JPH0647480A - 鋳物用砂型の連続的製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 水及び／又は有機溶剤と水溶性フェノール樹
脂と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、次に一般式ＨＣＯＯＲ（但
し、Ｒは炭素数１〜３のアルキル基を表わす。）で示さ
れる蟻酸エステルを含む硬化剤の蒸気又はエアロゾルを
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である。樹脂被覆砂の残部に
は、連続的に、水及び／又は有機溶剤を適宜追加する。 【効果】 圧縮強度の低下をきたすことなく樹脂被覆砂
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
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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。

【０００２】

【従来の技術】従来、水溶性フェノール樹脂を含む粘結
剤溶液を使用する鋳物用砂型の工業的製造方法として
は、特公平３−６８０６１号公報に記載の方法が知られ
ている。すなわち、前記公報に記載の鋳物用砂型の製造
方法は、具体的には次の通りである。まず、カリウムア
ルカリ性フェノール・ホルムアルデヒド樹脂を含む粘結
剤溶液と鋳物用砂と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、樹脂被覆砂が金型内に吹き込まれ
る。吹き込まれた樹脂被覆砂は、その後蟻酸メチル等の
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からはこ
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、樹脂被
覆砂の流動性が低下する。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、その製造休止時間中に樹脂被覆砂をサンドマガジン
から一時取出し、ビニール袋等に入れ保存する方法が行
われている。

【０００３】

【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、砂温が高く、湿度が低い環境などで
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。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、水及び
／又は有機溶剤と水溶性フェノール樹脂とを含む粘結剤
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、次に一般式ＨＣＯＯＲ（但し、Ｒは炭素数１
〜３のアルキル基を表わす。）で示される蟻酸エステル
を含む硬化剤の蒸気又はエアロゾル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水及び／又
は有機溶剤を適宜追加することを特徴とする前記方法が
提供される。

【０００５】本発明において使用される粘結剤溶液は、
水及び／又は有機溶剤と水溶性フェノール樹脂とを含ん
で成るものである。本発明における粘結剤として用いら
れる水溶性フェノール樹脂は有機エステルで硬化可能な
樹脂であり、例えばフェノール、クレゾール、レゾルシ
ノール、キシレノール、ビスフェノールＡ、クミルフェ
ノール、ノニルフェノール、ブチルフェノール、フェニ
ルフェノール、エチルフェノール、オクチルフェノー
ル、アミルフェノール、ナフトール、ビスフェノール
Ｆ、、ビスフェノールＣ、カテコール、ハイドロキノ
ン、ピロガロール、フロログルシン、リグニン、ビスフ
ェノールＡ残渣、クレゾール残渣、クロロフェノール、
ジクロロフェノール、その他の置換フェノールを含めた
フェノール類と、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒ
ド、フルフラールアルデヒド及びアルデヒドの混合物等
との反応によって得られるフェノール樹脂が挙げられ
る。これらのフェノール樹脂の縮合に用いられる適当な
アルカリ性物質は水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、
水酸化リチウム及びこれらの混合物であるが、水酸化カ
リウムが最も好ましい。

【０００６】粘結剤用の溶剤としては、水溶性フェノー
ル樹脂を含む粘結剤溶液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、水の他に、特開平４−１１８１４４号公報、特
開平４−１１８１４５号公報、特開平４−１１８１４６
号公報、特開平４−１１８１４７号公報、特開平４−１
１８１４８号公報、特開平４−１１８１４９号公報、特
開平４−１１８１５０号公報に記載の脂肪族あるいは芳
香族のケトン系、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、あるいはこれ
らと水を混合して使用することができる。樹脂被覆砂及
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（例えば、１００℃
以上）の、脂肪族あるいは芳香族のアルコール系、エー
テル系、グリコール系、ケトン系の親水性有機溶剤を単
独でまたはこれらを混合して、あるいはこれらと水を混
合して使用するのが好ましい。

【０００７】アルコール系の有機溶剤としては、プロピ
ルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコ
ール、イソブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコー
ル、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、ｎ−アミルアルコー
ル、イソアミルアルコール、ヘキシルアルコール、ヘプ
チルアルコール、オクチルアルコール、カプリルアルコ
ール、ノニルアルコール、デシルアルコール、ウンデシ
ルアルコール、ウラリルアルコール、アリルアルコー
ル、クロチルアルコール、プロパギルアルコール、シク
ロペンタノール、シクロヘキサノール、ベンジルアルコ
ール、シンナミルアルコール、フルフリルアルコール等
を挙げることができる。エーテル系の有機溶剤として
は、アニソール、フェネトール、ブチルフェニルエーテ
ル、ペンチルフェニルエーテル、メトキシトルエン、ジ
ベンジルエーテル、ジフェニルエーテル、ベンジルエチ
ルエーテル、ベラトロール、テトラヒドロフラン、グリ
シジルフェニルエーテル等を挙げることができる。グリ
コール系の有機溶剤としては、エチレングリコールジメ
チルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、
エチレングリコールジプロピルエーテル、エチレングリ
コールジブチルエーテル、プロピレングリコールジメチ
ルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、
プロピレングリコールジプロピルエーテル、プロピレン
グリコールジブチルエーテル、ブチレングリコールジメ
チルエーテル、ブチレングリコールジエチルエーテル、
ブチレングリコールジプロピルエーテル、ブチレングリ
コールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチ
ルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、
ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレン
グリコールジブチルエーテル、ジプロピレングリコール
ジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエ
ーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ト
リエチレングリコールジエチルエーテル、ポリエチレン
グリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレン
グリコール等を挙げることができる。ケトン系の有機溶
剤としては、メチルエチルケトン、メチルプロピルケト
ン、イソプロピルメチルケトン、ブチルメチルケトン、
イソブチルメチルケトン、ピナコロン、ジエチルケト
ン、ジプロピルケトン、ジイソプロピルケトン、メシチ
ルオキシド、メチルヘプテノン、シクロブタノン、シク
ロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサ
ノン、ホロン、イソホロン、アセトフェノン、プロピオ
フェノン、ブチロフェノン、バレロフェノン、ベンゾフ
ェノン、ジベンジルケトン、２−アセトナフトン、２−
アセトフロン、ジアセチル、アセチルベンゾイル、ベン
ジル、アセチルアセトン、ベンゾイルアセトン、ジベン
ゾイルメタン、アセトニルアセトン、フェナシルアセト
ン、２，６−ヘプタンジオン等を挙げることができる。

【０００８】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。粘結
剤溶液（粘結剤固形分５０重量％）の砂に対する配合割
合は、砂型の強度の点から、砂に対し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。

【０００９】樹脂被覆砂の調製は、例えば粘結剤溶液と
砂とを、好ましくは−１０〜５０℃の範囲の温度で、ミ
キサーにより各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。通常、水溶性フ
ェノール樹脂と水及び／又は有機溶剤とはあらかじめ混
合して粘結剤溶液を調製しておき、この溶液と砂とを混
練する。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
脂被覆砂を砂型製造用金型内に導入し、次に、一般式Ｈ
ＣＯＯＲ（但し、Ｒは炭素数１〜３のアルキル基を表わ
す。）で示される蟻酸エステルを含む硬化剤の蒸気又は
エアロゾル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、水及び／又は有機溶
剤を好ましくは霧、蒸気などの微粒子状で追加して、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と
同じ種類のものが好ましいが、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
残留している樹脂被覆砂中における水及び／又は有機溶
剤の量は、使用される水及び／又は有機溶剤の種類、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
時間の延長及び砂型の強度の確保の点からは、約１５０
ｇの砂型１２０個製造あたり、樹脂被覆砂の調製直後に
おける水及び／又は有機溶剤含有量（すなわち樹脂被覆
砂中における水及び／又は有機溶剤の初期含有量）の１
０〜８０％の量の水及び／又は有機溶剤を、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％の量の水及び／又は有機溶剤を追加
するのが特に好ましい。残留している樹脂被覆砂に水及
び／又は有機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被覆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。

【００１０】

【作用】鋳物用砂型の製造工程中で、樹脂被覆砂中の水
及び／又は有機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水及び／又は
有機溶剤を適宜追加すると、樹脂被覆砂の調製直後にお
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、キュアリング
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
水及び／又は有機溶剤を追加することにより、一度に多
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。

【００１１】

【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。実施例１ 鋳物用のフリーマントル珪砂２５，０００部に固形分５
０％の水溶性フェノール樹脂水溶液５００部を添加しな
がら、品川式ミキサーで１４０r.p.m にて９０秒間混練
りして、樹脂被覆砂２５，５００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／ｃｍ² のゲージ圧でエアーを２
秒間ずつ２回ブローして、樹脂被覆砂を直径５０ｍｍ、
長さ５０ｍｍの鋳型製造用金型内に吹き込んだ。次に、
０．５ｋｇ／ｃｍ² のゲージ圧で１秒間蟻酸メチル１．
７部を蒸気化してジェネレーターによりガッシングし前
記金型内に透過させてキュアリングした後、０．５ｋｇ
／ｃｍ² のゲージ圧でエアーパージして、１６５ｇの重
量の直径５０ｍｍ、長さ５０ｍｍの鋳型試験用中子砂型
を１個製造した。さらに、このブロー・ガッシング・エ
アーパージの各工程を３０秒間隔で１９回繰返して、鋳
型試験用中子砂型を１９個（合計２０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、使用機械は浪速製作所株式会社製コールドボ
ックスマシンである。金型内への樹脂被覆砂の吹き込
み、キュアリング等の一連の前記工程を、さらに順次、
樹脂被覆砂調製の３０分後、１時間後、２時間後、３時
間後、５時間後、８時間後に各２０回、計１２０回連続
的に繰り返して、最初の砂型の製造から１２時間で、１
６５ｇの重量の試験用中子砂型を総計１４０個製造し
た。なお、ここで樹脂被覆砂の金型内への吹き込み工程
（前記８時間）において、エアーは水の入ったオイラー
を通過させて水を霧状にして含有させたエアーを使用
し、樹脂被覆砂調製の３０分後、１時間後、２時間後、
３時間後、５時間後、８時間後に各１０部、合計で６０
部の水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。樹脂被覆砂調製の直後、３
０分後、１時間後、２時間後、３時間後、５時間後、８
時間後に製造した砂型の、製造２４時間後における圧縮
強度の平均は、それぞれ４２ｋｇｆ／ｃｍ² 、４１ｋｇ
ｆ／ｃｍ² 、４３ｋｇｆ／ｃｍ² 、４０ｋｇｆ／ｃｍ
² 、４１ｋｇｆ／ｃｍ² 、４２ｋｇｆ／ｃｍ² 、４１ｋ
ｇｆ／ｃｍ² であった。すなわち、１４０個全てについ
て４０〜４３ｋｇｆ／ｃｍ² の範囲内であり、いずれも
樹脂被覆砂調製直後に製造した砂型の圧縮強度４２ｋｇ
ｆ／ｃｍ² とほぼ同等であり充分実用的であった。

【００１２】実施例２ 樹脂被覆砂の金型内への吹き込み工程において、水とブ
チルジグリコールの混合溶液（混合比９：１）を霧状に
して含有させたエアーを使用した以外は実施例１と同様
にして、樹脂被覆砂の吹き込み、キュアリング等の一連
の前記連続工程を実施して、１６５ｇの重量の試験片砂
型を総計１４０個製造した。樹脂被覆砂調製の直後、３
０分後、１時間後、２時間後、３時間後、５時間後、８
時間後に製造した砂型の、製造２４時間後における圧縮
強度の平均は、それぞれ４２ｋｇｆ／ｃｍ² 、４４ｋｇ
ｆ／ｃｍ² 、４４ｋｇｆ／ｃｍ² 、４６ｋｇｆ／ｃｍ
² 、４４ｋｇｆ／ｃｍ² 、４３ｋｇｆ／ｃｍ² 、４３ｋ
ｇｆ／ｃｍ² であった。すなわち、１４０個全てについ
て４２〜４６ｋｇｆ／ｃｍ² の範囲内であり、いずれも
樹脂被覆砂調製直後に製造した砂型の圧縮強度４２ｋｇ
ｆ／ｃｍ² を越えており十分実用的であった。

【００１３】実施例３ 樹脂被覆砂の金型内への吹き込み工程において、水とフ
ェノキシエタノールの混合溶剤（混合比９：１）を霧状
にして含有させたエアーを使用した以外は実施例１と同
様にして、樹脂被覆砂の吹き込み、キュアリング等の一
連の前記連続工程を実施して、１６５ｇの重量のカムシ
ャフト中子砂型を総計１４０個製造した。樹脂被覆砂調
製の直後、３０分後、１時間後、２時間後、３時間後、
５時間後、８時間後に製造した砂型の、製造２４時間後
における圧縮強度の平均は、それぞれ４２ｋｇｆ／ｃｍ
² 、４６ｋｇｆ／ｃｍ² 、４５ｋｇｆ／ｃｍ² 、４７ｋ
ｇｆ／ｃｍ² 、４６ｋｇｆ／ｃｍ² 、４５ｋｇｆ／ｃｍ
² 、４６ｋｇｆ／ｃｍ² であった。すなわち、１４０個
全てについて４２〜４７ｋｇｆ／ｃｍ² の範囲内であ
り、いずれも樹脂被覆砂調製直後に製造した砂型の圧縮
強度４２ｋｇｆ／ｃｍ² を越えており十分実用的であっ
た。

【００１４】比較例１ 樹脂被覆砂の金型内への吹き込み工程において、エアー
中に溶剤を含有せしめないで、それ以外の点は実施例１
と同様にして、１６５ｇの重量のカムシャフト中子砂型
を連続的に製造した。しかし、樹脂被覆砂調製の直後、
３０分後、１時間後、２時間後、３時間後、５時間後、
８時間後に製造した砂型の、製造２４時間後における圧
縮強度の平均は、それぞれ４２ｋｇｆ／ｃｍ² 、３８ｋ
ｇｆ／ｃｍ² 、３５ｋｇｆ／ｃｍ² 、３０ｋｇｆ／ｃｍ
² 、２７ｋｇｆ／ｃｍ² 、２５ｋｇｆ／ｃｍ² 、２０ｋ
ｇｆ／ｃｍ² であり、最初の砂型の製造から約１時間を
越えて製造したものは、その圧縮強度が著しく低下し、
実用には供することができないものであった。

【００１５】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の方法によ
り、圧縮強度の低下をきたすことなく樹脂被覆砂の可使
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
可能となった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水及び／又は有機溶剤と水溶性フェノー
   ル樹脂と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、次に一般式ＨＣＯＯＲ
   （但し、Ｒは炭素数１〜３のアルキル基を表わす。）で
   示される蟻酸エステルを含む硬化剤の蒸気又はエアロゾ
   ル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
   砂の残部に水及び／又は有機溶剤を適宜追加すること、
   を特徴とする前記方法。