JPWO2019070051A1 - 鋳型材料及びその製造方法、鋳型及びその製造方法、並びに鋳物砂の再生方法 - Google Patents
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Abstract
Description
水溶性無機粘結剤を含む液状の粘結剤組成物にて被覆されていること
を特徴とする湿態の鋳型材料。
(2) 前記固体状のコーティング層の厚さが0.1〜6μmである前記態
様(1)に記載の鋳型材料。
(3) 前記有機化合物が、架橋硬化性樹脂及びその硬化物、熱可塑性樹脂
、炭水化物からなる群より選ばれる少なくとも一種である前記態様(
1)又は前記態様(2)に記載の鋳型材料。
(4) 前記架橋硬化性樹脂がフェノール樹脂である前記態様(3)に記載
の鋳型材料。
(5) 前記有機化合物が、重量平均分子量が300以上の高分子化合物で
ある前記態様(1)乃至前記態様(4)の何れか1つに記載の鋳型材
料。
(6) 前記有機化合物の25℃の水100gに対する溶解度が1質量%以
下である前記態様(1)乃至前記態様(5)の何れか1つに記載の鋳
型材料。
(7) 前記固体状のコーティング層がカップリング剤を含む前記態様(1
)乃至前記態様(6)の何れか1つに記載の鋳型材料。
(8) 前記液状の粘結剤組成物における前記水溶性無機粘結剤の固形分量
が10〜80質量%である前記態様(1)乃至前記態様(7)の何れ
か1つに記載の鋳型材料
(9) 前記液状の粘結剤組成物がカップリング剤を含む前記態様(1)乃
至前記態様(8)の何れか1つに記載の鋳型材料。
(10) 前記液状の粘結剤組成物が無機酸化物粒子を含む前記態様(1)
乃至前記態様(9)の何れか1つに記載の鋳型材料。
(11) 前期無機酸化物粒子が二酸化珪素粒子である前記態様(10)に
記載の鋳型材料。
(12) 前記液状の粘結剤組成物が耐湿性向上剤を含む前記態様(1)乃
至前記態様(11)の何れか1つに記載の鋳型材料。
(13) 前記水溶性無機粘結剤が水ガラスである前記態様(1)乃至前記
態様(12)の何れか1つに記載の鋳型材料。
(14) 前記液状の粘結剤組成物が水を含む前記態様(1)乃至前記態様
(13)の何れか1つに記載の鋳型材料。
(15) 前記態様(1)乃至前記態様(14)の何れか1つに記載の鋳型
材料を用いて造型された鋳型。
(16) 1000℃で240秒間、加熱した時のガス発生量が、1g当た
り3〜30mlである前記態様(15)に記載の鋳型。
(17) 鋳物砂の表面に、有機化合物を含む固体状のコーティング層を形
成せしめる工程と、
前記固体状のコーティング層が形成された鋳物砂に対して、水溶
性無機粘結剤を含む液状の粘結剤組成物を添加し、混練乃至は混合
せしめる工程と、
を有する湿態の鋳型材料の製造方法。
(18) 前記有機化合物が架橋硬化性樹脂であり、前記鋳物砂の表面に前
記固体状のコーティング層を形成せしめた後に、該固体状のコーテ
ィング層に含まれる前記架橋硬化性樹脂を硬化せしめる工程を有す
る前記態様(17)に記載の鋳型材料の製造方法。
(19) 前記水溶性無機粘結剤が水ガラスである前記態様(17)又は前
記態様(18)に記載の鋳型材料の製造方法。
(20) 前記液状の粘結剤組成物が水を含む前記態様(17)乃至前記態
様(19)の何れか1つに記載の鋳型材料の製造方法。
(21) 前記態様(1)乃至前記態様(14)の何れか1つに記載の鋳型
材料を成形型内に充填した後、かかる成形型内で保持し、a)該成
形型を加熱することにより、b)該成形型内に硬化剤を添加するこ
とにより、又は、c)該成形型内を減圧することにより、該成形型
内に充填された鋳型材料を固化乃至は硬化せしめて、目的とする鋳
型を得ることを特徴とする鋳型の製造方法。
(22) 前記成形型の保持中に、該成形型内に熱風又は過熱水蒸気が通気
せしめられる前記態様(21)に記載の鋳型の製造方法。
(23) 前記成形型の保持中に、該成形型内に二酸化炭素、アルゴン、窒
素、ヘリウム、空気のうち少なくとも一種からなるキャリアガスが
通気せしめられる前記態様(21)又は前記態様(22)に記載の
鋳型の製造方法。
(24) 前記成形型が、80℃〜300℃の温度に加熱される前記態様(
21)乃至前記態様(23)の何れか1つに記載の鋳型の製造方法
。
(25) 前記態様(1)乃至前記態様(14)の何れか1つに記載の鋳型
材料の固化物乃至は硬化物からなる鋳型を用いて、鋳造を行なった
後、該鋳型から鋳物砂を回収し、乾式再生処理を施して再生砂を得
ることを特徴とする鋳物砂の再生方法。
(A) 本発明に従う湿態の鋳型材料からなる鋳型(以下、本段落では、単
に鋳型という)を用いて、鋳造を実施すると、金属溶湯によってもた
らされる熱によって、鋳物砂表面の固体状のコーティング層に含まれ
る有機化合物が効果的に熱分解し、以て、鋳造後の鋳型の崩壊性が良
好なものとなる。また、鋳造後の鋳型より回収される鋳物砂にあって
は、上記した有機化合物の熱分解によって、水溶性無機粘結剤の固化
物乃至は硬化物が鋳物砂表面から剥離し易い状態にあることから、回
収した砂に対して研磨工程等を有する乾式再生処理を施すことにより
、容易に再生することが可能である。
(B) 鋳型を用いた鋳造時に、コーティング層に含まれる有機化合物の熱
分解によりガスが発生することから、金属溶湯が鋳型を構成する鋳物
砂の粒子(砂粒)間への浸入を抑制するガス層が、鋳型表面と鋳造製
品と間に有利に形成せしめられ、最終的に得られる鋳造製品の鋳肌が
良好なものとなる。
(C) 本発明に従う湿態の鋳型材料において、有機化合物は固体状にて存
在していることから、有機化合物の揮発等による臭気の問題が発生し
難いものとなっている。
(D) 本発明に係る湿態の鋳型材料において、液状の粘結剤組成物中に無
機酸化物粒子又は耐湿性向上剤を含有せしめると、吸湿した鋳型にお
ける強度低下が有利に抑制されることから、鋳型の耐湿強度を向上さ
せることが出来る。
(E) 本発明の鋳型材料において、カップリング剤を、固体状のコーティ
ング層中に、及び/又は液状の粘結剤組成物中に含有せしめると、濡
れ性及び接着性が向上し、鋳物砂とコーティング層との間の結合及び
/又は鋳物砂表面のコーティング層と水溶性無機粘結剤との結合が、
強固なものとなり、鋳型の強度を向上させることが出来る。
固形分(質量%)
={[乾燥後の試料皿の質量(g)−試料皿の質量(g)]
/[乾燥前の試料皿の質量(g)−試料皿の質量(g)]}×100
JIS−Z−8803−2011「液体の粘度測定方法」において規定されている「9.単一円筒形回転粘土度計による粘度測定方法」に従い、そこに記載された装置と同等原理の装置を用いて、実施例や比較例で用いられる液状の粘結剤組成物についての、25℃における粘度(cP)を測定する。なお、液状の粘結剤組成物とは、CSの製造の際に二酸化珪素粒子等の添加剤を用いない場合は、水ガラス水溶液又は炭酸カリウム水溶液そのものを意味し、添加剤を用いてCSを製造する場合は、水ガラス水溶液等に添加剤を加えてなる液状物を意味するものである。
有機化合物の10gをフラスコに入れ、更に25℃の水100gをフラスコ内に投入し、1時間撹拌する。その後、1時間静置させる。静置後のフラスコ内の上澄み液をホールピペット等で正確に10ml採取し、質量既知の蒸発皿(質量:W1(g))に移す。突沸しない様に、ガスバーナー等で蒸発乾燥固化させる。次いで、乾燥固化させた試料を、蒸発皿ごと110℃の乾燥機で3時間以上、十分に乾燥させ、質量(W2(g))を測定する。蒸発皿質量を考慮し、下記式より有機化合物の溶解量(W3(g))を求める。
W3(g) =(W2−W1)×10
以上より算出されたW3を用いて、下記式より、25℃の水に対する有機化合物の溶解度を算出する。
溶解度(質量%)
={溶解量/水量}×100={W3/100}×100
各CSを用いて、直径:3cm×長さ:5cmの円筒形の試験片を成型し、かかる試験片を、直径:4.5cm×長さ45cmの石英ガラス管内に入れて、ガラス管の付いたシリコンゴムにて密閉する。横型鋳物砂膨張計EOS−3(製品名、オザワ科学株式会社製)を用いて、ガラス管ごと試験片を1000℃で4分間、曝熱する。発生するガス量を、湿式ガスメーターW―NK型(製品名、株式会社シナガワ製)にて30秒毎に測定する。曝熱開始から4分が経過するまでに発生したガスの総量(トータルガス発生量)を試験片の質量で割って、ガス発生量とした。
ガス発生量(ml/g)
=[4分後トータルガス発生量(ml)]/[試験片質量(g)]
まず、図1に示される様に、予め常温自硬性砂で作成された、上部に注湯注入口2と下部に中子の幅木固定部4を有する半割れ中空主型6(キャビティ直径:6cm、高さ:6cm)の内に、各々のCSを用いて作成した幅木部8を有する円形無空中子10(直径:5cm、高さ:5cm)を、幅木固定部4で接着固定した後、更に半割れ中空主型6を相互に接着固定して、鋳造試験用砂型12を作製する。尚、鋳造時の湯漏れを防ぐために、接着した主型を万力等でクランプするか、針金を巻いてしっかりと固定する。次に、この鋳造試験用砂型12の注湯注入口2から鉄溶湯FC150(温度1350±50℃)を注湯し、凝固せしめた後、主型6を壊して、図2に示す円筒の鋳物16を取り出す、そして室温になった鋳物16に対して、エアハンマを用いて打撃を加えることにより、円形無空中子10を排出する。かかる排出に際しては、チッピング圧は0.3MPaとし、鋳物16に対して3秒毎にエアハンマで打撃を加える。そして、鋳物16からの、円形無空中子16を構成するCS(以下、中子CSという)の排出のし易さを、以下に示す基準に従い、5段階で評価する。本発明においては、A〜Cを合格とする。
A:打撃回数10回以内で、全ての中子CSが排出。
B:打撃回数30回以内で、全ての中子CSが排出。
C:打撃回数60回以内で、全ての中子CSが排出。
D:打撃回数60回で、50%以上〜100%未満の量の中子CSが排
出。
E:打撃回数60回で、0〜50%未満の量の中子CSが排出。
前述の崩壊性試験にて得られた鋳物を半分に切断し、鋳肌(鋳物の肌)の状況を目視及び手触りにて確認し、以下に示す基準に従って4段階で評価する。本発明においては◎及び○を合格とする。
◎:焼き付きが認められず、且つ、表面も滑らかである。
○:焼き付きは認められないものの、表面にザラツキが認められる。
△:鋳肌の一部に焼き付きが認められ、表面にザラツキも認められる。
×:鋳肌の全面に焼き付きが認められ、表面にザラツキも認められる。
前述の崩壊性試験にて取り出した、円形無空中子を構成していた砂(回収砂)の100gを、ボールミルに入れて1時間、研磨した。その後、200メッシュで1分間の篩分けを行い、鋳物砂と剥離した微粉とに分離し、得られた微粉量を測定し、回収砂における剥離のし易さを、以下に示す基準に従って5段階で評価する。本発明においてはA〜Cを合格とする。
A:鋳物砂の質量に対して、微粉量が2質量%以上である。
B:鋳物砂の質量に対して、微粉量が1質量%以上、2質量%未満であ
る。
C:鋳物砂の質量に対して、微粉量が0.5質量%以上、1質量%未満
である。
D:鋳物砂の質量に対して、微粉量が0.25質量%以上、0.5質量
%未満である。
E:鋳物砂の質量に対して、微粉量が0.25質量%未満である。
温度計、撹拌装置及びコンデンサを備えた反応容器に、フェノールの940部、47%ホルマリンの479部、シュウ酸の2.8部を投入した。次いで、反応容器内を徐々に昇温して、還流温度に到達せしめた後、90分間還流して反応させ、更に、反応液の温度が170℃になるまで、加熱及び減圧濃縮することにより、重量平均分子量(Mw)が2900のノボラック型フェノール樹脂を得た。
レゾール型フェノール樹脂Aとして、アンモニアレゾール型フェノール樹脂である旭有機材株式会社製のSP400(商品名、Mw:2100)を用いた。
温度計、撹拌装置及びコンデンサを備えた反応容器に、フェノールの940部、47%ホルマリンの957部、水酸化カリウム20部を投入した。次いで、反応容器内を徐々に昇温して、60分で75℃まで昇温し、5時間、その温度で反応させた。その後、減圧下で80℃まで脱水することにより、重量平均分子量(Mw)が1500のレゾール型フェノール樹脂Bを得た。
ベンジリックエーテル型フェノール樹脂(旭有機材株式会社製、商品名:CBP‐160EH、Mw:1200)と、ポリイソシアネート樹脂として、ポリメリックMDI(旭有機材株式会社製;CB‐MT3)と準備し、鋳物砂の表面にコーティング層を形成せしめる際に、それら2種の樹脂を1:1(質量比)の割合で混合した混合物を用いた。
ポリ酢酸ビニルとして、ゴーセニールM35−X6(日本合成化学工業株式会社製、メタノール35%溶液)のポリ酢酸ビニル溶液を用いた。
和光純薬工業株式会社製の澱粉を、70℃のお湯に溶かしてなる澱粉溶液(濃度:25%)として用いた。
鋳物砂として、市販の鋳造用人工砂であるルナモス#60(商品名、花王クエーカー株式会社製)を準備すると共に、有機化合物としてノボラック型フェノール樹脂を準備した。そして、ルナモス#60を約130℃の温度に加熱した後、ワールミキサー(遠州鉄工製)に投入し、更に、ノボラック型フェノール樹脂を、ルナモス#60の100部に対して0.3部の割合において添加して、3分間の混練を行ない、水分を蒸発せしめる一方、砂粒塊が崩壊するまで撹拌、混合せしめた後に取り出すことにより、鋳物砂粒子の表面に、ノボラック型フェノール樹脂からなる固体状のコーティング層を形成した。形成された固体状のコーティング層の膜厚は、鋳物砂粒子を球状とした平均粒子径と、鋳物砂及び有機化合物(ノボラック型フェノール樹脂)の添加量より、0.2μmと算出された。
湿態CSの製造例1において、コーティング層形成時のノボラック型フェノール樹脂の使用量を、それぞれ0.5部、1部、2部、5.5部としたこと以外は、上記製造例1と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料(CS2〜CS5)を得た。得られたCS2〜CS5の含水分量を添加した材料の添加量から算出したところ、何れも、水ガラスの固形分量の223質量%に相当する量であった。
湿態CSの製造例4において、水ガラスの添加量を3.5部(固形成分:1.085部)としたこと以外は、上記製造例4と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料(CS6)を得た。得られたCS6の含水分量を添加した材料の添加量から算出したところ、水ガラスの固形分量の223質量%に相当する量であった。
湿態CSの製造例1において、コーティング層形成時のノボラック型フェノール樹脂の使用量を0.8部とし、充填向上剤としての二酸化珪素粒子971U(商品名、エルケム社製、平均粒子径:0.15μm)の1部を水ガラス水溶液に添加したこと以外は、上記製造例1と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料(CS7)を得た。得られたCS7の含水分量を添加した材料の添加量から算出したところ、水ガラスの固形分量の223質量%に相当する量であった。
湿態CSの製造例3において、コーティング層形成時に、シランカップリング剤たるKBE903(商品名、信越化学工業株式会社製)の0.01部をノボラック型フェノール樹脂に添加したこと以外は、上記製造例3と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料(CS8)を得た。得られたCS8の含水分量を添加した材料の添加量から算出したところ、水ガラスの固形分量の223質量%に相当する量であった。
湿態CSの製造例3において、シランカップリング剤たるKBE903(商品名、信越化学工業株式会社製)の0.025部を水ガラス水溶液に添加したこと以外は、上記製造例3と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料(CS9)を得た。得られたCS9の含水分量を添加した材料の添加量から算出したところ、水ガラスの固形分量の223質量%に相当する量であった。
湿態CSの製造例8において、シランカップリング剤たるKBE903(商品名、信越化学工業株式会社製)の0.025部を水ガラス水溶液に添加したこと以外は、上記製造例8と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料(CS10)を得た。得られたCS10の含水分量を添加した材料の添加量から算出したところ、水ガラスの固形分量の223質量%に相当する量であった。
湿態CSの製造例3において、水ガラス水溶液に、耐湿性向上剤としてのホウ酸塩(四ホウ酸ナトリウム十水和物)の0.075部を添加したこと以外は、上記製造例3と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料(CS11)を得た。得られたCS11の含水分量を添加した材料の添加量から算出したところ、水ガラスの固形分量の223質量%に相当する量であった。
湿態CSの製造例3において、ノボラック型フェノール樹脂に代えてレゾール型フェノール樹脂Aを用いてコーティング層を形成したこと以外は、上記製造例3と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料(CS12)を得た。得られたCS12の含水分量を添加した材料の添加量から算出したところ、水ガラスの固形分量の223質量%に相当する量であった。
湿態CSの製造例3において、ノボラック型フェノール樹脂に代えてレゾール型フェノール樹脂Bを用いて、その使用量を1.6部(固形分:1.0部)としてコーティング層を形成したこと以外は、上記製造例3と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料(CS13)を得た。得られたCS13の含水分量を添加した材料の添加量から算出したところ、水ガラスの固形分量の223質量%に相当する量であった。
湿態CSの製造例3において、コーティング層を形成する有機化合物をノボラック型フェノール樹脂からフェノールウレタン樹脂に代えるべく、以下の手順に従ってコーティング層を形成したこと以外は上記製造例3と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料(CS14)を得た。即ち、ルナモス#60を130℃でワールミキサー(遠州鉄工製)に投入し、更に、フェノールウレタン樹脂を構成するためのベンジリックエーテル型フェノール樹脂とポリイソシアネート樹脂とを、質量比1:1で、それらの合計量が1.4部となる量において添加して、ミキサー中で混練を行ない、ベンジリックエーテル型フェノール樹脂とポリイソシアネート樹脂とが反応してフェノールウレタン樹脂(固形分:1.0部)となって硬化、固体化するまで撹拌、混合せしめた後に取り出した。得られたCS14の含水分量を添加した材料の添加量から算出したところ、水ガラスの固形分量の223質量%に相当する量であった。
湿態CSの製造例3において、ノボラック型フェノール樹脂をポリ酢酸ビニル溶液(メタノール35%溶液)に代え、その使用量を1.54部(固形分:1.0部)とし、コーティング層形成時に溶剤を蒸発させたこと以外は、上記製造例3と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料(CS15)を得た。得られたCS15の含水分量を添加した材料の添加量から算出したところ、水ガラスの固形分量の223質量%に相当する量であった。
湿態CSの製造例3において、ノボラック型フェノール樹脂に代えて、70℃のお湯に澱粉を溶かしてなる澱粉溶液(濃度:25%)を用いて、その使用量を4部(固形分:1.0部)としたこと以外は、上記製造例3と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料(CS16)を得た。得られたCS16の含水分量を添加した材料の添加量から算出したところ、水ガラスの固形分量の223質量%に相当する量であった。
湿態CSの製造例3において、水ガラス水溶液として、市販品:1号ケイ酸ナトリウム(商品名:富士化学株式会社製、SiO2 /Na2O のモル比:2.0)を用いて、固形成分(濃度)が46%であり、25℃における粘度が1050cPとなるように調製した水ガラス水溶液を用いたこと以外は、上記製造例3と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料(CS17)を得た。得られたCS17の含水分量を添加した材料の添加量から算出したところ、水ガラスの固形分量の117質量%に相当する量であった。
湿態CSの製造例3において、混練時にヘキサメチレンテトラミンの0.15部を加え、鋳物砂表面に、ノボラック型フェノール樹脂からなる固体状のコーティング層を形成した後、かかるコーティング層が形成された鋳物砂を180℃の恒温槽に30分間入れて、ノボラック型フェノール樹脂の硬化を促進させたこと以外は、上記製造例3と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料(CS18)を得た。得られたCS18の含水分量を添加した材料の添加量から算出したところ、水ガラスの固形分量の223質量%に相当する量であった。
湿態CSの製造例12において、鋳物砂表面に、レゾール型フェノール樹脂Aからなる固体状のコーティング層を形成した後、かかるコーティング層が形成された鋳物砂を180℃の恒温槽に30分間入れて、レゾール型フェノール樹脂Aの硬化を促進させたこと以外は、上記製造例12と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料(CS19)を得た。得られたCS19の含水分量を添加した材料の添加量から算出したところ、水ガラスの固形分量の223質量%に相当する量であった。
湿態CSの製造例3において、水ガラス水溶液に代えて、炭酸カリウムの固形成分(濃度)が50%であり、25℃の粘度が8cPとなるように調製した炭酸カリウム水溶液を用いて、その使用量を3部にしたこと以外は、上記製造例3と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料(CS20)を得た。得られたCS20の含水分量を添加した材料の添加量から算出したところ、炭酸カリウムの固形分量の100質量%に相当する量であった。
湿態CSの製造例1、7、8、11において、固体状のコーティング層を形成する工程を実施しなかったこと以外は、上記製造例1、7、8、11と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料(CS21〜CS24)を得た。得られたCS21〜CS24の含水分量を添加した材料の添加量から算出したところ、何れも、水ガラスの固形分量の223質量%に相当する量であった。
湿態CSの製造例20において、固体状のコーティング層を形成する工程を実施しなかったこと以外は、上記製造例20と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料(CS25)を得た。得られたCS25の含水分量を添加した材料の添加量から算出したところ、炭酸カリウムの固形分量の100質量%に相当する量であった。
湿態CSの製造例25において、炭酸カリウム水溶液にシランカップリング剤たるKBE903(商品名、信越化学工業株式会社製)の0.03部を添加したこと以外は、上記製造例25と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料(CS26)を得た。得られたCS26の含水分量を添加した材料の添加量から算出したところ、炭酸カリウムの固形分量の100質量%に相当する量であった。
湿態CSの製造例25において、炭酸カリウム水溶液に耐湿性向上剤としての四ホウ酸ナトリウム十水和物の0.09部を添加したこと以外は、上記製造例25と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料(CS27)を得た。得られたCS27の含水分量を添加した材料の添加量から算出したところ、炭酸カリウムの固形分量の100質量%に相当する量であった。
上記した各手順に従って製造されたCS1〜27を、150℃に加熱された成形金型内に充填した後、成形金型内で保持し、かかる成形型内に充填されたCSを各々、硬化させることにより、円形無空中子の試験片(直径:5cm×高さ:5cm)として用いられる鋳型を、作製した。なお、実施例1〜20、比較例1〜7の各々に係る鋳型(試験片)を作製する際に使用したCSは、下記表1乃至表4に示す通りである。
湿態CSの製造例7において、充填向上剤としての二酸化珪素粒子971U(商品名、エルケム社製、平均粒子径:0.15μm)を、それぞれ二酸化珪素粒子HS312(商品名、新日鉄住金マテリアルズ株式会社製、平均粒子径:9.5μm)、酸化アルミニウム粒子AZ−75(商品名、新日鉄住金マテリアルズ株式会社製、平均粒子径:2.5μm)に代えたこと以外は上記製造例7と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料(CS28、CS29)を得た。得られたCS28、CS29の含水分量を添加した材料の添加量から算出したところ、水ガラスの固形分量の226質量%に相当する量であった。
湿態CSの製造例11において、ホウ酸塩(四ホウ酸ナトリウム十水和物)を、それぞれ硫酸塩(硫酸リチウム)、炭酸塩(塩基性炭酸亜鉛)に代えたこと以外は上記製造例11と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料(CS30、CS31)を得た。得られたCS30、CS31の含水分量を添加した材料の添加量から算出したところ、水ガラスの固形分量の226質量%に相当する量であった。
湿態CSの製造例11において、充填向上剤としての二酸化珪素粒子971U(商品名、エルケム社製、平均粒子径:0.15μm)の1部を水ガラス水溶液に添加したこと以外は、上記製造例11と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料(CS32)を得た。得られたCS32の含水分量を添加した材料の添加量から算出したところ、水ガラスの固形分量の226質量%に相当する量であった。
湿態CSの製造例30において、充填向上剤としての二酸化珪素粒子971U(商品名、エルケム社製、平均粒子径:0.15μm)の1部を水ガラス水溶液に添加したこと以外は、上記製造例30と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料(CS33)を得た。得られたCS33の含水分量を添加した材料の添加量から算出したところ、水ガラスの固形分量の226質量%に相当する量であった。
湿態CSの製造例31において、充填向上剤としての二酸化珪素粒子971U(商品名、エルケム社製、平均粒子径:0.15μm)の1部を水ガラス水溶液に添加したこと以外は、上記製造例31と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料(CS34)を得た。得られたCS34の含水分量を添加した材料の添加量から算出したところ、水ガラスの固形分量の226質量%に相当する量であった。
各CSを用いて得られた試験片について、その破壊荷重を、測定器(高千穂精機株式会社製、デジタル鋳物砂強度試験機)を用いて測定し、次いで、この測定された破壊荷重を用いて、抗折強度を、下記の式により算出した。なお、破壊荷重の測定は、成形後1時間が経過した常温の試験片を用いて行った。
抗折強度(N/cm2 )=1.5×LW/ab2
[但し、L:支点間距離(cm)、W:破壊荷重(N)、a:試験片の
幅(cm)、b:試験片の厚み(cm)、である。]
次いで、容器に水、グリセロール混合溶液及び4点の下駄付き金網を入れ、各試験片を金網上に載置して、試験片が水及びグリセロール混合溶液(20%濃度)に触れない状態として、かかる容器ごと温調器に入れて、40℃で24時間保持し、各試験片を吸湿劣化させた。その吸湿劣化後の各試験片の抗折強度を上記と同様に測定を行った。吸湿前の抗折強度と、吸湿後の抗折強度から、下記式に基づいて、吸湿強度保持率を算出した。
吸湿強度保持率(%)=(吸湿後抗折強度/吸湿前抗折強度)×100
湿態CSの製造例8において、ノボラック型フェノール樹脂に添加したシランカップリング剤の添加量を0.03部としたこと以外は、上記製造例8と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料(CS35)を得た。得られたCS35の含水分量を添加した材料の添加量から算出したところ、水ガラスの固形分量の223質量%に相当する量であった。
湿態CSの製造例9において、水ガラス水溶液に添加したシランカップリング剤の添加量を0.075部としたこと以外は、上記製造例9と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料(CS36)を得た。得られたCS36の含水分量を添加した材料の添加量から算出したところ、水ガラスの固形分量の223質量%に相当する量であった。
湿態CSの製造例10において、ノボラック型フェノール樹脂に添加したシランカップリング剤の添加量を0.03部、水ガラス水溶液に添加したシランカップリング剤の添加量を0.075部としたこと以外は、上記製造例10と同様の手順に従って、湿態の鋳型材料(CS37)を得た。得られたCS37の含水分量を添加した材料の添加量から算出したところ、水ガラスの固形分量の223質量%に相当する量であった。
各CSを用いて得られた試験片について、その破壊荷重を、測定器(高千穂精機株式会社製、デジタル鋳物砂強度試験機)を用いて測定し、次いで、この測定された破壊荷重を用いて、抗折強度を、下記の式により算出した。なお、破壊荷重の測定は、成形後1時間が経過した常温の試験片を用いて行った。
抗折強度(N/cm2 )=1.5×LW/ab2
[但し、L:支点間距離(cm)、W:破壊荷重(N)、a:試験片の
幅(cm)、b:試験片の厚み(cm)、である。]
6 主型 8 幅木部
10 中子 12 砂型
14 廃中子排出口 16 鋳物
Claims (25)
- 有機化合物を含む固体状のコーティング層で被覆された鋳物砂が、水溶性無機粘結剤を含む液状の粘結剤組成物にて被覆されていることを特徴とする湿態の鋳型材料。
- 前記固体状のコーティング層の厚さが0.1〜6μmである請求項1に記載の鋳型材料。
- 前記有機化合物が、架橋硬化性樹脂及びその硬化物、熱可塑性樹脂、炭水化物からなる群より選ばれる少なくとも一種である請求項1又は請求項2に記載の鋳型材料。
- 前記架橋硬化性樹脂がフェノール樹脂である請求項3に記載の鋳型材料。
- 前記有機化合物が、重量平均分子量が300以上の高分子化合物である請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の鋳型材料。
- 前記有機化合物の25℃の水100gに対する溶解度が1質量%以下である請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載の鋳型材料。
- 前記固体状のコーティング層がカップリング剤を含む請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の鋳型材料。
- 前記液状の粘結剤組成物における前記水溶性無機粘結剤の固形分量が10〜80質量%である請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載の鋳型材料。
- 前記液状の粘結剤組成物がカップリング剤を含む請求項1乃至請求項8の何れか1項に記載の鋳型材料。
- 前記液状の粘結剤組成物が無機酸化物粒子を含む請求項1乃至請求項9の何れか1項に記載の鋳型材料。
- 前記無機酸化物粒子が二酸化珪素粒子である請求項10に記載の鋳型材料。
- 前記液状の粘結剤組成物が耐湿性向上剤を含む請求項1乃至請求項11の何れか1項に記載の鋳型材料。
- 前記水溶性無機粘結剤が水ガラスである請求項1乃至請求項12の何れか1項に記載の鋳型材料。
- 前記液状の粘結剤組成物が水を含む請求項1乃至請求項13の何れか1項に記載の鋳型材料。
- 請求項1乃至請求項14の何れか1項に記載の鋳型材料を用いて造型された鋳型。
- 1000℃で240秒間、加熱した時のガス発生量が、1g当たり3〜30mlである請求項15に記載の鋳型。
- 鋳物砂の表面に、有機化合物を含む固体状のコーティング層を形成せしめる工程と、
前記固体状のコーティング層が形成された鋳物砂に対して、水溶性無機粘結剤を含む液状の粘結剤組成物を添加し、混練乃至は混合せしめる工程と、
を有する湿態の鋳型材料の製造方法。 - 前記有機化合物が架橋硬化性樹脂であり、前記鋳物砂の表面に前記固体状のコーティング層を形成せしめた後に、該固体状のコーティング層に含まれる前記架橋硬化性樹脂を硬化せしめる工程を有する請求項17に記載の鋳型材料の製造方法。
- 前記水溶性無機粘結剤が水ガラスである請求項17又は請求項18に記載の鋳型材料の製造方法。
- 前記液状の粘結剤組成物が水を含む請求項17乃至請求項19の何れか1項に記載の鋳型材料の製造方法。
- 請求項1乃至請求項14の何れか1項に記載の鋳型材料を成形型内に充填した後、かかる成形型内で保持し、a)該成形型を加熱することにより、b)該成形型内に硬化剤を添加することにより、又は、c)該成形型内を減圧することにより、該成形型内に充填された鋳型材料を固化乃至は硬化せしめて、目的とする鋳型を得ることを特徴とする鋳型の製造方法。
- 前記成形型の保持中に、該成形型内に熱風又は過熱水蒸気が通気せしめられる請求項21に記載の鋳型の製造方法。
- 前記成形型の保持中に、該成形型内に二酸化炭素、アルゴン、窒素、ヘリウム、空気のうち少なくとも一種からなるキャリアガスが通気せしめられる請求項21又は請求項22に記載の鋳型の製造方法。
- 前記成形型が、80℃〜300℃の温度に加熱される請求項21乃至請求項23の何れか1項に記載の鋳型の製造方法。
- 請求項1乃至請求項14の何れか1項に記載の鋳型材料の固化物乃至は硬化物からなる鋳型を用いて、鋳造を行なった後、該鋳型から鋳物砂を回収し、乾式再生処理を施して再生砂を得ることを特徴とする鋳物砂の再生方法。
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