JP3098181B2 - 鋳型の製造方法、鋳型組成物および鋳型用粘結剤組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は各種製造プロセスの
造型ラインにおいて生ずるアルカリ性再生砂を有効利用
し、中子等の鋳型を造型する方法及びこの方法により得
られる鋳型組成物、またこの方法に用いられる鋳型用粘
結剤組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明か解決しようとする課題】最近の
鋳造業界において、ガス硬化型有機粘結剤として、作業
環境及び鋳物品質の観点から水溶性フェノール樹脂／炭
酸ガス硬化プロセスが注目を集めている。その理由はま
ず第一に、有機プロセスで使用される硬化ガスの臭気や
毒性、引火性の他、冬場の低深部硬化性（ギ酸メチルや
トリエチルアミンが常温では液体であるため、液化しや
すいことに起因）等の課題が、第二に無機鋳型に見られ
る低鋳型強度や低崩壊性、それに起因する廃砂コスト等
の課題が、該プロセスでは著しく改善されるからに他な
らない。しかし、該プロセスに生型再生砂や水ガラス再
生砂、水溶性フェノール樹脂を用いて炭酸ガスまたは有
機エステルで硬化させた鋳型より得られる再生砂などの
アルカリ性再生砂を利用した場合、実用化するにあたっ
て、新砂とは異なり可使時間が極端に短くなることを本
発明者らは見出した。

【０００３】この原因は、生型再生砂の場合には粘結剤
であるベントナイト（粘土質）に由来し、注湯によって
焼結したベントナイト変性部、すなわち「オーリティッ
ク層」と呼ばれるアルカリガラス質（不活性粘土分）が
影響を与えることが判った。水ガラス再生砂の場合には
粘結剤である珪酸ソーダの残留そのものが悪影響を及ぼ
し、また、水溶性フェノール樹脂を用いて炭酸ガスまた
は有機エステルで硬化させた鋳型より得られる再生砂に
ついては、粘結剤中に含まれるアルカリの残留の他、残
留する灼熱減量分（ＬＯＩ）が影響を及ぼすことも判っ
た。

【０００４】そこで本発明の目的は、残留する成分の影
響によって可使時間が短縮するために本来は骨材として
利用の困難なアルカリ性再生砂を使用し、水溶性フェノ
ール樹脂を含有する粘結剤及び炭酸ガスを用いて鋳型を
製造する際に、十分な可使時間を与え、実用的に何ら問
題のない鋳型を製造する方法に関するものである。

【０００５】また、水溶性フェノール樹脂を用いて有機
エステルで硬化させた鋳型より得られる再生砂を同プロ
セスで使用する場合は、特開平4-339537号公報に多価金
属元素を含有する化合物を添加剤として使用し、鋳型強
度を向上させる方法が開示されている。しかし、有機エ
ステルで硬化させるプロセスと本プロセスとは硬化メカ
ニズムが違う上、特開平4-339537号公報はあくまで鋳型
強度の向上を目的とした技術である。アルカリ性再生砂
を使用し水溶性フェノール樹脂を用いて炭酸ガスで硬化
させる鋳型造型法において、本発明は可使時間の延長と
鋳型の強度向上を目的とした技術であり、効果も異な
る。

【０００６】一方、炭酸ガスで硬化させるプロセスでは
特開平1-224263号公報や特開平4-147743号公報などの先
行技術があるが、再生砂系での実施例は開示されてな
い。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等は鋭意検討結
果、水溶性フェノール樹脂を含有する粘結剤及び炭酸ガ
スを用いて鋳型を製造する際に特定の金属元素を含む化
合物を含有させることで、残留する成分の影響によって
可使時間が短縮するために本来は骨材として利用の困難
なアルカリ性再生砂を使用した場合においても、十分な
可使時間を与え、実用的に何ら問題のない鋳型を製造す
ることに成功した。

【０００８】すなわち本発明は、アルカリ性再生砂を含
む鋳物砂、水溶性フェノール樹脂、及び周期律表１Ｂ〜
８族の中から選ばれる１種以上の金属元素を含む化合物
を含有する混合物を炭酸ガスで硬化させることを特徴と
する鋳型の製造方法、及びこの製造方法によって得られ
る鋳型組成物である。

【０００９】さらに本発明は、アルカリ性再生砂を含む
鋳物砂を炭酸ガスで硬化させるに際して用いられる鋳型
用粘結剤組成物であって、水溶性フェノール樹脂及び周
期律表１Ｂ〜８族の中から選ばれる１種以上の金属元素
を含む化合物を含有することを特徴とする鋳型用粘結剤
組成物である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明で使用するアルカリ性再生
砂は、生型再生砂、水ガラス再生砂、及び水溶性フェノ
ール樹脂を用いて炭酸ガスまたは有機エステルで硬化さ
せた鋳型より得られる再生砂の中から選ばれる１種以上
である。

【００１１】生型とは、砂と活性粘土（一般的にはベン
トナイト）と水のほか、任意成分として石炭粉等の炭化
物成分および澱粉等を混練・添加し、その混練砂を所望
の型につき固めて製造した鋳型を示す。本発明で用いら
れる生型再生砂とは、注湯後に生型をばらして粒度を整
えた回収砂およびその回収砂を機械再生／ばい焼再生し
た処理砂の総称である。

【００１２】この生型再生砂には不活性化した粘土分
（オーリティック層）が残存し、そのために水溶性フェ
ノール系樹脂／炭酸ガス硬化プロセスを用いて鋳型を製
造する場合において、実作業に支障をきたすほどの可使
時間の短縮が起きる。この生型再生砂を実用的に使いこ
なすにあたっては、該再生砂の全粘土分は１〜15重量％
が好ましい。その理由は、全粘土分を１％未満まで低下
させるには再生に要するエネルギーあるいは設備コスト
が大変な負担となり、また全粘土分が15重量％を超える
と通気度が低下し、鋳物品質に悪影響を与える恐れがあ
るからである。

【００１３】本発明においては、上記生型再生砂を単独
で、あるいは新砂および／または他のアルカリ再生砂に
10重量％以上混合して使用することができる。

【００１４】なお、生型砂中の全粘土分の測定法につい
ては、日本工業規格(JIS) の定義する「鋳物砂の試験方
法(JIS Z-2601)」の試験法に従った。

【００１５】水ガラスは珪酸ソーダの別名であり、一般
にNa₂O・nSiO₂・xH₂Oの化学式で表される。水ガラス再
生砂とは、この水ガラスをバインダーに用いて造型した
鋳型をばらした回収砂および機械的に研磨処理した再生
砂を意味する。この砂は水溶性フェノール系樹脂の混練
砂に少量混入するだけでも硬化特性に顕著に影響し、可
使時間の短縮を起こす。この水ガラス再生砂を実用的に
使いこなすにあたっては、該再生砂のNa₂O分は0.01〜５
重量％が好ましい。その理由は、Na₂O分を0.01重量％未
満まで低下させるには再生に要するエネルギーあるいは
設備コストが大変な負担となり、またNa₂O分が５重量％
を超えると鋳型が吸湿し易くなり、鋳物品質に悪影響を
与える恐れがあるからである。

【００１６】本発明においては、上記水ガラス再生砂を
単独で、あるいは新砂および／または他のアルカリ再生
砂に10重量％以上混合して使用することができる。

【００１７】なお、水ガラス再生砂中のナトリウム分の
測定方法は、日本工業規格(JIS) の定義する「Ａ粘土質
耐火レンガおよび粘土質耐火モルタル分析方法(JIS R-2
212)」に従った。

【００１８】水溶性フェノール系樹脂を用いて炭酸ガス
で硬化させるプロセスで砂を繰り返し使用する上で課題
となっていたのは、樹脂そのものにアルカリを多く含有
することに起因してアルカリが残留しやすく、繰り返し
再利用するにつれて可使時間が短縮する。また、標準的
な樹脂添加量も砂に対して３〜４重量％と高く、灼熱減
量分（残留有機分）が増加しやすい条件を備えているこ
とも可使時間に大きく影響する。この水溶性フェノール
樹脂を用いて炭酸ガスで硬化させた鋳型より得られる再
生砂を実用的に使いこなすにあたっては、該再生砂の灼
熱減量分（ＬＯＩ）は 0.1〜10重量％が好ましい。その
理由は、ＬＯＩを 0.1重量％未満まで低下させるには再
生に要するエネルギーあるいは設備コストが大変な負担
となり、またＬＯＩが10重量％を超えるとガス発生量が
多くなり、鋳物品質に悪影響を与える恐れがあるからで
ある。

【００１９】本発明においては、上記再生砂を単独で、
あるいは新砂および／または他のアルカリ再生砂に10重
量％以上混合して使用することができる。

【００２０】同様の理由で、水溶性フェノール樹脂を用
いて有機エステルで硬化させるプロセスの再生砂を用い
た場合も可使時間が短縮する現象が見られる。この水溶
性フェノール樹脂を用いて有機エステルで硬化させた鋳
型より得られる再生砂を実用的に使いこなすにあたって
は、該再生砂の灼熱減量分（ＬＯＩ）は 0.1〜15重量％
が好ましい。その理由は、ＬＯＩを 0.1重量％未満まで
低下させるには再生に要するエネルギーあるいは設備コ
ストが大変な負担となり、またＬＯＩが15重量％を超え
るとガス発生量が多くなり、鋳物品質に悪影響を与える
恐れがあるからである。

【００２１】本発明においては、上記再生砂を単独で、
あるいは新砂および／または他のアルカリ再生砂に10重
量％以上混合して使用することができる。

【００２２】なお、水溶性フェノール樹脂を用いて有機
エステルまたは炭酸ガスが硬化させるプロセスの再生砂
中のＬＯＩの測定方法は、JIS Z-2605（鋳物砂の水分試
験方法）により遊離水分を除去した試料10ｇを正確には
かりとり、あらかじめ約1000℃に保った電気炉中に入れ
る。１時間強熱後、るつぼを取り出し、シリカゲルを乾
燥剤としたデシケータ中で室温まで放冷後、正確に重量
をはかる。灼熱減量は、次式によって算出する。

【００２３】

【数１】

【００２４】（式中、Ｗ₁ は強熱前の試料重量（ｇ）で
あり、Ｗ₂ ：強熱後の試料重量（ｇ）である。）。

【００２５】以上示したアルカリ性再生砂のうち、本発
明は生型再生砂、水ガラス再生砂に特に好適に用いるこ
とができる。また、アルカリ性再生砂としては、本発明
の鋳型組成物より再生された再生砂も含める。加えて、
以上のアルカリ性再生砂を混合して使用しても良い。

【００２６】本発明で使用する水溶性フェノール樹脂と
は、炭酸ガスで硬化可能なアルカリ性フェノール樹脂で
あり、水酸化カリウムや水酸化ナトリウム等のアルカリ
性触媒の存在下でフェノール類とアルデヒド類を縮合さ
せて得られるものである。

【００２７】水溶性フェノール樹脂を得る際に用いる本
発明のフェノール類とは、フェノールの他、クレゾー
ル、 3,5−キシレノール、ノニルフェノール、ｐ−tert
−ブチルフェノール、イソプロペニルフェノール、フェ
ニルフェノール等のアルキルフェノールや、レゾルシノ
ール、カテコール、ハイドロキノン、フロログリシン等
の多価フェノールが挙げられる。また、カシューナッツ
殻液、リグニン、タンニンのようなフェノール系化合物
の混合物よりなるものも、フェノール類として使用する
ことができる。これら各種のフェノール類を単独で、ま
たは２種以上を混合して使用しても良い。

【００２８】アルデヒド類としては、ホルムアルデヒ
ド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、フルフ
ラール、グリオキザール等が単独で、または２種以上混
合して使用される。

【００２９】フェノール類とアルデヒド類とを縮合させ
る際に使用する触媒としては、水酸化リチウム、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
が単独で、または２種以上混合して使用される。特に、
水酸化カリウムを触媒として使用するのが好ましい。水
溶性フェノール樹脂は常圧により、フェノール類とアル
デヒド類とをアルカリ金属水酸化物存在下にて水中で反
応させて得られるが、アルカリ金属水酸化物はフェノー
ル類に対して 0.7〜5.0 倍モルの範囲が良く、特に 1.0
〜3.0 倍モルが好ましい。アルカリ金属水酸化物がフェ
ノール類に対して 0.7倍モル未満では硬化速度と鋳型強
度および樹脂の保存安定性の面から不十分であり、逆に
5.0倍モルを超えると作業環境上好ましくない。

【００３０】アルデヒド類はフェノール類に対して 1.0
〜5.0 倍モルの範囲が良く、特に 1.5〜3.0 倍モルが好
ましい。アルデヒド類がフェノール類に対して 1.0倍モ
ル未満では十分な強度を発現せず、逆に 5.0倍モルを超
えると未反応アルデヒドによる作業環境の悪化などが懸
念される。粘結剤組成物中にはその他の添加剤として、
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
ともできる。例えば、３−グリシドキシプロピルトリメ
トキシシランやγ−アミノプロピルトリエトキシシラン
などが好ましい。なお、このシランカップリング剤は粘
結剤組成物中に添加配合しても良いが、鋳物砂に直接添
加して混練砂中に配合しても良い。

【００３１】更に粘結剤組成物中には、水溶性フェノー
ル樹脂とともにホウ酸化合物からなる硬化促進剤を含有
させるのが一般的である。例えば、ホウ酸、四ホウ酸ナ
トリウム10水和物（ホウ砂）、四ホウ酸カリウム10水和
物、メタホウ酸ナトリウム、五ホウ酸カリウム、五ホウ
酸ナトリウム等が挙げられるが、この中でもホウ砂が好
ましい。この硬化促進剤は炭酸ガスの通気によって該樹
脂の硬化を促進させる作用を持つものであり、その添加
量は該樹脂に対して３〜20重量％程度が好ましい。硬化
促進剤の添加量が３重量％未満であると該樹脂の硬化促
進が十分に図れない傾向が生じ、逆に硬化促進剤の量が
20重量％を超えると樹脂の粘度が高くなり過ぎ、混練む
らを起こす可能性がある。

【００３２】また、粘結剤組成物中には得られる鋳型の
強度を向上させる目的で、更にグリコール類および／ま
たはエーテルアルコール類を添加配合させても良い。グ
リコール類としては、ジエチレングリコール、トリエチ
レングリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレ
ングリコール、トリプロピレングリコール等を用いるこ
とができる。エーテルアルコール類としては、上記グリ
コール類のモノアルキル誘導体の他、フルフリルアルコ
ール等を用いることができる。

【００３３】これまでに説明したアルカリ性再生砂と炭
酸ガス硬化型水溶性フェノール樹脂を用いて鋳型を製造
する場合、可使時間が極端に短縮する。この様な系にお
いても支障なく作業するため、周期律表１Ｂ〜８族の金
属元素を含有する化合物を添加することにより改善でき
る。

【００３４】本発明に使用される、周期律表１Ｂ〜８族
の中から選ばれる１種以上の金属元素としては、１Ｂ族
ではCu, Ag、２族ではMg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd、３族で
はSc, Y, Al, Ga, In, Tl 、４族ではTi, Zr, Hf, Sn,
Pb、５族ではV, Nb, Ta, Bi,６族ではCr, Mo,W, Po、７
族ではMn, Tc, Re、８族ではFe, Co, Niが挙げられる
が、２族〜４族および８族の中から選ばれる１種以上の
金属元素が更に好ましい。

【００３５】本発明に供される該金属元素含有化合物の
形態としては、金属粉、酸化物、水酸化物、無機酸塩、
有機酸塩、錯化合物など種々の形態があるが、いずれの
形態でも使用可能である。該金属元素が最終的に鋳型組
成物中に含まれていればよいのであって、なんら金属元
素を含む化合物の形態にとらわれるものではない。以下
該金属元素および、それらを含有する化合物の具体例を
あげるが、これらに限定されるものではない。

【００３６】金属粉としては、１Ｂ族ではCu, Ag、２族
ではMg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd等、３族ではAl, Sc, Ga
等、４族ではTi, Zr, Sn等、５族ではSb, Bi等、６族で
はCr,Mo等、７族ではMn, Tc等、８族ではFe, Co, Ni等
が挙げられるが、通常半金属と呼ばれるB, Si, As, Te
等は好ましくない。また合金粉としてはジュラルミン，
マグナリウム，フェロマンガン等が挙げられる。また、
周期律表１Ｂ〜８族の金属元素を含む化合物の代表的な
ものとしては、塩類および複塩、水酸化物、酸化物、ア
ルキル基、アリール基などの炭化水素基と金属原子との
結合した有機金属化合物、窒化物、アルコキシド、水素
化物、炭化物、金属イミド、過酸化物、硫化物、リン化
物、ニトロ化物、アニリド、フェノラート、六アンモニ
ア化物、フェロセンおよびその類似化合物、ジベンゼン
クロム及びその類似化合物、無機ヘテロポリマー、金属
カルボニル、金属含有酵素、包接化合物、金属錯体、キ
レート化合物、配位高分子等が挙げられる。

【００３７】周期律表１Ｂ〜８族の該金属元素を含む化
合物の中でも下記一般式で表わされる化合物を用いるこ
とにより可使時間の延長と鋳型強度向上が図れて好まし
い。

【００３８】ＭaＸb （式中、ａ，ｂ；１以上の正数 Ｍ ；周期律表１Ｂ〜８族の金属元素 Ｘ ；水素原子、炭素原子、炭化水素基、硫黄原子、
窒素原子、燐原子、酸素原子、ハロゲン原子、水酸基、
アルコキシド、アミノ基、イミノ基、ニトロ基、無機酸
の陰イオン原子団、有機酸の陰イオン原子団、金属イオ
ン封鎖性を示す原子団 を表す。） Ｍとしては、上記と同様に、１Ｂ族ではCu, Ag、２族で
はMg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd等、３族ではAl, Sc, Ga等、
４族ではTi, Zr, Sn等、５族ではSb, Bi等、６族ではC
r, Mo等、７族ではMn, Tc等、８族ではFe, Co, Ni等が
挙げられるが、通常半金属と呼ばれるB, Si, As, Te等
は好ましくない。

【００３９】Ｘが水素原子である具体例の化合物として
は、AlH₃，CaH₂，BaH₂等が挙げられる。Ｘが炭素原子で
ある具体例の化合物としては、Al₄C₃，CaC₂等が挙げら
れる。Ｘが炭化水素基である具体例の化合物としては、
アルキル基、アリール基などの炭化水素基と金属原子と
の結合した有機金属化合物としては、次の様なものが挙
げられる。Al(CH₃)₃，Al(C₂H₅)₃，Al(C₆H₅)₃，(C₂H₅)₂A
lI，(C₂H₅)₂AlH,(C₂H₅)₂AlCN，Al(i-C₄H₉)₃，(CH₂=CH)₃
Al，Zn(C₆H₅)₂，(CH₂=CH)₂Zn，Ca(C₂H₅)₂ や、R-Mg-X
（Ｒ；アルキル基またはアリール基、Ｘ；ハロゲン）等
のグリニャール試薬、フェロセン(Fe(C₅H₅)₂)，Zn(C
₅H₅)₂，Ni(C₅H₅)₂，Mn(C₅H₅)₂，V(C₅H₅)₂等のフェロセ
ンおよびその類似化合物、Cr(C₆H₆)₂，Mo(C₆H₆)₂，V(C₆
H₆)₂等のジベンゼンクロムおよびその類似化合物、Al−
フェノラート，Zn−フェノラート，Ca−フェノラート等
のフェノラートが挙げられる。

【００４０】Ｘが硫黄原子である具体例の化合物として
は、ZnS，Cu₂S，CuS 等が挙げられる。Ｘが窒素原子で
ある具体例の化合物としては、Al-N結合を含む窒化アル
ミニウム等が挙げられる。Ｘが燐原子である具体例の化
合物としては、AlP 等が挙げられる。

【００４１】Ｘが酸素原子である具体例の化合物として
は、酸化物として、酸化マグネシウム、酸化カルシウ
ム、酸化バリウム、酸化亜鉛、酸化アルミニウム等が挙
げられるが、更にこれらの酸化物の２種以上の組み合わ
せからなる複化合物および上記酸化物とその他の元素の
酸化物若しくは塩類との組み合わせからなる複化合物が
好ましく使用される。かかる複化合物として本発明に使
用される代表的なものとしては次の様なものが挙げられ
る。セメント類として、水硬性石灰、ローマンセメン
ト、天然セメント、ポルトランドセメント、アルミナセ
メント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシ
ュセメント、メーソンリーセメント、膨脹性セメント、
特殊セメント等や高炉スラグ類である高炉かす、マグネ
精錬かす、フェロクロムかす、ベントナイト、合成ムラ
イト等があり、その主たる代表的な化学構造はｍCaO・
ｎSiO₂，ｍCaO・ｎAl₂O₃，ｍBaO・ｎAl₂O₃，CaO・ｍAl₂
O₃・ｎSiO₂，CaO・ｍMgO・ｎSiO₂，ｍCaCO₃・ｎMgCO₃,
ｍCaO・ｎFe₂O₃・lCaO・ｍAl₂O₃・ｎFe₂O₃，ｍAl₂O₃・
ｎSiO₂（ｌ、ｍ、ｎは０又は１以上の正数からなる組合
わせで示される。）である。その他、ゼオライト，方フ
ッ石，曹フッ石のようなアルミノ・ケイ酸塩、雲母等の
層状ケイ酸塩等がある。過酸化物として、CaO₂，BaO₂，
BaO₄等が挙げられる。

【００４２】Ｘがハロゲン原子である具体例の化合物と
しては、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化バリ
ウム、塩化銅、塩化亜鉛、臭化カルシウム、フッ化アル
ミニウム、塩化バナジウム、塩化モリブデン、塩化マン
ガン、塩化鉄、塩化ニッケル等が挙げられる。

【００４３】Ｘが水酸基である具体例の化合物として
は、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マ
グネシウム、水酸化亜鉛等が挙げられる。

【００４４】Ｘがアルコキシドである具体例の化合物と
しては、Al［OCH(CH₃)₂］₃，Zn(OCH₃)₂等が挙げられ
る。Ｘがアミノ基である具体例の化合物としては、Ca(N
H₂)₂等が挙げられる。Ｘがイミノ基である具体例の化合
物としては、Al(NHPh )₃等が挙げられる。Ｘがニトロ基
である具体例の化合物としては、CuNO₂ 等が挙げられ
る。

【００４５】Ｘが無機酸の陰イオン原子団である具体例
の化合物としては、SO₄、SO₃、S₂O₃、S₂O₆、SiF₆、Mo
O₄、MnO₄、NO₃、NO₂ 、ClO₃、ClO 、CO₃、HCO₃、CrO₄、
IO₃ 、PO₃、PO₄、HPO₃、HPO₄、H₂PO₄ 、P₂O₇、H₂PO₂、S
iO₃、BO₂、BO₃、B₄O₇、Fe(CN)₆等が挙げられる。

【００４６】Ｘが無機酸の具体例の化合物としては、ギ
酸、酢酸、しゅう酸、酒石酸、安息香酸等のカルボン酸
の陰イオン原子団等が挙げられ、スルファミン酸、キシ
レンスルホン酸、トルエンスルホン酸、フェノールスル
ホン酸、ベンゼンスルホン酸、アルキルベンゼンスルホ
ン酸等の有機スルホン酸の陰イオン原子団が挙げられ
る。更にメチルリン酸、エチルリン酸等の有機リン酸の
陰イオン原子団等が挙げられる。

【００４７】Ｘが金属イオン封鎖性を示す原子団である
具体例の化合物としては、以下のものが挙げられる。酢
酸系アミノカルボン酸型の代表的なものは、エチレンジ
アミン四酢酸（ＥＤＴＡ）又はその塩類、ニトリロ三酢
酸（ＮＴＡ）又はその塩類、トランス−1,2−シクロヘ
キサンジアミン四酢酸（ＣｙＤＴＡ）又はその塩類、ジ
エチレントリアミン五酢酸（ＤＴＰＡ）又はその塩類、
トリエチレンテトラミン六酢酸（ＴＴＨＡ）又はその塩
類、グリコールエーテルジアミン四酢酸（ＧＥＤＴＡ）
又はその塩類、イミノ二酢酸（ＩＤＡ）又はその塩類、
ポリアルキレンジアミン四酢酸又はその塩類、およびＮ
−ヒドロキシアルキレンイミノ二酢酸又はその塩類が、
フェニル系アミノカルボン酸型の代表的なものは、２−
オキシフェニルイミノ二酢酸又はその塩類、フェニルイ
ミノ二酢酸又はその塩類、２−オキシベンジルイミノ二
酢酸又はその塩類、ベンジルイミノ二酢酸又はその塩
類、およびN,N'−エエチレンビス−〔2 −（O −ヒドロ
キシフェニル）〕グリシン又はその塩類が、メルカプタ
ン基を有するアミノカルボン酸型の代表的なものは、β
−メルカプトエチルイミノ二酢酸又はその塩類が、エー
テル結合を有するアミノカルボン酸型の代表的なもの
は、エチルエーテルジアミン四酢酸又はその塩類が、チ
オエーテル結合を有するアミノカルボン酸型の代表的な
ものは、エチルチオエーテルジアミン四酢酸又はその塩
類が、スルホン酸基を有するアミノカルボン酸型の代表
的なものは、β−アミノエチルスルホン酸−Ｎ，Ｎ−二
酢酸又はその塩類が、ホスホン酸基を有するアミノカル
ボン酸型の代表的なものは、ニトリロ二酢酸−メチレン
ホスホン酸又はその塩類が、ペプチド結合を有するアミ
ノカルボン酸型の代表的なものは、N,N'−ジグリシルエ
チレンジアミン−N',N'',N''',N'''' −四酢酸又はその
塩類等が、オキシカルボン酸型の代表的なものは、グル
コン酸又はその塩類、クエン酸又はその塩類、および酒
石酸又はその塩類等が、さらにリン酸型の代表的なもの
は、トリポリリン酸又はその塩類、ヒドロキシエタンジ
ホスホン酸（ＨＥＤＰ）又はその塩類、およびニトリロ
トリスチレンホスホン酸（ＮＴＰ）又はその塩類、およ
びアセチルアセトン等が挙げられる。また、かかる金属
イオン封鎖能を有する配位高分子としては、分子内にア
ミン基、および／または窒素複素環、および／またはSc
hiff塩基、および／またはアルコール、カルボン酸、お
よび／またはケトン、エステル、アミド、および／また
はアミノカルボン酸、および／またはホスホン酸、およ
び／またはホスフィン、および／またはチオールを有す
る高分子等が挙げられる。包接化合物としては、環状ポ
リエーテル（クラウンエーテル），環状ポリアミン（ア
ザクラウン化合物），環状ポリチアエーテル（チアクラ
ウン化合物），複合ドナークラウン化合物，複環式クラ
ウン化合物（クリプタンド），高分子クラウン化合物，
環状フェノール（カクスアレーン），シクロデキストリ
ン誘導体等との錯体。例えばジベンゾ−18−クラウン−
６とCa²⁺との錯体，クリプタド［2・2・2］のCa²⁺との
錯体等である。その他、Ni(CO)₄ ，Mn₂(CO)₁₀などの金
属カルボニルや、カルボキシペプチターゼＡ、サーモリ
シン等の金属含有酵素や、ジルコアルミニウム系化合物
等があげられる。

【００４８】さらに、周期律表１Ｂ〜８族の金属元素を
含有する化合物としては、アルミン酸化合物、スズ酸化
合物、チタン酸化合物及びジルコン酸化合物の中から選
ばれる１種以上が挙げられる。アルミン酸化合物として
は、アルミン酸マグネシウム、アルミン酸ナトリウム、
アルミン酸カリウム、アルミン酸リチウム等が、スズ酸
化合物としては、スズ酸ナトリウム、スズ酸カリウム、
スズ酸リチウム等が、チタン酸化合物としては、チタン
酸リチウム、チタン酸ナトリウム、チタン酸カリウム、
チタン酸バリウム等が、ジルコン酸化合物としては、ジ
ルコン酸リチウム、ジルコン酸ナトリウム、ジルコン酸
カリウム等が挙げられる。これらの化合物とホウ酸化合
物と併用することにより、可使時間を改善することがで
きる。

【００４９】上記の周期律表１Ｂ〜８族の中から選ばれ
る１種以上の金属元素の中でも、AlCl₃ 、 Al₂O₃フラワ
ー、乳酸アルミニウム、Al(O-iPr)₃、酢酸アルミニウ
ム、アルミナセメント、リン酸アルミニウム、アルミニ
ウムフェノラート等のアルミニウム化合物が好ましく、
中でも有機酸塩が特に好ましい。

【００５０】これら化合物の添加量は、水溶性フェノー
ル樹脂固形分に対して金属元素換算で0.0005〜５重量％
が好ましく、更に好ましくは0.001 〜３重量％である。
0.0005重量％未満では可使時間の延長効果が小さく、５
重量％を超えると効果が飽和し不経済になる。なお、こ
れらの添加剤は予め鋳物砂に添加しておいても、樹脂に
溶解させておいても差し支えない。

【００５１】金属粉末として使用する場合、特に鋳物砂
に直接添加して鋳型を製造する場合は、粉末の反応性が
粒子の大きさの関数となるため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20
00μｍ以下が良い。

【００５２】本発明において、鋳型を造型するに当たっ
ては、次のような方法が採用される。例えば、生型再生
砂 100重量部に対し、水溶性フェノール系樹脂を１〜７
重量部、好ましくは 1.5〜５重量部を周知の方法で混練
し、この混練砂をガス用模型に充填後、炭酸ガスを 0.3
〜30重量部、好ましくは 0.5〜1.5 重量部を通気するこ
とにより鋳型を造型することができる。樹脂が１重量部
未満の場合、鋳型強度が不十分であり、７重量部を超え
るとガスの通気性が悪化するばかりか不経済となる。ま
た、炭酸ガスの通気量が 0.3重量部未満の場合、ガスが
行き渡らずに未硬化を起こす恐れがあり、30重量部を超
えると不経済となる。なお、造型法としては、ＶＲＨ造
型法や吸圧造型法等の減圧造型法に応用できるものであ
り、特に限定されずその他の造型法を使用して構わな
い。

【００５３】粘結剤組成物は鋳型を製造する際、一般的
には水溶液の形で用いられる。その固形分(105℃で３時
間乾燥後の残滓固形重量％）は25〜90重量％であり、好
ましくは50〜75重量％が良い。固形分が25重量％未満で
あると得られる鋳型の強度が十分でなく、逆に90重量％
を超えると粘結剤水溶液の粘度が高くなり、砂に対して
均一に混練するのが困難となる。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。

【００５４】

【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にのみ限定されるもので
はない。なお、混練や造型の条件は25℃、60％ＲＨとし
た。

【００５５】〔樹脂の合成例〕 （合成例１）フェノール94ｇ、50％水酸化カリウム 101
ｇを１リットルフラスコに投入後、パラホルムアルデヒ
ド（純度92％）65.2ｇを反応系内温度が70±３℃になる
様に徐々に加え、更にこの溶液を90℃で３時間保持して
反応させた。反応終了後、35℃に冷却し、50％水酸化カ
リウム123.4 ｇ、ホウ砂30ｇ、平均分子量 600のポリエ
チレングリコール（以下、ＰＥＧ 600と称する）を33
ｇ、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン 1.9ｇを加
え、炭酸ガス硬化型水溶性フェノール樹脂溶液（固形分
65％）を得た。

【００５６】（合成例２）フェノール84.6ｇ、ノニルフ
ェノール22.0ｇ、50％水酸化カリウム 101ｇを１リット
ルフラスコに投入後、パラホルムアルデヒド（純度92
％）65.2ｇを反応系内温度が70±３℃になる様に徐々に
加え、更にこの溶液を90℃で３時間保持して反応させ
た。反応終了後、35℃に冷却し、50％水酸化カリウム12
3.4 ｇ、ホウ砂30ｇ、ＰＥＧ 600を33ｇ、γ−アミノプ
ロピルトリエトキシシラン 1.9ｇを加え、炭酸ガス硬化
型水溶性フェノール樹脂溶液（固形分66％）を得た。

【００５７】（合成例３）フェノール84.6ｇ、レゾルシ
ノール11.0ｇ、50％水酸化カリウム 101ｇを１リットル
フラスコに投入後、パラホルムアルデヒド（純度92％）
65.2ｇを反応系内温度が70±３℃となる様に徐々に加
え、更にこの溶液を90℃で３時間保持して反応させた。
反応終了後、35℃に冷却し、50％水酸化カリウム123.4
ｇ、ホウ砂30ｇ、ＰＥＧ 600を33ｇ、γ−アミノプロピ
ルトリエトキシシラン 1.9ｇを加え、炭酸ガス硬化型水
溶性フェノール樹脂溶液（固形分66％）を得た。

【００５８】〔再生砂の製造方法〕 （生型砂の製造方法）国産６号珪砂 100重量部に対し、
ベントナイト６重量部、石炭粉３重量部、コーンスター
チ１重量部、水 3.5重量部を添加・混練して生型砂を調
製し、模型に充填してジョルト式で鋳型を得た。その鋳
型を用いてＦＣ−250(Ｓ／Ｍ＝10）を鋳造後、ばらした
鋳型をクラッシャーにかけて生型回収砂を得た。以上の
工程を５回繰り返して得られた回収砂（全粘土分は12.5
％であった）を用い、日本鋳造製ロータリーリクレーマ
（Ｍ型１段）にて再生しつつ、全粘土分を調整した。

【００５９】（水ガラス再生砂の製造方法）国産６号珪
砂 100重量部に対し、水ガラス（SiO₂／Na₂Oモル比＝2.
0 、60ボーメ度) ６重量部を添加・混練して水ガラス混
練砂を調製し、模型に充填した後に炭酸ガスを３重量部
通気して鋳型を得た。その鋳型を用いてＦＣ−250(Ｓ／
Ｍ＝3.5)を鋳造後、ばらした鋳型をクラッシャーにか
け、更に日本鋳造製ロータリーリクレーマ（Ｍ型１段）
を用いて水ガラス再生砂を得た。以上の工程を５回繰り
返して得られた砂（Na₂O分は5.8 ％であった）を用い、
日本鋳造製ロータリーリクレーマ（Ｍ型１段）にて再生
しつつ、Na₂O分を調整した。

【００６０】（水溶性フェノール樹脂／有機エステル再
生砂の製造方法）国産５号珪砂 100重量部に対し、硬化
剤であるトリアセチン 0.4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・アルデ
ヒド変性樹脂）を含有するフェノール・アルデヒド変性
樹脂（固形分49％、重量平均分子量2300) を２重量部添
加混練した混合物より造型した鋳型を用い、ＦＣ−250
(Ｓ／Ｍ＝3.5)を鋳造後、ばらした鋳型をクラッシャー
にかけて粒度を整えた。以上の工程を５回繰り返して得
られた砂（灼熱減量分は 5.8％であった）を用い、日本
鋳造製ロータリーリクレーマ（Ｍ型１段）にて再生しつ
つ、灼熱減量分（ＬＯＩ）を調整した。

【００６１】（水溶性フェノール樹脂／炭酸ガス再生砂
の製造方法）国産６号珪砂 100重量部に対し、合成例１
に示す水溶性フェノール樹脂を 3.5重量部添加混練し、
混練砂を得た。この混練砂を模型に充填後、炭酸ガスを
２重量部通気し、鋳型を得た。その鋳型を用いてＦＣ−
250(Ｓ／Ｍ＝3.5)を鋳造後、ばらした鋳型をクラッシャ
ーにかけ、粒度を整えた。以上の工程を５回繰り返して
得られた砂（灼熱減量分は 6.2％であった）を用い、日
本鋳造製ロータリーリクレーマ（Ｍ型１段）にて再生し
つつ、灼熱減量分（ＬＯＩ）を調整した。

【００６２】〔圧縮強度の測定法〕以下の実施例にて造
型される50mmφ×50mmＨのテストピースの圧縮強度の測
定は、日本規格協会(JIS) の定義する「鋳物砂の試験方
法(JIS Z-2601-1993) 」に依拠し、Ｗ／Ａ（M Pa/cm²)
で求める（Ｗ；試験片が破壊した時の加重（ＭＰａ）、
Ａ：試験片の断面積（cm²)）。

【００６３】〔強度保持率〕強度保持率は次の計算式で
求めた

【００６４】

【数２】

【００６５】実施例１ 全粘土分 2.3％の生型再生砂２kgに対し、合成例１で得
た水溶性フェノール樹脂に酒石酸カルシウムを予め溶解
させた樹脂液60ｇ（Ca元素濃度；樹脂の固形分に対して
3000ppm)を添加・混練し、その混練砂の半分を密封系に
て４時間放置した。一方の混練砂の半分は直ちに50mmφ
×50mmＨのテストピース４ケ取り木型に充填し、炭酸ガ
スを通気することによって鋳型を得た。なお、硬化に用
いた炭酸ガスは、ガス圧２kgf/cm² 、流量10リットル／
分×１分間（対樹脂100 ％) の通気条件であった。更
に、４時間放置した混練砂を用いて上記と同じ条件で鋳
型テストピースを得た。この様にして得た鋳型テストピ
ースの24時間後の圧縮強度を測定し、強度の保持率を求
めた。結果を表１に示す。

【００６６】実施例２ 全粘土分 2.3％の生型再生砂と国産珪砂新砂の１対１混
合砂２kgに対し、合成例２で得た水溶性フェノール樹脂
に酒石酸カルシウムを予め溶解させた樹脂液60g(Ca元素
濃度；樹脂の固形分に対して3000ppm)を添加・混練し、
混練砂を製造した。これを用いて実施例１の方法に準じ
て鋳型テストピースを造型し、24時間後の圧縮強度を測
定後、強度の保持率を求めた。結果を表１に示す。

【００６７】実施例３ 全粘土分 7.5％の生型再生砂２kgに対し、合成例３で得
た水溶性フェノール樹脂に塩化アルミニウムを予め溶解
させた樹脂液80ｇ（Al元素濃度；樹脂の固形分に対して
800ppm) を添加・混練し、混練砂を製造した。これを用
いて実施例１の方法に準じて鋳型テストピースを造型
し、24時間後の圧縮強度を測定後、強度の保持率を求め
た。結果を表１に示す。

【００６８】実施例４ 全粘土分 7.5％の生型再生砂と国産珪砂新砂の１対１混
合砂２kgに対し、合成例１で得た水溶性フェノール樹脂
に塩化アルミニウムを予め溶解させた樹脂液80ｇ（Al元
素濃度；樹脂の固形分に対して800ppm) を添加・混練
し、混練砂を製造した。これを用いて実施例１の方法に
準じて鋳型テストピースを造型し、24時間後の圧縮強度
を測定後、強度の保持率を求めた。結果を表１に示す。

【００６９】実施例５ Na₂O分が0.15％の水ガラス再生砂２kgに対し、合成例１
で得た水溶性フェノール樹脂に酢酸マグネシウムを予め
溶解させた樹脂液50ｇ（Mg元素濃度；樹脂の固形分に対
して5000ppm)を添加・混練し、混練砂を製造した。これ
を用いて実施例１の方法に準じて鋳型テストピースを造
型し、24時間後の圧縮強度を測定後、強度の保持率を求
めた。結果を表１に示す。

【００７０】実施例６ NaO₂分が0.15％の水ガラス再生砂と国産珪砂新砂の１対
１混合砂２kgに対し、合成例１で得た水溶性フェノール
樹脂に酢酸マグネシウムを予め溶解させた樹脂液50ｇ
（Mg元素濃度；樹脂の固形分に対して5000ppm)を添加・
混練し、混練砂を製造した。これを用いて実施例１の方
法に準じて鋳型テストピースを造型し、24時間後の圧縮
強度を測定後、強度の保持率を求めた。結果を表１に示
す。

【００７１】実施例７ Na₂O分が 3.8％の水ガラス再生砂２kgに対し、合成例１
で得た水溶性フェノール樹脂にアルミニウムフェノラー
トを予め溶解させた樹脂液70ｇ（Al元素濃度；樹脂の固
形分に対して500ppm) を添加・混練し、混練砂を製造し
た。これを用いて実施例１の方法に準じて鋳型テストピ
ースを造型し、24時間後の圧縮強度を測定後、強度の保
持率を求めた。結果を表１に示す。

【００７２】実施例８ NaO₂分が 3.8％の水ガラス再生砂と国産珪砂新砂の１対
１混合砂２kgに対し、合成例１で得た水溶性フェノール
樹脂にアルミニウムフェノラートを予め溶解させた樹脂
液70ｇ（樹脂の固形分に対してAl元素濃度；500ppm) を
添加・混練し、混練砂を製造した。これを用いて実施例
１の方法に準じて鋳型テストピースを造型し、24時間後
の圧縮強度を測定後、強度の保持率を求めた。結果を表
１に示す。

【００７３】実施例９ 灼熱減量分（ＬＯＩ）が 1.1％の水溶性フェノール樹脂
を用いて炭酸ガスで硬化させた鋳型より得られた再生砂
２kgに対し、合成例１で得た水溶性フェノール樹脂にＥ
ＤＴＡ二ナトリウム／マグネシウムを予め溶解させた樹
脂液40ｇ（Mg元素濃度；樹脂の固形分に対して3500ppm)
を添加・混練し、混練砂を製造した。これを用いて実施
例１の方法に準じて鋳型テストピースを造型し、24時間
後の圧縮強度を測定後、強度の保持率を求めた。結果を
表１に示す。

【００７４】実施例10 灼熱減量分（ＬＯＩ）が 1.1％の水溶性フェノール樹脂
を用いて炭酸ガスで硬化させた鋳型より得られた再生砂
と国産珪砂新砂の１対１混合砂２kgに対し、合成例１で
得た水溶性フェノール樹脂にＥＤＴＡ二ナトリウム／マ
グネシウムを予め溶解させた樹脂液40ｇ（Mg元素濃度；
樹脂の固形分に対して3500ppm)を添加・混練し、混練砂
を製造した。これを用いて実施例１の方法に準じて鋳型
テストピースを造型し、24時間後の圧縮強度を測定後、
強度の保持率を求めた。結果を表１に示す。

【００７５】実施例11 灼熱減量分（ＬＯＩ）が 5.3％の水溶性フェノール樹脂
を用いて炭酸ガスで硬化させた鋳型より得られた再生砂
２kgに対し、合成例１で得た水溶性フェノール樹脂に水
酸化アルミニウムを予め溶解させた樹脂液80ｇ（Al元素
濃度；樹脂の固形分に対して1200ppm)を添加・混練し、
混練砂を製造した。これを用いて実施例１の方法に準じ
て鋳型テストピースを造型し、24時間後の圧縮強度を測
定後、強度の保持率を求めた。結果を表１に示す。

【００７６】実施例12 灼熱減量分（ＬＯＩ）が 5.3％の水溶性フェノール樹脂
を用いて炭酸ガスで硬化させた鋳型より得られた再生砂
と国産珪砂新砂の１対１混合砂２kgに対し、合成例１で
得た水溶性フェノール樹脂に水酸化アルミニウムを予め
溶解させた樹脂液80ｇ（Al元素濃度；樹脂の固形分に対
して1200ppm)を添加・混練し、混練砂を製造した。これ
を用いて実施例１の方法に準じて鋳型テストピースを造
型し、24時間後の圧縮強度を測定後、強度の保持率を求
めた。結果を表１に示す。

【００７７】実施例13 灼熱減量分（ＬＯＩ）が 0.8％の水溶性フェノール樹脂
を用いて有機エステルで硬化させた鋳型より得られた再
生砂２kgに対し、合成例１で得た水溶性フェノール樹脂
にトルエンスルホン酸カルシウムを予め溶解させた樹脂
液50ｇ（Ca元素濃度；樹脂の固形分に対して2000ppm)を
添加・混練し、混練砂を製造した。これを用いて実施例
１の方法に準じて鋳型テストピースを造型し、24時間後
の圧縮強度を測定後、強度の保持率を求めた。結果を表
１に示す。

【００７８】実施例14 灼熱減量分（ＬＯＩ）が 0.8％の水溶性フェノール樹脂
を用いて有機エステルで硬化させた鋳型より得られた再
生砂と国産珪砂新砂の１対１混合砂２kgに対し、合成例
１で得た水溶性フェノール樹脂にトルエンスルホン酸カ
ルシウムを予め溶解させた樹脂液50ｇ（Ca元素濃度；樹
脂の固形分に対して2000ppm)を添加・混練し、混練砂を
製造した。これを用いて実施例１の方法に準じて鋳型テ
ストピースを造型し、24時間後の圧縮強度を測定後、強
度の保持率を求めた。結果を表１に示す。

【００７９】実施例15 灼熱減量分（ＬＯＩ）が 5.1％の水溶性フェノール樹脂
を用いて有機エステルで硬化させた鋳型より得られた再
生砂２kgに対し、合成例１で得た水溶性フェノール樹脂
にギ酸カルシウムを予め溶解させた樹脂液100g（Ca元素
濃度；樹脂の固形分に対して15000ppm) を添加・混練
し、混練砂を製造した。これを用いて実施例１の方法に
準じて鋳型テストピースを造型し、24時間後の圧縮強度
を測定後、強度の保持率を求めた。結果を表１に示す。

【００８０】実施例16 灼熱減量分（ＬＯＩ）が 5.1％の水溶性フェノール樹脂
を用いて有機エステルで硬化させた鋳型より得られた再
生砂と国産珪砂新砂の１対１混合砂２kgに対し、合成例
１で得た水溶性フェノール樹脂にギ酸カルシウムを予め
溶解させた樹脂液100g（Ca元素濃度；樹脂の固形分に対
して15000ppm) を添加・混練し、混練砂を製造した。こ
れを用いて実施例１の方法に準じて鋳型テストピースを
造型し、24時間後の圧縮強度を測定後、強度の保持率を
求めた。結果を表１に示す。

【００８１】実施例17 全粘土分 2.3％の生型再生砂／Na₂O分が0.19％の水ガラ
ス再生砂／国産珪砂新砂＝３／３／４の混合砂２kgに対
し、合成例１で得た水溶性フェノール樹脂を６０ｇ、更
にジュラルミン粉（Ａｌ元素濃度；樹脂の固形分に対し
て30000ppm) を添加・混練し、混練砂を製造した。これ
を用いて実施例１の方法に準じて鋳型テストピースを造
型し、24時間後の圧縮強度を測定後、強度の保持率を求
めた。結果を表１に示す。

【００８２】実施例18 Na₂O分が0.19％の水ガラス再生砂／灼熱減量分（ＬＯ
Ｉ）が 3.1％の水溶性フェノール樹脂を用いて炭酸ガス
が硬化させた鋳型より得られた再生砂／国産珪砂新砂＝
３／３／４の混合砂２kgに対し、合成例１で得た水溶性
フェノール樹脂60ｇ、更にジュラルミン粉（Al元素濃
度；樹脂の固形分に対して30000ppm) を添加・混練し、
混練砂を製造した。これを用いて実施例１の方法に準じ
て鋳型テストピースを造型し、24時間後の圧縮強度を測
定後、強度の保持率を求めた。結果を表１に示す。

【００８３】実施例19 Na₂O分が0.19％の水ガラス再生砂／灼熱減量分（ＬＯ
Ｉ）が 5.1％の水溶性フェノール樹脂を用いて有機エス
テルで硬化させた鋳型より得られた再生砂／国産珪砂新
砂＝３／３／４の混合砂２kgに対し、合成例１で得た水
溶性フェノール樹脂60ｇ、更にジュラルミン粉（Al元素
濃度；樹脂の固形分に対して30000ppm) を添加・混練
し、混練砂を製造した。これを用いて実施例１の方法に
準じて鋳型テストピースを造型し、24時間後の圧縮強度
を測定後、強度の保持率を求めた。結果を表１に示す。

【００８４】実施例20 実施例11と同じ条件で製造した鋳型より得られた再生砂
（灼熱減量分、6.3 ％）／国産珪砂新砂＝６／４の混合
砂２kgに対し、合成例１で得た水溶性フェノール樹脂に
予めギ酸アルミニウムを溶解させた樹脂80ｇ（Al元素濃
度；樹脂の固形分に対して80ppm)を添加・混練し、混練
砂を製造した。これを用いて実施例１の方法に準じて鋳
型テストピースを造型し、24時間後の圧縮強度を測定
後、強度の保持率を求めた。結果を表１に示す。

【００８５】比較例１ 全粘土分 2.3％の生型再生砂２kgに対し、合成例１で得
た水溶性フェノール樹脂60ｇを添加・混練し、混練砂を
製造した。これを用いて実施例１の方法に準じて鋳型テ
ストピースを造型し、24時間後の圧縮強度を測定後、強
度の保持率を求めた。結果を表１に示す。

【００８６】比較例２ 全粘土分 2.3％の生型再生砂と国産珪砂新砂の１対１混
合砂２kgに対し、合成例２で得た水溶性フェノール樹脂
60ｇを添加・混練し、混練砂を製造した。これを用いて
実施例１の方法に準じて鋳型テストピースを造型し、24
時間後の圧縮強度を測定後、強度の保持率を求めた。結
果を表１に示す。

【００８７】比較例３ 全粘土分 7.5％の生型再生砂２kgに対し、合成例３で得
た水溶性フェノール樹脂80ｇを添加・混練し、混練砂を
製造した。これを用いて実施例１の方法に準じて鋳型テ
ストピースを造型し、24時間後の圧縮強度を測定後、強
度の保持率を求めた。結果を表１に示す。

【００８８】比較例４ 全粘土分 7.5％の生型再生砂と国産珪砂新砂の１対１混
合砂２kgに対し、合成例１で得た水溶性フェノール樹脂
80ｇを添加・混練し、混練砂を製造した。これを用いて
実施例１の方法に準じて鋳型テストピースを造型し、24
時間後の圧縮強度を測定後、強度の保持率を求めた。結
果を表１に示す。

【００８９】

【表１】

【００９０】実施例21〜27 全粘土分 7.5％の生型再生砂と国産珪砂新砂の１対１混
合砂２kgに対し、合成例１で得た水溶性フェノール樹脂
80ｇ、更に表２に示す金属元素を含有する化合物を樹脂
に対して所定濃度分添加・混練し、混練砂を製造した。
これを用いて実施例１の方法に準じて鋳型テストピース
を造型し、24時間後の圧縮強度を測定後、強度の保持率
を求めた。

【００９１】実施例28〜55 全粘土分 7.5％の生型再生砂と国産珪砂新砂の１対１混
合砂２kgに対し、合成例１で得た水溶性フェノール樹脂
に、表２に示す金属元素を含有する化合物を予め所定濃
度溶解させた樹脂液80ｇを添加・混練し、混練砂を製造
した。これを用いて実施例１の方法に準じて鋳型テスト
ピースを造型し、24時間後の圧縮強度を測定後、強度の
保持率を求めた。結果を表２に示す。

【００９２】

【表２】

【００９３】表１の実施例１〜４と比較例１〜４を比較
すると明らかなように、多価金属元素が混練砂に含まれ
るか否かの効果の差は歴然である。また、その効果は添
加する金属化合物の違いや再生砂の種類にかかわらず、
発揮される。

【００９４】表２を更に照らし合わせると、混練砂製造
時に金属化合物を粉末の状態で添加したとしても効果は
変わらないことが判る。また更に、これら金属化合物の
中でもAl化合物やAl含有粉がより高い効果を発揮する。

【００９５】

【発明の効果】本発明の鋳型の製造方法により、アルカ
リ性再生砂を用いて造型される鋳型は十分な可使時間お
よび強度を発現することが可能となる。これにより、炭
酸ガス硬化型水溶性フェノール樹脂に適用する鋳物砂と
してアルカリ性再生砂を実操業レベルで使用することが
可能になり、コスト、作業環境、廃棄物問題に寄与でき
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−80591（ＪＰ，Ａ) 特公 昭61−39142（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22C 9/12 B22C 1/00 - 1/26 B22C 9/02 103

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルカリ性再生砂を含む鋳物砂、水溶性
   フェノール樹脂、周期律表１Ｂ〜８族の中から選ばれる
   １種以上の金属元素を含む化合物、及びホウ酸化合物を
   含有する混合物を炭酸ガスで硬化させることを特徴とす
   る鋳型の製造方法。
2. 【請求項２】 周期律表１Ｂ〜８族の中から選ばれる１
   種以上の金属元素を含む化合物が、下記の一般式で表さ
   れる請求項１記載の鋳型の製造方法。 Ｍ_aＸ_b （式中、 ａ，ｂ；１以上の正数 Ｍ；周期律表１Ｂ〜８族の金属元素 Ｘ；水素原子、炭素原子、炭化水素基、硫黄原子、窒素
   原子、燐原子、酸素原子、ハロゲン原子、水酸基、アル
   コキシド、アミノ基、イミノ基、ニトロ基、無機酸の陰
   イオン原子団、有機酸の陰イオン原子団、金属イオン封
   鎖性を示す原子団を表す。）
3. 【請求項３】 周期律表１Ｂ〜８族の中から選ばれる１
   種以上の金属元素を含む化合物が、アルミン酸化合物、
   スズ酸化合物、チタン酸化合物及びジルコン酸化合物の
   中から選ばれる１種以上である請求項１記載の鋳型の製
   造方法。
4. 【請求項４】 アルカリ性再生砂が、生型再生砂、水ガ
   ラス再生砂、及び水溶性フェノール樹脂を用いて炭酸ガ
   スまたは有機エステルで硬化させた鋳型より得られる再
   生砂の中から選ばれる１種以上である請求項１〜３のい
   ずれか１項に記載の鋳型の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載の製
   造方法によって得られた鋳型組成物。
6. 【請求項６】 アルカリ性再生砂を含む鋳物砂を炭酸ガ
   スで硬化させるに際して用いられる鋳型用粘結剤組成物
   であって、水溶性フェノール樹脂、周期律表１Ｂ〜８族
   の中から選ばれる１種以上の金属元素を含む化合物、及
   びホウ酸化合物を含有することを特徴とする鋳型用粘結
   剤組成物。
7. 【請求項７】 周期律表１Ｂ〜８族の中から選ばれる１
   種以上の金属元素を含む化合物が、下記の一般式で表さ
   れる請求項６記載の鋳型用粘結剤組成物。 Ｍ_aＸ_b （式中、 ａ，ｂ；１以上の正数 Ｍ；周期律表１Ｂ〜８族の金属元素 Ｘ；水素原子、炭素原子、炭化水素基、硫黄原子、窒素
   原子、燐原子、酸素原子、ハロゲン原子、水酸基、アル
   コキシド、アミノ基、イミノ基、ニトロ基、無機酸の陰
   イオン原子団、有機酸の陰イオン原子団、金属イオン封
   鎖性を示す原子団を表す。）
8. 【請求項８】 周期律表１Ｂ〜８族の中から選ばれる１
   種以上の金属元素を含む化合物が、アルミン酸化合物、
   スズ酸化合物、チタン酸化合物及びジルコン酸化合物の
   中から選ばれる１種以上である請求項６記載の鋳型用粘
   結剤組成物。