JPH079070A

JPH079070A - 鋳型製造用再生砂

Info

Publication number: JPH079070A
Application number: JP18081593A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Kiuchi; 一彦木内; Masuo Sawa; 益男澤
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1993-06-24
Filing date: 1993-06-24
Publication date: 1995-01-13
Anticipated expiration: 2016-04-09
Also published as: JP3154458B2

Abstract

(57)【要約】【目的】流動性が良好で、得られた鋳型強度が高く、
且つ鋳型製造時に有害ガスが発生しにくい再生砂を提供
する。【構成】この再生砂中には、硫黄元素とリン元素と
が、所定のバランスで含有されている。即ち、硫黄元素
とリン元素とが、重量比で0.05≦［硫黄元素含有量／
（硫黄元素含有量＋リン元素含有量）］≦0.4なる式を
満足するように含有されている。【効果】この再生砂は、吸湿力の大きいリン元素に対
して、吸湿防止作用を有する硫黄元素が所定量含有され
ているので、再生砂の吸湿量が少なくなって、その流動
性が良好である。また、有害ガス発生の原因となる硫黄
元素に対して、リン元素が所定量含有されているので、
有害ガスが発生しにくくなる。従って、この再生砂を使
用して鋳型を得ると、模型に対する充填性が良好で、高
強度の鋳型を得ることができると共に、鋳型製造時に有
害ガスの発生を抑制しうる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一旦使用した鋳型をば
らして、再使用のために再生した再生砂に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来より、鋳型の製造は、砂の有効利用
の観点から以下の如き方法が採用されている。即ち、使
用済みの鋳型をばらして砂を採取し、この砂の表面に付
着した結合剤等を除去して再生砂とする。そして、この
再生砂に若干量の新砂を添加し、更に結合剤及びこの結
合剤を硬化するための触媒を添加して、鋳型を製造して
いる。この際、使用される再生砂は、その表面に結合剤
等の付着量の少ないものでなければならない。何故な
ら、結合剤等の付着量の多いものを使用して鋳型を得る
と、鋳物製造時に再生砂に付着している結合剤等が有害
な分解生成物を放出して、作業環境が悪化するというこ
とがあるからである。また、再生砂に付着している結合
剤等の成分が、注湯時に溶湯に溶解し、溶湯が冷却する
ときに溶解した成分が気泡となるため、得られる鋳物に
ガス欠陥等が生じるからである。

【０００３】このため、従来より、再生砂の表面に付着
している結合剤等の量を管理するため、ＬＯＩ管理が行
なわれている。ＬＯＩ管理は、砂に付着している有機物
質（主として結合剤及び結合剤を硬化するための触媒）
の量を管理するものであり、以下の如き方法で行なわれ
ている。即ち、サンプリングした再生砂を1000℃で2時
間程度焼いて、そのときの減量率を測定する管理方法で
ある。従って、減量率が少なければ少ないほど、砂に有
機物質が付着していないというものであり、この減量率
が常に一定重量以下となるように管理するのである。

【０００４】ところで、鋳型を製造する際に、従来より
結合剤としてフラン樹脂が使用され（特公昭39-1543号
公報等）、またフラン樹脂の硬化触媒としてリン化合物
（特開昭47-16324号公報）やスルホン酸系化合物（特開
昭53-30421号公報、特開昭59-113952号公報）が使用さ
れている。そして、結合剤としてフラン樹脂を使用し、
硬化触媒としてリン化合物やスルホン酸系化合物を使用
して鋳型を製造する際、前記したＬＯＩ管理を行なえ
ば、再生砂の管理は比較的良好であった。しかしなが
ら、ＬＯＩ管理を行なっても、しばしば再生砂が固まっ
て流動性が悪くなり鋳型の製造が困難になったり、或い
は鋳型製造中に二酸化硫黄ガスが発生して作業環境が悪
くなるということがあった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
本発明者等は、何故ＬＯＩ管理を行なって鋳型を製造し
ても、上記したような欠点が生じるのかを検討した。そ
の結果、ＬＯＩ管理は、再生砂中の有機物質の量を管理
するだけであり、有機物質の種類を管理していないから
であるという結論に到った。そこで、本発明者等は、各
種元素の量を測定しながら、再生砂の状態を観察した。
その結果、リン元素が多量に含有されていると、再生砂
が吸湿しやすいことが判明した。また、硫黄元素が多量
含有されていると、鋳型製造中に二酸化硫黄ガスが発生
しやすいことが判明した。しかしながら、また、硫黄元
素が多量に含有されていると、リン元素が多量に含有さ
れていても、再生砂が吸湿しにくいことも判明した。

【０００６】このような結果、再生砂中におけるリン元
素や硫黄元素の含有量が少なければ良いことは勿論であ
るが、リン元素と硫黄元素とが、あるバランスで含有さ
れている方がより好ましいことが判明したのである。本
発明は、この知見に基づいてなされたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、再生砂
中の硫黄元素含有量とリン元素含有量とが、重量比で0.
05≦［硫黄元素含有量／（硫黄元素含有量＋リン元素含
有量）］≦0.4なる式を満足することを特徴とする鋳型
製造用再生砂に関するものである。

【０００８】本発明に係る再生砂は、一度使用された鋳
型中の砂を機械的摩耗式又は焙焼式で再生したものであ
る。一般に、摩耗式で再生されたものが収率も高く、経
済的に優れているので好ましい。再生砂の砂本体として
は、石英質を主成分とする珪砂，クロマイト砂，ジルコ
ン砂，オリビン砂，アルミナサンド等が使用される。

【０００９】本発明に係る再生砂中には、硫黄元素
（Ｓ）とリン元素（Ｐ）とが、ある特定の重量比で含有
されている。即ち、0.05≦［硫黄元素含有量／（硫黄元
素含有量＋リン元素含有量）］≦0.4なる重量比で含有
されている。0.05＞［硫黄元素絶対含有量／（硫黄元素
含有量＋リン元素含有量）］になると、硫黄元素とリン
元素の総量に対する、硫黄元素の量が少なくなり、相対
的にリン元素が多くなって、再生砂が吸湿しやすくなる
ため、好ましくない。即ち、吸湿防止効果を有する硫黄
元素の量が少なくなると、リン元素の吸湿性が顕在化す
るのである。逆に、［硫黄元素含有量／（硫黄元素含有
量＋リン元素含有量）］＞0.4になると、硫黄元素とリ
ン元素の総量に対する、硫黄元素の量が多くなって、鋳
込み時に二酸化硫黄ガスを発生しやすくなるので、好ま
しくない。

【００１０】再生砂中の硫黄元素の絶対的な含有量は、
再生砂重量に対して、0.7重量％以下であるのが好まし
い。硫黄元素の含有量が0.7重量％を超えると、硫黄元
素とリン元素の含有量比が前記した範囲内であっても、
鋳込み時に二酸化硫黄ガスを発生しやすくなる傾向が生
じる。また、リン元素の絶対的な含有量は、再生砂重量
に対して、0.8重量％以下であるのが好ましい。リン元
素の含有量が0.8重量％を超えると、硫黄元素とリン元
素の含有量比が前記した範囲内であっても、再生砂が吸
湿しやすくなる傾向が生じる。

【００１１】以上の如き、再生砂を使用して鋳型を製造
する際には、100重量％の再生砂を使用してもよいが、
一般的には、若干量の新砂が添加補充して行なわれる。
そして、結合剤としては、一般的に酸硬化性フラン樹脂
が使用される。フラン樹脂としては、従来公知の各種の
ものが使用でき、例えばフルフリルアルコール，フルフ
リルアルコール−尿素樹脂，フルフリルアルコール−ホ
ルムアルデヒド樹脂，フルフリルアルコール−フェノー
ル樹脂，フルフリルアルコール−レゾルシノール樹脂，
フルフリルアルコール−メラミン樹脂，フルフリルアル
コールポリマー等が単独で又は混合して使用される。ま
た、これらのフラン樹脂に各種変性剤を併用添加しても
よい。また、鋳型の強度をより向上させるために、フラ
ン樹脂にシランカップリング剤を添加してもよい。シラ
ンカップリング剤としては、例えばγ-（2-アミノ）ア
ミノプロピレメチルジメトキシシラン，γ-アミノプロ
ピルトリメトキシシラン，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
ラン等が使用される。

【００１２】また、フラン樹脂を硬化させるための硬化
触媒としては、リン酸，縮合リン酸，リン酸エステル，
リン酸塩等のリン化合物が単独で又は混合してして使用
される。リン酸エステルとしては、メチルリン酸又はエ
チルリン酸が代表的であるが、その他のリン酸エステル
も使用しうる。また、リン酸塩としては、リン酸カリウ
ム又はリン酸水素カリウムが代表的であるが、その他の
リン酸塩も使用しうる。更に、リン化合物と併用して又
はリン化合物とは別個に、メチルスルホン酸，エチルス
ルホン酸，ベンゼンスルホン酸，トルエンスルホン酸，
キシレンスルホン酸等のアルキル若しくはアリールスル
ホン酸、カルボン酸等の有機酸、硫酸，塩酸，硝酸等の
無機酸等が使用される。

【００１３】

【実施例】

実施例１〜５及び比較例１、２使用済みの鋳型をばらして、再生機（日本鋳造株式会社
Ｍ型ロータリーリクレイマー）に導入し、表１に示した
含有量の硫黄元素（Ｓ）及びリン元素（Ｐ）を含む再生
砂を得た。再生砂中の硫黄元素含有量（重量％）は、再
生砂を150メッシュ以下に微粉砕したものを試料とし、
燃焼中和滴定法で測定したものである。また、再生砂中
のリン元素含有量（重量％）は、再生砂を150メッシュ
以下に微粉砕したものを試料とし、ＩＣＰ（誘導結合プ
ラズマ発光分析装置）にて測定したものである。なお、
再生砂の本体は、珪砂よりなるものであり、硫黄元素や
リン元素の含有量の調整は、再生機に導入するパス回数
で行なった。

【００１４】

【表１】

【００１５】得られた再生砂の吸湿量を測定するため、
以下の手順を実行した。まず、温度25℃，相対湿度90％
RHの雰囲気下に、得られた再生砂を24時間放置した後、
その重量（Ｗ₁）を測定する。その後、重量（Ｗ₁）の再
生砂を乾燥炉に1時間放置した後、デシケーター中で25
℃まで冷却し、その重量（Ｗ₀）を測定した。そして、
［（Ｗ₁−Ｗ₀）／Ｗ₀］×100なる式で、再生砂の吸湿量
を算出した。この結果を表１に示した。

【００１６】また、得られた再生砂95重量部に対して、
新砂である珪砂5重量部、硬化剤溶液0.33重量部及び結
合剤0.65重量部を添加混練した。この際、硬化剤溶液
は、35.0重量％のトルエンスルホン酸，2.7重量％のメ
タンスルホン酸，20.0重量％の硫酸，15.3重量％のリン
酸（Ｐ₂Ｏ₅）よりなる水溶液である。また、結合剤とし
ては、樹脂中の窒素含有量が2.5％のフラン系樹脂を使
用した。この後、混練砂を大同式ドーナツ型試験型に充
填して、5℃の雰囲気下で結合剤を硬化させて鋳型を製
造した。そして、経時的（試験型に充填後、0.5時間
後，1.0時間後，24時間後）に、この鋳型の圧縮強度（k
g／cm²）を測定し、表１に示した。また、鋳型製造時に
おける作業環境を労働安全衛生法に準拠して測定し、そ
の管理区分も表１に示した。管理区分は、第１管理区分
が最も作業環境が良く、第２管理区分，第３管理区分に
なるにしたがって、作業環境が悪くなってゆくものであ
る。

【００１７】表１の結果から明らかなように、実施例１
〜５に係る再生砂は、硫黄元素含有量とリン元素含有量
のバランスが良く、リン元素含有量が相対的に多すぎる
比較例１に係る再生砂に比べて、その吸湿量が少ないも
のである。そして、吸湿量が少ない結果、再生砂の流動
性が良好で、模型に対する充填性が向上する。従って、
実施例１〜５に係る再生砂を使用して得られた鋳型は、
比較例１に係る再生砂を使用して得られた鋳型に比べ
て、その圧縮強度が十分に高くなっていることが分か
る。また、比較例２に係る再生砂は、硫黄元素含有量が
相対的に多すぎるため、再生砂の吸湿量や得られる鋳型
の圧縮強度は良好であるが、鋳型製造時の作業環境が悪
くなっていることが分かる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る再生
砂中には、吸湿力の大きいリン元素に対して、吸湿防止
の作用を有する硫黄元素が所定のバランスで含有されて
いるため、再生砂の吸湿性が抑制される。その結果、再
生砂の流動性が良好で、模型に再生砂を充填しやすく、
得られる鋳型の強度が向上するという効果を奏する。ま
た、本発明に係る再生砂中には、鋳型製造時に有害ガス
である二酸化硫黄を発生する原因となる硫黄元素に対し
て、リン元素が所定のバランスで含有されているため、
リン元素が硫黄元素に対して防御の役割を果たすと考え
られる。従って、リン元素が全く含有されていないか又
は殆ど含有されていない場合に比べて、鋳型製造時に有
害ガスである二酸化硫黄を発生しにくいという効果を奏
する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】再生砂中の硫黄元素含有量とリン元素含
有量とが、重量比で0.05≦［硫黄元素含有量／（硫黄元
素含有量＋リン元素含有量）］≦0.4なる式を満足する
ことを特徴とする鋳型製造用再生砂。