JPH07204774A - 鋳物用レジンコ−テッドサンド、その製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋳物表面の鋳肌を著しく向上させる鋳物用レ
ジンコ−テッドサンドを提供する。 【構成】 骨材２に樹脂層３を被覆する一方、その樹脂
層３中に炭化物層４を、骨材２から離間した状態で該骨
材２の全周囲を覆うように形成して、炭化物層４と骨材
２との間に第１樹脂層３ａだけが存在するようにし、こ
れにより、注湯時に、第１樹脂層３ａを焼失させて空隙
を形成し、その空隙により骨材２の熱膨張を吸収する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋳物用レジンコ−テッ
ドサンド、その製造方法及び製造装置に関する。

【０００２】

【従来技術】鋳物用レジンコ−テッドサンドには、特開
平１−２６６９３９号公報に示すように、骨材（砂粒）
の表面に、炭素粉末含有フェノ−ル樹脂を被覆して炭素
粉末含有樹脂層を形成したものがある。これにより、上
記レジンコ−テッドサンドにおいては、注湯時における
骨材の熱膨張に対して炭素粉末がクッション材としての
役割を果して、シェルモ−ルドのクラックの発生（ベ−
ニング（鋳物のしわ））を抑制することになり、鋳物の
鋳肌を向上させることができることになる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記鋳物用レ
ジンコ−テッドサンドにおいては、樹脂層内に炭素粉末
が混合される構成とされていることから、炭素粉末を骨
材の全周囲に均一に分布させることは容易ではなく、あ
る程度の分布の偏りを覚悟しなければならず、注湯時に
おける骨材の熱膨張に対する炭素粉末のクッション材と
しての性能にも偏りがある。このため、上記レジンコ−
テッドサンドを鋳型に用いても、鋳物の鋳肌をあまり向
上させることはできない。しかも、上記レジンコ−テッ
ドサンドを用いた鋳型においては、注湯時に、溶湯の熱
を受けて該レジンコ−テッドサンドの樹脂層が焼失等し
て、その該当部分に空隙ができることになるが、上述の
ように、樹脂層内に炭素粉末を分散させる構成であるこ
とから、骨材の周囲に炭素粉末が存在し、上記空隙は、
骨材の周囲に、あまり大きくない体積でしか点在するこ
とができない。このため、注湯時における骨材の熱膨張
の吸収は、主として上記炭素粉末に依存され、上記空隙
を熱膨張の吸収にあまり利用することができず、この観
点からも、鋳物の鋳肌をあまり向上させることはできな
い。

【０００４】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、その第１の目的は、鋳物表面の鋳肌を著しく向上さ
せることができる鋳物用レジンコ−テッドサンドを提供
することにある。また、第２の目的は、上記のような鋳
物用レジンコ−テッドサンドを製造することができる鋳
物用レジンコ−テッドサンドの製造方法を提供すること
にある。さらに、第３の目的は、上記のような鋳物用レ
ジンコ−テッドサンドを製造することができる鋳物用レ
ジンコ−テッドサンドの製造装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段、作用】上記第１の目的を
達成するために請求項１の発明にあっては、骨材が粘結
剤層により被覆されている鋳物用レジンコ−テッドサン
ドにおいて、前記粘結剤層内に、緩衝材層が、前記骨材
から離間した状態で該骨材の全周囲を覆うように形成さ
れている、構成としてある。上述の構成により、緩衝剤
層と骨材との間に、該骨材の全周囲に亘って粘結剤層だ
けが介在されることから、そのレジンコ−テッドサンド
を用いて鋳型として使用する場合において、溶湯の注湯
時には、その溶湯の熱を受けて、上記粘結剤層が焼失し
て、各骨材の全周囲に比較的大きな体積の空隙ができる
ことになり、その空隙が、注湯時における骨材の熱膨張
を効果的に吸収することになる。そして、それでも骨材
の熱膨張を吸収しきれないときには、今度は、骨材の全
周囲に亘って形成される緩衝剤層が、さらなる骨材の熱
膨張に対して確実にクッション材としての機能を発揮す
ることになり、その熱膨張を吸収することになる。この
ように、骨材の熱膨張に対して、緩衝材層を確実にクッ
ション材として機能させることができるばかりか、注湯
時に形成される空隙を骨材の熱膨張の吸収に効果的に利
用させることができることから、鋳物表面の鋳肌を著し
く向上させることができることになる。

【０００６】前述の第１の目的を達成するために請求項
２の発明にあっては、請求項１において、前記粘結剤層
が樹脂層である、構成としてある。上述の構成により、
粘結剤層として樹脂層を用いても、上述の請求項１の発
明と同様の作用を生じることになる。

【０００７】前述の第１の目的を達成するために請求項
３の発明にあっては、請求項１において、前記緩衝材層
が炭化物層である、構成としてある。上述の構成によ
り、緩衝材層として炭化物層を用いても、その炭化物の
特性に基づき、上述の請求項１の発明と同様の作用を生
じることになる。

【０００８】前述の第２の目的を達成するために請求項
４の発明にあっては、骨材の表面に第１粘結剤層を形成
する第１粘結剤層形成工程と、前記第１粘結剤層の表面
部に炭化物層を形成する炭化物層形成工程と、前記炭化
物層形成工程の後、前記炭化物層の表面に第２粘結剤層
を形成する第２粘結剤層形成工程と、とからなる、こと
を特徴とする鋳物用レジンコ−テッドサンドの製造方法
とした構成としてある。上述の構成により、レジンコ−
テッドサンドは、骨材の周囲に粘結剤層が形成され、そ
の粘結剤層内に、緩衝材層としての炭化物層が、骨材か
ら離間した状態で該骨材の全周囲を覆うように形成され
ることになり、前述の第１の発明と同様の構成を得るこ
とができることになる。このため、鋳物表面の鋳肌を著
しく向上させることができる鋳物用レジンコ−テッドサ
ンドの製造方法を提供できることになる。

【０００９】前述の第２の目的を達成するために請求項
５の発明にあっては、請求項４において、前記第１、第
２粘結剤層が樹脂層である、とした構成としてある。上
述の構成により、第１、第２粘結剤層に樹脂層をそれぞ
れ用いても、上述の請求項４の発明と同様の作用を生じ
ることになる。

【００１０】前述の第２の目的を達成するために請求項
６の発明にあっては、請求項４において、前記炭化物層
形成工程が、前記第１粘結剤層の表面部を炭化すること
である、とした構成としてある。上述の構成により、前
述の請求項４の発明と同様の作用を生じる他に、炭化物
層を形成することが、第１粘結剤層の表面部を炭化する
ことであることから、炭化処理により、第１粘結剤層の
表面部全体に確実且つ容易に炭化物層を形成できること
になる。

【００１１】前述の第２の目的を達成するために請求項
７の発明にあっては、請求項４において、前記第１粘結
剤層形成工程が、レジンコ−テッドサンドが鋳型として
の工程を済ませることである、とした構成としてある。
上述の構成により、前述の請求項４の発明と同様の作用
を生じる他に、既に骨材に被覆されていた粘結剤を第１
粘結剤層の粘結剤として有効に利用できることになる。
このため、第１粘結剤層形成のために用いる粘結剤の使
用量を抑えることができることになる。

【００１２】前述の第３の目的を達成するために請求項
８の発明にあっては、骨材の表面に第１粘結剤層を形成
する第１粘結剤層形成手段と、前記第１粘結剤層の表面
部に炭化物層を形成する炭化物層形成手段と、前記炭化
物層の表面に第２粘結剤層を形成する第２粘結剤層形成
手段と、を備える、ことを特徴とする鋳物用レジンコ−
テッドサンドの製造装置とした構成としてある。上述の
構成により、レジンコ−テッドサンドは、骨材の周囲に
粘結剤層が形成され、その粘結剤層内に、緩衝材層とし
ての炭化物層が、該骨材から離間した状態で該骨材の全
周囲を覆うように形成されることになり、前述の第１の
発明と同様の構成を得ることができることになる。この
ため、鋳物表面の鋳肌を著しく向上させることができる
鋳物用レジンコ−テッドサンドの製造装置を提供できる
ことになる。

【００１３】前述の第３の目的を達成するために請求項
９の発明にあっては、請求項８において、前記第１、第
２粘結剤層が樹脂層である、とした構成としてある。上
述の構成により、第１、第２粘結剤層に樹脂層をそれぞ
れ用いても、上述の請求項８の発明と同様の作用を生じ
ることになる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１５】図１は本実施例に係る鋳物用レジンコ−テ
ッドサンド１の模式図である。上記レジンコ−テッドサ
ンド１は、その一粒に着目すれば、その中心に骨材（砂
粒子）２が設けられ、その骨材２の表面に粘結剤層とし
ての樹脂層３が被覆され、その樹脂層３内には、緩衝材
層としての炭化物層４が形成されている。

【００１６】上記骨材２には、本実施例においては、熱
伝導性の良いものが用いられており、具体的には、珪砂
等が用いられる。

【００１７】上記樹脂層３の樹脂としては、汎用、低膨
張用樹脂等が用いられており、具体的には、フェノ−ル
樹脂等が用いられる。

【００１８】上記炭化物層４は、上記樹脂層３内におい
て、骨材２から離間した状態で該骨材２の全周囲を覆う
ようにして形成されており、これにより、樹脂層３は、
炭化物層４を基準として、径方向内方側に位置する第１
樹脂層３ａと、径方向外方側に位置する第２樹脂層３ｂ
とに区画されている。

【００１９】したがって、このようなレジンコ−テッド
サンド１を用いて鋳型を形成し、その鋳型を用いて鋳造
を行った場合には、骨材２と炭化物層４との間に、該骨
材２の全周囲に亘って第１樹脂層３ａだけが介在される
ことから、溶湯の注湯時には、その溶湯の熱を受けて、
上記第１樹脂層３ａが焼失して、各骨材２の全周囲に比
較的大きな空隙や軟体の炭化物が存在することになる。
このため、骨材２が注湯時における熱を受けて熱膨張し
ても、先ず、その熱膨張を上記空隙が効果的に吸収する
ことになる。勿論、この場合、空隙に余裕があるときに
は、その空隙は、レジンコ−テッドサンド１同志の粘結
力を低下させ、鋳造後の崩壊性を高めて砂出し性を向上
させることになる。

【００２０】そして、上記空隙だけでは骨材２の熱膨張
を吸収しきれないときには、今度は、前述の炭化物層４
や、注湯時に形成される炭化物が、さらなる骨材２の熱
膨張に対してクッション材として機能することになり、
その熱膨張を吸収することになる。この場合、上記炭化
物層４が骨材２の全周囲に亘って形成され、骨材２の周
囲で炭化物層４が存在しない個所がなくなることから、
該炭化物層４をクッション材として確実に作用させるこ
とができることになる。

【００２１】これにより、上記レジンコ−テッドサンド
１を鋳型に用いれば、熱膨張吸収能力をかなり高めるこ
とができることになり、注湯時における骨材２の熱膨張
に基づく鋳型のクラックの発生を防止できることにな
る。この結果、ベ−ニング（鋳肌のしわ）を抑制し、鋳
物表面の鋳肌を著しく向上させることができることにな
る。

【００２２】次に、上記レジンコ−テッドサンド１の製
造方法について説明する。本実施例においては、鋳型と
しての工程を済ませたシェル殻を回収し、それを利用し
たものとなっている。すなわち、図２の工程図（以下、
工程Ｓをもって示す）に示すように、シェル殻を回収
（Ｓ４）する前工程においては、通常通り、レジンコ−
テッドサンドを用いて鋳型が焼結され（Ｓ１）、その鋳
型を用いて溶湯の注湯が行われ（Ｓ２）、その注湯の後
に型バラシが行われる（Ｓ３）ことになっている。これ
は、レジンコ−テッドサンドとして、骨材に既に被覆さ
れている樹脂（残存樹脂）に着目し、後述の如く、それ
を利用しようとするためである。

【００２３】次に、上記回収シェル殻を破砕、粉砕（Ｓ
５）した後、その粉砕された粉体を蒸し焼きする（Ｓ
６）。これは、回収シェル殻の樹脂層（骨材に被覆され
ている残存樹脂層）の表面部に炭化物層を形成して、該
回収シェル殻の樹脂層を前述の第１樹脂層３ａに利用す
ると共に前述の炭化物層４に利用しようとしているので
ある。上記蒸し焼きの条件としては、直火が上記粉体に
当らないようにして、該粉体を３００〜５００℃の雰囲
気中で撹拌しながら行われることになっており、これに
より、骨材に被覆された樹脂層が、焼失されずに、表面
部のみが炭化されることになっている。

【００２４】上記蒸し焼き工程の後、樹脂被覆（Ｓ７）
がなされて炭化物層上に前述の第２樹脂層３ｂが形成さ
れ、製造が終了される。そしてこの後、そのレジンコ−
テッドサンドを用いて鋳型が形成されることになる。

【００２５】したがって、上記製造方法によれば、前述
のレジンコ−テッドサンド１を得ることができることに
なり、そのレジンコ−テッドサンド１を鋳型に用いるこ
とにより、鋳物表面の鋳肌を著しく向上させることがで
きることになる。また、炭化物層を形成するために、蒸
し焼き処理をすることとしていることから、骨材に樹脂
層が被覆されているものは、その蒸し焼き処理が施され
ることによって、その樹脂層の表面部全体に確実且つ容
易に炭化物層が形成されることになる。さらに、既に骨
材に被覆されていた樹脂を第１樹脂層３ａの樹脂として
有効に利用できることになることから、第１樹脂層３ａ
形成のために用いる樹脂層の使用量を抑えることができ
ることになる。

【００２６】勿論、新しい骨材（砂）から上記レジンコ
−テッドサンド１を製造するためには、図３の工程図
（以下、工程Ｐをもって示す）に示すように、先ず、新
しい骨材に樹脂を被覆し（Ｐ１）、それを蒸し焼きし
（Ｐ２）、その後、再び、樹脂を被覆（Ｐ３）すること
になる。

【００２７】上記内容を裏付けるため、本実施例に係る
レジンコ−テッドサンド、比較例に係るレジンコ−テッ
ドサンドについて、膨張率、ベ−ニング、砂出し性（崩
壊性）を調べた。具体的には、膨張率については、上記
各レジンコ−テッドサンドを用いて、直径１インチ、長
さ５０mmのテストピ−スを形成し、その各テストピ−ス
を１２００℃の加熱炉内に５分間入れた後の膨張率を算
出した。ベ−ニングについては、上記各レジンコ−テッ
ドサンドを用いて、実際にシリンダヘッドを製造し、中
子を取り除いた後の鋳肌にしわが発生しているかどうか
を確認した。砂出し性については、上記各レジンコ−テ
ッドサンドを用いて、実際にシリンダヘッドを製造し、
その後、ショットブラストを施し、中子砂の除去するま
でのショット回数により良（１回以内であれば、良）、
不良を判定した。その他のテスト条件については、（表
１）に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】このテストの結果、（表２）に示す内容を
得た。それによれば、本実施例に係るレジンコ−テッド
サンド１は、比較例に係るレジンコ−テッドサンドに対
して、膨張率が低く、ベ−ニングに関し、良好な結果を
示した。

【００３０】

【表２】

【００３１】次に、上記レジンコ−テッドサンド１の製
造装置について説明する。本実施例においては、レジン
コ−テッドサンド製造装置７は、シェル殻貯蔵装置８
と、破砕装置９と、粉砕装置１０と、蒸し焼き装置１１
と、混練装置１２から概略構成されている。

【００３２】上記シェル殻貯蔵装置８としてはホッパ等
が利用され、そのシェル殻貯蔵装置８は、回収シェル殻
１３（矢印をもって示す）をその上側口から受入れてそ
の内部に貯蔵する一方、その貯蔵された回収シェル殻１
３を下側口から出して搬送コンベア１４に供給すること
になっている。上記破砕装置９としては、シェル殻クラ
ッシャが用いられており、その破砕装置９は、上記搬送
コンベア１４により順次供給されるシェル殻１３を受入
れる一方、そのシェル殻１３を破砕後、その破砕物１５
（矢印をもって示す）を搬送コンベア１６に供給するこ
とになっている。上記粉砕装置１０としては、コニカル
ミル等が用いられており、その粉砕装置１０は、上記搬
送コンベア１６により順次供給される破砕物１５を受入
れる一方、その破砕物１５をさらに粉砕することになっ
ている。上記蒸し焼き装置１１としては、ロ−タリキル
ン等が用いられており、その蒸し焼き装置１１は、上記
粉砕装置１０から供給される粉砕物１７（矢印をもって
示す）を受入れる一方、その粉砕物１７を蒸し焼きする
ことになっている。これにより、粉砕物１７の表面部に
炭化物層が形成されることになる。この場合、蒸し焼き
は、前述した如く、３００〜５００℃の雰囲気の下で行
われ、６００℃を越えないようにされている。上記混練
装置１２としては、混練機等が用いられており、その混
練装置１２は、上記蒸し焼き装置１１から、蒸し焼きさ
れた粉砕物１８（矢印をもって示す）を受入れると共
に、樹脂を新たに受入れ、両者は混練される。この結
果、前述のレジンコ−テッドサンド１を得ることにな
る。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１〜請求項３
の発明にあっては、鋳物表面の鋳肌を著しく向上させる
ことができる鋳物用レジンコ−テッドサンドを提供でき
る。請求項４〜６の発明にあっては、鋳物表面の鋳肌を
著しく向上させることができる鋳物用レジンコ−テッド
サンドの製造方法を提供できる。請求項６の発明にあっ
ては、第１粘結剤層の表面部全体に確実且つ容易に炭化
物層を形成できる。請求項７の発明にあっては、第１粘
結剤層形成のために用いる粘結剤の使用量を抑えること
ができる。請求項８、９の発明にあっては、鋳物表面の
鋳肌を著しく向上させることができる鋳物用レジンコ−
テッドサンドの製造装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係るレジンコ−テッドサンドを模式
的に示す図。

【図２】本実施例に係るレジンコ−テッドサンドを製造
する製造方法を示す工程図。

【図３】本実施例に係るレジンコ−テッドサンドを新た
な骨材から製造する製造方法を示す工程図。

【図４】本実施例に係るレジンコ−テッドサンドを製造
する製造装置を示す図。

【符号の説明】

１ レジンコ−テッドサンド ２ 骨材 ３ 樹脂層 ３ａ 第１樹脂層 ３ｂ 第２樹脂層 ４ 炭化物層 ７ レジンコ−テッドサンド製造装置 １１ 蒸し焼き装置 １２ 混練装置 Ｓ４ 工程 Ｓ５ 工程 Ｓ６ 工程 Ｓ７ 工程 Ｐ１ 工程 Ｐ２ 工程 Ｐ３ 工程

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 骨材が粘結剤層により被覆されている鋳
   物用レジンコ−テッドサンドにおいて、 前記粘結剤層内に、緩衝材層が、前記骨材から離間した
   状態で該骨材の全周囲を覆うように形成されている、こ
   とを特徴とする鋳物用レジンコ−テッドサンド。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記粘結剤層が樹脂層である、ことを特徴とする鋳物用
   レジンコ−テッドサンド。
3. 【請求項３】 請求項１において、 前記緩衝材層が炭化物層である、ことを特徴とする鋳物
   用レジンコ−テッドサンド。
4. 【請求項４】 骨材の表面に第１粘結剤層を形成する第
   １粘結剤層形成工程と、 前記第１粘結剤層の表面部に炭化物層を形成する炭化物
   層形成工程と、 前記炭化物層形成工程の後、前記炭化物層の表面に第２
   粘結剤層を形成する第２粘結剤層形成工程と、とからな
   る、ことを特徴とする鋳物用レジンコ−テッドサンドの
   製造方法。
5. 【請求項５】 請求項４において、 前記第１、第２粘結剤層が樹脂層である、ことを特徴と
   する鋳物用レジンコ−テッドサンドの製造方法。
6. 【請求項６】 請求項４において、 前記炭化物層形成工程が、前記第１粘結剤層の表面部を
   炭化することである、ことを特徴とする鋳物用レジンコ
   −テッドサンドの製造方法。
7. 【請求項７】 請求項４において、 前記第１粘結剤層形成工程が、レジンコ−テッドサンド
   が鋳型としての工程を済ませることである、ことを特徴
   とする鋳物用レジンコ−テッドサンドの製造方法。
8. 【請求項８】 骨材の表面に第１粘結剤層を形成する第
   １粘結剤層形成手段と、 前記第１粘結剤層の表面部に炭化物層を形成する炭化物
   層形成手段と、 前記炭化物層の表面に第２粘結剤層を形成する第２粘結
   剤層形成手段と、を備える、ことを特徴とする鋳物用レ
   ジンコ−テッドサンドの製造装置。
9. 【請求項９】 請求項８において、 前記第１、第２粘結剤層が樹脂層である、ことを特徴と
   する鋳物用レジンコ−テッドサンドの製造装置。