鑄件製造用結構體的製作方法

2023-05-25 07:35:31 2

專利名稱：鑄件製造用結構體的製作方法
技術領域：
本發明涉及在鑄件的製造時使用的鑄模等結構體。
背景技術：
在鑄件製造中，一般而言，用鑄造用砂成形內部具有模腔(cavity)(根據需要配置型芯)的鑄模，同時將向該模腔供給熔融金屬的注入口、直澆道、橫澆道及內澆道(以下也將它們稱為澆注體系)以與該模腔相通的方式進行成形，並且將與外部相通的排氣口、冒口或溢流口通常用鑄造用砂與鑄模一起常規地成形、或者使用作為耐火材料的陶製管等來成形澆注體系，但日本特開2007-21578號公報等中提出了使用由含有有機纖維、無機纖維及粘合劑的結構體構成的燒道(流道(runner))來成形鑄模並製造鑄件的方法。特別是在日本特開2007-21578號公報中公開了一種鑄件製造用結構體，其為含有有機纖維、無機纖維及粘合劑的結構體，通過使其表面上附著無機粒子來改善鑄鋼時的氣體缺陷。另外，日本特開2008-142755號公報中公開了表面上附著有釩等金屬的鑄件製造用結構體。另外，日本特開2009-195982號公報公開了含有選自土狀石墨及人造石墨中的I種以上無機粒子、無機纖維及熱固化性樹脂的、透氣度為I 500的鑄件製造用結構體。日本特開平8-257673號公報公開了在鑄模的表面上塗布含有錯石粉末、水及含娃酸酐的二氧化娃溶膠的眾液的技術方案。日本特開2010-142840號公報公開了表面具有由含有鱗狀石墨、和含阿拉伯膠、酚醛樹脂或磷酸鋁的水溶性粘合劑的塗液組合物形成的塗膜的鑄件製造用結構體。

發明內容
本發明涉及一種鑄件製造用結構體，其為含有有機纖維、無機纖維、平均粒徑50 150 μ m的無機粒子(A)及粘合劑(a)的結構體，在該結構體的表面上具有含有選自金屬氧化物及金屬矽酸鹽的平均粒徑I 100 μ m的耐火性無機粒子(B)、粘土礦物以及粘合劑(b)的表面層。另外，本發明涉及一種鑄件製造用結構體的製造方法，其具有利用具有抄造工序的成形法由含有有機纖維、無機纖維、平均粒徑50 150 μ m的無機粒子(A)、粘合劑(a)及分散介質的原料漿液製造結構體(I)的工序；以及在結構體(I)的表面上形成含有選自金屬氧化物及金屬矽酸鹽的平均粒徑I 100 μ m的耐火性無機粒子(B)、粘土礦物以及粘合劑(b)的表面層的工序。另外，本發明涉及上述鑄件製造用結構體的用於製造鑄件的用途或使用上述鑄件製造用結構體來製造鑄件的方法。


圖I是表示實施例及比較例中使用的鑄模的概略圖。圖2是表示實施例及比較例中使用的透氣度測定方法的概略圖。
圖中，I表示鑄造用流道(澆道)，2表示模腔部。
具體實施例方式本發明提供能夠改善鑄件的重大缺陷之一即氣體缺陷的鑄件製造用結構體。在結構體的表面或內面形成表面層，遮蔽熱分解氣體，較以往更能降低氣體缺陷。通過在本發明中使用具有適當的比重、粒徑的無機粒子，從而使結構體的成型性和透氣度變得良好。日本特開2007-21578號公報、日本特開2008-142755號公報、日本特開2009-195982號公報的技術方案雖然改善了氣體缺陷，但期待效果的進一步提高。本發明提供能夠改善鑄件的重大缺陷之一即氣體缺陷的鑄件製造用結構體。根據本發明，提供能夠改善氣體缺陷的鑄件製造用結構體。本發明的鑄件製造用結構體，優選通過在含有有機纖維、無機纖維、平均粒徑50 150 μ m的無機粒子㈧〔以下有時也稱作無機粒子㈧〕及粘合劑(a)的結構體〔以下有時也稱作結構體(I)〕的表面上形成含有選自金屬氧化物及金屬矽酸鹽的平均粒徑I ΙΟΟμπι的耐火性無機粒子(B)〔以下有時也稱作無機粒子(B)〕、粘土礦物以及粘合劑(b)的表面層而獲得的結構體。以下，根據其優選方式說明本發明。本發明所涉及的結構體⑴通過使用平均粒徑50 150 μ m的無機粒子(A)，從而使得透氣性變得良好，鑄造時的鑄模內的氣體壓力降低，侵入熔融金屬中的氣體減少。進而，通過在該結構體⑴的表面上形成含有平均粒徑I IOOym的耐火性無機粒子⑶的表面層，從而抑制在鑄模內產生的氣體成分侵入熔融金屬中，因而能夠防止氣體缺陷。另外，由於結構體(I)的透氣性提高，因而構成結構體(I)的材料間的空隙增加，促進含有無機粒子(B)的表面層向結構體(I)滲透，防止表面層從結構體(I)剝離的耐剝離性提高。予以說明，以下提及結構體(I)的情況，還包括除去了表面層的本發明的鑄件製造用結構體的情況。本發明的結構體(I)優選如下獲得的結構體，S卩，製備含有有機纖維、無機纖維、無機粒子(A)、粘合劑(a)及分散介質的漿液狀組合物(以下有時稱為原料漿液)，通過使用抄造/脫水成形用的模具的抄造工序來抄造結構體(I)的中間成形體，接著，經過使用模具的加熱、乾燥工序而獲得。另外，還優選通過填充到成形模具內並進行加熱成形的工序而獲得的結構體。以下根據其優選實施方式進行說明。〈原料漿液〉本發明所涉及的原料漿液含有有機纖維、無機纖維、無機粒子(A)、粘合劑及分散介質。⑴有機纖維有機纖維在結構體(I)中用於鑄造之前的狀態下則構成其骨架，在鑄造時則其一部分或全部因熔融金屬的熱量而發生燃燒，在鑄件製造後的結構體內部形成空腔。作為有機纖維，除了木漿之外，還可舉出經原纖化的合成纖維、再生纖維(例如人造絲纖維)等，這些物質可單獨使用或者兩種以上混合使用。其中，優選紙纖維。其理由為紙纖維通過抄造可成形為多種形態，經脫水、乾燥的成形體的溼態強度特性優異，另外，紙纖維容易獲得且穩定、經濟。另外，作為紙纖維，除了可使用木漿之外，還可使用棉漿、棉絨漿、竹子或稻草等其他非木漿。可單獨使用或者兩種以上混合使用原漿(virginpulp)或廢紙漿(回收品)。從容易獲得、環境保護、降低製造費用等方面出發，優選廢紙漿。有機纖維的平均纖維長度優選為O. 8 2mm,更優選為O. 9 I. 8mm,進一步優選為O. 9 I. 5mm。有機纖維的平均纖維長度為O. 8mm以上時，不會在成形體的表面產生裂痕，衝擊強度等機械物性不會變差，另外，為2mm以下時，難以發生壁厚不均，表面的平滑性也變得良好。從結構體的成形容易性及氣體產生量抑制效果的觀點出發，有機纖維的含量相對於結構體(I) 100質量份優選為I質量份以上且小於40質量份,更優選為2 30質量份，進一步優選為5 25質量份，更進一步優選為10 20質量份。當有機纖維的含量為I質量份以上時，構成結構體骨架的有機纖維充足，結構體的成形性變得良好，脫水後或乾燥後的結構體的強度變得充分。另外，小於40質量份時，易於防止在鑄造時產生大量燃燒氣體，並且能夠易於防止發生熔融金屬從直澆道反吹、或火焰從溢流口(為設於鑄模上部的細棒狀的空腔，熔融金屬在充滿鑄模後上升至鑄模上面的部分)噴出。其結果可以降低鑄造品的氣體缺陷並使鑄件品質變得良好。有關有機纖維的種類，從提高結構體的成形性的觀點及供給性、經濟性的觀點出發，優選使用廢紙(報紙等)。 (ii)無機纖維無機纖維主要在結構體中用於鑄造之前的狀態下則構成其骨架，鑄造時則即便是在熔融金屬的熱量作用下也不會燃燒而維持其形狀。特別是，在使用後述的有機粘合劑時，該無機纖維可以抑制因由熔融金屬的熱量導致該有機粘合劑熱分解所引起的熱收縮。無機纖維可舉出碳纖維、石棉(rock wool)等人造礦物纖維、陶瓷纖維、天然礦物纖維，這些物質可單獨使用或者兩種以上混合使用。其中，從抑制上述的熱收縮的觀點出發，優選即便是在使金屬熔融的高溫下也具有高強度的碳纖維。另外，從抑制製造費用的觀點出發，優選使用石棉。無機纖維的平均纖維長度優選為O. 2 IOmm,更優選為O. 5 8mm,進一步優選為2 4mm。無機纖維的平均纖維長度為O. 2mm以上時，濾水良好且沒有在結構體製造時發生脫水不良的危險。另外，在製造壁厚的結構體(特別是像瓶子那樣的中空立體形狀物)時，抄造性變得良好。另一方面，無機纖維的平均纖維長度為IOmm以下時，可獲得均勻壁厚的結構體，中空結構體的製造變得容易。無機纖維的含量相對於結構體(I) 100質量份優選為I 80質量份,更優選為2 40質量份，進一步優選為5 35質量份，更進一步優選為8 20質量份。無機纖維的含量為I質量份以上時，特別是使用有機粘合劑製造的結構體在鑄造時的強度充分，沒有由於該粘合劑的碳化而發生結構體的收縮、破裂、壁面的剝離(結構體的壁面分離成內層和外層的現象)等的危險。進而，易於抑制結構體的一部分或鑄造用砂混入到製品部分(鑄件)而成為缺陷。另外，當無機纖維的含量為80質量份以下時，特別是在抄造工序或脫水工序中的結構體的成形性變得良好，因使用不同纖維導致的原料費用的變動減少。有機纖維與無機纖維的質量比，在無機纖維為碳纖維時，以無機纖維(碳纖維)/有機纖維計優選為O. I 50，更優選為O. 2 30，進一步優選為O. 5 I. O。在無機纖維為石棉時，以無機纖維(石棉)/有機纖維計優選為10 90，更優選為20 80。它們的質量比為上述範圍的上限值以下時，結構體在抄造、脫水成形中的成形性良好，脫水後的結構體的強度變得充分，從抄造模具中取出時可防止結構體破裂。另外，其質量比為上述範圍的下限值以上時，可抑制由於有機纖維或後述有機粘合劑的熱分解而使結構體發生收縮。另外，從提高鑄件製造用結構體的熱強度、鑄件製造用結構體的成形性的觀點出發，無機纖維的長軸/短軸比優選為I 5000，更優選為10 2000，進一步優選為50 1000。(iii)無機粒子(A)作為本發明所涉及的漿液狀組合物中使用的平均粒徑50 150 μ m的無機粒子(A)，可舉出石墨、雲母、二氧化矽、中空陶瓷、粉煤灰(flyash)等耐火物的骨材粒子。無機粒子(A)可單獨使用上述物質或者選擇使用其中的兩種以上。予以說明，中空陶瓷是指粉煤灰中所含的中空粒子，可通過使用水對粉煤灰進行浮選而獲得。 對於無機粒子(A)的平均粒徑而言，從使結構體(I)的透氣性良好的觀點出發，為50 μ m以上，優選為60 μ m以上，更優選為70 μ m以上，進一步優選為80 μ m以上。另外，從提高結構體(I)的成形性的觀點出發，為150 μ m以下，優選為130 μ m以下，更優選為IOOym以下，進一步優選為90 μ m以下。無機粒子㈧的平均粒徑為50 μ m以上時，結構體⑴的透氣性變得良好，鑄造時的鑄模內的氣體壓力適度地減少。另外，通過提高結構體(I)的透氣性，從而結構體(I)的材料之間的空隙增加，塗液組合物向結構體(I)滲透的滲透性提高，表面層變得難以從結構體⑴上剝離。無機粒子㈧為150 μ m以下時，在結構體(I)的表面難以露出無機粒子(A)，成形性變得良好。無機粒子㈧的表觀比重，從原料分散性的觀點出發，優選為O. 5 2. 2，從進一步輕量化的觀點出發，更優選為O. 5 I. 5，進一步優選為O. 5 I。表觀比重是指將中空粒子的內部中空部分的體積假設為中空粒子的體積的一部分時的中空粒子的比重，為不存在內部中空部分的實心粒子時，與真比重一致。通過使無機粒子(A)的表觀比重為上述範圍，在分散介質使用水時的抄造工序中原料分散性變得良好。另外，由於能夠使通過成形而獲得的結構體(I)的質量輕量化，因而處理性變得良好。予以說明，結構體(I)的組成可以同時考慮無機粒子(A)的表觀比重和體積比重來確定。體積比重是指在將粒子以一定狀態放入一定容積的容器中時對放入容器內的粒子的量進行測定並求得每單位體積的質量而得到的數值。另外，無機粒子㈧可以是中空的。通過使用中空粒子，可以減小表觀比重大的無機粒子的表觀比重。這裡，在表觀比重超過I的情況下，有關無機粒子(A)的平均粒徑，在利用下述第I測定方法求得的平均粒徑為200 μ m以上時，將該值作為平均粒徑，在利用第I測定方法求得的平均粒徑小於200 μ m時，可通過利用下述第2測定方法進行測定來求得。另外，在表觀比重為I以下的情況下，利用第I測定方法進行測定。〔第I測定方法〕根據JIS Z2601 (1993) 「鑄造用砂的試驗方法」附錄2規定的方法進行測定，以質量累積50%作為平均粒徑。所述質量累積是指將各篩面上的粒子看作JIS Z260K1993)註解表2所示的「直徑的平均Dn (mm) 」而計算出的值。〔第2測定方法〕體積累積50 %的平均粒徑使用雷射衍射式粒度分布測定裝置(堀場製作所製造的LA-920)來測定。分析條件如下所述。
·測定方法流動法·折射率根據各種無機粒子而異(參照LA-920附帶的手冊)·分散介質使用適於各種無機粒子的介質·分散方法攪拌、內置超聲波(22. 5kHz) 3分鐘·試樣濃度2mg/100cm3從提高熱強度的觀點出發，無機粒子(A)的含量相對於結構體(I) 100質量份優選為10 80質量份，更優選為12 75質量份，進一步優選為30 70質量份。(iv)粘合劑(a)本發明中，粘合劑(a)可以使用有機粘合劑和/或無機粘合劑。從使鑄造後除去性優異的觀點出發，優選有機粘合劑。作為有機粘合劑，可舉出酚醛樹脂、環氧樹脂、呋喃樹脂等熱固化性樹脂。其中，從可燃氣體的產生量少、具有燃燒抑制效果、熱分解(碳化)後的殘碳率高等方面出發，優選使用酚醛樹脂。作為酚醛樹脂，可舉出酚醛清漆樹脂、甲階酚醛樹脂等酚醛樹脂、用尿素、蜜胺、環氧基等改性的改性酚醛樹脂等。其中，通過使用甲階酚醛樹脂等酚醛樹脂，無需酸、胺等固化劑即可減少結構體(I)成形時的臭氣、降低使用結構體(I)作為鑄模時的鑄件缺陷，故優選。在使用酚醛清漆樹脂時，需要固化劑。由於該固化劑易於溶於水，因而優選在結構體(I)脫水後塗布在其表面上。固化劑優選使用六亞甲基四胺等。另外，作為無機粘合劑，可使用磷酸系粘合劑、矽酸鹽等水玻璃、石膏、硫酸鹽、二氧化矽系粘合劑、矽酮系粘合劑。有機粘合劑可單獨使用或者兩種以上混合使用，還可將有機粘合劑和無機粘合劑並用。從在澆鑄前對抄造過的部件進行乾燥成形時使有機纖維、無機纖維及無機粒子
(A)牢固結合的觀點出發，對於粘合劑(a)而言，在氮氣氣氛中處於1000°C時的減量率(通過TG熱分析測定)優選為50質量％以下，更優選為45質量％以下。從提高強度保持性及進一步表現氣體產生量抑制效果的觀點出發，粘合劑(a)的含量相對於結構體(I) 100質量份優選為5 50質量份,更優選為10 40質量份,進一步優選為10 30質量份。在澆鑄時，氣體產生量增大的原因主要是有機纖維及有機粘合劑，因而兩者的原料種類、配合量及質量比率很重要。通過使粘合劑(a)的含量適當，從而在抄造後的乾燥成形時可以防止結構體貼附在模具上，易於將結構體從模具上分離，可以減少固化的粘合劑(a)在模具表面上附著，可以提高結構體的尺寸精度，還能夠降低模具表面的清掃頻率。(V)分散介質作為本發明所涉及的原料漿液中使用的分散介質，除了水之外，還可舉出乙醇、甲醇、二氯甲烷、丙酮、二甲苯等溶劑。這些物質可單獨使用或者兩種以上混合使用。其中，從處理容易性的觀點出發，優選水。(vi)其他成分本發明的結構體(I)中，除了有機纖維、無機纖維、無機粒子(A)及粘合劑(a)之夕卜，還可添加紙力強化材料。紙力強化材料具有在使粘合劑(a)浸滲於結構體(I)的中間成形體時(後述)防止該中間成形體溶脹的作用。作為紙力強化材料，可舉出膠乳、丙烯酸系乳膠、聚乙烯醇、羧甲基纖維素(CMC)、聚丙烯醯胺樹脂、聚醯胺表氯醇樹脂等。紙力強化材料的使用量以固體成分計相對於結構體(I) 100質量份優選為O. 01 2質量份，更優選為O. 02 I質量份。紙力強化材料的使用量為O. 01質量份以上時，上述的溶脹防止性充分，所添加的粉體適當地固定在纖維上。另一方面，在紙力強化材料的使用量為2質量份以下時，結構體的成形體變得難以貼附在模具上。

本發明的結構體(I)中還可進一步添加絮凝劑、著色劑等成分。結構體(I)的厚度可根據使用目的等進行設定，至少與熔融金屬相接觸的部分的厚度優選為O. 2 5mm,更優選為O. 4 4mm,進一步優選為I. 5 2. 5mm,更進一步優選為I. 8 2. Imm0該厚度為O. 2mm以上時，作為結構體的強度變得充分，能夠經受住鑄造用砂的壓力而使結構體維持所期望的形狀和功能。另外，該厚度為5mm以下時，透氣性變得適當，可以降低原料費用，並且還可縮短成形時間，可以抑制製造費用。結構體(I)在形成表面層之前的狀態的壓縮強度優選為ION以上，更優選為30N以上。壓縮強度為ION以上時，難以因被鑄造用砂擠壓而變形，可以維持作為結構體的功倉泛。在使用含水的原料漿液製造結構體(I)時，該結構體的使用前(供於鑄造之前)的含水率優選為10質量％以下，更優選為8質量％以下。其理由為含水率越低，則因鑄造時的熱分解所導致的氣體產生量越少。形成表面層後也優選該水分率。因此，本發明的鑄件製造用結構體的含水率優選為10質量％以下，更優選為8質量％以下。結構體⑴的密度優選為3g/cm3以下，更優選為2g/cm3以下。其理由為在密度小時變為輕質，結構體的處理操作和加工變得容易。本發明所涉及的結構體(I)的製造方法如下進行。即，利用具有抄造工序的成形法由含有有機纖維、無機纖維、平均粒徑50 150 μ m的無機粒子(A)、粘合劑(a)及分散介質的原料眾液製造結構體(I)。接著，以內部為中空的結構體為例，作為本發明所涉及的結構體⑴的製造方法，對於從提高結構體(I)的成形性的觀點出發優選的製造方法即具有抄造工序的製造方法進行說明。該製造方法中，優選具有在100 300°C下對含有有機纖維、無機纖維、無機粒子
(A)及該粘合劑(a)的纖維層疊體進行熱處理的工序，其中粘合劑(a)為熱固化性樹脂。首先，製備以規定比例含有有機纖維、無機纖維、無機粒子(A)及粘合劑(a)的原料漿液。原料漿液通過使有機纖維、無機纖維、無機粒子(A)及粘合劑(a)分散在規定的分散介質中來製備。予以說明，粘合劑(a)還可以不配合在原料漿液中而浸滲在成形體中。原料漿液中的有機纖維及無機纖維的總含量優選為O. I 4質量％，更優選為O. 2 3質量進一步優選為O. 5 I. 5質量％。原料眾液中的有機纖維及無機纖維的總含量為4質量％以下時，成形體難以發生壁厚不均，為中空製品時內面的表面性也變得良好。另外，該總含量為0.1質量％以上時，可以抑制成形體產生局部的薄壁部。另外，原料漿液中的粘合劑(a)的含量優選為O. I 4質量％，更優選為O. 2 3質量％，進一步優選為O. 5 I. O。另外，原料漿液中的無機粒子(A)的含量優選為O. I 10質量％，更優選為O. 3 8質量％，進一步優選為O. 5 5質量％，更進一步優選為O. 8 5質量％。原料漿液中可根據需要添加紙力強化材料、絮凝劑、防腐劑等添加劑。接著，使用原料漿液對結構體⑴的中間成形體進行抄造。上述中間成形體的抄造工序中使用抄造/脫水成形用的模具，其通過將例如兩個為一組的對開模具相對接，從而在內部形成具有對應於該中間成形體外形的形狀的模腔。然後，從該模具的上部開口部向該模腔內加壓注入規定量的原料漿液。由此，將該模腔內加壓至規定壓力。在各對開模具上分別設有連通外部和模腔的多個連通孔，並且各對開模具的內面分別預先被具有規定大小的網眼的網覆蓋。原料漿液的加壓注入使用例如壓力泵。上述原料漿液的加壓注入壓力優選為O. 01 5MPa，更優選為O. 01 3MPa，進一步優選為O. I O. 5MPa。如上所述，由於上述模腔內被加壓，因而該原料漿液中的分散介質從上述連通孔排出到模具外。另一方面，上述原料漿液中的固體成分堆積在覆蓋上述模腔的上述網上，在 該網上均勻地形成纖維層疊體。如此獲得的纖維層疊體是有機纖維與無機纖維複雜地相互纏繞且介於它們之間存在粘合劑的層疊體，因而即便是複雜的形狀在乾燥成形後也可獲得高保形性。另外，由於上述模腔內被加壓，因而即便在成形中空的中間成形體的情況下，原料漿液也在模腔內流動而使原料漿液被攪拌。因此，模腔內的漿液濃度被均勻化，纖維層疊體均勻地堆積在上述網上。形成纖維層疊體後，停止上述原料漿液的加壓注入，向上述模腔內壓入空氣而對該纖維層疊體進行加壓、脫水。之後，停止空氣的壓入，上述模腔內部通過上述連通孔被抽吸，將具有彈性、伸縮自由且呈中空狀的型芯(彈性型芯)插入到該模腔內。型芯優選由抗拉強度、回彈性及伸縮性等優異的氨基甲酸酯系、氟系橡膠、矽酮系橡膠或彈性體等來形成。接著，向插入到上述模腔內的上述彈性型芯內供給加壓流體，使彈性型芯膨脹，利用膨脹的彈性型芯將上述纖維層疊體擠壓到該模腔的內面上。由此，上述纖維層疊體被按壓在上述模腔的內面上，該模腔的內面形狀被轉印到該纖維層疊體的外表面上，同時進行該纖維層疊體的脫水。用於使上述彈性型芯膨脹的上述加壓流體，使用例如壓縮空氣(加熱空氣)、油(加熱油)、其他各種液體。另外，加壓流體的供給壓力，在考慮成形體的製造效率時，優選為O. 01 5MPa，從高效地進行製造的觀點出發，更優選為O. I 3MPa，進一步優選為O. I
O.5MPa。加壓流體的供給壓力為O. OlMPa以上時，纖維層疊體的乾燥效率變得良好，表面性及轉印性也變得充分，加壓流體的供給壓力為5MPa以下時，可獲得良好的效果，並且可將裝置小型化。這樣，由於將上述纖維層疊體從其內部按壓在模腔的內面上，因而即便模腔內面的形狀很複雜，其內面形狀也可高精度地轉印至上述纖維層疊體的外表面。另外，即便所製造的成形體為複雜的形狀，由於不需要各部分的貼合工序，因而在最終獲得的部件上不會存在由於貼合所產生的接合點及壁厚部。當上述模腔的內面形狀充分地轉印至上述纖維層疊體的外表面且能夠對該纖維層疊體進行脫水至規定含水率後，抽出上述彈性型芯內的加壓流體，使彈性型芯自動地收縮至原來的大小。然後，將收縮的彈性型芯從模腔內取出，再打開上述模具，取出具有規定含水率的溼潤狀態的纖維層疊體。可以將使用上述彈性型芯對纖維層疊體的擠壓和脫水省略，僅通過由向模腔內壓入空氣而進行的加壓、脫水，也可對纖維層疊體進行脫水成形。接著，經脫水成形的上述纖維層疊體被移至加熱、乾燥工序。加熱、乾燥工序中，使用形成有具有對應上述中間成形體外形的形狀的模腔的乾燥成形用模具。然後，將該模具加熱至規定溫度，在該模具內裝填經脫水成形的溼潤狀態的上述纖維層疊體。接著，在上述纖維層疊體內插入與在上述抄造工序中使用的上述彈性型芯相同的彈性型芯，向該彈性型芯內供給加壓流體，使該彈性型芯膨脹，利用膨脹的該彈性型芯將上述纖維層疊體擠壓至上述模腔的內面。優選使用利用氟系樹脂、矽酮系樹脂等進行了表面改性的彈性型芯。加壓流體的供給壓力優選為與上述脫水工序相同的壓力。在此狀態下，對纖維層疊體進行加熱、乾燥，從而對上述中間成形體進行乾燥成形。
從提高表面性的觀點、縮短乾燥時間的觀點出發，乾燥成形用的上述模具的加熱溫度(模具溫度)優選為100 300°C，更優選為150 250°C，進一步優選為190 240°C。熱處理時間根據加熱溫度而變化，因而不能一概而論，但從提高品質及生產率等的觀點出發，優選為O. 5分鐘 30分鐘，更優選為I 10分鐘。加熱溫度為300°C以下時，中間成形體的表面性良好，另外，加熱溫度為100°C以上時，還可以縮短中間成形體的乾燥時間。當充分地乾燥上述纖維層疊體後，抽出上述彈性型芯內的上述加壓流體，使該型芯收縮而從該纖維層疊體中取出。然後，打開上述模具，取出上述中間成形體。對於該中間成形體而言，利用熱處理使熱固化性樹脂固化後，作為結構體(I)來使用。如此獲得的結構體(I)由於被彈性型芯擠壓，因而內表面及外表面的平滑性高。因此，成形精度也高，在具有嵌合部或螺紋部時，也可獲得精度高的結構體。因此，通過這些嵌合部或螺紋部連接的結構體可以可靠地抑制熔融金屬的洩漏，使熔融金屬在其中順暢地流動。另外，由於鑄造時的該結構體的熱收縮率也小於5%，因而可以沒有問題地防止結構體的龜裂或變形等所導致的熔融金屬的洩漏。在所得中間成形體中還可以浸滲部分或全部的粘合劑(a)。另一方面，當使粘合劑(a)浸滲於中間成形體而不包含在原料漿液中時，原料漿液或白水的處理變得簡便。使用熱固化性粘合劑作為粘合劑(a)時，在規定溫度下對中間成形體進行加熱乾燥，使熱固化性粘合劑熱固化，從而完成結構體(I)的製造。本發明的鑄件製造用結構體可通過具有在結構體(I)〔優選為預先在100 300°C、更優選預先在150 250°C進行了熱處理的結構體(I)〕的表面形成表面層的工序的製造方法來製造。結構體(I)優選通過上述製法來獲得。因此，本發明的鑄件製造用結構體的製造方法優選具有以下工序利用具有抄造工序的成形法由含有有機纖維、無機纖維、無機粒子(A)、粘合劑(a)及分散介質、優選進一步含有絮凝劑及紙力強化材料的原料漿液製造結構體(I)的工序；在結構體(I)〔優選為預先在100 300°C、更優選預先在150 250°C進行了熱處理的結構體(I)〕的表面上形成含有無機粒子(B)、粘土礦物及粘合劑(b)的表面層的工序。優選在利用具有抄造工序的成形方法製造結構體(I)的工序之後具有形成表面層的工序。本發明的鑄件製造用結構體的表面層中無機粒子(B)的比例優選為50質量％以上，更優選為60質量％以上，進一步優選為70質量％以上，更進一步優選為90質量％以上。本發明的鑄件製造用結構體優選在至少與結構體(I)的熔融金屬相接觸的部分的表面上形成上述表面層。即，作為在結構體(I)的表面上形成有表面層的狀態，從改善鑄件的氣體缺陷的觀點出發，優選表面層存在於與熔融金屬相接觸的一側。優選使與結構體(I)的熔融金屬相接觸的一側的表面的50%以上、更優選80%以上、進一步優選90%以上、更進一步優選實質100%被該表面層覆蓋。從結構體(I)表面的封孔性、結構體(I)與表面層的密接性等觀點出發，無機粒子
(B)的平均粒徑為I 100 μ m,優選為3 80 μ m，更優選為3 70 μ m，進一步優選為3 ·50 μ m,更進一步優選為5 40 μ m,更進一步優選為10 30 μ m。予以說明，無機粒子(B)的平均粒徑可以通過上述的無機粒子(A)的平均粒徑的測定法、特別是第2測定法來求得。本發明中，從結構體⑴表面的封孔性的觀點出發，無機粒子㈧的平均粒徑與耐火性無機粒子(B)的平均粒徑之比以〔無機粒子(A)的平均粒徑〕/〔耐火性無機粒子(B)的平均粒徑〕計優選為I 35，更優選為2 30，進一步優選為2 20，更進一步優選為3 6。對於耐火性無機粒子⑶而言，耐火性是指熔點為1500°C以上、優選1600°C以上、更優選1700°C以上的性質。另外，耐火性無機粒子(B)可舉出選自金屬氧化物及金屬矽酸鹽中的物質。作為耐火性無機粒子(B)，可舉出莫來石(mullite)、鋯石、氧化鋯、氧化鋁、橄欖石(olivine)、肖尖晶石(Shospinel，商品名，電熔尖晶石質)、氧化鎂、鉻鐵礦等耐火性無機粒子。從改善鑄件的氣體缺陷的觀點出發，優選鋯石。耐火性無機粒子(B)可單獨使用這些物質或者選擇使用其中的兩種以上。在碳含量低於鑄鐵(I. 7 6.67% C)的鑄鋼(O. 03 I. 7% C)中，優選使用碳質以外的骨材粒子，更優選使用熔點高、與熔融金屬的潤溼性低的鋯石。從表現鑄件品質即氣體缺陷的減低效果、及提高表面層的下垂性能的觀點出發，表面層的厚度(在乾燥後的結構體(I)的表面上形成的表面層的壁厚)優選為I 1000 μ m,更優選為5 900 μ m,進一步優選為20 800 μ m,更進一步優選為400 600 μ m。予以說明，表面層的厚度可利用後述實施例記載的測定法來求得。另外，作為表面層的形成方法，可舉出使用了以無機粒子(B)為主成分的分散液(塗液組合物)的塗布，例如刷毛塗布、噴塗、靜電噴塗、烤漆、噴濺塗布、浸潰塗布、法式塗布(French polish)等方法，在表面層的厚度均一性、有效性及經濟性方面進行了深入研究，結果最優選浸潰塗布。在浸潰塗布中，優選在如中空型芯那樣具有中空部的結構體的中空部側形成表面層，此時，通過將分散液(塗液組合物)填充在中空部中並使其與之接觸，可以形成表面層(以下稱作方法I)。對中空部處於開放狀態的結構體(I)進行方法I時，例如，封閉中空部的至少一部分的開放部分，成為中空部能夠保持分散液(塗液組合物)的狀態，優選以分散液充滿中空部的方式流入以無機粒子(B)為主成分的分散液(塗液組合物)，並且優選靜置規定時間後，排出塗液組合物，由此可以形成表面層。在任何一種塗布方法中，均最優選將設備設定成塗液組合物的溫度優選5 40°C的範圍、更優選為15 30°C、進一步優選為20 30°C的範圍且達到恆溫的狀態。另外，在浸潰塗布當中的方法I中，從生產率的方面出發，優選使靜置時間為I 60秒的範圍，可以間歇或連續地進行。予以說明，在任何一種方法中，為了調整表面層的膜厚，可以利用振動臺等對塗布有以無機粒子(B)為主成分的分散液的結構體(I)施加振動。這樣，為了使表面附著有無機粒子(B)的結構體(I)〔優選預先以100 300°C、更優選以150 250°C進行了熱處理的結構體(I)〕處於更牢固的附著狀態，優選經過乾燥工序。作為乾燥方法，可舉出利用加熱器的熱風乾燥、遠紅外乾燥、微波乾燥、過熱蒸氣乾燥、真空乾燥等，但並不限定於此。在使用熱風乾燥機進行乾燥時，乾燥 爐內中心部的乾燥溫度優選為100 500°C的範圍，進而從減低由有機物、粘合劑的熱分解所產生的影響的觀點及確保免受起火的安全性的觀點出發，最優選為105 300°C的範圍。予以說明，作為以無機粒子(B)為主成分的分散液的分散介質，可舉出水、乙醇等，優選水。另外，分散介質相對於以無機粒子(B)為主成分的分散液中的固體成分100質量份優選使用5 100質量份，更優選使用10 80質量份，進一步優選使用10 20質量份。從提高熱強度的觀點和賦予塗布時的粘度的觀點出發，表面層進一步含有粘土礦物。通過將粘土礦物配合在用於獲得表面層的分散液(塗液組合物)中，從而對分散液賦予適度的粘度，防止原料在分散液中沉降，提高原料分散性。作為粘土礦物，可舉出層狀矽酸鹽礦物、多鏈結構型礦物等，這些物質天然、合成均可。作為層狀矽酸鹽礦物，可舉出蒙脫石類、高嶺土類、屬於伊利石類的粘土礦物，例如膨潤土、蒙脫石、鋰蒙脫石、活性白土、木節粘土、沸石等。作為多鏈結構型礦物，可舉出綠坡縷石(attapulgite)、海泡石、坡縷石等。從提高熱強度的觀點和確保塗布時的粘度的觀點出發，優選可舉出選自綠坡縷石、海泡石、膨潤土、蒙脫石中的一種以上。更優選可舉出選自綠坡縷石、海泡石中的一種以上。予以說明，粘土礦物為層狀結構或多鏈結構，在這一點上，與例如主要含有六方最密填充結構且通常不採用層狀結構或多鏈結構的無機粒子(B)相區分。粘土礦物相對於無機粒子(B)IOO質量份優選使用O. 5 30質量份，更優選使用O. 5 20質量份，進一步優選使用I 2質量份。在該比率中，當粘土礦物為O. 5質量份以上時，可以對分散液賦予適度的粘度，可以防止原料在分散液中沉降、浮起。從提聞熱強度的觀點出發，表面層進一步含有粘合劑(b)。從提聞鑄件製造用結構體的常溫強度及耐熱性的觀點出發，優選在形成表面層時使用粘合劑(b)。作為粘合劑(b)，可以使用有機粘合劑和無機粘合劑。作為有機粘合劑，例如可舉出酚醛樹脂、環氧樹月旨、呋喃樹脂、水溶性醇酸樹脂、水溶性丁縮醛樹脂、聚乙烯醇、水溶性丙烯酸樹脂、水溶性多糖類、乙酸乙烯酯樹脂或其共聚物等。作為無機粘合劑，可舉出硫酸鹽、矽酸鹽、磷酸鹽、矽酸鋰、氧化鋯溶膠、膠體二氧化矽(矽溶膠)、氧化鋁溶膠等各種溶膠等。優選為無機粘合齊U，在無機粘合劑中，更優選為選自膠體二氧化矽(矽溶膠)及磷酸鋁中的一種以上，進一步優選可舉出膠體二氧化矽(矽溶膠)。上述粘合劑可單獨使用或者兩種以上混合使用，還可並用有機粘合劑和無機粘合劑。上述粘合劑(b)相對於無機粒子(B) 100質量份以有效成分換算優選使用I 50質量份,更優選使用I 40質量份,進一步優選使用3 7質量份。從使表面層均勻地附著的觀點出發，這些粘土礦物和/或粘合劑(b)優選在製備以無機粒子(B)為主成分的分散液(塗液組合物)時進行配合使用。因此，本發明的鑄件製造用結構體的製造方法優選具有在上述結構體(I)的表面上塗布含有無機粒子(B)及粘土礦物的塗液組合物的工序。另外，本發明的鑄件製造用結構體的製造方法優選具有在上述結構體(I)的表面上塗布含有無機粒子(B)及粘合劑(b)的塗液組合物的工序。另外，本發明的鑄件製造用結構體的製造方法更優選具有在上述結構體(I)的表面上塗布含有無機粒子(B)、粘土礦物及粘合劑(b)的塗液組合物的工序。本發明的鑄件製造用結構體的製造中使用的塗液組合物如下製造，S卩，如上所述，在無機粒子(B)、粘土礦物及粘合劑等固體成分材料中添加水或乙醇等分散介質，攪拌而製造成漿狀。所得的塗液組合物用水或乙醇等分散介質適度地稀釋後，利用上述手段塗布在結構體(I)上。之後，經過乾燥工序在結構體(I)的表面形成表面層，獲得本發明的鑄件製造用結構體。本發明的鑄件製造用結構體可以製造配置在鑄造用砂內及支撐粒子(代替鑄造用砂的硬丸或其他粒子)內、能夠用作澆道(澆注體系)或溢流口澆道、並且使鑄造缺陷即氣體缺陷得到改善的鑄件，特別適於製造易於發生氣體缺陷的鑄鋼鑄件。 本發明中，通過使結構體⑴中使用的無機粒子㈧和在結構體⑴的表面上形成的表面層中的無機粒子(B)的平均粒徑分別為特定範圍，從而可以提供能夠改善鑄件的氣體缺陷的鑄件製造用結構體。根據本發明，作為改善鑄件的氣體缺陷的理由，推測如下通過使無機粒子(B)具有適當的平均粒徑且呈耐火性，從而使表面層、優選形成在結構體與熔融金屬相接觸的面上的表面層在鑄造時得以維持而不會流失，可以遮蔽侵入熔融金屬側的氣體，另一方面，通過使結構體(I)中的無機粒子(A)具有適當的平均粒徑，可以將氣體高效地從不與熔融金屬相接觸的面排出至鑄模外。本發明的鑄件製造用結構體中，有機纖維、無機纖維、無機粒子(A)及粘合劑(a)的質量的總比例以鑄件製造用結構體(形成有表面層的結構體)的質量標準計優選為10質量％以上，更優選為20質量％以上,進一步優選為30質量％以上,更進一步優選為40質量％以上。另外，以鑄件製造用結構體(形成有表面層的結構體)的質量標準計優選為80質量％以下，更優選為70質量％以下，進一步優選為65質量％以下，更進一步優選為60質量％以下。另外，本發明的鑄件製造用結構體中，有機纖維、無機纖維、無機粒子(A)及粘合劑(a)的含量分別優選為以下範圍。有機纖維優選為I 40質量％，更優選為2 30質量％，進一步優選為3 25質量％，更進一步優選為4 12質量％無機纖維優選為I 60質量％，更優選為2 50質量％，進一步優選為3 40質量％，更進一步優選為3. 5 20質量％，更進一步優選為3. 5 12質量％無機粒子(A):優選為I 70質量％,更優選為2 60質量進一步優選為5 50質量％，更進一步優選為10 45質量％粘合劑(a):優選為I 60質量％，更優選為2 50質量％，進一步優選為3 40質量％，更進一步優選為5 25質量％，更進一步優選為6 16質量％另外，本發明的鑄件製造用結構體中表面層的比例以鑄件製造用結構體(形成有表面層的結構體)的質量標準計優選為10 80質量％,更優選為20 80質量進一步優選為30 70質量％，更進一步優選為38 70質量％，更進一步優選為38 60質量％。另外，從改善鑄件的氣體缺陷的觀點出發，表面層中優選使耐火性無機粒子(B)為鋯石，粘土礦物為綠坡縷石，粘合劑(b)為膠體二氧化矽。
作為本發明的鑄件製造用結構體的用途，可以在上述具有模腔的鑄模中使用本發明的結構體，或者在使用泡沫苯乙烯模型的所謂全模鑄造法、不使用粘合劑的消失模鑄造法、或作為鑄模的主模、型芯等的鑄造領域或者要求耐熱性等的其他領域中使用本發明的結構體，適合用於澆道用流道、溢流口用流道或者型芯。從提高侵入到熔融金屬側的氣體的遮蔽效果的觀點出發，形成有表面層的本發明的鑄件製造用結構體的透氣度優選為I以下，更優選為O. 2以下，進一步優選為O. 12以下。另外，形成表面層之前的結構體(I)的透氣度優選為O. I 500，更優選為O. 3 100，進一步優選為O. 4 10，更進一步優選為O. 5 I。本發明的鑄件製造用結構體中，從可以將被表面層遮蔽的氣體有效地從未形成有表面層的面排出的觀點出發，結構體(I)的透氣度優選為上述範圍。鑄件製造用結構體及結構體(I)的透氣度可利用實施例記載的測定方法來求得。
本發明的鑄件製造用結構體的厚度可以對應其用途及結構體中的部位進行適當設定，與熔融金屬相接觸的部分的厚度優選為O. 2 5mm,更優選為O. 2 4mm,進一步優選為O. 4 4mm，更進一步優選為2 3mm。上述厚度為上述下限值以上時，在鑄造時可維持鑄件製造用結構體的形狀功能，上述厚度為上述上限值以下時，減少鑄造時熱分解氣體的產生量，難以發生鑄件缺陷。〈鑄件的製造方法〉接著，根據其優選實施方式說明使用了本發明鑄件製造用結構體的鑄件的製造方法。本實施方式的鑄件的製造方法中，例如將如上獲得的本發明的鑄件製造用結構體埋設在鑄造用砂內的規定位置來進行造型。鑄造用砂可沒有限制地使用以往在這種鑄件的製造中使用的通常的物質。然後，從澆注口注入熔融金屬進行鑄造。此時，本發明的鑄件製造用結構體由於熱強度得到維持且伴隨熱分解的熱收縮小，因而各鑄件製造用結構體的龜裂、鑄件製造用結構體本身的破損得到抑制，也難以發生熔融金屬插入到鑄件製造用結構體中或者鑄造用砂
等的附著。在鑄造後冷卻至規定溫度，拆解型箱，將鑄造用砂取出，進而利用噴砂處理將鑄件製造用結構體除去，露出鑄件。此時，由於上述熱固化性樹脂發生熱分解，因而容易進行鑄件製造用結構體的除去處理。之後，根據需要對鑄件實施修整(trimming)處理等後處理，完成鑄件的製造。實施例以下的實施例對本發明的實施進行闡述。實施例為對本發明的示例進行敘述，並非用於限定本發明。〔實施例I〕使用下述原料漿液將纖維層疊體抄造後，對該纖維層疊體進行脫水、乾燥，獲得圖1(圖中的尺寸為_)所示的澆道用的流道1(直管11、12和彎頭管14、16，相當於結構體(I))。予以說明，結構體(I)的組成如表I所示。〈原料漿液的製備〉將下述配合的有機纖維和無機纖維分散在水中，製備約I質量％ (相對於水性漿液，有機纖維及無機纖維的總質量為I質量％)的水性漿液，然後，在該漿液中以能夠獲得表I記載的結構體(I)的方式配合無機粒子(A)、粘合劑(a)和下述絮凝劑、紙力強化材料，製備各個原料漿液。予以說明，以有機纖維、無機纖維、無機粒子㈧及粘合劑(a)的總量為100質量份(固體成分換算)，在漿液中以O. 625質量份的量配合絮凝劑，以O. 025質量份(固體成分換算)的量配合紙力強化材料。予以說明，表I所示各成分如下所述。〈有機纖維〉·有機纖維報紙廢紙(平均纖維長度1mm，游離度(freeness) 150cc)〈無機纖維〉·無機纖維碳纖維〔東麗公司制，商品名「TORAYCA CHOP」，纖維長3mm、纖維寬11「111(長軸/短軸比=273)〕〈無機粒子(A)> ·球狀二氧化矽〔MICRON公司制，「S85-P」，平均粒徑80 μ m,表觀比重I. 2，體積比重I. 15〕〈粘合劑(a)> 酹醒樹脂〔Air Water Inc.制,商品名「Bellpearl S-890」(甲階酹醒樹脂)、氮氣氣氛中1000°c下的減量率44% (TG熱分析測定)〕〈絮凝劑〉·絮凝劑聚醯胺表氯醇(星光PMC公司制，商品名WS-4002)〈紙力強化劑〉·紙力強化劑1質量％的羧甲基纖維素水溶液〈分散介質〉·分散介質冰〈抄造和脫水工序〉作為抄造模具，使用具有對應於上述結構體(直管和彎頭管)的模腔形成面的模具。該模具的模腔形成面上配置有規定網眼的網，形成有連通模腔形成面和外部的多個連通孔。予以說明，該模具由一對對開模具構成。用泵使上述原料漿液循環，向上述抄紙模具內加壓注入規定量的漿液，另一方面，通過上述連通孔除去漿液中的水，使規定的纖維層疊體堆積在上述網的表面。注入完規定量的原料漿液後，將加壓空氣注入到抄造模具內，對該纖維層疊體進行脫水。加壓空氣的壓力為O. 2MPa，脫水需要的時間約為30秒。〈乾燥工序〉作為乾燥模具，使用具有對應於上述結構體(直管和彎頭管)的模腔形成面的模具。在該模具上形成有連通模腔形成面和外部的多個連通孔。予以說明，該模具由一對對開模具構成。將上述纖維層疊體從抄造模具中取出，將其轉移到加熱至200°C的乾燥模具內。然後，從乾燥模具的上方開口部插入袋狀的彈性型芯，在密閉的乾燥模具內將加壓空氣(O. 2MPa)注入到該彈性型芯內，使該彈性型芯膨脹，利用該彈性型芯將上述纖維層疊體按壓在乾燥模具的內面，將該乾燥模具的內面形狀轉印到該纖維層疊體表面上，同時將其乾燥。進行加壓乾燥(60秒鐘)後，抽出彈性型芯內的加壓空氣，使該彈性型芯收縮而從乾燥模具內取出，將成形體從乾燥模具內取出後，冷卻，獲得經熱固化的結構體(I)。將無機粒子(B)、粘土礦物、粘合劑(b)的組成及配合率(質量比率)如表I所示的固體成分材料和水，用攪拌機攪拌15分鐘，獲得以無機粒子(B)為主成分的塗液組合物。予以說明，表I所示的各個成分如下所述。另外，水的量為製備成表I記載的固體成分濃度(質量％，表中用表示)的量。〈無機粒子(B)〉 錯石白水化學工業株式會社制,商品名「Zircosil Nol 」,平均粒徑20 μ m〈粘土礦物〉 綠坡縷石林化成株式會社制，商品名「Attagel 50」〈粘合劑(b)>·膠體二氧化娃日產化學株式會社制，商品名「snowtex50」,平均粒徑25nm〈表面層的形成〉使上述經熱固化的結構體(直管和彎頭管)成為各個單側的開放末端封閉的狀態，向它們的內部流入上述製備的塗液組合物直至上端，靜置10秒後，上下反轉，將塗液組合物排出。自然乾燥後，在200°C下用熱風乾燥機乾燥30分鐘，獲得形成有表面層的鑄件製造用結構體。按照根據JIS Z260K1993) 「鑄造用砂的試驗方法」規定的「消失模型用塗模劑的標準試驗方法」(平成8年3月社團法人日本鑄造工學會關西支部)的「5.透氣度測定法」，使用與該發行物(第24頁圖5-2)中記載的透氣度測定裝置(壓縮機空氣透氣方式)相同原理的裝置進行測定。透氣度P用「P= (h/(aXp))Xv」來表示。式中，h:試驗片厚度(cm), a :試驗片截面積(cm2), p :透氣阻力(CmH2O), v :空氣的流量(cm3/min)。這裡，試驗片厚度為結構體(I)或鑄件製造用結構體(形成有表面層的鑄件製造用結構體)的壁厚即「(外徑-內徑)/2」，試驗片截面積為「內徑X圓周率X長度」。在測定時，如圖2所示，在透氣度試驗器上按照能夠與上述澆道用流道的直管或彎頭管(圖2中表示為測定樣品)的中空部無洩漏地連接的方式安裝橡膠管及連接夾具(密封墊)，進而在上述直管或彎頭管的中空部的一端無縫隙地連接上述連接夾具，用密封墊塞住另一端以便防止空氣的洩漏，然後進行測定。本例中，使用了由2個直管和2個彎頭管構成的澆道用流道，因而對這4個構成元件分別測定透氣度，將其平均值作為結構體(I)或鑄件製造用結構體的透氣度。測定形成表面層後的鑄件製造用結構體的厚度和形成表面層前的結構體(I)的厚度，由其差值求得形成於結構體(I)表面的表面層的厚度。這裡，形成表面層前的結構體(I)的厚度如下求得利用帶表卡規(dialcaliper gauges) (Mitutoyo Corporation制，編號No. 209-611，符號DCG0-50RL〕對帶有記號的任意10個位置進行測定，取其平均值而求得。形成表面層後的鑄件製造用結構體的厚度如下求得利用帶表卡規〔MitutoyoCorporation制，編號No. 209-611，符號DCG0-50RL〕對相當於上述結構體(I)中帶有記號的任意10個位置的部位進行測定，取其平均值而求得。形成於結構體(I)表面的表面層的剝離性如下測定用塑料刀對形成表面層後的鑄件製造用結構體表面進行劃刮，製作84個塊體，測定84個塊體中的表面層的剝離數。測定對6個不同結構體進行，求得剝離數的平均值。表中以「表面層的剝離數」形式來表示結果O如圖I所示，將上述獲得的鑄件製造用結構體作為鑄造用流道1(橫澆道)與成為環狀鑄件部件的模腔部2 (形狀為外徑240mm、內徑140mm、厚度30mm，帶溢流口 )連通，進行水溶性酚醛樹脂鑄模的造型。這裡，鑄造用流道I由埋設在鑄模上模(圖中，鑄模剖視面的上方)的直管11(直徑Φ50ι πι、長度150mm)和埋設在鑄模下模(圖中，鑄模剖視面的下方)的複合構件構成，該複合構件為使用嵌合構件13(內徑Φ53·ι、長度45mm)連接直管12(內徑Φ50·ι、長度30mm)和彎頭管14 (內徑Φ 50mm、縱70mm、橫90mm),使用嵌合構件15 (內徑Φ 53mm、長度45mm)連接彎頭管14的另一端和彎頭管16 (內徑Φ 50mm、縱70mm、橫IlOmm)而成的構件。直管11(直徑Φ50πιπι、長度150mm)和直管12被定位成造型時在將上模與下模重疊的狀態下內徑一致地進行連通。另外，嵌合構件13、15用與實施例、比較例中製造的結構體(I)分別相同的材質製造而成，厚度也相同。另外,鑄模造型中使用的砂使用Kao-Quaker Co. , Ltd.製造的「Lunamos #60」的新砂，水溶性酚醛樹脂使用Kao-Quaker Co. , Ltd.製造的「Kao Step SL6000」 I. I質量份(相對於砂100質量份)，固化劑使用Kao-Quaker Co. ,Ltd.製造的「DH_15」20質量份(相對於水溶性酚醛樹脂100質量份)。澆鑄質量為20kg，鑄模質量為100kg。表中以「表面層的殘留」來表示澆鑄鑄鋼鑄件(SCW480，鑄造溫度1550 1580°C )後的鑄模有無表面層殘留。另外，為了測定通過上述澆鑄獲得的鑄件的內部氣體缺陷部面積，使用X射線透射照片，利用圖像解析軟體「Winroof」算出內部氣體缺陷部面積。呈現為內部氣體缺陷部面積越小則氣體缺陷越少的高品質鑄件。將結果示於表I。〔實施例2〕實施例2除了使熔融金屬的材質為SCS11(不鏽鋼鑄鋼)進行鑄造以外，與實施例I同樣地獲得鑄件製造用結構體。將對所得鑄件製造用結構體進行與實施例I相同評價的結果不於表I。〔實施例3〕實施例3除了使熔融金屬的材質為SCS13(不鏽鑄鋼)進行鑄造以外，與實施例I同樣地獲得鑄件製造用結構體。將對所得鑄件製造用結構體進行與實施例I相同評價的結果不於表I。〔實施例4〕實施例4除了將無機粒子(A)改變為中空陶瓷〔TAIHEIYO CEMENTC0RP0RATI0N制，商品名「E-SPHERES SL125」，平均粒徑80μπι，表觀比重O. 8，體積比重O. 34〕且使結構體(I)的組成為表I所述以外，與實施例2同樣地獲得鑄件製造用結構體。將對所得鑄件製造用結構體進行與實施例I相同評價的結果示於表I。〔實施例5〕實施例5除了使熔融金屬的材質為SCS13進行鑄造以外，與實施例4同樣地獲得鑄件製造用結構體。將對所得鑄件製造用結構體進行與實施例I相同評價的結果示於表I。
〔比較例I〕比較例I除了將無機粒子(A)改變為莫來石〔ITOCHU CERATECHC0RP0RATI0N制，商品名「合成莫來石MM-200目」,平均粒徑20 μ m,表觀比重2. 8，體積比重O. 89〕、使結構體(I)的組成為表I所述、且在結構體(I)的表面上不形成表面層以外，與實施例I同樣地獲得鑄件製造用結構體。將對所得鑄件製造用結構體進行與實施例I相同評價的結果示於表
Io
〔比較例2〕比較例2除了將無機粒子(A)改變為莫來石〔ITOCHU CERATECHC0RP0RATI0N制，商品名「合成莫來石MM-200目」,平均粒徑20 μ m,表觀比重2. 8，體積比重O. 89〕、使結構體
(I)的組成為表I所述、且利用膠體二氧化矽〔日產化學(株)制，商品名「snOWteX50」，平均粒徑25nm，固體成分濃度50%〕形成表面層以外，與實施例I同樣地獲得鑄件製造用結構體。將對所得鑄件製造用結構體進行與實施例I相同評價的結果示於表I。予以說明，表I中將該膠體二氧化矽方便地示於耐火性無機粒子(B)的欄中。〔比較例3〕比較例3除了將無機粒子(A)改變為莫來石〔ITOCHU CERATECHC0RP0RATI0N制，商品名「合成莫來石MM-200目」,平均粒徑20 μ m,表觀比重2. 8，體積比重O. 89〕且使結構體(I)的組成為表I所述以外，與實施例I同樣地獲得鑄件製造用結構體。將對所得鑄件製造用結構體進行與實施例I相同評價的結果示於表I。〔比較例4〕比較例4除了將無機粒子(A)改變為平均粒徑40 μ m的球狀二氧化矽〔MICRO公司制，「SC30」，表觀比重2. 2，體積比重1.04〕以外，與實施例I同樣地獲得鑄件製造用結構體。將對所得鑄件製造用結構體進行與實施例I相同評價的結果示於表I。〔比較例5〕比較例5除了將無機粒子(A)改變為平均粒徑30 μ m的黑曜石〔KINSEI MATECCO.，LTD.制，「NICE CATCH FLOWER #330」，表觀比重 2. 3，體積比重 0. 58〕且使結構體(I)的組成為表I所述以外，與實施例I同樣地獲得鑄件製造用結構體。將對所得鑄件製造用結構體進行與實施例I相同評價的結果示於表I。〔比較例6〕比較例6除了將無機粒子⑶變換為鈦粉(網眼45μπι的篩子的通過品，表中以平均粒徑「小於45」來表示)以外，與實施例I同樣地獲得鑄件製造用結構體。將對所得鑄件製造用結構體進行與實施例I相同評價的結果示於表I。[表I]
權利要求
1.一種鑄件製造用結構體,其為含有有機纖維、無機纖維、平均粒徑50 150 μ m的無機粒子(A)及粘合劑(a)的結構體，在該結構體的表面上具有含有選自金屬氧化物及金屬矽酸鹽的平均粒徑I 100 μ m的耐火性無機粒子(B)、粘土礦物以及粘合劑(b)的表面層。
2.根據權利要求I所述的鑄件製造用結構體，其中，無機粒子㈧的平均粒徑與耐火性無機粒子(B)的平均粒徑之比以〔無機粒子(A)的平均粒徑〕/〔耐火性無機粒子(B)的平均粒徑〕計為I 35。
3.根據權利要求I或2所述的鑄件製造用結構體，其中，粘土礦物的比例相對於無機粒子⑶100質量份為O. 5 30質量份。
4.根據權利要求I 3中任一項所述的鑄件製造用結構體，其中，表面層的比例以鑄件製造用結構體的質量標準計為10 80質量％。
5.根據權利要求I 4中任一項所述的鑄件製造用結構體，其中，無機粒子(A)為選自石墨、雲母、二氧化矽、中空陶瓷及粉煤灰中的I種以上。
6.根據權利要求I 5中任一項所述的鑄件製造用結構體，其中，耐火性無機粒子(B) 為選自莫來石、鋯石、氧化鋯、氧化鋁、橄欖石、肖尖晶石、氧化鎂 及鉻鐵礦中的I種以上。
7.根據權利要求I 6中任一項所述的鑄件製造用結構體，其中，粘土礦物為選自綠坡縷石、海泡石、膨潤土及蒙脫石中的I種以上。
8.根據權利要求I 7中任一項所述的鑄件製造用結構體，其中，粘合劑(b)為無機粘合劑。
9.根據權利要求I 8中任一項所述的鑄件製造用結構體，其中，該表面層存在於與熔融金屬相接觸的一側。
10.根據權利要求I 9中任一項所述的鑄件製造用結構體，其中，該表面層的耐火性無機粒子(B)為鋯石，粘土礦物為綠坡縷石，並且粘合劑(b)為膠體二氧化矽。
11.一種鑄件製造用結構體的製造方法，其具有利用具有抄造工序的成形法由含有有機纖維、無機纖維、平均粒徑50 150 μ m的無機粒子⑷、粘合劑(a)及分散介質的原料漿液製造結構體(I)的工序；以及在結構體(I)的表面上形成含有選自金屬氧化物及金屬矽酸鹽的平均粒徑I 100 μ m的耐火性無機粒子(B)、粘土礦物以及粘合劑(b)的表面層的工序。
12.根據權利要求11所述的鑄件製造用結構體的製造方法，其中，在利用具有抄造工序的成形方法製造結構體(I)的工序之後具有形成表面層的工序。
13.權利要求I 10中任一項所述的鑄件製造用結構體的用於製造鑄件的用途。
14.一種鑄件的製造方法，其使用權利要求I 10中任一項所述的鑄件製造用結構體來製造鑄件。
全文摘要
本發明提供一種鑄件製造用結構體，其為含有有機纖維、無機纖維、平均粒徑50～150μm的無機粒子(A)及粘合劑(a)的結構體，在該結構體的表面上具有含有選自金屬氧化物及金屬矽酸鹽的平均粒徑1～100μm的耐火性無機粒子(B)、粘土礦物以及粘合劑(b)的表面層。
文檔編號B22C9/02GK102933332SQ20118002850
公開日2013年2月13日 申請日期2011年6月24日 優先權日2010年6月25日
發明者池永春樹 申請人:花王株式會社