JPS6340635A - 低膨張性樹脂被覆砂 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は低膨張性樹脂被覆砂に関するものである。さら
に詳しくいえば、本発明は、鋳物製造分野における鋳型
又は中子（以後、鋳型と記す）の製造に用いられる、特
に鋳物の手法安定性の改善や、型別れ、ベーニング、ス
フワレ、焼着などの鋳物欠陥防止などに好適な低膨張性
樹脂被覆砂に関するものである。

従来の技術 従来、鋳造用鋳型に用いられている耐火性骨材としては
、５ｉｏ２　’ｃ主成分とするケイ砂をはじめ、オリビ
ンサンド、ジルコンサンドあるいはアルミナサンドなど
が一般的であり、その中でもとりわけケイ砂が常用され
ている。

しかし、ケイ砂は一般的にその５１０２含量によって異
なるが、概略１０００℃以上の温度にさらされると大き
な急熱膨張を生じる性質を有するため、これを用いた鋳
型材料は鋳物の寸法精度を悪くさせたり、あるいは型別
、１、ベーニング、スフワレ、焼着などの鋳物欠陥を発
生させるなど多くの問題含有している。

このような諸問題の材芯方法としては、古くからケイ砂
より低膨張性で知られる特殊骨材、すなわち前記のケイ
酸マダネシウムを主成分とするオリビンサンド、ケイ酸
ジルコニウムを主成分とするジルコンサンド、又は重化
アルミニウムを主成分とするアルミナサンドなどの単独
、あるいはケイ砂との混合物全耐火性骨材として用いる
方法が一般的に採用されている。

しかしながら、この種の特殊骨材はいずれもケイ砂より
非常に高価であるため、鋳造用としては非経済的であり
、またオリビンサンドなどは、多くの結晶水を含有し、
かつ機械的に破砕されやすい性質を有するため、実用的
な鋳型強度を保持するには、一般に多量のバインダーの
使用を免れず、したがって、鋳造時の熱分解ガスによっ
て、鋳物に欠陥が生じやすいなどの問題がある。

発明が解決しようとする問題点 本発明はこのような従来技術における問題全解決するた
めになされたものであり、その第１の目的は、鋳造時に
おける鋳型の急熱膨張を少なくして鋳物の寸法安定性を
向上させ、かつ熱膨張や熱衝系による鋳型の型割れ、ベ
ーニング、スフワレ、焼着などの鋳物欠陥全防止し、鋳
肌の美しい鋳物を与える低膨張性樹脂被覆砂全提供する
ことにあり、また、第２の目的は、フェロアロイ製造分
野で産業廃棄物として発生する鉱物残滓に′Ｉｊ５型の
耐火性骨材として有効に活用し、従来の特殊骨材より著
しく経済性に優れ、かつ安定的に使用しつる低膨張性樹
脂被覆砂全提供することにある。

問題点を解決するための手段 本発明者らは、鋳造に耐えうる耐火性を有し、高温時に
おける急熱膨張が少なく、回収再生が可能であり、かつ
安価で容易に入手可能な耐火性骨材に着目して種々研究
金型ねた結果、鋳物用骨材として実用上支障のない耐火
性骨材を見出し、不発明全完成するに至った。

すなわち、本発明は、ｉ！ｊｔ火性骨材に熱硬化性樹脂
を分散又は被覆して成る樹脂被覆砂において、該耐火性
骨材がフェロアロイを製造する際に発生する残滓を粉砕
、整粒して得られる砂粒状残滓、又はこのものと５ｉ０
２成分少なくとも８５重量％を含有するケイ砂との混合
物であることを特徴とする低膨張性（酊脂彼覆砂を提供
するものである。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明において用いら几る新規な耐火性骨材は、天然に
産出されるフェロアロイの原料鉱石を還元１〜フエロア
ロイ全製造する際に発生する残滓を例えば磁力選鉱法、
比重選鉱法などによりメタル分を分離除去し、次Ａで適
宜な粉砕機金柑いて粉砕したのち、整粒し、さらに必要
に応じて乾式又は湿式研摩機による研摩処理、あるいは
微粉除去処理を施して得られる砂粒状残滓、及びこれら
の回収再生骨材などである。

このような砂粒状残滓の代表的なものとしては、例えば
フェロクロム系残滓、フェロニッケル系残滓、フェロシ
リコン系残滓、フェロバナジウム系残滓、フェロチタン
系残滓などが挙げられ、これらの中でもとりわけ商業的
に入手しゃすいことがう、通常、フェロクロム系残滓や
フェロニッケル系残滓が好適に使用される。

本発明において好適に用いられるフェロクロム系残滓は
、５ｉ０２、Ａｚ２ｏ３及びＭｇＯの３成分全主体に構
成されたものであり、他方のフェロニッケル系残滓は、
５１０２、ＭｇＯｆ主成分とするイヒ学組成を有するも
のである。第１表にこれら残滓の代表的な化学分析値、
性状などの１例を示す。

さらに、フェロクロム系残滓は、−膜内にフェロニッケ
ル系残滓よりＯａＯ，Ｆｅ２Ｏ２などの成分が非常に少
なく、骨材の溶融温度で示されるような耐火性に優れる
ことから、鋳造時における焼着、浸蝕性スクワレなどが
少なく、また鋳肌面の外観不良を防止しうること、並び
にＡｚ２ｏ３成分を含有することから骨材のり一りレー
マ処理などにおいて良好な耐摩耗性と耐破砕性含水し高
歩留りで骨材回収が可能であるなどの利点を有すること
から、通常、フェロクロム系残滓がより好ましく使用さ
れる。

本発明においては、とれらの砂粒状残滓の各成分含量に
ついては特に制限はないが、該残滓全単独で耐火性骨材
として用いる場合には、一般に少なくとも１３５０℃以
上の溶融温度を確保する必要性からＣａＯ１Ｆθ２０３
などの成分が通常５Ｍ量係以下、好ましくは２重量係以
下であるものを用いることが望ましい。しかしながらこ
のようなＣａＯ１Ｆｅ２０５などの成分が５ｆｆｉｆｉ
％以上含Ｍするものであっても、鋳物製品の大きさ、鋳
造方法、鋳造条件などによっては単独でも実用に供しう
るし、ま之ケイ砂と混合使用することで耐火性の向上全
図ることも可能であるとともに本発明の目的とする急熱
膨張の低下にもＭ効である。

本発明において前記砂粒状骨材と併用されるケイ砂とし
ては、従来鋳造分野で一般的に使用されている天然又は
人造ケイ砂の新砂、又は焙焼砂、炭化砂、グリーン再生
砂などの再生砂、あるいはこれらの研摩処理砂など、任
意のケイ砂を使用することができる。しかし、これらの
ケイ砂は焼着などの鋳物欠陥全回避するｉｔ火性の観点
から、５１０２含Ｍ鼠が８５重量係以上、好ましくは９
０重重量板上を有することが必要である。

本発明における耐火性骨材として、前記砂粒状残滓とケ
イ砂との混合物を用いる場合には、該砂粒状残滓は混合
物中に通常５重清係以上、好ましくは１０重量％以上含
有していることが望ましい。

この量が５重量％未満では、ケイ砂と同等の急熱膨張含
水し、その改善効果が十分に発揮さｎない。

本発明において、前記対人性骨材の結合剤として用いら
れる熱硬イヒ注樹脂については特に制限はなく１例えば
ノボラック型フェノール樹脂、レゾ）ｖ型７ｘ　７−ル
切脂、含窒素レゾール型フェノール樹脂、ベンジルエー
テル型フェノール樹脂及び尿素、メラミン、アニリン、
フルフラーノへフリフリルアルコ−／Ｌ／、　カシュー
ナツトシェルオイル、トール油、酢酸ビニール樹脂、ポ
リアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂などと
反応又は混合して成る変性フェノール樹脂をはじめ、エ
ポキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、キシレン樹脂、
不飽和ポリエステル樹脂、又はこれらの２種以上全組み
合わせた混合樹脂などが用いられる。これらの熱硬化性
樹脂は公知の製造方法によって製造され、固形状、液状
又はフェス状として使用される。

耐人件骨材に対する前記熱硬化性樹脂の配合量は、樹脂
やクイ砂の種類、ケイ砂と砂粒状残滓との配合比、所望
性能などてよって異なり一概に限定さｎないが、−膜内
には耐火性骨材ｔｏｏｆｉ−ｆｉ部に対して０．５〜１
０重量部の範囲内で適宜選択される。

また、本発明の低膨張性樹脂被覆砂の製造方法としては
、ンエルモールド分野において一般的に実施されている
ドライホットコート法、セミホラ）：７−ト法、コール
ドコート法、粉末溶剤法などいずれの方法であってもよ
い。

さらには、本発明の低膨張性樹脂被覆砂には、前記した
各成分のほかに、従来−膜内に使用されている任意の配
合剤、例えばアミノ系シラン、エポキシ系７ランなどの
・７ランカツプリング剤、ステアリン酸系モノ又はビス
アミド、メチロールアミドなどのワックス類、安息香酸
、サリチル酸などの芳香族カルボン酸類、ヘキサメチレ
ンテトラミン、ベンガラ、砂鉄などを本発明の目的全損
わない範囲で配合することができる。

また、これらの配合剤・ば、鋳型材料の製造時に配合し
てもよいが、シランカップリング剤、ワックス類、ある
いは芳香族カルボン酸類については、フェノール樹脂の
製造時に配合されるほうが望捷しい。

なお、本発明に係る砂粒状残滓は前記したようなシェル
モールド法以外の鋳型造型法、例えばアシュランド法、
βセット法などのコールドボックス法、ペグセット法な
どのフェノールウレタン型有機自硬性法、αセット法な
どのフェノール−有機自硬性法などてよる低膨張性鋳型
の製造を目的とした鋳型材料の耐火性骨材として単独又
はケイ砂と混合して使用することができる。

実施例 次に実施例により本発明金さらに詳細に説明するが、本
発明はこれらの例によってなんら限定さｎるものではな
い。

なお、本発明に係る樹脂被覆砂の物性評価は次の試験法
に従って実施Ｉ−た。

ａ）抗折力　（Ｋｐ／ｃｎｌ）　：　Ｊ工Ｓ−に−６９
１０ｂ）ベンド　（朋）　　　：ＪＡＣＴ試験法５Ｍ−
３Ｃ）融着点　（℃）　　　：　ＪＡＣＴ試験法ｃ−１
ｄ）熱膨張率（％）　　：炉内温度１【００℃に調節さ
れた高需鋳′吻砂試験器中にテストピース（３０正φＸ
５０ＩＩＩｍＨ）を設置したのち、所定１１．７間ごと
に測定し７たテストピースの熱膨張量全下記の計算式て
よって算出し熱膨張率とした。

実施例１〜５、比較例１．２ 鋳型用骨材として、第２表に示すような耐火性骨材５０
００ｆ？に用い、これを加熱して１４０〜１５０℃に調
節したのち、スピードミキサー（遠州鉄工社Ｍ）に投入
した。次いで、結合剤としてノボラック型フェノール樹
脂１５０　’ｌ　（耐火性骨材に対して３重量係）を投
入し、ミキサー中で５０秒間混合して耐火性骨材を該樹
脂で浴融被覆させたのち、冷却水７５２にヘキサメチレ
ンテトラミン２２．５２（結合剤に対して１５重量係）
ヲ予め溶解した水溶液を全滑投入するとともに、送風に
よって混合′Ｐ／Ｉ全急冷しつつ約４０〜６０秒間混合
を続けた。

続いて滑剤としてステアリン酸カルンウム５２（耐火性
骨材に対して０．１重量係）全投入し、さらに１５秒間
混合したのち、ミキサーより排出し６踵類の樹脂被覆砂
（実施例１〜５、比較例１）を得た。

なお、比較例２の場合はフェノール樹脂量全耐火性骨材
に対して３．５重鼾チへキサメチレンテトラミンを該樹
脂に対して１５重滑チとする以外は上記方法に従って樹
脂被覆砂（比較例２）を得た。

得られた樹脂被覆砂の物性評価は、前記した方法に従っ
て実施し、その評価結果をＷ、２表に示す。

実施例６．７および比較例３ 鋳型用・骨材として、第３表に示す配合組成からなル１
３０〜１４０℃に加熱さ！″Ｌ＊ｉｔ火注骨材２００に
９を工業用ワールミキサーに投入した。

次いで、ノボラック型フェノール樹脂５　Ｋ９（耐火性
骨材に対して２．５重量％）全投入し、ミキサー中で５
０秒間混合して耐火性骨材を該樹脂で溶融被覆させたの
ち、あらかじめ、冷却水３　Ｋ９にヘキサメチレンテト
ラミンｏ、７５に９（結合剤に対して１５５重量％を溶
解させた水溶液全全量投入するとともに送風によって混
合物を急冷しつつ約６０〜９０秒間混合を続けた。続い
て滑材としてステアリン酸カルシウム０．２に２（耐火
性骨材に対して０．１重量％）全投入し、さらに２０秒
間混合したのち、ミキサーより排出し３種類の樹脂被覆
砂（実施例６．７および比較例３）を得た。

これらの樹脂被覆砂を用いて油圧バルブ中子を造型し、
局部塗型を施したのち、鋳鋼による鋳込み試験を行なっ
て油圧パルプ鋳物を作製した。

得られた該鋳物は切断して該中子部分に相当する鋳肌を
調査した結果全第３表に示す。

すなわち、本発明にかかる耐火性骨材を用いた低膨張注
闇脂被覆砂（実施例６．７）は、従来のケイ砂単独商脂
被覆砂（比較例３）よりベーニング、焼着などの鋳物欠
陥に対し顕著な効果を示し、その中でもフェロクロム系
残滓（実施例６）は、フェロニッケル系残滓（実施例７
）より特に耐焼着性に優れていることが確認された。

第　　　　３　　　　表 発明の効果 以上の説明より明らかなように、本発明の熱硬化性樹脂
被覆砂は優れた低膨張性を有するため、鋳造時における
鋳型又は中子の急熱膨張が小さく、寸法精度の侵れ７’
Ｃ鋳物と提供しうるばかりでなく、型割れ、ベーニング
、スクワレ、焼着などの鋳物欠陥全防止し、鋳肌の美し
い鋳物を提供することができる。

また、本発明における砂粒状残滓は、従来より産業廃棄
物として処分されていたものを有効利用して製造される
ため、従来のジルコンザノド、オリビンサンドなどの高
価な特殊砂より大幅に安価な代替鋳物用骨材として用い
ることができるトに、１１Ｊ物用骨材の省符源に寄与す
るなどの利点を有している。

このように、本発明の樹脂被覆砂は鋳物製造分野におい
て工業的価値の極めて高いものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　耐火性骨材に熱硬化性樹脂を分散又は被覆して成る
   樹脂被覆砂において、該耐火性骨材がフェロアロイを製
   造する際に発生する残滓を粉砕、整粒して得られる砂粒
   状残滓、又はこのものとＳｉＯ＿２成分少なくとも８５
   重量％を含有するケイ砂との混合物であることを特徴と
   する低膨張性樹脂被覆砂。 ２　砂粒状残滓がフェロクロム系残滓である特許請求の
   範囲第１項記載の低膨張性樹脂被覆砂３　砂粒状残滓と
   ケイ砂との混合物が、該砂粒状残滓少なくとも５重量％
   を含有するものである特許請求の範囲第１項又は第２項
   記載の低膨張性樹脂被覆砂。