JP3154458B2 - Recycled sand for mold production - Google Patents
Recycled sand for mold productionInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、一旦使用した鋳型をば
らして、再使用のために再生した再生砂に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to recycled sand obtained by separating a used mold and recycling it for reuse.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、鋳型の製造は、砂の有効利用
の観点から以下の如き方法が採用されている。即ち、使
用済みの鋳型をばらして砂を採取し、この砂の表面に付
着した結合剤等を除去して再生砂とする。そして、この
再生砂に若干量の新砂を添加し、更に結合剤及びこの結
合剤を硬化するための触媒を添加して、鋳型を製造して
いる。この際、使用される再生砂は、その表面に結合剤
等の付着量の少ないものでなければならない。何故な
ら、結合剤等の付着量の多いものを使用して鋳型を得る
と、鋳物製造時に再生砂に付着している結合剤等が有害
な分解生成物を放出して、作業環境が悪化するというこ
とがあるからである。また、再生砂に付着している結合
剤等の成分が、注湯時に溶湯に溶解し、溶湯が冷却する
ときに溶解した成分が気泡となるため、得られる鋳物に
ガス欠陥等が生じるからである。2. Description of the Related Art Conventionally, the following method has been adopted for the production of a mold from the viewpoint of effective utilization of sand. That is, the used mold is separated to collect sand, and a binder or the like attached to the surface of the sand is removed to obtain recycled sand. Then, a small amount of fresh sand is added to the reclaimed sand, and a binder and a catalyst for curing the binder are added to produce a mold. At this time, the reclaimed sand used must have a small amount of a binder or the like attached to its surface. Because, if a mold is obtained using a large amount of binder or the like, the binder or the like adhering to the recycled sand at the time of casting production releases harmful decomposition products, and the working environment is deteriorated. This is because there are times. Also, components such as a binder adhering to the reclaimed sand are dissolved in the molten metal at the time of pouring, and the dissolved components become bubbles when the molten metal is cooled, so that a gas defect or the like occurs in the obtained casting. is there.
【０００３】このため、従来より、再生砂の表面に付着
している結合剤等の量を管理するため、ＬＯＩ管理が行
なわれている。ＬＯＩ管理は、砂に付着している有機物
質（主として結合剤及び結合剤を硬化するための触媒）
の量を管理するものであり、以下の如き方法で行なわれ
ている。即ち、サンプリングした再生砂を1000℃で2時
間程度焼いて、そのときの減量率を測定する管理方法で
ある。従って、減量率が少なければ少ないほど、砂に有
機物質が付着していないというものであり、この減量率
が常に一定重量以下となるように管理するのである。For this reason, LOI management has been conventionally performed to control the amount of a binder or the like adhering to the surface of reclaimed sand. LOI management is based on organic substances adhering to sand (mainly binders and catalysts for curing binders)
And is performed in the following manner. That is, this is a management method in which the sampled regenerated sand is baked at 1000 ° C. for about 2 hours and the weight loss rate at that time is measured. Therefore, the smaller the weight loss rate, the less the organic substance adheres to the sand, and the weight loss rate is controlled so as to be always less than a certain weight.
【０００４】ところで、鋳型を製造する際に、従来より
結合剤としてフラン樹脂が使用され（特公昭39-1543号
公報等）、またフラン樹脂の硬化触媒としてリン化合物
（特開昭47-16324号公報）やスルホン酸系化合物（特開
昭53-30421号公報、特開昭59-113952号公報）が使用さ
れている。そして、結合剤としてフラン樹脂を使用し、
硬化触媒としてリン化合物やスルホン酸系化合物を使用
して鋳型を製造する際、前記したＬＯＩ管理を行なえ
ば、再生砂の管理は比較的良好であった。しかしなが
ら、ＬＯＩ管理を行なっても、しばしば再生砂が固まっ
て流動性が悪くなり鋳型の製造が困難になったり、或い
は鋳型製造中に二酸化硫黄ガスが発生して作業環境が悪
くなるということがあった。By the way, furan resins have been conventionally used as binders when producing molds (JP-B-39-1543, etc.), and phosphorus compounds (JP-A-47-16324) as curing catalysts for furan resins. And sulfonic acid compounds (JP-A-53-30421 and JP-A-59-113952). And, using a furan resin as a binder,
When producing a mold using a phosphorus compound or a sulfonic acid-based compound as a curing catalyst, the management of the recycled sand was relatively good if the above-mentioned LOI management was performed. However, even if the LOI control is performed, the reclaimed sand often hardens and the flowability deteriorates, making it difficult to manufacture the mold, or the working environment is deteriorated due to the generation of sulfur dioxide gas during the manufacture of the mold. Was.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
本発明者等は、何故ＬＯＩ管理を行なって鋳型を製造し
ても、上記したような欠点が生じるのかを検討した。そ
の結果、ＬＯＩ管理は、再生砂中の有機物質の量を管理
するだけであり、有機物質の種類を管理していないから
であるという結論に到った。そこで、本発明者等は、各
種元素の量を測定しながら、再生砂の状態を観察した。
その結果、リン元素が多量に含有されていると、再生砂
が吸湿しやすいことが判明した。また、硫黄元素が多量
含有されていると、鋳型製造中に二酸化硫黄ガスが発生
しやすいことが判明した。しかしながら、また、硫黄元
素が多量に含有されていると、リン元素が多量に含有さ
れていても、再生砂が吸湿しにくいことも判明した。SUMMARY OF THE INVENTION
The present inventors have studied why the above-mentioned disadvantages occur even if the mold is manufactured by performing LOI management. As a result, it was concluded that LOI management only controls the amount of organic substances in the reclaimed sand and does not control the types of organic substances. Then, the present inventors observed the state of the reclaimed sand while measuring the amounts of various elements.
As a result, it was found that when the phosphorus element is contained in a large amount, the regenerated sand easily absorbs moisture. It was also found that when a large amount of sulfur element was contained, sulfur dioxide gas was easily generated during the production of the mold. However, it has also been found that when the sulfur element is contained in a large amount, the recycled sand is difficult to absorb moisture even when the phosphorus element is contained in a large amount.
【０００６】このような結果、再生砂中におけるリン元
素や硫黄元素の含有量が少なければ良いことは勿論であ
るが、リン元素と硫黄元素とが、あるバランスで含有さ
れている方がより好ましいことが判明したのである。本
発明は、この知見に基づいてなされたものである。As a result, it is of course that the content of the phosphorus element and the sulfur element in the reclaimed sand should be small, but it is more preferable that the phosphorus element and the sulfur element are contained in a certain balance. It turned out. The present invention has been made based on this finding.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、再生砂
中の硫黄元素含有量とリン元素含有量とが、重量比で0.
05≦［硫黄元素含有量／（硫黄元素含有量＋リン元素含
有量）］≦0.4なる式を満足することを特徴とする鋳型
製造用再生砂に関するものである。That is, according to the present invention, the sulfur element content and the phosphorus element content in the reclaimed sand are not more than 0.1 by weight.
The present invention relates to reclaimed sand for mold production, which satisfies the following equation: 05 ≦ [sulfur element content / (sulfur element content + phosphorus element content)] ≦ 0.4.
【０００８】本発明に係る再生砂は、一度使用された鋳
型中の砂を機械的摩耗式又は焙焼式で再生したものであ
る。一般に、摩耗式で再生されたものが収率も高く、経
済的に優れているので好ましい。再生砂の砂本体として
は、石英質を主成分とする珪砂，クロマイト砂，ジルコ
ン砂，オリビン砂，アルミナサンド等が使用される。The reclaimed sand according to the present invention is obtained by reclaiming the sand in a mold once used by a mechanical abrasion method or a roasting method. Generally, those regenerated by abrasion method are preferable because of high yield and economical excellence. Silica sand, chromite sand, zircon sand, olivine sand, alumina sand, etc., having quartz as a main component, are used as the sand body of the reclaimed sand.
【０００９】本発明に係る再生砂中には、硫黄元素
（Ｓ）とリン元素（Ｐ）とが、ある特定の重量比で含有
されている。即ち、0.05≦［硫黄元素含有量／（硫黄元
素含有量＋リン元素含有量）］≦0.4なる重量比で含有
されている。0.05＞［硫黄元素絶対含有量／（硫黄元素
含有量＋リン元素含有量）］になると、硫黄元素とリン
元素の総量に対する、硫黄元素の量が少なくなり、相対
的にリン元素が多くなって、再生砂が吸湿しやすくなる
ため、好ましくない。即ち、吸湿防止効果を有する硫黄
元素の量が少なくなると、リン元素の吸湿性が顕在化す
るのである。逆に、［硫黄元素含有量／（硫黄元素含有
量＋リン元素含有量）］＞0.4になると、硫黄元素とリ
ン元素の総量に対する、硫黄元素の量が多くなって、鋳
込み時に二酸化硫黄ガスを発生しやすくなるので、好ま
しくない。[0009] The recycled sand according to the present invention contains a sulfur element (S) and a phosphorus element (P) in a specific weight ratio. That is, it is contained in a weight ratio of 0.05 ≦ [sulfur element content / (sulfur element content + phosphorus element content)] ≦ 0.4. When 0.05> [absolute sulfur element content / (sulfur element content + phosphorus element content)], the amount of sulfur element relative to the total amount of sulfur element and phosphorus element decreases, and the phosphorus element relatively increases. This is not preferable because the regenerated sand easily absorbs moisture. That is, when the amount of the sulfur element having the effect of preventing moisture absorption is reduced, the hygroscopic property of the phosphorus element becomes apparent. Conversely, when [sulfur element content / (sulfur element content + phosphorus element content)]> 0.4, the amount of sulfur element becomes large relative to the total amount of sulfur element and phosphorus element. This is not preferable because it is likely to occur.
【００１０】再生砂中の硫黄元素の絶対的な含有量は、
再生砂重量に対して、0.7重量％以下であるのが好まし
い。硫黄元素の含有量が0.7重量％を超えると、硫黄元
素とリン元素の含有量比が前記した範囲内であっても、
鋳込み時に二酸化硫黄ガスを発生しやすくなる傾向が生
じる。また、リン元素の絶対的な含有量は、再生砂重量
に対して、0.8重量％以下であるのが好ましい。リン元
素の含有量が0.8重量％を超えると、硫黄元素とリン元
素の含有量比が前記した範囲内であっても、再生砂が吸
湿しやすくなる傾向が生じる。[0010] The absolute content of sulfur element in the reclaimed sand is
It is preferably 0.7% by weight or less based on the weight of the reclaimed sand. When the content of the sulfur element exceeds 0.7% by weight, even if the content ratio of the sulfur element and the phosphorus element is within the above range,
During casting, sulfur dioxide gas tends to be easily generated. The absolute content of the phosphorus element is preferably 0.8% by weight or less based on the weight of the reclaimed sand. When the content of the phosphorus element exceeds 0.8% by weight, the regenerated sand tends to absorb moisture easily even when the content ratio of the sulfur element and the phosphorus element is within the above range.
【００１１】以上の如き、再生砂を使用して鋳型を製造
する際には、100重量％の再生砂を使用してもよいが、
一般的には、若干量の新砂が添加補充して行なわれる。
そして、結合剤としては、一般的に酸硬化性フラン樹脂
が使用される。フラン樹脂としては、従来公知の各種の
ものが使用でき、例えばフルフリルアルコール，フルフ
リルアルコール−尿素樹脂，フルフリルアルコール−ホ
ルムアルデヒド樹脂，フルフリルアルコール−フェノー
ル樹脂，フルフリルアルコール−レゾルシノール樹脂，
フルフリルアルコール−メラミン樹脂，フルフリルアル
コールポリマー等が単独で又は混合して使用される。ま
た、これらのフラン樹脂に各種変性剤を併用添加しても
よい。また、鋳型の強度をより向上させるために、フラ
ン樹脂にシランカップリング剤を添加してもよい。シラ
ンカップリング剤としては、例えばγ-（2-アミノ）ア
ミノプロピレメチルジメトキシシラン，γ-アミノプロ
ピルトリメトキシシラン，γ-アミノプロピルトリエト
キシシラン，γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシ
ラン等が使用される。As described above, when producing a mold using recycled sand, 100% by weight of recycled sand may be used.
Generally, a small amount of fresh sand is added and supplemented.
An acid-curable furan resin is generally used as a binder. As the furan resin, conventionally known various ones can be used. For example, furfuryl alcohol, furfuryl alcohol-urea resin, furfuryl alcohol-formaldehyde resin, furfuryl alcohol-phenol resin, furfuryl alcohol-resorcinol resin,
Furfuryl alcohol-melamine resin, furfuryl alcohol polymer and the like are used alone or in combination. Various modifiers may be added to these furan resins in combination. In order to further improve the strength of the mold, a silane coupling agent may be added to the furan resin. As the silane coupling agent, for example, γ- (2-amino) aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, etc. are used. Is done.
【００１２】また、フラン樹脂を硬化させるための硬化
触媒としては、リン酸，縮合リン酸，リン酸エステル，
リン酸塩等のリン化合物が単独で又は混合してして使用
される。リン酸エステルとしては、メチルリン酸又はエ
チルリン酸が代表的であるが、その他のリン酸エステル
も使用しうる。また、リン酸塩としては、リン酸カリウ
ム又はリン酸水素カリウムが代表的であるが、その他の
リン酸塩も使用しうる。更に、リン化合物と併用して又
はリン化合物とは別個に、メチルスルホン酸，エチルス
ルホン酸，ベンゼンスルホン酸，トルエンスルホン酸，
キシレンスルホン酸等のアルキル若しくはアリールスル
ホン酸、カルボン酸等の有機酸、硫酸，塩酸，硝酸等の
無機酸等が使用される。Further, as a curing catalyst for curing the furan resin, phosphoric acid, condensed phosphoric acid, phosphate ester,
Phosphorus compounds such as phosphates are used alone or as a mixture. As the phosphoric acid ester, methyl phosphoric acid or ethyl phosphoric acid is typical, but other phosphoric acid esters can also be used. As the phosphate, potassium phosphate or potassium hydrogen phosphate is typical, but other phosphates can also be used. Further, in combination with or separately from the phosphorus compound, methylsulfonic acid, ethylsulfonic acid, benzenesulfonic acid, toluenesulfonic acid,
Organic acids such as alkyl or aryl sulfonic acids such as xylene sulfonic acid, carboxylic acids, and inorganic acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, and nitric acid are used.
【００１３】[0013]
実施例１〜５及び比較例１、２ 使用済みの鋳型をばらして、再生機（日本鋳造株式会社
Ｍ型ロータリーリクレイマー）に導入し、表１に示した
含有量の硫黄元素（Ｓ）及びリン元素（Ｐ）を含む再生
砂を得た。再生砂中の硫黄元素含有量（重量％）は、再
生砂を150メッシュ以下に微粉砕したものを試料とし、
燃焼中和滴定法で測定したものである。また、再生砂中
のリン元素含有量（重量％）は、再生砂を150メッシュ
以下に微粉砕したものを試料とし、ＩＣＰ（誘導結合プ
ラズマ発光分析装置）にて測定したものである。なお、
再生砂の本体は、珪砂よりなるものであり、硫黄元素や
リン元素の含有量の調整は、再生機に導入するパス回数
で行なった。Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 A used mold was separated and introduced into a regenerator (M-type rotary reclaimer, Nippon Casting Co., Ltd.). Regenerated sand containing phosphorus element (P) was obtained. The sulfur element content (% by weight) in the reclaimed sand is obtained by finely pulverizing the reclaimed sand to 150 mesh or less.
It is measured by the combustion neutralization titration method. The phosphorus element content (% by weight) in the reclaimed sand was measured by ICP (inductively coupled plasma emission spectrometer) using a sample obtained by pulverizing the reclaimed sand to 150 mesh or less. In addition,
The main body of the reclaimed sand was made of silica sand, and the adjustment of the content of the sulfur element and the phosphorus element was performed by the number of passes to be introduced into the regenerator.
【００１４】[0014]
【表１】 [Table 1]
【００１５】得られた再生砂の吸湿量を測定するため、
以下の手順を実行した。まず、温度25℃，相対湿度90％
RHの雰囲気下に、得られた再生砂を24時間放置した後、
その重量（Ｗ1）を測定する。その後、重量（Ｗ1）の再
生砂を乾燥炉に1時間放置した後、デシケーター中で25
℃まで冷却し、その重量（Ｗ0）を測定した。そして、
［（Ｗ1−Ｗ0）／Ｗ0］×100なる式で、再生砂の吸湿量
を算出した。この結果を表１に示した。In order to measure the amount of moisture absorption of the obtained reclaimed sand,
The following procedure was performed. First, temperature 25 ℃, relative humidity 90%
After leaving the obtained reclaimed sand for 24 hours in an atmosphere of RH,
The weight (W 1 ) is measured. After that, the regenerated sand having a weight (W 1 ) was allowed to stand in a drying oven for 1 hour, and then was placed in a desiccator.
C., and its weight (W 0 ) was measured. And
The amount of moisture absorbed by the recycled sand was calculated by the formula [(W 1 −W 0 ) / W 0 ] × 100. The results are shown in Table 1.
【００１６】また、得られた再生砂95重量部に対して、
新砂である珪砂5重量部、硬化剤溶液0.33重量部及び結
合剤0.65重量部を添加混練した。この際、硬化剤溶液
は、35.0重量％のトルエンスルホン酸，2.7重量％のメ
タンスルホン酸，20.0重量％の硫酸，15.3重量％のリン
酸（Ｐ2Ｏ5）よりなる水溶液である。また、結合剤とし
ては、樹脂中の窒素含有量が2.5％のフラン系樹脂を使
用した。この後、混練砂を大同式ドーナツ型試験型に充
填して、5℃の雰囲気下で結合剤を硬化させて鋳型を製
造した。そして、経時的（試験型に充填後、0.5時間
後，1.0時間後，24時間後）に、この鋳型の圧縮強度（k
g／cm2）を測定し、表１に示した。また、鋳型製造時に
おける作業環境を労働安全衛生法に準拠して測定し、そ
の管理区分も表１に示した。管理区分は、第１管理区分
が最も作業環境が良く、第２管理区分，第３管理区分に
なるにしたがって、作業環境が悪くなってゆくものであ
る。Further, based on 95 parts by weight of the obtained recycled sand,
5 parts by weight of silica sand as fresh sand, 0.33 parts by weight of a hardener solution and 0.65 parts by weight of a binder were added and kneaded. At this time, the curing agent solution is an aqueous solution comprising 35.0% by weight of toluenesulfonic acid, 2.7% by weight of methanesulfonic acid, 20.0% by weight of sulfuric acid, and 15.3% by weight of phosphoric acid (P 2 O 5 ). As a binder, a furan-based resin having a nitrogen content of 2.5% in the resin was used. Thereafter, the kneaded sand was filled into a Daido donut type test mold, and the binder was cured in an atmosphere at 5 ° C. to produce a mold. Then, over time (after filling the test mold, 0.5 hours, 1.0 hours, and 24 hours), the compressive strength (k
g / cm 2 ) and the results are shown in Table 1. In addition, the working environment at the time of mold production was measured in accordance with the Industrial Safety and Health Law, and the control category is also shown in Table 1. As for the management category, the first management category has the best working environment, and the working environment becomes worse as the management category becomes the second management category and the third management category.
【００１７】表１の結果から明らかなように、実施例１
〜５に係る再生砂は、硫黄元素含有量とリン元素含有量
のバランスが良く、リン元素含有量が相対的に多すぎる
比較例１に係る再生砂に比べて、その吸湿量が少ないも
のである。そして、吸湿量が少ない結果、再生砂の流動
性が良好で、模型に対する充填性が向上する。従って、
実施例１〜５に係る再生砂を使用して得られた鋳型は、
比較例１に係る再生砂を使用して得られた鋳型に比べ
て、その圧縮強度が十分に高くなっていることが分か
る。また、比較例２に係る再生砂は、硫黄元素含有量が
相対的に多すぎるため、再生砂の吸湿量や得られる鋳型
の圧縮強度は良好であるが、鋳型製造時の作業環境が悪
くなっていることが分かる。As is clear from the results in Table 1, Example 1
The reclaimed sand according to Nos. 5 to 5 has a good balance between the sulfur element content and the phosphorus element content, and has a smaller amount of moisture absorption than the reclaimed sand according to Comparative Example 1 in which the phosphorus element content is relatively too large. is there. Then, as a result of the small amount of moisture absorption, the flowability of the regenerated sand is good, and the filling property for the model is improved. Therefore,
The mold obtained using the recycled sand according to Examples 1 to 5,
It can be seen that the compression strength is sufficiently higher than the mold obtained using the recycled sand according to Comparative Example 1. In addition, the regenerated sand according to Comparative Example 2 has a relatively high sulfur element content, and thus has a good moisture absorption of the regenerated sand and a good compressive strength of the obtained mold, but has a poor working environment during mold production. You can see that it is.
【００１８】[0018]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る再生
砂中には、吸湿力の大きいリン元素に対して、吸湿防止
の作用を有する硫黄元素が所定のバランスで含有されて
いるため、再生砂の吸湿性が抑制される。その結果、再
生砂の流動性が良好で、模型に再生砂を充填しやすく、
得られる鋳型の強度が向上するという効果を奏する。ま
た、本発明に係る再生砂中には、鋳型製造時に有害ガス
である二酸化硫黄を発生する原因となる硫黄元素に対し
て、リン元素が所定のバランスで含有されているため、
リン元素が硫黄元素に対して防御の役割を果たすと考え
られる。従って、リン元素が全く含有されていないか又
は殆ど含有されていない場合に比べて、鋳型製造時に有
害ガスである二酸化硫黄を発生しにくいという効果を奏
する。As described above, the reclaimed sand according to the present invention contains a sulfur element having a function of preventing moisture absorption in a predetermined balance with respect to a phosphorus element having a large moisture absorption power. The hygroscopicity of the recycled sand is suppressed. As a result, the flowability of the recycled sand is good, and it is easy to fill the model with the recycled sand,
There is an effect that the strength of the obtained mold is improved. Further, in the reclaimed sand according to the present invention, the sulfur element which causes sulfur dioxide which is a harmful gas at the time of mold production, because the phosphorus element is contained in a predetermined balance,
It is thought that phosphorus element plays a defense role against elemental sulfur. Therefore, as compared with the case where the phosphorus element is not contained at all or almost not contained, the effect that sulfur dioxide which is a harmful gas is less likely to be generated during the production of the mold.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−237587（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−50176（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−142048（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−53344（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−58948（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B22C 1/00 - 1/26 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-5-237587 (JP, A) JP-A-5-50176 (JP, A) JP-A-63-142048 (JP, A) JP-A-58-1983 53344 (JP, A) JP-A-57-58948 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B22C 1/00-1/26
Claims (1)
有量とが、重量比で0.05≦［硫黄元素含有量／（硫黄元
素含有量＋リン元素含有量）］≦0.4なる式を満足する
ことを特徴とする鋳型製造用再生砂。The weight ratio of the sulfur element content and the phosphorus element content in the reclaimed sand satisfies the expression 0.05 ≦ [sulfur element content / (sulfur element content + phosphorus element content)] ≦ 0.4. Reclaimed sand for mold production.
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| JP18081593A JP3154458B2 (en) | 1993-06-24 | 1993-06-24 | Recycled sand for mold production |
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| JPH079070A JPH079070A (en) | 1995-01-13 |
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