JP7109444B2 - Mold material and method for manufacturing same, method for manufacturing mold, and method for recycling recovered refractory aggregate - Google Patents

Mold material and method for manufacturing same, method for manufacturing mold, and method for recycling recovered refractory aggregate Download PDF

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Description

本発明は、鋳型材料及びその製造方法、鋳型の製造方法、並びに回収耐火性骨材の再生方法に係り、特に、最終的に得られる鋳型において、鋳造製品に対する鋳型材料及び/又はその固化物の付着が抑止され、また、優れた鋳型強度及び鋳型充填性を発揮する、鋳型材料に関するものである。 The present invention relates to a mold material and its manufacturing method, a mold manufacturing method, and a recycling method of recovered refractory aggregate. The present invention relates to a mold material that inhibits adhesion and exhibits excellent mold strength and mold filling properties.

従来より、金属溶湯の鋳造に用いられる鋳型の一つとして、耐火性骨材からなる鋳型砂を所定の粘結剤にて被覆してなるコーテッドサンドを鋳型材料として用いて、目的とする形状に造型して得られたものが、用いられている。具体的には、日本鋳造工学会編の「鋳造工学便覧」第78~90頁には、そのようなコーテッドサンドにおける粘結剤として、水ガラスの如き無機系粘結剤の他、フェノール樹脂やフラン樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂を用いた有機系粘結剤が明らかにされており、また、それら粘結剤を用いて自硬性鋳型を造型する手法も、明らかにされている。 Conventionally, as one of the molds used for casting molten metal, coated sand, which is obtained by coating mold sand made of refractory aggregate with a predetermined binder, is used as a mold material to obtain a desired shape. Those obtained by molding are used. Specifically, in "Casting Engineering Handbook" edited by the Japan Foundry Engineering Society, pp. 78-90, as a binder for such coated sand, inorganic binders such as water glass, phenol resins, Organic binders using resins such as furan resin and urethane resin have been clarified, and techniques for forming self-hardening molds using these binders have also been clarified.

例えば、特許文献1(特開2012-76115号公報)においては、耐火骨材の表面に、粘結剤たる水ガラス等の水溶性無機化合物を含有する固形のコーティング層が被覆されてなる、流動性が良好な粘結剤コーテッド耐火物(コーテッドサンド)が、明らかにされている。そこにおいて、そのような流動性が良好な粘結剤コーテッド耐火物(コーテッドサンド)は、鋳型造型のための成形型の成形キャビティ内に充填せしめられた後、水蒸気が通気せしめられることにより、かかる粘結剤コーテッド耐火物(コーテッドサンド)の固化が進行し、目的とする鋳型を得る手法が、明らかにされているのである。 For example, in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-76115), the surface of a refractory aggregate is coated with a solid coating layer containing a water-soluble inorganic compound such as water glass as a binder. A binder-coated refractory (coated sand) with good properties has been demonstrated. There, such a binder-coated refractory (coated sand) with good fluidity is filled into the molding cavity of a mold for mold making, and then is allowed to pass through the water vapor. A method of solidifying a binder-coated refractory (coated sand) and obtaining a desired mold has been clarified.

しかしながら、特許文献1に開示の如き従来の、水ガラス等の無機系粘結剤を用いてなるコーテッドサンドにあっては、有機分が微量しか含まれていないため、金属溶湯の注入に伴う加熱によって発生するガス量が少なく、それ故に、鋳造の際に鋳物(鋳造製品)と鋳型との間に適度な隙間が生じず、鋳造製品にコーテッドサンド(及び/又はその固化物)が付着するという問題が発生する恐れがある。有機系粘結剤は、一般に、加熱によって粘着力が消失するものの、無機系粘結剤は、加熱のみでは粘着力が消失しないため、鋳造製品の表面に付着したコーテッドサンド(及び/又はその固化物)は、鋳造工程やその後の熱処理工程における加熱によっても、鋳造製品の表面に残存する場合が多い。このため、それら処理工程の後に、鋳造製品の表面に付着したコーテッドサンド(及び/又はその固化物)を除去する工程が必要となり、多大な労力がかかるという問題がある。また、水ガラス等の無機系粘結剤を用いてなる従来のコーテッドサンドには、それを用いて得られる鋳型の崩壊性が未だ不十分なものであり、その点において、改善の余地が残されているのである。 However, in the conventional coated sand made by using an inorganic binder such as water glass as disclosed in Patent Document 1, since it contains only a small amount of organic matter, heating accompanying injection of molten metal The amount of gas generated by the process is small, so there is no appropriate gap between the casting (cast product) and the mold during casting, and the coated sand (and/or its solidified product) adheres to the casting product. Problems can occur. Organic binders generally lose their adhesiveness when heated, but inorganic binders do not lose their adhesiveness only by heating. substance) often remains on the surface of the cast product even after heating in the casting process and the subsequent heat treatment process. For this reason, after these processing steps, a step of removing the coated sand (and/or its solidified substance) adhering to the surface of the casting product is required, which is a problem of great labor. In addition, conventional coated sands using inorganic binders such as water glass are still insufficient in collapsibility of molds obtained by using them, and in this respect, there is still room for improvement. It is done.

特開2012-76115号公報JP 2012-76115 A

「鋳造工学便覧」第78~90頁"Casting Engineering Handbook" pp.78-90

ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景として為されたものであって、その解決すべき課題とするところは、最終的に得られる鋳型において、鋳造製品に対する鋳型材料及び/又はその固化物の付着が抑止され、また、優れた鋳型強度及び鋳型充填性を発揮する鋳型材料を、提供することにある。加えて、本発明は、そのような優れた鋳型材料を有利に製造することが出来る方法や、そのような優れた鋳型材料を用いた鋳型の製造方法、更には、回収耐火性骨材の再生方法を提供することをも、その解決課題とするものである。 Here, the present invention has been made against the background of such circumstances, and the problem to be solved is that in the finally obtained mold, the mold material for the casting product and / or its solidified product To provide a mold material which suppresses adhesion and exhibits excellent mold strength and mold filling properties. In addition, the present invention provides a method for advantageously producing such excellent mold materials, a method for producing molds using such excellent mold materials, and furthermore, recycling of recovered refractory aggregates. Providing a method is also a problem to be solved.

そして、本発明は、上記した課題を解決するために、以下に列挙せる如き各種の態様において、好適に実施され得るものであるが、また、以下に記載の各態様は、任意の組合せにおいて採用可能である。なお、本発明の態様乃至は技術的特徴は、以下に記載のものに何等限定されることなく、明細書全体の記載から把握され得る発明思想に基づいて、認識され得るものであることが、理解されるべきである。 In order to solve the above-described problems, the present invention can be suitably implemented in various aspects as listed below, and each aspect described below can be employed in any combination. It is possible. It should be noted that the aspects and technical features of the present invention are not limited to those described below, and can be recognized based on the inventive idea that can be grasped from the description of the entire specification. should be understood.

(1) (a)耐火性骨材と、(b)水溶性無機粘結剤と、(c)鉄含有化合物の粉状物 であって、平均粒子径が、0.01μm以上50μm未満であるものとを少なくと も含ことを特徴とする、前記水溶性無機粘結剤と前記鉄含有化合物の粉状物とを 含む被覆層が前記耐火性骨材の表面に形成されてなる、常温流動性を有する乾態の コーテッドサンドからなる鋳型材料。
(2) 前記鉄含有化合物が酸化鉄である前記態様(1)に記載の鋳型材料。
(3) 前記酸化鉄が、磁鉄鉱、磁赤鉄鉱、フェライト、及びそれらのうちの2種以上の 混合物からなる群より選ばれてなる前記態様(2)に記載の鋳型材料。
(4) 前記鉄含有化合物の粉状物が、前記水溶性無機粘結剤の固形分の100質量部に 対して、1~500質量部の割合で含有せしめられている前記態様(1)乃至前記 態様(3)の何れか1つに記載の鋳型材料。
(5) 前記水溶性無機粘結剤を固形分で30質量%含む水溶液をブランク液とし、かか るブランク液の波長660nmにおける光の透過率を100%としたとき、該ブラ ンク液の100質量部に対して前記鉄含有化合物の粉状物の5質量部を混合してな る分散液の波長660nmにおける光の透過率の平均値が、20%以下である前記 態様(1)乃至前記態様(4)の何れか1つに記載の鋳型材料。
(6) 前記鉄含有化合物の粉状物が球状である前記態様(1)乃至前記態様(5)の何 れか1つに記載の鋳型材料。
(7) さらに界面活性剤を含有してなる前記態様(1)乃至前記態様(6)の何れか1 つに記載の鋳型材料。
(8) 前記水溶性無機粘結剤が水ガラスである前記態様(1)乃至前記態様(7)の何 れか1つに記載の鋳型材料。
(9) 加熱した耐火性骨材に対して、水溶性無機粘結剤と、平均粒子径が0.01μm 以上50μm未満である鉄含有化合物の粉状物とを添加し、混練乃至は混合せしめ て混和物を調製し、かかる混和物中の水分を蒸発させることにより、前記水溶性無 機粘結剤と前記鉄含有化合物の粉状物とを含む被覆層が前記耐火性骨材の表面に形 成されてなる、常温流動性を有する乾態のコーテッドサンドを製造することを特徴 とする鋳型材料の製造方法。
(10) さらに水が添加されて前記混和物が調製される前記態様(9)に記載の鋳型材 料の製造方法。
(11) 前記態様(1)乃至前記態様(8)の何れか1つに記載の鋳型材料を、加熱さ れた成形型内に充填した後、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(8)の何れか1つに記載の鋳型材料に水を添加 して湿態化させ、その湿態状の鋳型材料を加熱された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(8)の何れか1つに記載の鋳型材料からなる鋳 型を用いた鋳造の後に得られる、前記鉄含有化合物の粉状物を含有する前記水溶 性無機粘結剤が固着した耐火性骨材を含む回収耐火性骨材の再生方法であって、
前記耐火性骨材を回収した後、かかる回収された耐火性骨材を研磨して、その 表面に固着している前記水溶性無機粘結剤を削り取る研磨処理を実施し、次いで 該耐火性骨材から削り取られた該水溶性無機粘結剤の固形物を、該固形物中に含 まれる前記鉄含有化合物の粉状物が磁石に引き寄せられる作用を利用して、かか る耐火性骨材から分離する磁選処理を実施することを特徴とする回収耐火性骨材 の再生方法。
(17) 前記磁選処理が、500~10000ガウスの範囲内の磁束密度を有する磁選 機にて実施されることを特徴とする前記態様(16)に記載の回収耐火性骨材の 再生方法。
(18) 前記耐火性骨材に対する焼成処理が、前記研磨処理に先立って、前記研磨処理 と前記磁選処理との間において、及び/又は前記磁選処理の後に、実施されるこ とを特徴とする前記態様(16)又は前記態様(17)に記載の回収耐火性骨材 の再生方法。
(1) A powdery product of (a) a refractory aggregate, (b) a water-soluble inorganic binder, and (c) an iron-containing compound, having an average particle size of 0.01 μm or more and less than 50 μm A coating layer containing the water-soluble inorganic binder and the powder of the iron- containing compound is formed on the surface of the refractory aggregate. A casting mold material consisting of fluid coated sand in a dry state.
(2) The mold material according to aspect (1), wherein the iron-containing compound is iron oxide.
(3) The mold material according to aspect (2), wherein the iron oxide is selected from the group consisting of magnetite, maghemite, ferrite, and mixtures of two or more thereof.
(4) The above aspects (1) to 500 parts by mass of the iron-containing compound powder are contained in a proportion of 1 to 500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid content of the water-soluble inorganic binder. The mold material according to any one of the aspects (3).
(5) When an aqueous solution containing 30% by mass of the solid content of the water-soluble inorganic binder is used as a blank solution, and the transmittance of light at a wavelength of 660 nm of the blank solution is assumed to be 100%, the blank solution's 100 The average value of the light transmittance at a wavelength of 660 nm of the dispersion obtained by mixing 5 parts by mass of the powder of the iron-containing compound with respect to the parts by mass is 20% or less. A mold material according to any one of aspects (4).
(6) The mold material according to any one of the aspects (1) to (5), wherein the iron-containing compound powder is spherical.
(7) The mold material according to any one of the aspects (1) to (6), further comprising a surfactant.
(8) The mold material according to any one of the aspects (1) to (7), wherein the water-soluble inorganic binder is water glass.
(9) A water-soluble inorganic binder and a powdered iron-containing compound having an average particle size of 0.01 μm or more and less than 50 μm are added to the heated refractory aggregate, and kneaded or mixed. and evaporating water in the mixture to form a coating layer containing the water-soluble inorganic binder and the iron-containing compound powder on the surface of the refractory aggregate. A method for producing a mold material, characterized by producing a dry coated sand having fluidity at normal temperature.
(10) The method for producing a mold material according to the aspect (9) , wherein water is further added to prepare the mixture.
(11) After filling the mold material according to any one of the above aspects (1) to (8) into a heated mold, steam is passed through and held in the mold. and solidifying or hardening to obtain a desired mold.
(12) The mold manufacturing method according to the aspect (11) , wherein the mold is heated to a temperature of 80°C to 200°C.
(13) Water is added to the mold material according to any one of the above aspects (1) to (8) to make it wet, and the wet mold material is placed in a heated mold. A mold manufacturing method characterized by obtaining a desired mold by holding it in the mold after filling and solidifying or hardening it.
(14) The mold manufacturing method according to the aspect (13) , wherein the mold is heated to a temperature of 80°C to 300°C.
(15) The mold manufacturing method according to any one of the aspects (11) to (14) , wherein hot air or superheated steam is passed through the mold while the mold is being held.
(16) The aqueous solution containing the powder of the iron-containing compound obtained after casting using a mold made of the mold material according to any one of the aspects (1) to (8) . A method for regenerating recovered refractory aggregates containing refractory aggregates to which organic inorganic binders are adhered,
After the refractory aggregate is recovered, the recovered refractory aggregate is polished to scrape off the water-soluble inorganic binder adhering to the surface thereof, and then the refractory aggregate is The solid matter of the water-soluble inorganic binder scraped from the wood is attracted to the refractory bone by utilizing the action of attracting the powdery matter of the iron-containing compound contained in the solid matter to the magnet. A method for regenerating recovered refractory aggregate, characterized by performing a magnetic separation treatment for separating from the aggregate.
(17) The method for regenerating recovered refractory aggregate according to the aspect (16) , wherein the magnetic separation treatment is performed by a magnetic separator having a magnetic flux density within the range of 500 to 10000 gauss.
(18) The firing treatment of the refractory aggregate is performed prior to the polishing treatment, between the polishing treatment and the magnetic separation treatment, and/or after the magnetic separation treatment. The method for recycling recovered refractory aggregate according to the aspect (16) or the aspect (17) .

このような本発明に従う鋳型材料及びその製造方法、並びに鋳型の製造方法によれば、以下に列挙せる如き各種の効果が奏され得ることとなるのである。
(A) 本発明に従う鋳型材料からなる鋳型(以下、本段落では、単に鋳型
という)において、それを用いて製造される鋳造製品に対する鋳型材
料及び/又はその固化物の付着が効果的に抑止される。即ち、平均粒
子径が所定の範囲内にある鉄含有化合物の粉状物は、水溶性無機粘結
剤(及び水との混合物)中にて優れた分散性を発揮するため、本発明
の鋳型材料からなる鋳型においても良好な分散状態にて存在すること
となり、以て、鋳造製品に対する鋳型材料及び/又はその固化物の付
着が、鋳造製品の外表面においてムラなく、抑止されることとなる。
(B) 鋳型を用いて製造される鋳造製品の表面粗さが、良好なものとなる

(C) 鋳型が優れた強度を発揮する。
(D) 鋳型における充填性が優れたものとなる。
According to the mold material, the manufacturing method thereof, and the mold manufacturing method according to the present invention, various effects as listed below can be achieved.
(A) In a mold made of the mold material according to the present invention (hereinafter simply referred to as mold in this paragraph), the adhesion of the mold material and/or solidified products thereof to the casting product manufactured using the mold is effectively suppressed. be done. That is, the powdery iron-containing compound having an average particle size within a predetermined range exhibits excellent dispersibility in the water-soluble inorganic binder (and the mixture with water), and therefore the present invention. It exists in a well-dispersed state even in a mold made of the mold material, so that the adhesion of the mold material and/or its solidified product to the casting product is evenly suppressed on the outer surface of the casting product. becomes.
(B) The surface roughness of the cast product manufactured using the mold is improved.
(C) The mold exhibits excellent strength.
(D) Excellent fillability in the mold.

また、本発明に従う回収耐火性骨材の再生方法によれば、以下に記載の各種の効果が奏され得ることとなる。
(E) 研磨処理によって削り取られた水溶性無機粘結剤の固形物を、磁力
を用いて、耐火性骨材から容易に分離することが出来る。
(F) 通常の集塵操作等では除去しきれない、静電気等の作用にて付着し
ている、削り取られた水溶性無機粘結剤の固形物を、容易に分離する
ことが出来る。
(G) 研磨処理によって削り取られた水溶性無機粘結剤の固形物中には、
鉄含有化合物の粉状物が有利に存在しており、後の磁選処理によって
、微粉の固形物まで効率良く除去され得ることとなるために、再生さ
れた耐火性骨材を用いて再び鋳型を造型したとき、その強度の低下を
有利に抑制することが可能となる。
Further, according to the method for recycling recovered refractory aggregate according to the present invention, various effects described below can be achieved.
(E) The solid matter of the water-soluble inorganic binder scraped off by the grinding process can be easily separated from the refractory aggregate using magnetic force.
(F) It is possible to easily separate scraped water-soluble inorganic binder solids adhering to the surface due to the action of static electricity, etc., which cannot be completely removed by ordinary dust collection operations.
(G) In the solid matter of the water-soluble inorganic binder scraped off by polishing,
The iron-containing compound powder is advantageously present, and the subsequent magnetic separation treatment can efficiently remove even fine solids. When molded, it is possible to advantageously suppress the decrease in strength.

実施例において鋳物に対するコーテッドサンドの付着状況を評価するために用いた鋳造試験用砂型の縦断面説明図である。FIG. 2 is an explanatory longitudinal cross-sectional view of a casting test sand mold used to evaluate the state of adhesion of coated sand to castings in Examples. 実施例において廃中子を内包したアルミニウム合金鋳物の縦断面説明図である。FIG. 2 is a vertical cross-sectional explanatory view of an aluminum alloy casting containing a waste core in an example.

ところで、耐火性骨材と水溶性無機粘結剤とを含む鋳型材料は、その調製後の状態により、乾態の鋳型材料と湿態の鋳型材料とに分類される。先ず、乾態の鋳型材料とは、耐火性骨材の表面に、水溶性無機粘結剤からなる被覆層が形成されてなる形態を呈するものであり、乾態の状態では粘着性がない(粘着性を発揮しない)ものの、水蒸気の通気等によって水分が供給されると、耐火性骨材の表面を覆う被覆層(水溶性無機粘結剤)が溶解し、粘着力を発揮することとなるものである。そのような乾態の鋳型材料は、例えば、水分が添加されて粘着力を発現している状態において成形型内に充填され、加熱及び乾燥せしめられることにより、或いは、乾態の状態にて成形型内に充填されて、かかる成形型内への水蒸気の通気等によって水分が供給された後に、加熱及び乾燥せしめられることにより、固化乃至硬化反応が進行し、以て、目的とする鋳型が造型されることとなるものである。その一方、湿態の鋳型材料とは、水溶性無機粘結剤が粘着性を発現した状態にある、全体として湿った状態(外観)を呈するものである。そのような湿態の鋳型材料は、例えば、成形型内に充填され、かかる成形型内にて加熱及び乾燥せしめられることにより、固化乃至硬化反応が進行し、以て、目的とする鋳型が造型されることとなるものである。なお、鋳型材料が乾態を呈するか、或いは湿態を呈するかについては、鋳型材料における、水溶性無機粘結剤の固形分量に対する含水分量によって決まるが、水溶性無機粘結剤の種類によって、鋳型材料が乾態若しくは湿態を呈することとなる含水分量は異なる。例えば、水溶性無機粘結剤が水ガラスの場合、その固形分量の5~55質量%に相当する量の水分を含有する鋳型材料は、乾態を呈し、一方、水ガラスの固形分量の55質量%を超える量に相当する水分量を含有する鋳型材料は、湿態を呈する。 By the way, the mold material containing the refractory aggregate and the water-soluble inorganic binder is classified into a dry mold material and a wet mold material depending on the state after preparation. First, the dry mold material has a form in which a coating layer made of a water-soluble inorganic binder is formed on the surface of a refractory aggregate, and does not have adhesiveness in a dry state ( Although it does not exhibit adhesiveness), when moisture is supplied by ventilation of water vapor, etc., the coating layer (water-soluble inorganic binder) covering the surface of the refractory aggregate dissolves and exhibits adhesiveness. It is. Such a dry mold material is, for example, filled in a mold in a state in which moisture is added to exhibit adhesive strength, and heated and dried, or molded in a dry state. After being filled in the mold and supplied with moisture by, for example, passing water vapor into the mold, it is heated and dried to proceed with the solidification or curing reaction, thereby forming the desired mold. It is to be done. On the other hand, the wet mold material exhibits a wet state (appearance) as a whole, in which the water-soluble inorganic binder exhibits stickiness. Such a wet mold material is, for example, filled in a mold and heated and dried in the mold to proceed with a solidification or hardening reaction, thereby forming the desired mold. It is to be done. Whether the mold material exhibits a dry state or a wet state is determined by the water content relative to the solid content of the water-soluble inorganic binder in the mold material. The water content at which the mold material assumes a dry or wet state is different. For example, when the water-soluble inorganic binder is water glass, a mold material containing water in an amount corresponding to 5 to 55% by mass of the solid content exhibits a dry state, while 55% by mass of the solid content of water glass is present in a dry state. A mold material containing a water content corresponding to an amount greater than % by weight exhibits a wet state.

そして、本発明における常温流動性を有する乾態の鋳型材料(コーテッドサンド)とは、水分量に関わらず、動的安息角を測定した時に、動的安息角の測定値が得られる鋳型材料(コーテッドサンド)をいう。ここで、動的安息角とは、片面が透明で平らな面を持つ円筒内に鋳型材料(コーテッドサンド)を入れ(例えば、直径:7.2cm×高さ:10cmの容器に体積半分まで鋳型材料を入れる)、一定速度(例えば、25rpm)で回転させ、円筒内で流動している鋳型材料の層の斜面が平面状となり、斜面と水平面との間で形成される角度を測定したものである。この動的安息角は80°以下が好ましく、45°以下がより好ましく、30°以下が更に好ましい。特に、耐火性骨材が球状である場合において、45°以下の動的安息角が容易に実現され得るのである。一方、鋳型材料(コーテッドサンド)が湿ったような状態で円筒内で流動せずに、鋳型材料(コーテッドサンド)の層の斜面が平面として形成されず、それ故に動的安息角が測定できないものを、湿態の鋳型材料(コーテッドサンド)とする。 The dry mold material (coated sand) having normal temperature fluidity in the present invention means a mold material ( coated sand). Here, the dynamic angle of repose is defined as the mold material (coated sand) placed in a cylinder with one transparent flat surface (for example, a container with a diameter of 7.2 cm and a height of 10 cm, filled with a half volume of the mold). material), rotate at a constant speed (e.g., 25 rpm), the slope of the layer of the mold material flowing in the cylinder becomes flat, and the angle formed between the slope and the horizontal surface is measured. be. The dynamic angle of repose is preferably 80° or less, more preferably 45° or less, and even more preferably 30° or less. Especially when the refractory aggregate is spherical, a dynamic angle of repose of 45° or less can be easily achieved. On the other hand, the mold material (coated sand) does not flow in the cylinder in a wet state, the slope of the mold material (coated sand) layer is not formed as a plane, and therefore the dynamic repose angle cannot be measured. is the wet mold material (coated sand).

本発明に従う鋳型材料を構成する耐火性骨材としては、鋳型の基材として機能する耐火性物質であって、従来より鋳型用として利用されている各種の耐火性粒状乃至は粉状材料が、何れも用いられ得、具体的には、ケイ砂、再生ケイ砂をはじめ、アルミナサンド、オリビンサンド、ジルコンサンド、クロマイトサンド等の特殊砂や、フェロクロム系スラグ、フェロニッケル系スラグ、転炉スラグ等のスラグ系粒子、また、アルミナ系粒子、ムライト系粒子等の人工粒子及びこれらの再生粒子や、更には、アルミナボール、マグネシアクリンカー等を挙げることが出来る。なお、これらの耐火性骨材は、新砂であっても、或いは、鋳物砂として鋳型の造型に一回或いは複数回使用された再生砂または回収砂であっても、更には、そのような再生砂や回収砂に新砂を加えて混合せしめてなる混合砂であっても、何ら差支えない。そして、そのような耐火性骨材は、一般に、AFS指数で40~130程度の粒度のものとして、好ましくは、60~110程度の粒度のものとして、用いられることとなる。また、本発明で用いられる耐火性骨材は、球状のものであることが好ましく、具体的には粒形係数が1.2以下、より好ましくは1.0~1.1であることが望ましい。この粒形係数が1.2以下である耐火性骨材を用いることにより、鋳型製造時の流動性や充填性が良くなって、耐火性骨材同士の接点数が多くなるところから、同じ強度を発現するために必要な水溶性無機粘結剤や添加物の量を少なくすることが出来る。なお、ここで用いられる耐火性骨材の粒形係数は、一般に、粒子の外形形状を示す一つの尺度として採用され、粒形指数とも称されるものであって、その値が1に近付く程、球形(真球)に近付くことを意味しているものである。そして、そのような粒形係数は、公知の各種の手法で測定された耐火性骨材の表面積(砂表面積)を用いて算出された値にて表わされるものであって、例えば、砂表面積測定器(ジョージ・フィッシャー社製)を用いて、1gあたりの実際の耐火性骨材粒子(砂粒)の表面積を測定し、それを、理論的表面積で除した値を意味するものである。なお、理論的表面積とは、耐火性骨材粒子(砂粒)が全て球形であると仮定した場合の表面積である。 As the refractory aggregate constituting the mold material according to the present invention, various refractory granular or powdery materials that are refractory substances that function as the base material of the mold and have been conventionally used for molds are used. Any of them can be used, and specifically, silica sand, recycled silica sand, special sand such as alumina sand, olivine sand, zircon sand, chromite sand, ferrochrome slag, ferronickel slag, converter slag, etc. slag-based particles, artificial particles such as alumina-based particles and mullite-based particles, regenerated particles thereof, alumina balls, magnesia clinker, and the like. It should be noted that these refractory aggregates may be new sand, or recycled or recovered sand that has been used as foundry sand once or several times for molding molds, and furthermore, such recycled sand may be used. Mixed sand obtained by adding new sand to sand or recovered sand and mixing them may be used without any problem. Such refractory aggregates are generally used with a particle size of about 40 to 130, preferably about 60 to 110 in terms of AFS index. In addition, the refractory aggregate used in the present invention is preferably spherical, and specifically has a particle shape coefficient of 1.2 or less, more preferably 1.0 to 1.1. . By using a refractory aggregate with a grain shape factor of 1.2 or less, the flowability and filling properties during mold production are improved, and the number of contact points between refractory aggregates increases, so the same strength can be obtained. It is possible to reduce the amount of water-soluble inorganic binders and additives required to express. The particle shape index of the refractory aggregate used here is generally adopted as a scale indicating the outer shape of the particles, and is also called the particle shape index. , which means to approach a sphere (perfect sphere). Such a particle shape factor is represented by a value calculated using the surface area (sand surface area) of the refractory aggregate measured by various known methods. It means the value obtained by measuring the surface area of actual refractory aggregate particles (sand grains) per gram using a device (manufactured by George Fisher) and dividing it by the theoretical surface area. The theoretical surface area is the surface area when all the refractory aggregate particles (sand grains) are assumed to be spherical.

また、本発明に従う鋳型材料における水溶性無機粘結剤としては、水ガラス、塩化ナトリウム、リン酸ナトリウム、バナジン酸ナトリウム、酸化アルミニウムナトリウム、塩化カリウム、炭酸カリウムなどから選ばれる1種又は2種以上のものを主成分とするものが、有利に用いられることとなる。これらのうち、取扱いの容易性や耐湿性、更には最終的に得られる鋳型強度の観点より、水ガラス、及び水ガラスを主成分とするものが特に好ましい。ここで、水ガラスとは、可溶性のケイ酸化合物の水溶液であって、そのようなケイ酸化合物としては、例えば、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、メタケイ酸ナトリウム、メタケイ酸カリウム、ケイ酸リチウム、ケイ酸アンモニウム等を挙げることが出来るが、特に、本発明においては、ケイ酸ナトリウム(ケイ酸ソーダ)が有利に用いられることとなる。また、本発明においては、水ガラスを主成分として用いる限り、他に熱硬化性樹脂、糖類、タンパク質、合成高分子、塩類や無機高分子等の水溶性粘結剤を使用することも可能である。なお、水ガラスと他の水溶性粘結剤とを併用する場合、粘結剤の全量における水ガラスの割合は60質量%以上、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上とされる。 As the water-soluble inorganic binder in the mold material according to the present invention, one or more selected from water glass, sodium chloride, sodium phosphate, sodium vanadate, sodium aluminum oxide, potassium chloride, potassium carbonate, etc. is used advantageously. Among these, water glass and those containing water glass as a main component are particularly preferable from the viewpoint of ease of handling, moisture resistance, and strength of the finally obtained mold. Here, water glass is an aqueous solution of a soluble silicate compound, and examples of such silicate compounds include sodium silicate, potassium silicate, sodium metasilicate, potassium metasilicate, lithium silicate, Ammonium silicate and the like can be mentioned, but sodium silicate (sodium silicate) is particularly advantageously used in the present invention. In the present invention, as long as water glass is used as the main component, it is also possible to use other water-soluble binders such as thermosetting resins, sugars, proteins, synthetic polymers, salts and inorganic polymers. be. When water glass is used in combination with another water-soluble binder, the ratio of water glass to the total amount of the binder is 60% by mass or more, preferably 80% by mass or more, and more preferably 90% by mass or more. be.

ここで、ケイ酸ナトリウムは、通常、SiO2 /Na2O のモル比により、1号~5号の種類に分類されて、用いられている。具体的には、ケイ酸ナトリウム1号は、SiO2 /Na2O のモル比が2.0~2.3であるものであり、またケイ酸ナトリウム2号は、SiO2 /Na2O のモル比が2.4~2.6であるものであり、更にケイ酸ナトリウム3号は、SiO2 /Na2O のモル比が2.8~3.3であるものである。加えて、ケイ酸ナトリウム4号は、SiO2 /Na2O のモル比が3.3~3.5であるものであり、またケイ酸ナトリウム5号は、SiO2 /Na2O のモル比が3.6~3.8であるものである。これらの中で、ケイ酸ナトリウム1号~3号は、JIS-K-1408においても規定されている。そして、これらのケイ酸ナトリウムは、単独での使用の他、混合して用いられても良く、また2種以上のものを混合することで、SiO2 /Na2O のモル比を調製することも可能である。Here, sodium silicate is usually classified into types 1 to 5 according to the molar ratio of SiO 2 /Na 2 O and used. Specifically, sodium silicate No. 1 has a SiO 2 /Na 2 O molar ratio of 2.0 to 2.3, and sodium silicate No. 2 has a SiO 2 /Na 2 O molar ratio of 2.0 to 2.3. The molar ratio is 2.4 to 2.6, and sodium silicate No. 3 has a SiO 2 /Na 2 O molar ratio of 2.8 to 3.3. In addition, sodium silicate No. 4 has a SiO 2 /Na 2 O molar ratio of 3.3 to 3.5, and sodium silicate No. 5 has a SiO 2 /Na 2 O molar ratio of is 3.6 to 3.8. Among these, sodium silicate Nos. 1 to 3 are also defined in JIS-K-1408. These sodium silicates may be used singly or in combination, and two or more of them may be mixed to adjust the SiO 2 /Na 2 O molar ratio. is also possible.

なお、本発明に従う鋳型材料を有利に得るべく、粘結剤として用いられる水ガラスを構成するケイ酸ナトリウムとしては、SiO2 /Na2O のモル比が、一般に1.9以上、好ましくは2.0以上、より好ましくは2.1以上であるものが望ましく、上記したケイ酸ナトリウムの分類において、1号及び2号に相当するケイ酸ナトリウムが、特に有利に用いられることとなる。かかるケイ酸ナトリウム1号及び2号は、それぞれ、水ガラス中のケイ酸ナトリウム濃度が広い範囲においても、安定して、特性の良好な鋳型材料を与えるものである。また、そのようなケイ酸ナトリウムにおけるSiO2 /Na2O のモル比の上限は、水溶液の形態にある水ガラスの特性に応じて適宜に選定されることとなるが、一般に3.5以下、好ましくは3.2以下、より好ましくは2.7以下とされることとなる。ここで、SiO2 /Na2O のモル比が1.9よりも小さくなると、水ガラスに多くのアルカリが存在することとなるため、水に対する水ガラスの溶解性が上がり、鋳型材料が吸湿劣化し易くなる恐れがある。一方、SiO2 /Na2O のモル比が3.5よりも大きいケイ酸ナトリウムでは、水に対する溶解性が低いため、最終的に得られる鋳型において、耐火性骨材間における接着面積が稼げず、鋳型強度が低下するという問題を生じる恐れがある。In order to advantageously obtain the mold material according to the present invention, the sodium silicate constituting the water glass used as the binder should generally have a SiO 2 /Na 2 O molar ratio of 1.9 or more, preferably 2. .0 or more, more preferably 2.1 or more, and sodium silicates corresponding to Nos. 1 and 2 in the above classification of sodium silicates are particularly advantageously used. Such sodium silicate Nos. 1 and 2 provide mold materials that are stable and have good properties even over a wide range of sodium silicate concentrations in water glass. Also, the upper limit of the molar ratio of SiO 2 /Na 2 O in such sodium silicate is appropriately selected according to the properties of the water glass in the form of an aqueous solution, but is generally 3.5 or less, It is preferably 3.2 or less, more preferably 2.7 or less. Here, when the SiO 2 /Na 2 O molar ratio is less than 1.9, a large amount of alkali is present in the water glass, so the solubility of the water glass in water increases, and the mold material deteriorates due to moisture absorption. It may become easier. On the other hand, sodium silicate with a molar ratio of SiO 2 /Na 2 O greater than 3.5 has low solubility in water, so that the finally obtained mold cannot increase the bonding area between the refractory aggregates. , there is a risk of causing a problem that the mold strength is reduced.

また、本発明において用いられる水ガラスは、水に溶けた状態のケイ酸化合物の溶液のことを意味し、本発明の鋳型材料を製造するに際しては、市場において購入されたままの原液の状態において用いられる他、そのような原液に水を添加して、希釈した状態において用いられることとなる。そして、そのような水ガラスから、水や溶剤等の揮発する物質を除いた不揮発分(水ガラス成分)を固形分と言い、これが、上記したケイ酸ナトリウム等の可溶性のケイ酸化合物に相当するものである。また、そのような固形分の割合が高い程、水ガラス中のケイ酸化合物濃度も、高くなるものである。従って、本発明において用いられる水ガラスの固形分とは、それが原液のみにて構成される場合においては、かかる原液中の水分量を除いた割合に相当することとなり、一方、原液を水にて希釈して得られる希釈液が用いられる場合にあっては、原液中の水分量と希釈に用いられた水の量とを除いた割合が、使用される水ガラスの固形分に相当することとなる。 Further, the water glass used in the present invention means a solution of a silicic acid compound dissolved in water. In addition to being used, water is added to such a stock solution to be used in a diluted state. The non-volatile content (water glass component) obtained by removing volatile substances such as water and solvents from such water glass is called solid content, which corresponds to the soluble silicate compound such as sodium silicate described above. It is. Also, the higher the proportion of such solids, the higher the silicic acid compound concentration in the water glass. Therefore, the solid content of the water glass used in the present invention, when it is composed only of the undiluted solution, corresponds to the ratio excluding the water content in the undiluted solution. When a diluted solution obtained by diluting with becomes.

そして、そのような水ガラス中の固形分は、水ガラス成分(可溶性ケイ酸化合物)の種類等に応じて適宜の割合とされることとなるが、有利には、20~50質量%の割合において含有せしめられていることが望ましい。この固形分に相当する水ガラス成分を適度に水溶液中に存在せしめた水ガラスを用いて、耐火性骨材と混練乃至は混合することにより、かかる耐火性骨材に対して、水ガラス成分がムラなく、均一に分散した状態の混和物を調製することが出来、それによって、目的とする鋳型を、本発明に従って、有利に造型することが可能となる。なお、水ガラス中における水ガラス成分(可溶性ケイ酸化合物)の濃度が低くなり過ぎて、水ガラス成分(固形分)の合計量が20質量%未満となると、例えば乾態の鋳型材料を製造する際には、耐火性骨材、鉄含有化合物の粉状物及び水ガラスの混和物の乾燥のために、加熱温度を高くしたり、加熱時間を長くしたりする必要があり、また湿態の鋳型材料については、成形型内での加熱温度を高くしたり、加熱時間を長くする必要が生じ、そのために、エネルギーロス等の問題が惹起されるようになる。一方、水ガラス中における固形分の割合が高くなり過ぎると、耐火性骨材に対して、水ガラス成分がムラなく、均一に分散した状態の混和物を調製することが困難となり、目的とする鋳型の特性において問題を惹起する恐れがあるところから、かかる固形分は50質量%以下、従って水分量が50質量%以上の割合となるように、水溶液の形態にある水ガラスを調製することが望ましい。 The solid content in such water glass is set to an appropriate proportion depending on the type of the water glass component (soluble silicic acid compound), etc., and is preferably 20 to 50% by mass. It is desirable to contain in. Water glass in which a water glass component corresponding to the solid content is appropriately present in an aqueous solution is kneaded or mixed with a refractory aggregate, whereby the water glass component is added to the refractory aggregate. It is possible to prepare a mixture that is evenly and uniformly dispersed, thereby making it possible to advantageously mold the desired mold according to the present invention. If the concentration of the water glass component (soluble silicic acid compound) in the water glass becomes too low and the total amount of the water glass component (solid content) becomes less than 20% by mass, for example, a dry mold material is produced. In some cases, it is necessary to raise the heating temperature or lengthen the heating time for drying the refractory aggregate, powdered iron-containing compound and water glass mixture. As for the mold material, it becomes necessary to raise the heating temperature in the mold and lengthen the heating time, which causes problems such as energy loss. On the other hand, if the proportion of solids in the water glass becomes too high, it becomes difficult to prepare a mixture in which the water glass components are evenly and uniformly dispersed in the refractory aggregate. Since this may cause problems in the properties of the mold, it is advisable to prepare the water glass in the form of an aqueous solution such that the solids content is 50% by weight or less and therefore the water content is 50% by weight or more. desirable.

本発明において、水溶性無機粘結剤として使用可能な塩化ナトリウム(NaCl)は、食塩と言われているように可食性であって、人体に無害であると共に、安価で容易に使用することが出来るものである。また、水に容易に溶解するので、塩化ナトリウムを粘結剤として用いた鋳型材料は、水で容易に崩壊する鋳型を製造することが出来る。特に、0~100℃の温度範囲の水に対する塩化ナトリウムの溶解度は、水100gに対して35.7~39.1gであり、水温による変化が小さいため、作業性が良いものである。更に、塩化ナトリウムの融点は1413℃であり、比較的高いため、耐熱性の高い鋳型を製造することが出来るものである。 In the present invention, sodium chloride (NaCl), which can be used as a water-soluble inorganic binder, is edible, harmless to the human body, and inexpensive and easy to use. It is possible. Further, since it is easily dissolved in water, a mold material using sodium chloride as a binding agent can be used to manufacture molds that are easily disintegrated by water. In particular, the solubility of sodium chloride in water in the temperature range of 0 to 100° C. is 35.7 to 39.1 g per 100 g of water, and the change with water temperature is small, so workability is good. Furthermore, since the melting point of sodium chloride is 1413° C., which is relatively high, a mold with high heat resistance can be produced.

また、リン酸ナトリウムとしては、リン酸一ナトリウム水和物(NaH2PO4・xH2 O;xは公知の整数)、リン酸二ナトリウム水和物(Na2HPO4・x’H2O ;x’は公知の整数)、リン酸三ナトリウム水和物(Na3PO4・x”H2O ;x”は公知の整数)などを用いることができる。そして、水100gに対するリン酸三ナトリウム水和物の溶解量が1.5g(0℃)であることに代表されるように、リン酸ナトリウムは水に可溶性であり、また、リン酸二ナトリウム水和物の融点が1340℃であることに代表されるように、リン酸ナトリウムの融点は比較的高い。このため、水溶性無機粘結剤としてリン酸ナトリウムを用いた鋳型材料は、水で容易に崩壊し、耐熱性が高い鋳型を製造することが可能である。Examples of sodium phosphate include monosodium phosphate hydrate (NaH 2 PO 4 ·xH 2 O; x is a known integer), disodium phosphate hydrate (Na 2 HPO 4 ·x'H 2 O x' is a known integer), trisodium phosphate hydrate (Na 3 PO 4 ·x"H 2 O; x" is a known integer). Then, sodium phosphate is soluble in water, as typified by the fact that the amount of trisodium phosphate hydrate dissolved in 100 g of water is 1.5 g (0 ° C.), and disodium phosphate water The melting point of sodium phosphate is relatively high, as typified by the melting point of 1340° C. of the hydrate. Therefore, a mold material using sodium phosphate as a water-soluble inorganic binder is easily disintegrated by water, and a mold with high heat resistance can be produced.

さらに、バナジン酸ナトリウム(Na3VO4)は、水に可溶であり、融点は866℃と比較的高い。このため、水溶性無機粘結剤としてバナジン酸ナトリムを用いた鋳型材料は、水で容易に崩壊し、耐熱性が高い鋳型を製造することが可能である。Furthermore, sodium vanadate (Na 3 VO 4 ) is soluble in water and has a relatively high melting point of 866°C. Therefore, a mold material using sodium vanadate as a water-soluble inorganic binder is easily disintegrated by water, and a mold with high heat resistance can be produced.

加えて、酸化アルミニウムナトリウム(NaAlO2 )は、水に可溶であり、また、融点が1700℃以上と高いものである。このため、水溶性無機粘結剤として酸化アルミニウムナトリウムを用いた鋳型材料は、水で容易に崩壊し、耐熱性が高い鋳型を製造することが可能である。In addition, sodium aluminum oxide (NaAlO 2 ) is soluble in water and has a high melting point of 1700° C. or higher. Therefore, a mold material using sodium aluminum oxide as a water-soluble inorganic binder is easily disintegrated by water, and a mold having high heat resistance can be produced.

また、塩化カリウム(KCl)は、水100gに対する溶解量が28.1g(0℃)であるように、水に溶解し易く、しかも安価である。また、融点は776℃と比較的高い。このため、水溶性無機粘結剤として塩化カリウムを用いた鋳型材料は、水で容易に崩壊し、耐熱性が高い鋳型を製造することが可能である。 Potassium chloride (KCl) dissolves easily in water, and is inexpensive, with a solubility of 28.1 g (0° C.) in 100 g of water. Also, the melting point is relatively high at 776°C. Therefore, a mold material using potassium chloride as a water-soluble inorganic binder is easily disintegrated by water, and a mold having high heat resistance can be produced.

さらに、炭酸カリウム(K2CO3)は、水100gに対する溶解量が129.4g(0℃)であるように、水に溶解し易く、また、融点が891℃であり、比較的高い。このため、水溶性無機粘結剤として炭酸カリウムを用いた鋳型材料は、水で容易に崩壊し、耐熱性が高い鋳型を製造することが可能である。Furthermore, potassium carbonate (K 2 CO 3 ) is easily dissolved in water, with a solubility of 129.4 g (0° C.) in 100 g of water, and has a relatively high melting point of 891° C. Therefore, a mold material using potassium carbonate as a water-soluble inorganic binder is easily disintegrated by water, and a mold having high heat resistance can be produced.

そして、上述した各種の水溶性無機粘結剤は、本発明に従う鋳型材料において、固体の場合はその質量が、液体の場合は固形分のみとして考えた場合の固形分換算が、耐火性骨材の100質量部に対して、0.1~5質量部の割合となる量において、好ましくは0.1~2.5質量部の割合となる量において、用いられる。中でも、0.2~2.0質量部の割合となる量が、特に有利に採用される。ここで、固形分の測定は、以下のようにして実施される。即ち、アルミ箔製の試料皿(縦:9cm、横:9cm、高さ:1.5cm)内に、試料10gを収容して秤量し、180±1℃に保持した加熱板上に置き、20分間放置した後、かかる試料皿を、反転させて、更に20分間、上記加熱板上に放置する。次いで、かかる試料皿を、加熱板上から取り出して、デシケータ中で放冷した後、秤量を行って、次式により、固形分(質量%)が算出される。
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
The above-described various water-soluble inorganic binders, in the casting mold material according to the present invention, have a mass in the case of a solid, and a solid content conversion when considering only the solid content in the case of a liquid, as a refractory aggregate. It is used in an amount of 0.1 to 5 parts by mass, preferably 0.1 to 2.5 parts by mass, per 100 parts by mass of. Among them, an amount of 0.2 to 2.0 parts by mass is particularly advantageously employed. Here, the measurement of solid content is carried out as follows. That is, 10 g of the sample was placed in an aluminum foil sample dish (length: 9 cm, width: 9 cm, height: 1.5 cm), weighed, placed on a heating plate maintained at 180 ± 1 ° C. After standing for 20 minutes, the sample pan is inverted and left on the heating plate for an additional 20 minutes. Next, the sample dish is taken out from the heating plate, allowed to cool in a desiccator, weighed, and the solid content (% by mass) is calculated according to the following equation.
Solid content (% by mass)
= {[mass of sample dish after drying (g) - mass of sample dish (g)]
/ [mass of sample dish before drying (g) - mass of sample dish (g)]}
×100

なお、本発明において、水溶性無機粘結剤の使用量が少な過ぎると、乾態の鋳型材料では、耐火性骨材の表面に被覆層が形成され難くなって、鋳型材料の固化乃至は硬化が充分に行われ難くなる問題を生じる恐れがあり、また、湿態の鋳型材料では、耐火性骨材に対して、水溶性無機粘結剤がムラなく、均一に分散した状態の混和物(鋳型材料)を調製することが困難となる恐れがある。その一方、水溶性無機粘結剤の使用量が多過ぎても、乾態の鋳型材料では、耐火性骨材の表面に、必要以上の量の水溶性無機粘結剤が付着して、均一な被覆層が形成され難くなり、また、乾態の鋳型材料及び湿態の鋳型材料の何れにおいても、鋳型の造型前に鋳型材料が相互に固着して団塊化(複合粒子化)する恐れがあり、そのために、最終的に得られる鋳型の物性に悪影響をもたらし、また、金属を鋳込んだ後の中子の砂落とし(鋳型材料の固化物の除去)を難しくする問題等も、惹起するようになる。 In the present invention, if the amount of the water-soluble inorganic binder used is too small, it becomes difficult for the dry mold material to form a coating layer on the surface of the refractory aggregate, and the mold material solidifies or hardens. In addition, in the wet mold material, the water-soluble inorganic binder is uniformly dispersed in the refractory aggregate ( template material) can be difficult to prepare. On the other hand, even if the amount of the water-soluble inorganic binder used is too large, in the dry mold material, an excessive amount of the water-soluble inorganic binder adheres to the surface of the refractory aggregate, resulting in uniformity. In addition, in both the dry and wet mold materials, the mold materials may adhere to each other and form nodules (composite particles) before the mold is molded. Therefore, it adversely affects the physical properties of the finally obtained mold, and also causes problems such as difficulty in removing sand from the core after metal is cast (removal of solidified mold material). become.

そして、本発明に従う鋳型材料においては、上述した水ガラス等の水溶性無機粘結剤と共に、平均粒子径が0.01μm以上50μm未満、好ましくは0.05μm以上25μm以下、より好ましくは0.1μm以上10μm以下、さらに好ましくは0.2μm以上3μm以下である鉄含有化合物の粉状物が、含有せしめられているのである。このように、本発明の鋳型材料は、平均粒子径が所定の範囲内にある鉄含有化合物の粉状物を含むものであるところから、かかる鋳型材料にて造型された鋳型を用いて鋳造を行なうと、鋳造製品と鋳型との間、より詳細には鋳造製品と固化(硬化)した粘結剤との間に、鉄含有化合物の粉状物に起因する適度の隙間が形成されるのであり、以て、鋳造製品に対する鋳型材料及び/又はその固化物の付着が効果的に抑止されることとなるのである。また、本発明において用いられる、平均粒子径が所定の範囲内にある鉄含有化合物の粉状物は、水溶性無機粘結剤(及び水との混合物)中にて優れた分散性を発揮するものであり、かかる粉状物は、本発明の鋳型材料からなる鋳型においても良好な分散状態にて存在することとなるところから、鋳造製品に対する鋳型材料及び/又はその固化物の付着は、鋳造製品の外表面においてムラが発生することなく、抑止されることとなるのである。加えて、そのような鉄含有化合物の粉状物を含有することにより、本発明の鋳型材料にて造型される鋳型は、熱伝導率が高くなり、鋳造時に優れた崩壊性を発揮する。更に、鉄含有化合物は、他の金属含有化合物と比較して安価であり、鋳型材料の製造コストに与える影響は小さく、加えて、熱伝導率に優れ、比熱も高いことから、最終的に得られる鋳型の物性に悪影響を与える恐れは非常に小さいものである。 In the mold material according to the present invention, together with the water-soluble inorganic binder such as water glass, the average particle size is 0.01 μm or more and less than 50 μm, preferably 0.05 μm or more and 25 μm or less, more preferably 0.1 μm. The iron-containing compound powder having a size of 10 μm or more, more preferably 0.2 μm or more and 3 μm or less is contained. As described above, the mold material of the present invention contains a powdery iron-containing compound having an average particle size within a predetermined range. , Between the casting product and the mold, more specifically between the casting product and the solidified (hardened) binder, a moderate gap is formed due to the powder of the iron-containing compound. As a result, adhesion of the mold material and/or its solidified product to the cast product is effectively prevented. Further, the powdery iron-containing compound having an average particle size within a predetermined range used in the present invention exhibits excellent dispersibility in a water-soluble inorganic binder (and a mixture with water). Since such powdery matter exists in a well-dispersed state even in a mold made of the mold material of the present invention, the adhesion of the mold material and/or its solidified product to the casting product is In this way, unevenness is suppressed without causing unevenness on the outer surface of the product. In addition, by containing such a powdery iron-containing compound, a mold made with the mold material of the present invention has a high thermal conductivity and exhibits excellent collapsibility during casting. In addition, iron-containing compounds are inexpensive compared to other metal-containing compounds, have a small impact on the manufacturing cost of mold materials, and have excellent thermal conductivity and high specific heat, so the final product The risk of adversely affecting the physical properties of the mold used is very small.

ここで、本発明において用いられる鉄含有化合物とは、鉄原子を有する化合物、換言すれば、化学式中にFeを有する化合物の全てを意味するものであり、具体的には、鉄、鉄合金、酸化鉄、オキシ水酸化鉄、水酸化鉄、酸化鉄の一部が他の金属に置換された混晶フェライト等を、例示することが出来る。また、本発明においては、鉄含有化合物の粉状物が用いられるため、火災や爆発の危険性等を考慮して、酸化鉄が有利に用いられる。酸化鉄としては、酸化第一鉄、酸化第二鉄、四酸化三鉄(磁鉄鉱)、オキシ水酸化鉄、水酸化鉄、磁赤鉄鉱やフェライト等を、例示することが出来る。これら酸化鉄のうち、磁性を有するもの、具体的には、磁鉄鉱、磁赤鉄鉱、フェライト、及びこれらのうちの2種以上の混合物が、特に好ましい。磁性を有する酸化鉄の粉状物は、水溶性無機粘結剤(及び水との混合物)中においてより優れた分散性を発揮することから、最終的に得られる鋳型を用いて製造された鋳造製品において、その表面の肌荒れの発生をより効果的に抑制することが出来る。なお、磁性を有するとは、磁着能力を有することを意味するものである。 Here, the iron-containing compound used in the present invention means a compound having an iron atom, in other words, all compounds having Fe in the chemical formula. Specifically, iron, iron alloys, Examples include iron oxide, iron oxyhydroxide, iron hydroxide, mixed crystal ferrite in which a part of iron oxide is replaced with another metal, and the like. In addition, in the present invention, iron oxide is advantageously used in consideration of the risk of fire and explosion because the iron-containing compound powder is used. Examples of iron oxide include ferrous oxide, ferric oxide, triiron tetroxide (magnetite), iron oxyhydroxide, iron hydroxide, maghemite, and ferrite. Of these iron oxides, those having magnetism, specifically magnetite, maghemite, ferrite, and mixtures of two or more of these are particularly preferred. The magnetic iron oxide powder exhibits better dispersibility in water-soluble inorganic binders (and mixtures with water), so castings made with the final mold Product WHEREIN: It can suppress generation|occurrence|production of the surface roughness more effectively. It should be noted that having magnetism means having a magnetizing ability.

また、本発明に従う鋳型材料は、かかる鋳型材料からなる鋳型を用いた鋳造後に回収される耐火性骨材の再生が有利に実施され得るという利点を有する。即ち、本発明の鋳型材料からなる鋳型を用いた鋳造後に、鉄含有化合物の粉状物を含有する水溶性無機粘結剤が固着した耐火性骨材を回収した後、かかる回収された耐火性骨材を研磨して、その表面に固着している水溶性無機粘結剤を削り取る研磨処理を実施する。削り取られた水溶性無機粘結剤の固形物中には、鉄含有化合物の粉状物が分散しており、鉄含有化合物の粉状物が磁石に引き寄せられる作用を利用して、耐火性骨材から分離する磁選処理を実施することにより、研磨処理によって削り取られた水溶性無機粘結剤の固形物を、磁力を用いて耐火性骨材からより容易に分離することが可能となり、水溶性無機粘結剤の固形物の微粉までより効率良く、除去することが出来るのである。このような再生方法に従って耐火性骨材を再生する場合には、鋳型材料に含有せしめられる鉄含有化合物として、磁鉄鉱、磁赤鉄鉱、フェライト、及びこれらのうちの2種以上の混合物等の磁性材料がより好ましい。 The mold material according to the invention also has the advantage that the regeneration of the refractory aggregate recovered after casting with molds made of such mold material can be advantageously carried out. That is, after casting using a mold made of the mold material of the present invention, after recovering the refractory aggregate to which the water-soluble inorganic binder containing the powder of the iron-containing compound adheres, the recovered refractory A polishing treatment is performed in which the aggregate is polished to scrape off the water-soluble inorganic binder adhering to its surface. The powdery iron-containing compound is dispersed in the solid matter of the water-soluble inorganic binder that has been scraped off. By carrying out the magnetic separation treatment to separate from the material, it becomes possible to separate the solid matter of the water-soluble inorganic binder scraped off by the polishing treatment from the refractory aggregate more easily using magnetic force. It is possible to more efficiently remove even fine particles of the solid matter of the inorganic binder. When regenerating the refractory aggregate according to such a regenerating method, magnetic materials such as magnetite, maghemite, ferrite, and mixtures of two or more of these are used as the iron-containing compound contained in the mold material. is more preferred.

また、鉄含有化合物の粉状物の形状は、特に限定されるものではなく、球状、多面体状(六面体、八面体、他)、針状、柱状等を呈する粉状物を用いることが可能であるが、好ましくは、球状の粉状物が用いられる。鉄含有化合物の粉状物であって球状を呈するものの中でも、特に、真球度が、アスペクト比(短径/長径)で0.7以上のもの、好ましくは0.8以上のもの、さらに好ましくは0.9以上のものが用いられる。球状の粉状物は、ほぐれ易く、凝集しにくいため、水溶性無機粘結剤(及び水との混合物)中において分散しやすく、鋳型材料を製造(調製)する際に混和物の流動性も良好となる。なお、球状を呈する粉状物の真球度とは、走査型電子顕微鏡観察において、単粒子のものを無作為に10個選択し、その投影形状から得られたアスペクト比(短径/長径の比)の平均値を意味するものである。 In addition, the shape of the powder of the iron-containing compound is not particularly limited, and it is possible to use powder having a spherical shape, a polyhedral shape (hexahedron, octahedron, etc.), a needle shape, a columnar shape, or the like. However, spherical powder is preferably used. Among iron-containing compound powders having a spherical shape, those having an aspect ratio (minor axis/major axis) of 0.7 or more, preferably 0.8 or more, and more preferably sphericity. is 0.9 or more. Spherical powder is easy to loosen and hard to agglomerate, so it is easy to disperse in a water-soluble inorganic binder (and a mixture with water), and the fluidity of the mixture is improved when manufacturing (preparing) the mold material. become good. The sphericity of a powdery material exhibiting a spherical shape is defined by randomly selecting 10 single particles in observation with a scanning electron microscope and obtaining an aspect ratio (minor axis/major axis of ratio) means the average value.

さらに、本発明で用いられる鉄含有化合物の粉状物は、共に鋳型材料を構成する水溶性無機粘結剤との間において、換言すれば、鋳型材料の製造時に共に用いられる水溶性無機粘結剤との間において、以下の如き特性を有するものであることが望ましい。即ち、水溶性無機粘結剤を固形分で30質量%含む水溶液をブランク液とし、波長660nmにおける光の透過率を100%としたとき、かかるブランク液の100質量部に対して鉄含有化合物の粉状物の5質量部を混合してなる分散液の、波長660nmにおける光の透過率の平均値が、20%以下であることが望ましい。より具体的には、ブランク液(水溶性無機粘結剤を固形分で30質量%含む水溶液)における波長660nmの光の透過率を100%として、かかるブランク液の100質量部に対して鉄含有化合物の粉状物の5質量部を添加し、混合撹拌して分散液を調製し、かかる調製から15分経過後(混合撹拌終了から15分経過後)の分散液について、分光光度計を用いて、波長660nmの光の透過率を3回、測定する。そして、その3回の測定値より算出される、分散液における波長660nmの光の透過率の平均値が20%以下、好ましくは10%以下を示す鉄含有化合物の粉状物が、本発明において有利に用いられるのである。分散液における波長660nmの光の透過率の平均値が20%以下であるということは、分散液に含まれる鉄含有化合物の粉状物が、分散液中に良好な分散状態にて存在していることを意味するところから、そのような鉄含有化合物の粉状物は、水溶性無機粘結剤(及び/又はその水溶液)中においても、高い分散性を発揮するのである。 Furthermore, the powdery iron-containing compound used in the present invention is mixed with the water-soluble inorganic binder that together constitutes the mold material. It is desirable to have the following properties between it and the agent. That is, when an aqueous solution containing 30% by mass of a water-soluble inorganic binder as a solid content is used as a blank solution, and the transmittance of light at a wavelength of 660 nm is 100%, the iron-containing compound is added to 100 parts by mass of the blank solution. It is desirable that the average transmittance of light at a wavelength of 660 nm of the dispersion obtained by mixing 5 parts by mass of the powdery material is 20% or less. More specifically, assuming that the transmittance of light with a wavelength of 660 nm in a blank liquid (an aqueous solution containing 30% by mass of a solid content of a water-soluble inorganic binder) is 100%, iron-containing per 100 parts by mass of the blank liquid Add 5 parts by mass of powder of the compound, mix and stir to prepare a dispersion, and use a spectrophotometer for the dispersion 15 minutes after the preparation (15 minutes after the end of mixing and stirring) and measure the transmittance of light with a wavelength of 660 nm three times. Then, the iron-containing compound powder having an average transmittance of 20% or less, preferably 10% or less in the dispersion for light having a wavelength of 660 nm, calculated from the three measurements, is used in the present invention. It is used to advantage. The fact that the average value of the transmittance of light with a wavelength of 660 nm in the dispersion is 20% or less means that the iron-containing compound powder contained in the dispersion exists in a good dispersed state in the dispersion. This means that the iron-containing compound powder exhibits high dispersibility even in a water-soluble inorganic binder (and/or its aqueous solution).

なお、鋳型における鉄含有化合物の粉状物の分散状態を直接的に確認する手法としては、色差計を用いて色差:ΔEを測定する手法を例示することが出来る。即ち、鋳型における鉄含有化合物の粉状物の分散状態が悪い場合には、かかる鉄含有化合物の粉状物を含まない鋳型との間の色差:ΔEの値が低くなり、その一方、分散状態が良好な場合には色差:ΔEは高くなる傾向がある。これにより、色差:ΔEが1.0以上であれば、好ましくは2.0以上であれば、鋳型における鉄含有化合物の粉状物の分散状態が良好であると判断することが出来る。鉄含有化合物の粉状物の分散状態が良好な鋳型にあっては、鋳型表面と鋳造製品との間に、より均一に隙間が形成され、鋳造製品に対する鋳型材料及び/又はその固化物の付着がより効果的に抑止され、また、鉄含有化合物の粉状物の凝集による鋳型強度の低下も有利に抑制されるという利点がある。 As a method for directly confirming the dispersed state of the iron-containing compound powder in the mold, a method of measuring the color difference: ΔE using a color difference meter can be exemplified. That is, when the powder of the iron-containing compound is poorly dispersed in the mold, the color difference between the mold and the mold that does not contain the powder of the iron-containing compound: the value of ΔE is low. Color difference: ΔE tends to be high when is good. Accordingly, when the color difference ΔE is 1.0 or more, preferably 2.0 or more, it can be determined that the iron-containing compound powder is well dispersed in the mold. In a mold in which the iron-containing compound powder is well dispersed, a more uniform gap is formed between the mold surface and the cast product, and the mold material and/or its solidified product adheres to the cast product. is more effectively suppressed, and the decrease in mold strength due to agglomeration of iron-containing compound powders is also advantageously suppressed.

以上、詳述した鉄含有化合物の粉状物は、その配合による効果を有利に享受するためには、水溶性無機粘結剤の固形分の100質量部に対して、1~500質量部の割合となる量において、好ましくは10~300質量部の割合となる量において、より好ましくは20~200質量部の割合となる量において、本発明の鋳型材料に含有せしめられることとなる。 The powdery iron-containing compound described in detail above should be added in an amount of 1 to 500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid content of the water-soluble inorganic binder in order to advantageously enjoy the effects of its blending. It is contained in the mold material of the present invention in an amount that is preferably 10 to 300 parts by mass, more preferably 20 to 200 parts by mass.

また、本発明に係る鋳型材料においては、上述した鉄含有化合物の粉状物と共に、更に界面活性剤が含有せしめられていることが好ましい。界面活性剤を含有せしめることにより、本発明の鋳型材料における水の浸透性、換言すれば水への濡れ性が、向上するという利点がある。より具体的には、本発明に従う、界面活性剤を含む乾態の鋳型材料については、鋳型造型時に水分が供給されると、供給された水分と水溶性無機粘結剤との間を界面活性剤が仲介することにより、少量の水分であっても、鋳型材料の全体が効果的に湿態化することとなるのであり、1)鋳型材料への水分の供給時間(例えば、水蒸気によって水分を供給する場合には、水蒸気の通気時間)を必要最低限に抑えることが可能ならしめられ、また、2)成形型(成形キャビティ)への水分の供給量が少量に抑えられる結果、造型された鋳型にあっては、成形型からの離型性が優れていることに加えて、優れた強度も発揮する、等の効果を、有利に享受することが可能である。さらに、本発明に従う、界面活性剤を含む湿態の鋳型材料については、1)界面活性剤が存在していることにより、その調製(製造)の際に添加される水分量を必要最低限に抑えることが可能ならしめられ、また、2)水の表面張力が抑制され、鋳型材料の流動性が向上し、更に、3)造型された鋳型が、成形型からの離型性が優れていることに加えて、優れた強度も発揮する、等の効果を、有利に享受することが出来る。 Further, in the casting mold material according to the present invention, it is preferable that a surface active agent is further contained together with the above powdery iron-containing compound. By incorporating a surfactant, there is an advantage that the water permeability of the mold material of the present invention, in other words, the wettability with water is improved. More specifically, with respect to the dry mold material containing a surfactant according to the present invention, when water is supplied during mold molding, a surfactant is formed between the supplied water and the water-soluble inorganic binder. Through the mediation of the agent, even a small amount of moisture can effectively wet the entire mold material. In the case of supply, it is possible to minimize the time required for water vapor ventilation), and 2) As a result of suppressing the amount of water supplied to the mold (molding cavity) to a small amount, it is possible to mold In the casting mold, it is possible to advantageously enjoy effects such as exhibiting excellent strength in addition to being excellent in releasability from the mold. Furthermore, with respect to the surfactant-containing wet template material according to the present invention, 1) the presence of the surfactant minimizes the amount of water added during its preparation (manufacturing). 2) the surface tension of water is suppressed and the fluidity of the mold material is improved; and 3) the molded mold has excellent releasability from the mold. In addition to this, it is possible to advantageously enjoy effects such as exhibiting excellent strength.

ここで、本発明の鋳型材料に含有せしめられる界面活性剤の量は、水溶性無機粘結剤の固形分の100質量部に対して、0.1~20.0質量部であることが望ましく、中でも0.5~15.0質量部が好ましく、特に0.75~12.5質量部であることが好ましい。含有せしめられる界面活性剤の量が少な過ぎると、上記した効果を有利に享受することが出来ない恐れがあり、その一方、界面活性剤の量が多過ぎても、使用量に応じた効果の向上が認められず、また界面活性剤によっては、水溶性無機粘結剤が乾態化する際に固体化せず、乾態の鋳型材料を得ようとしても得られない恐れがあり、更には、費用対効果の観点より得策ではない。本発明においては、界面活性剤として、陽イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、シリコーン系界面活性剤及びフッ素系界面活性剤の何れをも、用いることが出来る。 Here, the amount of surfactant contained in the mold material of the present invention is desirably 0.1 to 20.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid content of the water-soluble inorganic binder. , Among them, 0.5 to 15.0 parts by mass is preferable, and 0.75 to 12.5 parts by mass is particularly preferable. If the amount of the surfactant contained is too small, the above-mentioned effects may not be advantageously obtained. No improvement is observed, and depending on the surfactant, the water-soluble inorganic binder may not solidify when dried, and even if an attempt is made to obtain a dry mold material, it may not be possible. , is not a good idea from a cost-effectiveness point of view. In the present invention, any of cationic surfactants, anionic surfactants, amphoteric surfactants, nonionic surfactants, silicone surfactants and fluorosurfactants can be used as surfactants. can also be used.

具体的には、陽イオン性界面活性剤としては、脂肪族アミン塩、脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩等が挙げられる。また、陰イオン性界面活性剤としては、脂肪酸石鹸、N-アシル-N-メチルグリシン塩、N-アシル-N-メチル-β-アラニン塩、N-アシルグルタミン酸塩、アルキルエーテルカルボン酸塩、アシル化ペプチド、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、ジアルキルスルホ琥珀酸エステル塩、アルキルスルホ酢酸塩、α-オレフィンスルホン酸塩、N-アシルメチルタウリン、硫酸化油、高級アルコール硫酸エステル塩、第2級高級アルコール硫酸エステル塩、アルキルエーテル硫酸塩、第2級高級アルコールエトキシサルフェート、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、モノグリサルフェート、脂肪酸アルキロールアミド硫酸エステル塩、アルキルエーテルリン酸エステル塩、アルキルリン酸エステル塩等が挙げられる。更に、両性界面活性剤としては、カルボキシベタイン型、スルホベタイン型、アミノカルボン酸塩、イミダゾリニウムベタイン等が挙げられる。加えて、非イオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン2級アルコールエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル(例えば、エマルゲン911)、ポリオキシエチレンステロールエーテル、ポリオキシエチレンラノリン誘導体、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル(例えば、ニューポールPE-62)、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンヒマシ油、硬化ヒマシ油、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、脂肪酸モノグリセリド、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、脂肪酸アルカノールアミド、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルキルアミンオキサイド、アセチレングリコール、アセチレンアルコール等が挙げられる。 Specific examples of cationic surfactants include aliphatic amine salts, aliphatic quaternary ammonium salts, benzalkonium salts, benzethonium chloride, pyridinium salts, and imidazolinium salts. Examples of anionic surfactants include fatty acid soaps, N-acyl-N-methylglycine salts, N-acyl-N-methyl-β-alanine salts, N-acylglutamates, alkyl ether carboxylates, acyl peptide, alkylsulfonate, alkylbenzenesulfonate, alkylnaphthalenesulfonate, dialkylsulfosuccinate, alkylsulfoacetate, α-olefinsulfonate, N-acylmethyl taurine, sulfated oil, higher alcohol Sulfate, secondary higher alcohol sulfate, alkyl ether sulfate, secondary higher alcohol ethoxy sulfate, polyoxyethylene alkylphenyl ether sulfate, monoglysulfate, fatty acid alkylolamide sulfate, alkyl ether phosphorus acid ester salts, alkyl phosphate salts, and the like. Furthermore, amphoteric surfactants include carboxybetaine type, sulfobetaine type, aminocarboxylate, imidazolinium betaine, and the like. In addition, nonionic surfactants include polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene secondary alcohol ethers, polyoxyethylene alkylphenyl ethers (e.g., Emulgen 911), polyoxyethylene sterol ethers, polyoxyethylene lanolin derivatives. , polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether (e.g. Newpol PE-62), polyoxyethylene glycerin fatty acid ester, polyoxyethylene castor oil, hydrogenated castor oil, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitol fatty acid ester, Polyethylene glycol fatty acid ester, fatty acid monoglyceride, polyglycerin fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, propylene glycol fatty acid ester, sucrose fatty acid ester, fatty acid alkanolamide, polyoxyethylene fatty acid amide, polyoxyethylene alkylamine, alkylamine oxide, acetylene glycol, Acetylene alcohol etc. are mentioned.

また、種々の界面活性剤のうち、特に、非極性部位としてシロキサン構造を有するものをシリコーン系界面活性剤といい、パーフルオロアルキル基を有するものをフッ素系界面活性剤という。シリコーン系界面活性剤としては、ポリエステル変性シリコーン、アクリル末端ポリエステル変性シリコーン、ポリエーテル変性シリコーン、アクリル末端ポリエーテル変性シリコーン、ポリグリセリン変性シリコーン、アミノプロピル変性シリコーン等が挙げられる。また、フッ素系界面活性剤としては、パーフルオロアルキルスルフォン酸塩、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルリン酸エステル、パーフルオロアルキルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物、パーフルオロアルキル基含有オリゴマー等が挙げられる。 Among various surfactants, those having a siloxane structure as a non-polar site are called silicone-based surfactants, and those having a perfluoroalkyl group are called fluorine-based surfactants. Examples of silicone surfactants include polyester-modified silicones, acrylic-terminated polyester-modified silicones, polyether-modified silicones, acrylic-terminated polyether-modified silicones, polyglycerin-modified silicones, aminopropyl-modified silicones, and the like. In addition, fluorine-based surfactants include perfluoroalkyl sulfonates, perfluoroalkyl carboxylates, perfluoroalkyl phosphate esters, perfluoroalkyltrimethylammonium salts, perfluoroalkylethylene oxide adducts, and perfluoroalkyl groups. containing oligomers, and the like.

本発明においては、上述の如き各種の界面活性剤を、単独で、又は2種類以上を混合して、用いることが可能である。尤も、界面活性剤によっては、水溶性無機粘結剤と反応し、時間の経過と共に界面活性能が低下乃至は消失する恐れがあるものがあるため、例えば、水溶性無機粘結剤として水ガラスを用いる場合には、かかる水ガラスと反応しない陰イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤及びシリコーン系界面活性剤が有利に使用される。 In the present invention, various surfactants as described above can be used alone or in combination of two or more. However, some surfactants may react with the water-soluble inorganic binder and may lose or lose their surfactant ability over time. is used, anionic surfactants, nonionic surfactants and silicone surfactants that do not react with such water glass are advantageously used.

さらに、本発明に係る鋳型材料には、上述した界面活性剤の他にも、必要に応じて、公知の各種添加剤を適宜に含有せしめることも可能である。なお、そのような添加剤を鋳型材料に含有せしめるに際しては、水溶性無機粘結剤に、所定の添加剤を予め配合した後、耐火性骨材と混練乃至は混合せしめる方法や、水溶性無機粘結剤とは別個に、所定の添加剤を、耐火性骨材に対して添加して、全体を均一に混練乃至は混合せしめる方法等が、採用される。 Furthermore, the casting mold material according to the present invention may contain various known additives, if necessary, in addition to the surfactants described above. When adding such additives to the mold material, a method of preliminarily blending a predetermined additive with a water-soluble inorganic binder and then kneading or mixing with a refractory aggregate, or a method of kneading or mixing with a water-soluble inorganic A method of adding a predetermined additive to the refractory aggregate separately from the caking agent and uniformly kneading or mixing the whole is adopted.

本発明において用いられ得る添加剤として、耐湿性向上剤を例示することが出来る。本発明においては、従来より鋳型材料において用いられている耐湿性向上剤であれば、本発明の効果を阻害しないものである限り、如何なるものであっても使用することが出来る。具体的には、炭酸亜鉛、塩基性炭酸亜鉛、炭酸鉄、炭酸マンガン、炭酸銅、炭酸アルミニウム、炭酸バリウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸リチウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム等の炭酸塩、四ホウ酸ナトリウム、四ホウ酸カリウム、四ホウ酸リチウム、四ホウ酸アンモニウム、四ホウ酸カルシウム、四ホウ酸ストロンチウム、四ホウ酸銀、メタホウ酸ナトリウム、メタホウ酸カリウム、メタホウ酸リチウム、メタホウ酸アンモニウム、メタホウ酸カルシウム、メタホウ酸銀、メタホウ酸銅、メタホウ酸鉛、メタホウ酸マグネシウム等のホウ酸塩、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸リチウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸ストロンチウム、硫酸バリウム、硫酸チタン、硫酸アルミニウム、硫酸亜鉛、硫酸銅等の硫酸塩、リン酸ナトリウム、リン酸水素ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸水素カリウム、リン酸リチウム、リン酸水素リチウム、リン酸マグネシウム、リン酸カルシウム、リン酸チタン、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛等のリン酸塩、水酸化リチウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウム、水酸化アルミニウム、水酸化亜鉛等の水酸化物、珪素、亜鉛、マグネシウム、アルミニウム、カルシウム、リチウム、銅、鉄、ホウ素、ジルコニウム等の酸化物等を、例示することが出来る。それらの中でも、特に塩基性炭酸亜鉛、四ホウ酸ナトリウム、メタホウ酸カリウム、硫酸リチウム、水酸化リチウムは、水溶性無機粘結剤として水ガラスを用いた場合に、より有利に耐湿性を向上させることが可能である。上記したものを始めとする耐湿性向上剤は、単独で用いられ得ることは勿論のこと、2種以上のものを併用することも可能である。なお、先に耐湿性向上剤として列記した化合物の中には、水溶性無機粘結剤として使用可能な化合物も含まれているが、かかる化合物にあっては、それとは異なる水溶性無機粘結剤を用いる場合に、耐湿性向上剤として作用させることが可能であり、水溶性無機粘結剤として水ガラスを用いる場合、耐湿性向上剤としてより効果的に作用する。 Moisture resistance improvers can be exemplified as additives that can be used in the present invention. In the present invention, any moisture resistance improver conventionally used in mold materials can be used as long as it does not impair the effects of the present invention. Specifically, carbonates such as zinc carbonate, basic zinc carbonate, iron carbonate, manganese carbonate, copper carbonate, aluminum carbonate, barium carbonate, magnesium carbonate, calcium carbonate, lithium carbonate, potassium carbonate, sodium carbonate, tetraborate Sodium, potassium tetraborate, lithium tetraborate, ammonium tetraborate, calcium tetraborate, strontium tetraborate, silver tetraborate, sodium metaborate, potassium metaborate, lithium metaborate, ammonium metaborate, metaboric acid Borates such as calcium, silver metaborate, copper metaborate, lead metaborate, magnesium metaborate, sodium sulfate, potassium sulfate, lithium sulfate, magnesium sulfate, calcium sulfate, strontium sulfate, barium sulfate, titanium sulfate, aluminum sulfate, Sulfates such as zinc sulfate and copper sulfate, sodium phosphate, sodium hydrogen phosphate, potassium phosphate, potassium hydrogen phosphate, lithium phosphate, lithium hydrogen phosphate, magnesium phosphate, calcium phosphate, titanium phosphate, aluminum phosphate , phosphates such as zinc phosphate, lithium hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, strontium hydroxide, barium hydroxide, aluminum hydroxide, hydroxides such as zinc hydroxide, silicon, zinc, magnesium, aluminum , oxides of calcium, lithium, copper, iron, boron, zirconium, and the like. Among them, basic zinc carbonate, sodium tetraborate, potassium metaborate, lithium sulfate, and lithium hydroxide are particularly advantageous in improving moisture resistance when water glass is used as the water-soluble inorganic binder. It is possible. Moisture resistance improvers such as those mentioned above may be used alone, or may be used in combination of two or more. Some of the compounds listed above as moisture resistance improvers include compounds that can be used as water-soluble inorganic binders. When using the agent, it can act as a moisture resistance improver, and when water glass is used as the water-soluble inorganic binder, it acts more effectively as a moisture resistance improver.

そのような耐湿性向上剤の使用量としては、水溶性無機粘結剤中の固形分に対して、一般に、0.5~10質量%、好ましくは1~8質量%の割合において、用いられる。耐湿性向上剤の添加効果を有利に享受するために、0.5質量%以上の使用量であることが望ましいのであり、一方、その添加量が多すぎると、水溶性無機粘結剤の結合を阻害し、最終的に得られる鋳型の強度が低下する等の問題を惹起する恐れがあるところから、10質量%以下とされることが望ましいのである。 The amount of such a moisture resistance improver used is generally 0.5 to 10% by mass, preferably 1 to 8% by mass, based on the solid content in the water-soluble inorganic binder. . In order to advantageously enjoy the effect of adding the moisture resistance improver, it is desirable that the amount used is 0.5% by mass or more. is desirably set to 10% by mass or less because there is a risk of causing problems such as a reduction in the strength of the mold finally obtained.

また、鋳型の崩壊性を向上させるために、アルカリ金属硝酸塩やアルカリ土類金属硝酸塩等の硝酸塩を添加しても良く、更には、鋳型の保湿性を向上させると共に、水溶性無機粘結剤を増粘させて鋳型の離型性を向上させるために、多価アルコール、水溶性高分子化合物、炭水化物、糖類、タンパク質、無機化合物等を添加することも可能である。このような添加剤の使用量としては、その総量において、水ガラスの固形分100質量部に対して、一般に、0.5~30質量部程度であることが好ましく、中でも、1~20質量部がより好ましく、特に、2~15質量部が更に好ましい。 Nitrates such as alkali metal nitrates and alkaline earth metal nitrates may be added in order to improve the collapsibility of the template. It is also possible to add polyhydric alcohols, water-soluble polymer compounds, carbohydrates, sugars, proteins, inorganic compounds, etc. in order to increase the viscosity and improve mold releasability. The total amount of such additives used is generally about 0.5 to 30 parts by mass, preferably 1 to 20 parts by mass, based on 100 parts by mass of the solid content of the water glass. is more preferable, and 2 to 15 parts by mass is particularly preferable.

さらに、その他の添加剤として、耐火性骨材と水溶性無機粘結剤との結合を強化するカップリング剤を含有せしめることも有効であり、例えば、シランカップリング剤、ジルコンカップリング剤、チタンカップリング剤等を用いることが出来る。また、鋳型材料の流動性の向上に寄与する滑剤の含有も有効であり、例えば、パラフィンワックス、合成ポリエチレンワックス、モンタン酸ワックス等のワックス類;ステアリン酸アマイド、オレイン酸アマイド、エルカ酸アマイド等の脂肪酸アマイド類;メチレンビスステアリン酸アマイド、エチレンビスステアリン酸アマイド等のアルキレン脂肪酸アマイド類;ステアリン酸、ステアリルアルコール;ステアリン酸鉛、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム等のステアリン酸金属塩;ステアリン酸モノグリセリド、ステアリルステアレート、硬化油等を使用することが可能である。更に、離型剤として、パラフィン、ワックス、軽油、マシン油、スピンドル油、絶縁油、廃油、植物油、脂肪酸エステル、有機酸、黒鉛微粒子、雲母、蛭石、フッ素系離型剤、シリコーン系離型剤等も使用可能である。そして、これらその他の添加剤は、それぞれ、水溶性無機粘結剤中の固形分に対して、一般に、5質量%以下、好ましくは3質量%以下の割合において、含有せしめられる。 Furthermore, as other additives, it is also effective to contain a coupling agent that strengthens the bond between the refractory aggregate and the water-soluble inorganic binder. A coupling agent or the like can be used. It is also effective to contain a lubricant that contributes to the improvement of the fluidity of the mold material. For example, waxes such as paraffin wax, synthetic polyethylene wax, and montanic acid wax; Fatty acid amides; alkylene fatty acid amides such as methylenebisstearic acid amide and ethylenebisstearic acid amide; stearic acid, stearyl alcohol; stearic acid metal salts such as lead stearate, zinc stearate, calcium stearate, and magnesium stearate; Acid monoglycerides, stearyl stearates, hydrogenated oils and the like can be used. Furthermore, release agents include paraffin, wax, light oil, machine oil, spindle oil, insulating oil, waste oil, vegetable oil, fatty acid ester, organic acid, graphite fine particles, mica, vermiculite, fluorine-based release agent, silicone-based release agent. Agents and the like can also be used. These other additives are generally contained in a proportion of 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less, relative to the solid content in the water-soluble inorganic binder.

ところで、本発明に従う、常温流動性を有する乾態の鋳型材料を製造するに際しては、一般に、耐火性骨材に対して、粘結剤としての水溶液状の水溶性無機粘結剤を、必要に応じて用いられる添加剤と共に、混練乃至は混合せしめて、かかる耐火性骨材の表面が水溶性無機粘結剤にて均一に覆われた状態を呈する混和物を調製し、次いで、その調製された混和物に含まれる水分を蒸発(蒸散)せしめることによって、目的とする常温流動性を有する乾態の粉末状鋳型材料(乾態のコーテッドサンド)を得る手法が採用される。かかる手法において、混和物中の水分の蒸散は、水溶性無機粘結剤の固化乃至は硬化が進む前に迅速に行われる必要があり、そのために、本発明にあっては、耐火性骨材に対して、水溶液の形態にある水溶性無機粘結剤を投入(混合)してから、5分以内に、より好ましくは3分以内に、含有水分を飛ばして、乾態のコーテッドサンドとすることが望ましい。かかる蒸散の時間が長くなると、混練(混合)サイクルが長くなり、生産性が低下する他、水溶性無機粘結剤が空気中のCO2 に触れる時間が長くなって、失活する等の問題を生じる恐れが高くなるからである。なお、このようにして得られる乾態のコーテッドサンドにおける含水分量は、例えば、水溶性無機粘結剤として水ガラスを用いた場合には、水ガラスの固形分量に対して5~55質量%、好ましくは10~50質量%、より好ましくは20~50質量%となるように、調製される。By the way, when producing a dry mold material having room temperature fluidity according to the present invention, generally, a water-soluble inorganic binder in the form of an aqueous solution is added as a binder to the refractory aggregate. The refractory aggregates are kneaded or mixed together with additives that are used accordingly to prepare a mixture in which the surface of the refractory aggregate is uniformly covered with the water-soluble inorganic binder, and then the mixture is prepared. By evaporating (evaporating) the moisture contained in the mixture, a method of obtaining the desired dry powdery molding material (dry coated sand) having normal temperature fluidity is adopted. In such a method, it is necessary that the moisture in the mixture evaporate rapidly before the solidification or hardening of the water-soluble inorganic binder proceeds. In contrast, after adding (mixing) the water-soluble inorganic binder in the form of an aqueous solution, within 5 minutes, more preferably within 3 minutes, the contained water is removed to form a dry coated sand. is desirable. If the transpiration time becomes longer, the kneading (mixing) cycle becomes longer, productivity decreases, and the water-soluble inorganic binder becomes inactive due to longer contact time with CO 2 in the air. This is because the risk of causing When water glass is used as the water-soluble inorganic binder, the water content in the dry coated sand obtained in this manner is 5 to 55% by mass with respect to the solid content of the water glass. It is preferably adjusted to 10 to 50% by mass, more preferably 20 to 50% by mass.

また、そのような乾態のコーテッドサンド(鋳型材料)の製造工程において、上記混和物中の水分を迅速に蒸散せしめるための有効な手段の一つとして、耐火性骨材を予め加熱しておき、それに、水溶液の形態にある水溶性無機粘結剤を混練乃至は混合して、混和物を調製する手法が、採用される。この予め加熱された耐火性骨材に、水溶液の形態にある水溶性無機粘結剤を混練乃至は混合せしめるようにすることによって、水溶液の形態にある水溶性無機粘結剤に由来する水分は、そのような耐火性骨材の熱によって極めて迅速に蒸散せしめられ得ることとなるのであり、以て、得られる鋳型材料の含水分量を効果的に低下せしめ得て、常温流動性を有する乾態のコーテッドサンドが、有利に得られることとなるのである。なお、この耐火性骨材の予熱温度としては、使用される水溶性無機粘結剤の種類や配合量、更には水溶性無機粘結剤の水溶液中の水分量等に応じて、適宜に選定されることとなるが、例えば水ガラスの場合には、一般に100~160℃程度、好ましくは100~140℃程度の温度に、耐火性骨材を加熱して行なうことが望ましい。この予熱温度が低くなり過ぎると、水分の蒸散を効果的に行なうことが出来ず、混和物の乾燥に時間がかかるようになるところから、100℃以上の温度を採用することが望ましいのであり、また予熱温度が高くなり過ぎると、得られるコーテッドサンド(鋳型材料)の冷却時に、水溶性無機粘結剤成分の固化(硬化)が進行し、加えて、複合粒子化も進行するようになるところから、鋳型材料としての機能、特に強度の如き物性に問題を生じる恐れがある。 In the manufacturing process of such a dry coated sand (mold material), as one of the effective means for rapidly evaporating the moisture in the mixture, the refractory aggregate is preheated. In addition, a technique of kneading or mixing a water-soluble inorganic binder in the form of an aqueous solution to prepare a mixture is adopted. By kneading or mixing the water-soluble inorganic binder in the form of an aqueous solution with the preheated refractory aggregate, the water derived from the water-soluble inorganic binder in the form of the aqueous solution is , the heat of such refractory aggregates can transpire very quickly, thereby effectively reducing the water content of the resulting mold material, resulting in a dry state with room-temperature fluidity. of coated sand is advantageously obtained. The preheating temperature of the refractory aggregate is appropriately selected according to the type and amount of the water-soluble inorganic binder used, and the amount of water in the aqueous solution of the water-soluble inorganic binder. In the case of water glass, for example, it is generally desirable to heat the refractory aggregate to a temperature of about 100 to 160°C, preferably about 100 to 140°C. If the preheating temperature is too low, the water cannot evaporate effectively and it takes a long time to dry the mixture. Also, if the preheating temperature is too high, solidification (hardening) of the water-soluble inorganic binder component proceeds during cooling of the resulting coated sand (mold material), and in addition, formation of composite particles also proceeds. Therefore, there is a possibility that problems will occur in the function as a mold material, particularly in physical properties such as strength.

一方、常温流動性を有さない湿態の鋳型材料を製造するに際しては、一般に、常温の耐火性骨材に対して、粘結剤としての水溶液状の水溶性無機粘結剤を、必要に応じて添加剤と共に、混練乃至は混合せしめることにより、耐火性骨材と水溶液状の水溶性無機粘結剤(及び添加剤)とが均一に混和している状態の混和物からなる、常温流動性を有さない湿態の鋳型材料(コーテッドサンド)を得る手法が採用される。常温流動性を有さない湿態の鋳型材料(コーテッドサンド)は、必要に応じて、その含水分量が、湿態を呈する程度にまで調整されるが、例えば水溶性無機粘結剤として水ガラスを使用する場合、鋳型材料(コーテッドサンド)の含水分量が、水ガラスの固形分量の55質量%より多くなるように、好ましくは70~900質量%となるように、より好ましくは95~500質量%となるように調整されて、製造される。このように含水分量が調整された湿態の鋳型材料(コーテッドサンド)にあっては、鋳型造型時に成形型内へ充填する際のブローエアーによって乾燥し、成形型内への充填が阻害されることを効果的に防止し、湿態の鋳型材料(コーテッドサンド)の湿潤さを保つことが出来ることに加え、そのような鋳型材料(コーテッドサンド)を用いて造型された鋳型においても、優れた特性が付与されたものとなるのである。なお、本発明における、常温流動性を有さない湿態の鋳型材料とは、水分量に関わらず、動的安息角を測定した時に、動的安息角の測定が出来ない鋳型材料をいう。 On the other hand, when producing a wet mold material that does not have room temperature fluidity, it is generally necessary to add a water-soluble inorganic binder in the form of an aqueous solution to a refractory aggregate at room temperature. Room-temperature fluidity consisting of a mixture in which a refractory aggregate and an aqueous water-soluble inorganic binder (and additives) are uniformly mixed by kneading or mixing together with additives accordingly. A technique is employed to obtain a wet mold material (coated sand) that does not have any properties. The wet mold material (coated sand), which does not have room temperature fluidity, is adjusted to a wet state if necessary. is used, the water content of the mold material (coated sand) is more than 55% by weight, preferably 70 to 900% by weight, more preferably 95 to 500% by weight of the solid content of the water glass. % and manufactured. In the wet mold material (coated sand) with the water content adjusted in this way, it is dried by the blown air when filling the mold during mold making, and the filling into the mold is hindered. In addition to being able to effectively prevent this and keep the wet mold material (coated sand) moist, it is also excellent in molds made using such mold materials (coated sand). It is given a characteristic. In the present invention, a mold material in a wet state that does not have normal temperature fluidity refers to a mold material whose dynamic angle of repose cannot be measured regardless of the water content.

なお、本発明に従う鋳型材料は、乾態又は湿態の何れの状態で用いても構わないが、常温流動性を有することで成形型への充填性が良く、また取り扱いも容易なことから、常温流動性を有する乾態のものがより望ましい。 The mold material according to the present invention may be used in either a dry state or a wet state. It is more desirable to have a dry state with room temperature fluidity.

また、乾態又は湿態の鋳型材料の製造工程において、鉄含有化合物の粉状物は、水溶液状の水溶性無機粘結剤に予め混合した状態で、耐火性骨材に対して添加し、混練乃至は混合してもよく、混練時に別個に添加して混練してもよく、混練時に時間差を設けて混練してもよい。そのため、本発明に従う乾態の鋳型材料の場合、耐火性骨材の表面を覆う被覆層は、水溶性無機粘結剤と鉄含有化合物の粉状物とが混在した層にて構成されていてもよく、水溶性無機粘結剤からなる層の外周に、水溶性無機粘結剤と鉄含有化合物の粉状物とを含む層が形成されてなる構成であっても構わないが、本発明の効果をより有利に享受するためには、耐火性骨材の表面を覆う被覆層は、水溶性無機粘結剤と鉄含有化合物の粉状物とが混在した層であることが望ましい。また、鉄含有化合物の粉状物を用いることなく、耐火性骨材の表面が水溶性無機粘結剤からなる被覆層にて覆われてなる乾態状のものを製造し、鋳型造型の際に、かかる乾態状のものに水及び鉄含有化合物の粉状物、必要に応じてその他の添加剤を添加し、混練したものを、鋳型材料として用いても良い。なお、本発明に従う乾態又は湿態の鋳型材料を製造するに際して、粘結剤としての水溶液状の水溶性無機粘結剤は、使用される水溶性無機粘結剤が固体状のものである場合には、予め水に溶かした状態において用いられる。液体状の水溶性無機粘結剤にあっても、その粘度を調整するために、水に希釈したものを用いることが可能である。また、耐火性骨材等との混練乃至は混合時に、固体状又は液体状の水溶性無機粘結剤と水とを、耐火性骨材等に対して個別に添加することも可能である。 Further, in the dry or wet mold material manufacturing process, the iron-containing compound powder is pre-mixed with an aqueous water-soluble inorganic binder and added to the refractory aggregate, They may be kneaded or mixed, may be added separately during kneading and kneaded, or may be kneaded with a time lag during kneading. Therefore, in the case of the dry mold material according to the present invention, the coating layer covering the surface of the refractory aggregate is composed of a layer in which a water-soluble inorganic binder and an iron-containing compound powder are mixed. Alternatively, a layer containing a water-soluble inorganic binder and a powder of an iron-containing compound may be formed around the outer periphery of a layer made of a water-soluble inorganic binder. In order to enjoy the effect of (1) more advantageously, the coating layer covering the surface of the refractory aggregate is preferably a layer in which the water-soluble inorganic binder and the powdery iron-containing compound are mixed. In addition, without using a powder of an iron-containing compound, a dry state in which the surface of a refractory aggregate is covered with a coating layer made of a water-soluble inorganic binder is produced, In addition, water, a powder of an iron-containing compound, and, if necessary, other additives are added to such a dry state, and the mixture is kneaded and used as the mold material. In the production of the dry or wet mold material according to the present invention, the water-soluble inorganic binder used as the binder is solid. In some cases, it is used after being dissolved in water in advance. Even a liquid water-soluble inorganic binder can be diluted with water to adjust its viscosity. It is also possible to separately add a solid or liquid water-soluble inorganic binder and water to the refractory aggregate or the like during kneading or mixing with the refractory aggregate or the like.

かくして得られた本発明に従う鋳型材料(コーテッドサンド)を用いて、目的とする鋳型を造型する手法については、使用される鋳型材料(コーテッドサンド)の状態、即ち、常温流動性を有さない湿態を呈するものであるか、或いは、常温流動性を有する乾態を呈するものであるかによって、以下のように大別される。 Using the mold material (coated sand) thus obtained according to the present invention, the state of the mold material (coated sand) to be used, that is, the state of the mold material (coated sand) to be used, i. It is roughly classified as follows depending on whether it is in a dry state with fluidity at room temperature or in a dry state.

常温流動性を有さない湿態の鋳型材料(コーテッドサンド)を用いて鋳型を造型する場合、かかる鋳型材料を、目的とする鋳型を与える成形型の成形キャビティ内に充填する一方、成形型を80~300℃、好ましくは100~200℃の温度に加熱して、そこに充填された鋳型材料が乾燥するまで、成形型内で保持される。このような成形型内での加熱保持によって、充填された鋳型材料の固化乃至は硬化が進行することとなる。 When a mold is molded using a wet mold material (coated sand) that does not have normal temperature fluidity, the mold material is filled into the mold cavity of the mold that provides the desired mold, while the mold is closed. It is heated to a temperature of 80-300° C., preferably 100-200° C. and held in the mold until the mold material filled therein is dry. The solidification or hardening of the filled mold material progresses by heating and holding in such a mold.

すなわち、加熱された成形型のキャビティ内に、常温流動性を有さない湿態の鋳型材料(コーテッドサンド)を充填し、保持することにより、キャビティ内の充填相を構成する鋳型材料は湿態であることから、耐火性骨材が水溶性無機粘結剤を介して相互に結合して連結し、一体的な鋳型形状を呈する鋳型材料の集合体(結合物)が形成されるのである。なお、水溶性無機粘結剤は、通常、何の添加剤も加えられていなければ、水の蒸発乾固により固化し、また、硬化剤として酸化物や塩が加えられている場合には、硬化することとなるのである。本発明において、鋳型材料の集合体(結合物)は、単に固化したもの、及び硬化剤によって硬化したものの何れをも含むものである。なお、本明細書における「固化物」との表現は、「硬化物」をも含めた意義において使用されていることが、理解されるべきである。 That is, by filling and holding a wet mold material (coated sand) that does not have normal temperature fluidity into the cavity of the heated mold, the mold material that constitutes the filling phase in the cavity is wet. As a result, the refractory aggregates are bonded to each other via the water-soluble inorganic binder to form an assembly (combination) of mold materials exhibiting an integral mold shape. The water-soluble inorganic binder usually solidifies by evaporation of water to dryness if no additives are added, and if an oxide or salt is added as a curing agent, It will harden. In the present invention, the assembly (bond) of the mold material includes both those that are simply solidified and those that are cured with a curing agent. In addition, it should be understood that the expression "solidified material" in this specification is used in the meaning including "cured material".

また、常温流動性を有さない湿態の鋳型材料(コーテッドサンド)は、予め80~300℃に加熱され、その温度にて保温された状態の成形型内で一定時間、保持されることにより、水の蒸発乾固により乾燥せしめられて、固化乃至は硬化せしめられるのである。この予熱による保温温度としては、80~300℃、好ましくは100~200℃、より好ましくは120~180℃が採用される。乾燥を速め、造型時間を短縮する理由と、添加剤による耐湿強度の向上を図る観点より、80℃以上であることが好ましく、耐火性骨材間の結合が十分に形成される前に水分が蒸発し、鋳型強度が発現しなくなるという問題の発生を防止する観点より、300℃以下であることが好ましい。このような温度範囲内の温度にて成形型を加熱することにより、最終的に得られる鋳型の耐湿強度を向上せしめると共に、鋳型材料の乾燥が、有利に進行せしめられ得るのである。なお、成形型内での鋳型材料の保持中に、乾燥促進のために、成形型内に熱風又は過熱水蒸気を吹き込んでも良く、また、鋳型材料(充填相)の固化乃至は硬化をより一層、促進させるために、硬化促進剤としての二酸化炭素(CO2 ガス)やエステル等をガス状又は霧状にして、成形型内に通気しても良い。In addition, the wet mold material (coated sand) that does not have normal temperature fluidity is preheated to 80 to 300° C. and held for a certain period of time in the mold that is kept at that temperature. , and is dried by evaporation of water to solidify or harden. The heat retention temperature for this preheating is 80 to 300.degree. C., preferably 100 to 200.degree. C., more preferably 120 to 180.degree. From the viewpoint of accelerating drying and shortening molding time and improving moisture resistance strength by additives, the temperature is preferably 80 ° C. or higher, and moisture is absorbed before the bonds between the refractory aggregates are sufficiently formed. The temperature is preferably 300° C. or less from the viewpoint of preventing the occurrence of the problem that the mold strength does not develop due to evaporation. By heating the mold at a temperature within such a temperature range, the moisture resistance strength of the finally obtained mold can be improved and the drying of the mold material can be advantageously advanced. In addition, while the mold material is held in the mold, hot air or superheated steam may be blown into the mold in order to promote drying. In order to accelerate the curing, carbon dioxide (CO 2 gas), an ester, or the like as a curing accelerator may be made gaseous or misted and passed through the mold.

一方、常温流動性を有する乾態の鋳型材料(コーテッドサンド)を用いて鋳型を造型する場合、第1の方法としては、乾態の鋳型材料を、鋳型造型現場で水と混練することにより湿態化させ、その湿態状とされた鋳型材料を、予め80~300℃に加熱され、その温度にて保温された成形型の成形キャビティ内で、一定時間、鋳型材料が乾燥するまで保持する。かかる第1の方法における、予熱による成形型の保温温度としては、80~300℃、好ましくは90~250℃、より好ましくは100~200℃が採用される。第2の方法としては、予め80~200℃に加熱され、その温度にて保温された成形型の成形キャビティ内に、乾態の鋳型材料を充填し、その後に成形キャビティ内に水蒸気を吹き込み、鋳型材料からなる充填相内に水蒸気を通気せしめるものであり、この水蒸気の通気によって、乾態の鋳型材料に対して水分が供給されて湿態状となり、そのような湿態状の鋳型材料が乾燥するまで成形型内で保持されるものである。この第2の方法における、予熱による成形型の保温温度としては、80~200℃、好ましくは90~150℃、より好ましくは100~140℃が採用される。 On the other hand, when a mold is made using a dry mold material (coated sand) having room temperature fluidity, the first method is to wet the dry mold material by kneading it with water at the mold making site. The wet mold material is preheated to 80 to 300° C. and held at that temperature for a certain period of time in the molding cavity of the mold until the mold material is dried. . In the first method, a temperature of 80 to 300.degree. C., preferably 90 to 250.degree. C., more preferably 100 to 200.degree. As a second method, the molding cavity of a mold preheated to 80 to 200 ° C. and kept at that temperature is filled with a dry mold material, and then steam is blown into the molding cavity, It is intended to allow water vapor to pass through the filled phase of the mold material, and the water vapor is supplied to the mold material in a dry state to bring it into a wet state. It is held in the mold until dry. In the second method, the heat retention temperature of the mold by preheating is 80 to 200.degree. C., preferably 90 to 150.degree. C., more preferably 100 to 140.degree.

上記第1の方法は、乾態の鋳型材料(コーテッドサンド)と水とを混練(混合)する場合、乾態の鋳型材料を、鋳型の製造場所たる造型現場まで運搬した後、その造型現場にて、水を添加して湿態化させた後、その得られた湿態状の鋳型材料を成形型に充填して、目的とする鋳型の造型を行うものであるが、そこにおいて、乾態の鋳型材料に水を加えて湿態化する工程は、単に、乾態の鋳型材料と所定量の水とを適当なミキサに投入して、混合せしめることにより、鋳型材料を湿らせれば足りるものであるところから、極めて単純な作業にて実施され得て、作業環境の悪い造型現場においても、極めて簡単に且つ容易に行い得るのである。なお、水の添加時には、他の添加剤、硬化促進剤、鋳型強度の再調整のための水溶性無機粘結剤から選ばれる一種以上のものを、一緒に添加しても良い。また、水は溶液中に水が含有されたものを用いても良い。 In the first method, when kneading (mixing) the dry mold material (coated sand) and water, the dry mold material is transported to the molding site where the mold is manufactured, and then to the molding site. Then, after adding water to make it wet, the resulting wet mold material is filled into a mold to mold the desired mold. In the step of adding water to the mold material to make it wet, it is sufficient to wet the mold material by simply putting the dry mold material and a predetermined amount of water into a suitable mixer and mixing them. Therefore, it can be carried out with extremely simple work, and can be carried out very simply and easily even at a molding site where the working environment is bad. When water is added, one or more substances selected from other additives, curing accelerators, and water-soluble inorganic binders for readjusting mold strength may be added together. Moreover, water may be used in which water is contained in a solution.

また、上記第2の方法において、成形キャビティ内に充填された鋳型材料(充填相)に水蒸気を吹き込むにあたり、その水蒸気の温度は、一般に、80~150℃程度、より望ましくは95~120℃程度とされる。高温の水蒸気を採用すると、その生産のために多量のエネルギーが必要となるところから、特に100℃付近の水蒸気温度が有利に採用されることとなる。また、本発明に従って通気せしめられる水蒸気の圧力としては、ゲージ圧で、0.01~0.3MPa程度、より好ましくは0.01~0.1MPa程度の値が有利に採用される。更に、その通気時間としては、一般に、2秒程度から60秒程度までの通気時間が、採用されることとなる。この水蒸気の通気時間が短くなり過ぎると、乾態の鋳型材料の表面を充分に湿らせることが困難となるからであり、また通気時間が長くなり過ぎると、鋳型材料(コーテッドサンド)表面の被覆層を構成する水溶性無機粘結剤が溶解、流出する等の問題を生じる恐れがあるからである。 In the second method, when steam is blown into the mold material (filling phase) filled in the molding cavity, the temperature of the steam is generally about 80 to 150°C, more preferably about 95 to 120°C. It is said that If high-temperature steam is used, a large amount of energy is required for its production, so a steam temperature of around 100° C. is particularly advantageous. In addition, as the pressure of water vapor to be aerated according to the present invention, a gauge pressure of about 0.01 to 0.3 MPa, more preferably about 0.01 to 0.1 MPa is advantageously adopted. Furthermore, as the ventilation time, generally, a ventilation time of about 2 seconds to about 60 seconds is adopted. This is because if the aeration time of the water vapor becomes too short, it becomes difficult to sufficiently wet the surface of the dry mold material. This is because problems such as dissolution and outflow of the water-soluble inorganic binder constituting the layer may occur.

ここで、上記した第1の方法及び第2の方法においては、湿った鋳型材料からなる充填相を積極的に乾燥させるべく、成形型内に熱風又は過熱水蒸気を吹き込み、かかる充填相に通気せしめるようにする手法が、好適に採用される。このような熱風又は過熱水蒸気(熱風等)の通気によって、鋳型材料の充填相の内部にまで迅速に乾燥させて、かかる充填相の固化乃至は硬化をより一層有利に促進せしめ、以て、硬化速度を有利に高めると共に、得られる鋳型の抗折強度等の特性をも有利に高め得ることとなる他、鋳型の造型時間の短縮にも、有利に寄与し得るのである。また、上記第1の方法では、例えば熱風等の通気の前に、上記第2の方法では、例えば水蒸気の通気と熱風等の通気との間に、充填相の固化乃至は硬化をより有利に促進させるため、硬化促進剤として二酸化炭素(CO2 ガス)、エステル等をガス状又は霧状にして通気しても良く、この二酸化炭素、エステル等で水溶性無機粘結剤を中和することにより、その固化乃至は硬化をより促進させることが可能である。なお、二酸化炭素やエステル等の通気は、上記第1の方法においては熱風等の通気と同時に、上記第2の方法においては水蒸気の通気と同時に、又は熱風等の通気と同時に行なっても、何等差支えない。Here, in the above-described first and second methods, hot air or superheated steam is blown into the mold to actively dry the filled phase composed of the wet mold material, and the filled phase is ventilated. A method to make it so is preferably adopted. Such ventilation of hot air or superheated steam (hot air, etc.) quickly dries even the inside of the filled phase of the mold material, thereby promoting the solidification or curing of the filled phase more advantageously, thereby curing. In addition to advantageously increasing the speed, the properties of the resulting mold such as bending strength can be advantageously improved, and the molding time of the mold can be advantageously shortened. In the first method, the solidification or hardening of the filling phase is more advantageously performed, for example, before the aeration of hot air or the like, and in the second method, for example, between the aeration of water vapor and the aeration of hot air or the like. In order to accelerate the curing, carbon dioxide (CO 2 gas), ester, etc. may be gaseous or misted as a curing accelerator, and the carbon dioxide, ester, etc. should be used to neutralize the water-soluble inorganic binder. It is possible to further promote the solidification or curing. It should be noted that the aeration of carbon dioxide, ester, etc. may be performed simultaneously with the aeration of hot air or the like in the first method, or with the aeration of water vapor or with the aeration of hot air or the like in the second method. No problem.

なお、上記硬化促進剤としては、二酸化炭素(炭酸水)や、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、γ-ブチロラクトン、γ-プロピオンラクトン、エチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールジアセテート、グリセリンジアセテート、トリアセチン、プロピレンカーボネート等のエステルの他、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸、シュウ酸、カルボン酸、パラトルエンスルホン酸等の有機酸や、メタノール、エタノール、ブタノール、ヘキサノール、オクタノール等の一価のアルコール等を、例示することが出来る。これら硬化促進剤は単独で、或いは2種以上のものを混合して、使用してもよい。なお、これらの硬化促進剤は、成形型の保持中にガス状又は霧状にしたものを、成形型内に通気すると良く、乾態の鋳型材料に水を加えて湿態化する場合には、水と共に硬化促進剤を鋳型材料に添加しても良い。 Examples of the curing accelerator include carbon dioxide (carbonated water), methyl formate, ethyl formate, propyl formate, γ-butyrolactone, γ-propionlactone, ethylene glycol diacetate, diethylene glycol diacetate, glycerin diacetate, triacetin, In addition to esters such as propylene carbonate, organic acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, oxalic acid, carboxylic acid, p-toluenesulfonic acid, and monohydric alcohols such as methanol, ethanol, butanol, hexanol, octanol, etc. , can be exemplified. These curing accelerators may be used alone or in combination of two or more. These curing accelerators should be gaseous or misted while the mold is held, and should be passed through the mold. A curing accelerator may be added to the mold material along with the water.

また、本発明に従う鋳型材料を用いた鋳型の製造方法としては、上述した方法の他にも、公知の各種の造型手法が適宜に採用され得るところであり、例えば、鋳型材料の層を順次、積層せしめる一方、目的とする鋳型に対応する部分を硬化せしめて、三次元の鋳型を直接に造型する積層造形の手法も、採用可能である。 In addition to the methods described above, various known molding techniques can be appropriately adopted as the method for manufacturing a mold using the mold material according to the present invention. For example, layers of the mold material are sequentially laminated. It is also possible to adopt a layered manufacturing technique in which a three-dimensional mold is directly formed by hardening the portion corresponding to the desired mold while hardening.

以上の如き、種々の製造方法に従って作製された鋳型を用いて、所定の金属溶湯の鋳造を行い、目的とする金属部品(鋳造製品)が製造されることとなるが、その鋳造の方法としては、特に限定されるものではなく、公知の各種の鋳造手法を採用することが可能である。 Using molds manufactured according to various manufacturing methods as described above, predetermined molten metal is cast to manufacture the desired metal parts (cast products). , It is not particularly limited, and various known casting techniques can be employed.

本発明に従う鋳型材料は、鉄含有化合物の粉状物を含むものであるところから、例えば以下に詳述する再生方法に従うことにより、耐火性骨材を有利に再生することが可能である。以下に示す再生方法を実施する際には、本発明の鋳型材料からなる鋳型を用いた鋳造の終了後、その使用済みの鋳型を、粉砕機等を用いた公知の手法に従って、粉砕乃至は解砕せしめて、小片に、好ましくは数mm程度以下の大きさ迄、より好ましくは耐火性骨材の一粒一粒に近い位の大きさ迄の粒子において、回収される。 Since the mold material according to the present invention contains a powder of an iron-containing compound, the refractory aggregate can be advantageously regenerated, for example, by following the regeneration method detailed below. When carrying out the recycling method described below, after casting using a mold made of the mold material of the present invention, the used mold is pulverized or cracked according to a known method using a pulverizer or the like. It is crushed and collected into small pieces, preferably particles having a size of several millimeters or less, and more preferably particles having a size close to each particle of the refractory aggregate.

なお、以下に詳述する回収耐火性骨材の再生方法は、上述の如く鋳造後の使用済みの鋳型から回収される耐火性骨材が、主として、その対象とされるものであるが、鋳型の造型工程において排出される、鋳型材料の形態にある、回収された耐火性骨材や、鋳造に供されなかった未使用の鋳型から回収される耐火性骨材をも、その対象とし得るものであって、それら回収耐火性骨材は、何れも、それに固着する水溶性無機粘結剤中に鉄含有化合物の粉状物が含有されているものである。そして、そのような鉄含有化合物の粉状物を固着した水溶性無機粘結剤中に含有する耐火性骨材は、本発明たる再生方法が適用される回収耐火性骨材の全体を構成するものであることが一般的であるが、その一部を構成するものであっても、何等差支えなく、その場合において、回収耐火性骨材の5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは20質量%以上の割合で存在せしめられることとなる。この回収耐火性骨材中の、鉄含有化合物を含む耐火性骨材の割合が、高くなれば高くなる程、本発明の特徴がより有利に発揮され得ることとなることは言うまでもないところである。なお、そのような鉄含有化合物を含む耐火性骨材と共に用いられる他の耐火性骨材としては、鉄含有化合物の有無に関わらず、また粘結成分の種類の如何に関わらず、鋳型造型工程や鋳造工程から回収される耐火性骨材の何れもが、その対象とされるものである。 The method for recycling recovered refractory aggregates described in detail below is mainly intended for refractory aggregates recovered from used molds after casting as described above. Refractory aggregate recovered in the form of mold material discharged in the molding process of All of these recovered refractory aggregates contain powdered iron-containing compounds in the water-soluble inorganic binder that adheres to them. The refractory aggregate containing the iron-containing compound powder in the water-soluble inorganic binder forms the whole recovered refractory aggregate to which the recycling method of the present invention is applied. Although it is generally a thing, there is no problem even if it constitutes a part of it. More preferably, it is present at a rate of 20% by mass or more. Needless to say, the higher the ratio of the refractory aggregate containing the iron-containing compound in the recovered refractory aggregate, the more advantageous the characteristics of the present invention can be exhibited. As other refractory aggregates used together with refractory aggregates containing such iron-containing compounds, regardless of the presence or absence of iron-containing compounds and regardless of the types of clay components, Any refractory aggregate recovered from the refractory or casting process is of interest.

そして、本発明に従う回収耐火性骨材の再生方法においては、上述の如くして回収されてなる回収耐火性骨材の再生のために、先ず、かかる回収耐火性骨材の表面に固着している水溶性無機粘結剤の固形物を削り取る研磨処理が実施され、次いで、その削り取られた固形物を、磁力によって、かかる固形物中に含まれる鉄含有化合物の粉状物が磁石に引き寄せられる力(作用)を利用して、耐火性骨材から分離する磁選処理が実施されることとなるのである。 In the method for regenerating recovered refractory aggregates according to the present invention, in order to regenerate the recovered refractory aggregates as described above, first, the A polishing treatment is performed to scrape off the solid matter of the water-soluble inorganic binder, and then the scraped off solid matter is attracted to the magnet by the magnetic force of the iron-containing compound powder contained in the solid matter. Magnetic separation treatment is carried out to separate from the refractory aggregate using force (action).

そこにおいて、研磨処理は、回収された耐火性骨材を研磨して、骨材表面に残存する固着物である水溶性無機粘結剤の固形物を削り取り、骨材から分離するものである。具体的には、従来から公知の研磨装置に回収耐火性骨材が投入されて、骨材表面を被覆し、或いは固着している水ガラス等の水溶性無機粘結剤を粘結成分とする固形の粘結剤が削り落とされることとなるのであるが、その際、投入される耐火性骨材が団塊状態にある場合にあっては、研磨装置の回転するロータ等によって一粒一粒の粒子に解砕された後、更にその表面の研磨が行われることとなる。なお、この研磨処理における研磨方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、ロータリーリクレーマ、サンドフレッシャ、サンドシャイナ等を用いた研磨方式が、適宜に採用されることとなる。また、かかる研磨処理の工程における研磨時間の如き研磨条件は、回収された耐火性骨材における骨材表面への固形物の固着状態により、適宜に選定されるものである。 In the grinding process, the collected refractory aggregate is ground to scrape off the solid matter of the water-soluble inorganic binder, which is a solid substance remaining on the surface of the aggregate, and separate it from the aggregate. Specifically, the recovered refractory aggregate is put into a conventionally known polishing apparatus, and a water-soluble inorganic binder such as water glass that coats or adheres to the surface of the aggregate is used as the caking component. The solid binder is scraped off. At that time, if the refractory aggregate that is put in is in a nodular state, it is ground one by one by the rotating rotor of the polishing machine. After being pulverized into particles, the surface is further polished. The polishing method in this polishing process is not particularly limited, but for example, a polishing method using a rotary reclaimer, a sand fresher, a sand shiner, or the like is appropriately adopted. In addition, the polishing conditions such as the polishing time in the polishing process are appropriately selected according to the state of solid matter adhered to the surface of the recovered refractory aggregate.

また、かかる研磨処理の工程から取り出された耐火性骨材には、研磨処理にて削り取られた水溶性無機粘結剤の固形物の粉末が混在しており、そして、そのような粘結剤の粉末乃至はその粉塵は、研磨装置に通常設けられている集塵装置等によっては、充分に又は確実に除去され得ず、耐火性骨材の表面に物理的に付着したものとなっているところから、本発明にあっては、そのような研磨処理の工程から取り出された処理物に対して、更に、適当な磁選機を用いた磁選処理が施されて、固形の水溶性無機粘結剤粉末中に分散、含有せしめられている鉄含有化合物の粉状物が、磁石に引き寄せられる作用(力)を利用することによって、そのような粘結剤の粉末乃至は粉塵が、耐火性骨材から分離せしめられるのである。即ち、耐火性骨材と固形の粘結剤粉末とが混在する研磨処理物に対して、磁選処理が施されることにより、粘結剤が固着していない耐火性骨材は、磁選機の下方に設けられた耐火性骨材回収部へ回収される一方、鉄含有化合物を含む固形の粘結剤粉末は、磁選機の下方に設けられた鉄含有化合物回収部において回収されるようになっているのである。 In addition, the refractory aggregate taken out from the grinding treatment step contains a mixture of solid powder of the water-soluble inorganic binding agent scraped off by the grinding treatment, and such a binding agent The powder or dust thereof cannot be sufficiently or reliably removed by a dust collector or the like normally provided in the polishing apparatus, and is physically attached to the surface of the refractory aggregate. Therefore, in the present invention, the processed material taken out from such a polishing process is further subjected to a magnetic separation process using a suitable magnetic separator to obtain a solid water-soluble inorganic caking. By utilizing the action (force) that the iron-containing compound powder dispersed and contained in the binder powder is attracted to a magnet, such a binder powder or dust can be used as a refractory bone. It is separated from the material. That is, the magnetic separation treatment is applied to the ground material in which the refractory aggregate and the solid binder powder are mixed, and the refractory aggregate to which the binder is not adhered is separated from the magnetic separator. The solid binder powder containing iron-containing compounds is recovered in the iron-containing compound recovery section provided below the magnetic separator while the solid binder powder containing iron-containing compounds is recovered in the refractory aggregate recovery section provided below. -ing

なお、上記の磁選処理において用いられる磁選機としては、半磁外輪方式、吊り下げ方式、マグネットプーリ方式等の各種の方式のものが知られているが、磁力によって回収耐火性骨材の研磨処理物中から、鉄含有化合物を含む固形の粘結剤粉末を分離することが出来るものであれば、その構造や形式は特に限定されることはなく、公知のものが適宜に採用されることとなる。また、そのような磁選機における磁力は、耐火性骨材と、鉄含有化合物を含む固形の粘結剤粉末との良好な分離のために、磁束密度が500~10000ガウス、好ましくは1000~8000ガウス、更に好ましくは1500~6000ガウスの範囲内のものであることが望ましい。この磁束密度が500ガウスよりも低くなると、磁選処理による粘結剤粉末の分離が有利に行い得ず、また10000ガウスよりも高い磁束密度になると、鉄含有化合物を含む固形の粘結剤粉末が磁選機に強く引き付けられて磁着し、その回収が困難となる等の問題が惹起されるようになる。 As magnetic separators used in the magnetic separation process, various systems such as a semi-magnetic outer ring system, a suspension system, and a magnet pulley system are known. The structure and form are not particularly limited as long as the solid binder powder containing the iron-containing compound can be separated from the substance, and known ones can be appropriately adopted. Become. Also, the magnetic force in such a magnetic separator should have a magnetic flux density of 500-10000 gauss, preferably 1000-8000 gauss, for good separation of the refractory aggregate and the solid binder powder containing the iron-containing compound. Gauss, more preferably in the range of 1500-6000 Gauss. If the magnetic flux density is lower than 500 gauss, the binder powder cannot be advantageously separated by magnetic separation treatment. They are strongly attracted to the magnetic separator and become magnetically attached, causing problems such as difficulty in recovering them.

このように、本発明に従う鋳型材料は鉄含有化合物の粉状物を含むものであるところから、回収耐火性骨材に固着している水溶性無機粘結剤の固形物中に、必然的に鉄含有化合物の粉状物が含まれることとなり、そのような回収耐火性骨材に対して研磨処理と磁選処理とを実施することにより、研磨によって削り取られた固形の水溶性無機粘結剤(粉末)を、磁力を用いて耐火性骨材から容易に分離することが出来る。しかも、通常の集塵等で除去し切れない、静電気等により耐火性骨材表面に付着している、削り取られた固形の粘結剤粉末を、骨材から容易に分離することが出来る。以上より、本発明に係る回収耐火性骨材の再生法法によれば、品質の良好な再生耐火性骨材を、有利に提供することが出来るのである。更に、そのようにして再生された耐火性骨材は、削り取られた固形の水溶性無機粘結剤粉末が、充分に且つ確実に除去せしめられてなるものであるところから、再び鋳型の造型に用いられた場合においては、その得られた鋳型の強度低下が効果的に抑制され得て、優れた強度を有する鋳型が提供され得るのである。 As described above, since the mold material according to the present invention contains a powdery substance of an iron-containing compound, it is inevitable that the solid matter of the water-soluble inorganic binder adhering to the recovered refractory aggregate contains iron. A solid water-soluble inorganic binder (powder) that is scraped off by grinding and magnetic separation of such recovered refractory aggregate, which contains a powdery compound. can be easily separated from the refractory aggregate using magnetic forces. Moreover, the scraped solid binder powder adhering to the surface of the refractory aggregate due to static electricity or the like, which cannot be completely removed by ordinary dust collection or the like, can be easily separated from the aggregate. As described above, according to the method for recycling recovered refractory aggregates according to the present invention, it is possible to advantageously provide recycled refractory aggregates of good quality. Furthermore, the refractory aggregate thus regenerated is obtained by removing the scraped solid water-soluble inorganic binder powder sufficiently and reliably, so that it can be used again for molding. When used, the reduction in strength of the obtained mold can be effectively suppressed, and a mold having excellent strength can be provided.

ところで、本発明の再生方法にあっては、その再生の対象とされる回収耐火性骨材に対して、それを焼成する焼成処理を施すことも、有利に採用され得るところである。この焼成処理は、本発明に従う研磨処理よりも前に実施され得る他、そのような研磨処理と磁選処理との間において、更には磁選処理の後において、行うことも可能であり、更にはそれら研磨・磁選処理の前、間及び後の二つ以上において、行うことも可能である。なお、そのような回収耐火性骨材の焼成処理には、例えば、ロータリーキルンやトンネルキルン等の焙焼炉を用いて、その焙焼炉内に、回収耐火性骨材を随時投入しつつ、焼成を行う手法が、採用される。 By the way, in the recycling method of the present invention, it is also possible to advantageously employ a calcining treatment for calcining the recovered refractory aggregate to be recycled. This firing treatment can be performed before the polishing treatment according to the present invention, and can also be performed between such polishing treatment and magnetic separation treatment, or after magnetic separation treatment. It is also possible to carry out two or more times before, during and after the polishing/magnetic separation treatment. In addition, for the firing treatment of such recovered refractory aggregates, for example, a roasting furnace such as a rotary kiln or a tunnel kiln is used, and the recovered refractory aggregates are charged into the roasting furnace at any time while firing. is adopted.

なお、かかる焼成処理が、本発明に従う研磨処理や磁選処理に先立って実施されることにより、耐火性骨材の付着物、ゴミ及び不純物を燃焼させて取り除くことが可能となる。このような焼成処理における焙焼炉内の焼成温度としては、一般に200~700℃程度、好ましくは300~700℃程度、より好ましくは350~650℃程度、更に好ましくは400~600℃程度が採用されることとなる。この焼成温度が200℃よりも低くなると、耐火性骨材の付着物、ゴミ及び不純物が充分に燃焼しない恐れがあり、また焼成温度が700℃を超えようになると、酸化等によって鉄含有化合物の磁石へ引き寄せられる力が低下すると共に、水溶性無機粘結剤が焼結して、耐火性骨材から剥がれ難くなる等の問題を惹起する。 By carrying out such a calcination treatment prior to the polishing treatment or the magnetic separation treatment according to the present invention, it becomes possible to burn and remove deposits, dust, and impurities on the refractory aggregate. The firing temperature in the roasting furnace in such firing treatment is generally about 200 to 700°C, preferably about 300 to 700°C, more preferably about 350 to 650°C, and even more preferably about 400 to 600°C. It will be done. If the firing temperature is lower than 200°C, there is a risk that deposits, dust, and impurities on the refractory aggregate will not burn sufficiently. As the force attracted to the magnet decreases, the water-soluble inorganic binder is sintered, causing problems such as difficulty in peeling from the refractory aggregate.

また、かかる焼成処理を、本発明に従う磁選処理よりも後で実施する場合にあっては、回収耐火性骨材に仮に粘結剤が固着していたとしても、焼成による加熱によって、水溶性無機粘結剤を失活化させることが出来ることとなる。このような焼成処理における焙焼炉内の焼成温度としては、一般に200~1000℃程度、好ましくは300~900℃程度、より好ましくは350~850℃程度、更に好ましくは400℃~800℃程度であることが望ましい。この焼成温度が200℃よりも低くなると、耐火性骨材に固着している水溶性無機粘結剤が充分に失活化しない恐れがある。また、焼成温度が1000℃を超えるようになると、焙焼炉に負荷がかかる上に、加熱コストが増大する恐れがある等の問題を惹起する。 Further, in the case where such firing treatment is carried out after the magnetic separation treatment according to the present invention, even if the binding agent adheres to the recovered refractory aggregate, the water-soluble inorganic It becomes possible to deactivate the caking agent. The firing temperature in the roasting furnace in such firing treatment is generally about 200 to 1000°C, preferably about 300 to 900°C, more preferably about 350 to 850°C, still more preferably about 400 to 800°C. It is desirable to have If the firing temperature is lower than 200°C, the water-soluble inorganic binder adhering to the refractory aggregate may not be sufficiently deactivated. On the other hand, if the baking temperature exceeds 1000° C., the roasting furnace may be overloaded and the heating cost may increase.

さらに、本発明に従う回収耐火性骨材の再生方法にあっては、その研磨処理又は磁選処理の工程から取り出された耐火性骨材処理物に対して、更に、分級処理を施すことも有効である。この分級処理は、本発明に従う研磨処理又は磁選処理の後に焼成処理が実施された場合にあっては、そのような焼成処理の後に実施されることとなる。なお、かかる分級処理は、空気流により耐火性骨材処理物を流動させて、集塵装置によって、そのような耐火性骨材処理物に含まれる微粉体を取り除く集塵工程と、ふるいにより耐火性骨材処理物に含まれる異物を取り除くふるい工程とを有している。具体的には、集塵工程では、空気流により耐火性骨材処理物を流動させて、かかる耐火性骨材処理物に含まれている、それまでの工程では取り除けなかった削りかす、塵及び微粉等の微粉体を、駆動状態の集塵装置で除去するものであり、これによって、研磨後又は磁選後の耐火性骨材処理物から微小な残留物が効果的に取り除かれることとなる。また、ふるい工程では、ふるいを用いて耐火性骨材処理物の粒子径を分級することで、そのような耐火性骨材処理物に含まれる、これまでの工程では取り除けなかった異物を取り除くことが行われる。これによって、磁選後の耐火性骨材から大きな残留物が取り除かれると共に、適切な粒子径の骨材が選択的に取り出されるのである。 Furthermore, in the method for regenerating recovered refractory aggregate according to the present invention, it is also effective to classify the treated refractory aggregate taken out from the grinding treatment or magnetic separation treatment. be. If firing treatment is performed after polishing treatment or magnetic separation treatment according to the present invention, this classification treatment is performed after such firing treatment. In addition, such a classification process consists of a dust collection step in which the treated refractory aggregate is made to flow by an air flow, fine powder contained in the treated refractory aggregate is removed by a dust collector, and a sieve is used to remove the refractory aggregate. and a sieving step for removing foreign matter contained in the treated elastic aggregate. Specifically, in the dust collection process, the treated refractory aggregate is made to flow by an air flow, and the shavings, dust, and dust that could not be removed in the previous steps contained in the treated refractory aggregate are removed. Fine powder such as fine powder is removed by the dust collector in a driven state, whereby fine residues are effectively removed from the treated refractory aggregate after grinding or magnetic separation. In addition, in the sieving process, a sieve is used to classify the particle size of the treated refractory aggregate, thereby removing foreign matter contained in such treated refractory aggregate that could not be removed in the previous steps. is done. This removes large residues from the refractory aggregate after magnetic separation and selectively extracts aggregates of appropriate particle size.

なお、ここで採用される分級処理は、上述の如き集塵工程及びふるい工程を有するものに限定されるものではなく、例えば、集塵工程及びふるい工程の何れか一方を有するものであっても何等差支えなく、また、ふるい工程を実行した後に集塵工程を実行するものであっても何等差支えない。更に、分級工程は、耐火性骨材を所定の大きさで分級することが出来る手法であれば、他の如何なる公知の手法をも採用可能である。 The classification process employed here is not limited to the one having the dust collection process and the sieving process as described above. There is no problem at all, and there is no problem even if the dust collection process is executed after the sieving process is executed. Furthermore, the classification step can employ any other known technique as long as it is a technique capable of classifying the refractory aggregate into predetermined sizes.

そして、上述の如くして、本発明に従う回収耐火性骨材の再生方法によって再生された耐火性骨材は、再び鋳型の造型工程に提供され、特性の優れた鋳型を与え得る骨材(鋳物砂)として、有利に用いられることとなるのである。 Then, as described above, the refractory aggregate regenerated by the method for regenerating recovered refractory aggregate according to the present invention is again provided to the molding process of the mold, and aggregate (castings) capable of giving a mold with excellent characteristics It will be used advantageously as sand).

なお、上記した、本発明に従う鋳型材料及びその製造方法、鋳型の製造方法、並びに回収耐火性骨材の再生方法については、上記例示の実施形態に係る具体的な記述によって、何等限定的に解釈されるものでは決してなく、本発明が、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、またそのような実施の態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、何れも、本発明の範疇に属するものであることが、理解されるべきである。 It should be noted that the above-described casting mold material and manufacturing method thereof, casting mold manufacturing method, and recovered refractory aggregate recycling method according to the present invention are interpreted in any limited way by the specific descriptions of the above-described exemplary embodiments. Based on the knowledge of those skilled in the art, the present invention can be implemented in embodiments with various changes, modifications, improvements, etc., and such embodiments are considered to be the present invention. It should be understood that any of them belong to the scope of the present invention as long as they do not deviate from the spirit of the present invention.

例えば、上記した回収耐火性骨材の再生方法における研磨処理や磁選処理の各工程においては、その処理の最中に、空気中に微粉が舞うようになるところから、上記した集塵工程とは別に、それぞれの工程中において微粉を取り除くように雰囲気の吸引を行う操作も、適宜に採用されることとなる。 For example, in each step of the polishing treatment and the magnetic separation treatment in the above-described method for regenerating the recovered refractory aggregate, fine powder is scattered in the air during the treatment, so the dust collection step is Alternatively, the operation of vacuuming the atmosphere to remove fines during each step will be suitably employed.

以下に、本発明の実施例を幾つか示し、本発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、言うまでもないところである。なお、以下の記載に示す「%」及び「部」は、特に断りのない限りにおいて、何れも、質量基準である。また、以下の実施例及び比較例において、粉状物の平均粒子径、粉状物の分散液の光透過率、鋳型材料たるコーテッドサンド(CS)の含水分量、CSの磁着率、各CSを用いて鋳造した際の砂付着状況(CSの付着状況)、並びに、鋳物表面の表面粗さの測定乃至評価は、各々、以下のようにして行なった。 Some examples of the present invention will be shown below to clarify the present invention more specifically, but the present invention is not subject to any restrictions by the description of such examples. needless to say. Note that "%" and "parts" shown in the following description are based on mass unless otherwise specified. Further, in the following examples and comparative examples, the average particle size of the powder, the light transmittance of the dispersion of the powder, the water content of the coated sand (CS) serving as the mold material, the magnetization rate of the CS, and each CS The adhesion of sand (adherence of CS) and the surface roughness of the casting surface were measured and evaluated as follows.

(1)粉状物の平均粒子径
粉状物の平均粒子径について、日機装株式会社製のマイクロトラック粒度分布測定装置(製品名:MT3200II)を用いて、粒度分布から、積算値50%の粒子径を平均粒子径(D50)として測定する。なお、実施例及び比較例で用いた粉状物について、上記測定装置を用いて平均粒子径を測定したところ、各メーカーの公表値との間の誤差が10%以内であったため、以下において、粉状物の平均粒子径はメーカーの公表値を示す。
(1) Average particle size of the powdery material About the average particle size of the powdery material, using a Microtrac particle size distribution analyzer (product name: MT3200II) manufactured by Nikkiso Co., Ltd., particles with an integrated value of 50% from the particle size distribution The diameter is measured as mean particle size ( D50 ). In addition, when the average particle size of the powdery substances used in Examples and Comparative Examples was measured using the above-mentioned measuring device, the error between the published value of each manufacturer was within 10%. The average particle size of the powdery material indicates the published value of the manufacturer.

(2)粉状物の分散液の光透過率
先ず、水溶性無機粘結剤(水ガラス2号又は塩化ナトリウム)を固形分で30質量%含む水溶液からなるブランク液について、分光光度計(株式会社日立ハイテクサイエンス製、商品名:U-2800)を用いて波長660nmの光の透過率を測定し、かかる透過率を100%に合わせる。次いで、ブランク液の100質量部に粉状物の5質量部を添加し、1分間撹拌して、分散液を調製する。かかる分散液を測定容器に入れ、静置してから15分が経過した後に、波長660nmの光の透過率を測定する。かかる測定を3回、実施し、その3回の測定値より算出される光透過率の平均値を、下記表1乃至表6において「分散液の光透過率」として示す。
(2) Light transmittance of dispersion liquid of powdery material The transmittance of light with a wavelength of 660 nm is measured using a U-2800 manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd., and the transmittance is adjusted to 100%. Next, 5 parts by mass of the powdery material is added to 100 parts by mass of the blank liquid and stirred for 1 minute to prepare a dispersion liquid. After 15 minutes have passed since the dispersion liquid is placed in a measurement container and allowed to stand still, the transmittance of light having a wavelength of 660 nm is measured. This measurement was performed three times, and the average value of the light transmittance calculated from the three measurements is shown in Tables 1 to 6 below as "light transmittance of dispersion".

(3)CSの含水分量
水溶性無機粘結剤として水ガラスを用いた場合の、CSにおける含水分量(CSに含まれる水ガラスの固形分量に対する含水分量)を、以下の手順に従い、測定及び算出した。空焼して秤量したるつぼに、各CSを10g秤量して収容し、900℃にて1時間曝熱した後の質量減少量(%)を用いて、CS中の水分量(W1)を、下記の式(1)より算出する。なお、秤量は、小数点以下第4位まで計測する。次に、CSに対する水ガラスの固形分量(B1)を、下記の式(2)を用いて算出し、その後、CS中の水分量(W1)及びCSに対する水ガラスの固形分量(B1)より、水ガラスの固形分量に対する水分量(被覆層における水ガラスの固形分量に対するCSの水分量:W2)を、下記の式(3)を用いて算出する。以上の如くして算出されたW2を、下記表1乃至表6において「含水分量」として示す。
W1=[(M1-M2)/M3]×100 ・・・(1)
[W1:CS中の水分量(%)、M1:焼成前のるつぼとCSの合計
質量(g)、M2:焼成後のるつぼとCSの合計質量(g)、M3
:焼成前のCSの質量(g)]
B1=[B2/(100+B2)]×(100-W1) ・・・(2)
[B1:CSに対する水ガラスの固形分量(%)、B2:砂の100
部に対して添加した水ガラスの固形分量(部)、W1:CS中の水
分量(%)]
W2=(W1/B1)×100 ・・・(3)
[W2:被覆層における水ガラスの固形分量に対するCSの水分量(
%)、W1:CS中の水分量(%)、B1:CSに対する水ガラス
の固形分量(%)]
(3) Water content of CS When water glass is used as a water-soluble inorganic binder, the water content in CS (water content relative to the solid content of water glass contained in CS) is measured and calculated according to the following procedure. did. 10 g of each CS was weighed and placed in a crucible that had been air-fired and weighed, and the amount of water (W1) in the CS was calculated using the mass loss (%) after exposure to heat at 900°C for 1 hour. It is calculated from the following formula (1). In addition, the weighing amount is measured to the fourth decimal place. Next, the solid content (B1) of water glass relative to CS is calculated using the following formula (2), and then from the water content (W1) in CS and the solid content (B1) of water glass relative to CS, The water content relative to the solid content of water glass (the water content of CS relative to the solid content of water glass in the coating layer: W2) is calculated using the following formula (3). W2 calculated as described above is shown as "moisture content" in Tables 1 to 6 below.
W1=[(M1−M2)/M3]×100 (1)
[W1: Moisture content in CS (%), M1: Total mass of crucible and CS before firing (g), M2: Total mass of crucible and CS after firing (g), M3
: mass of CS before firing (g)]
B1=[B2/(100+B2)]×(100−W1) (2)
[B1: Solid content (%) of water glass with respect to CS, B2: 100 of sand
Solid content (parts) of water glass added to parts, W1: water content in CS (%)]
W2=(W1/B1)×100 (3)
[W2: the water content of CS with respect to the solid content of water glass in the coating layer (
%), W1: water content in CS (%), B1: solid content of water glass to CS (%)]

(4)CSの磁着率
乾態のCSについては、その乾態の状態にあるCSより100gを取り出して、試料とした。一方、湿態のCSについては、CSを乾燥器内にて110℃で30分間、保持した後、乾燥したCSを解して、その解したものより100gを取り出して、試料とした。取り出した試料を、5000ガウスの磁石に対して付着させ、磁石に付着した試料の量より、試料(CS)の磁着率を下記の計算式より算出した。
磁着率(%)=[付着した質量(g)]/[試料量(g)]×100
(4) Magnetization Percentage of CS As for the dry CS, 100 g was taken out from the dry CS and used as a sample. On the other hand, as for the wet CS, after holding the CS in a dryer at 110° C. for 30 minutes, the dried CS was thawed, and 100 g of the thawed CS was taken out and used as a sample. The removed sample was attached to a magnet of 5000 gauss, and the magnetic attachment rate of the sample (CS) was calculated from the amount of the sample attached to the magnet using the following formula.
Magnetic adhesion rate (%) = [attached mass (g)] / [sample amount (g)] × 100

(5)CSの付着状況の評価
まず、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を用いて作成した幅木部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。次に、この鋳造試験用砂型12の注湯注入口2からアルミニウム合金溶湯(温度710±5℃)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ところで、旋盤などを用いて鋳物を中の中子ごと半分に切断する。その後、中子部分を取り除き鋳物への中子砂(CS)の付着状況を目視にて確認を行った。なお、本発明においては、△及び○の評価を合格とする。各CSについての評価結果を、表1乃至表4において「鋳造後砂付着状況」として示す。
○:砂の付着が全く見られなかった。
△:鋳物表面の一部に砂の付着が見られた。
×:鋳物表面の全面に亘って砂の付着が見られた。
(5) Evaluation of adhesion state of CS First, as shown in FIG. Inside a cracked hollow main mold 6 (cavity diameter: 6 cm, height: 6 cm), a circular airless element 10 (diameter: 5 cm, height: 5 cm) having a skirting part 8 made using each CS is placed. , and fixed by the baseboard fixing portion 4, and then the half-split hollow main mold 6 is further adhered and fixed to each other to prepare the sand mold 12 for casting test. Next, molten aluminum alloy (temperature: 710±5° C.) was poured from the pouring port 2 of the sand mold 12 for casting test and allowed to solidify. 16 is taken out, and when it reaches room temperature, the casting is cut in half together with the inner core using a lathe or the like. After that, the core part was removed, and the adhesion of core sand (CS) to the casting was visually confirmed. In addition, in the present invention, evaluations of Δ and ◯ are regarded as acceptable. The evaluation results for each CS are shown in Tables 1 to 4 as "state of sand adhesion after casting".
◯: Adhesion of sand was not observed at all.
Δ: Adhesion of sand was observed on part of the casting surface.
x: Adhesion of sand was observed over the entire casting surface.

(6)鋳物表面の表面粗さの評価
上記「(5)CSの付着状況の評価」に従って砂付着状況を確認した鋳物について、その表面の粗さを、目視及び指で触れた際の感触により、以下の基準に従って評価した。なお、鋳物表面に砂(CS)が付着している場合には、その付着した砂(CS)を真鍮ブラシ等で除去した後の鋳物の表面について、評価した。本発明においては、△及び○の評価を合格とする。
○:目視で認められる凹凸がほぼ無く、且つ、指先に引っかかりを感じ
ない。
△:目視で多少の凹凸は認められるが、指先に引っかかりを感じない。
×:目視で大きな凹凸が認められ、且つ、指先に引っかかりを感じる。
(6) Evaluation of surface roughness of casting surface For castings for which the sand adhesion state has been confirmed according to the above "(5) Evaluation of CS adhesion state", the surface roughness of the casting was visually and felt when touched with a finger. , was evaluated according to the following criteria. When sand (CS) adhered to the surface of the casting, the surface of the casting was evaluated after removing the adhering sand (CS) with a brass brush or the like. In the present invention, evaluations of Δ and ◯ are regarded as acceptable.
◯: There is almost no unevenness that can be visually observed, and fingertips are not caught.
Δ: Some unevenness is visually observed, but fingertips are not caught.
x: Large unevenness is visually recognized and the fingertip is caught.

-湿態CSの製造例1-
耐火性骨材として、市販の鋳造用人工砂であるルナモス#60(商品名、花王クエーカー株式会社製)と、水溶性無機粘結剤たる水ガラスとして、市販品の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:2.5、固形分:41.3%)と、鉄含有化合物たる磁鉄鉱の粉状物(球状、平均粒子径:0.25μm)とを準備した。骨材(ルナモス#60)の100部に対して1.0部(固形分:0.41部)に相当する量の水ガラスに対して、骨材(ルナモス#60)の100部に対して0.125部に相当する量の磁鉄鉱の粉状物を添加し、混合して、液状混合物とした後、骨材(ルナモス#60)の100部を常温のまま、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、先に調製した液状混合物(水ガラス+磁鉄鉱の粉状物)を撹拌機内に投入して、3分間の混練を行ない、均一になるまで撹拌混合した。その後、撹拌機内より混和物を取り出すことにより、骨材、水ガラス及び磁鉄鉱の粉状物の混和物からなる、湿態の鋳型材料(コーテッドサンド):CS1を得た。得られたCS1の含水分量を算出したところ、水ガラスの固形分量の140質量%に相当する量であった。
-Production example 1 of wet CS-
Lunamos #60 (trade name, manufactured by Kao-Quaker Co., Ltd.), which is commercially available artificial sand for casting, is used as the refractory aggregate, and commercial product No. 2 sodium silicate (product Fuji Chemical Co., Ltd., molar ratio of SiO 2 /Na 2 O: 2.5, solid content: 41.3%) and magnetite powder as an iron-containing compound (spherical, average particle size: 0.3%). 25 μm) was prepared. For water glass in an amount equivalent to 1.0 parts (solid content: 0.41 parts) per 100 parts of aggregate (Lunamos #60), per 100 parts of aggregate (Lunamos #60) An amount of magnetite powder equivalent to 0.125 parts was added and mixed to form a liquid mixture, and then 100 parts of the aggregate (Lunamos #60) was added to a Shinagawa universal stirrer (5DM) at room temperature. -r type, manufactured by Dalton Co., Ltd.), and then the previously prepared liquid mixture (water glass + magnetite powder) is put into the stirrer and kneaded for 3 minutes until uniform. Stir mixed. After that, the mixed material was taken out from the stirrer to obtain a wet mold material (coated sand): CS1 consisting of a mixed material of aggregate, water glass and magnetite powder. When the water content of CS1 obtained was calculated, it was an amount corresponding to 140% by mass of the solid content of water glass.

-湿態CSの製造例2-
磁鉄鉱の粉状物の添加量を0.25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、湿態の鋳型材料:CS2を得た。得られたCS2の含水分量を算出したところ、水ガラスの固形分量の140質量%に相当する量であった。
-Production example 2 of wet CS-
A wet mold material: CS2 was obtained in the same manner as in Production Example 1 above, except that the amount of magnetite powder added was 0.25 parts. When the water content of CS2 obtained was calculated, it was an amount corresponding to 140% by mass of the solid content of water glass.

-湿態CSの製造例3-
磁鉄鉱の粉状物の添加量を0.50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、湿態の鋳型材料:CS3を得た。得られたCS3の含水分量を算出したところ、水ガラスの固形分量の140質量%に相当する量であった。
-Production example 3 of wet CS-
A mold material in a wet state: CS3 was obtained in the same manner as in Production Example 1 above, except that the amount of magnetite powder added was 0.50 parts. When the water content of CS3 obtained was calculated, it was an amount corresponding to 140% by mass of the solid content of water glass.

-湿態CSの製造例4-
磁鉄鉱の粉状物の添加量を1.00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、湿態の鋳型材料:CS4を得た。得られたCS4の含水分量を算出したところ、水ガラスの固形分量の140質量%に相当する量であった。
-Production example 4 of wet CS-
A wet mold material: CS4 was obtained in the same manner as in Production Example 1 above, except that the amount of magnetite powder added was 1.00 parts. When the water content of the obtained CS4 was calculated, it was an amount corresponding to 140% by mass of the solid content of the water glass.

-湿態CSの製造例5-
磁鉄鉱の粉状物として、球状を呈し、平均粒子径が0.10μmであるものを用いたこと以外は、上記製造例3と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料:CS5を得た。得られたCS5の含水分量を算出したところ、水ガラスの固形分量の140質量%に相当する量であった。
-Production example 5 of wet CS-
A wet mold material CS5 was obtained in the same manner as in Production Example 3, except that magnetite powder having a spherical shape and an average particle size of 0.10 μm was used. When the water content of CS5 obtained was calculated, it was an amount corresponding to 140% by mass of the solid content of water glass.

-湿態CSの製造例6-
磁鉄鉱の粉状物として、球状を呈し、平均粒子径が3.0μmであるものを用いたこと以外は、上記製造例3と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料:CS6を得た。得られたCS6の含水分量を算出したところ、水ガラスの固形分量の140質量%に相当する量であった。
-Production example 6 of wet CS-
A wet mold material CS6 was obtained in the same manner as in Production Example 3, except that magnetite powder having a spherical shape and an average particle size of 3.0 μm was used. When the water content of the obtained CS6 was calculated, it was an amount corresponding to 140% by mass of the solid content of the water glass.

-湿態CSの製造例7-
磁鉄鉱の粉状物として、八面体形状を呈し、平均粒子径が0.30μmのものを用いたこと以外は、上記製造例3と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料:CS7を得た。得られたCS7の含水分量を算出したところ、水ガラスの固形分量の140質量%に相当する量であった。
-Production example 7 of wet CS-
A wet mold material: CS7 was obtained in the same manner as in Production Example 3, except that magnetite powder having an octahedral shape and an average particle size of 0.30 μm was used. When the water content of the obtained CS7 was calculated, it was an amount corresponding to 140% by mass of the solid content of the water glass.

-湿態CSの製造例8-
磁鉄鉱の粉状物に代えて、フェライトの粉状物(針状、平均粒子径:φ0.2×1.0μm)を用いたこと以外は、上記製造例3と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料:CS8を得た。得られたCS8の含水分量を算出したところ、水ガラスの固形分量の140質量%に相当する量であった。
-Production example 8 of wet CS-
In place of the magnetite powder, ferrite powder (needle-shaped, average particle size: φ0.2 × 1.0 µm) was used. Template material: CS8 was obtained. When the water content of the obtained CS8 was calculated, it was an amount corresponding to 140% by mass of the solid content of the water glass.

-湿態CSの製造例9-
磁鉄鉱の粉状物に代えて、磁鉄鉱及びフェライトの何れにも該当しない酸化鉄の粉状物(針状、平均粒子径:φ0.08×0.8μm)を用いたこと以外は、上記製造例3と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料:CS9を得た。得られたCS9の含水分量を算出したところ、水ガラスの固形分量の140質量%に相当する量であった。
-Production example 9 of wet CS-
The above production example except that instead of the magnetite powder, iron oxide powder (needle-shaped, average particle size: φ0.08 × 0.8 μm) that does not correspond to either magnetite or ferrite was used. Wet mold material: CS9 was obtained following the same procedure as in 3. When the water content of the obtained CS9 was calculated, it was an amount corresponding to 140% by mass of the solid content of the water glass.

-湿態CSの製造例10-
上記製造例3において、さらに市販品の陰イオン性界面活性剤(商品名:オルフィンPD-301、日信化学工業株式会社製)を、下記表2に示す割合にて添加したこと以外は、上記製造例3と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料:CS10を得た。得られたCS10の含水分量を算出したところ、水ガラスの固形分量の140質量%に相当する量であった。
-Production example 10 of wet CS-
In Production Example 3 above, except that a commercially available anionic surfactant (trade name: Olfin PD-301, manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) was added in the proportion shown in Table 2 below. Following the same procedure as in Production Example 3, a wet mold material: CS10 was obtained. When the water content of CS10 obtained was calculated, it was an amount corresponding to 140% by mass of the solid content of water glass.

-湿態CSの製造例11-
上記製造例3において、さらに市販品の非イオン性界面活性剤(商品名:オルフィンE1004、日信化学工業株式会社製)を、下記表2に示す割合にて添加したこと以外は、上記製造例3と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料:CS11を得た。得られたCS11の含水分量を測定したところ、水ガラスの固形分量の140質量%に相当する量であった。
-Production example 11 of wet CS-
In the above Production Example 3, except that a commercially available nonionic surfactant (trade name: Olfine E1004, manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) was added at the ratio shown in Table 2 below. Wet mold material: CS11 was obtained following the same procedure as in 3. When the water content of CS11 obtained was measured, it was found to be an amount corresponding to 140% by mass of the solid content of water glass.

-湿態CSの製造例12-
耐火性骨材としての、市販の鋳造用人工砂であるルナモス#60(商品名、花王クエーカー株式会社製)、鉄含有化合物たる磁鉄鉱の粉状物(球状、平均粒子径:0.25μm)、更には、水溶性無機粘結剤たる塩化ナトリウム(塩化Na)を水に溶かして、固形成分(濃度)が20質量%である塩化ナトリウム水溶液を、準備した。そして、骨材(ルナモス#60)を常温のまま、品川式万能攪拌機(5DM-r型、株式会社ダルトン製)に投入し、更に、塩化ナトリウム水溶液を、骨材(ルナモス#60)の100部に対して3.0部(固形成分:0.6部)の割合にて、磁鉄鉱の粉状物を、骨材(ルナモス#60)の100部に対して0.50部の割合にて、撹拌機内に添加した。ここで、磁鉄鉱の粉状物は、予め塩化ナトリウム水溶液に混合した状態で添加した。かかる添加の後、撹拌機内にて3分間の混練を行ない、均一になるまで撹拌混合した。その後、撹拌機内より混和物を取り出すことにより、骨材、塩化ナトリウム及び磁鉄鉱の粉状物の混和物からなる、湿態の鋳型材料:CS12を得た。得られたCS12の含水分量を算出したところ、塩化ナトリウム水溶液の固形分量の79質量%、換言すれば、CSに含まれる塩化ナトリウム(固形分)の79質量%、に相当する量であった。
-Production example 12 of wet CS-
Lunamos #60 (trade name, manufactured by Kao-Quaker Co., Ltd.), which is a commercially available artificial sand for casting, as a refractory aggregate, magnetite powder (spherical, average particle size: 0.25 μm) as an iron-containing compound, Further, sodium chloride (Na chloride), which is a water-soluble inorganic binder, was dissolved in water to prepare an aqueous sodium chloride solution having a solid component (concentration) of 20% by mass. Then, the aggregate (Lunamos #60) at room temperature is put into a Shinagawa type universal stirrer (5DM-r type, manufactured by Dalton Co., Ltd.), and 100 parts of the aggregate (Lunamos #60) is added with an aqueous sodium chloride solution. At a rate of 3.0 parts (solid component: 0.6 parts), magnetite powder is added at a rate of 0.50 parts to 100 parts of the aggregate (Lunamos #60), Added in stirrer. Here, the magnetite powder was added in a state in which it was previously mixed with an aqueous sodium chloride solution. After this addition, kneading was performed for 3 minutes in a stirrer, and stirring and mixing were performed until uniform. After that, the mixed material was taken out from the stirrer to obtain a wet mold material: CS12 consisting of a mixed material of aggregate, sodium chloride and magnetite powder. When the water content of the obtained CS12 was calculated, it was an amount corresponding to 79% by mass of the solid content of the sodium chloride aqueous solution, in other words, 79% by mass of the sodium chloride (solid content) contained in CS.

-湿態CSの製造例13-
上記製造例1において、磁鉄鉱の粉状物を使用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、湿態の鋳型材料:CS13を得た。得られたCS13の含水分量を算出したところ、水ガラスの固形分量の140質量%に相当する量であった。
-Production example 13 of wet CS-
A wet mold material: CS13 was obtained according to the same procedure as in Production Example 1 above, except that the powdered magnetite was not used in Production Example 1 above. When the water content of the obtained CS13 was calculated, it was an amount corresponding to 140% by mass of the solid content of the water glass.

-湿態CSの製造例14-
磁鉄鉱の粉状物として、球状を呈し、平均粒子径が160.2μmであるものを用いたこと以外は、上記製造例3と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料:CS14を得た。得られたCS14の含水分量を算出したところ、水ガラスの固形分量の140質量%に相当する量であった。
-Production example 14 of wet CS-
A wet mold material: CS14 was obtained in the same manner as in Production Example 3, except that magnetite powder having a spherical shape and an average particle size of 160.2 μm was used. When the water content of CS14 obtained was calculated, it was an amount corresponding to 140% by mass of the solid content of water glass.

-湿態CSの製造例15-
磁鉄鉱の粉状物として、球状を呈し、平均粒子径が106.5μmであるものを用いたこと以外は、上記製造例3と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料:CS15を得た。得られたCS15の含水分量を算出したところ、水ガラスの固形分量の140質量%に相当する量であった。
-Production example 15 of wet CS-
A wet mold material CS15 was obtained in the same manner as in Production Example 3, except that magnetite powder having a spherical shape and an average particle size of 106.5 μm was used. The water content of the obtained CS15 was calculated and found to be an amount corresponding to 140% by mass of the solid content of the water glass.

-湿態CSの製造例16-
磁鉄鉱の粉状物に代えて、酸化銅の粉状物(不定形、平均粒子径:32.1μm)を用いたこと以外は、上記製造例3と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料:CS16を得た。得られたCS16の含水分量を算出したところ、水ガラスの固形分量の140質量%に相当する量であった。
-Production example 16 of wet CS-
A wet mold material was prepared in the same manner as in Production Example 3 above, except that copper oxide powder (amorphous, average particle size: 32.1 μm) was used instead of magnetite powder: CS16 was obtained. When the water content of CS16 obtained was calculated, it was an amount corresponding to 140% by mass of the solid content of water glass.

-鋳型の造型例I(実施例1~12、比較例1~4)-
上記した各手順に従って製造されたCS1~16(温度:20℃)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、かかる成形型内に充填されたCSを各々、固化(硬化)させることにより、円形無空中子の試験体(φ50×50cm)として用いられる鋳型を、作製した。なお、実施例1~12、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。
-Molding Example I (Examples 1 to 12, Comparative Examples 1 to 4)-
CS1 to 16 (temperature: 20 ° C.) produced according to the above procedures were filled in a mold heated to 150 ° C., held in the mold, and filled in the mold. By solidifying (hardening) each of the CSs, a mold used as a test piece (φ50×50 cm) of a circular no-aerial element was produced. Tables 1 and 2 below show the CS used in producing the molds (test specimens) for Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 4.

Figure 0007109444000001
Figure 0007109444000001

Figure 0007109444000002
Figure 0007109444000002

かかる表1及び表2の結果から明らかなように、本発明に係る湿態の鋳型材料(CS:コーテッドサンド)を用いて得られる鋳型においては、それを用いて製造される鋳物(鋳造製品)に対する鋳型材料(CS:コーテッドサンド)の付着が、効果的に抑止されることが認められる。 As is clear from the results in Tables 1 and 2, in the mold obtained using the wet mold material (CS: coated sand) according to the present invention, the casting (cast product) produced using it Adhesion of the mold material (CS: coated sand) to the surface is effectively inhibited.

次いで、本発明に従う乾態のコーテッドサンド(CS)を製造し、湿態のCSと同様の試験を行なった。 Next, a dry coated sand (CS) according to the present invention was produced and tested in the same manner as the wet CS.

-乾態CSの製造例17-
耐火性骨材として、市販の鋳造用人工砂であるルナモス#60(商品名、花王クエーカー株式会社製)と、水溶性無機粘結剤たる水ガラスとして、市販品の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:2.5、固形分:41.3%)と、鉄含有化合物たる磁鉄鉱の粉状物(球状、平均粒子径:0.25μm)とを準備した。骨材(ルナモス#60)の100部に対して1.0部(固形分:0.41部)に相当する量の水ガラスに対して、骨材(ルナモス#60)の100部に対して0.50部に相当する量の磁鉄鉱の粉状物を添加し、混合して、液状混合物とした後、約130℃に加熱した骨材(ルナモス#60)の100部をワールミキサー(遠州鉄工製)に投入し、更に、先に調製した液状混合物(水ガラス+磁鉄鉱の粉状物)をミキサー内に投入して、3分間の混練を行ない、水ガラスに含まれる水分を蒸発せしめると共に、砂粒塊が崩壊するまで撹拌混合した。その後、ミキサー内より砂粒を取り出すことにより、骨材の表面に、水ガラスと鉄含有化合物の粉状物を含む被覆層が形成されてなる、乾態の鋳型材料(コーテッドサンド):CS17を得た。得られたCS17の含水分量を算出したところ、被覆層における水ガラスの固形分量の32質量%に相当する量であった。
-Production Example 17 of Dry CS-
Lunamos #60 (trade name, manufactured by Kao-Quaker Co., Ltd.), which is commercially available artificial sand for casting, is used as the refractory aggregate, and commercial product No. 2 sodium silicate (product Fuji Chemical Co., Ltd., molar ratio of SiO 2 /Na 2 O: 2.5, solid content: 41.3%) and magnetite powder as an iron-containing compound (spherical, average particle size: 0.3%). 25 μm) was prepared. For water glass in an amount equivalent to 1.0 parts (solid content: 0.41 parts) per 100 parts of aggregate (Lunamos #60), per 100 parts of aggregate (Lunamos #60) After adding an amount of magnetite powder equivalent to 0.50 part and mixing to form a liquid mixture, 100 parts of aggregate (Lunamos #60) heated to about 130 ° C. was added to a whirl mixer (Enshu Iron Works). ), and the previously prepared liquid mixture (water glass + magnetite powder) is added to the mixer and kneaded for 3 minutes to evaporate the water contained in the water glass. Stir and mix until the sand grain clumps collapse. Thereafter, sand grains are taken out from the mixer to obtain a dry mold material (coated sand): CS17 in which a coating layer containing water glass and a powder of an iron-containing compound is formed on the surface of the aggregate. rice field. The water content of the obtained CS17 was calculated and found to be an amount corresponding to 32% by mass of the solid content of the water glass in the coating layer.

-乾態CSの製造例18-
上記製造例17において、さらに市販品の陰イオン性界面活性剤市販品(商品名:オルフィンPD-301、日信化学工業株式会社製)を、下記表3に示す割合にて添加したこと以外は、上記製造例17と同様の手順に従って、乾態の鋳型材料:CS18を得た。得られたCS18の含水分量を算出したところ、被覆層における水ガラスの固形分量の34質量%に相当する量であった。
-Production Example 18 of Dry CS-
In the above Production Example 17, a commercially available anionic surfactant (trade name: Olfine PD-301, manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) was further added at the ratio shown in Table 3 below. , a dry mold material: CS18 was obtained according to the same procedure as in Production Example 17 above. The water content of the obtained CS18 was calculated and found to be an amount corresponding to 34% by mass of the solid content of the water glass in the coating layer.

-乾態CSの製造例19-
上記製造例17において、磁鉄鉱の粉状物を使用しなかったこと以外は、上記製造例17と同様の手順に従って、乾態の鋳型材料:CS19を得た。得られたCS19の含水分量を算出したところ、被覆層における水ガラスの固形分量の32質量%に相当する量であった。
-Production Example 19 of Dry CS-
A dry mold material: CS19 was obtained in the same manner as in Production Example 17, except that the powdered magnetite was not used. The water content of the obtained CS19 was calculated and found to be an amount corresponding to 32% by mass of the solid content of the water glass in the coating layer.

-乾態CSの製造例20-
磁鉄鉱の粉状物として、球状を呈し、平均粒子径が106.5μmであるものを用いたこと以外は、上記製造例17と同様の手順に従って、乾態の鋳型材料:CS20を得た。得られたCS20の含水分量を算出したところ、被覆層における水ガラスの固形分量の34質量%に相当する量であった。
-Production example 20 of dry CS-
A dry mold material: CS20 was obtained in the same manner as in Production Example 17, except that magnetite powder having a spherical shape and an average particle size of 106.5 μm was used. The water content of the obtained CS20 was calculated and found to be an amount corresponding to 34% by mass of the solid content of the water glass in the coating layer.

-鋳型の造型例II(実施例13~14、比較例5~6)-
上記した各手順に従って製造されたCS17~20(温度:20℃)を、110℃に加熱された成形金型内に、圧力:0.3MPaのゲージ圧にて吹き込んで、充填した後、更に0.05MPaのゲージ圧力の下で、温度:99℃の水蒸気を4秒間吹き込み、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150℃の熱風を2分間吹き込み、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、円形無空中子の試験体(φ50×50cm)として用いられる鋳型を、作製した。なお、実施例13~14、比較例5~6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に示す通りである。
-Molding Example II (Examples 13-14, Comparative Examples 5-6)-
CS17 to 20 (temperature: 20 ° C.) produced according to each procedure described above was blown into a mold heated to 110 ° C. at a gauge pressure of 0.3 MPa, and after filling, further 0 Under a gauge pressure of 0.05 MPa, water vapor at a temperature of 99° C. was blown for 4 seconds to aerate the coated sand (CS) phase filled in the mold. Next, after such ventilation of water vapor is completed, hot air at a temperature of 150°C is blown for 2 minutes under a gauge pressure of 0.03 MPa to solidify (harden) the CS filled in the mold. , a mold used as a test piece (φ50×50 cm) of a circular aneuron was produced. Table 3 below shows the CS used to prepare the molds (test specimens) for Examples 13 and 14 and Comparative Examples 5 and 6.

Figure 0007109444000003
Figure 0007109444000003

-鋳型の造型例III (実施例15~16、比較例7~8)-
上記した各手順に従って製造されたCS17~20(温度:20℃)を常温のまま、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1.0部の割合にて、撹拌機内に添加し、撹拌することにより、湿態化させたCS(鋳型材料)を準備した。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CSを各々、固化(硬化)させることにより、円形無空中子の試験体(φ50×50cm)として用いられる鋳型を、作製した。なお、実施例15~16、比較例7~8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4に示す通りである。
-Molding Example III (Examples 15-16, Comparative Examples 7-8)-
CS17 to 20 (temperature: 20 ° C.) produced according to the above procedures are charged into a Shinagawa universal stirrer (5DM-r type, manufactured by Dalton Co., Ltd.) at room temperature, and water is added to 100 of CS. A wet-state CS (template material) was prepared by adding 1.0 part to 1 part in a stirrer and stirring. The CS in a wet state taken out from the stirrer is filled into a molding die heated to 150° C. and held in the molding die, and the CS filled in the molding die is solidified (cured). ) to prepare a mold used as a test piece (φ50×50 cm) of a circular no-aerator. Table 4 below shows the CS used to prepare the molds (test specimens) of Examples 15-16 and Comparative Examples 7-8.

Figure 0007109444000004
Figure 0007109444000004

上記表3及び表4の結果より明らかなように、本発明に係る乾態の鋳型材料(CS:コーテッドサンド)についても、それを用いて得られる鋳型にて鋳造を行なった際に、鋳物(鋳造製品)に対する鋳型材料(CS)の付着が効果的に抑止されることが認められる。特に、実施例13~14に係る鋳型(試験体)は、水蒸気の通気によって湿態化された鋳型材料(CS)にて造型されたものであり、また、実施例15~16に係る鋳型(試験体)は、水の添加によって湿態化された鋳型材料にて造型されたものであり、実施例13~14と実施例15~16とでは異なる造型方法が採用されているところ、何れの造型方法によって得られた鋳型(試験体)にあっても、鋳物(鋳造製品)に対する鋳型材料(CS)の付着が効果的に抑止されることが認められるのである。 As is clear from the results in Tables 3 and 4 above, the dry mold material (CS: coated sand) according to the present invention also yielded a casting ( It can be seen that the adhesion of the mold material (CS) to the casting product) is effectively inhibited. In particular, the molds (specimen) according to Examples 13 and 14 were molded with a mold material (CS) that was moistened by aeration of water vapor, and the molds according to Examples 15 and 16 ( Test piece) was molded with a mold material that was made wet by the addition of water. It is recognized that even in the mold (specimen) obtained by the molding method, adhesion of the mold material (CS) to the casting (cast product) is effectively suppressed.

-鋳型の造型例IV(実施例17~18、比較例9~10)-
CS3、CS7、CS10、CS11、CS13及びCS15の各々を用いて、上記した「鋳型の造型例I」の手順に準じて、試験体たる鋳型(幅:2.54cm×高さ:2.54cm×長さ:20cm)を作製し、得られた鋳型(試験体)について、以下に示す手法に従って抗折強度の測定及び充填率(%)の測定を行なった。その測定結果を下記表5に示す。
-Molding Example IV (Examples 17-18, Comparative Examples 9-10)-
Using each of CS3, CS7, CS10, CS11, CS13 and CS15, according to the procedure of "Molding example I" described above, a mold as a test body (width: 2.54 cm × height: 2.54 cm × length: 20 cm), and the resulting mold (test piece) was subjected to bending strength measurement and filling rate (%) measurement according to the methods described below. The measurement results are shown in Table 5 below.

(7)抗折強度
各CSを用いて得られた鋳型(試験体)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、下記の計算式より算出する。
抗折強度(N/cm2 )=1.5×(L×W)/(a×b2
[L:支点間距離(cm)、W:破壊荷重(N)、a:試験体の幅(
cm)、b:試験体の厚み(cm)]
(7) Bending strength The breaking load of the mold (test piece) obtained using each CS is measured using a measuring device (manufactured by Takachiho Seiki Co., Ltd.; digital casting sand strength tester). Then, using this measured breaking load, the bending strength is calculated from the following formula.
Bending strength (N/cm 2 )=1.5×(L×W)/(a×b 2 )
[L: distance between fulcrums (cm), W: breaking load (N), a: width of specimen (
cm), b: thickness of specimen (cm)]

(8)充填率
各CSを用いて得られた鋳型(試験体)について、骨材の真比重に対する各鋳型(試験体)の比重(質量を試験片の体積で除して算出する)の割合を、百分率で算出する。
充填率(質量%)
={[試験体の質量(g)/試験体の体積(cm3 )]
/骨材の真比重(g/cm3 )}×100
(8) Filling rate For molds (specimen) obtained using each CS, the ratio of the specific gravity of each mold (specimen) to the true specific gravity of the aggregate (calculated by dividing the mass by the volume of the specimen) is calculated as a percentage.
Filling rate (mass%)
= {[mass of specimen (g)/volume of specimen (cm 3 )]
/ true specific gravity of aggregate (g/cm 3 )}×100

Figure 0007109444000005
Figure 0007109444000005

表5の結果からも明らかなように、本発明に従う鋳型材料を用いて得られる鋳型は、優れた鋳型強度を発揮するものであり、また、充填性においても優れたものであることが、認められるのである。 As is clear from the results in Table 5, the mold obtained using the mold material according to the present invention exhibits excellent mold strength and is also excellent in fillability. It is possible.

-再生CSの製造例及び鋳型の造型例V(実施例21~22、比較例11)-
図1に示される、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)の内部に、上記した鋳型材料のうちの3種類(CS3、CS10、CS13)の各々を用いて作製した、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を作製した。なお、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、主型の周囲を針金で巻くことにより、しっかりと固定した。そして、この鋳造試験用砂型12の注湯注入口2から、アルミニウム合金溶湯(温度710±5℃)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を取り出し、室温になったところで、エアハンマーを用いて中子を分解して、中子の鋳型片を回収した。そして、回収した鋳型片を、その大きさ(最大長さ)が3mm以下になるまで解砕した。
-Production Example of Recycled CS and Mold Forming Example V (Examples 21 and 22, Comparative Example 11)-
A half-split hollow main mold 6 (cavity: diameter 6 cm x height) shown in FIG. 6 cm) with a circular airless element 10 (5 cm diameter x 5 cm high) having a baseboard 8 made using each of the three mold materials (CS3, CS10, CS13) described above. , and fixed by the baseboard fixing portion 4, and then the half-split hollow main mold 6 was further adhesively fixed to each other to prepare a sand mold 12 for casting test. In addition, in order to prevent molten metal from leaking during casting, the bonded main mold was firmly fixed by clamping it with a vise or the like, or by wrapping the circumference of the main mold with a wire. Molten aluminum alloy (temperature: 710±5° C.) was poured from the pouring port 2 of the casting test sand mold 12 and solidified. 16 was taken out, and when the temperature reached room temperature, the core was disassembled using an air hammer, and the mold piece of the core was recovered. Then, the collected mold pieces were pulverized until the size (maximum length) thereof became 3 mm or less.

かかる解砕された鋳型片(水ガラスが固着した耐火性骨材)の500部を、研磨機としてのボールミルに入れて、30分間、研磨処理を行い、次に、磁選処理として、5000ガウスの磁石を用いて、上記の研磨処理後の耐火性骨材から、磁石に引き寄せられる粉状物や粒状物を取り除いた。その後、集塵工程として、280メッシュの篩の上部に集塵機を備え、篩分け中に下からエアを流すことにより微粉分を除去して、再生した耐火性骨材を得た。以下、1)CS3からなる中子を用いて上記の鋳造を行い、その後に回収した中子の鋳型片より再生された耐火性骨材を再生骨材aと、2)CS10からなる中子を用いて上記の鋳造を行い、その後に回収した中子の鋳型片より再生された耐火性骨材を再生骨材bと、3)CS13からなる中子を用いて上記の鋳造を行い、その後に回収した中子の鋳型片より再生された耐火性骨材を再生骨材cと、各々、示す。そして、1)再生骨材aを用いて、前記したCS3と同様な製造方法に従って湿態の鋳型材料:再生CS3’を、2)再生骨材bを用いて、前記したCS10と同様な製造方法に従って湿態の鋳型材料:再生CS10’を、3)再生骨材cを用いて、前記したCS13と同様な製造方法に従って湿態の鋳型材料:再生CS13’を、それぞれ得た。 500 parts of the crushed mold pieces (refractory aggregate to which water glass adheres) are placed in a ball mill as a grinder and subjected to grinding treatment for 30 minutes, and then magnetic separation treatment of 5000 gauss. A magnet was used to remove powders and particulates that were attracted to the magnet from the refractory aggregate after the grinding treatment. After that, as a dust collection step, a dust collector was provided above a 280-mesh sieve, and fine particles were removed by blowing air from below during sieving to obtain a regenerated refractory aggregate. Hereinafter, 1) the above-mentioned casting is performed using a core made of CS3, and then a recycled aggregate a is a refractory aggregate that is recycled from the mold pieces of the recovered core, and 2) a core made of CS10. After that, the refractory aggregate regenerated from the recovered core mold pieces is used as the recycled aggregate b, and 3) the above casting is performed using the core made of CS13. The refractory aggregate regenerated from the recovered core mold pieces is indicated as regenerated aggregate c. Then, 1) using the recycled aggregate a, a wet mold material: recycled CS3′ according to the same manufacturing method as CS3 described above, and 2) using the recycled aggregate b, the same manufacturing method as CS10 described above. Wet mold material: regenerated CS10' was obtained according to 3) Regenerated aggregate c, and wet mold material: regenerated CS13' was obtained according to the same production method as CS13 described above.

得られた再生CS3’、再生CS10’及び再生CS13’を用いて、上記した「鋳型の造型例I」の手順に準じて、試験体たる鋳型(幅:2.54cm×高さ:2.54cm×長さ:20cm)を作製し、得られた鋳型(試験体)について、上記した「(7)抗折強度の測定」に示す手法に従い、抗折強度の測定を行った。そして、1)CS3の抗折強度(実施例17の抗折強度)と、CS3の再生骨材(再生骨材a)を用いて得られた再生CS3’の抗折強度より、2)CS10の抗折強度(実施例19の抗折強度)と、CS10の再生骨材(再生骨材b)を用いて得られた再生CS10’の抗折強度より、3)CS13の抗折強度(比較例9の抗折強度)と、CS13の再生骨材(再生骨材c)を用いて得られた再生CS13’の抗折強度より、下記式に基づいて、強度発現率(%)を算出した。その結果を、下記表6に示す。
強度発現率(%)
=[CSの抗折強度(N/cm2
/再生CSの抗折強度(N/cm2 )]×100
Using the obtained regenerated CS3′, regenerated CS10′ and regenerated CS13′, a mold as a specimen (width: 2.54 cm×height: 2.54 cm) was prepared according to the procedure of “Molding Example I” described above. x length: 20 cm), and the resulting mold (test specimen) was measured for bending strength according to the method shown in "(7) Measurement of bending strength" described above. Then, from 1) the bending strength of CS3 (the bending strength of Example 17) and the bending strength of the regenerated CS3′ obtained using the regenerated aggregate of CS3 (regenerated aggregate a), 2) CS10 From the bending strength (the bending strength of Example 19) and the bending strength of the recycled CS10′ obtained using the recycled aggregate of CS10 (the recycled aggregate b), 3) the bending strength of CS13 (comparative example 9) and the bending strength of the regenerated CS13′ obtained using the regenerated aggregate of CS13 (regenerated aggregate c), the strength expression rate (%) was calculated based on the following formula. The results are shown in Table 6 below.
Strength expression rate (%)
= [CS bending strength (N/cm 2 )
/Bending strength of recycled CS (N/cm 2 )]×100

Figure 0007109444000006
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かかる表6における結果から明らかな如く、本発明に従う鋳型材料より再生された耐火性骨材を用いてなる鋳型材料(再生CS3’、再生CS10’)については、強度発現率が高くなることが認められた(実施例21~22)。これに対して、鉄含有化合物の粉状物が使用されていない鋳型材料より再生された耐火性骨材を用いた鋳型材料(再生CS13’)にあっては、強度発現率が低く、回収した耐火性骨材を効率よく再生することが困難であることが、確認されたのである。 As is clear from the results in Table 6, it was confirmed that the mold materials (recycled CS3', recycled CS10') using the refractory aggregate recycled from the mold material according to the present invention had a high strength development rate. (Examples 21-22). On the other hand, in the mold material (recycled CS13') using the refractory aggregate recycled from the mold material in which the iron-containing compound powder was not used, the strength development rate was low, and it was recovered. It was confirmed that it is difficult to regenerate refractory aggregate efficiently.

2 溶湯注入口 4 幅木固定部
6 主型 8 幅木部
10 円形無空中子 12 鋳造試験用鋳型
14 廃中子排出口 16 鋳物
2 Molten metal injection port 4 Baseboard fixing part 6 Main mold 8 Baseboard part 10 Circular airless element 12 Casting test mold 14 Waste core discharge port 16 Casting

Claims (18)

(a)耐火性骨材と、
(b)水溶性無機粘結剤と、
(c)鉄含有化合物の粉状物であって、平均粒子径が、0.01μm以上50μm未満 であるもの
を少なくとも含ことを特徴とする、前記水溶性無機粘結剤と前記鉄含有化合物の粉状物とを含む被覆層が前記耐火性骨材の表面に形成されてなる、常温流動性を有する乾態のコーテッドサンドからなる鋳型材料。
(a) a refractory aggregate;
(b) a water-soluble inorganic binder;
(c) the water-soluble inorganic caking agent and the iron-containing compound, comprising at least a powdery iron-containing compound having an average particle size of 0.01 µm or more and less than 50 µm ; A mold material comprising dry coated sand having normal temperature fluidity, wherein a coating layer containing a compound powder is formed on the surface of the refractory aggregate .
前記鉄含有化合物が酸化鉄である請求項1に記載の鋳型材料。 The mold material of claim 1, wherein said iron-containing compound is iron oxide. 前記酸化鉄が、磁鉄鉱、磁赤鉄鉱、フェライト、及びそれらのうちの2種以上の混合物からなる群より選ばれてなる請求項2に記載の鋳型材料。 3. The mold material of claim 2, wherein said iron oxide is selected from the group consisting of magnetite, maghemite, ferrite, and mixtures of two or more thereof. 前記鉄含有化合物の粉状物が、前記水溶性無機粘結剤の固形分の100質量部に対して、1~500質量部の割合で含有せしめられている請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の鋳型材料。 4. Any one of claims 1 to 3, wherein the iron-containing compound powder is contained in a proportion of 1 to 500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid content of the water-soluble inorganic binder. 1. The mold material according to claim 1. 前記水溶性無機粘結剤を固形分で30質量%含む水溶液をブランク液とし、かかるブランク液の波長660nmにおける光の透過率を100%としたとき、該ブランク液の100質量部に対して前記鉄含有化合物の粉状物の5質量部を混合してなる分散液の波長660nmにおける光の透過率の平均値が、20%以下である請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の鋳型材料。 An aqueous solution containing 30% by mass of the water-soluble inorganic binder as a solid content is used as a blank liquid, and when the light transmittance of the blank liquid at a wavelength of 660 nm is 100%, the above-mentioned 5. The dispersion according to any one of claims 1 to 4, wherein the average value of light transmittance at a wavelength of 660 nm of the dispersion obtained by mixing 5 parts by mass of the iron-containing compound powder is 20% or less. mold material. 前記鉄含有化合物の粉状物が球状である請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載の鋳型材料。 6. The mold material according to any one of claims 1 to 5, wherein the iron-containing compound powder is spherical. さらに界面活性剤を含有してなる請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の鋳型材料。 7. The mold material according to any one of claims 1 to 6, further comprising a surfactant. 前記水溶性無機粘結剤が水ガラスである請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載の鋳型材料。 The mold material according to any one of claims 1 to 7, wherein the water-soluble inorganic binder is water glass. 加熱した耐火性骨材に対して、水溶性無機粘結剤と、平均粒子径が0.01μm以上50μm未満である鉄含有化合物の粉状物とを添加し、混練乃至は混合せしめて混和物を調製し、かかる混和物中の水分を蒸発させることにより、前記水溶性無機粘結剤と前記鉄含有化合物の粉状物とを含む被覆層が前記耐火性骨材の表面に形成されてなる、常温流動性を有する乾態のコーテッドサンドを製造することを特徴とする鋳型材料の製造方法。 A water-soluble inorganic binder and a powder of an iron-containing compound having an average particle size of 0.01 μm or more and less than 50 μm are added to the heated refractory aggregate, and kneaded or mixed to form a mixture. and evaporating water in the mixture to form a coating layer containing the water-soluble inorganic binder and the iron-containing compound powder on the surface of the refractory aggregate A method for producing a mold material, characterized by producing a dry coated sand having normal temperature fluidity. さらに水が添加されて前記混和物が調製される請求項9に記載の鋳型材料の製造方法。 10. The method of manufacturing a mold material according to claim 9 , wherein water is further added to prepare said admixture. 請求項1乃至請求項8の何れか1項に記載の鋳型材料を、加熱された成形型内に充填した後、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。 After filling the mold material according to any one of claims 1 to 8 into a heated mold, water vapor is passed through the mold and held in the mold to solidify or harden. A method for producing a mold, characterized in that the desired mold is obtained by 前記成形型が、80℃~200℃の温度に加熱される請求項11に記載の鋳型の製造方法。 The mold manufacturing method according to claim 11 , wherein the mold is heated to a temperature of 80°C to 200°C. 請求項1乃至請求項8の何れか1項に記載の鋳型材料に水を添加して湿態化させ、その湿態状の鋳型材料を加熱された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。 Water is added to the mold material according to any one of claims 1 to 8 to wet it, and after filling the wet mold material into a heated mold, the mold is A mold manufacturing method characterized by obtaining a desired mold by holding the mold inside and solidifying or hardening it. 前記成形型が、80℃~300℃の温度に加熱される請求項13に記載の鋳型の製造方法。 The mold manufacturing method according to claim 13 , wherein the mold is heated to a temperature of 80°C to 300°C. 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。 15. The mold manufacturing method according to any one of claims 11 to 14 , wherein hot air or superheated steam is passed through the mold while the mold is being held. 請求項1乃至請求項8の何れか1項に記載の鋳型材料からなる鋳型を用いた鋳造の後に得られる、前記鉄含有化合物の粉状物を含有する前記水溶性無機粘結剤が固着した耐火性骨材を含む回収耐火性骨材の再生方法であって、
前記耐火性骨材を回収した後、かかる回収された耐火性骨材を研磨して、その表面に固着している前記水溶性無機粘結剤を削り取る研磨処理を実施し、次いで該耐火性骨材から削り取られた該水溶性無機粘結剤の固形物を、該固形物中に含まれる前記鉄含有化合物の粉状物が磁石に引き寄せられる作用を利用して、かかる耐火性骨材から分離する磁選処理を実施することを特徴とする回収耐火性骨材の再生方法。
The water-soluble inorganic binder containing the powder of the iron-containing compound, which is obtained after casting using a mold made of the mold material according to any one of claims 1 to 8 , is adhered. A method for recycling recovered refractory aggregate containing refractory aggregate,
After the refractory aggregate is recovered, the recovered refractory aggregate is polished to scrape off the water-soluble inorganic binder adhering to the surface thereof, and then the refractory aggregate is The solid matter of the water-soluble inorganic binder scraped from the material is separated from the refractory aggregate by utilizing the action of attracting the powdered matter of the iron-containing compound contained in the solid matter to a magnet. A method for regenerating recovered refractory aggregate, characterized in that magnetic separation treatment is carried out.
前記磁選処理が、500~10000ガウスの範囲内の磁束密度を有する磁選機にて実施されることを特徴とする請求項16に記載の回収耐火性骨材の再生方法。 17. The method for regenerating recovered refractory aggregate according to claim 16 , wherein the magnetic separation treatment is performed by a magnetic separator having a magnetic flux density within the range of 500 to 10000 gauss. 前記耐火性骨材に対する焼成処理が、前記研磨処理に先立って、前記研磨処理と前記磁選処理との間において、及び/又は前記磁選処理の後に、実施されることを特徴とする請求項16又は請求項17に記載の回収耐火性骨材の再生方法。 16. Firing treatment for the refractory aggregate is performed prior to the polishing treatment, between the polishing treatment and the magnetic separation treatment, and/or after the magnetic separation treatment, or The method for recycling recovered refractory aggregate according to claim 17 .
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