JP6445333B2 - 回収鋳物砂の再生法 - Google Patents
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Description
(2)前記水蒸気が、100℃以上の温度と0.1〜2.0MPaの圧力を有しているこ とを特徴とする前記態様(1)に記載の回収鋳物砂の再生法。
(3)前記容器内の加圧圧力が、0.1〜10MPaの範囲内であることを特徴とする前 記態様(1)または前記態様(2)に記載の回収鋳物砂の再生法。
(4)前記容器内の加熱温度が、100〜300℃の範囲内であることを特徴とする前記 態様(1)乃至前記態様(3)の何れか1つに記載の回収鋳物砂の再生法。
(5)前記粘結剤が、水溶性の無機粘結剤を主成分とする前記態様(1)乃至前記態様( 4)の何れか1つに記載の回収鋳物砂の再生法。
(6)前記無機粘結剤が、ケイ酸化合物である前記態様(5)に記載の回収鋳物砂の再生 法。
(7)前記回収鋳物砂と共に、水又はアルカリ性水溶液が、前記容器内に収容せしめられ ることを特徴とする前記態様(1)乃至前記態様(6)の何れか1つに記載の回収 鋳物砂の再生法。
(8)前記水蒸気の吹込み、又はそれと共に、水若しくはアルカリ性水溶液の収容によっ て、前記容器内に存在せしめられる水分の総量が、前記回収鋳物砂の100質量部 に対して、30〜200質量部であることを特徴とする前記態様(1)乃至前記態 様(7)の何れか1つに記載の回収鋳物砂の再生法。
(9)前記接触工程において、前記容器内の収容物の撹拌又は容器の振動が行われること を特徴とする前記態様(1)乃至前記態様(8)の何れか1つに記載の回収鋳物砂 の再生法。
(10)前記回収鋳物砂が、ケイ酸化合物系粘結剤を用いて造型された鋳型から回収され た回収鋳物砂であることを特徴とする前記態様(1)乃至前記態様(9)の何れか 1つに記載の回収鋳物砂の再生方法。
(11)前記接触工程の後、前記容器内の収容物を中和する中和工程と、再生した鋳物砂 を乾燥する乾燥工程とを、更に有することを特徴とする前記態様(1)乃至前記態 様(10)の何れか1つに記載の回収鋳物砂の再生法。
(12)前記接触工程の後、常圧又は減圧状態下で、ろ過または遠心分離によって水分を 除去する水分除去工程と、再生した鋳物砂を乾燥する乾燥工程とを、更に有するこ とを特徴とする前記態様(1)乃至前記態様(11)の何れか1つに記載の回収鋳 物砂の再生法。
(13)前記乾燥工程の後、回収鋳物砂から剥がれた粘結剤の微粉を集じん機にて取り除 く微粉除去工程を、更に有することを特徴とする前記態様(11)または前記態様 (12)に記載の回収鋳物砂の再生法。
(14)前記回収鋳物砂には、前記容器内への収容に先立ち、予め常圧下での研磨処理が 施されていることを特徴とする前記態様(1)乃至前記態様(12)の何れか1つ に記載の回収鋳物砂の再生法。
(1)回収鋳物砂に水蒸気を接触させることにより、かかる回収鋳物砂に付着する粘結剤 は水蒸気から水に変わる際の潜熱によって加熱される一方、発生した水はそのまま 溶媒となることで、粘結剤の溶解除去を効率良く行い、鋳物砂の再生を有利に行う ことが出来る。
(2)水蒸気の吹き込みにより加熱と加圧が同時に行われることとなるため、加熱と加圧 のための時間が短縮され、大きな装置においても、回収鋳物砂の再生を短時間で行 うことができる。
各再生鋳物砂に、市販の3号ケイ酸ナトリウム(鈴川化学工業株式会社製、商品名:珪酸ソーダ3号)を、再生鋳物砂100部に対して1.5部の割合で、また炭酸亜鉛(正同化学工業株式会社製)を再生鋳物砂100部に対して0.1部の割合でそれぞれ加え、品川式万能攪拌機(5DM−r型)(株式会社ダルトン製)にて混練した後、150℃の温度の金型にブロー充填せしめて、1分間保持し、その後抜型して得られた、幅:10mm×高さ:10mm×長さ:80mmの大きさの試験片について、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、測定する。そして、この測定された破壊荷重を用いて、抗折強度を、下記の式により、算出する。
抗折強度=1.5×LW/ab2
[但し、L:支点間距離(cm)、W:破壊荷重(N)、a:試験片の幅(cm)、
b:試験片の厚み(cm)]
再生処理後の骨材(再生鋳物砂)を、ICP発光分光分析法(ICP−AES)にて測定した。この測定は、液状試料の状態で行われるため、前処理として、再生処理後の骨材にフッ酸を加えて酸分解し、溶液化することにより、溶液状の試料を準備した。その後、かかる試料と共に、Na濃度既知の水溶液を測定し、検量線法を用いて定量を行った。
鋳物砂として、ルナモス#50(真球人工砂、商品名:花王クエーカー(株)製)を準備すると共に、粘結剤として、市販のケイ酸ナトリウム3号(商品名:鈴川化学工業株式会社製)を水で希釈し、不揮発分(ケイ酸ナトリウム水溶液から水分量を除いた割合)を27.7質量%、SiO2/Na2Oのモル比を3.17としてなるケイ酸ナトリウム水溶液を準備した。更に、添加剤として、炭酸亜鉛(正同化学工業株式会社製)を準備した。
図2に示される容器1に、回収鋳物砂100部を投入し、開閉弁6を開放したまま、ヒーターで加熱を開始すると共に、温度:120℃、圧力:0.2MPaの飽和水蒸気を、通気路2を通じて吹き込み、容器1内が110℃以上の温度となった後、開閉弁6を閉止して、撹拌翼8にて容器1内の内容物の撹拌を行うと共に、ヒーターで加熱を続け、容器1内部の温度及び圧力が、それぞれ120℃及び0.2MPaとなった時点を接触工程の開始として、30分間、その状態を保持した。なお、温度は±5℃、圧力は±0.02MPaの範囲内で調整を行った。また、水蒸気の吹き込みは、容器1内に水分として100部が存在することとなった時点(質量の増加分で測定)において、停止した。その後、開閉弁6を徐々に開放して、常圧まで減圧すると共に、容器1を常温まで冷却した後、内容物をろ過し、更に150℃の熱風を吹き込んで乾燥することにより、目的とする再生鋳物砂を得た。上記の加熱を始めてから接触工程の開始までの昇温時間と、得られた再生鋳物砂の物性測定結果を、下記表1に示した。
実施例1において、温度:150℃及び圧力:0.5MPaの飽和水蒸気を吹き込み、容器1内の温度が140℃以上となった後、開閉弁6を閉止せしめ、容器1内部の温度及び圧力が150℃及び0.5MPaとなった時点を接触工程の開始としたこと以外は、実施例1と同様にして、回収鋳物砂を処理し、再生鋳物砂を得た。そして、その昇温時間と得られた再生鋳物砂の物性測定結果を、下記表1に示した。
実施例1において、温度:180℃及び圧力:1.0MPaの飽和水蒸気を吹き込み、容器1内の温度が170℃以上となった後、開閉弁6を閉止せしめ、容器1内部の温度及び圧力が180℃及び1.0MPaとなった時点を接触工程の開始としたこと以外は、実施例1と同様にして、回収鋳物砂を処理し、目的とする再生鋳物砂を得た。そして、かかる再生処理における昇温時間と、得られた再生鋳物砂の物性測定結果を、下記表1に示した。
実施例1において、温度:200℃及び圧力:1.5MPaの飽和水蒸気を吹き込み、容器1内の温度が190℃以上となった後、開閉弁6を閉止せしめ、容器1内部の温度及び圧力が200℃及び1.5MPaとなった時点を接触工程の開始としたこと以外は、実施例1と同様にして、回収鋳物砂を処理し、目的とする再生鋳物砂を得た。そして、かかる再生処理における昇温時間と、得られた再生鋳物砂の物性測定結果を、下記表1に示した。
実施例1において、水蒸気の吹き込みを、容器1内の水分量が50部となった時点(質量の増加分で測定)で停止すること以外は、実施例3と同様にして、回収鋳物砂を再生処理し、目的とする再生鋳物砂を得た。そして、この再生処理における昇温時間と、得られた再生鋳物砂の物性測定結果を、下記表1に示した。
実施例1において、容器1内に、回収鋳物砂の100部に対して、20部の割合の水を予め添加した後、水蒸気の吹き込みを行い、そして容器1内に水分として80部(水20部+水蒸気による水分60部)が存在することとなった時点(質量の増加分で測定)において、水蒸気の吹き込みを停止したこと以外は、実施例3と同様にして、回収鋳物砂の再生処理を実施し、目的とする再生鋳物砂を得た。この再生処理における昇温時間と、得られた再生鋳物砂の物性測定結果を、下記表1に示した。
実施例1において、加圧手段を設けた容器1内に、回収鋳物砂の100部を収容し、更に水の100部を予め添加して、水蒸気を吹き込むことなく、ヒーターで加熱しながら容器1内の圧力を調整して、かかる容器1内部の温度及び圧力が、それぞれ、120℃及び0.2MPa、又は180℃及び1.0MPaとなった時点を接触工程の開始としたこと以外は、実施例1と同様にして、回収鋳物砂の再生処理を実施して、再生鋳物砂を得た。この得られた再生鋳物砂について、その物性測定結果を、下記表1に示した。
実施例1において、容器1の開閉弁6を開放したままで、ヒーターによる加熱を実施すると共に、温度:120℃及び圧力:0.2MPaの水蒸気を吹き込み、容器1内部を常圧で100℃に保持させた(常圧下であるため、容器内部が100℃以上に加熱されることはない)こと以外は、実施例1と同様にして、回収鋳物砂の再生処理を実施して、再生鋳物砂を得た。そして、この得られた再生鋳物砂について、その物性測定結果を、下記表1に示した。
比較例3において、温度:180℃及び圧力:1.0MPaの水蒸気を用いたこと以外は、比較例3と同様にして、回収鋳物砂の再生処理を実施して、再生鋳物砂を得た。この得られた再生鋳物砂について、その物性測定結果を、下記表1に示した。
2 通気路 3 排気路
4 吹込み口 5 水蒸気発生装置
6 開閉弁 7 回収鋳物砂
8 撹拌翼 9 モーター
Claims (13)
- 水溶性の粘結剤が付着した回収鋳物砂を再生する方法であって、
前記回収鋳物砂を容器内に収容した後、かかる容器内に水蒸気を吹き込んで、該回収鋳物砂に接触せしめる工程を遂行して、該容器内に存在せしめられる水分の総量が、該回収鋳物砂の100質量部に対して、30〜200質量部となるようにする一方、該容器内を0.1MPa以上の加圧状態下に保持して100℃以上に加熱することにより、かかる容器内において生成する凝縮水にて、該回収鋳物砂に付着した前記粘結剤を溶解除去せしめることを特徴とする回収鋳物砂の再生法。 - 前記水蒸気が、100℃以上の温度と0.1〜2.0MPaの圧力を有していることを特徴とする請求項1に記載の回収鋳物砂の再生法。
- 前記容器内の加圧圧力が、0.1〜10MPaの範囲内であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の回収鋳物砂の再生法。
- 前記容器内の加熱温度が、100〜300℃の範囲内であることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の回収鋳物砂の再生法。
- 前記粘結剤が、水溶性の無機粘結剤を主成分とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の回収鋳物砂の再生法。
- 前記無機粘結剤が、ケイ酸化合物である請求項5に記載の回収鋳物砂の再生法。
- 前記回収鋳物砂と共に、水又はアルカリ性水溶液が、前記容器内に収容せしめられることを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の回収鋳物砂の再生法。
- 前記接触工程において、前記容器内の収容物の撹拌又は容器の振動が行われることを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載の回収鋳物砂の再生法。
- 前記回収鋳物砂が、ケイ酸化合物系粘結剤を用いて造型された鋳型から回収された回収鋳物砂であることを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れか1項に記載の回収鋳物砂の再生方法。
- 前記接触工程の後、前記容器内の収容物を中和する中和工程と、再生した鋳物砂を乾燥する乾燥工程とを、更に有することを特徴とする請求項1乃至請求項9の何れか1項に記載の回収鋳物砂の再生法。
- 前記接触工程の後、常圧又は減圧状態下で、ろ過または遠心分離によって水分を除去する水分除去工程と、再生した鋳物砂を乾燥する乾燥工程とを、更に有することを特徴とする請求項1乃至請求項10の何れか1項に記載の回収鋳物砂の再生法。
- 前記乾燥工程の後、回収鋳物砂から剥がれた粘結剤の微粉を集じん機にて取り除く微粉除去工程を、更に有することを特徴とする請求項10または請求項11に記載の回収鋳物砂の再生法。
- 前記回収鋳物砂には、前記容器内への収容に先立ち、予め常圧下での研磨処理が施されていることを特徴とする請求項1乃至請求項11の何れか1項に記載の回収鋳物砂の再生法。
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