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CN111344085A - 铸模用发泡骨料混合物、铸模以及铸模的制造方法 - Google Patents

铸模用发泡骨料混合物、铸模以及铸模的制造方法 Download PDF

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CN111344085A CN201880071966.0A CN201880071966A CN111344085A CN 111344085 A CN111344085 A CN 111344085A CN 201880071966 A CN201880071966 A CN 201880071966A CN 111344085 A CN111344085 A CN 111344085A
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Abstract

本发明涉及一种铸模用发泡骨料混合物，其含有骨料、水溶性粘结剂、水溶性发泡剂、水以及球状的金属氧化物粒子。

Description

铸模用发泡骨料混合物、铸模以及铸模的制造方法
技术领域
本发明涉及一种铸模用发泡骨料混合物、铸模以及铸模的制造方法。
背景技术
以往，已知将含有骨料和粘结剂的铸模用骨料组合物通过压入方式填充至模具的空间(型腔)来制造铸模。
例如，在日本专利第4953511号公报中，公开了一种为了提高型砂组合物的流动性而添加利用硅系化合物进行了表面处理的有机材料或无机材料的中空球状粒子的型砂组合物。
此外，在日本专利第4920794号公报中，公开了一种为了体现铸模材料的强度和改良填充性而在以碱性硅酸盐为粘结剂的铸模材料中添加作为流化剂和固化剂的酸性的球状非晶质二氧化硅或球状非晶质氧化铝的铸模材料。
此外，在日本专利第5102619号公报中，公开了：在用于制造铸模的成型材料混合物中，使用水玻璃和包含粒子状的非晶型二氧化硅的结合剂，由此，在刚造型和固化之后、以及高湿下的储藏后中的任一者中均大幅改善铸模的强度。
此外，在日本再表2005－89984号公报中，公开了：通过制备搅拌粒子状骨料、水溶性粘合剂以及水而得到的发泡状混合物，并有效地使用所述发泡状混合物，能充分地确保发泡状混合物向模具空间(型腔)的填充。
发明内容
发明所要解决的问题
例如像日本专利第4953511号公报所记载的那样，已知各种改善铸模用骨料混合物(型砂组合物)的流动性的方法。然而，即使流动性稍微得以改善，对于造型出复杂形状、薄壁形状的铸模而言也存在界限，要求进一步提高流动性。此外，在日本专利第4920794号公报、日本专利第5102619号公报中，也同样地要求提高铸模用骨料混合物的流动性。
另一方面，公开了一种通过使骨料混合物发泡，流动性提高，填充性被充分地确保的骨料混合物(例如日本再表2005－89984号公报等)。然而，在使用这样的发泡骨料混合物而得到的铸模中，水溶性粘结剂偏在于其表层侧(外周面侧)。当利用该铸模来铸造铸造物时，由于水溶性粘结剂的影响，产生骨料(以下，也称为“砂”。)向铸造物的铸造表面附着的现象。
因此，本发明的目的在于，提供一种在具备能应对具有复杂形状、薄壁形状的铸模的流动性的发泡骨料混合物中减少向铸造物的铸造表面的砂附着的铸模用发泡骨料组合物、铸模以及铸模的制造方法。
用于解决问题的方案
上述问题可通过以下的方案来解决。
＜1＞一种铸模用发泡骨料混合物，其含有：骨料、水溶性粘结剂、水溶性发泡剂、水以及球状的金属氧化物粒子。
＜2＞根据＜1＞所述的铸模用发泡骨料混合物，其中，所述金属氧化物粒子为中性或碱性。
＜3＞根据＜1＞或＜2＞所述的铸模用发泡骨料混合物，其中，作为所述金属氧化物粒子，含有选自由氧化铝粒子和二氧化硅粒子构成的组中的至少一种。
＜4＞根据＜1＞～＜3＞中任一项所述的铸模用发泡骨料混合物，其中，所述金属氧化物粒子的粒径为0.1μm以上且5μm以下。
＜5＞根据＜1＞～＜4＞中任一项所述的铸模用发泡骨料混合物，其中，作为所述骨料，含有球状人工砂。
＜6＞根据＜1＞～＜5＞中任一项所述的铸模用发泡骨料混合物，其中，作为所述水溶性粘结剂，含有碱性硅酸盐。
＜7＞根据＜6＞所述的铸模用发泡骨料混合物，其中，作为所述水溶性粘结剂，含有选自由硅酸钠和硅酸钾构成的组中的至少一种。
＜8＞根据＜1＞～＜5＞中任一项所述的铸模用发泡骨料混合物，其中，作为所述水溶性粘结剂，含有选自由聚乙烯醇或其衍生物、皂角苷、淀粉或其衍生物以及其他糖类构成的粘结剂组中的至少一种。
＜9＞根据＜1＞～＜8＞中任一项所述的铸模用发泡骨料混合物，其中，作为所述水溶性发泡剂，含有选自由阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂以及两性表面活性剂构成的组中的至少一种。
＜10＞根据＜1＞～＜9＞中任一项所述的铸模用发泡骨料混合物，其中，相对于所述骨料，所述金属氧化物粒子的含量为0.001质量％以上且0.5质量％以下。
＜11＞根据＜1＞～＜10＞中任一项所述的铸模用发泡骨料混合物，其中，相对于所述骨料，所述水溶性粘结剂的含量为0.1质量％以上且20质量％以下。
＜12＞根据＜1＞～＜11＞中任一项所述的铸模用发泡骨料混合物，其中，相对于所述骨料，所述水溶性发泡剂的含量为0.005质量％以上且0.1质量％以下。
＜13＞根据＜1＞～＜12＞中任一项所述的铸模用发泡骨料混合物，其中，相对于所述骨料，所述水的含量为1.0质量％以上且10质量％以下。
＜14＞根据＜1＞～＜13＞中任一项所述的铸模用发泡骨料混合物，其中，所述铸模用发泡骨料混合物的粘度为0.5Pa·s以上且10Pa·s以下。
＜15＞一种铸模，其含有＜1＞～＜14＞中任一项所述的铸模用发泡骨料混合物，
所述水溶性粘结剂和所述金属氧化物粒子偏在于外周面侧。
＜16＞一种铸模的制造方法，其具有：
填充工序，将＜1＞～＜14＞中任一项所述的铸模用发泡骨料混合物填充至模具中的铸模造型用空间，通过注射进行向所述铸模造型用空间的填充；
铸模造型工序，使填充的发泡骨料混合物的水分蒸发而使发泡骨料混合物固化，造型出骨料铸模；以及
取出工序，将造型出的骨料铸模从所述铸模造型用空间取出，
在所述填充工序之前还具有：发泡骨料混合物制备工序，将混合有所述水溶性粘结剂和所述金属氧化物粒子的混合物、骨料、表面活性剂以及水混合，制备发泡骨料混合物。
发明效果
根据本发明，能提供一种减少向铸造物的铸造表面的砂附着的铸模用发泡骨料混合物、铸模以及铸模的制造方法。
附图说明
图1A是表示实施例1和比较例1的重量测定试验的结果的图表。
图1B是表示实施例1和比较例1的弯曲强度试验的结果的图表。
图1C是表示实施例1和比较例1的向铸造表面的砂残留量的测定结果的图表。
图2A是表示实施例2和比较例2的重量测定试验的结果的图表。
图2B是表示实施例2和比较例2的弯曲强度试验的结果的图表。
图2C是表示实施例2和比较例2的向铸造表面的砂残留量的测定结果的图表。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行详细说明。
本实施方式的铸模用发泡骨料混合物(以下，也简称为“发泡骨料混合物”。)含有骨料、水溶性粘结剂、水溶性发泡剂、水以及球状的金属氧化物粒子。
本实施方式的铸模用发泡骨料混合物是用作铸模(骨料铸模)的材料的组合物。需要说明的是，在本说明书中，铸模以包含型芯的含义来使用。
本实施方式的铸模用发泡骨料混合物通过具备所述的构成，能减少向铸造物的铸造表面的砂附着。
起到该效果的理由推测如下。
本实施方式的铸模用发泡骨料混合物配合有球状的金属氧化物粒子。当使用该发泡骨料混合物来造型出铸模(例如，“型芯”等)时，金属氧化物粒子与铸模用发泡骨料混合物所包含的水溶性粘结剂一起偏在于铸模的表层侧(外周面侧)。偏在于表层侧的金属氧化物粒子对铸造物发挥莲花效应(LotusEffect)，因此能抑制由水溶性粘结剂引起的向铸造物的铸造表面的砂附着。
此外，本实施方式的发泡骨料混合物会减少使用的水溶性粘结剂。
起到该效果的理由推测如下。
认为：在本实施方式的铸模用发泡骨料混合物中，通过配合球状的金属氧化物粒子，造型时金属氧化物粒子在流动的铸模用发泡骨料混合物中起到使流动顺畅的滚子(滚动体)的作用。通过由该金属氧化物粒子实现的使铸模用发泡骨料混合物的流动顺畅的效果(轴承(bearing)效果)，能提高铸模用发泡骨料混合物的填充密度。
因此，与使用未配合金属氧化物粒子的铸模用发泡骨料混合物的情况相比，填充密度提高，因此，所得到的铸模的强度提高。因此，即使减少水溶性粘结剂的使用量，也能得到所期望的强度的铸模。
接着，对构成本实施方式的铸模用发泡骨料混合物的各成分进行详细说明。
[骨料]
作为本实施方式中的骨料，没有特别限定，可以使用以往公知的任何骨料。例如，可列举出：硅砂、氧化铝砂、橄榄石砂、铬铁矿砂、锆砂、莫来石砂等砂，而且，也可以使用各种人工砂(所谓的人工骨料)。
其中，从即使相对于骨料减少粘结剂的添加量也容易得到足够的铸模强度且容易得到高的骨料再生率的观点考虑，特别优选人工砂。
作为本实施方式中的骨料的粒径，优选为10μm以上且1mm以下，进一步优选为50μm以上且500μm以下。
通过粒径为上述上限值以下，流动性优异，造型出砂铸模时的填充性提高。另一方面，通过粒径为上述下限值以上，作为骨料铸模会良好地保持透气性。
需要说明的是，上述骨料的粒径可以通过与后述的金属氧化物粒子的粒径同样的方法来测定。
作为本实施方式中的骨料的粒度指数，优选为JIS；631(AFS；300)以下且JIS；5(AFS；3)以上，进一步优选为JIS；355(AFS；200)以下且JIS；31(AFS；20)以上。
通过粒度指数为上述上限值以下，流动性优异，造型出铸模时的填充性提高。另一方面，通过粒度指数为上述下限值以上，作为铸模会良好地保持透气性。
需要说明的是，在本说明书中，表示通过JIS Z 2601－1993附录2(型砂的粒度试验方法)测定出的粒度指数。
作为本实施方式中的骨料的形状，并不特别限定，可以是球状、圆形、圆角形、多边形、尖扁角形等任何形状。需要说明的是，从流动性优异、造型出铸模时的填充性提高、此外作为铸模会良好地保持透气性的观点考虑，优选球状、圆形，更优选球状。
特别是，作为本实施方式中的骨料，优选球状人工砂。
[水溶性粘结剂]
从在常温和浇注的熔融金属的温度区域中使铸模的形状良好地保持的观点考虑，为了对骨料赋予粘结力而含有水溶性粘结剂。
需要说明的是，水溶性是指在常温(20℃)下可溶于水，优选在一个大气压、20℃下与相同体积的纯水的混合液显示出均匀的外观。
作为本实施方式中的水溶性粘结剂，没有特别限定，例如，除了碱性硅酸盐之外，还可以使用以往公知的任何水溶性粘结剂。具体而言，可列举出：硅酸钠(水玻璃)、硅酸钾(钾水玻璃)、硅酸铵、正磷酸盐、焦磷酸盐、三偏磷酸盐、聚偏磷酸盐、胶体二氧化硅、胶体氧化铝、烷基硅酸盐(alkyl silicate)等，它们可以单独使用或使用两种以上。
其中，更优选硅酸钠(水玻璃)、硅酸钾(钾水玻璃)。
需要说明的是，作为硅酸钠(水玻璃)，优选摩尔比(SiO2·Na2O的分子比)为1.2以上且3.8以下的硅酸钠，进一步更优选摩尔比为2.0以上且3.3以下的硅酸钠。通过摩尔比为上述下限值以上，具有即使在低温下长期保管也能抑制水玻璃的变质的优点，另一方面，通过摩尔比为上述上限值以下，具有容易调整粘结剂的粘度的优点。
作为本实施方式中的水溶性粘结剂，也可以使用聚乙烯醇或其衍生物、皂角苷、淀粉或其衍生物、其他糖类等。
作为聚乙烯醇的衍生物，例如可列举出：阳离子改性聚乙烯醇、阴离子改性聚乙烯醇、硅烷醇改性聚乙烯醇等。
作为淀粉的衍生物，例如可列举出：氧化淀粉、醋酸淀粉(starch acetate)、磷酸酯化淀粉、乙酰化淀粉、醚化淀粉、阳离子化淀粉、氨基甲酸酯化淀粉、羧甲基化淀粉、羧乙基化淀粉、羟乙基化淀粉、羟丙基化淀粉、糊精、接枝淀粉、交联淀粉等。
作为其他糖类，例如，作为多糖类，可列举出纤维素、果糖(fructose)等，作为四糖类，可列举出阿卡波糖等，作为三糖类，可列举出棉子糖、麦芽三糖等，作为二糖类，可列举出麦芽糖、蔗糖、海藻糖等，作为单糖类，可列举出葡萄糖、果糖(fruit sugar)、其他低聚糖等。
需要说明的是，水溶性粘结剂可以仅使用例如上述所列举出的物质中的一种，也可以并用两种以上。
本实施方式中的水溶性粘结剂相对于骨料的含量优选根据使用的粘结剂和骨料的种类分别设定，但优选为0.1质量％以上且20质量％以下，进一步更优选为0.1质量％以上且10质量％以下，特别优选为0.2质量％以上且5质量％以下。
[水溶性发泡剂]
此外，优选的是，在使用本实施方式的发泡骨料混合物来造型出铸模时，使用水溶性发泡剂与骨料、水溶性粘结剂等一起混合并搅拌而产生发泡，制备发泡的骨料混合物而提高流动性之后，造型出铸模。
需要说明的是，水溶性是指在常温(20℃)下可溶于水，优选在一个大气压、20℃下与相同体积的纯水的混合液显示出均匀的外观。
作为上述水溶性发泡剂，例如可列举出表面活性剂(具体而言，阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性表面活性剂等)等。
作为阴离子表面活性剂，例如有脂肪酸钠、单烷基硫酸盐、直链烷基苯磺酸钠、月桂基硫酸钠、醚硫酸钠等。
作为非离子表面活性剂，例如有聚氧乙烯烷基醚、山梨糖醇酐脂肪酸酯、烷基聚葡糖苷(alkyl polyglucoside)等。
作为两性表面活性剂，例如有椰油酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基羟基磺基甜菜碱、月桂基二甲基氨基乙酸甜菜碱等。
水溶性发泡剂可以仅使用例如上述所列举出的物质中的一种，也可以并用两种以上。
本实施方式中的水溶性发泡剂相对于骨料的含量优选为0.005质量％以上且0.1质量％以下，进一步更优选为0.01质量％以上且0.05质量％以下。
不过，所述水溶性发泡剂相对于骨料的含量优选根据使用的水溶性发泡剂和骨料的种类分别设定。
[水]
本实施方式的铸模用发泡骨料混合物含有水。
本实施方式中的水相对于骨料的含量优选根据使用的水溶性粘结剂和骨料的种类分别设定，但优选为1质量％以上且10质量％以下，进一步更优选为1.5质量％以上且7.5质量％以下。
[金属氧化物粒子]
本实施方式的铸模用发泡骨料混合物含有球状的金属氧化物粒子。在此，“球状”是指由下述式(A)表示的Wadell的球形度(以下，也简称为“球形度”。)为0.6以上(优选为0.8以上)。
(球形度)＝(与粒子具有相同体积的球的表面积)/(粒子的表面积)(A)
作为金属氧化物粒子，可列举出：二氧化硅粒子、氧化铝粒子、氧化锆粒子、二氧化钛粒子等，它们可以单独使用或使用两种以上。其中，优选氧化铝粒子和二氧化硅粒子中的至少一种。
此外，本实施方式的金属氧化物粒子优选中性或碱性的物质。在此所说的金属氧化物粒子的酸性、中性、碱性定义如下。在使金属氧化物粒子10g分散至水100ml时，测定该分散液的液温25℃下的pH，若pH低于7，则定义为酸性，若pH为7，则定义为中性，若pH超过7，则定义为碱性。对于金属氧化物粒子的pH而言，优选各个粒子为中性或碱性，但只要作为使用的金属氧化物粒子整体，pH为7以上就足够了，也可以在其一部分中包含酸性的粒子。
若在发泡混合物中添加酸性的金属氧化物粒子，则会促进发泡骨料混合物的凝胶化，因此有时会产生混炼后的发泡骨料混合物的可使用时间变短的情况。另一方面，通过使用中性或碱性的金属氧化物粒子，能以稳定的状态长时间使用发泡的骨料混合物。
金属氧化物粒子根据其制法、成分而市售有酸性、中性、碱性、各种pH的物质。
作为金属氧化物粒子的制法，若以二氧化硅粒子为例，则对于通过干式法制造出的物质而言，例如在通过火焰熔融法制造四氯化硅的方法中，残留的氯在水溶液中变化为盐酸，因此成为酸性。此外，对于通过湿式法制造出的物质而言，依赖于使用的溶液的pH，例如在通过沉淀法进行制造的方法中，存在中性至碱性的物质多的倾向，例如在通过凝胶法进行制造的方法中，存在酸性至中性的物质多的倾向。
此外，作为金属氧化物粒子的制法，若以氧化铝粒子为例，则在通过VMC(Vaporized Metal Combustion：汽化金属燃烧)法进行制造的方法中，是利用了金属粉末的爆燃现象的制法，成为中性。
此外，对于本实施方式的金属氧化物粒子的粒径而言，从减少向铸造物的铸造表面的砂附着的观点考虑，优选为0.1μm以上且5μm以下，更优选为0.2μm以上且2μm以下，进一步优选为0.5μm以上且1μm以下。
需要说明的是，上述的粒径表示体积平均粒径，在本说明书中，表示通过以下的方法测定出的粒径。
首先，作为粒径的测定装置，使用株式会社岛津制作所公司制的激光衍射式粒度分布测定装置SALD2100。测定的条件如下所述。将在纯水中添加有分散剂的六偏磷酸钠(KISHIDA化学公司制，1级)5质量％的物质作为分散液，将金属氧化物粒子放入所述分散液，利用附属于装置的超声波槽(发射频率38kHz，100W)实施5分钟的超声波处理，将其利用上述的激光衍射式粒度分布测定装置SALD2100在折射率为1.70－0.20i的条件下进行粒度的测定。
[其他组合物]
此外，在本实施方式的铸模用骨料混合物中，除了上述之外，也可以添加催化剂、氧化促进剂等以往公知的组合物。
[混炼方法]
本实施方式的铸模用发泡骨料混合物的制作通过混合上述的各种成分来进行。添加的顺序、混炼的方法并不特别限定。
作为混炼上述各成分时的混炼装置没有特别限定，可使用以往公知的混炼装置，例如可使用自转/公转混合机、EIRICH强力混合机(Eirich intensivemixer)、新东辛普森型混砂机(Sinto Simpson mix muller)等。
[骨料铸模的制造方法]
使用了本实施方式的铸模用发泡骨料混合物的铸模(骨料铸模)的造型既可以是通过造型机进行的造型，此外，也可以是通过手工进行的造型。
不过，优选的是，将上述各成分混合并搅拌使其发泡来制作发泡状的骨料混合物，向铸模造型用模具中的加热后的铸模造型用空间(型腔)压入而进行填充来造型，更优选的是在压入时通过注射进行填充。
更具体而言，优选的是，通过包括以下的a)～c)的工序的制造方法造型出铸模。
a)填充工序，将包含骨料、水溶性粘结剂、水溶性发泡剂、水以及球状的金属氧化物粒子的铸模用发泡骨料混合物填充至模具中的铸模造型用空间，通过注射进行向所述铸模造型用空间的填充；b)铸模造型工序，使填充的发泡骨料混合物的水分蒸发而使发泡骨料混合物固化，造型出骨料铸模；以及c)取出工序，将造型出的骨料铸模从所述铸模造型用空间取出。
此外，从使发泡骨料混合物均匀地分散的观点考虑，在所述填充工序之前，包括以下的发泡骨料混合物制备工序。
发泡骨料混合物制备工序：将混合有所述水溶性粘结剂和所述金属氧化物粒子的混合物、骨料、表面活性剂以及水混合，制备发泡骨料混合物。
在被压入填充至被加热为高温的模具的铸模造型用空间的铸模用发泡骨料混合物中，发生以下现象：因搅拌而分散至铸模用发泡骨料混合物中的气泡、和因被加热的模具的热而从发泡骨料混合物中的水分产生的水蒸气聚集在铸模的中心部(内部)。因此，成为对于内部而言骨料、水溶性粘结剂、水溶性发泡剂以及金属氧化物粒子的填充密度(就是说固体成分的密度)低的铸模，反之，成为对于表面而言骨料、水溶性粘结剂、水溶性发泡剂以及金属氧化物粒子的填充密度(固体成分的密度)高的铸模。
如此，在本实施方式的铸模中，水溶性粘结剂和金属氧化物粒子偏在于外周面侧(表面侧)。
金属氧化物粒子与水溶性粘结剂一起偏在于铸模的外周面侧，由此，该金属氧化物粒子对铸造物的铸造表面发挥莲花效应，因此能降低由水溶性粘结剂引起的向铸造物的铸造表面的骨料(砂)附着的影响。
若考虑到有助于铸模的强度、表面品质的水溶性粘结剂只要存在于铸模的表面就足够了，则与水溶性粘结剂不偏在于外周面侧的以往的铸模相比，能抑制使用的水溶性粘结剂的量。
此外，在本实施方式中，金属氧化物粒子只要存在于铸模的表面就足够了，因此，与为了提高铸模的强度而添加有金属氧化物粒子的以往的铸模、即金属氧化物粒子不偏在于外周面侧的以往的铸模相比，能抑制使用的金属氧化物粒子的量。
此外，可以认为：本实施方式的金属氧化物粒子在发泡骨料混合物中起到使流动顺畅的滚子(滚动体)的作用，因此，能有助于提高发泡骨料混合物的填充密度，从提高铸模的强度的观点考虑是有利的。
在本实施方式的铸模中，水溶性粘结剂和金属氧化物粒子向外周面侧的偏在可以通过以下的方法来确认。
在铸模中，水溶性粘结剂和金属氧化物粒子向铸模的外周面侧的偏在可以通过测定水溶性粘结剂和金属氧化物粒子的浓度来确认。
具体而言，作为水溶性粘结剂和金属氧化物粒子的浓度的测定方法，首先，采取铸模的表面和内部的样品。对于样品的采取方法而言，从铸模的表面侧和内部侧的每一个采取相同体积的切片。通过测定所得到的表面侧和内部侧的每一个的切片中的水溶性粘结剂和金属氧化物粒子的浓度，能确认水溶性粘结剂和金属氧化物粒子是否偏在于铸模的外周面侧。
此外，在铸模中，为了确认内部的固体成分的密度是否小于表面的固体成分的密度，可以通过在铸模的截面中利用目视来确认表面和内部的每一个的固体成分(骨料、水溶性粘结剂、水溶性发泡剂以及金属氧化物粒子)的充塞情况来判别。
对于铸模用发泡骨料混合物而言，为了提高向铸模造型用空间的填充性、以及为了提高上述填充密度，优选预先搅拌并发泡至成为掼奶油(whip cream)状。更具体而言，所述铸模用发泡骨料混合物(就是说搅拌后的铸模用骨料混合物)的粘度优选为0.5Pa·s以上且10Pa·s以下，该粘度进一步更优选为0.5Pa·s以上且8Pa·s以下。
需要说明的是，铸模用发泡骨料混合物(就是说搅拌后的铸模用骨料混合物)的粘度的测定如下进行。
－测定方法－
向底部具有直径6mm的细孔的、内径42mm的圆筒容器中投入铸模用发泡骨料混合物，通过利用重量1kg、直径40mm的圆柱状砝码(weight)以砝码的自重进行加压，从细孔排出铸模用发泡骨料混合物。此时，计测砝码移动50mm所需的时间，通过下述公式求出粘度。需要说明的是，粘度测定时的温度设为25℃。
式μ＝πD4Ppt/128L1L2S
μ：粘度[Pa·s]
D：底部细孔的直径[m]
Pp：砝码的加压力[Pa]
t：砝码移动50mm所需的时间[s]
L1：砝码的移动距离(＝50mm)
L2：底部细孔的板厚[m]
S：圆柱状砝码的底部的面积与圆筒的内部的中空区域(就是说内径部分)的截面积的平均值[m2]
此外，作为铸模用发泡骨料混合物向铸模造型用空间(型腔)的填充方法，有：利用气缸内的活塞进行的直接加压、通过向气缸内供给压缩空气进行的填充、利用螺杆(screw)等进行的压送、流入等，但从填充速度、通过对发泡骨料混合物的均匀加压实现的填充稳定性考虑，优选利用活塞进行的直接加压和利用压缩空气进行的填充。
填充至铸模造型用空间(型腔)的铸模用发泡骨料混合物的水分的蒸发例如通过来自被加热的模具的热、被加热的空气向铸模造型用空间(型腔)的流动、并用这两者等方法来进行。
〔使用了铸模的铸件的制造〕
使用了本实施方式的铸模用发泡骨料混合物的铸模用于各种金属或合金的铸造。作为用于铸造的熔融金属的材料，例如可列举出以下的材料。需要说明的是，下述浇注温度表示下述的材料熔解至适合于进行浇注的程度的温度。
铝或铝合金(浇注温度：670℃～700℃)
铁或铁合金(浇注温度：1300℃～1400℃)
青铜(浇注温度：1100℃～1250℃)
黄铜(浇注温度：950℃～1100℃)
铸造通过将由上述所列举的那样的材料得到的熔融金属浇注至铸模(型芯)和模具中的空间，然后进行冷却并去除铸模来进行。
实施例
以下，通过实施例更详细地对本实施方式进行说明，但本实施方式并不限定于以下的实施例。需要说明的是，以下，只要没有特别说明，“份”表示“质量份”。
＜实施例1＞
使用混合机(爱工舍制作所制，台式混合机)将表1所示的组成的材料以约200rpm搅拌混合约5分钟而使其发泡，制备出发泡骨料混合物。
[表1]
Figure BDA0002480078070000141
接着，将该发泡骨料混合物利用注射装置以浇口速度1m/sec、气缸面压0.4MPa注射至被加热为250℃的模具中。该模具为弯曲试验用造型模具的模具，具有容量约80cm3的空间(型腔)。
将填充至被加热的模具的发泡骨料混合物放置2分钟，通过模具的热来使水分蒸发，使发泡骨料混合物固化。
然后，从模具的型腔取出铸模(型芯)。
通过该铸模，制作10mm×10mm×70mm的弯曲试验片，测定出这些试验片的质量(重量)、弯曲强度。弯曲强度的测定依据JACT试验法SM－1、弯曲强度试验法来进行。
此外，使用该铸模来制作铸造物，测定出落砂后的向铸造物的铸造表面的砂附着量。将测定结果示于图1A～图1C。
＜比较例1＞
除了使用了在表1所示的组成中不包含金属氧化物粒子(球状氧化铝粒子)的组成的材料之外，与实施例1同样地得到铸模，进行同样的试验。将测定结果示于图1A～图1C。
如图1A所示，试验片的重量测定的结果是，与没有球状氧化铝粒子的情况相比，在实施例1中得到的试验片的重量提高了约一成。
此外，如图1B所示，试验片的弯曲强度测定的结果是，与没有球状氧化铝粒子的情况相比，在实施例1中得到的试验片的弯曲强度提高至约1.5倍。
此外，如图1C所示，测定出铸造并进行落砂后的铸造物的铸造表面的砂的残留量的结果是，在没有球状氧化铝的情况下，砂的残留量为12g，但在实施例1中得到的试验片的情况下，砂的残留量成为0g。
需要说明的是，按照上述的方法，从铸模的表面和内部的每一个采取相同体积的切片，测定出各切片中的水溶性粘结剂和金属氧化物粒子(球状氧化铝粒子)的浓度，其结果是，与从内部侧采取的切片相比，从表面侧采取的切片的水溶性粘结剂和金属氧化物粒子(球状氧化铝粒子)的浓度更高。
＜实施例2＞
除了使用了表2所示的组成的材料之外，与实施例1同样地得到铸模，进行同样的试验。将测定结果示于图2A～图2C。
[表2]
Figure BDA0002480078070000151
＜比较例2＞
除了使用了在表2所示的组成中不包含金属氧化物粒子(球状二氧化硅粒子)的组成的材料之外，与实施例2同样地得到铸模，进行同样的试验。将测定结果示于图2A～图2C。
如图2A所示，试验片的重量测定的结果是，与没有球状二氧化硅粒子的情况相比，在实施例2中得到的试验片的重量提高了约一成。
此外，如图2B所示，试验片的弯曲强度测定的结果是，与没有球状氧化铝粒子的情况相比，在实施例2中得到的试验片的弯曲强度提高至约1.5倍。
此外，如图2C所示，测定出铸造并进行落砂后的铸造物的铸造表面的砂的残留量的结果是，在没有球状二氧化硅的情况下，砂的残留量为2g，但在实施例2中得到的试验片的情况下，砂的残留量成为0g。
需要说明的是，按照上述的方法，从铸模的表面和内部的每一个采取相同体积的切片，测定出各切片中的水溶性粘结剂和金属氧化物粒子(球状二氧化硅粒子)的浓度，其结果是，与从内部侧采取的切片相比，从表面侧采取的切片的水溶性粘结剂和金属氧化物粒子(球状二氧化硅粒子)的浓度更高。
2017年11月9日申请的日本专利申请2017－216183的公开内容的整体通过参照被引入本说明书中。
本说明书所记载的全部文献、专利申请以及技术标准与具体且分别记载有各个文献、专利申请以及技术标准通过参照被引入的情况相同程度地通过参照被引入本说明书中。

Claims (16)

1.一种铸模用发泡骨料混合物，其含有：
骨料、水溶性粘结剂、水溶性发泡剂、水以及球状的金属氧化物粒子。
2.根据权利要求1所述的铸模用发泡骨料混合物，其中，
所述金属氧化物粒子为中性或碱性。
3.根据权利要求1或2所述的铸模用发泡骨料混合物，其中，
作为所述金属氧化物粒子，含有选自由氧化铝粒子和二氧化硅粒子构成的组中的至少一种。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的铸模用发泡骨料混合物，其中，
所述金属氧化物粒子的粒径为0.1μm以上且5μm以下。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的铸模用发泡骨料混合物，其中，
作为所述骨料，含有球状人工砂。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的铸模用发泡骨料混合物，其中，
作为所述水溶性粘结剂，含有碱性硅酸盐。
7.根据权利要求6所述的铸模用发泡骨料混合物，其中，
作为所述水溶性粘结剂，含有选自由硅酸钠和硅酸钾构成的组中的至少一种。
8.根据权利要求1～5中任一项所述的铸模用发泡骨料混合物，其中，
作为所述水溶性粘结剂，含有选自由聚乙烯醇或其衍生物、皂角苷、淀粉或其衍生物以及其他糖类构成的粘结剂组中的至少一种。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的铸模用发泡骨料混合物，其中，
作为所述水溶性发泡剂，含有选自由阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂以及两性表面活性剂构成的组中的至少一种。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的铸模用发泡骨料混合物，其中，
相对于所述骨料，所述金属氧化物粒子的含量为0.001质量％以上且0.5质量％以下。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的铸模用发泡骨料混合物，其中，
相对于所述骨料，所述水溶性粘结剂的含量为0.1质量％以上且20质量％以下。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的铸模用发泡骨料混合物，其中，
相对于所述骨料，所述水溶性发泡剂的含量为0.005质量％以上且0.1质量％以下。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的铸模用发泡骨料混合物，其中，
相对于所述骨料，所述水的含量为1.0质量％以上且10质量％以下。
14.根据权利要求1～13中任一项所述的铸模用发泡骨料混合物，其中，
所述铸模用发泡骨料混合物的粘度为0.5Pa·s以上且10Pa·s以下。
15.一种铸模，其含有权利要求1～14中任一项所述的铸模用发泡骨料混合物，
所述水溶性粘结剂和所述金属氧化物粒子偏在于外周面侧。
16.一种铸模的制造方法，其具有：
填充工序，将权利要求1～14中任一项所述的铸模用发泡骨料混合物填充至模具中的铸模造型用空间，通过注射进行向所述铸模造型用空间的填充；
铸模造型工序，使填充的发泡骨料混合物的水分蒸发而使发泡骨料混合物固化，造型出骨料铸模；以及
取出工序，将造型出的骨料铸模从所述铸模造型用空间取出，
在所述填充工序之前还具有：发泡骨料混合物制备工序，将混合有所述水溶性粘结剂和所述金属氧化物粒子的混合物、骨料、表面活性剂以及水混合，制备发泡骨料混合物。
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