(57)【要約】【課題】鋳込み時においても十分な熱間強度を有し、ガス欠陥の低減効果に優れた鋳物を得ることが可能な鋳物製造用構造体を提供すること。【解決手段】鋳物製造用構造体は、無機粒子、無機繊維及び熱硬化性樹脂を含有し、該無機粒子の粒度分布の尖度が１〜２０である。無機粒子の粒度分布の最頻値は１００〜６００μｍであることが好適である。無機粒子は、土状黒鉛や人造黒鉛などの黒鉛であることも好適である。無機粒子は、球状活性炭であることも好適である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機粒子、無機繊維及び熱硬化性樹脂を含有する鋳物製造用構造体であって、該無機粒子の粒度分布の尖度が１〜２０である鋳物製造用構造体。
【請求項２】
前記無機粒子の粒度分布の最頻値が１００〜６００μｍである請求項１記載の鋳物製造用構造体。
【請求項３】
前記無機粒子が黒鉛である請求項１又は２記載の鋳物製造用構造体。
【請求項４】
前記黒鉛が土状黒鉛又は人造黒鉛である請求項３記載の鋳物製造用構造体。
【請求項５】
前記無機粒子が球状活性炭である請求項１又は２記載の鋳物製造用構造体。
【請求項６】
前記鋳物製造用構造体が中空中子である請求項１ないし５のいずれかに記載の鋳物製造用構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳物の製造時に用いられる鋳型等の鋳物製造用構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳物は一般に、木型や金型などをもとに、内部にキャビティを有する鋳型を鋳物砂によって形成するとともに、必要に応じて該キャビティ内に中子を配した後、該キャビティに溶湯を供給して製造されている。鋳物砂を用いた砂型は、通常の砂にバインダを添加し、硬化させて形状を保持させているので、砂の再利用には再生処理工程が必須となる。更に、再生処理の際にダストなどの廃棄物が発生するなどの問題も生じている。中子を砂型で製造する場合は、前記の課題に加え、中子自身の質量のために取り扱いに難があり、更には鋳込み時の強度保持と鋳込み後の中子除去性という相反する性能が要求される。
【０００３】
このような課題を解決する技術として、軽量性、加工性、廃棄物低減に優れる鋳物製造用構造体を得る技術が知られている（例えば特許文献１参照）。この構造体は、有機繊維、無機繊維、無機粒子及び熱硬化性樹脂を含有するものである。
【０００４】
また、特許文献２には、平均粒径７０μｍ以下の鱗状黒鉛、熱硬化性樹脂及び有機繊維を含有する鋳物製造用構造体が記載されている。特許文献３及び４には、熱硬化性樹脂で被覆された砂及び含水ケイ酸マグネシウム質粘土鉱物からなるシェル鋳型材料が記載されている。更に特許文献５には、溶融金属の鋳造に使用される熱絶縁体が記載されている。同文献においては、該熱絶縁体の通気度について言及されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３４９４２８号公報
【特許文献２】特開２００７−１４４５１１号公報
【特許文献３】特開昭６２−４５４４６号公報
【特許文献４】特開昭６２−１５６０４４号公報
【特許文献５】特公昭５０−２０５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術によれば、鋳込み時においても優れた熱間強度を有し、鋳込み後の鋳物の形状保持性に優れるので、表面平滑性に優れた鋳物を製造することができる。しかし、複雑な形状の鋳物を製造する場合には鋳物にガス欠陥が生じることがあり、鋳物のガス欠陥の更なる低減が望まれていた。
【０００７】
本発明は、前述した従来技術よりも種々の性能に優れた鋳物製造用構造体を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、無機粒子、無機繊維及び熱硬化性樹脂を含有する鋳物製造用構造体であって、該無機粒子の粒度分布の尖度が１〜２０である鋳物製造用構造体を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、無機粒子の尖度を特定の範囲に設定することで、鋳物製造用構造体の成形性を損なうことなく、かつ通気度が良好となり、目的とする鋳物の製造中に発生するガスの排出性が向上する鋳物製造用構造体が提供される。更に、無機粒子の粒度分布の最頻値を特定の範囲に設定することにより、鋳物製造用構造体の表面性が良好となり、目的とする鋳物の表面性に悪影響を与えることのない鋳物製造用構造体が提供される。その結果、ガス欠陥の低減効果に優れた鋳物製造用構造体を得ることが可能となる。特許文献１の記載説明で指摘した課題を解決し、つまり、複雑な形状を有する鋳物を製造するような厳しい条件で発生するガス欠陥の低減に顕著な効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の鋳物製造用構造体の一実施形態を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の鋳物製造用構造体を鋳型内に納めた一実施形態を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明の鋳物製造用構造体の通気度を測定する装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき説明する。本発明の鋳物製造用構造体は、その構成材料として無機粒子、無機繊維及び熱硬化性樹脂を含有している。そしてこれらの構成材料のうち、無機粒子の粒度分布に特徴の一つを有している。この特徴を有する鋳物製造用構造体は、鋳込み時においても十分な熱間強度を有し、かつ良好な通気度を有するので、目的とする鋳物の製造時に発生するガスの排出性が向上し、複雑な形状の鋳物の製造においてもガス欠陥の発生が抑えられるという優れた効果を発現する。
【００１２】
更に詳述すると、本発明の特徴の一つは、軽量性及び加工性に優れる鋳物製造用構造体を使用して、特に複雑な形状の鋳物を製造するときに発生する鋳物のガス欠陥の課題を解決するための手段として、無機粒子の粒度分布の尖度を特定の範囲に設定することが有効であることを見いだした点にある。これによって、鋳物製造用構造体の無機粒子間に均一な大きさの微細空隙が形成されると推測され、成形性を損なうことなく、通気性が良好になる。その結果、複雑な形状の鋳物の製造においても製造時に発生するガスの排出性に優れるので、ガス欠陥の発生が抑えられる。
【００１３】
本発明の鋳物製造用構造体の通気度は、鋳物のガス欠陥発生の低減効果を顕著なものとする観点から１以上であることが好ましく、２以上であることが更に好ましく、８以上であることが一層好ましい。特に１０以上であることが好ましく、２０以上であることがとりわけ好ましい。また通気度の上限値については、鋳物のガス欠陥発生の低減効果と、該構造体が鋳込み時においても十分な熱間強度を有する観点から、５００以下であることが好ましく、４００以下であることが更に好ましく、３００以下であることが一層好ましい。特に２００以下であることが好ましく、１５０以下であることがとりわけ好ましい。これらの観点から、鋳物製造用構造体の通気度は１〜５００であることが好ましく、２〜４００であることが更に好ましく、８〜３００であることが一層好ましい。特に１０〜２００であることが好ましく、２０〜１５０であることがとりわけ好ましい。鋳物製造用構造体の通気度は、後述する実施例に記載の方法で測定される。
【００１４】
鋳物製造用構造体が前記の好ましい通気度を有するためには、該構造体を構成する材料のうち、無機粒子の粒度分布を調整することが有効であることが本発明者らの検討の結果判明した。詳細には、無機粒子の粒度分布における尖度を１〜２０、好ましくは１〜１９、更に好ましくは１〜１０の範囲に調整することが有効である。尖度とは統計学上の用語であり、無機粒子の粒度分布を正規分布と比較して、度数分布曲線の相対的な鋭角度又は平坦度を表した数値である。尖度が正の数になる場合、度数分布曲線が相対的に鋭角になっていることを表し、負の数になる場合は、相対的に平坦になっていることを表す。本発明においては、尖度は無機粒子の分布のシャープさの指標となる。尖度は以下の式（１）で表される。
【００１５】
【数１】
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【００１６】
無機粒子の粒度分布における尖度を上述の範囲に内に調整するためには、無機粒子に対して、例えば篩い分けによる分級を行う等の前処理を行えばよい。あるいは、市販品をそのまま用いた場合であっても、尖度が上述の範囲内となる場合もある。
【００１７】
粒度分布の尖度が前記の範囲である無機粒子を用いることで鋳物製造用構造体の通気性が調整される理由は、粒度の揃った無機粒子を用いることで、無機粒子間に均一な大きさの微細空隙が形成されることによるものと推測される。これに対して、粒度分布が広い無機粒子を用いると、粒径の大きな無機粒子間に、粒径の小さな無機粒子が入り込みやすくなってしまうので、鋳物製造用構造体の通気性が阻害されやすくなる。一方、粒度の揃った無機粒子を用いることは、無機粒子同士の結合点が少なくなり、鋳物製造用構造体の成形が困難になることや、成形できても強度が弱くなることが懸念される。これに対して、粒度分布が広い無機粒子を用いると、無機粒子同士の結合点が多くなり、鋳物製造用構造体の成形が行いやすくなる。
【００１８】
粒度分布の尖度が同じ無機粒子を比較すると、粒径が小さくなるに連れて通気度が低くなる傾向にあり、逆に粒径が大きくなるに連れて成形を行いづらくなる。この観点から、粒度分布の尖度が前記の範囲内であることを条件として、無機粒子はその粒度分布の最頻値が１００〜６００μｍ、特に１０５〜５００μｍ、とりわけ１５０〜４２５μｍであることが好ましい。最頻値とは統計学上の用語であり、頻度分布の各階級に置いて、最も度数の大きい階級を表す。本発明においては、無機粒子の粒度を測定する際に、下記の第１の測定方法で使用する各ふるい面上に存在する粒子の重量が最大となるふるいの呼び寸法を最頻値とする。
【００１９】
無機粒子の粒度分布は、下記の第１の測定方法で測定し、呼び寸法４２５μｍのふるい面上の粒子重量累積が、全試料重量の１０％を超える場合は、第１の測定方法で粒度分布を求め、そうでない場合には、下記の第２の測定方法で測定することにより求めることができる。
＜第１の方法＞
ＪＩＳ  Ｚ２６０１（１９９３）「鋳物砂の試験方法」付随書２に規定する方法に基づいて測定される。前記重量累積は、各ふるい面上の粒子を、ＪＩＳ  Ｚ２６０１（１９９３）解説表２に示す「径の平均Ｄｎ（μｍ）」とみなして計算するものとする。
＜第２の方法＞
レーザー回折式粒度分布測定装置（堀場製作所製ＬＡ−９２０）を用いて測定される。測定条件は次のとおりである。
・測定方法：フロー法
・屈折率：無機粒子によって変動（ＬＡ−９２０付属のマニュアル参照）
・分散媒：イオン交換水＋ヘキサメタリン酸ナトリウム０．１％混合
・分散方法：攪拌、内蔵超音波３分
・試料濃度：２ｍｇ／１００ｍＬ
【００２０】
本発明の鋳物製造用構造体は、特に複雑な形状の鋳物を製造するような厳しい条件で発生するガス欠陥の低減に顕著な効果を発揮する。このような効果が発現する理由は定かではないが、軽量性及び加工性に優れる鋳物製造用構造体を使用する分野における、従来の鋳物製造用構造体では十分な通気性がないので、特に複雑な形状の鋳物を製造するような厳しい条件では、鋳物製造用構造体から発生する微量なガスが鋳物を構成する溶湯金属側へ入り込み、鋳物表面にガス欠陥を及ぼしていたものと考えられる。一方、本発明の鋳物製造用構造体は、適度な通気度を有しているので、特に複雑な形状の鋳物を造型するような厳しい条件でも、鋳物製造用構造体から発生する微量なガスが、鋳物を構成する溶湯金属側へ入り込むのを顕著に抑えられ、その結果、鋳物のガス欠陥を特段に低減できるものと考えられる。
【００２１】
本発明の鋳物製造用構造体が、上述した通気度を有するための追加的な好ましい条件としては、無機粒子の種類、熱硬化性樹脂の種類及び各成分の配合比の調整等が挙げられる。各成分の配合比に関しては、無機粒子、無機繊維及び熱硬化性樹脂の配合比（質量比率）が、無機粒子／無機繊維／熱硬化性樹脂＝４０〜９０／１〜２０／１〜３０であることが好ましく、５０〜８５／２〜１６／２〜２５であることが更に好ましく、５０〜８５／２〜１６／２〜２０であることが一層好ましい。
【００２２】
無機粒子は、鋳物製造用構造体の耐熱性を向上させる成分である。本発明では、鋳物製造用構造体の通気性を向上させる観点から、土状黒鉛及び人造黒鉛から選ばれる少なくとも１種の黒鉛を用いることが好ましい。また、黒鉛は耐焼着性が高い観点からも好ましく用いられる材料である。これらの黒鉛のうち、品質が安定し、構造体の通気度を制御し易い親点から人造黒鉛を用いることが好ましい。なお、黒鉛は一般に、鱗状黒鉛や土状黒鉛のように天然に産出されるものと、石油コークスやカーボンブラックあるいはピッチなどを原料に人工的に製造される人造黒鉛とに分類される。
【００２３】
黒鉛以外の無機粒子としては、活性炭、黒曜石、雲母、ムライト、シリカ、マグネシア、タルク等が挙げられる。なお、活性炭はその形状により、一般的に、粉末活性炭、球状活性炭、繊維状活性炭に分類される。また、その原料により、木質系活性炭、椰子系活性炭、石炭系活性炭に分類される。本発明では鋳物製造用構造体の通気性を向上させる観点から、活性炭の形状は球状であることが好ましく、球状活性炭であれば、その原料は問わない。黒鉛を含め、これら各種の無機粒子は、単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。全無機粒子中に占める黒鉛の合計量の好ましい割合は９０質量％以上、更に好ましい割合は９５質量％以上、一層好ましい割合は実質１００質量％である。黒鉛を含め、２種以上の無機粒子を組み合わせて用いる場合には、上述した粒度分布の尖度は、混合粒子を対象として測定される。
【００２４】
無機粒子の粒度分布における最頻値は上述したとおりであるところ、無機粒子の平均粒径は、鋳物製造用構造体の通気性を一層向上させる観点から、８０μｍ以上が好ましく、１００μｍ以上が更に好ましく、１２０μｍ以上が一層好ましい。また、鋳物製造用構造体が鋳込み時においても十分な熱間強度を有する観点から、３０００μｍ以下が好ましく、２５００μｍ以下が更に好ましく、１０００μｍ以下が一層好ましく、８００μｍ以下がとりわけ好ましい。これらの観点から、無機粒子の平均粒径は、８０〜３０００μｍが好ましく、１００〜２５００μｍが更に好ましく、１００〜１０００μｍが一層好ましく、１２０〜８００μｍがとりわけ好ましい。無機粒子の平均粒径は、上述した粒度分布と同様の方法によって測定され、体積累積５０％の平均粒径として定義される。
【００２５】
無機粒子の含有量は、構造体の鋳込み時での形状保持性、成形品の表面性及び成形後の離型性が好適となる観点から、構造体中、４０〜９０質量％が好ましく、５０〜８５質量％が更に好ましい。この含有量の数値は、構造体を製造する際の配合量の数値であってもよい（以下に述べる材料についても同様である。）。
【００２６】
本発明の鋳物製造用構造体に含まれる無機繊維は、主として該構造体の骨格をなし、例えば鋳造時の溶融金属の熱によって燃焼せずにその形状を維持するものが用いられる。無機繊維としては、炭素繊維、ロックウール等の人造鉱物繊維、セラミック繊維、天然鉱物繊維が挙げられる。無機繊維は、単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの繊維のうち、熱硬化性樹脂の炭化に伴う収縮を効果的に抑える点から、高温でも高強度を有する繊維である炭素繊維を用いることが好ましい。炭素繊維を用いる場合には、ピッチ系やポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系の炭素繊維が好ましく、特にポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系の炭素繊維が好ましい。
【００２７】
無機繊維は、鋳物製造用構造体の成形性及び均一性の観点から、平均繊維長が０．５〜１５ｍｍ、特に１〜８ｍｍであることが好ましい。
【００２８】
無機繊維の含有量は、鋳物製造用構造体の成形性及び鋳込み時の形状保持性の観点から、構造体中、１〜２０質量％が好ましく、２〜１６質量％が更に好ましい。
【００２９】
本発明の鋳物製造用構造体に含まれる熱硬化性樹脂は、該構造体の常温強度及び熱間強度を維持させるとともに、構造体の表面性を良好とし、構造体を鋳型として用いた場合に鋳物の表面粗度を向上させるために必要な成分である。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フラン樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの樹脂のうち、特にフェノール樹脂を用いることが好ましい。この理由は、フェノール樹脂は、鋳造時における分解ガスの発生量が少なく、燃焼抑制効果があり、熱分解（炭化）後における残炭率が２５％以上と高く、構造体を鋳型に用いた場合に炭化皮膜を形成して良好な鋳肌を得ることができるからである。フェノール樹脂としては、硬化剤を必要とするノボラックフェノール樹脂、硬化剤の必要ないレゾールフェノール樹脂が挙げられる。
【００３０】
また、フェノール樹脂のうち、レゾールフェノール樹脂を単独で又は他の樹脂と併用することが一層好ましい。この理由は、酸やアミン等の硬化剤を必要としないので、構造体を成形するときに発生する臭気を低減することができ、また構造体を鋳型として用いた場合に鋳造欠陥を低減することができるからである。
【００３１】
レゾールフェノール樹脂としては、例えば市販品を用いることができる。そのような市販品としては、例えば群栄化学工業（株）製の商品名レヂトップＰＧＡ−２１６５、旭有機材工業（株）製の商品名ＫＬ−４０００、エア・ウオーター（株）製の商品名ベルパールＳ−８９０などが挙げられる。
【００３２】
熱硬化性樹脂の含有量は、鋳物製造用構造体の成形性及び鋳込み時の形状保持性の観点と、鋳物の表面平滑性の観点とから、構造体中、１〜３０質量％が好ましく、２〜２５質量％が更に好ましく、２〜２０質量％が一層好ましい。
【００３３】
本発明では、鋳物製造用構造体の成形原料に、鋳物製造用構造体の成形性向上の観点から、水溶性高分子化合物を添加することが好ましい。水溶性高分子化合物は、通常（例えば２５℃）の使用条件下で水を吸着又は吸収する高分子化合物であり、例えば２５℃の純水中に１．０質量％以上溶解することが好ましい。
【００３４】
水溶性高分子化合物としては、例えば増粘性の多糖類、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール等が挙げられる。これらうち、構造体の成形性向上の観点から増粘性の多糖類を用いることが好ましい。増粘性の多糖類とは、水系で増粘性を発現する多糖類である。その例としては、キサンタンガム、タマリンドガム、ジェランガム、グアーガム、ローカストビーンガム、タラガム等のガム剤、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体、カラギーナン、プルラン、ペクチン、アルギン酸、寒天等が挙げられる。これらの多糖類のうち、寒天のような天然物よりも、非天然物、例えば、カルボキシメチルセルロースのようなセルロース誘導体は、その使用量が少なくても十分な性能を発揮することができるので好ましい。水溶性高分子化合物の重量平均分子量は、好ましくは１万〜３００万、更に好ましくは２万〜１００万である。
【００３５】
鋳物製造用構造体の成形原料に水溶性高分子化合物が添加される場合における、該高分子化合物の含有量は、構造体の成形性を向上させる観点から、０．５質量％以上が好ましく、１質量％以上が更に好ましい。構造体の通気度を好適な範囲にする観点からは１０質量％以下が好ましく、７質量％以下が更に好ましい。これらの点から、水溶性高分子化合物の含有量は、成形原料中、０．５〜１０質量％が好ましく、１〜７質量％が一層好ましい。
【００３６】
本発明では、鋳物製造用構造体の成形原料に、該構造体の成形性向上の観点から、熱膨張性粒子を添加することが好ましい。熱膨張性粒子は、熱可塑性樹脂の殻壁内に、気化して膨張する膨張剤を内包したマイクロカプセルであることが好ましい。該マイクロカプセルは、例えば、８０〜２００℃で加熱すると、直径が好ましくは３〜５倍、体積が好ましくは５０〜１００倍に膨張する。膨張前の平均粒径は、好ましくは５〜８０μｍ、更に好ましくは２０〜５０μｍである。熱膨張性粒子の膨張がかかる範囲であると、膨張による成形精度への悪影響を抑えた上で、添加効果が十分に得られやすい。
【００３７】
マイクロカプセルの殻壁を構成する熱可塑性樹脂としては、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、アクリロニトリル−塩化ビニリデン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体又はこれらの組み合わせ等が挙げられる。これらの樹脂のうち、適切な膨張開始温度や高い膨張率を得る観点から、アクリロニトリルや塩化ビニリデンからなる重合体、又はそれらを１つ以上含む共重合体で殻壁を構成することが好ましい。殻壁に内包される膨張剤としては、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、イソブタン、石油エーテル等の低沸点の有機溶剤が挙げられる。
【００３８】
鋳物製造用構造体の成形原料に熱膨張性粒子が添加される場合における、該熱膨張性粒子の含有量は、構造体の成形性に優れる観点から、成形原料中、０．５〜１０質量％が好ましく、１〜５質量％が更に好ましい。この範囲内であれば、膨張によって成形原料が型の細部にわたって充填され、型の形状を忠実に転写でき、添加効果が十分に得られる。
【００３９】
鋳物製造用構造体の成形原料には、前記の各成分以外に、着色剤、離型剤、コロイダルシリカ等の他の成分を適宜の割合で添加することもできる。また、これらの他の成分は、鋳物製造用構造体の成形時又は成形後に添加してもよい。
【００４０】
鋳物製造用構造体を、水を含む成形原料から製造する場合には、該構造体の使用前（鋳造に供せられる前）の質量含水率が５％以下であることが好ましく、２％以下であることが一層好ましい。含水率が低いほど、鋳造時の水蒸気に由来するガス発生量を低く抑えることができ、ガス欠陥を低減できる。
【００４１】
本発明の鋳物製造用構造体は、内面に鋳物製品形状のキャビティを有する主型、その主型に入れて使用する中子、あるいは湯道などの注湯系部材、フィルター保持具等に適用することができる。本発明の鋳物製造用構造体は表面平滑性に優れており、良好な鋳肌の鋳物を得ることができるので、主型や中子への適用が好ましい。本発明の鋳物製造用構造体は、特に、鋳物のガス欠陥低減効異に優れるので、注型時に溶湯金属に覆われてガス欠陥が発生しやすくなる中子への適用が好ましく、中空中子への適用が更に好ましい。
【００４２】
次に、本発明の鋳物製造用構造体の製造方法を、その好ましい実施形態に基づいて説明する。本製造方法においては、無機粒子、無機繊維、熱硬化性樹脂及び分散媒を含有する成形原料（鋳物製造用構造体用組成物と分散媒とを含有する組成物）を調製し、該成形原料を成形型に注入して、鋳物製造用構造体を得る。
【００４３】
本製造方法に使用される好適な鋳物製造用構造体用組成物の各成分の配合比（質量比率）は、無機粒子、無機繊維、熱硬化性樹脂及び水溶性高分子化合物の固形分総質量に対し、無機粒子／無機繊維／熱硬化性樹脂／水溶性高分子化合物＝４０〜９０／１〜２０／１〜３０／１〜１０が好ましく、５０〜８５／２〜１６／２〜２５／１〜７が一層好ましく、５０〜８５／２〜１６／２〜２０／１〜７が更に好ましい。ただし、質量比率に用いる各成分の数値の合計は１００である。また、鋳物製造用構造体用組成物中、（ｉ）無機粒子、無機繊維及び熱硬化性樹脂の合計含有量、（ii）無機粒子、無機繊維、熱硬化性樹脂及び水溶性高分子化合物の合計含有量、（iii）無機粒子、無機繊維、熱硬化性樹脂及び熱膨張性粒子の合計含有量、又は（iv）無機粒子、無機繊維、熱硬化性樹脂、水溶性高分子化合物及び熱膨張性粒子の合計含有量は、９０〜１００質量％、更に９５〜１００質量％であることが好ましい。なお、鋳物製造用構造体用組成物中、紙繊維、フィブリル化した合成繊維、再生繊維等の有機繊維の含有量は０．１質量％以下、特に０．０５質量％以下とすることが好ましい。有機繊維を含有させると、構造体自体の強度は向上するが、有機繊維の熱分解ガスが発生し易くなり、ガス欠陥を誘発するおそれがある。
【００４４】
無機粒子の配合が前記の範囲内であると、鋳込み時の形状保持性、成形品の表面性が良好となり、また成形後の離型性も好適となりやすい。無機繊維の配合比が前記の範囲内であると、成形性、鋳込み時の形状保持性が良好となりやすい。熱硬化性樹脂の配合比が前記の範囲内であると、構造体の成形性、鋳込み後の形状保持性、表面平滑性が良好となりやすい。水溶性高分子化合物の配合比が前記の範囲内であると、成形原料（成形体製造用組成物に分散媒を添加し調製して得られる原料）を成形型内に充填する際に、成形原料中の分散媒が分離することなく流動性が良好な状態で充填可能であるとともに、得られる構造体の通気性が良好となりやすい。
【００４５】
鋳物製造用構造体用組成物の調製においては、無機粒子、無機繊維、熱硬化性樹脂を予め乾式で混合することが好ましい。均一に混合できる観点及び成形性向上の観点から、更に水溶性高分子化合物も予め乾式で混合することが好ましい。成形性の観点から、更に熱膨張性粒子も予め乾式で混合することが好ましい。そしてこれらの混合物を、分散媒に分散させて混練機で混練し、成形原料をドウ状に調製することが好ましい。該ドウ状の成形原料を成形型内に充填し、該成形型を加熱して熱硬化性樹脂を硬化させて成形することが好ましい。
【００４６】
分散媒としては、水、エタノール、メタノール等の溶剤又はこれらの混合系等の水系の分散媒が挙げられる。得られる構造体の品質の安定性、製造経費、取り扱い易さ等の点から、水を用いることが特に好ましい。
【００４７】
成形原料をドウ状に調製するとは、無機粒子、無機繊維及び熱硬化性樹脂を含む組成物と分散媒を捏和混練して、流動性を有しながらも無機粒子及び無機繊維と分散媒とが容易に分離することがない状態に調製することをいう。成形原料中における分散媒の含有量は、成形原料が流動性を有しながらも無機粒子及び無機繊維と分散媒とが容易に分離することがない状態に成形原料を調製する観点から、無機粒子、無機繊維、熱硬化性樹脂及び水溶性高分子化合物の固形分総質量に対し、好ましくは１０〜２００質量％であり、更に好ましくは２５〜１８０質量％であり、一層好ましくは３０〜１７０質量％である。
【００４８】
鋳物製造用構造体の製造方法に使用する成形型は、例えば図１に示す中空棒状品に対応したキャビティを有する主型と、中空を形成する芯材とを備えることによって構成される。構造体の成形時、成形型は、分散媒の蒸発、熱硬化性樹脂の硬化や熱膨張性粒子の膨張を考慮して、１２０〜２５０℃程度に加熱される。次に、成形型に設けられたゲートの開閉手段を開くことで、成形原料が成形型内に充填される。充填圧力は、エアを充填手段にした場合には０．５〜３ＭＰａ程度が好適である。成形型内に充填された成形原料が加熱されると、分散媒由来の蒸気や、熱硬化性樹脂由来のガス等が発生する。発生したガスを成形型外へ放出させつつ、成形原料を乾燥させる。そして。冷却後に必要に応じてトリミング、薬剤の塗布等を行うことで、目的とする鋳物製造用構造体が得られる。
【００４９】
次に、本発明の鋳物製造用構造体を用いた鋳物の製造方法について説明する。本製造方法では、上述のようにして得られた鋳物製造用構造体を、鋳物砂内の所定位置に埋設して造型を行う。鋳物砂には、従来この種の鋳物の製造に用いられている通常のものを特に制限なく用いることができる。そして、注湯口から溶融金属を注ぎ入れて鋳込みを行う。このとき、本発明の構造体は、熱間強度が維持され、該構造体の熱分解に伴う熱収縮が小さいので、各鋳物製造用構造体のひび割れや、鋳物製造用構造体自体の破損が抑制され、溶融金属の鋳物用構造体への差込みや鋳物砂などの付着が生じにくい。鋳込みを終えた後、所定の温度まで冷却し、鋳枠を解体して鋳物砂を取り除き、更にブラスト処理によって鋳物製造用構造体を取り除いて鋳物を露呈させる。この場合、熱硬化性樹脂が熱分解しているので、鋳物製造用構造体の除去処理は容易である。その後必要に応じて鋳物にトリミング処理等の後処理を施して鋳物の製造を完了する。
【００５０】
更に好ましい鋳物の製造方法は、本発明の鋳物製造用構造体を中空中子として使用する態様である。この態様においては、鋳型内に中空中子を、該中空中子の開口部の少なくとも１つが鋳型外に開放するように配置し、次いで鋳型内に溶融金属を注湯する。具体的には、図２に示すように、図１に示す中空中子を主型内に配置するとともにケレンによって中空中子を支持し、中空中子の開口部の１つが鋳型外に開放するように配置し、次いで鋳型内に溶融金属を注湯して鋳物を製造する。なお、中空中子の開口部の１つが鋳型外に開放するように配置する方法としては、主型に中空中子の中空部と連通するように開口部を備える方法を採用してもよい。
【実施例】
【００５１】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。しかしながら本発明の範囲は、かかる実施例に制限されない。特に断らない限り、「部」は「質量部」を意味する。
【００５２】
〔実施例１ないし５並びに比較例１及び２〕
（１）鋳物製造用構造体用組成物及び成形原料の調製
無機粒子、無機繊維、熱硬化性樹脂、水溶性高分子化合物及び熱膨張性粒子の組成及び配合率（質量比率）が表１のとおりになるように鋳物製造用構造体用組成物を調製した後、この鋳物製造用構造体用組成物に、同表に示す量の水を添加してドウ状の成形原料を調製した。表１に示す各成分は表２に示すとおりである。
【００５３】
（２）鋳物製造用構造体の製造
図１に示す中空棒状品に対応するキャビティを有する主型と中空を形成する芯材を備える加熱された成形型に、成形原料を充填した。充填のエア圧力は１ＭＰａとした。成形型の温度は２００℃とした。加熱によって分散媒由来の蒸気や、熱硬化性樹脂由来のガスを成形型外へ放出させつつ乾燥させ、外径１１ｍｍ（中空部径５ｍｍ）×長さ３８０ｍｍの図１に示す中空棒状品（鋳物製造用構造体）を得た。
【００５４】
（３）評価
得られた鋳物製造用構造体の通気度を以下の方法で測定した。また、成形性及び鋳物の表面性を以下の方法で評価した。これらの結果を以下の表１に示す。
【００５５】
〔通気度〕
ＪＩＳ  Ｚ２６０１（１９９３）「鋳物砂の試験方法」に基づいて規定された、「消失模型用塗型剤の標準試験方法」（平成８年３月  社団法人日本鋳造工学会関西支部）の「５．通気度測定法」に従い、該刊行物（２４ページ図５−２）に記載された通気度測定装置（コンプレッサー空気通気方式）と同等原理の装置を用いて測定した。通気度Ｐは「Ｐ＝（ｈ／（ａ×ｐ））×Ｖ」で表わされる。式中、ｈは試験片厚さ（ｃｍ）、ａは試験片断面積（ｃｍ2）、ｐは通気抵抗（ｃｍＨ2Ｏ）、Ｖは空気の流量（ｃｍ3／ｍｉｎ）である。試験片厚さは前記の中空棒状品の肉厚すなわち「（外径−中空部直径）／２」とし、試験片断面積は「中空部直径×円周率×長さ」とした。測定に際して、図３に示すとおり、通気度測定装置に、前記の中空棒状品に漏れなく接続できるようゴムチューブ及び接続治具（パッキン）を取り付け、更に中空棒状品の中空部片端に該接続治具を隙間なく接続し、もう片端をパッキン等で塞ぎ空気の漏れを防いで測定を行った。
【００５６】
〔成形性〕
前記方法で得た中空棒状品（鋳物製造用構造体）の成形性を以下の基準で評価した。
◎：９０％以上の確率において、所望する中空棒状の構造体が得られるもの。
○：７０％以上９０％未満の確率において、所望する中空棒状の構造体が得られるもの。
△：５０％以上７０％未満の確率において、所望する中空棒状の構造体が得られるもの。
×：５０％以上の確率において、所望する中空棒状の構造体が得られないもの。
【００５７】
〔鋳物製造用構造体の表面性〕
得られた鋳物製造用構造体の表面性を、目視で、以下の基準で評価した。
◎：表面の凹凸や亀裂が見受けられず、滑らかであるもの。
○：表面に凹凸や亀裂が存在しても、その大きさが十分小さく、鋳物肌に悪影響を与える恐れがないもの。
△：表面に凹凸や亀裂が存在し、鋳物肌に悪影響を与える恐れが高いもの。
×：表面に顕著な凹凸や亀裂、欠落部が存在するもの。
【００５８】
【表１】
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【００５９】
【表２】
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【００６０】
表１に示す結果から明らかなように、各実施例で得られた中空棒状品からなる鋳物製造用構造体（本発明品）は、無機粒子の粒度分布を特定の範囲内に設定することで、適切な通気度を有し、成形も良好に行われることが判る。また、無機粒子の粒度分布の最頻値を特定の範囲内に設定することで、成形された鋳物製造用構造体の表面性も良好であることが判る。これに対して、無機粒子の粒度分布の尖度が本発明の範囲外であり、かつ無機粒子の粒度分布の最頻値が本発明の範囲外である比較例１で得られた中空棒状品からなる鋳物製造用構造体は、通気度が低く、成形された鋳物製造用構造体の表面性も良好でないことが判る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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