JPH0347647A - 鋳物用砂型の連続的製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、樹脂被覆砂の可使時間を伸ばすことにより、
高強度の鋳物用砂型を連続的かつ大量に製造する方法に
関する。

〔従来の技術Ｊ 従来、高強度の鋳物用砂型の工業的製造方法としては、
その製造に際し樹脂被覆砂の加熱を必要としないためエ
ネルギー消費の点で有利なアシュランド法（例えば、コ
ールドボックス法、ノーベーク法）が知られていた。

例として、アシ１ランドコールドボツクス法による鋳物
用砂型の製造方法について具体的に説明すると次の通り
である。

フェノール樹脂と溶剤からなる第１成分溶液。

ポリイソシアネート化合物と溶剤からなる第１！成分溶
液及び鋳物川砂をミキサーで混合することによって樹脂
被覆砂を調製し、これをサンドマガジン（砂貯留槽）に
貯留する。サンドマガジンは、砂型造型時に造型用金型
の上方に配置され、その上部からエアーをブローするこ
とによって、Ｐ！４脂被覆被覆砂型内に吹き込まれる。

吹き込まれた樹脂被覆砂は、その後アミン等の硬化剤を
透過させることにより常温で硬化し鋳物用砂型が形成さ
れる。

サンドマガジン内に貯留される樹脂被覆砂の量は、従来
の方法によれば金型容量の数十倍から数百倍の範囲内で
あったが、砂型生産効率の観点がらはこの倍率は多けれ
ば多いほど好ましい、しかし、貯留される樹脂被覆砂の
量が増すと、砂型造型時に樹脂被覆砂中にエアーを吹き
込む回数が増えまた樹脂被覆砂の待機時間も長くなるこ
とによって、溶剤が失なわれて、Ｉ＃ｌ脂被覆被覆砂動
性が低下する。その結果、樹脂被覆砂の金型への充填密
度が下がり、製造した砂型の強度も低下する。

そこで高強度の鋳物用砂型を効率よく製造するための可
使時間の長い鋳造用樹脂被覆砂の製造方法として、フェ
ノール樹脂とポリイソシアネート化合物とからなる粘結
剤を砂に被覆する前に予め有機溶剤で砂を被覆する方法
が知られていた（特公昭５Ｂ−４６３７６号公報参照）
。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、特に、■サンドマガジン内の貯留量に対
して時間あたりの砂使用量が少ない場合■吹き込み回数
に対して砂の使用量が少ない場合■砂ＦＭ右よび湿度の
高い環境などでは、前記従来の鋳造用樹脂被覆砂を使用
する鋳物用砂型の製造方法によっても、サンドマガジン
内に貯留される樹脂被覆砂の量を増やすと依然として樹
脂被覆砂の充填密度が下がり砂型の強度が低下し、実用
的な鋳物用砂型を大量に連続製造することができないと
いう問題があった。

本発明は、前記従来の鋳物用砂型の連続的製造方法の問
題点を解決したもので、高強度の鋳物用砂型を連続的か
つ大量に製造する方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段１ 本発明によれば、フェノール樹脂、ポリイソシアネート
化合物、及び溶剤を含む粘結剤溶液と砂とからなる樹脂
被覆砂の一部を砂型製造用金型に導入し、次に硬化剤を
前記金型内に導入する諸工程を繰り返し行なっＴ成る鋳
物用砂型の連続的製造方法において、前記樹脂被覆砂の
残部に粘結剤用溶剤を適宜追加すること、を特徴とする
ｆｌｉｉ記方法が提供される。

本発明において使用される粘結剤溶液は、フェノール樹
脂、ポリイソシアネート化合物及び溶剤を含んで成るも
のである。

ここで、フェノール樹脂は、ベンジルエーテル基をその
分子内に有するフェノール、ノボラックあるいはこれら
から誘導される樹脂である。

ポリイソシアネート化合物としては、例えば、ジフェニ
ルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシア
ネート、４．４′−ジシクロヘキシルメタンジイソシア
ネートを挙げることができる。

粘結剤用の溶剤としては、アシュランド法における樹脂
被覆砂の調製において使用される溶剤はいずれも本発明
において使用することができる。

具体的には、脂肪族炭化水素系、脂環式炭化水素系、芳
香族炭化水素系、ハロゲン化炭化水素系。

ケトン系、エステル系、エーテル系、アルコール系等の
有機溶剤を単独でまたは混合して使用することができる
。ｈＡ脂脂層覆砂び砂型の製造工程中の温度あるいは溶
剤の毒性、臭気、経済性等の点からは、比較的高沸点（
例λば、１８０’Ｃ以上）の、脂肪族炭化水素系、脂環
式炭化水素系、芳香族炭化水素系、エステル系、ケトン
系の有機溶剤を単独であるいはこれらを混合して使用す
るのが好ましい。

具体的には脂肪族炭化水素系溶剤としては。

ｎ−ヘキサン、ｎ−へブタン、イソオクタン等の伯に、
灯油、軽油、重油、石油スピリット、石油エーテル、石
油ベンジン等を挙げることができる。脂環式炭化水素系
溶剤としては、シクロヘキサン、エチルシクロヘキサン
等を挙げることができる。芳香族炭化水素系溶剤として
は、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等
を挙げることができる。ハロゲン化炭化水素系溶剤とし
ては、トリクレン、クロルベンゼン等を挙げることがで
きる。ケトン系溶剤としては、メチルエヂルケトン、メ
チルイソブチルケトン、イソホロン、シクロヘキサノン
等を挙げることができる。

エステル系溶剤としては、酢酸エチル、アジピン酸ジメ
チル、アジピン酸ジエチル、グルタル酸ジメチル、コハ
ク酸ジメチル、コハク酸ジブチル、シュウ酸ジエチル、
フタル酸ジエチル等を挙げることができる。エーテル系
溶剤としては、イソプロピルエーテル、１．４−ジオキ
サン等を挙げることができる、アルコール系溶剤として
は、エタノール、エチレングリコール、イソプロパツー
ル、フルフリルアルコール等を挙げることができる。

粘結剤溶液は、所望により劣化防止剤、乾燥防止剤等の
他の成分を含むことができる。

本発明において使用される砂は、微粉状の砂。

粘度質の砂、再生砂等を含むあらゆる種類の砂であるが
、通常の鋳物砂が好ましく、５０〜６００μ程度の砂が
特に好ましい。

フェノール樹脂、ポリイソシアネート化合物あるいは溶
剤各々の砂に対する配合割合は、砂型の強度の点から、
それぞれ砂に対し全て０．０１〜１０重量％の範囲が好
ましく、特に０．１〜５．０重量％の範囲が好ましい。

樹脂被覆砂の調製は、例えばフェノール樹脂、ポリイソ
シアネート化合物及び溶剤から成る粘結剤溶液と砂とを
、好ましくは一１０〜５０℃の範囲の温度で、ミキサー
により四成分が均一に混合するように十分に混練するこ
とによって行なうことができる。

粘結剤γ８液は、あらかじめフェノール樹脂溶液とイン
シアネート化合物溶液とを調製しておき、砂と混線時に
両者を砂に添加することが特に好ましい。

調製した樹脂被覆砂をサンドマガジン内に貯留し、例え
ば、エアーによる吹き込みによって所望量の樹脂波Ｉ砂
を砂型製造用金型内に導入し１次に、塩基、アミン、金
属イオン等のアシ五ランド法において通常使用される硬
化剤を砂型が硬化するに十分な量だけ、前記金型内に導
入することによって鋳物用砂型を製造する。

次いで、サンドマガジン内に残留している未使用の樹脂
被覆砂にオイラーなどにより連続的に溶剤蒸気を追加さ
れ均一全体に浸透された所望量の樹脂被覆砂を砂型製造
用金型内に導入し次に硬化剤を導入する諸工程をくり返
すことによって、連続的に鋳物用砂型を製造することが
できる。

ここで使用する溶剤は、前記の粘結剤用の溶剤ど同じ種
類のものであるが、樹脂被覆砂の調製の際に使用した溶
剤と同じものであっても異なるものであっても良い。

鋳物用砂型の連続的製造の随意の時点において残留して
いる樹脂ｍｒｕ砂中における溶剤の量は。

使用される溶剤の種類、砂型製造工程中の温度、操作方
法、製造される砂型の重量等の諸条件により種々異なる
ため、それに合わせて添加する溶剤の量を調節する必要
がある。樹脂被覆砂の可使時間の延長及び砂をの強度の
確保の点からは１例えば、２５０ｇの砂型３００個製造
あたり、樹脂被覆砂の調製直後における溶剤含有量（す
なわち樹脂被覆砂中における瀉剤の初期含有ｆｆ１）の
１０〜８０％の潰の溶剤を、連続的砂型製造工程におい
て樹脂被覆砂に均等に追加するのが好ましく。

１５〜５０％の量の溶剤を追加するのが特に好ましい。

残留している樹脂被覆砂に溶剤を添加する方法としては
、サンドマガジンの上部の口から樹脂１ｔ１）′Ｉ！砂
にスプレーにより直接溶剤を吹き付ける方法、樹脂被覆
砂を金型に導入する際に溶剤蒸気又は霧化溶剤を含有さ
せたエアーを使用する方法等がある。

〔作用〕

鋳物用砂型の製造工程中で、樹脂被覆砂中の溶剤が失な
われると、その流動性が損なわれる。

そこで、砂型の連続的製造における２個目以降の鋳物用
砂型の製造において樹脂被覆砂に溶剤を適宜追加すると
、樹脂′ＩＩｒＨ砂の調製直後におけるその流動性がほ
ぼ確保される。そのため、金型内に十分な充填密度で樹
脂被覆砂が導入され、キユアリングにより高強度の鋳物
用砂型が製造されることになる。

すなわち、鋳物用砂型の連続的製造において樹脂被覆砂
に溶剤を追加することにより、−度に多量に調製した樹
脂被覆砂を砂型の連続大量製造に使用することのできる
時間を、著るしく延長することが可能となった。

〔実施例］ 以下、実施例及び比較例により本発明をさらに詳細に説
明する。以下、「部」は全て「重量部」を「％」は全て
「重量％」を意味する。

Ｘ血廻ユ 保土谷化学工業（掬製ベンジルエーテル基含有フェノー
ル樹脂５２．０％、コハク酸ジメチルエステル１７．５
％、石油系溶剤（丸首石油■製５Ｗ−１８００）３０．
５％から成る溶液を調製して第！成分溶液とした。

Ｂｌｌ　Ｌこ、ジフェニルメタンジイソシアネート（日
本ポリウレタン工業■製ＭＲ−２００）７５．０％１石
油系溶剤（出光興産■製ＩＰ−１５０）２５．０％から
成る溶液を調製して第１）成分溶液とした。

鋳物用の水洗した遠州砂２８００００部に前記第■成分
溶液３０８０部及び前記第１Ｉ成分溶液３０８０部を添
加しながら、品用式ミキサーで１４　Ｏｒ、ｐ、ｍにて
６０秒間混練りして樹脂被覆砂２８６１６０部を調製し
た。調製した樹脂被覆砂をサンドマガジン内に移した。

サンドマガジン内に３．０ｋｇ／ｃｒｎ”のゲージ圧で
エアーを２秒間ずつ２回ブローして、樹脂被覆砂をカム
シャフト中子製造用金型内に吹き込んだ、この工程を計
４分間実施して、樹脂被覆砂を６０個のカムシャフト中
子製造用金型内に吹き込んだ０次に、２．５ｋ　ｇ　／
　ｃ　ｒｎ’のゲージ圧で１秒間トリエチルアミンをジ
ェネレーターによりガツシングし前記金型内に透過させ
てキユアリングした後、３．０ｋｇ／ｃｒｒｌ”のゲー
ジ圧でエアーパージして、２５０ｇの川Ｍのカムシャフ
ト中子砂型を計６０個製造した。なお作業温度、砂の温
度は共に約２０℃、相対湿度は５６％であり、使用機械
は新東工業■製コールドボックスマシンである。

金を内への樹脂被覆砂の吹き込み、キユアリング等の一
連の前記工程を、順次、樹脂被覆砂調製の３０分後、６
０分後、８０分擾、１００分後、１２０分後、１４０分
後に各６０回、計４２０回連続的に繰り返して、最初の
砂型の製造から１４０分間で、２５０ｇのｆｆ１ｆｌの
カムシャフト中子砂をを総計４２０個製造した。なお、
ここで樹脂＞１）１）砂の金型内への吹き込み工程（前
記１４０分間）において、エアーは石油系溶剤（丸首石
油■製５Ｗ−１８００及び出光興産■製ＩＰ−１５０）
の入ったオイラーを通過させて本溶剤を霧状にして含有
させたエアーを使用し、樹脂被覆砂調製後、その３０分
後、６０分後、８０分後、１００分後、１２０分後に各
９０部、合計で５４０部の前記溶剤が樹脂被覆砂に均等
に添加されるようにして一連の前記連続工程を実施した
。

製造してｌＯ゛分後における砂型の引張り強度は、４２
０個全個全ついて６．６〜１７．２ｋｇｆ／　ｃ　ｒｒ
ｉ″の範囲内であり、いずれも実用上の基準６．０ｋｇ
ｒ／ｃｍ’をこえており充分実用的であった。

実Ｕヱ 樹脂被覆砂の金型内への吹き込み工程において１石油系
溶剤を霧状にして含有させたエアーを、樹脂被覆砂調製
の３０分後、６０分後、８０分後、１００分後、１２０
分後、１４０分後。

１６０分後、１８０分後、２００分後、２２０分後、２
４０分後に各１２５部１合計で１３７５部の前記溶剤が
樹脂被覆砂に均等に添加されるようにした以外は実施例
１と同様にして、樹脂被覆砂の吹き込み、キユアリング
等の一連の前記連続工程を実施して、２５０ｇの重量の
カムシャフト中子砂型を総計７２０個製造した。製造し
て１０分後における砂型の引っ張り強度は、７２０個全
Ｉｒついて１Ｏ３２〜１６．５ｋｇｆ／ｃばの範囲内で
あり、いずれも実用上の基準６．０ｋｇｆ’／ｃｒｎ’
をはるかに越λており十分実用的であった。

Ｘ胤拠旦 樹脂ＦｔＬｍ砂の金型内への吹き込み工程において、石
油系溶剤を霧状にして含有させたエアーを、樹脂ｍｍ砂
調製の３０分後、６０分後、８０分後、１００分後、１
２０分後、１４０分後、１６０分後、１８０分後に各２
２５部１合計で１８００部の前記溶剤が樹脂被覆砂に均
等に添加されるようにした以外は実施例１と同様にして
、樹脂被覆砂の吹き込み、キユアリング等の一連の前記
連続工程を実施して、２５０ｇのｌＴｌｆｆ１のカムシ
ャフト中子砂をを総計５４０個製造した。製造して１０
分後における砂型の引っ張り強度は、５４０個全Ｉｒつ
いて８．５〜１８．６ｋｇｆ／Ｃゴの範囲内であり、い
ずれも実用上の基準６．０ｋｇｆ／ｃｒｒ／をはるかに
越えており十分実用的であった。

比較１０゜ 樹脂被覆砂の金型内への吹き込み工程に右いて、エアー
中に溶剤を含（１せしめないで、それ以外の点は実施例
１と同様にして、２５０ｇのｆｆｔｆｆｉのカムシャフ
ト中子砂型を連続的に製造した。

その結果、製造して１０分後における砂型の引張強度が
６．０ｋｇｆ／ｃｒｎ’以上の実用的な砂型を、最初の
砂型の製造から約８０分の時点で。

１８０個製造することができた。しかし、最初の砂型の
製造から約８０分を越えて製造したものは、その引張り
強度が極めて低く、実用には供することができないもの
であった。

〔発明の効果１ 以上説明した通り１本発明の方法により、樹脂被覆砂の
可使時間を大幅に伸ばすことができたため、高強度の鋳
物用砂型を簡易かつ経済的に連続して大量に製造するこ
とが可能となり、その実用的意義は極めて大きい。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）フェノール樹脂、ポリイソシアネート化合物及び
   溶剤を含む粘結剤溶液と砂とからなる樹脂被覆砂の一部
   を砂型製造用金型に導入し、次に硬化剤を前記金型内に
   導入する諸工程を繰り返し行なって成る鋳物用砂型の連
   続的製造方法において、前記樹脂被覆砂の残部に粘結剤
   用溶剤を適宜追加すること、を特徴とする前記方法。