JP6396805B2 - 鋳物製造用構造体の製造方法 - Google Patents

Description

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、鋳物の製造方法及び鋳型等の構造体に関する。

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。

木型、金型の製造は、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共に廃棄処理の問題も生じ、量産の鋳物のほかには使用が困難である。また、鋳物砂を用いた砂型は、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。また、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生じている。加えて、中子を砂型で製造する場合、上記課題に加え中子自身の質量のため取り扱いに難があり、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。

このような課題を解決する技術として、鋳型に用いる部材を例えば、有機繊維、無機繊維及び熱硬化性樹脂を主成分として成型する構造体が知られている。

例えば、特開２００４−１８１４７２号公報には、有機繊維、無機繊維及び熱硬化性樹脂を含有する鋳物製造用構造体が鋳物製造用構造体の成型性が良く、軽量で鋳込み時においても十分な熱間強度及び形状保持性を有し、得られる鋳物の形状保持性及び表面平滑性にも優れ、さらには鋳造後の除去性に優れることが開示されている。

また、特開２００５−３４９４２８号公報には、有機繊維、炭素繊維、無機粒子、並びにフェノール樹脂、エポキシ樹脂及びフラン樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種の熱硬化性樹脂を含有する鋳物製造用構造体が、鋳物製造用構造体の成型性が良く、軽量で鋳込み時においても十分な熱間強度及び形状保持性を有し、得られる鋳物の形状保持性及び表面平滑性にも優れ、さらには鋳造後の除去性に優れることが開示されている。

また、特開２００７−２１５７８号公報には、有機繊維、無機繊維及びバインダーを含有する構造体（Ｉ）と、該構造体（Ｉ）の表面に付着する平均粒径１〜８００ｎｍの無機粒子と、を含んで構成される鋳物製造用構造体が鋳物品質であるガス欠陥を改善することができることが開示されている。

発明の要約
本発明は、有機繊維、無機繊維、熱硬化性樹脂及び水を含有するスラリー組成物を得る工程（Ｉ）、該スラリー組成物を抄造し繊維積層体を得る工程（II）並びに該繊維積層体を脱水後乾燥する工程（III）を有する鋳物製造用構造体の製造方法であって、
前記工程（Ｉ）が、有機繊維及び水を含有する混合物を叩解する工程（Ｉ−１）、工程（Ｉ−１）で得られた混合物及び水を混合する工程（Ｉ−２）並びに工程（Ｉ−２）で得られた混合物及び無機繊維を混合する工程（Ｉ−３）を有し、
熱硬化性樹脂を前記工程（Ｉ−１）、前記工程（Ｉ−２）、及び前記工程（Ｉ−３）の少なくとも何れかで混合し、
鋳物製造用構造体中の無機繊維の平均繊維長が１ｍｍ以上、５ｍｍ以下である、
鋳物製造用構造体の製造方法である。

また、本発明は、有機繊維、無機繊維、無機粒子、熱硬化性樹脂及び水を含有するスラリー組成物を得る工程（Ｉ）、該スラリー組成物を抄造し繊維積層体を得る工程（II）並びに該繊維積層体を脱水後乾燥する工程（III）を有する鋳物製造用構造体の製造方法であって、
前記工程（Ｉ）が、有機繊維及び水を含有する混合物を叩解する工程（Ｉ−１）、工程（Ｉ−１）で得られた混合物及び水を混合する工程（Ｉ−２）並びに工程（Ｉ−２）で得られた混合物及び無機繊維を混合する工程（Ｉ−３）を有し、
熱硬化性樹脂を前記工程（Ｉ−１）、前記工程（Ｉ−２）、及び前記工程（Ｉ−３）の少なくとも何れかで混合し、
無機粒子を前記工程（Ｉ−１）、前記工程（Ｉ−２）、及び前記工程（Ｉ−３）の少なくとも何れかで混合し、
鋳物製造用構造体中の無機繊維の平均繊維長が１ｍｍ以上、５ｍｍ以下である、
鋳物製造用構造体の製造方法である。

また、本発明は、上記製造方法により得られた鋳物製造用構造体を用いる鋳物の製造方法である。
また、本発明は、有機繊維、無機繊維、熱硬化性樹脂及び水を含有するスラリー組成物より得られる鋳物製造用構造体であって、該鋳物製造用構造体中の無機繊維の平均繊維長が１ｍｍ以上、５ｍｍ以下である、鋳物製造用構造体である。
また、本発明は、有機繊維、無機繊維、無機粒子、熱硬化性樹脂及び水を含有するスラリー組成物より得られる鋳物製造用構造体であって、該鋳物製造用構造体中の無機繊維の平均繊維長が１ｍｍ以上、５ｍｍ以下である、鋳物製造用構造体である。

発明の詳細な説明
鋳物製造用構造体を用いた鋳造では、鋳物製造用構造体の表面平滑性及び強度が十分であること、鋳物製造用構造体の熱収縮量が小さいこと、得られる鋳物の耐焼着性が少ないことなどが要求される。とりわけ、高圧力下での鋳造や鋳込み質量の多い鋳造では、これらの性能を向上させることが望まれる。

本発明は、鋳物製造用構造体の表面平滑性及び強度に優れ、熱収縮量も小さく、得られる鋳物の耐焼着性に優れる鋳物製造用構造体を提供する。

本発明の鋳物製造用構造体の製造方法によれば、表面平滑性及び強度に優れ、熱収縮量も小さく、得られる鋳物の耐焼着性に優れる鋳物製造用構造体が提供される。本発明により製造された鋳物製造用構造体は、高圧力下での鋳造や鋳込み質量の多い鋳造に適する。

実施例及び比較例で用いた、陶管と鋳物製造用構造体とからなるキャビティを示す概略図である。 実施例及び比較例で用いた鋳型を示す概略図である。 実施例及び比較例で行った圧縮強度の測定方向を示す概略図である。

本発明は、有機繊維、無機繊維、熱硬化性樹脂及び水、場合により更に無機粒子を含有するスラリー組成物（以下、原料スラリーという場合がある）を得る工程（Ｉ）、該スラリー組成物を抄造し繊維積層体を得る工程（II）並びに該繊維積層体を脱水後乾燥する工程（III）を有する鋳物製造用構造体の製造方法であって、前記工程（Ｉ）が、有機繊維、場合により熱硬化性樹脂及び水を含有する混合物を叩解する工程（Ｉ−１）、工程（Ｉ−１）で得られた混合物、場合により熱硬化性樹脂及び水を混合する工程（Ｉ−２）並びに工程（Ｉ−２）で得られた混合物、無機繊維及び場合により熱硬化性樹脂を混合する工程（Ｉ−３）を有し、場合により無機粒子を前記工程（Ｉ−１）、前記工程（Ｉ−２）、及び前記工程（Ｉ−３）の少なくとも何れかで混合し、鋳物製造用構造体中の無機繊維の平均繊維長が１ｍｍ以上、５ｍｍ以下であることに特徴を有し、鋳物製造用構造体の表面平滑性及び強度に優れ、熱収縮も小さく、得られる鋳物の耐焼着性に優れるという効果を奏する。

従来、有機繊維、無機繊維、熱硬化性樹脂及び水を含有するスラリー組成物、あるいは、有機繊維、無機繊維、無機粒子、熱硬化性樹脂及び水を含有するスラリー組成物より得られる鋳物製造用構造体は知られているが、叩解行程中で無機繊維が裁断されることにより、該無機繊維の平均繊維長が変化してしまう。

一方、本発明においてこのような効果を奏する理由は定かではないが、以下のように考えられる。
本発明の製造方法では、前記工程（Ｉ）として、有機繊維、場合により熱硬化性樹脂及び水を含有する混合物を叩解する工程（Ｉ−１）、工程（Ｉ−１）で得られた混合物、場合により熱硬化性樹脂及び水を混合する工程（Ｉ−２）並びに工程（Ｉ−２）で得られた混合物、無機繊維及び場合により熱硬化性樹脂を混合する工程（Ｉ−３）を行なう。また、場合により無機粒子を前記工程（Ｉ−１）、前記工程（Ｉ−２）、及び前記工程（Ｉ−３）の少なくとも何れかで混合する。すなわち、叩解する工程において、混合物に無機繊維は含有されない。無機繊維が切断されず元の繊維長のまま使用することができ、鋳物製造用構造体の強度が向上し、鋳込み時に高圧力がかかる箇所のある鋳造や、鋳込み質量の多い鋳造においても、優れた耐焼着性を発揮することができる。

また、鋳物製造用構造体の熱収縮は、鋳込み時の熱によって鋳物製造用構造体中の熱硬化性樹脂が炭化収縮することで生じる。鋳物製造用構造体中の無機繊維（例えば炭素繊維）の繊維長が長い程、熱硬化性樹脂の移動が妨げられ、熱収縮を防止することができる。このように、熱収縮を抑制し構造体の形状を維持する結果、構造体の強度が更に強くなり、得られる鋳物の耐焼着性に優れると推測される。

また、本発明の製造方法では、工程（Ｉ−２）において水を添加した後、工程（Ｉ−３）において無機繊維を添加するため、無機繊維添加時のスラリー中での無機繊維の濃度が低くなり、無機繊維のダマを生じない。そのために、成型された鋳物製造用構造体は表面平滑性に優れると考えられる。

また、無機繊維の平均繊維長が５ｍｍを超えると、スラリーの濾水性が高くなる為、抄造時の濾水性が高い箇所である金型の接続部位、すなわち、網の無い部位での肉厚が薄くなる為、強度が低下する。その結果、接続部位とそれ以外の部位とで強度が不均一となり、強度の弱い接続部位から焼着が生じやすくなると考えられる。
以下、本発明を、その好ましい形態に基づき説明する。

＜鋳物製造用構造体＞
本発明により製造される鋳物製造用構造体は、有機繊維、無機繊維、及び熱硬化性樹脂を含有し、場合により無機粒子を含有する。以下、有機繊維、無機繊維、及び熱硬化性樹脂、並びに場合により使用する無機粒子について説明するが、以下で記述した事項は工程（Ｉ）、（II）、（III）において使用する有機繊維、無機繊維、無機粒子、及び熱硬化性樹脂おいても適用できる。

（ｉ）有機繊維
有機繊維は、鋳物製造用構造体において鋳造に用いられる前の状態ではその骨格を成し、鋳造時には溶融金属の熱によって、その一部若しくは全部が燃焼し、鋳物製造後の鋳物製造用構造体内部にキャビティを形成する。

有機繊維は、成型性の観点から、紙繊維、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）等が好ましく、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、鋳物製造用構造体の成型性を向上する観点、脱水、乾燥された成型体の湿態強度特性が優れる観点及び紙繊維の入手容易性、供給安定性、経済性の観点から、紙繊維が好ましい。紙繊維として、木材パルプ、コットンパルプ、リンターパルプ、竹や藁その他の非木材パルプを用いることができる。また、紙繊維として、バージンパルプ若しくは古紙パルプ（回収品）を単独又は二種以上を混合して用いることができる。有機繊維としては、鋳物製造用構造体の成型性を向上させる観点及び供給性、経済性及び環境保護の観点から、古紙パルプ（新聞紙等）を用いることが更に好ましい。

有機繊維の平均繊維長は鋳物製造用構造体の強度向上の観点から０．８ｍｍ以上が好ましく、０．９ｍｍ以上がより好ましく、鋳物製造用構造体の表面平滑性向上の観点から２ｍｍ以下が好ましく、１．８ｍｍ以下がより好ましく、１．５ｍｍ以下が更に好ましい。

鋳物製造用構造体中の有機繊維の含有量は、鋳物製造用構造体の成型性向上の観点から、鋳物製造用構造体１００質量部に対して１質量部以上が好ましく、５質量部以上がより好ましく、１０質量部以上が更に好ましく、２０質量部以上がより更に好ましく、鋳造時のガス発生量抑制の観点から、鋳物製造用構造体１００質量部に対して４０質量部以下が好ましく、３０質量部以下がより好ましい。

（ii）無機繊維
無機繊維は、主として鋳物製造用構造体において鋳造に用いられる前の状態ではその骨格をなし、鋳造時に溶融金属の熱によっても燃焼せずにその形状を維持する。特に、後述する熱硬化性樹脂が用いられた場合には、該無機繊維は溶融金属の熱による当該熱硬化性樹脂の熱分解に起因する熱収縮を抑えることができる。

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、ガラス繊維、シリカ繊維、金属繊維が挙げられる。これらの無機繊維は、１種又は２種以上を使用できる。これらの中でも、鋳造時の熱収縮を抑える点から金属が溶融するような高温でも高強度を有する炭素繊維が好ましい。なかでも、ピッチ系やポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系の炭素繊維を用いることが好ましく、ＰＡＮ系の炭素繊維がより好ましい。

鋳物製造用構造体中の無機繊維、好ましくは炭素繊維の平均繊維長は、鋳物製造用構造体の強度を向上し、熱収縮を抑制する観点及び鋳物の焼着を防止する観点から、１ｍｍ以上であり、２ｍｍ以上が好ましく、鋳物製造用構造体の強度を向上する観点及び鋳物の焼着を防止する観点から、５ｍｍ以下であり、４ｍｍ以下がより好ましい。ここで、鋳物製造用構造体中の無機繊維の平均繊維長は、鋳物製造用構造体表面に存在している無機繊維の繊維長を観察し、１ｃｍ²あたり、５０本の繊維長を測定した平均値とすることができる。繊維長の測定は、顕微鏡等の拡大手段を介して行うことができる。実施例において、構造体中の無機繊維の平均繊維長は、この方法で測定したものである。

鋳物製造用構造体中の無機繊維、好ましくは炭素繊維の含有量は、鋳物製造用構造体１００質量部に対して、鋳物製造用構造体の強度向上、熱収縮の抑制、及び耐焼着性の向上の観点から、１質量部以上が好ましく、２質量部以上がより好ましく、３質量部以上が更に好ましく、工程（Ｉ）におけるスラリー調製時のダマの生成を抑制し、鋳物製造用構造体の表面平滑性を向上させる観点から、６質量部以下が好ましく、５質量部以下がより好ましく、４質量部以下が更に好ましい。

有機繊維と無機繊維の質量比、好ましくは有機繊維と炭素繊維の質量比は、無機繊維／有機繊維、更に炭素繊維／有機繊維で、鋳物製造用構造体の強度の向上、熱収縮の抑制及び耐焼着性の向上の観点から、０．０５以上が好ましく、０．１以上がより好ましく、０．１２以上が更に好ましく、０．１５以上がより更に好ましく、鋳物製造用構造体のダマ生成防止、表面平滑性向上、成型性及び強度向上の観点から、１．０以下が好ましく、０．５以下がより好ましい。

また、鋳物製造用構造体中の無機繊維、好ましくは炭素繊維は、鋳物製造用構造体の強度向上の観点、鋳物製造用構造体の成型性を向上させる観点及び鋳物製造用構造体の熱収縮抑制の観点から、長軸／短軸比は、好ましくは１以上、より好ましくは１０以上、更に好ましくは５０以上であり、そして、好ましくは５０００以下、より好ましくは２０００以下、更に好ましくは１０００以下である。

（iii）無機粒子
場合により鋳物製造用構造体中に、無機粒子を配合することで熱間強度が発現される。
無機粒子としては、耐火性の観点から、黒曜石、黒鉛、雲母、シリカ、中空セラミックス、フライアッシュ等の耐火物の骨材粒子が好ましい。なかでも、黒曜石がより好ましい。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。なお、中空セラミックスとはフライアッシュに含まれる中空の粒子であって、フライアッシュを水を用いて浮遊選別することによって得ることができる。

無機粒子の平均粒子径は、鋳物製造用構造体の成型性向上の観点から、１０μｍ以上が好ましく、２０μｍ以上がより好ましく、同様の観点から、６０μｍ以下が好ましく、４０μｍ以下がより好ましい。

無機粒子の平均粒子径は下記の第１の測定方法で求められる平均粒子径が２００μｍ以上の場合は、その値を平均粒子径とし、第１の測定方法で求められる平均粒子径が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。

〔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。

〔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：各種無機粒子によって異なる（ＬＡ−９２０付属のマニュアル参照）
・分散媒：各種無機粒子に適したものを用いる
・分散方法：攪拌、内蔵超音波（２２．５ｋＨｚ）３分
・試料濃度：２ｍｇ／１００ｃｍ³

鋳物製造用構造体中の無機粒子の含有量は、鋳物製造用構造体の鋳造時の熱間強度を向上させる観点から、鋳物製造用構造体１００質量部に対して１０質量部以上が好ましく、２０質量部以上がより好ましく、４０質量部以上が更に好ましく、鋳物製造用構造体の強度を向上させる観点から、８０質量部以下が好ましく、７０質量部以下がより好ましく、６０質量部以下が更に好ましい。

（iv）熱硬化性樹脂
熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フラン樹脂等が好ましい。これらの中でも、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観点からフェノール樹脂を用いることが好ましい。

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が、酸、アミン等の硬化剤を必要としない観点、鋳物製造用構造体成型時の臭気を低減する観点、鋳物製造用構造体を鋳型として用いた場合の鋳物欠陥を低減する観点から、好ましい。

ノボラックフェノール樹脂を使用した場合には、硬化剤を要する。該硬化剤は水に溶け易いため、鋳物製造用構造体の脱水後にその表面に塗工されるのが好ましい。硬化剤には、ヘキサメチレンテトラミン等を用いることが好ましい。

熱硬化性樹脂は、工程（III）において乾燥成型時に有機繊維、無機繊維及び無機粒子を強固に結合させる観点から、窒素雰囲気中で１０００℃に於ける減量率（ＴＧ熱分析測定で）が、好ましくは５０質量％以下、より好ましくは４５質量％以下が望ましい。

鋳物製造用構造体中の熱硬化性樹脂の含有量は、鋳物製造用構造体の強度向上及びガス発生量抑制観点から、鋳物製造用構造体１００質量部に対して５質量部以上が好ましく、１０質量部以上がより好ましく、１５質量部以上が更に好ましく、４０質量部以下が好ましく、３０質量部以下がより好ましく、２０質量部以下が更に好ましい。
この含有量は、工程（Ｉ）の工程（Ｉ−１）、工程（Ｉ−２）、及び工程（Ｉ−３）のいずれか１か所若しくは複数個所で添加される熱硬化性樹脂の合計量に相当する。

鋳込みの際に、ガス発生量が増大する原因は、主として有機繊維及び熱硬化性樹脂であることから、両者の原料種及び配合量及び質量比率は重要である。

熱硬化性樹脂の含有量を適切にすることで、工程（III）において乾燥成型時に、鋳物製造用構造体の金型への貼り付きが防止でき鋳物製造用構造体を金型から分離することが容易となり、硬化した熱硬化性樹脂の金型表面への付着を低減でき、鋳物製造用構造体の寸法精度を向上でき、金型表面の清掃頻度も低減できる。

（v）その他の成分
本発明の鋳物製造用構造体は、有機繊維、無機繊維、無機粒子、及び熱硬化性樹脂の他に、紙力強化材を含んでいてもよい。

紙力強化材としては、ラテックス、アクリル系エマルジョン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリアクリルアミド樹脂等が挙げられる。

紙力強化材の使用量は、固形分として、鋳物製造用構造体１００質量部に対して、膨潤防止の観点から、０．０１質量部以上が好ましく、０．０２質量部以上がより好ましく、鋳物製造用構造体の金型への貼り付き防止の観点から、２質量部以下が好ましく、１質量部以下がより好ましい。

本発明の鋳物製造用構造体は、さらに、凝集剤、着色剤等の成分を含むこともできる。凝集剤としては、ポリアミドエピクロロヒドリン樹脂等が挙げられる。

鋳物製造用構造体の厚みは使用目的等に応じて設定することができるが、少なくとも溶融金属と接する部分の厚みは、鋳物製造用構造体の強度向上の観点から、０．２ｍｍ以上が好ましく、０．４ｍｍ以上がより好ましく、０．５ｍｍ以上が更に好ましく、０．６ｍｍ以上がより更に好ましく、鋳物製造用構造体の通気性向上の観点から、５ｍｍ以下が好ましく、４ｍｍ以下がより好ましく、３．５ｍｍ以下が更に好ましく、３．０ｍｍ以下がより更に好ましい。

鋳物製造用構造体は、鋳物製造用構造体の機能を維持する観点から、圧縮強度は８０Ｎ以上が好ましく、１００Ｎ以上がより好ましい。

本発明により製造された鋳物製造用構造体は、鋳造時のガス発生量低減の観点から、該構造体の使用前（鋳造に供せられる前）の含水率は１０質量％以下が好ましく、８質量％以下がより好ましく、５質量％以下が更に好ましく、３質量％以下がより更に好ましい。

本発明により製造された鋳物製造用構造体の密度は、鋳物製造用構造体の取り扱い作業性や加工作業性の観点から、３ｇ／ｃｍ³以下が好ましく、２ｇ／ｃｍ³以下がより好ましく、１．５ｇ／ｃｍ³以下が更に好ましい。

＜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、有機繊維、無機繊維、熱硬化性樹脂及び水を含有するスラリー組成物を得る工程（Ｉ）、該スラリー組成物を抄造し繊維積層体を得る工程（II）並びに該繊維積層体を脱水後乾燥する工程（III）を有する。更に、前記工程（Ｉ）が、有機繊維、場合により熱硬化性樹脂及び水を含有する混合物を叩解する工程（Ｉ−１）、工程（Ｉ−１）で得られた混合物、場合により熱硬化性樹脂及び水を混合する工程（Ｉ−２）並びに工程（Ｉ−２）で得られた混合物、無機繊維及び場合により熱硬化性樹脂を混合する工程（Ｉ−３）を有する。すなわち、熱硬化性樹脂を前記工程（Ｉ−１）、前記工程（Ｉ−２）、及び前記工程（Ｉ−３）の少なくとも何れかで混合する。熱硬化性樹脂を前記工程（Ｉ−１）及び／又は前記工程（Ｉ−３）で混合することができる。熱硬化性樹脂を前記工程（Ｉ−１）で混合することができる。また、場合により、無機粒子を前記工程（Ｉ−１）、前記工程（Ｉ−２）、及び前記工程（Ｉ−３）の少なくとも何れかで混合する。また、場合により、無機粒子を前記工程（Ｉ−１）及び／又は前記工程（Ｉ−３）で混合することができる。また、場合により、無機粒子を前記工程（Ｉ−３）で混合することができる。

＜工程（Ｉ）＞
〔工程（Ｉ−１）〕
工程（Ｉ−１）では、有機繊維、場合により熱硬化性樹脂、場合により無機粒子及び水を含有する混合物を叩解する。まず、工程（Ｉ−１）では、有機繊維、場合により熱硬化性樹脂、場合により無機粒子及び分散媒である水を含む混合物を調製する。該混合物は、有機繊維及び熱硬化性樹脂を水に分散させて調製する。

原料スラリー中の有機繊維の含有量は、鋳物製造用構造体の成型性向上の観点から、工程（Ｉ）全体で用いる有機繊維、無機繊維、無機粒子及び熱硬化性樹脂の合計１００質量部に対して１質量部以上が好ましく、５質量部以上がより好ましく、１０質量部以上が更に好ましく、２０質量部以上がより更に好ましく、鋳造時のガス発生量抑制の観点から、工程（Ｉ）全体で用いる有機繊維、無機繊維、無機粒子及び熱硬化性樹脂の合計１００質量部に対して４０質量部以下が好ましく、３０質量部以下がより好ましい。この量に相当する量の有機繊維を工程（Ｉ−１）の混合物の調製に用いる。なお、工程（Ｉ−１）で、熱硬化性樹脂及び／又は無機粒子が用いられない場合、それぞれの量は０質量部として前記合計の１００質量部を計算する（以下、同様）。

原料スラリー中の熱硬化性樹脂の含有量は、鋳物製造用構造体の強度向上及び鋳造時のガス発生量抑制の観点から、工程（Ｉ）全体で用いる有機繊維、無機繊維、無機粒子及び熱硬化性樹脂の合計１００質量部に対して５質量部以上が好ましく、１０質量部以上がより好ましく、１５質量部以上が更に好ましく、４０質量部以下が好ましく、３０質量部以下がより好ましく、２０質量部以下が更に好ましい。この量に相当する量の熱硬化性樹脂を工程（Ｉ−１）の混合物の調製に用いることができる。

工程（Ｉ−１）では、有機繊維、場合により熱硬化性樹脂、場合により無機粒子及び水を含有する混合物を得るための水の量は、叩解効率向上の観点から、工程（Ｉ）全体で用いる有機繊維、無機繊維、無機粒子及び熱硬化性樹脂の合計１００質量部に対して、６００質量部以上が好ましく、７００質量部以上がより好ましく、７７０質量部以上が更に好ましく、１０００質量部以下が好ましく、９００質量部以下がより好ましく、８７０質量部以下が更に好ましい。

工程（Ｉ−１）における叩解前の水を含む混合物中の有機繊維の含有量は、鋳物製造用構造体の成型性向上の観点から、０．１質量％以上が好ましく、０．４８質量％以上がより好ましく、１．０質量％以上が更に好ましく、１．９質量％以上がより更に好ましく、鋳造時のガス発生量抑制の観点から、６．２質量％以下が好ましく、４．７質量％以下がより好ましい。

熱硬化性樹脂が工程（Ｉ−１）で用いられる場合、工程（Ｉ−１）における叩解前の水を含む混合物中の熱硬化性樹脂の含有量は、鋳物製造用構造体の強度向上の観点から、０．４８質量％以上が好ましく、１．０質量％以上がより好ましく、１．４質量％以上が更に好ましく、鋳造時のガス発生量抑制の観点から、６．２質量％以下が好ましく、４．７質量％以下がより好ましく、３．１質量％以下が更に好ましい。
後述するが、工程（Ｉ）で用いられる熱硬化性樹脂の一部又は全部を工程（Ｉ−２）及び／又は工程（Ｉ−３）で用いることができる。熱硬化性樹脂の一部が工程（Ｉ−１）で用いられる場合、その量と、工程（Ｉ−２）及び／又は工程（Ｉ−３）で用いられる量との比率は特に限定されない。好ましくは工程（Ｉ）で用いられる熱硬化性樹脂の全量を工程（Ｉ−１）で混合する。

工程（Ｉ−１）における叩解前の水を含む混合物中の水の含有量は、鋳造時のガス発生量抑制の観点から、８７．６質量％以上が好ましく、９２．２質量％以上がより好ましく、鋳物製造用構造体の成型性向上の観点から、９９．４質量％以下が好ましく、９８．０質量％以下がより好ましく、９６．７質量％以下が更に好ましい。

なお、工程（Ｉ−１）では、水以外の分散媒を使用することもできる。水以外の分散媒としては、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。

次に、得られた混合物を叩解する。原料スラリーは、パルパー内で所定周波数で所定時間、離解した後、リファイナーに移送して所定強度で所定時間、叩解処理を行う。

具体的には、有機繊維、場合により熱硬化性樹脂、場合により無機粒子及び水を含有する混合物を、パルパー内に投入し、該混合物２０００ｋｇに対して、離解効率向上の観点から、周波数１０Ｈｚ以上で離解させるのが好ましく、２０Ｈｚ以上がより好ましく、３０Ｈｚ以上が更に好ましく、電力消費量低減の観点から、２００Ｈｚ以下が好ましく、１５０Ｈｚ以下がより好ましく、１００Ｈｚ以下が更に好ましい。離解時間としては、離解効率向上の観点から、１分以上が好ましく、２分以上がより好ましく、３分以上が更に好ましく、電力消費量低減の観点から、３０分以下が好ましく、２５分以下がより好ましく、２０分以下が更に好ましい。

また、有機繊維、場合により熱硬化性樹脂、場合により無機粒子及び水を含有する混合物、好ましくは離解後の有機繊維、熱硬化性樹脂、場合により無機粒子及び水を含有する混合物の叩解は、リファイナー、ビーター及びＰＦＩミルから選ばれる叩解手段を用いて行うのが好ましく、叩解効率の観点からリファイナーを用いることがより好ましい。リファイナーを用いた場合の負荷値は、叩解効率向上の観点から、５ｋＷ以上が好ましく、７ｋＷ以上がより好ましく、１０ｋＷ以上が更に好ましく、電力消費量低減の観点から、５０ｋＷ以下が好ましく、３０ｋＷ以下がより好ましく、２０ｋＷ以下が更に好ましい。リファイナーを用いた場合の流量は、生産効率向上の観点から、１０Ｌ／ｍｉｎ以上が好ましく、２０Ｌ／ｍｉｎ以上がより好ましく、３０Ｌ／ｍｉｎ以上が更に好ましく、叩解効率向上の観点から、２００Ｌ／ｍｉｎ以下が好ましく、１５０Ｌ／ｍｉｎ以下がより好ましく、１３０Ｌ／ｍｉｎ以下が更に好ましい。リファイナーを用いた場合の処理時間は、叩解効率向上の観点から、５分以上が好ましく、８分以上がより好ましく、１０分以上が更に好ましく、生産効率向上の観点から、９０分以下が好ましく、８０分以下がより好ましく、７０分以下が更に好ましい。

〔工程（Ｉ−２）〕
工程（Ｉ−２）では、工程（Ｉ−１）で得られた混合物、場合により熱硬化性樹脂及び水を混合する。すなわち、前記叩解処理を行った混合物を、場合により熱硬化性樹脂と、分散媒である水と混合する。混合は、タンクに前記混合物を移送後、水を供給することにより、あるいは、予め水の入ったタンクに前記混合物を移送することにより行うことができる。工程（Ｉ−２）で混合する水の量は、鋳物製造用構造体の表面平滑性向上の観点から、工程（Ｉ）全体で用いる有機繊維、無機繊維、無機粒子及び熱硬化性樹脂の合計１００質量部に対して、２１００質量部以上が好ましく、２２００質量部以上がより好ましく、２３００質量部以上が更に好ましく、２７００質量部以下が好ましく、２６００質量部以下がより好ましく、２５００質量部以下が更に好ましい。

工程（Ｉ−２）で得られる混合物中の有機繊維の含有量は、鋳物製造用構造体の成型性向上の観点から、０．０３質量％以上が好ましく、０．１４質量％以上がより好ましく、０．２８質量％以上が更に好ましく、０．５７質量％以上がより更に好ましく、鋳造時のガス発生量抑制の観点から、１．４質量％以下が好ましく、１．０質量％以下がより好ましい。

工程（Ｉ−１）で、無機粒子が用いられた場合、工程（Ｉ−２）で得られる混合物中の無機粒子の含有量は、鋳物製造用構造体の鋳造時の熱間強度を向上させる観点から、０．２質量％以上がより好ましく、０．５４質量％以上が更に好ましく、鋳物製造用構造体の強度を向上させる観点から、３質量％以下が好ましく、２．６質量％以下がより好ましく、２質量％以下が更に好ましい。

工程（Ｉ−１）や工程（Ｉ−２）で、熱硬化性樹脂が用いられた場合、工程（Ｉ−２）で得られる混合物中の熱硬化性樹脂の含有量は、鋳物製造用構造体の成型性向上の観点から、０．１４質量％以上が好ましく、０．２８質量％以上がより好ましく、０．４３質量％以上が更に好ましく、鋳造時のガス発生量抑制の観点から、１．４質量％以下が好ましく、１．０質量％以下がより好ましく、１．４質量％以下が更に好ましい。

工程（Ｉ−２）で得られる混合物中の水の量は、工程（Ｉ−３）において無機繊維を混合した際にダマの発生を抑制し、鋳物製造用構造体の表面平滑性を向上させる観点から、９７．０質量％以上が好ましく、９８．０質量％以上がより好ましく、９８．４質量％以上が更に好ましく、鋳物製造用構造体の成型性向上の観点から９９．７質量％以下が好ましく、９９．４質量％以下がより好ましく、９９．０質量％以下が更に好ましい。

〔工程（Ｉ−３）〕
工程（Ｉ−３）では、工程（Ｉ−２）で得られた混合物、無機繊維、場合により熱硬化性樹脂、及び場合により無機粒子を混合する。これにより、有機繊維、無機繊維、無機粒子、熱硬化性樹脂及び水を含有する、工程（Ｉ）のスラリー組成物（原料スラリー）が得られる。

原料スラリー中の無機繊維の含有量は、工程（Ｉ）全体で用いる有機繊維、無機繊維、無機粒子及び熱硬化性樹脂の合計１００質量部に対して、鋳物製造用構造体の強度向上、熱収縮の抑制、及び耐焼着性の向上の観点から、１質量部以上が好ましく、２質量部以上がより好ましく、３質量部以上が更に好ましく、工程（Ｉ）におけるスラリー調製時のダマの生成を抑制し、鋳物製造用構造体の表面平滑性を向上させる観点から、６質量部以下が好ましく、５質量部以下がより好ましく、４質量部以下が更に好ましい。この量に相当する量の無機繊維を工程（Ｉ−３）で用いる。好ましくは、工程（Ｉ）全体で用いる無機繊維の全量、すなわち原料スラリー中に配合される無機繊維の全量を工程（Ｉ−３）で用いる。なお、工程（Ｉ）で、無機粒子が用いられない場合、その量は０質量部として前記合計の１００質量部を計算する。

前述したように、工程（Ｉ）で用いられる熱硬化性樹脂の一部又は全部を工程（Ｉ−３）以外に、工程（Ｉ−１）及び／又は工程（Ｉ−２）で用いることができる。熱硬化性樹脂の一部が工程（Ｉ−３）で用いられる場合、その量と、工程（Ｉ−１）及び／又は工程（Ｉ−２）で用いられる量との比率は特に限定されない。

場合により使用される原料スラリー中の無機粒子の含有量は、鋳物製造用構造体の鋳造時の熱間強度を向上させる観点から、工程（Ｉ）全体で用いる有機繊維、無機繊維、無機粒子及び熱硬化性樹脂の合計１００質量部に対して１０質量部以上が好ましく、２０質量部以上がより好ましく、４０質量部以上が更に好ましく、鋳物製造用構造体の強度を向上させる観点から、８０質量部以下が好ましく、７０質量部以下がより好ましく、６０質量部以下が更に好ましい。この量に相当する量の無機粒子を工程（Ｉ−１）または工程（Ｉ−３）、或いは工程（Ｉ−１）及び工程（Ｉ−３）に分けて用いることができる。無機粒子を使用する場合は、工程（Ｉ）で混合することが好ましく、より好ましくは工程（Ｉ）で用いられる無機粒子の全量を工程（Ｉ−３）で混合する。

原料スラリー中には、紙力強化材を添加してもよい。紙力強化材としては、ラテックス、アクリル系エマルジョン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリアクリルアミド樹脂等が挙げられる。

紙力強化材の使用量は、固形分として、工程（Ｉ）全体で用いる有機繊維、無機繊維、無機粒子及び熱硬化性樹脂の合計１００質量部に対して、鋳物製造用構造体の膨潤防止の観点から、０．０１質量部以上が好ましく、０．０２質量部以上がより好ましく、鋳物製造用構造体の金型に貼り付き防止の観点から、０．２質量部以下が好ましく、０．１質量部以下がより好ましい。

本発明の鋳物製造用構造体の製造には、さらに、凝集剤の成分を添加することもできる。凝集剤としては、ポリアミドエピクロロヒドリン樹脂等が挙げられる。

凝集剤の使用量は、固形分として工程（Ｉ）全体で用いる有機繊維、無機繊維、無機粒子及び熱硬化性樹脂の合計１００質量部に対して、凝集力向上の観点から、０．０２質量部以上、更に０．０５質量部以上、更に０．１質量部以上が好ましく、そして、鋳物製造用構造体のガス発生量抑制の観点から、２質量部以下、更に１．５質量部以下、更に０．９質量部以下が好ましい。

原料スラリー中の無機繊維の平均繊維長は、鋳物製造用構造体の強度向上の観点及び熱収縮を抑制する観点から、１ｍｍ以上が好ましく、２ｍｍ以上がより好ましく、鋳物製造用構造体の成型性向上の観点から、５ｍｍ以下が好ましく、４ｍｍ以下がより好ましい。

原料スラリー中の無機繊維、好ましくは炭素繊維は、鋳物製造用構造体の強度向上の観点、鋳物製造用構造体の成型性を向上させる観点及び鋳物製造用構造体の熱収縮抑制の観点から、長軸／短軸比は、好ましくは１以上、より好ましくは１０以上、更に好ましくは５０以上であり、そして、好ましくは５０００以下、より好ましくは２０００以下、更に好ましくは１０００以下である。

鋳物製造用構造体の表面平滑性向上の観点から、工程（Ｉ）において、無機繊維を、該無機繊維が最初に混合される水の量に対して、０．１４質量％以下の割合で用いることが好ましく、０．１３質量％以下がより好ましく、０．１２質量％以下が更に好ましく、そして、０．０１質量％以上が好ましく、０．０３質量％以上がより好ましく、０．０６質量％以上が更に好ましい。本発明では、工程（Ｉ−３）において、無機繊維を、工程（Ｉ−１）と工程（Ｉ−２）で用いた水の量に対して、０．１４質量％以下の割合で用いることが好ましく、０．１３質量％以下がより好ましく、０．１２質量％以下が更に好ましく、そして、０．０１質量％以上が好ましく、０．０３質量％以上がより好ましく、０．０６質量％以上が更に好ましい。

工程（Ｉ）で得られたスラリー組成物中の全固形分の含有量は、鋳物製造用構造体の成型性向上の観点から、１質量％以上が好ましく、２質量％以上がより好ましく、２．５質量％以上が更に好ましく、そして、５質量％以下が好ましく、４質量％以下がより好ましく、３．５質量％以下が更に好ましい。

工程（Ｉ）で得られたスラリー組成物中の有機繊維の含有量は、鋳物製造用構造体の成型性向上の観点から、０．０３質量％以上が好ましく、０．１４質量％以上がより好ましく、０．２８質量％以上が更に好ましく、０．５５質量％以上がより更に好ましく、鋳造時のガス発生量抑制の観点から、３質量％以下が好ましく、１．３質量％以下がより好ましく、１質量％以下が更に好ましい。

工程（Ｉ）で得られたスラリー組成物中の熱硬化性樹脂の含有量は、鋳物製造用構造体の強度向上の観点から、０．１４質量％以上が好ましく、０．２８質量％以上がより好ましく、０．４１質量％以上が更に好ましく、鋳造時のガス発生量抑制の観点から、１．３質量％以下が好ましく、１質量％以下がより好ましく、０．７質量％以下が更に好ましい。

工程（Ｉ）で得られたスラリー組成物中の無機繊維の含有量は、鋳物製造用構造体の強度向上、熱収縮の抑制、及び耐焼着性の向上の観点から、０．０３質量％以上が好ましく、０．０６質量％以上がより好ましく、０．０８質量％以上が更に好ましく、工程（Ｉ）におけるスラリー調製時のダマの生成を抑制し、鋳物製造用構造体の表面平滑性を向上させる観点から、０．２質量％以下が好ましく、０．１７質量％以下がより好ましく、０．１３質量％以下が更に好ましい。

工程（Ｉ）で得られたスラリー組成物中の場合により用いられる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、０．３質量％以上が好ましく、０．６質量％以上がより好ましく、１．１質量％以上が更に好ましく、工程（Ｉ）におけるスラリー調製時のダマの生成を抑制し、鋳物製造用構造体の強度を向上させる観点から、２．６質量％以下が好ましく、２．３質量％以下がより好ましく、２．０質量％以下が更に好ましい。

工程（Ｉ）で得られたスラリー組成物が紙力強化剤を含有する場合、スラリー組成物中の紙力強化剤の含有量は、鋳物製造用構造体の膨潤防止の観点から、０．０００３質量％以上が好ましく、０．０００６質量％以上がより好ましく、鋳物製造用構造体の金型に貼り付き防止の観点から、０．００７質量％以下が好ましく、０．００３質量％以下がより好ましい。

工程（Ｉ）で得られたスラリー組成物が凝集剤を含有する場合、スラリー組成物中の凝集剤の含有量は、凝集力向上の観点から、０．０１質量％以上が好ましく、０．０２質量％以上がより好ましく、０．０５質量％以上が更に好ましく、鋳物製造用構造体のガス発生量抑制の観点から、０．４質量％以下が好ましく、０．２質量％以下がより好ましく、０．１質量％以下が更に好ましい。

工程（Ｉ）で得られたスラリー組成物中の有機繊維と無機繊維の質量比の好ましい態様は鋳物製造用構造体中の有機繊維と無機繊維の質量比と同じである。

原料スラリーには、必要に応じて、着色剤、防腐剤等の添加剤を添加することができる。

＜工程（II）＞
工程（II）では、工程（Ｉ）で得られたスラリー組成物を抄造し繊維積層体を得る。すなわち、原料スラリーを用い、原料スラリーの水の低減とスラリー中の成分の成型とを行い、鋳物製造用構造体に用いられる繊維積層体を抄造する。

工程（Ｉ）で得られたスラリー組成物（原料スラリー）の抄造では、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、鋳物製造用構造体の外形に略対応した形状を有し且つ外部に向けて開口するキャビティが内部に形成される金型を用いることができる。各割型には、外部とキャビティとを連通する多数の連通孔を設けておくとともに、各割型の内面を所定の大きさの網目を有するネットによって被覆しておく。そして、該金型のキャビティ内に所定量の原料スラリーを圧送ポンプ等を用いて注入する一方で前記連通孔を通して液体分を吸引排出し、前記ネットに原料スラリーの固形分を堆積させる。前記原料スラリーの加圧注入の圧力は、生産効率向上の観点から、０．０１ＭＰａ以上、更に０．０５ＭＰａ以上、更に０．１ＭＰａ以上が好ましく、そして、原料スラリーを均一に金型内に注入させる観点から、５ＭＰａ以下、更に２ＭＰａ以下、更に０．５ＭＰａ以下が好ましい。

所定量の原料スラリーの注入により、前記ネット上に所定厚みの繊維積層体が形成されたら、原料スラリーの加圧注入を停止する。

＜工程（III）＞
工程（III）では、工程（II）で得られた繊維積層体を脱水後乾燥する。前記キャビティ内への空気を圧入等により、工程（II）で得られた繊維積層体を所定の含水率に脱水する。

次に、前記繊維積層体を乾燥成型する。この乾燥成型工程では、一組の割型を突き合わせることにより成型すべき鋳物製造用構造体の外形に対応した形状を有し且つ外部に向けて開口するキャビティが形成される乾燥型を用いることができる。そして、該乾燥型を所定温度に加熱し、脱水された前記繊維積層体を該乾燥型内に装填する。

次に、弾性を有し伸縮自在で且つ中空状をなす中子（弾性中子）を前記キャビティ内に挿入し、該中子内に加圧流体を供給して該中子を該キャビティ内において膨らませる。そして、前記繊維積層体を該キャビティの形成面に押圧し、該キャビティの内面形状を転写しながら乾燥する。中子には、例えば、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製のものを用いることができる。

前記中子を膨張させる前記加圧流体としては、例えば圧縮空気、好ましくは加熱圧縮空気、油、好ましくは加熱油、その他各種の液が挙げられる。加圧流体を供給する圧力は、成型品内面の平滑性向上の観点から、０．０１ＭＰａ以上、更に０．０５ＭＰａ以上、更に０．１ＭＰａ以上が好ましく、そして、前記中子の寿命向上の観点から、５ＭＰａ以下、更に２ＭＰａ以下、更に０．５ＭＰａ以下が好ましい。

前記乾燥型の加熱温度（金型温度）は、乾燥時間を低減する観点から１８０℃以上、更に２００℃以上が好ましく、焦げによる表面性の低下を防止する観点から、２５０℃以下、更に２４０℃以下が好ましい。

前記繊維積層体の乾燥後、前記中子内の前記加圧流体を抜き、該中子を縮ませて当該繊維積層体から取り出す。そして、前記乾燥型を開いて乾燥成型された鋳物製造用構造体を取り出す。

このようにして得られる鋳物鋳造用構造体は、無機繊維長が維持されており新規な構造体である。
すなわち、このようにして得られる鋳物製造用構造体は、有機繊維、無機繊維、及び熱硬化性樹脂、並びに場合により含まれる無機粒子の各成分がむらなく均一に分散しているため、熱収縮に伴うひび割れ等の発生が抑えられ、高い熱間強度が得られ、表面の平滑性にも優れている。また、前記繊維積層体がその内部から前記中子で乾燥型のキャビティの形成面に押し付けられて成型されているため、内表面及び外表面の平滑性が高い。このため、鋳物の製造に用いた場合には、得られる鋳物は特に表面平滑性に優れたものとなる。また、中空形状や複雑な立体形状とする場合にも貼り合わせ工程が不要なので、最終的に得られる鋳型等には貼り合わせによる継ぎ目及び肉厚部は存在しない。この点においても、肉厚が均一で成型精度や機械的強度が高く、寸法精度が高く、表面の平滑性に優れた鋳物を製造することができる。従って、主型や中子は勿論、嵌合部やネジ部を有する湯道等の構造体の製造にも適用することができる。また、鋳物の材質や形状によりガス欠陥の発生が懸念される場合、鋳型等を予め還元雰囲気で２００℃以上、２５０℃以下で熱処理してもよい。

＜鋳物の製造方法＞
次に、本発明の鋳物の製造方法を、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。本発明により製造された鋳物製造用構造体は、鋳物の製造時に用いられる鋳型又は構造体として使用できる。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。なお、鋳物砂はバインダーで硬化させなくてもよいが、必要に応じて硬化させてもよい。鋳物製造用構造体が中空中子の場合には中子内に鋳物砂の充填は不要であるが、充填することもできる。

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、当該熱硬化性樹脂及び前記有機繊維が熱分解して炭化するが、前記無機繊維によってその熱分解に伴う熱収縮が抑えられる。このため、各鋳型等にひび割れが生じたり、鋳型等自体が破損したりすることもほとんどなく、溶融金属の鋳型等への差し込みや鋳物砂等の付着もほとんど生じることがない。また、前記熱分解によって生成した炭化皮膜により鋳型等の表面平滑性が維持されるため、得られる鋳物の表面平滑性も良好となる。

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、前記有機繊維が熱分解しているため、鋳型等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。

本実施形態の鋳物の製造方法は、前記有機繊維、前記無機繊維、場合により前記無機粒子及び前記熱硬化性樹脂を含む鋳型等を用いるため、該無機繊維及び該熱硬化性樹脂によって熱間強度を維持することができ、寸法精度や表面の平滑性に優れる鋳物を製造することができる。また、前記有機繊維等の熱分解によって鋳物製造用構造体の内部に空隙を形成することで当該鋳物製造用構造体の除去を容易に行うことができるので、従来に比べて廃棄処理を簡便に行うことができるほか、その廃棄物の発生量も大幅に抑えることができ、合わせてその処理の手間も大幅に削減することができる。さらに、必ずしも鋳物砂をバインダーで硬化させる必要がないため、鋳物砂の再生処理も簡便なものとなる。

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。

本発明の鋳物製造用構造体は、前記実施形態のように、立体的な中空形状の鋳物製造用構造体等を形成する上では、湿式抄造法によって成型体を抄造し、脱水、乾燥成型工程を経て鋳物製造用構造体を製造することが好ましいが、前記原料スラリーから抄造によりシート状の成型体を形成し、これを紙管として巻き上げて鋳物製造用構造体を製造することもできる。

また、乾燥成型後に最終的な形状に対応した鋳物製造用構造体が得られるように製造することが好ましいが、乾燥後に得られた成型体を切断して分割し、分割された部品どうしを嵌合や螺合等で連結できる形態で製造することもできる。この場合、予め端部や分割部分に嵌合や螺合部を有する形態で成型しておくことが好ましい。

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。

上述した実施形態に関し、本発明はさらに以下の製造方法を開示する。

＜１＞有機繊維、無機繊維、熱硬化性樹脂及び水を含有するスラリー組成物を得る工程（Ｉ）、該スラリー組成物を抄造し繊維積層体を得る工程（II）並びに該繊維積層体を脱水後乾燥する工程（III）を有する鋳物製造用構造体の製造方法であって、
前記工程（Ｉ）が、有機繊維及び水を含有する混合物を叩解する工程（Ｉ−１）、工程（Ｉ−１）で得られた混合物及び水を混合する工程（Ｉ−２）並びに工程（Ｉ−２）で得られた混合物及び無機繊維を混合する工程（Ｉ−３）を有し、
熱硬化性樹脂を前記工程（Ｉ−１）、前記工程（Ｉ−２）、及び前記工程（Ｉ−３）の少なくとも何れかで混合し、
鋳物製造用構造体中の無機繊維の平均繊維長が１ｍｍ以上、５ｍｍ以下である、
鋳物製造用構造体の製造方法。

＜２＞有機繊維、無機繊維、無機粒子、熱硬化性樹脂及び水を含有するスラリー組成物を得る工程（Ｉ）、該スラリー組成物を抄造し繊維積層体を得る工程（II）並びに該繊維積層体を脱水後乾燥する工程（III）を有する鋳物製造用構造体の製造方法であって、
前記工程（Ｉ）が、有機繊維及び水を含有する混合物を叩解する工程（Ｉ−１）、工程（Ｉ−１）で得られた混合物及び水を混合する工程（Ｉ−２）並びに工程（Ｉ−２）で得られた混合物及び無機繊維を混合する工程（Ｉ−３）を有し、
熱硬化性樹脂を前記工程（Ｉ−１）、前記工程（Ｉ−２）、及び前記工程（Ｉ−３）の少なくとも何れかで混合し、
無機粒子を前記工程（Ｉ−１）、前記工程（Ｉ−２）、及び前記工程（Ｉ−３）の少なくとも何れかで混合し、
鋳物製造用構造体中の無機繊維の平均繊維長が１ｍｍ以上、５ｍｍ以下である、
鋳物製造用構造体の製造方法。

＜３＞有機繊維、無機繊維、無機粒子、熱硬化性樹脂及び水を含有するスラリー組成物を得る工程（Ｉ）、該スラリー組成物を抄造し繊維積層体を得る工程（II）並びに該繊維積層体を脱水後乾燥する工程（III）を有する鋳物製造用構造体の製造方法であって、
前記工程（Ｉ）が、有機繊維、熱硬化性樹脂及び水を含有する混合物を叩解する工程（Ｉ−１）、工程（Ｉ−１）で得られた混合物及び水を混合する工程（Ｉ−２）並びに工程（Ｉ−２）で得られた混合物、無機繊維及び無機粒子を混合する工程（Ｉ−３）を有し、
鋳物製造用構造体中の無機繊維の平均繊維長が１ｍｍ以上、５ｍｍ以下である、
鋳物製造用構造体の製造方法。

＜４＞鋳物製造用構造体中の前記無機繊維の含有量が、鋳物製造用構造体１００質量部に対して、好ましくは１質量部以上であり、より好ましくは２質量部以上であり、更に好ましくは３質量部以上であり、好ましくは６質量部以下であり、より好ましくは５質量部以下であり、更に好ましくは４質量部以下である前記＜１＞〜＜３＞の何れかに記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜５＞工程（Ｉ）において、無機繊維を、該無機繊維が最初に混合される水の量に対して、好ましくは０．１４質量％以下、より好ましくは０．１３質量％以下、更に好ましくは０．１２質量％以下、そして、好ましくは０．０１質量％以上、より好ましくは０．０３質量％以上、更に好ましくは０．０６質量％以上の割合で用いる、前記＜１＞〜＜４＞の何れかに記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜６＞工程（Ｉ）で用いる前記無機繊維の平均繊維長が、好ましくは１ｍｍ以上であり、
より好ましくは２ｍｍ以上であり、そして、好ましくは５ｍｍ以下であり、より好ましくは４ｍｍ以下である前記＜１＞〜＜５＞の何れかに記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜７＞前記無機繊維が、好ましくは炭素繊維、ロックウール、セラミック繊維、天然鉱物繊維、ガラス繊維、シリカ繊維及び金属繊維から選ばれる１種以上であり、より好ましくは炭素繊維である前記＜１＞〜＜６＞の何れかに記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜８＞鋳物製造用構造体中の前記無機繊維の平均繊維長が好ましくは１ｍｍ以上であり、より好ましくは２ｍｍ以上であり、好ましくは５ｍｍ以下であり、より好ましくは４ｍｍ以下である前記＜１＞〜＜７＞の何れかに記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜９＞鋳物製造用構造体中の前記無機繊維、好ましくは炭素繊維の、長軸／短軸比が、好ましくは１以上、より好ましくは１０以上、更に好ましくは５０以上であり、好ましくは５０００以下で、より好ましくは２０００以下、更に好ましくは１０００以下である前記＜１＞〜＜８＞の何れかに記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜１０＞工程（Ｉ）で得られたスラリー組成物中の全固形分の含有量が、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２．５質量％以上であり、好ましくは５質量％以下、より好ましくは４質量％以下、更に好ましくは３．５質量％以下である前記＜１＞〜＜９＞の何れかに記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜１１＞鋳物製造用構造体中の前記有機繊維の含有量が、鋳物製造用構造体１００質量部に対して、好ましくは１質量部以上であり、より好ましくは５質量部以上であり、更に好ましくは１０質量部以上であり、より更に好ましくは２０質量部以上であり、好ましくは４０質量部以下であり、より好ましくは３０質量部以下である前記＜１＞〜＜９＞の何れかに記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜１２＞鋳物製造用構造体中の前記無機粒子の含有量が、鋳物製造用構造体１００質量部に対して、好ましくは１０質量部以上であり、より好ましくは２０質量部以上であり、更に好ましくは４０質量部以上であり、好ましくは８０質量部以下であり、より好ましくは７０質量部以下であり、更に好ましくは６０質量部以下である前記＜２＞〜＜１１＞の何れか、ただし、＜２＞又は＜３＞の構成を含むもの、に記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜１３＞鋳物製造用構造体中の前記熱硬化性樹脂の含有量が、鋳物製造用構造体１００質量部に対して、好ましくは５質量部以上であり、より好ましくは１０質量部以上であり、更に好ましくは１５質量部以上であり、好ましくは４０質量部以下であり、より好ましくは３０質量部以下であり、更に好ましくは２０質量部以下である前記＜１＞〜＜１２＞の何れかに記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜１４＞鋳物製造用構造体中の前記有機繊維の平均繊維長が、好ましくは０．８ｍｍ以上であり、より好ましくは０．９ｍｍ以上であり、そして、好ましくは２ｍｍ以下であり、より好ましくは１．８ｍｍ以下であり、更に好ましくは１．５ｍｍ以下である前記＜１＞〜＜１３＞の何れかに記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜１５＞前記有機繊維が好ましくは紙繊維、フィブリル化した合成繊維及び再生繊維から選ばれる１種以上であり、より好ましくは紙繊維である前記＜１＞〜＜１４＞の何れかに記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜１６＞前記無機粒子が好ましくは黒曜石、黒鉛、雲母、シリカ、中空セラミックス及びフライアッシュから選ばれる１種以上であり、より好ましくは黒曜石である前記＜２＞〜＜１５＞の何れか、ただし、＜２＞又は＜３＞の構成を含むもの、に記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜１７＞無機粒子の平均粒子径が、好ましくは１０μｍ以上、より好ましくは２０μｍ以上であり、好ましくは６０μｍ以下、より好ましくは４０μｍ以下である前記＜２＞〜＜１６＞の何れか、ただし、＜２＞又は＜３＞の構成を含むもの、に記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜１８＞前記熱硬化性樹脂が好ましくはフェノール樹脂、エポキシ樹脂及びフラン樹脂から選ばれる１種以上であり、より好ましくはフェノール樹脂である前記＜１＞〜＜１７＞の何れかに記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜１９＞鋳物製造用構造体中の有機繊維と無機繊維の質量比、好ましくは有機繊維と炭素繊維の質量比が、無機繊維／有機繊維、更に炭素繊維／有機繊維で、好ましくは０．０５以上であり、より好ましくは０．１以上であり、更に好ましくは０．１２以上であり、好ましくは１．０以下であり、より好ましくは０．５以下である前記＜１＞〜＜１８＞の何れかに記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜２０＞工程（Ｉ）で得られたスラリー組成物中の前記有機繊維の含有量が、工程（Ｉ）全体で用いる有機繊維、無機繊維、無機粒子及び熱硬化性樹脂の合計１００質量部に対して、好ましくは１質量部以上であり、より好ましくは５質量部以上であり、更に好ましくは１０質量部以上であり、より更に好ましくは２０質量部以上であり、好ましくは４０質量部以下であり、より好ましくは３０質量部以下である前記＜１＞〜＜１９＞の何れかに記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜２１＞工程（Ｉ−１）における叩解前の水を含む混合物中の有機繊維の含有量が、好ましくは０．１質量％以上、より好ましくは０．４８質量％以上、更に好ましくは１．０質量％以上、より更に好ましくは１．９質量％以上であり、好ましくは６．２質量％以下、より好ましくは４．７質量％以下である前記＜１＞〜＜２０＞の何れかに記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜２２＞工程（Ｉ）で得られたスラリー組成物中の前記熱硬化性樹脂の含有量が、工程（Ｉ）全体で用いる有機繊維、無機繊維、無機粒子及び熱硬化性樹脂の合計１００質量部に対して、好ましくは５質量部以上であり、より好ましくは１０質量部以上であり、更に好ましくは１５質量部以上であり、好ましくは４０質量部未満であり、より好ましくは３０質量部以下であり、更に好ましくは２０質量部以下である前記＜１＞〜＜２１＞の何れかに記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜２３＞熱硬化性樹脂を（Ｉ−１）で混合し、工程（Ｉ−１）における叩解前の水を含む混合物中の熱硬化性樹脂の含有量が、好ましくは０．４８質量％以上、より好ましくは１．０質量％以上、更に好ましくは１．４質量％以上であり、好ましくは６．２質量％以下、より好ましくは４．７質量％以下、更に好ましくは３．１質量％以下である前記＜１＞〜＜２２＞の何れかに記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜２４＞熱硬化性樹脂を（Ｉ−１）で混合し、工程（Ｉ−１）において、有機繊維、熱硬化性樹脂及び水を含有する混合物を得るための水の量が、工程（Ｉ）全体で用いる有機繊維、無機繊維、無機粒子及び熱硬化性樹脂の合計１００質量部に対して、好ましくは６００質量部以上、より好ましくは７００質量部以上、更に好ましくは７７０質量部以上であり、そして、好ましくは１０００質量部以下、より好ましくは９００質量部以下、更に好ましくは８７０質量部以下の水を混合する、前記＜１＞〜＜２３＞の何れかに記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜２５＞工程（Ｉ−２）において混合する水の量が、工程（Ｉ）全体で用いる有機繊維、無機繊維、無機粒子及び熱硬化性樹脂の合計１００質量部に対して、好ましくは２１００質量部以上、より好ましくは２２００質量部以上、更に好ましくは２３００質量部以上であり、好ましくは２７００質量部以下、より好ましくは２６００質量部以下、更に好ましくは２５００質量部以下である前記＜１＞〜＜２４＞の何れかに記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜２６＞工程（Ｉ−２）で得られる混合物中の有機繊維の含有量が、好ましくは０．０３質量％以上であり、より好ましくは０．１４質量％以上であり、更に好ましくは０．２８質量％以上であり、より更に好ましくは０．５７質量％以上であり、好ましくは１．４質量％以下であり、より好ましくは１．０質量％以下である前記＜１＞〜＜２５＞の何れかに記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜２７＞熱硬化性樹脂を（Ｉ−１）で混合し、工程（Ｉ−２）で得られる混合物中の熱硬化性樹脂の含有量が、好ましくは０．１４質量％以上であり、より好ましくは０．２８質量％以上であり、更に好ましくは０．４３質量％以上であり、好ましくは１．４質量％以下であり、より好ましくは１．０質量％以下であり、更に好ましくは１．４質量％以下である前記＜１＞〜＜２６＞の何れかに記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜２８＞工程（Ｉ−２）で得られる混合物中の水の量が、好ましくは９７．０質量％以上、より好ましくは９８．０質量％以上、更に好ましくは９８．４質量％以上であり、好ましくは９９．７質量％以下、より好ましくは９９．４質量％以下、更に好ましくは９９．０質量％以下である前記＜１＞〜＜２７＞の何れかに記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜２９＞工程（Ｉ）で得られたスラリー組成物中の前記無機繊維の含有量が、工程（Ｉ）全体で用いる有機繊維、無機繊維、無機粒子及び熱硬化性樹脂の合計１００質量部に対して、好ましくは１質量部以上であり、より好ましくは２質量部以上であり、更に好ましくは３質量部以上であり、好ましくは６質量部以下であり、より好ましくは５質量部以下であり、更に好ましくは４質量部以下である前記＜１＞〜＜２８＞の何れかに記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜３０＞工程（Ｉ）で得られたスラリー組成物が無機粒子を含有し、該スラリー組成物中の前記無機粒子の含有量が、工程（Ｉ）全体で用いる有機繊維、無機繊維、無機粒子及び熱硬化性樹脂の合計１００質量部に対して、好ましくは１０質量部以上であり、より好ましくは２０質量部以上であり、更に好ましくは４０質量部以上であり、好ましくは８０質量部以下であり、より好ましくは７０質量部以下であり、更に好ましくは６０質量部以下である前記＜２＞〜＜２９＞の何れか、ただし、＜２＞又は＜３＞の構成を含むもの、に記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜３１＞工程（Ｉ）で得られたスラリー組成物中の有機繊維の含有量が、好ましくは０．０３質量％以上、より好ましくは０．１４質量％以上、更に好ましくは０．２８質量％以上、より更に好ましくは０．５５質量％以上であり、好ましくは３質量％以下、より好ましくは１．３質量％以下、更に好ましくは１質量％以下である前記＜１＞〜＜３０＞の何れかに記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜３２＞工程（Ｉ）で得られたスラリー組成物中の熱硬化性樹脂の含有量が、好ましくは０．１４質量％以上、より好ましくは０．２８質量％以上、更に好ましくは０．４１質量％以上、好ましくは１．３質量％以下、より好ましくは１質量％以下、更に好ましくは０．７質量％以下である前記＜１＞〜＜３１＞の何れかに記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜３３＞工程（Ｉ）で得られたスラリー組成物中の無機繊維の含有量が、好ましくは０．０３質量％以上、より好ましくは０．０６質量％以上、更に好ましくは０．０８質量％以上であり、好ましくは０．２質量％以下、より好ましくは０．１７質量％以下、更に好ましくは０．１３質量％以下である前記＜１＞〜＜３２＞の何れかに記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜３４＞工程（Ｉ）で得られたスラリー組成物が無機粒子を含有し、該スラリー組成物中の無機粒子の含有量が、好ましくは０．３質量％以上、より好ましくは０．６質量％以上、更に好ましくは１．１質量％以上であり、好ましくは２．６質量％以下、より好ましくは２．３質量％以下、更に好ましくは２．０質量％以下である前記＜２＞〜＜３３＞の何れか、ただし、＜２＞又は＜３＞の構成を含むもの、に記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜３５＞工程（Ｉ）で得られたスラリー組成物が、紙力強化剤を、好ましくは０．０００３質量％以上、より好ましくは０．０００６質量％以上であり、好ましくは０．００７質量％以下、より好ましくは０．００３質量％以下含有する前記＜１＞〜＜３４＞の何れかに記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜３６＞工程（Ｉ）で得られたスラリー組成物が、凝集剤を、好ましくは０．０００６質量％以上、より好ましくは０．００１質量％以上、更に好ましくは０．００３質量％以上であり、好ましくは０．０７質量％以下、より好ましくは０．０５質量％以下、更に好ましくは０．０３質量％以下含有する前記＜１＞〜＜３５＞の何れかに記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜３７＞原料スラリー中の無機繊維、好ましくは炭素繊維は、長軸／短軸比が、好ましくは１以上、より好ましくは１０以上、更に好ましくは５０以上であり、そして、好ましくは５０００以下、より好ましくは２０００以下、更に好ましくは１０００以下である前記＜１＞〜＜３６＞の何れかに記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜３８＞工程（Ｉ−１）において、有機繊維、熱硬化性樹脂及び水を含有する混合物を、パルパー内に投入し、該混合物２０００ｋｇに対して、周波数が、好ましくは１０Ｈｚ以上、より好ましくは２０Ｈｚ以上、更に好ましくは３０Ｈｚ以上、好ましくは２００Ｈｚ以下、より好ましくは１５０Ｈｚ以下、更に好ましくは１００Ｈｚ以下、且つ、離解時間が、好ましくは１分以上、より好ましくは２分以上、更に好ましくは３分以上、好ましくは３０分以下、より好ましくは２５分以下が、更に好ましくは２０分以下の条件で離解することを行う、前記＜１＞〜＜３４＞の何れかに記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜３９＞工程（Ｉ−１）において、有機繊維、熱硬化性樹脂及び水を含有する混合物を、リファイナー、ビーター及びＰＦＩミルから選ばれる叩解手段、好ましくはリファイナーを用いて叩解する、前記＜１＞〜＜３８＞の何れかに記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜４０＞叩解手段がリファイナーであり、負荷値が、好ましくは５ｋＷ以上、より好ましくは７ｋＷ以上が、更に好ましくは１０ｋＷ以上であり、好ましくは５０ｋＷ以下、より好ましくは３０ｋＷ以下、更に好ましくは２０ｋＷ以下、流量が、好ましくは１０Ｌ／ｍｉｎ以上、より好ましくは２０Ｌ／ｍｉｎ以上が、更に好ましくは３０Ｌ／ｍｉｎ以上であり、好ましくは２００Ｌ／ｍｉｎ以下、より好ましくは１５０Ｌ／ｍｉｎ以下、更に好ましくは１３０Ｌ／ｍｉｎ以下、且つ叩解時間が、好ましくは５分以上、より好ましくは８分以上、更に好ましくは１０分以上であり、好ましくは９０分以下、より好ましくは８０分以下、更に好ましくは７０分以下の条件で叩解する、前記＜３９＞に記載の鋳物製造用構造体の製造方法。

＜４１＞前記＜１＞〜＜４０＞の何れかに記載の製造方法により得られた鋳物製造用構造体を用いる鋳物の製造方法。

＜４２＞前記＜１＞〜＜４０＞の何れかに記載の製造方法により得られた鋳物製造用構造体。

＜４３＞有機繊維、無機繊維、熱硬化性樹脂及び水を含有するスラリー組成物より得られる鋳物製造用構造体であって、該鋳物製造用構造体中の無機繊維の平均繊維長が１ｍｍ以上、５ｍｍ以下である、鋳物製造用構造体。

＜４４＞有機繊維、無機繊維、無機粒子、熱硬化性樹脂及び水を含有するスラリー組成物より得られる鋳物製造用構造体であって、該鋳物製造用構造体中の無機繊維の平均繊維長が１ｍｍ以上、５ｍｍ以下である、鋳物製造用構造体。

＜４５＞有機繊維が好ましくは紙繊維、フィブリル化した合成繊維及び再生繊維から 選ばれる１種以上である前記＜４２＞〜＜４４＞の何れかに記載の鋳物製造用構造体。

＜４６＞無機粒子が好ましくは黒曜石、黒鉛、雲母、シリカ、中空セラミックス及び フライアッシュから選ばれる１種以上である前記＜４２＞〜＜４５＞の何れか、ただし、＜２＞又は＜３＞又は＜４４＞の構成を含むもの、に記載の鋳物製造用構造体。

＜４７＞無機粒子の平均粒子径が、好ましくは１０μｍ以上、より好ましくは２０μｍ以上であり、好ましくは６０μｍ以下、より好ましくは４０μｍ以下である前記＜４２＞〜＜４６＞の何れか、ただし、＜２＞又は＜３＞又は＜４４＞の構成を含むもの、に記載の鋳物製造用構造体。

＜４８＞前記熱硬化性樹脂が好ましくはフェノール樹脂、エポキシ樹脂及びフラン樹脂から選ばれる１種以上であり、より好ましくはフェノール樹脂である前記＜４２＞〜＜４７＞の何れかに記載の鋳物製造用構造体。

＜４９＞更に、紙力強化剤を含有する前記＜４２＞〜＜４８＞の何れかに記載の鋳物製造用構造体。
実施例

次の実施例は本発明の実施について述べる。実施例は本発明の例示について述べるものであり、本発明を限定するためではない。
〔実施例１〕
下記原料スラリーを用いて繊維積層体を抄造した後、該繊維積層体を脱水、乾燥し、図１のように、陶管１〜３に連結させて用いるランナー４〜８（ストレート管４〜６とエルボ管７、８）を得た。なお、原料スラリーの調製及び構造体の組成は表１に示す通りとした。得られた構造体の含水率は２質量％、密度は０．８ｇ／ｃｍ³であった。

＜工程（Ｉ）＞
表１の工程（Ｉ−１）に示す量で、有機繊維、熱硬化性樹脂、分散媒である水をパルパー内に投入し、７０Ｈｚで５分間離解させて混合物を得た。離解後、リファイナーに混合物を移送し、循環流量７０〜８０Ｌ／ｍｉｎ、リファイナー負荷値１５ｋＷで５０分間叩解処理を行った〔工程（Ｉ−１）〕。該混合物を１０ｍ³タンクに移送し、表１の工程（Ｉ−２）に示す量の水を投入し、混合した〔工程（Ｉ−２）〕。該混合物に、表１の工程（Ｉ−３）に示す量の無機粒子、凝集剤、紙力強化剤、無機繊維を混合して攪拌作業を行ない、水性の原料スラリーを調製した〔工程（Ｉ−３）〕。原料スラリー中の全固形分の合計質量は約３質量％であった。尚、表１に示すそれぞれの成分は、下記の通りである。

［有機繊維］
・有機繊維：新聞古紙（平均繊維長１ｍｍ）

［無機繊維］
・無機繊維：炭素繊維〔三菱レイヨン（株）製、商品名「TCTR03164I」、平均繊維長３ｍｍ、平均繊維径７μｍ（長軸／短軸比＝４２９）；集束剤：水溶性ポリアミド、付着量１％〕

［無機粒子］
・黒曜石：〔キンセイマテック（株）、「ナイスキャッチフラワー＃３３０」、平均粒子径３０μｍ〕

［熱硬化性樹脂］
・フェノール樹脂：〔エア・ウオーター（株）製、商品名「ベルパールＳ−８９０」（レゾールタイプ）〕

［凝集剤］
・凝集剤：ポリアミドエピクロロヒドリン〔星光ＰＭＣ（株）製、商品名ＷＳ−４０２０、固形分２５質量％〕

［紙力強化剤］
・紙力強化剤：カルボキシメチルセルロースの１質量％水溶液

［分散媒］
・分散媒：水

＜工程（II）＞
抄造型として、前記の構造体（ストレート管とエルボ管）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、前記抄造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。

＜工程（III）＞
乾燥型として、前記の構造体（ストレート管とエルボ管）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。前記繊維積層体を抄造型から取り出し、それを２００℃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空気（０．２ＭＰａ）を該弾性中子に注入して該弾性中子を膨らませ、該弾性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。加圧乾燥（６０秒間）を行った後、弾性中子内の加圧空気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、成型体を乾燥型内から取り出して冷却し、熱硬化された構造体を得た。

＜ダマの評価＞
上記原料スラリーを用いて構造体を成型後、構造体中にダマが混入していないか観察した。ダマ混入が確認されなければ「なし」、ダマ混入が確認されれば「あり」とした。結果を表１に示す。ダマの混入がないことは表面平滑性が良いことを意味する。

＜構造体の圧縮強度評価＞
上記で成型された構造体のストレート管（内径Φ７０ｍｍ、長さ３１０ｍｍ）を、デジタルフォースゲージ「ＤＰＲＳＸ−５０Ｔ」〔（株）イマダ製〕を用いて圧縮強度を測定した。下降速度１０ｍｍ／分、Φ３０ｍｍの圧縮冶具を用いて測定し、最高値の値を表１に示す。図３に示すように、ストレート管の接続部位に対し周囲方向９０°の位置で測定した強度を「方向Ａ」、ストレート管の接続部位で測定した強度を「方向Ｂ」として表中に示した。

＜熱収縮量の評価＞
上記で成型された構造体のストレート管（内径Φ７０ｍｍ、長さ３１０ｍｍ）を、長さ３０ｍｍにカットし、るつぼに上記サンプルと黒鉛を入れて、るつぼに蓋をし、１０００℃の炉内で１時間焼成させた。上記サンプルの焼成前後の内径をノギスで５点測定した値を平均し、熱収縮量（％）＝｛（焼成前サンプルの内径の平均−焼成後サンプルの内径の平均）／焼成前サンプルの内径の平均｝×１００として計算した。

＜鋳造及び鋳物品質（鋳物の焼着長さ）の評価＞
上部１〜３に陶管湯道、その下に上記で得られた構造体４〜８（湯道）を図１に示すようなキャビティとなるように接続した。その後、２に示すような金枠を積み重ねた内部に、上記キャビティを設置し、鋳物砂（フラン再生砂）を充填して、高さ２３００ｍｍの鋳型を造型した。なお、図２において、構造体８の開口部は封鎖した状態となっており、溶融金属がこのキャビティ内部に充填されるようにした。

ここで、陶管湯道１〜３は陶管のストレート管（内径Φ７０ｍｍ、長さ３００ｍｍ）、構造体４〜６はストレート管（内径Φ７０ｍｍ、長さ３１０ｍｍ）、７、８はエルボ管（内径Φ７０ｍｍ、長さ３２２ｍｍ）を使用した。構造体同士の接続は、構造体の一端に成型されている嵌合部に、他の構造体の他端を挿入して行った。陶管同士はガムテープで接続し、陶管３と構造体４の接続は、構造体４が差し込めるように陶管３の内径を切削加工し、陶管３の内径に構造体４を差し込んで接続した。

また、鋳型の造型に使用した砂はフラン再生砂で、再生砂１００質量部に対し、フラン樹脂は花王クエーカー（株）製、「カオーライトナーＥＦ５３０２」を０．７質量部、硬化剤は花王クエーカー（株）製、「ＵＳ−３／Ｃ−２１＝４０％／６０％」を０．２８質量部用いた。鋳込み質量は約６９ｋｇであった。

上記で造型した鋳型を用いて、鋳物材質ＦＣ２５０、鋳込温度約１４００℃で鋳物を製造した。

鋳込み後の鋳物において、構造体を使用した箇所に生じた溶融金属の漏れた長さを測定し、長さを合計した。結果を表１に示す。

〔実施例２〕
実施例２は、構造体組成の無機繊維の質量％を３質量％、無機粒子の質量％を５３質量％にした以外は実施例１と同様にして鋳物製造用構造体を得た。得られた鋳物製造用構造体の含水率は２質量％、密度は０．９ｇ／ｃｍ³であった。得られた鋳物製造用構造体について実施例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。

〔実施例３〕
実施例１と同じ組成、方法で得た原料スラリーから、内径の異なるランナー４〜８を製造した。すなわち、鋳物製造用構造体として、ストレート管４〜６は内径Φ５０ｍｍ、長さ３１０ｍｍのストレート管、エルボ管７、８は内径Φ５０ｍｍ、長さ３２２ｍｍのエルボ管を製造した。得られた鋳物製造用構造体の含水率は２質量％、密度は０．８ｇ／ｃｍ³であった。得られた鋳物製造用構造体について実施例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。

〔実施例４〕
実施例１において、構造体組成の無機繊維の質量％を２質量％、無機粒子の質量％を５４質量％にし、内径の異なるランナー４〜８を製造した。すなわち、鋳物製造用構造体として、ストレート管４〜６は内径Φ５０ｍｍ、長さ３１０ｍｍのストレート管、エルボ管７、８は内径Φ５０ｍｍ、長さ３２２ｍｍのエルボ管を製造した。得られた鋳物製造用構造体の含水率は２質量％、密度は０．８ｇ／ｃｍ³であった。得られた鋳物製造用構造体について実施例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。

〔比較例１〕
表１の工程（Ｉ−１）に示す量の分散媒、有機繊維、熱硬化性樹脂、無機繊維をパルパー内に投入し、７０Ｈｚで１０分間離解後、リファイナーに原料を移送し、循環流量７０〜８０Ｌ／ｍｉｎ、リファイナー負荷値１５ｋＷで５０分間叩解処理を行った。該スラリーを１０ｍ^３タンクに移送し、表１の工程（Ｉ−２）に示す量の水を投入し、混合した。該混合物に、表１の工程（Ｉ−３）に示す量の無機粒子、凝集剤、紙力強化剤を混合して攪拌作業を行ない、水性の原料スラリーを調製した。原料スラリーの全固形分の合計質量は約３質量％であった。実施例１と同様に工程（II）及び工程（III）を行い鋳物製造用構造体を得た。得られた鋳物製造用構造体の含水率は２質量％、密度は０．９ｇ／ｃｍ^３であった。得られた鋳物製造用構造体について実施例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。

〔比較例２〕
表１の工程（Ｉ−１）に示す量の分散媒、有機繊維、熱硬化性樹脂をパルパー内に投入し、７０Ｈｚで１０分間離解後、リファイナーに原料を移送し、循環流量７０〜８０Ｌ／ｍｉｎ、リファイナー負荷値１５ｋＷで５０分間叩解処理を行った。該混合物を、予め表１の工程（Ｉ−２）に示す量の水と無機繊維を混合、撹拌しておいた１０ｍ^３タンク内に移送した。表１の工程（Ｉ−３）に示す量の無機粒子、凝集剤、紙力強化剤を混合して攪拌作業を行ない水性の原料スラリーを調製した。原料スラリー中の全固形分の合計質量は約３質量％であった。実施例１と同様に工程（II）及び工程（III）を行い鋳物製造用構造体を得た。得られた鋳物製造用構造体の含水率は２質量％、密度は０．８ｇ／ｃｍ^３であった。得られた鋳物製造用構造体について実施例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。

〔比較例３〕
表１の工程（Ｉ−１）に示す量の水、有機繊維、熱硬化性樹脂、無機繊維をパルパー内に投入し、７０Ｈｚで５分間離解後、リファイナーに原料を移送し、循環流量７０〜８０Ｌ／ｍｉｎ、リファイナー負荷値１５ｋＷで５０分間叩解処理を行った。該スラリーを１０ｍ^３タンクに移送し、表１の工程（Ｉ−２）に示す量の水を投入した。該混合物に、表１の工程（Ｉ−３）に示す量の無機粒子、凝集剤、紙力強化剤を配合して攪拌作業を行ない、水性の原料スラリーを調製した。原料スラリー中の全固形分の合計質量は約３質量％であった。圧縮強度と熱収縮に用いる構造体においてランナー４〜８を、ストレート管４〜６は内径Φ５０ｍｍ、長さ３１０ｍｍのストレート管、エルボ管７、８は内径Φ５０ｍｍ、長さ３２２ｍｍのエルボ管に変更したこと以外は実施例１と同様にして工程（II）及び工程（III）を行い鋳物製造用構造体を得た。得られた鋳物製造用構造体の含水率は２質量％、密度は０．８ｇ／ｃｍ^３であった。得られた鋳物製造用構造体について実施例１と同様の評価を行った結果を表１に示す。

〔比較例４〕
無機繊維を平均繊維長６ｍｍの炭素繊維〔三菱レイヨン（株）製、商品名「ＴＣＴＲ０６１７２Ｆ」、平均繊維径７μｍ、長軸／短軸比＝８５７；集束剤：水溶性ポリアミド、付着量１％〕、その質量％を２質量％に変更し、また、無機粒子の質量％を５４質量％に変更し、更に、ランナー４〜８を、ストレート管４〜６は内径Φ５０ｍｍ、長さ３１０ｍｍのストレート管、エルボ管７、８は内径Φ５０ｍｍ、長さ３２２ｍｍのエルボ管に変更した以外は、実施例１と同様の評価を行った。結果を表１に示す。得られた鋳物製造用構造体の含水率は２質量％、密度は０．９ｇ／ｃｍ^３であった。

＊１ （ ）内の数字は、有機繊維、熱硬化性樹脂、無機粒子及び無機繊維の合計を１００質量部としたときの、各成分の質量部を示す。
＊２ 予めタンク内で水と炭素繊維を混合、撹拌しておき、そこに工程（Ｉ−１）の混合物を投入した。
＊３ 工程（Ｉ）で無機繊維が最初に混合される水の量に対する無機繊維の質量％を示す。
＊４ 鋳物製造用構造体１００質量部に対する各成分の質量部を示す。

実施例１〜４は、ダマ混入が確認されること無く表面平滑性に優れ、鋳物製造用構造体の圧縮強度が、ストレート管の接続部位に対し周囲方向９０°の位置で測定した強度を「方向Ａ」、ストレート管の接続部位で測定した強度を「方向Ｂ」とした場合の圧縮強度がそれぞれ優れており、かつ、その差分が大きくなく、満足できるものである。また、実施例１〜４は、鋳物製造用構造体の熱収縮量が小さく、得られる鋳物の焼着長さが小さく、得られる鋳物の耐焼着性に優れる。特に、実施例１〜３は得られる鋳物の焼着が認めらず、より優れる。

比較例１及び３は、無機繊維が工程（Ｉ−１）で存在しているため、叩解により、構造体中の平均繊維長が短くなっているため、熱収縮量が大きく、鋳物焼着長さが大きく、得られる鋳物の耐焼着性が劣るものである。比較例２は、工程（Ｉ−２）で予め無機繊維を水に分散させた混合物に工程（Ｉ−１）で得られた混合物を混合したものである。比較例２では、工程（Ｉ−２）の水の量を実施例１と同じ２４００質量部とすると、無機繊維（炭素繊維）の分散が困難となるため、水の量を増加させているが、工程（Ｉ−２）で無機繊維が最初に混合される水に対する無機繊維の割合は、実施例１などよりも高くなっている。比較例２で、水の量を更に増加させて無機繊維の分散性を高めようとすると、工程（Ｉ−１）から取り込まれる分と合算して原料スラリー中の水の量が大幅に増え、乾燥効率の低下などの問題が生じる。比較例２のような添加態様では、実用的には、工程（Ｉ−２）で無機繊維が最初に混合される水に対する無機繊維の割合を実施例１などよりも高くせざるを得ず、そのためにダマが生成し、表面平滑性が劣る。なお、比較例２では、最終的に得られる原料スラリー中の無機繊維の含有量は０．１１質量％であり、実施例１（０．１２質量％）に近くなっている。比較例４は、無機繊維が実施例４と同様に工程（Ｉ−３）で添加されているのにもかかわらず、添加された無機繊維の平均繊維長が長いために鋳物製造用構造体の接続部位方向の強度が鋳物製造用構造体の接続部位方向に対して周囲方向９０°の方向の強度に比べて低く、その結果、鋳物焼着長さも大きくなり、得られる鋳物の耐焼着性に劣る。

Claims (12)

1. 有機繊維、無機繊維、熱硬化性樹脂及び水を含有するスラリー組成物を得る工程（Ｉ）、該スラリー組成物を抄造し繊維積層体を得る工程（II）並びに該繊維積層体を脱水後乾燥する工程（III）を有する鋳物製造用構造体の製造方法であって、
   前記工程（Ｉ）が、有機繊維及び水を含有する混合物を叩解する工程（Ｉ−１）、工程（Ｉ−１）で得られた混合物及び水を混合する工程（Ｉ−２）並びに工程（Ｉ−２）で得られた混合物及び無機繊維を混合する工程（Ｉ−３）を有し、
   熱硬化性樹脂を前記工程（Ｉ−１）、前記工程（Ｉ−２）、及び前記工程（Ｉ−３）の少なくとも何れかで混合し、
   鋳物製造用構造体中の無機繊維の平均繊維長が１ｍｍ以上、５ｍｍ以下である、
   鋳物製造用構造体の製造方法。
2. 有機繊維、無機繊維、無機粒子、熱硬化性樹脂及び水を含有するスラリー組成物を得る工程（Ｉ）、該スラリー組成物を抄造し繊維積層体を得る工程（II）並びに該繊維積層体を脱水後乾燥する工程（III）を有する鋳物製造用構造体の製造方法であって、
   前記工程（Ｉ）が、有機繊維及び水を含有する混合物を叩解する工程（Ｉ−１）、工程（Ｉ−１）で得られた混合物及び水を混合する工程（Ｉ−２）並びに工程（Ｉ−２）で得られた混合物及び無機繊維を混合する工程（Ｉ−３）を有し、
   熱硬化性樹脂を前記工程（Ｉ−１）、前記工程（Ｉ−２）、及び前記工程（Ｉ−３）の少なくとも何れかで混合し、
   無機粒子を前記工程（Ｉ−１）、前記工程（Ｉ−２）、及び前記工程（Ｉ−３）の少なくとも何れかで混合し、
   鋳物製造用構造体中の無機繊維の平均繊維長が１ｍｍ以上、５ｍｍ以下である、
   鋳物製造用構造体の製造方法。
3. 無機粒子が黒曜石、黒鉛、雲母、シリカ、中空セラミックス及びフライアッシュから選ばれる１種以上である請求項２記載の鋳物製造用構造体の製造方法。
4. 無機粒子の平均粒子径が１０μｍ以上、６０μｍ以下である請求項２又は３記載の鋳物製造用構造体の製造方法。
5. 有機繊維が紙繊維、フィブリル化した合成繊維及び再生繊維から選ばれる１種以上である請求項１〜４の何れか１項記載の鋳物製造用構造体の製造方法。
6. 熱硬化性樹脂がフェノール樹脂、エポキシ樹脂及びフラン樹脂から選ばれる１種以上である請求項１〜５の何れかに記載の鋳物製造用構造体の製造方法。
7. 鋳物製造用構造体中の前記無機繊維の含有量が、鋳物製造用構造体１００質量部に対して、１質量部以上、６質量部以下である請求項１〜６の何れか１項記載の鋳物製造用構造体の製造方法。
8. 工程（Ｉ）において、更に紙力強化剤を含有する請求項１〜７の何れかに記載の鋳物製造用構造体の製造方法。
9. 工程（Ｉ）において、無機繊維を、該無機繊維が最初に混合される水の量に対して、０．１４質量％以下の割合で用いる、請求項１〜８の何れか１項記載の鋳物製造用構造体の製造方法。
10. 工程（Ｉ）で用いる無機繊維の平均繊維長が１ｍｍ以上、５ｍｍ以下である請求項１〜９の何れか１項記載の鋳物製造用構造体の製造方法。
11. 前記無機繊維が炭素繊維である請求項１〜１０の何れか１項記載の鋳物製造用構造体の製造方法。
12. 請求項１〜１１の何れか１項記載の鋳物製造用構造体の製造方法により得られた鋳物製造用構造体を用いる鋳物の製造方法。

Images