WO2022163464A1 - 無機コーテッドサンド - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to inorganic coated sand.
- an inorganic coated sand having a refractory aggregate and an inorganic binder layer formed on the surface of the refractory aggregate is used to mold the desired shape.
- Techniques related to such inorganic coated sand include, for example, those described in JP-A-2014-117740 (Patent Document 1) and International Publication No. 2015/194550 (Patent Document 2).
- Patent Document 1 a coating layer of the caking material is formed on the surface of the refractory aggregate by mixing a specific water glass aqueous solution as a caking material with a heated refractory aggregate and evaporating the moisture.
- a method for producing a dry coated sand having normal temperature fluidity is described.
- Patent Document 2 a molding material mixture containing at least a caking material having refractory aggregate and water glass as essential components, and a carbonate and/or a borate is used and heated to a specific temperature.
- a method of making a mold is described in which the mold is filled and held to harden.
- a method of suppression is provided.
- An inorganic coated sand having a refractory aggregate and an inorganic binder layer formed on the surface of the refractory aggregate,
- the inorganic binder layer contains one or more selected from zinc oxide and magnesium oxide,
- An inorganic coated sand is provided in which the total content of the zinc oxide and the magnesium oxide is 6 parts by mass or more and 70 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the inorganic binder.
- FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a method of measuring deformation of a mold in Examples.
- the present invention provides a method for suppressing deformation of a mold made using inorganic coated sand during casting.
- the present invention also provides an inorganic coated sand that suppresses mold deformation that occurs during casting.
- the present inventors found that in a mold prepared using an inorganic coated sand having a refractory aggregate and an inorganic binder layer formed on the surface of the refractory aggregate, zinc oxide was added to the inorganic binder layer.
- the inventors have found that the deformation of the mold during casting can be suppressed by containing magnesium oxide.
- the present invention it is possible to provide a method for suppressing deformation of a mold made using inorganic coated sand during casting. Moreover, according to the present invention, it is possible to provide an inorganic coated sand that suppresses mold deformation during casting.
- the method for suppressing deformation of the mold during casting is a mold made using inorganic coated sand having a refractory aggregate and an inorganic binder layer formed on the surface of the refractory aggregate.
- the inorganic binder layer contains one or more selected from zinc oxide and magnesium oxide, and relative to 100 parts by mass of the inorganic binder, specifically relative to 100 parts by mass of the solid content of the inorganic binder
- the total content of zinc oxide and magnesium oxide is 6 parts by mass or more and 70 parts by mass or less.
- the reason why the effect of suppressing the deformation of the mold is exhibited is not clear, but it is considered as follows.
- Zinc oxide or magnesium oxide forms a salt with alkali metal ions of alkali silicate or alkali metasilicate, releasing alkali metal ions that inhibit cross-linking of silicate chains from the system and promoting cross-linking of silicate chains. , to consolidate the silicate network.
- the softening point of the inorganic binder rises, and even when the mold is exposed to the heat of the molten metal, it is thought that deformation due to the softening of the inorganic binder is less likely to occur.
- the method for producing the inorganic coated sand and the mold will be described in more detail below.
- the inorganic coated sand has a refractory aggregate and an inorganic binder layer formed on the surface of the refractory aggregate.
- the inorganic binder layer contains one or more selected from zinc oxide and magnesium oxide.
- the total content of zinc oxide and magnesium oxide is 6 parts by mass or more and 70 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the inorganic binder, specifically with respect to 100 parts by mass of the solid content of the inorganic binder.
- the inorganic coated sand is specifically composed of inorganic coated sand particle groups, and the refractory aggregate is specifically composed of refractory aggregate particle groups.
- the inorganic coated sand is preferably spherical from the viewpoint of improving the fluidity and further improving the fillability of the molding die.
- the spherical inorganic coated sand means that the inorganic coated sand has a round shape like a ball.
- the sphericity of the inorganic coated sand is preferably 0.75 or more, more preferably 0.75 or more, from the viewpoints of fluidity, mold quality and mold strength improvement, and from the viewpoint of ease of molding. It is 80 or more, more preferably 0.82 or more. Further, the upper limit of the sphericity is specifically 1 or less.
- the sphericity of the inorganic coated sand is determined by image analysis of a particle image (photograph) obtained by an optical microscope or a digital scope (for example, VH-8000 manufactured by Keyence Corporation). and the perimeter of the cross section, then [the circumference of a perfect circle having the same area as the grain projected cross section (mm 2 )]/[perimeter of the grain projected cross section (mm)] can be calculated and averaged for any 50 particles.
- the average particle size of the inorganic coated sand is preferably 0.05 mm or more, more preferably 0.1 mm or more, from the viewpoints of mold quality and mold strength improvement and ease of molding.
- the average particle size of the inorganic coated sand is equal to or greater than the above lower limit, the amount of the inorganic binder layer used can be reduced during the production of the mold, making it easier to recycle the inorganic coated sand. It is also preferable in terms of The average particle size of the inorganic coated sand is preferably 2 mm or less, more preferably 1 mm or less, and even more preferably 0.5 mm or less, from the viewpoints of mold quality and mold strength improvement and ease of molding.
- the average particle size of the inorganic coated sand is equal to or less than the above upper limit, the porosity is reduced during the production of the mold, which is also preferable in that the strength of the mold can be increased.
- the average particle size of the inorganic coated sand and the later-described refractory aggregate can be specifically measured by the following method.
- the major axis diameter and minor axis diameter of the particles are obtained by taking an image (photograph) of the particles with an optical microscope or a digital scope (eg, VH-8000 manufactured by Keyence Corporation) and analyzing the obtained image. can ask.
- Materials for the refractory aggregate include one or more selected from the group consisting of natural sand and artificial sand.
- natural sand examples include one or more selected from the group consisting of silica sand, chromite sand, zircon sand, olivine sand, and alumina sand containing quartz as a main component.
- artificial sand examples include synthetic mullite sand, SiO2 - based foundry sand containing SiO2 as a main component, Al2O3 - based foundry sand containing Al2O3 as a main component , and SiO2 / Al2O3 .
- the main component means the most abundant component among the components contained in sand.
- the artificial sand is not foundry sand produced from nature, but foundry sand obtained by artificially preparing a metal oxide component and melting or sintering it.
- recovered sand obtained by recovering used refractory aggregates and reclaimed sand obtained by subjecting recovered sand to reclaim treatment can also be used.
- the refractory aggregate is preferably in the form of particles from the viewpoint of improving the fluidity of the inorganic coated sand and further improving the fillability of the molding die.
- the average particle size of the refractory aggregate is preferably 0.05 mm or more, more preferably 0.1 mm or more, from the viewpoint of improving mold quality and mold strength, and from the viewpoint of ease of molding. .
- the average particle size of the refractory aggregate is equal to or greater than the above lower limit, the amount of the inorganic binder layer used can be reduced when manufacturing the mold, making it easier to recycle the inorganic coated sand.
- the average particle size of the refractory aggregate is preferably 2 mm or less, more preferably 1 mm or less, and still more preferably 0.5 mm or less, from the viewpoint of mold quality and mold strength improvement and from the viewpoint of ease of molding. is. Further, when the average particle size of the refractory aggregate is equal to or less than the above upper limit, the porosity is reduced during the production of the mold, which is also preferable in that the strength of the mold can be increased.
- the inorganic binder layer specifically contains an inorganic binder and one or more selected from zinc oxide and magnesium oxide.
- the inorganic binder layer is specifically a coating layer formed on the surface of the refractory aggregate.
- the inorganic binder layer is, for example, a layer coated with a mixture of one or more selected from an inorganic binder, zinc oxide and magnesium oxide; A layer further coated with one or more compounds selected from magnesium; or zinc oxide and zinc oxide on a layer coated with a mixture of an inorganic binder and one or more compounds selected from zinc oxide and magnesium oxide.
- the layer may be further coated with one or more compounds selected from magnesium.
- the content of the inorganic binder layer in the inorganic coated sand is preferably 0.05% by mass or more, more preferably It is 0.1% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, still more preferably 1.0% by mass or more, and particularly preferably 1.5% by mass or more.
- the content of the inorganic binder layer in the inorganic coated sand is is preferably 10% by mass or less, more preferably 8% by mass or less, even more preferably 6% by mass or less, even more preferably 4.5% by mass or less, and even more preferably 4% by mass or less.
- the content of the inorganic binder layer refers to the content excluding water contained in the inorganic binder layer.
- the content is calculated in terms of sodium metasilicate.
- the content of the inorganic binder layer with respect to 100 parts by mass of the refractory aggregate in the inorganic coated sand is preferably 0.05 parts by mass or more, more preferably 0.1 parts by mass, from the viewpoint of improving mold strength. Above, more preferably 0.5 parts by mass or more, still more preferably 1 part by mass or more, and most preferably 1.5 parts by mass or more.
- the content of the inorganic binder layer with respect to 100 parts by mass of the refractory aggregate in the inorganic coated sand is preferably 10. It is not more than 8 parts by mass, more preferably not more than 8 parts by mass, even more preferably not more than 6 parts by mass, still more preferably not more than 4.5 parts by mass, and even more preferably not more than 4 parts by mass.
- the inorganic binder contains, for example, a silicic acid compound, preferably at least one selected from sodium silicate and sodium metasilicate, from the viewpoint of excellent productivity and availability.
- the inorganic binder may further contain a water-soluble silicic acid compound other than the above as a main component.
- silicate compounds other than sodium silicate and sodium metasilicate include potassium silicate, potassium metasilicate, lithium silicate, and ammonium silicate.
- sodium silicate examples include one or more selected from the group consisting of sodium silicate Nos. 1 to 5.
- sodium silicate is classified into Nos. 1 to 5 according to the molar ratio of SiO 2 /Na 2 O, and sodium silicate Nos. 1 to 3 are defined in JIS-K-1408.
- the molar ratio of SiO 2 /Na 2 O in each item is as follows.
- Sodium silicate No. 1: SiO 2 /Na 2 O molar ratio 2.0 to 2.3
- Sodium silicate No. 2: SiO 2 /Na 2 O molar ratio 2.4 to 2.6
- Sodium silicate No. 3: SiO 2 /Na 2 O molar ratio 2.8 to 3.3
- SiO 2 /Na 2 O molar ratio 3.3 to 3.5
- the molar ratio of SiO 2 /Na 2 O may be adjusted to a desired degree.
- Sodium silicate is preferably at least one selected from No. 1 water glass and No. 3 water glass.
- Sodium metasilicate is preferably a hydrate from the viewpoint of improving the productivity of the inorganic coated sand and the productivity of the casting mold. From the above viewpoint, the sodium metasilicate hydrate is preferably at least one selected from sodium metasilicate pentahydrate and sodium metasilicate nonahydrate, and more preferably sodium metasilicate nonahydrate.
- the content of the inorganic binder in the inorganic binder layer is preferably 25% by mass with respect to the entire inorganic binder layer from the viewpoint of improving the strength of the mold and improving the surface shape of the mold. more preferably 30% by mass or more, more preferably 35% by mass or more, and still more preferably 40% by mass or more.
- the content of the inorganic binder in the inorganic binder layer is preferably 94% by mass or less with respect to the entire inorganic binder layer, and more preferably. is 93% by mass or less.
- the content of the inorganic binder in the inorganic binder layer refers to the content of the inorganic binder excluding water with respect to the entire components other than water in the inorganic binder layer.
- the total content of sodium silicate and sodium metasilicate in the inorganic binder is preferably 80% by mass or more from the viewpoint of improving the mold strength, the viewpoint of excellent productivity, and the viewpoint of availability. It is preferably 90% by mass or more, more preferably 95% by mass or more, even more preferably 98% by mass or more, and even more preferably substantially 100% by mass.
- the term "substantially” means that it can contain unintentionally contained components, for example, components other than sodium silicate and sodium metasilicate contained in sodium silicate and sodium metasilicate which are raw materials.
- the total content of sodium silicate and sodium metasilicate in the inorganic binder refers to the total content of sodium silicate and sodium metasilicate with respect to all components other than water in the inorganic binder.
- the content of the inorganic binder in the inorganic coated sand is preferably 0.00% per 100 parts by mass of the refractory aggregate from the viewpoint of improving the strength of the mold and improving the surface shape of the mold.
- 03 parts by mass or more more preferably 0.1 parts by mass or more, still more preferably 0.5 parts by mass or more, still more preferably 0.8 parts by mass or more, and most preferably 1 part by mass or more.
- the content of the inorganic binder in the inorganic coated sand is preferably 5 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the refractory aggregate. is 4 parts by mass or less, more preferably 3 parts by mass or less, and even more preferably 2 parts by mass or less.
- the properties of zinc oxide (ZnO) and magnesium oxide (MgO) are preferably fine particles from the viewpoint of enhancing reactivity with the inorganic binder.
- the average particle size of zinc oxide and magnesium oxide is preferably 100 ⁇ m or less, more preferably 50 ⁇ m or less, even more preferably 30 ⁇ m or less, and even more preferably 20 ⁇ m or less, from the viewpoint of enhancing reactivity with the inorganic binder. Even more preferably, it is 15 ⁇ m or less.
- the average particle size of zinc oxide and magnesium oxide is preferably 0.1 ⁇ m or more, more preferably 0.3 ⁇ m or more, and still more preferably 0.1 ⁇ m or more, from the viewpoint of ease of handling and availability. It is 5 ⁇ m or more, more preferably 1 ⁇ m or more.
- the average particle size of zinc oxide and magnesium oxide can be determined using the following measuring method. (Method for measuring average particle size) It is the average particle diameter of 50% volume cumulative measured using a laser diffraction particle size distribution analyzer LA-960V2 (manufactured by HORIBA, Ltd.). Analysis conditions are as follows. ⁇ Measurement method: flow method ⁇ Dispersion medium: water ⁇ Dispersion method: stirring, built-in ultrasonic wave for 3 minutes ⁇ Sample concentration: 2 mg/100 mL ⁇ Refractive index: Refractive index of each oxide (zinc oxide: 2.00, magnesium oxide: 1.76)
- the total content of zinc oxide and magnesium oxide in the inorganic binder layer is preferably 2 masses with respect to all components other than water in the inorganic binder layer. % or more, more preferably 3 mass % or more. Further, from the viewpoint of improving mold strength, the total content of zinc oxide and magnesium oxide in the inorganic binder layer is preferably 45% by mass or less with respect to the total components other than water in the inorganic binder layer. , more preferably 40% by mass or less, and still more preferably 35% by mass or less.
- the total content of zinc oxide and magnesium oxide with respect to 100 parts by mass of the inorganic binder is preferably 6 parts by mass or more, more preferably 7 parts by mass or more, from the viewpoint of suppressing mold deformation at high temperatures. It is preferably 10 parts by mass or more, still more preferably 15 parts by mass or more, and particularly preferably 20 parts by mass or more.
- zinc oxide and magnesium oxide are added after coating the refractory aggregate with an inorganic binder (external addition), dust scattering is suppressed.
- the total content of zinc oxide and magnesium oxide with respect to 100 parts by mass of the inorganic binder is preferably 70 parts by mass or less, more preferably 60 parts by mass or less, even more preferably 55 parts by mass or less, and still more Preferably, it is 50 parts by mass or less.
- the inorganic binder layer may optionally contain various additives.
- Other additives include humectants, moisture resistance improvers, coupling agents that strengthen the bond between the refractory aggregate and the inorganic binder, lubricants, surfactants, release agents, and the like.
- moisturizing agents include polyhydric alcohols, water-soluble polymers, hydrocarbons, sugars, proteins, and inorganic compounds other than those mentioned above.
- Moisture resistance improvers include metal oxides (excluding zinc oxide and magnesium oxide), carbonates, borates, sulfates, phosphates, and the like.
- lubricants include waxes; fatty acid amides; alkylene fatty acid amides; stearic acid; stearyl alcohol; metal stearates such as lead stearate, zinc stearate, calcium stearate, and magnesium stearate; stearate; hydrogenated oil; Release agents include, for example, paraffin, wax, light oil, machine oil, spindle oil, insulating oil, waste oil, vegetable oil, fatty acid ester, organic acid, graphite fine particles, mica, vermiculite, fluorine-based release agent, and silicone-based release agent. stencil agents and the like.
- the inorganic coated sand may further contain inorganic fine particles other than zinc oxide and magnesium oxide.
- the inorganic fine particles preferably form part of the inorganic binder layer.
- the inorganic binder layer preferably further contains inorganic fine particles on at least one of the layer and in the layer, and more preferably further contains inorganic fine particles on the layer.
- the inorganic fine particles may be contained both on the inorganic binder layer and in the inorganic binder layer. By doing so, the particles of the inorganic coated sand are more firmly bound to each other via the inorganic fine particles, and as a result, the strength of the obtained template can be further improved.
- the inorganic fine particles on the inorganic binder layer may be partially embedded in the inorganic binder layer.
- inorganic fine particles include, but are not limited to, silica particles and silicon particles. From the viewpoint of improving the strength of the template, silica particles are preferred, and have a large specific surface area and are reactive with sodium silicate and sodium metasilicate. Amorphous silica particles are more preferable from the viewpoint of high These inorganic fine particles may be used singly or in combination of two or more.
- the inorganic coated sand may further contain amorphous silica particles.
- Amorphous silica particles preferably form part of the inorganic binder layer.
- the degree of non-crystallization of the amorphous silica particles is preferably 80% or more, more preferably 90% or more, from the viewpoint of more firmly binding the particles of the inorganic coated sand through the amorphous silica particles. , more preferably 93% or more, even more preferably 95% or more, and particularly preferably 98% or more.
- the upper limit of the degree of amorphousness of the amorphous silica particles is not limited, but is, for example, 100% or less, may be 99.8% or less, or may be 99% or less.
- the degree of amorphousness of amorphous silica particles can be determined by the X-ray diffraction method shown below.
- X-ray diffraction method Amorphous silica particles are pulverized in a mortar and pressed against an X-ray glass holder of a powder X-ray diffractometer for measurement.
- the average particle diameter d50 in the weight-based particle size distribution of amorphous silica particles measured by a laser diffraction scattering particle size distribution measurement method is preferably 0.1 ⁇ m or more from the viewpoint of improving mold strength and improving handling properties. and more preferably 0.3 ⁇ m or more. Further, from the viewpoint of improving mold strength, the average particle diameter d50 of the amorphous silica particles is preferably 2.0 ⁇ m or less, more preferably 1.0 ⁇ m or less, still more preferably 0.8 ⁇ m or less, and further preferably 0.8 ⁇ m or less. More preferably, it is 0.6 ⁇ m or less.
- the average particle diameter d50 in the weight-based particle size distribution of the amorphous silica particles measured by the laser diffraction scattering particle size distribution measurement method is obtained, for example, by removing the inorganic binder layer from the inorganic coated sand by dissolving it with water and removing the non-crystalline silica particles. It can be obtained by taking out the crystalline silica particles and then measuring the particle size of the obtained amorphous silica particles by a laser diffraction scattering particle size distribution measurement method.
- the average particle diameter d50 in the weight-based particle size distribution of the amorphous silica particles measured by the laser diffraction scattering particle size distribution measurement method is obtained by measuring the particle size of the raw material amorphous silica particles by the laser diffraction scattering particle size distribution measurement method. can also be obtained by doing
- the average particle size of the amorphous silica particles obtained from the observation image of the scanning electron microscope is preferably 0.1 ⁇ m or more, more preferably 0.1 ⁇ m or more, from the viewpoint of improving mold strength per unit mass and improving handling properties. is 0.3 ⁇ m or more.
- the average particle size of the amorphous silica particles obtained from the observation image of the scanning electron microscope is preferably 2.0 ⁇ m or less, more preferably 1.0 ⁇ m. Below, more preferably 0.8 ⁇ m or less, still more preferably 0.6 ⁇ m or less.
- various image analysis techniques can be used to determine the average particle size of the amorphous silica particles obtained from the observation image of the scanning electron microscope.
- Random particle sorting may be performed as a pretreatment. For example, after judging the inorganic binder layer and the amorphous silica particles based on the elements, 100 arbitrary amorphous silica particles are selected, their particle diameters are measured, and 10 particles are counted from the maximum particle diameter.
- the content of the amorphous silica particles in the inorganic binder layer is specifically 0% by mass or more with respect to the total components other than water in the inorganic binder layer. , preferably 20% by mass or more, more preferably 25% by mass or more, and still more preferably 30% by mass or more.
- the content of the amorphous silica particles in the inorganic binder layer is is preferably 55% by mass or less, more preferably 50% by mass or less, and even more preferably 45% by mass or less.
- the content of the amorphous silica particles is specifically 0 parts by mass or more, preferably 20 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the inorganic binder, from the viewpoint of improving the mold strength. , more preferably 40 parts by mass or more, still more preferably 50 parts by mass or more, and even more preferably 60 parts by mass or more.
- the content of the amorphous silica particles is preferably 150 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the inorganic binder. More preferably 120 parts by mass or less, still more preferably 100 parts by mass or less, even more preferably 90 parts by mass or less, and even more preferably 80 parts by mass or less.
- the content of water in the inorganic binder layer contained in the inorganic coated sand is preferably 5 parts by mass or more, more preferably 5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the inorganic binder. is 10 parts by mass or more, more preferably 20 parts by mass or more.
- the content of water in the inorganic binder layer contained in the inorganic coated sand is , preferably 180 parts by mass or less, more preferably 160 parts by mass or less, still more preferably 150 parts by mass or less, and even more preferably 140 parts by mass or less.
- the water content in the inorganic binder layer contained in the inorganic coated sand can be adjusted according to the type of inorganic binder.
- the content of water in the inorganic binder layer is preferably 5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of sodium silicate from the viewpoint of obtaining a high-strength mold. , more preferably 10 parts by mass or more, and still more preferably 20 parts by mass or more.
- the content of water in the inorganic binder layer contained in the inorganic coated sand is It is preferably 55 parts by mass or less, more preferably 50 parts by mass or less.
- the water content in the inorganic binder layer is 100 parts by mass of sodium metasilicate, from the viewpoint of obtaining a high-strength mold and from the viewpoint of easy production of the mold.
- the amount is preferably 180 parts by mass or less, more preferably 160 parts by mass or less, still more preferably 150 parts by mass or less, and even more preferably 140 parts by mass or less.
- the inorganic binder constituting the inorganic binder layer is only sodium metasilicate pentahydrate
- the content of water is 74 parts by mass with respect to 100 parts by mass of sodium metasilicate.
- the content of water in the case of only nonahydrate is 133 parts by mass with respect to 100 parts by mass of sodium metasilicate.
- the method for producing the inorganic coated sand can be selected, for example, according to the type of inorganic binder.
- the inorganic binder contains sodium silicate
- an aqueous solution of water glass as the inorganic binder is kneaded or mixed uniformly with the heated refractory aggregate, together with additives if necessary. By mixing them together, coating the surface of the refractory aggregate with the aqueous solution of water glass, and allowing the water in the aqueous solution of water glass to evaporate, it is possible to obtain a dry inorganic coated sand having fluidity at room temperature.
- the inorganic binder contains sodium metasilicate hydrate
- the inorganic binder layer can be crystallized, so that an inorganic coated sand having excellent fluidity can be obtained as compared with the conventional production method.
- it is not necessary to use an aqueous solution of sodium metasilicate hydrate there is no need for a dehydration step, and the method for producing the inorganic coated sand can be simplified.
- the surface of the refractory aggregate is coated with the fluidized sodium metasilicate hydrate at a temperature equal to or higher than the melting point of the sodium metasilicate hydrate.
- a method of mixing the refractory aggregate and the sodium metasilicate hydrate at a temperature higher than the melting point of the sodium metasilicate hydrate for example, a refractory aggregate heated to a temperature higher than the melting point of the sodium metasilicate hydrate
- the method of adding the heat-melted sodium metasilicate hydrate to the refractory aggregate and mixing them is preferable from the viewpoint of shortening the coating time. From the same point of view, it is preferable to mix the sodium metasilicate hydrate without making it into an aqueous solution in advance in the step of obtaining the mixture. It is also preferred that the step of obtaining the mixture does not include the step of intentionally adding water. Mixing conditions such as stirring speed and treatment time when the refractory aggregate and sodium metasilicate hydrate are mixed can be appropriately determined according to the treatment amount of the mixture.
- the step of cooling the mixture by cooling the mixture obtained in the step of obtaining the mixture to a temperature below the melting point of the sodium metasilicate hydrate, the fluidity of the sodium metasilicate hydrate is reduced and the refractory bone is obtained.
- a sodium metasilicate hydrate layer ie, an inorganic binder layer is formed.
- inorganic coated sand there are no restrictions on the method of adding zinc oxide or magnesium oxide.
- one or more selected from zinc oxide and magnesium oxide, optionally amorphous silica particles, and other additives may be coated.
- the refractory aggregate may be coated with one or more selected from an inorganic binder, zinc oxide and magnesium oxide, optionally amorphous silica particles, and other additives.
- Zinc oxide or magnesium oxide can be in solid form or in aqueous dispersion and mixed with refractory aggregates, inorganic binders and the like. Moreover, zinc oxide or magnesium oxide may be added all at once, or may be added in multiple batches.
- the inorganic coated sand in this embodiment can be obtained. Also, the obtained inorganic coated sand can be used alone or in combination with other known refractory aggregates and other additives to form desired molds.
- the mold is made using the inorganic coated sand in this embodiment described above.
- the molding method of the mold include a molding method using a heated molding die, and a molding method in which steam is passed through the heated molding die and then hot air is passed through the mold.
- the inorganic binder layer contains sodium metasilicate hydrate
- a method of molding by filling a heated molding die with inorganic coated sand is preferred.
- the inorganic binder layer contains sodium silicate, a method of adding water to the inorganic coated sand, kneading it, and then filling it into a heated molding die for molding, or molding the inorganic coated sand into a heated molding die. It is preferable to mold by blowing water vapor after filling the mold, and then blowing hot air.
- the inorganic coated sand is first filled into the molding die that provides the desired mold.
- the molding die is preferably heated in advance to keep it warm before filling with the inorganic coated sand.
- the heating temperature at this time is preferably 100° C. or higher, more preferably 150° C. or higher, and preferably 300° C. or lower, from the viewpoint of improving mold productivity and improving mold strength. , more preferably 250° C. or less.
- the mold After filling with the inorganic coated sand, the mold is heated without passage of water vapor to cure the inorganic coated sand.
- the inorganic binder layer contains sodium metasilicate hydrate
- the inorganic coated sand can be hardened without using the step of adding water to the inorganic coated sand and kneading, or the step of passing water vapor. Equipment or the like for ventilating water vapor becomes unnecessary.
- the heating temperature is preferably 100° C. or higher, more preferably 150° C. or higher, and preferably 300° C. or lower, from the viewpoint of improving mold productivity and improving mold strength. It is preferably 250° C. or less.
- the heating time is preferably 30 seconds or longer, more preferably 60 seconds or longer, and preferably 600 seconds or shorter, from the viewpoint of obtaining stable mold strength.
- the inorganic binder layer contains sodium silicate
- water is added to the inorganic coated sand, kneaded, and then filled into a heated molding die.
- water vapor is passed through, for example, water vapor is blown in after the inorganic coated sand is filled in the molding die that provides the desired mold. The aeration of water vapor wets the packed phase of the inorganic coated sand to a wet state. Then, hot air is passed through the molding die heated to 90 to 200° C. to dry and harden the inorganic coated sand.
- the inorganic coated sand in this embodiment can also be used in the additive manufacturing method.
- the present invention further discloses a method for suppressing mold deformation and an inorganic coated sand described below.
- a mold made using an inorganic coated sand having a refractory aggregate and an inorganic binder layer formed on the surface of the refractory aggregate, wherein the inorganic binder layer is selected from zinc oxide and magnesium oxide. are contained, and the total content of the zinc oxide and the magnesium oxide is 6 parts by mass or more and 70 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the inorganic binder, so that deformation of the mold during casting is suppressed. How to suppress.
- the inorganic binder layer contains one or more selected from zinc oxide and magnesium oxide, The total content of the zinc oxide and the magnesium oxide is 6 parts by mass or more and 70 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the inorganic binder,
- the inorganic caking agent contains at least one selected from the group consisting of sodium silicate and sodium metasilicate in a total amount of 80 mass% or more of sodium silicate and sodium metasilicate,
- the inorganic binder layer contains one or more selected from zinc oxide and magnesium oxide, The total content of the zinc oxide and the magnesium oxide is 6 parts by mass or more and 55 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the inorganic binder,
- the inorganic caking agent contains at least one selected from the group consisting of sodium silicate and sodium metasilicate in total of 98% by mass or more of sodium silicate and sodium metasilicate, ⁇ 1> or ⁇ 2>, wherein the content of the inorganic binder layer with respect to 100 parts by mass of the refractory aggregate in the inorganic coated sand is 1 part by mass or more and 4.5 parts by mass or less.
- a method of suppressing deformation of the mold during casting ⁇ 4> The method for suppressing deformation of the mold during casting according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein the inorganic coated sand has an average particle size of 0.05 mm or more and 2 mm or less.
- ⁇ 6> Suppressing deformation of the mold during casting according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>, wherein the content of the inorganic binder layer in the inorganic coated sand is 1.0% by mass or more and 4.5% by mass or less. how to.
- ⁇ 7> The method for suppressing deformation of the mold during casting according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 6>, wherein the content of the inorganic binder in the inorganic binder layer is 35% by mass or more and 94% by mass or less.
- ⁇ 8> Suppressing deformation of the mold during casting according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 7>, wherein the total content of sodium silicate and sodium metasilicate in the inorganic binder is substantially 100% by mass.
- ⁇ 11> The deformation of the mold during casting according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 10>, wherein the total content of zinc oxide and magnesium oxide in the inorganic binder layer is 2% by mass or more and 40% by mass or less. How to suppress.
- ⁇ 12> Deformation of the mold during casting according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 11>, wherein the total content of the zinc oxide and the magnesium oxide is 20 parts by mass or more and 55 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the inorganic binder how to suppress ⁇ 13>
- the content of water in the inorganic binder layer is 20 parts by mass or more and 150 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the inorganic binder.
- An inorganic coated sand having a refractory aggregate and an inorganic binder layer formed on the surface of the refractory aggregate,
- the inorganic binder layer contains one or more selected from zinc oxide and magnesium oxide,
- the inorganic coated sand wherein the total content of the zinc oxide and the magnesium oxide is 6 parts by mass or more and 70 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the inorganic binder.
- the inorganic binder layer contains one or more selected from zinc oxide and magnesium oxide,
- the total content of the zinc oxide and the magnesium oxide is 6 parts by mass or more and 70 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the inorganic binder,
- the inorganic caking agent contains at least one selected from the group consisting of sodium silicate and sodium metasilicate in a total amount of 80 mass% or more of sodium silicate and sodium metasilicate,
- the inorganic coated sand according to ⁇ 14> wherein the content of the inorganic binder layer with respect to 100 parts by mass of the refractory aggregate in the inorganic coated sand is 0.05 parts by mass or more and 10 parts by mass or less.
- the inorganic binder layer contains one or more selected from zinc oxide and magnesium oxide,
- the total content of the zinc oxide and the magnesium oxide is 6 parts by mass or more and 55 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the inorganic binder,
- the inorganic caking agent contains at least one selected from the group consisting of sodium silicate and sodium metasilicate in total of 98% by mass or more of sodium silicate and sodium metasilicate,
- ⁇ 17> The inorganic coated sand according to any one of ⁇ 14> to ⁇ 16>, wherein the inorganic coated sand has an average particle size of 0.05 mm or more and 2 mm or less.
- ⁇ 18> The inorganic coated sand according to any one of ⁇ 14> to ⁇ 17>, wherein the refractory aggregate has an average particle size of 0.05 mm or more and 2 mm or less.
- ⁇ 19> The inorganic coated sand according to any one of ⁇ 14> to ⁇ 18>, wherein the content of the inorganic binder layer in the inorganic coated sand is 1.0% by mass or more and 4.5% by mass or less.
- ⁇ 20> The inorganic coated sand according to any one of ⁇ 14> to ⁇ 19>, wherein the content of the inorganic binder in the inorganic binder layer is 35% by mass or more and 94% by mass or less.
- ⁇ 21> The inorganic coated sand according to any one of ⁇ 14> to ⁇ 20>, wherein the total content of sodium silicate and sodium metasilicate in the inorganic binder is substantially 100% by mass.
- ⁇ 22> Any one of ⁇ 14> to ⁇ 21>, wherein the content of the inorganic binder in the inorganic coated sand is 0.5 parts by mass or more and 3 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the refractory aggregate. Inorganic coated sand.
- ⁇ 23> The inorganic coated sand according to any one of ⁇ 14> to ⁇ 22>, wherein the zinc oxide and magnesium oxide have an average particle size of 0.5 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less.
- ⁇ 24> The inorganic coated sand according to any one of ⁇ 14> to ⁇ 23>, wherein the total content of zinc oxide and magnesium oxide in the inorganic binder layer is 2% by mass or more and 40% by mass or less.
- ⁇ 25> The inorganic coated sand according to any one of ⁇ 14> to ⁇ 24>, wherein the total content of the zinc oxide and the magnesium oxide is 20 parts by mass or more and 55 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the inorganic binder.
- ⁇ 26> The inorganic coated sand according to any one of ⁇ 14> to ⁇ 25>, wherein the content of water in the inorganic binder layer is 20 parts by mass or more and 150 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the inorganic binder. . ⁇ 27> ⁇ 14> to ⁇ , wherein the inorganic coated sand contains amorphous silica particles, and the content of the amorphous silica particles is 50 parts by mass or more and 90 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the inorganic binder. 26> The inorganic coated sand according to any one of the above.
- ⁇ 28> The inorganic coated sand according to ⁇ 27>, wherein the content of the amorphous silica particles in the inorganic binder layer is 20% by mass or more and 45% by mass or less.
- ⁇ 29> The inorganic according to ⁇ 27> or ⁇ 28>, wherein the amorphous silica particles have an amorphous degree of 90% or more and an average particle diameter of 0.1 ⁇ m or more and 2.0 ⁇ m or less. coated sandwich.
- ⁇ 30> ⁇ 14> to ⁇ including a step of coating a refractory aggregate with an inorganic binder, and a step of coating the refractory aggregate coated with the inorganic binder with at least one selected from zinc oxide and magnesium oxide. 29> The method for producing an inorganic coated sand according to any one of the above.
- Examples 1 to 4 Mikawa Silica Sand R6 (100 parts by mass) was put into a stirrer as a refractory aggregate. Then, sodium metasilicate nonahydrate (4.00 parts by mass) melted by heating to 80° C. was added to a stirrer and kneaded for 4 minutes, and then amorphous silica fine particles (1.20 parts by mass). ) was added and kneaded for 2 minutes. Next, zinc oxide or magnesium oxide in the amount shown in Table 1 was added and kneaded for 2 minutes to obtain inorganic coated sands of Examples 1-4. Table 1 shows the composition of the inorganic coated sand.
- Examples 5 to 12 ⁇ Examples 5 to 12> Mikawa Silica Sand R6 (100 parts by mass) heated to about 120° C. was put into a stirrer as a refractory aggregate. Next, No. 150 water glass (4.00 parts by mass) was put into a stirrer and kneaded to evaporate water, and stirred for about 3 minutes until the sand grain lumps collapsed. Further, zinc oxide or magnesium oxide (the amount shown in Table 2) was added and kneaded for 2 minutes to obtain inorganic coated sands of Examples 5-12. Table 2 shows the composition of the inorganic coated sand.
- Example 13 ⁇ Example 13> Lunamos MS#60 (100 parts by mass) heated to about 120° C. was put into a stirrer as a refractory aggregate. Next, No. 150 water glass (2.00 parts by mass) was put into a stirrer and kneaded to evaporate water, and stirred for about 3 minutes until the sand grain lumps collapsed. Further, zinc oxide (0.19 parts by mass) was added and kneaded for 2 minutes to obtain an inorganic coated sand of Example 13. Table 2 shows the composition of the inorganic coated sand.
- Examples 14 and 16 > Mikawa Silica Sand R6 (100 parts by mass) heated to about 120° C. was put into a stirrer as a refractory aggregate. Next, No. 3 water glass (4.00 parts by mass) and zinc oxide or magnesium oxide (0.41 parts by mass) are put into a stirrer and kneaded to evaporate the water content. After stirring for a minute, inorganic coated sands of Examples 14 and 16 were obtained. Table 3 shows the composition of the inorganic coated sand.
- Examples 15 and 17 > Mikawa Silica Sand R6 (100 parts by mass) heated to about 120° C. was put into a stirrer as a refractory aggregate. Next, No. 3 water glass (4.00 parts by mass) was put into a stirrer and kneaded to evaporate water, and stirred for about 3 minutes until the sand grain lumps collapsed. Further, zinc oxide or magnesium oxide (0.41 parts by mass) was added and kneaded for 2 minutes to obtain inorganic coated sands of Examples 15 and 17.
- FIG. 1(a) and FIG. 1(b) are sectional views for explaining a method of measuring the deformation of the mold.
- the template test piece of each example obtained by the above method was left in a constant temperature room at 25° C./55% RH for 1 hour, and then cut into a plate-shaped test piece 10 of 5 ⁇ 22.3 ⁇ 90 mm.
- Metal pedestals 11a and 11b (13 mm ⁇ 13 mm, height 13 mm) are arranged on an iron plate of appropriate size so that the distance between the centers is 90 mm, and a plate-shaped test piece 10 is placed on it. It was placed so as to be positioned at the center of the pedestal (Fig. 1(a)).
- a weight 13 (4.7 g) was put on the center of the plate-shaped test piece 10 .
- the iron plate on which the plate-shaped test piece 10 was placed was heated in a muffle furnace heated under the conditions described later. After a predetermined time had elapsed, the plate-shaped test piece 10 was taken out from the muffle furnace and allowed to stand for 1 hour to cool. After that, the amount of deformation of the plate-shaped test piece 10 was measured. The deformation amount was defined as the maximum vertical distance from the straight line connecting both ends of the plate-shaped test piece 10 to the curved portion (FIG. 1(b)).
- the heating conditions were 500° C. and 10 minutes for all of Examples 1-17 and Comparative Examples 1-4.
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Abstract
Description
このような無機コーテッドサンドに関する技術としては、例えば、特開2014-117740号公報(特許文献1)および国際公開第2015/194550号(特許文献2)に記載のものが挙げられる。
耐火性骨材と前記耐火性骨材の表面に形成された無機粘結剤層とを有する無機コーテッドサンドを用いて作製された鋳型において、該無機粘結剤層が酸化亜鉛及び酸化マグネシウムから選ばれる1種以上を含有し、前記酸化亜鉛及び前記酸化マグネシウムの合計含有量を無機粘結剤100質量部に対して6質量部以上70質量部以下とすることにより、鋳造時に該鋳型の変形を抑制する方法が提供される。
耐火性骨材と前記耐火性骨材の表面に形成された無機粘結剤層とを有する無機コーテッドサンドであって、
該無機粘結剤層が酸化亜鉛及び酸化マグネシウムから選ばれる1種以上を含有し、
前記酸化亜鉛及び前記酸化マグネシウムの合計含有量が無機粘結剤100質量部に対して6質量部以上70質量部以下である、無機コーテッドサンドが提供される。
本実施形態において、鋳造時に鋳型の変形を抑制する方法は、耐火性骨材と耐火性骨材の表面に形成された無機粘結剤層とを有する無機コーテッドサンドを用いて作製された鋳型において、無機粘結剤層が酸化亜鉛及び酸化マグネシウムから選ばれる1種以上を含有し、無機粘結剤100質量部に対して、具体的には無機粘結剤の固形分100質量部に対して酸化亜鉛及び酸化マグネシウムの合計含有量を6質量部以上70質量部以下とするものである。
本実施形態において、鋳型の変形の抑制効果を発現する理由は定かではないが、以下のように考えられる。無機粘結剤がケイ酸アルカリまたはメタケイ酸アルカリを含む構成を例に挙げると、具体的には、特定量の酸化亜鉛または酸化マグネシウムを無機コーテッドサンドの無機粘結剤層に含有させることで、酸化亜鉛または酸化マグネシウムがケイ酸アルカリまたはメタケイ酸アルカリのアルカリ金属イオンと塩を形成するなどして、シリケート鎖の架橋を阻害するアルカリ金属イオンを系外へ放出してシリケート鎖の架橋を促進し、シリケートネットワークを強固にする。その結果、無機粘結剤の軟化点が上昇して、鋳型が溶融金属の熱に曝されても無機粘結剤の軟化による変形を起こしにくくすると考えられる。
以下、無機コーテッドサンドおよび鋳型の製造方法をさらに具体的に説明する。
無機コーテッドサンドは、耐火性骨材と耐火性骨材の表面に形成された無機粘結剤層とを有する。無機粘結剤層は、酸化亜鉛及び酸化マグネシウムから選ばれる1種以上を含有する。酸化亜鉛及び酸化マグネシウムの合計含有量は、無機粘結剤100質量部に対して、具体的には無機粘結剤の固形分100質量部に対して6質量部以上70質量部以下である。
無機コーテッドサンドは、具体的には無機コーテッドサンドの粒子群で構成され、耐火性骨材は、具体的には耐火性骨材の粒子群で構成される。
より具体的には、流動性、鋳型品質および鋳型強度向上の観点や、鋳型の造型しやすさの観点から、無機コーテッドサンドの球形度は好ましくは0.75以上であり、より好ましくは0.80以上、さらに好ましくは0.82以上である。また、球形度の上限値については、具体的には1以下である。
無機コーテッドサンドの平均粒子径は、鋳型品質および鋳型強度向上の観点や、鋳型の造型しやすさの観点から、2mm以下が好ましく、1mm以下がより好ましく、0.5mm以下がさらに好ましい。また、無機コーテッドサンドの平均粒子径が上記上限値以下であると、鋳型の製造の際に、空隙率が小さくなり、鋳型強度を高められる点においても好ましい。
本実施形態において、無機コーテッドサンドおよび後述する耐火性骨材の平均粒子径は、具体的には以下の方法により測定することができる。
粒子の粒子投影断面からの球形度=1の場合は直径(mm)を測定し、一方、球形度<1の場合はランダムに配向させた粒子の長軸径(mm)と短軸径(mm)を測定して(長軸径+短軸径)/2を求め、任意の100個の粒子につき、それぞれ得られた値を平均して平均粒径(mm)とする。長軸径と短軸径は、以下のように定義される。粒子を平面上に安定させ、その粒子の平面上への投影像を2本の平行線ではさんだとき、その平行線の間隔が最小となる粒子の幅を短軸径といい、一方、この平行線に直角な方向の2本の平行線で粒子をはさむときの距離を長軸径という。
粒子の長軸径と短軸径は、光学顕微鏡またはデジタルスコープ(例えば、キーエンス社製、VH-8000型)により該粒子の像(写真)を撮影し、得られた像を画像解析することにより求めることができる。
耐火性骨材の材料として、天然砂および人工砂からなる群から選択される1種以上が挙げられる。
人工砂とは、天然より産出する鋳物砂ではなく、人工的に金属酸化物の成分を調製し、溶融または焼結した鋳物砂のことを表す。また、使用済みの耐火性骨材を回収した回収砂や、回収砂に再生処理を施した再生砂なども使用できる。
また、耐火性骨材の平均粒子径は、鋳型品質および鋳型強度向上の観点や、鋳型の造型しやすさの観点から、好ましくは0.05mm以上であり、より好ましくは0.1mm以上である。また、耐火性骨材の平均粒子径が上記下限値以上であると、鋳型の製造の際に、無機粘結剤層の使用量を減らすことができるため、無機コーテッドサンドの再生がより容易となるという点においても好ましい。
耐火性骨材の平均粒子径は、鋳型品質および鋳型強度向上の観点や、鋳型の造型しやすさの観点から、好ましくは2mm以下であり、より好ましくは1mm以下、さらに好ましくは0.5mm以下である。また、耐火性骨材の平均粒子径が上記上限値以下であると、鋳型の製造の際に、空隙率が小さくなり、鋳型強度を高められるという点においても好ましい。
無機粘結剤層は、具体的には、無機粘結剤と、酸化亜鉛および酸化マグネシウムから選ばれる1種以上とを含有する。
無機粘結剤層とは、具体的には、耐火性骨材の表面に形成された被覆層である。無機粘結剤層は、たとえば、無機粘結剤、酸化亜鉛及び酸化マグネシウムから選ばれる1種以上が混合されて被覆された層;無機粘結剤が被覆された層の上に酸化亜鉛及び酸化マグネシウムから選ばれた1種以上がさらに被覆された層;または、無機粘結剤と酸化亜鉛及び酸化マグネシウムから選ばれる1種以上の化合物が混合されて被覆された層の上に酸化亜鉛及び酸化マグネシウムから選ばれる1種以上の化合物がさらに被覆された層とすることができる。
また、成形金型への充填性を向上させる観点、および、鋳型強度を向上させる観点から、無機コーテッドサンド中の無機粘結剤層の含有量は、無機コーテッドサンド中の水以外の成分全体に対して好ましくは10質量%以下であり、より好ましくは8質量%以下、さらに好ましくは6質量%以下、さらにより好ましくは4.5質量%以下、さらにより好ましくは4質量%以下である。
ここで、無機粘結剤層の含有量は、無機粘結剤層に含まれる水を除く含有量をいう。たとえば、無機粘結剤として後述するメタケイ酸ナトリウム水和物を用いる場合、メタケイ酸ナトリウムに換算して含有量を求める。
また、成形金型への充填性を向上させる観点、および、鋳型強度を向上させる観点から、無機コーテッドサンド中の耐火性骨材100質量部に対する無機粘結剤層の含有量は、好ましくは10質量部以下であり、より好ましくは8質量部以下、さらに好ましくは6質量部以下、さらにより好ましくは4.5質量部以下、さらにより好ましくは4質量部以下である。
(無機粘結剤)
本実施形態においては、生産性に優れる観点および入手容易性の観点から、無機粘結剤は、たとえばケイ酸化合物を含み、好ましくはケイ酸ナトリウム及びメタケイ酸ナトリウムから選ばれる少なくとも1種を含む。
また、無機粘結剤は、上記以外の水溶性のケイ酸化合物を主成分とするものをさらに含んでもよい。ケイ酸ナトリウム及びメタケイ酸ナトリウム以外のケイ酸化合物の具体例として、ケイ酸カリウム、メタケイ酸カリウム、ケイ酸リチウム、ケイ酸アンモニウムが挙げられる。
ケイ酸ナトリウム1号:SiO2/Na2Oのモル比=2.0~2.3
ケイ酸ナトリウム2号:SiO2/Na2Oのモル比=2.4~2.6
ケイ酸ナトリウム3号:SiO2/Na2Oのモル比=2.8~3.3
ケイ酸ナトリウム4号:SiO2/Na2Oのモル比=3.3~3.5
ケイ酸ナトリウム5号:SiO2/Na2Oのモル比=3.6~3.8
また、2種以上のケイ酸ナトリウムを混合することで、SiO2/Na2Oのモル比を所望の程度に調整してもよい。
ケイ酸ナトリウムは、好ましくは、1号水ガラスおよび3号水ガラスから選択される少なくとも1種である。
メタケイ酸ナトリウム水和物としては、上記の観点から、メタケイ酸ナトリウム5水和物およびメタケイ酸ナトリウム9水和物から選択される少なくとも1種が好ましく、メタケイ酸ナトリウム9水和物がより好ましい。
また、高温での鋳型の変形を抑制する観点から、無機粘結剤層中の無機粘結剤の含有量は、無機粘結剤層全体に対して好ましくは94質量%以下であり、より好ましくは93質量%以下である。
ここで、無機粘結剤層中の無機粘結剤の含有量は、無機粘結剤層中の水以外の成分全体に対する、水分を除く無機粘結剤の含有量をいう。
無機粘結剤中のケイ酸ナトリウム及びメタケイ酸ナトリウムの含有量の合計は、無機粘結剤中の水以外の成分全体に対する、ケイ酸ナトリウム及びメタケイ酸ナトリウムの含有量の合計をいう。
また、成形金型への充填性を向上させる観点から、無機コーテッドサンド中の無機粘結剤の含有量は、耐火性骨材100質量部に対して好ましくは5質量部以下であり、より好ましくは4質量部以下、さらに好ましくは3質量部以下、さらにより好ましくは2質量部以下である。
酸化亜鉛(ZnO)および酸化マグネシウム(MgO)の性状は、無機粘結剤との反応性を高める観点から微粒子であることが好ましい。
酸化亜鉛および酸化マグネシウムの平均粒子径は、無機粘結剤との反応性を高める観点から、好ましくは100μm以下であり、より好ましくは50μm以下、さらに好ましくは30μm以下、さらにより好ましくは20μm以下、さらにより好ましくは15μm以下である。
また、酸化亜鉛および酸化マグネシウムの平均粒子径は、取り扱いやすさの観点、および、入手容易性の観点から、好ましくは0.1μm以上であり、より好ましくは0.3μm以上、さらに好ましくは0.5μm以上、さらに好ましくは1μm以上である。
(平均粒子径の測定方法)
レーザー回折式粒度分布測定装置LA-960V2(堀場製作所社製)を用いて測定された体積累積50%の平均粒子径である。分析条件は以下の通りである。
・測定方法:フロー法
・分散媒:水
・分散方法:攪拌、内蔵超音波3分
・試料濃度:2mg/100mL
・屈折率:各酸化物の屈折率(酸化亜鉛:2.00、酸化マグネシウム:1.76)
また、鋳型強度を向上する観点から、無機粘結剤層中の酸化亜鉛および酸化マグネシウムの含有量の合計は、無機粘結剤層の水以外の成分全体に対して、好ましくは45質量%以下であり、より好ましくは40質量%以下、さらに好ましくは35質量%以下である。
また、鋳型強度を向上する観点、および、無機コーテッドサンドの製造にあたり、耐火性骨材を無機粘結剤で被覆した後酸化亜鉛および酸化マグネシウムを添加する場合(外添)に粉塵飛散を抑制する観点から、無機粘結剤100質量部に対する酸化亜鉛および酸化マグネシウムの含有量の合計は、好ましくは70質量部以下であり、より好ましくは60質量部以下、さらに好ましくは55質量部以下、さらにより好ましくは50質量部以下である。
無機粘結剤層には、上述の成分の他、必要に応じて各種添加剤を含有させてもよい。その他添加剤としては、保湿剤、耐湿向上剤、耐火性骨材と無機粘結剤の結合を強化するカップリング剤、滑剤、界面活性剤、離型剤等が挙げられる。
このうち、保湿剤としては、たとえば多価アルコール、水溶性高分子、炭化水素類、糖類、タンパク質、上述したもの以外の無機化合物が挙げられる。
耐湿向上剤としては、金属酸化物(酸化亜鉛および酸化マグネシウムを除く。)、炭酸塩、ホウ酸塩、硫酸塩、リン酸塩等が挙げられる。
滑剤としては、例えば、ワックス類;脂肪酸アマイド類;アルキレン脂肪酸アマイド類;ステアリン酸;ステアリルアルコール;ステアリン酸鉛、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム等のステアリン酸金属塩;ステアリン酸モノグリセリド;ステアリルステアレート;硬化油等が挙げられる。
離型剤としては、例えば、パラフィン、ワックス、軽油、マシン油、スピンドル油、絶縁油、廃油、植物油、脂肪酸エステル、有機酸、黒鉛微粒子、雲母、蛭石、フッ素系離型剤、シリコーン系離型剤等が挙げられる。
本実施形態において、無機コーテッドサンドは、酸化亜鉛及び酸化マグネシウムを除く無機微粒子をさらに含んでもよい。無機微粒子は、無機粘結剤層の一部をなすことが好ましい。このとき、無機粘結剤層は、その層上および層中の少なくとも一方に無機微粒子をさらに含むことが好ましく、層上に無機微粒子をさらに含むことがより好ましい。無機微粒子は、無機粘結剤層上と無機粘結剤層中の両方に含まれていてもよい。
こうすることで、無機コーテッドサンドの粒子同士が無機微粒子を介してより強固に結着し、その結果、得られる鋳型の強度をさらに向上させることができる。
ここで、無機粘結剤層上の無機微粒子は、無機粘結剤層に一部埋め込まれていてもよい。
本実施形態において、無機コーテッドサンドは、非晶質シリカ粒子をさらに含んでもよい。非晶質シリカ粒子は、好ましくは無機粘結剤層の一部をなす。
(X線回折法)
非晶質シリカ粒子を乳鉢で粉砕し、粉末X線回折装置のX線ガラスホルダーに圧着して測定する。粉末X線回折装置は、理学電機社製MultiFlex(光源CuKα線、管電圧40kV、管電流40mA)を用い、2θ=5~90°の範囲で走査間隔0.01°、走査速度2°/min、スリット DS1、SS1、RS0.3mmにて行う。2θ=10°~50°の範囲で、低角度側及び高角度側のX線強度を直線で結び、直線下の面積をバックグラウンドとし、機器付属のソフトを用いて結晶化度を求め、100から引いて非晶化度とする。具体的には、バックグラウンドより上の面積について、非晶質ピーク(ハロー)と各結晶性成分をカーブフィッティングにより分離し、それぞれの面積を求め、下記式にて非晶化度(%)を計算する。
非晶化度(%)=ハローの面積/(結晶性成分面積+ハロー面積)×100
ここで、非晶質シリカ粒子のレーザー回折散乱式粒度分布測定法による重量基準粒度分布における平均粒子径d50は、例えば無機コーテッドサンドから無機粘結剤層を水で溶解させて除去し、非晶質シリカ粒子を取り出し、次いで、得られた非晶質シリカ粒子の粒度をレーザー回折散乱式粒度分布測定法で測定することによって得ることができる。
また、非晶質シリカ粒子のレーザー回折散乱式粒度分布測定法による重量基準粒度分布における平均粒子径d50は、原料である非晶質シリカ粒子の粒度をレーザー回折散乱式粒度分布測定法で測定することによって得ることもできる。
ここで、走査型電子顕微鏡の観察画像から求められる、非晶質シリカ粒子の平均粒子径は、種々の画像解析手法を用いることができる。前処理として不規則な粒子選別を行ってもよい。例えば、元素を頼りに無機粘結剤層と非晶質シリカ粒子を判定した後に、任意の非晶質シリカ粒子を100個選択し、それらの粒子径を測定し、最大粒子径から数えて10個と最低粒子径から数えて10個の合計20個の非晶質シリカ粒子を除いた80個の非晶質シリカ粒子の粒子径の平均値を非晶質シリカ粒子の平均粒子径とすることができる。
また、鋳型の表面形状を良好にする観点、および、粉塵飛散を抑制する観点から、無機粘結剤層中の非晶質シリカ粒子の含有量は、無機粘結剤層の水以外の成分全体に対して、好ましくは55質量%以下であり、より好ましくは50質量%以下、さらに好ましくは45質量%以下である。
また、鋳型の表面形状を良好にする観点、および、粉塵飛散を抑制する観点から、非晶質シリカ粒子の含有量は、無機粘結剤100質量部に対して、好ましくは150質量部以下であり、より好ましくは120質量部以下、さらに好ましくは100質量部以下、さらにより好ましくは90質量部以下、さらにより好ましくは80質量部以下である。
また、成形金型への充填性の観点及び高強度の鋳型を得る観点から、無機コーテッドサンドに含まれる無機粘結剤層中の水の含有量は、無機粘結剤100質量部に対して、好ましくは180質量部以下であり、より好ましくは160質量部以下、さらに好ましくは150質量部以下、よりさらに好ましくは140質量部以下である。
無機粘結剤がケイ酸ナトリウムであるとき、無機粘結剤層中の水の含有量は、高強度の鋳型を得る観点から、ケイ酸ナトリウム100質量部に対して、好ましくは5質量部以上、より好ましくは10質量部以上、さらに好ましくは20質量部以上である。
また、成形金型への充填性の観点及び高強度の鋳型を得る観点から、無機コーテッドサンドに含まれる無機粘結剤層中の水の含有量は、ケイ酸ナトリウム100質量部に対して、好ましくは55質量部以下であり、より好ましくは50質量部以下である。
例えば、無機粘結剤層を構成する無機粘結剤がメタケイ酸ナトリウム5水和物のみである場合の水の含有量はメタケイ酸ナトリウム100質量部に対して74質量部であり、メタケイ酸ナトリウム9水和物のみである場合の水の含有量はメタケイ酸ナトリウム100質量部に対して133質量部である。
無機コーテッドサンドの製造方法は、たとえば無機粘結剤の種類に応じて選択することができる。
かかる製造方法によれば、無機粘結剤層を結晶化させることができるため、従来の製造方法に比べて、流動性に優れた無機コーテッドサンドを得ることができる。また、メタケイ酸ナトリウム水和物の水溶液を用いることを要しないために、脱水工程の必要がなく、無機コーテッドサンドの製造方法を簡略化できる。
メタケイ酸ナトリウム水和物の融点以上の温度にて、耐火性骨材とメタケイ酸ナトリウム水和物を混合する方法としては、例えば、メタケイ酸ナトリウム水和物の融点以上の温度に加熱した耐火性骨材にメタケイ酸ナトリウム水和物を投入し、メタケイ酸ナトリウム水和物を融解させながら耐火性骨材とメタケイ酸ナトリウム水和物とを混合する方法;加熱融解させたメタケイ酸ナトリウム水和物を耐火性骨材に投入し、混合する方法が挙げられる。
これらの中でも、コーティング時間を短くできる観点から、加熱融解させたメタケイ酸ナトリウム水和物を耐火性骨材に投入し、混合する方法が好ましい。
同様の観点から、混合物を得る工程において、メタケイ酸ナトリウム水和物を予め水溶液にしないで混合することが好ましい。また混合物を得る工程が、水を意図的に添加する工程を含まないことが好ましい。
耐火性骨材とメタケイ酸ナトリウム水和物とを混合するときの攪拌速度や処理時間等の混合条件は、混合物の処理量によって適宜決定することができる。
または、無機粘結剤、酸化亜鉛及び酸化マグネシウムから選ばれる1種以上、必要により非晶質シリカ粒子、その他の添加剤を一緒に耐火性骨材に被覆してもよい。
または、無機粘結剤、酸化亜鉛及び酸化マグネシウムから選ばれる1種以上、必要により非晶質シリカ粒子その他の添加剤を一緒に耐火性骨材に被覆した後、酸化亜鉛及び酸化マグネシウムから選ばれる1種以上や必要により非晶質シリカ粒子、その他の添加剤を被覆してもよい。
鋳型の変形を抑制する観点から、耐火性骨材を無機粘結剤で被覆した後、酸化亜鉛及び酸化マグネシウムから選ばれる1種以上を被覆することが好ましい。
また、酸化亜鉛または酸化マグネシウムの添加は、一括して行ってもよいし、複数回に分けて行ってもよい。
また、得られた無機コーテッドサンドは、単独で、もしくはその他の公知の耐火性骨材やその他の添加剤と組み合わせて、所望の鋳型を造型することができる。
本実施形態において、鋳型は、前述の本実施形態における無機コーテッドサンドを用いて作製される。鋳型の造型方法としては、加熱された成形金型を用いた造型方法、加熱された成形金型にさらに水蒸気を通気した後、熱風を通気する造型方法等が挙げられる。
無機粘結剤層がメタケイ酸ナトリウム水和物を含む場合は、無機コーテッドサンドを加熱された成形金型に充填して造型する方法が好ましい。無機粘結剤層がケイ酸ナトリウムを含む場合は、無機コーテッドサンドに水を添加し混練した後に、加熱された成形金型へ充填して造型する方法、または無機コーテッドサンドを加熱された成形金型へ充填した後に、水蒸気を通気して、さらにその後に熱風を通気して造型する方法が好ましい。
ここで、鋳型生産性を向上させる観点から、好ましくは無機コーテッドサンドを充填する前に成形金型を予め加熱により保温する。このときの加熱温度は、鋳型生産性を向上させる観点から及び鋳型強度を向上させる観点から、好ましくは100℃以上であり、より好ましくは150℃以上であり、また、好ましくは300℃以下であり、より好ましくは250℃以下である。
加熱温度は、鋳型生産性を向上させる観点、及び、鋳型強度を向上させる観点から、好ましくは100℃以上であり、より好ましくは150℃以上であり、また、好ましくは300℃以下であり、より好ましくは250℃以下である。また、加熱する時間は安定した鋳型強度を得る観点から、好ましくは30秒以上であり、より好ましくは60秒以上であり、また、好ましくは600秒以下である。
<1>
耐火性骨材と前記耐火性骨材の表面に形成された無機粘結剤層とを有する無機コーテッドサンドを用いて作製された鋳型において、該無機粘結剤層が酸化亜鉛及び酸化マグネシウムから選ばれる1種以上を含有し、前記酸化亜鉛及び前記酸化マグネシウムの合計含有量を無機粘結剤100質量部に対して6質量部以上70質量部以下とすることにより、鋳造時に該鋳型の変形を抑制する方法。
耐火性骨材と前記耐火性骨材の表面に形成された無機粘結剤層とを有する無機コーテッドサンドを用いて作製された鋳型において、
該無機粘結剤層が酸化亜鉛及び酸化マグネシウムから選ばれる1種以上を含有し、
前記酸化亜鉛及び前記酸化マグネシウムの合計含有量を無機粘結剤100質量部に対して6質量部以上70質量部以下とし、
前記無機粘結剤がケイ酸ナトリウム及びメタケイ酸ナトリウムからなる群から選ばれる少なくとも1種を、ケイ酸ナトリウム及びメタケイ酸ナトリウムの合計で80質量%以上含有し、
前記無機コーテッドサンド中の前記耐火性骨材100質量部に対する前記無機粘結剤層の含有量を、0.05質量部以上10質量部以下とすることによる、<1>に記載の鋳造時に該鋳型の変形を抑制する方法。
<3>
耐火性骨材と前記耐火性骨材の表面に形成された無機粘結剤層とを有する無機コーテッドサンドを用いて作製された鋳型において、
該無機粘結剤層が酸化亜鉛及び酸化マグネシウムから選ばれる1種以上を含有し、
前記酸化亜鉛及び前記酸化マグネシウムの合計含有量を無機粘結剤100質量部に対して6質量部以上55質量部以下とし、
前記無機粘結剤がケイ酸ナトリウム及びメタケイ酸ナトリウムからなる群から選ばれる少なくとも1種を、ケイ酸ナトリウム及びメタケイ酸ナトリウムの合計で98質量%以上含有し、
前記無機コーテッドサンド中の前記耐火性骨材100質量部に対する前記無機粘結剤層の含有量を、1質量部以上4.5質量部以下とすることによる、<1>又は<2>に記載の鋳造時に該鋳型の変形を抑制する方法。
<4>
前記無機コーテッドサンドの平均粒子径が0.05mm以上2mm以下である、<1>乃至<3>いずれかに記載の鋳造時に該鋳型の変形を抑制する方法。
<5>
前記耐火性骨材の平均粒子径が0.05mm以上2mm以下である、<1>乃至<4>いずれかに記載の鋳造時に該鋳型の変形を抑制する方法。
<6>
前記無機コーテッドサンド中の無機粘結剤層の含有量が1.0質量%以上4.5質量%以下である、<1>乃至<5>いずれかに記載の鋳造時に該鋳型の変形を抑制する方法。
<7>
前記無機粘結剤層中の無機粘結剤の含有量が35質量%以上94質量%以下である、<1>乃至<6>いずれかに記載の鋳造時に該鋳型の変形を抑制する方法。
<8>
前記無機粘結剤中のケイ酸ナトリウム及びメタケイ酸ナトリウムの含有量の合計が、実質的に100質量%である、<1>乃至<7>いずれかに記載の鋳造時に該鋳型の変形を抑制する方法。
<9>
前記無機コーテッドサンド中の無機粘結剤の含有量が、耐火性骨材100質量部に対して、0.5質量部以上3質量部以下である、<1>乃至<8>いずれかに記載の鋳造時に該鋳型の変形を抑制する方法。
<10>
前記酸化亜鉛および酸化マグネシウムの平均粒子径が、0.5μm以上30μm以下である、<1>乃至<9>いずれかに記載の鋳造時に該鋳型の変形を抑制する方法。
<11>
前記無機粘結剤層中の酸化亜鉛および酸化マグネシウムの含有量の合計が、2質量%以上40質量%以下である、<1>乃至<10>いずれかに記載の鋳造時に該鋳型の変形を抑制する方法。
<12>
前記酸化亜鉛及び前記酸化マグネシウムの合計含有量が無機粘結剤100質量部に対して20質量部以上55質量部以下である<1>乃至<11>いずれかに記載の鋳造時に該鋳型の変形を抑制する方法。
<13>
前記無機粘結剤層中の水の含有量が、無機粘結剤100質量部に対して20質量部以上150質量部以下である、<1>乃至<12>いずれかに記載の鋳造時に該鋳型の変形を抑制する方法。
<14>
耐火性骨材と前記耐火性骨材の表面に形成された無機粘結剤層とを有する無機コーテッドサンドであって、
該無機粘結剤層が酸化亜鉛及び酸化マグネシウムから選ばれる1種以上を含有し、
前記酸化亜鉛及び前記酸化マグネシウムの合計含有量が無機粘結剤100質量部に対して6質量部以上70質量部以下である、無機コーテッドサンド。
<15>
耐火性骨材と前記耐火性骨材の表面に形成された無機粘結剤層とを有する無機コーテッドサンドであって、
該無機粘結剤層が酸化亜鉛及び酸化マグネシウムから選ばれる1種以上を含有し、
前記酸化亜鉛及び前記酸化マグネシウムの合計含有量が無機粘結剤100質量部に対して6質量部以上70質量部以下であり、
前記無機粘結剤がケイ酸ナトリウム及びメタケイ酸ナトリウムからなる群から選ばれる少なくとも1種を、ケイ酸ナトリウム及びメタケイ酸ナトリウムの合計で80質量%以上含有し、
当該無機コーテッドサンド中の前記耐火性骨材100質量部に対する前記無機粘結剤層の含有量が、0.05質量部以上10質量部以下である、<14>に記載の無機コーテッドサンド。
<16>
耐火性骨材と前記耐火性骨材の表面に形成された無機粘結剤層とを有する無機コーテッドサンドであって、
該無機粘結剤層が酸化亜鉛及び酸化マグネシウムから選ばれる1種以上を含有し、
前記酸化亜鉛及び前記酸化マグネシウムの合計含有量が無機粘結剤100質量部に対して6質量部以上55質量部以下であり、
前記無機粘結剤がケイ酸ナトリウム及びメタケイ酸ナトリウムからなる群から選ばれる少なくとも1種を、ケイ酸ナトリウム及びメタケイ酸ナトリウムの合計で98質量%以上含有し、
当該無機コーテッドサンド中の前記耐火性骨材100質量部に対する前記無機粘結剤層の含有量が、1質量部以上4.5質量部以下である、<14>又は<15>に記載の無機コーテッドサンド。
<17>
当該無機コーテッドサンドの平均粒子径が0.05mm以上2mm以下である、<14>乃至<16>いずれかに記載の無機コーテッドサンド。
<18>
前記耐火性骨材の平均粒子径が0.05mm以上2mm以下である、<14>乃至<17>いずれかに記載の無機コーテッドサンド。
<19>
当該無機コーテッドサンド中の無機粘結剤層の含有量が1.0質量%以上4.5質量%以下である、<14>乃至<18>いずれかに記載の無機コーテッドサンド。
<20>
前記無機粘結剤層中の無機粘結剤の含有量が35質量%以上94質量%以下である、<14>乃至<19>いずれかに記載の無機コーテッドサンド。
<21>
前記無機粘結剤中のケイ酸ナトリウム及びメタケイ酸ナトリウムの含有量の合計が、実質的に100質量%である、<14>乃至<20>いずれかに記載の無機コーテッドサンド。
<22>
当該無機コーテッドサンド中の無機粘結剤の含有量が、耐火性骨材100質量部に対して、0.5質量部以上3質量部以下である、<14>乃至<21>いずれかに記載の無機コーテッドサンド。
<23>
前記酸化亜鉛および酸化マグネシウムの平均粒子径が、0.5μm以上30μm以下である、<14>乃至<22>いずれかに記載の無機コーテッドサンド。
<24>
前記無機粘結剤層中の酸化亜鉛および酸化マグネシウムの含有量の合計が、2質量%以上40質量%以下である、<14>乃至<23>いずれかに記載の無機コーテッドサンド。
<25>
前記酸化亜鉛及び前記酸化マグネシウムの合計含有量が無機粘結剤100質量部に対して20質量部以上55質量部以下である、<14>乃至<24>いずれかに記載の無機コーテッドサンド。
<26>
前記無機粘結剤層中の水の含有量が、無機粘結剤100質量部に対して20質量部以上150質量部以下である、<14>乃至<25>いずれかに記載の無機コーテッドサンド。
<27>
当該無機コーテッドサンドが非晶質シリカ粒子を含有し、非晶質シリカ粒子の含有量が無機粘結剤100質量部に対して、50質量部以上90質量部以下である、<14>乃至<26>いずれかに記載の無機コーテッドサンド。
<28>
無機粘結剤層中の前記非晶質シリカ粒子の含有量が20質量%以上45質量%以下である、<27>に記載の無機コーテッドサンド。
<29>
前記非晶質シリカ粒子の非晶化度が90%以上であり、非晶質シリカ粒子の平均粒子径が0.1μm以上2.0μm以下である、<27>または<28>に記載の無機コーテッドサンド。
<30>
耐火性骨材を無機粘結剤で被覆する工程、無機粘結剤で被覆された耐火性骨材を酸化亜鉛及び酸化マグネシウムから選ばれる少なくとも1種で被覆する工程を含む、<14>乃至<29>いずれかに記載の無機コーテッドサンドの製造方法。
はじめに、以下の例で用いた原料を示す。
・耐火性骨材
三河珪砂R6(三河珪石社製、平均粒子径:200μm)
ルナモスMS#60(鋳造用人工砂、花王クエーカー社製、平均粒子径:200μm)
・無機粘結剤
メタケイ酸ナトリウム9水和物(Na2SiO3・9H2O)(日本化学工業社製)
1号50水ガラス(SiO2/Na2O=2.1)(富士化学社製:45質量%水溶液)
3号水ガラス(SiO2/Na2O=3.1)(富士化学社製:40質量%水溶液)
・非晶質シリカ微粒子
デンカ溶融シリカ SFP-20M(平均粒子径d50:0.4μm、非晶化度:99.5%以上)(デンカ社製)
・酸化亜鉛(ZnO)
酸化亜鉛:富士フィルム和光純薬社製、粉末状、平均粒子径1.37μm
・酸化マグネシウム(MgO)
酸化マグネシウム:富士フィルム和光純薬社製、粉末状、平均粒子径12.2μm
耐火性骨材として三河珪砂R6(100質量部)を攪拌機に投入した。次いで、80℃に加熱して溶融させたメタケイ酸ナトリウム9水和物(4.00質量部)を撹拌機に投入して4分間混練した後、さらに非晶質シリカ微粒子(1.20質量部)を投入して、2分間混練を行った。次いで、表1に示す量の酸化亜鉛または酸化マグネシウムを投入して、2分間混練を行い、実施例1~4の無機コーテッドサンドを得た。表1に、無機コーテッドサンドの配合組成を示す。
耐火性骨材として約120℃に加熱した三河珪砂R6(100質量部)を攪拌機に投入した。次いで、1号50水ガラス(4.00質量部)を撹拌機に投入して混練を行って水分を蒸発させ、砂粒塊が崩壊するまで約3分間攪拌を行った。さらに、酸化亜鉛または酸化マグネシウム(表2に示す量)を投入して2分間混練を行い、実施例5~12の無機コーテッドサンドを得た。表2に、無機コーテッドサンドの配合組成を示す。
耐火性骨材として約120℃に加熱したルナモスMS#60(100質量部)を攪拌機に投入した。次いで、1号50水ガラス(2.00質量部)を撹拌機に投入して混練を行って水分を蒸発させ、砂粒塊が崩壊するまで約3分間攪拌を行った。さらに、酸化亜鉛(0.19質量部)を投入して2分間混練を行い、実施例13の無機コーテッドサンドを得た。表2に、無機コーテッドサンドの配合組成を示す。
耐火性骨材として約120℃に加熱した三河珪砂R6(100質量部)を攪拌機に投入した。次いで、3号水ガラス(4.00質量部)と酸化亜鉛または酸化マグネシウム(0.41質量部)を撹拌機に投入して混練を行って水分を蒸発させ、砂粒塊が崩壊するまで約3分間攪拌を行って実施例14、16の無機コーテッドサンドを得た。表3に、無機コーテッドサンドの配合組成を示す。
耐火性骨材として約120℃に加熱した三河珪砂R6(100質量部)を攪拌機に投入した。次いで、3号水ガラス(4.00質量部)を撹拌機に投入して混練を行って水分を蒸発させ、砂粒塊が崩壊するまで約3分間攪拌を行った。さらに、酸化亜鉛または酸化マグネシウム(0.41質量部)を投入して2分間混練を行い、実施例15、17の無機コーテッドサンドを得た。
酸化亜鉛および酸化マグネシウムをいずれも加えなかったこと以外は、実施例1~4と同様にして比較例1の無機コーテッドサンドを得た。表1に、無機コーテッドサンドの配合組成を示す。
酸化亜鉛および酸化マグネシウムをいずれも加えなかったこと以外は、実施例5~12と同様にして比較例2の無機コーテッドサンドを得た。表2に、無機コーテッドサンドの配合組成を示す。
酸化亜鉛を加えなかったこと以外は、実施例13と同様にして比較例3の無機コーテッドサンドを得た。表2に、無機コーテッドサンドの配合組成を示す。
酸化亜鉛および酸化マグネシウムをいずれも加えなかったこと以外は、実施例14~17と同様にして比較例4の無機コーテッドサンドを得た。表3に、無機コーテッドサンドの配合組成を示す。
各例で得られた無機コーテッドサンドを用いて以下の方法で鋳型を作製し、その変形を評価した。評価結果を各表にあわせて示す。
<実施例1~4、比較例1>
22.3×22.3×180mm試験片(5本取り)金型を180℃に加熱した。各例の無機コーテッドサンドについて、CSR-43ブロー造型機を使用し、ブロー圧0.3MPaで無機コーテッドサンドを充填した。その後、この成形金型で無機コーテッドサンドを150秒間静置することで硬化させ、鋳型試験片を得た。
予め無機コーテッドサンド(100質量部)に水(2質量部)を加えて2分間混練を行った後、実施例1~4、比較例1と同様の操作で無機コーテッドサンドを成形金型に充填し、鋳型試験片を得た。
図1(a)および図1(b)は、鋳型の変形の測定方法を説明するための断面図である。上述の方法で得られた各例の鋳型試験片を、25℃/55%RHの恒温室で1時間放置した後、5×22.3×90mmの板状試験片10に切り出した。適当な大きさの鉄板の上に金属製の台座11a、11b(13mm×13mm、高さ13mm)を中心間距離が90mmになるように並べて、その上に板状試験片10を両端がそれぞれの台座の中心に位置するように乗せた(図1(a))。さらに板状試験片10の中心に重り13(4.7g)を乗せた。その後、後述の条件で加熱したマッフル炉で板状試験片10を乗せた鉄板を加熱した。所定時間経過後にマッフル炉から板状試験片10を取り出して1時間放置して冷却した。その後、板状試験片10の変形量を測定した。板状試験片10の両端を結んだ直線から湾曲部への最大垂直距離を変形量とした(図1(b))。
加熱条件は、実施例1~17および比較例1~4のいずれも500℃、10分とした。
11a、11b 台座
13 重り
Claims (6)
- 耐火性骨材と前記耐火性骨材の表面に形成された無機粘結剤層とを有する無機コーテッドサンドを用いて作製された鋳型において、該無機粘結剤層が酸化亜鉛及び酸化マグネシウムから選ばれる1種以上を含有し、前記酸化亜鉛及び前記酸化マグネシウムの合計含有量を無機粘結剤100質量部に対して6質量部以上70質量部以下とすることにより、鋳造時に該鋳型の変形を抑制する方法。
- 前記無機コーテッドサンド中の前記耐火性骨材100質量部に対する前記無機粘結剤層の含有量が、0.05質量部以上10質量部以下である、請求項1に記載の鋳型の変形を抑制する方法。
- 前記無機粘結剤がケイ酸ナトリウム及びメタケイ酸ナトリウムから選ばれる少なくとも1種を含有する、請求項1又は2に記載の鋳型の変形を抑制する方法。
- 耐火性骨材と前記耐火性骨材の表面に形成された無機粘結剤層とを有する無機コーテッドサンドであって、
該無機粘結剤層が酸化亜鉛及び酸化マグネシウムから選ばれる1種以上を含有し、
前記酸化亜鉛及び前記酸化マグネシウムの合計含有量が無機粘結剤100質量部に対して6質量部以上70質量部以下である、無機コーテッドサンド。 - 当該無機コーテッドサンド中の前記耐火性骨材100質量部に対する前記無機粘結剤層の含有量が、0.05質量部以上10質量部以下である、請求項4に記載の無機コーテッドサンド。
- 前記無機粘結剤がケイ酸ナトリウム及びメタケイ酸ナトリウムから選ばれる少なくとも1種を含有する、請求項4又は5に記載の無機コーテッドサンド。
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