JPS583744A - 回収再生砂およびそれを原料としたマイクロ波硬化性鋳物砂並びにそれらの製造方法 - 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】 本発明は、鋳造工場で大量に発生する回収砂の再生処理
並びｋそれＫよって得られる回収再生砂を原料としたマ
イクロ波硬化性鋳物砂およびその製造方法に関するもの
である。

本出願人は、先に、鋳型材料にマイクロ波を照射して、
鋳型材料の自己発熱によって鋳型を製造する方法を提案
しており、その際に使用される鋳型材料として新砂、熱
硬化性樹脂（熱可塑性樹脂に硬化剤を配合して熱硬化性
としたものを　含む）および黒鉛等の誘電物質を混線し
てなるマイクロ波硬化性鋳物砂を提案している（％願昭
５３−１１４０４６号）。

しかしながら、この鋳物砂は黒鉛等の材料費が高く、コ
スト面で問題があり、さらｋこの鋳物砂を用いた場合に
は黒鉛の分離が起り易く、硬化ムラが出るなどの問題も
あった。

上記の問題点を解消するため、本出願人はさらに、熱硬
化性樹脂と新砂に、マイクロ波に対する誘電物質として
の作用を有する炭化砂を混合したマイクロ波硬化性鋳物
砂を提案しているが（特願昭５３−１５６９２４号）、
予め砂粒表面に樹脂をコーティングし、これを加熱して
樹脂を炭化させて炭化砂を得る場合にはその製造にコス
トがかかり、またシェルモールド等の造型ラインより発
生する炭化砂を使用する場合には、適度に炭化した原料
砂を大′ＩｋＫ入手することが困難であるという問題が
ある。また、鋳型の抗折力を増大し硬化時間を短くする
ためには砂粒が炭化物で均一に被覆されていることが要
求されるが、その場合にはさらに炭化砂の表面調整処理
工程が付加され、処理コストの増加を来たす。さらに１
．炭化砂は誘電物質とし【新砂に混合して使用されるも
のであり、上記の如営問題点あるいはさらに品質の面か
ら原料砂に置き換えることは困難である。

ところで、鋳造工場では大量に発生する回収砂をマイク
ロ波硬化性鋳物砂の原料砂として再生使用できれば、製
造コストを大巾に低減できると共に生産性を増大できる
ので極めて有利であるが、鋳造工場で大量に発生する回
収砂は粘土質、微粉を多量に含み、粘結固化しているた
めそのままでは使用出来ず、また一般に古砂の再生回収
方法として知られている方法ではマイクロ波硬化性鋳物
砂の原料砂を得ることは不可能である。

すなわち、従来知られている再生回収方法は、造型（鋳
型）、溶湯注入、解枠（製品取出し）後の廃砂を磁選（
鉄片除去）、冷却、篩分け（さらに粗粒分を粉砕し、ガ
ラを除去した後篩分けする）して得られる回収砂を、水
洗し、乾燥した後冷却し、さらに分級して微粉抜きをす
る水洗方法、または上記のようＫして得られた回収砂を
約８００℃の高温で焙焼し、冷却した後遭尚な攪拌機等
により焙焼された砂粒表面をスクラビング（洗ｆＩＰ）
シ１分級して微粉抜きをする焙焼スクラビング法がある
。しかしながら、このような方法で再生処理を施した場
合には、砂粒表面を被覆していた炭質有機物は、水洗方
法の場合は殆んど洗い流され、また焙焼スクラビング法
の場合は焼失してしまい、マイクロ波に対する誘電物質
としての炭質有機物が残存していない再生砂が得られる
。したがって、このような再生砂をマイクロ波硬化性鋳
物砂として使用する場合には、新たにカーボンブラック
、酸化鉄等の誘電物質を配合する必要があり、製造コス
トの低減という所期の目的を達成することはできない。

さらに、上記の各方法で得られる再生砂は、鋳型が溶湯
注入時に受ける熱衝撃を適度に緩和する後目を果たす粘
土分をも殆んど消失してしまうため、品質の点でも問題
がある。

したがって、本発明の目的は、鋳造工場で大の原料砂と
して使用できるように再生処理するととＫある。同様に
、本発明の目的は、上記のマイク四波硬化用原料砂とし
てそのまま使用可能であり、かつ品質のよい再生砂を安
価ｋかつ大量に提供するととｋある。

本発明のさらに他の目的は、−ｖイク四波硬化性および
シェル強度等の品質に優れたマイクロ波硬化性鋳物砂を
、安価Ｋまた生産性よく提供するととｋある。

上記本発明の目的は、回収砂の再生処理を、回転容器内
に収容した回収砂に回転容器の回転により循環運動を与
えると共に１回転容器内に配設されかつ該容器の回転方
向と対向方向に回転するアジテータ−の回転により、上
記循環運動状態の回収砂に衝撃摩擦作用を与え、回収砂
を乾式洗浄するととＫよって達成される。

このような本発明の乾式再生処理によって、粘土分０．
５〜６−１炭質有機物０．３〜５−を含有し、そのまま
マイクロ波硬化用原料砂として使用可能な再生砂が得ら
れ、またこの再生砂に対して熱硬化性樹脂を２〜５重量
慢混練するととによって、マイクル波硬化性に優れた鋳
物砂が得られる。

詳細に説明する。

まず、造型、溶湯注入、解枠後に発生する廃砂は、常法
に従って磁選、冷却、篩分けされ、回収砂が得られる。

この回収砂は、ついで本発明に係る再生処理に付される
。

第１図および第２図は、本発明に係る再生処理を実施す
るための製電の一態様例を示す。

１は約１５ｅ′傾斜した回転容器であり、開閉自在な底
板３の周囲を駆動装置２によってｆｓ２図に示す矢印方
向に約５０〜１００　ｒｐｍの中速度で回転される。該
回転容器１内には所定位置にアジテータ−４が配設され
、アジテータ−４は駆動装置５によって回転容ｉｌ＋の
回転方向と対向方向に約５００〜２０００　ｒｐｍの高
速度で回転される。

回転容器１の上部にはホッパー６およびダクト７がそれ
ぞれ所定位置に配設されている。なお、回収砂は粘土分
を含んでいるため回転容ｆｉｌの内壁に付着し島いので
、回転容器１０底面および内周壁に付着した回収砂を剥
離するように、スクレーパー８を回転容器１の底面ある
いは内周壁に摺接するように配設す°ることが望まい・
。

また１図に示すアジテータ−４は、周Ｉ８１／ｃ１１数
の突部９を有する回転円板であり、また周辺部に上下に
複数のビンＩＯが固着された形状であるが、攪拌羽根の
形状は適宜設計変更可能である。

ここで、回収砂はホッパー６から回転容器１内に投入さ
れ、回転容器１０回転によって循環されながら、対向方
向に高速回転するアジテータ−４）（より衝撃摩擦作用
を受けてスクラビング処理される。再生処理は５〜１５
分間行なわれ、砂粒表面の不純物が適度に除去される。

再生処理後１回転容器１底−に配設されている底板３を
開鎗、再生砂を回収する。再生処理の関に微粉が発生す
るが、この微粉はダクト７から吸引除去される。なお１
図示するように、回転容器１がある称度傾斜している方
が、円周方向および半径方向に回収砂が複合循環運動す
るため、より効果的にスクラビング処理が行なわれるの
で好ましい。

また、図示するように、アジテータ−４の軸心が回転容
器ＩＯ中心から若干変位した位置に配置された場合には
、回収砂に対するスクラビング効果がより効果的である
。

このように再生処理することにより、マイクロ波硬化用
原料砂として最適な性質を具備する再生砂が得られる。

次に、本発明に係る乾式再生処理によって得られた再生
砂の化学組成金第１表に、従来の再生毛］方法によつそ
得られる再生砂および新砂と比較して示す。なお、本発
明に係る再生処理には第１図および第２図に示す装置管
使用し、処理条件は、回転容器の傾斜角１５°、回転容
器の回転速度７７　ｒ、ｐ−ｒｎ　ｓアジテータ−の回
転速度１５００ｒ、　ｐ、ｍ　、処理時間約１０分で行
なった。

以下余白 第ｉ表−化学組成（ｔ４） ＊１０００℃で１時間焼いたときの減量分を示す。

ところで、鋳物用けい砂の純度は化学成分で判別され、
Ｓ　ｉＯ，が多いほど高純度で耐熱性が高いことはよく
知られている。しかし、鋳型に成型した場合、純度が高
過ぎると急熱膨張量が大きくなり（第３図参照）、鋳物
にペーニング、スフワレ、亀裂等の鋳造欠陥が多発する
ので好ましくなく、繰り返し使用する再生砂のＳｌへは
９５〜９７ｇ６が最適範囲であることが確認された。従
って、第１表に示す本発明に係る再生処理によって得ら
れる再生砂は、上記範囲内にあるので、鋳造欠陥を生ず
ることなく繰り返し使用できる。本発明に係る再生処理
によれば、回転容器およびアジテータ−の回転速度、処
理時間等を前記した範囲内で適宜設定するととにより、
８１０ｍの割合を上記最適範囲内とすることができる。

また、ＡＬＩＩＯ５、Ｆ６ｍＯｓもその上限が約２−で
あり、本発明に係る再生処理によればこの上限以下に抑
えられるので、充分に満足な品質の再生砂が得られる。

次に、第１表に示す各砂の粒度分布および粘土分を第２
表に示す。

以下除目 第２表から明らかなよ５に、本発明に係る乾式再生処理
により得られる再生砂の粒度は、従来法によって得られ
る再生砂および新砂とほぼ同程度である。

ところで、本発明に係る乾式再生処理によって得られる
再生砂は、第１表および第２表から明らかなように、若
干の粘土分と灼熱減量を含んでいることが特長である。

前記したように１粘土分は鋳型が溶湯注入時に受ける熱
衝撃を適度に緩和する役目を果たし、一方、灼熱減量は
主に炭質有機物であり、マイクロ波加熱に寄与する誘電
物質として有効な役割を果たす。したがって、本発明に
より得られる再生砂は、そのままマイクロ波硬化用原料
砂として使用できる。

以上のよ５Ｋｔ、て得られた再生砂は、ついで分級、必
要に応じて黴粉抜ｔをした後、再生砂に熱硬化性樹脂お
よび必要に応じて白灯油等の溶剤を添加して、適当な時
間混線機等により混練する。このようＫして、ｉイクロ
波硬化性鋳物砂が得られる。

熱硬化性樹脂としては、レゾール型フェノール樹脂、レ
ゾール型子ノボラック型混合Ｏフェノール樹脂、ノボ２
ツク型フエノール樹脂（但し、この樹脂は熱可塑性であ
るためへキサメチレンテトラミン等の硬化剤を通常１０
〜１５％程度含有させ熱硬化性とすることが必要である
）が最も好適に使用され、そ。の他フラン樹脂等の熱硬
化性樹脂も使用できる。これらの熱硬化性樹脂は、一般
に新砂に混合される場合には２〜７１添加されるが、本
発明により得られる再生砂の場合は、再生砂１００重量
部に対し２〜５重量部で充分である。また、樹脂は粉末
および液状のいずれの形態でも使用可能である。

以下に、マイクロ波硬化性鋳物砂の調製例を示してその
時性について説明する。

マイクロ波硬化性鋳物砂の調製 前記第１表に示す再生砂１００重量部に粉末フェノール
樹脂（ヘキサメチレンテトツζンを樹脂に対し１５チ含
有、融点７０〜９７℃、ゲルタイ＾３５〜６７秒／１５
０℃）３重量部および線処理し、マイクロ波硬化性鋳物
砂を得た。比較のために、従来法による再生砂および新
砂についても、上記と同様にマイクロ波硬化性鋳物砂を
調整した。ただし、この場合には誘電物質としてカーボ
ンブラックを添加した。

得られた各鋳物砂についての配合比およびシェル　強度
を第３表に示し、また加熱時間に対する急熱膨張量の変
化（試験片寸法２　ｇ、ｓｌ’ｘｓ。

■、加熱炉温度＋＋ＳＯ℃）を第３図に示す。

以下除重 上記本発明に係るマイクロ波硬化性鋳物砂（Ａ）および
新砂１００　ｆｉを配合したマイクロ波硬化性鋳物砂（
Ｄ）を鋳鉄部品中子に使用したところ、鋳物砂りの場合
にはスフワレ及びペーニングの欠陥が生じたが、鋳物砂
Ａの場合にはこのような欠陥は生じなかった。

以上のように、本発明に係る再生処理は、従来法のよう
に水洗、乾燥処理あるいは高温焙焼処理を必要とせず、
乾式スクラビング処理のみで再使用可能な品質の再生砂
が大量に得られるので、再生に要するエネルギー費が節
減でき、再生コストは従来法の約半分に低減される。ま
た、本発明に利用可能な高砂は、シェル毫−ルドを含む
各種有機物粘結鋳屋、水ガラス系粘結鋳涙、生型等の運
屋ラインより排出される全ての高砂が活用できるので、
省資源の一点からも有利である。

さらに、本発明に係る再生砂からは第３表から明らかな
ように、カーボンブラック等の誘電物質の添加なしで、
迅速かつ均一なマイクロ波硬化性を有し、かつ従来法に
よる再生砂と同等の充分なシェル強度を有するマイクロ
波硬化性鋳物砂を安価に得ることができる。　特に、そ
の急熱膨張量は、第３図から明らかなように、新砂また
は従来法による再生砂を使用した場合に比ベン以下であ
り、鋳物のスフワレ、ベーニング、亀裂等の欠陥防止に
顕著な効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る乾式再生処理を行なうための装置
の一態様の概略を示す部分断面図であり、第２図は第１
図のｔ’−を矢視図、第３図は各種砂の加熱時間に対す
る急熱膨張量の変化を示すグラフである。 １は回転容器、４はアジテータ−１６はホッパー、７は
ダクト、８はスクレーパー。 出願人　株式会社　小松製作所 代理人　　弁理士　米　原　正　章 弁珊士浜本　忠 ￥４１図 第２図 手続補正書（自発） 昭和５６年８月１９日 特許庁長官　島　１）＊　　樹　殿 １事件の表示　　特願昭　５６−　１０１３２５号２発
明の名称 回収再生砂およびそれを原料としたマイクロ波硬化性鋳
物砂並びにそれらの製造方法３　補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　　東京都港区赤坂２丁目３番６号名称　（１２３
）株式会社小松製作所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　粘土分０．５〜６ｓおよび炭質有機物０．３〜５−
   を含有する乾式再生砂１００重量部に対し、熱硬化性樹
   脂（熱可塑性樹脂に硬化剤を配合して、熱硬化性とした
   ものを含む）２〜５重量部を含有してなるマイクロ波硬
   化性鋳物砂。 東　回転容器内に収容した回収砂に回転容器の回転によ
   り循環運動を与えると共に、回転容器内に配役されかつ
   蚊容器の回転方向と対向方向に回転するアジテータ−の
   回転により、上記循環運動状態の回収砂ＩＣ１ｉ撃摩擦
   作用を与え１回収砂を乾式洗浄することを特徴とするマ
   イクロ波硬化性鋳物砂製造用の乾式再生砂の製造方法。 ８、回転容器が傾斜回転容器であり、・該傾斜回転容器
   の回転により回収砂に複合循環運動を与えることを特徴
   とする特許請求の範囲第２項に記載の方法。 表　回収砂を乾式洗浄すると同時に生成する微粉を吸引
   除去することを特徴とする特許請求の範囲第２項または
   第３項に記載の方法。 ａ　回転容器内に収容した回収砂に回転容器の回転によ
   り循環運動を与えると共に、回転容器内に配設されかつ
   該容器の回転方向と対向方向に回転するアジテータ−の
   回転に゛より、上記循環運動状態の回収砂に衝撃摩擦作
   用を与えることによって回収砂を所定時間乾式洗浄し、
   分級および微粉除去をした後、とのよ５に再生処理され
   た回収砂に熱硬化性樹脂（熱可塑性樹脂に硬化剤を配合
   して熱硬化性としたものを含む）を添加混練することを
   特徴とするマイクロ波硬化性鋳物砂の製造方法。 ａ　回転容器が傾斜回転容器であり、鋏傾斜回転容器の
   回転により回収砂に複合循環運動を与えることを特徴と
   する特許請求の範囲第５項に記載の方法。 フ、　微粉除去を、回収砂の乾式洗浄の際に行なうこと
   を特徴とする特許請求の範囲第５項または第６項に記載
   の方法。