(57)【要約】【課題】本発明の目的は、鋳物砂に対する結合剤の配合量が少ない場合でも、鋳物砂を精度良く結合剤で連続的に被覆することができるレジンコーテッドサンドの製造方法及びその製造装置を提供することである。【解決手段】本発明は、鋳物砂を結合剤で被覆してなるレジンコーテッドサンドの製造方法であって、運動している状態の鋳物砂に、液状の結合剤を噴霧装置から噴霧して、前記鋳物砂を前記結合剤で被覆することを特徴とするレジンコーテッドサンドの製造方法である。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳物砂を結合剤で被覆してなるレジンコーテッドサンドの製造方法であって、運動している状態の鋳物砂に、液状の結合剤を噴霧装置から噴霧して、前記鋳物砂を前記結合剤で被覆することを特徴とするレジンコーテッドサンドの製造方法。
【請求項２】
前記運動している状態の鋳物砂が、スプレー装置から供給され、かつ、旋回流を与えられて流動しているものである請求項１に記載のレジンコーテッドサンドの製造方法。
【請求項３】
前記液状の結合剤が、溶融しているノボラック型フェノール樹脂である請求項１又は２に記載のレジンコーテッドサンドの製造方法。
【請求項４】
前記溶融しているノボラック型フェノール樹脂が、ノボラック型フェノール樹脂の合成反応後、軟化温度以上に保持されたものである請求項３に記載のレジンコーテッドサンドの製造方法。
【請求項５】
前記ノボラック型フェノール樹脂が、軟化温度が８０〜１２０℃である請求項３又は４に記載のレジンコーテッドサンドの製造方法。
【請求項６】
さらに、ヘキサメチレンテトラミン水溶液を同時に噴霧する請求項３ないし５のいずれかに記載のレジンコーテッドサンドの製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載されたレジンコーテッドサンドの製造方法を実施するための製造装置であって、鋳物砂を供給する供給装置、液状の結合剤を噴霧する噴霧装置、及び、前記鋳物砂を運動させた状態で前記結合剤により被覆する被覆装置を有することを特徴とするレジンコーテッドサンドの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レジンコーテッドサンドの製造方法及びその製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レジンコーテッドサンドは、結合剤の種類、被覆の方法などにより数多くの製造方法が提案されている。中で最も広く用いられているのは、固形のノボラック型フェノール樹脂を用いたドライホットコート法による製造方法である。
ドライホットコート法は、珪砂などを１２０〜１４０℃に予め加温し、主にノボラック型フェノール樹脂を加えて混練した後、硬化剤であるヘキサメチレンテトラミンを水溶液で加えて混合・冷却することにより得る方法である。ここで用いられるフェノール樹脂は、フェノール類とアルデヒド類と触媒下で反応させたものを溶融状態から冷却して、フレーク状、マーブル状、あるいは針状などの形状に賦型されたものが用いられる。この方法は、いわゆる「シェルモールド法」が開発されて以来大きな変革のない方法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、鋳物砂に対する結合剤の配合量が少ない場合でも、鋳物砂を結合剤で連続的に精度良く被覆することができるレジンコーテッドサンドの製造方法及びその製造装置を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、以下の本発明（１）〜（７）により達成できる。
（１）鋳物砂を結合剤で被覆してなるレジンコーテッドサンドの製造方法であって、運動している状態の鋳物砂に、液状の結合剤を噴霧装置から噴霧して、前記鋳物砂を前記結合剤で被覆することを特徴とするレジンコーテッドサンドの製造方法。
（２）前記運動している状態の鋳物砂が、スプレー装置から供給され、かつ、旋回流を与えられて流動しているものである上記（１）に記載のレジンコーテッドサンドの製造方法。
（３）前記液状の結合剤が、溶融しているノボラック型フェノール樹脂である上記（１）又は（２）に記載のレジンコーテッドサンドの製造方法。
（４）前記溶融しているノボラック型フェノール樹脂が、ノボラック型フェノール樹脂の合成反応後、軟化温度以上に保持されたものである上記（３）に記載のレジンコーテッドサンドの製造方法。
（５）前記ノボラック型フェノール樹脂が、軟化温度が８０〜１２０℃である上記（３）又は（４）に記載のレジンコーテッドサンドの製造方法。
（６）さらに、ヘキサメチレンテトラミン水溶液を同時に噴霧する上記（３）ないし（５）のいずれかに記載のレジンコーテッドサンドの製造方法。
（７）上記（１）ないし（６）のいずれかに記載された製造方法を実施するための製造装置であって、鋳物砂を供給する供給装置、液状の結合剤を噴霧する噴霧装置、及び、前記鋳物砂を運動させた状態で前記結合剤により被覆する被覆装置を有することを特徴とするレジンコーテッドサンドの製造装置。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のレジンコーテッドサンドの製造方法及びその製造装置について説明する。
本発明のレジンコーテッドサンドの製造方法（以下、「製造方法」という）は、運動している状態の鋳物砂に、液状の結合剤を噴霧装置から噴霧して、鋳物砂を結合剤で被覆することを特徴とする。
また、本発明のレジンコーテッドサンドの製造装置（以下、「製造装置」という）は、上記の製造方法を実施するための製造装置であって、鋳物砂を供給する供給装置、液状の結合剤を噴霧する噴霧装置、及び、鋳物砂を運動させた状態で結合剤により被覆する被覆装置を有することを特徴とする。
まず、本発明の製造方法について説明する。
【０００６】
本発明の製造方法において、鋳物砂を運動している状態とする方法としては特に限定されないが、噴射装置、噴霧装置などのスプレー装置を用いて所定の系内に供給することが好ましい。これにより、重量が大きい鋳物砂に対しても十分な運動エネルギーを与えることができる。
なお、鋳物砂はそのまま常温で用いてもよいし、必要に応じて、鋳物砂及び鋳物砂の供給に用いる空気を、適度な温度に加温又は冷却して用いることもできる。
【０００７】
運動している状態の鋳物砂に、液状の結合剤を噴霧装置から噴霧して、鋳物砂を結合剤で被覆する方法としては特に限定されないが、鋳物砂をスプレー装置から供給して、所定の系内で旋回流を与え、これに液状の結合剤を噴霧装置から噴霧することが好ましい。これにより、鋳物砂が系内で運動している時間を長くすることができ、結合剤と接触する機会をより多くすることができるので、鋳物砂に対する結合剤の配合量が少ない場合でも、精度良く被覆することができる。さらに、鋳物砂は旋回流によって流動する際に自らは自転運動しながら移動するので、自身の全方向表面に対して結合剤と接触する機会を得やすくなる。これにより、結合剤による被覆バラツキを低減することができる。被覆後のレジンコーテッドサンドは旋回流にのせたままサイクロン等により回収してもよいし、そのまま重力分離することもできる。
【０００８】
本発明の製造方法で用いられる鋳物砂は特に限定されず、新砂、再生砂いずれも使用することができる。鋳物砂は、主成分である二酸化ケイ素の純度や、粒径、粒度分布などにより非常に多岐にわたるものが使用されているが、いずれの種類のものでも適応できる。
【０００９】
本発明の製造方法で用いられる液状の結合剤としては特に限定されないが、例えば、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂のようなフェノール樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、あるいはこれらの混合物などを液状にしたものを用いることができる。
上記結合剤を液状とする方法としては特に限定されないが、例えば、所定の温度に加温して溶融状態として用いる方法、これらの結合剤を溶剤に溶解して用いる方法などが挙げられる。
これらの中でも、結合剤としてノボラック型フェノール樹脂を用い、これを所定の温度に加温して溶融状態として用いる方法が好ましい。さらに、ノボラック型フェノール樹脂の合成反応後、軟化温度以上に保持されたものを用いる方法が特に好ましい。これにより、合成反応後のノボラック型フェノール樹脂を冷却、賦型等を行うことなくそのまま使用することができるので、これに伴う工数、エネルギーコストなどを低減させることができる。また、溶剤等を使用しないので、環境衛生面においても好ましいものである。さらに、ノボラック型フェノール樹脂は溶融状態に保っても熱に対して安定であるので、長時間にわたって製造を行う場合においても、品質が安定したレジンコーテッドサンドを得ることができる。
【００１０】
結合剤としてノボラック型フェノール樹脂を用いる場合は特に限定されないが、軟化温度が８０〜１２０℃のものを用いることが好ましい。これにより、レジンコーテッドサンドとして好ましい性状のものを得ることができるとともに、ノボラック型フェノール樹脂を溶融状態に保つのに比較的小さなエネルギーで済ませることができる。
【００１１】
結合剤としてノボラック型フェノール樹脂を用いる場合は、通常、硬化剤としてヘキサメチレンテトラミンを使用する。ヘキサメチレンテトラミンの配合方法としては特に限定されないが、レジンコーテッドサンドを製造する際に、ヘキサメチレンテトラミンを水溶液にして、これを同時に噴霧することが好ましい。これにより、混合精度を高くすることができるとともに、ヘキサメチレンテトラミン水溶液の冷却効果により、レジンコーテッドサンドどうしの融着やブロッキングを低減することができる。
【００１２】
以上に述べたように本発明の製造方法は、レジンコーテッドサンドを製造する際に、運動している状態の鋳物砂に、液状の結合剤を噴霧装置から噴霧して鋳物砂を結合剤で被覆するので、鋳物砂に対する結合剤の配合量が少ない場合でも、鋳物砂を結合剤で精度良く被覆することができる。
また、結合剤として好ましくは合成反応後のノボラック型フェノール樹脂を軟化温度以上に保持して溶融状態としたものを用いることにより、ノボラック型フェノール樹脂の製造工程から連続して本製造方法を実施することができる。これにより、従来の製造方法のようにフェノール樹脂を製造後に冷却、賦型を経て再度溶融させる必要がなく、これに伴う工数やエネルギーコストを大幅に低減させることができる。さらに、用いる鋳物砂についても高温に加温する必要がないので、この点においてもエネルギーコストを低減させることができる。
【００１３】
次に、本発明の製造装置について説明する。本発明の製造装置は、上記の製造方法を適用するための装置であり、鋳物砂を供給する供給装置、液状の結合剤を噴霧する噴霧装置、及び、鋳物砂を運動させた状態で結合剤により被覆する被覆装置を有するものである。
本発明の製造装置の一例を　図１に示す。図１は、結合剤として溶融しているノボラック型フェノール樹脂を用い、ノボラック型フェノール樹脂の噴霧とともに硬化剤であるヘキサメチレンテトラミン水溶液の噴霧をも同時に行う形態を示したものである。
図１（ａ）は鋳物砂を供給する供給装置、図１（ｂ）は溶融しているノボラック型フェノール樹脂を噴霧する噴霧装置、図１（ｃ）はヘキサメチレンテトラミン水溶液を噴霧する噴霧装置であり、図１（ｄ）はこれらを用いた本発明の製造装置である。
【００１４】
図１（ａ）は鋳物砂の供給装置である。鋳物砂１は、ホッパ２にストックされ、ホッパ内部でのブリッジ発生を防ぐため、必要に応じて撹拌装置３を用いる。鋳物砂１は結合剤との混合比率に応じてロータリーバルブ４により順次定量供給され、スプレー装置５により被覆装置内に供給される。６は供給に用いられる圧縮空気の供給装置である。
【００１５】
図１（ｂ）はノボラック型フェノール樹脂の噴霧装置である。ノボラック型フェノール樹脂７は、温調装置を有した貯留装置８内に溶融した状態で貯留され、噴射に適した粘度に維持されている。ノボラック型フェノール樹脂は、液送ポンプ９により定量供給され、噴霧装置１０により、被覆装置内に噴霧される。１１は噴霧に用いられる圧縮空気の供給装置である。
なお、図示していないが、ノボラック型フェノール樹脂の貯留装置８だけでなく、液送ポンプ９、噴霧装置１０のほか、ノボラック型フェノール樹脂の供給に用いられる配管等は、ノボラック型フェノール樹脂を噴霧に適した温度に温調できる温調装置及び保温装置を有している。そして、噴霧に用いられる圧縮空気及びその供給装置についても、ノボラック型フェノール樹脂の軟化点温度付近に温調することができる温調装置や保温装置を有している。
【００１６】
図１（ｃ）は、ヘキサメチレンテトラミン水溶液の噴霧装置である。ヘキサメチレンテトラミン水溶液１２はこれを定量供給する液送ポンプ１３により順次供給され、噴霧装置１４により、被覆装置内に供給される。１５は噴霧に用いられる圧縮空気の供給装置である。
【００１７】
図１（ｄ）は、鋳物砂の被覆装置であり、先細りの円筒形状である被覆装置１６のほか、レジンコーテッドサンドの回収装置２１、及び供給空気排出用のサイクロン２３を備えている。
鋳物砂１は、供給部１７から被覆装置１６内に、装置側断面の接線方向に供給された後、旋回流２０を与えられ、装置内を旋回しながら下降していく。一方、溶融したノボラック型フェノール樹脂７は供給部１８から、ヘキサメチレンテトラミン水溶液１２は供給部１９からそれぞれ被覆装置１６内に噴霧される。ノボラック型フェノール樹脂７及びヘキサメチレンテトラミン水溶液１２の一部は、噴霧時に鋳物砂１と接触するとともに、鋳物砂１の旋回流２０にのって鋳物砂１と同じ方向へ流動し、流動中に両材料が接触することにより、ここでも被覆が行われる。被覆後の鋳物砂は、被覆装置下部に設けられた回収装置２１へ回収される。また、被覆装置１６に上記の材料を供給するために用いられた空気や、上記の被覆処理中に発生した微粉等は、サイクロン装置２３により回収される。
なお、図示していないが、ここで用いられる被覆装置１６についても、必要に応じて、適度な温度に加温又は冷却して用いることができる温調装置を備えたものを使用することもできる。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。ここで記載されている「％」は全て「重量％」を示す。
【００１９】
（実施例）
図１（ｄ）に示した製造装置を用いて行った。
鋳物砂は珪砂（フラタリーサンド）を用い、　図１（ａ）に示した装置を用いて１０ｋｇ／ｈｒで供給した。結合剤はノボラック型フェノール樹脂（住友ベークライト株式会社製・ＰＲ−Ｆ−６３）を用い、図１（ｂ）に示した装置を用いて１１０℃に加温して貯留し、２００ｇ／ｈｒで噴霧した。また、図１（ｃ）に示した装置に、２０％ヘキサメチレンテトラミン水溶液を入れ、１５０ｇ／ｈｒで噴霧した。
これらを図１（ｄ）に示した被覆装置に適用し、鋳物砂を被覆処理し、この後、用いた珪砂１０ｋｇに対してステアリン酸カルシウム１０ｇを混合し、レジンコーテッドサンドを製造した。
【００２０】
（比較例）
レジンコーテッドサンド混練用装置である、遠州鉄工（株）製「ＮＳＩＩ型スピードミキサー」に、予め１３０℃に加温された珪砂（フラタリーサンド）１０ｋｇを入れ、これを攪拌しながらノボラック型フェノール樹脂（住友ベークライト株式会社製・ＰＲ−Ｆ−６３（粒状））２００ｇを添加し、６０秒混練した。次に２０％ヘキサメチレンテトラミン水溶液１５０ｇを添加し、６０秒間空冷しながら混練した。最後にステアリン酸カルシウム１０ｇを添加して２０秒間混合してレジンコーテッドサンドを得た。
【００２１】
このようにして得られたレジンコーテッドサンドの特性は下表の通りである。特性評価は、ＪＩＳ　Ｋ−６９１０に準じて行った。
2004066279.tif 000002
【００２２】
実施例は、本発明の製造方法により製造したレジンコーテッドサンドであるが、従来の方法で得られた比較例のものと、実質的に同等の品質を有するものを得ることができた。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は、運動している状態の鋳物砂に、液状の結合剤を噴霧装置から噴霧して、鋳物砂を結合剤で被覆することを特徴とするレジンコーテッドサンドの製造方法であり、鋳物砂に対する結合剤の配合量が少ない場合でも、鋳物砂を結合剤で精度良く被覆することができる。また、結合剤として好ましくは合成反応後のノボラック型フェノール樹脂を軟化温度以上に保持して溶融状態としたものを用いることにより、ノボラック型フェノール樹脂の製造工程から連続して本製造方法を実施することができ、従来の製造方法のようにフェノール樹脂を製造後に冷却、賦型を経て再度溶融させる必要がなく、工数やエネルギーコストを大幅に低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の製造方法を適用した鋳物砂の供給装置の一例（側断面図）
（ｂ）本発明の製造方法を適用した結合剤の噴霧装置の一例（側断面図）
（ｃ）本発明の製造方法を適用した硬化剤の噴霧装置の一例（側断面図）
（ｄ）本発明の製造方法を適用した被覆装置の一例（側断面図）
【符号の説明】
１　鋳物砂
５　スプレー装置
７　溶融状態のフェノール樹脂
１０　噴霧装置
１２　ヘキサメチレンテトラミン水溶液
１４　噴霧装置
１６　被覆装置
【図１】
2004066279.tif 000003