(57)【要約】  水蒸気加熱を用いた鋳型の製造装置を提供する。この装置は、キャビティを有する成形型と、レジンコーテッドサンドをキャビティ内に供給するレジンコーテッドサンド供給部と、キャビティ内に水蒸気を供給する水蒸気供給部と、キャビティから水蒸気を排出する水蒸気排出部とを含む。成形型の少なくとも一部は、レジンコーテッドサンドの平均粒径よりも小さい平均ポア径を有する多孔質材料で形成され、水蒸気の少なくとも一部が、多孔質材料を介してキャビティ内に供給される。キャビティ内に水蒸気を均一に供給できるので、均質な鋳型を製造できる。
2007132669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティを有する成形型と、耐火骨材にバインダー樹脂を被覆してなるレジンコーテッドサンドを前記キャビティに供給するレジンコーテッドサンド供給部と、前記キャビティ内に水蒸気を供給する水蒸気供給部と、前記キャビティから水蒸気を排出する水蒸気排出部とを含み、
前記成形型の少なくとも一部は、前記レジンコーテッドサンドの平均粒径よりも小さい平均ポア径を有する多孔質材料で形成され、前記水蒸気の少なくとも一部は、前記多孔質材料を通過してキャビティ内に供給されることを特徴とする鋳型の製造装置。
【請求項２】
前記多孔質材料の空隙率は、５％〜７５％であることを特徴とする請求項１に記載の鋳型の製造装置。
【請求項３】
前記成形型を収容可能な内容積を有するとともに、前記水蒸気供給部によって内部に水蒸気を供給するための蒸気供給口を設けたチャンバーを含み、内部に前記成形型が配置された前記チャンバー内に前記蒸気供給口を介して供給された水蒸気が、前記成形型の周囲から前記多孔質材料を介して均一にキャビティ内に侵入するように前記成形型が前記多孔質材料で形成されることを特徴とする請求項１に記載の鋳型の製造装置。
【請求項４】
前記成形型は、水蒸気をキャビティ内に直接供給するための少なくとも一つの第１水蒸気供給路と、水蒸気をキャビティ内に前記多孔質材料を介して間接的に供給するための少なくとも一つの第２水蒸気供給路とを有することを特徴とする請求項１に記載の鋳型の製造装置。
【請求項５】
上記第２水蒸気供給路は、第１水蒸気供給路から分岐してなることを特徴とする請求項４に記載の鋳型の製造装置。
【請求項６】
前記成形型は、前記多孔質材料を介して外部に水蒸気がリークするのを防止するためのシールド層を外表面に有することを特徴とする請求項１に記載の鋳型の製造装置。
【請求項７】
前記成形型は水蒸気をキャビティ内に直接供給するための水蒸気供給路を有し、前記水蒸気供給路の出口付近で、水蒸気供給路とキャビティの両方に面する成形型の領域が前記多孔質材料で形成されることを特徴とする請求項１に記載の鋳型の製造装置。
【請求項８】
前記成形型は、水蒸気をキャビティ内から排出するための少なくとも一つの水蒸気排出路を有し、前記水蒸気排気路の内表面は、前記多孔質材料を介して水蒸気が当該水蒸気排出路内に侵入するのを防ぐためのシールド層を有することを特徴とする請求項１に記載の鋳型の製造装置。
【請求項９】
前記水蒸気排出路に設けられ、キャビティから排出される蒸気量を調節する排出量調整部と、前記水蒸気排出路の入口付近に配置される温度センサと、前記温度センサによって検出された温度が所定の温度範囲内に維持されるように前記排出量調整部を制御する制御部と含むことを特徴とする請求項８に記載の鋳型の製造装置。
【請求項１０】
前記水蒸気供給部は、過熱水蒸気をキャビティ内に供給することを特徴とする請求項１に記載の鋳型の製造装置。
【請求項１１】
内部にキャビティを有する成形型を準備するステップと、耐火骨材にバインダー樹脂を被覆してなるレジンコーテッドサンドを前記キャビティ内に充填するステップと、前記キャビティ内に水蒸気を供給して、前記レジンコーテッドサンドのバインダー樹脂を硬化させるステップと、前記キャビティから水蒸気を排出するステップとを含み、
前記成形型の少なくとも一部が前記レジンコーテッドサンドの平均粒径よりも小さい平均ポア径を有する多孔質材料で形成され、前記水蒸気の少なくとも一部は、前記多孔質材料を通過してキャビティ内に供給されることを特徴とする鋳型の製造方法。
【請求項１２】
前記水蒸気をキャビティの一側から供給しながら、前記キャビティ内の水蒸気をキャビティの他側から排出することを特徴とする請求項１１に記載の鋳型の製造方法。
【請求項１３】
前記レジンコーテッドサンドの硬化温度以上の温度で、蒸気圧が１．５〜１０Ｋｇｆ／ｃｍ２の過熱水蒸気を前記キャビティ内に供給することを特徴とする請求項１１に記載の鋳型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造に使用される鋳型の製造装置及び製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、耐火骨材に熱硬化性樹脂などの粘結剤を被覆して調製されるレジンコーテッドサンドを用いた鋳型の製造方法として、加熱した金型のキャビティ内にレジンコーテッドサンドを供給し、金型による加熱によって粘結剤を熱硬化させ、耐火骨材を硬化した粘結剤で結合して鋳型を製造する方法がある。【０００３】
この方法によれば、高い生産性と安定した品質の鋳型を製造することができるが、金型を高い温度に加熱する必要があるため、レジンコーテッドサンドの粘結剤として用いられるフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂が反応してアンモニアやホルムアルデヒドなどの有害物質が発生し、作業環境の悪化を招くという問題がある。また、レジンコーテッドサンドのうち金型に接触する部分は急激に加熱されるので、製造された鋳型が反るなどの変形を生じ易いという問題もある。【０００４】
これらの問題を解消するため、例えば、日本特許第３５６３９７３号公報には、金型内にレジンコーテッドサンドを充填した後、金型内に水蒸気を吹き込むことによって、水蒸気によって金型内のレジンコーテッドサンドを加熱して粘結剤を硬化させ、鋳型を製造する方法が提案されている。この方法においては、水蒸気の熱でレジンコーテッドサンドを加熱するので、高温の金型に接触してレジンコーテッドサンドから有害物質が発生するのを防ぐことができる。【０００５】
しかしながら、金型内への水蒸気の供給は、金型に設けた一箇所あるいはせいぜい数箇所の注入孔から行なわれるため、鋳型の形状が複雑化するほど、金型内に充填したレジンコーテッドサンドの隅々にまで水蒸気を行き渡らせることが難しくなる。したがって、この鋳型の製造技術には、金型内に充填されたレジンコーテッドサンド全体を均一に加熱するという観点から依然として改良の余地が残されている。
【発明の開示】
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、成形型内に充填したレジンコーテッドサンド全体を水蒸気で均一に加熱することによって均質な鋳型を製造できる鋳型の製造装置を提供することにある。
【０００７】
すなわち、本発明の鋳型の製造装置は、キャビティを有する成形型と、耐火骨材にバインダー樹脂を被覆してなるレジンコーテッドサンドをキャビティに供給するレジンコーテッドサンド供給部と、キャビティ内に水蒸気を供給する水蒸気供給部と、キャビティから水蒸気を排出する水蒸気排出部とを含み、成形型の少なくとも一部は、レジンコーテッドサンドの平均粒径よりも小さい平均ポア径を有する多孔質材料で形成され、水蒸気の少なくとも一部は、多孔質材料を通過してキャビティ内に供給されることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、水蒸気供給部から提供される水蒸気を、成形型に設けた水蒸気注入孔などから直接的にキャビティ内に供給できることに加え、成形型を構成する多孔質材料を介して間接的に水蒸気をキャビティ内に供給することができるので、キャビティに充填されたレジンコーテッドサンドの隅々に水蒸気を行き渡らせることができ、結果的にレジンコーテッドサンドを均一に加熱して従来よりも均質な鋳型を製造することができる。
【０００９】
本発明において、水蒸気供給部は、過熱水蒸気をキャビティ内に供給することが好ましい。一例として、レジンコーテッドサンドの硬化温度以上の温度で、蒸気圧が１．５〜１０Ｋｇｆ／ｃｍ２の過熱水蒸気をキャビティ内に供給することが好ましい。
【００１０】
また、本発明の技術思想には、水蒸気注入孔を成形型に設けることなく、水蒸気供給部から提供される水蒸気のすべてを成形型の多孔質材料を介してキャビティ内に間接的に供給することも含まれる。すなわち、この場合は、成形型を収容可能な内容積を有するとともに、水蒸気供給部によって内部に水蒸気を供給するための蒸気供給口を設けたチャンバーを使用し、内部に成形型が配置されたチャンバー内に蒸気供給口を介して供給された水蒸気が、成形型の周囲から多孔質材料を介して均一に（実質的に静水圧で）キャビティ内に侵入するように成形型が多孔質材料で形成されることが好ましい。
【００１１】
また、成形型は、水蒸気をキャビティ内に直接供給するための少なくとも一つの第１水蒸気供給路と、水蒸気をキャビティ内に多孔質材料を介して間接的に供給するための少なくとも一つの第２水蒸気供給路とを有することが好ましく、特に、第２水蒸気供給路は、第１水蒸気供給路から分岐してなることが好ましい。
【００１２】
また、成形型を多孔質材料で形成する場合は、水蒸気が多孔質材料を介して外部にリークするのを防止するためのシールド層を成形型の外表面に設けることが好ましい。これにより、水蒸気供給部から提供される水蒸気の一部をロスすることなく、多孔質材料を介してキャビティ内に効率よく水蒸気を供給することができる。同様の理由から、水蒸気をキャビティ内から排出するための水蒸気排出路を多孔質材料でなる成形型に設ける場合は、水蒸気がキャビティ内からではなく、多孔質材料を介して水蒸気排気路内に直接浸入するのを防ぐため、水蒸気排気路の内周面にシールド層を設けることが好ましい。
【００１３】
本発明のさらなる目的は、上記した鋳型の製造装置と同様の技術思想に基づいた鋳型の製造方法を提供することにある。この製造方法は、内部にキャビティを有する成形型を準備するステップと、耐火骨材にバインダー樹脂を被覆してなるレジンコーテッドサンドをキャビティ内に充填するステップと、キャビティ内に水蒸気を供給して、レジンコーテッドサンドのバインダー樹脂を硬化させるステップと、キャビティから水蒸気を排出するステップとを含み、成形型の少なくとも一部がレジンコーテッドサンドの平均粒径よりも小さい平均ポア径を有する多孔質材料で形成され、水蒸気の少なくとも一部は、多孔質材料を通過してキャビティ内に供給されることを特徴とする。
【００１４】
本発明のさらなる特徴およびそれがもたらす効果は，以下に述べる発明を実施するための最良の形態および実施例に基づいてより明確に理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本発明の好ましい実施形態にかかる鋳型の製造装置の動作を示す断面図である。
【図２】本発明の別の好ましい実施形態にかかる鋳型の製造装置の断面図である。
【図３】本発明のさらに別の好ましい実施形態にかかる鋳型の製造装置の断面図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明のさらなる好ましい実施形態にかかる鋳型の製造装置の動作を示す断面図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）は、図４の実施形態の変更例にかかる鋳型の製造装置の動作を示す断面図である。
【図６】本発明のさらなる好ましい実施形態にかかる鋳型の製造装置の断面図である。
【図７】本発明の別の好ましい実施形態にかかる鋳型の製造装置の断面図である。
【図８】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明のさらに別の実施形態にかかる鋳型の製造装置の動作を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の鋳型の製造装置および鋳型の製造方法を、添付図面に示す好ましい実施形態に基づいて詳細に説明する。【００１７】
図１（A）〜図１（C）に示すように、本実施形態にかかる鋳型の製造装置は、キャビティ１を有する成形型２と、耐火骨材にバインダー樹脂を被覆してなるレジンコーテッドサンド３をキャビティ１に供給するレジンコーテッドサンド供給部４と、キャビティ１内に水蒸気を供給する水蒸気供給部５と、キャビティから水蒸気を排出する水蒸気排出部６とで主として構成される。【００１８】
本実施形態の成形型２は、一対の割り型（２０、２１）とでなり、これらを連結することで内部にキャビティ１が形成される。また、成形型２は、水蒸気供給部５に連結され、キャビティ内に水蒸気を供給するための注入孔２３と、水蒸気排出部６に連結され、キャビティ１から水蒸気を排出するための排出孔２４とを有する。尚、注入孔２３には、水蒸気供給部５が連結されない時、レジンコーテッドサンド供給部４を連結可能であり、レジンコーテッドサンド３はこの注入孔２３からキャビティ１内に供給することができる。排出孔２４のキャビティ側の開口部付近には、レジンコーテッドサンド３は通過できないが、水蒸気を通すことのできるネット（図示せず）等を設けてある。尚、注入孔２３および排出孔２４の形成位置および形成数は、キャビティの形状に応じて適宜決定される。【００１９】
成形型２は、多孔質材料、例えば、金属粉末やセラミック粉末を焼結して多孔質に成形した焼結金属や焼結セラミックなどで形成され、水蒸気を通過させることができる連続微小空孔を有する。多孔質材料の連続微小空孔は、キャビティ１に面する壁面全体、および注入孔２３の内周表面において開口している。【００２０】
成形型２を形成する多孔質材料は、キャビティ１に供給されるレジンコーテッドサンド３の平均粒径よりも小さい平均ポア（空孔）径を有する。また、多孔質材料の空隙率は、特に制限されるものではないが、水蒸気の均一供給と、得られる鋳型の表面粗さを考慮すると、５％〜７5％であることが好ましく、１０〜６5％であることがさらに好ましい。【００２１】
成形型２の外表面全体には、水蒸気が外部にリークするのを防止するためのシールド７０が被覆されている。このシールド７０は、水蒸気を通過させない板材などを成形型２の外面に張って形成してもよい。あるいは、成形型２の外面の表層に緻密なスキン層を一体に設けてもよい。また、水蒸気がキャビティ１内からではなく、多孔質材料を介して排出孔２４内に直接浸入するのを防ぐため、排出孔２４の内周面にシールド層７２が設けられている。【００２２】
レジンコーテッドサンド供給部４は、図１（B）に示すように、レジンコーテッドサンド３が貯蔵されるホッパー４０と、ホッパー４０の下端部に設けたシャッター４２とを有し、シャッター４２を開くことによって、レジンコーテッドサンド３が注入孔２３を介してキャビティ１内に供給される。【００２３】
レジンコーテッドサンド３は、珪砂などの耐火骨材に熱硬化性樹脂などの粘結剤を混練等して、耐火骨材の表面を粘結剤で被覆することによって調製される。この熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、フラン樹脂、イソシアネート化合物、アミンポリオール樹脂、ポリエーテルポリオール樹脂などが使用される。レジンコーテッドサンドの平均粒径としては、粗いものが４００〜６００μｍ程度（例えば、４５０μｍ）であり、細かいものが１００〜３００μｍ程度（例えば、１５０μｍ）である。尚、上記したように、成形型２を構成する多孔質材料の平均ポア径は、このレジンコーテッドサンドの平均粒径より小さくなるように決定されればよく、特に限定されないが、蒸気をキャビティ内に均一に供給するとともに、鋳型の良好な表面状態を得る観点から、一例として、平均ポア径が3０〜１００μｍの範囲内にある多孔質材料の使用が好ましい。【００２４】
水蒸気供給部５は、例えば、図１（C）に示すように、水蒸気発生器５０と加熱器５１とで形成され、水蒸気発生器５１で発生した水蒸気を加熱器５１で加熱した後に、注入孔２３を介してキャビティ１内に供給される。図１（C）中、符号５２は蒸気供給量を調節するためのバルブである。【００２５】
本実施形態の水蒸気排出部６は、図１（C）に示すように、吸引ポンプ６０を有し、吸引ポンプ６０は吸引管６２によって成形型２の排出孔２４に接続される。尚、排出孔２４を介してキャビティ１内の水蒸気を自然排気してもよい。この場合は、水蒸気排出部６は、成形型２に設けた排出孔２４で構成される。また、自然排気する場合は、水蒸気供給部５から供給される水蒸気が、まず多孔質材料でなる成形型２全体に行き渡り、次いで多孔質材料を介してキャビティ１内のレジンコーテッドサンド３に浸透し、最終的に排出孔２４を介してゆっくりと成形型の外部に出て行くので、図１（Ｃ）に示すように、成形型２の下方からもより効果的にキャビティ１内に水蒸気を供給することができる。【００２６】
また、排出孔２４にキャビティから排出される蒸気量を調節する排出量調整手段と、キャビティから排出される蒸気の温度を測定する温度センサとを設けてあり、温度センサによって検出された温度が所定の温度範囲内に維持されるように排出量調整手段を制御部で制御することが好ましい。この場合は、キャビティ１内をレジンコーテッドサンド３の粘結剤の硬化温度以上に安定に保持することができる。【００２７】
尚、図１（Ｃ）においては、説明の便宜上、成形型２の上部に水蒸気供給部５を設けるとともに、その下部に水蒸気排出部６を設けた断面を示しているが、水蒸気の移動距離が長くなるように、図１（Ｃ）の紙面に垂直な方向において水蒸気供給部５と水蒸気排出部６をずらして配置することももちろん可能である。また、図１（Ｃ）では、成形型２の上部に水蒸気供給部５を設けているが、水蒸気排出部６とは図１（Ｃ）の紙面に垂直な方向において離して成形型２の下部にも別の水蒸気供給部５を設けても良い。これにより、成形型の下方側からも、上方側からと同様に水蒸気を供給でき、キャビティ１内を一層均一に加熱することができる。【００２８】
上記した装置によれば、以下のようにして鋳型を製造することができる。まず図１（B）に示すように、成形型２の注入孔２３にレジンコーテッドサンド供給部４を接続してシャッター４２を開くと、ホッパー４０内のレジンコーテッドサンド３が注入孔２３を介して成形型２のキャビティ１内に充填される。このとき、ホッパー４０内を高圧空気で加圧してレジンコーテッドサンド３をキャビティ１内に噴射することによって、レジンコーテッドサンド３を効率良くキャビティ１内に充填することができる。【００２９】
成形型２の注入孔２３からレジンコーテッドサンド供給部４を除去した後、図１（C）に示すように、注入孔２３に水蒸気供給部５を接続し、バルブ５２を開いて水蒸気をキャビティ１内に供給する。水蒸気供給部５から水蒸気を供給する際に、同時に水蒸気排出部６を作動させることで、キャビティ１内に供給された水蒸気はキャビティ１内のレジンコーテッドサンド３の粒子間を通過して強制的に排出孔２４から排出される。従って、水蒸気はキャビティ１内に充填したレジンコーテッドサンド３の粒子間に滞留することがない。【００３０】
また、水蒸気が注入孔２３を通過する際、図１（C）中の矢印で示すように、水蒸気が注入孔２３の内周面から多孔質材料で形成される成形型２の内部に浸入し、この水蒸気は多孔質材料の連続微小空孔を通過して、キャビティ１の壁面からキャビティ１内へと流入する。従って、成形型２のキャビティ１への水蒸気の供給は、注入孔２３からの他に、キャビティ２に面する壁面の全面からも行われ、キャビティ１に充填されたレジンコーテッドサンド３の隅々にまで水蒸気を行き渡らせて均一に水蒸気をレジンコーテッドサンド３に作用させることができる。【００３１】
ここで、水蒸気は、レジンコーテッドサンド３の粘結剤（熱硬化性樹脂）の硬化温度以上の温度に加熱器５１で加熱して成形型２に供給される。例えば、温度が１１０〜１８０℃、蒸気圧が０．１５〜１．０ＭＰａ（１．５〜１０ｋｇｆ／ｃｍ２）の範囲の水蒸気を供給することが好ましい。また、飽和水蒸気を加熱器５１でさらに加熱して２００〜６００℃程度の飽和温度以上に上げ、乾燥状態にある過熱水蒸気にして成形型２に供給するようにしてもよい。【００３２】
水蒸気を供給してレジンコーテッドサンド３を硬化させた後、水蒸気供給部５を注入孔２３から外し、成形型２を型開きして鋳型を取り出す。尚、成形型２を予熱することが必要な場合には、水蒸気を前記したように成形型２に供給することによって、水蒸気が多孔質体の成形型２の内部に浸透して、水蒸気で成形型２全体を加熱することができる。したがって、成形型２を加熱するための加熱装置を個別に設けなくてもよいという長所もある。【００３３】
また、異なる形状の鋳型や、寸法の異なる鋳型を成形するための複数のキャビティを単一の成形型２に設け、それぞれのキャビティに供給される水蒸気の量を水蒸気供給部５で調節できるようにすれば、キャビティ毎に所望の鋳型を一括して製造するこができる。このように、多品種少量生産に適した鋳型の製造装置を提供できることも本発明の重要な特徴の一つである。【００３４】
また、図２に示すように、レジンコーテッドサンド３をキャビティ１に供給するための注入孔２３とは別個に水蒸気をキャビティ１内に供給するための複数の水蒸気供給孔２５を成形型２に設けてもよい。この装置においては、レジンコーテッドサンド供給部４を注入孔２３に、水蒸気供給孔２５に水蒸気供給部５をそれぞれ固定的に接続することができる。図２中、矢印は水蒸気の流れを示している。その他の構成は、図１（A）〜（C）の装置と実質的に同じであるので、重複する説明を省略する。【００３５】
また、図３に示すように、水蒸気が横方向からキャビティ１内に供給されるように水蒸気供給孔２５を成形型の割り型（２０、２１）のそれぞれに設けてもよい。この装置によれば、上方からの水蒸気の供給だけでは横方向に長いキャビティの末端まで水蒸気を行き渡らせることが難しい場合であっても、横方向から確実にキャビティの末端部に水蒸気を供給することができる。図３中、矢印は水蒸気の流れを示している。【００３６】
尚、図３においては、説明の便宜上、成形型２の右部に水蒸気供給部５を設けるとともに、下部に水蒸気排出部６を設けた断面を示しているが、水蒸気の移動距離が長くなるように、図３の紙面に垂直な方向において水蒸気供給部５と水蒸気排出部６をずらして配置することももちろん可能である。また、図３では、成形型２の右側に水蒸気供給部５を設けているが、図３の成形型２の左側にも別の水蒸気供給部５を設けても良い。これにより、成形型の左側からも、右側からと同様に水蒸気を供給でき、キャビティ１内を一層均一に加熱することができる。【００３７】
また、図４（A）および図４（B）に示すように、水蒸気排出部６の吸引管６０が接続される排気口２４を、成形型２の割り型（２０、２１）の合わせ面に形成することも好ましい。このように排気口２４をキャビティ１の両側に設けることで、注入口２３を介してキャビティ１に供給された水蒸気がレジンコーテッドサンド３中を拡散して排出孔２４に向うので、キャビティ１内において水蒸気が移動し易くなって、結果的にキャビティ内を一層均一に加熱することができる。また、排出孔２４内を清掃する場合など、成形型２のメインテナンスを行い易いという利点もある。この装置においては、注入孔２３が、レジンコーテッドサンド供給部４と水蒸気供給部５のいずれかに選択的に接続可能である。図４（B）中、矢印は水蒸気の流れを示している。【００３８】
また、図５（A）および図５（B）に示すように、鋳型の形状に応じて、成形型２を横方向ではなく、縦方向において分割できるように形成してもよい。この場合は、水蒸気をキャビティ１内に供給してレジンコーテッドサンド３を加熱硬化した後、割り型（２０、２１）を左右方向に移動させて分離することでキャビティから鋳型を容易に取り出すことができる。また、重力の作用と、キャビティの下端からの水蒸気の吸引排出とによって、水蒸気の上方から下方への流れが促進され、図５（B）の矢印によって示されるように、キャビティ１内に均一に水蒸気を行き渡らせることができる。【００３９】
さらに、図６に示すように、成形型２に、水蒸気をキャビティ１内に直接供給するための複数の水蒸気供給孔２５と、水蒸気をキャビティ１内に多孔質材料を介して間接的に供給するために水蒸気供給孔２５から分岐する水蒸気供給路２６とを形成することも好ましい。この場合、複雑な形状の鋳型を製造する場合でも、キャビティの隅々までより確実に水蒸気を行き渡らせることができる。図６中、矢印は水蒸気の流れを示している。その他の構成は、上記した装置と実質的に同じであるので重複する説明を省略する。【００４０】
上記した装置のように、成形型２の全体を多孔質材料で形成してもよいが、成形型２内のキャビティ１に面する部分の一部を多孔質材料で形成してもよい。例えば、図７に示すように、水蒸気をキャビティ内に供給するための水蒸気供給孔２５の出口付近で、水蒸気供給孔２５とキャビティ１の両方に面する成形型の領域に多孔質材料でなる多孔質部２８を形成すれば、水蒸気供給孔２５からだけでなく、その出口周囲の多孔質部２８を介しても水蒸気がキャビティ１内に供給されるので、実質的に水蒸気供給孔２５の開口面積が広がって、キャビティ１内のレジンコーテッドサンド３をより均一に加熱することができる。【００４１】
さらに、成形型２のキャビティ１に直接水蒸気を供給する代わりに、成形型２の周囲から多孔質材料を介して間接的にキャビティ１内に水蒸気を供給してもよい。例えば、図８（A）および図８（B）に示すように、成形型２を収容可能な内容積を有するチャンバー８０内において鋳型の製造を行うことが好ましい。このチャンバー８０は、レジンコーテッドサンド供給部４によって成形型２内にレジンコーテッドサンド３を充填するためのサンド供給口８１と、水蒸気供給部５によってチャンバー内部に水蒸気を供給するための蒸気供給口８２と、キャビティから水蒸気を排出するための蒸気排出口８３とを有する。この場合は、チャンバー８０内部に配置された成形型２とチャンバー８０の内表面との間の空間８４に供給された水蒸気は、成形型２の周囲から多孔質材料を介して均等に（実質的に静水圧で）キャビティ１内に供給される。キャビティ１内に供給された水蒸気は、上記した装置と同様に排出孔２４および蒸気排出口８３を介してチャンバー８０外部に除去される。図８（B）中、矢印は水蒸気の流れを示している。【００４２】
次に、本発明を実施例によってさらに具体的に説明する。
（製造例１）
実施例１〜１８および比較例１〜６で使用したレジンコーテッドサンド３は以下のようにして調製した。まず、１４５℃に加熱したフラタリーサンド３０ｋｇをワールミキサーに入れ、ここにレゾール型フェノール樹脂（リグナイト（株）製「ＬＴ−１５」）を４５０ｇ加えて３０秒間混練し、さらに４５０ｇの水を添加して十分に混練した。次いで、ステアリン酸カルシウム３０ｇを添加して３０秒間混練した後、エアレーションを行うことによって、フェノール樹脂が１．５質量％の質量比でコーティングされたレジンコーテッドサンド３を得た。得られたレジンコーテッドサンド３の平均粒径は、１６０μｍである。
（製造例２）
実施例１９〜２１で使用したレジンコーテッドサンド３は、フラタリーサンドの代わりにマリマントルサンドを用いた以外は、製造例１と同様にして調整した。得られたレジンコーテッドサンド３の平均粒径は、４３０μｍであった。
（実施例１〜３）
本実施例では、図１（A）〜図１（C）に示す装置を用いて鋳型を製造した。使用した成形型２は、パーマロイ（Ｎｉ７８．５質量％を含むＮｉ−Ｆｅ合金）からなる多孔質材料で形成され、空隙率は約３５％である。また、多孔質材料の平均ポア径はおよそ６０〜８０μｍの範囲にあり、レジンコーテッドサンド３の平均粒径より小さい。鋳型の製造に先立って、まず、注入孔２３に水蒸気供給装置５を接続して水蒸気を吹き込み、成形型２を１４０℃に加熱した。次に、成形型２の注入孔２３にレジンコーテッドサンド供給部４を接続し、０．２ＭＰａの圧力でレジンコーテッドサンド３をキャビティ１内に供給した（図１（Ｂ））。【００４３】
次に、水蒸気供給部を注入孔２３に接続し、水蒸気発生器５０において０．４ＭＰａの圧力下で１４４℃の飽和水蒸気を発生させ、これを加熱器５１で４００℃に加熱して過熱水蒸気にした後、注入孔２３からキャビティ１内に供給した（図１（Ｃ））。このとき、過熱水蒸気の供給時間をそれぞれ１０秒間（実施例１）、２０秒間（実施例２）、３０秒間（実施例３）とした。その後、キャビティ１内で成形された鋳型を成形型２から取り出した。尚、実施例１〜３では、吸引ポンプ６０を作動させず、キャビティ１内の水蒸気を排出孔２４から自然排気した。
（実施例４〜６）
上記の実施例１〜３において、成形型２の排出孔２４に吸引管６２を介して吸引ポンプ６０を接続し、過熱水蒸気の供給と同時に吸引ポンプ６０を作動させ、０．０９ＭＰａで水蒸気を吸引して強制排気するようにした以外は、実施例１〜３と同様にして鋳型を製造した。
（実施例７〜９）
本実施例では、図２に示す装置を用いて鋳型を製造した。使用した成形型２は、パーマロイ（Ｎｉ７８．５質量％を含むＮｉ−Ｆｅ合金）からなる多孔質材料で形成され、その空隙率は、約５０％である。また、多孔質材料の平均ポア径はおよそ８０〜１００μｍの範囲にあり、レジンコーテッドサンド３の平均粒径より小さい。鋳型の製造に先立って成形型２を予熱した後、成形型２の注入孔２３に接続されたレジンコーテッドサンド供給部４から０．２ＭＰａの圧力でレジンコーテッドサンド３をキャビティ１に充填した。次に、成形型２の水蒸気供給孔２５に接続した水蒸気供給部５から上記実施例１〜３と同じ条件で過熱水蒸気をキャビティ１に供給した。このとき、過熱水蒸気の供給時間をそれぞれ１０秒間（実施例７）、２０秒間（実施例８）、３０秒間（実施例９）とした。その後、キャビティ１内で成形された鋳型を成形型２から取り出した。尚、実施例７〜９では、吸引ポンプ６０を作動させず、キャビティ１内の水蒸気を排出孔２４から自然排気した。
（実施例１０〜１２）
上記の実施例７〜９において、成形型２の排出孔２４に水蒸気排出部６を接続し、過熱水蒸気の供給と同時に吸引ポンプ６０を作動させ、０．０９ＭＰａで水蒸気を強制排気するようにしたことを除いて、実施例７〜９と同様にして鋳型を製造した。
（実施例１３〜１５）
本実施例では、図３に示す装置を用いて鋳型を製造した。使用した成形型２は、パーマロイ（Ｎｉ７８．５質量％を含むＮｉ−Ｆｅ合金）からなる多孔質材料で形成され、その空隙率は、約３５％である。また、多孔質材料の平均ポア径はおよそ６０〜８０μｍの範囲にあり、レジンコーテッドサンド３の平均粒径より小さい。鋳型の製造に先立って成形型２を予熱した後、成形型２の注入孔２３に接続されたレジンコーテッドサンド供給部４からレジンコーテッドサンド３を０．２ＭＰａの圧力でキャビティ１に充填した。次に、成形型２の水蒸気供給孔２５に接続した水蒸気供給部５から上記実施例１〜３と同じ条件で過熱水蒸気をキャビティ１に供給した。このとき、過熱水蒸気の供給時間をそれぞれ１０秒間（実施例１３）、２０秒間（実施例１４）、３０秒間（実施例１５）とした。その後、キャビティ１内で成形された鋳型を成形型２から取り出した。尚、実施例１３〜１５では、吸引ポンプ６０を作動させず、キャビティ１内の水蒸気を排出孔２４から自然排気した。
（実施例１６〜１８）
本実施例では、図４（Ａ）および図４（B）に示す装置を用いて鋳型を製造した。使用した成形型２は、パーマロイ（Ｎｉ７８．５質量％を含むＮｉ−Ｆｅ合金）からなる多孔質材料で形成され、その空隙率は、約３５％である。また、多孔質材料の平均ポア径はおよそ６０〜８０μｍの範囲にあり、レジンコーテッドサンド３の平均粒径より小さい。鋳型の製造に先立って成形型２を予熱した後、図４（A）に示すように、成形型２の注入孔２３に接続されたレジンコーテッドサンド供給部４から０．２ＭＰａの圧力でレジンコーテッドサンド３をキャビティ１に充填した。次に、図４（B）に示すように、水蒸気排出部６の吸引ポンプ６０を作動させて成形型２の排出孔２４から０．０９ＭＰａで強制排気しながら、成形型２の水蒸気供給孔２５に接続した水蒸気供給部５から上記実施例１〜３と同じ条件で過熱水蒸気をキャビティ１に供給した。このとき、過熱水蒸気の供給時間をそれぞれ１０秒間（実施例１６）、２０秒間（実施例１７）、３０秒間（実施例１８）とした。その後、キャビティ１内で成形された鋳型を成形型２から取り出した。
（実施例１９〜２１）
本実施例では、図６に示す装置を用いて鋳型を製造した。使用した成形型２は、パーマロイ（Ｎｉ７８．５質量％を含むＮｉ−Ｆｅ合金）からなる多孔質材料で形成され、その空隙率は、約５０％である。また、多孔質材料の平均ポア径はおよそ８０〜１００μｍの範囲にあり、レジンコーテッドサンド３の平均粒径（４３０μｍ）より小さい。鋳型の製造に先立って成形型２を予熱した後、成形型２の注入孔２３に接続されたレジンコーテッドサンド供給部４から０．２ＭＰａの圧力でレジンコーテッドサンド３をキャビティ１に充填した。次に、成形型２の水蒸気供給孔２５に接続した水蒸気供給部５から上記実施例１〜３と同じ条件で過熱水蒸気をキャビティ１に供給した。このとき、過熱水蒸気の供給時間をそれぞれ１０秒間（実施例１９）、２０秒間（実施例２０）、３０秒間（実施例２１）とした。その後、キャビティ１内で成形された鋳型を成形型２から取り出した。尚、実施例１９〜２１では、過熱水蒸気の供給と同時に吸引ポンプ６０を作動させ、キャビティから水蒸気を強制排気した。
（比較例１〜６）
多孔質の成形型２の代わりに、通気性を有しない金属型を用い、金型内部に埋め込んだ電気ヒータで型温度を１４０℃に加熱した以外は、実施例１〜６と同様にして鋳型を製造した。【００４４】
上記実施例１〜２１及び比較例１〜６の各々について、成形型２の排出孔２４から排出される水蒸気の温度を測定した。また、得られた鋳型の品質を以下の評価基準に基づいて評価した。すなわち、成形状態が良好なものを「○」、鋳型の一部に未硬化部分があるものを「△」、硬化が不十分で脱型できず崩れが発生したものを「×」と評価した。さらに、鋳型から縦１０ｍｍ、横１０ｍｍ、長さ６０ｍｍに試験片を切り出し、曲げ強さを測定した。結果を表１に示す。【００４５】
表１の結果からわかるように、本発明の装置を用いて製造した鋳型は、比較例の鋳型に比べて高い曲げ強さを有しており、品質も良好であった。また、水蒸気供給時間が短い場合でも、蒸気排出温度が高く、キャビティ内のレジンコーテッドサンドに水蒸気が効率よく拡散することがわかった。さらに、水蒸気を強制的に排出した場合の方が、鋳型の曲げ強さが高くなる傾向があった。【００４６】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の鋳型の製造装置および鋳型の製造方法によれば、多孔質材料を介して蒸気をキャビティ内に供給することで均質な鋳型を製造することができるので、レジンコーテッドサンドを用いた鋳型の製造技術のさらなる普及が期待される。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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