(57)【要約】【課題】原料石膏の乾燥時間を短くし、かつ原料石膏の過乾燥、あるいは逆に乾燥不足といった状態を生じない。【解決手段】金型用鋳型に成型された乾燥前の原料石膏の成型体を乾燥させて金型用石膏鋳型を作成するに際して、該原料石膏の成型体外部から該原料石膏へマイクロ波を照射し、該照射がもたらす該原料石膏の半水石膏から無水石膏への化学変化による温度変化であって、該照射の開始時からの経過時間にともなう前記温度変化を測定することによって、該原料石膏を乾燥させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型用鋳型の形状に成型された乾燥前の原料石膏の成型体を乾燥させて金型用石膏鋳型を作成するに際して、
該原料石膏の成型体外部から該原料石膏へマイクロ波を照射し、該照射がもたらす該原料石膏の半水石膏から無水石膏への化学変化による温度変化と、該照射の開始時からの経過時間とを測定することによって、該原料石膏を乾燥させることを特徴とする原料石膏の乾燥方法。
【請求項２】
前記マイクロ波を照射することによる前記原料石膏の乾燥が、該原料石膏の成型体内部からの加熱による該原料石膏の成型体内部からの乾燥であることを特徴とする請求項１に記載の原料石膏の乾燥方法。
【請求項３】
前記マイクロ波の照射がもたらす前記原料石膏の半水石膏から無水石膏への化学変化による温度変化の測定に際して、該原料石膏が無水石膏に化学変化した温度が、該原料石膏の成型体内部の温度の１８０℃〜１９０℃であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の原料石膏の乾燥方法。
【請求項４】
金型用鋳型の形状に成型された乾燥前の原料石膏の成型体を乾燥させて金型用石膏鋳型を作成するに際して、
該原料石膏の成型体外部から該原料石膏へマイクロ波を照射し、該照射がもたらす該原料石膏の半水石膏から無水石膏への化学変化による温度変化と、該照射の開始時からの経過時間とを測定して検知した該原料石膏が無水石膏に到着するまでに要した前記経過時間であるマイクロ波照射時間Ｔ１、若しくは該原料石膏と同種の原料石膏の乾燥に要した従来の前記経過時間の単位重量あたりの時間に該原料石膏の重量を掛け合わせた該原料石膏の乾燥に要するマイクロ波照射時間Ｔ２の、何れか少なくとも一方のマイクロ波照射時間Ｔ１，Ｔ２が経過すれば、前記マイクロ波の照射を遮断することを特徴とする原料石膏の乾燥方法。
【請求項５】
前記金型用石膏鋳型が、ゴムタイヤの型付け金型用鋳型であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の原料石膏の乾燥方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金型用鋳型の形状に成型された乾燥前の原料石膏の成型体の乾燥方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ヒータ、加熱された空気を送り込む送風ファン、排気ファン等を有する乾燥炉の内に、乾燥前の原料石膏の成型体を収容し乾燥させつつ、その原料石膏の成型体に、さらにマイクロ波を照射してその原料石膏を乾燥させる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
また、原料石膏、並びにその他の耐火物等を含む混合物に水を加えたスラリーを型内に流し込み成型体を作成し、その成型体を１２０℃以下の温度で一次乾燥し、その後マイクロ波で二次乾燥させているものもある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
なお、マイクロ波を併用しない乾燥方法も報告されている。
【０００４】
【特許文献１】
特公昭６２−１１９３８号公報（第１頁、第１図）
【特許文献２】
特公平３−７１９３２号公報（第３頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の原料石膏の乾燥では、金型用鋳型の形状に成型された乾燥前の原料石膏の成型体を繰り返し多数作成し、それらの乾燥度合いである例えば水分の抜け具合を重量管理・チェックしながら、最適な乾燥の金型用石膏鋳型の作成をめざしていた。それは、長時間の乾燥を要するものであった。
それにもかかわらず、原料石膏の過乾燥、あるいは逆に乾燥不足といった状態が発生し、原料石膏の成型体の乾燥中の変形（微小割れ等含む）や石膏鋳型の使用中の変形も発生していた。
【０００６】
そのため、例えばアルミニュウム等の金属をその石膏鋳型に鋳造した場合に、作成した金型に、ピンホール、クラック等の不良が生じていた。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、原料石膏の乾燥時間も短く、かつ上記変形もない、適切な原料石膏の乾燥を行う技術を提供するようにしたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この技術的課題を解決するための本発明の技術的手段は、金型用鋳型の形状に成型された乾燥前の原料石膏の成型体を乾燥させて金型用石膏鋳型を作成するに際して、原料石膏の成型体外部から原料石膏へマイクロ波を照射し、照射がもたらす原料石膏の半水石膏から無水石膏への化学変化による温度変化と、照射の開始時からの経過時間とを測定することによって、原料石膏を乾燥させることを特徴とする。
【０００８】
乾燥前の石膏を乾燥させるに際して、乾燥していない内部の温度を次第に上昇させて、無水石膏となる１８０℃〜１９０℃に上昇させれば好ましいことが知られている。（例えば、工業大辞典第１０巻Ｐ２３６，平凡社刊１９６１年）そのためには、外部から乾燥機等により乾燥させるには、その石膏の表面温度と内部温度との差による破損を防止するために外部温度を最高２００℃に保持しながら、１０〜２４時間という長い時間が必要とされる。そのような長時間が必要であることは上記「発明が解決しようとする課題」に記載のとおりである。
【０００９】
すなわち、本発明の技術的手段は、マイクロ波を照射することによる原料石膏の乾燥が、原料石膏の成型体内部からの加熱による原料石膏の成型体内部からの乾燥であり、マイクロ波の照射がもたらす原料石膏の半水石膏から無水石膏への化学変化による温度変化の測定に際して、該原料石膏が無水石膏に化学変化した温度が、該原料石膏の成型体内部の温度の１８０℃〜１９０℃であることを特徴とする。
電気ヒータ等の加熱が物質の表面を外部から加熱し、熱伝導により徐々に内部へ加熱する表面加熱であるに対して、マイクロ波加熱は、マイクロ波が物質内部に浸透し、吸収され、熱に変換される内部過熱である。マイクロ波加熱は、双極子となった石膏分子等が高速でその＋、−を反転することにより内部摩擦が生じて、これによって熱が発生するとされている。
【００１０】
従って、内部加熱であるとともに、石膏のように熱伝導の悪い物質の加熱に有効であり、しかも、被加熱物の各部が同時に発熱するので、複雑な形状のものでも均一に加熱することが可能である。（例えば、ミクロ電子株式会社ホームページ、Ｐ２「マイクロ波加熱の特徴」ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ１．ｎｅｗｅｂ．ｎｅ．ｊｐ／ｗａ／ｍｉｃｒｏ／ｐａｇｅ３．ｈｔｍｌ。）
また、原料石膏の成型体外部から原料石膏へマイクロ波を照射し、照射がもたらす原料石膏の半水石膏から無水石膏への化学変化による温度変化と、該照射の開始時からの経過時間と測定して検知した原料石膏が無水石膏に到着するまでに要した前記経過時間であるマイクロ波照射時間Ｔ１、若しくは該原料石膏と同種の原料石膏の乾燥に要した従来の前記経過時間の単位重量あたりの時間に該原料石膏の重量を掛け合わせた該原料石膏の乾燥に要するマイクロ波照射時間Ｔ２の、何れか少なくとも一方のマイクロ波照射時間Ｔ１，Ｔ２が経過すれば、前記マイクロ波の照射を遮断することを特徴とする。
【００１１】
遅れた一方の時間Ｔ１，Ｔ２の経過時が、早い方の一方の時間Ｔ１，Ｔ２の経過時での照射の遮断忘れ等の過誤に対して、過剰照射による石膏の金型鋳型破損を防止する安全タイマーとなる。
また、本発明の技術的手段は、金型用石膏鋳型が、ゴムタイヤの型付け金型用鋳型であることを特徴とするものである。その金型によってゴムタイヤの複雑なトレッドパターンやサイドウオールの刻印などが型付けされるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実機に基づいて、従来例とともの説明する。
［マイクロ波照射諸元］
電源：３相、２００Ｖ、１４ＫＶＡ
出力：３ＫＷ、周波数２４５０ＭＨＺ
温度測定：センサーを原料石膏成型体内部に埋め込み。
（光ファイバー式温度計）
上記諸元にて、横軸にマイクロ波照射の開始時からの経過時間（分）、縦軸にその経過時間にともなう原料石膏の温度（℃）の変化を記録した。（図１〜２）
実施例１を図１を用いて説明する。すなわち、図１は、スペアー用タイヤの金型用鋳型の原料石膏を乾燥させる温度（℃）を縦軸に、時間（分）を横軸に示した曲線（以下、乾燥曲線）である。その曲線の矢印Ａが結晶水蒸発、同Ｂが半水石膏（ＣａＳＯ４・１／２Ｈ２Ｏ）、同Ｃが無水石膏（ＣａＳＯ４）に、各々化学変化（熱分解）した状態に合致している。乾燥曲線のこの状況を確認し、原料石膏内部の温度が該石膏の無水石膏に到着するまでに要するマイクロ波照射時間Ｔ１が判明する。
【００１３】
実施例２を図２を用いて説明する。すなわち、図２は、トラック、バス用タイヤの金型用鋳型の原料石膏を乾燥させる温度（℃）を縦軸に、時間（分）を横軸に示した乾燥曲線である。図中のＡ、Ｂ、Ｃは、前記図１と同じ意味であって、この状況を確認して、同じくマイクロ波照射時間Ｔ１が判明する。
なお、図２のタイヤは、図１のものに比較して大きいもので、そのために乾燥させるべき原料石膏の量も多い。従って、図２でのＡ、Ｂ、Ｃへの到着時間は、図１での各到着時間より長いものとなっている。
【００１４】
マイクロ波を使わない従来例を図３を参考に説明する。タイヤの金型用鋳型の原料石膏の成型体を、ボックス型の乾燥炉（室）（高さ１２０ｃｍ、幅１４０ｃｍ、横１４０ｃｍ）に入れて乾燥する。その乾燥炉（室）の三方向には壁ヒータを配設し、そして、その乾燥室の室内温度はアナログプログラムでコントロールしている。すなわち、図３は、前記乾燥炉（室）にて乾燥する際の、横軸に時間（時）、縦軸に温度（℃）を示している。時間は、原料石膏の乾燥の開始時からの経過時間であり、縦軸はそれに対応した温度である。
【００１５】
常温から１４０℃への温度上昇には３時間を、１４０℃での保持には３時間を、１４０℃から２２０℃への温度上昇には同じく３時間を、そして２２０℃での保持には１５時間を各々設定して乾燥していた。そして、従来例は、金型用鋳型の形状に成型された乾燥前の原料石膏の成型体の重量の違いを無視して、重いものも軽いものも（大きいものも小さいものも）一律に一定の上記図３の乾燥曲線にて乾燥を行うのが通例であった。
乾燥には合計２４時間の長時間を要していたが、前記のごとく、原料石膏の過乾燥、あるいは逆に乾燥不足といった状態が発生し、原料石膏の成型体や石膏鋳型の変形が発生していた。このような不良の発生は、前記［従来の技術］に示したマイクロ波併用の技術においても同様であって、また、マイクロ波併用の乾燥でも同様に長時間を要していた。
【００１６】
次に、実施例３〜６を、主に表１を用いて説明する。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
すなわち、表１の実施例３〜６は、乾燥前の原料石膏の成型体の重量、乾燥時間であるマイクロ波照射時間Ｔ１（分）、並びにそれらの値から算出した前記原料石膏の成型体の単位重量（Ｋｇ）あたりの乾燥に要した時間（分）を示している。（単位重量（Ｋｇ）あたりの乾燥に要した時間（分）をβ）
乾燥条件は、前記［マイクロ波照射諸元］に記載のとおりである。また、図４、５は、上記実施例３、４に対応した乾燥曲線である。（実施例５、６の該当乾燥曲線の記載は省略している。）
表１（実施例３〜６）の記載から、その乾燥前の原料石膏の成型体の重量を測定しさえすれば、適切な乾燥時間すなわち、マイクロ波照射時間Ｔ２が判明することになる。すなわち、マイクロ波の乾燥のエネルギー量は一定であって乾燥前の原料石膏の成型体の重量にマイクロ波照射時間Ｔ２が比例することとなる。このことを関係式にあらわすと下記式となる。
「マイクロ波照射時間Ｔ２（分）＝原料石膏重量（Ｋｇ）×β（分／Ｋｇ）±α」
この場合、αは、調整係数であって、夏季と冬季等で適切な値を用いることが出来る。また、一方で、βを数値６に設定し、上記調整係数のαを変動させることも有効である。
【００１９】
すなわち、原料石膏内部の温度が該石膏の無水石膏に到着するまでに要するマイクロ波照射時間Ｔ１、若しくは原料石膏と同種の原料石膏の乾燥に要した従来の前記経過時間の単位重量あたりの時間に乾燥させようとする原料石膏の重量を掛け合わせた原料石膏の乾燥に要するマイクロ波照射時間Ｔ２の、何れか少なくとも一方の時間Ｔ１，Ｔ２が経過すれば、前記マイクロ波の照射を遮断すれば良いことになる。
以上のように、本願発明により、乾燥すべき原料石膏の重量に相応しい乾燥条件を模索する時間・手間が省略可能となる。アルミニュウム等の金属をその石膏鋳型に鋳造した後に、作成した金型の欠陥を発見（金型の目視不良等）して初めて金型用鋳型の石膏の乾燥不良等が判明する等の手間もなくなる。しかも、乾燥時間が従来の（１／１０）程度の時間で乾燥ができる効果が有る。ゴムタイヤのトレッドパターン変更が急を要するような場合、原料石膏の成型体の対応すべき至急の乾燥要望にも対処可能となる効果を有する。
【００２０】
なお、本願発明の乾燥方法は、金型用鋳型の形状に成型された乾燥前の原料石膏の成型体の乾燥前に、例えば乾燥炉（室）にて成型体の外部から予備乾燥を行うことを排除するものではない。更に、ゴムタイヤの型付け金型用鋳型の他に、例えば食品の加熱用の金型用鋳型等にもその使用ができるものである。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、原料石膏の乾燥時間も短く、かつ原料石膏の過乾燥、あるいは逆に乾燥不足といった状態の発生もなく、原料石膏の成型体の乾燥中の変形（微小割れ等含む）や石膏鋳型の使用中の変形もない。従って、金属等をその石膏鋳型に鋳造・凝固した金型には、ピンホール、クラック等の不良がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の乾燥曲線である。
【図２】実施例２の乾燥曲線である。
【図３】従来例の乾燥曲線である。
【図４】実施例３の乾燥曲線である。
【図５】実施例４の乾燥曲線である。
【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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