JP3453524B2 - 粘結剤組成物 - Google Patents
粘結剤組成物Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭酸ガスを硬化剤
として鋳型を造型する際に用いる炭酸ガス硬化鋳型用粘
結剤組成物に関する。
として鋳型を造型する際に用いる炭酸ガス硬化鋳型用粘
結剤組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】鋳型の造型に用いる粘結剤として、安全
性に優れた炭酸ガスで硬化しうる有機粘結剤が注目され
ている。
性に優れた炭酸ガスで硬化しうる有機粘結剤が注目され
ている。
【０００３】炭酸ガスで硬化しうる有機粘結剤は、例え
ば特公平４−76947号公報や特許第2723376号公報に開示
されている。この粘結剤の鋳型強度向上剤として、特開
平４−147743号公報、特開平５−320477号公報、及び特
開平８−206775号公報には、グリコールエーテル類、環
状エーテルアルコールのアルキレンオキサイド付加体が
開示されている。しかし、これらを配合した粘結剤組成
物でも、鋳型強度はなお不十分であり、さらに鋳型の表
面安定性も悪い。
ば特公平４−76947号公報や特許第2723376号公報に開示
されている。この粘結剤の鋳型強度向上剤として、特開
平４−147743号公報、特開平５−320477号公報、及び特
開平８−206775号公報には、グリコールエーテル類、環
状エーテルアルコールのアルキレンオキサイド付加体が
開示されている。しかし、これらを配合した粘結剤組成
物でも、鋳型強度はなお不十分であり、さらに鋳型の表
面安定性も悪い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、より高い鋳
型強度が得られ、かつ鋳型の表面安定性も改善できる粘
結剤組成物の提供を目的とする。
型強度が得られ、かつ鋳型の表面安定性も改善できる粘
結剤組成物の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、アルカリ性レ
ゾールフェノール系樹脂水溶液、オキシアニオン化合物
及びグリセリンエーテル類を含有する粘結剤組成物に関
する。
ゾールフェノール系樹脂水溶液、オキシアニオン化合物
及びグリセリンエーテル類を含有する粘結剤組成物に関
する。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明のアルカリ性レゾールフェ
ノール系樹脂水溶液は、フェノール類を大量のアルカリ
性物質の存在下、水中でアルデヒド類と反応させること
によって得ることができる。フェノール類は、フェノー
ル化合物及びビスフェノール化合物から選ばれる１種以
上の混合物又は共縮合樹脂でも良い。
ノール系樹脂水溶液は、フェノール類を大量のアルカリ
性物質の存在下、水中でアルデヒド類と反応させること
によって得ることができる。フェノール類は、フェノー
ル化合物及びビスフェノール化合物から選ばれる１種以
上の混合物又は共縮合樹脂でも良い。
【０００７】フェノール化合物としては、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、ノボ
ラックフェノール、その他の置換フェノール等が挙げら
れ、ビスフェノール化合物としては、ビスフェノール
Ａ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ等が挙げられ
る。アルデヒド類としては、ホルムアルデヒド、アセト
アルデヒド、フルフラール等及びその混合物が挙げられ
る。アルデヒド類はフェノール系に対して1.0〜6.0倍モ
ルが良く、好ましくは1.1〜5.5倍モルがよい。
クレゾール、レゾルシノール、3,5-キシレノール、ノボ
ラックフェノール、その他の置換フェノール等が挙げら
れ、ビスフェノール化合物としては、ビスフェノール
Ａ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ等が挙げられ
る。アルデヒド類としては、ホルムアルデヒド、アセト
アルデヒド、フルフラール等及びその混合物が挙げられ
る。アルデヒド類はフェノール系に対して1.0〜6.0倍モ
ルが良く、好ましくは1.1〜5.5倍モルがよい。
【０００８】アルカリ性物質としては、アルカリ金属水
酸化物をフェノール類に対して0.01〜6.0倍モル、好ま
しくは0.1〜5.0倍モル、更に好ましくは1.0〜4.5倍モル
用いるのが望ましい。アルカリ金属水酸化物としては好
ましくは水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リ
チウム及びこれらの混合物であり、水酸化カリウムが最
も好ましい。なお、アルカリ性物質の一部を反応後に添
加してもよい。
酸化物をフェノール類に対して0.01〜6.0倍モル、好ま
しくは0.1〜5.0倍モル、更に好ましくは1.0〜4.5倍モル
用いるのが望ましい。アルカリ金属水酸化物としては好
ましくは水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リ
チウム及びこれらの混合物であり、水酸化カリウムが最
も好ましい。なお、アルカリ性物質の一部を反応後に添
加してもよい。
【０００９】反応条件は目的とする分子量に応じ適宜決
めればよいが、25〜90重量％水溶液の25℃での粘度を10
〜300mPa・Sとするのが好ましく、そのためには25〜90
重量％の反応液を50〜100℃で0.5〜10時間反応させれば
よい。
めればよいが、25〜90重量％水溶液の25℃での粘度を10
〜300mPa・Sとするのが好ましく、そのためには25〜90
重量％の反応液を50〜100℃で0.5〜10時間反応させれば
よい。
【００１０】オキシアニオン化合物は、有機炭酸ガス硬
化法に不可欠である。これは、オキシアニオン化合物が
炭酸ガスを吸収してはじめてアイオノマーを形成し、ア
ルカリ性レゾールフェノール系樹脂を高分子化すると考
えられるためである。硼酸や四硼酸ナトリウム10水和物
（硼砂）、四硼酸カリウム10水和物、メタ硼酸ナトリウ
ム、五硼酸ナトリウム、五硼酸カリウム等の硼酸塩、ア
ルミン酸塩、スズ酸塩等が挙げられ、硼酸塩が好まし
い。オキシアニオン化合物のアルカリ性レゾールフェノ
ール系樹脂水溶液100重量部に対する添加量は、鋳型の
硬化速度及び強度の点から0.1〜30重量部、好ましくは
３〜15重量部が良好である。
化法に不可欠である。これは、オキシアニオン化合物が
炭酸ガスを吸収してはじめてアイオノマーを形成し、ア
ルカリ性レゾールフェノール系樹脂を高分子化すると考
えられるためである。硼酸や四硼酸ナトリウム10水和物
（硼砂）、四硼酸カリウム10水和物、メタ硼酸ナトリウ
ム、五硼酸ナトリウム、五硼酸カリウム等の硼酸塩、ア
ルミン酸塩、スズ酸塩等が挙げられ、硼酸塩が好まし
い。オキシアニオン化合物のアルカリ性レゾールフェノ
ール系樹脂水溶液100重量部に対する添加量は、鋳型の
硬化速度及び強度の点から0.1〜30重量部、好ましくは
３〜15重量部が良好である。
【００１１】鋳型強度を向上させる目的で、例えばγ−
アミノプロピルトリエトキシシランやγ-（2-アミノエ
チル）アミノプロピルトリメトキシシラン等のシランカ
ップリング剤を使用することができる。その添加量はア
ルカリ性レゾールフェノール系樹脂水溶液100重量部に
対し0.01〜10重量部、好ましくは0.1〜5.0重量部が望ま
しい。
アミノプロピルトリエトキシシランやγ-（2-アミノエ
チル）アミノプロピルトリメトキシシラン等のシランカ
ップリング剤を使用することができる。その添加量はア
ルカリ性レゾールフェノール系樹脂水溶液100重量部に
対し0.01〜10重量部、好ましくは0.1〜5.0重量部が望ま
しい。
【００１２】本発明で使用するグリセリンエーテル類
は、グリセリンの水酸基の１つ以上がエーテル化されて
いる化合物であって、好ましいグリセリンエーテル類は
次式により表される。
は、グリセリンの水酸基の１つ以上がエーテル化されて
いる化合物であって、好ましいグリセリンエーテル類は
次式により表される。
【００１３】
【化２】
【００１４】（Ｒ1、Ｒ2，Ｒ3：水素原子、炭素数１〜
５のアルキル基、炭素数６〜１０のアリール基、ただ
し、全てが水素原子となることはない）
５のアルキル基、炭素数６〜１０のアリール基、ただ
し、全てが水素原子となることはない）
【００１５】具体例としては、グリセリン−１−メチル
エーテル、グリセリン−２−メチルエーテル、グリセリ
ン−１−エチルエーテル、グリセリン−１，２−ジメチ
ルエーテル、グリセリン−１，３−ジメチルエーテル、
グリセリン−１，２−ジエチルエーテル、グリセリン−
１，３−ジエチルエーテル、グリセリントリメチルエー
テル、グリセリン−１−フェニルエーテル、グリセリン
−１，３−ジフェニルエーテル、グリセリントリフェニ
ルエーテル、グリセリンエーテルなどが挙げられる。
エーテル、グリセリン−２−メチルエーテル、グリセリ
ン−１−エチルエーテル、グリセリン−１，２−ジメチ
ルエーテル、グリセリン−１，３−ジメチルエーテル、
グリセリン−１，２−ジエチルエーテル、グリセリン−
１，３−ジエチルエーテル、グリセリントリメチルエー
テル、グリセリン−１−フェニルエーテル、グリセリン
−１，３−ジフェニルエーテル、グリセリントリフェニ
ルエーテル、グリセリンエーテルなどが挙げられる。
【００１６】特に好ましいグリセリンエーテル類として
は、本発明の性能が優れる点で、グリセリンのジエーテ
ル類であり、更に特にはＲ1、Ｒ2，Ｒ3のいずれかふた
つがメチル基、エチル基、フェニル基であるものが好ま
しい。
は、本発明の性能が優れる点で、グリセリンのジエーテ
ル類であり、更に特にはＲ1、Ｒ2，Ｒ3のいずれかふた
つがメチル基、エチル基、フェニル基であるものが好ま
しい。
【００１７】これらのグリセリンエーテル類は、粘結剤
組成物中に配合して用いられるが、アルカリ性レゾール
フェノール系樹脂水溶液の合成段階で添加しても良い。
添加量は本発明の目的を効率よく達成するためにアルカ
リ性レゾールフェノール系樹脂水溶液100重量部に対し
て0.1〜50重量部が好ましく、さらに好ましくは１〜20
重量部であり、特にさらに好ましくは5〜15重量部であ
る。
組成物中に配合して用いられるが、アルカリ性レゾール
フェノール系樹脂水溶液の合成段階で添加しても良い。
添加量は本発明の目的を効率よく達成するためにアルカ
リ性レゾールフェノール系樹脂水溶液100重量部に対し
て0.1〜50重量部が好ましく、さらに好ましくは１〜20
重量部であり、特にさらに好ましくは5〜15重量部であ
る。
【００１８】本発明の粘結剤組成物の固形分（粘結剤組
成物２ｇを105℃で３時間乾燥）は、鋳物砂との均一な
混練により優れた鋳型強度を得るため好ましくは30〜90
重量％、さらに好ましくは40〜85重量％である。
成物２ｇを105℃で３時間乾燥）は、鋳物砂との均一な
混練により優れた鋳型強度を得るため好ましくは30〜90
重量％、さらに好ましくは40〜85重量％である。
【００１９】本発明の粘結剤組成物を用いて鋳型造型す
る場合、耐火性粒状材料と本発明の粘結剤組成物とをミ
キサー等で混練し、ガス硬化用鋳型模型に混練砂を充填
した後、炭酸ガスを通気して鋳型を造型することができ
る。ミキサーを用いて混練する場合、適度なガス発生量
で優れた品質の鋳物を得るために、耐火性粒状材料100
重量部に対し、本発明の粘結剤組成物を好ましくは0.1
〜15重量部、更に好ましくは0.5〜５重量部用いる。炭
酸ガスの使用量は、鋳型の未硬化を防ぐと共に鋳型の生
産性を維持するために、耐火性粒状材料100重量部に対
して0.01〜30重量部、好ましくは0.1〜15重量部であ
る。なお、炭酸ガスは減圧置換硬化法によって通気させ
てもよい。
る場合、耐火性粒状材料と本発明の粘結剤組成物とをミ
キサー等で混練し、ガス硬化用鋳型模型に混練砂を充填
した後、炭酸ガスを通気して鋳型を造型することができ
る。ミキサーを用いて混練する場合、適度なガス発生量
で優れた品質の鋳物を得るために、耐火性粒状材料100
重量部に対し、本発明の粘結剤組成物を好ましくは0.1
〜15重量部、更に好ましくは0.5〜５重量部用いる。炭
酸ガスの使用量は、鋳型の未硬化を防ぐと共に鋳型の生
産性を維持するために、耐火性粒状材料100重量部に対
して0.01〜30重量部、好ましくは0.1〜15重量部であ
る。なお、炭酸ガスは減圧置換硬化法によって通気させ
てもよい。
【００２０】また、混練砂を得る方法として、オキシア
ニオン化合物含有アルカリ性レゾールフェノール系樹脂
水溶液とグリセリンエーテル類をそれぞれ準備してお
き、耐火性粒状材料に、これらを別々に添加し混練する
こともできる。この時の添加量は、耐火性粒状材料100
重量部に対し、オキシアニオン含有アルカリ性レゾール
フェノール系樹脂水溶液を0.1〜10重量部、グリセリン
エーテル類を0.001〜５重量部とするのが好ましく、得
られた混練砂を使用し前述したようにして鋳型を造型す
ることができる。このような方法も本発明の一態様であ
る。
ニオン化合物含有アルカリ性レゾールフェノール系樹脂
水溶液とグリセリンエーテル類をそれぞれ準備してお
き、耐火性粒状材料に、これらを別々に添加し混練する
こともできる。この時の添加量は、耐火性粒状材料100
重量部に対し、オキシアニオン含有アルカリ性レゾール
フェノール系樹脂水溶液を0.1〜10重量部、グリセリン
エーテル類を0.001〜５重量部とするのが好ましく、得
られた混練砂を使用し前述したようにして鋳型を造型す
ることができる。このような方法も本発明の一態様であ
る。
【００２１】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、アルミナボ
ールサンド等が挙げられる。また耐火性粒状材料は、新
砂、再生砂、或いはこれらの混合砂を用いることができ
る。
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、アルミナボ
ールサンド等が挙げられる。また耐火性粒状材料は、新
砂、再生砂、或いはこれらの混合砂を用いることができ
る。
【００２２】本発明の添加剤、粘結剤組成物及び造型方
法の対象となる鋳型は、アルミ鋳物のような非鉄合金や
鋳鋼及び鋳鉄鋳物などいずれでもよく、鋳造に関する用
途に限定はない。
法の対象となる鋳型は、アルミ鋳物のような非鉄合金や
鋳鋼及び鋳鉄鋳物などいずれでもよく、鋳造に関する用
途に限定はない。
【００２３】
【発明の効果】本発明の粘結剤組成物を用いると、より
高い鋳型強度が得られ、かつ鋳型の表面安定性も改善す
ることができる。
高い鋳型強度が得られ、かつ鋳型の表面安定性も改善す
ることができる。
【００２４】
【実施例】以下の実施例における混練や造型条件は、25
℃、60％ＲＨとした。 ［オキシアニオン化合物含有アルカリ性レゾールフェノ
ール系樹脂水溶液の調整例１〜４］表１に示すモル比の
アルカリ化合物(A)とフェノール類(P)の溶液に70℃で、
フェノール類に対して表１に示すモル比のアルデヒド化
合物(F)を徐々に加えた。80℃に昇温し、反応溶液中に
おけるアルカリ性レゾールフェノール系樹脂水溶液の粘
度が25℃で83mPa・sになるまで反応を続けた。仕込み量
に対して硼砂を８重量％、γ−アミノプロピルトリエト
キシシランを１重量％を加え、濃度調整を行い固形分60
％の樹脂水溶液を得た。
℃、60％ＲＨとした。 ［オキシアニオン化合物含有アルカリ性レゾールフェノ
ール系樹脂水溶液の調整例１〜４］表１に示すモル比の
アルカリ化合物(A)とフェノール類(P)の溶液に70℃で、
フェノール類に対して表１に示すモル比のアルデヒド化
合物(F)を徐々に加えた。80℃に昇温し、反応溶液中に
おけるアルカリ性レゾールフェノール系樹脂水溶液の粘
度が25℃で83mPa・sになるまで反応を続けた。仕込み量
に対して硼砂を８重量％、γ−アミノプロピルトリエト
キシシランを１重量％を加え、濃度調整を行い固形分60
％の樹脂水溶液を得た。
【００２５】
【表１】
【００２６】実施例１〜16及び比較例１〜５
［粘結剤組成物の調整］調整例１〜４で得られた樹脂水
溶液100重量部に表２に示すグリセリンエーテル類を10
重量部添加配合し、粘結剤組成物を調製した。
溶液100重量部に表２に示すグリセリンエーテル類を10
重量部添加配合し、粘結剤組成物を調製した。
【００２７】［鋳型強度の測定］砂温25℃の三河R6号珪
砂100重量部に、表２に示す粘結剤組成物をそれぞれ3重
量部添加し、バッチミキサーで１分間混練、50mmφ×50
mmｈのテストピース８個取りのガス硬化用木型に充填
後、ガス温度30℃、通気量20リットル／分、ガス圧力0.
2MPaで炭酸ガスを30秒間通気した。その後、直ちにテス
トピースを抜型し、24時間後の抗圧力（鋳型強度）と鋳
型の表面安定性を測定した。表面安定性はテストピース
を網目1680μｍの篩上で120秒間振とうし、次式に従い
算出した。これらの結果を表２に示す。
砂100重量部に、表２に示す粘結剤組成物をそれぞれ3重
量部添加し、バッチミキサーで１分間混練、50mmφ×50
mmｈのテストピース８個取りのガス硬化用木型に充填
後、ガス温度30℃、通気量20リットル／分、ガス圧力0.
2MPaで炭酸ガスを30秒間通気した。その後、直ちにテス
トピースを抜型し、24時間後の抗圧力（鋳型強度）と鋳
型の表面安定性を測定した。表面安定性はテストピース
を網目1680μｍの篩上で120秒間振とうし、次式に従い
算出した。これらの結果を表２に示す。
【００２８】
【数１】
【００２９】
【表２】
【００３０】以上の結果より、本発明の粘結剤組成物は
先行技術のそれより優れていることが明らかである。
先行技術のそれより優れていることが明らかである。
【００３１】実施例17〜22及び比較例６
調整例１で得られた樹脂水溶液に、ク゛リセリン-1,3-シ゛メチルエー
テルを表３に示す量添加する以外は実施例５と同様にし
て、24時間後の抗圧力、表面安定度を測定した。結果を
表３に示す。
テルを表３に示す量添加する以外は実施例５と同様にし
て、24時間後の抗圧力、表面安定度を測定した。結果を
表３に示す。
【００３２】
【表３】
【００３３】実施例23,24及び比較例７
調整例１で得られた樹脂水溶液2.7重量部と表４に示す
グリセリンエーテル類0.3重量部をそれぞれ準備してお
き、国産珪砂７号100重量部にミキサーで混練し、24時
間後の抗圧力及び表面安定性を評価した。結果を表４に
示す。
グリセリンエーテル類0.3重量部をそれぞれ準備してお
き、国産珪砂７号100重量部にミキサーで混練し、24時
間後の抗圧力及び表面安定性を評価した。結果を表４に
示す。
【００３４】
【表４】
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平８−99149（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−279241（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−279240（ＪＰ，Ａ)
特公 昭61−39142（ＪＰ，Ｂ２)
特公 昭61−25451（ＪＰ，Ｂ２)
特表2001−504040（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B22C 1/00 - 3/00
Claims (5)
- 【請求項１】 アルカリ性レゾールフェノール系樹脂水
溶液、オキシアニオン化合物及びグリセリンエーテル類
を含有する炭酸ガス硬化鋳型用粘結剤組成物。 - 【請求項２】 グリセリンエーテル類が、アルカリ性レ
ゾールフェノール系樹脂水溶液100重量部に対して0.1〜
50重量部含有される請求項１の粘結剤組成物。 - 【請求項３】 前記グリセリンエーテル類が次式 【化１】 （Ｒ1、Ｒ2，Ｒ3：水素原子、炭素数１〜５のアルキル
基、炭素数６〜１０のアリール基、ただし、全てが水素
原子となることはない）で表される請求項１又は２の粘
結剤組成物。 - 【請求項４】 耐火性粒状材料100重量部に対して、請
求項１から３のいずれかの粘結剤組成物を0.1〜15重量
部含有させてなる混練砂に、炭酸ガスを通気して硬化さ
せる鋳型造型方法。 - 【請求項５】 グリセリンエーテル類を含有する炭酸ガ
ス硬化鋳型粘結剤用添加剤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23656498A JP3453524B2 (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | 粘結剤組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23656498A JP3453524B2 (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | 粘結剤組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000051993A JP2000051993A (ja) | 2000-02-22 |
| JP3453524B2 true JP3453524B2 (ja) | 2003-10-06 |
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ID=17002514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23656498A Expired - Fee Related JP3453524B2 (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | 粘結剤組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3453524B2 (ja) |
-
1998
- 1998-08-07 JP JP23656498A patent/JP3453524B2/ja not_active Expired - Fee Related
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