WO2007132669A1

WO2007132669A1 - 鋳型の製造装置及び鋳型の製造方法

Info

Publication number: WO2007132669A1
Application number: PCT/JP2007/059233
Authority: WO
Inventors: Isamu Ide; Sadao Maeda
Original assignee: Lignyte Co., Ltd.; Maeda Shell Service Co., Ltd.
Priority date: 2006-05-16
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2007-11-22
Also published as: CN101443143B; CN101443143A; US20090236070A1; KR101110619B1; EP2022580A1; CA2652261C; EP2022580A4; EP2022580B1; KR20090011023A; US8082975B2; JP5044861B2; JPWO2007132669A1; CA2652261A1

Abstract

　水蒸気加熱を用いた鋳型の製造装置を提供する。この装置は、キャビティを有する成形型と、レジンコーテッドサンドをキャビティ内に供給するレジンコーテッドサンド供給部と、キャビティ内に水蒸気を供給する水蒸気供給部と、キャビティから水蒸気を排出する水蒸気排出部とを含む。成形型の少なくとも一部は、レジンコーテッドサンドの平均粒径よりも小さい平均ポア径を有する多孔質材料で形成され、水蒸気の少なくとも一部が、多孔質材料を介してキャビティ内に供給される。キャビティ内に水蒸気を均一に供給できるので、均質な鋳型を製造できる。

Description

明細書

铸型の製造装置及び铸型の製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、铸造に使用される铸型の製造装置及び製造方法に関するものである。

背景技術

[0002] 従来から、耐火骨材に熱硬化性榭脂などの粘結剤を被覆して調製されるレジンコ一テッドサンドを用いた铸型の製造方法として、加熱した金型のキヤビティ内にレジンコーテッドサンドを供給し、金型による加熱によって粘結剤を熱硬化させ、耐火骨材を硬化した粘結剤で結合して铸型を製造する方法がある。

[0003] この方法によれば、高い生産性と安定した品質の铸型を製造することができるが、金型を高い温度に加熱する必要があるため、レジンコーテッドサンドの粘結剤として用いられるフノール榭脂などの熱硬化性榭脂が反応してアンモニアやホルムアルデヒドなどの有害物質が発生し、作業環境の悪ィ匕を招くという問題がある。また、レジンコーテッドサンドのうち金型に接触する部分は急激に加熱されるので、製造された铸型が反るなどの変形を生じ易、と、う問題もある。

[0004] これらの問題を解消するため、例えば、日本特許第 3563973号公報には、金型内にレジンコーテッドサンドを充填した後、金型内に水蒸気を吹き込むことによって、水蒸気によって金型内のレジンコーテッドサンドを加熱して粘結剤を硬化させ、铸型を製造する方法が提案されている。この方法においては、水蒸気の熱でレジンコーテツドサンドを加熱するので、高温の金型に接触してレジンコーテッドサンドから有害物質が発生するのを防ぐことができる。

[0005] し力しながら、金型内への水蒸気の供給は、金型に設けた一箇所ある、はせ、ぜい数箇所の注入孔力行なわれるため、铸型の形状が複雑化するほど、金型内に充填したレジンコーテッドサンドの隅々にまで水蒸気を行き渡らせることが難しくなる。したがって、この铸型の製造技術には、金型内に充填されたレジンコーテッドサンド全体を均一に加熱するという観点力依然として改良の余地が残されている。発明の開示 [0006] 本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、成形型内に充填したレジンコーテッドサンド全体を水蒸気で均一に加熱することによって均質な铸型を製造できる铸型の製造装置を提供することにある。

[0007] すなわち、本発明の铸型の製造装置は、キヤビティを有する成形型と、耐火骨材にノインダー樹脂を被覆してなるレジンコーテッドサンドをキヤビティに供給するレジンコーテッドサンド供給部と、キヤビティ内に水蒸気を供給する水蒸気供給部と、キヤビティから水蒸気を排出する水蒸気排出部とを含み、成形型の少なくとも一部は、レジンコーテッドサンドの平均粒径よりも小さい平均ポア径を有する多孔質材料で形成され、水蒸気の少なくとも一部は、多孔質材料を通過してキヤビティ内に供給されることを特徴とする。

[0008] 本発明によれば、水蒸気供給部から提供される水蒸気を、成形型に設けた水蒸気注入孔などカゝら直接的にキヤビティ内に供給できることに加え、成形型を構成する多孔質材料を介して間接的に水蒸気をキヤビティ内に供給することができるので、キヤビティに充填されたレジンコーテッドサンドの隅々に水蒸気を行き渡らせることができ、結果的にレジンコーテッドサンドを均一に加熱して従来よりも均質な铸型を製造することがでさる。

[0009] 本発明において、水蒸気供給部は、過熱水蒸気をキヤビティ内に供給することが好ましい。一例として、レジンコーテッドサンドの硬化温度以上の温度で、蒸気圧が 1. 5 〜： LOKgfZcm²の過熱水蒸気をキヤビティ内に供給することが好ましい。

[0010] また、本発明の技術思想には、水蒸気注入孔を成形型に設けることなぐ水蒸気供給部から提供される水蒸気のすべてを成形型の多孔質材料を介してキヤビティ内に間接的に供給することも含まれる。すなわち、この場合は、成形型を収容可能な内容積を有するとともに、水蒸気供給部によって内部に水蒸気を供給するための蒸気供給口を設けたチャンバ一を使用し、内部に成形型が配置されたチャンバ一内に蒸気供給口を介して供給された水蒸気が、成形型の周囲から多孔質材料を介して均一に (実質的に静水圧で)キヤビティ内に侵入するように成形型が多孔質材料で形成されることが好ましい。

[0011] また、成形型は、水蒸気をキヤビティ内に直接供給するための少なくとも一つの第 1 水蒸気供給路と、水蒸気をキヤビティ内に多孔質材料を介して間接的に供給するための少なくとも一つの第 2水蒸気供給路とを有することが好ましぐ特に、第 2水蒸気供給路は、第 1水蒸気供給路力も分岐してなることが好ましい。

[0012] また、成形型を多孔質材料で形成する場合は、水蒸気が多孔質材料を介して外部にリークするのを防止するためのシールド層を成形型の外表面に設けることが好ましい。これにより、水蒸気供給部から提供される水蒸気の一部をロスすることなぐ多孔質材料を介してキヤビティ内に効率よく水蒸気を供給することができる。同様の理由から、水蒸気をキヤビティ内から排出するための水蒸気排出路を多孔質材料でなる成形型に設ける場合は、水蒸気がキヤビティ内からではなぐ多孔質材料を介して水蒸気排気路内に直接浸入するのを防ぐため、水蒸気排気路の内周面にシールド層を設けることが好ましい。

[0013] 本発明のさらなる目的は、上記した铸型の製造装置と同様の技術思想に基づいた铸型の製造方法を提供することにある。この製造方法は、内部にキヤビティを有する成形型を準備するステップと、耐火骨材にバインダー樹脂を被覆してなるレジンコーテッドサンドをキヤビティ内に充填するステップと、キヤビティ内に水蒸気を供給して、レジンコーテッドサンドのバインダー榭脂を硬化させるステップと、キヤビティカ水蒸気を排出するステップとを含み、成形型の少なくとも一部がレジンコーテッドサンドの平均粒径よりも小さい平均ポア径を有する多孔質材料で形成され、水蒸気の少なくとも一部は、多孔質材料を通過してキヤビティ内に供給されることを特徴とする。

[0014] 本発明のさらなる特徴およびそれがもたらす効果は，以下に述べる発明を実施するための最良の形態および実施例に基づいてより明確に理解されるだろう。

図面の簡単な説明

[0015] [図 1] (A)、 (B)、 (C)は、本発明の好ましい実施形態に力かる铸型の製造装置の動作を示す断面図である。

[図 2]本発明の別の好ましい実施形態に力かる铸型の製造装置の断面図である。

[図 3]本発明のさらに別の好ましい実施形態に力かる铸型の製造装置の断面図である。

[図 4] (A)、 (B)は、本発明のさらなる好ましい実施形態に力かる铸型の製造装置の動作を示す断面図である。

[図 5] (A)、（B)は、図 4の実施形態の変更例にかかる铸型の製造装置の動作を示す断面図である。

[図 6]本発明のさらなる好ましい実施形態に力かる铸型の製造装置の断面図である。

[図 7]本発明の別の好ましい実施形態に力かる铸型の製造装置の断面図である。

[図 8] (A)、 (B)は、本発明のさらに別の実施形態に力かる铸型の製造装置の動作を示す断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0016] 以下、本発明の铸型の製造装置および铸型の製造方法を、添付図面に示す好ま LV、実施形態に基づ、て詳細に説明する。

[0017] 図 1 (A)〜図 1 (C)に示すように、本実施形態に力かる铸型の製造装置は、キヤビティ 1を有する成形型 2と、耐火骨材にバインダー榭脂を被覆してなるレジンコーテッドサンド 3をキヤビティ 1に供給するレジンコーテッドサンド供給部 4と、キヤビティ 1内に水蒸気を供給する水蒸気供給部 5と、キヤビティから水蒸気を排出する水蒸気排出部 6とで主として構成される。

[0018] 本実施形態の成形型 2は、一対の割り型（20、 21)とでなり、これらを連結することで内部にキヤビティ 1が形成される。また、成形型 2は、水蒸気供給部 5に連結され、キヤビティ内に水蒸気を供給するための注入孔 23と、水蒸気排出部 6に連結され、キヤビティ 1から水蒸気を排出するための排出孔 24とを有する。尚、注入孔 23には、水蒸気供給部 5が連結されな、時、レジンコーテッドサンド供給部 4を連結可能であり、レジンコーテッドサンド 3はこの注入孔 23からキヤビティ 1内に供給することができる。排出孔 24のキヤビティ側の開口部付近には、レジンコーテッドサンド 3は通過できないが、水蒸気を通すことのできるネット（図示せず)等を設けてある。尚、注入孔 23 および排出孔 24の形成位置および形成数は、キヤビティの形状に応じて適宜決定される。

[0019] 成形型 2は、多孔質材料、例えば、金属粉末やセラミック粉末を焼結して多孔質に成形した焼結金属や焼結セラミックなどで形成され、水蒸気を通過させることができる連続微小空孔を有する。多孔質材料の連続微小空孔は、キヤビティ 1に面する壁面全体、および注入孔 23の内周表面において開口している。

[0020] 成形型 2を形成する多孔質材料は、キヤビティ 1に供給されるレジンコーテッドサンド 3の平均粒径よりも小さい平均ポア (空孔)径を有する。また、多孔質材料の空隙率は、特に制限されるものではないが、水蒸気の均一供給と、得られる铸型の表面粗さを考慮すると、 5%〜75%であることが好ましぐ 10〜65%であることがさらに好ましい。

[0021] 成形型 2の外表面全体には、水蒸気が外部にリークするのを防止するためのシールド 70が被覆されている。このシールド 70は、水蒸気を通過させない板材などを成形型 2の外面に張って形成してもよい。あるいは、成形型 2の外面の表層に緻密なスキン層を一体に設けてもよい。また、水蒸気がキヤビティ 1内からではなぐ多孔質材料を介して排出孔 24内に直接浸入するのを防ぐため、排出孔 24の内周面にシールド層 72が設けられている。

[0022] レジンコーテッドサンド供給部 4は、図 1 (B)に示すように、レジンコーテッドサンド 3 が貯蔵されるホッパー 40と、ホッパー 40の下端部に設けたシャッター 42とを有し、シャッター 42を開くことによって、レジンコーテッドサンド 3が注入孔 23を介してキヤビティ 1内に供給される。

[0023] レジンコーテッドサンド 3は、珪砂などの耐火骨材に熱硬化性榭脂などの粘結剤を混練等して、耐火骨材の表面を粘結剤で被覆することによって調製される。この熱硬化性榭脂としては、例えば、フエノール榭脂、フラン榭脂、イソシァネートイ匕合物、アミンポリオール榭脂、ポリエーテルポリオール榭脂などが使用される。レジンコーテッドサンドの平均粒径としては、粗いもの力 00〜600 μ m程度（例えば、 450 μ m)であり、細力いものが 100〜300 m程度（例えば、 150 m)である。尚、上記したように、成形型 2を構成する多孔質材料の平均ポア径は、このレジンコーテッドサンドの平均粒径より小さくなるように決定されればよぐ特に限定されないが、蒸気をキヤビティ内に均一に供給するとともに、铸型の良好な表面状態を得る観点から、一例として、平均ポア径が 30〜： LOO μ mの範囲内にある多孔質材料の使用が好ましい。

[0024] 水蒸気供給部 5は、例えば、図 1 (C)に示すように、水蒸気発生器 50と加熱器 51とで形成され、水蒸気発生器 51で発生した水蒸気を加熱器 51で加熱した後に、注入孔 23を介してキヤビティ 1内に供給される。図 1 (C)中、符号 52は蒸気供給量を調節するためのバルブである。

[0025] 本実施形態の水蒸気排出部 6は、図 1 (C)に示すように、吸引ポンプ 60を有し、吸引ポンプ 60は吸引管 62によって成形型 2の排出孔 24に接続される。尚、排出孔 24 を介してキヤビティ 1内の水蒸気を自然排気してもよい。この場合は、水蒸気排出部 6 は、成形型 2に設けた排出孔 24で構成される。また、自然排気する場合は、水蒸気供給部 5から供給される水蒸気が、まず多孔質材料でなる成形型 2全体に行き渡り、、、で多孔質材料を介してキヤビティ 1内のレジンコーテッドサンド 3に浸透し、最終的に排出孔 24を介してゆっくりと成形型の外部に出て行くので、図 1 (C)に示すように、成形型 2の下方からもより効果的にキヤビティ 1内に水蒸気を供給することができる。

[0026] また、排出孔 24にキヤビティカも排出される蒸気量を調節する排出量調整手段と、キヤビテイカ排出される蒸気の温度を測定する温度センサとを設けてあり、温度センサによって検出された温度が所定の温度範囲内に維持されるように排出量調整手段を制御部で制御することが好ましい。この場合は、キヤビティ 1内をレジンコーテッドサンド 3の粘結剤の硬化温度以上に安定に保持することができる。

[0027] 尚、図 1 (C)においては、説明の便宜上、成形型 2の上部に水蒸気供給部 5を設けるとともに、その下部に水蒸気排出部 6を設けた断面を示しているが、水蒸気の移動距離が長くなるように、図 1 (C)の紙面に垂直な方向にぉ、て水蒸気供給部 5と水蒸気排出部 6をずらして配置することももちろん可能である。また、図 1 (C)では、成形型 2の上部に水蒸気供給部 5を設けている力水蒸気排出部 6とは図 1 (C)の紙面に垂直な方向において離して成形型 2の下部にも別の水蒸気供給部 5を設けても良い。これにより、成形型の下方側からも、上方側力もと同様に水蒸気を供給でき、キヤビティ 1内を一層均一に加熱することができる。

[0028] 上記した装置によれば、以下のようにして铸型を製造することができる。まず図 1 (B )に示すように、成形型 2の注入孔 23にレジンコーテッドサンド供給部 4を接続してシャッター 42を開くと、ホッパー 40内のレジンコーテッドサンド 3が注入孔 23を介して成形型 2のキヤビティ 1内に充填される。このとき、ホッパー 40内を高圧空気で加圧してレジンコーテッドサンド 3をキヤビティ 1内に噴射することによって、レジンコーテツドサンド 3を効率良くキヤビティ 1内に充填することができる。

[0029] 成形型 2の注入孔 23からレジンコーテッドサンド供給部 4を除去した後、図 1 (C)に示すように、注入孔 23に水蒸気供給部 5を接続し、バルブ 52を開いて水蒸気をキヤビティ 1内に供給する。水蒸気供給部 5から水蒸気を供給する際に、同時に水蒸気排出部 6を作動させることで、キヤビティ 1内に供給された水蒸気はキヤビティ 1内のレジンコーテッドサンド 3の粒子間を通過して強制的に排出孔 24から排出される。従つて、水蒸気はキヤビティ 1内に充填したレジンコーテッドサンド 3の粒子間に滞留することがない。

[0030] また、水蒸気が注入孔 23を通過する際、図 1 (C)中の矢印で示すように、水蒸気が注入孔 23の内周面から多孔質材料で形成される成形型 2の内部に浸入し、この水蒸気は多孔質材料の連続微小空孔を通過して、キヤビティ 1の壁面力もキヤビティ 1 内へと流入する。従って、成形型 2のキヤビティ 1への水蒸気の供給は、注入孔 23からの他に、キヤビティ 2に面する壁面の全面からも行われ、キヤビティ 1に充填されたレジンコーテッドサンド 3の隅々にまで水蒸気を行き渡らせて均一に水蒸気をレジンコ一テッドサンド 3に作用させることができる。

[0031] ここで、水蒸気は、レジンコーテッドサンド 3の粘結剤 (熱硬化性榭脂）の硬化温度以上の温度に加熱器 51で加熱して成形型 2に供給される。例えば、温度が 110〜1 80°C、蒸気圧が 0. 15〜： L OMPa (l. 5〜10kgfZcm²)の範囲の水蒸気を供給することが好ましい。また、飽和水蒸気を加熱器 51でさらに加熱して 200〜600°C程度の飽和温度以上に上げ、乾燥状態にある過熱水蒸気にして成形型 2に供給するようにしてもよい。

[0032] 水蒸気を供給してレジンコーテッドサンド 3を硬化させた後、水蒸気供給部 5を注入孔 23から外し、成形型 2を型開きして铸型を取り出す。尚、成形型 2を予熱することが必要な場合には、水蒸気を前記したように成形型 2に供給することによって、水蒸気が多孔質体の成形型 2の内部に浸透して、水蒸気で成形型 2全体を加熱することができる。したがって、成形型 2を加熱するための加熱装置を個別に設けなくてもよいという長所もある。 [0033] また、異なる形状の铸型や、寸法の異なる铸型を成形するための複数のキヤビティを単一の成形型 2に設け、それぞれのキヤビティに供給される水蒸気の量を水蒸気供給部 5で調節できるようにすれば、キヤビティ毎に所望の铸型を一括して製造するこができる。このように、多品種少量生産に適した铸型の製造装置を提供できることも本発明の重要な特徴の一つである。

[0034] また、図 2に示すように、レジンコーテッドサンド 3をキヤビティ 1に供給するための注入孔 23とは別個に水蒸気をキヤビティ 1内に供給するための複数の水蒸気供給孔 2 5を成形型 2に設けてもよい。この装置においては、レジンコーテッドサンド供給部 4を注入孔 23に、水蒸気供給孔 25に水蒸気供給部 5をそれぞれ固定的に接続すること力 Sできる。図 2中、矢印は水蒸気の流れを示している。その他の構成は、図 1 (A)〜（ C)の装置と実質的に同じであるので、重複する説明を省略する。

[0035] また、図 3に示すように、水蒸気が横方向からキヤビティ 1内に供給されるように水蒸気供給孔 25を成形型の割り型（20、 21)のそれぞれに設けてもよい。この装置によれば、上方からの水蒸気の供給だけでは横方向に長!、キヤビティの末端まで水蒸気を行き渡らせることが難しい場合であっても、横方向から確実にキヤビティの末端部に水蒸気を供給することができる。図 3中、矢印は水蒸気の流れを示している。

[0036] 尚、図 3においては、説明の便宜上、成形型 2の右部に水蒸気供給部 5を設けるとともに、下部に水蒸気排出部 6を設けた断面を示しているが、水蒸気の移動距離が長くなるように、図 3の紙面に垂直な方向において水蒸気供給部 5と水蒸気排出部 6 をずらして配置することももちろん可能である。また、図 3では、成形型 2の右側に水蒸気供給部 5を設けているが、図 3の成形型 2の左側にも別の水蒸気供給部 5を設けても良い。これにより、成形型の左側からも、右側からと同様に水蒸気を供給でき、キャビティ 1内を一層均一に加熱することができる。

[0037] また、図 4 (A)および図 4 (B)に示すように、水蒸気排出部 6の吸引管 60が接続される排気口 24を、成形型 2の割り型（20、 21)の合わせ面に形成することも好ましい。このように排気口 24をキヤビティ 1の両側に設けることで、注入口 23を介してキヤビティ 1に供給された水蒸気がレジンコーテッドサンド 3中を拡散して排出孔 24に向うので、キヤビティ 1内において水蒸気が移動し易くなつて、結果的にキヤビティ内を一層均一に加熱することができる。また、排出孔 24内を清掃する場合など、成形型 2のメインテナンスを行い易いという利点もある。この装置においては、注入孔 23が、レジンコ一テッドサンド供給部 4と水蒸気供給部 5のいずれかに選択的に接続可能である。図 4 (B)中、矢印は水蒸気の流れを示している。

[0038] また、図 5 (A)および図 5 (B)に示すように、铸型の形状に応じて、成形型 2を横方向ではなぐ縦方向において分割できるように形成してもよい。この場合は、水蒸気をキヤビティ 1内に供給してレジンコーテッドサンド 3を加熱硬化した後、割り型（20、 21 )を左右方向に移動させて分離することでキヤビティから铸型を容易に取り出すことができる。また、重力の作用と、キヤビティの下端力もの水蒸気の吸引排出とによって、水蒸気の上方から下方への流れが促進され、図 5 (B)の矢印によって示されるように、キヤビティ 1内に均一に水蒸気を行き渡らせることができる。

[0039] さらに、図 6に示すように、成形型 2に、水蒸気をキヤビティ 1内に直接供給するための複数の水蒸気供給孔 25と、水蒸気をキヤビティ 1内に多孔質材料を介して間接的に供給するために水蒸気供給孔 25から分岐する水蒸気供給路 26とを形成することも好ましい。この場合、複雑な形状の铸型を製造する場合でも、キヤビティの隅々までより確実に水蒸気を行き渡らせることができる。図 6中、矢印は水蒸気の流れを示している。その他の構成は、上記した装置と実質的に同じであるので重複する説明を省略する。

[0040] 上記した装置のように、成形型 2の全体を多孔質材料で形成してもよいが、成形型 2内のキヤビティ 1に面する部分の一部を多孔質材料で形成してもよい。例えば、図 7 に示すように、水蒸気をキヤビティ内に供給するための水蒸気供給孔 25の出口付近で、水蒸気供給孔 25とキヤビティ 1の両方に面する成形型の領域に多孔質材料でなる多孔質部 28を形成すれば、水蒸気供給孔 25からだけでなぐその出口周囲の多孔質部 28を介しても水蒸気がキヤビティ 1内に供給されるので、実質的に水蒸気供給孔 25の開口面積が広がって、キヤビティ 1内のレジンコーテッドサンド 3をより均一に加熱することができる。

[0041] さらに、成形型 2のキヤビティ 1に直接水蒸気を供給する代わりに、成形型 2の周囲力も多孔質材料を介して間接的にキヤビティ 1内に水蒸気を供給してもよい。例えば、図 8 (A)および図 8 (B)に示すように、成形型 2を収容可能な内容積を有するチャンバー 80内において铸型の製造を行うことが好ましい。このチャンバ一 80は、レジンコ一テッドサンド供給部 4によって成形型 2内にレジンコーテッドサンド 3を充填するためのサンド供給口 81と、水蒸気供給部 5によってチャンバ一内部に水蒸気を供給するための蒸気供給口 82と、キヤビテイカ水蒸気を排出するための蒸気排出口 83とを有する。この場合は、チャンバ一 80内部に配置された成形型 2とチャンバ一 80の内表面との間の空間 84に供給された水蒸気は、成形型 2の周囲から多孔質材料を介して均等に（実質的に静水圧で)キヤビティ 1内に供給される。キヤビティ 1内に供給された水蒸気は、上記した装置と同様に排出孔 24および蒸気排出口 83を介してチヤンバー 80外部に除去される。図 8 (B)中、矢印は水蒸気の流れを示している。

次に、本発明を実施例によってさらに具体的に説明する。

(製造例 1)

実施例 1〜 18および比較例 1〜6で使用したレジンコ一テッドサンド 3は以下のようにして調製した。まず、 145°Cに加熱したフラタリーサンド 30kgをワールミキサーに入れ、ここにレゾール型フエノール榭脂（リグナイト (株)製「LT— 15」 )を 450gカ卩えて 30 秒間混練し、さらに 450gの水を添カ卩して十分に混練した。次いで、ステアリン酸カルシゥム 30gを添カ卩して 30秒間混練した後、エアレーシヨンを行うことによって、フエノール榭脂が 1. 5質量⁰ /₀の質量比でコーティングされたレジンコーテッドサンド 3を得た。得られたレジンコーテッドサンド 3の平均粒径は、 160 μ mである。

(製造例 2)

実施例 19〜21で使用したレジンコーテッドサンド 3は、フラタリーサンドの代わりにマリマントルサンドを用いた以外は、製造例 1と同様にして調整した。得られたレジンコーテッドサンド 3の平均粒径は、 430 μ mであった。

(実施例 1〜3)

本実施例では、図 1 (A)〜図 1 (C)に示す装置を用いて铸型を製造した。使用した成形型 2は、パーマロイ (Ni78. 5質量％を含む Ni— Fe合金)からなる多孔質材料で形成され、空隙率は約 35%である。また、多孔質材料の平均ポア径はおよそ 60〜8 の範囲にあり、レジンコーテッドサンド 3の平均粒径より小さい。铸型の製造に先立って、まず、注入孔 23に水蒸気供給装置 5を接続して水蒸気を吹き込み、成形型 2を 140°Cに加熱した。次に、成形型 2の注入孔 23にレジンコーテッドサンド供給部 4を接続し、 0. 2MPaの圧力でレジンコーテッドサンド 3をキヤビティ 1内に供給した (図 1 (B) )。

次に、水蒸気供給部を注入孔 23に接続し、水蒸気発生器 50において 0. 4MPaの圧力下で 144°Cの飽和水蒸気を発生させ、これを加熱器 51で 400°Cに加熱して過熱水蒸気にした後、注入孔 23からキヤビティ 1内に供給した（図 1 (C) )。このとき、過熱水蒸気の供給時間をそれぞれ 10秒間（実施例 1)、 20秒間（実施例 2)、 30秒間（実施例 3)とした。その後、キヤビティ 1内で成形された铸型を成形型 2から取り出した。尚、実施例 1〜3では、吸引ポンプ 60を作動させず、キヤビティ 1内の水蒸気を排出孔 24から自然排気した。

(実施例 4〜6)

上記の実施例 1〜3において、成形型 2の排出孔 24に吸引管 62を介して吸引ボンプ 60を接続し、過熱水蒸気の供給と同時に吸引ポンプ 60を作動させ、 0. 09MPa で水蒸気を吸引して強制排気するようにした以外は、実施例 1〜3と同様にして铸型を製造した。

(実施例 7〜9)

本実施例では、図 2に示す装置を用いて铸型を製造した。使用した成形型 2は、パ一マロイ (Ni78. 5質量％を含む Ni— Fe合金)からなる多孔質材料で形成され、その空隙率は、約 50%である。また、多孔質材料の平均ポア径はおよそ 80〜： LOO /z m の範囲にあり、レジンコーテッドサンド 3の平均粒径より小さい。铸型の製造に先立つて成形型 2を予熱した後、成形型 2の注入孔 23に接続されたレジンコーテッドサンド供給部 4から 0. 2MPaの圧力でレジンコーテッドサンド 3をキヤビティ 1に充填した。次に、成形型 2の水蒸気供給孔 25に接続した水蒸気供給部 5から上記実施例 1〜3 と同じ条件で過熱水蒸気をキヤビティ 1に供給した。このとき、過熱水蒸気の供給時間をそれぞれ 10秒間（実施例 7)、 20秒間（実施例 8)、 30秒間（実施例 9)とした。その後、キヤビティ 1内で成形された铸型を成形型 2から取り出した。尚、実施例 7〜9では、吸引ポンプ 60を作動させず、キヤビティ 1内の水蒸気を排出孔 24から自然排気した。

(実施例 10〜12)

上記の実施例 7〜9において、成形型 2の排出孔 24に水蒸気排出部 6を接続し、過熱水蒸気の供給と同時に吸引ポンプ 60を作動させ、 0. 09MPaで水蒸気を強制排気するようにしたことを除いて、実施例 7〜9と同様にして铸型を製造した。

(実施例 13〜15)

本実施例では、図 3に示す装置を用いて铸型を製造した。使用した成形型 2は、パ一マロイ (Ni78. 5質量％を含む Ni— Fe合金)からなる多孔質材料で形成され、その空隙率は、約 35%である。また、多孔質材料の平均ポア径はおよそ 60〜80 μ m の範囲にあり、レジンコーテッドサンド 3の平均粒径より小さい。铸型の製造に先立つて成形型 2を予熱した後、成形型 2の注入孔 23に接続されたレジンコーテッドサンド供給部 4からレジンコーテッドサンド 3を 0. 2MPaの圧力でキヤビティ 1に充填した。次に、成形型 2の水蒸気供給孔 25に接続した水蒸気供給部 5から上記実施例 1〜3 と同じ条件で過熱水蒸気をキヤビティ 1に供給した。このとき、過熱水蒸気の供給時間をそれぞれ 10秒間（実施例 13)、 20秒間（実施例 14)、 30秒間（実施例 15)とした。その後、キヤビティ 1内で成形された铸型を成形型 2から取り出した。尚、実施例 13 〜15では、吸引ポンプ 60を作動させず、キヤビティ 1内の水蒸気を排出孔 24から自然排気した。

(実施例 16〜18)

本実施例では、図 4 (A)および図 4 (B)に示す装置を用いて铸型を製造した。使用した成形型 2は、パーマロイ (Ni78. 5質量％を含む Ni— Fe合金）からなる多孔質材料で形成され、その空隙率は、約 35%である。また、多孔質材料の平均ポア径はおよそ 60〜80 /ζ πιの範囲にあり、レジンコーテッドサンド 3の平均粒径より小さい。铸型の製造に先立って成形型 2を予熱した後、図 4 (A)に示すように、成形型 2の注入孔 2 3に接続されたレジンコーテッドサンド供給部 4から 0. 2MPaの圧力でレジンコーテツドサンド 3をキヤビティ 1に充填した。次に、図 4 (B)に示すように、水蒸気排出部 6の吸引ポンプ 60を作動させて成形型 2の排出孔 24から 0. 09MPaで強制排気しながら、成形型 2の水蒸気供給孔 25に接続した水蒸気供給部 5から上記実施例 1〜3と同じ条件で過熱水蒸気をキヤビティ 1に供給した。このとき、過熱水蒸気の供給時間をそれぞれ 10秒間（実施例 16)、 20秒間（実施例 17)、 30秒間（実施例 18)とした。その後、キヤビティ 1内で成形された铸型を成形型 2から取り出した。

(実施例 19〜21)

本実施例では、図 6に示す装置を用いて铸型を製造した。使用した成形型 2は、パ一マロイ (Ni78. 5質量％を含む Ni— Fe合金)からなる多孔質材料で形成され、その空隙率は、約 50%である。また、多孔質材料の平均ポア径はおよそ 80〜： LOO /z m の範囲にあり、レジンコーテッドサンド 3の平均粒径 (430 m)より小さい。铸型の製造に先立って成形型 2を予熱した後、成形型 2の注入孔 23に接続されたレジンコーテッドサンド供給部 4から 0. 2MPaの圧力でレジンコーテッドサンド 3をキヤビティ 1に充填した。次に、成形型 2の水蒸気供給孔 25に接続した水蒸気供給部 5から上記実施例 1〜3と同じ条件で過熱水蒸気をキヤビティ 1に供給した。このとき、過熱水蒸気の供給時間をそれぞれ 10秒間（実施例 19)、 20秒間（実施例 20)、 30秒間（実施例 21)とした。その後、キヤビティ 1内で成形された铸型を成形型 2から取り出した。尚、実施例 19〜21では、過熱水蒸気の供給と同時に吸引ポンプ 60を作動させ、キヤビティから水蒸気を強制排気した。

(比較例 1〜6)

多孔質の成形型 2の代わりに、通気性を有しない金属型を用い、金型内部に埋め込んだ電気ヒータで型温度を 140°Cに加熱した以外は、実施例 1〜6と同様にして铸型を製造した。

[0044] 上記実施例 1〜21及び比較例 1〜6の各々について、成形型 2の排出孔 24から排出される水蒸気の温度を測定した。また、得られた铸型の品質を以下の評価基準に基づいて評価した。すなわち、成形状態が良好なものを「〇」、铸型の一部に未硬化部分があるものを「△」、硬化が不十分で脱型できず崩れが発生したものを「 X」と評価した。さらに、铸型から縦 10mm、横 10mm、長さ 60mmに試験片を切り出し、曲げ強さを測定した。結果を表 1に示す。

[0045] 表 1の結果力わ力るように、本発明の装置を用いて製造した铸型は、比較例の铸型に比べて高い曲げ強さを有しており、品質も良好であった。また、水蒸気供給時間が短い場合でも、蒸気排出温度が高ぐキヤビティ内のレジンコーテッドサンドに水蒸気が効率よく拡散することがわ力つた。さらに、水蒸気を強制的に排出した場合の方力铸型の曲げ強さが高くなる傾向があった。

[表 1]

産業上の利用可能性本発明の铸型の製造装置および铸型の製造方法によれば、多孔質材料を介して蒸気をキヤビティ内に供給することで均質な铸型を製造することができるので、レジンコーテッドサンドを用いた铸型の製造技術のさらなる普及が期待される。

Claims

請求の範囲

[1] キヤビティを有する成形型と、耐火骨材にバインダー榭脂を被覆してなるレジンコーテッドサンドを前記キヤビティに供給するレジンコーテッドサンド供給部と、前記キヤビティ内に水蒸気を供給する水蒸気供給部と、前記キヤビティから水蒸気を排出する水蒸気排出部とを含み、

前記成形型の少なくとも一部は、前記レジンコーテッドサンドの平均粒径よりも小さい平均ポア径を有する多孔質材料で形成され、前記水蒸気の少なくとも一部は、前記多孔質材料を通過してキヤビティ内に供給されることを特徴とする铸型の製造装置

[2] 前記多孔質材料の空隙率は、 5%〜75%であることを特徴とする請求項 1に記載の铸型の製造装置。

[3] 前記成形型を収容可能な内容積を有するとともに、前記水蒸気供給部によって内部に水蒸気を供給するための蒸気供給口を設けたチャンバ一を含み、内部に前記成形型が配置された前記チャンバ一内に前記蒸気供給口を介して供給された水蒸気が、前記成形型の周囲から前記多孔質材料を介して均一にキヤビティ内に侵入するように前記成形型が前記多孔質材料で形成されることを特徴とする請求項 1に記載の铸型の製造装置。

[4] 前記成形型は、水蒸気をキヤビティ内に直接供給するための少なくとも一つの第 1水蒸気供給路と、水蒸気をキヤビティ内に前記多孔質材料を介して間接的に供給するための少なくとも一つの第 2水蒸気供給路とを有することを特徴とする請求項 1に記載の铸型の製造装置。

[5] 上記第 2水蒸気供給路は、第 1水蒸気供給路から分岐してなることを特徴とする請求項 4に記載の铸型の製造装置。

[6] 前記成形型は、前記多孔質材料を介して外部に水蒸気がリークするのを防止するためのシールド層を外表面に有することを特徴とする請求項 1に記載の铸型の製造装置。

[7] 前記成形型は水蒸気をキヤビティ内に直接供給するための水蒸気供給路を有し、前記水蒸気供給路の出口付近で、水蒸気供給路とキヤビティの両方に面する成形型の領域が前記多孔質材料で形成されることを特徴とする請求項 1に記載の铸型の製造装置。

[8] 前記成形型は、水蒸気をキヤビティ内から排出するための少なくとも一つの水蒸気排出路を有し、前記水蒸気排気路の内表面は、前記多孔質材料を介して水蒸気が当該水蒸気排出路内に侵入するのを防ぐためのシールド層を有することを特徴とする請求項 1に記載の铸型の製造装置。

[9] 前記水蒸気排出路に設けられ、キヤビティから排出される蒸気量を調節する排出量調整部と、前記水蒸気排出路の入口付近に配置される温度センサと、前記温度センサによって検出された温度が所定の温度範囲内に維持されるように前記排出量調整部を制御する制御部と含むことを特徴とする請求項 8に記載の铸型の製造装置。

[10] 前記水蒸気供給部は、過熱水蒸気をキヤビティ内に供給することを特徴とする請求項 1に記載の铸型の製造装置。

[11] 内部にキヤビティを有する成形型を準備するステップと、耐火骨材にバインダー榭脂を被覆してなるレジンコーテッドサンドを前記キヤビティ内に充填するステップと、前記キヤビティ内に水蒸気を供給して、前記レジンコーテッドサンドのバインダー榭脂を硬化させるステップと、前記キヤビティカ水蒸気を排出するステップとを含み、前記成形型の少なくとも一部が前記レジンコーテッドサンドの平均粒径よりも小さい平均ポア径を有する多孔質材料で形成され、前記水蒸気の少なくとも一部は、前記多孔質材料を通過してキヤビティ内に供給されることを特徴とする铸型の製造方法。

[12] 前記水蒸気をキヤビティの一側力供給しながら、前記キヤビティ内の水蒸気をキヤビティの他側力排出することを特徴とする請求項 11に記載の铸型の製造方法。

[13] 前記レジンコーテッドサンドの硬化温度以上の温度で、蒸気圧が 1. 5〜： LOKgfZc m²の過熱水蒸気を前記キヤビティ内に供給することを特徴とする請求項 11に記載の铸型の製造方法。