铸件制造用结构体的制作方法

1.本发明涉及铸件制造用结构体。


背景技术：

2.用于铸造铸件的铸模典型地使用木模、金属模或砂模，关于这些铸模，希望提高成型性和形状保持性、轻质化以及降低废弃处理成本等。本技术人提出了一种铸件制造用结构体，其含有无机纤维、层状粘土矿物以及除该层状粘土矿物以外的无机颗粒，有机成分的含量在规定量以下(专利文献1)。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：us 2020346279 a1


技术实现要素：

6.本发明涉及铸件制造用结构体。
7.在一个实施方式中，上述结构体含有有机成分。
8.在一个实施方式中，上述结构体中上述有机成分的至少一部分为有机纤维。
9.在一个实施方式中，上述结构体在氮气气氛下以1000℃加热30分钟后的质量减少率为1质量％以上且低于20质量％。
10.在一个实施方式中，含有无机颗粒。
11.在一个实施方式中，作为无机颗粒，包含第一无机颗粒和第二无机颗粒，该第一无机颗粒不是层状颗粒，该第二无机颗粒是层状颗粒。
12.在一个实施方式中，作为无机颗粒，包含熔点为1200℃以上的第一无机颗粒、和熔点低于1200℃的第二无机颗粒。
13.在一个实施方式中，依据jis k7017测得的最大弯曲应力为9mpa以上。
14.在一个实施方式中，依据jis k7017测得的最大弯曲应力时的弯曲应变为0.6％以上。
具体实施方式
15.专利文献1中记载的结构体虽然成型性和形状保持性高，但关于兼顾制造铸模时结构体的加工
·
组装等的操作性的提高、在浇铸时因源自结构体所含的有机材料的燃烧气体而导致的铸件的气体缺陷的减少、以及铸件表面产生的粘砂的减少，仍有改善的空间。
16.因此，本发明涉及兼顾了提高操作性、减少气体缺陷、以及减少铸件表面产生的粘砂的铸件制造用结构体。
17.以下，基于优选的实施方式对本发明进行说明。
18.本发明的铸件制造用结构体(以下也简称为“结构体”)适合用作用于铸造的分割式模具或铸模。
19.本说明书中，根据上下文，“铸件制造用结构体”或“结构体”是指构成铸模的部分构件的部件，例如分割式模具、以及铸模本身。
20.关于本说明书中的“质量％”，只要没有特别说明，表示相对于铸件制造用结构体的整体质量的质量比率。
21.在以下说明中，为了便于说明，对未实施后述的涂布等的铸模的构成部件本身、即铸件制造用结构体进行说明。其中，在该结构体具有多个构成部件、或者由多个层结构形成的情况下，以下说明适用于任意构成部件或层结构。
22.结构体优选作为有机成分包含有机纤维。有机纤维是由有机成分构成的纤维状物。由于有机纤维比后述的无机纤维柔软，所以具有通过该纤维彼此相互缠绕、或与结构体中能够包含的其他材料结合，从而提高结构体的韧性的功能。
23.有机纤维优选分散存在于结构体的至少表面，更优选分散存在于结构体的表面和内部。
24.通过有机纤维分散存在于结构体的表面，在结构体表面形成纤维的网状结构，与现有技术的结构体相比，结构体的强度和韧性飞跃性地提升，能够防止因冲击、弯曲、产生龟裂所导致的结构体的意外破裂或破坏。由此，当将结构体切割加工成所需的长度时，能够抑制龟裂产生或龟裂发展等结构体的破坏，即便在结构体的加工
·
组装时也不易产生破裂等，操作性提升。
25.本说明书中的所谓“有机成分”是指在其分子结构中具有烃原子团的天然物或化合物。因此，碳纤维等仅由碳元素构成或由碳元素和氮元素构成的材料不构成本发明中的有机成分和包含有机成分的材料。碳纤维被分类为后述的无机成分。
26.结构体是否包含有机成分可以根据通过固体nmr得到的对应于c＝c键、c-h键、c＝o键、o-h键的峰是否存在来判定。这些键中，若至少存在c-h键或c＝o键，则判定测定对象的材料包含有机成分。
27.另外，结构体中是否包含有机纤维，可以通过利用上述固体nmr的判定、以及使用显微ft-ir和显微镜(基恩士有限公司制造，型号：vhx-500，本说明书的显微镜全是这种显微镜)观察结构体的表面和内部来进行判定。详细而言，在显微ft-ir下确认源自有机物的官能基分布的位置，若利用显微镜在该位置观察到有机纤维，则判定包含有机纤维。
28.从更容易形成有机纤维的网状结构的观点出发，结构体中的包含有机纤维的有机成分的含量以其总量计优选超过5质量％、更优选为5.5质量％以上、进一步优选为6质量％以上。
29.从与上述相同的观点出发，结构体中的有机纤维的含量优选为0.3质量％以上、更优选为0.5质量％以上、进一步优选为1质量％以上。
30.另外，从减少浇铸时的气体产生量的观点出发，包含有机纤维的有机成分的含量以其总量计优选低于20质量％、更优选低于15质量％、进一步优选低于13质量％。若为这样的范围，则目标铸件制品中流入的气体减少，铸件的品质提升。还能够抑制熔融金属固着于来自结构体的有机成分热分解后的部分等的粘砂的不良情况。并且，能够抑制在浇铸过程中流入熔融液时产生的气体逆流而造成来自流入口端面的熔融金属反吹的情况，能够提高浇铸操作的安全性。
31.从与上述相同的观点出发，结构体中的有机纤维的含量优选为10质量％以下、更
优选为5质量％以下、进一步优选为2.5质量％以下。
32.关于铸件制造用结构体的有机成分的含量，在对铸件制造用结构体分析时，可以按照以下步骤进行测定。
33.作为预处理，对将成为测定对象的铸件制造用结构体粉碎并均匀混合而成的样品进行ft-ir分析。并且，通过比较源自c＝c键的峰的检测强度，对结构体中所含的碳纤维等仅由碳构成的无机成分的含量进行定量。其后，将上述样品在氮气气氛下以1300℃以上的温度加热，使有机成分碳化，并且测定质量减少量。接着，对碳化后的样品进行ft-ir分析，对残留的碳成分的含量进行定量。最后，算出碳化前样品的碳成分的含量减去碳化后样品的碳成分的含量所得到的差值与质量减少量的合计值，将该合计值作为本发明中的有机成分的含量。
34.有机纤维包括天然纤维、合成纤维、再生纤维、半合成纤维和回收纤维等。它们可以单独使用一种或组合两种以上使用。
35.天然纤维包括纸浆纤维、动物纤维等。
36.纸浆纤维包括木材纸浆、非木材纸浆等。
37.木材纸浆包括以针叶树或阔叶树为原料的机械纸浆、以及以针叶树或阔叶树为原料的天然纤维素纤维等。
38.非木材纸浆包括棉纸浆、棉籽绒纸浆、麻、棉、竹、麦秆、以及以它们为原料的天然纤维素纤维等。
39.动物纤维包括羊毛、山羊毛、开士米和羽毛等以蛋白质为主体的纤维。
40.合成纤维例如可以列举包含聚烯烃树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚(甲基)丙烯酸树脂、聚乙烯基系树脂、聚酰亚胺树脂、芳族聚酰胺树脂等合成树脂的纤维。这些树脂可以单独使用，也可以将多种组合构成一根纤维。
41.作为聚烯烃树脂，例如可以列举聚乙烯或聚丙烯等。
42.作为聚酯树脂，例如可以列举聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、聚羟基丁酸、聚羟基烷酸酯、聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚乳酸系树脂、聚萘二甲酸丁二醇酯等。
43.作为聚乳酸系树脂，例如可以列举聚乳酸、乳酸-羟基羧酸共聚物等。
44.作为聚(甲基)丙烯酸树脂，例如可以列举聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸酯等。
45.作为聚乙烯基系树脂，例如可以列举聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、乙酸乙烯酯树脂、偏二氯乙烯树脂、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩乙醛、聚乙烯醇缩丁醛、聚苯乙烯等。
46.作为再生纤维，例如可以列举铜氨纤维(cupra)、嫘萦(rayon)等。
47.作为半合成纤维，例如可以列举醋酸纤维(acetate fiber)等。
48.作为回收纤维，可以列举将废纸、衣服等纤维类裁剪并开纤而得到的纸浆纤维等。
49.这些之中，从提高结构体的韧性并提高操作性、容易减少结构体制造时和铸造时结构体表面的缺陷的观点出发，作为有机纤维，优选使用纸浆纤维、以及包含聚酯树脂的纤维和包含芳族聚酰胺树脂的纤维中的至少一种。
50.从提高结构体的成型性并提高操作性的观点出发，优选结构体还包含有机纤维以外的其他有机成分。
51.作为包含这种其他有机成分的材料，可以列举淀粉、热固性树脂、着色剂、热膨胀性颗粒等。它们可以单独使用一种或组合两种以上使用。
52.从抑制铸造时结构体燃烧并提高结构体的形状保持性的观点出发，优选使用热固性树脂。
53.热固性树脂包括酚醛树脂、改性酚醛树脂、环氧树脂、三聚氰胺树脂、呋喃树脂等。
54.酚醛树脂包括酚醛清漆型、甲阶型等。
55.改性酚醛树脂包括利用尿素、三聚氰胺和环氧等对酚醛树脂改性后的树脂。
56.它们可以单独使用一种或组合两种以上使用。
57.这些之中，从减少铸造时的气体产生、容易获得尺寸稳定性和表面平滑性高的铸件的观点出发，作为其他有机成分，优选使用酚醛树脂。
58.结构体优选还包含无机成分，更优选作为无机成分还包含无机颗粒。通过结构体中含有无机成分，能够提高结构体的耐热性，提高浇铸时的结构体的强度、尺寸稳定性和形状维持性。
59.当结构体中包含无机颗粒时，优选无机颗粒至少存在于结构体的表面，更优选存在于结构体的表面和内部两者。
60.当包含无机颗粒时，无机颗粒包括熔点优选为1200℃以上、更优选为1500℃以上的颗粒。通过使用具有这样熔点的无机颗粒，即便在浇铸时的高温条件下结构体的形状维持性也优异。
61.包括无机颗粒的熔点实际上为2500℃以下的颗粒。
62.若无机颗粒的熔点在上述范围内，则在浇铸时铸件制造用结构体不会明显熔解，能够抑制铸件的气体缺陷或粘砂的产生。
63.无机颗粒的熔点按照以下方法测定。使用nippon steel technologyco.,ltd.制造的热重差热分析-质谱装置(tg-dta/ms)，将铸件制造用结构体在氮气气氛下从30℃以20℃/分钟升温至1500℃，经过30分钟后，以20℃/分钟冷却至30℃，由此进行测定。根据测定结果，判别铸件制造用结构体中所含的无机成分的熔点。
64.另外，结构体优选包含选自氧化物、碳化物和氮化物中的一种或两种以上，该氧化物、碳化物和氮化物为选自铝、锆、硅和铁元素中的元素的氧化物、碳化物和氮化物。即，结构体优选包含选自氧化铝、二氧化硅、氧化铁(ii)、氧化铁(iii)、氮化铝、氧化锆、氮化硅和碳化硅中的一种或两种以上的化合物。
65.通过结构体中包含这样的化合物，即便在浇铸时的高温条件下，结构体的耐热性也会提高，结构体的形状维持性优异。
66.其中，结构体中包含这些化合物实质上意味着结构体中包含无机颗粒。
67.结构体中包含上述化合物可以通过x射线衍射测定来判定。作为具体的步骤，在管电压30kv、管电流15ml、测角器扫描角度5～70
°
、测角器扫描速度10
°
/分钟的条件下对测定对象的结构体进行测定，由此来判定上述化合物的有无及其种类。
68.除了可以具有上述熔点的无机颗粒以外，还可以包含粘土矿物。粘土矿物典型地熔点低于1200℃。
69.通过进一步使用具有这样的熔点的无机颗粒，在熔融金属流入时粘土矿物熔融并填充在上述无机颗粒间，能够防止无机颗粒彼此分离。结果，能够维持结构体的强度、形状。
70.无机颗粒的形状彼此独立，可以为球状、多面体状、鳞状、层状、纺锤状、纤维状、无定形或它们的组合。
71.无机颗粒可以单独使用一种，也可以组合两种以上使用。
72.在以下说明中，作为结构体中能够包含的无机颗粒，以使用第一无机颗粒和第二无机颗粒2种颗粒的情况为例进行说明。第一无机颗粒与第二无机颗粒，规定的形状和物性中的至少一个彼此不同。
73.一个实施方式中的第一无机颗粒优选为非层状颗粒的颗粒(即具有层状以外的形状的颗粒)。并且，一个实施方式中的第二无机颗粒优选为层状颗粒。
74.另一实施方式中的第一无机颗粒的熔点优选为1200℃以上。并且，另一实施方式中的第二无机颗粒的熔点优选低于1200℃。
75.又一实施方式中的第一无机颗粒更优选为熔点优选为1200℃以上且为非层状颗粒的颗粒。并且，又一实施方式中的第二无机颗粒更优选为熔点优选低于1200℃且为层状颗粒。如此，通过使用多种每个颗粒具备多种物性且各物性分别不同的无机颗粒，能够提高结构体的强度和操作性。
76.只要没有特别说明，以下的说明能够适用于上述各实施方式中的说明。
77.关于第一无机颗粒，从进一步提高结构体的耐热性的观点出发，作为第一无机颗粒，优选使用石墨、莫来石、黑曜石、锆、氧化硅、粉煤灰(fly ash)和氧化铝中的一种或两种以上，更优选至少使用石墨和莫来石。莫来石含有氧化铝、二氧化硅和氧化铁。
78.通常，石墨被分成如鳞状石墨或土状石墨等天然出产的石墨、和以石油焦、炭黑或沥青等为原料人工制造的人造石墨。这些石墨中，从提高结构体的成型性的观点出发，优选使用鳞状石墨。
79.关于第一无机颗粒的平均粒径，从提高结构体的透气性、抑制铸件的气体缺陷的观点出发，优选为1μm以上、更优选为10μm以上。
80.另外，关于第一无机颗粒的平均粒径，从即便在浇铸时结构体也能够维持充分的热强度的观点出发，优选为1000μm以下、更优选为500μm以下。
81.为了使无机颗粒的平均粒径处于上述范围内，例如可以将用作原料的无机颗粒筛分，或者使用干式粉碎或湿式粉碎等公知的粉碎装置进一步实施粉碎处理。
82.第一无机颗粒的平均粒径可以通过例如使用激光衍射/散射式粒径分布测定装置(la-950v2，株式会社堀场制作所制造)测定粒径分布而得到。在粒径分布的测定中，附件使用干式单元，测定无机颗粒因压缩空气而分散的粉末状态的粒径。关于测定条件，将压缩空气的压力设为0.20mpa、流量设为320l/分钟，调整试样的投入量使激光的吸光度为95％～99％，进行测定。根据所得到的体积基准的粒径分布算出粒径的中位值，将其定义为平均粒径。
83.在作为无机颗粒包含第二无机颗粒的情况下，第二无机颗粒优选为层状粘土矿物。即，优选结构体中作为第二无机颗粒包含层状颗粒，更优选包含粘土矿物的层状颗粒。
84.层状粘土矿物因含有水而发生溶胀，能够获得增黏效果，因此制造结构体时该结构体的各原料容易均匀地混合。并且，在干燥时，层状粘土矿物失去存在于其单位结晶层间的水分子，因而无机颗粒和有机纤维形成紧密的结构并发生固化，由此，常温时的该结构体的强度提高且操作性提高，并且，能够有效地赋予铸件制造时的热强度。除此之外，能够维
持结构体的加工性和形状保持性，并且制得的铸件的表面平滑性高，能够减少气体缺陷的发生率。
85.从兼具结构体的耐热性和强度，制成在结构体制造时、操作时和使用该结构体的浇铸时操作性、尺寸稳定性和形状维持性优异的结构体的观点出发，作为无机颗粒，优选将球状颗粒与层状颗粒组合使用。进一步详细而言，作为无机颗粒，优选将第一无机颗粒和作为第二无机颗粒的层状粘土矿物的颗粒组合使用，其中，该第一无机颗粒是球状颗粒等非层状颗粒，该第二无机颗粒是层状颗粒。
86.为了确认结构体中包含球状颗粒和层状颗粒，可以通过使用扫描型电子显微镜(sem)对结构体的表面观察颗粒的形状来判定。
87.用作第二无机颗粒的层状粘土矿物主要通过层状粘土矿物介于有机纤维或其他材料之间而对结构体赋予成型性，具有进一步提高常温强度和热强度的功能。
88.作为层状粘土矿物，可以使用以层状硅酸盐矿物为代表的具有层状结构的结晶性的无机化合物。层状粘土矿物可以为天然产物，也可以为人工制造品。
89.作为层状粘土矿物的具体例，可以列举以高岭石族、蒙脱石族(smectite)和云母族等为代表的粘土矿物。这些各种层状粘土矿物可以单独使用或组合两种以上使用。
90.作为高岭石族的粘土矿物，例如可以列举高岭石。作为蒙脱石族的粘土矿物，例如可以列举蒙脱土(montmorillonite)、膨润土、皂石、锂蒙脱石、贝得石、硅镁石和绿脱石等。
91.作为云母族的粘土矿物，例如可以列举蛭石、埃洛石和四硅云母(tetrasilicic mica)等。
92.此外，也可以使用作为层状多氢氧化物的水滑石等。
93.上述层状粘土矿物中，蒙脱土或膨润土在含水状态下与各成分的黏结力强，从制造结构体时的成型时的形状赋予性的观点出发适合使用。
94.另外，从浇铸时的耐热性的观点出发，优选使用高岭石或蒙脱土。
95.关于第二无机颗粒的平均粒径，从提高结构体的透气性从而抑制铸件的气体缺陷的观点出发，优选为0.1μm以上、更优选为1μm以上。
96.从提高结构体的强度、成型性和保形性的观点出发，第二无机颗粒的平均粒径优选为500μm以下、更优选为200μm以下。
97.在使用层状粘土矿物作为第二无机颗粒的情况下，层状粘土矿物的平均粒径可以处于上述范围内。
98.第二无机颗粒的平均粒径可以按照与上述第一无机颗粒的平均粒径的测定方法相同的方法测定。
99.结构体在铸造时等高温环境下的质量减少率在规定范围内。结构体的质量减少率与铸造时因结构体中的有机成分而产生的气体产生率相关。具体而言，呈现质量减少率越低、气体产生率越低的倾向。
100.因此，质量减少率越少，意味着能够更稳定地维持结构体的热强度，并且在维持制得的铸件的尺寸精度、和减少由于浇铸中产生的气体混入铸件制品中而导致的气体缺陷并减少结构体对铸件表面的粘砂方面优异。
101.详细而言，结构体在氮气气氛下以1000℃加热30分钟后的质量减少率优选低于20％、更优选低于15质量％、进一步优选低于9质量％。若质量减少率在该范围内，则在浇铸
过程中流入高温熔融液时产生的气体量减少，流入铸件制品中的气体减少，因此铸件的品质进一步提升。还能够抑制熔融金属固着于源自结构体的有机成分热分解后的部分等的粘砂的不良情况。并且，能够抑制在浇铸过程中流入熔融液时产生的气体逆流而造成来自流入口端面的熔融金属反吹的情况，能够提高浇铸操作的安全性。
102.另外，为了有效地实现气体产生率的减少，上述质量减少率越低越好，但是从充分地实现伴随利用有机纤维提高结构体韧性而防止结构体崩解的观点出发，优选为1质量％以上、更优选为3质量％以上、进一步优选超过5质量％。
103.为了实现这样的质量减少率，例如可以将包含有机纤维的有机成分和各无机颗粒的含量设为上述适当的范围，或者在结构体的制造工序中在成型后进行热处理，进行气体产生成分的去除处理。
104.关于质量减少率，使用热重测定装置(seiko instruments inc.制造，sta7200rv tg/dta)，将测定对象的铸件制造用结构体在氮气气氛下从30℃以升温速度20℃/分钟加热至1000℃，在1000℃维持30分钟。此时，以30℃时结构体的质量为基准(100％)，测定1000℃时的质量变化作为温度的函数，以1000℃时结构体的质量相对于30℃时结构体的质量的百分率的形式算出质量减少率(％)。
105.关于结构体，作为结构体所具有的韧性的指标之一测定的最大弯曲应力优选为9mpa以上、更优选为12mpa以上。通过具有这样的最大弯曲应力，成为韧性高的结构体，能够防止结构体的崩解或破裂、龟裂的产生，提高结构体的操作性、形状维持性和尺寸稳定性。
106.另外，关于结构体的最大弯曲应力，从兼顾提高结构体的操作性和浇铸时的操作性的观点出发，优选为50mpa以下、更优选为40mpa以下、进一步优选为30mpa以下。
107.另外，关于结构体，作为结构体所具有的韧性的指标之一测定的最大弯曲应力时的弯曲应变(以下，也简称为“弯曲应变”)优选为0.6％以上、更优选为0.65％以上。通过具有这样的弯曲应变，成为韧性高的结构体，能够防止结构体的崩解或破裂、龟裂的产生，提高结构体的操作性、形状维持性和尺寸稳定性。
108.另外，虽然结构体的弯曲应变越大越好，但现实中优选为8％以下、更优选为6％以下、进一步优选为4％以下。
109.结构体的弯曲应变和最大弯曲应力可以使用测定装置(株式会社岛津制作所制造，万能试验机agx-plus)，依据jis k7017的三点弯曲试验进行测定。此时，作为测定试样的结构体切割出具有纵向60mm
×
横向15mm
×
厚度2mm的板状样品进行测定。
110.最大弯曲应力是三点弯曲试验时赋予样品的力矩(负载与距离之积)除以样品的截面系数而算出的物性值。根据作为测定对象的结构体的尺寸，在无法切割出上述板状样品的情况下，可以切割出具有任意尺寸的样品测定。
111.具有以上构成的铸件制造用结构体通过含有有机纤维，能够利用有机纤维所具有的适度的柔软性和弹性来提高有机纤维彼此、或者有机纤维与其他材料的相互缠绕和结合性，提升结构体的韧性。结果，对脆性破坏的抵抗性提高，在结构体的制造时或运输、加工、组装等操作时、或者浇铸过程中的高温负荷时等各情况下，能够抑制结构体表面或内部的崩解缺损或龟裂、破裂的产生，提高结构体的操作性。并且，还能够防止在浇铸时成为熔融金属流入铸模时的流路的浇注口的意外崩解或断裂。尤其是通过结构体的表面存在有机纤维，有机纤维彼此相互缠绕形成网状结构，承担如覆盖结构体的网的作用，因此能够有效地
抑制结构体表面的崩解缺损或龟裂、破裂的产生。
112.并且，即便在结构体的制造时或运输、加工、组装等操作时、或者浇铸时意外产生了微小的龟裂或崩解等缺陷的情况下，由于存在有机纤维的网状结构，也能够抑制龟裂等缺陷的进一步发展，结构体表现出高的形状保持性。
113.并且，通过使结构体中含有无机颗粒，成为具有能够耐受铸造的高耐热性的结构体。作为无机颗粒的适宜的形态，通过将粘土矿物以外的材料与粘土矿物组合使用，结构体的耐热性优异，使结构体表现出高的常温强度和热强度，并且兼具因源于有机纤维的高韧性而产生的结构体的优异的操作性。
114.除此之外，通过将结构体的质量减少率控制在特定范围内，在将该结构体用作铸模进行浇铸时，能够有效地减少结构体对铸件表面的粘砂、或气体缺陷等铸件缺陷。结果，能够制造尺寸精度和表面平滑性优异的铸件，并且能够降低铸件的制造成本。
115.结构体还要求提高其加工时和组装时的操作性，在结构体的韧性低的情况下，将结构体切割为规定尺寸等加工时，结构体容易形成裂痕或缺漏、破裂等缺陷部分。对于这样的容易产生缺陷部分的结构体而言，将其用于浇铸时结构体本身会从缺陷部分开始崩解，或者熔融金属会漏向结构体外。结果，这样的结构体的操作性差，因而铸造效率也差。
116.关于这一点，本发明的结构体由于具有韧性优异的构成，所以能够利用切割器等简便地切割本结构体以调整尺寸并使用，并且，即使在进行了切割处理的情况下，结构体也难以形成裂痕或缺漏、破裂等缺陷部分。进而即便在将多个结构体连接、或者使用多个结构体组装成一个铸模时，各结构体也难以形成裂痕或缺漏、破裂等缺陷部分。结果，本发明的结构体的加工时和组装时的操作性优异。
117.从提高结构体的韧性、更有效地抑制结构体表面产生崩解缺损或龟裂、破裂、进而提高使用时的操作性的观点出发，结构体优选有机纤维存在于结构体的表面，并且优选结构体表面的每单位面积的有机纤维的根数在规定值以上。
118.详细而言，结构体中优选有机纤维在结构体的表面每100mm2存在50根以上，更优选存在70根以上，进一步优选存在100根以上。
119.另外，结构体的表面每100mm2存在的有机纤维的根数现实地为300根以下。
120.关于存在于结构体表面的有机纤维的根数，首先，通过上述的固体nmr、显微ft-ir和使用显微镜的方法判定存在于结构体表面的纤维状物是有机纤维。其后，利用显微镜或sem观察包含有机纤维的结构体表面，对于所得到的纤维观察图像数据，使用图像处理软件(三谷商事株式会社制造，winroof，本说明书的图像处理软件全是这种软件)，将100mm2的面积作为1个视野，算出测定3个视野以上时的根数的算术平均值。
121.测定有机纤维的根数时，对于成为测定对象的面积，可以一次观察100mm2的面积，或者也可以将观察次数分为多次来观察100mm2的面积，例如观察10次10mm2的面积等。
122.从单根纤维容易与多个其他纤维或材料接触、提高纤维彼此的相互缠绕性或与其他材料的结合性、进一步提高结构体的韧性、提高结构体的操作性的观点出发，存在于结构体表面的有机纤维的平均纤维长度l1优选为0.5mm以上、更优选为1mm以上。
123.从提高制造结构体时的成型性、并且提高制造时和浇铸时的结构体的尺寸均匀性的观点出发，存在于结构体表面的有机纤维的平均纤维长度l1优选为7mm以下、更优选为5mm以下、进一步优选为4mm以下。
124.关于有机纤维的平均纤维长度l1，可以利用显微镜或sem观察结构体表面，对于所得到的纤维观察图像数据，使用图像处理软件，以50根纤维为对象，测定出测定对象的纤维的一端至另一端的长度，将测得的算术平均值作为平均纤维长度。
125.从通过增加纤维的表面积来增加与其他纤维或材料的接触面积、提高纤维彼此的相互缠绕性或与其他材料的结合性、进一步提高结构体的韧性、提高结构体的操作性的观点出发，存在于结构体表面的有机纤维的平均纤维直径d1优选为8μm以上、更优选为10μm以上。
126.从提高制造结构体时的成型性、并且提高制造时和浇铸时的结构体的尺寸均匀性的观点出发，存在于结构体表面的有机纤维的平均纤维直径d1优选低于40μm、更优选低于35μm、进一步优选为30μm以下。
127.关于有机纤维的平均纤维直径d1，可以利用显微镜或sem观察结构体表面，对于所得到的纤维观察图像数据，使用图像处理软件，将随机选出的50根纤维作为对象，对一根纤维测定5处测定对象纤维的与长度方向正交的长度，将此时测得的算术平均值作为平均纤维直径。
128.从提高纤维彼此的相互缠绕性或与其他材料的结合性、进一步提高结构体的刚性和强度的观点出发，存在于结构体表面的有机纤维的平均纤维长度(单位：mm)相对于平均纤维直径(单位：mm)之比、即平均纤维长度l1(单位：mm)与平均纤维直径d1(单位：μm)除以1000而得到的值之比“1000
×
平均纤维长度l1/平均纤维直径d1”的比优选为10以上、更优选为30以上、进一步优选为50以上、更进一步优选为100以上。
129.从提高制造结构体时的成型性、并且提高制造时和浇铸时的结构体的尺寸均匀性的观点出发，“1000
×
平均纤维长度l1/平均纤维直径d1”的比优选为260以下、更优选为230以下。
130.在能够发挥本发明效果的范围内，铸件制造用结构体可以还包含无机纤维。
131.在包含无机纤维的情况下，无机纤维主要具有在制造时和铸造时不燃烧从而维持结构体形状的功能。
132.能够使用的无机纤维包括人造矿物纤维、陶瓷纤维和天然矿物纤维等。
133.人造矿物纤维包括pan系碳纤维和沥青系碳纤维等碳纤维、以及石棉等。
134.这些无机纤维可以单独使用或组合两种以上使用。
135.这些之中，从在浇铸时的高温环境下维持结构体的形状和强度的观点出发，优选使用碳纤维。
136.碳纤维是结构中没有烃原子团、并且结构中含有碳双键的纤维。碳纤维典型地仅由碳元素构成。
137.结构体中是否包含无机纤维可以通过以下方法判定。
138.首先，以存在于结构体表面的纤维状物为对象，通过扫描型电子显微镜(sem)-能量色散型x射线光谱(edx)分析法或进行显微ft-ir分析而进行元素分布和元素分析。根据这些分析，进行纤维状物中的含有元素的种类、分子键的种类及量的分析。在通过这些分析观测到包含c＝c键的纤维状物且该纤维状物不同时包含金属元素和氧元素、或者观测到不含c-h键、c＝o键、o-h键的纤维状物的情况下，判定该纤维状物为无机纤维。
139.在结构体包含无机纤维的情况下，从提高铸件制造用结构体的成型性和均匀性的
观点出发，无机纤维的平均纤维长度优选为0.5mm以上、更优选为1mm以上。
140.另外，关于无机纤维的平均纤维长度，从提高结构体的成型性的观点出发，优选为15mm以下、更优选为8mm以下、进一步优选为5mm以下。
141.关于无机纤维的平均纤维长度，首先，将存在于结构体表面的纤维状物作为对象，通过上述方法判定并确定作为无机纤维的纤维状物。其后，将无机纤维作为对象，利用显微镜或sem以倍率50倍进行显微镜观察，从此时的二维图像中随机选出30根以上的纤维，以此为对象，测定一端至另一端的长度，将测得的算术平均值作为平均纤维长度。
142.在结构体包含无机纤维的情况下，从提高铸件制造用结构体的成型性和均匀性的观点出发，无机纤维的平均纤维直径优选为5μm以上、更优选为10μm以上。
143.另外，关于无机纤维的平均纤维直径，从提高结构体的成型性、并且提高制造时和浇铸时的结构体的尺寸均匀性的观点出发，优选为30μm以下、更优选为20μm以下、进一步优选为15μm以下。
144.关于无机纤维的平均纤维直径，以与上述无机纤维的判定方法相同的方式判定出存在无机纤维后，将随机选出的30根以上的无机纤维作为对象，对一根纤维测定5处纤维的与长度方向正交的长度，将此时测得的算术平均值作为平均纤维直径。
145.在不损害本发明效果的范围内，铸件制造用结构体除了上述成分以外，还可以涂布涂模剂。在该情况下，铸件制造用结构体包括：具有上述结构体的构成的基材部、和通过涂敷涂模剂等而在该基材部的表面形成的表面层。
146.涂模剂的目的在于改善防粘砂性、表面平滑性和脱模性。
147.作为涂模剂，可以列举在砂模铸造或壳模铸造等中通用的材料，例如以耐火颗粒为主原料且作为有机成分包含热固性树脂或硅酮等的材料等。
148.另外，即使在本发明的铸件制造用结构体即使在未通过涂敷涂模剂而形成表面层的情况下，防粘砂性、表面平滑性和脱模性也优异。
149.以下，对铸件制造用结构体的制造方法进行说明。本制造方法大体上分为以下工序：将包含有机纤维的有机成分以及视需要而定的无机颗粒或无机纤维等无机成分和分散介质混合，制作结构体前体的工序；和利用冲压模具对上述结构体前体进行加热按压，将该结构体前体一边固化一边成型的工序。
150.在以下说明中，作为优选的方式，列举将包含有机纤维的有机成分和无机颗粒混合来制作结构体前体的方法进行说明。
151.首先，将包含有机纤维的有机成分、无机颗粒等无机成分和分散介质混合，制作结构体前体(混合工序)。
152.具体而言，将作为有机成分的有机纤维和热固性树脂、各种无机颗粒以及分散介质均匀地混合，制作结构体前体。
153.结构体前体含有作为有机成分的有机纤维和热固性树脂、各种无机颗粒以及分散介质，呈面团(dough)状。
154.所谓面团是指具有流动性，容易因外力而变形，并且所混合的各种有机成分、各种无机成分和分散介质不呈容易分离的状态。
155.各种有机成分、各种无机颗粒和分散介质的混合可以利用一次添加进行混合，也可以按照任意顺序依序添加来进行混合。从混合均匀性的观点出发，优选预先将各种有机
成分和各种无机颗粒以干式混合，之后再添加分散介质进行混合。
156.结构体前体例如可以使用人工或公知的混炼装置进行混炼而制作。
157.在使用混炼装置的情况下，优选适合浆料或面团等高黏度的搅拌的万能搅拌机、捏合机或加压式捏合机等。
158.在使用混炼装置的情况下，例如可以通过使用加压型捏合机(nihon spindle manufacturing co.,ltd.制造)以6.1rpm混炼30分钟而进行。
159.作为分散介质，可以列举水、乙醇、甲醇等溶剂或它们的混合体系等水系分散介质。
160.从提高各种材料的分散稳定性和操作容易性的观点出发，优选使用水作为分散介质。
161.相对于由各种有机成分和各种无机颗粒构成的固态成分混合物的合计100质量份，水等分散介质的添加量优选为10质量份以上70质量份以下。
162.在作为无机颗粒包含层状粘土矿物的情况下，层状粘土矿物虽然在其干燥状态下为粒状或粉状，但通过与水混合，水分子与层状粘土矿物的单位结晶层间所含的阳离子水合而进入该层间。
163.关于湿润状态的层状粘土矿物，层状粘土矿物中单位结晶层间的距离因水分子而增加，发生溶胀，成为具有黏性的流动体。
164.层状粘土矿物的流动体兼备流动性和黏性，所以能够容易地进入与有机纤维或无机颗粒等其他成分之间，并且如将它们相互结合的黏合剂般发挥功能。
165.从提高制造结构体时的成型性和韧性、提高所得到的结构体的操作性并且减少结构体的缺陷的观点出发，结构体前体中有机纤维的含量相对于固态成分总含量优选为0.3质量％以上、更优选为0.5质量％以上。
166.从在使用所得到的结构体进行浇铸时，减少浇铸时的气体产生从而减少铸件的缺陷的观点出发，有机纤维的含量优选为10质量％以下、更优选为5质量％以下。
167.所使用的有机纤维的平均纤维长度和平均纤维直径可以分别处于上述范围内。
168.从使制造结构体时及浇铸时的形状保持性、表面平滑性和脱模性良好的观点出发，结构体前体中第一无机颗粒的含量相对于固态成分含量优选为40质量％以上、更优选为60质量％以上。
169.另外，从有效地表现出结构体的韧性、提高所得到的结构体的操作性的观点出发，关于结构体前体中无机颗粒含量相对于固态成分含量优选为90质量％以下、更优选为85质量％以下。
170.所使用的第一无机颗粒的平均粒径可以处于上述范围内。
171.在结构体中包含第二无机颗粒的情况下，从使铸件制造用结构体的成型性良好的观点出发，结构体前体中第二无机颗粒的含量相对于固态成分含量优选为1质量％以上、更优选为3质量％以上、进一步优选为5质量％以上。
172.并且，从在使用所得到的结构体进行浇铸时，抑制铸造时来自结构体的气体产生量、减少铸件的气体缺陷的发生率的观点出发，结构体前体中第二无机颗粒的含量相对于固态成分含量优选为50质量％以下、更优选为30质量％以下、进一步优选为20质量％以下。
173.在作为第二无机颗粒使用层状粘土矿物的情况下，可以将层状粘土矿物的含量设
为上述范围。
174.所使用的第二无机颗粒的平均粒径可以处于上述范围内。
175.无机纤维在结构体中可以不含，即结构体中无机纤维的含量为0质量％，无机纤维也可以在结构体中包含。在包含无机纤维的情况下，从提高制造结构体时的成型性和浇铸时的形状保持性的观点出发，无机纤维的含量优选超过0质量％且为20质量％以下、更优选为16质量％以下、进一步优选为5质量％以下、更进一步优选为3质量％以下。
176.在包含多种无机纤维的情况下，无机纤维的含量以合计量为基准。
177.所使用无机纤维的平均纤维长度和平均纤维直径可以分别处于上述范围内。
178.在作为无机纤维包含碳纤维的情况下，从提高制造结构体时的成型性和浇铸时的形状保持性的观点出发，碳纤维的含量优选为1质量％以上、更优选为2质量％以上。
179.并且，碳纤维的含量优选为20质量％以下、更优选为16质量％以下。
180.从提高结构体的成型性的观点出发，可以将面团状的结构体前体供给至外力赋予机构进行拉伸，制成片状(拉伸工序)。
181.作为外力赋予机构，只要是能够将结构体前体拉伸为片状的构成，则没有特别限制，例如可以将结构体前体供给至一对拉伸辊之间、或拉伸辊与平板之间进行拉伸。
182.在该工序的前后，结构体前体维持容易通过外力变形的状态。
183.接着，利用冲压模具对面团状或片状的结构体前体进行加热按压，将该结构体前体一边干燥固化，一边成型为具有目标的铸模形状的结构体(成型工序)。由此，能够得到结构体表面至少存在有机纤维的结构体。
184.冲压模具具有与成型的铸件制造用结构体的外形对应的形状。通过使用该冲压模具对结构体前体进行加热按压，将冲压模具的形状转印于结构体前体上，并且一边将结构体前体中所含的水分脱水使其干燥固化，一边成型为具有目标的铸模形状的结构体。与此同时，使能够作为有机成分包含的热固性树脂固化。
185.经过该工序后的结构体变得不容易因外力而变形。成型的结构体可以以具有朝向外部开口的模腔的方式成型，由两个组合成一组分割式模具，成为铸模，也可以成为一体成型的结构体。
186.通过加热和按压从结构体前体中脱去水分，由此，该前体中所含的层状粘土矿物失去存在于其单位结晶层间的水等分散介质分子。通过失去分散介质分子，层状粘土矿物一边与有机纤维和无机颗粒等无机成分一起在结构体的内部形成紧密的结构一边收缩固化。
187.结果，有机纤维、层状粘土矿物和其他无机颗粒之间产生剪切力，变得不容易因外力而变形，并且能够有效地发挥结构体的形状保持性。
188.其中，关于有机纤维的纤维长度和纤维直径、各种无机颗粒的粒径以及视需要含有的无机纤维的纤维长度和纤维直径，即便经过从结构体前体的制作至成型工序之间所进行的混合、溶胀、干燥和加热按压，该纤维长度和纤维直径以及粒径也几乎不会发生变化，所以作为原材料使用的各种纤维的纤维长度和纤维直径以及各种颗粒的粒径与结构体中存在的各种纤维的纤维长度和纤维直径以及各种颗粒的粒径基本相同。
189.关于成型工序中的加热温度，从容易去除来自结构体前体的水等分散介质的观点出发，优选为70℃以上、更优选为100℃以上。
190.成型工序中的加热温度优选为250℃以下、更优选为200℃以下。
191.关于成型工序中的加热时间，从制造效率的观点出发，以上述加热温度的范围为条件，优选设为1分钟以上，优选设为60分钟以下。
192.关于成型工序中赋予的压力，从提高结构体的成型性的观点出发，优选为0.5mpa以上、更优选为1mpa以上。
193.并且，从提高结构体的成型性的观点出发，优选为20mpa以下、更优选为10mpa以下。
194.铸件制造用结构体中，从减少由于源自水等分散介质的蒸气所导致的铸件的气体缺陷的观点出发，其水分量优选设为5质量％以下、更优选设为3质量％以下。
195.铸件制造用结构体中的水分量可以通过上述成型工序调节，也可以通过除了加热按压工序以外还进行干燥工序来调节。
196.在进行干燥工序的情况下，可以使用公知的恒温槽或热风干燥装置等。
197.另外，干燥工序中的加热温度和加热时间可以与上述相同。
198.在将由两个构成一组分割式模具的铸件制造用结构体组合成铸模的情况下，依照上述方法以成为一组分割式模具的方式制作结构体后，以模腔侧成为内侧的方式进一步接合分割式模具，由此能够制造目标铸模。
199.作为分割式模具的接合方法，例如可以使用螺丝或夹具等接合部件、或通用的粘接剂、覆盖一组分割式模具的砂模等进行接合。
200.铸件制造用结构体的厚度可以对应于目标铸件的形状适当设定，从获得浇铸时的充分的热强度和形状保持性的观点出发，至少与熔融金属接触的部分的厚度优选为0.2mm以上、更优选为0.5mm以上、进一步优选为1mm以上。
201.另外，从提高结构体的操作容易性和减少气体产生量的观点出发，优选为10mm以下、更优选为5mm以下。
202.结构体的厚度可以通过适当变更成型模具的形状和压力来调整。
203.经过以上工序制得的铸件制造用结构体包含有机纤维，所以轻质且韧性高，能够抑制结构体的崩解或龟裂、破裂的产生，结构体的操作性优异。另外，通过铸件制造用结构体包含无机颗粒，轻质且能够表现出所希望的韧性，并且能够提升耐热性，能够得到兼备高的常温强度和热强度、以及高的形状保持性的铸件制造用结构体。
204.还能够有效地减少结构体对铸件表面的粘砂、和气体缺陷等铸件缺陷。结果，能够制造尺寸精度和表面平滑性优异的铸件。
205.能够制造尺寸精度和表面平滑性优异的铸件，意味着能够减少用以使制得的铸件达到所希望的形状和尺寸精度的后处理，结果，能够降低铸件的制造成本。
206.使用铸件制造用结构体的铸件的制造方法可以通过一般的铸造方法进行。即，从铸件制造用结构体所形成的浇注口注入熔融金属，进行浇铸。并且，在完成浇铸后，冷却至规定的温度，除去铸件制造用结构体，使铸件显露出来。然后，可以视需要对铸件实施修整处理等后处理。
207.以上，基于优选的实施方式对本发明进行了说明，但本发明不受上述实施方式所限制，可以适当组合各构成。
208.[实施例]
[0209]
以下，通过实施例来更详细地说明本发明。然而本发明的范围并不受该实施例所限制。
[0210]
[实施例1]
[0211]
作为有机成分使用有机纤维(机械纸浆)和热固性树脂(酚醛树脂，甲阶型酚醛树脂)，作为第一无机颗粒使用莫来石(球状，平均粒径为30μm)，并且作为第二无机颗粒使用层状粘土矿物颗粒(蒙脱土，kunimine industries co.,ltd.，kunipia f，平均粒径为145μm)。
[0212]
除此以外，作为无机纤维使用pan系碳纤维(三菱化学株式会社制造，pyrofil tr03cm a4g)。
[0213]
将它们按照以下表1中所示的比率混合各材料，制作结构体前体，按照上述方法制造铸件制造用结构体。所得到的铸件制造用结构体制成厚度2mm的平板状、和外径为50mm、长度为300mm、厚度为2mm的圆筒状这2种形状。并且，使用平板状的铸件制造用结构体，进行后述的最大弯曲应力和最大弯曲应力时的弯曲应变、质量减少率、结构体表面的平均纤维长度、平均纤维直径的各评价。另外，使用圆筒状的铸件制造用结构体，进行后述的结构体的操作性、浇铸、浇铸后的铸件表面的表面性的各评价。
[0214]
水的添加量相对于混合物100质量份为50质量份。结构体前体的加热温度和加热时间设为140℃、10分钟，成型工序中的压力设为5mpa。
[0215]
表中的“有机成分合计”表示铸件制造用结构体中的有机成分的含量。本实施例中，不对结构体进行涂布等处理，不具有表面层。
[0216]
[实施例2]
[0217]
作为有机纤维使用包含芳族聚酰胺树脂的纤维(东丽株式会社制造，kevlar(注册商标)短切纤维，芳族聚酰胺树脂100质量％)代替机械纸浆，不使用无机纤维，除此以外，将各材料按照以下表1中所示的比率混合，以与实施例1相同的方式制造铸件制造用结构体。
[0218]
[实施例3]
[0219]
作为有机纤维使用进行水中打浆处理提取了纸浆纤维的报纸废纸纸浆代替机械纸浆，除此以外，将各材料按照以下表1中所示的比率混合，以与实施例1相同的方式制造铸件制造用结构体。
[0220]
[实施例4]
[0221]
作为有机成分使用作为有机纤维的机械纸浆和热固性树脂(酚醛树脂，甲阶型酚醛树脂)，作为第一无机颗粒使用平均粒径为27μm的黑曜石(kinsei matec co.,ltd.，多面体状，nice catch flour#330)。黑曜石中含有氧化铝、二氧化硅和氧化铁。
[0222]
并且，作为无机纤维使用pan系碳纤维(三菱化学株式会社，pyrofil tr03cm a4g)。
[0223]
除此以外，将各材料按照以下表1中所示的比率混合，以与实施例1相同的方式制造铸件制造用结构体。
[0224]
[实施例5]
[0225]
作为有机纤维使用包含聚酯树脂的纤维(纤维直径11μm，纤维长度5mm，聚酯树脂100质量％)代替机械纸浆，不使用无机纤维，除此以外，将各材料按照以下表1中所示的比率混合，以与实施例1相同的方式制造铸件制造用结构体。
[0226]
[实施例6]
[0227]
作为有机纤维使用包含聚酯树脂的纤维(纤维直径11μm，纤维长度5mm，聚酯树脂100质量％)代替机械纸浆，除此以外，将各材料按照以下表1中所示的比率混合，以与实施例1相同的方式制造铸件制造用结构体。
[0228]
[比较例1]
[0229]
除了作为有机成分不使用有机纤维以外，将各材料按照以下表1中所示的比率混合，以与实施例1相同的方式制造铸件制造用结构体。
[0230]
[比较例2]
[0231]
作为有机成分仅使用报纸废纸纸浆代替机械纸浆与报纸废纸纸浆的组合，除此以外，将各材料按照以下表1中所示的比率混合，以与实施例1相同的方式制造铸件制造用结构体。
[0232]
[最大弯曲应力和最大弯曲应力时的弯曲应变的评价]
[0233]
对于实施例和比较例的铸件制造用结构体，按照上述方法取出板状的测定样品，依据jis k7017的三点弯曲试验法对该样品测定最大弯曲应力(mpa)和最大弯曲应力时的弯曲应变(％)。最大弯曲应力和弯曲应变是铸件制造用结构体的韧性的指标，最大弯曲应力和弯曲应变的值越高，结构体的韧性就越高，结构体的操作性越高。将结果示于表1。
[0234]
[质量减少率的评价]
[0235]
关于实施例和比较例的铸件制造用结构体的质量减少率的评价，使用热重测定装置(seiko instruments inc.制造，sta7200rv tg/dta)，将各实施例和各比较例的铸件制造用结构体在氮气气氛下以升温速度20℃/分钟从30℃加热至1000℃，测定其质量的变化作为温度的函数，算出以30℃的时刻的质量为基准的质量减少率(％)。将结果示于表1。
[0236]
[结构体表面的平均纤维长度、平均纤维直径的评价]
[0237]
实施例和比较例的存在于铸件制造用结构体表面的有机纤维的平均纤维长度、平均纤维直径的评价按照上述方法进行。将结果示于表1。
[0238]
[结构体表面的纤维根数的评价]
[0239]
实施例和比较例的存在于铸件制造用结构体表面的有机纤维的纤维根数的评价按照上述方法进行。将结果示于表1。
[0240]
[结构体的操作性的评价]
[0241]
实施例和比较例的铸件制造用结构体的操作性的评价按照以下方法进行。具体而言，使用刀刃厚度为1mm、纵切刀刃的手持锯，在距离结构体的端面50mm的位置切割，从切割端面测定进行切割时产生的裂痕或缺漏的影响范围长度(mm)。影响范围长度越短，意味着结构体的操作性越好。将结果示于以下表1。
[0242]
[浇铸的评价(反吹高度，blowback height)]
[0243]
将实施例和各比较例的铸件制造用结构体作为铸模，用20秒向该铸模流入包含铸铁的1350℃的熔融金属25kg，制造铸件。此时，测定熔融金属从熔融金属的流入口端面的反吹高度(mm)。反吹高度越低，意味着越能够抑制在熔融金属流入时从铸件制造用结构体产生气体，越能够减少铸件的气体缺陷，并且浇铸操作的安全性越高。将结果示于以下表1。
[0244]
[铸件表面的表面性评价]
[0245]
将实施例和各比较例的铸件制造用结构体作为铸模，向该铸模中流入包含铸铁的
1350℃的熔融金属，制造铸件。算出此时形成的粘砂部分的面积比率，对铸件表面的表面性进行评价。
[0246]
具体而言，在铸件制造用结构体与所得到的铸件的接触部分的铸件表面上，将流入的熔融金属破坏铸件制造用结构体并固着的部分、或者夹带来自铸砂的附着物并固着的部分视为粘砂部分，目视判定其是否存在及其范围。
[0247]
接着，对于通过上述方法判定的粘砂部分的范围，对应于各粘砂部分的形状切出单位面积重量固定的片材，将切成的片材的质量的总和除以片材的单位面积重量，由此算出粘砂部分的面积。
[0248]
另外，关于铸件的表面积，使用单位面积重量固定的片材，以该片材互不重叠的方式覆盖铸件表面，将用于覆盖的片材的质量除以片材的单位面积重量，由此算出铸件的表面积。
[0249]
然后，以粘砂部分的面积相对于铸件的表面积的百分率(％)算出粘砂部分的面积比率。
[0250]
粘砂部分的面积比率越低，意味着结构体对铸件表面的粘砂越少，铸件的尺寸精度和表面平滑性越优异。将结果示于以下表1。
[0251]
[表1]
[0252][0253]
如表1所示，实施例的铸件制造用结构体通过含有规定量的包含有机纤维的有机成分，与比较例的铸件制造用结构体相比，最大弯曲应力和弯曲应变为规定值以上，结构体的韧性提高，由此判定结构体的操作性提高。并且，实施例的铸件制造用结构体通过含有规定量的包含有机纤维的有机成分，结构体的质量减少率为规定值以下，由此判定还能够有
效地减少所得到的铸件的气体缺陷。并且，实施例的铸件制造用结构体的粘砂部分的面积比率与比较例相比也为同等以下，由此判定能够有效地减少结构体对铸件表面的粘砂，能够得到尺寸精度和表面平滑性优异的铸件。
[0254]
因此，本发明的铸件制造用结构体的操作性优异，并且能够减少所得到的铸件的气体缺陷和铸件表面产生的粘砂。
[0255]
尤其是实施例1、3和4的铸件制造用结构体通过将无机纤维与少量有机纤维一起配合，能够抑制气体产生量，并且提高弯曲应力。
[0256]
另外，实施例5的铸件制造用结构体仅使用有机纤维便能充分地满足弯曲特性，同时大幅降低了该结构体的制造成本。
[0257]
产业上的可利用性
[0258]
根据本发明，提供一种操作性优异、能够减少铸件的气体缺陷和铸件表面产生的粘砂的铸件制造用结构体。

技术特征：
1.一种铸件制造用结构体，其含有有机成分，所述有机成分的至少一部分为有机纤维，该铸件制造用结构体在氮气气氛下以1000℃加热30分钟后的质量减少率为1质量％以上且低于20质量％，该铸件制造用结构体满足以下(1)、(2)和(3)中的至少一项，(1)包含无机颗粒，作为该无机颗粒，包含第一无机颗粒和第二无机颗粒，该第一无机颗粒不是层状颗粒，该第二无机颗粒是层状颗粒；(2)包含无机颗粒，作为该无机颗粒，包含熔点为1200℃以上的第一无机颗粒、和熔点低于1200℃的第二无机颗粒；(3)依据jis k7017测得的最大弯曲应力为9mpa以上且最大弯曲应力时的弯曲应变为0.6％以上。2.如权利要求1所述的铸件制造用结构体，其中，包含无机颗粒，作为该无机颗粒，包含熔点为1200℃以上、优选为1500℃以上的颗粒。3.如权利要求1或2所述的铸件制造用结构体，其中，包含无机颗粒，作为该无机颗粒，包含熔点为2500℃以下的颗粒。4.如权利要求1～3中任一项所述的铸件制造用结构体，其中，所述质量减少率低于20质量％、优选低于15质量％、更优选低于9质量％。5.如权利要求1～4中任一项所述的铸件制造用结构体，其中，所述质量减少率为1质量％以上、优选为3质量％以上、更优选超过5质量％。6.如权利要求1～5中任一项所述的铸件制造用结构体，其中，所述最大弯曲应力为9mpa以上、优选为12mpa以上。7.如权利要求1～6中任一项所述的铸件制造用结构体，其中，所述最大弯曲应力为50mpa以下、优选为40mpa以下、更优选为30mpa以下。8.如权利要求1～7中任一项所述的铸件制造用结构体，其中，最大弯曲应力时的所述弯曲应变为0.6％以上、优选为0.65％以上。9.如权利要求1～8中任一项所述的铸件制造用结构体，其中，最大弯曲应力时的所述弯曲应变优选为8％以下、更优选为6％以下、进一步优选为4％以下。10.如权利要求1～9中任一项所述的铸件制造用结构体，其中，包含无机颗粒，该无机颗粒包含选自氧化铝、二氧化硅和氧化铁中的1种或2种以上。11.如权利要求1～10中任一项所述的铸件制造用结构体，其中，包含无机颗粒，该无机颗粒包含选自球状颗粒和层状颗粒中的1种以上。12.如权利要求1～11中任一项所述的铸件制造用结构体，其中，所述有机纤维在所述铸件制造用结构体的表面每100mm2存在50根以上、优选存在70根以上、更优选存在100根以上。13.如权利要求1～12中任一项所述的铸件制造用结构体，其中，所述有机纤维在结构体的表面每100mm2存在300根以下。14.如权利要求12或13所述的铸件制造用结构体，其中，存在于所述表面的所述有机纤维的平均纤维长度l1为0.5mm以上、更优选为1mm以上。
15.如权利要求12～14中任一项所述的铸件制造用结构体，其中，存在于所述表面的所述有机纤维的平均纤维长度l1为7mm以下、优选为5mm以下、更优选为4mm以下。16.如权利要求12～15中任一项所述的铸件制造用结构体，其中，存在于所述表面的所述有机纤维的平均纤维直径d1低于40μm、优选低于35μm、更优选为30μm以下。17.如权利要求12～16中任一项所述的铸件制造用结构体，其中，存在于所述表面的有机纤维的平均纤维直径d1为8μm以上、优选为10μm以上。18.如权利要求12～17中任一项所述的铸件制造用结构体，其中，存在于所述表面的所述有机纤维的平均纤维长度相对于所述有机纤维的平均纤维直径之比以1000
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l1/d1计为10以上、优选为30以上、更优选为50以上、进一步优选为100以上。19.如权利要求12～18中任一项所述的铸件制造用结构体，其中，所述比以1000
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l1/d1计为260以下、优选为230以下。20.如权利要求1～19中任一项所述的铸件制造用结构体，其中，还包含所述有机纤维以外的其他有机成分。21.如权利要求1～20中任一项所述的铸件制造用结构体，其中，所述有机纤维包含选自纸浆纤维、以及含有聚酯树脂的纤维和含有芳族聚酰胺树脂的纤维中的1种或多种。22.如权利要求1～21中任一项所述的铸件制造用结构体，其中，所述铸件制造用结构体中所包含的无机纤维的含量为0质量％以上20质量％以下、优选为16质量％以下、更优选为5质量％以下、进一步优选为3质量％以下。23.如权利要求1～22中任一项所述的铸件制造用结构体，其中，所述铸件制造用结构体中的有机成分的含量超过5质量％、优选为5.5质量％以上、更优选为6质量％以上。24.如权利要求1～23中任一项所述的铸件制造用结构体，其中，所述铸件制造用结构体中的有机成分的含量低于20质量％、优选低于15质量％、更优选低于13质量％。

技术总结
本发明的铸件制造用结构体含有至少一部分为有机纤维的有机成分。该结构体在氮气气氛下以1000℃加热30分钟后的质量减少率为1质量％以上且低于20质量％。铸件制造用结构体包含无机颗粒。铸件制造用结构体中作为无机颗粒包含第一无机颗粒和第二无机颗粒，该第一无机颗粒具有规定的形状和物性中的至少一者，该第二无机颗粒具有与第一无机颗粒不同的规定的形状和物性中的至少一者。除此之外或取而代之，铸件制造用结构体的依据JIS K7017测得的最大弯曲应力为9MPa以上且最大弯曲应力时的弯曲应变为0.6％以上。弯曲应变为0.6％以上。


技术研发人员：益子雄行 木部义幸 夏井翔平 森俊彦
受保护的技术使用者：花王株式会社
技术研发日：2021.10.04
技术公布日：2023/7/22