JP6887287B2 - 鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤並びにこれを用いて得られる鋳物砂組成物及び鋳型 - Google Patents
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(2)前記塩基性シラン化合物とフッ化水素酸との反応生成物が予め形成されて、かかる 反応生成物の形態において前記A液に含有せしめられる前記態様(1)に記載の鋳型 用ウレタン硬化型有機粘結剤。
(3)前記ポリオール化合物が、フェノール樹脂である前記態様(1)又は前記態様(2 )に記載の鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤。
(4)前記フェノール樹脂が、オルソクレゾール変性フェノール樹脂である前記態様(3 )に記載の鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤。
(5)前記ポリオール化合物の100質量部に対して、前記反応生成物が、0.1〜2. 0質量部の割合で用いられる前記態様(1)乃至前記態様(4)の何れか1つに記載 の鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤。
(6)前記塩基性シラン化合物が、アミノ基を含有するアルコキシシランである前記態様 (1)乃至前記態様(5)の何れか1つに記載の鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤。
(7)前記アミノ基を含有するアルコキシシランが、3−アミノプロピルトリメトキシシ ラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−ア ミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロ ピルトリメトキシシラン、3−トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメチル−ブチ リデン)プロピルアミン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、 N−(ビニルベンジル)−2−アミノエチル−3−アミノプロピルトリメトキシシラ ン、3−ウレイドプロピルトリアルコキシシラン及びヘキサメチルジシラザンより選 ばれるものである前記態様(6)に記載の鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤。
(8)前記A液又はB液が、構成成分として高級脂肪酸エステルを更に含有する前記態様 (1)乃至前記態様(7)の何れか1つに記載の鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤。
(9)前記態様(1)乃至前記態様(9)の何れか1つに記載の鋳型用ウレタン硬化型有 機粘結剤と、鋳物砂とからなる鋳物砂組成物。
(10)前記態様(9)に記載の鋳物砂組成物を成形し、硬化せしめてなる鋳型。
JIS−K−0113:2005に規定されるカール・フィッシャー滴定に従い、平沼産業株式会社製の水分測定装置(商品名:AQV-7 )を用いて、有機粘結剤を構成するA液中の水分含有量を測定した。
コールドボックス造型機のサンドマガジン内に、混練後の鋳物砂組成物を投入した後、この鋳物砂組成物を、曲げ強度試験片作製用金型内に、ゲージ圧:0.3MPaで充填する。次いで、かかる金型内に、ガスジェネレータにより、ゲージ圧:0.2MPaで1秒間、トリエチルアミンガスを通気した後、ゲージ圧:0.2MPaで14秒間、エアーパージし、更にその後、抜型して、幅:30mm×長さ:85mm×厚み:10mmの曲げ試験片(鋳型)を作製する。そして、その得られた試験片を、i)その造型直後に、及びii)気温:25℃、相対湿度:50%の常温常湿下において、24時間放置した後に、デジタル鋳物砂強度試験機(高千穂精機株式会社製)により、その曲げ強度(kgf/cm2 )を測定する。
上記の鋳型強度の測定の場合と同様にして、それぞれの鋳物砂組成物から試験片を作製した後、その得られた試験片(鋳型)を、気温:10℃、相対湿度:90%の密閉容器内に、24時間放置し、更にその後、デジタル鋳物砂強度試験機(高千穂精機株式会社製)を用いて、曲げ強度(kgf/cm2 )を測定する。
上記の鋳型強度の測定の場合と同様にして、それぞれの鋳物砂組成物から試験片を作製するに際して、鋳物砂としてのフラタリー砂と、有機粘結剤(フェノール樹脂溶液+反応生成物+ポリイソシアネート化合物溶液)との混練により、調製される鋳物砂組成物について、その混練後、直ちに造型を行い(混練後待機時間:0分)、その得られた試験片と、混練後120分経過後に造型を行い(混練後待機時間:120分)、その得られた試験片について、それぞれの強度を、鋳型強度として測定し、それら二つの鋳型強度の値を比較することにより、可使時間の評価を行う。
還流器、温度計及び撹拌機を備えた三つ口反応フラスコ内に、フェノールの100質量部、92質量%パラホルムアルデヒドの55.5質量部及び二価金属塩としてナフテン酸亜鉛の0.2質量部を仕込み、還流温度で90分間反応を行った後、加熱濃縮して、水分含有率が1%以下のベンジルエーテル型のフェノール樹脂を得た。次いで、その得られたフェノール樹脂の52.0質量部を、極性有機溶剤(DBE:米国デュポン社製)の10.0質量部及び非極性有機溶剤(イプゾール150:出光興産株式会社製)の38.0質量部を用いて溶解せしめて、フェノール樹脂分が52.0質量%のフェノール樹脂溶液を調製した。
還流器、温度計及び撹拌機を備えた三つ口反応フラスコ内に、フェノールの50質量部及びオルソクレゾールの50質量部(フェノール/オルソクレゾール=50/50)と、92質量%パラホルムアルデヒドの51.9質量部及び二価金属塩としてナフテン酸亜鉛の0.15質量部を仕込み、還流温度で90分間反応を行った後、加熱濃縮して、水分含有量が1%以下のオルソクレゾール変性ベンジルエーテル型のフェノール樹脂を得た。次いで、その得られたフェノール樹脂の52.0質量部を、極性有機溶剤(DBE:米国デュポン社製)の10.0質量部及び非極性有機溶剤(イプゾール150:出光興産株式会社製)の38.0質量部を用いて溶解せしめて、フェノール樹脂分が52.0質量%のフェノール樹脂溶液を調製した。
ポリイソシアネート化合物であるポリメリックMDIの78.0質量部を、非極性有機溶剤(イプゾール150)の22.0質量部を用いて溶解すると共に、そこに、反応遅延剤の0.3質量部を加えて、ポリイソシアネート化合物が78.0質量%のポリイソシアネート溶液を調製した。
塩基性シラン化合物としてN−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン(KBM602)を用いて、60℃以下の温度下で、撹拌しながら、塩基性シラン化合物(KBM602)の0.6質量部中に、46%フッ化水素酸の0.6質量部を少量ずつ滴下して反応させることにより、反応生成物を製造した。
先ず、上記のフェノール樹脂溶液の調製(1)で調製されたフェノール樹脂溶液の100質量部に対して、塩基性シラン化合物(KBM602)とフッ化水素酸との反応生成物を、下記表1に示される割合において添加し、撹拌して均一に混合せしめることにより、実施例1〜5の各々に係るA液を調製した。次いで、ダルトン株式会社製品川式卓上ミキサー内に、フラタリー砂を投入すると共に、その1000質量部に対して、上述の如くして調製されたA液と、上記で調製されたB液としてのポリイソシアネート溶液とを、それぞれ、10質量部投入し、60秒間撹拌して、混練することにより、鋳物砂組成物を調製した。そして、その得られた各種の鋳物砂組成物を用いて、それぞれの試験片(鋳型)を作製して、上記の測定法に従って、造型直後及び造型24時間後の鋳型強度(kgf/cm2 )、並びに造型後24時間の吸湿劣化後の鋳型強度(kgf/cm2 )を、それぞれ測定して、その得られた結果を、下記表1に示した。
A液の調製に際して、塩基性シラン化合物(KBM602)とフッ化水素酸との反応生成物と共に、表1及び表2に示される割合(下記表1及び表2における水分内添量)において水分を添加したこと以外は実施例1〜5と同様の条件及び手法に従い、鋳物砂組成物を調製した。そして、得られた各種の鋳物砂組成物を用いて、それぞれの試験片(鋳型)を作製して、上記の測定法に従って、造型直後及び造型24時間後の鋳型強度(kgf/cm2 )、並びに造型後24時間の吸湿劣化後の鋳型強度(kgf/cm2 )を、それぞれ測定して、その得られた結果を、下記表1及び表2に示した。
フェノール樹脂溶液の調製(1)で調製されたフェノール樹脂溶液に代えて、上記のフェノール樹脂溶液の調製(2)で調製されたフェノール樹脂溶液を用いたことを除いては実施例2と同様の手法に従い、鋳物砂組成物を調製した。得られた鋳物砂組成物を用いて、試験片(鋳型)を作製して、上記の測定法に従って、造型直後及び造型24時間後の鋳型強度(kgf/cm2 )、並びに造型後24時間の吸湿劣化後の鋳型強度(kgf/cm2 )を測定して、その結果を、下記表2に示した。
ダルトン株式会社製品川式卓上ミキサー内に、フラタリー砂を投入すると共に、その1000質量部に対して、フェノール樹脂溶液の調製(1)で調製されたフェノール樹脂溶液に対して表2に示される割合において水分を添加したものと、上記で調製されたB液としてのポリイソシアネート溶液とを、それぞれ、10質量部投入し、60秒間撹拌して、鋳物砂組成物を調製した。そして、得られた鋳物砂組成物を用いて、試験片(鋳型)を作製して、上記の測定法に従って、造型直後及び造型24時間後の鋳型強度(kgf/cm2 )、並びに造型後24時間の吸湿劣化後の鋳型強度(kgf/cm2 )を測定して、その結果を、下記表2に示した。
ポリイソシアネート溶液の調製の際の非極性有機溶剤(イプゾール150)の使用割合を下記表3に示される割合とし、また、非極性有機溶剤の使用割合が異なるポリイソシアネート溶液に対して、高級脂肪酸エステルとしてのリシノレイン酸とグリセリンとの重縮合物を下記表3に示す割合において添加したこと以外は実施例10と同様の条件及び手法に従い、鋳物砂組成物を調製した。そして、その得られた各種の鋳物砂組成物を用いて、それぞれの試験片(鋳型)を作製して、上記の測定法に従って、造型直後及び造型24時間後の鋳型強度(kgf/cm2 )、並びに造型後24時間の吸湿劣化後の鋳型強度(kgf/cm2 )を、それぞれ測定して、その結果を、下記表3に示した。また、混練から120分待機させた後の鋳物砂組成物を用いて、造型直後及び造型24時間後の鋳型強度(kgf/cm2 )、並びに造型後24時間の吸湿劣化後の鋳型強度(kgf/cm2 )を、それぞれ測定して、可使時間の評価を行った。得られた結果を、下記表3に示した。
ダルトン株式会社製品川式卓上ミキサー内に、フラタリー砂を投入すると共に、その1000質量部に対して、フェノール樹脂溶液の調製(1)で調製されたフェノール樹脂溶液と、上記のポリイソシアネート溶液の調製で調製されたポリイソシアネート溶液とを、それぞれ10質量部投入し、60秒間撹拌して、鋳物砂組成物を調製した。そして、その得られた鋳物砂組成物を用いて、試験片(鋳型)を作製して、上記の測定法に従って、造型直後及び造型24時間後の鋳型強度(kgf/cm2 )、並びに造型後24時間の吸湿劣化後の鋳型強度(kgf/cm2 )を測定して、その結果を、下記表3に示した。また、混練から120分待機させた後の鋳物砂組成物を用いて、造型直後及び造型24時間後の鋳型強度(kgf/cm2 )、並びに造型後24時間の吸湿劣化後の鋳型強度(kgf/cm2 )を測定して、可使時間の評価を行った。得られた結果を、下記表3に示した。
Claims (8)
- ポリオール化合物を主成分とするA液と、ポリイソシアネート化合物を主成分とするB液との二液から構成される、ウレタン系鋳型の造型に用いられるウレタン硬化型有機粘結剤であって、
前記A液に、アミノ基を含有するアルコキシシラン(但し、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、ビス(トリメトキシシリルプロピル)エチレンジアミン、及びN−トリメトキシシリルプロピル−N,N,N−トリメチルアンモニウムクロライドを除く)からなる塩基性シラン化合物とフッ化水素酸とを予め反応させて得られた反応生成物が、構成成分として配合せしめられており、且つ、該A液の水分含有量が0.1〜15wt%であることを特徴とする鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤。 - 前記ポリオール化合物が、フェノール樹脂である請求項1に記載の鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤。
- 前記フェノール樹脂が、オルソクレゾール変性フェノール樹脂である請求項2に記載の鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤。
- 前記ポリオール化合物の100質量部に対して、前記反応生成物が、0.1〜2.0質量部の割合で用いられる請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤。
- 前記アミノ基を含有するアルコキシシランが、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン及びN−(ビニルベンジル)−2−アミノエチル−3−アミノプロピルトリメトキシシランからなる群より選ばれるものである請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤。
- 前記A液又はB液が、構成成分として高級脂肪酸エステルを更に含有する請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載の鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤。
- 請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤と、鋳物砂とからなる鋳物砂組成物。
- 請求項7に記載の鋳物砂組成物を成形し、硬化せしめてなる鋳型。
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