(57)【要約】【課題】  簡略な製造方法で鋳造後の残留強度が低く崩壊性が優れた無機鋳型とその製造方法を提供する。【解決手段】  鋳物砂に対しＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ、ＳｉＯ２／Ｋ２ＯまたはＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏのモル比が３．１以上９．０以下の水ガラス系無機高分子を主成分とする特殊無機粘結剤を添加して混錬し、造形後硬化させることで残留強度が低く崩壊性に優れた無機鋳型を得る。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳物砂に対しＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ、ＳｉＯ２／Ｋ２ＯまたはＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏのモル比が３．１以上９．０以下の特殊無機粘結剤を添加して混錬し、鋳型を造形後硬化させることで無機鋳型を得る製造方法。
【請求項２】
前記特殊無機粘結剤が水ガラス系無機高分子からなる請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記特殊無機粘結剤のモル比調整剤としてコロイダルシリカ、苛性ソーダ及び苛性カリから選択される少なくとも一種を含む請求項１〜２のいずれかに記載の製造方法。
【請求項４】
前記特殊無機粘結剤の添加量が、鋳物砂に対し０．１重量％以上４０．０重量％以下である請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】
前記鋳型が鋳造用の主型もしくは中子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、鋳型及び鋳型の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  無機鋳型の造形法の一つに粘結剤として水ガラスを使用するものがある。代表的な造形法としてＣＯ２プロセスがあり鋳物砂に粘結剤である水ガラスを添加し混錬して、型枠に充填して造形し、これに硬化剤としてＣＯ２ガスを通気し鋳型を硬化させるものである。
また、鋳物砂に水ガラスを添加し次いで硬化剤である有機エステルを添加し、型枠に充填して造形し、鋳型を硬化させる方法などもある。いずれの製造方法も鋳型の造形性や速硬性など優れた生産性を有し自動車産業をはじめ多くの分野で採用されている。【０００３】  しかしながら従来の水ガラスを粘結剤として造形した鋳型は鋳造時の熱の影響を受けると水ガラスが軟化し、鋳型が常温に戻った際も軟化した水ガラスがそのままガラス状態で鋳型を結合しているため、残留強度が高く鋳型の崩壊性が著しく悪いという欠点があった。【０００４】  これらを解決しようと、水ガラス鋳型の崩壊性を改善する方法として、特開平９−１７４１９４号公報では、鋳物砂に水ガラスを１〜４％（重量％）添加し混錬して、鋳型を造形し鋳造した後に鋳型を水中に没することで、簡単に鋳物製品から鋳物砂を除去することができるとの記載がある。また、水の温度を５０℃以上としたときは、鋳型の崩壊を早めることができるとしている。
また、特開２０１６−６４４２２号公報では、鋳造後の水ガラス鋳型の崩壊に酸性溶液を接触させることで、手間をかけずに水ガラス鋳型を崩壊することができるとの記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１７４１９４号公報
【特許文献２】特開２０１６−６４４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  しかしながら、特開平９−１７４１９４号公報記載の鋳型の崩壊方法では、鋳造時の鋳型温度が４００℃前後では有効であるが、特に７００℃を超える高温になった場合は軟化した水ガラスが鋳造後もガラス状態で鋳型を結合しているために残留強度が高く鋳型を崩壊するのが困難である。
一方、特開２０１６−６４４２２号公報記載の鋳型の崩壊方法では、あらゆる温度域において鋳型の崩壊性に効果はあるが、８５０℃や１０００℃の高温域では鋳型自体の圧縮強度が上昇するため、酸溶液を接触させてもその効果が限定され鋳型の崩壊性が悪くなる傾向にある。【０００７】  本発明は上記課題に鑑み、その解決課題とするところは、簡略な製造方法で鋳造後の残留強度が低く崩壊性が優れた無機鋳型とその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明者は、ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ、ＳｉＯ２／Ｋ２ＯまたはＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏのモル比が３．１以上９．０以下の水ガラス系無機高分子を主成分とする特殊無機粘結剤を用いて鋳型を造形することで、鋳造後の鋳型の結合状態がガラス状態から結晶状態へ転位し、それに伴い鋳型の残留強度が低くなり優れた崩壊性が得られることを見いだし、本発明に至った。【０００９】  すなわち本発明の製造方法によれば、鋳物砂に対しＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ、ＳｉＯ２／Ｋ２ＯまたはＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏのモル比が３．１以上９．０以下の特殊無機粘結剤を添加して混錬し、造形後硬化させることで残留強度が低く崩壊性に優れた無機鋳型を得ることができる。またＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ、ＳｉＯ２／Ｋ２ＯまたはＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏのモル比を高くするにつれて残留強度をより低くすることができる。鋳型造形後の硬化方法については自然乾燥、加熱された空気による乾燥、金型の加熱による乾燥、マイクロ波乾燥、ＣＯ２ガス硬化及びフェロシリコンや有機エステル等の添加による硬化が挙げられ、これらの硬化方法を単独もしくは複数組み合わせてもよい。
【発明の効果】
【００１０】  本発明の製造方法によれば、鋳物砂に対しＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ、ＳｉＯ２／Ｋ２ＯまたはＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏのモル比が３．１以上９．０以下の水ガラス系無機高分子を主成分とする特殊無機粘結剤を添加して混錬し、鋳型造形後に硬化することで残留強度が低く崩壊性に優れた無機鋳型を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】特殊無機粘結剤の１０００℃焼成後のＸ線回折データである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】  以下に、本発明の実施形態について、詳細を説明する。
【００１３】  本発明の無機鋳型は、鋳物砂に対し特殊無機粘結剤を添加して混錬し造形後硬化することで得られる。
【００１４】  特殊無機粘結剤は、水ガラス系無機高分子を主成分としＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ、ＳｉＯ２／Ｋ２ＯまたはＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏのモル比が３．１以上９．０以下からなるものである。
【００１５】  特殊無機粘結剤のＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ、ＳｉＯ２／Ｋ２ＯまたはＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏのモル比調整剤としてコロイダルシリカ、苛性ソーダ及び苛性カリが添加することができ、モル比を高くするにつれて残留強度をより低くすることが可能となる。
【００１６】  特殊無機粘結剤の添加量は、鋳物砂に対して０．１重量％以上４０．０重量％以下の範囲内が望ましい。
【００１７】  鋳型造形後の硬化方法については自然乾燥、加熱された空気による乾燥、金型の加熱による乾燥、マイクロ波乾燥、ＣＯ２ガス硬化及びフェロシリコンや有機エステル等の添加による硬化が挙げられ、これらの硬化方法を単独もしくは複数組み合わせてもよい。
【実施例】
【００１８】  以下、実施例を示して本発明について具体的に説明するが、本発明が下記実施例により限定されるものでないことはもとよりである。【００１９】  実施例１
〈試験片の作成〉
鋳物用珪砂１００重量部に対しＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏのモル比が３．９の特殊無機粘結剤を８重量部添加し１分間混錬した後、１００ｍｍ×１０ｍｍ×１０ｍｍの型枠に混錬砂を充填し、２００℃で１分加熱硬化し試験片を１１個作成した。【００２０】  〈焼成温度別残留強度試験〉
試験片を２５℃及び１００℃から１０００℃までの１００℃毎にそれぞれ１時間焼成し、冷却後の試験片を３点折り曲げ法にて残留強度を測定した。これらの結果を表１に示す。【００２１】  実施例２
ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏのモル比が６．１の特殊無機粘結剤を使用し、実施例１と同様にして試験片を作成し、残留強度を測定した。これらの結果を表１に示す。【００２２】  比較例１
比較用に１号珪酸ソーダ（ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏモル比２．０）の無機粘結剤を使用し、実施例１と同様にして試験片を作成し、残留強度を測定した。これらの結果を表１に示す。【００２３】
【表１】
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【００２４】  比較例１のＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏのモル比が２．０の１号珪酸ソーダは焼成温度が７００℃以上で軟化を始め、試験片の冷却後もガラス状態で試験片を結合しているため残留強度が著しく高いが、特殊無機粘結剤は冷却後の試験片の結合がガラス状態から結晶状態に転位し、冷却後もガラス状態に戻らないため残留強度が低く優れた崩壊性を有する。【００２５】  また特殊無機粘結剤を１０００℃で焼成し冷却後の結晶についてＸ線回折装置で測定した結果を図１に示す。図１の測定結果においてシャープなピークを示していることから焼成後の特殊無機粘結剤は結晶であり、結晶の種類は石英およびクリストバライトを示している。
【図１】
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