(57)【要約】【課題】人工砂を用い、少量の樹脂添加量で、かつ界面活性剤を必要としない自硬性流動鋳型を提供する。【解決手段】溶融法もしくは火炎溶融法で作製された真球度が０．８以上の人工砂の新砂またはその回収砂もしくはその再生砂を用い、この人工砂に２５℃における粘性率が５．５〜５０ｍＰａ・ｓのフラン樹脂と硬化剤液を添加混練して得る混練砂において、少なくとも０．１質量％のフラン樹脂の樹脂分と、少なくとも０．０１質量％の硬化剤液の硬化有効成分を含み、かつフラン樹脂と、硬化剤液の合計添加量（質量％）とフラン樹脂の粘性率との関係が〔フラン樹脂と硬化剤液の合計添加量（質量％）〕≦−６．２５×１０−３×〔フラン樹脂の粘性率（ｍＰａ・ｓ）〕＋１．０５６を満たすように添加混練し、この混練砂の流動性がスランプ試験において、スランプフローの直径がスランプコーンの直径の２倍以上を満たす構成の自硬性流動鋳型とした。【選択図】図２
2009119469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融法もしくは火炎溶融法で作製された真球度が０．８以上の人工砂の新砂またはその回収砂もしくはその再生砂に、２５℃における粘性率が５．５〜５０ｍＰａ・ｓのフラン樹脂の少なくとも０．１質量％以上の樹脂分と、少なくとも０．０１質量％以上の硬化剤液の硬化有効成分とを、前記フラン樹脂と前記硬化剤液との合計添加量（質量％）と前記フラン樹脂の粘性率（ｍＰａ・ｓ）との関係が
〔フラン樹脂と硬化剤液の合計添加量（質量％）〕
≦−６．２５×１０−３×〔フラン樹脂の粘性率（ｍＰａ・ｓ）〕＋１．０５６
を満たすように添加混練して得られる混練砂を用い、該混練砂のスランプ試験におけるスランプフローの直径がスランプコーンの直径の２倍以上となるようにしたことを特徴とする自硬性流動鋳型。
【請求項２】
前記フラン樹脂は、フルフリルアルコール、フルフリルアルコールとアルデヒド類の縮合物、フェノール類とアルデヒド類の縮合物、尿素とアルデヒド類の縮合物よりなる群から選ばれる１種以上か、前記群から選ばれる２種以上の共縮合物からなることを特徴とする請求項１記載の自硬性流動鋳型。
【請求項３】
造型後の鋳型圧縮強度が０．３ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の自硬性流動鋳型。
【請求項４】
フルモールド法に用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の自硬性流動鋳型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造に用いる有機自硬性流動鋳型に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳造に用いられている鋳型のひとつに有機自硬性鋳型がある。有機自硬性鋳型は、鋳物砂に有機系樹脂と樹脂硬化剤を加えて混練した砂（以下、単に混練砂と呼ぶ）を、鋳型材料として用いるものである。有機系樹脂には、フラン樹脂、フェノール樹脂、アルカリフェノール樹脂等が用いられる。
【０００３】
また、上記混練砂に界面活性剤および水を加えることによって、砂粒間に気泡を介在させ、混練砂に発泡流動性を持たせた自硬性流動鋳型も使用されている。この自硬性流動鋳型は造型時の労力を省力化できる大きな利点があるが、一方で気泡の破泡による鋳型収縮（鋳型の下がり）が起きる問題がある。それゆえ、この問題を解決する手段として特許文献１および特許文献２が開示されている。ただし、従来の自硬性流動鋳型では、混練砂の流動性を得るために、界面活性剤の添加が不可欠であり、界面活性剤を用いない流動鋳型の例はない。
【０００４】
鋳物砂には、天然に産出するけい砂が主に用いられているが、溶湯との焼着きを防止するためにクロマイト砂やジルコン砂を使用する場合もある。焼着きとは、溶湯が砂粒間に入り込む現象を言い、物理的焼着きと化学的焼着きに分類される。物理的焼着きは、物理的な力によって溶湯が砂粒間に浸透する現象である。化学的焼着きとは、砂と溶湯と空気の間で化学変化が起こり、砂と溶湯の間の濡れ性が変化することによって、溶湯が砂粒間に浸透することをいう。主に、ファイアライト系生成物（ＦｅＯ・ＳｉＯ２）に起因することが多い。
【０００５】
自硬性鋳型、自硬性流動鋳型に関わらず、天然けい砂を使用する場合、砂の形態が不安定で凹凸があるため、混練砂の硬化には、一定量以上の樹脂量および硬化剤量が必要である。すなわち、樹脂および硬化剤の添加量低減には、限界があるという問題がある。たとえば、フラン樹脂を用いる場合、天然砂の質量に対して０．５質量％以上の樹脂が必要である。０．５質量％以下にすると、混練後の砂が硬化しない場合や強度が不足する場合があるので、安定した自硬性鋳型の作製が不可能となる。また、天然砂では砂の凹凸のために、樹脂添加量を少なくするだけでは流動砂とならない問題がある。
【０００６】
近年では、砂の流動性、耐火性、回収率の向上を目的とした、球状人工砂の開発・実用化が進められている。たとえば、特許文献３〜５には、人工砂の作製方法が開示されている。人工砂の製造方法は主に焼結法、溶融法（アトマイズ法）、火炎溶融法の３種類に分類される。特許文献３には、焼結法によるムライト砂の製造方法が開示されている。焼結法は、原料組成物を球状に造粒したあと、ローターリーキルン等で焼成して人工砂を作製する。ただし、この方法では真球度は良好であるが、焼成する際に表面に凹凸が発生したり、表面がポーラスになるため、樹脂添加量を増やさなければ強度が出ないなどの問題がある。また、この表面の問題のために樹脂添加量を多くすれば、流動砂とならない問題が生じる。表面状態の問題を回避するために、表面を再処理して、表面平滑度を増した焼結法の流動砂も実用化されている。
【０００７】
また、特許文献４には、溶融法による人工砂の作製方法が開示されている。溶融法は、原料組成物を溶融させ溶融物にエアーを吹き付けることにより人工砂を作製するものである。特許文献５には、火炎溶融法による人工砂の作製方法が開示されている。火炎溶融法は、酸素等のキャリアガスに分散させた原料粉末を、プロパン、ブタン、メタン、天然ガス等の燃料と酸素との燃焼によって発生する火炎によって溶融させ、球状化を行うものである。
【０００８】
特許文献５では、漏斗を用いた砂の通過時間により流動性を評価している。この評価は、あくまで砂の転がり易さを測定したものであり、セメントのような流動性を評価したものではない。このように、人工砂を用いた流動性の良い砂、流動性の良い鋳型の文献は見られるが、樹脂添加量や樹脂の性状に合わせた流動する混練砂、すなわち流動鋳型の文献は見られない。
【０００９】
鋳型づくりにおいては、砂のみの流動特性をもって、自硬性流動鋳型が完成するとは限らない。実際の鋳型への適用を考慮した場合、砂自体の流動特性だけなく、樹脂、硬化剤と混練した場合における流動特性が重要となる。本発明は、流動する混練砂、すなわち流動鋳型の発明であるため、混練砂の流動性評価については、スランプ試験がひとつの指標になる。しかし、スランプ試験を用いた混練砂に対する流動性の評価についてはなされていない。
【特許文献１】特開２００３−１０９４４号公報
【特許文献２】特開２００３−２３０９４１号公報
【特許文献３】特開平５−１６９１８４号公報
【特許文献４】特開２００３−２５１４３４号公報
【特許文献５】特開２００４−２０２５７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
人工砂を用いて流動する鋳物砂を得るためには、樹脂の性状や添加量また用いる砂の表面性状や真球度など種々の点について検討する必要がある。
【００１１】
また、鋳物砂は樹脂の添加量が少ないほど流動し易くなるが、樹脂添加量を少なくすると、硬化後の鋳型強度が低下するなどの問題がある。このため、人工砂を用いて流動する鋳型を作製する場合には、鋳型の強度をあまり必要としない造型技術を発見し組み合わせることが好ましくなる。
【００１２】
界面活性剤により気泡を発生させる自硬性流動鋳型が、本発明者の何人かで発明されているが、この方法では多くの樹脂が必要となる問題や、気泡を発生させるためにより多くの界面活性剤が必要となる問題がある。
【００１３】
これら多量の樹脂や界面活性剤のために、注湯時のガス発生量が多くなり、ガス欠陥が発生する問題やコストが高くなるなどの問題がある。これらの界面活性剤による流動鋳型の問題を解決するためにも、樹脂添加量の少ない他の方法による自硬性流動鋳型を開発する必要がある。
【００１４】
球状の人工砂もしくは球状の天然砂については、砂自体の流動性を改善した文献は多く見られるものの、樹脂などのバインダーを添加した鋳物砂自体が流動する流動鋳型について研究した文献は見られない。人工砂と樹脂との関係を考えてみると、たとえば焼結法で作製され表面処理をしていないムライト系の人工砂の場合は、表面に微細な凹凸があり、樹脂が穴に吸収されるなどの問題がある。また球状の天然砂においても、砂の表面の傷に樹脂が吸着されるなどの問題がある。よって自硬性流動鋳型を開発するためには、樹脂が人工砂の欠陥に吸着されないような人工砂を発見することが必要となる。
【００１５】
本発明はこれらの解決すべき課題に鑑みてなされたものであり、樹脂が吸着しない人工砂を用い、かつ砂がブリッジを作らない真球度をもち、かつ砂の組成が焼着きを生じさせないものであり、かつ添加する樹脂の粘性に対応した樹脂の添加量とするものである。また本発明品に適した造型法に、本発明を用いるものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題の解決のために、本発明は以下に示す構成とした。使用する鋳物砂は真球度が０．８以上の人工砂、またはその回収砂、もしくはその再生砂とした。また、使用するフラン樹脂は、２５℃での粘性率が５．５〜５０ｍＰａ・ｓの範囲で用いることとした。さらに、鋳物砂にフラン樹脂と硬化剤液とを添加混練して得られる混練砂において、少なくとも０．１質量％以上のフラン樹脂の樹脂分と、少なくとも０．０１質量％以上の硬化剤液の硬化剤有効成分を含み、かつフラン樹脂の添加量（質量％）と硬化剤液の添加量（質量％）との関係式が
〔フラン樹脂と硬化剤液の合計添加量（質量％）〕
≦−６．２５×１０−３×〔フラン樹脂の粘性率（ｍＰａ・ｓ）〕＋１．０５６
を満たすように添加して混練砂を作製することとした。さらに作製した混練砂の流動性においては、混練砂のスランプ試験におけるスランプフローの直径がスランプコーンの直径に対して２倍以上であることとした。
【００１７】
さらに望ましくは、前記フラン樹脂が、フルフリルアルコール、フルフリルアルコールとアルデヒド類の縮合物、フェノール類とアルデヒド類の縮合物、尿素とアルデヒド類の縮合物よりなる群から選ばれる１種以上か、前記群から選ばれる２種以上の共縮合物からなることとした。
【００１８】
さらに望ましくは、硬化後の鋳型の圧縮強度が０．３ＭＰａ以上であることとした。
【００１９】
また、本発明における流動鋳型は、特に高い鋳型強度を必要としないフルモールド法において有効な造型手段である。また、水分と粘土分が多いために流動性が悪く、鋳型圧縮強度が０．０３〜０．２５ＭＰａ程度しかない生型砂の代用として、０．３ＭＰａ以上の圧縮強度を持つ本発明の鋳型を用いることにより製品歩留まりを向上させることもできる。
【００２０】
本発明は、上記構成により、少量の樹脂添加量で砂の硬化および必要強度を得ることを可能とし、さらには界面活性剤を使わなくても流動性が得られるという大きな作用効果を持つものである。
【００２１】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００２２】
本発明は、球状の人工砂を用いるため、砂自体の流動性が良い。したがって、砂が細密に充填される、砂への樹脂添加量が少なくて良いなどの利点がある。さらには、界面活性剤に頼ることなく流動する鋳物砂を作ることができる利点もある。
【００２３】
人工砂は、新砂もしくは回収砂もしくは再生砂のいずれでも使用可能である。溶融法、火炎溶融法により作製した人工砂が望ましいが、焼結法で作製した人工砂においても表面を平滑にする表面処理を行ったものについては使用可能である。また、人工砂の真球度については、砂自体の充填性および転がり性を上げる目的から、０．８以上が望ましい。人工砂の真球度は以下の式から求めることができる。
【００２４】
〔砂粒子の投影面積と同じ面積を持つ真円の周長（ｍｍ）〕／〔砂粒子の投影面の周長（ｍｍ）〕
式中にある２つの周長については、当該人工砂の拡大（接写）写真を撮影し、次いでその写真を画像解析装置かけることにより求めることができる。任意の３０個以上の砂粒子において計算を行い、その平均値を当該人工砂の真球度とした。
【００２５】
フラン樹脂は、２５℃での粘性率が６０ｍＰａ・ｓ以下と、他の樹脂に比べて低く、樹脂自体が混練砂の流動性を損なわないため、本発明の自硬性流動鋳型に好適である。酸硬化フェノール樹脂やアルカリフェノール樹脂は、２５℃での粘性率が１００〜３００ｍＰａ・ｓと高いため、流動する混練砂を作ることは実験の結果困難であった。しかしながら、フラン樹脂と同程度の低い粘性率をもつ樹脂が将来的に開発できれば、それら低粘性樹脂を本発明の自硬性流動鋳型に適用することも可能である。
【００２６】
使用可能なフラン樹脂は、フルフリルアルコール、フルフリルアルコールとアルデヒド類の縮合物、フェノール類とアルデヒド類の縮合物、尿素とアルデヒド類の縮合物よりなる群から選ばれる１種以上か、前記群から選ばれる２種以上の共縮合物からなるフラン樹脂が挙げられる。硬化有効成分としては、常温において、フラン樹脂の硬化を促進させるものであれば特に限定されるものではない。また、複数の硬化有効成分を混合して使用することも可能である。
【００２７】
粘性率の低いフラン樹脂を使用した場合でも、フラン樹脂および硬化剤液の添加量が多いと、混練砂の湿態度が高くなり、砂の流動性が失われてしまう。そこで、流動性を表す指標としてよく用いられるスランプ試験によって、混練砂の流動性について詳細に調査した。スランプ試験とは、スランプコーンと呼ばれるカップに対象物を満たし、スランプコーンを定板から引き上げた時の対象物の広がりもしくは頂部の高さの下がり分を測定する流動性の評価方法である（図１参照）。スランプコーンを引き上げたときの対象物の広がりをスランプフローと呼び、その直径が大きければ大きいほど流動性がある。スランプ試験は、通常コンクリートの流動性評価に用いられるが、混練砂に適用することで、混練砂の流動性評価が可能である。
【００２８】
本発明者らは、スランプ試験におけるスランプフローの直径がスランプコーンの直径に対して２倍以上であれば、実際の造型作業における複雑部位の砂込めに対しても、必要十分な流動性が得られることを明らかにした。
【００２９】
さらに本発明者らは、フラン樹脂と硬化剤の添加量を変化させ、混練砂の流動性について詳細に検討した結果、フラン樹脂と硬化剤液の合計添加量（質量％）とフラン樹脂の粘性率（ｍＰａ・ｓ）の関係が次の式
〔フラン樹脂と硬化剤液の合計添加量（質量％）〕
≦−６．２５×１０−３×〔フラン樹脂の粘性率（ｍＰａ・ｓ）〕＋１．０５６
を満たすことでスランプフローの直径がスランプコーンの直径に対して２倍以上になるという大きな知見を得た。この関係式を用いれば、たとえば、硬化速度や圧縮強度を調整するために樹脂の粘性を変える場合に対しても、安定した流動性を得ることができる。
【００３０】
本発明における流動鋳型は、特にフルモード法において優れた効果があることを発見した。フルモールド法は、製品と同形状の発泡スチロール模型を製作し、これを砂中に埋設して、鋳型造型を行い、この発泡スチロール模型を抜き取ることなく溶湯と置換しながら鋳込むことにより鋳物を鋳造する方法である。フルモールド法は、木型法のように中子を使用しなくても複雑な形状の鋳物を鋳造できる。また、木型を抜き取らないために鋳型強度が低くても良い利点がある。本発明による自硬性流動鋳型を用いることで、混練砂の充填能力が大幅に改善され、造型作業の労力の低減、簡素化と複雑部位においても込め付け不足のない安定した鋳型の提供が可能になった。
【００３１】
鋳造時に発生する浮力や溶湯の圧力による鋳型の変形などを考慮すると、鋳型強度としては、ＪＩＳＺ２６０１記載の圧縮強度が０．３ＭＰａ以上であることが望ましい。特に生型の代替として歩留まりの高い鋳物づくりを行う場合においても、鋳型が溶湯圧に耐えられる０．３ＭＰａ以上の鋳型であることが望ましい。発明者らの調査によれば、０．３ＭＰａ以上の鋳型強度を得るためには、少なくとも０．１質量％のフラン樹脂の樹脂分が必要であり、なおかつフラン樹脂を硬化させるために少なくとも０．０１質量％以上の硬化剤液の硬化剤有効成分が必要であることがわかった。
【００３２】
このように人工砂を使用することによって、少量のフラン樹脂で、自硬性流動鋳型の作製が可能である。形状に凹凸がある天然けい砂や人工砂を鋳物砂に用いた場合では、樹脂添加量が０．５質量％以上なければ必要な強度が得られず、この樹脂添加量では、スランプフローの直径がスランプコーンの直径の２倍以上になることはなかった。また、本発明は界面活性剤を必要としない鋳型構成にしているので、従来の流動鋳型にみられた破泡による鋳型の収縮の問題は完全に解消された。
【００３３】
さらに、従来の天然けい砂を使用した場合に比べ、使用する樹脂量を大幅に低減することが可能なので、注湯時の発生ガスに起因する鋳造欠陥を低減することが可能になり、同時に造型時、鋳造時の臭気も軽減されるので、作業環境の改善にも効果が得られた。
【発明の効果】
【００３４】
球形の人工砂を用いて、粘性の低い樹脂の少量添加で、界面活性剤が不要な自硬性流動鋳型を発明した。本発明によれば、必要な樹脂添加量を大幅に低減できる効果と界面活性剤不要のもとで流動が可能になるという効果を合わせ持つ。したがって、樹脂および硬化剤液のガス化に起因する鋳物のガス欠陥を低減でき、さらに鋳型造型時、溶湯注湯時の臭気を低減できた。さらに、界面活性剤を添加せずに自硬性流動鋳型を提供することができるので、破泡による鋳型収縮の問題を解消できた。特に鋳型強度を必要としないフルモールド法における複雑部位の造型に対して、作業の簡素化と造型時における砂込めの安定化に大きな効果があった。また、生型で製造していた球状黒鉛鋳鉄を本発明の鋳型で製造することにより、押し湯を必要としない無押し湯方案が製品歩留まりが４０〜８０％に倍増した。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明を実施するため最良の形態につき説明する。しかし本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
【００３６】
人工砂にフラン樹脂と硬化剤液を添加して作製した自硬性流動鋳型用の混練砂において、以下のようにして流動性および鋳型強度の評価を行った。本実施例で用いた人工砂の化学成分および粒度分布を表１、表２に示す。
【００３７】
【表１】
2009119469.tif 000003
【００３８】
【表２】
2009119469.tif 000004
また、フラン樹脂は、２５℃での粘性率を９、１７、２９、４１ｍＰａ・ｓに調整したＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４種類を用いた。
【００３９】
上記混練砂の流動性は、スランプ試験によるスランプフローの直径を測定することで評価した。図１はスランプ試験の方法を示したものである。スランプフローとは、スランプコーン１と呼ばれるカップに砂２を詰め、定板３からスランプコーンを引き上げたときの砂２の広がりのことを言う。本実施例では、開口部の直径が７０ｍｍ、底面部の直径が５０ｍｍ、高さが８０ｍｍであるスランプコーンを用いた。ここでは、開口部の直径がスランプコーンの直径ｄとなる。混練砂の流動性は、スランプコーンを垂直に引き上げたときのスランプフロー、すなわち混練砂の広がりの直径Ｄを測定し、スランプフローの直径Ｄのスランプコーンの直径に対する比（Ｄ／ｄ）の値を求めることで評価した。
【００４０】
スランプフローと実際の現場での砂込め作業における流動性の関係においては、スランプフローの直径のスランプコーン１の直径ｄに対する比（Ｄ／ｄ）が２倍以上であれば、実際の造型作業における複雑部位の砂込めに対しては問題がなくなることを現場作業で確認しつきとめた。
【００４１】
スランプフローは、砂の湿態感によって変化し、湿態感を変化させる要因は、添加する液（フラン樹脂と硬化剤液）の総添加量および使用する樹脂の粘性率による。
【００４２】
そこで、表１、表２に記載した人工砂に対し、フラン樹脂と硬化剤液の添加量を変えて混練砂を作製し、これら混練砂でスランプ試験を実施し、スランプフロー直径Ｄのスランプコーン直径ｄに対する比（Ｄ／ｄ）を測定した。測定結果は、縦軸にフラン樹脂と硬化剤液の合計添加量をとり、横軸にフラン樹脂の粘性率をとったグラフで整理し、Ｄ／ｄが２倍以上になる範囲を求めた。図２に測定結果を示す。Ｄ／ｄが２倍以上の場合には丸の記号で、２倍未満の場合には四角の記号でプロットし、それぞれの記号の中に求められたＤ／ｄの数値を記入した。
【００４３】
図２より、フラン樹脂の粘性率が５．５〜５０ｍＰａ・ｓの範囲に対して、フラン樹脂、硬化剤液の合計添加量（質量％）と、フラン樹脂の粘性率（ｍＰａ・ｓ）の関係が次式
〔フラン樹脂と硬化剤液の合計添加量（質量％）〕
≦−６．２５×１０−３×〔フラン樹脂の粘性率（ｍＰａ・ｓ）〕＋１．０５６
を満たせば、スランプフロー直径Ｄのスランプコーン直径ｄに対する比（Ｄ／ｄ）が２倍以上となる。すなわち、良好な流動性が得られる条件は、図２における斜線の範囲であることがわかった。
【００４４】
次に、圧縮試験による鋳型強度の評価を行った。フラン樹脂の樹脂分は０．０５〜０．５質量％の範囲で変化させ、圧縮試験はＪＩＳＺ２６０１に基づいて行った。図３に鋳型強度の測定結果を示す。
【００４５】
鋳造時に発生する浮力や溶湯の圧力による鋳型の変形などを考慮すると、鋳型強度としては、ＪＩＳＺ２６０１記載の圧縮強度が０．３ＭＰａ以上であることが望ましい。図３に示すように、０．３ＭＰａ以上の圧縮強度を得るには、少なくとも０．１質量％以上のフラン樹脂の樹脂分が必要であることがわかる。
【００４６】
また、このとき硬化剤液は樹脂１００部に対して少なくとも２０部、硬化剤中の硬化有効成分は少なくとも５０％必要である。したがって、鋳物砂の重量に対する添加量に換算すれば、０．１質量％のフラン樹脂の樹脂分を含む混練砂を硬化させるためには少なくとも０．０１質量％の硬化有効成分が必要であることがわかる。
【実施例１】
【００４７】
以下に、本発明による自硬性流動鋳型をフルモールド法および生型に適用した実施例を示す。
【００４８】
図４に示すように横方向に凹の形状を持った「コ」の字型の鋳物をフルモールド法にて作製した。本例では、横方向の凹部を「横シマ」と呼び、横方向の凹部を持つ鋳物を「横シマ型鋳物」と呼ぶ。図４の中で、（ａ）は造型途中の様子を表し、（ｂ）は造型完了後の様子を表す。具体的には以下の手順で造型する。
【００４９】
混練ミキサーから混練砂６を鋳枠５の中に投入し、所定の高さになったところで、発泡スチロール模型７、湯道８をセットする。その後、さらに混練砂６を投入し、発泡スチロール模型７、湯道８を埋設させていく。このとき、横シマが浮かされる恐れがあるときは、芯金９を施工する。鋳枠５への砂の充填が完了したあと、最後に鋳込み口を湯道の上端に取り付けて、造型が完成する。
【００５０】
開口部が２００ｍｍ×２００ｍｍの横シマ型鋳物において、その奥行きＬの長さを変化させ、本発明である流動する混練砂の横シマ内の充填性を調査した。Ｌの長さは、２００、４００、６００、８００、１０００ｍｍの５種類とした。
【００５１】
本実施例では、本発明における自硬性流動鋳型の鋳型強度を１．０ＭＰａに調整して用いた。また、比較のために、天然けい砂で鋳型強度を１．０ＭＰａに調整した自硬性鋳型でも同様の調査を行った。用いた砂の粒度は、ＡＦＳ粒度指数で３５とした。
【００５２】
造型時における混練砂の充填性の評価は、混練ミキサーから落とされた砂が、何も手を加えず自然に横シマ内に充填した場合を◎、図３のＡ部を足で垂直方向に踏み込めば混練砂の流動性によって横シマ内に充填される場合を○、手で少し奥行き方向に押し込む介助が必要だった場合を△、横シマの中まで手を伸ばして込め付けることが必要な場合を×とした。
【００５３】
【表３】
2009119469.tif 000005
表３に評価結果を示す。本発明の自硬性流動鋳型では、横シマの奥行きが６００ｍｍまでは、手による介助を必要としなくても、自然に、もしくは混練砂を足で垂直方向に踏み込むだけで、横シマ内を混練砂で充填することができた。一方、天然砂を用いた比較品では２００ｍｍの奥行きに対しても、横シマ内に手を伸ばして込め付けることを必要とした。
【００５４】
このように、本発明による自硬性流動鋳型は、従来の天然砂による自硬性鋳型に比べて極めて優れた流動充填性を備えており、込め付けの労力を大幅に低減できることがわかった。
【００５５】
次に、鋳型強度が低い場合、鋳造時に発生する浮力や溶湯の圧力によって横シマが浮かされる恐れがあるため、これに対する評価を行った。自硬性流動鋳型の鋳型強度を０．１、０．２、０．３、０．４、０．５ＭＰａに調整して、図３に示す鋳物をフルモールド法で作製し、横シマの浮かされを調査した。このとき横シマ内の浮かされを防止するために通常用いられる芯金を施工した。評価は、横シマ内に砂の崩れや浮かされがないものを○、砂の崩れや浮かされが発生しているものを×とした。
【００５６】
【表４】
2009119469.tif 000006
表４に評価結果を示す。この結果に示されるように、鋳型強度を０．３ＭＰａ以上とすることで、横シマ内に砂の崩れや浮かされのない健全な鋳物を作製できることがわかった。
【実施例２】
【００５７】
次に、本発明による自硬性流動鋳型を生型の代替鋳型として用いた例を示す。鋳型内に１００ｍｍ×１００ｍｍ×１００ｍｍ（形状係数２）、１００ｍｍ×１００ｍｍ×５０ｍｍ（形状係数４）、１００ｍｍ×１００ｍｍ×３３ｍｍ（形状係数６）、１００ｍｍ×１００ｍｍ×２５ｍｍ（形状係数８）、１００ｍｍ×１００ｍｍ×２０ｍｍ（形状係数１０）の試験片を準備し、これにＦＣＤ４５０の溶湯を鋳込んで、この試験片のひけ巣を比較することにした。形状係数とは、直方体の最も短い辺以外の２辺の長さの和を最も短い辺の長さで除した値であり、数値が大きいほどひけやすくなる。鋳型は、０．２５ＭＰａの圧縮強度を持つ生型と０．３ＭＰａ、０．５ＭＰａ、１ＭＰａ、２ＭＰａ、３ＭＰａの本発明の鋳型を用いた。砂の粒度は６号砂とした。ひけ巣が発生しないものを○、発生したものを×とし、その結果を表５に示す。
【００５８】
【表５】
2009119469.tif 000007
この実験より、本発明の鋳型は生型より引けづらく、硬度が高くなるほど引けが発生しづらくなることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】混練砂の安息角の測定方法を示す図である。
【図２】フラン樹脂の樹脂分と硬化剤中の硬化有効成分の合計添加量（質量％）とフラン樹脂の粘性率（ｍＰａ・ｓ）の関係における安息角の測定結果を示す図である。
【図３】フラン樹脂の樹脂分添加量と圧縮強度の関係を示す図である。
【図４】フルモールド法における造型の様子を示す図であり、（ａ）は造型途中の様子、（ｂ）は造型完了後の様子を示す。
【符号の説明】
【００６０】
１  スランプコーン
２  混練砂
３  定板
４  〔フラン樹脂と硬化剤液の合計添加量（質量％）〕
＝−６．２５×１０−３×〔フラン樹脂の粘性率（ｍＰａ・ｓ）〕＋１．０５６
を示す直線
５  鋳枠
６  混練砂
７  発泡スチロール模型
８  湯道
９  芯金
１０  鋳込み口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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