JPH0796345A

JPH0796345A - 鋳物用裏砂

Info

Publication number: JPH0796345A
Application number: JP5222593A
Authority: JP
Inventors: Yuukou Hirata; 雄候平田; Ryutoku Sakata; 龍徳佐方; Makoto Matsubara; 眞松原; Fumio Toda; 文雄戸田
Original assignee: NAIGAI CERAMICS KK
Current assignee: NAIGAI CERAMICS KK
Priority date: 1993-09-07
Filing date: 1993-09-07
Publication date: 1995-04-11

Abstract

(57)【要約】【目的】摩耗や加熱による耐破砕性に優れ、再生処理
時等における機械的、熱的な力に対して高い抵抗性を発
揮する鋳物用裏砂を提供すること。【構成】粒径が０．５〜３mmで且つ破砕率が１３５％
以下の耐火物粒子にて構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、鋳造用の鋳型に使用される鋳物
用裏砂に係り、特に加熱や摩耗による破砕に対して高い
抵抗性を発揮する鋳物用裏砂に関するものである。

【０００２】

【背景技術】従来から、鋳物の製造において多用されて
いる鋳型の一つとして、鋳型の略中央部において成形キ
ャビティを形成し、所定の金属溶湯に接する肌砂層と、
該肌砂層の背後にあって、該肌砂層を補強乃至は支持す
る裏砂層とによって構成されたものがある。

【０００３】一般に、このような鋳型にあっては、裏砂
層を構成する裏砂として、比較的粒径の大きい安価な珪
砂等が、また肌砂層を構成する肌砂や中子砂として、裏
砂と同じ珪砂、若しくは裏砂よりも高い耐火度を有する
アルミナサンド、ムライトサンド、ジルコンサンド、ク
ロマイトサンド、オリビンサンド、セラミックス粒子等
の比較的粒径の小さな天然砂または合成砂が用いられ、
そしてそれらの鋳物砂に、所定のバインダや補助材料等
が添加された後、所望の形状に造型されることによっ
て、形成されるようになっている。そして、よく知られ
ているように、かかる鋳型においては、鋳造後、型ばら
しや砂落し等、所定の処理が施され、それによって、該
鋳型を構成する鋳物砂が、鋳物から取り除かれ、更に、
この鋳物砂が、回収され、その後、所定の再生処理が施
されて、再利用されるようになっているのである。

【０００４】ところが、そのような鋳型にあっては、以
下に示す如き種々の問題が内在していた。すなわち、か
かる鋳型において、再利用を目的とした鋳物砂の再生処
理を行なう場合、例えば、鋳物から取り除かれた鋳物砂
を空気移動方式により回転羽根に衝突せしめ、粒子の孤
立化及び研磨効果による砂表面の清浄化を行なうロータ
リークレーマー等の方式や、流動焙焼炉によって、該鋳
物砂の砂表面の付着物を除去する方法等が採用されてい
るが、それらの再生処理方法は、何れも、鋳物砂に対し
て機械的、熱的な力を加えることにより砂表面を清浄化
するものであるため、そのような鋳物砂の再生処理時に
おいて、鋳物砂粒子の破壊が惹起せしめられ、再利用不
可能な微細な粒子が多量に生ずることが避けられなかっ
た。しかも、それら微細な粒子は殆ど有効利用されず、
その大半が、廃砂として、廃棄処分されているのであ
る。

【０００５】また、特に肌砂層として、裏砂層を構成す
る珪砂よりも高い耐火度を有する、上述の如き種々の鋳
物砂を使用する場合にあっては、再利用の際における肌
砂層の耐火度の低下を防ぐために、鋳物砂が型ばらしや
砂落し処理等によって鋳物から取り除かれた後、それら
鋳物砂を肌砂及び中子砂と裏砂とに分離して、回収する
必要があるが、相対的には単に耐火度が異なるだけの肌
砂及び中子砂と裏砂とを分離、回収することは非常に困
難である。そのため、この裏砂が混入した肌砂や中子砂
も、前記した廃砂と同様、廃棄処分されているのが実情
なのである。

【０００６】要するに、従来の鋳型を用いる場合にあっ
ては、鋳造の度毎に鋳物砂、特に高価な肌砂や中子砂を
多量に廃棄しなければならず、これが、鋳造操作におけ
る資材やコストの節約を困難ならしめていたのである。

【０００７】さらに、そのような鋳型においては、砂粒
子の流動性や鋳型自体の通気性や強度を高める上で、ま
た成形キャビティ面の荒れを防ぐ上で、肌砂層を構成す
る肌砂や中子砂として、望ましくは、球形状のものが使
用されることとなるが、上述の如くして、再生、再利用
が繰り返されると、裏砂が破砕して、不定形状若しくは
切片状を呈する破砕残片が生じ、そして、そのような破
砕残片が肌砂層に混入することによって、球形状を呈す
る肌砂及び中子砂の使用により得られる上述の如き優れ
た鋳型特性が著しく損なわれ、その結果、製造される鋳
物の品質が低下してしまうといった問題も生じていた。

【０００８】このため、これらの問題を解決するものと
して、特開平４−４９４２号公報には、大粒径の裏砂と
小粒径の肌砂を使用し、型ばらし後における、肌砂や裏
砂等の回収操作の際に、それら両者を篩分けにより分離
して、回収する方法が提案されている。

【０００９】しかしながら、かかる手法を採用しても、
再生処理時において不可避的に生じる廃砂の量を減少さ
せることや裏砂の破砕残片の肌砂層への混入を防止する
ことは非常に難しく、また、再生、再利用を繰り返すう
ちに、裏砂と肌砂とが、共に摩耗若しくは破砕せしめら
れ、両者の粒度が次第に均一化されて、篩分けによる分
離、回収が困難となってしまうのである。従って、かく
の如き手法は、従来の鋳型において惹起せしめられてい
る、上述の如き問題を解消するものとしては、未だ不十
分なものであったのである。

【００１０】

【解決課題】ここにおいて、本発明は、上述の如き事情
に鑑みて為されたものであって、その解決課題とすると
ころは、摩耗や加熱による耐破砕性に優れ、再生処理時
等における機械的、熱的な力に対して高い抵抗性を発揮
する鋳物用裏砂を提供することにある。

【００１１】

【解決手段】そして、本発明にあっては、かくの如き課
題を解決するために、粒径が０．５〜３mmで且つ破砕率
が１３５％以下の耐火物粒子にて構成した鋳物用裏砂
を、その特徴とするものである。

【００１２】また、本発明にあっては、有利には、かか
る鋳物用裏砂を構成する耐火物粒子が、ＳＫ３５以上の
耐火度を有するものとされ、更には球状ムライト質セラ
ミックス粒子より構成されることとなる。

【００１３】

【具体的構成】ところで、そのような本発明に従う鋳物
用裏砂は、鋳造用の鋳型に対して適用されるものであ
る。即ち、一般に、鋳造用の鋳型は、内側層としての肌
砂層と、該肌砂層を取り囲む外側層としての裏砂層とか
ら成る構造を有するものであるが、この裏砂層が、本発
明に従う鋳物用裏砂によって構成されるのである。それ
によって、従来において惹起されていた問題が悉く解消
された鋳型が実現され得ることとなるのである。

【００１４】また、本発明に係る鋳物用裏砂が使用され
る鋳型においては、肌砂層を構成する肌砂や中子砂とし
て、従来より使用されている天然または人工の耐火物粒
子、例えば、珪砂、オリビンサンド、クロマイトサンド
や、所定のセラミックス粒子等がそれぞれ単独で、或い
は種々組み合わされて、用いられ得るが、その中でも、
ムライト質セラミックス粒子が、特に好適に用いられる
こととなる。

【００１５】この肌砂層は、その内側部位、即ち鋳型の
略中央部位に、製品の外形状に対応した形状を有する成
形キャビティを形成し、かかる成形キャビティ面におい
て、高温の金属溶湯と接触せしめられるものである。そ
のため、そのような肌砂層を与える肌砂及び中子砂に
は、温度変化に対する体積変化が小さく、且つ耐熱性に
優れるといった特性等が要求されるのであり、また、鋳
込み時の溶湯圧力や衝撃等に耐え得る、高温時での高い
機械的強度をも必要とされるのである。

【００１６】一方、よく知られているように、ムライト
質セラミックス粒子は、それらの特性を兼備するもので
あり、しかも耐摩耗性においても優れた特性を発揮する
ものである。

【００１７】従って、本発明に係る鋳物用裏砂が使用さ
れて成る鋳型にあっては、肌砂及び中子砂として、かか
るムライト質セラミックス粒子が用いられることによっ
て、上述の如き要求が全べて満たされ得、以て製造され
る鋳物の寸法精度や品質が高められ得ると共に、鋳込み
時やその後の型ばらし及び砂落し処理時において、砂粒
子が摩耗若しくは破砕せしめられることが可及的に防止
乃至は抑制され得ることとなるのである。

【００１８】また、そのような鋳型に用いられる肌砂や
中子砂の形状は、特に限定されるものではないが、有利
には、球形状とされることとなる。それにより、肌砂及
び中子砂において優れた流動性が得られて、造型の際の
充填性が高められ得、以て高い成型性が確保され得るの
であり、またこれを造型して得られる鋳型においても、
優れたガス抜き特性や崩壊性、更には強度が得られると
共に、成形キャビティ面の荒れが防止され得て、肌荒れ
やガス孔、亀裂等のない高品質な鋳物が製造され得るこ
ととなるのである。

【００１９】なお、そのような球形状を呈する肌砂や中
子砂は、従来法に従って得られることとなる。例えば、
肌砂や中子砂を与える耐火物粒子として、ムライト質セ
ラミックス粒子等の合成砂を用いる場合にあっては、所
定の原料を、それぞれ所定割合にて配合して、泥漿を調
製し、その後、この泥漿をスプレードライヤー等にて球
状粒に造粒したり、或いはかかる泥漿を脱水乾燥し、そ
の後、パン式造粒機等によって球形状に造粒したりした
後、かくして得られた造粒物を所定の温度にて焼結せし
めるのである。また、それら肌砂や中子砂として、天然
砂を利用する場合においては、粉砕、整粒処理を施した
後の裏砂を、例えば、ロータリークレーマー、サンドシ
ャイナ、サンドフレッシャー、ハイブリダイザー等にて
表面を研磨して、鋭角部を除去し、その後、それらを篩
別整粒するようにすれば良いのである。

【００２０】さらに、かくの如き肌砂や中子砂としての
耐火物粒子にあっては、その見掛気孔率が２０％以下と
された緻密な構造を有していることが望ましく、１０％
以下とされていることが、より望ましい。けだし、見掛
気孔率が２０％を越えるものにおいては、粒子強度が低
く、得られる鋳型の機械的強度が低下するばかりでな
く、後述する破砕率も低下して、加熱や摩耗に対する耐
破砕性が低減するといった問題が生ぜしめられることと
なるからである。

【００２１】そして、そのような肌砂及び中子砂として
の耐火物粒子は、有利には、０．５mm以下の粒径を有す
るものから構成されることとなる。何故なら、肌砂や中
子砂が、０．５mmを越える粒径を有するもので構成され
る場合、鋳型及び中子の表面が粗くなり、結果として、
製造される鋳物において、肌荒れが惹起せしめられるこ
ととなるからである。

【００２２】一方、裏砂層は、前述した如く、成形キャ
ビティ面において高温の金属溶湯に接する肌砂層の背後
にあって、該肌砂層を補強乃至は支持する機能を果たす
ものである。そのため、そのような裏砂層を構成する裏
砂としては、優れた耐熱性と高い機械的強度とを有して
いることが望ましい。

【００２３】それ故、本発明に係る鋳物用裏砂として
は、従来より使用されている天然または人工の耐火物粒
子が何れも採用され得るものの、それらの中でも、上述
の如き特性を具備するジルコンサンド、クロマイトサン
ド、ハイアルミナサンド、ムライトサンド等の天然砂や
焼結アルミナクリンカー等の人工の耐火物粒子が好適に
用いられ、また、それらの特性に加えて、温度変化に対
する体積変化が小さく、更には耐摩耗性にも優れるムラ
イト質セラミックス粒子が、特に好適に用いられ得るこ
ととなる。そして、本発明においては、そのような耐火
物粒子の中から、１種若しくは２種以上が適宜に選択さ
れ、それらが各々単独で若しくは種々組み合わされて、
鋳物用裏砂として、使用されるのである。

【００２４】また、本発明に従う鋳物用裏砂にあって
は、その粒子形状が特に限定されるものではないが、丸
味を帯びた形状とされていることが好ましく、また球形
状とされることがより好ましい。それによって、他の部
位に比して、比較的破砕し易い表面上の鋭角部が予め除
去され得て、耐破砕性や耐摩耗性が有利に高められ得る
のである。そして、その結果、そのような形状の鋳物用
裏砂を用いて鋳型を造型することによって、裏砂の破砕
や摩耗に由来する破砕残片の発生量が、有利に減少せし
められ得ることとなるのである。また、そのような球状
の裏砂と共に、前述した球形状を呈する肌砂や中子砂を
用いて鋳型を造型すれば、それらの協働作用により、鋳
型強度や製造される鋳物の品質を、より一層高めること
も可能となる。

【００２５】なお、そのような丸味を帯びた形状や球形
状を呈する裏砂を得る際には、前述した球状の肌砂や中
子砂を製造する場合と同様な手法が採用されることとな
る。また、特に焼結アルミナクリンカーやばんど頁岩等
を裏砂として用いる場合にあっては、その他のものに比
して、破砕微小粉が発生し易いため、前述の如き手法に
より球状粒とすることがより望ましい。

【００２６】さらに、本発明に係る鋳物用裏砂は、望ま
しくは、ＳＫ３５以上の耐火度を有する耐火物粒子によ
って構成されることとなる。けだし、ＳＫ３５未満の耐
火度を有するものにあっては、高温になると、後述する
破砕率が急激に上昇して、耐摩耗性や耐破砕性が著しく
低下し、高温での鋳型の機械的強度も低くなってしまう
からである。

【００２７】そして、本発明に係る鋳物用裏砂にあって
は、１３５％以下の破砕率を有する耐火物粒子から構成
されている必要があり、特に１１５％以下のものである
ことが好ましい。何故なら、破砕率が１３５％を越える
耐火物粒子にあっては、加熱や摩耗に対する耐破砕性に
劣るため、そのような耐火物粒子を裏砂として用いた場
合、繰り返し使用の際の鋳込み時や再生処理時等におけ
る破砕若しくは摩耗が著しく、所期の目的を達成するこ
とが非常に困難となるからである。

【００２８】ここにおいて、本発明において規定する裏
砂の破砕率とは、ＪＡＣＴ（Japan-ese Association of
Casting Technology ：鋳造技術普及協会）試験法Ｓ−
６−IIに規定される鋳物砂の熱的処理及び機械的処理に
よる破砕性試験法に準じて、繰り返し３回の破砕試験を
行なうことによって得られる、該破砕試験後の砂のＡＦ
Ｓ（American Fundry Society)粒度指数：Ｆの平均値
の、破砕試験前の元砂のＡＦＳ粒度指数：Ｆに対する比
（％）をもって表したものである。

【００２９】そして、そのような破砕率は、具体的には
以下の如くして求められることとなる。即ち、ＪＡＣＴ
試験法Ｓ−６−IIに規定される鋳物砂の熱的処理及び機
械的処理による破砕性試験法に基づいて、先ず、所定量
の試料を加熱容器内にて所定の温度にて所定時間加熱
し、その後、空冷して、室温まで冷却する。次いで、加
熱容器から試料を取り出して、該試料を規定量のボール
と共にボールミル中に投入する。その後、これらを１時
間回転処理した後、試料をボールミル中から取り出し
て、縮分、分割することにより、粒度分布測定用の試料
として、５０ｇを採取する。そして、このような操作を
３回繰り返し、各回毎に粒度分布測定用の試料を採取
し、その後、かくして得られた３種類の粒度分布測定用
の試料と、破砕試験を実施する前の元砂とに対して、１
４メッシュ〜３６メッシュの篩を用いて、篩分け試験を
実施して、それぞれの粒度分布を測定する。

【００３０】なお、かかる破砕試験及び篩分け試験にお
ける装置条件等は、以下の如きものとする。加熱容器：試料を約５００ｇ入れることのできる磁製容
器。加熱装置：約１０００℃に保温することができ、上記の
加熱容器を入れることのできる加熱炉。ボールミル用磁製ポット：外径９０〜３００mm（容量５
〜６ｌ）のもの。ボールミル用回転機：回転数３３〜３３３rpm 程度のも
の。篩：ＪＩＳＺ８８０１−₁₃₈₇「標準篩」に合格した
もの。篩分け試験機：回転数２４０〜２８０回／分，打数１３
０〜１５０回／分のもの。上皿天秤：秤量１００ｇ，感量１００mgのもの。

【００３１】次いで、上述の如くして得られた３種類の
粒度分布測定用試料と元砂の各粒度分布の測定値とを下
記式１に代入して、それぞれのＡＦＳ粒度指数：Ｆを算
出し、更に、該３種類の粒度分布測定用試料のＡＦＳ粒
度指数：Ｆの平均値を算出する。Ｆ＝Σ（Ｗ_n×Ｓ_n）／ΣＷ_n ・・・（式１）但し、Ｗ_n：篩分け試験において、各篩面上に残った砂
の重量（ｇ）Ｓ_n：粒度係数

【００３２】そして、その得られた算出値をもって、元
砂のＡＦＳ粒度指数：Ｆに対する破砕試験後の砂のＡＦ
Ｓ粒度指数：Ｆの平均値の比を百分率にて求め、これを
破砕率とするのである。要するに、本発明において規定
する破砕率とは、加熱や摩耗によって、耐火物粒子に惹
起せしめられる破砕に対する抵抗性を表す指標となるも
のなのである。

【００３３】また、本発明に係る鋳物用裏砂にあって
は、０．５〜３mmの粒径を有する耐火物粒子によって構
成されていなければならない。けだし、前述した如く、
鋳造用の鋳型においては、一般に、その成形キャビティ
面の粗面化を防止する上で、０．５mm以下の粒径を有す
る肌砂や中子砂が使用されるため、裏砂として、０．５
mm未満の粒径のものが混在する場合、型ばらしや砂落し
処理等の後に為される鋳物砂の回収作業の際に、裏砂
と、肌砂や中子砂とを、篩分けにより確実に分離するこ
とが困難となるからである。また、粒径が３mmを越える
ものが混在する場合においては、複雑な形状の鋳型の形
成が困難となってしまうだけでなく、鋳型の強度が低下
してしまうといった問題が惹起されるからである。

【００３４】このように、本発明に従う鋳物用裏砂にあ
っては、加熱や摩耗による破砕に対する抵抗性が極めて
高い耐火物粒子によって構成されているところから、機
械的、熱的な力が繰り返し加えられても、破砕若しくは
摩耗してしまうようなことが効果的に低減せしめられ得
るのである。

【００３５】しかも、かかる鋳物用裏砂においては、そ
のように加熱や摩耗に対する耐破砕性に優れた耐火物粒
子が、肌砂や中子砂として使用される耐火物粒子よりも
比較的大きな粒径を有して成るものであることから、繰
り返し使用の後においても、それら肌砂や中子砂よりも
小さくなってしまうようなことが、有利に回避乃至は抑
制され得るのである。

【００３６】それ故、本発明に従う鋳物用裏砂を用いて
鋳型を造型すれば、再生処理時等における破砕残片の発
生量が著しく減少せしめられ得、以てそのような破砕残
片が肌砂層に混入するようなことが効果的に回避乃至は
抑制され得るのであり、更には繰り返し使用の後におい
ても、型ばらしや砂落し処理等の後の篩分けによって、
裏砂と肌砂及び中子砂とが、より確実に分離、回収され
得るのである。

【００３７】従って、本発明に係る鋳物用裏砂が使用さ
れた鋳型にあっては、裏砂の破砕残片の肌砂層への混入
による、該肌砂層の流動性、強度、通気性の低下、更に
は成形キャビティ面の荒れ等が有効に防止され得て、製
造される鋳物の品質の向上が効果的に図られ得るのであ
り、また、再生処理時等において廃棄される鋳物砂の量
が著しく減少せしめられ得て、資材の節約が可能となる
と共に、コストの低減が効果的に達成され得ることとな
るのである。

【００３８】

【実施例】以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本
発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明
が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも
受けるものでないことは言うまでもないところである。
また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記
の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限り
において、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修
正、改良等を加え得るものであることが、理解されるべ
きである。

【００３９】先ず、原料として、ばんど頁岩と水酸化ア
ルミニウムを所定量準備し、それらをばんど頁岩：９３
重量％、水酸化アルミニウム：７重量％の割合にて配合
して、配合物を得た。そして、この配合物をボールミル
中に投入し、更にこれに水を加えて、湿式法により、２
時間粉砕、混合を行ない、泥漿を得た。その後、かくし
て得られた泥漿をボールミル中から取り出して、脱水乾
燥を行なった後、パン式造粒機により粒径が０．５〜
３．５mmである球状粒となるように造粒した。

【００４０】次いで、かくして得られた球状造粒物が互
いに接着するのを防止するために、かかる球状造粒物の
１００重量部に対して、高アルミナ質粉末を０．５重量
部添加、混合して、混合物を得、更にその後、かかる混
合物をロータリーキルン中に投入して、１６８０℃の温
度で２．５時間焼成し、一部塊状物を有する焼成物を得
た。そして、この焼成物を攪拌機に入れて、塊状物を解
砕した後、高アルミナ質粉末を除去して、全べての粒子
が孤立化した球状ムライト質セラミックス粒子を得た。

【００４１】引き続き、かくして得られた球状ムライト
質セラミックス粒子を篩分けして、粒径が０．５〜３．
０mmとなるように調製した。また、それとは別に所定量
のクロマイトサンドと輸入珪砂とを準備して、それらを
それぞれ篩分けにより、粒径が０．５〜３．０mmのもの
から構成されるように調製した。そして、それら同様な
粒径範囲のものから構成された球状ムライト質セラミッ
クス粒子、クロマイトサンド及び輸入珪砂をそれぞれ裏
砂として用い、それらを各々裏砂１、裏砂２及び裏砂３
とした。それら裏砂１〜３の化学組成を下記表１に、ま
たその物理特性を下記表２に、それぞれ示した。なお、
裏砂１〜３の物理特性において、粉体嵩密度は、粉体嵩
密度測定器を用いて測定し、また曝熱膨張率は、裏砂１
にフェノール樹脂を２重量％、裏砂２及び３にフェノー
ル樹脂を１重量％ずつ、それぞれ添加した後、電気炉で
１０００℃にて３００秒加熱した際の熱膨張率をＲＣＳ
曝熱膨張率測定器を用いて測定し、更に耐火度は、「Ｊ
ＩＳＲ２２０４耐火煉瓦の耐火度の試験方法」に準じ
て測定した。

【００４２】

【表１】

【００４３】

【表２】

【００４４】引き続いて、上述の如くして得られた裏砂
１〜３に対して、先に詳述したＪＡＣＴ試験法Ｓ−６−
IIに規定される鋳物砂の熱的処理及び機械的処理による
破砕性試験法に準じて、繰り返し３回の破砕試験を行な
った。即ち、先ず、裏砂１〜３をそれぞれ６００ｇずつ
秤量し、これらを試料として用いて、３個の磁製容器に
それぞれ投入した。次いで、これらの試料を５℃／分の
昇温速度で加熱して、７００℃の温度で３０分間保持し
た後、空冷して、室温まで冷却した。その後、それら３
種類の試料を、ポット材質：磁器製、ポット径：外径２
２０mm，内径１９０mm、ポット容積：５ｌ、回転数：１
１０rpm 、ボール材質：アルミナ製、ボール径：２０m
m、ボール個数：４０個のボールミル中に、それぞれ、
別個に投入し、６０分間回転処理した。

【００４５】そして、回転処理終了後、３種類の試料を
ボールミル中から取り出して、１４メッシュ〜３６メッ
シュまでの篩を用いて篩分け試験を行ない、それぞれの
粒度分布を測定した。その後、かくして得られた測定値
を、前記式１に各々代入して、裏砂１〜３の破砕性試験
後のＡＦＳ粒度指数：Ｆを求めた。また、このような操
作を３回繰り返し、各回毎に得られたＡＦＳ粒度指数：
Ｆの平均値を算出した。更に、それと共に、破砕性試験
を何等行わない裏砂１〜３の粒度分布を上記と同様にし
て測定し、そのＡＦＳ粒度指数：Ｆを算出し、そして、
それらの算出値に基づいて、裏砂１〜３の各破砕率を求
めた。それら裏砂１〜３の破砕性試験前後におけるそれ
ぞれの粒度分布と、ＡＦＳ粒度指数：Ｆ、及び破砕率と
を下記表３に併せて示した。

【００４６】

【表３】

【００４７】かかる表３の結果から明らかなように、球
状ムライト質セラミックス粒子からなる裏砂１とクロマ
イトサンドよりなる裏砂２は、本発明において規定する
１３５％以下の破砕率を有するものであることが認めら
れ、一方、輸入珪砂からなる裏砂３は、破砕率がそれを
大きく上回るものであることが判明した。

【００４８】次いで、そのような裏砂１〜３を用い、各
４個ずつ、所定量に小分けして、合計１２個の試料を準
備した。そして、上述の如きＪＡＣＴ試験法に基づき、
それら３種類、計１２個の試料に対して、常温、７００
℃、１０００℃、１３００℃と加熱処理温度が各々異な
る破砕性試験を行なった後、それぞれの破砕率を求め
た。そして、かくして求められた加熱処理温度と破砕率
との関係をグラフにして、図１に示す。

【００４９】図１に示されているように、本発明におい
て規定される値以上の耐火度を有する裏砂１及び裏砂２
は、加熱処理温度とは関係なく、破砕率は略一定の値を
示しているのに対して、本発明において規定する値より
も小さい耐火度を有する裏砂３は、加熱処理温度の上昇
と共に、破砕率も上昇している。このことから、裏砂１
及び裏砂２が、加熱による耐破砕性に優れたものである
ことと同時に、本発明の範囲外である裏砂３が加熱によ
る耐破砕性に著しく劣るものであることが確認される。

【００５０】引き続き、裏砂１たる球状ムライト質セラ
ミックス粒子の製造時と同様にして、ばんど頁岩と水酸
化アルミニウムとを配合し、これを湿式法にて粉砕、混
合して泥漿を得、更にこの泥漿を脱水乾燥した後、球状
に造粒した。その後、かくして得られた球状造粒物をロ
ータリーキルン中に投入して、１５００℃の温度で約３
０分間焼成して、裏砂１よりも低温にて焼成した球状ム
ライト質セラミックス粒子を得、これを裏砂４とした。
そして、この裏砂４と裏砂１の物理特性を測定すると共
に、上述した手法と同様な手法により裏砂４の破砕率を
求め、それら裏砂４と裏砂１との物理特性及び破砕率を
比較した。その結果を下記表４に示す。なお、それらの
裏砂の物理特性は、「ＪＩＳＲ２２０５−７４耐火煉
瓦の見掛気孔率、吸水率及び比重の測定方法」に準じて
行なった。

【００５１】

【表４】

【００５２】かかる表４の結果から明らかなように、見
掛気孔率が２２．１％のポーラスな組織を有する裏砂４
にあっては、破砕率が１３５％が越える値となってい
る。このことから、同じ球状ムライト質セラミックス粒
子からなるものであっても、見掛気孔率が２０％を越え
るものにあっては、加熱や摩耗に対する耐破砕性が低下
してしまうことが確認されるのである。

【００５３】次いで、上述したＪＡＣＴ試験法に基づく
破砕性試験とは別に、裏砂１〜３に対して、現場操業と
同様なロータリークレーマーを用いた再生処理による破
砕性試験を行なった。即ち、先ず、裏砂１〜３を所定量
準備して、これをシャフトキルンにて１３００℃の温度
で曝熱処理した後、冷却し、その後、２段のロータリー
クレーマー５回の再生処理を３回繰り返して、現場操業
における１５回の再生処理に相当する破砕性試験を行な
った。その後、上述したＪＡＣＴ試験法に基づく破砕性
試験の場合と同様にして、かかる破砕性試験後の裏砂１
〜３に対して、篩分け試験を実施した。そして、該破砕
性試験に供された各裏砂１〜３の量に対する、３６メッ
シュアンダーの破砕砂の量とロータリークレーマー処理
中に発生する集塵量とを加えたものと、その残部の割
合、即ち通常使用される肌砂の粒度以下にまで破砕され
た破砕砂と、裏砂として再利用可能な回収砂の割合とを
下記表５に示し、また、先に行なったＪＡＣＴ試験法に
よる破砕性試験に供された裏砂１〜３の量に対する、該
破砕性試験後の３６メッシュアンダーの破砕砂とその残
部の割合を、かかるＪＡＣＴ試験法による破砕性試験に
より発生した、上述の如き破砕砂と回収砂の割合とし
て、下記表５に併せて示した。なお、表中、破砕試験Ａ
はＪＡＣＴ試験法による破砕試験を、また破砕試験Ｂは
ロータリークレーマー処理による破砕試験を表す。

【００５４】

【表５】

【００５５】かかる表５からも明らかなように、裏砂１
〜３における、ＪＡＣＴ試験法に基づく破砕性試験後の
破砕砂と回収砂の発生率と、ロータリークレーマー処理
による破砕性試験後のそれとにおいて、比例関係が認め
られ、これによって、ＪＡＣＴ試験法に基づく破砕性試
験により得られる破砕率が、現場操業における裏砂の耐
破砕性の指標として、充分に機能し得るものであること
が確認される。

【００５６】そして、上記表５に示されているように、
本発明において規定する破砕率を有する裏砂１及び裏砂
２は、ＪＡＣＴ試験法に基づく破砕性試験においても、
ロータリークレーマー処理による破砕性試験において
も、それら両試験によって肌砂の粒度以下にまで破砕さ
れる裏砂の量が少なく、またそれに伴って、裏砂として
再利用可能な砂が多量に回収され得ることが認められ
る。これにに対して、本発明における規定範囲を大きく
上回る破砕率を有する裏砂３は、裏砂２の１．６倍以
上、裏砂１と比較すると実に１６倍以上もの大量の破砕
粒子が発生している。即ち、これは、そのような裏砂３
を用いて鋳型を構成した場合、再利用不可能な廃砂が多
量に発生し、更には肌砂層に対して、裏砂の破砕残片が
多量に混入することが証明される結果となっている。

【００５７】次いで、裏砂１としての球状ムライト質セ
ラミックス粒子を製造した際と同様にして、０．５mm未
満の粒径のものからなる球状ムライト質セラミックス粒
子を製造した。そして、これを肌砂として用いる一方、
前述した裏砂１〜３を用いて、肌砂は同一のものではあ
るものの、裏砂の種類の異なる３種類の鋳型を従来法に
従って作製した後、鋳物の製造、再生処理、篩別分画を
行ない、その後かかる操作を繰り返し１５回実施した。

【００５８】そして、かくして１５回の繰り返し使用を
行なった肌砂及び裏砂１〜３を用いて、更に裏砂が各々
異なる３種類の鋳型を作製し、それら３種類の鋳型の性
能試験、即ち、肌砂層への裏砂の混入率の算出、鋳型強
度及び通気度の測定、鋳肌状態の観察を行なった。その
結果を、下記表６に示す。また比較のために、肌砂とし
て用いられる球状ムライト質セラミックス粒子の未使用
のものにて鋳型を作製し、その強度と通気度を測定した
結果と鋳肌状態の観察結果とを、下記表６に併せて示
す。なお、かかる鋳型の作製に際しては、肌砂を３０重
量％と裏砂１〜３を各７０重量％とを用い、また肌砂に
は、２５重量部の割合で硬化剤〔Ｃ−３０Ａ：神戸理化
学工業（株）製〕を含むフェノール樹脂〔フェニックス
６１０：神戸理化学工業（株）製〕を、粘結剤として、
肌砂に対して１．５重量部の割合となる量にて添加し
て、鋳型を作製した。また、かくして作製される鋳型の
性能試験において、肌砂層への裏砂の混入率は、その推
定値として、裏砂の減少率からパーンの発生率を減じた
ものを算出し、鋳型強度は、鋳型作製後、２４時間の後
の抗圧力を測定し、通気度は、ＪＡＣＴ試験法ＳＭ−６
に規定される通気度の試験法に準じて、測定した。更
に、表中、◎は鋳肌状態が極めて良好であることを、○
は良好であることを、△は実質的に不良であることを示
す。

【００５９】

【表６】

【００６０】かかる表６の結果から明らかなように、本
発明において規定される粒度と破砕率とを有する裏砂１
及び裏砂２とを用いて作製された鋳型にあっては、肌砂
層への裏砂の混入率が小さく、鋳型強度に優れ、鋳肌状
態も良好であることが認められ、特に肌砂と裏砂とを共
に球状ムライト質セラミックス粒子より構成した鋳型に
あっては、通気度も含め、全べての面において極めて優
れた鋳型性能を発揮することが確認される。これに対し
て、本発明において規定する粒度は有するものの、破砕
率が本発明の範囲外である裏砂３を使用して作製される
鋳型においては、鋳型性能の全べての面において劣るも
のであることが確認される。

【００６１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に従う鋳物用裏砂にあっては、加熱や摩耗による破砕に
対する抵抗性が極めて高く、且つ一般的な肌砂や中子砂
の粒径よりも大なる粒径をもって構成されているところ
から、機械的、熱的な力が繰り返し加えられても、破砕
若しくは摩耗してしまうようなことが効果的に低減せし
められ得、またそれによって、肌砂や中子砂よりも小さ
くなってしまうことも有利に回避乃至は抑制され得るの
である。

【００６２】それ故、本発明に従う鋳物用裏砂を用いて
鋳型を造型すれば、鋳込み時や再生処理時等における再
利用不可能な破砕微小粉の発生や破砕残片の発生が著し
く減少せしめられ得ると共に、型ばらしや砂落し処理等
の後の鋳物砂の回収操作において、裏砂と肌砂及び中子
砂との分離が、より確実に行なわれ得るのである。

【００６３】従って、本発明に係る鋳物用裏砂が使用さ
れた鋳型にあっては、裏砂の破砕残片の肌砂層への混入
が効果的に防止乃至は抑制され得て、鋳型性能が著しく
向上せしめられ得、以て極めて高品質な鋳物が製造され
得ることとなるのであり、また、再生処理時において廃
棄される鋳物砂の量が、従来に比して、有効に減少せし
められ得て、鋳物の製造における資材の節約やコストの
低減が極めて効果的に図られ得ることとなるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明において規定される条件を満たす耐火物
粒子と、そうでない耐火物粒子とにおいて、加熱処理温
度の種々異なるＪＡＣＴ試験法に基づく破砕性試験を実
施した際の、各加熱処理温度に対する各耐火物粒子の破
砕率の変化を表したグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者戸田文雄愛知県瀬戸市塩草町11番地の４内外セラミックス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粒径が０．５〜３mmで且つ破砕率が１３
５％以下の耐火物粒子にて構成したことを特徴とする鋳
物用裏砂。
【請求項２】前記耐火物粒子が、ＳＫ３５以上の耐火
度を有していることを特徴とする請求項１に記載の鋳物
用裏砂。
【請求項３】前記耐火物粒子が、球状ムライト質セラ
ミックス粒子であることを特徴とする請求項１又は請求
項２に記載の鋳物用裏砂。