JP4425825B2 - レジンコーテッドサンド - Google Patents
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Description
本発明のレジンコーテッドサンド(以下RCSと略記する)に用いられる球状鋳物砂は大きく2つの態様からなる。第1の態様は、平均粒径が0.02〜1.5mmである、火炎熔融法で製造された球状鋳物砂である。また、第2の態様は、平均粒径が0.02〜1.5mm、吸水率が0.5重量%以下である球状鋳物砂である。以下、これら2つを総称して「球状鋳物砂」ということがある。
本発明のRCSは、上記本発明の球状鋳物砂を粘結剤組成物で被覆してなるものである。
表1の鋳物砂中、本発明品1、焼成法ムライト砂、電融法砂は、それぞれ以下の方法で得られたものである。
Al2O3とSiO2を合計量で96重量%含有する、Al2O3/SiO2重量比率が2.7、含水率が0重量%、平均粒径が0.21mm、長軸径/短軸径比が1.5、のムライト粉末を出発原料とし、当該粉末を、酸素をキャリアガスとして用い、LPG(プロパンガス)を対酸素比(容量比)1.1で燃焼させた火炎(約2000℃)中に投入し、単分散した球状鋳物砂(表1の本発明品1)を得た。
Al2O3/SiO2重量比率が2.7となるよう水酸化アルミニウムとカオリンを混合し、スプレードライヤーを用いて球状にした粉末粒子(Al2O3とSiO2を合計量で96重量%含有)を電気炉中にて1500℃で1時間焼成することにより球状鋳物砂(表1の焼成法ムライト砂)を得た。
アルミナとシリカを含む合成ムライトの原料をアーク炉にて溶融させ、1600℃〜2200℃の温度で溶出させ、風砕する電融アトマイズ法で球状鋳物砂(表1の電融法砂)を得た。
(1)RCSの製造
鋳物砂として上記で得られた鋳物砂とフラタリー珪砂を用いた。それらの化学組成等を表1に示した。表1中、フラタリー珪砂は従来の不定形珪砂であり、焼成法ムライト砂と電融法砂は、従来の球状鋳物砂に相当する。
上記で製造したRCSについて、粒度指数、球形度、1000℃における熱膨張率、流動性、シェル法にて鋳型とした際の抗折力を測定した。その結果を表3に示す。また、RCSの単位体積当たりの樹脂量も併せて表3に示した。
表1の鋳物砂を用いて、実施例1と同様に樹脂で被覆したRCSを、表4の組成で用いて得た鋳型について、それぞれ鋳込み試験を行なった。まずRCSを用い、試験中子型を250℃・90秒で焼成した。別に造型した主型に試験中子をセットし、約1470℃の鋳鉄(FC200)の溶湯を注湯した。鋳込み冷却後(鋳込み終了時より2時間放置後)、鋳型割れについて観察した。その後、鋳型をコアノックにより崩壊し、ベーニングおよび焼着に関して中子面を観察した。その結果を表4に示す。なお、表4中、鋳型割れの「○」は鋳型割れが無いことを、「×」は鋳型割れが発生したことを意味する。また、ベーニングの「○」はベーニングが無いことを、「△」はベーニングがやや発生したことを、「×」はベーニングが発生したことを意味する。また、焼着の「○」は焼着が無いことを、「×」は焼着が発生したことを意味する。
以下の方法でRCSを製造し、以下の方法で評価を行った。結果を表6に示す。
表1の本発明品1と同様に製法(火炎溶融法)により得た表5の本発明品2の球状鋳物砂、焼成法により得た表5の焼成法ムライト砂Bを用いた。これらの鋳物砂に、表6に示す成分を表6に示す量で用い、それ以外は実施例1等と同様の方法でRCSを製造した。なお、表6中、フェノール樹脂Bは、ノボラックタイプのフェノール樹脂であり、RCSの融着温度を110℃とするものである。この融着温度は、JACT試験法C−1(融着点試験法)に基づいて測定した。
(2−1)
抗折力は実施例1と同様の方法を用いた。
RCSを設置面に薄く散布して砂層を形成する。砂層の厚みは1mmとした。散布工程を終えたら、次に砂層上空に遮光マスクを設置し、電熱器にて遮光マスクを通して熱線を照射する照射工程を実行する。砂層のうち、熱線が直接照射された照射領域の樹脂は、熱硬化して砂粒子同士を結合させ、固化層を形成する。一方、砂層のうち、熱線が照射されなかった未照射領域の粘結剤組成物は未硬化である。
以下の方法でRCSを製造し、以下の方法で評価を行った。結果を表7に示す。
表1の本発明品1、焼成ムライト砂を用いた。これらの鋳物砂に、表7に示す成分を表7に示す量で用い、それ以外は実施例1等と同様の方法でRCSを製造した。なお、表7中、フェノール樹脂Bは、実施例5等と同じものである。
(2−1)
抗折力は実施例1と同様の方法を用いた。
図4に示した内径50mm、深さ50mmの円筒状空洞を有する金型(割型)を250℃に加熱し、空洞部に直径10mmの開口部よりRCSを充填し、30秒間焼成した(図5)。開口部付近は金型の熱により若干RCSが硬化するため、開口部を直径約10mmのドリルで開封した後、金型を反転しこの直径10mmの穴より内部の未硬化RCSを重力により排出し、排出されたRCSの重量(A)を測定した(図6)。その後鋳型を割り内部に残った未硬化RCSの重量(B)を測定した。これらから、実施例5等と同様に排砂性(%)を求めた。
表1の鋳物砂を用いて実施例1および比較例1と同様に樹脂で被覆したRCSを用いて得た鋳型について、それぞれ鋳込み試験を行った。すなわち、実施例3と同様の方法にて試験中子型を焼成し、別に造型した主型に試験中子をセットし、アルミニウム鋳物(成分AC4C)を注湯した。中子の鋳型と鋳物の中子面の平滑性を表面粗さ測定器(サーフコーターSE−30H、小坂研究所製)により、表面粗さ(中心線平均粗さ:Ra)として測定した。表面粗さの測定は、鋳型、鋳物、それぞれの表面について5箇所行い、その平均値をRaとした。Raが小さいほど表面平滑性に優れる。結果を表8に示す。
フラタリー珪砂を用いたRCSを80重量部と、表9に示す混合用RCSを20重量部混合することにより、混合RCSを得た。尚、それぞれのRCSは、フラタリー珪砂を用いたRCSは比較例2と同様にして、また、混合用RCSは実施例1及び比較例1、3と同様にして得られたものを用いた。上記で製造した混合RCSについて、1000℃における熱膨張率、流動性、シェル法にて鋳型とした際の抗折力を実施例1と同様の方法にて測定した。結果を表9に示す。
Claims (11)
- 平均粒径が0.02〜1.5mmである、火炎熔融法で製造された球状鋳物砂を、粘結剤組成物で被覆したレジンコーテッドサンド。
- 平均粒径が0.02〜1.5mm、吸水率が0.5重量%以下の球状鋳物砂を、粘結剤組成物で被覆したレジンコーテッドサンド。
- 球状鋳物砂が、Al2O3およびSiO2を主成分として含有してなり、Al2O3/SiO2重量比率が1〜15である請求項1または2記載のレジンコーテッドサンド。
- 粘結剤組成物が、フェノール樹脂を含有する請求項1〜3何れか1項記載のレジンコーテッドサンド。
- 積層造型法用である請求項1〜4の何れか1項記載のレジンコーテッドサンド。
- 請求項1〜5の何れか1項記載のレジンコーテッドサンドを用いて得られる鋳型。
- 表面粗さRaが20μm以下である請求項6記載の鋳型。
- 鋳型が中子である請求項6または7記載の鋳型。
- 中子が中空中子である請求項8記載の鋳型。
- 請求項6〜9何れか1項記載の鋳型を用いて鋳造された鋳物。
- 表面粗さRaが8μm以下である請求項10記載の鋳物。
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