JP2022125116A - Casting sand for lamination molding and method for producing the same - Google Patents

Casting sand for lamination molding and method for producing the same Download PDF

Info

Publication number
JP2022125116A
JP2022125116A JP2022102774A JP2022102774A JP2022125116A JP 2022125116 A JP2022125116 A JP 2022125116A JP 2022102774 A JP2022102774 A JP 2022102774A JP 2022102774 A JP2022102774 A JP 2022102774A JP 2022125116 A JP2022125116 A JP 2022125116A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sand
mass
furan resin
binder
additive manufacturing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022102774A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
高庸 河上
Takanobu Kawakami
弘幸 藤野
Hiroyuki Fujino
晟男 山川
Teruo Yamakawa
寿文 山元
Hisafumi Yamamoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KIYOTA CHUKI KK
TOUCHIYUU KK
Original Assignee
KIYOTA CHUKI KK
TOUCHIYUU KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KIYOTA CHUKI KK, TOUCHIYUU KK filed Critical KIYOTA CHUKI KK
Publication of JP2022125116A publication Critical patent/JP2022125116A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide casting sand capable of realizing high mold strength and imparting high dimensional accuracy as well.
SOLUTION: Casting sand for lamination molding is used for a method for producing a mold by a lamination molding method including a step in which a step of forming a layer containing casting sand and a step of adding a binder to a prescribed region of the layer to solidify the region are successively repeated, wherein (1) a furan resin organic layer is formed at surfaces of sand grains composing the casting sand and (2) the furan resin organic layer has a solubility (25°C) to methanol of 32% or more.
SELECTED DRAWING: None
COPYRIGHT: (C)2022,JPO&INPIT

Description

本発明は、新規な積層造形用鋳物砂及びその製造方法に関する。特に、鋳造用砂型機である3次元積層鋳型機(3次元積層造形装置)等に供給される鋳造砂とその製造方法に関する。 The present invention relates to a new foundry sand for additive manufacturing and a method for producing the same. In particular, the present invention relates to casting sand supplied to a three-dimensional layered molding machine (three-dimensional layered molding apparatus) or the like, which is a sand molding machine for casting, and a manufacturing method thereof.

積層造形法は、3D-CAD等の3次元データに基づいて、スライスされた2次元の層を積み重ねて成形体を作製する技術である。実際は、3次元積層造形用材料を3Dプリンターで積層することによって所望の形状をもつ物を創出することができる。その3次元積層造形用材料としては、例えば金属、樹脂、砂、石膏、セラミックス等のさまざまな材料が使用されている。 The additive manufacturing method is a technique for producing a compact by stacking sliced two-dimensional layers based on three-dimensional data such as 3D-CAD. In fact, an object with a desired shape can be created by layering three-dimensional additive manufacturing materials with a 3D printer. Various materials such as metals, resins, sand, gypsum, and ceramics are used as materials for the three-dimensional layered manufacturing.

この中でも、砂は、その砂型を鋳型として好適に用いることができることから、砂型も積層造形法により作製されている。特に、近年では、CAD等で作成した3次元形状を直接に砂型として実現できる3次元積層技術が注目を浴びている。このような砂型の製造方法では、砂型の不良を改善すること、積層流動性を改良すること等を目的として各種の製造方法あるいは3次元積層造形用材料が提案されている。 Among these, since sand can be suitably used as a casting mold, the sand mold is also produced by the additive manufacturing method. In particular, in recent years, a three-dimensional lamination technique that can directly realize a three-dimensional shape created by CAD or the like as a sand mold has been attracting attention. In such sand mold manufacturing methods, various manufacturing methods and materials for three-dimensional additive manufacturing have been proposed for the purpose of improving sand mold defects and improving lamination fluidity.

例えば、砂粒と、前記砂粒を被覆する樹脂硬化物を含有する表面改質層とを有し、前記表面改質層に付着する硬化剤を備える鋳物砂を準備する準備工程と、前記鋳物砂を層状に形成し、前記鋳物砂の層にバインダーを添加して、前記鋳物砂の層における前記バインダーの添加部分を固める固化工程と、前記固化工程を繰り返して、前記添加部分を積層する積層工程と、を含むことを特徴とする砂型の製造方法が知られている(特許文献1)。 For example, a preparation step of preparing foundry sand having sand grains and a surface-modified layer containing a cured resin covering the sand grains and provided with a curing agent adhering to the surface-modified layer; a solidification step of forming a layer and adding a binder to the molding sand layer to harden the binder added portion of the molding sand layer; and a stacking step of stacking the added portions by repeating the solidification step. is known (Patent Document 1).

また例えば、砂粒と、前記砂粒を被覆する樹脂硬化物を含有する表面改質層とを有することを特徴とする鋳物砂が提案されている(特許文献2)。 Further, for example, foundry sand characterized by having sand grains and a surface-modified layer containing a cured resin covering the sand grains has been proposed (Patent Document 2).

さらに、人工砂と、フラン樹脂前駆体を含むフラン樹脂組成物とを混合する工程と、前記フラン樹脂組成物が混合された人工砂に硬化剤を混合する工程と、を含み、前記硬化剤が、キシレンスルホン酸を含むことを特徴とする、鋳物砂の製造方法が知られている(特許文献3)。 Further, the step of mixing artificial sand with a furan resin composition containing a furan resin precursor, and the step of mixing a curing agent with the artificial sand mixed with the furan resin composition, wherein the curing agent is and xylenesulfonic acid are known (Patent Document 3).

これらは、砂粒表面を「フラン樹脂前駆体」の硬化体で被覆した鋳物砂を用い、それを用いて3次元積層造形を行う際に散布されるバインダーとしても「フラン樹脂前駆体」を用いることで鋳型を製造する技術である。 These use casting sand in which the sand grain surface is coated with a hardened body of "furan resin precursor", and "furan resin precursor" is also used as a binder that is sprayed when performing 3D additive manufacturing using it. It is a technique to manufacture a mold with

しかしながら、これらの従来技術では、鋳型の高強度化と鋳型の寸法精度との両立という点でさらなる改善が必要である。 However, these conventional techniques require further improvement in terms of achieving both high strength of the mold and dimensional accuracy of the mold.

具体的には、前記のような従来の鋳物砂ではその表面を覆う皮膜は硬化体となっているため、バインダーとの反応性が低く、強度発現に比較的時間を要するという問題がある。また、バインダーとの反応性が低くなると、バインダーが反応水に溶け込みやすくなる結果、その溶液が未処理砂の方へ染み出し、予定していない領域も硬化させてしまうことになる。これが寸法精度の低下を引き起こす原因である。 Specifically, since the film covering the surface of the conventional foundry sand as described above is a hardened film, it has low reactivity with the binder and requires a relatively long time to develop strength. Also, if the reactivity with the binder is reduced, the binder will dissolve more readily in the reaction water, resulting in the solution seeping into the untreated sand and hardening in unintended areas. This is the cause of the decrease in dimensional accuracy.

上記の強度発現の速度に関し、実際の鋳型製造においては、鋳型の取り出し時間の短縮化が要求されるが、塗布されたバインダーの硬化には一定の反応時間が必要となる。量産性を考慮すると、積層終了から鋳型取り出しまで長くても3時間程度(可能であれば1時間程度)で硬化させることが望まれるが、硬化が不十分なまま装置から鋳型を取り出すと、前記境界が不明瞭となっているため、刷毛等を利用して慎重に砂落とし等を行うことが必要となる。また、意図されずにバインダーが付着した砂が、バインダーが塗布されていない領域の砂(以下「未処理砂」ともいう。)に混入すると、未処理砂のリユース性を著しく損なう原因にもなるため、作業に著しい制約が加わる。 Regarding the speed of strength development, in the actual production of molds, it is required to shorten the time taken to remove the mold, but a certain reaction time is required for curing of the applied binder. Considering mass production, it is desirable to cure in about 3 hours (preferably about 1 hour if possible) from the end of lamination to removal of the mold. Since the boundary is unclear, it is necessary to remove the sand carefully using a brush or the like. In addition, if the sand to which the binder is unintentionally adhered is mixed with the sand in the area where the binder is not applied (hereinafter also referred to as "untreated sand"), it may significantly impair the reusability of the untreated sand. Therefore, significant restrictions are imposed on the work.

上記の鋳型の寸法精度に関しては、積層造形法により鋳物砂にバインダーを散布することにより鋳型を製造するに際し、バインダーが塗布された領域と、バインダーが塗布されない領域との境界において、設計通りの境界面が形成されることが要求されているところ、その境界面が設計とずれることが主な原因となっている。 Regarding the dimensional accuracy of the above mold, when manufacturing the mold by spraying the binder on the molding sand by the additive manufacturing method, the boundary between the area where the binder is applied and the area where the binder is not applied is the boundary as designed. The major cause is that the interface is not designed to meet the requirements for the surface to be formed.

そして、その境界面が設計通りにならないことの根本的な原因は、特にバインダー(場合によっては前記皮膜に含まれる)フラン樹脂前駆体の脱水縮合反応時において生成される水(以下「反応水」という。)にあると考えられる。この反応水は、フラン樹脂前駆体が硬化する工程において、反応系外に滲み出し、完全硬化した時点で生成は止まる。本発明者は、鋳型(硬化体)近傍の未処理砂のイグロス値が前記近傍から離れた未処理砂に比べて高くなっていること等の実験結果から、この反応水が硬化不良、ひいては寸法精度の低下、強度低下等の原因となっていることを突きとめている。 The fundamental reason why the boundary surface does not conform to the design is the water (hereinafter "reaction water") generated during the dehydration condensation reaction of the binder (which may be contained in the film in some cases) furan resin precursor. ). This reaction water oozes out of the reaction system in the step of curing the furan resin precursor, and ceases to be generated when the furan resin precursor is completely cured. The present inventors have found from experimental results that the igross value of the untreated sand near the mold (hardened body) is higher than that of the untreated sand farther away from the mold (hardened body). We have found that this is the cause of the decrease in accuracy and strength.

積層造形法において、塗布されたバインダー(フラン樹脂前駆体)は、その粘性の低さにより、硬化速度が遅いほど硬化に伴う粘性の上昇が足りずに、バインダーが反応水に溶け込みやすくなり、その溶液が未処理砂の方へ染み出す。このため、本来は硬化すべきではない未処理砂(特に鋳型近傍の未処理砂)もわずかに硬化するために、寸法精度の低下を引き起こすと同時に未処理砂のリユース率の低下を招くこととなると考えられる。ちなみに、無理にリユース率を上げようとすると、フラン樹脂が付着した未処理砂が、リユースする鋳物砂に含まれることになるため、得られる鋳型には高い強度を付与することができない。このため、単純にリユース率を上げることができず、結果としてコストアップの要因となる。 In the additive manufacturing method, the viscosity of the applied binder (furan resin precursor) is low. The solution seeps out onto the untreated sand. As a result, the untreated sand that should not be hardened (especially the untreated sand near the mold) is slightly hardened, resulting in a decrease in dimensional accuracy and a decrease in the reuse rate of untreated sand. It is considered to be. Incidentally, if the reuse rate is forcibly increased, untreated sand to which furan resin is adhered will be included in the reused casting sand, so that the resulting mold cannot have high strength. For this reason, the reuse rate cannot be simply increased, resulting in an increase in cost.

これらの課題を解決するためには、バインダー(フラン樹脂前駆体)の硬化速度を高める設計が有効と考えられ、その具体的手段としてスルホン酸類等の酸触媒(硬化剤)の増量がある。ところが、酸触媒を増量すると、酸触媒中に含まれる硫黄成分が鋳造製品の金属組織に悪影響を及ぼす可能性があること、ガス欠陥を誘発する可能性も高くなること等の問題が起こり得る。 In order to solve these problems, it is considered effective to design a binder (furan resin precursor) to increase the curing speed. However, when the amount of the acid catalyst is increased, problems such as the possibility that the sulfur component contained in the acid catalyst may adversely affect the metal structure of the cast product and the possibility of inducing gas defects may occur.

また例えば、レゾルシン等の硬化促進剤の無設計な添加は、塗布したバインダーの硬化速度を速くしすぎて反応水の生成量を急激に増やすことになるため、気化等により消失できなかった反応水を生むことに繋がる。一時的にせよ、過剰に生成された反応水の一部が、皮膜及びバインダーに由来する樹脂内部に取り込まれて内部硬化不良を引き起こしたり、あるいは自重又は毛細管現象により鋳物砂間を濡れ拡がることでかえって寸法精度等を低下させることが本発明者により確認されている。このことから、硬化速度の調整のみで寸法精度等を改善させるには限界があるといえる。 In addition, for example, the undesigned addition of a curing accelerator such as resorcin increases the curing speed of the applied binder too quickly, resulting in a rapid increase in the amount of reaction water produced. lead to the birth of Even if only temporarily, some of the excessively generated reaction water is taken into the resin originating from the film and the binder to cause internal hardening failure, or it spreads through the foundry sand due to its own weight or capillary action. The inventor of the present invention has confirmed that the dimensional accuracy and the like are rather lowered. From this, it can be said that there is a limit to improving the dimensional accuracy and the like only by adjusting the curing speed.

このように、硬化速度を高める設計は、未処理砂のリユース率を高めたり、鋳型強度向上を図るうえでの根本的な解決方法にならないため、新たな制御方法が必要である。そうかといって、バインダーの粘性を最初から高める方法を採用することは難しい。なぜなら、3次元積層鋳型機にあって、バインダーはプリントヘッドから吐出させる必要があるために、バインダーの粘性を一定値以下に抑える必要があるからである。さらに、反応水の生成量が少ない樹脂への変更、例えばシェル法と呼ばれる別の鋳造方法で採用されているノボラック型フェノール樹脂を表面改質層に使用する手法も考えられるが、フラン樹脂組成物であれば問題がなかった別の問題(例えばブロッキング現象等)が発生する。ブロッキング現象を解決させるためには、吸水性のある材料、あるいはステアリン酸カルシウム等の常温で固形の油を鋳物砂に添加する方法も知られているが、未処理砂のリユース率を低下させることになるため、せっかく改良できた特性を失うことになる。 In this way, a design that increases the hardening speed does not provide a fundamental solution for increasing the reuse rate of untreated sand or improving the mold strength, so a new control method is required. However, it is difficult to adopt a method of increasing the viscosity of the binder from the beginning. This is because, in the three-dimensional lamination molding machine, the binder must be ejected from the print head, so the viscosity of the binder must be suppressed to a certain value or less. Furthermore, it is possible to change to a resin that produces less reaction water, for example, a method of using a novolac-type phenolic resin that is used in another casting method called the shell method for the surface modification layer, but the furan resin composition If so, another problem (for example, blocking phenomenon, etc.) occurs that was not a problem. In order to solve the blocking phenomenon, it is known to add a water-absorbing material or an oil such as calcium stearate, which is solid at room temperature, to the foundry sand. Therefore, the characteristics that have been improved with much effort will be lost.

さらには、鋳型の高強度化を図るためにバインダーの添加量を増やすと、反応水の生成量を増やすことに繋がり、結局は寸法精度の問題を繰り返すことになる。このようなことから、鋳型の高強度化と寸法精度の両立を図ることは、これら従来技術の鋳物砂では難しいといえる。 Furthermore, if the amount of binder added is increased in order to increase the strength of the mold, it will lead to an increase in the amount of water produced by reaction, resulting in repeated problems of dimensional accuracy. For this reason, it can be said that it is difficult to achieve both high strength and dimensional accuracy of the mold with the foundry sand of the prior art.

前記の各文献のほかにも、例えば3次元積層鋳型に使用する粒状材料であって、前記粒状材料を結合するための有機バインダーを活性化して硬化せしめる酸触媒をコーティング膜として、粒状材料等に被膜した鋳物砂が知られている(特許文献4~5)。 In addition to the above-mentioned documents, for example, a particulate material used in a three-dimensional laminated mold is coated with an acid catalyst that activates and hardens an organic binder for binding the particulate material as a coating film. Coated foundry sand is known (Patent Documents 4-5).

これらの手法で作製された鋳物砂では、砂と硬化剤とが直に接触するため、砂に含有される成分により、硬化剤の活性能が低下してしまう場合がある。この場合、硬化剤が添加された鋳物砂にバインダーを添加しても、バインダーを十分に硬化させることができず、砂型の造形不良が生じる。特に、積層された鋳物砂にバインダーが塗布されると、その塗布されたバインダーと鋳物砂表面にある硬化剤とが接触し、直ちに硬化反応が起こる。このため、ある程度は(鋳型の)初期強度こそ出せるものの、バインダーが少量の場合は鋳物砂粒全体を覆う前にバインダーが逐次固化していくので、それ以上の強度の伸びは期待できない。 In the foundry sand produced by these methods, the sand and the hardening agent come into direct contact with each other, and the activity of the hardening agent may be lowered due to the components contained in the sand. In this case, even if a binder is added to the foundry sand to which a hardening agent has been added, the binder cannot be sufficiently hardened, resulting in molding defects of the sand mold. In particular, when the binder is applied to the laminated foundry sand, the applied binder and the hardening agent on the surface of the foundry sand come into contact with each other, and a hardening reaction immediately occurs. For this reason, although the initial strength (of the mold) can be obtained to some extent, if the amount of binder is small, the binder will gradually solidify before covering the entire casting sand grain, so no further increase in strength can be expected.

また、自硬性鋳型造形用鋳物砂に酸硬化剤を2種類適用することでフラン樹脂の硬化速度を高めると同時に、反応水を上手くフラン樹脂中に分散させながらフラン樹脂の内部硬化不良を改善し、鋳型強度を改善させる技術が知られている(特許文献6)。 In addition, by applying two types of acid curing agents to the foundry sand for self-hardening mold molding, the curing speed of the furan resin is increased, and at the same time, the reaction water is dispersed in the furan resin to improve the internal hardening failure of the furan resin. , a technique for improving mold strength is known (Patent Document 6).

しかしながら、この手法で作製されたフラン樹脂も完全硬化してしまうため、3次元積層鋳型機において鋳型強度の改善には利用できない。既述した技術と同様、ある程度は初期強度を出せるが、それ以上の強度の伸びは期待できない。 However, the furan resin produced by this method is also completely cured, so it cannot be used to improve the mold strength in a three-dimensional laminate mold machine. As with the technology described above, initial strength can be obtained to some extent, but no further increase in strength can be expected.

これら手法で作製された鋳物砂を用いて鋳型強度を向上させようとバインダーを多量に用いると、鋳造物側にガス欠陥を誘発するだけでなく、生成される反応水が多くなるために鋳型の寸法精度を犠牲にすることになる。 If a large amount of binder is used to improve the strength of the mold using foundry sand produced by these methods, not only will gas defects be induced on the casting side, but also the amount of reaction water generated will increase, resulting in a mold failure. Dimensional accuracy is sacrificed.

以上のことから、これらの手法で鋳型の高強度化と寸法精度とを両立させるためには、鋳物砂の使用環境を相当に低湿度にする必要がある。また、硬化剤が最表面に存在する場合は、その潮解性ゆえに、砂どうしのブロッキングを防ぐ必要があり、ブロッキング現象を緩和させるための材料をさらに追加でコートする必要が生じ、未処理砂のリユース性又は使用後の鋳物砂の再生化にも著しく不利となる。 In view of the above, in order to achieve both high strength and dimensional accuracy of the mold by these methods, it is necessary to make the environment in which the foundry sand is used considerably low in humidity. In addition, when a hardening agent is present on the outermost surface, it is necessary to prevent blocking between sands due to its deliquescence. Reusability and recycling of casting sand after use are also significantly disadvantageous.

これらの課題は、積層造形法における「塗布バインダーを、固化させたい領域にだけ、緩やかに積層された砂に振りかけるだけで、砂粒どうしを接着せしめる必要がある」という特殊な環境下にあって初めて問題となる現象である。これは、樹脂と硬化剤と砂とを機械的・強制的に混練し、その混練物を型に突き詰めることができる製法では問題にならないことが多い。すなわち、積層造形法における上記課題は、混練物を型に突き詰める技術では通常起こり得ない。 These problems were solved only in the special environment of the additive manufacturing method, where the sand grains need to adhere to each other by simply sprinkling the applied binder only on the areas to be hardened, gently sprinkled on the layered sand. This is a problematic phenomenon. In many cases, this is not a problem in manufacturing methods in which the resin, curing agent, and sand are kneaded mechanically and forcibly, and the kneaded product is forced into a mold. That is, the above-mentioned problems in the additive manufacturing method usually cannot occur in the technique of pressing the kneaded material into a mold.

一方、バインダーを硬化させるための触媒としての液体の硬化剤を砂粒に予め混練した状態で積層させ、あとから塗布バインダーを3次元積層鋳型機内で塗布して、硬化反応させる2液混合型の自硬性タイプの鋳物砂が提案されている(特許文献7)。 On the other hand, a liquid curing agent as a catalyst for curing the binder is pre-kneaded with sand grains and layered, and then the coating binder is applied in a three-dimensional layered molding machine and cured. A hard type foundry sand has been proposed (Patent Document 7).

しかし、2液混合型に代表される自硬性タイプの鋳物砂は、3次元積層鋳型機に鋳物砂が供給される段階で湿態の砂であり、サラサラした砂ではないので、そもそも積層性が不安定で精度の高い鋳型を作製することができない。加えて、粘性のある湿態であるために一定時間ごとにリコーターの砂排出口を清掃する必要があり(詰まりが発生して不具合となる)、手間が掛かるため、工数増によりコストアップ要因となる。また、硬化剤が砂粒の最表面に存在するため、特許文献4~5と同様の問題も有している。 However, the self-hardening type foundry sand typified by the two-liquid mixed type is wet sand at the stage when it is supplied to the three-dimensional layered molding machine, and is not dry sand. Unstable and incapable of producing high-precision molds. In addition, it is necessary to clean the recoater's sand discharge port at regular intervals due to the viscous wet condition (clogging may occur and cause problems). Become. In addition, since the hardening agent is present on the outermost surface of the sand grains, there are also problems similar to those of Patent Documents 4 and 5.

ところで、鋳造用に開発されたムライト質の人工砂セラビーズ(伊藤忠セラテック製)の再生砂を使って硬化不良を改善する技術が知られている(非特許文献1)。非特許文献1によれば「珪砂では再生機の負荷による砂の破砕に伴って、イグロス成分が効率よく除去されるが、セラビーズは高い耐破砕性により、再生歩留まりが高いが、反面イグロス成分が落ちにくい」と記述されている。 By the way, there is known a technique for improving poor hardening by using reclaimed sand of mullite artificial sand CERABEADS (manufactured by Itochu Ceratec) developed for casting (Non-Patent Document 1). According to Non-Patent Document 1, "In silica sand, the igross component is efficiently removed as the sand is crushed by the load of the regenerator. It is described as "hard to fall."

しかし、再生砂のイグロス分は、より完全な硬化状態にあり、単にバインダーのみを再生砂に塗布するだけでは再生砂どうしを高速に固めることはできない。再生砂で高強度の鋳型を得るためには硬化剤を別途に加える必要があることから、寸法精度の課題に対しては新砂と何ら変わりはなく、再生砂の使用のみでは強度及び寸法精度ともに改善は見込めない。 However, the igross portion of the reclaimed sand is in a more completely hardened state, and simply coating the reclaimed sand with the binder alone cannot harden the reclaimed sand at high speed. In order to obtain a high-strength mold with reclaimed sand, it is necessary to add a hardening agent separately. No improvement is expected.

さらに、再生砂を積層造形法に適用することの難しさは、他の公知文献からも明らかである。例えば、フランプロセスでは硬化速度が遅く、強度が出し難く、実質的に珪砂の代替として利用が広がっていないセラビーズの改善事例として、微粉除去と水洗等による塩基性イオン除去処理による手法が提案されている(特許文献8)。ところが、この技術においても、砂粒表面を覆う樹脂成分は完全硬化しているため、新たに硬化剤を付着させる必要が生じる。これにより、非特許文献1と同様の問題が発生する結果、寸法精度と強度とを同時に改善することは困難となる。また、微粉除去後に乾燥等の余分なエネルギーが必要となるため製造コストにも影響する。 Furthermore, the difficulty of applying recycled sand to additive manufacturing is also evident from other known documents. For example, in the furan process, the hardening speed is slow and it is difficult to increase the strength. As an example of improving Cerabeads, which has not been widely used as a substitute for silica sand, a method of removing fine powder and basic ion removal treatment such as washing with water has been proposed. (Patent Document 8). However, even in this technique, since the resin component covering the surface of the sand grains is completely cured, it is necessary to attach a new curing agent. As a result, the same problem as in Non-Patent Document 1 occurs, making it difficult to improve dimensional accuracy and strength at the same time. In addition, extra energy is required for drying after removing the fine powder, which affects the production cost.

再生砂の問題点を解決した別の手法として、インクジェット式の積層造形法において、回収砂である混練砂を焙焼することにより再生砂を得る方法が記載されている(特許文献9)。しかし、特許文献9によれば、焙焼の対象となる混練砂は、バインダーが塗布されていない混練砂(未処理砂)に限定されている。すなわち、その未処理砂は、砂粒表面に直に硬化剤が被覆されていることから、特許文献4等と同じ問題を有することになる。 As another method for solving the problem of reclaimed sand, a method of obtaining reclaimed sand by roasting kneaded sand, which is recovered sand, in an inkjet layered manufacturing method is described (Patent Document 9). However, according to Patent Document 9, the kneaded sand to be roasted is limited to kneaded sand to which no binder is applied (untreated sand). That is, the untreated sand has the same problem as that of Patent Document 4 and the like because the hardening agent is directly coated on the surface of the sand grains.

また、再生砂の使用時に、低下する鋳型の硬化速度を改善するための手法として、再生砂に残存する硬化剤と、新たに加える硬化剤との種類及び添加量を限定する方法が記載されている(特許文献10)。しかし、特許文献10においても、再生鋳物砂自体において、その砂粒表面を覆う樹脂成分が完全硬化状態にあるがゆえに、非特許文献1と同様の問題がある。 In addition, as a method for improving the hardening speed of the mold, which decreases when reclaimed sand is used, a method of limiting the types and amounts of the hardening agent remaining in the reclaimed sand and the hardening agent newly added is described. (Patent Document 10). However, Patent Document 10 also has the same problem as Non-Patent Document 1 because the resin component covering the surface of the sand grains in the recycled molding sand itself is in a completely hardened state.

その他にも、回収砂を機械研磨し、さらに研磨砂を焙焼処理することにより、回収砂を再生する方法が知られている(特許文献11)。しかし、この方法では、実際はバインダーが塗布されていない回収砂を出発材料として用いるところで、結局は砂粒表面が直に硬化剤で被覆された状態となっているため、やはり特許文献4等と同じ問題を有することになる。 In addition, there is known a method of regenerating recovered sand by mechanically polishing recovered sand and further roasting the ground sand (Patent Document 11). However, in this method, when recovered sand that is not coated with a binder is actually used as a starting material, the surface of the sand grains is directly coated with the hardening agent. will have

特開2017-100162号JP 2017-100162 特開2017-100163号JP 2017-100163 特開2018-140422号JP 2018-140422 特許第6027263号Patent No. 6027263 特許第6289648号Patent No. 6289648 特許第5119276号Patent No. 5119276 特許第5249447号Patent No. 5249447 特開2003-311370号Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-311370 特許第5916789号Patent No. 5916789 特許第5537067号Patent No. 5537067 特開2020-104125号JP 2020-104125

「鋳鉄工場への人工砂導入のための指針と事例」(社)日本鋳造協会(2012年)"Guidelines and Cases for Introduction of Artificial Sand to Cast Iron Factories" Japan Foundry Association (2012)

従って、本発明の主な目的は、高い鋳型強度を実現できるとともに、鋳型に高い寸法精度を与えることもできる積層造形用鋳物砂を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is a primary object of the present invention to provide a molding sand for additive manufacturing, which can achieve high mold strength and can provide molds with high dimensional accuracy.

本発明者は、従来技術の問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、特定の構成及び物性を兼ね備えた粒子(粒子群)が上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies in view of the problems of the prior art, the inventors of the present invention have found that particles (particle groups) having specific configurations and physical properties can achieve the above objects, and have completed the present invention. .

すなわち、本発明は、下記の積層造形用材料及びその製造方法に係る。
1. 鋳物砂を含む層を形成する工程及び前記層の所定領域にバインダーを添加することにより当該領域を固化させる工程を順に繰り返す工程を含む積層造形法によって鋳型を製造する方法に用いられる鋳物砂であって、
(1)前記鋳物砂を構成する砂粒表面に、フラン樹脂前駆体及び酸成分を含むフラン樹脂有機層が形成されており、
(2)前記フラン樹脂有機層が、メタノールに対する溶解度(25℃)が32%以上である、
ことを特徴とする積層造形用鋳物砂。
2. 積層造形用鋳物砂に含まれるイグロスが1.0質量%以下である、前記項1記載の積層造形用鋳物砂。
3. 積層造形用鋳物砂10g/水50gの分散液における分散媒のpHが4以下である、前記項1又は2に記載の積層造形用鋳物砂
4. 積層造形用鋳物砂の安息角が、温度25℃及び湿度40%の条件下で42°以下である、前記項1~3のいずれかに記載の積層造形用鋳物砂。
5. 積層造形用鋳物砂を製造する方法であって、
a)出発材料となる砂と、フラン樹脂前駆体及び溶媒を含む組成物とを100℃以下で混合することにより第1混合物を得る工程、
b)前記第1混合物と、酸成分含有組成物とを100℃以下で混合することにより第2混合物を得る工程及び
c)前記第2混合物を120℃以下で乾燥することにより乾燥砂状の鋳物砂を得る工程
を含むことを特徴する鋳物砂の製造方法。
6. 砂100質量部に対して水0.01~3質量部を添加する工程をさらに含む、前記項5に記載の製造方法。
7. 前記乾燥を50~80℃で60~600秒間実施する、前記項5又は6に記載の製造方法。
8. 前記乾燥を第2混合物の水分量が300~1200質量ppmとなるまで実施する、前記項5又は6に記載の製造方法。
9. 前記項1~4のいずれかに記載の積層造形用鋳物砂とバインダーとを含む3次元積層造形用キット。
10. 水分量が300~1200質量ppmである、前記項1~3のいずれかに記載の積層造形用鋳物砂。
11. フラン樹脂前駆体が、フルフリルアルコールとフラン樹脂プレポリマーを含む、前記項1~3のいずれかに記載の積層造形用鋳物砂。
12. 酸成分が、エチルベンゼンスルホン酸及びクメンスルホン酸の少なくとも1種と、キシレンスルホン酸とを含む、前記項1~3のいずれかに記載の積層造形用鋳物砂。
13. 積層造形時において使用されるバインダーとしてフルフリルアルコールとフラン樹脂プレポリマーを含むバインダーとの組み合わせで用いられる、前記項1~3のいずれかに記載の積層造形用鋳物砂。
14. 酸成分含有組成物が、エチルベンゼンスルホン酸及びクメンスルホン酸の少なくとも1種を50~60質量%含み、キシレンスルホン酸を40~50質量%含む、前記項5又は6に記載の製造方法。
15. 溶媒が水を含む、前記項5又は6に記載の製造方法。
16. 水分量が300~1200質量ppmである第2混合物を温度15~25℃でかつ湿度45%以下に管理する工程をさらに含む、前記項5又は6に記載の製造方法。
17. バインダーが、フルフリルアルコールとフラン樹脂プレポリマーを含む、前記項9に記載の3次元積層造形用キット。
That is, the present invention relates to the following laminate manufacturing material and its manufacturing method.
1. A foundry sand for use in a method for manufacturing a mold by an additive manufacturing method, which comprises the steps of forming a layer containing the foundry sand and adding a binder to a predetermined region of the layer to solidify the region. hand,
(1) A furan resin organic layer containing a furan resin precursor and an acid component is formed on the surface of the sand grains constituting the foundry sand,
(2) the furan resin organic layer has a solubility in methanol (25° C.) of 32% or more;
A casting sand for additive manufacturing characterized by:
2. 3. The casting sand for additive manufacturing according to item 1, wherein the igross contained in the casting sand for additive manufacturing is 1.0% by mass or less.
3. 3. The casting sand for additive manufacturing according to item 1 or 2, wherein the pH of the dispersion medium in the dispersion of 10 g of the casting sand for additive manufacturing/50 g of water is 4 or less; 4. The casting sand for additive manufacturing according to any one of items 1 to 3, wherein the casting sand for additive manufacturing has an angle of repose of 42° or less under conditions of a temperature of 25°C and a humidity of 40%.
5. A method for producing foundry sand for additive manufacturing, comprising:
a) mixing starting material sand with a composition comprising a furan resin precursor and a solvent at 100° C. or less to obtain a first mixture;
b) mixing said first mixture with an acid component-containing composition at 100°C or less to obtain a second mixture; and c) drying said second mixture at 120°C or less to form a dry sand casting. A method for producing foundry sand, comprising the step of obtaining sand.
6. 6. The manufacturing method according to item 5, further comprising a step of adding 0.01 to 3 parts by mass of water to 100 parts by mass of sand.
7. 7. The production method according to item 5 or 6, wherein the drying is performed at 50 to 80° C. for 60 to 600 seconds.
8. 7. The production method according to item 5 or 6, wherein the drying is performed until the water content of the second mixture reaches 300 to 1200 ppm by mass.
9. A three-dimensional additive manufacturing kit containing the additive manufacturing foundry sand according to any one of the above items 1 to 4 and a binder.
10. 4. The foundry sand for additive manufacturing according to any one of items 1 to 3, which has a water content of 300 to 1200 ppm by mass.
11. 4. The foundry sand for additive manufacturing according to any one of items 1 to 3, wherein the furan resin precursor contains furfuryl alcohol and a furan resin prepolymer.
12. 4. The foundry sand for additive manufacturing according to any one of items 1 to 3, wherein the acid component contains at least one of ethylbenzenesulfonic acid and cumenesulfonic acid, and xylenesulfonic acid.
13. 4. The foundry sand for additive manufacturing according to any one of items 1 to 3, which is used in combination with a binder containing furfuryl alcohol and a furan resin prepolymer as a binder for additive manufacturing.
14. 7. The production method according to item 5 or 6, wherein the acid component-containing composition contains 50 to 60% by mass of at least one of ethylbenzenesulfonic acid and cumenesulfonic acid, and 40 to 50% by mass of xylenesulfonic acid.
15. 7. The production method according to item 5 or 6, wherein the solvent contains water.
16. 7. The production method according to item 5 or 6, further comprising a step of controlling the second mixture having a water content of 300 to 1200 ppm by mass at a temperature of 15 to 25° C. and a humidity of 45% or less.
17. 10. The three-dimensional additive manufacturing kit according to Item 9, wherein the binder contains furfuryl alcohol and a furan resin prepolymer.

本発明によれば、高い鋳型強度を実現できるとともに、鋳型に高い寸法精度を与えることもできる鋳物砂を提供することができる。すなわち、本発明は、高い強度と高い寸法精度とを有する鋳型を提供できる鋳物砂を提供することができる。これにより、特に3次元積層造形用鋳物砂として、本発明の鋳物砂を好適に用いることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is possible to provide a foundry sand capable of achieving high mold strength and providing molds with high dimensional accuracy. That is, the present invention can provide foundry sand that can provide a mold having high strength and high dimensional accuracy. As a result, the foundry sand of the present invention can be suitably used as a foundry sand for three-dimensional additive manufacturing.

特に、本発明の鋳物砂は、フラン樹脂有機層におけるメタノールに対する溶解度が32%以上という特定の範囲に制御されている。すなわち、フラン樹脂有機層は、いわば半硬化状態になっているため、本発明の鋳物砂にバインダーを散布することにより、全体にわたってムラなく硬化させることができる結果、高い強度と高い寸法精度とを兼ね備えた鋳型(成形体)を製造することができる。特に、強度においては、その強度発現の速さから、鋳型作製後の数分程度(例えば30分後)でも十分に高い強度を得ることができ、なおかつ、硬化速度が速い場合に起こり得る反応水の取り込みによる問題も回避できる結果、高い寸法精度も実現することができる。このように、本発明の鋳物砂を用いて積層造形法により鋳型を製造する場合でも、その鋳型(成形体)に高い強度と高い寸法精度とをともに付与することができる。 In particular, the foundry sand of the present invention has a solubility in methanol in the furan resin organic layer controlled to a specific range of 32% or more. That is, since the furan resin organic layer is in a so-called semi-cured state, by spraying the binder onto the foundry sand of the present invention, it can be uniformly cured over the entire surface, resulting in high strength and high dimensional accuracy. It is possible to manufacture a mold (molded body) that has both. In particular, in terms of strength, due to the speed of strength development, sufficiently high strength can be obtained even in about a few minutes (e.g., 30 minutes) after the mold is made. As a result of being able to avoid problems due to incorporation of , high dimensional accuracy can also be achieved. Thus, even when a casting mold is produced by the additive manufacturing method using the foundry sand of the present invention, both high strength and high dimensional accuracy can be imparted to the casting mold (molding).

しかも、本発明の鋳物砂は見かけ上、乾態状であるため、砂の突き固め作業を行うことができない積層法(積層造形法)にあっても鋳物砂の充填不足を招くおそれがなく、鋳型の高強度化が可能となる。 In addition, since the foundry sand of the present invention is apparently in a dry state, there is no risk of inadequate filling of the foundry sand even in the lamination method (laminate manufacturing method) in which sand compaction cannot be performed. It is possible to increase the strength of the mold.

このような特徴をもつ本発明の鋳物砂及びそれとバインダーとの組合せからなるキットは、積層造形法により砂型を製造するために好適に用いることができる。そして、このようにして得られた砂型(鋳型)は、従来の3D鋳型では対応困難である溶融温度の高い鉄系材料の鋳造にも使用でき、例えば鋳鉄のディーゼルエンジン等の製造(鋳造)に幅広く用いることができる。 A kit comprising the foundry sand of the present invention having such characteristics and a combination thereof with a binder can be suitably used for producing a sand mold by the additive manufacturing method. The sand mold (mold) obtained in this way can also be used for casting ferrous materials with high melting temperatures, which is difficult with conventional 3D molds. Can be used widely.

なお、本発明の鋳物砂は、積層造形法に好適となるように開発したものであるが、いわゆる自硬性用鋳型材料に転用させることも可能であり、特に、人工砂とフラン樹脂との組合せでベーニング欠陥等の鋳造欠陥対策として活用することもできる。 The foundry sand of the present invention was developed so as to be suitable for the additive manufacturing method, but it can also be diverted to a so-called self-hardening mold material, in particular, a combination of artificial sand and furan resin. It can also be used as a countermeasure against casting defects such as veining defects.

また、本発明の製造方法によれば、本発明の鋳物砂をより確実に効率的に製造することができる。本発明者の研究によれば、高い鋳型強度と高い寸法精度とを両立するには、フラン樹脂有機層の溶解度の制御と反応水の生成量の制御が必要との知見を得ている。特に、フラン樹脂有機層の溶解度を制御する手段として、フラン樹脂有機層中の水分量をコントロールすることが重要である。さらに、硬化剤をフラン樹脂有機層中に分散させる方法も工夫することにより、より望ましい効果を得ることができる。これらを本発明の製造方法に導入することで、比較的少ない硬化剤と樹脂量で安定した鋳型強度の実現に加え、寸法安定性をも同時に実現できる鋳物砂をより確実に提供することが可能となる。 Further, according to the production method of the present invention, the foundry sand of the present invention can be produced more reliably and efficiently. According to research conducted by the present inventor, it has been found that it is necessary to control the solubility of the furan resin organic layer and the amount of reaction water produced in order to achieve both high mold strength and high dimensional accuracy. In particular, as a means of controlling the solubility of the furan-resin organic layer, it is important to control the water content in the furan-resin organic layer. Furthermore, by devising a method for dispersing the curing agent in the furan resin organic layer, a more desirable effect can be obtained. By introducing these into the production method of the present invention, it is possible to more reliably provide foundry sand that achieves stable mold strength and dimensional stability at the same time with a relatively small amount of curing agent and resin. becomes.

1.積層造形用鋳物砂
本発明の積層造形用鋳物砂(本発明材料)は、鋳物砂を含む層を形成する工程及び前記層の所定領域にバインダーを添加することにより当該領域を固化させる工程を順に繰り返す工程を含む積層造形法によって鋳型を製造する方法に用いられる鋳物砂であって、
(1)前記鋳物砂を構成する砂粒表面に、フラン樹脂前駆体及び酸成分を含むフラン樹脂有機層が形成されており、
(2)前記フラン樹脂有機層が、メタノールに対する溶解度(25℃)が32%以上である、
ことを特徴とする。
1. Foundry sand for additive manufacturing The foundry sand for additive manufacturing of the present invention (the material of the present invention) is prepared by sequentially performing a step of forming a layer containing the foundry sand and a step of adding a binder to a predetermined region of the layer to solidify the region. A foundry sand for use in a method of manufacturing a mold by an additive manufacturing method comprising repeating steps,
(1) A furan resin organic layer containing a furan resin precursor and an acid component is formed on the surface of the sand grains constituting the foundry sand,
(2) the furan resin organic layer has a solubility in methanol (25° C.) of 32% or more;
It is characterized by

(A)本発明材料を構成する物質
砂粒
本発明の鋳物砂を構成する粒子のコアとして砂粒(すなわち、フラン樹脂有機層が被覆される前の砂粒)を用いる。砂粒の集合体である砂としては、天然砂又は人工砂のいずれも使用することができる。天然砂としては、例えば珪砂、ジルコン砂、クロマイト、オリビン等が挙げられる。人工砂としては、ムライト、スピネル、アルミナ等が挙げられる。
(A) Substances Constituting the Material of the Present Invention Sand grains Sand grains (that is, sand grains before being coated with the furan resin organic layer) are used as the cores of the particles constituting the foundry sand of the present invention. Either natural sand or artificial sand can be used as sand that is an aggregate of sand grains. Examples of natural sand include silica sand, zircon sand, chromite, and olivine. Artificial sand includes mullite, spinel, alumina and the like.

また、本発明では、新砂又は再生砂のいずれでも良く、また新砂と再生砂との混合砂であっても良い。本発明では、イグロスをより低く抑えられるという観点から新砂の人工砂が好ましく、その中でも焼結法で作製される人工砂がより好ましい。例えば、前記セラビーズを使用する場合は、微粉量が少ない骨砂を選択する方がフラン樹脂量を少なくできる点でより好ましい(例えば、製品名「セラビーズX」伊藤忠セラテック製)。一般的に、人工砂においてフラン樹脂の再生は難しい(イグロスが大きくなる)ことが知られている。本発明の砂粒に再生人工砂を選択する場合には、本発明材料において低イグロス(1.0質量%以下、特に0.8質量%以下)、低pH(4以下)を実現させるために、例えば新砂を混ぜる等の処置をとることが望ましい。 In the present invention, either new sand or reclaimed sand may be used, or mixed sand of new sand and reclaimed sand may be used. In the present invention, new artificial sand is preferable from the viewpoint that igross can be suppressed to a lower level, and among these, artificial sand produced by a sintering method is more preferable. For example, when the CERABEADS are used, it is more preferable to select bone sand with a smaller amount of fine powder because the amount of furan resin can be reduced (for example, product name "CERABEADS X" manufactured by Itochu Ceratech). Generally, it is known that regeneration of furan resin in artificial sand is difficult (igroth becomes larger). When selecting recycled artificial sand for the sand grains of the present invention, in order to achieve low igross (1.0% by mass or less, particularly 0.8% by mass or less) and low pH (4 or less) in the material of the present invention, For example, it is desirable to take measures such as mixing new sand.

なお、非特許文献1のような再生砂の砂粒表面上に残存するフラン樹脂膜は完全に硬化しているため、バインダーには溶けない。従って、そのようなフラン樹脂膜中にある硬化剤は、積層造形時に機能しない(高強度の鋳型は製造できない)。もっとも、表面状態が砂粒ごとに異なる再生人工砂を混合して用いることは、硬化剤の均質分散化、フラン樹脂有機層の溶解度調整を狙う本発明の性質上難しく、品質の安定性の観点から本質的には再生人工砂の使用は本発明にはあまり適さない。 Note that the furan resin film remaining on the surface of the sand grains of the reclaimed sand described in Non-Patent Document 1 is completely hardened and therefore does not dissolve in the binder. Therefore, the curing agent present in such furan resin films does not work during additive manufacturing (high strength molds cannot be produced). However, it is difficult to mix and use recycled artificial sand with different surface conditions for each grain of sand because of the nature of the present invention, which aims to homogenously disperse the curing agent and adjust the solubility of the furan resin organic layer. In principle, the use of recycled artificial sand is less suitable for the present invention.

一方で、再生珪砂の場合は、再生処理時の機械的研磨等で破砕されやすく、砂粒形状が鋳物砂用に良化すること、及び焙焼・研磨等の再生処理でイグロス分を十分に低くできることから、フラン樹脂有機層との濡れ性改善が見込める点で使用可能な場合もある。ただし、再生珪砂がもつイグロスも完全硬化であるためにバインダーには溶けない。従って、再生珪砂を使用する場合は、あくまで骨材である砂粒として使用することが好ましい。 On the other hand, in the case of reclaimed silica sand, it is easily crushed by mechanical grinding, etc. during reclaiming treatment, and the sand grain shape must be improved for casting sand, and the igross content must be sufficiently reduced by reclaiming treatment such as roasting and polishing. Therefore, it can be used in some cases because improvement in wettability with the furan resin organic layer can be expected. However, since the igross contained in the reclaimed silica sand is completely hardened, it does not dissolve in the binder. Therefore, when using reclaimed silica sand, it is preferable to use it as sand grains that are aggregates.

また、砂粒の粒度は、特に限定されないが、一般的には粒度指数でAFS35~120が好ましく、特にAFS60~115がより好ましい。粒度は、必要に応じて、公知の分級方法により適宜調節することが可能である。 The grain size of the sand grains is not particularly limited, but generally the grain size index is preferably AFS 35 to 120, and more preferably AFS 60 to 115. The particle size can be appropriately adjusted by a known classification method, if necessary.

フラン樹脂有機層
フラン樹脂有機層は、砂粒表面を被覆する皮膜(樹脂膜)であり、好ましくは砂粒全体を被覆している。
Furan Resin Organic Layer The furan resin organic layer is a film (resin film) that coats the surface of the sand grain, preferably covering the entire sand grain.

フラン樹脂有機層は、特にa)フラン樹脂前駆体及びb)酸成分を含む。本発明材料において、フラン樹脂有機層は、積層される前の段階においては鋳物砂を構成する砂粒どうしの結合には直接寄与しないものである。このため、本発明材料は、外観性状としては乾粉であり、サラサラとした粉体としての流動性を有する。 The furan-resin organic layer comprises, inter alia, a) a furan-resin precursor and b) an acid component. In the material of the present invention, the furan resin organic layer does not directly contribute to the bonding of the sand grains forming the foundry sand before being laminated. Therefore, the material of the present invention has a dry powder appearance, and has fluidity as a smooth powder.

(a)フラン樹脂前駆体
フラン樹脂前駆体としては、縮合重合等によりフラン樹脂を形成し得るものであれば限定されず、例えばフルフリルアルコール、フラン樹脂プレポリマー等が挙げられる。特に、反応熱の抑制及び樹脂の低粘度化という理由から、フルフリルアルコールとフラン樹脂プレポリマーとを併用することが望ましい。
(a) Furan Resin Precursor The furan resin precursor is not limited as long as it can form a furan resin by condensation polymerization or the like, and examples thereof include furfuryl alcohol and furan resin prepolymers. In particular, it is desirable to use furfuryl alcohol and a furan resin prepolymer together for the reasons of suppression of heat of reaction and reduction of viscosity of the resin.

フラン樹脂プレポリマーとしては、例えばフルフリルアルコール単独の重合体、フルフリルアルコールとアルデヒド化合物との共重合体、フルフリルアルコールと尿素とアルデヒド化合物との共重合体(尿素変性フラン樹脂プレポリマー)、フルフリルアルコールとフルフラールとの共重合体等が挙げられる。これらは、単独使用又は2種以上で併用することができる。 The furan resin prepolymer includes, for example, a polymer of furfuryl alcohol homopolymer, a copolymer of furfuryl alcohol and an aldehyde compound, a copolymer of furfuryl alcohol, urea and an aldehyde compound (urea-modified furan resin prepolymer), Examples include copolymers of furfuryl alcohol and furfural. These can be used singly or in combination of two or more.

本発明では、高強度化し易いという理由から、特にフルフリルアルコールと尿素とアルデヒド化合物との共重合体(尿素変性フラン樹脂プレポリマー)が好ましい。前記のアルデヒド化合物としては、例えばホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、グリオキザール、フルフラール等が挙げられる。本発明では、特にホルムアルデヒドが好ましい。 In the present invention, a copolymer of furfuryl alcohol, urea and an aldehyde compound (urea-modified furan resin prepolymer) is particularly preferred because it facilitates high strength. Examples of the aldehyde compounds include formaldehyde, acetaldehyde, glyoxal, and furfural. In the present invention, formaldehyde is particularly preferred.

フラン樹脂前駆体としてフルフリルアルコール及びフラン樹脂プレポリマーを併用する場合、両者の合計100質量部として、フルフリルアルコールの含有量は、粘性の観点から35~60質量部の範囲内とすることが望ましい。 When furfuryl alcohol and furan resin prepolymer are used together as furan resin precursors, the total content of furfuryl alcohol is 100 parts by mass, and the content of furfuryl alcohol is in the range of 35 to 60 parts by mass from the viewpoint of viscosity. desirable.

また、フラン樹脂前駆体の含有量は、砂粒100質量部に対して通常は0.05~0.7質量部とし、特に0.1~0.5質量部とすることが好ましく、さらに0.1~0.4質量部とすることがより好ましく、またさらに0.1~0.35質量部とすることがより好ましく、その中でも0.1~0.3質量部とすることが最も好ましい。このような範囲内に設定することによって、得られる鋳型の強度と寸法精度とをより確実に高めることができる。 Further, the content of the furan resin precursor is usually 0.05 to 0.7 parts by mass, preferably 0.1 to 0.5 parts by mass, more preferably 0.1 to 0.5 parts by mass per 100 parts by mass of sand grains. It is more preferably 1 to 0.4 parts by mass, more preferably 0.1 to 0.35 parts by mass, and most preferably 0.1 to 0.3 parts by mass. By setting the thickness within such a range, the strength and dimensional accuracy of the resulting mold can be more reliably increased.

フラン樹脂有機層中に占めるフラン樹脂前駆体の含有割合(固形分)は、上記に示した含有量となるように配合される限りは、特に限定されないが、通常は20~90質量%程度の範囲内とすれば良い。従って、例えば30~60質量%と設定することもできる。 The content ratio (solid content) of the furan resin precursor in the furan resin organic layer is not particularly limited as long as it is blended so as to achieve the content shown above, but it is usually about 20 to 90% by mass. It should be within the range. Therefore, it can be set to 30 to 60% by mass, for example.

(b)酸成分
酸成分は、主として、積層する工程において使用されるバインダーの硬化のための酸触媒(硬化剤)として機能するものである。これらの酸成分を用いることによって、より高い強度を発揮できる鋳型を提供することができる。なお、以下においては、酸成分を「硬化剤」ということもある。
(b) Acid component The acid component mainly functions as an acid catalyst (curing agent) for curing the binder used in the lamination process. By using these acid components, it is possible to provide a mold capable of exhibiting higher strength. In addition, below, an acid component may be called a "curing agent."

酸成分としては、特に限定されず、公知又は市販の鋳物砂で酸触媒として配合されている成分も用いることができる。特に、本発明では、pKa(25℃)が5以下の酸成分を好適に用いることができる。より具体的には、脂肪族スルホン酸(例えばメタンスルホン酸、エタンスルホン酸等)、芳香族スルホン酸(例えばエチルベンゼンスルホン酸、クメンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、キシレンスルホン酸等)、無機酸(例えば硫酸、リン酸、塩酸等)、カルボン酸(例えばマレイン酸、シュウ酸等)等の少なくとも1種が例示される。 The acid component is not particularly limited, and components that are blended as acid catalysts in known or commercially available foundry sand can also be used. In particular, in the present invention, an acid component with a pKa (25° C.) of 5 or less can be preferably used. More specifically, aliphatic sulfonic acids (eg, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, etc.), aromatic sulfonic acids (eg, ethylbenzenesulfonic acid, cumenesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, xylenesulfonic acid, etc.) , inorganic acids (eg, sulfuric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, etc.), carboxylic acids (eg, maleic acid, oxalic acid, etc.), and the like.

本発明では、芳香族スルホン酸が好ましく、特に炭素数1(C1)以上のアルキル基を有する芳香族スルホン酸がより好ましい。この中でも、本発明材料の保管条件を緩和できる等の観点から、エチルベンゼンスルホン酸及びクメンスルホン酸の少なくとも1種を用いることが好ましい。すなわち、酸成分は、エチルベンゼンスルホン酸及びクメンスルホン酸の少なくとも1種を含むことが好ましい。この場合、全酸成分中においてエチルベンゼンスルホン酸及びクメンスルホン酸の少なくとも1種が占める割合は、通常は45質量%以上とし、特に55質量%以上とすることが望ましい。上記割合の上限値は、限定的ではなく、例えば100質量%とすることもできる。 In the present invention, an aromatic sulfonic acid is preferred, and an aromatic sulfonic acid having an alkyl group with 1 (C1) or more carbon atoms is particularly preferred. Among these, it is preferable to use at least one of ethylbenzenesulfonic acid and cumenesulfonic acid from the viewpoint of easing the storage conditions of the material of the present invention. That is, the acid component preferably contains at least one of ethylbenzenesulfonic acid and cumenesulfonic acid. In this case, the ratio of at least one of ethylbenzenesulfonic acid and cumenesulfonic acid to the total acid components is usually 45% by mass or more, preferably 55% by mass or more. The upper limit of the above ratio is not limited, and can be, for example, 100% by mass.

また、エチルベンゼンスルホン酸及びクメンスルホン酸を用いる場合でも、その他の酸成分も併用することができる。その他の酸成分としては、本発明では、特にキシレンスルホン酸が望ましい。キシレンスルホン酸としては、オルトキシレンスルホン酸、メタキシレンスルホン酸、パラキシレンスルホン酸等が挙げられる。これらキシレンスルホン酸は、単独使用又は2種以上で併用することができる。これらキシレンスルホン酸は、全酸成分中に50質量部以下程度(例えば10~50質量部)であることが望ましい。 Moreover, even when ethylbenzenesulfonic acid and cumenesulfonic acid are used, other acid components can be used in combination. As other acid components, xylenesulfonic acid is particularly desirable in the present invention. Examples of xylenesulfonic acid include ortho-xylenesulfonic acid, meta-xylenesulfonic acid, and para-xylenesulfonic acid. These xylenesulfonic acids can be used alone or in combination of two or more. These xylenesulfonic acids are desirably about 50 parts by mass or less (for example, 10 to 50 parts by mass) in the total acid component.

本発明材料中における酸成分の含有量は、例えば用いる酸成分の種類等に応じて適宜設定できるが、通常は砂粒100質量部に対して0.05~0.5質量部とし、特に0.1~0.4質量部とすることが好ましく、さらに0.1~0.35質量部とすることがより好ましく、その中でも0.15~0.3質量部とすることが最も好ましい。上記範囲内に設定することによって、より高い鋳型強度が得られるとともに、鋳型使用時に生じ得るガス欠陥のほか、鋳造製品の金属組織に及ぼす悪影響等を効果的に抑制ないしは防止することができる。 The content of the acid component in the material of the present invention can be appropriately set according to the type of the acid component used, etc., but it is usually 0.05 to 0.5 parts by mass, particularly 0.05 to 0.5 parts by mass per 100 parts by mass of sand grains. It is preferably from 1 to 0.4 parts by mass, more preferably from 0.1 to 0.35 parts by mass, and most preferably from 0.15 to 0.3 parts by mass. By setting it within the above range, higher mold strength can be obtained, and gas defects that can occur when using the mold, as well as adverse effects on the metal structure of the cast product, can be effectively suppressed or prevented.

フラン樹脂有機層中に占める酸成分の含有割合(固形分)は、上記に示した含有量となるように配合される限りは、特に限定されないが、通常は10~80質量%程度の範囲内とすれば良い。従って、例えば30~60質量%と設定することもできる。 The content ratio (solid content) of the acid component in the furan resin organic layer is not particularly limited as long as it is blended so as to achieve the content shown above, but it is usually in the range of about 10 to 80% by mass. and should be. Therefore, it can be set to 30 to 60% by mass, for example.

(c)その他の成分
フラン樹脂有機層中においては、本発明の効果を妨げない範囲内において、他の成分が含まれていても良い。例えば、溶媒、架橋剤、硬化促進剤、フィラー、マイグレーション抑制剤、強度向上剤等の1種又は2種以上を適宜含有させることができる。
(c) Other Components Other components may be contained in the furan resin organic layer within a range that does not impair the effects of the present invention. For example, one or more of a solvent, a cross-linking agent, a curing accelerator, a filler, a migration inhibitor, a strength improver, and the like can be appropriately contained.

硬化促進剤としては、公知の積層造形法で使用されている硬化促進剤と同様のものを使用できる。例えば、レゾルシン、ビスフェノールA、ビスヒドロキシメチルフラン等が挙げられる。フラン樹脂有機層中の硬化促進剤の含有割合は、限定的ではないが、通常は1~30質量部程度の範囲内で適宜設定することができる。 As the curing accelerator, the same curing accelerator as used in the known laminate manufacturing method can be used. Examples include resorcin, bisphenol A, bishydroxymethylfuran and the like. Although the content of the curing accelerator in the furan resin organic layer is not limited, it can usually be appropriately set within the range of about 1 to 30 parts by mass.

溶媒としては、例えば水、アセトン、酢酸エチル、アルコール等が挙げられる。本発明では、沸点が比較的高く、フラン樹脂有機層の溶解度を制御しやすいという観点から溶媒として水を含むことが好ましい。溶媒の含有割合は、砂100質量部に対して、通常は0~1質量部程度の範囲内とすれば良い。従って、溶媒を含まない組成であっても良い。水等の溶媒を含む場合、より具体的には、本発明材料中の含有量が300~1200質量ppm(好ましくは300~900質量ppm)となるように設定することが望ましい。従って、例えば350~800質量ppmあるいは550~800質量ppmと設定することもできる。 Examples of solvents include water, acetone, ethyl acetate, alcohol and the like. In the present invention, the solvent preferably contains water from the viewpoint that the boiling point is relatively high and the solubility of the furan resin organic layer can be easily controlled. The content ratio of the solvent may normally be in the range of about 0 to 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of sand. Therefore, the composition may contain no solvent. When a solvent such as water is included, more specifically, it is desirable to set the content in the material of the present invention to 300 to 1200 mass ppm (preferably 300 to 900 mass ppm). Therefore, for example, it can be set to 350 to 800 mass ppm or 550 to 800 mass ppm.

架橋剤としては、シランカップリング剤を好適に用いることができる。これは公知又は市販のものを使用することができる。架橋剤の含有割合は、砂粒100質量部に対して、例えば0.001~0.1質量部とすることができ、特に0.001~0.05質量部とすることが好ましい。従って、例えば0.002~0.02質量部と設定することもできる。本発明では、フラン樹脂と反応することができ、シラン由来の沈殿物が生成しにくいことから、アミノプロピルメチルジメトキシシランが好適である。架橋剤が少なすぎる場合は、フラン樹脂有機層と砂粒の結合力を落とし、鋳型強度が低下するおそれがある。また、架橋剤が多すぎる場合は、塗布用バインダーとフラン樹脂有機層の密着性を阻害し、鋳型強度を低下させることがある。 A silane coupling agent can be preferably used as the cross-linking agent. A known or commercially available one can be used for this. The content of the cross-linking agent can be, for example, 0.001 to 0.1 parts by mass, preferably 0.001 to 0.05 parts by mass, per 100 parts by mass of sand grains. Therefore, it can be set to 0.002 to 0.02 parts by mass, for example. In the present invention, aminopropylmethyldimethoxysilane is preferred because it can react with furan resin and is less likely to form silane-derived precipitates. If the amount of the cross-linking agent is too small, the bonding strength between the furan resin organic layer and the sand grains may be reduced, and the strength of the mold may be lowered. On the other hand, if the amount of the cross-linking agent is too large, the adhesiveness between the coating binder and the furan resin organic layer may be hindered, and the strength of the mold may be lowered.

また、任意成分として、フィラーを配合することもできる。これにより、より高い鋳型強度を得ることができる。本発明の効果を妨げない限り、有機系フィラー又は無機系フィラーのいずれであっても良い。また、フィラーの形状も特に限定されず、例えば球状、繊維状、鱗片状等のいずれの形態であっても良い。繊維状フィラーは短繊維又は長繊維のいずれでも良い。従って、例えば繊維径が1000nm以下でアスペクト比10~5000程度のナノファイバーも用いることができる。ナノファイバーとしては、例えばカーボンファイバー、シリカファイバー、セルロース等の食物繊維(多糖類)、パルプ、ガラス繊維等の公知又は市販のものを使用することができる。特に、本発明では、鋳型の設計自由度を高めることができる理由からセルロースナノファイバー(CNF)が好ましい。前記フィラーの添加量としては、特に限定されないが、通常は砂100質量部に対して1×10-4~1質量部とすることが好ましく、特に1×10-3~0.1質量部とすることがより好ましい。 A filler can also be added as an optional component. Thereby, higher mold strength can be obtained. Either an organic filler or an inorganic filler may be used as long as the effects of the present invention are not hindered. Also, the shape of the filler is not particularly limited, and may be spherical, fibrous, scaly, or the like. The fibrous filler may be short fibers or long fibers. Therefore, for example, nanofibers having a fiber diameter of 1000 nm or less and an aspect ratio of about 10 to 5000 can be used. As nanofibers, known or commercially available ones such as carbon fibers, silica fibers, dietary fibers (polysaccharides) such as cellulose, pulp, and glass fibers can be used. In particular, in the present invention, cellulose nanofibers (CNF) are preferred because they can increase the degree of freedom in template design. The amount of the filler to be added is not particularly limited, but it is usually preferably 1×10 −4 to 1 part by mass, particularly 1×10 −3 to 0.1 part by mass, based on 100 parts by mass of sand. is more preferable.

その他の任意成分として、後記に示すマイグレーション現象を抑制するためのマイグレーション抑制剤がある。マイグレーション抑制剤の使用により、より高い強度の鋳型を得ることができる。マイグレーション抑制剤としては、上記反応水を保持できるものであれば限定されないが、例えば吸水性(吸湿性)を示す物質(粉末)を用いることができる。特に、融点又は耐熱温度が130℃以上(好ましくは150℃以上)の粉末状物質を用いることができる。より具体的には、例えばセルロースナノファイバー等のセルロース類、シュウ酸等のジカルボン酸類等を挙げることができる。これらは、1種又は2種以上で用いることができる。従って、例えばセルロースナノフィバー、シュウ酸等の有機粉末の少なくとも1種を好適に用いることもできる。これらを硬化剤と併用することで鋳型の設計自由度をさらに高めることできる。 Another optional component is a migration inhibitor for suppressing the migration phenomenon described later. The use of migration inhibitors makes it possible to obtain higher strength molds. The migration inhibitor is not limited as long as it can hold the reaction water, and for example, a substance (powder) exhibiting water absorption (hygroscopicity) can be used. In particular, a powdery substance having a melting point or heat resistance temperature of 130° C. or higher (preferably 150° C. or higher) can be used. More specific examples include celluloses such as cellulose nanofibers, dicarboxylic acids such as oxalic acid, and the like. These can be used singly or in combination of two or more. Therefore, at least one of organic powders such as cellulose nanofibers and oxalic acid can be preferably used. By using these together with a curing agent, the degree of freedom in mold design can be further increased.

前記マイグレーション抑制剤の添加量としては、特に限定されないが、通常は砂粒100質量部に対して0.001~0.1質量部程度とすれば良く、特に0.005~0.05質量部とすることが好ましい。従って、例えば0.01~0.03質量部と設定することもできる。なお、例えばセルロースナノファイバーのように、前記フィラー及び前記マイグレーション抑制剤の両方の機能を兼ね備えている場合は、マイグレーション抑制剤の含有量に含めるものとする。また例えば、シュウ酸のように、前記酸成分及び前記マイグレーション抑制剤の両方の機能を兼ね備えている場合は、マイグレーション抑制剤の含有量に含めるものとする。 The amount of the migration inhibitor to be added is not particularly limited, but it is usually about 0.001 to 0.1 parts by mass, particularly 0.005 to 0.05 parts by mass, per 100 parts by mass of sand grains. preferably. Therefore, it can be set to 0.01 to 0.03 parts by mass, for example. In addition, for example, like a cellulose nanofiber, when it has both the function of the said filler and said migration inhibitor, it shall be included in content of a migration inhibitor. Further, for example, when oxalic acid has both functions of the acid component and the migration inhibitor, it is included in the content of the migration inhibitor.

特に、マイグレーション抑制剤を含有せさることにより、マイグレーション現象の担い手(媒体)となる水を減らすことができるため、マイグレーション現象を効果的に制御することができる。その結果、例えば反応水の生成量が多くなる条件下にあっても、マイグレーション現象により表層に集まりやすいフラン樹脂の移動を効果的に制限できる。あるいは、急激な脱水・蒸発により硬化反応が進みやすい条件下であっても、フラン樹脂の硬化反応を遅延させることができる。さらには、塗布されたバインダーとの接触後に不足する水の水源となってバインダー溶解の補助を行うことができるため、鋳型の設計に応じた塗布量の調整が可能となり、鋳型の設計自由度の向上を図ることもできる。 In particular, the inclusion of a migration inhibitor can reduce water, which is a carrier (medium) of the migration phenomenon, so that the migration phenomenon can be effectively controlled. As a result, for example, even under conditions where the amount of reaction water produced is large, it is possible to effectively limit the movement of the furan resin, which tends to collect on the surface layer due to the migration phenomenon. Alternatively, the curing reaction of the furan resin can be delayed even under conditions in which the curing reaction tends to proceed due to rapid dehydration and evaporation. Furthermore, since it can serve as a source of water that is lacking after contact with the applied binder and assist in dissolving the binder, it is possible to adjust the amount of application according to the design of the mold, increasing the degree of freedom in designing the mold. Improvements can also be made.

また、その他の任意成分として、鋳型の強度向上に寄与できる強度向上剤が挙げられる。強度向上剤としては、フルフリルアルコール(あるいはバインダー)に分散させることが可能な樹脂であることに加え、硬化剤である酸成分により高分子化が劇的に進まない樹脂であれば良く、さらには鋳造時の爆熱に対する耐熱性を有するものが好ましい。このような機能を有する物質としては、フェノール系化合物の少なくとも1種を挙げることができる。より具体的には、ノボラック、レゾール、フェノールウレタン樹脂等の少なくとも1種が好ましい。前記フェノール系化合物の添加量としては、特に限定されないが、通常は砂粒100質量部に対して0.001~0.1質量部とすることが好ましく、特に0.005~0.1質量部とすることがより好ましい。 Further, other optional components include a strength improver that can contribute to improving the strength of the mold. As the strength improver, in addition to being a resin that can be dispersed in furfuryl alcohol (or a binder), any resin that does not dramatically progress in polymerization due to the acid component that is the curing agent may be used. preferably has heat resistance against the explosion heat during casting. At least one phenolic compound can be used as a substance having such a function. More specifically, at least one of novolak, resol, phenol urethane resin and the like is preferred. The amount of the phenolic compound to be added is not particularly limited, but it is usually preferably 0.001 to 0.1 parts by mass, particularly 0.005 to 0.1 parts by mass, based on 100 parts by mass of sand grains. is more preferable.

特に、本発明では、強度向上剤をフラン樹脂有機層中に含有させることにより、反応水の生成量を急激に増やすことなく、鋳型の強度をより高めることができる。この理由は定かではないが、主として、フラン樹脂有機層のメタノールに対して所定の溶解性を維持できる機能によると考えられる。すなわち、これらのフェノール系化合物は、加熱作用で鋳型強度の向上に寄与(高分子化)するというよりも、むしろフラン樹脂有機層の溶解度調整により、鋳型の高強度化を実現させていると推察される。おそらくフラン樹脂有機層の溶解度の減少速度が遅延することでフラン樹脂有機層の硬化過程に時間的猶予が生まれ、結果的にフラン樹脂有機層の内部硬化不良が改善されるものと推測される。その結果、さらなる鋳型の高強度化が実現できるため、塗布バインダーの低減、あるいは皮膜用樹脂全体の配合量を減らす調整も可能となる。これにより、例えば、鋳鉄の鋳造時のドロス欠陥が抑制できたり、あるいはアルミニウム合金鋳造時のガス欠陥が抑制できる等の副次的効果も期待できる。 In particular, in the present invention, the strength of the mold can be further increased by including the strength improving agent in the furan resin organic layer, without abruptly increasing the amount of reaction water produced. Although the reason for this is not clear, it is thought to be mainly due to the ability of the furan resin organic layer to maintain a predetermined solubility in methanol. In other words, rather than contributing to the improvement of mold strength by heating (polymerization), it is speculated that these phenolic compounds increase the strength of the mold by adjusting the solubility of the furan resin organic layer. be done. It is presumed that the retardation of the rate of decrease in the solubility of the furan-resin organic layer would allow time for the curing process of the furan-resin organic layer, and as a result, the poor internal curing of the furan-resin organic layer would be improved. As a result, it is possible to further increase the strength of the mold, so that it is possible to reduce the coating binder or reduce the amount of the coating resin as a whole. As a result, secondary effects such as suppression of dross defects during casting of cast iron and suppression of gas defects during casting of aluminum alloys can be expected.

(B)本発明材料の物性
本発明材料では、フラン樹脂有機層におけるメタノールに対する溶解度(25℃)が32%以上であり、好ましくは35%以上であり、より好ましくは45%以上であり、その中でも50%以上が最も好ましい。前記溶解度が32%を下回る場合、バインダーとの相溶性が低下するために低添加量のバインダーで高強度の鋳型が作製できなくなる。なお、溶解度の上限は、特に限定されないが、通常は99%程度とすることができる。
(B) Physical properties of the material of the present invention In the material of the present invention, the solubility in methanol (25° C.) in the furan resin organic layer is 32% or more, preferably 35% or more, more preferably 45% or more, and Above all, 50% or more is most preferable. If the solubility is less than 32%, the compatibility with the binder is lowered, so that a high-strength mold cannot be produced with a low amount of binder. Although the upper limit of the solubility is not particularly limited, it can usually be about 99%.

本発明において、上記の溶解度は、フラン樹脂有機層における硬化の度合いを示す指標となるものであり、その数値が高いほど硬化の度合いが低く、半硬化状態となっていることを示す。換言すれば、上記の溶解度が0に近いほど完全硬化に近いことを意味する。 In the present invention, the above solubility is an index indicating the degree of curing in the furan resin organic layer, and the higher the value, the lower the degree of curing and the semi-cured state. In other words, the closer the solubility is to 0, the closer to complete curing.

本発明材料においては、フラン樹脂有機層は完全硬化に至っておらず、酸成分もフラン樹脂有機層中に均質に存在していることから、比較的少ない量の酸成分でもバインダーとの接触確率が高まり、バインダーの硬化ムラを防止できる結果、迅速な強度発現が得られると考えられる。特に、マイグレーション現象を上手く制御できた場合には、フラン樹脂有機層表層の酸成分が樹脂量に対して少なくなるため、酸による潮解性のリスクを軽減でき、鋳物砂自体は乾態として安定であり、積層性も安定する。その結果、得られる鋳造物の精度又は設計に対する鋳型再現性を高めることが可能になると考えられる。 In the material of the present invention, the furan-resin organic layer is not completely cured, and the acid component is homogeneously present in the furan-resin organic layer. It is considered that the strength can be rapidly developed as a result of the fact that the hardening unevenness of the binder can be prevented. In particular, if the migration phenomenon can be well controlled, the acid component on the surface of the furan resin organic layer will be less than the amount of resin, so the risk of deliquescence due to acid can be reduced, and the foundry sand itself is stable in its dry state. Yes, and the lamination property is stable. As a result, it is considered possible to improve the accuracy of the resulting casting or the reproducibility of the mold for the design.

本発明材料の外観性状は、通常は乾燥砂状であり、サラサラとした状態になっている。すなわち、外観上は乾粉状態の鋳物砂であるため、粒状体と同様の流動性を有している。流動性を有する粉体としての指標としては、安息角が温度25℃及び湿度40%の条件下で42°以下であることが好ましい。ちなみに、人工砂の場合で安息角35°以下であり、珪砂の場合で安息角42°以下である。すなわち、公知又は市販の3次元積層鋳型機を利用できる流動性を有しているので、従来の鋳物砂と同様、これらの各種の装置に適用することができる。なお、安息角の下限値は、例えば24°程度とすることができるが、これに限定されない。 The external appearance of the material of the present invention is usually dry sandy and smooth. That is, since it is foundry sand in a dry powder state, it has fluidity similar to that of granular material. As an indicator of a fluid powder, it is preferable that the angle of repose is 42° or less under conditions of a temperature of 25° C. and a humidity of 40%. Incidentally, in the case of artificial sand, the angle of repose is 35° or less, and in the case of silica sand, the angle of repose is 42° or less. That is, since it has fluidity that allows use of a known or commercially available three-dimensional layered molding machine, it can be applied to these various devices in the same manner as conventional foundry sand. The lower limit of the angle of repose can be, for example, about 24°, but is not limited to this.

本発明材料のイグロス(Ig loss)は、限定的ではないが、通常1.0質量%以下とし、好ましくは0.8質量%以下であり、さらに好ましくは0.75質量%以下であり、より好ましくは0.7質量%以下であり、その中でも0.59質量%以下とすることが最も好ましい。1.0質量%を超えると、アルミニウム合金の鋳造時に手直し不能なガス欠陥が鋳物に発生するおそれがある。また、イグロスは少ないほど鋳造物側に発生するガス欠陥が抑えられる点では良いが、全くなくなっても焼き付き欠陥と呼ばれる不良が鋳造物に発生し易くなる。かかる見地より、イグロスの下限値は0.1質量%であることが好ましい。 Although the Ig loss of the material of the present invention is not limited, it is usually 1.0% by mass or less, preferably 0.8% by mass or less, more preferably 0.75% by mass or less, and more preferably 0.75% by mass or less. The content is preferably 0.7% by mass or less, and most preferably 0.59% by mass or less. If it exceeds 1.0% by mass, there is a risk that unrepairable gas defects may occur in castings during casting of aluminum alloys. Also, the less igross is, the better in terms of suppressing the occurrence of gas defects on the casting side. From this point of view, the lower limit of igross is preferably 0.1% by mass.

また、少々のガス欠陥は、鋳造方案、鋳造物側の設計(例えば後加工用に肉厚を厚くする等)で対応可能である。また、フラン樹脂有機層の樹脂量を増やしてイグロスを高くすると、積層造形法では硬化反応に時間を要したり、反応水が多量になる等の理由により硬化速度の低下、寸法安定性の低下等を招きやすい。特に、湿度45%を超えるような環境、あるいは梅雨時期等の高湿度環境下にあってはその傾向が特に顕著になる。 Also, a slight gas defect can be dealt with by the casting method or the design of the casting (for example, by increasing the wall thickness for post-processing, etc.). In addition, if the amount of resin in the furan resin organic layer is increased to increase the igross, it takes time for the curing reaction in the additive manufacturing method, and the amount of reaction water increases. etc. In particular, this tendency is particularly noticeable in an environment with a humidity exceeding 45% or in a high-humidity environment such as the rainy season.

本発明材料のpH(25℃)は、特に制限されないが、通常は4以下であることが望ましく、特に3.5以下であることがより望ましい。従って、例えばpH1.5~4とすることもできる。本発明におけるpHは、鋳物砂10gを水50gに分散させた際の分散液における分散媒(水)のpHをいう。鋳物砂を水に浸漬したときのpHが4を超えるということは、鋳物砂のフラン樹脂有機層の硬化反応が進み過ぎていることを意味し、バインダー等に対する溶解度が不十分であり、砂型の強度が経時的に伸びないことを示している。なお、特許文献11の表1には積層法で使用した後の焼結性人工砂(再生砂)のpHが記載されているが、再生砂に残っている硬化剤の影響によりpH4.3~9.5まで変化する事例が記載されている。しかし、前記の通り、再生砂のフラン樹脂組成物は不活性化しており、鋳型(砂型)の強度向上には寄与しない。これらの事象から、鋳物砂のpHは、あくまで本発明材料の性能を評価する1つの指標であるといえる。 Although the pH (25° C.) of the material of the present invention is not particularly limited, it is usually desirably 4 or less, and more desirably 3.5 or less. Therefore, for example, the pH can be 1.5-4. The pH in the present invention refers to the pH of the dispersion medium (water) in the dispersion when 10 g of foundry sand is dispersed in 50 g of water. If the pH of the foundry sand exceeds 4 when the foundry sand is immersed in water, it means that the hardening reaction of the furan resin organic layer of the foundry sand has proceeded too much, and the solubility in the binder and the like is insufficient. It shows that the strength does not increase with time. Table 1 of Patent Document 11 describes the pH of the sinterable artificial sand (reclaimed sand) after use in the lamination method, but due to the influence of the hardening agent remaining in the reclaimed sand, the pH ranges from 4.3 to 4.3. Cases varying up to 9.5 are described. However, as described above, the furan resin composition of the recycled sand is inactivated and does not contribute to the strength improvement of the mold (sand mold). From these events, it can be said that the pH of the foundry sand is just one index for evaluating the performance of the material of the present invention.

本発明の鋳物砂を水中に分散させると、(フラン樹脂有機層表層にある)半硬化状態のフラン樹脂が水を吸って膨潤する。その結果、フラン樹脂有機層中にある硬化剤と水が接触できるようになるため、分散媒である水のpHは硬化剤がもつ強酸を示すと考えられる。一方、フラン樹脂有機層の3次元硬化反応が進みすぎると、フラン樹脂有機層が膨潤できなくなるため、層中の硬化剤との接触が阻まれる結果、pHがアルカリ側に変化する。本発明者の研究によれば、pHが4を超えると、フラン樹脂有機層の溶解度が32%未満程度に小さくなったことも確認されている。 When the foundry sand of the present invention is dispersed in water, the semi-cured furan resin (on the surface of the furan resin organic layer) absorbs water and swells. As a result, the hardening agent in the furan resin organic layer can come into contact with water, so the pH of the water, which is the dispersion medium, is thought to indicate the strong acidity of the hardening agent. On the other hand, if the three-dimensional curing reaction of the furan-resin organic layer proceeds too much, the furan-resin organic layer will not be able to swell. According to research by the present inventors, it has also been confirmed that when the pH exceeds 4, the solubility of the furan resin organic layer decreases to less than 32%.

2.積層造形用鋳物砂の製造方法
本発明材料の製造方法は、限定的ではないが、例えばa)出発材料となる砂粒と、フラン樹脂前駆体及び溶媒を含む組成物とを100℃以下で混合することにより第1混合物を得る工程(第1工程)、b)前記第1混合物と、酸成分含有組成物とを100℃以下で混合することにより第2混合物を得る工程(第2工程)及びc)前記第2混合物を120℃以下で乾燥することにより乾燥砂状の鋳物砂を得る工程(第3工程)を含む製造方法によって好適に実施することができる。
2. Method for producing foundry sand for additive manufacturing The method for producing the material of the present invention is not limited, but for example, a) mix sand grains as a starting material with a composition containing a furan resin precursor and a solvent at 100°C or less. b) obtaining a second mixture by mixing the first mixture with an acid component-containing composition at 100° C. or lower (second step); and c) ) It can be suitably carried out by a manufacturing method including a step (third step) of obtaining dry sand-like foundry sand by drying the second mixture at 120° C. or less.

第1工程
第1工程では、出発材料となる砂粒と、フラン樹脂前駆体及び溶媒を含む組成物(原料組成物)とを100℃以下で混合することにより第1混合物を得る。なお、ここでいう温度は、砂温をいう(以下、第2工程、第3工程も同様である。)。すなわち、雰囲気温度ではなく、材料自体の温度をいう。
First Step In the first step, a sand grain as a starting material and a composition (raw material composition) containing a furan resin precursor and a solvent are mixed at 100° C. or lower to obtain a first mixture. The temperature here refers to the sand temperature (hereinafter, the same applies to the second step and the third step). That is, it refers to the temperature of the material itself, not the ambient temperature.

砂粒は、前記「1.積層造形用鋳物砂」で説明したものと同様のものを使用すれば良い。また、原料組成物は、前記のフラン樹脂前駆体及び溶媒のほか、必要に応じて前記「1.積層造形用鋳物砂」で説明した各種の成分を配合したものを好適に用いることができる。溶媒としても、前記で示したものを使用でき、特に水を含むことが望ましい。 As the sand grains, the same sand as described in the above "1. Casting sand for additive manufacturing" may be used. Moreover, as the raw material composition, in addition to the above-mentioned furan resin precursor and solvent, if necessary, a composition in which various components described in the above “1. As the solvent, those mentioned above can be used, and it is particularly desirable to include water.

フラン樹脂前駆体は、特に限定されないが、半硬化状態のフラン樹脂有機層をより確実に形成できるという点において、例えば実施例に示すようにフルフリルアルコールとフラン樹脂プレポリマー(特に尿素変性フラン樹脂プレポリマー)との組み合わせを採用することが好ましい。この場合の両者の比率は、前記で説明した比率とすれば良い。原料組成物中における比率としては、例えばフルフリルアルコールは35~85質量%程度とし、フラン樹脂プレポリマーは15~65質量%程度とすることができるが、これに限定されない。原料組成物中におけるフラン樹脂前駆体の含有量は、通常は85~100質量%程度とし、特に90~98質量%と設定できるが、これに限定されない。 The furan resin precursor is not particularly limited, but furfuryl alcohol and a furan resin prepolymer (particularly urea-modified furan resin It is preferable to employ a combination with a prepolymer). In this case, the ratio between the two may be the ratio described above. The ratio in the raw material composition is, for example, about 35 to 85% by mass of furfuryl alcohol and about 15 to 65% by mass of furan resin prepolymer, but is not limited thereto. The content of the furan resin precursor in the raw material composition is usually about 85 to 100% by mass, and can be particularly set to 90 to 98% by mass, but is not limited to this.

また、原料組成物は、溶媒(好ましくは水)を含むことが好ましい。これによって、よりいっそう確実にフラン樹脂有機層を半硬化状態とすることができる。溶媒の含有量は、用いるフラン樹脂前駆体又は溶媒の種類等に応じて適宜設定できるが、通常は原料組成物中1~10質量%程度とし、特に3~7質量%とすることが好ましい。 In addition, the raw material composition preferably contains a solvent (preferably water). As a result, the furan resin organic layer can be brought into a semi-cured state more reliably. The content of the solvent can be appropriately set depending on the type of furan resin precursor or solvent used, and is usually about 1 to 10% by mass, preferably 3 to 7% by mass, in the raw material composition.

混合条件は、砂粒表面が原料組成物で被覆できる限りは限定されないが、温度は100℃以下とするが、特に70℃以下とすることが好ましく、その中でも35~45℃とすることがより好ましい。 The mixing conditions are not limited as long as the surface of the sand grains can be coated with the raw material composition, but the temperature should be 100°C or less, preferably 70°C or less, and more preferably 35 to 45°C. .

また、砂粒と原料組成物との配合割合は、前記「1.積層造形用鋳物砂」で説明した割合を採用すれば良い。混合方法は、限定的でなく、例えば公知又は市販の混合機、ニーダー等を使用して実施することができる。 Moreover, the mixing ratio of the sand grains and the raw material composition may be the ratio explained in the above "1. Casting sand for additive manufacturing". The mixing method is not limited, and can be carried out using, for example, a known or commercially available mixer, kneader, or the like.

第2工程
第2工程では、第1混合物と、酸成分含有組成物とを100℃以下で混合することにより第2混合物を得る。
Second Step In the second step, the second mixture is obtained by mixing the first mixture and the acid component-containing composition at 100° C. or lower.

酸成分含有組成物としては、酸成分組成物中における酸成分含有量が100質量%であっても良いが、必要に応じて前記「1.積層造形用鋳物砂」で説明した溶媒のほか、その他の成分を配合したものも好適に用いることができる。 As for the acid component-containing composition, the acid component content in the acid component composition may be 100% by mass. A mixture containing other components can also be suitably used.

従って、本発明では、酸成分含有組成物として、芳香族スルホン酸を含むことが好ましく、特にエチルベンゼンスルホン酸及びクメンスルホン酸の少なくとも1種を用いることが好ましい。その他の芳香族スルホン酸を用いる場合は、エチルベンゼンスルホン酸及びクメンスルホン酸の少なくとも1種と、キシレンスルホン酸とを含む酸成分組成物を好適に採用することができる。例えば、後記の実施例のように、エチルベンゼンスルホン酸及びクメンスルホン酸の少なくとも1種:50~60質量%及びキシレンスルホン酸:40~50質量%を含む酸成分含有組成物を好適に用いることができる。 Therefore, in the present invention, the acid component-containing composition preferably contains an aromatic sulfonic acid, and particularly preferably at least one of ethylbenzenesulfonic acid and cumenesulfonic acid. When other aromatic sulfonic acids are used, an acid component composition containing at least one of ethylbenzenesulfonic acid and cumenesulfonic acid and xylenesulfonic acid can be suitably employed. For example, as in Examples below, an acid component-containing composition containing at least one of ethylbenzenesulfonic acid and cumenesulfonic acid: 50 to 60% by mass and xylenesulfonic acid: 40 to 50% by mass can be preferably used. can.

なお、酸成分含有組成物においては、溶媒を含んでいても良いが、水分の含有量の制御等の見地より、溶媒は実質的に含まれないことが好ましい。 The acid-component-containing composition may contain a solvent, but it is preferable that the composition does not substantially contain a solvent from the viewpoint of controlling the water content.

混合条件は、砂粒表面上のフラン樹脂前駆体含有組成物に酸成分を付与できる限りは制限されないが、温度は100℃以下、より好ましくは70℃以下(特に20℃~45℃)となるように制御することが好ましい。これによって、混練時の温度を100℃以下、好ましくは70℃以下にすることで、砂粒全体を原料組成物でより確実に被覆することが可能となる。ひいては、フラン樹脂前駆体の硬化反応をよりいっそう確実に制御することができる。また、両者の配合割合も、前記「1.積層造形用鋳物砂」で説明した割合となるようにすれば良い。混合方法としては、例えば公知又は市販の混合機、ニーダー等を実施することができる。 The mixing conditions are not limited as long as the acid component can be imparted to the furan resin precursor-containing composition on the surface of the sand grains, but the temperature should be 100° C. or less, more preferably 70° C. or less (especially 20° C. to 45° C.). is preferably controlled to Accordingly, by setting the kneading temperature to 100° C. or lower, preferably 70° C. or lower, it becomes possible to more reliably coat the entire sand grains with the raw material composition. As a result, the curing reaction of the furan resin precursor can be controlled more reliably. Also, the mixing ratio of the two may be adjusted to the ratio described in the above "1. Foundry sand for additive manufacturing". As a mixing method, for example, a known or commercially available mixer, kneader, or the like can be used.

第3工程
第3工程では、第2混合物を120℃以下で乾燥することにより乾燥砂状の鋳物砂を得る。これにより、第2混合物の乾燥とともに、フラン樹脂前駆体の反応により発生する熱を効果的に取り除くことができる。第3工程の実施により、マイグレーション現象を制御できる結果、高い鋳物強度(特に速い強度発現)と高い寸法精度とを確実に達成することができる。すなわち、反応水の強制的な除去とともに、鋳物砂表面の硬化剤が不足する状態を作りだし、その表面においてフラン樹脂前駆体が硬化されにくくなる結果、フラン有機層表層の半硬化状態を作り出すことができると考えられる。
Third Step In the third step, the second mixture is dried at 120° C. or lower to obtain dry sand-like foundry sand. As a result, the heat generated by the reaction of the furan resin precursor can be effectively removed along with the drying of the second mixture. By performing the third step, the migration phenomenon can be controlled, and as a result, high casting strength (particularly rapid strength development) and high dimensional accuracy can be reliably achieved. That is, along with the forced removal of reaction water, a state is created in which the curing agent on the surface of the foundry sand is insufficient, and as a result, the furan resin precursor is less likely to be cured on the surface, and as a result, the surface layer of the furan organic layer is in a semi-cured state. It is possible.

乾燥方法としては、水分量を制御できれば特に限定されず、例えば冷風又は温風を吹き付ける方法を採用することができるが、通常は120℃以下(好ましくは40~80℃、より好ましくは45~70℃、最も好ましくは50~60℃)の範囲内に砂温が上がるまで攪拌を継続させることが好ましい。また、乾燥時間も、乾燥温度等によって異なり、通常は60~600秒程度とすれば良いが、これに限定されない。乾燥は、公知又は市販の混合機、ニーダー等を使用することができる。 The drying method is not particularly limited as long as the moisture content can be controlled. C., most preferably 50-60.degree. Also, the drying time varies depending on the drying temperature and the like, and is usually about 60 to 600 seconds, but is not limited to this. For drying, a known or commercially available mixer, kneader, or the like can be used.

乾燥は、第2混合物の水分量が300~1200質量ppm(好ましくは300~900質量ppm)となるように実施することが望ましい。従って、例えば350~800質量ppmあるいは550~800質量ppmと設定することもできる。このような水分量に設定することで、フラン樹脂有機層を確実に半硬化状態に維持でき、かつ、見かけ上乾燥粉末状態も維持することができる。すなわち、本発明の鋳物砂は、水分量が300~1200質量ppm(好ましくは300~900質量ppm)に維持されていることが望ましい。このような水分量を維持することによって、鋳物砂のフラン樹脂有機層の半硬化状態がより確実に保持される。 Drying is desirably performed so that the water content of the second mixture is 300 to 1200 mass ppm (preferably 300 to 900 mass ppm). Therefore, for example, it can be set to 350 to 800 mass ppm or 550 to 800 mass ppm. By setting the moisture content in such a manner, the furan resin organic layer can be reliably maintained in a semi-cured state, and an apparently dry powder state can be maintained. That is, the foundry sand of the present invention preferably has a water content of 300 to 1200 mass ppm (preferably 300 to 900 mass ppm). By maintaining such a water content, the semi-cured state of the furan resin organic layer of the foundry sand is more reliably maintained.

かかる見地より、乾燥が終わった鋳物砂は、直ちに積層造形工程に供しない場合は、通常は温度15~25℃でかつ湿度45%以下に管理された環境下、特に温度20~25℃でかつ湿度40%以下に管理された環境下で保管することが望ましい。屋外で保管する場合は、ドラム缶等の密閉容器中において密閉状態で保管することが好ましい。このようにして、フラン樹脂有機層に水受容性を保持させることができる。排出直前の砂温、混練時間、第1工程及び第2工程で選択した材質、添加量等のバランスによって、フラン樹脂有機層中の反応水の受容量を調整することができる。 From this point of view, if the molding sand after drying is not immediately subjected to the additive manufacturing process, it is usually stored in an environment controlled at a temperature of 15 to 25 ° C. and a humidity of 45% or less, especially at a temperature of 20 to 25 ° C. and It is desirable to store in an environment controlled at a humidity of 40% or less. When stored outdoors, it is preferable to store in a sealed container such as a drum can. In this manner, the furan resin organic layer can retain water receptivity. The amount of reaction water received in the furan resin organic layer can be adjusted by adjusting the balance of the sand temperature immediately before discharge, the kneading time, the materials selected in the first and second steps, the addition amount, and the like.

このようにして、砂粒表面上に半硬化させたフラン樹脂有機層を生成させることができる。ここで、フラン樹脂又はフルフリルアルコールの反応過程の色を観察すると、無色~赤色透明~黄色透明~緑色透明~茶色透明~茶褐色の順に変色する。この場合、メタノールに対する溶解度と樹脂膜であるフラン樹脂有機層の色に相関性があるため、樹脂膜の色によって溶解度を概ね予測することができる。すなわち、生成したフラン樹脂有機層が反射物体色測定により、a*値が-10以上1以下、b*値が1以上20以下になるように反応時間、温度及び各材料の添加量を調整することができる。反射物体色測定は積分球を利用したカラー診断システムを使用することが望ましい。この色差範囲にあると、フラン樹脂有機層は、メタノールに対して32%以上の溶解度を有していることの目安とすることができる。 In this way, a semi-cured furan resin organic layer can be produced on the sand grain surface. Observing the color of the reaction process of the furan resin or furfuryl alcohol, the color changes in the order of colorless to red transparent to yellow transparent to green transparent to brown transparent to dark brown. In this case, since there is a correlation between the solubility in methanol and the color of the furan resin organic layer, which is the resin film, the solubility can be roughly predicted from the color of the resin film. That is, the reaction time, temperature, and amount of each material added are adjusted so that the generated furan resin organic layer has an a* value of −10 or more and 1 or less and a b* value of 1 or more and 20 or less by reflection object color measurement. be able to. It is desirable to use a color diagnosis system using an integrating sphere for the color measurement of reflected objects. Within this range of color difference, the furan resin organic layer can be regarded as having a solubility of 32% or more in methanol.

なお、本発明の鋳物砂中の硬化剤の均一な分散状態も、砂の色で評価することも可能である。硬化剤が均一に分散していれば緑色に変色する。他方、硬化剤が偏析していた場合、偏析部分を中心に褐色となる。本発明の鋳物砂では全体が滑らかな緑色をしていて、褐色部分が見られないことから、フラン樹脂有機層内に硬化剤が均一に分散していると考えられる。また、色以外にも積層造形の寸法安定性、鋳型強度の高さからも同様に確認できる。 The state of uniform dispersion of the curing agent in the foundry sand of the present invention can also be evaluated by the color of the sand. If the curing agent is evenly distributed, the color changes to green. On the other hand, when the curing agent is segregated, the segregated portion becomes brown. Since the foundry sand of the present invention has a smooth green color as a whole and no brown portion is observed, it is considered that the curing agent is uniformly dispersed in the furan resin organic layer. In addition to the color, it can also be confirmed from the dimensional stability of layered manufacturing and the high strength of the mold.

<製造方法についての実施の形態>
本発明の製造方法の一例について、その考えられる作用機序を示しながら説明する。本発明の鋳物砂のフラン樹脂有機層を半硬化状態に制御できる具体的な作用機序は定かではないが、本発明の製造方法との関係においては、以下のような作用に基づくものと推察される。
<Embodiment of manufacturing method>
An example of the production method of the present invention will be described while showing its possible mechanism of action. Although the specific action mechanism by which the furan resin organic layer of the foundry sand of the present invention can be controlled to a semi-cured state is not clear, it is speculated that it is based on the following actions in relation to the production method of the present invention. be done.

まず、フラン樹脂前駆体を砂粒に加えて混合物を調製する。次いで、上記混合物に硬化剤と必要に応じて溶媒(主として水)を添加し、初期鋳物砂を得る。このとき、砂粒を被覆する皮膜中の水分量が多くなると、フラン樹脂前駆体は硬化剤と接触していても硬化反応が極端に遅くなる。この状態は、フラン樹脂前駆体が硬化反応の途中で停まっている状態(半硬化状態)と等しく、この段階でも前記皮膜はメタノールに対して一定の溶解度を示す。 First, a mixture is prepared by adding a furan resin precursor to sand grains. Next, a hardening agent and, if necessary, a solvent (mainly water) are added to the above mixture to obtain initial foundry sand. At this time, when the water content in the film covering the sand grains increases, the curing reaction of the furan resin precursor becomes extremely slow even if it is in contact with the curing agent. This state is equivalent to a state (semi-cured state) in which the furan resin precursor stops in the middle of the curing reaction, and the film exhibits a certain degree of solubility in methanol even at this stage.

次いで、初期鋳物砂を攪拌しながら加熱する。この際、加熱温度、砂温、混練時間等を調整すると、加温によりフラン樹脂前駆体及び硬化剤で砂粒表面を均一に濡らすことができると考えられる。特に、初期鋳物砂を得る段階で、溶媒に水等を使用していると、砂温が急激に上がらず、フラン樹脂前駆体及び硬化剤の濡れ拡がる時間的余裕をより確実に確保できる。従って、例えば砂温を監視しながらフラン樹脂前駆体との混練時間を調整すれば、フラン樹脂前駆体の硬化反応も制御できる。これは、反応水の発生量を調整することにつながる。このため、水等の溶媒を別に加えなくとも反応水の発生量を調整することによっても硬化反応速度の調整が可能である。 The initial foundry sand is then heated while being stirred. At this time, it is considered that the surface of the sand grains can be uniformly wetted with the furan resin precursor and the curing agent by heating by adjusting the heating temperature, the sand temperature, the kneading time, and the like. In particular, if water or the like is used as a solvent at the stage of obtaining the initial molding sand, the sand temperature will not rise sharply, and a time margin for wetting and spreading of the furan resin precursor and the curing agent can be ensured more reliably. Therefore, for example, by adjusting the kneading time with the furan resin precursor while monitoring the sand temperature, the curing reaction of the furan resin precursor can be controlled. This leads to adjustment of the amount of reaction water generated. Therefore, the curing reaction rate can be adjusted by adjusting the amount of reaction water generated without adding a solvent such as water.

最後に、混練砂を乾燥する。この工程において、マイグレーション現象を制御することができる。本発明において、マイグレーション現象とは、反応水が膜中から離脱する時に、主としてフラン樹脂前駆体、例えば未反応のフルフリルアルコール、酸成分等の一部がフラン樹脂有機層中を反応水と一緒に移動する現象をいう。マイグレーション現象により、形成されるフラン樹脂有機層中の水分又はフラン樹脂前駆体濃度の濃淡が膜厚方向に発生すると考えられる。 Finally, the kneaded sand is dried. In this step, the migration phenomenon can be controlled. In the present invention, the migration phenomenon refers to the fact that when the reaction water is removed from the film, mainly the furan resin precursor, such as unreacted furfuryl alcohol, a part of the acid component, etc., moves through the furan resin organic layer together with the reaction water. It refers to the phenomenon of moving to It is believed that the migration phenomenon causes variations in the concentration of moisture or furan resin precursor in the formed furan resin organic layer in the film thickness direction.

この時、乾燥条件を調節することで、主として反応水とフラン樹脂前駆体だけが皮膜表層部に移動する傾向とになるため、皮膜中の水分は、乾燥工程において皮膜表層部からの蒸発現象に伴い、粒側(皮膜深層部)は水分リッチ部となり、表層側は水分プアー部となり、水分濃度傾斜が形成される。その過程で、フラン樹脂前駆体は、上記のとおり、皮膜表層部は酸成分に対してフラン樹脂前駆体量が多くなり、相対的に酸成分が不足状態となり、3次元的な硬化反応が進まない状態を維持できると考えられる。それと同時に、皮膜表層部にフラン樹脂前駆体が多くあるため、バインダーとの相溶性向上、硬化ムラ改善等にも寄与することができると考えられる。 At this time, by adjusting the drying conditions, only the reaction water and the furan resin precursor tend to move to the surface layer of the film. Along with this, the grain side (deep layer portion of the film) becomes a water-rich portion, and the surface layer side becomes a water-poor portion, forming a water concentration gradient. In the process, as described above, the amount of furan resin precursor in the surface layer of the film is greater than that of the acid component, and the acid component is relatively insufficient, and the three-dimensional curing reaction proceeds. It is considered possible to maintain a state of non-existence. At the same time, since there is a large amount of furan resin precursor in the surface layer of the film, it is thought that it can contribute to improvement of compatibility with the binder, improvement of hardening unevenness, and the like.

硬化剤として、主にエチルベンゼンスルホン酸又はクメンスルホン酸を使用した場合は、使用環境条件を緩和できる鋳物砂を実現できるが、3次元積層鋳型機の設置環境が、例えば低湿度環境下(好ましくは温度20~25℃、湿度RH40%以下であること)で厳格に管理されているならば、より確実に硬化剤としてパラトルエンスルホン酸、キシレンスルホン酸等を用いることもできる。この場合、マイグレーション抑制剤として既述のシュウ酸、セルロースナノファイバー等の少なくとも1種を併用することによって、より優れた性能の本発明材料を提供することができる。本発明では、フラン樹脂からの反応水の生成量とフラン樹脂の硬化速度とのバランス調整が管理指標となることから酸成分の種類は問わない。シュウ酸等のように自身に水分をため込むことができるものがあれば、高い溶解度をもったフラン樹脂有機層をより確実に形成することが可能となる。マイグレーション現象を効果的に活用することによって、本発明の鋳物砂中に含まれる水分は、鋳物砂調製直後で1200質量ppm以下に抑えることができる。 When ethylbenzenesulfonic acid or cumenesulfonic acid is mainly used as a curing agent, it is possible to realize molding sand that can relax the environmental conditions for use. p-toluenesulfonic acid, xylenesulfonic acid, etc. can be used as a curing agent more reliably if the temperature is 20 to 25° C. and the humidity is 40% or less. In this case, by using at least one of the aforementioned oxalic acid, cellulose nanofibers, etc. as a migration inhibitor, it is possible to provide the material of the present invention with even better performance. In the present invention, the balance adjustment between the amount of reaction water produced from the furan resin and the curing rate of the furan resin is a control index, so the type of acid component is not limited. If there is a material such as oxalic acid that can store moisture in itself, it becomes possible to more reliably form a furan resin organic layer with high solubility. By effectively utilizing the migration phenomenon, the water content in the foundry sand of the present invention can be suppressed to 1200 ppm by mass or less immediately after preparation of the foundry sand.

乾燥が終わった鋳物砂は、低湿度に管理された環境下に混練装置から排出され、保管されることが好ましい。このようにして得られた鋳物砂のフラン樹脂有機層は反応水を取り込んで保持できる性質(以下「水受容性」ともいう。)をもつことになると考えられる。フラン樹脂有機層中のフルフリルアルコールは一部脱水縮合が進んだものであっても反応途中で停まっているため、反応水と可逆反応してフルフリルアルコールに戻ることもできる。酸成分も強酸であれば、自らに水を取り込むことが可能である。つまり、バインダーと鋳物砂のフラン樹脂有機層とが接触した際、反応水が気化して消化しきれなくても、ある程度はフラン樹脂有機層中に取り込むことが可能となる結果、寸法安定性の改善に寄与できる。既述の通り、初期鋳物砂を調製する際の温度等を調整することにより皮膜中に保持できる水分量を調整することができる。 The foundry sand that has been dried is preferably discharged from the kneading apparatus and stored in an environment controlled at low humidity. It is considered that the furan resin organic layer of the foundry sand obtained in this manner has the property of being able to take in and retain reaction water (hereinafter also referred to as "water acceptability"). Furfuryl alcohol in the furan resin organic layer may undergo a reversible reaction with the water of reaction to return to furfuryl alcohol, even if dehydration condensation has progressed, since the reaction stops during the reaction. If the acid component is also a strong acid, it can take in water by itself. That is, when the binder and the furan resin organic layer of the foundry sand come into contact with each other, even if the reaction water is vaporized and cannot be completely digested, it can be incorporated into the furan resin organic layer to some extent, resulting in improved dimensional stability. It can contribute to improvement. As described above, the amount of moisture that can be retained in the film can be adjusted by adjusting the temperature, etc., when preparing the initial molding sand.

本発明の鋳物砂のフラン樹脂有機層は、100℃以下(特に70℃以下)程度に抑制された状態で形成されたものであるから、鎖状にしか高分子化されていないと考えられるため、アルコールに対して高い溶解性を持つものと推察される。鎖状に高分子化されるため、メチロール型水酸基の残存が比較的多くなり、バインダーのフルフリルアルコールにフラン樹脂有機層が溶解後、バインダーと重合できると考えられる。また、一部の膜中の水分はフルフリルアルコールへと逆反応に使用されていることも予想される。鎖状に高分子化していた場合、耐熱性は低くなるが、塗布したフランバインダーと再重合できるため、3次元的なネットワークを構築し、耐熱性が高くなり、鋳鉄、アルミニウム合金等の溶湯に耐えることができるようになるものと考えられる。 Since the furan resin organic layer of the foundry sand of the present invention is formed in a state where the temperature is suppressed to about 100° C. or lower (especially 70° C. or lower), it is considered that it is polymerized only in chain form. , and is presumed to have high solubility in alcohol. Since it is polymerized in a chain form, relatively many methylol-type hydroxyl groups remain, and it is thought that after the furan resin organic layer is dissolved in the binder furfuryl alcohol, it can be polymerized with the binder. It is also expected that part of the moisture in the film is used for the reverse reaction to furfuryl alcohol. If it is polymerized in a chain shape, its heat resistance is low, but since it can be repolymerized with the applied furan binder, it builds a three-dimensional network and has high heat resistance, making it suitable for molten metal such as cast iron and aluminum alloy. It is thought that it will become tolerable.

砂粒表面の皮膜であるフラン樹脂有機層は、バインダーとして使用されるフルフリルアルコール、フラン樹脂プレポリマー等に対して一定の溶解性を有する状態(すなわち、半硬化状態)にある。このため、バインダーと接触した場合、以下のようにフラン樹脂有機層自身がバインダーの粘結強度を補完すると考えられる。まず、マイグレーション現象で水が抜かれた半硬化状態のフラン樹脂は、鋳物砂表面で高濃度化されて集まっており、散布されるバインダーと接触することで膨潤し、ついで溶解する。その溶解状態のときに、鋳物砂の砂粒間にできる樹脂ネック部にフラン樹脂が集まることでネック部を太くするため、鋳型の高強度化が可能となると考えられる。溶解したフラン樹脂有機層は、時差をもって当該フラン樹脂有機層中の酸成分と接触し、最終的な硬化が進む。特に、フラン樹脂有機層がより薄い膜であれば、この時差が有効に働き、皮膜深部まで溶解でき、より確実に界面の脆弱層をなくすことができる。反応水を含んだフラン樹脂有機層は経時的に硬化反応が進み、生成する反応水も気化で消化できる程度で済むために内部硬化不良も起こらず、かつ、砂粒表面と皮膜の界面に形成され得る脆弱層もなくなるため、成形された鋳型は時間の経過とともに強度が高くなる。このようなメカニズムにより、比較的少ない樹脂量で高強度鋳型を提供することが可能となると推察される。 The furan resin organic layer, which is a film on the surface of the sand grains, is in a state (that is, in a semi-cured state) having a certain degree of solubility in furfuryl alcohol, furan resin prepolymer, etc. used as a binder. Therefore, it is considered that the furan resin organic layer itself complements the cohesive strength of the binder when it comes into contact with the binder as follows. First, the semi-cured furan resin, from which water has been removed by the migration phenomenon, gathers at a high concentration on the surface of the foundry sand, and swells and then dissolves when it comes into contact with the dispersed binder. In this molten state, the furan resin gathers in the resin neck portion formed between the sand grains of the molding sand, thereby thickening the neck portion. The dissolved furan-resin organic layer comes into contact with the acid component in the furan-resin organic layer with a time lag, and the final curing progresses. In particular, if the furan resin organic layer is a thinner film, this time difference works effectively, and the film can be dissolved to the deep part, and the fragile layer at the interface can be eliminated more reliably. The furan resin organic layer containing the water of reaction proceeds with the curing reaction over time, and the generated water of reaction can be digested by vaporization. There is also no weakened layer to gain, so the molded mold becomes stronger over time. It is presumed that such a mechanism makes it possible to provide a high-strength mold with a relatively small amount of resin.

ちなみに、レジンコーテッドサンド(以下「RCS」ともいう。)と呼ばれるレゾール樹脂をコーティングした鋳物砂があるが、RCSもアルコール類に対する溶解度があるため、寸法安定性向上に効果があると考えられる。このRCSのアルコール類に対する溶解性は、レゾール樹脂の化学的状態に起因する。すなわち、RCSでは、レゾール樹脂は硬化していない。しかし、レゾール樹脂は酸添加により再硬化が進み、アルコール類に対する溶解性を失ってしまう。酸触媒の添加方法として、溶媒に溶解した酸触媒溶液の後添加方法を利用しても、やはりレゾール樹脂は硬化するため、レゾール樹脂のアルコール類に対する溶解度は失われてしまう。 Incidentally, there is foundry sand coated with a resol resin called resin-coated sand (hereinafter also referred to as "RCS"). Since RCS also has solubility in alcohols, it is considered to be effective in improving dimensional stability. The solubility of this RCS in alcohols is due to the chemical state of the resole resin. That is, in RCS, the resole resin is not cured. However, the resol resin is recured by the addition of acid and loses its solubility in alcohols. Even if a method of post-adding an acid catalyst solution dissolved in a solvent is used as the method of adding the acid catalyst, the resole resin is still cured, so that the solubility of the resole resin in alcohols is lost.

そのほかにもアルコール類に溶解性を示す樹脂はあるが、それらは熱可塑性プラスチックに分類されるため、鋳鉄、アルミニウム合金等の溶湯熱に耐えることはできない。このため、精度の良い鋳物を製造することは困難である。 There are other resins that are soluble in alcohols, but since they are classified as thermoplastics, they cannot withstand the heat of molten metals such as cast iron and aluminum alloys. Therefore, it is difficult to manufacture castings with good accuracy.

以上のように、既述した先行技術である2液接着剤型の造形法、硬化剤を表面に付与された鋳物砂では、寸法安定性と鋳型の高強度化の並立は構造上難しい。すなわち、反応水を吸収する受容量が鋳物砂中に少ないこと、及び鋳型強度を伸ばす樹脂の反応猶予の少ないことが問題となる。 As described above, it is structurally difficult to simultaneously achieve dimensional stability and high mold strength with the two-liquid adhesive molding method and molding sand having a curing agent applied to the surface, which are the prior art. In other words, the problem is that the amount of water that can be absorbed into the molding sand is small, and that the reaction time of the resin that increases the strength of the mold is small.

なお、本発明では、塗布用バインダーの硬化は、主としてフラン樹脂有機層中の酸成分によって生じる。このため、鋳型を製造する際に、鋳物砂とバインダー以外に、水又は溶媒の追加添加、あるいは加熱等の工程を省略することもできる。 In the present invention, the hardening of the coating binder is mainly caused by the acid component in the furan resin organic layer. For this reason, when manufacturing the mold, it is possible to omit the steps of adding water or a solvent, heating, etc., in addition to the foundry sand and the binder.

通常、フラン樹脂をバインダーとして使用する場合、その材料がもつ性質上、完全硬化による強度向上を目指すのが今までの常識とされている。これに対し、本発明では、いわゆる自硬性樹脂を使用する鋳造法の1つである「手籠め」による砂型作製では提供可能な、フラン樹脂と硬化剤の強制的混和による化学反応が、3次元積層造形法という、強制的な混和が行えない特殊な環境下(すなわち、造形に際して樹脂成分と硬化剤との混練工程を伴わない条件下)では、フラン樹脂有機層の完全硬化を必要としない。この点においても、完全硬化状態となる再生砂とは明確に区別できる。 Generally, when furan resin is used as a binder, due to the nature of the material, it has been common sense to aim for strength improvement through complete curing. On the other hand, in the present invention, the chemical reaction due to forced mixing of the furan resin and the curing agent, which can be provided by making a sand mold by "tegome", which is one of the casting methods using so-called self-hardening resin, is three. Under the special environment of dimensional additive manufacturing, where forced mixing cannot be performed (i.e., under conditions where the resin component and curing agent are not kneaded during molding), complete curing of the furan resin organic layer is not required. . In this respect as well, it can be clearly distinguished from reclaimed sand in a completely hardened state.

特に、本発明者は、フラン樹脂は一般的に耐溶剤性の高い樹脂であり、硬化後はアルコールに溶解させて使用することが困難なことに着目し、本発明を完成するに至っている。「フラン樹脂」(昭和35年発行、庄野利之 著)によれば、フルフリルアルコールを単独で縮合させたフラン樹脂を使用すると、完全硬化せず有機溶媒に溶解する固化物が生成しやすいと説明されている。そして、フルフリルアルコール単独の重合させた物を使用すると内部硬化性が少なく、密着性が悪くなると記載されている。一方で、内部硬化性が良いとされるホルムアルデヒドの重縮合物ではフラン樹脂は完全硬化し、アルコール類に溶け易い樹脂膜は生成できない。事実、一般的に市販されているフラン樹脂は、接着性を良くするためにホルムアルデヒド等の重縮合物を使用し、また製造した鋳型にはアルコール性塗型を塗布することがあるため、硬化したフラン樹脂が高い耐溶剤性を持つように材料設計されている。 In particular, the inventor of the present invention has completed the present invention by paying attention to the fact that furan resin is generally a resin having high solvent resistance and that it is difficult to dissolve it in alcohol and use it after curing. According to "Furan resin" (published in 1960, authored by Toshiyuki Shono), it is explained that when furan resin obtained by condensing furfuryl alcohol alone is used, it is easy to form a solidified product that does not completely harden and dissolves in an organic solvent. It is Further, it is described that when a product obtained by polymerizing furfuryl alcohol alone is used, internal curability is low and adhesiveness is poor. On the other hand, the formaldehyde polycondensate, which is said to have good internal curability, completely cures the furan resin and cannot form a resin film that is easily soluble in alcohols. In fact, common commercially available furan resins use polycondensates such as formaldehyde to improve adhesion, and the manufactured molds may be coated with an alcoholic mold, resulting in hardening. The material is designed so that furan resin has high solvent resistance.

このことから、市販されているフラン樹脂、硬化触媒を使用すると耐溶剤性の高い樹脂膜しか生成できず、またフルフリルアルコール単体で硬化させた溶解性の高いフラン樹脂膜を砂上に生成させると、樹脂膜(皮膜)の内部硬化性が悪くなり、樹脂膜に含まれる水分が増加する。また、マイグレーション現象を適切に制御していないため、硬化触媒が表層に集まりやすくなる。そのため、鋳物砂と鋳物砂を繋ぐためのバインダーを塗布した時、バインダーの硬化が進み樹脂膜内部まで硬化させることができず、砂粒(骨砂)と樹脂膜の界面に脆弱層が形成される。この結果、砂粒とフラン樹脂膜の密着性が低くなり、鋳型強度の低い鋳型しかできない。 For this reason, if a commercially available furan resin and a curing catalyst are used, only a highly solvent-resistant resin film can be formed. , the internal curability of the resin film (film) deteriorates, and the water content in the resin film increases. In addition, since the migration phenomenon is not properly controlled, the curing catalyst tends to gather on the surface layer. For this reason, when a binder is applied to connect molding sand to another molding sand, the binder hardens and cannot harden to the inside of the resin film, forming a fragile layer at the interface between the sand grains (bone sand) and the resin film. . As a result, the adhesion between the sand grains and the furan resin film becomes low, and only a mold with low mold strength can be obtained.

これに対し、本発明では、フラン樹脂の硬化反応と、マイグレーション現象を適切に制御することによって、アルコール類に対する溶解性と、水受容性とを併せ持ったフラン樹脂有機層を備えた鋳物砂を提供することができる。これにより、3次元積層造形法という製法下(樹脂成分と硬化剤との混練を行わないという制約下)であっても、本発明材料では高い鋳型強度と高い寸法安定性とをともに得ることができる。 In contrast, the present invention provides a foundry sand having a furan resin organic layer having both solubility in alcohols and water receptivity by appropriately controlling the hardening reaction and migration phenomenon of the furan resin. can do. As a result, even under the manufacturing method of three-dimensional additive manufacturing (under the constraint that the resin component and the curing agent are not kneaded), the material of the present invention can obtain both high mold strength and high dimensional stability. can.

3.3次元積層造形用キット
本発明は、本発明材料とバインダーとを含む3次元積層造形用キットを包含する。すなわち、使用前は本発明材料(鋳物砂)とバインダーとは別々に保管され、使用時に両者を混合する形態の2剤型キットとして提供される。
3. Three-dimensional additive manufacturing kit The present invention includes a three-dimensional additive manufacturing kit containing the material of the present invention and a binder. That is, the material of the present invention (foundry sand) and the binder are stored separately before use, and are provided as a two-component kit in which the two are mixed at the time of use.

本発明材料は、通常はサラサラの乾燥砂状であり、3次元積層鋳型機に充填すれば、そのまま散布する(ふりかける)ことが可能である。すなわち、鋳物砂の各粒子を自然落下させることも可能である。 The material of the present invention is usually in the form of smooth dry sand, and can be sprinkled (sprinkled) as it is when filled into a three-dimensional layered molding machine. That is, it is also possible to allow each particle of foundry sand to fall naturally.

本発明材料は、本発明の効果を妨げない範囲内において、本発明の鋳物砂以外の添加剤が含まれていても良い。例えば、後記に示すように滑り防止剤、増粘剤等の各種添加剤を予め鋳物砂と混合して提供することも可能である。 The material of the present invention may contain additives other than the foundry sand of the present invention as long as the effects of the present invention are not impaired. For example, as described later, various additives such as an anti-slipping agent and a thickening agent can be premixed with foundry sand.

バインダーとしては、プリントヘッドから安定して吐出するため、好ましくは粘度(25℃)が1~15mPa・sを満たすものであれば限定されないが、特にフラン樹脂前駆体を含むバインダーを用いることが好ましい。フラン樹脂前駆体の含有量は、例えばバインダー中85~100質量%とし、特に90~98質量%とすることができるが、これに限定さない。 The binder is not particularly limited as long as it has a viscosity (25° C.) of 1 to 15 mPa·s in order to stably eject from the print head, but it is particularly preferable to use a binder containing a furan resin precursor. . The content of the furan resin precursor is, for example, 85 to 100% by weight, particularly 90 to 98% by weight in the binder, but is not limited thereto.

フラン樹脂前駆体としては、縮合重合等によりフラン樹脂を形成し得るものであれば限定されず、例えばフルフリルアルコール、フラン樹脂プレポリマー等が挙げられる。特に、反応熱の抑制及び樹脂の低粘度化という理由から、フルフリルアルコールとフラン樹脂プレポリマーとを併用することが望ましい。 The furan resin precursor is not limited as long as it can form a furan resin by condensation polymerization or the like, and examples thereof include furfuryl alcohol, furan resin prepolymers, and the like. In particular, it is desirable to use furfuryl alcohol and a furan resin prepolymer together for the reasons of suppression of heat of reaction and reduction of viscosity of the resin.

フラン樹脂プレポリマーとしては、例えばフルフリルアルコール単独の重合体、フルフリルアルコールとアルデヒド化合物との共重合体、フルフリルアルコールと尿素とアルデヒド化合物との共重合体(尿素変性フラン樹脂プレポリマー)、フルフリルアルコールとフルフラールとの共重合体等が挙げられる。これらは、単独使用又は2種以上で併用することができる。 The furan resin prepolymer includes, for example, a polymer of furfuryl alcohol homopolymer, a copolymer of furfuryl alcohol and an aldehyde compound, a copolymer of furfuryl alcohol, urea and an aldehyde compound (urea-modified furan resin prepolymer), Examples include copolymers of furfuryl alcohol and furfural. These can be used singly or in combination of two or more.

本発明では、高強度化し易いという理由から、特にフルフリルアルコールと尿素とアルデヒド化合物との共重合体(尿素変性フラン樹脂プレポリマー)が好ましい。前記のアルデヒド化合物としては、例えばホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、グリオキザール、フルフラール等が挙げられる。本発明では、特にホルムアルデヒドが好ましい。 In the present invention, a copolymer of furfuryl alcohol, urea and an aldehyde compound (urea-modified furan resin prepolymer) is particularly preferred because it facilitates high strength. Examples of the aldehyde compounds include formaldehyde, acetaldehyde, glyoxal, and furfural. In the present invention, formaldehyde is particularly preferred.

本発明の効果を妨げない範囲内において、バインダー中には他の成分が含まれていても良い。例えば、溶媒、架橋剤、硬化促進剤等の添加剤を必要に応じて含有させることができる。特に、溶媒としては、本発明では反応速度が緩やかになり、最終鋳型強度が高強度化しやすいという理由から、水が好適である。 The binder may contain other components as long as the effects of the present invention are not impaired. For example, additives such as solvents, cross-linking agents, and curing accelerators can be contained as necessary. In particular, as the solvent, water is preferable in the present invention because the reaction rate is moderate and the final mold strength tends to be high.

硬化促進剤としては、例えばレゾルシン、クレゾール、ヒドロキノン、フロログルシノール、メチレンビスフェノール、ビスヒドロキシメチルフラン等が挙げられる。硬化促進剤の添加量は、反応水の発生量を鑑みて適宜調整されるものであるため、必須成分ではなく、特に含まれていなくても良い。 Curing accelerators include, for example, resorcinol, cresol, hydroquinone, phloroglucinol, methylenebisphenol, bishydroxymethylfuran and the like. The amount of the curing accelerator to be added is appropriately adjusted in view of the amount of reaction water generated.

また、バインダーは、キットの他方の資材である鋳型砂が酸成分を含むフラン樹脂有機層を有するため、シランカップリング剤なしでも強力に鋳物砂どうしを接合させることができる。従って、バインダー中のシランカップリング剤の含有量は、通常は0~1質量%程度とし、好ましくは0~0.1質量%とすれば良い。従って、シランカップリング剤を含まない組成であっても良い。このようにシランカップリング剤の含有量を少量又は0質量%とすることによって、バインダーをより長期にわたって保管することが可能となる。 Further, since the molding sand, which is the other material of the kit, has a furan resin organic layer containing an acid component, the binder can strongly bond the molding sands together without a silane coupling agent. Therefore, the content of the silane coupling agent in the binder is usually about 0 to 1% by mass, preferably 0 to 0.1% by mass. Therefore, it may be a composition that does not contain a silane coupling agent. By reducing the content of the silane coupling agent to a small amount or 0% by mass in this way, the binder can be stored for a longer period of time.

さらに、塗布バインダー中には、必要に応じてアミン化合物を添加することもできる。アミン化合物を添加することによって、フラン樹脂前駆体の粘度の経時変化を効果的に抑えることができる。ただし、アミン化合物が過剰になると、硬化速度が遅くなったり、窒素によるガス欠陥を誘発したりする等の問題がある。従って、アミン化合物の含有量は、バインダー中0.001~1質量%程度とすることが望ましく、特に0.001~0.5質量%とすることがより望ましく、さらには0.005~0.1質量%とすることが望ましく、その中でも0.01~0.05質量%とすることが最も望ましい。上記見地より、アミン化合物としては、炭素数10以下のアルキルアミンが好ましく、特にブチルアミンがより好ましい。 Furthermore, an amine compound can be added to the coating binder as required. Addition of the amine compound can effectively suppress changes in the viscosity of the furan resin precursor over time. However, if the amine compound is excessive, there are problems such as slowing the curing speed and inducing gas defects due to nitrogen. Therefore, the content of the amine compound is desirably about 0.001 to 1% by mass in the binder, more desirably 0.001 to 0.5% by mass, more preferably 0.005 to 0.5% by mass. The content is preferably 1% by mass, and most preferably 0.01 to 0.05% by mass. From the above point of view, the amine compound is preferably an alkylamine having 10 or less carbon atoms, and more preferably butylamine.

バインダーの使用量は、特に限定されないが、通常は本発明材料100質量部に対して0.5~2.5質量部程度の範囲とし、特に0.5~2.0質量部とすることが好ましい。バインダーが少なすぎると、鋳型の強度が得られない場合がある。また、バインダーが多すぎても硬化速度が遅くなるため、所定の時間内でハンドリング強度が得られないばかりか、寸法安定性も低下することがある。従って、使用時において鋳物砂とバインダーとの量が上記割合になっていれば良いので、本発明キットでは必ずしも上記割合でキット化されている必要はない。 The amount of the binder to be used is not particularly limited, but it is usually in the range of about 0.5 to 2.5 parts by mass, particularly 0.5 to 2.0 parts by mass, per 100 parts by mass of the material of the present invention. preferable. If the amount of binder is too small, the strength of the mold may not be obtained. Also, if the amount of the binder is too large, the curing speed becomes slow, so that not only is the handling strength not obtained within a predetermined time, but also the dimensional stability may be lowered. Therefore, it is sufficient that the amounts of the foundry sand and the binder are in the above ratio at the time of use, and the kit of the present invention does not necessarily have to be in the above ratio.

本発明においては、バインダーに含まれるフラン樹脂前駆体の種類と、本発明材料のフラン樹脂有機層に含まれるフラン樹脂前駆体の種類とが互いに同じであっても良いし、互いに異なっていても良い。従って、例えば本発明材料のフラン樹脂有機層にフルフリルアルコールとフラン樹脂プレポリマー(特に尿素変性フラン樹脂プレポリマー)との組み合わせが含まれる場合は、フルフリルアルコールとフラン樹脂プレポリマー(特に尿素変性フラン樹脂プレポリマー)との組み合わせを含むバインダーを採用することができる。互いに同じ種類を採用する場合は、鋳物砂のフラン樹脂有機層とバインダーとのなじみが良くなり、より高い鋳物強度を実現することができる。例えば、フラン樹脂有機層にフルフリルアルコールとフラン樹脂プレポリマー(特に尿素変性フラン樹脂プレポリマー)との組み合わせが含まれる本発明材料にあっては、積層造形時において使用されるバインダーとしてフルフリルアルコールとフラン樹脂プレポリマーを含むバインダーとの組み合わせに適した鋳物砂として用いることもできる。 In the present invention, the type of furan resin precursor contained in the binder and the type of furan resin precursor contained in the furan resin organic layer of the material of the present invention may be the same or different. good. Thus, for example, when the furan resin organic layer of the material of the present invention contains a combination of furfuryl alcohol and furan resin prepolymer (especially urea-modified furan resin prepolymer), furfuryl alcohol and furan resin prepolymer (especially urea-modified furan resin prepolymer) can be used. Binders including combinations with furan resin prepolymers) can be employed. When the same kind is used, the affinity between the furan resin organic layer of the foundry sand and the binder is improved, and higher casting strength can be achieved. For example, in the material of the present invention in which the furan resin organic layer contains a combination of furfuryl alcohol and a furan resin prepolymer (especially a urea-modified furan resin prepolymer), furfuryl alcohol is used as a binder for lamination molding. and a binder containing furan resin prepolymer.

ただし、互いに同じ種類を採用する場合であっても、例えば組成比率、添加剤等も含めて完全一致させることは必ずしも必要ではなく、鋳物強度と寸法精度とのバランス等を考慮しつつ、使用する3次元積層鋳型機の特性等も加味した上でフルフリルアルコール、フラン樹脂ポリマー等の配合比、添加剤の種類等を微調整することが可能である。 However, even if the same type is used, it is not always necessary to completely match the composition ratio, additives, etc., and use it while considering the balance between casting strength and dimensional accuracy. It is possible to finely adjust the compounding ratio of furfuryl alcohol, furan resin polymer, etc., the types of additives, etc., taking into account the characteristics of the three-dimensional layered molding machine.

4.積層造形用鋳物砂の使用
本発明材料は、公知の鋳物砂と同様にして積層に用いることができる。より具体的には、鋳物砂を上方からふりかけることにより鋳物砂を含む層を形成する工程(層形成工程)及び前記層の所定領域にバインダーを添加することにより当該領域を固化させる工程(バインダー添加工程)を順に繰り返す工程を含む3次元積層造形法によって鋳型を製造する方法において、当該鋳物砂として本発明材料を好適に用いることができる。これは、前記で説明した通り、公知又は市販の3次元積層鋳型機に本発明材料を供給することによって所望の形状からなる鋳型を製造することができる。換言すれば、本発明材料は、3次元積層鋳型機に用いられる鋳物砂として好適に用いることができる。
4. Use of Foundry Sand for Additive Manufacturing The material of the present invention can be used for lamination in the same manner as known foundry sand. More specifically, the step of forming a layer containing foundry sand by sprinkling the foundry sand from above (layer forming step) and the step of adding a binder to a predetermined region of the layer to solidify the region (binder addition The material of the present invention can be suitably used as the foundry sand in the method of manufacturing a mold by a three-dimensional additive manufacturing method including the step of repeating step ) in order. As described above, a mold having a desired shape can be manufactured by supplying the material of the present invention to a known or commercially available three-dimensional layered molding machine. In other words, the material of the present invention can be suitably used as foundry sand for use in a three-dimensional layered molding machine.

このような3次元積層鋳型機(3次元積層造形装置)としては、例えばユニット、鋳物砂供給部及びバインダー供給部及び操作部を有しており、3D-CADデータから砂型を作製できる3次元積層鋳型機を用いることができる。鋳物砂供給部は、ユニットに鋳物砂を供給するユニットであって、鋳物砂を収容する鋳物砂タンク、水平移動しながら前記鋳物砂を吐出できるリコーター等を備えている。バインダー供給部は、ユニットにバインダーを供給するユニットであって、バインダーを収容するバインダータンク及びバインダーを吐出するプリントヘッドを備えている。このような装置自体は、公知又は市販のものを使用することができる。 Such a three-dimensional layered molding machine (three-dimensional layered molding apparatus) has, for example, a unit, a molding sand supply section, a binder supply section, and an operation section, and is capable of producing a sand mold from 3D-CAD data. A casting machine can be used. The foundry sand supply unit is a unit that supplies foundry sand to the unit, and includes a foundry sand tank that stores the foundry sand, a recoater capable of discharging the foundry sand while moving horizontally, and the like. The binder supply section is a unit that supplies a binder to the unit, and includes a binder tank that stores the binder and a print head that ejects the binder. A known or commercially available device can be used for such a device itself.

3次元積層造形法により鋳型を製造する場合、上記のように、鋳物砂を含む層を形成する工程(層形成工程)及び前記層の所定領域にバインダーを添加することにより当該領域を固化させる工程(バインダー添加工程)を順に繰り返す工程を含む積層造形法を採用することができる。この時、鋳物砂のフラン樹脂有機層に含まれる硬化剤がフラン樹脂有機層とバインダーの両方の固化に寄与することで所望の砂型を得ることができる。 In the case of manufacturing a mold by the three-dimensional additive manufacturing method, as described above, the step of forming a layer containing foundry sand (layer forming step) and the step of adding a binder to a predetermined region of the layer to solidify the region. A laminate manufacturing method including a step of sequentially repeating the (binder addition step) can be employed. At this time, the curing agent contained in the furan resin organic layer of the foundry sand contributes to the solidification of both the furan resin organic layer and the binder, so that a desired sand mold can be obtained.

層形成工程
層形成工程では、鋳物砂を含む層を形成する。より具体的には、鋳物砂を上方からふりかけることにより鋳物砂を含む層を形成することができる。本発明材料は、基本的にはサラサラとした乾燥砂状であるため、円滑に自然落下させること(散布すること)もできる。上記のような3次元積層鋳型機を用いる場合は、水平移動するリコーターから鋳物砂を平坦面上に吐出することによって前記層を確実に形成することができる。
Layer Forming Step In the layer forming step, a layer containing foundry sand is formed. More specifically, a layer containing foundry sand can be formed by sprinkling foundry sand from above. Since the material of the present invention is basically in the form of dry sand, it can be allowed to fall smoothly (spray). When a three-dimensional layered molding machine as described above is used, the layers can be reliably formed by discharging molding sand onto a flat surface from a recoater that moves horizontally.

また、層形成工程では、円滑な層形成を妨げない範囲内において、当該層中に鋳物砂以外の成分が含まれていても良い。このような成分としては、公知の鋳物砂に添加されている成分も採用することができる。 Further, in the layer forming step, the layer may contain components other than foundry sand within a range that does not interfere with smooth layer formation. As such components, components added to known foundry sand can also be employed.

本発明では、例えば滑り防止剤等を好適に用いることができる。滑り防止剤は、沸点が35℃以上の高沸点有機化合物が好ましい。例えば、不飽和脂肪酸(例えばリノール酸、オレイン酸、リノレン酸等)、飽和脂肪酸(例えばラウリン酸、ミリスチン酸、ステアリン酸等)のほか、イソホロン、キシレン、シリコーンオイル等が挙げられる。滑り防止剤は、単独使用又は2種類以上併用することができる。このような滑り防止剤の中では、特に不飽和脂肪酸がより好ましく、その中でもリノール酸が最も好ましい。滑り防止剤は、層形成工程で添加できるほか、予め鋳物砂と混合しておくことも可能である。滑り防止剤の添加割合は、本発明材料100質量部に対して、例えば0~0.1質量部程度とすることができる。従って、滑り防止剤は、特に含まれていなくても良い。 In the present invention, for example, an anti-slip agent can be preferably used. The anti-slip agent is preferably a high-boiling organic compound having a boiling point of 35° C. or higher. Examples include unsaturated fatty acids (eg, linoleic acid, oleic acid, linolenic acid, etc.), saturated fatty acids (eg, lauric acid, myristic acid, stearic acid, etc.), isophorone, xylene, silicone oils, and the like. Anti-slip agents can be used alone or in combination of two or more. Among such anti-slip agents, unsaturated fatty acids are particularly preferred, and linoleic acid is most preferred. The anti-slip agent can be added in the layer forming process, or it can be pre-mixed with the foundry sand. The addition ratio of the anti-slip agent can be, for example, about 0 to 0.1 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the material of the present invention. Therefore, anti-slip agents need not be included.

なお、従来の積層造形法(湿態砂、硬化剤とバインダー樹脂の二液混合型プロセス)では、鋳物砂が溶融法等で作製された人工砂を砂粒として使用する場合、その表面平滑性と真円性の影響で、液状の薬剤を鋳物砂に添加すると鋳物砂どうしが液架橋現象(凝集)を起こし、積層造形法において重要な砂の流動性が損われ、小粒径の砂粒の使用が難しくなる。このため、乾燥工程を加えることで乾燥砂状とし、流動性を改善する手法も提案されているが、使用できる砂粒が焼結法人工砂に限定される。本発明の鋳物砂は、そのフラン樹脂有機層にリノール酸等の脂肪酸を滑り防止剤として添加することで、砂種、粒径等に関係なく安定した積層性をより確実に得ることができる。すなわち、平滑性と真円性の高い溶融法人工砂を砂粒に使用しても、例えば3次元積層鋳型機のリコーター内に本発明の鋳物砂を砂こぼれせずに留めることが可能になったり、またリノール酸等の薬剤を添加するための追加機器も3次元積層鋳型機から省くことができる。さらには、積層後に本発明の鋳物砂が崩れることも防止できる。 In the conventional additive manufacturing method (wet sand, two-liquid mixing process of hardening agent and binder resin), when artificial sand made by melting method etc. is used as sand grains, the surface smoothness and Due to the roundness of the molding sand, if a liquid agent is added to the molding sand, the molding sand will cause a liquid bridge phenomenon (coagulation), which will impair the fluidity of the sand, which is important in the additive manufacturing method, and the use of small-sized sand grains. becomes difficult. For this reason, there has been proposed a method of adding a drying process to make the sand like dry sand to improve fluidity, but the usable sand grains are limited to sintered artificial sand. By adding a fatty acid such as linoleic acid as an anti-slipping agent to the furan resin organic layer of the foundry sand of the present invention, it is possible to more reliably obtain stable lamination properties regardless of the sand type, particle size, and the like. That is, even if molten artificial sand with high smoothness and roundness is used as sand grains, it becomes possible to retain the foundry sand of the present invention in, for example, a recoater of a three-dimensional multi-layer molding machine without spilling the sand. Also, additional equipment for adding agents such as linoleic acid can be omitted from the three-dimensional layered molding machine. Furthermore, it is possible to prevent the molding sand of the present invention from collapsing after lamination.

また、本発明の効果を妨げない範囲(特にフラン樹脂の反応制御又は鋳型としての諸特性を害さない範囲)であれば、例えばセルロース、アルギン酸ナトリウム、パルミチン酸等のワックス等の増粘剤を用いることもできる。増粘剤の添加量は、特に限定されないが、本発明材料100質量部に対して、通常50質量部以下とし、より好ましくは25質量部以下とし、最も好ましくは1質量部以下である。従って、例えば0質量部に設定することもできる。 In addition, a thickening agent such as wax such as cellulose, sodium alginate, palmitic acid, etc. is used as long as it does not impair the effects of the present invention (especially within a range that does not impair the reaction control of the furan resin or various characteristics as a template). can also The amount of the thickener to be added is not particularly limited, but it is usually 50 parts by mass or less, more preferably 25 parts by mass or less, and most preferably 1 part by mass or less per 100 parts by mass of the material of the present invention. Therefore, it can be set to 0 parts by mass, for example.

その他にも、必要に応じて、鋳物砂の表面に微細な凹凸を与えることができる粉末を添加しても良い。これにより、本発明の鋳物砂の流動性等を制御することができる。このような粉末としては、上記のような機能を有する限り、特に限定されず、例えばカーボン、シリカ等の粉末を用いることができる。この粉末の粒径は、例えば1μm以下とすることができるが、これに限定されない。また、粉末を構成する粒子の形状も、限定的でなく、例えば球状、フレーク状(鱗片状)、針状(繊維状)、不定形状等のいずれでも良いし、また中実体、中空体、多孔質体等のいずれであっても良い。 In addition, if necessary, a powder capable of giving fine irregularities to the surface of the foundry sand may be added. Thereby, the fluidity and the like of the foundry sand of the present invention can be controlled. Such powders are not particularly limited as long as they have the above functions, and for example, powders of carbon, silica, etc. can be used. The particle size of this powder can be, for example, 1 μm or less, but is not limited to this. Also, the shape of the particles constituting the powder is not limited, and may be, for example, spherical, flake-like (scale-like), needle-like (fibrous), irregular shape, or the like. It may be of any type, such as a simple body.

前記層の厚みは、鋳物砂の粒子サイズ、所望の鋳型形状等にもよるが、通常は100~400μm程度とし、特に200~300μmとすることが好ましい。なお、層形成工程が繰り返されるに際し、各層形成工程で形成される層厚みは互いに同じであっても良いし、互いに異なっていても良い。 The thickness of the layer depends on the particle size of the foundry sand, the desired shape of the mold, etc., but it is usually about 100 to 400 μm, preferably 200 to 300 μm. When the layer forming process is repeated, the layer thicknesses formed in each layer forming process may be the same or different.

バインダー添加工程
前記層の所定領域にバインダーを添加(散布)することにより当該領域を固化させる。層形成工程により鋳物砂を含む層が単層で形成されているが、目的とする成形体の断面形状のデータに基づく領域にバインダーを添加する。例えば、上記のような3次元積層鋳型機を用いる場合は、水平移動するプリントヘッド(ノズル)から前記層上にバインダーを散布することにより所定領域を固化させることができる。バインダー等は、例えば前記「3.3次元積層造形用キット」で説明したものを使用することもできる。
Binder Addition Step A binder is added (sprayed) to a predetermined region of the layer to solidify the region. A layer containing foundry sand is formed as a single layer by the layer forming step, and the binder is added to the region based on the cross-sectional shape data of the desired compact. For example, when using a three-dimensional layered molding machine as described above, a predetermined area can be solidified by spraying a binder onto the layer from a horizontally moving print head (nozzle). As the binder and the like, for example, those described in the above "3. Three-dimensional additive manufacturing kit" can also be used.

層形成工程及びバインダー添加工程の組合せからなる一連の工程の繰り返しが終了した後、バインダーが添加されていない部分を取り除くことによって、所定形状をもつ成形体(鋳型)を得ることができる。 After repeating a series of steps consisting of a combination of the layer forming step and the binder adding step, a molded body (mold) having a predetermined shape can be obtained by removing the portion where the binder is not added.

その後、成形体は、必要に応じてエージングすることができる。これにより、樹脂成分の硬化を促進させ、より高い強度をもつ成形体を得ることができる。エージング条件は、例えば温度15~25℃及び湿度45%以下とし、特に温度20~25℃及び湿度40%以下とすることができるが、これに限定されない。例えば、温度20~25℃及び湿度30~45%とすることもできる。また、エージング時間も、例えば1~48時間程度とすることができるが、これに限定されない。 The compact can then be aged if desired. As a result, curing of the resin component can be accelerated, and a molded article having higher strength can be obtained. The aging conditions are, for example, a temperature of 15-25° C. and a humidity of 45% or less, and particularly a temperature of 20-25° C. and a humidity of 40% or less, but are not limited thereto. For example, the temperature may be 20-25° C. and the humidity 30-45%. Also, the aging time can be, for example, about 1 to 48 hours, but is not limited to this.

このようにして好適な鋳物砂を用いて得られた鋳型では、寸法安定性と高強度、高度な設計再現性を具現化できる。本発明材料は乾粉であるため、安定して積層させることができるほか、寸法安定性も優れていることから3D-CAD図面と得られる鋳型との寸法公差をより小さくすることができる。また、量産性にも優れており、通常は3時間程度、早ければ1時間程度で鋳型(成形体)を取り出すことが可能となるため、量産性が求められる鋳造製品の製造にも積層造形法が幅広く適用できるようになる。 A mold thus obtained using suitable foundry sand can realize dimensional stability, high strength, and high design reproducibility. Since the material of the present invention is a dry powder, it can be stably laminated, and since it has excellent dimensional stability, it is possible to further reduce the dimensional tolerance between the 3D-CAD drawing and the resulting mold. In addition, it is also excellent in mass production, and since it is possible to take out the mold (molded body) in about 3 hours normally, and in about 1 hour at the earliest, the additive manufacturing method is also suitable for the production of cast products that require mass production. becomes widely applicable.

以下に実施例及び比較例を示し、本発明の特徴をより具体的に説明する。ただし、本発明の範囲は、実施例に限定されない。なお、各表中の組成の含有量を示す「%」はいずれも「質量部」を意味する。 EXAMPLES Examples and comparative examples are shown below to describe the features of the present invention more specifically. However, the scope of the present invention is not limited to the examples. "%" indicating the content of the composition in each table means "parts by mass".

実施例1
AFS108のムライト系焼結法人工砂(伊藤忠セラテック社製セラビーズX#1450、安息角31°)(CBX焼結新砂)の新砂5kgと、表1のフラン樹脂組成物「構成1」と、表2の硬化剤「構成2」とを準備した。前記人工砂の砂温が35℃になった状態で上記人工砂100質量部に対して、構成1のフラン樹脂組成物0.3質量部を添加し、混練機中にて30秒間攪拌混合した。砂温は41℃であった。次に、得られた混合物に「構成2」の硬化剤を人工砂100質量部に対して0.3質量部と、溶媒として水0.3質量部とを添加し、混練機中にて30秒間混合した。最後に、乾燥工程として、混練機内に冷風(エアー)を吹きつけながら砂温が60℃になるまで240秒間攪拌を続けた後に混練機より排出し、鋳物砂を得た。
Example 1
5 kg of AFS108 mullite-based sintered artificial sand (Cerabeads X#1450 manufactured by Itochu Ceratec Co., Ltd., angle of repose: 31°) (CBX sintered new sand); A curing agent "configuration 2" was prepared. 0.3 parts by mass of the furan resin composition of Structure 1 was added to 100 parts by mass of the artificial sand when the sand temperature of the artificial sand reached 35°C, and the mixture was stirred and mixed in a kneader for 30 seconds. . The sand temperature was 41°C. Next, 0.3 parts by mass of the hardening agent of "Constitution 2" per 100 parts by mass of artificial sand and 0.3 parts by mass of water as a solvent were added to the resulting mixture, and the mixture was mixed with 30 parts by mass in a kneader. Mixed for 2 seconds. Finally, as a drying step, while blowing cold air into the kneader, stirring was continued for 240 seconds until the sand temperature reached 60° C., and then the sand was discharged from the kneader to obtain foundry sand.

Figure 2022125116000001
Figure 2022125116000001

Figure 2022125116000002
Figure 2022125116000002

実施例2
実施例1と同じ鋳物砂を用意した。
Example 2
The same foundry sand as in Example 1 was prepared.

実施例3
表4に示す組成及び条件としたほかは、実施例1と同様にして鋳物砂を調製した。特に、実施例1に対して次のように変更した。溶媒を加えずに混合物に硬化剤を添加した。混合物の乾燥工程では、エアー導入せずに鋳物砂を得た。排出時の砂温60℃に到達する時間は240秒であった。
Example 3
A foundry sand was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composition and conditions shown in Table 4 were used. In particular, the following changes were made with respect to Example 1. Curing agent was added to the mixture without adding solvent. In the drying process of the mixture, the foundry sand was obtained without introducing air. It took 240 seconds for the sand temperature to reach 60°C at the time of discharge.

実施例4
表4に示す組成及び条件としたほかは、実施例1と同様にして鋳物砂を調製した。特に、実施例1に対して次のように変更した。人工砂100質量部に対して、構成1のフラン樹脂組成物0.1質量部を添加して30秒間攪拌混合した。砂温は41℃であった。次に、得られた混合物にシュウ酸(粉末)を人工砂100質量部に対して0.03質量部を添加して10秒間混合した。砂温は43℃であった。次いで、「構成2」の硬化剤を人工砂100質量部に対して0.15質量部を添加し、30秒間混合した。最後に、乾燥工程として、砂温が排出温度である60℃に到達するまで240秒間攪拌を続けた後に混練機より排出し、鋳物砂を得た。乾燥工程ではエアーは導入しなかった。
Example 4
A foundry sand was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composition and conditions shown in Table 4 were used. In particular, the following changes were made with respect to Example 1. 0.1 part by mass of the furan resin composition of Structure 1 was added to 100 parts by mass of artificial sand, and the mixture was stirred and mixed for 30 seconds. The sand temperature was 41°C. Next, 0.03 part by mass of oxalic acid (powder) per 100 parts by mass of artificial sand was added to the resulting mixture and mixed for 10 seconds. The sand temperature was 43°C. Next, 0.15 parts by mass of the hardening agent of "configuration 2" was added to 100 parts by mass of the artificial sand and mixed for 30 seconds. Finally, as a drying step, stirring was continued for 240 seconds until the sand temperature reached 60° C., which is the discharge temperature, and then the sand was discharged from the kneader to obtain foundry sand. No air was introduced in the drying process.

実施例5
表4に示す組成及び条件としたほかは、実施例1と同様にして鋳物砂を調製した。特に、実施例1に対して次のように変更した。人工砂100質量部に対して、「構成2」の硬化剤0.3質量部と、セルロースナノファイバー(CNF)0.005質量部と、水0.145質量部とを添加し、30秒間混合した。乾燥工程では、砂温が排出温度である60℃に到達するまで480秒間攪拌を続けた後に混練機より排出し、鋳物砂を得た。乾燥工程ではエアーは導入しなかった。
Example 5
A foundry sand was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composition and conditions shown in Table 4 were used. In particular, the following changes were made with respect to Example 1. To 100 parts by mass of artificial sand, 0.3 parts by mass of the curing agent of "Configuration 2", 0.005 parts by mass of cellulose nanofiber (CNF), and 0.145 parts by mass of water are added and mixed for 30 seconds. did. In the drying step, stirring was continued for 480 seconds until the sand temperature reached 60° C., which is the discharge temperature, and then the sand was discharged from the kneader to obtain foundry sand. No air was introduced in the drying process.

実施例6
人工砂をAFS100のムライト系溶融法人工砂(山川産業社製エスパール#100DAM、安息角24°)(EP溶融新砂)25kgに変更したものと、表1のフラン樹脂組成物「構成1」と、表2の硬化剤「構成2」とを準備した。前記人工砂を加温して砂温が70℃になった状態で人工砂100質量部に対して、「構成1」のフラン樹脂組成物0.25質量部を添加して90秒間攪拌混合した。次に、得られた混合物に「構成2」の硬化剤を人工砂100質量部に対して0.25質量部を添加し、70℃に砂温を維持して90秒間混合した。最後に、乾粉状になるまで70℃に維持したまま追加で240秒攪拌を続けた後に混練機より排出し、鋳物砂を得た。乾燥工程ではエアーは導入しなかった。
Example 6
The artificial sand was changed to 25 kg of AFS100 mullite-based molten artificial sand (Espearl #100DAM manufactured by Yamakawa Sangyo Co., Ltd., angle of repose: 24°) (EP molten new sand); A curing agent "Configuration 2" in Table 2 was prepared. When the artificial sand was heated to a sand temperature of 70° C., 0.25 parts by mass of the furan resin composition of “Configuration 1” was added to 100 parts by mass of the artificial sand, and the mixture was stirred and mixed for 90 seconds. . Next, 0.25 parts by mass of the hardening agent of "Configuration 2" per 100 parts by mass of artificial sand was added to the resulting mixture, and the mixture was mixed for 90 seconds while maintaining the sand temperature at 70°C. Finally, the mixture was stirred for an additional 240 seconds while maintaining the temperature at 70° C. until it became dry powder, and then discharged from the kneader to obtain foundry sand. No air was introduced in the drying process.

実施例7
砂粒をAFS88の天然珪砂(トウチュウ社製アルバニー#90、安息角36°)(ALB珪砂新砂)5kgと、表1のフラン樹脂組成物「構成1」と、表2の硬化剤「構成2」とを準備した。前記珪砂の砂温が35℃になった状態で砂100質量部に対して、構成1のフラン樹脂組成物0.15質量部を添加して40秒間攪拌混合した。砂温は41℃であった。次に、得られた混合物に「構成2」の硬化剤を前記珪砂100質量部に対して0.15質量部と、溶媒として水0.15質量部を添加し、40秒間混合した。最後に、乾燥工程として、混練機内に冷風を加えながら砂温が60℃になるまで270秒間攪拌を続けた後に混練機より排出し、鋳物砂を得た。
Example 7
Sand grains were mixed with 5 kg of AFS88 natural silica sand (Albany #90 manufactured by Touchu Co., repose angle 36°) (ALB silica sand new sand), furan resin composition “Constitution 1” in Table 1, and curing agent “Constitution 2” in Table 2. prepared. When the sand temperature of the silica sand reached 35° C., 0.15 parts by mass of the furan resin composition of Structure 1 was added to 100 parts by mass of sand, and the mixture was stirred and mixed for 40 seconds. The sand temperature was 41°C. Next, 0.15 parts by mass of the curing agent of "Constitution 2" per 100 parts by mass of the silica sand and 0.15 parts by mass of water as a solvent were added to the obtained mixture and mixed for 40 seconds. Finally, as a drying step, the sand was stirred for 270 seconds while blowing cold air into the kneader until the sand temperature reached 60° C., and then discharged from the kneader to obtain foundry sand.

実施例8
表4に示す組成及び条件としたほかは、実施例1と同様にして鋳物砂を調製した。特に、実施例1に対して次のように変更した。人工砂100質量部に対して、構成1のフラン樹脂組成物0.3質量部と液体レゾール0.01質量部を添加して40秒間攪拌混合した。砂温は41℃であった。次に、得られた混合物に「構成2」の硬化剤を人工砂100質量部に対して0.3質量部と、溶媒として水0.3質量部を添加し、40秒間混合した。最後に、乾燥工程として砂温が60℃になるまで300秒間攪拌を続けた後に混練機より排出し、鋳物砂を得た。乾燥工程ではエアーは導入しなかった。
Example 8
A foundry sand was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composition and conditions shown in Table 4 were used. In particular, the following changes were made with respect to Example 1. To 100 parts by mass of artificial sand, 0.3 parts by mass of the furan resin composition of Configuration 1 and 0.01 parts by mass of liquid resol were added and stirred for 40 seconds. The sand temperature was 41°C. Next, 0.3 parts by mass of the curing agent of "Constitution 2" per 100 parts by mass of artificial sand and 0.3 parts by mass of water as a solvent were added to the resulting mixture and mixed for 40 seconds. Finally, as a drying step, stirring was continued for 300 seconds until the sand temperature reached 60° C., and then the sand was discharged from the kneader to obtain foundry sand. No air was introduced in the drying process.

実施例9
表4に示す組成及び条件としたほかは、実施例1と同様にして鋳物砂を調製した。特に、実施例1に対して次のように変更した。鋳物砂を得るために砂粒20kgを用意して、表1のフラン樹脂組成物「構成1」の添加量を0.4質量部に変えたものを添加して90秒間攪拌して得られた混合物に、硬化剤「構成2」を人工砂100質量部に対して0.4質量部に変え、溶媒として水を人工砂100質量部に対して0.4質量部に変更して添加した。90秒間混合した後、エアーを導入して排出温度である砂温60℃に到達するまで330秒攪拌を続けて鋳物砂を得た。
Example 9
A foundry sand was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composition and conditions shown in Table 4 were used. In particular, the following changes were made with respect to Example 1. A mixture obtained by preparing 20 kg of sand grains to obtain foundry sand, adding 0.4 parts by mass of the furan resin composition "Configuration 1" in Table 1, and stirring for 90 seconds. In addition, 0.4 parts by mass of the hardening agent "Constitution 2" was added to 100 parts by mass of the artificial sand, and 0.4 parts by mass of water was added as the solvent to 100 parts by mass of the artificial sand. After mixing for 90 seconds, air was introduced and stirring was continued for 330 seconds until the sand temperature reached 60° C., which was the discharge temperature, to obtain molding sand.

実施例10
表4に示す組成及び条件としたほかは、実施例1と同様にして鋳物砂を調製した。特に、実施例1に対して次のように変更した。砂粒として研磨焙焼(研磨5分後に1000℃にて焙焼、安息角31°)した研磨焙焼再生人工砂1kgと、表1のフラン樹脂組成物「構成1」と、表2の硬化剤「構成2」とを準備した。前記砂粒の砂温が24℃の状態で人工砂100質量部に対して、構成1のフラン樹脂組成物0.3量部を添加して40秒間攪拌混合した。砂温は24℃であった。次に、得られた混合物に「構成2」の硬化剤を人工砂100質量部に対して0.3質量部と、溶媒として水0.3質量部を添加し、40秒間混合した。最後に、乾燥工程として、砂温が60℃になるまで240秒間攪拌を続けた後に混練機より排出し鋳物砂を得た。乾燥工程ではエアーは導入しなかった。
Example 10
A foundry sand was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composition and conditions shown in Table 4 were used. In particular, the following changes were made with respect to Example 1. 1 kg of polished and roasted reclaimed artificial sand that was polished and roasted (roasted at 1000° C. after 5 minutes of polishing, angle of repose: 31°) as sand grains, the furan resin composition “Configuration 1” in Table 1, and the curing agent in Table 2. "Composition 2" was prepared. 0.3 parts by weight of the furan resin composition of Structure 1 was added to 100 parts by weight of artificial sand while the temperature of the sand grains was 24° C., and the mixture was stirred and mixed for 40 seconds. The sand temperature was 24°C. Next, 0.3 parts by mass of the curing agent of "Constitution 2" per 100 parts by mass of artificial sand and 0.3 parts by mass of water as a solvent were added to the resulting mixture and mixed for 40 seconds. Finally, as a drying step, the sand was stirred for 240 seconds until the temperature of the sand reached 60° C., and then discharged from the kneader to obtain foundry sand. No air was introduced in the drying process.

実施例11
表5に示す組成及び条件としたほかは、実施例1と同様にして鋳物砂を調製した。特に、実施例1に対して次のように変更した。人工砂100質量部に対して、構成1のフラン樹脂組成物0.3質量部と液体レゾール0.005質量部を添加して40秒間攪拌混合した。砂温は44℃であった。次に、得られた混合物に「構成2」の硬化剤を人工砂100質量部に対して0.3質量部と、溶媒として水0.3質量部を添加し、40秒間混合した。最後に、乾燥工程として砂温が60℃になるまで300秒間攪拌を続けた後に混練機より排出し、鋳物砂を得た。乾燥工程ではエアーは導入しなかった。
Example 11
A foundry sand was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composition and conditions shown in Table 5 were used. In particular, the following changes were made with respect to Example 1. To 100 parts by mass of artificial sand, 0.3 parts by mass of the furan resin composition of Configuration 1 and 0.005 parts by mass of liquid resol were added and stirred for 40 seconds. The sand temperature was 44°C. Next, 0.3 parts by mass of the curing agent of "Constitution 2" per 100 parts by mass of artificial sand and 0.3 parts by mass of water as a solvent were added to the resulting mixture and mixed for 40 seconds. Finally, as a drying step, stirring was continued for 300 seconds until the sand temperature reached 60° C., and then the sand was discharged from the kneader to obtain foundry sand. No air was introduced in the drying process.

実施例12
表5に示す組成及び条件としたほかは、実施例11と同様にして鋳物砂を調製した。特に、実施例11に対して次のように変更した。人工砂100質量部に対して、構成1のフラン樹脂組成物0.3質量部と液体ノボラック0.1質量部を添加して40秒間攪拌混合した。砂温は44℃であった。乾燥工程として砂温が60℃になるまで300秒間攪拌を続けた後に混練機より排出し、鋳物砂を得た。
Example 12
A foundry sand was prepared in the same manner as in Example 11 except that the composition and conditions shown in Table 5 were used. In particular, the following changes were made to Example 11. To 100 parts by mass of artificial sand, 0.3 parts by mass of the furan resin composition of Configuration 1 and 0.1 parts by mass of liquid novolak were added and mixed by stirring for 40 seconds. The sand temperature was 44°C. As a drying step, stirring was continued for 300 seconds until the sand temperature reached 60° C., and then the sand was discharged from the kneader to obtain foundry sand.

実施例13
表5に示す組成及び条件としたほかは、実施例11と同様にして鋳物砂を調製した。特に、実施例11に対して次のように変更した。人工砂100質量部に対して、構成1のフラン樹脂組成物0.3質量部とフェノールウレタン樹脂0.03質量部を添加して40秒間攪拌混合した。砂温は44℃であった。乾燥工程として砂温が60℃になるまで300秒間攪拌を続けた後に混練機より排出し、鋳物砂を得た。
Example 13
A foundry sand was prepared in the same manner as in Example 11 except that the composition and conditions shown in Table 5 were used. In particular, the following changes were made to Example 11. To 100 parts by mass of artificial sand, 0.3 parts by mass of the furan resin composition of Structure 1 and 0.03 parts by mass of phenol urethane resin were added and mixed by stirring for 40 seconds. The sand temperature was 44°C. As a drying step, stirring was continued for 300 seconds until the sand temperature reached 60° C., and then the sand was discharged from the kneader to obtain foundry sand.

実施例14
表5に示す組成及び条件としたほかは、実施例11と同様にして鋳物砂を調製した。特に、実施例11に対して次のように変更した。人工砂100質量部に対して、構成1のフラン樹脂組成物0.3質量部とフェノールウレタン樹脂0.05質量部を添加して40秒間攪拌混合した。砂温は44℃であった。乾燥工程として砂温が60℃になるまで300秒間攪拌を続けた後に混練機より排出し、鋳物砂を得た。
Example 14
A foundry sand was prepared in the same manner as in Example 11 except that the composition and conditions shown in Table 5 were used. In particular, the following changes were made to Example 11. To 100 parts by mass of artificial sand, 0.3 parts by mass of the furan resin composition of Configuration 1 and 0.05 parts by mass of phenol urethane resin were added and stirred for 40 seconds. The sand temperature was 44°C. As a drying step, stirring was continued for 300 seconds until the sand temperature reached 60° C., and then the sand was discharged from the kneader to obtain foundry sand.

実施例15
表5に示す組成及び条件としたほかは、実施例11と同様にして鋳物砂を調製した。特に、実施例11に対して次のように変更した。人工砂100質量部に対して、構成1のフラン樹脂組成物0.3質量部とアルカリフェノール樹脂0.01質量部を添加して40秒間攪拌混合した。砂温は44℃であった。乾燥工程として砂温が60℃になるまで300秒間攪拌を続けた後に混練機より排出し、鋳物砂を得た。
Example 15
A foundry sand was prepared in the same manner as in Example 11 except that the composition and conditions shown in Table 5 were used. In particular, the following changes were made to Example 11. To 100 parts by mass of artificial sand, 0.3 parts by mass of the furan resin composition of Configuration 1 and 0.01 parts by mass of an alkali phenol resin were added and mixed by stirring for 40 seconds. The sand temperature was 44°C. As a drying step, stirring was continued for 300 seconds until the sand temperature reached 60° C., and then the sand was discharged from the kneader to obtain foundry sand.

実施例16
表5に示す組成及び条件としたほかは、実施例1と同様にして鋳物砂を調製した。特に、実施例1に対して、次のように変更した。人工砂100質量部に対して、表1のフラン樹脂組成物「構成1」の添加量を0.5質量部に変えて添加して90秒間攪拌して得られた混合物に、硬化剤「構成2」を人工砂100質量部に対して0.25質量部に変えたものと、溶媒として水を人工砂100質量部に対して0.25質量部に変更して添加した。60秒間混合した後、エアーを導入して排出温度である砂温60℃に到達するまで240秒攪拌を続けて鋳物砂を得た。
Example 16
A foundry sand was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composition and conditions shown in Table 5 were used. In particular, with respect to Example 1, the following changes were made. To 100 parts by mass of artificial sand, 0.5 parts by mass of the furan resin composition "Constitution 1" shown in Table 1 was added, and the resulting mixture was stirred for 90 seconds. 2" was changed to 0.25 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the artificial sand, and water as a solvent was changed to 0.25 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the artificial sand and added. After mixing for 60 seconds, air was introduced and stirring was continued for 240 seconds until the temperature of the sand reached 60°C, which was the discharge temperature, to obtain molding sand.

実施例17
表5に示す組成及び条件としたほかは、実施例1と同様にして鋳物砂を調製した。特に、実施例1に対して、次のように変更した。人工砂100質量部に対して、表1のフラン樹脂組成物「構成1」の添加量を0.7質量部に変えて添加して90秒間攪拌して得られた混合物に、硬化剤「構成2」を人工砂100質量部に対して0.28質量部に変えたものと、溶媒として水を人工砂100質量部に対して0.28質量部に変更して添加した。60秒間混合した後、エアーを導入して排出温度である砂温60℃に到達するまで240秒攪拌を続けて鋳物砂を得た。
Example 17
A foundry sand was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composition and conditions shown in Table 5 were used. In particular, with respect to Example 1, the following changes were made. To 100 parts by mass of artificial sand, 0.7 parts by mass of the furan resin composition "Constitution 1" in Table 1 was added, and the resulting mixture was stirred for 90 seconds. 2” was changed to 0.28 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the artificial sand, and water as a solvent was changed to 0.28 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the artificial sand. After mixing for 60 seconds, air was introduced and stirring was continued for 240 seconds until the temperature of the sand reached 60°C, which was the discharge temperature, to obtain molding sand.

比較例1
機械研磨(清田鋳機社製サンドフレッシャー)にて5分研磨したムライト系焼結法人工砂の研磨再生人工砂(安息角33°)を1kg用意した。
Comparative example 1
1 kg of regenerated artificial sand (angle of repose: 33°) was prepared by polishing mullite-based sintered artificial sand that had been mechanically polished (Sand Fresher manufactured by Kiyota Casting Co., Ltd.) for 5 minutes.

比較例2
機械研磨(清田鋳機社製サンドフレッシャー)にて5分研磨した後に500℃で焙焼したムライト系人工砂の研磨焙焼再生人工砂(安息角31°)を1kg用意した。なお、溶解度については、この再生砂は、焙焼されて樹脂層がほぼ消失していると判断できたため、測定しなかった。
Comparative example 2
1 kg of mullite-based artificial sand roasted at 500° C. after mechanical polishing (Sand Fresher manufactured by Kiyota Casting Co., Ltd.) for 5 minutes was prepared. The solubility was not measured because it could be determined that the reclaimed sand had been roasted and the resin layer had almost disappeared.

比較例3
砂粒として比較例1と同じ再生砂を使用した。再生砂100質量部に対して、硬化剤「構成2」0.3質量部と水0.3質量部とを添加して湿態の鋳物砂を得た。攪拌時間は30秒とした。なお、この鋳物砂は湿砂状態であり、測定器内を通すことができないために、安息角は測定できなかった。
Comparative example 3
The same reclaimed sand as in Comparative Example 1 was used as sand grains. To 100 parts by mass of reclaimed sand, 0.3 parts by mass of the hardening agent "Composition 2" and 0.3 parts by mass of water were added to obtain wet foundry sand. The stirring time was 30 seconds. The angle of repose could not be measured because the foundry sand was wet and could not be passed through the measuring instrument.

比較例4
砂粒として比較例2と同じ再生砂を使用した。再生砂100質量部に対して硬化剤「構成2」0.3質量部と水0.3質量部を添加して湿態の鋳物砂を得た。攪拌時間は30秒とした。なお、この鋳物砂は湿砂状態であり、測定器内を通すことができないために、安息角は測定できなかった。また、溶解度については、この再生砂は、焙焼されて樹脂層がほぼ消失していると判断できたため、測定しなかった。
Comparative example 4
The same reclaimed sand as in Comparative Example 2 was used as sand grains. To 100 parts by mass of reclaimed sand, 0.3 parts by mass of hardening agent "Composition 2" and 0.3 parts by mass of water were added to obtain wet foundry sand. The stirring time was 30 seconds. The angle of repose could not be measured because the foundry sand was wet and could not be passed through the measuring instrument. Further, the solubility was not measured because it could be determined that the reclaimed sand had been roasted and the resin layer had almost disappeared.

比較例5
実施例1で得られた鋳物砂による坑折強度測定用のテストピース(後記の試験例1(5))を解砕し、人工砂の硬化砂1kg(安息角32°)を用意した。
Comparative example 5
A test piece (test example 1 (5) described later) for measuring the pitting strength of the casting sand obtained in Example 1 was pulverized to prepare 1 kg of hardened artificial sand (angle of repose: 32°).

比較例6
砂粒として鋳造に使用された回収砂(安息角33°)を200g用意した。この回収砂100質量部に対して、硬化剤「構成2」0.3質量部と水0.3質量部とを添加し、湿態の鋳物砂を得た。攪拌時間は30秒とした。なお、この鋳物砂は湿砂状態であり、測定器内を通すことができないために、安息角は測定できなかった。
Comparative example 6
200 g of recovered sand (angle of repose: 33°) used for casting was prepared as sand grains. To 100 parts by mass of this recovered sand, 0.3 parts by mass of the hardening agent "Composition 2" and 0.3 parts by mass of water were added to obtain wet foundry sand. The stirring time was 30 seconds. The angle of repose could not be measured because the foundry sand was wet and could not be passed through the measuring instrument.

比較例7
砂粒として実施例1と同じAFS108のムライト系焼結法人工砂(伊藤忠セラテック社製セラビーズX#1450、安息角31°)(CBX焼結新砂)の新砂5kgと表1のフラン樹脂組成物「構成1」と、表2の硬化剤「構成2」とを準備した。前記人工砂の砂温が24℃の状態で上記人工砂100質量部に対して、構成1のフラン樹脂組成物0.1質量部を添加し、混練機中にて30秒間攪拌混合した。砂温は24℃であった。次に、得られた混合物に「構成2」の硬化剤を人工砂100質量部に対して0.15質量部を添加し、混練機中にて300秒間混合した。乾燥工程は加えずに混練機より排出し、乾粉状の鋳物砂を得た。
Comparative example 7
As sand grains, 5 kg of new sand of AFS108 mullite-based sintered artificial sand (Cerabeads X#1450 manufactured by Itochu Ceratec Co., Ltd., angle of repose: 31 °) (CBX sintered new sand) same as in Example 1 and the furan resin composition shown in Table 1 1” and the curing agent “Configuration 2” in Table 2 were prepared. 0.1 part by mass of the furan resin composition of Structure 1 was added to 100 parts by mass of the artificial sand while the temperature of the artificial sand was 24° C., and the mixture was stirred and mixed in a kneader for 30 seconds. The sand temperature was 24°C. Next, 0.15 parts by mass of the hardening agent of "Constitution 2" per 100 parts by mass of artificial sand was added to the resulting mixture, and mixed in a kneader for 300 seconds. The sand was discharged from the kneader without being subjected to a drying step to obtain a dry powder-like foundry sand.

比較例8
表6に示す組成及び条件としたほかは、比較例7と同様にして鋳物砂を調製した。特に、比較例7に対して次のように変更した。人工砂100質量部に対して、構成1のフラン樹脂組成物0.1質量部を添加して30秒間攪拌混合した。砂温は24℃であった。次いで、「構成3」の硬化剤を人工砂100質量部に対して0.15質量部を添加し、混錬機中にて300秒間混合した。比較例7と同様に乾燥工程を加えずに混練機より排出し、乾粉状の鋳物砂を得た。
Comparative example 8
A foundry sand was prepared in the same manner as in Comparative Example 7 except that the composition and conditions shown in Table 6 were used. In particular, the comparative example 7 was changed as follows. 0.1 part by mass of the furan resin composition of Structure 1 was added to 100 parts by mass of artificial sand, and the mixture was stirred and mixed for 30 seconds. The sand temperature was 24°C. Next, 0.15 parts by mass of the hardening agent of "Configuration 3" was added to 100 parts by mass of artificial sand, and mixed in a kneader for 300 seconds. In the same manner as in Comparative Example 7, the sand was discharged from the kneader without adding a drying step to obtain a dry powder foundry sand.

試験例1
各実施例及び比較例で得られた鋳物砂サンプルについて、以下に示す各物性の評価を行った。その結果を表4~6に示す。
Test example 1
The following physical properties were evaluated for the molding sand samples obtained in Examples and Comparative Examples. The results are shown in Tables 4-6.

(1)pH
pHは、東亜ディーケーケー社製ポータブルpH計「IM-32P」を使用して測定した。鋳物砂サンプル10gとイオン交換水50gをビーカーで計り取り、そのビーカー内にpH測定器の電極を浸ける。約5~10秒ほどその状態で待機した。その後、その電極を使ってビーカー内を攪拌(10秒間、1秒間に2回転くらいの速度)した後、5分間静置した。5分後に示すpH計の数値を読み取った。pHは、サンプル作製後10日以内の測定で4以下を示すものを合格とする。また、出発材料となる砂粒(フラン樹脂有機層を形成する前の砂粒)も、同様にしてpHを測定した。
(1) pH
The pH was measured using a portable pH meter "IM-32P" manufactured by DKK Toa. 10 g of molding sand sample and 50 g of deionized water are weighed out in a beaker, and the electrode of the pH measuring device is immersed in the beaker. I waited in that state for about 5 to 10 seconds. After that, the electrode was used to stir the inside of the beaker (for 10 seconds at a speed of about 2 rotations per second), and then left to stand for 5 minutes. The value on the pH meter was read after 5 minutes. A sample with a pH of 4 or less measured within 10 days after preparation of the sample is accepted. The pH of the sand grains (the sand grains before forming the furan resin organic layer) as the starting material was also measured in the same manner.

(2)安息角
安息角は、JACT試験法S-5に準じて測定した。各鋳物砂サンプル約1kgを用い、分度器を使って、砂山が作る斜面と水平板とが成す角度を読み取った。安息角の測定は、室温20~25℃及び湿度30~40%に調整した室内で測定した。安息角は42°以下を示すものを合格とした。
(2) Repose angle The repose angle was measured according to JACT test method S-5. About 1 kg of each molding sand sample was used, and a protractor was used to read the angle between the slope formed by the sand pile and the horizontal plate. The angle of repose was measured in a room adjusted to room temperature of 20-25° C. and humidity of 30-40%. Samples with an angle of repose of 42° or less were accepted.

(3)イグロス
イグロス(I)は、以下の要領で測定した。天秤での計測は、温度20~25℃及び湿度30~40%に調整した室内で行った。イグロス(I)は1.0質量%以下のものを合格とした。
1)各鋳物砂サンプル5gをガラスビーカーに測り取り、120℃で60分間乾燥器を使って加熱し、乾燥させる。
2)乾燥を終えたサンプルを、シリカゲルが効いた(除湿された)デシケーター内に移し、室温まで冷却させる。(本発明品が示す重量測定中の吸水性の影響を低減させる)。
3)同様にして、アルミナ坩堝も乾燥させ、デシケーター内で冷却させる。
4)冷却したアルミナ坩堝を天秤で重量を測り、坩堝重量を記録する。測定を終えた坩堝に2)の鋳物砂サンプルを入れて、坩堝+鋳物砂サンプルの総重量を記録する。
5)サンプルが入った坩堝を電気炉にて1000℃で1時間、焼成し、脱脂する。
6)1時間経過したサンプルを炉から取り出し、シリカゲルが効いた(除湿された)デシケーター内に移し、室温まで冷却させる。
7)冷却したサンプルの重量を坩堝ごと計測し、記録する。
8)イグロス(I)を以下の式から求める。
[(焼成前サンプル重量-焼成後サンプル重量)/焼成前サンプル重量]×100(質量%)
(3) Igross Igross (I) was measured in the following manner. Measurements with a balance were performed in a room adjusted to a temperature of 20-25° C. and a humidity of 30-40%. Igross (I) of 1.0% by mass or less was regarded as acceptable.
1) Weigh 5 g of each foundry sand sample into a glass beaker, heat it at 120° C. for 60 minutes using a dryer, and dry it.
2) Transfer the dried sample into a silica gel-treated (dehumidified) desiccator and allow it to cool to room temperature. (Reduces the effect of water absorption during weighing exhibited by the present invention).
3) Similarly, an alumina crucible is also dried and cooled in a desiccator.
4) Weigh the cooled alumina crucible on a balance and record the crucible weight. Put the molding sand sample of 2) into the crucible after the measurement, and record the total weight of the crucible + the molding sand sample.
5) The crucible containing the sample is fired in an electric furnace at 1000° C. for 1 hour to degrease.
6) After 1 hour, the sample is removed from the oven, transferred into a silica gel-covered (dehumidified) desiccator, and allowed to cool to room temperature.
7) Weigh and record the weight of the cooled sample together with the crucible.
8) Obtain the igross (I) from the following formula.
[(Sample weight before baking - Sample weight after baking) / Sample weight before baking] × 100 (mass%)

(4)溶解度
メタノールに対する溶解度(25℃)は、以下の要領で測定した。溶解度は温度及び湿度の影響を受けるために、温度20~25℃及び湿度30~40%に調整した室内で行った。2回測定し、平均値をとった。樹脂膜のメタノールへの溶解度は32%以上示すものを合格とする。
1)各種鋳物砂サンプルのイグロス(I)を測定する。
2)各種鋳物砂サンプル5gを円形定量ろ紙5B(直径110mm)に秤取り、ロート(口径60mm、足径8mm、足長65mm)にセットする。
3)メタノール(純度>99.8%)10mLを1分間隔で20回繰り返しロートに注ぎ込み、ろ過する。この間、ロート内の鋳物砂サンプルは常にメタノール中に浸かっている状態を維持する。このようにすることで、常に新しいメタノールと鋳物砂サンプルが接触できるようにすると同時に、空気に触れて樹脂膜が酸化反応することを防ぐ。
4)メタノールに溶解し終えたサンプルはろ紙ごと乾燥機内で120℃×1時間乾燥させ、水分とメタノールを除去する。
5)乾燥を終えた鋳物砂サンプルを可能な限り全てろ紙から回収し、溶解後のイグロス(II)をイグロス(I)と同じ要領で測定する。
6)溶解度は次式を用いて算出した。
{イグロス(I)-イグロス(II)}/イグロス(I)×100=溶解度(%)
(4) Solubility The solubility in methanol (25°C) was measured in the following manner. Since the solubility is affected by temperature and humidity, the experiment was performed in a room adjusted to a temperature of 20-25° C. and a humidity of 30-40%. Measured twice and averaged. A resin film having a solubility in methanol of 32% or more is regarded as acceptable.
1) Measure the igross (I) of various foundry sand samples.
2) Weigh 5 g of various molding sand samples on a circular quantitative filter paper 5B (110 mm in diameter) and set it in a funnel (60 mm in diameter, 8 mm in foot diameter, 65 mm in foot length).
3) Pour 10 mL of methanol (purity>99.8%) into the funnel repeatedly 20 times at 1 minute intervals and filter. During this time, the foundry sand sample in the funnel was kept submerged in methanol. By doing so, the fresh methanol and the foundry sand sample can always come into contact with each other, and at the same time, the oxidation reaction of the resin film due to exposure to air can be prevented.
4) The sample dissolved in methanol is dried together with the filter paper in a dryer at 120°C for 1 hour to remove moisture and methanol.
5) Collect as much of the dried foundry sand sample as possible from the filter paper, and measure the igross (II) after dissolution in the same manner as the igross (I).
6) Solubility was calculated using the following formula.
{Igross (I) - Igross (II)}/Igross (I) x 100 = solubility (%)

(5)抗折強度(TP強度)
各種鋳物砂サンプル200gを料理用ボールに測り取った。全ての鋳物砂サンプルに対して表3に記載の塗布用バインダーを添加し、撹拌機を用いて10秒間攪拌して混合物を得た後、その混合物を10mm×10mm×60mmの金型に詰めて温度23~25℃及び湿度40~45%の条件下で30分放置し、抜型した。このようにして抗折強度測定用のテストピースを作製した。
その後、テストピースを用いて抜型直後(30分後)、1時間後及び3時間後に3点曲げ強度をそれぞれ測定した。強度は、JACT試験法SM-1に準じて測定した。30分後強度が測定可能であり、かつ、3時間後の強度が35kg/cm以上あるものを合格とした。
なお、使用した塗布用バインダーは、硬化促進剤の有無により硬化速度に差がある2種類のバインダーを用意した。それらの組成を表3に示す。これらの各成分を計り取ってビーカーに入れ、室温で15分混合して各バインダーを調製した。これらのバインダーをE型粘度計にて25℃恒温の条件で粘度を測定したところ、調製例1は7mPa・s、調製例2は10mPa・sであった。
(5) Bending strength (TP strength)
A 200 g sample of each foundry sand was weighed into a cooking bowl. The binder for coating shown in Table 3 was added to all the foundry sand samples and stirred for 10 seconds using a stirrer to obtain a mixture. It was left for 30 minutes under conditions of a temperature of 23-25° C. and a humidity of 40-45%, and then removed from the die. Thus, a test piece for bending strength measurement was produced.
After that, using the test piece, the three-point bending strength was measured immediately after (30 minutes), 1 hour and 3 hours after the die was removed. The strength was measured according to JACT test method SM-1. A sample whose strength was measurable after 30 minutes and had a strength of 35 kg/cm 2 or more after 3 hours was regarded as acceptable.
As the coating binders used, two types of binders having different curing speeds depending on the presence or absence of a curing accelerator were prepared. Their compositions are shown in Table 3. Each of these ingredients was weighed into a beaker and mixed for 15 minutes at room temperature to prepare each binder. The viscosities of these binders were measured with an E-type viscometer at a constant temperature of 25° C., and the results were 7 mPa·s for Preparation Example 1 and 10 mPa·s for Preparation Example 2.

Figure 2022125116000003
Figure 2022125116000003

(5)染み出し量
得られたサンプルの寸法精度の目安として、バインダー滴下による染み出し量を評価した。染み出し量は、寸法精度の指標となり、その値が低いほど高い寸法精度を達成できることを示す。
染み出し量は、次の要領で測定した。直径35mm、高さ10mmの皿を用意し、そこに表4~表6の各種鋳物砂サンプルを入れて、定規を使って表面を平らにならす。表3のバインダー「調整例1」5μlをマイクロピペットで吸い取り、1滴にして5mm離した高さから滴下する。室温24℃、湿度40%の条件下で60分放置後、60℃の乾燥器に移し、30分加熱する。加熱硬化後、固化した部分をスプーンで回収し、刷毛を使って余分な砂を除き、固化物の重量を測定した。固化物の重量が0.170g以下のものを合格とする。
(5) Exudation Amount As a measure of the dimensional accuracy of the obtained sample, the amount of exudation due to dropping of the binder was evaluated. The seepage amount is an index of dimensional accuracy, and the lower the value, the higher the dimensional accuracy that can be achieved.
The bleeding amount was measured in the following manner. A dish having a diameter of 35 mm and a height of 10 mm is prepared, various molding sand samples shown in Tables 4 to 6 are placed therein, and the surface is smoothed using a ruler. 5 μl of the binder “Preparation Example 1” in Table 3 is sucked up with a micropipette and made into one drop, which is dropped from a height of 5 mm. After being left at room temperature of 24° C. and humidity of 40% for 60 minutes, it is transferred to a dryer at 60° C. and heated for 30 minutes. After heat curing, the solidified portion was collected with a spoon, excess sand was removed with a brush, and the weight of the solidified product was measured. If the weight of the solidified product is 0.170 g or less, it is accepted.

Figure 2022125116000004
Figure 2022125116000004

Figure 2022125116000005
Figure 2022125116000005

Figure 2022125116000006
Figure 2022125116000006

表4~6の結果からも明らかなように、実施例の鋳物砂はいずれの物性においても優れていることがわかる。すなわち、高い強度とともに、染み出し量が0.170g(さらには0.150g以下)という低い数値に抑えられていることから高い寸法精度も期待できることがわかる。特に、強度については、成型後30分という短時間で25kg/cm以上(さらには30kg/cm以上)という高い強度が発現できることがわかる。 As is clear from the results in Tables 4 to 6, the foundry sands of Examples are excellent in all physical properties. In other words, it can be seen that high dimensional accuracy can be expected because the amount of bleeding is suppressed to a low value of 0.170 g (furthermore, 0.150 g or less) in addition to high strength. In particular, it can be seen that a high strength of 25 kg/cm 2 or more (further 30 kg/cm 2 or more) can be developed in a short time of 30 minutes after molding.

これに対し、比較例1~2では、再生砂に残存するイグロスを使用してバインダーを固めることはできず、金型から抜型できなかったために強度を測定できなかった。 On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, the igross remaining in the recycled sand could not be used to harden the binder, and the strength could not be measured because the mold could not be removed.

比較例3では、再生砂の残存樹脂層上に硬化剤のみをコートするだけでは、目標とする坑折強度は得られなかった。塗布バインダーの硬化時に生成される反応水が内部硬化不良を生じさせたものと考えられる。この点からみて、本発明のフラン樹脂有機層が鋳型強度の補完と、反応水の受け皿となっていることが理解できる。 In Comparative Example 3, the target piercing strength could not be obtained only by coating the residual resin layer of the reclaimed sand with the curing agent alone. It is believed that reaction water generated during curing of the coating binder caused internal curing failure. From this point of view, it can be understood that the furan resin organic layer of the present invention complements the strength of the mold and serves as a reservoir for reaction water.

比較例4では、再生砂の残存樹脂層上に硬化剤のみをコートするだけでは、目標とする坑折強度は得られなかった。これは、特に溶媒として加えた水が内部硬化不良を生じさせたものと考えられる。 In Comparative Example 4, the target piercing strength could not be obtained only by coating the residual resin layer of the reclaimed sand with the curing agent alone. This is probably because the water added as a solvent, in particular, caused internal curing failure.

比較例5では、目標とする坑折強度は得られなかった。このことから、本発明のフラン樹脂有機層が鋳型強度向上に補助的役割を担っていることがわかる。 In Comparative Example 5, the target piercing strength was not obtained. From this, it can be seen that the furan resin organic layer of the present invention plays an auxiliary role in improving the mold strength.

比較例6では、 回収砂の残存樹脂層上に硬化剤のみを添加するだけでは、目標とする坑折強度は得られなかった。塗布バインダーの硬化時に生成される反応水が内部硬化不良を生じさせたものと考えられる。 In Comparative Example 6, the target piercing strength could not be obtained by only adding the curing agent to the residual resin layer of the recovered sand. It is believed that reaction water generated during curing of the coating binder caused internal curing failure.

比較例7では、乾燥工程を加えなかったため、マイグレーション現象を制御することができず、目標とする抗折強度を得られなかった。この理由は、硬化反応が進みすぎたために、フラン樹脂有機層の溶解度が落ち、バインダーとの反応があまり進まなかったためと推測される。 In Comparative Example 7, since no drying step was added, the migration phenomenon could not be controlled, and the target bending strength could not be obtained. It is presumed that the reason for this is that the curing reaction proceeded too much, so that the solubility of the furan resin organic layer decreased and the reaction with the binder did not proceed so much.

比較例8では、比較例7と同様にマイグレーション現象を制御することができず、目標とする鋳型強度を得られなかった。この理由は、硬化反応が進みすぎたために、フラン樹脂有機層の溶解度が落ち、バインダーとの反応があまり進まなかったためと推測される。 In Comparative Example 8, the migration phenomenon could not be controlled similarly to Comparative Example 7, and the target mold strength could not be obtained. It is presumed that the reason for this is that the curing reaction proceeded too much, so that the solubility of the furan resin organic layer decreased and the reaction with the binder did not proceed so much.

以上のように、鋳型強度の高強度化には、フラン樹脂有機層の溶解度の制御と反応水の生成量の制御が効果的であることがわかる。本発明材料では、反応水の生成量が適切になることで鋳型の寸法安定性も確保できる。 As described above, it is found that controlling the solubility of the furan resin organic layer and controlling the amount of reaction water produced are effective for increasing the strength of the mold. With the material of the present invention, the dimensional stability of the mold can be ensured by producing an appropriate amount of reaction water.

また、表4~表6に示す染み出し量については、実施例に係る鋳物砂は、上記の通り、いずれも0.170g以下という少ない染み出し量であり、高い寸法精度を発揮できることがわかる。これに対し、硬化剤のみを添加したサンプル(比較例3~4、比較例6)、マイグレーション現象を制御できなかったサンプル(比較例7~8)は、塗布バインダー等の硬化時に生成される反応水の受容体をフラン樹脂有機層に適切に形成させることができなかったため(もしくはフラン樹脂有機層がなかったため)に染み出し量が多くなり、寸法精度が得られ難いことがわかる。また、実施例3と実施例4との比較でわかる通り、あるいは実施例と比較例との比較からもわかる通り、染み出し量と、バインダーによるTP強度(30分後)、すなわち硬化速度には相関性がないことがわかる。 In addition, with respect to the seepage amounts shown in Tables 4 to 6, all the foundry sands according to the examples had a low seepage amount of 0.170 g or less, as described above, and it can be seen that high dimensional accuracy can be exhibited. On the other hand, the samples (Comparative Examples 3 and 4, Comparative Examples 6) to which only the curing agent was added and the samples (Comparative Examples 7 and 8) in which the migration phenomenon could not be controlled were the reaction generated during curing of the coating binder, etc. It can be seen that because the water receptor could not be properly formed in the furan-resin organic layer (or because there was no furan-resin organic layer), the amount of seepage increased, making it difficult to obtain dimensional accuracy. Also, as can be seen from the comparison between Example 3 and Example 4, or from the comparison between Example and Comparative Example, the amount of bleeding and the TP strength by the binder (after 30 minutes), that is, the curing speed It can be seen that there is no correlation.

試験例2
表7に示すような組成としたほかは実施例1と同様にして鋳物砂サンプル(試料1~4)を調製し、得られたサンプルの水分量(質量ppm)を測定した。水分量は、京都電子工業製カールフィッシャー水分計「MKV-710」を用いて測定し、150℃、窒素流量200mL/min水分気化法の条件下にて計測を行った。各サンプルは作製後1日以内に測定した。
Test example 2
Foundry sand samples (Samples 1 to 4) were prepared in the same manner as in Example 1 except that the composition was as shown in Table 7, and the water content (mass ppm) of the obtained samples was measured. The moisture content was measured using a Karl Fischer moisture meter "MKV-710" manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd. under the conditions of 150° C., nitrogen flow rate of 200 mL/min, and moisture vaporization method. Each sample was measured within 1 day after fabrication.

Figure 2022125116000007
Figure 2022125116000007

上記のように、本発明に係る試料1~4は、安息角が42°以下の乾粉状であり、水分含有量が1200ppm以下(特に300~800ppmの範囲)であることがわかる。 As described above, it can be seen that Samples 1 to 4 according to the present invention are in the form of dry powder having an angle of repose of 42° or less and a water content of 1200 ppm or less (especially in the range of 300 to 800 ppm).

Claims (9)

鋳物砂を含む層を形成する工程及び前記層の所定領域にバインダーを添加することにより当該領域を固化させる工程を順に繰り返す工程を含む積層造形法によって鋳型を製造する方法に用いられる鋳物砂であって、
(1)前記鋳物砂を構成する砂粒表面に、フラン樹脂前駆体及び酸成分を含むフラン樹脂有機層が形成されており、
(2)前記酸成分がエチルベンゼンスルホン酸及びキシレンスルホン酸を含み、
(3)前記フラン樹脂有機層が、メタノールに対する溶解度(25℃)が32%以上である、
ことを特徴とする積層造形用鋳物砂。
A foundry sand for use in a method for manufacturing a mold by an additive manufacturing method, which comprises the steps of forming a layer containing the foundry sand and adding a binder to a predetermined region of the layer to solidify the region. hand,
(1) A furan resin organic layer containing a furan resin precursor and an acid component is formed on the surface of the sand grains constituting the foundry sand,
(2) the acid component comprises ethylbenzenesulfonic acid and xylenesulfonic acid;
(3) The furan resin organic layer has a solubility in methanol (25° C.) of 32% or more.
A casting sand for additive manufacturing characterized by:
積層造形用鋳物砂に含まれるイグロスが1.0質量%以下である、請求項1記載の積層造形用鋳物砂。 2. The casting sand for additive manufacturing according to claim 1, wherein the igross contained in the casting sand for additive manufacturing is 1.0% by mass or less. 積層造形用鋳物砂10g/水50gの分散液における分散媒のpHが4以下である、請求項1又は2に記載の積層造形用鋳物砂。 3. The casting sand for additive manufacturing according to claim 1, wherein the pH of the dispersion medium in the dispersion of 10 g of the casting sand for additive manufacturing/50 g of water is 4 or less. 積層造形用鋳物砂の安息角が、温度25℃及び湿度40%の条件下で42°以下である、請求項1~3のいずれかに記載の積層造形用鋳物砂。 The casting sand for additive manufacturing according to any one of claims 1 to 3, wherein the casting sand for additive manufacturing has an angle of repose of 42° or less under conditions of a temperature of 25°C and a humidity of 40%. 積層造形用鋳物砂を製造する方法であって、
a)出発材料となる砂と、フラン樹脂前駆体及び溶媒を含む組成物とを100℃以下で混合することにより第1混合物を得る工程、
b)前記第1混合物と、エチルベンゼンスルホン酸及びキシレンスルホン酸を含む酸成分含有組成物とを100℃以下で混合することにより第2混合物を得る工程及び
c)前記第2混合物を120℃以下で乾燥することにより乾燥砂状の鋳物砂を得る工程
を含むことを特徴する鋳物砂の製造方法。
A method for producing foundry sand for additive manufacturing, comprising:
a) mixing starting material sand with a composition comprising a furan resin precursor and a solvent at 100° C. or less to obtain a first mixture;
b) mixing the first mixture with an acid component-containing composition comprising ethylbenzenesulfonic acid and xylenesulfonic acid at 100°C or less to obtain a second mixture; and c) mixing the second mixture at 120°C or less. A method for producing foundry sand, comprising the step of obtaining dry sand-like foundry sand by drying.
砂100質量部に対して水0.01~3質量部を添加する工程をさらに含む、請求項5に記載の製造方法。 The production method according to claim 5, further comprising adding 0.01 to 3 parts by mass of water to 100 parts by mass of sand. 前記乾燥を温度50~80℃で60~600秒間実施する、請求項5又は6に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 5 or 6, wherein the drying is performed at a temperature of 50 to 80°C for 60 to 600 seconds. 前記乾燥を第2混合物の水分量が300~1200質量ppmとなるまで実施する、請求項5又は6に記載の製造方法。 The production method according to claim 5 or 6, wherein the drying is performed until the water content of the second mixture reaches 300 to 1200 mass ppm. 請求項1~4のいずれかに記載の積層造形用鋳物砂とバインダーとを含む3次元積層造形用キット。

A three-dimensional additive manufacturing kit comprising the additive manufacturing foundry sand according to any one of claims 1 to 4 and a binder.

JP2022102774A 2020-10-28 2022-06-27 Casting sand for lamination molding and method for producing the same Pending JP2022125116A (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020180956 2020-10-28
JP2020180956 2020-10-28
JP2021098027 2021-06-11
JP2021098027 2021-06-11
JP2021176388A JP7101392B2 (en) 2020-10-28 2021-10-28 Casting sand for laminated molding and its manufacturing method

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021176388A Division JP7101392B2 (en) 2020-10-28 2021-10-28 Casting sand for laminated molding and its manufacturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022125116A true JP2022125116A (en) 2022-08-26

Family

ID=81593847

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021176388A Active JP7101392B2 (en) 2020-10-28 2021-10-28 Casting sand for laminated molding and its manufacturing method
JP2022102774A Pending JP2022125116A (en) 2020-10-28 2022-06-27 Casting sand for lamination molding and method for producing the same

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021176388A Active JP7101392B2 (en) 2020-10-28 2021-10-28 Casting sand for laminated molding and its manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (2) JP7101392B2 (en)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6868333B2 (en) 2015-12-02 2021-05-12 ダイハツ工業株式会社 Sand mold manufacturing method and sand mold
JP6868334B2 (en) 2015-12-02 2021-05-12 ダイハツ工業株式会社 Casting sand
JP6767899B2 (en) 2017-02-28 2020-10-14 ダイハツ工業株式会社 Manufacturing method of recycled sand and manufacturing method of foundry sand
JP6892284B2 (en) 2017-02-28 2021-06-23 ダイハツ工業株式会社 Sand mold manufacturing method and casting sand
JP6873548B2 (en) 2017-03-28 2021-05-19 ダイハツ工業株式会社 Manufacturing method of foundry sand

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022071870A (en) 2022-05-16
JP7101392B2 (en) 2022-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230226755A1 (en) Method for producing three-dimensional molded parts and regulating the moisture content in build material
US10913207B2 (en) 3D reverse printing method and device
JP6193884B2 (en) Coated sand, method for producing the same, and method for producing a mold
CN110719838B (en) Method for producing three-dimensional layered mold body
US8919421B2 (en) Catalysts comprising methane sulfonic acid for the acid hardening method
JP6892284B2 (en) Sand mold manufacturing method and casting sand
EA023525B1 (en) Coating composition for casting moulds and cores, casting mould for casting metals and method for producing the same
EA019618B1 (en) Casting mould for the casting of metals and process for producing it
JP6470542B2 (en) Molding method of laminated mold
KR102421482B1 (en) Amino acid-containing molding material mixtures for the production of moldings for the foundry industry
JP6037182B2 (en) Silicate ester modified phenol / formaldehyde novolaks and their use for the production of resin coated substrates
US20180112067A1 (en) Granular material, granular material manufacturing method, three-dimensional laminated and shaped mold manufacturing apparatus, and three-dimensional laminated and shaped mold manufacturing method
JP2014117740A (en) Coated sand production method, coated sand obtained by the same, and cast production method
JP2022125116A (en) Casting sand for lamination molding and method for producing the same
JP7175822B2 (en) Sand composition, method for producing same, and method for producing mold
JP6595327B2 (en) Mold stacking method
JP6868333B2 (en) Sand mold manufacturing method and sand mold
JP7108334B2 (en) Laminate manufacturing method using a binder
Dady et al. Sulfonic acid coating of refractory sand for three-dimensional printing applications
Nagai et al. Molding and mold properties of spherical artificial sand coated with inorganic binder
JP7240655B2 (en) Materials for 3D additive manufacturing
JP6983098B2 (en) Aggregate for mold and its manufacturing method
JP6868334B2 (en) Casting sand
JP7202238B2 (en) Coated sand and mold manufacturing method using the same
US2997759A (en) Shell molding mixture