(57)【要約】【課題】より効率的に鋳型強度を向上できる鋳型用組成物の製造方法を提供する。【解決手段】  耐火性粒子、シリコーンオイル、樹脂組成物、及び硬化剤組成物を混合する混合工程を有する鋳型用組成物の製造方法において、当該シリコーンオイルを予め耐火性粒子と混合する鋳型用組成物の製造方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火性粒子、シリコーンオイル、樹脂組成物、及び硬化剤組成物を混合する混合工程を有する鋳型用組成物の製造方法において、当該シリコーンオイルを予め耐火性粒子と混合する鋳型用組成物の製造方法。
【請求項２】
前記耐火性粒子が、人工砂である請求項１に記載の鋳型用組成物の製造方法。
【請求項３】
前記耐火性粒子が、再生砂である請求項１又は２に記載の鋳型用組成物の製造方法。
【請求項４】
前記混合工程が、前記耐火性粒子及び前記シリコーンオイルを混合し、耐火性粒子組成物を得る混合工程Ｉ、前記耐火性粒子組成物及び硬化剤組成物を混合し、鋳型用組成物ａを得る混合工程ＩＩ、前記鋳型用組成物ａ及び樹脂組成物を混合し、鋳型用組成物ｂを得る混合工程ＩＩＩを有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋳型用組成物の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法により得られた鋳型用組成物を型枠に詰め、当該鋳型用組成物を硬化する硬化工程を含む鋳型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳型用組成物の製造方法、及び鋳型の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水溶性フェノール樹脂を粘結剤とし、エステル化合物を硬化剤として用いた鋳型造型法が知られている。そこでは、高い耐熱性と粘結剤中に鋳物品質を低下させるような硫黄、リン等の元素を含まないため、品質の高い鋳物を製造することができる。この時、鋳型の強度は、鋳型の物性の中でも重要な物性の一つで、鋳造する溶融金属に耐え、またハンドリング時に破損しないように、より高い強度の鋳型が求められている。また、水溶性フェノール樹脂という有機粘結剤を用いるので鋳造時に粘結剤成分が熱分解しガスを発生する。このガスが多量になると鋳物のガス欠陥を誘発するため、その低減の観点から、できるだけ少量の粘結剤で必要な鋳型強度を得ることが重要で、そのためにも鋳型強度を向上できるような粘結剤や鋳型の造型法が求められている。
【０００３】
これまでも、粘結剤として水溶性フェノール樹脂を用いる場合には、数々の鋳型強度向上手段が提案されている。なかでも既に変性若しくは未変性のシリコーンオイルを用いて鋳型の強度を向上する技術は知られている。（例えば特許文献１）
【０００４】
一方、鋳造後、鋳型に用いた耐火性粒子は、通常、鋳型を破壊（型ばらし）して単粒子にした回収砂に種々の方法で再生処理を施した再生砂として再利用される。経済的観点及び廃棄物低減の観点から、鋳物工場では、再生砂を用いて鋳型を製造することは一般的になっている。しかしながら、粘結剤として水溶性フェノール樹脂を用いた場合には、一度使用した鋳型を再生処理して得た再生砂を用いると、硬化した粘結剤や硬化剤の残留物により、鋳型強度が発現しにくいことが知られている。従って、水溶性フェノール樹脂を粘結剤として用いた鋳型を再度、再生砂として利用しようとした場合、硬化した粘結剤や硬化剤残留物を効率的に取り除き低減することも鋳型強度向上の面で有効な手段である。
【０００５】
当該再生処理には、古くより湿式再生法、加熱式再生法、乾式再生法等各種の方法が提案（例えば非特許文献１）され、実施されている。
【０００６】
湿式再生法では汚水処理装置を必要とすることから設備費及びランニングコストがかかる。また、再生処理後は砂を乾燥させる必要もある。加熱式再生法では燃焼設備、空冷設備を必要とし、多大なエネルギーコストがかかる。また、排ガスの処理をする必要がある。従って、現在一般的には、乾式再生法という、遠心力を利用して砂粒間に摩擦を与え砂粒表面に付着している粘結剤等を除く方法が現在一般的に普及しているが、当該方法では、再生効率を高めようとすると、砂の破砕、細粒化などにより歩留まりが低下し、回収砂１トン当たりの動力原単位が大きくなる。
【０００７】
前記背景から、多大な設備を用いず、簡易な方法による効率的な再生砂の製造方法も求められている。
【０００８】
例えば、特許文献２では、特定の添加剤、特にシリコーンオイルの存在下で回収砂の再生処理を行うことにより、多大な設備を用いず、簡易かつ効率的に再生砂を製造することができる再生砂の製造方法が提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】「鋳型造型法」、第４版、社団法人日本鋳造技術協会、平成８年１１月１８日、３２７〜３３０頁
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平３−２９１１２４号公報
【特許文献２】特開２００９−２１４１７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来の粘結剤による鋳型強度向上方法や、残留粘結剤の効率的な除去による再生砂の製造方法、及びその再生砂を用いた鋳型造型法では十分ではなく、更なる鋳型強度の向上が求められていた。
【００１２】
本発明は、より効率的に鋳型強度を向上できる鋳型用組成物の製造方法である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、耐火性粒子、シリコーンオイル、樹脂組成物、及び硬化剤組成物を混合する鋳型用組成物の製造方法において、当該シリコーンオイルを予め耐火性粒子と混合する混合工程を有する鋳型用組成物の製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、より効率的に鋳型強度を向上できる鋳型用組成物の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜鋳型用組成物の製造方法＞
本実施形態の鋳型用組成物の製造方法は、耐火性粒子、シリコーンオイル、樹脂組成物、及び硬化剤組成物を混合する混合工程を有する。本実施形態の鋳型用組成物の製造方法によれば、より効率的に鋳型強度を向上できる。このような効果を奏する理由は定かではないが、以下の様に考えられる。
【００１６】
鋳物砂は、一般的に経済性の観点及び廃棄物低減の観点から繰り返し再使用される。残留粘結剤成分が、鋳型強度に悪影響を及ぼす粘結剤の場合、残留粘結剤を再生処理により除去する必要があるが、そのために強力な乾式再生が必要で、当該再生処理の際、耐火性粒子にクラックが生じることがあるため、再生砂を用いた鋳型の品質及び強度は低下する傾向にあると共に、再生砂の破砕物のダストが増加し、廃棄物が増加する。また、前記特許文献２では、再生処理時にシリコーンオイルが残留粘結剤を多く含むダストと共に除去されるので、再生砂に残存するシリコーンオイルはごく微量でかつその量が不定量となり、強度等の性能差に影響することが考えられる。しかし、本実施形態は所定量のシリコーンオイルを予め耐火性粒状骨材に処理することで、耐火性粒状骨材、更には耐火性粒状骨材の表面に付着している残留粘結剤成分に対して、粘結剤成分への溶出を防止するため、粘結剤の硬化反応を阻害する事なく促進することができる。更には、耐火性粒子表面の状態を変えることで、粘結剤を耐火性粒子間に集めることができるため、耐火性粒子同士の接着に寄与できる量が増加し、鋳型強度が向上する。この様に耐火性粒子表面にシリコーンオイルを作用させるためには、予めシリコーンオイルを耐火性粒子に添加し、表面処理することが重要である。これらの作用により、再生処理の負荷が少なく、再生砂中の残留粘結剤が比較的多い場合でも、鋳型強度を向上させる事ができる。またシリコーンオイルも安定的に予め処理させる事ができる点からも、鋳型強度を向上できる。なお、本明細書において、回収砂、及び再生砂とは、「図解  鋳造用語辞典」（社団法人日本鋳造工学会編、２００７年１０月１５日、日刊工業新聞社発行）に記載されている回収砂、及び再生砂をそれぞれ意味する。
【００１７】
また、本実施形態の鋳型用組成物の製造方法によれば、鋳物砂が未使用（新砂）の場合でも、粘結剤成分を鋳物砂粒子間に集めることができるため、鋳型強度を向上させることができ、鋳型品質を向上できる。
【００１８】
〔混合工程〕
前記混合工程は、耐火性粒子、シリコーンオイル、樹脂組成物、及び硬化剤組成物を混合する鋳型用組成物の製造方法において、当該シリコーンオイルを予め耐火性粒子と混合する混合工程である。
【００１９】
［耐火性粒子］
前記耐火性粒子は、天然砂であってもよく、人工砂であってもよい。当該天然砂としては、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、アルミナ砂等が例示できる。当該人工砂としては、合成ムライト砂、アルミナボールサンド、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３系の鋳物砂、ＳｉＯ２／ＭｇＯ系の鋳物砂、スラグ由来の鋳物砂等が例示できる。当該人工砂とは、天然より産出する鋳物砂ではなく、人工的に金属酸化物の成分を調製し、溶融または焼結した鋳物砂のことを表す。また、使用済みの耐火性粒子を回収した回収砂や、回収砂に再生処理を施した再生砂なども使用できる。これらは単独で用いても良く、２種以上を併用しても良い。これらの中でも、資源の再利用の観点から、再生砂が好ましい。また、本実施形態の効果の発現性の観点から、人工砂が好ましい。特に、人工砂の再生砂においては、鋳型の硬化を阻害する残留粘結剤の溶出防止により本実施形態の効果の発現性が高く、より好ましい。
【００２０】
また、前記再生砂としては、鋳型強度を発現する観点から、残留粘結剤の量の指標である強熱減量（ＬＯＩ）が０．０５〜５質量％である再生砂が好適に使用できる。特に鋳型強度発現の観点から、ＬＯＩが２質量％以下が好ましく、更に１質量％以下が好ましく、０．７質量％以下が更に好ましい。ＬＯＩは、再生砂を空気中で５００℃、２時間処理した時の質量減少率を指す。
【００２１】
前記耐火性粒子の球形度は、鋳型品質及び鋳型強度向上の観点、及び砂表面処理による本実施形態の効果の発現性が高くなる観点から、好ましくは０．８５以上、より好ましくは０．９０以上である。本明細書において、球形度は、光学顕微鏡またはデジタルスコープ（例えば、キーエンス社製、ＶＨ−８０００型）により得られた該粒子の像（写真）を画像解析することにより、該粒子の粒子投影断面の面積及び該断面の周囲長を求め、次いで、〔粒子投影断面の面積（ｍｍ２）と同じ面積の真円の円周長（ｍｍ）〕／〔粒子投影断面の周囲長（ｍｍ）〕を計算し、任意の５０個の球状鋳物砂粒子につき、それぞれ得られた値を平均して求めることができる。
【００２２】
［シリコーンオイル］
シリコーンオイルを用いる技術的意義は、耐火性粒子や鋳物砂、再生砂の表面処理により、粘結剤成分を粒子間、砂間に集めることで、粘結剤を有効に作用させる量を増加させることができる点である。また更に粘結剤が水溶性フェノール樹脂の様な、再生砂の使用時残留粘結剤が硬化に悪影響を及ぼすような場合においては、残留粘結剤成分の溶出を防止するためである。
【００２３】
シリコーンオイルの２５℃での表面張力は、砂表面を処理し、粘結剤を効果的に砂粒子間に集める観点から、好ましくは３５ｍＮ／ｍ以下であり、より好ましくは３３ｍＮ／ｍ以下であり、好ましくは１５ｍＮ／ｍ以上である。また、シリコーンオイルの２５℃での表面張力は、同様の観点から、好ましくは１５〜３５ｍＮ／ｍであり、より好ましくは１５〜３３ｍＮ／ｍである。本明細書において、表面張力は、実施例に記載の方法により測定できる。
【００２４】
シリコーンオイルの１気圧での沸点は、当該シリコーンオイルが混合工程の時に消失しないようにする観点から、好ましくは１５０℃以上であり、より好ましくは１６５℃以上である。前記シリコーンオイルの１気圧での沸点は、同様の観点から、好ましくは４００℃以下である。また、前記シリコーンオイルの１気圧での沸点は、同様の観点から、好ましくは１５０〜４００℃であり、より好ましくは１６５〜４００℃である。
【００２５】
また、安全性の観点から、シリコーンオイルの引火点は高い方が好ましく、１００℃以上が好ましく、より好ましくは１５０℃以上、更に好ましくは２００℃以上である。
【００２６】
前記シリコーンオイルとしては、ジメチルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、環状ジメチルシリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイル等が用いられる。好ましくはジメチルシリコーンオイルである。
【００２７】
前記シリコーンオイルの添加量は、本実施形態の効果の発現性の観点から、耐火性粒子１００質量部に対し、０．００１以上が好ましく、０．００５以上がより好ましく、０．０１以上が更に好ましい。前記シリコーンオイルの添加量は、鋳型のガス発生量低減の観点から、耐火性粒子１００質量部に対し、１以下が好ましく、０．２以下がより好ましく、０．１以下が更に好ましい。また、前記シリコーンオイルの添加量は、耐火性粒子１００質量部に対し、０．００１〜１が好ましく、０．００５〜０．２がより好ましく、０．０１〜０．１が更に好ましい。
【００２８】
前記シリコーンオイルの添加方法は、前記耐火性粒子に対して、連続式、バッチ式のいずれの方法で添加しても構わない。また、前記シリコーンオイルをスプレー噴霧する方法や、ノズルから定量的に添加する方法をとる事ができる。定量性の観点から好ましくはノズル式である。
【００２９】
［樹脂組成物］
前記樹脂組成物は、従来の鋳型の製造に用いられている樹脂組成物を用いることができる。特に残留粘結剤による硬化阻害を抑制し、本実施形態での硬化発現の観点から、当該樹脂組成物としては、アルカリフェノール樹脂組成物等が好ましい。
【００３０】
［硬化剤組成物］
前記硬化剤組成物は、前記樹脂組成物を硬化させるものであれば、特に限定なく用いることができる。特に残留粘結剤による硬化阻害を抑制し、本実施形態での硬化発現の観点から、エステル化合物や炭酸ガスが好ましい。
【００３１】
前記樹脂組成物及び前記硬化剤組成物の添加量の合計は、前記耐火性粒子１００質量部に対して、通常０．０１〜１０質量部であるのが好適である。
【００３２】
［その他の添加剤］
本実施形態の効果を損なわない程度に、シリコーンオイルと共に従来公知のシランカップリング剤、その他の添加剤等を用いても構わない。当該添加剤としては、炭素数８〜１８のアルコール、炭素数８〜１８のカルボン酸、炭素数１〜８のアルキル基を有するアルキルシリケート及びその低縮合物、並びに、炭素数８〜１８のアルキル基を有するポリオキシアルキレンアルキルエーテルの中から選ばれる１種以上が好ましい。
【００３３】
前記炭素数８〜１８のアルコールとしては、直鎖脂肪族アルコール、分岐鎖脂肪族アルコール、不飽和脂肪族アルコール等が用いられ、表面張力（２５℃）は１５〜３３ｍＮ／ｍのものが好ましい。炭素数８〜１８のアルコールは、粘度（２５℃）が２〜１００ｍｍ2／ｓのものが好ましく、２〜５０ｍｍ2／ｓのものがより好ましい。オレイルアルコール、オクタノールが好ましい。
【００３４】
前記炭素数８〜１８のカルボン酸としては、直鎖脂肪族カルボン酸、分岐鎖脂肪族カルボン酸、不飽和脂肪族カルボン酸等が用いられる。有機カルボン酸の表面張力（２５℃）は１５〜３５ｍＮ／ｍのものが好ましい。炭素数８〜１８のカルボン酸は、粘度（２５℃）が２〜１００ｍｍ2／ｓのものが好ましく、２〜５０ｍｍ2／ｓのものがより好ましい。
【００３５】
前記炭素数１〜８のアルキル基を有するアルキルシリケートとしてはメチルシリケート、エチルシリケート等およびその低縮合物が挙げられる。低縮合物の縮合度は１〜１５が好ましい。エチルシリケート及びその低縮合物が好ましい。
【００３６】
前記炭素数８〜１８のアルキル基を有するポリオキシアルキレンアルキルエーテルは、オキシアルキレン基の平均付加モル数は０．５〜１０が好ましく、１〜５が好ましく、１〜３が更に好ましく、オキシアルキレン基として炭素数２〜４のオキシエチレン基、オキシプロピレン基及びオキシブチレン基が好ましい。
【００３７】
前記添加剤等を用いる場合、当該添加剤等の添加方法は、前記耐火性粒子に対して、連続式、バッチ式のいずれの方法で添加しても構わない。また、前記添加剤等をスプレー噴霧する方法や、ノズルから定量的に添加する方法をとる事ができる。
【００３８】
更に、粘結剤として水溶性フェノール樹脂を用い、硬化剤としてエステル類若しくは炭酸ガスを用いる場合、粘結剤に対して従来公知の添加剤を加えることができる。たとえば、シランカップリング剤や流動性向上剤である界面活性剤、強度向上剤であるホウ酸塩、亜鉛化合物やアルミ化合物などの多価金属塩や多価金属類、アルコール類などがあげられる。
【００３９】
前記耐火性粒子、前記シリコーンオイル、前記樹脂組成物、及び前記硬化剤組成物を添加、混合する順序に特に限定は無いが、耐火性粒子表面に直接処理をするという本実施形態の効果の発現性の観点から、以下の実施形態（ｉ）〜（ｉｖ）が好ましく、実施形態（ｉ）及び（ｉｉ）がより好ましく、実施形態（ｉ）が更に好ましい。
（ｉ）前記耐火性粒子及び前記シリコーンオイルを混合し、耐火性粒子組成物を得る混合工程Ｉ−１、前記耐火性粒子組成物及び前記硬化剤組成物を混合し、鋳型用組成物ａ−１を得る混合工程ＩＩ−１、前記鋳型用組成物ａ−１及び前記樹脂組成物を混合し、鋳型用組成物ｂ−１を得る混合工程ＩＩＩ−１を有する鋳型用組成物の製造方法。
（ｉｉ）前記耐火性粒子及び前記シリコーンオイルを混合し、耐火性粒子組成物を得る混合工程Ｉ−１、前記耐火性粒子組成物及び前記樹脂組成物を混合し、鋳型用組成物ａ−２を得る混合工程ＩＩ−２、鋳型用組成物ａ−２及び前記硬化剤組成物を混合し、鋳型用組成物ｂ−２を得る混合工程ＩＩＩ−２を有する鋳型用組成物の製造方法。
（ｉｉｉ）前記耐火性粒子、並びに前記シリコーンオイル及び前記硬化剤組成物の混合物を混合し、鋳型用組成物ａ−３を得る混合工程Ｉ−３、鋳型用組成物ａ−３及び前記樹脂組成物を混合し、鋳型用組成物ｂ−３を得る混合工程ＩＩＩ−３を有する鋳型用組成物の製造方法。
（ｉｖ）前記耐火性粒子、並びに前記シリコーンオイル及び前記樹脂組成物の混合物を混合し、鋳型用組成物ａ−４を得る混合工程Ｉ−４、鋳型用組成物ａ−４及び前記硬化剤組成物を混合し、鋳型用組成物ｂ−４を得る混合工程ＩＩ−４を有する鋳型用組成物の製造方法。
【００４０】
混合工程において、前記耐火性粒子、前記シリコーンオイル、前記樹脂組成物、及び前記硬化剤組成物を混合する方法としては、公知一般の手法を用いることができ、例えば、バッチミキサーにより前記耐火性粒子、前記シリコーンオイル、前記樹脂組成物、及び前記硬化剤組成物を混合する方法や、連続ミキサーに前記耐火性粒子、シリコーンオイル、前記樹脂組成物、及び前記硬化剤組成物を供給して混合する方法が挙げられる。
【００４１】
また、本実施形態における前記シリコーンオイルの添加工程は、定量性を得る観点から、再生工程を完了した後の再生砂に対して添加することが望ましい。従って、前記シリコーンオイルの添加工程は、砂の再生工程の後でかつ、樹脂組成物と硬化剤組成物との混合が完了する前が好ましい。
【００４２】
＜鋳型の製造方法＞
本実施形態の鋳型の製造方法では、前記鋳型用組成物の製造方法によって得られた鋳型用組成物を硬化させることによって鋳型を製造することができる。本実施形態の鋳型の製造方法において、従来の鋳型の製造プロセスをそのまま利用して鋳型を製造することができる。好ましい鋳型の製造方法として、前記耐火性粒子、前記シリコーンオイル、前記樹脂組成物、及び前記硬化剤組成物を混合して前記鋳型用組成物を得る混合工程、及び前記鋳型用組成物を型枠に詰め、当該鋳型用組成物を硬化する硬化工程を有する鋳型の製造方法が挙げられる。
【００４３】
上述した実施形態に関し、本発明はさらに以下の鋳型用組成物の製造方法、鋳型の製造方法、及び用途を開示する。
【００４４】
＜１＞耐火性粒子、シリコーンオイル、樹脂組成物、及び硬化剤組成物を混合する混合工程を有する鋳型用組成物の製造方法において、当該シリコーンオイルを予め耐火性粒子と混合する鋳型用組成物の製造方法。
【００４５】
＜２＞前記耐火性粒子が、人工砂が好ましく、合成ムライト砂、アルミナボールサンド、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３系の鋳物砂、ＳｉＯ２／ＭｇＯ系の鋳物砂、スラグ由来の鋳物砂がより好ましい、前記＜１＞に記載の鋳型用組成物の製造方法。
＜３＞前記耐火性粒子が、新砂、再生砂が好ましく、再生砂がより好ましい、前記＜１＞又は＜２＞に記載の鋳型用組成物の製造方法。
＜４＞前記耐火性粒子の球形度が、好ましくは０．８５以上、より好ましくは０．９０以上である、前記＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載の鋳型用組成物の製造方法。
＜５＞前記シリコーンオイルの２５℃での表面張力が、３５ｍＮ／ｍ以下が好ましく、３３ｍＮ／ｍ以下がより好ましく、１５ｍＮ／ｍ以上が好ましく、１５〜３５ｍＮ／ｍが好ましく、１５〜３３ｍＮ／ｍがより好ましい、前記＜１＞〜＜４＞のいずれかに記載の鋳型用組成物の製造方法。
＜６＞前記シリコーンオイルの１気圧での沸点が、１５０℃以上が好ましく、１６５℃以上がより好ましく、４００℃以下が好ましく、１５０〜４００℃が好ましく、１６５〜４００℃がより好ましい、前記＜１＞〜＜５＞のいずれかに記載の鋳型用組成物の製造方法。
＜７＞前記シリコーンオイルの引火点が、１００℃以上が好ましく、１５０℃以上がより好ましく、２００℃以上が更に好ましい、前記＜１＞〜＜６＞のいずれかに記載の鋳型用組成物の製造方法。
＜８＞前記シリコーンオイルが、ジメチルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、環状ジメチルシリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイルが好ましく、ジメチルシリコーンオイルがより好ましい、前記＜１＞〜＜７＞のいずれかに記載の鋳型用組成物の製造方法。
＜９＞前記シリコーンオイルの添加量が、耐火性粒子１００質量部に対し、０．００１以上が好ましく、０．００５以上がより好ましく、０．０１以上がより好ましく、１以下が好ましく、０．２以下がより好ましく、０．１以下が更に好ましく、０．００１〜１が好ましく、０．００５〜０．２がより好ましく、０．０１〜０．１が更に好ましい、前記＜１＞〜＜８＞のいずれかに記載の鋳型用組成物の製造方法。
＜１０＞前記樹脂組成物が、アルカリフェノール樹脂組成物が好ましい、前記＜１＞〜＜９＞のいずれかに記載の鋳型用組成物の製造方法。
＜１１＞前記樹脂組成物及び前記硬化剤組成物の添加量の合計が、前記耐火性粒子１００質量部に対して、通常０．０１〜１０質量部が好ましい、前記＜１＞〜＜１０＞のいずれかに記載の鋳型用組成物の製造方法。
＜１２＞前記混合工程が、前記耐火性粒子及び前記シリコーンオイルを混合し、耐火性粒子組成物を得る混合工程Ｉ−１、前記耐火性粒子組成物及び前記硬化剤組成物を混合し、鋳型用組成物ａ−１を得る混合工程ＩＩ−１、前記鋳型用組成物ａ−１及び前記樹脂組成物を混合し、鋳型用組成物ｂ−１を得る混合工程ＩＩＩ−１を有する、前記＜１＞〜＜１１＞のいずれかに記載の鋳型用組成物の製造方法。
＜１３＞前記混合工程が、前記耐火性粒子及び前記シリコーンオイルを混合し、耐火性粒子組成物を得る混合工程Ｉ−１、前記耐火性粒子組成物及び前記樹脂組成物を混合し、鋳型用組成物ａ−２を得る混合工程ＩＩ−２、鋳型用組成物ａ−２及び前記硬化剤組成物を混合し、鋳型用組成物ｂ−２を得る混合工程ＩＩＩ−２を有する、前記＜１＞〜＜１１＞のいずれかに記載の鋳型用組成物の製造方法。
＜１４＞前記混合工程が、前記耐火性粒子、並びに前記シリコーンオイル及び前記硬化剤組成物の混合物を混合し、鋳型用組成物ａ−３を得る混合工程Ｉ−３、鋳型用組成物ａ−３及び前記樹脂組成物を混合し、鋳型用組成物ｂ−３を得る混合工程ＩＩＩ−３を有する、前記＜１＞〜＜１１＞のいずれかに記載の鋳型用組成物の製造方法。
＜１５＞前記混合工程が、前記耐火性粒子、並びに前記シリコーンオイル及び前記樹脂組成物の混合物を混合し、鋳型用組成物ａ−４を得る混合工程Ｉ−４、鋳型用組成物ａ−４及び前記硬化剤組成物を混合し、鋳型用組成物ｂ−４を得る混合工程ＩＩ−４を有する、前記＜１＞〜＜１１＞のいずれかに記載の鋳型用組成物の製造方法。
＜１６＞前記＜１＞〜＜１５＞のいずれかに記載の製造方法により得られた鋳型用組成物を型枠に詰め、当該鋳型用組成物を硬化する硬化工程を含む鋳型の製造方法。
【実施例】
【００４６】
以下、本発明を具体的に示す実施例等について説明する。
【００４７】
各実施例及び比較例で使用したジメチルシリコーンオイル（ＫＦ−９６−３０ＣＳ、信越化学工業社製）は２５℃での表面張力が２０ｍＮ／ｍであり、２５℃での粘度が３０ｍｍ２／ｓであり、１気圧での沸点が２８０℃以上（メーカー発表のカタログ値より）である。なお、表面張力の測定は、クルス社（Kruess GmbH）製の自動表面張力計（プロセッサーテンションメーター  K100）を用いて行った。
【００４８】
＜実施例１＞
セラビーズ＃６５０（球形度：０．９１  伊藤忠セラテック社製  未使用、ＬＯＩ＝０質量％）１００質量部に対してジメチルシリコーンオイル（ＫＦ−９６−３０ＣＳ、信越化学工業社製）０．０８質量部をキッチンミキサーを用いて添加混合した。得られた耐火性粒子組成物に対して、硬化剤組成物（カオーステップＤＨ−１０／ＤＨ−３５＝５質量部／１５質量部  何れも花王クエーカー社製）０．３質量部を添加混合し、水溶性フェノール樹脂（カオーステップＳＬ−６０００（花王クエーカー社製））１．５質量部を添加混合し、鋳型用組成物を得た。得られた直後の鋳型用組成物を直径５０ｍｍ、高さ５０ｍｍの円柱形状のテストピース枠に充填し、３時間経過した時に抜型し鋳型を得た。
【００４９】
＜実施例２＞
セラビーズ＃６５０（球形度：０．９１  伊藤忠セラテック社製  未使用、ＬＯＩ＝０質量％）１００質量部に対してジメチルシリコーンオイル（ＫＦ−９６−３０ＣＳ、信越化学工業社製）０．０８質量部をキッチンミキサーを用いて添加混合した。その後、水溶性フェノール樹脂（カオーステップＳＬ−６０００（花王クエーカー社製））１．５質量部を添加混合し、硬化剤組成物（カオーステップＤＨ−１０／ＤＨ−３５＝５質量部／１５質量部  何れも花王クエーカー社製）０．３質量部を添加混合し、鋳型用組成物を得た。得られた直後の鋳型用組成物を直径５０ｍｍ、高さ５０ｍｍの円柱形状のテストピース枠に充填し、３時間経過した時に抜型し鋳型を得た。
【００５０】
＜比較例１＞
セラビーズ＃６５０（球形度：０．９１  伊藤忠セラテック社製  未使用、ＬＯＩ＝０質量％）１００質量部に対して硬化剤組成物（カオーステップＤＨ−１０／ＤＨ−３５＝５質量部／１５質量部  何れも花王クエーカー社製）０．３質量部をキッチンミキサーを用いて添加混合した後、水溶性フェノール樹脂（カオーステップＳＬ−６０００（花王クエーカー社製））１．５質量部を添加混合し、鋳型用組成物を得た。得られた直後の鋳型用組成物を直径５０ｍｍ、高さ５０ｍｍの円柱形状のテストピース枠に充填し、３時間経過した時に抜型し鋳型を得た。
【００５１】
＜実施例３＞
耐火性粒子を下記再生砂Ａに変更した以外は実施例１と同様に行った。
【００５２】
〔再生砂Ａの調製〕
セラビーズ（球形度：０．９１  伊藤忠セラテック社製  未使用）１００質量部に対して、アルカリフェノール樹脂用硬化剤（カオーステップＤＨ−２５、花王クエーカー社製）０．３質量部、及びアルカリフェノール樹脂（カオーステップＳＬ−６０００、花王クエーカー社製）１．５質量部を加え攪拌し、サンド／メタル比が４の鋳型を造型した。本鋳型に１４００℃にて鋳鉄溶湯（ＦＣ２００）を注湯し、冷却後、鋳型をクラッシャーで処理し、回収砂を得た。この回収砂を日本鋳造社製ロータリーリクレーマー（５０００ｋｇ／ｈｒ処理、２４３０ｒｐｍ、４パス）で再生処理を行い、次に太洋マシナリー社製２パターンシャイナー（３２kg／バッチ、２８５０ｒｐｍ、１２０秒）で再生処理を行った。更に、この再生処理後の砂１００質量部を用いて前記のアルカリフェノール樹脂硬化剤を加えて同様に造型し、クラッシャーで処理した後再生処理を行い、合計４回の繰り返し再生処理を行った。得られた再生砂のＬＯＩは０．５２質量％であった。
【００５３】
＜実施例４＞
耐火性粒子を前記再生砂Ａに変更した以外は実施例２と同様に行った。
【００５４】
＜実施例５＞
再生砂Ａ１００質量部に対してジメチルシリコーンオイル（ＫＦ−９６−３０ＣＳ、信越化学工業社製）０．０８質量部及び硬化剤組成物（カオーステップＤＨ−１０／ＤＨ−３５＝５質量部／１５質量部  何れも花王クエーカー社製）０．３質量部をキッチンミキサーを用いて添加混合した。その後、水溶性フェノール樹脂（カオーステップＳＬ−６０００（花王クエーカー社製））１．５質量部を添加混合し、鋳型用組成物を得た。得られた直後の鋳型用組成物を直径５０ｍｍ、高さ５０ｍｍの円柱形状のテストピース枠に充填し、３時間経過した時に抜型し鋳型を得た。
【００５５】
＜実施例６＞
再生砂Ａ１００質量部に対してジメチルシリコーンオイル（ＫＦ−９６−３０ＣＳ、信越化学工業社製）０．０８質量部及び水溶性フェノール樹脂（カオーステップＳＬ−６０００（花王クエーカー社製））１．５質量部をキッチンミキサーを用いて添加混合した。その後、硬化剤組成物（カオーステップＤＨ−１０／ＤＨ−３５＝５質量部／１５質量部  何れも花王クエーカー社製）０．３質量部を添加混合し、鋳型用組成物を得た。得られた直後の鋳型用組成物を直径５０ｍｍ、高さ５０ｍｍの円柱形状のテストピース枠に充填し、３時間経過した時に抜型し鋳型を得た。
【００５６】
＜比較例２＞
再生砂Ａ１００質量部に対して水溶性フェノール樹脂（カオーステップＳＬ−６０００（花王クエーカー社製））１．５質量部をキッチンミキサーを用いて添加混合した後、硬化剤組成物（カオーステップＤＨ−１０／ＤＨ−３５＝５質量部／１５質量部  何れも花王クエーカー社製）０．３質量部を添加混合し、鋳型用組成物を得た。得られた直後の鋳型用組成物を直径５０ｍｍ、高さ５０ｍｍの円柱形状のテストピース枠に充填し、３時間経過した時に抜型し鋳型を得た。
【００５７】
＜実施例７＞
耐火性粒子を未使用の珪砂（球形度：０．８４、ＬＯＩ＝０質量％）に変更したこと、水溶性フェノール樹脂（カオーステップＳＬ−６０００（花王クエーカー社製））を１．２質量部としたこと、硬化剤組成物（カオーステップＤＨ−１０／ＤＨ−３５＝５質量部／１５質量部  何れも花王クエーカー社製）０．２４質量部としたこと以外は実施例２と同様に行った。
【００５８】
＜比較例３＞
耐火性粒子を未使用の珪砂（球形度：０．８４、ＬＯＩ＝０質量％）に変更したこと、水溶性フェノール樹脂（カオーステップＳＬ−６０００（花王クエーカー社製））を１．２質量部としたこと、硬化剤組成物（カオーステップＤＨ−１０／ＤＨ−３５＝５質量部／１５質量部  何れも花王クエーカー社製）０．２４質量部としたこと以外は比較例１と同様に行った。
【００５９】
＜実施例８＞
耐火性粒子を下記再生砂Ｂに変更し、硬化剤組成物（カオーステップＤＨ−３５  花王クエーカー社製）０．３質量部とした以外は実施例１と同様に行った。
【００６０】
〔再生砂Ｂの調製〕
エスパール（球形度：０．９７  山川産業社製  未使用）１００質量部に対して、アルカリフェノール樹脂用硬化剤（カオーステップＤＨ−２５、花王クエーカー社製）０．２４質量部、及びアルカリフェノール樹脂（カオーステップＳＬ−６００００、花王クエーカー社製）１．５質量部を加え攪拌し、サンド／メタル比が４の鋳型を造型した。本鋳型に１４００℃にて鋳鉄溶湯（ＦＣ２００）を注湯し、冷却後、鋳型をクラッシャーで処理し回収砂を得た。この回収砂を新東工業社製のＵＳＲ再生機（３０００ｋｇ／ｈｒ処理、２パス）で再生処理を行った。更に、この回収砂１００質量部を用いて、同様に硬化剤と樹脂を加えて造型し、クラッシャーで処理した後、再生処理行い、合計で４回の再生処理を繰り返すことで、再生砂Ｂを得た。得られた再生砂ＢのＬＯＩは０．３８質量％であった。
【００６１】
＜比較例４＞
耐火性粒子を前記再生砂Ｂに変更し、硬化剤組成物（カオーステップＤＨ−３５、花王クエーカー社製）０．３質量部とした以外は比較例１と同様に行った。
【００６２】
〔評価〕
［鋳型強度］
得られた鋳型について、２５℃、５５％ＲＨの条件下にてＪＡＣＴ試験法ＨＭ−１に基づき、テストピース作成後の圧縮強度を島津製作所社製強度試験機ＡＤ−５０００で測定した。測定結果を表１に示す。
【００６３】
［再生処理時間］
再生砂Ａを更に太洋マシナリー社製２パターンシャイナーで８０秒間再生処理を行い、比較例２と同様の試験を行ったところ、鋳型強度は３．１ＭＰaであった。この事から、実施例３で得られた鋳型強度を得るためには、比較例２の鋳型用組成物の製造方法では、２パターンシャイナーでの再生処理時間が合計で２００秒必要であるといえる。従って、本発明品は、迅速に再生処理しても鋳型強度を得ることができることがわかる。
【００６４】
【表１】
2015123500.tif 000002