JP3131638B2

JP3131638B2 - ガス硬化鋳型用粘結剤組成物及び鋳型の製造方法

Info

Publication number: JP3131638B2
Application number: JP04354263A
Authority: JP
Inventors: 満酒井; 昌彦鍵谷
Original assignee: 花王クエーカー株式会社
Priority date: 1992-12-14
Filing date: 1992-12-14
Publication date: 2001-02-05
Anticipated expiration: 2016-02-05
Also published as: JPH06179044A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガス硬化鋳型を製造す
る際に用いる粘結剤組成物に関し、特にガス状又はエア
ロゾル状の二酸化硫黄を吹き込むことによってガス硬化
しうるフラン系樹脂よりなる粘結剤を含有する粘結剤組
成物に関するものである。また、この粘結剤組成物を使
用して、鋳型を製造する方法（いわゆるハードックス
法）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ガス硬化鋳型は、鋳鉄等を注湯して鋳物
を得た後、鋳物と鋳型を分離するため、一般的に崩壊せ
しめられるものである。従来、鋳鉄を使用して鋳物を得
る場合、注湯温度が高いため、この高温の溶湯にガス硬
化鋳型が曝されて、硬化している粘結剤が劣化し、ガス
硬化鋳型は容易に崩壊することができた。しかし、注湯
温度の低いアルミニウムを使用してアルミ鋳物を得る場
合、ガス硬化鋳型が高温に曝されず、硬化している粘結
剤が劣化しにくいということがあった。従って、鋳物と
鋳型とを分離するために、鋳型を高温で長時間加熱処理
して粘結剤を劣化させ、その後鋳型を崩壊させることが
行なわれている。しかしながら、鋳型を崩壊させるため
に、高温で長時間加熱処理するということは、費用と労
力の点で、無駄である。

【０００３】このため、ガス硬化鋳型とは種類の異なる
加熱硬化鋳型、具体的にはフェノール系樹脂を粘結剤と
して使用するシェルモールド法によって製造された加熱
硬化鋳型において、以下のような提案がされている。即
ち、フェノール系樹脂100重量部に対してリン酸エステ
ルを10〜50重量部溶融させたものを粘結剤として使用す
ることによって、得られた加熱硬化鋳型の崩壊性を向上
させ、高温で長時間の加熱処理を不要にならしめること
が提案されている（特公昭61-2454号公報）。

【０００４】しかしながら、この方法は、粘結剤の調整
が煩雑であるという欠点があった。即ち、フェノール系
樹脂を溶融させて、そこへ溶融又は軟化させたリン酸エ
ステルを添加して、粘結剤を調整しなければならなかっ
た。また、アルミ鋳物を得る場合には、フェノール系樹
脂にこのような調整を施し、アルミ鋳物以外の鋳物を得
る場合には、フェノール系樹脂にこのような調整を施さ
ないということになって、二種のタイプのフェノール系
樹脂を準備しておく必要があった。

【０００５】一方、ガス硬化鋳型とは種類の異なる自硬
性鋳型においても、以下のような提案がされている。即
ち、フルフリルアルコールを尿素及びホルムアルデヒド
で変性して得られた粘結剤に、リン酸エステルを添加混
練し、得られた自硬性鋳型の崩壊性を向上させることが
提案されている（特開昭58-50151号公報）。

【０００６】この方法は、粘結剤にリン酸エステルを添
加混練するだけでよく、粘結剤の調整は簡便である。し
かしながら、フルフリルアルコールを尿素及びホルムア
ルデヒドで変性した、自硬性であって且つある特定のフ
ラン系樹脂よりなる粘結剤にに対して適用できるのみ
で、汎用性に乏しいという欠点があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者等
は、鋳型の種類，粘結剤の種類，リン酸エステルの種類
等を種々変更して、研究を重ねた結果、以下のようなこ
とが判明した。即ち、ガス硬化鋳型の粘結剤として使用
されているフラン系樹脂に、リン酸トリエステルを添加
混練すれば、汎用的に、得られるガス硬化鋳型の崩壊性
が向上することが判明し、本発明に到達したのである。
従って、本発明によれば、上記した加熱硬化鋳型の崩壊
性を促進させるために、フェノール系樹脂にリン酸エス
テルを溶融させるというような煩雑な作業が不要とな
り、且つ自硬性鋳型の崩壊性を向上させる場合の如く、
粘結剤の種類を厳格に規制することが不要となり、フラ
ン系樹脂を使用したガス硬化鋳型に汎用的に且つ簡便に
適用することが可能になったのである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、過酸化
物の存在下でガス状又はエアロゾル状の二酸化硫黄を吹
き込むことによって硬化しうるフラン系樹脂からなる粘
結剤と、下記一般式(1)で表わされる崩壊促進剤とを含
有することを特徴とするガス硬化鋳型用粘結剤組成物に
関するものである。また、この粘結剤組成物を使用し
て、ガス硬化鋳型を得る方法に関するものである。

【化２】（式中、Ｒは炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数6〜20
のアリール基を表わす。）

【０００９】過酸化物の存在下で、ガス状又はエアロゾ
ル状の二酸化硫黄を吹き込むことによって硬化しうるフ
ラン系樹脂としては、従来ガス硬化鋳型を製造する際に
使用されていた公知のフラン系樹脂を使用することがで
きる。ここで言うフラン系樹脂とは、フルフリルアルコ
ール又は変性フルフリルアルコールを少なくとも一部含
有する樹脂を言う。また、変性フルフリルアルコールと
しては、ホルムアルデヒドで変性したフルフリルアルコ
ール（ホルムアルデヒド変性フラン系樹脂），尿素で変
性したフルフリルアルコール（尿素変性フラン系樹
脂），フェノールで変性したフルフリルアルコール（フ
ェノール変性フラン系樹脂），メラミンで変性したフル
フリルアルコール（メラミン変性フラン系樹脂）等を使
用することができる。そして、このフラン系樹脂が、ガ
ス状又はエアロゾル状の二酸化硫黄を吹き込むことによ
り、加熱硬化して粘結剤として機能するのである。

【００１０】本発明に係る粘結剤組成物中に、この粘結
剤と共に含有されている崩壊促進剤は、得られたガス硬
化鋳型の崩壊性を促進させるものであり、上記した一般
式(1)で表わされるものである。具体的には、リン酸ト
リメチル，リン酸トリエチル，リン酸トリブチル，リン
酸トリオクチル，リン酸トリフェニル，リン酸トリキシ
リル，リン酸トリラウリル，リン酸トリセチル，リン酸
トリステアリル等が使用でき、リン酸トリメチル，リン
酸トリエチル，リン酸トリブチル，リン酸トリオクチ
ル，リン酸トリフェニルを使用するのが好ましい。

【００１１】この粘結剤組成物は、過酸化物の存在下
で、ガス状又はエアロゾル状の二酸化硫黄を吹き込むこ
とによって硬化しうるものである。過酸化物としては、
ケトン系や芳香族系等の有機過酸化物を使用することが
できる。ケトン系有機過酸化物の具体例としては、炭素
数3〜8の脂肪族ケトンのパーオキサイド又は炭素数6〜1
0の脂環族ケトンのパーオキサイドが挙げられる。この
ようなケトンパーオキサイドは、脂肪族ケトン等を酸触
媒の存在下で、過酸化水素水によって酸化して得られる
ものである。また、このケトンパーオキサイドは、単体
で使用されることは少なく、フタル酸エステル等の希釈
安定剤（キャリアー剤）で安定化された組成物の形態で
使用されることが多い。

【００１２】本発明に係るガス硬化鋳型用粘結剤組成物
中において、崩壊促進剤の配合割合は、粘結剤100重量
部に対して、2〜15重量部であるのが好ましい。崩壊促
進剤の量が2重量部未満になると、得られた鋳型の崩壊
性を向上させにくくなる傾向が生じる。一方、崩壊促進
剤の量が15重量部を超えても、得られた鋳型の崩壊性の
向上が飽和状態となる傾向が生じる。また、この粘結剤
組成物を硬化させる際に使用される過酸化物の量は、粘
結剤100重量部に対して、5〜60重量部であるのが好まし
い。過酸化物の量が5重量部未満であると、強度の十分
な鋳型を得ることができない傾向が生じる。一方、過酸
化物の量が60重量部を超えても、鋳型強度の向上が飽和
状態となる傾向が生じる。

【００１３】珪砂等の耐火性粒状骨材に、過酸化物と本
発明に係る粘結剤組成物を添加混練し、ガス状又はエア
ロゾル状の二酸化硫黄を吹き込むことによって、粘結剤
を硬化させれば、ガス硬化鋳型を得ることができる。ま
た、耐火性粒状骨材に、粘結剤，過酸化物及び崩壊促進
剤を別個に添加混練し、ガス状又はエアロゾル状の二酸
化硫黄を吹き込むことによって、粘結剤を硬化させて、
ガス硬化鋳型を得てもよい。この際、耐火性粒状骨材10
0重量部に添加する粘結剤の量は、0.5〜3.0重量部程度
が好ましい。粘結剤の量が0.5重量部未満であると、鋳
型の強度が十分でなくなる傾向が生じる。また、粘結剤
の量が3.0重量部を超えても、鋳型強度の向上が飽和状
態となる傾向が生じる。

【００１４】

【実施例】

実施例１〜８、比較例１及び２まず、表１に示す粘結剤と崩壊促進剤とを含有する組成
物を準備した。そして、オーストラリア産ＡＣＩサンド
1000重量部に対して、この組成物17重量部と、メチルエ
チルケトン過酸化物5.1重量部とを添加混練して砂混合
物を得た。この砂混合物を、50mmφ×50mmｈの円柱状模
型に充填した後、ＳＯ₂（二酸化硫黄）ガスを1秒，加圧
空気を5秒吹き込んで、粘結剤を硬化させて円柱状中子
を得た。

【００１５】

【表１】

【００１６】以上のようにして得られた中子の崩壊率
を、次の測定方法で測定した。即ち、得られた中子を24
時間放置した後、この中子をアルミホイルで包み、電気
炉内に入れて、700℃で20分間放置した。その後、約3時
間かけて室温まで冷却した後、アルミホイルを剥し取
り、中子を5mesh篩い上で5分間振とうして、残っている
中子の重量を測定した。そして、崩壊率（％）＝［（振
とう前の中子重量−振とう後の中子重量）／振とう前の
中子重量］×100なる式で、崩壊率を算出した。その結
果を表１に示した。

【００１７】表１の結果より明らかなとおり、リン酸ト
リエチル等の崩壊促進剤を含有する粘結剤組成物を用い
て得られた、実施例１〜８に係るガス硬化鋳型は、リン
酸トリエチル等の崩壊促進剤を含有していない粘結剤を
用いて得られた、比較例１及び２に係るガス硬化鋳型に
比べて、崩壊性に優れていることが分かる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、過酸化物の存在下
でガス状又はエアロゾル状の二酸化硫黄を吹き込むこと
によって硬化しうるフラン系樹脂からなる粘結剤と、一
般式(1)で表わされる崩壊促進剤とを含有する、本発明
に係るガス硬化鋳型用粘結剤組成物を使用して、得られ
たガス硬化鋳型は、崩壊促進剤の作用でガス硬化した粘
結剤の劣化を促進させることができるため、崩壊性に優
れるという効果を奏する。即ち、本発明に係る粘結剤組
成物を使用すれば、高温で且つ長時間の加熱処理を施さ
なくとも、例えば短時間の加熱処理を施すだけで、ガス
硬化鋳型を良好に崩壊させることができ、従来必要であ
った高エネルギーと労力を節約できるという効果を奏す
る。従って、粘結剤が劣化しにくいアルミ鋳物を得る際
には、ガス硬化鋳型の崩壊に要する費用及び労力を著し
く低減することができ、アルミ鋳物の生産コストを低廉
にしうるという効果を奏するものである。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】過酸化物の存在下でガス状又はエアロゾ
ル状の二酸化硫黄を吹き込むことによって硬化しうるフ
ラン系樹脂からなる粘結剤と、下記一般式(1)で表わさ
れる崩壊促進剤とを含有することを特徴とするガス硬化
鋳型用粘結剤組成物。【化１】（式中、Ｒは炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数6〜20
のアリール基を表わす。）
【請求項２】耐火性粒状骨材と、過酸化物と、フラン
系樹脂からなる粘結剤と、請求項１記載の一般式(1)で
表わされる崩壊促進剤とを混練した後、ガス状又はエア
ロゾル状の二酸化硫黄を吹き込むことにより、該粘結剤
をガス硬化させることを特徴とする鋳型の製造方法。