JP3305471B2 - マイクロ波加熱硬化鋳型の成形型 - Google Patents

マイクロ波加熱硬化鋳型の成形型

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波を利用して
鋳物砂を加熱硬化させるマイクロ波加熱硬化鋳型の成形
型の構成に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、各種の鋳型が成形型により形
成されており、この成形型としては例えば姫小松(木
材)が用いられる。そして、この場合の成形型内には、
例えば水ガラスを5%程度混ぜた砂が充填され、これら
を二酸化炭素(CO2 )と反応させて固めることにより
鋳型が形成される。
【0003】一方、鋳型成形の他の方法としてマイクロ
波加熱を利用したものが知られており、これによれば上
記の二酸化炭素を用いる方法に比べ、鋳込み後の崩壊性
の改善、鋳肌の改善、作業環境の改善等を図ることがで
きる。即ち、マイクロ波の加熱硬化によれば、上記鋳物
砂の水ガラスの含有量を減らすことができるので、崩壊
性がよくなり、砂の再生が可能となる。また、この場合
の成形型の材料として、低誘電率、耐熱性、寸法安定性
等を備えたセラミック系材料、弗素樹脂系材料等が用い
られる。これらの材料を用いる結果として、鋳型肌(表
面)が滑らかとなり、しかも取扱いが容易なことから、
作業性が改善される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
マイクロ波加熱による鋳型成形は、次のような理由によ
り利用し難いという問題があった。即ち、成形型として
セラミック系材料を用いた場合は、加工性、耐衝撃性が
悪く、しかもコスト高となるという問題がある。一方、
弗素樹脂系材料を用いた場合は、温度によって変形が生
じることから、変形による離型性が悪化し、複数回の使
用に適さず、寸法安定性に欠けるという問題があった。
更に、上記両材料の成形型においてマイクロ波加熱をす
る際に、型温度が低い場合は、鋳物砂から発生した蒸気
が型内面で結露し、鋳物砂の表面を濡らすことがある。
従って、この場合は硬化後の鋳型の強度が低下したり、
鋳型肌の表面状態が悪化してしまう。
【0005】また、バインダー剤として水ガラスを用い
る場合には、鋳物砂を吹込み方式により充填できないと
いう問題があった。即ち、成形型内に鋳物砂を吹込む方
式によれば、流し込み方式等に比べると迅速に充填でき
るという利点があるが、従来では水ガラスの含有率が5
%程度と多いので、吹込み方式により鋳物砂を充填する
ことは行われていなかった。
【0006】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、上記セラミック系材料及
び弗素樹脂系材料の欠点を解消し、加工性、耐衝撃性、
離型性、耐摩耗性が良好で、温度による変形がなく、し
かも型内面での結露の発生を防止することができ、また
水ガラスをバインダー剤として用いる場合は吹込み方式
により鋳物砂の充填が可能となるマイクロ波加熱硬化鋳
型の成形型を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のマイクロ波加熱硬化鋳型の成形型は、充填
した鋳物砂をマイクロ波の照射により加熱硬化させるた
めの成形型を、サルフィドサルフォン系樹脂材料で形成
し、この成形型には通気孔を設けたことを特徴とする。
【0008】
【作用】上記の構成によれば、成形型として例えばサル
フィドサルフォン系樹脂であるポリフェニレンサルファ
イド(polyphenylen sulfide−PPS)材料を用いるこ
とができる。このサルフィドサルフォン系樹脂材料は、
成形型において加工性、耐衝撃性、離型性、耐摩耗性、
耐熱性に優れている。また、熱変形温度が弗素樹脂系材
料に比べて高いので、鋳物砂の熱によって変形すること
はない。更に、低誘電率材料であるから、マイクロ波に
よる温度上昇が極めて小さく、複数回の使用によっても
ある温度以上に上昇することがない。一方、この温度上
昇が全くないということではなく、温度は緩やかに適度
に上昇し、かつ成形型に通気孔を設けたので、そこから
発生する蒸気が外部へ排出されるため、成形型内で結露
が発生しないという利点がある。
【0009】また、水ガラスをバインダー剤として用い
た場合でも、吹込み方式により鋳物砂の充填が可能とな
る。
【0010】
【実施例】図1には、第1実施例に係るマイクロ波加熱
硬化鋳型の成形型の構成が示されており、図示されるよ
うに、この場合の成形型は上側成形型10と下側成形型
11とからなっている。そして、この上側成形型10及
び下側成形型11は、サルフィドサルフォン系樹脂であ
るポリフェニレンサルファイド(polyphenylen sulfide
−PPS)材料から形成される。その他、グラスファイ
バー等で強化したPPS材料を用いてもよい。
【0011】また、この上側成形型10及び下側成形型
11では、適当な場所に複数の通気孔12が設けられ、
この通気孔12のそれぞれには内部側からの砂の漏出を
阻止するために、鋳物砂より粒径の小さいメッシュ又は
スリットを形成してなる通気性のあるリング13が配置
されている。更に、この上側成形型10及び下側成形型
11には、鋳物砂14を吹き込むための充填口15が形
成される。上記通気孔12は、鋳物砂14の吹込みをス
ムーズにすると共に、マイクロ波加熱硬化後では上側成
形型10及び下側成形型11と鋳型の分離を容易にする
役目をする。
【0012】このような成形型10,11によれば、少
量の水ガラスを含有させた鋳物砂14が上記充填口15
から成形型10,11内へ吹き込まれ、内部空気を複数
の通気孔12から吐き出すことによって、鋳物砂14は
成形型10,11内へ充填される。このとき、成形型1
0,11内の鋳物砂14はリング13を通過することが
できないので、通気孔12から型外へ出ることはない。
この状態で成形型10,11に対しマイクロ波の照射が
行われることになり、このマイクロ波照射によって鋳物
砂14が加熱硬化される。そうして、この加熱硬化が終
了すると、上記通気孔12から圧縮空気を吹き入れるこ
と等によって、上側成形型10と下側成形型11が分離
され、硬化した鋳物砂14は鋳型として取り出される。
【0013】このような鋳型の成形において、上側成形
型10及び下側成形型11をPPS材料としたことによ
り、以下のような効果がある。即ち、このPPS材料
は、エンジニアリングプラスチックの一種でもあるが、
低誘電率で、セラミック材料と比較すると、加工性、耐
衝撃性に優れている。一方、弗素樹脂系材料と比較する
と、離型性、耐摩耗性、熱による寸法安定性に優れ、吸
湿性も多少よくなっている。
【0014】しかも、熱変形温度が高いという利点があ
る。即ち、上記のマイクロ波加熱の際には、鋳物砂14
自体が120℃程度になるが、弗素樹脂系材料ではこの
鋳物砂14の温度によって変形をすることがあるが、P
PSでは熱変形温度が高いので、成形型10,11が変
形することはない。従って、複数回の使用が可能となる
と共に、熱変形による離型性の悪化が防止される。
【0015】図2には、上記成形型の昇温状態が示され
ており、このグラフからも理解されるように、低誘電率
のPPSからなる成形型10,11は、180秒程度の
加熱で、20℃から緩やかに10℃程度上がることにな
る。上述したセラミック系材料等では、同様に低誘電率
ではあるが型温度が殆ど上がらず、鋳物砂14から発生
した蒸気が型内面で結露することがある。しかし、上記
成形型10,11では緩やかに適度な温度だけ上昇する
ので、通気孔を設けた効果と合いまって、このような結
露の発生が抑制され、鋳物砂14の表面を濡らすことが
ないので、形成された鋳型の強度の低下や鋳型肌の表面
状態の悪化も防止される。
【0016】図3には、複数回成形した場合の成形型の
型表面の温度変化が示されており、このグラフのよう
に、成形型10,11は複数回使用しても50℃程度よ
りも高い温度になることはない。従って、連続した成形
においても型温度は安定し、連続した複数回の加熱形成
が良好に行えるという利点がある。
【0017】また、実施例の成形型10,11において
は、離型性が良いという利点がある。一般に、樹脂系材
料は離型性が良く、実施例では上述のように圧縮空気を
送り込むことによって離型が可能であるが、僅かな衝撃
を与えるだけで硬化した鋳型を成形型10,11から分
離することができた。
【0018】次の表1には、成形型の材料として上記P
PSと姫小松(木材)について耐摩耗性のテストを行っ
た結果が示されている。
【0019】
【表1】
【0020】即ち、鋳物砂14を成形型10,11内へ
入れる際に、型内面は吹き込まれる鋳物砂14によって
削られることになるが、このテスト結果によれば、摩耗
量がPPSの場合は0mmで、姫小松の場合は2mmと
なり、PPSの耐摩耗性が良好であることが理解され
る。従って、耐摩耗性についても実用上問題となること
はない。
【0021】上記実施例では、鋳型において上述したよ
うに水ガラスがバインダー剤として使用されており、こ
の水ガラスをマイクロ波加熱によって蒸発させることに
よって鋳物砂14が硬化する。このため、型内で発生し
た蒸気は通気孔12から外部へバランス良く排出される
必要がある。従って、実施例における通気孔12では、
図示の場所に通気孔12を複数個設けており、これによ
ってバランスの良い通気が達成される。
【0022】また、上記通気孔12に用いられたリング
13は、直径が5〜20mm程度であればよく、実施例
では従来のマイクロ波加熱では採用されなかった金属製
リングが使用できることが確認できた。これは、使用さ
れるマイクロ波周波数2450MHzの波長(自由空間
では約12cm)と比較して、金属製リング13の直径
がかなり小さく、マイクロ波の加熱作用に関与しないこ
とによるものと考えられる。
【0023】更に、従来の二酸化炭素を用いる方法で
は、上記水ガラスを4〜7%、鋳物砂14に含有させる
必要があったが、実施例ではこの水ガラスを約1.5%
含ませることにより十分な強度が得られた。従って、鋳
造後の後処理時の崩壊性が改善され、鋳型への溶湯の鋳
込み時のガスの発生を抑えるメリットがある。上記実施
例では、鋳物砂14に予め0.1〜0.5%の水を混合
添加することが好ましく、これにより鋳物砂14の中に
含まれる微粉に水分を含浸させ、微粉に水ガラスが吸収
されるのを防ぎ、水ガラスの量を減らす効果がある。ま
た、少量の水ガラス添加の鋳物砂14は乾燥が早いた
め、水ガラスに保湿剤として多糖類を5〜15%添加す
ることが好ましく、これにより作業前の乾燥を防ぐこと
ができる。このような構成により、本発明では硬化され
た鋳型を崩して再利用することができ、またCO2 ガス
を用いる必要もなくなる。
【0024】図4には、鋳型成形型に関する第2実施例
が示されており、この第2実施例は屈曲形状の鋳型を成
形するものである。図において、成形型20には充填口
21が形成され、屈曲部A,B,Cの内側で、かつ充填
口21から遠い位置にリング22を有する通気孔23が
設けられる。また、鋳型形状において充填口21を始点
とすると、最終端となる位置にもリング22を有する通
気孔24が設けられる。この第2実施例によれば、屈曲
部A,B,Cの内側で、かつ充填口21から遠い位置に
ある通気孔23によって、吹き込まれる鋳物砂の流れが
スムーズとなり、鋳物砂を迅速に充填できる利点があ
る。なお、上記屈曲部が近接している場合にはいずれか
の通気孔を省略してもよく、第2実施例でも上記屈曲部
AとBの間にある屈曲部の通気孔は設けていない。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
マイクロ波照射により鋳物砂を加熱硬化するための成形
型を、サルフィドサルフォン系樹脂材料で形成したの
で、加工性、耐衝撃性、離型性、耐摩耗性が良好で、温
度による変形がない成形型を得ることができ、セラミッ
ク系材料及び弗素樹脂系材料のそれぞれの欠点が解消可
能となる。しかも、マイクロ波照射によって型温が適度
に上昇し、通気孔を設けたことと合いまって型内面での
結露の発生を防止することができ、硬化後の鋳型強度の
低下や鋳型肌の表面状態の悪化が防止できるという利点
がある。また、成形型に通気孔を設けたので、水ガラス
をバインダー剤として用いる場合でも、吹込み方式によ
り鋳物砂の充填が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係るマイクロ波加熱硬化
鋳型の成形型の構成を示す断面図である。
【図2】実施例でのPPSの成形型におけるマイクロ波
加熱による温度変化を示すグラフである。
【図3】実施例の成形型を連続使用したときの型表面温
度の変化を示すグラフである。
【図4】第2実施例の成形型の構成を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
10 … 上側成形型、 11 … 下側成形型、 12 … 通気孔、 14 … 鋳物砂、 20 … 成形型、 23,24 … 通気孔、 A,B,C … 屈曲部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊東 正晃 埼玉県上福岡市福岡二丁目1番1号 新 日本無線株式会社 川越製作所内 (72)発明者 木下 順二 埼玉県上福岡市福岡二丁目1番1号 新 日本無線株式会社 川越製作所内 (72)発明者 二俣 勝美 静岡県小笠郡小笠町猿渡119番地 (56)参考文献 特開 昭53−100126(JP,A) 特開 昭58−188541(JP,A) 特開 昭59−85344(JP,A) 特公 昭63−38255(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22C 1/00 - 25/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 充填した鋳物砂をマイクロ波の照射によ
    り加熱硬化させるための成形型を、サルフィドサルフォ
    ン系樹脂材料で形成し、この成形型には通気孔を設けた
    マイクロ波加熱硬化鋳型の成形型。
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JP7025264B2 (ja) * 2018-03-29 2022-02-24 群栄化学工業株式会社 鋳型の製造方法及び鋳型造型用型とその製造方法

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