JP2022076176A - 中子用塗型剤 - Google Patents
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Abstract
【課題】中子の強度低下をより確実に抑制することができる中子用塗型剤を提供する。【解決手段】骨材、無機性のバインダを含有する中子１０の表面に塗布される無機性の中子用塗型剤２０であって、中子用塗型剤２０は、シリカの粉末を含有する粉体であって、中子１０の表面に粉体の状態で塗布される。【選択図】図１
Description
本発明は、中子用塗型剤に関する。
鋳造に用いられる中子は、バインダを用いて、砂等の骨材から形成される。この際、有機性のバインダを用いて中子を形成すると、溶湯の熱によってヤニ、煤、異臭（ガス）等が発生してしまう。そのため、無機性のバインダを用いて中子を形成することが望ましい。
一方、当該中子の表面には細かい穴が存在するため、溶湯が当該穴に入り込んでしまい、中子から取り出された粗材の表面に中子の砂が付着してしまう。そのため、粗材の表面に付着した砂を取り除く工程が必要となる。そこで、粗材の表面への砂の付着を防止するため、中子の表面に塗型剤を塗布する。しかし、有機性の塗型剤を用いると、溶湯の熱によってヤニ、煤、異臭（ガス）等が発生してしまい、無機性のバインダを用いて形成された中子の上記利点を損なってしまう。
そこで、特許文献１には、無機性のバインダを用いて形成された中子に塗布する水性の無機塗型剤が記載されている。
しかしながら、特許文献１に記載されているように、水性の塗型剤は水等の溶媒を含むため、当該溶媒が中子の表面から内部へ浸透することによって、中子の強度を低下させてしまう。中子の強度低下を防ぐため、特許文献１では、水性の塗型剤をスプレーで塗布しているが、中子への溶媒の浸透を完全に防ぐことは難しい。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、中子の強度低下をより確実に抑制することができる中子用塗型剤を提供することを目的とするものである。
本発明に係る中子用塗型剤は、骨材、無機性のバインダを含有する中子の表面に塗布される無機性の中子用塗型剤であって、前記中子用塗型剤は、シリカの粉末を含有する粉体であり、前記中子の表面に粉体の状態で塗布される。
本発明に係る中子用塗型剤によれば、中子用塗型剤としてシリカ粉末を粉体の状態のそのままで塗布するため、溶媒を用いずに済む。そのため、溶媒を含有する塗型剤で懸念されるような中子の強度低下が生じない。これにより、中子の強度低下をより確実に抑制することができる中子用塗型剤を提供することができる。
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態１について説明する。ただし、本発明は以下の実施の形態１に限定されるものではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態１について説明する。ただし、本発明は以下の実施の形態１に限定されるものではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
図１は、本実施の形態１に係る中子用塗型剤２０が塗布される中子１０の表面を模式的に示す部分拡大図である。図１の左側に、中子用塗型剤２０が塗布される前の中子１０の表面を模式的に示し、図１の右側に、中子用塗型剤２０が塗布された後の中子１０の表面を模式的に示す。
中子１０は、砂等の骨材、無機性のバインダを含有する混錬砂を金型のキャビティに充填、硬化させることにより造形される。
骨材である砂としては、ムライト系溶融法人工砂、ムライト系焼結法人工砂、天然珪砂等を挙げることができる。
無機性のバインダとしては、水ガラス等が挙げられる。無機性のバインダを用いることにより、有機性のバインダを用いることによる、鋳造時におけるヤニ、煤、異臭（ガス）等の発生を防止することができる。
骨材である砂としては、ムライト系溶融法人工砂、ムライト系焼結法人工砂、天然珪砂等を挙げることができる。
無機性のバインダとしては、水ガラス等が挙げられる。無機性のバインダを用いることにより、有機性のバインダを用いることによる、鋳造時におけるヤニ、煤、異臭（ガス）等の発生を防止することができる。
中子用塗型剤２０は、無機物からなる粉体である。本実施の形態１では、中子用塗型剤２０は、シリカ又は溶融シリカ（以下、単に「シリカ」と称する。）の粉末を含有する粉体である。また、中子用塗型剤２０の粉末の粒径は、中子１０を形成する砂１１の粒径よりも小さいことが好ましい。例えば、中子用塗型剤２０のシリカの平均粒径は、約１１μｍであり、最大粒径は９０μｍである。これにより、中子１０の表面に存在する細かい凹凸や穴に、中子用塗型剤２０の粒子２１が入り込むことができる。
また、中子用塗型剤２０として用いられるシリカは、非晶質構造を有することが望ましい。これにより、中子用塗型剤２０の粉塵を吸入することによる健康被害を防止することができる。
また、中子用塗型剤２０は、無機物のみで構成され、有機物を含有しないため、無機性のバインダを用いた中子１０の、鋳造時におけるヤニ、煤、異臭（ガス）等の発生を防止するという利点を損なわずに済む。
また、中子用塗型剤２０として用いられるシリカは、非晶質構造を有することが望ましい。これにより、中子用塗型剤２０の粉塵を吸入することによる健康被害を防止することができる。
また、中子用塗型剤２０は、無機物のみで構成され、有機物を含有しないため、無機性のバインダを用いた中子１０の、鋳造時におけるヤニ、煤、異臭（ガス）等の発生を防止するという利点を損なわずに済む。
図１の左側に、造形された中子１０の表面を模式的に示す。図１の左側に示すように、造形された中子１０の表面には細かい凹凸や穴があるため、当該中子をそのまま用いて鋳造を行うと、溶湯が当該凹凸や穴に入り込み、鋳物の表面に中子由来の砂１１が付着してしまう。中子表面の細かい凹凸や穴の形成は、無機性のバインダを用いて形成された中子１０の方が、有機性のバインダを用いて形成された中子より、顕著となる。そのため、鋳物の表面に付着した砂１１を取り除く工程が必要となる。
そこで、鋳物の表面への砂１１の付着を防止するため、中子の表面に中子用塗型剤２０を塗布する。
そこで、鋳物の表面への砂１１の付着を防止するため、中子の表面に中子用塗型剤２０を塗布する。
図１の右側に、中子用塗型剤２０が塗布された中子１０の表面を模式的に示す。図１の右側に示すように、中子用塗型剤２０の粒子２１が中子１０の表面の細かい凹凸や穴に入り込み、溶湯が中子１０の表面の細かい凹凸や穴に入り込むのを防ぐことができる。
また、中子用塗型剤２０を中子１０の表面に塗布すると、中子用塗型剤２０の粉末の粒子２１が中子１０の表面に微細な凹凸構造を付与する。ここで言う微細な凹凸構造とは、中子１０の表面に本来存在する上記細かな凹凸や穴に比べて、より小さい凹凸構造である。そして、当該微細な凹凸構造によって、中子１０の表面にロータス効果が付与され、溶湯の中子１０表面への濡れ性が減少すると考えられる。これにより、鋳物の中子１０表面への張り付きが防止され、鋳物表面への中子１０由来の砂１１の付着を防止することができると考えられる。
また、中子用塗型剤２０を中子１０の表面に塗布すると、中子用塗型剤２０の粉末の粒子２１が中子１０の表面に微細な凹凸構造を付与する。ここで言う微細な凹凸構造とは、中子１０の表面に本来存在する上記細かな凹凸や穴に比べて、より小さい凹凸構造である。そして、当該微細な凹凸構造によって、中子１０の表面にロータス効果が付与され、溶湯の中子１０表面への濡れ性が減少すると考えられる。これにより、鋳物の中子１０表面への張り付きが防止され、鋳物表面への中子１０由来の砂１１の付着を防止することができると考えられる。
中子１０の表面へ中子用塗型剤２０は、溶媒を用いずに、粉体の状態で塗布される。具体的には、例えば、筆に粉体状の中子用塗型剤２０を付着させ、当該筆を用いて中子１０の表面に中子用塗型剤２０を塗布する。また、中子１０の表面にスプレーを用いて中子用塗型剤２０を塗布してもよい。また、粉体塗装で用いられる装置を用いて、中子１０の表面に中子用塗型剤２０を塗布してもよい。粉体塗装に用いられる装置としては、例えば、特開２０１９－１８１８４に記載された、粉体流動槽を用いる粉体塗装装置等が挙げられる。
以上に説明した本実施の形態１に係る中子用塗型剤２０によれば、中子用塗型剤２０としてシリカ粉末を粉体の状態のそのままで塗布するため、溶媒を用いずに済む。そのため、溶媒を含有する塗型剤で懸念されるような中子１０の強度低下が生じない。これにより、中子１０の強度低下をより確実に抑制することができる中子用塗型剤２０を提供することができる。
また、当該中子用塗型剤２０は無機性であるため、無機性の中子１０の利点である、溶湯の熱によるヤニ、煤、異臭（ガス）等の発生がないという利点を損なわずに済む。
実施の形態２
次に、本発明の実施の形態２に係る中子用塗型剤２０について説明する。実施の形態２に係る中子用塗型剤２０は、シリカの粉末の他に、水酸化マグネシウムの粉末をさらに含有する。シリカの粉末の粒径及び水酸化マグネシウムの粉末の粒径は、中子１０を形成する砂１１の粒径よりも小さいことが好ましい。例えば、水酸化マグネシウムの粉末の粒径は、約１μｍ～約１０μｍに分布しており、ピークの粒径は、約３．７μｍである。これにより、中子１０の表面に存在する細かい凹凸や穴に、中子用塗型剤２０の粒子２１が入り込むことができる。
次に、本発明の実施の形態２に係る中子用塗型剤２０について説明する。実施の形態２に係る中子用塗型剤２０は、シリカの粉末の他に、水酸化マグネシウムの粉末をさらに含有する。シリカの粉末の粒径及び水酸化マグネシウムの粉末の粒径は、中子１０を形成する砂１１の粒径よりも小さいことが好ましい。例えば、水酸化マグネシウムの粉末の粒径は、約１μｍ～約１０μｍに分布しており、ピークの粒径は、約３．７μｍである。これにより、中子１０の表面に存在する細かい凹凸や穴に、中子用塗型剤２０の粒子２１が入り込むことができる。
シリカの粉末は、粉末粒子同士が凝集し、ダマを作りやすいという性質がある。そのため、シリカの粉末のみの中子用塗型剤２０を中子１０に塗布しても、中子１０表面への付着力が弱く飛散しやすいという問題点がある。しかし、中子用塗型剤２０がシリカの粉末に加えて水酸化マグネシウムの粉末を含有することにより、シリカの粉末のダマの形成を抑制することができる。これにより、中子用塗型剤２０の中子１０表面への付着力を向上することができる。
また、水酸化マグネシウムは、食品添加物や化粧品のフィラー等に使用される物質であるため、健康被害が発生する虞が少ない。
また、水酸化マグネシウムは、食品添加物や化粧品のフィラー等に使用される物質であるため、健康被害が発生する虞が少ない。
また、中子用塗型剤２０として水酸化マグネシウムの粉末のみを中子１０の表面に塗布しても、溶湯の中子１０表面への張り付きを防止することができる。溶湯によって、中子１０表面に塗布された粉体の水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）が加熱されると、ＭｇＯとＨ２Ｏに分解される。そして、水酸化マグネシウムから発生した水蒸気によって、中子１０の表面に水蒸気のガスによる薄い膜が形成される。これにより、鋳物の中子１０表面への張り付きが防止され、鋳物表面への中子１０由来の砂１１の付着を防止することができると考えられる。
そのため、中子用塗型剤２０がシリカの粉末の他に、水酸化マグネシウムの粉末をさらに含有することにより、シリカの粉末によるロータス効果に加えて、鋳造時に水酸化マグネシウムの粉末によって形成される水蒸気の膜による効果によって、鋳物の中子１０表面への張り付きを防止することができる。
また、中子用塗型剤２０は、シリカの粉末と水酸化マグネシウムの粉末の合計１００質量部に対して、水酸化マグネシウムの粉末を０～５０質量部含むことが好ましい。これにより、中子用塗型剤２０による溶湯の中子１０への張り付き防止効果が好適となる。
さらに、中子用塗型剤２０は、シリカの粉末と水酸化マグネシウムの粉末の合計１００質量部に対して、水酸化マグネシウムの粉末を５０質量部含むことが好ましい。これにより、中子用塗型剤２０による溶湯の中子１０への張り付き防止効果がさらに好適となる。
さらに、中子用塗型剤２０は、シリカの粉末と水酸化マグネシウムの粉末の合計１００質量部に対して、水酸化マグネシウムの粉末を５０質量部含むことが好ましい。これにより、中子用塗型剤２０による溶湯の中子１０への張り付き防止効果がさらに好適となる。
以上に説明した本実施の形態２に係る中子用塗型剤２０によれば、中子用塗型剤２０がシリカの粉末の他に、水酸化マグネシウムの粉末をさらに含有することにより、シリカの粉末のダマの形成を抑制することができ、中子用塗型剤２０の中子１０表面への付着力を向上することができる。
また、中子用塗型剤２０がシリカの粉末の他に、水酸化マグネシウムの粉末をさらに含有することにより、シリカの粉末によるロータス効果に加えて、鋳造時に水酸化マグネシウムの粉末によって形成される水蒸気の膜による効果によって、鋳物の中子１０表面への張り付きを防止することができる。
また、中子用塗型剤２０がシリカの粉末の他に、水酸化マグネシウムの粉末をさらに含有することにより、シリカの粉末によるロータス効果に加えて、鋳造時に水酸化マグネシウムの粉末によって形成される水蒸気の膜による効果によって、鋳物の中子１０表面への張り付きを防止することができる。
また、中子用塗型剤２０が、シリカの粉末と水酸化マグネシウムの粉末の合計１００質量部に対して、水酸化マグネシウムの粉末を０～５０質量部含むことにより、中子用塗型剤２０による溶湯の中子１０への張り付き防止効果が好適となる。
また、中子用塗型剤２０として用いられるシリカは、非晶質構造を有するため、中子用塗型剤２０の粉塵を吸入することによる健康被害を防止することができる。
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
１０ 中子
１１ 砂
２０ 中子用塗型剤
２１ 粒子
１１ 砂
２０ 中子用塗型剤
２１ 粒子
Claims (4)
- 骨材、無機性のバインダを含有する中子の表面に塗布される無機性の中子用塗型剤であって、
前記中子用塗型剤は、シリカの粉末を含有する粉体であり、前記中子の表面に粉体の状態で塗布される、
中子用塗型剤。 - 水酸化マグネシウムの粉末をさらに含有する、請求項１に記載の中子用塗型剤。
- 前記シリカの粉末と前記水酸化マグネシウムの粉末の合計１００質量部に対して、前記水酸化マグネシウムの粉末を０～５０質量部含む、請求項２に記載の中子用塗型剤。
- 前記シリカは、非晶質構造を有する、請求項１乃至３の何れか一項に記載の中子用塗型剤。
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2021
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