JP3025762B1 - 鋳型製造方法 - Google Patents
鋳型製造方法Info
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- JP3025762B1 JP3025762B1 JP10324687A JP32468798A JP3025762B1 JP 3025762 B1 JP3025762 B1 JP 3025762B1 JP 10324687 A JP10324687 A JP 10324687A JP 32468798 A JP32468798 A JP 32468798A JP 3025762 B1 JP3025762 B1 JP 3025762B1
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Abstract
【要約】
【課題】 合成ムライト砂を含有する再生砂を水溶性フ
ェノール樹脂を用いる有機エステル硬化法で造型した場
合に高い鋳型強度を達成可能な鋳型製造方法の提供。 【解決手段】合成ムライト砂を20重量％以上含有する再
生砂50重量％以上からなる耐火性粒状材料を、水溶性フ
ェノール樹脂とアルコール類の１種以上を含有する粘結
剤を用い、有機エステルを硬化剤として造型することか
らなる鋳型製造方法。アルコール類は好ましくは芳香族
アルコール、脂環式アルコールから選ばれる。
ェノール樹脂を用いる有機エステル硬化法で造型した場
合に高い鋳型強度を達成可能な鋳型製造方法の提供。 【解決手段】合成ムライト砂を20重量％以上含有する再
生砂50重量％以上からなる耐火性粒状材料を、水溶性フ
ェノール樹脂とアルコール類の１種以上を含有する粘結
剤を用い、有機エステルを硬化剤として造型することか
らなる鋳型製造方法。アルコール類は好ましくは芳香族
アルコール、脂環式アルコールから選ばれる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、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造型す
る自硬性鋳型の製造方法に関する。
樹脂を粘結剤とし、有機エステルを硬化剤として造型す
る自硬性鋳型の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】水溶性フェノール樹脂を粘結剤、有機エ
ステルを硬化剤とする自硬性鋳型造型法で得られる再生
砂を用いて造型した場合、鋳型強度が新砂と比較して著
しく低下し、粘結剤及び／又は新砂の量を多くする必要
があった。
ステルを硬化剤とする自硬性鋳型造型法で得られる再生
砂を用いて造型した場合、鋳型強度が新砂と比較して著
しく低下し、粘結剤及び／又は新砂の量を多くする必要
があった。
【０００３】これを改善するため、特開平１−262042号
公報の樹脂固形分の低い粘結剤を使用する方法、特開平
１−262043号公報のシラン溶液で再生砂を処理する方
法、特開平４−339537号公報の周期律表ＩＢ〜VIII族の
うち半金属元素を除く金属元素を添加剤として用いる方
法等が提案されている。
公報の樹脂固形分の低い粘結剤を使用する方法、特開平
１−262043号公報のシラン溶液で再生砂を処理する方
法、特開平４−339537号公報の周期律表ＩＢ〜VIII族の
うち半金属元素を除く金属元素を添加剤として用いる方
法等が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】鋳型の造型に用いられ
る耐火性粒状材料としては、珪砂、ジルコン砂、クロマ
イト砂、オリビン砂が従来から広く用いられてきたが、
近年はアルミノケイ酸塩を主体とする合成ムライト砂
が、耐火度、熱膨張性、耐摩耗性、耐破砕性に優れるこ
とから、徐々に使用されつつある。しかしながら上記の
方法は、合成ムライト砂を含有する再生砂については満
足できるものではない。本発明の課題は、こうした場合
に有効な鋳型製造方法を提供することである。
る耐火性粒状材料としては、珪砂、ジルコン砂、クロマ
イト砂、オリビン砂が従来から広く用いられてきたが、
近年はアルミノケイ酸塩を主体とする合成ムライト砂
が、耐火度、熱膨張性、耐摩耗性、耐破砕性に優れるこ
とから、徐々に使用されつつある。しかしながら上記の
方法は、合成ムライト砂を含有する再生砂については満
足できるものではない。本発明の課題は、こうした場合
に有効な鋳型製造方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、合成ムライト
砂を20重量％以上含有する再生砂50重量％以上からなる
耐火性粒状材料を、水溶性フェノール樹脂とアルコール
類の１種以上を含有する粘結剤を用い、有機エステルを
硬化剤として造型することからなる鋳型製造方法であ
る。
砂を20重量％以上含有する再生砂50重量％以上からなる
耐火性粒状材料を、水溶性フェノール樹脂とアルコール
類の１種以上を含有する粘結剤を用い、有機エステルを
硬化剤として造型することからなる鋳型製造方法であ
る。
【０００６】特開平４−118150号公報は、水溶性フェノ
ール樹脂粘結剤にアルコール類を添加することによる鋳
型強度の向上を記載している。しかしながら再生砂、特
に合成ムライト砂を含有する再生砂については記載がな
く、従って特にこうした場合に有効であることについて
の知見は存在しない。
ール樹脂粘結剤にアルコール類を添加することによる鋳
型強度の向上を記載している。しかしながら再生砂、特
に合成ムライト砂を含有する再生砂については記載がな
く、従って特にこうした場合に有効であることについて
の知見は存在しない。
【０００７】
【発明の実施の形態】合成ムライト砂とは、各種鉱物を
原料として人工的に合成、製造されたアルミノケイ酸塩
を主体とするセラミックスの一種である。工業的な製法
は、例えば特公平４−40095号公報に記載されており、
これによれば合成ムライト砂は球状の焼成粒子として得
られる。商業的には例えば内外セラビーズ（株）より、
セラビーズと称して発売されており、その一般的な組成
はAl2O3約60重量％、SiO2約35重量％からなる。
原料として人工的に合成、製造されたアルミノケイ酸塩
を主体とするセラミックスの一種である。工業的な製法
は、例えば特公平４−40095号公報に記載されており、
これによれば合成ムライト砂は球状の焼成粒子として得
られる。商業的には例えば内外セラビーズ（株）より、
セラビーズと称して発売されており、その一般的な組成
はAl2O3約60重量％、SiO2約35重量％からなる。
【０００８】本発明で用いられる耐火性粒状材料はその
50重量％以上が再生砂からなる。耐火性粒状材料の80重
量％、さらには100重量％が再生砂からなる場合、本発
明の効果はより顕著に発揮される。また本発明によれ
ば、再生砂の20重量％以上が上記した合成ムライト砂か
らなる。好ましくは合成ムライト砂の再生砂が耐火性粒
状材料の30〜80重量％を占める。さらに好ましくはフリ
ーマントル砂を20〜60重量％含有する。その他、珪砂、
ジルコン砂、クロマイト砂、オリビン砂、セメント砂等
が含有されていてもよい。なお再生砂とは、一旦鋳造し
た後の回収砂、もしくはその回収砂を乾式、湿式、焙焼
式等の方法により再生処理して再利用できるようにした
砂のことである。
50重量％以上が再生砂からなる。耐火性粒状材料の80重
量％、さらには100重量％が再生砂からなる場合、本発
明の効果はより顕著に発揮される。また本発明によれ
ば、再生砂の20重量％以上が上記した合成ムライト砂か
らなる。好ましくは合成ムライト砂の再生砂が耐火性粒
状材料の30〜80重量％を占める。さらに好ましくはフリ
ーマントル砂を20〜60重量％含有する。その他、珪砂、
ジルコン砂、クロマイト砂、オリビン砂、セメント砂等
が含有されていてもよい。なお再生砂とは、一旦鋳造し
た後の回収砂、もしくはその回収砂を乾式、湿式、焙焼
式等の方法により再生処理して再利用できるようにした
砂のことである。
【０００９】本発明に使用される粘結剤は、水溶性フェ
ノール樹脂とアルコール類の１種以上を含有する。水溶
性フェノール樹脂は、フェノール類を大量のアルカリ性
物質の存在下、水中でアルデヒド類と反応させることに
よって得ることができる。フェノール類は、フェノール
化合物及びビスフェノール化合物から選ばれる１種、又
は２種以上の混合物でも良い。好ましいフェノール化合
物としては、フェノール、クレゾール、レゾルシノー
ル、3,5-キシレノールが挙げられ、好ましいビスフェノ
ール化合物としては、ビスフェノールＡ、ビスフェノー
ルＦ、ビスフェノールＳが挙げられる。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類と縮合可
能なモノマーや、リグニン誘導体などを混合してもよ
い。
ノール樹脂とアルコール類の１種以上を含有する。水溶
性フェノール樹脂は、フェノール類を大量のアルカリ性
物質の存在下、水中でアルデヒド類と反応させることに
よって得ることができる。フェノール類は、フェノール
化合物及びビスフェノール化合物から選ばれる１種、又
は２種以上の混合物でも良い。好ましいフェノール化合
物としては、フェノール、クレゾール、レゾルシノー
ル、3,5-キシレノールが挙げられ、好ましいビスフェノ
ール化合物としては、ビスフェノールＡ、ビスフェノー
ルＦ、ビスフェノールＳが挙げられる。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類と縮合可
能なモノマーや、リグニン誘導体などを混合してもよ
い。
【００１０】アルデヒド類としては、ホルムアルデヒ
ド、アセトアルデヒド、フルフラール、グリオキサール
及びその混合物等が挙げられる。相溶性等の点からアル
デヒド類はフェノール類に対して1.0〜6.0倍モルが良
く、好ましくは1.5〜4.0倍モルがよい。
ド、アセトアルデヒド、フルフラール、グリオキサール
及びその混合物等が挙げられる。相溶性等の点からアル
デヒド類はフェノール類に対して1.0〜6.0倍モルが良
く、好ましくは1.5〜4.0倍モルがよい。
【００１１】アルカリ性物質としては、水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物をフェノ
ール類の水酸基に対して0.2〜5.0倍モル、好ましくは0.
5〜4.0倍モル用いるのが望ましい。
ム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物をフェノ
ール類の水酸基に対して0.2〜5.0倍モル、好ましくは0.
5〜4.0倍モル用いるのが望ましい。
【００１２】反応条件は目的とする分子量に応じ適宜決
めればよいが、25〜90重量％水溶液として25℃の粘度が
10〜300mPa・Sとするのが好ましく、そのためには25〜9
0重量％の反応液を50〜100℃で0.5〜10時間反応させれ
ばよい。
めればよいが、25〜90重量％水溶液として25℃の粘度が
10〜300mPa・Sとするのが好ましく、そのためには25〜9
0重量％の反応液を50〜100℃で0.5〜10時間反応させれ
ばよい。
【００１３】このようにして得られる水溶性フェノール
樹脂の分子量は2000〜8000が、更には2500〜5000が好ま
しい。
樹脂の分子量は2000〜8000が、更には2500〜5000が好ま
しい。
【００１４】有機エステルとしては、炭素数３〜10のラ
クトン類、炭素数１〜10の１価又は多価アルコールと炭
素数１〜10のカルボン酸より導かれる有機エステル、或
いは炭素数１〜８のアルキレンカーボネートが単独で又
は混合して用いられる。好ましくは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、エチレンカーボ
ネート、プロピレンカーボネートである。有機エステル
は耐火性粒状材料100重量部に対し0.01〜10重量部、好
ましくは0.5〜２重量部が使用される。
クトン類、炭素数１〜10の１価又は多価アルコールと炭
素数１〜10のカルボン酸より導かれる有機エステル、或
いは炭素数１〜８のアルキレンカーボネートが単独で又
は混合して用いられる。好ましくは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、エチレンカーボ
ネート、プロピレンカーボネートである。有機エステル
は耐火性粒状材料100重量部に対し0.01〜10重量部、好
ましくは0.5〜２重量部が使用される。
【００１５】アルコール類としては、炭素数３〜20のア
ルコールが好ましく、更には芳香族アルコール、脂環式
アルコールが、特には芳香族アルコールが好ましい。好
ましい芳香族アルコールは炭素数７〜20で次式
ルコールが好ましく、更には芳香族アルコール、脂環式
アルコールが、特には芳香族アルコールが好ましい。好
ましい芳香族アルコールは炭素数７〜20で次式
【００１６】
【化３】
【００１７】（式中、R1は直鎖又は分岐鎖のアルキレン
基又はアルケニレン基を示し、R2は水素原子、アルキル
基、アルケニル基、又は水酸基を示す。）により表さ
れ、好ましい脂環式アルコールは炭素数３〜20で次式
基又はアルケニレン基を示し、R2は水素原子、アルキル
基、アルケニル基、又は水酸基を示す。）により表さ
れ、好ましい脂環式アルコールは炭素数３〜20で次式
【００１８】
【化４】
【００１９】（式中、R3は直鎖又は分岐鎖のアルキレン
基又はアルケニレン基を示し、ｎは０又は１、Ｘは脂環
式炭化水素基を示す。）により表される。
基又はアルケニレン基を示し、ｎは０又は１、Ｘは脂環
式炭化水素基を示す。）により表される。
【００２０】具体的には、本発明のアルコール類として
はベンジルアルコール、3-フェニル-プロパン-1-オー
ル、1,1-ジメチル-2-フェニルエタノール、シクロヘプ
タノール、シクロヘキサノール、シクロヘキシルメタノ
ール、ｎ-ブチルアルコール、ヘキシレングリコール、
ネオペンチルアルコール等が挙げられ、好ましくはベン
ジルアルコール、3-フェニル-プロパン-1-オール、1,1-
ジメチル-2-フェニルエタノール、シクロヘプタノー
ル、シクロヘキサノール、シクロヘキシルメタノール、
特に好ましくはベンジルアルコールである。
はベンジルアルコール、3-フェニル-プロパン-1-オー
ル、1,1-ジメチル-2-フェニルエタノール、シクロヘプ
タノール、シクロヘキサノール、シクロヘキシルメタノ
ール、ｎ-ブチルアルコール、ヘキシレングリコール、
ネオペンチルアルコール等が挙げられ、好ましくはベン
ジルアルコール、3-フェニル-プロパン-1-オール、1,1-
ジメチル-2-フェニルエタノール、シクロヘプタノー
ル、シクロヘキサノール、シクロヘキシルメタノール、
特に好ましくはベンジルアルコールである。
【００２１】アルコール類の含有量は、耐火性粒状材料
100重量部に対して0.005〜1.0重量部、好ましくは0.02
〜0.3重量部、さらに好ましくは0.05〜0.1重量部であ
る。
100重量部に対して0.005〜1.0重量部、好ましくは0.02
〜0.3重量部、さらに好ましくは0.05〜0.1重量部であ
る。
【００２２】さらに鋳型強度を向上させる目的で、例え
ばγ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のシ
ランカップリング剤を使用することができる。その添加
量は粘結剤100重量部に対し0.01〜10重量部が好まし
い。
ばγ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のシ
ランカップリング剤を使用することができる。その添加
量は粘結剤100重量部に対し0.01〜10重量部が好まし
い。
【００２３】粘結剤は、一般的には水溶液の形で用いら
れる。固形分（粘結剤２ｇを105℃で３時間乾燥）は、
耐火性粒状材料と均一な混練が可能な点で好ましくは25
〜90重量％、さらに好ましくは50〜85重量％である。耐
火性粒状材料に対する粘結剤の使用量は0.1〜15重量
部、好ましくは0.5〜５重量部である。
れる。固形分（粘結剤２ｇを105℃で３時間乾燥）は、
耐火性粒状材料と均一な混練が可能な点で好ましくは25
〜90重量％、さらに好ましくは50〜85重量％である。耐
火性粒状材料に対する粘結剤の使用量は0.1〜15重量
部、好ましくは0.5〜５重量部である。
【００２４】本発明により鋳型造型する際、粘結剤と硬
化剤の混合物を耐火性粒状材料に添加しミキサー等によ
り混練して混練砂としても良いし、水溶性フェノール樹
脂とアルコール類、硬化剤をそれぞれ準備し、ミキサー
に別々に添加して耐火性粒状材料と混練してもよい。混
練砂は目的の鋳型に造型され、従来の自硬性鋳型製造プ
ロセスをそのまま利用してアルミ鋳物のような非鉄合金
や鋳鋼や鋳鉄鋳物を製造することができる。
化剤の混合物を耐火性粒状材料に添加しミキサー等によ
り混練して混練砂としても良いし、水溶性フェノール樹
脂とアルコール類、硬化剤をそれぞれ準備し、ミキサー
に別々に添加して耐火性粒状材料と混練してもよい。混
練砂は目的の鋳型に造型され、従来の自硬性鋳型製造プ
ロセスをそのまま利用してアルミ鋳物のような非鉄合金
や鋳鋼や鋳鉄鋳物を製造することができる。
【００２５】
【実施例】＜水溶性フェノール樹脂の合成＞表１に示し
たモル比率のフェノール化合物の50％水酸化カリウム
（対フェノール類0.8倍モル）水溶液に50％ホルムアル
デヒド水溶液（対フェノール類2.0倍モル）を加え、80
℃で反応を行い、フェノール−ホルムアルデヒド変性樹
脂の重量平均分子量が約3000に達するまで反応した。な
お分子量は、水溶性フェノール樹脂２ｇを水２ｇで希釈
し0.1重量％硫酸水溶液でpH６とし、生成した沈澱物を
分離、乾燥後テトラヒドロフランに溶解（１重量％）し
てＧＰＣ（カラム：東洋ソーダ（株）TSK-GEL G3000HX
L,TSK-GEL G2500HXL、標準物質：ポリスチレン）で測定
した。終点は予め実験的に求めた重量平均分子量と粘度
との関係から、反応溶液の粘度を測定することによって
判定した。反応溶液中の樹脂の含有量を水で50％に調製
し、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを反
応溶液100重量部に対して0.5重量部添加して、水溶性フ
ェノール樹脂（合成例１〜４）を得た。
たモル比率のフェノール化合物の50％水酸化カリウム
（対フェノール類0.8倍モル）水溶液に50％ホルムアル
デヒド水溶液（対フェノール類2.0倍モル）を加え、80
℃で反応を行い、フェノール−ホルムアルデヒド変性樹
脂の重量平均分子量が約3000に達するまで反応した。な
お分子量は、水溶性フェノール樹脂２ｇを水２ｇで希釈
し0.1重量％硫酸水溶液でpH６とし、生成した沈澱物を
分離、乾燥後テトラヒドロフランに溶解（１重量％）し
てＧＰＣ（カラム：東洋ソーダ（株）TSK-GEL G3000HX
L,TSK-GEL G2500HXL、標準物質：ポリスチレン）で測定
した。終点は予め実験的に求めた重量平均分子量と粘度
との関係から、反応溶液の粘度を測定することによって
判定した。反応溶液中の樹脂の含有量を水で50％に調製
し、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを反
応溶液100重量部に対して0.5重量部添加して、水溶性フ
ェノール樹脂（合成例１〜４）を得た。
【００２６】
【表１】
【００２７】＜実施例１〜15及び比較例１＞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自
硬性鋳型造型法で得られた表２に示す組成の耐火性粒状
材料100重量部に対して、エチレングリコールジアセテ
ート0.30重量部、表１の水溶性フェノール樹脂1.5重量
部、及び表３のアルコール類0.075重量部を添加混練
し、50mmφ×50mmｈの木型に充填した。得られたテスト
ピースを取り出して24時間後の鋳型の圧縮強度（抗圧
力）を測定した。結果を表３に示す。尚、圧縮強度試験
は温度25℃、湿度60％ＲＨの条件で行った。また圧縮強
度はアルコール類を含有しない場合について同様に測定
した結果を１とした場合の相対値である。
ノール樹脂を粘結剤とし有機エステルを硬化剤とする自
硬性鋳型造型法で得られた表２に示す組成の耐火性粒状
材料100重量部に対して、エチレングリコールジアセテ
ート0.30重量部、表１の水溶性フェノール樹脂1.5重量
部、及び表３のアルコール類0.075重量部を添加混練
し、50mmφ×50mmｈの木型に充填した。得られたテスト
ピースを取り出して24時間後の鋳型の圧縮強度（抗圧
力）を測定した。結果を表３に示す。尚、圧縮強度試験
は温度25℃、湿度60％ＲＨの条件で行った。また圧縮強
度はアルコール類を含有しない場合について同様に測定
した結果を１とした場合の相対値である。
【００２８】
【表２】
【００２９】
【表３】
【００３０】
【発明の効果】合成ムライト砂を20重量％以上含有する
再生砂50重量％以上からなる耐火性粒状材料を、水溶性
フェノール樹脂とアルコール類の１種以上を含有する粘
結剤を用い、有機エステルを硬化剤として造型すること
により、鋳型強度を高くできる。
再生砂50重量％以上からなる耐火性粒状材料を、水溶性
フェノール樹脂とアルコール類の１種以上を含有する粘
結剤を用い、有機エステルを硬化剤として造型すること
により、鋳型強度を高くできる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−154941（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−118150（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−47840（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B22C 1/00 - 1/26
Claims (3)
- 【請求項１】 合成ムライト砂を20重量％以上含有する
再生砂50重量％以上からなる耐火性粒状材料を、水溶性
フェノール樹脂とアルコール類の１種以上を含有する粘
結剤を用い、有機エステルを硬化剤として造型すること
からなる鋳型製造方法。 - 【請求項２】 アルコール類が芳香族アルコール、脂環
式アルコールから選ばれる少なくとも１種である請求項
１の鋳型製造方法。 - 【請求項３】 芳香族アルコールが炭素数７〜20で次式 【化１】 （式中、R1は直鎖又は分岐鎖のアルキレン基又はアルケ
ニレン基を示し、R2は水素原子、アルキル基、アルケニ
ル基、又は水酸基を示す。）により表され、脂環式アル
コールが炭素数３〜20で次式 【化２】 （式中、R3は直鎖又は分岐鎖のアルキレン基又はアルケ
ニレン基を示し、ｎは０又は１、Ｘは脂環式炭化水素基
を示す。）により表される、請求項２の鋳型製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10324687A JP3025762B1 (ja) | 1998-11-16 | 1998-11-16 | 鋳型製造方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10324687A JP3025762B1 (ja) | 1998-11-16 | 1998-11-16 | 鋳型製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3025762B1 true JP3025762B1 (ja) | 2000-03-27 |
| JP2000153337A JP2000153337A (ja) | 2000-06-06 |
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ID=18168612
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|---|---|---|---|
| JP10324687A Expired - Fee Related JP3025762B1 (ja) | 1998-11-16 | 1998-11-16 | 鋳型製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3025762B1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP5670172B2 (ja) | 2009-12-24 | 2015-02-18 | 花王株式会社 | 鋳型の製造方法 |
| JP5541783B2 (ja) * | 2010-03-01 | 2014-07-09 | 花王株式会社 | 水溶性フェノール樹脂組成物の製造方法 |
-
1998
- 1998-11-16 JP JP10324687A patent/JP3025762B1/ja not_active Expired - Fee Related
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