JP2971932B2 - シェルモールド用レジンコーテッドサンド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、シェルモールド用のレジンコーテッドサン
ドに関するものである。

【従来の技術】

シェルモールドは、珪砂など鋳物用砂をバインダー樹
脂で結合させて造型することによって得られる。このシ
ェルモールドは鋳肌が滑らかで寸法精度が良いなどの優
れた特長を有しているために多用されている。 このシェルモールドにあって、鋳込む金属の種類や温
度、形状等によって、使用する鋳物用砂の種類やバイン
ダーの種類を変えて適宜対応するようにしている。例え
ば鋳物用砂の場合は、高温での焼き付きを防ぐために高
融点の鋳物用砂を使用したり、溶湯の熱による膨張を抑
えるために高温での熱膨張の小さい鋳物用砂、例えばSi
O₂含量の少ないものやあるいは熱履歴を受けた回収砂な
どを使用したりするようにしている。またバインダーの
場合は、高強度のものや低膨張のものを適宜使い分けた
りするようにしている。 そして、鋳型の強度を上げるためには、バインダー樹
脂の量を多くすることが最も容易であり、従来はこのよ
うにバインダー樹脂の量によって鋳型の強度を確保する
ようにしている。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、バインダー樹脂の量を多くすると、経
済的に不利になるのは勿論、溶湯の熱でバインダー樹脂
が分解されて発生するガスの量が多くなり、このガスが
鋳物中に入り込んで巣になったり鋳肌を悪くしたりする
おそれがあるという問題がある。 本発明は、上記の点に鑑みて為されたものであり、少
ないバインダー樹脂量で強度の高い鋳型を得ることがで
きるシェルモールド用レジンコーテッドサンドを提供す
ることを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

本発明に係るシェルモールド用レジンコーテッドサン
ドは、空隙率が44％以下の鋳物用砂と空隙率が44％以上
の鋳物用砂に、それぞれバインダー樹脂を被覆せしめて
成ることを特徴とするものである。 以下、本発明を詳細に説明する。 鋳物用砂としては特に限定されるものではないが、珪
砂を用いるのが一般的であり、また鋳型を崩壊させた後
に回収した回収砂を用いることもできる。そして本発明
においてはこの鋳物用砂として空隙率が44％以下のもの
と空隙率が44％以上のものを混合して用いることを特徴
とするものである。ここで空隙率とは、鋳物用砂の見掛
けの容積中に占める砂粒子間の空隙部の容積の比率をい
うものであり、本発明において空隙率は次の方法で測定
した数値として定義される。まず200mlのメスシリンダ
ーに水：メタノール＝7:3（重量引）の混合溶液100mlを
入れ、これに別のメスシリンダーで測定した鋳物用砂10
0mlを徐々に加えた後に密閉し、気泡が出なくなったの
を確認した後メスシリンダーの液面を読み、この数値
（Mml）と200mlの目盛りとの差を空隙率とする。従っ
て、 空隙率（％）＝200−Ｍ と定義される。尚、用いる溶液としては、上記水とメタ
ノールの混合溶液の他に、水に界面活性剤を加えたもの
や、他の液体でもよい。空隙率はその数値が小さい程、
空隙部の容積が小さく充填率が高いことを意味し、少な
いバインダー樹脂で鋳物用砂の各粒子を結合させること
ができると考えられる。 そして本発明はこの空隙率と鋳型の強度との関係を検
討した結果、空隙率が44％以下の鋳物砂を用いることに
よって、鋳型の強度を急激に高めることができることを
見出してなされたものであるが、空隙率が44％以下の鋳
物砂だけを用いると、この鋳物砂から得られたレジンコ
ーテッドサンドは流動性が悪く、鋳型を製造する際の作
業性に問題が生じる。そこで本発明では、流動性が良好
な空隙率が45％以上の鋳物砂を、空隙率が44％以下の鋳
物砂と混合して用いることによって、流動性を確保しつ
つ、鋳型の強を高めるようにしたものである。また、鋳
物用砂の大きさについては特に限定されるものではない
が、28メッシュ〜200メッシュ程度の範囲の粒度のもの
が好ましい。 上記鋳物用砂を表面にバインダー樹脂を被覆すること
によって、シェルモード用レジンコーテッドサンドを調
製することができる。バインダー樹脂としては、特に限
定されるものではないが、ノボラック型フェノール樹
脂、レゾール型フェノール樹脂、ノボラック型フェノー
ル樹脂とレゾール型フェノール樹脂との混合物など、フ
ェノール樹脂を用いるのが好ましい。 レジンコーテッドサンドを調製するために鋳物用砂に
バインダー樹脂を被覆するにあたっては、ドライホット
コート法、コールドコート法、セミホットコート法、粉
末溶剤法などでおこなうことができる。ドライホットコ
ート法は、固形フェノール樹脂など固形のバインダー樹
脂を130〜180℃に加熱した鋳物用砂に添加して混合し、
鋳物用砂による加熱によって固形バインダー樹脂を溶融
させて溶融バインダー樹脂で鋳物用砂の表面をコートさ
せ、しかるのちにこの混合を保持したまま冷却し、粒状
でさらさらしたレジンコーテッドサンドを得る方法であ
る。コールドコート法は、バインダー樹脂をメタノール
などの溶剤に溶解して液状になし、これを鋳物用砂に添
加して混合し、溶剤を揮発させることによってレジンコ
ーテッドサンドを得る方法である。セミホットコート法
は、上記溶剤に溶解した液状バインダー樹脂を50〜90℃
に加熱した鋳物用砂に添加混合してレジンコーテッドサ
ンドを得る方法である。粉末溶剤法は、固形のバインダ
ー樹脂を粉砕し、この粉末樹脂を鋳物用砂に添加してさ
らにメタノールなどの溶剤を添加し、これを混合してレ
ジンコーテッドサンドを得る方法である。以上いずれの
方法においても粒状でさらさらしたレジンコーテッドサ
ンドを得ることができるが、作業性などの点においてド
ライホットコート法やセミホットコート法が好ましい。
砂とバインダー樹脂との混合割合は、シェルモールドの
要求される性能によって変動があり、特に限定されるも
のではないが、鋳物用砂100重量部に対してバインダー
樹脂を樹脂固形分換算で１重量部以下にすることが可能
である。またこの混合の際に必要に応じて硬化剤、その
他鋳物用砂とバインダー樹脂とを親和させるためのシラ
ンカップリング剤などの各種カップリング剤、またはワ
ックスなどを配合することができる。 このようにして得られたレジンコーテッドサンドを常
法に従って加熱された金型にふりかけたり充填したりし
てバインダー樹脂を溶融硬化させることによって、この
バインダー樹脂による鋳物用砂の結合作用でシェルモー
ルドを造型するものである。ここで、レジンコーテッド
サンド中のバインダー樹脂の量を低減することができる
と、造型した鋳型に溶湯を注ぐ際にバインダー樹脂が炭
化されて発生するガス量を少なくすることができ、この
ガスが鋳物中に入り込んで巣になったり鋳肌を悪くした
りすることを低減することが可能になると共に、またバ
インダー樹脂が溶湯の熱で分解され易く鋳物の砂離れを
良好にして鋳肌を美しく形成することができ、さらに低
融点合金を用いて鋳造をおこなう場合にも、バインダー
樹脂を容易に分解させることができ、鋳型を崩壊させて
脱型することが容易になるものである。

【実施例】

次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。 実施例１ 空隙率が41.3％の珪砂（砂Ａ）と空隙率が45.2％の珪
砂（砂Ｂ）を用いてこれを第１表に示す「１−１」〜
「１−４」の配合割合で混合した。このように混合した
珪砂の全体としての空隙率を同表に示す。尚、砂Ａ及び
砂Ｂの粒度分布を第３表に示す。そしてこの珪砂30kgを
150℃に加熱してワールミキサーに仕込み、これに軟化
点90℃のノボラック型フェノール樹脂600gを加え、30秒
間混練した後フェノール樹脂に対し15％のヘキサメチレ
ンテトラミン90gを450gの水に溶解して添加し、砂粒の
塊りが崩壊するまで混練した。次いでさらにこれにステ
アリン酸カルシウム30gを添加し、30秒間混練した後に
これを払い出してエアレーションをおこない、樹脂量が
重量比率で2.0％のレジンコーテッドサンドを得た。 比較例１ 空隙率が41.3％の珪砂（砂Ａ）のみを用い（「１−
１」）、また空隙率が45.2％の珪砂（砂Ｂ）のみを用い
（「１−２」）、後は実施例１と同様にして樹脂量が重
量比率で2.0％のレジンコーテッドサンドを得た。 実施例２ 空隙率が41.3％の珪砂（砂Ａ）と空隙率が48.0％の再
生砂（砂Ｃ）を用いてこれを第２表に示す「２−１」〜
「２−４」の配合割合で混合した。このように混合した
珪砂の全体としての空隙率を同表に示す。尚、砂Ｃの粒
度分布を第３表に示す。そしてこの砂を用い、後は実施
例１と同様にして樹脂量が重量比率で2.0％のレジンコ
ーテッドサンドを得た。 比較例２ 空隙率が41.3％の珪砂（砂Ａ）のみを用い（「２−
１」）、また空隙率が48.0％の珪砂（砂Ｃ）のみを用い
（「２−２」）、後は実施例２と同様にして樹脂量が重
量比率で2.0％のレジンコーテッドサンドを得た。 上記実施例1,2及び比較例1,2によって得たレジンコー
テッドサンドを用いて鋳型を作成し、この鋳型について
常温曲げ強さをJACT試験法 SM−１に準拠して測定し
た。また実施例1,2及び比較例1,2によって得たレジンコ
ーテッドサンドについて、融着点及び安息角を測定し
た。融着点はJACT試験法 Ｃ−１に準拠して、安息角は
HM法に準拠してそれぞれ測定した。これらの結果を第１
表及び第２表に示す。またそれぞれについての珪砂の空
隙率と鋳型の強度との関係を第１図（実施例１と比較例
１）及び第２図（実施例２と比較例２）のグラフに示
す。 第１表、第２表及び第１図、第２図のグラフにみられ
るように、砂Ｂや砂Ｃに空隙率が44％未満の砂Ａを混合
することによって、曲げ強さが急激に高まることが確認
される。また空隙率が44％未満の砂Ａのみを用いた比較
例１の「１−１」や比較例２の「２−１」ではレジンコ
ーテッドサンドの安息角が小さく、レジンコーテッドサ
ンドの流動性が悪いが、各実施例のように空隙率が44％
以上の砂Ｂや砂Ｃの混合によってレジンコーテッドサン
ドの安息角が大きくなっており、レジンコーテッドサン
ドの流動性が良くなることが確認される。従って、流動
性を確保しながら、バインダー樹脂量を低減しても強度
を確保することができるものであった。

【発明の効果】

上述のように本発明のシェルモード用レジンコーテッ
ドサンドは、空隙率が44％以下の鋳物用砂と空隙率が44
％以上の鋳物用砂に、それぞれバインダー樹脂を被覆せ
しめて形成したものであり、空隙率が44％以下の鋳物用
砂を混合して用いることによって、バインダー樹脂の量
が少なくても鋳型の強度を高く確保することができると
共に、空隙率が44重量％以上の鋳物用砂を混合して用い
ることによって、レジンコーテッドサンドの流動性を高
く確保することができ、流動性を確保しながら、鋳物用
砂に被覆するバインダー樹脂の量を十分に低減すること
が可能になるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は鋳物用砂の空隙率と鋳型の曲げ強さ
との関係を示すグラフである。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空隙率が44％以下の鋳物用砂と空隙率が44
   ％以上の鋳物用砂に、それぞれバインダー樹脂を被覆せ
   しめて成ることを特徴とするシェルモールド用レジンコ
   ーテッドサンド。