JP2018153820A - Manufacturing method of laminated mold - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an improved manufacturing method of a laminated mold in which a spray solution is easily settled into dry-coated sand by improving wettability with respect to a water component in the dry-coated sand using water glass as a binder.SOLUTION: A thin sand layer 20 is formed on a surface of a fire-resistance aggregate by using dry-coated sand which is obtained by forming a coating layer containing a surfactant together with water glass as a binder, and after that, the sand layer 20 is heated after being sprayed with an aqueous medium. By repeating work for forming prescribed two-dimensional pattern mold layers 34, a purposed three-dimensional laminated mold is manufactured by laminating the mold layers 34.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、積層鋳型の製造方法に係り、特に、薄い砂層を形成すると共に、これを一層ずつ所定形状に硬化させることを繰り返し、その形成される複数の砂層を積層一体化させることにより、目的とする三次元形状の砂鋳型を製造する方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a laminated mold, and in particular, by forming a thin sand layer and repeatedly curing it into a predetermined shape one by one, It relates to a method for producing a three-dimensional sand mold.

近年、三次元プリント方式による積層成形技術が盛んに研究され、実用化されてきている。また、そのような積層成形技術を鋳型の造形に応用し、鋳型の試作や多品種少量生産用の鋳型の製造が、世界各地で検討されており、その中で、レーザ方式やインクジェット方式による積層鋳型の造形方法が提案されている。なお、それらレーザ方式とインクジェット方式の中でも、インクジェット方式の製造装置の方が、レーザ方式のものに比べて、装置が安価となる利点を有している。   In recent years, a lamination molding technique using a three-dimensional printing method has been actively studied and put into practical use. In addition, such lamination molding technology is applied to mold molding, and trial production of molds and production of molds for high-mix low-volume production are being studied all over the world. A mold forming method has been proposed. Among these laser systems and ink jet systems, the ink jet system manufacturing apparatus has an advantage that the apparatus is less expensive than the laser system.

ところで、従来のレーザ方式による鋳型の積層造形方法としては、例えば、特開平9−168840号公報(特許文献1)に明らかにされているような、積層法による砂鋳型の造形方法が、提案されている。そして、その方法においては、樹脂被覆砂(レジンコーテッドサンド)を散布して薄い砂層を形成する砂層形成工程と、この薄く成層された砂層の所定の部分をレーザの照射によって硬化させる硬化工程とを含み、これによって、砂鋳型の一つの層を形成すると共に、それらの工程を順次繰り返して、目的とする砂鋳型の各断面形状に対応した硬化砂層を順次積層し、砂の三次元造形物である砂鋳型を造形するようになっている。   By the way, as a conventional method for layered modeling of a mold by a laser method, for example, a sand mold modeling method by a layering method as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-168840 (Patent Document 1) has been proposed. ing. In the method, a resin layer-coated sand (resin coated sand) is sprayed to form a thin sand layer, and a predetermined step of the thinly layered sand layer is cured by laser irradiation. In this way, one layer of the sand mold is formed, and these steps are repeated in sequence, and a hardened sand layer corresponding to each cross-sectional shape of the target sand mold is sequentially laminated. A sand mold is shaped.

しかしながら、そのようなレーザ方式の積層法による砂鋳型の造形方法にあっては、レーザの照射による加熱によって、樹脂被覆砂を加熱硬化させるようにした構成であるために、レーザ照射による加熱の際に、有機物の臭気が発生するという問題が内在している。また、レーザ照射の有無により、砂層に温度差が生じることとなるところから、内部応力が発生し易くなり、長期間保管すると、砂鋳型に反りや歪みが発生する問題がある。更に、所定の部分をレーザ照射して加熱硬化させるには、高出力で精密な制御が必要であり、また高価なレーザ照射装置が必要となると共に、加熱のために非常に多くのエネルギが必要になるという問題も内在している。   However, in such a sand mold molding method using a laser laminating method, the resin-coated sand is heated and cured by heating by laser irradiation. In addition, the problem that organic odor is generated is inherent. Further, since a temperature difference is generated in the sand layer depending on the presence or absence of laser irradiation, internal stress is likely to occur, and there is a problem that warpage and distortion occur in the sand mold when stored for a long period of time. Furthermore, in order to heat and cure a predetermined part by laser irradiation, high output and precise control are required, and an expensive laser irradiation apparatus is required, and much energy is required for heating. The problem of becoming is also inherent.

一方、インクジェット方式による鋳型の積層造形方法として、特開2011−230421号公報(特許文献2)においては、水溶性ポリマを含有した立体造形粉体によって層を形成する層形成工程と、この層形成工程おいて形成された層に、水を溶媒とする造形液をインクジェットヘッドから吐出させることで、立体造形粉体が造形液に溶解することによって生じる生成物を有する層を生成する生成工程とを備える立体造形物の製造方法が、明らかにされている。   On the other hand, as a layered modeling method of a mold by an ink jet method, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-230421 (Patent Document 2), a layer forming step of forming a layer with a three-dimensional modeling powder containing a water-soluble polymer, and this layer formation A generation step of generating a layer having a product generated by dissolving the three-dimensional modeling powder in the modeling liquid by discharging a modeling liquid using water as a solvent from the inkjet head to the layer formed in the step. The manufacturing method of the three-dimensional molded object provided is clarified.

そして、そこでは、水の蒸発を抑制すると共に、造形液を増粘させる増粘湿潤剤と、界面活性剤とを、用いられる造形液に含有せしめ、更にpHを7〜9に調製することによって、目的とする立体造形物を所望の形状通りに造形することが出来るとされているのであるが、そこにおいて、かかる造形液をインクジェットヘッドから立体造形粉体の層に散布せしめると、乾態の粉体と造形液とが馴染まずに、粉体への造形液の浸透に時間がかかるという問題がある。特に、水ガラスを粘結剤として耐火性骨材を被覆してなるコーテッドサンド(被覆砂)を用いた場合に、コーテッドサンドに水をはじくような作用が起こるため、砂層への造形液の浸透が遅れることで、成形時間が長くなり、成形不良が発生し易いという問題があった。また、浸透の遅れの対策として造形液の量を多めにする対策が考えられるが、多めに撒いた造形液による滲みが発生して、造形した鋳型の形状が変化したり、寸法精度が悪くなったりする問題が惹起されるようになるのである。   Then, while suppressing evaporation of water, a thickening wetting agent that thickens the modeling liquid and a surfactant are contained in the used modeling liquid, and the pH is further adjusted to 7-9. It is said that the target three-dimensional model can be modeled according to the desired shape, but when this modeling liquid is sprayed from the inkjet head onto the three-dimensional model powder layer, it becomes dry There is a problem that it takes time for the modeling liquid to penetrate into the powder without the powder and the modeling liquid becoming familiar. In particular, when coated sand (coated sand) made of water glass as a binder is coated with refractory aggregate, the coated sand has the action of repelling water. Due to the delay, the molding time becomes long and molding defects are likely to occur. In addition, measures to increase the amount of modeling liquid can be considered as a countermeasure against the delay in penetration, but bleeding due to excessive modeling liquid occurs, resulting in a change in the shape of the molded mold, and deterioration in dimensional accuracy. Problems will be raised.

特開平9−168840号公報JP-A-9-168840 特開2011−230421号公報JP 2011-230421 A

ここにおいて、本発明は、かくの如き事情を背景にして為されたものであって、その解決すべき課題とするところは、積層造形に際して、粘結剤として水ガラスを用いた乾態のコーテッドサンド(被覆砂)における水分に対する濡れ性を向上せしめることにより、そのような乾態のコーテッドサンドに散布液体が馴染み易くなるようにした、積層鋳型の改良された製造方法を提供することにあり、また他の課題とすることころは、水性媒体の散布量を必要最小限にして、加熱時間を少なくさせることで、成形サイクルを短くし、使用する熱量も少なくすることが出来る積層鋳型の製造方法を提供することにある。   Here, the present invention has been made in the background as described above, and the problem to be solved is a dry-coated material using water glass as a binder in the additive manufacturing. An object of the present invention is to provide an improved method for producing a laminated mold, which makes it easier for the sprayed liquid to become familiar with such dry coated sand by improving the wettability of the sand (coated sand) with moisture. Another problem is that a method for producing a laminated mold that can shorten the molding cycle and reduce the amount of heat used by minimizing the amount of aqueous medium applied and reducing the heating time. Is to provide.

かかる状況下、本発明者らが、積層造形手法について鋭意検討を重ねた結果、鋳物砂として、水ガラスと界面活性剤とを含む被覆層にて耐火性骨材を被覆してなるコーテッドサンドを用いると共に、形成される鋳型層の固化乃至は硬化を水性媒体の散布と加熱によって行うことにより、上述の如き課題が悉く解決され得ることを見出し、本発明を完成するに至ったのである。   Under such circumstances, as a result of intensive studies on the additive manufacturing method, the present inventors, as foundry sand, coated sand having a refractory aggregate coated with a coating layer containing water glass and a surfactant. The present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by solidifying or curing the formed mold layer by spraying an aqueous medium and heating, and have completed the present invention.

そして、本発明は、上記せる課題を解決するために、以下に列挙せる如き各種の態様において、好適に実施され得るものである。なお、以下に記載の各態様は、任意の組み合わせで採用可能である。また、本発明の態様乃至は技術的特徴は、以下に記載のものに限定されることなく、明細書全体の記載及び図面に記載の発明思想に基づいて認識されることが理解されるべきである。   And in order to solve the subject mentioned above, this invention can be implemented suitably in the various aspects as enumerated below. In addition, each aspect described below can be employed in any combination. In addition, it should be understood that the aspects and technical features of the present invention are not limited to those described below, but are recognized based on the description of the entire specification and the inventive concept described in the drawings. is there.

(1)耐火性骨材を粘結剤で被覆してなるコーテッドサンドを用いて薄い砂層を形成した 後、かかる砂層に水性媒体を散布して加熱することによって、所定の二次元パターン の固化層乃至硬化層を形成する作業を繰り返して、該固化層乃至硬化層を積層するこ とにより、目的とする立体形状の積層鋳型を製造する方法において、前記コーテッド サンドとして、前記耐火性骨材の表面に、粘結剤としての水ガラスと共に、界面活性 剤を含有する被覆層を形成して得られる、乾態のコーテッドサンドを用いることを特 徴とする積層鋳型の製造方法。
(2)前記界面活性剤が、陽イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤、両性界面活性 剤、非イオン性界面活性剤、シリコーン系界面活性剤及びフッ素系界面活性剤からな る群より選ばれることを特徴とする前記態様(1)に記載の積層鋳型の製造方法。
(3)前記界面活性剤の含有量が、前記コーテッドサンドにおける水ガラスの固形分の1 00質量部に対して、0.1〜20.0質量部の割合であることを特徴とする前記態 様(1)又は前記態様(2)に記載の積層鋳型の製造方法。
(4)前記水性媒体が、界面活性剤を含んでいることを特徴とする前記態様(1)乃至前 記態様(3)の何れか1つに記載の積層鋳型の製造方法。
(5)前記水性媒体が、硬化促進剤、保湿剤、乾燥促進剤、及び防腐剤のうちの少なくと も何れかを、更に含んでいることを特徴とする前記態様(4)に記載の積層鋳型の製 造方法。
(6)前記水性媒体の粘度が0.1〜50cPであり、且つ表面張力が15〜50mN/ mであることを特徴とする前記態様(1)乃至前記態様(5)の何れか1つに記載の 積層鋳型の製造方法。
(7)前記コーテッドサンドが、その表面に、滑剤を更に含有していることを特徴とする 前記態様(1)乃至前記態様(6)の何れか1つに記載の積層鋳型の製造方法。
(8)前記滑剤の含有量が、前記コーテッドサンドにおける水ガラスの固形分の100質 量部に対して、0.1〜10.0質量部の割合であることを特徴とする前記態様(1 )乃至前記態様(7)の何れか1つに記載の積層鋳型の製造方法。
(9)前記コーテッドサンドにおける含水分量が、水ガラスの固形分量の5〜55質量% であることを特徴とする前記態様(1)乃至前記態様(8)の何れか1つに記載の積 層鋳型の製造方法。
(10)前記砂層への水性媒体の散布が、インクジェット方式の散布装置を用いて行われ ることを特徴とする前記態様(1)乃至前記態様(9)の何れか1つに記載の積層鋳 型の製造方法。
(1) After forming a thin sand layer using a coated sand formed by coating a fireproof aggregate with a binder, an aqueous medium is sprayed on the sand layer and heated to form a solidified layer having a predetermined two-dimensional pattern. In a method for producing a target three-dimensional laminated mold by repeating the operation of forming a hardened layer and laminating the solidified layer or hardened layer, the surface of the refractory aggregate is used as the coated sand. And a method for producing a laminated mold characterized by using dry coated sand obtained by forming a coating layer containing a surfactant together with water glass as a binder.
(2) The surfactant comprises a cationic surfactant, an anionic surfactant, an amphoteric surfactant, a nonionic surfactant, a silicone surfactant, and a fluorosurfactant. The method for producing a laminated mold according to the aspect (1), which is selected from the above.
(3) The said aspect characterized by the content of the said surfactant being a ratio of 0.1-20.0 mass parts with respect to 100 mass parts of solid content of the water glass in the said coated sand. The manufacturing method of the lamination | stacking casting_mold | template as described in aspect (1) or the said aspect (2).
(4) The method for producing a laminated mold according to any one of the above aspects (1) to (3), wherein the aqueous medium contains a surfactant.
(5) The laminate according to the aspect (4), wherein the aqueous medium further contains at least one of a curing accelerator, a humectant, a drying accelerator, and a preservative. Mold manufacturing method.
(6) In any one of the above aspects (1) to (5), the aqueous medium has a viscosity of 0.1 to 50 cP and a surface tension of 15 to 50 mN / m. The manufacturing method of the lamination mold of description.
(7) The method for producing a laminated mold according to any one of the aspects (1) to (6), wherein the coated sand further contains a lubricant on the surface thereof.
(8) The aspect (1), wherein the content of the lubricant is 0.1 to 10.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid content of water glass in the coated sand. The manufacturing method of the lamination | stacking mold as described in any one of the said aspect (7).
(9) Moisture content in the coated sand is 5 to 55% by mass of the solid content of water glass. The layer according to any one of modes (1) to (8), Mold manufacturing method.
(10) The laminated casting according to any one of the aspects (1) to (9), wherein the dispersion of the aqueous medium on the sand layer is performed using an ink jet type spraying device. Mold manufacturing method.

このような本発明に従う積層鋳型の製造方法によれば、以下に列挙せる如き各種の効果が奏され得ることとなるのである。
(a)コーテッドサンドにおける水分に対する濡れ性が向上することとなるため、乾態の コーテッドサンドに散布液体が馴染み易くなり、コーテッドサンドへの水性媒体の浸 透を向上させることが出来る。
(b)コーテッドサンドの水分への濡れ性のよさにより、積層体における層と層との間の 結合を強固にすると共に、各層の硬化のばらつきがなく、安定して積層されることと なるため、鋳型の強度が向上する。
(c)コーテッドサンドの水分への濡れ性のよさにより、水性媒体の散布量を必要最低限 にすることが可能となる。
(d)水性媒体の散布量が必要最低限になることにより、加熱時間が短縮され得て、成形 サイクルを短くすることが出来、そのために消費熱量が少なくて済む利点を生じる。
According to such a method for producing a laminated mold according to the present invention, various effects as listed below can be achieved.
(A) Since wettability with respect to moisture in the coated sand is improved, the sprayed liquid is easily adapted to the dry coated sand, and the penetration of the aqueous medium into the coated sand can be improved.
(B) Because the coated sand has good wettability, the bonding between the layers in the laminate is strengthened, and there is no variation in the curing of each layer, so that stable lamination is achieved. , The strength of the mold is improved.
(C) Due to the wettability of the coated sand to moisture, the amount of aqueous medium sprayed can be minimized.
(D) Since the amount of aqueous medium sprayed becomes the minimum necessary, the heating time can be shortened, the molding cycle can be shortened, and the advantage is obtained that less heat is consumed.

本発明に従う積層鋳型の製造方法の一例において採用される第一工程を示す概略説明図であって、(a)はコーテッドサンドを散布している状態、(b)は散布されたコーテッドサンドを平面展開している状態を、それぞれ示している。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic explanatory drawing which shows the 1st process employ | adopted in an example of the manufacturing method of the lamination mold | type according to this invention, Comprising: (a) is the state which has spread | coated the coated sand, (b) is a plane of the coated coated sand. Each of the expanded states is shown. 本発明に従う積層鋳型の製造方法の一例において採用される第二工程を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the 2nd process employ | adopted in an example of the manufacturing method of the lamination mold | type according to this invention. 本発明に従う積層鋳型の製造方法の一例において採用される第三工程を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the 3rd process employ | adopted in an example of the manufacturing method of the lamination mold | type according to this invention. 図1〜図3に示される工程からなる1ターンの工程後の形態を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the form after the process of 1 turn which consists of a process shown by FIGS. 本発明に従う積層鋳型の製造方法の各工程を繰り返して、複数層の鋳型層を積層形成した状態を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the state which repeated each process of the manufacturing method of the lamination mold | type according to this invention, and laminated | stacked the multiple-layered mold layer. 図1〜図5に示される本発明に従う積層鋳型の製造方法の実施形態において得られた積層鋳型を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the lamination mold obtained in embodiment of the manufacturing method of the lamination mold according to this invention shown by FIGS.

以下、本発明の構成を更に具体的に明らかにするために、本発明の代表的な実施の形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明することとする。   Hereinafter, in order to clarify the configuration of the present invention more specifically, representative embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

先ず、本発明において用いられるコーテッドサンド(被覆砂)は、一般に、耐火性骨材に対して、粘結剤として、水溶液の状態にある水ガラスを混合せしめ、更に界面活性剤を混合せしめ、そしてその得られた混合物から水分を蒸発させることにより、換言すれば水溶液の状態にある水ガラスの水分や界面活性剤によって持ち込まれる水分を蒸発させることによって、製造されるものであり、粘結剤である水ガラスの固形分と界面活性剤を含有する乾燥した被覆層が、所定厚さにおいて、かかる耐火性骨材の表面に形成されてなる、乾態のものであって、良好な常温流動性を有しているものである。   First, the coated sand used in the present invention is generally mixed with water glass in the form of an aqueous solution as a binder to the refractory aggregate, and further mixed with a surfactant, and It is produced by evaporating moisture from the resulting mixture, in other words, by evaporating the moisture in the water glass in the form of an aqueous solution or the moisture brought in by the surfactant. A dry coating layer containing a solid content of a water glass and a surfactant is formed on the surface of such a refractory aggregate at a predetermined thickness, and has a good room temperature fluidity. It is what has.

ここで、本発明における「常温流動性を有する乾態のコーテッドサンド」とは、含水分量にかかわらず、動的安息角を測定した際に測定値が得られるコーテッドサンドを意味する。この動的安息角とは、軸方向の一方の端部が透明な板材で閉塞されてなる円筒内に、測定されるべきコーテッドサンドを収容して(例えば、直径7.2cm×高さ10cmの容器に、その体積の半分まで、コーテッドサンドを入れる)、軸心が水平方向となるように保持し、一定速度(例えば、25rpm)で水平な軸心回りに回転させることにより、円筒内で流動しているコーテッドサンド層の斜面が平坦面状となったときに、かかる斜面と水平面との間に形成される角度をいう。これに対して、例えば、コーテッドサンドが湿ったような状態で、円筒内で流動せずに、コーテッドサンド層の斜面が平坦面として形成されず、その結果、動的安息角を測定することが出来ないものは、湿態のコーテッドサンドと称することとする。   Here, the “dry coated sand having room temperature fluidity” in the present invention means a coated sand from which a measured value is obtained when the dynamic angle of repose is measured regardless of the moisture content. This dynamic angle of repose means that the coated sand to be measured is accommodated in a cylinder whose one end in the axial direction is closed with a transparent plate (for example, 7.2 cm in diameter × 10 cm in height). Put the coated sand into the container to half of its volume), hold the shaft center in the horizontal direction, and rotate around the horizontal shaft center at a constant speed (for example, 25 rpm) to flow in the cylinder The angle formed between the slope and the horizontal plane when the slope of the coated sand layer is flat. On the other hand, for example, when the coated sand is moist, the coated sand layer does not flow as a flat surface without flowing in the cylinder, and as a result, the dynamic angle of repose can be measured. What cannot be done is called wet coated sand.

そして、そのような本発明に従う常温流動性を有する乾態のコーテッドサンドは、その含水分量が、耐火性骨材の表面を覆う被覆層に含まれる水ガラスの固形分量に対して、5〜55質量%の割合に相当する量であることが望ましく、中でも10〜50質量%であることがより望ましく、更に20〜50質量%であることが最も望ましい。このコーテッドサンドにおける含水分量が、被覆層中の水ガラスの固形分量に対して5質量%に相当する量よりも少なくなると、水ガラスがガラス化して、鋳型造形の際に再び水を添加しても、溶液状に戻らない恐れがあり、一方、55質量%に相当する量よりも多くなると、コーテッドサンドが乾態状態とはならない恐れがある。なお、コーテッドサンドにおける含水分量の測定方法としては、特に限定されるものではなく、水ガラスや界面活性剤等の種類に応じた手法が適宜に採用可能である。具体的には、後述の実施例の欄に記載の測定方法を、例示することが出来る。   The dry coated sand having room temperature fluidity according to the present invention has a moisture content of 5 to 55 with respect to the solid content of water glass contained in the coating layer covering the surface of the refractory aggregate. The amount is preferably an amount corresponding to the proportion of mass%, more preferably 10 to 50 mass%, and most preferably 20 to 50 mass%. When the moisture content in the coated sand is less than the amount corresponding to 5% by mass with respect to the solid content of the water glass in the coating layer, the water glass is vitrified, and water is added again during mold forming. However, when the amount exceeds 55% by mass, the coated sand may not be in a dry state. In addition, it does not specifically limit as a measuring method of the moisture content in a coated sand, The method according to types, such as water glass and surfactant, can be employ | adopted suitably. Specifically, the measuring method described in the column of Examples described later can be exemplified.

なお、本発明において用いられるコーテッドサンドを構成する耐火性骨材としては、鋳型の基材として機能する耐火性物質であって、従来から鋳型用として利用されている各種の耐火性粒状乃至は粉状材料が何れも用いられ得、具体的には、ケイ砂、再生ケイ砂を始めとして、アルミナサンド、オリビンサンド、ジルコンサンド、クロマイトサンド等の特殊砂や、フェロクロム系スラグ、フェロニッケル系スラグ、転炉スラグ等のスラグ系粒子;アルミナ系粒子、ムライト系粒子等の人工粒子及びこれらの再生粒子;アルミナボール、マグネシアクリンカー等を、挙げることが出来る。なお、これらの耐火性骨材は、新砂であっても、或いは鋳物砂として鋳型の造形に一回、或いは複数回使用された再生砂又は回収砂であっても、更には、そのような再生砂や回収砂に新砂を加えて混合せしめてなる混合砂であっても、何ら差支えない。そして、そのような耐火性骨材は、一般に、AFS指数で40〜200程度の粒度のものとして、好ましくは、50〜150程度の粒度のものとして、用いられることとなる。   The refractory aggregate constituting the coated sand used in the present invention is a refractory substance that functions as a base material of a mold, and various refractory granules or powders conventionally used for molds. Any material can be used, specifically, silica sand, recycled silica sand, special sand such as alumina sand, olivine sand, zircon sand, chromite sand, ferrochrome slag, ferronickel slag, Examples thereof include slag-based particles such as converter slag; artificial particles such as alumina-based particles and mullite-based particles and regenerated particles thereof; alumina balls, magnesia clinker, and the like. These refractory aggregates may be fresh sand, or reclaimed sand or recovered sand that has been used once or a plurality of times as a molding sand for molding a mold. Even mixed sand made by adding fresh sand to sand or recovered sand and mixing them can be used. And such a refractory aggregate will generally be used as an AFS index with a particle size of about 40 to 200, preferably with a particle size of about 50 to 150.

また、本発明に用いられるコーテッドサンドにおいては、上述の如き耐火性骨材を被覆する粘結剤として、水ガラスを主成分とするものが用いられることとなる。ここで、水ガラスとは、水溶性のケイ酸化合物であり、そのようなケイ酸化合物としては、例えば、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、メタケイ酸ナトリウム、メタケイ酸カリウム、ケイ酸リチウム、ケイ酸アンモニウム等を挙げることが出来るが、それらの中でも、特に、ケイ酸ナトリウム(ケイ酸ソーダ)が、本発明では有利に用いられることとなる。また、粘結剤としては、水ガラスが主成分として用いられる限りにおいて、公知の他の水溶性バインダ、例えば、熱硬化性樹脂、糖類、タンパク質、合成高分子、塩類や無機高分子等を併用することが可能である。なお、そのような他の水溶性バインダを水ガラスと併用する場合、粘結剤全体における水ガラスの割合は、60質量%以上であることが好ましく、より好ましくは80質量%以上、最も好ましくは90%質量以上である。   Moreover, in the coated sand used for this invention, what has water glass as a main component will be used as a binder which coat | covers the above refractory aggregates. Here, water glass is a water-soluble silicate compound. Examples of such a silicate compound include sodium silicate, potassium silicate, sodium metasilicate, potassium metasilicate, lithium silicate, and silicate. Although ammonium etc. can be mentioned, Among these, especially sodium silicate (sodium silicate) will be used advantageously in this invention. As a binder, as long as water glass is used as a main component, other known water-soluble binders such as thermosetting resins, saccharides, proteins, synthetic polymers, salts and inorganic polymers are used in combination. Is possible. When such other water-soluble binder is used in combination with water glass, the proportion of water glass in the whole binder is preferably 60% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, most preferably. It is 90% mass or more.

ここで、ケイ酸ナトリウムは、通常、SiO2 /Na2O のモル比により、1号〜5号の種類に分類されて、用いられている。具体的には、ケイ酸ナトリウム1号は、SiO2 /Na2O のモル比が2.0〜2.3であるものであり、またケイ酸ナトリウム2号は、SiO2 /Na2O のモル比が2.4〜2.6であるものであり、更にケイ酸ナトリウム3号は、SiO2 /Na2O のモル比が2.8〜3.3であるものである。加えて、ケイ酸ナトリウム4号は、SiO2 /Na2O のモル比が3.3〜3.5であるものであり、またケイ酸ナトリウム5号は、SiO2 /Na2O のモル比が3.6〜3.8であるものである。これらの中で、ケイ酸ナトリウム1号〜3号は、JIS−K−1408にても規定されている。そして、これら各種のケイ酸ナトリウムは、本発明において、単独での使用の他、混合して用いられてもよく、また混合することで、SiO2 /Na2O のモル比を調製することも可能である。 Here, sodium silicate is usually classified into Nos. 1 to 5 according to the molar ratio of SiO 2 / Na 2 O and used. Specifically, sodium silicate No. 1 has a SiO 2 / Na 2 O molar ratio of 2.0 to 2.3, and sodium silicate No. 2 is SiO 2 / Na 2 O 2 . The molar ratio is 2.4 to 2.6, and sodium silicate No. 3 has a SiO 2 / Na 2 O molar ratio of 2.8 to 3.3. In addition, sodium silicate No. 4 has a SiO 2 / Na 2 O molar ratio of 3.3 to 3.5, and sodium silicate No. 5 has a SiO 2 / Na 2 O molar ratio. Is 3.6 to 3.8. Among these, sodium silicate Nos. 1 to 3 are also defined in JIS-K-1408. In the present invention, these various sodium silicates may be used alone or in combination, and the molar ratio of SiO 2 / Na 2 O may be adjusted by mixing. Is possible.

本発明においては、乾態のコーテッドサンドを有利に得るべく、粘結剤として用いられる水ガラスを構成するケイ酸ナトリウムは、そのSiO2 /Na2O のモル比が、一般に1.9以上、好ましくは2.0以上、より好ましくは2.1以上であることが望ましく、上記したケイ酸ナトリウムの分類においては、1号及び2号に相当するケイ酸ナトリウムが、特に有利に用いられることとなる。かかるケイ酸ナトリウム1号及び2号は、それぞれ、水ガラス中のケイ酸ナトリウム濃度が広い範囲においても、安定して、特性の良好な乾態のコーテッドサンドを与えるものである。また、そのようなケイ酸ナトリウムにおけるSiO2 /Na2O のモル比の上限は、水溶液の形態にある水ガラスの特性に応じて、適宜に選定されることとなるが、一般に3.5以下、好ましくは3.2以下、より好ましくは2.7以下とされることとなる。ここで、SiO2 /Na2O のモル比が1.9よりも小さくなると、水ガラスの粘性が低くなり、水分量をかなり低くしなければ、コーテッドサンドを乾態とすることが困難となる恐れがあり、その一方、3.5よりも大きくなると、水への溶解度が低下して、接着面積が稼げず、最終的に得られる鋳型の強度が低下する恐れがある。 In the present invention, in order to advantageously obtain a dry coated sand, the sodium silicate constituting the water glass used as a binder has a molar ratio of SiO 2 / Na 2 O of generally 1.9 or more, Preferably, it is 2.0 or more, more preferably 2.1 or more. In the above-mentioned classification of sodium silicate, sodium silicate corresponding to No. 1 and No. 2 is particularly advantageously used. Become. Such sodium silicates No. 1 and No. 2 provide dry coated sand having stable and good characteristics even when the sodium silicate concentration in the water glass is wide. Further, the upper limit of the molar ratio of SiO 2 / Na 2 O in such sodium silicate is appropriately selected according to the characteristics of the water glass in the form of an aqueous solution, but generally 3.5 or less. , Preferably 3.2 or less, more preferably 2.7 or less. Here, when the molar ratio of SiO 2 / Na 2 O is smaller than 1.9, the viscosity of the water glass is lowered, and it becomes difficult to make the coated sand dry unless the water content is considerably reduced. On the other hand, if it exceeds 3.5, the solubility in water decreases, the adhesion area cannot be gained, and the strength of the mold finally obtained may decrease.

また、本発明において用いられる水ガラスは、水に溶けた状態のケイ酸化合物の溶液のことを意味し、市場において購入されたままの原液の状態において用いられる他、そのような原液に水を添加して、希釈した状態において用いることも可能である。そして、そのような水ガラスから、水や溶剤等の、揮発する物質を除いた不揮発分(水ガラス成分)を固形分と言い、これが、上記したケイ酸ナトリウム等の可溶性のケイ酸化合物に相当するものである。また、そのような固形分(不揮発分)の割合が高い程、水ガラス中のケイ酸化合物濃度は、高くなるものである。従って、本発明において用いられる水ガラスの固形分とは、それが原液のみにて構成される場合においては、かかる原液中の水分量を除いた量に相当することとなり、一方、原液を水にて希釈して得られる希釈液が用いられる場合にあっては、原液中の水分量と希釈に用いられた水の量とを除いた量が、使用される水ガラスの固形分に相当することとなる。   The water glass used in the present invention means a solution of a silicate compound in a state dissolved in water. In addition to being used in a stock solution as purchased in the market, water is added to such a stock solution. It is also possible to add and use in a diluted state. And, from such water glass, the non-volatile content (water glass component) excluding volatile substances such as water and solvent is called solid content, which corresponds to the above-described soluble silicate compound such as sodium silicate. To do. Moreover, the higher the proportion of such solid content (nonvolatile content), the higher the concentration of the silicate compound in the water glass. Therefore, the solid content of the water glass used in the present invention corresponds to the amount excluding the amount of water in the stock solution when it is composed only of the stock solution, while the stock solution is converted into water. When the diluted solution obtained by dilution is used, the amount excluding the amount of water in the stock solution and the amount of water used for dilution corresponds to the solid content of the water glass used. It becomes.

さらに、そのような水ガラス中の固形分は、水ガラス成分(可溶性ケイ酸化合物)の種類等に応じて適宜の割合とされることとなるが、有利には、20〜50質量%の割合において含有せしめられていることが望ましい。この固形分に相当する水ガラス成分を適度に水溶液中に存在せしめることによって、耐火性骨材との混合(混練)時に、かかる耐火性骨材に対して、ムラなく、均一に、水ガラス成分を被覆させることが出来、それによって、目的とする鋳型を有利に造形することが可能となる。なお、水ガラス中における水ガラス成分の濃度が低くなり過ぎて、固形分の合計量が20質量%未満となると、コーテッドサンドの乾燥のために、加熱温度を高くしたり、加熱時間を長くしたりする必要があり、そのために、エネルギーロス等の問題が惹起されるようになる。また、水ガラス中における固形分の割合が高くなり過ぎると、耐火性骨材の表面を、水ガラス成分にて均一に被覆することが困難となり、目的とする鋳型の特性の向上にも問題を惹起するところから、かかる固形分は50質量%以下、従って水分量が50質量%以上の割合となるように、水溶液の形態にある水ガラスを調製することが望ましい。   Further, the solid content in the water glass is set to an appropriate ratio depending on the type of the water glass component (soluble silicate compound) and the like, but preferably a ratio of 20 to 50% by mass. It is desirable to be contained in By making the water glass component corresponding to the solid content appropriately present in the aqueous solution, the water glass component can be uniformly and uniformly applied to the fire resistant aggregate during mixing (kneading) with the fire resistant aggregate. Thus, it becomes possible to advantageously shape the target mold. If the concentration of the water glass component in the water glass is too low and the total amount of solids is less than 20% by mass, the heating temperature is increased or the heating time is increased for drying the coated sand. For this reason, problems such as energy loss are caused. In addition, if the ratio of the solid content in the water glass becomes too high, it becomes difficult to uniformly coat the surface of the refractory aggregate with the water glass component, which causes a problem in improving the properties of the target mold. Therefore, it is desirable to prepare water glass in the form of an aqueous solution so that the solid content is 50% by mass or less, and thus the water content is 50% by mass or more.

そして、かかる水ガラスは、耐火性骨材の100質量部に対して、不揮発分のみとして考えた場合の固形分換算で0.1〜5.0質量部の割合において用いられることが望ましく、中でも、0.3〜4.0質量部の割合が特に有利に採用されて、耐火性骨材の表面に、所定の被覆層が形成されることとなる。ここで、固形分の測定は、以下のようにして実施される。即ち、アルミ箔製皿(縦:90mm、横:90mm、高さ:15mm)内に、試料10gを秤量して収容し、180±1℃に保持した加熱板上に置き、20分間放置した後、かかる試料皿を反転させて、更に20分間、上記加熱板上に放置する。その後、試料皿を加熱板上から取り出して、デシケータ中で放冷した後、秤量を行って、次式により、固形分(質量%)が算出される。
固形分(質量%)=[乾燥後の質量(g)/乾燥前の質量(g)]×100
And it is desirable that such water glass is used in a proportion of 0.1 to 5.0 parts by mass in terms of solid content when considered as only non-volatile content with respect to 100 parts by mass of the refractory aggregate. The ratio of 0.3 to 4.0 parts by mass is particularly advantageously employed, and a predetermined coating layer is formed on the surface of the refractory aggregate. Here, the measurement of solid content is implemented as follows. That is, 10 g of a sample was weighed and contained in an aluminum foil dish (length: 90 mm, width: 90 mm, height: 15 mm), placed on a heating plate maintained at 180 ± 1 ° C., and left for 20 minutes. Invert the sample pan and leave it on the heating plate for another 20 minutes. Thereafter, the sample dish is taken out from the heating plate, allowed to cool in a desiccator, weighed, and the solid content (% by mass) is calculated by the following formula.
Solid content (mass%) = [mass after drying (g) / mass before drying (g)] × 100

なお、本発明において水ガラスの使用量が少なくなり過ぎると、耐火性骨材の表面に被覆層が形成され難くなり、鋳型造形時のコーテッドサンドの固化乃至は硬化が充分に進行し難くなる恐れがある。また、水ガラスの使用量が多くなり過ぎても、耐火性骨材の表面に、余分な量の水ガラスが付着して、均一な被覆層が形成され難くなると共に、コーテッドサンドが相互に固着して団塊化(複合粒子化)する恐れもあり、そのために、最終的に得られる鋳型の物性に悪影響をもたらし、加えて、金属溶湯を鋳込んだ後の中子の砂落としを難しくする問題も惹起する恐れがある。   In the present invention, if the amount of water glass used is too small, it is difficult to form a coating layer on the surface of the refractory aggregate, and the solidification or hardening of the coated sand at the time of mold molding may not proceed sufficiently. There is. In addition, even if the amount of water glass used is excessive, an excessive amount of water glass adheres to the surface of the refractory aggregate, making it difficult to form a uniform coating layer, and the coated sand adheres to each other. This may cause agglomeration (composite particles), which adversely affects the physical properties of the final mold and makes it difficult to remove the sand from the core after casting the molten metal. There is also a risk of triggering.

ところで、本発明に用いられるコーテッドサンドにおいては、耐火性骨材の表面を覆う被覆層中に、水ガラスと共に、更に、界面活性剤が含有せしめられているところに、大きな特徴が存しているのである。このように、水ガラスを含む被覆層中に、更に界面活性剤が含有せしめられていることにより、本発明に従うコーテッドサンドは、水の浸透性、換言すれば水への濡れ性が、優れたものとなっている。このため、コーテッドサンドに対して鋳型造形時に水分が供給されると、供給された水分と水ガラスとの間を界面活性剤が仲介することにより、少量の水分であっても、コーテッドサンド全体が効果的に湿態化することとなるのであり、以て、1)コーテッドサンドへの水分の供給時間(例えば、インクジェットによって水分を供給する場合には、砂層に水を散布して砂層へ浸透するまでの時間)を必要最低限に抑えることが可能ならしめられ、また、2)水への濡れ性が優れることにより、積層体における層と層との間の結合をより強固にして、層間強度(層間の剥離に対する強さ)を向上せしめ、更に、3)少量の水分の散布量により加熱時間(加熱により散布された水分を乾燥させる時間)を必要最小限に短縮することによって、成形サイクルを短縮させると共に、使用する熱量を最小限にとどめることが出来る等の効果を、有利に享受することが可能である。   By the way, in the coated sand used in the present invention, the coating layer covering the surface of the refractory aggregate has a great feature in that a surfactant is further contained together with water glass. It is. Thus, the coated sand according to the present invention has excellent water permeability, in other words, wettability to water, by further including a surfactant in the coating layer containing water glass. It has become a thing. For this reason, when moisture is supplied to the coated sand during molding, the surfactant mediates between the supplied moisture and water glass, so that the entire coated sand can be obtained even with a small amount of moisture. 1) Moisture supply time to the coated sand (for example, when water is supplied by ink jet, water is sprayed on the sand layer and penetrates into the sand layer). 2) It is possible to suppress the time until the required minimum), and 2) it has excellent wettability to water, so that the bond between the layers in the laminate becomes stronger and the interlayer strength (Strength against delamination between layers) is further improved, and 3) Molding is performed by shortening the heating time (time for drying the water sprayed by heating) to a necessary minimum by applying a small amount of water. With shortening the cycle, it is possible to effect the like can be minimized the amount of heat to be used, advantageously enjoyed.

ここで、本発明において、水ガラスを含む被覆層中に含有せしめられる界面活性剤の量は、被覆層における水ガラスの固形分量の100質量部に対して、0.1〜20.0質量部の割合であることが望ましく、中でも0.5〜15.0質量部が好ましく、特に0.75〜12.5質量部であることが好ましい。なお、そこにおいて、含有せしめられる界面活性剤の量が少な過ぎると、上記した効果を有利に享受することが出来ない恐れがあり、その一方、界面活性剤の量が多過ぎても、また使用量に応じた効果の向上が認められず、また界面活性剤によっては、水ガラスが乾態化する際に固体化せず、コーテッドサンドが湿態化する恐れがあり、更には、費用対効果の観点より得策ではない。本発明においては、界面活性剤として、陽イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、シリコーン系界面活性剤及びフッ素系界面活性剤の何れをも用いることが、可能である。   Here, in this invention, the quantity of surfactant contained in the coating layer containing water glass is 0.1-20.0 mass parts with respect to 100 mass parts of solid content of the water glass in a coating layer. The ratio is preferably 0.5 to 15.0 parts by mass, and particularly preferably 0.75 to 12.5 parts by mass. In this case, if the amount of the surfactant to be contained is too small, there is a possibility that the above-described effects cannot be enjoyed advantageously. On the other hand, if the amount of the surfactant is too large, the surfactant may be used again. The improvement of the effect according to the amount is not recognized, and depending on the surfactant, the water glass does not solidify when it is dried, and the coated sand may become wet. From the point of view, it is not a good idea. In the present invention, as the surfactant, any of a cationic surfactant, an anionic surfactant, an amphoteric surfactant, a nonionic surfactant, a silicone surfactant and a fluorine surfactant is used. Can also be used.

具体的には、陽イオン性界面活性剤としては、脂肪族アミン塩、脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩等が挙げられる。また、陰イオン性界面活性剤としては、脂肪酸石鹸、N−アシル−N−メチルグリシン塩、N−アシル−N−メチル−β−アラニン塩、N−アシルグルタミン酸塩、アルキルエーテルカルボン酸塩、アシル化ペプチド、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、ジアルキルスルホ琥珀酸エステル塩、アルキルスルホ酢酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、N−アシルメチルタウリン、硫酸化油、高級アルコール硫酸エステル塩、第2級高級アルコール硫酸エステル塩、アルキルエーテル硫酸塩、第2級高級アルコールエトキシサルフェート、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、モノグリサルフェート、脂肪酸アルキロールアミド硫酸エステル塩、アルキルエーテルリン酸エステル塩、アルキルリン酸エステル塩等が挙げられる。更に、両性界面活性剤としては、カルボキシベタイン型、スルホベタイン型、アミノカルボン酸塩、イミダゾリニウムベタイン等が挙げられる。加えて、非イオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン2級アルコールエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル(例えば、エマルゲン911)、ポリオキシエチレンステロールエーテル、ポリオキシエチレンラノリン誘導体、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル(例えば、ニューポールPE−62)、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンヒマシ油、硬化ヒマシ油、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、脂肪酸モノグリセリド、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、脂肪酸アルカノールアミド、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルキルアミンオキサイド、アセチレングリコール、アセチレンアルコール等が挙げられる。   Specifically, examples of the cationic surfactant include aliphatic amine salts, aliphatic quaternary ammonium salts, benzalkonium salts, benzethonium chloride, pyridinium salts, imidazolinium salts, and the like. Examples of the anionic surfactant include fatty acid soap, N-acyl-N-methylglycine salt, N-acyl-N-methyl-β-alanine salt, N-acyl glutamate, alkyl ether carboxylate, acyl Peptide, alkyl sulfonate, alkyl benzene sulfonate, alkyl naphthalene sulfonate, dialkyl sulfosuccinate, alkyl sulfoacetate, α-olefin sulfonate, N-acylmethyl taurine, sulfated oil, higher alcohol Sulfate, secondary higher alcohol sulfate, alkyl ether sulfate, secondary higher alcohol ethoxy sulfate, polyoxyethylene alkyl phenyl ether sulfate, monoglyculate, fatty acid alkylolamide sulfate, alkyl ether phosphorus Acid Examples include stealth salts and alkyl phosphate ester salts. Furthermore, examples of the amphoteric surfactant include carboxybetaine type, sulfobetaine type, aminocarboxylate, imidazolinium betaine and the like. In addition, nonionic surfactants include polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene secondary alcohol ether, polyoxyethylene alkylphenyl ether (eg, Emulgen 911), polyoxyethylene sterol ether, polyoxyethylene lanolin derivative , Polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether (for example, Newpol PE-62), polyoxyethylene glycerin fatty acid ester, polyoxyethylene castor oil, hydrogenated castor oil, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitol fatty acid ester, Polyethylene glycol fatty acid ester, fatty acid monoglyceride, polyglycerin fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, propylene glycol fat Esters, sucrose fatty acid esters, fatty acid alkanolamides, polyoxyethylene fatty acid amides, polyoxyethylene alkyl amines, alkyl amine oxides, acetylene glycol, acetylene alcohol, and the like.

また、従来より公知の界面活性剤のうち、特に、非極性部位としてシロキサン構造を有するものをシリコーン系界面活性剤と言い、パーフルオロアルキル基を有するものをフッ素系界面活性剤と言うが、本発明においては、その何れもが対象とされることとなる。そして、シリコーン系界面活性剤としては、ポリエステル変性シリコーン、アクリル末端ポリエステル変性シリコーン、ポリエーテル変性シリコーン、アクリル末端ポリエーテル変性シリコーン、ポリグリセリン変性シリコーン、アミノプロピル変性シリコーン等を挙げることが出来る。また、フッ素系界面活性剤としては、パーフルオロアルキルスルフォン酸塩、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルリン酸エステル、パーフルオロアルキルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物、パーフルオロアルキル基含有オリゴマー等が挙げられる。これら各種の界面活性剤は、単独で、又は2種類以上を混合して、用いられることとなる。   Further, among conventionally known surfactants, those having a siloxane structure as a nonpolar site are referred to as silicone surfactants, and those having a perfluoroalkyl group are referred to as fluorine surfactants. In the invention, all of them are targeted. Examples of the silicone surfactant include polyester-modified silicone, acrylic-terminated polyester-modified silicone, polyether-modified silicone, acrylic-terminated polyether-modified silicone, polyglycerin-modified silicone, and aminopropyl-modified silicone. In addition, as fluorosurfactants, perfluoroalkyl sulfonates, perfluoroalkyl carboxylates, perfluoroalkyl phosphates, perfluoroalkyltrimethylammonium salts, perfluoroalkylethylene oxide adducts, perfluoroalkyl groups Containing oligomers and the like. These various surfactants are used alone or in admixture of two or more.

さらに、本発明に用いられるコーテッドサンドにおいては、上述した界面活性剤の他にも、更なる添加剤として、保湿剤を用いて、被覆層に含有せしめることも有効である。水ガラスや界面活性剤を含む被覆層に、保湿剤を更に含有せしめることにより、鋳型造形の際に、水分に濡れて湿態化したコーテッドサンドの膨潤性を、加熱によって固化又は硬化されるまで、安定して維持することが可能となる。本発明における保湿剤の含有量は、被覆層における水ガラスの固形分の100質量部に対して、0.1〜20.0質量部の割合であることが望ましく、中でも0.5〜15.0質量部がより望ましく、0.75〜12.5質量部であることが最も望ましい。また、そのような保湿剤としては、多価アルコール、水溶性高分子化合物、炭化水素類、糖類、タンパク質、無機化合物等を選択して、用いることが出来る。   Furthermore, in the coated sand used in the present invention, in addition to the above-described surfactant, it is also effective to add a moisturizer as a further additive to the coating layer. By further adding a moisturizing agent to the coating layer containing water glass or a surfactant, the swellability of the coated sand wetted by moisture during mold molding is solidified or cured by heating. , Can be maintained stably. The content of the humectant in the present invention is desirably 0.1 to 20.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid content of the water glass in the coating layer, and in particular 0.5 to 15. 0 parts by mass is more desirable, and 0.75 to 12.5 parts by mass is most desirable. Moreover, as such a humectant, a polyhydric alcohol, a water-soluble polymer compound, hydrocarbons, saccharides, protein, an inorganic compound, etc. can be selected and used.

具体的には、多価アルコールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ジプロピレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,2−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,2−ヘプタンジオール、1,2−オクタンジオール、1,2,6−ヘキサントリオール、チオグリコール、ヘキシレングリコール、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン等が挙げられる。水溶性高分子化合物とは、特に分子量1000当り、アルコール性水酸基を5〜25個有している化合物を指すものである。このような水溶性高分子化合物としては、ポリビニルアルコール及びその各種変性物等のビニルアルコール系重合体;アルキルセルロース、ヒドロキシアルキルセルロース、アルキルヒドロキシアルキルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等のセルロース誘導体;アルキル澱粉、カルボキシルメチル澱粉、酸化澱粉等の澱粉誘導体;ポリアクリル酸ナトリウム等の吸水性高分子等が挙げられる。炭化水素類としては、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素、石油エーテル、石油ベンジル、テトラリン、デカリン、ターシャリーアミルベンゼン、ジメチルナフタリン等が挙げられる。糖類としては、単糖類、オリゴ糖、デキストリン等の多糖類等を挙げることが出来、その中で、単糖類は、加水分解によって更に簡単な糖類に分解することのない糖類であり、好ましくは三炭糖(炭素原子3個を持つ単糖類)〜十炭糖(炭素原子10個を持つ単糖類)、より好ましくは六炭糖(炭素原子6個を持つ単糖類)である。タンパク質としては、ゼラチン等が挙げられる。加えて、無機化合物としては、食塩、硫酸ソーダ、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、ケイ酸塩等が挙げられる。これら各種の保湿剤は、単独で、又は2種類以上を混合して、用いられることとなる。   Specifically, as the polyhydric alcohol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, dipropylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, 1,2-butanediol, 1,2-pentanediol, 1,5-pentanediol, 1,2-hexanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 1,6-hexanediol, 1,2-heptanediol, 1,2-octanediol, 1,2, Examples include 6-hexanetriol, thioglycol, hexylene glycol, glycerin, trimethylolethane, and trimethylolpropane. The water-soluble polymer compound particularly refers to a compound having 5 to 25 alcoholic hydroxyl groups per 1000 molecular weight. Examples of such water-soluble polymer compounds include vinyl alcohol polymers such as polyvinyl alcohol and various modified products thereof; celluloses such as alkyl cellulose, hydroxyalkyl cellulose, alkyl hydroxyalkyl cellulose, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and hydroxypropyl methyl cellulose. Derivatives; starch derivatives such as alkyl starch, carboxymethyl starch and oxidized starch; and water-absorbing polymers such as sodium polyacrylate. Examples of the hydrocarbons include aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, petroleum ether, petroleum benzyl, tetralin, decalin, tertiary amylbenzene, dimethylnaphthalene and the like. Examples of saccharides include polysaccharides such as monosaccharides, oligosaccharides, and dextrins. Among them, monosaccharides are saccharides that are not decomposed into simpler saccharides by hydrolysis. Carbon dioxide (monosaccharide having 3 carbon atoms) to decacarbonose (monosaccharide having 10 carbon atoms), more preferably hexose sugar (monosaccharide having 6 carbon atoms). Examples of proteins include gelatin. In addition, examples of inorganic compounds include sodium chloride, sodium sulfate, calcium chloride, magnesium chloride, and silicate. These various humectants are used alone or in admixture of two or more.

なお、従来より公知の各種保湿剤には、水溶性のものから難水溶性のものまで含まれているが、本発明においては、常温(25℃)の水に投入した際に、粘度の上昇が低い保湿剤が有利に用いられる。具体的には、水溶性の保湿剤の場合、常温の水に、水の質量の20%に相当する量の保湿剤を投入し、1時間撹拌し、かかる撹拌後の溶液の粘度が0.8〜10cP、好ましくは0.8〜5cPとなる保湿剤が、有利に用いられることとなる。一方、難水溶性の保湿剤は、水中に分散すれば、保湿剤としての効果を発揮するものであるところ、難水溶性の保湿剤であっても、常温の水に、水の質量の20%に相当する量の保湿剤を投入し、1時間撹拌し、かかる撹拌後の溶液(水と保湿剤の混合物)をろ過し、得られるろ液の粘度が上記範囲内にあるものが、有利に用いられる。以上のことより、本発明において有利に用いられる保湿剤としては、グリセリン、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等のセルロース誘導体、ポリアクリル酸ナトリウム等の吸水性高分子、デキストリン等の多糖類、ポリビニルアルコール等のビニルアルコール系重合体、重量平均分子量が50000以上のポリエチレングリコール(ポリエチレンオキサイド)等を、挙げることが出来る。   In addition, various conventionally known moisturizers include those that are water-soluble to those that are sparingly water-soluble. In the present invention, the viscosity increases when poured into water at room temperature (25 ° C.). A moisturizing agent with a low is advantageously used. Specifically, in the case of a water-soluble humectant, an amount of humectant corresponding to 20% of the mass of water is added to water at room temperature, and the mixture is stirred for 1 hour. A moisturizing agent of 8-10 cP, preferably 0.8-5 cP, will be used advantageously. On the other hand, a poorly water-soluble humectant exhibits an effect as a humectant when dispersed in water. Even a poorly water-soluble humectant has a mass of 20 It is advantageous that a moisturizing agent in an amount corresponding to% is added, stirred for 1 hour, the stirred solution (mixture of water and moisturizing agent) is filtered, and the viscosity of the obtained filtrate is within the above range. Used for. From the above, the humectant advantageously used in the present invention includes cellulose derivatives such as glycerin and hydroxypropylmethylcellulose, water-absorbing polymers such as sodium polyacrylate, polysaccharides such as dextrin, and vinyl alcohols such as polyvinyl alcohol. And polyethylene glycol (polyethylene oxide) having a weight average molecular weight of 50,000 or more.

また、本発明に従うコーテッドサンドにおける被覆層には、耐火性骨材よりも粒子径の小さい、具体的には平均粒子径が0.1〜20μmである球状粒子を、好ましくは平均粒子径が0.5〜10.0μmの球状粒子を、含有せしめてもよい。そのような所定の球状粒子を被覆層に含有せしめることにより、鋳型造形に際しての成形型(成形キャビティ)へのコーテッドサンドの充填性を、より有利に向上させることが可能となる。そのような球状粒子の含有量は、被覆層における水ガラスの固形分の100質量部に対して、0.1〜500質量部であることが好ましく、より好ましくは0.3〜300質量部であり、更に好ましくは0.5〜200質量部であり、最も好ましくは0.75〜150質量部である。球状粒子の平均粒子径は、レーザ回折式の粒度分布測定装置等による測定される粒度分布より、求めることが可能である。   Moreover, the coating layer in the coated sand according to the present invention has spherical particles having a particle diameter smaller than that of the refractory aggregate, specifically, an average particle diameter of 0.1 to 20 μm, preferably an average particle diameter of 0. Spherical particles having a diameter of 5 to 10.0 μm may be contained. By including such predetermined spherical particles in the coating layer, it is possible to more advantageously improve the filling property of the coated sand into the molding die (molding cavity) during molding. The content of such spherical particles is preferably 0.1 to 500 parts by mass, more preferably 0.3 to 300 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid content of water glass in the coating layer. Yes, more preferably 0.5 to 200 parts by mass, and most preferably 0.75 to 150 parts by mass. The average particle diameter of the spherical particles can be determined from the particle size distribution measured by a laser diffraction type particle size distribution measuring device or the like.

さらに、本発明において用いられる球状粒子は、球状を呈するものであればよく、必ずしも真球状を呈することは必要とされないところ、通常、真球度が0.5以上であるものが、好ましくは0.7以上であるものが、更に好ましくは0.9以上であるものが、有利に用いられることとなる。ここで、真球度とは、走査型電子顕微鏡観察において、単粒子のものを無作為に10個選択し、その投影形状から得られたアスペクト比(短径/長径の比)の平均値を意味している。また、球状粒子を構成する材質については特に限定されるものではないが、有利には、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン等の球状粒子が好適に用いられることとなる。   Furthermore, the spherical particles used in the present invention are not particularly limited as long as they have a spherical shape and are not necessarily required to have a true spherical shape. Usually, those having a sphericity of 0.5 or more are preferably 0. Those of 0.7 or more, more preferably 0.9 or more, are advantageously used. Here, the sphericity is the average value of the aspect ratio (minor axis / major axis ratio) obtained from the projection shape of 10 single particles randomly selected in scanning electron microscope observation. I mean. The material constituting the spherical particles is not particularly limited, but preferably, spherical particles such as silicon dioxide, aluminum oxide, and titanium oxide are preferably used.

加えて、本発明のコーテッドサンドにおいては、その被覆層中に、上述した界面活性剤や保湿剤や球状粒子の他にも、必要に応じて、公知の各種の添加剤を適宜に含有せしめることが可能である。   In addition, in the coated sand of the present invention, in addition to the surfactant, moisturizer and spherical particles described above, various known additives may be appropriately contained in the coating layer as necessary. Is possible.

なお、そのような添加剤としては、滑剤があり、特に、コーテッドサンドの砂表面に、そのような滑剤を含有せしめて、存在させることが、望ましい。本発明においては、コーテッドサンドを一定厚さに薄く平面展開させて、薄層の砂層を形成する必要があるために、コーテッドサンドの流動性の向上させるべく、滑剤を添加するのが望ましいのである。なお、滑剤は撥水性を有するため、乾態の砂層に水性媒体を散布した場合、従来のコーテッドサンドであれば、滑剤の撥水性によって、乾態のコーテッドサンドと水性媒体とが馴染み難くはなるが、本発明の構成であれば、滑剤の撥水性は界面活性剤による濡れ性によって抑えられるため、コーテッドサンドの流動性の向上と濡れ性の向上を同時に実現することが可能である。   In addition, as such an additive, there is a lubricant, and it is desirable to include such a lubricant in the sand surface of the coated sand. In the present invention, since it is necessary to form a thin sand layer by thinly spreading the coated sand to a certain thickness, it is desirable to add a lubricant in order to improve the fluidity of the coated sand. . In addition, since the lubricant has water repellency, when the aqueous medium is sprayed on the dry sand layer, if it is a conventional coated sand, the dry coated sand and the aqueous medium are not easily adapted by the water repellency of the lubricant. However, according to the configuration of the present invention, since the water repellency of the lubricant is suppressed by the wettability by the surfactant, it is possible to simultaneously improve the fluidity and wettability of the coated sand.

また、上述せる、かかる滑剤の使用量としては、被覆層における水ガラスの固形分量の100質量部に対して、0.1〜10質量部であることが望ましく、中でも0.3〜8質量部が好ましく、特に0.5〜5質量部であることが好ましい。なお、この含有せしめられる滑剤の量が少な過ぎると、上記した効果を有利に享受することが出来ない恐れがあり、その一方、滑剤の量が多過ぎても、鋳型強度が低下することや、更には、費用対効果の観点より得策ではない。   Moreover, as the usage-amount of this lubricant made to mention above, it is desirable that it is 0.1-10 mass parts with respect to 100 mass parts of solid content of the water glass in a coating layer, and 0.3-8 mass parts especially Is preferable, and 0.5 to 5 parts by mass is particularly preferable. If the amount of the lubricant contained is too small, the above-described effects may not be enjoyed advantageously.On the other hand, if the amount of the lubricant is too large, the mold strength may decrease, Furthermore, it is not a good idea from the viewpoint of cost effectiveness.

本発明に用いられる滑剤としては、例えば、パラフィンワックス、合成ポリエチレンワックス、モンタン酸ワックス等のワックス類;ステアリン酸アマイド、オレイン酸アマイド、エルカ酸アマイド等の脂肪酸アマイド類;メチレンビスステアリン酸アマイド、エチレンビスステアリン酸アマイド等のアルキレン脂肪酸アマイド類;ステアリン酸、ステアリルアルコール;ステアリン酸鉛、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム等のステアリン酸金属塩;ステアリン酸モノグリセリド、ステアリルステアレート、硬化油、黒鉛、二硫化モリブデン、タルク、雲母等を使用することが可能である。これらの中でも、特にステアリン酸カルシウム等が好ましい。   Examples of the lubricant used in the present invention include waxes such as paraffin wax, synthetic polyethylene wax, and montanic acid wax; fatty acid amides such as stearic acid amide, oleic acid amide, erucic acid amide; methylene bis stearic acid amide, ethylene Alkylene fatty acid amides such as bis-stearic acid amide; stearic acid, stearyl alcohol; stearic acid metal salts such as lead stearate, zinc stearate, calcium stearate, magnesium stearate; stearic acid monoglyceride, stearyl stearate, hydrogenated oil, graphite It is possible to use molybdenum disulfide, talc, mica and the like. Among these, calcium stearate is particularly preferable.

また、本発明においては、添加剤の一つとして、固形酸化物や塩も有利に用いられることとなる。それら固形酸化物や塩の含有によって、コーテッドサンドの耐湿性を有利に向上せしめることが可能である。なお、固形酸化物としては、例えば、ケイ素、亜鉛、マグネシウム、アルミニウム、カルシウム、鉛、ホウ素等の酸化物の使用が有効である。それらの中でも、特に、二酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化ホウ素の使用が望ましい。また、二酸化ケイ素の中では、沈殿ケイ酸、発熱性ケイ酸が好ましく用いられる。一方、塩としては、ケイフッ化塩、ケイ酸塩、リン酸塩、ホウ酸塩、四ホウ酸塩、炭酸塩等を挙げることが出来、それらの中でも、炭酸亜鉛、塩基性炭酸亜鉛、メタホウ酸カリウム、四ホウ酸ナトリウム、四ホウ酸カリウムの使用が望ましい。そして、これら固形酸化物や塩は、コーテッドサンドの被覆層における水ガラスの固形分に対して、一般に、0.5〜5質量%程度の割合となるような量において、用いられるのである。   In the present invention, solid oxides and salts are also advantageously used as one of the additives. By containing these solid oxides and salts, it is possible to advantageously improve the moisture resistance of the coated sand. In addition, as solid oxide, use of oxides, such as silicon, zinc, magnesium, aluminum, calcium, lead, boron, is effective, for example. Among these, the use of silicon dioxide, zinc oxide, aluminum oxide, and boron oxide is particularly desirable. Of silicon dioxide, precipitated silicic acid and exothermic silicic acid are preferably used. On the other hand, examples of the salt include silicic fluoride, silicate, phosphate, borate, tetraborate, carbonate, etc. Among them, zinc carbonate, basic zinc carbonate, metaboric acid The use of potassium, sodium tetraborate or potassium tetraborate is preferred. These solid oxides and salts are generally used in such an amount that the ratio is about 0.5 to 5% by mass with respect to the solid content of the water glass in the coating layer of the coated sand.

さらに、その他の添加剤として、耐火性骨材と水ガラスとの結合を強化するカップリング剤を含有せしめることも有効であり、例えば、シランカップリング剤、ジルコンカップリング剤、チタンカップリング剤等を用いることが出来る。加えて、パラフィン、ワックス、軽油、マシン油、スピンドル油、絶縁油、廃油、植物油、脂肪酸エステル、有機酸、黒鉛微粒子、雲母、蛭石、フッ素系離型剤、シリコーン系離型剤等の離型剤も、使用可能である。そして、これら各種の添加剤は、それぞれ、コーテッドサンドの被覆層における水ガラスの固形分に対して、一般に、5質量%以下、好ましくは3質量%以下の割合となるような量において、被覆層に含有せしめられる。   Furthermore, it is also effective to include a coupling agent that strengthens the bond between the refractory aggregate and water glass as other additives, such as silane coupling agents, zircon coupling agents, titanium coupling agents, etc. Can be used. In addition, release of paraffin, wax, light oil, machine oil, spindle oil, insulating oil, waste oil, vegetable oil, fatty acid ester, organic acid, fine graphite particles, mica, meteorite, fluorine release agent, silicone release agent, etc. Molds can also be used. Each of these various additives is generally in an amount such that the ratio is 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less, based on the solid content of the water glass in the coated sand coating layer. It is contained in

ところで、本発明に用いられる、常温流動性を有する乾態のコーテッドサンドを製造するに際しては、一般に、耐火性骨材に対して、粘結剤としての水ガラスを、界面活性剤や必要に応じて用いられる添加剤と共に、混練乃至は混合せしめて、均一に混和し、かかる耐火性骨材の表面を水ガラスにて被覆するようにすると共に、その被覆層に界面活性剤等の添加剤を含有せしめ、そしてそのような水ガラスの水分を蒸散せしめることによって、耐火性骨材の表面に、水ガラスや界面活性剤等を含む被覆層を形成せしめる手法が、採用される。そのような手法において、被覆層の水分の蒸散は、水ガラスの固化乃至は硬化が進む前に迅速に行われる必要があるところから、耐火性骨材に対して、水溶液の形態にある水ガラスや添加剤を投入(混合)してから、一般には5分以内に、より好ましくは3分以内に、含有水分を飛ばして、乾態の粉末状コーテッドサンドとすることが望ましい。かかる蒸散の時間が長くなると、混和(混練)サイクルが長くなり、コーテッドサンドの生産性が低下する他、水ガラスが空気中のCO2 に触れる時間が長くなって、失活する等の問題を生じる恐れが高くなるからである。 By the way, when manufacturing a dry coated sand having room temperature fluidity used in the present invention, generally, water glass as a binder is used for a fireproof aggregate, a surfactant or as required. Kneading or mixing with the additives used in this process, and mixing uniformly to cover the surface of the refractory aggregate with water glass. Additives such as surfactants to the coating layer A method of forming a coating layer containing water glass, a surfactant or the like on the surface of the refractory aggregate by incorporating and watering off the water of such water glass is employed. In such a technique, the water vapor in the coating layer needs to be rapidly evaporated before the water glass solidifies or hardens, so that the water glass in the form of an aqueous solution is used against the refractory aggregate. In general, it is desirable to remove the water content within 5 minutes, more preferably within 3 minutes, after adding (mixing) and additives, to obtain dry powder coated sand. If the transpiration time becomes longer, the mixing (kneading) cycle becomes longer, the productivity of the coated sand is lowered, and the time that the water glass is in contact with CO 2 in the air becomes longer, resulting in inactivation. This is because there is a high risk of occurrence.

また、上述したコーテッドサンドの製造工程において、水ガラス中の水分を迅速に蒸散せしめるための有効な手段の一つとして、耐火性骨材を予め加熱しておき、それに、水溶液の形態にある水ガラスや添加剤を混練乃至は混合して、混和せしめるようにする手法が、好適に採用される。この予め加熱された耐火性骨材に、水ガラスや添加剤を混練乃至は混合せしめるようにすることによって、水ガラス中の水分は、そのような耐火性骨材の熱にて、極めて迅速に蒸散せしめられ得ることとなるのであり、以て、得られるコーテッドサンド中の水分量を効果的に低下せしめ得て、常温流動性を有する乾態の粉体が、有利に得られることとなるのである。また、この際に水分を迅速に蒸散せしめるために、混練容器に熱風を吹き込む方法や混練容器を加熱する方法、混練容器内を減圧する方法を採用することも有効である。ここで、耐火性骨材の予熱温度としては、水ガラスの含有水分量やその配合量等に応じて、適宜に選定されることとなるが、一般には100〜200℃程度の温度が、好ましくは120〜180℃程度の温度が、採用される。この予熱温度が低過ぎると、水分の蒸散を効果的に行うことが出来ず、乾燥に時間がかかるようになるところから、100℃以上の温度を採用することが望ましいのであり、また予熱温度が高過ぎると、得られるコーテッドサンドの冷却時に、水ガラス成分の硬化が進み、加えて複合粒子化が進行するようになるところから、コーテッドサンドとしての機能、特に、最終的に得られる鋳型の強度等の物性に問題を生じるようになる。   Moreover, in the manufacturing process of the above-mentioned coated sand, as one of effective means for rapidly evaporating the water in the water glass, the refractory aggregate is preheated and water in the form of an aqueous solution is added. A technique of kneading or mixing glass and additives and mixing them is preferably employed. By mixing or mixing water glass and additives with this preheated refractory aggregate, the water in the water glass is very quickly heated by the heat of such refractory aggregate. Since the amount of water in the coated sand obtained can be effectively reduced, a dry powder having room temperature fluidity can be advantageously obtained. is there. In order to quickly evaporate moisture at this time, it is also effective to employ a method of blowing hot air into the kneading vessel, a method of heating the kneading vessel, and a method of reducing the pressure inside the kneading vessel. Here, the preheating temperature of the refractory aggregate is appropriately selected according to the water content of the water glass, the blending amount thereof, etc., but generally a temperature of about 100 to 200 ° C. is preferable. A temperature of about 120 to 180 ° C. is employed. If the preheating temperature is too low, it is not possible to effectively evaporate water, and it takes time to dry. Therefore, it is desirable to employ a temperature of 100 ° C. or higher. If the coating sand is too high, the water glass component is hardened when the resulting coated sand is cooled, and in addition, the formation of composite particles progresses, so the function as the coated sand, especially the strength of the final mold obtained. This causes problems in physical properties.

なお、本発明に用いられるコーテッドサンドにおいて、水ガラスを含む被覆層に含有せしめられる界面活性剤や、必要に応じて用いられる他の添加剤、例えば保湿剤や球状粒子等は、予め水ガラスに混合した状態で耐火性骨材に添加し、混練してもよく、また混練時に、水ガラスとは別個に、添加して混練してもよく、更には混練時に、水ガラスの投入との間に時間差を設けて投入し、混練してもよい。そのため、本発明に従うコーテッドサンドにおける被覆層は、例えば、水ガラスと界面活性剤等とが渾然一体となった状態において、或いは耐火性骨材の表面から外方に向かって、水ガラスの固形分(不揮発分)の濃度が漸次減少又は増加する一方で、界面活性剤等の添加剤の濃度は漸次増加又は減少するような状態において、構成されることとなる。   In the coated sand used in the present invention, the surfactant contained in the coating layer containing water glass and other additives used as necessary, such as humectants and spherical particles, are previously added to the water glass. It may be added to the refractory aggregate in a mixed state and kneaded. At the time of kneading, it may be added and kneaded separately from the water glass. May be added and kneaded with a time difference. Therefore, the coating layer in the coated sand according to the present invention is, for example, in a state in which the water glass and the surfactant are integrally integrated, or from the surface of the refractory aggregate to the outside, the solid content of the water glass. While the concentration of (non-volatile content) gradually decreases or increases, the concentration of the additive such as a surfactant gradually increases or decreases.

(積層造形方法)
ところで、本発明に従う積層鋳型の製造方法は、上述の如くして得られたコーテッドサンドを用いて、例えば、図1乃至図6に示される如くして実施されることとなる。即ち、先ず、図1に示されるように、本発明において用いられる鋳型の造形装置には、平面形態が四角形を呈する容器状の枠10内において、上下方向に垂直にスライド可能な矩形のテーブル12が、配置されている。また、かかる造形装置は、図1乃至図3に示されるように、枠10の上方にそれぞれ位置せしめられた、コーテッドサンド14を供給する貯留タンク16と、かかる貯留タンク16の下部に設けられた吐出口18からテーブル12の上面に供給されたコーテッドサンド14を一定厚さに薄く平面展開させて、薄層の砂層20を形成する伸展部材24と、インクジェット方式により所定の液体を砂層20上の所定部位に散布する、選択的散布手段としてのインクジェット散布装置26と、発熱体として電熱線32が設けられたヒータ30とを備えており、それらが、鋳型層製造の各工程に応じて選択的に切り替えられて、配置されるようになっている。
(Layered modeling method)
By the way, the method for manufacturing a laminated mold according to the present invention is carried out using the coated sand obtained as described above, for example, as shown in FIGS. That is, first, as shown in FIG. 1, the mold forming apparatus used in the present invention has a rectangular table 12 that can be slid vertically in a vertical direction in a container-like frame 10 having a square planar shape. Is arranged. Further, as shown in FIGS. 1 to 3, the modeling apparatus is provided in a storage tank 16 that supplies the coated sand 14 positioned above the frame 10 and a lower part of the storage tank 16. The coated sand 14 supplied from the discharge port 18 to the upper surface of the table 12 is thinly spread on a flat surface to have a constant thickness, and a thin layer of sand 20 is formed. An inkjet spraying device 26 serving as a selective spraying means for spraying on a predetermined portion and a heater 30 provided with a heating wire 32 as a heating element are provided, which are selectively used in accordance with each process of manufacturing the mold layer. It is switched to and is arranged.

そこにおいて、インクジェット散布装置26は、図示しない記憶装置及び制御装置と共に、図2に示される如く、砂層20の上面に沿って移動可能なノズル28を有しており、使用する水性媒体が散布可能となっている。また、記憶装置には、各砂層20において形成される、所定の鋳型層34(図5参照)の予め定められた二次元パターン(平面形状)が画像信号として保管され、制御装置において、ノズル28の動作を画像信号に応じて制御しながら、各砂層20に対して、所定の水性媒体を予め定められた平面形状(パターン)において、噴出(散布)せしめ得るようになっている。なお、ここでは、各工程における機材の切り替えが自動で行われるようになっているが、勿論、手動や半自動方式にて、その切り替えを行うようにすることも可能である。   The ink jet spraying device 26 has a nozzle 28 that can move along the upper surface of the sand layer 20 as shown in FIG. 2 together with a storage device and a control device (not shown), and can spray the aqueous medium to be used. It has become. The storage device stores a predetermined two-dimensional pattern (planar shape) of a predetermined mold layer 34 (see FIG. 5) formed in each sand layer 20 as an image signal. While controlling the operation according to the image signal, a predetermined aqueous medium can be ejected (spread) in a predetermined plane shape (pattern) to each sand layer 20. Here, the switching of the equipment in each process is automatically performed, but of course, it is also possible to perform the switching by a manual or semi-automatic method.

また、図3に示されるヒータ30は、電熱線32を発熱体として用いて、加熱し得るようにしたものであるが、そのような電熱線32のための発熱体としては、公知の各種のものが適宜に選択されて、使用され得るところであり、例えば、金属発熱体(ニクロム線、カンタル線、白金線等)の他、炭化ケイ素、二ケイ化モリブデン、ランタンクロマイト、モリブデン、カーボン等を用いて、加熱することも可能である。なお、このヒータ30としては、加熱可能な構成のものであれば特に限定されず、赤外線発生体やマイクロ波発生体等を使用することも可能である。   In addition, the heater 30 shown in FIG. 3 can be heated by using the heating wire 32 as a heating element. As the heating element for such a heating wire 32, various known types of heating elements can be used. Can be selected and used, for example, using metal heating elements (Nichrome wire, Kanthal wire, platinum wire, etc.), silicon carbide, molybdenum disilicide, lanthanum chromite, molybdenum, carbon, etc. It is also possible to heat. The heater 30 is not particularly limited as long as it can be heated, and an infrared generator, a microwave generator, or the like can also be used.

なお、上述せる実施形態において、インクジェット散布装置26にて構成される選択的散布手段は、所定の水性媒体を、砂層20上の予め決められた位置に、選択的に散布せしめ得るようにした装置であって、有利には、例示の如きインクジェット方式の散布装置が用いられることとなるが、その他、マスクを用いて、砂層20の必要部位のみに、所定の水性媒体を散布せしめるようにしたマスク方式の散布装置等も、適宜に採用可能である。   In the above-described embodiment, the selective spraying means configured by the ink jet spraying device 26 is a device that can selectively spray a predetermined aqueous medium to a predetermined position on the sand layer 20. In addition, an ink jet type spraying apparatus as illustrated is advantageously used, but in addition, a mask in which a predetermined aqueous medium is sprayed only on a necessary portion of the sand layer 20 using a mask. A system-type spraying device or the like can also be employed as appropriate.

そして、上述の如き装置を用いて、本発明に従って、目的とする積層鋳型を製造するための一つの方法として、以下の如き製造手順が採用されて、鋳型層34が製造され、更にその鋳型層34の積層一体化によって、三次元形状の積層鋳型36(目的とする鋳型)が形成されることとなるのである。   Then, as one method for manufacturing the target laminated mold according to the present invention using the apparatus as described above, the following manufacturing procedure is adopted to manufacture the mold layer 34, and the mold layer is further manufactured. As a result of stacking and integrating 34, a three-dimensional stacked mold 36 (target mold) is formed.

<第一工程>
先ず、製造前の段階においては、造形装置の枠10の上面とテーブル12の上面が同一平面上に位置せしめられている。そして、造形工程が始まると、テーブル12が砂層20の一層の高さ分、下方へスライドさせられる。次いで、貯留タンク16に蓄えられたコーテッドサンド14が、吐出口18からの供給量をコントロールされながら、テーブル12上にほぼ均一な厚さで満遍なく撒かれるように、供給される[図1(a)の状態]。このとき、砂層20の一層あたりの高さは、テーブル12が下方へスライドした距離に対応した段差、例えば0.3mmの段差として形成される。なお、この段差は、積層される層ごとに、常に均一な高さとなるように形成され、一般に、0.1mm〜3mm程度の段差とされることが望ましい。
<First step>
First, in the stage before manufacture, the upper surface of the frame 10 of the modeling apparatus and the upper surface of the table 12 are positioned on the same plane. Then, when the modeling process starts, the table 12 is slid downward by the height of the sand layer 20. Next, the coated sand 14 stored in the storage tank 16 is supplied so as to be evenly spread on the table 12 with a substantially uniform thickness while the supply amount from the discharge port 18 is controlled [FIG. ) State]. At this time, the height per one layer of the sand layer 20 is formed as a step corresponding to the distance that the table 12 slides downward, for example, a step of 0.3 mm. In addition, this level | step difference is formed so that it may become always uniform height for every layer laminated | stacked, and generally it is desirable to set it as a level | step difference of about 0.1 mm-3 mm.

そして、かかるテーブル12上へのコーテッドサンド14の供給が終わると、枠10の上面に沿って伸展部材24を水平方向に移動させて、余分なコーテッドサンド14が掻き取られる。これにより、テーブル12上に薄く平面展開された砂層20が、所定厚さにおいて形成されることとなるのである[図1(b)の状態]。   Then, when the supply of the coated sand 14 onto the table 12 is finished, the extending member 24 is moved in the horizontal direction along the upper surface of the frame 10, and the excess coated sand 14 is scraped off. Thereby, the sand layer 20 thinly developed on the table 12 is formed in a predetermined thickness [state of FIG. 1 (b)].

<第二工程>
次いで、図2に示されるように、砂層20に向かって、インクジェット散布装置26のノズル28から、液滴、液状又は霧状の水性媒体22が、予め定められた平面形状において微小領域ごとに噴霧される。ここで、かかる定められた平面形状とは、製造される鋳型の形状を砂層の肉厚分ほどの等間隔で複数の領域に水平方向に分割したものであって、製造される鋳型に応じて、砂層ごとに、下の方から順番に、各層の平面形状に基づいて、水性媒体22が噴霧されるのである。これは、例えば、製品形状のCADデータから砂型の形状データを得て、これを砂層の肉厚毎の断面形状データにすることで、各層の予め定められた平面形状を設定することが出来る。なお、このインクジェット散布装置26において、水性媒体22を噴射するノズル28のノズル径は、例えば20〜100μm程度と、極めて小径とされているが、噴出せしめられる液体は水性媒体であるところから、ノズル詰まり等の問題が惹起されるようなこともないのである。
<Second step>
Next, as shown in FIG. 2, droplets, a liquid or mist-like aqueous medium 22 are sprayed from the nozzles 28 of the inkjet spraying device 26 toward the sand layer 20 for each minute region in a predetermined planar shape. Is done. Here, the determined planar shape is obtained by dividing the shape of the mold to be manufactured into a plurality of regions at equal intervals about the thickness of the sand layer, and depending on the mold to be manufactured. For each sand layer, the aqueous medium 22 is sprayed in order from the bottom based on the planar shape of each layer. For example, by obtaining sand mold shape data from CAD data of the product shape and using this as cross-sectional shape data for each thickness of the sand layer, a predetermined planar shape of each layer can be set. In this inkjet spraying device 26, the nozzle diameter of the nozzle 28 for ejecting the aqueous medium 22 is extremely small, for example, about 20 to 100 μm. However, since the liquid to be ejected is an aqueous medium, the nozzle There is no such problem as clogging.

このようにして、砂層20の特定領域に噴霧された水性媒体22によって、コーテッドサンド14を湿らせることにより、コーテッドサンド14における被覆層の水ガラスが、水性媒体22に溶け出した状態で耐火性骨材を覆い、かかる水ガラスが砂粒間に凝集するようになる。このとき、コーテッドサンド14は、水ガラスと界面活性剤を含有しているため、かかる界面活性剤にて水分の濡れ性が向上せしめられることにより、乾態のコーテッドサンドに液体が馴染み易くなり、以てコーテッドサンドへの水性媒体の浸透を速く行うことが出来るのである。これにより、水性媒体の散布量を、必要最低限まで少なくすることが出来ることとなる。   In this way, the coated sand 14 is moistened by the aqueous medium 22 sprayed onto the specific area of the sand layer 20, so that the water glass of the coating layer in the coated sand 14 is dissolved in the aqueous medium 22 in the fire resistance. Covering the aggregate, the water glass will aggregate between the sand grains. At this time, since the coated sand 14 contains water glass and a surfactant, the wettability of the water is improved by such a surfactant, so that the liquid can easily be adapted to the dry coated sand. Thus, the aqueous medium can be rapidly penetrated into the coated sand. Thereby, the application quantity of an aqueous medium can be reduced to the minimum necessary.

ここで、水性媒体22の散布方法としては、多くなり過ぎない程度にコーテッドサンド14を濡らすように、砂層20に適量の水性媒体22を散布することが出来るものであれば、その方法は特に限定されるものではなく、例えば、水性媒体を噴射せしめる方式の他、水性媒体を滴下したり、霧吹き器等を用いて水性媒体を霧状に散布したりする方式等が、適宜に採用される。   Here, as a spraying method of the aqueous medium 22, the method is particularly limited as long as an appropriate amount of the aqueous medium 22 can be sprayed on the sand layer 20 so as to wet the coated sand 14 so as not to increase too much. For example, in addition to the method of spraying the aqueous medium, a method of dropping the aqueous medium or spraying the aqueous medium in a mist form using a sprayer or the like is appropriately employed.

また、水性媒体22にてコーテッドサンド14を湿らせた後に、乾燥させる必要があるため、その散布する水性媒体22は、常温乃至常温より高い温度であることが望ましい。このため、水性媒体の温度は、一般に、20〜100℃程度、より好ましくは30〜95℃程度の温度範囲であることが望ましい。なお、水性媒体の蒸気を用いる場合は、80〜100℃の蒸気であることが好ましい。   Further, since it is necessary to dry the coated sand 14 after the coated sand 14 is moistened with the aqueous medium 22, it is desirable that the aqueous medium 22 to be sprayed is at a room temperature or a temperature higher than the room temperature. For this reason, it is desirable that the temperature of the aqueous medium is generally in the temperature range of about 20 to 100 ° C, more preferably about 30 to 95 ° C. In addition, when using the vapor | steam of an aqueous medium, it is preferable that it is 80-100 degreeC vapor | steam.

なお、本発明において、水性媒体22としては、代表的には水が用いられ、そしてそのような水は、純水、水道水、蒸留水、工業用水等、ゴミや塵等が混入していなければ、特に限定されないが、純水若しくは蒸留水の方が、ノズルの詰まりの防止という点からして望ましい。また、水性媒体22中には、界面活性剤を添加しておくことが好ましい。水性媒体22中に界面活性剤を添加することにより、コーテッドサンド14中に含有する界面活性剤の濡れ性の向上に加え、水性媒体22中の界面活性剤の作用によって、コーテッドサンド14への相溶性が更に向上する。なお、この水性媒体22中に添加される界面活性剤は、特に限定されないが、コーテッドサンド14中に含有せしめられる界面活性剤と同一のものを用いると、相溶性が向上して、特に好ましい。   In the present invention, water is typically used as the aqueous medium 22, and such water must be mixed with dust, dust, etc., such as pure water, tap water, distilled water, industrial water, and the like. For example, although not particularly limited, pure water or distilled water is preferable from the viewpoint of preventing clogging of the nozzle. Further, it is preferable to add a surfactant to the aqueous medium 22. By adding a surfactant in the aqueous medium 22, in addition to improving the wettability of the surfactant contained in the coated sand 14, the phase of the coated sand 14 is increased by the action of the surfactant in the aqueous medium 22. The solubility is further improved. The surfactant to be added to the aqueous medium 22 is not particularly limited, but the same surfactant as that contained in the coated sand 14 is preferably used because the compatibility is improved.

さらに、かかる水に、硬化剤や硬化促進剤として酸やエステルを含有させてもよく、その中で、酸としては、硫酸、塩酸、炭酸、スルホン酸類が好ましく、エステルとしては、γ−ブチロラクトン、ε−カプロラクトン等のラクトン類や、エチレングリコールジアセテート、トリアセチン、ジエチレングリコールジアセテート、トリエチレングリコールジアセテート等の炭素数1〜10のアルコールと炭素数1〜10のカルボン酸から導かれるエステル類が好ましい。このときの炭素数1〜10のアルコールは、一価又は多価であってもよい。また、上記の保湿剤、更に有機溶剤である、メタノール等のアルコール類やアセトン、ジアセトンアルコール等のケトン類の如き乾燥促進剤、ロンザジャパン株式会社製のPROXEL GXL(1,2−ベンゾイソチアゾール−3(2H)−オン)やPROXEL IB(ポリヘキサメチレンビグアニジン)等の防腐剤を少量添加含有させることも可能である。その場合において、水性媒体の粘度としては、粘度が高くなるとノズルからの詰まり等の問題が発生するため、一般に0.1〜50cPであればよく、特に0.3〜40cPがより望ましい。更に、砂層22に水性媒体22が馴染み易くするために、表面張力が15〜50mN/mであればよく、20〜40mN/mがより望ましい。   Further, the water may contain an acid or an ester as a curing agent or a curing accelerator. Among them, as the acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, carbonic acid, and sulfonic acids are preferable, and as the ester, γ-butyrolactone, Lactones such as ε-caprolactone and esters derived from a C 1-10 alcohol and a C 1-10 carboxylic acid such as ethylene glycol diacetate, triacetin, diethylene glycol diacetate and triethylene glycol diacetate are preferred. . The alcohol having 1 to 10 carbon atoms may be monovalent or polyvalent. Moreover, drying accelerators such as alcohols such as methanol and ketones such as acetone and diacetone alcohol, which are organic solvents, PROXEL GXL (1,2-benzoisothiazole, manufactured by Lonza Japan Co., Ltd.) -3 (2H) -one) and PROXEL IB (polyhexamethylene biguanidine) can be added in a small amount. In this case, the viscosity of the aqueous medium is generally 0.1 to 50 cP, and more preferably 0.3 to 40 cP, since problems such as clogging from the nozzle occur when the viscosity increases. Furthermore, the surface tension may be 15 to 50 mN / m, and 20 to 40 mN / m is more desirable in order to make the aqueous medium 22 easily adapted to the sand layer 22.

<第三工程>
水性媒体22を散布した後の砂層20に対しては、その上方に一定間隔を隔てて、電熱線32が設けられたヒータ30を配置せしめ、かかるヒータ30の熱にて、砂層20を加熱することにより、湿ったコーテッドサンド14の乾燥が、行われる(図3の状態)。これにより、第二工程において水性媒体22でコーテッドサンド14を湿らせて、被覆層の水ガラスを溶かし、相互に付着せしめた状態から、第三工程において湿らせたコーテッドサンド14の水分を蒸発させて、水ガラスが付与された耐火性骨材が、相互に結合した状態において、固化又は硬化せしめられることにより、一つの鋳型層34が形成されることとなるのである。更に、水性媒体22で湿った部分は、湿っていない部分よりも熱の伝導性がよくなるため、加熱を行うことで、コーテッドサンド14の水性媒体22で湿らせた部分のみを効率よく固化又は硬化させることが出来ることとなる。また、コーテッドサンド14の濡れ性の向上により、水性媒体の散布量が必要最小限に少なくすることが出来るため、加熱時間が少なくて済み、加熱による歪みも抑えることが出来る。更に、水性媒体の散布から加熱時間までの時間を短縮させ、成形サイクルを短くすることが出来る。このとき、ヒータ30による加熱は、コーテッドサンド14を乾燥させて、固化又は硬化するものであるところから、砂層20を30〜180℃程度に、好ましくは60〜150℃、より好ましくは80〜140℃、更に好ましくは100〜120℃程度に、加熱することが出来ればよく、これによって砂層20内で温度差があまり生じないので、硬化した砂層(20)の反り等を効果的に抑えることが出来る。また、このときの加熱温度が100℃程度と、低い温度で固化又は硬化が出来ることから、従来のコーテッドサンドを高温に加熱する(200〜300℃程度)ことによって発生する臭気も効果的に抑えることが出来るのである。このため、ヒータ30も、高出力である必要がなく、加熱のためのエネルギー消費量も少なくて済む等の特徴を発揮する。
<Third step>
For the sand layer 20 after the aqueous medium 22 is sprayed, a heater 30 provided with a heating wire 32 is disposed above the sand layer 20 at a predetermined interval, and the sand layer 20 is heated by the heat of the heater 30. Thus, the wet coated sand 14 is dried (the state of FIG. 3). Thereby, the coated sand 14 is moistened with the aqueous medium 22 in the second step, the water glass of the coating layer is melted, and the moisture of the coated sand 14 moistened in the third step is evaporated from the adhered state. Thus, the refractory aggregate to which the water glass is applied is solidified or hardened in a state of being bonded to each other, whereby one mold layer 34 is formed. Further, since the portion wetted with the aqueous medium 22 has better heat conductivity than the portion not wetted, only the portion wetted with the aqueous medium 22 of the coated sand 14 is efficiently solidified or cured by heating. Will be able to. Further, the improvement of the wettability of the coated sand 14 can reduce the amount of the aqueous medium sprayed to the minimum necessary, so that the heating time can be shortened and distortion due to heating can be suppressed. Furthermore, the time from spraying the aqueous medium to the heating time can be shortened, and the molding cycle can be shortened. At this time, the heating by the heater 30 dries the coated sand 14 and solidifies or hardens it, so that the sand layer 20 is about 30 to 180 ° C, preferably 60 to 150 ° C, more preferably 80 to 140 ° C. As long as it can be heated to about 100 ° C., more preferably about 100 to 120 ° C., and this does not cause a significant temperature difference in the sand layer 20, it is possible to effectively suppress warping of the hardened sand layer (20). I can do it. Moreover, since the heating temperature at this time can be solidified or cured at a low temperature of about 100 ° C., the odor generated by heating the conventional coated sand to a high temperature (about 200 to 300 ° C.) is also effectively suppressed. It can be done. For this reason, the heater 30 does not need to have a high output, and exhibits features such as less energy consumption for heating.

ここで、砂層20を加熱して乾燥する際に、加熱空気の雰囲気中で行うことにより、かかる乾燥を促進することが出来る。なお、他の方法として、二酸化炭素又はガス化したエステルを含む雰囲気中において、或いは窒素等の不活性ガスの雰囲気中で加熱・乾燥を行うことにより、硬化を促進させることが出来る。そして、上記した促進手段を実施する方法としては、所定の気体の雰囲気中で加熱・乾燥を行い得ることとなるのであれば、特に限定されないが、例えば装置内を密封状態として、内部の雰囲気を加熱空気、二酸化炭素、ガス化したエステル又は不活性ガスに置換し、その置換された雰囲気下で、造形を行う等の手法がある。また、装置内を加熱温調することも可能である。   Here, when the sand layer 20 is heated and dried, the drying can be promoted by performing it in an atmosphere of heated air. As another method, curing can be promoted by heating and drying in an atmosphere containing carbon dioxide or gasified ester or in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen. The method for implementing the above-described promotion means is not particularly limited as long as heating and drying can be performed in a predetermined gas atmosphere. For example, the inside of the apparatus is sealed and the internal atmosphere is changed. There are techniques such as replacement with heated air, carbon dioxide, gasified ester or inert gas, and modeling in the atmosphere in which the gas is replaced. It is also possible to adjust the heating temperature inside the apparatus.

また、加熱と同時に、又は加熱と前後して、空気、加熱空気、過熱水蒸気、炭酸ガス、ガス化したエステル又は不活性ガス等の気体を吹きかけたり、又は通気するようにしてもよい。更に、気体を流動させることにより、コーテッドサンド14の乾燥を促進させることが出来る。なお、気体を吹きかけたり、又は通気する方法としては、コーテッドサンド14が、吹きかけられる気体や通気によって吹き飛ばされないようにして実施することが出来る手法であれば、特に限定されないが、例えば、積層した部分の上部に設置された噴出口からガスを吹きかけたり、或いは装置内部の雰囲気を循環させたりすることで、通気させる方法等がある。   In addition, before or after the heating, a gas such as air, heated air, superheated steam, carbon dioxide gas, gasified ester or inert gas may be blown or ventilated. Furthermore, drying of the coated sand 14 can be promoted by flowing the gas. The method for spraying or venting gas is not particularly limited as long as the coated sand 14 can be carried out without being blown away by the gas to be sprayed or by ventilation. There is a method of ventilating by blowing a gas from a jet outlet installed on the top of the apparatus or circulating the atmosphere inside the apparatus.

さらに、装置内で水蒸気が残留することを防ぐために、装置内の気体を吸引して、系外へ排気させる工程が含まれていてもよい。なお、気体の吸引は、第三工程で砂層を加熱して乾燥した後に行うことが好ましいが、各工程に悪影響を及ぼさない限り、第三工程の期間中や全工程の間中に行ってもよい。   Furthermore, in order to prevent water vapor | steam remaining in an apparatus, the process of attracting | sucking the gas in an apparatus and exhausting it out of the system may be included. The gas suction is preferably performed after the sand layer is heated and dried in the third step. However, as long as each step is not adversely affected, it may be performed during the third step or during all the steps. Good.

<繰り返し工程>
そして、上記した第一工程、第二工程、第三工程からなる一連の鋳型層34形成工程を一つのターン(サイクル)として、引き続き、テーブル12を更に砂層一層分の高さ分、下方へスライドさせた後(図4の状態)、かかる鋳型層34の形成工程のターンが繰り返されることにより、既に形成されている一つの鋳型層34の上に、新たな鋳型層34が一体的に形成されて、積層構造が実現されるのである。更に、このような鋳型層34の形成を何度か繰り返すことで、鋳型層34が順次積層一体化せしめられ(図5の状態)、以て適数層の鋳型層34にて構成される、所望の三次元形状の積層鋳型36が製造されるのである。このとき、コーテッドサンドの水分への濡れ性のよさにより、積層における各層の硬化のばらつきがなく安定して行われるため、形成される各層間の強度が強くなり、鋳型の強度が有利に向上せしめられ得るのである。その後、造形装置(枠10)から、固化乃至硬化せしめられていない砂を取り除くことにより、目的とする鋳型(36)が、取り出されることとなる(図6の状態)。また、得られた鋳型(36)は、強度のばらつきを抑えるために、更に二次焼成を行ってもよい。この二次焼成の条件としては、100〜200℃、好ましくは120〜180℃に加熱された恒温槽内で、5分〜2時間、好ましくは10分〜1時間の間で行われる。
<Repetition process>
Then, using the series of mold layer 34 forming steps including the first step, the second step, and the third step as one turn (cycle), the table 12 is further slid downward by the height of one sand layer. 4 (state of FIG. 4), by repeating the turn of the forming process of the template layer 34, a new template layer 34 is integrally formed on the already formed template layer 34. Thus, a laminated structure is realized. Further, by repeating the formation of the template layer 34 several times, the template layer 34 is sequentially laminated and integrated (the state shown in FIG. 5), and thus is constituted by an appropriate number of template layers 34. A laminated mold 36 having a desired three-dimensional shape is manufactured. At this time, because the wetness of the coated sand to moisture is stable without any variation in the curing of each layer in the lamination, the strength between the formed layers is increased, and the strength of the mold is advantageously improved. It can be done. Then, the target mold | type (36) will be taken out by removing the sand which has not been hardened or hardened from the modeling apparatus (frame 10) (state of FIG. 6). Further, the obtained mold (36) may be further subjected to secondary firing in order to suppress variation in strength. The conditions for the secondary firing are 5 minutes to 2 hours, preferably 10 minutes to 1 hour in a thermostatic chamber heated to 100 to 200 ° C, preferably 120 to 180 ° C.

なお、上記した第一工程、第二工程、第三工程を含む鋳型層形成工程においては、各工程における機材の切り替えが自動で行われるようになっているが、勿論、手動や半自動方式にて、その切り替えを行うようにしても、何等差し支えない。   In the mold layer forming process including the first process, the second process, and the third process described above, the switching of the equipment in each process is automatically performed, but of course, manually or semi-automatically. Even if the switching is performed, there is no problem.

以下に、幾つかの実施例を用いて、本発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等限定的に解釈されるものでないことが理解されるべきである。なお、以下の実施例や比較例において、「%」及び「部」は、特に断りのない限りにおいて、何れも、質量基準にて示されている。また、実施例や比較例で得られたコーテッドサンド(CS)の水分量、水の浸透性、抗折強度、破断状態の評価は、それぞれ、以下のようにして行った。   Hereinafter, the present invention will be more specifically clarified by using some examples, but the present invention is not construed as being limited in any way by the description of such examples. Should be understood. In the following examples and comparative examples, “%” and “parts” are shown on a mass basis unless otherwise specified. Moreover, the water content of the coated sand (CS) obtained in Examples and Comparative Examples, water permeability, bending strength, and evaluation of the breaking state were evaluated as follows.

−水ガラスの固形分に対する水分量の測定−
空焼して秤量したるつぼに、各CSを10g秤量して収容し、900℃にて1時間曝熱した後の質量減少量(%)を用いて、CS中の水分量と有機分量との合計量[以下、「(水分+有機分)量)」と示し、「W1」とする。]を、下記の式(1)より算出する。ここで、有機分量とは、界面活性剤及びその他の液状の添加剤(以下、有機分という)の合計量である。なお、秤量は、小数点以下第4位まで計測する。次に、CSに対する水ガラスの固形分量(B1)を、下記の式(2)を用いて算出する。そして、CS中の(水分+有機分)量(W1)と、CSに対する水ガラスの固形分量(B1)と、水ガラスの固形分の100部に対する有機分の添加量(A)と、後述する手法に従って測定される有機分における固形分率(C)より、水ガラスの固形分量に対する水分量(被覆層における水ガラスの固形分量に対するCSの水分量:W2)を、下記の式(3)を用いて算出する。以上の如くして算出されたW2が、下記表1においては、「含水分量(質量%)」として示されている。
W1=[(M1−M2)/M3]×100 ・・・(1)
[W1:CS中の(水分+有機分)量(%)、M1:焼成前のるつぼとCSの合計 質量(g)、M2:焼成後のるつぼとCSの合計質量(g)、M3:焼成前のC Sの質量(g)]
B1=[B2/(100+B2)]×(100−W1) ・・・(2)
[B1:CSに対する水ガラスの固形分量(%)、B2:砂の100部に対して添 加した水ガラスの固形分量(部)、W1:CS中の(水分+有機分)量(%)] W2=[(W1/B1)×100]−(A×C/100) ・・・(3)
[W2:被覆層における水ガラスの固形分量に対するCSの水分量(%)、W1: CS中の(水分+有機分)量(%)、B1:CSに対する水ガラスの固形分量(
%)、A:水ガラスの固形分の100部に対する有機分の添加量(部)、C:C S中の有機分における固形分率(%)]
-Measurement of water content with respect to solid content of water glass-
10g of each CS is weighed and stored in a crucible that has been baked and weighed, and the mass loss (%) after exposure to heat at 900 ° C for 1 hour is used to determine the amount of water in the CS and the organic content. Total amount [hereinafter referred to as “(moisture + organic content) amount”], and is referred to as “W1”. ] Is calculated from the following equation (1). Here, the organic content is the total amount of the surfactant and other liquid additives (hereinafter referred to as organic content). The weighing is measured to the fourth decimal place. Next, the solid content (B1) of the water glass with respect to CS is calculated using the following formula (2). And (water + organic content) amount (W1) in CS, solid content amount (B1) of water glass with respect to CS, addition amount (A) of organic content with respect to 100 parts of solid content of water glass, and later described. From the solid content ratio (C) in the organic content measured according to the method, the water content with respect to the solid content of the water glass (CS water content with respect to the solid content of the water glass in the coating layer: W2) is expressed by the following equation (3). Use to calculate. W2 calculated as described above is shown as “moisture content (mass%)” in Table 1 below.
W1 = [(M1-M2) / M3] × 100 (1)
[W1: (water + organic content) amount (%) in CS, M1: total mass (g) of crucible and CS before firing, M2: total mass (g) of crucible and CS after firing, M3: firing Mass of previous CS (g)]
B1 = [B2 / (100 + B2)] × (100−W1) (2)
[B1: solid content (%) of water glass relative to CS, B2: solid content (part) of water glass added to 100 parts of sand, W1: (water + organic content) amount (%) in CS W2 = [(W1 / B1) × 100] − (A × C / 100) (3)
[W2: CS moisture content (%) with respect to solid content of water glass in coating layer, W1: (water + organic content) content (%) in CS, B1: solid content of water glass with respect to CS (%)
%), A: addition amount (parts) of organic component to 100 parts of solid content of water glass, C: solid content ratio (%) in organic component in CS]

−有機分における固形分率の測定−
先ず、界面活性剤及びその他の液状添加剤からなり、それらの配合割合が、砂(耐火性骨材)に対する添加割合と同様である試料を調製する。次いで、アルミ箔製皿(縦:90mm、横:90mm、高さ:15mm)内に、先に調製した試料の10gを収容して秤量し、180±1℃に保持した加熱板上にアルミ箔製皿を載置し、20分間放置した後、デシケータ中で放冷する。そして、かかる放冷後のアルミ箔製皿の秤量を行い、下記の式(4)より、有機分における固形分率(C)を算出する。
C=[乾燥後のアルミ箔製皿の質量(g)/乾燥前のアルミ箔製皿の質量(g)]
×100 ・・・(4)
-Measurement of solid content in organic content-
First, a sample is prepared which is composed of a surfactant and other liquid additives, and whose blending ratio is the same as the ratio of addition to sand (fireproof aggregate). Next, 10 g of the previously prepared sample was placed in an aluminum foil dish (length: 90 mm, width: 90 mm, height: 15 mm), weighed, and heated on a heating plate held at 180 ± 1 ° C. Place the dish and let it stand for 20 minutes, then let it cool in a desiccator. Then, the aluminum foil dish after cooling is weighed, and the solid content ratio (C) in the organic content is calculated from the following formula (4).
C = [mass of aluminum foil dish after drying (g) / mass of aluminum foil dish before drying (g)]
× 100 (4)

−抗折強度の測定−
各CSを用いて積層造形して得られた、幅:1.0cm×高さ:1.0cm×長さ:6.0cmの大きさの試験片について、積層方向に垂直に荷重をかけて、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、測定する。そして、この測定された破壊荷重を用いて、抗折強度を、下記の式(5)により、算出する。
抗折強度(N/cm2 )=1.5×LW/ab2 ・・・(5)
[L:支点間距離(cm)、W:破壊荷重(N)、a:試験片の幅(cm)、b: 試験片の厚み(cm)]
−Measurement of bending strength−
About a test piece having a size of width: 1.0 cm × height: 1.0 cm × length: 6.0 cm obtained by layered modeling using each CS, a load was applied perpendicularly to the stacking direction, The breaking load is measured using a measuring device (manufactured by Takachiho Seiki Co., Ltd .: Digital foundry sand strength tester). Then, using this measured breaking load, the bending strength is calculated by the following equation (5).
Folding strength (N / cm 2 ) = 1.5 × LW / ab 2 (5)
[L: distance between fulcrums (cm), W: breaking load (N), a: width of test piece (cm), b: thickness of test piece (cm)]

−コーテッドサンドにおける水の浸透性の評価−
外径:10mmφ、内径:9mmφのガラスの筒にコットンを詰め、簡易的なカラムを作製する。その中に、CSを22g入れ、1分間振動させることで、密充填させる。次いで、この砂充填のカラムに、浸透させる液体(水)を2g入れ、充填した砂の上面から20mmのところまで液体が浸透してきたら、測定を開始する。この測定開始から5分後に、かかる20mmの位置から更に浸透した距離(mm)を測定して、その距離を浸透量とする。
-Evaluation of water permeability in coated sand-
Cotton is packed into a glass tube having an outer diameter of 10 mmφ and an inner diameter of 9 mmφ to produce a simple column. Into it, 22 g of CS is put and vibrated for 1 minute to close-pack. Next, 2 g of the liquid to be infiltrated (water) is put into this sand-filled column, and when the liquid has infiltrated 20 mm from the top surface of the packed sand, the measurement is started. Five minutes after the start of this measurement, the distance (mm) that has further penetrated from the position of 20 mm is measured, and that distance is taken as the penetration amount.

−抗折強度の破断状態の観察−
上記の抗折強度を測定した後に、その破断面を目視にて観察して、以下の基準にて評価する。
層間剥離:積層面と同じ方向に試験片が割れる現象が見られた。
剥離無し:積層面と同じ方向に試験片が割れる現象が見られなかった。
なお、層間剥離は、積層した際の層間の強度が弱い場合に発生する現象であって、十分に液が浸透していないために発生するものである。
-Observation of fracture state of bending strength-
After measuring the above bending strength, the fracture surface is visually observed and evaluated according to the following criteria.
Delamination: A phenomenon in which the test piece cracks in the same direction as the laminated surface was observed.
No peeling: The phenomenon that the test piece cracks in the same direction as the laminated surface was not observed.
It should be noted that delamination is a phenomenon that occurs when the strength between the layers at the time of lamination is weak and occurs because the liquid has not sufficiently permeated.

−乾態CSの製造例1−
耐火性骨材として、市販の鋳造用人工砂であるルナモス#110(商品名:花王クエーカー株式会社製)を準備すると共に、粘結剤たる水ガラスとして、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、固形成分:41.3%)を準備した。そして、上記のルナモス#110を約180℃の温度に加熱した後、ワールミキサー(遠州鉄工株式会社製)に投入し、更に、前記水ガラスを、ルナモス#110の100部に対して7.26部(固形成分:3.0部)の割合で添加した後、陰イオン性界面活性剤(アニオン性界面活性剤)として市販品:オルフィンPD−301(商品名:日信化学工業株式会社製)を用い、これを、ルナモス#110の100部に対して0.03部(水ガラスの固形分100部に対して1部)の割合で添加して、3分間の混練を行うことにより、水分を蒸発せしめる一方、砂粒塊が崩壊するまで撹拌混合せしめ、更にステアリン酸カルシウムの0.03部を加えて、撹拌混合せしめた後に取り出すことにより、常温流動性を有する乾態のCS1を得た。かかる混練後のCS1の含水分量を算出したところ、被覆層における水ガラスの固形分量の28質量%に相当する量であった。
-Production Example 1 of Dry CS-
Lunamos # 110 (trade name: manufactured by Kao Quaker Co., Ltd.), a commercially available artificial sand for casting, is prepared as a fireproof aggregate, and a commercially available product: No. 2 sodium silicate (product) Name: Fuji Chemical Co., Ltd., SiO 2 / Na 2 O molar ratio: 2.5, solid component: 41.3%) were prepared. And after heating said lunamos # 110 to the temperature of about 180 degreeC, it introduce | transduces into a whirl mixer (made by Enshu Iron Works Co., Ltd.), Furthermore, the said water glass is 7.26 with respect to 100 parts of lunamos # 110. Parts (solid component: 3.0 parts) and then added as an anionic surfactant (anionic surfactant): commercially available Olfine PD-301 (trade name: manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) This was added at a ratio of 0.03 parts (100 parts of solid content of water glass) to 100 parts of Lunamos # 110 and kneaded for 3 minutes to obtain moisture. The mixture was stirred and mixed until the lump of sand collapsed, 0.03 part of calcium stearate was further added, stirred and mixed, and then taken out to obtain dry CS1 having room temperature fluidity. When the moisture content of CS1 after such kneading was calculated, it was an amount corresponding to 28% by mass of the solid content of water glass in the coating layer.

−乾態CSの製造例2−
アニオン性界面活性剤の添加量を0.12部(水ガラスの固形分100部に対して4部)としたこと以外は、上記製造例1と同様の手順に従って、常温流動性を有する乾態のコーテッドサンド:CS2を得た。その得られたCS2の含水分量を算出したところ、被覆層における水ガラスの固形分量の29質量%に相当する量であった。
-Production Example 2- of Dry CS
A dry state having room temperature fluidity according to the same procedure as in Production Example 1 except that the addition amount of the anionic surfactant was 0.12 part (4 parts with respect to 100 parts of the solid content of water glass). Coated sand: CS2 was obtained. When the moisture content of the obtained CS2 was calculated, it was an amount corresponding to 29% by mass of the solid content of water glass in the coating layer.

−乾態CSの製造例3−
アニオン性界面活性剤の添加量を0.3部(水ガラスの固形分100部に対して10部)としたこと以外は、上記製造例1と同様の手順に従って、常温流動性を有する乾態のコーテッドサンド:CS3を得た。その得られたCS3の含水分量を算出したところ、被覆層における水ガラスの固形分量の30質量%に相当する量であった。
-Production example of dry CS 3-
A dry state having room temperature fluidity according to the same procedure as in Production Example 1 except that the anionic surfactant was added in an amount of 0.3 part (10 parts relative to 100 parts of water glass solids). Coated sand: CS3 was obtained. When the moisture content of the obtained CS3 was calculated, it was an amount corresponding to 30% by mass of the solid content of water glass in the coating layer.

−乾態CSの製造例4−
界面活性剤として、市販品のシリコーン系界面活性剤:KF643(商品名:信越化学工業株式会社製)を用いて、これを、耐火性骨材(ルナモス#110)の100部に対して0.09部(水ガラスの固形分100部に対して3部)の割合で添加したこと以外は、上記製造例1と同様の手順に従って、常温流動性を有する乾態のコーテッドサンド:CS4を得た。その得られたCS4の含水分量を算出したところ、被覆層における水ガラスの固形分量の29質量%に相当する量であった。
-Production Example 4- of Dry CS
As a surfactant, a commercially available silicone surfactant: KF643 (trade name: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was used, and this was added to 100 parts of fire-resistant aggregate (Lunamos # 110). Except that it was added at a ratio of 09 parts (3 parts with respect to 100 parts of the solid content of water glass), dry coated sand: CS4 having room temperature fluidity was obtained according to the same procedure as in Production Example 1 above. . When the moisture content of the obtained CS4 was calculated, it was an amount corresponding to 29% by mass of the solid content of water glass in the coating layer.

−乾態CSの製造例5−
界面活性剤として、市販品の非イオン性界面活性剤:Surfynol485(商品名:日信化学工業株式会社製)を用いて、これを、耐火性骨材(ルナモス#110)の100部に対して、0.12部(水ガラスの固形分100部に対して4部)の割合で添加したこと以外は、上記製造例1と同様の手順に従って、常温流動性を有する乾態のコーテッドサンド:CS5を得た。その得られたCS5の含水分量を算出したところ、被覆層における水ガラスの固形分量の29質量%に相当する量であった。
-Production example of dry CS-
As a surfactant, a commercially available nonionic surfactant: Surfynol 485 (trade name: manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) is used, and this is added to 100 parts of fire-resistant aggregate (Lunamos # 110). , 0.12 parts (4 parts with respect to 100 parts of the solid content of water glass) in the same manner as in Production Example 1 above, dry coated sand having room temperature fluidity: CS5 Got. When the moisture content of the obtained CS5 was calculated, it was an amount corresponding to 29% by mass of the solid content of water glass in the coating layer.

−乾態CSの製造例6−
粘結剤の水ガラスとして、市販品:1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:2.1、固形成分:48.5%)を用い、また、その添加量を、耐火性骨材(ルナモス#110)の100部に対して6.19部(固形成分:3.0部)としたこと以外は、上記製造例2と同様の手順に従って、常温流動性を有する乾態のコーテッドサンド:CS6を得た。そして、その得られたCS6の含水分量を算出したところ、被覆層における水ガラスの固形分量の31質量%に相当する量であった。
-Production example 6 of dry CS-
Commercially available product: No. 1 sodium silicate (trade name: manufactured by Fuji Chemical Co., Ltd., molar ratio of SiO 2 / Na 2 O: 2.1, solid component: 48.5%) is used as the water glass for the binder. Moreover, the procedure similar to the said manufacture example 2 except the addition amount having been 6.19 parts (solid component: 3.0 parts) with respect to 100 parts of fireproof aggregates (Lunamos # 110). Thus, dry coated sand CS6 having room temperature fluidity was obtained. And when the moisture content of obtained CS6 was computed, it was the quantity equivalent to 31 mass% of solid content of the water glass in a coating layer.

−乾態CSの製造例7−
粘結剤の水ガラスとして、市販品:3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:3.2、固形成分:38%)を用い、また、その添加量を、耐火性骨材(ルナモス#110)の100部に対して7.89部(固形成分:3.0部)としたこと以外は、上記製造例2と同様の手順に従って、常温流動性を有する乾態のコーテッドサンド:CS7を得た。その得られたCS7の含水分量を算出したところ、被覆層における水ガラスの固形分量の30質量%に相当する量であった。
-Production Example 7 of Dry CS-
As the water glass for the binder, a commercially available product: No. 3 sodium silicate (trade name: manufactured by Fuji Chemical Co., Ltd., molar ratio of SiO 2 / Na 2 O: 3.2, solid component: 38%) is used. The addition amount was 7.89 parts (solid component: 3.0 parts) with respect to 100 parts of the refractory aggregate (Lunamos # 110), according to the same procedure as in Production Example 2 above. Dry coated sand: CS7 having room temperature fluidity was obtained. When the moisture content of the obtained CS7 was calculated, it was an amount corresponding to 30% by mass of the solid content of water glass in the coating layer.

−乾態CSの製造例8−
界面活性剤を添加しないこと以外は、上記製造例2と同様の手順に従って、常温流動性を有する乾態のコーテッドサンド:CS8を得た。その得られたCS8の含水分量を算出したところ、被覆層における水ガラスの固形分量の29質量%に相当する量であった。
-Production Example 8 of Dry CS-
Except not adding a surfactant, according to the procedure similar to the said manufacture example 2, dry coated sand: CS8 which has normal temperature fluidity was obtained. When the moisture content of the obtained CS8 was calculated, it was an amount corresponding to 29% by mass of the solid content of water glass in the coating layer.

−乾態CSの製造例9−
界面活性剤を添加しないこと以外は、上記製造例6と同様の手順に従って、常温流動性を有する乾態のコーテッドサンド:CS9を得た。その得られたCS9の含水分量を算出したところ、被覆層における水ガラスの固形分量の31質量%に相当する量であった。
-Production example 9 of dry CS-
A dry coated sand CS9 having room temperature fluidity was obtained in the same manner as in Production Example 6 except that the surfactant was not added. When the moisture content of the obtained CS9 was calculated, it was an amount corresponding to 31% by mass of the solid content of water glass in the coating layer.

−乾態CSの製造例10−
界面活性剤を添加しないこと以外は、上記製造例7と同様の手順に従って、乾態のコーテッドサンド:CS10を得た。その得られたCS10の含水分量を算出したところ、被覆層における水ガラスの固形分量の29質量%に相当する量であった。
-Production example 10 of dry CS-
A dry coated sand: CS10 was obtained according to the same procedure as in Production Example 7 except that the surfactant was not added. When the moisture content of the obtained CS10 was calculated, it was an amount corresponding to 29% by mass of the solid content of water glass in the coating layer.

次いで、上記で得られた乾態のCS1〜10を用いて、それぞれ、実施例1〜7及び比較例1〜3において、前述の浸透性の評価を実施し、それらの結果を表1に示す一方、それぞれのCSから積層鋳型を造形して、その強度を評価した。   Next, using the dry CS1-10 obtained above, in Examples 1-7 and Comparative Examples 1-3, the above-described permeability evaluation was performed, and the results are shown in Table 1. On the other hand, a laminated mold was formed from each CS, and its strength was evaluated.

−実施例1−
先に準備したCS1を用いて、積層鋳型製造装置により、図1〜図5に示される実施形態に従って、所定の積層鋳型の造形を行った。即ち、先ず、第一工程で、テーブル(12)を0.3mm下方へスライドさせた後、CS1を、かかるテーブル(12)上に薄く平面展開して砂層(20)を形成し、次いで第二工程において、203mm×254mmの予め定められた平面形状を与えるように、その微小領域ごとに、霧状の水性媒体(22)を、インクジェット方式にて噴霧することにより、そのような水性媒体(22)の噴霧された領域の砂層(20)部位を湿らした。その後、ヒータ(30)としてハロゲンランプを用いて、所定の平面形状部位を加熱して、硬化乃至は固化を行い、かかる部位に対応した形状の鋳型層(34)を得た。なお、そこで用いた水性媒体(22)は、水93質量%、保湿剤6質量%、界面活性剤1質量%の組成を有するもの(粘度1.1mPa・s/25℃、表面張力31.5mN/m)であり、25℃の温度で用いられた。
Example 1
Using the previously prepared CS 1, a predetermined laminated mold was formed by the laminated mold manufacturing apparatus according to the embodiment shown in FIGS. 1 to 5. That is, first, in the first step, the table (12) is slid downward by 0.3 mm, and then CS1 is thinly developed on the table (12) to form a sand layer (20). In the process, by spraying a mist-like aqueous medium (22) by an ink jet method for each minute region so as to give a predetermined planar shape of 203 mm × 254 mm, such an aqueous medium (22 ) In the sprayed area of the sand layer (20). Thereafter, using a halogen lamp as a heater (30), a predetermined planar shape portion was heated and cured or solidified to obtain a mold layer (34) having a shape corresponding to the portion. The aqueous medium (22) used there had a composition of 93% by weight of water, 6% by weight of a humectant and 1% by weight of a surfactant (viscosity 1.1 mPa · s / 25 ° C., surface tension 31.5 mN). / M) and was used at a temperature of 25 ° C.

そして、以上の第一工程及び第二工程からなる一連の工程を1つのターンとして、積層形成された鋳型(造形物36)の肉厚(高さ)が10mmになるまで、鋳型層(34)の積層造形操作を繰り返し行った。その後、かかる積層鋳型製造装置から、固化乃至硬化していないCS1を取り除いて、造形物(36)を取り出し、150℃の温度で10分間焼成を施すことにより、目的とする積層鋳型(36)を製造した。そして、この得られた積層鋳型の抗折強度及び破断状態の観察を行い、その結果を、下記表1に示した。   Then, using the series of processes including the first process and the second process as one turn, the mold layer (34) until the thickness (height) of the laminated mold (modeled object 36) becomes 10 mm. The additive manufacturing operation was repeated. Then, CS1 which is not solidified or hardened is removed from the laminated mold manufacturing apparatus, and the shaped article (36) is taken out and baked at a temperature of 150 ° C. for 10 minutes, whereby the target laminated mold (36) is obtained. Manufactured. And the bending strength and fracture state of this obtained laminated mold were observed, and the results are shown in Table 1 below.

−実施例2〜7、比較例1〜3−
CS1をそれぞれCS2〜10に代えて、実施例1と同様にして、鋳型の積層造形を行い、その得られた造形物を、150℃の温度で10分間焼成を施すことにより、目的とする積層鋳型(36)を製造した。そして、その得られた積層鋳型の抗折強度及び破断状態の観察を行い、その結果を、下記表1に示した。
-Examples 2-7, Comparative Examples 1-3
CS1 is replaced with CS2 to 10 respectively, and the layered modeling of the mold is performed in the same manner as in Example 1, and the modeled product obtained is baked at a temperature of 150 ° C. for 10 minutes to achieve the desired layered structure. A mold (36) was produced. And the bending strength and fracture state of the obtained laminated mold were observed, and the results are shown in Table 1 below.

Figure 2018153820
Figure 2018153820

かかる表1の結果より、実施例1〜7においては、コーテッドサンドにおける水の浸透性が向上していることが認められる。そして、これにより、積層造形時の各層の形成時に、水性媒体がムラなく行き亘ることで、安定した層の形成を行い得ると共に、実施例1〜7の破断状態からも、層間の強度を向上させることが出来、曲げ強度をみても、鋳型全体の強度を向上させることが出来ることが認められる。   From the results of Table 1, it is recognized that in Examples 1 to 7, the water permeability in the coated sand is improved. And by this, when forming each layer at the time of additive manufacturing, it is possible to form a stable layer by spreading the aqueous medium evenly, and also improve the strength between layers from the fractured state of Examples 1-7. From the viewpoint of bending strength, it can be seen that the strength of the entire mold can be improved.

10 枠 12 テーブル
14 コーテッドサンド 16 貯留タンク
18 吐出口 20 砂層
22 水性媒体 24 伸展部材
26 インクジェット散布装置 28 ノズル
30 ヒータ 32 電熱線
34 鋳型層 36 造形物(積層鋳型)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Frame 12 Table 14 Coated sand 16 Storage tank 18 Discharge port 20 Sand layer 22 Aqueous medium 24 Extension member 26 Inkjet spraying device 28 Nozzle 30 Heater 32 Heating wire 34 Mold layer 36 Molded article (lamination mold)

Claims (10)

耐火性骨材を粘結剤で被覆してなるコーテッドサンドを用いて薄い砂層を形成した後、かかる砂層に水性媒体を散布して加熱することによって、所定の二次元パターンの固化層乃至硬化層を形成する作業を繰り返して、該固化層乃至硬化層を積層することにより、目的とする立体形状の積層鋳型を製造する方法において、
前記コーテッドサンドとして、前記耐火性骨材の表面に、粘結剤としての水ガラスと共に、界面活性剤を含有する被覆層を形成して得られる、乾態のコーテッドサンドを用いることを特徴とする積層鋳型の製造方法。
A thin sand layer is formed using a coated sand formed by coating a fireproof aggregate with a binder, and then an aqueous medium is sprayed on the sand layer and heated to form a solidified layer or a hardened layer having a predetermined two-dimensional pattern. In the method for producing the target three-dimensional laminated mold by laminating the solidified layer or the cured layer by repeating the operation of forming
As the coated sand, dry coated sand obtained by forming a coating layer containing a surfactant together with water glass as a binder on the surface of the refractory aggregate is used. A method for producing a laminated mold.
前記界面活性剤が、陽イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、シリコーン系界面活性剤及びフッ素系界面活性剤からなる群より選ばれることを特徴とする請求項1に記載の積層鋳型の製造方法。   The surfactant is selected from the group consisting of a cationic surfactant, an anionic surfactant, an amphoteric surfactant, a nonionic surfactant, a silicone surfactant, and a fluorosurfactant. The method for producing a laminated mold according to claim 1. 前記界面活性剤の含有量が、前記コーテッドサンドにおける水ガラスの固形分の100質量部に対して、0.1〜20.0質量部の割合であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の積層鋳型の製造方法。   The content of the surfactant is a ratio of 0.1 to 20.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid content of water glass in the coated sand. 3. A method for producing a laminated mold according to 2. 前記水性媒体が、界面活性剤を含んでいることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の積層鋳型の製造方法。   The method for producing a laminated mold according to any one of claims 1 to 3, wherein the aqueous medium contains a surfactant. 前記水性媒体が、硬化促進剤、保湿剤、乾燥促進剤、及び防腐剤のうちの少なくとも何れかを、更に含んでいることを特徴とする請求項4に記載の積層鋳型の製造方法。   The method for producing a laminated mold according to claim 4, wherein the aqueous medium further contains at least one of a curing accelerator, a humectant, a drying accelerator, and a preservative. 前記水性媒体の粘度が0.1〜50cPであり、且つ表面張力が15〜50mN/mであることを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載の積層鋳型の製造方法。   The method for producing a laminated mold according to any one of claims 1 to 5, wherein the aqueous medium has a viscosity of 0.1 to 50 cP and a surface tension of 15 to 50 mN / m. . 前記コーテッドサンドが、その表面に、滑剤を更に含有していることを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の積層鋳型の製造方法。   The method for producing a laminated mold according to any one of claims 1 to 6, wherein the coated sand further contains a lubricant on the surface thereof. 前記滑剤の含有量が、前記コーテッドサンドにおける水ガラスの固形分の100質量部に対して、0.1〜10.0質量部の割合であることを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載の積層鋳型の製造方法。   The content of the lubricant is 0.1 to 10.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid content of water glass in the coated sand. The manufacturing method of the lamination | stacking casting_mold | template of any one. 前記コーテッドサンドにおける含水分量が、水ガラスの固形分量の5〜55質量%であることを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れか1項に記載の積層鋳型の製造方法。   The method for producing a laminated mold according to any one of claims 1 to 8, wherein a moisture content in the coated sand is 5 to 55 mass% of a solid content of water glass. 前記砂層への水性媒体の散布が、インクジェット方式の散布装置を用いて行われることを特徴とする請求項1乃至請求項9の何れか1項に記載の積層鋳型の製造方法。
The method for producing a laminated mold according to any one of claims 1 to 9, wherein the dispersion of the aqueous medium on the sand layer is performed using an ink jet type spraying device.
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