JP2018153821A - 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 which makes a finally-obtained mold maintain high packing density, and exert excellent mold rigidity, and to provide the manufacturing method effective for the laminated mold which can improve the smoothness of a mold skin of a cast product.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 inorganic oxide particles having particle diameters smaller than that of the fire-resistance aggregate 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、そしてその形成される複数の砂層を積層して、一体化せしめることにより、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, a thin sand layer is formed and repeatedly cured into a predetermined shape one by one, and the plurality of sand layers thus formed are laminated and integrated. Thus, the present invention relates to a method of manufacturing a target sand mold having a three-dimensional shape.

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、それらレーザ方式や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 inkjet systems, the inkjet system manufacturing apparatus has the 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等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に調整することによって、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に吐出せしめると、積層造形による製造の性質上、例えば成形型で成形する場合等に比べると、立体造形粉体は加圧等によって充填されていないために、鋳型の密度は低くなり、鋳型の強度も、成形型で成形する場合に比べると悪くなるという問題があった。また、積層造形の性質上、鋳型の表面に、各層間の段差やズレが生じ易く、鋳物の鋳肌の平滑性が悪くなるという問題もあった。   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. However, when such a modeling liquid is discharged from the inkjet head to the three-dimensional model powder, manufacturing by additive manufacturing is performed. Compared to the case of molding with a mold, for example, the three-dimensional molded powder is not filled by pressurization etc., so the density of the mold is low, and the strength of the mold is also when molding with the mold There was a problem of getting worse. In addition, due to the properties of the layered modeling, there is a problem that steps and gaps between the layers are likely to occur on the surface of the mold, and the smoothness of the casting surface of the casting is deteriorated.

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、最終的に得られる鋳型が、高い充填密度を維持すると共に、優れた鋳型強度を発揮し得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ところは、鋳物の鋳肌の平滑性を向上させ得る積層鋳型の有効な製造法を提供することにある。   Here, the present invention has been made in the background of such circumstances, and the problem to be solved is that the mold finally obtained maintains a high packing density in the layered manufacturing. In addition, an object of the present invention is to provide an improved manufacturing method of a laminated mold capable of exhibiting excellent mold strength, and another object is to provide a laminate capable of improving the smoothness of a casting surface of a casting. The object is to provide an effective method for producing a mold.

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、耐火性骨材を、水ガラスと所定粒径の無機酸化物粒子とを含む被覆層にて、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 repeated studies by the present inventors on the additive manufacturing method, as a foundry sand, a fire-resistant aggregate is coated with a coating layer containing water glass and inorganic oxide particles having a predetermined particle diameter. In order to complete the present invention, it is found that the above-mentioned problems can be solved by using the coated sand formed and solidifying or curing the formed mold layer by spraying and heating an aqueous medium. It has come.

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、任意の組み合わせにおいて採用可能である。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得るものであ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. Further, it is understood that the aspects and technical features of the present invention are not limited to those described below, and can be recognized based on the description of the entire specification and the inventive concept described in the drawings. Should be.

(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に際して、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、該耐火性骨材 より小さな粒子径である無機酸化物粒子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法。
(2)前記無機酸化物粒子の平均粒子径(d1)に対して、前記耐火性骨材の平均粒子径 (d2)が、次式:
2×d1≦d2≦5000×d1
を満足す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法。
(3)前記無機酸化物粒子の平均粒子径が、0.1〜20μm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法。
(4)前記無機酸化物粒子が球状粒子であって、その短径/長径の比にて規定されるアス ペクト比が、0.5〜1.0であ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法。
(5)前記無機酸化物粒子が、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム及び酸化チタンからなる 群より選択される金属酸化物であることを特徴とする前記態様(1)乃至前記態様(
4)の何れか1つに記載の積層鋳型の製造法。
(6)前記無機酸化物粒子の含有量が、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、0.1〜500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(5)の何れか1つに記載の積層鋳型の製造法。
(7)前記水性媒体が、硬化促進剤、界面活性剤、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含んで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法。
(8)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(7)の何れか1つに記載の 積層鋳型の製造法。
(9)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(8)の何れか1つに記載の積層鋳型の製造法。
(10)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(
9)に記載の積層鋳型の製造法。
(11)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(10)の何れか1つに記載 の積層鋳型の製造法。
(12)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(11)の何れか1つに記載の積層 鋳型の製造法。
(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. When a solid mold or a hardened layer is laminated by repeating the operation of forming a hardened layer, the surface of the refractory aggregate is used as the coated sand. And a dry coated sand obtained by forming a coating layer containing inorganic oxide particles having a particle size smaller than that of the refractory aggregate together with water glass as a binder. A manufacturing method for laminated molds.
(2) With respect to the average particle diameter (d1) of the inorganic oxide particles, the average particle diameter (d2) of the refractory aggregate is represented by the following formula:
2 × d1 ≦ d2 ≦ 5000 × d1
The method for producing a laminated mold according to the aspect (1), wherein:
(3) The average particle diameter of the said inorganic oxide particle is 0.1-20 micrometers, The manufacturing method of the lamination | stacking mold as described in the said aspect (1) or the said aspect (2) characterized by the above-mentioned.
(4) The above aspect (1), wherein the inorganic oxide particles are spherical particles, and the aspect ratio defined by the ratio of the minor axis / major axis is 0.5 to 1.0. ) To the above aspect (
The manufacturing method of the lamination | stacking casting_mold | template as described in any one of 3).
(5) The aspect (1) to the aspect (1), wherein the inorganic oxide particles are a metal oxide selected from the group consisting of silicon dioxide, aluminum oxide, and titanium oxide.
4) The manufacturing method of the lamination | stacking mold as described in any one of 4).
(6) Content of the said inorganic oxide particle is a ratio of 0.1-500 mass parts with respect to 100 mass parts of solid content of the water glass in the said coated sand, The said aspect (1) characterized by the above-mentioned. The manufacturing method of the lamination | stacking mold as described in any one of the said aspect (5).
(7) The aspect (1) to the aspect (6), wherein the aqueous medium contains at least one of a curing accelerator, a surfactant, a humectant, a drying accelerator, and a preservative. ) A method for producing a laminated mold according to any one of the above.
(8) In any one of the above aspects (1) to (7), 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 laminated mold of description.
(9) The method for producing a laminated mold according to any one of the aspects (1) to (8), wherein the coated sand further contains a lubricant on the surface thereof.
(10) The above aspect, wherein the content of the lubricant is a ratio of 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 (
A method for producing a laminated mold according to 9).
(11) The laminated mold according to any one of the aspects (1) to (10), wherein the moisture content in the coated sand is 5 to 55 mass% of the solid content of water glass. Manufacturing method.
(12) The laminated mold according to any one of the aspects (1) to (11), wherein the dispersion of the aqueous medium on the sand layer is performed using an inkjet-type spraying device. Manufacturing method.

そして、このような本発明に従う積層鋳型の製造法によれば、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)乾態のコーテッドサンドが水分によって濡れることで、かかるコーテッドサンドの 主体となる耐火性骨材より小さな粒子径である無機酸化物粒子が、そのような耐火性 骨材の隙間内に集中して存在するようになり、これによって、充填性が効果的に向上 せしめられ得ることとなる。
(b)砂層を形成するコーテッドサンドの耐火性骨材の間に無機酸化物粒子が存在する石 垣構造が形成されることにより、熱固化乃至は硬化する粘結剤による接点数が多くな ることから、鋳造に際して金属溶湯の注入時の高圧にも耐える強度を有利に確保する ことが出来る。
(c)コーテッドサンド(耐火性骨材)と無機酸化物粒子とが石垣構造をなすことによっ て、コーテッドサンド間の隙間が効果的に低減せしめられ得ることとなり、以て溶湯 注入時の溶湯の差し込みを有利に防止することが出来、鋳物の鋳肌の平滑性を向上さ せることが出来る。
(d)無機酸化物粒子として球状粒子を用いた場合にあっては、充填性がより一層向上し て、強度を効果的に高め得ると共に、鋳物の鋳肌の平滑性を更に向上させることが出 来る。
And according to the manufacturing method of the lamination mold | type according to such this invention, the various effects as enumerated below can be show | played.
(A) When the dry coated sand is wetted by moisture, inorganic oxide particles having a particle size smaller than that of the refractory aggregate, which is the main component of the coated sand, are concentrated in the gaps between such refractory aggregates. As a result, the filling property can be effectively improved.
(B) By forming a stone wall structure with inorganic oxide particles between the refractory aggregates of the coated sand that forms the sand layer, the number of contacts due to the binder that hardens or hardens increases. Therefore, it is possible to advantageously secure the strength that can withstand the high pressure at the time of casting the molten metal during casting.
(C) Since the coated sand (refractory aggregate) and the inorganic oxide particles form a stone wall structure, the gap between the coated sands can be effectively reduced. Insertion can be advantageously prevented, and the smoothness of the casting surface of the casting can be improved.
(D) When spherical particles are used as the inorganic oxide particles, the filling property can be further improved, the strength can be effectively increased, and the smoothness of the casting surface of the casting can be further improved. Come out.

本発明に従う積層鋳型の製造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積層鋳型の製造法の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 of the manufacturing method of the lamination mold which consists of a process shown by FIGS. 本発明に従う積層鋳型の製造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 and formed 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、更に無機酸化物粒子を混合せしめ、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無機酸化物粒子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 (coated sand) used in the present invention is generally mixed with water glass in the state of an aqueous solution as a binder, and further mixed with inorganic oxide particles, to the refractory aggregate. And by evaporating moisture from the obtained mixture, in other words, by evaporating the moisture of the water glass in the state of an aqueous solution, the solid content of the water glass as a binder is produced. A dry coating layer containing inorganic oxide particles is formed on the surface of such a refractory aggregate at a predetermined thickness, and has a good room temperature fluidity It is.

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。また、コーテッドサンドの被覆層中に、水分を含む有機分(例えば、界面活性剤や保湿剤等)を添加剤として含有せしめた場合には、かかる有機分中の水分も加味して、含水分量を測定(算出)する必要がある。   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, is employable suitably. Specifically, the measuring method described in the column of Examples described later can be exemplified. In addition, when an organic component containing moisture (for example, a surfactant or a humectant) is added as an additive to the coated layer of the coated sand, the moisture content is also taken into account with the moisture in the organic component. Must be measured (calculated).

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。また、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. In addition, these fireproof aggregates may be fresh sand, or reclaimed sand or recovered sand that has been used once or more times as a molding sand for molding a mold. Even mixed sand made by adding fresh sand to the collected sand and mixing it can be anything. 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において、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 ratio of water glass in the whole binder is preferably 60% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, and most preferably. Is 90% 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 のモル比を調整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%程度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整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 is preferably about 20 to 50% by mass. It is desirable that it is contained in a proportion. 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 adjust the 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対して、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. A 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 becomes difficult to form a coating layer on the surface of the refractory aggregate, and the solidification or hardening of the coated sand during molding is difficult to proceed sufficiently. There is a fear. 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、かかる耐火性骨材より小さな粒子径の無機酸化物粒子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。このような、水ガラスを含む被覆層中に無機酸化物粒子を更に含むコーテッドサンドにて、砂層を形成し、その砂層のコーテッドサンドに対して、インクジェット等によって水性媒体が散布されると、被覆層中の無機酸化物粒子は、供給された水分によって溶液状となった水ガラスと共に、耐火性骨材間を効果的に流動して、耐火性骨材間の隙間に集中して存在する石垣構造が形成されるようになり、その結果、砂層を形成するコーテッドサンド間の充填性(密度)が有利に向上せしめられ得ることとなる。そして、そのような充填性がより向上した状態で、水ガラスが固化乃至は硬化せしめられることによって得られる鋳型にあっては、無機酸化物粒子が、隣接する耐火性骨材間の隙間に効果的に介在することとなり、以て、優れた強度を発揮するようになるのである。   By the way, in the coated sand used in the present invention, inorganic oxide particles having a particle diameter smaller than that of the refractory aggregate are further contained in the coating layer covering the surface of the refractory aggregate together with water glass. There is a big feature. When a sand layer is formed with the coated sand further containing inorganic oxide particles in the coating layer containing water glass, an aqueous medium is sprayed on the coated sand of the sand layer by inkjet or the like. The inorganic oxide particles in the layer, together with the water glass that has been made into a solution by the supplied water, effectively flow between the refractory aggregates and are concentrated in the gaps between the refractory aggregates. A structure is formed, and as a result, the filling property (density) between the coated sands forming the sand layer can be advantageously improved. In a mold obtained by solidifying or hardening the water glass with such improved filling properties, the inorganic oxide particles are effective in the gaps between adjacent refractory aggregates. Therefore, it exhibits excellent strength.

すなわち、本発明に従って、常温流動性を有する乾態のコーテッドサンドを用いて得られる鋳型においては、耐火性骨材と、無機酸化物粒子と、固化乃至は硬化した水ガラスとによって、石垣に類似した構造を呈することとなり、これにより、溶湯注入時の高圧にも耐え得る強度が発揮され得るのである。また、そのような石垣構造によって、溶湯注入時における溶湯の差し込みを効果的に防止することが出来、鋳物の鋳肌の平滑性を向上することが出来ることとなる。更には、高温の溶湯が鋳型内に注入されると、鋳型において耐火性骨材間を結合している水ガラスが膨張して薄肉になるが、耐火性骨材間には、無機酸化物粒子が存在しているところから、本発明にて得られる鋳型にあっては、耐火性骨材を繋ぐ水ガラスの層が更に薄くなり、そのために、水ガラスによる耐火性骨材間の結合作用が、水ガラスのみの被覆層を形成したコーテッドサンドを用いて得られる従来の積層鋳型と比較して、溶湯注入後から早期に崩壊し易くなるのであり、以て、鋳型の崩壊性も優れたものとなるのである。   That is, according to the present invention, in a mold obtained using dry coated sand having room temperature fluidity, it is similar to stone wall by refractory aggregate, inorganic oxide particles, and solidified or hardened water glass. Thus, the strength that can withstand the high pressure at the time of pouring the molten metal can be exhibited. Moreover, such a stone wall structure can effectively prevent the molten metal from being inserted when the molten metal is poured, and improve the smoothness of the casting surface of the casting. Furthermore, when high-temperature molten metal is injected into the mold, the water glass bonded between the refractory aggregates in the mold expands and becomes thin, but there are inorganic oxide particles between the refractory aggregates. Therefore, in the mold obtained in the present invention, the layer of water glass connecting the refractory aggregate is further thinned. Compared to the conventional laminated mold obtained by using coated sand with a coating layer of water glass only, it is easy to disintegrate early after the molten metal is poured, and the mold has excellent disintegration. It becomes.

ここで、本発明の常温流動性を有する乾態のコーテッドサンドにおいて、その被覆層に含有せしめられる無機酸化物粒子は、耐火性骨材よりも粒子径が小さいものであり、その平均粒子径が、好ましくは0.1〜20μmのもの、より好ましくは0.1〜10μmのもの、最も好ましくは0.5〜5.0μmのものが、用いられることとなる。また、本発明において、無機酸化物粒子の含有量は、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質量部の割合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。このように、所定の平均粒子径を有する無機酸化物粒子を、所定の割合において被覆層に含有せしめることにより、上記した効果をより有利に享受することが可能である。なお、無機酸化物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って測定される粒度分布より、求めることが可能である。   Here, in the dry coated sand having room temperature fluidity of the present invention, the inorganic oxide particles contained in the coating layer have a particle size smaller than that of the refractory aggregate, and the average particle size thereof is Preferably, 0.1 to 20 μm, more preferably 0.1 to 10 μm, and most preferably 0.5 to 5.0 μm are used. Moreover, in this invention, it is preferable that content of an inorganic oxide particle is a ratio of 0.1-500 mass parts with respect to 100 mass parts of solid content of the water glass in a coating layer, More preferably, it is 0. .3 to 300 parts by mass, more preferably 0.5 to 200 parts by mass, and most preferably 0.75 to 150 parts by mass. As described above, by incorporating inorganic oxide particles having a predetermined average particle diameter into the coating layer in a predetermined ratio, it is possible to enjoy the above-described effect more advantageously. The average particle size of the inorganic oxide particles can be obtained from the particle size distribution measured by a laser diffraction type particle size distribution measuring device or the like.

また、本発明にあっては、鋳型造形工程においてコーテッドサンドの砂層に対して水分が供給された際に、隣接する耐火性骨材間の隙間において、溶液状となった水ガラスと共に、無機酸化物粒子が効果的に流動して、耐火性骨材間に有利に介在するようにすべく、無機酸化物粒子の平均粒子径:d1と耐火性骨材の平均粒子径:d2とが、下記式(1)を満たすように調整することが好ましく、また下記式(2)を満たすことがより好ましく、更に下記式(3)を満たすことが最も好ましい。なお、耐火性骨材の形態は、球状である必要はなく、また平均粒子径については、レーザ回折式の粒度分布測定装置等によって測定される粒度分布より、求めることが可能である。
4×d1≦d2≦5000×d1 ・・・(1)
6×d1≦d2≦3000×d1 ・・・(2)
7×d1≦d2≦2500×d1 ・・・(3)
Further, in the present invention, when water is supplied to the sand layer of the coated sand in the mold forming process, in the gap between the adjacent refractory aggregates, together with the water glass in a solution state, inorganic oxidation is performed. The average particle size of the inorganic oxide particles: d1 and the average particle size of the refractory aggregate: d2 are as follows so that the product particles can effectively flow and intervene advantageously between the refractory aggregates. It is preferable to adjust so as to satisfy the formula (1), it is more preferable to satisfy the following formula (2), and it is most preferable to satisfy the following formula (3). The form of the refractory aggregate need not be spherical, and the average particle size can be determined from the particle size distribution measured by a laser diffraction type particle size distribution measuring device or the like.
4 × d1 ≦ d2 ≦ 5000 × d1 (1)
6 × d1 ≦ d2 ≦ 3000 × d1 (2)
7 × d1 ≦ d2 ≦ 2500 × d1 (3)

なお、本発明において用いられる無機酸化物粒子は、球状粒子でも、非球状粒子でも良いが、球状粒子である方が、本発明の特徴をよりよく発揮せしめ、特に良好な鋳肌を得ることが出来る点で、好ましいと言うことが出来る。そして、そのような球状粒子は、一般に認識される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が必要とされるものではないが、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、走査型電子顕微鏡を用いた観察において、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。なお、球状ではない無機酸化物粒子を用いた場合において、無機酸化物粒子の表面には突起や窪みが存在するところから、供給された水分によって溶液状となった水ガラスと共に、無機酸化物粒子が耐火性骨材間を流動しようとしても、そのような突起等が流動時に耐火性骨材や他の無機酸化物粒子とぶつかる等して、滑り止め作用が生じてしまい、耐火性骨材間への流動が妨げられる恐れがあり、そのため、充填性、ひいては鋳型の強度に影響をもたらす恐れがある。   The inorganic oxide particles used in the present invention may be either spherical particles or non-spherical particles. However, the spherical particles can better exhibit the characteristics of the present invention and obtain a particularly good casting surface. It can be said that it is preferable because it can be done. Such spherical particles only need to have a generally recognized spherical shape and are not necessarily required to have a true spherical shape, but usually have a sphericity of 0.5 or more. What is preferably 0.7 or more, more preferably 0.9 or more, is advantageously used. Here, the sphericity is an aspect ratio (ratio of minor axis / major axis) obtained from the projection shape of 10 single particles randomly selected in observation using a scanning electron microscope. Mean value. In addition, when inorganic oxide particles that are not spherical are used, the surface of the inorganic oxide particles has protrusions and depressions, so that the inorganic oxide particles are mixed with water glass that has become a solution by the supplied water. Even if it tries to flow between refractory aggregates, such protrusions will collide with refractory aggregates and other inorganic oxide particles at the time of flow, resulting in an anti-slip action, and between refractory aggregates. There is a risk that flow into the mold may be hindered, which may affect the filling properties and, consequently, the strength of the mold.

また、かかる無機酸化物粒子を構成する材質については、耐火性骨材よりも小さな粒子径である限りにおいて、特に限定されるものではないが、無機金属酸化物の粒子であることが、より好ましい。そのような無機金属酸化物粒子としては、有利には、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン等の粒子が、好適に用いられることとなる。これらは、単独で、又は2種類以上を混合して用いてもよい。なお、本発明において、二酸化ケイ素は、無機金属酸化物として扱うものとする。   The material constituting the inorganic oxide particles is not particularly limited as long as the particle diameter is smaller than that of the refractory aggregate, but is more preferably inorganic metal oxide particles. . As such inorganic metal oxide particles, particles of silicon dioxide, aluminum oxide, titanium oxide and the like are preferably used. You may use these individually or in mixture of 2 or more types. In the present invention, silicon dioxide is treated as an inorganic metal oxide.

ところで、本発明に従うコーテッドサンドにおいては、その被覆層中に、又はその表面に、上述した無機酸化物粒子の他にも、必要に応じて、公知の各種の添加剤を適宜に含有又は存在せしめることが出来る。   By the way, in the coated sand according to the present invention, in addition to the inorganic oxide particles described above, various known additives are appropriately contained or present in the coating layer or on the surface thereof, as necessary. I can do it.

例えば、そのような添加剤としては、特に、滑剤があり、コーテッドサンドの表面に、そのような滑剤を含有(存在)せしめることが、好ましく採用される。特に、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ところから、コーテッドサンドの流動性の向上させるために、滑剤の添加が推奨されるのである。   For example, as such an additive, there is a lubricant in particular, and it is preferably employed to contain (exist) such a lubricant on the surface of the coated sand. In particular, in the present invention, the addition of a lubricant is recommended in order to improve the fluidity of the coated sand since it is necessary to form a thin sand layer by thinly spreading the coated sand to a constant thickness. It is.

ここにおいて、かかる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く用いられることとなる。   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, and erucic acid amide; Alkylene fatty acid amides such as acid amide and ethylene 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; Hardened oil, graphite, molybdenum disulfide, talc, mica, etc. can be used. Among these, calcium stearate and the like are particularly preferably used.

なお、ここで用いられる滑剤の使用量としては、被覆層における水ガラス中の固形分量の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、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。   In addition, as a usage-amount of the lubricant used here, it is desirable that it is 0.1-10 mass parts with respect to 100 mass parts of solid content in the water glass in a coating layer, and 0.3-8 mass in particular among them. Part 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-mentioned effects may not be enjoyed advantageously, whereas if the amount of the lubricant is too large, the mold strength may decrease, Is not a good idea from a cost-effective perspective.

また、上記の添加剤の他の一つとして、界面活性剤を、例示することが出来る。この界面活性剤をコーテッドサンドにおける被覆層に含有せしめると、コーテッドサンドにおける水の浸透性、換言すればコーテッドサンドの水に対する濡れ性が、効果的に向上するようになるところから、コーテッドサンドにて形成される薄い砂層に対して、従来より少量の水分を供給した場合であっても、かかる砂層の全体が有利に湿態化されて、湿潤状態と為され得ることとなる。このように、コーテッドサンドの水濡れ性が向上せしめられ、またコーテッドサンドへ添加する水分の量が少量に抑えられることから、積層体における各層の硬化のバラツキがなく、安定して積層されることとなると共に、得られる鋳型は、より優れた強度を発揮することとなるのである。   Moreover, surfactant can be illustrated as another one of said additive. When this surfactant is included in the coating layer of the coated sand, the water permeability in the coated sand, in other words, the wettability of the coated sand to the water is effectively improved. Even when a small amount of moisture is supplied to the thin sand layer to be formed, the entire sand layer is advantageously moistened and can be made wet. In this way, the wettability of the coated sand is improved, and the amount of moisture added to the coated sand is suppressed to a small amount, so there is no variation in the curing of each layer in the laminate, and the layer can be stably laminated. At the same time, the obtained mold exhibits more excellent strength.

そして、本発明においては、従来より公知の各種界面活性剤、例えば、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やフッ素系界面活性剤等の何れであっても、本発明の目的を阻害しない限りにおいて、使用することが可能である。ここで、シリコーン系界面活性剤とは、非極性部位としてシロキサン構造を有する界面活性剤を、またフッ素系界面活性剤とは、パーフルオロアルキル基を有する界面活性剤を、それぞれ指すものである。また、本発明における界面活性剤の含有量は、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、被覆層に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、使用量に応じた効果の向上が認められず、また界面活性剤の沸点によっては、水ガラスが乾態化する際に、界面活性剤が固体化せずに、コーテッドサンドが湿態となる恐れがあり、更には、費用対効果の観点より得策ではない。   In the present invention, various conventionally known surfactants such as cationic surfactants, anionic surfactants, amphoteric surfactants, nonionic surfactants, silicone surfactants, Any fluorosurfactant can be used as long as the object of the present invention is not impaired. Here, the silicone-based surfactant refers to a surfactant having a siloxane structure as a nonpolar site, and the fluorine-based surfactant refers to a surfactant having a perfluoroalkyl group. In addition, the content of the surfactant in the present invention is desirably 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 coating layer, and more preferably 0.5 to 0.5 parts by mass. To 15.0 parts by mass, particularly preferably 0.75 to 12.5 parts by mass. In addition, if the amount of the surfactant contained in the coating layer is too small, there is a possibility that the above-mentioned effects cannot be enjoyed advantageously. On the other hand, even if the amount of the surfactant is too large, the amount used is too large. Depending on the boiling point of the surfactant, there is a risk that when the water glass is dried, the surfactant does not solidify and the coated sand becomes wet. Moreover, it is not a good idea from the viewpoint of cost effectiveness.

また、本発明のコーテッドサンドにおける被覆層には、保湿剤が、更に含有せしめられていてもよい。水ガラス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湿潤性を、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。なお、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、特に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、炭化水素類、糖類、タンパク質、無機化合物等を用いることが出来る。   Further, the coating layer of the coated sand of the present invention may further contain a humectant. By further containing a moisturizing agent in the coating layer containing water glass, the wettability of the coated sand wetted with moisture during mold molding is stabilized until solidified or cured by heating. Can be maintained. In addition, as for content of the moisturizing agent in this invention, it is desirable that it is a ratio of 0.1-20.0 mass parts with respect to 100 mass parts of solid content of the water glass in a coating layer, Especially 0.5- 15.0 parts by mass is more desirable, and most desirably 0.75 to 12.5 parts by mass. Moreover, as such a humectant, polyhydric alcohol, water-soluble polymer, hydrocarbons, saccharides, protein, inorganic compounds, and the like can be used.

ここにおいて、上記の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。また、水溶性高分子化合物としては、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。更に、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。更にまた、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出来ない糖類であり、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)であり、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を、単独で、又は2種類以上を混合して、用いることが出来る。   Here, 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. Further, examples of the hydrocarbons include aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, petroleum ether, petroleum benzyl, tetralin, decalin, tertiary amylbenzene, dimethylnaphthalene and the like. Furthermore, examples of the saccharide include monosaccharides, oligosaccharides, polysaccharides such as dextrin, and the like, among which saccharides are saccharides that cannot be decomposed into simpler saccharides by hydrolysis. , Preferably tricarbon sugar (monosaccharide having 3 carbon atoms) to decacarbon sugar (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 can be 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、有利に用いられることとなる。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。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 value will be used advantageously. 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. Moisturizers with 8-10 cP, preferably 0.8-5 cP, are advantageously used. On the other hand, a poorly water-soluble humectant exhibits an effect as a humectant when dispersed in water. Even if it is a poorly water-soluble humectant, it is 20% of the mass of water in normal temperature water. It is preferable that a moisturizing agent in an amount corresponding to 1 is added, stirred for 1 hour, the solution after stirring (a mixture of water and moisturizing agent) is filtered, and the viscosity of the obtained filtrate is within the above range Used. 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.

さらに、被覆層への添加剤の別の一つとしては、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が有利に向上せしめられ得るのである。なお、それらの中で、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、ホウ素の酸化物の使用が有効である。特に、その中でも、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、炭酸塩等があり、その中でも、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中の固形分に対して、一般に、0.5〜5質量%程度の割合において、用いられるのである。   Furthermore, as another additive for the coating layer, solid oxides and salts are also advantageously used. By containing these solid oxides and salts, the moisture resistance of the coated sand can be advantageously improved. Of these, as the solid oxide, it is effective to use oxides of silicon, zinc, magnesium, aluminum, calcium, lead, and boron, for example. In particular, among these, use of silicon dioxide, zinc oxide, aluminum oxide, and boron oxide is desirable. Of silicon dioxide, precipitated silicic acid and exothermic silicic acid are preferably used. On the other hand, as the salt, there are silicofluoride, silicate, phosphate, borate, tetraborate, carbonate, etc. Among them, zinc carbonate, basic zinc carbonate, potassium metaborate, tetraborate, etc. Use of sodium acid and potassium tetraborate is desirable. And these solid oxide and salt are generally used in the ratio of about 0.5-5 mass% with respect to the solid content in the water glass in the coating layer of a coated sand.

加えて、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。更に、離型剤として、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も使用可能である。そして、これらその他の添加剤は、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。   In addition, as another additive, it is also effective to include a coupling agent that strengthens the bond between the refractory aggregate and water glass. For example, a silane coupling agent, a zircon coupling agent, a titanium coupling agent Etc. can be used. Furthermore, as release agents, 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 An agent or the like can also be used. Each of these other additives is generally 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less with respect to 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、無機酸化物粒子や必要に応じて用いられる他の添加剤と共に、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、その被覆層に無機酸化物粒子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、水ガラスや無機酸化物粒子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な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所定の添加剤を投入(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 producing a dry coated sand having room temperature fluidity used in the present invention, generally, water glass as a binder is used for the refractory aggregate, inorganic oxide particles or necessary. It is kneaded or mixed with other additives that are used accordingly, and mixed uniformly to cover the surface of the refractory aggregate with water glass, and the coating layer is coated with inorganic oxide particles, etc. A method of forming a coating layer containing water glass, inorganic oxide particles and the like on the surface of the refractory aggregate by adding the above-mentioned additive and evaporating the water content of such water glass is employed. In such a technique, water vaporization of the coating layer needs to be performed quickly 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 addition, it is desirable to remove the water content within 5 minutes, and more preferably within 3 minutes after the addition (mixing) of the predetermined 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所定の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 method of kneading or mixing glass or a predetermined additive 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無機酸化物粒子や、必要に応じて用いられる他の添加剤、例えば界面活性剤や保湿剤等は、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、水ガラスと無機酸化物粒子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、無機酸化物粒子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 inorganic oxide particles contained in the coating layer containing water glass and other additives used as necessary, such as a surfactant and a moisturizing agent, are preliminarily added. It may be added to the refractory aggregate in a mixed state with glass and kneaded.At the time of kneading, it may be added and kneaded separately from the water glass. A time difference between them may be added and kneaded. Therefore, the coating layer in the coated sand according to the present invention is, for example, in a state where the water glass and the inorganic oxide particles are integrally integrated, or outward from the surface of the refractory aggregate. While the concentration of the solid content (nonvolatile content) gradually decreases or increases, the concentration of the additive such as the inorganic oxide particles 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に示される如く、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. In addition, as shown in FIGS. 1 to 3, the modeling apparatus includes a storage tank 16 for supplying the coated sand 14 positioned above the frame 10, and a discharge tank provided at the lower portion of the storage tank 16. The coated sand 14 supplied from the outlet 18 to the upper surface of the table 12 is thinly spread on the surface to a predetermined thickness to form a thin sand layer 20 and a predetermined liquid on the sand layer 20 by the ink jet method. An ink jet spraying device 26 serving as a selective spraying means for spraying on a part 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 and 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、水ガラスと無機酸化物粒子を含有しているため、かかるコーテッドサンド14が水分によって濡れることにより、水ガラスが砂粒間に凝集するようになることに伴って、無機酸化物粒子が耐火性骨材間の空間(隙間)内に集中することで、積層造形される鋳型の充填性が向上することとなる。また、砂粒間に凝集して、耐火性骨材間の空間内に無機酸化物粒子が集中することにより、コーテッドサンドは熱硬化した粘結剤により石垣構造をなし、以て高い鋳型の強度を得ることが出来るのである。   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, such water glass will aggregate between the sand grains. At this time, since the coated sand 14 contains water glass and inorganic oxide particles, when the coated sand 14 is wetted by moisture, the water glass is agglomerated between the sand grains, and thus, The oxide particles are concentrated in the space (gap) between the refractory aggregates, thereby improving the filling property of the mold to be layered. In addition, the aggregated sand grains and the inorganic oxide particles concentrate in the space between the refractory aggregates, so that the coated sand forms a stone wall structure with a thermosetting binder, thereby increasing the strength of the mold. You can get it.

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 ° C to 100 ° C, more preferably about 30 ° C to 95 ° C. In addition, when using the vapor | steam of an aqueous medium, it is preferable that it is 80 to 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、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、上記の界面活性剤や保湿剤、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20に水性媒体22が馴染み易くするために、その表面張力は、15〜50mN/mであればよく、20〜40mN/mがより望ましい。   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. Such water may contain an acid or an ester as a curing agent or a curing accelerator. Among them, sulfuric acid, hydrochloric acid, carbonic acid, and sulfonic acids are preferable as the acid, and γ-butyrolactone is preferable as the ester. Lactones such as ε-caprolactone, and esters derived from an alcohol having 1 to 10 carbon atoms and a carboxylic acid having 1 to 10 carbon atoms such as ethylene glycol diacetate, triacetin, diethylene glycol diacetate, and triethylene glycol diacetate. preferable. The alcohol having 1 to 10 carbon atoms may be monovalent or polyvalent. Further, drying accelerators for the above surfactants and moisturizers, and organic solvents such as alcohols such as methanol and ketones such as acetone and diacetone alcohol, PROXEL GXL [1, 2- A small amount of an antiseptic such as benzoisothiazol-3 (2H) -one] or PROXEL IB (polyhexamethylene biguanidine) can be added. 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, in order to make the aqueous medium 22 easily adapted to the sand layer 20, the surface tension may be 15 to 50 mN / m, and more preferably 20 to 40 mN / m.

<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、行なわれる(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。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 shown in 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. 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. It is only necessary to be able to heat to about 100 ° C., more preferably about 100 to 120 ° C., and since this does not cause much temperature difference in the sand layer 20, warping of the hardened sand layer (20) can be effectively suppressed. . 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 ° C. to 300 ° C.) is also effective. It can be suppressed. 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ように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 replacing with heated air, carbon dioxide, gasified ester, or inert gas, and performing modeling in the substituted atmosphere. 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なってもよい。   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1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造形物36が製造されるのである。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)。このとき、コーテッドサンドは熱固化乃至硬化した粘結剤により石垣構造をなして結合されているところから、溶湯注入時の高圧にも耐える鋳型の強度を確保することが出来るのである。更には、溶湯の差し込みを抑制し、鋳物の鋳肌の平滑性を向上することが出来る特徴も発揮することとなる。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℃程度、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, the series of mold layer 34 forming steps including the first step, the second step, and the third step described above are set as one turn (cycle), and 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 desired three-dimensional shaped object 36 is manufactured. 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). At this time, the coated sand is bonded with a hardened or hardened binder to form a stone wall structure, so that it is possible to ensure the strength of the mold that can withstand the high pressure during molten metal injection. Furthermore, the feature which can suppress the insertion of a molten metal and can improve the smoothness of the casting surface of a casting will also be exhibited. Further, the obtained mold (36) may be further subjected to secondary firing in order to suppress variation in strength. As conditions for this secondary firing, it is performed for 5 minutes to 2 hours, preferably 10 minutes to 1 hour in a thermostat heated to about 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、平均粒子径、かさ比重、抗折強度、充填率、鋳肌の評価は、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, average particle diameter, bulk specific gravity, bending strength, filling rate, and casting surface of the coated sand (CS) obtained in Examples and Comparative Examples 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(W1)を、下記の式(4)より算出する。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(5)を用いて算出し、その後、CS中の水分量(W1)及びCSに対する水ガラスの固形分量(B1)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(6)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乃至表3においては、「含水分量」として示されている。
W1=[(M1−M2)/M3]×100 ・・・(4)
[W1:CS中の水分量(%)、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CSの質量(g )]
B1=[B2/(100+B2+I×B2/100)]×(100−W1) ・・・(5)
[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)、I:水ガラス固形分量の100部に対して添 加した無機酸化物粒子量(部)、W1:CS中の水分量(%)]
W2=(W1/B1)×100 ・・・(6)
[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中の水分量(%)、B1:CSに対する水ガラスの固形分量(%)]
-Measurement of water content with respect to solid content of water glass-
Each CS is weighed and accommodated in a crucible that has been baked and weighed, and the amount of moisture (W1) in the CS is calculated using the mass loss (%) after heating at 900 ° C. for 1 hour. It calculates from the following formula (4). 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 (5), and then the water content (W1) in CS and the solid content (B1) of the water glass with respect to CS, The water content relative to the solid content of water glass (CS water content relative to the solid content of water glass in the coating layer: W2) is calculated using the following equation (6). W2 calculated as described above is shown as “moisture content” in Tables 1 to 3 below.
W1 = [(M1-M2) / M3] × 100 (4)
[W1: Moisture content (%) in CS, M1: Total mass (g) of crucible and CS before firing, M2: Total mass (g) of crucible and CS after firing, M3: Mass of CS before firing (G)]
B1 = [B2 / (100 + B2 + I × B2 / 100)] × (100−W1) (5)
[B1: solid content (%) of water glass relative to CS, B2: solid content (part) of water glass added to 100 parts of sand, I: added to 100 parts of water glass solid content Inorganic oxide particle amount (parts), W1: moisture content in CS (%)]
W2 = (W1 / B1) × 100 (6)
[W2: Moisture content (%) of CS with respect to solid content of water glass in coating layer, W1: Moisture content (%) in CS, B1: Solid content (%) of water glass with respect to CS]

−平均粒子径−
日機装株式会社製のマイクロトラック粒度分布測定装置(製品名:MT3200II)を用いて、粒度分布から、積算値50%の粒子径を、平均粒子径(D50)として測定した。なお、実施例及び比較例で用いた球状粒子及び非球状粒子について、上記測定装置を用いて平均粒子径を測定したところ、各メーカーの公表値との間の誤差が10%以内であったため、以下において、球状粒子及び非球状粒子の平均粒子径は、それぞれメーカーの公表値を示す。
-Average particle size-
Using a Microtrac particle size distribution measuring device (product name: MT3200II) manufactured by Nikkiso Co., Ltd., the particle size at an integrated value of 50% was measured as an average particle size (D50) from the particle size distribution. In addition, for the spherical particles and non-spherical particles used in the examples and comparative examples, the average particle diameter was measured using the above measuring apparatus, and the error between the published values of each manufacturer was within 10%. In the following, the average particle diameters of the spherical particles and the non-spherical particles indicate the published values of the manufacturer.

−CSのかさ比重の測定−
JIS K6721−1995に準拠して実施した。n=3の測定を行い、平均値を求めた。具体的には、小数点以下2位まで秤量出来る秤を用いて、試料50.0gを正確に計量し、シャッタの付いた漏斗に入れた後、シャッタを開けて、メスシリンダへ静かに流入させる。メスシリンダの目盛を読み、コーテッドサンドの体積を測定する。コーテッドサンドのかさ比重を、下記の式(7)より求める。
CSのかさ比重(g/cm3 )=50.0(g)/コーテッドサンドの体積(cm3 ) ・・・(7)
-Measurement of bulk specific gravity of CS-
It carried out based on JIS K6721-1995. The measurement of n = 3 was performed and the average value was calculated | required. Specifically, using a scale capable of weighing to the second decimal place, accurately weigh 50.0 g of the sample, put it in a funnel with a shutter, open the shutter, and gently flow into the graduated cylinder. Read the scale of the graduated cylinder and measure the volume of the coated sand. The bulk specific gravity of the coated sand is obtained from the following equation (7).
CS bulk density (g / cm 3 ) = 50.0 (g) / volume of coated sand (cm 3 ) (7)

−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(8)により、算出する。
抗折強度(N/cm2 )=1.5×LW/ab2 ・・・(8)
[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). And the bending strength is calculated by the following formula (8) using the measured breaking load.
Folding strength (N / cm 2 ) = 1.5 × LW / ab 2 (8)
[L: distance between fulcrums (cm), W: breaking load (N), a: width of test piece (cm), b: thickness of test piece (cm)]

−充填率(%)の測定−
各CSを用いて、それぞれ積層造形して得られた、幅:1.0cm×高さ:1.0cm×長さ:6.0cmの大きさの鋳型を、それぞれ試験片として用いて、骨材の真比重に対する各試験片の比重(質量を試験片の体積で除して算出する)の割合を、下記の式(9)により、百分率で算出する。
充填率(%)={[各試験片の質量(g)/体積(cm3 )]
/骨材の真比重(g/cm3 )}×100 ・・・(9)
-Measurement of filling rate (%)-
Using each CS as a test piece, a mold having a size of width: 1.0 cm × height: 1.0 cm × length: 6.0 cm obtained by layered modeling is used as an aggregate. The ratio of the specific gravity of each test piece (calculated by dividing the mass by the volume of the test piece) with respect to the true specific gravity is calculated as a percentage by the following equation (9).
Filling rate (%) = {[mass (g) / volume (cm 3 ) of each test piece]
/ True specific gravity of aggregate (g / cm 3 )} × 100 (9)

−鋳肌判定−
先ず、各CSを用いて、積層造形により、上部に溶湯注入口を有する鋳肌評価試験用中空主型(キャビティ:60mm×60mm×60mm)を作製する。次に、この鋳肌評価試験用中空主型の溶湯注入口からアルミニウム合金溶湯(温度:710±5℃)を注湯し、凝固せしめた後、主型を壊して、鋳物を取り出す。そして、室温となったところで、目視により鋳物表面の砂の焼付きの有無について下記の判定基準に基づき鋳肌の評価を行う。砂の焼付きによる砂の付着がないものは、鋳物の鋳肌の平滑性が良好なものとなる。なお、外観についての目視による評価は、10名のパネラーが、成形された鋳物の外観を、以下の基準で、それぞれ評価し、その平均レベルで、評価を行う。また、本発明においては、△以上は鋳物として利用な可能な範囲とし、×を不合格とする。
◎:鋳物表面に、砂がほとんど付着していない。
○:鋳物表面に少し砂が付着しているが、手で擦ると取れる程度で、問題なく使用する ことが出来る。
△:鋳物表面に多く砂が付着しているが、後加工により、鋳物表面を修正すれば、使用 可能である。
×:鋳物表面に非常に多く砂が付着し、鋳物を後加工しても、使用不可能である。
-Casting surface judgment-
First, a hollow main mold for casting surface evaluation test (cavity: 60 mm × 60 mm × 60 mm) having a molten metal inlet on the upper part is produced by additive manufacturing using each CS. Next, molten aluminum alloy (temperature: 710 ± 5 ° C.) is poured from the melt inlet of the hollow main mold for cast surface evaluation test and solidified, then the main mold is broken and the casting is taken out. Then, when the room temperature is reached, the cast skin is evaluated based on the following criteria for the presence or absence of seizure of sand on the casting surface. When the sand does not adhere to the surface due to seizure, the smoothness of the casting surface of the casting is good. In addition, the visual evaluation about an external appearance WHEREIN: Ten panelists evaluate the external appearance of the shape | molded casting by the following references | standards, respectively, and evaluate by the average level. Moreover, in this invention, more than (triangle | delta) is made into the range which can be utilized as a casting, and x is set as rejection.
A: Sand hardly adheres to the casting surface.
○: Sand is slightly adhered to the casting surface, but it can be used without any problem as long as it can be removed by rubbing by hand.
Δ: A lot of sand adheres to the casting surface, but it can be used if the casting surface is modified by post-processing.
X: A lot of sand adheres to the casting surface, and even if the casting is post-processed, it cannot be used.

−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、平均粒子径:126.5μm)を準備すると共に、粘結剤たる水ガラスとして、市販品である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)の割合で添加せしめ、また無機酸化物粒子として、非球状二酸化ケイ素粒子であるシリカパウダーPL(商品名、株式会社丸東、平均粒子径:1.5μm)を0.3部(水ガラスの固形分100部に対して10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(水ガラスの固形分100部に対して1部)を加えて撹拌混合した後に取り出すことにより、常温流動性を有する乾態のコーテッドサンド:CS1を得た。かかる混練後のCS1の含水分量を測定したところ、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-
As refractory aggregate, Lunamos # 110 (trade name, manufactured by Kao Quaker Co., Ltd., average particle size: 126.5 μm), which is a commercially available artificial sand for casting, is prepared, and a commercially available product as water glass as a binder. No. 2 sodium silicate (trade name, manufactured by Fuji Chemical Co., Ltd., SiO 2 / Na 2 O molar ratio: 2.5, solid component: 41.3%) was prepared. And after heating said lunamos # 110 to the temperature of about 180 degreeC, it throws into a whirl mixer (product made from Enshu Iron Works Co., Ltd.), Furthermore, the said water glass is made into 7 parts with respect to 100 parts of lunamos # 110. It was added at a ratio of 26 parts (solid component: 3.0 parts), and silica powder PL (trade name, Maruto Co., Ltd., average particle diameter: 1.5 μm) as non-spherical silicon dioxide particles as inorganic oxide particles. ) At a ratio of 0.3 parts (10 parts with respect to 100 parts of the solid content of water glass) and kneading for 3 minutes to evaporate the water, while stirring and mixing until the sand granule collapses Further, 0.03 part of calcium stearate (1 part with respect to 100 parts of water glass solid content) was added, stirred and mixed, and then taken out to obtain dry coated sand having room temperature fluidity: CS It was obtained. When the moisture content of CS1 after such kneading was measured, 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−
添加する無機酸化物粒子を、非球状二酸化ケイ素粒子であるシリカパウダーT−3(商品名、株式会社丸東、平均粒子径:7.9μm)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。そして、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
Except that the inorganic oxide particles to be added were silica powder T-3 (trade name, Maruto Co., Ltd., average particle size: 7.9 μm), which is non-spherical silicon dioxide particles, the same as in Production Example 1 above. According to the procedure, dry coated sand: CS2 having room temperature fluidity was obtained. And when the moisture content of obtained CS2 was computed, it was the quantity equivalent to 29 mass% of solid content of the water glass in a coating layer.

−乾態CSの製造例3−
添加する無機酸化物粒子を、非球状二酸化ケイ素粒子であるシリカパウダーT−1(商品名、株式会社丸東、平均粒子径:17.8μm)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。そして、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28質量%に相当する量であった。
-Production example of dry CS 3-
Except that the inorganic oxide particles to be added were silica powder T-1 (trade name, Maruto Co., Ltd., average particle size: 17.8 μm) which is non-spherical silicon dioxide particles, the same as in Production Example 1 above. According to the procedure, dry coated sand: CS3 having room temperature fluidity was obtained. And when the moisture content of obtained CS3 was computed, it was the quantity equivalent to 28 mass% of solid content of the water glass in a coating layer.

−乾態CSの製造例4−
添加する無機酸化物粒子を、非球状酸化チタン粒子であるKA−10(商品名、チタン工業株式会社製、平均粒子径:0.4μm)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:CS4を得た。この得られた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
The same procedure as in Production Example 1 except that the inorganic oxide particles to be added were KA-10 (trade name, manufactured by Titanium Industry Co., Ltd., average particle size: 0.4 μm) which is non-spherical titanium oxide particles. Thus, dry coated sand CS4 having room temperature fluidity was obtained. 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−
粘結剤たる水ガラスとして、市販品の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、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:CS5を得た。この得られた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30質量%に相当する量であった。
-Production example of dry CS-
As water glass as a binder, commercially available 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%) was used. The addition amount was 6.19 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. A dry coated sand having fluidity: CS5 was obtained. When the moisture content of the obtained CS5 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6−
粘結剤たる水ガラスとして、市販品の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、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:CS6を得た。この得られた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28質量%に相当する量であった。
-Production example 6 of dry CS-
As water glass as a binder, commercially available 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%) was used. According to the same procedure as in Production Example 2, except that the addition amount was 7.89 parts (solid component: 3.0 parts) with respect to 100 parts of the refractory aggregate (Lunamos # 110). Dry coated sand having CS: CS6 was obtained. When the moisture content of the obtained CS6 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7−
添加する無機酸化物粒子を、球状二酸化ケイ素粒子であるエルケムマイクロシリカ(商品名、エルケム・ジャパン株式会社製、平均粒子径:0.15μm、真球度:0.96)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:CS7を得た。この得られた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28質量%に相当する量であった。
-Production Example 7 of Dry CS-
Except that the inorganic oxide particles to be added were Elchem microsilica (trade name, manufactured by Elchem Japan Co., Ltd., average particle diameter: 0.15 μm, sphericity: 0.96), which are spherical silicon dioxide particles, According to the same procedure as in Production Example 1, 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 28% by mass of the solid content of water glass in the coating layer.

−乾態CSの製造例8−
添加する無機酸化物粒子を、球状二酸化ケイ素粒子であるHS311(商品名、新日鉄住金マテリアルズ株式会社製、平均粒子径:2.2μm、真球度:0.98)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:CS8を得た。この得られた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28質量%に相当する量であった。
-Production Example 8 of Dry CS-
Except that the inorganic oxide particles to be added are spherical silicon dioxide particles HS311 (trade name, manufactured by Nippon Steel & Sumikin Materials Co., Ltd., average particle size: 2.2 μm, sphericity: 0.98) According to the same procedure as in Production Example 1, dry coated sand: CS8 having room temperature fluidity was obtained. When the moisture content of the obtained CS8 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9−
添加する無機酸化物粒子を、球状二酸化ケイ素粒子であるHS312(商品名、新日鉄住金マテリアルズ株式会社製、平均粒子径:9.5μm、真球度:0.96)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:CS9を得た。この得られた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28質量%に相当する量であった。
-Production example 9 of dry CS-
Except that the inorganic oxide particles to be added are HS312 (trade name, manufactured by Nippon Steel & Sumikin Materials Co., Ltd., average particle size: 9.5 μm, sphericity: 0.96) which are spherical silicon dioxide particles. According to the same procedure as in Production Example 1, dry coated sand: CS9 having room temperature fluidity was obtained. When the moisture content of the obtained CS9 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10−
添加する無機酸化物粒子を、球状二酸化ケイ素粒子であるHS206(商品名、新日鉄住金マテリアルズ株式会社製、平均粒子径:12.0μm、真球度:0.97)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:CS10を得た。この得られた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28質量%に相当する量であった。
-Production example 10 of dry CS-
Except that the inorganic oxide particles to be added are spherical silicon dioxide particles HS206 (trade name, manufactured by Nippon Steel & Sumikin Materials Co., Ltd., average particle size: 12.0 μm, sphericity: 0.97). According to the same procedure as in Production Example 1, dry coated sand: CS10 having room temperature fluidity was obtained. When the moisture content of the obtained CS10 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11−
添加する無機酸化物粒子を、球状二酸化ケイ素粒子であるサンスフェアNP−200(商品名、AGCエスアイテック株式会社製、平均粒子径:18.2μm、真球度:0.97)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:CS11を得た。この得られたCS11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 11 of Dry CS-
Other than adding the inorganic oxide particles to be added to Sunsphere NP-200 (trade name, manufactured by AGC S-Tech Co., Ltd., average particle size: 18.2 μm, sphericity: 0.97), which are spherical silicon dioxide particles. Followed the same procedure as in Production Example 1 to obtain dry coated sand CS11 having room temperature fluidity. When the moisture content of the obtained CS11 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12−
添加する無機酸化物粒子を、球状酸化アルミニウム粒子であるAZ2−75(商品名、新日鉄住金マテリアルズ株式会社製、平均粒子径:2.5μm、真球度:0.95)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:CS12を得た。この得られたCS12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 12 of dry CS-
Except that the inorganic oxide particles to be added were AZ2-75 (trade name, manufactured by Nippon Steel & Sumikin Materials Co., Ltd., average particle size: 2.5 μm, sphericity: 0.95) which are spherical aluminum oxide particles. According to the same procedure as in Production Example 1, dry coated sand CS12 having room temperature fluidity was obtained. When the moisture content of the obtained CS12 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13−
添加する無機酸化物粒子を、球状酸化チタン粒子であるSG−TO200(商品名、Sukgyung AT Co.,Ltd.製、平均粒子径:0.2μm、真球度:0.93)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:CS13を得た。この得られたCS13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 13 of dry CS-
The inorganic oxide particles to be added are SG-TO200 (trade name, manufactured by Sukgyung AT Co., Ltd., average particle size: 0.2 μm, sphericity: 0.93), which is spherical titanium oxide particles. Followed the same procedure as in Production Example 1 to obtain dry coated sand CS13 having room temperature fluidity. When the moisture content of the obtained CS13 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14−
粘結剤たる水ガラスとして、市販品の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、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10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:CS14を得た。この得られたCS14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 14 of dry CS-
As water glass as a binder, commercially available 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%) was used. The addition amount was set to 6.19 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 10 above. A dry coated sand having fluidity: CS14 was obtained. When the moisture content of the obtained CS14 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15−
粘結剤たる水ガラスとして、市販品の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、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10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:CS15を得た。この得られたCS15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 15 of dry CS-
As water glass as a binder, commercially available 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%) was used. According to the same procedure as in Production Example 10, except that the addition amount was 7.89 parts (solid component: 3.0 parts) with respect to 100 parts of the refractory aggregate (Lunamos # 110), room temperature fluidity Dry coated sand having CS: CS15 was obtained. When the moisture content of the obtained CS15 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16−
添加する無機酸化物粒子の添加量を1.5部(水ガラスの固形分100部に対して50部)にしたこと以外は、上記製造例10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:CS16を得た。この得られたCS16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 16 of dry CS-
Except that the added amount of the inorganic oxide particles to be added was 1.5 parts (50 parts with respect to 100 parts of the solid content of water glass), a dry solution having room temperature fluidity was prepared according to the same procedure as in Production Example 10 above. Coated sand: CS16 was obtained. When the moisture content of the obtained CS16 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17−
添加する無機酸化物粒子の添加量を3.0部(水ガラスの固形分100部に対して100部)にしたこと以外は、上記製造例10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:CS17を得た。この得られたCS17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 17 of dry CS-
Except that the added amount of the inorganic oxide particles to be added was 3.0 parts (100 parts with respect to 100 parts of the solid content of water glass), a dry solution having room temperature fluidity was prepared according to the same procedure as in Production Example 10 above. Coated sand of state: CS17 was obtained. When the moisture content of the obtained CS17 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18−
無機酸化物粒子を添加しないこと以外は、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:CS18を得た。この得られたCS18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 18 of dry CS-
Except that the inorganic oxide particles were not added, dry coated sand: CS18 having room temperature fluidity was obtained according to the same procedure as in Production Example 1 above. When the moisture content of the obtained CS18 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19−
無機酸化物粒子を添加しないこと以外は、上記製造例5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:CS19を得た。この得られたCS19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 19 of dry CS-
Except that the inorganic oxide particles were not added, dry coated sand: CS19 having room temperature fluidity was obtained according to the same procedure as in Production Example 5 above. When the moisture content of the obtained CS19 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20−
無機酸化物粒子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:CS20を得た。この得られたCS20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 20 of dry CS-
Except that the inorganic oxide particles were not added, dry coated sand: CS20 having room temperature fluidity was obtained according to the same procedure as in Production Example 6 above. When the moisture content of the obtained CS20 was calculated, it was an amount corresponding to 28% 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CS1〜20について、それぞれ、前述のコーテッドサンドのかさ比重の評価方法に従って、かさ比重を測定し、それらの結果を、それらCSが用いられた実施例及び比較例における評価の一つとして、表1〜3に併せ示した。   Next, for the dry CS1-20 obtained above, according to the method for evaluating the bulk specific gravity of the coated sand described above, the bulk specific gravity was measured, and the results thereof were used in Examples and Comparative Examples in which the CS was used. As one of the evaluations, Tables 1 to 3 also show.

−実施例1−
先に準備したCS1を用いて、所定の積層鋳型造形装置により、図1〜図5に示される実施形態に従って、所定の積層鋳型(36)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(14)を、かかるテーブル(12)上に薄く平面展開した砂層(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)部位を湿らせた。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
A predetermined laminated mold (36) was modeled according to the embodiment shown in FIGS. 1 to 5 using a predetermined laminated mold modeling apparatus using CS1 prepared in advance. That is, first, in the first step, the table (12) is slid downward by 0.3 mm, and then a CS1 (14) is formed on the table (12) to form a thin sand layer (20), and then In the second step, such an aqueous medium is obtained 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. The sand layer (20) part of the sprayed area of (22) was moistened. 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)が所定の高さになるまで、鋳型層(34)の積層造形操作を繰り返し行なった。その後、かかる積層鋳型造形装置から、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測定、充填率測定及び鋳肌判定を行い、それらの結果を、下記表1に示した。   Then, using the series of steps including the first step and the second step as one turn, until the thickness (height) of the laminated mold (modeled object 36) reaches a predetermined height, the mold layer The layered manufacturing operation (34) was repeated. Then, CS1 which is not solidified or hardened is removed from the laminated mold shaping 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 measurement of this obtained lamination mold, the filling rate measurement, and the casting skin determination were performed, and those results were shown in following Table 1.

−実施例2〜17、比較例1〜3−
CS1をそれぞれCS2〜20に代えて、実施例1と同様にして、鋳型の積層造形を行い、その得られた積層造形物を、150℃の温度で、10分間焼成することにより、目的とする積層鋳型(36)を製造した。なお、比較例1〜3において用いられたCS18〜20は、何れも、無機酸化物粒子が添加されていないものである。そして、その得られた積層鋳型の抗折強度測定、充填率測定及び鋳肌判定を行い、それらの結果を、下記表1〜表3に示した。
-Examples 2 to 17 and Comparative Examples 1 to 3
CS1 is replaced with CS2-20, respectively, and the layered modeling of the mold is performed in the same manner as in Example 1, and the resulting layered molded product is fired at a temperature of 150 ° C. for 10 minutes for the purpose. A laminated mold (36) was produced. In addition, as for CS18-20 used in Comparative Examples 1-3, as for all, inorganic oxide particle is not added. And the bending strength measurement of the obtained lamination mold, filling rate measurement, and cast skin judgment were performed, and those results were shown in the following Table 1-Table 3.

Figure 2018153821
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これら表1〜表3の結果の対比より明らかな如く、本発明に従って、所定の無機酸化物粒子を、水ガラスと共に含有せしめてなる被覆層を有するコーテッドサンド:CS1〜CS17を用いて、積層造形することにより、抗折強度が高く、且つ充填率も高い、良好な鋳肌を与える積層鋳型を得ることが出来ることが認められる。しかも、無機酸化物粒子として、球状粒子を用いることにより、それらの特性は更に向上せしめられ得ることも明らかとなった。   As is clear from the comparison of the results in Tables 1 to 3, according to the present invention, using the coated sand: CS1 to CS17 having a coating layer containing predetermined inorganic oxide particles together with water glass, additive manufacturing is performed. By doing so, it is recognized that it is possible to obtain a laminated mold giving a good casting surface with a high bending strength and a high filling rate. In addition, it has also been clarified that by using spherical particles as the inorganic oxide particles, their characteristics can be further 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 (12)

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に際して、
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、該耐火性骨材より小さな粒子径である無機酸化物粒子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. By repeating the operation of forming a layer and then laminating the solidified layer or the hardened layer, when producing a desired three-dimensional laminated mold,
As the coated sand, it is obtained by forming a coating layer containing inorganic oxide particles having a particle diameter smaller than that of the refractory aggregate, together with water glass as a binder, on the surface of the refractory aggregate. A method for producing a laminated mold characterized by using dry coated sand.
前記無機酸化物粒子の平均粒子径(d1)に対して、前記耐火性骨材の平均粒子径(d2)が、次式:
2×d1≦d2≦5000×d1
を満足することを特徴とする請求項1に記載の積層鋳型の製造法。
The average particle diameter (d2) of the refractory aggregate with respect to the average particle diameter (d1) of the inorganic oxide particles is expressed by the following formula:
2 × d1 ≦ d2 ≦ 5000 × d1
The method for producing a laminated mold according to claim 1, wherein:
前記無機酸化物粒子の平均粒子径が、0.1〜20μm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法。   The average particle diameter of the said inorganic oxide particle is 0.1-20 micrometers, The manufacturing method of the lamination mold of Claim 1 or Claim 2 characterized by the above-mentioned. 前記無機酸化物粒子が球状粒子であって、その短径/長径の比にて規定されるアスペクト比が、0.5〜1.0であることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の積層鋳型の製造法。   The inorganic oxide particles are spherical particles, and the aspect ratio defined by the ratio of the minor axis / major axis is 0.5 to 1.0. The manufacturing method of the lamination mold of any one. 前記無機酸化物粒子が、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム及び酸化チタンからなる群より選択される金属酸化物であることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の積層鋳型の製造法。   5. The laminated mold according to claim 1, wherein the inorganic oxide particles are a metal oxide selected from the group consisting of silicon dioxide, aluminum oxide, and titanium oxide. Manufacturing method. 前記無機酸化物粒子の含有量が、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、0.1〜500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5の何れか1項に記載の積層鋳型の製造法。   The content of the inorganic oxide particles is a ratio of 0.1 to 500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid content of water glass in the coated sand. A method for producing a laminated mold according to any one of the above. 前記水性媒体が、硬化促進剤、界面活性剤、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含んで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法。   The said aqueous medium contains at least any one of a hardening accelerator, surfactant, a moisturizer, a drying accelerator, and an antiseptic | preservative, The any one of Claim 1 thru | or 6 characterized by the above-mentioned. The manufacturing method of the laminated mold of description. 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7の何れか1項に記載の積層鋳型の製造法。   The method for producing a laminated mold according to any one of claims 1 to 7, 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8の何れか1項に記載の積層鋳型の製造法。   The method for producing a laminated mold according to any one of claims 1 to 8, wherein the coated sand further contains a lubricant on a 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9に記載の積層鋳型の製造法。   The laminated mold according to claim 9, 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. Manufacturing method. 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10の何れか1項に記載の積層鋳型の製造法。   The method for producing a laminated mold according to any one of claims 1 to 10, wherein the moisture content in the coated sand is 5 to 55 mass% of the 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11の何れか1項に記載の積層鋳型の製造法。
The method for producing a laminated mold according to any one of claims 1 to 11, wherein the dispersion of the aqueous medium on the sand layer is performed using an ink jet type spraying device.
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