JP3092984B2 - 鋳型用樹脂組成物及び鋳型の製造方法 - Google Patents
鋳型用樹脂組成物及び鋳型の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は自硬性鋳型及びガス硬化
性鋳型造型法に用いられる、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有機エステルで硬化させて耐火性粒
状材料を造型する鋳物用砂型の製造方法に用いられる鋳
型用樹脂組成物において、耐火性粒状材料の再使用性が
著しく改良された鋳型用樹脂組成物、これを含む鋳型用
粘結剤組成物及び鋳型の製造方法に関するものである。
性鋳型造型法に用いられる、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有機エステルで硬化させて耐火性粒
状材料を造型する鋳物用砂型の製造方法に用いられる鋳
型用樹脂組成物において、耐火性粒状材料の再使用性が
著しく改良された鋳型用樹脂組成物、これを含む鋳型用
粘結剤組成物及び鋳型の製造方法に関するものである。
【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(CoatedSnd)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。
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(CoatedSnd)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。
【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ところの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。本発
明は上記問題点に鑑みなされたものである。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。またこのよう
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
機物やアルカリ分の除去のため、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 TRA
DE JOURNAL−8/22 DECEMBER 1989）。
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ところの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。本発
明は上記問題点に鑑みなされたものである。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。またこのよう
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
機物やアルカリ分の除去のため、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 TRA
DE JOURNAL−8/22 DECEMBER 1989）。
【０００４】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若干少なく
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。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。鋳型又は中
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。
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若干少なく
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。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。鋳型又は中
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。
【０００５】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。又熱的再生方法は、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。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如き本
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。
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。又熱的再生方法は、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。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如き本
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。
【０００６】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。
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。
【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
有機エステルで硬化させて耐火性粒状材料を造型する鋳
物用砂型の製造方法に用いられる鋳型用樹脂組成物にお
いて、特定の金属元素を特定量含有する鋳型用樹脂組成
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、本発明は水溶性フェノール樹脂を有
機エステルで硬化させて耐火性粒状材料を造型する鋳型
製造法に用いられる鋳型用樹脂組成物において、水溶性
フェノール樹脂が金属粉末及び／又は合金粉末を金属元
素として５〜50000ppm含有し、耐火性粒状材料が再生後
及び／又は回収後の骨材を主成分とする事を特徴とする
鋳型用樹脂組成物、これと有機エステルとからなる鋳型
用粘結剤組成物及び鋳型の製造方法を提供するものであ
る。
を解決すべく鋭意研究の結果、水溶性フェノール樹脂を
有機エステルで硬化させて耐火性粒状材料を造型する鋳
物用砂型の製造方法に用いられる鋳型用樹脂組成物にお
いて、特定の金属元素を特定量含有する鋳型用樹脂組成
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、本発明は水溶性フェノール樹脂を有
機エステルで硬化させて耐火性粒状材料を造型する鋳型
製造法に用いられる鋳型用樹脂組成物において、水溶性
フェノール樹脂が金属粉末及び／又は合金粉末を金属元
素として５〜50000ppm含有し、耐火性粒状材料が再生後
及び／又は回収後の骨材を主成分とする事を特徴とする
鋳型用樹脂組成物、これと有機エステルとからなる鋳型
用粘結剤組成物及び鋳型の製造方法を提供するものであ
る。
【０００８】本発明を更に詳細に説明すると、本発明の
鋳型用樹脂組成物は、金属及び／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
せるのが好ましい。金属元素が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、50000ppmを越
えると樹脂の安定性が悪くなり好ましくない。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,C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, M
o, 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が好
ましい。
鋳型用樹脂組成物は、金属及び／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
せるのが好ましい。金属元素が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、50000ppmを越
えると樹脂の安定性が悪くなり好ましくない。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,C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, M
o, 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が好
ましい。
【０００９】本発明に使用される金属及び／又は合金粉
末の代表的なものとしては、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。 1
0000μｍ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。
末の代表的なものとしては、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。 1
0000μｍ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。
【００１０】尚、砂中及び鋳型用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。 〔砂中の金属元素の定量〕 砂を 150メッシュ以下に粉砕し、100ml用白金皿に0.2
〜0.3g秤量する。これに、濃塩酸５ml，濃フッ化水素酸
３ml，濃過塩素酸10ml加えSiを揮散させた後、HCl(1+1)
10ml+H2O10mlを加え、加熱し、残渣塩を溶解する。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、900〜100
0℃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、メスシリンダーにて100mlの溶液とした後、Ｉ
ＣＰ（誘導結合プラズマ発光分析）法により金属元素を
定量する。
素の定量については、一般に以下のように行う。 〔砂中の金属元素の定量〕 砂を 150メッシュ以下に粉砕し、100ml用白金皿に0.2
〜0.3g秤量する。これに、濃塩酸５ml，濃フッ化水素酸
３ml，濃過塩素酸10ml加えSiを揮散させた後、HCl(1+1)
10ml+H2O10mlを加え、加熱し、残渣塩を溶解する。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、900〜100
0℃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、メスシリンダーにて100mlの溶液とした後、Ｉ
ＣＰ（誘導結合プラズマ発光分析）法により金属元素を
定量する。
【００１１】〔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)10ml+H
2O10ml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
シリンダーにて100mlの溶液とした後、ＩＣＰ（誘導結
合プラズマ発光分析）法により金属元素を定量する。
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)10ml+H
2O10ml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
シリンダーにて100mlの溶液とした後、ＩＣＰ（誘導結
合プラズマ発光分析）法により金属元素を定量する。
【００１２】本発明に用いられる水溶性フェノール樹脂
と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
めたフェノール類とホルムアルデヒド、アセトアルデヒ
ド、フルフラールアルデヒド及びアルデヒドの混合物等
とのアルカリ性或は酸性条件下における反応によって得
られるフェノール樹脂が用いられる。又フェノール樹脂
を水溶性にするために加えられるアルカリ性物質は反応
のどの段階において加えられても良く、又反応終了後に
加えられても何ら差し支えない。これらの水溶性フェノ
ール樹脂に含まれる適当な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、水酸化リチウム及びこ
れらの混合物が挙げられるが、水酸化カリウムが好まし
い。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。又この樹脂
は、そのいかなる製造段階において、金属及び／又は合
金粉末を添加しても得ることができる。即ち、予めフェ
ノール類に金属及び／又は合金粉末を含有させた後にア
ルデヒド類との重縮合反応を行うか、或はフェノール類
とアルデヒド類の重縮合反応が進んだ段階で金属及び／
又は合金粉末を含有させることでも得られるし、或は硬
化剤である有機エステルに対しても金属及び／又は合金
粉末を含有させても得られる。
と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
めたフェノール類とホルムアルデヒド、アセトアルデヒ
ド、フルフラールアルデヒド及びアルデヒドの混合物等
とのアルカリ性或は酸性条件下における反応によって得
られるフェノール樹脂が用いられる。又フェノール樹脂
を水溶性にするために加えられるアルカリ性物質は反応
のどの段階において加えられても良く、又反応終了後に
加えられても何ら差し支えない。これらの水溶性フェノ
ール樹脂に含まれる適当な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、水酸化リチウム及びこ
れらの混合物が挙げられるが、水酸化カリウムが好まし
い。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。又この樹脂
は、そのいかなる製造段階において、金属及び／又は合
金粉末を添加しても得ることができる。即ち、予めフェ
ノール類に金属及び／又は合金粉末を含有させた後にア
ルデヒド類との重縮合反応を行うか、或はフェノール類
とアルデヒド類の重縮合反応が進んだ段階で金属及び／
又は合金粉末を含有させることでも得られるし、或は硬
化剤である有機エステルに対しても金属及び／又は合金
粉末を含有させても得られる。
【００１３】金属及び／又は合金の添加量としては、金
属元素として、５〜50000ppm、好ましくは、10〜30000p
pmである。金属元素が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
と樹脂の安定性が悪くなり好ましくない。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。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。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。
属元素として、５〜50000ppm、好ましくは、10〜30000p
pmである。金属元素が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
と樹脂の安定性が悪くなり好ましくない。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。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。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。
【００１４】
【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、金属及び
／又は合金粉末を表１に示す金属濃度になるように加
え、攪拌しながら湯浴上で加熱し、85℃で30分間保持し
た。その後48％水酸化カリウム 282重量部を加えた後、
92％パラホルムアルデヒド 158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た後、γ−アミノプロピル
トリエトキシシランを4.0g加え、樹脂溶液（固形分約50
％、重量平均分子量約2300）を得た。
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、金属及び
／又は合金粉末を表１に示す金属濃度になるように加
え、攪拌しながら湯浴上で加熱し、85℃で30分間保持し
た。その後48％水酸化カリウム 282重量部を加えた後、
92％パラホルムアルデヒド 158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た後、γ−アミノプロピル
トリエトキシシランを4.0g加え、樹脂溶液（固形分約50
％、重量平均分子量約2300）を得た。
【００１５】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 263重量部、フェノール 275.5重量部、48％水
酸化カリウム 291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、更に金属及び／又は合金粉末を表２に示す金属
濃度になるように加え、樹脂溶液（固形分約50％、重量
平均分子量約2300）を得た。
スコに水 263重量部、フェノール 275.5重量部、48％水
酸化カリウム 291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、更に金属及び／又は合金粉末を表２に示す金属
濃度になるように加え、樹脂溶液（固形分約50％、重量
平均分子量約2300）を得た。
【００１６】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 263重量部、フェノール 275.5重量部、蓚酸0.
25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。同温度で更に約１時間反応を続
け、48％水酸化カリウム 291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、γ−アミノプ
ロピルトリエトキシシランを４重量部加え、更に金属及
び／又は合金粉末を表３に示す金属濃度になるように加
え、樹脂溶液（固形分約50％、重量平均分子量約2300）
を得た。
スコに水 263重量部、フェノール 275.5重量部、蓚酸0.
25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。同温度で更に約１時間反応を続
け、48％水酸化カリウム 291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、γ−アミノプ
ロピルトリエトキシシランを４重量部加え、更に金属及
び／又は合金粉末を表３に示す金属濃度になるように加
え、樹脂溶液（固形分約50％、重量平均分子量約2300）
を得た。
【００１７】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 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。
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。
【００１８】実施例１〜１３ 合成例１に準じて表１に示す金属又は合金粉末を添加
し、金属元素を含有する樹脂溶液を得、所定の方法に従
って抗圧力試験用テストピースをつくり、調製後の鋳型
強度の経時変化を測定した。 実施例１４〜２６ 合成例２に準じて表２に示す金属又は合金粉末を添加
し、金属元素を含有する樹脂溶液を得、所定の方法に従
ってガス硬化法にて抗圧力試験用テストピースをつく
り、調製後の鋳型強度の経時変化を測定した。 実施例２７〜３８ 合成例３に準じて表３に示す金属又は合金粉末を添加
し、金属元素を含有する樹脂溶液を得、所定の方法に従
って抗圧力試験用テストピースをつくり、調製後の鋳型
強度の経時変化を測定した。
し、金属元素を含有する樹脂溶液を得、所定の方法に従
って抗圧力試験用テストピースをつくり、調製後の鋳型
強度の経時変化を測定した。 実施例１４〜２６ 合成例２に準じて表２に示す金属又は合金粉末を添加
し、金属元素を含有する樹脂溶液を得、所定の方法に従
ってガス硬化法にて抗圧力試験用テストピースをつく
り、調製後の鋳型強度の経時変化を測定した。 実施例２７〜３８ 合成例３に準じて表３に示す金属又は合金粉末を添加
し、金属元素を含有する樹脂溶液を得、所定の方法に従
って抗圧力試験用テストピースをつくり、調製後の鋳型
強度の経時変化を測定した。
【００１９】比較例１ 合成例４に準じて樹脂溶液を得、所定の方法に従って抗
圧力試験用テストピースをつくり、調製後の鋳型強度の
経時変化を測定した。 比較例２ 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
従って抗圧力試験用テストピースをつくり、調製後の鋳
型強度の経時変化を測定した。 比較例３ 特開平１−262043号公報に記載の実施例の方法によって
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
方法に従って抗圧力試験用テストピースをつくり、調製
後の鋳型強度の経時変化を測定した。 比較例４ 合成例４に準じて樹脂溶液を得、ガス硬化法により抗圧
力試験用テストピースをつくり、調製後の鋳型強度の経
時変化を測定した。 比較例５ 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、ガス硬化法に
より抗圧力試験用テストピースをつくり、調製後の鋳型
強度の経時変化を測定した。 比較例６ 特開平１−262043号公報に記載の実施例の方法によって
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、ガス
硬化法により抗圧力試験用テストピースをつくり、調製
後の鋳型強度の経時変化を測定した。
圧力試験用テストピースをつくり、調製後の鋳型強度の
経時変化を測定した。 比較例２ 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
従って抗圧力試験用テストピースをつくり、調製後の鋳
型強度の経時変化を測定した。 比較例３ 特開平１−262043号公報に記載の実施例の方法によって
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
方法に従って抗圧力試験用テストピースをつくり、調製
後の鋳型強度の経時変化を測定した。 比較例４ 合成例４に準じて樹脂溶液を得、ガス硬化法により抗圧
力試験用テストピースをつくり、調製後の鋳型強度の経
時変化を測定した。 比較例５ 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、ガス硬化法に
より抗圧力試験用テストピースをつくり、調製後の鋳型
強度の経時変化を測定した。 比較例６ 特開平１−262043号公報に記載の実施例の方法によって
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、ガス
硬化法により抗圧力試験用テストピースをつくり、調製
後の鋳型強度の経時変化を測定した。
【００２０】鋳型強度の測定方法 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、混練後の抗圧力の経時変化を測定した。
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、混練後の抗圧力の経時変化を測定した。
【００２１】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（固形分約50％、重量平
均分子量約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
ーリ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。
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（固形分約50％、重量平
均分子量約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
ーリ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。
【００２２】実施例１〜13と比較例１〜３、実施例14〜
26と比較例４〜６、及び実施例27〜38での抗圧力の測定
結果を、それぞれ表１、表２、及び表３に示す。
26と比較例４〜６、及び実施例27〜38での抗圧力の測定
結果を、それぞれ表１、表２、及び表３に示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【表２】
【００２５】
【表３】
【００２６】
【発明の効果】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、本発明の硬化性鋳型用樹脂組成物を
用いることにより、再生砂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。
製造方法において、本発明の硬化性鋳型用樹脂組成物を
用いることにより、再生砂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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 昭 愛知県豊橋市東脇１丁目３番地の５ サ ーラシティみなと通り102 (56)参考文献 特開 平２−184561（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−262042（ＪＰ，Ａ) 特表 平７−508255（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B22C 1/00 - 1/26
Claims (5)
- 【請求項１】 水溶性フェノール樹脂を有機エステルで
硬化させて耐火性粒状材料を造型する鋳型製造法に用い
られる鋳型用樹脂組成物において、水溶性フェノール樹
脂が金属粉末及び／又は合金粉末を金属元素として５〜
50000ppm含有し、耐火性粒状材料が再生後及び／又は回
収後の骨材を主成分とする事を特徴とする鋳型用樹脂組
成物。 - 【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または二種以上
である請求項１記載の鋳型用樹脂組成物。 - 【請求項３】 金属粉末及び／又は合金粉末を水溶性フ
ェノール樹脂を合成する段階に於て含有させる請求項１
又は２記載の鋳型用樹脂組成物。 - 【請求項４】 請求項１〜３の何れかに記載の鋳型用樹
脂組成物に、更に有機エステルを含有することを特徴と
する鋳型用粘結剤組成物。 - 【請求項５】 請求項４に記載の鋳型用粘結剤組成物を
用いて再生後及び／又は回収後の骨材を主成分とする耐
火性粒状材料を造型する事を特徴とする鋳型の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03180951A JP3092984B2 (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 鋳型用樹脂組成物及び鋳型の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03180951A JP3092984B2 (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 鋳型用樹脂組成物及び鋳型の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0523780A JPH0523780A (ja) | 1993-02-02 |
| JP3092984B2 true JP3092984B2 (ja) | 2000-09-25 |
Family
ID=16092132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03180951A Expired - Fee Related JP3092984B2 (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 鋳型用樹脂組成物及び鋳型の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3092984B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103028694B (zh) * | 2011-10-10 | 2016-04-06 | 北京仁创科技集团有限公司 | 一种覆膜砂组合物及其制备方法 |
-
1991
- 1991-07-22 JP JP03180951A patent/JP3092984B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0523780A (ja) | 1993-02-02 |
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