JP2000326049A - 鋳型用粘結剤組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋳型の強度、保存性、粘結剤被覆砂の可使時
間などの鋳型に必要な特性を維持しつつ、溶媒成分を含
有しないポリイソシアネートを用いることで安価な鋳型
用粘結剤を提供すること。 【解決手段】 溶媒成分としてＳＰ値（溶解性パラメー
ター）が７．１〜７．９のアルキルベンゼンを１〜２０
重量％含有するフェノール樹脂溶液と、溶媒成分を含有
しない分子中に少なくとも２個のＮＣＯ基を含有するポ
リイソシアネートとからなる鋳型用粘結剤組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は鋳型を造型する際に
使用するポリウレタン系鋳型用粘結剤組成物に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】鋳型を造型するために広く使用されてい
るポリウレタン系粘結剤として、しばしばポリオールと
してフェノール樹脂を、硬化剤としてポリイソシアネー
トを基本とする粘結剤が使用されている。基本的には、
これらの粘結剤を粒状骨材に添加混合し、触媒を添加す
ることにより硬化反応を行うもので、フェノールウレタ
ン自硬性鋳型造型法、アミン・コールドボックス鋳型造
型法として公知である。これらの鋳型造型法は、各種鋳
物分野に生産性、鋳物品質、省エネルギーの観点から無
機系に代わって既に汎用的な造型法となっている。

【０００３】一般に、これら鋳型造型法に用いられる粘
結剤は、耐火性粒状骨材（ほとんどの場合砂）との混練
作業性から、低粘度であることが望まれ、フェノール樹
脂、ポリイソシアネート共に有機溶媒を含有しており、
フェノール樹脂には極性溶媒、ポリイソシアネートには
非極性溶媒が、溶解性、保存性の面で適切であることが
知られているが、これらのタイプの異なる溶媒を混練時
に相溶させることは困難であり、そのため、フェノール
樹脂中に極性溶媒と非極性溶媒を混合して使用し、ポリ
イソシアネート混合時の相溶性を高めているのが一般的
である。しかしながら、こうした有機溶媒による希釈
は、粘結剤の製造工数を増加させ、コストアップに繋が
っている。

【０００４】アミン・コールドボックス鋳型造型法に用
いられる結合剤組成物として、フェノール樹脂溶液と溶
媒成分を含有しないポリイソシアネートを結合剤とし、
ガス状アミンにて硬化せしめる結合剤組成物が特公昭４
９−３７４８６号公報により公知である。

【０００５】この結合剤を用いたアミン・コールドボッ
クス鋳型造型法は、ポリイソシアネートに溶媒成分を含
有させないため、製造工数が大幅に削減できるという長
所を有するが、溶媒成分を含有したポリイソシアネート
溶液を使用する場合と比較して、鋳型強度が低い、鋳型
の保存性が悪い、粘結剤被覆砂の可使時間が極端に短い
などの欠点を有しており、更に改良が望まれている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記問題点
を解決すべく鋭意研究の結果完成されたもので、鋳型強
度、鋳型の保存性、粘結剤被覆砂の可使時間など鋳型に
必要な物性を維持しつつ、溶媒成分を含有しないポリイ
ソシアネートを用いることで安価な鋳型用粘結剤を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、ＳＰ値（溶解
性パラメーター）７．１〜７．９であるアルキルベンゼ
ンを溶媒成分として１〜２０重量％含有するフェノール
樹脂溶液と、溶媒成分を含有しない分子中に少なくとも
２個のＮＣＯ基を含有するポリイソシアネートとからな
る鋳型用粘結剤組成物に関するものである。

【０００８】本発明において、フェノール樹脂溶液は、
ＳＰ値７．１〜７．９であるアルキルベンゼンを溶媒成
分として１〜２０重量％含有することを特徴とするが、
特に２〜１５重量％が好ましい。かかるアルキルベンゼ
ンの所定量の使用は、フェノール樹脂溶液とポリイソシ
アネートとの相溶性を大幅に向上させ、造型された鋳型
の強度、保存性、粘結剤被覆砂の可使時間を向上させる
という知見に基づくものであり、ポリイソシアネート成
分に溶媒成分を含有しないことにより、安価な鋳型用粘
結剤を提供することが可能である。そのため、これらの
アルキルベンゼンが１重量％未満では、造型された鋳型
の強度、保存性、粘結剤被覆砂の可使時間が不十分とな
り目的の粘結剤が得られず、２０重量％より多いとフェ
ノール樹脂とアルキルベンゼンとの相溶性が悪くなり、
フェノール樹脂溶液の保存性上好ましくない。また、従
来より使用されている芳香族炭化水素はＳＰ値８．２〜
１０．１のアルキルベンゼンであるが、これらのアルキ
ルベンゼンのみの使用では、溶媒成分を含有しないポリ
イソシアネートとの相溶性を向上させるには至らず、造
型された鋳型の強度、保存性、粘結剤被覆砂の可使時間
が不十分である。

【０００９】鋳型強度、鋳型の保存性、粘結剤被覆砂の
可使時間に関して、粘結剤に用いられる溶媒成分の種類
及び量は重要である。即ち、溶剤成分は、フェノール樹
脂とポリイソシアネートとの相溶性、硬化速度、両成分
混合物の砂との濡れ性など、両成分の相互作用を含めた
種々の要因に密接に関係し、従って、粘結剤被覆砂及び
鋳型の性能に大きく影響していると思われる。特にフェ
ノール樹脂溶液とポリイソシアネートを用いるアミン・
コールドボックス鋳型造型法においては、フェノール樹
脂溶液とポリイソシアネートとを混練した粘結剤被覆砂
を加圧空気にて複雑な形状の金型へ吹き込むため、前記
の関係は極めて密接である。本発明においては、溶媒成
分としてフェノール樹脂溶液ＳＰ値７．１〜７．９のア
ルキルベンゼンを１〜２０重量％、好ましくは２〜１５
重量％含有させることにより、溶媒成分を含有しないポ
リイソシアネートとの相溶性を改善し、その硬化速度を
適正にし、両成分混合物と砂との濡れ性を良好にしてい
る。よって、鋳型の強度が高く、保存性が良好となり、
粘結剤被覆砂の可使時間が長くなる。

【００１０】本発明におけるフェノール樹脂溶液は、Ｓ
Ｐ値７．１〜７．９のアルキルベンゼンとフェノール樹
脂とを相溶させるために、二塩基酸エステルやケトン類
が通常溶媒成分として用いられるが、従来より使用され
ているＳＰ値８．２〜１０．１のアルキルベンゼンを併
用してもかまわない。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例により詳細
に説明する。「部」は「重量部」を示す。

【００１２】（フェノール樹脂溶液の配合例１〜７）フ
ェノール１０００部（１０．６モル）と９２％パラホル
ムアルデヒド５００部（１５．３モル）とナフテン酸鉛
２部を攪拌機、温度計を備えたフラスコに取り、１００
℃で２．５時間還流させた。その後、常圧脱水反応へ切
り替え、１３５℃で１．５時間維持した後、真空脱水冷
却を行い、８０℃まで冷却を行った。その後、表１に示
す配合にて溶媒を混合し、フェノール樹脂溶液を得た。

【００１３】

【表１】

【００１４】実施例１〜５及び比較例１〜２ （粘結剤被覆砂の調整）遠州砂４０００部に対して、表
１に示す配合のフェノール樹脂溶液とポリイソシアネー
ト（住友バイエルウレタン株式会社製 Sumidur-44V10）
をそれぞれ表２に示す量（部）添加して、品川式ミキサ
ーで６０秒混練して粘結剤被覆砂を調製した。

【００１５】（鋳型の造型と圧縮強度の測定）これらの
粘結剤被覆砂をコールドボックス用造型機のサンドチャ
ンバー内に移し、５０φＸ５０ｍｍの圧縮強度測定用テ
ストピース作製金型にて造型した。次にトリエチルアミ
ンガスをガスジェネレーターによりガッシングし、エア
パージを行った後抜型を行い、次いで、圧縮強度を測定
した。その結果を表２に示す。

【００１６】

【表２】

【００１７】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、ＳＰ
値（溶解性パラメーター）７．１〜７．９のアルキルベ
ンゼンを溶媒成分として１〜２０重量％含有するフェノ
ール樹脂溶液と溶媒成分を含有しない分子中に少なくと
も２個のＮＣＯ基を含有するポリイソシアネートとから
なる鋳型用粘結剤組成物を用いることで、鋳型強度、混
練砂被覆砂の可使時間などの鋳型特性を維持しつつ、安
価な鋳型用粘結剤を提供することができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶媒成分として、溶解性パラメーター
   （ＳＰ値）７．１〜７．９であるアルキルベンゼンを１
   〜２０重量％含有するフェノール樹脂溶液と、溶媒成分
   を含有しない分子中に少なくとも２個のＮＣＯ基を含有
   するポリイソシアネートとからなる鋳型用粘結剤組成
   物。