1. リン酸はなぜ高窒素フラン系自己硬化樹脂の硬化剤として主に用いられ、低窒素フラン系自己硬化樹脂にはほとんど用いられないのでしょうか？

低窒素高フルフリルアルコール樹脂を硬化剤として酸を用いると、硬化速度が遅く、脱型時間が長く、強度も非常に低くなる。一方、高窒素低フルフリルアルコール樹脂を硬化剤としてリン酸を用いると、必要な硬化速度が得られる。さらに、リン酸を触媒として用いることで、非常に優れた最終強度が得られる。

これは、リン酸がフルフリルアルコールとの混和性が低く、水との親和性が高いためです。そのため、樹脂や触媒に含まれる水、および樹脂縮合反応中に生成される水が拡散しにくくなります。その代わりに、リン酸コアの周囲に水滴が形成され、樹脂膜内に留まるため、樹脂膜の密度が低下し、強度が低下します。一方、高窒素樹脂は水との混和性が高く、様々な水分子がリン酸コアの周囲に水滴として集中しにくいため、樹脂膜の構造が良好になり、強度が高くなります。

2. フェノール尿素系自己硬化樹脂の硬化浸透性が、フラン系自己硬化樹脂砂の硬化浸透性よりも優れているのはなぜですか？

フェノール尿素樹脂の硬化プロセスは重合反応であるため、硬化中に低分子水は生成されません。したがって、金型内外の水分蒸発速度の違いによる硬化速度のばらつきの問題は発生しません。一方、フラン系自己硬化樹脂の硬化プロセスは縮合重合反応であり、水分を生成します。金型コアの内外の水分蒸発速度が異なるため、硬化速度が異なり、硬度と浸透性が低下します。これが、フラン系自己硬化樹脂砂の硬化速度が相対湿度に大きく影響される理由でもあります。

3. 高窒素フラン樹脂は、なぜ鋳造アルミニウム部品や鋳造銅部品の製造に使用できるのでしょうか？

溶融アルミニウムと銅は窒素にほとんど溶けないため、高窒素樹脂を使用した場合でも、鋳造中に樹脂が分解して生成された窒素は溶融アルミニウムと銅に吸収されず、凝固中に窒素気孔が形成されるのを防ぐことができます。高窒素樹脂は、鋳造アルミニウム部品や鋳造銅部品の製造における崩壊性の要求を満たすために選択できます。

4. 自己硬化性樹脂砂を用いて重量のある鋳造品を製造する際に、湯口システムにセラミック管を使用することが推奨されるのはなぜですか？

自己硬化性樹脂砂を用いた鋳型、特に大型鋳物の場合、注湯時間が長く、高温の溶融金属に長時間さらされることで、樹脂砂が早期に崩壊して強度を失い、砂型不良を引き起こす可能性があります。そのため、大型鋳物の場合、湯口系はセラミック管で構成するのが理想的です。これにより、湯口系、特にスプルーへのコーティングの難しさという問題も解決されます。

5. 自己硬化性樹脂砂を鋳型や中子の製造に使用する場合、樹脂砂の使用期間が要件を満たしているかどうかをどのように判断しますか？

間欠式砂ミキサーを使用する場合、樹脂砂の使用可能時間は、混合・排出されてから使い切られるまでの時間よりも長くなければなりません。成形および中子製造に連続式砂ミキサーを使用する場合、樹脂砂の使用可能時間は、砂がミキサーの排出口から最初に排出されてから、連続排出のためにその位置に戻るまでの時間よりも長くなければなりません。

6. 自己硬化性樹脂砂で作った型紙の抜き勾配は、粘土砂で作った型紙の抜き勾配よりも大きくする必要があるのはなぜですか？ 

樹脂砂型は、脱型時にすでに一定の強度まで硬化しており、降伏特性がありません。一般的に、砂型やコアの壁は、型枠やコアボックスの枠を叩いても緩めることはできません。脱型時の摩擦は比較的大きく、樹脂砂型やコアの修復性は劣ります。脱型時に砂型やコアが不完全な場合、修復は困難です。