涂覆有粘结剂的耐火材料、铸型、铸型的制造方法

专利名称：涂覆有粘结剂的耐火材料、铸型、铸型的制造方法
技术领域：
本发明涉及 一种制造铸型等所用的涂覆有粘结剂涂覆的耐火材料、使用该涂覆有粘结剂的耐火材料的铸型及铸型的制造方法。
背景技术：
在铸型的制造方法中，以往有各种方法，其中之一为壳型法。壳型法是将硅砂等铸型用耐火骨材用粘结剂粘结合起来的方法，由于具有能得到尺寸精度良好的铸型等优异的特性，迄今被经常采用。作为该壳型用粘结剂，一般使用酚醛树脂等热固性树脂，混合耐火骨材和热固性树脂，调制在耐火骨材表面涂覆着热固性树脂的树脂覆膜砂，将该树脂覆膜砂充填到加热过的金属模型内，使热固性树脂粘结剂熔融、硬化(固化)，由此造型出铸型。树脂覆膜砂自身为松散的粒状物，流动性良好，因而对金属模型的充填性良好，还可用空气输送，操作性也良好。因此，使用树脂覆膜砂的壳型法制作汽车铸件等时被经常使用。在这种树脂覆膜砂中，作为涂覆耐火骨材表面的热固性树脂粘结剂，如上所述，常用的为酚醛树脂，在酚醛树脂中酚醛清漆型(novolac)酚醛树脂较为常用。该酚醛清漆型酚醛树脂为热塑性，即使加热也不硬化(固化)，因而通常添加六亚甲基四胺作为固化剂(硬化剂)使用(例如可参见专利文献I等)。并且，将把酚醛清漆型酚醛树脂作为粘结剂而调制的树脂覆膜砂充填到加热至250 350°C的金属模型中后，由于从金属模型传导出来的热，六亚甲基四胺会被加热分解成甲醛和氨，大部分甲醛会和酚醛清漆型酚醛树脂反应，使酚醛树脂硬化成不熔状态。但另一方面，未参与反应的甲醛和几乎全部的氨则在铸造铸型时、造型后会挥散到大气中，存在环境受到该甲醛和氨污染的问题。作为酚醛树脂而使用可熔酚醛型(resol)酚醛树脂时，虽可略微减少此类问题，但即使在可熔酚醛型酚醛树脂中也会有未反应的甲醛放出，因而问题仍然存在。此外，使用以酚醛树脂为粘结剂的树脂覆膜砂制造铸型时，在向铸型中铸入熔体(熔融金属)进行铸造之际，酚醛树脂会因熔体(熔融金属)的热而分解，释放例如苯酚、二甲苯酚、甲苯、苯、甲烷等，在这一点上环境污染也是问题。此外，由于酚醛树脂的耐热性高、残留碳量也多，因此，在向铸型中铸入熔融金属铸造铸件时，不易因熔融金属的热而使铸型溃散，要将铸件从铸型中取出，需要对铸型施加冲击或在高温下长时间加热使酚醛树脂分解，还存在脱模麻烦的问题。专利文献专利文献I :日本特开2002-346691号公报

发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成的，旨在提供一种能降低污染环境的气体产生的涂覆有粘结剂的耐火材料，且在于提供一种溃散性良好的铸型，还在于提供一种在能降低污染环境的气体产生的同时制造溃散性良好的铸型的铸型制造方法本发明的涂覆有粘结剂的耐火材料的特征在于，耐火骨材的表面涂覆有含有糖类作为粘结剂的固态涂覆层。根据本发明，能以糖类为粘结剂将耐火骨材粘合，糖类受热分解后只是释放二氧化碳气体和水，不会释放有毒气体，不存在污染环境之虞。而且，糖类易受热分解，能制造溃散性好的铸型。此外，在本发明的涂覆层中，作为粘结剂，除了糖类以外，还含有热固性树脂。根据本发明，除了糖类以外，还可用热固性树脂将耐火骨材粘结，提高粘结强度。此外，本发明的特征在于，上述热固性树脂为酚醛树脂。根据本发明，能用酚醛树脂提高耐火骨材的粘结强度。此外，在本发明的涂覆层中，作为糖类固化剂(硬化剂)，还含有羧酸。相对于糖类100质量份,羧酸优选在O. I质量份以上、10质量份以下。根据本发明，可用羧酸使糖类交联、硬化，提高耐火骨材通过糖类而粘结的强度。此外，本发明的铸型的特征在于，上述涂覆有粘结剂的耐火材料通过涂覆层粘结剂的粘结而结合并由此形成。根据本发明，能以糖类为粘结剂将耐火骨材粘结、得到铸型，糖类受热分解后只释放二氧化碳和水，不会释放有毒气体，不存在污染环境之虞。此外，糖类易受热分解，因而能得到溃散性良好的铸型。此外，本发明的铸型的制造方法的特征在于，将上述涂覆有粘结剂的耐火材料充填到模型内，向该模型内吹入水蒸气、加热涂覆有粘结剂的耐火材料，使涂覆层的粘结剂固化乃至硬化。水蒸气具有高凝结潜热，因而，通过向充填了涂覆有粘结剂的耐火材料的模型内吹入水蒸气，能在水蒸气接触涂覆有粘结剂的耐火材料时传导该潜热，瞬间加热涂覆有粘结剂的耐火材料，使粘结剂固化乃至硬化，不必预先将模型加热到高温，可稳定地短时间内制造铸型，并且，即使产生有毒气体，也可将其吸收到水蒸气的凝结水中，降低环境污染。此外，本发明的特征在于，向模型内吹入水蒸气，用水蒸气的凝结水使涂覆层粘结剂的糖类糊化，并利用水蒸气的凝结潜热使粘结剂的温度上升，使其固化乃至硬化。将水蒸气吹入模型内后，水蒸气会接触涂覆有粘结剂的耐火材料，其热量被夺取后产生凝结水，该凝结水能使糖类溶胀等而糊化，通过该糊化的糖类能将耐火骨材粘结，并且，通过水蒸气的凝结潜热，能加热到粘结剂发生固化乃至硬化的温度以上，从而能制造出高强度的铸型。此外，本发明的特征在于，向模型内吹入水蒸气，利用水蒸气的凝结潜热使涂覆有粘结剂的耐火材料的温度上升，接着将加热过的气体吹入模型内，使模型内的凝结水蒸发，并且加热到涂覆有粘结剂的耐火材料的粘结剂发生固化乃至硬化的温度以上。通过向充填有涂覆有粘结剂的耐火材料的模型内吹入水蒸气，能利用水蒸气的凝结潜热使涂覆有粘结剂的耐火材料的温度迅速升高至100°c附近，并且，接着，向模型内吹入加热过的气体，利用水分少的该气体能迅速蒸发掉凝结水，从而能在短时间内使温度上升至100°c以上，加快使模型内的温度升高至涂覆有粘结剂的耐火材料的粘结剂发生固化乃至硬化的温度以上的速度。其结果是，能通过短时间的加热来制造高强度的铸型。本发明的铸型的制造方法的特征在于，向上述涂覆有粘结剂的耐火材料中加水、充填填到模型内，使水冻结。根据该方法，能通过水的冻结使耐火骨材粘结，而且能通过水使涂覆有粘结剂的耐火材料的涂覆层中的糖类糊化，通过该糊化的糖类使耐火骨材粘结，从而能制造高强度的铸型。此外，本申请公开一种铸型的制造方法。本申请公开的铸型的制造方法使用涂覆有粘结剂的耐火材料。所述涂覆有粘结剂的耐火材料包括具有耐火性的耐火骨材和包覆所述耐火骨材表面的涂覆层。涂覆层为固态，且含有糖类作为粘结剂。所述铸型的制造方法包括充填工序和固化乃至硬化工序。在所述充填工序中，将所述涂覆有粘结剂的耐火材料充填到模型内。在所述固化乃至硬化工序中，向所述模型内部吹入水蒸气，由此将所述糖类变成糊状糖类。继供给水蒸气后，通过加热所述涂覆有粘结剂的耐火材料，使所述涂覆层的所述粘结剂之间发生固化乃至硬化，由此使所述涂覆有粘结剂的耐火材料之间粘结。涂覆层优选还含有热固性树脂。而且，所述热固性树脂优选为酚醛树脂。这种情况下，即使在高温，使用涂覆有粘结剂的耐火材料的铸型也不会变形。所述涂覆层优选还含有羧酸。所述涂覆有粘结剂的耐火材料的加热优选包括通过所述水蒸气的凝结潜热使糊状糖类的温度上升、由此使糊状粘结剂发生固化乃至硬化的操作。所述涂覆有粘结剂的耐火材料的加热优选包括第I加热工序和蒸发工序。在第I加热工序中，用所述水蒸气的凝结潜热使糊状糖类的温度升高。在蒸发工序中，将加热过的气体吹入模型内，由此使模型内的凝结水蒸发，将所述粘结剂加热到发生固化乃至硬化的温度以上。加热过的气体优选为加热过的空气。加热过的气体还优选为水蒸气与空气的混合气体。此外，水蒸气优选为过热水蒸气。 所述耐火骨材优选为选自硅砂、山砂、刚玉砂、橄榄石砂、铬铁矿砂、锆砂、莫来砂、人工砂中的至少一种。所述糖类优选为单糖类、寡糖类、多糖类中的任一种。所述热固性树脂优选包覆所述耐火骨材的表面。并且，优选糖类包覆所述热固性树脂的表面。所述铸型的制造方法优选还包括涂覆工序。涂覆工序在将涂覆有粘结剂的耐火材料充填到模型内之前进行。在涂覆工序中，加热耐火骨材，向加热过的耐火骨材中加入热固性树脂，混合加热过的耐火骨材和热固性树脂，得到耐火骨材与热固性树脂的混合物，向所述混合物中加入分散、溶解于水中的糖类，将所述混合物与所述糖类混炼，干燥所述混合物和所述糖类。所述粘结剂相对于所述耐火骨材总重量的比例优选在O. 5质量％以上、5. O质
量％以下。热固性树脂相对于所述粘结剂总量的比例优选多于O质量％且在80质量％以下。 热固性树脂相对于所述粘结剂总量的比例更优选多于O质量％且在50质量％以下。
此外，本申请还公开这样一种铸型的铸造方法。本发明的该铸型的制造方法为使用涂覆有粘结剂的耐火材料的铸型的制造方法。所述涂覆有粘结剂的耐火材料包含具有耐火性的耐火骨材和包覆所述耐火骨材且含有糖类作为粘结剂的固态涂覆层。所述铸型的制造方法包括充填工序和固化乃至硬化工序。在充填工序中，将所述涂覆有粘结剂的耐火材料充填到模型中。在所述固化乃至硬化工序中，向所述模型内部供给水分，使所述粘结剂湿润，并使所述糖类成为糊状糖类。接着，通过向模型内部吹入过热水蒸气、加热所述涂覆有粘结剂的耐火材料，使涂覆有粘结剂的耐火材料的温度上升。涂覆有粘结剂的耐火材料的温度上升，干燥所述涂覆有粘结剂的耐火材料，并使所述粘结剂涂覆层的所述粘结剂间发生固化乃至硬化，从而使所述涂覆有粘结剂的耐火材料之间粘结。通过本发明的涂覆有粘结剂的耐火材料，能以糖类为粘结剂使耐火材料粘结，糖类受热分解后只释放二氧化碳和水，不会出现释放有毒气体这类的情况，不存在污染环境之类的担心，此外，糖类易受热分解，能得到溃散性良好的铸型。
此外，通过本发明的铸型的制造方法，能在不污染环境的情况下制造铸型。


图I是显示本发明的铸型制造的一个例子，(a)、(b)分别为在各工序中的截面图。
具体实施例方式
下面对本发明的实施方式进行说明。在本发明中，作为耐火骨材，无特殊限制，例如可以是硅砂、山砂、刚玉砂、橄榄石砂、铬铁矿砂、锆砂、莫来砂、其他人工砂等，这些材料可单独使用一种，也可多种混合起来使用。人工砂例如为包括氧化钙、氧化镁、氧化铝等在内的人工制作的砂。人工砂还可以是将石头、岩石粉碎后人工制成的砂。即，人工砂只要是常用的人工制成的砂即可。本发明的涂覆有粘结剂的耐火材料通过将该耐火材料粒子表面用含有粘结剂的涂覆层涂覆而形成。本发明中，作为粘结剂，使用糖类。作为该糖类，可以使用单糖类、寡糖类、多糖类，可以单独使用选自各种单糖类、寡糖类、多糖类中的一种，也可以从中选出多种并用。作为在本发明中使用的单糖类，无特殊限制，例如可以是葡萄糖、果糖、半乳糖等。作为寡糖类，可以是麦芽糖、蔗糖、乳糖、纤维二糖等二糖类。此外，作为多糖类，有淀粉糖、糊精、黄原胶、可德兰多糖(curdlan)、普鲁兰多糖(支链淀粉)、环状直链淀粉、几丁质、纤维素、淀粉等，可以选择这些多糖类中的一种使用，也可多种并用。此外，淀粉的例子有未加工淀粉和加工淀粉。具体地可以是马铃薯淀粉、玉米淀粉、高直链淀粉、甘薯淀粉、木薯淀粉、西米淀粉、米淀粉、觅菜淀粉等未加工淀粉及它们的加工淀粉(焙烧糊精、酶改性糊精、酸处理淀粉、氧化淀粉、双醛淀粉、醚化淀粉(羧甲基淀粉、羟烷基淀粉、阳离子淀粉、羟甲基淀粉等)、酯化淀粉(醋酸淀粉、磷酸淀粉、琥珀酸淀粉、辛烯基琥珀酸淀粉、马来酸淀粉、高级脂肪酸酯化淀粉等)、交联淀粉、接枝淀粉及湿热处理淀粉等。在这些淀粉中，优选焙烧糊精、酶改性淀粉、酸处理淀粉、氧化淀粉之类的低分子化淀粉以及交联淀粉等低粘度淀粉。此外，含有糖类的谷物种子的粉末也可作为粘结剂使用。含有糖类的谷物种子的粉末例如可以是小麦粉、米粉、玉米粉等。在上述涂覆层中，作为糖类、尤其是多糖类固化剂(硬化剂)，可含有羧酸。作为羧酸，无特殊限制，可以是草酸、马来酸、琥珀酸、枸橼酸、丁烷四羧酸、甲基乙烯基醚-马来酸酐共聚物等。涂覆层中的羧酸的含量为，相对于糖类100质量份，羧酸的添加量优选在O. I 10质量份的范围。羧酸在预先溶解在水中的状态下和糖类混合，能很好地发挥作为固化剂(硬化剂)的效果，因而优选。本发明中，用糖类作为涂覆层中所含的粘结剂，但也可并用热固性树脂作为粘结剂添加在涂覆层中。涂覆层中的热固性树脂的含量优选为相对于糖类和热固性树脂的合计量，设定在80质量％以下，更优选设定在50质量％以下。作为该热固性树脂，无特殊限制，可以使用可熔酚醛(树脂)型酚醛树脂、酚醛清漆型酚醛树脂。可熔酚醛型酚醛树脂和酚醛清漆型酚醛树脂除了可单独使用一方外，还可并用。此外，还可使用使糖类和酚类预先反应好的生成物。此外，为了改善涂覆有粘结剂的耐火材料的流动性，可以在涂覆层中添加润滑剂。作为润滑剂，可以使用石蜡、巴西棕榈蜡等脂肪烃类润滑剂，高级脂肪醇，亚乙基双硬脂酰胺、硬脂酰胺等脂肪族酰胺类润滑剂、金属皂类润滑剂、脂肪酸酯类润滑剂、复合润滑剂等，其中以金属皂类润滑剂为佳。作为金属皂类润滑剂，可以使用硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸锌、硬脂酸铝、硬脂酸镁等，还可将其多种组合起来使用。而且，耐火骨材粒子中，可添加糖类，并可根据需要添加羧酸、酚醛树脂等热固性树脂、糖类与酚类的反应物、润滑剂等进行混合，由此，能在耐火骨材表面涂覆含有以糖类为主要成分的粘结剂的涂覆层，得到本发明的涂覆有粘结剂的耐火材料。在耐火骨材上涂覆的涂覆层的量根据成分、用途等而不同，难以做出统一规定，但通常优选将其设为，相对于耐火骨材100质量份，粘结剂在O. 5 5. O质量份的范围内，润滑剂为固体状，在O. 02 O. 15质量份的范围内。相对于耐火骨材100质量份，粘结剂超过5. O质量份时，耐火骨材与粘结剂难以混炼。另一方面，与相对于耐火骨材100质量份、粘结剂不足O. 5质量份时相t匕，相对于耐火骨材100质量份、粘结剂在O. 5质量份以上时能确保强度。作为在耐火骨材表面上涂覆涂覆层的方法，有热涂法、冷涂法、半热涂法、粉末溶剂法等。热涂法具体如下向加热到110 180°C的耐火骨材中添加固体粘结剂进行混合，通过耐火骨材进行加热，使固体粘结剂熔融，由此用熔融的粘结剂润湿并涂覆耐火骨材的表面，之后，在保持该混合的状态下冷却，由此得到粒状、松散的粘结剂涂覆的耐火材料。或者如下所述向加热到110 180°c的耐火骨材中混入溶解或分散在水等溶剂中的粘结剂进行涂覆，使溶剂挥发，由此得到涂覆有粘结剂的耐火材料。冷涂法具体如下将粘结剂分散乃至溶解到水、甲醇等溶剂中，调成液态，将此液态物添加到耐火骨材粒子中混合，使溶剂挥发，由此得到涂覆有粘结剂的耐火材料。半热涂法具体如下将分散乃至溶解到上述溶剂中的粘结剂添加到加热至50 900C的耐火骨材粒子中混合，使溶剂挥发，由此得到涂覆有粘结剂的耐火材料。粉末溶剂法具体如下将固体粘结剂粉碎，将该粉碎的粘结剂添加到耐火骨材粒子中，再添加水、甲醇等溶剂，将其混合，使溶剂挥发，由此得到涂覆有粘结剂的耐火材料。 在上述任一方法中，均可在耐火骨材表面涂覆常温(30°C)下固体的涂覆层，得到粒状、松散的涂覆有粘结剂的耐火材料，但从操作性等角度考虑，优选热涂法。此外，在像上述那样在耐火骨材中混合粘结剂时，还可根据需要添加固化剂(硬化剂)、用于使耐火骨材和粘结剂未和的娃烧偶联剂等各种偶联剂及石墨等碳质材料等。并用糖类和热固性树脂作为粘结剂时，有将糖类和热固性树脂同时涂覆在耐火骨材上、形成糖类和热固性树脂混在一起的涂覆层的方法、在耐火骨材表面涂覆热固性树脂后再涂覆糖类、形成2层结构的涂覆层的方法等，可以是任一种方法。用上述方法得到的本发 明的涂覆有粘结剂的耐火材料可用于铸型、耐火砖，还可用作壁材、陶瓷等的材料。使用涂覆有粘结剂的耐火材料制造铸型时，可通过将涂覆有粘结剂的耐火材料撒到模型内或充填到模型内、加热来进行。即，加热涂覆有粘结剂的耐火材料后，涂覆层中所含的糖类会在熔化后固化，或由于交联而硬化，用该糖类作为粘结剂使耐火骨材粘结，可得到铸型。用这种方式加热糖类、制造铸型时，糖类在固化乃至硬化时不会出现产生有毒气体之类的情况，能在不发生污染环境之类的情况下制造铸型。并且，虽然可通过向该铸型中浇注高温熔融金属、浇铸铸件来进行铸造，但由于将铸型的耐火骨材粘结的粘结剂的糖类会在较低温度热分解，因而容易通过熔融金属的热而热分解。因此，可容易地通过熔融金属的热使铸型溃散，不需要为了将铸件从铸型中取出而对铸型施加冲击或高温下长时间加热使粘结剂分解等，能容易地使铸造物脱模。在此，若如上所述，作为粘结剂，除了糖类以外还并用酚醛树脂等热固性树脂，则可通过热固性树脂提高粘结剂对耐火骨材的粘合力，制造高强度的铸型。这样，通过并用酚醛树脂等热固性树脂作为粘结剂能得到高强度的铸型，但若使用热固性树脂，则在制造铸型、浇铸熔融金属时有产生有毒气体之虞，且铸造后的铸型的溃散性降低。因此，并用酚醛树脂等热固性树脂时，如前所述，相对于粘结剂总量，设定在80质量％以下，优选在50质量％以下。此外，为了得到将热固性树脂合并用作粘结剂的效果，相对于粘结剂总量，热固性树脂优选在O质量％以上。为了得到将热固性树脂合并用作粘结剂的效果，相对于粘结剂总量，热固性树脂更优选在10质量％以上。并且，为了得到较高的将热固性树脂合并用作粘结剂的效果，相对于粘结剂总量，热固性树脂尤其优选在25质量％以上。接着，参照图I对使用水蒸气制造铸型的一个例子进行说明。如图I (a)所示，在内部设有模穴3的模型I的上表面设有注入口 4，模型I的下表面设有用金属丝网等网5堵住的排出口 6。该模型可纵切或横切。此外，涂覆有粘结剂的耐火材料2储藏在料斗7内，料斗7上连接有带有旋塞阀8的空气供给管9。并且，在使料斗7下端的喷管口 7a与模型I的注入口 4对接后将旋塞阀8从关闭状态切换至开启状态，向料斗7内吹入空气进行加压，将料斗7内的涂覆有粘结剂的耐火材料2吹入模型I内，向模型I的模穴3内充填涂覆有粘结剂的耐火材料2。由于排出口 6用网5堵着，因此，涂覆有粘结剂的耐火材料2不会从排出口 6漏出。如图I的实施方式那样，在模型I中设有多个注入口 4、排出口 6的情况下，只要从多个注入口 4中的一处或多处加入涂覆有粘结剂的耐火材料2即可。以此种方式向模型I内充填涂覆有粘结剂的耐火材料2后，从模型I的注入口 4上卸下料斗7，并且，如图I (b)那样，在各注入口 4上连接上供气管10。供气管10设置成能选择性地供给水蒸气和加热气体，打开供气管10的旋塞阀11，首先将水蒸气吹入模型I的模穴3中。
在此，作为水蒸气可直接使用饱和水蒸气，但在本发明中优选使用过热水蒸气。过热水蒸气是将饱和水蒸气进一步加热到沸点以上温度的完全气体状态的水蒸气，是100°C以上的干蒸气。加热饱和水蒸气而得到的过热水蒸气可以是不加压而使其定压膨胀而得到的水蒸气，也可以是不使其膨胀而增加压力后的加压水蒸气。对吹入模型I内的过热水蒸气的温度无特殊限制，由于过热水蒸气可升温至900°C左右，因此，只要在100 900°C之间根据需要进行设定即可。另外，作为水蒸气，可以使用表压在O. 5kgf/cm2以上、lOkgf/cm2以下的饱和水蒸气。以此方式向模型I内吹入水蒸气后，当水蒸气接触到涂覆有粘结剂的耐火材料2的表面，其潜热会被涂覆有粘结剂的耐火材料夺走而凝结，但由于水蒸气具有高潜热，因此，利用水蒸气凝结时传导的该潜热，涂覆有粘结剂的耐火材料2的温度会迅速升至100°C附近。这样，涂覆有粘结剂的耐火材料2通过由水蒸气的潜热传导的热而被加热到100°C附近的时间随水蒸气的温度、吹入模型I内的流量、模型I内的涂覆有粘结剂的耐火材料2的充填量等而变动，但通常在3 30秒左右的短时间。从注入口 4吹入模型I内的水蒸气在加热模型I内的涂覆有粘结剂的耐火材料2后从排出口 6排出。此时，进一步吹入过热水蒸气，可使凝结水蒸发，并达到粘结剂发生固化乃至硬化的温度以上，从而容易制造铸型。此外，在涂覆有粘结剂的耐火材料2的温度升至100°C附近之后，将供向供气管10的供给切换为加热气体，将加热气体吹入模型I内。加热气体只要其水分含有率低于上述水蒸气即可，可以使用加热过的空气。例如，可加热大气中的空气，作为加热气体供给给供气管10。此外，还可通过在上述水蒸气中混合加热空气来降低含有的水分量，将此混合气体用作加热气体。对该加热气体的温度无特殊限制，只要在100°c以上，且在涂覆有粘结剂的耐火材料2的粘结剂发生固化乃至硬化的温度以上即可。以上述方式向模型I内吹入水蒸气后，通过水蒸气凝结时传导的潜热，可使涂覆有粘结剂的耐火材料2的温度迅速上升至100°C附近，但要进一步升至100°C以上的温度，需要使凝结水蒸发。并且，虽然该凝结水之后会被吹入的水蒸气加热而蒸发，但如前所述，由于水蒸气含有大量水分，因而使凝结水蒸发的效率低。由于是如上所述地将加热气体吹入模型I内的，且加热气体较水蒸气而言，是水分含量少、湿度低的干燥气体，因此，能在短时间内使模型I内生成的凝结水蒸发、干燥。据报道，用过热水蒸气及加热空气的气流进行水的蒸发实验时，当温度在170°c左右以下时，水向加热空气中的蒸发比水向过热水蒸气中的蒸发速度大(T. Yosida, Hyodo, T. , Ind. Eng. Chem. Process Des.Dev.，9(2)，207-214(1970))。从该报告还可得知，与持续吹入水蒸气时相比，将加热气体吹入模型I内，能在短时间内使凝结水蒸发、干燥。因此，从开始将加热气体吹入模型I内起，能在短时间内使涂覆有粘结剂的耐火材料2的温度上升至100°C以上，加快模型I内的温度升高到涂覆有粘结剂的耐火材料2的粘结剂发生固化乃至硬化的温度以上的速度。其结果，使得在短的加热时间内制造高强度的铸型成为可能。 此外，如前所述，用水蒸气加热凝结水使其蒸发时，该水蒸气因凝结而体积变小、压力下降，模型I内出现凝结水滞留或干燥、温度上升变缓等情况，但加热气体则基本上不会因凝结而体积缩小、压力下降，因此，加热气体从注入口 4到排出口 6，在模型I内走遍，将其温度均匀地作用在整个模型I内，迅速地进行干燥、温度上升。
将加热气体吹入模型I内的时间因加热气体的温度和模型I内的吹入流量、模型I内的涂覆有粘结剂的耐火材料2的充填量、模型I内的凝结水的量等而变化，但通常为5 30秒左右的短时间。因此，从将水蒸气吹入模型I内开始，可在10秒 I分钟左右的短时间内制造铸型。如上所述，可使用水蒸气，用水蒸气的高凝结潜热瞬间加热涂覆有粘结剂的耐火材料，使涂覆层的粘结剂固化乃至硬化，不需要预先将模型I加热到高温，能稳定地、短时间内制造铸型，且即使产生有毒气体，也可使其被水蒸气的凝结水吸收，降低环境污染。并且，将水蒸气吹入模型I内、使其与涂覆有粘结剂的耐火材料接触后，虽然水蒸气的热被夺走，生成凝结水，但可用该凝结水使涂覆层的糖类膨胀，发生糊状化，并可用该糊状糖类将耐火骨材粘结，从而能制造出高强度的铸型。接着，对利用水的冻结进行的铸型制造进行说明。首先，向本发明的涂覆有粘结剂的耐火材料中加水进行混合，将其充填到模型中后，放入冷库等进行冷却，使水冻结。用这样使水冻结而产生的冰将耐火骨材粘结，铸造铸型。水的添加量相对于涂覆有粘结剂的耐火材料100质量份,优选在3 20质量份的范围内。 在此，对于这样的冻结铸型，仅用冰加固的铸型在浇注熔融金属时，其中的冰容易融化，因此难以铸造大的铸件。而对于用本发明的由含有糖类的涂覆层包覆的涂覆有粘结剂的耐火材料制造的冻结铸型而言，在向涂覆有粘结剂的耐火材料中混合水时，涂覆层中所含的糖类会吸水溶胀、糊状化，可用该糊状化的糖类将耐火骨材粘合，并且，通过浇注熔融金属时的加热，糖类会固化乃至硬化。因此，能保持铸型强度、制造大型铸件。用上述方法在本发明的涂覆有粘结剂的耐火材料中加水、混合，将其充填到模型中后,能通过吸水溶胀、糊状化的糖类将耐火骨材粘合,能将耐火骨材保持为充填到模型中的铸型的形状。接着将其从模型中取出，使糊状化的糖类固化乃至硬化，从而可制得铸型。这样，不通过冻结也可制造铸型。实施例接着，通过实施例对本发明进行具体说明。(实施例I 9)将加热到130°C的压平硅砂30kg放入漩涡混合机中，再加入将表I所示的糖类及糖类固化剂溶解乃至分散于水450g中所得的水溶液，混炼约90秒钟。溃散后，作为润滑剂添加硬脂酸钙30g，混炼15秒钟，再通气，得到被由糖类构成的涂覆层包覆的涂覆有粘结剂的耐火材料。在该涂覆有粘结剂的耐火材料中，涂覆层的质量比率为2. O质量％。这里，如表I所示，作为糖类，使用糊精(日淀化学株式会社产品“No4_C”、“Nol02-S”、“ND-S”)、酶改性糊精(日淀化学株式会社产品“AMIC0LNo7-H”、“AMIC0LNo6-H”、“AMIC0L No3_L”)、上等白糖(含蔗糖98. 2质量％、还原糖O. 7质量％ )。另外，若将糊精按分子量从大到小进行排列，则依次为“如4-(”、10102-3”、“冊-3”，若将酶改性糊精按分子量从大到小进行排列，则依次为“AMICOL No7-H”、“AMIC0LNo6-H”、“AMIC0LNo3-L”。此外，作为固化剂，使用枸橼酸，将其溶解在水中进行使用。表I
权利要求
1.涂覆有粘结剂的耐火材料，其耐火骨材表面涂覆有含有糖类作为粘结剂的固态涂覆层。
2.根据权利要求I所述的涂覆有粘结剂的耐火材料，其特征在于，涂覆层中，作为粘结齐IJ，除了糖类以外还含有热固性树脂。
3.根据权利要求2所述的涂覆有粘结剂的耐火材料，其特征在于，热固性树脂为酚醛树脂。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的涂覆有粘结剂的耐火材料，其特征在于，涂覆层中，作为糖类的硬化剂，含有羧酸。
5.根据权利要求I 4中任一项所述的涂覆有粘结剂的耐火材料，其特征在于，所述耐火骨材为硅砂、山砂、刚玉砂、橄榄石砂、铬铁矿砂、锆砂、莫来砂、人工砂中的至少一种。
6.根据权利要求2 5中任一项所述的涂覆有粘结剂的耐火材料，其特征在于，所述热固性树脂包覆所述耐火骨材表面，所述糖类包覆所述热固性树脂表面。
7.根据权利要求I 6中任一项所述的涂覆有粘结剂的耐火材料，其特征在于，所述粘结剂相对于所述耐火骨材的比例在O. 5质量％以上5质量％以下。
8.根据权利要求2 7中任一项所述的涂覆有粘结剂的耐火材料，其特征在于，所述热固性树脂相对于所述粘结剂总量的比例多于O质量％且在80质量％以下。
9.根据权利要求8所述的涂覆有粘结剂的耐火材料，其特征在于，所述热固性树脂相对于所述粘结剂总量的比例多于O质量％且在50质量％以下。
10.根据权利要求I 9中任一项所述的涂覆有粘结剂的耐火材料，其特征在于，所述糖类位于所述涂覆层的最外侧。
11.铸型，其由权利要求I 10中任一项所述的涂覆有粘结剂的耐火材料通过涂覆层的粘结剂粘合而形成。
12.铸型的制造方法，其包括向权利要求I 11中任一项所述的涂覆有粘结剂的耐火材料中加水、填充到模型内，使水冻结。
13.铸型的制造方法，其为使用涂覆有粘结剂的耐火材料的铸型的制造方法，所述涂覆有粘结剂的耐火材料包含具有耐火性的耐火骨材和包覆所述耐火骨材且含有糖类作为粘结剂的固态涂覆层， 所述铸型的制造方法包括填充工序和固化乃至硬化工序， 在填充工序中，将所述涂覆有粘结剂的耐火材料填充到模型中， 在所述固化乃至硬化工序中，向所述模型内部吹入水蒸气，使所述糖类成为糊状糖类，接着，加热所述涂覆有粘结剂的耐火材料，使所述粘结剂涂覆层的所述粘结剂之间固化乃至硬化，从而将所述涂覆有粘结剂的耐火材料彼此粘合。
14.根据权利要求13所述的铸型的制造方法，其特征在于，所述涂覆层还含有热固性树脂。
15.根据权利要求13或14所述的铸型的制造方法，其特征在于，所述热固性树脂为酚醛树脂。
16.根据权利要求13 15中任一项所述的铸型的制造方法，其特征在于，所述涂覆层还含有羧酸。
17.根据权利要求13 16中任一项所述的铸型的制造方法，其特征在于，所述涂覆有粘结剂的耐火材料的加热包括用水蒸气的凝结潜热使糊状糖类的温度上升，由此使糊状粘结剂固化乃至硬化。
18.根据权利要求13 16中任一项所述的铸型的制造方法，其特征在于，所述涂覆有粘结剂的耐火材料的加热包括用所述水蒸气的凝结潜热使糊状糖类的温度上升，接着通过将加热过的气体吹入模型内，使模型内的凝结水蒸发，将所述粘结剂加热到发生固化乃至硬化的温度以上。
19.根据权利要求18所述的铸型的制造方法，其特征在于，所述加热过的气体为加热过的空气。
20.根据权利要求18所述的铸型的制造方法，其特征在于，所述加热过的气体为水蒸气和空气的混合气体。
21.根据权利要求13 20中任一项所述的铸型的制造方法，其特征在于，所述水蒸气为过热水蒸气。
22.根据权利要求13 20中任一项所述的铸型的制造方法，其特征在于，所述水蒸气为饱和水蒸气，由此向填充有涂覆有粘结剂的耐火材料的模型内供给水分，使粘结剂润湿，接着，向所述模型内吹入过热水蒸气，加热所述涂覆有粘结剂的耐火材料，在干燥粘结剂的水分的同时，利用过热水蒸气的凝结潜热使涂覆有粘结剂的耐火材料的温度上升，使所述涂覆层的所述粘结剂之间发生固化乃至硬化，由此将所述涂覆有粘结剂的耐火材料彼此粘入口 ο
23.根据权利要求13 22中任一项所述的铸型的制造方法，其特征在于，所述耐火骨材为硅砂、山砂、刚玉砂、橄榄石砂、铬铁矿砂、锆砂、莫来砂、人工砂中的至少一种。
24.根据权利要求13 23中任一项所述的铸型的制造方法，其特征在于，所述糖类为单糖类、寡糖类、多糖类中的任一类。
25.根据权利要求14 24中任一项所述的铸型的制造方法，其特征在于，所述热固性树脂包覆所述耐火骨材表面，所述糖类包覆所述热固性树脂表面。
26.根据权利要求14 25中任一项所述的铸型的制造方法，其特征在于，所述铸型的制造方法还包括涂覆工序， 所述涂覆工序在所述填充工序之前进行， 在所述涂覆工序中，加热所述耐火骨材，向加热过的耐火骨材中添加热固性树脂，混合加热过的耐火骨材和热固性树脂，得到耐火骨材和热固性树脂的混合物，向所述混合物中添加分散乃至溶解于水中的糖类，将所述混合物和所述糖类混炼，干燥所述混合物和所述糖类。
27.根据权利要求13 26中任一项所述的铸型的制造方法，其特征在于，所述粘结剂相对于所述耐火骨材的比例在O. 5质量％以上5. O质量％以下。
28.根据权利要求14 27中任一项所述的铸型的制造方法，其特征在于，所述热固性树脂相对于所述粘结剂总量的比例多于O质量％且在80质量％以下。
29.根据权利要求13 28中任一项所述的铸型的制造方法，其特征在于，所述糖类位于所述涂覆层的最外侧。
30.铸型的制造方法，其为使用涂覆有粘结剂的耐火材料的铸型的制造方法，所述涂覆有粘结剂的耐火材料包含具有耐火性的耐火骨材和涂覆所述耐火骨材且含有糖类作为粘结剂的固态涂覆层， 所述铸型的制造方法包括填充工序和固化乃至硬化工序， 在填充工序中，将所述涂覆有粘结剂的耐火材料填充到模型中， 在所述固化乃至硬化工序中， 向所述模型内部供给水分，使所述粘结剂湿润，并使所述糖类成为糊状糖类，接着，继续向模型内部吹入过热水蒸汽，加热所述涂覆有粘结剂的耐火材料，使涂覆有粘结剂的耐火材料的温度上升，通过涂覆有粘结剂的耐火材料的温度上升来干燥所述涂覆有粘结剂的耐火材料，并使所述粘结剂涂覆层的所述粘结剂之间固化乃至硬化，将所述涂覆有粘结剂的耐火材料彼此粘合。
全文摘要
本发明提供一种耐火骨材表面涂覆有含有糖类作为粘结剂的固态包覆层的耐火材料。根据本发明，能以糖类为粘结剂使耐火骨材粘合，糖类加热分解后，仅放出二氧化碳气体和水，而不会放出有毒气体之类，不存在污染环境之类的担心。此外，糖类容易受热分解，能制造出溃散性好的铸型。
文档编号B22C1/26GK102639264SQ20108005018
公开日2012年8月15日 申请日期2010年9月8日 优先权日2009年9月10日
发明者井出勇, 关彻, 西田伸司 申请人:力格奈特株式会社