JP2021102216A - Mold reconditioned sand, resin coated sand and mold - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鋳型再生砂、レジンコーテッドサンド及び鋳型に関する。 The present invention relates to reclaimed mold sand, resin coated sand and mold.
レジンコーテッドサンド（以下、ＲＣＳと称する。）を鋳型（一般的に、中子とも称される。）として使用して形成される鋳物としては、例えば、自動車のエンジン部品、ブレーキ部品、動力伝達装置用部品、吸気排気系部品等が挙げられる。このような鋳物は、近年、より一層の薄肉化及び軽量化が進んでおり、いずれも高精細化傾向にある。それゆえ、ＲＣＳに対して、寸法安定性（低熱膨張性及び高鋳型強度等）、低ガス放出性及び低臭気性を有する等の特性の要求がさらに厳しくなってきている。
ＲＣＳは、天然珪砂、人造珪砂、再生砂、特殊砂（セラミック砂、ジルコン砂、クロマイト砂、オリビン砂等）などの骨材を樹脂組成物で被覆したものである。樹脂組成物の含有量を増大させると、鋳造の際に樹脂組成物が熱分解ガス（水分を含む）を発生することにより鋳物のガス欠陥を生じ易くなるという問題等があるため、ＲＣＳの９０質量％以上を占める骨材に対して、樹脂組成物の含有量はなるべく少なくすることが好ましい。一方で、ＲＣＳにおける樹脂組成物の含有量が少ないことに起因して、鋳型強度は低下する傾向にある。このような状況にあるため、樹脂組成物中の樹脂の種類及び特性等によってＲＣＳの諸特性を改善することには限界がある。
そこで、ＲＣＳの諸特性を改善するには、樹脂組成物と同時に骨材の特性も改善する方が効果的である。骨材の中でも、鋳型強度及び低熱膨張性等に優れる傾向にある天然珪砂及び特殊砂等は高価格であるという問題があるため、比較的低価格である人造珪砂及び再生砂が注目される。それらの中でも、製造コスト及びリサイクルの観点から、鋳型をばらして得られる廃砂を回収及び再生して得られる再生砂（以下、鋳型再生砂と称することもある。）を有効に利用する方法が切望されている。
Castings formed by using a resin coated sand (hereinafter referred to as RCS) as a mold (generally also referred to as a core) include, for example, automobile engine parts, brake parts, and power transmission devices. Examples include parts for use, intake and exhaust system parts, and the like. In recent years, such castings have been further reduced in wall thickness and weight, and all of them tend to have high definition. Therefore, the requirements for properties such as dimensional stability (low thermal expansion and high mold strength, etc.), low outgassing property, and low odor property are becoming more stringent with respect to RCS.
RCS is an aggregate such as natural silica sand, artificial silica sand, recycled sand, special sand (ceramic sand, zircon sand, chromate sand, olivine sand, etc.) coated with a resin composition. If the content of the resin composition is increased, there is a problem that the resin composition generates a pyrolysis gas (containing water) during casting, which tends to cause gas defects in the casting. Therefore, RCS 90 It is preferable that the content of the resin composition is as small as possible with respect to the aggregate occupying the mass% or more. On the other hand, the mold strength tends to decrease due to the low content of the resin composition in RCS. Under such circumstances, there is a limit to improving various properties of RCS depending on the type and properties of the resin in the resin composition.
Therefore, in order to improve various properties of RCS, it is more effective to improve the properties of the aggregate at the same time as the resin composition. Among the aggregates, natural silica sand and special sand, which tend to be excellent in mold strength and low thermal expansion, have a problem of high price, and therefore, artificial silica sand and recycled sand, which are relatively low in price, are attracting attention. Among them, from the viewpoint of manufacturing cost and recycling, there is a method of effectively utilizing the recycled sand (hereinafter, also referred to as mold recycled sand) obtained by collecting and regenerating the waste sand obtained by separating the mold. Longed for.
鋳型再生砂は廃砂（鋳型廃砂とも称する。）を回収及び再生して得る必要があるが、鋳型廃砂は、一般的に種々の骨材の混合物の他、金属及び金属化合物等の不純物を含む。この点について、廃砂に磁選処理を施すことによって金属粉及び金属片等を除去し、且つ磁着物も除去し、さらに炭化物を含む物質を除去することによって廃砂を再生する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。 Mold recycled sand needs to be obtained by recovering and reclaiming waste sand (also referred to as mold waste sand), but mold waste sand is generally a mixture of various aggregates and impurities such as metals and metal compounds. including. Regarding this point, a method is known in which metal powder, metal pieces, etc. are removed by subjecting the waste sand to a magnetic separation treatment, magnetic deposits are also removed, and a substance containing carbides is removed to regenerate the waste sand. (See, for example, Patent Document 1).
しかしながら、本発明者等の検討により、従来の鋳型再生砂では、低熱膨張性と、形成される鋳型の強度の両立が困難であり、さらなる改善の余地があることが判明した。
そこで、本発明は、優れた低熱膨張性を有しながら鋳型強度にも優れる鋳型再生砂、該鋳型再生砂を含有してなるレジンコーテッドサンド及び該レジンコーテッドサンドを硬化成形してなる鋳型を提供することを目的とする。
However, according to the studies by the present inventors, it has been found that it is difficult to achieve both low thermal expansion and the strength of the formed mold with the conventional mold recycled sand, and there is room for further improvement.
Therefore, the present invention provides a mold reclaimed sand having excellent low thermal expansion and excellent mold strength, a resin coated sand containing the reclaimed mold sand, and a mold obtained by curing and molding the resin coated sand. The purpose is to do.
本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、「所定の篩い分けがなされた粒子が所定の比表面積以下の粒子を含有する磁着砂」であれば上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent research, the present inventor has found that the above problem can be solved if "the particles that have been screened in a predetermined manner contain particles having a specific specific surface area or less". The invention was completed.
すなわち、本発明は［１］〜［７］に関する。
［１］少なくとも、ＳｉＯ２を４５〜７５質量％、Ａｌ２Ｏ３を１０〜３０質量％、Ｆｅ２Ｏ３を２〜１２質量％及びＭｇＯを３〜２０質量％含有する鋳型再生砂であって、１５０μｍから３００μｍの間に篩い分けされた粒子がＢＥＴ比表面積１．５ｍ２／ｇ以下の粒子を含有する、鋳型再生砂。
［２］１５０μｍから３００μｍの間に篩い分けされた粒子がＢＥＴ比表面積０．７〜１．５ｍ２／ｇの粒子を含有する、上記［１］に記載の鋳型再生砂。
［３］鋳型廃砂に磁選処理及び研磨処理を施すことで得られた磁着砂である、上記［１］又は［２］に記載の鋳型再生砂。
［４］前記磁選処理が、磁束密度５，０００Ｇ超の磁選処理を含む、上記［３］に記載の鋳型再生砂。
［５］上記［１］〜［４］のいずれかに記載の鋳型再生砂と樹脂組成物とを含有してなる、レジンコーテッドサンド。
［６］前記樹脂組成物が、フェノール樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルアルコール、ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアセタール、ポリメチルメタクリレート、ポリ乳酸、フラン樹脂、ウレタン樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂及びバイオマス由来樹脂からなる群から選択される少なくとも１種の樹脂を含有する、上記［５］に記載のレジンコーテッドサンド。
［７］上記［６］に記載のレジンコーテッドサンドを硬化成形してなる、鋳型。
That is, the present invention relates to [1] to [7].
[1] Mold recycled sand containing at least 45 to 75% by mass of SiO 2 , 10 to 30% by mass of Al 2 O 3 , 2 to 12% by mass of Fe 2 O 3 , and 3 to 20% by mass of MgO. The molded reclaimed sand in which the particles sieved between 150 μm and 300 μm contain particles having a BET specific surface area of 1.5 m 2 / g or less.
[2] The reclaimed mold sand according to the above [1], wherein the particles sieved between 150 μm and 300 μm contain particles having a BET specific surface area of 0.7 to 1.5 m 2 / g.
[3] The reclaimed mold sand according to the above [1] or [2], which is magnetized sand obtained by subjecting the mold waste sand to a magnetic separation treatment and a polishing treatment.
[4] The mold recycled sand according to the above [3], wherein the magnetic separation process includes a magnetic separation process having a magnetic flux density of more than 5,000 G.
[5] A resin-coated sand containing the reclaimed mold sand according to any one of the above [1] to [4] and the resin composition.
[6] The resin composition is a phenol resin, polyethylene, polypropylene, polyolefin, polystyrene, polyethylene terephthalate, polyvinyl alcohol, polyphenylene ether, polybutylene terephthalate, polyether ether ketone, polyacetal, polymethylmethacrylate, polylactic acid, furan resin, and the like. The resin coated sand according to the above [5], which contains at least one resin selected from the group consisting of urethane resin, urea resin, melamine resin and biomass-derived resin.
[7] A mold obtained by curing and molding the resin coated sand according to the above [6].
本発明によれば、優れた低熱膨張性を有しながら鋳型強度にも優れる鋳型再生砂を提供することができる。本発明の鋳型再生砂であれば、優れた低熱膨張性を有する上、従来の鋳型再生砂よりも鋳型強度を向上させることが可能である。また、鋳型再生砂は鋳型廃砂を利用（リサイクル）したものであるため、製造コストが低い。
また、本発明によれば、本発明の鋳型再生砂を含有してなるレジンコーテッドサンド（ＲＣＳ）も提供することができる。さらに、当該ＲＣＳを硬化成形してなる鋳型も提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide mold recycled sand having excellent low thermal expansion and excellent mold strength. The reclaimed mold sand of the present invention has excellent low thermal expansion and can improve the strength of the mold as compared with the conventional reclaimed mold sand. In addition, since the recycled mold sand is made by using (recycled) waste sand from the mold, the manufacturing cost is low.
Further, according to the present invention, it is also possible to provide a resin coated sand (RCS) containing the reclaimed mold sand of the present invention. Further, it is possible to provide a mold obtained by curing and molding the RCS.
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments.
［鋳型再生砂］
本発明は、少なくとも、ＳｉＯ２を４５〜７５質量％、Ａｌ２Ｏ３を１０〜３０質量％、Ｆｅ２Ｏ３を２〜１２質量％及びＭｇＯを３〜２０質量％含有する鋳型再生砂であって、１５０μｍから３００μｍの間に篩い分けされた粒子がＢＥＴ比表面積１．５ｍ２／ｇ以下の粒子を含有する、鋳型再生砂である。
「１５０μｍから３００μｍの間に篩い分けされた粒子」に着目している理由は、粒子径のバラツキが大きいとそのことがＢＥＴ比表面積に大きな影響を与えるため、所定の範囲の粒子径を有する粒子に特定してＢＥＴ比表面積を規定することによって、粒子の大小の影響をなるべく排除するためである。これにより、前記ＢＥＴ比表面積は、粒子の表面形状の凹凸の程度が十分に反映された値となる。つまり、前記ＢＥＴ比表面積が小さい程、粒子の表面形状の凹凸が少なく、平らに近づく傾向にあることを意味する。
なお、「１５０μｍから３００μｍの間に篩い分けされた粒子」とは、目開き３００μｍの篩いを通ったが、目開き１５０μｍの篩いには通らなかった粒子のことである。
[Mold recycled sand]
The present invention is a mold recycled sand containing at least 45 to 75% by mass of SiO 2 , 10 to 30% by mass of Al 2 O 3 , 2 to 12% by mass of Fe 2 O 3 and 3 to 20% by mass of MgO. It is a template recycled sand in which the particles sieved between 150 μm and 300 μm contain particles having a BET specific surface area of 1.5 m 2 / g or less.
The reason for paying attention to "particles sieved between 150 μm and 300 μm" is that if there is a large variation in particle size, it has a large effect on the BET specific surface area, so particles with a predetermined range of particle size. This is to eliminate the influence of the size of the particles as much as possible by specifying the BET specific surface area. As a result, the BET specific surface area becomes a value that sufficiently reflects the degree of unevenness of the surface shape of the particles. That is, the smaller the BET specific surface area, the less uneven the surface shape of the particles, and the more flat the particles tend to be.
The "particles sieved between 150 μm and 300 μm" are particles that have passed through a sieve having a mesh size of 300 μm but not through a sieve having a mesh size of 150 μm.
本発明者らの検討により、鋳型再生砂が含む粒子のＢＥＴ比表面積を前記値とすることによって、ＲＣＳ中の樹脂が再生砂へ高い強度で接着し、鋳型強度が向上することが判明した。そのため、本発明の鋳型再生砂は、ＳｉＯ２の含有量が控えめであって、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３及びＭｇＯの含有量がやや多めであるために低熱膨張性に優れている上、前記所定のＢＥＴ比表面積を有さない鋳型再生砂の場合と比べて単位接着面積当たりの接着強度が高く、鋳型強度を向上させることができた。 According to the studies by the present inventors, it has been found that by setting the BET specific surface area of the particles contained in the reclaimed mold sand to the above value, the resin in the RCS adheres to the reclaimed sand with high strength and the mold strength is improved. Therefore, the reclaimed mold sand of the present invention has a modest content of SiO 2 and a slightly large content of Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 and Mg O, and thus has excellent low thermal expansion. As compared with the case of the reclaimed mold sand having no predetermined BET specific surface area, the adhesive strength per unit adhesive area was high, and the mold strength could be improved.
本発明の鋳型再生砂において、１５０μｍから３００μｍの間に篩い分けされた粒子がＢＥＴ比表面積１．５ｍ２／ｇ以下の粒子の含有量は、鋳型強度を向上させるという観点から、好ましくは３０質量％以上、より好ましくは５０質量％以上、さらに好ましくは８０質量％以上、特に好ましくは９０質量％以上であり、実質的に１００質量％であってもよい。 In the reclaimed mold sand of the present invention, the content of the particles sieved between 150 μm and 300 μm having a BET specific surface area of 1.5 m 2 / g or less is preferably 30 mass from the viewpoint of improving the mold strength. % Or more, more preferably 50% by mass or more, still more preferably 80% by mass or more, particularly preferably 90% by mass or more, and may be substantially 100% by mass.
本発明の鋳型再生砂が含有する前記ＢＥＴ比表面積１．５ｍ２／ｇ以下の粒子について、当該ＢＥＴ比表面積は、鋳型強度の観点から、好ましくは０．７〜１．５ｍ２／ｇ、より好ましくは０．７〜１．３ｍ２／ｇであり、０．８〜１．２ｍ２／ｇであってもよい。
なお、本発明者等の検討により、鋳型再生砂が含有する前記粒子の前記ＢＥＴ比表面積が小さいことによって、ＲＣＳ及び鋳型の水分の吸着率が少なくなる効果も有し、その結果、鋳造の際のガス欠陥の抑制効果が得られることが判明した。磁着砂は一般的にＢＥＴ比表面積が大きくなる傾向にあるが、本発明の磁着砂（Ｂ）はＢＥＴ比表面積を小さくできていることから、前記特長が得られる。
For the BET specific surface area 1.5 m 2 / g or less of particles mold reclaimed sand contains the present invention, the BET specific surface area, from the viewpoint of mold strength, preferably 0.7~1.5m 2 / g, more It is preferably 0.7 to 1.3 m 2 / g and may be 0.8 to 1.2 m 2 / g.
According to the study by the present inventors, the small BET specific surface area of the particles contained in the reclaimed mold sand also has the effect of reducing the adsorption rate of water in the RCS and the mold, and as a result, during casting. It was found that the effect of suppressing gas defects in the above can be obtained. Magnetic sand generally tends to have a large BET specific surface area, but the magnetic sand (B) of the present invention has a small BET specific surface area, so that the above-mentioned features can be obtained.
本発明の鋳型再生砂は、鋳型廃砂に磁選処理及び研磨処理を施すことで得られた「磁着砂」であって、より詳細には、後述する製造方法によって「磁着砂（Ｂ）」として製造され得るものであり、特に、前記磁選処理が磁束密度５，０００Ｇ超の磁選処理を含むことで容易に製造できるものである。ここで、本発明では、このような磁束密度での磁選処理において磁着物として得られる方を磁着砂と称し、このような磁束密度での磁選処理において磁着物が除去された方を非磁着砂と称する。
このように、本発明の鋳型再生砂（磁着砂（Ｂ））は、鋳型廃砂を回収して前記各処理を施したものであるため、前述の通り、少なくとも、ＳｉＯ２を４５〜７５質量％、Ａｌ２Ｏ３を１０〜３０質量％、Ｆｅ２Ｏ３を２〜１２質量％及びＭｇＯを３〜２０質量％含有する傾向にある。本発明の鋳型再生砂（磁着砂（Ｂ））は、ＳｉＯ２を４５〜６５質量％、Ａｌ２Ｏ３を１２〜２５質量％、Ｆｅ２Ｏ３を３〜１０質量％及びＭｇＯを４〜１７質量％含有するものであることが好ましく、ＳｉＯ２を５０〜６５質量％、Ａｌ２Ｏ３を１５〜２２質量％、Ｆｅ２Ｏ３を３〜８質量％及びＭｇＯを５〜１５質量％含有するものであることがより好ましい。その他、本発明の鋳型再生砂（磁着砂（Ｂ））は、ＣａＯ、ＴｉＯ２、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ等を含有していてもよく、これらの含有量は、それぞれ、好ましくは０．１０〜３．５質量％、より好ましくは０．３０〜３．０質量％であり、０．３０〜１．５質量％であってもよく、０．３０〜１．３質量％であってもよい。前記各成分の含有量は、実施例に記載の蛍光Ｘ線分析試験方法に従って得た値であり、つまり、多数の粒を対象とした値であって、１粒を対象とした値ではない。
なお、本発明の鋳型再生砂（磁着砂（Ｂ））は、低熱膨張率に極めて優れていると共に、再生砂を従来法で磁選処理して得た磁着砂に比べて、鋳型強度の向上が達成されている。
The reclaimed mold sand of the present invention is "magnetic sand" obtained by subjecting the waste mold sand to a magnetic selection treatment and a polishing treatment, and more specifically, "magnetic sand (B)" is obtained by a manufacturing method described later. In particular, the magnetic sorting process can be easily manufactured by including a magnetic sorting process having a magnetic flux density of more than 5,000 G. Here, in the present invention, the one obtained as a magnetic substance in the magnetic separation process at such a magnetic flux density is referred to as magnetic sand, and the one from which the magnetic substance is removed in the magnetic separation process at such a magnetic flux density is non-magnetic. It is called sand landing.
As described above, since the mold recycled sand (magnetic sand (B)) of the present invention is obtained by collecting the mold waste sand and performing each of the above treatments, as described above, at least SiO 2 is 45 to 75. It tends to contain 10 to 30% by mass of Al 2 O 3 , 2 to 12% by mass of Fe 2 O 3 , and 3 to 20% by mass of MgO. The reclaimed mold sand (magnetic sand (B)) of the present invention contains 45 to 65% by mass of SiO 2 , 12 to 25% by mass of Al 2 O 3 , 3 to 10% by mass of Fe 2 O 3, and 4 MgO. preferably one containing to 17 wt%, a SiO 2 50-65 mass%, the Al 2 O 3 15 to 22 wt%, 5 to 15 mass Fe 2 O 3 3-8% by weight and MgO It is more preferable that it contains%. In addition, the reclaimed mold sand (magnetic sand (B)) of the present invention may contain CaO, TiO 2 , K 2 O, Na 2 O and the like, and the contents thereof are preferably 0, respectively. .10 to 3.5% by mass, more preferably 0.30 to 3.0% by mass, may be 0.30 to 1.5% by mass, and 0.30 to 1.3% by mass. You may. The content of each component is a value obtained according to the fluorescent X-ray analysis test method described in Examples, that is, a value for a large number of grains, not a value for one grain.
The reclaimed mold sand (magnetic sand (B)) of the present invention is extremely excellent in low thermal expansion rate, and has a higher mold strength than the magnetically separated sand obtained by magnetically separating the reclaimed sand by a conventional method. Improvements have been achieved.
以下、本発明の鋳型再生砂を製造する方法の一態様について詳述するが、本発明の鋳型再生砂の製造方法は当該態様に制限されるものではない。
（鋳型再生砂の製造方法）
本発明の鋳型再生砂は、鋳型廃砂に研磨処理及び磁選処理を施すことによって、１５０μｍから３００μｍの間に篩い分けされた粒子がＢＥＴ比表面積０．３５ｍ２／ｇ以下の粒子を含有する非磁着砂（Ａ）［以下、単に「非磁着砂（Ａ）」と略称することがある。］及び１５０μｍから３００μｍの間に篩い分けされた粒子がＢＥＴ比表面積１．５ｍ２／ｇ以下の粒子を含有する磁着砂（Ｂ）［以下、単に「磁着砂（Ｂ）」と略称することがある。］からなる群から選択される少なくとも１種の鋳型再生砂を得る、鋳型再生砂の製造方法を利用することができる。当該製造方法によって得られる磁着砂（Ｂ）が本発明の鋳型再生砂に相当する。
Hereinafter, one aspect of the method for producing the recycled mold sand of the present invention will be described in detail, but the method for producing the recycled mold sand of the present invention is not limited to this aspect.
(Manufacturing method of recycled mold sand)
In the reclaimed mold sand of the present invention, the particles sieved between 150 μm and 300 μm by subjecting the waste mold sand to a polishing treatment and a magnetic selection treatment contain particles having a BET specific surface area of 0.35 m 2 / g or less. Magnetic sand (A) [Hereinafter, it may be simply abbreviated as "non-magnetic sand (A)". ] And the particles sieved between 150 μm and 300 μm contain particles with a BET specific surface area of 1.5 m 2 / g or less [hereinafter, simply abbreviated as “magnetic sand (B)”. Sometimes. ], A method for producing reclaimed mold sand can be used to obtain at least one kind of reclaimed mold sand selected from the group consisting of. The magnetized sand (B) obtained by the production method corresponds to the reclaimed mold sand of the present invention.
当該製造方法で使用し得る鋳型廃砂としては、特に制限されるものではなく、実際に形成された鋳型の廃砂を使用することができる。該鋳型廃砂は、いかなる原料を用いて形成された鋳型の廃砂であってもよく、例えば、珪砂（天然珪砂、人造珪砂）、人工砂（焼結砂、溶融砂等）、セラミック砂、アルミナ砂、クロマイト砂、ジルコン砂、オリビン砂、ムライト砂、マグネシア、フライアッシュ等が挙げられる。鋳型廃砂は、これらからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。また、これらの鋳型廃砂は、新砂が混ざっていてもよいし、回収砂であってもよいし、再生砂であってもよいし、新砂、回収砂及び再生砂からなる群から選択される少なくとも２種の混合砂であってもよい。
前記天然珪砂は、石英砂の状態で、陸地で地層として分布したもの、並びに、河口及び海岸で砂浜として発達したものであり、特にその産地は制限されるものではない。前記人造珪砂は、珪石原鉱を粉砕及び篩い分けをして、砂状にしたものである。前記人工砂は焼結法又は溶融法によって得られた砂である。前記焼結法とは、原料スラリーを噴霧造粒した球状造粒品を高温焼成炉にて焼結し、結晶を可能な限り成長させて緻密な焼結体を得る製造法である。また、前記溶融法とは、原料鉱石を溶解炉等にて溶融し、エア等によって吹き飛ばし、急冷固化時に表面張力を利用して球状とする方法である。
新砂は、鋳型等の材料として一度も使用されていない砂であり、再生砂は、鋳型をばらして得られる廃砂を回収及び再生して得られるものであり、これの再生をせずに回収したものが回収砂である。
The mold waste sand that can be used in the production method is not particularly limited, and actually formed mold waste sand can be used. The mold waste sand may be mold waste sand formed by using any raw material, for example, silica sand (natural silica sand, artificial silica sand), artificial sand (sintered sand, molten sand, etc.), ceramic sand, and the like. Alumina sand, chromate sand, zircon sand, olivine sand, mulite sand, magnesia, fly ash and the like can be mentioned. The mold waste sand is preferably at least one selected from the group consisting of these. Further, these mold waste sands may be mixed with fresh sand, may be recovered sand, may be recycled sand, and may be selected from the group consisting of fresh sand, recovered sand and recycled sand. It may be at least two kinds of mixed sand.
The natural silica sand is a quartz sand distributed as a stratum on land and developed as a sandy beach at an estuary and a coast, and its production area is not particularly limited. The artificial quartz sand is obtained by crushing and sieving a quartz ore ore into sand. The artificial sand is sand obtained by a sintering method or a melting method. The sintering method is a manufacturing method in which a spherical granulated product obtained by spray-granulating a raw material slurry is sintered in a high-temperature firing furnace to grow crystals as much as possible to obtain a dense sintered body. Further, the melting method is a method in which a raw material ore is melted in a melting furnace or the like, blown off by air or the like, and formed into a spherical shape by utilizing surface tension during quenching and solidification.
Shinsuna is sand that has never been used as a material for molds, etc., and recycled sand is obtained by collecting and regenerating waste sand obtained by disassembling the mold, and recovering it without regenerating it. What is collected is the recovered sand.
市場に流通している鋳型廃砂に対して、前記特許文献１（特開２０１７−０７４６０４号公報）に記載の磁選設備（第一の磁束密度が５００〜１，０００Ｇの磁選であり、第二の磁束密度が１，５００〜５，０００Ｇの磁選である設備）にて磁選処理を行い、得られた磁着砂に対して、適宜研磨剤によって研磨したとしても、前記ＢＥＴ比表面積を有する磁着砂（Ｂ）を得ることはできず、通常、ＢＥＴ比表面積はもっと大きくなる。 For the mold waste sand distributed on the market, the magnetic separation equipment described in Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-074604) (the first magnetic flux density is 500 to 1,000 G, and the second is magnetic separation. Even if the magnetic separation process is performed in a magnetic separation facility with a magnetic flux density of 1,500 to 5,000 G) and the obtained magnetic sand is appropriately polished with an abrasive, the magnet has the BET specific surface area. Sand formation (B) cannot be obtained, and the BET specific surface area is usually larger.
当該製造方法では、前記所定のＢＥＴ比表面積を有する磁着砂（Ｂ）（及び非磁着砂（Ａ））を得るように、鋳型廃砂に研磨処理及び磁選処理を施す。
前記所定のＢＥＴ比表面積を有する磁着砂（Ｂ）（及び非磁着砂（Ａ））を製造するために、前記研磨処理及び前記磁選処理の実施回数はそれぞれ１回であってもよいし、それぞれ、２回以上であってもよい。
以下、研磨処理及び磁選処理について順に詳述する。
In the production method, the mold waste sand is polished and magnetically separated so as to obtain the magnetic sand (B) (and the non-magnetic sand (A)) having the predetermined BET specific surface area.
In order to produce the magnetic sand (B) (and the non-magnetic sand (A)) having the predetermined BET specific surface area, the polishing treatment and the magnetic separation treatment may be performed once each. , Each may be more than once.
Hereinafter, the polishing process and the magnetic separation process will be described in detail in order.
（研磨処理）
鋳型廃砂に研磨処理を施すことによって、鋳型廃砂の粒子の表面の付着物が削り取られて表面の凹凸が低減し、その結果、得られる磁着砂（Ｂ）（及び非磁着砂（Ａ））が含む粒子のＢＥＴ比表面積が前記値となるため、鋳型強度が向上する。
研磨処理は、鋳型廃砂の再生法における公知の研磨処理、好ましくは乾式法に準じて行うことができる。例えば、砂粒を高速空気によって吹き飛ばして衝撃及び摩擦を加えて付着物を除去する、噴気流型装置（ａ）；回転体又は羽根等によって砂粒を跳ね飛ばす、又は撹拌する、さらにはローターで加圧することにより砂粒相互の衝撃及び摩擦が行われ、付着物を剥離除去する、垂直軸回転型装置又は水平軸回転型装置（ｂ）；振動力によって砂粒に撹拌作用を与え、主として摩擦作用によって付着物を除去する、振動型装置（ｃ）；羽根付き低速回転ドラムと高速回転砥石とを有する砥石研磨装置（ｄ）、等の各種装置を用いた研磨処理が挙げられる。特に制限されるものではないが、本発明で特定する前記ＢＥＴ比表面積の鋳型再生砂を得るという観点から、少なくとも、振動型装置（ｃ）又は砥石研磨装置（ｄ）を用いた研磨処理を行うことが好ましく、同様の観点から、振動型装置（ｃ）及び砥石研磨装置（ｄ）の両方の研磨処理を行うことがより好ましい。これらの装置は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
(Polishing)
By polishing the mold waste sand, deposits on the surface of the mold waste sand particles are scraped off to reduce surface irregularities, and as a result, the resulting magnetic sand (B) (and non-molded sand (and non-magnetized sand) Since the BET specific surface area of the particles contained in A)) is the above value, the mold strength is improved.
The polishing treatment can be carried out according to a known polishing treatment in a method for regenerating mold waste sand, preferably a dry method. For example, the sand particles are blown off by high-speed air to remove deposits by applying impact and friction, and the air flow type device (a); the sand particles are bounced off or agitated by a rotating body or blades, and further pressurized by a rotor. As a result, impact and friction between the sand grains are performed, and the deposits are peeled off and removed. Vertical axis rotating device or horizontal axis rotating device (b); The sand grains are agitated by the vibration force, and the deposits are mainly caused by the friction action. A polishing process using various devices such as a vibration type device (c); a grindstone polishing device (d) having a low-speed rotating drum with blades and a high-speed rotating grindstone, which removes the above. Although not particularly limited, at least the polishing treatment using the vibration type apparatus (c) or the grindstone polishing apparatus (d) is performed from the viewpoint of obtaining the mold recycled sand having the BET specific surface area specified in the present invention. It is preferable, and from the same viewpoint, it is more preferable to perform the polishing treatment of both the vibration type apparatus (c) and the grindstone polishing apparatus (d). These devices may be used alone or in combination of two or more.
より具体的な研磨装置としては、例えば、ロータリーリクレーマー、ハイブリッドサンドマスター、サンドフレッシャー、サンドシャイナー等が挙げられる。特に、集塵手段を備えた研磨装置、例えば、ハイブリッドサンドマスター（振動型装置（ｃ）、日本鋳造株式会社製）、サンドフレッシャー（砥石研磨装置（ｄ）、株式会社清田鋳機製）等を使用することも好ましい。
ハイブリッドサンドマスター（日本鋳造株式会社製）は、ロータリーリクレーマーと流動分級機とを一体化した装置である。該ハイブリッドサンドマスターはセラミックローターを使用した研磨装置であるために長寿命であって、さらに、研磨効率が良好である。ハイブリッドサンドマスターによれば、研磨と分級を同時に行うことができる。
サンドフレッシャー（株式会社清田鋳機製）は、羽根付き低速回転ドラム（回転数１０〜１５ｒｐｍ）が高速回転砥石の外に設置された研磨装置である。外側に配置された低速回転ドラムの可動式羽根で砥石と羽根先端の隙間を流れる砂量を調整することができる。鋳型廃砂がこの隙間を通過する間に砥石表面に接触し、鋳型廃砂はボールを回転させるように研磨される。この様にして鋳型廃砂の表面の角部が除去されることにより、理想的な球状形状に近づけることが可能である。ハイブリッドサンドマスターとサンドフレッシャーとの両方を利用することで、本発明で特定する前記ＢＥＴ比表面積の鋳型再生砂を製造し易くなる。
More specific polishing devices include, for example, a rotary reclaimer, a hybrid sand master, a sand fresher, a sand shiner and the like. In particular, polishing devices equipped with dust collecting means, such as hybrid sand master (vibration type device (c), manufactured by Nippon Casting Co., Ltd.), sand fresher (grinding stone polishing device (d), manufactured by Kiyota Casting Co., Ltd.), etc. It is also preferable to use it.
The hybrid sand master (manufactured by Nippon Casting Co., Ltd.) is a device that integrates a rotary reclaimer and a flow classifier. Since the hybrid sand master is a polishing device using a ceramic rotor, it has a long life and has good polishing efficiency. According to the Hybrid Sandmaster, polishing and classification can be performed at the same time.
Sand Fresher (manufactured by Kiyota Casting Machine Co., Ltd.) is a polishing device in which a low-speed rotating drum with blades (
また、研磨処理における研磨時間等の各種研磨条件は、粒子表面における付着物の付着状況に応じて、適宜決定すればよい。例えば、サンドフレッシャーを用いて処理量１〜５ｔ／ｈ（好ましくは１．５〜２．５ｔ／ｈ）、砥石の回転速度２，０００〜３，０００ｒｐｍ、砥石外周の羽根付きドラムの回転速度１０〜１５ｒｐｍ、パス回数１〜３回（好ましくは１〜２回）、で第一研磨処理を施した後、ハイブリッドサンドマスターを用いて処理量１〜５ｔ／ｈ（好ましくは２〜４ｔ／ｈ）、ドラムの回転速度１，０００〜３，０００ｒｐｍ（好ましくは１，５００〜２，５００ｒｐｍ）、で第二研磨処理を施す態様等が好ましい。該第一研磨処理と該第二研磨処理は連続して行ってもよいし、該第一研磨処理と該第二研磨処理の間に、適宜、微粉を除去する工程等を介してもよい。
なお、研磨処理は、鋳型廃砂に付着している有機化合物、ゴミ及び不純物等がない状態で実施することが好ましいため、少なくとも、後述する焼却焼成処理工程後に実施することが好ましい。
Further, various polishing conditions such as polishing time in the polishing treatment may be appropriately determined according to the state of adhesion of deposits on the particle surface. For example, using a sand fresher, the processing amount is 1 to 5 t / h (preferably 1.5 to 2.5 t / h), the rotation speed of the grindstone is 2,000 to 3,000 rpm, and the rotation speed of the bladed drum on the outer periphery of the grindstone. After performing the first polishing treatment at 10 to 15 rpm and the number of passes 1 to 3 times (preferably 1 to 2 times), the treatment amount is 1 to 5 t / h (preferably 2 to 4 t / h) using a hybrid sand master. ), The second polishing treatment is preferably performed at a drum rotation speed of 1,000 to 3,000 rpm (preferably 1,500 to 2,500 rpm). The first polishing treatment and the second polishing treatment may be continuously performed, or a step of removing fine powder or the like may be appropriately performed between the first polishing treatment and the second polishing treatment.
Since the polishing treatment is preferably carried out in a state where there are no organic compounds, dust, impurities, etc. adhering to the mold waste sand, it is preferable to carry out the polishing treatment at least after the incinerator firing treatment step described later.
（磁選処理）
一般的な鋳型廃砂は、通常、磁性体を含有する。該磁性体としては、例えば、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３等が挙げられる。鋳型廃砂へ磁選処理を施すことによって、該磁性体を低減した前記非磁着砂（Ａ）と、該磁性体を増加した前記磁着砂（Ｂ）とを得る。
磁選処理は、好ましくは５，０００Ｇ（ガウス）超、より好ましくは５，５００Ｇ以上、さらに好ましくは６，０００Ｇ以上、特に好ましくは６，５００Ｇ以上、最も好ましくは７，０００Ｇ以上の磁束密度の磁選処理を含む態様が好ましい。前記磁束密度の上限値に特に制限はないが、効果が頭打ちとなるため、通常、２０，０００Ｇ以下であり、１０，０００Ｇ以下であってもよく、８，５００Ｇ以下であってもよい。前記好ましい磁束密度で磁選処理を行うことにより、弱磁性であるＭｇＯ等が非磁着砂（Ａ）中から効率良く取り除かれ、逆に、磁着砂（Ｂ）中においてＭｇＯ等が増加し易くなる傾向にあり、磁束密度７，０００Ｇ以上であればその傾向が顕著となる。
(Magnetic separation processing)
Common mold waste sand usually contains a magnetic material. Examples of the magnetic material include Fe 2 O 3 , MgO, Al 2 O 3, and the like. By subjecting the mold waste sand to a magnetic separation treatment, the non-magnetic sand (A) in which the magnetic material is reduced and the magnetic sand (B) in which the magnetic material is increased are obtained.
The magnetic separation process preferably has a magnetic flux density of more than 5,000 G (Gauss), more preferably 5,500 G or more, still more preferably 6,000 G or more, particularly preferably 6,500 G or more, and most preferably 7,000 G or more. Aspects that include treatment are preferred. The upper limit of the magnetic flux density is not particularly limited, but since the effect reaches a plateau, it is usually 20,000 G or less, may be 10,000 G or less, or may be 8,500 G or less. By performing the magnetic separation treatment at the preferable magnetic flux density, the weakly magnetic MgO or the like is efficiently removed from the non-magnetic sand (A), and conversely, the MgO or the like tends to increase in the magnetic sand (B). If the magnetic flux density is 7,000 G or more, the tendency becomes remarkable.
前記好ましい磁束密度における磁選処理は、特に制限されるものではないが、歩留まりを低下させずに非磁着砂（Ａ）から磁性体（特に弱磁性の磁性体）を取り除いて磁着砂（Ｂ）中の磁性体（特に弱磁性の磁性体）を増加させる観点から、焼却焼成処理工程後に実施することが好ましい。
なお、前述の通り、磁選処理は２回以上実施してもよいため、５，０００Ｇ以下の磁束密度での磁選処理を焼却焼成処理工程の前に実施し、前記好ましい磁束密度での磁選処理を後述する焼却焼成処理工程後に実施してもよい。なお、５，０００Ｇ以下の磁束密度での磁選処理、例えば、３，０００Ｇ程度の磁束密度での磁選処理では、鉄塊、鉄粉及び砂鉄等の除去を行うことができ、弱磁性の磁性体を十分に除去できないため、その観点から、５，０００Ｇ以下の磁束密度での磁選処理を前記好ましい磁束密度での磁選処理の前に実施しておくことで、予め鉄塊、鉄粉及び砂鉄等の除去を行ない、前記好ましい磁束密度での磁選処理における磁選が大雑把になって歩留まりが低下するのを避けることができる。
The magnetic separation treatment at the preferable magnetic flux density is not particularly limited, but the magnetic material (particularly weak magnetic magnetic material) is removed from the non-magnetic sand (A) without reducing the yield, and the magnetic sand (B) is removed. ), It is preferable to carry out after the incineration firing treatment step from the viewpoint of increasing the magnetic material (particularly the weak magnetic material).
As described above, since the magnetic separation process may be performed twice or more, the magnetic separation process at a magnetic flux density of 5,000 G or less is performed before the incineration firing process, and the magnetic separation process at the preferable magnetic flux density is performed. It may be carried out after the incineration firing treatment step described later. In the magnetic separation process at a magnetic flux density of 5,000 G or less, for example, the magnetic separation process at a magnetic flux density of about 3,000 G, iron ingots, iron powder, sand iron, etc. can be removed, and a weak magnetic magnetic material can be removed. From this point of view, by performing the magnetic separation process at a magnetic flux density of 5,000 G or less before the magnetic separation process at the preferable magnetic flux density, iron ingots, iron powder, sand iron, etc. It is possible to avoid a decrease in yield due to rough magnetic separation in the magnetic separation process at the preferred magnetic flux density.
磁選処理を行う装置に特に制限はなく、例えば、（１）図１に示す様な、半磁外輪方式、（２）図２に示す様な吊り下げ方式、（３）図３に示す様なマグネットプーリー方式、（４）２組の半磁外輪を対向させた対極型磁選方式等が挙げられる。特に、磁束密度５，０００Ｇ超での磁選処理は、マグネットプーリー方式にて実施することが好ましい。 There is no particular limitation on the device that performs the magnetic separation process, for example, (1) a semi-magnetic outer ring method as shown in FIG. 1, (2) a suspension method as shown in FIG. 2, and (3) as shown in FIG. Examples thereof include a magnet pulley method and (4) a counter electrode type magnetic separation method in which two sets of semi-magnetic outer rings are opposed to each other. In particular, the magnetic separation process at a magnetic flux density of more than 5,000 G is preferably carried out by a magnet pulley method.
図１に示す半磁外輪方式の磁選処理装置は、鋳型廃砂Ｓの搬送範囲内に磁力を付与するように設備の中心に固定された永久磁石１と、前記永久磁石１の外周に密接配置され、図示しない動力源により回転する機構を有する回転ドラム２と、前記回転ドラム２の直上に配置され自在に開度を調整できる機構を有する入口側ダンパー３と、前記回転ドラム２の直下に前記回転ドラム２との間に空隙を有するように配置され自在に開度を調整できる機構を有する出口側分離板４と、前記回転ドラム２の直上に前記入口側ダンパー３と隣接して配置された砂投入口５と、前記回転ドラム２の直下で前記出口側分離板４と筐体８との間の前記永久磁石１側を下方に開口してなる砂排出口６と、前記回転ドラム２の直下で前記出口側分離板４と筐体８との間の砂排出口６とは反対側を下方に開口してなる磁性体排出口７と、筐体８とで構成されている。磁性体排出口７から排出された磁性体の分だけ、砂排出口６から排出される鋳型廃砂Ｓの砂の量は低減している。
入口側ダンパー３を定量切り出しが可能な状態になるよう調整した上で、回転ドラム２を反時計回りに回転させた状態で砂投入口５から鋳型廃砂Ｓを投入すると、回転ドラム２の上端２ａの位置から、回転ドラム２の上に層を成した状態で該鋳型廃砂Ｓが搬送される。回転ドラム２の回転が進み回転ドラム２の中間点２ｂを通過すると、該鋳型廃砂Ｓは回転ドラム２から落下し、砂排出口６から排出される。磁性体９は回転ドラム２の下端２ｃまで搬送され、そこで回転ドラム２から落下する。この時、出口側分離板４を砂排出口６側に倒すと、回転ドラム２の下端２ｃで落下する磁性体９のうち磁性体排出口７から排出される割合が増加し、反対に出口側分離板４を磁性体排出口７側に倒すと、回転ドラム２の下端２ｃで落下する磁性体９のうち砂排出口６から排出される割合が増加する。したがって、出口側分離板４の位置は、磁性体９の歩留まりを勘案して、適切な位置に調整しておくことが好ましい。
The semi-magnetic outer ring type magnetic sorting apparatus shown in FIG. 1 is closely arranged with a permanent magnet 1 fixed to the center of the equipment so as to apply a magnetic force within the transport range of the mold waste sand S and the outer periphery of the permanent magnet 1. A rotary drum 2 having a mechanism that is rotated by a power source (not shown), an inlet side damper 3 having a mechanism that is arranged directly above the rotary drum 2 and has a mechanism that can freely adjust the opening degree, and the rotary drum 2 directly below the rotary drum 2. The outlet side separation plate 4 which is arranged so as to have a gap between the rotating drum 2 and has a mechanism capable of freely adjusting the opening degree, and the inlet side damper 3 are arranged directly above the rotating drum 2 and adjacent to the inlet side damper 3. The sand inlet 5, the
After adjusting the inlet side damper 3 so that it can be cut out in a fixed amount, when the mold waste sand S is injected from the sand input port 5 with the rotating drum 2 rotated counterclockwise, the upper end of the rotating drum 2 is formed. From the position 2a, the mold waste sand S is conveyed in a layered state on the rotating drum 2. When the rotation of the rotary drum 2 progresses and passes through the
図２に示す吊り下げ方式の磁選処理装置は、第１のベルトコンベアー１０上に第２のベルトコンベアー１１及び磁石１２を吊り下げたものである。磁性体９は第１のベルトコンベアー１０から磁石１２へ引き寄せられ、第１のベルトコンベアー１０から離れたところへ落下する。
図３に示すマグネットプーリー方式の磁選処理装置は、ベルトコンベアー１３のヘッドプーリー１４に磁石を内蔵する。磁性体９は、ベルトコンベアー１３に引き寄せられながら落下し、一方、非磁着砂１５はベルトコンベアー１３に引き寄せられることなく落下する。
なお、磁性体９は、本発明の磁着砂（Ｂ）に相当し得る。
The suspension type magnetic separation processing device shown in FIG. 2 is a device in which a
The magnet pulley type magnetic separation processing device shown in FIG. 3 has a magnet built in the
The magnetic material 9 can correspond to the magnetic sand (B) of the present invention.
（焼却焼成処理工程）
当該製造方法は、鋳型廃砂の焼却焼成処理工程を有することが好ましい。
焼却焼成処理工程は、鋳型廃砂に付着している有機化合物、ゴミ及び不純物等を燃焼させる工程である。該焼却焼成処理は、例えば、ロータリーキルン、トンネルキルン、シャフト炉、流動床炉等の焙焼炉を用いて実施することができる。焼却焼成処理工程では、鋳型廃砂を焙焼炉内に連続的又は断続的に投入しながら、炉内にて鋳型廃砂が焼却及び焼成される。
なお、焙焼炉内の焼却焼成温度は、好ましくは２００〜９００℃、好ましくは４００〜８５０℃、より好ましくは５００〜８００℃、さらに好ましくは６００〜８００℃である。焼却焼成温度が２００℃以上であることにより、鋳型廃砂に付着しているゴミ等が十分に燃焼する傾向にある。一方、焼却焼成温度が９００℃以下であれば、鋳型廃砂に付着した有機化合物が十分に燃焼、除去できる傾向にある。
焼却焼成処理工程は、前記研磨処理及び磁選処理の前に実施してもよいし、前記研磨処理及び磁選処理の後に実施してもよいが、前記研磨処理及び磁選処理の前に実施することが好ましい。
焼却焼成処理工程は、温度条件を変更しながら２回以上に分けて実施してもよい。
(Incinerator firing process)
The manufacturing method preferably includes a step of incinerating and firing mold waste sand.
The incinerator firing process is a step of burning organic compounds, dust, impurities, etc. adhering to the mold waste sand. The incinerator firing process can be carried out using, for example, a roasting furnace such as a rotary kiln, a tunnel kiln, a shaft furnace, or a fluidized bed furnace. In the incineration firing process, the mold waste sand is incinerated and fired in the furnace while the mold waste sand is continuously or intermittently charged into the roasting furnace.
The incinerator firing temperature in the incinerator is preferably 200 to 900 ° C., preferably 400 to 850 ° C., more preferably 500 to 800 ° C., and even more preferably 600 to 800 ° C. When the incinerator firing temperature is 200 ° C. or higher, dust and the like adhering to the mold waste sand tend to be sufficiently burned. On the other hand, when the incinerator firing temperature is 900 ° C. or lower, the organic compounds adhering to the mold waste sand tend to be sufficiently burned and removed.
The incinerator firing treatment step may be carried out before the polishing treatment and the magnetic separation treatment, or may be carried out after the polishing treatment and the magnetic separation treatment, but may be carried out before the polishing treatment and the magnetic separation treatment. preferable.
The incinerator firing process may be carried out in two or more steps while changing the temperature conditions.
（分級処理工程）
当該製造方法は、鋳型廃砂の分級処理工程を有していてもよい。
当該製造方法が分級処理工程を有する場合、分級処理は焼却焼成処理の後に実施されることが好ましい。
分級処理工程は、研磨処理又は焼成処理の工程から取り出された鋳型廃砂処理物を、例えば空気流により流動させて、前記鋳型廃砂処理物に含まれる微粉体を集塵装置によって取り除く「集塵工程（ｉ）」と、前記鋳型廃砂処理物に含まれる異物を篩いにより取り除く「篩い工程（ii）」とを有する態様が好ましい。
より具体的には、集塵工程（ｉ）では、空気流により鋳型廃砂処理物を流動させて、該鋳型廃砂処理物に含まれている、それまでの工程では取り除けなかった削りかす、塵及び微粉等の微細な介在物を、駆動状態の集塵装置で除去するものであり、これによって、鋳型廃砂処理物から微小な残留物が効果的に取り除かれることとなる。また、篩い工程（ii）では、篩いを用いて鋳型廃砂処理物の粒子径を分級することで、該鋳型廃砂処理物に含まれる、これまでの工程では取り除けなかった異物が取り除かれる。これにより、適切な粒子径の砂を選択的に取り出すことができる。
(Classification process)
The manufacturing method may include a step of classifying waste sand from a mold.
When the production method has a classification treatment step, the classification treatment is preferably carried out after the incinerator firing treatment.
In the classification treatment step, the mold waste sand treated product taken out from the polishing treatment or firing treatment step is made to flow by, for example, an air flow, and the fine powder contained in the mold waste sand treated product is removed by a dust collector. It is preferable to have an embodiment having a "dust step (i)" and a "sieving step (ii)" for removing foreign matter contained in the mold waste sand treated product by a sieve.
More specifically, in the dust collecting step (i), the mold waste sand treated product is made to flow by an air flow, and the shavings contained in the mold waste sand treated product, which could not be removed by the previous steps, are formed. Fine inclusions such as dust and fine powder are removed by a dust collector in a driven state, whereby minute residues are effectively removed from the waste sand treatment product of the mold. Further, in the sieving step (ii), by classifying the particle size of the mold waste sand treated product using a sieve, foreign substances contained in the mold waste sand treated product, which could not be removed by the previous steps, are removed. As a result, sand having an appropriate particle size can be selectively taken out.
なお、前記分級処理工程は、前記集塵工程（ｉ）及び篩い工程（ii）を有する態様に限定されるものではない。例えば、前記分級処理工程は、集塵工程（ｉ）及び篩い工程（ii）のいずれか一方のみを有するものであってもよいし、また、篩い工程（ii）を実施した後に集塵工程（ｉ）を実施する態様であってもよい。さらに、前記分級処理工程は、鋳型廃砂を所定の大きさで分級することができる手法であれば、他の如何なる公知の手法を採用することもできる。 The classification treatment step is not limited to the mode having the dust collecting step (i) and the sieving step (ii). For example, the classification treatment step may have only one of the dust collecting step (i) and the sieving step (ii), or the dust collecting step (ii) may be performed after the sieving step (ii) is performed. It may be the aspect which carries out i). Further, in the classification treatment step, any other known method can be adopted as long as it is a method capable of classifying the mold waste sand to a predetermined size.
当該製造方法の好ましい一態様について、図４に示すが、本発明は何らこれに制限されるものではない。図４が示す様に、回収した鋳型廃砂に磁束密度１，５００Ｇ程度（好ましくは１，０００〜２，０００Ｇ）の磁選処理を好ましくは前記吊り下げ方式で施すことにより、まずは、鉄塊等の比較的大きな磁性体を除去する。その後、解砕してから、磁束密度３，０００Ｇ程度（好ましくは２，０００〜３，５００Ｇ）の磁選処理を好ましくは前記半磁外輪方式で施すことにより、砂鉄等のやや小さな着磁体を除去する。必要に応じて分級処理した後、再度、磁束密度３，０００Ｇ程度（好ましくは２，０００〜３，５００Ｇ）の磁選処理を好ましくは前記半磁外輪方式で施すことにより、砂鉄等のやや小さな着磁体を十分に除去し、必要に応じて分級処理して粗い粒子を除去する。次に、６００〜８００℃で焼却焼成処理を行い、適宜冷却した後、サンドフレッシャー等の砥石研磨装置（ｄ）で第一研磨処理をし、次いで、ハイブリッドサンドマスター等の振動型装置（ｃ）で第二研磨処理を行う。それから必要に応じて分級処理を行い、磁束密度６，０００〜８，５００Ｇ（好ましくは７，０００Ｇ程度）で磁選処理を行うことで、前記非磁着砂（Ａ）と前記磁着砂（Ｂ）とに分けて得ることができ、当該磁着砂（Ｂ）を本発明の鋳型製造砂として得ることができる。 A preferred embodiment of the production method is shown in FIG. 4, but the present invention is not limited thereto. As shown in FIG. 4, the recovered mold waste sand is subjected to a magnetic separation treatment having a magnetic flux density of about 1,500 G (preferably 1,000 to 2,000 G) by the above-mentioned suspension method. Removes the relatively large magnetic material of. Then, after crushing, a slightly small magnetized body such as iron sand is removed by subjecting a magnetic separation treatment having a magnetic flux density of about 3,000 G (preferably 2,000 to 3,500 G) by the semi-magnetic outer ring method. To do. After the classification treatment as necessary, the magnetic separation treatment having a magnetic flux density of about 3,000 G (preferably 2,000 to 3,500 G) is preferably performed by the semi-magnetic outer ring method, whereby slightly small particles such as iron sand are attached. The magnetic body is sufficiently removed, and if necessary, classification treatment is performed to remove coarse particles. Next, it is incinerated and fired at 600 to 800 ° C., cooled appropriately, and then first polished by a grindstone polishing device (d) such as a sand fresher, and then a vibration type device (c) such as a hybrid sand master. ) Performs the second polishing process. Then, if necessary, classification treatment is performed, and magnetic separation treatment is performed at a magnetic flux density of 6,000 to 8,500 G (preferably about 7,000 G) to perform the non-magnetic sand (A) and the magnetic sand (B). ), And the magnetic sand (B) can be obtained as the mold-making sand of the present invention.
（非磁着砂（Ａ）について）
本発明の鋳型再生砂（磁着砂（Ｂ））と共に得られる前記非磁着砂（Ａ）も、鋳型廃砂を回収して前記各処理を施したものであるため、少なくとも、ＳｉＯ２を７５〜９５質量％、Ａｌ２Ｏ３を３〜２０質量％、Ｆｅ２Ｏ３を０．０５〜１．５質量％及びＭｇＯを０．０５〜１．５質量％含有する傾向にある。非磁着砂（Ａ）は、ＳｉＯ２を８０〜９５質量％、Ａｌ２Ｏ３を５〜１２質量％、Ｆｅ２Ｏ３を０．１０〜１．０質量％及びＭｇＯを０．１０〜１．０質量％含有するものであることが好ましく、ＳｉＯ２を８５〜９５質量％、Ａｌ２Ｏ３を５〜１０質量％、Ｆｅ２Ｏ３を０．１０〜０．７質量％及びＭｇＯを０．１０〜０．５質量％含有するものであることがより好ましい。その他、非磁着砂（Ａ）は、ＣａＯ、ＴｉＯ２、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ等を含有していてもよく、これらの含有量は、それぞれ、好ましくは０．０５〜１．０質量％、より好ましくは０．１０〜０．７質量％、さらに好ましくは０．１３〜０．５質量％である。前記各成分の含有量は、実施例に記載の蛍光Ｘ線分析試験方法に従って得た値であり、つまり、多数の粒を対象とした値であって、１粒を対象とした値ではない。
非磁着砂（Ａ）は、再生砂を従来法で磁選処理して得た非磁着砂に比べて、鋳型強度をより一層向上させることができる。
(About non-magnetic sand (A))
The non-magnetic sand (A) obtained together with the reclaimed mold sand (magnetic sand (B)) of the present invention is also obtained by collecting the waste sand from the mold and performing each of the above treatments, so that at least SiO 2 is used. It tends to contain 75 to 95% by mass, 3 to 20% by mass of Al 2 O 3, 0.05 to 1.5% by mass of Fe 2 O 3 , and 0.05 to 1.5% by mass of MgO. The non-magnetic sand (A) contains 80 to 95% by mass of SiO 2 , 5 to 12% by mass of Al 2 O 3 , 0.10 to 1.0% by mass of Fe 2 O 3, and 0.10 to 0 to MgO. is preferably one containing 1.0 mass%, a SiO 2 85 to 95 wt%, the Al 2 O 3 5 to 10 wt%, the Fe 2 O 3 0.10 to 0.7 wt% and MgO Is more preferably contained in an amount of 0.10 to 0.5% by mass. In addition, the non-magnetic sand (A) may contain CaO, TiO 2 , K 2 O, Na 2 O and the like, and the contents thereof are preferably 0.05 to 1.0 mass, respectively. %, More preferably 0.10 to 0.7% by mass, still more preferably 0.13 to 0.5% by mass. The content of each component is a value obtained according to the fluorescent X-ray analysis test method described in Examples, that is, a value for a large number of grains, not a value for one grain.
The non-magnetized sand (A) can further improve the mold strength as compared with the non-magnetized sand obtained by magnetically separating the regenerated sand by a conventional method.
非磁着砂（Ａ）において、１５０μｍから３００μｍの間に篩い分けされた粒子がＢＥＴ比表面積０．３５ｍ２／ｇ以下の粒子の含有量は、鋳型強度を向上させるという観点から、好ましくは３０質量％以上、より好ましくは５０質量％以上、さらに好ましくは８０質量％以上、特に好ましくは９０質量％以上であり、実質的に１００質量％であってもよい。 In the non-magnetic sand (A), the content of the particles sieved between 150 μm and 300 μm having a BET specific surface area of 0.35 m 2 / g or less is preferably 30 from the viewpoint of improving the mold strength. It is mass% or more, more preferably 50% by mass or more, further preferably 80% by mass or more, particularly preferably 90% by mass or more, and may be substantially 100% by mass.
非磁着砂（Ａ）が含有する前記ＢＥＴ比表面積０．３５ｍ２／ｇ以下の粒子について、当該ＢＥＴ比表面積は、鋳型強度の観点から、好ましくは０．１０〜０．３５ｍ２／ｇ、より好ましくは０．１０〜０．３０ｍ２／ｇであり、０．１３〜０．２５ｍ２／ｇであってもよく、０．１５〜０．２５ｍ２／ｇであってもよく、０．１８〜０．２５ｍ２／ｇであってもよい。 For non-magnetically attracted sand (A) the BET specific surface area of 0.35 m 2 / g or smaller particles containing the, the BET specific surface area, from the viewpoint of mold strength, preferably 0.10~0.35m 2 / g, more preferably 0.10~0.30m 2 / g, may be 0.13~0.25m 2 / g, it may be 0.15~0.25m 2 / g, 0. It may be 18 to 0.25 m 2 / g.
当該製造方法によって得られる前記非磁着砂（Ａ）のみならず、前記磁着砂（Ｂ）も、ＲＣＳの骨材として再利用することができる。
当該製造方法によって得られる鋳型再生砂は、それのみをＲＣＳの骨材として用いることもできるし、新しい骨材と混合して用いることもできるし、別の再生砂と混合して用いることもできる。
Not only the non-magnetic sand (A) obtained by the production method but also the magnetic sand (B) can be reused as an aggregate of RCS.
The reclaimed mold sand obtained by the production method can be used alone as an aggregate of RCS, mixed with a new aggregate, or mixed with another reclaimed sand. ..
［レジンコーテッドサンド（ＲＣＳ）及びその製造方法］
本発明は、本発明の鋳型再生砂を含有してなるＲＣＳ（より詳細には、本発明の鋳型再生砂と樹脂組成物とを含有してなるＲＣＳ）も提供する。該ＲＣＳは、本発明の鋳型再生砂と樹脂組成物とを加熱混合及び混練して得られる。
本発明の鋳型再生砂を用いてＲＣＳを製造する方法に特に制限はなく、公知の方法を採用することができる。詳細には、本発明の鋳型再生砂及び必要に応じてその他の骨材を好ましくは１００〜２００℃（より好ましくは１００〜１７０℃、さらに好ましくは１１０〜１７０℃）に加熱し、加熱された骨材と、樹脂とを混合及び混練した後、さらに、硬化剤と、必要に応じて添加剤（例えば、硬化促進剤、充填剤、着色剤、可塑剤、安定剤、離型剤等）とを混合し、冷却しながら塊状の骨材が粒状に崩壊するまで混練及び撹拌する。その後、必要によりその他の添加剤（例えば滑剤等）を添加し、さらに混練及び撹拌する。なお、樹脂、硬化剤及び必要に応じて添加する添加剤を全て含めて「樹脂組成物」と称するが、使用時に全ての成分が混ざった状態である必要はなく、前記の様に順を追って配合してもよい。
[Resin coated sand (RCS) and its manufacturing method]
The present invention also provides an RCS containing the reclaimed mold sand of the present invention (more specifically, an RCS containing the reclaimed mold sand of the present invention and a resin composition). The RCS is obtained by heating and mixing and kneading the reclaimed mold sand of the present invention and the resin composition.
The method for producing RCS using the reclaimed mold sand of the present invention is not particularly limited, and a known method can be adopted. Specifically, the reclaimed mold sand of the present invention and, if necessary, other aggregates were heated to preferably 100 to 200 ° C. (more preferably 100 to 170 ° C., still more preferably 110 to 170 ° C.) and heated. After mixing and kneading the aggregate and the resin, a curing agent and, if necessary, an additive (for example, a curing accelerator, a filler, a colorant, a plasticizer, a stabilizer, a mold release agent, etc.) are added. Is mixed, and while cooling, kneading and stirring are performed until the massive aggregate disintegrates into granules. Then, if necessary, other additives (for example, lubricant) are added, and the mixture is further kneaded and stirred. The resin, curing agent, and additives added as needed are all referred to as "resin composition", but it is not necessary that all the components are mixed at the time of use, and the procedure is as described above. It may be blended.
前記その他の骨材、つまり、本発明の鋳型再生砂以外の骨材としては、特に制限されるものではないが、例えば、珪砂（天然珪砂、人造珪砂）、人工砂（焼結砂、溶融砂等）、セラミック砂、アルミナ砂、クロマイト砂、ジルコン砂、オリビン砂、ムライト砂、マグネシア、フライアッシュ等が挙げられる。その他の骨材としては、これらからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。
これらの骨材は、新砂であってもよいし、回収砂であってもよいし、再生砂であってもよいし、新砂、回収砂及び再生砂からなる群から選択される少なくとも２種の混合砂であってもよい。
The other aggregates, that is, aggregates other than the reclaimed mold sand of the present invention are not particularly limited, but for example, silica sand (natural silica sand, artificial silica sand), artificial sand (sintered sand, molten sand). Etc.), ceramic sand, alumina sand, chromate sand, zircon sand, olivine sand, mulite sand, magnesia, fly ash and the like. The other aggregate is preferably at least one selected from the group consisting of these.
These aggregates may be fresh sand, recovered sand, recycled sand, or at least two types selected from the group consisting of fresh sand, recovered sand and recycled sand. It may be mixed sand.
ＲＣＳの製造に使用し得る樹脂組成物中の各成分としては、特に制限されるものではなく、公知の成分を使用することができる。それらの中でも、樹脂としては、特に制限されるものではないが、例えば、ノボラック型フェノール樹脂等のフェノール樹脂；ポリエチレン；ポリプロピレン；ポリオレフィン；ポリスチレン；ポリエチレンテレフタレート；ポリビニルアルコール；ポリフェニレンエーテル；ポリブチレンテレフタレート；ポリエーテルエーテルケトン；ポリアセタール；ポリメチルメタクリレート；ポリ乳酸；フラン樹脂；ウレタン樹脂；ユリア樹脂；メラミン樹脂；リグニン等のバイオマス由来樹脂などが挙げられる。これらの中でも、フェノール樹脂が好ましい。樹脂は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよく、前記例示群から選択される少なくとも１種の樹脂であることが好ましい。
以下、樹脂としてフェノール樹脂を用いる場合について説明する。
The components in the resin composition that can be used in the production of RCS are not particularly limited, and known components can be used. Among them, the resin is not particularly limited, but for example, a phenol resin such as a novolak type phenol resin; polyethylene; polypropylene; polyolefin; polystyrene; polyethylene terephthalate; polyvinyl alcohol; polyphenylene ether; polybutylene terephthalate; poly. Ether Etherketone; Polyacetal; Polymethylmethacrylate; Polylactic acid; Furan resin; Urethane resin; Uria resin; Melamine resin; Biomass-derived resin such as lignin. Among these, phenol resin is preferable. As the resin, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination, and at least one type of resin selected from the above-mentioned exemplary group is preferable.
Hereinafter, a case where a phenol resin is used as the resin will be described.
フェノール樹脂の硬化剤としては、例えば、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイソシアネート、アルデヒド、ホルムアルデヒドを生成する化合物、多価カルボン酸、多価カルボン酸無水物、不飽和多価カルボン酸、不飽和多価カルボン酸無水物等が挙げられる。硬化剤は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。 Examples of the curing agent for the phenol resin include unsaturated polyester, epoxy resin, polyamide resin, polyisocyanate, aldehyde, formaldehyde-producing compound, polyvalent carboxylic acid, polyvalent carboxylic acid anhydride, and unsaturated polyvalent carboxylic acid. Examples thereof include unsaturated polyvalent carboxylic acid anhydrides. As the curing agent, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
前記エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＤグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。エポキシ樹脂は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。 Examples of the epoxy resin include bisphenol A glycidyl ether type epoxy resin, bisphenol F glycidyl ether type epoxy resin, bisphenol S glycidyl ether type epoxy resin, bisphenol AD glycidyl ether type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, and biphenyl type epoxy resin. , Cresol novolac type epoxy resin and the like. One type of epoxy resin may be used alone, or two or more types may be used in combination.
前記ポリイソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート等の芳香族イソシアネート；キシリレンジイソシアネート等の芳香脂肪族イソシアネート；ヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族イソシアネート；イソホロンジイソシアネート等の脂環族イソシアネートなどが挙げられる。また、ポリイソシアネートとしては、ポリイソシアネート化合物の変性体も挙げられる。具体的には、ポリイソシアネート化合物の多量体、ポリイソシアネート化合物のポリオール変性体、ポリイソシアネート化合物のビウレット変性体等が挙げられる。ポリイソシアネートは、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。 Examples of the polyisocyanate include aromatic isocyanates such as tolylene diisocyanate and diphenylmethane diisocyanate; aromatic aliphatic isocyanates such as xylylene diisocyanate; aliphatic isocyanates such as hexamethylene diisocyanate; and alicyclic isocyanates such as isophorone diisocyanate. Be done. Further, as the polyisocyanate, a modified product of a polyisocyanate compound can also be mentioned. Specific examples thereof include a multimer of a polyisocyanate compound, a polyol modified product of a polyisocyanate compound, and a biuret modified product of a polyisocyanate compound. One type of polyisocyanate may be used alone, or two or more types may be used in combination.
前記アルデヒドとしては、例えば、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、トリオキサン、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、クロラール、フルフラール、グリオキザール、ｎ−ブチルアルデヒド、カプロアルデヒド、アリルアルデヒド、ベンズアルデヒド、クロトンアルデヒド、アクロレイン、フェニルアセトアルデヒド、ｏ−トルアルデヒド、サリチルアルデヒド等が挙げられる。アルデヒドは、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。 Examples of the aldehyde include formaldehyde, paraformaldehyde, trioxane, acetaldehyde, propionaldehyde, chloral, furfural, glioxal, n-butylaldehyde, caproaldehyde, allylaldehyde, benzaldehyde, crotonaldehyde, achlorein, phenylacetaldehyde, and o-tor. Examples thereof include aldehyde and salicylaldehyde. One type of aldehyde may be used alone, or two or more types may be used in combination.
前記ホルムアルデヒドを生成する化合物としては、例えば、ヘキサメチレンテトラミン等が挙げられる。
前記多価カルボン酸としては、例えば、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸等の脂肪族多価カルボン酸；トリメリット酸、ピロメリット酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸等の芳香族多価カルボン酸などが挙げられる。多価カルボン酸は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
Examples of the compound that produces formaldehyde include hexamethylenetetramine and the like.
Examples of the polyvalent carboxylic acid include aliphatic polyvalent carboxylic acids such as malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid and sebacic acid; trimellitic acid and pyromellitic acid. Examples thereof include aromatic polyvalent carboxylic acids such as phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid and 2,6-naphthalenedicarboxylic acid. One type of polyvalent carboxylic acid may be used alone, or two or more types may be used in combination.
前記不飽和多価カルボン酸としては、例えば、アクリル酸、クロトン酸、α−エチルアクリル酸、α−ｎ−プロピルアクリル酸、α−ｎ−ブチルアクリル酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸等が挙げられる。不飽和多価カルボン酸は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
前記不飽和多価カルボン酸無水物としては、例えば、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、シス−１，２，３，４−テトラヒドロフタル酸無水物等が挙げられる。不飽和多価カルボン酸無水物は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
Examples of the unsaturated polyvalent carboxylic acid include acrylic acid, crotonic acid, α-ethylacrylic acid, α-n-propylacrylic acid, α-n-butylacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, and mesaconic acid. Acrylic acid, itaconic acid and the like can be mentioned. As the unsaturated polyvalent carboxylic acid, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
Examples of the unsaturated polyvalent carboxylic acid anhydride include maleic anhydride, itaconic anhydride, citraconic anhydride, and cis-1,2,3,4-tetrahydrophthalic anhydride. The unsaturated polyvalent carboxylic acid anhydride may be used alone or in combination of two or more.
必要に応じて使用する添加剤としては、前記の中でも、硬化促進剤、滑剤が好ましい。
硬化促進剤としては、特に制限されるものではないが、例えば、シクロアミジン化合物；キノン化合物；第３級アミン；有機ホスフィン；１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール等のイミダゾール系化合物；消石灰などが挙げられる。硬化促進剤は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
滑剤としては、特に制限されるものではないが、例えば、ステアリン酸カルシウム、エチレンビスステアリン酸アミド、オキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、メチロールステアリン酸アミド、カルバナワックス、モンタンワックス、パラフィンワックス、ポリエチレンワックス等が挙げられる。滑剤は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
Among the above, curing accelerators and lubricants are preferable as the additives to be used as needed.
The curing accelerator is not particularly limited, but for example, cycloamidin compound; quinone compound; tertiary amine; organic phosphine; 1-cyanoethyl-2-phenylimidazole, 2-methylimidazole, 2-phenylimidazole. , 2-Phenyl-4-methylimidazole, 2-heptadecylimidazole and other imidazole compounds; slaked lime and the like. As the curing accelerator, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
The lubricant is not particularly limited, but for example, calcium stearate, ethylene bisstearic acid amide, oxystearic acid amide, stearic acid amide, methylol stearic acid amide, carbana wax, montan wax, paraffin wax, polyethylene wax. And so on. One type of lubricant may be used alone, or two or more types may be used in combination.
ＲＣＳ中の樹脂組成物の含有量は、鋳型強度を保ちながら、鋳造の際に樹脂組成物が熱分解ガス（水分を含む）を発生することにより鋳物のガス欠陥を生じることを避ける観点から、できるだけ少ないことが好ましく、例えば、好ましくは０．５〜５質量％、より好ましくは０．８〜４質量％、さらに好ましくは１．２〜３質量％、特に好ましくは１．８〜２．５質量％である。 The content of the resin composition in the RCS is adjusted from the viewpoint of avoiding gas defects in the casting due to the resin composition generating pyrolysis gas (including water) during casting while maintaining the mold strength. It is preferably as small as possible, for example, preferably 0.5 to 5% by mass, more preferably 0.8 to 4% by mass, still more preferably 1.2 to 3% by mass, and particularly preferably 1.8 to 2.5. It is mass%.
［鋳型及びその製造方法］
本発明は、本発明のＲＣＳを硬化成形してなる鋳型も提供する。本発明のＲＣＳを用いる限りにおいて、鋳型の製造方法は特に制限されるものではなく、公知の鋳型の製造方法を利用及び応用することができる。
例えば、成形型内に、重力落下方式又は吹き込み方式等の公知の方法で前記製造方法により得られたＲＣＳ（及び必要に応じてその他のＲＣＳ）を充填し、加熱することでＲＣＳを硬化させて成形した後、成形型から取り出すことで、本発明の鋳型（中子とも称する。）を製造することができる。
こうして得られる鋳型を用いて、種々の鋳物を製造することができる。
[Mold and its manufacturing method]
The present invention also provides a mold obtained by curing and molding the RCS of the present invention. As long as the RCS of the present invention is used, the method for producing a mold is not particularly limited, and a known method for producing a mold can be used and applied.
For example, the molding die is filled with RCS (and other RCS if necessary) obtained by the above-mentioned manufacturing method by a known method such as a gravity drop method or a blowing method, and the RCS is cured by heating. After molding, the mold (also referred to as core) of the present invention can be produced by taking it out from the molding mold.
Various castings can be produced using the mold thus obtained.
次に、下記の実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、これらの実施例は本発明を制限するものではない。
なお、下記方法に従って、ＢＥＴ比表面積、各成分の含有量、抗折力、熱膨張率及び水分の吸着率の測定を行った。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but these examples do not limit the present invention.
The BET specific surface area, the content of each component, the bending force, the coefficient of thermal expansion, and the adsorption rate of water were measured according to the following methods.
（１．ＢＥＴ比表面積の測定方法）
各例で得た鋳型再生砂について、１５０μｍから３００μｍの間に篩い分けしたものを取得し、これを用いて窒素吸着法によってＢＥＴ比表面積を測定した。以下に測定条件を示す。
・測定装置：４連式比表面積・細孔分布測定装置、NOVA-TOUCH型(Quantachrome Instruments社製)
・使用ガス：窒素ガス
・冷媒（温度）：液体窒素（−１９５．８℃）
・前処理条件：１１０℃、６時間真空脱気
・測定相対圧力（Ｐ／Ｐ０）：０．０５＜Ｐ／Ｐ０＜０．３ ［Ｐ０：飽和蒸気圧］
・サンプル量：約４ｇ
(1. Method for measuring BET specific surface area)
The reclaimed mold sand obtained in each example was sieved between 150 μm and 300 μm, and the BET specific surface area was measured by the nitrogen adsorption method using this. The measurement conditions are shown below.
・ Measuring device: Quadruple specific surface area / pore distribution measuring device, NOVA-TOUCH type (manufactured by Quantachrome Instruments)
-Gas used: Nitrogen gas-Refrigerant (temperature): Liquid nitrogen (-195.8 ° C)
・ Pretreatment conditions: 110 ° C, 6 hours vacuum degassing ・ Measurement relative pressure (P / P 0 ): 0.05 <P / P 0 <0.3 [P 0 : saturated vapor pressure]
・ Sample amount: Approximately 4 g
（２．各成分の含有量の測定方法）
各例で得た鋳型再生砂について、蛍光Ｘ線分析試験（定性）によって各成分の含有量を分析した。試験方法は、以下の手順で前処理を行った後、下記条件にて測定した。
2.1．前処理［下記(ｉ)→(ii)→(iii)の順に実施した。］
(ｉ)各例で得た鋳型再生砂２ｇを１０５℃で乾燥後、タングステンカーバイド製の粉砕容器で粉砕し、次いで、１０５℃で乾燥した。
(ii)マッフル炉によって、１，０２５℃で１時間か焼した。
(iii)前記方法によって得られた試料及び四ホウ酸リチウムを１：１０で混合して混合物を得た。白金るつぼに前記混合物と少量の臭化リチウムを入れ、１，１５０℃程度でガラスビードに成型し、これを測定用サンプルとした。
2.2．測定条件
・装置型式：波長分散型蛍光Ｘ線分析装置、LAB CENTER XRF-1700（株式会社島津製作所製）
・設定管電圧：４０ｋＶ
・設定管電流：９５ｍＡ
・分析方法：ファンダメンタル・パラメータ法（ＦＰ法）
(2. Method for measuring the content of each component)
The content of each component of the reclaimed mold sand obtained in each example was analyzed by a fluorescent X-ray analysis test (qualitative analysis). The test method was measured under the following conditions after pretreatment according to the following procedure.
2.1. Pretreatment [(i) → (ii) → (iii) below was performed in this order. ]
(i) 2 g of the reclaimed mold sand obtained in each example was dried at 105 ° C., pulverized in a pulverizing container made of tungsten carbide, and then dried at 105 ° C.
(ii) Bake in a muffle furnace at 1,025 ° C. for 1 hour.
(iii) The sample obtained by the above method and lithium borate were mixed at a ratio of 1:10 to obtain a mixture. The mixture and a small amount of lithium bromide were placed in a platinum crucible and molded into a glass bead at about 1,150 ° C., which was used as a measurement sample.
2.2. Measurement conditions / equipment model: Wavelength dispersive fluorescent X-ray analyzer, LAB CENTER XRF-1700 (manufactured by Shimadzu Corporation)
・ Set tube voltage: 40kV
・ Set tube current: 95mA
・ Analysis method: Fundamental parameter method (FP method)
（３．抗折力の測定方法）
3-1．試験片
(1) 試験片の材料
ミキサー（遠州鉄工株式会社製）に、約１３０℃に加熱した各例で得た鋳型再生砂１００質量部とシェルモールド用フェノール樹脂「ＨＰ−２３０Ｎ」（商品名、汎用速硬化ノボラックタイプ、日立化成株式会社製）２質量部を投入し、６０秒間混練した。その後、前記ミキサーへ、ヘキサメチレンテトラミン（硬化剤）０．３質量部を投入して約５０秒間混練し、さらにステアリン酸カルシウム（滑剤）０．１質量部を投入して２０秒間撹拌することで、試験片用のレジンコーテッドサンド（ＲＣＳ）を得た。該ＲＣＳを用いて、下記条件にて下記サイズの四角柱状試験片を作製した。
(2) 試験片の造型条件
・金型温度：２５０℃
・焼成時間：６０秒
・吹込み圧力：０．２ＭＰａ
(3) 試験片サイズ
・１０ｍｍ×１０ｍｍ×１００ｍｍＬ
3-2．抗折力の測定
造型した試験片を常温まで冷却後、曲げ強さ試験機を用いて抗折力を測定した。
・スパン間隔：５ｃｍ（試験片受け側）
(3. Method of measuring resistance)
3-1. Test pieces
(1) Material of test piece In a mixer (manufactured by Enshu Iron Works Co., Ltd.), 100 parts by mass of recycled mold sand obtained in each example heated to about 130 ° C. and phenol resin "HP-230N" for shell molding (trade name, general purpose) Fast-curing novolak type, manufactured by Hitachi Kasei Co., Ltd.) 2 parts by mass was added and kneaded for 60 seconds. Then, 0.3 parts by mass of hexamethylenetetramine (hardener) was added to the mixer and kneaded for about 50 seconds, and then 0.1 part by mass of calcium stearate (lubricant) was added and stirred for 20 seconds. A resin coated sand (RCS) for a test piece was obtained. Using the RCS, a square columnar test piece having the following size was prepared under the following conditions.
(2) Molding conditions for test pieces ・ Mold temperature: 250 ° C
・ Baking time: 60 seconds ・ Blow pressure: 0.2 MPa
(3) Specimen size ・ 10 mm × 10 mm × 100 mm L
3-2. Measurement of bending force After cooling the molded test piece to room temperature, the bending force was measured using a bending strength tester.
・ Span interval: 5 cm (test piece receiving side)
（４．熱膨張率の測定方法）
4-1.試験片
(1) 試験片の材料
前記「３．抗折力の測定方法」と同様にして試験片用のＲＣＳを得た。該ＲＣＳを用いて、下記条件にて下記サイズの円柱状試験片を作製した。
(2) 試験片の造型条件
・金型温度：２５０℃
・ブロー圧：０．１ＭＰａ
・ブロー時間：２秒
・焼成時間：１８０秒
(3) 試験片サイズ
・３０ｍｍ（直径）×５０ｍｍ
4-2.熱膨張率の測定
１，０００℃に保持した電気炉中で１８０秒間保持した後（曝熱後）の試験片の長さを測定し、下記式から、試験片の熱膨張率（伸び率）を算出した。
熱膨張率（％）＝[(曝熱後のＴＰ長さ−曝熱前のＴＰ長さ)／曝熱前のＴＰ長さ]×１００
(4. Method for measuring the coefficient of thermal expansion)
4-1. Test piece
(1) Material of test piece An RCS for the test piece was obtained in the same manner as in "3. Method for measuring resistance folding force". Using the RCS, a columnar test piece having the following size was prepared under the following conditions.
(2) Molding conditions for test pieces ・ Mold temperature: 250 ° C
・ Blow pressure: 0.1 MPa
・ Blow time: 2 seconds ・ Baking time: 180 seconds
(3) Specimen size ・ 30 mm (diameter) x 50 mm
4-2. Measurement of coefficient of thermal expansion Measure the length of the test piece after holding it for 180 seconds in an electric furnace held at 1,000 ° C (after heat exposure), and use the following formula to measure the coefficient of thermal expansion of the test piece. (Growth rate) was calculated.
Coefficient of thermal expansion (%) = [(TP length after heat exposure-TP length before heat exposure) / TP length before heat exposure] x 100
（５．水分の吸着率の測定方法）
下記方法によって含水量を測定し、これを水分の吸着率の指標とした。
5-1.試験片
(1) 試験片の材料
前記「３．抗折力の測定方法」と同様にして試験片用のＲＣＳを得た。該ＲＣＳを用いて、下記条件にて下記サイズの四角柱状試験片を作製した。
(2) 試験片の造型条件
・金型温度：２５０℃
・焼成時間：６０秒
・吹込み圧力：０．２ＭＰａ
(3) 試験片サイズ
・１０ｍｍ×１０ｍｍ×１００ｍｍＬ
5-2.水分の吸着率の測定
上記条件で作製した試験片（１本、約１０ｇ）を使用し、水分量測定器「ＭＸ−５０」（Ａ＆Ｄ社製）にて１２０℃加熱条件により試験片を加熱し、試験片の加熱前後の水分量を測定することで、下記式から水分の吸着率を求めた。
水分の吸着率（％）＝[(加熱前ＴＰ重量−加熱後のＴＰ重量)／加熱前のＴＰ重量]×１００
(5. Method for measuring the adsorption rate of water)
The water content was measured by the following method, and this was used as an index of the water adsorption rate.
5-1. Test piece
(1) Material of test piece An RCS for the test piece was obtained in the same manner as in "3. Method for measuring resistance folding force". Using the RCS, a square columnar test piece having the following size was prepared under the following conditions.
(2) Molding conditions for test pieces ・ Mold temperature: 250 ° C
・ Baking time: 60 seconds ・ Blow pressure: 0.2 MPa
(3) Specimen size ・ 10 mm × 10 mm × 100 mm L
5-2. Measurement of Moisture Adsorption Rate Using a test piece (1 piece, about 10 g) prepared under the above conditions, a test was performed under 120 ° C. heating conditions with a water content measuring device "MX-50" (manufactured by A & D Co., Ltd.). By heating the piece and measuring the amount of water before and after heating the test piece, the water adsorption rate was calculated from the following formula.
Moisture adsorption rate (%) = [(TP weight before heating-TP weight after heating) / TP weight before heating] x 100
［実施例１］
回収した鋳型廃砂に、図２に示す吊り下げ方式にて磁束密度１，５００Ｇ程度の磁選処理を施すことにより、まずは、鉄塊等の比較的大きな磁性体を除去した。その後、解砕してから、図１に示す半磁外輪方式にて磁束密度３，０００Ｇ程度の磁選処理で砂鉄等のやや小さな磁性体を除去した。次に、７６０℃で焼却焼成処理を行った。
その後、適宜冷却し、サンドフレッシャー（株式会社清田鋳機製）で砥石の回転速度２，５００ｒｐｍ、砥石外周の羽根付きドラムの回転速度１３ｒｐｍの条件にて第一研磨処理をし、次いで、ハイブリッドサンドマスター（日本鋳造株式会社製）でドラムの回転速度２，１００ｒｐｍの条件にて第二研磨処理を行った。それから図３に示すマグネットプーリー方式にて磁束密度７，０００Ｇ程度で磁選処理を行うことで非磁着砂（Ａ）と磁着砂（Ｂ）を得た。
得られた鋳型再生砂（磁着砂（Ｂ））について、前記方法に従って各測定を行った。結果を表１に示す。
[Example 1]
By subjecting the recovered mold waste sand to a magnetic separation treatment having a magnetic flux density of about 1,500 G by the hanging method shown in FIG. 2, first, relatively large magnetic substances such as iron ingots were removed. Then, after crushing, a slightly small magnetic substance such as iron sand was removed by a magnetic separation process having a magnetic flux density of about 3,000 G by the semi-magnetic outer ring method shown in FIG. Next, an incinerator firing process was performed at 760 ° C.
After that, it is appropriately cooled and first polished with a sand fresher (manufactured by Kiyota Casting Co., Ltd.) under the conditions of a grindstone rotation speed of 2,500 rpm and a bladed drum on the outer circumference of the grindstone at a rotation speed of 13 rpm. The second polishing treatment was performed on a master (manufactured by Nippon Casting Co., Ltd.) under the condition of a drum rotation speed of 2,100 rpm. Then, the non-magnetic sand (A) and the magnetic sand (B) were obtained by performing a magnetic separation process at a magnetic flux density of about 7,000 G by the magnet pulley method shown in FIG.
The obtained mold recycled sand (magnetic sand (B)) was measured in accordance with the above method. The results are shown in Table 1.
［比較例１］
回収した鋳型廃砂に対して、焼却焼成処理までについては実施例１と同様の処理を行った。その後、ロータリーリクレーマー（日本鋳造株式会社製）でドラムの回転速度２，２００ｒｐｍの条件にて第一研磨処理をし、次いで、ハイブリッドサンドマスター（日本鋳造株式会社製）でドラムの回転速度２，１００ｒｐｍの条件にて第二研磨処理を行う。次いで、磁束密度３，０００Ｇ程度の磁選処理で小さな磁性体を除去し、鋳型再生砂を得た。
得られた鋳型再生砂について、前記方法に従って各測定を行った。結果を表１に示す。
[Comparative Example 1]
The collected mold waste sand was subjected to the same treatment as in Example 1 up to the incineration firing treatment. After that, the first polishing process was performed with a rotary reclaimer (manufactured by Nippon Casting Co., Ltd.) under the condition of a drum rotation speed of 2,200 rpm, and then with a hybrid sand master (manufactured by Nippon Casting Co., Ltd.), the drum rotation speed was 2, The second polishing process is performed under the condition of 100 rpm. Next, a small magnetic substance was removed by a magnetic separation treatment having a magnetic flux density of about 3,000 G to obtain molded reclaimed sand.
Each measurement was carried out for the obtained mold recycled sand according to the above method. The results are shown in Table 1.
［比較例２］
実施例１において、マグネットプーリー方式における磁束密度７，０００Ｇ程度での磁選処理を行わなかったこと以外は同様にして処理を行い、鋳型再生砂を得た。
得られた鋳型再生砂について、前記方法に従って各測定を行った。結果を表１に示す。
[Comparative Example 2]
In Example 1, the same treatment was carried out except that the magnetic separation treatment at a magnetic flux density of about 7,000 G in the magnet pulley method was not carried out to obtain reclaimed mold sand.
Each measurement was carried out for the obtained mold recycled sand according to the above method. The results are shown in Table 1.
［比較例３］
実施例１において、第一研磨処理及び第二研磨処理をいずれも行わなかったこと以外は同様にして処理を行い、非磁着砂と磁着砂を得た。
得られた磁着砂について、前記方法に従って各測定を行った。結果を表１に示す。
[Comparative Example 3]
In Example 1, the treatment was carried out in the same manner except that neither the first polishing treatment nor the second polishing treatment was carried out, and non-magnetic sand and magnetic sand were obtained.
Each measurement of the obtained magnetic sand was carried out according to the above method. The results are shown in Table 1.
表１より、実施例１で得た鋳型再生砂（磁着砂（Ｂ））の場合、比較例１及び比較例２で得た鋳型再生砂の場合よりも熱膨張率が極めて小さいことが分かる。また、実施例１で得た鋳型再生砂（磁着砂（Ｂ））は、ＢＥＴ比表面積が１．５ｍ２／ｇ以下であり、比較例３で得た磁着砂（ＢＥＴ比表面積１．５ｍ２／ｇ超）の場合よりも抗折力が高くなり、鋳型強度を向上させることができた。
なお、実施例１と比較例１との対比から、目的とする鋳型再生砂を得るためには、焼却焼成処理後の研磨方法と磁選処理の条件が重要であることが分かった。
From Table 1, it can be seen that in the case of the reclaimed mold sand (magnetic sand (B)) obtained in Example 1, the coefficient of thermal expansion is extremely smaller than that of the reclaimed mold sand obtained in Comparative Example 1 and Comparative Example 2. .. The reclaimed mold sand (magnetic sand (B)) obtained in Example 1 had a BET specific surface area of 1.5 m 2 / g or less, and the magnetic sand (BET specific surface area 1.) obtained in Comparative Example 3 was obtained. The bending resistance was higher than in the case of (more than 5 m 2 / g), and the mold strength could be improved.
From the comparison between Example 1 and Comparative Example 1, it was found that the polishing method after the incinerator firing treatment and the conditions of the magnetic separation treatment are important in order to obtain the desired molded mold recycled sand.
Ｓ 鋳型廃砂
１ 永久磁石
２ 回転ドラム
３ 入り口側ダンパー
４ 出口側分離版
５ 砂投入口
６ 砂排出口
７ 磁性体排出口
８ 筐体
９ 磁性体
１０ 第１のベルトコンベアー
１１ 第２のベルトコンベアー
１２ 磁石
１３ ベルトコンベアー
１４ ヘッドプーリー
１５ 非磁着砂
S Mold waste sand 1 Permanent magnet 2 Rotating drum 3 Entrance side damper 4 Exit side separation plate 5
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