JP2855489B2 - 鋳型の製造法及び加熱処理用粘結剤溶液組成物 - Google Patents
鋳型の製造法及び加熱処理用粘結剤溶液組成物Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアルカリレゾ−ル樹脂の
有機エステル硬化法において有機エステル硬化剤による
１次硬化の後、加熱処理により２次硬化を促進させて、
高強度の鋳型を製造する方法並びにこの方法に適用され
る加熱処理用粘結剤溶液組成物に関する。
有機エステル硬化法において有機エステル硬化剤による
１次硬化の後、加熱処理により２次硬化を促進させて、
高強度の鋳型を製造する方法並びにこの方法に適用され
る加熱処理用粘結剤溶液組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】加熱硬化により鋳型を製造する方法とし
てはシェル法が広く普及しているが、鋳型の製造に高価
な金型を使用する為、非量産鋳型には適していない欠点
がある。一方、自硬性硬化法またはガス硬化法により鋳
型を製造する方法は必ずしも高価な金型を必要とせず有
益である。しかし、水ガラスのような無機系粘結剤を使
用した場合は鋳込後の崩壊性が悪く、仕上げ工数がかさ
み砂の回収性や廃砂によって生ずる環境破壊等の問題が
あり、また従来の有機系粘結剤を使用した場合には、鋳
型の崩壊性及び砂の回収性は良好であるが、有毒なガス
を使用または発生するので作業環境衛生上好ましくない
だけでなく、鋳物にガス欠陥・スス欠陥を生じやすいと
いう問題点がある。
てはシェル法が広く普及しているが、鋳型の製造に高価
な金型を使用する為、非量産鋳型には適していない欠点
がある。一方、自硬性硬化法またはガス硬化法により鋳
型を製造する方法は必ずしも高価な金型を必要とせず有
益である。しかし、水ガラスのような無機系粘結剤を使
用した場合は鋳込後の崩壊性が悪く、仕上げ工数がかさ
み砂の回収性や廃砂によって生ずる環境破壊等の問題が
あり、また従来の有機系粘結剤を使用した場合には、鋳
型の崩壊性及び砂の回収性は良好であるが、有毒なガス
を使用または発生するので作業環境衛生上好ましくない
だけでなく、鋳物にガス欠陥・スス欠陥を生じやすいと
いう問題点がある。
【０００３】これらの問題を解消する為 アルカリレゾ
−ル樹脂水溶液を有機エステル硬化剤で硬化し鋳型を製
造する技術（特公昭６１−３７０２２号公報・特公昭６
１−４３１３２号公報・特公平３−１８５３０号公報及
び特開昭６２−４０９４８号公報参照）が提案され、上
記自硬性硬化法又はガス硬化法の諸問題は改善された
が、鋳型強度の点で更に改善の余地がある。
−ル樹脂水溶液を有機エステル硬化剤で硬化し鋳型を製
造する技術（特公昭６１−３７０２２号公報・特公昭６
１−４３１３２号公報・特公平３−１８５３０号公報及
び特開昭６２−４０９４８号公報参照）が提案され、上
記自硬性硬化法又はガス硬化法の諸問題は改善された
が、鋳型強度の点で更に改善の余地がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記の問題点
に着目しなされたものであって、自硬性硬化鋳型又はガ
ス硬化鋳型において、加熱処理する事により高強度の鋳
型を製造する方法と，それに係る粘結剤溶液組成物を提
供しようとするものである。
に着目しなされたものであって、自硬性硬化鋳型又はガ
ス硬化鋳型において、加熱処理する事により高強度の鋳
型を製造する方法と，それに係る粘結剤溶液組成物を提
供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】しかして本発明の方法
は、鋳物砂にアルカリレゾ−ル樹脂水溶液（但しアルカ
リ金属をフェノ−ル類に対するモル比で０．２以上含有
する、以下このアルカリレゾ−ル樹脂を高アルカリ樹脂
と記す）を混合し、造型した後、有機エステル硬化剤に
より鋳型を１次硬化し、鋳型の加熱処理により樹脂の２
次硬化を促進して鋳型の強度向上を計るに際し、熱硬化
性レゾ−ル樹脂溶液（但しアルカリ金属をフェノ−ルに
対するモル比で０．０５以下含有する、以下この熱硬化
性レゾ−ル樹脂を低アルカリ樹脂と記す）を鋳物砂又は
高アルカリ樹脂水溶液に配合する点に要旨を有するもの
であり、これにより、鋳型の２次硬化後の強度が著しく
向上することを見いだし、本発明を完成するに至ったも
のである。又、本発明の加熱処理用粘結剤溶液組成物
は、上記高アルカリ樹脂水溶液１００重量部に予め上記
低アルカリ樹脂溶液を３〜７０重量部配合したものであ
る。
は、鋳物砂にアルカリレゾ−ル樹脂水溶液（但しアルカ
リ金属をフェノ−ル類に対するモル比で０．２以上含有
する、以下このアルカリレゾ−ル樹脂を高アルカリ樹脂
と記す）を混合し、造型した後、有機エステル硬化剤に
より鋳型を１次硬化し、鋳型の加熱処理により樹脂の２
次硬化を促進して鋳型の強度向上を計るに際し、熱硬化
性レゾ−ル樹脂溶液（但しアルカリ金属をフェノ−ルに
対するモル比で０．０５以下含有する、以下この熱硬化
性レゾ−ル樹脂を低アルカリ樹脂と記す）を鋳物砂又は
高アルカリ樹脂水溶液に配合する点に要旨を有するもの
であり、これにより、鋳型の２次硬化後の強度が著しく
向上することを見いだし、本発明を完成するに至ったも
のである。又、本発明の加熱処理用粘結剤溶液組成物
は、上記高アルカリ樹脂水溶液１００重量部に予め上記
低アルカリ樹脂溶液を３〜７０重量部配合したものであ
る。
【０００６】
【作用】本発明方法が適用される高アルカリ樹脂の有機
エステル硬化法は、有機エステルが加水分解して有機酸
とアルコ−ルを生成し、生成した有機酸が高アルカリ樹
脂中のアルカリ金属と中和反応して樹脂が活性化し急速
に重合硬化するものである。
エステル硬化法は、有機エステルが加水分解して有機酸
とアルコ−ルを生成し、生成した有機酸が高アルカリ樹
脂中のアルカリ金属と中和反応して樹脂が活性化し急速
に重合硬化するものである。
【０００７】本発明に係る高アルカリ樹脂としてはアル
カリレゾ−ル型フェノ−ル樹脂やアルカリレゾ−ル型ビ
スフェノ−ル樹脂等が例示される。上記高アルカリ樹脂
水溶液のフェ−ル性水酸基の一部はアルカリ金属と反応
している。アルカリ金属の種類としてはナトリウムやカ
リウム等が挙げられる。樹脂の２次硬化による鋳型強度
向上効果においてはナトリウムを使用した高アルカリ樹
脂の方が好ましい。高アルカリ樹脂水溶液の有効固形分
は３０〜７０重量％、より好ましくは４０〜６５重量％
含まれており、さらにシランカップリング剤・アルコ−
ル類・グリコ−ル類を含有することもある。
カリレゾ−ル型フェノ−ル樹脂やアルカリレゾ−ル型ビ
スフェノ−ル樹脂等が例示される。上記高アルカリ樹脂
水溶液のフェ−ル性水酸基の一部はアルカリ金属と反応
している。アルカリ金属の種類としてはナトリウムやカ
リウム等が挙げられる。樹脂の２次硬化による鋳型強度
向上効果においてはナトリウムを使用した高アルカリ樹
脂の方が好ましい。高アルカリ樹脂水溶液の有効固形分
は３０〜７０重量％、より好ましくは４０〜６５重量％
含まれており、さらにシランカップリング剤・アルコ−
ル類・グリコ−ル類を含有することもある。
【０００８】本発明においては、上記のように調製され
た高アルカリ樹脂水溶液に対して低アルカリ樹脂溶液を
加える。低アルカリ樹脂としてははレゾ−ル型フェノ−
ルホルムアルデヒド樹脂が挙げられる。低アルカリ樹脂
溶液は高アルカリ樹脂水溶液１００重量部に対して３〜
７０重量部、より好ましくは１０〜４０重量部加える。
重量部未満では低アルカリ樹脂溶液の配合効果が少な
く、７０重量部を超えると高アルカリ樹脂水溶液本来の
有機エステル硬化剤による１次硬化性が損なわれる。低
アルカリ樹脂溶液は、予め高アルカリ樹脂水溶液に混合
して粘結剤溶液組成物として使用することが望ましい
が、鋳物砂に予め混合するか、鋳物砂混合時に同時配合
しても良い。
た高アルカリ樹脂水溶液に対して低アルカリ樹脂溶液を
加える。低アルカリ樹脂としてははレゾ−ル型フェノ−
ルホルムアルデヒド樹脂が挙げられる。低アルカリ樹脂
溶液は高アルカリ樹脂水溶液１００重量部に対して３〜
７０重量部、より好ましくは１０〜４０重量部加える。
重量部未満では低アルカリ樹脂溶液の配合効果が少な
く、７０重量部を超えると高アルカリ樹脂水溶液本来の
有機エステル硬化剤による１次硬化性が損なわれる。低
アルカリ樹脂溶液は、予め高アルカリ樹脂水溶液に混合
して粘結剤溶液組成物として使用することが望ましい
が、鋳物砂に予め混合するか、鋳物砂混合時に同時配合
しても良い。
【０００９】自硬性硬化法の場合は通常硬化剤である有
機エステルと上記粘結剤溶液組成物を鋳物砂に配合し、
この混合物を所定の形状を有する鋳型枠内へ充填して成
型し１次硬化する。ガス硬化法の場合は通常上記粘結剤
溶液組成物を鋳物砂に配合し、この混合物を所定の形状
を有する鋳型枠内へ充填して成型し、該成型物に有機エ
ステルをガス状で通気させてこれを１次硬化する。硬化
剤として用いることが出来る有機エステルとしては蟻酸
メチル・蟻酸エチル・ブチロラクトン・カプロラクトン
・エチレングリコ−ルモノアセテ−ト・エチレングリコ
−ルジアセテ−ト・ジアセチン・トリアセチン等が挙げ
られる。
機エステルと上記粘結剤溶液組成物を鋳物砂に配合し、
この混合物を所定の形状を有する鋳型枠内へ充填して成
型し１次硬化する。ガス硬化法の場合は通常上記粘結剤
溶液組成物を鋳物砂に配合し、この混合物を所定の形状
を有する鋳型枠内へ充填して成型し、該成型物に有機エ
ステルをガス状で通気させてこれを１次硬化する。硬化
剤として用いることが出来る有機エステルとしては蟻酸
メチル・蟻酸エチル・ブチロラクトン・カプロラクトン
・エチレングリコ−ルモノアセテ−ト・エチレングリコ
−ルジアセテ−ト・ジアセチン・トリアセチン等が挙げ
られる。
【００１０】本発明においては前記の有機エステル硬化
剤により１次硬化した鋳型を５０〜３００℃、より好ま
しくは１００〜２５０℃で加熱処理する事により当該鋳
型を２次硬化し、より高強度な鋳型を製造する。５０℃
未満の加熱処理では本来の熱硬化反応が容易に進行しな
いか、進行してもかなり時間を要するので好ましくな
い。又、３００℃を超えた温度で加熱処理すると鋳型の
崩壊が始まりかえって鋳型の強度が低下して好ましくな
い。さらに加熱処理に際しては加熱時間も重要な要素で
あるが、鋳型の形状及び大きさに左右される要素である
為、一般的に２０分〜２時間の範囲で設定されるものの
特に限定されるわけではない。
剤により１次硬化した鋳型を５０〜３００℃、より好ま
しくは１００〜２５０℃で加熱処理する事により当該鋳
型を２次硬化し、より高強度な鋳型を製造する。５０℃
未満の加熱処理では本来の熱硬化反応が容易に進行しな
いか、進行してもかなり時間を要するので好ましくな
い。又、３００℃を超えた温度で加熱処理すると鋳型の
崩壊が始まりかえって鋳型の強度が低下して好ましくな
い。さらに加熱処理に際しては加熱時間も重要な要素で
あるが、鋳型の形状及び大きさに左右される要素である
為、一般的に２０分〜２時間の範囲で設定されるものの
特に限定されるわけではない。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。 製造例１；高アルカリ樹脂水溶液の製造 フェノ−ル１８８ｇ・水３６９ｇを攪拌機・温度計・コ
ンデンサ−を備えた１Ｌ四ツ口フラスコに仕込み、攪拌
しながら、９９％水酸化ナトリウム６５ｇと９２％パラ
ホルムアルデヒド１１８ｇを徐々に加え、９５℃に加熱
し、粘度が２００ｃｐ（２０℃）に達するまで反応を継
続した。４０℃に冷却後、０．４重量％の３−グリシド
キシプロピルトリメトキシシランを加え、３０分攪拌し
た後冷却し高アルカリ樹脂水溶液を得た。
ンデンサ−を備えた１Ｌ四ツ口フラスコに仕込み、攪拌
しながら、９９％水酸化ナトリウム６５ｇと９２％パラ
ホルムアルデヒド１１８ｇを徐々に加え、９５℃に加熱
し、粘度が２００ｃｐ（２０℃）に達するまで反応を継
続した。４０℃に冷却後、０．４重量％の３−グリシド
キシプロピルトリメトキシシランを加え、３０分攪拌し
た後冷却し高アルカリ樹脂水溶液を得た。
【００１２】製造例２；低アルカリ樹脂溶液の製造 フェノ−ル２８２ｇ・９２％パラホルムアルデヒド１１
７ｇを攪拌機・温度計・コンデンサ−を備えた１Ｌ四ツ
口フラスコに仕込み、触媒として１５％水酸化ナトリウ
ム水溶液を１０ｇ加え、１時間かけて７７℃に加熱し、
７７℃で３時間反応を継続する。終了後６０℃まで冷却
し、０．２重量％のγ−アミノプロピルトリエトキシシ
ランと５％硼酸溶液を７０ｇ加えて攪拌した後冷却し、
粘度１００ｃｐ（２０℃）の低アルカリ樹脂溶液を得
た。
７ｇを攪拌機・温度計・コンデンサ−を備えた１Ｌ四ツ
口フラスコに仕込み、触媒として１５％水酸化ナトリウ
ム水溶液を１０ｇ加え、１時間かけて７７℃に加熱し、
７７℃で３時間反応を継続する。終了後６０℃まで冷却
し、０．２重量％のγ−アミノプロピルトリエトキシシ
ランと５％硼酸溶液を７０ｇ加えて攪拌した後冷却し、
粘度１００ｃｐ（２０℃）の低アルカリ樹脂溶液を得
た。
【００１３】実施例１〜３ １．標準試験片による強度試験 ムライト系鋳物砂、１００重量部に対し高アルカリ樹脂
水溶液に低アルカリ樹脂溶液を混合した粘結剤溶液組成
物３．５重量部を加えて１分間混合した。その配合を表
１に示す。この混合砂を標準の５０φ×５０ｈｍｍ試験
片に成型し、該成型物に蟻酸メチルガスを通気させて得
られた硬化試験片の圧縮強さを図１に示す。 ２．加熱処理による強度試験 前記標準試験片を循環式加熱炉において１５０℃で３０
分加熱処理した後の圧縮強さを図１に示す。
水溶液に低アルカリ樹脂溶液を混合した粘結剤溶液組成
物３．５重量部を加えて１分間混合した。その配合を表
１に示す。この混合砂を標準の５０φ×５０ｈｍｍ試験
片に成型し、該成型物に蟻酸メチルガスを通気させて得
られた硬化試験片の圧縮強さを図１に示す。 ２．加熱処理による強度試験 前記標準試験片を循環式加熱炉において１５０℃で３０
分加熱処理した後の圧縮強さを図１に示す。
【００１４】比較例 １．標準試験片による強度試験 ムライト系鋳物砂１００重量部に対し高アルカリ樹脂水
溶液３．５重量部を加えて実施例と同様の手法により実
施した。配合を表１に、結果を図１に示す。 ２．加熱処理による強度試験 実施例と同様の手法により実施した。結果を図１に示
す。
溶液３．５重量部を加えて実施例と同様の手法により実
施した。配合を表１に、結果を図１に示す。 ２．加熱処理による強度試験 実施例と同様の手法により実施した。結果を図１に示
す。
【００１５】
【００１６】実施例４ １．インペラ−中子の製造 ムライト系鋳物砂、１００重量部に対し実施例３の粘結
剤溶液組成物３．５重量部を加えて１分間混合した。こ
の混合砂を新東工業製ス−パ−ブロ−ＳＢ０３−０５で
ブロ−成型しインペラ−中子を造型した。インペラ−中
子の形状を図２，図３に示す。該成型物に蟻酸メチルガ
スを通気して中子を製造した。 ２．鋳型の実体折れ荷重の測定 ガス硬化したインペラ−中子で加熱処理なしの鋳型及び
１５０℃で３０分加熱処理した鋳型からそれぞれ２０×
２０×７０ｍｍの試験片を切り出し、スパン５０ｍｍで
支持した状態でその実体折れ荷重を測定した。その結果
を表２に示す。 ３．鋳型の充填密度の測定 ガス硬化したインペラ−中子において図２，図３中に番
号で表示した部位の充填密度を表２に示す。
剤溶液組成物３．５重量部を加えて１分間混合した。こ
の混合砂を新東工業製ス−パ−ブロ−ＳＢ０３−０５で
ブロ−成型しインペラ−中子を造型した。インペラ−中
子の形状を図２，図３に示す。該成型物に蟻酸メチルガ
スを通気して中子を製造した。 ２．鋳型の実体折れ荷重の測定 ガス硬化したインペラ−中子で加熱処理なしの鋳型及び
１５０℃で３０分加熱処理した鋳型からそれぞれ２０×
２０×７０ｍｍの試験片を切り出し、スパン５０ｍｍで
支持した状態でその実体折れ荷重を測定した。その結果
を表２に示す。 ３．鋳型の充填密度の測定 ガス硬化したインペラ−中子において図２，図３中に番
号で表示した部位の充填密度を表２に示す。
【００１７】
【００１８】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
アルカリレゾ−ル樹脂の有機エステル硬化法において、
本発明に係る粘結剤溶液組成物を使用して鋳型を１次硬
化した後加熱処理して２次硬化する工程におき、必ずし
も高価な金型を必要とせずに、鋳造欠陥が少なく高強度
な鋳型を製造することが出来る。又、本発明は有害ガス
の使用または発生を伴わず環境衛生面で優れているとい
うアルカリレゾ−ル樹脂の有機エステル硬化法の利点を
享受するものであり、産業上の利用性に優れたものであ
る。
アルカリレゾ−ル樹脂の有機エステル硬化法において、
本発明に係る粘結剤溶液組成物を使用して鋳型を１次硬
化した後加熱処理して２次硬化する工程におき、必ずし
も高価な金型を必要とせずに、鋳造欠陥が少なく高強度
な鋳型を製造することが出来る。又、本発明は有害ガス
の使用または発生を伴わず環境衛生面で優れているとい
うアルカリレゾ−ル樹脂の有機エステル硬化法の利点を
享受するものであり、産業上の利用性に優れたものであ
る。
【００１９】
【図１】実施例１〜３と比較例の１次硬化圧縮強さ及び
２次硬化圧縮強さを示すグラフである。
２次硬化圧縮強さを示すグラフである。
【図２】実施例４のインペラ−中子の正面半断面図であ
る。
る。
【図３】実施例４のインペラー中子の平面図であって試
験片切り出し位置を示す説明図である。
験片切り出し位置を示す説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 岡田 和加子 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B22C 1/10 B22C 1/22 B22C 9/12
Claims (6)
- 【請求項１】 鋳物砂に少なくともアルカリレゾ−ル樹
脂水溶液（但しアルカリ金属をフェノ−ル類に対するモ
ル比で０．２以上含有する）と有機エステル硬化剤を配
合して鋳型を製造するに際し、熱硬化性レゾ−ル樹脂溶
液（但しアルカリ金属をフェノ−ル類に対するモル比で
０．０５以下含有する）を鋳物砂又は前記アルカリレゾ
−ル樹脂水溶液に配合し、造型した後、有機エステル硬
化剤で１次硬化して鋳型を製造し、さらに加熱処理によ
り樹脂の２次硬化を促進して鋳型の強度向上を計ること
を特徴とする鋳型の製造法。 - 【請求項２】 アルカリレゾ−ル樹脂水溶液の配合量が
前記鋳物砂１００重量部に対して、０．３〜５重量部で
ある請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 熱硬化性レゾ−ル樹脂溶液の配合量が前
記鋳物砂１００重量部に対して、０．０９〜３．５重量
部である請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 熱硬化性レゾ−ル樹脂溶液の配合量が前
記アルカリレゾ−ル樹脂水溶液１００重量部に対して、
３〜７０重量部である請求項１に記載の方法。 - 【請求項５】 加熱処理の温度が５０〜３００℃である
請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 鋳物砂に，アルカリレゾ−ル樹脂水溶液
（但しアルカリ金属をフェノ−ル類に対するモル比で
０．２以上含有する）と有機エステル硬化剤を配合して
鋳型を製造する鋳型造型法に用いる粘結剤溶液組成物で
あって，前記アルカリレゾ−ル樹脂水溶液１００重量部
に対して熱硬化性レゾ−ル樹脂溶液（但しアルカリ金属
をフェノ−ル類に対するモル比で０．０５以下含有す
る）を３〜７０重量部配合したことを特徴とする加熱処
理用粘結剤溶液組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13819391A JP2855489B2 (ja) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | 鋳型の製造法及び加熱処理用粘結剤溶液組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13819391A JP2855489B2 (ja) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | 鋳型の製造法及び加熱処理用粘結剤溶液組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06114490A JPH06114490A (ja) | 1994-04-26 |
| JP2855489B2 true JP2855489B2 (ja) | 1999-02-10 |
Family
ID=15216258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13819391A Expired - Lifetime JP2855489B2 (ja) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | 鋳型の製造法及び加熱処理用粘結剤溶液組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2855489B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102014106178A1 (de) * | 2014-05-02 | 2015-11-05 | Ask Chemicals Gmbh | Verfahren zum schichtweisen Aufbau von Körpern umfassend feuerfesten Formgrundstoff und Resole und Formen oder Kerne hergestellt nach diesem Verfahren |
-
1991
- 1991-05-13 JP JP13819391A patent/JP2855489B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06114490A (ja) | 1994-04-26 |
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