JP5408805B2 - 造型材料混合物、鋳造業のための鋳型の製造方法および鋳造業のための鋳型 - Google Patents
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Description
−耐火性ベース造型材料;および
−ポリイソシアナート成分およびポリオール成分を含むポリウレタンベースのバインダー系;
を少なくとも含む、鋳造業のための造型物を製造するための造型材料混合物である。
を有するフェノールが用いられ、式中、A、BおよびCは、互いに独立であり、水素原子、例えば1から26個、好ましくは1から15個の炭素原子を有する分岐状もしくは無分岐状アルキル基、例えば1から26個、好ましくは1から15個の炭素原子を有する分岐状もしくは無分岐状アルコキシ基、例えば1から26個、好ましくは1から15個の炭素原子を有する分岐状もしくは無分岐状アルケノキシ基、アリールまたはアルキルアリール基(例えばビスフェニルのような)から選択される。
R−CHO
を有し、式中、Rは、水素原子、または、好ましくは1から8個、特に好ましくは1から3個の炭素原子を有する炭素原子基である。特別な例は、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、フルフリルアルデヒドおよびベンズアルデヒドである。特に好ましくは、ホルムアルデヒドが、その水溶液の状態でパラホルムアルデヒドとして、またはトリオキサンとしてのいずれかで用いられる。
式中、次の記号は、互いに独立に、またそれらがどこに現れても:
R1、R7: H、CH3、C2H5、C3H7、CH2OC(O)R3、OC(O)R3;
R2、R4、R5、R6: H、CH3、C2H5、C3H7;
R3: 1から19個の炭化水素原子を有する、飽和、不飽和または芳香族の炭化水素基、この基においては、また、1個または複数の水素原子が、他の置換基により置き換えられていてもよい;
a、b、c: 0と4の間の全ての数;
x 0、1または2;
を表し、ここで:
−基R1、R2およびR4の少なくとも1つは水素でなく;
−R1およびR7が、CH2OC(O)R3、OC(O)R3を表す場合、x=0であり;また
−a+b+cの合計は、少なくとも2である。
式中、R2、R3、R4、R5、R6、a、b、cは、式Iにおけるものと同じであり、さらに:
R1: H、CH3、C2H5、C3H7、ここで、R2=R4=R5=R6=Hである場合、R1はHではなく;
R8: 1から19個の炭素原子を有する、飽和、不飽和、もしくは芳香族の炭化水素基、ここで、1個または複数の水素原子は、また、他の置換基により置き換えられていてもよい。
−前記造型材料混合物を準備するステップ;
−鋳型を製造するために、造型材料混合物を成形するステップ;
−硬化触媒を添加することによって鋳型を硬化させるステップ。
1770.6gのフェノール、984.3gのパラホルムアルデヒド(91%)、1.5gの酢酸亜鉛二水和物および279.6gのn−ブタノールを、還流冷却器、温度計、および撹拌機を装備した反応容器に入れた。混合物の温度を、撹拌しながら、105乃至150℃まで上げ、この温度を、約1.5590の屈折率(25℃)が得られるまで、維持した。次いで、冷却器を、蒸留カラムに置き換え、温度を、124乃至126℃まで、1時間以内に上げた。蒸留を、約1.5940の屈折率(25℃)が得られるまで、この温度で行った。次に、蒸留を、混合物が約1.6000の屈折率(25℃)をもつまで、減圧下に続けた。収率は78%である。
ポリオール成分(バインダー成分1):
表1に列挙したポリオール成分は、実施例1において得たフェノール樹脂を用いて製造した。
表2に列挙したポリイソシアナート成分を、ポリメリック処理した4,4’−MDIから製造した。
0.8重量部の、表1に示されるフェノール樹脂溶液、および表2に示されるポリイソシアナート成分を、それぞれの場合に、順次、100重量部のH32珪砂(Quarzwerke Frechen)に加え、実験用ミキサー(Vogel und Schemmann AG、Hahn、ドイツ)で徹底的に混合する。混合物を2分間混合した後、造型材料混合物を、中子シューター(core shooter)(Roeperwerke、Giessereimaschinen GmbH、Viersen、ドイツ)の貯蔵ホッパーに移し、圧縮空気(4bar)によって造型ツールに導入した。次いで、造型物を、1mlのトリエチルアミンを用い、ガス化することによって(2秒、2barの圧力、その後、10秒間空気によりフラッシング)硬化させた。
−それらの製造直後、
−室温に2時間保管した後、
−98%の相対湿度で24時間保管した後。
他の溶媒の影響を、イソプロピルラウレート(これを、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールジイソブチラートに加えて、様々な比率で用いた)の例を用いて試験した。試験バーを製造するためのポリオール成分の組成を、表4に要約する。ポリイソシアナート成分の組成は、表5に要約する。
試験バーを、実施例3と同様にして製造し、それらの強度を試験した。結果を表6に要約する。
脂肪酸エステルに添加した小さな割合の2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールジイソブチラートでさえ、結果的に試験バーの強度を増加させる。
ジョージフィッシャー試験バーを、実施例1と同様に製造した。ポリオール成分の組成は表7に示し、ポリイソシアナート成分の組成は表8に示す。
試験バーの強度を、実施例3と同様にして求めた。強度試験の結果を表9に要約する。
2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールジイソブチラートに加えて、脂肪酸エステルおよび極性の強い溶媒がバインダー系に用いられる場合、試験バーの強度の増加が、やはり認められる。
試験バーを、表10に示すバインダーを用いて、実施例3と同様にして製造した。試験バーは、650℃の炉に1分間入れた。試験バーを取り出した後、煙の発生を、暗い背景を背にして求め、主観的に、10(非常に激しい)から1(ほとんど知覚できない)までの点数により評価した。結果は表10に要約する。
Claims (15)
- −耐火性ベース造型材料;および
−ポリイソシアナート成分およびポリオール成分を含むポリウレタンベースのバインダー系;
を少なくとも含む、鋳造業のための鋳型を製造するための造型材料混合物であって、
ポリウレタンベースのバインダー系が、分岐状アルカンジオールのカルボン酸ジエステルをバインダー系に対して少なくとも3重量%の割合で、また芳香族溶媒をバインダー系に対して10重量%未満の割合で、それぞれ含むことを特徴とする、造型材料混合物。 - 分岐状アルカンジオールのカルボン酸ジエステルが、バインダー系中に、5重量%を超える割合で存在することを特徴とする、請求項1に記載の造型材料混合物。
- 分岐状アルカンジオールのカルボン酸ジエステルが、次の構造式:
R1、R7: H、CH3、C2H5、C3H7、CH2OC(O)R3、OC(O)R3;
R2、R4、R5、R6: H、CH3、C2H5、C3H7;
R3: 1から19個の炭化水素原子を有する、飽和、不飽和または芳香族の炭化水素基、この基においては、また、1個または複数の水素原子が、他の置換基により置き換えられていてもよい;
a、b、c: 0と4の間の整数;
x: 0、1または2;
を意味し、ここで:
−基R1、R2およびR4の少なくとも1つは水素でなく;
−R1およびR7が、CH2OC(O)R3、OC(O)R3を表す場合、x=0であり;また
−a+b+cの合計は、少なくとも2である]
を有することを特徴とする、請求項1または2に記載の造型材料混合物。 - 分岐状アルカンジオールのカルボン酸ジエステルが、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールジイソブチラートであることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の造型材料混合物。
- ポリウレタンベースのバインダー系が少なくとも1種の脂肪酸エステルを含むことを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の造型材料混合物。
- ポリウレタンベースのバインダー系における少なくとも1種の脂肪酸エステルの割合が、90重量%未満であるように選択されることを特徴とする、請求項4に記載の造型材料混合物。
- 脂肪酸エステルが、メチルエステル、ブチルエステルおよび/またはイソプロピルエステルであることを特徴とする、請求項5または6に記載の造型材料混合物。
- ポリオール成分が、フェノール成分とオキソ成分を縮合させることによって形成されることを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の造型材料混合物。
- オキソ成分がアルデヒドによって形成されることを特徴とする、請求項8に記載の造型材料混合物。
- ポリオール成分がベンジルエーテル樹脂によって形成されることを特徴とする、請求項1から9のいずれか一項に記載の造型材料混合物。
- イソシアナート成分が、1分子当たり少なくとも2個のイソシアナート基を有する脂肪族、芳香族または複素環式イソシアナート、あるいはこれらのオリゴマーまたはポリマーであることを特徴とする、請求項1から10のいずれか一項に記載の造型材料混合物。
- バインダー系が、耐火性ベース造型材料の重量に対して、0.5から10重量%の割合で存在することを特徴とする、請求項1から11のいずれか一項に記載の造型材料混合物。
- 次のステップ:
−請求項1から12のいずれかに記載の造型材料混合物を準備するステップ;
−鋳型を製造するために造型材料混合物を成形するステップ;
−硬化触媒を添加することによって鋳型を硬化させるステップ;
を有し、硬化触媒がガス状で添加されることを特徴とする、鋳造業のための鋳型の製造方法。 - 硬化が、本質的には室温で実施されることを特徴とする、請求項13に記載の方法。
- 請求項13または14に記載の方法によって得られる、鋳造業のための鋳型。
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