JP7121580B2 - Mold manufacturing method - Google Patents

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本発明は、鋳型の製造方法に関する。 The present invention relates to a mold manufacturing method.

鋳物を製造するには鋳型が必要である。鋳型には普通鋳型と特殊鋳型とがあり、普通鋳型には生型と乾燥型がある。一方、特殊鋳型には熱硬化鋳型、自硬性鋳型、ガス硬化鋳型がある。例えば、鋳物を大量生産する場合にはベントナイト系の生型が、中空部または内部構造を有する鋳物を製造する際に用いられる中子用等には熱硬化鋳型のシェルモールド鋳型が、一般的に採用されている。また、多品種少量生産用には自硬性鋳型やガス硬化鋳型が主に適用されている。 A mold is required to produce a casting. There are normal molds and special molds for molds, and there are green molds and dry molds for normal molds. On the other hand, special molds include thermosetting molds, self-hardening molds, and gas-hardening molds. For example, bentonite-based green molds are generally used for mass production of castings, and shell molds, which are thermosetting molds, are generally used for cores used when manufacturing castings with hollow parts or internal structures. Adopted. Self-hardening molds and gas hardening molds are mainly used for high-mix low-volume production.

鋳型の材料には珪砂などの耐火性粒状材料が用いられるが、耐火性粒状材料だけでは乾燥すると崩れやすいため粘結剤を加えて崩れにくくしている。
普通鋳型にはベントナイトなどの粘土が粘結剤として用いられる。一方、特殊鋳型にはフェノール樹脂、フラン樹脂、ウレタン樹脂などの有機粘結剤や、水ガラスなどの無機粘結剤が用いられる。
Refractory granular material such as silica sand is used as the material for the mold, but because the refractory granular material alone tends to crumble when dried, a binder is added to prevent crumbling.
Clays such as bentonite are commonly used as binders in molds. On the other hand, for special molds, organic binders such as phenol resin, furan resin, and urethane resin, and inorganic binders such as water glass are used.

各種方法により製造した鋳型には、鉄、銅、アルミニウム等の金属を高温で溶かした液体が注湯され、鋳物が得られる。鋳物は、鋳型を解体して取り出される。また、解体した鋳型から耐火性粒状材料を再生し、鋳型の製造に再利用するのが一般的である。
有機粘結剤は、ハンドリング性に優れ、鋳型の造型が容易である。また、有機粘結剤を用いた鋳型は、解体時の崩壊性に優れる。しかし、注湯時に有機粘結剤が熱分解してガス(熱分解ガス)が発生しやすく、鋳物に欠陥が生じたり、作業環境が悪化したりしやすい。
A liquid obtained by melting a metal such as iron, copper, or aluminum at a high temperature is poured into a mold manufactured by various methods to obtain a casting. The casting is removed by dismantling the mold. It is also common to reclaim the refractory particulate material from dismantled molds and reuse it in the manufacture of molds.
Organic binders are excellent in handleability and easy to mold. Moreover, the mold using the organic binder is excellent in collapsibility at the time of dismantling. However, the organic binder tends to thermally decompose during pouring to generate gas (thermal decomposition gas), which tends to cause defects in castings and worsen the working environment.

一方、無機粘結剤を用いた鋳型は、無機粘結剤が熱分解しにくいため注湯時に粘結剤の熱分解ガスが発生しにくい。しかし、無機粘結剤は有機粘結剤に比べてハンドリング性に劣り、鋳型の造型が容易ではない。また、無機粘結剤を用いた鋳型は、注湯後の強度が低下しにくく、崩壊しにくい(崩壊性に劣る)ため、有機粘結剤を用いた鋳型に比べて解体しにくい。 On the other hand, in a mold using an inorganic binder, the inorganic binder is less likely to be thermally decomposed, so that the thermal decomposition gas of the binder is less likely to be generated during pouring. However, inorganic binders are inferior to organic binders in handleability and are not easy to mold. In addition, a mold using an inorganic binder is less likely to decrease in strength after pouring and is less likely to collapse (becomes inferior in disintegration), and thus is more difficult to dismantle than a mold using an organic binder.

無機粘結剤を用いた鋳型の崩壊性を改善する方法として、水ガラスと有機粘結剤とを併用する方法が提案されている(特許文献1)。
また、コーティング層が耐火性粒状材料の表面に形成された粘結剤コーテッド耐火物を用いる方法が提案されている(特許文献2)。前記コーティング層は、粘結剤として水溶性無機化合物を含有する。
さらに、加熱溶融した塩を鉄製型に流し込んで、型内で塩を凝固させて塩中子を製造する方法が提案されている(特許文献3)。
As a method for improving the collapsibility of a mold using an inorganic binder, a method using both water glass and an organic binder has been proposed (Patent Document 1).
A method using a binder-coated refractory in which a coating layer is formed on the surface of a refractory granular material has also been proposed (Patent Document 2). The coating layer contains a water-soluble inorganic compound as a binder.
Furthermore, a method of producing a salt core by pouring heat-melted salt into an iron mold and solidifying the salt in the mold has been proposed (Patent Document 3).

特開平4-59148号公報JP-A-4-59148 特許第5933169号公報Japanese Patent No. 5933169 特許第4000106号公報Japanese Patent No. 4000106

しかしながら、特許文献1に記載のように水ガラスと有機粘結剤とを併用する方法では、鋳造後の鋳型の崩壊性を充分に改善するには至っていない。
特許文献2に記載の粘結剤コーテッド耐火物では、鋳型そのものの強度が不充分である。
特許文献3に記載の方法では、加熱溶融した塩に耐えられる型として、鉄製型などの金属型を用いる必要があり、鋳型造型用型に制約がある。
However, the method of using both water glass and an organic binder as described in Patent Document 1 has not sufficiently improved the collapsibility of the mold after casting.
In the binder-coated refractory described in Patent Document 2, the strength of the mold itself is insufficient.
In the method described in Patent Document 3, it is necessary to use a metal mold such as an iron mold as a mold that can withstand heat-melted salt, and there are restrictions on mold making molds.

本発明は上記事情を鑑みてなされたもので、鋳造時までは充分な強度を維持しつつ、鋳造後の崩壊性に優れ、しかも鋳造時に粘結剤の熱分解ガスが発生しにくい鋳型を、鋳型造型用型に制約されることなく製造する方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances. An object of the present invention is to provide a manufacturing method without being restricted by molds for mold making.

本発明は以下の態様を有する。
[1]耐火性粒状材料と有機粘結剤とを含む混合物の硬化物であり、かつ水溶性無機塩を含む一次成形体を、前記水溶性無機塩の融点以上、かつ前記有機粘結剤の分解温度以上で焼成する、鋳型の製造方法。
[2]前記混合物は、耐火性粒状材料と、前記有機粘結剤と、前記水溶性無機塩とを含み、この混合物を鋳型造型用型に充填し、前記有機粘結剤を硬化させて前記一次成形体を得る、[1]に記載の鋳型の製造方法。
[3]前記混合物を鋳型造型用型に充填し、前記有機粘結剤を硬化させて前記硬化物を得た後、得られた硬化物に前記水溶性無機塩を含浸させて前記一次成形体を得る、[1]に記載の鋳型の製造方法。
[4]前記水溶性無機塩がアルカリ金属塩およびアルカリ土類金属塩の少なくとも一方である、[1]~[3]のいずれか1つに記載の鋳型の製造方法。
[5]前記耐火性粒状材料と前記水溶性無機塩との含有量の合計を100質量%としたときに、前記水溶性無機塩の含有量が3~30質量%である、[1]~[4]のいずれか1つに記載の鋳型の製造方法。
The present invention has the following aspects.
[1] A primary molded body which is a cured product of a mixture containing a refractory granular material and an organic binder, and which contains a water-soluble inorganic salt. A method for manufacturing a mold, which is fired at a decomposition temperature or higher.
[2] The mixture includes a refractory granular material, the organic binder, and the water-soluble inorganic salt. The mold manufacturing method according to [1], wherein a primary compact is obtained.
[3] The mixture is filled in a mold for molding, the organic binder is cured to obtain the cured product, and the obtained cured product is impregnated with the water-soluble inorganic salt to form the primary compact. The method for producing a mold according to [1], wherein
[4] The method for producing a mold according to any one of [1] to [3], wherein the water-soluble inorganic salt is at least one of an alkali metal salt and an alkaline earth metal salt.
[5] When the total content of the refractory granular material and the water-soluble inorganic salt is 100% by mass, the content of the water-soluble inorganic salt is 3 to 30% by mass, [1]- [4] A method for manufacturing a mold according to any one of [4].

本発明の鋳型の製造方法によれば、鋳造時までは充分な強度を維持しつつ、鋳造後の崩壊性に優れ、しかも鋳造時に粘結剤の熱分解ガスが発生しにくい鋳型を、鋳型造型用型に制約されることなく製造できる。 According to the mold manufacturing method of the present invention, a mold that maintains sufficient strength until casting, is excellent in collapsibility after casting, and is less likely to generate pyrolysis gas of the binder during casting is produced. It can be manufactured without being restricted by the type of application.

[鋳型の製造方法]
本発明の鋳型の製造方法では、耐火性粒状材料と有機粘結剤とを含む混合物の硬化物であり、かつ水溶性無機塩を含む一次成形体を焼成して(焼成工程)、鋳型を得る。
鋳型を製造するに際して、耐火性粒状材料、有機粘結剤および水溶性無機塩に加えて、硬化剤を併用してもよい。
また、一次成形体は、必要に応じて耐火性粒状材料、有機粘結剤、水溶性無機塩および硬化剤以外の成分(任意成分)を含んでいてもよい。
[Mold manufacturing method]
In the method for producing a casting mold of the present invention, a casting mold is obtained by firing a primary compact which is a cured mixture containing a refractory granular material and an organic binder and which contains a water-soluble inorganic salt (firing step). .
A curing agent may be used in combination with the refractory granular material, the organic binder and the water-soluble inorganic salt when manufacturing the mold.
In addition, the primary compact may contain components (optional components) other than the refractory granular material, the organic binder, the water-soluble inorganic salt and the curing agent, if necessary.

<耐火性粒状材料>
耐火性粒状材料としては、珪砂、クロマイト砂、ジルコン砂、オリビン砂、アルミナ砂、ムライト砂等の天然砂;人工砂などの従来公知のものを使用できる。また、使用済みの耐火性粒状材料を回収したもの(回収砂)や再生処理したもの(再生砂)なども使用できる。
これら耐火性粒状材料は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
<Refractory granular material>
As the refractory granular material, conventionally known materials such as natural sand such as silica sand, chromite sand, zircon sand, olivine sand, alumina sand and mullite sand; artificial sand and the like can be used. In addition, used refractory granular material recovered (recovered sand) or reclaimed (reclaimed sand) can also be used.
These refractory granular materials may be used singly or in combination of two or more.

<有機粘結剤>
有機粘結剤としては、シェルモールド法で鋳型を製造する際に用いられる粘結剤、アミンコールドボックス法で鋳型を製造する際に用いられる粘結剤、アルカリフェノール樹脂、酸硬化性粘結剤などが挙げられる。
これら有機粘結剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
<Organic binder>
Examples of organic binders include binders used when manufacturing molds by the shell mold method, binders used when manufacturing molds by the amine cold box method, alkali phenol resins, and acid-curable binders. etc.
These organic binders may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more types.

シェルモールド法で鋳型を製造する際に用いられる粘結剤としては、例えばノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂などが挙げられる。
ノボラック型フェノール樹脂は、酸性触媒の存在下でフェノール類とアルデヒド類とを反応させて得られたものであり、通常、固体である。
フェノール類としては、例えばフェノール、o-クレゾール、m-クレゾール、p-クレゾール、2,3-キシレノール、3,5-キシレノール、m-エチルフェノール、m-プロピルフェノール、m-ブチルフェノール、p-ブチルフェノール、o-ブチルフェノール、レゾルシノール、ハイドロキノン、カテコール、3-メトキシフェノール、4-メトキシフェノール、3-メチルカテコール、4-メチルカテコール、メチルハイドロキノン、2-メチルレゾルシノール、2,3-ジメチルハイドロキノン、2,5-ジメチルレゾルシノール、2-エトキシフェノール、4-エトキシフェノール、4-エチルレゾルシノール、3-エトキシ-4-メトキシフェノール、2-プロペニルフェノール、2-イソプロピルフェノール、3-イソプロピルフェノール、4-イソプロピルフェノール、3,4,5-トリメチルフェノール、2-イソプロポキシフェノール、4-ピロポキシフェノール、2-アリルフェノール、3,4,5-トリメトキシフェノール、4-イソプロピル-3-メチルフェノール、ピロガロール、フロログリシノール、1,2,4-ベンゼントリオール、5-イソプロピル-3-メチルフェノール、4-ブトキシフェノール、4-t-ブチルカテコール、t-ブチルハイドロキノン、4-t-ペンチルフェノール、2-t-ブチル-5-メチルフェノール、2-フェニルフェノール、3-フェニルフェノール、4-フェニルフェノール、3-フェノキシフェノール、4-フェノキシフェノール、4-へキシルオキシフェノール、4-ヘキサノイルレゾルシノール、3,5-ジイソプロピルカテコール、4-ヘキシルレゾルシノール、4-ヘプチルオキシフェノール、3,5-ジ-t-ブチルフェノール、3,5-ジ-t-ブチルカテコール、2,5-ジ-t-ブチルハイドロキノン、ジ-sec-ブチルフェノール、4-クミルフェノール、ノニルフェノール、2-シクロペンチルフェノール、4-シクロペンチルフェノール、ビスフェノールA、ビスフェノールFなどが挙げられる。これらフェノール類は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
Examples of binders used in producing molds by the shell molding method include novolac-type phenolic resins and resol-type phenolic resins.
Novolak-type phenolic resins are obtained by reacting phenols and aldehydes in the presence of an acidic catalyst, and are usually solid.
Examples of phenols include phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, 2,3-xylenol, 3,5-xylenol, m-ethylphenol, m-propylphenol, m-butylphenol, p-butylphenol, o-butylphenol, resorcinol, hydroquinone, catechol, 3-methoxyphenol, 4-methoxyphenol, 3-methylcatechol, 4-methylcatechol, methylhydroquinone, 2-methylresorcinol, 2,3-dimethylhydroquinone, 2,5-dimethyl resorcinol, 2-ethoxyphenol, 4-ethoxyphenol, 4-ethylresorcinol, 3-ethoxy-4-methoxyphenol, 2-propenylphenol, 2-isopropylphenol, 3-isopropylphenol, 4-isopropylphenol, 3,4, 5-trimethylphenol, 2-isopropoxyphenol, 4-pyropoxyphenol, 2-allylphenol, 3,4,5-trimethoxyphenol, 4-isopropyl-3-methylphenol, pyrogallol, phloroglicinol, 1,2 , 4-benzenetriol, 5-isopropyl-3-methylphenol, 4-butoxyphenol, 4-t-butylcatechol, t-butylhydroquinone, 4-t-pentylphenol, 2-t-butyl-5-methylphenol, 2-phenylphenol, 3-phenylphenol, 4-phenylphenol, 3-phenoxyphenol, 4-phenoxyphenol, 4-hexyloxyphenol, 4-hexanoylresorcinol, 3,5-diisopropylcatechol, 4-hexylresorcinol, 4-heptyloxyphenol, 3,5-di-t-butylphenol, 3,5-di-t-butylcatechol, 2,5-di-t-butylhydroquinone, di-sec-butylphenol, 4-cumylphenol, nonylphenol, 2-cyclopentylphenol, 4-cyclopentylphenol, bisphenol A, bisphenol F and the like. These phenols may be used singly or in combination of two or more.

アルデヒド類としては、例えばホルムアルデヒド、トリオキサン、フルフラール、パラホルムアルデヒド、ベンズアルデヒド、メチルヘミホルマール、エチルへミホルマール、プロピルへミホルマール、サリチルアルデヒド、グリオキザール、ブチルヘミホルマール、フェニルへミホルマール、アセトアルデヒド、プロピルアルデヒド、フェニルアセトアルデヒド、α-フェニルプロピルアルデヒド、β-フェニルプロピルアルデヒド、o-ヒドロキシベンズアルデヒド、m-ヒドロキシベンズアルデヒド、p-ヒドロキシベンズアルデヒド、o-クロロベンズアルデヒド、o-ニトロベンズアルデヒド、m-ニトロベンズアルデヒド、p-ニトロベンズアルデヒド、o―メチルベンズアルデヒド、m-メチルベンズアルデヒド、p-メチルベンズアルデヒド、p-エチルベンズアルデヒド、p-n-ブチルベンズアルデヒドなどが挙げられる。これらアルデヒド類は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
酸性触媒としては、例えば塩酸、硫酸、リン酸、蟻酸、酢酸、蓚酸、酪酸、乳酸、ベンゼンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、硼酸などが挙げられる。これら酸性触媒は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。また、塩化亜鉛もしくは酢酸亜鉛などの金属塩を使用したり、酸性触媒と組み合わせて使用したりしてもよい。
Examples of aldehydes include formaldehyde, trioxane, furfural, paraformaldehyde, benzaldehyde, methylhemiformal, ethylhemiformal, propylhemiformal, salicylaldehyde, glyoxal, butylhemiformal, phenylhemiformal, acetaldehyde, propylaldehyde, phenylacetaldehyde, α-phenylpropylaldehyde, β-phenylpropylaldehyde, o-hydroxybenzaldehyde, m-hydroxybenzaldehyde, p-hydroxybenzaldehyde, o-chlorobenzaldehyde, o-nitrobenzaldehyde, m-nitrobenzaldehyde, p-nitrobenzaldehyde, o-methyl benzaldehyde, m-methylbenzaldehyde, p-methylbenzaldehyde, p-ethylbenzaldehyde, pn-butylbenzaldehyde and the like. These aldehydes may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
Examples of acidic catalysts include hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, formic acid, acetic acid, oxalic acid, butyric acid, lactic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid and boric acid. These acidic catalysts may be used singly or in combination of two or more. Metal salts such as zinc chloride or zinc acetate may also be used, or used in combination with an acidic catalyst.

なお、ノボラック型フェノール樹脂には、鋳型強度の改善を目的として、ノボラック型フェノール樹脂の製造過程でシランカップリング剤が配合される場合が多い。製造過程でシランカップリング剤が配合されない場合には、ノボラック型フェノール樹脂とシランカップリング剤とを併用してもよい。
シランカップリング剤としては、例えばγ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。
A silane coupling agent is often added to the novolac-type phenolic resin during the manufacturing process of the novolac-type phenolic resin for the purpose of improving the mold strength. If the silane coupling agent is not blended in the manufacturing process, the novolak phenolic resin and the silane coupling agent may be used together.
Silane coupling agents include, for example, γ-aminopropyltriethoxysilane and γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane.

レゾール型フェノール樹脂は、塩基性触媒の存在下でフェノール類とアルデヒド類とを反応させて得られたものである。
フェノール類およびアルデヒド類としては、ノボラック型フェノール樹脂の説明において先に例示したフェノール類およびアルデヒド類などが挙げられる。
塩基性触媒としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、ヘキサミン、アミンなどが挙げられる。これら塩基性触媒は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
A resol-type phenolic resin is obtained by reacting phenols and aldehydes in the presence of a basic catalyst.
Phenols and aldehydes include the phenols and aldehydes exemplified above in the description of the novolak-type phenolic resin.
Examples of basic catalysts include sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia, hexamine, and amines. These basic catalysts may be used singly or in combination of two or more.

レゾール型フェノール樹脂は、通常、水等の溶媒に分散された状態で得られる(以下、この状態のレゾール型フェノール樹脂を「液状レゾール型フェノール樹脂」という。)。
レゾール型フェノール樹脂は、液状で用いてもよいし、液状レゾール型フェノール樹脂を脱水処理などして溶媒を除去し、常温で乾燥させて固形状にして用いてもよい。
なお、レゾール型フェノール樹脂にも、鋳型強度の改善を目的として、レゾール型フェノール樹脂の製造過程でシランカップリング剤が配合される場合が多い。製造過程でシランカップリング剤が配合されない場合には、レゾール型フェノール樹脂とシランカップリング剤とを併用してもよい。
A resol-type phenolic resin is usually obtained in a state of being dispersed in a solvent such as water (hereinafter, a resol-type phenolic resin in this state is referred to as a "liquid resol-type phenolic resin").
The resol-type phenolic resin may be used in a liquid state, or the liquid resol-type phenolic resin may be subjected to a dehydration treatment or the like to remove the solvent, and dried at room temperature to be used in a solid state.
A silane coupling agent is often added to the resol-type phenolic resin during the manufacturing process of the resol-type phenolic resin for the purpose of improving mold strength. If the silane coupling agent is not blended in the manufacturing process, the resol-type phenolic resin and the silane coupling agent may be used together.

アミンコールドボックス法で鋳型を製造する際に用いられる粘結剤としては、例えば有機溶剤を溶媒とするフェノール樹脂溶液とポリイソシアネート溶液とから構成される二液性粘結剤などが挙げられる。 Examples of the binder used in producing a mold by the amine cold box method include a two-liquid binder composed of a phenol resin solution and a polyisocyanate solution using an organic solvent as a solvent.

アルカリフェノール樹脂は、アルカリ金属の水酸化物の存在下、常法により、フェノール類およびビスフェノール類よりなる群から選択される1種以上(以下、「フェノール系化合物」という。)と、アルデヒド類とを水系で反応させることで得られる。
フェノール類およびアルデヒド類としては、ノボラック型フェノール樹脂の説明において先に例示したフェノール類およびアルデヒド類などが挙げられる。
ビスフェノール類としては、例えばビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールC、ビスフェノールS、ビスフェノールZなどが挙げられる。
The alkali phenol resin is prepared by a conventional method in the presence of an alkali metal hydroxide, with one or more selected from the group consisting of phenols and bisphenols (hereinafter referred to as "phenol compounds") and aldehydes. is obtained by reacting in an aqueous system.
Phenols and aldehydes include the phenols and aldehydes exemplified above in the description of the novolak-type phenolic resin.
Examples of bisphenols include bisphenol A, bisphenol F, bisphenol C, bisphenol S, bisphenol Z and the like.

フェノール系化合物としては、フェノール類およびビスフェノール類のいずれか一方を単独で用いてもよいし、フェノール類およびビスフェノール類を混合して用いてもよい。 As the phenolic compound, either one of phenols and bisphenols may be used alone, or a mixture of phenols and bisphenols may be used.

アルカリ金属の水酸化物としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムなどが挙げられる。これらの中でも、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムが好ましい。これらアルカリ金属の水酸化物は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。 Examples of alkali metal hydroxides include sodium hydroxide, potassium hydroxide, and lithium hydroxide. Among these, sodium hydroxide and potassium hydroxide are preferred. These alkali metal hydroxides may be used singly or in combination of two or more.

なお、フェノール系化合物とアルデヒド類とを反応させる際に、反応系中にアルデヒドと縮合可能なモノマー(例えば尿素、シクロヘキサノン、メラミン等)を加えてもよい。また、得られたアルカリフェノール樹脂を1価のアルコール類(例えばメタノール、エタノール、プロパノール等)で所望の濃度となるように希釈してもよい。 In addition, when reacting the phenol-based compound and the aldehydes, a monomer capable of condensing with the aldehyde (for example, urea, cyclohexanone, melamine, etc.) may be added to the reaction system. Alternatively, the obtained alkali phenol resin may be diluted with a monohydric alcohol (eg, methanol, ethanol, propanol, etc.) to a desired concentration.

酸硬化性樹脂としては、フルフリルアルコール、フラン樹脂などが挙げられる。また、先に例示したレゾール型フェノール樹脂を酸硬化性樹脂として用いてもよい。
これらの中でも、フラン樹脂が好ましい。
フラン樹脂は、フルフリルアルコール、尿素、フェノール類、ホルムアルデヒド等を主原料としている樹脂で、酸により脱水反応しながら重縮合し、硬化するものである。
フラン樹脂としては、フルフリルアルコール、フェノール類および尿素からなる群より選ばれる1種または2種以上と、アルデヒド類との縮合物または共縮合物の1種または2種以上、並びにフルフリルアルコールを含むものを用いることが好ましい。
フェノール類およびアルデヒド類としては、ノボラック型フェノール樹脂の説明において先に例示したフェノール類およびアルデヒド類などが挙げられる。
Examples of acid-curable resins include furfuryl alcohol and furan resin. Moreover, you may use the resol type phenol resin illustrated previously as an acid hardening resin.
Among these, furan resin is preferred.
The furan resin is a resin mainly composed of furfuryl alcohol, urea, phenols, formaldehyde, etc., and is cured by polycondensation while being dehydrated with an acid.
Furan resins include one or more selected from the group consisting of furfuryl alcohol, phenols and urea, and one or more condensates or cocondensates of aldehydes, and furfuryl alcohol. It is preferable to use those containing.
Phenols and aldehydes include the phenols and aldehydes exemplified above in the description of the novolak-type phenolic resin.

酸硬化性樹脂の特に好ましい態様として以下の4つが挙げられる。なお、以下における(共)縮合物とは、縮合物および共縮合物の少なくとも一方を意味する。
i)尿素、フルフリルアルコールおよびアルデヒド類を縮合させて得られる(共)縮合物と、フルフリルアルコールの混合物。
ii)尿素とアルデヒド類の縮合物と、フルフリルアルコールの混合物。
iii)尿素、フルフリルアルコールおよびアルデヒド類を縮合させて得られる(共)縮合物と、フェノール類とアルデヒド類の縮合物と、フルフリルアルコールの混合物。
iv)フェノール類とアルデヒド類の縮合物と、フルフリルアルコールの混合物。
酸硬化性粘結剤がこのようなi)~iv)の態様であると、可使時間の設定がより容易で、かつ鋳型強度をより向上させることができる。
The following four are mentioned as particularly preferable aspects of the acid-curable resin. In addition, the (co)condensate below means at least one of a condensate and a cocondensate.
i) A (co)condensate obtained by condensing urea, furfuryl alcohol and aldehydes, and a mixture of furfuryl alcohol.
ii) A mixture of condensates of urea and aldehydes and furfuryl alcohol.
iii) mixtures of (co)condensates obtained by condensing urea, furfuryl alcohol and aldehydes, condensates of phenols and aldehydes, and furfuryl alcohol.
iv) mixtures of condensates of phenols and aldehydes and furfuryl alcohol.
When the acid-curable binder is in the above aspects i) to iv), the pot life can be set more easily and the mold strength can be further improved.

酸硬化性粘結剤は、一般的な製法で得ることができる。その一例を以下に示す。
まず、酸硬化性樹脂の原料(フルフリルアルコール、アルデヒド類、尿素およびフェノール類等)を混合し、塩基性触媒の水溶液を添加し、混合物のpHを9~11に調整してアルカリ性とする。次いで、混合物を昇温して尿素とアルデヒド類とを付加反応させ、反応生成物を生成する(第1工程)。得られた反応液に酸性触媒を添加し、反応液のpHを2~5に調整して酸性とし、尿素とアルデヒド類の付加反応物等の縮合反応を進行させる(第2工程)。その後、反応液に塩基性触媒の水溶液を添加し、反応液のpHを7~10に調整してアルカリ性とし、添加剤を混合して反応させ(第3工程)、必要に応じて添加剤をさらに添加して、酸硬化性樹脂を含む反応生成物を得る。
An acid-hardening binder can be obtained by a general manufacturing method. An example is shown below.
First, raw materials for acid-curable resins (furfuryl alcohol, aldehydes, urea, phenols, etc.) are mixed, an aqueous solution of a basic catalyst is added, and the pH of the mixture is adjusted to 9-11 to make it alkaline. Next, the mixture is heated to cause an addition reaction between urea and aldehydes to produce a reaction product (first step). An acidic catalyst is added to the obtained reaction solution to adjust the pH of the reaction solution to 2 to 5 to make it acidic, and the condensation reaction of the addition reaction product of urea and aldehydes proceeds (second step). After that, an aqueous solution of a basic catalyst is added to the reaction solution, the pH of the reaction solution is adjusted to 7 to 10 to make it alkaline, additives are mixed and reacted (third step), and additives are added as necessary. A further addition results in a reaction product containing an acid-curable resin.

塩基性触媒としては、例えばレゾール型フェノール樹脂の説明において先に例示した塩基性触媒などが挙げられる。
酸性触媒としては、例えばノボラック型フェノール樹脂の説明において先に例示した酸性触媒などが挙げられる。なお、酸性触媒の添加量は少ないため、硬化反応まで進行しない。
添加剤としては、シランカップリング剤、ホルムアルデヒド低減剤などが挙げられる。
シランカップリング剤としては、ノボラック型フェノール樹脂の説明において先に例示したシランカップリング剤が挙げられる。
ホルムアルデヒド低減剤は、鋳型造型時に発生するホルムアルデヒドを低減するためのものである。ホルムアルデヒド低減剤としては、尿素、レゾルシノール、没食子酸、ピロガロールなどが挙げられる。
Examples of the basic catalyst include the basic catalysts exemplified above in the description of the resol-type phenolic resin.
The acidic catalyst includes, for example, the acidic catalysts exemplified above in the description of the novolac-type phenolic resin. Since the amount of the acid catalyst added is small, the curing reaction does not proceed.
Examples of additives include silane coupling agents and formaldehyde reducing agents.
Examples of the silane coupling agent include the silane coupling agents exemplified above in the description of the novolak-type phenol resin.
The formaldehyde reducing agent is for reducing formaldehyde generated during mold making. Formaldehyde reducing agents include urea, resorcinol, gallic acid, pyrogallol, and the like.

<水溶性無機塩>
水溶性無機塩は、無機粘結剤の役割を果たす。
本発明において「水溶性」とは、20℃の水への溶解度が2g/100mL以上であることを示す。
水溶性無機塩としては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩などが挙げられる。これら水溶性無機塩は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
<Water-soluble inorganic salt>
Water-soluble inorganic salts act as inorganic binders.
In the present invention, "water-soluble" means that the solubility in water at 20°C is 2 g/100 mL or more.
Examples of water-soluble inorganic salts include alkali metal salts and alkaline earth metal salts. These water-soluble inorganic salts may be used singly or in combination of two or more.

アルカリ金属塩としては、例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム、四ホウ酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、リン酸ナトリウムなどが挙げられる。これらアルカリ金属塩は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
アルカリ土類金属塩としては、例えば、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、リン酸マグネシウムなどが挙げられる。これらアルカリ土類金属塩は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
これらの中でも、水溶性無機塩としては、熱分解温度が有機粘結剤よりも高い水溶性無機塩を用いることが好ましく、鋳型の強度がより高まる点で、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム等の塩化物がより好ましい。その中でも特に、潮解性が低く、取り扱い性が容易な点で、塩化ナトリウム、塩化カリウムがさらに好ましい。
Alkali metal salts include, for example, sodium chloride, potassium chloride, sodium tetraborate, sodium sulfate, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium phosphate and the like. These alkali metal salts may be used singly or in combination of two or more.
Alkaline earth metal salts include, for example, magnesium chloride, calcium chloride, and magnesium phosphate. These alkaline earth metal salts may be used singly or in combination of two or more.
Among these, as the water-soluble inorganic salt, it is preferable to use a water-soluble inorganic salt having a thermal decomposition temperature higher than that of the organic binder. Chlorides such as calcium chloride are more preferred. Among these, sodium chloride and potassium chloride are particularly preferred in terms of low deliquescence and easy handling.

<硬化剤>
硬化剤としては、有機粘結剤の種類や硬化方法に応じて、公知の硬化剤の中から選択して用いればよい。
例えば、有機粘結剤としてシェルモールド法で鋳型を製造する際に用いられる粘結剤を用いる場合、硬化剤としては、ヘキサメチレンテトラミンが好ましい。
有機粘結剤としてアミンコールドボックス法で鋳型を製造する際に用いられる粘結剤を用いる場合、硬化剤としては、トリエチルアミン、ジエチルアミン等のアミンガスが好ましい。これら硬化剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
有機粘結剤としてアルカリフェノール樹脂を用いる場合、硬化剤としては、自硬性鋳型造型法においてはギ酸メチル、ギ酸エチル、トリアセチン、ジアセチン、モノアセチン、エチレングリコールジアセテート、エチレングリコールモノアセテート、γ-ブチロラクトン、プロピオラクトン、ε-カプロラクトンなどが好ましい。ガス硬化鋳型造型法においては、揮発性が高いエステル類が好ましく、ギ酸メチルなどがより好ましい。
有機粘結剤として酸硬化性樹脂を用いる場合、硬化剤としては、硫酸、リン酸、塩酸などの無機酸;有機スルホン酸(例えばキシレンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、メタンスルホン酸等)、カルボン酸(例えばギ酸、酢酸、シュウ酸、乳酸、マレイン酸、リンゴ酸、クエン酸、酒石酸、マロン酸、コハク酸、安息香酸等)などの有機酸が好ましい。これら硬化剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
<Curing agent>
The curing agent may be selected from known curing agents according to the type of organic binder and curing method.
For example, in the case of using a binder that is used in manufacturing a mold by the shell mold method as the organic binder, hexamethylenetetramine is preferred as the curing agent.
When using the binder used when producing a mold by the amine cold box method as the organic binder, the curing agent is preferably an amine gas such as triethylamine or diethylamine. These curing agents may be used singly or in combination of two or more.
When an alkali phenol resin is used as an organic binder, curing agents include methyl formate, ethyl formate, triacetin, diacetin, monoacetin, ethylene glycol diacetate, ethylene glycol monoacetate, γ-butyrolactone, Propiolactone, ε-caprolactone and the like are preferred. In the gas curing mold making method, highly volatile esters are preferred, and methyl formate and the like are more preferred.
When an acid-curable resin is used as the organic binder, inorganic acids such as sulfuric acid, phosphoric acid, and hydrochloric acid are used as the curing agent; etc.), carboxylic acids (eg, formic acid, acetic acid, oxalic acid, lactic acid, maleic acid, malic acid, citric acid, tartaric acid, malonic acid, succinic acid, benzoic acid, etc.). These curing agents may be used singly or in combination of two or more.

なお、熱硬化鋳型造型法や自硬性鋳型造型法により鋳型を製造する場合、硬化剤は水溶液の状態で、すなわち硬化剤水溶液として用いることができる。
硬化剤水溶液の総質量に対する硬化剤の含有量は、20~75質量%が好ましく、30~70質量%がより好ましい。
硬化剤水溶液の総質量に対する水の含有量は、25~80質量%が好ましく、30~70質量%がより好ましい。
硬化剤水溶液には、水以外の溶媒(他の溶媒)が含まれていてもよく、他の溶媒としてはメタノール、エタノール、ブタノール等のアルコール類が挙げられる。
When a mold is produced by a thermosetting mold making method or a self-hardening mold making method, the curing agent can be used in the form of an aqueous solution, that is, as an aqueous curing agent solution.
The content of the curing agent with respect to the total mass of the aqueous curing agent solution is preferably 20 to 75% by mass, more preferably 30 to 70% by mass.
The water content is preferably 25 to 80% by mass, more preferably 30 to 70% by mass, relative to the total mass of the aqueous curing agent solution.
The aqueous curing agent solution may contain a solvent (another solvent) other than water, and examples of other solvents include alcohols such as methanol, ethanol, and butanol.

<任意成分>
任意成分としては、例えばシランカップリング剤、滑剤、崩壊剤、硬化促進剤などが挙げられる。
シランカップリング剤としては、ノボラック型フェノール樹脂の説明において先に例示したシランカップリング剤が挙げられる。
滑剤としては、例えば脂肪酸アミド、ステアリン酸カルシウムなどが挙げられる。
崩壊剤としては、例えば硝酸塩などが挙げられる。
硬化促進剤としては、例えば安息香酸、サリチル酸などが挙げられる。
<Optional component>
Optional components include, for example, silane coupling agents, lubricants, disintegrants, and curing accelerators.
Examples of the silane coupling agent include the silane coupling agents exemplified above in the description of the novolak-type phenol resin.
Examples of lubricants include fatty acid amides and calcium stearate.
Disintegrants include, for example, nitrates.
Examples of hardening accelerators include benzoic acid and salicylic acid.

<一次成形体>
一次成形体は、耐火性粒状材料と有機粘結剤とを含む混合物の硬化物であり、かつ水溶性無機塩を含む。一次成形体は、任意成分をさらに含んでいてもよい。
一次成形体は鋳型の中間体であり、耐火性粒状材料同士が有機粘結剤の硬化物によって接着されている。
一次成形体の製造方法としては、例えば以下に示す方法が挙げられる。
<Primary compact>
The primary molding is a hardened mixture containing a refractory granular material and an organic binder, and contains a water-soluble inorganic salt. The primary molded article may further contain optional components.
The primary molding is an intermediate body of the mold, in which refractory granular materials are adhered together by a cured organic binder.
Examples of the method for producing the primary molded body include the methods shown below.

(第一の態様)
第一の態様の一次成形体の製造方法は、耐火性粒状材料と、有機粘結剤と、水溶性無機塩と、必要に応じて任意成分とを含む混合物(以下、「混合物(A)」ともいう。)を鋳型造型用型に充填し、有機粘結剤を硬化させる方法である。
鋳型造型用型としては特に制限されず、木型、樹脂型、金属型のいずれを使用してもよい。
(First aspect)
A method for producing a primary compact according to the first aspect includes a mixture (hereinafter referred to as "mixture (A)") containing a refractory granular material, an organic binder, a water-soluble inorganic salt, and optionally optional ingredients. ) is filled into a casting mold and the organic binder is cured.
The mold for casting is not particularly limited, and any of wooden molds, resin molds and metal molds may be used.

混合物(A)における有機粘結剤の含有量は、耐火性粒状材料と水溶性無機塩との含有量の合計100質量部に対して、0.1~5質量部が好ましく、0.5~3.5質量部がより好ましい。有機粘結剤の含有量が上記下限値以上であれば、一次成形体を焼成するまでの間、充分な強度を維持できる。有機粘結剤の含有量が上記上限値以下であれば、詳しくは後述するが、短時間の焼成で有機粘結剤が熱分解してガス化し、鋳型に残留しにくい。
混合物(A)における水溶性無機塩の含有量は、耐火性粒状材料と水溶性無機塩との含有量の合計を100質量%としたときに、水溶性無機塩の含有量が3~30質量%となる量が好ましく、より好ましくは10~20質量%である。水溶性無機塩の含有量が上記下限値以上であれば、強度がより高い鋳型が得られやすい。水溶性無機塩の含有量が上記上限値以下であれば、鋳造後の鋳型の崩壊性を良好に維持できる。
The content of the organic binder in the mixture (A) is preferably 0.1 to 5 parts by mass, and 0.5 to 3.5 parts by mass is more preferable. If the content of the organic binder is at least the above lower limit, sufficient strength can be maintained until the primary compact is fired. If the content of the organic binder is equal to or less than the above upper limit, the organic binder is thermally decomposed and gasified in a short time of baking, and hardly remains in the mold, although the details will be described later.
The content of the water-soluble inorganic salt in the mixture (A) is 3 to 30% by mass when the total content of the refractory granular material and the water-soluble inorganic salt is 100% by mass. %, more preferably 10 to 20% by mass. If the content of the water-soluble inorganic salt is at least the above lower limit, a mold with higher strength can be easily obtained. If the content of the water-soluble inorganic salt is equal to or less than the above upper limit, the disintegrability of the mold after casting can be maintained satisfactorily.

混合物(A)は、例えば耐火性粒状材料と、水溶性無機塩と、有機粘結剤と、必要に応じて任成成分とを混合することで製造できる。こうして得られた混合物(A)を「混練砂」ともいう。
また、例えば耐火性粒状材料を所定の温度に加熱しておき、加熱した耐火性粒状材料と、水溶性無機塩と、有機粘結剤と、必要に応じて任意成分とを混合し、得られた混合物(a1)を冷却して混合物(A)を製造してもよい。任意成分は、混合物(a1)を冷却した後に添加してもよい。耐火性粒状材料の加熱温度は、有機粘結剤の融点より高い温度が好ましく、通常は、100~150℃である。耐火性粒状材料を予め加熱しておくことで、有機粘結剤と混合した際に有機粘結剤が溶融し、耐火性粒状材料および水溶性無機塩の表面が有機粘結剤で被覆される。こうして得られた混合物(A)を「被覆砂」ともいう。
Mixture (A) can be prepared, for example, by mixing a refractory particulate material, a water-soluble inorganic salt, an organic binder and optional ingredients. The mixture (A) thus obtained is also called "kneaded sand".
Alternatively, for example, a refractory granular material is heated to a predetermined temperature, and the heated refractory granular material, a water-soluble inorganic salt, an organic binder, and optionally optional ingredients are mixed to obtain The mixture (a1) may be cooled to produce the mixture (A). Optional ingredients may be added after cooling the mixture (a1). The heating temperature of the refractory granular material is preferably higher than the melting point of the organic binder, usually 100-150°C. By preheating the refractory granular material, the organic binder melts when mixed with the organic binder, and the surfaces of the refractory granular material and the water-soluble inorganic salt are coated with the organic binder. . The mixture (A) thus obtained is also called "coated sand".

有機粘結剤を硬化させる方法としては、熱硬化、常温硬化、ガス硬化などが挙げられる。ここで、「常温硬化」とは、外部からの加熱やガスの通気などを行わなくても常温で硬化することである。
有機粘結剤を熱硬化または常温硬化により硬化させる場合、すなわち、熱硬化鋳型造型法や自硬性鋳型造型法により鋳型を製造する場合、混合物(A)は硬化剤を含むことが好ましい。以下、硬化剤を含む混合物(A)を特に「混合物(A1)」ともいう。
混合物(A1)における硬化剤の含有量は、耐火性粒状材料と水溶性無機塩との含有量の合計100質量部に対して0.1~0.5質量部が好ましく、0.2~0.4質量部がより好ましい。硬化剤の含有量が上記範囲内であれば、強度がより高い鋳型が得られやすい。
Methods for curing the organic binder include heat curing, normal temperature curing, gas curing and the like. Here, "normal temperature curing" means curing at normal temperature without external heating or gas ventilation.
When the organic binder is cured by thermosetting or normal temperature curing, that is, when the mold is produced by a thermosetting mold making method or a self-hardening mold making method, the mixture (A) preferably contains a curing agent. Hereinafter, the mixture (A) containing the curing agent is also particularly referred to as "mixture (A1)".
The content of the curing agent in the mixture (A1) is preferably 0.1 to 0.5 parts by mass, and 0.2 to 0 .4 parts by weight is more preferred. If the content of the curing agent is within the above range, a mold with higher strength can be easily obtained.

混合物(A1)は、硬化剤水溶液を用いて、例えば以下のようにして製造できる。
混合物(A1)が混練砂の場合は、例えば耐火性粒状材料と、水溶性無機塩と、有機粘結剤と、硬化剤水溶液と、必要に応じて任成成分とを混合して、混合物(A1)を得る。
混合物(A1)が被覆砂の場合は、例えば上述した混合物(a1)に硬化剤水溶液を添加し、得られた塊状物(a2)を冷却により粒状に崩壊させて、混合物(A1)を得る。任意成分は、混合物(a1)に硬化剤水溶液を添加するタイミングで添加してもよいし、塊状物(a2)を冷却により粒状に崩壊させた後に添加してもよい。
The mixture (A1) can be produced using an aqueous curing agent solution, for example, as follows.
When the mixture (A1) is kneaded sand, the mixture ( A1) is obtained.
When the mixture (A1) is coated sand, for example, an aqueous hardening agent solution is added to the mixture (a1) described above, and the resulting mass (a2) is cooled to disintegrate into granules to obtain the mixture (A1). The optional component may be added at the same timing as the aqueous curing agent solution is added to the mixture (a1), or may be added after the aggregate (a2) is disintegrated into granules by cooling.

有機粘結剤をガス硬化により硬化させる場合、すなわち、ガス硬化鋳型造型法により鋳型を製造する場合、混合物(A)を鋳型造型用型に充填し、ガス状の硬化剤を通気させて有機粘結剤を硬化させる。
ガス状の硬化剤の通気流量および通気時間は、通常のガス硬化鋳型造型法における通気流量および通気時間の範囲内であれば、特に制限されない。
When the organic binder is cured by gas curing, that is, when the mold is produced by the gas curing mold making method, the mixture (A) is filled in the mold for making the mold, and the gaseous curing agent is passed through to form the organic binder. Allow the binder to harden.
The aeration flow rate and aeration time of the gaseous curing agent are not particularly limited as long as they are within the ranges of the aeration flow rate and aeration time in a normal gas curing mold making method.

有機粘結剤を熱硬化、常温硬化、ガス硬化などの方法で硬化させることで、混合物(A)の硬化物からなる一次成形体が得られる。混合物(A)の硬化物は、耐火性粒状材料と有機粘結剤とを含む混合物の硬化物であり、かつ水溶性無機塩を含む。
得られた一次成形体は鋳型造型用型から取り出しておく。一次成形体は有機粘結剤の硬化物によってその形状を維持できるので、鋳型造型用型から取り出しても崩れにくい。
By curing the organic binder by a method such as heat curing, room temperature curing, gas curing, etc., a primary molded body composed of the cured product of the mixture (A) can be obtained. The cured product of the mixture (A) is a cured product of a mixture containing a refractory granular material and an organic binder, and contains a water-soluble inorganic salt.
The obtained primary compact is taken out from the casting mold. Since the primary molded body can maintain its shape due to the cured organic binder, it does not easily collapse even when it is removed from the casting mold.

第一の態様の一次成形体の製造方法によれば、一次成形体中に水溶性無機塩を多く配合できる。よって、水溶性無機塩の含有量が比較的多い一次成形体を製造する場合は、第一の態様の一次成形体の製造方法が特に好適である。 According to the method for producing the primary compact of the first aspect, a large amount of water-soluble inorganic salt can be blended into the primary compact. Therefore, the method for producing a primary molded body according to the first aspect is particularly suitable for producing a primary molded body having a relatively high water-soluble inorganic salt content.

(第二の態様)
第二の態様の一次成形体の製造方法は、耐火性粒状材料と、有機粘結剤と、必要に応じて任意成分とを含む混合物(以下、「混合物(B)」ともいう。)を鋳型造型用型に充填し、有機粘結剤を硬化させて混合物(B)の硬化物を得た後、得られた硬化物に水溶性無機塩を含浸させる方法である。
鋳型造型用型としては特に制限されず、木型、樹脂型、金属型のいずれを使用してもよい。
混合物(B)における有機粘結剤の含有量は、混合物(A)の場合と同様である。
混合物(B)は、水溶性無機塩を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよいが、製造コストの観点から、混合物(B)は水溶性無機塩を含まないことが好ましい。
(Second aspect)
In the method for producing a primary molded body of the second aspect, a mixture (hereinafter also referred to as “mixture (B)”) containing a refractory granular material, an organic binder, and optionally optional ingredients is prepared into a mold. It is a method of filling a molding die, curing the organic binder to obtain a cured product of the mixture (B), and then impregnating the obtained cured product with a water-soluble inorganic salt.
The mold for casting is not particularly limited, and any of wooden molds, resin molds and metal molds may be used.
The content of the organic binder in the mixture (B) is the same as in the mixture (A).
The mixture (B) may or may not contain a water-soluble inorganic salt, but from the viewpoint of production costs, the mixture (B) preferably does not contain a water-soluble inorganic salt.

混合物(B)は、例えば耐火性粒状材料と、有機粘結剤と、必要に応じて任成成分とを混合することで製造できる。こうして得られた混合物(B)を「混練砂」ともいう。
また、例えば耐火性粒状材料を所定の温度に加熱しておき、加熱した耐火性粒状材料と、有機粘結剤と、必要に応じて任意成分とを混合し、得られた混合物(b1)を冷却して混合物(B)を製造してもよい。任意成分は、混合物(b1)を冷却した後に添加してもよい。耐火性粒状材料の加熱温度は、有機粘結剤の融点より高い温度が好ましく、通常は、100~150℃である。耐火性粒状材料を予め加熱しておくことで、有機粘結剤と混合した際に有機粘結剤が溶融し、耐火性粒状材料の表面が有機粘結剤で被覆される。こうして得られた混合物(B)を「被覆砂」ともいう。
Mixture (B) can be prepared, for example, by mixing a refractory particulate material, an organic binder and optional ingredients. The mixture (B) thus obtained is also called "kneaded sand".
Alternatively, for example, a refractory granular material is heated to a predetermined temperature, and the heated refractory granular material, an organic binder, and optionally optional components are mixed, and the resulting mixture (b1) is Mixture (B) may be produced by cooling. Optional ingredients may be added after cooling the mixture (b1). The heating temperature of the refractory granular material is preferably higher than the melting point of the organic binder, usually 100-150°C. By preheating the refractory granular material, the organic binder melts when mixed with the organic binder, and the surface of the refractory granular material is coated with the organic binder. The mixture (B) thus obtained is also called "coated sand".

有機粘結剤を硬化させる方法としては、熱硬化、常温硬化、ガス硬化などが挙げられる。
有機粘結剤を熱硬化または常温硬化により硬化させる場合、混合物(B)は硬化剤を含むことが好ましい。以下、硬化剤を含む混合物(B)を特に「混合物(B1)」ともいう。
混合物(B1)における硬化剤の含有量は、混合物(A1)の場合と同様である。
Methods for curing the organic binder include heat curing, normal temperature curing, gas curing and the like.
When the organic binder is cured by heat curing or normal temperature curing, the mixture (B) preferably contains a curing agent. Hereinafter, the mixture (B) containing the curing agent is also particularly referred to as "mixture (B1)".
The content of the curing agent in the mixture (B1) is the same as in the mixture (A1).

混合物(B1)は、硬化剤水溶液を用いて、例えば以下のようにして製造できる。
混合物(B1)が混練砂の場合は、例えば耐火性粒状材料と、有機粘結剤と、硬化剤水溶液と、必要に応じて任成成分とを混合して、混合物(B1)を得る。
混合物(B1)が被覆砂の場合は、例えば上述した混合物(b1)に硬化剤水溶液を添加し、得られた塊状物(b2)を冷却により粒状に崩壊させて、混合物(B1)を得る。任意成分は、混合物(b1)に硬化剤水溶液を添加するタイミングで添加してもよいし、塊状物(b2)を冷却により粒状に崩壊させた後に添加してもよい。
The mixture (B1) can be produced using an aqueous curing agent solution, for example, as follows.
When the mixture (B1) is kneaded sand, the mixture (B1) is obtained by mixing, for example, a refractory granular material, an organic binder, an aqueous hardening agent solution, and optional ingredients.
When the mixture (B1) is coated sand, for example, an aqueous hardening agent solution is added to the mixture (b1) described above, and the obtained lumps (b2) are cooled to disintegrate into granules to obtain the mixture (B1). The optional component may be added at the same timing as the aqueous curing agent solution is added to the mixture (b1), or may be added after the aggregate (b2) is cooled to disintegrate into granules.

有機粘結剤をガス硬化により硬化させる場合、混合物(B)を鋳型造型用型に充填し、ガス状の硬化剤を通気させて有機粘結剤を硬化させる。
ガス状の硬化剤の通気流量および通気時間は、第一の態様と同様である。
When the organic binder is cured by gas curing, the mixture (B) is filled into the mold for molding, and the gaseous curing agent is passed through to cure the organic binder.
The aeration flow rate and aeration time of the gaseous curing agent are the same as in the first embodiment.

有機粘結剤を熱硬化、常温硬化、ガス硬化などの方法で硬化させることで、混合物(B)の硬化物が得られる。
次いで、得られた硬化物に水溶性無機塩を含浸させる。具体的は、水溶性無機塩の水溶液を硬化物に含浸させる。
水溶性無機塩の含浸量は、耐火性粒状材料と水溶性無機塩の含有量の合計を100質量%としたときに、水溶性無機塩の含有量が3~30質量%となる量が好ましく、より好ましくは10~20質量%である。
A cured product of the mixture (B) can be obtained by curing the organic binder by a method such as heat curing, normal temperature curing, or gas curing.
Next, the resulting cured product is impregnated with a water-soluble inorganic salt. Specifically, the cured product is impregnated with an aqueous solution of a water-soluble inorganic salt.
The impregnation amount of the water-soluble inorganic salt is preferably an amount such that the content of the water-soluble inorganic salt is 3 to 30% by mass when the total content of the refractory granular material and the water-soluble inorganic salt is 100% by mass. , more preferably 10 to 20% by mass.

硬化物に水溶性無機塩を含浸させることで、混合物(B)の硬化物であり、かつ水溶性無機塩を含む一次成形体が得られる。
得られた一次成形体は鋳型造型用型から取り出しておく。一次成形体は有機粘結剤の硬化物によってその形状を維持できるので、鋳型造型用型から取り出しても崩れにくい。
By impregnating the cured product with the water-soluble inorganic salt, a primary molded product that is the cured product of the mixture (B) and contains the water-soluble inorganic salt is obtained.
The obtained primary compact is taken out from the casting mold. Since the primary molded body can maintain its shape due to the cured organic binder, it does not easily collapse even when it is removed from the casting mold.

第二の態様の一次成形体の製造方法によれば、一次成形体中に水溶性無機塩をより均一に分散できる。よって、水溶性無機塩がより均一に分散された一次成形体を製造する場合は、第二の態様の一次成形体の製造方法が特に好適である。 According to the method for producing the primary compact of the second aspect, the water-soluble inorganic salt can be more uniformly dispersed in the primary compact. Therefore, in the case of producing a primary compact in which the water-soluble inorganic salt is more uniformly dispersed, the method for producing the primary compact according to the second embodiment is particularly suitable.

(他の実施形態)
一次成形体の製造方法としては上述した方法に限定されず、例えば耐火性粒状材料と、有機粘結剤と、水溶性無機塩と、必要に応じて硬化剤および任意成分とを用い、三次元積層造形法により一次成形体を製造してもよい。また、耐火性粒状材料と、有機粘結剤と、必要に応じて硬化剤および任意成分とを用い、三次元積層造形法により三次元積層造形物を得た後、三次元積層造形物に水溶性無機塩を含浸させて一次成形体を製造してもよい。
(Other embodiments)
The method for producing the primary molded body is not limited to the above-described methods. You may manufacture a primary molded object by the lamination-molding method. In addition, after obtaining a three-dimensional laminate-molded article by a three-dimensional laminate-molding method using a refractory granular material, an organic binder, and optionally a curing agent and optional components, the three-dimensional laminate-molded article is dissolved in water. A primary molded body may be produced by impregnating the molded body with an organic inorganic salt.

<焼成工程>
焼成工程は、一次成形体を焼成する工程である。
焼成工程では、一次成形体に含まれる水溶性無機塩の融点以上、かつ有機粘結剤の分解温度以上で、一次成形体を焼成する。
一次成形体を水溶性無機塩の融点以上、かつ有機粘結剤の分解温度以上で焼成することで、有機粘結剤は熱分解してガス化し、熱分解ガスとして一次成形体から除去される。一方、水溶性無機塩は溶融する。
<Baking process>
The sintering step is a step of sintering the primary compact.
In the firing step, the primary molded body is fired at a temperature higher than the melting point of the water-soluble inorganic salt contained in the primary molded body and higher than the decomposition temperature of the organic binder.
By firing the primary compact at a temperature higher than the melting point of the water-soluble inorganic salt and higher than the decomposition temperature of the organic binder, the organic binder is thermally decomposed and gasified, and is removed from the primary compact as thermal decomposition gas. . On the other hand, the water-soluble inorganic salt melts.

焼成工程では、一次成形体に含まれる水溶性無機塩の分解温度未満で焼成することが好ましい。一次成形体を水溶性無機塩の分解温度未満で焼成すれば、鋳型の強度を良好に維持できる。特に、水溶性無機塩として塩化物を用いる場合、水溶性無機塩が熱分解しにくいので塩素臭の発生を抑制できる。 In the firing step, firing is preferably performed at a temperature lower than the decomposition temperature of the water-soluble inorganic salt contained in the primary compact. By firing the primary compact at a temperature lower than the decomposition temperature of the water-soluble inorganic salt, the strength of the mold can be maintained satisfactorily. In particular, when chloride is used as the water-soluble inorganic salt, the generation of chlorine odor can be suppressed because the water-soluble inorganic salt is difficult to thermally decompose.

焼成温度は、一次成形体に含まれる水溶性無機塩や有機粘結剤の種類に応じて決定すればよいが、例えば水溶性無機塩として塩化物を用いる場合、焼成温度は350~1000℃が好ましく、500~900℃がより好ましい。焼成温度が上記下限値以上であれば、有機粘結剤が充分に熱分解しつつ、水溶性無機塩が充分に溶融する。焼成温度が上記限上値以下であれば、水溶性無機塩が熱分解しにくい。
焼成時間は、一次成形体に含まれる有機粘結剤が充分に熱分解し、かつ水溶性無機塩が充分に溶融する時間であれば特に制限されないが、例えば1~30分が好ましい。
一次成形体の焼成方法としては公知の方法を採用でき、例えば電気炉、オーブンを用いる方法などが挙げられる。
The firing temperature may be determined according to the type of water-soluble inorganic salt and organic binder contained in the primary compact. For example, when chloride is used as the water-soluble inorganic salt, the firing temperature is 350 to 1000°C. Preferably, 500 to 900°C is more preferable. If the baking temperature is at least the above lower limit, the water-soluble inorganic salt is sufficiently melted while the organic binder is sufficiently thermally decomposed. If the firing temperature is equal to or lower than the above upper limit, the water-soluble inorganic salt is less likely to be thermally decomposed.
The baking time is not particularly limited as long as the organic binder contained in the primary compact is sufficiently thermally decomposed and the water-soluble inorganic salt is sufficiently melted, but for example, 1 to 30 minutes is preferable.
A known method can be employed as a method for sintering the primary compact, and examples thereof include a method using an electric furnace and an oven.

一次成形体を焼成して得られる焼成物を室温(25℃)まで冷却し、鋳型を得る。焼成物が冷却することで溶融した水溶性無機塩が固化する。このように、一旦溶融した水溶性無機塩が固化することで、鋳造時までは充分な強度を維持する鋳型が得られる。
焼成物の冷却方法としては公知の方法を採用でき、例えば室温で自然冷却する方法、送風を利用して強制冷却する方法などが挙げられる。
A fired product obtained by firing the primary compact is cooled to room temperature (25° C.) to obtain a mold. The melted water-soluble inorganic salt is solidified by cooling the baked product. By solidifying the water-soluble inorganic salt that has once been melted in this manner, a mold that maintains sufficient strength until casting can be obtained.
As a method for cooling the fired product, a known method can be employed, and examples thereof include a method of natural cooling at room temperature, a method of forced cooling using air blowing, and the like.

<作用効果>
以上説明した本発明の鋳型の製造方法によれば、有機系と無機系の2種類の粘結剤を用い、まず、有機粘結剤を硬化させて、鋳型の中間体である一次成形体を得る。有機粘結剤はハンドリング性に優れ、鋳型の造型が容易であるため、本発明であれば一次成形体をハンドリング性よく、容易に製造できる。しかも、一次成形体を製造する際に用いる鋳型造形用型としては、通常の鋳型の製造に用いられる鋳型造形用型を用いることができるので、鋳型造型用型に制約がない。
そして、一次成形体を所定の温度で焼成する。一次成形体を所定の温度で焼成することで有機粘結剤は熱分解してガス化し、熱分解ガスとして一次成形体から除去される。一方、水溶性無機塩は溶融し、一次成形体の焼成物を冷却することで溶融した水溶性無機塩が固化し、鋳造時までは充分な強度を維持する鋳型が得られる。
<Effect>
According to the mold manufacturing method of the present invention described above, two types of binding agents, organic and inorganic, are used. obtain. Since the organic binder is excellent in handleability and can be easily formed into a mold, the primary compact can be easily produced with good handleability according to the present invention. Moreover, as the casting mold used for manufacturing the primary compact, a casting mold used for manufacturing a normal casting mold can be used, so there is no restriction on the casting mold.
Then, the primary compact is fired at a predetermined temperature. By firing the primary compact at a predetermined temperature, the organic binder is thermally decomposed and gasified, and is removed from the primary compact as thermal decomposition gas. On the other hand, the water-soluble inorganic salt is melted, and the melted water-soluble inorganic salt is solidified by cooling the fired product of the primary compact, and a mold that maintains sufficient strength until casting is obtained.

こうして得られた鋳型は、焼成工程により有機粘結剤が充分に除去されているので、鋳造時に有機粘結剤の熱分解ガスが発生しにくい。そのため、鋳造時の作業環境が良好であり、かつ熱分解ガスに起因する鋳物の欠陥を抑制できる。また、鋳型は水溶性無機塩によってその形状を維持し、強度が維持されているが、水溶性無機塩は水に溶解しやすいため、鋳造後の鋳型に水をかけることで容易に鋳型が崩壊する。さらに、水溶性無機塩は水に溶解するので、解体した鋳型から耐火性粒状材料を容易に再生できる。 In the casting mold thus obtained, the organic binder is sufficiently removed by the firing process, so that the pyrolysis gas of the organic binder is less likely to be generated during casting. Therefore, the working environment during casting is favorable, and defects in castings caused by pyrolysis gas can be suppressed. In addition, the mold maintains its shape and strength due to the water-soluble inorganic salt, but since the water-soluble inorganic salt easily dissolves in water, the mold can easily collapse by pouring water over it after casting. do. Furthermore, since the water-soluble inorganic salt dissolves in water, the refractory particulate material can be easily regenerated from dismantled molds.

このように、本発明によれば、一次成形体の製造までは有機粘結剤の機能を利用し、その後は無機粘結剤である水溶性無機塩の機能を利用して鋳型を製造する。すなわち、鋳型の製造中に、粘結剤を有機系から無機系に切り替える。
よって、本発明の鋳型の製造方法であれば、鋳造時までは充分な強度を維持しつつ、鋳造後の崩壊性に優れ、しかも鋳造時に粘結剤の熱分解ガスが発生しにくい鋳型を、鋳型造型用型に制約されることなく製造できる。また、本発明の鋳型の製造方法であれば、有機粘結剤の特徴であるハンドリング性や造型性も維持できる。
As described above, according to the present invention, the function of the organic binder is used up to the production of the primary compact, and thereafter the function of the water-soluble inorganic salt, which is the inorganic binder, is used to produce the mold. That is, the binder is switched from organic to inorganic during mold manufacture.
Therefore, according to the mold manufacturing method of the present invention, it is possible to obtain a mold that maintains sufficient strength until casting, is excellent in collapsibility after casting, and is less likely to generate pyrolysis gas of the binder during casting. It can be manufactured without being restricted by molds for mold making. In addition, the mold manufacturing method of the present invention can maintain the handling property and moldability that are characteristics of the organic binder.

なお、上述したように、本発明により得られる鋳型を用いれば、鋳造時に有機粘結剤の熱分解ガスが発生しにくいものの、鋳型を製造する際に、具体的には一次成形体の焼成時に有機粘結剤が熱分解するため、熱分解ガスが発生してしまう。
しかし、一次成形体の焼成は、例えば電気炉やオーブンなどの狭い空間で行われるため、熱分解ガスを排気しやすい。また、一次成形体の焼成では、熱や酸素が一次成形体の全体に充分に行きわたるので、有機粘結剤が完全燃焼しやすい。そのため、焼成時に発生する熱分解ガスは主に水蒸気や二酸化炭素である。
一方、鋳造は工場などの広い空間で行われるため、有機粘結剤の熱分解ガスが発生すると狭い空間に比べて排気しにくく、空間内に充満して作業環境が悪化しやすい。また、鋳物に欠陥が生じることがある。さらに、鋳造では、熱や酸素が鋳型の全体に充分に行きわたりにくく、有機粘結剤は完全燃焼しにくい。そのため、鋳造時に発生する熱分解ガスは、主に有機物系のガスである。例えば、フェノール類を原料とした有機粘結剤を用いた場合、フェノール基を有する熱分解ガスが発生する。
As described above, if the mold obtained by the present invention is used, the pyrolysis gas of the organic binder is less likely to be generated during casting. Since the organic binder is thermally decomposed, thermal decomposition gas is generated.
However, since the firing of the primary molded body is performed in a narrow space such as an electric furnace or an oven, it is easy to exhaust the pyrolysis gas. In addition, in the firing of the primary molded body, heat and oxygen are sufficiently distributed throughout the primary molded body, so that the organic binder is likely to burn completely. Therefore, the pyrolysis gas generated during firing is mainly water vapor and carbon dioxide.
On the other hand, since casting is performed in a large space such as a factory, when pyrolysis gas of the organic binder is generated, it is difficult to exhaust compared to a narrow space, and the space is easily filled with the gas, which deteriorates the working environment. Also, defects may occur in the casting. Furthermore, in casting, it is difficult for heat and oxygen to spread sufficiently throughout the mold, and it is difficult for the organic binder to burn completely. Therefore, the pyrolysis gas generated during casting is mainly an organic gas. For example, when an organic binder made from phenols is used, a pyrolysis gas having a phenol group is generated.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。各例で用いた耐火性粒状材料、水溶性無機塩、有機粘結剤、硬化剤および滑剤を以下に示す。また、各種測定方法および評価方法は以下の通りである。
なお、実施例14~16は参考例である。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these. The refractory granular material, water-soluble inorganic salt, organic binder, curing agent and lubricant used in each example are shown below. Various measurement methods and evaluation methods are as follows.
Examples 14 to 16 are reference examples.

<耐火性粒状材料>
耐火性粒状材料として、以下に示すものを用いた。
・耐火性粒状材料(i):焼結法により得られた人工砂(伊藤忠セラテック株式会社製、「セラビーズ#1450」)。
・耐火性粒状材料(ii):フラタリー珪砂。
・耐火性粒状材料(iii):焼結法により得られた人工砂(伊藤忠セラテック株式会社製、「セラビーズ#1450」)50質量部と、焼結法により得られた人工砂(伊藤忠セラテック株式会社製、「セラビーズ#1700」)50質量部との混合物。
・耐火性粒状材料(iv):溶融法により得られた人工砂(伊藤機工株式会社製、「アルサンド#1000」)。
<Refractory granular material>
As the refractory granular material, the following materials were used.
Refractory granular material (i): Artificial sand obtained by a sintering method (manufactured by Itochu Ceratec Co., Ltd., "Cerabeads #1450").
• Refractory granular material (ii): Flattery silica sand.
Refractory granular material (iii): 50 parts by mass of artificial sand obtained by a sintering method ("Cerabeads #1450" manufactured by ITOCHU CERATEC Co., Ltd.) and artificial sand obtained by a sintering method (ITOCHU CERATEC Co., Ltd.) (manufactured by Cerabeads #1700)) and a mixture with 50 parts by mass.
Refractory granular material (iv): Artificial sand obtained by a melting method (manufactured by Ito Kiko Co., Ltd., "Arsand #1000").

<無機粘結剤>
無機粘結剤として、以下に示すものを用いた。
・NaCl:塩化ナトリウム(関東化学株式会社製、特級試薬、融点801℃、熱分解温度1413℃)。
・KCl:塩化カリウム(関東化学株式会社製、特級試薬、融点770℃、熱分解温度1420℃)。
・NaCO:炭酸ナトリウム(富士フイルム和光純薬株式会社製、特級試薬、融点851℃、熱分解温度1600℃)。
・BNa:四ホウ酸ナトリウム(富士フイルム和光純薬株式会社製、特級試薬、融点741℃、熱分解温度1575℃)。
・NaSO:硫酸ナトリウム(富士フイルム和光純薬株式会社製、特級試薬、融点883℃、熱分解温度1429℃)。
・水ガラス:珪酸ナトリウムの水溶液(富士化学株式会社製、モル比(SiO/NaO)2.1、ボーメ度25(20℃))。
<Inorganic binder>
As the inorganic binder, the following was used.
- NaCl: sodium chloride (manufactured by Kanto Kagaku Co., Ltd., special grade reagent, melting point 801°C, thermal decomposition temperature 1413°C).
- KCl: Potassium chloride (manufactured by Kanto Kagaku Co., Ltd., special grade reagent, melting point 770°C, thermal decomposition temperature 1420°C).
· Na 2 CO 3 : Sodium carbonate (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade reagent, melting point 851°C, thermal decomposition temperature 1600°C).
· B 4 Na 2 O 7 : Sodium tetraborate (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade reagent, melting point 741°C, thermal decomposition temperature 1575°C).
· Na 2 SO 4 : sodium sulfate (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade reagent, melting point 883°C, thermal decomposition temperature 1429°C).
Water glass: aqueous solution of sodium silicate (Fuji Chemical Co., Ltd., molar ratio (SiO 2 /Na 2 O) 2.1, Baume degree 25 (20° C.)).

<シェルモールド法>
シェルモールド法を利用して鋳型を製造する場合の有機粘結剤、硬化剤および滑剤として、以下に示すものを用いた。
有機粘結剤としてノボラック型フェノール樹脂(群栄化学工業株式会社製、「PSM-5419B」、熱分解温度約350℃)を用いた。
硬化剤としてヘキサメチレンテトラミン(三菱ガス化学株式会社製)を用いた。
滑剤としてステアリン酸カルシウム(株式会社ADEKA製)を用いた。
<Shell mold method>
The following organic binders, hardeners and lubricants were used for mold production using the shell mold method.
A novolac-type phenolic resin ("PSM-5419B" manufactured by Gun Ei Chemical Industry Co., Ltd., thermal decomposition temperature of about 350° C.) was used as an organic binder.
Hexamethylenetetramine (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc.) was used as a curing agent.
Calcium stearate (manufactured by ADEKA Corporation) was used as a lubricant.

<アルカリフェノール自硬性>
アルカリフェノール自硬性を利用して鋳型を製造する場合の有機粘結剤および硬化剤として、以下に示すものを用いた。
有機粘結剤としてレゾール型フェノール樹脂(群栄化学工業株式会社製、アルファシステム用樹脂「AR-170」、熱分解温度約350℃)を用いた。
硬化剤として有機エステル(群栄化学工業株式会社製、アルファシステム硬化剤「AH-530」)を用いた。
<Self-hardening property of alkali phenol>
The following organic binders and hardening agents were used in producing molds utilizing the self-hardening property of alkali phenol.
A resol-type phenolic resin (manufactured by Gun Ei Chemical Industry Co., Ltd., resin for alpha system "AR-170", thermal decomposition temperature of about 350° C.) was used as an organic binder.
An organic ester (Alpha System Curing Agent “AH-530” manufactured by Gun Ei Chemical Industry Co., Ltd.) was used as a curing agent.

<フラン自硬性>
フラン自硬性を利用して鋳型を製造する場合の有機粘結剤および硬化剤として、以下に示すものを用いた。
有機粘結剤としてフラン樹脂(群栄化学工業株式会社製、エヌフラン用樹脂「GFA-160」、熱分解温度約200℃)を用いた。
硬化剤としてスルホン酸水溶液(群栄化学工業株式会社製、エヌフラン硬化剤「GH-20」)60質量部と、スルホン酸水溶液(群栄化学工業株式会社製、エヌフラン硬化剤「GH-70」)40質量部との混合物を用いた。
<Furan self-hardening property>
The following organic binders and hardening agents were used in the production of molds utilizing the self-hardening property of furan.
A furan resin (N-furan resin "GFA-160" manufactured by Gun Ei Chemical Industry Co., Ltd., thermal decomposition temperature: about 200° C.) was used as an organic binder.
60 parts by mass of a sulfonic acid aqueous solution (manufactured by Gunei Chemical Industry Co., Ltd., Nfuran curing agent "GH-20") as a curing agent, and a sulfonic acid aqueous solution (manufactured by Gunei Chemical Industry Co., Ltd., Nfurane curing agent "GH-70"). A mixture with 40 parts by mass was used.

<アミンコールドボックス法>
アミンコールドボックス法を利用して鋳型を製造する場合の有機粘結剤および硬化剤として、以下に示すものを用いた。
有機粘結剤としてフェノールウレタン樹脂(岡崎ヒュッテナス・アルバータス化成株式会社製、「ニューコールドボックス96」;フェノール樹脂溶液(ガスハーツGH-4106N)1質量部と、ポリイソシアネート溶液(アクティベーターAKT-4606N)1質量部とで構成される二液性粘結剤)を用いた。
硬化剤としてトリエチルアミン(富士フイルム和光純薬株式会社製)を用いた。
<Amine cold box method>
The following organic binders and curing agents were used in the mold production using the amine cold box method.
Phenol urethane resin ("New Cold Box 96" manufactured by Okazaki Huttenas Albertas Kasei Co., Ltd.) as an organic binder; 1 part by mass of a two-liquid binder) was used.
Triethylamine (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used as a curing agent.

<測定・評価>
(ガス発生量の測定)
鋳型を700℃の雰囲気下で3分間加熱処理し、鋳物を作製する際と同様の雰囲気に鋳型を曝した。加熱処理時におけるガス発生量をJACT試験法M-5「ガス発生量測定法」に従って測定した。
<Measurement/Evaluation>
(Measurement of gas generation amount)
The mold was heat-treated in an atmosphere of 700° C. for 3 minutes, exposing the mold to the same atmosphere as when producing castings. The amount of gas generated during the heat treatment was measured according to JACT test method M-5 "Method for measuring the amount of gas generated".

(残留強度の測定)
鋳型を500℃の雰囲気下で15分間加熱処理し、鋳物を作製する際と同様の雰囲気に鋳型を曝した。加熱処理後、鋳型を25℃まで冷却した。冷却後の鋳型の曲げ強度をJIS K 6910に従って測定した。この曲げ強度を鋳型の残留強度とする。残留強度が高いほど、鋳造時に高い強度を維持していることを意味する。
(Measurement of residual strength)
The mold was heat-treated in an atmosphere of 500° C. for 15 minutes, exposing the mold to the same atmosphere as when producing castings. After heat treatment, the mold was cooled to 25°C. The bending strength of the mold after cooling was measured according to JIS K 6910. This bending strength is defined as the residual strength of the mold. A higher residual strength means that a higher strength is maintained during casting.

(崩壊性の評価)
残留強度を測定した後の鋳型を水に沈めて鋳型が崩壊するか否かを目視にて確認し、以下の評価基準にて評価した。
○:鋳型が指ですり潰せる程度まで崩壊した。
×:鋳型が崩壊せず、その形状を維持した。
(Evaluation of collapsibility)
After measuring the residual strength, the mold was submerged in water to visually confirm whether or not the mold collapsed, and the evaluation was made according to the following evaluation criteria.
○: The mold collapsed to the extent that it could be ground with a finger.
x: The mold did not collapse and maintained its shape.

(冷間強度の測定)
25℃まで冷却した一次成形体または鋳型の曲げ強度をJIS K 6910に従って測定した。この曲げ強度を一次成形体または鋳型の冷間強度とする。
(Measurement of cold strength)
The bending strength of the primary compact or mold cooled to 25° C. was measured according to JIS K 6910. This bending strength is defined as the cold strength of the primary compact or mold.

[実施例1]
シェルモールド法を利用して、以下のようにして鋳型を製造した。
冷却水30gに硬化剤としてヘキサメチレンテトラミン4.5gを溶解させて、硬化剤水溶液を調製した。
スピードミキサーに、150℃に加熱した耐火性粒状材料(i)1350gと、無機粘結剤として水溶性無機塩であるNaClを150gと、有機粘結剤としてノボラック型フェノール樹脂30gとを投入し、60秒間混練した。次いで、硬化剤水溶液34.5gを添加し、得られた塊状物を送風冷却により粒状に崩壊させた後、滑剤としてステアリン酸カルシウム1.5gを添加し、10秒間混合して被覆砂(A1-1)を得た。
得られた被覆砂(A1-1)における有機粘結剤の含有量は、耐火性粒状材料と水溶性無機塩との含有量の合計100質量部に対して2.0質量部であった。水溶性無機塩の含有量は、耐火性粒状材料と水溶性無機塩との含有量の合計を100質量%としたときに、10質量%であった。硬化剤の含有量は、耐火性粒状材料と水溶性無機塩との含有量の合計100質量部に対して0.3質量部であった。
[Example 1]
Using the shell mold method, a mold was manufactured as follows.
An aqueous curing agent solution was prepared by dissolving 4.5 g of hexamethylenetetramine as a curing agent in 30 g of cooling water.
Into a speed mixer, 1350 g of the refractory granular material (i) heated to 150° C., 150 g of NaCl which is a water-soluble inorganic salt as an inorganic binder, and 30 g of a novolak-type phenolic resin as an organic binder are charged, Knead for 60 seconds. Next, 34.5 g of an aqueous hardening agent solution is added, and the resulting mass is disintegrated into granules by air cooling, and then 1.5 g of calcium stearate is added as a lubricant and mixed for 10 seconds to form coated sand (A1-1). ).
The content of the organic binder in the resulting coated sand (A1-1) was 2.0 parts by mass per 100 parts by mass of the total content of the refractory granular material and the water-soluble inorganic salt. The content of the water-soluble inorganic salt was 10% by mass when the total content of the refractory granular material and the water-soluble inorganic salt was 100% by mass. The content of the curing agent was 0.3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total content of the refractory granular material and the water-soluble inorganic salt.

金型を250℃に加熱し、先に得られた被覆砂(A1-1)を充填し、1分間放置して有機粘結剤を硬化させ、一次成形体を得た。得られた一次成形体を金型から取り出し、電気炉に入れて850℃で15分間焼成し、焼成物を得た。得られた焼成物を25℃まで冷却し、鋳型を得た。
一次成形体および鋳型の冷間強度を測定した。また、ガス発生量および鋳型の残留強度を測定し、崩壊性を評価した。結果を表1、2に示す。
The mold was heated to 250° C., filled with the previously obtained coated sand (A1-1), left to stand for 1 minute to harden the organic binder, and a primary compact was obtained. The obtained primary compact was taken out from the mold, placed in an electric furnace and fired at 850° C. for 15 minutes to obtain a fired product. The fired product obtained was cooled to 25° C. to obtain a mold.
The cold strength of the primary compact and mold was measured. In addition, the amount of gas generated and the residual strength of the mold were measured to evaluate the collapsibility. Tables 1 and 2 show the results.

[実施例2]
アルカリフェノール自硬性を利用して、以下のようにして鋳型を製造した。
耐火性粒状材料(i)1350gと、無機粘結剤として水溶性無機塩であるNaClを150gとを混合し、得られた混合物100質量部に対して、有機粘結剤としてレゾール型フェノール樹脂1.5質量部と、硬化剤として有機エステル0.3質量部とを同時に添加し、品川式万能攪拌機(株式会社品川工業所製、MIXER)で混練して、混練砂(A1-2)を得た。
得られた混練砂(A1-2)における有機粘結剤の含有量は、耐火性粒状材料と水溶性無機塩との含有量の合計100質量部に対して1.5質量部であった。水溶性無機塩の含有量は、耐火性粒状材料と水溶性無機塩との含有量の合計を100質量%としたときに、10質量%であった。硬化剤の含有量は、耐火性粒状材料と水溶性無機塩との含有量の合計100質量部に対して0.3質量部であった。
[Example 2]
Using the self-hardening property of alkali phenol, a mold was produced as follows.
1350 g of refractory granular material (i) and 150 g of NaCl, which is a water-soluble inorganic salt as an inorganic binder, are mixed, and 100 parts by mass of the resulting mixture is added with 1 resol-type phenolic resin as an organic binder. .5 parts by mass and 0.3 parts by mass of an organic ester as a curing agent are added at the same time, and kneaded with a Shinagawa type universal stirrer (manufactured by Shinagawa Kogyosho Co., Ltd., MIXER) to obtain kneaded sand (A1-2). rice field.
The content of the organic binder in the resulting kneaded sand (A1-2) was 1.5 parts by mass per 100 parts by mass of the total content of the refractory granular material and the water-soluble inorganic salt. The content of the water-soluble inorganic salt was 10% by mass when the total content of the refractory granular material and the water-soluble inorganic salt was 100% by mass. The content of the curing agent was 0.3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total content of the refractory granular material and the water-soluble inorganic salt.

得られた混練砂(A1-2)を温度25℃、湿度60%の条件下で木型に充填し、24時間放置して有機粘結剤を硬化させ、一次成形体を得た。得られた一次成形体を金型から取り出し、電気炉に入れて850℃で15分間焼成し、焼成物を得た。得られた焼成物を25℃まで冷却し、鋳型を得た。
一次成形体および鋳型の冷間強度を測定した。また、ガス発生量および鋳型の残留強度を測定し、崩壊性を評価した。結果を表1に示す。
The obtained kneaded sand (A1-2) was filled in a wooden mold under conditions of a temperature of 25° C. and a humidity of 60%, and left to stand for 24 hours to harden the organic binder to obtain a primary compact. The obtained primary compact was taken out from the mold, placed in an electric furnace and fired at 850° C. for 15 minutes to obtain a fired product. The fired product obtained was cooled to 25° C. to obtain a mold.
The cold strength of the primary compact and mold was measured. In addition, the amount of gas generated and the residual strength of the mold were measured to evaluate the collapsibility. Table 1 shows the results.

[実施例3]
フラン自硬性を利用して、以下のようにして鋳型を製造した。
耐火性粒状材料(i)1350gと、無機粘結剤として水溶性無機塩であるNaClを150gとを混合し、得られた混合物100質量部に対して、有機粘結剤としてフラン樹脂0.8質量部と、硬化剤としてスルホン酸水溶液(「GH-20」60質量部と、「GH-70」40質量部との混合物)0.32質量部とを同時に添加し、品川式万能攪拌機(株式会社品川工業所製、MIXER)で混練して、混練砂(A1-3)を得た。
得られた混練砂(A1-3)における有機粘結剤の含有量は、耐火性粒状材料と水溶性無機塩との含有量の合計100質量部に対して0.8質量部であった。水溶性無機塩の含有量は、耐火性粒状材料と水溶性無機塩との含有量の合計を100質量%としたときに、10質量%であった。硬化剤の含有量は、耐火性粒状材料と水溶性無機塩との含有量の合計100質量部に対して0.32質量部であった。硬化剤の有効成分としての含有量は固形分換算で、耐火性粒状材料と水溶性無機塩との含有量の合計100質量部に対して0.18質量部であった。
[Example 3]
Using the self-hardening property of furan, a mold was manufactured as follows.
1350 g of the refractory granular material (i) and 150 g of NaCl, which is a water-soluble inorganic salt as an inorganic binder, are mixed, and 0.8 part of a furan resin as an organic binder is added to 100 parts by mass of the resulting mixture. Parts by mass and 0.32 parts by mass of an aqueous sulfonic acid solution (a mixture of 60 parts by mass of "GH-20" and 40 parts by mass of "GH-70") as a curing agent were added at the same time, and a Shinagawa type universal stirrer (stock MIXER manufactured by Shinagawa Kogyosho Co., Ltd. to obtain kneaded sand (A1-3).
The content of the organic binder in the resulting kneaded sand (A1-3) was 0.8 parts by mass per 100 parts by mass of the total content of the refractory granular material and the water-soluble inorganic salt. The content of the water-soluble inorganic salt was 10% by mass when the total content of the refractory granular material and the water-soluble inorganic salt was 100% by mass. The content of the curing agent was 0.32 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total content of the refractory granular material and the water-soluble inorganic salt. The content of the curing agent as an active ingredient was 0.18 parts by mass in terms of solid content with respect to 100 parts by mass of the total content of the refractory granular material and the water-soluble inorganic salt.

混練砂(A1-2)の代わりに混練砂(A1-3)を用いた以外は、実施例2と同様にして鋳型を製造した。
一次成形体および鋳型の冷間強度を測定した。また、ガス発生量および鋳型の残留強度を測定し、崩壊性を評価した。結果を表1に示す。
A mold was produced in the same manner as in Example 2, except that the mixed sand (A1-3) was used instead of the mixed sand (A1-2).
The cold strength of the primary compact and mold was measured. In addition, the amount of gas generated and the residual strength of the mold were measured to evaluate the collapsibility. Table 1 shows the results.

[実施例4]
フラン自硬性を利用して、以下のようにして鋳型を製造した。
耐火性粒状材料(i)100質量部に対して、有機粘結剤としてフラン樹脂2.0質量部と、硬化剤としてスルホン酸水溶液(「GH-20」60質量部と、「GH-70」40質量部との混合物)0.32質量部とを同時に添加し、品川式万能攪拌機(株式会社品川工業所製、MIXER)で混練して、混練砂(B1-1)を得た。
得られた混練砂(B1-1)における有機粘結剤の含有量は、耐火性粒状材料と水溶性無機塩との含有量の合計100質量部に対して2.0質量部であった。水溶性無機塩の含有量は0質量%であった。硬化剤の含有量は、耐火性粒状材料と水溶性無機塩との含有量の合計100質量部に対して0.32質量部であった。硬化剤の有効成分としての含有量は固形分換算で、耐火性粒状材料と水溶性無機塩との含有量の合計100質量部に対して0.18質量部であった。
[Example 4]
Using the self-hardening property of furan, a mold was manufactured as follows.
With respect to 100 parts by mass of the refractory granular material (i), 2.0 parts by mass of furan resin as an organic binder and an aqueous sulfonic acid solution as a curing agent (60 parts by mass of "GH-20" and "GH-70" 0.32 parts by mass of a mixture with 40 parts by mass) was added at the same time, and kneaded with a Shinagawa type universal stirrer (manufactured by Shinagawa Kogyosho Co., Ltd., MIXER) to obtain kneaded sand (B1-1).
The content of the organic binder in the resulting kneaded sand (B1-1) was 2.0 parts by mass per 100 parts by mass of the total content of the refractory granular material and the water-soluble inorganic salt. The content of water-soluble inorganic salt was 0% by mass. The content of the curing agent was 0.32 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total content of the refractory granular material and the water-soluble inorganic salt. The content of the curing agent as an active ingredient was 0.18 parts by mass in terms of solid content with respect to 100 parts by mass of the total content of the refractory granular material and the water-soluble inorganic salt.

得られた混練砂(B1-1)を温度25℃、湿度60%の条件下で木型に充填し、24時間放置して有機粘結剤を硬化させた。得られた硬化物を木型から取り出して、無機粘結剤として水溶性無機塩であるNaClの20質量%水溶液2.2mLを含浸させ一次成形体を得た。水溶性無機塩の含浸量は、耐火性粒状材料と水溶性無機塩との含有量の合計を100質量%としたときに、4.3質量%であった。
得られた一次成形体を電気炉に入れて850℃で15分間焼成し、焼成物を得た。得られた焼成物を25℃まで冷却し、鋳型を得た。
一次成形体および鋳型の冷間強度を測定した。また、ガス発生量および鋳型の残留強度を測定し、崩壊性を評価した。結果を表1に示す。
The obtained kneaded sand (B1-1) was filled in a wooden mold under conditions of a temperature of 25° C. and a humidity of 60%, and allowed to stand for 24 hours to harden the organic binder. The resulting cured product was removed from the wooden mold and impregnated with 2.2 mL of a 20% by mass aqueous solution of NaCl, which is a water-soluble inorganic salt, as an inorganic binder to obtain a primary compact. The impregnation amount of the water-soluble inorganic salt was 4.3% by mass when the total content of the refractory granular material and the water-soluble inorganic salt was 100% by mass.
The obtained primary compact was placed in an electric furnace and fired at 850° C. for 15 minutes to obtain a fired product. The fired product obtained was cooled to 25° C. to obtain a mold.
The cold strength of the primary compact and mold was measured. In addition, the amount of gas generated and the residual strength of the mold were measured to evaluate the collapsibility. Table 1 shows the results.

[実施例5]
アミンコールドボックス法を利用して、以下のようにして鋳型を製造した。
耐火性粒状材料(i)1350gと、無機粘結剤として水溶性無機塩であるNaClを150gとを混合し、得られた混合物100質量部に対して、有機粘結剤としてフェノールウレタン樹脂(フェノール樹脂溶液1質量部と、ポリイソシアネート溶液1質量部とで構成される二液性粘結剤)2.0質量部を添加し、品川式万能攪拌機(株式会社品川工業所製、MIXER)で混練して、混練砂(A1-4)を得た。
得られた混練砂(A1-4)における有機粘結剤の含有量は、耐火性粒状材料と水溶性無機塩との含有量の合計100質量部に対して2.0質量部であった。水溶性無機塩の含有量は、耐火性粒状材料と水溶性無機塩との含有量の合計を100質量%としたときに、10質量%であった。
[Example 5]
Using the amine cold box method, molds were prepared as follows.
1350 g of the refractory granular material (i) and 150 g of NaCl, which is a water-soluble inorganic salt as an inorganic binder, are mixed, and 100 parts by mass of the resulting mixture is added with a phenol urethane resin (phenol 2.0 parts by mass of a two-liquid caking agent composed of 1 part by mass of a resin solution and 1 part by mass of a polyisocyanate solution) is added and kneaded with a Shinagawa universal stirrer (manufactured by Shinagawa Kogyosho Co., Ltd., MIXER). Then, kneaded sand (A1-4) was obtained.
The content of the organic binder in the resulting kneaded sand (A1-4) was 2.0 parts by mass per 100 parts by mass of the total content of the refractory granular material and the water-soluble inorganic salt. The content of the water-soluble inorganic salt was 10% by mass when the total content of the refractory granular material and the water-soluble inorganic salt was 100% by mass.

得られた混練砂(A1-4)を温度25℃、湿度60%の条件下で木型に充填し、硬化剤としてトリエチルアミンを圧縮エアで、10L/分の通気流量で1分間通気して有機粘結剤を硬化させ、一次成形体を得た。得られた一次成形体を金型から取り出し、電気炉に入れて850℃で15分間焼成し、焼成物を得た。得られた焼成物を25℃まで冷却し、鋳型を得た。
一次成形体および鋳型の冷間強度を測定した。また、ガス発生量および鋳型の残留強度を測定し、崩壊性を評価した。結果を表1に示す。
The kneaded sand (A1-4) thus obtained was filled in a wooden mold under conditions of a temperature of 25° C. and a humidity of 60%, and triethylamine as a curing agent was aerated with compressed air for 1 minute at an air flow rate of 10 L/min. The binder was cured to obtain a primary compact. The obtained primary compact was taken out from the mold, placed in an electric furnace and fired at 850° C. for 15 minutes to obtain a fired product. The fired product obtained was cooled to 25° C. to obtain a mold.
The cold strength of the primary compact and mold was measured. In addition, the amount of gas generated and the residual strength of the mold were measured to evaluate the collapsibility. Table 1 shows the results.

[比較例1]
シェルモールド法を利用して、以下のようにして鋳型を製造した。
冷却水30gに硬化剤としてヘキサメチレンテトラミン4.5gを溶解させて、硬化剤水溶液を調製した。
スピードミキサーに、150℃に加熱した耐火性粒状材料(i)1500gと、有機粘結剤としてノボラック型フェノール樹脂22.5gとを投入し、60秒間混練した。次いで、硬化剤水溶液34.5gを添加し、得られた塊状物を送風冷却により粒状に崩壊させた後、滑剤としてステアリン酸カルシウム1.5gを添加し、10秒間混合して被覆砂(B1-2)を得た。
得られた被覆砂(B1-2)における有機粘結剤の含有量は、耐火性粒状材料と水溶性無機塩との含有量の合計100質量部に対して1.5質量部であった。水溶性無機塩の含有量は0質量%であった。硬化剤の含有量は、耐火性粒状材料と水溶性無機塩との含有量の合計100質量部に対して0.3質量部であった。
[Comparative Example 1]
Using the shell mold method, a mold was manufactured as follows.
An aqueous curing agent solution was prepared by dissolving 4.5 g of hexamethylenetetramine as a curing agent in 30 g of cooling water.
1500 g of the refractory granular material (i) heated to 150° C. and 22.5 g of a novolac-type phenolic resin as an organic binder were put into a speed mixer and kneaded for 60 seconds. Next, 34.5 g of an aqueous hardening agent solution is added, and the resulting mass is disintegrated into granules by air cooling. 1.5 g of calcium stearate is added as a lubricant, and mixed for 10 seconds to form coated sand (B1-2). ).
The content of the organic binder in the resulting coated sand (B1-2) was 1.5 parts by mass per 100 parts by mass of the total content of the refractory granular material and the water-soluble inorganic salt. The content of water-soluble inorganic salt was 0% by mass. The content of the curing agent was 0.3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total content of the refractory granular material and the water-soluble inorganic salt.

金型を250℃に加熱し、先に得られた被覆砂(B1-2)を充填し、1分間放置して有機粘結剤を硬化させた。得られた硬化物(一次成形体)を金型から取り出し、これを鋳型とした。
一次成形体の冷間強度を測定した。また、ガス発生量および鋳型の残留強度を測定し、崩壊性を評価した。結果を表1に示す。
The mold was heated to 250° C., filled with the previously obtained coated sand (B1-2), and left for 1 minute to cure the organic binder. The resulting cured product (primary molded product) was removed from the mold and used as a mold.
The cold strength of the primary compact was measured. In addition, the amount of gas generated and the residual strength of the mold were measured to evaluate the collapsibility. Table 1 shows the results.

[比較例2]
スピードミキサーに、耐火性粒状材料(i)1500gと、無機粘結剤として水ガラス30gと、水ガラスの硬化剤として非晶質シリカ15gとを投入し、60秒間混練して混練砂(C-1)を得た。
得られた混練砂(C-1)における有機粘結剤の含有量は0質量部であった。水ガラスの含有量は、耐火性粒状材料と水ガラスとの含有量の合計を100質量%としたときに、0.5質量%であった。非晶質シリカの含有量は、耐火性粒状材料100質量部に対して1.0質量部であった。
[Comparative Example 2]
Into a speed mixer, 1500 g of refractory granular material (i), 30 g of water glass as an inorganic binder, and 15 g of amorphous silica as a curing agent for water glass are charged and kneaded for 60 seconds to form kneading sand (C- 1) was obtained.
The content of the organic binder in the resulting kneaded sand (C-1) was 0 parts by mass. The content of water glass was 0.5% by mass when the total content of the refractory granular material and water glass was 100% by mass. The content of amorphous silica was 1.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the refractory granular material.

金型を150℃に加熱し、先に得られた混練砂(C-1)を充填し、10分間放置して水ガラスを硬化させた。得られた硬化物(一次成形体)を金型から取り出し、これを鋳型とした。
得られた鋳型について、ガス発生量を測定し、崩壊性を評価した。結果を表1に示す。
The mold was heated to 150° C., filled with the previously obtained kneaded sand (C-1), and allowed to stand for 10 minutes to harden the water glass. The resulting cured product (primary molded product) was removed from the mold and used as a mold.
The resulting mold was measured for the amount of gas generated and evaluated for collapsibility. Table 1 shows the results.

[比較例3]
シェルモールド法を利用して、以下のようにして鋳型を製造した。
冷却水30gに硬化剤としてヘキサメチレンテトラミン4.5gを溶解させて、硬化剤水溶液を調製した。
スピードミキサーに、150℃に加熱した耐火性粒状材料(i)1500gと、有機粘結剤としてノボラック型フェノール樹脂30gとを投入し、60秒間混練した。次いで、硬化剤水溶液34.5gを添加し、得られた塊状物を送風冷却により粒状に崩壊させた後、滑剤としてステアリン酸カルシウム1.5gを添加し、10秒間混合して被覆砂(B1-3)を得た。
得られた被覆砂(B1-3)における有機粘結剤の含有量は、耐火性粒状材料と水溶性無機塩との含有量の合計100質量部に対して2.0質量部であった。水溶性無機塩の含有量は0質量%であった。硬化剤の含有量は、耐火性粒状材料と水溶性無機塩との含有量の合計100質量部に対して0.3質量部であった。
[Comparative Example 3]
Using the shell mold method, a mold was manufactured as follows.
An aqueous curing agent solution was prepared by dissolving 4.5 g of hexamethylenetetramine as a curing agent in 30 g of cooling water.
1500 g of the refractory granular material (i) heated to 150° C. and 30 g of a novolak-type phenolic resin as an organic binder were put into a speed mixer and kneaded for 60 seconds. Next, 34.5 g of an aqueous hardening agent solution is added, and the resulting mass is disintegrated into granules by air cooling. 1.5 g of calcium stearate is added as a lubricant, and mixed for 10 seconds to form coated sand (B1-3). ).
The content of the organic binder in the resulting coated sand (B1-3) was 2.0 parts by mass per 100 parts by mass of the total content of the refractory granular material and the water-soluble inorganic salt. The content of water-soluble inorganic salt was 0% by mass. The content of the curing agent was 0.3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total content of the refractory granular material and the water-soluble inorganic salt.

金型を250℃に加熱し、先に得られた被覆砂(B1-3)を充填し、1分間放置して有機粘結剤を硬化させた。得られた硬化物を金型から取り出して、25℃まで冷却後、無機粘結剤として水ガラスを含浸させ、一次成形体を得た。水ガラスの含浸量は、耐火性粒状材料と水ガラスとの含有量の合計を100質量%としたときに、8質量%であった。
得られた一次成形体を電気炉に入れて850℃で15分間焼成し、焼成物を得た。得られた焼成物を25℃まで冷却し、鋳型を得た。
一次成形体および鋳型の冷間強度を測定した。また、ガス発生量および鋳型の残留強度を測定し、崩壊性を評価した。結果を表1に示す。
The mold was heated to 250° C., filled with the previously obtained coated sand (B1-3) and left for 1 minute to cure the organic binder. The resulting cured product was removed from the mold, cooled to 25° C., and impregnated with water glass as an inorganic binder to obtain a primary molded product. The impregnated amount of water glass was 8% by mass when the total content of the refractory granular material and water glass was taken as 100% by mass.
The obtained primary compact was placed in an electric furnace and fired at 850° C. for 15 minutes to obtain a fired product. The fired product obtained was cooled to 25° C. to obtain a mold.
The cold strength of the primary compact and mold was measured. In addition, the amount of gas generated and the residual strength of the mold were measured to evaluate the collapsibility. Table 1 shows the results.

[比較例4]
実施例1と同様にして、被覆砂(A1-1)を得た。
金型を250℃に加熱し、先に得られた被覆砂(A1-1)を充填し、1分間放置して有機粘結剤を硬化させ、一次成形体を得た。得られた一次成形体を金型から取り出し、これを鋳型とした。
一次成形体の冷間強度を測定した。また、ガス発生量および鋳型の残留強度を測定し、崩壊性を評価した。結果を表1に示す。
[Comparative Example 4]
Coated sand (A1-1) was obtained in the same manner as in Example 1.
The mold was heated to 250° C., filled with the previously obtained coated sand (A1-1), left to stand for 1 minute to harden the organic binder, and a primary compact was obtained. The obtained primary compact was removed from the mold and used as a mold.
The cold strength of the primary compact was measured. In addition, the amount of gas generated and the residual strength of the mold were measured to evaluate the collapsibility. Table 1 shows the results.

Figure 0007121580000001
Figure 0007121580000001

表1中、「無機粘結剤の量」は、耐火性粒状材料と無機粘結剤(水溶性無機塩または水ガラス)との含有量の合計を100質量%としたときの無機粘結剤(水溶性無機塩または水ガラス)の量(質量%)である。「有機粘結剤の量」は、耐火性粒状材料と水溶性無機塩との含有量の合計100質量部に対する有機粘結剤の量(質量部)である。 In Table 1, "amount of inorganic binder" is the inorganic binder when the total content of the refractory granular material and the inorganic binder (water-soluble inorganic salt or water glass) is 100% by mass. It is the amount (% by mass) of (water-soluble inorganic salt or water glass). The "amount of the organic binder" is the amount (parts by mass) of the organic binder with respect to the total 100 parts by mass of the contents of the refractory granular material and the water-soluble inorganic salt.

表1の結果より、各実施例で得られた鋳型は冷間強度および残留強度が適度に高く、鋳造時までは充分な強度を維持できることが示された。また、ガスの発生量が少なく、しかも崩壊性にも優れていた。
一方、比較例1で得られた鋳型は、ガスの発生量が多かった。また、水をかけても崩壊しにくく、崩壊性に劣っていた。
比較例2で得られた鋳型は、ガスの発生量が多かった。また、水をかけても崩壊しにくく、崩壊性に劣っていた。
比較例3で得られた鋳型は、残留強度が高すぎ、水をかけても崩壊しにくく、崩壊性に劣っていた。
比較例4で得られた鋳型は、ガスの発生量が多かった。また、水をかけても崩壊しにくく、崩壊性に劣っていた。
なお、比較例1、4で発生したガスは主に有機粘結剤の熱分解ガスである。比較例2で発生したガスは主に水蒸気である。
The results in Table 1 show that the mold obtained in each example has moderately high cold strength and residual strength, and can maintain sufficient strength until casting. In addition, the amount of gas generated was small, and the disintegration property was also excellent.
On the other hand, the mold obtained in Comparative Example 1 generated a large amount of gas. In addition, it was difficult to disintegrate even when water was applied, and was inferior in disintegration properties.
The mold obtained in Comparative Example 2 generated a large amount of gas. In addition, it was difficult to disintegrate even when water was applied, and was inferior in disintegration properties.
The mold obtained in Comparative Example 3 had an excessively high residual strength, was difficult to collapse even when water was applied, and was inferior in disintegration properties.
The mold obtained in Comparative Example 4 generated a large amount of gas. In addition, it was difficult to disintegrate even when water was applied, and was inferior in disintegration properties.
The gases generated in Comparative Examples 1 and 4 are mainly pyrolysis gases of the organic binder. The gas generated in Comparative Example 2 is mainly water vapor.

[実施例6~25、比較例5~7]
耐火性粒状材料の種類、無機粘結剤として用いた水溶性無機塩の種類、耐火性粒状材料と無機粘結剤(水溶性無機塩)との含有量の合計を100質量%としたときの無機粘結剤(水溶性無機塩)の量、耐火性粒状材料と水溶性無機塩との含有量の合計100質量部に対する有機粘結剤(ノボラック型フェノール樹脂)の量、および焼成条件を表2に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして鋳型を製造した。
一次成形体および鋳型の冷間強度を測定した。また、ガス発生量を測定し、崩壊性を評価した。結果を表2に示す。
[Examples 6 to 25, Comparative Examples 5 to 7]
Type of refractory granular material, type of water-soluble inorganic salt used as an inorganic binder, total content of refractory granular material and inorganic binder (water-soluble inorganic salt), when the total content is 100% by mass The amount of the inorganic binder (water-soluble inorganic salt), the amount of the organic binder (novolac-type phenolic resin) per 100 parts by mass of the total content of the refractory granular material and the water-soluble inorganic salt, and the baking conditions are shown. A mold was manufactured in the same manner as in Example 1, except for changing as shown in 2.
The cold strength of the primary compact and mold was measured. In addition, the amount of gas generated was measured to evaluate the disintegrability. Table 2 shows the results.

Figure 0007121580000002
Figure 0007121580000002

表2中、「無機粘結剤の量」は、耐火性粒状材料と無機粘結剤(水溶性無機塩)との含有量の合計を100質量%としたときの無機粘結剤(水溶性無機塩)の量(質量%)である。「有機粘結剤の量」は、耐火性粒状材料と水溶性無機塩との含有量の合計100質量部に対する有機粘結剤の量(質量部)である。 In Table 2, the "amount of inorganic binder" is the inorganic binder (water-soluble inorganic salt) amount (% by mass). The "amount of the organic binder" is the amount (parts by mass) of the organic binder with respect to the total 100 parts by mass of the contents of the refractory granular material and the water-soluble inorganic salt.

表2の結果より、各実施例で得られた鋳型は冷間強度および残留強度が適度に高く、鋳造時までは充分な強度を維持できることが示された。また、ガスの発生量が少なく、しかも崩壊性にも優れていた。
一方、比較例5~7で得られた鋳型は残留強度が低く、鋳造時まで充分な強度を維持できなかった。


The results in Table 2 show that the molds obtained in each example have moderately high cold strength and residual strength, and can maintain sufficient strength until casting. In addition, the amount of gas generated was small, and the disintegration property was also excellent.
On the other hand, the molds obtained in Comparative Examples 5 to 7 had low residual strength and could not maintain sufficient strength until casting.


Claims (3)

耐火性粒状材料と有機粘結剤とを含む混合物の硬化物であり、かつ水溶性無機塩を含む一次成形体を、前記水溶性無機塩の融点以上、かつ前記有機粘結剤の分解温度以上で焼成する鋳型の製造方法であり、
前記水溶性無機塩がアルカリ金属塩およびアルカリ土類金属塩の少なくとも一方であり、
前記耐火性粒状材料と前記水溶性無機塩との含有量の合計を100質量%としたときに、前記水溶性無機塩の含有量が3~30質量%である、鋳型の製造方法。
A primary molded body which is a cured product of a mixture containing a refractory granular material and an organic binder and which contains a water-soluble inorganic salt is heated to a temperature higher than the melting point of the water-soluble inorganic salt and higher than the decomposition temperature of the organic binder. A method for manufacturing a mold to be fired at
the water-soluble inorganic salt is at least one of an alkali metal salt and an alkaline earth metal salt;
A method for producing a mold , wherein the content of the water-soluble inorganic salt is 3 to 30% by mass when the total content of the refractory granular material and the water-soluble inorganic salt is 100% by mass .
前記混合物は、耐火性粒状材料と、前記有機粘結剤と、前記水溶性無機塩とを含み、この混合物を鋳型造型用型に充填し、前記有機粘結剤を硬化させて前記一次成形体を得る、請求項1に記載の鋳型の製造方法。 The mixture includes a refractory granular material, the organic binder, and the water-soluble inorganic salt. The mixture is filled into a mold for molding, and the organic binder is cured to form the primary compact. The method for manufacturing a mold according to claim 1, wherein 前記混合物を鋳型造型用型に充填し、前記有機粘結剤を硬化させて前記硬化物を得た後、得られた硬化物に前記水溶性無機塩を含浸させて前記一次成形体を得る、請求項1に記載の鋳型の製造方法。 After filling the mixture into a casting mold and curing the organic binder to obtain the cured product, the obtained cured product is impregnated with the water-soluble inorganic salt to obtain the primary molded body. A method for manufacturing the mold according to claim 1 .
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