JP2954397B2 - Resin composition for producing curable mold and method for producing mold - Google Patents

Resin composition for producing curable mold and method for producing mold

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JP2954397B2 JP18095491A JP18095491A JP2954397B2 JP 2954397 B2 JP2954397 B2 JP 2954397B2 JP 18095491 A JP18095491 A JP 18095491A JP 18095491 A JP18095491 A JP 18095491A JP 2954397 B2 JP2954397 B2 JP 2954397B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は自硬性及びガス硬化性鋳
型造型法に用いられる、硬化性鋳型用樹脂組成物及び鋳
物砂型の製造方法に関するものであり、更に詳しくは水
溶性フェノール樹脂を粘結剤とし、有機エステルを硬化
剤として、耐火性粒状材料を造型する鋳物用砂型を製造
することにおいて、耐火性粒状材料の再使用性が著しく
改良された硬化性鋳型用樹脂組成物及びこの樹脂組成物
を使用した鋳物砂型の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a resin composition for a curable mold and a method for producing a sand mold for molding, which are used in a self-hardening and gas-curable mold molding method. As a binder, using an organic ester as a curing agent, in the production of a sand mold for casting for molding a refractory granular material, a resin composition for a curable mold in which the reusability of the refractory granular material is remarkably improved and this resin The present invention relates to a method for producing a foundry sand mold using the composition.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】有機粘
結剤を用いて主型や中子のような鋳型を製造する造型法
として、自硬性鋳型法、コールドボックス鋳型法、クロ
ーニング法(シェル法)は公知である。特に有機自硬性
鋳型造型法は機械鋳物分野を中心に生産性、鋳物品質、
安全衛生上の観点から無機系に代わって既に汎用的な造
型法となっている。一方、従来、中、高速で鋳型を製造
するにはフェノール樹脂を粒状耐火物に被覆した、所謂
コーテッドサンド(CoatedSand) を加熱硬化して鋳型を
製造するクローニング法が幅広く使用されている。しか
し、鋳型製造時の省エネルギー、鋳型生産速度、更に鋳
型、鋳物の品質を改善するために、ガス状又はエロゾル
状物質で常温硬化させるコールドボックス鋳型法がクロ
ーニング法を代替する鋳型の製造法として鋳物業界で真
剣に導入が試みられてきている。
2. Description of the Related Art As a molding method for producing a mold such as a main mold or a core using an organic binder, there are a self-hardening mold method, a cold box mold method, a cloning method (shell). Method) is known. In particular, the organic self-hardening molding method is used mainly for the field of mechanical casting to improve productivity, casting quality,
It has already become a general-purpose molding method in place of inorganic type from the viewpoint of safety and health. On the other hand, a cloning method for producing a mold by heating and curing a so-called coated sand in which a phenolic resin is coated on a granular refractory, which has been coated with a phenol resin on a refractory, has been widely used. However, in order to improve energy saving during mold production, mold production speed, and quality of molds and castings, cold box mold method of curing at room temperature with gaseous or aerosol-like materials is a casting method as an alternative to cloning method. The industry has been seriously trying to introduce it.

【0003】最近鋳物品質及び作業環境を改善する粘結
剤組成物として、水溶性フェノール樹脂を粘結剤とし、
これを有機エステルで硬化せしめる有機自硬性鋳型造型
法及びガス硬化性鋳型造型法に用いられる鋳物砂用粘結
剤組成物が特開昭50−130627号公報、特開昭58−154433
号公報、特開昭58−154434号公報等により知られるよう
になった。この粘結剤を用いた鋳型造型法では、従来の
酸硬化型粘結剤と異なり粘結剤組成物中に硫黄元素や窒
素元素を含まないため、注湯時の亜硫酸ガスの発生によ
る作業環境の汚染が無い、或は鋳物に対して硫黄元素や
窒素元素に起因する鋳物欠陥が少ないという特徴を有す
る反面、該粘結剤方式の鋳物砂の再生性が極端に悪く、
その使用には制限があることはよく知られているところ
であり、その改善が強く要望されている。
Recently, as a binder composition for improving casting quality and work environment, a water-soluble phenol resin is used as a binder,
Binder compositions for molding sand used in organic self-hardening mold molding methods and gas-curable mold molding methods in which this is cured with an organic ester are disclosed in JP-A-50-130627 and JP-A-58-154433.
And Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-154434. In the mold making method using this binder, unlike conventional acid-curing binders, since the binder composition does not contain sulfur or nitrogen elements, the working environment due to the generation of sulfurous acid gas during pouring While there is no contamination, or the casting has the feature that there are few casting defects caused by sulfur elements and nitrogen elements, the renewability of the binder type molding sand is extremely poor,
It is well known that its use is limited, and there is a strong demand for improvement.

【0004】かかる粘結剤組成物は、得られる鋳型の強
度が低いため、造型に必要な鋳型強度を得るために樹脂
の添加量が多くならざるを得なかった。またこの粘結剤
の特に大きな欠点として、一旦鋳造した後再使用を目的
とする回収砂や複数回繰り返して使用した再生砂を用い
るほど鋳型強度の確保が難しくなり、益々粘結剤の砂に
対する使用量が多くなる等の悪循環に陥りやすい欠点が
あった。又このような鋳型中の粘結剤量の増大は、注湯
時の熱分解ガス量の増大につながり、鋳物のガス欠陥及
び作業環境の悪化につながる等の欠点も併せ持つことに
なる。かような欠点を少しでも軽減するために、一般的
には砂表面の残留有機物やアルカリ分を除去するため、
強度の機械的研磨再生処理を行うと同時に、新砂の補給
割合を多くするか、若しくは砂の使い捨て等で対処して
いるのが現状であった。このため、鋳物砂を再生で使用
する場合には砂の再生率はせいぜい85%程度が限界であ
った(FOUNDRY TRADE JOURNAL−8/22 DECEMBER 198
9)。この砂再生性について、一般的に普及している酸
硬化型のフラン樹脂の場合と比較すると尚一層違いが明
確になる。即ち、酸硬化型フラン樹脂の場合、一般的に
新砂よりも再生砂を用いる方が鋳型の強度が高くとれる
ため、粘結剤の添加量は再生砂系では多少少なくする。
且つ、強度の機械的研磨再生処理は必要としないため、
再生砂の回収率も約95%以上である。
[0004] In such a binder composition, the strength of the resulting mold is low, so that the amount of resin added has to be increased in order to obtain the mold strength required for molding. One of the major disadvantages of this binder is that it is more difficult to secure the strength of the mold with the use of recovered sand intended for reuse after casting or regenerated sand that has been repeatedly used several times. There was a drawback that it was easy to fall into a vicious circle, such as an increased amount of use. Further, such an increase in the amount of the binder in the mold leads to an increase in the amount of pyrolysis gas at the time of pouring, and also has drawbacks such as gas defects in the casting and deterioration of the working environment. In order to reduce such defects as much as possible, generally to remove residual organic matter and alkali on the sand surface,
At present, it is necessary to increase the ratio of replenishing fresh sand or to dispose of sand at the same time as performing high-strength mechanical polishing and regenerating treatment. For this reason, when the foundry sand is used for regeneration, the regeneration rate of the sand is at most about 85% (FOUNDRY TRADE JOURNAL-8 / 22 DECEMBER 198).
9). The difference in sand reproducibility becomes even more clear when compared with the case of acid-curable furan resins, which are widely used. That is, in the case of an acid-curable furan resin, the use of recycled sand generally increases the strength of the mold as compared to that of fresh sand.
In addition, since strong mechanical polishing regeneration processing is not required,
The recovery rate of recycled sand is about 95% or more.

【0005】硬化可能な粘結剤によって結合した砂から
鋳型と中子を製造する場合に、砂の再生は重要な経済的
問題である。鋳型または中子から砂を再生するには、鋳
造物を取り出した後に、使用済み鋳型と中子を機械的な
振動又は分解して砂をばらばらにし、塊又は凝集体を破
壊し砂を回収する。回収した砂表面には粘結剤の焼け残
り成分が存在するため、普通は次に再生処理する。再生
砂の再生方法には一般的に認められた3方法(機械的、
湿式、熱的)がある。湿式再生方法は、洗浄水に関連し
た廃棄問題と砂の乾燥に要するエネルギーコストのため
に、比較的好ましくない方法である。また熱的再生方法
は、この方法のエネルギーコストが高いために、比較的
好ましくない方法である。この反面、機械的再生方法は
最も経済的であるために、鋳物工業で最も一般的に用い
られており、普及している再生方法である。
[0005] Regeneration of sand is an important economic issue when producing molds and cores from sand bound by a curable binder. To reclaim sand from the mold or core, after removing the casting, the used mold and core are mechanically vibrated or disassembled to break the sand apart, break up clumps or aggregates and collect the sand. . Since the surface of the recovered sand contains unburned components of the binder, the sand is usually regenerated next. There are three generally accepted methods for reclaiming reclaimed sand (mechanical,
Wet, thermal). Wet regeneration is a relatively unfavorable method due to the disposal problems associated with wash water and the energy costs required to dry the sand. Thermal regeneration is also a relatively unfavorable method due to the high energy costs of this method. On the other hand, the mechanical regeneration method is the most economical, so it is most commonly used in the foundry industry and is a widely used regeneration method.

【0006】かようにして得られた再生砂において、水
溶性フェノール樹脂を粘結剤とし、有機エステルを硬化
剤とするバインダープロセスでは、十分な鋳型強度が得
られないという前述したごとき、本プロセス特有の欠点
が存在し、広く普及している酸硬化性フラン樹脂の場合
とは全く異なる現象であり、改良が強く望まれている。
最近再生砂を用いた鋳型の強度向上を目的として、粘結
剤中の樹脂固形分濃度を低くすることによる方法が特開
平1−262042号公報に、又再生砂を予めシラン溶液で前
処理する方法が特開平1−262043号公報に開示されてい
る。しかし、これらの方法は再生砂の強度を多少向上さ
せるものもあるが、満足な鋳型強度は得られない。
[0006] In the reclaimed sand thus obtained, a binder process using a water-soluble phenol resin as a binder and an organic ester as a curing agent cannot provide sufficient mold strength as described above. It has a peculiar defect and is a phenomenon completely different from the case of the acid-curable furan resin which is widely used, and improvement is strongly desired.
Recently, for the purpose of improving the strength of a mold using recycled sand, a method by lowering the resin solid concentration in the binder is disclosed in JP-A-1-262042, and the recycled sand is pre-treated with a silane solution in advance. The method is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-262043. However, some of these methods improve the strength of the reclaimed sand, but do not provide satisfactory mold strength.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記問題点
を解決すべく鋭意研究の結果、水溶性フェノール樹脂を
粘結剤とし、有機エステルを硬化剤として、耐火性粒状
材料を造型する鋳物用砂型の製造方法において、特定の
金属元素を特定量含有する樹脂組成物を用いることによ
り、特に再生した耐火性粒状材料(以下再生砂という)
から造型された鋳型の強度が大幅に向上することを見い
だし、本発明を完成するに到ったものである。即ち、本
発明はフェノール類とアルデヒドとを反応させる段階に
おいて、2価の金属イオン触媒を用いて酸性領域下で反
応させ、その前の段階及び/又は後の段階にアルカリ性
領域下でアルカリ性触媒で反応を行い、さらに反応中に
金属粉末及び/又は合金粉末を含有させて製造される水
溶性フェノール樹脂を含有することを特徴とするエステ
ル硬化性鋳型製造用樹脂組成物及び該樹脂組成物を使用
することを特徴とする鋳物砂型の製造方法を提供するも
のである。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above problems, and as a result, have formed a refractory granular material using a water-soluble phenol resin as a binder and an organic ester as a curing agent. Oite the foundry sand mold manufacturing how, by using a specific amount containing a resin composition a specific metal element, (hereinafter referred to as recycled sand), especially regenerated refractory particulate material
The present inventors have found that the strength of a mold molded from is greatly improved, and have completed the present invention. That is, in the present invention, in the step of reacting a phenol and an aldehyde, the reaction is carried out in an acidic region using a divalent metal ion catalyst, and in a preceding stage and / or a subsequent stage, an alkaline catalyst is used in an alkaline region. A resin composition for producing an ester-curable mold, characterized by containing a water-soluble phenol resin produced by carrying out a reaction and further containing a metal powder and / or an alloy powder during the reaction, and using the resin composition It is intended to provide a method for manufacturing a casting sand mold characterized by performing the following.

【0008】本発明を更に詳細に説明すると、本発明の
樹脂組成物は、金属粉末及び/又は合金粉末として周期
律表IB〜VIII族から選ばれる一種又は二種以上を、水溶
性フェノール樹脂に、金属元素として5〜50000ppm含有
させることにより得られる。
The present invention will be described in more detail.
Resin composition, one or two or more selected from the periodic table IB~VIII group metal powder and / or alloy powder, a water-soluble phenol resins, obtained by 5~50000ppm contained as metal elements.

【0009】本発明に使用される金属としては、IB族で
はCu,Ag,Au等、II族ではMg,Ca,Sr,Ba,Zn,Cd等、III 族
ではAl, Sc, Ga等、IV族ではTi, Zr, Sn等、 V族では
V, Bi等、VI族ではCr, Mo, W等、VII 族ではMn, Tc
等、VIII族ではFe, Co, Ni等が挙げられる。これらの金
属の中でも好ましくはII、III 、IV、VIII族の少なくと
も一種の金属を主成分とするものである。
The metals used in the present invention include Cu, Ag, Au and the like for Group IB, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn and Cd for Group II, and Al, Sc, Ga and the like for Group III. Group: Ti, Zr, Sn, etc .; Group V: V, Bi, etc .; Group VI: Cr, Mo, W, etc .; Group VII: Mn, Tc.
In the group VIII, Fe, Co, Ni and the like can be mentioned. Among these metals, those containing at least one metal of groups II, III, IV and VIII are preferred.

【0010】本発明に使用される金属及び/又は合金粉
末としては、Al粉,Zr粉,Zn粉,Ni粉,Fe粉,Mn粉,Cu
粉,Ti粉,Sn粉,ジュラルミン,マグナリウム,フェロ
マグネシウム,マグネシウムシリコン,フェロマンガン
等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
金属及び/又は合金粉末を用いる場合、その粒径は出来
るだけ細かいものが良く、通常平均粒径が 10000μm以
下、好ましくは2000μm以下が良い。10000 μm以上で
は再生砂での鋳型強度回復効果は不十分となる傾向があ
る。
The metal and / or alloy powder used in the present invention includes Al powder, Zr powder, Zn powder, Ni powder, Fe powder, Mn powder, and Cu powder.
Powder, Ti powder, Sn powder, duralumin, magnalium, ferromagnesium, magnesium silicon, ferromanganese, and the like, but are not limited thereto.
When metal and / or alloy powder is used, the particle size is preferably as small as possible, and the average particle size is usually 10,000 μm or less, preferably 2000 μm or less. If it is 10,000 μm or more, the effect of mold strength recovery with recycled sand tends to be insufficient.

【0011】本発明で用いられる水溶性フェノール樹脂
は、有機エステルで硬化可能な樹脂であり、例えばフェ
ノール、クレゾール、レゾルシノール、3,5 −キシレノ
ール、ビスフェノールA、その他の置換フェノールを含
めたフェノール類を、大量のアルカリ性物質の水溶液の
中でホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、フリルアル
デヒドなどのアルデヒド類又はこれらの混合物との反応
によって得られるものである。又、これらに尿素、メラ
ミン、シクロヘキサノン等のホルマリン縮合が可能なモ
ノマーを重量比で主たる構成単位とならない程度に共縮
合させてもよい。これらの水溶性フェノール樹脂の製造
の際に用いられる適当なアルカリ性触媒は、アルカリ金
属の水酸化物である水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム、水酸化リチウム及びこれらの混合物であるが、水酸
化カリウムが最も好ましい。金属元素を含有する水溶性
フェノール樹脂は、この樹脂のいかなる製造段階におい
ても、金属元素を含有する金属及び/又は合金粉末を添
加することで得られる。即ち、7以下のpHで反応させる
時、及び/又はアルカリ性触媒を添加してから反応させ
る時に金属元素を含有する金属粉末及び/又は合金粉末
を溶解若しくは混合させることで得られる。金属及び/
又は合金粉末の添加量としては、金属元素として5〜50
000ppm、好ましくは10〜30000ppmである。金属元素の添
加量が5ppm 未満では再生砂の鋳型強度向上が望ましい
レベルに達せず、一方50000ppmを超えると樹脂と硬化剤
の安定性が悪くなり好ましくない。
The water-soluble phenol resin used in the present invention is a resin curable with an organic ester. For example, phenols including phenol, cresol, resorcinol, 3,5-xylenol, bisphenol A, and other substituted phenols can be used. And aldehydes such as formaldehyde, acetaldehyde and furylaldehyde or a mixture thereof in a large amount of an aqueous solution of an alkaline substance. Further, a monomer capable of formalin condensation such as urea, melamine, cyclohexanone and the like may be co-condensed to such an extent that it does not become a main constituent unit in weight ratio. Suitable alkaline catalysts used in the production of these water-soluble phenolic resins are alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide and mixtures thereof. Most preferred. A water-soluble phenol resin containing a metal element can be obtained by adding a metal and / or alloy powder containing a metal element at any stage of production of the resin. That is, when reacted with 7 or less in pH, and / or Ru obtained by dissolving or mixing the metal powder and / or alloy powder containing the metal element when the reaction after the addition of an alkaline catalyst. Metal and / or
Alternatively, the amount of the alloy powder to be added is 5 to 50 as a metal element.
000 ppm, preferably 10 to 30000 ppm. If the amount of the metal element is less than 5 ppm, the improvement of the mold strength of the reclaimed sand will not reach the desired level.

【0012】尚、樹脂組成物中の金属元素の定量につい
ては、一般に以下のように行う。 〔樹脂組成物中の金属元素の定量〕樹脂組成物 を、充分混合攪拌し、 100ml用白金皿に0.5
〜0.8g秤量する。これに、濃硝酸10mlを添加し酸分解
後、弱熱分解する。濃過塩素酸を10ml添加し、白煙処理
し濃過塩素酸の残量を 3mlとする。放冷後、HCl(1+1)10
ml+H2O10mlを加え、加熱溶解する。これを濾過(No5C濾
紙)し、希塩酸+温水にて洗浄する。濾紙上に残った残
渣は、30mlの白金るつぼ中、900 〜1000℃にて灰化後放
冷し、ピロ硫酸カリウム2gを加え 800℃にて融解す
る。融解物を抽出したものを、先の濾液と合わせ、メス
フラスコにて 100mlの溶液とした後,ICP(誘導結合
プラズマ発光分析)法により該金属元素を定量する。
The determination of the metal element in the resin composition is generally performed as follows. The resin composition [Determination of metal element in the resin composition], thoroughly mixed and stirred, in a platinum dish for 100 ml 0.5
Weigh ~ 0.8 g. To this, 10 ml of concentrated nitric acid is added, and after acid decomposition, it is subjected to weak thermal decomposition. Add 10 ml of concentrated perchloric acid, treat with white smoke, and reduce the residual amount of concentrated perchloric acid to 3 ml. After cooling, HCl (1 + 1) 10
ml + H 2 O10ml is added and dissolved by heating. This is filtered (No5C filter paper) and washed with dilute hydrochloric acid + warm water. The residue remaining on the filter paper is ashed in a 30 ml platinum crucible at 900 to 1000 ° C., then allowed to cool, 2 g of potassium pyrosulfate is added and melted at 800 ° C. The extracted melt is combined with the above filtrate to make a 100 ml solution in a volumetric flask, and the metal element is quantified by ICP (inductively coupled plasma emission spectrometry).

【0013】かかる金属元素を含有する本発明の樹脂
成物を使用することにより、再生砂の強度が著しく回復
することは全く知られていなかった。他方、フェノール
類のフェノール核間のオルト位にベンジルエーテル結合
を形成せしめる触媒として金属イオンが知られている。
例えば特公昭47−50873 号公報、米国特許第3485797
号、特公昭54−15797 号公報、特公昭60−23769 号公報
等に、第II族元素又は遷移元素が記載されている。
[0013] It has never been known that the use of the resin composition of the present invention containing such a metal element significantly improves the strength of recycled sand. On the other hand, a metal ion is known as a catalyst for forming a benzyl ether bond at an ortho position between phenol nuclei of phenols.
For example, Japanese Patent Publication No. 47-50873, U.S. Pat.
Group II elements or transition elements are described in JP-B-54-15797 and JP-B-60-23769.

【0014】また、特開平2−261815号公報には2価の
金属イオンの存在下pH7以下の酸性下でフェノール類と
ホルマリンを縮合反応させてベンジルエーテル型の樹脂
を得、次いで過剰のアルカリ下、未反応のホルマリンを
反応させ、フェノール核にメチロール化せしめることに
よりベンジルエーテル型の有機エステル硬化性水溶性レ
ゾール樹脂を得ている。該出願特許における金属イオン
の目的は、フェノール核同志のオルト位間に、ベンジル
エーテル結合を形成せしめる目的の触媒であり、かよう
な条件下で製造されたベンジルエーテル型の水溶性レゾ
ール樹脂は、アルカリ金属を合成触媒とした強アルカリ
条件下で製造されるフェノール核間の結合がメチレン型
結合をもつ公知の水溶性フェノール樹脂と比較して、強
度がでるとしたものである。この様に、2価以上の金属
イオン触媒を用いて酸性領域下で重合反応を行う事によ
ってベンジルエーテル結合を有するフェノール樹脂が得
られる。本発明では、更にその樹脂の製造段階(反応
前、反応中、及び/又は反応後)において金属粉末及び
/又は合金粉末を含有させる事によって鋳型の硬度を向
上させるものである。特に、再生砂や回収砂を用いた場
合に、その硬度増強効果を従来の粘結剤を用いた場合に
比べて著しく改善させるものである。
JP-A-2-261815 discloses a benzyl ether-type resin obtained by subjecting a phenol and a formalin to a condensation reaction in the presence of a divalent metal ion under an acidity of pH 7 or less, and then obtaining an excess alkali-based resin. By reacting unreacted formalin and converting the phenol nucleus into methylol, a benzyl ether type organic ester curable water-soluble resol resin is obtained. The purpose of the metal ion in the application patent is a catalyst for the purpose of forming a benzyl ether bond between ortho positions of phenol nuclei, and a benzyl ether type water-soluble resol resin produced under such conditions is: The bond between phenol nuclei produced under strong alkaline conditions using an alkali metal as a synthesis catalyst is stronger than a known water-soluble phenol resin having a methylene type bond. In this way, a phenol resin having a benzyl ether bond can be obtained by performing a polymerization reaction in an acidic region using a divalent or higher valent metal ion catalyst. In the present invention, the hardness of the mold is further improved by adding a metal powder and / or an alloy powder in the resin production stage (before, during, and / or after the reaction). In particular, when recycled sand or recovered sand is used, the effect of increasing hardness is significantly improved as compared with the case where a conventional binder is used.

【0015】本発明に用いられる有機エステルとしては
ラクトン類或は炭素数1〜10の一価又は多価アルコール
と炭素数1〜10の有機カルボン酸より導かれる有機エス
テルの単独若しくは混合物が用いられるが、自硬性鋳型
造型法ではγ−ブチロラクトン、プロピオンラクトン、
ε−カプロラクトン、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
リアセチン等を用いるのが好ましく、ガス硬化性鋳型造
型法ではギ酸メチルを用いるのが好ましい。
As the organic ester used in the present invention, a lactone or an organic ester derived from a monohydric or polyhydric alcohol having 1 to 10 carbon atoms and an organic carboxylic acid having 1 to 10 carbon atoms alone or in a mixture is used. However, in the self-hardening molding method, γ-butyrolactone, propionlactone,
It is preferable to use ε-caprolactone, ethyl formate, ethylene glycol diacetate, ethylene glycol monoacetate, triacetin, and the like, and it is preferable to use methyl formate in a gas-curable mold molding method.

【0016】耐火性粒状材料としては石英質を主成分と
する珪砂、クロマイト砂、ジルコン砂、オリビン砂、ア
ルミナサンド等が挙げられる。本発明においてはこれら
の耐火性粒状材料は新砂、再生砂のいずれを用いること
もできるが、特に再生砂を用いた場合の鋳型強度向上効
果が顕著である。再生砂を使用する場合、再生砂は通常
の磨耗式或は焙焼式で得られるものが使用されるが、再
生砂を得る方法は特に限定されるものではない。
Examples of the refractory granular material include quartz sand, chromite sand, zircon sand, olivine sand, and alumina sand mainly composed of quartz. In the present invention, as these refractory granular materials, either new sand or regenerated sand can be used, but the effect of improving the mold strength is particularly remarkable when regenerated sand is used. When reclaimed sand is used, a reclaimed sand obtained by a normal abrasion method or a roasting method is used, but the method for producing the reclaimed sand is not particularly limited.

【0017】本発明の樹脂組成物中には、その他添加剤
として従来より公知であるシランカップリング剤を使用
することができる。その具体例としては、好ましいもの
としてγ−アミノプロピルトリエトキシシランやγ−
(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラ
ン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等が
挙げられる。本発明においてはこのシランカップリング
剤を樹脂組成物と併用するのが好ましい。本発明の樹脂
組成物を用いて鋳物用砂型を自硬性鋳型造型法によって
製造するにあたっては周知の方法が採用される。例え
ば、再生砂 100重量部に、本発明に係わる樹脂組成物で
ある水溶性フェノール樹脂水溶液を 0.4〜15重量部、好
ましくは 0.6〜5重量部及び硬化剤の有機エステルを0.
05〜9重量部、好ましくは 0.1〜5重量部を周知の方法
で混練し、従来の自硬性鋳型製造プロセスをそのまま利
用して鋳型を製造することができる。
In the resin composition of the present invention, conventionally known silane coupling agents can be used as other additives. Specific examples thereof are preferably γ-aminopropyltriethoxysilane and γ-aminopropyltriethoxysilane.
(2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, and the like. In the present invention, it is preferable to use this silane coupling agent together with the resin composition. When a sand mold for casting is produced by a self-hardening molding method using the resin composition of the present invention, a known method is employed. For example, 0.4 to 15 parts by weight, preferably 0.6 to 5 parts by weight of an aqueous solution of a water-soluble phenol resin, which is a resin composition according to the present invention, and 100 parts by weight of recycled sand are mixed with 100 parts by weight of an organic ester of a curing agent.
05 to 9 parts by weight, preferably 0.1 to 5 parts by weight, can be kneaded by a well-known method, and a mold can be manufactured by using a conventional self-hardening mold manufacturing process as it is.

【0018】[0018]

【実施例】以下、実施例をもって本発明を詳細に説明す
るが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるもので
はない。 合成例1 攪拌機、還流コンデンサー、温度計を備えた四つ口フラ
スコに水 255重量部、フェノール 267重量部、92%パラ
ホルムアルデヒド 158重量部及び酢酸亜鉛2.7重量部、
金属・合金粉を表1に示した元素濃度になるように加
え、攪拌しながら湯浴上で加熱し85℃に保持し、16時間
かけて反応させた。その後、48%水酸化カリウム 292重
量部加え、樹脂溶液の粘度が25℃で 100cpになった時点
で冷却した後、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン
を4重量部加えて、樹脂溶液(固形分約50%、重量平均
分子量約2300)を得た。
EXAMPLES The present invention will be described below in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Synthesis Example 1 255 parts by weight of water, 267 parts by weight of phenol, 158 parts by weight of 92% paraformaldehyde and 2.7 parts by weight of zinc acetate were placed in a four-necked flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, and a thermometer.
The metal / alloy powder was added so as to have the element concentration shown in Table 1, heated on a hot water bath with stirring, kept at 85 ° C., and reacted for 16 hours. Thereafter, 292 parts by weight of 48% potassium hydroxide was added, and when the viscosity of the resin solution reached 100 cp at 25 ° C., the mixture was cooled, and then 4 parts by weight of γ-aminopropyltriethoxysilane was added, and the resin solution (solid content: approx. 50%, a weight average molecular weight of about 2300).

【0019】合成例2 攪拌機、還流コンデンサー、温度計を備えた四つ口フラ
スコに水 255重量部、フェノール 267重量部、92%パラ
ホルムアルデヒド 158重量部及び酢酸亜鉛2.7重量部を
加え、攪拌しながら湯浴上で加熱し85℃に保持し、16時
間かけて反応させた。その後、48%水酸化カリウム 292
重量部、金属・合金粉を表2に示した元素濃度になるよ
うに加え、樹脂溶液の粘度が25℃で 100cpになった時点
で冷却した後、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン
を4重量部加えて、樹脂溶液(固形分約50%、重量平均
分子量約2300)を得た。
Synthesis Example 2 A four-necked flask equipped with a stirrer, reflux condenser and thermometer was charged with 255 parts by weight of water, 267 parts by weight of phenol, 158 parts by weight of 92% paraformaldehyde and 2.7 parts by weight of zinc acetate, and stirred. The mixture was heated on a hot water bath, kept at 85 ° C., and reacted for 16 hours. Thereafter, 48% potassium hydroxide 292
Parts by weight, metal and alloy powder were added so as to have the element concentrations shown in Table 2, and when the viscosity of the resin solution reached 100 cp at 25 ° C, 4 parts by weight of γ-aminopropyltriethoxysilane was added. In addition, a resin solution (solid content about 50%, weight average molecular weight about 2300) was obtained.

【0020】合成例3 攪拌機、還流コンデンサー、温度計を備えた四つ口フラ
スコに水 264重量部、フェノール 277重量部、48%水酸
化カリウム 292重量部加え、攪拌しながら湯浴上で加熱
し85℃に保持した。その後、92%パラホルムアルデヒド
163重量部を1時間かけて添加した。同温度で反応を続
け、樹脂溶液の粘度が25℃で 100cpになった時点で冷却
し、γ−アミノプロピルトリエトキシシランを4重量部
加え、樹脂溶液(固形分約50%、重量平均分子量約230
0)を得た。
Synthesis Example 3 264 parts by weight of water, 277 parts by weight of phenol, and 292 parts by weight of 48% potassium hydroxide were added to a four-necked flask equipped with a stirrer, a reflux condenser and a thermometer, and heated on a hot water bath with stirring. Maintained at 85 ° C. Then 92% paraformaldehyde
163 parts by weight were added over 1 hour. The reaction was continued at the same temperature. When the viscosity of the resin solution reached 100 cp at 25 ° C., the mixture was cooled, 4 parts by weight of γ-aminopropyltriethoxysilane was added, and the resin solution (solid content: about 50%, weight average molecular weight: about 50%) was added. 230
0).

【0021】合成例4 攪拌機、還流コンデンサー、温度計を備えた四つ口フラ
スコに水 255重量部、フェノール 267重量部、92%パラ
ホルムアルデヒド 158重量部及び酢酸亜鉛2.7重量部加
え、攪拌しながら湯浴上で加熱し85℃に保持し、16時間
かけて反応させた。その後、48%水酸化カリウム 292重
量部加え、樹脂溶液の粘度が25℃で100cpになった時点
で冷却した後、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン
を4重量部加えて、樹脂溶液(固形分約50%、重量平均
分子量約2300)を得た。
Synthesis Example 4 In a four-necked flask equipped with a stirrer, reflux condenser and thermometer, 255 parts by weight of water, 267 parts by weight of phenol, 158 parts by weight of 92% paraformaldehyde and 2.7 parts by weight of zinc acetate were added, and hot water was stirred. The mixture was heated on a bath, kept at 85 ° C., and reacted for 16 hours. Thereafter, 292 parts by weight of 48% potassium hydroxide was added, and when the viscosity of the resin solution reached 100 cp at 25 ° C., the mixture was cooled. Then, 4 parts by weight of γ-aminopropyltriethoxysilane was added, and the resin solution (solid content: approx. 50%, a weight average molecular weight of about 2300).

【0022】実施例1〜13 合成例1に準じて表1に示す金属・合金粉を添加し、金
属元素を含有する樹脂溶液を得、所定の方法に従って自
硬性抗圧力試験用テストピースをつくり、調製後の24時
間後の鋳型強度を測定した。 実施例14〜25 合成例2に準じて表2に示す金属・合金粉を添加し、金
属元素を含有する樹脂溶液を得、所定の方法に従ってガ
ス硬化性抗圧力試験用テストピースをつくり、調製後の
24時間後の鋳型強度を測定した。
Examples 1 to 13 Metals and alloy powders shown in Table 1 were added according to Synthesis Example 1 to obtain a resin solution containing a metal element, and a test piece for self-hardening resistance test was prepared according to a predetermined method. The mold strength was measured 24 hours after the preparation. Examples 14 to 25 The metal / alloy powder shown in Table 2 was added according to Synthesis Example 2 to obtain a resin solution containing a metal element, and a test piece for gas-curable coercive pressure test was prepared and prepared according to a predetermined method. After
The mold strength after 24 hours was measured.

【0023】比較例1、5 合成例3に準じて樹脂溶液を得、所定の方法に従って自
硬性、ガス硬化性抗圧力試験用テストピースをつくり、
調製後の24時間後の鋳型強度を測定した。 比較例2、6 特開平1−262042号公報に記載の実施例に準じて水溶性
フェノール樹脂溶液(固形分40%)を得、所定の方法に
従って自硬性、ガス硬化性抗圧力試験用テストピースを
つくり、調製後の24時間後の鋳型強度を測定した。 比較例3、7 特開平1−262043号公報に記載の実施例によって砂を処
理した。即ち、再生砂100重量部に対して、予めγ−ア
ミノプロピルトリエトキシシランの40%水溶液0.024重
量部によって25℃において処理した後、所定の方法に従
って自硬性、ガス硬化性抗圧力試験用テストピースをつ
くり、調製後の24時間後の鋳型強度を測定した。 比較例4、8 特開平2−261815号公報に記載の実施例に則り、合成例
4に準じて樹脂溶液を得、所定の方法に従って自硬性、
ガス硬化性抗圧力試験用テストピースをつくり、調製後
の24時間後の鋳型強度を測定した。
Comparative Examples 1 and 5 A resin solution was obtained according to Synthesis Example 3, and a test piece for self-hardening and gas-curing anti-pressure test was prepared according to a predetermined method.
The mold strength 24 hours after the preparation was measured. Comparative Examples 2 and 6 A water-soluble phenol resin solution (solid content: 40%) was obtained according to the examples described in JP-A-1-262042, and a test piece for self-hardening and gas-curing anti-pressure test was prepared according to a predetermined method. Was prepared, and the mold strength 24 hours after the preparation was measured. Comparative Examples 3 and 7 Sand was treated according to the examples described in JP-A 1-262043. That is, a test piece for self-hardening and gas-curing coercive pressure test was applied to 100 parts by weight of recycled sand at 25 ° C. in advance with 0.024 parts by weight of a 40% aqueous solution of γ-aminopropyltriethoxysilane, and Was prepared, and the mold strength 24 hours after the preparation was measured. Comparative Examples 4 and 8 According to the examples described in JP-A-2-261815, a resin solution was obtained according to Synthesis Example 4, and self-hardening was performed according to a predetermined method.
A test piece for a gas-curable pressure resistance test was prepared, and the strength of the mold 24 hours after the preparation was measured.

【0024】鋳型強度の測定方法 自硬性鋳型造型法における鋳型強度は次のように評価
した。即ち、砂の種類がフリーマントル硅砂である再生
砂 100重量部に対し、トリアセチンを 0.375重量部、本
発明の実施例及び比較例の水溶性フェノール樹脂を1.5
重量部添加混練した混合物を50mmφ×50mmh のテストピ
ース用模型に充填し、24時間後の抗圧力を測定した。ガ
ス硬化性鋳型造型法における鋳型強度は次のように評価
した。即ち、砂の種類がフリーマントル珪砂である再生
砂 100重量部に対し、本発明の実施例及び比較例の水溶
性フェノール樹脂を 2.5重量部添加混練してなる混合物
を50mmφ×50mmh のガス硬化用テストピース模型に充填
した。この模型中に3.0重量部のガス状のギ酸メチルを
注入し、24時間後の抗圧力を測定した。
[0024]Measuring method of mold strength  The mold strength in the self-hardening mold making method is evaluated as follows
did. That is, the type of sand is Fremantle silica sand
0.375 parts by weight of triacetin per 100 parts by weight of sand
The water-soluble phenolic resins of Examples and Comparative Examples of the invention
A 50 mmφ × 50 mmh test pipe
The mixture was filled in a source model, and the pressure resistance after 24 hours was measured. Moth
The mold strength in the hardening mold making method is evaluated as follows
did. That is, the type of sand is Fremantle quartz sand
For 100 parts by weight of sand, the aqueous solution of Examples and Comparative Examples of the present invention
Mixture of 2.5 parts by weight of water-soluble phenol resin
Into a 50mmφ × 50mmh test piece for gas curing
did. 3.0 parts by weight of gaseous methyl formate in this model
The injection was performed, and the anti-pressure 24 hours later was measured.

【0025】再生砂の調製方法 フリーマントル硅砂の新砂 100重量部に対し、硬化剤
であるトリアセチン0.375重量部、γ−アミノプロピル
トリエトキシシラン0.5 重量%(対フェノール樹脂)を
含有する水溶性フェノール樹脂(固形分49%、重量平均
分子量2300)を 1.5重量部添加混練した混合物より造型
した鋳型を用い、FC−25(S/M=3.5)を鋳造し、回収した
砂をクラッシャーにかけ、日本鋳造製M型ロータリーク
レーマーを用いて再生(A再生、2パス)した。以上の
工程を5回繰り返して得られた再生砂を上記の鋳型強度
試験用の調製に用いた。
[0025]Preparation method of recycled sand  Hardening agent for 100 parts by weight of fresh sand of Fremantle silica sand
0.375 parts by weight of triacetin, γ-aminopropyl
0.5% by weight of triethoxysilane (based on phenol resin)
Water-soluble phenol resin contained (solid content 49%, weight average
Molding from a mixture obtained by adding and kneading 1.5 parts by weight of a molecular weight of 2300)
Using a molded mold, FC-25 (S / M = 3.5) was cast and recovered.
Sand is crushed by a Japanese cast M-type rotary
Reproduction (A reproduction, 2 passes) was performed using a reamer. More than
The reclaimed sand obtained by repeating the process five times is used for the above mold strength.
Used for preparation for testing.

【0026】実施例1〜25のテストピースの粒径と抗圧
力及び比較例1〜8のテストピースの抗圧力の測定結果
を、表1と表2に示す。
Tables 1 and 2 show the measurement results of the particle size and the coercive pressure of the test pieces of Examples 1 to 25 and the coercive pressure of the test pieces of Comparative Examples 1 to 8.

【0027】[0027]

【表1】 [Table 1]

【0028】[0028]

【表2】 [Table 2]

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明の樹脂組成物及び鋳型製造方法を
用いることにより、再生した耐火性粒状材料から造型さ
れた鋳型の強度を大幅に向上させることができる。
By using the resin composition and the method for producing a mold of the present invention, the strength of a mold molded from regenerated refractory granular material can be greatly improved.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 勉 愛知県豊橋市富士見台6−2−1 花王 富士見寮 (56)参考文献 特開 平2−261815(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B22C 1/00 - 1/26 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Tsutomu Tanaka 6-2-1 Fujimidai, Toyohashi-shi, Aichi Kao Fujimi Dormitory (56) References JP-A-2-261815 (JP, A) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) B22C 1/00-1/26

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 フェノール類とアルデヒドとを反応させ
る段階において、2価の金属イオン触媒を用いて酸性領
域下で反応させ、その前の段階及び/又は後の段階にア
ルカリ性領域下でアルカリ性触媒で反応を行い、さらに
反応中に金属粉末及び/又は合金粉末を含有させて製造
される水溶性フェノール樹脂を含有することを特徴とす
るエステル硬化性鋳型製造用樹脂組成物。
In the step of reacting a phenol with an aldehyde, the reaction is carried out in an acidic region using a divalent metal ion catalyst, and in an earlier stage and / or a later stage, an alkaline catalyst is used in an alkaline region. A resin composition for producing an ester-curable mold, comprising a water-soluble phenol resin produced by carrying out a reaction and further containing a metal powder and / or an alloy powder during the reaction.
【請求項2】 金属粉末及び/又は合金粉末の金属元素
が周期律表IB〜VIII族から選ばれる一種又は二種以上で
ある請求項1記載の鋳型製造用樹脂組成物。
2. The resin composition for producing a mold according to claim 1, wherein the metal element of the metal powder and / or the alloy powder is one or more selected from groups IB to VIII of the periodic table.
【請求項3】 再使用を目的とする回収砂又は再生砂を
主体とする耐火性粒状材料に用いられる請求項1記載の
鋳型製造用樹脂組成物。
3. The recovered or reclaimed sand intended for reuse
The resin composition for producing a mold according to claim 1, which is used for a refractory granular material as a main component .
【請求項4】 請求項1又は2記載のエステル硬化性鋳
型製造用樹脂組成物と有機エステルを用いて、耐火性粒
状材料を造型する鋳型製造方法。
4. A method for producing a refractory granular material using the resin composition for producing an ester-curable mold according to claim 1 or 2 and an organic ester.
【請求項5】 耐火性粒状材料が再使用を目的とする回
収砂又は再生砂が主体である請求項4記載の鋳型製造方
法。
5. The method for producing a mold according to claim 4, wherein the refractory granular material is mainly composed of recovered sand or recycled sand intended for reuse.
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