JP6838096B2 - 鋳造用ランナー保護管の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明における有機繊維は、例えば古紙パルプのようなパルプを含むことが好ましい。よって、古紙と水をパルプに調製してもよい。したがって、本発明は古紙を回収して二次使用することができ、これは現代の産業によって提唱されている環境保護およびグリーンエネルギー需要と一致している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、有機繊維は、例えば紙繊維、再生繊維、木質繊維、木綿、竹繊維、わらなどの他の材料であってもよい。有機繊維の使用量は、スラリー組成物の総質量に対して、例えば、26質量%から40質量%である。有機繊維の使用量が上記範囲内であると、有機繊維の含有量を多くすることにより製品の靭性を効果的に向上させることができ、造型工程で破損しにくくなる。
本発明における無機繊維は、セラミック繊維を含むことが好ましい。無機繊維の使用量は、スラリー組成物の総質量に対して、例えば5質量%以下である。無機繊維の使用量が上記範囲内であると、無機繊維の使用量を少なくすることにより、切断時や使用時に無機繊維が人体の皮膚表面に付着して皮膚を刺激することを防止することができる。より具体的には、本発明で使用するセラミック繊維は、例えば、CaO−MgO系セラミック繊維である。本発明においては、先行技術で使用されるケイ酸アルミニウムセラミック繊維、ジルコン酸アルミニウムセラミック繊維、アスベストまたはガラス繊維のような発がん性物質、或いは、潜在的な発がん性物質と比較して、人体によってより容易に排出されるCaO−MgO系のセラミック繊維を選択している。CaO−MgO系のセラミック繊維は、さらに生分解性繊維でもある。したがって、本発明は、鋳造用ランナー保護管の構造強度および耐火特性を向上させると同時に、人体に対する無毒性および環境への優しさにも配慮している。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば他のセラミック繊維、鉱物繊維、珪質土繊維、金属繊維、ガラス繊維、炭素繊維などの他の材料を無機繊維として使用することもできる。
本発明における熱硬化性樹脂はフェノール樹脂を含むことが好ましい。熱硬化性樹脂の使用量は、スラリー組成物の総質量に対して、例えば、10質量%以下である。熱硬化性樹脂の使用量が上記範囲内であると、熱硬化性樹脂の使用量を少なくすることにより、成型工程で樹脂が金型に付着することを回避でき、洗浄時間の浪費を効果的に防止できる。熱硬化性樹脂は、本発明の鋳造用ランナー保護管の製造における有機バインダーとして使用することができる。なお、本発明に用いられるフェノール樹脂は、現在知られている熱硬化性樹脂の中で、耐熱温度が最も高い熱硬化性樹脂であり、かつ残炭率が最も高い樹脂でもある。よって、酸素が存在しない状況でフェノール樹脂が高温に置かれると炭化して炭化物となり、炭化物は高温に対する耐熱特性を有する。同時にフェノール樹脂は防湿機能も有しており、適量のフェノール樹脂を添加することで紙繊維を防湿することができる。したがって、本発明は、熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂を用いて鋳造用ランナー保護管を製造することにより、鋳造用ランナー保護管の耐火温度および防湿性を向上させることができる。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばデンプン、デキストリン、キサンタンガムのような他の材料を熱硬化性樹脂として使用することもできる。
本発明における熱可塑性樹脂は、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリビニルアルコール(PVA)または酢酸ビニルを含むことが好ましい。熱可塑性樹脂の使用量は、スラリー組成物の総質量に対して、例えば10質量%以下である。熱可塑性樹脂は、本発明の鋳造用ランナー保護管の製造における有機バインダーおよび紙補強剤として使用することができ、後段の成型工程に寄与するだけでなく、撥水性を有し、更には紙の強度を増加させる効果を有する。
本発明における無機粒子は、アモルファスグラファイト、マイカ粉末、シリカフューム粉末、または二酸化ケイ素を含むことが好ましい。無機粒子の使用量は、スラリー組成物の総質量に対して、例えば10質量%から40質量%である。より詳細には、グラファイトの耐熱性は、酸素が存在しない状況では2000℃を超え、さらには2200℃に達することができ、鋳造部材の中では、酸素を欠いた状態に曝される。マイカは950℃で相変化してセラミック効果のある材料となり、熱間強度を高めることができる。しかし、相変化の過程において溶鉄によりパンチングされ易いため、多くを添加することはできず、過度にセラミック化すると後続の製造工程に支障が出る。シリカフューム粉末は一般的に使用されているフライアッシュ(fly ash)である。これは火力発電所で炭素粉末を燃焼した後に発生する廃棄物である。微粉炭が炉の高温領域を通過すると、揮発性物質が燃焼除去されて、微粉炭中に存在する粘土や石英などの鉱物質不純物が高温で溶解され、発生した水素と窒素が溶融物を膨潤させて中空体または破裂した中空体を形成する。そしてこれらの物質が最終的に低温領域に送られて、冷却されてガラス球状の微粒子となり、大部分の粒子は高温に伴って放出され、集塵機により捕集して集められる。二酸化ケイ素は一般的で安価な耐火材料であり、鋳造の砂型と同じ材質であるので、同じ膨張係数を有する。しかしながら、本発明における無機粒子はこれに限定されるものではなく、石英粉末、ギブサイト、アルミナ、マグネシア、ジルコン粉末、ワックス粉末、タルク粉末、長石粉末、カオリン、かんらん石粉末、中空アルミナなどの他の材料を使用することもできる。
本発明の無機バインダーは、コロイドシリカ液を含むことが好ましい。無機バインダーの使用量は、スラリー組成物の総質量に対して、例えば5質量%以下である。より詳細には、コロイドシリカ液は、高温安定性(熱間強度)、1500℃〜1600℃の高温耐性、接着性、成膜性、および大きな比表面積などの優れた特性を有するため、製造する鋳造用ランナー保護管の高温安定性(熱間強度)を改善することができる。しかしながら、本発明における無機バインダーはこれに限定されるものではなく、例えば硫酸塩、リン酸塩、ホウ酸塩、ベントナイトなどの他の材料を使用することもできる。
Claims (3)
- 鋳造用ランナー保護管の製造方法であって、
原料となる有機繊維、無機繊維、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、無機粒子および無機バインダーを順次水に加えて均一に攪拌してスラリーを得て、得られたスラリーをさらに水で希釈して、鋳造用ランナー保護管形成用のスラリー組成物を調製する工程であって、前記有機繊維の使用量は、前記スラリー組成物の総質量に対して26質量%〜40質量%であり、前記無機繊維はCaO−MgO系セラミック繊維を含む工程と、
前記スラリー組成物を成形型により機械成形し、遠心脱水で鋳造用ランナー保護管のウェット生地を形成する工程と、
前記ウェット生地に対して乾燥及び熱プレス成型加工を行って、鋳造用ランナー保護管を製造する工程
を含む、鋳造用ランナー保護管の製造方法。 - 前記スラリー組成物における水:原料の質量比が25%〜40%となるように前記スラリーを水で希釈する、請求項1に記載の鋳造用ランナー保護管の製造方法。
- 前記熱プレス成型加工において、圧力を10Kg/cm3〜20Kg/cm3とする、請求項1に記載の鋳造用ランナー保護管の製造方法。
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