JP2016147287A - Casting sand regeneration process, and polishing device - Google Patents

Casting sand regeneration process, and polishing device Download PDF

Info

Publication number
JP2016147287A
JP2016147287A JP2015025498A JP2015025498A JP2016147287A JP 2016147287 A JP2016147287 A JP 2016147287A JP 2015025498 A JP2015025498 A JP 2015025498A JP 2015025498 A JP2015025498 A JP 2015025498A JP 2016147287 A JP2016147287 A JP 2016147287A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
foundry sand
sand
binder
polishing
mold
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
JP2015025498A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
雄二 堀
Yuji Hori
雄二 堀
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.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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 Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP2015025498A priority Critical patent/JP2016147287A/en
Publication of JP2016147287A publication Critical patent/JP2016147287A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mold Materials And Core Materials (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a convenient and highly productive regeneration process for manufacturing regenerated casting sand capable of being used even in a cold box process.SOLUTION: A casting sand regeneration process for regenerating casting sand to be used in a casting mould, comprises: a step of crushing a casting mould covered with a binder composed mainly of water glass, to attain crushed chips; and a polishing step of polishing said casting sand by adding an acid solution to said crushed chips.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、鋳物砂の再生方法およびそれに用いる研磨装置に関するものである。   The present invention relates to a method for reclaiming foundry sand and a polishing apparatus used therefor.

例えば、エンジンのシリンダヘッド鋳造用の中子等の鋳型を製造する方法として、溶剤で溶かしたフェノール樹脂とポリイソシアネート化合物等の2種の粘結剤を砂に加えて混練してガス硬化性鋳物砂を形成し、この鋳物砂をエアブローによって成形型内に吹き込み充填し、その後この成形型内にトリエチルアミン等からなる硬化促進ガスを通気させてこのガスの作用によって前記2種の粘結剤を硬化させることにより、鋳型を製造する方法が従来より知られている(例えば、特許文献1)。この方法は、鋳型を硬化させる際に加熱する必要がないので、コールドボックス法と呼ばれている。   For example, as a method of producing a mold for a core for casting an engine cylinder head, a gas curable casting is obtained by adding two types of binders such as a phenol resin dissolved in a solvent and a polyisocyanate compound to sand and kneading them. Sand is formed, and the foundry sand is blown into the mold by air blowing and then filled, and then a curing accelerating gas composed of triethylamine or the like is passed through the mold to cure the two binders by the action of this gas. Thus, a method for producing a mold is conventionally known (for example, Patent Document 1). This method is called a cold box method because it does not require heating when the mold is cured.

上述の有機系のバインダを用いた鋳型は、鋳造時の熱によりバインダが燃えてしまい、ガスが発生する。このガスは異臭がするため、ガスがそのまま外部に排出されないように集めて処理をする工程が必要になり、処理費用が必要になるため高コストになっていた。   In the mold using the organic binder described above, the binder burns due to heat during casting, and gas is generated. Since this gas has a strange odor, a process of collecting and processing the gas so that it is not discharged to the outside as it is is necessary, and the processing cost is high, which is expensive.

そこでこのような有機系のバインダに代えて、無機バインダを利用した鋳型用の成形材料混合物が提案されている(例えば、特許文献2)。特許文献2において開示されている鋳型用の成形材料混合物は、加熱によって水分を除去して硬化させて鋳型にしている。そして、工業的用途に適した時間内に鋳型を硬化させるために、造型用型の中に熱風を吹き込んで水分の除去を促進させている。   Therefore, a molding material mixture for a mold using an inorganic binder instead of such an organic binder has been proposed (for example, Patent Document 2). The molding material mixture for a mold disclosed in Patent Document 2 is cured by removing moisture by heating to form a mold. And in order to harden a casting_mold | template in the time suitable for an industrial use, hot air is blown in into the shaping | molding type | mold, and the removal of a water | moisture content is accelerated | stimulated.

また、上述の無機バインダを利用した鋳型用の成形材料混合物を再利用するための再生方法も提案されている(例えば、特許文献3)。特許文献3では、水ガラスの付着した使用済み鋳物砂を再生処理するため、水ガラスをベースとし微粒金属酸化物の添加された粘結剤の付着した使用済み鋳物砂を少なくとも200℃の温度に加熱して熱処理することにより再生を行っている。   In addition, a recycling method for reusing a molding material mixture for a mold using the above-described inorganic binder has also been proposed (for example, Patent Document 3). In Patent Document 3, in order to recycle used foundry sand to which water glass is attached, the used foundry sand to which a binder containing fine metal oxide is added based on water glass is brought to a temperature of at least 200 ° C. Regeneration is performed by heating and heat treatment.

特開2008−149352号公報JP 2008-149352 A 特表2011−500330号公報Special table 2011-500330 gazette 特表2010−519042号公報Special table 2010-519042 gazette

しかしながら、特許文献3によって再生された鋳物砂をコールドボックス法の鋳型に用いたところ全く固まらなくなり、鋳型を作成できないという問題が生じた。特許文献3によって再生された鋳物砂を初めて使用する鋳物砂に数%混合させた場合であっても、コールドボックスの鋳型は固まらなくなってしまった。そのため、コールドボックスによる鋳型の製造・再生と、無機バインダを利用した鋳型の製造・再生とを、鋳物砂のコンタミネーションが生じないように厳格に分離をしなくてはならず、コストが増加していた。   However, when the foundry sand regenerated by Patent Document 3 was used as a mold for the cold box method, it did not harden at all, and there was a problem that the mold could not be produced. Even when the foundry sand regenerated according to Patent Document 3 was mixed with the foundry sand used for the first time by several percent, the mold of the cold box did not harden. Therefore, manufacturing and recycling of molds using cold boxes and manufacturing and recycling of molds using inorganic binders must be strictly separated to prevent foundry sand contamination, which increases costs. It was.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コールドボックス法においても利用可能な無機バインダ使用の再生鋳物砂を製造する、簡便で生産性の高い再生方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such points, and the object of the present invention is to provide a simple and highly productive recycling method for producing recycled foundry sand using an inorganic binder that can be used in the cold box method. It is to provide.

本発明の鋳物砂の再生方法は、鋳型に使用された鋳物砂の再生方法であって、水ガラスを主体とするバインダにより被覆されている鋳物砂からなる鋳型を解砕して解砕片を得る工程と、前記解砕片に酸溶液を加えて、前記鋳物砂の研磨を行う研磨工程とを含む構成を有している。研磨工程において、水ガラスのアルカリ成分を酸溶液によって中和すると共に、鋳物砂を被覆している水ガラスを主体とするバインダの少なくとも一部を研磨により削り落として鋳物砂の再生を行う。   The method for reclaiming foundry sand according to the present invention is a method for reclaiming foundry sand used in a mold, and crushing a mold made of foundry sand covered with a binder mainly composed of water glass to obtain a crushed piece. And a polishing step of polishing the foundry sand by adding an acid solution to the crushed pieces. In the polishing step, the alkaline component of the water glass is neutralized by the acid solution, and at least a part of the binder mainly composed of the water glass covering the foundry sand is scraped off to regenerate the foundry sand.

前記酸溶液に含まれる酸の量は、前記鋳物砂を被覆する前記バインダに含まれるアルカリ成分を中和可能な量であることが好ましい。これにより再生された鋳物砂は中性となる。   The amount of the acid contained in the acid solution is preferably an amount capable of neutralizing the alkali component contained in the binder covering the foundry sand. As a result, the reclaimed foundry sand becomes neutral.

前記研磨工程において、前記酸溶液に含まれる水分は蒸発して排出され、中和により生成した塩は集塵装置により排出されることが好ましい。これにより研磨工程において削り落とされたバインダとともに塩が集塵装置によって排出される。   In the polishing step, it is preferable that water contained in the acid solution is evaporated and discharged, and a salt generated by neutralization is discharged by a dust collector. Thereby, salt is discharged | emitted with a dust collector with the binder shaved off in the grinding | polishing process.

前記研磨工程の後に、前記鋳物砂の分級を行う分級工程を含むことが好ましい。再生された鋳物砂は分級により、鋳物砂として適した大きさのものだけに分けられる。   It is preferable to include a classification step for classifying the foundry sand after the polishing step. The reclaimed foundry sand is classified into only suitable sizes as foundry sand.

本発明の研磨装置は、水ガラスを主体とするバインダにより被覆されている鋳物砂を研磨する研磨装置であって、前記鋳物砂を被覆する前記バインダに含まれるアルカリ成分を中和可能な量の酸溶液を前記鋳物砂に加える酸溶液添加部を備えている構成を有している。この装置を用いれば研磨を行う際にアルカリ成分の中和も同時に確実に行われる。   The polishing apparatus of the present invention is a polishing apparatus that polishes foundry sand covered with a binder mainly composed of water glass, and has an amount capable of neutralizing an alkali component contained in the binder covering the foundry sand. It has the structure provided with the acid solution addition part which adds an acid solution to the said foundry sand. When this apparatus is used, neutralization of the alkali component is also reliably performed at the same time when polishing is performed.

前記酸溶液添加部は前記酸溶液を前記鋳物砂に撒く散布装置であることが好ましい。この構成により酸溶液が鋳物砂全体にほぼ均一に散布される。   The acid solution adding section is preferably a spraying device for spreading the acid solution on the foundry sand. With this configuration, the acid solution is dispersed almost uniformly throughout the foundry sand.

本発明では研磨工程において酸溶液を加えて中和を行っているので、再生後の鋳物砂が中性となりコールドボックスにおいて使用することが可能となるとともに、無機バインダ用の鋳物砂の再生方法としても熱処理工程が不要となり、処理時間の短縮ができコストダウンもできる。   In the present invention, since an acid solution is added and neutralized in the polishing step, the reclaimed foundry sand becomes neutral and can be used in a cold box, and as a method for reclaiming foundry sand for an inorganic binder. However, the heat treatment step is unnecessary, the processing time can be shortened, and the cost can be reduced.

実施形態に係る研磨装置の模式的な図である。It is a typical figure of the polish device concerning an embodiment.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following description of the preferred embodiments is merely exemplary in nature and is not intended to limit the invention, its application, or its use.

(実施形態)
本実施形態の再生方法は、鋳物砂に水ガラスを主体とするバインダを混合させた、鋳型造型用の成形材料混合物を用いて鋳型を造型し、その鋳型を鋳造に使用した後、再生して再生鋳物砂を製造する方法である。
(Embodiment)
The recycling method of the present embodiment is to mold a mold using a molding material mixture for molding, in which a binder mainly composed of water glass is mixed with foundry sand, and after the mold is used for casting, the mold is recycled. This is a method for producing recycled foundry sand.

鋳物砂としては、従来より使用されている種々の鋳物砂を使用することができ、例えばケイ砂またはジルコンサンドを使用することができる。シャモットファイバーなどの繊維状耐火性成形材料も適切である。他の適切な鋳物砂としては、例えばオリビン、クロム鉱砂、バーミキュライトがある。   As the foundry sand, various conventionally used foundry sands can be used. For example, silica sand or zircon sand can be used. Fibrous refractory molding materials such as chamotte fiber are also suitable. Other suitable foundry sands are, for example, olivine, chrome ore sand and vermiculite.

水ガラスとしては、成形材料混合物で結合剤(バインダ)として既に使用されてきたような従来の水ガラスを使用できる。これらの水ガラスは、溶解ナトリウムまたはカリウムシリケートを含み、ガラス状カリウムおよびナトリウムシリケートを水に溶解することにより調製できる。水ガラスは、1.6〜4.0、特に2.0〜3.5の範囲でSiO/MO比を有することが好ましく、ここで、Mはナトリウムおよび/またはカリウムを表す。水ガラスは、30〜60重量%の範囲で固形分を有することが好ましい。固形分は、水ガラス中に存在するSiOおよびMOの量に対するものである。水ガラス系結合剤は、結合作用を有する水ガラス以外に他の成分を含有していてもよい。しかし結合剤として純粋な水ガラスを使用することが好ましい。水ガラスの固形分は、80重量%超、より好ましくは少なくとも90重量%、特に好ましくは少なくとも95重量%、およびさらに少なくとも98重量%のアルカリシリケートから好ましくはなる。結合剤がホスフェートを含有する場合、その割合は、Pとして計算し、水ガラスの固形分に対するとき、好ましくは10重量%未満、より好ましくは5重量%未満、さらには2重量%未満である。 As the water glass, a conventional water glass that has already been used as a binder in a molding material mixture can be used. These water glasses contain dissolved sodium or potassium silicate and can be prepared by dissolving glassy potassium and sodium silicate in water. The water glass preferably has a SiO 2 / M 2 O ratio in the range of 1.6 to 4.0, in particular 2.0 to 3.5, where M represents sodium and / or potassium. The water glass preferably has a solid content in the range of 30 to 60% by weight. The solid content is relative to the amount of SiO 2 and M 2 O present in the water glass. The water glass binder may contain other components in addition to the water glass having a binding action. However, it is preferred to use pure water glass as the binder. The water glass solids content preferably consists of more than 80% by weight of alkali silicate, more preferably at least 90% by weight, particularly preferably at least 95% by weight and even at least 98% by weight. If the binder contains a phosphate, the proportion is calculated as P 2 O 5 and is preferably less than 10% by weight, more preferably less than 5% by weight and even less than 2% by weight, based on the water glass solids. It is.

本実施形態の鋳型造型用の成形材料混合物には、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタンおよび酸化亜鉛からなる群から選択される微粒子状の金属酸化物を所定の割合で含有していることが好ましい。微粒子状の金属酸化物の平均主要粒径は、好ましくは0.10μm〜1μmの間であってよい。しかし、主要粒子の凝集により、金属酸化物の粒径は、好ましくは300μm未満、特に200μm未満、とりわけ100μm未満である。ある実施形態によれば、粒径は5μm超、別の実施形態によれば、10μm超、別の実施形態によれば、15μm超である。平均粒径は、好ましくは5〜90μmの範囲、特に好ましくは10〜80μmの範囲、とりわけ好ましくは15〜50μmの範囲である。粒径は、例えばふるい分析により決定できる。63μmのメッシュサイズを有するふるい上の残渣が、10重量%未満、好ましくは8重量%未満である場合が特に好ましい。   The molding material mixture for mold making according to the present embodiment preferably contains a particulate metal oxide selected from the group consisting of silicon dioxide, aluminum oxide, titanium oxide and zinc oxide in a predetermined ratio. . The average major particle size of the particulate metal oxide may preferably be between 0.10 μm and 1 μm. However, due to the aggregation of the main particles, the particle size of the metal oxide is preferably less than 300 μm, in particular less than 200 μm, in particular less than 100 μm. According to one embodiment, the particle size is greater than 5 μm, according to another embodiment, greater than 10 μm, and according to another embodiment, greater than 15 μm. The average particle size is preferably in the range of 5 to 90 μm, particularly preferably in the range of 10 to 80 μm, particularly preferably in the range of 15 to 50 μm. The particle size can be determined, for example, by sieve analysis. It is particularly preferred if the residue on the sieve having a mesh size of 63 μm is less than 10% by weight, preferably less than 8% by weight.

二酸化ケイ素を、微粒子状の金属酸化物として使用する場合が特に好ましく、この場合、合成的に製造された非晶質二酸化ケイ素が特に好ましい。   Particular preference is given to using silicon dioxide as the particulate metal oxide, in which case synthetically produced amorphous silicon dioxide is particularly preferred.

微粒子二酸化ケイ素は、鋳物砂と同等とみなすことはできない。例えば、ケイ砂を、耐火性基礎成形材料(鋳物砂)として使用する場合、ケイ砂は、微粒子二酸化ケイ素の機能を満たすこともできない。ケイ砂は、X線回折パターンで非常に明確な反射性を有する一方で、非晶質二酸化ケイ素は、結晶性が低く、したがってかなり広範な反射性を有する。   Particulate silicon dioxide cannot be considered equivalent to foundry sand. For example, when silica sand is used as a refractory basic molding material (casting sand), the silica sand cannot satisfy the function of particulate silicon dioxide. Silica sand has a very clear reflectivity in the X-ray diffraction pattern, while amorphous silicon dioxide has low crystallinity and therefore a fairly broad reflectivity.

ケイ酸沈殿物または発熱性ケイ酸を、微粒子二酸化ケイ素として使用することが好ましい。したがって、これらのケイ酸も、同様に、混合物で使用してもよい。ケイ酸沈殿物は、アルカリシリケート水溶液と鉱酸との反応により得られる。次いで、得られた沈殿物を分離し、乾燥して、粉砕する。発熱性シリカという用語は、高温でのガス相からの凝固により得られるシリカを指す。発熱性シリカは、例えば四塩化ケイ素の火炎加水分解により、または一酸化ケイ素ガスを形成し、次いで二酸化ケイ素に酸化するコークスもしくは無煙炭によりケイ砂を減少させることによる電気アーク炉で製造できる。電気アーク炉法により製造された発熱性シリカは、炭素を依然として含有し得る。沈殿シリカおよび発熱性シリカは、本発明の成形混合物に同様に適している。これらのシリカは、以下「合成非晶質二酸化ケイ素」と称される。   It is preferred to use silicic acid precipitates or pyrogenic silicic acid as fine particle silicon dioxide. Accordingly, these silicic acids may be used in a mixture as well. The silicic acid precipitate is obtained by reacting an aqueous alkali silicate solution with a mineral acid. The resulting precipitate is then separated, dried and ground. The term exothermic silica refers to silica obtained by coagulation from a gas phase at high temperatures. Exothermic silica can be produced in an electric arc furnace, for example, by flame hydrolysis of silicon tetrachloride or by reducing silica sand with coke or anthracite that forms silicon monoxide gas and then oxidizes to silicon dioxide. Exothermic silica produced by the electric arc furnace process can still contain carbon. Precipitated silica and pyrogenic silica are equally suitable for the molding mixture of the present invention. These silicas are hereinafter referred to as “synthetic amorphous silicon dioxide”.

発熱性ケイ酸は、非常に大きい比表面積により特徴付けられる。したがって、微粒子二酸化ケイ素は、10m/g超、別の実施形態によれば15m/g超の比表面積を有することが好ましい。ある実施形態によれば、微粒子二酸化ケイ素は、40m/g未満、別の実施形態によれば30m/g未満の比表面積を有する。比表面積は、DIN66131に従って窒素吸着により決定できる。 Exothermic silicic acid is characterized by a very large specific surface area. Accordingly, it is preferred that the particulate silicon dioxide has a specific surface area of greater than 10 m 2 / g, and according to another embodiment, greater than 15 m 2 / g. According to one embodiment, the particulate silicon dioxide has a specific surface area of less than 40 m 2 / g and according to another embodiment less than 30 m 2 / g. The specific surface area can be determined by nitrogen adsorption according to DIN 66131.

ある実施形態によれば、非晶質、非圧縮微粒子二酸化ケイ素は、100m/kg超、別の実施形態によれば150m/kg超の嵩密度を有する。ある実施形態によれば、非晶質、非圧縮微粒子二酸化ケイ素は、500m/g未満の嵩密度、別の実施形態によれば400m/g未満の嵩密度を有する。 According to one embodiment, the amorphous, uncompressed particulate silicon dioxide has a bulk density of greater than 100 m 3 / kg and according to another embodiment greater than 150 m 3 / kg. According to one embodiment, the amorphous, uncompressed particulate silicon dioxide has a bulk density of less than 500 m 2 / g and according to another embodiment a bulk density of less than 400 m 2 / g.

バインダとしての働きは、強アルカリ性水ガラスが、合成非晶質二酸化ケイ素の表面上に存在するシラノール基と反応することができ、水分蒸発により、二酸化ケイ素とその時点で固体の水ガラスとの間に強い結合が形成されることによるものと想定される。   As a binder, strong alkaline water glass can react with silanol groups present on the surface of the synthetic amorphous silicon dioxide, and due to moisture evaporation, between the silicon dioxide and the solid water glass at that time It is assumed that the strong bond is formed.

本実施形態の鋳型造型用の成形材料混合物には、表面活性物質が含まれていることが好ましい。表面活性物質は、水面上に単分子層を形成できる、すなわち、例えば膜を形成できる物質である。さらに、表面活性物質は、水の表面張力を低下させる。適切な表面活性物質としては、例えばシリコーン油がある。   The molding material mixture for mold making of this embodiment preferably contains a surface active substance. The surface-active substance is a substance that can form a monomolecular layer on the water surface, that is, can form a film, for example. Furthermore, the surface active substance reduces the surface tension of water. Suitable surface active materials include, for example, silicone oil.

表面活性物質としては、界面活性剤が特に好ましい。界面活性剤は、親水性部分および疎水性部分を含み、その特性は、例えば水相において、界面活性剤がミセルを形成するか、または界面で蓄積できるようにバランスが取られていることである。   As the surface active substance, a surfactant is particularly preferable. Surfactants contain a hydrophilic part and a hydrophobic part, the property of which is balanced, for example in the aqueous phase, so that the surfactant can form micelles or accumulate at the interface. .

原則として、すべての部類の界面活性剤を使用することができる。アニオン性界面活性剤以外に、非イオン性、カチオン性および両性の界面活性剤も適している。例示の目的のために、非イオン性界面活性剤としては、例えばエトキシ化またはプロポキシ化長鎖アルコール、アミンまたは酸、例えば脂肪アルコールエトキシレート、アルキルフェノールエトキシレート、脂肪アミンエトキシレート、脂肪酸エトキシレート、対応するプロポキシレート、またはさらに糖界面活性剤、例えば脂肪アルコール系ポリグリコシドが挙げられる。脂肪アルコールは、8〜20個の炭素原子を含むことが好ましい。適切なカチオン性界面活性剤としては、アルキルアンモニウム化合物およびイミダゾリニウム化合物がある。   In principle, all classes of surfactants can be used. In addition to anionic surfactants, nonionic, cationic and amphoteric surfactants are also suitable. For illustrative purposes, nonionic surfactants include, for example, ethoxylated or propoxylated long chain alcohols, amines or acids such as fatty alcohol ethoxylates, alkylphenol ethoxylates, fatty amine ethoxylates, fatty acid ethoxylates, corresponding Propoxylates, or even sugar surfactants such as fatty alcohol polyglycosides. The fatty alcohol preferably contains 8 to 20 carbon atoms. Suitable cationic surfactants include alkyl ammonium compounds and imidazolinium compounds.

アニオン性界面活性剤が界面活性剤として特に好ましい。アニオン性界面活性剤は、極性親水性基として、スルフェート基、スルホネート基、ホスフェート基またはカルボキシレート基を含有することが好ましく、スルフェート基およびホスフェート基が特に好ましい。スルフェート基を含有するアニオン性界面活性剤を使用する場合、硫酸モノエステルを使用することが特に好ましい。ホスフェート基を、極性アニオン性界面活性剤基として使用する場合、オルトリン酸のモノエステルおよびジエステルが特に好ましい。   Anionic surfactants are particularly preferred as the surfactant. The anionic surfactant preferably contains a sulfate group, a sulfonate group, a phosphate group or a carboxylate group as a polar hydrophilic group, and a sulfate group and a phosphate group are particularly preferable. When an anionic surfactant containing a sulfate group is used, it is particularly preferable to use a sulfuric monoester. When phosphate groups are used as polar anionic surfactant groups, orthophosphoric acid monoesters and diesters are particularly preferred.

本実施形態で用いられる界面活性剤に共通する特性は、非極性疎水性部分が、好ましくは6個の炭素原子を有し、特に好ましくは8〜20個の炭素原子を有するアルキル基、アリール基および/またはアラルキル基により構成されていることが好ましいことである。疎水性部分は、直鎖構造と分岐構造の両方を有していてもよい。様々な界面活性剤の混合物も使用できる。   Properties common to the surfactants used in this embodiment are that the nonpolar hydrophobic moiety preferably has 6 carbon atoms, particularly preferably an alkyl group or aryl group having 8 to 20 carbon atoms. And / or preferably an aralkyl group. The hydrophobic part may have both a linear structure and a branched structure. Mixtures of various surfactants can also be used.

本実施形態の鋳型造型用の成形材料混合物において、純粋な表面活性物質は、鋳物砂の重量に対して、0.001〜1重量%、特に0.01〜0.5重量%の比率で含有されていることが好ましい。このような表面活性物質は、20%〜80%溶液で広く市販されている。この場合、表面活性物質の水溶液が好ましい。   In the molding material mixture for mold making according to this embodiment, the pure surface active substance is contained in a ratio of 0.001 to 1% by weight, particularly 0.01 to 0.5% by weight, based on the weight of the foundry sand. It is preferable that Such surface active substances are widely marketed in 20% to 80% solutions. In this case, an aqueous solution of a surface active substance is preferred.

原則として、表面活性物質は、別の成分として、またはさらに固相成分を介して、例えば結合剤に溶解させた形態で成形材料混合物に加えることができる。表面活性物質は、結合剤に溶解させるのが特に好ましい。   In principle, the surface-active substance can be added to the molding material mixture as a separate component or even via a solid phase component, for example in the form dissolved in a binder. It is particularly preferred that the surface active substance is dissolved in the binder.

本実施形態において、鋳物を造型するための鋳物砂の少なくとも一部は、再生された鋳物砂を含んでいてもよい。すなわち、本実施形態に係る再生方法を適用する使用済みの鋳型には、その原料の一部として再生された鋳物砂を含んでいてもよい。再生された鋳物砂は、少なくとも1回は鋳型を製造するために既に使用され、それを鋳型を製造するプロセスに戻すことができるようにその後再調節された鋳物砂である。再調節は任意の方法で行えばよいが、後述する本実施形態に係る再生方法で再生することが好ましい。あるいは、例えば、使用済み鋳物砂は、機械的に再生されてもよく、この場合、鋳造後に使用済み鋳物砂上に残っている結合剤残渣または分解生成物が、擦ることで除去される。これに関しては、例えば砂粒が、その周りの砂粒と衝突し、結合剤残渣が衝撃によりたたき落とされるように、砂を勢いよく振とうしてもよい。次いで、結合剤残渣を、ふるいにかけ、除去することにより、再生鋳物砂から分離できる。   In the present embodiment, at least a part of the foundry sand for molding the foundry may contain regenerated foundry sand. That is, the used casting mold to which the regeneration method according to the present embodiment is applied may include reclaimed foundry sand as a part of the raw material. Regenerated foundry sand is foundry sand that has been used at least once to produce the mold and then readjusted so that it can be returned to the process of producing the mold. The readjustment may be performed by an arbitrary method, but it is preferable to perform reproduction by a reproduction method according to the present embodiment described later. Alternatively, for example, the used foundry sand may be mechanically regenerated, in which case binder residues or decomposition products remaining on the used foundry sand after casting are removed by rubbing. In this regard, the sand may be shaken vigorously so that, for example, the sand particles collide with surrounding sand particles and the binder residue is struck by impact. The binder residue can then be separated from the reclaimed foundry sand by sieving and removing.

本実施形態において、少なくとも1種の炭水化物が、成形材料混合物に加えられてもよい。炭水化物を成形材料混合物に加えると、製造直後だけでなく、長期間の貯蔵後も高強度を保持する無機結合剤系の鋳型を製造できる。さらに、金属鋳造により、非常に良好な表面品質を有する鋳造品が生成され、離型後の鋳造品の表面上の後処理はほとんど必要ない。高分子オリゴ糖類、さらには多糖類は、単糖類または二糖類と同様に炭水化物として使用できる。   In this embodiment, at least one carbohydrate may be added to the molding material mixture. By adding carbohydrate to the molding material mixture, it is possible to produce an inorganic binder-based mold that retains high strength not only immediately after manufacture but also after prolonged storage. In addition, the metal casting produces a cast with very good surface quality and requires little post-treatment on the surface of the cast product after demolding. High molecular oligosaccharides, as well as polysaccharides, can be used as carbohydrates as well as monosaccharides or disaccharides.

成形材料混合物は、特に非常に薄い部分を有する鋳型を製造しているとき、ホスフェートを含有する化合物を含むことが好ましい。これに関連して、有機リン化合物または無機リン化合物のいずれかが使用できる。金属鋳造中、任意の望ましくない副反応が生じるのを避けるために、リン含有化合物中のリンが、酸化状態Vで好ましくは存在することがさらに好ましい。リン含有化合物を加えることにより、鋳型の安定性をさらに高めることができる。これは、溶融金属が、鋳造中に局面に遭遇するとき、それにより生成された高い金属静圧が、強力な浸食作用を有し、特に鋳型の薄肉部分の変形を起こし得るため、特に重要である。   The molding material mixture preferably comprises a phosphate-containing compound, especially when producing molds having very thin portions. In this connection, either organic phosphorus compounds or inorganic phosphorus compounds can be used. It is further preferred that phosphorus in the phosphorus-containing compound is preferably present in oxidation state V to avoid any undesirable side reactions during metal casting. By adding a phosphorus-containing compound, the stability of the template can be further enhanced. This is particularly important because when molten metal encounters an aspect during casting, the high metal static pressure generated thereby has a strong erosive action and can cause deformation of the thin part of the mold, in particular. is there.

これに関連して、リン含有化合物は、ホスフェートまたは酸化リンの形態で存在することが好ましい。ホスフェートは、アルカリまたはアルカリ土類金属ホスフェートであってよく、ナトリウム塩が特に好ましい。原則として、アンモニウムホスフェート、または他の金属イオンのホスフェートが使用できる。しかし、好ましいと考えられるアルカリまたはアルカリ土類金属ホスフェートが、容易に利用でき、任意の量で安価に入手できる。   In this connection, the phosphorus-containing compound is preferably present in the form of phosphate or phosphorus oxide. The phosphate may be an alkali or alkaline earth metal phosphate, with the sodium salt being particularly preferred. In principle, ammonium phosphates or phosphates of other metal ions can be used. However, alkali or alkaline earth metal phosphates that are considered preferred are readily available and are available in any amount and at low cost.

リン含有化合物を酸化リンの形態で成形材料混合物に加える場合、酸化リンは五酸化リンであることが好ましい。しかし、三酸化リンおよび四酸化リンも使用できる。   When the phosphorus-containing compound is added to the molding material mixture in the form of phosphorus oxide, the phosphorus oxide is preferably phosphorus pentoxide. However, phosphorus trioxide and phosphorus tetroxide can also be used.

鋳物砂に対するリン含有化合物の好ましい割合は、0.05〜1.0重量%の間である。該割合が0.05重量%未満の場合、鋳型の寸法安定性に対する顕著な効果は認められない。ホスフェートの割合が1.0重量%を超える場合、鋳型の熱安定性は、急激に低下する。リン含有化合物の割合は、0.10〜0.5重量%の間の範囲で選択されることが好ましい。リン含有化合物は、Pとして計算したとき、0.5〜90重量%の間のリンを含有していることが好ましい。無機リン化合物を使用する場合、それらは、Pとして計算したとき、好ましくは40〜90重量%、特に50〜80重量%のリンを含有している。有機リン化合物を使用する場合、それらは、Pとして計算したとき、好ましくは0.5〜30重量%、特に1〜20重量%のリンを含有している。 A preferred ratio of phosphorus-containing compound to foundry sand is between 0.05 and 1.0% by weight. When the proportion is less than 0.05% by weight, no significant effect on the dimensional stability of the mold is observed. When the proportion of phosphate exceeds 1.0% by weight, the thermal stability of the mold decreases rapidly. The proportion of the phosphorus-containing compound is preferably selected in the range between 0.10 and 0.5% by weight. Phosphorus-containing compounds, when calculated as P 2 O 5, preferably contains phosphorus between 0.5 to 90 wt%. When using the inorganic phosphorus compound, they, when calculated as P 2 O 5, preferably contains 40 to 90 wt%, in particular 50 to 80% by weight of phosphorus. When using the organic phosphorus compound, they, when calculated as P 2 O 5, preferably contains a phosphorus 0.5 to 30 wt%, especially 1 to 20 wt%.

結合剤(バインダ)、すなわち水ガラスおよび微粒子状の金属酸化物、特に合成非晶質二酸化ケイ素、ならびに表面活性物質は、好ましくは20重量%未満、特に15重量%未満の割合で成形材料混合物中に存在する。その時、結合剤の割合は、結合剤の固形成分を指す。大量の鋳物砂、例えばケイ砂を使用する場合、結合剤は、10重量%未満、好ましくは8重量%未満、特に好ましくは5重量%未満の割合で存在することが好ましい。低密度の鋳物砂、例えば中空ミクロスフェアを使用する場合、結合剤の割合は相応に増加する。鋳物砂中の粒子の凝集を確実にするために、結合剤の割合は、1重量%超、あるいは1.5重量%超となるように選択される。   Binders, ie water glass and particulate metal oxides, in particular synthetic amorphous silicon dioxide, and surface-active substances are preferably present in the molding material mixture in a proportion of less than 20% by weight, in particular less than 15% by weight. Exists. The percentage of binder then refers to the solid component of the binder. When using large amounts of foundry sand, such as silica sand, the binder is preferably present in a proportion of less than 10% by weight, preferably less than 8% by weight, particularly preferably less than 5% by weight. When using low density foundry sand, such as hollow microspheres, the proportion of binder increases correspondingly. In order to ensure the agglomeration of the particles in the foundry sand, the proportion of binder is chosen to be more than 1% by weight or even more than 1.5% by weight.

微粒子状の金属酸化物、特に合成非晶質二酸化ケイ素は、結合剤の重量に基づき、結合剤の全重量に対して、好ましくは2〜80重量%、より好ましくは3〜60重量%、特に好ましくは4〜50重量%の割合で存在する。   The particulate metal oxide, in particular synthetic amorphous silicon dioxide, is preferably 2 to 80% by weight, more preferably 3 to 60% by weight, in particular based on the weight of the binder, based on the weight of the binder. Preferably it is present in a proportion of 4 to 50% by weight.

本実施形態において、鋳型を造型する方法は特に限定されず、公知の方法やその他いろいろな方法を採用することができるが、例えば、上述の鋳物砂に水ガラスを主体とする上述のバインダ(結合剤)を混合させる混合工程と、バインダを混合させた鋳物砂を造型用型のキャビティに充填して造型用型によって加熱する加熱工程と、キャビティから硬化したバインダ混合鋳物砂を取り出す取り出し工程とが含まれている方法を採用してもよい。   In the present embodiment, the method for forming the mold is not particularly limited, and a known method and various other methods can be adopted. For example, the above-described binder (bonding) mainly composed of water glass on the above-described foundry sand. A mixing step of mixing the agent), a heating step in which the molding sand mixed with the binder is filled in the cavity of the molding die and heated by the molding die, and a take-out step of taking out the binder mixed casting sand that has hardened from the cavity The included methods may be employed.

上述の混合工程において成形材料混合物を製造するとき、まず鋳物砂を混合容器に入れることが好ましく、次いで結合剤の固形成分(複数可)を加えて、鋳物砂と混合する。混合時間は、鋳物砂と固形結合剤成分とが密に混合されるように選択される。混合時間は、製造すべき成形材料混合物の量および使用する混合装置に依存する。混合時間は1〜5分の間で選択されることが好ましい。次いで、好ましくは混合物をやはり撹拌しながら、結合剤の液体成分を加え、次いで、鋳物砂の粒子が、結合剤層で均一に被覆されるまで、混合物を混合し続ける。ここでもまた、混合時間は、製造すべき成形材料混合物の量および使用する混合装置に依存する。混合時間は1〜5分の間で選択されることが好ましい。液体成分という用語は、様々な液体成分の混合物とすべての個々の液体成分の全体の両方を指し、ここでこれらの最後は、個々に加えることもできる。同様に、固形成分という用語は、個別にまたは一緒に上記の固形成分の混合物と、すべての個々の固形成分の全体の両方を指し、これらの最後は、成形材料混合物に一緒または交互のいずれかで加えられてもよい。   When producing the molding material mixture in the mixing step described above, it is preferable to first place the foundry sand in a mixing vessel, and then add the solid component (s) of the binder and mix with the foundry sand. The mixing time is selected so that the foundry sand and the solid binder component are intimately mixed. The mixing time depends on the amount of molding material mixture to be produced and the mixing equipment used. The mixing time is preferably selected between 1 and 5 minutes. The liquid component of the binder is then added, preferably while still stirring the mixture, and then the mixture is continued to mix until the foundry sand particles are uniformly coated with the binder layer. Again, the mixing time depends on the amount of molding material mixture to be produced and the mixing equipment used. The mixing time is preferably selected between 1 and 5 minutes. The term liquid component refers to both a mixture of various liquid components and the entirety of all individual liquid components, where these lasts can also be added individually. Similarly, the term solid component refers to both a mixture of the above solid components, individually or together, and the entirety of all individual solid components, the last of these being either together or alternating with the molding material mixture. May be added at

あるいは、結合剤の液体成分は、まず鋳物砂、次いで固体成分に加えることもできる。さらに別のやり方として、鋳物砂の重量に対して0.05〜0.3%の水を、まず鋳物砂、続いて結合剤の固形成分および液体成分に加える。このやり方では、成形材料混合物の処理時間に対して驚くほど明白な効果を実現できる。本発明者らは、固形結合剤成分の脱水作用がこうして低下し、それにより硬化プロセスが遅延すると想定する。   Alternatively, the liquid component of the binder can be added first to the foundry sand and then to the solid component. As a further alternative, 0.05-0.3% water, based on the weight of the foundry sand, is first added to the foundry sand, followed by the solid and liquid components of the binder. In this way, a surprisingly clear effect on the processing time of the molding compound mixture can be realized. We assume that the dehydrating action of the solid binder component is thus reduced, thereby delaying the curing process.

次いで、加熱工程の前半の工程において成形材料混合物を所望の形状にする。このやり方については、従来の方法を使用する。例えば、成形材料混合物を、中子射出成形機で圧縮空気の補助により造型用型のキャビティ内に射出してもよい。   Next, the molding material mixture is formed into a desired shape in the first half of the heating step. For this approach, conventional methods are used. For example, the molding material mixture may be injected into the mold cavity with the aid of compressed air on a core injection molding machine.

続いて、加熱工程の後半の工程として結合剤中に存在する水を蒸発させるために、成形材料混合物を加熱により硬化させる。加熱は、造型用型のキャビティ内で行う。すなわち造型用型を所定の温度に加熱しておいて、それにより成形材料混合物を加熱して硬化させる。造型用型を100℃以上200℃以下にして、キャビティ内で成形材料混合物を30秒以上60秒以下保持して加熱することにより、鋳型を完全に硬化させることができる。あるいは熱風をキャビティに吹き込んで鋳型を硬化させてもよい。   Subsequently, the molding material mixture is cured by heating in order to evaporate the water present in the binder as a second half of the heating process. Heating is performed in the mold cavity. That is, the molding die is heated to a predetermined temperature, whereby the molding material mixture is heated and cured. The mold can be completely cured by setting the mold for molding to 100 ° C. or more and 200 ° C. or less and holding and heating the molding material mixture in the cavity for 30 seconds or more and 60 seconds or less. Alternatively, the mold may be cured by blowing hot air into the cavity.

次にこうして作製した鋳型を用いて鋳造を行い金属部品を製造する。鋳造の方法は特に限定されない。   Next, a metal part is manufactured by casting using the mold thus prepared. The casting method is not particularly limited.

鋳造を行った鋳型は、再生されて鋳物砂になる。本実施形態における再生方法は、鋳型を解砕して解砕片を得る解砕工程と、解砕片に酸溶液を加えて、鋳物砂の研磨を行う研磨工程とを含んでいる。   The casting mold is regenerated to become foundry sand. The regeneration method in the present embodiment includes a crushing step for crushing the mold to obtain a crushed piece, and a polishing step for polishing the foundry sand by adding an acid solution to the crushed piece.

特許文献3においては、上述の水ガラスを主体とする無機バインダを使用した鋳物砂を再生するために、少なくとも200℃の温度により熱処理される。この熱処理により、バインダ中の水ガラスにおけるSiOH基を脱水化かつSiO化させて、吸水を防ぎNaの溶出を抑制することにより、酸消費量を低下させている。これにより水ガラスを主体とする無機バインダを再生鋳物砂に使用して再度鋳型を作製するために必要な酸消費量にまで低下させることができるとされている。しかしながら、コールドボックス法に用いるにはさらに酸消費量を下げて中性にする必要がある。この場合、熱処理によって中性にするためにはさらに高温にしたり処理時間を長くする必要があり、工程時間が長くなり、コストも大きく増大してしまう。本実施形態では、熱処理を行わずに酸消費量を下げて再生された鋳物砂表面を中性にして、無機バインダでも有機バインダでも使用できるようにしている。熱処理を行わないのでコストが下がる。 In Patent Document 3, heat treatment is performed at a temperature of at least 200 ° C. in order to recycle the foundry sand using the above-mentioned inorganic binder mainly composed of water glass. By this heat treatment, SiOH groups in the water glass in the binder are dehydrated and converted to SiO 2 to prevent water absorption and suppress elution of Na + , thereby reducing the acid consumption. Thereby, it is said that it can be reduced to an acid consumption amount necessary for producing a mold again by using an inorganic binder mainly composed of water glass for recycled casting sand. However, for use in the cold box method, the acid consumption must be further reduced to neutrality. In this case, in order to make it neutral by heat treatment, it is necessary to further increase the temperature or to increase the processing time, which increases the process time and greatly increases the cost. In this embodiment, the surface of the foundry sand that has been regenerated by reducing the amount of acid consumption without performing heat treatment is made neutral so that both inorganic and organic binders can be used. The cost is reduced because no heat treatment is performed.

本実施形態の解砕工程では、研磨工程において短時間に研磨ができるように鋳型を小さいな解砕片に解砕する。研磨工程へ導入される解砕片は数mm程度以下とすることが好ましい。短時間で研磨を行うためには、解砕片が鋳物砂の一粒一粒に近いぐらいまでの大きさになっていることが好ましいが、解砕工程において解砕片の大きさを小さくするための時間と、解砕片を研磨工程において研磨する時間とを両方考慮すると、上述の解砕片の大きさの範囲であることが好ましい。なお、解砕は何段階かに分けて行い、順次解砕片を小さくしていってもよい。   In the crushing process of this embodiment, the mold is crushed into small crushed pieces so that polishing can be performed in a short time in the polishing process. The crushed pieces introduced into the polishing step are preferably about several mm or less. In order to perform polishing in a short time, it is preferable that the crushed pieces have a size close to one grain of foundry sand, but in order to reduce the size of the crushed pieces in the crushing process. Considering both the time and the time for polishing the crushed pieces in the polishing step, it is preferable that the size is within the above-mentioned size range of the crushed pieces. In addition, crushing is performed in several steps, and the crushing pieces may be made smaller in order.

研磨工程では、図1に示す研磨装置1に解砕片を解砕片投入口2から投入して研磨を行う。研磨工程においては、まずは解砕片が回転するロータ3により鋳物砂8一粒一粒に解砕され、さらに鋳物砂8の表面を被覆している水ガラスを主体とするバインダが削り落とされるが、その過程において鋳物砂8に対して酸溶液が酸溶液添加部のノズル7から散布により加えられる。研磨装置1に投入された解砕片の重量よりバインダの量を算出することができ、バインダ中のアルカリ量も算出できる。従って、そのアルカリを中和可能な量の酸溶液を鋳物砂8に加える。酸溶液の量は解砕片の重量に従って決まるため、研磨装置1に備え付けられた散布装置(酸溶液添加部)が解砕片の重量に応じた必要量の酸溶液を算出して散布を行う。なお、研磨は鋳物砂同士の衝突・擦り合い、あるいは研磨部材と鋳物砂との衝突・擦り合いにより行われる。   In the polishing step, the crushed pieces are put into the polishing apparatus 1 shown in FIG. In the polishing step, first, the crushing pieces are crushed by the rotor 3 where the crushed pieces rotate, and the binder mainly composed of water glass covering the surface of the foundry sand 8 is scraped off. In the process, the acid solution is added to the foundry sand 8 by spraying from the nozzle 7 of the acid solution adding section. The amount of the binder can be calculated from the weight of the crushed pieces put into the polishing apparatus 1, and the amount of alkali in the binder can also be calculated. Accordingly, an acid solution in an amount capable of neutralizing the alkali is added to the foundry sand 8. Since the amount of the acid solution is determined according to the weight of the crushed pieces, the spraying device (acid solution addition unit) provided in the polishing apparatus 1 calculates and sprays the necessary amount of acid solution according to the weight of the crushed pieces. The polishing is performed by collision / rubbing between the foundry sands, or by collision / rubbing between the polishing member and the foundry sand.

酸の種類は特に限定されないが、コストや安全性を考慮してリン酸、硫酸、塩酸などの無機酸、あるいはクエン酸等の有機酸などを用いることができる。コールドボックス法において使用可能な鋳物砂のpHは6.5から8.0であるので、中和によりpHが6.5から8.0となるように、酸溶液の量を調整する。酸溶液は鋳物砂に対して均一に加えられるように、シャワーのような散布により鋳物砂に加えることが好ましい。酸の濃度は特に限定されないが、散布の均一性や、コスト、安全面、工程の安定性などを考慮して決定することが好ましい。   Although the kind of acid is not particularly limited, an inorganic acid such as phosphoric acid, sulfuric acid, and hydrochloric acid, or an organic acid such as citric acid can be used in consideration of cost and safety. Since the pH of foundry sand that can be used in the cold box method is 6.5 to 8.0, the amount of the acid solution is adjusted so that the pH becomes 6.5 to 8.0 by neutralization. The acid solution is preferably added to the foundry sand by spraying such as a shower so that the acid solution is uniformly added to the foundry sand. The concentration of the acid is not particularly limited, but is preferably determined in consideration of the uniformity of spraying, cost, safety, process stability, and the like.

研磨工程においては、削り取られたバインダの粉塵、および中和により生じる塩の粉塵が空中に飛散するとともに、摩擦熱と中和熱が発生して酸溶液の水分が蒸発するので、これらを送出管9を経由させて集塵装置により研磨装置1の外に排出する。これにより研磨工程が終了する際には、鋳物砂からバインダ及び塩の大部分が除去され、かつ乾燥した鋳物砂が得られる。   In the polishing process, scraped binder dust and salt dust generated by neutralization are scattered in the air, and frictional heat and neutralization heat are generated to evaporate the water in the acid solution. 9 is discharged out of the polishing apparatus 1 by a dust collector. Thus, when the polishing step is completed, most of the binder and salt are removed from the foundry sand, and a dried foundry sand is obtained.

研磨工程が終了したら排出口11から鋳物砂8を排出させる。この際、研磨装置1の底に傾斜板12が備えられていると、スムースに排出が行われる。そして排出された鋳物砂に対しては分級を行うことが好ましい。分級は市販の分級機によって600μm以上53μm以下の砂粒を除く。これにより大きさのそろった鋳物砂となり、再利用により鋳型とした際に十分な強度を得ることができる。   When the polishing process is completed, the foundry sand 8 is discharged from the discharge port 11. At this time, if the inclined plate 12 is provided at the bottom of the polishing apparatus 1, the discharging is performed smoothly. And it is preferable to classify the discharged foundry sand. Classification is performed using a commercially available classifier to remove sand particles of 600 μm or more and 53 μm or less. As a result, the casting sand becomes uniform in size, and sufficient strength can be obtained when it is used as a mold by reuse.

以上の再生が終了したら、再生した鋳物砂を再使用して鋳型を作製する。この際、無機バインダを使用して鋳型を作製してもよいし、有機バインダを用いてコールドボックス法により鋳型を作製してもよい。本実施形態に係る再生方法により再生した鋳物砂を用いれば、無機バインダを使用しても有機バインダを使用しても十分な強度を備えた鋳型を作製することができる。   When the above regeneration is completed, the regenerated casting sand is reused to produce a mold. At this time, the mold may be produced using an inorganic binder, or the mold may be produced by a cold box method using an organic binder. If the foundry sand regenerated by the regenerating method according to the present embodiment is used, a mold having sufficient strength can be produced regardless of whether an inorganic binder or an organic binder is used.

(実験)
鋳物砂としてケイ砂(これを未使用砂という)を用い、バインダHC2000(ASKケミカルズジャパン株式会社製)を鋳物砂に対して2.0質量%と、プロモータTC5000(ASKケミカルズジャパン株式会社製)を鋳物砂に対して1.3質量%を加えてミキサーにて数分間混練を行って、成形材料混合物を得た。HC2000とTC5000とを合わせたものが水ガラスを主体とするバインダである。
(Experiment)
Silica sand (this is referred to as unused sand) is used as foundry sand, and binder HC2000 (manufactured by ASK Chemicals Japan Co., Ltd.) is 2.0% by mass with respect to the foundry sand, and promoter TC5000 (manufactured by ASK Chemicals Japan Co., Ltd.) is used. 1.3% by mass was added to the foundry sand and kneaded for several minutes with a mixer to obtain a molding material mixture. A combination of HC2000 and TC5000 is a binder mainly composed of water glass.

作成した成形材料混合物10kgを造型用型のキャビティ内に充填した。充填物に50〜100℃の温風を20〜60秒間吹き込んだ後、造型用型の温度を110℃として60秒間加熱して鋳型を作製した。   10 kg of the prepared molding material mixture was filled in the cavity of the molding die. After blowing hot air of 50 to 100 ° C. into the filling for 20 to 60 seconds, the mold was heated at 110 ° C. for 60 seconds to produce a mold.

この鋳型を用いてS/M比:7/4にて、鋳込み温度740℃としてアルミの鋳造を行った。鋳造を行って鋳造物を取り出した後、鋳型をハンマーにて解砕して径5mm以下の破片(解砕片)にした。この解砕片のうち一粒一粒の砂の状態にまで砕かれたものを鋳造砂という。   Using this mold, aluminum was cast at a casting temperature of 740 ° C. at an S / M ratio of 7/4. After casting and taking out the cast product, the mold was crushed with a hammer into pieces (crushed pieces) having a diameter of 5 mm or less. Of these crushed pieces, the one that has been crushed to the state of one grain of sand is called foundry sand.

解砕片を研磨装置であるハイブリッドサンドマスター(日本鋳造株式会社製)に投入し、回転数2000rpmにて60分間の研磨を行った。研磨中は発生した粉塵を集塵機により吸い取って除去した。研磨を行った後の砂を(鋳造+研磨)砂という。   The crushed pieces were put into a hybrid sand master (manufactured by Nippon Casting Co., Ltd.), which is a polishing apparatus, and polished for 60 minutes at a rotational speed of 2000 rpm. During polishing, the generated dust was sucked and removed by a dust collector. The sand after polishing is referred to as (casting + polishing) sand.

(鋳造+研磨)砂を3−1DC炉に投入して広げ、静止状態で400℃、3時間焙焼を行った。焙焼後の砂を(鋳造+研磨+焙焼)砂という。   (Casting + Polishing) Sand was thrown into a 3-1DC furnace and spread, and baked at 400 ° C. for 3 hours in a stationary state. The sand after roasting is called (casting + polishing + roasting) sand.

一方、研磨・焙焼を行っていない鋳造砂20gを乳鉢に取り、85%のリン酸溶液0.706gを鋳造砂に加えて乳棒を用いて研磨を行った。すなわち、鋳造砂を被覆している水ガラスのアルカリ成分の量を計算して、それを中和するのに必要な酸の量が、鋳造砂に対して3質量%のリン酸であることが計算によりわかっていたので、その量のリン酸を加えた。この研磨を行った後の砂を(鋳造+酸添加・研磨)砂という。   On the other hand, 20 g of cast sand that was not polished and roasted was placed in a mortar, and 0.706 g of 85% phosphoric acid solution was added to the cast sand and polished using a pestle. That is, the amount of acid required to neutralize the amount of alkali component of water glass covering the casting sand is calculated to be 3% by mass of phosphoric acid with respect to the casting sand. The amount of phosphoric acid was added because it was known by calculation. The sand after this polishing is called (casting + acid addition / polishing) sand.

上記の各砂の特性を表1に示す。   Table 1 shows the characteristics of the above sands.

Figure 2016147287
Figure 2016147287

砂の特性の計測方法は以下の通りである。酸消費量は、日本鋳造協会のJACT試験法S−4「鋳物砂の酸消費量試験法」を用いて計測した。水素イオン指数(pH)は、日本鋳造協会のJACT試験法S−3「鋳物砂のpH試験法」を用いて計測した。充填密度は、日本鋳造協会のJACT試験法S−10「鋳物砂の充填性(かさ比重)試験法」を用いて計測した。粒度は、日本鋳造協会のJACT試験法S−1「鋳物砂の粒度試験法」を用いて計測した。なお、水ガラスを主体としたバインダを用いる鋳物砂を鋳型に利用できるための条件(規格)は、酸消費量が10ml/50g未満、充填密度が1.55g/cc超、粒度が55〜61である。一方、コールドボックス法に用いる鋳物砂を鋳型に利用できるための条件(規格)は、pHが6.5〜8.0、充填密度が1.55g/cc超、粒度が55〜61である。   The method for measuring the characteristics of sand is as follows. The acid consumption was measured using JACT Test Method S-4 “Testing Method for Acid Consumption of Foundry Sand” of Japan Foundry Association. The hydrogen ion index (pH) was measured using JACT test method S-3 “pH test method of foundry sand” of Japan Foundry Association. The packing density was measured by using JACT test method S-10 “casting sand filling property (bulk specific gravity) test method” of Japan Foundry Association. The particle size was measured using JACT test method S-1 “casting sand particle size test method” of Japan Foundry Association. The conditions (standard) for using casting sand using a binder mainly composed of water glass as a mold are that the acid consumption is less than 10 ml / 50 g, the packing density is more than 1.55 g / cc, and the particle size is 55 to 61. It is. On the other hand, the conditions (standards) for using the casting sand used in the cold box method as a mold are pH 6.5 to 8.0, packing density over 1.55 g / cc, and particle size 55 to 61.

鋳造砂は水ガラスを主体とするバインダにより被覆されているため、酸消費量が大きく、pHも11を超える強いアルカリ性を示している。さらに充填密度も未使用砂に比べて小さくなり、バインダの被覆により砂の形状が球形から大きく外れていることがわかる。そして粒度も規格よりも小さい53.4である。   Since the cast sand is covered with a binder mainly composed of water glass, the acid consumption is large and the pH is strong alkaline exceeding 11. Furthermore, the packing density is smaller than that of unused sand, and it can be seen that the shape of the sand is greatly deviated from the spherical shape due to the coating of the binder. The particle size is 53.4, which is smaller than the standard.

これをハイブリッドサンドマスターを用いて研磨することにより、(鋳造+研磨)砂は酸消費量が鋳造砂の60%弱となるが、pHは10.54であってpHの低下度合は小さい。酸消費量もpHも再利用の規格から外れた値である。一方、研磨により充填密度は大きくなり、粒度も大きくなって、両方とも再利用の規格内になっている。   By polishing this using a hybrid sand master, the (consumed + polished) sand has an acid consumption of slightly less than 60% of that of the cast sand, but the pH is 10.54 and the degree of pH decrease is small. Both acid consumption and pH are values outside the standard for recycling. On the other hand, polishing increases the packing density and the particle size, both of which are within the standards for reuse.

さらに焙焼を行うと、加熱により水ガラスの脱水反応が起こり、酸消費量が10ml/50g未満となり、水ガラスを主体としたバインダを用いる鋳物砂を鋳型に利用できるための酸消費量の条件は満たすようになるが、pHは10.47でありコールドボックス法に用いる鋳物砂を鋳型に利用できるためのpHの条件は満たしていない。   When further roasting is performed, dehydration reaction of water glass occurs by heating, acid consumption becomes less than 10 ml / 50 g, and conditions for acid consumption for using casting sand using a binder mainly composed of water glass as a mold However, the pH is 10.47, which does not satisfy the pH condition for using the casting sand used in the cold box method as a mold.

一方、(鋳造+酸添加・研磨)砂は、pHが6.91となり、充填密度、粒度と合わせてコールドボックス法に用いる鋳物砂を鋳型に利用できるための条件を満たしている。また、水ガラスを主体としたバインダを用いる鋳物砂を鋳型に利用できるための条件も満たしている。   On the other hand, the (casting + acid addition / polishing) sand has a pH of 6.91, which satisfies the conditions for using the casting sand used in the cold box method as a mold together with the packing density and particle size. Moreover, the conditions for using the casting sand which uses the binder which mainly consists of water glass for a casting_mold | template are also satisfy | filled.

なお、ハイブリッドサンドマスターに酸溶液の散布装置を取り付けて、研磨時に酸溶液を解砕片に散布するようにすれば、研磨終了後にpHが6.5〜8.0の範囲内である(鋳造+酸添加・研磨)砂を得ることができる。図1に示すように、酸溶液散布装置は、研磨装置(ハイブリッドサンドマスター)1本体とは別に酸溶液を溜めるための容器4と、この容器4から酸溶液を研磨装置1本体に送出するポンプ5及び送出パイプ6と、研磨装置1内の鋳物砂8の上方から酸溶液を散布するためのノズル7を有する構成とすればよい。散布される酸溶液の総量は予め計算によって求められるので、流量計とタイマとを有する流量制御部10によって酸溶液の散布量を調整すればよい。   If an acid solution spraying device is attached to the hybrid sand master so that the acid solution is sprayed on the crushed pieces during polishing, the pH is in the range of 6.5 to 8.0 after polishing (casting + Acid addition and polishing) sand can be obtained. As shown in FIG. 1, the acid solution spraying apparatus includes a container 4 for storing an acid solution separately from the main body of the polishing apparatus (hybrid sand master) 1 and a pump for sending the acid solution from the container 4 to the main body of the polishing apparatus 1. 5 and the delivery pipe 6 and a nozzle 7 for spraying the acid solution from above the foundry sand 8 in the polishing apparatus 1 may be used. Since the total amount of the acid solution to be sprayed is obtained in advance by calculation, the spray amount of the acid solution may be adjusted by the flow rate control unit 10 having a flow meter and a timer.

(その他の実施形態)
上述の実施形態は本願発明の例示であって、本願発明はこれらの例に限定されず、これらの例に周知技術や慣用技術、公知技術を組み合わせたり、一部置き換えたりしてもよい。また当業者であれば容易に思いつく改変発明も本願発明に含まれる。
(Other embodiments)
The above-described embodiment is an exemplification of the present invention, and the present invention is not limited to these examples, and these examples may be combined or partially replaced with known techniques, common techniques, and known techniques. Also, modified inventions easily conceived by those skilled in the art are included in the present invention.

1 研磨装置
7 ノズル
8 鋳物砂
1 Polishing device 7 Nozzle 8 Foundry sand

Claims (6)

鋳型に使用された鋳物砂の再生方法であって、
水ガラスを主体とするバインダにより被覆されている鋳物砂からなる鋳型を解砕して解砕片を得る工程と、
前記解砕片に酸溶液を加えて、前記鋳物砂の研磨を行う研磨工程と
を含む、鋳物砂の再生方法。
A method for reclaiming foundry sand used in a mold,
Crushing a mold made of foundry sand covered with a binder mainly composed of water glass to obtain a crushed piece;
And a polishing step of polishing the foundry sand by adding an acid solution to the crushed pieces.
前記酸溶液に含まれる酸の量は、前記鋳物砂を被覆する前記バインダに含まれるアルカリ成分を中和可能な量である、請求項1に記載されている鋳物砂の再生方法。   The method for reclaiming foundry sand according to claim 1, wherein the amount of acid contained in the acid solution is an amount capable of neutralizing an alkali component contained in the binder covering the foundry sand. 前記研磨工程において、前記酸溶液に含まれる水分は蒸発して排出され、中和により生成した塩は集塵装置により排出される、請求項1又は2に記載されている鋳物砂の再生方法。   The method for reclaiming foundry sand according to claim 1 or 2, wherein, in the polishing step, water contained in the acid solution is evaporated and discharged, and a salt generated by neutralization is discharged by a dust collector. 前記研磨工程の後に、前記鋳物砂の分級を行う分級工程を含む、請求項1から3のいずれか一つに記載されている鋳物砂の再生方法。   The method for reclaiming foundry sand according to any one of claims 1 to 3, further comprising a classification step of classifying the foundry sand after the polishing step. 水ガラスを主体とするバインダにより被覆されている鋳物砂を研磨する研磨装置であって、
前記鋳物砂を被覆する前記バインダに含まれるアルカリ成分を中和可能な量の酸溶液を前記鋳物砂に加える酸溶液添加部を備えている、研磨装置。
A polishing apparatus for polishing foundry sand covered with a binder mainly composed of water glass,
A polishing apparatus comprising an acid solution addition unit that adds an acid solution in an amount capable of neutralizing an alkali component contained in the binder covering the foundry sand to the foundry sand.
前記酸溶液添加部は前記酸溶液を前記鋳物砂に撒く散布装置である、請求項5に記載されている研磨装置。   The polishing apparatus according to claim 5, wherein the acid solution addition unit is a spraying device for spreading the acid solution on the foundry sand.
JP2015025498A 2015-02-12 2015-02-12 Casting sand regeneration process, and polishing device Pending JP2016147287A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015025498A JP2016147287A (en) 2015-02-12 2015-02-12 Casting sand regeneration process, and polishing device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015025498A JP2016147287A (en) 2015-02-12 2015-02-12 Casting sand regeneration process, and polishing device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016147287A true JP2016147287A (en) 2016-08-18

Family

ID=56691025

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015025498A Pending JP2016147287A (en) 2015-02-12 2015-02-12 Casting sand regeneration process, and polishing device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2016147287A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108723287A (en) * 2018-06-11 2018-11-02 重庆长江造型材料(集团)股份有限公司 A kind of thermal regeneration method of the inorganic overlay film hygrometric state antiquated sand of silicates
JP2019048329A (en) * 2017-09-12 2019-03-28 旭有機材株式会社 Method for recycling a recovered foundry sand
CN111014574A (en) * 2019-12-30 2020-04-17 合肥通祥智能信息科技有限公司 Sand washing equipment for mechanical casting
JP6738955B1 (en) * 2019-12-24 2020-08-12 日立化成テクノサービス株式会社 Mold recycled sand, resin coated sand and mold
JP6738956B1 (en) * 2019-12-24 2020-08-12 日立化成テクノサービス株式会社 Mold recycled sand, resin coated sand and mold
CN114769504A (en) * 2022-04-12 2022-07-22 苏州市通润机械铸造有限公司 Pretreatment device of sand for sand casting processing
CN117483639A (en) * 2023-12-20 2024-02-02 柳晶(长春)环保科技有限公司 Novel regeneration method of used sodium silicate sand

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51133129A (en) * 1975-05-15 1976-11-18 Tobata Seisakushiyo Kk Method of regenerating and recovering co2 type casting sand
JPS5291727A (en) * 1976-01-30 1977-08-02 Maezawa Kogyo Recovering of silica sand from old sand
JPH03238141A (en) * 1990-02-14 1991-10-23 Saz Sommer Aluminium Zug Ag Regeneration of casting sand

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51133129A (en) * 1975-05-15 1976-11-18 Tobata Seisakushiyo Kk Method of regenerating and recovering co2 type casting sand
JPS5291727A (en) * 1976-01-30 1977-08-02 Maezawa Kogyo Recovering of silica sand from old sand
JPH03238141A (en) * 1990-02-14 1991-10-23 Saz Sommer Aluminium Zug Ag Regeneration of casting sand

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019048329A (en) * 2017-09-12 2019-03-28 旭有機材株式会社 Method for recycling a recovered foundry sand
CN108723287A (en) * 2018-06-11 2018-11-02 重庆长江造型材料(集团)股份有限公司 A kind of thermal regeneration method of the inorganic overlay film hygrometric state antiquated sand of silicates
JP6738955B1 (en) * 2019-12-24 2020-08-12 日立化成テクノサービス株式会社 Mold recycled sand, resin coated sand and mold
JP6738956B1 (en) * 2019-12-24 2020-08-12 日立化成テクノサービス株式会社 Mold recycled sand, resin coated sand and mold
JP2021102216A (en) * 2019-12-24 2021-07-15 昭和電工マテリアルズ・テクノサービス株式会社 Mold reconditioned sand, resin coated sand and mold
JP2021102215A (en) * 2019-12-24 2021-07-15 昭和電工マテリアルズ・テクノサービス株式会社 Mold reconditioned sand, resin coated sand and mold
CN111014574A (en) * 2019-12-30 2020-04-17 合肥通祥智能信息科技有限公司 Sand washing equipment for mechanical casting
CN114769504A (en) * 2022-04-12 2022-07-22 苏州市通润机械铸造有限公司 Pretreatment device of sand for sand casting processing
CN114769504B (en) * 2022-04-12 2023-11-21 苏州市通润机械铸造有限公司 Pretreatment device for sand casting processing
CN117483639A (en) * 2023-12-20 2024-02-02 柳晶(长春)环保科技有限公司 Novel regeneration method of used sodium silicate sand

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2016147287A (en) Casting sand regeneration process, and polishing device
US11759847B2 (en) Method for constructing molds and cores layer by layer by means of a binder containing water glass, and a binder containing water glass
KR101548219B1 (en) Thermal regeneration of foundry sand
KR101599895B1 (en) Mould material mixture having improved flowability
US9931690B2 (en) Molding material mixtures containing barium sulfate
JP6427177B2 (en) Method of producing lithium-containing mold material mixture based on inorganic binder for producing mold and core for metal casting, lithium-containing inorganic binder, and method of producing casting mold or core
DE102012020510B4 (en) Forming substance mixtures based on inorganic binders and process for producing molds and cores for metal casting
JPH0734970B2 (en) Water-dispersible mold, method for producing the mold, and casting method using the mold
MX2007002585A (en) Material mixture for producing casting moulds for machining metal
KR20150097801A (en) Mold material mixtures containing metal oxides of aluminum and zirconium in particulate form
CN110944768A (en) Casting mold material and method for producing same, method for producing casting mold, and method for recycling recycled refractory aggregate
JP2016147284A (en) Method for molding casting mold
CN111565867A (en) Cast article for metalworking applications, method of making such cast article, and particulate refractory composition for use in such method
KR20240027711A (en) Laminated construction method of mold and core using binder containing water glass
CN113646107A (en) Mold material composition and method for producing mold using same

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161122

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170110

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20170228

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20170526