JP7267731B2 - Hydraulic composition for additive manufacturing equipment and method for manufacturing mold - Google Patents

Hydraulic composition for additive manufacturing equipment and method for manufacturing mold Download PDF

Info

Publication number
JP7267731B2
JP7267731B2 JP2018240957A JP2018240957A JP7267731B2 JP 7267731 B2 JP7267731 B2 JP 7267731B2 JP 2018240957 A JP2018240957 A JP 2018240957A JP 2018240957 A JP2018240957 A JP 2018240957A JP 7267731 B2 JP7267731 B2 JP 7267731B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mass
cement
polyvinyl alcohol
parts
mold
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018240957A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019116094A (en
Inventor
祐輔 石井
嘉史 扇
洋二 小川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiheiyo Cement Corp
Original Assignee
Taiheiyo Cement Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiheiyo Cement Corp filed Critical Taiheiyo Cement Corp
Publication of JP2019116094A publication Critical patent/JP2019116094A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7267731B2 publication Critical patent/JP7267731B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/06Aluminous cements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00034Physico-chemical characteristics of the mixtures
    • C04B2111/00181Mixtures specially adapted for three-dimensional printing (3DP), stereo-lithography or prototyping
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00939Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for the fabrication of moulds or cores

Description

本発明は、早期強度発現性、特に早期の曲げ強度発現性に優れた付加製造装置(3Dプリンタ)用水硬性組成物と、該組成物を用いた鋳型の製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hydraulic composition for additive manufacturing devices (3D printers) excellent in early development of strength, particularly in early development of bending strength, and a method for manufacturing a mold using the composition.

鋳造は、溶融した金属を鋳型に注入して鋳物を製造する伝統的な金属加工法である。この鋳造に用いる自硬性鋳型は、使用する粘結材(結合材)に応じて有機系と無機系があり、このうち無機系は、主に水ガラス系とセメント系がある。ただし、セメント系自硬性鋳型は、鋳込み温度によっては、含まれる石膏が熱分解してガスが発生し、鋳物に欠陥が生じ、美観や機能が損なわれる。また、この鋳型の製造は、模型や木型の作製が前工程として必須であるが、この前工程には時間とコストがかかる。
そこで、鋳物の美観等が損なわれず、該前工程が不要な鋳型の製造手段が望まれる。
Casting is a traditional metalworking method in which molten metal is poured into molds to produce castings. The self-hardening molds used for this casting are classified into organic and inorganic types depending on the caking material (binder) used. Of these, the inorganic types are mainly classified into water glass type and cement type. However, depending on the casting temperature, the gypsum contained in the cement-based self-hardening mold thermally decomposes to generate gas, which causes defects in the casting and impairs its appearance and function. In addition, the manufacture of this casting mold requires the preparation of models and wooden molds as a pre-process, which is time-consuming and costly.
Therefore, there is a demand for a casting mold manufacturing method that does not impair the appearance of castings and does not require such a pre-process.

ところで、最近、付加製造装置が、迅速かつ精密な成形手段として注目されている。この付加製造装置のうち、例えば、粉末積層成形装置は、粉末を平面の上に敷き詰めた後、該粉末に水性バインダを噴射して固化した固化物を、垂直方向に順次積層して成形する装置である。この装置の特徴は、3次元CAD等で作成した立体成形のデータを多数の水平面に分割し、これらの水平面の形状を順次積層して、成形体を製造する点にある。
そこで、前記装置を用いて鋳型を製造できれば、前記の前工程は不要になり、作業時間とコストを削減できると期待される。
By the way, recently, additive manufacturing equipment has attracted attention as a rapid and precise molding means. Among these additional manufacturing devices, for example, a powder lamination forming device is a device that, after spreading powder on a flat surface, sprays a water-based binder onto the powder and solidifies the powder, and then sequentially stacks and forms the solidified products in the vertical direction. is. The feature of this apparatus is that it divides three-dimensional molding data created by three-dimensional CAD or the like into a large number of horizontal planes, and successively stacks the shapes of these horizontal planes to produce a molded body.
Therefore, if the mold can be manufactured using the above-mentioned apparatus, the above-mentioned pre-process becomes unnecessary, and it is expected that the working time and cost can be reduced.

例えば、特許文献1には、粉末積層成形法に適した付加製造装置用水硬性組成物として、珪砂、オリビン砂、および人工砂等の耐火砂に、速硬セメントを15~50%配合して混練(混合)した材料に、水性バインダを加えて固化・積層して成形体を得る技術が開示されている。ここで、粉末積層成形法とは、積載台(台座)の上に置いた粉体材料の所定の範囲に、インクジェット等のノズルを通して成形液を滴下または噴霧して固化し、逐次、固化した層を積層して所望の形状を成形する方法である。 For example, in Patent Document 1, as a hydraulic composition for additive manufacturing equipment suitable for powder lamination molding, refractory sand such as silica sand, olivine sand, and artificial sand is mixed with 15 to 50% of fast-hardening cement and kneaded. A technology is disclosed in which a water-based binder is added to (mixed) materials, solidified and laminated to obtain a molded body. Here, the powder lamination molding method means that the molding liquid is dropped or sprayed through a nozzle such as an inkjet to a predetermined range of the powder material placed on the loading table (pedestal) and solidified, and the layers are solidified one by one. is laminated to form a desired shape.

しかし、特許文献1に記載の材料を用いて付加製造装置により作製した成形体は、早期強度発現性、特に曲げ強度が十分でないため欠損が生じ易く製品の安定供給が難しく、付加製造装置による成形技術の特徴である微細形状品の製造が困難な場合がある。 However, since the molded body produced by the additional manufacturing apparatus using the material described in Patent Document 1 does not have sufficient early strength development, especially bending strength, it is easy to cause defects, and it is difficult to stably supply the product. It may be difficult to manufacture the micro-features that characterize the technology.

特開2011-51010号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-51010

そこで、本発明は、早期強度発現性に優れた、付加製造装置用水硬性組成物を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a hydraulic composition for additive manufacturing equipment which is excellent in early strength development.

本発明者は、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、カルシウムアルミネート類等の無機結合材、ポリビニルアルコール、砂、および水を特定割合含む水硬性組成物は、前記目的を達成できることを見い出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、下記の構成を有する付加製造装置用水硬性組成物等である。
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention found that a hydraulic composition containing an inorganic binder such as calcium aluminates, polyvinyl alcohol, sand, and water in specific proportions can achieve the above-mentioned objects. I found it and completed the present invention.
That is, the present invention is a hydraulic composition for an addition manufacturing device, etc., having the following constitution.

[1]下記の無機結合材100質量部に対し、下記のポリビニルアルコールを1.5~12質量部含む複合結合材の合計100質量部に対し、さらに、水を28~60質量部、および砂を100~600質量部含有する、付加製造装置用水硬性組成物。
[無機結合材]
前記無機結合材は、無機結合材全体を100質量%として、
CaO/Al のモル比が1.5~3.0、ブレーン比表面積1000~6000cm /g、およびガラス化率が80%以上の非晶質カルシウムアルミネートを50~100質量%と、
石膏を無水石膏換算で0~10質量%、速硬セメントを0~50質量%、および、速硬セメントを除くセメントであって、珪酸カルシウムの含有率が該セメント全体を100質量%として25質量%以上であるセメントを0~50質量%含む。
[ポリビニルアルコール]
前記ポリビニルアルコールは、ケン化度が80~90モル%であって、
94μmより大きいポリビニルアルコールの粒子の含有率が45質量%以下、および77μmより大きいポリビニルアルコール粒子の含有率が90質量%以下である。
[2]付加製造装置と前記[1]に記載の付加製造装置用水硬性組成物を用いて鋳型を成形する、鋳型の製造方法。
[3]前記鋳型の養生温度が10~80℃である、前記[]に記載の鋳型の製造方法。
[1] For 100 parts by mass of the following inorganic binder , 28 to 60 parts by mass of water, and sand Hydraulic composition for addition manufacturing equipment containing 100 to 600 parts by mass of .
[Inorganic binder]
The inorganic binder is 100% by mass of the whole inorganic binder,
50 to 100% by mass of amorphous calcium aluminate having a CaO/Al 2 O 3 molar ratio of 1.5 to 3.0, a Blaine specific surface area of 1000 to 6000 cm 2 /g, and a vitrification rate of 80% or more. ,
A cement containing 0 to 10% by mass of gypsum in terms of anhydrous gypsum, 0 to 50% by mass of fast-hardening cement, and excluding fast-hardening cement, and having a content of calcium silicate of 25% by mass when the entire cement is 100% by mass. 0 to 50% by mass of cement, which is 0% or more.
[Polyvinyl alcohol]
The polyvinyl alcohol has a saponification degree of 80 to 90 mol%,
The content of polyvinyl alcohol particles larger than 94 μm is 45% by mass or less, and the content of polyvinyl alcohol particles larger than 77 μm is 90% by mass or less.
[2] A method for manufacturing a mold, comprising forming a mold using an addition manufacturing device and the hydraulic composition for an addition manufacturing device according to [1] .
[3] The mold manufacturing method according to [ 2 ] above, wherein the curing temperature of the mold is 10 to 80°C.

本発明の付加製造装置用水硬性組成物は、早期強度発現性が高い。 The hydraulic composition for additive manufacturing equipment of the present invention has a high early strength development property.

本発明は、前記のとおり、無機結合材100質量部に対し部分ケン化したポリビニルアルコールを1.5~12質量部含む複合結合材、および砂を含有する、付加製造装置用水硬性組成物(以下「水硬性組成物」と略記することもある。)等である。以下、本発明について、無機結合材、複合結合材、水硬性組成物、および鋳型の製造方法に分けて説明する。 As described above, the present invention provides a hydraulic composition for additive manufacturing equipment (hereinafter referred to as It may be abbreviated as "hydraulic composition".) and the like. Hereinafter, the present invention will be described separately for an inorganic binder, a composite binder, a hydraulic composition, and a method for producing a mold.

1.無機結合材
前記無機結合材は、下記カルシウムアルミネート類から選ばれる1種以上を必須成分として含み、さらに石膏と速硬セメント等を任意成分として含む結合材である。
次に、カルシウムアルミネート類、石膏、および速硬セメント等に分けて詳細に説明する。
1. Inorganic Binder The inorganic binder is a binder containing as an essential component one or more selected from the following calcium aluminates, and further containing gypsum, fast-hardening cement and the like as optional components.
Next, they are divided into calcium aluminates, gypsum, fast-hardening cement, and the like, and explained in detail.

(1)カルシウムアルミネート類
前記カルシウムアルミネート類は、3CaO・Al、2CaO・Al、12CaO・7Al、5CaO・3Al、CaO・Al、3CaO・5Al、またはCaO・2Al等のカルシウムアルミネート;2CaO・Al・Fe、または4CaO・Al・Fe等のカルシウムアルミノフェライト;カルシウムアルミネートにハロゲンが固溶または置換した3CaO・3Al・CaF、および11CaO・7Al・CaF2等のカルシウムフロロアルミネートを含むカルシウムハロアルミネート;8CaO・NaO・3Al、および3CaO・2NaO・5Al等のカルシウムナトリウムアルミネート;カルシウムリチウムアルミネート;アルミナセメント;さらにこれらにNa、K、Li、Ti、Fe、Mg、Cr、P、F、S等の微量元素(酸化物等含む。)が固溶した鉱物から選ばれる1種以上が挙げられる。
これらの無機結合材の中でも、強度発現性が高く、鋳型として使用する際にはガスの発生が少ないことから、カルシウムアルミネートが好ましく、特に、非晶質カルシウムアルミネートが好ましい。非晶質カルシウムアルミネートは、原料を溶融した後、急冷して製造するから、実質的に結晶構造を有せず、通常、そのガラス化率は80%以上であり、ガラス化率が高い程、早期強度発現性は高いため、ガラス化率は好ましくは90%以上である。
(1) Calcium aluminates The calcium aluminates are 3CaO.Al 2 O 3 , 2CaO.Al 2 O 3 , 12CaO.7Al 2 O 3 , 5CaO.3Al 2 O 3 , CaO.Al 2 O 3 and 3CaO. - calcium aluminates such as 5Al2O3 or CaO.2Al2O3 ; calcium aluminoferrites such as 2CaO.Al2O3.Fe2O3 or 4CaO.Al2O3.Fe2O3 ; Calcium haloaluminates including calcium fluoroaluminates such as 3CaO.3Al 2 O 3 .CaF 2 and 11CaO.7Al 2 O 3 .CaF 2 in which halogen is dissolved or substituted in aluminate; 8CaO.Na 2 O.3Al Calcium sodium aluminate such as 2O3 and 3CaO.2Na2O.5Al2O3 ; calcium lithium aluminate; alumina cement ; , S, and other trace elements (including oxides, etc.) are solid-dissolved in minerals.
Among these inorganic binders, calcium aluminate is preferred, and amorphous calcium aluminate is particularly preferred, because it exhibits high strength and generates little gas when used as a mold. Amorphous calcium aluminate is produced by melting a raw material and then quenching it. Therefore, it has substantially no crystalline structure. Since early strength development is high, the vitrification rate is preferably 90% or more.

カルシウムアルミネート類のCaO/Alのモル比は、好ましくは1.5~3.0、より好ましくは1.7~2.4である。該モル比が1.5以上で水硬性組成物の早期強度発現性が高く、3.0以下で水硬性組成物の耐熱性が高い。
また、カルシウムアルミネート類のブレーン比表面積(JIS R 5201に規定する粉末度)は、充分な早期強度発現性を得るとともに粉塵の発生を抑制するために、好ましくは1000~6000cm/g、より好ましくは1500~5000cm/gである。なお、カルシウムアルミネート類のブレーン比表面積は、付加製造装置での敷きならしが均一で、かつ、鋳型の強度が低下しないためには、さらに好ましくは1500~4000cm/g、特に好ましくは2000~3000cm/gである。
無機結合材中のカルシウムアルミネート類の含有率は50~100質量%が好ましい。該値が50質量%以上であれば、水硬性組成物の早期強度発現性と耐熱性が高い。なお、該値は、好ましくは60~100質量%、より好ましくは70~100質量%、さらに好ましくは80~95質量%である。なお、前記のとおり、カルシウムアルミネート類の中でも非晶質カルシウムアルミネートが好ましい。
The CaO/Al 2 O 3 molar ratio of the calcium aluminates is preferably 1.5-3.0, more preferably 1.7-2.4. When the molar ratio is 1.5 or more, the hydraulic composition exhibits high early strength, and when it is 3.0 or less, the hydraulic composition has high heat resistance.
In addition, the Blaine specific surface area (fineness specified in JIS R 5201) of calcium aluminates is preferably 1000 to 6000 cm 2 /g, more than It is preferably 1500 to 5000 cm 2 /g. The Blaine specific surface area of calcium aluminates is more preferably 1,500 to 4,000 cm 2 /g, particularly preferably 2,000 cm 2 /g, in order to ensure uniform spreading in the additive manufacturing apparatus and to prevent the strength of the mold from decreasing. ˜3000 cm 2 /g.
The content of calcium aluminates in the inorganic binder is preferably 50-100% by mass. When this value is 50% by mass or more, the hydraulic composition exhibits high early strength development and high heat resistance. The value is preferably 60 to 100% by mass, more preferably 70 to 100% by mass, still more preferably 80 to 95% by mass. As described above, among calcium aluminates, amorphous calcium aluminate is preferred.

(2)石膏
前記無機結合材は、早期強度発現性のさらなる向上のため、さらに石膏を任意成分として含んでもよい。前記石膏は、無水石膏、半水石膏、および二水石膏から選ばれる1種以上が挙げられる。これらの中でも、半水石膏は早期強度発現性がより高いために好ましい。無機結合材中の石膏の含有率は、早期強度発現性を向上させ、鋳物の製造時においてガスの発生や黒鉛球状化不良を防止するため、無機結合材全体を100質量%として、好ましくは無水石膏換算で0.5~10質量%、より好ましくは0.8~5質量%以下、さらに好ましくは1~3質量%以下である。
なお、石膏はセメント中に含まれた状態の石膏でもよい。セメント中の石膏は、一般に、二水石膏と半水石膏の混合物(混合石膏)の形態で存在する。半水石膏は、セメントの粉砕により発生する熱により、二水石膏から脱水して生じるため、半水石膏と二水石膏の含有比率は粉砕条件の影響を受け変動する。
(2) Gypsum The inorganic binder may further contain gypsum as an optional component in order to further improve early strength development. The gypsum includes one or more selected from anhydrous gypsum, hemihydrate gypsum, and dihydrate gypsum. Among these, gypsum hemihydrate is preferred because of its higher early strength development. The content of gypsum in the inorganic binder is preferably anhydrous, with the total inorganic binder being 100% by mass, in order to improve early strength development and prevent gas generation and graphite spheroidization failure during casting production. It is 0.5 to 10% by mass, more preferably 0.8 to 5% by mass, and still more preferably 1 to 3% by mass in terms of gypsum.
The gypsum may be gypsum contained in cement. Gypsum in cement is generally present in the form of a mixture of gypsum dihydrate and gypsum hemihydrate (mixed gypsum). Since gypsum hemihydrate is produced by dehydrating gypsum dihydrate by heat generated by pulverizing cement, the content ratio of gypsum hemihydrate and gypsum dihydrate fluctuates under the influence of pulverization conditions.

(3)速硬セメント
前記無機結合材は、早期強度発現性のさらなる向上のため、速硬セメント(超速硬セメント)を任意成分として含んでもよく、該速硬セメントは、好ましくは、JIS R 5210に準拠して測定した凝結(始発)が30分以内である速硬セメント(超速硬セメント)、または止水セメントである。なお、速硬セメント等の市販品は、スーパージェットセメント(太平洋セメント社製)、ジェットセメント(住友大阪セメント社製)、ライオンシスイ(登録商標、住友大阪セメント社製)、またはデンカスーパーセメント(デンカ社製)が挙げられる。石膏を含む速硬セメントは早期強度発現性が高く、少量の石膏の添加が容易となるため好ましい。
無機結合材中の速硬セメントの含有率は、早期強度発現性を向上させ、鋳型として使用する際にはガス発生を少なくするため、無機結合材全体を100質量%として、好ましくは0~50質量%、より好ましくは0~30質量%、さらに好ましくは5~20質量%である。
(3) Fast-hardening cement The inorganic binder may contain a fast-hardening cement (ultra fast-hardening cement) as an optional component in order to further improve early strength development, and the fast-hardening cement is preferably JIS R 5210. It is a fast-hardening cement (ultra-fast-hardening cement) whose setting (initial setting) is within 30 minutes, or a water stop cement. Commercially available products such as fast-hardening cement include Super Jet Cement (manufactured by Taiheiyo Cement Co., Ltd.), Jet Cement (manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.), Lion Shisui (registered trademark, manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.), and Denka Super Cement (Denka company). A fast-hardening cement containing gypsum is preferable because it exhibits high early strength development and facilitates the addition of a small amount of gypsum.
The content of the fast-hardening cement in the inorganic binder is preferably 0 to 50, with the total inorganic binder as 100% by mass, in order to improve early strength development and reduce gas generation when used as a mold. % by mass, more preferably 0 to 30% by mass, still more preferably 5 to 20% by mass.

(4)無機結合材中のその他の成分
前記無機結合材は、その他の成分(任意成分)としてセメントを含んでもよい。
該セメントは、JIS R 5210に準拠して測定した凝結(始発)が3時間30分以内であれば、成形から3時間後の早期強度発現性が高いため好ましく、1時間以内がより好ましい。
セメントは、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント、エコセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、およびセメントクリンカー粉末から選ばれる1種以上が挙げられる。なお、本発明では、セメントクリンカー粉末もセメントに含める。また、セメント中の珪酸カルシウムの含有率は、セメント全体を100質量%として、好ましくは25質量%以上である。該含有率が25質量%以上あれば、材齢1日以後の強度発現性が高く、また長期強度発現性が必要な場合、該含有率は、好ましくは45質量%以上である。
無機結合材中のセメントの含有率は、早期強度発現性の向上のため、無機結合材全体を100質量%として、好ましくは0~50質量%、より好ましくは0~30質量%、さらに好ましくは0~20質量%である。
(4) Other Components in Inorganic Binder The inorganic binder may contain cement as another component (optional component).
The cement preferably sets (first set) within 3 hours and 30 minutes as measured in accordance with JIS R 5210 because it exhibits high early strength development 3 hours after molding, and more preferably within 1 hour.
Cement includes one or more selected from ordinary Portland cement, early-strength Portland cement, moderate heat Portland cement, low heat Portland cement, white Portland cement, ecocement, blast furnace cement, fly ash cement, and cement clinker powder. In the present invention, cement clinker powder is also included in cement. Moreover, the content of calcium silicate in the cement is preferably 25% by mass or more based on 100% by mass of the entire cement. If the content is 25% by mass or more, the strength development after one day of age is high, and if long-term strength development is required, the content is preferably 45% by mass or more.
In order to improve early strength development, the content of cement in the inorganic binder is preferably 0 to 50% by mass, more preferably 0 to 30% by mass, and still more preferably 100% by mass of the entire inorganic binder. 0 to 20% by mass.

2.複合結合材
前記複合結合材は、無機結合材100質量部に対し部分ケン化したポリビニルアルコールを1.5~12質量部含む結合材である。ポリビニルアルコールの配合割合が1.5質量部未満では、強度の向上効果は低く、また、12質量部を越えると、形状によっては成形体の収縮により変形やひび割れが生じ、複雑な形状の鋳型が製造できない場合があるほか、鋳物を製造する際にガスが発生して鋳物にブローホール等の欠陥が生じたり、製造現場で異臭が生じる場合がある。なお、ポリビニルアルコールの配合割合は、無機結合材100質量部に対し、より好ましくは2~10質量部、さらに好ましくは3~9質量部である。
無機結合材とポリビニルアルコールの粉砕・混合方法は、両者を個別に粉砕した後に混合する個別粉砕と、両者を混合した後、同時に一括して粉砕する混合粉砕があるが、粉砕の手間を考慮すれば、好ましくは混合粉砕である。
前記ポリビニルアルコールのケン化度は、溶解性が高く、また成形体の強度が向上するため、好ましくは80~90モル%である。
また、ポリビニルアルコールの平均粒径(メディアン径、D50)は、高い強度が得られるため、好ましくは150μm以下、より好ましくは90μm以下、さらに好ましく10~75μmである。94μmより大きいポリビニルアルコールの粒子の含有率は、好ましくは90質量%以下、より好ましくは45質量%以下、さらに好ましくは30質量%以下である。また、77μmより大きいポリビニルアルコールの含有率は、好ましくは90質量%以下、より好ましくは60質量%以下、さらに好ましくは50質量%以下である。
2. Composite Binder The composite binder is a binder containing 1.5 to 12 parts by mass of partially saponified polyvinyl alcohol with respect to 100 parts by mass of the inorganic binder. If the mixing ratio of polyvinyl alcohol is less than 1.5 parts by mass, the effect of improving the strength is low. In addition to being unable to manufacture in some cases, there are cases where gas is generated when manufacturing castings, causing defects such as blowholes in castings, and odors at manufacturing sites. The mixing ratio of polyvinyl alcohol is more preferably 2 to 10 parts by mass, more preferably 3 to 9 parts by mass, per 100 parts by mass of the inorganic binder.
The method of pulverizing and mixing the inorganic binder and polyvinyl alcohol includes individual pulverization, in which both are pulverized separately and then mixed, and mixed pulverization, in which both are mixed and then pulverized simultaneously. Mixed pulverization is preferred.
The degree of saponification of the polyvinyl alcohol is preferably 80 to 90 mol % because the solubility is high and the strength of the molded article is improved.
Also, the average particle diameter (median diameter, D50) of polyvinyl alcohol is preferably 150 μm or less, more preferably 90 μm or less, still more preferably 10 to 75 μm, since high strength can be obtained. The content of polyvinyl alcohol particles larger than 94 μm is preferably 90% by mass or less, more preferably 45% by mass or less, and even more preferably 30% by mass or less. Also, the content of polyvinyl alcohol having a diameter of 77 μm or more is preferably 90% by mass or less, more preferably 60% by mass or less, and even more preferably 50% by mass or less.

3.水硬性組成物
前記水硬性組成物は、前記複合結合材の合計100質量部に対し、水を28~60質量部、および砂を含む組成物である。水の配合割合が該範囲であれば、強度発現性を確保できる。なお、水の配合割合は、鋳型の強度と寸法精度をより高める観点から、好ましくは30~55質量部、より好ましくは35~46質量部である。
また、砂の配合割合は、複合結合材100質量部に対し、好ましくは100~600質量部、より好ましくは150~500質量部、さらに好ましくは200~400質量部である。砂の配合割合が該範囲にあれば、同じく、強度発現性を確保できる。
前記砂は、耐火砂であれば、特に制限されず、珪砂、オリビン砂、ジルコン砂、クロマイト砂、アルミナ砂、および人工砂等から選ばれる1種以上が挙げられる。また、前記水は、通常の上水道水、井戸水等を用いることができる。また、水は、必要とされる各種の機能を付与するため、増粘剤、潤滑剤、流動化剤、界面活性剤、および表面張力低減剤から選ばれる1種以上を混合して用いてもよい。
3. Hydraulic Composition The hydraulic composition is a composition containing 28 to 60 parts by mass of water and sand with respect to a total of 100 parts by mass of the composite binder. If the blending ratio of water is within this range, strength development can be ensured. The mixing ratio of water is preferably 30 to 55 parts by mass, more preferably 35 to 46 parts by mass, from the viewpoint of increasing the strength and dimensional accuracy of the mold.
Also, the blending ratio of sand is preferably 100 to 600 parts by mass, more preferably 150 to 500 parts by mass, and even more preferably 200 to 400 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the composite binder. If the blending ratio of sand is within this range, it is also possible to ensure strength development.
The sand is not particularly limited as long as it is refractory sand, and examples include one or more selected from silica sand, olivine sand, zircon sand, chromite sand, alumina sand, artificial sand, and the like. As the water, ordinary tap water, well water, or the like can be used. In addition, since water imparts various functions required, one or more selected from thickeners, lubricants, fluidizing agents, surfactants, and surface tension reducing agents may be mixed and used. good.

4.水硬性組成物中のその他の成分
成形後に残った水硬性組成物の未硬化の粉末を、成形体から除去する作業(デパウダー)を容易にするために、本発明の水硬性組成物は、さらに、複合結合材の合計100質量部に対し、任意の成分として疎水性フュームドシリカを0.1~2質量部、より好ましくは0.5~1.5質量部含むことができる。ここで、疎水性フュームドシリカとは、フュームドシリカの表面をシランまたはシロキサンで処理して、表面を疎水性にしたシリカ粉末である。
また、水硬性組成物の粉末の除去効率をより高めるため、疎水性フュームドシリカのBET比表面積は、好ましくは30~300m/gである。疎水性フュームドシリカのBET比表面積が該範囲内であれば、粉体の流動性が向上し、付加製造装置で敷きならした面が平坦で、かつ強度が低下することなく鋳型を軽量化できる。また、疎水性フュームドシリカは、粉体の固結の防止や混合性の向上に有効である。
4. Other Components in the Hydraulic Composition In order to facilitate the work of removing the uncured powder of the hydraulic composition remaining after molding from the molded body (depowder), the hydraulic composition of the present invention further comprises As an optional component, 0.1 to 2 parts by weight, more preferably 0.5 to 1.5 parts by weight of hydrophobic fumed silica can be included with respect to a total of 100 parts by weight of the composite binder. Here, hydrophobic fumed silica is silica powder obtained by treating the surface of fumed silica with silane or siloxane to make the surface hydrophobic.
Further, the BET specific surface area of the hydrophobic fumed silica is preferably 30 to 300 m 2 /g in order to further increase the removal efficiency of the powder of the hydraulic composition. If the BET specific surface area of the hydrophobic fumed silica is within this range, the fluidity of the powder is improved, the surface spread by the additional manufacturing device is flat, and the weight of the mold can be reduced without lowering the strength. . Hydrophobic fumed silica is also effective in preventing caking of powder and improving mixability.

なお、本発明の水硬性組成物は、さらに、強度発現性の調整材等として、高炉スラグ、フライアッシュ、シリカフューム、珪石微粉末、および石灰石粉末等の任意の成分を含んでもよい。 The hydraulic composition of the present invention may further contain arbitrary components such as blast furnace slag, fly ash, silica fume, silica fine powder, and limestone powder as strength development modifiers.

5.鋳型の製造方法
該製造方法は、付加製造装置と本発明の水硬性組成物を用いて、鋳型を製造する方法である。付加製造装置は特に限定されず、粉末積層型付加製造装置等の市販品が使用できる。また、水を含む前の水硬性組成物は、前記の成分を市販の混合機または手作業で混合して調製する。なお、結合材として複数の材料を用いる場合、結合材を予め市販の混合機や手作業で混合したり、粉砕機で混合粉砕してもよい。
鋳型の養生方法は、気中養生単独、または気中養生した後に続けて水中養生する方法、または、表面含浸剤養生等がある。これらの中でも、早期の強度発現と鋳物の製造時に発生する水蒸気の抑制の点から、気中養生単独が好ましい。また、カルシウムアルミネート、セメント、およびポリビニルアルコールによる強度増進の点から、気中養生の温度は、好ましくは10~100℃、より好ましくは30~80℃である。また、気中養生の相対湿度は、充分な強度発現と生産効率の点から、好ましくは10~90%、より好ましくは15~80%、さらに好ましくは20~60%である。さらに、気中養生時間は、充分な強度発現と生産効率の点から、好ましくは1時間~1週間、より好ましくは2時間~5日間、さらに好ましくは3時間~4日間である。
5. Manufacturing Method of Casting Mold This manufacturing method is a method of manufacturing a casting mold using an additive manufacturing apparatus and the hydraulic composition of the present invention. The additive manufacturing device is not particularly limited, and a commercially available product such as a powder lamination type additive manufacturing device can be used. Alternatively, the pre-water-containing hydraulic composition is prepared by mixing the aforementioned ingredients in a commercial mixer or by hand. When a plurality of materials are used as the binding material, the binding materials may be mixed in advance using a commercially available mixer or manually, or may be mixed and pulverized using a pulverizer.
Methods for curing the mold include air curing alone, air curing followed by water curing, and surface impregnation curing. Among these, air curing alone is preferable from the viewpoint of early development of strength and suppression of water vapor generated during casting production. The temperature for air curing is preferably 10 to 100°C, more preferably 30 to 80°C, from the viewpoint of strength enhancement by calcium aluminate, cement and polyvinyl alcohol. The relative humidity in air curing is preferably 10 to 90%, more preferably 15 to 80%, still more preferably 20 to 60% from the viewpoint of sufficient strength development and production efficiency. Furthermore, the air curing time is preferably 1 hour to 1 week, more preferably 2 hours to 5 days, still more preferably 3 hours to 4 days, from the viewpoint of sufficient strength development and production efficiency.

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
1.使用した材料
(1)カルシウムアルミネート類
(i)非晶質カルシウムアルミネート(略号:CA)
CaO/Alのモル比は2.2、ガラス化率は95%以上、ブレーン比表面積は2040cm/g、試製品である。
(ii)アルミナセメント(略号:AC)
デンカアルミナセメント1号(商品名)、ブレーン比表面積は4570cm/g、デンカ社製である。
(2)速硬セメント
(i)スーパージェットセメント(商品名)、ケイ酸カルシウムの含有率は47質量%、凝結(始発)は30分、ブレーン比表面積は4700cm/gである。ただし、無水石膏を14質量%含む。太平洋セメント社製である。
(ii)止水セメント
ライオンシスイ105(商品名)、住友大阪セメント社製である。
(3)早強ポルトランドセメント
ケイ酸カルシウムの含有率は75質量%、凝結(始発)は30分、ブレーン比表面積は4000cm/g、太平洋セメント社製である。
(4)石膏
天然無水石膏、タイ産でブレーン比表面積は7200cm/gである。
(5)砂
下記2種類の人工鋳物砂の等量を混合して用いた。
エスパール♯180L(商品名)、アルミナ系、山川産業社製である。
ナイガイセラビーズ#1450(登録商標)、アルミナ系、伊藤忠セラテック社製である。
(6)ポリビニルアルコール
(i)ポリビニルアルコールa
品番 22-88S1(PVA217SS)、クラレ社製である。
ケン化度は87~89%、平均粒径(メディアン径、D50)は60μm、94μmより大きい粒子の含有率は29質量%、および77μmより大きい粒子の含有率は47質量%であり、10%径(D10)は25μm、および90%径(D90)は121μmである。
[ポリビニルアルコールの分級]
ポリビニルアルコールaは篩を用いて分級して、それぞれ目開き75μmと150μmの間(平均粒径106μm)、目開き45μmと75μmの間(平均粒径63μm)、および目開き25μmと45μmの間(平均粒径38μm)のポリビニルアルコールの分級品を作製した。
さらに、粒径5mm以下に粗砕したカルシウムアルミネートとポリビニルアルコールaを混合して、カルシウムアルミネートのブレーン比表面積は2040cm/gになるように同時に粉砕した、ポリビニルアルコールaの粉砕品も作製した。ただし、ポリビニルアルコールaの粉砕品の粒度は、カルシウムアルミネートと混合しており、測定が不可能だった。ただし、ブレーン比表面積は2040cm/gのカルシウムアルミネートの平均粒径(メディアン径、D50)は25μmであり、被粉砕性を考慮すると25μmよりも小さいと推定される。
(ii)ポリビニルアルコールb
品番 KP18-88S1、クラレ社製である。
ケン化度は87~89%、平均粒径(メディアン径、D50)は57μm、94μmより大きい粒子の含有率は30質量%、および77μmより大きい粒子の含有率は44質量%であり、10%径(D10)は23μm、および90%径(D90)は123μmである。
(iii)ポリビニルアルコールc
品番 22-88 S1(PVA217S)、クラレ社製である。
ケン化度は87~89%、平均粒径(メディアン径、D50)は113μm、94μmより大きい粒子の含有率は81質量%、および77μmより大きい粒子の含有率は87質量%であり、10%径(D10)は57μm、および90%径(D90)は162μmである。
(iv)ポリビニルアルコールd
品番 D5100、日本合成化学社製である。
ケン化度は87~89%、平均粒径(メディアン径、D50)は56μm、94μmより大きい粒子の含有率は38質量%、および77μmより大きい粒子の量46質量%であり、10%径(D10)は14μm、および90%径(D90)は155μmである。
(v)ポリビニルアルコールe
品番 Elvanol71-30、クラレ社製である。
ケン化度は100%、平均粒径(メディアン径、D50)は110μmである。
(vi)ポリビニルアルコールf
品番 Elvano80-18、クラレ社製である。
ケン化度は100%、平均粒径(メディアン径、D50)は98μmである。
なお、前記ポリビニルアルコールの粒径は、シリコーンオイルを媒質に用いて島津製作所製SALD-2000Jにより測定した。
(7)水
3質量%のグリセロール水溶液(ProJet660Pro用バインダー液)、スリーディシステム社製
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
1. Materials used (1) Calcium aluminates
(i) amorphous calcium aluminate (abbreviation: CA)
The CaO/Al 2 O 3 molar ratio is 2.2, the vitrification rate is 95% or more, and the Blaine specific surface area is 2040 cm 2 /g.
(ii) Alumina cement (abbreviation: AC)
Denka Alumina Cement No. 1 (trade name), Blaine specific surface area: 4570 cm 2 /g, manufactured by Denka.
(2) Rapid hardening cement
(i) Super Jet Cement (trade name), calcium silicate content of 47% by mass, initial setting of 30 minutes, Blaine specific surface area of 4700 cm 2 /g. However, it contains 14% by mass of anhydrous gypsum. Manufactured by Taiheiyo Cement.
(ii) Water stop cement Lion Shisui 105 (trade name) manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.
(3) Early Strength Portland Cement Calcium silicate content of 75% by mass, initial setting of 30 minutes, Blaine specific surface area of 4000 cm 2 /g, manufactured by Taiheiyo Cement Co., Ltd.
(4) Gypsum Natural anhydrous gypsum produced in Thailand with Blaine specific surface area of 7200 cm 2 /g.
(5) Sand Equal amounts of the following two types of artificial foundry sand were mixed and used.
Espearl #180L (trade name), alumina type, manufactured by Yamakawa Sangyo Co., Ltd.
Naigai Cerabeads #1450 (registered trademark), alumina-based, manufactured by Itochu Ceratec.
(6) Polyvinyl alcohol (i) Polyvinyl alcohol a
Product number 22-88S1 (PVA217SS), manufactured by Kuraray Co., Ltd.
The degree of saponification is 87-89%, the average particle diameter (median diameter, D50) is 60 μm, the content of particles larger than 94 μm is 29% by mass, and the content of particles larger than 77 μm is 47% by mass, and 10% The diameter (D10) is 25 μm and the 90% diameter (D90) is 121 μm.
[Classification of Polyvinyl Alcohol]
Polyvinyl alcohol a is classified using a sieve, and the openings are between 75 μm and 150 μm (average particle size 106 μm), between 45 μm and 75 μm (average particle size 63 μm), and between 25 μm and 45 μm (average particle size). A classified product of polyvinyl alcohol having an average particle size of 38 μm was produced.
Furthermore, a pulverized product of polyvinyl alcohol a was also prepared by mixing calcium aluminate and polyvinyl alcohol a, which had been coarsely pulverized to a particle size of 5 mm or less, and pulverizing the calcium aluminate at the same time so that the Blaine specific surface area of the calcium aluminate was 2040 cm 2 /g. bottom. However, the particle size of the pulverized product of polyvinyl alcohol a was mixed with calcium aluminate and could not be measured. However, the average particle diameter (median diameter, D50) of calcium aluminate having a Blaine specific surface area of 2040 cm 2 /g is 25 μm, which is presumed to be smaller than 25 μm considering the crushability.
(ii) polyvinyl alcohol b
Product number KP18-88S1, manufactured by Kuraray Co., Ltd.
The degree of saponification is 87-89%, the average particle diameter (median diameter, D50) is 57 μm, the content of particles larger than 94 μm is 30% by mass, and the content of particles larger than 77 μm is 44% by mass, and 10% The diameter (D10) is 23 μm and the 90% diameter (D90) is 123 μm.
(iii) polyvinyl alcohol c
Product number 22-88 S1 (PVA217S), manufactured by Kuraray.
The degree of saponification is 87-89%, the average particle size (median diameter, D50) is 113 μm, the content of particles larger than 94 μm is 81% by mass, and the content of particles larger than 77 μm is 87% by mass, and 10% The diameter (D10) is 57 μm and the 90% diameter (D90) is 162 μm.
(iv) polyvinyl alcohol d
Product number D5100, manufactured by Nippon Synthetic Chemical Co., Ltd.
The degree of saponification is 87-89%, the average particle diameter (median diameter, D50) is 56 μm, the content of particles larger than 94 μm is 38% by mass, and the amount of particles larger than 77 μm is 46% by mass. D10) is 14 μm and 90% diameter (D90) is 155 μm.
(v) Polyvinyl alcohol e
Product No. Elvanol 71-30, manufactured by Kuraray.
The degree of saponification is 100%, and the average particle diameter (median diameter, D50) is 110 μm.
(vi) Polyvinyl alcohol f
Part No. Elvano 80-18, manufactured by Kuraray.
The degree of saponification is 100%, and the average particle diameter (median diameter, D50) is 98 μm.
The particle size of the polyvinyl alcohol was measured by SALD-2000J manufactured by Shimadzu Corporation using silicone oil as a medium.
(7) Water 3 mass% glycerol aqueous solution (binder solution for ProJet660Pro), manufactured by 3D System

2.水硬性組成物、および供試体の作製
実施例1~4、および比較例1~5の供試体は、前記非晶質カルシウムアルミネート(CA)、鉱物微粉末(ブレーン比表面積2000cm/gの珪石粉)、スーパージェットセメント、分級処理をしていないポリビニルアルコール、および砂を表1に示す量を混合して、粉体混合物(水を含まない水硬性組成物)を作製した。
次に、該粉体混合物と、付加製造装置として結合剤噴射式粉末積層成形装置(商品名: ProJet660Pro スリーディシステム社製)を用いて、結合剤噴射法により、断面の寸法が縦10mm、横16mm、および長さ80mmの成形体を作製した。この成形条件は、装置の水量設定値は外部(Shell)65%、内部(Core)90%とし(水/複合結合材比は、29~32質量%)、室温(20℃)、相対湿度60%であった。さらに成形体を40℃、相対湿度30%の条件下で3時間、気中養生して供試体を作製した。
また、実施例5~28の供試体は、前記非晶質カルシウムアルミネート90質量部、スーパージェットセメント10質量部、ポリビニルアルコールを表2に示す量、および砂200質量部を混合して粉体混合物(水を含まない水硬性組成物)を作製した。次に、表2に示す装置の水量設定値と水/複合結合材比にて、室温(20℃)、相対湿度60%の条件下で、結合剤噴射法により、断面の寸法が縦10mm、横16mm、および長さ80mmの成形体を作製した。さらに該成形体は、20℃、40℃、または60℃、相対湿度30%の条件下で3時間、気中養生して供試体を作製した。
なお、前記装置による成形体の製造では、粉体混合物の所定の位置を選択して、ノズルから装置の水量設定値を調整して、粉体混合物の外部と内部に水を噴射し、粉体混合物を固化した。
2. Preparation of Hydraulic Composition and Specimen The specimens of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 5 were made of the amorphous calcium aluminate (CA), mineral fine powder (Blaine specific surface area of 2000 cm 2 /g Silica stone powder), Super Jet cement, unclassified polyvinyl alcohol, and sand were mixed in the amounts shown in Table 1 to prepare a powder mixture (hydraulic composition containing no water).
Next, using the powder mixture and a binder injection type powder laminate molding device (trade name: ProJet660Pro manufactured by 3D System Co., Ltd.) as an additional manufacturing device, a binder injection method is performed to obtain a cross-sectional dimension of 10 mm long and 16 mm wide. , and a molded body having a length of 80 mm. The molding conditions were as follows: the water volume setting of the device was 65% outside (Shell) and 90% inside (Core) (water/composite binder ratio was 29 to 32% by mass), room temperature (20°C), relative humidity 60%. %Met. Further, the compact was air-cured for 3 hours under the conditions of 40° C. and 30% relative humidity to prepare a test piece.
The specimens of Examples 5 to 28 were prepared by mixing 90 parts by mass of the amorphous calcium aluminate, 10 parts by mass of super jet cement, polyvinyl alcohol in the amounts shown in Table 2, and 200 parts by mass of sand. A mixture (hydraulic composition containing no water) was prepared. Next, under the conditions of room temperature (20° C.) and relative humidity of 60%, the binder injection method was performed with the set water amount and the water/composite binder ratio of the apparatus shown in Table 2, so that the cross-sectional dimension was 10 mm in length. A compact having a width of 16 mm and a length of 80 mm was produced. Further, the molded body was air-cured for 3 hours at 20° C., 40° C. or 60° C. and a relative humidity of 30% to prepare a test piece.
In addition, in the production of the molded body by the above apparatus, a predetermined position of the powder mixture is selected, the water amount setting value of the apparatus is adjusted from the nozzle, and water is sprayed to the outside and inside of the powder mixture. The mixture solidified.

3.供試体の曲げ強度の測定
次に、前記供試体を用いて、曲げ強度試験機(型番:MODEL-2257、アイコーエンジニアリング社製)により3点曲げ試験を行い、前記供試体の曲げ強度と供試体の幅と高さの寸法を測定した。その結果を表1~3に示す。なお、実用性の観点から、目標値として曲げ強度は材齢3時間で1.0N/mm以上を合格(実用的)とした。
表1に示すように、カルシウムアルミネート類のみで作製した供試体(比較例4)は、基準値を満たさない。また、完全ケン化したポリビニルアルコールを含む供試体(比較例2、3)は基準値を満たさないが、部分ケン化したポリビニルアルコールを含む供試体(実施例1~4)は基準値を満たす。
3. Measurement of bending strength of specimen Next, using the specimen, a three-point bending test is performed with a bending strength tester (model number: MODEL-2257, manufactured by Aikoh Engineering Co., Ltd.). The width and height dimensions of were measured. The results are shown in Tables 1-3 . From the viewpoint of practicality, a bending strength of 1.0 N/mm 2 or more at a material age of 3 hours was taken as a target value (practical).
As shown in Table 1, the specimen (Comparative Example 4) made only from calcium aluminates does not meet the standard values. Also, the specimens containing completely saponified polyvinyl alcohol (Comparative Examples 2 and 3) do not satisfy the standard value, but the specimens containing partially saponified polyvinyl alcohol (Examples 1 to 4) satisfy the standard value.

Figure 0007267731000001
Figure 0007267731000001

Figure 0007267731000002
Figure 0007267731000002

4.水硬性組成物、および供試体の作製
表3の配合に従い、カルシウムアルミネート類、セメント、石膏、ポリビニルアルコールa、および砂を混合して、粉体混合物(水を含まない水硬性組成物)を作製した。
次に、該粉体混合物と、付加製造装置として結合剤噴射式粉末積層造形装置(商品名: ProJet660Pro スリーディシステム社製)を用いて、結合剤噴射法により、断面の寸法が縦10mm、横16mm、および長さ80mmの成形体を作製した後、該成形体は40℃、相対湿度30%の条件下で3~72時間、気中養生して供試体を製造した。
なお、前記装置による成形体の製造では、粉体混合物の所定の位置を選択して、ノズルから表3に示す装置の水量設定値に従い、供試体の外部と内部に水を噴射し、粉体混合物を固化した。
4. Preparation of hydraulic composition and test piece According to the formulation in Table 3, calcium aluminates, cement, gypsum, polyvinyl alcohol a, and sand are mixed to form a powder mixture (hydraulic composition containing no water). made.
Next, using the powder mixture and a binder injection type powder additive manufacturing device (trade name: ProJet660Pro manufactured by 3D System Co., Ltd.) as an additional manufacturing device, the cross-sectional dimensions are 10 mm long and 16 mm wide by a binder injection method. , and a length of 80 mm, the molded body was air-cured under conditions of 40° C. and a relative humidity of 30% for 3 to 72 hours to prepare a test piece.
In addition, in the production of the molded body by the above apparatus, a predetermined position of the powder mixture is selected, and water is sprayed from the nozzle to the outside and inside of the test piece according to the water amount setting value of the apparatus shown in Table 3, and the powder The mixture solidified.

5.供試体の曲げ強度
次に、前記供試体と、曲げ強度試験機(型番:MODEL-2257、アイコーエンジニアリング社製)を用いて3点曲げ試験を行い、前記供試体の曲げ強度を測定した。その結果を表3に示す。なお、実用性の観点から、目標値として曲げ強度は材齢3時間で1.0N/mm以上を合格(実用的)とした。
表3に示すように、全ての実施例の曲げ強度は前記基準値を満たす。また、カルシウムアルミネート類と部分ケン化したポリビニルアルコールを含む供試体(実施例1)よりも、カルシウムアルミネート類に速硬セメントや石膏を混合した供試体(実施例29~37)のほうが強度は高い。カルシウムアルミネート類の中でも、アルミナセメントを含む供試体(実施例33)より非晶質カルシウムアルミネートを含む供試体(例えば、実施例32)のほうが強度は高い。

Figure 0007267731000003

5. Bending Strength of Specimen Next, a three-point bending test was performed using the specimen and a bending strength tester (model number: MODEL-2257, manufactured by Aikoh Engineering Co., Ltd.) to measure the bending strength of the specimen. Table 3 shows the results. From the viewpoint of practicality, a bending strength of 1.0 N/mm 2 or more at a material age of 3 hours was taken as a target value (practical).
As shown in Table 3, the flexural strengths of all examples satisfy the above reference value. In addition, the strength of the specimens (Examples 29 to 37) in which quick-hardening cement and gypsum were mixed with calcium aluminates was higher than that of the specimens containing calcium aluminates and partially saponified polyvinyl alcohol (Example 1). is expensive. Among calcium aluminates, the specimen containing amorphous calcium aluminate (Example 32) has higher strength than the specimen containing alumina cement (Example 33).
Figure 0007267731000003

Claims (3)

下記の無機結合材100質量部に対し、下記のポリビニルアルコールを1.5~12質量部含む複合結合材の合計100質量部に対し、さらに、水を28~60質量部、および砂を100~600質量部含有する、付加製造装置用水硬性組成物。
[無機結合材]
前記無機結合材は、無機結合材全体を100質量%として、
CaO/Al のモル比が1.5~3.0、ブレーン比表面積1000~6000cm /g、およびガラス化率が80%以上の非晶質カルシウムアルミネートを50~100質量%と、
石膏を無水石膏換算で0~10質量%、速硬セメントを0~50質量%、および、速硬セメントを除くセメントであって、珪酸カルシウムの含有率が該セメント全体を100質量%として25質量%以上であるセメントを0~50質量%含む。
[ポリビニルアルコール]
前記ポリビニルアルコールは、ケン化度が80~90モル%であって、
94μmより大きいポリビニルアルコールの粒子の含有率が45質量%以下、および77μmより大きいポリビニルアルコール粒子の含有率が90質量%以下である。
For 100 parts by mass of the following inorganic binder , for a total of 100 parts by mass of the composite binder containing 1.5 to 12 parts by mass of the following polyvinyl alcohol , 28 to 60 parts by mass of water and 100 to 100 parts by mass of sand 600 parts by mass of hydraulic composition for addition manufacturing equipment.
[Inorganic binder]
The inorganic binder is 100% by mass of the whole inorganic binder,
50 to 100% by mass of amorphous calcium aluminate having a CaO/Al 2 O 3 molar ratio of 1.5 to 3.0, a Blaine specific surface area of 1000 to 6000 cm 2 /g, and a vitrification rate of 80% or more. ,
A cement containing 0 to 10% by mass of gypsum in terms of anhydrous gypsum, 0 to 50% by mass of fast-hardening cement, and excluding fast-hardening cement, and having a content of calcium silicate of 25% by mass when the entire cement is 100% by mass. 0 to 50% by mass of cement, which is 0% or more.
[Polyvinyl alcohol]
The polyvinyl alcohol has a saponification degree of 80 to 90 mol%,
The content of polyvinyl alcohol particles larger than 94 μm is 45% by mass or less, and the content of polyvinyl alcohol particles larger than 77 μm is 90% by mass or less.
付加製造装置と請求項1に記載の付加製造装置用水硬性組成物を用いて鋳型を成形する、鋳型の製造方法。 A method for manufacturing a mold, comprising forming a mold using an additive manufacturing device and the hydraulic composition for an additive manufacturing device according to claim 1 . 前記鋳型の養生温度が10~80℃である、請求項に記載の鋳型の製造方法。
The mold manufacturing method according to claim 2 , wherein the curing temperature of the mold is 10 to 80°C.
JP2018240957A 2017-12-26 2018-12-25 Hydraulic composition for additive manufacturing equipment and method for manufacturing mold Active JP7267731B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017250003 2017-12-26
JP2017250003 2017-12-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019116094A JP2019116094A (en) 2019-07-18
JP7267731B2 true JP7267731B2 (en) 2023-05-02

Family

ID=67305084

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018240957A Active JP7267731B2 (en) 2017-12-26 2018-12-25 Hydraulic composition for additive manufacturing equipment and method for manufacturing mold

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7267731B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021084414A (en) * 2019-11-29 2021-06-03 太平洋セメント株式会社 Method for correcting warpage of hardened body of hydraulic composition for additional production device
JP7376341B2 (en) 2019-12-20 2023-11-08 太平洋セメント株式会社 Cement composition for modeling
KR102362587B1 (en) * 2020-06-25 2022-02-15 한국생산기술연구원 Molding sand for 3d printing and method of manufacturing same
KR102499411B1 (en) * 2021-07-30 2023-02-14 한국생산기술연구원 Molding sand for ceramic porous molding through 3d printing and method of manufacturing same
KR102499406B1 (en) * 2021-07-30 2023-02-14 한국생산기술연구원 Molding sand, mold comprising smae and method of manufacturing same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007122804A1 (en) 2006-04-21 2007-11-01 Next21 K.K. Figure-forming composition, process for production of figures in three dimensions by using the composition and process for production of three-dimensional structures
JP2011051010A (en) 2009-11-20 2011-03-17 Hokkaido Research Organization High heat-resistance powder for forming inkjet powder lamination mold
WO2013054833A1 (en) 2011-10-14 2013-04-18 有限会社小松鋳型製作所 Shaping material, functional agent, shaped product, and product
CN104310918A (en) 2014-10-20 2015-01-28 中国建筑股份有限公司 Cement-based composite material used for 3D printing technology as well as preparation method and application thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007122804A1 (en) 2006-04-21 2007-11-01 Next21 K.K. Figure-forming composition, process for production of figures in three dimensions by using the composition and process for production of three-dimensional structures
JP2011051010A (en) 2009-11-20 2011-03-17 Hokkaido Research Organization High heat-resistance powder for forming inkjet powder lamination mold
WO2013054833A1 (en) 2011-10-14 2013-04-18 有限会社小松鋳型製作所 Shaping material, functional agent, shaped product, and product
CN104310918A (en) 2014-10-20 2015-01-28 中国建筑股份有限公司 Cement-based composite material used for 3D printing technology as well as preparation method and application thereof

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
中川晃次ら,非晶質カルシウムアルミネートの初期水和におよぼす結晶化率と化学組成の影響,石膏と石灰,1991年, 231 号,p. 82-87,https://doi.org/10.11451/mukimate1953.1991.82
中沢 哲夫ら,ポリビニルアルコールを粘結材とする自硬性鋳型の改善,鋳物,1984年,Vol.56, No.8,pp.473-478
井家 洋ら,インクジェット式3Dプリンタを用いた高耐熱性鋳型造型における配合材の影響,第163回日本鋳造工学会全国講演大会講演概要集,2013年10月01日

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019116094A (en) 2019-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7267731B2 (en) Hydraulic composition for additive manufacturing equipment and method for manufacturing mold
KR102520122B1 (en) Method for manufacturing hydraulic composition and mold for additive manufacturing equipment
US11655190B2 (en) Hydraulic composition for additive manufacturing device, and process for producing casting mold
JP6956539B2 (en) Method for manufacturing hydraulic composition and mold for addition manufacturing equipment
JP6967343B2 (en) Manufacturing method of cement composition and mold for addition manufacturing equipment
JP2017178689A (en) Cement composition for binder injection type additive manufacturing apparatus
JP7358386B2 (en) Hydraulic composition for additive manufacturing equipment and mold manufacturing method
JP6916582B2 (en) Method for manufacturing hydraulic composition for addition manufacturing equipment and mold
JP7162522B2 (en) Hydraulic composition for additive manufacturing equipment and method for manufacturing mold
JP7157655B2 (en) Hydraulic composition for additive manufacturing equipment and method for manufacturing mold
JP7330697B2 (en) Hydraulic composition for additive manufacturing equipment and method for manufacturing mold
JP7229026B2 (en) How to make a mold
JP7102140B2 (en) A method for producing a water-hardening composition for a binder injection type powder additive manufacturing device and a mold.
JP7061872B2 (en) A method for manufacturing a water-hardening composition for a binder injection type powder laminating molding device and a mold.
JP7186004B2 (en) HYDRAULIC COMPOSITION FOR BINDER INJECTION TYPE POWDER LAYER MOLDING EQUIPMENT AND METHOD FOR MANUFACTURING MOLD
JP2021195283A (en) Hydraulic composition for additional manufacturing apparatus
JP7263016B2 (en) Mold making method
JP6685796B2 (en) Cement composition for binder injection type additive manufacturing equipment
JP7109914B2 (en) Three-dimensional object production method by three-dimensional modeling device
JP2021084414A (en) Method for correcting warpage of hardened body of hydraulic composition for additional production device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211130

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221104

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221226

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230404

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230420

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7267731

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150