JPH0712519B2

JPH0712519B2 - 合成樹脂で結合された金属鋳造用砂型の製造方法及び製造装置

Info

Publication number: JPH0712519B2
Application number: JP4507954A
Authority: JP
Inventors: ヴォルフガンククリック; ヤコブマイシュターベーレル; ギュンターヘルトライン
Original assignee: Dosuman Aizengiiserai Unto Mas Fab GmbH
Current assignee: Dosuman Aizengiiserai Unto Mas Fab GmbH
Priority date: 1991-04-18
Filing date: 1992-04-20
Publication date: 1995-02-15
Anticipated expiration: 2010-02-15
Also published as: ATE120990T1; DE4112701A1; JPH06504234A; EP0580691A1; DE4291170C1; SK112393A3; WO1992018267A1; EP0580691B1; PL296917A1; CZ218293A3; PL169703B1; DE59201923D1

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は、金属鋳造の技術分野に関し、鋳造用に使用さ
れ、金属鋳造の工程中に熱破壊される鋳型としての砂コ
ア又は砂型を製造するための方法及び装置に関する。こ
の種の砂型本体は、液体合成樹脂結合剤で混合された鋳
物砂から作られ、その合成樹脂結合剤の合成樹脂部分
は、硬化剤ガスを用いて、コアボックス又は鋳型ボック
スの中での硬化反応をもたらす。

より正確には、本発明は、コア成形機の中で、硬化され
た合成樹脂で結合された砂型本体、特に砂コアを２つの
製造工程で製造する方法及び装置であって、第１製造工程として、コア砂と液体合成樹脂結合剤の混
合物からなる鋳物砂でコアボックス又は鋳型ボックスを
充填することによって、砂鋳型本体をサンドボールに形
成し、合成樹脂結合剤の合成樹脂部分は、気体状態でサ
ンドボールを通過する硬化剤成分（硬化剤ガス）によっ
て硬化し、次に、第２製造工程として、コアボックス又は鋳型ボッ
クスと、コアボックス又は鋳型ボックスの上側端部及び
下側端部に連結されたガス再循環パイプとを有し、かつ
ガス供給ポンプを有する気密密閉装置の中で硬化剤ガス
でサンドボールをガス処理することによって、サンドボ
ールを硬化して、キャリアガスを介してか液体状態のい
ずれかの硬化剤成分は、ガス再循環パイプラインに入
り、ガス供給ポンプを用いて何度かコアボックス又は鋳
型ボックスを通って、硬化剤ガスとして再循環する、砂
型の製造方法に関する。

技術の状態砂型本体の製造は、２つの工程を有する次の方法により
コア成形機の中で多連続で行われる。第１の製造工程で
は、キャビティ又は内側空間が製造されるべき砂コア又
は砂型の外形に対応する空のコア又は鋳型ボックスに鋳
物砂を充填し、かつ鋳物砂で充填される装置で覆われた
コア成形機に挿入される。そして、鋳物砂を7barまでの
圧縮された空気によって、コアボックスに吹き付けるコ
ア吹付技術は公知である。コア吹付技術によれば、コア
成形機及びコアボックスを覆う装置は、それぞれコア吹
付機と吹付プレートとして設計される。

第２製造工程では（コア吹付の例でとどめるために）、
吹付プレートをガス供給装置（ガス処理プレート）に交
換した後、硬化剤ガスは、粒度と、結合剤及び硬化剤ガ
スの形式により、サンドボールに含まれた結合剤（合成
樹脂結合剤）が秒又は分内で硬化するまで、コアボック
スの中でサンドボールに形成される鋳物砂を通過し、コ
アボックスはコア吹付機から取り外され、すぐ使用でき
るコアは、主に２部品のコアボックスから解放される。
硬化剤ガスを鋳物砂に通す工程は、ガス処理（gassin
g）と呼ばれる。

鋳物砂又はサンドボールを砂コアに硬化することについ
て、いくつかの異なる２つの原理が知られている。第１
の原理によれば、合成樹脂結合剤は２つの樹脂成分から
なり、その成分は、開始まで互いに反応できず、硬化剤
ガスの中に含まれた第３の成分（触媒）によって、特に
触媒の量だけ硬化反応をもたらすことができる。

第２の原理によれば、鋳物砂は、２成分の合成樹脂の一
方の成分を含み、それによって、第２の成分は、鋳物砂
の中に含まれた合成樹脂成分と一緒に合成樹脂に反応
し、硬化する硬化剤ガスである。

両方の原理では、樹脂硬化反応を通常の温度で素早く行
うのが好ましく、それによって砂型本体のガス処理のた
めに、硬化剤ガス流は、加圧ガス及び／又は吸引のいず
れかでコアボックス又は鋳型ボックスの中に誘導され
る。

通常の温度で行う公知のコア硬化方法として、CO₂法
（結合剤として水ガラス，硬化剤としてCO₂）,SO₂法
（結合剤としてフラン樹脂又はフェノールの改質したフ
ラン樹脂，硬化剤としてSO₂），ゴールドボックス法
（結合剤としてフェノール樹脂又はポリイソシアナー
ト，硬化剤としてジメチルアミン又はトリメチルアミ
ン）がある。ゴールドボックス法に近く関連した方法に
いわゆるベータセット法（Beta−Set−process）があ
り、その方法では、鋳物砂と混合されたフェノール−ホ
ルムアルデヒド樹脂（レーソル）が結合剤として役立
ち、C_1-3アルキルフォミエーテ（alkylformiate），特
にメチルフォミエーテ（methylformiate）が硬化剤成分
として役立つ。メチルフォミエーテは、例えば、通過す
る空気によって貯蔵容器から送出され、硬化剤ガスとキ
ャリアガスの混合物としてコアボックスを通過する。ベ
ータセット法とこの方法の反応は、例えば、EPO 086 61
5 B1に説明され、又いくつかの樹脂硬化方法の概要を示
している。

すべての従来のガス処理方法では一後述するガス処理方
法を除く−、硬化剤ガスは、サンドボールに含まれる硬
化可能な合成樹脂の量に対し、非常に過度に供給され、
休止を除く全硬化工程の間、新しい硬化剤ガスの流れが
サンドボールを通過するように用いられる。

硬化剤ガスを過度に使用するような明らかな欠点は、CO
₂,他のSO₂,アルキルアミン（alkylamine），アルキルフ
ォミエーテ及び他のガス形態の化学物質のような問題の
ある硬化剤ガスの場合、樹脂硬化反応による空気汚染を
防止し、かつこれらの硬化剤物質を中和する特別な測定
装置を必要とするという事実にある。過度に用いられた
硬化剤物質は、大きな技術及び資本の支出で収集され、
かつ隔離されなければならない。しばしば、コア成形機
は、有害な多量の硬化剤ガスが大気に出るのを防止する
ために、加えて封入される。

環境汚染又は過度な量の硬化剤ガスの除去は、通常は、
硬化剤ガスを触媒の量だけ必要としないが、鋳物砂に含
まれる合成樹脂結合剤の硬化反応についての第２反応成
分として多量に必要とするときに、特に大きい。

何十年もの間、コアの製造は、比較的過度の有害な硬化
剤ガスを用いて行われ、過度の量の硬化剤ガスを収集
し、硬化剤ガスを無害にし、いかなる場合でも硬化剤ガ
スが大気に排出されるのを防止するかなりの努力が払わ
れたが、この問題は、今日まで満足に解決されないまま
であった。コア硬化のための必要とされる硬化剤ガス量
の最小化を達成しようと試みる限り、努力は、好ましく
は密閉装置の中で、硬化剤ガスを使用して組み合わされ
た樹脂結合剤と硬化剤ガスの間の高い反応速度を達成す
る目的と、コア製造中に解放されたガスを収集し、かつ
硬化剤ガス部分を隔離する規則的に付随する必要性によ
り、サンドボールの潅流の改良に本質的に限定されてい
た。

以下のさらなる刊行物を技術の状態に属するものとして
引用し、次いで説明する。

DE25,26,875 B1,DE26,20,303 B2,DE25,50,588 B1 EP 0 128,974 B1,FR2,437,894（特許明細書）これらの書類から判断する限り、ここに開示されたコア
硬化方法は、触媒作用をする硬化剤ガスによって硬化を
もたらす合成樹脂結合剤システムに関し、例えば、上述
したベータセット法の場合のように、鋳物砂の中に含ま
れる第１の合成樹脂成分が、２成分の合成樹脂を形成す
る硬化剤ガスに含まれる第２の合成樹脂成分と反応する
のに、合成樹脂システムが用いられていない。

DE25,26,875 B1号と，関連したDE26,20,303 B2号，さら
にDE25,50,588 B1号によれば、触媒ガス及びキャリアガ
スの過度に用いられた混合物を、サンドボールを単一に
通過した後、大気に逃げないようにし、かつ混合物を次
の新しいコア硬化方法で再使用できる目的を追求する方
法及び装置は公知である。

その目的のために、DE25,26,875 B1号/DE26,20,303 B2
号によれば、コアボックスを出る硬化剤ガスが、一部分
パージエアー（purging air）と一緒に、密閉されたガ
ス再循環装置で、触媒ガス圧力容器に圧送され、触媒ガ
ス圧力容器の中で新しい量の触媒ガスによって濃縮さ
れ、かくして硬化剤ガスとキャリアガスの再生した混合
物が次のコア硬化工程に用いられる。

他方、DE25,50,588 B1号によれば、コアボックスを出る
触媒ガスとキャリアガスの混合物は分留（fractional d
istillation）を受け、生じた触媒分留物は、一般的な
触媒供給源に供給される。その方法は、３つの相互に連
結され分離した閉プロセス回路、すなわち、コアボック
スを通過する作動閉回路と、触媒と再使用可能なキャリ
アガスのそれぞれの清浄用作動閉回路を必要とし、従っ
て、必要とする装置は多く、複雑に組み合わされ、かつ
相互に連結される。

真空吹付原理により鋳物砂から鋳造型又はコアを製造す
る成形機に関するEP 0 128,974 B1号によれば、密閉コ
アボックスを過度な量通過した硬化剤ガスの再使用はせ
ず、硬化工程後にコアボックスをパージするパージエア
ー流と一部一緒にコアボックスを出る硬化剤ガスを収集
ダクトに排出し、硬化剤ガスを大容量の吸収機に通す。
吸収機へのガスの排出は、硬化剤ガスをコアボックスを
通って徐々に吸引する既存の吸引装置（0.95bar）によ
って行われる。EP 0 128,974 B1号による装置は、一方
で砂圧縮をコア吹付中の鋳物砂の異なる特性とチャージ
作動状態によりよく調節でき、他方で、ガス流がサンド
ボールをより均一に通過することによって硬化時間の速
度を上げることができる目的を追求する。その目的のた
めに、コアボックスの側壁と基壁には、２つの側部ガス
収集室と、未使用の硬化剤ガスを吸収機に吸引する基部
ガス収集室に至るスリットノズルが設けられている。コ
アボックスは、コアボックスを通り上述したガス収集室
に入る吹付空気流が外気に排出され、ガス処理と次の空
気とのパージ中にコアボックスを出るガスは閉回路の吸
収機に達するように弁によって操作されなければならな
い。

最後に、FR2,437,894によれば、触媒（例えば、アミ
ン）によってコア硬化するための方法が開示されてお
り、すべての前述した方法に反し、硬化剤は、１度だけ
でなく、密閉されたガス再循環パイプラインによって、
コアボックスを何度か再循環して通り、そのガス再循環
パイプラインは、コアボックスの上部と底部に連結さ
れ、ガス再循環ポンプが設けられている。この方法の目
的は、ガス処理中に不均一に潅流されるコアボックス内
の完全なガス処理を提供することにあり、同時に、定量
の触媒物質だけで済ますように試みられている。その方
法は、（頻繁ではないが、コア吹付による所望な方法
で）鋳物砂で充填されたコアボックスとガス再循環パイ
プラインとを相互に連結し、次いで、ガス再循環ポンプ
によって密閉装置の中で移動中のエアーマス（air mas
s）を動かし、次に、気体状態又は液体状態にある硬化
剤物質の触媒量を、好ましくはガス再循環ポンプの吸引
側の密閉パイプライン装置に注入するような方法で行わ
れる。

公知のように、サンドボールのガス処理は、触媒ガスと
空気の再循環された混合物をサンドボールに通すことに
よって、行われるFR2,437,894号による方法は、コア製
造の実施でのいかなる適用も見られない。

FR2,437,894号で開示された悪質なガスの潅流されたコ
アボックス又は鋳型ボックスの実施例は、一連の製造で
選考されるコア吹付技術での使用に、はじめからほとん
ど適用せず、FR2,437,894号による方法及び装置は、コ
ア硬化のために、合成樹脂成分の一方が鋳物砂の中にあ
る合成樹脂システムを考え、サンドボールのガス処理の
ために、他方の合成樹脂成分を硬化剤ガスの多量の反応
体に供給しなければならない時、必ずしも適しない。少
量だけの触媒物質を受け入れるように設計された装置
は、加えて、多量のガスマスと一緒に捕らえることがで
きない。このことを、次に説明する。FR2,437,894号に
説明された実施例によれば、400gのサンドボールを硬化
するために、触媒ガスとキャリアガスとの17mlの混合物
が、実際に、装置のガス圧力を変えない大気圧で約10 l
の密閉ガス装置に注入される。他方、サンドボールの中
に含まれた第１反応成分に対して、必要なら、キャリア
ガスによって供給される硬化剤ガスとしての第２反応成
分の供給のために、FR2,437,894号による装置によっ
て、密閉装置の容量に等しく、必ずしも捕らえることの
できない量のガスマスの供給を必要とする。その他、FR
2,437,894号による方法の基本的な欠点は、サンドボー
ルの直接の第１の潅流は、高濃度の硬化剤ガスを備えた
ガス混合物で行われることはないが、硬化剤成分は、サ
ンドボールの中に含まれた合成樹脂結合剤でまず接触さ
れる前に、密閉装置の空気容積の中でまず第１に希釈さ
れる。

FR2,437,894号の認識では、当業者は、一方で、硬化剤
ガスでのサンドボールの単一の潅流によって前述のよう
に砂型本体の硬化を実施することから逸脱しておらず、
他方で、FR2,437,894号で開示された原理を、砂型で混
合された合成樹脂成分のための実際の反応成分として多
量の硬化剤ガスが用いられるような樹脂結合剤装置で特
に今まで我慢しなければならないかなりの問題を解決す
るために、用いられた硬化剤ガスを高度に利用するよう
に用いることによって、適当な解決策の開発を明らかに
考慮せず、又、要求されなかった。

説明された技術の状態に対し、本発明の目的は、合成樹
脂で結合された砂型本体を製造する方法及び装置を提供
することにあり、本発明により、サンドボールの硬化
は、密閉されたガス装置の中で比較的大きな容積のコア
ボックス又は鋳型ボックスに供給される硬化剤ガス又は
硬化剤ガスとキャリアガスの混合物で行うことができ、
砂型本体の硬化後にガス装置から解放されたガスは、未
使用の有害な硬化剤ガスを破壊したり、再使用のために
硬化剤ガスを隔離する必要なく、大気に直接解放でき
る。この目的は、サンドボールの中に含まれた合成樹脂
結合剤との反応のための硬化剤物質の理論的な消費を超
えない又はわずかに超える量の硬化剤ガスを用いるため
に、特に、第１の合成樹脂成分がサンドボールの中にあ
り、第２の反応成分が硬化物質（硬化剤ガス）からなる
２成分の合成樹脂システムで達成され、密閉装置を砂硬
化工程後に空気にさらすときに解放されたガス混合物
は、硬化剤物質の許容空気放出限界値を超えない濃度で
硬化剤物質の一部を含む。さらに、本発明は、コア吹付
原理によるコアの製造を実現することを目的とする。

FR2,437,894号で説明したような砂型本体を硬化する技
術と違い、硬化は、方法についての請求の範囲第１項の
特徴及び装置についての請求の範囲第６項の特徴によっ
て満足される。従属クレームの２項乃至４項及び７項乃
至９項は、それぞれサンドボールをガス処理するための
方法又は装置の実施例を構成し、従属クレームの５項
は、工程を特定し、従属クレームの10項及び11項は、鋳
物砂をサンドボールに形成する工程を含む樹脂硬化され
た砂型本体を製造する２つの装置を特定する。

従って、本発明は、特に、サンドボールに何度か硬化剤
ガスを再循環するFR2,437,894号による技術的示唆の基
に考慮されており、又、多量のガスマスを密閉されたガ
ス再循環システムによって取り上げるような方法に利用
でき、それによって、このガスマスは、硬化剤ガスとキ
ャリアガスの混合物として再循環装置に直接導入され、
又は液体として導入された硬化剤物質の蒸発によって再
循環装置の中で生じ、この目的のために、硬化剤物質の
導入前に、対応したガス量だけ再循環装置を排気する。
本発明によれば、このことは、再循環装置に配置された
真空容器を排気することによって行われ、それによって
真空容器は、ガス処理の始めに解放され、始めに、大気
圧で空気で充填されるか又は、すでに部分真空をうけた
コアボックス又は鋳型ボックスから自然なガスの中に吸
引される。このことによって、第１ガス処理工程では、
導入された硬化剤ガスは、高い濃度でサンドボールを潅
流でき、再循環回路の中にある硬化剤ガスと空気の存在
する混合物は、サンドボールに何度か通って圧送され
る。

今、本発明を、４つの模範的で概略的な図面を用いて、
一般的に、かつ詳細に説明する。

図面の簡単な説明図１は、（図示しない硬化剤源から供給された）硬化剤
ガスとキャリアガスとの混合物でコアボックスの中に形
成されたサンドボールをガス処理するための本発明によ
る装置の主な配置を示す。

図２は、液体として装置に導入可能な硬化剤成分でサン
ドボールをガス処理するための図１による装置の変形を
示す。

図３は、（変形されたキャビティ形状を備えた）図１及
び図２に対応するコアボックスと、コア吹付けによって
鋳物砂でコアボックスを充填し、次にサンドボールをガ
ス処理するためにコアボックスと協動するいくつかの装
置とを、より詳細な図で示す。

図４は、本発明により鋳型ボックスの中に形成されたサ
ンドボールをガス処理するために、密に付けたガス処理
プレートを備えた本発明による上方開放鋳型ボックスを
示す。

本発明の実施例２つのガス処理工程でサンドボールを硬化して合成樹脂
で硬化された砂型体にするために、サンドボールをガス
処理する本発明による方法の態様に関しての本発明の説
明を、図１及び図２を用いて行い、併せて、コアボック
スの中のコア吹付けと次のガス処理によって、樹脂で硬
化された砂コアの製造の全手順を説明する。

図１及び図３に示すコアボックス１は、コア吹付けと次
のコアボックス１のキャビティ２の中に形成された（図
示しない）サンドボールのガス処理によって、砂コアを
製造するのに役立ち、それによって、ガス処理は、サン
ドボールの中に含まれた樹脂結合剤を２つのガス処理工
程の間に硬化させる硬化剤ガスにより、密閉された装置
の中で行われる。第１ガス処理工程では、ガス処理装置
の中に導入された硬化剤ガスは、一度サンドボールを通
過し、第２ガス処理工程では、樹脂結合剤によっていま
だ使い果たしていない硬化剤ガスが、サンドボールの完
全な硬化が行われるまで、ガス含有量の循環によって数
度サンドボールを通過する。

その目的のため、実質的に従来のコアボックス１の部品
は、コア成形機（図示せず）の中で締結され、図１及び
図２は、ガス処理工程の始動前の作動状態にあり、ガス
処理プレート３によって気密に被覆されたコアボックス
１を示す。既に述べたEP0128974 B1号と同様に、コアボ
ックス１の両端側にそれぞれガス収集室５が、底部にガ
ス収集室６が隣接しており、それによって各ガス収集室
５は、ガス出口弁７が設けられ、ガス収集室６は、ガス
弁８が設けられ、又はそのような弁と相互に連結されて
いる。図３に最もよく示すように、コアボックス１のキ
ャビティ２は、ガス導入方法として、スリットノズル9,
10によって収集室5,6と相互に連結されている。この点
で、示した装置は、公知の装置に基本的に対応する。も
ちろん、本発明の実現のために、コアボックス１を収集
室5,6を備えた構造的なユニットとして製造してもよ
く、収集室５及び／又は６の空間がコア成形機の一部に
形成してもよい。

弁７は単なる止め弁であり、外気に開口しており、弁８
（3/2方向弁）は、コアボックス１の底部において外気
かガス再循環パイプライン11のいずれかに達するように
ガス流を通す機能を有する。

ガス再循環パイプライン11は、その他方端にガス処理プ
レート３と相互に連結され、ガス供給ポンプ12の前に配
置された真空容器15が設けられ、そのガス供給ポンプ12
によって、真空容器を排気することができる。真空容器
15の排気は、ガスパイプライン11を閉止する3/2方向弁
８の位置か又は容器15の前に配置されたガス閉止弁16に
よってかのいずれかで実施される。それによって、真空
容器15を出て圧送された空気流は、ポンプ12の後ろのパ
イプライン11の中に配置される3/2方向弁17を通って外
気に案内される。排気された真空容器15は、必要なら
（使用圧力で）ガス容量を占めるのに十分であり、密閉
されたガス装置が硬化剤物質（硬化剤ガスとキャリアガ
スの混合物又は液体状態で加えられた硬化剤物質から生
じたガス量）の注入（injection）中に占めなければな
らないガス量にほぼ対応する容量を有する。

逆止弁14が設けられた硬化剤ガス供給パイプ４は、硬化
剤源から供給された一体の硬化剤ガスとキャリアガス流
の再循環パイプライン11（図１）への注入に役立ち、そ
れによってガス再循環パイプライン11は又、パイプライ
ン4,11の合流の前に逆止弁13が設けられている。

再循環パイプライン11への液体硬化剤物質の注入の場合
（図２），容積作動測定装置（volumetrically operati
ng device）23を用いるのが好ましく、その装置23は、
貯蔵容器24から液体硬化剤物質を吸引し、液体硬化剤物
質をガス再循環パイプライン11に配置された熱蒸発器25
に注入する。逆止弁13はガス再循環パイプライン11に必
要ではない。

さもなければ、循環パイプライン11は、付属装置，特に
ガス供給ポンプ12の保護のためのダスト又は汚れのフィ
ルタ18を含むことができる。

図１及び図２に示す装置による砂コアの製造は、コアボ
ックス１の中のサンドボールの形成と一緒に開始する。
その目的のために、合成樹脂結合剤を含む鋳物砂は、従
来の方法で、コアボックス１の中に吹き付けられ、それ
によって、ショットエアーと、コアボックス１のキャビ
ティ２から放出されるべき空気は、スリットノズル9,10
を通ってガス収集室5,6に逃げ、ガス収集室5,6から弁7,
8を通って、外気に逃げる。

コアボックス１の中に形成されたサンドボールのガス処
理を準備するために、吹付けプレート（図示せず）がガ
ス処理プレートに交換され、弁７は閉止し、弁８は、ガ
スパイプライン11に対して開口位置か閉鎖位置のいずれ
かになる。弁８がパイプライン11に対して開く場合、弁
16を閉じるべきである。その後、ガス供給ポンプ12によ
って真空容器15を弁17を介して外気に通気し、弁17をパ
イプライン11を閉じる位置に設定することによって、ポ
ンプ12を運転するか、ポンプ12を切るかいずれかで容器
15の中の部分的な真空を維持する。

その後、ガス処理工程は、密閉ガス装置への硬化剤物質
の注入の開始と、好ましくは同時に又はわずかに時間的
に先行又は遅延して、ポンプ12を運転し、かつ、弁17が
パイプライン11に対して開口するとともに、今まで閉鎖
されていた弁8,16をパイプライン11に対して開口し、通
気された真空容器（15）をガスで自然に充填する、よう
な方法で始まる。

それによって、コアボックス１の方向から来るガス流だ
けが容器15の中に入り、基部ガス収集室６において、高
容積が自発的に確立され、容器15は、コアボックス１の
中に今まで含まれた空気のかなりの部分を吸引し、第１
ガス処理工程の間、サンドボールを通って硬化剤ガスと
して装置に導入される硬化剤の全量を吸引する。

硬化剤物質の注入は、硬化剤ガスとキャリアガスの混合
物を、圧力の下、硬化剤ガス供給パイプ４に供給するこ
とによって、図１による装置で行われ、それによって、
ガス処理プレート３の前で測定された圧力は、1.5bar以
上ある。

どんな誤解も回避するために、明細書及び請求の範囲に
記載されたすべての圧力は、絶対圧力（絶対真空圧で0b
ar,大気圧で1barの圧力）である。

図２による装置の場合では、硬化剤物質の供給は、液体
状態で行われ、それによって、測定装置23は、所定量の
液体を貯蔵容器24から熱蒸発器25に注入し、その熱蒸発
器の中で、硬化剤物質が、気体状態になり、硬化剤ガス
として、ガス処理プレート３に供給される。

追加された全硬化剤物質は、真空容器15の吸引によっ
て、硬化剤ガスとしてサンドボールを通って吸引され、
その真空容器は、コアボックス１の領域から発生するガ
スで充填され、かつそれによって、第１ガス処理工程が
終わり、サンドボールのガス処理は、第２ガス処理工程
として、サンドボールを硬化してすぐ使用できるコアに
なるまで、装置に含まれたガス混合物の循環によって続
けられる。

硬化剤ガスとキャリアガスとの混合物による硬化剤の注
入の技術（図１）では、第２ガス処理工程は、硬化剤ガ
スの供給の終わりごろまで開始されず、液体状態での硬
化剤を注入する方法では（図２）、蒸発器25の中で生じ
た硬化剤ガスが、高圧力で、ガス処理プレート３に供給
されるので、硬化剤が完全に注入する前に第２ガス処理
工程中の再循環を始めるのが有利である。

ガス処理を終えるために、ガス再循環は、ポンプ12を止
めることによって、及び又は、弁7,8の少なくとも一方
の開放することによって終わり、コアボックス１は、コ
ア吹込機から取り外され、硬化されたコアは、コアボッ
クスから解放される。

コアボックス１の基部ガス収集室６から充填真空容器15
に到る第１ガス処理工程の間の上述した一方向のガス流
は、図２の場合では、ポンプ12のキャパシィティ（capa
city）、又、弁17によるパイプライン11の閉鎖によるも
のであり、図１の場合では、逆止弁13によって確保され
る。

閉鎖された弁７のため、ガス収集室５への硬化剤ガスの
進入も、ガス収集室の外に漏れる空気の吸引も、両方の
ガス処理工程の間は、目立つ量起こることはなく、その
ため、サンドボールを通る硬化剤ガスの十分な流れは、
ガス処理プレート３を通ってコアボックス１に入り、ス
リットノズル10を介してコアボックス１から排出され
る。

ポンプ12により図１及び図２に示す閉鎖されたパイプラ
イン装置のガスの再循環による第２のガス処理工程の実
施中、実際には、ポンプ12の前の圧力は、0.5barに達
し、ポンプ12の後の圧力は、1.5barに達するであろう。

技術の状態によれば、コアボックス又は鋳型ボックスに
硬化剤ガスを単一に通す従来のガス処理技術に関する限
り、サンドボールを通過する硬化剤ガス流がサンドボー
ルの中でのより長い滞留期間を可能にし、砂構造の中の
反応期間を増すために、ガスパルス（gas pulses）（断
続的）で硬化剤ガスとキャリアガスの流れをガス処理プ
レートに供給することは知られている。この方法の工程
を、本発明による方法と装置に実施することができる。

硬化剤ガスとキャリアガスの混合物を用いる場合（図
１）では、硬化剤ガス流は、従来の方法か、又は真空容
器がいまだ充填されていないとき、中断されない硬化剤
流で弁8,16の一方を一時的に開閉することによって、硬
化剤ガス源から断続的に生じ、このことは、周期的に増
大した硬化剤ガス圧力（硬化剤ガスの増大した濃度）が
サンドボール又はコアボックス１の中で確立される利点
に同時に相互に結ばれる。

蒸発器25で気体状態になる液体硬化剤を用いる場合（図
２）では、断続した硬化剤供給は又、弁8,16の一方の一
時的な開閉によって、ポンプ12が運転している状態で、
第１ガス処理工程の間行うことができ、又は、いくつか
の部分で硬化剤液体を注入し、それによって、ガス再循
環がすでに始まっている場合、サンドボールを通るガス
流においてどんな休止もできない。

本発明によるガス処理工程の間に確立されるように、硬
化剤ガスとのサンドボールの第１の接触に先立つ砂構造
の中に含まれた空気の協力な吸引によって、第２反応成
分としての硬化剤ガスによるサンドボールの中に含まれ
た樹脂結合剤の硬化の速度と完成度を高め、その結果、
サンドボールの中の結合剤部分の含浸は、実際には、後
に与えられた実験例によって証明されるように、ほとん
ど定量の硬化剤物質の供給によって達成することができ
る。さらに、ガス処理の始動前にガス処理装置から空気
を除去することによって、硬化剤ガスが、空気で少なく
とも希釈された濃度で反応を生じるような本発明で可能
となる結果をもたらす。

又、今まで述べた限りでは、空気の除去は、真空容器15
の排気によって実質的に決められ、真空容器の収容力と
排気の程度によって決められる。さらなる争点によれ
ば、空気の除去は、除去される空気量がサンドボールを
ガス処理する装置の中に供給され又は生じる空気の量と
ほぼ対応するような量まで行われる。このことは、硬化
剤ガスの供給の次に、装置は、理論的に大気圧に対応す
るガスの量を示すべきであることを意味する。しかし、
実際には、硬化剤ガスは、鋳物砂の中に含まれた合成樹
脂成分と結合し、この方法で、パイプライン装置の中を
必然的に徐々に圧力降下するシステムガス（system ga
s）から引き抜かれるので、状況は異なる。

この圧力降下は、コアの硬化の結果に実質的に影響する
ことなく、簡単に容認されるか、又は、真空容器15の排
気の大きさ又は程度を選択することによって、空気の除
去が、硬化剤ガスの損失がほぼ補償されるような量を確
保するように、計数測定器を受け入れる。しかし、実際
の状況では、本発明による方法は、標準圧力又は所定の
正又は負の圧力に実質的に対応するガスチャージ（gas
charge）で密閉された装置を作動させる立場にある。し
かし、ガス容積に関し、大気圧に対応するガスチャージ
でさえ、ポンプ12には、すでに前述したように、大気圧
から偏差する約1.5乃至0.5barの範囲内で運転される。

しかし、過度に高い正圧力は、硬化剤物質の実質的な量
が密閉ガス処理プレート３で被覆された多数のコアボッ
クス１から逃げることができないことを確保するため
に、回避されるべきである。

図１及び図２に示す装置が、ガス処理装置に注入される
大きな異なる量のガスに容易に適用できるようにするた
めに、一つの真空容器15の代わりに、平行に連結され、
各々が閉止弁16の前に設けられる複数の容器15を設ける
ことができる。それによって、（例えば、サンドボール
の中の樹脂結合剤の量により）用いるべき砂鋳型本体の
大きさ及び／又は硬化剤ガスの量が、製造バッチごとに
変わるとき、又は、第１ガス処理工程用の硬化剤ガスを
吸引する部分真空圧が、異なる始動弁に調節されるべき
とき、ガス処理装置を変更した条件に適合する種々の可
能性がある。その場合では、異なる大きさの容器15の各
々は、現在なら、個々に選択することができ、又は、選
択された複数の市販の容器15を同時に実施したり止めた
りできる。

最後に、硬化剤ガスのより高い濃度のために、ガス処理
装置の不活性ガスの変化を小さく維持し、さらに第１ガ
ス処理工程の硬化剤の導入を助けるためにコアボックス
の中の部分圧力を助けるという発明思想によって、成し
遂げられるさらなる可能性を述べることにする。２つの
効果は、１つの真空容器又は複数の真空容器15を排気す
る代わりに、ガス処理を始める前にコアボックス１の領
域を部分的に排気することで促進できる。このことは、
ガス処理プレート３を真空容器15を介してポンプ12で同
様に設定した後、弁８又は16を閉鎖し、最終の排気条件
が達成されるまで、容器又は容器15を排気し続けて達成
される。図４（真空容器，バルブ及び他の細部を図示し
ない）で示す実施例は、単一形状で厚さのない砂型本体
2aの製造用の上方開放鋳型ボックス19を示す。鋳型ボッ
クス19は又、コア吹付機の中で用いるのに適し、コア吹
付、さもなければコアスタッフィング又は他の従来技術
によって、樹脂結合剤を含んだ鋳物砂で充填した後、ガ
ス処理プレート20によって密に密閉される。図１及び図
２を参照して述べたガス処理技術を用いて、サンドボー
ルは、ガス処理され、硬化剤ガスの導入（第１ガス処理
工程）の終結後、ガス混合物が、サンドコア2aを通過
し、硬化剤ガスとキャリアガスの循環された混合物が、
再循環パイプライン11を介して、硬化剤ガス源（図示せ
ず）から導くガス処理プレート20のパイプライン４に導
入され、次いで、砂コア2aを通過して鋳型ボックス19の
基部の中のスリットノズル10に到り、鋳型ボックス19を
取り囲み、又は鋳型ボックスと一体の１以上のガス収集
パイプライン21に入る。次いで、ガス混合物は、ガス処
理プレート20と一体であり、ガス収集パイプライン21と
パイプライン装置を形成する１以上のチャンネル22に上
昇し、最後には、チャンネル22からガス再循環パイプラ
イン11に排出されて、サンドボール2aを硬化して砂型に
なるまで長期間、ポンプ12によってガス処理プレート20
に戻される。図３を参照して述べた流路によって、再循
環された硬化剤ガスの低い圧力での非常に高い作業量
と、サンドボールの精度とを可能にする。

試験例次に、図１による装置（試験１乃至４）と図２（試験
５）による装置で砂型を製造する５つの試験例を与え
る。

すべての試験では、２つの成分の合成樹脂を用いるよう
にし、第１の成分は、鋳物砂に混合され、第２の成分は
硬化剤ガスである。（ベータ−セット法により）役立つ
反応物質として、以下のものを掲げる。

−樹脂結合剤として、（20℃で）1.2g/cm³の密度と約30
0mpa.sの（20℃で）粘度を有するフェノール樹脂（レー
ソル（Resol）） −硬化剤物質として、0.97g/cm³の密度,32℃の沸点及び
20℃で640mbarの蒸気圧を有するメチルフォミエーテ（m
ethylformiate）（ギ酸メチルエステル）、60.05g/mol
のモル質量のメチルフォミエーテ −12.6g硬化剤/100g樹脂結合剤の量で樹脂結合剤と完全
反応するための硬化剤（メチルフォミエーテ）の理論的
な消費試験例１での鋳物砂の樹脂結合剤部分は、重量1.8％で
あり、試験例２乃至５では、重量2.0％である。

全ての場合で、砂コアは、同じ作動条件の下、コア吹付
けによってコアボックスの中で作られる。

比較試験（例１乃至３）を技術の状態について試みた限
り、個々の作動条件の下、同じコア吹付機、及び硬化剤
とキャリアガスの同じ源及び同じ供給装置で実施され
た。本発明による方法を実施する装置は、硬化剤ガスの
再循環のためのパイプラインの連結の点でだけ、実質的
に従来の方法を実施するための装置から異なる。実施さ
れた従来の方法は、硬化剤ガスとキャリアガスの流れを
コアボックスにだけ通し、頂部を通ってコアボックスに
出るガスを排出することによって、砂コアをガス処理す
る基準に対応する。

砂コアの硬化が、硬化剤ガスとキャリアガスの導入され
た流れによって、本発明により実施される例４は、一連
の製造で用いられるコア吹付機の廃ガスの排出を抑制す
ることを示す。ドイツにあるコア吹付機は、汚染保護に
関する連邦法施行の第４法令及び清浄な空気の維持につ
いての技術指導による許可を受けるので、研究の必要が
ある。

例５は、作動データを示し、硬化剤物質（メチルフォミ
エーテ）を注入する方法を用いることによって、現在で
の、実際の砂コアの一連の製造から生じ、それによっ
て、この作動例は、試験４による測定後にさらなる開発
の結果として、取り上げられただけである。

例１ガス処理プレートの入口前に測定された1.5barのガス処
理圧力で、硬化剤ガスとキャリアガスの一体の混合物を
用いて硬化剤ガスとしてメチルフォミエーテによって、
重量で1.8％の樹脂結合剤（レーソル）を備えた21gの鋳
物砂から砂コアを製造する比較試験。

例２ガス処理プレートの入口前に測定された1.5barのガス処
理圧力で、硬化剤ガスとキャリアガスの一体の混合物を
用いて硬化剤ガスとしてメチルフォミエーテによって、
重量で2.0％の樹脂結合剤（レーソル）を備えた1.62kg
の鋳物砂から砂コアを製造する比較試験。

例３ガス処理プレートの入口前に測定された1.5barのガス処
理圧力で、硬化剤ガスとキャリアガスの一体の混合物を
用いて硬化剤ガスとしてメチルフォミエーテによって、
重量で2.0％の樹脂結合剤（レーソル）を備えた132.5g
の鋳物砂から22mm×22mm×170mmの試験バー（test bar
s）（コアボックス当たり４バー，ガス流の方向にバー
が長手方向に延びる）を製造する。

例４ガス処理プレートの入口前に測定された1.5barのガス処
理圧力で、硬化剤ガスとキャリアガスの一体の混合物を
用いて硬化剤ガスとしてメチルフォミエーテによって、
重量で2.0％の樹脂結合剤（レーソル）を備えた本発明
による鋳物砂の製造中、清浄な空気の維持についての法
規により実施された排出測定排出値は、30分ごとの平均値として決められた。

コア吹付機の作動条件：速度出力（kg/h） 200 成形砂供給速度（kg/h） 132 樹脂結合剤供給速度（kg/h） 2.6 メチルフォミエーテ供給速度（kg/h） 0.55 排出値：最大測定質量流量（kg/h）メチルフォミエーテ 0.069 フェノール 0.131 ホルムアルデヒド 0.375 例５コア吹付けと硬化剤として液体注入されたメチルフォミ
エーテで本発明によるガス処理によって、重量で2.0％
の樹脂結合剤（レーソル）を備えた鋳物砂から砂コアを
製造する。硬化剤は、30乃至38sの時間間隔の間（５乃
至8sの遅延期間がある）１乃至３の連続部分から注入さ
れ、それによって、再循環は、注入の開始に対して僅か
に遅延して開始し、注入工程の完結後約15秒停止する。
その結果は、各場合において、同一のコアモデルの毎日
の製造（約300乃至350の砂コア）に関係する。

（試験５の目的）試験例１乃至５は、顕著な方法で本発明の目的を満足す
る次の結果を示す。本発明によれば、硬化された砂コア
又は砂鋳型本体を、サンドボールに通る硬化剤ガスの単
一の流路でガス処理する通常の方法と同一の作動速度で
作ることができる。しかし、従来技術によれば、合成樹
脂結合剤／硬化剤装置，フェノール樹脂（レーソル）／
メチルフォミエーテは、理論的（化学量的）消費量（例
１及び例２）の200乃至700％の過度の樹脂硬化剤を必要
とし、本発明による方法は、硬化剤ガスとキャリアガス
の混合物として硬化剤ガスを密閉装置に供給する技術を
用いることによって、理論的な量を適度に越える（25乃
至100％，図１及び図２）だけの硬化剤物質の量を送出
できる。本発明によれば、ガスを収集し、ガスを隔離し
又はガスを処理する装置の必要がなく、硬化剤物質メチ
ルフォミエーテについての許容排出値内で硬化剤物質の
高度な節約と清浄な空気の維持が可能である（例４）。
最後に、液体状態の硬化剤を密閉されたガス処理装置に
直接導入する完成した方法の結果、本発明による方法は
又、金属鋳造用の合成樹脂結合砂鋳型本体を製造するに
当たって、硬化剤ガスを化学量的に又はほぼ化学量的
（試験1,5,10）、又は化学量的より下（試験12）でさ
え、用いることができる。本発明による新しい方法によ
り作られた砂型本体の強度及び安定性は、例３で曲げ強
度値によって示すように、従来作られた砂型に劣らな
い。

フロントページの続き (72)発明者ヘルトラインギュンタードイツ連邦共和国デー6968 ヴァルデュールンリップベルクゾンメルベルクブリック３ (56)参考文献実開昭61−4847（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コア成形機で金属鋳造に必要とされ、硬化
された合成樹脂で結合された砂型本体、特に砂コアを、
２つの製造工程で製造する方法であって、第１製造工程として、液体合成樹脂結合剤でコア砂の混
合物からなる鋳物砂でコアボックス又は鋳型ボックスを
充填することによって、砂鋳型本体をサンドボールに形
成し、合成樹脂結合剤の合成樹脂部分は、気体状態でサ
ンドボールを通過する硬化剤成分（硬化剤ガス）によっ
て硬化し、次に、第２製造工程として、コアボックス又は鋳型ボッ
クスと、コアボックス又は鋳型ボックスの上側端部及び
下側端部に連結されたガス再循環パイプラインとを有
し、かつガス供給ポンプを有する気密の密閉装置の中で
硬化剤ガスでサンドボールをガス処理することによっ
て、サンドボールを硬化して、キャリアガスによってか
液体状態のいずれかで、硬化剤成分は、ガス再循環パイ
プラインに入り、ガス供給ポンプを用いて何度かコアボ
ックス又は鋳型ボックスを通って、硬化剤ガスとして再
循環する、砂型の製造方法において、第２製造工程の開始前に、ガス再循環パイプライン（1
1）の中に配置され、コアボックス又は鋳型ボックス
（1,19）の下流にある少なくとも１つの真空容器（15）
を排気し、コアボックス又は鋳型ボックス（1,19）の大
気圧を維持し、又は選択的に、コアボックス又は鋳型ボ
ックス（1,19）の部分的な蒸発を同時に受けることによ
って、硬化剤ガスとキャリアガスの混合物として密閉装
置に導入されるべきガス量にほぼ一致するガス量又は液
体として密閉装置に導入された硬化剤成分の完全な蒸発
によって生じたガス量だけ、大気圧において空気で充填
された密閉装置のガス含有量を減少し、第２製造工程を実施するために、コアボックス又は鋳型
ボックス（1,19）の内側に隣接して行われる、密閉装置
のガス再循環パイプライン（11）への硬化剤成分の導入
と同時又はほぼ同時に、真空容器（15）をエアレーショ
ンすることによって、コアボックス又は鋳型ボックス
（1,19）に作用する高い真空圧を加え、第１ガス処理工
程として、高い真空圧は、コアボックス又は鋳型ボック
ス（1,19）を排気又はさらなる排気をし、サンドボール
を通って装置に加えられた硬化剤成分を吸引し、第２ガ
ス処理工程として、密閉装置のガスチャージは、砂型コ
アが完全に硬化するまで、ガス供給ポンプ（12）によっ
てサンドボールを何度か通って循環される、ことを特徴とする砂型の製造方法。
【請求項２】サンドボールの硬化のため、２成分の樹脂
で用いられ、第１の成分は、鋳物砂の中にあり、第２の
成分は、硬化物質である、ことを特徴とする請求の範囲
第１項記載の砂型の製造方法。
【請求項３】液体形態で供給されるべき硬化剤成分は、
ガス再循環パイプライン（11）に配置された熱蒸発器
（25）に注入され、それによって、所望なら、密閉装置
のガスチャージの再循環は、液体硬化剤成分の注入工程
が終わる前に開始されることを特徴とする請求の範囲第
１項又は第２項記載の砂型の製造方法。
【請求項４】第１ガス処理工程は、サンドボールに通る
ガス流が休止するいくつかの脈動で、サンドボールに硬
化剤ガスを通すことによって行われる、ことを特徴とす
る請求の範囲第１項乃至請求の範囲第３項のいずれか１
つの項に記載する砂型の製造方法。
【請求項５】好ましくは7barまでの吹付空気の圧力で、
鋳物砂でコアボックス又は鋳型ボックス（1,19）を充填
するコア吹付け技術を用いることによる、ことを特徴と
する請求の範囲第１項乃至請求の範囲第４項のいずれか
１つの項に記載する砂型の製造方法。
【請求項６】ガス処理プレート，コアボックス又は鋳型
ボックス，ガス処理プレートとコアボックス又は鋳型ボ
ックスの基部に連結されたガス再循環パイプライン及び
ガス処理プレートとコアボックス又は鋳型ボックスの基
部の間に配置されたガス供給ポンプを用いて、請求の範
囲第１項乃至第５項のいずれか１つの項に記載の方法の
第２製造工程を実施するための装置において、ガス供給ポンプ（12）の上流の再循環パイプライン（1
1）に配置された少なくとも１つの真空容器（15）を設
け、その真空容器は、真空容器（15）の上流に配置され
た閉止弁（16,8）の閉鎖後、ガス供給ポンプ（12）の下
流に配置された3/2方向弁（17）を介してガス供給ポン
プ（12）によって外気に通気され、容器（15）は、密閉
装置に導入されるべき硬化剤ガス及びキャリアガスの量
又は液体状態で装置に導入された硬化剤物質の蒸発によ
って生じたガス量に一致するガス量をそれぞれ受け入れ
るのに十分に真空圧力と中立又は減少している容積を示
すことを特徴とする装置。
【請求項７】１つの真空容器（15）の代わりに、互いに
平行に連結されている複数の真空容器が設けられ、所望
なら、異なる容積を有し、個別に選択して又は組み合わ
せて作動できることを特徴とする請求の範囲第６項に記
載の装置。
【請求項８】キャリアガス流によって硬化剤物質の源か
ら装置に供給されるべき硬化剤ガスによって、サンドボ
ールをガス処理するための請求の範囲第６項又は請求の
範囲第７項に記載の装置において、ガス再循環パイプラ
イン（11）に至る硬化剤ガス供給パイプライン（４）が
設けられ、ガス再循環パイプライン（11）及び硬化剤ガ
ス供給パイプライン（４）は逆止弁（14,13）が設けら
れていることを特徴とする装置。
【請求項９】液体形態で密閉装置に供給されるべき硬化
剤物質によって、サンドボールをガス処理する請求の範
囲第６項又は請求の範囲第７項に記載する装置におい
て、ガス処理プレート（３）の上流のガス再循環パイプ
ライン（11）に配置される加熱蒸発器（25）が設けら
れ、ガス処理プレート（３）に、硬化剤物質が測定装置
（23）によって注入されることを特徴とする装置。
【請求項１０】互いに協動する目的のために、コア吹付
機とコアボックス又は鋳型ボックス（１）は、少なくと
も１つの側部ガス収集室（５）とコアボックス又は鋳型
ボックス（１）の基部に置かれたガス収集室（６）が設
けられ、ガス収集室（5,6）は、コアボックス又は鋳型
ボックス（１）の壁の中のスリットノズル（9,10）によ
って、コアボックス又は鋳型ボックス（１）の内部空間
（２）と相互に連結されている、請求の範囲第５項によ
る方法を実施するための請求の範囲第６項乃至第９項の
いずれか１つの項に記載の装置において、吹付空気を大気圧に排出するための各側部ガス収集室
（５）と協動する弁（７）と、基部に置かれたガス収集室（６）と協動し、吹付空気を
大気に排出し、かつガス再循環パイプラインの中でガス
流を制御する、ガス再循環パイプライン（11）と相互に
連結された3/2方向弁（８）とを有し、ガス供給ポンプ（12）の下流に配置された3/2方向弁（1
7）は、コア吹付中には、ガス収集室（5,6）と協動する
弁（7,8）が大気に開放し、サンドボールのガス処理中
には、ガス収集室（5,6）と協動する弁（7,8）は、ガス
が外気に出るのを防止するために閉止し、基部に置かれ
たガス収集室（６）と協動する弁（８）と、ガス供給ポ
ンプ（12）の下流に配置された弁（17）は、ガス再循環
パイプライン（11）の中にガス流を通すために開放す
る、ような方法で制御されることを特徴とする装置。
【請求項１１】請求の範囲第１項乃至第５項のいずれか
１つの項による方法を実施するための請求の範囲第６項
乃至第９項のいずれか１つの項に記載の装置において、互いと協動するために、コア吹付機とコアボックス又は
鋳型ボックスとは、少なくとも、基部にスリット開口部（10）を有する上方開放鋳型ボッ
クス（19）を有し、スリット開口部は、鋳型ボックス
（19）を取り囲み又は一体である少なくとも１つのガス
案内チャンネル（21）に至り、鋳型ボックス（19）を気密に閉鎖し、少なくとも１つの
一体のガス排出チャンネル（22）が設けられたガス処理
プレート（20）を有し、それによって、ガス案内チャン
ネル（21,22）は互いと連通し、第１ガス処理工程用の硬化剤ガスとキャリアガス又は液
体硬化剤の混合物の導入のためにガス処理プレート（2
0）を通過するガス供給パイプライン（４）を有し、ガス処理プレート（20）のガス排出チャンネル（22）
と、鋳型ボックス（19）のサンドチャージ（2a）を通り
密閉装置の中の硬化剤ガスを含むガス混合物の再循環用
のガスパイプライン（４）とを相互に連結するガス再循
環パイプライン（11）を有する、ことを特徴とする装置。