(57)【要約】【課題】より低コストで、乾燥時間の短い石膏鋳型の乾燥方法を提供する。石膏鋳型の作製から乾燥工程へ進む間の待機時間内で余剰水を除去することができるため、乾燥時間の短縮が可能な石膏鋳型の乾燥方法を提供する。【解決手段】金型１を鋳造によって作製するために用いる石膏鋳型の乾燥方法において、石膏鋳型と吸水性材料を接触させ、石膏鋳型内の余剰水を吸水性材料に移動させる石膏鋳型の乾燥方法である。吸水性材料の含水率が、石膏鋳型の含水率より少ないことが好ましく、吸水性材料が乾燥された廃石膏であることが好ましい。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型を鋳造によって作製するために用いる石膏鋳型の乾燥方法において、
前記石膏鋳型と吸水性材料を接触させ、前記石膏鋳型内の余剰水を前記吸水性材料に移動させることを特徴とする石膏鋳型の乾燥方法。
【請求項２】
前記吸水性材料の含水率が、前記石膏鋳型の含水率より低い請求項１記載の石膏鋳型の乾燥方法。
【請求項３】
前記吸水性材料が、乾燥された廃石膏である請求項１または２記載の石膏鋳型の乾燥方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製品を鋳造するために使用される石膏鋳型を乾燥させる方法に関し、該製品は、例えばタイヤ成形用の金型である。
【背景技術】
【０００２】
石膏鋳型により鋳造される製品として、車両等に使用されるゴム製タイヤの製造に使用されるタイヤ成形用金型がある。この金型は、グリーンタイヤに加硫が施される際に使用され、通常、複数に分割された金型（以下、「ピース金型」という。）が組み合わされて形成される。例えば、いわゆるセクショナルモールドでは、金型はタイヤの円周方向に分割された複数のピース金型から構成される。そして、石膏鋳型は、マスターモデルが転写されて成形されたゴム型に石膏スラリーが流し込まれて成型され、次いで、乾燥処理が施された後に、ピース金型を鋳造するために使用される。
【０００３】
ここで、石膏鋳型の乾燥処理は、鋳造での水蒸気爆発や鋳型内の水分に起因する鋳物不良を抑えるため、鋳型内の水分を１００％に近い状態まで蒸発させる必要があるが、石膏鋳型中には３０〜５０％程度の水分が含まれているため、乾燥時間が長くなるという問題がある。
【０００４】
例えば、石膏鋳型の乾燥方法として、二水石膏（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）＋遊離水（Ｈ２Ｏ）を８０〜１００℃で加熱して遊離水を乾燥除去した二水石膏（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）を作製し、次いで、１００〜１２０℃で加熱して結晶水を一部乾燥除去した半水石膏（ＣａＳＯ４・１／２Ｈ２Ｏ）を作製し、さらに、１５０〜１８０℃で加熱して結晶水を全て除去したＩＩＩ型無水石膏（ＣａＳＯ４ＩＩＩ）を作製する方法がある（特許文献１）。しかしながら、かかる方法は、膨張収縮変化が大きいため、極端な温度変化や時間短縮を行うと、石膏鋳型の内部と外部の膨張差によって鋳型の割れ等の不具合が発生するという問題がある。
【０００５】
そこで、乾燥前の二水石膏（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）から遊離水を乾燥除去した二水石膏（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）を作製する時間を短縮する、乾燥時間を短縮する方法が、提案されている。具体的には、石膏鋳型へ送風を行うことで余剰水を除去する法（特許文献２）や、マイクロウェーブを用いて余剰水を除去する方法（特許文献３）が、提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３３４５３１号公報（段落［００２０］等）
【特許文献２】特開２００７−６９４００号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献３】特開２００４−２４３３８９号公報（特許請求の範囲等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、送風による余剰水除去方法では、予備乾燥を行うための専用の送風乾燥炉を準備する、または加熱乾燥を行う乾燥炉内にて送風乾燥を行い、送風乾燥終了後に加熱乾燥が行われており、送風乾燥炉を準備する場合であれば、設備スペースおよび設備コストが余分に掛かる問題があり、送風乾燥終了後に加熱乾燥する場合であれば、送風乾燥が終了するまで加熱乾燥できないため、設備の稼働率が悪くなるという問題がある。
【０００８】
また、マイクロウェーブを用いて余剰水を除去する方法では、余剰水除去時間は非常に短く効率的であると考えられるものの、設備投資の必要性、設備のスペース等のコスト面に加えて、条件設定の難しさおよびコロナ放電による影響等の問題がある。
【０００９】
そこで本発明の目的は、より低コストで、乾燥時間の短い石膏鋳型の乾燥方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、石膏鋳型の水分を化学平衡により他の物質に移動させることでより低コストで乾燥時間を短くできることを見出して、本発明を完成するに至った。
【００１１】
即ち、本発明の石膏鋳型の乾燥方法は、金型を鋳造によって作製するために用いる石膏鋳型の乾燥方法において、
前記石膏鋳型と吸水性材料を接触させ、前記石膏鋳型内の余剰水を前記吸水性材料に移動させることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の石膏鋳型の乾燥方法は、前記吸水性材料の含水率が、前記石膏鋳型の含水率より低いことが好ましく、前記吸水性材料が、乾燥された廃石膏であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、上記構成としたことにより、より低コストで、乾燥時間の短い石膏鋳型の乾燥方法を提供することが可能となった。また、石膏鋳型の作製から乾燥工程へ進む間の待機時間内で余剰水を除去することができるため、乾燥時間の短縮を達成することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明が適用された乾燥方法による乾燥工程を経て製作される石膏鋳型により鋳造されたタイヤ成形用金型を示し、（ａ）は、タイヤの周方向に分割された金型の要部の概略の平面図を示し、（ｂ）は、（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。
【図２】図１の金型を構成するピース金型を鋳造するための石膏鋳型の製作工程およびピース金型の鋳造工程の概略を説明する断面図であり、（ａ）はマスターモデルを示し、（ｂ）はマスターモデルによりゴム型が成型される工程を示し、（ｃ）はゴム型により石膏鋳型が成型される工程を示し、（ｄ）は石膏鋳型によりピース金型が鋳造される工程を示し、（ｅ）は鋳造されたピース金型を示す。
【図３】図２の石膏鋳型の乾燥を行うための乾燥炉の概略の図である。
【図４】本発明の石膏鋳型の乾燥方法の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
本発明の石膏鋳型の乾燥方法による乾燥工程を経て製作される石膏鋳型１０は、図１に示されるタイヤ成形用金型１を鋳造するために使用される。この金型１は、複数のピース金型に分割される分割型の金型であり、この実施形態では、図１（ａ）に示されるように、金型１により成形される成形品としてのタイヤの周方向に分割された複数のピース金型２と、図１（ｂ）に二点鎖線で示されるいずれもピース金型である上金型３および下金型４とから構成される。
【００１６】
以下、一例として、製品としてのピース金型２を鋳造するための石膏鋳型１０の製作方法について説明する。図２に示すように、タイヤＷのトレッド部Ｗ１を成形するためのピース金型２は、概略、次のようにして鋳造される。先ず、合成樹脂等によりトレッド部Ｗ１のマスターモデル５が製作され（図２（ａ）参照））、次いで溶融したゴム材料がマスターモデル５に流し込まれてゴム型６が成型される（図２（ｂ）参照）。そして、石膏鋳型１０の成型工程において、石膏スラリーがゴム型６に流し込まれて石膏鋳型１０が成型される（図２（ｃ）参照）。この成型工程で得られた石膏鋳型１０（すなわち生石膏鋳型）には水分が多く含まれているため、この水分を除去する乾燥処理が施される。その後、水分が減少した石膏鋳型１０に、ピース金型２の、溶融状態での形成材料としての溶湯（例えばアルミニウム合金）が流し込まれてピース金型２が鋳造され（図２（ｄ）参照）、図２（ｅ）に示されるピース金型２が得られる。
【００１７】
次に、鋳造工程で得られた石膏鋳型１０の乾燥が行われる乾燥工程について説明する。図３に示すように、石膏鋳型１０を乾燥雰囲気中で乾燥するために、乾燥室２１が形成された乾燥炉２０が使用される。乾燥炉２０は、乾燥室２１内に置かれた石膏鋳型１０に乾燥雰囲気の風を当てるための送風手段としてのファン２２と、ファン２２により送られる乾燥雰囲気を加熱する加熱手段としてのヒータ２３と、ファン２２が回転するように作動させる作動手段としての電動機２４と、ヒータ２３および電動機２４を制御する制御装置２５とを備える。また、乾燥炉２０中、石膏鋳型１０は、支持棚３１に置かれた敷板３２上に設置される。
【００１８】
本発明の石膏鋳型の乾燥方法は、上記乾燥炉２０中で乾燥する前に、石膏鋳型１０と吸水性材料を接触させ、石膏鋳型１０内の余剰水を吸水性材料に移動させることが肝要である。化学平衡により石膏鋳型１０中の余剰水を吸水性材料に移動することで、石膏鋳型１０中の余剰水を除去することができる。また、本発明は、専用の設備などは必要としないものであり、より低コストで乾燥時間を短くすることができる。
【００１９】
図４は、本発明の石膏鋳型の乾燥方法の一例を示す断面図である。図４（ａ）に示すように、石膏鋳型１０を吸水性材料１１と接触させることで、石膏鋳型１０内の余剰水を矢印で示す方向に吸水性材料に向かって移動させることができる。また、図４（ｂ）に示すように、石膏鋳型１０の上下に吸水性材料１１、１２を設けて接触させることで、石膏鋳型１０内の余剰水を矢印で示す方向に移動させることができる。
【００２０】
また、本発明の石膏鋳型の乾燥方法において、吸水性材料１１、１２としては、吸水性を有するものであれば特に限定されないが、吸水性材料１１、１２の含水率が、石膏鋳型１０の含水率より低いことが好ましい。これにより、化学平衡により石膏鋳型１０中の余剰水を吸水性材料に移動することができ、さらに、石膏鋳型１０と吸水性材料の含水量が同じになるまで、石膏鋳型１０中の余剰水を除去することができる。
【００２１】
さらに、本発明の石膏鋳型の乾燥方法において、吸水性材料１１、１２が、乾燥された廃石膏であることが好ましい。鋳造後に不要となった石膏を用いることで、新たな材料を使用することがなく、従来使用している材料のみで対応できるため、投資が不要でより低コストで乾燥時間を短くすることができる。
【００２２】
かかる吸水性材料１１、１２としては、例えば、ポリアクリル酸ナトリウム等の高吸水性ポリマー、またはセルロース等の天然の高分子材料等が挙げられる。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
（実施例１、比較例１）
実施例１として、石膏鋳型（石膏２８００ｇ＋水１２００ｇで、含水率３０％）４０００ｇを、廃石膏（含水率１０％）３０００ｇ上に載せ、室温下で石膏鋳型の質量（含水率）の経時変化を測定した。また、比較例１として、室温下で石膏鋳型のみの質量（含水率）の経時変化を測定した。結果を下記表１に示す。なお、表１中、減少質量（ｇ）は、３０分単位での減少質量（ｇ）を示す。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
表１に示すように、実施例１では、石膏鋳型の含水量が３９５ｇ減少し、含水率が８％低下して２２％になった。これに対し、比較例１では、石膏鋳型の含水量が２０ｇしか減少せず、十分に含水率が低下しなかった。
【００２６】
（実施例２、比較例２）
実施例２として、廃石膏（含水率１０％）３０００ｇ上に、石膏鋳型（石膏２８００ｇ＋水１２００ｇで、含水率３０％）４０００ｇを載せて乾燥させた（図４（ａ）参照）後、通常の工程で乾燥させ、下記工程１〜３での乾燥時間を測定した。また、比較例２として、石膏鋳型（石膏２８００ｇ＋水１２００ｇで、含水率３０％）４０００ｇを、通常の工程で乾燥させ、下記工程１〜３での乾燥時間を測定した。なお、結果を下記表２に示す。
【００２７】
工程１：石膏（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）＋遊離水（Ｈ２Ｏ）を８０〜１００℃で加熱して遊離水を乾燥除去した二水石膏（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）を作製
工程２：１００〜１２０℃で加熱して結晶水を一部乾燥除去した半水石膏（ＣａＳＯ４・１／２Ｈ２Ｏ）を作製
工程３：１５０〜１８０℃で加熱して結晶水を全て除去したＩＩＩ型無水石膏（ＣａＳＯ４ＩＩＩ）を作製
【００２８】
【表２】
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【００２９】
比較例２の乾燥時間が１１時間であるのに対し、実施例２は９時間であり、乾燥時間を１８％減少することができた。また、設備等を設けずに、廃石膏を使用することで、低コストで乾燥時間を短縮できた。
【符号の説明】
【００３０】
１  タイヤ成形用金型
２  ピース金型
３  上金型
４  下金型
５  マスターモデル
６  ゴム型
１０  石膏鋳型
２０  乾燥炉
２１  乾燥室
２２  ファン
２３  ヒータ
２４  電動機
２５  制御装置
３１  支持棚
３２  敷板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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