JP2747041B2 - 鋳型用組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、加熱硬化製造法において鋳型を製造する際
に用いられる組成物に関するものである。

更に詳しくは、耐火性粒状骨材、酸硬化性樹脂、有機
スルホン酸と弱塩基の塩を主成分とする硬化剤、珪酸系
無機バインダー及びシランカップリング剤よりなる加熱
硬化型鋳型用組成物に関するものである。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕

従来、加熱硬化鋳型の製造法としては、耐火性粒状骨
材にフェノールノボラック樹脂を被覆し、ヘキサメチレ
ンテトラミンを触媒として約300℃付近で加熱硬化せし
める、所謂シェルモールド法がある。この加熱硬化法は
設備的に簡便であり、作業的に使用しやすい等の利点に
より現在加熱硬化鋳型製造法としては、最も多く使用さ
れている。然し乍ら、硬化時間が長く、硬化温度が高い
ため、金型の歪、鋳型の歪が多く、鋳型のバリ取り作業
が欠かせず、又、寸法精度も不充分であった。更に硬化
温度が高い事による作業環境の劣悪さ及びフェノール樹
脂、ヘキサメチレンテトラミンの熱分解臭気による作業
環境の汚染を著しく、これらの大幅な改善が望まれてい
た。

そこで、これらの問題に対処するため、過去数多くの
研究が為された。それらの中の１つとして、特公昭61−
29816号公報が提供されたが、これは、耐火性粒状骨
材、酸硬化性樹脂、及び低級脂肪族スルホン酸または芳
香族スルホン酸と弱塩基との塩からなる触媒の混合物を
用いることにより、150〜200℃の低温で加熱硬化する所
謂ウォームボックス法である。これにより、硬化時間が
シェルモールド法より約1/2に短縮され、温度による
歪、寸法精度や熱的作業面等の鋳型生産性が大幅に改善
された。しかしながら更に改良された造型システムとし
て、硬化時間短縮、鋳型の物性向上、作業環境の改善が
望まれている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究の結
果、耐火性粒状骨材、酸硬化性樹脂、トルエンスルホン
酸銅塩を主成分とする硬化剤、珪酸系無機バインダー、
及び分子中にアミノ基またはウレイド基をもつシランカ
ップリング剤を特定の割合で配合した鋳型用組成物が、
鋳型の初期強度を大幅に向上せしめることを見い出し、
本発明を完成するに到った。

即ち、本発明は、耐火性粒状骨剤100重量部に対し、
鋳型用粘結剤として、フラン樹脂、フェノール樹脂ある
いはこれらを変性または反応された樹脂のうち少なくと
も１種以上からなる酸硬化性樹脂を0.5〜５重量部、ト
ルエンスルホン酸銅塩を主成分とする硬化剤を0.05〜１
重量部、珪酸系無機バインダーをシリカ分として0.02〜
２重量部、及び分子中にアミノ基またはウレイド基をも
つシランカップリング剤を0.0001〜0.5重量部配合して
なることを特徴とする加熱硬化型鋳型用組成物を提供す
るものである。

本発明に用いられる酸硬化性樹脂は、フルフリルアル
コール、フルフリルアルコールとアルデヒドの縮合物、
フェノール化合物とアルデヒドの縮合物の単独もしくは
少なくとも１種以上の混合物或いは共縮合せしめた縮合
物を主体とする樹脂であり、用いられるフェノール化合
物としては、例えばフェノール、クレゾール、キシレノ
ール、レゾルシン、メチレンビスフェノール、カテコー
ル等が挙げられ、好ましはフェノール、クレゾール、キ
シレノールである。

また、本発明に用いられる熱硬化性樹脂には変性剤と
して例えば、尿素や尿素／アルデヒド縮合物を混合もし
くは共縮合させることもできるし、また従来公知の変性
剤の少なくとも一種を混合もしくは共縮合させることも
できる。

従来公知の変性剤を具体的に例示すれば、クマロン・
インデン樹脂、石油樹脂、ポリエステル、アルキッド樹
脂、ポリビニルアルコール、エポキシ樹脂、エチレン・
ビニルアセテート、ポリビニルアセテート、ポリブタジ
エン、ポリエーテル、ポリエチレンイミン、ポリ塩化ビ
ニル、ポリアクリル酸エステル、ポリビニルブチラー
ル、フェノキシ樹脂、酢酸セルロース、キシレン樹脂、
トルエン樹脂、ポリアミド、スチレン樹脂、ポリビニル
ホルマール、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ナイロン等
のポリマー及びオリゴマーや、リグニン、リグニンスル
ホン酸、ロジン、エステルガム、植物油、ビチューメ
ン、重油、カシューナット殻液、バニリン、タンニン類
等の天然物や、澱粉、コーンスターチ、グルコース、デ
キストリン等の糖類及びその誘導体や、レゾルシン残
渣、クレゾール残渣、2,2,4−トリメチル−４−（ヒド
ロキシフェニル）クマロンとイソプロペニルフェノール
の反応副生物、テレフタル酸とエチレングリコールの反
応副生物等の反応残渣及び副生物や、ポリエチレングリ
コール等の多価アルコールや、アセトン、シクロヘキサ
ノン、アセトフェノン等のケトン類及びアルデヒドとの
縮合物や、ジシアンジアミド、アクリルアミド、チオ尿
素等のアミノもしくはイミノ化合物及びそれらのアルデ
ヒド縮合物や、フルフラール、グリオキザール等のアル
デヒド化合物や、イソシアヌル酸エステル、不飽和脂肪
族エステル等のエステル化合物などである。これら変性
剤の変性率は20％以下であることが好ましい。

更に、酸硬化性樹脂に、鋳型強度や取り扱い易さを向
上させるために、他の性能に悪影響を与えない範囲内で
１種または２種以上の希釈剤を混合しても差し支えな
い。使用できる希釈剤を具体的に例示すれば、ベンゼ
ン、キシレン等の芳香族炭化水素や、メタノール、エタ
ノール、フルフリルアルコール等のアルコール類や、ジ
エチルエーテル、アニソール、アセタール等のエーテル
類や、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類や、
テトラヒドロフラン、ジオキサン等の複素環炭化水素
や、酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル類や、エチレ
ングリコール、グリセリン等の多価アルコール類や、２
−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール等のセ
ロソルブ類や、２−メトキシエチルアセテート、２−エ
トキシエチルアセテート、２−ブトキシエチルアセテー
ト、２−フェノキシエチルアセテート等のセロソルブア
セテート類や、ジエチレングリコールモノエチルエーテ
ルアセテート等のカルビトールアセテート類等が挙げら
れるが、鋳型強度や他の性能への影響から好ましくはメ
タノール、エタノール、フルフリルアルコール等のアル
コール類や、ベンゼン、キシレン等の芳香族炭化水素
や、２−エトキシエタノール等のセロソルブ類や、２−
メトキシエチルアセテート、２−エトキシエチルアセテ
ート、２−ブトキシエチルアセテート、２−フェノキシ
エチルアセテート等のセロソルブアセテート類等が挙げ
られる。

本発明における酸硬化性樹脂は、耐火性粒状骨材100
重量部に対して、0.5重量部未満では充分な強度が得ら
れず、５重量部より多く添加すると、砂の充填性に悪影
響を及ぼす。即ち、添加量としては0.5〜５重量部が好
ましく、更に好ましくは0.5〜３重量部である。

本発明におけるトルエンスルホン酸銅塩を主成分とす
る硬化剤の配合量は、耐火性粒状骨材100重量部に対し
て、0.05〜１重量部である。また酸硬化性樹脂100重量
部に対して２〜20重量部が好ましく、更に好ましくは４
〜16重量部である。

尚、本発明における硬化剤は通常、水や溶剤の溶液と
して使用される。この硬化剤溶液中に澱粉、コーンスタ
ーチ、グルコース、デキストリン等の糖類及びその誘導
体等を含有してもよく、特に制限するものではない。

本発明に用いられる珪酸系無機バインダーとしては、
珪酸エステル、その加水分解生成物、アルコール分散型
シリカゾル等が挙げられる。珪酸エステルとしては、珪
酸メチルエステル、珪酸エチルエステル、珪酸プロピル
エステル、珪酸ブチルエステル、珪酸ペンチルエステル
等が挙げられるが、好ましくは珪酸エチルエステルの加
水分解物が良い。アルコール分散型シリカゾルとして
は、微粉状シリカをアルコール溶液に分散させたもので
ある。

本発明における珪酸系無機バインダーの配合量は、耐
火性粒状骨材100重量部に対して、シリカ分として0.02
〜２重量部である。また本発明における酸硬化性樹脂と
珪酸系無機バインダーの配合割合は、シリカ分として重
量比で100:1〜100:25が好ましく、更に好ましくは100:2
〜100:15が好ましい。無機バインダー中のシリカ分の比
率が酸硬化性樹脂100重量部に対して、１重量部未満で
は、硬化特性を改善するには不充分であり、また砂への
混練性も悪化する。一方、無機バインダーのシリカ分の
比率が25重量部より多くなる量添加すると、それ以上硬
化特性は改善されず、また鋳型の崩壊性に悪影響を及ぼ
す。

本発明において用いられるシランカップリング剤は、
分子中にアミノ基またはウレイド基をもつものであり、
例えば、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、Ｎ
−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメト
キシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメ
トキシシラン、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、γ−アミノプロピル
トリエトキシシラン等が挙げられる。

又、シランカップリング剤はそのまゝ使用してもよい
が、砂への混練性を高める為に、鋳型の硬化を阻害せず
シランカップリング剤を溶解する溶剤に溶解した形で使
用するのが好ましい。かゝる溶剤としては鋳型強度や他
の性能への影響から好ましくは１価あるいは２価の脂肪
族アルコールで炭素数が１〜３のもの、フルフリルアル
コール、フルフラール、CH₃COOCH₂CH₂ORの分子式で示さ
れＲが炭素数１〜４の炭化水素基であるもの、沸点が90
℃〜220℃の芳香族炭化水素混合物等が挙げられ、更に
好ましくは、炭素数１〜３の脂肪族アルコール、フルフ
リルアルコール等が挙げられる。このシランカップリン
グ剤溶液の濃度は通常３〜50重量％で使用される。

本発明におけるシランカップリング剤の配合量は、耐
火性粒状骨材100重量部に対して、0.0001〜0.5重量部で
ある。

尚、耐火性粒状骨材に対する酸硬化性樹脂、硬化剤、
珪酸系無機バインダー及びシランカップリング剤の混練
順序はどのような順序でも差し支えないが好ましくは、
硬化剤、無機バインダー、シランカップリング剤、酸硬
化性樹脂の順である。また予めシランカップリング剤を
酸硬化性樹脂あるいは無機バインダーへ混合添加しても
良い。

本発明において用いられる耐火性粒状骨材としては、
石英質を主成分とする硅砂の他、ジルコン砂、クロライ
ド砂、オリビン砂等が使用されるが、特にこれらに限定
されるものではない。

〔実施例〕

以下、実施例をもって本発明の詳細を説明するが、本
発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。

実施例１〜３、比較例１〜７ オーストラリア産フラタリー硅砂100重量部に、表−
１に示す如き重量部の酸硬化性樹脂、硬化剤、無機バイ
ンダー及びシランカップリング剤を添加混合した混合物
を予め200℃に加熱した25×25×250m/mの金型に加圧空
気と共に吹き込んで充填し、20秒間焼成して鋳型を成型
し、焼成60分後の鋳型の曲げ強度を測定した。

結果を表−１に示す。

尚、硬化剤はメチルアルコールにて希釈して用い、硬
化剤とメチルアルコールの重量比率は4:6とした。ま
た、シランカップリング剤は予め、無機バインダーに添
加して用いた。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】耐火性粒状骨材100重量部に対し、鋳型用
   粘結剤として、フラン樹脂、フェノール樹脂あるいはこ
   れらを変性または反応された樹脂のうち少なくとも１種
   以上からなる酸硬化性樹脂を0.5〜５重量部、トルエン
   スルホン酸銅塩を主成分とする硬化剤を0.05〜１重量
   部、珪酸系無機バインダーをシリカ分として0.02〜２重
   量部、及び分子中にアミノ基またはウレイド基をもつシ
   ランカップリング剤を0.0001〜0.5重量部配合してなる
   ことを特徴とする加熱硬化型鋳型用組成物。