JP2022049583A - Gypsum for casting - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属造形物を鋳造するための鋳造用石膏型の構成材料である鋳造用石膏に関する。 The present invention relates to casting gypsum, which is a constituent material of a casting gypsum mold for casting a metal model.
従来、アルミニウム合金、亜鉛合金、マグネシウム合金、貴金属などの低融点金属からなる金属造形物を溶湯から鋳造するために用いる鋳造用石膏型において、それを構成する材料である鋳造用石膏は、強度を高め且つ乾燥時の変形を抑制するための骨材として珪砂（シリカ）が用いられていた。特許文献１および特許文献２に記載された鋳造用石膏型がそれである。 Conventionally, in a casting plaster mold used for casting a metal shaped object made of a low melting point metal such as an aluminum alloy, a zinc alloy, a magnesium alloy, or a noble metal from a molten metal, the casting plaster which is a constituent material has strength. Silica sand (silica) has been used as an aggregate for increasing and suppressing deformation during drying. It is the plaster mold for casting described in Patent Document 1 and Patent Document 2.
これら鋳造用石膏型に用いられる鋳造用石膏は、加水されると速やかに硬化して石膏（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）となる性質を有する半水石膏（ＣａＳＯ４・１／２Ｈ２Ｏ）が成分として含まれる粉体材料であり、通常、粉重量に対して２０～８０ｗｔ％の水を用いて混練し、成形型に流し込んだ後に乾燥・硬化させられる。タイヤなど大型の製品を成形するために用いる大型の金型を製造する場合には、鋳造用石膏型も大型となるため、工数低減の観点から、鋳造用石膏型内に気泡を設けて軽量化することもある。 The casting gypsum used for these casting gypsum molds is a semi - hydrated gypsum (CaSO 4.1 / 2H 2 O) that has the property of quickly hardening to gypsum (CaSO 4.2H 2 O) when water is added. It is a powder material contained as a component, and is usually kneaded with 20 to 80 wt% of water with respect to the weight of the powder, poured into a molding die, and then dried and cured. When manufacturing a large mold used for molding large products such as tires, the plaster mold for casting is also large, so from the viewpoint of reducing man-hours, air bubbles are provided in the plaster mold for casting to reduce the weight. Sometimes.
ところで、近年、鋳造される金属製品の形状が複雑化し且つ微細化する傾向があるとともに、鋳造に用いられる金属材料が多様化する傾向がある。このため、鋳造時において金属の固形化が一層不規則となり易く、鋳造された金属製品内に鬆（ス）が発生するという問題が顕著となった。 By the way, in recent years, the shape of a metal product to be cast tends to be complicated and miniaturized, and the metal material used for casting tends to be diversified. For this reason, the solidification of the metal tends to be more irregular during casting, and the problem that voids are generated in the cast metal product has become remarkable.
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、鋳造された金属製品内に鬆（ス）が発生することが抑制される鋳造用石膏を提供することにある。 The present invention has been made in the background of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a gypsum for casting in which the generation of voids (su) is suppressed in a cast metal product. It is in.
本発明者等は、上記事情を背景として、鋳造された金属製品内に鬆（ス）が発生することが抑制される鋳造用石膏を得るべく、種々検討を行った結果、鋳造用石膏型の熱伝導率に着目し、鋳造用石膏に混入する骨材としてセラミック材料の粒径を工夫すると、鋳造用石膏型の熱伝導率が高められ、鋳造された金属製品内に発生する鬆（ス）が好適に抑制されるという事実を見出した。本発明は、斯かる知見に基づいて為されたものである。 Against the background of the above circumstances, the present inventors have conducted various studies in order to obtain a gypsum for casting in which the generation of gypsum in the cast metal product is suppressed. Focusing on the thermal conductivity and devising the particle size of the ceramic material as the aggregate mixed in the casting gypsum, the thermal conductivity of the casting gypsum mold will be increased and the voids generated in the cast metal product will be increased. Has been found to be suitably suppressed. The present invention has been made based on such findings.
すなわち、第１発明の要旨とするところは、耐火物から構成される骨材を含む鋳造用石膏であって、前記骨材は、平均体積粒径が３０～５０μｍであり且つタップ密度が０．９５～１．３０ｇ／ｃｍ３であることにある。 That is, the gypsum of the first invention is a casting gypsum containing an aggregate composed of a refractory, and the aggregate has an average volume particle size of 30 to 50 μm and a tap density of 0. It is 95 to 1.30 g / cm 3 .
第２発明の要旨とするところは、第１発明において、前記骨材は、酸化アルミニウム粉体であって、２５～７５ｗｔ％の割合で含まれることにある。 The gist of the second invention is that, in the first invention, the aggregate is aluminum oxide powder and is contained in a proportion of 25 to 75 wt%.
第３発明の要旨とするところは、鋳込み型内に流し込むために第１発明又は第２発明の鋳造用石膏を混練するに際して２５～１００％の混水量（石膏１００ｇ当たりの水の量（ｇ））が用いられた鋳造用石膏スラリーであることにある。 The gypsum of the third invention is that when the casting gypsum of the first invention or the second invention is kneaded for pouring into the casting mold, the amount of mixed water is 25 to 100% (the amount of water per 100 g of gypsum (g)). ) Is used in the gypsum slurry for casting.
第４発明の要旨とするところは、第３発明の鋳造用石膏スラリーが鋳込み型内で硬化された、前記鋳込み型の形状を有する鋳造用石膏型であることにある。 The gypsum of the fourth invention is a casting gypsum mold having the shape of the casting mold, in which the casting gypsum slurry of the third invention is cured in the casting mold.
第１発明の鋳造用石膏によれば、前記骨材は、平均体積粒径が３０～５０μｍであり且つタップ密度が０．９５～１．３０ｇ／ｃｍ３であることから、鋳造用石膏型の熱伝導率が高められるので、鋳造時において金属の固形化が均一となり易く、鋳造された金属製品内の鬆（ス）の発生が抑制される。 According to the gypsum for casting of the first invention, since the aggregate has an average volumetric particle size of 30 to 50 μm and a tap density of 0.95 to 1.30 g / cm 3 , it is a gypsum mold for casting. Since the thermal conductivity is increased, the solidification of the metal tends to be uniform during casting, and the generation of gypsum in the cast metal product is suppressed.
第２発明の鋳造用石膏によれば、前記骨材は、酸化アルミニウム粉体であって、２５～７５ｗｔ％の割合で鋳造用石膏に含まれる。これにより、珪砂（シリカ）よりも大幅に高い熱伝導率を有する酸化アルミニウム粉体が２５～７５ｗｔ％の割合で鋳造用石膏に含まれるので、熱伝導率が高められた鋳造用石膏型において、鋳造時の金属の固形化が均一となり易く、鋳造された金属製品内に鬆（ス）の発生が抑制される。酸化アルミニウム粉体の割合が２５ｗｔ％よりも小さいと、石膏の熱伝導率が不足し、鋳造された金属製品内に鬆（ス）が発生する。逆に７５重量％よりも大きいと、相対的に鋳造型を形成する半水石膏の割合が減少するため、鋳造型全体の強度が低下する。 According to the gypsum for casting of the second invention, the aggregate is aluminum oxide powder and is contained in the gypsum for casting at a ratio of 25 to 75 wt%. As a result, aluminum oxide powder, which has a significantly higher thermal conductivity than silica sand (silica), is contained in the casting plaster at a ratio of 25 to 75 wt%. The solidification of the metal during casting tends to be uniform, and the generation of voids (su) in the cast metal product is suppressed. If the proportion of aluminum oxide powder is less than 25 wt%, the thermal conductivity of gypsum will be insufficient and voids will be generated in the cast metal product. On the contrary, when it is larger than 75% by weight, the ratio of the hemihydrate gypsum forming the casting mold is relatively reduced, so that the strength of the entire casting mold is lowered.
第３発明の鋳造用石膏スラリーによれば、スラリー化するための混練に際して２５～１００％の混水量（石膏１００ｇ当たりの水の量（ｇ））が用いられている。これにより、鋳込みについて適度の粘度を有する鋳造用石膏スラリーが得られるので、鋳造用石膏スラリーを流し込む作業において、作業能率が高められる。混水量が２０％を下回ると、鋳造用石膏スラリーの粘度が高くなるので、作業能率が低下し、形状が複雑であるときには細部に充填できず欠けが発生する。反対に、混水量が１００％を上回ると、乾燥時の収縮が大きくなり、鋳造用石膏型に引けが発生する。 According to the gypsum slurry for casting of the third invention, a mixed water amount of 25 to 100% (amount of water per 100 g of gypsum (g)) is used at the time of kneading to form a slurry. As a result, a gypsum slurry for casting having an appropriate viscosity for casting can be obtained, so that the work efficiency is improved in the work of pouring the gypsum slurry for casting. When the amount of mixed water is less than 20%, the viscosity of the gypsum slurry for casting becomes high, so that the work efficiency is lowered, and when the shape is complicated, the details cannot be filled and chipping occurs. On the contrary, when the amount of mixed water exceeds 100%, the shrinkage during drying becomes large, and the gypsum mold for casting causes shrinkage.
第４発明の鋳造用石膏型によれば、第３発明の鋳造用石膏スラリーが鋳込み型内で硬化された、前記鋳込み型の形状を有する。これにより、鋳込み型の表面形状に対応したキャビティを有する鋳造用石膏型が得られる。 According to the casting gypsum mold of the fourth invention, the casting gypsum slurry of the third invention has the shape of the casting mold cured in the casting mold. As a result, a gypsum mold for casting having a cavity corresponding to the surface shape of the casting mold can be obtained.
ここで、好適には、前記骨材は、鋳造用石膏型が鋳造型として適切な耐熱性、熱膨張率を有するようにするものでもあり、前記骨材を構成する耐火物は、金属酸化物、無機窒化物、無機炭化物、リン酸塩のうちの少なくとも一種を含む。前記金属酸化物は、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、マグネシアの少なくとも１つを含む。前記無機窒化物は、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素の少なくとも１つを含む。前記無機炭化物は、炭化珪素、炭化ホウ素、炭化カルシウムの少なくとも１つを含む。前記リン酸塩は、リン酸カルシウム、リン酸アンモニウム、リン酸ナトリウムの少なくとも１つを含む。 Here, preferably, the aggregate also allows the casting plaster mold to have appropriate heat resistance and a coefficient of thermal expansion as a casting mold, and the refractory material constituting the aggregate is a metal oxide. , Inorganic nitrides, inorganic carbides, and phosphates. The metal oxide contains at least one of silica, alumina, titania, zirconia and magnesia. The inorganic nitride contains at least one of silicon nitride, aluminum nitride, and boron nitride. The inorganic carbide contains at least one of silicon carbide, boron carbide, and calcium carbide. The phosphate comprises at least one of calcium phosphate, ammonium phosphate and sodium phosphate.
また、好適には、前記鋳造用石膏（粉体）は、半水石膏が１８～７５ｗｔ％、耐火物である無機粉体が２５～７５ｗｔ％、水溶性ポリマーが０．０１～２ｗｔ％および石膏硬化促進剤が０．０１～１ｗｔ％、石膏硬化遅延剤が０．０１～１ｗｔ％の割合で混合されている。そのため、石膏硬化促進剤、石膏硬化遅延剤および保水性を有する水溶性ポリマーによって鋳造用石膏型の構成時において十分な硬化反応速度および成形直後の変形が抑制される十分な強度が達成されるとともに、昇温により無機粉体が熱膨張することから、構成される鋳造用石膏型として用いられるのに適正な線熱膨張率を有する鋳造用立体造形物を構成するための混合粉体を提供することができる。 Further, preferably, the casting gypsum (powder) includes hemihydrate gypsum at 18 to 75 wt%, refractory inorganic powder at 25 to 75 wt%, water-soluble polymer at 0.01 to 2 wt%, and gypsum. The curing accelerator is mixed at a ratio of 0.01 to 1 wt%, and the gypsum curing retarder is mixed at a ratio of 0.01 to 1 wt%. Therefore, a gypsum curing accelerator, a gypsum curing retarder, and a water-soluble polymer having water retention can achieve a sufficient curing reaction rate at the time of forming a gypsum mold for casting and sufficient strength to suppress deformation immediately after molding. Since the inorganic powder thermally expands due to the temperature rise, a mixed powder for forming a three-dimensional cast product having an appropriate linear thermal expansion rate for use as a constituent gypsum mold for casting is provided. be able to.
また、好適には、前記水溶性ポリマーは、立体鋳造物の保水性を高めることにより加えられる水の量が多くても成形状態を保つことを目的とし、前記混合粉体中０．０１～２重量％の割合で含まれるように混合される。上記混合粉体中の割合が０．０１重量％よりも小さいと十分な保水効果が発揮されず立体造形物の成形直後の強度が不足し、逆に２重量％よりも大きいと硬化速度が遅くなる場合がある。上記水溶性ポリマーとしては、アラビアゴム、ケルザン（キサンタンガムを成分とする天然高分子多糖類）などが好適に用いられる。 Further, preferably, the water-soluble polymer is intended to maintain a molded state even when the amount of water added by increasing the water retention of the three-dimensional casting is large, and 0.01 to 2 in the mixed powder. It is mixed so as to be contained in a proportion of% by weight. If the ratio in the mixed powder is less than 0.01% by weight, the sufficient water retention effect is not exhibited and the strength immediately after molding of the three-dimensional model is insufficient, and conversely, if it is larger than 2% by weight, the curing rate is slow. May be. As the water-soluble polymer, gum arabic, kelzan (a natural high molecular weight polysaccharide containing xanthan gum as a component) and the like are preferably used.
また、好適には、前記石膏硬化促進剤は石膏の硬化速度を促進することを目的として、前記混合粉体中、０．０１～１重量％の割合で含まれるように混合される。上記混合粉体中の割合が０．０１重量％より小さいと十分に硬化速度が向上されず、逆に１重量％を超えて大きくされても硬化速度が飽和し、実際上それ以上の硬化速度の向上は望めないからである。また、上記石膏硬化促進剤としては、二水石膏、アルカリ金属硫酸塩、アルカリ土類金属硫酸塩、アルカリ金属塩化物塩、アルカリ土類金属塩化物塩、無機酸のアンモニウム塩、ミョウバン類から選ばれた１種または２種以上から構成されるものである。このため、実用的且つ安価な材料によって硬化が促進されることから、コストが安価な鋳造用石膏型を構成するための鋳造用石膏（混合粉体）を提供することができる。 Further, preferably, the gypsum curing accelerator is mixed so as to be contained in the mixed powder at a ratio of 0.01 to 1% by weight for the purpose of accelerating the curing rate of gypsum. If the proportion in the mixed powder is less than 0.01% by weight, the curing rate is not sufficiently improved, and conversely, if it is increased to more than 1% by weight, the curing rate is saturated and the curing rate is practically higher than that. This is because no improvement can be expected. The gypsum hardening accelerator is selected from dihydrate gypsum, alkali metal sulfate, alkaline earth metal sulfate, alkali metal chloride salt, alkaline earth metal chloride salt, ammonium salt of inorganic acid, and myoban. It is composed of one or more of the above species. Therefore, since curing is promoted by a practical and inexpensive material, it is possible to provide a casting gypsum (mixed powder) for forming a casting gypsum mold at a low cost.
以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は発明に関連する要部を説明するものであり、寸法及び形状等は必ずしも正確に描かれていない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following examples, the drawings explain the main parts related to the invention, and the dimensions, shapes, and the like are not always drawn accurately.
図１は、比較的低融点の金属製品を鋳造するための鋳造用石膏型の一例であって、たとえばタイヤを製造する分割金型を鋳造するための鋳造用石膏型１０を示している。鋳造用石膏型１０は、タイヤトレッド部の合成樹脂製マスタモデルから成形された後述のゴム型２０を用いて鋳込み成形される。鋳造用石膏型１０は、たとえば低圧鋳造に用いるものであり、製品キャビティ１０ａと、その製品キャビティ１０ａを下面に連通させる湯道１０ｂとが形成されている。
FIG. 1 is an example of a casting gypsum mold for casting a metal product having a relatively low melting point, and shows, for example, a casting
図２は、鋳造用石膏型１０の製造工程を示している。鋳造用石膏（粉体）１２を調整する石膏調整工程Ｐ１では、たとえば、半水石膏が１８～７５ｗｔ％、骨材が２５～７５ｗｔ％、水溶性ポリマーが０．０１～２ｗｔ％および石膏硬化促進剤が０．０１～１ｗｔ％、石膏硬化遅延剤が０．０１～１ｗｔ％の割合で調合され、よく知られた粉体攪拌機を用いて混合される。上記骨材は、耐火物である無機材料、好適には酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の粉体であって、平均体積粒径が３０～５０μｍであり且つタップ密度が０．９５～１．３０ｇ／ｃｍ３である。この平均体積粒径は、体積で重みづけされた平均粒子径である。
FIG. 2 shows a manufacturing process of the
次に、石膏スラリー調整工程Ｐ２では、混水量（鋳造用石膏（粉体）１００ｇ当たりの水の量（ｇ））が２５～１００％の範囲内となるように、石膏調整工程Ｐ１で調整された鋳造用石膏（粉体）１２に水が添加され、且つよく知られた混合機により混合されることにより、スラリー状の石膏スラリー１４とされる。上記混水量の範囲は、石膏スラリー１４の注型性が得られる範囲で、乾燥により硬化した鋳造用石膏型１０の強度特性が得られるように、上下限値が実験的に設定されている。
Next, in the gypsum slurry adjusting step P2, the amount of mixed water (the amount of water (g) per 100 g of gypsum for casting (powder)) is adjusted in the gypsum adjusting step P1 so as to be within the range of 25 to 100%. Water is added to the casting gypsum (powder) 12 and mixed with a well-known mixer to obtain a
次いで、注型工程Ｐ３では、石膏スラリー調整工程Ｐ２で調整された石膏スラリー１４が、たとえば図３に示す鋳込み型１６内に流し込まれる。鋳込み型１６は、容器状の型枠１８と、その型枠１８内に固定されたゴム型２０と、湯道１０ｂを形成するためにゴム型２０に立設された棒部材２２とを備えている。ゴム型２０と型枠１８とで囲まれた空間に、上記石膏スラリー１４が流し込まれる。
Next, in the casting step P3, the
硬化工程Ｐ４では、常温で或いは所定の乾燥温度で、所定時間乾燥されることで鋳込み型１６内の石膏スラリー１４が硬化され、ＩＩ型無水石膏まで変態させる。そして、型出し工程Ｐ５では、鋳込み型１６内の石膏スラリー１４が硬化した鋳造用石膏型１０が、鋳込み型１６から取り出される。
In the curing step P4, the
以下、本実施例の鋳造用石膏型１０を評価するために、図４に示す１１種類の耐火物を用いて、半水石膏４２ｗｔ％、耐火物５８ｗｔ％の基本割合で混合した試料Ｎｏ．１、３～１２、及び、骨材（耐火物）を用いない試料Ｎｏ．２を作成し、それら試料Ｎｏ．１～１２を混水により硬化した石膏種について熱伝導率をそれぞれ評価した。上記１２種類の試料Ｎｏ．１～１２の石膏種は、図４において、骨材として珪砂（特４）を用いた石膏種（従来品）、骨材を用いない石膏種、実施例品１～４、および比較例品１～６として示されている石膏種である。それら１２種類の石膏種は、図４に示されるように、混入された骨材（耐火物粉体）の粒径（μｍ）、重量（ｇ）、体積（ｃｍ３）、タップ密度（ｇ／ｃｍ３）がそれぞれ異なるようにされている。また、図４には、上記１２種類の石膏種について、スラリー化したときの混水量（石膏１００ｇ当たりの水の量（ｇ）：単位％）、および、硬化後の石膏の熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）が、それぞれ示されている。なお、図４において、耐火物重量、耐火物体積は、タップ密度を計算するためだけの耐火物単体の値である。
Hereinafter, in order to evaluate the casting
ここで、図４において、試料Ｎｏ．２の骨材を用いない石膏種において記載されている、Ｐ２１Ａ、平均体積粒径、重量、体積、およびタップ密度は、石膏粒子の品種および値である。また、図４において、耐火物Ａ１１～Ａ１４、およびＳＡ３２は、日本軽金属（株）製のアルミナである。耐火物ＷＡ４００Ｊは昭和電工（株）製のアルミナである。耐火物ＡＭ２９は住友化学社製のアルミナである。耐火物ＡＡ１８は住友化学（株）製のアルミナである。耐火物ＹＦＡ５０７０はキンセイマテック（株）製の高熱伝導性板状アルミナセラフである。 Here, in FIG. 4, the sample No. The P21A, average volume grain size, weight, volume, and tap density described in No. 2 Aggregate-Free Gypsum Type are gypsum particle varieties and values. Further, in FIG. 4, the refractories A11 to A14 and SA32 are alumina manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd. The refractory WA400J is alumina manufactured by Showa Denko KK. The refractory AM29 is alumina manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. The refractory AA18 is alumina manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. The refractory YFA5070 is a high thermal conductive plate-shaped alumina seraph manufactured by Kinsei Matek Co., Ltd.
上記１２種類の試料Ｎｏ．１～１２は、各試料原料（粉体）１０ｇに、水６．１ｇ（混水量６１％）、但し試料Ｎｏ．１２のアルミナセラフは混水量１００％で混練してスラリー化した後、１０ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍのシリコーン型に流し込み、室温で５分放置した後、６５℃のオーブン内で１時間、２５０℃のオーブンで２時間の熱処理を行なって硬化させたものを、熱伝導率測定サンプルとした。そして、ＮＥＴＺＣＨ社製の熱伝導率測定機ＬＦＡ４６７を用いて、１サンプル～３サンプルずつ熱伝導率を測定した。なお、耐火物の平均体積粒径は、Ｍａｌｖｅｒｎ社製のＭａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ３０００ ｖ－３．５０を用いて以下の測定条件で測定した。また、耐火物のタップ密度は、（株）セイシン企業製タップデンサーＫＹＴ－４０００を用い、タップ回数５０で測定した。
＜平均体積粒径の測定条件＞
分類 ：平均体積粒径
原理 ：レーザー回折式
分散媒 ：水
粒子屈折率 ：１．７６６
粒子吸収率 ：０．０１０
分散媒屈折率 ：１．３３０
光散乱モデル ：Ｍｉｅ理論
The above 12 types of sample Nos. 1 to 12 are each sample raw material (powder) 10 g, water 6.1 g (
<Measurement conditions for average volume particle size>
Classification: Average volume grain size principle: Laser diffraction type dispersion medium: Water particle refractive index: 1.766
Particle absorption rate: 0.010
Dispersion medium refractive index: 1.330
Light scattering model: Mie theory
試料Ｎｏ．１２の比較例品６については、混入された耐火物ＹＦＡ５０７０が乾燥後において細かく破砕され、熱伝導率測定サンプルの形状を保持できないため、熱伝導率の測定ができなかった。これはアルミナセラフ自体が平均体積粒径５μｍとはいうものの、かなりの微粒子を含むためであると推定される。 Sample No. In Comparative Example Product 6 of No. 12, the mixed refractory material YFA5070 was finely crushed after drying, and the shape of the thermal conductivity measurement sample could not be maintained, so that the thermal conductivity could not be measured. It is presumed that this is because the alumina seraph itself contains a considerable amount of fine particles, although the average volume particle size is 5 μm.
図５は、試料Ｎｏ．１～１１の耐火物（骨材）の平均体積粒径（μｍ）の大きさを対比して示す棒グラフである。図６は、試料Ｎｏ．１～１１のタップ密度（ｇ／ｃｍ３）の大きさを対比して示す棒グラフである。図７は、試料Ｎｏ．１～１１の熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）の大きさを対比して示す棒グラフである。 FIG. 5 shows the sample No. It is a bar graph which shows the size of the average volume particle diameter (μm) of the refractory (aggregate) of 1 to 11 in comparison. FIG. 6 shows the sample No. It is a bar graph which shows the magnitude of the tap density (g / cm 3 ) of 1 to 11 in comparison. FIG. 7 shows the sample No. It is a bar graph which shows the magnitude of the thermal conductivity (W / mK) of 1 to 11 in comparison.
図４～図７において、試料Ｎｏ．２の耐火物を含まない石膏Ｐ２１Ａから成る石膏種のタップ密度の値が大きいので、タップ密度がその試料Ｎｏ．２の値に近いものが良好な熱伝導率が得られるのではないかと思われたが、タップ密度がそれに最も近い試料Ｎｏ．９のアルミナＡＭ２９を含む石膏種は、試料Ｎｏ．２の耐火物を含まない石膏Ｐ２１Ａから成る石膏種とほぼ変わらない熱伝導率しか得られていない。これに対して、タップ密度が試料Ｎｏ．９に次いで試料Ｎｏ．２の値に近い値を有する試料Ｎｏ．５のアルミナＡ１３を含む石膏種は、試料Ｎｏ．９よりも３２％も高い熱伝導率を示している。試料Ｎｏ．３～Ｎｏ．６と試料Ｎｏ．９との間で大きく違うのは平均体積粒径であった。すなわち、試料Ｎｏ．３～Ｎｏ．６の平均体積粒径は、試料Ｎｏ．９の平均体積粒径に対して、倍以上の値すなわち２．３倍～３．１倍の値を示している。そして、上記試料Ｎｏ．３～Ｎｏ．６の熱伝導率は、試料Ｎｏ．２の従来の石膏種に比較して１．３９倍～１．５８倍に高くなっている。 In FIGS. 4 to 7, the sample No. Since the value of the tap density of the gypsum type composed of the gypsum P21A containing no refractory of No. 2 is large, the tap density is the sample No. It was thought that good thermal conductivity could be obtained if the value was close to 2, but the sample No. with the tap density closest to it. The gypsum type containing the alumina AM29 of No. 9 was sample No. Only the thermal conductivity which is almost the same as that of the gypsum type made of gypsum P21A which does not contain the refractory of No. 2 is obtained. On the other hand, the tap density is the sample No. Next to sample No. 9. Sample No. having a value close to the value of 2. The gypsum type containing the alumina A13 of No. 5 is the sample No. It shows a thermal conductivity 32% higher than that of 9. Sample No. 3 to No. 6 and sample No. The major difference from 9 was the average volume grain size. That is, the sample No. 3 to No. The average volume particle size of No. 6 is the sample No. It shows a value more than double, that is, a value of 2.3 times to 3.1 times with respect to the average volume particle size of 9. Then, the sample No. 3 to No. The thermal conductivity of No. 6 is the sample No. It is 1.39 to 1.58 times higher than the conventional gypsum type of 2.
このため、試料Ｎｏ．３～Ｎｏ．６の平均体積粒径範囲をカバーする、平均体積粒径が３０～５０μｍであって、試料Ｎｏ．３～Ｎｏ．６のタップ密度の範囲をカバーする、タップ密度が０．９５～１．３０ｇ／ｃｍ３である骨材を、含有する石膏種を用いると、特異的に、熱伝導率が高くなることが、見出された。平均体積粒径が小さいほど、タップ密度が小さいほど、粒子間の接触が少なくなるので、熱伝導率の低下に寄与していると推定される。また、平均体積粒径が大きいほど、タップ密度が高いほど、粒子間の接触点が少なくなるので、熱伝導率の低下に寄与していると推定される。 Therefore, the sample No. 3 to No. The sample No. 6 has an average volumetric particle size of 30 to 50 μm, which covers the average volumetric particle size range of 6. 3 to No. When a gypsum species containing an aggregate having a tap density of 0.95 to 1.30 g / cm 3 , which covers the range of tap densities of 6, is used, the thermal conductivity is specifically increased. Found. It is presumed that the smaller the average volume particle size and the smaller the tap density, the less the contact between the particles, which contributes to the decrease in thermal conductivity. Further, it is presumed that the larger the average volume particle size and the higher the tap density, the smaller the contact points between the particles, which contributes to the decrease in thermal conductivity.
図８は、同じ混水量（６１％）において、半水石膏及び耐火物を１００としたときの耐火物の割合（ｗｔ％）を変化させた時のぬれ圧縮強度（ＭＰａ）及び熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）の測定値を示している。図８において、試料Ｎｏ．６、Ｎｏ．１３～Ｎｏ．１９の酸化アルミニウム（Ａ１４）の割合の範囲をカバーする、酸化アルミニウム（Ａ１４）の割合が２５～７５ｗｔ％である石膏種において、熱伝導率が高くなることが見出された。試料Ｎｏ．１３に示すように、酸化アルミニウム粉体の割合が２５ｗｔ％よりも小さいと、石膏の熱伝導率が不足し、鋳造された金属製品内に鬆（ス）が発生する。逆に、試料Ｎｏ．１９に示すように、７５重量％よりも大きいと、相対的に鋳造型を形成する半水石膏の割合が減少するため、鋳造型全体の強度が低下する。 FIG. 8 shows the wet compressive strength (MPa) and the thermal conductivity (MPa) and the thermal conductivity (MPa) when the ratio (wt%) of the refractory when the hemihydrate gypsum and the refractory are 100 is changed in the same mixed water amount (61%). The measured value of W / mK) is shown. In FIG. 8, the sample No. 6, No. 13-No. It has been found that thermal conductivity is higher in gypsum species with an aluminum oxide (A14) proportion of 25-75 wt%, which covers a range of 19 aluminum oxide (A14) proportions. Sample No. As shown in 13, when the ratio of the aluminum oxide powder is smaller than 25 wt%, the thermal conductivity of the gypsum is insufficient, and voids are generated in the cast metal product. On the contrary, the sample No. As shown in 19, when it is larger than 75% by weight, the proportion of hemihydrate gypsum forming the casting mold is relatively reduced, so that the strength of the entire casting mold is lowered.
図９は、試料Ｎｏ．１の従来の石膏種および試料Ｎｏ．６のアルミナＡ１４を含む石膏種の線熱膨張曲線と、温度変化を示す線とを示すグラフであって、時間を示す横軸と温度を示す右縦軸と線熱膨張を示す左縦軸とを備えている。図９において、試料Ｎｏ．１の従来の石膏種の線熱膨張曲線は破線で、試料Ｎｏ．６のアルミナＡ１４を含む石膏種の線熱膨張曲線は１点鎖線で、温度は実線で示されている。破線で示す試料Ｎｏ．１の従来の石膏種の線熱膨張曲線と１点鎖線で示す試料Ｎｏ．６のアルミナＡ１４を含む石膏種の線熱膨張曲線とは、１００℃から８００℃までの温度範囲において、同等の特性を示している。このことは、試料Ｎｏ．６のアルミナＡ１４を含む石膏種は、同等の使用条件で試料Ｎｏ．１の従来の石膏種に替えて用いられることを示している。 FIG. 9 shows the sample No. No. 1 conventional gypsum type and sample No. It is a graph showing the linear thermal expansion curve of the gypsum type containing alumina A14 of No. 6 and the line showing the temperature change, and the horizontal axis showing the time, the right vertical axis showing the temperature, and the left vertical axis showing the linear thermal expansion. It is equipped with. In FIG. 9, the sample No. The linear thermal expansion curve of the conventional gypsum type of No. 1 is a broken line, and the sample No. The linear thermal expansion curve of the gypsum type containing alumina A14 of No. 6 is shown by a long-dot chain line, and the temperature is shown by a solid line. Sample No. indicated by the broken line. Sample No. 1 shown by the linear thermal expansion curve of the conventional gypsum type and the alternate long and short dash line. The linear thermal expansion curve of the gypsum type containing alumina A14 of No. 6 shows the same characteristics in the temperature range from 100 ° C to 800 ° C. This means that the sample No. The gypsum type containing alumina A14 of No. 6 was sample No. 6 under the same conditions of use. It is shown that it is used in place of the conventional gypsum type of 1.
上述のように、本実施例の鋳造用石膏１２によれば、その鋳造用石膏１２に混入されている骨材が、平均体積粒径が３０～５０μｍであり且つタップ密度が０．９５～１．３０ｇ／ｃｍ３であることから、鋳造用石膏型１０の熱伝導率が高められるので、鋳造時において金属の固形化が均一となり易く、鋳造された金属製品内での鬆（ス）の発生が抑制される。
As described above, according to the casting gypsum 12 of the present embodiment, the aggregate mixed in the casting gypsum 12 has an average volume particle size of 30 to 50 μm and a tap density of 0.95 to 1. Since it is .30 g / cm 3 , the thermal conductivity of the casting
また、本実施例の鋳造用石膏１２によれば、その鋳造用石膏１２に混入されている骨材は、酸化アルミニウム粉体であって、２５～７５ｗｔ％の割合で鋳造用石膏１２に含まれる。これにより、珪砂（シリカ）よりも大幅に高い熱伝導率を有する酸化アルミニウム粉体が２５～７５ｗｔ％の割合で鋳造用石膏１２に含まれるので、熱伝導率が高められた鋳造用石膏型１０において、鋳造時の金属の固形化が均一となり易く、鋳造された金属製品内に鬆（ス）の発生が抑制される。
Further, according to the casting gypsum 12 of the present embodiment, the aggregate mixed in the casting gypsum 12 is aluminum oxide powder, which is contained in the casting gypsum 12 at a ratio of 25 to 75 wt%. .. As a result, aluminum oxide powder having a significantly higher thermal conductivity than silica sand (silica) is contained in the casting plaster 12 at a ratio of 25 to 75 wt%, so that the casting
また、本実施例によれば、鋳造用石膏１２をスラリー化するための石膏スラリー調整工程Ｐ２において、２５～１００％の混水量（石膏１００ｇ当たりの水の量（ｇ））が用いられた石膏スラリー（鋳造用石膏スラリー）１４が得られる。これにより、鋳込みについて適度の粘度を有する石膏スラリー１４が得られるので、石膏スラリー１４を流し込む作業において、作業能率が高められる。混水量が２０％を下回ると、石膏スラリー１４の粘度が高くなるので、作業能率が低下し、形状が複雑であるときには細部に充填できず欠けが発生する。反対に、混水量が１００％を上回ると、乾燥時の収縮が大きくなり、鋳造用石膏型に引けが発生する。
Further, according to this embodiment, in the plaster slurry adjusting step P2 for making the plaster 12 for casting into a slurry, a plaster using a mixed water amount of 25 to 100% (amount of water per 100 g of plaster (g)) was used. A slurry (plaster slurry for casting) 14 is obtained. As a result, the
また、本実施例の鋳造用石膏型１０は、石膏スラリー調整工程Ｐ２において鋳造用石膏１２からスラリー状に調整された石膏スラリー１４が鋳込み型１６内で硬化されたものである。これにより、鋳込み型１６の表面形状に対応したキャビティを有する鋳造用石膏型１０が得られる。
Further, in the
以上、本発明を表及び図面を参照して詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施でき、その主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものである。 Although the present invention has been described in detail with reference to the tables and drawings, the present invention can be carried out in still another embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist thereof.
１０：鋳造用石膏型
１０ａ：製品キャビティ
１０ｂ：湯道
１２：鋳造用石膏
１４：石膏スラリー（鋳造用石膏スラリー）
１６：鋳込み型
１８：型枠
２０：ゴム型
２２：棒部材
10: Gypsum mold for casting 10a:
16: Casting mold 18: Formwork 20: Rubber mold 22: Bar member
Claims (4)
前記骨材は、平均体積粒径が３０～５０μｍであり且つタップ密度が０．９５～１．３０ｇ／ｃｍ３である
ことを特徴とする鋳造用石膏。 Gypsum for casting containing aggregate composed of refractory material.
The aggregate is a gypsum for casting, characterized in that the average volume grain size is 30 to 50 μm and the tap density is 0.95 to 1.30 g / cm 3 .
ことを特徴とする請求項１の鋳造用石膏。 The gypsum for casting according to claim 1, wherein the aggregate is an aluminum oxide powder and is contained in a proportion of 25 to 75 wt%.
ことを特徴とする用いられた鋳造用石膏スラリー。 The cast gypsum slurry used, which is characterized in that a mixed water amount of 25 to 100% is used when the casting gypsum according to claim 1 or 2 is kneaded for pouring into a casting mold.
ことを特徴とする鋳造用石膏型。 A gypsum mold for casting, wherein the gypsum slurry for casting according to claim 3 has the shape of the cast mold, which is cured in the cast mold.
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