(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化珪素を主成分とするガラス質の骨材（２）と、
上記骨材の表面が露出するように上記骨材の表面に点在しているとともに上記骨材同士の間に間隙を残した状態で上記骨材同士を連結し、塩化ナトリウムを含有する無機バインダ（３）とからなる、鋳造用中子（１）。
【請求項２】
上記無機バインダの含有量が上記骨材１００質量部に対して１〜１０質量部である、請求項１に記載の鋳造用中子。
【請求項３】
上記無機バインダがさらに塩化カリウムを含有する、請求項１または２に記載の鋳造用中子。
【請求項４】
上記無機バインダが上記塩化ナトリウム１００質量部に対して上記塩化カリウムを３〜１５質量部含有する、請求項３に記載の鋳造用中子。
【請求項５】
上記無機バインダが部分的に焼結した、請求項１〜４のいずれか１項に記載の鋳造用中子。
【請求項６】
上記骨材がガラス繊維からなる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の鋳造用中子。
【請求項７】
上記骨材が球状のガラス粒子からなる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の鋳造用中子。
【請求項８】
上記骨材がガラス繊維と球状のガラス粒子とからなる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の鋳造用中子。
【請求項９】
上記鋳造用中子は、表面に、融点８００℃未満の金属との接触面を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の鋳造用中子。
【請求項１０】
上記金属がアルミニウム、アルミニウム合金、亜鉛、亜鉛合金、マグネシウム、またはマグネシウム合金である、請求項９に記載の鋳造用中子。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の鋳造用中子より構成される中子本体部（１０）と、パイプ（４）とを有しており、
上記パイプは、上記中子本体部（１０）に挿入された埋設部（４１）と、上記中子本体部から露出した把持部（４２）とを備えている、パイプ付きの鋳造用中子。
【請求項１２】
上記中子本体部は、中子根本部（１１）と、上記中子根本部の先端部に設けられており、上記中子根本部よりも径の大きな中子拡径部（１２）とを有しており、
上記パイプの埋設部は、上記中子拡径部に沿う分岐部（４１２）を備えている、請求項１１に記載のパイプ付きの鋳造用中子。
【請求項１３】
上記中子拡径部の径＞上記中子根本部の径＞上記パイプの分岐部の径を満たす、請求項１２に記載のパイプ付きの鋳造用中子。
【請求項１４】
請求項１または２に記載の鋳造用中子を製造する方法であって、
極性溶媒（５）と、二酸化珪素を主成分とするガラス質の骨材（２）と、塩化ナトリウムを含有する無機バインダ（３）とからなる混練物（６）を準備し、
上記混練物を成形型内に流し込み、
上記成形型内で上記混練物を乾燥させて成型する、鋳造用中子の製造方法。
【請求項１５】
上記無機バインダがさらに塩化カリウムを含有する、請求項１４に記載の鋳造用中子の製造方法。
【請求項１６】
上記混練物の成型において、上記混練物を乾燥させるとともに、上記無機バインダを部分的に焼結させる、請求項１４又は１５に記載の鋳造用中子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造用中子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シェルモールド法、コールドボックス法、ホットボックス法等の造型法により造型された鋳造用中子が知られている。上記造型法による鋳造用中子は、珪砂やムライト系の人工砂からなる骨材と、フェノール樹脂やフラン樹脂等からなる有機バインダとを有している。
【０００３】
他にも例えば、特許文献１には、ムライト系の人工砂と、硫酸マグネシウム等の無機バインダとを含む水溶液を乾燥させて成型した鋳造用中子が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−６１９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術は、以下の点で課題がある。すなわち、有機バインダを用いた鋳造用中子は、鋳造時に有機バインダに起因する分解ガスが発生する。また、有機バインダを用いた鋳造用中子は、鋳造後に有機バインダが残る。そのため、中子を崩壊して取り出すためには振動や熱処理が別途必要になる。
【０００６】
また、バインダ成分として硫酸マグネシウムを用いた鋳造用中子は、強度に劣る。これは、次の理由による。硫酸マグネシウムは、大気中の水分と反応して水和物を作り、常温で七水和物、７０℃以上で一水和物、２００℃以上で無水物となり、この間で体積変化を生じる。そのため、バインダ成分として硫酸マグネシウムを用いた鋳造用中子は、温度や湿度が変化する鋳造時に、バインダの結合の一部が自己崩壊し、強度が低下する。
【０００７】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、鋳造時における強度の確保と鋳造後の崩壊容易性とを両立可能な鋳造用中子、また、当該鋳造用中子の製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、二酸化珪素を主成分とするガラス質の骨材（２）と、
上記骨材の表面が露出するように上記骨材の表面に点在しているとともに上記骨材同士の間に間隙を残した状態で上記骨材同士を連結し、塩化ナトリウムを含有する無機バインダ（３）とからなる、鋳造用中子（１）にある。
【０００９】
本発明の他の態様は、上記鋳造用中子を製造する方法であって、
極性溶媒（５）と、二酸化珪素を主成分とするガラス質の骨材（２）と、塩化ナトリウムを含有する無機バインダ（３）とからなる混練物（６）を準備し、
上記混練物を成形型内に流し込み、
上記成形型内で上記混練物を乾燥させて成型する、鋳造用中子の製造方法にある。
【発明の効果】
【００１０】
上記鋳造用中子は、二酸化珪素を主成分とするガラス質の骨材と、塩化ナトリウムを含有する無機バインダとを組み合わせている。そのため、上記鋳造用中子は、温度による強度変化が小さく、鋳造時の高温に曝されても強度を確保することができる。また、上記鋳造用中子は、無機バインダが水溶性であるので水につけて溶かすことができ、鋳造後の中子崩壊が容易である。
【００１１】
他にも、上記鋳造用中子は、中子造型時や鋳造後の中子崩壊に大きなエネルギーを必要としないため、省エネであり、コスト低減に有利である。また、上記鋳造用中子は、無機バインダを用いているので、有機バインダを用いた鋳物用中子のように中子造型時や鋳造時等に有害なガスを生じることもない。また、上記鋳造用中子は、骨材と無機バインダとの分離が容易であるので、骨材のリサイクルのための高温処理や摩擦処理等も不要であり、リサイクル性にも優れる。
【００１２】
上記鋳造用中子の製造方法によれば、鋳造時における強度の確保と鋳造後の崩壊容易性とを両立可能な上記鋳造用中子を製造することができる。
【００１３】
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態１の鋳造用中子の微構造を模式的に示した説明図である。
【図２】実施形態１の鋳造用中子の製造に用いられる混練物を模式的に示した説明図である。
【図３】実施形態３の鋳造用中子の微構造を模式的に示した説明図である。
【図４】実施形態４の鋳造用中子を模式的に示した説明図であり、（ａ）はパイプの説明図、（ｂ）は鋳造用中子の説明図である。
【図５】実施形態５の鋳造用中子と、これを用いた鋳造時の状況を模式的に示した説明図である。
【図６】実施形態５の鋳造用中子と、これを用いた鋳造品を模式的に示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（実施形態１）
実施形態１の鋳造用中子およびその製造方法について、図１、図２を用いて説明する。図１に例示されるように、本実施形態の鋳造用中子１は、骨材２と、無機バインダ３とからなる。以下、詳説する。
【００１６】
骨材２は、二酸化珪素を主成分とするガラス質である。「二酸化珪素を主成分とする」とは、化学組成で、二酸化珪素（ＳｉＯ２）を５０質量％以上含むことを意味する。骨材２は、ガラス質であるので、非晶質である。
【００１７】
骨材２は、図１に例示されるように、ガラス繊維より構成することができる。この構成によれば、骨材２が球状のガラス粒子より構成される場合（実施形態２で後述）に比べ、鋳造用中子１の強度を向上させやすい。これは、繊維状のガラス繊維同士が互いに絡み合うためであると考えられる。
【００１８】
骨材２がガラス繊維より構成される場合、ガラス繊維の平均長さは、例えば、１０〜１０００μｍとすることができる。この構成によれば、鋳造用中子１の強度向上を確実なものとしやすくなる。ガラス繊維の平均長さは、鋳造用中子１の強度向上などの観点から、好ましくは５０μｍ以上、より好ましくは１００μｍ以上、さらに好ましくは１５０μｍ以上とすることができる。また、ガラス繊維の平均長さは、中子造型性、中子の寸法精度などの観点から、好ましくは５００μｍ以下、より好ましくは４００μｍ以下、さらに好ましくは３００μｍ以下とすることができる。なお、上記にいう平均長さは、走査型電子顕微鏡にて観察される１００個のガラス繊維の各測定長さの平均値である。
【００１９】
骨材２は、表面処理が施されていてもよい。表面処理としては、具体的には、プラズマ処理、シランカップリング剤によるカップリング処理などを例示することができる。この構成によれば、鋳造用中子１の強度をより向上させることが可能になる。とりわけ、骨材２がガラス繊維である場合には、ガラス繊維同士による絡み合いと表面処理とによる効果が相まって、鋳造用中子１の強度をより向上させるやすくなる。シランカップリング剤としては、例えば、３−アミノプロピルトリメトキシシラン（（ＣＨ３Ｏ）３ＳｉＣ３Ｈ６ＮＨ２）、３−アミノプロピルエトキシシラン（（Ｃ２Ｈ５Ｏ）３ＳｉＣ３Ｈ６ＮＨ２）、テトラメトキシシラン（（ＣＨ３Ｏ）４Ｓｉ）などを例示することができる。これらは１種または２種以上併用することができる。なお、プラズマ処理は、具体的には、雰囲気温度８０〜２５０℃下で、Ｈｅ、Ａｒなどの非反応性ガス雰囲気中で骨材２を表面洗浄、エッチングし、Ｎ２、Ｏ２などの反応性ガス雰囲気中で官能基の導入処理をする方法などにより実施することができる。また、カップリング処理は、具体的には、１〜２質量％のシランカップリング剤を含む水溶液に、骨材２を浸した後、１００〜１１０℃で３０分〜５時間程度乾燥させることなどにより実施することができる。
【００２０】
無機バインダ３は、骨材２同士を連結している。無機バインダ３は、少なくとも塩化ナトリウムを含有している。
【００２１】
無機バインダ３の含有量は、骨材１００質量部に対して１〜１０質量部とすることができる。この構成によれば、強度と崩壊時間とのバランスに優れる。無機バインダ３の含有量が１質量部未満になると、強度向上効果が低下する。よって、無機バインダ３の含有量は、強度を確保しやすくするなどの観点から、好ましくは２質量部以上、より好ましくは３質量部以上、さらに好ましくは５質量部以上とすることができる。一方、無機バインダ３の含有量が１０質量部超になると、鋳造後、中子の崩壊に要する時間が長くなる。よって、無機バインダ３の含有量は、鋳造後の崩壊容易性を向上させるなどの観点から、好ましくは９．５質量部以下、より好ましくは９質量部以下、さらに好ましくは８．５質量部以下とすることができる。
【００２２】
無機バインダ３は、焼結していなくてもよいし、部分的に焼結していてもよい。後者の構成は、前者の構成に比べ、鋳造用中子の強度をより向上させることができる。
【００２３】
鋳造用中子１は、表面に、融点８００℃未満の金属との接触面を有する構成とすることができる。この構成によれば、融点８００℃未満の金属による鋳造に用いられた際に、表面に、融点８００℃未満の金属が接触する。この場合でも、無機バインダ３が溶融し難いので、鋳造用中子１の強度確保を確実なものとすることができる。
【００２４】
融点８００℃未満の金属としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、亜鉛、亜鉛合金、マグネシウム、マグネシウム合金などを例示することができる。
【００２５】
鋳造用中子１は、以下のように製造することができる。具体的には、図２に示されるように、極性溶媒５と、二酸化珪素を主成分とするガラス質の骨材２と、塩化ナトリウムを含有する無機バインダ３とからなる混練物６を準備し、混練物６を成形型内に流し込み、成形型内で混練物６を少なくとも乾燥させて成型する。これにより鋳造用中子１を製造することができる。
【００２６】
極性溶媒５は、骨材２を分散させることができ、塩化ナトリウムを含有する無機バインダ３を溶解させることができるものであれば、いずれのものでも用いることができる。なお、図２に示される骨材２間の部分は、極性溶媒５に無機バインダ３が溶解した溶液により満たされている。極性溶媒５としては、具体的には、水、メタノールなどを例示することができる。これらのうち、無機バインダ３の溶解性、取り扱い性、コストなどの観点から、極性溶媒５は、好ましくは、水であるとよい。
【００２７】
混練物６の乾燥温度、乾燥時間などは、乾燥により極性溶媒５がなくなるよう極性溶媒５の種類に応じて適宜設定することができる。なお、乾燥により、骨材２間に無機バインダ３が析出し、骨材２間が連結される。乾燥による骨材２間の連結は、分子間力やアンカー効果等によるものと考えられる。
【００２８】
（実施形態２）
実施形態２の鋳造用中子およびその製造方法について、説明する。なお、実施形態２以降において用いられる符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
【００２９】
本実施形態の鋳造用中子１およびその製造方法は、無機バインダ３がさらに塩化カリウムを含有している点で、実施形態１の鋳造用中子１およびその製造方法と相違している。また、本実施形態の鋳造用中子１の製造方法では、混練物６の成型において、混練物６を乾燥させるとともに、無機バインダ３を部分的に焼結させる点で、実施形態１の鋳造用中子１の製造方法と相違している。
【００３０】
無機バインダ３が塩化ナトリウム以外にもさらに塩化カリウムを含有している場合には、焼成により無機バインダ３を部分的に焼結させることが可能となり、無機バインダ３が部分的に焼結していない場合に比べ、高い強度を有する鋳造用中子１を得ることが可能となる。つまり、この場合には、無機バインダ３同士の結合力が向上するので、得られる鋳造用中子１の崩壊容易性を確保しつつ、さらなる強度向上を図ることが可能となる。
【００３１】
無機バインダ３における塩化カリウムの含有量は、塩化ナトリウム１００質量部に対して３〜１５質量部とすることができる。この構成によれば、強度向上の効果を確実なものとすることができる。塩化カリウムの含有量が３質量部未満になると、添加による効果が小さくなる。よって、塩化カリウムの含有量は、強度向上などの観点から、好ましくは４質量部以上、より好ましくは５質量部以上、さらに好ましくは６質量部以上とすることができる。一方、塩化カリウムの含有量が１５質量部超になると、強度が低下する傾向が見られる。よって、塩化カリウムの含有量は、強度と焼結のしやすさとのバランスなどの観点から、好ましくは１４質量部以下、より好ましくは１２質量部以下、さらに好ましくは１０質量部以下とすることができる。
【００３２】
なお、無機バインダ３を部分的に焼結させるためには、混練物６を乾燥後、焼成すればよい。焼成条件は、例えば、焼成時間を２２０℃〜３００℃、焼成時間を１〜３０分とすることができる。
【００３３】
その他の構成、作用効果は、実施形態１と同様である。
【００３４】
（実施形態３）
実施形態３の鋳造用中子およびその製造方法について、図３を用いて説明する。
【００３５】
本実施形態の鋳造用中子１およびその製造方法は、骨材２が球状のガラス粒子からなる点で、実施形態１の鋳造用中子１およびその製造方法と相違している。この構成によれば、骨材２がガラス繊維より構成される場合（実施形態１で前述）に比べ、中子造型時の流動性、および、鋳造後の中子崩壊時における骨材２の流動性に優れる。そのため、薄肉形状の成形性や崩壊後の取り出し性に優れた鋳造用中子１が得られる。
【００３６】
骨材２が球状のガラス粒子より構成される場合、球状ガラス粒子の平均粒径は、例えば、１０〜１５０μｍとすることができる。この構成によれば、上記効果を確実なものとしやすくなる。また、この構成によれば、高い強度が得られる、寸法精度がよい、大気中に球状ガラス粒子が舞い難く取り扱い性がよいなどの利点もある。
【００３７】
球状ガラス粒子の平均粒径は、崩壊後の取り出し性向上などの観点から、好ましくは３０μｍ以上、より好ましくは４０μｍ以上、さらに好ましくは５０μｍ以上とすることができる。また、球状ガラス粒子の平均粒径は、寸法精度、面粗さなどの観点から、好ましくは１３０μｍ以下、より好ましくは１２０μｍ以下、さらに好ましくは１００μｍ以下とすることができる。なお、上記にいう平均粒径は、レーザー回折・散乱法により測定した体積基準の累積度数分布が５０％を示すときの粒子径（直径）ｄ５０である
【００３８】
その他の構成、作用効果は、実施形態１と同様である。
【００３９】
（実施形態４）
実施形態４のパイプ付きの鋳造用中子について、図４を用いて説明する。図４に例示されるように、本実施形態のパイプ付きの鋳造用中子１は、実施形態１の鋳造用中子１より構成される中子本体部１０と、パイプ４とを有している。
【００４０】
パイプ４は、具体的には、中子本体部１０に挿入された埋設部４１と、中子本体部１０から露出した把持部４２とを備えている。
【００４１】
この構成によれば、鋳造後の中子崩壊時に、パイプ４の把持部４２側の端部から水等の極性溶媒５をパイプ４内に供給すると、パイプ４内を通って極性溶媒５が中子本体部１０の内部へ供給される。そのため、中子外側からだけでなく、中子内側からも極性溶媒５による崩壊を促すことが可能となる。それ故、より一層崩壊が容易なパイプ付きの鋳造用中子１が得られる。また、この構成によれば、中子本体部１０より外部に露出した把持部４２を把持し、パイプ付きの鋳造用中子１を鋳造金型へセットすることが可能となる。そのため、自動化などへの対応性に優れたパイプ付きの鋳造用中子１が得られる。
【００４２】
本実施形態において、図４（ａ）に示されるように、埋設部４１が、側面に１つ以上の貫通孔４１１を有している場合には、パイプ４の先端部のみならず、埋設部４１の側面からも水等の極性溶媒５を噴出させることが可能となる。そのため、この場合には、鋳造後の中子崩壊性をより一層向上させることができる。また、極性溶媒５による鋳造物の冷却を均一に実施しやすくなる利点もある。
【００４３】
パイプ４は、例えば、ステンレス、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属（合金含む）等により構成することができる。なお、パイプ４は、表面に凹凸加工や親水性の表面処理などが施されていてもよい。この構成によれば、パイプ付きの鋳造用中子１における中子本体部１０とパイプ４との密着性を向上させることが可能となる。
【００４４】
本実施形態の鋳造用中子１において、パイプ４は、鋳造後の中子取り出しやすさ向上等の観点から、鋳造金型のキャビティ内に把持部４２が入らないように中子本体部１０に保持されていることが好ましい。
【００４５】
その他の構成、作用効果は、実施形態１と同様である。
【００４６】
（実施形態５）
実施形態５のパイプ付きの鋳造用中子について、図５および図６を用いて説明する。図５および図６に例示されるように、本実施形態のパイプ付きの鋳造用中子１は、中子本体部１０が、中子根本部１１と、中子根本部１１の先端部に設けられており、中子根本部１１よりも径の大きな中子拡径部１２とを有している。また、パイプ４の埋設部４１は、中子拡径部１２に沿う分岐部４１２を備えている。本実施形態では、分岐部４１２は、具体的には、埋設部４１の先端部に設けられている。分岐部４１２は、中子拡径部１２の拡径方向に沿って二又状に分岐されている。なお、図５において、符号９は、上型９１と下型９２とを備える金型である。また、符号ＰＬは、金型分割面である。符号９３０は、溶融金属である。また、図６において、符号９３は、製品となる鋳造物である。
【００４７】
この構成によれば、図６の矢印Ｙに示されるように、パイプ４の本体内、パイプ４の分岐部４１２を通って、拡径部１２に、水等の極性溶媒５を速やかに供給することができる。そのため、この構成によれば、パイプ付きの鋳造用中子１が拡径部１２を有する場合でも、鋳造後に中子を崩壊させやすく、かつ、鋳造物９３を速やかに冷却するのに有利である。また、この構成によれば、鋳造物９３を、金型では成形できないアンダーカット形状にすることも可能となる。
【００４８】
パイプ付きの鋳造用中子１は、図５に示されるように、以下の関係を満たしているとよい。
中子拡径部１２の径Ｃ＞中子根本部１１の径Ｂ＞パイプ４の分岐部４１２の径Ａ
この構成によれば、上記効果に加え、中子崩壊後にパイプ４を鋳造物９３から容易に取り出しやすいパイプ付きの鋳造用中子１が得られる。
【００４９】
その他の構成、作用効果は、実施形態４と同様である。
【００５０】
（実験例）
１０ｍｍ×１０ｍｍ×５０ｍｍの中子試験片を成形可能な簡易金型を準備した。金型には、ヒータおよび熱電対が設置されており、温度調整可能とされている。また、金型は、簡易プレス機を用いて、成型時の加圧力を調整可能とされている。
【００５１】
以下の骨材を準備した。
・二酸化珪素を主成分とするガラス繊維（平均長さ：１００μｍ）
なお、ガラス繊維には、化学組成が、質量％で、ＳｉＯ２：５３％、Ａｌ２Ｏ３：１５％、ＣａＯ：２１％、ＭｇＯ：２％、Ｂ２Ｏ３：８％、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ：０．３％、ｉｇ．ｌｏｓｓ：０．７％であるものを用いた。
・上述したプラズマ処理を施した上記ガラス繊維
・上述したシランカップリング剤によるカップリング処理を施した上記ガラス繊維
・ムライト質の人工砂（平均粒径：１００μｍ）
【００５２】
以下の無機バインダを準備した。
・塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）
・塩化カリウム（ＫＣｌ）
・硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ４）
【００５３】
以下の表１に示す配合で、所定の骨材と、無機バインダと、極性溶媒とを混練することにより、各混練物を調製した。
【００５４】
【表１】
0006572933.tif 000002
【００５５】
準備した所定の混練物を簡易金型内に流し込み、当該金型内で混練物を乾燥させた。また、一部のものについては、乾燥後、さらに、２２０℃で３０分間の条件で焼成を実施した。これにより、後述の表２に示す各試料の鋳造用中子を作製した。なお、金型温度は１２０℃、成型時の加圧力は８ＭＰａとした。
【００５６】
得られた各鋳造用中子について、４点曲げ強度を測定した。４点曲げ強度は、ｎ数＝３での平均値である。なお、実際の鋳造に鋳造用中子が用いられる場合、鋳造用中子は、金型にセットされてから溶湯金属が注湯されるまでの間や、その後、溶湯金属が注湯されたときに、高温に曝される。そのため、この鋳造時の状況を想定し、室温のみならず、温度を上昇させた際の鋳造用中子の４点曲げ強度（２００℃）も測定した。
【００５７】
また、得られた各鋳造用中子について、水による溶解時間を測定した。これらの結果をまとめて表２に示す。
【００５８】
【表２】
0006572933.tif 000003
【００５９】
表１および表２によれば、以下のことがわかる。試料ｆ、ｈは、塩化ナトリウムを含まない無機バインダを用いているので、強度を向上させることができなかった。
【００６０】
試料ｉは、結晶性の人工砂と、無機バインダとして硫酸マグネシウムとを用いているので、高温で強度が大きく低下した。これは、硫酸マグネシウムが大気中の水分と反応して水和物を作り、常温で七水和物、７０℃以上で一水和物、２００℃以上で無水物となり、この間で体積変化を生じ、バインダの結合の一部が自己崩壊し、強度が低下したためであると考えられる。
【００６１】
試料ｊは、試料ｉを基に焼成したものである。しかしながら、試料ｊは、焼成により高温にされたことで、かえって強度が低下した。
【００６２】
試料ｋは、結晶性の人工砂と、塩化ナトリウムを含む無機バインダとを組み合わせたものである。また、試料ｌは、塩化ナトリウムそのものである。これら試料ｋ、ｌによれば、塩化ナトリウム自体が有効であるのではなく、二酸化珪素を主成分とするガラス質の骨材と、塩化ナトリウムを含む無機バインダとの組み合わせによって、後述するように、強度向上が図られることがわかる。
【００６３】
試料ｌ、ｍ、ｎによれば、無機バインダが塩化ナトリウム以外に塩化カリウムを含有することで、強度が向上することがわかる。また、焼成により、無機バインダが部分的に焼結され、さらに強度が向上することもわかる。また、無機バインダのみでは、水への溶解性が悪く、鋳造後の取り出しに時間がかかるといえる。
【００６４】
これらに対し、試料ａ〜ｅ、ｂ２、ｂ３は、二酸化珪素を主成分とするガラス質の骨材と、塩化ナトリウムを含む無機バインダとの組み合わせより構成されている。そのため、鋳造時の温度変化による強度変化が小さく、強度を確保できることが確認された。また、試料ａ〜ｅ、ｂ２、ｂ３は、いずれも水への溶解性に優れ、容易に崩壊することが確認された。
【００６５】
また、試料ｂとａとを比較すると、無機バインダの含有量が少なくなると、強度が低下する傾向が見られた。
【００６６】
また、試料ｃ、ｂの結果から、無機バインダが塩化カリウムを含有していない場合、焼成しても強度は同程度であることがわかる。
【００６７】
また、試料ｄ、ｂの結果から、無機バインダが塩化ナトリウム以外に塩化カリウムを含有している場合、焼成なしでもわずかながら強度が向上した。そして、試料ｅ、ｂの結果から、無機バインダが塩化ナトリウム以外に塩化カリウムを含有している場合、焼成することにより強度向上効果が大きくなることが確認された。これは、焼成により、無機バインダが部分的に焼結したためである。
【００６８】
また、試料ｏ、ｐによれば、塩化ナトリウムに対して塩化カリウムが過度に多い無機バインダを用いると、塩化ナトリウムに対して塩化カリウムが適量とされた無機バインダを用いた場合に比べ、強度向上の効果が小さくなる傾向が見られた。無機バインダが塩化カリウムを含有する場合、強度向上効果を大きくする観点から、塩化ナトリウム１００質量部に対する塩化カリウムの含有量は、３〜１５質量部が適量である。
【００６９】
また、試料ｂ、ｂ２、ｂ３を比較すると、無機バインダの含有量が少なくなると、強度が低下する傾向が見られた。表面処理が施された骨材を使用することにより、鋳造用中子の強度をより向上させることが可能になることがわかる。また、骨材２がガラス繊維である場合には、ガラス繊維同士による絡み合いと表面処理とによる効果が相まって、鋳造用中子の強度をより向上させるやすくなることもわかる。
【００７０】
本発明は、上記各実施形態、各実験例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、各実施形態、各実験例に示される各構成は、それぞれ任意に組み合わせることができる。例えば、実施形態１〜５において、骨材２は、ガラス繊維と球状のガラス粒子との両方を含んでいてもよい。また、実施形態３〜５において、無機バインダ３はさらに塩化カリウムを含有していてもよい。また、実施形態２、３の鋳造用中子１と、実施形態４、５で説明したパイプ４とを有するパイプ付きの鋳造用中子としてもよい。また、実施形態２、３において、骨材は、プラズマ処理やカップリング処理等による表面処理が施されていてもよい。また、実施形態１〜５において、骨材として上記表面処理が施された人工砂等を用いることもできる。
【符号の説明】
【００７１】
１  鋳造用中子
２  骨材
３  無機バインダ
５  極性溶媒
６  混練物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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