JP4407962B2 - 鋳物製造用抄造部品 - Google Patents
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Description
前記有機繊維には、紙繊維のほか、フィブリル化した合成繊維、再生繊維(例えば、レーヨン繊維)等が挙げられ、それらが単独で又は二種以上混合されて用いられる。これらの中でも、紙繊維が好ましい。その理由は、紙繊維は入手が容易且つ安定的であり、成形体の製造費用が低減され、抄造により多様な形態に成形でき、脱水、乾燥された成形体が十分な強度を有するからである。
前記有機バインダーとしては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フラン樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。これらの中でも、特に、可燃ガスの発生が少なく、燃焼抑制効果があり、熱分解(炭化)後における残炭率が高い等の点からフェノール樹脂を用いることが好ましい。該フェノール樹脂には、後述のような硬化剤を必要とするノボラックフェノール樹脂、硬化剤の必要ないレゾールタイプ等のフェノール樹脂が用いられる。前記有機バインダーは、単独で又は二種以上混合して用いられる。
前記無機バインダーとしては、コロイダルシリカ、黒曜石、真珠岩、エチルシリケート、水ガラス等のSiO2を主成分とする化合物が挙げられる。これらの中でも、特に、単独で使用できることや塗布のし易さ等の点からコロイダルシリカを用いることが好ましい。また、原料スラリー中に添加できる点や浸炭防止の点を考慮すると、黒曜石を用いることが好ましい。前記無機バインダーは単独で又は二種以上混合して用いられる。
前記バインダーとして黒曜石を用いる場合には、黒曜石を全バインダー中に少なくとも20重量部を含ませることが好ましい。前記バインダーとして黒曜石のみを用いることもできる。
紙力強化材の使用量は、前記各繊維の総重量の1〜20%、特に2〜10%が好ましい。紙力強化材が少なすぎると前記の膨潤防止が不十分となったり、添加した粉体が繊維に定着しない場合があり、多く添加しても効果は上がらず抄造部品の成形体が金型に貼り付きやすくなる場合がある。
紙力強化材としては、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリアミドアミンエピクロルヒドリン樹脂等が挙げられる。
先ず、前記有機繊維、前記無機繊維及び前記バインダーを前記所定割合で含む原料スラリーを調製する。原料スラリーは、前記繊維及びバインダーを所定の分散媒に分散させて調整する。なお、バインダーは、添加せず、成形体に含浸させてもよい。
前記中間成形体の抄造工程では、例えば、2個で一組をなす割型を突き合わせることにより、当該中間成形体の外形に対応した形状のキャビティが内部に形成される抄造・脱水成形用の金型を用いる。そして、該金型の上部開口部から該キャビティ内に所定量の原料スラリーを加圧注入する。これにより、該キャビティ内を所定圧力に加圧する。各割型には、その外部とキャビティとを連通する複数の連通孔をそれぞれ設けておき、また、各割型の内面は、所定の大きさの網目を有するネットによってそれぞれ被覆しておく。原料スラリーの加圧注入には例えば圧送ポンプを用いる。前記原料スラリーの加圧注入の圧力は、0.01〜5MPaが好ましく、0.01〜3MPaがより好ましい。
中子は、引張強度、反発弾性及び伸縮性等に優れたウレタン、フッ素系ゴム、シリコーン系ゴム又はエラストマー等によって形成されている。
中間成形体に含浸させるバインダーとしては、レゾールタイプフェノール樹脂、コロイダルシリカ、エチルシリケート、水ガラス等が挙げられる。
中間成形体にバインダーを含浸させ、原料スラリー中に含ませない場合には原料スラリーや白水の処理が簡便になる。
バインダーを含浸させた後、中間成形体を所定温度で加熱乾燥し、バインダーを熱硬化させて製造を完了する。
筒状部材12の開口部12aの拡径の割合は、筒状部材11、12の内面が互いに面一となるように設定されている。筒状部材12は、下方において水平に屈曲しており、その水平開口部12cに湯道用ランナー(図3参照)3が連結される。
また、弾性中子で押圧した表面性の良好な鋳物製造用抄造部品を用いるならば、鋳込み時の溶融金属の流れに乱れが生じない3次元の流路(注湯系)が形成されるので、溶融金属の流れの乱れによる、空気、ゴミなどの巻込みに起因する鋳物の欠陥を防止できる。
更に、有機繊維、無機繊維及びバインダーを混合したスラリーで本発明の鋳物製造用抄造部品を抄造成形することで、有機繊維のみを用いて製造された抄造部品よりも鋳込み時の火炎の発生を抑えることができるとともに、有機繊維の燃焼消失による強度低下、有機バインダーの熱分解(炭化)に伴う熱収縮に伴うひび割れ等を防ぐことができ、その結果溶融金属への鋳物砂の混入による製品不良の発生を防ぐことができる。
また本発明の鋳物製造用抄造部品は、通気性を有しているため、注湯時に発生するガスを鋳砂側に逃がす。よって鋳物にいわゆる巣に起因する不良品の発生を防ぐことができる。
本発明の鋳物製造用抄造部品は、軽量であり、簡便な装置で容易に切断加工等ができるため、取り扱い性にも優れている。
下記原料スラリーを用いて所定の繊維積層体を抄造した後、該繊維積層体を脱水、乾燥し、図2(a)に示す形状を有し、下記物性を有する湯口用のランナー(鋳物製造用抄造部品、重量約16g)を得た。
下記配合の有機繊維と無機繊維を水に分散させて約1%(水に対し、有機繊維及び無機繊維の合計重量が1重量%)のスラリーを調整した後、該スラリーに下記バインダーと下記凝集剤を添加し、有機繊維、無機繊維、及びバインダーの混合比(重量比)が下記の値の原料スラリーを調整した。
有機繊維:新聞古紙、平均繊維長が1mm、フリーネス(以下CSFともいう。)が150cc
無機繊維:炭素繊維(東レ(株)社製、商品名「トレカチョップ」)、繊維長3mm)をビータにかけ、有機繊維、無機繊維及びフェノール樹脂が重量混合比で2:3:5のスラリーを得た。該スラリーから作られる繊維積層体のフリーネスは300ccであった。
バインダー:フェノール樹脂(旭有機材工業(株)社製、SP1006LS)
凝集剤:ポリアクリルアミド系凝集剤(三井サイテック社製、A110)
分散媒:水
有機繊維、無機繊維、バインダーの重量混合比=2:3:5
抄造型として、前記図2(a)に対応するキャビティ形成面を有する金型を用いた。該金型のキャビティ形成面には所定の目開きのネットが配され、キャビティ形成面と外部とを連通する多数の連通孔が形成されている。なお、該金型は、一対の割型からなる。
前記原料スラリーをポンプで循環させ、前記抄紙型内に所定量のスラリーを加圧注入する一方で、前記連通孔を通してスラリー中の水を除去し、所定の繊維積層体を前記ネットの表面に堆積させた。所定量の原料スラリーの注入が完了したら、加圧エアーを抄造型内に注入し、該繊維積層体を脱水した。加圧エアーの圧力は、0.2MPa、脱水に要した時間は約30秒であった。
前記バインダーの15%(重量比)に相当する量の硬化剤(ヘキサメチレンテトラミン)を水に分散させ、これを得られた繊維積層体の全面に、均一に塗布した。
乾燥型として、前記図2(a)に対応するキャビティ形成面を有する金型を用いた。当該金型にはキャビティ形成面と外部とを連通する多数の連通孔が形成されている。なお、該金型は一対の割型からなる。
前記硬化剤を塗布した前記繊維積層体を抄造型から取り出し、それを220℃に加熱された乾燥型に移載した。そして、乾燥型の上方開口部から袋状の弾性中子を挿入し、密閉された乾燥型内で当該弾性中子内に加圧流体(加圧空気、0.2MPa)を該中子に注入して該中子を膨らませ、該中子で前記繊維積層体を乾燥型の内面に押しつけて、当該乾燥型の内面形状を該繊維積層体表面に転写させつつ乾燥させた。所定時間(180秒)の加圧乾燥を行った後、弾性中子内の加圧流体を抜いて当該弾性中子を収縮させて乾燥型内から取り出し、成形体を乾燥型内から取り出して冷却した。
得られた成形体を図2(b)のようにカットし、図1のように嵌合させて湯口用のランナーを得た。
厚み:0.8〜1.0mm
下記原料スラリーを用いて所定の繊維積層体を抄造した後、該繊維積層体を脱水、乾燥し、図2(a)に示す形状を有する中間成形体を得た。そして、この中間成形体に下記のようにバインダーを含浸させて乾燥と熱硬化させ、下記物性を有する湯口用のランナー(鋳物製造用抄造部品、重量約28g)を得た。
下記配合の有機繊維と無機繊維を水に分散させて約1%(水に対し、有機繊維及び無機繊維の合計重量が1重量%)のスラリーを調整した後、該スラリーに下記バインダーと下記凝集剤を添加し、有機繊維、無機繊維、及びバインダーの混合比(重量比)が下記の値の原料スラリーを調整した。
有機繊維:新聞古紙、平均繊維長が1mm、CSFが150cc
無機繊維:炭素繊維(東レ(株)社製、商品名「トレカチョップ」、繊維長3mm)をビータにかけ、有機繊維と無機繊維が重量混合比で2:1のスラリーを調整した。該スラリーから得られる繊維積層体のフリーネスは300ccであった。
バインダー:黒曜石(キンセイマテック社製、商品名「ナイスキャッチ」)
紙力強化材:ポリビニルアルコール繊維(対有機繊維重量5%)
凝集剤:ポリアクリルアミド系凝集剤(三井サイテック社製、A110)
分散媒:水
有機繊維、無機繊維、バインダーの重量混合比=20:10:40
実施例1と同様にして抄造して繊維積層体を得、それを脱水した。
乾燥型には、実施例1と同様の金型を用いた。
前記繊維積層体を抄造型から取り出し、それを220℃に加熱された乾燥型に移載した。乾燥型の上方開口部から袋状の弾性中子を挿入し、実施例1に準じて操作を行い、中間成形体を得た。
得られた中間成形体を図2(b)のようにカットし、バインダー(レゾールタイプフェノール液)の槽に浸漬し、成形体全体にバインダーを含浸させた。
中間成形体を150℃の乾燥炉で約30分間乾燥させるとともにバインダーを熱硬化させた。
得られた中間成形体中の有機繊維、無機繊維、バインダー(黒曜石+フェノール樹脂)の重量比は、20:10:55(40+15)であった。
得られた中間成形体を図2(b)のようにカットし、図1のように嵌合させて湯口用のランナーを得た。
厚み:0.7〜1.1mm
実施例1、2で得られたランナーを用い、図3に示すような注湯系を部分的に構成し、鋳物型を形成して溶湯(1400℃)を受け口から注入した。
受け口への吹き戻しや揚がりからの激しい火炎は、何れのランナーの場合にも観測されなかった。また、鋳込み後、鋳型を解体したときは、ランナーは中で凝固した金属のまわりを覆っており、ブラスト処理により該金属から容易に除去された。
2 受け口用ランナー
3 湯道用ランナー
4 堰用ランナー
5 ガス抜き用ランナー
6、7 押湯用ランナー
8 揚がり用ランナー
9 鋳型
Claims (13)
- 有機繊維、炭素繊維及びバインダーを含有し、
前記有機繊維の平均繊維長が0.8〜2.0mmであり、
前記炭素繊維の平均繊維長が0.2〜10mmである鋳物製造用抄造部品。 - 前記有機繊維の含有量が10〜70重量部であり、前記炭素繊維の含有量が1〜80重量部であり、前記バインダーの含有量が10〜85重量部であり、且つ、前記有機繊維、前記炭素繊維及び前記バインダーの合計が100重量部である請求項1記載の鋳物製造用抄造部品。
- 前記バインダーに融点又は熱分解温度の異なる二種類以上のバインダーを含んでいる請求項1又は2記載の鋳物製造用抄造部品。
- 前記バインダーが有機バインダー及び/又は無機バインダーである請求項1〜3の何れかに記載の鋳物製造用抄造部品。
- 前記無機バインダーがSiO2を主成分とする化合物である請求項1〜4の何れかに記載の鋳物製造用抄造部品。
- 前記有機繊維が紙繊維である請求項1〜5の何れかに記載の鋳物製造用抄造部品。
- 中空であることを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載の鋳物製造用抄造部品。
- 長さ調整手段を備えている請求項1〜7の何れかに記載の鋳物製造用抄造部品。
- 連結可能な複数の部品から組み立てられてなる請求項1〜8の何れかに記載の鋳物製造用抄造部品。
- 請求項1〜8の何れかに記載の鋳物製造用抄造部品を用いた鋳物の製造方法であって、前記鋳物製造用抄造部品を鋳物砂内に配した鋳物の製造方法。
- 請求項1〜8の何れかに記載の鋳物製造用抄造部品の製造方法であって、前記有機繊維及び前記炭素繊維を含む原料スラリーから成形体を抄造する工程と、抄造された前記成形体に前記バインダーを含ませる工程とを具備する鋳物製造用抄造部品の製造方法。
- 前記バインダーが有機バインダーであり、該有機バインダーを含浸により含ませる請求項11記載の鋳物製造用抄造部品の製造方法。
- 前記原料スラリーに前記無機バインダーを含ませる請求項11又は12記載の鋳物製造用抄造部品の製造方法。
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