JP2018140425A - Method for producing reconditioned sand and method for producing casting sand - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、再生砂の製造方法および鋳物砂の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing reclaimed sand and a method for producing foundry sand.
砂型(鋳型)を造形する鋳物砂として、骨材としての砂と、砂をコーティングするフェノール樹脂とを有する鋳物砂(いわゆるレジンコーテッドサンド)が知られている。そのような鋳物砂は、例えば、加熱された金型に充填されることにより、フェノール樹脂が熱硬化して砂型を造形する。 As foundry sand for shaping a sand mold (mold), known foundry sand (so-called resin-coated sand) having sand as an aggregate and phenolic resin for coating the sand is known. Such casting sand is filled in a heated mold, for example, so that the phenol resin is thermally cured to form a sand mold.
また、鋳造の終了後には、砂型を粉砕(型ばらし)して、骨材としての砂をリサイクルすることが望まれている。しかし、砂型を粉砕して得られる回収砂では、砂にフェノール樹脂の硬化物が付着しているために、砂をリサイクルするには、回収砂を加熱処理して、砂に付着するフェノール樹脂の硬化物を除去する必要がある。 In addition, it is desired to recycle the sand as an aggregate after the casting is finished by crushing the sand mold. However, in the recovered sand obtained by crushing the sand mold, the hardened phenolic resin adheres to the sand, so in order to recycle the sand, the recovered sand is heat-treated and the phenol resin adhering to the sand is removed. It is necessary to remove the cured product.
例えば、鋳型材を粉砕して得た回収砂に、550℃以上に加熱された空気を供給して、回収砂からフェノール樹脂を除去する鋳物砂の再生方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 For example, a method for reclaiming foundry sand has been proposed in which air heated to 550 ° C. or higher is supplied to recovered sand obtained by pulverizing a mold material to remove phenolic resin from the recovered sand (for example, Patent Documents). 1).
しかし、特許文献1に記載の鋳物砂の再生方法では、回収砂に550℃以上に加熱された空気を供給する必要があるので、環境負荷が大きく、また、作業工程が煩雑であり、設備コストが増大するという不具合がある。そのため、砂の再生に要するコストの低減を図ることは困難である。
However, in the method of reclaiming foundry sand described in
そこで、本発明は、加熱処理なしに実施できる新規な再生砂の製造方法および鋳物砂の製造方法を提供する。 Therefore, the present invention provides a novel method for producing reclaimed sand and a method for producing foundry sand that can be carried out without heat treatment.
本発明[1]は、砂と、前記砂を被覆するコーティング樹脂硬化物を含有する表面改質層とを有する複数の鋳物砂、および、前記複数の鋳物砂を互いに接着するバインダー樹脂硬化物を含有する砂型に対して、機械加工のみを実施する、再生砂の製造方法を含んでいる。 The present invention [1] includes a plurality of foundry sands having sand and a surface-modified layer containing a cured coating resin covering the sand, and a binder resin cured product that adheres the plurality of foundry sands to each other. It includes a method for producing reclaimed sand, in which only machining is performed on the contained sand mold.
しかるに、砂型において砂にバインダー樹脂硬化物が直接付着している場合、そのような砂型を機械加工しても、バインダー樹脂硬化物を砂から十分に剥離することできず、バインダー樹脂硬化物が砂表面に残存してしまう。そのため、砂をリサイクルするには、バインダー樹脂硬化物を加熱処理により除去する必要がある。 However, when the binder resin cured product is directly attached to the sand in the sand mold, even if such a sand mold is machined, the binder resin cured product cannot be sufficiently peeled from the sand, and the binder resin cured product is sand. It remains on the surface. Therefore, in order to recycle sand, it is necessary to remove the cured binder resin by heat treatment.
一方、上記の方法によれば、鋳物砂が、砂と、砂を被覆するコーティング樹脂硬化物を含有する表面改質層とを有しており、バインダー樹脂硬化物は、表面改質層に付着している。そのため、バインダー樹脂硬化物が鋳物砂の表面改質層に付着する砂型に対して機械加工を実施することにより、バインダー樹脂硬化物を表面改質層から剥離することができる。 On the other hand, according to the above method, the foundry sand has sand and a surface modified layer containing a cured coating resin that coats the sand, and the cured binder resin adheres to the surface modified layer. doing. Therefore, the binder resin cured product can be peeled from the surface modified layer by performing machining on the sand mold in which the cured binder resin adheres to the surface modified layer of the foundry sand.
つまり、表面改質層に付着するバインダー樹脂硬化物を、加熱処理なしに機械加工のみにより剥離除去することができ、砂型から再生砂を製造できる。 That is, the cured binder resin adhering to the surface modified layer can be peeled and removed only by machining without heat treatment, and recycled sand can be produced from the sand mold.
本発明[2]は、上記[1]に記載の再生砂の製造方法により製造された再生砂と、コーティング樹脂組成物とを混合する工程と、前記コーティング樹脂組成物が混合された再生砂に硬化剤を混合する工程と、を含む、鋳物砂の製造方法を含んでいる。 The present invention [2] includes a step of mixing the reclaimed sand produced by the method for producing reclaimed sand described in [1] above and a coating resin composition, and the regenerated sand mixed with the coating resin composition. And a step of mixing a curing agent.
しかるに、鋳造において、砂型には金属溶湯(溶解した金属)が流し込まれる。そのため、砂型が含有する鋳物砂のうち、金属溶湯と接触した鋳物砂や、その近傍に位置した鋳物砂では、砂を被覆する表面改質層が焼失している場合がある。この場合、砂型から製造される再生砂には、表面改質層が焼失した再生砂が含まれる。そのような再生砂を砂型の造形にリサイクルすると、砂型の精度や強度が低下するおそれがある。 However, in casting, molten metal (melted metal) is poured into the sand mold. Therefore, among the foundry sand contained in the sand mold, in the foundry sand in contact with the molten metal and the foundry sand located in the vicinity thereof, the surface modified layer covering the sand may be burned out. In this case, the reclaimed sand produced from the sand mold includes reclaimed sand in which the surface modification layer has been burned away. If such recycled sand is recycled into a sand mold, the accuracy and strength of the sand mold may be reduced.
一方、上記の方法によれば、再生砂とコーティング樹脂組成物とを混合した後に、硬化剤を混合するので、コーティング樹脂組成物が、再生砂の各粒子の周囲を取り囲むように被覆した後、硬化剤により硬化してコーティング樹脂硬化物となる。 On the other hand, according to the above method, after mixing the regenerated sand and the coating resin composition, the curing agent is mixed. Therefore, after the coating resin composition is coated so as to surround each particle of the regenerated sand, Cured with a curing agent to form a cured coating resin.
そのため、再生砂に表面改質層が焼失した再生砂が含まれていても、砂を再コーティングすることができ、砂と、砂を被覆するコーティング樹脂硬化物を含有する表面改質層とを有する鋳物砂を確実に製造(再生)することができる。 Therefore, even if the reclaimed sand contains reclaimed sand whose surface modified layer has been burned away, the sand can be recoated, and the sand and the surface modified layer containing the cured coating resin covering the sand The foundry sand can be reliably manufactured (regenerated).
本発明によれば、加熱処理なしに砂型から再生砂および鋳物砂を製造できる。 According to the present invention, reclaimed sand and foundry sand can be produced from a sand mold without heat treatment.
<再生砂の製造方法>
本発明の再生砂の製造方法では、砂型に対して機械加工のみを実施して、再生砂を製造する。砂型は、複数の鋳物砂と、複数の鋳物砂を互いに接着するバインダー樹脂硬化物とを含有している。
<Method for producing recycled sand>
In the method for producing reclaimed sand of the present invention, the reclaimed sand is produced by performing only machining on the sand mold. The sand mold contains a plurality of foundry sands and a cured binder resin that adheres the foundry sands to each other.
1.砂型
まず、本発明の再生砂の製造方法に適用される砂型について説明する。
1. Sand mold First, the sand mold applied to the manufacturing method of the regenerated sand of this invention is demonstrated.
砂型としては、例えば、常温(0℃以上35℃以下)において硬化する自硬性砂型(例えば、フラン自硬性砂型、フェノールウレタン自硬性砂型、アルカリフェノール自硬性砂型など)、加熱により硬化する熱硬化型砂型などが挙げられる。なお、本実施形態では、後述するバインダー樹脂組成物がフラン樹脂組成物であるフラン自硬性砂型について説明する。 Examples of the sand mold include a self-hardening sand mold that hardens at room temperature (0 ° C. or more and 35 ° C. or less) (for example, a furan self-hardening sand mold, a phenol urethane self-hardening sand mold, an alkali phenol self-hardening sand mold, etc.), or a thermosetting type that cures by heating. Examples include sand molds. In addition, this embodiment demonstrates the furan self-hardening sand type | mold whose binder resin composition mentioned later is a furan resin composition.
図1に示すように、砂型30は、複数の鋳物砂1と、複数の鋳物砂1を互いに接着するバインダー樹脂硬化物5とを含有している。図1では、便宜上、砂型の一実施形態を記載しているが、砂型の形状は特に制限されない。
As shown in FIG. 1, the
(1−1)鋳物砂
鋳物砂1は、砂2と、砂2を被覆するコーティング樹脂硬化物を含有する表面改質層3とを有している。
(1-1) Foundry sand The
砂2として、例えば、天然珪砂、人工砂が挙げられる。また、複数の鋳物砂1のそれぞれが備える砂2は、互いに同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。
Examples of the
天然珪砂は、石英(二酸化珪素:SiO2)を主成分とするシリカ砂である。 Natural silica sand is silica sand whose main component is quartz (silicon dioxide: SiO 2 ).
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。 The artificial sand is produced by a known method (for example, a sintering method, a melting method, a flame melting method, etc.).
このような砂2のなかでは、好ましくは、人工砂が挙げられる。
Among
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。 Examples of the artificial sand include aluminum oxide sand (alumina sand), mullite sand, mullite-zircon sand, and the like. Artificial sand can be used alone or in combination of two or more. Among the artificial sand, 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 is mainly composed of a mixed composition compound (aluminosilicate) of aluminum oxide (alumina) and silicon dioxide (silica).
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、さらに好ましくは、65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。 The content ratio of aluminum oxide is, for example, 50% by mass or more, preferably 60% by mass or more, more preferably 65% by mass or more, for example, 90% by mass or less, preferably 80% by mass with respect to the total amount of mullite sand. % Or less.
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、さらに好ましくは、30質量%以下である。 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, more preferably 30% by mass with respect to the total amount of mullite sand. % Or less.
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 No. 61-63333 or the method described in JP-A No. 2003-251434.
また、ムライト砂は、市販品を用いることもでき、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。 A commercially available product of mullite sand can also be used. Examples of commercially available products of mullite sand include Spearl (manufactured by Yamakawa Sangyo Co., Ltd.), Cera Beads (manufactured by ITOCHU CERATECH Co., Ltd.) and the like.
また、人工砂は、長石を含んでいてもよい。長石は、アルカリ金属および/またはアルカリ土類金属を含有するアルミノケイ酸塩である。 The artificial sand may contain feldspar. The feldspar is an aluminosilicate containing alkali metal and / or alkaline earth metal.
長石として、例えば、カリ長石(K2O・Al2O3・6SiO2)、ソーダ長石(Na2O・Al2O3・6SiO2)などが挙げられる。
As feldspar, for example,
長石の含有割合は、人工砂の全量に対して、例えば、0質量%を超過し、例えば、10質量%以下、好ましくは、5質量%以下である。 The content ratio of feldspar exceeds 0% by mass, for example, 10% by mass or less, preferably 5% by mass or less, with respect to the total amount of artificial sand.
(1−2)表面改質層
表面改質層3は、砂2を被覆するように、砂2の表面全体に配置されている。表面改質層3は、砂2の表面全体を被覆するコーティング樹脂硬化物を含有しており、好ましくは、コーティング樹脂硬化物からなる。
(1-2) Surface Modification Layer The
コーティング樹脂硬化物は、後述するコーティング樹脂組成物の硬化物であって、硬化反応が完了しており、例えば、加熱しても、それ以上硬化反応が進行しない。 The cured coating resin is a cured product of the coating resin composition described below, and the curing reaction has been completed. For example, even when heated, the curing reaction does not proceed further.
コーティング樹脂硬化物として、例えば、フラン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、レゾール型フェノール樹脂などが挙げられ、耐熱性の観点から好ましくは、フラン樹脂が挙げられる。 Examples of the cured coating resin include a furan resin, a phenol resin, an epoxy resin, a silicone resin, and a resol type phenol resin, and a furan resin is preferable from the viewpoint of heat resistance.
このようなコーティング樹脂硬化物の含有割合は、表面改質層3全量に対して、例えば、80質量%以上、好ましくは、90質量%以上、例えば、100質量%以下である。
The content ratio of such a cured coating resin is, for example, 80% by mass or more, preferably 90% by mass or more, for example, 100% by mass or less, with respect to the total amount of the surface modified
また、コーティング樹脂硬化物は、好ましくは、シランなどの架橋剤を含有する。 Moreover, the coating resin cured product preferably contains a crosslinking agent such as silane.
コーティング樹脂硬化物が架橋剤(シラン)を含有すると、架橋剤がコーティング樹脂硬化物と砂2とを架橋して、砂2に対する表面改質層3の密着性の向上を図ることができる。
When the coating resin cured product contains a crosslinking agent (silane), the crosslinking agent can crosslink the coating resin cured product and the
架橋剤の含有割合は、コーティング樹脂硬化物全量に対して、例えば、0.01質量%以上、好ましくは、0.5質量%以上、例えば、20質量%以下、好ましくは、3質量%以下である。 The content of the crosslinking agent is, for example, 0.01% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, for example, 20% by mass or less, preferably 3% by mass or less, with respect to the total amount of the cured coating resin. is there.
また、表面改質層3の厚みは、例えば、0.01μm以上、好ましくは、0.1μm以上、例えば、10μm以下、好ましくは、1μm以下である。
The thickness of the
(1−3)硬化剤層
また、本実施形態では、上記したように、砂型30がフラン自硬性砂型である。この場合、鋳物砂1は、好ましくは、表面改質層3を被覆するように、表面改質層3の周面に配置される硬化剤層4を有する。
(1-3) Hardener Layer In the present embodiment, as described above, the
硬化剤層4は、表面改質層3の表面に付着する硬化剤からなる。硬化剤は、バインダー樹脂組成物としてのフラン樹脂組成物を硬化(完全硬化状態に)させる酸触媒を含んでいる。
The curing
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。 Examples of the acid catalyst include aliphatic sulfonic acids (for example, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, etc.), aromatic sulfonic acids (for example, benzenesulfonic acid, paratoluenesulfonic acid, xylenesulfonic acid, etc.), inorganic acids (for example, Sulfuric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, etc.), carboxylic acids (eg, maleic acid, oxalic acid, etc.) and the like. The acid catalyst can be used alone or in combination of two or more.
このような酸触媒のなかでは、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。 Among such acid catalysts, an aromatic sulfonic acid is preferable, and a xylene sulfonic acid is more preferable.
酸触媒の含有割合は、硬化剤層4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。
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, with respect to the total amount of the
(1−4)鋳物砂の製造方法
このような鋳物砂1は、例えば、上記した砂とコーティング樹脂組成物とを混合した後、コーティング樹脂組成物を硬化して表面改質層を形成することにより調製される。
(1-4) Manufacturing method of foundry sand In
(1−4−1)砂とコーティング樹脂組成物との混合工程
詳しくは、砂を所定の温度(混合温度)に予熱した後、砂にコーティング樹脂組成物を添加する。その後、混合温度を維持しながら、砂とコーティング樹脂組成物とが均一になるまで撹拌混合する。
(1-4-1) Mixing step of sand and coating resin composition Specifically, after preheating the sand to a predetermined temperature (mixing temperature), the coating resin composition is added to the sand. Then, stirring and mixing are performed until the sand and the coating resin composition become uniform while maintaining the mixing temperature.
コーティング樹脂組成物は、硬化することにより、上記のコーティング樹脂硬化物となる硬化性樹脂組成物である。 The coating resin composition is a curable resin composition that becomes the above-described cured coating resin by curing.
コーティング樹脂組成物として、例えば、フラン樹脂組成物、フェノール樹脂組成物、エポキシ樹脂組成物、シリコーン樹脂組成物、レゾール型フェノール樹脂組成物などが挙げられ、好ましくは、フラン樹脂組成物が挙げられる。 Examples of the coating resin composition include a furan resin composition, a phenol resin composition, an epoxy resin composition, a silicone resin composition, a resol type phenol resin composition, and preferably a furan resin composition.
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。 In the presence of an acid, the furan resin composition is in a completely cured state (C stage), 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。 As a furan resin prepolymer, for example, a 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 thereof include a copolymer of furfuryl alcohol and furfural. Furan resin prepolymers can be used alone or in combination of two or more.
このような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 such 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 preferably paraformaldehyde.
このような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 such a furan resin precursor, either furfuryl alcohol or furan resin prepolymer can be used alone, but preferably furfuryl alcohol and furan resin prepolymer are 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、50質量%以上、さらに好ましくは、60質量%以上、とりわけ好ましくは、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 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and particularly preferably 90% by mass with respect to the total amount of the furan resin composition. For example, it is 95% by mass or less.
また、フラン樹脂組成物がフルフリルアルコールおよびフラン樹脂プレポリマーを含有する場合、フラン樹脂プレポリマーの含有割合は、フルフリルアルコール100質量部に対して、例えば、1質量部以上、好ましくは、100質量部以上、例えば、300質量部以下、好ましくは、150質量部である。 When the furan resin composition contains furfuryl alcohol and a furan resin prepolymer, the content ratio of the furan resin prepolymer is, for example, 1 part by mass or more, preferably 100 parts per 100 parts by mass of furfuryl alcohol. It is 150 parts by mass or more, for example, 300 parts by mass or less, preferably 150 parts by mass or more.
コーティング樹脂組成物は、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。 In addition to the above components, the coating resin composition can contain a solvent, the above-described crosslinking agent, and the like. Examples of the solvent include water, acetone, ethyl acetate, alcohol and the like, and preferably water.
コーティング樹脂組成物の混合割合は、砂100質量部に対して、例えば、0.005質量部以上、好ましくは、0.10質量部以上、さらに好ましくは、0.15質量部以上、とりわけ好ましくは、0.20質量部以上、例えば、3質量部以下、好ましくは、0.50質量部以下、さらに好ましくは、0.30質量部以下である。 The mixing ratio of the coating resin composition is, for example, 0.005 parts by mass or more, preferably 0.10 parts by mass or more, more preferably 0.15 parts by mass or more, particularly preferably 100 parts by mass of sand. 0.20 parts by mass or more, for example, 3 parts by mass or less, preferably 0.50 parts by mass or less, and more preferably 0.30 parts by mass or less.
混合温度は、例えば、0℃以上、好ましくは、35℃以上、好ましくは、70℃以上、例えば、150℃以下、好ましくは、100℃以下、さらに好ましくは、90℃以下、とりわけ好ましくは、80℃以下である。 The mixing temperature is, for example, 0 ° C. or higher, preferably 35 ° C. or higher, preferably 70 ° C. or higher, such as 150 ° C. or lower, preferably 100 ° C. or lower, more preferably 90 ° C. or lower, and particularly preferably 80 ° C. or lower. It is below ℃.
撹拌時間は、撹拌対象物(砂とコーティング樹脂組成物との混合物)が1kgである場合、例えば、1秒以上、好ましくは、3秒以上、例えば、20秒以下、好ましくは、10秒以下である。なお、撹拌時間は、撹拌対象物がNkgである場合、上記のN倍となる。 When the stirring target (mixture of sand and coating resin composition) is 1 kg, the stirring time is, for example, 1 second or more, preferably 3 seconds or more, for example, 20 seconds or less, preferably 10 seconds or less. is there. The stirring time is N times the above when the stirring target is N kg.
これによって、コーティング樹脂組成物が、砂の各粒子の周囲を取り囲むように被覆する。 Thereby, the coating resin composition is coated so as to surround each particle of the sand.
(1−4−2)コーティング樹脂組成物の硬化工程
次いで、砂を取り囲むように被覆するコーティング樹脂組成物を硬化する。
(1-4-2) Curing step of coating resin composition Next, the coating resin composition to be coated so as to surround the sand is cured.
コーティング樹脂組成物を硬化する方法は、対応するコーティング樹脂組成物の種類によって適宜選択される。 The method for curing the coating resin composition is appropriately selected depending on the type of the corresponding coating resin composition.
例えば、コーティング樹脂組成物がフラン樹脂組成物である場合、フラン樹脂組成物が混合された砂に、上記した酸触媒を含有する硬化剤を添加し混合する。その後、硬化剤が添加された砂が円滑に流動するまで撹拌混合する。 For example, when the coating resin composition is a furan resin composition, the curing agent containing the acid catalyst described above is added to and mixed with the sand mixed with the furan resin composition. Then, stirring and mixing are performed until the sand to which the curing agent is added smoothly flows.
硬化剤の混合割合は、砂100質量部に対して、例えば、0.005質量部以上、好ましくは、0.05質量部以上、さらに好ましくは、0.15質量部以上、とりわけ好ましくは、0.20質量部以上、例えば、3質量部以下、好ましくは、0.50質量部以下、さらに好ましくは、0.30質量部以下である。 The mixing ratio of the curing agent is, for example, 0.005 parts by mass or more, preferably 0.05 parts by mass or more, more preferably 0.15 parts by mass or more, and particularly preferably 0 with respect to 100 parts by mass of sand. 20 parts by mass or more, for example, 3 parts by mass or less, preferably 0.50 parts by mass or less, and more preferably 0.30 parts by mass or less.
砂と硬化剤との撹拌において、撹拌温度の範囲は、例えば、上記の撹拌温度の範囲と同じであり、撹拌時間の範囲は、例えば、上記の撹拌時間の範囲と同じである。 In the stirring of the sand and the curing agent, the range of the stirring temperature is, for example, the same as the range of the stirring temperature described above, and the range of the stirring time is, for example, the same as the range of the stirring time described above.
これによって、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(コーティング樹脂硬化物)となり、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 covering the sand comes into contact with the curing agent to form a furan resin film (cured resin resin), and a surface modified layer containing the furan resin covering the sand is formed.
詳しくは、フラン樹脂組成物がフルフリルアルコールを含有する場合、下記式(1)に示すように、フルフリルアルコールは、酸触媒(式中ではHAとする。)と接触することにより縮合重合してフラン樹脂を形成する。 Specifically, when the furan resin composition contains furfuryl alcohol, as shown in the following formula (1), the furfuryl alcohol undergoes condensation polymerization by contacting with an acid catalyst (in the formula, HA). To form furan resin.
式(1)
また、上記式(1)に示されるように、フルフリルアルコールの縮合重合では、水が生成する。 Further, as shown in the above formula (1), water is generated in the condensation polymerization of furfuryl alcohol.
反応により生成する水の一部は、表面改質層の表面に滲出した後、蒸発により除去される。このとき、酸触媒を含有する硬化剤は、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。つまり、本実施形態では、コーティング樹脂組成物を硬化する硬化剤が、バインダー樹脂組成物を硬化する硬化剤としても兼用される。 A part of the water produced by the reaction is leached on the surface of the surface modification layer and then removed by evaporation. At this time, the curing agent containing the acid catalyst is extruded onto the surface of the surface modification layer together with water. Thereby, a hardening | curing agent adheres to the surface of a surface modification layer, and forms a hardening | curing agent layer. That is, in this embodiment, the curing agent that cures the coating resin composition is also used as the curing agent that cures the binder resin composition.
また、表面改質層の表面に滲出しなかった水は、例えば、フラン樹脂に内包されるか、人工砂がカリ長石やソーダ長石を含有している場合には、下記式(2)および式(3)に示すように、カリ長石およびソーダ長石と反応することにより除去される。 Moreover, the water which did not ooze out on the surface of the surface modification layer is contained in, for example, furan resin, or when artificial sand contains potassium feldspar or soda feldspar, the following formula (2) and formula As shown in (3), it is removed by reacting with potassium feldspar and soda feldspar.
式(2)
式(3)
以上によって、砂と、砂を被覆するコーティング樹脂硬化物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調製される。 Thus, foundry sand is prepared that includes sand, a surface modified layer containing a cured coating resin coating the sand, and a hardener layer attached to the surface modified layer.
(1−5)バインダー樹脂硬化物
図1に示すように、バインダー樹脂硬化物5は、複数の鋳物砂1を互いに接着しており、各鋳物砂1の表面改質層3(および/または硬化剤層4)に接着している。
(1-5) Binder resin cured product As shown in FIG. 1, the binder resin cured
バインダー樹脂硬化物5は、バインダー樹脂組成物の硬化物であって、硬化反応が完了しており、例えば、加熱しても、それ以上硬化反応が進行しない。なお、本実施形態では、バインダー樹脂組成物はフラン樹脂組成物である。
The cured
バインダー樹脂組成物としてのフラン樹脂組成物は、上記したフラン樹脂前駆体を含有している。バインダー樹脂組成物のフラン樹脂前駆体として、好ましくは、フルフリルアルコールが挙げられ、さらに好ましくは、フルフリルアルコールの単独使用が挙げられる。 The furan resin composition as the binder resin composition contains the above-mentioned furan resin precursor. As the furan resin precursor of the binder resin composition, preferably, furfuryl alcohol is used, and more preferably, furfuryl alcohol is used alone.
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、1質量%以上、好ましくは、10質量%以上、さらに好ましくは、85質量%以上、例えば、100質量%以下、好ましくは、95質量%以下である。 The content ratio of the furan resin precursor is, for example, 1% by mass or more, preferably 10% by mass or more, more preferably 85% by mass or more, for example, 100% by mass or less, with respect to the total amount of the furan resin composition. Preferably, it is 95 mass% or less.
また、フラン樹脂組成物は、上記のフラン樹脂前駆体に加えて、硬化促進剤などを含有することができる。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などが挙げられる。 Further, the furan resin composition can contain a curing accelerator and the like in addition to the above furan resin precursor. Examples of the curing accelerator include resorcin, cresol, hydroquinone, phloroglucinol, methylene bisphenol, bishydroxymethyl furan, and the like.
このようなバインダー樹脂組成物(フラン樹脂組成物)は、後述する砂型の造形において、鋳物砂に添加されることにより、鋳物砂が有する硬化剤と接触して硬化し、バインダー樹脂硬化物となる。 When such a binder resin composition (furan resin composition) is added to the foundry sand in the sand mold shaping described later, the binder resin composition (furan resin composition) comes into contact with the curing agent of the foundry sand and cures to become a cured binder resin. .
(1−6)砂型の造形(製造)方法
このような砂型は、特に制限されず、公知の造形方法により造形される。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。
(1-6) Sand Mold Modeling (Manufacturing) Method Such a sand mold is not particularly limited, and is modeled by a known modeling method. Examples of the sand mold forming method include an original model forming method using a prototype (for example, a wooden mold or a mold), a three-dimensional layered modeling method (that is, modeling by a 3D printer), and preferably 3 A three-dimensional layered manufacturing method is 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ー樹脂組成物(フラン樹脂組成物)を添加して、鋳物砂の層におけるバインダー樹脂組成物の添加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, a binder resin composition in a layer of foundry sand is formed by adding the above-described binder resin composition (furan resin composition) to the foundry sand layer, and a step of forming the above-described foundry sand into a layer shape. A sand mold is formed by repeating the step of hardening the added portion.
2.鋳造工程
また、砂型は、種々の産業製品の鋳造に用いることができ、例えば、シリンダヘッドなどの自動車部品の鋳造に好適に用いられる。
2. Casting process The sand mold can be used for casting various industrial products, and is suitably used for casting automobile parts such as a cylinder head, for example.
鋳造では、砂型に金属溶湯が注入された後、その金属溶湯が冷却されて所定形状に固まる。これにより、鋳物が製造される。金属溶湯の材料として、例えば、アルミニウム合金、鋳鉄などが挙げられる。金属溶湯の加熱温度は、材料に応じて適宜変更される。例えば、金属溶湯がアルミニウム合金である場合、600℃以上である。 In casting, after a molten metal is poured into a sand mold, the molten metal is cooled and solidified into a predetermined shape. Thereby, a casting is manufactured. Examples of the material for the molten metal include aluminum alloys and cast iron. The heating temperature of the molten metal is appropriately changed according to the material. For example, when the molten metal is an aluminum alloy, the temperature is 600 ° C. or higher.
そのため、図1に示すように、砂型において、金属溶湯と接触した鋳物砂1や、その近傍に位置する鋳物砂1は、砂2を被覆する表面改質層3の少なくとも一部が焼失する。一方、金属溶湯(鋳物)から遠い鋳物砂1は、表面改質層3が焼失することなく、砂2の表面全体を被覆するように維持されている。
Therefore, as shown in FIG. 1, in the sand mold, at least a part of the
その結果、鋳造後の砂型は、砂2の表面全体を被覆する表面改質層3を有する鋳物砂1と、表面改質層3の少なくとも一部が焼失し、砂2が表面改質層3から露出する鋳物砂1(以下、焼失鋳物砂8とする。)とを含んでいる。
As a result, the sand mold after casting is such that the
3.機械加工工程
次に、鋳造後の砂型に対する機械加工工程について説明する。
3. Next, a machining process for the sand mold after casting will be described.
機械加工工程は、砂型を粉砕する破砕工程を含んでおり、好ましくは、破砕工程により得られる回収砂を分粒する分粒工程をさらに含んでいる。 The machining process includes a crushing process for crushing the sand mold, and preferably further includes a sizing process for sizing the recovered sand obtained by the crushing process.
(3−1)破砕工程
破砕工程では、例えば、公知の破砕機により、砂型を、複数の鋳物砂が互いに分離するように粉砕する。
(3-1) Crushing step In the crushing step, the sand mold is pulverized by a known crusher so that a plurality of foundry sands are separated from each other.
破砕機として、例えば、ハンマークラッシャー、ロールクラッシャーなどが挙げられる。 Examples of the crusher include a hammer crusher and a roll crusher.
破砕条件は、複数の鋳物砂が互いに分離できれば、特に制限されない。 The crushing conditions are not particularly limited as long as a plurality of foundry sands can be separated from each other.
また、破砕工程における温度は、常温であって、例えば、0℃以上40℃以下である。 Moreover, the temperature in a crushing process is normal temperature, Comprising: For example, it is 0 degreeC or more and 40 degrees C or less.
また、破砕時間は、特に制限されず、例えば、破砕対象物(砂型)が1kgである場合、20秒以上2分30秒以下である。なお、破砕時間は、破砕対象物がNkgである場合、上記のN倍となる。
The crushing time is not particularly limited, and is, for example, 20 seconds or longer and 2
これによって、砂型が型ばらしされて、バインダー樹脂硬化物(フラン樹脂)が鋳物砂から剥離する。そのため、複数の鋳物砂が互いに分離して回収砂が得られる。 As a result, the sand mold is separated and the cured binder resin (furan resin) is peeled off from the foundry sand. Therefore, a plurality of foundry sands are separated from each other to obtain recovered sand.
図2A〜図2Cに示すように、回収砂は、鋳造後の砂型に含まれる鋳物砂1(表面改質層3が焼失していない鋳物砂1)に由来する再生砂10と、再生砂10にバインダー樹脂硬化物5が付着する付着再生砂11と、鋳造後の砂型に含まれる焼失鋳物砂8に由来する焼失再生砂12とを含んでいる。つまり、破砕工程のみにより、鋳造後の砂型から再生砂を製造することができる。
As shown in FIGS. 2A to 2C, the recovered sand includes reclaimed
再生砂10は、鋳物砂1と同様の構成を有しており、砂2と、砂2の表面全体を被覆する表面改質層3と、表面改質層3の表面に付着する硬化剤層4とを有している。
The
付着再生砂11は、再生砂10と、再生砂10の表面改質層3に付着するバインダー樹脂硬化物5とを有している。
The adhered reclaimed
焼失再生砂12は、砂2と、表面改質層3の少なくとも一部が焼失して、砂2を露出させる表面改質層3と、表面改質層3の表面に付着する硬化剤層4とを有している。また、表面改質層3の焼失部分では、表面改質層3とともに硬化剤層4が焼失している。
The burned and regenerated
(3−2)分粒工程
分粒工程では、破砕工程で得られた回収砂を、例えば、呼び寸法が212μm以下となるように分粒する。分粒工程は、例えば、70メッシュのふるいを有する分粒装置により実施される。
(3-2) Sizing Step In the sizing step, the recovered sand obtained in the crushing step is sized so that, for example, the nominal size is 212 μm or less. The sizing process is performed by, for example, a sizing apparatus having a 70 mesh screen.
これによって、回収砂から、呼び寸法が212μmを超過する付着再生砂11などが除去される。
Thereby, the adhesion reproduction |
(3−3)研磨工程
また、機械加工工程は、好ましくは、回収砂を研磨する研磨工程をさらに含んでいる。研磨工程は、破砕工程の後であれば特に制限されず、分粒工程の前に実施されてもよく、分粒工程の後に実施されてもよいが、好ましくは、分粒工程の後に実施される。
(3-3) Polishing Step The machining step preferably further includes a polishing step for polishing the recovered sand. The polishing step is not particularly limited as long as it is after the crushing step, and may be performed before the sizing step or may be performed after the sizing step, but is preferably performed after the sizing step. The
研磨工程は、付着再生砂11に付着するバインダー樹脂硬化物5を剥離するように、例えば、公知の研磨装置により実施される。研磨装置は、例えば、回収砂を収容する収容槽と、収容槽内に配置され、回転可能な回転体とを備えている。
A grinding | polishing process is implemented by a well-known grinding | polishing apparatus, for example so that the binder resin hardened | cured
そして、回転する回転体が回収砂と接触することにより、回収砂が研磨されて、付着再生砂11に付着するバインダー樹脂硬化物5が除去される。これにより、付着再生砂11は、再生砂10となる。
Then, when the rotating rotating body comes into contact with the recovered sand, the recovered sand is polished, and the binder resin cured
また、研磨工程における温度の範囲は、上記した破砕工程における温度範囲と同じである。研磨時間は、特に制限されず、例えば、研磨対象物(回収砂)が1kgである場合、20秒以上2分30秒以下である。なお、研磨時間は、研磨対象物がNkgである場合、上記のN倍となる。
The temperature range in the polishing process is the same as the temperature range in the crushing process described above. The polishing time is not particularly limited. For example, when the polishing object (collected sand) is 1 kg, the polishing time is 20 seconds or longer and 2
その後、必要により、上記した分粒工程が実施される。なお、分粒工程の実施回数は、特に制限されない。 Thereafter, the above-described sizing step is performed as necessary. The number of times the sizing process is performed is not particularly limited.
以上によって、再生砂が製造される。 Thus, recycled sand is produced.
<鋳物砂の再生方法(製造方法)>
また、このような再生砂には、上記したように、図2Cに示す焼失再生砂12が含まれる場合がある。そのため、好ましくは、再生砂を再コーティングして、鋳物砂として再生(製造)する。
<Recycled casting sand (manufacturing method)>
Further, such reclaimed sand may include burnt reclaimed
このような鋳物砂の再生方法(製造方法)は、再生砂とコーティング樹脂組成物とを混合する工程と、コーティング樹脂組成物が混合された再生砂に硬化剤を混合する工程とを含んでいる。鋳物砂の再生方法(製造方法)において、コーティング樹脂組成物は、好ましくは、フラン樹脂組成物である。 Such a method for regenerating casting sand (manufacturing method) includes a step of mixing the regenerated sand and the coating resin composition, and a step of mixing a hardener with the regenerated sand mixed with the coating resin composition. . In the molding sand regeneration method (manufacturing method), the coating resin composition is preferably a furan resin composition.
再生砂とコーティング樹脂組成物とを混合するには、上記した砂とコーティング樹脂組成物との混合工程と同様の方法が挙げられる。 In order to mix the reclaimed sand and the coating resin composition, the same method as the mixing step of the sand and the coating resin composition described above can be used.
詳しくは、再生砂を上記の混合温度に予熱した後、再生砂に上記したコーティング樹脂組成物を、上記した混合割合で添加する。その後、上記した撹拌条件で、再生砂と上記したコーティング樹脂組成物とが均一になるまで撹拌混合する。これにより、コーティング樹脂組成物が、再生砂の各粒子の周囲を取り囲むように被覆する。 Specifically, after the regenerated sand is preheated to the above mixing temperature, the above-described coating resin composition is added to the regenerated sand at the above mixing ratio. Thereafter, under the above-described stirring conditions, the recycled sand and the above-described coating resin composition are stirred and mixed until they are uniform. Thereby, a coating resin composition coat | covers so that the circumference | surroundings of each particle | grains of reproduction | regeneration sand may be surrounded.
次いで、コーティング樹脂組成物が混合された再生砂に硬化剤を混合するには、上記した砂と硬化剤との混合工程と同様の方法が挙げられる。 Next, in order to mix the curing agent with the regenerated sand mixed with the coating resin composition, the same method as the mixing step of the sand and the curing agent described above can be used.
詳しくは、コーティング樹脂組成物が混合された再生砂に、上記した酸触媒を含有する硬化剤を、上記した混合割合で添加する。その後、上記した撹拌条件で、硬化剤が添加された再生砂が円滑に流動するまで撹拌混合する。これにより、再生砂を被覆するコーティング樹脂組成物が、硬化剤と接触して硬化する。 Specifically, the above-mentioned curing agent containing the acid catalyst is added to the regenerated sand mixed with the coating resin composition at the mixing ratio described above. Thereafter, under the above-described stirring conditions, stirring and mixing are performed until the regenerated sand to which the curing agent is added smoothly flows. Thereby, the coating resin composition which coat | covers the reproduction | regeneration sand contacts with a hardening | curing agent, and is hardened.
以上によって、図2Aに示すように、再生砂が再コーティングされて、砂2と、砂2の表面全体を被覆するコーティング樹脂硬化物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が再生(製造)される。
As described above, as shown in FIG. 2A, the regenerated sand is recoated so that the
このような再生砂および鋳物砂(回収砂を再コーティングした再コーティング砂)のそれぞれは、上記した砂型の造形方法、特に、3次元積層造形法(つまり3Dプリンタにより造形)に好適に利用できる。 Each of such recycled sand and foundry sand (recoated sand obtained by recoating recovered sand) can be suitably used for the above-described sand mold forming method, in particular, the three-dimensional additive manufacturing method (that is, modeling by a 3D printer).
また、種々の用途に応じて、回収砂および再コーティング砂を混合して使用することもでき、回収砂および/または再コーティング砂を、砂型の造形に使用されていない新品の鋳物砂と混合して使用することもできる。 It is also possible to mix and use recovered sand and re-coated sand according to various applications, and mix recovered sand and / or re-coated sand with new foundry sand that is not used for sand mold shaping. Can also be used.
4.作用効果
上記の再生砂の製造方法に用いられる砂型では、図1に示すように、鋳物砂1が、砂2と、砂2を被覆するコーティング樹脂硬化物を含有する表面改質層3とを有しており、バインダー樹脂硬化物5は、表面改質層3に付着している。
4). In the sand mold used in the above-mentioned method for producing reclaimed sand, as shown in FIG. 1, the
そのため、砂型に対して機械加工を実施することにより、バインダー樹脂硬化物5を表面改質層3から剥離することができる。
Therefore, the cured
つまり、表面改質層3に付着するバインダー樹脂硬化物5を、機械加工のみにより剥離除去することができる。そのため、図2Aに示すように、加熱処理なしに機械加工のみで、砂型から再生砂10を製造できる。
That is, the binder resin cured
また、砂2が人工砂である場合、人工砂の耐破砕性は天然珪砂の耐破砕性と比較して高いため、上記の実施形態により、再生砂を安定して製造することができ、鋳物砂のリサイクル性の向上を図ることができる。
In addition, when the
一方、酸触媒を含む硬化剤が人工砂と接触すると、人工砂に含有される成分により、酸触媒の活性能が低下してしまう場合がある。 On the other hand, when the curing agent containing an acid catalyst comes into contact with artificial sand, the activity of the acid catalyst may be reduced due to components contained in the artificial sand.
例えば、人工砂がカリ長石を含有する場合、上記式(2)に示すように、カリ長石と水とが反応して、炭酸カリウムが生成する。 For example, when the artificial sand contains potassium feldspar, potassium feldspar and water react to generate potassium carbonate as shown in the above formula (2).
そして、炭酸カリウムは、下記式(4)に示すように、酸触媒(HA)と反応する。
式(4)
Formula (4)
これにより、硬化剤中の酸触媒(HA)が弱酸(KA)に変換されてしまい、硬化剤の活性能が低下してしまう。 Thereby, the acid catalyst (HA) in a hardening | curing agent will be converted into a weak acid (KA), and the active ability of a hardening | curing agent will fall.
なお、炭酸カリウムと酸触媒との反応により生成する炭酸は、下記式(5)に示すように、水と二酸化炭素とに分解される。
式(5)
Formula (5)
一方、再生砂10では、コーティング樹脂硬化物を含有する表面改質層3が砂2を被覆しているので、表面改質層3により硬化剤が砂2と接触することを抑制できる。そのため、硬化剤の活性能が低下することを抑制できる。その結果、再生砂10にバインダー樹脂組成物を添加すると、バインダー樹脂組成物を確実に硬化させることができ、砂型を確実に造形することができる。
On the other hand, in the regenerated
また、鋳造では、砂型に金属溶湯が流し込まれるために、図1に示すように、砂型が含有する鋳物砂のうち、溶湯と接触した鋳物砂や、その近傍に位置した鋳物砂では、砂2を被覆する表面改質層3の少なくとも一部が焼失する。
Further, in the casting, since the molten metal is poured into the sand mold, as shown in FIG. 1, among the casting sand contained in the sand mold, the casting sand in contact with the molten metal or the casting sand located in the vicinity thereof is
そのため、図2Cに示すように、砂型から製造される再生砂には、表面改質層3の一部が焼失した焼失再生砂12が含まれる。焼失再生砂12における表面改質層3の焼失部分では、表面改質層3とともに硬化剤層4が焼失しており、また、砂2が表面改質層3から露出しており、砂2と硬化剤とが接触する場合がある。
Therefore, as shown in FIG. 2C, the regenerated sand produced from the sand mold includes burnt regenerated
その結果、焼失再生砂12を含む再生砂を砂型の造形にリサイクルすると、砂型の精度や強度が低下するおそれがある。
As a result, if the recycled sand containing the burned
一方、上記の実施形態では、再生砂とコーティング樹脂組成物とを混合した後に、硬化剤を混合している。そのため、コーティング樹脂組成物が、再生砂の各粒子の周囲を取り囲むように被覆した後、硬化剤により硬化してコーティング樹脂硬化物となる。 On the other hand, in the above embodiment, after the recycled sand and the coating resin composition are mixed, the curing agent is mixed. Therefore, after coating the coating resin composition so as to surround each particle of the recycled sand, the coating resin composition is cured with a curing agent to form a cured coating resin.
その結果、図2Aに示すように、再生砂に焼失再生砂12(図2C参照)が含まれていても、砂2をコーティング樹脂硬化物により再コーティングすることができ、鋳物砂1を確実に製造(再生)することができる。
As a result, as shown in FIG. 2A, even if the regenerated sand contains burnt regenerated sand 12 (see FIG. 2C), the
5.変形例
上記の実施形態では、砂型がフラン自硬性砂型である場合について説明するが、本発明はこれに限定されない。例えば、バインダー樹脂組成物がフェノール樹脂であり、硬化剤がポリイソシアネートであるフェノールウレタン自硬性砂型であってもよく、バインダー樹脂組成物がアルカリフェノール樹脂であり、硬化剤が有機エステルであるアルカリフェノール自硬性砂型であってもよい。また、バインダー樹脂組成物がフェノール樹脂である熱硬化型砂型(レジンコーテッドサンド)であってもよい。この場合、鋳物砂および再生砂のそれぞれは、硬化剤層を有しない。
5. Although the said embodiment demonstrates the case where a sand mold is a furan self-hardening sand mold, this invention is not limited to this. For example, the binder resin composition may be a phenol resin and may be a phenol urethane self-hardening sand type in which the curing agent is polyisocyanate, the binder resin composition is an alkali phenol resin, and the curing agent is an organic ester. It may be a self-hardening sand mold. Moreover, the thermosetting sand type | mold (resin coated sand) whose binder resin composition is a phenol resin may be sufficient. In this case, each of the foundry sand and the recycled sand does not have a hardener layer.
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。 Also by these, the same effect as said embodiment can be show | played.
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。 The present invention will be described more specifically with reference to the following examples, but the present invention is not limited to them. Specific numerical values such as blending ratio (content ratio), physical property values, and parameters used in the following description are described in the above-mentioned “Mode for Carrying Out the Invention”, and the corresponding blending ratio (content ratio) ), Physical property values, parameters, etc. The upper limit value (numerical value defined as “less than” or “less than”) or lower limit value (number defined as “greater than” or “exceeded”) may be substituted. it can.
(製造例1:鋳物砂の製造)
人工砂(ムライト砂、商品名:エスパール#100DAM、山川産業社製)と、表1に示すコーティング樹脂組成物(フラン樹脂組成物)とを準備した。人工砂は、カリ長石およびソーダ長石を含有していた。人工砂のAFS(粒度指数)は、106.4であった。
(Production Example 1: Production of foundry sand)
Artificial sand (mullite sand, trade name: ESPARL # 100DAM, manufactured by Yamakawa Sangyo Co., Ltd.) and a coating resin composition (furan resin composition) shown in Table 1 were prepared. The artificial sand contained potassium feldspar and soda feldspar. The artificial sand had an AFS (particle size index) of 106.4.
次いで、人工砂100質量部を、70℃に予熱した後、コーティング樹脂組成物を0.25質量部添加して、人工砂とコーティング樹脂組成物とが均一になるまで撹拌混合した。 Next, 100 parts by weight of artificial sand was preheated to 70 ° C., and then 0.25 part by weight of the coating resin composition was added and stirred and mixed until the artificial sand and the coating resin composition were uniform.
その後、コーティング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)を含む硬化剤を0.25質量部添加して、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。硬化剤においてキシレンスルホン酸の濃度は、95.0質量%以上97.0質量%以下であった。また、硬化剤の混合工程では、70℃+5〜10℃の温度範囲に維持された。 Thereafter, 0.25 parts by mass of a curing agent containing xylene sulfonic acid (acid catalyst) is added to the artificial sand mixed with the coating resin composition, and stirred until the artificial sand to which the curing agent has been added smoothly flows. Mixed. The concentration of xylene sulfonic acid in the curing agent was 95.0 mass% or more and 97.0 mass% or less. Further, in the curing agent mixing step, the temperature range of 70 ° C. + 5 to 10 ° C. was maintained.
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得た。 As a result, there was obtained casting sand including artificial sand, a surface modified layer containing a furan resin covering the artificial sand, and a curing agent attached to the surface modified layer.
(製造例2:砂型の製造)
製造例1で得られた鋳物砂と、表1に示すバインダー樹脂組成物(フラン樹脂組成物)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ー樹脂組成物の添加を順次繰り返して、シリンダヘッドの鋳造に用いられる砂型を造形した。
(Production Example 2: Production of sand mold)
The foundry sand obtained in Production Example 1 and the binder resin composition (furan resin composition) shown in Table 1 are set in a three-dimensional additive manufacturing apparatus (trade name: S-Print, manufactured by ExOne), and cast. Sand layer formation and addition of the binder resin composition to the casting sand layer were sequentially repeated to form a sand mold used for casting the cylinder head.
その後、砂型にアルミニウム合金の溶湯を流し込んだ後、冷却してシリンダヘッドを鋳造した。 Thereafter, a molten aluminum alloy was poured into the sand mold and then cooled to cast a cylinder head.
(実施例1:再生砂の製造)
製造例2で得られた砂型を、鋳造終了後に、破砕機により複数の鋳物砂が互いに分離するように破砕して、回収砂を得た。
(Example 1: Production of recycled sand)
After completion of casting, the sand mold obtained in Production Example 2 was crushed by a crusher so that a plurality of foundry sands were separated from each other to obtain recovered sand.
次いで、回収砂を、呼び寸法が212μm以下となるように、70メッシュのふるいにより分粒した。以上によって、再生砂を得た。 Next, the recovered sand was sized with a 70-mesh sieve so that the nominal size was 212 μm or less. Thus, recycled sand was obtained.
(実施例2:再生砂の製造)
実施例1で得られた再生砂を、研磨機により研磨した。その後、研磨された再生砂を、呼び寸法が212μm以下となるように、70メッシュのふるいにより分粒した。以上によって、再生砂を得た。
(Example 2: Production of recycled sand)
The recycled sand obtained in Example 1 was polished by a polishing machine. Thereafter, the polished recycled sand was sized with a 70-mesh sieve so that the nominal size was 212 μm or less. Thus, recycled sand was obtained.
(実施例3および4:鋳物砂の製造)
実施例1および2で得られた再生砂100質量部を、70℃に予熱した後、表1に示すコーティング樹脂組成物を0.25質量部添加して、再生砂とコーティング樹脂組成物とが均一になるまで撹拌混合した。
(Examples 3 and 4: Production of foundry sand)
After 100 parts by weight of the reclaimed sand obtained in Examples 1 and 2 is preheated to 70 ° C., 0.25 part by weight of the coating resin composition shown in Table 1 is added to obtain the reclaimed sand and the coating resin composition. Stir and mix until uniform.
その後、コーティング樹脂組成物が混合された再生砂に、キシレンスルホン酸(酸触媒)を含む硬化剤を0.25質量部添加して、硬化剤が添加された再生砂が円滑に流動するまで撹拌混合した。硬化剤においてキシレンスルホン酸の濃度は、95.0質量%以上97.0質量%以下であった。また、硬化剤の混合工程では、70℃+5〜10℃の温度範囲に維持された。 Thereafter, 0.25 parts by mass of a curing agent containing xylene sulfonic acid (acid catalyst) is added to the regenerated sand mixed with the coating resin composition, and stirred until the regenerated sand to which the curing agent is added smoothly flows. Mixed. The concentration of xylene sulfonic acid in the curing agent was 95.0 mass% or more and 97.0 mass% or less. Further, in the curing agent mixing step, the temperature range of 70 ° C. + 5 to 10 ° C. was maintained.
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(再コーティング砂)を得た。
<評価>
実施例1〜4の再生砂および再コーティング砂のそれぞれから、製造例2と同様にして、シリンダヘッドの鋳造に用いられる砂型を造形した。そして、それら砂型にアルミニウム合金の溶湯を流し込んだ後、冷却してシリンダヘッドを鋳造した。その後、得られたシリンダヘッドと、製造例2の砂型により鋳造されるシリンダヘッドと比較して、それらシリンダヘッドが同等であることを確認した。
As a result, casting sand (recoated sand) including artificial sand, a surface modified layer containing a furan resin covering the artificial sand, and a curing agent attached to the surface modified layer was obtained.
<Evaluation>
A sand mold used for casting the cylinder head was formed from each of the recycled sand and the recoated sand of Examples 1 to 4 in the same manner as in Production Example 2. The molten aluminum alloy was poured into these sand molds and then cooled to cast a cylinder head. Thereafter, the cylinder heads obtained were compared with the cylinder heads cast by the sand mold of Production Example 2, and it was confirmed that the cylinder heads were equivalent.
1 鋳物砂
2 砂
3 表面改質層
10 再生砂
30 砂型
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記コーティング樹脂組成物が混合された再生砂に硬化剤を混合する工程と、を含むことを特徴とする、鋳物砂の製造方法。 Mixing the reclaimed sand produced by the method for producing reclaimed sand according to claim 1 and a coating resin composition;
And a step of mixing a curing agent with the regenerated sand mixed with the coating resin composition.
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