軽金属用バインダー(NO BAKE BINDER SYSTEMS)

ケーススタディ

大型アルミニウム鋳物の耐あらわれ性および臭気の改善
従来のポリオールウレタンユーザーは、崩壊性を犠牲にすることなく、より優れた耐あらわれ性と低臭性を持つ新しい変性ポリオールウレタンノーベークへの切り替えを進めています。

>> 背景
テキサス州フォートワース：ノーベーク、テキサス州フォートワース：ノーベー
生型という製造方法で大小のアルミ合金砂ク、生型という製造方法で大小のアル型鋳物を製造するカスタムメーカーが、耐ミ合金砂型鋳物を製造するカスタムメ
あらわれ性の問題や臭気の問題を改善するーカーが、耐あらわれ性の問題や臭気ためのサポートを求めていました。の問題を改善するためのサポートを求
この鋳物工場では、圧縮装置、土間込め造めていました。
型、ロータリフトを補完する自動造型機を
この鋳物工場では、圧縮装置、土間込導入し、生型鋳造工場をすでに更新していめ造型、ロータリフトを補完する自動ました。
造型機を導入し、生型鋳造工場をすで
現在では、試作品から 450kg までの鋳物をに更新していました。
製造することができます。
現在では、試作品から 450kg までの鋳物を製造することができます。

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2019 年 3 月、鋳造工場は ASK ケミカルズとポーターワーナーインダストリー（PWI-地域の鋳造副資材販売会社）に大きな問題を持ちかけました。：サプライ
ヤーがポリオールの提供を中止し、その代替品としてフェノールウレタン樹脂を提案していたのです。
残念なことに、さまざまなバインダーメーカーから何度も試作を試みたものの、失敗に終わりました。フェノールウレタンは代替品としてふさわしくないと判断したのです。
結局のところ 現状を維持するという選択肢はなく、むしろ、鋳造工場は能力を向上させる前向きな変化を求めていました。
ASK ケミカルズは、ポリオール樹脂の製造中止という避けられない事態に対処しながら、製品および工程の改善に取り組む機会を得ました。

>> 目標鋳造工場では、新しい砂、機械的再生砂、樹脂、触媒の量を制御できるティンカー社のオメガ 350 ミキサーを使用しています。
従来の 現存のポリオールシステムでは反応速度をほとんど、あるいはまったく制御できません。
小さい中子は、大きい金型と同じくらい抜型に時間がかかっています。
鋳造工場は ASK ケミカルズとの共同開発をする前に、従来のフェノールウレタンのノーベーク樹脂を試験していました。
この結果崩壊するまでの時間が 3 倍に伸びました。さらに焼着不良の増加、そして臭いの苦情が増えたのです。
間違いなくフェノールウレタンシステム
は アルミ鋳造に使用することができますが、サプライヤーからのサポートや実行可能な製品がなければ、その鋳造工程は は制御不能に陥っていました。
そこでポリオール系樹脂を使うことにしたのです。

主な要求事項・大型鋳物のあらわれ欠陥の低減
・シェイクアウトの維持・改善
・樹脂反応速度の制御性向上
・臭気の低減(1)大型鋳物のあらわれ低減
鋳造工場では、30〜40 ポンドの鋳物で高稼働の仕事が数多くある。
このような鋳物には、常に少量の焼着不良が発生する。また、大型鋳物にはあらわれ欠陥が発生し、洗浄室での作業時間が⻑くなる。
(2)ポリオールの持つ崩壊性を維持する、あるいは従来のフェノール樹脂に比べて解砕時間を大幅に短縮させる。
フェノールウレタン系の解砕時間の増加は容認できない。提案する樹脂システムは、従来のポリオールシステムと同等でなければならない。
(3)可使時間/抜型時間のコントロール。
1 台のミキサーで小さな中子と大きな主型の両方を生産できる。硬化速度を制御する
ことで、主型の品質を維持しつつ、中子造型の生産性を向上させる。
(4)臭気の低減
鋳造工場で働く人はポリオール樹脂系の臭気に慣れている。また、競合のフェノールウレタン系樹脂の臭いは気にならないとのこと。
提案するバインダーシステムの臭いは、既存のポリオール系と同等以上の臭気の無さが求められる。

>> バインダーシステムの研究所での評価
ポリオールウレタンシステムは 非鉄鋳物のバインダーシステムの研究所での評価

崩壊性を最大化するために、素早く分解する

ASK ケミカルズは、2019 年 3 月に鋳造所の新しい砂を使用して、2 つのノーベークバように設計されています。

インダーシステムをテストしました。砂は、丸粒・AFS 86・4 スクリーンシリカです。
・PEP SET 5140S / 5250 / 5325

このことは、歴史的に以下のような問題点が・PEP SET 7000 / 7200 / 7300ありました。この問題は、鋳込み重量が大きいか、注湯時間が⻑い場合です。樹脂が早く根拠：分解するため、特に湯口であらわれとそれにASK ケミカルズの PEP SET 5000S SERIES バインダーシステムと Part3(触媒)の組合せ伴う砂かみ発生の原因となります。

をテストしました。これは鋳造工場が何十年も使用してきたものと同様のポリオールウレタンシステムです。

一般的なポリオール樹脂システムは、次の 2触媒の組み合わせによって、生産性向上に必要な硬化時間の制御が可能です。

つの部分から構成されています。

この競争力のある選択肢は、抜型時間制御と臭気に対応していますが、大型鋳物の耐あパート 1 の樹脂はアミンを含んでいるため、らわれ性には対応していません。

触媒がなくてもパート 2 の樹脂と反応しま

一方で、PEP SET 7000 シリーズのバインダーシステムは、新しいタイプのポリオールす。このため 別途パート 3 の触媒や触媒ポ樹脂で、フェノールウレタンノーベークとほぼ同等の耐あらわれ性を持ちながら、従来ンプを必要としません。このシステムの欠点のポリオールバインダーシステムと比較してアルミ合金鋳物における崩壊性を劇的に改は、硬化速度の制御が難しいことです。

善します。

ASK ケミカルズは、製品の推奨事項においPEP SET 7000 は、以下のような低臭気、耐あらわれ性を要求される大型中子、混練砂て、これらの問題の両方を説明しました。の⻑い可使時間を必要とする大型中子や主型に最適です。
これらの用途は、一般的なアルミ合金鋳物用ポリオールウレタンシステムでは達成困難です。しかし、PEP SET 7000 は熱間強度の向上とポリオールウレタンの特徴である優れた崩壊性、低臭気、高い生産性を兼ね備えています。この品質の高いオプションは、鋳造工場が要求したすべての条件を満たしています。

>> 研究所での試験>> 耐あらわれ性試験
16 インチの圧力で流し込まれた約 60 ポンドの金属が、試験用鋳型の傾斜した表面に衝突します。得られた鋳造面は、あらわれ傾向の定量的比較に使用されます。PEP SET 7000 バインダーで造型し、この条件下で注湯され、塗型されていない中子の耐あらわれ性は、当社の PEP SET 5000 シリーズバインダーのそれよりも約 3 倍優れています。

>> アクションアクション#1：この鋳造工場では、従来樹脂の供給が不足しつつありました。ASK ケミカルズは、サプライヤーのギャップを埋めるために製品を提供し、鋳物の生産を継続させました。鋳造品の生産を継続するために製品を提供しました。
クリーブランド・⻄工場のチームは、「リードタイムより短い」時間で材料を提供しました。
アクション#2：トライアル中の技術サービスの提供
・ASK と PWI は、トライアル中および最終的に PEP SET 7000 シリーズに完全移行するまでの間、技術支援を提供しました。

>> 結果この鋳物工場は、PEP SET 7000 / 7200 とトライアルによって判明した改善点：

PEP SET 7300 触媒のトライアルを選択し・大型鋳物のあらわれ欠陥の低減ました。
2019 年 3 月の樹脂システムのトライアルは成功し、鋳造工場は従来のポリオール樹脂システムから切り替わりました。
現場の従業員によると、数多くの改善があったようです。

・崩壊性の維持または改善・樹脂反応速度の制御性向上
・臭気の低減満足された条件

多くの人が、他のバインダーメーカーで何(1)大型鋳物のあらわれ欠陥低減

度も失敗した後、ようやく好ましい代替樹鋳造工場でのトライアルでは、一般的に問題が発生しやすい中型サイズを 2 つ製造し脂システムを見つけたことに安堵していまました。結果、主型・中子・鋳造品に問題は見られませんでした。

した。

塗型剤を使用しない場合でも、湯口にあらわれの兆候は見られませんでした。
鋳造工場は、転換から 2 カ月が経過した時点で、PEP SET で造型したすべての鋳物であらわれの兆候はゼロであると報告しています。
(2)ポリオールの持つ崩壊性を維持しつつ、従来のフェノールウレタン樹脂に比べて解砕時間を大幅に短縮させる。
Emerson 06-1914 の崩壊までの時間調査では、以下のような結果が得られました。
・現存のポリオールウレタン、15 分・フェノールウレタン代替の現用品、45 分
・ASK ケミカルズ PEP SET 7000 SERIES、15 分(3)可使時間/抜型時間のコントロール。
触媒量を調整し、中型は触媒量 3.50％、小型は 4.25％（Part1 バインダーベース）で作製しました。さらに、生産性を上げるために、より多くの触媒量で中子を製造する融通の利きやすさも備えています。PEP SET 7300 触媒は、冬の触媒としてよく機能

図 1：鋳物の見本しました。反応性の低い夏用触媒を使用すれば、砂の温度が上がってもこの硬化速度を維持することができます。
(4)臭気の低減
PEP SET 7000 シリーズは、従来のポリオール系と比較して、臭気の低減を目的に作られました。職場の従業員の反応を見て、臭気の改善を検証しました。
結果、成形から注湯〜シェイクアウトまで、誰もが臭いが良くなったとコメントしています。>> ASK ケミカルズについて
ASK ケミカルズは鋳造産業界におい当社の広範囲な製品構成には、あらゆる鋳型造型用て、完全なソリューションならびにバインダー、塗型剤、添加剤、押湯スリーブ、フィル専門的助言が提供できる最大手のうター、離型剤、あるいは接種剤、Mg 処理ワイヤー、ちの 1 社です。当社の事業は、各鋳造工程用資材全般の製造、ならびに当社の製品がお客様の工場内で的確に使用されるよう最善の技術サービスを提供することがその核を成しております。

接種ワイヤーや鉄系鋳物用前処理合金等々を含む合金材料が含まれます。これに、中子の製造、プロトタイプ模型の開発、ならびに全般的なシミュレーションサービスを加えると当社の鋳造関連事業の全容となります。