JP5305805B2

JP5305805B2 - 再生鋳物砂の製造方法

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Publication number: JP5305805B2
Application number: JP2008244186A
Authority: JP
Inventors: 雅之加藤; 由光伊奈; 善弘神田
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2008-09-24
Filing date: 2008-09-24
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2028-09-24
Also published as: JP2010075937A

Description

本発明は鋳型から回収された回収砂からの再生鋳物砂の製造方法に関する。

鋳型に用いた鋳物砂は、鋳型を粉砕（型ばらし）して得た回収砂に再生処理を施して再利用されることがある。回収砂の再生方法には、古くより湿式再生法、加熱式再生法、乾式再生法等各種の方法が提案（例えば非特許文献１）され、実施されている。

しかしながら、湿式再生法では汚水処理装置を必要とし、そのために設備費を含めた再生費がかさむ。また再生処理後は砂を乾燥させる必要がある。更には加熱式再生法では燃焼設備、空冷設備を必要とし、多大なエネルギーコストがかかり、更には排ガスの処理をする必要がある。乾式再生法では、遠心力を利用して砂粒間に摩擦を与え砂粒表面に付着している粘結剤等を除く方法が現在一般的に普及している。しかしながら、この方法では、再生効率を高めようとすると、砂の破砕、細粒化などにより歩留まりが低下し、回収砂１トン当たりの動力原単位も大となる。

また、砂の破砕を防ぎ、再生歩留まりを向上させる、即ち廃棄物の低減のため、耐破砕性の高い人工セラミック砂が開発され実用化されているが、砂粒表面に強固に付着している粘結剤のみを取り除き、再生効率を高めるためには、再生機を多段に重ねる必要があり、動力原単位が更にかかるという課題がある。

こうした背景から、鋳物砂の再生について、特許文献１のような、少量の水を添加し、研磨処理を行った後、乾式研磨処理を行う再生処理方法が提案されている。一方、鋳物砂の再生装置として、特許文献２のように、鋳物砂をバッチ式で再生する鋳物砂の再生装置において、ケーシング内に熱風を導入する熱風導入口を設けると共に熱風を発生する熱風発生装置を熱風導入口に接続した装置が提案されている。

「鋳型造型法」、第２版、社団法人日本鋳造技術協会、平成８年１１月１８日、３２７〜３３０頁特開２００８−０３０１２０号公報特開２００４−２６１８２５号公報

しかしながら、特許文献１では、少量の水を添加しているため、水添研磨処理を行った後、乾式研磨処理を行うまでに、砂を乾燥させる必要があり、工程が複雑になるという点では課題があった。

また、砂を一旦乾燥させると、水添研磨処理により、剥離した樹脂が強固に付着し、除去するのに時間がかかるという課題があった。

また、特許文献２は装置面の改良技術であり、鋳物品質や鋳型強度の更なる向上につながる示唆はない。

本発明は、不純物の除去率が高く鋳物品質及び鋳型強度が向上でき、より簡潔な工程で再生鋳物砂の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、
（１）回収砂１００重量部に対して、０．５〜２０重量部の水を添加して研磨処理（以下、水添研磨処理という）を行い水添研磨処理砂を得る工程（１）及び
（２）工程（１）で得られた前記水添研磨処理砂を乾燥させながら研磨し再生鋳物砂を得る工程（２）
を有する再生鋳物砂の製造方法に関する。

本発明の再生鋳物砂の製造方法によれば、従来の機械的に砂表面を処理する方法に比べ、効率よく残留有機分を除去した鋳物砂を、より簡易に得ることができる。また、本発明によって再生された鋳物砂は、鋳型強度に優れた鋳型を提供することができる。

本発明では、回収砂１００重量部に対して、０．５〜２０重量部の水を添加して研磨処理を行った後、乾燥させながら研磨処理を行うことによって、再生鋳物砂を製造する。

本発明における水添研磨処理と、従来公知の湿式再生法との違いは、湿式再生法では、回収砂の粒子層空隙に水が満たされている状態、即ちスラリー状態にて砂を再生するが、本発明では、水が粒子間空隙に存在はするものの、完全な連続層としては存在せず、いわゆるファニキュラー域からキャピラリー域における状態で、研磨処理を行う点にある。ここで、水の量は、回収砂１００重量部に対して０．５重量部以上であれば回収砂の残留有機分を効率よく除去できる。また、水の量は、回収砂１００重量部に対して２０重量部以下であれば汚水処理装置や過度の乾燥が不要となる。この方法は、少量の水分を使用するものであるため、湿式再生法のような多大な乾燥設備や汚水処理装置を必要とせず、スラリー状態で摩擦処理を行う場合に比べ、砂に強い負荷を与えることが出来る。また、機械的に砂表面を処理する方法に比べ、効率よく残留有機分を除去した鋳物砂を、簡易に得ることができる。回収砂の研磨処理時に少量の水を添加することで、強固に接着した残留樹脂分が剥がれ易くなる結果、回収砂の残留有機分を効率よく除去できるものと考えられる。

本発明は、前記水添研磨処理砂の後処理工程にも特徴を有す。本発明により、前記水添研磨処理砂を乾燥させながら研磨処理を行うことにより、一旦水添研磨により剥離した樹脂を効率的且つ効果的に除去でき、残留樹脂量の低減と鋳型強度の向上を図ることが出来る。

本発明で使用する回収砂とは、「図解鋳造用語辞典」（社団法人日本鋳造工学会編、２００３年４月２８日、日刊工業新聞社発行）に回収砂として記載されている通りである。

具体的には、本発明で使用する回収砂は、珪砂、ジルコン砂、クロマイト砂、合成ムライト砂や人工アルミナ砂、ＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃系の鋳物砂、ＳｉＯ₂／ＭｇＯ系の鋳物砂、スラグ由来の鋳物砂などの鋳物砂に、粘結剤を使用して造型した後、解枠（型ばらし）して得られた回収砂ないし余剰砂（以下、合わせて回収砂という）である。

本発明は、より残留樹脂除去率の向上と廃棄物低減の観点から、回収砂は、合成ムライト砂や人工アルミナ砂、ＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃系の鋳物砂、ＳｉＯ₂／ＭｇＯ系の鋳物砂、スラグ由来の鋳物砂などの人工セラミック砂由来の回収砂が好ましい。

人工セラミック砂とは、珪砂、ジルコンサンド、クロマイトサンド等の天然より産出する鋳物砂でなく、人工的に金属酸化物の成分を調整し、溶融若しくは焼結した鋳物砂のことを表す。耐破砕性が高く、より廃棄物が低減できる観点から、ＳｉＯ₂とＡｌ₂Ｏ₃を合計で８０重量％以上含有し、かつＡｌ₂Ｏ₃／ＳｉＯ₂の重量比率が１〜１５である鋳物砂が好ましい。また、ムライト、α−アルミナ、γ−アルミナの内少なくともいずれか一つの結晶相を持つものが好ましい。

また、本発明は、より効果が発現される観点から、球状鋳物砂由来の回収砂に対して著しい効果を示す。球状鋳物砂の球形度としては、球形度が０．８８以上、更に０．９２以上、より更に０．９５以上、特に０．９９以上である鋳物砂由来の回収砂がより好ましい。

球形度は、光学顕微鏡またはデジタルスコープ（例えば、キーエンス社製、ＶＨ−８０００型）により得られた該粒子の像（写真）を画像解析することにより、該粒子の粒子投影断面の面積及び該断面の周囲長を求め、次いで、〔粒子投影断面の面積（ｍｍ²）と同じ面積の真円の円周長（ｍｍ）〕／〔粒子投影断面の周囲長（ｍｍ）〕を計算し、任意の５０個の球状鋳物砂粒子につき、それぞれ得られた値を平均して求めることができる。

球形鋳物砂は、鋳型にした際の充填率が高く、鋳型強度が高いという利点があるが、乾式機械再生においては、砂粒子間の摩擦が小さいため再生効率が良好ではなかった。しかし本発明により、球状鋳物砂のメリットを生かしかつ効率的な再生が可能となる。

このような球状鋳物砂は、例えば、耐火原料スラリーをスプレードライによって球状に造粒した後、焼成する方法や、耐火原料を溶融させノズルからエアと共に噴出させ球状化する方法、耐火物粒子をキャリアーガスに分散させ火炎中で溶融させる球状化する方法があり、例えば特開昭６１−６３３３３号や特開２００３−２５１４３４号や特開２００５−１９３２６７号、特開２００４−２０２５７７号に示されるような方法により製造されうる。

本発明において上記人工セラミック砂及び／又は上記球状鋳物砂由来の回収砂が回収砂中に５０重量％以上含まれているのが好ましい。本発明では、回収砂が、鋳物砂として人工球状セラミック砂を用いた鋳型からの回収砂であることが好ましい。

本発明に用いられる回収砂は、回収砂の残留有機分を効率よく除去する観点から、回収砂に含まれる粘結剤としては、有機粘結剤が好ましい。有機粘結剤としては、例えば、アルカリフェノール樹脂、フラン樹脂、熱硬化性フェノール樹脂（シェルモールド）、ウレタン樹脂が挙げられる。これらの中では、更に効率よく残留有機分を除去できる観点から、水によって残留有機分が除去できる粘結剤が好ましい。更に、本発明の製造方法は、粘結剤としてアルカリフェノール樹脂を使用して、該粘結剤を有機エステル化合物で硬化させて得られた鋳型からの回収砂に好適である。

また、鋳物砂として人工セラミック砂を用い、粘結剤としてアルカリ性の粘結剤を用いて硬化させた鋳型からの回収砂においては、砂が硬く、且つ残留有機分が砂と比べ柔らかく、更に強固に付着しており、再生が難しかったが、本発明の製造方法は、このような回収砂に対しても十分な効果が発揮される。

アルカリフェノール樹脂としては、例えばフェノール、クレゾール、レゾルシノール、ビスフェノールＡ、その他置換フェノールを含めたフェノール類を原料として、アルカリ性触媒のもとアルデヒド化合物等と反応させることによって得られるフェノール樹脂が挙げられる。アルカリ触媒としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化ベリリウム等アルカリ土類金属の水酸化物、アミン化合物、及びこれらの混合物が挙げられる。一般には、フェノール類に対するアルカリ触媒のモル数が、好ましくは０．０５〜４倍モルであり、より好ましくは０．１〜３倍モルである。

有機エステルとしては、γ−ブチロラクトン、プロピオンラクトン、ε−カプロラクトン、ギ酸エチル、エチレングリコールジアセテート、エチレングリコールモノアセテート、トリアセチン等が挙げられる。

本発明の製造方法は、水添研磨処理（水の存在下での研磨処理）を行う工程と、乾燥と乾式研磨処理（実質的に水の不存在下での研磨処理）とを同時に行う工程とを有する。

＜工程（１）＞
水添研磨処理を行い水添研磨処理砂を得る工程（１）は、回収砂に予め水分を添加したものを、前記研磨処理装置に投入して行ってもよいし、回収砂を前記研磨処理装置に投入すると同時に、スプレー等によって水を散布して行ってもよい。本発明の水添研磨処理は、水が添加された砂の流動化を容易に行う観点から、垂直軸回転型、水平軸回転型、振動型の各装置を用いた研磨方法で行うのが好ましく、垂直軸回転型の装置を用いた研磨方法がより好ましい。

具体的には、水を添加した回収砂を上部が開口した高速回転ドラムに落下供給し、あるいは、回収砂を上部が開口した高速回転ドラムに落下供給し水を添加し、回転ドラムの回転による粒子相互間の摩擦、衝突、押しつけによって研磨加工を行うとともに遠心力で飛散する水を添加した回収砂をその上部周縁に配置した環状体に滞留させて同様の磨砕加工を行い、さらに前記回転ドラムと環状体とが形成するスペースでこれらの水を添加した回収砂を流動させ、このような流動磨砕加工によって回収砂を再生することができる。これは、後述の図１の装置を用いて行うことが好適である。

高速回転ドラムの回転数としては、より効果的な摩擦処理を与える観点から１分間当り１０００回転以上、３０００回転以下が好ましく、２０００〜２８００回転がより好ましい。高速で、ドラムを回転させることにより、短時間で高効率な再生処理が可能で、また設備もコンパクトにすることが出来る。

水添研磨処理を行う工程における、水の量は、回収砂の残留有機分を効率よく除去し、かつ、汚水処理装置や過度の乾燥を不要にする観点から、回収砂１００重量部に対して、０．５〜２０重量部であり、０．５〜１０重量部が好ましく、１〜５重量部がより好ましい。

＜工程（２）＞
本発明においては、工程（１）で得られた水添研磨処理砂を、乾燥させながら研磨処理を行う。工程（２）では、水添研磨処理砂を乾式研磨処理することができ、水添研磨処理砂を、例えば掻き揚げ手段による攪拌や流動攪拌等を施しながら、乾燥と同時に研磨処理を行う。同時に行うことで、前記水添加研磨処理で除去しやすくなった残留有機分を効率よく除去し、かつ装置をコンパクトにすることが出来る。

この乾式研磨処理は、乾燥を同時に行うことができるものであれば、前記の乾式法で挙げられる噴気流型、垂直軸回転型、水平軸回転型、振動型の各装置を用いて行うことができる。

水添研磨処理砂は、水分を含んだ湿態砂であるため、乾燥を促進するための砂の流動化には、湿態砂に合わせた流動化手段が必要である。その手段としては、掻き揚げ手段や、エアなどによる流動化手段、等が挙げられる。

その観点から水平軸回転型が好ましく、水添研磨処理砂に付着した樹脂等を研磨除去する研磨手段と、水添研磨処理砂を掻き揚げる掻き揚げ手段を具備した装置が好ましい。掻き揚げ手段は、研磨手段など、他の手段に組み込まれていても良い。

本発明では、水添研磨処理の後の乾式研磨処理を、水添研磨処理砂が乾燥する条件で行うものであり、乾燥ためには水添研磨処理砂の加熱が好ましく、具体的には熱風の導入下に水添研磨処理砂の乾式研磨処理を行うことが好ましい。よって、本発明では、工程（２）は、水添研磨処理砂を、熱風を適用しながら研磨することが好ましい。

より具体的には、水添研磨処理砂に付着した樹脂等を研磨除去する研磨手段と、水添研磨処理砂を掻き揚げる掻き揚げ手段を具備し、且つ、水添研磨処理砂に乾燥条件を与える手段を具備した乾式研磨処理装置が好ましい。なかでも、乾燥と乾式研磨処理は、ケーシングと、ケーシングに水添研磨処理砂を投入する投入口と、ケーシング内に内装され水添研磨処理砂に付着した樹脂等を研磨除去する研磨手段と、水添研磨処理砂を掻き揚げる掻き揚げ手段と、集塵機に接続されて研磨くず（研磨された樹脂等）を吸引する集塵口と、熱風発生装置より発生する熱風をケーシング内に導入する熱風導入口と、を有する装置により行うことが好ましい。更に具体的には、後述の図２の装置を用いて行うことが好適である。

以下、本発明の再生鋳物砂の製造方法について実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、本発明の水添研磨処理を行うのに適した装置の一例であり、垂直軸回転型の研磨処理装置である。図１の装置は、回収砂を受容する開口を備えた回転ドラムと、該回転ドラムの上部周縁に近接して配置され、かつ、この回転ドラム２から遠心力によって飛散する回収砂を受容する環状体と、前記回転ドラムに受容された回収砂に水を添加する手段と、を備え、前記回転ドラムの回転によって、前記回転ドラムと環状体とが形成するスペースで粒子相互間の摩擦、衝突、押しつけによる回収砂の研磨処理を行う、垂直軸回転型研磨装置である。図１において、１は回収砂投入のための開口、２は回収砂を受容する開口を備えた高速回転ドラム、３は環状体、４は水添研磨処理された回収砂、５は処理後の回収砂の排出口、Ａは投入された回収砂に水を添加する手段であり、例えば、ノズル等が挙げられる。図１の装置による処理の概要は次の通りである。鋳造後の鋳型をクラッシャーで処理した回収砂は、上部開口１より投入される。投入された回収砂に、Ａより水が一定量添加される。粒子間空隙が完全に満たされない程度の適量の水を加えられた砂は、スラリー状態になることなく、湿態砂の状態で高速回転ドラム２の上部と環状体３の間に滞留し、高速に回転する高速回転ドラム２による遠心力で、水分を加えられた砂は環状体３に押し付けられつつ、砂同士の研磨及び３との研磨が行われる。該装置はその構造として、水分が所定量添加された砂が滞留しかつ間隙より適当な滞留時間を持ちつつ排出されるように、当て板等が設計されている。排出口５より処理を終えた砂は外部に排出され、引き続き乾燥及び乾式研磨処理に供される。その際、湿態砂の形で排出されるため、従来の湿式再生と異なり、排水は発生せず、また、本工程においては、粉塵の発生も少ない。

図２は、上述した本発明の乾燥と同時に乾式研磨処理を行うのに適した装置の一例であり、図３〜６は該装置の詳細を示す図である。該装置は、ケーシング１’と、ケーシング１’に水添研磨処理砂を投入する投入口２’と、再生を終えた鋳物砂を取り出す取り出し口３’と、ケーシング１’内に内装されて水添研磨処理砂に付着した樹脂等を研磨除去する研磨手段４’と、集塵機５’に接続されて研磨した樹脂等の研磨くずを吸引する集塵口６’と、熱風発生装置８’より発生する熱風をケーシング内に導入する熱風導入口７’とを具備し、投入口２’から投入したケーシングに水添研磨処理砂をバッチ式で乾燥、乾式研磨する装置である。

投入口２’から水添研磨処理砂（湿態砂）を投入して、掻き揚げ翼１８’で砂を攪拌しながら、熱風発生装置８’で発生した熱風を熱風導入口７’からケーシング１’内に導入して水添研磨処理砂を熱風の循環にて乾燥すると共に、研磨手段４’で研磨除去する。研磨により発生した樹脂等の研磨くずは、集塵口６’から集塵して除去される。

この装置では、水添研磨処理砂を熱風で乾燥しながら研磨できるため、水添研磨処理砂と樹脂等の剥離がしやすくなって樹脂分等を簡単且つ確実に除去できて品質のよい再生ができる。

また研磨手段４’は、横向き円筒状の回転研磨体、例えば回転砥石９’と、回転砥石９’の回りで回転してケーシング１’の底部から水添研磨処理砂を掻き揚げて回転砥石９’の表面に水添研磨処理砂を当てる、掻き揚げ翼を備えた掻き揚げドラムとを含んで構成されることも好ましい。

ケーシング１’の底部から水添研磨処理砂を掻き揚げて回転砥石９’の表面に当てるように水添研磨処理砂が循環して水添研磨処理砂を研磨するために水添研磨処理砂をスムーズに研磨できるのは勿論、研磨するために循環する水添研磨処理砂に熱風を当てて水添研磨処理砂の乾燥を行うために水添研磨処理砂の乾燥を均一且つ円滑に行うことができる。

乾式研磨処理に用いる装置は図３〜５に示すように構成されており、装置の主体となるケーシング１’は支柱１２’にて支持されている。ケーシング１’の底部は横向きの半円筒状に形成されており、ケーシング１’内で底部上には大径の円筒状の掻き揚げドラム１０’が水平に内装されており、掻き揚げドラム１０’がケーシング１’に回転可能になっている。

この掻き揚げドラム１０’は図５のように対向配置した２枚のリング状円板１３’を、放射状に所要の中心角で配設した複数枚の区画板１４’で接続した水車状の部材として構成され、この掻き揚げドラム１０’の中心に設けた所要径の中空穴１５’に後述の回転砥石９’が回転自在に内装されている。本例の場合、掻き揚げドラム１０’と回転砥石９’で研磨手段４’を構成してある。また、掻き揚げドラム１０’は掻き揚げ手段となる。

掻き揚げドラム１０’の外周には前記の各区画板１４’の端部に接続する所要幅の連結板１６’が設けられ、各連結板１６’は隣接する連結板１６’との間に、後述の如く水添研磨処理砂を掻き揚げドラム１０’内に導入するスリット１７’が形成されている。また連結板１６’からは、掻き揚げドラム１０’の回転方向（矢印Ａ’方向）に対し、これを迎える方向に屈曲した掻き揚げ翼１８’が外方に向けて延出形成されている。さらに掻き揚げドラム１０’の内部には、各連結板１６’と区画板１４’並びに隣接する区画板１４’によって所要の空間Ｓ’が区画形成され、この空間Ｓ’は前記スリット１７’及び中空穴１５’において開放している。

投入口２’より下方の位置でケーシング１’の側面にはケーシング１’内に熱風を導入する熱風導入口７’を設けてあり、熱風発生装置８’が熱風管３１’を介して熱風導入口７’に連通させてある。

この熱風発生装置８’は、電気式でハニカムセラミックの内部に電熱ヒーターを組み込んだ熱風発生装置となっている。

この熱風発生装置８’は、前述の電気式熱風発生装置や、燃料ガスを燃焼させた燃焼ガスを直接熱風として供給する燃料燃焼式熱風発生装置等、公知のの熱風発生装置を用いることが出来るが、より効率よく乾燥する観点から、水蒸気がより少ない熱風を発生させる装置が好ましい。装置として、電気式、熱交換式が挙げられ、燃料燃焼式では、燃焼ガスは水蒸気を含んでいるため、乾燥した空気を燃焼ガスと熱交換することにより得た熱風を供給することが望ましい。

水添研磨した湿った水添研磨処理砂を投入口２’からケーシング１’内に投入したとき熱風発生装置８’で発生した熱風は熱風導入口７’からケーシング１’内に導入され、掻き揚げドラム１０’を矢印Ａ’方向に低速回転（例えば１０〜１４ｒｐｍ）させる。

掻き揚げドラム１０’の回転にてケーシング１’の底部に堆積した水添研磨処理砂が掻き揚げ翼１８’にて掻き揚げられ、スリット１７’を介して掻き揚げドラム１０’の各空間Ｓ’に投入され、空間Ｓ’から中空穴１５’を介して落下して回転砥石９’に当って再びケーシング１’の底部に落下するように水添研磨処理砂が循環する。

このように熱風の導入下において、砂が攪拌されることで、乾燥が促進される。この乾燥と同時に、モータ２３’を駆動して回転砥石９’を高速回転させる。砥石の回転速度は、２５ｍ／ｓから４０ｍ／ｓが好ましい。この回転砥石は、水添研磨処理砂投入当初から回転させても構わないし、ある程度乾燥が進んだ段階で回転を開始しても構わない。

このように水添研磨処理砂が循環する状態で熱風導入口７’から熱風が導入されるため熱風が水添研磨処理砂に隈なく均等に当って水添研磨処理砂が乾燥されると共に、掻き揚げドラム１０’の空間Ｓ’から回転砥石９’に落下した水添研磨処理砂は図６に示すように高速回転中の回転砥石９’に落下衝突し、この衝突による接触にて水添研磨処理砂の表面が研磨されて樹脂分等が分離される。このとき、水添研磨処理砂が熱風で乾燥されているため樹脂分等を容易に研磨して分離することができる。

このように水添研磨処理砂を研磨して樹脂分等を分離しているとき、集塵機５’が駆動されて集塵口６’から吸引されており、ケーシング１’内の上部の塵埃分離室２６’で比重の軽い樹脂分等の研磨くずが分離され、樹脂分等が集塵口６’から排出される。水添研磨処理砂の再生を終えると、取り出し口３’が開放されて取り出し口３’から再生を終えた鋳物砂が取り出される。

上記のように熱風をケーシング１’内に導入するが、回転砥石９’が通常の砥石の場合、５０〜１５０℃程度の熱風を導入することが望ましく、また回転砥石９’が耐熱砥石の場合、５０〜３００℃程度の熱風を導入することが望ましい。熱風は、５０℃~３００℃程度の熱風を導入できるが、エネルギー効率の観点から、５０〜２００℃の熱風が好ましい。

本発明では、回転研磨体（中でも回転砥石）と区画板とのクリアランス（図６中Ｌ）は、４〜２０ｍｍ、より１０〜２０ｍｍ、更に１５〜２０ｍｍであることが、鋳型強度の高い再生鋳物砂を効率よく得る観点、及び回転砥石の磨耗低減の観点から好ましい。複数の区画板は、それぞれこの範囲のクリアランスを有することが好ましく、各区画板のクリアランスは、通常、同一であることが好ましい。このクリアランスを具備した上で、熱風の温度が１００〜１５０℃であることが更に好ましい。

通常、本再生装置を乾式再生（水添研磨処理を行わない砂）に用いる場合、クリアランスは、４mm以下とし、対象となる砂にかかる研磨力を高くすることが、残留樹脂分の低減の観点から好ましいが、本発明のように、水添研磨処理砂に適用する場合、上記クリアランスが好ましい。これには、本機に投入された水添研磨処理砂は、既に水添研磨処理されているため、残留樹脂は一旦砂から剥離しており、砂に対して軽度の研磨力で残留樹脂を除去できる点、及び水添研磨処理砂が当初湿っており、装置内での砂の流動状態が異なるためと推察される。

以上から、本発明では、前記工程（２）の乾燥と乾式研磨処理を、ケーシングと、ケーシングに前記水添研磨処理砂を投入する投入口と、ケーシング内に内装され前記水添研磨処理砂に付着した樹脂等を研磨除去する研磨手段と、前記水添研磨処理砂を掻き揚げる掻き揚げ手段と、集塵機に接続されて研磨くずを吸引する集塵口と、熱風発生装置より発生する熱風をケーシング内に導入する熱風導入口と、を有する装置により行うことが好ましい。その際、前記熱風発生装置より発生する熱風の温度が５０〜１５０℃であることが好ましい。

そして、更に、当該装置においては、前記研磨手段が、横向き円筒状の回転研磨体と、前記回転研磨体の回りで前記回転研磨体と反対方向に回転してケーシングの底部から前記水添研磨処理砂を掻き揚げて回転砥石の表面に前記水添研磨処理砂を当てる掻き揚げドラムとを含んで構成され、
前記掻き揚げドラムは掻き揚げ翼を備え、前記水添研磨処理砂を掻き揚げる掻き揚げ手段となり、対向配置した２枚のリング状円板を、放射状に所要の中心角で配設した複数枚の区画板で接続した水車状の部材として構成され、且つ当該掻き揚げドラムの外周には前記複数枚の区画板の端部に接続する所要幅の連結板が設けられ、当該連結板からは、掻き揚げドラムの回転方向に対し、これを迎える方向に屈曲した掻き揚げ翼が外方に向けて延出形成されており、
前記回転研磨体と前記複数枚の区画板とのクリアランスが４〜２０ｍｍ、より１０〜２０ｍｍ、更に１５〜２０ｍｍであり、更に、
前記熱風発生装置より発生する熱風の温度が５０〜１５０℃、更に１００〜１５０℃である、ことが好ましい。

実施例１
球形度０．９９、Ａｌ₂Ｏ₃／ＳｉＯ₂比（重量比）＝１．９、ＳｉＯ₂及びＡｌ₂Ｏ₃の合計量が９４重量％（その他は、ＴｉＯ₂：２．９重量％、Ｆｅ₂Ｏ₃：１．３重量％、及び微量のＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏを含む。）の球状人工セラミック鋳物砂１００重量部に対して、アルカリフェノール用硬化剤ＱＸ−１４０（花王クエーカー（株）製）０．２４重量部、及びアルカリフェノール樹脂カオーステップＳ６６０（花王クエーカー（株）製）１．２重量部を加え攪拌し、サンド／メタル比が５の鋳型を造型した。本鋳型に１５００℃にてステンレス溶湯（ＳＣＳ−１）を注湯し、冷却後、鋳型をクラッシャーで処理しアルカリフェノールバインダーの回収砂（回収砂中の水分量は０．２重量％）を得た。本回収砂の粒度分布、強熱減量（以下、ＬＯＩという）を表１に示した。

なお、表１の粒度分布はＪＩＳの鋳物砂の粒度分布試験方法（Ｚ２６０１）に従って測定した。表１中、Ｐａｎは５３μｍ以下の微粉末を意味し、ＡＦＳ−ＧＦＮは粒度指数を意味する。

本回収砂を図１に示す構造の水を添加し研磨処理できる再生機にて、回収砂１００重量部に対して水を４重量部添加した後、高速回転ドラム２の回転数２３５０ｒｐｍ、砂投入速度２．５ｔ／ｈｒ、シェルフの高さ１２０ｍｍ、隙間３ｍｍにて、研磨処理を行い、水添研磨処理後の湿態砂（Ａ）を作成した。この処理において、廃水は全く発生しなかった。本湿態砂の水分は３．９重量％であった。

その後、図２の熱風導入口と回転砥石を具備した再生装置（清田鋳機製サンドフレッシャー）に電気式熱風発生装置（竹綱製熱風発生器ＴＳＫ−５２Ｈ７）を取り付けた装置に湿態砂（Ａ）４０ｋｇを投入し、回転砥石と区画板とのクリアランスを４ｍｍ、砥石回転速度４０ｍ／ｓ、掻き揚げドラム回転速度１０ｒｐｍ、熱風導入口における熱風温度７０℃にて、乾燥と乾式研磨処理を同時に行った。再生鋳物砂の分析値及び強度試験結果を表２に示す。

（１）ＬＯＩ除去率
ＪＡＣＴ試験法Ｓ−２に基づき鋳物砂中のＬＯＩを測定し、以下の式によりＬＯＩ除去率を算出した。ＬＯＩは鋳物砂中の有機物量（残留樹脂量）を示す。
ＬＯＩ除去率（％）＝［１−｛再生鋳物砂のＬＯＩ（重量％）／回収砂のＬＯＩ（重量％）｝］×１００

（２）鋳型強度
得られた再生鋳物砂１００重量部に対して、粘結剤（カオーステップＳ６６０、花王クエーカー（株）製）１．０重量部、硬化剤（カオーステップＱＸ−１４０、花王クエーカー（株）製）０．２５重量部を添加して得られた鋳型について、２５℃、５５％ＲＨの条件下にてＪＡＣＴ試験法ＨＭ−１に基づき、混練１日後の圧縮強度を島津製強度試験機ＡＤ−５０００で測定した。鋳型強度測定結果を表２に示す。

比較例１
実施例１の湿態砂（Ａ）をバットに入れて１００℃の乾燥機で乾燥した。乾燥後、図２の装置に投入し、熱風を吹き込まずに乾式研磨処理を行った。得られた再生鋳物砂について実施例１と同様の評価を行った。結果を表２に示す。

実施例２
実施例１の熱風吹込み温度を１４０℃とする以外は実施例１と同様に熱風を吹き込みながら乾燥と乾式再生処理を同時に行った。得られた再生鋳物砂について実施例１と同様の評価を行った。結果を表２に示す。

実施例３
実施例１の回転砥石と区画板とのクリアランスを１０ｍｍとする以外は実施例２と同様の処理を行った。得られた再生鋳物砂について実施例１と同様の評価を行った。結果を表２に示す。

実施例４
実施例１の回転砥石と区画板とのクリアランスを１６ｍｍとする以外は実施例２と同様の処理を行った。得られた再生鋳物砂について実施例１と同様の評価を行った。結果を表２に示す。

本発明において、水添研磨処理に使用し得る装置の一例を示す側部概略図である。本発明において、乾燥と乾式研磨処理を同時に行うことができる装置の一例を示す一部切欠概略正面図である。図２の装置の要部の正面から見た断面図である。図２の装置の側面から見た断面図である。図２の装置の掻き揚げドラムの一部切欠斜視図である。図２の装置の鋳物砂を研磨している状態の要部を拡大した断面図である。

符号の説明

１開口
２高速回転ドラム
３環状体
４摩擦処理された鋳物砂
５排出口
６隙間
Ａ投入された回収砂に水を添加する手段
１’ ケーシング
２’ 投入口
３’ 取り出し口
４’ 研磨手段
５’ 集塵機
６’ 集塵口
７’ 熱風導入口
８’ 熱風発生装置
９’ 回転砥石
１０’ 掻き揚げドラム
１４’ 区画板
Ｌ回転砥石と区画板とのクリアランス

Claims

（１）回収砂１００重量部に対して、０．５〜２０重量部の水を添加して研磨処理（以下、水添研磨処理という）を行い水添研磨処理砂を得る工程（１）及び
（２）工程（１）で得られた前記水添研磨処理砂を乾燥させながら研磨し再生鋳物砂を得る工程（２）
を有する再生鋳物砂の製造方法であって、
前記工程（２）を、ケーシングと、ケーシングに前記水添研磨処理砂を投入する投入口と、ケーシング内に内装され前記水添研磨処理砂に付着した樹脂等を研磨除去する研磨手段と、前記水添研磨処理砂を掻き揚げる掻き揚げ手段と、集塵機に接続されて研磨くずを吸引する集塵口と、熱風発生装置より発生する熱風をケーシング内に導入する熱風導入口と、を有する装置により行い、
当該装置において、前記研磨手段が、横向き円筒状の回転研磨体と、前記回転研磨体の回りで前記回転研磨体と反対方向に回転してケーシングの底部から前記水添研磨処理砂を掻き揚げて回転砥石の表面に前記水添研磨処理砂を当てる掻き揚げドラムとを含んで構成され、前記掻き揚げドラムは掻き揚げ翼を備え、前記水添研磨処理砂を掻き揚げる掻き揚げ手段となり、対向配置した２枚のリング状円板を、放射状に所要の中心角で配設した複数枚の区画板で接続した水車状の部材として構成され、且つ当該掻き揚げドラムの外周には前記複数枚の区画板の端部に接続する所要幅の連結板が設けられ、当該連結板からは、掻き揚げドラムの回転方向に対し、これを迎える方向に屈曲した掻き揚げ翼が外方に向けて延出形成されており、
前記回転研磨体と前記複数枚の区画板とのクリアランスが１０〜２０ｍｍであり、更に、
前記熱風発生装置より発生する熱風の温度が１００〜１５０℃である、
再生鋳物砂の製造方法。
回収砂が、鋳物砂として人工球状セラミック砂を用いた鋳型からの回収砂である請求項１記載の製造方法。
回収砂が、粘結剤として水溶性フェノール樹脂を使用し、該粘結剤を有機エステル化合物で硬化させて得られた鋳型からの回収砂である請求項１又は２記載の製造方法。