JP2001205386A - 鋳型製造用粘結剤組成物、鋳型製造用組成物、および鋳造用鋳型の製造方法 - Google Patents

鋳型製造用粘結剤組成物、鋳型製造用組成物、および鋳造用鋳型の製造方法

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JP2001205386A
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Susumu Okuyama
進 奥山
Tsukasa Honma
司 本間
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Hodogaya Ashland Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の鋳型製造用組成物より可使時間の長い
鋳型製造用組成物の提供、および前記鋳型製造用組成物
を使用した鋳造用鋳型の製造方法を提供する。 【解決手段】 フェノール樹脂、イソシアネート化合
物、ホウ酸、気体状第三級アミン触媒、粒状耐火性骨材
を含有する鋳型製造用組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋳造用の鋳型を製
造するに際し、加熱を必要としない方法、例えばコール
ドボックス法、ノーベーク法に関する。
【0002】
【従来の技術】コールドボックス法等による鋳型の一般
的な製造方法は、まずフェノール樹脂を必須成分とし、
必要により劣化防止剤、乾燥防止剤を添加し有機溶剤に
溶かした溶液(以下フェノール樹脂溶液という)と、イ
ソシアネート化合物を必須成分とし、必要により前記添
加剤を有機溶剤に溶かした溶液(以下イソシアネート溶
液という)の鋳型製造用粘結剤組成物と粒状耐火性骨材
とをミキサーで混合して、粘結剤で被覆された粒状耐火
性骨材を調製した後、これを鋳型製造用の型枠内に吹き
込んで成形し、更にこの型枠内に気体状の第三級アミン
等の触媒を通気させることにより常温で硬化させ最後に
脱型して、鋳造用の鋳型を製造するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】実際の工業的方法とし
ては、効率的生産を重視してフェノール樹脂溶液、イソ
シアネート化合物溶液、粒状耐火性骨材を共にミキサー
で混合することによって粘結剤被覆粒状骨材を調製し、
これを砂貯留槽に貯留しておく方法が採られる。そし
て、この砂貯留槽から砂型造型時に適宜、粘結剤被覆粒
状骨材を金型内に例えばエアーブロー等の方法で充填
し、その後トリエチルアミン等の第三級アミンを通気さ
せることによって常温で硬化させ鋳物用砂型を得てい
る。その際、砂貯留槽に貯留される粘結剤被覆粒状骨材
の量は、金型容量の数十倍から数百倍の量が一般的であ
るが、当然この倍率が多いほど鋳型生産効率が良い。し
かし、貯留される粘結剤被覆粒状骨材の量が増すという
ことは、フェノール樹脂溶液、イソシアネート化合物溶
液、粒状耐火性骨材をミキサーで混合したものである粘
結剤被覆粒状骨材の放置時間が長くなる事につながり、
1〜2時間放置した粘結剤被覆粒状骨材を使用して得ら
れる鋳型は、粘結剤と粒状骨材を混ぜた直後のものを使
用して得られる鋳型に較べて強度が弱くなり、鋳型とし
ての性能を保持しなくなるという課題を有していた。
【課題を解決するための手段】
【0004】従って、粘結剤被覆粒状骨材の使用可能時
間(以下可使時間という)を長くすることができれば、
1回に製造する粘結剤被覆粒状骨材の生産量をより多く
することが可能となり、これは鋳型生産効率を飛躍的に
向上させる事につながる。本発明は、粘結剤被覆粒状骨
材の可使時間を延長できる鋳型製造用粘結剤組成物と、
従来の鋳型製造用組成物より可使時間の長い鋳型製造用
組成物の提供、および前記鋳型製造用組成物を使用した
鋳造用鋳型の製造方法を提供することにより、前述した
課題を解決することを可能としたものである。
【0005】すなわち、本発明は、1.フェノール樹
脂、イソシアネート化合物、ホウ酸を含有することを特
徴とする気体状第三級アミン硬化性鋳型製造用粘結剤組
成物を用いる事により、 2.フェノール樹脂、イソシアネート化合物、ホウ酸、
気体状第三級アミン触媒、粒状耐火性骨材を含有する鋳
型製造用組成物を用いる事により、 3.ホウ酸の含量が粒状耐火性骨材中に0.01〜10
重量%である前記2記載の鋳型製造用組成物を用いる事
により、 4.フェノール樹脂、イソシアネート化合物、ホウ酸を
含有する粘結剤組成物と粒状耐火性骨材とを混合し、こ
の混合物を鋳型枠内に収納して成形し、次いでこの成形
物に気体状の第三級アミン系触媒を通過させて硬化させ
ることを特徴とする鋳造用鋳型の製造方法を採る事によ
り、前述した課題を解決し、極めて優れた生産効率の鋳
型製造方法を確立するに至ったものである。
【発明の実施の形態】
【0006】本発明において使用されるフェノール樹脂
は、フェノール類とアルデヒド類との付加・縮合で得ら
れる、ベンジリックエーテル樹脂、レゾール樹脂であ
る。フェノール類とは、例えばフェノール、クレゾー
ル、レゾルシノール、キシレノール、ビスフェノール
A、クミルフェノール、ノニルフェノール、ブチルフェ
ノール、フェニルフェノール、エチルフェノール、オク
チルフェノール、アミルフェノール、ナフトール、ビス
フェノールF、ビスフェノールC、カテコール、ハイド
ロキノン、ピロガロール、フロログルシン、リグニン、
ビスフェノールA残さ、クロロフェノール、ジクロロフ
ェノール、その他の置換フェノール等が挙げられる。ア
ルデヒド類としては、ホルムアルデヒド、パラホルムア
ルデヒド、アセトアルデヒド、フルフラール等が挙げら
れる。これらから得られるフェノール樹脂類は通常、重
量平均分子量が500〜5000のものが好ましく用い
られる。イソシアネート化合物としては、公知の芳香
族、脂肪族あるいは脂環式のイソシアネートを使用する
ことができ、具体的には例えば、ジフェニルメタンジイ
ソシアネート、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシ
アネート(以下ポリメリックMDIという)、ヘキサメ
チレンジイソシアネート、4,4′−ジシクロヘキシル
メタンジイソシアネート等を挙げることができる。
【0007】本発明で使用できるフェノール樹脂溶液お
よびイソシアネート化合物溶液中の溶剤としては、コー
ルドボックス法等において使用される溶剤は、いずれも
使用できる。具体的には、脂肪族炭化水素、脂環式炭化
水素系、芳香族炭化水素系、ハロゲン化炭化水素系、ケ
トン系、エステル系、エーテル系、アルコール系等の有
機溶剤を単独でまたは混合して使用することができる。
さらに、フェノール樹脂溶液及びイソシアネート化合物
溶液は、所望により、粘結剤成分と骨材との接着性の向
上を図るために3−グリシドキシプロピルトリメトキシ
シラン等のシラン化合物や、劣化防止剤、乾燥防止剤、
離型剤等を含むことができる。
【0008】本発明において使用される粒状耐火性骨材
は、例えば、珪砂、クロム鉄鉱砂、ジルコン砂、かんら
ん石砂等の従来から鋳型鋳造用に使用されている耐火性
の粒状砂のほか、微粉状の砂、粘土質の砂、再生砂等も
使用することができる。また砂以外のものとしてはムラ
イト砂,アルミナ砂,中空アルミナビーズ,シラスバル
ーン,ガラスビーズ等も使用できるが、通常は鋳物砂が
好ましく、平均粒径としては50〜600μ程度の砂が
好ましい。
【0009】フェノール樹脂、イソシアネート化合物の
粒状耐火性骨材に対する割合は、鋳型の硬化性の改善及
び強度確保の点から、それぞれ粒状耐火性骨材に対し全
て0.01〜5重量%の範囲が好ましく、特に0.1〜
5重量%の範囲が好ましい。ホウ酸の添加量としては、
粒状耐火性骨材に対し0.01〜10重量%であり、ホ
ウ酸の添加量が0.01重量%より低いと、フェノール
樹脂、イソシアネート化合物、粒状耐火性骨材とを混合
し1〜2時間放置後に鋳型を製造したとき、鋳型に要求
される強度が得られない。また、ホウ酸の添加量が10
重量%を超えると,過剰のホウ酸が触媒である第三級ア
ミンを消費し、鋳型の硬化を阻害するばかりではなく、
不経済でもある.
【0010】ホウ酸はフェノール樹脂溶液に添加して
も、イソシアネート化合物溶液に添加しても、粒状耐火
性骨材に添加しても良く、あるいは、フェノール樹脂溶
液、イソシアネート化合物溶液、粒状耐火性骨材を混ぜ
る時に添加しても良い。すなわちホウ酸の添加時期は制
限されるものではない。本発明で使用できる気体状の第
三級アミン触媒を例示すると、トリエチルアミン、ジメ
チルエチルアミン、ジメチルイソプロピルアミン等の蒸
気又はエアロゾルである。
【0011】粘結剤被覆粒状骨材の調整は、例えばフェ
ノール樹脂溶液、イソシアネート化合物溶液、ホウ酸、
粒状耐火性骨材を好ましくは−10〜50℃の範囲で、
ミキサーにより各成分が均一に混合するように十分に混
練することによって行うことができる。粘結剤溶液は、
あらかじめフェノール樹脂溶液とイソシアネート化合物
溶液とを別々に調製し、粒状耐火性骨材との混練時に、
これらの溶液を粒状耐火性骨材に添加することが好まし
い。調製した粘結剤被覆粒状骨材を例えば、砂貯留槽に
貯留し、エアーによる吹きこみによつてその所望量を鋳
造製造用型枠内に導入し、次いで第三級アミンを通常使
用される方法、例えば、不活性ガスと混合し、蒸気又は
エアロゾルとして、粘結剤被覆粒状骨材が充填された型
枠内に透過し硬化させる。触媒の通気に要する時間は、
数秒から数分間の範囲であることが多いが、鋳型を枠か
ら取り出す際、鋳型の損傷を防止するためには、十分な
時間放置してから枠から鋳型を取り出すのが好ましい。
【0012】以下、実施例及び比較例により本発明を詳
細に説明するが本発明は、これらの実施例に限定される
ものではない。
【実施例】(ベンジリックエーテルフェノール樹脂の製
造)フェノール100重量部、パラホルムアルデヒド6
0重量部、ナフテン酸亜鉛0.15重量部を撹拌混合
し、110℃〜114℃にて3時間反応せしめた後,速
やかに減圧下に脱水し、ベンジリックエーテルフェノー
ル樹脂(樹脂固形分98%)を得た。このものの、重量
平均分子量は1500であった。
【0013】実施例1 前記ベンジリックエーテルフェノール樹脂50重量部、
イソホロン20部、石油系溶剤(丸善石油株式会社製S
W−1800)30部及び3−グリシドキシプロピルト
リメトキシシラン0.3重量部からなる溶液を調製し
た。この溶液の中に、前記フェノール樹脂50部に対し
て、表1に示す所定量のホウ酸を添加して溶解させた。
別にポリメリックMDI(日本ポリウレタン株式会社製
MR200)75重量部、石油系溶剤(出光興産株式会
社製IP−150)25重量部及びイソフタル酸クロリ
ド0.3重量部からなる溶液を調製した。フリーマント
ル珪砂100重量部に対して、前記フェノール樹脂溶液
と前記ポリイソシアネート溶液をそれぞれ0.9部の割
合で添加し、品川式ミキサーで90秒混練した。この粘
結剤被覆砂をそれぞれ混練直後、1時間、2時間放置し
た後に、通気装置に接続可能な直径50mm、高さ15
0mmの円筒金型にはかりとり、充填密度1.6g/c
cとなるようにつき固めた。次に通気装置中にマイクロ
シリンジで0.5mlのトリエチルアミンを注入し前記
金型に接続し、30リットル/分で40秒間通気し硬化
させた。通気後それぞれ、1分後、1時間後、24時間
後に鋳型(砂型)をとりだし、鋳型の圧縮強度を測定し
た。表1に結果を示した。
【0014】(比較例)実施例において、ホウ酸を使用
しない以外は実施例1と同様にして鋳型を製造した。鋳
型の圧縮強度を測定し表1に結果を示した。
【0015】
【表1】
【0016】表1より粘結剤被覆粒状骨材を1〜2時間
放置した後でも、ホウ酸を添加した粘結剤被覆粒状骨材
を使用して得られる鋳型は初期圧縮強度、24時間圧縮
強度ともに、ホウ酸を添加していない粘結剤被覆粒状骨
材から得られた鋳型より高強度であり、鋳型としての強
度を保持している。
【0017】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明の鋳造製造
用組成物は、従来の鋳造製造用組成物より可使時間が長
く、粘結剤と粒状耐火性骨材とを混ぜて数時間放置させ
ても、鋳型としての強度が保持できるることから、鋳型
の生産性を飛躍的に向上させることが可能となる優れた
効果を有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4E092 AA01 AA02 AA03 AA06 AA31 AA32 AA46 AA48 BA01 CA03 4J002 CC041 CC051 CC061 CE002 DE097 DE117 DE147 DJ007 DJ017 DK008 DL007 DM007 ER006 FA087 FA097 FA107 FD017 GT00 HA05 4J034 BA03 DB03 DJ01 DJ02 DJ08 HA01 HA07 HC03 HC12 HC17 HC22 HC46 HC52 HC64 HC67 HC71 KA01 KB04 KC13 KD12 KE01 KE02 MA03 QD03 RA19

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フェノール樹脂、イソシアネート化合物、
    ホウ酸を含有することを特徴とする気体状第三級アミン
    硬化性鋳型製造用粘結剤組成物。
  2. 【請求項2】フェノール樹脂、イソシアネート化合物、
    ホウ酸、気体状第三級アミン触媒および,粒状耐火性骨
    材を含有する鋳型製造用組成物。
  3. 【請求項3】ホウ酸の含量が粒状耐火性骨材中に0.0
    1〜10重量%である請求項2記載の鋳型製造用組成
    物。
  4. 【請求項4】フェノール樹脂、イソシアネート化合物、
    およびホウ酸を含有する粘結剤組成物と耐火性骨材とを
    混合し、この混合物を鋳型枠内に収納して成形し、次い
    でこの成形物に気体状の第三級アミン系触媒を通過させ
    て硬化させることを特徴とする鋳造用鋳型の製造方法。
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