(57)【要約】【課題】  結合剤を被覆したシェルモールド用樹脂被覆砂（ＲＣＳ）を用いて、鋳型製造時の流動性を確保しつつ低温でも十分な鋳型強度を有する鋳型の製造方法。【解決手段】  耐火性粒子とそれを被覆する結合剤とを有し、該結合剤として、ゲル濾過クロマトグラフによる測定において、（１）低分子量成分（一核体と二核体）の含有量が１０％以下、かつ、（２）重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との分散比（Ｍｗ／Ｍｎ）が３．０以下であるノボラック型フェノール樹脂を用いたＲＣＳを、予め７０℃より高温に加熱し、該ＲＣＳを加熱された金型に充填させて造型することを特徴とするシェルモールド用鋳型の製造方法。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火性粒子とそれを被覆する結合剤とを有し、該結合剤として、ゲル濾過クロマトグラフによる測定において、（１）低分子量成分（一核体と二核体）の含有量が１０％以下、かつ、（２）重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との分散比（Ｍｗ／Ｍｎ）が３．０以下であるノボラック型フェノール樹脂を用いたシェルモールド用樹脂被覆砂を、予め７０℃より高温に加熱し、該被覆砂を加熱された金型に充填させて造型することを特徴とするシェルモールド用鋳型の製造方法。
【請求項２】
前記シェルモールド用樹脂被覆砂を加熱する際、熱冷媒を還流させる螺旋状に形成した中空管から成る熱交換器と該被覆砂を流動させる気体を供給する流動用気体分配管とで構成された温度調節ユニットを有する温度調節装置により、該被覆砂を７０℃より高温に加熱し、該被覆砂を加熱された金型に充填させて造型することを特徴とする請求項１記載のシェルモールド用鋳型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鋳造用の主型及び中子（以下、単に鋳型という）の製造に用いられる改良されたシェルモールド用鋳型の製造方法、さらに詳しくは、鋳型造型時の金型温度が低温でも優れた鋳型強度を発現し、かつ鋳造時のヤニ発生量が少ない鋳型特性を併せ持った、シェルモールド用鋳型の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シェルモールド用鋳型は、耐火性粒子に熱硬化性ノボラック型フェノール樹脂などの結合剤を被覆したシェルモールド用樹脂被覆砂（以下、単に「ＲＣＳ」という）を、予め２５０〜３００℃に加熱調整された金型内に充填した後焼成して鋳型に賦形されている。このようにして得られた鋳型の肉厚の薄い部分は硬化しているものの、肉厚の厚い部分は硬化不充分のため、鋳型の実体強度が弱く、特に肉厚変動の大きい鋳型の場合には、取扱い性に問題があった。
【０００３】
また、上記のような硬化不十分の鋳型を用いて鋳造した場合、鋳造時の熱履歴に伴って未硬化部分が硬化する際にヤニが多く発生するという問題もある。
【０００４】
さらに、熱冷媒を還流させる螺旋状に形成した中空管から成る熱交換器と被覆砂流動用気体分配管とで構成された温度調節ユニット及びこれを用いた温度調節装置は、本特許出願人により開発されている（特許文献１）が、これを単に、従来のＲＣＳに対して用いても、上記問題点は解決されなかった。
【０００５】
【特許文献１】特許第３３５５３２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これらの問題を解決するために例えば、鋳型造型時の金型温度を高くして硬化部分をより多くしようとすると造型時の煙、臭気がきつくなり作業環境が悪化するという問題や、また金型の膨張力に起因されるひずみが大きくなり、鋳型にクラックが入り生産性が低下するという問題、さらに鋳物の寸法精度という観点からも好ましくはない。一方、逆に鋳型造型時の金型温度を変えずに金型に充填する前のＲＣＳを７０℃より高温に加熱しようとすると従来のノボラック型フェノール樹脂が被覆されたＲＣＳでは、低核体成分量（未反応のフェノールモノマーや２核体成分）が多いため該樹脂の軟化点が低く、ＲＣＳがブロックし易く流動性が悪化しその結果、鋳型の充填不良が発生するという問題がある。また、低核体成分量が少ないノボラック型フェノール樹脂を用いる場合ではＲＣＳの加熱時におけるブロック性という問題は解消されても鋳型強度が著しく低くなるという問題がある。
【０００７】
そこで、ＲＣＳを予め７０℃より高温に加熱しても流動性に支障を来すことのないＲＣＳを用いて、さらに鋳型造型時の金型温度が低温でも十分鋳型強度を発現できるシェルモールド用鋳型の製造方法の改良が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、これらの諸事情を鑑み鋭意研究した結果、特定の条件を満たすノボラック型フェノール樹脂が被覆された耐火性粒子を用いて、特定の方法で鋳型を製造することが有効であることを見出し、この知見をもとにさらに研究を重ねて本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、耐火性粒子とそれを被覆する結合剤とを有し、該結合剤として、ゲル濾過クロマトグラフによる測定において、
（１）低分子量成分（一核体と二核体）の含有量が１０％以下、かつ
（２）重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との分散比（Ｍｗ／Ｍｎ）が３．０以下、好ましくは２．０以下、
であるノボラック型フェノール樹脂を用いたＲＣＳを、予め７０℃より高温に加熱し、該ＲＣＳを加熱された金型に充填させて造型することを特徴とするシェルモールド用鋳型の製造方法である。
【００１０】
更に本発明は、上記発明において前記ＲＣＳを加熱する際、熱冷媒を還流させる螺旋状に形成した中空管から成る熱交換器と該ＲＣＳを流動させる気体を供給する流動用気体分配管とで構成された温度調節ユニットを有する温度調節装置により、該ＲＣＳを７０℃より高温に加熱した後、加熱された金型に充填させて造型することを特徴とするシェルモールド用鋳型の製造方法である。
【００１１】
ノボラック型フェノール樹脂の低分子量成分（１核体と２核体）は、沸点が低いため、化学的に揮発性しやすく、２５０〜３００℃での造型時に刺激臭として発生する。また、耐熱性も低いため、ヤニ発生源となる。一方、これらの成分は、物理的に溶融粘性が著しく低く、ＲＣＳの濡れ性に優れるため強度は強くなる。つまり、低核体成分量が１０％より増えると、ノボラック型フェノール樹脂の軟化が早くなりＲＣＳのブロックが発生し易く、またヤニも多くなるが、強度は向上する。
【００１２】
先に定義した本発明の分散比は、ノボラック型フェノール樹脂の分子量分布を簡易的に表現したものであるが、分散比が３．０を超えると、ノボラック型フェノール樹脂の軟化が早くなりＲＣＳのブロックが発生しやすく、またヤニも多くなる。
【００１３】
ここで、従来使用されてきたＲＣＳの加熱方法（加熱装置）についてみると、開放系容器内に入れたＲＣＳを単に加熱（電気炉など）するいわゆる静止加熱は、ＲＣＳを加熱しても、ＲＣＳ内部までの伝熱性は悪い。その結果、鋳型の内部硬化性が悪く、強度低下やヤニ発生量が多くなる傾向にある。また、従来の流動加熱は、開放系容器内に入れたＲＣＳを、エアーレーションと開放系容器の側面及び／又は底面の局部加熱により加熱しているだけなのでＲＣＳの均一で迅速な加熱性に劣る。
【００１４】
本発明は、上記のごとき難解な問題を解決するには前記のごとき、ノボラック型フェノール樹脂を被覆結合剤としたＲＣＳを予め７０℃より高温に速やかに均一に加熱することが重要であることに、多大な努力の上に到達し、その知見に基づいてなされたものである。また、それを具体化する手段として先に述べた熱冷媒を還流させる螺旋状中空管から成る熱交換器とＲＣＳを流動させる気体を供給する流動用気体分配管とで構成された温度調節ユニットを有する温度調節装置を利用することが最適であることに想到したものである。
【発明の効果】
【００１５】
その結果、本発明は、耐ブロック性、強度、ヤニ低減の特性を共に両立し、ＲＣＳを７０℃より高い温度で速やかに均一に加熱することができ、また、鋳型造型時の金型温度を従来の２５０〜３００℃から１８０〜２３０℃へ低くすることができる。
【００１６】
そして、鋳型造型時の金型温度を低くすることにより、１．造型時の臭気が低減される、２．金型の歪が小さくなるため鋳型の寸法安定性が優れる、３．前記２により、寸法精度の高い鋳物が得られる、４．エネルギーコストの軽減などの効果が得られる。
【００１７】
本発明によれば、ＲＣＳを予め７０℃より高温に加熱しても流動性に支障を来すことのないＲＣＳを用いて、さらに鋳型造型時の金型温度が低温でも十分鋳型強度を発現できるシェルモールド用鋳型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最良の形態】
【００１８】
本発明のシェルモールド用鋳型の製造方法に用いられるＲＣＳは、耐火性粒子とそれを被覆する結合剤を含有するものであり、このような耐火性粒子としては、鋳型形成用骨材であって、鋳造に耐えうる耐火性と鋳型形成に適した粒径を有する粒子であればよく、その種類については特に制限されるものではない。このような耐火性粒子の例としては、ケイ砂、オリビンサンド、ジルコンサンド、クロマイトサンド、アルミナサンドなどの特殊砂、フェロクロム系スラグ、フェロニッケル系スラグ、転炉スラグなどのスラグ系粒子、ナイガイセラビーズ（商品名）のような多孔質粒子、砂鉄、カーボン粒子、ガラス粒子、陶磁器粒子及びこれらの再生粒子などが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００１９】
一方、前記結合剤としてノボラック型フェノール樹脂が用いられるが、本発明に用いられるフェノール樹脂は、ゲル濾過クロマトグラフ（以下、ＧＰＣという）の面積法で低分子量成分（一核体と二核体）の含有量が１０％以下、好ましく５．０％以下であることを特徴としており、含有量が１０％を超える場合は、従来の樹脂と大差なく、前述のＲＣＳの有する問題を解消することはできない。
【００２０】
第２の特徴は、GPC測定によるポリスチレン換算の重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との分散比（Ｍｗ／Ｍｎ）が３．０以下、好ましくは２．０以下の範囲に制御されたものであり、分散比の数値が小さいほど分子量分布幅が狭い樹脂であることを意味する。なお、一般的に高分子量化合物は、数平均分子量（Ｍｎ）よりも重量平均分子量（Ｍｗ）が大きく、分散比（Ｍｗ／Ｍｎ）は１を超える値となる。分散比（Ｍｗ／Ｍｎ）が３．０を超えると、ノボラック型フェノール樹脂の軟化が早くなりＲＣＳのブロックが発生しやすく、またヤニも多くなる傾向がある。このようなノボラック型フェノール樹脂の数平均分子量としては、好ましくは６００〜１５００、さらに好ましくは７００〜１２００である。数平均分子量が６００未満では、ＲＣＳ融着点が低下し、熱時流動性や砂粒間の融着が生じ易くなる傾向がある。逆に１５００を超えると、ノボラック型フェノール樹脂の溶融粘度が上昇して鋳型強度が低下する傾向がある。
【００２１】
前記ノボラック型フェノール樹脂において、原料の１つとして用いられるフェノール類としては、例えばフェノール、クレゾールやキシレノールなどのアルキルフェノール類、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦなどのビスフェノール類、ビスフェノールＡ残渣などのフェノール系精製残渣などが挙げられる。一方、アルデヒド類としては、例えばホルムアルデヒド、グリオキザールなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２２】
本発明に使われるノボラック型フェノール樹脂の製法には制限は無いが、好ましいノボラック型フェノール樹脂の製法として、製造安定性や収率の良さから、リン酸水溶液の存在下でフェノール類とアルデヒド類とを反応させるにあたり、下記の反応条件を満足する不均一系反応工程を含むことを特徴とする製造方法が好ましく用いられる。
（イ）アルデヒド類の配合量がフェノール類１モルに対して０．８０〜０．９３モル
（ロ）リン酸の配合量がフェノール類１００質量部に対して２５質量部以上
（ハ）反応系中の含水量が質量基準で１５〜４０％
（ニ）反応温度が７０℃〜還流温度
【００２３】
さらに好ましくは、分散比（Ｍｗ／Ｍｎ）をより小さくするために、反応補助溶媒が用いられる。反応補助溶媒としては、具体的には、アルコール類、多価アルコール系エーテル、環状エーテル類、多価アルコール系エステル、ケトン類、スルホキシド類からなる群から選ばれる少なくとも一種を用いることが好ましい。
【００２４】
アルコール類としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール等の一価アルコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール等の二価アルコール、グリセリン等の三価アルコールが挙げられる。
【００２５】
多価アルコール系エーテルとしては、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノペンチルエーテル、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エチルメチルエーテル、エチレングリコールグリコールエーテル類が挙げられる。
【００２６】
環状エーテル類としては、例えば、１，３−ジオキサン、１，４−ジオキサン等が挙げられ、多価アルコール系エステルとしては、例えば、エチレングリコールアセテート等のグリコールエステル類等が挙げられ、ケトン類としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられ、スルホキシド類としては、例えば、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド等が挙げられる。
【００２７】
反応補助溶媒は、上記の例示に限定されず、非反応性でありかつ反応時に液体を呈するものであれば固体でも使用することができ、それぞれを単独でまたは二種以上を併用してもよい。
【００２８】
反応補助溶媒の配合量としては、特に限定はされないが、フェノール類１００質量部に対して５質量部以上、好ましくは１０〜２００質量部である。
【００２９】
ノボラック型フェノール樹脂には、鋳型の物性改善の目的で従来一般的に用いられているγ‐アミノプロピルトリエトキシシラン、γ‐グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどのシランカップリング剤やエチレンビスステアリン酸アマイド、メチレンビスステアリン酸アマイドなどの滑剤を内含させておくのが望ましい。
【００３０】
本発明に用いられるＲＣＳの製造には、当該技術分野で従来実施されてきた製造法、例えばドライホット法、セミホット法、コールド法、粉末溶剤法などいずれも適用できるが、生産性及び品質の点からドライホット法が好適である。また、このＲＣＳには必要に応じて、例えばレゾール型フェノール樹脂、離型剤、消臭剤、ベンガラなどを適宜配合しても差し支えない。
【００３１】
本発明においては、前記ノボラック型フェノール樹脂は、耐火性粒子１００重量部に対し、通常０．５〜５重量部の割合で用いられ、また、硬化剤は、該ノボラック型フェノール樹脂１００重量部に対し、通常５〜３０重量部の割合で用いられる。硬化剤としては、ヘキサメチレンテトラミンが好ましいが、それ以外の公知の硬化剤も使用可能である。
【００３２】
かくして得られた、本発明に用いられるＲＣＳは、静止加熱や流動加熱の方法が用いられ７０℃より高温に加熱される。加熱方法は、流動加熱が好ましく、さらには、後記温度調節装置を用いた流動加熱が好ましい。
【００３３】
静止加熱の方法としては、具体的には開放系容器内に入れたＲＣＳを、単に所定温度まで電気炉内で加熱する。この場合、ＲＣＳは常に静止している状態であるため、内部までの伝熱性が悪く所定温度までの均一加熱性に欠けるため、鋳型の内部硬化性が良好でなく、強度低下やヤニ発生量が多くなる傾向にある。
【００３４】
また、流動加熱の方法としては、従来の流動加熱は、開放系容器内に入れたＲＣＳを、容器の側面及び／又は底面の加熱により加熱し、底面からのエアーレーションによりＲＣＳを流動させ所定温度まで加熱する。この場合でも、ＲＣＳは流動していても加熱部が容器側面及び／又は底面のみの局部加熱であるため、前記同様ＲＣＳの均一加熱性に欠けたり、また、所定の温度まで加熱するのに多大な時間を要する。
【００３５】
そこで、これらの加熱方法よりも迅速で均一に、かつ温度を制御して加熱できる方法として、本発明では後記温度調節装置を用いた流動加熱が好適に用いられる。以下、温度調節装置を用いた流動加熱について詳細に示す。
【００３６】
また、本発明に用いる温度調節装置を図面を参照しながら説明する。本発明の第１実施の態様として示す図１は、下部にシャッター７を備えた排出口Ｄを有する既設の円形の粉粒体貯留槽Ｔ1 内に、差渡し径（ｍφ、ｎφ）が異なり、かつ共通の熱冷媒受入口５と熱冷媒排出口６を有する独立する２個の螺旋状熱交換器Ａ（Ａ1、Ａ2）と、気体受入口４と気体吹出孔３を有する流動用気体分配管Ｂとで構成されている温度調節ユニットを設置して貯留部１と熱交換部２を形成して成る温度調節装置の縦断面図である。
【００３７】
前記の螺旋状熱交換器Ａは、差渡し径が同一又は異なるもの、あるいは順次拡径又は縮径するものを１つ配置することは可能であるが、その複数を縦列、並列状、又は同心円状に配置することにより、構造的に熱交換器群（Ａ1、Ａ2…）の縦横の広がり、即ちＲＣＳ貯留槽Ｔの形状に応じた熱交換部２の縦横の広がりを形成することができる。しかも、螺旋形状及び材質に由来する優れた熱交換能（熱交換面積及び熱交換率）を有する。したがって、熱交換部２のＲＣＳは、深さや広がりに関係なく均等かつ効率よく熱交換（加熱又は冷却）を受けることになり、所望温度への昇温・降温が円滑に達成される。又、熱交換器を螺旋状に構成することにより、ＲＣＳの自重による下方への移動を効果的にして、下記の流動用気体分配管Ｂから分配されてＲＣＳの間に存在する気体（空気）との共同作用により、熱交換器などへのＲＣＳの付着や接触を必要に応じて防止すると共に、ＲＣＳの排出を円滑にすることができる。
【００３８】
ここでいう熱交換器Ａは、螺旋状に形成した中空管から成り、主に熱交換能と加工性の観点から、好ましくは内径５〜３０ｍｍ、とりわけ８〜２０ｍｍの銅管を使用し、例えば図６に示すような螺旋状（例えば（ａ）円錐形、（ｂ）円筒形、（ｃ）太鼓形及びその他異形コイル状並びに（ｄ）平面渦巻状のものの（ｅ）縦列形）に製作されているが、なかでも、螺旋に傾斜をもたせたものが、滞留防止および冷熱媒体の流通上好ましい。中空管の材質については前記要件を満たすものであれば特に限定はされない。かかる銅管の長さは、主にＲＣＳの処理条件（量、温度、サイクル）を考慮して決定されるが、因みに１分間あたり２６ＫｇのＲＣＳを５℃から４０℃まで昇温するのに必要な１２ｍｍφ銅管の長さは概略延べ８０ｍ程度である。また、螺旋状熱交換器の配置間隔及び螺旋ピッチは、通常、ＲＣＳの流動状態の観察により決定するため特に限定されないが、経験的にはいずれも３０ｍｍ程度の間隔を設けておく必要がある。
【００３９】
また、螺旋状熱交換器１内を貫流させる熱交換用熱冷媒は、例えば熱冷媒供給装置から流量調整弁、流量計、入口端５を経て螺旋状熱交換器内を貫流して出口端６より熱冷媒供給装置に戻る回路（一部図示せず）を循環しながら流動用気体分配管Ｂの吹出孔３から吹出される気体と熱交換し、この気体は、さらにこれと接触流動するＲＣＳと熱交換し、場合によっては静止ＲＣＳとの直接伝熱によるなど、熱冷媒はかかる間接又は直接的熱交換によりＲＣＳを所定の温度に昇温あるいは冷却して温度を制御している。かかる熱冷媒としては、温度制御や加熱・冷却切替の容易さ、装置製作及び運転コストの観点から、温冷水が最適であるが、特に限定はなく、温冷水にかえて熱媒や冷媒を用いてもよい。温水の温度としては、通常４０〜９０℃、特に耐ブロック性対応を要する場合には、５０〜８０℃の温水が使用されるが、本発明においては、ＲＣＳを７０℃より高温、好ましくは７０℃より高温で１００℃以下、より好ましくは、７０℃より高温で９０℃以下に加熱できるように、熱冷媒温度を循環調整する。一方、冷却の場合は、もちろん環境温度ないしは冷却された水の使用が一般的である。特に、本発明で使用する螺旋状熱交換器は、図示を省略した熱冷媒切替可能な供給装置と組み合わせることにより、加熱・冷却の停止及び再開が容易となり、休憩時や作業終了時に温度調節装置からのＲＣＳ排出作業などの面倒さから開放されるなど労働の軽減に寄与することができる。
【００４０】
本発明に用いる温度調節ユニットを構成する流動用気体分配管Ｂは、図示を省略した加圧気体供給装置（例えばブロワー、コンプレッサー、圧力ボンベ）から供給される加圧された環境温度の気体、一般的には空気又はこれを除湿若しくは冷却した空気、場合によっては、窒素ガス等の不活性ガスと空気の混合ガスや不活性ガス（以下、これらの気体を代表して単に「気体」という）を受入れる気体受入口４と所望の間隔で設けた管内部と連通している複数の気体吹出孔３を有している。
【００４１】
前記気体吹出孔３には、加圧気体の供給を止めた際、ＲＣＳの管内流入による詰り又は気体のショートパスなどを生じにくい角度及び方向へ開口し又は覆い構造（例えばトワイヤ）にするなどの配慮が施されている。なかでも、図４に示すように、管の水平中心線より下側、例えば斜め下や真下に穿設した吹出孔３が好ましい。気体吹出孔の形状としては、吹き出し抵抗（圧損）及び加工の容易さの観点から、円形が好適であるがこれに限定されるものではない。その孔径としては、１〜６ｍｍφ、流動状態と吹出圧の調節、気体のショートパスの防止、吹出気体量のバラツキ、気体供給装置の供給能力アップなどを考慮すると好ましくは２〜４ｍｍφである。又、気体吹出孔の配置、数も気体の圧が高い所では小さく、又は少なく、圧の低くなるところは大き目で、又は多くするなどの工夫をすることにより、均一な熱交換が実現できるようにすることが好ましい。又、孔は、ＲＣＳによる目詰りが発生しない位置であれば、流動用分配管の縦方向の管にも併設することができる。
【００４２】
流動用気体分配管の形状は、ＲＣＳ貯留槽の形状に応じて決定されるため特に限定されないが、例えば実施態様で示すような円錐構造のほか環形、円型形、円筒形、角筒形、角錐形、放射形及びこれらの複合ないし複数縦列構造などを例示することができる。この流動用気体分配管は、一般に金属で製作されているが材質については特に限定はなく、例えば陶磁器、繊維強化プラスチック、プラスチックなどであってもよい。
【００４３】
このような流動用気体分配管Ｂの吹出孔３より吹出させる流動用気体は、ＲＣＳの流動化と熱交換媒体として機能するものであるが、このものは一般にＲＣＳの性質に応じて連続又は間欠に送風される。しかも、本発明においては、前述したように熱交換能に優れた螺旋状熱交換器と熱冷媒として温冷水を好適に使用する関係上、従来の装置で多く観られる浮遊流動や気体のショートパスを生じるような風量及び吐出圧は必要とせず、少なくとも熱交換媒体としてＲＣＳ間を満たす程度の風量と、ＲＣＳの静止を防ぐ程度からＲＣＳの置換ないしは混合を生じる程度の微流動ないし流動状態、すなわちＲＣＳの移動はあるが浮遊を生じない程度の吐出圧の気体を供給できればよい。気体供給装置での気体の吐出圧は、ＲＣＳの種類や処理量、ＲＣＳ貯留槽の構造、吹出孔径などにより異なるので一概に限定されないが、経験的にはブロワーによる連続送風では０．００５〜０．０２ＭＰａ、コンプレッサーによる間欠送風では０．２〜０．４ＭＰａ程度であり、また気体量は１分間あたり１〜１．５ｍ3程度である。このため、流動処理時のレジン皮膜の剥離や発塵を防止できるなどの利点が提供される。熱交換部で使用された気体は、熱交換器から貯留部内に上昇拡散しつつ、被処理ＲＣＳと熱交換したのち廃熱として排気される。このため、熱処理サイクルの短縮、エネルギーコストの低減に寄与することができる。さらなる廃熱の利用及び発塵防止の観点から、ＲＣＳ貯留槽には、排気口（図示せず）を、かつ未処理ＲＣＳの受入口等の開口部を設けた外蓋を設けるのが好ましい。さらに流動用気体分配管に、震動部あるいは震動伝達部を設けて、震動を継続したり、滞留しがちになった場合に随時震動させることにより、排出口Ｄからの円滑なＲＣＳの排出が可能となる。
【００４４】
流動用気体分配管Ｂの配置は、所定の温度に制御されたＲＣＳの排出を容易に、かつ、ＲＣＳと冷熱媒体との熱交換を効率的に行うために、相対的に螺旋状熱交換器Ａの下方となることが好ましい。例えば、流動用気体分配管Ｂは、その一部（あるいは複数の流動用気体分配管Ｂである場合はその内の１つ）が螺旋状熱交換器Ａと重なる位置に設けられるとしても、流動用気体分配管Ｂの下方に設ける気体吹出孔３が螺旋状熱交換器Ａの下端部よりＲＣＳ排出口Ｄに近くなるように配置されることが好ましい。流動用気体分配管は、ＲＣＳが滞留しないように螺旋管との配置間隔を考慮したり、水平方向の配管面を傾斜させる程の構成も有効である。さらに、複数の流動用気体分配管を、上下関係に設けたり複数並列させたりすることもできる。これらの流動用気体分配管Ｂ、螺旋状熱交換器Ａ、ＲＣＳ圧バッファＣの数、配置は、相互の関係を考慮して設定できる。
【００４５】
次に、本発明に用いる温度調節装置の第２実施の態様として示す図２は、ＲＣＳの好適な連続処理を図るために縮径形ＲＣＳ貯留槽Ｔ2内に、差渡し径（ｍφ、ｎφ）の異なる２個の螺旋状熱交換器Ａ1及びＡ2が連結され、かつ一つの熱冷媒受入口５と一つの熱冷媒排出口６を有する１個の熱交換器と、流動用気体分配管Ｂと、貯留部１に一対のレベルコントローラＬ（Ｌ1、Ｌ2）と、ＲＣＳ圧バッファＣとで構成された縮径形温度調節装置の縦断面図である。
【００４６】
前記貯留部１に取り付けた一対のレベルコントローラＬは、図示を省略したバケットエレベータなどの搬送装置により搬入されるＲＣＳの受入れ上限量を調節するレベルコントローラＬ1 と下限量を調節するレベルコントローラＬ2 で構成されており、これらは前記搬送装置を制御して貯留部１内のＲＣＳを定量に維持するためのＲＣＳ自動受入れを可能としている。ＲＣＳは、ＲＣＳ貯留槽Ｔの貯留部１にバッチ式、又は連続式に供給することができる。
【００４７】
螺旋状熱交換器Ａの上方近くに設けられたＲＣＳ圧バッファＣは、前記レベルコントローラＬ（Ｌ1、Ｌ2）により貯留部１に制御的に搬入されるＲＣＳの自重の影響を受けることなく、熱交換部２でのＲＣＳの良好な流動状態を形成し、かつＲＣＳ排出後には貯留部から熱交換部へのＲＣＳの供給が支障なく行なえるように機能し、副次的に発塵の抑止、また流動用気体分配管Ｂの下方近くに設けることにより排出時の混合作用によるＲＣＳの温度の均一化を成すことができる。又、その双方を設置することもできる。これらのＲＣＳ圧バッファＣに震動部や震動伝達部を接続して、ＲＣＳの滞留を防止し、円滑な冷却（加熱）を促進させることもできる。
【００４８】
上記ＲＣＳ圧バッファＣの形状としては、上述した機能を有するものであれば特に限定されないが、ＲＣＳ排出後の貯留部から熱交換部へのＲＣＳ補給能の観点から、とくにＲＣＳの流下性を考慮した処置、たとえば、ＲＣＳが自然流下する安息角以上の勾配をもたせた及び／又はＲＣＳが通る大きさの複数の開口部を設けた、場合によってはフッソ樹脂加工などの表面滑性化処理を施した形状、具体的には各種形状、例えば板状、格子状、すのこ状、陣笠状、山形状、円錐状、角錐状、ラッパ状、コーン状などを例示することができる。なかでも、図２に示すようなコーン状のものが好ましい。これらのＲＣＳ圧バッファＣは複数を並設してもよい。ＲＣＳ圧バッファＣは、一般に金属で製作されているが、その材質については特に限定はなく、例えば陶磁器、繊維強化プラスチックス、プラスチックス、木材などであってもよい。螺旋状熱交換器Ａ、流動用気体分配管Ｂ及びＲＣＳ圧バッファＣのＲＣＳ貯留槽Ｔへの取付けは、例えば溶接、ボルト、治具など、従来知られた固着手段により適宜行うことができる。
【００４９】
上記加熱方法または温度調節装置で７０℃より高温に加熱されたＲＣＳは、引き続き１８０〜２３０℃、好ましくは１９０〜２１０℃の従来よりも低い温度に加熱された金型内にブロー充填され、６０〜１００秒焼成後、抜型して鋳型が得られることとなる。
【実施例】
【００５０】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。なお、本発明のシェルモールド用鋳型を製造する際のノボラック型フェノール樹脂の分散比、低分子量成分の含有量、ＲＣＳのブロック性、臭気、鋳型の曲げ強度、ヤニ発生量については下記の試験法により測定を行なった。
【００５１】
（１）分散比（Ｍｗ／Ｍｎ）
東ソー株式会社製ゲル濾過クロマトグラフＳＣ−８０２０シリーズビルドアップシステム（カラム：Ｇ２０００Ｈｘｌ＋Ｇ４０００Ｈｘｌ、検出器：ＵＶ２５４nm、キャリヤー：テトラヒドロフラン１ml／分、カラム温度：３８℃）測定による標準ポリスチレン換算の重量平均分子量（Ｍｗ）及び数平均分子量（Ｍｎ）を求めて分散比（Ｍｗ／Ｍｎ）を算出した。
【００５２】
（２）低分子量成分（一核体成分と二核体成分）の含有量（％）
前記ゲル濾過クロマトグラフによる分子量分布の全面積に対する一核体成分及び二核体成分の面積を百分率で表示する面積法によって測定されるそれぞれの成分含有量の合計量をノボラック型フェノール樹脂中の低分子量成分の含有量とした。なお、表１中の「Ｎ．Ｄ．」は、一核体成分が検出されなかったことを意味する。
【００５３】
（３）ＲＣＳのブロック性
ＲＣＳをそれぞれの加熱容器及び加熱装置によって加熱している際に、該容器及び該装置内におけるＲＣＳの状態を下記の評価基準において評価した。
○：該容器及び装置内でほとんどＲＣＳのブロックが確認されず実用上問題ないレベル
△：該容器及び装置内でＲＣＳの若干のブロックが確認されるものの、加熱する際に支障をきたさないレベル
×：該容器及び装置内でＲＣＳのブロックが確認され、かつ実用上問題となるレベル
【００５４】
（４）臭気の官能試験
表１記載の設定温度に温調された金型内に、表１記載の予備加熱温度に予備加熱されたＲＣＳをブロー充填した後６０秒間焼成して円筒形鋳型（直径４７mm×高さ４９mm）を造型する際の臭気を下記の評価方法及び評価基準に基づく官能試験で評価した。
（ｉ）評価方法
１５名（内女性５名）の臭気パネラーが下記の評価基準に基づいて官能評価し、得られた官能評価の平均で優劣を評価した。
（ii）評価基準
○：刺激臭はほとんど感じられない。
△：刺激臭はやや感じられるが実用上支障はない。
×：刺激臭は強く感じる。
【００５５】
（５）曲げ強度（Ｎ／cm2）
ＪＩＳ  Ｋ−６９１０に準拠して、鋳型（テストピース）を作製し測定を行った。なお、曲げ強度が２５０Ｎ／cm2 であれば、実用上問題のないレベルである。
【００５６】
（６）ヤニの発生量（mg）
ガラス試験管（内径２７mm×長さ２００mm）内に曲げ強度測定用テストピース（サイズ１０mm×１０mm×６０mm）を入れた後、試験管の開口部付近にあらかじめ秤量したガラスウール（２．５０ｇ）を挿入してヤニの発生量測定器を作った。次に、炉内温度が６００℃に保持された管状加熱炉内に前記測定器を入れて６分間爆熱処理した後、取出して常温まで放置冷却した。その後、該測定器からガラスウールを取出して、その質量を測定した。なお、ヤニの発生量（mg）は、爆熱処理後のガラスウール質量（mg）から爆熱処理前のガラスウール質量（mg）を差し引いて算出した。
〔実施例１〕
【００５７】
−ノボラック型フェノール樹脂の製造−
温度計、撹拌装置、コンデンサーを備えた反応容器内に、フェノール（Ｐ）を３００ｇ、９２質量％パラホルムアルデヒド（Ｆ）を８８．５ｇ（Ｆ／Ｐ＝０．８５）、８９質量％リン酸を１８０ｇ（６０．０％／Ｐ）、メタノール１７．６ｇ（５．８７％／Ｐ）を仕込んだ後、撹拌混合により形成される白濁状態（２相混合物）のもとで、徐々に還流温度（９８〜１０２℃）まで昇温し、さらに同温度で１０時間縮合反応を行なってから反応を停止した。
【００５８】
次いで、撹拌混合しながらメチルイソブチルケトンを添加して縮合物を溶解した後、撹拌混合を停止して内容物を分液フラスコ内に移して静置し、メチルイソブチルケトン溶液層（上層）とリン酸水溶液層（下層）に分離させた。次いで、リン酸水溶液層を除去し、メチルイソブチルケトン溶液を数回水洗してリン酸を除いた後、再び内容物を反応容器内に戻し、減圧蒸留によりメチルイソブチルケトンを完全に除去してノボラック型フェノール樹脂３３０ｇを得た。
【００５９】
−ＲＣＳの製造、予備加熱及び鋳型の評価−
実験室用スピードミキサー内に約１４０〜１５０℃に予熱したフラタリーサンドを５０００ｇ、上記ノボラック型フェノール樹脂を７５ｇ入れて５０秒間混練した後、あらかじめ冷却水７５ｇにヘキサメチレンテトラミンを１１．３ｇ溶解させて作製した硬化剤水溶液を全量添加するとともに、形成された塊状物が粒状に崩壊するまで送風冷却し、最後にステアリン酸カルシウム５ｇを添加したのち１５秒間混合してＲＣＳを得た。
【００６０】
得られたＲＣＳについては、静止加熱により８０℃に予備加熱したのち、上記試験法によりＲＣＳのブロック性、鋳型造型時の臭気の官能試験、鋳型の曲げ強度、ヤニの発生量の評価を行った。その結果を表１に示す。
〔実施例２〜８、比較例１〜３〕
【００６１】
実施例１において、表１記載のノボラック型フェノール樹脂、予備加熱方法、予備加熱温度、金型温度にした以外は、実施例１と同様の操作を行った。
【００６２】
【表１】
2005074498.tif 000002
【００６３】
表１より実施例１〜８で得られたものは、予備加熱中のＲＣＳブロック性、鋳型造型時の臭気および鋳型のヤニ発生の問題は解消され、また鋳型造型時の金型温度が低温でも十分な機械的強度を有することがわかる。これに対して比較例１で得られたものは、上記ＲＣＳのブロック性および鋳型造型時の臭気の問題がある。さらに比較例１、２および３で得られたものは共に、ヤニ発生に伴う問題があることが理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１は既設の円形ＲＣＳ貯留槽Ｔ1内に、本発明で使用する温度調節装置において、一実施態様である温度調節ユニットを設置して作製した温度調節装置の縦断面図である。
【図２】図２は既設の円形縮径型ＲＣＳ貯留槽Ｔ2内に、本発明で使用する温度調節装置において、他の実施態様である温度調節ユニットを設置して作製した温度調節装置の縦断面図である。
【図３】図３は図１及び２で用いた円錐形流動用気体分配管Ｂの平面図である。
【図４】図４は図３の正面図である。
【図５】図５は図１に示す流動用気体分配管ＢのＸ−Ｘ線での気体吹出孔３の好適な位置を示す断面説明図である。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は螺旋状熱交換器Ａの形状例を示す説明図で、（ｅ）は（ｄ）の構成単位で平面渦巻きである。
【符号の説明】
【００６５】
Ａ（Ａ1，Ａ2）…螺旋状熱交換器
Ｂ…流動用気体分配管
Ｃ…ＲＣＳ圧バッファ
Ｄ…排出口
Ｔ…ＲＣＳ貯留槽
Ｌ（Ｌ1，Ｌ2）…レベルコントローラ
１…貯留部
２…熱交換部
３…気体吹出孔
４…気体受入口
５…熱冷媒の受入口
６…熱冷媒の排出口
７…シャッター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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