JP2019177401A - コーテッドサンド及びそれを用いた鋳型の製造方法並びに鋳物砂の再生方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(2) 前記有機化合物が、熱可塑性樹脂及び架橋硬化性樹脂からなる群より選ばれてな る前記態様(1)に記載のコーテッドサンド。
(3) 前記架橋硬化性樹脂が、110秒以下のゲル化時間を有している前記態様(2) に記載のコーテッドサンド。
(4) 前記有機化合物が、架橋硬化性樹脂の硬化物である前記態様(1)乃至前記態様 (3)の何れか1つに記載のコーテッドサンド。
(5) 前記架橋硬化性樹脂の硬化物が、フェノール樹脂又はフェノールウレタン樹脂の 硬化物である前記態様(4)に記載のコーテッドサンド。
(6) 前記コーテッドサンドにおける含水分量が、1.5質量%以下である前記態様(
1)乃至前記態様(5)の何れか1つに記載のコーテッドサンド。
(7) 前記第一のコーティング層の厚さが、0.1〜6μmである前記態様(1)乃至 前記態様(6)の何れか1つに記載のコーテッドサンド。
(8) 前記粘結剤組成物に、無機酸化物粒子が含有せしめられている前記態様(1)乃 至前記態様(7)の何れか1つに記載のコーテッドサンド。
(9) 前記無機酸化物粒子が、二酸化珪素粒子、酸化アルミニウム粒子及び酸化チタン 粒子からなる群より選ばれる少なくとも1種である前記態様(8)に記載のコーテ ッドサンド。
(10) 前記水溶性無機粘結剤が、水ガラス、リン酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、酸 化アルミニウムナトリウム及び炭酸カリウムからなる群より選ばれる少なくとも1 種である前記態様(1)乃至前記態様(9)の何れか1つに記載のコーテッドサン ド。
(11) 前記態様(1)乃至前記態様(10)の何れか1つに記載のコーテッドサンド を、所定の成形型の成形キャビティ内に充填した後、水蒸気を通気させて、かかる 成形型内で保持し、固化乃至は硬化せしめることにより、目的とする鋳型を得るこ とを特徴とする鋳型の製造方法。
(12) 前記成形型が、80℃〜200℃の温度に加熱されている前記態様(11)に 記載の鋳型の製造方法。
(13) 前記態様(1)乃至前記態様(10)の何れか1つに記載のコーテッドサンド に、水を添加して、湿態化させ、その湿態状のコーテッドサンドを、成形型内に充 填した後、かかる成形型内で保持し、固化乃至は硬化せしめることにより、目的と する鋳型を得ることを特徴とする鋳型の製造方法。
(14) 前記成形型が、80℃〜300℃の温度に加熱されている前記態様(13)に 記載の鋳型の製造方法。
(15) 前記成形型の保持中に、該成形型内に熱風又は過熱水蒸気が通気せしめられる 前記態様(11)乃至前記態様(14)の何れか1つに記載の鋳型の製造方法。
(16) 前記態様(1)乃至前記態様(10)の何れか1つに記載のコーテッドサンド の固化物乃至は硬化物からなる鋳型を用いて、鋳造を行なった後、該鋳型から鋳物 砂を回収し、乾式再生処理を施して、再生砂を得ることを特徴とする鋳物砂の再生 方法。
(A)有機化合物を含有する固体状の第一のコーティング層の上に、アルカリ性の水溶性無機粘結剤を含む固体状の粘結剤組成物による第二のコーティング層が形成され、且つかかる第一のコーティング層が、第二のコーティング層の形成に用いられる水溶性無機粘結剤に対して、規定された溶出量以下となるように、構成されているところから、第二のコーティング層を構成する水溶性無機粘結剤のアルカリ成分によって、第一のコーティング層の有機化合物が変性せしめられて、コーティング層の劣化が惹起されるようなことを、効果的に防止し、以て、そのような二つのコーティング層を有するコーテッドサンドから造型される鋳型において、高い鋳型強度を維持することが出来る。
(B)本発明に従う乾態のコーテッドサンドからなる鋳型を用いて、鋳造を実施すると、金属溶湯によってもたらされる熱によって、鋳物砂表面の固体状の第一のコーティング層に含まれる有機化合物が効果的に熱分解され、以て、鋳物砂から第二のコーティング層が剥がれ易くなって、鋳造後の鋳型の崩壊性が良好なものとなる。また、鋳造後の鋳型より回収される鋳物砂にあっては、上記した有機化合物の熱分解によって、水溶性無機粘結剤の固化物乃至は硬化物が鋳物砂表面から剥離し易い状態にあることから、回収した砂に対して、研磨工程等を有する乾式再生処理を施すことによって、簡単に且つ容易に再生することが可能となるのである。
(C)鋳型を用いた鋳造時に、金属溶湯の熱によって、第一のコーティング層に含まれる有機化合物が熱分解されて、ガスが発生するようになるところから、金属溶湯が鋳型を構成する鋳物砂の粒子(砂粒)間に侵入するのを抑制するガス層が、鋳型表面と鋳造製品との間に有利に形成せしめられることとなり、最終的に得られる鋳造製品の鋳肌が良好なものとなる。
(D)第一のコーティング層に含まれる有機化合物として、架橋硬化性樹脂の硬化物を用いるようにすることによって、表面安定性の良好なコーティング層を有利に形成することが出来ると共に、水溶性無機粘結剤のアルカリ成分によって第一のコーティング層が劣化するのをより一層有利に防止し得ることとなるため、より高い鋳型強度を維持することが可能となる。
固形分(質量%)={[乾燥後の試料皿の質量(g)−試料皿の質量(g)]
/[乾燥前の試料皿の質量(g)−試料皿の質量(g)]}×100
有機化合物を含む固体状の第一のコーティング層で被覆された鋳物砂10gを精秤し、メタノール50gに浸漬する。スターラーで10分間撹拌の後、ろ紙で濾過を行い、メタノール分と砂分とに分ける。砂分を常温で風乾してメタノール分を飛ばした後、110℃の熱風乾燥機で30分間乾燥して、そのメタノール浸漬後の鋳物砂の質量を精秤する。硬化率は、次式に基づいて算出する。
硬化率(質量%)=[[固体状の第一のコーティング層の質量 − (浸漬前の固体状の 第一のコーティング層で被覆された鋳物砂の質量 − 浸漬後の固 体状の第一のコーティング層で被覆された鋳物砂の質量)} / 固体状の第一のコーティング層の質量]×100
先ず、有機化合物を含む固体状の第一のコーティング層で被覆された鋳物砂50gを、精秤する。これを、鋳物砂A(浸漬前)とする。
この鋳物砂Aを、コーテッドサンドに用いられる水溶性無機粘結剤の濃度3.0%溶液(水ガラス水溶液又は炭酸カリウム水溶液を水で希釈して調整)に添加して、1分間撹拌した後、室温20℃の雰囲気中で24時間静置させることによって、浸漬処理を行った。次いで、取り出された鋳物砂に対して、純水で表面洗浄を行って、アルカリ分を除去した後、100℃で1時間、熱風乾燥機で乾燥を行い、更にその後、質量を精秤した。これを鋳物砂B(浸漬後)とする。
次に、上記で得られた鋳物砂A(浸漬前)と鋳物砂B(浸漬後)とについて、900℃×1時間の条件下、各々焼成を行い、その焼成後の鋳物砂A(浸漬前)と焼成後の鋳物砂B(浸漬後)の質量をそれぞれ精秤する。
溶出量は、下記式によって算出する。
溶出量(質量%)=[{(鋳物砂Aの質量 − 焼成後の鋳物砂Aの質量)−(鋳物砂 Bの質量 − 焼成後の鋳物砂Bの質量)}/(鋳物砂Aの質量 − 焼成後の鋳物砂Aの質量)]×100
コーテッドサンド(CS)の20gを精秤する。110℃の熱風乾燥機内で30分間加熱し、コーテッドサンド中の水分を除去し、乾燥後のコーテッドサンド(CS)の質量を測定する。コーテッドサンド中の含水分量は、以下の式で算出する。
含水分量(%/CS)={(乾燥前のCSの質量 − 乾燥後のCSの質量)/乾燥前 のCSの質量}×100
各CSを用いて得られた強度試験片について、その破壊荷重を、測定器(高千穂精機株式会社製:デジタル鋳物砂強度試験機)を用いて測定し、その破壊荷重に基づいて、下記の式により、抗折強度を算出して、鋳型強度とする。なお、ここでは、求められた抗折強度(kgf/cm2 )に、重力加速度9.8を掛けて、N/cm2 表記のSI単位に換算して表示することとする。
抗折強度=1.5×LW/ab2
[但し、L:支点間距離(cm)、w:破壊荷重(kgf)、a:試験片の幅(cm)、 b:試験片の厚み(cm)]
先ず、図1に示される様に、予め常温自硬性砂で作製された、上部に注湯注入口2と下部に中子の幅木固定部4を有する半割れ中空主型6(キャビティ直径:6cm、高さ:6cm)の内に、各々のCSを用いて作製した幅木部8を有する円形無空中子10(直径:5cm、高さ:5cm)を、幅木固定部4で接着固定した後、更に半割れ中空主型6を相互に接着固定して、鋳造試験用砂型12を作製する。尚、鋳造時の湯漏れを防ぐために、接着した主型を万力等でクランプするか、針金を巻いてしっかりと固定する。次に、この鋳造試験用砂型12の注湯注入口2から鉄溶湯FC150(温度1350±50℃)を注湯し、凝固せしめた後、主型6を壊して、図2に示す円筒の鋳物16を取り出す、そして室温になった鋳物16に対して、エアハンマを用いて打撃を加えることにより、円形無空中子10を排出する。かかる排出に際しては、チッピング圧は0.3MPaとし、鋳物16に対して3秒毎にエアハンマで打撃を加える。そして、鋳物16からの、円形無空中子16を構成するCS(以下、中子CSという)の排出のし易さを、以下に示す基準に従い、5段階で評価する。本発明においては、A〜Cを合格とする。
A:打撃回数10回以内で、全ての中子CSが排出。
B:打撃回数30回以内で、全ての中子CSが排出。
C:打撃回数60回以内で、全ての中子CSが排出。
D:打撃回数60回で、50%以上〜100%未満の量の中子CSが排出。
E:打撃回数60回で、0〜50%未満の量の中子CSが排出。
前述の崩壊性試験にて得られた鋳物を半分に切断し、鋳肌(鋳物の肌)の状況を目視及び手触りにて確認し、以下に示す基準に従って4段階で評価する。本発明においては◎及び○を合格とする。
◎:焼き付きが認められず、且つ、表面も滑らかである。
○:焼き付きは認められないものの、表面にザラツキが認められる。
△:鋳肌の一部に焼き付きが認められ、表面にザラツキも認められる。
×:鋳肌の全面に焼き付きが認められ、表面にザラツキも認められる。
前述の崩壊性試験にて取り出された、円形無空中子を構成していた砂(回収砂)の100gを、ボールミルに入れて、1時間、研磨した。その後、200メッシュで1分間の篩分けを行い、鋳物砂と剥離した微粉とに分離し、得られた微粉量を測定し、回収砂における剥離のし易さを、以下に示す基準に従って5段階で評価する。本発明においては、A〜Cを合格とする。
A:鋳物砂の質量に対して、微粉量が3質量%以上である。
B:鋳物砂の質量に対して、微粉量が2質量%以上、3質量%未満である。
C:鋳物砂の質量に対して、微粉量が1質量%以上、2質量%未満である。
D:鋳物砂の質量に対して、微粉量が0.5質量%以上、1質量%未満である。
E:鋳物砂の質量に対して、微粉量が0.5質量%未満である。
フェノール940g、47%ホルムアルデヒド水溶液766g、及び20%苛性ソーダ水溶液23.5gを加え、70℃に昇温・保持して、20分経過後に、ヘキサメチレンテトラミン34gを添加し、更に40分経過後に、ヘキサメチレンテトラミン79gを添加して、70℃で反応させ、粘度(30℃)が1000cPになった時点で、メチレンビスステアリン酸アマイド47g、サリチル酸28.2g、20%アラビアゴム水溶液94gを添加して、粒状物を生成させて懸濁液とし、更に70℃で3時間反応させた後、50℃以下まで冷却して、濾過により水を切って、含水樹脂の粒状物(含水率:15%)を得た。次いで、エアー式流動装置で常温の空気を送り、その後徐々に空気の温度を70℃まで昇温し、そのまま1時間乾燥して、重量平均分子量(Mw)が3200、ゲル化時間が90秒のレゾール型フェノール樹脂Aを得た。
レゾール型フェノール樹脂Bとして、市販品である、旭有機材株式会社製の液状のHP3000A(重量平均分子量(Mw)600、不揮発分70%)を準備した。
フェノール940部及び47%ホルマリン水溶液447部を用い、これにシュウ酸2.8部を加えて、100℃で5時間反応させ、次いで50トールの減圧下で180℃まで加熱した後、脱水及び脱フェノールを行って、重量平均分子量(Mw)が2690のノボラック型フェノール樹脂を得た。
ベンジリックエーテル型フェノール樹脂(旭有機材株式会社製、商品名:CBP‐160EH、Mw:1220)と、ポリイソシアネート化合物として、ポリメリックMDI(旭有機材株式会社製;CB‐MT3)を準備し、鋳物砂の表面にコーティング層を形成せしめる際に、それら2種の樹脂を1:1(質量比)の割合で混合して、混合物として、準備した。
ポリ酢酸ビニルとして、ゴーセニールM35−X6(日本合成化学工業株式会社製、メタノール35%溶液)のポリ酢酸ビニル溶液(重量平均分子量(Mw)220,000、濃度65%)を準備した。
鋳物砂として、再生砂(旭有機材株式会社製の再生砂A5)を準備すると共に、有機化合物として、レゾール型フェノール樹脂Aを準備した。そして、かかる再生砂を約130℃の温度に加熱した後、ワールミキサー(遠州鉄工製)に投入し、更に、上記準備したレゾール型フェノール樹脂Aを、再生砂の100部に対して0.5部の割合において添加して、3分間の混練を行ない、かかるレゾール型フェノール樹脂Aを溶融させる一方、砂粒塊が崩壊するまで撹拌、混合せしめた後に取り出すことにより、鋳物砂粒子の表面に、レゾール型フェノール樹脂Aからなる固体状の第一のコーティング層を形成した。この形成された固体状の第一のコーティング層の膜厚は、鋳物砂粒子を球状とした平均粒子径と、鋳物砂及び有機化合物(レゾール型フェノール樹脂A)の添加量より、0.4μmと算出された。そして、このようにして形成された第一のコーティング層の硬化率とこのコーティング層で被覆された鋳物砂の溶出量をそれぞれ測定し、それらの結果を、下記表1に示す。
乾態CSの製造例1において、第一のコーティング層形成時のレゾール型フェノール樹脂の使用量を、それぞれ1.0部、2.0部、5.5部としたこと以外は、上記製造例1と同様の手順に従って、乾態のコーテッドサンド(CS2〜CS4)を得た。この得られたCS2〜CS4の含水分量は、それぞれ0.2質量%、0.2質量%、0.5質量%であった。また、それらCS2〜CS4における第一のコーティング層の硬化率とそのようなコーティング層が形成された鋳物砂の溶出量についても、同様に測定し、それらの結果を、下記表1に示す。
乾態CSの製造例1において、レゾール型フェノール樹脂Aを、ポリ酢酸ビニル樹脂溶液に代え、またポリ酢酸ビニル樹脂溶液を、再生砂の100部に対して1.5部の割合において添加したこと以外は、上記製造例1と同様の手順に従って、乾態のコーテッドサンド(CS5)を得た。この得られたCS5の含水分量は、0.3質量%であった。また、かかるCS5における第一のコーティング層の硬化率とそのようなコーティング層が形成された鋳物砂の溶出量についても、同様に測定し、それらの結果を、下記表1に示す。
乾態CSの製造例2において、第一のコーティング層で被覆された鋳物砂を得た後、かかるコーティング層が形成された鋳物砂を180℃の恒温槽に30分間入れて、レゾール型フェノール樹脂Aの硬化を促進させる工程を加えることにより、第一のコーティング層のレゾール型フェノール樹脂Aを硬化率100%まで硬化させたこと以外は、上記製造例2と同様の手順に従って、乾態のコーテッドサンド(CS6)を得た。この得られたCS6の含水分量は、0.3質量%であった。また、かかるCS6における第一のコーティング層の硬化率とそのようなコーティング層が形成された鋳物砂の溶出量についても、同様に測定し、それらの結果を、下記表1に示す。
乾態CSの製造例1において、レゾール型フェノール樹脂Aを、レゾール型フェノール樹脂Bに代え、レゾール型フェノール樹脂Bを、再生砂の100部に対して1.4部の割合において添加し、第一のコーティング層で被覆された鋳物砂を得た後、かかるコーティング層が形成された鋳物砂に、トルエンスルホン酸を35%/樹脂の割合で加えて、常温中で混合することによって、レゾール型フェノール樹脂Bを硬化率100%まで硬化させたこと以外は、上記製造例1と同様の手順に従って、乾態のコーテッドサンド(CS7)を得た。この得られたCS7の含水分量は、0.2質量%であった。また、かかるCS7における第一のコーティング層の硬化率とそのようなコーティング層が形成された鋳物砂の溶出量についても、同様に測定し、それらの結果を、下記表1に示す。
乾態CSの製造例1において、レゾール型フェノール樹脂Aを、ノボラック型フェノール樹脂に代え、またノボラック型フェノール樹脂を、再生砂の100部に対して1.0部の割合において添加して、混練時にヘキサメチレンテトラミン0.15部を加え、コーティング層で被覆された鋳物砂を得た後、かかるコーティング層が形成された鋳物砂を180℃の恒温槽に30分間入れて、ノボラック型フェノール樹脂の硬化を促進させる工程を加えることにより、第一のコーティング層のノボラック型フェノール樹脂を硬化率100%まで硬化させたこと以外は、上記製造例1と同様の手順に従って、乾態のコーテッドサンド(CS8)を得た。得られたCS8の含水分量は、0.3質量%であった。また、かかるCS8における第一のコーティング層の硬化率とそのようなコーティング層が形成された鋳物砂の溶出量についても、同様に測定し、それらの結果を、下記表1に示す。
乾態CSの製造例1において、第一のコーティング層を形成する有機化合物を、レゾール型フェノール樹脂Aから、フェノールウレタン樹脂に代えるべく、以下の手順に従って、第一のコーティング層を形成したこと以外は、上記製造例1と同様の手順に従って、乾態のコーテッドサンド(CS9)を得た。即ち、再生砂を130℃の温度でワールミキサー(遠州鉄工製)に投入し、更に、フェノールウレタン樹脂を形成するためのベンジリックエーテル型フェノール樹脂とポリイソシアネート化合物とを、質量比1:1で、それらの合計量が1.3部となる量において添加して、ミキサー中で混練を行ない、ベンジリックエーテル型フェノール樹脂とポリイソシアネート化合物とが反応して、フェノールウレタン樹脂(固形分:1.0部)となって、100%硬化するまで撹拌、混合せしめた後に、取り出した。この得られたCS9の含水分量は、0.2質量%であった。また、かかるCS9における第一のコーティング層の硬化率とそのようなコーティング層が形成された鋳物砂の溶出量についても、同様に測定し、それらの結果を、下記表1に示す。
乾態CSの製造例6において、無機酸化物粒子として、二酸化珪素粒子:エルケムマイクロシリカ(商品名、エルケム・ジャパン株式会社製、平均粒子径:0.15μm)の1部を、水ガラス水溶液に添加したこと以外は、上記製造例6と同様の手順に従って、乾態のコーテッドサンド(CS10)を得た。この得られたCS10の含水分量は、0.3質量%であった。また、かかるCS10における第一のコーティング層の硬化率とそのようなコーティング層が形成された鋳物砂の溶出量についても、同様に測定し、それらの結果を、下記表2に示す。
乾態CSの製造例6において、無機酸化物粒子として、二酸化珪素粒子:HS312(商品名、新日鉄住金マテリアルズ株式会社製、平均粒子径:9.5μm)の1部を、水ガラス水溶液に添加したこと以外は、上記製造例6と同様の手順に従って、乾態のコーテッドサンド(CS11)を得た。この得られたCS11の含水分量は、0.3質量%であった。また、かかるCS11における第一のコーティング層の硬化率とそのようなコーティング層が形成された鋳物砂の溶出量についても、同様に測定し、それらの結果を、下記表2に示す。
乾態CSの製造例6において、無機酸化物粒子として、酸化アルミニウム粒子:AZ−75(商品名、新日鉄住金マテリアルズ株式会社製、平均粒子径:2.5μm)の1部を、水ガラス水溶液に添加したこと以外は、上記製造例6と同様の手順に従って、乾態のコーテッドサンド(CS12)を得た。この得られたCS12の含水分量は、0.3質量%であった。また、かかるCS12における第一のコーティング層の硬化率とそのようなコーティング層が形成された鋳物砂の溶出量についても、同様に測定し、それらの結果を、下記表2に示す。
乾態CSの製造例2において、第一のコーティング層で被覆された鋳物砂を得た後、かかるコーティング層が形成された鋳物砂を180℃の恒温槽に5分間入れて、レゾール型フェノール樹脂Aの硬化を促進させる工程を加えることにより、第一のコーティング層のレゾール型フェノール樹脂Aを硬化率85%まで硬化させたこと以外は、上記製造例2と同様の手順に従って、乾態のコーテッドサンド(CS13)を得た。この得られたCS13の含水分量は、0.2質量%であった。また、かかるCS13における第一のコーティング層の硬化率とそのようなコーティング層が形成された鋳物砂の溶出量についても、同様に測定し、それらの結果を、下記表2に示す。
乾態CSの製造例6において、水ガラス水溶液に代えて、炭酸カリウムの固形成分(濃度)が50%の炭酸カリウム水溶液を用いて、その使用量を3部にしたこと以外は、上記製造例6と同様の手順に従って、乾態のコーテッドサンド(CS14)を得た。この得られたCS14の含水分量は、0.3質量%であった。また、かかるCS14における第一のコーティング層の硬化率とそのようなコーティング層が形成された鋳物砂の溶出量についても、同様に測定し、それらの結果を、下記表2に示す。
乾態CSの製造例1において、固体状のコーティング層を形成する工程を実施しなかったこと以外は、上記製造例1と同様の手順に従って、この乾態のコーテッドサンド(CS15)を得た。得られたCS15の含水分量は、0.2質量%であった。また、かかるCS15における第一のコーティング層の硬化率とそのようなコーティング層が形成された鋳物砂の溶出量についても、同様に測定し、それらの結果を、下記表2に示す。
乾態CSの製造例15において、無機酸化物粒子として、二酸化珪素粒子:エルケムマイクロシリカ(商品名、エルケム・ジャパン株式会社製、平均粒子径:0.15μm)の1部を、水ガラス水溶液に添加したこと以外は、上記製造例15と同様の手順に従って、乾態のコーテッドサンド(CS16)を得た。この得られたCS16の含水分量は、0.3質量%であった。また、かかるCS16における第一のコーティング層の硬化率とそのようなコーティング層が形成された鋳物砂の溶出量についても、同様に測定し、それらの結果を、下記表2に示す。
乾態CSの製造例1において、レゾール型フェノール樹脂Aを、ノボラック型フェノール樹脂に代え、このノボラック型フェノール樹脂を、再生砂の100部に対して1.0部の割合において添加したこと以外は、上記製造例1と同様の手順に従って、乾態のコーテッドサンド(CS17)を得た。この得られたCS17の含水分量は、0.3質量%であった。また、かかるCS17における第一のコーティング層の硬化率とそのようなコーティング層が形成された鋳物砂の溶出量についても、同様に測定し、それらの結果を、下記表2に示す。
乾態CSの製造例1において、水ガラス水溶液に代えて、炭酸カリウムの固形成分(濃度)が50%の炭酸カリウム水溶液を用いて、その使用量を3部とし、固体状の第一のコーティング層を形成する工程を実施しなかったこと以外は、上記製造例1と同様の手順に従って、乾態のコーテッドサンド(CS18)を得た。この得られたCS18の含水分量は、0.4質量%であった。また、かかるCS18における第一のコーティング層の硬化率とそのようなコーティング層が形成された鋳物砂の溶出量についても、同様に測定し、それらの結果を、下記表2に示す。
上記した各手順に従って製造されたCS1〜CS18(温度:20℃)を、それぞれ、常温のまま、品川式万能撹拌機(5DM−r型、株式会社ダルトン製)に投入し、更に、水を、CSの100部に対して2.0部の割合にて、撹拌機内に添加し、撹拌することにより、それぞれ湿態化させたCS(コーテッドサンド)を準備した。次いで、撹拌機内より取り出した湿態状のCSを、150℃に加熱された成形金型内に、0.3MPaのブロー圧で吹き込んで充填した後、成形金型内で1分30秒間保持し、その後0.03MPaのゲージ圧力の下で、300℃の熱風を1分30秒間吹き込むことにより、かかる成形型内に充填されたCSを、各々、固化(硬化)させて、鋳型強度測定用の試験片(2.54×2.54×20cm)及び円形無空中子の試験体(φ5×5cm)として用いられる鋳型を、それぞれ作製した。そして、それら得られた各CSに対応する鋳型を用いて、それぞれ、鋳型強度、鋳肌、崩壊性、研磨剥離性を測定し、それらの結果を、下記表1及び表2に併せ示した。なお、実施例1〜14、比較例1〜4の各々に係る鋳型(試験体)を作製する際に使用したCSは、下記表1及び表2に示す通りである。
上記した各手順に従って製造されたCS1〜CS18(温度:20℃)を、それぞれ、100℃に加熱された成形金型内に、0.3MPaのブロー圧で吹き込んで、充填せしめた後、更に、0.04MPaのゲージ圧力の下で温度100℃の水蒸気と、0.2MPaのゲージ圧の下で窒素ガスとを、20秒間同時に吹き込み、成形金型内に充填したコーテッドサンド(CS)相に通気せしめた。次いで、そのような水蒸気の通気が終了した後、0.03MPaのゲージ圧力の下で、温度300℃の熱風を2分40秒間吹き込み、成形金型内に充填されたCSを固化(硬化)させることにより、鋳型強度の試験片(2.54×2.54×20cm)及び円形無空中子の試験体(φ5×5cm)として用いられる鋳型を、それぞれ作製した。そして、それら得られた各CSに対応する鋳型を用いて、それぞれ、鋳型強度、鋳肌、崩壊性、研磨剥離性を測定し、それらの結果を、下記表3及び表4に併せ示した。なお、実施例15〜28、比較例5〜8の各々に係る鋳型(試験体)を作製する際に使用したCSは、下記表3及び表4に示す通りである。
Claims (16)
- 耐火性骨材からなる鋳物砂の表面を被覆するように、有機化合物を含む固体状の第一のコーティング層が形成されていると共に、更に、該第一のコーティング層を被覆するように、アルカリ性の水溶性無機粘結剤を含む粘結剤組成物からなる固体状の第二のコーティング層が形成されてなる少なくとも二層の被覆構造を呈する乾態のコーテッドサンドにして、
前記第一のコーティング層で被覆された鋳物砂が、その50gを、前記水溶性無機粘結剤の3.0%濃度の溶液の50gに混合せしめて、20℃の温度下で24時間保持したときに、該鋳物砂の第一のコーティング層における固形分の30質量%以下の溶出量である特性を有するように構成されていることを特徴とするコーテッドサンド。 - 前記有機化合物が、熱可塑性樹脂及び架橋硬化性樹脂からなる群より選ばれてなる請求項1に記載のコーテッドサンド。
- 前記架橋硬化性樹脂が、110秒以下のゲル化時間を有している請求項2に記載のコーテッドサンド。
- 前記有機化合物が、架橋硬化性樹脂の硬化物である請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載のコーテッドサンド。
- 前記架橋硬化性樹脂の硬化物が、フェノール樹脂又はフェノールウレタン樹脂の硬化物である請求項4に記載のコーテッドサンド。
- 前記コーテッドサンドにおける含水分量が、1.5質量%以下である請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載のコーテッドサンド。
- 前記第一のコーティング層の厚さが、0.1〜6μmである請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載のコーテッドサンド。
- 前記粘結剤組成物に、無機酸化物粒子が含有せしめられている請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載のコーテッドサンド。
- 前記無機酸化物粒子が、二酸化珪素粒子、酸化アルミニウム粒子及び酸化チタン粒子からなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項8に記載のコーテッドサンド。
- 前記水溶性無機粘結剤が、水ガラス、リン酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、酸化アルミニウムナトリウム及び炭酸カリウムからなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項1乃至請求項9の何れか1項に記載のコーテッドサンド。
- 請求項1乃至請求項10の何れか1項に記載のコーテッドサンドを、所定の成形型の成形キャビティ内に充填した後、水蒸気を通気させて、かかる成形型内で保持し、固化乃至は硬化せしめることにより、目的とする鋳型を得ることを特徴とする鋳型の製造方法。
- 前記成形型が、80℃〜200℃の温度に加熱されている請求項11に記載の鋳型の製造方法。
- 請求項1乃至請求項10の何れか1項に記載のコーテッドサンドに、水を添加して、湿態化させ、その湿態状のコーテッドサンドを、成形型内に充填した後、かかる成形型内で保持し、固化乃至は硬化せしめることにより、目的とする鋳型を得ることを特徴とする鋳型の製造方法。
- 前記成形型が、80℃〜300℃の温度に加熱されている請求項13に記載の鋳型の製造方法。
- 前記成形型の保持中に、該成形型内に熱風又は過熱水蒸気が通気せしめられる請求項11乃至請求項14の何れか1項に記載の鋳型の製造方法。
- 請求項1乃至請求項10の何れか1項に記載のコーテッドサンドの固化物乃至は硬化物からなる鋳型を用いて、鋳造を行なった後、該鋳型から鋳物砂を回収し、乾式再生処理を施して、再生砂を得ることを特徴とする鋳物砂の再生方法。
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