濃度（質量％、表中「％」で示す）に調整する量である。
<Preparation of Coating Liquid Composition Containing Second Inorganic Particles as Main Component>
A solid material having a composition and blending ratio (mass ratio) of the second inorganic particles, clay mineral, and second binder shown in Table 1 and water were stirred for 15 minutes with a stirrer, and the second inorganic particles were the main component. A coating liquid composition was obtained. In addition, each component shown in Table 1 is as follows. Further, the amount of water is an amount to adjust the solid content concentration (% by mass, indicated by "%" in the table) shown in Table 1.
＜第２無機粒子＞
・ムライト：平均粒径２０．０μｍ、比重３．１
<Second inorganic particles>
・Mullite: average particle size 20.0 μm, specific gravity 3.1
＜粘土鉱物＞
・アタパルジャイト
<Clay mineral>
・Attapulgite
＜第２バインダー＞
・コロイダルシリカ：平均粒径２２ｎｍ
<Second binder>
・ Colloidal silica: average particle size 22 nm
＜表面層の形成＞
前記熱硬化された本体部（ストレート管とエルボ管）をそれぞれ片方の開放末端を封鎖した状態とし、それらの内部に、上記で調製した塗液組成物を上端まで流し込んで、１０秒間静置後、上下逆転し、塗液組成物を排出した。自然乾燥した後、２００℃で３０分間、熱風乾燥機で乾燥させ、表面層が形成された鋳物製造用構造体を得た。
<Formation of surface layer>
One open end of each of the heat-cured body portions (straight tube and elbow tube) is closed, and the coating liquid composition prepared above is poured into them to the upper end and allowed to stand for 10 seconds. , turned upside down, and discharged the coating liquid composition. After air-drying, it was dried with a hot air dryer at 200° C. for 30 minutes to obtain a casting manufacturing structure having a surface layer formed thereon.
〔実施例２〕
本体部及び表面層の組成及び厚みを、表１のように変更した以外は、実施例１と様にして鋳物製造用構造体を得た。なお、表１に示す成分は、下記のとおりである。
＜第１無機粒子＞
・黒曜石：平均粒径３０μｍ、比重２．４
[Example 2]
A structure for casting was obtained in the same manner as in Example 1, except that the composition and thickness of the main body and surface layer were changed as shown in Table 1. In addition, the components shown in Table 1 are as follows.
<First inorganic particles>
・ Obsidian: average particle size 30 μm, specific gravity 2.4
〔実施例３〕
本体部及び表面層の組成及び厚みを、表１のように変更した以外は、実施例１と同様にして鋳物製造用構造体を得た。なお、表１に示す成分は、下記のとおりである。
＜第１無機粒子＞
・球状シリカ：球形状、平均粒径１４μｍ、比重２．２
[Example 3]
A structure for casting was obtained in the same manner as in Example 1, except that the composition and thickness of the main body and surface layer were changed as shown in Table 1. In addition, the components shown in Table 1 are as follows.
<First inorganic particles>
・Spherical silica: spherical shape,
〔実施例４及び５〕
本体部及び表面層の組成及び厚みを、表１のように変更した以外は、実施例１と同様にして鋳物製造用構造体を得た。
[Examples 4 and 5]
A structure for casting was obtained in the same manner as in Example 1, except that the composition and thickness of the main body and surface layer were changed as shown in Table 1.
〔実施例６及び７〕
本体部及び表面層の組成及び厚みを、表１のように変更した以外は、実施例１と同様にして鋳物製造用構造体を得た。
[Examples 6 and 7]
A structure for casting was obtained in the same manner as in Example 1, except that the composition and thickness of the main body and surface layer were changed as shown in Table 1.
〔比較例１〕
本体部の組成及び厚みを表１のように変更し、得られた本体部の表面に表面層を形成しなかった。このようにして得られた本体部を比較例１の鋳物製造用構造体とした。
[Comparative Example 1]
The composition and thickness of the main body were changed as shown in Table 1, and no surface layer was formed on the surface of the obtained main body. The main body portion thus obtained was used as a structure for manufacturing castings of Comparative Example 1.
〔比較例２〕
本体部及び表面層の組成及び厚みを、表１のように変更した以外は、実施例１と同様にして鋳物製造用構造体を得た。なお、表１に示す成分は、下記のとおりである。
＜第１無機粒子＞
・球状シリカ：球形状、平均粒径８０μｍ、比重２．２
[Comparative Example 2]
A structure for casting was obtained in the same manner as in Example 1, except that the composition and thickness of the main body and surface layer were changed as shown in Table 1. In addition, the components shown in Table 1 are as follows.
<First inorganic particles>
・Spherical silica: spherical shape, average particle size 80 μm, specific gravity 2.2
〔比較例３〕
本体部及び表面層の組成及び厚みを、表１のように変更した以外は、実施例１と同様にして鋳物製造用構造体を得た。比較例３において、表面層は、粘度鉱物及び第２バインダーを含んでいない。なお、表１に示す成分は、下記のとおりである。
＜第２無機粒子＞
・コロイダルシリカ：平均粒径２２ｎｍ
[Comparative Example 3]
A structure for casting was obtained in the same manner as in Example 1, except that the composition and thickness of the main body and surface layer were changed as shown in Table 1. In Comparative Example 3, the surface layer does not contain a clay mineral and a second binder. In addition, the components shown in Table 1 are as follows.
<Second inorganic particles>
・ Colloidal silica: average particle size 22 nm
〔比較例４〕
本体部及び表面層の組成及び厚みを、表１のように変更した以外は、実施例１と同様にして鋳物製造用構造体を得た。なお、表１に示す成分は、下記のとおりである。
＜第１無機粒子＞
・球状シリカ：球形状、平均粒径３７μｍ、比重２．２
[Comparative Example 4]
A structure for casting was obtained in the same manner as in Example 1, except that the composition and thickness of the main body and surface layer were changed as shown in Table 1. In addition, the components shown in Table 1 are as follows.
<First inorganic particles>
・Spherical silica: spherical shape, average particle size 37 μm, specific gravity 2.2
＜表面層の厚み測定＞
本体部の表面に形成された表面層の厚みは、表面層形成後の鋳物製造用構造体の厚みと表面層形成前の本体部の厚みを測定し、その差分から求めた。ここで、表面層形成前の本体部の厚みは、目印をつけた任意の１０箇所をダイヤルキャリパゲージ〔株式会社ミツトヨ製、コードＮｏ．２０９－６１１、符号ＤＣＧＯ－５０ＲＬ〕で測定しその平均値をとって求めたものであり、表面層形成後の鋳物製造用構造体の厚みは前記本体部で目印をつけた任意の１０箇所に相当する部位をダイヤルキャリパゲージ〔株式会社ミツトヨ製、コードＮｏ．２０９－６１１、符号ＤＣＧＯ－５０ＲＬ〕で測定しその平均値をとって求めたものである。
<Measurement of surface layer thickness>
The thickness of the surface layer formed on the surface of the main body was obtained from the difference between the thickness of the structure for casting after the surface layer was formed and the thickness of the main body before the surface layer was formed. Here, the thickness of the main body portion before forming the surface layer was measured by using a dial caliper gauge [manufactured by Mitutoyo Co., Ltd., code No. 1] at any 10 marked points. 209-611, code DCGO-50RL], and the average value was obtained. A dial caliper gauge [manufactured by Mitutoyo Co., Ltd., code No. 209-611, code DCGO-50RL], and the average value thereof is obtained.
実施例及び比較例の鋳物製造用構造体について、鋳物製造用構造体及び表面層の強度を、以下のようにして評価した。その結果を、表１に示す。
＜鋳物製造用構造体の強度の評価＞
鋳物製造用構造体の強度を最大曲げ強度にて評価した。
実施例及び比較例の鋳物製造用構造体につき、縦６０ｍｍ×横１５ｍｍを有する板状のサンプルを切り出し、このサンプルに対して、ＪＩＳ Ｋ７０１７の３点曲げ試験法に準じて評価を行い、最大曲げ強度（Ｎ）を測定した。なお、測定時における支点間距離は４０ｍｍ、押し込み速度は１．０ｍｍ／秒とした。
＜鋳物製造用構造体の表面層の強度の評価＞
ＪＩＳ Ｋ５６００－５－４：１９９９「塗料一般試験方法引っかき硬度（鉛筆法）」を準用して測定した。表面層に鉛筆（固定角度４５°、荷重７５０ｇ）を押し付けることにより引っかき度（鉛筆法）を測定した。この引っかき硬度を、表面層の鉛筆硬度とした。表面層の鉛筆強度を、表面層の強度の指標として用いた。
The strengths of the structures for manufacturing castings and the surface layers of the structures for manufacturing castings of Examples and Comparative Examples were evaluated as follows. The results are shown in Table 1.
<Evaluation of strength of structure for manufacturing castings>
The strength of the casting manufacturing structure was evaluated by the maximum bending strength.
A plate-shaped sample having a length of 60 mm and a width of 15 mm was cut out from the structures for manufacturing castings of Examples and Comparative Examples, and this sample was evaluated according to the three-point bending test method of JIS K7017. Strength (N) was measured. The distance between the fulcrums during the measurement was 40 mm, and the pushing speed was 1.0 mm/sec.
<Evaluation of the strength of the surface layer of the structure for manufacturing castings>
It was measured according to JIS K5600-5-4: 1999 "Scratch Hardness (Pencil Method), General Test Method for Paints". The scratch degree (pencil method) was measured by pressing a pencil (fixed angle 45°, load 750 g) against the surface layer. This scratch hardness was taken as the pencil hardness of the surface layer. The pencil strength of the surface layer was used as an index of the strength of the surface layer.
表１に示す結果から、明らかなとおり、比較例１～４に対し、実施例１～５の鋳物製造用構造体は、該鋳物製造用構造体自体や、表面層が充分な強度を有していた。 As is clear from the results shown in Table 1, compared to Comparative Examples 1 to 4, the structures for manufacturing castings of Examples 1 to 5 have sufficient strength in the structures for manufacturing castings themselves and in the surface layer. was
また、実施例１及び比較例１の鋳物製造用構造体について、焼着性を以下のようにして評価した。
＜焼着性の評価＞
実施例１及び比較例１の鋳物製造用構造体を鋳型として、鋳物製造用構造体を鋳物砂に埋設し、鋳鋼を含む１５４０℃の溶融金属を流し込み、鋳物を製造した。鋳物の製造が終わった後に、製造された鋳物を取り出し、該鋳物に形成された焼着部分の有無によって焼着性を評価した。具体的には、製造された鋳物の表面における、該鋳物と鋳物製造用構造体との接触部分を評価箇所とした。評価箇所である鋳物表面に、鋳物製造時に流し込んだ溶融金属が鋳物製造用構造体を破壊して固着した部分や、鋳物砂由来の付着物を巻き込んで固着した部分が存在するか否かにより、焼着性を評価した。
In addition, the seizure properties of the structures for manufacturing castings of Example 1 and Comparative Example 1 were evaluated as follows.
<Evaluation of seizure property>
Using the structures for producing castings of Example 1 and Comparative Example 1 as molds, the structures for producing castings were embedded in foundry sand, and molten metal containing cast steel at 1540° C. was poured into them to produce castings. After the production of the casting was completed, the produced casting was taken out, and the seizure property was evaluated based on the presence or absence of a seized portion formed on the casting. Specifically, the contact portion between the casting and the structure for manufacturing the casting on the surface of the casting was evaluated. Depending on whether or not there are parts on the surface of the casting, which is the evaluation point, where the molten metal that was poured during casting production destroyed the structure for casting production and adhered, or where there was a part where deposits derived from casting sand were involved and adhered. Sinterability was evaluated.
実施例１の鋳物製造用構造体を用いて製造された鋳物には、焼着部分は存在しなかった。一方、比較例１の鋳物製造用構造体を用いて製造された鋳物には、焼着部分が存在していた。したがって、実施例１の鋳物製造用構造体は、鋳物製造時に焼着を抑制できることが分かる。 The casting produced using the casting production structure of Example 1 did not have any seized parts. On the other hand, the casting produced using the structure for producing castings of Comparative Example 1 had a seized portion. Therefore, it can be seen that the structure for producing castings of Example 1 can suppress seizure during production of castings.
１ 鋳造用ランナー（湯道）
１１，１２ ストレート管
１３、１５ 嵌合部材
１４，１６ エルボ管
２ キャビティ部
３ 鋳物製造用構造体
３１ 本体部
３２ 表面層
1 Casting runner (runner)
Claims (11)
前記本体部は、有機繊維、無機繊維、平均粒径１μｍ超５０μｍ未満の第１無機粒子、及び第１バインダーを含有し、
前記表面層は、平均粒径１μｍ以上１００μｍ以下の第２無機粒子、粘土鉱物、及び前記第１バインダーと同種又は異種の第２バインダーを含み、該第２バインダーは１００質量部の前記第２無機粒子に対して７質量部以上４０質量部以下含有する、鋳物製造用構造体。 A casting manufacturing structure comprising a main body and a surface layer covering at least a portion of the main body,
The main body contains organic fibers, inorganic fibers, first inorganic particles having an average particle size of more than 1 μm and less than 50 μm, and a first binder,
The surface layer contains second inorganic particles having an average particle size of 1 μm or more and 100 μm or less, a clay mineral, and a second binder that is the same or different from the first binder, and the second binder is 100 parts by mass of the second inorganic A structure for manufacturing castings, containing 7 parts by mass or more and 40 parts by mass or less based on the particles.
前記本体部は前記第１無機粒子を４０質量％以上８０質量％以下含む、請求項１に記載の鋳物製造用構造体。 The average particle size of the first inorganic particles is more than 1 μm and 30 μm or less,
2. The structure for casting production according to claim 1, wherein said main body contains said first inorganic particles in an amount of 40% by mass or more and 80% by mass or less.
前記第２無機粒子の平均粒径が１５μｍ以上２５μｍ以下であり、
前記第２無機粒子の平均粒径Ｄ２に対する前記第１無機粒子の平均粒径Ｄ１の比Ｄ１／Ｄ２が０．５以上１．８以下であり、
前記本体部は、
前記第１無機粒子を、前記本体部全体の質量に対し、５０質量％以上６０質量％以下含み、
有機繊維を、前記本体部全体の質量に対し、１０質量％以上２０質量％以下含み、
無機繊維を、前記本体部全体の質量に対し、２質量％以上２０質量％以下を含み、 無機繊維が炭素繊維を含み、
有機繊維と無機繊維の質量比（無機繊維／有機繊維）が０．５以上１以下であり、
前記第１バインダーを、前記本体部全体の質量に対し、１５質量％以上２５質量％以下含み、
前記本体部の厚みが０．８ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、
前記表面層は、
前記粘土鉱物を、前記第２無機粒子１００質量部に対して、２．２質量部以上１０質量部以下含み、
質量減少率が５％以下０．５％以上であり、
前記第２無機粒子を、前記表面層全体の質量に対し、７０質量％以上９０質量％以下含み、
前記粘土鉱物を、２質量％以上１０質量％以下含み、
前記第２バインダーを、１００質量部の前記第２無機粒子に対して８質量部以上３０質量部以下含み、
前記第２バインダーを、８質量％以上２０質量％以下含み、
前記表面層の厚みが、２００μｍ以上７００μｍ以下である、請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の鋳物製造用構造体。
The average particle diameter of the first inorganic particles is 10 μm or more and 35 μm or less,
The average particle size of the second inorganic particles is 15 μm or more and 25 μm or less,
The ratio D1/D2 of the average particle diameter D1 of the first inorganic particles to the average particle diameter D2 of the second inorganic particles is 0.5 or more and 1.8 or less,
The main body is
50% by mass or more and 60% by mass or less of the first inorganic particles with respect to the mass of the entire main body,
10% by mass or more and 20% by mass or less of organic fibers with respect to the mass of the entire main body,
2% by mass or more and 20% by mass or less of inorganic fibers with respect to the mass of the entire main body, the inorganic fibers including carbon fibers,
The mass ratio of organic fibers to inorganic fibers (inorganic fibers/organic fibers) is 0.5 or more and 1 or less,
15% by mass or more and 25% by mass or less of the first binder with respect to the mass of the entire main body,
The body portion has a thickness of 0.8 mm or more and 5 mm or less,
The surface layer is
2.2 parts by mass or more and 10 parts by mass or less of the clay mineral with respect to 100 parts by mass of the second inorganic particles,
The mass reduction rate is 5% or less and 0.5% or more,
70% by mass or more and 90% by mass or less of the second inorganic particles relative to the mass of the entire surface layer;
2% by mass or more and 10% by mass or less of the clay mineral,
8 parts by mass or more and 30 parts by mass or less of the second binder with respect to 100 parts by mass of the second inorganic particles,
8% by mass or more and 20% by mass or less of the second binder,
11. The structure for manufacturing castings according to claim 1, wherein the surface layer has a thickness of 200 [mu]m or more and 700 [mu]m or less.
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