JP7217218B2 - 鋳物製造用構造体 - Google Patents

Description

本発明は、鋳物製造用構造体に関する。

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、揚がりを形成している。本出願人は、先に、湯道や揚がりとして使用することができる鋳物製造用構造体を提案している（特許文献１）。

特開２０１２－２４８４１号公報 特開２００６－７７３５０号公報

ところで、筒状の構造体を複数連結したものを、湯道として使用することが行われている。例えば、一方の構造体の嵌合部に、他方の構造体の被嵌合部を嵌合させて形成された筒状体を湯道として用いることが行われている。構造体どうしを嵌合により連結した場合、嵌合部と被嵌合部が嵌合している部分において、一方の構造体と他方の構造体との間に微小の隙間が形成され、一方の構造体の内面と他方の構造体の内面とが不連続である不連続部が形成されてしまう場合がある。このような不連続部は、注湯時に衝撃を受けやすい。

特許文献１の鋳物製造用構造体は、構造体の溶融金属と接する部分の表面に被覆層が形成されたものであり、熱分解ガスを遮蔽しガス欠陥を低減することができる一方、前記不連続部を保護することに関して改善の余地があった。

また、本出願人は、パルプ繊維を含む環状の抄造成形体を提案している（特許文献２参照）。特許文献２の抄造成形体は、内面部又は外面部に設けられた嵌合連結用の突条部を有するものである。特許文献２の抄造成形体は、該抄造成形体に筒状体を嵌合させて連結するときに、突条部をつぶして嵌合させることによって、強固な連結状態を得ることができるものである。特許文献２の抄造成形体も、該抄造成形体と筒状体とを連結した状態において、該成形体の内面と該筒状体の内面とが不連続である不連続部を保護することに関して改善の余地があった。

したがって本発明は、注湯時における被覆層の剥離を抑制することができる鋳物製造用構造体に関する。

本発明は、筒状の胴部と該胴部に連設された嵌合部とを備える鋳物製造用構造体であって、隣り合う一方の前記鋳物製造用構造体の前記胴部における前記嵌合部から遠い側の一端部を、他方の前記鋳物製造用構造体の前記嵌合部に挿入して嵌合させることによって、複数の鋳物製造用構造体を連結可能であり、前記胴部及び嵌合部に、有機繊維、無機繊維、平均粒子径１０～１５０μｍの無機粒子及びバインダーを含有する筒状の本体部を有し、前記本体部の少なくとも内周面に被覆層を有し、前記被覆層は、金属酸化物及び金属のケイ酸塩からなる群から選ばれる平均粒子径１～１００μｍの耐火性無機粒子、バインダー並びに粘土鉱物を含有しており、前記胴部は、前記一端部の内径が他端部の内径よりも１．０ｍｍ以上小さい、鋳物製造用構造体を提供するものである。

本発明は、筒状の胴部と該胴部に連設された嵌合部とを備える鋳物製造用構造体であって、隣り合う一方の前記鋳物製造用構造体の前記胴部における前記嵌合部から遠い側の一端部を、他方の前記鋳物製造用構造体の前記嵌合部に挿入して嵌合させることによって、複数の鋳物製造用構造体を連結可能であり、前記胴部及び嵌合部に、有機繊維、無機繊維、平均粒子径１０～１５０μｍの無機粒子及びバインダーを含有する筒状の本体部を有し、前記本体部の少なくとも内周面に被覆層を有し、前記被覆層は、金属酸化物及び金属のケイ酸塩からなる群から選ばれる平均粒子径１～１００μｍの耐火性無機粒子、バインダー並びに粘土鉱物を含有しており、前記胴部は、前記一端部の内径が他端部の内径よりも１．０ｍｍ以上大きい、鋳物製造用構造体を提供するものである。

本発明によれば、注湯時における被覆層の剥離を抑制することができる。

図１は、本発明の鋳物製造用構造体の好ましい第１実施形態を示す模式断面図である。 図２は、図１に示す鋳物製造用構造体どうしを連結することのより形成された長尺の筒状体を示す模式断面図である。 図３は、図２の要部拡大図である。 図４は、図１に示す鋳物製造用構造体を内部に納めた鋳型の模式断面図である。 図５（ａ）～（ｈ）は、図１に示す鋳物製造用構造体に係る本体部を製造する方法を説明する模式断面図である。 図６（ａ）及び（ｂ）は、図１に示す鋳物製造用構造体に係る被覆層を製造する方法を説明するための模式断面図である。 図７は、本発明の鋳物製造用構造体の好ましい第２実施形態を示す模式断面図であり、図１相当図である。 図８は、図７に示す鋳物製造用構造体どうしを連結することのより形成された長尺の筒状体を示す模式断面図であり、図２相当図である。 図９は、図８の要部拡大図であり、図３相当図である。 図１０（ａ）～（ｄ）は、図１に示す鋳物製造用構造体の変形例を示す模式断面図である。 図１１（ａ）～（ｄ）は、図７に示す鋳物製造用構造体の変形例を示す模式断面図であり、図１０相当図である。 図１２は、実施例１の鋳物製造用構造体の模式断面図である。

以下、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明する。
図１に本発明の鋳物製造用構造体の好ましい第１実施形態に係る鋳物製造用構造体１（以下、構造体１ともいう）を示す。構造体１は、筒状の胴部１１と胴部１１に連設された嵌合部１２とを備えている。構造体１は、図２に示すように、隣り合う一方の構造体１の胴部１１における嵌合部１２から遠い側の一端部１１ａを、他方の構造体１の嵌合部１２に挿入して嵌合させることにより、複数の構造体１を連結可能であり、複数の構造体１を所望の個数連結することにより、所望の長さの長尺の筒状体１０を形成可能となっている。筒状体１０は、図４に示すように、例えば、湯道管として用いることができる。

第１実施形態の構造体１は、図１に示すように、胴部１１及び嵌合部１２に、本体部２１を有し、本体部２１の少なくとも内周面２３に、被覆層２２を有している。本体部２１は、有機繊維、無機繊維、平均粒子径１０～１５０μｍの無機粒子及びバインダーを含有している。被覆層２２は、金属酸化物及び金属のケイ酸塩からなる群から選ばれる平均粒子径１～１００μｍの耐火性無機粒子、バインダー並びに粘土鉱物を含有している。本体部２１及び被覆層２２が含有する各成分については後述する。

第１実施形態の構造体１において、胴部１１は、軸方向Ｚの一端部１１ａの内径Ｄ１が、他端部１１ｂの内径Ｄ２よりも小さくなっており、より具体的には、前記内径Ｄ１は前記内径Ｄ２よりも１．０ｍｍ以上小さくなっている
第１実施形態の構造体１においては、胴部１１の内径は、一端部１１ａ、一端部１１ａと他端部１１ｂとの間に位置する中央部１１ｃ、他端部１１ｂの順に大きくなっており、より具体的には、胴部１１の内径は、一端部１１ａから他端部１１ｂに向かって漸次大きくなっている。また胴部１１は、外径が略一定の円筒形状を有しており、その厚みが、一端部１１ａから他端部１１ｂに向かって漸次小さくなっている。ここで、胴部１１の厚みとは、本体部２１の厚みと被覆層２２の厚みとの合計の厚みを意味する。

第１実施形態において、胴部１１における本体部２１は、その厚みが、軸方向Ｚに亘って一定であってもよいし、軸方向Ｚにおいて変化していてもよい。第１実施形態において、胴部１１における本体部２１は、その厚みが、胴部１１の一端部１１ａ側から他端部１１ｂ側に向かって漸次小さくなっている。

第１実施形態において、胴部１１における被覆層２２は、その厚みが、軸方向Ｚに亘って一定であってもよいし、軸方向Ｚにおいて変化していてもよい。第１実施形態において、被覆層２２は、胴部１１の一端部１１ａ側から他端部１１ｂ側に向かって漸次小さくなっている。第１実施形態において、被覆層２２は、胴部１１における本体部２１の内周面２３ａ側には形成されているが、嵌合部１２における本体部２１の内周面２３ｂ側には形成されていない。

嵌合部１２は、胴部１１の他端部１１ｂに連設されている。嵌合部１２は、本体部２１を有している。第１実施形態において、嵌合部１２と胴部１１とは、連続した本体部２１により、一体として形成されている。嵌合部１２は、その内径Ｗ２が、胴部１１の一端部１１ａの外径Ｗ１よりも大きくなっており、構造体１の嵌合部１２に、他の構造体１の胴部１１の一端部１１ａを挿入することができるようになっている。

第１実施形態の構造体１は、例えば、以下のようにして鋳物の製造に用いることができる。まず、構造体１どうしを連結して、筒状体１０を形成する。そして、図４に示すように、筒状体１０を、砂型１５内の所定位置に埋設する。砂型１５の鋳物砂には、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。そして、筒状体１０の一端に設けられた注湯口１６から溶融金属を注ぎ入れ、キャビティ１７内に溶融金属を供給し、鋳造を行う。このとき、構造体１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、各構造体１のひび割れや、構造体１自体の破損が抑制され、溶融金属の構造体１への差込みや鋳物砂などの付着も生じにくい。

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、さら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。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。

第１実施形態の構造体１によれば、複数の構造体１どうしを連結したときに、胴部１１どうしが互いに隣接した状態となる上に、連結された構造体１それぞれの胴部１１における本体部２１の内周面２３に被覆層２２が形成されているため、高温の溶融金属が胴部１１内に流れ込むことに起因し、本体部２１に含まれる有機繊維やバインダー等が熱分解する際に発生するガスや鋳物砂から発生するガスが胴部１１内に侵入することを防ぐことができ、構造体１の胴部１１内を流れる溶湯内にガスが混入しにくくなっている。しかも、構造体１は、胴部１１の一端部１１ａの内径Ｄ１が他端部１１ｂの内径Ｄ２よりも小さいため、胴部１１どうしのつなぎ目の付近に、被覆層２２の剥離が生じにくい。斯かる効果は、内径Ｄ１が内径Ｄ２よりも１．０ｍｍ以上小さいことによって、より確実に奏される。
斯かる効果が奏される理由は、以下のように推測される。すなわち、筒状体１０の内部に溶湯を流した際に、矢印Ｒに沿うように該溶湯が流れる（図３参照）。そのため、筒状体１０の内部を流れる溶湯が、該溶湯の流れる方向Ｚ１における上流側の構造体１の胴部１１内を通過し、該方向Ｚ１における下流側の構造体１の胴部１１内に入る際に、該下流側の構造体１における胴部１１の他端部１１ｂの内周面２３ａに形成される被覆層２２の表面に、該溶湯の流れが直接に衝突・接触しにくい。したがって、前記下流側の構造体１の胴部１１の他端部１１ｂに衝撃が加わることを防ぎ、胴部１１の被覆層２２が剥離してしまうことを防ぐことができる。
このように、第１実施形態の構造体１によれば、被覆層２２が剥離することを防ぐことができるため、被覆層２２が剥離し溶湯内に混入することや、被覆層２２が剥離した部分からガスが溶湯内に混入してしまうことを防ぐことができ、鋳物製品に、剥離した被覆層２２や、ガスが混入することを防ぐことができる。

第１実施形態の構造体１は、該構造体１同士を連結した筒状体１０において、前記下流側の構造体１の胴部１１の他端部１１ｂに衝撃が加わることを防ぎ、胴部１１の被覆層２２が剥離してしまうことを防ぐ観点から、胴部１１における一端部１１ａ側及び他端部１１ｂ側のうち、内径が大きい側が注湯口側であることが好ましい。第１実施形態の構造体１は、該構造体１同士を連結した筒状体１０において、連結部から溶湯が漏れることを防ぐ観点から、胴部１１における他端部１１ｂ側、すなわち嵌合部１２側が注湯口側であることが好ましい。

第１実施形態において、構造体１の胴部１１は、中央部１１ｃの内径Ｄ３が、一端部１１ａの内径Ｄ１よりも大きく、且つ他端部１１ｂの内径Ｄ２よりも小さくなっている。これにより、溶湯が胴部１１内をより滑らかに流れるようにすることができ、溶湯が胴部１１の内周面に衝撃を与えることを抑制し、被覆層２２の剥離をより抑制することができる。

胴部１１は、前記内径Ｄ１、前記内径Ｄ２及び前記内径Ｄ３がそれぞれ、前記内径Ｄ１、前記内径Ｄ２及び前記内径Ｄ３の平均値に対し±１０％以内であることが好ましい。これにより、溶湯が胴部１１内をより滑らかに流れるようにすることができ、溶湯が胴部１１の中央部１１ｃの内周面や他端部１１ｂの内周面に与える衝撃を小さくし、被覆層２２の剥離をより抑制することができる。

前記内径Ｄ１と前記内径Ｄ２との差は、筒状体１０の前記Ｚ１方向の下流側の構造体１における胴部１１の他端部１１ｂに衝撃が加わることを防ぐ観点から、１．０ｍｍ以上、好ましくは２．０ｍｍ以上、より好ましくは３．０ｍｍ以上であり、筒状体１０の前記Ｚ１方向の上流側の構造体１における一端部１１ａと、該Ｚ１方向の下流側の筒状体１０の他端部１１ｂとの連結部における段差で注湯時に渦が発生することを抑制する観点から、１０ｍｍ以下、好ましくは７．５ｍｍ以下、より好ましくは５．０ｍｍ以下であり、それら両方の観点から、１．０ｍｍ以上１０ｍｍ以下、好ましくは２．０ｍｍ以上７．５ｍｍ以下、より好ましくは３．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下である（図１参照）。

胴部１１は、最小厚みが、好ましくは０．８ｍｍ以上であり、より好ましくは１．１ｍｍ以上であり、また、最大厚みが、好ましくは４．０ｍｍ以下であり、より好ましくは３．０ｍｍ以下であり、また、最小厚みが０．８ｍｍ以上であり且つ最大厚みが４．０ｍｍ以下であることが好ましく、最小厚みが１．１ｍｍ以上であり且つ最大厚みが３．０ｍｍ以下であることがより好ましい。胴部１１の厚みとは、上述したように、本体部２１の厚みと被覆層２２の厚みとの合計の厚みを意味する。胴部１１の最小厚みとは、胴部１１における厚みが最も小さい部分の厚みを意味し、胴部１１の最大厚みとは、胴部１１における厚みが最も大きい部分の厚みを意味する。

被覆層２２は、胴部１１の内周面側にガスが混入することを防ぐ観点から、最小厚みが、好ましくは１００μｍ以上であり、より好ましくは１２０μｍ以上であり、また、被覆層２２と本体部２１との密着性・追随性を良好にするため、または被覆層２２を塗液を用いて形成する場合の乾燥時欠陥を抑制する観点から最大厚みが、好ましくは１０００μｍ以下であり、より好ましくは５００μｍ以下であり、また、最小厚みが１００μｍ以上であり且つ最大厚みが１０００μｍ以下であることが好ましく、最小厚みが１２０μｍ以上であり且つ最大厚みが５００μｍ以下であることがより好ましい。被覆層２２の最小厚みとは、被覆層２２における厚みが最も小さい部分の厚みを意味し、被覆層２２の最大厚みとは、被覆層２２における厚みが最も大きい部分の厚みを意味する。

本体部２１は、該本体部２１の強度を向上させる観点から、最小厚みが、好ましくは０．５ｍｍ以上であり、より好ましくは０．７ｍｍ以上であり、胴部１１内に溶湯を流した際にガスが発生することを抑制する観点から、最大厚みが、好ましくは３．０ｍｍ以下であり、より好ましくは２．５ｍｍ以下であり、また、最小厚みが０．５ｍｍ以上であり且つ最大厚みが３．０ｍｍ以下であることが好ましく、最小厚みが０．７ｍｍ以上であり且つ最大厚みが２．５ｍｍ以下であることがより好ましい。本体部２１の最小厚みとは、本体部２１における厚みが最も小さい部分の厚みを意味し、本体部２１の最大厚みとは、本体部２１における厚みが最も大きい部分の厚みを意味する。

嵌合部１２における本体部２１の内周面２３ｂには、被覆層２２が形成されていてもよいし、形成されていなくてもよいが、構造体１の嵌合部１２に、他の構造体１の胴部１１の一端部１１ａを挿入し、該嵌合部１２と該一端部１１ａとを容易に嵌合させることができるようにする観点から、第１実施形態のように、嵌合部１２おける本体部２１の内周面２３ｂには、被覆層２２が形成されていないことが好ましい。

被覆層２２は、本体部２１の内周面２３ａ及び外周面の両方に形成されていてもよいし、本体部２１の内周面２３ａにのみ形成されていてもよいが、胴部１１の内周面側にガスが侵入することを防ぎ、且つ胴部１１の外周面側にガスが抜けるようにする観点から、第１実施形態のように、本体部２１の内周面２３ａにのみ形成されていることが好ましい。

本体部２１は、有機繊維、無機繊維、無機粒子（以下、第１無機粒子ともいう）、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２１は、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２１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。

有機繊維は、本体部２１において鋳造に用いられる前の状態では構造体１の骨格を成し、鋳造時には溶融金属の熱によって、その一部若しくは全部が燃焼し、鋳物製造後の本体部２１内部にキャビティを形成する。

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、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態強度特性が優れ、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、古紙パルプが好ましい。

有機繊維の平均繊維長は、好ましくは０．８ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、より好ましくは０．９ｍｍ以上１．８ｍｍ以下であり、更に好ましくは０．９ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である。有機繊維の平均繊維長が０．８ｍｍ以上であれば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ったりすることがなく、また、２ｍｍ以下であれば肉厚むらが発生し難くなり、表面の平滑性も良好となる。

有機繊維の含有量は、本体部２１の成形容易性及びガス発生量抑制効果の観点から、本体部２１の質量を１００質量部としたときに、好ましくは１質量部以上４０質量部未満であり、より好ましくは２質量部以上３０質量部以下であり、更に好ましくは５質量部以上２５質量部以下であり、より更に好ましくは１０質量部以上２０質量部以下である。有機繊維の含有量が１質量部以上であれば本体部２１の骨格をなす有機繊維が充分であり、本体部２１の成形性が良好となり、脱水後や乾燥後の本体部２１の強度が充分となる。また、４０質量部未満であれば鋳造時に燃焼ガスが大量に発生するのを防止しやすくなり、湯口から溶融金属の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キャビティで、溶融金属が鋳型を満たしたのち鋳型上面に上昇する部分）から炎が出たりすることを防止しやすくできる。その結果、鋳造品のガス欠陥を低減でき、鋳物品質が良好となる。有機繊維種は本体部２１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）を用いることが好ましい。

無機繊維は、主として本体部２１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。

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金属が溶融するような高温でも高強度を有する炭素繊維が好ましい。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。

無機繊維の平均繊維長は、好ましくは０．２ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、より好ましくは０．５ｍｍ以上８ｍｍ以下であり、更に好ましくは２ｍｍ以上４ｍｍ以下である。無機繊維の平均繊維長が０．２ｍｍ以上であれば濾水が良好で本体部２１製造時に脱水不良が発生するおそれがない。また、肉厚の本体部２１（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が１０ｍｍ以下であれば均等な肉厚の本体部２１が得られ、中空の本体部２１の製造が容易となる。

無機繊維の含有量は、本体部２１の質量を１００質量部としたときに、好ましくは１質量部以上８０質量部以下であり、より好ましくは２質量部以上４０質量部以下であり、更に好ましくは５質量部以上３５質量部以下であり、より更に好ましくは８質量部以上２０質量部以下である。無機繊維の含有量が１質量部以上であれば特に有機バインダーを用いて製造された本体部２１の鋳造時の強度が充分で、当該バインダーの炭化に起因して本体部２１の収縮、割れ、壁面の剥離（本体部２１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もない。さらに、本体部２１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、無機繊維の含有量が８０質量部以下であれば特に抄造工程や脱水工程での本体部２１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。

有機繊維と無機繊維との質量比は、無機繊維が炭素繊維の場合には、無機繊維（炭素繊維）／有機繊維で、好ましくは０．１以上５０以下であり、より好ましくは０．２以上３０以下であり、更に好ましくは０．５以上１．０以下である。無機繊維がロックウールの場合には、有機繊維と無機繊維との質量比は、無機繊維（ロックウール）／有機繊維で、好ましくは１０以上９０以下であり、より好ましくは２０以上８０以下である。これらの質量比が前記範囲の上限値以下であれば本体部２１の抄造、脱水成形における成形性が良好で、脱水後の本体部２１の強度が充分になって抄造型から取り出すときに本体部２１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本体部２１が収縮することを抑制できる。

また、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／短軸比は、好ましくは１以上５０００以下であり、より好ましくは１０以上２０００以下であり、更に好ましくは５０以上１０００以下である。

平均粒子径１０～１５０μｍの第１無機粒子としては、ムライト、黒鉛、雲母、シリカ、中空セラミックス、フライアッシュ等の耐火物の骨材粒子が挙げられる。第１無機粒子は、これらを単独又は二以上を選択して用いることができる。なお、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、フライアッシュを水を用いて浮遊選別することによって得ることができる。

第１無機粒子の平均粒子径は、本体部２１の通気性を良くする観点から、１０μｍ以上であり、好ましくは５０μｍ以上であり、より好ましくは６０μｍ以上であり、更に好ましくは７０μｍ以上であり、より更に好ましくは８０μｍ以上である。また本体部２１の成形性を向上させる観点から、１５０μｍ以下であり、好ましくは１３０μｍ以下であり、より好ましくは１００μｍ以下であり、更に好ましくは９０μｍ以下である。第１無機粒子の平均粒子径が５０μｍ以上であれば、本体部２１の通気性が良くなり、鋳造時の鋳型内のガス圧力が適度に減少する。また、本体部２１の通気性が上がることで、本体部２１の材料間の空隙が増加し、後述する塗液組成物の本体部２１への浸透性が向上し、本体部２１から被覆層２２が剥離しにくくなる。第１無機粒子が１５０μｍ以下であれば、本体部２１の表面に無機粒子が露出しにくくなり、成形性が良くなる。

第１無機粒子の見掛け比重は、原料分散性の観点から、好ましくは０．５以上３．０以下であり、更に軽量化の観点から、より好ましくは、０．５以上２．８以下であり、更に好ましくは０．５以上２．５以下である。見掛け比重とは、中空粒子の内部の中空部分の体積を中空粒子の体積の一部であると仮定した場合の中空粒子の比重であり、内部の中空部分が存在しない中実粒子の場合は真比重と一致する。第１無機粒子の見掛け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。また、成形して得られた本体部２１の質量を軽量化できる為、取り扱い性が良くなる。なお、本体部２１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。

また第１無機粒子は中空であっても良い。中空粒子を用いることで、第１無機粒子の見掛け比重を小さくすることができる。

ここで、第１無機粒子の見掛け比重が１を超え、且つ下記の第１の測定方法で求められる平均粒子径が２００μｍ以上の場合は、その値を第１無機粒子の平均粒子径とする。第１無機粒子の見掛け比重が１を超え、且つ第１の測定方法で求められる平均粒子径が２００μｍ未満の場合には、下記の第２の測定方法で測定することにより、第１無機粒子の平均粒子径を求めることができる。また、見掛け比重が１以下の場合は、第１の測定方法で測定する。

〔第１の測定方法〕
ＪＩＳ Ｚ２６０１（１９９３）「鋳物砂の試験方法」附属書２に規定する方法に基づいて測定し、質量累積５０％をもって平均粒子径とした。前記質量累積は、各ふるい面上の粒子を、ＪＩＳ Ｚ２６０１（１９９３）解説表２に示す「径の平均Ｄｎ（ｍｍ）」とみなして計算するものとする。

〔第２の測定方法〕
レーザー回折式粒度分布測定装置（堀場製作所製ＬＡ－９２０）を用いて測定された体積累積５０％の平均粒子径である。分析条件は下記の通りである。
・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：攪拌、内蔵超音波（２２．５ｋＨｚ）３分
・試料濃度：２ｍｇ／１００ｃｍ^３

第１無機粒子の含有量は、熱間強度を向上させる観点から、本体部２１の質量を１００質量部としたときに、好ましくは１０質量部以上８０質量部以下であり、より好ましくは１２質量部７５質量部以下であり、更に好ましくは３０質量部以上７０質量部以下である。

本発明では、第１バインダーとしては、有機バインダー及び／又は無機バインダーを使用することができる。鋳造後の除去性に優れる観点から有機バインダーが好ましい。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、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。

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用いる事で、酸、アミン等の硬化剤を必要とせず、本体部２１成形時の臭気や、本体部２１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。

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、本体部２１の脱水後にその表面に塗工されるのが好ましい。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。

また、無機バインダーとして燐酸系バインダー、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用いても良い。有機バインダーは単独又は二種以上混合して用いても良く、有機バインダーと無機バインダーと併用しても良い。

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熱分析測定で）が、好ましくは５０質量％以下、より好ましくは４５質量％以下が望ましい。

第１バインダーの含有量は、強度保持を向上させ及びガス発生量抑制効果をより発現させる観点から、本体部２１の質量を１００質量部としたときに、好ましくは５質量部以上５０質量部以下であり、より好ましくは１０質量部以上４０質量部以下であり、更に好ましくは１０質量部以上３０質量部以下である。
鋳込みの際に、ガス発生量が増大する原因は、主として有機繊維及び有機バインダーであることから、両者の原料種及び配合量及び質量比率は重要である。

第１バインダーの含有量を適切にすることで、抄造後の乾燥成形時に、本体部２１の金型への貼り付きが防止でき本体部２１を金型から分離することが容易となり、硬化した第１バインダーの金型表面への付着を低減でき、本体部２１の寸法精度を向上でき、金型表面の清掃頻度も低減できる。

原料スラリーに用いられる分散媒としては、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、取り扱い易さの点から、水が好ましい。

本体部２１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、紙力強化材を含有していてもよい。紙力強化材は、本体部２１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。
紙力強化材としては、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。

紙力強化材の使用量は、固形分として、本体部２１の質量を１００質量部としたときに、好ましくは０．０１質量部以上２質量部以下であり、より好ましくは０．０２質量部以上１質量部以下である。紙力強化材の使用量が０．０１質量部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質量部以下であれば本体部２１の成形体が金型に貼り付きにくくなる。
本体部２１は、さらに、凝集剤、着色剤等の成分を含有していてもよい。

本体部２１は、被覆層２２が形成さ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１０Ｎ以上であれば、鋳物砂で押されて変形しにくく、本体部２１としての機能を維持できる。

本体部２１が水を含む原料スラリーを用いて製造された場合は、該本体部２１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。被覆層２２が形成された後もこの水分率が好ましい。よって、本発明の鋳物製造用構造体の含水率は１０質量％以下が好ましく、８質量％以下がより好ましい。

被覆層２２は、金属酸化物及び金属のケイ酸塩からなる群から選ばれる平均粒子径１～１００μｍの耐火性無機粒子（以下、第２無機粒子ともいう）、バインダー（以下、第２バインダーともいう）並びに粘土鉱物を含有する塗液組成物を、本体部２１の内周面２３ａに塗布することにより形成することができる。

耐火性無機粒子について、耐火性であるとは、融点１５００℃以上、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。また、第２無機粒子は、金属酸化物、及び金属のケイ酸塩からなる群から選ばれるものが挙げられる。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、クロマイト等が挙げられる。鋳物のガス欠陥を改善する観点から、ジルコンが好ましい。第２無機粒子は、これらを単独又は二以上を選択して用いることができる。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を用いることが、より好ましい。

本体部２１の表面の封孔性、本体部２１と被覆層２２との密着性などの観点から、第２無機粒子の平均粒子径は１～１００μｍであり、３～８０μｍが好ましく、３～７０μｍがより好ましく、３～５０μｍが更に好ましく、５～４０μｍが更により好ましく、１０～３０μｍがより更に好ましい。なお、第２無機粒子の平均粒子径は、前述の第１無機粒子の平均粒子径の測定方法、特に第２の測定方法により求めることができる。

構造体１においては、本体部２１が含有する第１無機粒子の平均粒子径と、被覆層２２が含有する第２無機粒子の平均粒子径との比が、〔第１無機粒子の平均粒子径〕／〔第２無機粒子の平均粒子径〕で０．５～３５、更に１．０～３０、より更に２～２０、より更に３～６であることが、本体部２１の表面の封孔性の観点から好ましい。
構造体１においては、被覆層２２中、第２無機粒子の割合が５０質量％以上、更に６０質量％以上、更に７０質量％以上、より更に９０質量％以上であることが好ましい。

被覆層２２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、粘土鉱物を含有している。粘土鉱物を、被覆層２２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、層状ケイ酸塩鉱物、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。層状ケイ酸塩鉱物としては、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好ましくは、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が挙げられる。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以上が挙げられる。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耐火性無機粒子とは区別される。粘土鉱物は、耐火性無機粒子１００質量部に対して、０．５～３０質量部、更に０．５～２０質量部、より更に１～２質量部用いられることが好ましい。この比率において粘土鉱物が０．５質量部以上であれば、分散液に適度な粘度を付与することができ、分散液中での原料沈降・浮遊を防止できる。

被覆層２２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。被覆層２２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、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が挙げられる。無機バインダーとしては、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（シリカゾル）、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（シリカゾル）及びリン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（シリカゾル）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良く、有機バインダーと無機バインダーとを併用しても良い。第２バインダーは、第２無機粒子１００質量部に対して、有効分換算で、１～５０質量部、更に１～４０質量部、より更に３～７質量部用いられることが好ましい。

次に、上述した第１実施形態の構造体１の製造方法について、図５及び図６を参照しつつ説明する。図５及び図６において、図中Ｚ方向の下側が、製造される構造体１における胴部１１の一端部１１ａ側であり、図中Ｚ方向の上側が、該胴部１１の他端部１１ｂ側である。

先ず、図５（ａ）に示すように、内部から外部へ連通する連通路３１を有する一対の割型３２，３３を突き合わせ、成形用型３０を形成する。そして、内部にキャビティ３４が形成されると共に該キャビティ３４から上方に開口した上方開口部３５が形成される成形用型３０に、該成形用型３０の外部からキャビティ３４内に原料スラリー及び流体を供給する共用供給口４１を下端に有する供給管４０を挿入する。割型３２，３３の内面、即ち、キャビティ３４の形成面は、所定の大きさの網目を有する抄紙ネット（不図示）によって被覆されている。図５（ａ）に示すように、成形用型３０に供給管４０が挿入された状態において、キャビティ３４の上方開口部３５は、シール部４２の蓋体４３で上方から覆われる。そして、シール部４２の嵌合体４４が上方開口部３５に嵌合する。このように、シール部４２の蓋体４３及び嵌合体４４によって成形用型３０の上方開口部３５が閉鎖され、キャビティ３４内が封止状態となる。

第１実施形態のように、本体部２１の厚みを、胴部１１の一端部１１ａ側から他端部１１ｂに向かって漸次小さくするためには、成形用型３０に挿入される供給管４０における、キャビティ３４の長さ（Ｌ１）に対する供給管４０の共用供給口４１までの長さ（Ｌ２）の割合（（Ｌ２／Ｌ１）×１００）を、４０％以下にすればよい。こうすることで、キャビティ３４内に原料スラリーを供給する際のキャビティ３４内でのスラリー流動性を低下させることができるとともに、原料スラリーに含まれる繊維の沈降速度を制御することができ、胴部１１の一端部１１ａ側から他端部１１ｂ側に向かって漸次小さくなる肉厚分布を実現することができる。前記長さＬ１に対する前記Ｌ２の割合は、好ましくは２０％以下であり、より好ましくは１０％以下である。ここで、キャビティ３４の長さ（Ｌ１）とは、図５（ａ）に示すように、上方開口部３５の開口上面、言い換えれば割型３２，３３の上面と、キャビティ３４の形成面の内の底面との間の間隔を意味する。また、供給管４０の共用供給口４１までの長さ（Ｌ２）とは、シール部４２の蓋体４３の下端（下面）と、供給管４０の下端に位置する共用供給口４１との間の間隔を意味する。

次いで、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、供給管４０の共用供給口４１を通じて成形用型３０のキャビティ３４内に、原料スラリーを供給する。好適には、三方弁（不図示）によって供給管４０をスラリー供給管（不図示）に接続し、原料スラリーの供給源（不図示）から所定の原料スラリーを、供給管４０の下端の共用供給口４１を通して、キャビティ３４内に供給する。そうすると図５（ｃ）における上方側から下方側に向かって重力がかかり、原料スラリーに含まれる繊維が沈降する。また、キャビティ３４内を、吸引手段（不図示）に接続された各連通路３１を通じて、減圧吸引する。このように、キャビティ３４内に原料スラリーを供給すると共に、キャビティ３４内を減圧吸引することによって、割型３２，３３の内面であるキャビティ３４の形成面を被覆する抄紙ネット（不図示）上に、原料スラリーに含まれる繊維を堆積させる。その結果、抄紙ネット（不図示）上に、原料スラリーに含まれる繊維が堆積されて形成された含水状態の本体部２１ａが形成される（抄紙工程）。

原料スラリーの供給流量は、キャビティ３４内に即座に原料スラリーを充填できる観点から、好ましくは２０Ｌ／ｍｉｎ以上であり、より好ましくは３０Ｌ／ｍｉｎ以上であり、また、キャビティ３４内での渦発生による、抄紙ネット上に堆積する繊維堆積物の剥がれ抑制の観点から、好ましくは５０Ｌ／ｍｉｎ以下であり、より好ましくは４０Ｌ／ｍｉｎ以下であり、具体的には、好ましくは２０Ｌ／ｍｉｎ以上５０Ｌ／ｍｉｎ以下であり、より好ましくは３０Ｌ／ｍｉｎ以上４０Ｌ／ｍｉｎ以下である。

その後、供給管４０に流体を供給して供給管４０内の残留原料スラリーをキャビティ３４内に供給した後、図５（ｄ）及び（ｅ）に示すように、キャビティ３４の形成面に形成された含水状態の本体部２１ａを、連通路３１を介して脱水する。好適には、キャビティ３４内を、吸引手段（不図示）に接続された各連通路３１を通じて、減圧吸引した状態のまま、三方弁（不図示）を切り替え、供給管４０を流体供給管（不図示）に接続し、流体の供給源（不図示）から所定の流体を供給管４０に供給して供給管４０内の残留原料スラリーをキャビティ３４内に供給する。そして、更に、流体の供給源（不図示）から所定の流体を、供給管４０の下端の共用供給口４１を通して、キャビティ３４内に供給する。このように、キャビティ３４内に流体を供給すると共に、キャビティ３４内を減圧吸引することによって、割型３２，３３の内面であるキャビティ３４の形成面を被覆する抄紙ネット（不図示）上に形成された含水状態の本体部２１ａを脱水し、脱水された本体部２１ｂを形成する（脱水工程）。

脱水された本体部２１ｂが所定の水分率まで脱水された後、図５（ｆ）に示すように、成形用型３０から供給管４０を抜き出し、成形用型３０を割型３２と割型３３とに分解し、キャビティ３４の形成面から脱水された本体部２１ｂを取り出す。

次いで、脱水された本体部２１ｂを、図５（ｇ）に示すように、一対の割型５２，５３を突き合わせて形成された乾燥型５０の内部のキャビティ５４に移行する。

乾燥型５０のキャビティ５４にセットされた脱水された本体部２１ｂは、図５（ｇ）に示すように、乾燥型５０の上方開口部５５が蓋５７で閉塞された状態で、乾燥型５０の加熱手段５６で所定温度にまで加熱される。乾燥型５０の温度（金型温度）は、繊維の焦げ発生防止と乾燥効率向上の観点から１５０℃以上３００℃以下であることが好ましく、２００℃以上２５０℃以下であることが更に好ましい。

加熱手段５６で乾燥型５０を加熱する一方、図５（ｇ）に示すように、中子４を、蓋５７の孔（不図示）を通じて乾燥型５０のキャビティ５４内に挿入し、中子４内に流体を供給して中子４をキャビティ５４内で膨らませ、本体部２１ｂをキャビティ形成面に押圧して加熱・乾燥し、乾燥された本体部２１ｃを形成する（加熱乾燥工程）。乾燥された本体部２１ｃの水分率は、トリミング不良の観点から、１５％以下であることが好ましく、１２％以下であることがより好ましい。中子４の押圧力は、乾燥効率の観点から、０．２ＭＰａ以上０．６ＭＰａ以下であることが好ましく、０．３ＭＰａ以上０．５ＭＰａ以下であることが更に好ましい。尚、水分率は、以下のようにして測定する。

〔水分率の測定法〕
乾燥された本体部２１ｃの底側を２０ｍｍ×２０ｍｍの範囲で切り出した試験片を、株式会社Ａ＆Ｄ社製の加熱乾燥式水分計ＭＸ－５０を用いて、加熱温度条件１３０℃で水分率を測定する。

乾燥された本体部２１ｃが所定の水分率まで乾燥された後、乾燥型５０から中子４を引き出し、乾燥型５０を割型５２と割型５３とに分解し、キャビティ５４の形成面から乾燥された本体部２１ｃを取り出す。
次いで、取り出された乾燥された本体部２１ｃに関しては、図５（ｈ）に示すように、乾燥された本体部２１ｃの上下方向の両端部の余分な部分２１ｄをそれぞれ切断して、本体部２１を形成する（トリミング工程）。

そして、このようにして形成された本体部２１の内周面２３側に被覆層２２を形成する。具体的には、図６（ａ）に示すように、本体部２１の一方の端部を蓋体６０により閉塞し、本体部２１の内周面２３側に、塗液組成物７０を充填する。このとき、充填された塗液組成物７０の高さ位置を調節し、嵌合部１２における本体部２１の内周面２３ｂに塗液組成物７０が接触しないようにすることで、胴部１１における本体部２１にのみ被覆層２２を形成することができる。そして、好ましくは所定時間静置後、蓋体６０による閉塞を解除し、塗液組成物７０を排出することで、本体部２１の内周面側に被覆層２２が形成される（図６（ｂ）参照）。
このようにして、第１実施形態の構造体１が製造される。

充填する塗液組成物の温度は、好ましくは５℃以上４０℃以下であり、より好ましくは１５℃以上３０℃以下であり、更に好ましくは２０℃以上３０℃以下である。塗液組成物の温度が恒温になるように設備設定することも好ましい。塗液組成物７０を充填した後の静置時間は、生産性の観点から１秒以上６０秒以下であることが好ましい。

また、被覆層２２の厚みを調整するために、塗液組成物７０を塗布した本体部２１に、振動テーブル等で振動を与えてもよい。また、被覆層２２を本体部２１の内周面に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１００～５００℃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１０５～３００℃の範囲が最も好ましい。

次に、本発明の鋳物製造用構造体の第２実施形態に係る鋳物製造用構造体１Ｂ（以下、構造体１Ｂともいう）について説明する。第２実施形態については、第１実施形態と異なる点について主として説明し、同様の構成部分は同一の符号を付して説明を省略する。特に説明しない点は、第１実施形態についての説明が適宜適用される。

図７及び図８に、第２実施形態の構造体１Ｂを示す。構造体１Ｂも、第１実施形態の構造体１と同様に、隣り合う一方の構造体１Ｂの胴部１１における嵌合部１２から遠い側の一端部１１ａを、他方の構造体１Ｂの嵌合部１２に挿入して嵌合させることにより、複数の構造体１Ｂを連結可能であり、複数の構造体１Ｂを所望の個数連結することにより、所望の長さの長尺の筒状体１０Ｂを形成可能となっている。

構造体１Ｂにおいて、胴部１１は、軸方向Ｚの一端部１１ａの内径Ｄ１が、他端部１１ｂの内径Ｄ２よりも大きくなっており、より具体的には、前記内径Ｄ１は前記内径Ｄ２よりも１．０ｍｍ以上大きくなっている。

構造体１Ｂにおいては、胴部１１の内径は、一端部１１ａ、一端部１１ａと他端部１１ｂとの間に位置する中央部１１ｃ、他端部１１ｂの順に小さくなっており、より具体的には、胴部１１の内径は、一端部１１ａから他端部１１ｂに向かって漸次小さくなっている。また胴部１１は、外径が略一定の円筒形状を有しており、その厚みが、一端部１１ａから他端部１１ｂに向かって漸次大きくなっている。

第２実施形態において、胴部１１における本体部２１は、その厚みが、軸方向Ｚに亘って一定であってもよいし、軸方向Ｚにおいて変化していてもよい。第１実施形態において、胴部１１における本体部２１は、その厚みが、胴部１１の一端部１１ａ側から他端部１１ｂ側に向かって漸次大きくなっている。

第２実施形態において、胴部１１における被覆層２２は、その厚みが、軸方向Ｚに亘って一定であってもよいし、軸方向Ｚにおいて変化していてもよい。第２実施形態において、被覆層２２は、胴部１１の一端部１１ａ側から他端部１１ｂ側に向かって漸次大きくなっている。

第２実施形態の構造体１Ｂによっても、第１実施形態の構造体１と同様に、構造体１Ｂの胴部１１内を流れる溶湯内にガスが混入しにくくなっている。しかも、構造体１Ｂは、胴部１１の一端部１１ａの内径Ｄ１が他端部１１ｂの内径Ｄ２よりも大きいため、胴部１１どうしのつなぎ目の付近に、被覆層２２の剥離が生じにくい。斯かる効果は、内径Ｄ１が内径Ｄ２よりも１．０ｍｍ以上大きいことによって、より確実に奏される。
斯かる効果が奏される理由は、以下のように推測される。すなわち、筒状体１０Ｂの内部に溶湯を流した際に、矢印Ｒｂに沿うように該溶湯が流れる（図９参照）。そのため、筒状体１０Ｂの内部を流れる溶湯が、該溶湯の流れる方向Ｚ１における上流側の構造体１の胴部１１内を通過し、該方向Ｚ１における下流側の構造体１の胴部１１内に入る際に、該下流側の構造体１における胴部１１の一端部１１ａの内周面２３ａに形成される被覆層２２の表面に、該溶湯の流れが直接に衝突・接触しにくい。したがって、前記下流側の構造体１の胴部１１の他端部１１ｂに衝撃が加わることを防ぎ、胴部１１の被覆層２２が剥離してしまうことを防ぐことができる。
このように、第２実施形態の構造体１Ｂによっても、第１実施形態の構造体１と同様に、被覆層２２が剥離し溶湯内に混入することや、被覆層２２が剥離した部分からガスが溶湯内に混入してしまうことを防ぐことができ、鋳物製品に、剥離した被覆層２２や、ガスが混入することを防ぐことができる。

第２実施形態の構造体１Ｂは、該構造体１Ｂ同士を連結した筒状体１０Ｂにおいて、前記下流側の構造体１の胴部１１の一端部１１ａに衝撃が加わることを防ぎ、胴部１１の被覆層２２が剥離してしまうことを防ぐ観点から、胴部１１における一端部１１ａ側及び他端部１１ｂ側のうち、内径が大きい側が注湯口側であることが好ましい。第２実施形態の構造体１Ｂは、該構造体１Ｂ同士を連結した筒状体１０Ｂにおいて、連結部から溶湯が漏れることを防ぐ観点から、胴部１１における他端部１１ｂ側、すなわち嵌合部１２とは反対側が注湯口側であることが好ましい。

以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されない。
例えば、第１実施形態において、胴部１１及び嵌合部１２は、断面形状が円形状を有していたが、胴部１１及び嵌合部１２の断面形状は、円形状に限られず、例えば、楕円形状、三角形形状、矩形形状、正方形状、５角形以上の多角形形状、星形等であってもよい。

また、第１実施形態においては、胴部１１の一端部１１ａの内径Ｄ１が他端部１１ｂの内径Ｄ２よりも１．０ｍｍ以上小さくなっていればよく、第１実施形態のように、本体部２１及び被覆層２２の両方において、一端部１１ａ側の厚みが他端部１１ｂ側の厚みよりも大きくなっている必要は必ずしも無い。例えば、図１０（ａ）に示すように、本体部２１の厚みが軸方向Ｚに亘って一定であり、被覆層２２の厚みが一端部１１ａ側から他端部１１ｂ側に向かって漸次小さくなっていてもよい。また、図１０（ｂ）に示すように、被覆層２２の厚みが軸方向Ｚに亘って一定であり、本体部２１の厚みが一端部１１ａ側から他端部１１ｂ側に向かって漸次小さくなっていてもよい。

また、第１実施形態において、胴部１１の内径は、一端部１１ａから他端部１１ｂに向かって漸次大きくなっている必要は必ずしも無い。例えば、胴部１１の内径は、一端部１１ａから他端部１１ｂに向かって段階的に大きくなっていてもよい（図１０（ｃ）及び（ｄ）参照）。

また、第２実施形態においては、胴部１１の一端部１１ａの内径Ｄ１が他端部１１ｂの内径Ｄ２よりも１．０ｍｍ以上大きくなっていればよく、第１実施形態のように、本体部２１及び被覆層２２の両方において、一端部１１ａ側の厚みが他端部１１ｂ側の厚みよりも小さくなっている必要は必ずしも無い。例えば、図１１（ａ）に示すように、本体部２１の厚みが軸方向Ｚに亘って一定であり、被覆層２２の厚みが一端部１１ａ側から他端部１１ｂ側に向かって漸次大きくなっていてもよい。また、図１１（ｂ）に示すように、被覆層２２の厚みが軸方向Ｚに亘って一定であり、本体部２１の厚みが一端部１１ａ側から他端部１１ｂ側に向かって漸次大きくなっていてもよい。

また、第２実施形態において、胴部１１の内径は、一端部１１ａから他端部１１ｂに向かって漸次小さくなっていたが、胴部１１の内径は、一端部１１ａから他端部１１ｂに向かって段階的に小さくなっていてもよい（図１１（ｃ）及び（ｄ）参照）。

以下、実施例を基に本発明を更に詳述するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

〔実施例１〕
第１実施形態の構造体１を、上述した製造方法により製造し、実施例１の鋳物製造用構造体とした。実施例１の鋳物製造用構造体の組成は、表１に示す通りである。本体部２１を製造するにあたって、成形用型３０に挿入される供給管４０における、キャビティ３４の長さ（Ｌ１）に対する供給管４０の共用供給口４１までの長さ（Ｌ２）の割合（（Ｌ２／Ｌ１）×１００）は、１２％とした。

〔寸法の測定〕
実施例１の鋳物製造用構造体について、図１２に示す位置Ａ、位置Ｂ及び位置Ｃの３箇所の寸法を測定した。その結果を表２に示す。胴部１１における嵌合部１２側の一端から位置Ａまでの距離Ｈ１は、５ｍｍであり、胴部１１における嵌合部１２側の一端から位置Ｂまでの距離Ｈ２は、１４０ｍｍであり、胴部１１における嵌合部１２側の一端から位置Ｃまでの距離Ｈ３は、２６５ｍｍであった。胴部１１の全長Ｈは、２７０ｍｍであった。

本体部２１の厚みは、被覆層２２を形成する前の本体部２１の厚みを、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）を用いて測定した。被覆層２２の厚みは、被覆層２２を形成した後の鋳物製造用構造体の厚みから、被覆層２２を形成する前の本体部２１の厚みを引いて算出した。被覆層２２を形成した後の鋳物製造用構造体の厚みは、前記ダイヤルキャリパゲージにより測定した。

鋳物製造用構造体の外径は、ノギス（ミツトヨ製、ＭＮ１５０）を用いて測定した。鋳物製造用構造体の内径は、以下の式により算出した。
鋳物製造用構造体の内径＝鋳物製造用構造体の外径－（被覆層の厚み＋本体部の厚み）×２

〔実施例２〕
キャビティ３４の長さ（Ｌ１）に対する供給管４０の共用供給口４１までの長さ（Ｌ２）の割合（（Ｌ２／Ｌ１）×１００）を３％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製造し、実施例２の鋳物製造用構造体とした。実施例２の鋳物製造用構造体の組成は、表１に示す通りである。また、実施例２の鋳物製造用構造体について、実施例１と同様に寸法を測定した結果を表２に示す。

〔比較例１〕
成形用型３０に挿入される供給管４０における、キャビティ３４の長さ（Ｌ１）に対する供給管４０の共用供給口４１までの長さ（Ｌ２）の割合（（Ｌ２／Ｌ１）×１００）を８３％とした以外は、実施例１と同様にして鋳物製造用構造体を製造し、比較例１の鋳物製造用構造体とした。比較例１の鋳物製造用構造体の組成は、表１に示す通りである。また、比較例１の鋳物製造用構造体について、実施例１と同様に寸法を測定した結果を表２に示す。

〔比較例２〕
キャビティ３４の長さ（Ｌ１）に対する供給管４０の共用供給口４１までの長さ（Ｌ２）の割合（（Ｌ２／Ｌ１）×１００）を７５％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製造し、比較例２の鋳物製造用構造体とした。比較例２の鋳物製造用構造体の組成は、表１に示す通りである。また、比較例２の鋳物製造用構造体について、実施例１と同様に寸法を測定した結果を表２に示す。

〔鋳物製造後の被覆層の残存状態の評価〕
実施例１，２及び比較例１，２の鋳物製造用構造体それぞれについて、該鋳物製造用構造体を連結して筒状体を作成した。そして、各筒状体を湯道管として有する鋳型に、溶融金属を流し込み、鋳物を製造した。溶融金属は、１５８０℃のＳＣ４５０Ｗを３０ｋｇ用いた。鋳物製造後、各筒状体の位置Ａを含む部分Ｐを切り出した。前記部分Ｐは、鋳物製造用構造体の軸方向の長さが１０ｃｍ、鋳物製造用構造体の周方向の長さが１０ｃｍとなるように切り出した。そして前記部分Ｐについて、被覆層の残存割合を以下のようにして求めた。その結果を、○：被覆層の残存割合が７０％以上、△：被覆層の残存割合が５％以上７０％未満、×：被覆層の残存割合が５％未満として、表２に示した。

〔鋳物製造後の被覆層の残存割合の測定方法〕
マイクロスコープ（キーエンス株式会社製ＶＨＸ－５０００）の面積測定機能を用いて、被覆層の輪郭を手動でトレースし、被覆層の面積を算出し、１０ｃｍ×１０ｃｍに対しての残存率を計算した。

比較例１及び２の鋳物製造用構造体は、位置Ａの内径ΦＡと位置Ｃの内径ΦＣとの差がそれぞれ、０．１ｍｍ、０．４ｍｍであり、位置Ｃの内径ΦＣが位置Ａの内径ΦＡよりも１．０ｍｍ以上小さくなっておらず、被覆層の残存状態が「×」となっている。これに対し、実施例１及び２の鋳物製造用構造体は、位置Ａの内径ΦＡと位置Ｃの内径ΦＣとの差がそれぞれ、２．７ｍｍ、３．２ｍｍであり、位置Ｃの内径ΦＣが位置Ａの内径ΦＡよりも１．０ｍｍ以上小さくなっており、被覆層の残存状態が「○」となっている。したがって、本発明の鋳物製造用構造体によれば、被覆層の剥離を抑制することができることが判る。

また、実施例１，２及び比較例１，２の鋳物製造用構造体について、鋳物製造後に軸方向に直交する方向に切断し、該鋳物製造用構造体の内周面側に残った鋳物の断面を観察した。比較例１，２の鋳物製造用構造体の内周面側に残った鋳物の断面には、孔等の欠陥が見られた。前記欠陥は、比較例１，２の鋳物製造用構造体の内周面側に侵入したガス等が、該鋳物製造用構造体内を流れる溶融金属に混入した結果生じたものだと考えられる。これに対し、実施例１，２の鋳物製造用構造体の内周面側に残った鋳物の断面には、欠陥は見られなかった。したがって、本発明の鋳物製造用構造体によれば、該鋳物製造用構造体の内周面側に侵入することを防ぎ、製造される鋳物にガス欠陥が発生することを抑制することができることが判る。

１ 鋳物製造用構造体
１１ 胴部
１１ａ 胴部の一端部
１１ｂ 胴部の他端部
１２ 嵌合部
２１ 本体部
２３ 本体部の内周面
２２ 被覆層
１０ 筒状体

Claims (11)

1. 筒状の胴部と該胴部に連設された嵌合部とを備える鋳物製造用構造体であって、
   隣り合う一方の前記鋳物製造用構造体の前記胴部における前記嵌合部から遠い側の一端部を、他方の前記鋳物製造用構造体の前記嵌合部に挿入して嵌合させることによって、複数の鋳物製造用構造体を連結可能であり、
   前記胴部及び嵌合部に、有機繊維、無機繊維、平均粒子径１０～１５０μｍの無機粒子及びバインダーを含有する筒状の本体部を有し、前記本体部の少なくとも内周面に被覆層を有し、前記被覆層は、金属酸化物及び金属のケイ酸塩からなる群から選ばれる平均粒子径１～１００μｍの耐火性無機粒子、バインダー並びに粘土鉱物を含有しており、
   前記胴部は、前記一端部の内径が他端部の内径よりも１．０ｍｍ以上小さい、鋳物製造用構造体。
2. 前記胴部は、前記一端部と前記他端部との間に位置する中央部の内径が、該一端部の内径よりも大きく、且つ該他端部の内径よりも小さい、請求項１に記載の鋳物製造用構造体。
3. 筒状の胴部と該胴部に連設された嵌合部とを備える鋳物製造用構造体であって、
   隣り合う一方の前記鋳物製造用構造体の前記胴部における前記嵌合部から遠い側の一端部を、他方の前記鋳物製造用構造体の前記嵌合部に挿入して嵌合させることによって、複数の鋳物製造用構造体を連結可能であり、
   前記胴部及び嵌合部に、有機繊維、無機繊維、平均粒子径１０～１５０μｍの無機粒子及びバインダーを含有する筒状の本体部を有し、前記本体部の少なくとも内周面に被覆層を有し、前記被覆層は、金属酸化物及び金属のケイ酸塩からなる群から選ばれる平均粒子径１～１００μｍの耐火性無機粒子、バインダー並びに粘土鉱物を含有しており、
   前記胴部は、前記一端部の内径が他端部の内径よりも１．０ｍｍ以上大きい、鋳物製造用構造体。
4. 前記胴部は、前記一端部と前記他端部との間に位置する中央部の内径が、該一端部の内径よりも小さく、且つ該他端部の内径よりも大きい、請求項３に記載の鋳物製造用構造体。
5. 前記胴部は、前記一端部の内径、前記他端部の内径及び前記一端部と前記他端部との間に位置する中央部の内径がそれぞれ、該一端部の内径、該他端部の内径及び該中央部の内径の平均値に対し±１０％以内である、請求項１～４の何れか１項に記載の鋳物製造用構造体。
6. 前記胴部は、前記一端部の内径と前記他端部の内径との差が１．０ｍｍ以上１０ｍｍ以下である、請求項１～５の何れか１項に記載の鋳物製造用構造体。
7. 前記被覆層は、最小厚みが１００μｍ以上であり且つ最大厚みが１０００μｍ以下である、請求項１～６の何れか１項に記載の鋳物製造用構造体。
8. 前記本体部は、最小厚みが０．５ｍｍ以上であり且つ最大厚みが３．０ｍｍ以下である、請求項１～７の何れか１項に記載の鋳物製造用構造体。
9. 前記嵌合部における前記本体部の内周面側には前記被覆層が形成されていない、請求項１～８の何れか１項に記載の鋳物製造用構造体。
10. 前記被覆層は、前記本体部の内周面にのみ形成されている、請求項１～９の何れか１項に記載の鋳物製造用構造体。
11. 前記胴部における前記一端部側及び前記他端部側のうち、内径が大きい側が、注湯口側である、請求項１～１０の何れか１項に記載の鋳物製造用構造体。

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