量産造型における INOTEC の経済的・環境的メリット
ASK ケミカルズの INOTEC グローバル統括責任者の Jens Müller 博士は、INOTEC のメリットについて次のように語っております。導入に関して直面した課題や現在の開発状況を紹介します。

INOTEC は経済性と排出ガスを大幅に向上させ、その価値を証明しております。これは自動車産業で採用されていることを見ても明らかです。上記の写真はディーゼルエンジン用ク
ランクケースを製造している BMW 社のランツフート工場です。(写真:BMW)
生産性や品質、持続可能性を両立させるときは、バインダーの選択が非常に重要です。中子
造型において、まず有機バインダーか無機バインダーかを選択することになりますが、無機バインダーの重要性について教えてください。
無機バインダーの場合、生産性の向上と排出ガスの削減の両立は可能です。特に経済性は実現可能です。INOTEC は型に有機分が残らないため、洗浄作業に費やす時間や労力を大幅に削減することが出来ます。さらに金型温度が低く、サイクルタイムを短縮することが出来ます。
さらに硬化時間が短いことは高い強度にすることができることが可能です。とりわけ、このことは新世代の低燃費エンジンの開発ではこの点が重要です。有機バインダーの場合、大量の有機特有の凝縮物が発生するため、その洗浄に多くの手間がかかり、不可能なことです。

私は無機バインダーの役割はますます大きくなると確信しております。環境面でのメリットに加え、コスト削減や生産性向上にも繋がるからです。

2006 年、ASK ケミカルズでは世界で初めて量産造型ができる無機バインダーの開発に成功しました。どのような改良や投資が必要なのでしょうか。

造形のプロセスチェーン全体を変更することが予想されます。これらの大規模な投資が必要かどうかは、ユーザーと相談して決めなくてはいけません。
まず、このプロセスは熱硬化型の為、熱を加えることが出来るコアボックスが必要です。さらに、熱風を吹き付けて、硬化を促進します。最終的にコアボックスの設計が決め手になります。私達はお客様サービスとしてシミュレーションを提供します。機械や金型メーカーも無機バインダーの市場の可能性に気づき、無機バインダーに対応したソリューションを提供しております。
ここで私が指摘したいことは私達としては当然ですが導入後も継続的に技術サポートを行います。私達は日々新たな課題に直面し、お客様や専門家との協力しながら、応用技術や研究開発を適用させ、可能な限り早く解決するようトライしております。私達はドイツのムースブルク市にある ASK コアテックと一緒に無機中子製造施設を運営しております。私達は自社製品のユーザーであり、直接連続造型に携わっているので、非常に貴重な経験をしております。

イノテックを導入したときに信頼性が落ちることは無いのでしょうか？
無機プロセスは技術的な要求があり、生産工程全体でパラメーターの微調整を行う必要があります。有機バインダーシステムは、⾧年にわたって確立されており、ユーザーはそのくせを熟知しています。ですので、まずは、INOTEC という新しいシステムを知ってもらう必要があります。プロセスを知り、最適化されたら、すぐに無機プロセスが信頼に足るものであると、有機となんら遜色ないことがわかります。

無機バインダーシステムの統括 Dr. Jens Müller

有機バインダーと無機バインダーの違いは中子の扱い方に違いがあります。無機中子は有機より強度が高いものの、ガラス質であるため耐衝撃性には劣ります。焼成工程がある為、細かい形状が難しいかもしれません。しかし、できないわけではありません。さもなくば、これらアプリケーションでの量産化は成功しないであろう。

無機バインダーで製造した中子は耐湿性が悪いです。これにより用途が制限されたり、何か障害がありますか。

湿度による耐性が弱いのは、化学的性質に起因します。イノテックバインダーは水溶性であるため、これがエミッションフリーである理由でもあります。しかし、熱硬化を完璧にやっても、水溶性は完全に戻るわけではない。それにもかかわらず ASK ケミカルズでは耐湿性を向上させることができます。しかしそれでも、無機中子は空気中の水分を吸収してしまう為、気候条件によって⾧時間の保存は避ける必要が有ります。しかし、私はリーン生産方式や在庫の削減のような現代の生産方式ではこのプロセスに有利に働くため、最終的にはこれを障害とは考えておりません。

無機中子砂の再生について何か進展はありましたか？
はいあります。2 段階機械的プロセス、熱処理が効果的です。熱処理は、残ったバインダーを不活性化させるために、不可欠な工程と思われます。もしこの工程をはぶくと、砂の可使時間が低下し、混練性も損なわれます。90%再生砂 10%新砂で、再生砂は熱処理を施していれば、問題はございません。
再生砂は pH 値高いので、有機砂の使用サイクルとは厳密に分離した方がいいです。例えば、コールドボックスの混合物に再生された砂が接触した場合、コールドボックス側がすぐ硬化してしまいます。

上記のコンセプトが最初に量産工場で実施されました。この連続造型の経験は現在収集中であるため、近いうちに結果をお知らせできるものと期待しております。

無機バインダーの使用を勧められなくなるような技術の限界はどこにありますか？
加熱式中子ボックスの投資が必要なため、無機バインダーの使用は大規模な鋳造に限られ、中小規模には適さない。アクセルハウジングの中子など非常に大きな形状の中子の生産では、無機バインダーはサイクルタイムの関係でコールドボックスに太刀打ちできないでしょう。脱水のような硬化システムは物理的に限界が設定されます。

ASK ケミカルズでは INOTEC の継続的な開発を続けております。今後期待できる展開について教えてください。

アルミの分野では、バインダーシステムの継続的な改良に焦点が当てられております。完璧なバインダーは存在せず、コールドボックスの開発から 40 年経った今でも、定期的に革新的な技術が市場に投入されております。イノテックも同様です。鋳鉄への応用も現在はテスト段階です。この場合の課題は注湯温度が高いことであり、そのためペネトレーションや変形の防止に焦点が当てられております。ここでも近い将来、大規模な連続生産が出来るようになることを目指しております。
中子造型で得られた知見を主型製造に応用することで、無機バインダーの応用範囲も広がっていくだろう。フラン樹脂のような古典的なノーベークバインダーシステムを無機代替物に置き換えることも ASK ケミカルズの研究開発の焦点の 1 つです。

最後に知的財産への取り組みと今後の 5 年間の市場動向についてお聞かせください
もちろん、ノウハウの保護には万全を期しています。その為、バインダーの主要な開発段階は全て特許登録していますし、既に特許を取得しているものもあります。なぜなら、私たちにとっても重要であり、お客様にとっても重要だからであり、彼らは時間とお金をこの新しい技術に投資しているのですから、間接的にでも保護されなければなりません。
市場動向について言えば、環境面や経済面で多くのメリットがあることから、中⾧期的にはアルミ金型鋳造において無機バインダーが受け入れられると確信しています。主な市場は、自動車の量産鋳造だと思います。他の会社も無機方式を選択しており、間違いなく追随してくるでしょう。またバルブボディの鋳造など無機バインダーシステムの適用で利益を得られる魅力的な市場もあります。