JP2011148000A - 鋳型の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】耐火性粒子と、水溶性フェノール樹脂と、エステル化合物を含有する硬化剤組成物とを混練して、混練砂を得る工程、及び前記混練砂を型込めして造型する工程を有する鋳型の製造方法であって、前記耐火性粒子が、溶融法で製造された人工砂からなる再生砂を70重量%以上の含有率で含有し、前記硬化剤組成物が、トリエチレングリコールジアセテート、トリエチレングリコール、3−フェニルプロパン−1−オール及びベンジルアルコールから選ばれる1種以上を含有する、鋳型の製造方法とする。
【選択図】なし
Description
本発明の硬化剤組成物には、混練砂の乾燥を防止するための成分(以下、乾燥防止成分という)として、トリエチレングリコール、3−フェニルプロパン−1−オール及びベンジルアルコールから選ばれる1種以上を含有することができる。なかでも、混練砂の乾燥防止の観点から、トリエチレングリコール及びベンジルアルコールから選ばれる1種以上を含有することが好ましい。
本発明の硬化剤組成物には、水溶性フェノール樹脂を硬化させる成分として、エステル化合物が含有される。エステル化合物としては、水溶性フェノール樹脂の硬化剤として使用できる従来公知のエステル化合物が使用できるが、水溶性フェノール樹脂の硬化性の観点から、分子内にエステル結合を1〜5個有するエステル化合物が好ましい。例えば、ラクトン類、又は炭素数1〜10の一価若しくは多価アルコールと炭素数1〜10の有機カルボン酸とから導かれる有機エステルや、炭酸エチレン、炭酸プロピレン等の無機エステルが挙げられる。なかでも、鋳型強度の観点から有機エステルが好ましい。有機エステルはカルボン酸由来部分が直鎖であっても、分岐であってもよく、分岐はα−位の分岐が好ましい。有機エステルの具体例としては、γ−ブチロラクトン、ギ酸エチル、エチレングリコールジアセテート、エチレングリコールモノアセテート、トリエチレングリコールジアセテート、トリアセチン、アセト酢酸エチル、コハク酸ジメチル、グルタル酸ジメチル、アジピン酸ジメチル、2−エチルコハク酸ジメチル、2−メチルグルタル酸ジメチル、2−メチルアジピン酸ジメチル、2−エチルヘキサン酸メチル、2−エチルヘキサン酸エチル、2−メチルセバシン酸ジメチル、2−エチルアゼライン酸ジメチル、2−エチルグルタル酸ジエチル、2−(n−プロピル)グルタル酸ジメチル、2−(n−ブチル)コハク酸ジエチル、2−(n−ブチル)コハク酸ジメチル、2−メチルピメリン酸ジエチル、2−メチルスベリン酸ジメチル等が挙げられ、鋳型強度の観点から、気温や砂の温度が低い場合あるいは作業時間が短い場合はγ−ブチロラクトン、ギ酸エチルが好ましく、気温や砂の温度が高い場合あるいは作業時間が長い場合はアセト酢酸エチル、コハク酸ジメチル、グルタル酸ジメチル、アジピン酸ジメチル、2−エチルコハク酸ジメチル、2−メチルグルタル酸ジメチル、2−メチルアジピン酸ジメチルが好ましい。気温や砂温度が高くも低くもない場合、あるいは作業時間が長くも短くもない場合には、トリエチレングリコールジアセテート、トリアセチン、エチレングリコールジアセテートが好ましい。本発明では、これらのエステル化合物を単独で、又は2種以上を混合して使用できる。なお、エステル化合物として、トリエチレングリコールジアセテートを使用する場合は、トリエチレングリコールジアセテートは乾燥防止の作用を有するので、乾燥防止成分は含有されなくても良い。
本発明の硬化剤組成物には、フェノール化合物単量体や、本発明の効果を阻害しない程度に香料や界面活性剤等の添加剤が含有されてもよい。
本発明の硬化剤組成物には、フェノール化合物単量体が含有されてもよい。外気温度が高い場合(例えば40℃以上の場合)においても、鋳型の最終強度を低下させることなく、可使時間を延長できるからである。
本発明の硬化剤組成物には、本発明の効果を阻害しない程度に界面活性剤が含有されてもよい。なかでも、ポリオキシエチレン(5)ラウリルエーテルのような非イオン性界面活性剤が含有されると、混練砂から発せられる臭気を低減することができるため好ましい。これら添加剤の添加量は、エステル化合物100重量部に対して、0.001〜20重量部が好ましい。
本発明では、溶融法で製造された人工砂からなる再生砂を70重量%以上の含有率で含有する耐火性粒子を使用する。なお、溶融法で製造された人工砂からなる再生砂以外の耐火性粒子として、珪砂、ジルコン砂、クロマイト砂、オリビン砂、セメント砂等が含有されてもよい。また、焼結法で製造された人工砂が含有されてもよい。
本発明の鋳型の製造方法で使用可能な水溶性フェノール樹脂は、エステル化合物で硬化可能な樹脂であり、一般にはアルカリ条件下でフェノール化合物とアルデヒド化合物とを重縮合させることによって得られるものである。このうちフェノール化合物としては、フェノール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、クレゾール、3,5−キシレノール、レゾルシン、カテコール、ノニルフェノール、p−tert−ブチルフェノール、イソプロペニルフェノール、フェニルフェノール、その他の置換フェノールを含めたフェノール類や、カシューナット殻液のような各種のフェノール化合物の混合物等が用いられる。製造時には、これらを1種又は2種以上混合して使用することができる。また、アルデヒド化合物としては、ホルムアルデヒド、フルフラール、グリオキザール等を1種又は2種以上混合して使用することができる。これらの化合物は必要に応じて水溶液として用いることができる。また、これらに、尿素、メラミン、シクロヘキサノン等のアルデヒド化合物と縮合が可能なモノマーや、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ノルマルプロピルアルコール、ブチルアルコール等の1価の脂肪族アルコール化合物や、水溶性高分子のポリアクリル酸塩や、セルロース誘導体高分子、ポリビニルアルコール、リグニン誘導体などを混合しても差し支えない。
(a)サンプル調製:試料に同重量のイオン交換水を加え、0.1重量%のH2SO4を加えて中和する。生成した沈殿を濾過分離し、水洗し、乾燥する。これをテトラヒドロフラン(THF)に溶解し、GPC用のサンプルを調製する。
(b)カラム:ガードカラムTSX(東洋曹達工業社製)HXL(6.5mmφ×4cm)1本と、TSK3000HXL(7.8mmφ×30cm)1本と、TSK2500HXL(7.8mmφ×30cm)1本を使用する。注入口側よりガードカラム−3000HXL−2500HXLの順に接続する。
(c)標準物質:ポリスチレン(東洋曹達工業社製)
(d)溶出液:THF(流速:1cm3/min)
(e)カラム温度:25℃
(f)検出器:紫外分光光度計(フェノールの紫外吸収の最大ピークの波長において定量)
(g)分子量計算の為の分割法:時間分割(2sec)
溶融法で製造された人工アルミナ砂(エスパール#40L、山川産業社製)の新砂100重量部に対し、水溶性フェノール樹脂(カオーステップ SH−8010、花王クエーカー社製)1.2重量部と、水溶性フェノール樹脂の硬化剤としてトリアセチン0.3重量部とを添加し、これらを混練して得られた混練砂を用いて鋳型を造型した。得られた鋳型を用いて、鋳物材質FC-250(S/M=4、ここでS/Mとは鋳型の重量(S)と鋳造物の重量(M)の比を表す)を鋳造し、回収した砂をクラッシャーにかけ、日本鋳造社製M型ロータリーリクレーマーを用いて再生した。以上の工程を10回繰り返して得られた再生砂(LOI:0.6重量%)を以下に示す評価に用いた。なお、実施例4及び比較例2については、上記再生砂と、エスパール#40Lの新砂とを、再生砂:新砂=70:30の重量比で混合して用いた。また、参考例1については、上記再生砂と、エスパール#40Lの新砂とを、再生砂:新砂=60:40の重量比で混合して用いた。
表1に示すアルミナ砂100重量部に対し、水溶性フェノール樹脂(カオーステップ SH−8010、花王クエーカー社製)1.2重量部と、表1に示す硬化剤組成物0.3重量部とを添加し、これらを混練して得られた混練砂を外気に曝される開放状態で放置し、混練終了直後から1分毎に混練砂の表面の乾燥状態を指触にて確認し、乾燥するまでの時間を測定した。なお、「混練砂の表面が乾燥した状態」とは、混練砂の湿潤性が無くなり、砂粒子同士が固着した状態であることをいう。また、混練終了直後から10分後の混練砂の表面の乾燥状態について、指触にて以下の基準で評価した。
A:砂粒子同士が固着しておらず、混練直後の砂と同レベルの湿潤性がある。
B:砂粒子同士は固着してないが、混練直後の砂と同レベルの湿潤性はない。
C:砂粒子同士が固着している。
表1に示すアルミナ砂100重量部に対し、水溶性フェノール樹脂(カオーステップ SH−8010、花王クエーカー社製)1.2重量部と、表1に示す硬化剤組成物0.3重量部とを添加し、これらを混練して混練砂を得た。得られた混練砂を型込めし、テストピース(50mm×50mmφ)を成型した。型込めには、混練直後の混練砂と、混練した後で10分放置(雰囲気温度は型込め時と同じ温度)した混練砂の2種類を用いた。そして、25℃(55%RH)の条件下で成型から24時間経過した後のテストピースについて、JIS Z 2604−1976に記載された方法(圧縮速度5mm/sec)で、圧縮強度(鋳型強度)を測定した。なお、圧縮強度は、負荷した荷重をテストピースの断面積で除した値とした。
Claims (8)
- 耐火性粒子と、水溶性フェノール樹脂と、エステル化合物を含有する硬化剤組成物とを混練して、混練砂を得る工程、及び前記混練砂を型込めして造型する工程を有する鋳型の製造方法であって、
前記耐火性粒子が、溶融法で製造された人工砂からなる再生砂を70重量%以上の含有率で含有し、
前記硬化剤組成物が、トリエチレングリコールジアセテート、トリエチレングリコール、3−フェニルプロパン−1−オール及びベンジルアルコールから選ばれる1種以上を含有する、鋳型の製造方法。 - 前記混練砂が、更にレゾルシンを含有する請求項1記載の鋳型の製造方法。
- 前記人工砂が、アルミナ砂である請求項1又は2記載の鋳型の製造方法。
- 前記混練終了直後から型込め終了までの作業時間が、10分以上である請求項1〜3の何れか1項記載の鋳型の製造方法。
- 溶融法で製造された人工砂からなる再生砂を70重量%以上の含有率で含有する耐火性粒子と、水溶性フェノール樹脂と、エステル化合物を含有する硬化剤組成物とを含有する鋳型用組成物であって、
トリエチレングリコールジアセテート、トリエチレングリコール、3−フェニルプロパン−1−オール及びベンジルアルコールから選ばれる1種以上を含有する、鋳型用組成物。 - 更にレゾルシンを含有する請求項5記載の鋳型用組成物。
- 溶融法で製造された人工砂からなる再生砂を70重量%以上の含有率で含有する耐火性粒子と、水溶性フェノール樹脂とを用いて鋳型を製造する際に使用される、エステル化合物を含有する硬化剤組成物であって、
トリエチレングリコールジアセテート、トリエチレングリコール、3−フェニルプロパン−1−オール及びベンジルアルコールから選ばれる1種以上を含有する、硬化剤組成物。 - 更にレゾルシンを含有する請求項7記載の硬化剤組成物。
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