铸件制造用结构体的制造方法以及铸型等结构体的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种制造铸件时所使用的铸型等结构体的制造方法、铸件的制造方法 及铸型等结构体。
【背景技术】
[0002] 就铸件而言，一般以木模或金属模等为基础，利用铸件砂形成在内部具有内腔的 铸型，并且视需要在该内腔内配置模芯，然后对该内腔供给熔液而制造。
[0003] 关于木模、金属模的制造，需要熟练加工，亦需要昂贵的设备，存在昂贵且沉重等 缺点，并且在废弃处理方面也会产生问题，除了批量生产的铸件以外，难以使用。另外，关于 使用铸件砂的砂模，在通常的砂中添加粘合剂，使其固化而保持形状，因此，砂的再利用需 要再生处理工序。另外，再生处理时，还会引起产生灰尘等废弃物等问题。此外，在利用砂 模制造模芯的情况下，除上述课题以外，因模芯自身的质量而在操作时存在困难，此外，需 要浇铸时的强度保持与浇铸后的模芯去除性这样的相反性能。
[0004] 作为解决此种课题的技术，已知有将铸型所使用的构件例如以有机纤维、无机纤 维及热固性树脂作为主成分来进行成型而得的结构体。
[0005] 例如日本专利特开2004-181472号公报中公开了 ：对于含有有机纤维、无机纤维 及热固性树脂的铸件制造用结构体来说，铸件制造用结构体的成型性良好，即便以轻量进 行浇铸时，也具有充分的热强度及形状保持性，所得到的铸件的形状保持性及表面平滑性 也优异，进而铸造后的去除性优异。
[0006] 另外，日本专利特开2005-349428号公报中公开了 ：对于含有有机纤维、碳纤维、 无机粒子、以及选自酚树脂、环氧树脂及呋喃树脂中的至少1种热固性树脂的铸件制造用 结构体来说，铸件制造用结构体的成型性良好，即便以轻量进行浇铸时，也具有充分的热强 度及形状保持性，所得到的铸件的形状保持性及表面平滑性也优异，进而铸造后的去除性 优异。
[0007] 另外，日本专利特开2007-21578号公报中公开了 ：包含含有有机纤维、无机纤维 及粘合剂的结构体（I)、及附着于该结构体（I)的表面的平均粒径1~SOOnm的无机粒子而 构成的铸件制造用结构体可改善作为铸件品质的气孔缺陷。
【发明内容】
[0008] 本发明是一种铸件制造用结构体的制造方法，其具有：得到包含有机纤维、无机纤 维、热固性树脂及水的浆料组合物的工序（I);抄制该浆料组合物而得到纤维层叠体的工 序（II);以及将该纤维层叠体脱水后干燥的工序（III)，其中，
[0009] 上述工序（I)具有：将包含有机纤维及水的混合物打浆的工序（I-I);将工序 (I-I)中得到的混合物及水混合的工序（1-2);以及将工序（1-2)中得到的混合物及无机纤 维混合的工序（1-3)，
[0010] 在上述工序（1-1)、上述工序（1-2)、及上述工序（1-3)中的至少任一工序中混合 热固性树脂，
[0011] 铸件制造用结构体中的无机纤维的平均纤维长度为1mm以上且5mm以下。
[0012] 另外，本发明是一种铸件制造用结构体的制造方法，其具有：得到包含有机纤维、 无机纤维、无机粒子、热固性树脂及水的浆料组合物的工序（I);抄制该浆料组合物而得到 纤维层叠体的工序（II);以及将该纤维层叠体脱水后干燥的工序（III)，其中，
[0013] 上述工序（I)包括：将包含有机纤维及水的混合物打浆的工序（I-I);将工序 (I-I)中得到的混合物及水混合的工序（1-2);以及将工序（1-2)中得到的混合物及无机纤 维混合的工序（1-3)，
[0014] 在上述工序（1-1)、上述工序（1-2)、及上述工序（1-3)中的至少任一工序中混合 热固性树脂，
[0015] 在上述工序（1-1)、上述工序（1-2)、及上述工序（1-3)中的至少任一工序中混合 无机粒子，
[0016] 铸件制造用结构体中的无机纤维的平均纤维长度为1mm以上且5mm以下。
[0017] 另外，本发明是一种铸件的制造方法，其使用根据上述制造方法而得到的铸件制 造用结构体。
[0018] 另外，本发明是一种铸件制造用结构体，其是利用含有有机纤维、无机纤维、热固 性树脂及水的浆料组合物而得到的铸件制造用结构体，其中，该铸件制造用结构体中的无 机纤维的平均纤维长度为1mm以上且5mm以下。
[0019] 另外，本发明是一种铸件制造用结构体，其是利用含有有机纤维、无机纤维、无机 粒子、热固性树脂及水的浆料组合物而得到的铸件制造用结构体，其中，该铸件制造用结构 体中的无机纤维的平均纤维长度为1mm以上且5mm以下。
[0020] 对于使用了铸件制造用结构体的铸造而言，要求铸件制造用结构体的表面平滑性 及强度充足，铸件制造用结构体的热收缩量小，所得到的铸件的耐粘砂性少。尤其对于高压 力下的铸造或浇铸质量较大的铸造来说，期待提高这些性能。
[0021] 本发明提供一种铸件制造用结构体的表面平滑性及强度优异，热收缩量也较小， 且所得到的铸件的耐粘砂性优异的铸件制造用结构体。
[0022] 根据本发明的铸件制造用结构体的制造方法，可提供一种表面平滑性及强度优 异，热收缩量也较小，且所得到的铸件的耐粘砂性优异的铸件制造用结构体。根据本发明所 制造的铸件制造用结构体适合于高压力下的铸造或浇铸质量较大的铸造。
【附图说明】
[0023] 图1是表示实施例及比较例中所使用的包含陶制管及铸件制造用结构体的内腔 的概要图。
[0024] 图2是表示实施例及比较例中所使用的铸型的概要图。
[0025] 图3是表示在实施例及比较例中进行的压缩强度的测定方向的概要图。
【具体实施方式】
[0026] 本发明的特征在于：其是一种铸件制造用结构体的制造方法，其具有：得到含有 有机纤维、无机纤维、热固性树脂及水，以及视情形进一步含有无机粒子的浆料组合物（以 下，有时称为原料浆料）的工序（I);抄制该浆料组合物而得到纤维层叠体的工序（II);以 及将该纤维层叠体脱水后干燥的工序（III)，
[0027] 上述工序（I)具有：将含有有机纤维以及视情形而含有的热固性树脂及水的混合 物打浆的工序（I-I);将工序（I-I)中得到的混合物、以及视情形而使用的热固性树脂及水 混合的工序（1-2);以及将工序（1-2)中得到的混合物、无机纤维及视情形而使用的热固性 树脂混合的工序（1-3)，
[0028] 视情形在上述工序（1-1)、上述工序（1-2)、及上述工序（1-3)中的至少任一工序 中混合无机粒子，
[0029] 铸件制造用结构体中的无机纤维的平均纤维长度为1mm以上且5mm以下，
[0030] 并且，本发明发挥出铸件制造用结构体的表面平滑性及强度优异，热收缩也较小， 且所得到的铸件的耐粘砂性优异这样的效果。
[0031] 以外，已知利用含有有机纤维、无机纤维、热固性树脂及水的浆料组合物、或者含 有有机纤维、无机纤维、无机粒子、热固性树脂及水的浆料组合物而得到的铸件制造用结构 体，通过在打浆过程中裁断无机纤维，从而使该无机纤维的平均纤维长度发生变化。
[0032] 另一方面，在本发明中发挥出此种效果的原因尚不明确，可认为如下所述。
[0033] 本发明的制造方法中，作为上述工序（I)，进行下述工序：将含有有机纤维、视情 形而含有的热固性树脂及水的混合物打浆的工序（I-I);将工序（I-I)中得到的混合物、视 情形而含有的热固性树脂及水混合的工序（1-2);以及将工序（1-2)中得到的混合物、无机 纤维及视情形而含有的热固性树脂混合的工序（1-3)。另外，视情形在上述工序（1-1)、上 述工序（1-2)、及上述工序（1-3)中的至少任一工序中混合无机粒子。即，在打浆的工序中， 混合物中不含有无机纤维。可不切断无机纤维而保持原有纤维长度地使用，铸件制造用结 构体的强度提高，即使在具有在浇铸时施加高压力的部位的铸造、或浇铸质量较大的铸造 中，也可发挥出优异的耐粘砂性。
[0034] 另外，铸件制造用结构体的热收缩是通过铸件制造用结构体中的热固性树脂因浇 铸时的热而发生碳化收缩而产生的。铸件制造用结构体中的无机纤维（例如碳纤维）的纤 维长度越长，则热固性树脂的移动越受到妨碍，可防止热收缩。如此，可推测：抑制热收缩， 维持结构体的形状，其结果，结构体的强度进一步增强，所得到的铸件的耐粘砂性优异。
[0035] 另外，本发明的制造方法中，在工序（1-2)中添加水后，在工序（1-3)中添加无机 纤维，因此添加无机纤维时的浆料中的无机纤维的浓度降低，不产生无机纤维的结块。因 此，可认为成型了的铸件制造用结构体的表面平滑性优异。
[0036] 另外，若无机纤维的平均纤维长度超过5_，则浆料的滤水性增大，因此，作为抄制 时滤水性较高的部位的、金属模的连接部位即无网部位的厚度变薄，因此强度降低。可认为 其结果，连接部位与其以外的部位的强度变得不均匀，变得容易从强度较弱的连接部位发 生粘砂。
[0037] 以下，基于其优选方式说明本发明。
[0038] 〈铸件制造用结构体〉
[0039] 根据本发明所制造的铸件制造用结构体含有有机纤维、无机纤维、及热固性树脂， 且视情形含有无机粒子。以下，对有机纤维、无机纤维、及热固性树脂、以及视情形而使用的 无机粒子进行说明，以下所记载的事项也可适用在工序（I)、（II)、（III)中所使用的有机 纤维、无机纤维、无机粒子、及热固性树脂。
[0040] (i)有机纤维
[0041] 关于有机纤维，在铸件制造用结构体中，在用于铸造前的状态下形成其骨架，在铸 造时借助熔融金属的热，其一部分或全部燃烧，在铸件制造后的铸件制造用结构体内部形 成内腔。
[0042] 关于有机纤维，就成型性的观点而言，优选为纸纤维、经原纤化的合成纤维、再生 纤维（例如人造纤维）等，它们可单独或者混合两种以上使用。这些中，从提高铸件制造用 结构体的成型性的观点、经脱水、干燥后的成型体的湿态强度特性优异的观点、以及纸纤维 的易获取性、供给稳定性、经济性的观点出发，优选为纸纤维。作为纸纤维，可使用木材纸 浆、棉纸浆、棉绒纸浆、竹或稻草及其他非木材纸浆。另外，作为纸纤维，可将原始纸浆或废 纸纸浆（回收品）单独或者混合两种以上使用。作为有机纤维，从提高铸件制造用结构体 的成型性的观点及供给性、经济性及环境保护的观点出发，进一步优选使用废纸纸浆（报 纸等）。
[0043] 关于有机纤维的平均纤维长度，就提高铸件制造用结构体的强度的观点而言，优 选为0· 8mm以上，更优选为0· 9mm以上，就提高铸件制造用结构体的表面平滑性的观点而 言，优选为2mm以下，更优选为I. 8mm以下，进一步优选为I. 5mm以下。
[0044] 关于铸件制造用结构体中的有机纤维的含量，就提高铸件制造用结构体的成型性 的观点而言，相对于铸件制造用结构体100质量份，优选为1质量份以上，更优选为5质量 份以上，进一步优选为10质量份以上，进一步优选为20质量份以上，就抑制铸造时的气体 产生量的观点而言，相对于铸件制造用结构体100质量份，优选为40质量份以下，更优选为 30质量份以下。
[0045] (ii)无机纤维
[0046] 无机纤维主要在铸件制造用结构体中在用于铸造前的状态下形成其骨架，在铸造 时即便借助熔融金属的热也不会使其燃烧，而维持其形状。尤其在使用下述的热固性树脂 的情况下，该无机纤维可抑制由熔融金属的热而导致的该热固性树脂的热分解所引起的热 收缩。
[0047] 作为无机纤维，可列举碳纤维、石棉等人造矿物纤维、陶瓷纤维、天然矿物纤维、玻 璃纤维、石英纤维、金属纤维。这些无机纤维可使用1种或2种以上。这些中，就抑制铸造 时的热收缩的观点而言，优选为即便在可使金属熔融的高温下也具有高强度的碳纤维。其 中，优选为使用沥青系或聚丙烯腈（PAN)系的碳纤维，更优选为PAN系的碳纤维。
[0048] 关于铸件制造用结构体中的无机纤维、优选碳纤维的平均纤维长度，就提高铸件 制造用结构体的强度，抑制热收缩的观点及防止铸件的粘砂的观点而言，为1mm以上，优选 为2mm以上，就提高铸件制造用结构体的强度的观点及防止铸件的粘砂的观点而言，为5mm 以下，更优选为4mm以下。此处，关于铸件制造用结构体中的无机纤维的平均纤维长度，可 观察铸件制造用结构体表面所存在的无机纤维的纤维长度，每Icm 2测定50根纤维的长度， 并求出其平均值。纤维长度的测定可借助显微镜等放大装置来进行。在实施例中，结构体 中的无机纤维的平均纤维长度是根据该方法而测得的。
[0049] 关于铸件制造用结构体中的无机纤维、优选碳纤维的含量，就提高铸件制造用结 构体的强度、抑制热收缩、及提高耐粘砂性的观点而言，相对于铸件制造用结构体100质量 份，优选为1质量份以上，更优选为2质量份以上，进一步优选为3质量份以上，就抑制工序 (I)中制备浆料时结块的产生，且提高铸件制造用结构体的表面平滑性的观点而言，相对于 铸件制造用结构体100质量份，优选为6质量份以下，更优选为5质量份以下，进一步优选 为4质量份以下。
[0050] 关于有机纤维与无机纤维的质量比、优选有机纤维与碳纤维的质量比，以无机纤 维/有机纤维、以及碳纤维/有机纤维表示，就提高铸件制造用结构体的强度，抑制热收缩 及提高耐粘砂性的观点而言，优选为0. 05以上，更优选为0. 1以上，进一步优选为0. 12以 上，进一步优选为〇. 15以上，就防止铸件制造用结构体产生结块，提高表面平滑性、成型性 及提高强度的观点而言，优选为I. 〇以下，更优选为〇. 5以下。
[0051] 另外，关于铸件制造用结构体中的无机纤维、优选碳纤维，就提高铸件制造用结构 体的强度的观点、提高铸件制造用结构体的成型性的观点、及抑制铸件制造用结构体的热 收缩的观点而言，长轴/短轴比优选为1以上，更优选为10以上，进一步优选为50以上，并 且优选为5000以下，更优选为2000以下，进一步优选为1000以下。
[0052]