JP3131641B2 - シェルモールド用レジンコーテッドサンド - Google Patents

シェルモールド用レジンコーテッドサンド

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JP3131641B2 JP04354267A JP35426792A JP3131641B2 JP 3131641 B2 JP3131641 B2 JP 3131641B2 JP 04354267 A JP04354267 A JP 04354267A JP 35426792 A JP35426792 A JP 35426792A JP 3131641 B2 JP3131641 B2 JP 3131641B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シェルモールド法によ
って鋳型を製造する際に用いるレジンコーテッドサンド
に関し、特に得られた鋳型の崩壊性を向上させることが
できるレジンコーテッドサンドに関するものである。
【0002】
【従来の技術】シェルモールド法によって製造された鋳
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、この高温の溶湯に鋳型が曝されて、硬化しているフ
ェノール樹脂よりなる粘結剤が劣化し、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、鋳型が高温に曝
されず、硬化しているフェノール樹脂よりなる粘結剤が
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
フェノール樹脂を劣化させ、その後鋳型を崩壊させるこ
とが行なわれている。
【0003】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。このため、シェルモールド法に用い
られるレジンコーテッドサンドの粘結剤組成物中に、テ
トラブロモビスフェノールAやジブロモペンチルグリコ
ール等の含ハロゲン有機化合物を含有させることが提案
されている(特公昭60-39450号公報)。このレジンコー
テッドサンドを使用して得られた鋳型は、崩壊性に優れ
たものであるが、以下の如き欠点があった。即ち、含ハ
ロゲン有機化合物が含有されているレジンコーテッドサ
ンドを使用して得られた鋳型は、注湯時にハロゲンガス
が発生し、悪臭を放ち作業環境が劣悪になり、また主型
として金型を使用した場合には、金型にハロゲンガスが
接触してサビ状の腐蝕を生じるということがあった。
【0004】一方、シェルモールド法に使用されるレジ
ンコーテッドサンドに関して、以下のような提案もされ
ている。即ち、フェノール系樹脂にリン酸エステルを添
加混合したものを粘結剤組成物として使用し、これを耐
火性粒状骨材の表面に被覆したレジンコーテッドサンド
が提案されている(特開昭59-78747号公報)。このレジ
ンコーテッドサンドを使用して、シェルモールド法によ
って製造された鋳型は、崩壊性を向上させることがで
き、高温で長時間の加熱処理を不要にならしめることの
できるものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような技術状況下
において、本発明者等は、従来公知の含ハロゲン有機化
合物やリン酸エステルとは異なる、他の化合物を崩壊促
進剤として使用しようとして種々研究を行なった。その
結果、ある特定のホウ酸トリエステルとフェノール樹脂
とを含有した粘結剤組成物を、耐火性粒状骨材の表面に
被覆したレジンコーテッドサンドを使用し、シェルモー
ルド法によって鋳型を製造すれば、その鋳型は良好な崩
壊性を示すことを見出し、本発明に到達したのである。
【0006】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、耐火性
粒状骨材と、該耐火性粒状骨材の表面に被覆された粘結
剤組成物とよりなり、該粘結剤組成物は、フェノール樹
脂と一般式B(OR)3(式中、Rは炭素数が1〜4のア
ルキル基を表わす。)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シェルモールド用レジンコーテッ
ドサンドに関するものである。
【0007】本発明において使用する耐火性粒状骨材と
しては、従来公知の各種のものが用いられ、例えば、珪
砂,ジルコン砂,クロマイト砂,オリビン砂,合成ムラ
イト砂等が用いられる。
【0008】この耐火性粒状骨材の表面に、粘結剤組成
物が被覆されている。粘結剤組成物は、フェノール樹脂
と一般式B(OR)3(式中、Rは炭素数が1〜4のアル
キル基を表わす。)で表わされる崩壊促進剤とを含有す
るものである。フェノール樹脂としては、シェルモール
ド法に適用される従来公知のものが用いられ、ノボラッ
ク型フェノール樹脂やレゾール型フェノール樹脂,若し
くはこの両者が混合されたフェノール樹脂を用いること
ができる。崩壊促進剤は、ホウ酸トリエステルよりなる
化合物であって、具体的にはホウ酸トリエチル又はホウ
酸トリブチルが良好に使用しうる。
【0009】フェノール樹脂と崩壊促進剤との配合割合
は、フェノール樹脂100重量部に対して、崩壊促進剤を1
〜15重量部程度配合するのが好ましい。崩壊促進剤の量
が1重量部未満であると、シェルモールド法によって得
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。
【0010】粘結剤組成物は、フェノール樹脂と崩壊促
進剤とを含有するものであるが、他の成分として滑剤及
び/又はシランカップリング剤を含有させてもよい。滑
剤としては、ステアリン酸カルシウム,エチレンビスス
テアリン酸アミド,オキシステアリン酸アミド,ステア
リン酸アミド,メチロールステアリン酸アミド,カルバ
ナワックス,モンタンワックス,パラフィンワックス,
ポリエチレンワックス等を使用することができる。滑剤
を粘結剤組成物に含有させる場合には、フェノール樹脂
100重量部に対して、滑剤を0.2〜5重量部程度含有させ
るのが好ましい。滑剤の量が0.2重量部未満であると、
レジンコーテッドサンドの流動性が悪くなり、シェルモ
ールド法によって得られた鋳型の強度が低下する傾向が
生じる。逆に、滑剤の量が5重量部を超えると、レジン
コーテッドサンドの流動性の向上が飽和状態になる傾向
が生じる。
【0011】また、シランカップリング剤としては、γ
−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン,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,
γ−アミノプロピルトリエトキシシラン,N,N−ビス
[3−(トリメトキシシリル)プロピル]アミン,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,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,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,γ−アミノプロピルテトラエトキシジシロオキ
サン,N,N−ビス[3−(メチルジメトキシシリル)
プロピル]アミン,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,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,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]アミン等を使用する
ことができる。シランカップリング剤を粘結剤組成物に
含有させる場合には、フェノール樹脂100重量部に対し
て、シランカップリング剤を0.01〜10重量部程度含有さ
せるのが好ましい。シランカップリング剤の量が0.01重
量部未満であると、得られる鋳型の強度が低下する傾向
が生じる。逆に、シランカップリング剤の量が10重量部
を超えると、得られる鋳型の崩壊性が低下する傾向が生
じる。
【0012】また、シェルモールド法によって得られる
鋳型の強度を向上させ、また粘結剤の硬化速度を速める
ために、粘結剤組成物中にヘキサメチレンテトラミンを
含有させておいてもよい。ヘキサメチレンテトラミンを
含有させる場合の含有量は、フェノール樹脂100重量部
に対して、8重量部以下であるのが好ましい。ヘキサメ
チレンテトラミンの量が8重量部を超えると、得られる
鋳型の崩壊性が低下する傾向が生じる。
【0013】以上の如く、フェノール樹脂と崩壊促進剤
とを必須成分とし、他の任意の物質を含有する粘結剤組
成物は、耐火性粒状骨材の表面に被覆され、シェルモー
ルド法に適用されるレジンコーテッドサンドが得られ
る。レジンコーテッドサンド中における粘結剤組成物の
量は、耐火性粒状骨材100重量部に対して、0.2〜12重量
部程度であるのが好ましい。粘結剤組成物の量が0.2重
量部未満であると、得られる鋳型の強度が低下する傾向
が生じる。逆に、粘結剤組成物の量が12重量部を超える
と、鋳造時にガスの発生量が多くなって、得られる鋳物
にガス欠陥が発生する恐れがある。
【0014】
【実施例】
フェノール樹脂の準備 製造例1(ノボラック型フェノール樹脂と崩壊促進剤と
よりなる組成物の製造) 攪拌機,還流冷却器,温度計付き四ツ口フラスコに、フ
ェノール941.1重量部,37%ホルマリン648.6重量部,シ
ュウ酸9.4重量部を秤量して投入し、攪拌しながら徐々
に昇温する。還流温度に達してから120分間反応させ、
混合した後、真空下で脱水反応を行なった。その後、表
1の比率になるようにホウ酸トリエステルを添加し、排
出・急冷して、ノボラック型フェノール樹脂と崩壊促進
剤とよりなる組成物を得た。
【0015】製造例2(レゾール型フェノール樹脂の製
造) 攪拌機,還流冷却器,温度計付き四ツ口フラスコに、フ
ェノール941.1重量部,37%ホルマリン1460重量部,28
%アンモニア水140重量部,20%水酸化ナトリウム水溶
液40重量部を秤量して投入し、攪拌しながら徐々に昇温
する。還流温度に達してから45分間反応させた後、真空
下で脱水反応を行ない、排出・急冷して、レゾール型フ
ェノール樹脂を得た。
【0016】製造例3(ノボラック型フェノール樹脂と
レゾール型フェノール樹脂との混合系からなるフェノー
ル樹脂の製造) 攪拌機,温度計付きセパラブルフラスコに、製造例1で
得られたノボラック型フェノール樹脂及び製造例2で得
られたレゾール型フェノール樹脂を、表1の割合となる
ように秤量して投入し、150℃に加熱して、ノボラック
型フェノール樹脂とレゾール型フェノール樹脂との混合
系からなるフェノール樹脂を得た。なお、この際、ノボ
ラック型フェノール樹脂の製造において、ホウ酸トリエ
ステルは添加しなかった。
【0017】実施例1〜4及び比較例1 オーストラリア産ACIサンド10kgを150℃に加熱し、
それを大洋鋳機製スーパーミキサーに投入する。この
後、製造例1で得られたノボラック型フェノール樹脂と
崩壊促進剤とよりなる組成物200gをスーパーミキサー
に投入し、45秒間混練する。次いで、20%ヘキサメチレ
ンテトラミン200gを投入し、更に45秒後にステアリン
酸カルシウム5gを投入して、レジンコーテッドサンド
を得た。なお、比較例1においては、崩壊促進剤を使用
せず、ノボラック型フェノール樹脂200gのみを用いて
レジンコーテッドサンドを得た。そして、このレジンコ
ーテッドサンドをシェルモールド用垂直割造型機に空気
圧1.5kg/cm2にて吹き込み、硬化温度280℃で60秒間焼
成し、50mmφ×50mmhの円柱状中子を得た。
【0018】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。
【0019】
【表1】
【0020】表1の結果より明らかなとおり、ホウ酸ト
リエステルよりなる崩壊促進剤を含有する粘結剤組成物
で被覆されたレジンコーテッドサンドを用いて得られ
た、実施例1〜4に係る鋳型は、崩壊促進剤を含有して
いない粘結剤で被覆されたレジンコーテッドサンドを用
いて得られた、比較例1に係る鋳型に比べて、崩壊性に
優れていることが分かる。
【0021】実施例5及び6、比較例2及び3 製造例1で得られたノボラック型フェノール樹脂と崩壊
促進剤とよりなる組成物に代えて、製造例3で得られた
ノボラック型フェノール樹脂とレゾール型フェノール樹
脂との混合系からなるフェノール樹脂に、表1に記載さ
れた崩壊促進剤を表1に記載した割合で配合した組成物
を使用する以外は、実施例1と同様にして、円柱状中子
を得、その崩壊率を測定した。その結果を表1に示し
た。
【0022】表1の結果より明らかなとおり、ホウ酸ト
リエステルよりなる崩壊促進剤を含有する粘結剤組成物
で被覆されたレジンコーテッドサンドを用いて得られ
た、実施例5及び6に係る鋳型は、崩壊促進剤を含有し
ていない粘結剤で被覆されたレジンコーテッドサンドを
用いて得られた、比較例2及び3に係る鋳型に比べて、
崩壊性に優れていることが分かる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、耐火性粒状骨材
を、フェノール樹脂と一般式B(OR)3(式中、Rは
炭素数が1〜4のアルキル基を表わす。)で表わされる崩
壊促進剤とを含有する粘結剤組成物で被覆してなるレジ
ンコーテッドサンドを使用し、シェルモールド法を適用
して得られた鋳型は、崩壊促進剤の作用で硬化した粘結
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、本発明に係るレジンコー
テッドサンドを使用すれば、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、シェルモールド法によって得られた鋳型を良好に崩
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、シェルモール
ド法によって得られた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 (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 耐火性粒状骨材と、該耐火性粒状骨材の
    表面に被覆された粘結剤組成物とよりなり、該粘結剤組
    成物は、フェノール樹脂と一般式B(OR)3(式中、
    Rは炭素数が1〜4のアルキル基を表わす。)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シェルモー
    ルド用レジンコーテッドサンド。
  2. 【請求項2】 フェノール樹脂がノボラック型フェノー
    ル樹脂である請求項1記載のシェルモールド用レジンコ
    ーテッドサンド。
  3. 【請求項3】 フェノール樹脂がレゾール型フェノール
    樹脂である請求項1記載のシェルモールド用レジンコー
    テッドサンド。
  4. 【請求項4】 フェノール樹脂がノボラック型フェノー
    ル樹脂とレゾール型フェノール樹脂との混合物である請
    求項1記載のレジンコーテッドサンド。
  5. 【請求項5】 粘結剤組成物に、滑剤が含有されている
    請求項1及至4のいずれか一項に記載のシェルモールド
    用レジンコーテッドサンド。
  6. 【請求項6】 粘結剤組成物に、シランカップリング剤
    が含有されている請求項1及至5のいずれか一項に記載
    のシェルモールド用レジンコーテッドサンド。
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