JP2000271698A - 鋳物砂用粘結剤及びその製造方法、再生回収方法、鋳物砂及びその製造方法、並びに鋳型及びその造型方法、解枠方法 - Google Patents

鋳物砂用粘結剤及びその製造方法、再生回収方法、鋳物砂及びその製造方法、並びに鋳型及びその造型方法、解枠方法

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JP2000271698A
JP2000271698A JP11085721A JP8572199A JP2000271698A JP 2000271698 A JP2000271698 A JP 2000271698A JP 11085721 A JP11085721 A JP 11085721A JP 8572199 A JP8572199 A JP 8572199A JP 2000271698 A JP2000271698 A JP 2000271698A
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molding
molding sand
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Koichi Kondo
紘一 近藤
Naotake Nakamura
尚武 中村
Masao Matsuoka
政夫 松岡
Takaaki Yamamoto
隆章 山本
Yasuhiro Ii
康弘 飯居
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Kyowa Chuzosho KK
Ritsumeikan Trust
Daiki Aluminium Industry Co Ltd
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Kyowa Chuzosho KK
Ritsumeikan Trust
Daiki Aluminium Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 省資源化、省エネルギー化、及び環境との調
和を図ることができる鋳物砂用粘結剤及びその製造方
法、再生回収方法、鋳物砂及びその製造方法、並びに鋳
型及びその造型方法、解枠方法を提供する。 【解決手段】 ケイ酸ソーダ水溶液にアルコールを添
加、混合した後、乾燥することを特徴とする鋳物砂用粘
結剤の製造方法。砂と、請求項2記載の鋳物砂用粘結剤
とを所定割合で混練することを特徴とする鋳物砂の製造
方法。所定割合の砂を含むケイ酸ソーダ水溶液にアルコ
ールを添加、混合した後、乾燥することを特徴とする鋳
物砂の製造方法。請求項5記載の鋳物砂を所定の充填状
態に保持しながら加熱することを特徴とする鋳型の造型
方法。請求項7記載の鋳型に水を接触させることによっ
て、解枠することを特徴とする鋳型の解枠方法。請求項
8乃至10のいずれか記載の方法により前記鋳型を解枠
した後、分離した砂と鋳物砂用粘結剤の混合物からこれ
ら砂と鋳物砂用粘結剤とを分別することを特徴とする鋳
物砂用粘結剤の再生回収方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えばアルミニ
ウム鋳造や鋳鋼等に使用される鋳物砂用粘結剤及びその
製造方法、再生回収方法、鋳物砂及びその製造方法、並
びに鋳型及びその造型方法、解枠方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図2に示すように、アルミニウム鋳造や
鋳鋼等に使用される従来のこの種の鋳型13は、一般
に、砂2と、例えばフェノールホルマリン樹脂11等の
有機系粘結剤とを所定割合で混練した鋳物砂を加熱によ
り硬化させて造型されることが多い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような有機系粘結剤を配合した鋳物砂を使用する場合に
は、鋳型13造型時の加熱により臭気が発生するという
問題点がある。
【0004】また、鋳物4を鋳造した後の解枠時には、
高温に加熱する必要があると共に、振動や叩打等の工程
を伴うので、騒音や粉塵が発生するという問題点があ
る。
【0005】更に、解枠後の鋳物砂には、炭化した樹脂
が残留するだけであり、この残留炭化樹脂21と砂2と
を分別しても、使用した粘結剤の再利用は不可能である
という問題点がある。
【0006】この発明は、以上のような問題点に鑑みて
なされたものであり、省資源化、省エネルギー化、及び
環境との調和を図ることができる鋳物砂用粘結剤及びそ
の製造方法、再生回収方法、鋳物砂及びその製造方法、
並びに鋳型及びその造型方法、解枠方法を提供すること
を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項1の鋳物砂用粘結剤の製造方法は、ケイ酸ソー
ダ水溶液にアルコールを添加、混合した後、乾燥するも
のである。
【0008】請求項2の鋳物砂用粘結剤は、請求項1記
載の方法により製造されるゲル化SiO2前駆体からなるも
のである。
【0009】請求項3の鋳物砂の製造方法は、砂と、請
求項2記載の鋳物砂用粘結剤とを所定割合で混練するも
のである。
【0010】請求項4の鋳物砂の製造方法は、所定割合
の砂を含むケイ酸ソーダ水溶液にアルコールを添加、混
合した後、乾燥するものである。
【0011】請求項5の鋳物砂は、請求項3又は4記載
の方法により製造されるものである。
【0012】請求項6の鋳型の製造方法は、請求項5記
載の鋳物砂を所定の充填状態に保持しながら加熱するも
のである。
【0013】請求項7の鋳型は、請求項6記載の方法に
より造型されるものである。
【0014】請求項8の鋳型の解枠方法は、請求項7記
載の鋳型に水を接触させることによって、解枠するもの
である。
【0015】請求項9の鋳型の解枠方法においては、前
記水が所定圧以上で噴射される水である。
【0016】請求項10の鋳型の解枠方法においては、
前記水が温水である。
【0017】請求項11の鋳物砂用粘結剤の再生回収方
法は、請求項8乃至10のいずれか記載の方法により前
記鋳型を解枠した後、分離した砂と鋳物砂用粘結剤の混
合物からこれら砂と鋳物砂用粘結剤とを分別するもので
ある。
【0018】請求項12の鋳物砂用粘結剤は、請求項1
1記載の方法により回収されるものである。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
に基づいて説明する。なお、図1は、実施形態に係る省
エネルギー・リサイクル型鋳造法のフローチャートであ
る。
【0020】この実施形態に係る鋳物砂用粘結剤の製造
方法は、ケイ酸ソーダ水溶液にアルコールを添加、混合
した後、乾燥して製造する方法である。
【0021】即ち、まず、ケイ酸ソーダ(水ガラス、Na
2O・nSiO2・xH2O、nは約2〜4)に所定量の水を加
え、充分に攪拌して均一にした後、所定量のアルコール
を添加、混合すれば、ゾル状態となる。前記アルコール
としては、ゲル形成の点からメタノールが好適である
が、他に例えばエタノール、イソプロピルアルコール、
t−ブタノール等を使用してもよい。
【0022】次いで、エバポレータ等で溶媒を除去すれ
ば、ゲル化SiO2前駆体が生成するので、これを適当な条
件で乾燥する。即ち、この鋳物砂用粘結剤は、ケイ酸ソ
ーダを原料とし、上記のようなゾル−ゲル法により得ら
れるゲル化SiO2前駆体からなる無機系粘結剤である。
【0023】また、図1に示すように、上記で得られた
鋳物砂用粘結剤(無機系粘結剤)1と砂2とを所定割合
で混練すれば鋳物砂が得られ、これを加圧下又は無加圧
下(自然落下自重)の所定の充填状態に保持しながら加
熱すれば、所定形状の鋳型3を造型することができる。
この場合、無機系の鋳物砂用粘結剤1を使用しているの
で、加熱により臭気が発生することがないという利点が
ある。
【0024】なお、砂2と鋳物砂用粘結剤1との配合比
(重量比)は、特に限定されるものではないが、好まし
くは(3〜10):1、より好ましくは(5〜6):1
が望ましい。
【0025】また、前記鋳型3とは、外型と中子とを含
むものであり、前記鋳物砂をこれら外型と中子のいずれ
に使用してもよい。更に、鋳型3を使用する鋳造法とし
ては、シェルモールド法が好適であるが、これに限定さ
れるものではなく、例えばホットボックス法やコールド
ボックス法等に使用してもよい。
【0026】このようにして造型された鋳型3を使用し
て鋳物4を鋳造した後、この鋳型3を解枠するには、例
えば水5に浸漬する等して鋳型3に水5を接触させれば
よい。この場合、水5との接触により鋳物砂用粘結剤1
が分解するので、鋳物砂を砂2と鋳物砂用粘結剤とに分
離させることができる。そのため、高温に加熱する必要
がないと共に、騒音等を伴うことなく簡単に解枠できる
という利点がある。なお、解枠法としては、水5への浸
漬の他、例えば放水や水5の噴射等が挙げられる。ここ
で、温水を用いたり、水5の噴射圧等を高くして行え
ば、解枠が加速されるという利点がある。
【0027】更に、鋳型3を解枠した後、分離した砂2
と鋳物砂用粘結剤の混合物からこれら砂2と鋳物砂用粘
結剤とを公知の方法により分別すれば、砂2に加え、鋳
物砂用粘結剤を再生させることもできるという利点があ
る。
【0028】なお、鋳物砂の製造方法としては、既述の
例に限定されるものではなく、例えば、所定割合の砂2
を含むケイ酸ソーダ水溶液にアルコールを添加、混合し
た後、乾燥すれば、ゲル化SiO2前駆体により砂2の表面
が被覆された鋳物砂を製造することができる。
【0029】
【実施例】次に、この発明を実施例により更に詳細に説
明するが、この発明は係る実施例に限定されるものでは
ない。
【0030】〔実施例1〜11〕ケイ酸ソーダ(水ガラ
ス)5gに砂を一定の配合比で混合したものに水20m
Lを加えて充分に攪拌した後、エタノール、メタノー
ル、又はイソプロピルアルコールを20mL加え、攪拌
した。その後、エバポレータで溶媒を除去したところ、
生成したゲル化SiO2前駆体により砂の表面が被覆された
鋳物砂が得られたので、これを真空乾燥機により室温下
で1日乾燥した。
【0031】得られた鋳物砂を2枚の金属板の間にボル
ト締めして加圧下、400℃で15分間加熱した。その
結果、表1に示す実施例1〜11の全ての条件で鋳型が
形成された。
【0032】
【表1】
【0033】〔実施例12〜19〕ケイ酸ソーダ(水ガ
ラス)50gに水100mLを加えて充分に攪拌した
後、メタノールを100mL加え、攪拌した。その後、
エバポレータで溶媒を除去し、生成したゲル化SiO2前駆
体を真空乾燥機により室温下で1日乾燥した。
【0034】得られたゲル化SiO2前駆体からなる鋳物砂
用粘結剤と砂とを一定の配合比で混練して鋳物砂を調製
した後、この鋳物砂を2枚の金属板の間にボルト締めし
て加圧下、400℃又は700℃で15分間加熱した
(実施例12〜15)。なお、実施例16〜19につい
ては、200℃で10分間、自重加熱を行った。その結
果、表2に示す実施例12〜19の全ての条件で鋳型が
形成された。
【0035】
【表2】
【0036】
【発明の効果】以上のように、請求項1の発明によれ
ば、ケイ酸ソーダ水溶液にアルコールを添加、混合した
後、乾燥するだけでよいので、鋳物砂用粘結剤を簡単に
製造できるという利点がある。
【0037】請求項2の発明によれば、請求項1記載の
方法により簡単に製造されるゲル化SiO2前駆体からなる
ので、鋳物砂用粘結剤の製造コストを安くできるという
利点がある。
【0038】請求項3の発明によれば、砂と、請求項2
記載の鋳物砂用粘結剤とを所定割合で混練するだけでよ
いので、鋳物砂を簡単に製造できるという利点がある。
【0039】請求項4の発明によれば、所定割合の砂を
含むケイ酸ソーダ水溶液にアルコールを添加、混合した
後、乾燥するだけでよいので、請求項3の効果と同様、
鋳物砂を簡単に製造できるという利点がある。
【0040】請求項5の発明によれば、請求項3又は4
記載の方法により簡単に製造されるので、鋳物砂の製造
コストを安くできるという利点がある。
【0041】請求項6の発明によれば、請求項5記載の
鋳物砂を所定の充填状態に保持しながら加熱するので、
所定形状の鋳型を造型できると共に、無機系の鋳物砂用
粘結剤を使用しているので、加熱により臭気が発生する
ことがないという利点がある。
【0042】請求項7の発明によれば、請求項6記載の
方法により造型されるので、従来の造型設備をそのまま
利用でき、そのためコスト高にならないという利点があ
る。
【0043】請求項8の発明によれば、請求項7記載の
鋳型に水を接触させることによって、解枠するので、高
温に加熱する必要がないと共に、騒音等を伴うことなく
簡単に解枠できるという利点がある。
【0044】請求項9の発明によれば、前記水が所定圧
以上で噴射される水であるので、解枠が加速されるとい
う利点がある。
【0045】請求項10の発明によれば、前記水が温水
であるので、解枠が加速されると共に、温水を所定圧以
上で噴射すれば、より効果的であるという利点がある。
【0046】請求項11の発明によれば、請求項8乃至
10のいずれか記載の方法により前記鋳型を解枠した
後、分離した砂と鋳物砂用粘結剤の混合物からこれら砂
と鋳物砂用粘結剤とを分別するので、砂に加え、鋳物砂
用粘結剤を再生させることもできるという利点がある。
【0047】請求項12の発明によれば、請求項11記
載の方法により回収されるので、この鋳物砂用粘結剤を
再利用でき、そのため省資源化やコストダウンを図るこ
とができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態に係る省エネルギー・リサイクル型鋳
造法のフローチャート。
【図2】従来例のフローチャート。
【符号の説明】
1 鋳物砂用粘結剤 2 砂 3 鋳型
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 紘一 滋賀県草津市野路東1−1−1 立命館大 学 びわこ・くさつキャンパス 理工学部 内 (72)発明者 中村 尚武 滋賀県草津市野路東1−1−1 立命館大 学 びわこ・くさつキャンパス 理工学部 内 (72)発明者 松岡 政夫 滋賀県草津市野路東1−1−1 立命館大 学 びわこ・くさつキャンパス 理工学部 内 (72)発明者 山本 隆章 大阪府八尾市南久宝寺3−46 株式会社大 紀アルミニウム工業所内 (72)発明者 飯居 康弘 岡山県井原市西江原町5418番地の3 株式 会社共和鋳造所内 Fターム(参考) 4E092 AA18 AA23 BA09 BA10 4E093 AB01

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ケイ酸ソーダ水溶液にアルコールを添
    加、混合した後、乾燥することを特徴とする鋳物砂用粘
    結剤の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の方法により製造されるゲ
    ル化SiO2前駆体からなる鋳物砂用粘結剤。
  3. 【請求項3】 砂と、請求項2記載の鋳物砂用粘結剤と
    を所定割合で混練することを特徴とする鋳物砂の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 所定割合の砂を含むケイ酸ソーダ水溶液
    にアルコールを添加、混合した後、乾燥することを特徴
    とする鋳物砂の製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項3又は4記載の方法により製造さ
    れる鋳物砂。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の鋳物砂を所定の充填状態
    に保持しながら加熱することを特徴とする鋳型の造型方
    法。
  7. 【請求項7】 請求項6記載の方法により造型される鋳
    型。
  8. 【請求項8】 請求項7記載の鋳型に水を接触させるこ
    とによって、解枠することを特徴とする鋳型の解枠方
    法。
  9. 【請求項9】 前記水が所定圧以上で噴射される水であ
    ることを特徴とする請求項8記載の鋳型の解枠方法。
  10. 【請求項10】 前記水が温水であることを特徴とする
    請求項8又は9記載の鋳型の解枠方法。
  11. 【請求項11】 請求項8乃至10のいずれか記載の方
    法により前記鋳型を解枠した後、分離した砂と鋳物砂用
    粘結剤の混合物からこれら砂と鋳物砂用粘結剤とを分別
    することを特徴とする鋳物砂用粘結剤の再生回収方法。
  12. 【請求項12】 請求項11記載の方法により回収され
    る鋳物砂用粘結剤。
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