JP7507005B2 - 鋳型の製造法 - Google Patents
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Description
固形分(質量%)={[乾燥後の試料皿の質量(g)-試料皿のみの質量(g)]
/[乾燥前の試料皿の質量(g)-試料皿のみの質量(g)]}×100
実施例や比較例で得られた湿態のコーテッドサンドを用いて造型された、幅:25.4mm×高さ:25.4mm×長さ:200mmの大きさの試験片について、その破壊荷重を、測定器(高千穂精機株式会社製:デジタル鋳物砂強度試験機)を用いて、測定して、その測定により得られた破壊荷重を用いて、曲げ強度(抗折強度)を、下記の式により、算出する。
曲げ強度=1.5×LW/ab2
[但し、L:支点間距離(cm)、W:破壊荷重(kgf)、a:試験片の幅(cm)、b:試験片の厚み(cm)]
そして、かかる曲げ強度の測定を、造型直後の鋳型について、更には、造型から1時間又は24時間の間、23℃×60%RHの環境下において保持された鋳型について、実施すると共に、その得られた造型24時間後の曲げ強度と1時間後の曲げ強度の比率を用いて、強度保持率を求めて、得られた鋳型の耐湿特性を評価した。
実施例や比較例で得られた湿態のコーテッドサンドを用いて造型された、幅:25.4mm×高さ:25.4mm×長さ:200mmの大きさの試験片について、造型から1時間の間、23℃×60%RHの環境下に保持されたものの引っ掻き硬度を、引っ掻き硬度計(GF式)を用いて、測定する(n=3、平均値)。具体的には、引っ掻き硬度の測定は、先ず、試験片表面に引っ掻き硬度計の先端の歯を押し当てて、上部の黒いレバーを時計回りに1周、そして反時計回りに1周回し、更にその回転作業を5回繰り返すことで、徐々に歯がめり込んでいくところから、かかる歯のめり込んだ深さを、側面の目盛(mm)から、読み取ることにより、行なわれる。引っ掻き硬度は、その測定値が小さい程高く、また大きい程低いことを示している。
(実施例1)
耐火性骨材として、市販の鋳造用人工砂であるエスパール#60L(商品名:山川産業株式会社製)を準備すると共に、粘結剤(水溶性バインダ)として用いられる水ガラスとして、市販品:2号ケイ酸ナトリウム(商品名:富士化学株式会社製、SiO2/Na2Oのモル比:2.5、固形分:35%)を準備した。そして、上記のエスパール#60Lの100部を約58℃の温度に加熱した後、品川式万能撹拌機(5DM-r型)(株式会社ダルトン製)に投入し、更に、前記水ガラスの1.0部を添加して、混練を行なうことにより、常温では自由流動性を有しない湿態のコーテッドサンド(WCS)を得た。かかるWCSの含水分量を測定したところ、WCS中の水ガラスの固形分量に対して180%であった。
水ガラスと共に、更に必要に応じて用いられる添加剤である充填性向上剤として、球状シリコーン樹脂粒子であるTospearl 120(商品名:モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製)の0.05部を加えて、混練せしめること、耐火性骨材の加熱温度を約35℃としたこと、及び品川式万能撹拌機からの取出し温度を約30℃としたこと以外は、実施例1と同様にして、含水分量が182%のWCSを得た後、このWCSを用いて、前記取出し温度を保持しつつ、実施例1と同様にして、造型を行ない、試験片としての鋳型を得た。
実施例2において、品川式万能撹拌機に投入される耐火性骨材の加熱温度を約58℃としたこと、及びかかる撹拌機からの取出し温度を約50℃としたこと以外は、実施例2と同様にして、含水分量が180%のWCSを形成せしめ、そしてそれを撹拌機から取り出した後、冷却することなく、そのままの加温状態において、実施例2と同様にして造型を行なって、試験片としての鋳型を得た。
実施例2において、耐火性骨材の加熱温度を約80℃としたこと、及びかかる撹拌機からの湿態のコーテッドサンドの取出し温度を約70℃としたこと以外は、実施例2と同様にして、含水分量が177%のWCSを得た後、このWCSを用いて、前記取出し温度を保持しつつ、実施例2と同様にして造型を行なって、試験片としての鋳型を得た。
実施例2において、耐火性骨材の加熱温度を約100℃とすること、そして湿態のコーテッドサンドの撹拌機からの取出し温度を約90℃としたこと以外は、実施例2と同様にして、含水分量が175%のWCSを得た後、このWCSを用いて、前記取出し温度を保持しつつ、実施例2と同様にして、試験片としての鋳型を得た。
品川式万能撹拌機への添加に先立ち、水ガラスを約50℃の温度に予熱せしめたこと以外は、実施例3と同様にして、含水分量が180%のWCSを形成せしめ、そしてそれを撹拌機から取り出した後、冷却することなく、そのままの加温状態において、実施例3と同様にして造型を行ない、試験片としての鋳型を得た。
実施例3において、添加剤として、耐湿性改善剤である炭酸亜鉛の0.10部を加えたこと以外は、実施例3と同様にして、含水分量が181%のWCSを得た後、このWCSを用いて、前記取出し温度を保持しつつ、実施例3と同様にして、試験片としての鋳型を得た。
実施例1において、耐火性骨材であるエスパール#60Lの加熱を行なうことなく、常温状態のままで、品川式万能撹拌機に投入したこと以外は、実施例1と同様にして、含水分量が184%の湿態のコーテッドサンドを形成せしめた後、その得られたWCSを、常温状態下において、実施例1と同様にして、成形金型に充填して、試験片としての鋳型を作製した。
実施例2において、耐火性骨材としてのエスパール#60Lの加熱をしなかったこと、従って、品川式万能撹拌機から取り出された湿態のコーテッドサンド(含水分量:184%)が常温であったこと以外は、実施例2と同様にして、造型を行ない、試験片としての鋳型を作製した。
上記の実施例1~7及び比較例1~2において得られた各鋳型(試験片)を用いて、それぞれの曲げ強度や引っ掻き硬度を、前記した手法に従って測定し、それらの結果を、下記表1及び表2に示した。
予め、200℃の温度の熱風を吹き込んで、壁面温度(内壁面の5箇所での測定値の平均)が約50℃となった品川式万能撹拌機(5DM-r型)に、耐火性骨材としてのエスパール#60Lの100部を常温状態において投入して、かかる熱風の吹込みを続行しつつ、5分間混練して、その混練されているエスパール#60Lを加熱せしめた後、粘結剤(水溶性バインダ)として用いられる水ガラスとして、市販品:2号ケイ酸ナトリウム(SiO2/Na2Oのモル比:2.5、固形分:35%)の1.0部を添加せしめて、更に2分間の混練を行なうことにより、常温流動性を有しない含水分量が182%の湿態のコーテッドサンド(WCS)を得た。
実施例8において、品川式万能撹拌機の内壁面の予熱温度を約70℃としたこと、加熱混練時間を6分(水ガラスを添加して、更に2分)としたこと、及びかかる撹拌機からの取出し温度を約50℃としたこと以外は、実施例1と同様にして、含水分量が180%のWCSを形成せしめ、そしてそれを撹拌機から取り出した後、冷却することなく、そのままの加温状態において、実施例1と同様にして造型を行なうことにより、試験片としての鋳型を得た。
実施例1において、品川式万能撹拌機の内壁面の予熱温度を約90℃としたこと、加熱混練時間を7分(水ガラスを添加して、更に2分)としたこと、及びかかる撹拌機からの取出し温度を約70℃としたこと以外は、実施例1と同様にして、含水分量が177%のWCSを形成せしめ、そしてそれを撹拌機から取り出した後、冷却することなく、そのままの加温状態において、実施例1と同様にして造型を行なうことにより、試験片としての鋳型を得た。
実施例8において、熱風の吹込みによる品川式万能撹拌機の内壁面の予熱に代えて、かかる撹拌機に配設されている温調装置に、100℃の熱媒を流通せしめて、加熱することにより、かかる撹拌機の内壁面の温度を約70℃に予熱すること、及び混練時間を6分(水ガラスを添加して、更に2分)としたこと以外は、実施例8と同様にして、含水分量が179%のWCSを形成せしめた後、約50℃の加温状態下において撹拌機から取り出し、そのまま、実施例8と同様にして造型を行なうことにより、試験片としての鋳型を作製した。
実施例8において、熱風の吹込みを行なうことなく(加熱することなく)、従って、品川式万能撹拌機の内壁面は常温(20℃)の状態のまま、混練時間:2分において、含水分量が185%のWCSを形成せしめ、そしてその得られたWCSを、常温状態下において、実施例8と同様にして、成形金型に充填して、試験片としての鋳型を作製した。
上記の実施例8~11及び比較例3において得られた各鋳型(試験片)を用いて、それぞれの曲げ強度や引っ掻き硬度を、前記した手法に従って測定し、それらの結果を、下記表3に示した。
Claims (15)
- 耐火性骨材を加熱した後、水溶性バインダと混練することにより、かかる耐火性骨材の表面を該水溶性バインダにて被覆してなる湿態のコーテッドサンドを、加温状態において形成せしめ、そしてその加温状態にある湿態のコーテッドサンドを、予熱された所定の成形型に充填して、造型するに際して、前記耐火性骨材を、予熱された混合装置に投入せしめて、加熱した後、前記水溶性バインダと混練するようにしたことを特徴とする鋳型の製造法。
- 耐火性骨材を加熱した後、水溶性バインダと混練することにより、かかる耐火性骨材の表面を該水溶性バインダにて被覆してなる湿態のコーテッドサンドを、加温状態において形成せしめ、そしてその加温状態にある湿態のコーテッドサンドを、予熱された所定の成形型に充填して、造型するに際して、前記水溶性バインダが、その沸点未満の温度に予熱されていることを特徴とする鋳型の製造法。
- 前記水溶性バインダの予熱温度が、30℃~100℃であることを特徴とする請求項2に記載の鋳型の製造法。
- 加温状態にある湿態のコーテッドサンドが、30℃~100℃であることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の鋳型の製造法。
- 前記耐火性骨材が、32℃~150℃の温度に加熱されることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の鋳型の製造法。
- 常温状態の耐火性骨材を混練しつつ、加熱せしめた後、水溶性バインダを添加して、該加熱された耐火性骨材と混練することにより、かかる耐火性骨材の表面を該水溶性バインダにて被覆してなる湿態のコーテッドサンドを、加温状態において形成せしめ、そしてその加温状態にある湿態のコーテッドサンドを、予熱された所定の成形型に充填して、造型するに際して、前記常温状態の耐火性骨材を、予熱された混合装置に投入して、混練しつつ、加熱せしめるようにしたことを特徴とする鋳型の製造法。
- 常温状態の耐火性骨材を混練しつつ、加熱せしめた後、水溶性バインダを添加して、該加熱された耐火性骨材と混練することにより、かかる耐火性骨材の表面を該水溶性バインダにて被覆してなる湿態のコーテッドサンドを、加温状態において形成せしめ、そしてその加温状態にある湿態のコーテッドサンドを、予熱された所定の成形型に充填して、造型するに際して、前記水溶性バインダが、その沸点未満の温度に予熱されていることを特徴とする鋳型の製造法。
- 前記水溶性バインダの予熱温度が、30℃~100℃であることを特徴とする請求項7に記載の鋳型の製造法。
- 加温状態にある湿態のコーテッドサンドが、30℃~100℃であることを特徴とする請求項6乃至請求項8の何れか1項に記載の鋳型の製造法。
- 前記耐火性骨材が、前記水溶性バインダの添加に先立って、32℃~150℃の温度に加熱されることを特徴とする請求項6乃至請求項9の何れか1項に記載の鋳型の製造法。
- 前記耐火性骨材と前記水溶性バインダとの混練に際して、充填性向上剤が更に添加されて、得られる湿態のコーテッドサンド中に該充填性向上剤が含有せしめられることを特徴とする請求項1乃至請求項10の何れか1項に記載の鋳型の製造法。
- 前記耐火性骨材と前記水溶性バインダとの混練に際して、耐湿性改善剤が更に添加されて、得られる湿態のコーテッドサンド中に該耐湿性改善剤が含有せしめられることを特徴とする請求項1乃至請求項11の何れか1項に記載の鋳型の製造法。
- 前記湿態のコーテッドサンドが、水溶性バインダの固形分量に対して55質量%を超える割合の含水分量を有していることを特徴とする請求項1乃至請求項12の何れか1項に記載の鋳型の製造法。
- 前記成形型が、40℃~250℃の温度に加熱されていることを特徴とする請求項1乃至請求項13の何れか1項に記載の鋳型の製造法。
- 前記水溶性バインダが、可溶性のケイ酸化合物であること特徴とする請求項1乃至請求項14の何れか1項に記載の鋳型の製造法。
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