JP6873548B2 - Manufacturing method of foundry sand - Google Patents
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Description
本発明は、鋳物砂の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing cast sand.
鋳造により鋳物を作製するには、まず、鋳型を造形した後、その鋳型に溶解した材料（例えば、金属など）を流し込み、所要の形状に形成する。そのような鋳型に用いられる骨材として、人工砂が知られている。 In order to produce a casting by casting, first, a mold is formed, and then a melted material (for example, metal) is poured into the mold to form a desired shape. Artificial sand is known as an aggregate used for such a mold.
人工砂として、例えば、アルミナ４０〜９０重量％、シリカ６０〜１０重量％の合成ムライトを主とする球状物からなる鋳型用砂が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。 As artificial sand, for example, mold sand made of spherical objects mainly composed of synthetic mullite containing 40 to 90% by weight of alumina and 60 to 10% by weight of silica has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
しかし、特許文献１に記載の鋳型用砂と硬化剤とを混合した後に、バインダを添加して砂型（鋳型）を製造すると、砂型の強度を十分に確保できない場合がある。
However, if a sand mold (mold) is manufactured by adding a binder after mixing the mold sand described in
そこで、本発明は、砂型の強度の向上を図ることができる鋳物砂の製造方法を提供する。 Therefore, the present invention provides a method for producing cast sand that can improve the strength of the sand mold.
本発明［１］は、人工砂から磁力により磁性体を分離する磁選工程と、前記磁選工程後において、前記人工砂に硬化剤を混合する硬化剤混合工程と、を含む、鋳物砂の製造方法を含んでいる。 The present invention [1] is a method for producing cast sand, which comprises a magnetic separation step of separating a magnetic material from artificial sand by a magnetic force, and a hardening agent mixing step of mixing a hardening agent with the artificial sand after the magnetic sorting step. Includes.
しかるに、人工砂に含まれる磁性体が硬化剤と接触すると、硬化剤の活性能が低下してしまう場合がある。 However, when the magnetic material contained in the artificial sand comes into contact with the curing agent, the activity of the curing agent may decrease.
一方、上記の方法によれば、硬化剤が混合される前に、人工砂から磁性体が分離される。そのため、人工砂に硬化剤が混合されたときに、磁性体と硬化剤とが接触することを抑制できる。その結果、鋳物砂にバインダを供給して砂型を製造すると、砂型の強度の向上を図ることができる。 On the other hand, according to the above method, the magnetic material is separated from the artificial sand before the curing agent is mixed. Therefore, when the curing agent is mixed with the artificial sand, it is possible to prevent the magnetic material and the curing agent from coming into contact with each other. As a result, when a binder is supplied to the cast sand to manufacture a sand mold, the strength of the sand mold can be improved.
本発明［２］は、前記磁選工程前において、前記人工砂から微粉を除去する微粉除去工程をさらに含む、上記［１］に記載の鋳物砂の製造方法を含んでいる。 The present invention [2] includes the method for producing cast sand according to the above [1], further including a fine powder removing step of removing fine powder from the artificial sand before the magnetic separation step.
このような方法によれば、人工砂から磁性体が分離される前に、人工砂から微粉が除去される。その後、微粉が除去された人工砂から磁性体を分離すると、磁性体を効率よく除去できる。その結果、砂型の経時的な強度の低下を抑制することができる。 According to such a method, fine powder is removed from the artificial sand before the magnetic material is separated from the artificial sand. After that, if the magnetic substance is separated from the artificial sand from which the fine powder has been removed, the magnetic substance can be efficiently removed. As a result, it is possible to suppress a decrease in the strength of the sand mold over time.
本発明［３］は、前記磁選工程と前記硬化剤混合工程との間において、前記人工砂にフラン樹脂組成物を混合する樹脂組成物混合工程を、さらに含む、上記［１］または［２］に記載の鋳物砂の製造方法を含んでいる。 The present invention [3] further includes a resin composition mixing step of mixing a furan resin composition with the artificial sand between the magnetic separation step and the curing agent mixing step, the above [1] or [2]. Includes the method for producing foundry sand according to.
このような方法によれば、人工砂に硬化剤が混合される前に、人工砂とフラン樹脂組成物とが混合される。そのため、フラン樹脂組成物が人工砂の各粒子の周囲を取り囲むように被覆する。その後、硬化剤が混合されると、人工砂の各粒子を被覆するフラン樹脂組成物が、硬化剤と接触し硬化してフラン樹脂膜（層）となる。これによって、人工砂と、人工砂を被覆するフラン樹脂を含有する表面改質層と、表面改質層に付着する硬化剤層とを備える鋳物砂が製造できる。 According to such a method, the artificial sand and the furan resin composition are mixed before the curing agent is mixed with the artificial sand. Therefore, the furan resin composition is coated so as to surround each particle of the artificial sand. After that, when the curing agent is mixed, the furan resin composition that coats each particle of the artificial sand comes into contact with the curing agent and is cured to form a furan resin film (layer). This makes it possible to produce cast sand having an artificial sand, a surface modification layer containing a furan resin covering the artificial sand, and a curing agent layer adhering to the surface modification layer.
その結果、表面改質層により、硬化剤が人工砂と接触することを抑制でき、硬化剤の活性能が、人工砂に含有される成分により、低下することを抑制できる。 As a result, the surface modification layer can prevent the curing agent from coming into contact with the artificial sand, and the component contained in the artificial sand can suppress the decrease in the activity of the curing agent.
これにより、鋳物砂にバインダを供給すると、バインダを確実に硬化させることができ、砂型の強度の向上を確実に図ることができる。 As a result, when the binder is supplied to the casting sand, the binder can be surely hardened, and the strength of the sand mold can be surely improved.
本発明によれば、砂型の強度の向上を図ることができる鋳物砂を製造できる。 According to the present invention, it is possible to produce cast sand capable of improving the strength of the sand mold.
＜鋳物砂の製造方法＞
本発明の鋳物砂の製造方法は、人工砂から磁性体を分離する磁選工程と、磁選工程後に人工砂に硬化剤を混合する硬化剤混合工程とを含む。また、鋳物砂の製造方法は、好ましくは、人工砂から微粉を除去する微粉除去工程をさらに含み、磁選工程と硬化剤混合工程との間において、人工砂にフラン樹脂組成物を混合する樹脂組成物混合工程をさらに含む。
<Manufacturing method of foundry sand>
The method for producing cast sand of the present invention includes a magnetic separation step of separating a magnetic material from artificial sand and a hardening agent mixing step of mixing a hardening agent with the artificial sand after the magnetic sorting step. Further, the method for producing cast sand preferably further includes a fine powder removing step of removing fine powder from the artificial sand, and a resin composition in which the furan resin composition is mixed with the artificial sand between the magnetic sorting step and the curing agent mixing step. It further includes a product mixing step.
本実施形態では、磁選工程（一次磁選工程）、微粉除去工程、磁選工程（二次磁選工程）、樹脂組成物混合工程、および、硬化剤混合工程が順次実施される態様について説明する。 In this embodiment, an embodiment in which a magnetic separation step (primary magnetic separation step), a fine powder removal step, a magnetic separation step (secondary magnetic separation step), a resin composition mixing step, and a curing agent mixing step are sequentially carried out will be described.
１．一次磁選工程
磁選工程では、人工砂から磁力により磁性体を分離する。
1. 1. Primary magnetic separation process In the magnetic selection process, the magnetic material is separated from the artificial sand by magnetic force.
（１−１）人工砂
人工砂は、公知の方法（例えば、焼結法、溶融法、火炎溶融法など）により製造される。人工砂として、例えば、酸化アルミニウム砂（アルミナ砂）、ムライト砂、ムライト−ジルコン砂などが挙げられる。人工砂は、単独使用または２種類以上併用することができる。人工砂のなかでは、好ましくは、ムライト砂が挙げられる。
(1-1) Artificial sand Artificial sand is produced by a known method (for example, sintering method, melting method, flame melting method, etc.). Examples of artificial sand include aluminum oxide sand (alumina sand), mullite sand, and mullite-zircon sand. The artificial sand can be used alone or in combination of two or more. Among the artificial sands, mullite sand is preferable.
ムライト砂は、酸化アルミニウム（アルミナ）と二酸化珪素（シリカ）との混合組成化合物（アルミノケイ酸塩）を主成分としている。 Mullite sand contains a mixed composition compound (aluminosilicate) of aluminum oxide (alumina) and silicon dioxide (silica) as a main component.
酸化アルミニウムの含有割合は、ムライト砂全量に対して、例えば、５０質量％以上、好ましくは、６０質量％以上、例えば、９０質量％以下、好ましくは、８０質量％以下である。二酸化珪素の含有割合は、ムライト砂全量に対して、例えば、５質量％以上、好ましくは、１５質量％以上、例えば、４５質量％以下、好ましくは、４０質量％以下である。 The content ratio of aluminum oxide is, for example, 50% by mass or more, preferably 60% by mass or more, for example, 90% by mass or less, preferably 80% by mass or less, based on the total amount of mullite sand. The content ratio of silicon dioxide is, for example, 5% by mass or more, preferably 15% by mass or more, for example, 45% by mass or less, preferably 40% by mass or less, based on the total amount of mullite sand.
このようなムライト砂は、例えば、特開昭６１−６３３３３号公報に記載の方法や、特開２００３−２５１４３４号公報に記載の方法により調製することができる。 Such mullite sand can be prepared, for example, by the method described in JP-A-61-633333 or the method described in JP-A-2003-251434.
また、ムライト砂は、市販品を用いることもできる。ムライト砂の市販品として、例えば、エスパール（山川産業社製）、セラビーズ（伊藤忠セラテック社製）などが挙げられる。 Further, as the mullite sand, a commercially available product can also be used. Examples of commercially available mullite sand products include Espal (manufactured by Yamakawa Sangyo Co., Ltd.) and Cera beads (manufactured by Itochu Ceratech Co., Ltd.).
このような人工砂は、呼び寸法が５３μｍ（２８１メッシュ）以上１５０μｍ（１００メッシュ）以下の粒子を主成分として含む。また、人工砂には、天然珪砂を混合することもできる。 Such artificial sand contains particles having a nominal size of 53 μm (281 mesh) or more and 150 μm (100 mesh) or less as a main component. In addition, natural silica sand can be mixed with the artificial sand.
（１−２）磁選処理
上記の人工砂は、磁性体を含有する。
(1-2) Magnetic Separation Treatment The artificial sand described above contains a magnetic material.
磁性体として、例えば、Ｆｅ３Ｏ４（マグネタイト）、γ−Ｆｅ２Ｏ３（マグへマイト）などが挙げられる。 Examples of the magnetic material include Fe 3 O 4 (magnetite) and γ-Fe 2 O 3 (maghemite).
磁性体は、例えば、公知の磁選装置により人工砂から分離される。 The magnetic material is separated from the artificial sand by, for example, a known magnetic separator.
磁選装置として、例えば、図２に示す磁選装置５が挙げられる。なお、図２では、磁性体を含む人工砂がホッパ８１に貯留されており、人工砂は、ホッパ８１からベルトコンベア８２を介して磁選装置５に搬送される。
Examples of the magnetic separation device include the
磁選装置５は、ドラム型磁選装置であって、ドラム５１と、磁石５２と、磁性体ホッパ５３と、人工砂ホッパ５４とを備える。
The
ドラム５１は、略円筒形状を有する。ドラム５１は、軸線を中心として回転可能である。ドラム５１は、磁力を通過させるように構成されており、例えば、金属材料から形成される。
The
磁石５２は、ドラム５１内に配置されている。磁石５２は、固定されており、ドラム５１の回転に追従しない。磁石５２は、ドラム５１の周方向において、磁場が生じる範囲と磁場が生じない範囲とを形成する。
The
磁性体ホッパ５３は、ドラム５１の周方向における磁場が生じない範囲の下方に位置する。人工砂ホッパ５４は、磁性体ホッパ５３に対して、ドラム５１の回転方向の上流側に位置する。
The
そして、人工砂から磁性体を除去するには、例えば、人工砂を、回転するドラム５１に磁場が生じる範囲で接触させる。すると、人工砂に含まれる磁性体は、磁石５２の磁力によりドラム５１に付着して、ドラム５１の回転とともに搬送される。その後、磁性体は、磁場が生じない範囲に到達すると、重力によりドラム５１から落下して、磁性体ホッパ５３に回収される。
Then, in order to remove the magnetic substance from the artificial sand, for example, the artificial sand is brought into contact with the
一方、人工砂は、磁場が生じる範囲においてもドラム５１に付着しないので、磁場が生じない範囲に到達する前に、重力によりドラム５１から落下して、人工砂ホッパ５４に回収される。
On the other hand, since the artificial sand does not adhere to the
これにより、磁性体と人工砂とが分離され、人工砂から磁性体が除去される。 As a result, the magnetic material and the artificial sand are separated, and the magnetic material is removed from the artificial sand.
２．微粉除去工程
微粉除去工程では、人工砂から微粉を除去する。
2. Fine powder removal process In the fine powder removal process, fine powder is removed from artificial sand.
微粉除去工程は、例えば、公知の微粉分級装置により実施される。 The fine powder removing step is carried out by, for example, a known fine powder classification device.
微粉分級装置として、例えば、図２に示す粉体分級装置６が挙げられる。なお、図２では、人工砂は、人工砂ホッパ５４から搬送ライン５５を介して粉体分級装置６に搬送される。
Examples of the fine powder classifying device include the powder classifying device 6 shown in FIG. In FIG. 2, the artificial sand is transported from the
粉体分級装置６は、気体サイクロンであって、サイクロンボディ６１と、微粉排出部６２と備える。
The powder classifying device 6 is a gas cyclone, and includes a
サイクロンボディ６１は、上下方向に延びる略円筒形状を有し、サイクロンボディ６１の下側部分は、下方に向かうにつれて小径となる略円錐形状を有する。サイクロンボディ６１の下端部には、人工砂排出口６３が形成される。人工砂排出口６３は、サイクロンボディ６１の内外を連通する。
The
微粉排出部６２は、サイクロンボディ６１の上端部に設けられる。微粉排出部６２は、微粉を含む空気を排出可能である。
The fine
そして、人工砂から微粉を除去するには、例えば、人工砂を含む空気を、サイクロンボディ６１内において渦を巻くように、サイクロンボディ６１に吹き込む。これにより、人工砂が分級される。そして、人工砂に含まれる微粉は、空気とともに、サイクロンボディ６１の上端に設けられる微粉排出部６２から排出される一方、人工砂は、サイクロンボディ６１の下端に形成される人工砂排出口６３から排出される。
Then, in order to remove fine powder from the artificial sand, for example, air containing the artificial sand is blown into the
以上によって、人工砂から微粉が除去される。 As a result, fine powder is removed from the artificial sand.
３．二次磁選工程
その後、本実施形態では、上記と同様の磁選工程（二次磁選工程）が実施される。図２では、人工砂排出口６３から排出された人工砂は、ベルトコンベア８６により、磁選装置５に搬送される。そして、上記と同様にして、磁性体と人工砂とが分離され、磁性体が磁性体ホッパ５３に回収され、人工砂が人工砂ホッパ５４に回収される。
3. 3. Secondary magnetic separation step After that, in the present embodiment, the same magnetic separation step (secondary magnetic separation step) as described above is carried out. In FIG. 2, the artificial sand discharged from the artificial
４．樹脂組成物混合工程
樹脂組成物混合工程は、二次磁選工程と硬化剤混合工程との間において実施され、二次磁選工程後の人工砂にフラン樹脂組成物が混合される。
4. Resin composition mixing step The resin composition mixing step is carried out between the secondary magnetic separation step and the curing agent mixing step, and the furan resin composition is mixed with the artificial sand after the secondary magnetic separation step.
フラン樹脂組成物は、酸存在下において、例えば、３５℃以上１５０℃未満で完全硬化状態（Ｃステージ）となる。フラン樹脂組成物は、フラン樹脂前駆体を含んでいる。 The furan resin composition is in a completely cured state (C stage) in the presence of an acid, for example, at 35 ° C. or higher and lower than 150 ° C. The furan resin composition contains a furan resin precursor.
フラン樹脂前駆体として、例えば、フルフリルアルコール、フラン樹脂プレポリマーなどが挙げられる。 Examples of the furan resin precursor include furfuryl alcohol and furan resin prepolymer.
フラン樹脂プレポリマーとして、例えば、フルフリルアルコールの単独重合体、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などが挙げられる。フラン樹脂プレポリマーは、単独使用または２種類以上併用することができる。 Examples of the furfuryl resin prepolymer include a homopolymer of furfuryl alcohol, a copolymer of furfuryl alcohol and an aldehyde compound, and a copolymer of furfuryl alcohol, urea and an aldehyde compound (urea-modified furan resin prepolymer). Examples thereof include a polymer of furfuryl alcohol and furfural. The furan resin prepolymer can be used alone or in combination of two or more.
フラン樹脂プレポリマーのなかでは、好ましくは、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）が挙げられる。尿素変性フラン樹脂プレポリマーのモノマーとしてのアルデヒド化合物として、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、パラホルムアルデヒドなどが挙げられ、好ましくは、パラホルムアルデヒドが挙げられる。 Among the furan resin prepolymers, a copolymer of furfuryl alcohol, urea and an aldehyde compound (urea-modified furan resin prepolymer) is preferable. Examples of the aldehyde compound as the monomer of the urea-modified furan resin prepolymer include formaldehyde, acetaldehyde, glyoxal, paraformaldehyde, and the like, and paraformaldehyde is preferable.
フラン樹脂前駆体は、フルフリルアルコールおよびフラン樹脂プレポリマーのいずれか一方を単独で使用することができるが、好ましくは、フルフリルアルコールおよびフラン樹脂プレポリマーが併用される。 As the furan resin precursor, either furfuryl alcohol or furan resin prepolymer can be used alone, but furfuryl alcohol and furan resin prepolymer are preferably used in combination.
フラン樹脂前駆体の含有割合は、フラン樹脂組成物の全量に対して、例えば、１０質量％以上、好ましくは、６０質量％以上、さらに好ましくは、９０質量％以上、例えば、９５質量％以下である。 The content ratio of the furan resin precursor is, for example, 10% by mass or more, preferably 60% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, for example, 95% by mass or less, based on the total amount of the furan resin composition. is there.
フラン樹脂組成物は、上記成分に加えて、溶媒、上記した架橋剤などを含有することができる。溶媒としては、例えば、水、アセトン、酢酸エチル、アルコールなどが挙げられ、好ましくは、水が挙げられる。 The furan resin composition may contain a solvent, the above-mentioned cross-linking agent and the like in addition to the above-mentioned components. Examples of the solvent include water, acetone, ethyl acetate, alcohol and the like, and water is preferable.
そして、人工砂とフラン樹脂組成物とを混合するには、例えば、人工砂を３５℃以上１００℃以下に予熱した後、人工砂にフラン樹脂組成物を添加する。その後、温度を維持しながら、人工砂とフラン樹脂組成物とが均一になるまで撹拌混合する。 Then, in order to mix the artificial sand and the furan resin composition, for example, the artificial sand is preheated to 35 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, and then the furan resin composition is added to the artificial sand. Then, while maintaining the temperature, the artificial sand and the furan resin composition are stirred and mixed until they become uniform.
フラン樹脂組成物の混合割合は、人工砂１００質量部に対して、例えば、０．１０質量部以上０．５０質量部以下である。 The mixing ratio of the furan resin composition is, for example, 0.10 parts by mass or more and 0.50 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of artificial sand.
これによって、フラン樹脂組成物が、人工砂の各粒子の周囲を取り囲むように被覆する。 Thereby, the furan resin composition is coated so as to surround each particle of the artificial sand.
５．硬化剤混合工程
硬化剤混合工程では、人工砂に硬化剤が混合される。
5. Hardener mixing step In the hardener mixing step, the hardener is mixed with the artificial sand.
硬化剤は、後述するバインダを硬化できれば、特に制限されない。本実施形態では、砂型が、バインダがフラン樹脂組成物であるフラン自硬性砂型である場合について説明する。この場合、硬化剤は、例えば、バインダ（フラン樹脂組成物）を硬化（完全硬化状態に）させる酸触媒を含む。酸触媒として、例えば、脂肪族スルホン酸（例えば、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸など）、芳香族スルホン酸（例えば、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など）、無機酸（例えば、硫酸、リン酸、塩酸など）、カルボン酸（例えば、マレイン酸、シュウ酸など）などが挙げられる。酸触媒は、単独使用または２種類以上併用することができる。 The curing agent is not particularly limited as long as it can cure the binder described later. In the present embodiment, the case where the sand mold is a furan self-hardening sand mold in which the binder is a furan resin composition will be described. In this case, the curing agent contains, for example, an acid catalyst that cures (makes a completely cured state) the binder (furan resin composition). As the acid catalyst, for example, an aliphatic sulfonic acid (for example, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, etc.), an aromatic sulfonic acid (for example, benzenesulfonic acid, paratoluenesulfonic acid, xylenesulfonic acid, etc.), an inorganic acid (for example, xylenesulfonic acid, etc.), an inorganic acid (for example, Examples include sulfuric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, etc.), carboxylic acid (eg, maleic acid, oxalic acid, etc.) and the like. The acid catalyst can be used alone or in combination of two or more.
酸触媒のなかでは、好ましくは、芳香族スルホン酸、さらに好ましくは、キシレンスルホン酸が挙げられる。酸触媒の含有割合は、硬化剤全量に対して、例えば、９０．０質量％以上、好ましくは、９５．０質量％以上、例えば、１００質量％以下である。 Among the acid catalysts, aromatic sulfonic acid is preferable, and xylene sulfonic acid is more preferable. The content ratio of the acid catalyst is, for example, 90.0% by mass or more, preferably 95.0% by mass or more, for example, 100% by mass or less, based on the total amount of the curing agent.
そして、人工砂と硬化剤とを混合するには、例えば、フラン樹脂組成物が混合された人工砂に、３５℃以上１００℃以下で硬化剤を添加し混合する。その後、硬化剤が添加された人工砂が円滑に流動するまで撹拌混合する。 Then, in order to mix the artificial sand and the curing agent, for example, the curing agent is added and mixed at 35 ° C. or higher and 100 ° C. or lower to the artificial sand in which the furan resin composition is mixed. Then, the artificial sand to which the curing agent is added is stirred and mixed until it flows smoothly.
硬化剤の混合割合は、人工砂１００質量部に対して、例えば、０．０５質量部以上０．５０質量部以下である。 The mixing ratio of the curing agent is, for example, 0.05 parts by mass or more and 0.50 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of artificial sand.
これによって、人工砂を被覆するフラン樹脂組成物が、硬化剤と接触してフラン樹脂膜となり、人工砂を被覆するフラン樹脂を含有する表面改質層が形成される。 As a result, the furan resin composition that coats the artificial sand comes into contact with the curing agent to form a furan resin film, and a surface modification layer containing the furan resin that coats the artificial sand is formed.
また、硬化剤の酸触媒は、フラン樹脂の硬化反応において触媒として作用し、フラン樹脂の硬化反応において生成する水とともに表面改質層の表面に押し出される。これによって、硬化剤が、表面改質層の表面に付着して、硬化剤層を形成する。 Further, the acid catalyst of the curing agent acts as a catalyst in the curing reaction of the furan resin, and is extruded to the surface of the surface modification layer together with the water generated in the curing reaction of the furan resin. As a result, the curing agent adheres to the surface of the surface modification layer to form the curing agent layer.
以上によって、図１に示すように、人工砂２と、人工砂２を被覆するフラン樹脂を含有する表面改質層３と、表面改質層３に付着する硬化剤層４とを備える鋳物砂１が調製される。
As described above, as shown in FIG. 1, cast sand having an
このような樹脂組成物混合工程および硬化剤混合工程は、例えば、図２に示す混合ユニット７により実施される。なお、図２では、人工砂は、人工砂ホッパ５４から搬送ライン５５を介して混合ユニット７に搬送される。
Such a resin composition mixing step and a curing agent mixing step are carried out by, for example, the mixing unit 7 shown in FIG. In FIG. 2, the artificial sand is conveyed from the
混合ユニット７は、混合槽７１と、ジャケット７２と、撹拌翼７３と、樹脂供給ユニット７４と、硬化剤供給ユニット７５と、鋳物砂取出ライン７６とを備える。
The mixing unit 7 includes a
混合槽７１は、搬送ライン５５から搬送される人工砂を収容可能である。ジャケット７２は、混合槽７１内を加熱可能である。撹拌翼７３は、混合槽７１内に収容される撹拌対象物（人工砂、樹脂組成物および硬化剤）を撹拌可能である。
The mixing
樹脂供給ユニット７４は、樹脂タンク７４Ａと、樹脂供給ライン７４Ｂとを備える。樹脂タンク７４Ａは、上記したフラン樹脂組成物を貯留する。樹脂供給ライン７４Ｂは、樹脂タンク７４Ａから混合槽７１にフラン樹脂組成物を搬送する。
The
硬化剤供給ユニット７５は、硬化剤タンク７５Ａと、硬化剤供給ユニット７５とを備える。硬化剤タンク７５Ａは、上記した硬化剤を貯留する。硬化剤供給ライン７５Ｂは、硬化剤タンク７５Ａから混合槽７１に硬化剤を搬送する。
The curing
鋳物砂取出ライン７６は、混合槽７１から鋳物砂を取り出し可能である。鋳物砂取出ライン７６の上流端部は、混合槽７１の底部に接続される。
The casting
そして、混合ユニット７では、混合槽７１に収容される人工砂に、樹脂供給ユニット７４からフラン樹脂組成物が供給されて、上記した樹脂組成物混合工程が実施された後、フラン樹脂組成物と混合された人工砂に、硬化剤供給ユニット７５から硬化剤が供給されて、上記した硬化剤混合工程が実施される。これにより、図１に示す鋳物砂１が製造される。鋳物砂１は、鋳物砂取出ライン７６を介して、混合槽７１から取り出される。
Then, in the mixing unit 7, the furan resin composition is supplied from the
６．砂型の造形
上記した鋳物砂は、砂型の造形（製造）に好適に利用できる。
6. Sand mold molding The above-mentioned casting sand can be suitably used for sand mold molding (manufacturing).
砂型を造形するには、鋳物砂にバインダを添加して、鋳物砂を所定の形状に固める。 To form a sand mold, a binder is added to the casting sand to harden the casting sand into a predetermined shape.
バインダとして、例えば、上記したフラン樹脂組成物が挙げられる。 Examples of the binder include the above-mentioned furan resin composition.
砂型の造形方法として、例えば、原型（例えば、木型や金型など）を用いて造形する原型造形法や、３次元積層造形法（つまり３Ｄプリンタによる造形）などが挙げられ、好ましくは、３次元積層造形法が挙げられる。 Examples of the sand mold forming method include a prototype modeling method in which a prototype (for example, a wooden mold, a mold, etc.) is used, and a three-dimensional additive manufacturing method (that is, modeling by a 3D printer), and 3D is preferable. Dimensional additive manufacturing method can be mentioned.
３次元積層造形法では、上記した鋳物砂を層状に形成する工程と、鋳物砂の層に上記したバインダ（フラン樹脂組成物）を供給して、鋳物砂の層におけるバインダの供給部分を固める工程とを繰り返して、砂型を造形する。 In the three-dimensional additive manufacturing method, the above-mentioned step of forming the casting sand into layers and the step of supplying the above-mentioned binder (furan resin composition) to the casting sand layer to harden the binder supply portion in the casting sand layer. Repeat and repeat to form a sand mold.
７．作用効果
本実施形態では、硬化剤が混合される前に、人工砂から磁力により磁性体が分離される。そのため、磁性体と硬化剤とが接触することを抑制できる。
7. Action Effect In this embodiment, the magnetic material is separated from the artificial sand by a magnetic force before the curing agent is mixed. Therefore, contact between the magnetic material and the curing agent can be suppressed.
その結果、磁性体が分離された人工砂に硬化剤を混合して鋳物砂を調製した後、鋳物砂にバインダを供給して砂型を製造すると、砂型の強度の向上を図ることができる。 As a result, the strength of the sand mold can be improved by preparing a casting sand by mixing a hardening agent with the artificial sand from which the magnetic material has been separated, and then supplying a binder to the casting sand to manufacture a sand mold.
また、本実施形態では、人工砂から微粉が除去された後に、人工砂から磁性体が除去される。その結果、磁性体を効率よく除去でき、砂型の経時的な強度の低下を抑制することができる。 Further, in the present embodiment, after the fine powder is removed from the artificial sand, the magnetic substance is removed from the artificial sand. As a result, the magnetic material can be efficiently removed, and the decrease in strength of the sand mold over time can be suppressed.
また、本実施形態では、人工砂に硬化剤が混合される前に、人工砂とフラン樹脂組成物とが混合される。そのため、フラン樹脂組成物が人工砂の各粒子の周囲を取り囲むように被覆する。その後、硬化剤が混合されると、人工砂の各粒子を被覆するフラン樹脂組成物が、硬化剤と接触し硬化してフラン樹脂膜（層）となる。 Further, in the present embodiment, the artificial sand and the furan resin composition are mixed before the curing agent is mixed with the artificial sand. Therefore, the furan resin composition is coated so as to surround each particle of the artificial sand. After that, when the curing agent is mixed, the furan resin composition that coats each particle of the artificial sand comes into contact with the curing agent and is cured to form a furan resin film (layer).
これによって、図１に示すように、人工砂２と、人工砂２を被覆するフラン樹脂を含有する表面改質層３と、表面改質層３に付着する硬化剤層４とを備える鋳物砂１が製造できる。
As a result, as shown in FIG. 1, cast sand having an
その結果、表面改質層３により、硬化剤が人工砂２と接触することを抑制でき、硬化剤の活性能が、人工砂２に含有される成分により低下することを抑制できる。
As a result, the
これにより、鋳物砂１にバインダを供給すると、バインダを確実に硬化させることができ、砂型の強度の向上を確実に図ることができる。
As a result, when the binder is supplied to the casting
８．変形例
上記の実施形態では、微粉除去工程の前後両方において磁選工程が実施されるが、磁選工程は、微粉除去工程の前後のいずれか一方のみで実施されてもよい。
8. Modification Example In the above embodiment, the magnetic separation step is carried out both before and after the fine powder removing step, but the magnetic sorting step may be carried out only before and after the fine powder removing step.
磁選工程が微粉除去工程の前後のいずれか一方のみで実施される場合、砂型の経時的な強度低下を抑制する観点から、微粉除去工程の後に磁選工程を実施することが、微粉除去工程の前に磁選工程を実施するよりも好ましい。つまり、鋳物砂の製造方法は、好ましくは、磁選工程前において、微粉除去工程を含む。 When the magnetic separation step is carried out only before or after the fine powder removal step, it is possible to carry out the magnetic separation step after the fine powder removal step before the fine powder removal step from the viewpoint of suppressing a decrease in strength of the sand mold over time. It is preferable to carry out a magnetic separation step. That is, the method for producing cast sand preferably includes a fine powder removing step before the magnetic separation step.
上記の実施形態では、磁選工程（二次磁選工程）と硬化剤混合工程との間において、樹脂組成物混合工程が実施されるが、これに限定されず、樹脂組成物混合工程は、実施されなくてもよい。 In the above embodiment, the resin composition mixing step is carried out between the magnetic separation step (secondary magnetic separation step) and the curing agent mixing step, but the resin composition mixing step is carried out without limitation. It does not have to be.
この場合、磁選工程後の人工砂に、フラン樹脂組成物が添加されることなく、硬化剤が混合されて、鋳物砂が調製される（硬化剤混合工程）。その後、その鋳物砂にバインダを添加することにより、鋳物砂を固めることができ、砂型を製造できる。 In this case, a curing agent is mixed with the artificial sand after the magnetic sorting step without adding the furan resin composition to prepare casting sand (hardener mixing step). Then, by adding a binder to the foundry sand, the foundry sand can be hardened and a sand mold can be manufactured.
上記の実施形態の砂型は、フラン自硬性砂型であるが、本発明はこれに限定されない。例えば、硬化剤がポリイソシアネートであり、バインダがフェノール樹脂であるフェノールウレタン自硬性砂型であってもよく、硬化剤が有機エステルであり、バインダがアルカリフェノール樹脂であるアルカリフェノール自硬性砂型であってもよい。 The sand mold of the above embodiment is a furan self-hardening sand mold, but the present invention is not limited thereto. For example, the curing agent may be a polyisocyanate and the binder may be a phenol urethane self-hardening sand type in which the binder is a phenol resin, the curing agent may be an organic ester, and the binder may be an alkaline phenol self-hardening sand type in which the binder is an alkaline phenol resin. May be good.
これらによっても、上記の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。 With these, the same action and effect as those of the above-described embodiment can be obtained.
以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、それらに限定されない。以下の記載において用いられる配合割合（含有割合）、物性値、パラメータなどの具体的数値は、上記の「発明を実施するための形態」において記載されている、それらに対応する配合割合（含有割合）、物性値、パラメータなど該当記載の上限値(「以下」、「未満」として定義されている数値）または下限値(「以上」、「超過」として定義されている数値）に代替することができる。 Examples are shown below, and the present invention will be described in more detail, but the present invention is not limited thereto. Specific numerical values such as the compounding ratio (content ratio), physical property values, and parameters used in the following description are the compounding ratios (content ratio) corresponding to those described in the above-mentioned "Form for carrying out the invention". ), Physical property values, parameters, etc., can be replaced with the corresponding upper limit value (numerical value defined as "less than or equal to" or "less than") or lower limit value (numerical value defined as "greater than or equal to" or "excess"). it can.
（実施例１）
人工砂（ムライト砂、商品名：エスパール＃１００ＤＡＭ、山川産業社製）に対して、上記した磁選装置（図２参照）により磁選工程（一次磁選工程）を実施した。なお、表１において、エスパール＃１００ＤＡＭをＥＰとする。
(Example 1)
A magnetic separation step (primary magnetic separation step) was carried out on artificial sand (Mullite sand, trade name: Espal # 100DAM, manufactured by Yamakawa Sangyo Co., Ltd.) by the above-mentioned magnetic separation device (see FIG. 2). In Table 1, Espal # 100DAM is designated as EP.
次いで、人工砂に対して、上記した粉体分級装置（図２参照）により微粉除去工程を実施した。これにより、人工砂から微粉が除去された。 Next, the artificial sand was subjected to a fine powder removing step by the above-mentioned powder classification device (see FIG. 2). As a result, fine powder was removed from the artificial sand.
次いで、人工砂に対して、上記の磁選装置（図２参照）により磁選工程（二次磁選工程）を実施した。 Next, the artificial sand was subjected to a magnetic separation step (secondary magnetic separation step) by the above magnetic separation device (see FIG. 2).
その後、人工砂１００質量部を７０℃に予熱した後、表２に示すフラン樹脂組成物を０．２５質量部添加して、人工砂とフラン樹脂組成物とが均一になるまで撹拌混合した。 Then, 100 parts by mass of the artificial sand was preheated to 70 ° C., 0.25 parts by mass of the furan resin composition shown in Table 2 was added, and the artificial sand and the furan resin composition were stirred and mixed until they became uniform.
その後、フラン樹脂組成物が混合された人工砂に、キシレンスルホン酸（酸触媒）を含む硬化剤０．２５質量部を添加して、硬化剤が添加された人工砂が円滑に流動するまで撹拌混合した。硬化剤の混合工程では、７０℃＋５〜１０℃の温度範囲に維持された。 Then, 0.25 parts by mass of a curing agent containing xylene sulfonic acid (acid catalyst) is added to the artificial sand mixed with the furan resin composition, and the artificial sand to which the curing agent is added is stirred until it flows smoothly. Mixed. In the curing agent mixing step, the temperature was maintained in the temperature range of 70 ° C. + 5-10 ° C.
これによって、人工砂と、人工砂を被覆するフラン樹脂を含有する表面改質層と、表面改質層に付着する硬化剤とを備える鋳物砂を製造した。 As a result, a cast sand having an artificial sand, a surface-modified layer containing a furan resin covering the artificial sand, and a curing agent adhering to the surface-modified layer was produced.
（実施例２）
一次磁選工程を実施しなかった以外は、実施例１と同様にして、鋳物砂を製造した。
(Example 2)
Casting sand was produced in the same manner as in Example 1 except that the primary magnetic separation step was not carried out.
（実施例３）
二次磁選工程を実施しなかった以外は、実施例１と同様にして、鋳物砂を製造した。 （実施例４）
人工砂を、セラビーズ＃１４５０（ムライト砂、伊藤忠セラテック社製）に変更したこと以外は、実施例１と同様にして、鋳物砂を製造した。なお、表１において、セラビーズ＃１４５０をＣＢとする。
(Example 3)
Casting sand was produced in the same manner as in Example 1 except that the secondary magnetic separation step was not carried out. (Example 4)
Casting sand was produced in the same manner as in Example 1 except that the artificial sand was changed to Cerabeads # 1450 (Mullite sand, manufactured by Itochu Ceratech). In Table 1, Cera beads # 1450 is designated as CB.
（比較例１）
一次磁選工程および二次磁選工程を実施しなかった以外は、実施例１と同様にして、鋳物砂を製造した。
(Comparative Example 1)
Casting sand was produced in the same manner as in Example 1 except that the primary magnetic separation step and the secondary magnetic separation step were not carried out.
（比較例２）
一次磁選工程および二次磁選工程を実施しなかった以外は、実施例４と同様にして、鋳物砂を製造した。
＜抗折力試験＞
各実施例および各比較例で得られた鋳物砂と、表２に示すバインダとを、３次元積層造形装置（商品名：Ｓ−Ｐｒｉｎｔ、ＥｘＯｎｅ社製）にセットし、鋳物砂の層形成、および、鋳物砂の層に対するバインダの供給を順次繰り返して、図３Ａに示すように、一辺Ｄが２２．４ｍｍ、長さＬが１４７ｍｍである正四角柱の試験柱を製造した。
(Comparative Example 2)
Casting sand was produced in the same manner as in Example 4 except that the primary magnetic separation step and the secondary magnetic separation step were not carried out.
<Anti-folding force test>
The casting sand obtained in each Example and each Comparative Example and the binder shown in Table 2 were set in a three-dimensional laminated molding apparatus (trade name: S-Print, manufactured by ExOne) to form a layer of casting sand. Then, the supply of the binder to the layer of the foundry sand was sequentially repeated to produce a test column of a regular square column having a side D of 22.4 mm and a length L of 147 mm, as shown in FIG. 3A.
次いで、各試験柱を、室温２４℃、湿度４５％の条件下で、表１に示す各時間放置した。そして、図３Ｂに示すように、試験柱を、試験柱の長さ方向外側から挟み込むように、試験装置（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｍａｃｈｉｎｅ ＰＦＧ、シンプソン社製）にセットした。 Then, each test column was left to stand for each time shown in Table 1 under the conditions of room temperature of 24 ° C. and humidity of 45%. Then, as shown in FIG. 3B, the test column was set in a test device (Universal Strength Machine PFG, manufactured by Simpson) so as to sandwich the test column from the outside in the length direction of the test column.
次いで、試験柱の一端を固定して、試験柱に対して他方側から、試験柱の長さ方向に沿って、試験柱に圧力を加えた。そして、試験柱が折れたときの圧力を抗折力とした。そして、上記の抗折力試験を５回繰り返して、表１に示す各時間における抗折力の平均値を算出した。その結果を表１に示す。 Next, one end of the test column was fixed, and pressure was applied to the test column from the other side with respect to the test column along the length direction of the test column. Then, the pressure at the time when the test column was broken was used as the bending force. Then, the above-mentioned bending force test was repeated 5 times, and the average value of the bending force at each time shown in Table 1 was calculated. The results are shown in Table 1.
１ 鋳物砂
２ 人工砂
３ 表面改質層
４ 硬化剤層
1
Claims (2)
前記磁選工程後において、前記人工砂に硬化剤を混合する硬化剤混合工程と、
前記磁選工程と前記硬化剤混合工程との間において、前記人工砂にフラン樹脂組成物を混合する樹脂組成物混合工程と、
を含むことを特徴とする、鋳物砂の製造方法。 A magnetic separation process that separates a magnetic material from artificial sand by magnetic force,
After the magnetic separation step, a curing agent mixing step of mixing the curing agent with the artificial sand, and a curing agent mixing step.
Between the magnetic separation step and the curing agent mixing step, a resin composition mixing step of mixing the furan resin composition with the artificial sand, and a resin composition mixing step.
A method for producing cast sand, which comprises.
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