JP5036762B2 - Casting parts - Google Patents
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Description
本発明は、紙管用原紙を管状に成形した鋳物製造用部品及びその製造方法並びにこれを用いた鋳物の製造方法に関する。 The present invention relates to a casting manufacturing part in which a paper tube base paper is formed into a tubular shape, a manufacturing method thereof, and a casting manufacturing method using the same.
鋳物の製造では、一般に、鋳物砂でキャビティ（必要に応じて中子）を有する鋳型を形成するとともに、該キャビティに溶湯を供給する受け口、湯口、湯道及び堰（以下、これらを注湯系ともいう。）を形成し、さらに、ガス抜き、押湯、揚がりを形成している。このような注湯系、ガス抜き、押湯、揚がりは、通常、鋳物砂で鋳型とともに一体的に形成したり、注湯系を陶器、レンガ等の耐火材からなる注湯系構成部材を用いて形成したりしている。 In the manufacture of castings, in general, a casting mold having a cavity (core if necessary) is formed from casting sand, and a receiving port, a gate, a runner and a weir (hereinafter referred to as a pouring system) for supplying molten metal to the cavity. Also called degassing, hot water, and frying. Such pouring systems, degassing, hot water, and frying are usually formed integrally with casting molds with casting sand, or the pouring system is made of pouring components made of refractory materials such as ceramics and bricks. Or formed.
上記の注湯系等を鋳型と一体的に形成する場合には、注湯系の配置を複雑にすることが困難であり、溶湯へ鋳物砂が混入しやすい。一方、前記耐火材からなる注湯系等を用いる場合には、溶湯が前記注湯系等と接触したときに溶湯の温度が低下しやすい。また、注湯系等の形成の際には、耐火材をダイヤモンドカッター等の高速カッターで切断し、切断された耐火材をテープで巻いてそれらを接続しなければならず、作業が面倒であった。また、鋳込み後は、サーマルショック等によって注湯系等が破損し、多量の産業廃棄物が発生し、その廃棄処理に手間がかかる問題がある。このように、耐火材からなる注湯系は、総じて取り扱いが不便であった。 When the above-described pouring system or the like is formed integrally with a mold, it is difficult to make the pouring system arrangement complicated, and casting sand is likely to be mixed into the molten metal. On the other hand, when a pouring system or the like made of the refractory material is used, the temperature of the molten metal tends to decrease when the molten metal comes into contact with the pouring system or the like. In addition, when forming a pouring system or the like, the refractory material must be cut with a high speed cutter such as a diamond cutter, and the cut refractory material must be wound with tape to connect them, which is troublesome. It was. Moreover, after pouring, there is a problem that a pouring system or the like is damaged by a thermal shock or the like, and a large amount of industrial waste is generated, which takes time and labor. Thus, the pouring system made of a refractory material was generally inconvenient to handle.
このような課題を解決する技術として、例えば、特許文献１に記載の技術が知られている。この技術は、前記注湯系構成部材に耐火材を用いる代わりに、有機質又は無機質繊維と、有機質又は無機質バインダとを混合したスラリーから成形された断熱材を用いるものである。
As a technique for solving such a problem, for example, a technique described in
しかしながら、有機質繊維と有機質バインダーを組み合わせた注湯系等は溶湯が供給されたときに熱分解によって大きく収縮してしまい、該注湯系等から溶湯が漏れたりする問題があった。また、無機質繊維と無機質バインダーとを組み合わせた前記断熱材は中空等の立体的な形態に成形することが困難であるため、この断熱材を用いて種々のキャビティ形状に対応した注湯系等を形成することができなかった。 However, there has been a problem that a pouring system or the like in which organic fibers and an organic binder are combined contracts greatly due to thermal decomposition when the molten metal is supplied, and the molten metal leaks from the pouring system or the like. In addition, since the heat insulating material combining inorganic fibers and an inorganic binder is difficult to be molded into a three-dimensional form such as a hollow shape, a pouring system corresponding to various cavity shapes using this heat insulating material is used. Could not be formed.
一方、セルロース繊維に無機粉及び／又は無機繊維を混合し、セルロース繊維の使用量を低減させた鋳造用紙中子が知られている。該鋳造用紙中子は乾燥時の収縮が低減し、鋳造時にセルロース繊維に由来するガスやタール状の高分子化合物の発生量を抑え、その結果、鋳造欠陥が防止され、鋳造作業性が向上するとされている（例えば、下記特許文献２参照）。
On the other hand, cast paper cores are known in which inorganic powder and / or inorganic fibers are mixed with cellulose fibers to reduce the amount of cellulose fibers used. The casting paper core has reduced shrinkage during drying, suppresses the generation of gas and tar-like polymer compounds derived from cellulose fibers during casting, and as a result, casting defects are prevented and casting workability is improved. (For example, see
しかし、特許文献２に記載された鋳造用紙中子は、バインダーを含んでいないため、種々のキャビティ形状に対応した注湯系等には適さない。
However, since the casting paper core described in
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、熱分解による熱収縮を抑えることができて取り扱い性に優れ、且つ種々のキャビティ形状に対応した注湯系等を形成することができる鋳物製造用部品及びその製造方法並びにこれを用いた鋳物の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a pouring system that can suppress thermal shrinkage due to thermal decomposition, has excellent handling properties, and is compatible with various cavity shapes. It is another object of the present invention to provide a casting manufacturing part capable of forming a casting, a manufacturing method thereof, and a casting manufacturing method using the same.
本発明は、紙管用原紙を管状に成形した鋳物製造用部品であって、有機繊維、炭素繊維及びバインダーを含有する鋳物製造用部品を提供することにより、前記目的を達成したものである。
The present invention achieves the above-mentioned object by providing a casting manufacturing part in which a paper tube base paper is formed into a tubular shape, and including a casting manufacturing part containing organic fibers, carbon fibers, and a binder.
本発明によれば、熱分解に伴う熱収縮を抑えることができて取り扱い性にも優れる鋳物製造用部品及びその製造方法並びに該鋳物製造用部品を用いた鋳物の製造方法が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the part for casting manufacture which can suppress the thermal contraction accompanying thermal decomposition and is excellent in the handleability, its manufacturing method, and the manufacturing method of a casting using this casting manufacture part are provided.
以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on preferred embodiments thereof.
本発明の鋳物製造用部品は、紙管用原紙を管状に成形した鋳物製造用部品であって、有機繊維、炭素繊維及びバインダーを含有する。本発明の鋳物製造用部品は、紙管用原紙を巻回すことによって成形されるのが好ましい。巻回す際には、該紙管用原紙の一部が重複してもよいし、重複しなくてもよい。また、複数の該紙管用原紙を重ね巻きしてもよい。長い筒状の鋳物製造用部品を作製する場合は、帯状の紙管用原紙を螺旋状に巻回すのが好ましい。本発明の鋳物製造用部品は、紙管用原始を巻回さずに、たとえば長方形状の紙管用原紙を丸めて、対向する２辺を接合して成形してもよい。前記紙管用原紙の厚みは、鋳物製造用部品としての強度を考慮すると０．４〜２ｍｍ、特に、０．７〜１．５ｍｍが好ましい。
The casting production part of the present invention is a casting production part obtained by forming a paper tube base paper into a tubular shape, and contains organic fibers, carbon fibers, and a binder. The casting production part of the present invention is preferably formed by winding a paper tube base paper. When winding, a part of the paper tube base paper may or may not overlap. Further, a plurality of the paper tube base papers may be rolled up. When producing a long cylindrical casting manufacturing part, it is preferable to spirally roll a strip-shaped paper tube base paper. The casting manufacturing part of the present invention may be formed by rolling, for example, a rectangular paper tube base paper and joining two opposing sides without winding the paper tube base. The thickness of the paper tube base paper is preferably 0.4 to 2 mm, particularly preferably 0.7 to 1.5 mm, considering the strength as a casting production part.
前記有機繊維は、主として鋳物製造用部品の骨格をなすが、鋳造時には溶融金属によってその一部若しくは全部が熱分解し、鋳物製造後は、熱分解した部分は空隙となる。
前記有機繊維としては、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、これらの繊維を単独で又は二種以上を混合して用いることができる。そして、これらの中でも、特に、入手が容易且つ安定的に行え、製造費用を抑えることができるほか、脱水後と乾燥後に十分な強度が得られる点から紙繊維を用いることが好ましい。
The organic fiber mainly forms the framework of a casting production part, but at the time of casting, part or all of the organic fiber is thermally decomposed by the molten metal, and after the casting is produced, the thermally decomposed part becomes a void.
Examples of the organic fibers include paper fibers, fibrillated synthetic fibers, and regenerated fibers (for example, rayon fibers). These fibers can be used alone or in admixture of two or more. Among these, it is particularly preferable to use paper fiber because it can be obtained easily and stably, the manufacturing cost can be reduced, and sufficient strength can be obtained after dehydration and drying.
前記紙繊維には、木材パルプのほか、コットンパルプ、リンターパルプ、竹やわらその他の非木材パルプを用いることができ、またバージンパルプ若しくは古紙パルプ（回収品）を単独で又は二種以上を混合して用いることができる。そして、入手の容易性、安定性、環境保護、製造費用の低減等の点から、特に古紙パルプが好ましい。 In addition to wood pulp, cotton pulp, linter pulp, bamboo straw and other non-wood pulp can be used for the paper fiber, and virgin pulp or waste paper pulp (collected product) is used alone or in combination of two or more. Can be used. And waste paper pulp is particularly preferable from the viewpoints of availability, stability, environmental protection, and reduction of manufacturing costs.
成形された鋳物製造用部品の表面平滑性、衝撃強度、肉厚の均一性等を考慮すると、前記有機繊維の平均繊維長は０．８〜２．０ｍｍが好ましく、０．９〜１．８ｍｍがより好ましい。 Considering the surface smoothness, impact strength, thickness uniformity, etc. of the molded casting production part, the average fiber length of the organic fibers is preferably 0.8 to 2.0 mm, preferably 0.9 to 1.8 mm. Is more preferable.
鋳物製造用部品としての成形容易性、強度確保、ガス発生量低減等の観点から、本発明の鋳物製造用部品中の前記有機繊維の含有量は、１０〜７０重量部が好ましく、２０〜６０重量部がより好ましい。なお、本明細書において、重量部という場合には、有機繊維、炭素繊維及びバインダーの合計１００重量部に対する値を意味する。
From the viewpoint of ease of molding as a casting production part, ensuring strength, reducing gas generation, etc., the content of the organic fiber in the casting production part of the present invention is preferably 10 to 70 parts by weight, and 20 to 60 parts. Part by weight is more preferred. In the present specification, the term “part by weight” means a value relative to a total of 100 parts by weight of organic fiber, carbon fiber and binder.
前記炭素繊維は、前記有機繊維と同様に、主として鋳物製造用部品の骨格をなすが、鋳造時には溶融金属の熱によっても分解も燃焼もせず、鋳物製造用部品の原形状を維持する役目を果たす。
The carbon fiber , like the organic fiber, mainly forms the skeleton of the casting production part, but does not decompose or burn by the heat of the molten metal during casting, and plays the role of maintaining the original shape of the casting production part. .
本発明においては、特に、バインダーに有機バインダーを用いた場合の該有機バインダーの炭化に伴う収縮を低減させる観点から、高温でも高強度を維持できる炭素繊維を用いている。
In the present invention, in particular, carbon fibers that can maintain high strength even at high temperatures are used from the viewpoint of reducing shrinkage associated with carbonization of the organic binder when an organic binder is used as the binder .
紙管用原紙の抄紙の際の濾水性確保、紙管用原紙の加工容易性等を考慮すると、前記炭素繊維は、平均繊維長は０．２〜１０ｍｍが好ましく、０．５〜８ｍｍがより好ましい。
In consideration of ensuring drainage during papermaking of the paper tube base paper and ease of processing of the paper tube base paper, the carbon fiber has an average fiber length of preferably 0.2 to 10 mm, more preferably 0.5 to 8 mm.
鋳物製造用部品としての強度の確保、抄造された紙管用原紙の加工容易性等の観点から、前記炭素繊維の含有量は、１〜８０重量部でが好ましく、７〜４０重量部がより好ましい。
From the viewpoint of securing strength as a casting production part and ease of processing of the paper tube base paper produced, the carbon fiber content is preferably 1 to 80 parts by weight, more preferably 7 to 40 parts by weight. .
鋳物製造用部品としての成形容易性、強度の確保等の観点から、前記有機繊維に対する前記炭素繊維の割合（炭素繊維含有量／有機繊維含有量）は、重量比で、１〜６０が好ましく２〜３０がより好ましい。
From the viewpoint of ease of molding as a casting production part, ensuring strength, etc., the ratio of the carbon fibers to the organic fibers ( carbon fiber content / organic fiber content) is preferably 1 to 60 in terms of weight ratio. ~ 30 is more preferred .
前記バインダーとしては、後述するような、有機バインダー及び無機バインダーが挙げられる。それらは単独で又は混合して用いることができる。 Examples of the binder include organic binders and inorganic binders as described later. They can be used alone or in combination.
前記有機バインダーには、本発明の鋳物製造用部品中の前記有機繊維及び前記炭素繊維を結合させる役目を奏するもの、本発明の鋳物製造用部品の強度を高め、鋳込み時に溶融金属の熱によって炭化して鋳物製造用部品の強度を維持する役目を奏するもの等がある。
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。そして、これらの中でも、特に、可燃ガスの発生量が少なく、燃焼し難く、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が好ましい。更に、該フェノール樹脂の中でも、硬化剤の必要が無く、本発明の鋳物製造用部品に含浸が可能なレゾールタイプ樹脂が好ましい。
The organic binder plays a role of bonding the organic fiber and the carbon fiber in the casting production part of the present invention, and increases the strength of the casting production part of the present invention, and carbonizes by the heat of the molten metal during casting. Thus, there are those that play the role of maintaining the strength of the casting manufacturing component.
As said organic binder, thermosetting resins, such as a phenol resin, an epoxy resin, and a furan resin, are mentioned. Of these, phenol resins are particularly preferable from the viewpoints that the amount of generated combustible gas is small, combustion is difficult, and the residual carbon ratio after pyrolysis (carbonization) is high. Further, among the phenol resins, a resol type resin that does not require a curing agent and can be impregnated into the casting production component of the present invention is preferable.
前記無機バインダーには、本発明の鋳物製造用部品中の前記有機繊維及び前記炭素繊維を結合させる役目を奏するもの、鋳物製造時にも熱分解せずに燃焼ガスや火炎の発生を抑制する効果を奏するもの、鋳物製造時の浸炭防止効果を奏するもの等がある。
前記無機バインダーとしては、コロイダルシリカ、黒曜石、ムライト、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。そして、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、浸炭防止の点からは特に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以上を混合して用いることもできる。
The inorganic binder plays a role of binding the organic fiber and the carbon fiber in the casting production part of the present invention, and has the effect of suppressing the generation of combustion gas and flame without thermal decomposition even during casting production. There are those that exhibit the effect of preventing carburization during casting production.
Examples of the inorganic binder include compounds containing SiO 2 as a main component such as colloidal silica, obsidian, mullite, nacre, ethyl silicate, and water glass. Among these, it is particularly preferable to use colloidal silica from the standpoints that it can be used alone and is easy to apply. Further, it is particularly preferable to use obsidian from the viewpoint of preventing carburization. The inorganic binder can be used alone or in admixture of two or more.
鋳物製造用部品としての強度の確保、成形容易性等を考慮すると、前記バインダー（固形分）の含有量は１０〜８５重量部が好ましく、２０〜８０重量部がより好ましい。 In consideration of securing strength as a part for casting production, ease of molding, and the like, the content of the binder (solid content) is preferably 10 to 85 parts by weight, and more preferably 20 to 80 parts by weight.
前記バインダーとして黒曜石以外のバインダーを用いる場合には、本発明の鋳物製造用部品中の当該バインダーの含有量は、１０〜７０重量部が好ましく、２０〜５０重量部がより好ましい。
また、前記バインダーとして黒曜石を用いる場合には、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。
When a binder other than obsidian is used as the binder, the content of the binder in the casting production component of the present invention is preferably 10 to 70 parts by weight, and more preferably 20 to 50 parts by weight.
Further, when obsidian is used as the binder, it is preferable to include at least 20 parts by weight in all binders. Only obsidian can be used as the binder.
また、融点の異なる二以上のバインダーを併用することができる。特に、常温（鋳造前）から高温（鋳造時）に亘る鋳物製造用部品の保形性の確保、鋳造時の浸炭防止等の観点から、低融点のバインダーと高融点のバインダーとを併用するのが好ましい。この場合、低融点のバインダーとしては、粘土、水ガラス、黒曜石等が挙げられ、高融点のバインダーとしては、上述のＳｉＯ2を主成分とする化合物、ムライト、ウォラストナイト、Ａｌ2Ｏ3等が挙げられる。 Two or more binders having different melting points can be used in combination. In particular, a low melting point binder and a high melting point binder are used in combination from the viewpoints of ensuring the shape retention of parts for casting production from room temperature (before casting) to high temperature (during casting) and preventing carburization during casting. Is preferred. In this case, examples of the low melting point binder include clay, water glass, obsidian, and the like, and examples of the high melting point binder include the above-mentioned compounds containing SiO 2 as a main component, mullite, wollastonite, Al 2 O 3 and the like. Is mentioned.
本発明の鋳物製造用部品には、紙力強化材を添加することができる。紙力強化材の添加によって、紙管へのバインダー含浸時の該紙管の膨潤を低減させることができる。
紙力強化材の添加量は、前記有機繊維重量の１〜２０％、特に２〜１０％が好ましい。
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）、カイメン（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。
A paper strength reinforcing material can be added to the casting production part of the present invention. By adding the paper strength reinforcing material, swelling of the paper tube when the paper tube is impregnated with the binder can be reduced.
The addition amount of the paper strength reinforcing material is preferably 1 to 20%, particularly 2 to 10% of the weight of the organic fiber.
Examples of the paper strength reinforcing material include polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), sponge (polyamideamine epichlorohydrin resin), and the like.
本発明の鋳物製造用部品には、さらに、凝集剤、着色剤等の他の成分を添加することができる。 Other components such as a flocculant and a colorant can be further added to the casting production part of the present invention.
前記鋳物製造用部品の厚みは、それが使用される場所に応じて適宜設定することができるが、鋳物製造用部品としての強度の確保、通気性の確保、製造費抑制等を考慮すると、例えば溶融金属と接する部分の厚みは０．２〜２ｍｍが好ましく、０．４〜１．５ｍｍがより好ましい。 The thickness of the casting production part can be appropriately set according to the place where it is used, but considering the securing of strength as a casting production part, ensuring air permeability, suppressing production costs, etc. The thickness of the portion in contact with the molten metal is preferably 0.2 to 2 mm, and more preferably 0.4 to 1.5 mm.
前記鋳物製造用部品は、強度確保の面で、鋳造に用いられる前の状態での圧縮強度は１０Ｎ以上が好ましく、３０Ｎ以上がより好ましい。 In the casting production part, the compressive strength in a state before being used for casting is preferably 10 N or more, and more preferably 30 N or more in terms of securing strength.
前記鋳物製造用部品は、有機バインダーの熱分解に伴うガスの発生を極力抑える点から、鋳造に用いられる前の状態の含水率（重量含水率）は１０％以下が好ましく、８％以下がより好ましい。 From the viewpoint of suppressing the generation of gas accompanying the thermal decomposition of the organic binder as much as possible, the water content (weight water content) in the state before being used for casting is preferably 10% or less, and more preferably 8% or less. preferable.
前記鋳物製造用部品の密度は、強度の確保、軽量性、加工容易性等の点でから、０．５ｇ／ｃｍ3以上が好ましく、０．６〜１．２ｇ／ｃｍ3がより好ましい。 Density of the part for casting is ensured strength, light weight, because in terms of such easy processing, 0.5 g / cm 3 or more preferably, 0.6 to 1.2 g / cm 3 is more preferable.
次に、前記鋳物製造用部品の製造方法について説明する。
先ず、前記有機繊維、前記炭素繊維及び前記バインダーを所定の分散媒に分散させることにより原料スラリーを調製する。なお、バインダーは、紙管用原紙を抄紙して脱水、乾燥させた後、或いはさらに紙管用原紙を紙管に成形した後に、該紙管に含浸により含ませることができるため、必要に応じて原料スラリーへのバインダーの添加を省略することもできる。
Next, a method for manufacturing the casting manufacturing part will be described.
First, a raw material slurry is prepared by dispersing the organic fiber, the carbon fiber, and the binder in a predetermined dispersion medium. The binder can be incorporated into the paper tube by impregnation after the paper tube base paper is made and dehydrated and dried, or after the paper tube base paper is further formed into a paper tube. The addition of the binder to the slurry can be omitted.
前記分散媒としては、水、白水の他、エタノール、メタノール等の溶剤等が挙げられる。そして、これらの中でも抄紙、脱水成形の安定性、品質の安定性、費用低減、取り扱い易さ等の点から水が好ましい。 Examples of the dispersion medium include water, white water, and solvents such as ethanol and methanol. Among these, water is preferable from the viewpoints of papermaking, dewatering molding stability, quality stability, cost reduction, and ease of handling.
前記原料スラリーにおける前記分散媒に対する前記有機繊維の使用量は、製造される紙管用原紙の表面平滑性、肉厚均一性等を考慮すると、０．１〜３重量％が好ましく、０．５〜２重量％がより好ましい。 The amount of the organic fiber used with respect to the dispersion medium in the raw slurry is preferably 0.1 to 3% by weight, considering the surface smoothness and thickness uniformity of the paper tube base paper to be produced, 2% by weight is more preferred.
前記原料スラリーには、凝集剤、防腐剤等の添加剤を添加することができる。 Additives such as flocculants and preservatives can be added to the raw material slurry.
次に、前記原料スラリーを用い、紙管用原紙を抄紙する。
紙管用原紙の抄紙方法には、例えば、連続抄紙式である円網抄紙機、長網抄紙機、短網抄紙機、ツインワイヤー抄紙機などを用いた抄紙方法、バッチ方式の抄紙方法である手漉法等の抄紙方法を採用することができる。
Next, a paper tube base paper is made using the raw slurry.
Examples of papermaking methods for paper tubes for paper tubes include, for example, continuous papermaking methods such as circular paper machines, long paper machines, short net paper machines, twin wire paper machines, and batch paper making methods. A papermaking method such as a koji method can be employed.
抄紙後も前記紙管用原紙が保形性や機械的強度を維持するためには、好ましくは含水率（重量含水率、以下同じ。）が７０％以下となるまで、さらに好ましくは６０％以下となるまで該紙管用原紙を脱水させる。抄紙後の紙管用原紙の脱水方法には、例えば、吸引による脱水のほか、加圧空気を吹き付けて脱水する方法、加圧ロールや加圧板で加圧して脱水する方法等の脱水用法を採用することができる。 In order to maintain the shape retention and mechanical strength of the paper tube base paper after papermaking, preferably the moisture content (weight moisture content, the same shall apply hereinafter) is 70% or less, more preferably 60% or less. The paper tube base paper is dehydrated until it becomes. The paper tube base paper after papermaking is dehydrated by, for example, dehydration by suction, dehydration by blowing pressurized air, dehydration by pressing with a pressure roll or pressure plate, etc. be able to.
脱水された前記紙管用原紙体は、次に乾燥工程に移されるが、乾燥には従来から紙の乾燥に用いられている手法を用いることができる。 The dehydrated base paper body for paper tube is then transferred to a drying step, and a method conventionally used for paper drying can be used for drying.
次に、得られた紙管用原紙を裁断して所定幅の帯状物を複数作製し、それらを螺旋状に重ね巻きして複層構造の紙管を得る。 Next, the obtained base paper for paper tube is cut to produce a plurality of strips having a predetermined width, and they are spirally wound to obtain a paper tube having a multilayer structure.
得られた紙管には、必要に応じ、部分的又は全体にバインダーを含浸させることができる。該紙管に含浸させる該バインダーとしては、レゾールフェノール樹脂、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。
このように紙管を成形した後にバインダーを含浸させることで、原料スラリーへのバインダーの添加を省略することも可能である。
The obtained paper tube can be impregnated with a binder partially or entirely as required. Examples of the binder impregnated in the paper tube include resol phenol resin, colloidal silica, ethyl silicate, water glass and the like.
In this way, it is possible to omit the addition of the binder to the raw slurry by impregnating the binder after forming the paper tube.
次いで、紙管を所定温度で加熱乾燥して紙管の製造を完了する。乾燥後の紙管用原紙に前記バインダーを含浸させた後に、該紙管用原紙を紙管に加工してもよい。 Next, the paper tube is heated and dried at a predetermined temperature to complete the manufacture of the paper tube. After the dried paper tube base paper is impregnated with the binder, the paper tube base paper may be processed into a paper tube.
本発明の鋳物製造用部品は、例えば、図１に示す実施形態のような、湯口用のランナーに使用することができる。図１において、符号１は湯口用のランナーを示す。
The casting production component of the present invention can be used, for example, in a runner for a gate such as the embodiment shown in FIG. In FIG. 1, the code |
次に、本発明の鋳物の製造方法を前記湯口用のランナーを用いた鋳物の製造方法に基づいて説明する。 Next, the casting manufacturing method of the present invention will be described based on the casting manufacturing method using the gate runner.
先ず、図２に示すように、前記湯口用のランナー１の他、受け口２、湯道（エルボー管（Ｌ字管）を含む）３、堰４等の注湯系用ランナー、ガス抜き用ランナー５、押湯（トップ及びサイド）用ランナー６、７、揚がり用ランナー８及び内部に鋳物製品の形状に対応したキャビティ（図示せず）を有する鋳型９からなる鋳物製造用部品を所定の位置に配置する。
First, as shown in FIG. 2, in addition to the
そして、これらの鋳物製造用部品を鋳物砂（図示せず）内に埋設し、前記注湯系を通じて所定の組成の溶融金属を鋳型９の前記キャビティ内に導く。このとき、鋳物製造用部品中に前記有機バインダーが含まれる場合には、溶融金属の熱によって、該バインダーは前記有機繊維と共に熱分解して炭化するが、鋳物製造用部品としての強度は損なわれない。また、前記炭素繊維が該熱分解に伴う鋳物製造用部品の熱収縮を抑制するため、前記の各ランナー１にひび割れが生じることはなく、それらが溶融金属で流されたりすることもなく、溶融金属に鋳物砂等が混じることもない。また、有機繊維が熱分解する為、鋳型を解体して鋳物製品を取り出した後の前記の各ランナーは鋳型から容易に除去される。
Then, these casting production parts are embedded in foundry sand (not shown), and a molten metal having a predetermined composition is guided into the cavity of the mold 9 through the pouring system. At this time, when the organic binder is contained in the casting production part, the binder is thermally decomposed and carbonized together with the organic fiber by the heat of the molten metal, but the strength as the casting production part is lost. Absent. In addition, since the carbon fiber suppresses the thermal contraction of the casting production part due to the thermal decomposition, the
鋳物砂には、従来から鋳物の製造に用いられているものを特に制限なく用いることができる。 As the foundry sand, those conventionally used in the production of castings can be used without particular limitation.
鋳込みを終えた後、所定の温度まで冷却して鋳物砂を取り除き、さらに鋳造品にブラスト処理を施す。また、注湯系等の不要部分を取り除く。そして、必要に応じてトリミング処理等の後処理を施して鋳物の製造を完了する。 After the casting is finished, the casting is cooled to a predetermined temperature to remove the foundry sand, and the cast product is further blasted. Also, remove unnecessary parts such as the pouring system. Then, post-processing such as trimming is performed as necessary to complete the casting production.
以上説明したように、本実施形態の鋳物製造用部品及びこれを用いた鋳物の製造方法によれば、有機繊維を溶融金属の熱により分解させて該鋳物製造用部品の内部に空隙を形成する一方で、炭素繊維及びバインダーによって鋳物製造用部品としての強度を維持することができ、鋳型を解体した後に、当該部品の分離除去を容易に行うことができる。つまり、有機繊維、炭素繊維及びバインダーを用いることにより、本発明の鋳物製造用部品は、鋳型造型時及び鋳湯時には鋳物製造用部品としての強度を保ち、鋳型を解体するときにはその強度が低下するので、鋳物製造用部品として耐火材を用いる従来の鋳造方法に比べて、鋳物製造用部品の廃棄処理が容易であり、廃棄物の発生量も大幅に低減できる。
As described above, according to the casting production part of the present embodiment and the casting production method using the same, the organic fibers are decomposed by the heat of the molten metal to form voids in the casting production part. On the other hand, the strength as a casting production part can be maintained by the carbon fiber and the binder, and after the mold is disassembled, the part can be easily separated and removed. That is, by using organic fibers, carbon fibers, and a binder, the casting production component of the present invention maintains strength as a casting production component during mold molding and casting, and the strength decreases when the mold is disassembled. Therefore, compared with the conventional casting method using a refractory material as a casting production part, the disposal of the casting production part is easy, and the amount of waste generated can be greatly reduced.
また、本発明の鋳物製造用部品には、有機繊維、炭素繊維及びバインダーが含まれているので、有機繊維のみからなる鋳物製造用部品に比べて鋳込み時の火炎量が低減し、有機繊維の燃焼による鋳物製造用部品の強度低下、有機バインダーの熱分解（炭化）に伴う熱収縮による鋳物製造用部品のひび割れ等が防止され、溶融金属への鋳物砂の混入による製品不良の発生も防止される。
In addition, since the casting production parts of the present invention contain organic fibers, carbon fibers, and binders, the amount of flame at the time of casting is reduced as compared with casting production parts made only of organic fibers. Reduced strength of casting parts due to combustion, cracking of casting parts due to thermal shrinkage due to thermal decomposition (carbonization) of organic binder, and prevention of product defects due to mixing of casting sand into molten metal The
また、本発明の鋳物製造用部品は通気性を有しているため、鋳湯時に発生するガスを鋳砂側に逃がすことができるため、鋳物にいわゆる巣ができたりすることがなく、不良品の発生を防ぐことができる。 In addition, since the casting production component of the present invention has air permeability, the gas generated during casting can be released to the casting sand side, so that the casting does not form a so-called nest and is defective. Can be prevented.
加えて、本発明の鋳物製造用部品は軽量であり、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。 In addition, the casting manufacturing component of the present invention is lightweight, and can be easily cut with a simple device, so that it is excellent in handleability.
本発明は上述した実施形態に制限されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、適宜変更することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
本発明の鋳物製造用部品は、前記実施形態の湯口用のランナー１の他、図２に示すような、受け口、湯道、堰、ガス抜き、押湯、揚がり用のランナー２〜８にも使用することができる。
In addition to the
本発明の鋳物の製造方法は、鋳鉄の他、アルミニウム及びその合金、銅及びその合金、ニッケル、鉛等の非鉄金属の鋳造にも適用することができる。 The casting production method of the present invention can be applied to casting of non-ferrous metals such as aluminum and its alloys, copper and its alloys, nickel, lead and the like in addition to cast iron.
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
〔実施例１〕
下記原料スラリーを用いて下記のように抄紙、脱水し、さらに乾燥して厚み１ｍｍ、坪量４４０ｇ／ｍ2の紙管用原紙を得た。得られた紙管用原紙から下記のよう紙管を作製し
た。この紙管に下記のようにバインダーを含浸させて乾燥・熱硬化させ、下記物性を有する湯口用のランナー（鋳物製造用部品、重量約３０ｇ）を得た。
[Example 1]
Using the following raw material slurry, papermaking, dehydration, and drying were performed to obtain a paper tube base paper having a thickness of 1 mm and a basis weight of 440 g / m 2 . The following paper tube was produced from the obtained paper tube base paper. The paper tube was impregnated with a binder as described below, dried and heat-cured to obtain a runner for a gate (parts for casting production, weight of about 30 g) having the following physical properties.
＜原料スラリーの調整＞
下記配合の有機繊維と炭素繊維を水に分散させて約１％（水に対し、有機繊維及び炭素繊維の合計重量が１重量％）のスラリーを調製した後、該スラリーに下記バインダーと下記凝集剤とを添加し、有機繊維、炭素繊維、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得た。
<Preparation of raw material slurry>
An organic fiber and a carbon fiber having the following composition are dispersed in water to prepare a slurry of about 1% (the total weight of the organic fiber and the carbon fiber is 1% by weight with respect to water). An agent was added to obtain a raw material slurry having a mixing ratio (weight ratio) of organic fiber, carbon fiber and binder of the following values.
〔原料スラリーの配合〕
有機繊維：新聞古紙、平均繊維長が１ｍｍ、フリーネス（ＣＳＦ、以下同じ。）が１５０ｃｃ
炭素繊維：東レ(株)製、商品名：「トレカチョップ」、繊維長３ｍｍの繊維をビータにかけ、有機繊維と炭素繊維が重量混合比で２６：８のスラリーをフリーネスが３００ｃｃに調整した。
無機バインダー：黒曜石（キンセイマテック社製「ナイスキャッチ」）
有機バインダー：エポキシ系フェノール樹脂（住友ベークライト株式会社製）
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、炭素繊維、無機バインダー、有機バインダーの重量混合比＝２６：８：４８：１８
[Combination of raw slurry]
Organic fiber: used newspaper, average fiber length is 1 mm, freeness (CSF, the same applies hereinafter) is 150 cc
-Carbon fiber: Toray Co., Ltd. under the trade name: "trading cards chop", applied to the beater the fibers of the fiber length of 3mm, organic fibers and carbon fibers in a mixing ratio by weight of 26: 8 slurry freeness is adjusted to 300cc .
Inorganic binder: Obsidian (Kinsei Matec's “Nice catch”)
Organic binder: Epoxy phenol resin (manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd.)
Flocculant: Polyacrylamide flocculant (Mitsui Cytec Co., Ltd., A110)
Dispersion medium: water Weight mixing ratio of organic fiber, carbon fiber , inorganic binder, organic binder = 26: 8: 48: 18
＜紙管用原紙の抄紙条件＞
上記原料組成物を用い、傾斜型短網抄紙機によってライン速度１．５ｍ／分で抄紙して湿潤状態の紙シートを作製した。
<Conditions for paper tube base paper>
Using the above raw material composition, paper was made at a line speed of 1.5 m / min using an inclined short paper machine to prepare a wet paper sheet.
＜紙管用原紙の脱水、乾燥条件＞
得られた紙シートをフェルトで挟持して該紙シートを吸引しながら脱水し、それを１２０℃の加熱ロール間にライン速度１．５ｍ／分で通し、該紙シートの含水率を５重量％以下にした。
<Dehydration and drying conditions for base paper for paper tubes>
The obtained paper sheet was sandwiched with felt and dehydrated while sucking the paper sheet. The paper sheet was passed between heating rolls at 120 ° C. at a line speed of 1.5 m / min, and the water content of the paper sheet was 5% by weight. It was as follows.
＜紙管の成形工程＞
得られた紙管用原紙を裁断して幅がそれぞれ５４．４ｍｍ、５４．８ｍｍ、５５．２ｍｍ、５５．６ｍｍ及び５６．０ｍｍの５つの帯状物を得、まず幅が最小の帯状物を螺旋状に巻回して紙管とし、その上にさらにその他の４つの帯状物を幅の小さい順に順次螺旋状に巻回して内径が約３０ｍｍ、密度１．０ｇ／ｃｍ3の紙管を作製した。この場合、帯状
物同士は接着剤で接合した。
<Paper tube forming process>
The obtained paper core for paper tube is cut to obtain five strips having widths of 54.4 mm, 54.8 mm, 55.2 mm, 55.6 mm and 56.0 mm, respectively. First, the strip having the smallest width is spirally formed. A paper tube having an inner diameter of about 30 mm and a density of 1.0 g / cm 3 was prepared by winding the other four strips in a spiral manner in order of increasing width. In this case, the strips were joined with an adhesive.
＜乾燥硬化工程＞
前記の紙管を２００℃の乾燥炉に約６０分入れて乾燥し、ランナーを得た。
<Dry curing process>
The paper tube was placed in a drying oven at 200 ° C. for about 60 minutes and dried to obtain a runner.
＜ランナーの物性＞
厚み：１．０ｍｍ
<Physical properties of the runner>
Thickness: 1.0mm
＜鋳物の製造＞
実施例１で得られたランナーを用い、図２に示すような注湯系を構成し、これを用いて鋳型を形成して溶湯（１４００℃）を受け口から注入した。
<Manufacture of castings>
The runner obtained in Example 1 was used to construct a pouring system as shown in FIG. 2, and a mold was formed using the pouring system, and the molten metal (1400 ° C.) was injected from the inlet.
＜鋳物製造後のランナーの評価＞
受け口への吹き戻しや揚がりからの激しい火炎は観測されなかった。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きれいに覆っており、その後のブラスト処理により該ランナーは容易に除去できた。
<Evaluation of runners after casting production>
No violent flames from blowing back or lifting to the receiving port were observed. Further, when the mold was disassembled after casting, the runner covered the solidified metal cleanly, and the runner could be easily removed by subsequent blasting.
以上のように、実施例１で得られたランナー（鋳物製造用部品）は、熱分解に伴う熱収縮を抑えることができて取り扱い性にも優れていることが確認された。 As described above, it was confirmed that the runner (casting part) obtained in Example 1 can suppress heat shrinkage due to thermal decomposition and is excellent in handleability.
１ 湯口用ランナー
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
1 Runner for
Claims (5)
有機繊維、炭素繊維及びバインダーを含有しており、
前記バインダーは、融点の異なる有機バインダー及び無機バインダーを二以上含んでおり、
前記鋳物製造用部品は、鋳造に用いられる前の状態におけるその含水率（重量含水率）が１０％以下であり、その密度が０．５ｇ／ｃｍ 3 以上である鋳物製造用部品。 A casting production part in which a paper tube base paper is formed into a tubular shape,
Contains organic fiber, carbon fiber and binder ,
The binder contains two or more organic binders and inorganic binders having different melting points,
The casting production part has a moisture content (weight moisture content) of 10% or less and a density of 0.5 g / cm 3 or more in a state before being used for casting.
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