JP6983098B2 - 鋳型用骨材及びその製造方法 - Google Patents
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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)に記載の鋳型用骨材。
(3)前記架橋硬化性樹脂が、フェノール樹脂及びフェノールウレタン樹脂からなる群よ り選ばれてなる前記態様(2)に記載の鋳型用骨材。
(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つに記載の鋳型用骨材。
(5)前記無機化合物が、水ガラス、セメント、石膏及びベントナイトからなる群より選 ばれてなる前記態様(1)乃至前記態様(4)の何れか1つに記載の鋳型用骨材。
(6)前記無機化合物が、硬化物の形態において、用いられている前記態様(1)乃至前 記態様(5)の何れか1つに記載の鋳型用骨材。
(7)前記穴埋め材が、界面活性剤を更に含んでいる前記態様(1)乃至前記態様(6) の何れか1つに記載の鋳型用骨材。
(8)前記穴埋め材が、カップリング剤を更に含んでいる前記態様(1)乃至前記態様(
7)の何れか1つに記載の鋳型用骨材。
(9)前記耐火性骨材の平均粒子径が、10〜1000μmである前記態様(1)乃至前 記態様(8)の何れか1つに記載の鋳型用骨材。
(10)前記穴埋め後の耐火性骨材粒子の圧縮強度が、穴埋め前の耐火性骨材粒子の圧縮 強度の1.1倍以上である前記態様(1)乃至前記態様(9)の何れか1つに記載の 鋳型用骨材。
(11)前記穴埋め材が、前記耐火性骨材の100質量部に対して、0.4質量部以下で ある前記態様(1)乃至前記態様(10)の何れか1つに記載の鋳型用骨材。
(12)前記鋳型用骨材の表面に、前記耐火性骨材が少なくとも露出せしめられている前 記態様(1)乃至前記態様(11)の何れか1つに記載の鋳型用骨材。
(13)前記鋳型用骨材が、その50gを濃度3.0%の液状の水ガラス水溶液50gに 添加して、20℃の温度で24時間保持したときの溶出量が、該鋳型用骨材に存在す る前記穴埋め材の固形分の30質量%以下であ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つに記載の鋳型用骨材。
(14)表面に開口する穴が存在して、吸水率が0.2質量%を超える耐火性骨材を用い 、この耐火性骨材を予め加熱した後、25℃での粘度が3〜1000cPの有機化合 物を主成分とする穴埋め材の溶液を混和せしめて、かかる溶液を蒸発させることによ り、該耐火性骨材の表面の開口穴を、前記有機化合物で穴埋めして、吸水率が0.2 質量%以下の鋳型用骨材を得ることを特徴とする鋳型用骨材の製造方法。
(15)表面に開口する穴が存在して、吸水率が0.2質量%を超える耐火性骨材を用い 、この耐火性骨材を予め加熱した後、有機化合物を主成分とする固体状の穴埋め材を 混和せしめて、かかる穴埋め材を溶融させることにより、該耐火性骨材の表面の開口 穴を、前記有機化合物で穴埋めして、吸水率が0.2質量%以下の鋳型用骨材を得る ことを特徴とする鋳型用骨材の製造方法。
(16)前記有機化合物が架橋硬化性樹脂であり、加熱により、及び/又は硬化剤の添加 により、該架橋硬化性樹脂が硬化せしめられるようにした前記態様(14)又は前記 態様(15)に記載の鋳型用骨材の製造方法。
(17)表面に開口する穴が存在して、吸水率が0.2質量%を超える耐火性骨材を用い 、この耐火性骨材に対して、25℃での粘度が3〜1000cPの液体の架橋硬化性 樹脂と硬化剤とを混和せしめて、反応硬化させることにより、かかる耐火性骨材の表 面の開口穴を、前記架橋硬化性樹脂の硬化物で穴埋めして、吸水率が0.2質量%以 下の鋳型用骨材を製造することを特徴とする鋳型用骨材の製造方法。
(18)表面に開口する穴が存在して、吸水率が0.2質量%を超える耐火性骨材を用い 、この耐火性骨材を予め加熱した後、25℃での粘度が3〜1000cPの無機化合 物を主成分とする穴埋め材の水溶液又はエマルジョンを混和せしめて、かかる水溶液 を蒸発させることにより、該耐火性骨材の表面の開口穴を、前記無機化合物で穴埋め して、吸水率が0.2質量%以下の鋳型用骨材を製造することを特徴とする鋳型用骨 材の製造方法。
(19)前記無機化合物が、加熱により、及び/又は硬化剤の添加により、硬化せしめら れる前記態様(18)に記載の鋳型用骨材の製造方法。
(20)前記鋳型用骨材が、更に研磨されることを特徴とする前記態様(14)乃至前記 態様(19)の何れか1つに記載の鋳型用骨材の製造方法。
鋳型用骨材10gを精秤した後、メタノール50gに浸漬して、スターラーで10分間撹拌することにより、かかる骨材に存在する穴埋め材の未硬化物を溶解した後、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、その浸漬後の鋳型用骨材の質量を精秤する。硬化率は、次式に基づいて算出する。なお、穴埋め材が水ガラスの場合には、メタノールの代わりに、水を使用する。
硬化率(質量%)=[{穴埋め材の質量−(浸漬前の鋳型用骨材の質量−浸漬後の鋳型 用骨材の質量)}/穴埋め材の質量]×100
吸水率(質量%)は、JACT試験法S−8「鋳物砂の水分吸着能試験方法」に準じて測定する。このとき、試験の精度を高めるために、遠心分離を行うに際して、遠心分離用の遠沈管に、骨材と水に分離可能な2重構造をもつ遠心式フィルターユニット(Merck Millipore 社製アミコンウルトラ−4)を用いて、測定する。なお、この吸水率の測定は、JIS A 1109の「細骨材の吸水率測定方法」に準じて行うことも可能である。
図1に圧縮強度測定の概念図が示されている。なお、圧縮強度の測定には、電磁力式微小強度試験機(以下、微小強度試験機という)が用いられ、そこでは、最大荷重容量が50Nであり、一定変位速度1mm/分の条件で負荷を加えるようになっている。また、圧縮強度は、試料一粒毎に、顕微鏡で撮影して、長径と短径を求めた後、微小強度試験機を用いて、最大破壊荷重を測定する。次に、最大破壊荷重から圧縮強度を求めるには、鋳型用骨材粒子2の断面積を求める必要がある。ここで言う断面積とは、圧縮試験時の加圧板4と鋳型用骨材粒子との接触面積である。しかしながら、鋳型用骨材粒子2は不整形粒子であるため、その接触面積は一定で無い。そこで、本明細書では鋳型用骨材粒子2を楕円体と仮定して断面積を求め、圧縮強度を算出する方法が用いられる。鋳型用骨材粒子の長径(2a)と短径(2b)は、顕微鏡写真から実測する。鋳型用骨材粒子高さ(2c)と破壊時の加圧板4の位置(2c−2d)は、微小強度試験機の読み値である。そして、圧縮強度(σK)は、式:σK=P/Sにより算出される。ここで、σK:圧縮強度,P:破壊荷重,S:変位dにおける楕円体断面積(加圧板と粒子の推定接触面積)である。
先ず、鋳型用骨材50gを精秤する[これを鋳型用骨材A(浸漬前)とする]。この鋳型用骨材Aを、濃度3.0%に調整した水ガラス水溶液(2号ケイ酸ナトリウム、富士化学株式会社製、SiO2 /Na2O のモル比:2.4)に添加して、1分間撹拌した後、室温20℃の雰囲気中で24時間静置させて、浸漬処理を実施する。その後、取り出した鋳型用骨材は、純水で表面を洗浄して、アルカリ分を除去し、次いで100℃で1時間、熱風乾燥機で乾燥を行った後、質量を精秤する[これを鋳型用骨材B(浸漬後)とする]。次に、鋳型用骨材A(浸漬前)と、鋳型用骨材B(浸漬後)について、900℃×1時間で各々焼成を行い、焼成後の鋳型用骨材A(浸漬前)と焼成後の鋳型用骨材B(浸漬後)の質量をそれぞれ精秤する。溶出量は、下記式で算出する。
溶出量(質量%)=[{(鋳型用骨材Aの質量−焼成後の鋳型用骨材Aの質量)−(鋳 型用骨材Bの質量−焼成後の鋳型用骨材Bの質量)}/(鋳型用骨 材Aの質量−焼成後の鋳型用骨材Aの質量)]×100
JACT試験方法:S−5「鋳物砂の流動度試験法」に準じて、骨材の安息角を測定する。
各実施例又は各比較例において造型して得られた、幅:2.54cm×高さ:2.54cm×長さ:20cmの大きさの鋳型を、試験片として用いて、骨材の真比重に対する各試験片の比重(質量を試験片の体積で除して算出する)の割合を、下式により、百分率で算出する。
充填率(質量%)=[{各試験片の質量(g)/体積(cm3 )}
/骨材の真比重(g/cm3 )]×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、デジタル鋳物砂強度試験機(高千穂精機株式会社製)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、抗折強度を算出する。そして、かかる抗折強度(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、鋳型強度とする。
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)]
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940g、47%ホルマリン水溶液447g、及びシュウ酸2.8g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、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のポリメリックMDI(旭有機材株式会社製、商品名:CB‐MT3)とを準備し、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種を1:1(質量比)の割合で混合して得られる混合物として、用いた。
ポリ酢酸ビニルとして、ゴーセニールM35−X6(商品名:日本合成化学工業株式会社製、メタノール35%溶液)として市販のポリ酢酸ビニル溶液(Mw:220000、濃度65%)を、準備した。
水ガラスは、市販の2号ケイ酸ナトリウム(商品名:富士化学株式会社製、SiO2 /Na2O のモル比:2.4)を用いて、その水溶液(濃度41%)を準備した。
耐火性骨材として、ムライト系人工粒子である市販のセラビーズ#650(平均粒子径:150μm、吸水率:1.5質量%、商品名:伊藤忠セラテック株式会社製)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、かかるセラビーズ#650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、更にレゾール型フェノール樹脂Aを、セラビーズ#650の100部に対して0.3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、耐火性骨材の表面の開口穴を、レゾール型フェノール樹脂Aからなる穴埋め材にて穴埋めして、目的とする鋳型用骨材を製造した。そして、この穴埋めされた鋳型用骨材における穴埋め材の硬化率、更に鋳型用骨材の吸水率、圧縮強度、溶出量及び安息角からなる特性について、先の測定方法に従って、それぞれ測定し、その結果を、それぞれ下記表1に示す。
CSの製造例1において、穴埋め材による穴埋めを行って鋳型用骨材を形成した後、かかる鋳型用骨材を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、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、上記の製造例1と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS2)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表1に示されている。
CSの製造例2において、水溶性無機粘結剤たる水ガラス水溶液を、耐火性骨材(セラビーズ#650)の100部に対して2.3部(固形成分:0.94部)の割合にて、添加したこと以外は、上記の製造例2と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS3)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表1に示されている。
CSの製造例2において、レゾール型フェノール樹脂Aからなる穴埋め材の使用量を、耐火性骨材(セラビーズ#650)の100部に対して0.8部の割合において、添加したこと以外は、上記の製造例2と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS4)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表1に示されている。
CSの製造例1において、有機化合物を、レゾール型フェノール樹脂Aから、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、セラビーズ#650の100部に対して0.43部(固形成分:0.3部)の割合において添加し、穴埋め材による穴埋めを行って鋳型用骨材を形成した後、かかる鋳型用骨材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の硬化を促進させる工程を加えて、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、上記の製造例1と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS5)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表1に示されている。
CSの製造例1において、有機化合物を、レゾール型フェノール樹脂Aから、ノボラック型フェノール樹脂に代え、混練時にヘキサメチレンテトラミン15%/フェノール樹脂を加え、穴埋め材による穴埋めを行って鋳型用骨材を形成した後、かかる鋳型用骨材を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て、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、上記の製造例1と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS6)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表1に示されている。
CSの製造例6において、ノボラック型フェノール樹脂からなる穴埋め材の使用量を、耐火性骨材(セラビーズ#650)の100部に対して0.8部の割合としたこと以外は、上記の製造例6と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS7)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表1に示されている。
CSの製造例1において、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コーティング層を形成したこと以外は、上記の製造例1と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS8)を得た。即ち、耐火性骨材(セラビーズ#650)を、130℃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構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0.6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(固形成分:0.3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。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表1に示されている。
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ると共に、かかるポリ酢酸ビニル樹脂溶液を、耐火性骨材(セラビーズ#650)の100部に対して0.46部(固形成分:0.3部)の割合において添加したこと以外は、上記の製造例1と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS9)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表1に示されている。
CSの製造例2において、耐火性骨材であるセラビーズ#650(平均粒子径:150μm、吸水率:1.5質量%、商品名:伊藤忠セラテック株式会社製)を、セラビーズ#400(平均粒子径300:μm、吸水率:2.2質量%、商品名:伊藤忠セラテック株式会社製)に代えたこと以外は、上記の製造例2と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS10)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表1に示されている。
CSの製造例2において、穴埋め材による穴埋め時に、界面活性剤として、市販のアニオン系界面活性剤:パイオニンA−24(商品名:竹本油脂株式会社製)を用い、これを、耐火性骨材(セラビーズ#650)の100部に対して0.02部の割合で混練時に添加したこと以外は、上記の製造例2と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS11)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表2に示されている。
CSの製造例5において、穴埋め材による穴埋め時に、界面活性剤として、市販のアニオン系界面活性剤:パイオニンA−24(商品名:竹本油脂株式会社製)を用いて、それを、耐火性骨材(セラビーズ#650)の100部に対して、0.02部の割合で添加したこと以外は、上記の製造例5と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS12)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表2に示されている。
CSの製造例12において、界面活性剤の添加量を、耐火性骨材(セラビーズ#650)の100部に対して0.1部の割合としたこと以外は、上記の製造例12と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS13)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表2に示されている。
CSの製造例12において、界面活性剤を、市販の非イオン系界面活性剤:オルフィンE1004(商品名:日信化学工業株式会社製)に代えたこと以外は、上記の製造例12と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS14)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表2に示されている。
CSの製造例12において、界面活性剤を、市販のアニオン系界面活性剤:オルフィンPD301(商品名:日信化学工業株式会社製)に代えたこと以外は、上記の製造例12と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS15)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表2に示されている。
CSの製造例2において、穴埋め材による穴埋め時に、カップリング剤として、シランカップリング剤:KBE903(商品名:信越化学工業株式会社製)を用い、これを、耐火性骨材(セラビーズ#650)の100部に対して0.01部の割合で添加したこと以外は、上記の製造例2と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS16)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表2に示されている。
CSの製造例16において、カップリング剤の添加量を、耐火性骨材(セラビーズ#650)の100部に対して0.1部の割合としたこと以外は、上記の製造例16と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS17)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表2に示されている。
CSの製造例16において、カップリング剤を、シランカップリング剤:KBM403(商品名:信越化学工業株式会社製)に代えたこと以外は、上記の製造例16と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS18)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表2に示されている。
CSの製造例2において、穴埋め材による穴埋めを行わないこと以外は、上記の製造例2と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS19)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表2に示されている。
CSの製造例3において、穴埋め材による穴埋めを行わないこと以外は、上記の製造例3と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS20)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表2に示されている。
CSの製造例1において、穴埋め材としての有機化合物を、レゾール型フェノール樹脂Aからノボラック型フェノール樹脂に代え、混練時にヘキサメチレンテトラミン15%/フェノール樹脂を加え、この穴埋め材による穴埋めを行って、鋳型用骨材を形成した後、かかる鋳型用骨材を酸素濃度10%以下で500℃×2時間加熱して、穴埋めしたノボラック型フェノール樹脂を炭化させる工程を加えて、ノボラック型フェノール樹脂を炭化させたこと以外は、上記の製造例1と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS21)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表2に示されている。
CSの製造例10において、穴埋め材による穴埋めを行わないこと以外は、上記の製造例10と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS22)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表2に示されている。
CSの製造例1において、耐火性骨材であるセラビーズ#650を、再生砂(平均粒子径:150μm、吸水率:2.8質量%、旭有機材株式会社製の再生砂A5)に代え、水溶性無機粘結剤たる水ガラス水溶液を、かかる再生砂の100部に対して3.5部(固形成分:1.44部)の割合にて添加したこと以外は、上記の製造例1と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS23)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表3に示されている。
CSの製造例2において、耐火性骨材であるセラビーズ#650を、再生砂(平均粒子径:150μm、吸水率:2.8質量%、旭有機材株式会社製の再生砂A5)に代え、水溶性無機粘結剤たる水ガラス水溶液を、かかる再生砂の100部に対して3.5部(固形成分:1.44部)の割合にて添加したこと以外は、上記の製造例2と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS24)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表3に示されている。
CSの製造例24において、水溶性無機粘結剤たる水ガラス水溶液を、再生砂の100部に対して3.3部(固形成分:1.35部)の割合にて添加したこと以外は、上記の製造例24と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS25)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表3に示されている。
CSの製造例6において、耐火性骨材であるセラビーズ#650を、再生砂(平均粒子径:150μm、吸水率:2.8質量%、旭有機材株式会社製の再生砂A5)に代え、水溶性無機粘結剤たる水ガラス水溶液を、かかる再生砂の100部に対して3.5部(固形成分:1.44部)の割合にて、添加したこと以外は、上記の製造例6と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS26)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表3に示されている。
CSの製造例24において、穴埋め材による穴埋め時に、界面活性剤として、市販のアニオン系界面活性剤:パイオニンA−24(商品名:竹本油脂株式会社製)を用い、これを、耐火性骨材(再生砂)の100部に対して0.02部の割合で添加したこと以外は、上記の製造例24と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS27)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表3に示されている。
CSの製造例27において、界面活性剤を、市販の非イオン系界面活性剤:オルフィンE1004(商品名:日信化学工業株式会社製)に代えたこと以外は、上記の製造例27と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS28)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表3に示されている。
CSの製造例24において、穴埋め材による穴埋め時に、カップリング剤として、シランカップリング剤:KBE903(商品名:信越化学工業株式会社製)を用い、これを、耐火性骨材(再生砂)の100部に対して0.01部の割合で添加したこと以外は、上記の製造例24と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS29)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表3に示されている。
CSの製造例24において、穴埋め材による穴埋めを行って、穴埋め材を硬化率100%まで硬化させた後、得られた鋳型用骨材をボールミルに入れて、20分間、研磨した。その後、200メッシュの篩で1分間の篩分けを行ったこと以外は、上記の製造例24と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS30)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表3に示されている。
CSの製造例24において、穴埋め材による穴埋めを行わないこと以外は、上記の製造例24と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS31)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表3に示されている。
CSの製造例25において、穴埋め材による穴埋めを行わないこと以外は、上記の製造例25と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS32)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表3に示されている。
上記した各手順に従って製造されたCS1〜32を、それぞれ、150℃に加熱された成形金型内に充填した後、成形金型内で保持し、かかる成形型内に充填された各CSを硬化させることにより、鋳型強度の試験片(2.54×2.54×20cm)として用いられる鋳型を、作製した。そして、その得られた試験片を用いて、先の測定方法に従って、充填率及び鋳型強度を測定して、その結果を、下記表1〜表3に示した。なお、実施例1〜26、比較例1〜6の各々に係る鋳型(試験片)を作製する際に使用したCSは、下記表1〜表3に示す通りである。
耐火性骨材として、市販のセラビーズ#650(平均粒子径:150μm、吸水率:1.5質量%、商品名:伊藤忠セラテック株式会社製)を準備すると共に、穴埋め材となる無機化合物として、水ガラス水溶液を準備した。そして、セラビーズ#650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、更に水ガラス水溶液を、セラビーズ#650の100部に対して0.73部(固形成分:0.3部)の割合において添加して、3分間の混練を行ない、水分を蒸発せしめる一方、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、耐火性骨材の表面の開口穴の穴埋めを行い、更にロータリーキルンを用いて窒素雰囲気中で900℃で30分加熱することにより、水ガラスの硬化を促進して、硬化率が100%となるようにして、目的とする鋳型用骨材を形成した。この穴埋めして得られた鋳型用骨材における穴埋め材の硬化率、更に鋳型用骨材の吸水率、圧縮強度、安息角、溶出量からなる特性について、先の測定方法に従って、それぞれ測定し、その結果を、それぞれ、下記表4に示す。
CSの製造例33において、水溶性無機粘結剤たる水ガラス水溶液を、耐火性骨材(セラビーズ#650)の100部に対して2.3部(固形成分:0.94部)の割合にて添加したこと以外は、上記の製造例33と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS34)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表4に示されている。
CSの製造例33において、水ガラス水溶液からなる穴埋め材の使用量を、耐火性骨材(セラビーズ#650)の100部に対して1.95部(固形成分:0.8部)の割合としたこと以外は、上記の製造例33と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS35)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表4に示されている。
CSの製造例33において、耐火性骨材であるセラビーズ#650(平均粒子径:150μm、吸水率:1.5質量%、商品名:伊藤忠セラテック株式会社製)を、セラビーズ#400(平均粒子径:300μm、吸水率:2.2質量%、商品名:伊藤忠セラテック株式会社製)に代えたこと以外は、上記の製造例33と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS36)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表4に示されている。
CSの製造例33において、穴埋め材による穴埋め時に、界面活性剤として、市販のアニオン系界面活性剤:パイオニンA−24(商品名:竹本油脂株式会社製)を用い、これを、耐火性骨材(セラビーズ#650)の100部に対して0.02部の割合で添加したこと以外は、上記の製造例33と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS37)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表4に示されている。
CSの製造例37において、界面活性剤の添加量を、耐火性骨材(セラビーズ#650)の100部に対して0.1部の割合で添加したこと以外は、上記の製造例37と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS38)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表4に示されている。
CSの製造例37において、界面活性剤を、市販の非イオン系界面活性剤:オルフィンE1004(商品名:日信化学工業株式会社製)に代えたこと以外は、上記の製造例37と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS39)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表4に示されている。
CSの製造例37において、界面活性剤を、市販のアニオン系界面活性剤:オルフィンPD301(商品名:日信化学工業株式会社製)に代えたこと以外は、上記の製造例37と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS40)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表5に示されている。
CSの製造例33において、穴埋め材による穴埋め時に、カップリング剤として、シランカップリング剤:KBE903(商品名:信越化学工業株式会社製)を用い、これを、耐火性骨材(セラビーズ#650)の100部に対して0.01部の割合で添加したこと以外は、上記の製造例33と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS41)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表5に示されている。
CSの製造例41において、カップリング剤の添加量を、耐火性骨材(セラビーズ#650)の100部に対して0.1部の割合としたこと以外は、上記の製造例41と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS42)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表5に示されている。
CSの製造例41において、カップリング剤を、シランカップリング剤:KBM403(商品名:信越化学工業株式会社製)に代えたこと以外は、上記の製造例41と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS43)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表5に示されている。
CSの製造例33において、穴埋め材による穴埋めを行わないこと以外は、上記の製造例33と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS44)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表5に示されている。
CSの製造例34において、穴埋め材による穴埋めを行わないこと以外は、上記の製造例34と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS45)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表5に示されている。
CSの製造例36において、穴埋め材による穴埋めを行わないこと以外は、上記の製造例36と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS46)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表5に示されている。
CSの製造例33において、耐火性骨材であるセラビーズ#650を、再生砂(平均粒子径:150μm、吸水率:2.8質量%、旭有機材株式会社製の再生砂A5)に代え、水溶性無機粘結剤たる水ガラス水溶液を、再生砂の100部に対して3.5部(固形成分:1.44部)の割合にて添加したこと以外は、上記の製造例33と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS47)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表6に示されている。
CSの製造例47において、水溶性無機粘結剤たる水ガラス水溶液を、耐火性骨材(再生砂)の100部に対して3.3部(固形成分:1.35部)の割合にて添加したこと以外は、上記の製造例47と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS48)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表6に示されている。
CSの製造例47において、穴埋め材による穴埋め時に、界面活性剤として、市販のアニオン系界面活性剤:パイオニンA−24(商品名:竹本油脂株式会社製)を用い、これを、耐火性骨材(再生砂)の100部に対して0.02部の割合で添加したこと以外は、上記の製造例47と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS49)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表6に示されている。
CSの製造例49において、界面活性剤を、市販の非イオン系界面活性剤:オルフィンE1004(商品名:日信化学工業株式会社製)に代えたこと以外は、上記の製造例49と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS50)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表6に示されている。
CSの製造例47において、穴埋め材による穴埋め時に、カップリング剤として、シランカップリング剤:KBE903(商品名:信越化学工業株式会社製)を用い、これを、耐火性骨材(再生砂)の100部に対して0.01部の割合で添加したこと以外は、上記の製造例47と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS51)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表6に示されている。
CSの製造例47において、穴埋め材による穴埋めを行って、穴埋め材を硬化率100%まで硬化させた後、得られた鋳型用骨材をボールミルに入れて、20分間、研磨した。その後、200メッシュの篩で1分間の篩分けを行ったこと以外は、上記の製造例47と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS52)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表6に示されている。
CSの製造例47において、穴埋め材による穴埋めを行わないこと以外は、上記の製造例47と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS53)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表6に示されている。
CSの製造例48において、穴埋め材による穴埋めを行わないこと以外は、上記の製造例48と同様の手順に従って、湿態のコーテッドサンド(CS54)を得た。なお、ここで得られた鋳型用骨材の特性の測定結果は、下記表6に示されている。
上記した各手順に従って製造されたCS33〜54を、150℃に加熱された成形金型内に充填した後、成形金型内で保持して、かかる成形型内に充填されたCSを、各々、硬化させることにより、鋳型強度の試験片(2.54×2.54×20cm)として用いられる鋳型を、作製した。そして、その得られた試験片を用いて、先の測定方法に従って、充填率及び鋳型強度を測定して、その結果を、下記表4〜表6に示した。なお、実施例27〜43、比較例7〜11の各々に係る鋳型(試験片)を作製する際に使用したCSは、下記表4〜表6に示す通りである。
Claims (19)
- 表面に開口する穴が存在し、吸水率が0.2質量%を超える耐火性骨材において、かかる表面の開口穴が、架橋硬化性樹脂若しくはその硬化物又は無機化合物若しくはその硬化物を主成分とする穴埋め材にて穴埋めされていることにより、吸水率が0.2質量%以下となるように構成されてなることを特徴とする鋳型用骨材。
- 前記架橋硬化性樹脂が、フェノール樹脂及びフェノールウレタン樹脂からなる群より選ばれてなる請求項1に記載の鋳型用骨材。
- 前記無機化合物が、水ガラス、セメント、石膏及びベントナイトからなる群より選ばれてなる請求項1に記載の鋳型用骨材。
- 前記穴埋め材が、界面活性剤を更に含んでいる請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の鋳型用骨材。
- 前記穴埋め材が、カップリング剤を更に含んでいる請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の鋳型用骨材。
- 前記耐火性骨材の平均粒子径が、10〜1000μmである請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載の鋳型用骨材。
- 前記穴埋め後の耐火性骨材粒子の圧縮強度が、穴埋め前の耐火性骨材粒子の圧縮強度の1.1倍以上である請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の鋳型用骨材。
- 前記穴埋め材が、前記耐火性骨材の100質量部に対して、0.4質量部以下である請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載の鋳型用骨材。
- 前記鋳型用骨材の表面に、前記耐火性骨材が少なくとも露出せしめられている請求項1乃至請求項8の何れか1項に記載の鋳型用骨材。
- 前記鋳型用骨材が、その50gを濃度3.0%の液状の水ガラス水溶液50gに添加して、20℃の温度で24時間保持したときの溶出量が、該鋳型用骨材に存在する前記穴埋め材の固形分の30質量%以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項9の何れか1項に記載の鋳型用骨材。
- 表面に開口する穴が存在して、吸水率が0.2質量%を超える耐火性骨材を用い、この耐火性骨材を予め加熱した後、25℃での粘度が3〜1000cPの架橋硬化性樹脂若しくはその硬化物を主成分とする穴埋め材の溶液を混和せしめて、かかる溶液中の溶剤を揮発させることにより、該耐火性骨材の表面の開口穴を、前記架橋硬化性樹脂若しくはその硬化物で穴埋めして、吸水率が0.2質量%以下の鋳型用骨材を得ることを特徴とする鋳型用骨材の製造方法。
- 前記架橋硬化性樹脂が、前記穴埋め後の加熱により、硬化せしめられるようにした請求項11に記載の鋳型用骨材の製造方法。
- 前記架橋硬化性樹脂が、前記穴埋めされた耐火性骨材に硬化剤を添加することにより、硬化せしめられるようにした請求項11又は請求項12に記載の鋳型用骨材の製造方法。
- 表面に開口する穴が存在して、吸水率が0.2質量%を超える耐火性骨材を用い、この耐火性骨材を予め加熱した後、有機化合物を主成分とする固体状の穴埋め材を混和せしめて、かかる穴埋め材を溶融させることにより、該耐火性骨材の表面の開口穴を、前記有機化合物で穴埋めして、吸水率が0.2質量%以下の鋳型用骨材を得ることを特徴とする鋳型用骨材の製造方法。
- 表面に開口する穴が存在して、吸水率が0.2質量%を超える耐火性骨材を用い、この耐火性骨材に対して、25℃での粘度が3〜1000cPの液体の架橋硬化性樹脂と硬化剤とを混和せしめて、反応硬化させることにより、かかる耐火性骨材の表面の開口穴を、前記架橋硬化性樹脂の硬化物で穴埋めして、吸水率が0.2質量%以下の鋳型用骨材を製造することを特徴とする鋳型用骨材の製造方法。
- 表面に開口する穴が存在して、吸水率が0.2質量%を超える耐火性骨材を用い、この耐火性骨材を予め加熱した後、25℃での粘度が3〜1000cPの無機化合物を主成分とする穴埋め材の水溶液又はエマルジョンを混和せしめて、かかる水溶液又はエマルジョン中の溶剤を揮発させることにより、該耐火性骨材の表面の開口穴を、前記無機化合物で穴埋めして、吸水率が0.2質量%以下の鋳型用骨材を製造することを特徴とする鋳型用骨材の製造方法。
- 前記無機化合物が、前記穴埋め後の加熱により、硬化せしめられる請求項16に記載の鋳型用骨材の製造方法。
- 前記無機化合物が、前記穴埋めされた耐火性骨材に硬化剤を添加することにより、硬化せしめられる請求項16又は請求項17に記載の鋳型用骨材の製造方法。
- 前記穴埋め材にて穴埋めされた耐火性骨材が、更に研磨されることを特徴とする請求項11乃至請求項18の何れか1項に記載の鋳型用骨材の製造方法。
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