JP5441387B2 - Manufacturing method of casting manufacturing structure, casting manufacturing structure, and casting manufacturing method - Google Patents

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本発明は、鋳物の製造時に用いられる鋳型等の構造体の製造方法、該方法により得られた鋳物製造用構造体、及び該構造体を用いた鋳物の製造方法に関する。   The present invention relates to a method of manufacturing a structure such as a mold used in manufacturing a casting, a structure for manufacturing a casting obtained by the method, and a method of manufacturing a casting using the structure.

鋳物は、一般に、木型や金型などをもとに鋳物砂で内部にキャビティを有する鋳型を形成するとともに、必要に応じて該キャビティ内に中子を配した後、該キャビティに溶湯を供給して製造されている。   For castings, in general, a mold having a cavity is formed with casting sand based on a wooden mold or a mold, and a core is disposed in the cavity as needed, and then a molten metal is supplied to the cavity. Manufactured.

木型、金型は、加工に熟練を要し高価な設備も必要で、高価で重い等の欠点とともに廃棄物処理の問題も有し、量産の鋳物のほかには使用が困難である。また、鋳物砂を用いる砂型は、通常の砂にバインダーを添加し、硬化させて形状を保持させているため、砂の再利用には、再生処理工程が必須となる上、再生処理の際にダストなどの廃棄物が発生するなどの問題も有している。加えて、中子を砂型で製造する場合は、上記課題に加え中子自身の質量のため作業性が悪く、さらには、鋳込み時の強度保持と鋳込み後の中子除去性という相反する性能が要求される。   Wooden molds and molds require skill in processing and expensive equipment, and have disadvantages such as expensive and heavy waste, and waste disposal problems, and are difficult to use in addition to mass production castings. Also, sand molds that use foundry sand add a binder to ordinary sand and harden it to retain its shape, so reusing the sand requires a regeneration process step and during the regeneration process. There is also a problem that waste such as dust is generated. In addition, when the core is manufactured in a sand mold, the workability is poor due to the mass of the core itself in addition to the above problems, and furthermore, the conflicting performance of maintaining the strength during casting and removing the core after casting is present. Required.

このような課題を解決する技術として、成形性や形状保持性に優れる、有機繊維、無機繊維、無機粒子及び熱硬化性樹脂を含有する鋳物製造用構造体を得る技術が知られている。更に、複雑な形状であっても細部にわたって精度よく賦形がなされた鋳物製造用構造体を得る技術として、有機繊維、無機繊維、熱硬化性樹脂に加えて、熱膨張性粒子を含有させ、鋳物製造用構造体を得る技術(特許文献1、2参照)が開示されている。   As a technique for solving such a problem, a technique for obtaining a structure for producing a casting containing organic fibers, inorganic fibers, inorganic particles, and a thermosetting resin, which is excellent in moldability and shape retention is known. Furthermore, in addition to organic fibers, inorganic fibers, and thermosetting resins, as a technique for obtaining a structure for producing castings that has been accurately shaped even in a complicated shape, it contains thermally expandable particles, A technique (see Patent Documents 1 and 2) for obtaining a casting manufacturing structure is disclosed.

特開2006−346747号公報JP 2006-346747 A 特開2007−144511号公報JP 2007-144511 A

特許文献1、2の技術は、鋳込み時の強度保持及び鋳込み後の中子除去性に効果を有するものの、複雑な形状の鋳物製造用構造体を用いて鋳物の製造を行った場合には、鋳物にガス欠陥が発生することがあった。よって、この課題を改善し得る手段が強く望まれていた。   Although the techniques of Patent Documents 1 and 2 have an effect on strength retention during casting and core removability after casting, when a casting is manufactured using a complex-shaped casting manufacturing structure, Gas defects may occur in castings. Therefore, a means that can improve this problem has been strongly desired.

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、複雑な形状であっても成形性に優れ、鋳物のガス欠陥を低減可能な鋳物製造用構造体を製造できる、鋳物製造用構造体の製造方法及びそれにより得られた鋳物製造用構造体、並びにかかる鋳物製造用構造体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-mentioned problems, and the object of the present invention is to produce a casting manufacturing structure that is excellent in moldability even in a complicated shape and can reduce gas defects in the casting. An object of the present invention is to provide a manufacturing method of a casting manufacturing structure, a casting manufacturing structure obtained thereby, and a casting manufacturing method using the casting manufacturing structure.

本発明は、無機粒子、無機繊維、熱硬化性樹脂、熱膨張性粒子、水溶性高分子化合物及び分散媒を含有するスラリー状組成物を用い、加熱成形する鋳物製造用構造体の製造方法であって、分散媒の沸点(℃)が熱膨張性粒子の膨張開始温度(℃)以上である鋳物製造用構造体の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a casting manufacturing structure that uses a slurry-like composition containing inorganic particles, inorganic fibers, thermosetting resin, thermally expandable particles, a water-soluble polymer compound, and a dispersion medium, and is thermoformed. Further, the present invention relates to a method for manufacturing a casting manufacturing structure in which the boiling point (° C.) of a dispersion medium is equal to or higher than the expansion start temperature (° C.) of thermally expandable particles.

また、本発明は、上記本発明の製造方法によって得られた鋳物製造用構造体であって、通気度が6〜120である鋳物製造用構造体に関する。   Moreover, this invention relates to the structure for casting manufacture obtained by the manufacturing method of the said invention, Comprising: Air permeability is 6-120.

また、本発明は、上記本発明の鋳物製造用構造体を使用して溶融金属を鋳込む鋳造工程を具備する鋳物の製造方法に関する。   Moreover, this invention relates to the manufacturing method of a casting which comprises the casting process which casts a molten metal using the structure for casting manufacture of the said invention.

本発明によれば、複雑な形状であっても成形性に優れ、鋳物のガス欠陥を低減可能な鋳物製造用構造体を製造できる、鋳物製造用構造体の製造方法及びそれにより得られた鋳物製造用構造体、並びにかかる鋳物製造用構造体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, even if it is a complicated shape, it is excellent in a moldability and can manufacture the structure for casting manufacture which can reduce the gas defect of a casting, The manufacturing method of the structure for casting manufacture, and the casting obtained by it A manufacturing structure and a casting manufacturing method using the casting manufacturing structure 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。
<スラリー状組成物>
本発明のスラリー状組成物は、無機粒子、無機繊維、熱硬化性樹脂、熱膨張性粒子、水溶性高分子化合物及び分散媒を含有するものである。
Hereinafter, the present invention will be described based on preferred embodiments thereof.
<Slurry composition>
The slurry composition of the present invention contains inorganic particles, inorganic fibers, thermosetting resin, thermally expandable particles, a water-soluble polymer compound and a dispersion medium.

(i)無機粒子
本発明に係るスラリー状組成物に用いられる無機粒子としては、黒鉛、黒曜石、雲母、ムライト、シリカ、マグネシア等が挙げられる。無機粒子は、これらを単独又は二以上を選択して用いることができる。鋳物のガス欠陥低減の観点から、黒鉛が好ましく、更に黒鉛の中でも、土状黒鉛及び人造黒鉛から選ばれる少なくとも1種が好ましく、人造黒鉛を用いることがより好ましい。
(I) Inorganic particles Examples of the inorganic particles used in the slurry composition according to the present invention include graphite, obsidian, mica, mullite, silica, and magnesia. These inorganic particles can be used alone or in combination of two or more. From the viewpoint of reducing gas defects in castings, graphite is preferable, and among graphite, at least one selected from earth graphite and artificial graphite is preferable, and artificial graphite is more preferable.

前記無機粒子の平均粒子径は、鋳物のガス欠陥低減の観点から、80μm以上が好ましく、100μm以上がより好ましく、150μm以上が更に好ましい。また、前記無機粒子の平均粒子径は、鋳物製造用構造体の熱間強度の観点から、2000μm以下が好ましく、1000μm以下がより好ましく、500μm以下が更に好ましい。かかる観点から、前記無機粒子の平均粒子径は、80〜2000μmが好ましく、100〜1000μmがより好ましく、150〜500μmが更に好ましい。   The average particle diameter of the inorganic particles is preferably 80 μm or more, more preferably 100 μm or more, and further preferably 150 μm or more from the viewpoint of reducing gas defects in the casting. The average particle diameter of the inorganic particles is preferably 2000 μm or less, more preferably 1000 μm or less, and even more preferably 500 μm or less, from the viewpoint of the hot strength of the structure for producing castings. From this viewpoint, the average particle diameter of the inorganic particles is preferably 80 to 2000 μm, more preferably 100 to 1000 μm, and still more preferably 150 to 500 μm.

ここで、無機粒子の平均粒子径は下記の第1の測定方法で測定し、算出される平均粒子径が200μm以上の場合は、その値を平均粒径とし、算出される平均粒径が200μm未満の場合には、下記の第2の測定方法で測定することにより求めることができる。   Here, the average particle diameter of the inorganic particles is measured by the following first measurement method. When the calculated average particle diameter is 200 μm or more, the value is taken as the average particle diameter, and the calculated average particle diameter is 200 μm. In the case of less than, it can be determined by measuring by the following second measuring method.

〔第1の測定方法〕
JIS Z2601(1993)「鋳物砂の試験方法」附属書2に規定する方法に基づいて測定し、質量累積50%をもって平均粒子径とした。前記質量累積は、各ふるい面上の粒子を、JIS Z2601(1993)解説表2に示す「径の平均Dn(mm)」とみなして計算するものとする。
[First measurement method]
Measured based on the method specified in JIS Z2601 (1993) “Testing Method of Foundry Sand” Annex 2, and the average particle diameter was defined as 50% mass accumulation. The mass accumulation is calculated by regarding the particles on each sieve surface as “average diameter Dn (mm)” shown in JIS Z2601 (1993) explanatory table 2.

〔第2の測定方法〕
レーザー回折式粒度分布測定装置(堀場製作所製LA−920)を用いて測定された体積累積50%の平均粒子径である。分析条件は下記の通りである。
・測定方法:フロー法
・屈折率:無機粒子によって変動(LA−920付属のマニュアル参照)
・分散媒:イオン交換水+ヘキサメタリン酸ナトリウム0.1%混合
・分散方法:攪拌、内蔵超音波3分
・試料濃度:2mg/100cm3
[Second measurement method]
It is an average particle diameter of 50% of volume accumulation measured using a laser diffraction type particle size distribution measuring apparatus (LA-920 manufactured by Horiba Seisakusho). The analysis conditions are as follows.
・ Measurement method: Flow method ・ Refractive index: Varies depending on inorganic particles (Refer to the manual attached to LA-920)
-Dispersion medium: mixed with ion-exchanged water + sodium hexametaphosphate 0.1%-Dispersion method: stirring, built-in ultrasonic wave 3 minutes-Sample concentration: 2 mg / 100 cm 3

本発明に係るスラリー状組成物中の前記無機粒子の含有量は、鋳物製造用構造体の熱間強度を向上させる観点から、前記無機粒子、無機繊維、熱硬化性樹脂、熱膨張性粒子及び水溶性高分子化合物(以下、「無機粒子、無機繊維、熱硬化性樹脂、熱膨張性粒子及び水溶性高分子化合物」を「スラリー状組成物の固形分材料」という)の総質量に対し、好ましくは30〜90質量%、より好ましくは40〜85質量%、更に好ましくは50〜80質量%である。   The content of the inorganic particles in the slurry-like composition according to the present invention is such that the inorganic particles, the inorganic fibers, the thermosetting resin, the thermally expandable particles, and the like from the viewpoint of improving the hot strength of the structure for casting production. The total mass of the water-soluble polymer compound (hereinafter referred to as “inorganic particles, inorganic fibers, thermosetting resin, thermally expandable particles and water-soluble polymer compound” is referred to as “solid material of slurry-like composition”), Preferably it is 30-90 mass%, More preferably, it is 40-85 mass%, More preferably, it is 50-80 mass%.

(ii)無機繊維
本発明に係るスラリー状組成物に用いられる無機繊維としては、炭素繊維、ロックウール等の人造鉱物繊維、セラミック繊維、天然鉱物繊維が挙げられる。無機繊維は、これらを単独又は二以上を選択して用いることができる。そして、これらの中でも、熱硬化性樹脂の炭化に伴う収縮抑制の観点から、炭素繊維が好ましく、ピッチ系やポリアクリロニトリル(PAN)系炭素繊維がより好ましく、PAN系の炭素繊維が更に好ましい。
(Ii) Inorganic fiber Examples of the inorganic fiber used in the slurry composition according to the present invention include artificial mineral fibers such as carbon fiber and rock wool, ceramic fibers, and natural mineral fibers. These inorganic fibers can be used alone or in combination of two or more. Among these, carbon fiber is preferable, pitch-based or polyacrylonitrile (PAN) -based carbon fiber is more preferable, and PAN-based carbon fiber is more preferable from the viewpoint of suppressing shrinkage accompanying carbonization of the thermosetting resin.

前記無機繊維は、鋳物製造用構造体の熱間強度の観点から、平均繊維長が好ましくは0.5mm以上、より好ましくは1mm以上、更に好ましくは2mm以上である。また、鋳物製造用構造体の成形性の観点から平均繊維長が好ましくは15mm以下、より好ましくは8mm以下、更に好ましくは5mm以下である。かかる観点から、前記無機繊維の平均繊維長は、好ましくは0.5〜15mm、より好ましくは1〜8mm、更に好ましくは2〜5mmである。   The inorganic fiber has an average fiber length of preferably 0.5 mm or more, more preferably 1 mm or more, and further preferably 2 mm or more, from the viewpoint of the hot strength of the structure for producing castings. Further, from the viewpoint of moldability of the structure for producing castings, the average fiber length is preferably 15 mm or less, more preferably 8 mm or less, and further preferably 5 mm or less. From this viewpoint, the average fiber length of the inorganic fibers is preferably 0.5 to 15 mm, more preferably 1 to 8 mm, and still more preferably 2 to 5 mm.

また、前記無機繊維は、鋳物製造用構造体の熱間強度、鋳物製造用構造体の成形性の観点から、長軸/短軸比は、好ましくは1〜5000、より好ましくは10〜2000、更に好ましくは50〜1000である。   The inorganic fiber has a major axis / minor axis ratio of preferably 1 to 5000, more preferably 10 to 2000, from the viewpoint of the hot strength of the structure for casting production and the moldability of the structure for casting production. More preferably, it is 50-1000.

本発明に係るスラリー状組成物中の前記無機繊維の含有量は、鋳物製造用構造体の熱間強度の観点から、スラリー状組成物の固形分材料の総質量に対し、好ましくは1質量%以上、より好ましくは2質量%以上、更に好ましくは5質量%以上である。また、鋳物製造用構造体の成形性の観点から、スラリー状組成物の固形分材料の総質量に対し、好ましくは30質量%以下、より好ましくは20質量%以下、更に好ましくは15質量%以下である。かかる観点から、スラリー状組成物の固形分材料の総質量に対し、好ましくは1〜30質量%、より好ましくは2〜20質量%、更に好ましくは5〜15質量%である。   The content of the inorganic fiber in the slurry composition according to the present invention is preferably 1% by mass with respect to the total mass of the solid content material of the slurry composition from the viewpoint of the hot strength of the structure for casting production. As mentioned above, More preferably, it is 2 mass% or more, More preferably, it is 5 mass% or more. Further, from the viewpoint of moldability of the structure for producing castings, the total mass of the solid material of the slurry-like composition is preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and further preferably 15% by mass or less. It is. From this viewpoint, it is preferably 1 to 30% by mass, more preferably 2 to 20% by mass, and still more preferably 5 to 15% by mass with respect to the total mass of the solid content material of the slurry composition.

(iii)熱硬化性樹脂
本発明に係るスラリー状組成物に用いられる熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フラン樹脂等が挙げられる。これらの中でも、鋳造時における熱分解ガスの発生量が少なく、燃焼抑制効果があること、熱分解(炭化)後における残炭率が25%以上と高く、構造体を鋳型に用いた場合に炭化皮膜を形成して良好な鋳肌を得ることができる点からフェノール樹脂を用いることが好ましい。
(Iii) Thermosetting resin Examples of the thermosetting resin used in the slurry-like composition according to the present invention include a phenol resin, an epoxy resin, and a furan resin. Among these, the generation amount of pyrolysis gas during casting is small, there is a combustion suppressing effect, the residual carbon ratio after pyrolysis (carbonization) is as high as 25% or more, and carbonization occurs when the structure is used as a mold. Phenol resin is preferably used from the viewpoint that a good cast surface can be obtained by forming a film.

前記フェノール樹脂としては、ノボラックフェノール樹脂、レゾールタイプ等のフェノール樹脂、尿素、メラミン、エポキシ等で変性した変性フェノール樹脂等が挙げられる。中でも、レゾールタイプのフェノール樹脂を用いる事で、酸、アミン等の硬化剤を必要とせず、構造体成形時の臭気や、構造体を鋳型として用いた場合の鋳物欠陥を低減することができるので、好ましい。   Examples of the phenol resin include novolak phenol resins, resol type phenol resins, modified phenol resins modified with urea, melamine, epoxy, and the like. Among them, by using a resol type phenolic resin, it is possible to reduce odor during molding of the structure and casting defects when the structure is used as a mold without the need for curing agents such as acids and amines. ,preferable.

本発明に係るスラリー状組成物中の前記熱硬化性樹脂の含有量は、鋳物製造用構造体の熱間強度の観点から、スラリー状組成物の固形分材料の総質量に対し、好ましくは1質量%以上、より好ましくは2質量%以上、更に好ましくは5質量%以上である。また、鋳物のガス欠陥低減効果の観点から、前記熱硬化性樹脂は、スラリー状組成物の固形分材料の総質量に対し、好ましくは30質量%以下、より好ましくは20質量%以下、更に好ましくは15質量%以下である。かかる観点から、スラリー状組成物の固形分材料の総質量に対し、前記熱硬化性樹脂の含有量は、好ましくは1〜30質量%、より好ましくは2〜20質量%、更に好ましくは5〜15質量%である。   The content of the thermosetting resin in the slurry composition according to the present invention is preferably 1 with respect to the total mass of the solid content material of the slurry composition from the viewpoint of the hot strength of the structure for casting production. It is at least 5% by mass, more preferably at least 2% by mass, even more preferably at least 5% by mass. Further, from the viewpoint of the gas defect reduction effect of the casting, the thermosetting resin is preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and still more preferably based on the total mass of the solid content material of the slurry composition. Is 15% by mass or less. From this viewpoint, the content of the thermosetting resin is preferably 1 to 30% by mass, more preferably 2 to 20% by mass, and still more preferably 5 to 5% by mass with respect to the total mass of the solid content material of the slurry composition. 15% by mass.

(iv)熱膨張性粒子
本発明では、膨張開始温度(℃)が分散媒の沸点(℃)以下である熱膨張性粒子が用いられる。これにより、精度よく賦形がなされ、かつ高通気度の鋳物製造用構造体が得られ、鋳物のガス欠陥を大きく低減することが可能である。更に、前記熱膨張性粒子は、鋳物製造用構造体の複雑な形状の成形性及び高通気度を得ることによる鋳物のガス欠陥低減の観点から、前記熱膨張性粒子の膨張開始温度は、前記分散媒の沸点に対し、好ましくは5〜100℃低く、より好ましくは10〜80℃低く、更に好ましくは10〜70℃低い。
(Iv) Thermally expandable particles In the present invention, thermally expandable particles whose expansion start temperature (° C) is not higher than the boiling point (° C) of the dispersion medium are used. As a result, it is possible to obtain a casting manufacturing structure with high accuracy and high air permeability, and to greatly reduce gas defects in the casting. Furthermore, from the viewpoint of reducing gas defects in the casting by obtaining the moldability of the complex shape of the structure for producing castings and high air permeability, the thermal expansion particles have an expansion start temperature of the thermal expansion particles described above. Preferably it is 5-100 degreeC low with respect to the boiling point of a dispersion medium, More preferably, it is 10-80 degreeC low, More preferably, it is 10-70 degreeC low.

ここで、前記熱膨張性粒子の膨張開始温度(℃)は、特開平11−2615号公報における体積変化開始温度(特開平11−2615号公報の段落0012等参照)であり、本発明では、昇温速度10℃/分の条件で昇温させた際の体積変化開始温度を指す。   Here, the expansion start temperature (° C.) of the thermally expandable particles is the volume change start temperature in JP-A No. 11-2615 (see paragraph 0012 of JP-A No. 11-2615). This refers to the volume change start temperature when the temperature is raised at a rate of temperature rise of 10 ° C./min.

なお、熱膨張性粒子の体積変化開始温度に幅がある場合は、当該体積変化開始温度の最小値を熱膨張性粒子の膨張開始温度とみなす。   When the volume change start temperature of the thermally expandable particle has a range, the minimum value of the volume change start temperature is regarded as the expansion start temperature of the thermally expandable particle.

前記熱膨張性粒子としては、熱可塑性樹脂を殻壁とし、低沸点炭化水素を内包(マイクロカプセル化)したものが挙げられる。   Examples of the thermally expandable particles include particles in which a thermoplastic resin is used as a shell wall and low boiling point hydrocarbons are encapsulated (microencapsulated).

前記熱可塑性樹脂としては、アクリロニトリル共重合体、塩化ビニリデン・アクリロニトリル共重合体、ポリプロピレン、プロピレン・エチレン共重合体、プロピレン・ブテン共重合体、ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・アクリル酸エステル共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル・スチレン共重合体(AS樹脂)、アクリロニトリル・共役ジエン・スチレン共重合体(ABS樹脂)、メタクリル酸エステル・スチレン共重合体(MS樹脂)、メタクリル酸エステル・共役ジエン・スチレン共重合体(MBS樹脂)、スチレン・無水マレイン酸共重合体(SMA樹脂)、スチレン・共役ジエン共重合体及びその水素添加樹脂(SBS、SIS、SEBS、SEPS)、スチレン系エラストマー)ポリアミド系樹脂(ポリアミド、ポリアミド系エラストマー)、ポリエステル系樹脂(ポリエステル、ポリエステル系エラストマー)、ポリウレタン系樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂などが挙げられる。前記熱可塑性樹脂は、鋳物製造用構造体の成形性の観点からアクリロニトリル共重合体が好ましい。   Examples of the thermoplastic resin include acrylonitrile copolymer, vinylidene chloride / acrylonitrile copolymer, polypropylene, propylene / ethylene copolymer, propylene / butene copolymer, polyethylene, ethylene / vinyl acetate copolymer, ethylene / acrylic acid. Ester copolymer, ethylene / acrylic acid copolymer, polystyrene resin, acrylonitrile / styrene copolymer (AS resin), acrylonitrile / conjugated diene / styrene copolymer (ABS resin), methacrylate ester / styrene copolymer ( MS resin), methacrylic acid ester / conjugated diene / styrene copolymer (MBS resin), styrene / maleic anhydride copolymer (SMA resin), styrene / conjugated diene copolymer and hydrogenated resins thereof (SBS, SIS, SEBS, SEPS), Ste Emissions based elastomer) polyamide resin (polyamide, polyamide elastomers), polyester resins (polyesters, polyester elastomers), polyurethane resins, polyvinyl resins, such as polycarbonate resins. The thermoplastic resin is preferably an acrylonitrile copolymer from the viewpoint of moldability of the structure for producing castings.

また、前記低沸点炭化水素としては、イソブタン、ノルマルブタン、ノルマルペンタン、イソペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、石油エーテル、ネオペンタン、プロパン、プロピレン、ブテンなどが挙げられる。低沸点化合物は、鋳物のガス欠陥低減効果(鋳物製造用構造体の通気性向上)の観点から、前記低沸点化合物の炭素数6以下、沸点が80℃未満の炭化水素化合物が好ましい。熱膨張性粒子は、これらを単独又は二以上を選択して用いることができる。   Examples of the low boiling point hydrocarbon include isobutane, normal butane, normal pentane, isopentane, hexane, cyclohexane, heptane, petroleum ether, neopentane, propane, propylene, and butene. The low-boiling compound is preferably a hydrocarbon compound having a carbon number of 6 or less and a boiling point of less than 80 ° C. from the viewpoint of the effect of reducing gas defects in the casting (improving the air permeability of the structure for casting production). These thermally expandable particles can be used alone or in combination of two or more.

前記熱膨張性粒子は、熱により膨張し、かつ膨張前の平均直径が、成形性の観点から、好ましくは1〜60μm、より好ましくは2〜50μmであり、更に好ましくは5〜30μmである。また、80〜200℃で加熱すると、直径が3〜10倍に膨張するものが好ましい。   The thermally expandable particles are expanded by heat, and the average diameter before expansion is preferably 1 to 60 μm, more preferably 2 to 50 μm, and further preferably 5 to 30 μm from the viewpoint of moldability. Moreover, when it heats at 80-200 degreeC, what expands 3-10 times in diameter is preferable.

本発明に係るスラリー状組成物中の前記熱膨張性粒子の含有量は、複雑な形状であっても細部にわたって精度よく賦形がなされた鋳物製造用構造体を得る観点から、スラリー状組成物の固形分材料の総質量に対し、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上である。また、前記熱膨張性粒子の含有量は、鋳物のガス欠陥低減効果に優れる観点から、スラリー状組成物の固形分材料の総質量に対し、好ましくは15質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましくは5質量%以下である。かかる観点から、前記熱膨張性粒子の含有量は、スラリー状組成物の固形分材料の総質量に対し、好ましくは0.1〜15質量%、より好ましくは0.5〜10質量%、更に好ましくは0.5〜5質量%である。   The content of the thermally expandable particles in the slurry-like composition according to the present invention is a slurry-like composition from the viewpoint of obtaining a casting manufacturing structure that is precisely shaped even if it has a complicated shape. Preferably it is 0.1 mass% or more with respect to the total mass of solid content material of this, More preferably, it is 0.5 mass% or more. The content of the thermally expandable particles is preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass with respect to the total mass of the solid content material of the slurry-like composition, from the viewpoint of excellent gas defect reduction effect of the casting. Hereinafter, it is more preferably 5% by mass or less. From such a viewpoint, the content of the heat-expandable particles is preferably 0.1 to 15% by mass, more preferably 0.5 to 10% by mass, further based on the total mass of the solid content material of the slurry-like composition. Preferably it is 0.5-5 mass%.

(v)水溶性高分子化合物
本発明では、鋳物製造用構造体の製造原料であるスラリー状組成物に、鋳物製造用構造体の成形性向上の観点から、水溶性高分子化合物を添加することが必須である。ここで水溶性高分子化合物は、25℃の水100gに対して、1g以上溶解し、かつ重量平均分子量が、1万〜1000万であるものを意味し、1万〜500万であるものが好ましい。
(V) Water-soluble polymer compound In the present invention, a water-soluble polymer compound is added to a slurry-like composition that is a raw material for producing a casting production structure from the viewpoint of improving the moldability of the casting production structure. Is essential. Here, the water-soluble polymer compound means one having 1 g or more dissolved in 100 g of water at 25 ° C. and having a weight average molecular weight of 10,000 to 10,000,000, and 10,000 to 5,000,000. preferable.

前記水溶性高分子には、天然高分子のアラビアガム、トラガントガム、キサンタンガム、グアーガム、ローカストビーンガム、ジェランガム、アルギン酸、カラギーナン、半合成高分子のメチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、カチオン化セルロース、合成高分子のポリアクリル酸、ポリ−α−ヒドロキシアクリル酸、アクリル酸系共重合体、アクリル酸エステル系共重合体、メタクリル酸エステル系、ノニオン系ポリアクリルアミド、アニオン系ポリアクリルアミド、カチオン系ポリアクリルアミド、ポリアミノアルキルメタクリレート、アクリルアミド/アクリル酸共重合体、ポリビニルスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、スルホン化マレイン酸、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリビニルメチルエーテル、ポリエーテル変性シリコーン、またはこれらの変性物などを挙げることができる。これらは塩であってもよい。水溶性高分子は、これらを単独又は二以上を選択して用いることができる。これらの中でも、水に対する増粘作用及び鋳物製造用構造体の成形性の観点から、半合成高分子、なかでも、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース又はその塩、カチオン化セルロース等のセルロース誘導体が好ましく、更にカルボキシメチルセルロース又はその塩が好ましい。   The water-soluble polymer includes natural polymer gum arabic, tragacanth gum, xanthan gum, guar gum, locust bean gum, gellan gum, alginic acid, carrageenan, semi-synthetic polymer methyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, methyl hydroxypropyl. Cellulose, ethyl hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, cationized cellulose, synthetic polymer polyacrylic acid, poly-α-hydroxyacrylic acid, acrylic acid copolymer, acrylate ester copolymer, methacrylate ester, nonion Polyacrylamide, anionic polyacrylamide, cationic polyacrylamide, polyaminoalkyl methacrylate, acrylamide / acrylic Copolymer, polyvinyl sulfonic acid, polystyrene sulfonic acid, sulfonated maleic acid, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, polyethylene glycol, may be mentioned polyvinyl methyl ether, polyether-modified silicone, or the like modified products thereof. These may be salts. These water-soluble polymers can be used alone or in combination of two or more. Among these, from the viewpoint of thickening action against water and moldability of the structure for casting production, semi-synthetic polymers, among them, methylcellulose, ethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, methylhydroxypropylcellulose, ethylhydroxyethylcellulose, Cellulose derivatives such as carboxymethylcellulose or a salt thereof and cationized cellulose are preferred, and carboxymethylcellulose or a salt thereof is more preferred.

本発明に係るスラリー状組成物中の前記水溶性高分子の含有量は、鋳物のガス欠陥低減効果の観点から、スラリー状組成物の固形分材料の総量に対して、好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましくは5質量%以下である。また、前記水溶性高分子の含有量は、鋳物製造用構造体の成形性の観点から、スラリー状組成物の固形分材料の総量に対して、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上、更に好ましくは1質量%以上である。かかる観点から、前記水溶性高分子の含有量は、スラリー状組成物の固形分材料の総量に対して好ましくは0.1〜20質量%、より好ましくは0.5〜10質量%、更に好ましくは1〜5質量%である。   The content of the water-soluble polymer in the slurry-like composition according to the present invention is preferably 20% by mass or less based on the total amount of the solid content material of the slurry-like composition from the viewpoint of the gas defect reduction effect of the casting. More preferably, it is 10 mass% or less, More preferably, it is 5 mass% or less. In addition, the content of the water-soluble polymer is preferably 0.1% by mass or more, more preferably, based on the total amount of the solid material of the slurry-like composition, from the viewpoint of moldability of the structure for producing castings. It is 0.5 mass% or more, More preferably, it is 1 mass% or more. From such a viewpoint, the content of the water-soluble polymer is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 10% by mass, and still more preferably based on the total amount of the solid material of the slurry composition. Is 1 to 5% by mass.

(vi)分散媒
本発明に係るスラリー状組成物では、沸点が熱膨張性粒子の膨張開始温度以上である分散媒が用いられる。分散媒としては、水の他、エタノール、メタノール、ジクロロメタン、アセトン、キシレンなどの溶剤が挙げられる。これらを単独又は二以上を混合して用いることができる。その中でも、取り扱い易さの点から、水が好ましい。
(Vi) Dispersion medium In the slurry composition according to the present invention, a dispersion medium having a boiling point equal to or higher than the expansion start temperature of the thermally expandable particles is used. Examples of the dispersion medium include water and other solvents such as ethanol, methanol, dichloromethane, acetone, and xylene. These can be used individually or in mixture of 2 or more. Among these, water is preferable from the viewpoint of ease of handling.

前記分散媒は、複雑な形状の鋳物製造用構造体であり、かつ高通気度である鋳物製造用構造体を得ることで、鋳物のガス欠陥低減が可能な観点から、前記分散媒の沸点は、熱膨張性粒子の膨張開始温度に対し、好ましくは5〜100℃高く、より好ましくは10〜80℃高く、更に好ましくは10〜70℃高い。すなわち、前記分散媒の沸点と前記熱膨張性粒子の膨張開始温度との差〔分散媒の沸点(℃)−熱膨張性粒子の膨張開始温度(℃)〕が、好ましくは5〜100℃、より好ましくは10〜80℃、更に好ましくは10〜70℃である。   The dispersion medium is a structure for manufacturing a casting having a complicated shape and has a high air permeability. From the viewpoint of reducing gas defects in the casting, the boiling point of the dispersion medium is The expansion start temperature of the thermally expandable particles is preferably 5 to 100 ° C higher, more preferably 10 to 80 ° C higher, still more preferably 10 to 70 ° C higher. That is, the difference between the boiling point of the dispersion medium and the expansion start temperature of the thermally expandable particles [boiling point of dispersion medium (° C.) − Expansion start temperature of thermally expandable particles (° C.)] is preferably 5 to 100 ° C. More preferably, it is 10-80 degreeC, More preferably, it is 10-70 degreeC.

本発明に係るスラリー状組成物は、分散媒を好ましくは30〜80質量%、より好ましくは40〜70質量%、更に好ましくは45〜65質量%含有する。   The slurry composition according to the present invention preferably contains a dispersion medium in an amount of 30 to 80% by mass, more preferably 40 to 70% by mass, and still more preferably 45 to 65% by mass.

(vii)その他
本発明に係るスラリー状組成物において、前記無機粒子及び前記熱膨張性粒子の配合比は、鋳物のガス欠陥低減の観点から、前記無機粒子/前記熱膨張性粒子/=40/15〜80/0.1(質量比率)が好ましい。
(Vii) Others In the slurry-like composition according to the present invention, the mixing ratio of the inorganic particles and the thermally expandable particles is such that the inorganic particles / the thermally expandable particles / = 40 / 15-80 / 0.1 (mass ratio) is preferable.

本発明に係るスラリー状組成物において、前記無機粒子、前記無機繊維、前記熱硬化性樹脂、前記熱膨張性粒子、前記水溶性高分子化合物の配合比(質量比率)は、鋳物製造用構造体の熱間強度、鋳物のガス欠陥低減効果の観点から、好ましくは前記無機粒子/前記無機繊維/前記熱硬化性樹脂/前記熱膨張性粒子/前記水溶性高分子化合物=40〜90/1〜20/1〜30/0.1〜15/0.1〜20(質量比率)、より好ましくは55〜85/2〜18/2〜18/0.5〜12/0.5〜10(質量比率)、更に好ましくは50〜80/5〜15/5〜15/0.5〜5/1〜5(質量比率)である(ただし、上記質量比率に用いる各成分の数値の合計は100である。)。   In the slurry-like composition according to the present invention, the compounding ratio (mass ratio) of the inorganic particles, the inorganic fibers, the thermosetting resin, the thermally expandable particles, and the water-soluble polymer compound is a structure for producing castings. From the viewpoint of the hot strength of steel and the effect of reducing gas defects in the casting, preferably the inorganic particles / the inorganic fibers / the thermosetting resin / the thermally expandable particles / the water-soluble polymer compound = 40 to 90/1. 20 / 1-30 / 0.1-15 / 0.1-20 (mass ratio), more preferably 55-85 / 2-18 / 2-18 / 0.5-12 / 0.5-10 (mass) Ratio), more preferably 50 to 80/5 to 15/5 to 15 / 0.5 to 5/1 to 5 (mass ratio) (however, the sum of the numerical values of the components used for the mass ratio is 100). is there.).

本発明に係るスラリー状組成物は、より複雑な形状の鋳物製造用構造体における成形性、鋳物のガス欠陥低減効果の観点から、有機繊維の含有量が少ない方が好ましい。この観点から、前記有機繊維とスラリー状組成物の固形分材料の総量の配合比(質量比率)が、好ましくは前記有機繊維/スラリー状組成物の固形分材料の総量=0.1(質量比率)以下、より好ましくは0.05(質量比率)以下である。更に、前記スラリー状組成物に有機繊維を含有しないことが、よりさらに好ましい。   The slurry-like composition according to the present invention preferably has a lower organic fiber content from the viewpoint of moldability in a more complex-shaped structure for casting production and a gas defect reduction effect of the casting. From this viewpoint, the mixing ratio (mass ratio) of the total amount of the organic fiber and the solid material of the slurry composition is preferably the total amount of the organic fiber / slurry composition solid material = 0.1 (mass ratio). ) Or less, more preferably 0.05 (mass ratio) or less. Furthermore, it is even more preferable that the slurry composition does not contain organic fibers.

<鋳物製造用構造体の製造方法>
本発明の鋳物製造用構造体の製造方法は、前記無機粒子、前記無機繊維、前記熱硬化性樹脂、前記熱膨張性粒子、前記水溶性高分子化合物及び前記分散媒を含有するスラリー状組成物を成形型内に充填し、加熱成形する工程を有する鋳物製造用構造体の製造方法であって、前記分散媒の沸点(℃)が熱膨張性粒子の膨張開始温度(℃)以上であるものである。
<Manufacturing method of casting structure>
The method for producing a casting manufacturing structure according to the present invention includes a slurry-like composition containing the inorganic particles, the inorganic fibers, the thermosetting resin, the thermally expandable particles, the water-soluble polymer compound, and the dispersion medium. Is a method for producing a structure for producing a casting, which includes a step of filling a mold and heat-molding, wherein the boiling point (° C) of the dispersion medium is equal to or higher than the expansion start temperature (° C) of the thermally expandable particles. It is.

本発明の鋳物製造用構造体の製造方法に使用する成形型は、例えば、図1に示す中空棒状品に対応したキャビティを有する主型と中空を形成する心材とを備えることによって構成される。成形型の温度は、分散媒の蒸発、熱硬化性樹脂の硬化や熱膨張性粒子の膨張を考慮して、120〜250℃程度に加熱される。成形型にはゲートの開閉手段を設けることにより、スラリー状組成物が成形型に充填される。充填圧力は、エア圧力を手段にした場合は、0.5〜3MPa程度が好適である。   The molding die used in the method for manufacturing a structure for manufacturing a casting according to the present invention includes, for example, a main mold having a cavity corresponding to the hollow rod-shaped product shown in FIG. 1 and a core material forming a hollow. The temperature of the mold is heated to about 120 to 250 ° C. in consideration of evaporation of the dispersion medium, curing of the thermosetting resin, and expansion of the thermally expandable particles. The molding die is filled with the slurry-like composition by providing a gate opening / closing means. The filling pressure is preferably about 0.5 to 3 MPa when air pressure is used as the means.

本発明の鋳物製造用構造体の製造方法は前記スラリー状組成物を成形型内に充填し、加熱成形するものであり、好ましくは加熱成形する工程において前記スラリー状組成物を120〜250℃に加熱し、前記熱硬化性樹脂を硬化させる。   The method for producing a structure for producing a casting according to the present invention is such that the slurry-like composition is filled in a mold and heat-molded, and preferably the slurry-like composition is heated to 120 to 250 ° C. in the step of heat-molding. Heat to cure the thermosetting resin.

次に、成形型に充填された前記本発明に係るスラリー状組成物は、成形型の加熱により発生した分散媒由来の蒸気及び熱硬化性樹脂由来のガス等を成形型外へ放出させつつ乾燥させ、冷却後、必要に応じてトリミング、薬剤の塗布等を行うことによって、本発明の鋳物製造用構造体を製造することができる。   Next, the slurry-like composition according to the present invention filled in the mold is dried while releasing the vapor derived from the dispersion medium generated by heating the mold and the gas derived from the thermosetting resin to the outside of the mold. Then, after cooling, the structure for casting production according to the present invention can be manufactured by performing trimming, applying a chemical agent, or the like as necessary.

<鋳物製造用構造体>
本発明の製造方法によって得られた鋳物製造用構造体は、無機粒子、無機繊維、熱硬化性樹脂、熱膨張性粒子及び水溶性高分子化合物を含有するものである。
<Cast manufacturing structure>
The casting production structure obtained by the production method of the present invention contains inorganic particles, inorganic fibers, thermosetting resins, thermally expandable particles, and water-soluble polymer compounds.

本発明の鋳物製造用構造体の通気度は、鋳物のガス欠陥低減効果に優れる観点から、好ましくは6以上、安定した鋳物のガス欠陥低減効果発現の観点から、より好ましくは10以上、更に好ましくは15以上である。また、本発明の鋳物製造用構造体の通気度は、鋳物のガス欠陥低減効果に優れる観点と構造体が鋳込み時においても十分な熱間強度を有する観点から、好ましくは120以下、より好ましくは100以下、更に好ましくは80以下である。かかる観点から、前記鋳物製造用構造体の通気度は、好ましくは6〜120、より好ましくは10〜100、更に好ましくは15〜80である。   The air permeability of the structure for producing a casting of the present invention is preferably 6 or more from the viewpoint of excellent gas defect reduction effect of the casting, more preferably 10 or more, further preferably from the viewpoint of manifesting the gas defect reduction effect of the stable casting. Is 15 or more. In addition, the air permeability of the structure for producing a casting of the present invention is preferably 120 or less, more preferably from the viewpoint of excellent gas defect reduction effect of the casting and the structure having sufficient hot strength even during casting. 100 or less, more preferably 80 or less. From this viewpoint, the air permeability of the structure for manufacturing a casting is preferably 6 to 120, more preferably 10 to 100, and still more preferably 15 to 80.

前記鋳物製造用構造体の通気度は、例えば、(1)前記鋳物製造用構造体の密度を低減する、(2)前記熱膨張性粒子の膨張開始温度が前記分散媒の沸点に対し、5〜100℃低いものを選択する(前記熱膨張性粒子の膨張開始温度と分散媒の沸点を適切に調節する)ことで、数値を大きくできる、すなわち通気度を向上できる。さらに、前記熱膨張性粒子の膨張開始温度と分散媒の沸点の適切な調節は、鋳物製造用構造体の密度を下げるよりも通気度向上に対する効果が大きい。尚、通気度は、実施例記載の測定方法により求めることができる。   The air permeability of the structure for producing castings is, for example, (1) reducing the density of the structure for producing castings, (2) the expansion start temperature of the thermally expandable particles is 5 with respect to the boiling point of the dispersion medium. By selecting one having a temperature lower by -100 ° C. (adjusting the expansion start temperature of the thermally expandable particles and the boiling point of the dispersion medium), the numerical value can be increased, that is, the air permeability can be improved. Furthermore, appropriate adjustment of the expansion start temperature of the thermally expansible particles and the boiling point of the dispersion medium has a greater effect on the air permeability than lowering the density of the casting production structure. The air permeability can be obtained by the measurement method described in the examples.

本実施形態の鋳物製造用構造体の厚みは、その用途、及び構造体における部位に応じて適宜設定することができるが、溶融金属と接する部分における厚みは、好ましくは0.2〜5mm、より好ましくは0.2〜4mm、更に好ましくは0.4〜3mmである。前記厚みが前記下限値以上であれば、鋳込み時に鋳物製造用構造体の形状機能が維持でき、前記上限値以下であれば、鋳込み時における熱分解ガス発生量が低減され、鋳物の表面欠陥が発生しにくくなる。   The thickness of the structure for producing a casting according to the present embodiment can be appropriately set according to the use and the portion of the structure, but the thickness at the portion in contact with the molten metal is preferably 0.2 to 5 mm. Preferably it is 0.2-4 mm, More preferably, it is 0.4-3 mm. If the thickness is equal to or greater than the lower limit value, the shape function of the casting manufacturing structure can be maintained at the time of casting. Less likely to occur.

本発明により得られた鋳物製造用構造体は、内面に鋳物製品形状のキャビティを有する主型、主型に入れて使用する中子、或いは湯道などの注湯系部材、フィルター保持具等に適用することができるが、本発明の鋳物製造用構造体は表面平滑性に優れており、良好な鋳肌の鋳物を得ることができるため、主型や中子への適用が好ましい。特に本発明の鋳物製造用構造体は、鋳物のガス欠陥低減効果に優れる為、注型時に溶湯金属に覆われてガス欠陥が発生しやすくなる中子への適用に適しており、中空中子への適用により適している。   The structure for casting production obtained by the present invention is used for a main mold having a casting product-shaped cavity on the inner surface, a core used in the main mold, or a pouring system member such as a runner, a filter holder, etc. Although it can be applied, the structure for producing a casting of the present invention is excellent in surface smoothness, and a casting having a good casting surface can be obtained. Therefore, application to a main mold and a core is preferable. In particular, the structure for producing a casting according to the present invention is excellent in the gas defect reduction effect of the casting, and is therefore suitable for application to a core that is covered with a molten metal during casting and is likely to generate a gas defect. More suitable for application to.

<鋳物の製造方法>
次に、本発明の鋳物製造用構造体を用いた鋳物の製造方法を、その好ましい実施形態に基づいて説明する。本実施形態の鋳物の製造方法では、上述のようにして得られた鋳物製造用構造体を鋳物砂内の所定位置に埋設して造型する。鋳物砂には、従来からこの種の鋳物の製造に用いられている通常のものを特に制限なく用いることができる。
<Manufacturing method of casting>
Next, a casting manufacturing method using the casting manufacturing structure of the present invention will be described based on its preferred embodiment. In the casting manufacturing method of the present embodiment, the casting manufacturing structure obtained as described above is embedded in a predetermined position in the casting sand to form a mold. As the foundry sand, a conventional one that has been conventionally used for producing this type of casting can be used without any particular limitation.

そして、注湯口から溶融金属を注ぎ入れ、鋳込みを行う。このとき、本発明の構造体は、熱間強度が維持され、鋳物製造用構造体の熱分解に伴う熱収縮が小さいため、各鋳物製造用構造体のひび割れや、鋳物製造用構造体自体の破損が抑制され、溶融金属の鋳物用構造体への差込みや鋳物砂などの付着も生じにくい。   Then, the molten metal is poured from the pouring gate and cast. At this time, since the structure of the present invention maintains the hot strength and the thermal contraction accompanying the thermal decomposition of the casting production structure is small, the cracks of each casting production structure and the casting production structure itself Breakage is suppressed, and insertion of molten metal into a casting structure or adhesion of foundry sand is less likely to occur.

鋳込みを終えた後、所定の温度まで冷却し、鋳枠を解体して鋳物砂を取り除き、さらにブラスト処理によって鋳物製造用構造体を取り除いて鋳物を露呈させる。この時、前記硬化性樹脂が熱分解しているため、鋳物製造用構造体の除去処理は容易である。その後必要に応じて鋳物に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, the casting frame is disassembled to remove the casting sand, and the casting manufacturing structure is removed by blasting to expose the casting. At this time, since the curable resin is thermally decomposed, it is easy to remove the casting manufacturing structure. Thereafter, post-processing such as trimming is performed on the casting as necessary to complete the manufacturing of the casting.

更に好ましい鋳物の製造方法としては、本発明の鋳物製造用構造体を中空中子として使用する態様であり、鋳型内に中空中子を、中空中子の開口部の少なくとも1つが鋳型外に開放するように配置し、次いで、鋳型内に溶融金属を注湯する方法が挙げられる。   A more preferable method for producing a casting is an embodiment in which the casting production structure of the present invention is used as a hollow core. The hollow core is opened in the mold, and at least one of the openings of the hollow core is opened outside the mold. And then pouring molten metal into the mold.

具体的には、図3に示すように、図1の中空中子を主型に配置し、ケレンにより中空中子を支持し、中空中子の開口部の1つが鋳型外に開放するように配置し、次いで、鋳型内に溶融金属を注湯して鋳物を製造する方法が挙げられる。尚、中空中子の開口部の1つが鋳型外に開放するように配置する方法としては、主型に中空中子の中空部と連通するように開口部を備える方法でもかまわない。   Specifically, as shown in FIG. 3, the hollow core of FIG. 1 is arranged in the main mold, the hollow core is supported by keren, and one of the openings of the hollow core is opened outside the mold. And a method of casting a molten metal by pouring molten metal into a mold. As a method for arranging one of the openings of the hollow core so as to open to the outside of the mold, a method of providing the main mold with an opening so as to communicate with the hollow part of the hollow core may be used.

実施例1〜7及び比較例1〜7
<スラリー状組成物の調製>
無機粒子、無機繊維、熱硬化性樹脂、水溶性高分子化合物及び熱膨張性粒子の組成及び配合率(質量比率)が表1に示すようなスラリー状組成物の固形分材料100gを攪拌混合により調製した後、このスラリー状組成物の固形分材料に分散媒140gを添加し、20〜40℃において2000rpmで10分間攪拌して、スラリー状組成物の固形分材料濃度が41.7質量%(スラリー状組成物中、スラリー状組成物の固形分材料が41.7質量%)、分散媒濃度が58.3質量%(スラリー状組成物中、分散媒が58.3質量%)であるスラリー状組成物を調製した。尚、表1に示すそれぞれの成分は、下記の通りである。
Examples 1-7 and Comparative Examples 1-7
<Preparation of slurry composition>
By stirring and mixing solid material 100 g of a slurry-like composition whose composition and blending ratio (mass ratio) of inorganic particles, inorganic fibers, thermosetting resin, water-soluble polymer compound and thermally expandable particles are shown in Table 1. After the preparation, 140 g of a dispersion medium is added to the solid content material of the slurry-like composition, and stirred at 2000 rpm for 10 minutes at 20 to 40 ° C., so that the solid content concentration of the slurry-like composition is 41.7% by mass ( In the slurry composition, a slurry having a solid content of 41.7% by mass) and a dispersion medium concentration of 58.3% by mass (in the slurry composition, the dispersion medium is 58.3% by mass). A composition was prepared. In addition, each component shown in Table 1 is as follows.

[無機粒子]
人造黒鉛:(株)中越黒鉛工業所製「G−30」 平均粒子径210μm
土状黒鉛:(株)中越黒鉛工業所製「AE−1」 平均粒子径425μm
[Inorganic particles]
Artificial graphite: “G-30” manufactured by Chuetsu Graphite Co., Ltd. Average particle size: 210 μm
Soil graphite: “AE-1” manufactured by Chuetsu Graphite Co., Ltd. Average particle size: 425 μm

[無機繊維]
炭素繊維:PAN炭素繊維(三菱レーヨン(株)製、商品名「パイロフィルチョップドファイバー」、平均繊維長3mm)
[Inorganic fiber]
Carbon fiber: PAN carbon fiber (Mitsubishi Rayon Co., Ltd., trade name “Pyrofil chopped fiber”, average fiber length 3 mm)

[熱硬化性樹脂]
フェノール樹脂:(エア・ウォーター(株)製「ベルパールS−890」)レゾールタイプ
[Thermosetting resin]
Phenol resin: (Bellpearl S-890, manufactured by Air Water Co., Ltd.) Resole type

[水溶性高分子化合物]
CMC:カルボキシルメチルセルロースナトリウム(第一工業製薬(株)製「セロゲンMP−60」、重量平均分子量:37万〜40万、25℃の水100gに対して、3g以上溶解)
[Water-soluble polymer compound]
CMC: sodium carboxymethyl cellulose (“Serogen MP-60” manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., weight average molecular weight: 370,000 to 400,000, dissolved in 3 g or more in 100 g of water at 25 ° C.)

[熱膨張性粒子]
熱膨張性粒子1:松本油脂製薬(株)製、商品名「マツモトマイクロスフェアーF−36」(膨張開始温度:75℃)
熱膨張性粒子2:松本油脂製薬(株)製、商品名「マツモトマイクロスフェアーF−105D」(膨張開始温度:130℃)
[Thermal expandable particles]
Thermally expandable particles 1: Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd., trade name “Matsumoto Microsphere F-36” (expansion start temperature: 75 ° C.)
Thermally expandable particles 2: manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd., trade name “Matsumoto Microsphere F-105D” (expansion start temperature: 130 ° C.)

[分散媒]
水:水道水 沸点:100℃
キシレン:和光純薬工業(株)製 規格:試薬一級 沸点:140℃
アセトン:和光純薬工業(株)製 規格:和光一級 沸点:56.5℃
ジクロロメタン:和光純薬工業(株)製 規格:和光一級 沸点:40.2℃
[Dispersion medium]
Water: tap water Boiling point: 100 ° C
Xylene: Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Standard: Reagent grade 1 Boiling point: 140 ° C
Acetone: Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Standard: Wako first grade Boiling point: 56.5 ° C
Dichloromethane: Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Standard: Wako first grade Boiling point: 40.2 ° C

<鋳物製造用構造体の製造>
図1に示す中空棒状品に対応するキャビティを有する主型と中空を形成する心材を備える成形型に、上記で調製したスラリー状組成物をエア圧力1MPaで、160℃に加熱された成形型へ充填した。5分間加熱することにより、外形11mm(中空部径5mm)×長さ380mmの図1に示す中空棒状品(鋳物製造用構造体)を得た。
<Manufacture of casting structures>
To the mold having the main mold having a cavity corresponding to the hollow rod-shaped product shown in FIG. 1 and the core material forming the hollow, the slurry-like composition prepared above is heated to 160 ° C. at an air pressure of 1 MPa. Filled. By heating for 5 minutes, a hollow rod-shaped product (structure for casting production) shown in FIG. 1 having an outer diameter of 11 mm (hollow part diameter: 5 mm) × length of 380 mm was obtained.

<鋳物製造用構造体の通気度測定方法>
JIS Z2601(1993)「鋳物砂の試験方法」に基づいて規定された、「消失模型用塗型剤の標準試験方法」(平成8年3月 社団法人日本鋳造工学会関西支部)の「5.通気度測定法」に従い、当該刊行物(24ページ図5−2)に記載された通気度測定装置(コンプレッサー空気通気方式)と同等原理の装置を用いて測定した。通気度Pは 「P=(h/(a×p))×v」 で表わされる。式中はそれぞれ、h:試験片厚さ(cm)、a:試験片断面積(cm2)、p:通気抵抗(cmH2O)、v:空気の流量(cm3/min)である。
<Measurement method of air permeability of casting manufacturing structure>
“5. Standard test method for disappearance model coating agent” (March 1996, Kansai Branch, Japan Foundry Engineering Society) defined based on JIS Z2601 (1993) “Testing method of foundry sand”. According to the method of measuring the air permeability, the air permeability was measured using a device having the same principle as the air permeability measuring device (compressor air ventilation method) described in the publication (FIG. 5-2 on page 24). The air permeability P is expressed by “P = (h / (a × p)) × v”. In the formula, h: specimen thickness (cm), a: specimen cross-sectional area (cm 2 ), p: ventilation resistance (cmH 2 O), and v: air flow rate (cm 3 / min).

ここで、試験片厚さは前記中空棒状品(鋳物製造用構造体)の肉厚すなわち「(外径−中空部直径)/2」とし、試験片断面積は「中空部直径×円周率×長さ」とした。   Here, the thickness of the test piece is the thickness of the hollow rod-shaped product (casting structure), that is, “(outer diameter−hollow part diameter) / 2”, and the cross-sectional area of the test piece is “hollow part diameter × circumferential ratio × Length ".

測定に際して、図2に示すとおり通気度試験器には前記中空棒状品の中空部に漏れなく接続できるようゴムチューブ及び接続冶具(パッキン)を取り付け、更に前記中空棒状品の中空部の片端に前記接続冶具を隙間無く接続し、他方の片端を空気の漏れを防ぐためパッキンで塞ぎ、測定を行った。   At the time of measurement, as shown in FIG. 2, the air permeability tester is attached with a rubber tube and a connection jig (packing) so that it can be connected to the hollow portion of the hollow rod-shaped product without leakage, and further, the air permeability tester is attached to one end of the hollow portion of the hollow rod-shaped product. The connecting jig was connected without a gap, and the other end was closed with packing to prevent air leakage, and measurement was performed.

<鋳物の鋳造>
図3に示すように図1の中空棒状品(中空中子)を主型に配置した鋳型を使用し、下記溶湯を注入して下記形態の鋳物を鋳造した。
溶湯:鋳鉄 JIS FC300相当、溶湯温度1400℃
鋳物の形態:外径54mm、長さ280mm、中空部径11mmの中空棒状
鋳型(主型):シェルモールド鋳型で鋳物中心線を水平分割面とした上下割型
<Casting of castings>
As shown in FIG. 3, a casting having the following form was cast by injecting the following molten metal using a mold in which the hollow rod-shaped product (hollow core) of FIG.
Molten metal: Cast iron JIS FC300 equivalent, molten metal temperature 1400 ° C
Form of casting: hollow rod mold (main mold) with outer diameter of 54mm, length of 280mm, hollow part diameter of 11mm (upper and lower molds)

<鋳物の評価>
上記で得られた鋳物表面の欠陥を評点で評価した。この評点は、鋳物を軸方向に16分割のエリアに区切り、それぞれのエリアについて、上型側表面、下型側表面及び断面に発生する欠陥の有無で点数を集計して比較した。前記各エリアにおける点数は、下記(1)〜(9)の欠陥ごとに、存在しなければ1点、存在すれば、欠陥1つにつき−1点とした。結果として、エリア毎に9点満点、鋳物全体で9×16=144点満点となる。ここで、合計点数を100/144倍し、鋳物全体で、100点満点となるように評点を付した。結果を表1に示した。
〔上型側表面〕
(1)砂の焼着欠陥
(2)ピンホール欠陥(1mm以上の球状)
(3)クレーター状欠陥(3mm以上の浅い凹み)
〔下型側表面〕
(4)砂の焼着欠陥
(5)ピンホール欠陥(1mm以上の球状)
(6)クレーター状欠陥(3mm以上の浅い凹み)
〔断面〕
(7)砂の焼着欠陥
(8)ピンホール欠陥(1mm以上の球状)
(9)クレーター状欠陥(3mm以上の浅い凹み)
<Evaluation of casting>
The defects on the casting surface obtained above were evaluated with a score. The score was divided into 16 divided areas in the axial direction, and the scores were totaled and compared for each area according to the presence or absence of defects occurring on the upper mold side surface, the lower mold side surface, and the cross section. The score in each area was 1 point for each defect (1) to (9) below, and -1 point for each defect if it existed. As a result, each area has a maximum of 9 points, and the entire casting is 9 × 16 = 144 points. Here, the total score was multiplied by 100/144, and the rating was given so that the entire casting became 100 points. The results are shown in Table 1.
[Upper mold side surface]
(1) Sand burning defect (2) Pinhole defect (spherical of 1 mm or more)
(3) Crater-like defects (shallow dents of 3 mm or more)
[Lower mold side surface]
(4) Sand burning defect (5) Pinhole defect (spherical of 1 mm or more)
(6) Crater-like defects (shallow dents of 3 mm or more)
〔cross section〕
(7) Sand burning defect (8) Pinhole defect (spherical of 1 mm or more)
(9) Crater-like defects (shallow dents of 3 mm or more)

Figure 0005441387
Figure 0005441387

表1に示すように、分散媒の沸点が熱膨張性粒子の膨張開始温度以上である実施例1〜7では、中空棒状品(鋳物製造用構造体)は適度な通気性を有する為、鋳物のガス欠陥に起因する欠陥(砂の燃着欠陥、ピンホール欠陥、クレーター状欠陥)が顕著に低減された鋳物が得られていることがわかる。これに対し、分散媒の沸点が熱膨張性粒子の膨張開始温度以下である比較例1〜7では、中空棒状品(鋳物製造用構造体)の通気性が十分ではないため、得られた鋳物における欠陥発生を十分に低減できていないことがわかる。尚、表1の結果においては、通気度と鋳物評点には、鋳込み時の注湯温度、注湯時間、気象条件(特に湿度)の多少の差により完全に相関はないが、通気度を高くする(通気度の数値を大きくする)ことで、鋳物評点が向上する傾向があることを読み取ることができる。   As shown in Table 1, in Examples 1 to 7 in which the boiling point of the dispersion medium is equal to or higher than the expansion start temperature of the thermally expandable particles, the hollow rod-shaped product (structure for manufacturing a casting) has appropriate air permeability. It can be seen that a casting in which defects (sand burning defects, pinhole defects, crater-like defects) due to gas defects are significantly reduced is obtained. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 7 in which the boiling point of the dispersion medium is equal to or lower than the expansion start temperature of the thermally expandable particles, the air permeability of the hollow rod-shaped product (structure for casting production) is not sufficient, and thus the obtained casting It can be seen that the occurrence of defects in can not be sufficiently reduced. In the results in Table 1, the air permeability and the casting score are not completely correlated with the difference in pouring temperature, pouring time, and weather conditions (especially humidity) during casting, but the air permeability is high. By doing (increasing the numerical value of air permeability), it can be read that the casting score tends to improve.

実施例及び比較例で製造した中空棒状品を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the hollow rod-shaped goods manufactured by the Example and the comparative example. 実施例及び比較例で用いた、中空棒状品の通気度測定方法である。This is a method for measuring the air permeability of a hollow bar-shaped product used in Examples and Comparative Examples. 実施例及び比較例で用いた鋳型を示す概略図である。It is the schematic which shows the casting_mold | template used by the Example and the comparative example. 鋳物表面の欠陥評価用に鋳物を軸方向に16分割した箇所を示す概略図である。It is the schematic which shows the location which divided the casting into 16 for the axial direction for the defect evaluation of a casting surface.

Claims (7)

無機粒子、無機繊維、熱硬化性樹脂、熱膨張性粒子、水溶性高分子化合物及び分散媒を含有するスラリー状組成物を成形型内に充填し、加熱成形する工程を有する鋳物製造用構造体の製造方法であって、
熱膨張性粒子が、熱可塑性樹脂であるアクリロニトリル共重合体を殻壁とし、イソブタン、ノルマルブタン、ノルマルペンタン、イソペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、石油エーテル、ネオペンタン、プロパン、プロピレン、及びブテンから選ばれる低沸点炭化水素を内包した熱膨張性粒子であり、
熱膨張性粒子が、膨張前の平均直径が1〜60μmで、80〜200℃での加熱により直径が3〜10倍に膨張する熱膨張性粒子であり、
分散媒の沸点(℃)が熱膨張性粒子の膨張開始温度(℃)以上であり、
前記熱膨張性粒子の膨張開始温度が昇温速度10℃/分の条件で昇温させた際の体積変化開始温度である、
鋳物製造用構造体の製造方法。
A structure for casting production comprising a step of filling a mold with a slurry-like composition containing inorganic particles, inorganic fibers, thermosetting resin, heat-expandable particles, a water-soluble polymer compound and a dispersion medium, and heat-molding the mold. A manufacturing method of
The heat-expandable particles are selected from isobutane, normal butane, normal pentane, isopentane, hexane, cyclohexane, heptane, petroleum ether, neopentane, propane, propylene, and butene with acrylonitrile copolymer, which is a thermoplastic resin, as the shell wall. These are thermally expandable particles that contain low-boiling hydrocarbons.
The heat-expandable particles are heat-expandable particles that have an average diameter of 1 to 60 μm before expansion and expand to a diameter of 3 to 10 times by heating at 80 to 200 ° C.
The boiling point (℃) is Ri der expansion starting temperature (℃) or more heat-expandable particles,
The expansion start temperature of the thermally expandable particles is a volume change start temperature when the temperature is increased at a temperature increase rate of 10 ° C./min.
A method for manufacturing a casting manufacturing structure.
前記無機粒子及び前記熱膨張性粒子の配合比が、前記無機粒子/前記熱膨張性粒子/=40/15〜80/0.1(質量比率)である請求項1記載の鋳物製造用構造体の製造方法。   The structure for casting production according to claim 1, wherein a blending ratio of the inorganic particles and the thermally expandable particles is the inorganic particles / the thermally expandable particles / = 40/15 to 80 / 0.1 (mass ratio). Manufacturing method. 無機粒子が、土状黒鉛及び人造黒鉛から選ばれる少なくとも1種である請求項1又は2記載の鋳物製造用構造体の製造方法。   The method for producing a structure for producing a casting according to claim 1 or 2, wherein the inorganic particles are at least one selected from earthy graphite and artificial graphite. 加熱成形する工程において前記スラリー状組成物を120〜250℃に加熱し、前記熱硬化性樹脂を硬化させる請求項1〜3の何れか一項記載の鋳物製造用構造体の製造方法。   The manufacturing method of the structure for casting manufacture as described in any one of Claims 1-3 which heats the said slurry-like composition to 120-250 degreeC in the process of thermoforming, and hardens the said thermosetting resin. 熱膨張性粒子の膨張開始温度が、分散媒の沸点に対し、5〜100℃低い、請求項1〜4の何れか一項記載の鋳物製造用構造体の製造方法。The manufacturing method of the structure for casting manufacture as described in any one of Claims 1-4 whose expansion start temperature of a thermally expansible particle is 5-100 degreeC lower than the boiling point of a dispersion medium. 請求項1〜の何れか一項記載の製造方法によって得られた鋳物製造用構造体であって
以下に定義される通気度が6〜120である鋳物製造用構造体。
<鋳物製造用構造体の通気度>
通気度P=(h/(a×p))×v
式中、h:試験片厚さ(cm)、a:試験片断面積(cm )、p:通気抵抗(cmH O)、v:空気の流量(cm /min)である。
A casting production structure obtained by the production method according to any one of claims 1 to 5 , wherein the air permeability defined below is 6 to 120.
<Air permeability of the casting manufacturing structure>
Air permeability P = (h / (a × p)) × v
In the formula, h: test piece thickness (cm), a: test piece cross-sectional area (cm 2 ), p: ventilation resistance (cmH 2 O), v: air flow rate (cm 3 / min).
請求項記載の鋳物製造用構造体に溶融金属を鋳込む鋳造工程を具備する鋳物の製造方法。 A casting manufacturing method comprising a casting step of casting molten metal into the casting manufacturing structure according to claim 6 .
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