JPH0919742A - 砂型部材とその製造方法 - Google Patents
砂型部材とその製造方法Info
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- JPH0919742A JPH0919742A JP8132780A JP13278096A JPH0919742A JP H0919742 A JPH0919742 A JP H0919742A JP 8132780 A JP8132780 A JP 8132780A JP 13278096 A JP13278096 A JP 13278096A JP H0919742 A JPH0919742 A JP H0919742A
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Abstract
(57)【要約】
【技術課題】 砂型部材とその製造方法の提供。
【解決手段】 隣接した砂粒子間の接触点で濃縮し、約
１７５未満ブルームグラムのブルーム等級を有するゼラ
チンから本質的に成る結合剤によって、共に結合した多
数の砂粒子から製造される鋳型部材。砂粒子に最初にゼ
ラチンのゾルを塗布し、周囲温度にまで冷却し、パター
ン型内での被覆粒子の加熱時に粒子間の接触点までゼラ
チンを移動させるために必要な、所定水分含量に状態調
節する。
１７５未満ブルームグラムのブルーム等級を有するゼラ
チンから本質的に成る結合剤によって、共に結合した多
数の砂粒子から製造される鋳型部材。砂粒子に最初にゼ
ラチンのゾルを塗布し、周囲温度にまで冷却し、パター
ン型内での被覆粒子の加熱時に粒子間の接触点までゼラ
チンを移動させるために必要な、所定水分含量に状態調
節する。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は型製造砂、それから
製造される型部材、及び結合剤として特定のゼラチンを
用いる型部材の製造方法に関する。
製造される型部材、及び結合剤として特定のゼラチンを
用いる型部材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶融金属の鋳造用の型は鋳造物の内側形
状及び外側形状を画定するように共に作用する、幾つか
の型部材を含む。このような部材は鋳造物の内部空隙を
成形し、造形する中子部材と、鋳造物の外形を成形し、
造形するための上型／下型及びシェル部材とを含む。こ
のような型部材は典型的に（１）砂を結合剤と混合し、
（２）結合剤−砂混合物を金属鋳造物を製造するために
望ましい形状に結合剤−砂混合物を造形するためのパタ
ーンを含む型（以下では、パターン型）に導入し、
（３）パターン型中で結合剤をキュアリング／硬化させ
て、結合剤を硬化させ、型成形材料（すなわち、砂−結
合剤）の形状を固定させることによって製造される。鋳
造分野に熟練した人々に周知であるように、このような
型部材を製造するためのいわゆる“ホット−ボックス”
及び“コールド−ボックス”方法に結合剤として、種々
な合成樹脂が一般に用いられる。
状及び外側形状を画定するように共に作用する、幾つか
の型部材を含む。このような部材は鋳造物の内部空隙を
成形し、造形する中子部材と、鋳造物の外形を成形し、
造形するための上型／下型及びシェル部材とを含む。こ
のような型部材は典型的に（１）砂を結合剤と混合し、
（２）結合剤−砂混合物を金属鋳造物を製造するために
望ましい形状に結合剤−砂混合物を造形するためのパタ
ーンを含む型（以下では、パターン型）に導入し、
（３）パターン型中で結合剤をキュアリング／硬化させ
て、結合剤を硬化させ、型成形材料（すなわち、砂−結
合剤）の形状を固定させることによって製造される。鋳
造分野に熟練した人々に周知であるように、このような
型部材を製造するためのいわゆる“ホット−ボックス”
及び“コールド−ボックス”方法に結合剤として、種々
な合成樹脂が一般に用いられる。
【０００３】砂の結合剤として、ゼラチンが提案されて
いる。このため、ゼラチンは、ブルーム等級(Bloom rat
ing)に関係なく、単独で又はある種の結晶化可能な炭水
化物（例えば、糖）との約５０−５０までの混合物とし
て用いられ、ベーキングされて、鋳物砂の結合剤を形成
している（Ｓｏｌｂｅｒｇの第２，１４５，３１７号を
参照のこと）。ゼラチンは水溶性であり、環境的にやさ
しく、多くの砂−結合剤系に用いられる合成樹脂よりも
費用がかからないので、望ましい。さらに、ゼラチンの
タンパク質構造を破壊して、結合剤を熱分解するために
合成樹脂結合剤に必要であるよりも、熱を必要としな
い。その結果、中子である型部材の場合には、ゼラチン
結合剤は溶融金属の熱から容易に分解するので、最小の
付加的処理（例えば、振とう又はハンマーリングによ
る）によって鋳造物からの中子砂の容易な除去を可能に
する。さらに、ゼラチンは水溶性であるので、鋳造物か
ら機械的に除去されない砂も熱水によって鋳造物から容
易に除去することができる。ゼラチンの溶解性は、他の
型部材の製造への砂の再循環と再使用のために、砂から
の結合剤の容易な洗浄をも可能にし、新しい砂の費用を
軽減することができる。
いる。このため、ゼラチンは、ブルーム等級(Bloom rat
ing)に関係なく、単独で又はある種の結晶化可能な炭水
化物（例えば、糖）との約５０−５０までの混合物とし
て用いられ、ベーキングされて、鋳物砂の結合剤を形成
している（Ｓｏｌｂｅｒｇの第２，１４５，３１７号を
参照のこと）。ゼラチンは水溶性であり、環境的にやさ
しく、多くの砂−結合剤系に用いられる合成樹脂よりも
費用がかからないので、望ましい。さらに、ゼラチンの
タンパク質構造を破壊して、結合剤を熱分解するために
合成樹脂結合剤に必要であるよりも、熱を必要としな
い。その結果、中子である型部材の場合には、ゼラチン
結合剤は溶融金属の熱から容易に分解するので、最小の
付加的処理（例えば、振とう又はハンマーリングによ
る）によって鋳造物からの中子砂の容易な除去を可能に
する。さらに、ゼラチンは水溶性であるので、鋳造物か
ら機械的に除去されない砂も熱水によって鋳造物から容
易に除去することができる。ゼラチンの溶解性は、他の
型部材の製造への砂の再循環と再使用のために、砂から
の結合剤の容易な洗浄をも可能にし、新しい砂の費用を
軽減することができる。
【０００４】ゼラチンは動物の皮膚、骨、獣皮及び白色
結合組織の主要なタンパク質成分であるコラーゲンの部
分的加水分解によって得られるタンパク質含有(protein
aceous)物質であり、本質的に、主としてグリシン、プ
ロリン、ヒドロキシプロリン、アラニン及びグルタミン
酸を含めたアミノ酸を含むポリペプチドの異種(heterog
eneous)混合物である。少量の他のアミノ酸も存在す
る。ゼラチンは精肉製造産業の副産物として商業的に販
売される。商業的な、いわゆる“乾燥”ゼラチンはそれ
に混入された約９〜１２重量％の水分を実際に有し、約
１．３〜１．４の比重を有する、本質的に無味、無臭の
脆い固体である。ゼラチンは約１５，０００から２５
０，０００を越えるまでの広範囲な分子量を有するが、
当業者に周知の、適当な分別方法によって相互から分離
することができる。ゼラチンは“ブルーム”等級又は
“ブルーム”数として知られる、異なるカテゴリーに分
類又は類別される。ブルーム等級又は数は、種々なゼラ
チンから形成されるゲルの強度を評価するシステムであ
るブルーム試験によって決定される。高いブルーム等級
／数を有するゼラチンは、低いブルーム等級／数を有す
るゼラチンよりも、高い平均分子量を有するポリペプチ
ドを主として含む。ゼラチンから形成されるゲルの強度
を評価することによって、ブルーム等級／数は決定され
る。さらに詳しくは、指定された１５０ｍｌ広口ガラス
瓶中に、６．６７％ゼラチンから成る水溶液を調製し
て、急冷し、試験まで１０±０．１℃に１７±１時間維
持する。急冷後に、ゲルの剛性を標準０．５００±０．
００１インチ直径プランジャーをゲル表面中に４ｍｍの
深さまで押し込むために要する力（ｇ）として評価す
る。この重量（ｇ）は試験した特定ゼラチンのブルーム
等級又はブルーム数と呼ばれる。商業的なゼラチンは約
５０ブルームグラムから約３００ブルームグラムまでに
及ぶ広範囲なブルーム等級を有する。ゼラチンの粘度は
典型的に、ブルーム試験に用いたと同じゼラチンサンプ
ルを用いて、ブルーム等級と同時に測定される。サンプ
ルを６０℃に加熱し、その１００ｍｌを目盛り付き毛管
ピペットに入れる。ピペットからの流出時間(eflux tim
e)（秒）を記録し、後でミリポアズに換算する。このた
め、ゼラチンの粘度は容易にブルーム等級に関連づけら
れ、粘度はブルーム数に直接比例する。すなわち、ブル
ーム数が増加すると、粘度も増大する。
結合組織の主要なタンパク質成分であるコラーゲンの部
分的加水分解によって得られるタンパク質含有(protein
aceous)物質であり、本質的に、主としてグリシン、プ
ロリン、ヒドロキシプロリン、アラニン及びグルタミン
酸を含めたアミノ酸を含むポリペプチドの異種(heterog
eneous)混合物である。少量の他のアミノ酸も存在す
る。ゼラチンは精肉製造産業の副産物として商業的に販
売される。商業的な、いわゆる“乾燥”ゼラチンはそれ
に混入された約９〜１２重量％の水分を実際に有し、約
１．３〜１．４の比重を有する、本質的に無味、無臭の
脆い固体である。ゼラチンは約１５，０００から２５
０，０００を越えるまでの広範囲な分子量を有するが、
当業者に周知の、適当な分別方法によって相互から分離
することができる。ゼラチンは“ブルーム”等級又は
“ブルーム”数として知られる、異なるカテゴリーに分
類又は類別される。ブルーム等級又は数は、種々なゼラ
チンから形成されるゲルの強度を評価するシステムであ
るブルーム試験によって決定される。高いブルーム等級
／数を有するゼラチンは、低いブルーム等級／数を有す
るゼラチンよりも、高い平均分子量を有するポリペプチ
ドを主として含む。ゼラチンから形成されるゲルの強度
を評価することによって、ブルーム等級／数は決定され
る。さらに詳しくは、指定された１５０ｍｌ広口ガラス
瓶中に、６．６７％ゼラチンから成る水溶液を調製し
て、急冷し、試験まで１０±０．１℃に１７±１時間維
持する。急冷後に、ゲルの剛性を標準０．５００±０．
００１インチ直径プランジャーをゲル表面中に４ｍｍの
深さまで押し込むために要する力（ｇ）として評価す
る。この重量（ｇ）は試験した特定ゼラチンのブルーム
等級又はブルーム数と呼ばれる。商業的なゼラチンは約
５０ブルームグラムから約３００ブルームグラムまでに
及ぶ広範囲なブルーム等級を有する。ゼラチンの粘度は
典型的に、ブルーム試験に用いたと同じゼラチンサンプ
ルを用いて、ブルーム等級と同時に測定される。サンプ
ルを６０℃に加熱し、その１００ｍｌを目盛り付き毛管
ピペットに入れる。ピペットからの流出時間(eflux tim
e)（秒）を記録し、後でミリポアズに換算する。このた
め、ゼラチンの粘度は容易にブルーム等級に関連づけら
れ、粘度はブルーム数に直接比例する。すなわち、ブル
ーム数が増加すると、粘度も増大する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は（１）砂を主
成分とする型製造材料と、（２）それから製造される型
部材と、（３）このような材料からの型部材の製造方法
とを提供し、（ａ）型部材のゼラチン含量を最小にしな
がら、完成型部材の強度を最適にするために、かつ
（ｂ）樹脂結合砂によって用いるように設計された商業
的に入手可能な中子製造装置を用いて、迅速な（すなわ
ち、数分間以内）型部材製造方法を提供するために、あ
る種の低分子量ゼラチンを選択し、その水分含量を制御
する。本明細書で用いるかぎり、“ゼラチン”なる用語
は、いわゆる“乾燥”ゼラチンは商業的に販売されると
きに混入された約９〜約１２％の水を含むとしても、タ
ンパク質含有物質自体を意味する。
成分とする型製造材料と、（２）それから製造される型
部材と、（３）このような材料からの型部材の製造方法
とを提供し、（ａ）型部材のゼラチン含量を最小にしな
がら、完成型部材の強度を最適にするために、かつ
（ｂ）樹脂結合砂によって用いるように設計された商業
的に入手可能な中子製造装置を用いて、迅速な（すなわ
ち、数分間以内）型部材製造方法を提供するために、あ
る種の低分子量ゼラチンを選択し、その水分含量を制御
する。本明細書で用いるかぎり、“ゼラチン”なる用語
は、いわゆる“乾燥”ゼラチンは商業的に販売されると
きに混入された約９〜約１２％の水を含むとしても、タ
ンパク質含有物質自体を意味する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の１態様は、約１
７５未満ブルームグラムのブルーム等級を有するゼラチ
ンから成る群から選択されたゼラチンから本質的に成る
結合剤フィルムでそれぞれ被覆された砂粒子材料(a mas
s of sand particles)を含む鋳物砂に関する。このゼラ
チンは好ましくは少なくとも約６５ブルームグラムのブ
ルーム等級を有する。最も好ましくは、ゼラチンは約７
５〜１５０ブルームグラムのブルーム等級を有する。結
合剤は前記材料(mass)の約０．５〜約１．６重量％を占
める。これより高濃度（例えば、約２％以上）のゼラチ
ンも可能であるが、費用を高めるに過ぎず、これを補償
する利益はもたらさない。約０．５重量％未満の濃度で
は、型部材は許容し難いレベルにまで弱化し始める。例
えば糖及び／又は澱粉のような増量剤(extender)も、上
記及び下記で考察するように、粒子間接触点までゼラチ
ンが移動し、この接触点において濃縮される可能性を妨
害しないならば、ゼラチンに混合することができる。添
加剤をゼラチンと共に含めて、ゼラチンの性質を調整す
ることができる。このような添加剤の１種は米国特許第
５，３２０，１５７号（Ｓｉａｋ等の名前で出願、本発
明の譲り受け人に譲渡）の課題であり、低温鋳造条件下
でのゼラチンの良好な熱分解を促進するためにある種の
第二鉄化合物の使用を含む。
７５未満ブルームグラムのブルーム等級を有するゼラチ
ンから成る群から選択されたゼラチンから本質的に成る
結合剤フィルムでそれぞれ被覆された砂粒子材料(a mas
s of sand particles)を含む鋳物砂に関する。このゼラ
チンは好ましくは少なくとも約６５ブルームグラムのブ
ルーム等級を有する。最も好ましくは、ゼラチンは約７
５〜１５０ブルームグラムのブルーム等級を有する。結
合剤は前記材料(mass)の約０．５〜約１．６重量％を占
める。これより高濃度（例えば、約２％以上）のゼラチ
ンも可能であるが、費用を高めるに過ぎず、これを補償
する利益はもたらさない。約０．５重量％未満の濃度で
は、型部材は許容し難いレベルにまで弱化し始める。例
えば糖及び／又は澱粉のような増量剤(extender)も、上
記及び下記で考察するように、粒子間接触点までゼラチ
ンが移動し、この接触点において濃縮される可能性を妨
害しないならば、ゼラチンに混合することができる。添
加剤をゼラチンと共に含めて、ゼラチンの性質を調整す
ることができる。このような添加剤の１種は米国特許第
５，３２０，１５７号（Ｓｉａｋ等の名前で出願、本発
明の譲り受け人に譲渡）の課題であり、低温鋳造条件下
でのゼラチンの良好な熱分解を促進するためにある種の
第二鉄化合物の使用を含む。
【０００７】本発明の他の態様では、本発明は隣接する
砂粒子間の接触点における上記ゼラチン濃縮によってそ
れぞれ隣接粒子(the next)に結合した多数の砂粒子を含
む鋳型部材に関する。
砂粒子間の接触点における上記ゼラチン濃縮によってそ
れぞれ隣接粒子(the next)に結合した多数の砂粒子を含
む鋳型部材に関する。
【０００８】本発明のさらに他の態様は、溶融金属を造
形するための型部材（例えば、中子、上型、下型、シェ
ル等）の製造方法に関する。最初に（ａ）約１７５未満
ブルームグラムのブルーム等級を有するゼラチン 約
０．５〜約１．６重量％と；（ｂ）加熱時にゼラチンの
ゾルを形成するために充分な水と；（ｃ）残部の主とし
て砂粒子とを含む、硬化可能な型成形材料のバッチを用
意する。型成形材料を適当な温度において混合して、ゼ
ラチンの水性ゾルを形成し、粒子にこのようなゾルを塗
布する。次に、ゾル被覆粒子をほぼ周囲温度に冷却し、
被膜をゲル化し、約７０〜約８５重量％（好ましくは、
約７６重量％）の合計水（すなわち、“乾燥”ゼラチン
混入水プラス添加水）を含むようにゲル水分含量を調節
することによって状態調節する。型部材を造形するため
に、状態調節済み粒子を各粒子の表面でゲルが最初に液
化し、各粒子からの液化ゲルが隣接する砂粒子間の接触
点にまで移動し、そこで濃縮して、このような接触点に
蓄積した、他の砂粒子からの液化ゲルと合体するような
やり方で、パターン型中で加熱する。最後に、砂をパタ
ーン型中で乾燥させ、型成形材料を硬化させるために充
分にゲルを凝固させ、結晶化させて、型部材として扱わ
れ、機能するために充分に丈夫である型部材を形成す
る。
形するための型部材（例えば、中子、上型、下型、シェ
ル等）の製造方法に関する。最初に（ａ）約１７５未満
ブルームグラムのブルーム等級を有するゼラチン 約
０．５〜約１．６重量％と；（ｂ）加熱時にゼラチンの
ゾルを形成するために充分な水と；（ｃ）残部の主とし
て砂粒子とを含む、硬化可能な型成形材料のバッチを用
意する。型成形材料を適当な温度において混合して、ゼ
ラチンの水性ゾルを形成し、粒子にこのようなゾルを塗
布する。次に、ゾル被覆粒子をほぼ周囲温度に冷却し、
被膜をゲル化し、約７０〜約８５重量％（好ましくは、
約７６重量％）の合計水（すなわち、“乾燥”ゼラチン
混入水プラス添加水）を含むようにゲル水分含量を調節
することによって状態調節する。型部材を造形するため
に、状態調節済み粒子を各粒子の表面でゲルが最初に液
化し、各粒子からの液化ゲルが隣接する砂粒子間の接触
点にまで移動し、そこで濃縮して、このような接触点に
蓄積した、他の砂粒子からの液化ゲルと合体するような
やり方で、パターン型中で加熱する。最後に、砂をパタ
ーン型中で乾燥させ、型成形材料を硬化させるために充
分にゲルを凝固させ、結晶化させて、型部材として扱わ
れ、機能するために充分に丈夫である型部材を形成す
る。
【０００９】好ましくは、初期型成形材料ミックスは約
２〜約１３重量％の水を含み、混合はパターン型の外部
で約８５℃〜約１０２℃の温度において実施し、粒子を
ゼラチンのゾルで被覆する。最も好ましくは、砂と水の
両方をこの温度に予熱してから、ゼラチンに加える。次
に、ゾル被覆粒子をパターン型の外部で冷却し、状態調
節（すなわち、水分調節）してから、これらをパターン
型中に導入する。次いで、粒子スラリーを好ましくは、
慣習的な中子取り充填／吹き込み方法を用いて、吹き込
みによってパターン型に導入する。パターン型の充填は
好ましくは周囲温度において実施して、混合物の不適当
な乾燥を防止し、外側の加熱／取り扱い装置の必要性を
回避する。パターン型は最も好ましくは、それに状態調
節済み粒子を導入する前に、約８０℃〜約１２０℃の温
度に予熱する。型成形パターンにおけるゼラチンの乾燥
と結晶化とは、粒子にガス（例えば、乾燥空気）を通す
ことによって実施することが好ましい。
２〜約１３重量％の水を含み、混合はパターン型の外部
で約８５℃〜約１０２℃の温度において実施し、粒子を
ゼラチンのゾルで被覆する。最も好ましくは、砂と水の
両方をこの温度に予熱してから、ゼラチンに加える。次
に、ゾル被覆粒子をパターン型の外部で冷却し、状態調
節（すなわち、水分調節）してから、これらをパターン
型中に導入する。次いで、粒子スラリーを好ましくは、
慣習的な中子取り充填／吹き込み方法を用いて、吹き込
みによってパターン型に導入する。パターン型の充填は
好ましくは周囲温度において実施して、混合物の不適当
な乾燥を防止し、外側の加熱／取り扱い装置の必要性を
回避する。パターン型は最も好ましくは、それに状態調
節済み粒子を導入する前に、約８０℃〜約１２０℃の温
度に予熱する。型成形パターンにおけるゼラチンの乾燥
と結晶化とは、粒子にガス（例えば、乾燥空気）を通す
ことによって実施することが好ましい。
【００１０】ゲル被覆粒子は通常、混合直後に用いられ
るが、この代わりに、混合後に乾燥させて、後に使用す
るために、保存することができる。この後者の代替え手
段では、乾燥ゼラチン被覆砂を使用直前に簡単に再湿潤
させる（すなわち、乾燥ゼラチン被覆砂に水を再び加え
て、ミックスを必要な水分含量まで状態調節する）。
るが、この代わりに、混合後に乾燥させて、後に使用す
るために、保存することができる。この後者の代替え手
段では、乾燥ゼラチン被覆砂を使用直前に簡単に再湿潤
させる（すなわち、乾燥ゼラチン被覆砂に水を再び加え
て、ミックスを必要な水分含量まで状態調節する）。
【００１１】本発明はその特定の実施態様の次の詳細な
説明を考慮するならば、一層良好に理解されるであろ
う。
説明を考慮するならば、一層良好に理解されるであろ
う。
【００１２】（１）粒子間の接触点までゼラチンを移動
させ、そこで濃縮させる処理中に粘度と表面張力とを有
する、（２）充分に硬化して、有用な型部材を形成す
る、及び（３）アルミニウム鋳造温度において容易に分
解するので、それから製造された砂中子を鋳造物の内部
から容易に取り出すことができるゼラチンの特定群の水
分含量を制御することによって、砂型部材（例えば、中
子、上型、下型、シェル等）を製造する。この特定のゼ
ラチンは、樹脂結合砂又は生砂型の製造に用いられるの
と同じであるが、但し材料の温度と水分制御に関して改
良した商業的に入手可能な装置を用いて、型部材に迅速
に加工することができる。本発明によるゼラチン結合剤
は鋳造中子及び鋳型の製造に一般に用いられる、あらゆ
る砂（湖砂、クロマイト砂、シリカ砂、Ｋｙａｓｉｌｌ
砂及びジルコン砂を含む）に有用である。
させ、そこで濃縮させる処理中に粘度と表面張力とを有
する、（２）充分に硬化して、有用な型部材を形成す
る、及び（３）アルミニウム鋳造温度において容易に分
解するので、それから製造された砂中子を鋳造物の内部
から容易に取り出すことができるゼラチンの特定群の水
分含量を制御することによって、砂型部材（例えば、中
子、上型、下型、シェル等）を製造する。この特定のゼ
ラチンは、樹脂結合砂又は生砂型の製造に用いられるの
と同じであるが、但し材料の温度と水分制御に関して改
良した商業的に入手可能な装置を用いて、型部材に迅速
に加工することができる。本発明によるゼラチン結合剤
は鋳造中子及び鋳型の製造に一般に用いられる、あらゆ
る砂（湖砂、クロマイト砂、シリカ砂、Ｋｙａｓｉｌｌ
砂及びジルコン砂を含む）に有用である。
【００１３】結合剤に関しては、本発明は約１７５未満
ブルームグラム、好ましくは約７５〜１５０のブルーム
グラムのブルーム等級を有する特定群のゼラチンん 約
２重量％未満（好ましくは、約０．５〜約１．６％）の
使用を含む。費用と入手性との理由から、ブルーム等級
は少なくとも約６５ブルームグラムであるべきである。
選択したゼラチンを最初に個々の砂粒子の表面に塗布
し、次に、このゼラチンを加工中にそこから移動させ
る。これに関して、本発明の方法によって加工する場合
に、ゼラチン被覆粒子が型部材をなし、選択したゼラチ
ンは隣接した砂粒子間の接触点において濃縮される。
ブルームグラム、好ましくは約７５〜１５０のブルーム
グラムのブルーム等級を有する特定群のゼラチンん 約
２重量％未満（好ましくは、約０．５〜約１．６％）の
使用を含む。費用と入手性との理由から、ブルーム等級
は少なくとも約６５ブルームグラムであるべきである。
選択したゼラチンを最初に個々の砂粒子の表面に塗布
し、次に、このゼラチンを加工中にそこから移動させ
る。これに関して、本発明の方法によって加工する場合
に、ゼラチン被覆粒子が型部材をなし、選択したゼラチ
ンは隣接した砂粒子間の接触点において濃縮される。
【００１４】本発明の方法態様によると、砂粒子に最初
にゼラチンを塗布する。これは砂とゼラチンとを高温に
おいて、ゼラチンの水性ゾルを混合温度において形成
し、粒子にゾルを塗布するために充分な水と一緒に混合
することによって、達成される。混合の順序は重要では
ない。このため、ゼラチンと砂とのプレミックスに水を
加えることができる、又は予め加湿したゼラチンを乾燥
砂に加えることができる。
にゼラチンを塗布する。これは砂とゼラチンとを高温に
おいて、ゼラチンの水性ゾルを混合温度において形成
し、粒子にゾルを塗布するために充分な水と一緒に混合
することによって、達成される。混合の順序は重要では
ない。このため、ゼラチンと砂とのプレミックスに水を
加えることができる、又は予め加湿したゼラチンを乾燥
砂に加えることができる。
【００１５】混合後に、被覆粒子をほぼ周囲温度に冷却
して、ゾルをゲル化し、被膜の水分含量が約６０〜約８
５重量％の合計水量の特定量に被覆の水分含量が調節さ
れるように、状態調節する。性質（例えば、ゼラチン粘
度、表面張力、粒子流動性及び乾燥可能性）の最適組合
せのために、水分含量が約７６重量％であることが好ま
しい。これらの水レベルにおいて、パターン型において
粒子を約８０℃〜約１２０℃の温度に加熱すると、ゲル
被覆は再液化し、表面張力作用の影響下で、ゲル被膜を
このような温度において隣接砂粒子間の接触点まで移動
させるような粘度を有する。液化ゲルの移動は隣接砂粒
子間の接触点において液化ゲルを濃縮させ、他の砂粒子
からそこへ移動して、蓄積した液化ゲルと合体させる。
約７０％未満の水はあまりにも粘着性すぎて接触点まで
移動することができない被膜を生じ、弱いのみではな
く、結合が起こらない領域で砂粒子を被覆するゼラチン
の高い割合を有する型部材を生成する。他方では、約８
５重量％を越える水分含量は、あまりにも湿潤性で、重
く、バルキーであり、パターン型に容易に導入すること
ができない砂スラリーを生じる。さらに、過剰な水は乾
燥した型部材の最終密度を減じるのみでなく、パターン
型で次に砂を乾燥させ、再結晶させるために必要な時間
とエネルギーとを高めることになる。
して、ゾルをゲル化し、被膜の水分含量が約６０〜約８
５重量％の合計水量の特定量に被覆の水分含量が調節さ
れるように、状態調節する。性質（例えば、ゼラチン粘
度、表面張力、粒子流動性及び乾燥可能性）の最適組合
せのために、水分含量が約７６重量％であることが好ま
しい。これらの水レベルにおいて、パターン型において
粒子を約８０℃〜約１２０℃の温度に加熱すると、ゲル
被覆は再液化し、表面張力作用の影響下で、ゲル被膜を
このような温度において隣接砂粒子間の接触点まで移動
させるような粘度を有する。液化ゲルの移動は隣接砂粒
子間の接触点において液化ゲルを濃縮させ、他の砂粒子
からそこへ移動して、蓄積した液化ゲルと合体させる。
約７０％未満の水はあまりにも粘着性すぎて接触点まで
移動することができない被膜を生じ、弱いのみではな
く、結合が起こらない領域で砂粒子を被覆するゼラチン
の高い割合を有する型部材を生成する。他方では、約８
５重量％を越える水分含量は、あまりにも湿潤性で、重
く、バルキーであり、パターン型に容易に導入すること
ができない砂スラリーを生じる。さらに、過剰な水は乾
燥した型部材の最終密度を減じるのみでなく、パターン
型で次に砂を乾燥させ、再結晶させるために必要な時間
とエネルギーとを高めることになる。
【００１６】液化ゲル被膜が接触点に移動し、接触点に
おいて濃縮／合体した後に、砂をパターン型において乾
燥させて、ゼラチンを再結晶させ、硬化させる。約５〜
約１５重量％の合計水量の水分レベルまでの乾燥は大抵
の用途のために充分である。速度と簡単さのために、パ
ターン型の多孔質砂床に乾燥用ガス（例えば、乾燥空
気）を通すことによって、乾燥を実施することが好まし
い。例えば、加熱、真空及び／又は凍結乾燥のような、
他の方法を空気乾燥の代わりに用いることができるが、
これらの方法はより複雑であり、費用がかかるように思
われ、代償的な利益はない。乾燥後に、型部材を型から
取り出し、使用に備える。
おいて濃縮／合体した後に、砂をパターン型において乾
燥させて、ゼラチンを再結晶させ、硬化させる。約５〜
約１５重量％の合計水量の水分レベルまでの乾燥は大抵
の用途のために充分である。速度と簡単さのために、パ
ターン型の多孔質砂床に乾燥用ガス（例えば、乾燥空
気）を通すことによって、乾燥を実施することが好まし
い。例えば、加熱、真空及び／又は凍結乾燥のような、
他の方法を空気乾燥の代わりに用いることができるが、
これらの方法はより複雑であり、費用がかかるように思
われ、代償的な利益はない。乾燥後に、型部材を型から
取り出し、使用に備える。
【００１７】上記方法の好ましい実施態様によると、型
成形材料のバッチは、パターン形成型の外部で、（ａ）
約７５〜約１５０ブルームグラムのブルーム等級を有す
るゼラチン 約０．５〜約１．６重量％と；（ｂ）水
約２〜約３重量％と；（ｃ）残部の本質的にシリカ砂と
を一緒に混合することによって形成される。混合は好ま
しくは振動ミキサー、パドルミキサー又はスクリューミ
キサー中で、約８５℃〜約１０２℃の温度においてゼラ
チンのゾルを形成し、このゾルで砂粒子の表面を被覆す
るために充分な時間（例えば、約６０秒間）実施する。
水と砂の両方を、ゼラチンと混合する前に、混合温度に
予熱することが好ましい。
成形材料のバッチは、パターン形成型の外部で、（ａ）
約７５〜約１５０ブルームグラムのブルーム等級を有す
るゼラチン 約０．５〜約１．６重量％と；（ｂ）水
約２〜約３重量％と；（ｃ）残部の本質的にシリカ砂と
を一緒に混合することによって形成される。混合は好ま
しくは振動ミキサー、パドルミキサー又はスクリューミ
キサー中で、約８５℃〜約１０２℃の温度においてゼラ
チンのゾルを形成し、このゾルで砂粒子の表面を被覆す
るために充分な時間（例えば、約６０秒間）実施する。
水と砂の両方を、ゼラチンと混合する前に、混合温度に
予熱することが好ましい。
【００１８】砂が被覆された後に、砂を周囲温度に冷却
して、被膜をゲル化させ、状態調節して、被膜の総水分
含量を約７０〜約８５重量％に調節する。環境に依存し
て、状態調節は乾燥によって（通常の状態）、又はミッ
クスの所望の水分含量を得るために必要であるように、
追加の水の添加によって実施することができる。指定し
た水分含量において、被覆砂粒子のスラリーは通常の中
子取り吹き込み方法によってパターン型に導入するため
に良好な流動性を有する。プロセスのこの段階におい
て、あまりに多い水（すなわち、約８５％より多い）
は、パターン型に導入するために不良な流動性と取り扱
い特性を有する重い砂と、経済的に除去するには多すぎ
る水とをもたらす。あまりに少ない水（すなわち、約７
０％未満）は、型内での加熱時に、あまりに粘着性であ
り、少量のゼラチンによって最強の型部材を製造するた
めに必要であるような、粒子間の接触点までの移動に不
充分な表面張力を有するゼラチン被膜を生じる。
して、被膜をゲル化させ、状態調節して、被膜の総水分
含量を約７０〜約８５重量％に調節する。環境に依存し
て、状態調節は乾燥によって（通常の状態）、又はミッ
クスの所望の水分含量を得るために必要であるように、
追加の水の添加によって実施することができる。指定し
た水分含量において、被覆砂粒子のスラリーは通常の中
子取り吹き込み方法によってパターン型に導入するため
に良好な流動性を有する。プロセスのこの段階におい
て、あまりに多い水（すなわち、約８５％より多い）
は、パターン型に導入するために不良な流動性と取り扱
い特性を有する重い砂と、経済的に除去するには多すぎ
る水とをもたらす。あまりに少ない水（すなわち、約７
０％未満）は、型内での加熱時に、あまりに粘着性であ
り、少量のゼラチンによって最強の型部材を製造するた
めに必要であるような、粒子間の接触点までの移動に不
充分な表面張力を有するゼラチン被膜を生じる。
【００１９】次いで、適当に状態調節した材料をパター
ン型に実質的な周囲温度において吹き込む。パターン型
への周囲温度充填は（１）状態調節済み材料が早期に乾
燥する可能性を減じて、（２）追加費用を要するエネル
ギー及び装置の必要性を除去する。この前者に関して
は、ゲル被覆砂の早期乾燥はこの砂を粘着性にさせ、パ
ターン型充填に用いる装置のそれによる閉塞の可能性を
高める。さらに重要には、約７０％未満の水分の砂の乾
燥は、あまりに粘着性で、パターン型内で砂を加熱した
ときに粒子間接触点まで移動することができない被膜を
生じる。型成形材料を導入する前にパターン型を約８０
℃〜約１２０℃の温度に予熱することが好ましい。型の
予熱は型部材の製造を完成するまでに必要な時間を短縮
する。パターン型では、状態調節済み砂を約８０℃〜約
１２０℃の温度に約１５〜１２０秒間加熱して、各砂粒
子上のゲルを液化させ、隣接する砂粒子間の接触点まで
移動させ、そこで濃縮させ、他の砂粒子からそこへ移動
し、そこに蓄積するゼラチンと合体させる。ゼラチン被
膜の移動と、砂粒子間の接触点におけるその濃縮とは、
非常に少量のゼラチンの存在によって達せられる高強度
の原因である。それ故、本発明の方法はゼラチン結合剤
をそれが最も必要とされる箇所において濃縮するので、
非常に丈夫な中子部材の製造のために最少量のゼラチン
を必要とするにすぎない。
ン型に実質的な周囲温度において吹き込む。パターン型
への周囲温度充填は（１）状態調節済み材料が早期に乾
燥する可能性を減じて、（２）追加費用を要するエネル
ギー及び装置の必要性を除去する。この前者に関して
は、ゲル被覆砂の早期乾燥はこの砂を粘着性にさせ、パ
ターン型充填に用いる装置のそれによる閉塞の可能性を
高める。さらに重要には、約７０％未満の水分の砂の乾
燥は、あまりに粘着性で、パターン型内で砂を加熱した
ときに粒子間接触点まで移動することができない被膜を
生じる。型成形材料を導入する前にパターン型を約８０
℃〜約１２０℃の温度に予熱することが好ましい。型の
予熱は型部材の製造を完成するまでに必要な時間を短縮
する。パターン型では、状態調節済み砂を約８０℃〜約
１２０℃の温度に約１５〜１２０秒間加熱して、各砂粒
子上のゲルを液化させ、隣接する砂粒子間の接触点まで
移動させ、そこで濃縮させ、他の砂粒子からそこへ移動
し、そこに蓄積するゼラチンと合体させる。ゼラチン被
膜の移動と、砂粒子間の接触点におけるその濃縮とは、
非常に少量のゼラチンの存在によって達せられる高強度
の原因である。それ故、本発明の方法はゼラチン結合剤
をそれが最も必要とされる箇所において濃縮するので、
非常に丈夫な中子部材の製造のために最少量のゼラチン
を必要とするにすぎない。
【００２０】ゼラチンが粒子間接触点に移動し、そこで
合体した後に、砂を乾燥させて、合体ゲルを約１５重量
％以下の総水分レベルまでに脱水させる。これは型部材
を充分に硬化させるので、型部材は金属の取り扱い及び
鋳造のために充分に丈夫である。乾燥は、乾燥した圧縮
空気を湿った砂床に約１５〜約７０ ｌｂ／ｉｎ2の圧
力において約１５〜約１２０秒間通すことによって実施
することが好ましい。乾燥工程中に、接触点において合
体したゼラチンは物理的にゾルからゲルに変換し、最終
的に、約６０％〜約８５％の結晶化度を有する半結晶質
固体に変換する。型製造材料がこのように乾燥し、再結
晶した後に、これを型から取り出す、これは使用に適す
る。
合体した後に、砂を乾燥させて、合体ゲルを約１５重量
％以下の総水分レベルまでに脱水させる。これは型部材
を充分に硬化させるので、型部材は金属の取り扱い及び
鋳造のために充分に丈夫である。乾燥は、乾燥した圧縮
空気を湿った砂床に約１５〜約７０ ｌｂ／ｉｎ2の圧
力において約１５〜約１２０秒間通すことによって実施
することが好ましい。乾燥工程中に、接触点において合
体したゼラチンは物理的にゾルからゲルに変換し、最終
的に、約６０％〜約８５％の結晶化度を有する半結晶質
固体に変換する。型製造材料がこのように乾燥し、再結
晶した後に、これを型から取り出す、これは使用に適す
る。
【００２１】図１は破砕した型部材のＳＥＭ顕微鏡写真
であり、砂粒子２と、砂の隣接粒子（図示せず）に結合
した硬化ゼラチンの破砕した塊４とを示す。図２は図１
の塊４の拡大ＳＥＭ顕微鏡写真であり、この部位におけ
るゼラチンの濃縮を示す。図３は幾つかの砂粒子２と、
砂粒子を一緒に保持する硬化ゼラチンの完全な塊６とを
示す。図４は砂粒子２と、それらの間のゼラチン結合８
とを示す、砂中子部材の他のＳＥＭ顕微鏡写真である。
この顕微鏡写真は、隣接粒子を一緒に結合させるために
役立つゼラチンフィラメント１０の形成を示す。
であり、砂粒子２と、砂の隣接粒子（図示せず）に結合
した硬化ゼラチンの破砕した塊４とを示す。図２は図１
の塊４の拡大ＳＥＭ顕微鏡写真であり、この部位におけ
るゼラチンの濃縮を示す。図３は幾つかの砂粒子２と、
砂粒子を一緒に保持する硬化ゼラチンの完全な塊６とを
示す。図４は砂粒子２と、それらの間のゼラチン結合８
とを示す、砂中子部材の他のＳＥＭ顕微鏡写真である。
この顕微鏡写真は、隣接粒子を一緒に結合させるために
役立つゼラチンフィラメント１０の形成を示す。
【００２２】場合によっては、上記乾燥プロセスから得
られるよりも硬質で／丈夫な型部材を有することが望ま
しい。型部材を約１０重量％未満の水分含量までさらに
脱水させて、ゼラチンをより高度に結晶化させることに
よって、型部材に付加的な強度／硬度を与えることがで
きる。このような再乾燥は、中子部材をパターン型から
取り出した後に、ベーキングすることによって便利に行
われる（型内で付加的な乾燥を実施することもでき
る）。このようなベーキングは、約２０ＭＨｚにおける
高周波（ＲＦ）炉内で中子部材を約１００℃の温度に約
３０〜１２０秒間（型部材のサイズに依存する）加熱す
ることによって、実施することができる。或いは、中子
部材をさらに乾燥させ、乾燥した強制通風によって又は
約１キロワット／ｌｂ（中子部材）の出力レベルにおい
て約２〜約５分間の２４５０ＭＨｚにおけるマイクロ波
処理によって結晶化させることができる。図５は、種々
な成形後乾燥／加熱条件下で、１重量％ゼラチン結合剤
を有するＫｙａｓｉｌｌR砂（Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔに
よって販売されるジルコン砂ミックス）を含む中子によ
って達せられる強度改良を示す。左手の３本の柱は型部
材をパターン型から取り出した直後に型部材を加熱する
結果を示す。柱（Ａ）は未処理サンプル（すなわち、成
形したまま）の強度である。柱（Ｂ）は柱（Ａ）の製造
に用いたと同様なサンプルであるが、この場合には、サ
ンプルをＲＦ炉において１分間加熱した、また柱（Ｃ）
は対流炉内で９３℃において２４時間加熱した同様なサ
ンプルである。右手の３本の柱は型部材をパターン型か
ら取り出し、試験まで室温及び７０％相対湿度において
４８時間放置した後に型部材を加熱する結果を示す。柱
（Ｄ）は加熱しないが、パターン型から取り出してから
４８時間乾燥させた型部材の強度である。柱（Ｅ）サン
プルはＲＦ炉において１分間加熱した、また柱（Ｆ）サ
ンプルは対流炉内で９３℃において２４時間加熱した。
対流炉内での２４時間の乾燥（すなわち、サンプルＦ）
はごく軽度の強度改良を生じたにすぎなかった。ＲＦ炉
乾燥が成形したままのサンプル（Ｂ）と４８時間−７０
％ＲＨ処理サンプル（Ｅ）の両方の強度を有意に改良す
ることに注目することは重要である。これに関して、Ｒ
Ｆ加熱がゼラチンの温度をゼラチンの熱架橋を生じ、さ
らに強度改良を高める９３゜Ｆ（３３．９℃）よりも非
常に高く、上昇させることが考えられる。マイクロ波加
熱は、同じ理由から、ＲＦと同じ効果を生じると考えら
れる。
られるよりも硬質で／丈夫な型部材を有することが望ま
しい。型部材を約１０重量％未満の水分含量までさらに
脱水させて、ゼラチンをより高度に結晶化させることに
よって、型部材に付加的な強度／硬度を与えることがで
きる。このような再乾燥は、中子部材をパターン型から
取り出した後に、ベーキングすることによって便利に行
われる（型内で付加的な乾燥を実施することもでき
る）。このようなベーキングは、約２０ＭＨｚにおける
高周波（ＲＦ）炉内で中子部材を約１００℃の温度に約
３０〜１２０秒間（型部材のサイズに依存する）加熱す
ることによって、実施することができる。或いは、中子
部材をさらに乾燥させ、乾燥した強制通風によって又は
約１キロワット／ｌｂ（中子部材）の出力レベルにおい
て約２〜約５分間の２４５０ＭＨｚにおけるマイクロ波
処理によって結晶化させることができる。図５は、種々
な成形後乾燥／加熱条件下で、１重量％ゼラチン結合剤
を有するＫｙａｓｉｌｌR砂（Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔに
よって販売されるジルコン砂ミックス）を含む中子によ
って達せられる強度改良を示す。左手の３本の柱は型部
材をパターン型から取り出した直後に型部材を加熱する
結果を示す。柱（Ａ）は未処理サンプル（すなわち、成
形したまま）の強度である。柱（Ｂ）は柱（Ａ）の製造
に用いたと同様なサンプルであるが、この場合には、サ
ンプルをＲＦ炉において１分間加熱した、また柱（Ｃ）
は対流炉内で９３℃において２４時間加熱した同様なサ
ンプルである。右手の３本の柱は型部材をパターン型か
ら取り出し、試験まで室温及び７０％相対湿度において
４８時間放置した後に型部材を加熱する結果を示す。柱
（Ｄ）は加熱しないが、パターン型から取り出してから
４８時間乾燥させた型部材の強度である。柱（Ｅ）サン
プルはＲＦ炉において１分間加熱した、また柱（Ｆ）サ
ンプルは対流炉内で９３℃において２４時間加熱した。
対流炉内での２４時間の乾燥（すなわち、サンプルＦ）
はごく軽度の強度改良を生じたにすぎなかった。ＲＦ炉
乾燥が成形したままのサンプル（Ｂ）と４８時間−７０
％ＲＨ処理サンプル（Ｅ）の両方の強度を有意に改良す
ることに注目することは重要である。これに関して、Ｒ
Ｆ加熱がゼラチンの温度をゼラチンの熱架橋を生じ、さ
らに強度改良を高める９３゜Ｆ（３３．９℃）よりも非
常に高く、上昇させることが考えられる。マイクロ波加
熱は、同じ理由から、ＲＦと同じ効果を生じると考えら
れる。
【００２３】パターン型から取り出した後に、又は用い
た場合の後ベーキング処理後に、必要に応じて、型部材
をさらに処理することができる。例えば、当業者に周知
であるように、部材を耐火性物質で被覆して、その性能
を改良することができる。さらに、大気中の湿度が部材
を劣化させることを防止するために、例えばポリ（β−
ヒドロキシアルキノエート）又はキトサン等のような、
非水溶性で、好ましくは生分解性のポリマーで部材を被
覆して、部材の保存寿命を改良することができる。
た場合の後ベーキング処理後に、必要に応じて、型部材
をさらに処理することができる。例えば、当業者に周知
であるように、部材を耐火性物質で被覆して、その性能
を改良することができる。さらに、大気中の湿度が部材
を劣化させることを防止するために、例えばポリ（β−
ヒドロキシアルキノエート）又はキトサン等のような、
非水溶性で、好ましくは生分解性のポリマーで部材を被
覆して、部材の保存寿命を改良することができる。
【００２４】約７５ブルームグラム未満のブルーム等級
を有するゼラチンは、有効ではあるが、供給において制
限され、無益である。約１７５ブルームグラムより大き
いブルーム等級を有するゼラチンは、特に寒い天候では
しばしばあまりにも剛性になり、良好に機能することが
できない型成形材料を生じる。約７５〜約１５０ブルー
ムグラムのブルーム等級範囲内のゼラチンは、低い溶融
物温度条件下でも容易に分解し、しかも充分に丈夫な型
部材を形成する、最も経済的で、最良の全天候型ゼラチ
ンであると思われる。
を有するゼラチンは、有効ではあるが、供給において制
限され、無益である。約１７５ブルームグラムより大き
いブルーム等級を有するゼラチンは、特に寒い天候では
しばしばあまりにも剛性になり、良好に機能することが
できない型成形材料を生じる。約７５〜約１５０ブルー
ムグラムのブルーム等級範囲内のゼラチンは、低い溶融
物温度条件下でも容易に分解し、しかも充分に丈夫な型
部材を形成する、最も経済的で、最良の全天候型ゼラチ
ンであると思われる。
【００２５】本発明によって製造される型部材の特別な
利点は、何らかの理由で型にひびが入った場合に（例え
ば、亀裂生成又は破壊）、型を適当な粒度に簡単に再粉
砕して、他の型部材の製造に再使用するために上述のよ
うに再水和することができる。
利点は、何らかの理由で型にひびが入った場合に（例え
ば、亀裂生成又は破壊）、型を適当な粒度に簡単に再粉
砕して、他の型部材の製造に再使用するために上述のよ
うに再水和することができる。
【００２６】幾つかの代替え処理手段が本発明の意図(i
ntent)の範囲内で可能である。例えば、パターン型の外
部で砂、水及びゼラチンを混合する代わりに、型に乾燥
した、未被覆砂を充填し、型内の砂に高温の希薄なゼラ
チン溶液を大量に注ぐことによって、パターン型内で混
合を実施することもできる。過剰な溶液は排出させて、
湿った砂を流動空気によって脱水させ、ゼラチンを必要
な水分含量までに調節する。さらに、ゲル被覆砂をパタ
ーン型自体の中で状態調節することができる。これに関
して、低温であるがまだ状態調節されないゲル被覆砂を
型に吹き込み、次に、乾燥した又は湿った空気を、必要
に応じて、パターン型内に存在する砂に通して、水分含
量を加熱時の粒子間接触点までのゼラチン移動を保証す
るために必要なレベルに水分含量を調節する。最後に、
パターン型内での被覆砂の乾燥は加熱、凍結乾燥又は真
空乾燥によっ選択的に実施することができる。
ntent)の範囲内で可能である。例えば、パターン型の外
部で砂、水及びゼラチンを混合する代わりに、型に乾燥
した、未被覆砂を充填し、型内の砂に高温の希薄なゼラ
チン溶液を大量に注ぐことによって、パターン型内で混
合を実施することもできる。過剰な溶液は排出させて、
湿った砂を流動空気によって脱水させ、ゼラチンを必要
な水分含量までに調節する。さらに、ゲル被覆砂をパタ
ーン型自体の中で状態調節することができる。これに関
して、低温であるがまだ状態調節されないゲル被覆砂を
型に吹き込み、次に、乾燥した又は湿った空気を、必要
に応じて、パターン型内に存在する砂に通して、水分含
量を加熱時の粒子間接触点までのゼラチン移動を保証す
るために必要なレベルに水分含量を調節する。最後に、
パターン型内での被覆砂の乾燥は加熱、凍結乾燥又は真
空乾燥によっ選択的に実施することができる。
【００２７】さらに他の代替え実施態様では、被覆砂を
乾燥させ、状態調節工程まで保存する。これに関して、
被覆砂の提供者は砂を簡単にゼラチンで被覆して、周囲
と実質的な平衡に又はそれ以下に達するまで乾燥させ、
ユーザー（すなわち、中子製造者）への輸送のために包
装する。ユーザーは次に被覆砂を簡単に再湿潤させ、
“状態調節”工程から開始する、本発明の方法を再開す
る。このように製造された被覆砂は約１７５未満ブルー
ムグラムのブルーム等級を有するゼラチンから本質的に
成る被膜をその上部にそれぞれ有する多数の砂粒子を含
み、この被膜は被覆砂の約０．５〜約２．０重量％を占
める。好ましくは、材料が約７５〜１５０ブルームグラ
ムのブルーム等級を有するゼラチンを含み、被膜が被覆
砂の約０．５〜約１．６重量％を占める。
乾燥させ、状態調節工程まで保存する。これに関して、
被覆砂の提供者は砂を簡単にゼラチンで被覆して、周囲
と実質的な平衡に又はそれ以下に達するまで乾燥させ、
ユーザー（すなわち、中子製造者）への輸送のために包
装する。ユーザーは次に被覆砂を簡単に再湿潤させ、
“状態調節”工程から開始する、本発明の方法を再開す
る。このように製造された被覆砂は約１７５未満ブルー
ムグラムのブルーム等級を有するゼラチンから本質的に
成る被膜をその上部にそれぞれ有する多数の砂粒子を含
み、この被膜は被覆砂の約０．５〜約２．０重量％を占
める。好ましくは、材料が約７５〜１５０ブルームグラ
ムのブルーム等級を有するゼラチンを含み、被膜が被覆
砂の約０．５〜約１．６重量％を占める。
【００２８】本発明を主としてその特定の実施態様に関
して説明したが、本発明はこれらに限定されることを意
図せず、特許請求の範囲に述べる範囲にのみ限定される
ことを意図する。
して説明したが、本発明はこれらに限定されることを意
図せず、特許請求の範囲に述べる範囲にのみ限定される
ことを意図する。
【図１】本発明による、粒子間接触点において濃縮した
ゼラチンによって共に結合した砂粒子の粒子構造を示す
顕微鏡写真。
ゼラチンによって共に結合した砂粒子の粒子構造を示す
顕微鏡写真。
【図２】本発明による、粒子間接触点において濃縮した
ゼラチンによって共に結合した砂粒子の粒子構造を示す
顕微鏡写真。
ゼラチンによって共に結合した砂粒子の粒子構造を示す
顕微鏡写真。
【図３】本発明による、粒子間接触点において濃縮した
ゼラチンによって共に結合した砂粒子の粒子構造を示す
顕微鏡写真。
ゼラチンによって共に結合した砂粒子の粒子構造を示す
顕微鏡写真。
【図４】本発明による、粒子間接触点において濃縮した
ゼラチンによって共に結合した砂粒子の粒子構造を示す
顕微鏡写真。
ゼラチンによって共に結合した砂粒子の粒子構造を示す
顕微鏡写真。
【図５】試験結果を表す柱状グラフ。
【符号の説明】 ２． 砂粒子 ４． 硬化したゼラチンの破砕した塊 ６． 硬化したゼラチンの完全な塊
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２２Ｃ 9/12 Ｂ２２Ｃ 9/12 Ｈ (72)発明者 ウィリアム・トーマス・ホワイテッド アメリカ合衆国ミシガン州48602，サジナ ウ，サウス・オークリー 722 (72)発明者 マーク・アレン・ダッテ アメリカ合衆国ミシガン州48611，オーバ ーン，ガーフィールド・ロード 2240 (72)発明者 リチャード・マイケル・シュレック アメリカ合衆国ミシガン州48304，ブルー ムフィールド・ヒルズ，ノースオーバー・ ドライブ 1231
Claims (40)
- 【請求項１】 硬化可能な型成形材料のバッチを用意
し、前記材料を造形して型部材を形成するために前記材
料を適当なパターン型に導入し、前記パターン型におい
て前記材料を硬化させ、硬化した材料を前記パターン型
から取り出す主要な工程を含む、その型に接触させて溶
融金属の鋳造品を成形するための型部材の製造方法であ
って、 （ａ）前記型成形材料が最初に砂と、前記砂を結合させ
て、強力な剛性塊状物を形成するために充分なゼラチン
と、加熱時に前記ゼラチンの水性ゾルを形成するために
充分な水とを含み、前記ゼラチンは約１７５ブルームグ
ラム未満のブルーム等級を有すること； （ｂ）前記ゾルを形成して、前記ゾルを砂粒子に塗布す
るために充分な時間かつ充分な温度において、前記材料
を混合すること； （ｃ）被覆砂粒子を約周囲温度に冷却すること； （ｄ）被覆砂粒子を状態調節して、約７０〜約８５重量
％の水分を含むゲル被膜を形成するように、その水分含
量を調節すること； （ｅ）状態調節済み粒子を前記パターン型において、
（１）前記ゲル被膜を液化し、隣接する前記粒子間の接
触点まで移動させ、この接触点において濃縮させて、
（２）前記接触点において蓄積した液化ゲルと合体させ
るために充分に加熱すること；及び （ｆ）液化ゲルを前記パターン型において乾燥させて、
前記ゲルを結晶化させ、前記物質を充分に硬化させて、
前記型部材を成形することを含む改良方法。 - 【請求項２】 最初に、前記ゼラチンが前記型成形材料
の約０．５〜約１．６重量％をなし、前記水分が前記型
成形材料の約２〜約３重量％をなす請求項１記載の方
法。 - 【請求項３】 前記材料を前記パターン型の外側で約８
５℃〜約１０２℃の温度において混合する請求項１記載
の方法。 - 【請求項４】 前記砂を、混合前に、ほぼ前記温度まで
に予熱する請求項３記載の方法。 - 【請求項５】 前記初期水分を、混合前に、少なくとも
約８５℃に予熱する請求項４記載の方法。 - 【請求項６】 ゼラチン被覆粒子を状態調節してから、
前記パターン型に導入する請求項２記載の方法。 - 【請求項７】 ゾル被覆粒子を乾燥させ、前記粒子の状
態調節まで、保存する請求項１記載の方法。 - 【請求項８】 状態調節済み粒子を前記パターン型に実
質的に周囲温度において導入する請求項６記載の方法。 - 【請求項９】 状態調節済み粒子を前記パターン型に導
入する前に、前記パターン型を約８０℃〜約１２０℃の
温度に予熱する請求項８記載の方法。 - 【請求項１０】 前記接触点において濃縮した液化ゲル
を前記パターン型において前記粒子中に乾燥用ガスを通
すことによって乾燥させる請求項１記載の方法。 - 【請求項１１】 前記接触点において濃縮した液化ゲル
を前記パターン型において前記粒子を真空にさらすこと
によって乾燥させる請求項１記載の方法。 - 【請求項１２】 前記接触点において濃縮した液化ゲル
を前記パターン型において凍結乾燥させる請求項１記載
の方法。 - 【請求項１３】 約１５重量％未満の水分含量を有する
半結晶質ゼラチン結合剤を形成するように液化ゲルを脱
水させるために、前記乾燥が充分である請求項１記載の
方法。 - 【請求項１４】 前記パターン型での前記乾燥後に、前
記物質を約１０重量％未満の水分含量にまでさらに脱水
させる請求項１３記載の方法。 - 【請求項１５】 前記状態調節済み粒子を前記パターン
型に吹き込む請求項８記載の方法。 - 【請求項１６】 前記ゼラチンが約７５〜１５０のブル
ームグラムのブルーム等級を有する請求項１記載の方
法。 - 【請求項１７】 下記工程： （ａ）多数の砂粒子に８５℃〜約１０２℃の温度におい
てゼラチンの水性ゾルを塗布する工程、前記ゼラチンは
被覆粒子の約０．５〜約１．６重量％をなし、約１７５
ブルームグラム未満のブルーム等級を有するゼラチンか
ら本質的に成る； （ｂ）ゾル被覆粒子をほぼ周囲温度に冷却して、前記粒
子上にゲル被膜を形成する工程； （ｃ）粒子上の被膜の水分含量を約７０〜約８５重量％
の水分に調節することによって、被覆粒子を状態調節す
る工程； （ｄ）状態調節済み粒子をほぼ周囲温度においてパター
ン型に導入して、前記粒子を型部材の形状に造形する工
程； （ｅ）状態調節済み粒子を前記パターン型において、前
記ゲル被膜を液化させ、隣接する前記粒子間の接触点ま
で移動させ、前記接触点において濃縮させ、前記接触点
に蓄積される他の液化ゲルと合体させるために充分に加
熱する工程；及び （ｆ）液化ゲルを前記パターン型において乾燥させて、
前記接触点において前記合体液化ゲルを結晶化させ、充
分に硬化させる工程を含む型部材の製造方法。 - 【請求項１８】 前記動物ゼラチンが約６５〜約１５０
のブルーム範囲内である請求項１７記載の方法。 - 【請求項１９】 状態調節済み粒子を前記パターン型に
導入する前に、前記パターン型を約８０℃〜約１２０℃
の温度に予熱する請求項１７記載の方法。 - 【請求項２０】 前記状態調節済み粒子を前記パターン
型に吹き込む請求項１９記載の方法。 - 【請求項２１】 前記塗布工程が、前記ゼラチンの添加
前に、前記砂粒子をほぼ前記塗布温度に予熱することを
含む請求項１７記載の方法。 - 【請求項２２】 前記塗布工程が前記水分を、前記砂に
加える前に、ほぼ前記塗布温度にまで予熱することを含
む請求項２１記載の方法。 - 【請求項２３】 前記状態調節済み粒子にガスを通し
て、前記パターン型において前記液化ゲルを乾燥させる
工程を含む請求項１７記載の方法。 - 【請求項２４】 前記ガスが空気である請求項２３記載
の方法。 - 【請求項２５】 前記パターン型において前記粒子を真
空にさらすことによって、液化ゲルを乾燥させる請求項
１７記載の方法。 - 【請求項２６】 前記パターン型において液化ゲルを凍
結乾燥させる請求項１７記載の方法。 - 【請求項２７】 約１５重量％未満の水分含量までに、
液化ゲルを脱水させるために、前記乾燥が充分である請
求項１７記載の方法。 - 【請求項２８】 前記パターン型での前記乾燥後に、前
記物質を約１０重量％未満の水分含量にまでさらに脱水
させる請求項２７記載の方法。 - 【請求項２９】 前記物質を前記パターン型の外部でベ
ーキングすることによって、前記再乾燥を実施して、前
記結合剤をさらに硬化させる請求項２８記載の方法。 - 【請求項３０】 前記ベーキングを周囲圧力下、少なく
とも約９３℃の温度において実施する請求項２８記載の
方法。 - 【請求項３１】 前記ゼラチンが少なくとも約６５ブル
ームグラムのブルーム等級を有する請求項１記載の方
法。 - 【請求項３２】 前記ゼラチンが約７５〜約１５０ブル
ームグラムのブルーム等級を有する請求項３１記載の方
法。 - 【請求項３３】 １７５未満ブルームグラムのブルーム
等級を有するゼラチンから成る群から選択されるゼラチ
ンから本質的に成る結合剤のフィルムによってそれぞれ
被覆された砂粒子を含む、砂型部材の形成に適した鋳物
砂。 - 【請求項３４】 前記ゼラチンが少なくとも約６５ブル
ームグラムのブルーム等級を有する請求項３３記載の鋳
物砂。 - 【請求項３５】 前記ゼラチンが約７５〜約１５０ブル
ームグラムのブルーム等級を有するゼラチン群から選択
される請求項３４記載の鋳物砂。 - 【請求項３６】 隣接する前記粒子間の接触点において
濃縮され、１７５未満ブルームグラムのブルーム等級を
有するゼラチンから成る群から選択されるゼラチンから
本質的に成る結合剤によって、それぞれ隣接粒子に結合
した、多数の砂粒子を含む鋳型部材であって、前記結合
剤が前記部材の約０．５〜約１．６重量％をなす鋳型部
材。 - 【請求項３７】 前記ゼラチンが少なくとも約６５ブル
ームグラムのブルーム等級を有する請求項３６記載の鋳
型部材。 - 【請求項３８】 前記ゼラチンが約７５〜約１５０ブル
ームグラムのブルーム等級を有するゼラチン群から選択
される請求項３７記載の鋳型部材。 - 【請求項３９】 １７５未満ブルームグラムのブルーム
等級を有するゼラチンから本質的に成る被膜をそれぞ
れ、その上に有する多数の砂粒子を含む型製造砂であっ
て、前記被膜が被覆砂の約０．５〜約２．０重量％をな
す型製造砂。 - 【請求項４０】 前記ゼラチンが約７５〜約１５０ブル
ームグラムのブルーム等級を有する請求項３９記載の粒
子。
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