JP3123031B2 - Binder composition for mold production and method for producing mold - Google Patents

Binder composition for mold production and method for producing mold

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JP3123031B2 JP04309377A JP30937792A JP3123031B2 JP 3123031 B2 JP3123031 B2 JP 3123031B2 JP 04309377 A JP04309377 A JP 04309377A JP 30937792 A JP30937792 A JP 30937792A JP 3123031 B2 JP3123031 B2 JP 3123031B2
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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、水溶性フェノール樹脂
よりなる粘結剤を主体とする鋳型製造用粘結剤組成物に
関するものであり、またこの粘結剤又は粘結剤組成物を
使用して鋳型を製造する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 binder composition for producing a mold mainly comprising a binder made of a water-soluble phenolic resin, and using this binder or the binder composition. The present invention relates to a method of manufacturing a mold by using the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、鋳型を製造する際に使用する
粘結剤として、各種の有機系粘結剤が使用されている。
最近、鋳物品質及び作業環境を改善しうる有機系粘結剤
として水溶性フェノール樹脂を使用し、有機エステル又
は炭酸ガスでこの粘結剤を硬化させる鋳型の製造方法が
採用されるようになっている(特開昭50-130627号公
報、特許第1554030号公報及び特許第1554031号公報)。
2. Description of the Related Art Conventionally, various organic binders have been used as binders for producing molds.
Recently, a method of manufacturing a mold has been adopted in which a water-soluble phenol resin is used as an organic binder capable of improving casting quality and a working environment, and the binder is cured with an organic ester or carbon dioxide gas. (Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-130627, Japanese Patent No. 1554030, and Japanese Patent No. 1554031).

【0003】しかしながら、水溶性フェノール樹脂より
なる粘結剤を用いて得られた鋳型は、フラン樹脂よりな
る粘結剤を用いて得られた鋳型に比べて、鋳型強度が低
いという欠点があった。鋳型強度が低いと、鋳造時に溶
湯を鋳型に注入(注湯)すると、鋳型の表面が浸蝕さ
れ、得られる鋳物の品質が低下するということがあっ
た。また、鋳型強度を向上させるため、粘結剤を多量に
使用すると、注湯時に粘結剤からガスが多量に発生し、
鋳物にガス欠陥等が現われ、鋳物品質を低下させるとい
うことがあった。
[0003] However, the mold obtained using a binder made of a water-soluble phenol resin has a drawback that the mold strength is lower than the mold obtained using a binder made of a furan resin. . When the strength of the mold is low, when the molten metal is poured (poured) into the mold at the time of casting, the surface of the mold is eroded, and the quality of the obtained casting sometimes deteriorates. Also, if a large amount of binder is used to improve the mold strength, a large amount of gas is generated from the binder during pouring,
In some cases, gas defects and the like appear in the casting, which deteriorates the casting quality.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このため、本件出願人
は、水溶性フェノール樹脂に多官能型シランカップリン
グ剤を添加した粘結剤組成物を使用することによって、
得られる鋳型の強度を向上させることを提案した(特開
平4-55037号公報)。 この特開平4-55037号に係る発明
で使用した多官能型シランカップリング剤は、一分子中
に、エポキシ基と、メトキシ基等のアルコキシ基を3個
持つもので、具体的には、γ−グリシドキシプロピルト
リメトキシシランやβ−(3,4-エポキシシクロヘキシル)
エチルトリメトキシシラン等である。
SUMMARY OF THE INVENTION For this reason, the present applicant uses a binder composition obtained by adding a polyfunctional silane coupling agent to a water-soluble phenol resin.
It has been proposed to improve the strength of the obtained mold (JP-A-4-55037). The polyfunctional silane coupling agent used in the invention according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-55037 has an epoxy group and three alkoxy groups such as methoxy group in one molecule. -Glycidoxypropyltrimethoxysilane or β- (3,4-epoxycyclohexyl)
Ethyltrimethoxysilane and the like.

【0005】本発明は、特開平4-55037号に係る発明と
同様、得られる鋳型強度の向上を図ることを目的とする
ものであるが、特開平4-55037号に係る発明で使用した
多官能性シランカップリング剤とは、全く異なる構造を
持つ多官能性シランカップリング剤を採用することによ
り、更に鋳型強度を十分に向上させようとするものであ
る。
The object of the present invention is to improve the strength of the obtained mold, similarly to the invention according to JP-A-4-55037. The functional silane coupling agent is intended to sufficiently improve the mold strength by adopting a polyfunctional silane coupling agent having a completely different structure.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、水溶性
フェノール樹脂よりなる粘結剤と、一分子中に4個以上
のアルコキシ基よりなる加水分解性基を持つ多官能型シ
ランカップリング剤とを含有することを特徴とする鋳型
製造用粘結剤組成物及びこの粘結剤又は粘結剤組成物を
使用した鋳型の製造方法に関するものである。
That is, the present invention is directed to a binder comprising a water-soluble phenolic resin and a polyfunctional silane coupling having a hydrolyzable group comprising four or more alkoxy groups per molecule. And a method for producing a mold using the binder or the binder composition.

【0007】本発明に係る鋳型製造用粘結剤組成物に含
有されている水溶性フェノール樹脂としては、従来、鋳
型製造用粘結剤として使用されていた水溶性フェノール
樹脂を用いることができる。具体的には、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,ビス
フェノール,その他の置換フェノール等のフェノール類
を、大量のアルカリ性物質の水溶液中で、ホルムアルデ
ヒドやパラホルムアルデヒド等のアルデヒド類と反応さ
せることによって得られるものである。水溶性フェノー
ル樹脂として、代表的なものは、所定量の水酸化カリウ
ムを反応触媒として用い、フェノールとホルムアルデヒ
ドとを適当な分子量に達するまで反応させた、アルカリ
フェノール−ホルムアルデヒド樹脂が使用される。この
際、フェノールとホルムアルデヒドとの量的割合は、モ
ル比で、フェノール:ホルムアルデヒド=1:1.5〜2.5
であるのが好ましい。ホルムアルデヒドの量が1.5モル
未満であると、粘結剤の硬化強度が低く、得られる鋳型
の強度が低下する傾向が生じる。逆に、ホルムアルデヒ
ドの量が2.5モルを超えると、アルカリフェノール−ホ
ルムアルデヒド樹脂中に未反応のホルムアルデヒドが残
存し、造型時や鋳造時にホルムアルデヒドガスが発生し
やすくなって、作業環境を悪化させる恐れがある。な
お、本発明において使用する水溶性フェノール樹脂に
は、フェノール類とアルデヒド類とを反応させて得る
際、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を主たる構成単位とならない程
度に共縮合させたものも包含されている。
As the water-soluble phenol resin contained in the binder composition for producing a mold according to the present invention, a water-soluble phenol resin conventionally used as a binder for producing a mold can be used. Specifically, phenol,
It is obtained by reacting phenols such as cresol, resorcinol, 3,5-xylenol, bisphenol and other substituted phenols with aldehydes such as formaldehyde and paraformaldehyde in a large amount of an aqueous solution of an alkaline substance. As a typical water-soluble phenol resin, an alkali phenol-formaldehyde resin obtained by reacting phenol and formaldehyde until a suitable molecular weight is reached using a predetermined amount of potassium hydroxide as a reaction catalyst is used. At this time, the quantitative ratio of phenol to formaldehyde is phenol: formaldehyde = 1: 1.5 to 2.5 in molar ratio.
It is preferred that When the amount of formaldehyde is less than 1.5 mol, the curing strength of the binder is low, and the strength of the resulting mold tends to decrease. Conversely, when the amount of formaldehyde exceeds 2.5 mol, unreacted formaldehyde remains in the alkali phenol-formaldehyde resin, and formaldehyde gas is likely to be generated during molding or casting, which may deteriorate the working environment. . In the water-soluble phenol resin used in the present invention, when obtained by reacting a phenol with an aldehyde, a monomer capable of condensing with an aldehyde such as urea, melamine, cyclohexanone, etc. is used so as not to be a main constituent unit. Condensed ones are also included.

【0008】一方、本発明において使用される多官能型
シランカップリング剤は、特開平4-55037号公報に記載
された公知の多官能型シランカップリング剤とは全く異
なる構造を持つものである。即ち、一分子中に4個以上
のアルコキシ基よりなる加水分解性基を持つものであ
る。このような多官能型シランカップリング剤として
は、例えば、以下に示すようなものが挙げられる。 I.N,N−ビス[3−(トリメトキシシリル)プロピ
ル]アミン HN[(CH23Si(OCH332 II.N,N−ビス[3−(トリメトキシシリル)プロピ
ル]エチレンジアミン H2NCH2CH2N[(CH23Si(OCH332 III.N,N−ビス[3−(トリメトキシシリル)プロ
ピル]メタクリルアミド
On the other hand, the polyfunctional silane coupling agent used in the present invention has a structure completely different from that of the known polyfunctional silane coupling agent described in JP-A-4-55037. . That is, it has a hydrolyzable group consisting of four or more alkoxy groups in one molecule. Examples of such a polyfunctional silane coupling agent include the following. I. N, N-bis [3- (trimethoxysilyl) propyl] amine HN [(CH 2) 3 Si (OCH 3) 3] 2 II. N, N-bis [3- (trimethoxysilyl) propyl] ethylenediamine H 2 NCH 2 CH 2 N [ (CH 2) 3 Si (OCH 3) 3] 2 III. N, N-bis [3- (trimethoxysilyl) propyl] methacrylamide

【化1】 IV.N−グリシジル−N,N−ビス[3−(トリメトキ
シシリル)プロピル]アミン
Embedded image IV. N-glycidyl-N, N-bis [3- (trimethoxysilyl) propyl] amine

【化2】 V.γ−アミノプロピルテトラエトキシジシロオキサンEmbedded image V. γ-aminopropyltetraethoxydisiloxane

【化3】 VI.N,N−ビス[3−(メチルジメトキシシリル)プ
ロピル]アミン HN[(CH23SiCH3(OCH322 VII.N,N−ビス[3−(メチルジメトキシシリル)
プロピル]エチレンジアミン H2NCH2CH2N[(CH23SiCH3(OC
322 VIII.N,N−ビス[3−(メチルジメトキシシリル)
プロピル]メタクリルアミド
Embedded image VI. N, N-bis [3- (methyldimethoxysilyl) propyl] amine HN [(CH 2) 3 SiCH 3 (OCH 3) 2] 2 VII. N, N-bis [3- (methyldimethoxysilyl)
Propyl] ethylenediamine H 2 NCH 2 CH 2 N [(CH 2 ) 3 SiCH 3 (OC
H 3 ) 2 ] 2 VIII. N, N-bis [3- (methyldimethoxysilyl)
Propyl] methacrylamide

【化4】 IX.N−グリシジル−N,N−ビス[3−(メチルジメ
トキシシリル)プロピル]アミン
Embedded image IX. N-glycidyl-N, N-bis [3- (methyldimethoxysilyl) propyl] amine

【化5】 Embedded image

【0009】以上のように、本発明で使用する多官能型
シランカップリング剤は、一分子中に存在するSi原子に
メトキシ基,エトキシ基,プロポキシ基等のアルコキシ
基よりなる加水分解性基が4個以上結合していればよい
のである。従って、Si原子に結合している他の有機基は
どのようなものであってもよく、例えば、アミノ基,2-
アミノエチル基,2-アミノメチル基,アミノプロピル
基,フェニルアミノプロピル基,メタクリル基,グリシ
ジル基等のエポキシ基,ビニル基,メルカプト基等を持
つ有機基であってもよい。本発明において、特に、アル
コキシ基よりなる加水分解性基を6個以上持つ多官能型
シランカップリング剤を採用するのが好ましい。このよ
うにアルコキシ基が比較的多いシランカップリング剤
は、硬化したフェノール樹脂と珪砂等の耐火性粒状材料
とを強固に接着させるのである。
As described above, the polyfunctional silane coupling agent used in the present invention has a hydrolyzable group consisting of an alkoxy group such as a methoxy group, an ethoxy group or a propoxy group in the Si atom in one molecule. It suffices if four or more are bonded. Therefore, the other organic group bonded to the Si atom may be any, for example, an amino group, 2-
An organic group having an epoxy group such as an aminoethyl group, a 2-aminomethyl group, an aminopropyl group, a phenylaminopropyl group, a methacryl group, a glycidyl group, a vinyl group, a mercapto group, or the like may be used. In the present invention, it is particularly preferable to employ a polyfunctional silane coupling agent having six or more hydrolyzable groups consisting of alkoxy groups. As described above, the silane coupling agent having a relatively large amount of alkoxy groups firmly bonds the hardened phenol resin to a refractory granular material such as silica sand.

【0010】本発明に係る鋳型製造用粘結剤組成物は、
上記した水溶性フェノール樹脂と多官能型シランカップ
リング剤とを含有するものであるが、一般的に水溶液の
形態に調整され、粘結剤水溶液組成物として供給され
る。粘結剤水溶液組成物中の水溶性フェノール樹脂の量
は、30〜75重量%程度であるのが一般的である。また、
多官能型シランカップリング剤は、水溶性フェノール樹
脂100重量部に対して、0.01〜10重量部使用するのが好
ましい。多官能型シランカップリング剤の量が0.01重量
部未満になると、硬化したフェノール樹脂と珪砂等の耐
火性粒状材料との接着強度が低下し、得られる鋳型強度
が低下する傾向が生じる。逆に、多官能型シランカップ
リング剤を10重量部を超えて使用しても、得られる鋳型
の強度向上が飽和状態となるので、経済的でない。
The binder composition for producing a mold according to the present invention comprises:
It contains the above-mentioned water-soluble phenol resin and a polyfunctional silane coupling agent, but is generally adjusted to the form of an aqueous solution and supplied as a binder aqueous solution composition. The amount of the water-soluble phenol resin in the aqueous binder composition is generally about 30 to 75% by weight. Also,
The polyfunctional silane coupling agent is preferably used in an amount of 0.01 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the water-soluble phenol resin. If the amount of the polyfunctional silane coupling agent is less than 0.01 parts by weight, the adhesive strength between the cured phenolic resin and a refractory granular material such as silica sand tends to decrease, and the resulting mold strength tends to decrease. Conversely, if the polyfunctional silane coupling agent is used in an amount exceeding 10 parts by weight, the strength of the resulting mold will be saturated, which is not economical.

【0011】本発明に係る鋳型製造用粘結剤水溶液組成
物中には、他の任意の種々の物質を添加してもよい。例
えば、粘結剤水溶液組成物はアルカリ性に調整される
が、フェノールとアルカリ性物質とのモル比は、フェノ
ール:アルカリ性物質=1:0.3〜1.2程度になるように
調整される。従って、水溶性フェノール樹脂を製造する
際に反応触媒として使用した水酸化カリウムのみではア
ルカリ性物質が不足する場合には、水酸化ナトリウムや
水酸化リチウム等を添加してもよい。また、粘結剤水溶
液組成物中に、硼砂等の硼酸塩,アルミン酸ナトリウム
等のアルミン酸塩,錫酸ナトリウム等の錫酸塩等を添加
してもよい。このようなアルミン酸塩等を添加しておく
と、炭酸ガスによって良好に硬化し、強度の高い鋳型を
得ることができる。また、特開平4-55037号公報に記載
されたような、従来公知の多官能型シランカップリング
剤を添加し、本発明で使用する多官能型シランカップリ
ング剤と併用してもよい。また、粘結剤水溶液組成物中
には、尿素−アルデヒド樹脂,メラミン−アルデヒド樹
脂,シクロヘキサノン−アルデヒド樹脂等が水溶性フェ
ノール樹脂と共に、混合添加されていてもよい。
The binder aqueous solution composition for producing a mold according to the present invention may contain any other various substances. For example, the binder aqueous solution composition is adjusted to be alkaline, but the molar ratio between phenol and the alkaline substance is adjusted so that phenol: alkaline substance = 1: 0.3-1.2. Therefore, when an alkaline substance is insufficient with only potassium hydroxide used as a reaction catalyst when producing a water-soluble phenol resin, sodium hydroxide, lithium hydroxide, or the like may be added. Further, a borate such as borax, an aluminate such as sodium aluminate, a stannate such as sodium stannate and the like may be added to the aqueous binder solution composition. If such an aluminate or the like is added, the mold can be satisfactorily cured by carbon dioxide gas, and a mold having high strength can be obtained. Further, a conventionally known polyfunctional silane coupling agent as described in JP-A-4-55037 may be added and used in combination with the polyfunctional silane coupling agent used in the present invention. Further, in the binder aqueous solution composition, urea-aldehyde resin, melamine-aldehyde resin, cyclohexanone-aldehyde resin and the like may be mixed and added together with the water-soluble phenol resin.

【0012】本発明に係る鋳型製造用粘結剤組成物を使
用して鋳型を得るには、耐火性粒状材料と粘結剤水溶液
組成物とを混練し、模型に充填した後、硬化剤によって
硬化させればよい。具体的には、まず、耐火性粒状材料
100重量部に、硬化剤である有機エステル0.1〜5重量部
を添加混練し、続けて粘結剤水溶液組成物0.4〜15重量
部を添加して、再び混練して混練砂を得、模型に充填し
て硬化させることによって、鋳型を得ることができる
(自硬性鋳型造型法)。また、耐火性粒状材料100重量
部に対して、粘結剤水溶液組成物0.4〜15重量部添加混
練して混練砂を得た後、加圧空気でのブローイングによ
って、この混練砂をガス硬化性模型に充填する。そし
て、ガス状又はエアロゾル状の有機エステル0.05〜10重
量部を吹き込んで、鋳型を得ることができる(ガス硬化
性鋳型造型法)。なお、この際、使用する有機エステル
としては、好ましくはアルキル基の炭素数が1〜3である
蟻酸アルキル、最も好ましくは蟻酸メチルを用いるのが
よい。また、硼酸塩,アルミン酸塩,錫酸塩等を添加し
た粘結剤水溶液組成物を用い、混練砂を得た後、この混
練砂をガス硬化性模型に充填する。そして、炭酸ガスを
吹き込んで、鋳型を得ることもできる(ガス硬化性鋳型
造型法)。
In order to obtain a mold using the binder composition for producing a mold according to the present invention, a refractory granular material and a binder aqueous solution composition are kneaded, filled into a model, and then mixed with a curing agent. What is necessary is just to harden. Specifically, first, the refractory granular material
To 100 parts by weight, 0.1 to 5 parts by weight of an organic ester as a curing agent was added and kneaded, followed by adding 0.4 to 15 parts by weight of a binder aqueous solution composition, and kneading again to obtain a kneaded sand, which was used as a model. By filling and curing, a mold can be obtained (self-hardening mold forming method). Further, 0.4 to 15 parts by weight of a binder aqueous solution composition was added and kneaded to 100 parts by weight of the refractory granular material to obtain kneaded sand, and then the kneaded sand was blown with pressurized air to obtain a gas curable sand. Fill the model. Then, 0.05 to 10 parts by weight of a gaseous or aerosol-like organic ester is blown to obtain a mold (gas-curable mold making method). In this case, the organic ester to be used is preferably an alkyl formate having an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and most preferably methyl formate. Further, after using a binder aqueous solution composition to which borate, aluminate, stannate and the like are added, kneaded sand is obtained, and then the kneaded sand is filled in a gas-curable model. Then, a mold can be obtained by blowing carbon dioxide gas (gas-curable mold making method).

【0013】また、本発明においては、以下の如き方法
で鋳型を製造することもできる。即ち、まず、珪砂等の
耐火性粒状材料に多官能型シランカップリング剤を接触
させる。具体的には、多官能型シランカップリング剤よ
りなる水溶液を、珪砂等の耐火性粒状材料に添加するこ
とによって行なう。このときの多官能型シランカップリ
ング剤の添加量(固形物)は、耐火性粒状材料100重量
部に対して、0.0001〜0.03重量部であるのが好ましい。
多官能型シランカップリング剤の量が0.0001重量部未満
であると、硬化したフェノール樹脂と珪砂等の耐火性粒
状材料との接着強度が低下し、得られる鋳型強度が低下
する傾向が生じる。逆に、多官能型シランカップリング
剤を0.03重量部を超えて使用しても、得られる鋳型の強
度向上が飽和状態となるので、経済的でない。以上のよ
うにして、珪砂等の耐火性粒状材料を多官能型シランカ
ップリング剤で処理した後、水溶性フェノール樹脂より
なる粘結剤水溶液を添加する。粘結剤水溶液は、耐火性
粒状材料100重量部に対して、0.4〜15重量部程度添加す
ればよい。そして、混練した後、自硬性鋳型造型法で又
はガス硬化性鋳型造型法で鋳型を得ることができる。
In the present invention, a mold can be produced by the following method. That is, first, a polyfunctional silane coupling agent is brought into contact with a refractory granular material such as silica sand. Specifically, it is performed by adding an aqueous solution comprising a polyfunctional silane coupling agent to a refractory granular material such as silica sand. At this time, the addition amount (solid) of the polyfunctional silane coupling agent is preferably 0.0001 to 0.03 parts by weight based on 100 parts by weight of the refractory granular material.
If the amount of the polyfunctional silane coupling agent is less than 0.0001 part by weight, the adhesive strength between the cured phenolic resin and a refractory granular material such as silica sand tends to decrease, and the resulting mold strength tends to decrease. Conversely, even if the polyfunctional silane coupling agent is used in an amount exceeding 0.03 parts by weight, the strength of the resulting mold will be saturated, which is not economical. After the refractory granular material such as silica sand is treated with the polyfunctional silane coupling agent as described above, a binder aqueous solution composed of a water-soluble phenol resin is added. The binder aqueous solution may be added in an amount of about 0.4 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the refractory granular material. After kneading, a mold can be obtained by a self-hardening mold molding method or a gas-curable mold molding method.

【0014】更に、本発明においては、以下の如き方法
で鋳型を製造することも可能である。即ち、珪砂等の耐
火性粒状材料に、水溶性フェノール樹脂よりなる粘結剤
水溶液及び多官能型シランカップリング剤よりなる水溶
液を、別個に且つ同時に添加する。そして、耐火性粒状
材料とこれらを混練した後、自硬性型造型法で又はガス
硬化性鋳型造型法で鋳型を得ることができる。この際、
耐火性粒状材料100重量部に対して、水溶性フェノール
樹脂水溶液は0.4〜15重量部程度添加するのが好まし
く、また多官能型シランカップリング剤は固形分で0.00
01〜0.03重量部程度添加するのが好ましい。水溶性フェ
ノール樹脂水溶液及び多官能型シランカップリング剤
は、上記した理由と同様の理由で、このような量的範囲
とするのが好ましいのである。
Further, in the present invention, a mold can be produced by the following method. That is, a binder aqueous solution composed of a water-soluble phenol resin and an aqueous solution composed of a polyfunctional silane coupling agent are separately and simultaneously added to a refractory granular material such as silica sand. Then, after kneading the refractory granular materials and these, a mold can be obtained by a self-hardening molding method or a gas-curing molding method. On this occasion,
The water-soluble phenol resin aqueous solution is preferably added in an amount of about 0.4 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the refractory granular material, and the polyfunctional silane coupling agent has a solid content of 0.00%.
It is preferable to add about 01 to 0.03 parts by weight. It is preferable that the water-soluble phenol resin aqueous solution and the polyfunctional silane coupling agent have such a quantitative range for the same reason as described above.

【0015】なお、鋳型を製造する際に使用する耐火性
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,アルミナ砂,ムライ
ト砂,合成ムライト砂等が用いられる。また、耐火性粒
状材料として、これらの再使用を目的とする回収砂又は
再生砂を主体とするものも用いられることは、言うまで
もない。
As the refractory granular material used in manufacturing the mold, silica sand, chromite sand, zircon sand, olivine sand, alumina sand, mullite sand, synthetic mullite sand, etc., mainly composed of quartz are used. Can be Needless to say, as the refractory granular material, a material mainly composed of recovered sand or regenerated sand for the purpose of reusing them is also used.

【0016】[0016]

【実施例】【Example】

[粘結剤組成物1の合成及び調整]50%水酸化カリウム
水溶液中に、所定量のフェノールを加え、攪拌・溶解し
た。この溶液を80℃に保持しながら、フェノール1モル
に対して、2モルのホルムアルデヒドを徐々に加えた。
なお、ホルムアルデヒドは、50%ホルムアルデヒド水溶
液の状態で添加した。そして、フェノールとホルムアル
デヒドとを80℃で反応させ、フェノール−ホルムアルデ
ヒド樹脂の重量平均分子量が3000に達する時点まで、即
ちこの溶液が所定の粘度に達するまで反応を続けた。こ
の反応が終了した後、室温まで冷却し、水酸化カリウム
とフェノールとのモル比が0.85:1になるように、50%
水酸化カリウム水溶液を加えた。以上のようにして、水
溶性フェノール樹脂の水溶液を得た。この水溶液に、表
1に示した種々のシランカップリング剤を、表1に示し
た割合で加え、各種の粘結剤水溶液組成物を得た。この
粘結剤水溶液組成物中の粘結剤組成物量(固形分含量)
は、いずれも50%であった。
[Synthesis and Preparation of Binder Composition 1] A predetermined amount of phenol was added to a 50% aqueous potassium hydroxide solution, followed by stirring and dissolution. While maintaining this solution at 80 ° C., 2 mol of formaldehyde was gradually added to 1 mol of phenol.
The formaldehyde was added in the form of a 50% aqueous formaldehyde solution. Then, phenol and formaldehyde were reacted at 80 ° C., and the reaction was continued until the weight average molecular weight of the phenol-formaldehyde resin reached 3000, that is, until the solution reached a predetermined viscosity. After the reaction is completed, cool to room temperature and add 50%
An aqueous solution of potassium hydroxide was added. As described above, an aqueous solution of a water-soluble phenol resin was obtained. To this aqueous solution, various silane coupling agents shown in Table 1 were added at the ratios shown in Table 1 to obtain various binder aqueous solution compositions. Binder composition amount (solid content) in this binder aqueous solution composition
Was 50%.

【0017】[0017]

【表1】 [Table 1]

【0018】[粘結剤組成物2の合成及び調整]フェノ
ール−ホルムアルデヒド樹脂の重量平均分子量が2000に
達する時点まで反応を続ける以外は、[粘結剤1の合成
及び調整]と同様にして、水溶性フェノール樹脂の水溶
液を得た。この水溶液に、表2に示した種々のシランカ
ップリング剤を、表2に示した割合で加え、各種の粘結
剤水溶液組成物を得た。この粘結剤水溶液組成物中の粘
結剤組成物量(固形分含量)は、いずれも50%であっ
た。
[Synthesis and Preparation of Binder Composition 2] Except that the reaction is continued until the weight average molecular weight of the phenol-formaldehyde resin reaches 2000, the procedure is the same as in [Synthesis and Preparation of Binder 1]. An aqueous solution of a water-soluble phenol resin was obtained. To this aqueous solution, various silane coupling agents shown in Table 2 were added in the proportions shown in Table 2 to obtain various binder aqueous solution compositions. The amount (solid content) of the binder composition in this binder aqueous solution composition was 50% in each case.

【0019】[0019]

【表2】 [Table 2]

【0020】[粘結剤組成物3の合成及び調整] [粘結剤組成物2の合成及び調整]で得られた水溶性フ
ェノール樹脂の水溶液25重量部と、四硼酸ナトリウム・1
0水和物5重量部と、50%水酸化カリウム5重量部とを混
合した後、これに表3に示した種々のシランカップリン
グ剤を、表3に示した割合で加え、種々の粘結剤水溶液
組成物を得た。
[Synthesis and Preparation of Binder Composition 3] 25 parts by weight of the aqueous solution of the water-soluble phenol resin obtained in [Synthesis and Preparation of Binder Composition 2] and sodium tetraborate · 1
After mixing 5 parts by weight of 0-hydrate and 5 parts by weight of 50% potassium hydroxide, various silane coupling agents shown in Table 3 were added thereto in the proportions shown in Table 3 to obtain various viscosity. A binder aqueous solution composition was obtained.

【0021】[0021]

【表3】 [Table 3]

【0022】実施例1〜8及び比較例1〜5 耐火性粒状材料である珪砂100重量部に対し、硬化剤で
あるトリアセチン0.3重量部を添加混練した後、続けて
[粘結剤組成物1の合成及び調整]で得られた粘結剤組
成物を1.5重量部となるように添加混練し、その後直ち
に50mmφ×50mmhのテストピース枠に充填し、自硬性鋳
型製造法でテスト鋳型を得た。そして、このテスト鋳型
の24時間後の圧縮強度(kg/cm2)を測定した。この結
果を表1に示した。
Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 5 0.3 parts by weight of triacetin as a hardening agent was added to 100 parts by weight of silica sand as a refractory granular material and kneaded. Synthesis and Adjustment], the binder composition was added and kneaded so as to be 1.5 parts by weight, and immediately thereafter, filled into a 50 mmφ × 50 mmh test piece frame to obtain a test mold by a self-hardening mold production method. . Then, the compressive strength (kg / cm 2 ) of the test mold after 24 hours was measured. The results are shown in Table 1.

【0023】実施例9〜13及び比較例6〜10 耐火性粒状材料である珪砂100重量部に対し、[粘結剤
組成物2の合成及び調整]で得られた粘結剤組成物を固
形分で2.0重量部となるように添加混練し、その後直ち
に50mmφ×50mmhのガス用テストピース枠に充填し、珪
砂100重量部に対して0.8重量部の蟻酸メチルを注入し、
ガス硬化性鋳型造型法でテスト鋳型を得た。そして、こ
のテスト鋳型の24時間後の圧縮強度(kg/cm2)を測定
した。この結果を表2に示した。
Examples 9 to 13 and Comparative Examples 6 to 10 The binder composition obtained in [Synthesis and preparation of binder composition 2] was mixed with 100 parts by weight of silica sand as a refractory granular material. Kneaded so as to be 2.0 parts by weight per minute, and then immediately filled in a 50 mmφ × 50 mmh gas test piece frame, and 0.8 parts by weight of methyl formate was injected with respect to 100 parts by weight of silica sand.
Test molds were obtained by gas-curing mold making. Then, the compressive strength (kg / cm 2 ) of the test mold after 24 hours was measured. The results are shown in Table 2.

【0024】実施例14〜18及び比較例11〜15 耐火性粒状材料である珪砂100重量部に対し、[粘結剤
組成物3の合成及び調整]で得られた粘結剤組成物を3.
0重量部となるように添加混練し、その後直ちに50mmφ
×50mmhのガス用テストピース枠に充填し、炭酸ガスを
通気(10リットル×2分間)させ、ガス硬化性鋳型造型
法でテスト鋳型を得た。そして、このテスト鋳型の24時
間後の圧縮強度(kg/cm2)を測定した。この結果を表
3に示した。
Examples 14 to 18 and Comparative Examples 11 to 15 The binder composition obtained in [Synthesis and preparation of binder composition 3] was added to 100 parts by weight of silica sand as a refractory granular material. .
0 parts by weight and kneaded, then immediately 50mmφ
A test piece frame for gas of 50 mmh was filled, carbon dioxide gas was ventilated (10 liters x 2 minutes), and a test mold was obtained by a gas-curable mold molding method. Then, the compressive strength (kg / cm 2 ) of the test mold after 24 hours was measured. The results are shown in Table 3.

【0025】以上の実施例と比較例とを参照すれば明ら
かなとおり、水溶性フェノール樹脂に、一分子中に4個
以上のアルコキシ基よりなる加水分解性基を持つ多官能
型シランカップリング剤を添加してなる粘結剤組成物を
使用した場合には、一分子中に3個以下のアルコキシ基
よりなる加水分解性基を持つ多官能型シランカップリン
グ剤を添加してなる粘結剤組成物を使用した場合に比
べ、得られた鋳型の圧縮強度を高めることができる。
As is apparent from the above Examples and Comparative Examples, a polyfunctional silane coupling agent having a hydrolyzable group comprising four or more alkoxy groups in one molecule in a water-soluble phenol resin. When a binder composition obtained by adding a polyfunctional silane coupling agent having a hydrolyzable group having three or less alkoxy groups in one molecule is used. The compressive strength of the obtained mold can be increased as compared with the case where the composition is used.

【0026】[0026]

【作用及び発明の効果】以上説明したように、本発明に
係る水溶性フェノール樹脂を主体とする粘結剤組成物に
は、カップリング剤として一分子中に4個以上のアルコ
キシ基よりなる加水分解性基を持つ多官能型シランカッ
プリング剤が含有されている。このカップリング剤は、
一分子中に4個以上のアルコキシ基を持っているので、
フェノール樹脂と珪砂等の耐火性粒状材料の表面に存在
するシラノール基とを強固に結合すると考えられる。従
って、本発明に係る粘結剤組成物を使用して得られた鋳
型は、その強度が従来の鋳型よりも向上するという効果
を奏する。
As described above, the binder composition mainly composed of the water-soluble phenolic resin according to the present invention contains, as a coupling agent, a hydrolyzate comprising four or more alkoxy groups per molecule. It contains a polyfunctional silane coupling agent having a decomposable group. This coupling agent is
Since there are four or more alkoxy groups in one molecule,
It is considered that the phenol resin and the silanol groups present on the surface of the refractory granular material such as silica sand are strongly bonded. Therefore, the mold obtained by using the binder composition according to the present invention has an effect that its strength is improved as compared with the conventional mold.

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22C 1/10,1/22 Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B22C 1 / 10,1 / 22

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 水溶性フェノール樹脂よりなる粘結剤
と、一分子中に4個以上のアルコキシ基よりなる加水分
解性基を持つ多官能型シランカップリング剤とを含有す
ることを特徴とする鋳型製造用粘結剤組成物。
1. A binder comprising a binder made of a water-soluble phenol resin and a polyfunctional silane coupling agent having a hydrolyzable group consisting of four or more alkoxy groups in one molecule. Binder composition for mold production.
【請求項2】 多官能性シランカップリング剤として、
一分子中に6個以上のアルコキシ基よりなる加水分解性
基を持つものを用いる請求項1記載の鋳型製造用粘結剤
組成物。
2. A polyfunctional silane coupling agent,
The binder composition for producing a mold according to claim 1, wherein a binder having a hydrolyzable group comprising at least 6 alkoxy groups in one molecule is used.
【請求項3】 アルコキシ基がメトキシ基又はエトキシ
基である請求項1又は2記載の鋳型製造用粘結剤組成
物。
3. The binder composition for producing a mold according to claim 1, wherein the alkoxy group is a methoxy group or an ethoxy group.
【請求項4】 水溶性フェノール樹脂100重量部に対し
て、多官能型シランカップリング剤が0.01〜10重量部含
有されている請求項1及至3のいずれか一項に記載の鋳
型製造用粘結剤組成物。
4. The viscosity for producing a mold according to any one of claims 1 to 3, wherein the polyfunctional silane coupling agent is contained in an amount of 0.01 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the water-soluble phenol resin. Binder composition.
【請求項5】 耐火性粒状材料と、請求項1及至4のい
ずれか一項に記載の鋳型製造用粘結剤組成物とを混練し
て、硬化剤によって該鋳物製造用粘結剤組成物を硬化さ
せることを特徴とする鋳型の製造方法。
5. A binder composition for producing a casting by kneading a refractory granular material and the binder composition for producing a mold according to any one of claims 1 to 4, and using a curing agent. And a method for producing a mold.
【請求項6】 耐火性粒状材料に、一分子中に4個以上
のアルコキシ基よりなる加水分解性基を持つ多官能型シ
ランカップリング剤を接触させた後、水溶性フェノール
樹脂よりなる粘結剤を添加及び混練して、硬化剤によっ
て該粘結剤を硬化させることを特徴とする鋳型の製造方
法。
6. A refractory particulate material is contacted with a polyfunctional silane coupling agent having a hydrolyzable group comprising four or more alkoxy groups in one molecule, and then a caking comprising a water-soluble phenol resin. A method for producing a mold, comprising adding and kneading an agent, and curing the binder with a curing agent.
【請求項7】 硬化剤として、有機エステル及び/又は
炭酸ガスを用いる請求項5又は6記載の鋳型の製造方
法。
7. The method for producing a mold according to claim 5, wherein an organic ester and / or carbon dioxide gas is used as the curing agent.
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