JP3563973B2

JP3563973B2 - Mold production method

Info

Publication number: JP3563973B2
Application number: JP24214798A
Authority: JP
Inventors: 勇井出; 徹関; 稔呉
Original assignee: Lignyte Co Ltd
Current assignee: Lignyte Co Ltd
Priority date: 1998-08-07
Filing date: 1998-08-27
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2018-08-27
Also published as: JP2000107835A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳造に用いられる鋳型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在使用されている鋳型は、生砂型や高圧造型、高速造型など粘土類等を粘結剤として用いる普通鋳型と、熱硬化性鋳型、自硬性鋳型、ガス硬化鋳型、精密鋳造用鋳型など硬化性粘結剤を用いる特殊鋳型と、その他の鋳型とに分類される。
【０００３】
普通鋳型は最も一般的な鋳型であり、鋳型砂を繰り返し使用することができて安価であるために、今なお鋳型の中心になっている。しかし、普通鋳型は粘土類や亜麻仁油などを粘結剤として用いるために、鋳型を加熱セットするにあたって１７０〜１８０℃の温度で数十分から数時間程度の長時間を必要とし、生産性が低いと共に、長時間を要する加熱セットの間に鋳型に垂れ変形や崩壊などの型くずれが生じるおそれがある。さらに、鋳込み時にガスの発生が多いため、ガス圧で鋳型が破損されたり鋳物に欠陥が発生したりし易いなどの問題がある。
【０００４】
一方、特殊鋳型は硬化性粘結剤を用い、加熱硬化あるいは、硬化剤や硬化触媒などの併用による常温硬化で粘結剤を迅速に硬化させることができ、生産性が高く、また安定した品質をもった造型を行なうことができるものであり、そしてこの特殊鋳型は手込めや注型、ブロー等で造型して硬化性粘結剤を硬化させ、次いで水平割りや垂直割り、ダンプボックス法などで模型を抜き取ることによって製造される。
【０００５】
この特殊鋳型の一つである熱硬化性鋳型には、シェルモールド法、小松ＫＹ法などがある。これらの粘結剤にはフェノール樹脂が使用され、耐火骨材の表面を熱硬化性樹脂粘結剤で被覆して調製される常温で自由流動性を持ったレジンコーテッドサンドが用いられている。そして、ガスバーナーや電気ヒーターなどで２５０℃以上に加熱した型の表面にレジンコーテッドサンドを熱融着させて鋳型を作るダンプボックス方式や、あるいは加熱した金型のキャビティにレジンコーテッドサンドを吹き込んで粘結剤を熱硬化させて鋳型を作る方式がある。しかしこの場合、生産性を向上させるために、型の温度をより高くする必要があるという問題があり、またこのように高温で加熱をすると、フェノール樹脂が硬化する際にその急激な反応に伴ってアンモニアガスやホルムアルデヒド、フェノールなどが発生し、作業環境の悪化を招くという問題がある。
【０００６】
また自硬性鋳型には、エステル硬化鋳型、Ｎプロセス、フェノールウレタン鋳型、ポリオールウレタン自硬性鋳型、フランノーベーク鋳型、フェノールノーベーク鋳型、エステル硬化フェノールノーベーク鋳型、減圧造型法、ＳＶプロセス造型法、ボールサンドプロセスなどがある。これらのうち、熱硬化性樹脂などの有機物を粘結剤として用いる自硬性鋳型は、耐火骨材と、熱硬化性樹脂と、熱硬化性樹脂を室温で硬化させるための硬化剤と、また硬化触媒として有機酸や無機酸などの強酸とをミキサーで混練して調製したレジンコーテッドサンドを型に充填し、室温で養生して粘結剤を硬化させた後に、抜型して得られる鋳型である。この場合、レジンコーテッドサンドの調製とともに粘結剤の硬化が進行しているために、短時間に作業を終わらないと型への充填不良を起こしたり、鋳型の強度低下を招くおそれがあるなど、安定した造型が難しいという問題がある。
【０００７】
また、ガス硬化鋳型には、ＣＯ_２プロセス、有機ＣＯ_２プロセス、ＶＲＨプロセス、アミンコールドボックス鋳型、エステルコールドボックス鋳型などがある。これらのうち有機物を粘結剤として用いるガス硬化鋳型は、耐火骨材と粘結剤とをミキサーで混練して調製したレジンコーテッドサンドを型に吹き込んだり、手込めなどして充填し、次ぎに室温で硬化させるために粘結剤と反応するガスや、反応触媒のガスを型に吹き込み、粘結剤を硬化させた後、抜型して得られる鋳型である。このガス硬化鋳型の場合、レジンコーテッドサンドの可使時間は自硬性鋳型に比較して長く、硬化時間は極めて短いという長所を有する。
【０００８】
しかし、熱硬化性樹脂など有機系の粘結剤を用いたレジンコーテッドサンドの場合、室温で硬化させるために第三級アミン、ＳＯ_２、蟻酸メチルなどのガスを吹き込んで硬化させることになるが、これらの化学物質は殆どが有害であり、しかも低沸点で取り扱いが難しく、防毒ガスを着用するなど極めて慎重に取り扱う必要があり、また鋳型中に残ったガスは大気中に放出することができないため、薬品で中和したり液体に吸収させてから処理をするなど、煩雑な操作が必要になるという問題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、型をさほど高温に加熱する必要がなく、短時間で安定して鋳型を製造することができ、また有害化学物質を用いる必要なくしかも有毒ガスが発生することなく鋳型を製造することができる鋳型の製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る鋳型の製造方法は、熱硬化性樹脂粘結剤を耐火骨材に混合して調製されるレジンコーテッドサンドを型内に充填し、この型内に蒸気圧が１．５〜１０ｋｇｆ／ｃｍ ^２の水蒸気を吹き込んで粘結剤を硬化させることを特徴とするものである。
また請求項２の発明は、請求項１において、水蒸気として過熱蒸気を用いることを特徴とするものである。
尚、本出願人はこの方法をスチームブロー造型法（Steam blow molding process）と呼んでいる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
本発明において粘結剤としては、レゾール型、ノボラック型、ベンジリックエーテル型などのフェノール樹脂、フラン樹脂、イソシアネート化合物、アミンポリオール樹脂、ポリエーテルポリオール樹脂などの熱硬化性樹脂を用いるものであり、これらに硬化剤としてイソシアネート化合物、有機エステル類、ヘキサメチレンテトラミンなどを、硬化触媒として第三級アミン、ピリジン誘導体、有機スルホン酸などをそれぞれ配合し、加熱硬化型の自硬化性にして使用することができるものである。
【００１３】
粘結剤としてフェノール樹脂を用いる場合、フェノール樹脂はフェノール類とホルムアルデヒド類を反応触媒の存在下で反応させることによって調製することができる。
【００１４】
ここでフェノール類は、フェノール及びフェノールの誘導体を意味するものであり、例えばフェノールの他に、ｍ−クレゾール、レゾルシノール、３，５−キシレノールなどの３官能性のもの、ビスフェノールＡ、ジヒドロキシジフェニルメタンなどの４官能性のもの、ｏ−クレゾール、ｐ−クレゾール、ｐ−ｔｅｒ−ブチルフェノール、ｐ−フェニルフェノール、ｐ−クミルフェノール、ｐ−ノニルフェノール、２，４又は２，６−キシレノールなどの２官能性のｏ−又はｐ−置換のフェノール類を挙げることができ、さらに塩素又は臭素で置換されたハロゲン化フェノールなども用いることができる。勿論、これらから１種を選択して用いる他、複数種のものを混合して用いることもできる。
【００１５】
またホルムアルデヒド類としては、水溶液の形態であるホルマリンが最適であるが、パラホルムアルデヒドやアセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、トリオキサン、テトラオキサンのような形態のものを用いることもでき、その他、ホルムアルデヒドの一部をフルフラールやフルフリルアルコールに置き換えて使用することも可能である。
【００１６】
上記のフェノール類とホルムアルデヒド類との配合比率は、フェノール類とホルムアルデヒドのモル比が１：０．６〜１：３．５の範囲になるように設定するのが好ましい。
【００１７】
また反応触媒は、ノボラック型フェノール樹脂を調製する場合は、塩酸、硫酸、リン酸などの無機酸、あるいはシュウ酸、パラトルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、キシレンスルホン酸などの有機酸、さらに酢酸亜鉛などを用いることができる。またレゾール型フェノール樹脂を調製する場合は、アルカリ土類金属の酸化物や水酸化物を用いることができ、さらにジメチルアミン、トリエチルアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン、トリブチルアミン、ジエチレントリアミン、ジシアンジアミドなどの脂肪族の第一級、第二級、第三級アミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルベンジルアミンなどの芳香環を有する脂肪族アミン、アニリン、１，５−ナフタレンジアミンなどの芳香族アミン、アンモニア、ヘキサメチレンテトラミンなどや、その他二価金属のナフテン酸や二価金属の水酸化物等を用いることもできる。
【００１８】
また粘結剤を希釈して使用する場合、希釈用の溶剤としてはアルコール類、ケトン類、エステル類、多価アルコールなどを用いることができる。
【００１９】
そして上記の熱硬化性樹脂粘結剤を、けい砂などの耐火骨材と混合することによって、耐火骨材の表面を熱硬化性樹脂粘結剤で被覆したレジンコーテッドサンドを調製することができるものである。
【００２０】
ここで、アミン・コールドボックス鋳型を例にとってレジンコーテッドサンドを具体的に説明すると、フェノール類とホルムアルデヒド類とを反応触媒の存在下で反応させ、反応生成物を脱水することによって得たベンジリックエーテル型フェノール樹脂をそのままあるいはエーテル系、エステル系、石油系等の溶剤で希釈して液状にし、これをＡ液とする。またイソシアネート化合物をそのままあるいは溶剤で希釈してＢ液とする。このイソシアネート化合物としては、−ＮＣＯ基を２個以上持つものであれば特に制限されないが、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ｍ−キシレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネートなどの芳香族イソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、リジンジイソシアネートなどの脂肪族イソシアネート、さらにはｐ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ブロック型ポリイソシアネート、イソシアネートの二量体、イソシアネートの三量体などの液状又は固形状のものなどを使用することができる。このＡ液やＢ液の希釈用の溶剤としては、水酸基を含有しないものが好ましく、脂肪族、脂環族、芳香族炭化水素系の溶剤、ハロゲン化炭化水素溶剤、エーテル類、ケトン類、エステル類、多価アルコールの誘導体や、これらの混合物を使用することができ、その代表的なものとして、灯油、シクロヘキサン、キシレン、クメン、塩化メチレン、１，１，１−トリクロロエタンシクロヘキサン、イソホロン、フタル酸ジブチル、エチルセロソルブアセテートプロピレンカーボネートなどを挙げることができる。そして耐火骨材にＡ液を加えて混練し、さらにこれにＢ液を加えて混練することによって、耐火骨材に熱硬化性樹脂粘結剤を被覆したレジンコーテッドサンドを得ることができるものである。
【００２１】
次に、上記のように調製されるレジンコーテッドサンドを用いて鋳型を製造する方法の一例を図１を参照して説明する。図１（ａ）に示すように、内部に成形用空所３を設けて形成した型１の上面に注入孔４が設けてあり、型１の下面には金網等の網５で塞いだベントホール６が設けてある。この型は縦割りあるいは横割に割ることができるようになっている。またレジンコーテッドサンド２はホッパー７内に貯蔵してあり、ホッパー７にはコック８付きの空気供給管９が接続してある。そしてホッパー７の下端のノズル口９ａを型１の注入孔４に合致させた後、コック８を閉から開に切り代えることによって、ホッパー７内に１ｋｇｆ／ｃｍ^２程度の圧力で空気を吹き込んで加圧し、ホッパー７内のレジンコーテッドサンド２を図１（ｂ）のように型１内に吹き込んで、型１の成形用空所３内にレジンコーテッドサンド２を充填する。ベントホール６は網５で塞いであるので、レジンコーテッドサンド２がベントホール６から洩れ出すことはない。
【００２２】
上記のように型１内にレジンコーテッドサンド２を充填した後、型１の注入孔４からホッパー７を外すと共に図１（ｃ）のように水蒸気パイプ１０を接続し、コック１１を開いて型１の成形用空所３内に水蒸気を吹き込む。水蒸気は型１内に充填されたレジンコーテッドサンド２の粒子間を通過してレジンコーテッドサンド２を加熱した後、網５を通してベントホール６から排出される。このように水蒸気を吹き込むことによって、型１内のレジンコーテッドサンド２の全体を瞬時に加熱し、熱硬化性樹脂粘結剤の硬化を促進させると共に硬化に至らせることができる。従って、型１を高温に加熱しておく必要なく、水蒸気による加熱で熱硬化性樹脂粘結剤を硬化させることができるものであり、また型１内のレジンコーテッドサンド２の全体を水蒸気によって均一に短時間で加熱することができ、安定して短時間に熱硬化性樹脂粘結剤を硬化させることができるものである。しかも、硬化剤や硬化触媒のような有害化学物質の蒸気を型１内に吹き込む場合のような、作業環境を悪化させるようなこともなくなるものである。型１内のレジンコーテッドサンド２の熱硬化性樹脂粘結剤を硬化させるこの水蒸気としては、温度が１１０〜１８０℃程度、蒸気圧が１．５〜１０ｋｇｆ／ｃｍ^２程度のものが好ましく、このように比較的低温の水蒸気によって熱硬化性樹脂粘結剤を硬化させることができ、高温で加熱して熱硬化性樹脂粘結剤を硬化させる場合のような、急激な硬化反応に伴ってアンモニアやホルムアルデヒド、フェノールなどのガスが発生することを抑制することができるものであり、またこれらのガスが多少発生しても、水蒸気の水分に吸収されて洗い流され、作業環境を悪化させる臭気の発生を防ぐことができるものである。本発明において水蒸気としては、飽和水蒸気をさらに加熱してその飽和温度以上に上げた過熱蒸気を用いることもできる。
【００２３】
上記のように型１内に充填したレジンコーテッドサンド２の粘結剤を硬化させることによって、型１内で鋳型を成形することができるものであり、鋳型は型１を割ることによって取り出すことができる。ここで、型１内に吹き込んだ水蒸気が凝縮することを防止するために、型１を予め加熱しておいてもよい。また水蒸気によって鋳型内に含有されることになる水分を除去するために、鋳型を乾燥機などに入れて乾燥するようにしてもよい。
【００２４】
【実施例】
以下本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００２５】
（実施例１）
反応容器にフェノール７５２重量部、３７％ホルマリン８７５重量部、ナフテン酸鉛１．５重量部を仕込み、約６０分を要して還流させ、そのまま３時間反応させた。このものを常圧で１１０℃まで脱水した後、５０トールの減圧下、１２０℃まで脱液を行ない、半固体状のベンジリックエーテル型フェノール樹脂を得た。得られたこの樹脂５００重量部に芳香族炭化水素系溶剤（エクソン化学株式会社製「ソルベッソ１５０」）を５００重量部加えて溶解させ、２５℃における粘度が５０センチポアズのＡ液を得た。
【００２６】
一方、ポリメリックＭＤＩ（三井化学株式会社製「コスモネート２００」）７００重量部に芳香族炭化水素系溶剤（エクソン化学株式会社製「ソルベッソ１００」）を３００重量部加えて溶解させ、２５℃における粘度が８０センチポアズのＢ液を得た。
【００２７】
次ぎに、フラッタリーけい砂１０ｋｇをワールミキサーに入れ、Ａ液１００ｇを加えて３０秒間混練し、さらにこれにＢ液１００ｇを加えて６０秒間混練した後、ワールミキサーから払い出すことによって、液量が重量比率で２％の湿態状のレジンコーテッドサンドを得た。
【００２８】
次ぎに、図１（ａ）のような直径５０ｍｍ、高さ５０ｍｍの円筒状の成形用空所３を設けた型１を用い、レジンコーテッドサンド２をホッパー７から１ｋｇｆ／ｃｍ^２の空気圧で１０秒間吹き込むことによって、図１（ｂ）のように型１に吹き込み充填した。次いでこの型１に図１（ｃ）のように水蒸気パイプ１０を接続し、温度１５１℃、蒸気圧５ｋｇｆ／ｃｍ^２の水蒸気を１５秒間吹き込んだ後、直ちに型１から脱型することによって、直径５０ｍｍ、高さ５０ｍｍの円筒状の評価用鋳型を得た。
【００２９】
（実施例２）
型１を予め１００℃に加熱して用いるようにした他は、実施例１と同様にして評価用鋳型を得た。
【００３０】
（実施例３）
反応容器にフェノール９４０重量部、３７％ホルマリン６４９重量部、シュウ酸４．７重量部を仕込み、約６０分を要して還流させ、そのまま１２０分間反応させた。このものを常圧で内温１６０℃まで脱水を行なった後、１００トールで減圧脱水を行なうことによって、軟化点が９５℃のノボラック型フェノール樹脂を得た。
【００３１】
次ぎに、１４５℃に加熱したフラッタリーけい砂３０ｋｇをワールミキサーに入れ、ノボラック型フェノール樹脂を４５０ｇ加えて３０秒間混練した後、ヘキサメチレンテトラミン６７．５ｇを４５０ｇの水に溶解させたものを添加し、砂粒が崩壊するまで混練した。次いでさらにステアリン酸カルシウム３０ｇを添加し、３０秒間混練した後にこれを払い出してエアーレーションを行ない、樹脂量が重量比で１．５％のレジンコーテッドサンドを得た。
【００３２】
このレジンコーテッドサンドを用いる他は、実施例１と同様にして評価用鋳型を得た。
【００３３】
（比較例１）
実施例１で得たレジンコーテッドサンド２を図１（ｂ）のように型１内に充填した後、図２に示すように、型１の注入孔４に硬化触媒吹き込み筒１３をセットした。硬化触媒吹き込み筒１３内には金網１４を張ると共に金網１４の上にトリエチルアミンを染み込ませた脱脂綿１５が配置してあり、硬化触媒吹き込み筒１３の後端に接続したコック１６付きの空気供給管１７から１ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力で空気を吹き込むことによって、空気とトリエチルアミンとの混合気体を１０秒間、型１内に送り込んだ後、直ちに型１から脱型することによって評価用鋳型を得た。
【００３４】
（比較例２）
実施例３で得たレジンコーテッドサンド２を用い、予め２５０℃に加熱した型１内に図１（ｂ）のように１ｋｇｆ／ｃｍ^２の空気圧で吹き込んでレジンコーテッドサンド２を充填した後、型１を２５０℃の乾燥機に３分間入れて焼成し、この後に型１から脱型して評価用鋳型を得た。
【００３５】
上記の実施例１〜３及び比較例１，２において、鋳型の造型時の臭いと、脱型時の臭いを、作業者の臭覚によって評価した。また、鋳型の脱型直後の圧縮強さと、鋳型を１０５℃の乾燥機中で６０分養生して冷却した後の圧縮強さを測定した。これらの結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】

表１にみられるように、各実施例のものは、臭気が少ないのに対し、各比較例のものは臭気が強く、作業環境が悪いものであった。また実施例１，２と比較例１との比較、実施例３と比較例２の比較にみられるように、実施例のものは比較例のものと同等の物性を有することが確認される。
【００３７】
【発明の効果】
上記のように本発明は、熱硬化性樹脂粘結剤を耐火骨材に混合して調製されるレジンコーテッドサンドを型内に充填し、この型内に蒸気圧が１．５〜１０ｋｇｆ／ｃｍ ^２の水蒸気を吹き込んで粘結剤を硬化させるようにしたので、水蒸気によって型内のレジンコーテッドサンドの全体を瞬時に加熱して粘結剤を硬化させることができ、型を高温に加熱しておく必要なく、安定して短時間に鋳型を造型することができるものであり、しかも硬化剤や硬化触媒のような有害化学物質の蒸気を型内に吹き込む場合や、型を高温に加熱して熱硬化性樹脂粘結剤を硬化させる場合のような、有害物質によって作業環境を悪化させるようなことがなくなるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示すものであり、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ断面図である。
【図２】比較の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１型
２レジンコーテッドサンド[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a mold used for casting.
[0002]
[Prior art]
The molds currently in use include ordinary molds that use clay, etc. as a binder, such as green sand molds, high-pressure molding, and high-speed molding, and curable molds such as thermosetting molds, self-hardening molds, gas-curing molds, and precision casting molds. They are classified into special molds using binders and other molds.
[0003]
Ordinary molds are the most common molds and are still at the heart of the molds because of their ability to be used repeatedly and are inexpensive. However, since a mold usually uses clays or linseed oil as a binder, heating and setting the mold requires a long time of about tens of minutes to about several hours at a temperature of 170 to 180 ° C. The mold may be deformed such as sagging or collapsing during the heating set, which is low and takes a long time. Furthermore, since a large amount of gas is generated at the time of casting, there is a problem that the mold is easily damaged by the gas pressure or a defect is generated in the casting.
[0004]
On the other hand, special molds use a curable binder, and can quickly cure the binder by heating or at room temperature using a combination of a curing agent and a curing catalyst, resulting in high productivity and stable quality. This special mold can be made by hand-molding, casting, blowing, etc. to harden the curable binder, and then split horizontally and vertically, dump box method, etc. Manufactured by extracting the model at
[0005]
The thermosetting mold which is one of the special molds includes a shell mold method, a Komatsu KY method and the like. A phenol resin is used for these binders, and a resin-coated sand that has free-flowing properties at room temperature and is prepared by coating the surface of a refractory aggregate with a thermosetting resin binder is used. Then, a resin-coated sand is heat-fused to the surface of the mold heated to 250 ° C. or higher with a gas burner or an electric heater to form a mold, or a resin-coated sand is blown into the cavity of the heated mold. There is a method in which a binder is thermally cured to form a mold. However, in this case, there is a problem that it is necessary to raise the temperature of the mold in order to improve the productivity, and when heating at such a high temperature, the phenol resin undergoes a rapid reaction when it is cured. Ammonia gas, formaldehyde, phenol, and the like are generated, thereby deteriorating the working environment.
[0006]
In addition, the self-hardening mold includes an ester hardening mold, an N process, a phenol urethane mold, a polyol urethane self-hardening mold, a furan bake mold, a phenol no bake mold, an ester hardened phenol no bake mold, a reduced pressure molding method, an SV process molding method, There is a ball sand process and the like. Of these, self-hardening molds using an organic substance such as a thermosetting resin as a binder include a refractory aggregate, a thermosetting resin, a curing agent for curing the thermosetting resin at room temperature, and a curing agent. A mold is obtained by filling a mold with resin-coated sand prepared by kneading a strong acid such as an organic acid or an inorganic acid as a catalyst with a mixer, curing at room temperature and curing the binder, and then removing the mold. . In this case, since the curing of the binder is progressing together with the preparation of the resin-coated sand, if the work is not completed in a short time, a defective filling in the mold may occur, or the strength of the mold may be reduced. There is a problem that stable molding is difficult.
[0007]
The gas curing mold includes a CO ₂ process, an organic CO ₂ process, a VRH process, an amine cold box mold, an ester cold box mold, and the like. Of these, gas-curing molds that use organic matter as a binder are filled with resin-coated sand prepared by kneading a refractory aggregate and a binder with a mixer, filling the mold, etc. This is a mold obtained by blowing a gas that reacts with a binder or a reaction catalyst gas into a mold to cure at room temperature, curing the binder, and then removing the mold. In the case of this gas-curing mold, the working life of the resin-coated sand is longer than that of the self-hardening mold, and the curing time is extremely short.
[0008]
However, in the case of a resin-coated sand using an organic binder such as a thermosetting resin, in order to cure at room temperature, a gas such as a tertiary amine, SO ₂ , or methyl formate is blown to cure. Most of these chemicals are harmful and difficult to handle due to their low boiling point. They must be handled with extreme care, such as wearing gas, and the gas remaining in the mold cannot be released to the atmosphere. Therefore, there has been a problem that complicated operations such as neutralization with a chemical or absorption in a liquid before processing are required.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above points, does not require heating the mold to a very high temperature, can stably produce the mold in a short time, and does not need to use harmful chemical substances. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a mold capable of manufacturing a mold without generating poison gas.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In the method for producing a mold according to claim 1 of the present invention, a resin-coated sand prepared by mixing a thermosetting resin binder with a refractory aggregate is filled in a mold, and a vapor pressure of 1 in the mold. it is characterized in that curing the caking agents by blowing steam .5~10kgf / cm ^2.
The invention of claim 2 is characterized in that, in claim 1, superheated steam is used as steam.
The present applicant calls this method a steam blow molding process.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
[0012]
In the present invention, as the binder, resol type, novolak type, phenolic resin such as benzylic ether type, furan resin, isocyanate compound, amine polyol resin, using a thermosetting resin such as polyether polyol resin, These are mixed with an isocyanate compound, an organic ester, hexamethylenetetramine, etc. as a curing agent, and a tertiary amine, a pyridine derivative, an organic sulfonic acid, etc. as a curing catalyst, respectively, and used as a thermosetting self-curing material. Can be done.
[0013]
When a phenol resin is used as the binder, the phenol resin can be prepared by reacting phenols and formaldehyde in the presence of a reaction catalyst.
[0014]
Here, phenol means phenol and a derivative of phenol. For example, in addition to phenol, trifunctional ones such as m-cresol, resorcinol and 3,5-xylenol, bisphenol A, dihydroxydiphenylmethane and the like Tetrafunctional, bifunctional such as o-cresol, p-cresol, p-ter-butylphenol, p-phenylphenol, p-cumylphenol, p-nonylphenol, 2,4 or 2,6-xylenol O- or p-substituted phenols can be mentioned, and halogenated phenol substituted with chlorine or bromine can also be used. Of course, one of these may be selected and used, or a plurality of types may be mixed and used.
[0015]
As the formaldehyde, formalin which is in the form of an aqueous solution is most suitable, but forms such as paraformaldehyde, acetaldehyde, benzaldehyde, trioxane and tetraoxane can also be used, and a part of formaldehyde is furfural or furfural. It is also possible to use it instead of furyl alcohol.
[0016]
The mixing ratio of the phenols and formaldehyde is preferably set so that the molar ratio of the phenols to formaldehyde is in the range of 1: 0.6 to 1: 3.5.
[0017]
When a novolak-type phenol resin is prepared, an inorganic acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, or phosphoric acid, or an organic acid such as oxalic acid, paratoluenesulfonic acid, benzenesulfonic acid, xylenesulfonic acid, and zinc acetate are used. Etc. can be used. When preparing a resole type phenol resin, oxides or hydroxides of alkaline earth metals can be used, and furthermore, dimethylamine, triethylamine, butylamine, dibutylamine, tributylamine, diethylenetriamine, and dicyandiamide such as aliphatic. Primary, secondary, tertiary amines, aliphatic amines having an aromatic ring such as N, N-dimethylbenzylamine, aromatic amines such as aniline and 1,5-naphthalenediamine, ammonia, hexamethylenetetramine and the like Alternatively, other divalent metal naphthenic acid or divalent metal hydroxide may be used.
[0018]
When the binder is diluted and used, alcohols, ketones, esters, polyhydric alcohols and the like can be used as the solvent for dilution.
[0019]
By mixing the above thermosetting resin binder with a refractory aggregate such as silica sand, it is possible to prepare a resin-coated sand in which the surface of the refractory aggregate is coated with the thermosetting resin binder. Things.
[0020]
Here, the resin-coated sand is specifically described by taking an amine cold box template as an example.The benzylic ether obtained by reacting phenols and formaldehydes in the presence of a reaction catalyst and dehydrating the reaction product The type phenol resin is used as it is or diluted with a solvent such as an ether type, an ester type or a petroleum type to obtain a liquid, which is referred to as a liquid A. Further, the isocyanate compound is used as it is or diluted with a solvent to obtain a liquid B. The isocyanate compound is not particularly limited as long as it has two or more -NCO groups. However, aromatic isocyanates such as 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, tolylene diisocyanate, m-xylene diisocyanate, and naphthalene diisocyanate, and hexamethylene Aliphatic isocyanates such as diisocyanate, hydrogenated diphenylmethane diisocyanate and lysine diisocyanate, and liquids such as p-phenylene diisocyanate, p-xylylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, blocked polyisocyanate, isocyanate dimer and isocyanate trimer Alternatively, a solid material or the like can be used. As the solvent for diluting the liquid A or the liquid B, those not containing a hydroxyl group are preferable, and aliphatic, alicyclic, and aromatic hydrocarbon solvents, halogenated hydrocarbon solvents, ethers, ketones, and esters are preferred. And derivatives of polyhydric alcohols and mixtures thereof. Representative examples thereof include kerosene, cyclohexane, xylene, cumene, methylene chloride, 1,1,1-trichloroethanecyclohexane, isophorone, and phthalic acid. Examples thereof include dibutyl and ethyl cellosolve acetate propylene carbonate. Then, the liquid A is added to the refractory aggregate and kneaded, and the liquid B is further added and kneaded to obtain a resin-coated sand in which the refractory aggregate is coated with a thermosetting resin binder. is there.
[0021]
Next, an example of a method for producing a mold using the resin-coated sand prepared as described above will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1A, an injection hole 4 is provided on the upper surface of a mold 1 formed with a molding cavity 3 inside, and a vent closed with a mesh 5 such as a wire mesh on the lower surface of the mold 1. A hole 6 is provided. This type can be split vertically or horizontally. The resin-coated sand 2 is stored in a hopper 7, and an air supply pipe 9 with a cock 8 is connected to the hopper 7. After the nozzle port 9a at the lower end of the hopper 7 is matched with the injection hole 4 of the mold 1, the cock 8 is switched from closed to open, so that air is blown into the hopper 7 at a pressure of about 1 kgf / cm ^2. The resin-coated sand 2 in the hopper 7 is blown into the mold 1 as shown in FIG. 1B to fill the molding space 3 of the mold 1 with the resin-coated sand 2. Since the vent hole 6 is closed by the net 5, the resin-coated sand 2 does not leak from the vent hole 6.
[0022]
After filling the resin-coated sand 2 into the mold 1 as described above, the hopper 7 is removed from the injection hole 4 of the mold 1 and a steam pipe 10 is connected as shown in FIG. Steam is blown into the molding cavity 3. The water vapor passes between the particles of the resin-coated sand 2 filled in the mold 1 to heat the resin-coated sand 2, and then is discharged from the vent hole 6 through the mesh 5. By blowing steam in this way, the entire resin-coated sand 2 in the mold 1 can be instantaneously heated to accelerate and cure the thermosetting resin binder. Therefore, the thermosetting resin binder can be hardened by heating with steam without the need to heat the mold 1 to a high temperature, and the entire resin-coated sand 2 in the mold 1 is uniformly heated with steam. The thermosetting resin binder can be heated stably in a short time, and the thermosetting resin binder can be stably cured in a short time. In addition, the working environment is not deteriorated, such as when the vapor of a harmful chemical substance such as a curing agent or a curing catalyst is blown into the mold 1. The water vapor for curing the thermosetting resin binder of the resin-coated sand 2 in the mold 1 is preferably one having a temperature of about 110 to 180 ° C. and a vapor pressure of about 1.5 to 10 kgf / cm ^2. The thermosetting resin binder can be cured by steam at a relatively low temperature as described above, and ammonia is accompanied by a rapid curing reaction such as when heating at a high temperature to cure the thermosetting resin binder. And the generation of gases such as aldehydes and formaldehyde, phenol, etc., and even if these gases are generated to some extent, they are absorbed by the water vapor and washed away, generating odors that degrade the working environment. Can be prevented. In the present invention, as steam, superheated steam in which saturated steam is further heated to a temperature equal to or higher than the saturation temperature may be used.
[0023]
By curing the binder of the resin-coated sand 2 filled in the mold 1 as described above, a mold can be formed in the mold 1, and the mold can be removed by breaking the mold 1. it can. Here, the mold 1 may be heated in advance in order to prevent the water vapor blown into the mold 1 from being condensed. In addition, in order to remove water that will be contained in the mold by steam, the mold may be placed in a dryer or the like and dried.
[0024]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to examples.
[0025]
(Example 1)
A reaction vessel was charged with 752 parts by weight of phenol, 875 parts by weight of 37% formalin, and 1.5 parts by weight of lead naphthenate, refluxed for about 60 minutes, and reacted for 3 hours. This was dehydrated to 110 ° C. at normal pressure, and then dewatered to 120 ° C. under a reduced pressure of 50 torr to obtain a semi-solid benzylic ether phenol resin. To 500 parts by weight of the obtained resin, 500 parts by weight of an aromatic hydrocarbon solvent (“Solvesso 150” manufactured by Exxon Chemical Co., Ltd.) was added and dissolved to obtain a solution A having a viscosity of 50 centipoise at 25 ° C.
[0026]
On the other hand, 300 parts by weight of an aromatic hydrocarbon-based solvent (“Solvesso 100” manufactured by Exxon Chemical Co., Ltd.) was added to 700 parts by weight of Polymeric MDI (“Cosmonate 200” manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) and dissolved. To obtain a liquid B of 80 centipoise.
[0027]
Next, 10 kg of fluttery silica sand was put into a Whirl mixer, 100 g of Liquid A was added and kneaded for 30 seconds, and 100 g of Liquid B was added and kneaded for 60 seconds. 2% by weight of a wet resin-coated sand was obtained.
[0028]
Next, as shown in FIG. 1A, using a mold 1 having a cylindrical molding cavity 3 having a diameter of 50 mm and a height of 50 mm, the resin-coated sand 2 was removed from the hopper 7 at an air pressure of 1 kgf / cm ^2. By blowing for 2 seconds, the mold 1 was blown and filled as shown in FIG. Next, a steam pipe 10 is connected to the mold 1 as shown in FIG. 1 (c), and steam is blown at a temperature of 151 ° C. and a vapor pressure of 5 kgf / cm ² for 15 seconds. A cylindrical evaluation mold having a size of 50 mm and a height of 50 mm was obtained.
[0029]
(Example 2)
A mold for evaluation was obtained in the same manner as in Example 1, except that the mold 1 was heated to 100 ° C. in advance.
[0030]
(Example 3)
A reaction vessel was charged with 940 parts by weight of phenol, 649 parts by weight of 37% formalin, and 4.7 parts by weight of oxalic acid, refluxed for about 60 minutes, and reacted for 120 minutes. This was dehydrated at normal pressure to an internal temperature of 160 ° C., and then dehydrated under reduced pressure at 100 Torr to obtain a novolak phenol resin having a softening point of 95 ° C.
[0031]
Next, 30 kg of fluttery silica sand heated to 145 ° C. was put into a whirl mixer, 450 g of novolak-type phenol resin was added, and kneaded for 30 seconds. And kneaded until the sand particles collapsed. Next, 30 g of calcium stearate was further added, and after kneading for 30 seconds, the mixture was discharged and aerated to obtain a resin-coated sand having a resin amount of 1.5% by weight.
[0032]
An evaluation mold was obtained in the same manner as in Example 1 except that this resin-coated sand was used.
[0033]
(Comparative Example 1)
After filling the resin-coated sand 2 obtained in Example 1 into the mold 1 as shown in FIG. 1B, the curing catalyst blowing cylinder 13 was set in the injection hole 4 of the mold 1 as shown in FIG. In the curing catalyst blowing cylinder 13, a wire mesh 14 is stretched, and absorbent cotton 15 impregnated with triethylamine is disposed on the wire mesh 14. An air supply pipe 17 with a cock 16 connected to the rear end of the curing catalyst blowing cylinder 13 is provided. A mixed gas of air and triethylamine was fed into the mold 1 for 10 seconds by blowing air at a pressure of 1 kgf / cm ² from the mold 1 and immediately removed from the mold 1 to obtain a mold for evaluation.
[0034]
(Comparative Example 2)
Using the resin-coated sand 2 obtained in Example 3, the resin-coated sand 2 was filled by blowing into the mold 1 heated to 250 ° C. in advance with an air pressure of 1 kgf / cm ² as shown in FIG. 1B. 1 was placed in a dryer at 250 ° C. for 3 minutes and calcined, and then released from the mold 1 to obtain a mold for evaluation.
[0035]
In Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, the odor at the time of molding the mold and the odor at the time of demolding were evaluated by the odor of the worker. Further, the compressive strength immediately after the mold was released from the mold and the compressive strength after the mold was cured in a dryer at 105 ° C. for 60 minutes and cooled were measured. Table 1 shows the results.
[0036]
[Table 1]

As can be seen from Table 1, each of the examples had a low odor, whereas each of the comparative examples had a strong odor and a poor working environment. In addition, as can be seen from the comparison between Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 and the comparison between Example 3 and Comparative Example 2, it is confirmed that those of Examples have the same physical properties as those of Comparative Examples.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, the present invention fills a mold with a resin-coated sand prepared by mixing a thermosetting resin binder into a refractory aggregate, and a vapor pressure of 1.5 to 10 kgf / cm in the mold. ^{Since the} binder is hardened by blowing steam of ² , the entire resin-coated sand in the mold can be instantaneously heated by the steam to cure the binder, and the mold is heated to a high temperature. It is possible to stably mold the mold in a short time without having to set it, and when blowing harmful chemicals such as curing agents and curing catalysts into the mold, or by heating the mold to a high temperature. It is possible to prevent a harmful substance from deteriorating the working environment, such as when a thermosetting resin binder is cured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an example of an embodiment of the present invention, and (a), (b), and (c) are cross-sectional views, respectively.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an example of a comparison.
[Explanation of symbols]
1 type 2 resin coated sand

Claims

The resin-coated sand prepared by mixing a thermosetting resin binder to refractory aggregate is filled in the mold, the vapor pressure within the mold is blown into the water vapor 1.5~10kgf / cm ² caking A method for producing a mold, comprising curing an agent.

The method for producing a mold according to claim 1, wherein superheated steam is used as steam.