JP2017154157A - 鋳型造型用キットおよび鋳型造型用砂組成物とその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、冬場など気温が低い場合は全体的に硬化速度が遅くなるため、粘結剤が硬化しにくい傾向にあり、充分な強度の鋳型が得られにくい。
また、硫酸は強酸であるため、硫酸を多量に含む硬化剤の取り扱いには細心の注意が必要であり、作業性の低下が懸念される。
[1]下記(A)成分と、(B)成分と、(C)成分とを含む、鋳型造型用キット。
(A)成分:硫酸マグネシウムまたは硫酸アンモニウム
(B)成分:酸硬化剤
(C)成分:フルフリルアルコールを含む粘結剤
[2]下記(D)成分をさらに含む、[1]に記載の鋳型造型用キット。
(D)成分:耐火性粒状材料
[3]前記(B)成分が硫酸を含む、[1]または[2]に記載の鋳型造型用キット。
[4]前記(C)成分が下記(C1)成分、(C2)成分および(C3)成分から選択される1つ以上をさらに含む、[1]〜[3]のいずれか1つに記載の鋳型造型用キット。
(C1)成分:フェノール類および尿素から選択される1つ以上の化合物
(C2)成分:フルフリルアルコールおよび(C1)成分から選択される1つ以上とアルデヒド類との反応物
(C3)成分:フルフリルアルコールの縮合物
(A)成分:硫酸マグネシウムまたは硫酸アンモニウム
(B)成分:酸硬化剤
(C)成分:フルフリルアルコールを含む粘結剤
(D)成分:耐火性粒状材料
[6]前記(B)成分が硫酸を含む、[5]に記載の鋳型造型用砂組成物。
[7]前記(C)成分が下記(C1)成分、(C2)成分および(C3)成分から選択される1つ以上をさらに含む、[5]または[6]に記載の鋳型造型用砂組成物。
(C1)成分:フェノール類および尿素から選択される1つ以上の化合物
(C2)成分:フルフリルアルコールおよび(C1)成分から選択される1つ以上とアルデヒド類との反応物
(C3)成分:フルフリルアルコールの縮合物
[9][5]〜[7]のいずれか1つに記載の鋳型造型用砂組成物の製造方法であって、前記(D)成分と(B)成分とを混合する工程(IV)と、工程(IV)より得られた混合物(IV)と前記(C)成分とを混合する工程(V)と、工程(V)より得られた混合物(V)と前記(A)成分とを混合する工程(VI)とを有する、鋳型造型用砂組成物の製造方法。
本発明の鋳型造型用キットは、下記(A)成分と、(B)成分と、(C)成分とを含む。本発明の鋳型造型用キットは、下記(D)成分を含んでいてもよい。なお、(A)成分、(B)成分、(C)成分および(D)成分は、鋳型造型用キットの使用直前まで互いに接触していない、すなわち非接触状態で存在する。
(A)成分:硫酸マグネシウムまたは硫酸アンモニウム
(B)成分:酸硬化剤
(C)成分:フルフリルアルコールを含む粘結剤
(D)成分:耐火性粒状材料
(A)成分は、硫酸マグネシウムまたは硫酸アンモニウムである。
(A)成分としては、鋳型の初期強度がより高まる点で、硫酸マグネシウムが特に好ましい。
硫酸マグネシウムは、無水物でもよいし、水和物でもよい。
(B)成分は、酸硬化剤である。
(B)成分としては、硫酸、有機スルホン酸、カルボン酸などが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
有機スルホン酸としては、キシレンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、メタンスルホン酸などが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの中でも、硬化剤としての性能に優れ、しかも常温で液体である点で、キシレンスルホン酸が好ましい。
カルボン酸としては、乳酸、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、マロン酸、コハク酸、マレイン酸、シュウ酸、酢酸、安息香酸、リン酸などが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
i)硫酸を含む酸硬化剤。
ii)硫酸の含有量(濃度)が10質量%以下である酸硬化剤(ここで、硫酸の含有量は、酸硬化剤の総質量に対する量である。)。
i)の態様において、(B)成分の総質量に対する硫酸の含有量の上限値については特に制限されず、10質量%を超えてもよいが、50質量%以下が好ましく、40質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましい。ただし、本発明の鋳型造型用キットは硫酸の使用量を減らしても充分な硬化速度を有し、強度の高い鋳型を製造できることから、硫酸の含有量を10質量%超とする必要はない。取り扱い性や作業性等を考慮した場合、(B)成分の総質量に対する硫酸の含有量は10質量%以下であることが好ましい。
なお、(B)成分が水を含む場合、(B)成分の総質量には(B)成分中の水の含有量も含まれる。
取り扱い性や作業性等を考慮した場合、硫酸の含有量は少ない程好ましい。本発明の鋳型造型用キットであれば、硫酸の含有量が10質量%以下であっても、充分な硬化速度を有し、強度の高い鋳型を製造できることから、硫酸の含有量は0質量%であってもよい。
なお、(B)成分として硫酸の含有量は0質量%である酸硬化剤を用いる場合、鋳型造型用キット中の(A)成分や(B)成分の含有量を増やすことが好ましい。
(C)成分は、フルフリルアルコールを含む粘結剤である。
(C)成分は、酸((B)成分)により重縮合して硬化する物質である。
(C1)成分:フェノール類および尿素から選択される1つ以上の化合物
(C2)成分:フルフリルアルコールおよび(C1)成分から選択される1つ以上とアルデヒド類との反応物
(C3)成分:フルフリルアルコールの縮合物
ここで、前記付加物および縮合物の一例について、アルデヒド類がホルムアルデヒドの場合を例にとり、以下に説明する。
ここで、主成分とは、混合物100質量%中、50質量%以上を意味する。
なお、下記式においては、化学式を簡略化するため、メチロール化尿素のメチロール基以外の部分を「R」または「R’」と記す。
まず、フルフリルアルコールと尿素とアルデヒド類とを混合し、塩基性触媒(例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等)の水溶液を添加して、混合物のpHを9〜10に調整する。混合物を昇温して尿素とアルデヒド類とを反応させ(第1の付加反応)、例えば上述した尿素とアルデヒド類との付加物(メチロール化尿素)を得る。尿素とアルデヒド類との比率(アルデヒド類/尿素)は、モル比で1.5〜2.0が好ましい。
引き続き、反応液に酸性触媒(例えば、塩酸、硫酸等)を添加して、反応液のpHを2〜4に調整し、メチロール化尿素の縮合反応を進行させ、例えば上述したメチロール化尿素の縮合物(メチレン化尿素)を得る。
再度、反応液に塩基性触媒(例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等)の水溶液を添加して、反応液のpHを9〜10に調整し、さらに尿素を添加する。第1の付加反応では尿素に対して過剰のアルデヒド類を使用するため、反応液中には遊離のアルデヒド類が存在する。再度反応液のpHをアルカリ性とし、尿素をさらに添加することで、この遊離のアルデヒド類と尿素とが反応し(第2の付加反応)、尿素とアルデヒド類との付加物(メチロール化尿素)が得られる。
すなわち、メチレン化尿素はフルフリルアルコール中に占める割合が多くなると、沈殿することがある。メチロール化尿素とメチレン化尿素とが、フルフリルアルコール中で適度な割合で存在していると、メチレン化尿素がフルフリルアルコール中で溶解した状態を維持できる。よって、上述したように、縮合反応の後に第2の付加反応を行い、メチロール化尿素を生成することが好ましい。
フルフリルアルコールの大部分は反応液中で遊離した状態で存在しているが、フルフリルアルコールの一部は尿素とアルデヒド類との反応において、アルデヒド類と反応してもよい。
iii)尿素、フルフリルアルコールおよびアルデヒド類を縮合させて得られる反応物と、フルフリルアルコールの混合物。
iv)尿素とアルデヒドの反応物と、フルフリルアルコールの混合物。
v)尿素、フルフリルアルコールおよびアルデヒド類を縮合させて得られる反応物と、フェノール類とアルデヒド類の反応物と、フルフリルアルコールの混合物。
vi)フェノール類とアルデヒド類の反応物と、フルフリルアルコールの混合物。
iv)の態様においては、(C)成分の総質量に対する尿素とアルデヒド類の反応物の含有量は、3.5〜20質量%が好ましく、6.9〜13.5質量%がより好ましい。フルフリルアルコールの含有量は、80〜96.5質量%が好ましく、86.5〜93.1質量%がより好ましい。
v)の態様においては、(C)成分の総質量に対する尿素、フルフリルアルコールおよびアルデヒド類を縮合させて得られる反応物の含有量は、7.5〜22.5質量%が好ましく、12.5〜17.5質量%がより好ましい。フェノール類とアルデヒド類の反応物の含有量は、7.5〜22.5質量%が好ましく、12.5〜17.5質量%がより好ましい。フルフリルアルコールの含有量は、55〜85質量%が好ましく、65〜75質量%がより好ましい。
vi)の態様においては、(C)成分の総質量に対するフェノール類とアルデヒド類の反応物の含有量は、10〜40質量%が好ましく、20〜30質量%がより好ましい。フルフリルアルコールの含有量は、60〜90質量%が好ましく、70〜80質量%がより好ましい。
なお、(C)成分が水を含む場合、(C)成分の総質量には(C)成分中の水の含有量も含まれる。
尿素等を由来する窒素原子含有量は、鋳型の初期強度および最終強度に影響を与えるものであり、窒素原子含有量が低い場合には鋳型の初期強度が高くなる傾向があり、窒素原子含有量が高い場合には鋳型の最終強度が高くなる傾向にある。
したがって、必要に応じて窒素原子含有量を適宜調節することが好ましく、窒素原子含有量が上記範囲内であれば、初期強度と最終強度が共に好ましい鋳型を得ることが可能である。
任意成分としては、シランカップリング剤、ホルムアルデヒド低減剤、水などが挙げられる。
シランカップリング剤としては、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジメトキシシランなどが挙げられる。
(C)成分の総質量に対するシランカップリング剤の含有量は、0.01〜3質量%が好ましく、0.1〜1質量%がより好ましい。シランカップリング剤の含有量が、0.01質量%以上であれば鋳型の強度を向上させることができ、3質量%以下であれば大幅なコスト上昇を抑えることができる。
ホルムアルデヒド低減剤としては、尿素、レゾルシノール、ピロガロールなどが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
(C)成分の総質量に対するホルムアルデヒド低減剤の含有量は、0.1〜5質量%が好ましく、0.5〜3質量%がより好ましい。ホルムアルデヒド低減剤の含有量が、0.1質量%以上であればホルムアルデヒドの低減に優れた(C)成分となり、5質量%以下であれば大幅なコスト上昇を抑えることができる。
(C)成分の総質量に対する水の含有量は、1〜25質量%が好ましい。水の含有量が、1質量%以上であれば鋳型の強度が発現しやすい傾向にあり、25質量%以下であれば(C)成分の硬化特性がより向上し、強度の高い鋳型が得られやすくなる傾向にある。
なお、(C)成分が(C2)成分および(C3)成分の少なくとも一方を含む場合、通常、(C2)成分や(C3)成分の合成時に生じる縮合水由来の水として、3〜15質量%程度の水が(C)成分に含まれることとなる。よって、(C)成分中の水の含有量を3質量%未満とする場合には、(C)成分から水を除去する必要がある。
また、消防法の観点では、(C)成分の総質量に対する水の含有量は、20〜25質量%が好ましい。水の含有量が20〜25質量%であれば引火点を有さなくなるため、消防法における危険物に該当しなくなる。すなわち、非危険物扱いとなるため、(C)成分の取り扱い性が高まる。
(D)成分は、耐火性粒状材料である。
(D)成分としては、珪砂、クロマイト砂、ジルコン砂、オリビン砂、アルミナ砂、ムライト砂、合成ムライト砂等の従来公知のものを使用できる。また、使用済みの耐火性粒状材料を回収したもの(回収砂)や再生処理したもの(再生砂)なども使用できる。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。特に耐火性を要求される部分には、クロマイト砂、ジルコン砂、アルミナ砂が好ましい。
各成分の含有量は以下の通りである。
なお、(A)成分の含有量は無水物換算である。(B)成分が水を含む場合、(B)成分の含有量には(B)成分中の水の含有量も含まれ、(C)成分が水を含む場合、(C)成分の含有量には(C)成分中の水の含有量も含まれる。
なお、(A)成分の含有量は無水物換算である。(B)成分が水を含む場合、(B)成分の含有量には(B)成分中の水の含有量も含まれ、(C)成分が水を含む場合、(C)成分の含有量には(C)成分中の水の含有量も含まれる。
(A)成分の含有量が0.05質量部未満であると、硬化特性が不充分となることがある。一方、(A)成分の含有量が0.5質量部を超えると、硬化特性は良好であるが、鋳型の最終強度が低下することがある。かかる理由は、(A)成分の含有量が多くなると、詳しくは後述するが(B)成分との反応により硫酸が過剰に発生し、(C)成分の硬化が早期に終了してしまうためと考えられる。
特に、(B)成分が硫酸を含まない場合、(A)成分の含有量は、(D)成分100質量部に対して、0.2〜0.5質量部が好ましい。
(C)成分の含有量は、(D)成分100質量部に対して、0.3〜2.0質量部が好ましく、0.5〜1.5質量部がより好ましい。(C)成分の含有量が、0.3質量部以上であれば強度がより高い鋳型が得られやすくなり、2.0質量部以下であれば注湯後の鋳型を解体しやすくなる。
以上説明した本発明の鋳型造型用キットは、(A)成分と、(B)成分と、(C)成分とを含む。(A)成分と(B)成分が接触すると、複分解反応によって硫酸が発生する。発生した硫酸は、(B)成分と同様に硬化触媒作用を有する。本発明の鋳型造型用キットは、この発生した硫酸を(C)成分の硬化に利用できるので、鋳型の製造時に(B)成分、すなわち酸硬化剤として用いる硫酸の使用量を減らしても充分な硬化速度を有し、強度の高い鋳型を製造できる。
しかし、本発明の鋳型造型用キットであれば、10質量%を超える量の硫酸を含む(B)成分を用いなくても充分な硬化速度を有し、強度の高い鋳型を製造できる。よって、医薬用外劇物の指定から外れる(B)成分を用いることができるので保管管理が容易であるとともに、作業性にも優れる。
本発明の鋳型造型用砂組成物(以下、単に「砂組成物」ともいう。)は、下記(A)成分と、(B)成分と、(C)成分と、(D)成分との混合物である。
(A)成分:硫酸マグネシウムまたは硫酸アンモニウム
(B)成分:酸硬化剤
(C)成分:フルフリルアルコールを含む粘結剤
(D)成分:耐火性粒状材料
(B)成分の含有量は、(D)成分100質量部に対して、0.045〜1.2質量部が好ましく、0.075〜0.9質量部がより好ましい。(B)成分の含有量が上記範囲内であれば、強度がより高い鋳型が得られやすい。特に、(B)成分が硫酸を含まない場合、(B)成分の含有量は、(D)成分100質量部に対して、0.1〜1.0質量部が好ましい。
(C)成分の含有量は、(D)成分100質量部に対して、0.3〜2.0質量部が好ましく、0.5〜1.5質量部がより好ましい。(C)成分の含有量が、0.3質量部以上であれば強度がより高い鋳型が得られやすくなり、2.0質量部以下であれば注湯後の鋳型を解体しやすくなる。
なお、(A)成分の含有量は無水物換算である。(B)成分が水を含む場合、(B)成分の含有量には(B)成分中の水の含有量も含まれ、(C)成分が水を含む場合、(C)成分の含有量には(C)成分中の水の含有量も含まれる。
砂組成物の製造方法としては、以下の態様が挙げられる。
本実施形態の砂組成物の製造法は、下記工程(I)、工程(II)、工程(III)を有する。
工程(I):(D)成分と(A)成分とを混合する工程。
工程(II):工程(I)より得られた混合物(I)と(B)成分とを混合する工程。
工程(III):工程(II)より得られた混合物(II)と(C)成分とを混合する工程。
(D)成分と(A)成分との混合比は、(A)成分の割合が(D)成分100質量部に対して0.05〜0.5質量部となる比率が好ましい。
混合物(I)と(B)成分との混合比は、(B)成分の割合が混合物(I)中の(D)成分100質量部に対して0.045〜1.2質量部となる比率が好ましい。
混合物(II)と(C)成分との混合比は、(C)成分の割合が混合物(II)中の(D)成分100質量部に対して0.3〜2.0質量部となる比率が好ましい。
本実施形態の砂組成物の製造法は、下記工程(IV)、工程(V)、工程(VI)を有する。
工程(IV):(D)成分と(B)成分とを混合する工程。
工程(V):工程(IV)より得られた混合物(IV)と(C)成分とを混合する工程。
工程(VI):工程(V)より得られた混合物(V)と(A)成分とを混合する工程。
(D)成分と(B)成分との混合比は、(B)成分の割合が(D)成分100質量部に対して0.045〜1.2質量部となる比率が好ましい。
混合物(IV)と(C)成分との混合比は、(C)成分の割合が混合物(IV)中の(D)成分100質量部に対して0.3〜2.0質量部となる比率が好ましい。
混合物(V)と(A)成分との混合比は、(A)成分の割合が混合物(V)中の(D)成分100質量部に対して0.05〜0.5質量部となる比率が好ましい。
本実施形態の砂組成物の製造法は、下記工程(VII)、工程(VIII)、工程(IX)を有する。
工程(VII):(D)成分と(A)成分とを混合する工程。
工程(VIII):工程(VII)より得られた混合物(VII)と(C)成分とを混合する工程。
工程(IX):工程(VIII)より得られた混合物(VIII)と(B)成分とを混合する工程。
(D)成分と(A)成分との混合比は、(A)成分の割合が(D)成分100質量部に対して0.05〜0.5質量部となる比率が好ましい。
混合物(VII)と(C)成分との混合比は、(C)成分の割合が混合物(VII)中の(D)成分100質量部に対して0.3〜2.0質量部となる比率が好ましい。
混合物(VIII)と(B)成分との混合比は、(B)成分の割合が混合物(VIII)中の(D)成分100質量部に対して0.045〜1.2質量部となる比率が好ましい。
以上説明した本発明の砂組成物は、(A)成分と、(B)成分と、(C)成分と、(D)成分との混合物である。(A)成分と(B)成分が接触すると、複分解反応によって硫酸が発生する。発生した硫酸は、(B)成分と同様に硬化触媒作用を有する。本発明の砂組成物は、この発生した硫酸を(C)成分の硬化に利用できるので、鋳型の製造時に(B)成分、すなわち酸硬化剤として用いる硫酸の使用量を減らしても充分な硬化速度を有し、強度の高い鋳型を製造できる。
しかし、本発明の砂組成物であれば、10質量%を超える量の硫酸を含む(B)成分を用いなくても充分な硬化速度を有し、強度の高い鋳型を製造できる。よって、医薬用外劇物の指定から外れる(B)成分を用いることができるので保管管理が容易であるとともに、作業性にも優れる。
ところで、上述したように、(B)成分は水溶液の状態で用いることができ、(C)成分には水が含まれることがある。例えば、(D)成分と(C)成分とを混合した後に(B)成分さらに混合する場合において、(D)成分が(C)成分由来の水によって濡れてしまうと、(B)成分の混合分散性が低下し、(C)成分の硬化にムラが生じることがある。そのため、(C)成分と(D)成分と混合する前に、(B)成分と(D)成分とを混合しておくことが好ましく、具体的には第1の実施形態および第2の実施形態の砂組成物の製造方法が好ましい。
バッチ式で砂組成物を製造する場合や、少量の砂組成物を製造する場合には、(A)成分を最後に配合することが好ましく、具体的には第2の実施形態の砂組成物の製造方法が好ましい。
鋳型は、本発明の鋳型造型用キットまたは砂組成物を用いて製造される。
本発明の鋳型造型用キットを用いて鋳型を製造する場合、鋳型造型用キットに含まれる(A)成分と(B)成分と(C)成分と(D)成分とを混合して砂組成物とし、得られた砂組成物を鋳型製造用の型に充填し、砂組成物中の(C)成分を硬化させて鋳型を製造する。各成分の混合の順序としては、上述した第1の実施形態、第2の実施形態および第3の実施形態の砂組成物の製造方法と同様の順序が好ましい。なお、鋳型造型用キットに(D)成分が含まれていない場合は、鋳型造型用キットとは別に(D)成分を準備して、鋳型造型用キットに含まれる(A)成分、(B)成分および(C)成分と、別途準備した(D)成分とを混合して用いる。
本発明の砂組成物を用いて鋳型を製造する場合、該砂組成物を鋳型製造用の型に充填し、砂組成物中の(C)成分を硬化させて鋳型を製造する。
水の含有量は、JIS K 0068の化学製品の水分試験方法によって求めた。
窒素原子含有量は、JIS K 0102の工場排水試験方法の滴定法によって求めた。
可使時間は、JACT試験法HM−2によって求めた。
各実施例および比較例で得られたテストピースの圧縮強度(鋳型強度)は、JIS Z 2601の鋳物砂の試験方法に準じて、卓上抗圧力試験機(高千穂機械株式会社製)を用いることで測定した。
各実施例および比較例で得られたテストピースの嵩密度は、下記一般式(1)により求めた。質量測定に用いた電子天秤には、METTLER PM 4000(日本シイベルヘグナー株式会社製)を用いた。
なお、嵩密度は木型に略同質量の砂組成物が充填されたことを確認するために測定している。
テストピースの嵩密度(g/cm3)=テストピースの質量(g)/テストピースの体積(cm3)・・・(1)
<粘結剤の調製>
温度計、冷却器および攪拌機を備えた4つ口フラスコに、フルフリルアルコール859.2質量部と、尿素47.05質量部と、92質量%パラホルムアルデヒド65.9質量部と、15質量%水酸化ナトリウム水溶液2.0質量部とを投入し、80℃で1時間反応させた(第1の付加反応)。その後、10質量%塩酸3.0質量部を添加して、さらに3時間反応させた(縮合反応)。その後、15質量%水酸化ナトリウム水溶液2.0質量部と、尿素28.84質量部とを添加して、さらに30分間反応させて(第2の付加反応)、反応混合物を得た。得られた反応混合物に、シランカップリング剤(N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン)2質量部を添加し、粘結剤1010質量部を得た。
得られた粘結剤100質量%中の、フルフリルアルコールの含有量は72.0質量%であり、尿素とパラホルムアルデヒドとの反応物の含有量は13.5質量%であり、フルフリルアルコールの縮合物の含有量は9.82質量%であり、シランカップリング剤の含有量は0.18質量%であり、水の含有量は4.5質量%であった。また、粘結剤100質量%中の窒素原子含有量は、3.5質量%であった。
(D)成分として珪砂(三菱商事建材株式会社製、フリーマントル新砂)100質量部に、(A)成分として硫酸マグネシウム(無水物)を0.3質量部添加し、品川式万能攪拌機(株式会社品川工業所製、MIXER)で混練して混合物(I)を得た(工程(I))。
次いで、得られた混合物(I)に、(B)成分としてキシレンスルホン酸67質量%と硫酸8%とを含有する濃度75質量%の水溶液0.3質量部を添加し、品川式万能攪拌機で混練して混合物(II)を得た(工程(II))。
次いで、得られた混合物(II)に、(C)成分として先に調製した粘結剤0.8質量部を添加し、品川式万能攪拌機で混練して砂組成物を得た(工程(III))。
得られた砂組成物について、可使時間を測定した。結果を表1に示す。
なお、上記手順を「手順(1)」とする。
得られた砂組成物の一部を、直ちに温度15℃、湿度55%の条件下、内径50mm、高さ50mmの円柱状の型が形成されたテストピース作製用木型に充填して硬化させ、硬化開始から90分経過後にテストピースを取り出した(抜型時間90分)。
得られたテストピースについて、硬化開始から90分、3時間および24時間経過後の圧縮強度と嵩密度を測定した。結果を表1に示す。
(A)成分として硫酸アンモニウム0.3質量部を用いた以外は、実施例1と同様にして砂組成物を製造し、得られた砂組成物を用いてテストピースを製造し、各種測定を行った。結果を表1に示す。
硫酸マグネシウム(無水物)の添加量を0.1質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして砂組成物を製造し、得られた砂組成物を用いてテストピースを製造し、各種測定を行った。結果を表1に示す。
硫酸マグネシウム(無水物)の添加量を0.5質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして砂組成物を製造し、得られた砂組成物を用いてテストピースを製造し、各種測定を行った。結果を表1に示す。
硫酸マグネシウム(無水物)の添加量を0.4質量部に変更し、(B)成分としてキシレンスルホン酸67質量%を含有する濃度67質量%の水溶液0.3質量部を用いた以外は、実施例1と同様にして砂組成物を製造し、得られた砂組成物を用いてテストピースを製造し、各種測定を行った。結果を表1に示す。
<砂組成物の製造>
(D)成分として珪砂(三菱商事建材株式会社製、フリーマントル新砂)100質量部に、(B)成分としてキシレンスルホン酸67質量%と硫酸8%とを含有する濃度75質量%の水溶液0.3質量部を添加し、品川式万能攪拌機で混練して混合物(IV)を得た(工程(IV))。
次いで、得られた混合物(IV)に、(C)成分として実施例1と同様にして調製した粘結剤0.8質量部を添加し、品川式万能攪拌機で混練して混合物(V)を得た(工程(V))。
次いで、得られた混合物(V)に、(A)成分として硫酸マグネシウム(無水物)を0.3質量部添加し、品川式万能攪拌機で混練して砂組成物を得た(工程(VI))。
得られた砂組成物について、可使時間を測定した。結果を表1に示す。
なお、上記手順を「手順(2)」とする。
得られた砂組成物を用いた以外は、実施例1と同様にしてテストピースを製造し、各種測定を行った。結果を表1に示す。
(A)成分を用いなかった以外は、実施例1と同様にして砂組成物を製造し、得られた砂組成物を用いてテストピースを製造し、各種測定を行った。結果を表2に示す。
(B)成分として、キシレンスルホン酸24質量%と硫酸42%とを含有する濃度66質量%の水溶液0.3質量部を用いた以外は、実施例1と同様にして砂組成物を製造し、得られた砂組成物を用いてテストピースを製造し、各種測定を行った。結果を表2に示す。
(A)成分の代わりに、表2に示す種類の他の硫酸塩(無水物)を0.3質量部用いた以外は、実施例1と同様にして砂組成物を製造し、得られた砂組成物を用いてテストピースを製造し、各種測定を行った。結果を表2に示す。
・酸硬化剤(1):キシレンスルホン酸67質量%と硫酸8%とを含有する濃度75質量%の水溶液。
・酸硬化剤(2):キシレンスルホン酸67質量%を含有する濃度67質量%の水溶液。
・酸硬化剤(3):キシレンスルホン酸24質量%と硫酸42%とを含有する濃度66質量%の水溶液。
なお、実施例1、3、4を比較すると、硫酸マグネシウムの量が多くなるほど、鋳型の90分経過後の圧縮強度(初期強度)および3時間経過後の圧縮強度が高くなる傾向にあった。
また、実施例1と実施例5とを比較すると、硫酸を含まない酸硬化剤(2)を用いた実施例5の鋳型であっても、実施例1と同程度の圧縮強度が得られた。
また、実施例1と実施例6とを比較すると、手順(2)により製造した実施例6の鋳型であっても、実施例1と同程度の圧縮強度が得られた。
また、実施例1と比較例3〜7とを比較すると、(A)成分の代わりに他の硫酸塩を用いた比較例3〜7の鋳型は、90分経過後の圧縮強度(初期強度)および3時間経過後の圧縮強度が、実施例1の鋳型に比べて低く、(C)成分の硬化性の向上効果が得られなかった。
Claims (9)
- 下記(A)成分と、(B)成分と、(C)成分とを含む、鋳型造型用キット。
(A)成分:硫酸マグネシウムまたは硫酸アンモニウム
(B)成分:酸硬化剤
(C)成分:フルフリルアルコールを含む粘結剤 - 下記(D)成分をさらに含む、請求項1に記載の鋳型造型用キット。
(D)成分:耐火性粒状材料 - 前記(B)成分が硫酸を含む、請求項1または2に記載の鋳型造型用キット。
- 前記(C)成分が下記(C1)成分、(C2)成分および(C3)成分から選択される1つ以上をさらに含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の鋳型造型用キット。
(C1)成分:フェノール類および尿素から選択される1つ以上の化合物
(C2)成分:フルフリルアルコールおよび(C1)成分から選択される1つ以上とアルデヒド類との反応物
(C3)成分:フルフリルアルコールの縮合物 - 下記(A)成分と、(B)成分と、(C)成分と、(D)成分との混合物である、鋳型造型用砂組成物。
(A)成分:硫酸マグネシウムまたは硫酸アンモニウム
(B)成分:酸硬化剤
(C)成分:フルフリルアルコールを含む粘結剤
(D)成分:耐火性粒状材料 - 前記(B)成分が硫酸を含む、請求項5に記載の鋳型造型用砂組成物。
- 前記(C)成分が下記(C1)成分、(C2)成分および(C3)成分から選択される1つ以上をさらに含む、請求項5または6に記載の鋳型造型用砂組成物。
(C1)成分:フェノール類および尿素から選択される1つ以上の化合物
(C2)成分:フルフリルアルコールおよび(C1)成分から選択される1つ以上とアルデヒド類との反応物
(C3)成分:フルフリルアルコールの縮合物 - 請求項5〜7のいずれか一項に記載の鋳型造型用砂組成物の製造方法であって、
前記(D)成分と(A)成分とを混合する工程(I)と、工程(I)より得られた混合物(I)と前記(B)成分とを混合する工程(II)と、工程(II)より得られた混合物(II)と前記(C)成分とを混合する工程(III)とを有する、鋳型造型用砂組成物の製造方法。 - 請求項5〜7のいずれか一項に記載の鋳型造型用砂組成物の製造方法であって、
前記(D)成分と(B)成分とを混合する工程(IV)と、工程(IV)より得られた混合物(IV)と前記(C)成分とを混合する工程(V)と、工程(V)より得られた混合物(V)と前記(A)成分とを混合する工程(VI)とを有する、鋳型造型用砂組成物の製造方法。
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