JP4369653B2

JP4369653B2 - 鋳型用レジンコーテッドサンド及び鋳型の製造方法

Info

Publication number: JP4369653B2
Application number: JP2002321604A
Authority: JP
Inventors: 勇井出; 徹関
Original assignee: Lignyte Co Ltd
Current assignee: Lignyte Co Ltd
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2022-11-05
Also published as: JP2004154804A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳型の製造に用いられるレジンコーテッドサンド及びこのレジンコーテッドサンドを用いた鋳型の製造方法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一般に、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】
これらの鋳型には一長一短があるが、鋳型を製造する際に高温の加熱が必要であったり、粘結剤の硬化に時間を要して短時間で安定して鋳型を製造することが難しかったり、鋳型を製造する際に有毒ガスが発生するおそれがあったりするなどの問題を有することが多い。
【０００４】
そこで本出願人は、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、この型内に水蒸気を吹き込んで粘結剤を硬化させることによって鋳型を製造する、スチームブロー造型法（Steam blow molding process）を提案している（特許文献１〜４参照）。
【０００５】
例えば特許文献２は、フェノール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用いて上記の方法で鋳型を製造するようにしたものであり、水蒸気によって型内のレジンコーテッドサンドを瞬時に加熱してフェノール樹脂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、安定して短時間で鋳型を製造することができると共に、有害化学物質の蒸気を型内に吹き込む場合のような有毒ガスの発生を防ぐことができるのである。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１０７８３５号公報
【特許文献２】
特開２０００−０６１５８３号公報
【特許文献３】
特開２０００−０７９４４４号公報
【特許文献４】
特開２０００−０８４６４１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、特許文献１〜４の技術を採用することによって、粘結剤を短時間で硬化させて、鋳型の製造時間を短縮することが可能になり、生産効率等の面で優れた効果を有するが、さらに鋳型の製造時間を短縮化することが望まれているのが現状である。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、鋳型の製造時間をより短縮化することができる鋳型用レジンコーテッドサンド及び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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る鋳型用レジンコーテッドサンドは、フェノール樹脂粘結剤及び反応性硬化促進剤によって耐火骨材の表面が被覆されており、フェノール樹脂粘結剤はレゾール型フェノール樹脂とノボラック型フェノール樹脂とからなると共にレゾール型フェノール樹脂とノボラック型フェノール樹脂の配合の質量比率は９５：５〜３０：７０（合計１００とする）であり、反応性硬化促進剤としてメラミン、尿素、ジシアンジアミドから選ばれるアミン系化合物を用いることを特徴とするものである。
【００１０】
また請求項１の発明において、フェノール樹脂粘結剤は、レゾール型フェノール樹脂とノボラック型フェノール樹脂とからなることを特徴とするものである。
【００１１】
また請求項１の発明において、フェノール樹脂粘結剤中のレゾール型フェノール樹脂とノボラック型フェノール樹脂の配合の質量比率は、９５：５〜３０：７０（合計１００とする）であることを特徴とするものである。
【００１２】
また請求項２の発明は、請求項１において、フェノール樹脂粘結剤は常温で固体状であると共に、反応性硬化促進剤は常温で固体状であることを特徴とするものである。
【００１４】
また請求項３の発明は、請求項１又は２において、アミン系化合物は、フェノール樹脂粘結剤の全フェノール樹脂に対して０．５〜１０質量％の割合になるように耐火骨材の表面に被覆されていることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の請求項４に係る鋳型の製造方法は、上記請求項１乃至３のいずれかに記載の鋳造用レジンコーテッドサンドを型内に充填し、この型内に水蒸気を吹き込んで、フェノール樹脂粘結剤を硬化させることを特徴とするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
本発明においてレジンコーテッドサンドは、耐火骨材の表面にフェノール樹脂粘結剤と、フェノール樹脂用の反応性硬化促進剤を被覆して形成されるものである。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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１：０．５〜１：３．５の範囲になるように設定するのが好ましい。
【００２３】
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。
【００２４】
上記のようにして調製される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は、両者を混合してフェノール樹脂粘結剤として用いるのが好ましい。そして耐火骨材にこのフェノール樹脂粘結剤と共に反応性硬化促進剤を被覆することによって、フェノール樹脂粘結剤の硬化速度を反応性硬化促進剤によって速めることができるものである。
【００２５】
ここで、ノボラック型フェノール樹脂はそのままでは加熱しても硬化しないため、一般に硬化剤としてヘキサメチレンテトラミンを添加混合して使用されており、１３０℃以上の熱がかかると、ヘキサメチレンテトラミンがノボラック型フェノール樹脂と反応しながらホルムアルデヒドとアンモニアに分解し、このうちホルムアルデヒドはノボラック型フェノール樹脂と反応して硬化していくものの、一部は大気中に放散されると共に、またアンモニアのごく一部は硬化物中に取り込まれるものの、その殆どはガスとして大気中に放散される。従って、このようにノボラック型フェノール樹脂を単独で用いる場合には、ホルムアルデヒドやアンモニアの放散による臭気で作業環境の悪化を招くおそれがある。
【００２６】
これに対して、レゾール型フェノール樹脂は、熱をかけることによって縮合水を生成しながら硬化するため、臭気の発生は少ないものの、ノボラック型フェノール樹脂−ヘキサメチレンテトラミンに比べて硬化速度が遅い。このため、短時間で製造することが要求される鋳型用のレジンコーテッドサンドの粘結剤として、レゾール型フェノール樹脂は使用されることが少ない。
【００２７】
そこで、レゾール型フェノール樹脂とノボラック型フェノール樹脂を混合し、レゾール型フェノール樹脂の硬化剤としてノボラック型フェノール樹脂を用いることが提案されている。この場合には、硬化に際して縮合水は発生するものの、ホルムアルデヒドやアンモニアの発生は殆どなく、臭気の問題は大幅に改善されるものであり、またレゾール型フェノール樹脂を単独で用いる場合よりも硬化時間が短縮される。しかし、ノボラック型フェノール樹脂−ヘキサメチレンテトラミンの硬化速度にまでは至らない。そこで、このようにレゾール型フェノール樹脂とノボラック型フェノール樹脂を混合したフェノール樹脂粘結剤を使用する際に、上記のように反応性硬化促進剤を併用することによって、レゾール型フェノール樹脂の硬化速度を速めることができ、ノボラック型フェノール樹脂−ヘキサメチレンテトラミンに匹敵する硬化速度を得ることができるものである。
【００２８】
ここで、フェノール樹脂粘結剤中のレゾール型フェノール樹脂とノボラック型フェノール樹脂の配合の質量比率は、９５：５〜３０：７０（合計１００とする）の範囲に設定するのが好ましい。レゾール型フェノール樹脂の質量比率が９５％を超え、ノボラック型フェノール樹脂の配合の質量比率が５％未満であると、レゾール型フェノール樹脂とノボラック型フェノール樹脂を均一に混合するのが難しくなると共に硬化剤としてのノボラック型フェノール樹脂が不足するために、硬化速度の向上の効果が不十分になるものである。逆に、レゾール型フェノール樹脂の質量比率が３０％未満で、ノボラック型フェノール樹脂の配合の質量比率が７０％を超えると、レゾール型フェノール樹脂の硬化剤として使用されないノボラック型フェノール樹脂の量が多くなり、この余剰のノボラック型フェノール樹脂が硬化せずに残って、フェノール樹脂粘結剤は完全な硬化に至らず、鋳型の強度の低下を招くおそれがある。
【００２９】
また反応性硬化促進剤として、特にアミン系化合物を用いることによって、上記の硬化速度を速める効果を高く得ることができるものである。さらに第１級アミン化合物、第２級アミン化合物を用いることによって顕著な効果を得ることができるものであり、また後述のように水蒸気を吹き込んだ際に熱あるいは水で分解して第１級アミン化合物や第２級アミン化合物になるアミン系化合物も同様に顕著な効果を得ることができるものである。アミン系化合物によって反応速度が速まる理由は明確ではないが、ノボラック型フェノール樹脂のフェノール環とレゾール型フェノール樹脂のメチロール基が付加縮合する反応速度よりも、レゾール型フェノール樹脂のメチロール基にアミノ系化合物の活性水素が縮合反応する速度や、また別のアミノ系化合物の活性水素がさらに反応する速度が速いからであると推察される。
【００３０】
上記のようなフェノール樹脂粘結剤に対して硬化促進作用を有するアミン系化合物としては、メラミン、尿素、ジシアンジアミドが特に好適である。
【００３１】
アミン系化合物の使用量は、フェノール樹脂粘結剤中のレゾール型フェノール樹脂の含有率に応じて変化するが、フェノール樹脂粘結剤の全フェノール樹脂に対して０．５〜１０質量％になるように設定するのが好ましい。アミン系化合物の量が０．５質量％未満であると、反応の初期には硬化促進の効果は発現するものの、反応してフェノール樹脂中に取り込まれるとそれ以降は硬化促進を継続することができなくなるおそれがある。またアミン系化合物の量が１０質量％を超えると、硬化反応に寄与しない未反応のものが残り、臭気の原因になるおそれがある。このとき、アミン系化合物が常温（室温）で固体状のものであれば、液体状のものに比べて低臭気であるので、未反応のものが残っても臭気の影響は小さくなり、より好ましい。尚、固体状のアミン系化合物は液体状のものに比べて一般的に反応性が低いが、後述のように水蒸気を吹き込むことによって容易に融けたり、分解したりして、反応性硬化促進剤としての作用を十分に発揮させることができるものである。
【００３２】
尚、フェノール樹脂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。またフェノール樹脂粘結剤には、フェノール樹脂やレジンコーテッドサンドの吸湿性、製造した鋳型の吸湿性や強度の低下を小さくするために、エチレンビスオレイン酸アマイド、エチレンビスステアリン酸アマイド、メチレンビスステアリン酸アマイド、オキシステアリン酸アマイド、パルミチン酸アマイド、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸亜鉛などの脂肪族系ワックスや、カルナバワックス、オレフィンワックス等の撥水剤、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、γ−グリシドキシプロピルトリメトシキシラン等のカップリング剤を配合することができる。
【００３３】
そして上記のフェノール樹脂粘結剤をけい砂などの耐火骨材の表面に被覆し、さらにその上に上記の反応性硬化促進剤を被覆することによって、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。耐火骨材へのフェノール樹脂粘結剤と反応性硬化促進剤の被覆は、このようにフェノール樹脂粘結剤を被覆した後に反応性硬化促進剤を被覆する他に、反応性硬化促進剤を被覆した後にフェノール樹脂粘結剤を被覆するようにしてもよく、さらにフェノール樹脂粘結剤と反応性硬化促進剤を混合した状態で被覆するようにしてもよい。
【００３４】
ここで、耐火骨材にフェノール樹脂粘結剤を被覆するにあたっては、ドライホットコート法、コールドコート法、セミホットコート法、粉末溶剤法などで行なうことができる。
【００３５】
ドライホットコート法は、固体状のフェノール樹脂粘結剤を１３０〜１８０℃に加熱した耐火骨材に添加して混合し、耐火骨材による加熱によって固体状のフェノール樹脂粘結剤を溶融させて、フェノール樹脂粘結剤で耐火骨材の表面をコートさせ、しかる後にこの混合を保持したまま冷却することによって、粒状でさらさらしたレジンコーテッドサンドを得る方法である。
【００３６】
コールドコート法は、フェノール樹脂粘結剤をそのままで、あるいはメタノールなどの溶剤に溶解して液状になし、これを耐火骨材に添加して混合し、溶剤を揮発させたりすることによって、さらさらとしたあるいは湿態状のレジンコーテッドサンドを得る方法である。
【００３７】
セミホットコート法は、上記溶剤に溶解した液状のフェノール樹脂粘結剤を５０〜９０℃に加熱した耐火骨材に添加混合することによってレジンコーテッドサンドを得る方法である。
【００３８】
粉末溶剤法は、固体状のフェノール樹脂粘結剤を粉砕し、この粉砕したフェノール樹脂粘結剤を耐火骨材に添加してさらにメタノールなどの溶剤を添加し、これを混合することによってレジンコーテッドサンドを得る方法である。
【００３９】
以上のいずれの方法においても粒状でさらさらした、あるいは湿態状のレジンコーテッドサンドを得ることができるが、型内への充填作業性などの点においてドライホットコート法やセミホットコート法で得た、耐火骨材の表面に被覆したフェノール樹脂粘結剤が室温で固体状となった、粒状でさらさらしたレジンコーテッドサンドが好ましい。
【００４０】
耐火骨材とフェノール樹脂粘結剤との混合割合は、鋳型として要求される性能によって変動するものであり、特に制限されるものではないが、耐火骨材１００質量部に対してフェノール樹脂粘結剤を樹脂固形分換算で０．５〜４質量部程度に設定するのが好ましい。
【００４１】
また、耐火骨材に反応性硬化促進剤を被覆するにあたっては、水などの溶剤に反応性硬化促進剤を溶解乃至分散させ、これを耐火骨材に添加して混合すると共に溶剤を気化させることによって、行なうことができる。
【００４２】
次に、上記のようにして調製した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。
【００４３】
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０．１ＭＰａ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。
【００４４】
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。この水蒸気としては、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。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、フェノール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フェノール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、安定して短時間にフェノール樹脂粘結剤を硬化させることができるものである。
【００４５】
型１内のレジンコーテッドサンド２のフェノール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０．１５〜１ＭＰａ程度のものが好ましい。また、１１０〜１８０℃程度の水蒸気を２００〜４５０℃に加熱して過熱蒸気として用いるようにすることも好ましい。このように水蒸気によってフェノール樹脂粘結剤を硬化させることができ、高温で加熱してフェノール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。
【００４６】
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のフェノール樹脂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。尚、過熱水蒸気を用いる場合には、鋳型が加熱されることによって水分は蒸発するので、乾燥を省略することができる。
【００４７】
【実施例】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００４８】
（レゾール型フェノール樹脂の調製）
反応容器にフェノールを６８０質量部、３７％ホルマリンを６８０質量部、ヘキサメチレンテトラミンを１０１質量部仕込み、約６０分を要して７０℃まで昇温させ、そのまま５時間反応させた。そしてこのものを０．０１３ＭＰａで９０℃まで減圧脱水した後、バットに払い出し、冷却することによって、軟化点が８０℃のレゾール型フェノール樹脂を得た。
【００４９】
（ノボラック型フェノール樹脂の調製）
反応容器にフェノールを９４０質量部、３７％ホルマリンを６４９質量部、シュウ酸を４．７質量部仕込み、約６０分を要して還流させ、そのまま１２０分間反応させた。そしてこのものを常圧で内温１６０℃まで脱水した後、０．０１３ＭＰａで減圧脱水することによって、軟化点が９５℃のノボラック型フェノール樹脂を得た。
【００５０】
（実施例１〜７）
１４５℃に加熱したフラタリーけい砂３０ｋｇをワールミキサーに入れ、これに、表１に示す配合比率の上記のレゾール型フェノール樹脂とノボラック型フェノール樹脂を合計５４０ｇ加え、３０秒間混練した後、さらに表１に示す量の反応性硬化促進剤を４５０ｇの水に溶解乃至分散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を３０ｇ添加し、３０秒間混練した後、これをワールミキサーから払い出してエアレーションを行なって冷却することによって、けい砂の表面にフェノール樹脂粘結剤と反応性硬化促進剤を被覆したレジンコーテッドサンドを得た。このレジンコーテッドサンドは、けい砂に対するフェノール樹脂粘結剤の被覆量が１．８質量％であり、さらさらとして流動性が良好なものであった。
【００５１】
そして、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０．１ＭＰａの空気圧で１０秒間吹き込むことによって、図１（ｂ）のようにレジンコーテッドサンド２を型１に吹き込んで充填した。次に、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０．５ＭＰａの水蒸気を６０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。
【００５２】
（実施例９−１、９−２、９−３）
レゾール型フェノール樹脂とノボラック型フェノール樹脂の配合比率、反応性硬化促進剤の種類と量を表１に示すように設定した他は、上記（実施例１〜７）と同様にしてレジンコーテッドサンドを得た。そして、型１を予め１００℃に加熱しておき、また吹き込み時間を１５秒、３０秒、６０秒の三段階に設定して水蒸気を吹き込むようにした他は、上記（実施例１〜７）と同様にして評価用鋳型を得た。
【００５３】
（比較例１）
レゾール型フェノール樹脂のみを５４０ｇ用い、また反応性硬化促進剤を用いないようにした他は、上記（実施例１〜７）と同様にしてレジンコーテッドサンドを調製し、さらに上記（実施例１〜７）と同様にして評価用鋳型を作製した。
【００５４】
（比較例２）
レゾール型フェノール樹脂とノボラック型フェノール樹脂の配合比率を表１に示すように設定し、また反応性硬化促進剤を用いないようにした他は、上記（実施例１〜７）と同様にしてレジンコーテッドサンドを調製し、さらに上記（実施例１〜７）と同様にして評価用鋳型を作製した。
【００５５】
上記の実施例１〜９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。さらに、脱型直後に評価用鋳型を半分に切断し、切断面での硬化の度合いを目視と触感で観察した。
【００５６】
また、硬化速度を評価するため、実施例１〜９及び比較例１〜２で調製したレジンコーテッドサンドの熱間曲げ強さを測定した。すなわち、たて２３ｍｍ、よこ２３ｍｍ、高さ２０２ｍｍの角柱形状の成形用空所を有し下部にベントホールを設けた金型を用い、予め１７０℃に加熱したこの金型内にレジンコーテッドサンドを０．０５ＭＰａのブロー圧で３秒間吹き込み、吹き込み開始から９０秒後に金型を開いて脱型し、試験片を作製した。そして脱型後に直ちに、この試験片を支点距離８３ｍｍの測定機に載せ、曲げ強度を測定してこれを熱間曲げ強度とし、熱間曲げ強度の高さから硬化速度を推定した。
【００５７】
これらの結果を表１に示す。
【００５８】
【表１】

【００５９】
表１にみられるように、各実施例のものは、熱間曲げ強度が高いことからわかるように硬化速度が速く、鋳型の製造時間を短縮することが可能になるものであった。また各実施例のものは臭気がなく、作業環境が良好なものであった。さらに各実施例のものでは内部まで全体が固化しており、また強度も高いものであった。
【００６０】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１に係る鋳型用レジンコーテッドサンドは、フェノール樹脂粘結剤及び反応性硬化促進剤によって耐火骨材の表面が被覆されているので、フェノール樹脂粘結剤の硬化速度を反応性硬化促進剤によって速めることができるものであり、鋳型の製造時間をより短縮化することができるものである。
そして反応性硬化促進剤は、メラミン、尿素、ジシアンジアミドから選ばれるアミン系化合物であるので、フェノール樹脂粘結剤の硬化速度をより一層速めることができるものである。
【００６１】
また、フェノール樹脂粘結剤は、レゾール型フェノール樹脂とノボラック型フェノール樹脂とからなるので、レゾール型フェノール樹脂とノボラック型フェノール樹脂を硬化剤として硬化させることができ、ノボラック型フェノール樹脂単独をヘキサメチレンテトラミンで硬化させる場合のような、ホルムアルデヒドやアンモニアが発生する臭気の問題をなくすことができると共に、レゾール型フェノール樹脂単独で用いる場合よりも硬化時間を短縮することができ、しかも反応性硬化促進剤によってレゾール型フェノール樹脂の硬化速度をさらに速めることができるものである。
【００６２】
さらに、フェノール樹脂粘結剤中のレゾール型フェノール樹脂とノボラック型フェノール樹脂の配合の質量比率は、９５：５〜３０：７０（合計１００とする）であるので、硬化が不十分になることなく、有効に硬化速度を高めることができるものである。
【００６３】
また請求項２の発明は、請求項１において、フェノール樹脂粘結剤は常温で固体状であると共に、反応性硬化促進剤は常温で固体状であるので、粒状でさらさらした流動性の高いレジンコーテッドサンドを得ることができ、鋳型を製造する際の作業性が良好になるものである。
【００６５】
また請求項３の発明は、請求項１又は２において、アミン系化合物は、フェノール樹脂粘結剤の全フェノール樹脂に対して０．５〜１０質量％の割合になるように耐火骨材の表面に被覆されているので、臭気の原因になるようなことなく、硬化速度を速める効果を良好に得ることができるものである。
【００６７】
本発明の請求項４に係る鋳型の製造方法は、請求項１乃至３のいずれかに記載の鋳造用レジンコーテッドサンドを型内に充填し、この型内に水蒸気を吹き込んで、フェノール樹脂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フェノール樹脂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フェノール樹脂粘結剤を硬化させる場合のように有害物質が発生することがなく、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。そして、フェノール樹脂粘結剤の硬化速度を反応性硬化促進剤によって速めることができるものであり、鋳型の製造時間をより短縮化することができるものである。
【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。
【符号の説明】
１型
２レジンコーテッドサンド

Claims

フェノール樹脂粘結剤及び反応性硬化促進剤によって耐火骨材の表面が被覆されており、フェノール樹脂粘結剤はレゾール型フェノール樹脂とノボラック型フェノール樹脂とからなると共にレゾール型フェノール樹脂とノボラック型フェノール樹脂の配合の質量比率は９５：５〜３０：７０（合計１００とする）であり、反応性硬化促進剤としてメラミン、尿素、ジシアンジアミドから選ばれるアミン系化合物を用いることを特徴とする鋳型用レジンコーテッドサンド。
フェノール樹脂粘結剤は常温で固体状であると共に、反応性硬化促進剤は常温で固体状であることを特徴とする請求項１に記載の鋳型用レジンコーテッドサンド。
アミン系化合物は、フェノール樹脂粘結剤の全フェノール樹脂に対して０．５〜１０質量％の割合になるように耐火骨材の表面に被覆されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋳型用レジンコーテッドサンド。
請求項１乃至３のいずれかに記載の鋳造用レジンコーテッドサンドを型内に充填し、この型内に水蒸気を吹き込んで、フェノール樹脂粘結剤を硬化させることを特徴とする鋳型の製造方法。