JP2003220444A

JP2003220444A - 鋳型用樹脂系結合剤組成物

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Publication number: JP2003220444A
Application number: JP2002016526A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Furusawa; 浩古澤
Original assignee: Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Yukizai Corp
Priority date: 2002-01-25
Filing date: 2002-01-25
Publication date: 2003-08-05
Anticipated expiration: 2022-01-25
Also published as: JP3831668B2

Abstract

(57)【要約】【課題】鋳型の造型時及び鋳造時の煙の発生が少な
く、また鋳造後の中子の崩壊性が良好な鋳型用樹脂系結
合剤組成物を提供する。【解決手段】（Ａ）架橋硬化性樹脂系結合剤、（Ｂ）
アルカリ金属酸素酸塩及び（Ｃ）鉄、銅、ニッケル、コ
バルト及び亜鉛の群から選ばれる１種の金属元素を有す
る少なくとも１種の金属酸化物を必須成分として構成さ
れる鋳型用樹脂系結合剤組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、砂型鋳造で用いら
れる鋳型（主型、中子）の製造に適した樹脂系結合剤組
成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】砂型鋳造により製造される鋳物、特にア
ルミニウム合金、マグネシウム合金などの軽合金鋳物に
は、鋳物砂、架橋硬化性樹脂系結合剤、硬化剤及びその
他の添加物などを構成成分とする混練砂を用いて、例え
ばシェルモールド法、コールドボックス法、常温自硬性
法などで作製された鋳型（主型、中子）が広く使用され
ている。

【０００３】しかし、上記の架橋硬化性樹脂系結合剤の
中でも特にフェノール系樹脂を用いて作製された鋳型、
とりわけ中子を用いて鋳造された軽合金鋳物は、一般に
鋳物内にある廃中子の排出性（以下、中子の崩壊性とい
う）が悪いため、この中子の崩壊を目的とした長時間の
熱処理若しくは打撃処理が施されており、膨大なエネル
ギーの消費や騒音に伴う作業環境の悪化を来たし、また
これらに伴う著しい鋳物の生産性の低下が問題にされて
きた。このような視点から中子の崩壊性改善策の一つと
して、例えば硝酸カリウム、モリブデン酸ソーダなどの
崩壊性向上剤を用いる方法が提案されている（特公昭３
１−７２５６号公報、特公平７−１０６４２０号公
報）。

【０００４】ところで、軽合金製自動車エンジンは、最
近の高性能化指向に伴い薄肉化し、かつ構造が複雑化し
てきているため、さらなる中子の崩壊性が要求されるよ
うになり、一段と崩壊性向上剤の増量を余儀なくされて
いる。このため、鋳型の造型時若しくは鋳造時に煙の発
生が多くなり、作業環境の悪化が問題視されている。ま
た、複雑な構造を有する鋳物の鋳造に用いられる肉厚変
動が大きい中子は、熱膨張に基づくベーニングを生じや
すいため、従来より中子の低膨張化に有効な低膨張性フ
ェノール樹脂が使用されてきた。しかし、低膨張性フェ
ノール樹脂は一般的なフェノール樹脂より煙の発生が多
く、しかも中子の崩壊性が劣るという欠点があつた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の事情
に鑑み、鋳型の造型時若しくは鋳造時の煙の発生が少な
く、また鋳造後の中子の崩壊性が良好な鋳型用樹脂系結
合剤組成物を提供することを目的としてなされたもので
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、鋳型の造型
時若しくは鋳造時に発生する煙の低減化と中子の崩壊性
改善を目的に鋭意研究を行なった結果、特定の金属酸化
物が煙の低減化に有効であり、また特定の含酸素有機化
合物が中子の崩壊性の改善に有効であることを見出し、
この知見を基にさらに研究を進めて本発明を完成するに
至った。

【０００７】すなわち、本発明は、（Ａ）架橋硬化性樹
脂系結合剤、（Ｂ）アルカリ金属酸素酸塩及び（Ｃ）
鉄、銅、ニッケル、コバルト及び亜鉛の群から選ばれる
１種の金属元素を有する少なくとも１種の金属酸化物を
必須成分として構成されることを特徴とする鋳型用樹脂
系結合剤組成物である。

【０００８】また、さらに（Ｄ）酸素含有量が２０質量
％以上の含酸素有機化合物を必須成分として構成される
鋳型用樹脂系結合剤組成物である。

【０００９】

【発明の実施の形態】（Ａ）架橋硬化性樹脂系結合剤
は、例えばヘキサメチレンテトラミン、有機エステル、
有機酸、炭酸ガス、過酸化物、金属イオン、アミンなど
の硬化剤若しくは硬化触媒の存在又は非存在のもと、加
熱若しくは無加熱（常温）下で架橋硬化性を発現し、後
述の鋳物砂を相互に結着して鋳型を形成する結合剤成分
であり、このような結合剤成分の例としては、例えばフ
ェノール系樹脂、フェノールウレタン系樹脂、エポキシ
樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、多官能
性アクリルアミド系樹脂（特公平７−１０６４２１号公
報参照）、不飽和アルキド樹脂、不飽和脂肪酸変性アル
キド樹脂、ジアリルフタレート樹脂及び必要に応じてこ
れらの樹脂を組み合わせた樹脂などが挙げられるが、こ
れらに限定されるものではない。

【００１０】これらの中でも、鋳型用結合剤として主流
を成し、本発明の技術を効果的に享受できる観点から、
特にフェノール系樹脂、フェノール系樹脂と例えばジフ
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などの芳香族ポリイソシアネ
ートに代表されるポリイソシアネート化合物とをセット
にして用いるフェノールウレタン系樹脂のほか、ダイカ
スト鋳造で用いられる中子用樹脂系結合剤として注目さ
れている、例えばメチレンビスアクリルアミド、エチレ
ンビスアクリルアミド、ジアクリルアミドジメチルエー
テル、エチレングリコールジアクリルアミドなどに代表
される分子中にエチレン性不飽和基を２個以上有する多
官能性アクリルアミド系樹脂などが好適である。

【００１１】フェノール系樹脂は、例えば酸、二価金属
塩、塩基などの反応触媒の存在下にフェノール類とアル
デヒド類を反応させると得られるフェノール樹脂又はこ
のフェノール樹脂の製造時ないし製造後に任意の変性剤
と混合ないしは反応させると得られる変性フェノール樹
脂を主成分とするものであり、具体的には例えばノボラ
ック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、ア
ルカリレゾール型フェノール樹脂、含窒素レゾール型フ
ェノール樹脂、ベンジルエーテル型フェノール樹脂など
のフェノール樹脂、特に低膨張性を付与できる原料成
分、例えばビスフェノールＡ、ビスフェノールＡ製造時
の精製残渣、特に臭気の観点からビスフェノールＡを単
独又はフェノールとの共存下にアルデヒド類と反応させ
ると得られる低膨張性フェノール樹脂及びこれらのフェ
ノール樹脂を例えばエポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素
樹脂、キシレン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリアミド樹
脂、尿素系化合物、メラミン系化合物、エポキシ系化合
物などで変性したフェノール樹脂などが挙げられる。こ
れらは単独で用いてもよいし、２種以上を組合せて用い
てもよい。

【００１２】（Ａ）成分の配合量は、使用する樹脂（結
合剤）の種類、要求される鋳型の強度や中子の崩壊性な
どの観点から異なるため一概に限定はされないが、一般
的には鋳物砂１００質量部に対して０．２〜５質量部の
範囲であり、好ましくは０．５〜３質量部の範囲であ
る。

【００１３】また、（Ａ）成分又はレジンコーテッドサ
ンド若しくは混練砂の製造時には、品質改善のため必要
に応じて各種の添加物、例えばγ−アミノプロピルトリ
エトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキ
シシランなどのシランカップリング剤、エチレンビスス
テアロアミド、メチレンビスステアロアミドなどの滑
剤、イソフタル酸クロリドのようなカルボン酸クロリド
やホスホン酸クロリド、ホスホニルクロリドなどの可使
時間延長剤を配合することができる。

【００１４】（Ｂ）アルカリ金属酸素酸塩は、鋳造時に
おける中子の崩壊性促進作用を発揮する成分であり、好
適な具体例としては例えば硝酸アルカリ金属塩、過マン
ガン酸アルカリ金属塩、モリブデン酸アルカリ金属塩、
タングステン酸アルカリ金属塩などが挙げられるが、こ
れらの例に限定されるものではない。これらは単独で用
いてもよいし、２種以上を組合せて用いてもよい。これ
らの中では、鋳型強度面で有利に作用する硝酸アルカリ
金属塩、モリブデン酸アルカリ金属塩及びタングステン
酸アルカリ金属塩がより好ましく、特に硝酸カリウム、
硝酸ナトリウムなどの硝酸アルカリ金属塩は、さらに入
手し易さ、コスト面、鋳型強度への影響の点で有益であ
る。

【００１５】（Ｂ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００
質量部に対して０．１〜５０質量部の範囲であり、好ま
しくは１〜２０質量部の範囲である。配合量が０．１質
量部未満では中子の崩壊性促進効果が小さく、逆に５０
質量部を超えると鋳型強度が低下する傾向がある。

【００１６】（Ｃ）鉄、銅、ニッケル、コバルト及び亜
鉛の群から選ばれる１種の金属元素を有する金属酸化物
（以下、単に特定金属酸化物という）は、鋳型造型時若
しくは鋳造時に発生する煙の低減化作用を有するもので
あり、このような特定金属酸化物の好適な例としては、
例えば酸化第一鉄、酸化第二鉄、四三酸化鉄、酸化第一
コバルト、酸化第二コバルト、酸化第一ニッケル、酸化
第二ニッケル、酸化第一銅、酸化第二銅及び酸化亜鉛な
どが挙げられるがこれらの例に限定されるものではな
い。これらの中では、中子の崩壊性の点で有利に作用す
る酸化第二銅が特に好ましい。これらは単独で用いても
よいし、２種以上を組合せて用いてもよい。

【００１７】（Ｃ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００
質量部に対して１〜５０質量部の範囲であり、好ましく
は５〜２０質量部の範囲である。配合量が１質量部未満
では煙の低減化効果が小さく、逆に５０質量部を超える
と鋳型強度が低下する傾向がある。

【００１８】（Ｄ）酸素含有量が２０質量％以上の含酸
素有機化合物（以下、単に含酸素有機化合物という）
は、低温での中子の崩壊性促進作用を有し、上記の
（Ｂ）成分と併用することにより中子の崩壊性を著しく
改善することができるため、本発明においては、（Ｄ）
成分と（Ｂ）成分とを併用する鋳型用樹脂系結合剤組成
物が好ましく用いられる。このような性状を有する含酸
素有機化合物としては、例えばカルボン酸類、カルボン
酸エステル類、燐酸エステル類、多価アルコール類及び
パーオキサイド類などが挙げられるがこれらの例に限定
されるものではない。これらの中では、中子の崩壊性改
善効果及び安全性の観点から、カルボン酸類、多価アル
コール類及び燐酸エステル類が好ましく、特に燐酸エス
テル類が好ましい。これらは単独で用いてもよいし、２
種以上を組合せて用いてもよい。

【００１９】（Ｄ）成分の好適な例としては、例えばマ
レイン酸、フマル酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、
安息香酸、アミノ安息香酸、アジピン酸、トリメチルフ
ォスフェート、トリエチルフォスフェート、トリブチル
フォスフェート、トリー２−エチルヘキシルフォスフェ
ート、トリブトキシエチルフォスフェート、トリフェニ
ルフォスフェート、ジエチル−Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒド
ロキシエチル）アミノメチルフォスフォネート、ブチル
ホスホン酸ジブチル、プロピレングリコール、グリセリ
ン、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパ
ン、ペンタエリスリトール、ポリビニルアルコールが挙
げられるがこれらの例に限定されるものではない。

【００２０】（Ｄ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００
質量部に対して０．５〜２０質量部の範囲であり、好ま
しくは１〜１０質量部の範囲である。配合量が０．５質
量部未満では低温での中子の崩壊性改善効果が小さく、
逆に２０質量部を超えると鋳型強度やレジンコーテッド
サンド融着点が低下する傾向がある。

【００２１】本発明の鋳型用樹脂系結合剤組成物は、上
述の（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分及び必要に応
じて（Ｄ）成分から構成されるものであり、その構成方
法としては（Ａ）成分、（Ｃ）成分及び必要に応じて
（Ｄ）成分の配合物又は溶融混合物と（Ｂ）成分とを組
み合わせて用いる方法、（Ａ）成分、（Ｂ）成分、
（Ｃ）成分及び必要に応じて（Ｄ）成分の配合物又は溶
融混合物として用いる方法、混練砂を製造する際に各
成分を同時にないしは個々に添加して用いる方法などが
例示されるが、これらの方法に限定されるものではな
い。これらの中では、（Ｂ）成分の物性を考慮した又
はの方法が好ましい。

【００２２】上述のように各成分から構成される本発明
の鋳型用樹脂系結合剤組成物は、まず（Ａ）成分の特質
に応じた混練法、例えばホットマーリング法、セミホッ
トマーリング法、コールドマーリング法などにより、適
当なミキサー内で鋳物砂、硬化剤、硬化触媒及びその他
の添加物と混練してレジンコーテッドサンド若しくは混
練砂とされる。次いで、得られたレジンコーテッドサン
ド等は、その特質に応じた適当な鋳型造型法、例えばシ
ェルモールド法、コールドボックス法、常温自硬性法、
炭酸ガス硬化法などにより鋳型に成形される。この際に
用いられる鋳物砂としては、ケイ砂及び／又はその回収
砂ないし再生砂が一般的であるが、必要に応じてオリビ
ンサンド、ジルコンサンド、クロマイトサンド、アルミ
ナサンド、フェロクロム系スラグ、フェロニッケル系ス
ラグ、転炉スラグ、ムライト系人工粒子（例えば商品
名：ナイガイセラビーズ）及びこれらの回収砂ないし再
生砂並びに混合砂が用いられる。

【００２３】

【実施例】次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定さ
れるものではない。なお、「部」及び「％」はすべて
「質量部」及び「質量％」を意味する。

【００２４】実施例及び比較例の鋳型用樹脂系結合剤組
成物を用いて得られたレジンコーテッドサンド（以下、
ＲＣＳという）若しくは混練砂の評価方法は以下の通り
である。

【００２５】（１）鋳型強度（１．１）シェルモールド法に用いるＲＣＳは、ＪＩＳ
Ｋ６９１０（２５０℃で６０秒間焼成）に準拠して
曲げ強度（Ｎ／ｃｍ²）を測定した。

【００２６】（１．２）常温自硬性法に用いる混練砂
は、ＪＩＳＺ２６０１−１９９３に準処して圧縮強
度（Ｎ／ｃｍ²）を測定した。

【００２７】（１．３）コールドボックス法に用いる混
練砂は、直ちに試験片造型装置（２個取り、ブロー条
件：圧力０．３ＭＰａ×時間３秒、トリエチルアミンの
ガッシング時間＋エアーパージ条件：圧力０．３ＭＰａ
×時間１０秒）により試験片（厚み１０ｍｍ×幅３０ｍ
ｍ×長さ８０ｍｍ）を造型した後、直ちに東測精密株式
会社製シェルモールド抗折力試験機により曲げ強度を測
定した。

【００２８】（２）中子の崩壊性中子の崩壊性は、図１において、フェノールウレタン系
樹脂の常温自硬性混練砂で作製した上部に溶湯注入口１
と下部に中子の幅木固定部２（この部分は鋳物からの廃
中子の排出口となる）を有する半割れ中空主型３（縦１
２５ｍｍ×横８０ｍｍ×幅３８ｍｍ）内に鋳型材料（Ｒ
ＣＳ、常温自硬性法及びコールドボックス法用混練砂）
で作製した円筒無空中子４（試験片：直径４７ｍｍ×高
さ４９ｍｍ）の幅木部４’を幅木固定部２に接着固定し
た後、相方の半割れ中空主型３を接着固定して中子４を
内蔵する崩壊性試験用砂型を作製した。

【００２９】次に、崩壊性試験用砂型の溶湯注入口１か
らアルミニウム合金溶湯（温度７１０±５℃）を注湯
し、室温まで放置冷却し、主型３を壊して、図２に示す
円形で廃中子７の排出口６（直径１６ｍｍ）を有する鋳
物５を作製した。

【００３０】次に、この鋳物５に圧力０．２ＭＰａのエ
アーハンマーにより振動を与え、排出口６から排出され
る中子砂の質量を時間毎に測定し、廃中子７がすべて排
出されるまで行った。中子の崩壊性は、時間毎に排出さ
れた中子砂質量を排出中子砂の総質量で除して％で表示
し、排出量１００％に達する時間が短いほど中子の崩壊
性はよいと判断する。

【００３１】（３）発煙量鋳型材料の発煙量は、図３に示す横型管状電気炉Ｉと煙
突を有する煤煙濃度監視計ＩＩ（商品名クリーンスカ
イ、石橋科学工業株式会社製）及び指示記録計ＩＩＩか
ら構成される発煙量測定装置により測定した。具体的に
は、まず横型管状電気炉Ｉ（設定温度：４００℃）に鋳
型材料を２００ｇ入れた磁性ボートＩＶをセットした。
そして、横型管状電気炉Ｉから発生するセット４分後の
煙の濃度を、煙量測定室ＩＩ₁内の光透過率（投光器Ｉ
Ｉ₂→発煙量測定室ＩＩ₁→受光器ＩＩ₃）して測定し、
これをリンゲルマン濃度〔濃度０（光透過率１００）〜
濃度５（光透過率０）、光透過率が小さいほど発煙量は
多い〕として指示記録計ＩＩＩに記録させた。

【００３２】得られた測定値は、表１においては比較例
２、表２においては比較例４、表３においては比較例６
の測定値を１００とする相対比で表示し、数値が大きい
ほど煙の発生が多く、小さいほど煙の発生量が少ないと
評価した。

【００３３】＜実施例１＞（Ａ）成分としてノボラック
型フェノール樹脂（旭有機材工業株式会社製、商品名Ｓ
Ｐ６１０）１００部、（Ｃ）成分として酸化第二銅１０
部及び（Ｄ）成分としてリン酸トリブチル５部を溶融混
合して、（Ａ）成分８７％、（Ｃ）成分８．７％及び
（Ｄ）成分４．３％のノボラック型フェノール樹脂組成
物を調製した。このノボラック型フェノール樹脂組成物
は、後述のＲＣＳの製造時に（Ｂ）成分である硝酸カリ
ウムと組合わせて用いる方法により鋳型用樹脂系結合剤
組成物（Ｘ−１）を構成した。なお、（Ｂ）成分の配合
量は、鋳物砂に配合した（Ａ）成分１００部に対して１
０部である。

【００３４】＜実施例２〜５＞実施例１において、
（Ｃ）成分を表１に示す特定金属酸化物に変更してノボ
ラック型フェノール樹脂組成物を調製した以外は、実施
例１と同様に該ノボラック型フェノール樹脂組成物と
（Ｂ）成分である硝酸カリウムとを組合わせて用いる方
法により鋳型用樹脂系結合剤組成物（Ｘ−２〜５）を構
成した。

【００３５】＜実施例６〜７＞実施例１において、
（Ａ）成分を低膨張性ノボラック型フェノール樹脂（旭
有機材工業株式会社製、商品名ＳＰ２０２３）に、また
実施例７では更に（Ｄ）成分をジエチル−Ｎ，Ｎ−ビス
（２−ヒドロキシエチル）アミノメチルフォスフォネー
トに変更して低膨張性ノボラック型フェノール樹脂組成
物を調製した以外は、実施例１と同様に該低膨張性ノボ
ラック型フェノール樹脂組成物と（Ｂ）成分である硝酸
カリウムとを組合わせて用いる方法により鋳型用樹脂系
結合剤組成物（Ｘ−６〜７）を構成した。

【００３６】＜実施例８＞実施例１において、（Ｄ）成
分を除いて、（Ａ）成分９０．９％、及び（Ｃ）成分
９．１％のノボラック型フェノール樹脂組成物を調製し
た以外は、実施例１と同様に該ノボラック型フェノール
樹脂組成物と（Ｂ）成分である硝酸カリウムとを組合わ
せて用いる方法により鋳型用樹脂系結合剤組成物（Ｘ−
８）を構成した。

【００３７】＜比較例１＞実施例１のノボラック型フェ
ノール樹脂と硝酸カリウムとを組合わせて用いる方法に
より、従来例の鋳型用樹脂系結合剤組成物（Ｘ−１０）
を構成した。

【００３８】＜比較例２＞実施例１において、（Ｃ）成
分を除いて、（Ａ）成分９５．２％及び（Ｄ）成分４．
８％のノボラック型フェノール樹脂組成物を調製した以
外は、実施例１と同様にノボラック型フェノール樹脂組
成物と（Ｂ）成分である硝酸カリウムとを組合わせて用
いる方法により鋳型用樹脂系結合剤組成物（Ｘ−１１）
を構成した。

【００３９】＜ＲＣＳの製造及びその評価＞実験室用ス
ピードミキサー内に約１５０℃に予熱したフリーマント
ル５０００部と、鋳型用樹脂系結合剤組成物（Ｘ−１）
として、実施例１で得たノボラック型フェノール樹脂組
成物７４．８部｛（Ａ）成分６５部、（Ｃ）成分６．５
部及び（Ｄ）成分３．３部）｝と（Ｂ）成分としての硝
酸カリウム６．５部とを投入後、５０秒間混練し、冷却
水７５部にヘキサメチレンテトラミン９．８部を溶解さ
せたヘキサ水溶液を全量添加し、塊状物が崩壊するまで
送風冷却し、ステアリン酸カルシウム５部を添加し１５
秒間混合してＲＣＳを作製した。得られたＲＣＳはＲＣ
ＳＮｏ．１とした。

【００４０】引き続き、実施例２〜８及び比較例１〜２
に記載の鋳型用樹脂系結合剤組成物（Ｘ−２〜８、Ｘ−
１０〜１１）を用いてシェルモールド法に用いるＲＣＳ
（Ｎｏ．２〜８、Ｎｏ．１０〜１１）を作製した。

【００４１】なお、実施例８ではノボラック型フェノー
ル樹脂組成物７１．５部｛（Ａ）成分６５部及び（Ｃ）
成分６．５部｝と（Ｂ）成分６．５部とを、比較例１で
は（Ａ）成分６５部と（Ｂ）成分６．５部とを、比較例
２ではノボラック型フェノール樹脂組成物６８．３部
｛（Ａ）成分６５部及び（Ｄ）成分３．３部｝と（Ｂ）
成分６．５部とを用いた。

【００４２】得られたＲＣＳ（Ｎｏ．１〜８、Ｎｏ．１
０〜１１）は、上記の評価方法により鋳型強度（曲げ強
度）、中子の崩壊性及び発煙量の測定を行った。それら
の結果を表１に示す。

【００４３】また、ＲＣＳＮｏ．１とＲＣＳＮｏ．８と
を用いてＪＩＳＫ６９１０（２５０℃で６０秒間焼
成）に準拠して作製した試験片（厚み１０ｍｍ×幅１０
ｍｍ×長さ６０ｍｍ）を低温で熱処理（３５０℃×３０
分又は４００℃×３０分）したときの強度劣化率（％）
を測定したところ、３５０℃×３０分の場合、ＲＣＳＮ
ｏ．１はＲＣＳＮｏ．８の約１．６倍、４００℃×３０
分の場合、ＲＣＳＮｏ．１はＲＣＳＮｏ．８の約１．４
倍の強度劣化を示した。このことから（Ｄ）成分は低温
での中子の崩壊性を促進することが確認された。

【００４４】なお、強度劣化率（％）は、前記試験片の
曲げ強度（常態強度Ａ、ｎ＝５）と、前記試験片をアル
ミニウム箔で完全に包み込んだ後、これを３５０℃又は
４００℃に設定した熱風循環式電気炉内で３０分間熱処
理し、取り出して常温まで放置冷却し、その曲げ強度
（残留強度Ｂ、ｎ＝５）とを測定し、次式により強度劣
化率（％）を算出した。そして、ＲＣＳＮｏ．８に対す
るＲＣＳＮｏ．１の強度劣化率の比を求めた。強度劣化率（％）＝｛（Ａ−Ｂ）÷Ａ｝×１００

【００４５】＜実施例９＞実験室用スピードミキサー内
に常温のフリーマントル砂５０００部、（Ａ）成分とし
て多官能性アクリルアミド系樹脂７５部、硬化剤として
クメンハイドロパーオキサイド１．５部、（Ｂ）成分と
して硝酸カリウム７．５部及び（Ｃ）成分として酸化第
二銅７．５部を入れた後、３００秒間混練し、ステアリ
ン酸カルシウム５部を添加し１５秒間混合してＲＣＳＮ
ｏ．９を得た。得られたＲＣＳＮｏ．９は、上記の評価
方法により鋳型強度（曲げ強度）、中子の崩壊性及び発
煙量の測定を行った。それらの結果を表１に示す。

【００４６】＜比較例３＞実施例９において、（Ｃ）成
分を除いた以外は、実施例９と同様にしてＲＣＳＮｏ．
１２を得た。得られたＲＣＳＮｏ．１２は、上記の評価
方法により鋳型強度（曲げ強度）、中子の崩壊性及び発
煙量の測定を行った。それらの結果を表１に示す。

【００４７】

【表１】

【００４８】表１から明らかにように、本発明の鋳型用
樹脂系結合剤組成物は、（Ｃ）成分の使用により、発煙
量は従来例より低減し、しかも中子の崩壊性が改善され
ることが確認された（比較例１と実施例８）。また、
（Ｄ）成分の使用により、中子の崩壊性は著しく向上す
る反面、発煙量の増加を伴うが（実施例８と実施例１〜
７）、（Ｃ）成分の併用により、発煙量は従来例（比較
例１）から観て実用上支障のない程度に抑制されること
が確認された。

【００４９】また、低膨張性ノボラック型フェノール樹
脂でも、一般のノボラック型フェノール樹脂と遜色のな
い崩壊性と発煙性であることが確認された（実施例１と
実施例６）。また、多官能性アクリルアミド系樹脂は、
（Ｃ）成分の使用により、発煙量は改善されること、ま
た（Ｃ）成分は中子の崩壊性の改善にも寄与することが
わかった（比較例３と実施例９）。

【００５０】＜実施例１０＞実験室用品川式卓上ミキサ
ー内に、鋳物砂として室温の三栄６号ケイ砂３０００
部、有機エステル系硬化剤として旭有機材工業株式会社
製、商品名Ｅ４０を９部、（Ｂ）成分として硝酸カリウ
ムを４．５部、（Ｃ）成分として酸化第二銅を４．５
部、（Ｄ）成分としてリン酸トリブチルを２．３部添加
した後３０秒間混練し、次いで（Ａ）成分としてアルカ
リレゾール型フェノール樹脂の水溶液（旭有機材工業株
式会社製、商品名ＨＰ８３００）を４５ｇ加えた後さら
に３０秒間混練することにより常温自硬性法に用いる混
練砂Ｎｏ．１３を作製した。このように混練砂製造時に
各成分（Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ）を添加して構成した鋳型用
樹脂系結合剤組成物（Ｘ−１３）を用いて作製した混練
砂Ｎｏ．１３については、前述の評価方法により圧縮強
度、中子の崩壊性及び発煙量の測定を行った。それらの
結果を表２に示す。

【００５１】＜実施例１１＞実施例１０において、鋳型
用樹脂系結合剤組成物（Ｘ−１３）に代えて（Ｄ）成分
を除いて構成した鋳型用樹脂系結合剤組成物（Ｘ−１
４）を用いた以外は、実施例１０と同様にして常温自硬
性法に用いる混練砂Ｎｏ．１４を作製した。得られた混
練砂Ｎｏ．１４については、実施例１０と同様に圧縮強
度、中子の崩壊性及び発煙量の測定を行った。それらの
結果を表２に示す。

【００５２】＜比較例４＞実施例１０において、鋳型用
樹脂系結合剤組成物（Ｘ−１３）に代えて（Ｃ）成分及
び（Ｄ）成分を除いて構成した鋳型用樹脂系結合剤組成
物（Ｘ−１５）を用いた以外は、実施例１０と同様にし
て常温自硬性法に用いる混練砂Ｎｏ．１５を作製した。
得られた混練砂Ｎｏ．１５については、実施例１０と同
様に圧縮強度、中子の崩壊性及び発煙量の測定を行っ
た。それらの結果を表２に示す。

【００５３】

【表２】

【００５４】＜実施例１２＞実験室用品川式卓上ミキサ
ー内に鋳物砂として常温の三栄６号ケイ砂１０００部、
（Ｂ）成分として硝酸カリウム２．０部、（Ｃ）成分と
して酸化第二銅を２．０部、（Ｄ）成分としてリン酸ト
リブチルを１．０部を入れた後１０秒間混練し、次いで
（Ａ）成分としてベンジルエーテル型フェノール樹脂の
有機溶剤溶液（旭有機材工業株式会社製、商品名ＣＢ−
Ｐ）を１０部及びポリイソシアネート化合物の有機溶剤
溶液（旭有機材工業株式会社製、商品名ＣＢ−Ｍ）を１
０部添加して、さらに３０秒間混練してコールドボック
ス法に用いる混練砂Ｎｏ．１６を作製した。このように
混練砂製造時に各成分（Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ）を添加して
構成した鋳型用樹脂系結合剤組成物（Ｘ−１６）を用い
て作製した混練砂Ｎｏ．１６については、前述の評価方
法により曲げ強度、中子の崩壊性及び発煙量の測定を行
った。それらの結果を表３に示す。

【００５５】＜実施例１３＞実施例１２において、鋳型
用樹脂系結合剤組成物（Ｘ−１６）に代えて（Ｄ）成分
を除いて構成した鋳型用樹脂系結合剤組成物（Ｘ−１
７）を用いた以外は、実施例１２と同様にしてコールド
ボックス法に用いる混練砂Ｎｏ．１７を作製した。得ら
れた混練砂Ｎｏ．１７については、実施例１２と同様に
曲げ強度、中子の崩壊性及び発煙量の測定を行った。そ
れらの結果を表３に示す。

【００５６】＜比較例５＞実施例１２において、鋳型用
樹脂系結合剤組成物（Ｘ−１６）に代えて（Ｃ）成分及
び（Ｄ）成分を除いて構成した鋳型用樹脂系結合剤組成
物（Ｘ−１８）を用いた以外は、実施例１２と同様にし
てコールドボックス法に用いる混練砂Ｎｏ．１８を作製
した。得られた混練砂Ｎｏ．１８については、実施例１
２と同様に曲げ強度、中子の崩壊性及び発煙量の測定を
行った。それらの結果を表４に示す。

【００５７】

【表３】

【００５８】表２及び表３から明らかなように、本発明
の鋳型用樹脂系結合剤組成物は、常温自硬性法やコール
ドボックス法に用いる混練砂への適用においても、
（Ｃ）成分の使用により、発煙量が従来例より低減し、
しかも中子の崩壊性が改善されることが確認された（比
較例４と実施例１１、又は比較例５と実施例１３）。ま
た、（Ｄ）成分の使用により、多少の発煙量の増加を伴
うが中子の崩壊性は一段と向上することが確認された
（実施例１１と実施例１０又は実施例１３と実施例１
２）。

【００５９】

【発明の効果】本発明の鋳型用樹脂系結合剤組成物は、
以上説明したような態様で実施され、以下に記載される
ような効果を奏する。

【００６０】１．（Ｃ）成分を用いることにより、鋳型
造型時若しくは鋳造時の煙の発生を従来より低減できる
ため作業環境の改善を図ることができる。

【００６１】２．（Ｄ）成分は、（Ｂ）成分との併用に
より鋳造後の中子の崩壊性を一段と向上させることがで
きるため、鋳物の生産性の向上のみならず、熱処理工程
での省エネルギー化及び打撃工程での騒音の低減化を果
し得、しかも上記（Ｃ）成分の併用により煙の発生を抑
制できるなど、作業環境の改善に有用である。

【００６２】３．低膨張性フェノール樹脂が従来一般の
フェノール樹脂に比べて劣るとされてきた中子の崩壊性
及び鋳型造型時若しくは鋳造時の発煙量が一般のフェノ
ール樹脂レベルまで改善されるため、鋳物の生産性や作
業環境を害することなく自動車エンジンの高性能化に寄
与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】アルミニウム合金鋳造による中子の崩壊性を測
定するための崩壊性試験用砂型の縦断面図である。

【図２】中子の崩壊性を測定するための廃中子を内蔵し
たアルミニウム合金鋳物の縦断面図である。

【図３】鋳型材料の発煙量を測定するための発煙量測定
装置の構成図である。

【符号の説明】

１溶湯注入口２幅木固定部３主型４中子４’ 幅木部５アルミニウム合金鋳物６排出口７廃中子Ｉ横型管状電気炉ＩＩ煤煙濃度監視計ＩＩ₁ 煙量測定室ＩＩ₂ 投光器ＩＩ₃ 受光器ＩＩＩ指示記録計ＩＶ磁性ボート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０８Ｋ 5/04 Ｃ０８Ｋ 5/04 5/521 5/521 Ｃ０８Ｌ 33/24 Ｃ０８Ｌ 33/24 61/06 61/06 75/04 75/04 101/00 101/00 Ｆターム(参考） 4E092 AA01 AA23 AA26 AA27 AA44 AA47 BA09 BA12 CA03 4J002 BE022 BF051 BG131 CC041 CC061 CC181 CD001 CF011 CF211 CF281 CK051 DE097 DE107 DE117 DE186 DF036 EC048 EC058 EF068 EF078 EF088 EW048 EW128 FD202 FD206 FD207 FD208

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）架橋硬化性樹脂系結合剤、（Ｂ）
アルカリ金属酸素酸塩及び（Ｃ）鉄、銅、ニッケル、コ
バルト及び亜鉛の群から選ばれる１種の金属元素を有す
る少なくとも１種の金属酸化物を必須成分として構成さ
れることを特徴とする鋳型用樹脂系結合剤組成物。
【請求項２】さらに（Ｄ）酸素含有量が２０質量％以
上の含酸素有機化合物を必須成分として構成されること
を特徴とする請求項１に記載の鋳型用樹脂系結合剤組成
物。
【請求項３】（Ｄ）成分がカルボン酸類、多価アルコ
ール類及び燐酸エステル類の群から選ばれる少なくとも
１種であることを特徴とする請求項２に記載の鋳型用樹
脂系結合剤組成物。
【請求項４】（Ａ）成分がフェノール系樹脂、フェノ
ールウレタン系樹脂又は多官能性アクリルアミド系樹脂
であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に
記載の鋳型用樹脂系結合剤組成物。
【請求項５】（Ａ）成分が低膨張性フェノール樹脂で
あることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記
載の鋳型用樹脂系結合剤組成物。