JP3324718B2 - Binder-curing agent kit for mold production - Google Patents

Binder-curing agent kit for mold production

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JP3324718B2
JP3324718B2 JP11400994A JP11400994A JP3324718B2 JP 3324718 B2 JP3324718 B2 JP 3324718B2 JP 11400994 A JP11400994 A JP 11400994A JP 11400994 A JP11400994 A JP 11400994A JP 3324718 B2 JP3324718 B2 JP 3324718B2
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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、鋳型を製造する際に使
用する、粘結剤と硬化剤組成物とを組み合わせてなる粘
結剤−硬化剤キット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-curing agent kit comprising a combination of a binder and a curing agent composition, which is used for producing a mold.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、鋳型は、耐火性粒状材料と粘
結剤とを混練した混練砂を、型枠(模型)に充填し、そ
の後粘結剤を、所定の硬化剤で硬化させることにより製
造されている。例えば、鋳鋼分野においては、水ガラス
を主体とする粘結剤を使用した、水ガラス/CO2法や
水ガラス/ダイカル法が用いられている。近年、水ガラ
スに代わる粘結剤として、フラン系樹脂,レゾール型水
溶性フェノール樹脂,ウレタン系樹脂等の各種の有機系
硬化性樹脂が開発され、使用され始めている。この中で
も、レゾール型水溶性フェノール樹脂は、有機エステル
又は炭酸ガスで硬化するため、自硬性若しくはガス硬化
性鋳型製造時の作業環境の悪化を防止でき、水ガラスに
代わる粘結剤として好適なものである(特開昭50-13062
7号公報,特公昭61-43132号公報,特公昭61-37022号公
報)。
2. Description of the Related Art Conventionally, a mold is prepared by filling a mold (model) with kneading sand obtained by kneading a refractory granular material and a binder, and then curing the binder with a predetermined curing agent. It is manufactured by. For example, in the field of cast steel, a water glass / CO 2 method and a water glass / diecal method using a binder mainly composed of water glass are used. In recent years, various organic curable resins such as a furan resin, a resol-type water-soluble phenol resin, and a urethane resin have been developed and used as binders replacing water glass. Among them, the resol-type water-soluble phenol resin is cured with an organic ester or carbon dioxide gas, so that it is possible to prevent deterioration of the working environment at the time of producing a self-hardening or gas-curable mold, and is suitable as a binder instead of water glass (Japanese Patent Laid-Open No. 50-13062)
7, JP-B-61-43132, JP-B-61-37022).

【0003】しかしながら、このレゾール型水溶性フェ
ノール樹脂よりなる粘結剤と耐火性粒状材料とを混練し
て、鋳型を製造する場合、フラン系樹脂よりなる粘結剤
を使用した場合に比べて、以下の如き欠点があった。即
ち、得られる鋳型の強度が低く、且つ得られる鋳型の表
面安定性が悪いという欠点があった。これらの欠点は、
いずれも、硬化したレゾール型水溶性フェノール樹脂の
粘結力が弱いために生じるものである。
[0003] However, when the binder made of the resol-type water-soluble phenol resin and the refractory granular material are kneaded to produce a mold, compared with the case where a binder made of a furan-based resin is used, There were the following disadvantages. That is, there was a defect that the strength of the obtained mold was low and the surface stability of the obtained mold was poor. These disadvantages are:
In each case, the cured resol-type water-soluble phenolic resin has a low cohesive strength and is generated.

【0004】レゾール型水溶性フェノール樹脂の粘結力
を向上させるためには、レゾール型水溶性フェノール樹
脂に、親水性エポキシ樹脂オリゴマーの如きエポキシ基
を持つ化合物を配合した二成分系の粘結剤を使用すれば
よいことが知られている(特開平4-298591号公報)。し
かし、この二成分系の粘結剤は、硬化速度は遅いものの
常温硬化性であるため、予め二成分系の粘結剤を準備し
ておくと、時間の経過と共に硬化が始まるため、一定時
間経過後には使用できなくなってしまうということがあ
った。このため、使用直前に、レゾール型水溶性フェノ
ール樹脂と親水性エポキシ樹脂オリゴマーとを混合し
て、二成分系の粘結剤を調整することが行なわれる。し
かし、この二成分系の粘結剤は、前述したように硬化速
度が非常に遅く、鋳型製造用の粘結剤として使用するこ
とはできなかった。即ち、製造した鋳型を速やかに抜型
すること(鋳型から型枠を取りはずすこと)ができず、
型枠の使用効率が低下し、実用的な鋳型の製造が行なえ
ないという欠点があった。
[0004] In order to improve the cohesive strength of the resol-type water-soluble phenolic resin, a two-component binder comprising a compound having an epoxy group such as a hydrophilic epoxy resin oligomer mixed with the resol-type water-soluble phenolic resin. It has been known that the following method can be used (JP-A-4-298591). However, since the two-component binder has a low curing rate but is room temperature curable, if a two-component binder is prepared in advance, the curing starts with the passage of time. After that time, it could not be used anymore. Therefore, immediately before use, a resol type water-soluble phenol resin and a hydrophilic epoxy resin oligomer are mixed to prepare a two-component binder. However, this two-component binder has a very low curing rate as described above, and cannot be used as a binder for mold production. In other words, it is not possible to quickly remove the manufactured mold (remove the mold from the mold),
There is a drawback that the use efficiency of the mold is reduced and a practical mold cannot be manufactured.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、前
記した二成分系の粘結剤を使用するのではなく、粘結剤
としてはレゾール型水溶性フェノール樹脂を使用し、エ
ポキシ基を持つ化合物は硬化剤である有機エステルに配
合して使用することにより、高生産効率で、高強度且つ
表面安定性の良好な鋳型を製造することができるように
したものである。
Therefore, the present invention does not use the above-mentioned two-component binder, but uses a resole type water-soluble phenol resin as the binder and has an epoxy group. By compounding and using the compound with an organic ester as a curing agent, a mold having high production efficiency, high strength and good surface stability can be produced.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、レゾー
ル型水溶性フェノール樹脂を含有する粘結剤と、エポキ
シ基を持つ化合物と有機エステルとを含有する硬化剤組
成物との組み合わせよりなることを特徴とする鋳型製造
用粘結剤−硬化剤キットに関するものである。
That is, the present invention comprises a combination of a binder containing a resol type water-soluble phenolic resin and a curing agent composition containing a compound having an epoxy group and an organic ester. The present invention relates to a binder-curing agent kit for producing a mold.

【0007】本発明において使用する粘結剤は、一般的
にレゾール型水溶性フェノール樹脂よりなるものが用い
られる。レゾール型水溶性フェノール樹脂は、フェノー
ル類とアルデヒド化合物とを、水酸化カリウム等のアル
カリ性触媒の存在下で、縮合させて得られるものであ
る。フェノール類としては、フェノール、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、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、ビスフェノールA,ビスフェノールF,ビスフ
ェノールC,ビスフェノールE等のビスフェノール類等
が用いられる。また、カシューナット殻液,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は、1種の物質を単独で使用し
てもよいし、2種以上の物質を混合してアルデヒド化合
物と共縮合させてもよい。
The binder used in the present invention is generally a resol type water-soluble phenol resin. The resole type water-soluble phenol resin is obtained by condensing a phenol and an aldehyde compound in the presence of an alkaline catalyst such as potassium hydroxide. Phenols include phenol, cresol,
Alkylphenols such as 3,5-xylenol, nonylphenol, p-tert-butylphenol, isopropenylphenol and phenylphenol, polyphenols such as resorcinol, catechol, hydroquinone and phloroglysin, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol C and bisphenol E Bisphenols and the like are used. Also, cashew nut shell liquid, lignin,
Those comprising a mixture of phenolic compounds such as tannins can also be used as phenols. One of these various phenols may be used alone, or two or more of them may be mixed and co-condensed with the aldehyde compound.

【0008】フェノール類と縮合させるためのアルデヒ
ド化合物としては、ホルマリン,パラホルムアルデヒ
ド,フルフラール,グリオキザール等が使用される。ア
ルデヒド化合物の使用量は、フェノール類1モル当た
り、1〜3モル、好ましくは1.5〜2モル使用される。アル
デヒド化合物の使用量が1モル未満であると、得られた
レゾール型水溶性フェノール樹脂よりなる粘結剤を硬化
させても粘結力が十分でなく、鋳型強度が向上しない傾
向が生じる。逆に、アルデヒド化合物の使用量が3モル
を超えると、レゾール型水溶性フェノール樹脂からのア
ルデヒド臭が強く、作業環境が悪化する傾向が生じる。
As the aldehyde compound to be condensed with phenols, formalin, paraformaldehyde, furfural, glyoxal and the like are used. The amount of the aldehyde compound used is 1 to 3 mol, preferably 1.5 to 2 mol, per 1 mol of the phenol. If the amount of the aldehyde compound is less than 1 mol, even if the obtained binder made of the resol-type water-soluble phenol resin is cured, the binding power is not sufficient, and the mold strength tends not to be improved. Conversely, if the amount of the aldehyde compound exceeds 3 mol, the aldehyde odor from the resole-type water-soluble phenol resin is strong, and the working environment tends to deteriorate.

【0009】フェノール類とアルデヒド化合物との縮合
は、一般的にアルカリ水溶液中で行なわれ、レゾール型
水溶性フェノール樹脂が得られるのである。この際、反
応触媒としては、水酸化カリウム(KOH)を使用する
のが好ましく、従って水酸化カリウム水溶液中で縮合さ
せるのが好ましい。また、レゾール型水溶性フェノール
樹脂は、一般的にアルカリ水溶液の形で供給されるた
め、縮合の際に所定量の水酸化カリウムを使用しても良
いし、また反応触媒として最小限の水酸化カリウムを使
用し、縮合を終えたあと、所定量の水酸化カリウムを添
加してもよい。また、縮合を終えたあとにおいては、水
酸化カリウムと共に水酸化ナトリウム(NaOH),水
酸化リチウム(LiOH)或いはヘキサメチレンテトラ
ミン等のアミン類を併用して、所定のアルカリ性になる
ようにしてもよい。レゾール型水溶性フェノール樹脂の
アルカリ水溶液中において、アルカリ(塩基)のモル数
は、フェノール性水酸基1モルに対して、0.03〜1モルで
あるのが好ましい。ここで、フェノール性水酸基とは、
レゾール型水溶性フェノール樹脂が有している全てのO
H基、即ち芳香環に直接結合しているOH基及びメチレ
ン基を介して芳香環に結合しているOH基のいずれをも
包含するものである。アルカリ(塩基)のモル数が0.03
モル未満になると、硬化させたレゾール型水溶性フェノ
ール樹脂の粘結力が低下する傾向が生じる。逆に、アル
カリ(塩基)のモル数が1モルを超えると、強アルカリ
水溶液になって、取り扱い上、危険である。
[0009] The condensation of phenols and aldehyde compounds is generally carried out in an aqueous alkaline solution to obtain a resole-type water-soluble phenol resin. At this time, potassium hydroxide (KOH) is preferably used as a reaction catalyst, and condensed in an aqueous potassium hydroxide solution. In addition, since the resol-type water-soluble phenol resin is generally supplied in the form of an aqueous alkali solution, a predetermined amount of potassium hydroxide may be used at the time of condensation, and a minimum amount of hydroxide may be used as a reaction catalyst. After completion of the condensation using potassium, a predetermined amount of potassium hydroxide may be added. After completion of the condensation, amines such as sodium hydroxide (NaOH), lithium hydroxide (LiOH) or hexamethylenetetramine may be used together with potassium hydroxide so as to have a predetermined alkalinity. . In the aqueous alkali solution of the resole type water-soluble phenol resin, the number of moles of the alkali (base) is preferably 0.03 to 1 mole per 1 mole of the phenolic hydroxyl group. Here, the phenolic hydroxyl group is
All O in the resole type water-soluble phenol resin
An H group, that is, an OH group directly bonded to an aromatic ring and an OH group bonded to an aromatic ring via a methylene group are included. 0.03 moles of alkali (base)
If the amount is less than the mole, the caking force of the cured resol-type water-soluble phenol resin tends to decrease. Conversely, when the number of moles of the alkali (base) exceeds 1 mole, the solution becomes a strong alkali aqueous solution, which is dangerous in handling.

【0010】レゾール型水溶性フェノール樹脂を含有す
る水溶液形態の粘結剤中には、得られる鋳型の強度を向
上させるために、シランカップリング剤が含有されてい
てもよい。シランカップリング剤としては、従来公知の
各種のものを使用することができ、特にγ-グリシドキ
シプロピ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,γ-(2-アミノエチル)アミノプロピ
ルトリメトキシシラン,N-グリシジル-N,N-ビス[3-(ト
リメトキシシリル)プロピル]アミン等を使用するのが好
ましい。そして、シランカップリング剤が含有されてい
る又は含有されていない粘結剤水溶液の粘度は、25℃に
おいて、800cps以下であるのが好ましく、特に200cps以
下であるのが好ましい。この粘度が800cpsを超えると、
耐火性粒状材料と均一に混練しにくくなる傾向が生じ
る。なお、この粘度はB型粘度計により測定したもので
ある。また、この粘結剤水溶液中の固形分含量、即ち水
分を除いた含有量(レゾール型水溶性フェノール樹脂や
シランカップリング剤の含有量である。)は、35〜75重
量%であることを好ましい。固形分含量が35重量%未満
であると、得られる鋳型の強度が十分向上しない傾向が
生じる。逆に、固形分含量が75重量%を超えると、粘度
が800cpsを超える傾向となって、耐火性粒状材料と均一
に混練しにくくなる傾向が生じる。なお、この固形分含
量は、秤量試料(2.0±0.1g)を熱風乾燥機内で、3時
間105℃に加熱することにより、水分を蒸発させて、
(水分蒸発後の試料の重量/秤量試料の重量)×100=
固形分含量なる式によって算出したものである。
The binder in the form of an aqueous solution containing a resol-type water-soluble phenol resin may contain a silane coupling agent in order to improve the strength of the resulting mold. Various conventionally known silane coupling agents can be used. Particularly, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, and γ- (2-aminoethyl) aminopropyltripropylsilane It is preferable to use methoxysilane, N-glycidyl-N, N-bis [3- (trimethoxysilyl) propyl] amine and the like. The viscosity of the aqueous binder solution containing or not containing the silane coupling agent is preferably 800 cps or less at 25 ° C., and particularly preferably 200 cps or less. When this viscosity exceeds 800 cps,
There is a tendency that it becomes difficult to uniformly knead with the refractory granular material. This viscosity was measured by a B-type viscometer. The solid content of the binder aqueous solution, that is, the content excluding water (the content of the resol-type water-soluble phenol resin and the silane coupling agent) is 35 to 75% by weight. preferable. If the solid content is less than 35% by weight, the strength of the resulting mold tends to be insufficiently improved. On the other hand, if the solid content exceeds 75% by weight, the viscosity tends to exceed 800 cps, and it tends to be difficult to uniformly knead with the refractory granular material. The solid content was determined by heating a weighed sample (2.0 ± 0.1 g) in a hot air dryer at 105 ° C. for 3 hours to evaporate water.
(Weight of sample after water evaporation / weight of weighed sample) x 100 =
It is calculated by the formula of solid content.

【0011】一方、レゾール型水溶性フェノール樹脂を
常温で硬化させるための硬化剤組成物として、本発明に
おいては、エポキシ基を持つ化合物と有機エステルとよ
りなるものが採用される。エポキシ基を持つ化合物とし
ては、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル,ソル
ビトールポリグリシジルエーテル,ペンタエリスリトー
ルポリグリシジルエーテル,ジグリセロールポリグリシ
ジルエーテル,トリグリシジルトリス(2-ヒドロキシエ
チル)イソシアヌレート,グリセロールポリグリシジル
エーテル等のポリエポキシ化合物、エチレン-プロピレ
ングリコールジグリシジルエーテル,プロピレン-ポリ
プロピレングリコールジグリシジルエーテル,ポリテト
ラメチレングリコールジグリシジルエーテル,レゾルシ
ンジグリシジルエーテル,ネオペンチルグリコールジグ
リシジルエーテル,1,6-ヘキサンジオールジグリシジル
エーテル,ビスフェノールSジグリシジルエーテル等の
ジエポキシ化合物、フェノール(EO)5グリシジルエ
ーテル,p-tert-ブチルフェニルグリシジルエーテル,2
-エチルヘキシルグリシジルエーテル等のモノエポキシ
化合物等を使用することができる。
On the other hand, in the present invention, a curing agent composition for curing a resol-type water-soluble phenol resin at room temperature is composed of a compound having an epoxy group and an organic ester. Examples of the compound having an epoxy group include polyglycerol polyglycidyl ether, sorbitol polyglycidyl ether, pentaerythritol polyglycidyl ether, diglycerol polyglycidyl ether, triglycidyl tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate, and glycerol polyglycidyl ether. Epoxy compounds, ethylene-propylene glycol diglycidyl ether, propylene-polypropylene glycol diglycidyl ether, polytetramethylene glycol diglycidyl ether, resorcin diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, bisphenol diepoxy compounds such as S diglycidyl ether, phenol (EO) 5 glycidyl Ether, p-tert-butylphenyl glycidyl ether, 2
Monoepoxy compounds such as -ethylhexyl glycidyl ether and the like can be used.

【0012】また、硬化剤組成物中の有機エステルとし
ては、蟻酸メチル,トリアセチン,γ−ブチロラクト
ン,エチレングリコールモノアセテート,エチレングリ
コールジアセテート等を使用することができる。この硬
化剤組成物は、一般的に溶液の形態で供給される。エポ
キシ基を持つ化合物と有機エステルとが含有されている
硬化剤組成物を使用する場合、エポキシ基を持つ化合物
と有機エステルとの重量比率は、以下のとおりであるの
が好ましい。即ち、エポキシ基を持つ化合物1重量部に
対して、有機エステルが0.02〜99重量部であるのが好ま
しい。有機エステルの量が99重量部を超えると、相対的
にエポキシ基を持つ化合物の量が少なくなって、得られ
鋳型の強度が低下する傾向が生じる。逆に、有機エステ
ルの量が0.02重量部未満であると、粘結剤の硬化速度が
低下し、鋳型の生産効率が低下する傾向が生じる。
As the organic ester in the curing agent composition, methyl formate, triacetin, γ-butyrolactone, ethylene glycol monoacetate, ethylene glycol diacetate and the like can be used. This curing agent composition is generally supplied in the form of a solution. When a curing agent composition containing a compound having an epoxy group and an organic ester is used, the weight ratio between the compound having an epoxy group and the organic ester is preferably as follows. That is, the amount of the organic ester is preferably 0.02 to 99 parts by weight based on 1 part by weight of the compound having an epoxy group. When the amount of the organic ester exceeds 99 parts by weight, the amount of the compound having an epoxy group becomes relatively small, and the strength of the obtained template tends to decrease. Conversely, when the amount of the organic ester is less than 0.02 parts by weight, the curing speed of the binder decreases, and the production efficiency of the mold tends to decrease.

【0013】以上のようにして準備された、レゾール型
水溶性フェノール樹脂を含有する水溶液形態の粘結剤
と、エポキシ基を持つ化合物及び有機エステルとよりな
る溶液形態の硬化剤組成物とは、以下のようにして、耐
火性粒状材料に添加混練され、鋳型が製造される。即
ち、まず耐火性粒状材料に硬化剤組成物溶液を添加混練
し、耐火性粒状材料と硬化剤組成物溶液とが均一に混合
された混合物を得る。この後、この混合物にレゾール型
水溶性フェノール樹脂を含有する粘結剤水溶液を添加混
練して、砂組成物を得る。もちろん、粘結剤水溶液と硬
化剤組成物溶液とを別途準備しておいて、耐火性粒状材
料に随時添加混練(添加混練の順序や量を任意に決定)
して、砂組成物を得ることもできる。そして、この砂組
成物を型枠(模型)に充填し、粘結剤がある程度硬化し
た時点で型枠を取り除いて(抜型して)、一昼夜程度放
置しておけば、粘結剤が十分に硬化して、高強度の鋳型
を得ることができるのである。このような鋳型の製造に
おいて、耐火性粒状材料に対する、粘結剤中のレゾール
型水溶性フェノール樹脂や硬化剤組成物溶液中のエポキ
シ基を持つ化合物の添加量は、以下のとおりであるのが
好ましい。即ち、耐火性粒状材料100重量部に対して、
レゾール型水溶性フェノール樹脂が0.5〜6重量部となる
ように添加し、またエポキシ基を持つ化合物が0.0025〜
3重量部となるように添加するのが好ましい。なお、使
用する耐火性粒状材料としては、従来公知の各種のもの
を用いることができ、例えば、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,合成ムライト砂等を使用することがで
きる。また、耐火性粒状材料として、これらの再生砂や
回収砂を主体とするものも使用することができるのは、
言うまでもない。
The aqueous solution-type binder containing the resol-type water-soluble phenolic resin prepared as described above, and the solution-type curing agent composition comprising a compound having an epoxy group and an organic ester are: As described below, the refractory granular material is added and kneaded to produce a mold. That is, first, a hardener composition solution is added and kneaded to the refractory granular material to obtain a mixture in which the refractory granular material and the hardener composition solution are uniformly mixed. Thereafter, a binder aqueous solution containing a resol-type water-soluble phenol resin is added to the mixture and kneaded to obtain a sand composition. Needless to say, a binder aqueous solution and a curing agent composition solution are separately prepared and added and kneaded with the refractory granular material as needed (the order and amount of addition and kneading are arbitrarily determined).
Thus, a sand composition can be obtained. The sand composition is filled in a mold (model), and when the binder has hardened to a certain extent, the mold is removed (removed) and left for about 24 hours. It can be cured to obtain a high-strength mold. In the production of such a mold, the amount of the resol-type water-soluble phenol resin in the binder and the amount of the compound having an epoxy group in the curing agent composition solution to the refractory granular material are as follows. preferable. That is, with respect to 100 parts by weight of the refractory granular material,
The resole type water-soluble phenol resin is added so as to be 0.5 to 6 parts by weight, and the compound having an epoxy group is 0.0025 to
It is preferable to add so as to be 3 parts by weight. As the refractory granular material to be used, conventionally known various materials can be used. For example, quartz sand, chromite sand, zircon sand, olivine sand, alumina sand, mullite sand, synthetic quartz whose main component is quartz is used. Mullite sand or the like can be used. In addition, as the refractory granular material, those mainly composed of these reclaimed sand and recovered sand can also be used.
Needless to say.

【0014】以上説明した鋳型の製造方法からも明らか
なように、本発明において使用する粘結剤及び硬化剤
は、鋳型製造業者にキットの形態で供給される。即ち、
レゾール型水溶性フェノール樹脂を含有する粘結剤と、
エポキシ基を持つ化合物と有機エステルとを含有する硬
化剤組成物とを組み合わせてキットとして供給する。特
に、粘結剤を水溶液の形態とし、硬化剤組成物を溶液の
形態にして、この両者を組み合わせてキットの形態で供
給するのが、好ましい。このようにキットとして供給す
る粘結剤と硬化剤組成物との各重量の割合は、以下のよ
うに設定するのが好ましい。即ち、粘結剤中におけるレ
ゾール型水溶性フェノール樹脂(固形分)100重量部
に対して、硬化剤組成物中におけるエポキシ基を持つ化
合物が0.5〜5重量部となるように設定するのが好ま
しい。エポキシ基を持つ化合物をこの範囲に設定した場
合、鋳型を得る際の粘結剤の硬化速度が速く、4 時間経
過後の鋳型強度も高く、更にSSI%(鋳型の表面安定
性)も良好となる。エポキシ基を持つ化合物がこの範囲
を逸脱した場合には、これらの物性の少なくとも一つが
若干低下し、特に粘結剤の硬化速度が遅くなる傾向が生
じる。
As is clear from the above-described method for producing a mold, the binder and the curing agent used in the present invention are supplied to a mold manufacturer in the form of a kit. That is,
A binder containing a resol-type water-soluble phenolic resin,
A combination of a compound having an epoxy group and a curing agent composition containing an organic ester is supplied as a kit. In particular, it is preferable that the binder is in the form of an aqueous solution, the curing agent composition is in the form of a solution, and the two are combined and supplied in the form of a kit. It is preferable that the weight ratio of the binder and the curing agent composition supplied as a kit is set as follows. That is, the amount of the compound having an epoxy group in the curing agent composition is set to 0.5 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resol-type water-soluble phenol resin (solid content) in the binder. Is preferred. When the compound having an epoxy group is set in this range, the curing speed of the binder in obtaining the mold is high, the strength of the mold after 4 hours is high, and the SSI% (surface stability of the mold) is also good. Become. When the compound having an epoxy group deviates from this range, at least one of these physical properties is slightly reduced, and in particular, the curing rate of the binder tends to be slow.

【0015】また、本発明に用いるレゾール型水溶性フ
ェノール樹脂水溶液よりなる粘結剤中に又は硬化剤組成
物溶液中に、ノニオン界面活性剤,カチオン界面活性
剤,アニオン界面活性剤,両性界面活性剤等の各種界面
活性剤、或いは尿素,尿素化合物,アミド化合物等の有
機窒素化合物を含有させておくことにより、耐火性粒状
材料と混練した砂組成物の流動性や模型への充填性を向
上させることができる。更に、耐火性粒状材料として再
生砂を使用する場合には、塩化カルシウムや酸化アルミ
ニウム等の各種多価金属塩を含有させておくことによ
り、得られる鋳型の強度を向上させることができる。
[0015] Further, in a binder comprising an aqueous solution of a resol-type water-soluble phenol resin used in the present invention or in a curing agent composition solution, a nonionic surfactant, a cationic surfactant, an anionic surfactant, an amphoteric surfactant is used. By incorporating various surfactants such as a dispersant, or organic nitrogen compounds such as urea, urea compounds and amide compounds, the fluidity of sand composition kneaded with the refractory granular material and the filling property to the model are improved. Can be done. Furthermore, when reclaimed sand is used as the refractory granular material, the strength of the resulting mold can be improved by incorporating various polyvalent metal salts such as calcium chloride and aluminum oxide.

【0016】[0016]

【実施例】【Example】

実施例1〜7、比較例1及び2 50%KOH水溶液中に、KOHと等モル比のフェノール
を加え、攪拌・溶解させた。この水溶液を80℃に保持し
ながら、フェノール1モルに対して、ホルマリンが2モル
となるように、50%ホルマリン水溶液を徐々に加えて、
フェノールとホルマリンとの縮合反応を進行させた。そ
して、この反応溶液の粘度が120cps(25℃)に達する時
点まで、80℃で反応を続けた。この粘度に達した時点
で、反応溶液を室温まで冷却し、フェノール性水酸基1
モルに対して、KOHのモル数が0.70となるように、50
%KOH水溶液を加え、樹脂水溶液を得た。この樹脂水
溶液100重量部に対して、γ-グリシドキシプロピルトリ
メトキシシランを0.5重量部添加し、粘度が70cps(25
℃)のレゾール型水溶性フェノール樹脂水溶液よりなる
粘結剤を得た。なお、レゾール型水溶性フェノール樹脂
水溶液の固形分含量は、50重量%であった。
Examples 1 to 7, Comparative Examples 1 and 2 In 50% aqueous KOH solution, phenol was added in an equimolar ratio to KOH and stirred and dissolved. While maintaining the aqueous solution at 80 ° C., gradually add a 50% aqueous formalin solution so that formalin becomes 2 mol per 1 mol of phenol,
The condensation reaction between phenol and formalin was allowed to proceed. Then, the reaction was continued at 80 ° C. until the viscosity of the reaction solution reached 120 cps (25 ° C.). When this viscosity is reached, the reaction solution is cooled to room temperature and phenolic hydroxyl groups 1
50 moles so that the number of moles of KOH is 0.70
% KOH aqueous solution was added to obtain a resin aqueous solution. 0.5 part by weight of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane was added to 100 parts by weight of this resin aqueous solution, and the viscosity was 70 cps (25 cps).
C), a binder comprising an aqueous solution of a resole-type water-soluble phenol resin was obtained. The solid content of the resol-type water-soluble phenol resin aqueous solution was 50% by weight.

【0017】一方、硬化剤組成物溶液として、表1に示
した如く、エポキシ基を持つ化合物と有機エステルとを
所定の割合で混合したもの9種類(No1〜9)を準備し
た。そして、耐火性粒状材料である珪砂(フリーマント
ル)100重量部に対して、各硬化剤組成物溶液を0.3重量
部添加混練した。その後、レゾール型水溶性フェノール
樹脂水溶液よりなる粘結剤を1.5重量部添加混練して、
砂組成物を得た。
On the other hand, as shown in Table 1, nine types (Nos. 1 to 9) of a mixture of a compound having an epoxy group and an organic ester at a predetermined ratio were prepared as curing agent composition solutions. Then, 0.3 part by weight of each hardener composition solution was added and kneaded to 100 parts by weight of silica sand (freemantle) as a refractory granular material. Thereafter, 1.5 parts by weight of a binder composed of an aqueous solution of a resol-type water-soluble phenol resin was added and kneaded,
A sand composition was obtained.

【0018】[0018]

【表1】 [Table 1]

【0019】そして、混練直後の砂組成物を50mmφ×50
mmh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。なお、この硬化試験は、雰囲気温度25
℃,砂温25℃,湿度60%RHの条件下で行なった。そし
て、得られたテスト鋳型の30分経過後の圧縮強度[kg/
cm2],1時間経過後の圧縮強度[kg/cm2],2時間経過
後の圧縮強度[kg/cm2],24時間経過後の圧縮強度[k
g/cm2]を各々測定し、表2に示した。また、得られた
鋳型の表面安定性(SSI)も表2に示した。
Then, the sand composition immediately after kneading is mixed with 50 mmφ × 50
The test piece frame was filled in a mmh test piece frame, and a test mold was obtained by a self-hardening mold manufacturing method. The curing test was performed at an ambient temperature of 25.
C., sand temperature 25.degree. C., humidity 60% RH. Then, the compressive strength of the obtained test mold after 30 minutes has passed [kg /
cm 2 ], compressive strength after 1 hour [kg / cm 2 ], compressive strength after 2 hours [kg / cm 2 ], compressive strength after 24 hours [k
g / cm 2 ] were measured and the results are shown in Table 2. Table 2 also shows the surface stability (SSI) of the obtained template.

【0020】[0020]

【表2】 [Table 2]

【0021】表2中におけるSSI(%)は、鋳型の表
面安定性を示すものであり、混練直後に造型したテスト
鋳型を用い「有機鋳型の試験方法[多品種少量生産型高
効率鋳造技術連絡会議報告書(昭和61年2月)]104有機
鋳型の表面安定度試験方法p7」に基づいて行なった。即
ち、テスト鋳型をふるい上で60秒間振盪し、振盪後の重
量を測定する。そして、振盪前のテスト鋳型の重量をW
1(g)とし、振盪後のテスト鋳型の重量をW2(g)と
すると、SSI(%)は次式により求められる。即ち、
SSI(%)=(W2/W1)×100である。従って、S
SI(%)は、その値が大きいほど、鋳型の表面安定性
が良好であることを示すものである。
The SSI (%) in Table 2 indicates the surface stability of the mold, and the test method of the organic mold was used for the test method [mold test method immediately after kneading] Conference report (February 1986)] 104 Test method for surface stability of organic template p7. That is, the test mold is shaken on a sieve for 60 seconds, and the weight after shaking is measured. Then, the weight of the test mold before shaking is changed to W
Assuming that the weight of the test mold after shaking is 1 (g) and the weight of the test mold after shaking is W 2 (g), the SSI (%) can be obtained by the following equation. That is,
SSI (%) = (W 2 / W 1 ) × 100. Therefore, S
The SI (%) indicates that the larger the value, the better the surface stability of the mold.

【0022】表2の結果から明らかなとおり、硬化剤組
成物として、エポキシ基を持つ化合物と有機エステルと
からなるものを使用した場合には、エポキシ基を持つ化
合物を使用せずに有機エステルのみを使用して場合(比
較例1)に比べて、混練後24時間経過した後の鋳型強度
(圧縮強度)が向上していることが分かる。また、硬化
剤組成物として、有機エステルを使用せずにエポキシ基
を持つ化合物のみを使用した場合に(比較例2)に比べ
て、初期の硬化速度、具体的には混練後30分〜2時間の
間の硬化速度が非常に速くなっていることが分かる。
As is clear from the results in Table 2, when a curing agent composition comprising a compound having an epoxy group and an organic ester was used, only the organic ester was used without using a compound having an epoxy group. It can be seen that the mold strength (compressive strength) after 24 hours has elapsed after kneading is higher than in the case of using (Comparative Example 1). In addition, as compared with the case where only a compound having an epoxy group was used without using an organic ester as the curing agent composition (Comparative Example 2), the initial curing speed, specifically, 30 minutes to 2 minutes after kneading. It can be seen that the cure speed over time has become very fast.

【0023】実施例8〜13 硬化剤組成物溶液として、表3に示した如く、エポキシ
基を持つ化合物と有機エステルとを所定の割合で混合し
たもの6種類を準備した。そして、耐火性粒状材料であ
る珪砂(フリーマントル)100重量部に対して、各硬化
剤組成物溶液を0.3重量部添加混練した。その後、実施
例1で使用した粘結剤水溶液を1.5重量部添加混練し
て、砂組成物を得た。そして、実施例1と同様にしてテ
スト鋳型を製造し、1時間経過後の圧縮強度[kg/cm2
を測定し、その結果を表3に示した。
Examples 8 to 13 As shown in Table 3, six types of curing agent composition solutions were prepared by mixing a compound having an epoxy group and an organic ester at a predetermined ratio. Then, 0.3 part by weight of each hardener composition solution was added and kneaded to 100 parts by weight of silica sand (freemantle) as a refractory granular material. Thereafter, 1.5 parts by weight of the aqueous binder solution used in Example 1 was added and kneaded to obtain a sand composition. Then, a test mold was manufactured in the same manner as in Example 1, and the compressive strength after one hour had passed [kg / cm 2 ].
Was measured, and the results are shown in Table 3.

【0024】[0024]

【表3】 [Table 3]

【0025】この結果から明らかなとおり、レゾール型
水溶性フェノール樹脂100重量部に対して、エポキシ基
を持つ化合物の量が5重量部を超えると、1時間経過後の
圧縮強度が若干低くなることが判る。即ち、レゾール型
水溶性フェノール樹脂(固形分)100重量部に対して、
エポキシ基を持つ化合物の量が5重量部未満と少ない方
が、粘結剤の硬化速度が速くなるのである。このこと
は、粘結剤水溶液中のレゾール型水溶性フェノール樹脂
に対して、硬化剤組成物が多いほど硬化速度が速まると
いうわけではなく、硬化剤組成物は少量であっても適量
の範囲で使用するのが好ましいことを示唆している。
As is apparent from the results, when the amount of the compound having an epoxy group exceeds 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resole type water-soluble phenol resin, the compressive strength after one hour has been slightly lowered. I understand. That is, based on 100 parts by weight of the resol type water-soluble phenol resin (solid content),
The smaller the amount of the compound having an epoxy group is less than 5 parts by weight, the faster the curing speed of the binder is. This does not mean that the curing rate increases as the amount of the curing agent composition increases with respect to the resol-type water-soluble phenol resin in the aqueous binder solution. It suggests that it is preferred to use.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、鋳型を製造する際に使用する粘結剤(主としてレゾ
ール型水溶性フェノール樹脂)を常温で硬化させるため
の硬化剤組成物として、エポキシ基を持つ化合物と有機
エステルとからなるものが用いられている。このエポキ
シ基を持つ化合物は、粘結剤を硬化させる作用を果たす
と共に、粘結剤と結合(重合)して三次元網目構造の一
単位となるものである。そして、硬化が進んだ粘結剤の
粘結力を向上させるのである。また、硬化剤組成物中の
有機エステルは、粘結剤が硬化する速度を格段に速める
ことができる。従って、砂組成物を型枠に充填すれば、
すぐに硬化が始まり、ある程度の鋳型強度を得ることが
できるので、砂組成物を充填後すぐに型枠を取り除くこ
と(抜型すること)ができる。依って、本発明に係る
結剤−硬化剤キットを使用して、自硬性鋳型製造法等で
鋳型を得れば、型枠の使用効率を格段に向上させること
ができると共に、強度が高く、且つ表面安定性に優れた
鋳型を得ることができるという効果を奏する。
As described above, in the present invention, as a curing agent composition for curing a binder (mainly a resol type water-soluble phenol resin) used at the time of manufacturing a mold at room temperature, an epoxy resin is used. What consists of a compound having a group and an organic ester is used. The compound having an epoxy group functions to cure the binder and binds (polymerizes) with the binder to form one unit of a three-dimensional network structure. Then, the caulking force of the hardened binder is improved. Further, the organic ester in the curing agent composition can remarkably increase the curing speed of the binder. Therefore, if the sand composition is filled into a mold,
Since the curing starts immediately and a certain level of mold strength can be obtained, the mold can be removed (removed) immediately after filling with the sand composition. Therefore, the viscosity according to the present invention
Using a binder- curing agent kit , if a mold is obtained by a self-hardening mold manufacturing method or the like, the use efficiency of the mold can be significantly improved, and the strength is high and the surface stability is excellent. This produces an effect that a template can be obtained.

【0027】また、鋳型を製造する際において、粘結剤
であるレゾール型水溶性フェノール樹脂と、硬化剤組成
物中のエポキシ基を持つ化合物とを、ある特定の重量割
合、即ち前者100重量部に対して後者が0.5〜5重量部の
範囲で使用した場合には、特に鋳型の硬化速度が向上す
るという効果を奏する。
In producing the mold, a resol type water-soluble phenol resin as a binder and a compound having an epoxy group in the curing agent composition are mixed at a specific weight ratio, that is, 100 parts by weight of the former. On the other hand, when the latter is used in the range of 0.5 to 5 parts by weight, there is an effect that the curing speed of the mold is particularly improved.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22C 1/00 - 3/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B22C 1/00-3/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 レゾール型水溶性フェノール樹脂を含有
する粘結剤と、エポキシ基を持つ化合物と有機エステル
とを含有する硬化剤組成物との組み合わせよりなること
を特徴とする鋳型製造用粘結剤−硬化剤キット。
1. A binder for producing a mold, comprising a combination of a binder containing a resol-type water-soluble phenolic resin and a curing agent composition containing a compound having an epoxy group and an organic ester. Agent-curing agent kit.
【請求項2】 請求項に記載された鋳型製造用粘結剤
−硬化剤キットにおいて、レゾール型水溶性フェノール
樹脂(固形分)100重量部に対して、エポキシ基を持
つ化合物が0.5〜5重量部となるように組み合わされ
ている鋳型製造用粘結剤−硬化剤キット。
2. The binder-curing agent kit for producing a mold according to claim 1 , wherein the compound having an epoxy group is contained in an amount of 0.5 to 100 parts by weight of the resol-type water-soluble phenol resin (solid content). A binder-curing agent kit for producing molds, which is combined so as to be 5 parts by weight.
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