WO2006123695A1

WO2006123695A1 - 成形体

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Publication number: WO2006123695A1
Application number: PCT/JP2006/309822
Authority: WO
Inventors: Masayuki Osaki
Original assignee: Kao Corporation
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2006-05-17
Publication date: 2006-11-23
Also published as: KR20080010258A; US20090308557A1; JP2006346747A; JP4675276B2; EP1757383B1; EP1757383A1; US20080026093A1; KR101270523B1; US7651592B2; EP1757383A4; ES2404702T3

Abstract

　本発明の成形体は、無機粉体を主成分とし、無機繊維、有機繊維、熱硬化性樹脂及び熱膨張性粒子を含有している。前記熱膨張性粒子を、前記無機粉体、前記無機繊維、前記有機繊維、前記熱硬化性樹脂、及び前記熱膨張性粒子の総質量に対し、０．５～１０質量％含有することが好ましい。前記無機粉体、前記無機繊維、前記有機繊維、及び前記熱硬化性樹脂が、それぞれ黒鉛、炭素繊維、パルプ繊維、及びフェノール樹脂であることが好ましい。

Description

明細書

成形体

技術分野

[0001] 本発明は、無機粉体を主成分とする成形体及びその製造方法に関わり、特に、铸物製造用の铸型又は構造体 (以下、铸型等ともいう。 )に好適な成形体及びその製造方法に関する。

背景技術

[0002] 一般的な铸物の製造方法においては、木型や金型等に基づいて内部にキヤビティを有する铸型を铸物砂で形成し、該キヤビティに溶湯を供給し、冷却後に铸型から铸物を取り出している。

[0003] ところで、木型や金型の製造は、加工に熟練を要し、高価な設備も必要であり、高価で重量がかさむ等の欠点と共に廃棄処理の問題も生じ、量産の铸物の他には不向きであった。また、铸物砂を用いた砂型は、通常の砂にバインダーを添加した铸砂を硬化させて賦形しているので、砂を再利用する場合には再生処理が必要となるが、この再生処理の際にダストなどの廃棄物が発生する問題も生じている。

[0004] 斯カる課題を解決する手段として、出願人は、下記特許文献 1に記載の技術を提案している。この技術は、铸造に用いる铸型等を、有機繊維、無機繊維及び熱硬化性榭脂を含む成形体で構成したものである。この技術による成形体は、従来の铸砂を用いた铸型等に比べ、薄肉 '軽量で加工性に優れている。また上述の廃棄物が発生する問題もない。しかし、铸物によっては、複雑な形状で細部にわたって精度が要求される場合があり、斯カる铸物の铸造にも適用できる成形体が望まれていた。

[0005] 特許文献 1 :特開 2004— 181472号公報

発明の開示

[0006] 従って、本発明の目的は、上記課題に鑑みてなされたものであり、複雑でしかも細部にわたつて精度よく賦形が可能な成形体及びその製造方法を提供することにある。

[0007] 本発明は、無機粉体を主成分とし、無機繊維、有機繊維、熱硬化性榭脂及び熱膨張性粒子を含有する成形体であって、前記熱膨張性粒子を、前記無機粉体、前記無機繊維、前記有機繊維、前記熱硬化性榭脂及び前記熱膨張性粒子の総質量に対し、 0. 5〜10質量％含有する成形体を提供することにより、前記目的を達成したものである。

[0008] また、本発明は、上記本発明の成形体の製造方法であって、前記無機粉体、前記無機繊維、前記有機繊維、前記熱硬化性榭脂及び前記熱膨張性粒子を分散媒に分散させて原料スラリーを調製した後、該原料スラリーから湿潤状態の抄造体を抄造し、該抄造体を成形型内で加熱して前記熱膨張性粒子を膨張させつつ乾燥成形する成形体の製造方法を提供するものである。

図面の簡単な説明

[0009] [図 1]図 1は、本発明の成形体の製造方法を実施するための製造装置の一実施形態を模式的に示す部分断面図である。

[図 2]図 2は、本発明の抄造型の一実施形態を模式的に示す一部を破断視した斜視図である。

[図 3]図 3は、同製造装置の乾燥成形手段の備える雄型を模式的に示す斜視図である。

[図 4]図 4は、本発明の成形体の製造方法の一実施形態における抄造工程を模式的に示す図である。

[図 5]図 5は、本発明の成形体の製造方法の一実施形態における抄造工程終了後における抄造体の移行工程を模式的に示す図である。

[図 6]図 6は、本発明の成形体の製造方法の一実施形態における乾燥成形工程を模式的に示す図である。

[図 7]図 7は、本発明の成形体の製造方法の一実施形態における乾燥成形工程終了後の脱型状態を模式的に示す図である。

[図 8]図 8は、本発明の成形体の製造方法で抄造される抄造体の一例を示す斜視図である。

[図 9]図 9は、本発明の成形体の一実施形態の乾燥成形後における角部の拡大断面図である。

[図 10(a)]図 10 (a)は、本発明の成形体の製造方法で製造される成形体の一例を示す図であり、二つの成形体を突き合わせている状態を示す図である。

[図 10(b)]図 10 (b)は、本発明の成形体の製造方法で製造される成形体の一例を示す図であり、突き合わされた成形体の角部どうしの拡大図である。

発明を実施するための最良の形態

[0010] 以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき説明する。

[0011] まず、本発明の成形体を铸型等に適用した実施形態に基づいて説明する。

本実施形態の成形体は、無機粉体を主成分とし、無機繊維、有機繊維、熱硬化性榭脂及び熱膨張性粒子を含有している。本明細書において、無機粉体を主成分とするとは、成形体に含まれる全成分中で無機粉体が、質量比率で最も多いことをいう。

[0012] 本実施形態の成形体は、前記無機粉体、無機繊維、有機繊維、熱硬化性榭脂及び熱膨張性粒子の総質量に対し、熱膨張性粒子を 0. 5〜10% (質量％)含んでいること力 S好ましく、 2〜8% (質量％)含んでいることがより好ましい。熱膨張性粒子を斯かる範囲で含んでいると膨張による成形精度への悪影響を抑えた上で添加効果が十分に得られる。従って、抄造型の形状が細部にわたって忠実に成形体に転写することができる。また、抄造型が複雑な形状であっても、細部にわたり精度良く割れや裂けを成形体に発生することなく抄造が可能となる。これは熱膨張性粒子が膨張することにより、抄造原料を抄造型の隅々まで押し広げていく為である。また、大量の熱膨張性粒子を含まない為、過膨張を防ぐことができ、余分な冷却時間を必要としない為、高い生産性を維持することができる。

[0013] 本実施形態の成形体は、熱により膨張し、かつ膨張前の平均直径が好ましくは 5〜8 0 m、より好ましくは 20〜50 mである前記熱膨張性粒子を含んでいる。熱膨張性粒子の膨張が斯カる範囲であると膨張による成形精度への悪影響を抑えた上で添加効果が十分に得ることができる。

[0014] 本実施形態の成形体は、前記無機粉体、無機繊維、有機繊維、熱硬化性榭脂及び熱膨張性粒子の総質量に対し、各成分の配合比 (質量比率)は、無機粉体 Z無機繊維 Z有機繊維 Z熱硬化性榭脂 Z熱膨張性粒子 = 70〜80Z2〜6Z2〜： L0Z8〜1 6/0. 5〜 10 (質量比率）が好ましぐ 70〜80Z2〜8Z2〜6Z10〜14Z2〜8 (質量比率）がより好ましい。 (ただし上記質量比率の合計は 100である。 )

無機粉体の配合が斯カる範囲であると、铸込み時での形状保持性、成形品の表面性が良好となり、また成形後の離型性も好適となる。また、熱膨張性粒子の膨張力と無機粉体の配合による相乗効果により無機繊維、有機繊維等の各成分が適度に移動しやすくなつて、成形型の形状が成形体に忠実に転写されやすくなる。

無機繊維の配合比が斯カゝる範囲であると、成形性、铸込み時の形状保持性が良好である。有機繊維の配合比が斯カる範囲であると成形性が良好で、铸込み時のガス発生量、揚がりからの炎に吹き出しを抑えることができる。熱硬化性榭脂の配合比が斯かる範囲であると、铸型の成形性、铸込み後の形状保持性、表面平滑性が良好である。

[0015] 前記無機粉体としては、板状黒鉛 (鱗状黒鉛)、土状黒鉛等の黒鉛、黒曜石、雲母、ムライト、シリカ、マグネシア等が挙げられる。無機粉体は、これらを単独で又はニ以上を選択して用いることができる。成形性、コストの点力も黒鉛、特に、板状黒鉛 (鱗状黒鉛)を用いることが好まし、。

[0016] 前記無機繊維は、主として成形体の骨格をなし、例えば、铸造時の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。前記無機繊維としては、炭素繊維、ロックウール等の人造鉱物繊維、セラミック繊維、天然鉱物繊維が挙げられ、それらが単独で又は二以上を選択して用いることができる。これらの中でも、前記熱硬化性榭脂の炭化に伴う収縮を効果的に抑える点力高温でも高強度を有するピッチ系やポリアクリロ-トリル (PAN)系の炭素繊維を用いることが好ましぐ特に PAN系の炭素繊維が好ましい。

[0017] 前記無機繊維は、铸型等を抄造して脱水する場合の脱水性、铸型等の成形性、均一性の観点から平均繊維長が 0. 5〜15mm、特に l〜8mmであるものが好ましい。

[0018] 前記有機繊維には、紙繊維 (パルプ繊維）、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)等が挙げられる。有機繊維は、単独で又は二種以上を選択して用いることができる。成形性、乾燥後の強度、コストの点から、紙繊維が好ましい。

[0019] 前記紙繊維としては、木材パルプ、コットンパルプ、リンターパルプ、竹やわらその他の非木材パルプが挙げられる。紙繊維は、これらのバージンパルプ若しくは古紙パルプを単独で又は二種以上を選択して用いることができる。紙繊維は、入手の容易性、環境保護、製造費用の低減等の点から、特に古紙パルプが好ましい。

[0020] 前記有機繊維は、成形体の成形性、表面平滑性、耐衝撃性を考慮すると、平均繊維長が 0. 8〜2. Omm、特に 0. 9〜1. 8mmであるものが好ましい。

[0021] 前記熱硬化性榭脂は、成形体の常温強度及び熱間強度を維持させると共に、成形体の表面性を良好とし、成形体を铸型として用いた場合に铸物の表面粗度を向上させる上で必要な成分である。前記熱硬化性榭脂としては、フエノール榭脂、エポキシ榭脂、フラン榭脂等が挙げられる。これらの中でも、特に、可燃ガスの発生が少なぐ燃焼抑制効果があり、熱分解 (炭化)後における残炭率が 25%以上と高ぐ成形体を铸型に用いた場合に炭化皮膜を形成して良好な铸肌を得ることができる点からフエノ一ル榭脂を用いることが好ましい。フエノール榭脂には、硬化剤を必要とするノボラックフエノール榭脂、硬ィ匕剤の必要なヽレゾールタイプ等のフエノール榭脂が用いられる。ノボラックフエノール榭脂を用いる場合には、硬化剤を要する。該硬化剤は水に溶け易いため、成形体の脱水後にその表面に塗工されるのが好ましい。前記硬化剤には、へキサメチレンテトラミン等を用いることが好ましい。前記熱硬化性榭脂は、単独で又は二種以上を選択して用いることができる。

[0022] 前記熱膨張性粒子としては、熱可塑性榭脂の殻壁に、気化して膨張する膨張剤を内包したマイクロカプセルが好ましい。該マイクロカプセルは、 80〜200°Cで加熱すると、直径が好ましくは 3〜5倍、体積が好ましくは 50〜100倍に膨張し、膨張前の平均粒径が好ましくは 5〜80 μ m、より好ましくは 20〜50 μ mの粒子が好ましい。

[0023] 該マイクロカプセルの殻壁を構成する熱可塑性榭脂としては、ポリスチレン、ポリェチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、アクリロニトリル—塩ィ匕ビユリデン共重合体、エチレン酢酸ビュル共重合体又はこれらの組み合わせが挙げられる。前記殻壁に内包される膨張剤としては、プロパン、ブタン、ペンタン、イソブタン、石油エーテル等の低沸点の有機溶剤が挙げられる。

[0024] 本実施形態の成形体には、前記各成分以外に、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース（CMC)、ポリアミドアミンェピクロルヒドリン榭脂等の紙力強化材、凝集剤、着色剤等の他の成分を適宜の割合で添加することもできる。 [0025] 本実施形態の成形体は、水を含む原料スラリーを用いて製造された場合は、該成形体の使用前 (铸造に供せられる前)の質量含水率は 8%以下が好ましぐ 3%以下がより好ましい。含水率が低いほど、铸造時の熱硬化性榭脂の熱分解 (炭化）に起因するガス発生量を低く抑えることができる。

[0026] 本実施形態の成形体の厚みは、用途に応じて設定される。成形体の厚さは、 0. 2〜 5mmが好ましぐ 0. 7〜1. 5mmがより好ましい。厚みが斯カる範囲であると、前記熱膨張性粒子の膨張の成形性に及ぼす影響を抑えた上で、上記強度を十分に確保でき、铸造時のガスの発生も抑えることができる。

[0027] 次に、本発明の成形体の製造方法をその好ましい実施形態として、上記実施形態の成形体の製造方法に基づ、て説明する。

[0028] 図 1〜図 3は、本発明の成形体の製造方法を実施するための製造装置の一実施形態を模式的に示したものである。これらの図において、符号 1は製造装置を示している。

[0029] 図 1に示すように、製造装置 1は、開口部の周縁部にフランジ部 111を有する半筒状の成形体 11 (図 10参照)を製造するものであり、原料スラリーを供給する原料供給手段 2と、原料供給手段 2から供給される原料スラリーから湿潤状態の抄造体（中間体）を抄造する抄造手段 3と、抄造された抄造体を乾燥成形する乾燥成形手段 4とを備えている。なお、二つの同形の半筒状の成形体 11が合体されてキヤビティが形成される。

[0030] 原料供給手段 2は、注入枠 20と、この注入枠 20を上下動させる上下動機構 21と、注入枠 20内に原料スラリーを供給するスラリー供給管 22とを備えている。スラリー供給管 22にはバルブ 23が配設されている。

[0031] 抄造手段 3は、いわゆる雄型の形態を有する抄造型 30を備えている。抄造型 30は、抄造する抄造体の形状に対応した抄造部 300を有している。抄造部 300には、その表面において開口する気液流通路 301 (図 2参照）が内部に設けられており、この気液流通路 301には吸引ポンプ 302に通じる排出管 303接続されている。排出管 303 にはバルブ 304が配設されている。抄造部 300の表面には抄造ネット 305が配されている。 [0032] 図 1〜図 3に示すように、乾燥成形手段 4は、雌型 40及び雄型 41を備えている。雌型 40及び雄型 41が互いに突き合わせられたとき、これらの型間には、成形する成形体の外形形状に対応した空隙 (クリアランス）が形成される。雌型 40は、得られる成形体 11の外形形状に対応した凹状の成形部 400を有してヽる。雌型 40は前記成形部 400を加熱するヒーター (加熱手段) 401を備えて、る。雌型 40は上下動手段 402によって上下動する。雌型 40には、成形部 400において開口する気液流通路（図示せず）が内部に設けられている。この気液流通路には、吸引ポンプ及びコンプレッサ（ともに図示せず）に通じる流通管 403が接続されている。流通管 403にはバルブ 404 が配設されている。雄型 41は、得られる成形体 11の内面形状に対応した凸状の成形部 410を有している。雄型 41の成形部 410には、その表面において開口する気液流通路 411 (図 3参照）が内部に設けられており、この気液流通路 411には吸引ボンプ 412に通じる排出管 413が接続されている。排出管 413にはバルブ 414が配設されている。図には示していないが、成形部 410の内部には、成形部 410を加熱するヒ一ター (加熱手段）が配されている。成形部 400及び 410の表面は、フッ素榭脂により表面がコーティングされて、ることが望まし!/、。

[0033] 製造装置 1は、前記抄造型 30及び雄型 41をガイド 50に沿って所定位置に移動させる移動手段（図示せず)を備えている。また、製造装置 1は、上記各手段と接続されてこれら各手段を後述するような手順に従って作動させるシーケンサーを備えた制御手段（図示せず)を備えて!/、る。

[0034] 次に、上記製造装置 1を用いた成形体の製造方法を、図 4〜図 10を参照しながら説明する。なお、これらの図中、符号 10は抄造体、 11は成形体を示している。

[0035] 本実施形態の成形体の製造方法は、前記無機粉体、前記無機繊維、前記有機繊維、前記熱硬化性榭脂及び前記熱膨張性粒子を分散媒に分散させて原料スラリーを調製する。原料スラリーには、上述したような製造する成形体に適合するように調製されたものが用いられる。

[0036] 前記分散媒としては、水、白水の他、エタノール、メタノール等の溶剤又はこれらの混合系等が挙げられる。抄造 '脱水成形の安定性、成形体の品質の安定性、費用、取り扱ヽ易さ等の点から特に水が好まし、。 [0037] そして調製した原料スラリーから湿潤状態の抄造体 10 (図 8参照)を抄造する。抄造体 10の抄造工程では、図 4に示したように、上下動機構 21によって注入枠 20が下げられ、バルブ 23が開き、スラリー供給管 22を通じて原料スラリーが注入枠 20内に供給される。原料スラリーの供給量が所定量に達すると、バルブ 23が閉じて原料スラリ一の供給が停止される。そして、バルブ 304が開き、気液流通路 301及び排出管 30 3を介して吸引ポンプ 302によって原料スラリーの液体分が吸引されるとともに、固形分が抄造ネット 305の表面に堆積されて湿潤状態の抄造体 10が形成される。抄造体 10中の液体含有率は、成形体 10のハンドリング性、抄造体 10が雌型 40と雄型 41に挟まれてプレスされる際の繊維の流動による抄造体 10の変形 (プレスによりある程度は変形する方がよい）を考慮すると、成形体 10中の固形分 100質量部に対して液体分を 50〜300質量部とするのが好ましぐ 70〜200質量部とするのがより好ましい。該液体含有率は、吸引ポンプ 302を通じた液体成分の吸引により調整され、所定の液体含有率になったところで吸引が停止される。

[0038] 抄造体 10の抄造が終了すると、図 5に示したように、上下動機構 21によって注入枠 2 0が引き上げられ、前記移動手段によって抄造型 30がガイド 50に沿って雌型 40の下方に移される。このようにして、図 8に示すように、開口部の周縁部にフランジ部 10 1を有し、フランジ部 101と周壁部 102との間に角部 103を有する抄造体 10が抄造される。

[0039] 次に、雌型 40が上下動機構 402によって下げられ、抄造型 30と突き合わされる。そして、雌型 40における流通管 403を通じて抄造体 10が成形面 400側に吸着された後、上下動機構 402によって雌型 40が引き上げられ、抄造型 30から雌型 40に抄造体 10が受け渡される。雌型 40はその後図 6に示す雄型 41との乾燥成形位置に移される。

[0040] 次に、抄造体を成形型内で加熱して前記熱膨張性粒子を膨張させつつ乾燥成形する。乾燥工程では、図 6に示したように、雌型 (成形型) 40が上下動機構 402によって下げられ、所定温度に加熱された雄型 (成形型) 41と突き合わされ、これらの雄雌型の間で抄造体 10がプレス成形される。このとき、前記熱膨張性粒子が膨張されながら乾燥成形が進行し、加熱乾燥が行われた成形体が得られる。前記熱膨張性粒子が膨張されながら乾燥成形が進行する事で、図 9に示したように、成形品の転写性が向上し、成形体 11におけるフランジ部 111と周壁部 112との交点に形成される角部 1 13の頂点が尖鋭となる。また、雌型 (成形型) 40と雄型 (成形型) 41の突き合せだけでは十分なプレス効果が得られにくい成形体 11における壁面部 114、 115等（図 10 (a)参照。 )においても表面の平滑性に優れた成形体を得る事が出来る。

[0041] 雌型 40と雄型 41の温度 (金型温度）は、製造する成形体に応じて適宜設定されるが、抄造体 10の焦げ付き防止等を考慮すると、 100〜250°Cが好ましぐ 120〜200°C 力り好ましい。雌型 40と雄型 41によるプレス成形の圧力は、肉厚部を確実に押し潰すこと等を考慮すると、 0. 2MPa〜10MPaが好ましぐ 0. 5MPa〜5MPaがより好ましい。ただし、プレス成形の圧力は、成形体を構成する材料の種類、強度等で大きく変化することもあり得る。

[0042] 乾燥成形の際は、バルブ 414が開いており、抄造体 10の水分は、気液流通路 411 ( 図 3参照)及び排出管 413を介して吸引ポンプ 412によって吸引されて外部に排出される。その一方で、上下動機構 21によって注入枠 20が下げられ、抄造型 30の抄造部 300が再び注入枠 20に内包される。そして、前記抄造工程と同様にして抄造体が新たに抄造される。

[0043] 乾燥成形工程が終了すると、流通管 403からの吸引が前記コンプレッサによる空気噴射に切り替えられ、図 7に示したように、上下動機構 402によって雌型 40が引き上げられる。そして、吸引ポンプ 412による吸引が停止された後、雄型 41側に残った成形体 11を雄型 41から取り外し、成形体 11の製造を完了する。また、上下動機構 21 によって注入枠 20が引き上げられ、抄造工程を終えた新たな抄造体は、その後加熱工程に移される。本実施形態の製造方法では、このような抄造、乾燥成形の工程が繰り返し行われる。

[0044] このようにして製造された成形体 11は、図 10 (a)に示すように、フランジ部 111同士を対向させて突き合わせた場合に、図 10 (b)に示すように、互いの角部 113の頂点が尖鋭なので、例えば該成形体を 2つ突き合わせて铸物製造用铸型とし、そのキヤビティ内に溶湯を供給して铸物を製造する場合、図 10 (b)から明らかなように、当該角部どうしの突き合わせ部分には実質的に隙間が形成されないので、得られる铸物にバリが生じない。

[0045] 得られた成形体には、必要に応じて、さらに前記熱硬化性榭脂を部分的又は全体に含浸させることができる。この場合には、熱硬化性榭脂を含浸させた後、成形体を所定温度で加熱乾燥し、当該熱硬化性榭脂を熱硬化させ、必要に応じてトリミング、切断加工等を施して最終的な成形体を得る。

[0046] このようにして得られる成形体は、無機粉体を主成分とし、無機繊維、有機繊維、熱硬化性榭脂及び熱膨張性粒子を含有してヽるので、乾燥成形工程にお!ヽて膨張した該熱膨張性粒子が成形体の細部における内部の隙間を充たしており、複雑な形状であってもその細部に亘つて成形精度の高いものである。

[0047] また、上述のように成形性に加え、表面の平滑性に優れ、且つ铸込み時においてもこれを保持できるため、これを用いた铸物の製造方法では、得られる铸物の表面平滑性を高めることができる。特に従来のような塗型剤を施さなくても、铸造後の焼着が大幅に低減できるため、铸物の製造工数低減を図ることができる。

[0048] また、铸込み時にお、ても熱間強度及び形状保持性に優れるため、これを用いた铸物の製造方法では、造型の際に铸物砂をバインダーで硬化させる必要がない。従つて、铸造後に機械的研磨により砂を再生する必要がなぐ従来に比べて廃棄物を低減できる。また、特に、中空形状の中子に適用する場合でも、中子内への铸物砂の充填が必ずしも必要でな、。

[0049] また、铸込み後の除去性が良好であり、従来に比べて容易に铸型等を除去することができるほか、軽量であるため、取り扱いが容易である。

[0050] 本実施形態の成形体の製造方法では、前記各成分を含む原料スラリーを抄造して製造するので、各成分がむらなく均一に分散した铸型等を得ることができる。従って、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おり、成形精度や機械的強度が高ぐ成形精度の高く表面の平滑性に優れた铸物を製造することができる。

[0051] また、有機繊維が溶融金属の熱で燃焼してその内部に空隙が形成され、無機粉体、無機繊維、熱硬化性榭脂及び熱膨張性粒子によってその強度が維持され、铸型を解体した後に、ブラスト処理等によって容易に铸物砂からの分離や除去がなされる。すなわち、本発明の成形体は、無機粉体、無機繊維、有機繊維、熱硬化性榭脂及び熱膨張性粒子を含んでいるため、铸型の造形時や注湯時にはその強度を保持し、铸型の解体後にはその強度が低下する。よって本発明の成形体を用いて铸物を製造した場合、従来の方法よりも廃棄物の処理を簡便にして処理費用を削減し、廃棄物の発生量も低減させることができる。

[0052] また、軽量であり、簡便な装置で容易に切断加工等ができるため、取り扱い性にも優れている。

[0053] 本発明は、前記実施形態に制限されるものではなぐ本発明の趣旨を逸脱しない範囲にお、て適宜変更することができる。

[0054] 本発明の成形体は、铸造に用いられる铸型 (主型、中子)の他、湯道、湯止り、受ロ、湯口、湯口底、せき、ガス抜き、揚り、押湯等の構造体及びその他の付帯構造体の用途に好適である。又、耐熱性を要する铸造分野以外の用途にも適用でき、その用途に応じた形状の細部に亘つて成形精度の高いものとすることができる。

実施例

[0055] 以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。なお、本発明は、本実施例になんら制限されない。

[0056] 〔実施例 1〕

下記組成の原料スラリーから成形体を作製し、該成形体を铸型 (主型）に用いて铸物を製造した。得られた铸物について、铸型の成形面の形状転写性、バリの発生、差込の発生を下記のように評価した。それらの結果を表 1に示した。ここでバリとは〔004 4〕に記述したように、成形体を 2つ突き合わせて铸物製造用铸型とし、そのキヤビティ内に溶湯を供給して铸物を製造する場合、角部どうしの突き合わせ部分の隙間に溶湯が侵入しそのまま固化したものをいう。また、差込とは铸型のキヤビティ表面の割れに溶湯が侵入しそのまま固化したものを、う。

[0057] <原料スラリーの調製 >

下記配合成分を水に分散させて約 1% (水に対し、無機粉体、無機繊維、有機繊維及び熱膨張性粒子の合計質量が 1質量％)のスラリーを調製した後、該スラリーに下記熱硬化性榭脂と下記凝集剤を添加し、無機粉体、無機繊維、有機繊維、熱硬化性榭脂及び熱膨張性粒子の配合率 (質量比率)が下記の値の原料スラリーを調整した。

[0058] 〔原料スラリーの配合〕

無機粉体：板状黒鉛 (鱗状黒鉛）

無機繊維： PAN炭素繊維 (東レ (株)製、商品名「トレ力チョップ」 )、繊維長： 3mm、収縮率 : 0. 1%)

有機繊維:紙繊維 (新聞古紙、平均繊維長 lmm、フリーネス (CSF) 150cc) 熱膨張性粒子:熱膨張性マイクロカプセル (松本油脂製薬 (株)製、商品名「マツモトマイクロスフェアー F— 793DJ

熱硬化性榭脂：フエノール榭脂（エア ·ウォーター ·ベルパール (株)製「S890」成分質量配合率 (％)：無機粉体 Z無機繊維 Z有機繊維 Z熱硬化性榭脂 Z熱膨張性粒子 = 78/4/4/ 12/2

分散媒:水

[0059] 〔抄造体の抄造〕

上記原料スラリー、及び抄造型 (該抄造型の形状は、図 2に示された形状と略同じ）を用い、前述の実施形態のようにして抄造体を抄造した。そして、肉厚は lmn！〜 3m mの抄造体を得た。

[0060] 〔成形体の乾燥成形〕

得られた抄造体を、成形面にフッ素榭脂コートを施した成形型内に配置し、下記条件で乾燥成形し、成形体を作製した。

プレス成形圧力： 3. 8MPa

乾燥型温度： 180°C

[0061] 〔形状転写性の評価〕

得られた铸物を目視観察することによって、铸物の表面の形状転写性を下記の 3段階で評価した。

〇：铸型の形状を忠実に再現して、る。

△:一部形状が転写されておらず凸凹が出来ているところがあるが、後処理加工で修正可能。 X：铸型の形状を転写できておらず、かつ後処理加工での修正も不可。

[0062] 〔バリの発生の評価〕

得られた铸物を目視観察しバリ長さをノギス等で測定することによって、铸物のバリの発生を下記の 2段階で評価した。

〇：铸物の一部に多少のバリが発生している力その長さが lmm以下である。

X：铸物に発生したバリの長さが lmmを越えている。

[0063] 〔差込の発生の評価〕

得られた铸物を目視観察することによって、得られた铸物の差込の発生を下記の 2段階で評価した。

〇：铸物の全ての部位にて铸型の形状を忠実に再現して、る。

X：铸物の一部に注湯時に铸型カも湯が漏れて出来た差込部分がある。

[0064] <結果 >

成形体の角部頂点の R (曲率半径)を測定すると得られた成形体では、 Rは 0. 1〜0 . 2mm程度であり、その角部の頂点がより尖鋭であった。また、成形体を二つ組み合わせてキヤビティを形成し、組合された成形体を砂に埋没させ、該キヤビティに溶湯を注ぎ込み铸造を行った。表 1に示したように、実施例 1の成形体の組み合わせでは、得られた铸物の形状転写性、バリの発生、差込の発生に関して良好な結果が得られた。特に、全合せ面でのバリが lmm以下の良品が製作できた。

[0065] 〔実施例 2〕

原料スラリーの配合及び成形体の乾燥成形条件を以下の通りに変更しその他は実施例 1と同様にして成形体を作成し、該成形体を铸型 (主型）に用いて铸物を製造した。また、得られた铸物について実施例 1と同様の評価を行った。その結果を表 1に示した。

[0066] 〔原料スラリーの配合〕

無機粉体：板状黒鉛 (鱗状黒鉛）

無機繊維： PAN炭素繊維 (三菱レイヨン (株)製、商品名「パイ口フィル」）、繊維長： 3mm、収縮率： 0. 1%)

有機繊維:紙繊維 (新聞古紙、平均繊維長 lmm、フリーネス (CSF) 150cc) 熱膨張性粒子:熱膨張性マイクロカプセル (松本油脂製薬 (株)製、商品名「マツモトマイクロスフェアー F— 105DJ

熱硬化性榭脂：フエノール榭脂（エア ·ウォーター ·ベルパール (株)製「S890」成分質量配合率 (％)：無機粉体 Z無機繊維 Z有機繊維 Z熱硬化性榭脂 Z熱膨張性粒子 = 76/4/4/ 12/4

分散媒:水

[0067] 〔成形体の乾燥成形〕

プレス成形圧力： 3. 8MPa

乾燥型温度： 200°C

[0068] <結果 >

成形体の角部頂点の R (曲率半径)を測定すると得られた成形体では、 Rは 0. 1〜 0. 2mm程度であり、その角部の頂点は尖鋭であった。また、成形体 11における壁面部 114、 115においても表面の平滑性が優れており、割れや穴あきは発生しなかつた。また、成形体を二つ組み合わせてキヤビティを形成し、組合された成形体を砂に埋没させ、該キヤビティに溶湯を注ぎ込み铸造を行った。表 1に示したように、実施例 2の成形体の組み合わせでも、得られた铸物の形状転写性、バリの発生、差込の発生に関して良好な結果が得られた。また、全合せ面でのバリが lmm以下の良品が製作できた。

[0069] 〔実施例 3〕

原料スラリーの配合を以下の通りに変更しその他は実施例 1と同様にして成形体を作成し、該成形体を铸型 (主型）に用いて铸物を製造した。また、得られた铸物につ V、て実施例 1と同様の評価を行った。その結果を表 1に示した。

[0070] 〔原料スラリーの配合〕

無機粉体 1：板状黒鉛 (鱗状黒鉛）

無機粉体 2 :黒曜石

無機粉体配合比：板状黒鉛 (鱗状黒鉛) Z黒曜石 = 50/50 無機繊維： PAN炭素繊維 (三菱レイヨン (株)製、商品名「パイ口フィル」）、繊維長：

3mm、収縮率： 0. 1%)

分散媒:水

[0071] <結果 >

成形体の角部頂点の R (曲率半径)を測定すると得られた成形体では、 Rは 0. 1〜 0. 2mm程度であり、その角部の頂点がより尖鋭であった。また、成形体 11における壁面部 114、 115においても表面の平滑性が優れており、割れや穴あきは発生しなかった。また、成形体を二つ組み合わせてキヤビティを形成し、組合された成形体を砂に埋没させ、該キヤビティに溶湯を注ぎ込み铸造を行った。表 1に示したように、実施例 3の成形体の組み合わせでも、得られた铸物の形状転写性、バリの発生、差込の発生に関して良好な結果が得られた。また、全合せ面でのバリが lmm以下の良品が製作できた。

[0072] 〔実施例 4〕

[0073] 〔原料スラリーの配合〕

無機粉体 1：板状黒鉛 (鱗状黒鉛）

無機粉体 2 :雲母粉

無機粉体配合比：板状黒鉛 (鱗状黒鉛) Z雲母粉 = 50/50

無機繊維： PAN炭素繊維 (三菱レイヨン (株)製、商品名「パイ口フィル」）、繊維長： 3mm、収縮率： 0. 1%) 有機繊維:紙繊維 (新聞古紙、平均繊維長 lmm、フリーネス (CSF) 150cc) 熱膨張性粒子:熱膨張性マイクロカプセル (松本油脂製薬 (株)製、商品名「マツモトマイクロスフェアー F— 105DJ

分散媒:水

[0074] <結果 >

成形体の角部頂点の R (曲率半径)を測定すると得られた成形体では、 Rは 0. 1〜 0. 2mm程度であり、その角部の頂点がより尖鋭であった。また、成形体 11における壁面部 114、 115においても表面の平滑性が優れており、割れや穴あきは発生しなかった。また、成形体を二つ組み合わせてキヤビティを形成し、組合された成形体を砂に埋没させ、該キヤビティに溶湯を注ぎ込み铸造を行った。表 1に示したように、実施例 4の成形体の組み合わせでも、得られた铸物の形状転写性、バリの発生、差込の発生に関して良好な結果が得られた。また、全合せ面でのバリが lmm以下の良品が製作できた。

[0075] 〔実施例 5〕

実施例 2の熱膨張性粒子配合量を 6%にし、無機粉体を 74%にした他は実施例 2 と同様にして成形体を作成し、該成形体を铸型 (主型）に用いて铸物を製造し、さらに得られた铸物につヽて実施例 1と同様の評価を行ヽ、実施例 2と同様の結果を得た。

[0076] 〔実施例 6〕

実施例 2の熱膨張性粒子配合量を 8%にし、無機粉体を 72%にした他は実施例 2 と同様にして成形体を作成し、該成形体を铸型 (主型）に用いて铸物を製造し、さらに得られた铸物につヽて実施例 1と同様の評価を行ヽ、実施例 2と同様の結果を得た。

[0077] 〔比較例 1〕

比較例 1として熱膨張性粒子を含まない組成の原料スラリー配合とし、その他は実施例 1と同様にして成形体を作製し、該成形体を铸型 (主型）に用いて铸物を製造した。また、得られた铸物について実施例 1と同様の評価を行った。その結果を表 1に示した。

[0078] 〔原料スラリーの配合〕

無機粉体：板状黒鉛 (鱗状黒鉛）

無機繊維： PAN炭素繊維 (三菱レイヨン (株)製、商品名「パイ口フィル」）、繊維長：

3mm、収縮率： 0. 1%)

有機繊維:紙繊維 (新聞古紙、平均繊維長 lmm、フリーネス (CSF) 150cc) 熱硬化性榭脂：フエノール榭脂（エア ·ウォーター ·ベルパール (株)製「S890」成分質量配合率 (％)：無機粉体 Z無機繊維 Z有機繊維 Z熱硬化性榭脂 Z = 80

/4/4/12

分散媒:水

[0079] <結果 >

成形体の角部頂点の R (曲率半径)を測定すると得られた成形体では、 Rは 0. 1〜 0. 2mm程度の部位もある力多くは部位では、 Rは lmmを超えており、その角部の頂点は、本発明の実施例に比べ尖鋭ではな力つた。また、成形体 11における壁面部 114、 115はその表面にプレス不足による凹凸や、一部割れや穴あきが見受けられた。さらに、成形体を二つ組み合わせてキヤビティを形成し、組合された成形体を砂に埋没させ、該キヤビティに溶湯を注ぎ込み铸造を行った。表 1に示したように、比較例 1の抄造体の組み合わせでは、得られた铸物の形状転写性、バリの発生、差込の発生に関して良好な結果が得られな力つた。即ち、合せ面でのバリが lmmを越える部位が多数発生し、また、铸物の壁面部では成形体に見られた凹凸部が铸物に転写され、さらに、割れや穴あきのあった部分では溶湯の差込が見られ良品を製作することができなかった。

[0080] 〔比較例 2〕

比較例 2として熱膨張性粒子を無機粉体、無機繊維、有機繊維及び熱硬化性榭脂の総質量に対し、 10質量％以上含有する組成の原料スラリー配合として、その他は実施例 1と同様にして成形体を作製し、該成形体を铸型 (主型）に用いて铸物を製造した。また、得られた铸物について実施例 1と同様の評価を行った。その結果を表 1 に示した。

[0081] 〔原料スラリーの配合〕

無機粉体：板状黒鉛 (鱗状黒鉛）

3mm、収縮率： 0. 1%)

有機繊維:紙繊維 (新聞古紙、平均繊維長 lmm、フリーネス (CSF) 150cc) 熱硬化性榭脂：フエノール榭脂（エア ·ウォーター ·ベルパール (株)製「S890」熱膨張性粒子:熱膨張性マイクロカプセル (松本油脂製薬 (株)製、商品名「マツモトマイクロスフェアー F— 793DJ )

成分質量配合率 (％)：無機粉体 Z無機繊維 Z有機繊維 Z熱硬化性榭脂 Z = 70

/4/4/10/12

分散媒:水

[0082] <結果 >

成形体の角部頂点の R (曲率半径)を測定すると得られた成形体では、 Rは 0. 1〜 0. 2mm程度であり、その角部の頂点は本発明の実施例と同様に尖鋭であつたが、成形体の所々では成形体が金型から取り外された後にも熱膨張性粒子が膨張し続けたために発生した凹凸が見られた。また、成形体を二つ組み合わせてキヤビティを形成し、組合された成形体を砂に埋没させ、該キヤビティに溶湯を注ぎ込み铸造を行つた。表 1に示したように、比較例 2の抄造体の組み合わせは、得られた铸物の形状転写性に関して良好な結果が得られな力つた。即ち、全合せ面でのバリが lmm以下の良品を製作することができたが、成形体に見られた凹凸部が铸物に転写され良品を製作することができな力つた。

[0083] [表 1] 熱膨碰粒了- 無機粉体

i¾iのバリの差込の配合比率 (％) 比率形状転写 '性

稱類発牛. 発牛

(%)

板状黒鉛

丄 2 丄 00 o 〇 O

(鱗概鉛）

板状黒給

2 4 100 〇〇〇

実難黒給）

板状鉛

50

施 3 4 赚黑鉛）〇〇〇

黒曜石 50

例板状鉛

50

4 4 赚黑鉛）〇〇〇

粉 50

板状黑鉛

5 6 100 o 〇 O

赚黑鉛）

板状鉛

6 8 100 〇〇〇

(赚鉛）

板状黒齡

比 1 0 100 X X X

難黒給）

蛟

板状鉛

例 2 12 100 X 〇〇

赚黑鉛）

* 1)熱膨張性粒子配合比率 (％) =熱膨張性粒子質量 Z (無機粉体質量 +無機繊維質量 +有機繊維質量 +熱硬化性榭脂質量 +熱膨張性粒子質量）産業上の利用可能性

[0084] 本発明によれば、複雑な形状であっても細部にわたって精度よく賦形がなされた成形体及びその製造方法が提供される。

[0085] 本発明の成形体の製造方法は、成形体を铸型として使用する場合の該成形体の製造に特に好適であり、それ以外にも、角部の頂点が尖鋭な容器、道具、部品等の各種の成形体の製造に適用することもできる。

Claims

請求の範囲

[1] 無機粉体を主成分とし、無機繊維、有機繊維、熱硬化性榭脂及び熱膨張性粒子を含有する成形体であって、前記熱膨張性粒子を、前記無機粉体、前記無機繊維、前記有機繊維、前記熱硬化性榭脂及び前記熱膨張性粒子の総質量に対し、 0. 5〜1 0質量％含有する成形体。

[2] 前記無機粉体、前記無機繊維、前記有機繊維及び前記熱硬化性榭脂が、それぞれ黒鉛、炭素繊維、パルプ繊維及びフエノール榭脂である請求の範囲第 1項記載の成形体。

[3] 前記成形体が铸物製造用の铸型又は構造体である請求の範囲第 1項又は第 2項記載の成形体。

[4] 厚さが 0. 2〜5mmである請求の範囲第 1項〜第 3項の何れかに記載の成形体。

[5] 1以上の開口部を有し、該開口部の周縁部にフランジ部を有している請求の範囲第

1項〜第 4項の何れかに記載の成形体。

[6] 請求の範囲第 1項記載の成形体の製造方法であって、前記無機粉体、前記有機繊維、前記熱硬化性榭脂及び前記熱膨張性粒子を分散媒に分散させて原料スラリーを調製した後、該原料スラリーから湿潤状態の抄造体を抄造し、該抄造体を成形型内で加熱して前記熱膨張性粒子を膨張させつつ乾燥成形する成形体の製造方法。