JP7846590B2 - 鋳型造型用粘結剤組成物 - Google Patents
鋳型造型用粘結剤組成物Info
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Description
本発明は、鋳型造型用粘結剤組成物に関する。
粘結剤としてフェノール樹脂を用い、当該フェノール樹脂を有機エステルや炭酸ガス、アミンガスで硬化させる鋳型造型法が知られている。例えば、特許文献１には、優れた鋳型強度（初期強度）を発揮することを目的に、フェノールウレタン系のガス硬化鋳型又は自硬性鋳型の造型に用いられる有機粘結剤として、フェノール樹脂とポリイソシアネート化合物と有機溶剤と、特定の有機窒素化合物を含有する鋳型用有機粘結剤が記載されている。
フェノール樹脂を含有する粘結剤を長時間放置すると、フェノール樹脂が増粘して保存安定性が悪くなり、ポンプ等で自動供給する時の定量性が悪くなること、混練ムラが発生すること、耐火性粒子及び粘結剤組成物を含有する鋳型造型用組成物の流動性や模型等への充填性が悪化することなどの問題があった。鋳型造型用組成物の充填性が悪いと、得られる鋳型の表面に凹凸が生じたり、或いは鋳型の表面強度が低下し、得られる鋳物に、砂カミ、焼着、差し込み、絞られ等の鋳物欠陥が生じることがあった。
上記課題に関し、特許文献２には、高い鋳型強度を維持しつつ鋳型の表面安定性を改善し、粘結剤の増粘を抑制することを目的に、水溶性フェノール樹脂と環状尿素化合物を混合使用する炭酸ガス硬化用粘結剤組成物が記載されている。
特許文献２に記載されている技術では、粘結剤の増粘を抑制して保存安定性を改善する効果は不十分であった。
本発明は、保存時の増粘、特に高温（例えば５０℃）環境下での保存時の増粘を抑制し、鋳型造型用組成物の流動性と充填性の悪化を抑制する、保存安定性に優れた鋳型造型用粘結剤組成物、鋳型造型用組成物、及び鋳型の製造方法を提供する。
本発明は、アルカリフェノール樹脂、下記式（１）で示されるイミダゾール化合物、及び水を含有する鋳型造型用粘結剤組成物である。
本発明によれば、保存時の増粘を抑制し、鋳型造型用組成物の流動性と充填性の悪化を抑制する、保存安定性に優れた鋳型造型用粘結剤組成物、鋳型造型用組成物、及び鋳型の製造方法を提供することができる。
＜鋳型造型用粘結剤組成物＞
本実施形態の鋳型造型用粘結剤組成物（以下、単に粘結剤組成物ともいう）は、アルカリフェノール樹脂、下記式（１）で示されるイミダゾール化合物、及び水を含有する鋳型造型用粘結剤組成物である。
本実施形態の鋳型造型用粘結剤組成物（以下、単に粘結剤組成物ともいう）は、アルカリフェノール樹脂、下記式（１）で示されるイミダゾール化合物、及び水を含有する鋳型造型用粘結剤組成物である。
本実施形態の粘結剤組成物によれば、保存時の増粘、特に高温（例えば５０℃）環境下での保存時の増粘を抑制し、鋳型造型用組成物の流動性と充填性の悪化を抑制する、保存安定性に優れた粘結剤組成物を提供することができる。本実施形態の粘結剤組成物がこのような効果を奏する理由は定かではないが、以下の様に考えられる。
アルカリフェノール樹脂が増粘するのはメチロール基同士の縮合であると考えられる。それに対し、立体構造が小さく、窒素原子に孤立電子対を有するイミダゾール化合物がメチロール基に配位することで、メチロール基同士の縮合を抑制することができると考えられる。
〔アルカリフェノール樹脂〕
前記アルカリフェノール樹脂は、一般にはアルカリ条件下でフェノール化合物とアルデヒド化合物とを重縮合させることによって得られるものである。このうちフェノール化合物としては、フェノール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、クレゾール、３，５－キシレノール、レゾルシノール、カテコール、ノニルフェノール、ｐ－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール、イソプロペニルフェノール、フェニルフェノール、その他の置換フェノールを含めたフェノール類や、カシューナット殻液のような各種のフェノール化合物の混合物等を１種又は２種以上混合して使用することができる。また、アルデヒド化合物としては、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、フルフラール、グリオキザール等を１種又は２種以上混合して使用することができる。これらの化合物は必要に応じて水溶液として用いることができる。また、これらに、尿素、メラミン、シクロヘキサノン等のアルデヒド化合物と縮合が可能なモノマーや、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ノルマルプロピルアルコール、ブチルアルコール等の１価の脂肪族アルコール化合物や、水溶性高分子のポリアクリル酸塩や、セルロース誘導体高分子、ポリビニルアルコール、リグニン誘導体などを混合しても差し支えない。
前記アルカリフェノール樹脂は、一般にはアルカリ条件下でフェノール化合物とアルデヒド化合物とを重縮合させることによって得られるものである。このうちフェノール化合物としては、フェノール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、クレゾール、３，５－キシレノール、レゾルシノール、カテコール、ノニルフェノール、ｐ－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール、イソプロペニルフェノール、フェニルフェノール、その他の置換フェノールを含めたフェノール類や、カシューナット殻液のような各種のフェノール化合物の混合物等を１種又は２種以上混合して使用することができる。また、アルデヒド化合物としては、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、フルフラール、グリオキザール等を１種又は２種以上混合して使用することができる。これらの化合物は必要に応じて水溶液として用いることができる。また、これらに、尿素、メラミン、シクロヘキサノン等のアルデヒド化合物と縮合が可能なモノマーや、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ノルマルプロピルアルコール、ブチルアルコール等の１価の脂肪族アルコール化合物や、水溶性高分子のポリアクリル酸塩や、セルロース誘導体高分子、ポリビニルアルコール、リグニン誘導体などを混合しても差し支えない。
前記アルカリフェノール樹脂の合成に用いられるアルカリ触媒としては、ＬｉＯＨ、ＮａＯＨ、ＫＯＨなどのアルカリ金属の水酸化物が挙げられるが、特にＮａＯＨ、及び／又はＫＯＨが好ましい。また、粘結剤組成物にこれらのアルカリ触媒を混合して用いてもよい。アルカリ金属の水酸化物は、フェノール類１モルに対して、好ましくは０．０１～６モル、より好ましくは０．５～２．５モル用いる。
一般に、前記アルカリフェノール樹脂は水溶液の状態で用いられる。前記アルカリフェノール樹脂水溶液中のアルカリフェノール樹脂の含有量（前記アルカリフェノール樹脂水溶液を１０５℃で３時間乾燥後の固形質量）としては、鋳型強度を向上させる観点から、３０質量％以上が好ましく、５０質量％以上がより好ましい。前記アルカリフェノール樹脂水溶液中のアルカリフェノール樹脂の含有量は、鋳型強度を向上させる観点及び作業性を向上させる観点から、８５質量％以下が好ましく、７５質量％以下がより好ましい。また、前記アルカリフェノール樹脂水溶液中のアルカリフェノール樹脂の含有量は、鋳型強度を向上させる観点及び作業性を向上させる観点から、３０～８５質量％が好ましく、５０～７５質量％がより好ましい。
前記アルカリフェノール樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）は、鋳型強度を向上させる観点から、５００以上が好ましく、８００以上がより好ましく、１２００以上が更に好ましい。アルカリフェノール樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）は、鋳型強度を向上させる観点及び作業性を向上させる観点から、８０００以下が好ましく、５０００以下がより好ましく、３０００以下が更に好ましい。また、前記アルカリフェノール樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）は、鋳型強度を向上させる観点及び作業性を向上させる観点から、５００～８０００が好ましく、８００～５０００がより好ましく、１２００～３０００が更に好ましい。なお、アルカリフェノール樹脂の重量平均分子量は、実施例に記載の方法により測定する。
前記粘結剤組成物中の前記アルカリフェノール樹脂の含有量は、鋳型強度を向上させる観点から、１０質量％以上が好ましく、２０質量％以上がより好ましく、３０質量％以上が更に好ましく、４０質量％以上がより更に好ましい。前記粘結剤組成物中の前記アルカリフェノール樹脂の含有量は、粘結剤組成物の保存時の増粘を抑制する観点、及び鋳型造型用組成物の流動性を向上させる観点から、７０質量％以下が好ましく、６０質量％以下がより好ましく、５５質量％以下が更に好ましく、５３質量％以下がより更に好ましく、５２質量％以下がより更に好ましく、５０質量％以下がより更に好ましく、４９質量％以下がより更に好ましく、４８質量％以下がより更に好ましく、４６質量％以下がより更に好ましい。また、前記粘結剤組成物中の前記アルカリフェノール樹脂の含有量は、鋳型強度を向上させる観点、粘結剤組成物の保存時の増粘を抑制する観点、及び鋳型造型用組成物の流動性を向上させる観点から、１０～７０質量％が好ましく、２０～６０質量％がより好ましく、３０～６０質量％が更に好ましく、４０～６０質量％がより更に好ましく、４０～５５質量％がより更に好ましく、４０～５３質量％がより更に好ましく、４０～５２質量％がより更に好ましく、４０～５０質量％がより更に好ましく、４０～４９質量％がより更に好ましく、４０～４８質量％がより更に好ましく、４０～４６質量％がより更に好ましい。
〔イミダゾール化合物〕
前記イミダゾール化合物は、粘結剤組成物の保存時の増粘を抑制する観点から、前記一般式（１）中のＲ１が水素、又は炭素数１以上４以下の炭化水素基を示す化合物を含む。
前記イミダゾール化合物は、粘結剤組成物の保存時の増粘を抑制する観点から、前記一般式（１）中のＲ１が水素、又は炭素数１以上４以下の炭化水素基を示す化合物を含む。
前記イミダゾール化合物は、粘結剤組成物の保存時の増粘を抑制する観点から、前記一般式（１）中のＲ２が水素、又は炭素数１以上４以下の炭化水素基、好ましくは水素、又は炭素数１以上２以下の炭化水素基を示す化合物を含む。
前記イミダゾール化合物は、粘結剤組成物の保存時の増粘を抑制する観点から、前記一般式（１）中のＲ３が水素、又は炭素数１以上４以下、好ましくは水素、又は炭素数１以上２以下の炭化水素基、より好ましくは水素、又はメチル基を示す化合物を含む。
前記イミダゾール化合物は、粘結剤組成物の保存時の増粘を抑制する観点から、前記一般式（１）中のＲ４が水素、又は炭素数１以上４以下の炭化水素基、好ましくは水素、又はメチル基、より好ましくは水素を示す化合物を含む。
前記イミダゾール化合物は、粘結剤組成物の保存時の増粘を抑制する観点、及び鋳型造型用組成物の流動性を向上させる観点から、前記一般式（１）中のＲ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４の合計炭素数が、好ましくは８以下、より好ましくは７以下、更に好ましくは６以下、より更に好ましくは５以下、より更に好ましくは４以下、より更に好ましくは３以下、より更に好ましくは２以下、より更に好ましくは１以下、より更に好ましくは０である化合物を含む。
前記イミダゾール化合物の具体例としては、イミダゾール、１－メチルイミダゾール、１，２－ジメチルイミダゾール、２－エチルイミダゾール、２－エチル－４－メチルイミダゾール、１－イソブチル－２－メチルイミダゾール、１－イソプロピルイミダゾール、２－イソプロピルイミダゾール、１－ｔ－ブチルイミダゾール、１－プロピルイミダゾール、２－プロピルイミダゾール、１－ビニルイミダゾール、１，２，４，５－テトラメチルイミダゾール、１－ブチルイミダゾール、２－ブチルイミダゾール、１－エチルイミダゾール、２－メチル－１－ビニルイミダゾール、１－アリルイミダゾール、４－メチルイミダゾール、及び４－エチルイミダゾールからなる群より選ばれる１種以上が挙げられる。前記イミダゾール化合物は、粘結剤組成物の保存時の増粘を抑制する観点、及び鋳型造型用組成物の流動性を向上させる観点から、好ましくはイミダゾール、１－メチルイミダゾール、１，２－ジメチルイミダゾール、２－エチルイミダゾール、２－エチル－４－メチルイミダゾール、及び１－イソブチル－２－メチルイミダゾールからなる群より選ばれる１種以上、より好ましくはイミダゾール、１－メチルイミダゾール、１，２－ジメチルイミダゾール、２－エチルイミダゾール、及び２－エチル－４－メチルイミダゾールからなる群より選ばれる１種以上、更に好ましくはイミダゾール、１－メチルイミダゾール、１，２－ジメチルイミダゾール、及び２－エチルイミダゾールからなる群より選ばれる１種以上、より更に好ましくはイミダゾール、１－メチルイミダゾール、及び１，２－ジメチルイミダゾールからなる群より選ばれる１種以上、より更に好ましくはイミダゾール及び／又は１－メチルイミダゾール、より更に好ましくはイミダゾールを含む。また、前記イミダゾール化合物は、入手性の観点から、イミダゾール及び／又は２－エチル－４－メチルイミダゾールが好ましい。
前記粘結剤組成物中の前記イミダゾール化合物の含有量は、粘結剤組成物の保存時の増粘を抑制する観点、及び鋳型造型用組成物の流動性を向上させる観点から、０．１質量％以上が好ましく、０．２質量％以上がより好ましく、０．７質量％以上が更に好ましく、２質量％以上がより更に好ましく、４質量％以上がより更に好ましく、７質量％以上がより更に好ましく、９質量％以上がより更に好ましく、１３質量％以上がより更に好ましい。前記粘結剤組成物中の前記イミダゾール化合物の含有量は、鋳型強度を向上させる観点から、３０質量％以下が好ましく、２５質量％以下がより好ましく、２０質量％以下が更に好ましく、１７質量％以下がより更に好ましい。また、前記粘結剤組成物中の前記イミダゾール化合物の含有量は、粘結剤組成物の保存時の増粘を抑制する観点、鋳型造型用組成物の流動性を向上させる観点、及び鋳型強度を向上させる観点から、０．１～３０質量％が好ましく、０．１～２５質量％がより好ましく、０．１～２０質量％が更に好ましく、０．１～１７質量％がより更に好ましく、０．７～１７質量％がより更に好ましく、２～１７質量％がより更に好ましく、４～１７質量％がより更に好ましく、７～１７質量％がより更に好ましく、９～１７質量％がより更に好ましく、１３～１７質量％がより更に好ましい。
前記粘結剤組成物中の前記アルカリフェノール樹脂１００質量部に対する前記イミダゾール化合物の含有量は、粘結剤組成物の保存時の増粘を抑制する観点、及び鋳型造型用組成物の流動性を向上させる観点から、０．２質量部以上が好ましく、１質量部以上がより好ましく、４質量部以上が更に好ましく、８質量部以上がより更に好ましく、１４質量部以上がより更に好ましく、２０質量部以上がより更に好ましく、２７質量部以上がより更に好ましい。前記粘結剤組成物中の前記アルカリフェノール樹脂１００質量部に対する前記イミダゾール化合物の含有量は、鋳型強度を向上させる観点から、６０質量部以下が好ましく、５０質量部以下がより好ましく、４５質量部以下が更に好ましく、４０質量部以下がより更に好ましく、３５質量部以下がより更に好ましい。また、前記粘結剤組成物中の前記アルカリフェノール樹脂１００質量部に対する前記イミダゾール化合物の含有量は、粘結剤組成物の保存時の増粘を抑制する観点、鋳型造型用組成物の流動性を向上させる観点、及び鋳型強度を向上させる観点から、０．２～６０質量部が好ましく、０．２～５０質量部がより好ましく、０．２～４５質量部が更に好ましく、０．２～４０質量部がより更に好ましく、０．２～３５質量部がより更に好ましく、１～３５質量部がより更に好ましく、４～３５質量部がより更に好ましく、８～３５質量部がより更に好ましく、１４～３５質量部がより更に好ましく、２０～３５質量部がより更に好ましく、２７～３５質量部がより更に好ましい。
〔水〕
前記粘結剤組成物中の水の含有量は、粘結剤組成物の保存時の増粘を抑制する観点、及び鋳型造型用組成物の流動性を向上させる観点から、１０質量％以上が好ましく、２０質量％以上がより好ましく、２５質量％以上が更に好ましい。前記粘結剤組成物中の水の含有量は、鋳型強度を向上させる観点、粘結剤組成物の保存時の増粘を抑制する観点、及び鋳型造型用組成物の流動性を向上させる観点から、６０質量％以下が好ましく、５０質量％以下がより好ましく、４５質量％以下が更に好ましく、４０質量％以下がより更に好ましい。また、前記粘結剤組成物中の水の含有量は、粘結剤組成物の保存時の増粘を抑制する観点、鋳型造型用組成物の流動性を向上させる観点、及び鋳型強度を向上させる観点から、１０～６０質量％が好ましく、２０～５０質量％がより好ましく、２５～４５質量％が更に好ましく、２５～４０質量％がより更に好ましい。
前記粘結剤組成物中の水の含有量は、粘結剤組成物の保存時の増粘を抑制する観点、及び鋳型造型用組成物の流動性を向上させる観点から、１０質量％以上が好ましく、２０質量％以上がより好ましく、２５質量％以上が更に好ましい。前記粘結剤組成物中の水の含有量は、鋳型強度を向上させる観点、粘結剤組成物の保存時の増粘を抑制する観点、及び鋳型造型用組成物の流動性を向上させる観点から、６０質量％以下が好ましく、５０質量％以下がより好ましく、４５質量％以下が更に好ましく、４０質量％以下がより更に好ましい。また、前記粘結剤組成物中の水の含有量は、粘結剤組成物の保存時の増粘を抑制する観点、鋳型造型用組成物の流動性を向上させる観点、及び鋳型強度を向上させる観点から、１０～６０質量％が好ましく、２０～５０質量％がより好ましく、２５～４５質量％が更に好ましく、２５～４０質量％がより更に好ましい。
〔その他の成分〕
前記粘結剤組成物は、更に、本実施形態の効果を阻害しない程度に、シランカップリング剤、アルミン酸塩、オキシアニオン化合物等の添加剤が含まれていてもよい。
前記粘結剤組成物は、更に、本実施形態の効果を阻害しない程度に、シランカップリング剤、アルミン酸塩、オキシアニオン化合物等の添加剤が含まれていてもよい。
［シランカップリング剤］
前記粘結剤組成物は、鋳型強度を向上させる観点から、シランカップリング剤を含有することが好ましい。前記シランカップリング剤としては、γ－（２－アミノ）プロピルメチルジメトキシシラン、γ－アミノプロピルトリメトキシシラン、γ－アミノプロピルトリエトキシシラン、γ－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－β－（アミノエチル）γ－アミノプロピルメチルジメトキシシラン等が挙げられる。前記粘結剤組成物中の前記シランカップリング剤の含有量は、鋳型強度を向上させる観点から、好ましくは０．１～５質量％、より好ましくは０．３～１質量％である。
前記粘結剤組成物は、鋳型強度を向上させる観点から、シランカップリング剤を含有することが好ましい。前記シランカップリング剤としては、γ－（２－アミノ）プロピルメチルジメトキシシラン、γ－アミノプロピルトリメトキシシラン、γ－アミノプロピルトリエトキシシラン、γ－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－β－（アミノエチル）γ－アミノプロピルメチルジメトキシシラン等が挙げられる。前記粘結剤組成物中の前記シランカップリング剤の含有量は、鋳型強度を向上させる観点から、好ましくは０．１～５質量％、より好ましくは０．３～１質量％である。
［アルミン酸塩］
前記粘結剤組成物は、鋳型強度を向上させる観点から、アルミン酸塩を含有することが好ましい。前記アルミン酸塩としては、アルミン酸のアルカリ金属塩が挙げられる。前記アルミン酸塩は、鋳型強度を向上させる観点から、アルミン酸ナトリウムが好ましい。前記粘結剤組成物中の前記アルミン酸塩の含有量は、鋳型強度を向上させる観点から、０．１質量％以上が好ましく、０．５質量％以上がより好ましく、１質量％以上が更に好ましい。前記粘結剤組成物中の前記アルミン酸塩の含有量は、鋳型強度を向上させる観点から、１０質量％以下が好ましく、５質量％以下がより好ましく、３質量％以下が更に好ましい。また、前記粘結剤組成物中の前記アルミン酸塩の含有量は、鋳型強度を向上させる観点から、０．１～１０質量％が好ましく、０．５～５質量％がより好ましく、１～３質量％が更に好ましい。
前記粘結剤組成物は、鋳型強度を向上させる観点から、アルミン酸塩を含有することが好ましい。前記アルミン酸塩としては、アルミン酸のアルカリ金属塩が挙げられる。前記アルミン酸塩は、鋳型強度を向上させる観点から、アルミン酸ナトリウムが好ましい。前記粘結剤組成物中の前記アルミン酸塩の含有量は、鋳型強度を向上させる観点から、０．１質量％以上が好ましく、０．５質量％以上がより好ましく、１質量％以上が更に好ましい。前記粘結剤組成物中の前記アルミン酸塩の含有量は、鋳型強度を向上させる観点から、１０質量％以下が好ましく、５質量％以下がより好ましく、３質量％以下が更に好ましい。また、前記粘結剤組成物中の前記アルミン酸塩の含有量は、鋳型強度を向上させる観点から、０．１～１０質量％が好ましく、０．５～５質量％がより好ましく、１～３質量％が更に好ましい。
［オキシアニオン化合物］
前記粘結剤組成物を炭酸ガスで硬化させる場合、鋳型強度を向上させる観点、及び鋳型の硬化速度を向上させる観点から、オキシアニオン化合物を含有することが好ましい。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、アルカリフェノール樹脂を高分子化すると考えられるためである。前記オキシアニオン化合物としては、硼酸及び硼酸塩等の硼酸化合物が挙げられる。硼酸塩としては、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、五硼酸カリウム等が挙げられる。鋳型強度を向上させる観点、及び鋳型の硬化速度を向上させる観点から、四硼酸ナトリウム１０水和物（硼砂）が好ましい。
前記粘結剤組成物を炭酸ガスで硬化させる場合、鋳型強度を向上させる観点、及び鋳型の硬化速度を向上させる観点から、オキシアニオン化合物を含有することが好ましい。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、アルカリフェノール樹脂を高分子化すると考えられるためである。前記オキシアニオン化合物としては、硼酸及び硼酸塩等の硼酸化合物が挙げられる。硼酸塩としては、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、五硼酸カリウム等が挙げられる。鋳型強度を向上させる観点、及び鋳型の硬化速度を向上させる観点から、四硼酸ナトリウム１０水和物（硼砂）が好ましい。
前記粘結剤組成物中の前記オキシアニオン化合物の含有量は、鋳型強度を向上させる観点、及び鋳型の硬化速度を向上させる観点から、１質量％以上が好ましく、３質量％以上がより好ましく、５質量％以上が更に好ましく、６質量％以上がより更に好ましい。前記粘結剤組成物中の前記オキシアニオン化合物の含有量は、鋳型強度を向上させる観点、及び鋳型造型用組成物の流動性を向上させる観点から、３０質量％以下が好ましく、２０質量％以下がより好ましく、１５質量％以下が更に好ましく、１０質量％以下がより更に好ましい。また、前記粘結剤組成物中の前記オキシアニオン化合物の含有量は、鋳型強度を向上させる観点、鋳型の硬化速度を向上させる観点、及び鋳型造型用組成物の流動性を向上させる観点から、１～３０質量％が好ましく、３～２０質量％がより好ましく、５～１５質量％が更に好ましく、６～１０質量％がより更に好ましい。
前記オキシアニオン化合物中の硼酸化合物の合計含有量は、鋳型強度を向上させる観点、及び鋳型の硬化速度を向上させる観点から、８０質量％以上が好ましく、９０質量％以上がより好ましく、９５質量％以上が更に好ましく、９８質量％以上がより更に好ましく、１００質量％がより更に好ましい。
前記オキシアニオン化合物中の硼酸及び硼酸塩の合計含有量は、鋳型強度を向上させる観点、及び鋳型の硬化速度を向上させる観点から、８０質量％以上が好ましく、９０質量％以上がより好ましく、９５質量％以上が更に好ましく、９８質量％以上がより更に好ましく、１００質量％がより更に好ましい。
前記オキシアニオン化合物中の硼砂の含有量は、鋳型強度を向上させる観点、及び鋳型の硬化速度を向上させる観点から、８０質量％以上が好ましく、９０質量％以上がより好ましく、９５質量％以上が更に好ましく、９８質量％以上がより更に好ましく、１００質量％がより更に好ましい。
＜鋳型の製造方法＞
本実施形態の鋳型の製造方法において、従来の鋳型の製造プロセスをそのまま利用して鋳型を製造することができる。好ましい鋳型の製造方法として、少なくとも耐火性粒子、及び前記粘結剤組成物を混合して鋳型造型用組成物を得る混合工程、及び前記鋳型造型用組成物を型枠に詰め、当該鋳型造型用組成物を硬化させる硬化工程を有する鋳型の製造方法が挙げられる。
本実施形態の鋳型の製造方法において、従来の鋳型の製造プロセスをそのまま利用して鋳型を製造することができる。好ましい鋳型の製造方法として、少なくとも耐火性粒子、及び前記粘結剤組成物を混合して鋳型造型用組成物を得る混合工程、及び前記鋳型造型用組成物を型枠に詰め、当該鋳型造型用組成物を硬化させる硬化工程を有する鋳型の製造方法が挙げられる。
〔混合工程〕
［耐火性粒子］
本実施形態の鋳型の製造方法で使用可能な耐火性粒子としては、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の従来公知のものを使用でき、また、使用済みの耐火性粒子を回収して再生処理した再生砂も使用できる。なお、耐火性粒子は、単独で使用又は２種以上を併用することができる。
［耐火性粒子］
本実施形態の鋳型の製造方法で使用可能な耐火性粒子としては、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の従来公知のものを使用でき、また、使用済みの耐火性粒子を回収して再生処理した再生砂も使用できる。なお、耐火性粒子は、単独で使用又は２種以上を併用することができる。
前記耐火性粒子の平均粒子径は、鋳型強度を向上させる観点、及び経済性の観点から、好ましくは５０μｍ超、より好ましくは７０μｍ以上、更に好ましくは１２０μｍ以上、より更に好ましくは１５０μｍ以上であり、同様の観点から、好ましくは６００μｍ以下、より好ましくは４００μｍ以下、更に好ましくは３００μｍ以下、より更に好ましくは２５０μｍ以下である。なお、本明細書において、平均粒子径は実施例に記載の方法により測定する。
前記混合工程において、各原料を混合する方法としては、公知一般の手法を用いることが出来、例えば、バッチミキサーにより各原料を添加して混練する方法や、連続ミキサーに各原料を供給して混練する方法が挙げられる。
前記耐火性粒子と前記粘結剤組成物との比率は適宜設定できるが、鋳型強度を向上させる観点及び経済性の観点から、前記耐火性粒子１０００質量部に対して、前記粘結剤組成物の含有量は５質量部以上が好ましく、１０質量部以上がより好ましく、１００質量部以下が好ましく、８０質量部以下がより好ましく、５０質量部以下が更に好ましく、４０質量部以下がより更に好ましい。また、前記耐火性粒子１０００質量部に対して、アルカリフェノール樹脂は３質量部以上が好ましく、５質量部以上がより好ましく、８０質量部以下が好ましく、５０質量部以下がより好ましく、３０質量部以下が更に好ましく、２５質量部以下がより更に好ましい。
前記混合工程において、鋳型造型用組成物を得る際に、前記粘結剤組成物とは別に前記イミダゾール化合物を更に混合してもよい。その場合、鋳型造型用組成物中の前記イミダゾール化合物の含有量は、前記アルカリフェノール樹脂１００質量部に対する前記イミダゾール化合物の含有量の範囲であることが好ましい。
また、耐火性粒子、前記アルカリフェノール樹脂水溶液を含むが前記イミダゾール化合物を含まない粘結剤組成物及び前記イミダゾール化合物を混合して鋳型造型用組成物を得ることもできる。この場合の前記イミダゾール化合物の配合量は、前記粘結剤組成物において記載した含有量と同じである。
さらに、耐火性粒子、アルカリフェノール樹脂水溶液、前記イミダゾール化合物及び粘結剤組成物に用いられるその他の成分を別々に混合して鋳型造型用組成物を得ることもできる。この場合のアルカリフェノール樹脂の含有量は、耐火性粒子１０００質量部に対して３質量部以上が好ましく、８０質量部以下が好ましい。また、前記イミダゾール化合物及び粘結剤組成物に用いられるその他の成分の配合量は、前記粘結剤組成物において記載した含有量と同じである。
上記のように前記イミダゾール化合物を粘結剤組成物とは別に混合する場合、前記イミダゾール化合物は鋳型造型用添加剤である。本実施形態の鋳型造型用添加剤は、前記イミダゾール化合物を含有する。本発明の鋳型造型用添加剤における前記イミダゾール化合物の好ましい態様は、前記粘結剤組成物における前記イミダゾール化合物の好ましい態様と同じである。
〔硬化工程〕
前記硬化工程において、前記鋳型造型用組成物を型枠に詰め、当該鋳型造型用組成物を硬化させる。当該鋳型造型用組成物を硬化させる方法としては、公知一般の手法を用いることができる。当該鋳型造型用組成物を硬化させる手法としては硬化剤で硬化させる方法が挙げられる。当該硬化剤としては、有機エステル化合物、炭酸ガス等が挙げられる。
前記硬化工程において、前記鋳型造型用組成物を型枠に詰め、当該鋳型造型用組成物を硬化させる。当該鋳型造型用組成物を硬化させる方法としては、公知一般の手法を用いることができる。当該鋳型造型用組成物を硬化させる手法としては硬化剤で硬化させる方法が挙げられる。当該硬化剤としては、有機エステル化合物、炭酸ガス等が挙げられる。
前記有機エステル化合物としては、炭素数３～１０のラクトン類、炭素数１～１０の１価又は多価アルコールと炭素数１～１０の有機カルボン酸より導かれる有機エステル、或いは炭素数１～８のアルキレンカーボネートが単独で又は混合して用いられる。自硬性鋳型造型法では、γ－ブチロラクトン、プロピオンラクトン、ε－カプロラクトン、ギ酸エチル、エチレングリコールジアセテート、エチレングリコールモノアセテート、トリアセチン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等を用いるのが好ましく、有機エステルを使用するガス硬化性鋳型造型法ではギ酸メチルを用いるのが好ましい。
前記硬化剤として有機エステルを用いる場合、有機エステルの量は、鋳型強度を向上させる観点、硬化速度を向上させる観点及び経済性の観点から、前記粘結剤組成物１００質量部に対して、１０質量部以上が好ましく、１５質量部以上がより好ましく、また、３５質量部以下が好ましく、３０質量部以下がより好ましい。
前記硬化剤として有機エステルを用いる場合、有機エステルの量は、鋳型強度を向上させる観点、硬化速度を向上させる観点及び経済性の観点から、フェノール樹脂１００質量部に対して、２０質量部以上が好ましく、３０質量部以上がより好ましく、また、７０質量部以下が好ましく、６０質量部以下がより好ましい。
前記硬化剤として炭酸ガスを用いる場合、炭酸ガスの流速は、鋳型強度を向上させる観点から、鋳型１００ｃｍ３当り、好ましくは０．２Ｌ／分以上、より好ましくは１Ｌ／分以上、更に好ましくは５Ｌ／分以上、より更に好ましくは１０Ｌ／分以上、より更に好ましくは１５Ｌ／分以上であり、経済性の観点から、鋳型１００ｃｍ３当り、好ましくは３０Ｌ／分以下、より好ましくは２５Ｌ／分以下である。炭酸ガスの流通時間は、鋳型強度を向上させる観点から、好ましくは１０秒以上、より好ましくは２０秒以上、更に好ましく２５秒以上であり、経済性の観点から、好ましくは９０秒以下、より好ましくは７０秒以下、更に好ましくは５０秒以下、より更に好ましくは４０秒以下である。硬化時の温度は、鋳型強度を向上させる観点から、好ましくは－５℃以上、より好ましくは５℃以上、更に好ましくは１０℃以上であり、経済性の観点から、好ましくは４５℃以下、より好ましくは４０℃以下、更に好ましくは３５℃以下である。
前記硬化剤として炭酸ガスを用いる場合、炭酸ガスの量は、鋳型強度を向上させる観点、硬化速度を向上させる観点及び経済性の観点から、前記粘結剤組成物１００質量部に対して、２５質量部以上が好ましく、３０質量部以上がより好ましく、また、１００質量部以下が好ましく、７５質量部以下がより好ましい。
前記硬化剤として炭酸ガスを用いる場合、炭酸ガスの量は、鋳型強度を向上させる観点、硬化速度を向上させる観点及び経済性の観点から、アルカリフェノール樹脂１００質量部に対して、５０質量部以上が好ましく、６０質量部以上がより好ましく、また、２００質量部以下が好ましく、１５０質量部以下がより好ましい。
＜鋳型造型用組成物＞
本実施形態の鋳型造型用組成物は、前記耐火性粒子、及び前記粘結剤組成物を含有する。すなわち、本実施形態の鋳型造型用組成物は、前記耐火性粒子、前記アルカリフェノール樹脂及び前記イミダゾール化合物を含有する。
本実施形態の鋳型造型用組成物は、前記耐火性粒子、及び前記粘結剤組成物を含有する。すなわち、本実施形態の鋳型造型用組成物は、前記耐火性粒子、前記アルカリフェノール樹脂及び前記イミダゾール化合物を含有する。
前記粘結剤組成物の含有量は、前記耐火性粒子に対して、前記鋳型の製造法の混合工程において記載したとおりである。
前記アルカリフェノール樹脂の含有量は、耐火性粒子に対して、前記鋳型の製造法の混合工程において記載したとおりである。また、前記イミダゾール化合物の含有量は、前記アルカリフェノール樹脂に対して、前記粘結剤組成物において記載したとおりである。
上述した実施形態に関し、本発明はさらに以下の実施態様を開示する。
＜１＞
アルカリフェノール樹脂、下記式（１）で示されるイミダゾール化合物、及び水を含有する鋳型造型用粘結剤組成物。
（前記一般式（１）において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４はそれぞれ独立に水素、又は炭素数１以上４以下の炭化水素基を示す。）
＜２＞
前記鋳型造型用粘結剤組成物中の前記イミダゾール化合物の含有量が０．１質量％以上３０質量％以下である、＜１＞に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
＜３＞
前記鋳型造型用粘結剤組成物中の前記イミダゾール化合物の含有量が０．１質量％以上１７質量％以下である、＜１＞又は＜２＞に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
＜４＞
前記鋳型造型用粘結剤組成物中の前記アルカリフェノール樹脂１００質量部に対する前記イミダゾール化合物の含有量が０．２質量部以上６０質量部以下である、＜１＞～＜３＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
＜５＞
前記鋳型造型用粘結剤組成物中の前記アルカリフェノール樹脂１００質量部に対する前記イミダゾール化合物の含有量が０．２質量部以上３５質量部以下である、＜１＞～＜４＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
＜６＞
前記式（１）で示されるイミダゾール化合物がイミダゾール、１－メチルイミダゾール、１，２－ジメチルイミダゾール、２－エチルイミダゾール、２－エチル－４－メチルイミダゾール、及び１－イソブチル－２－メチルイミダゾールからなる群より選ばれる１種以上を含む、＜１＞～＜５＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
＜７＞
前記鋳型造型用粘結剤組成物中の前記アルカリフェノール樹脂の含有量が１０質量％以上７０質量％以下である、＜１＞～＜６＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
＜８＞
前記鋳型造型用粘結剤組成物中の前記アルカリフェノール樹脂の含有量が４０質量％以上６０質量％以下である、＜１＞～＜７＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
＜９＞
前記粘結剤組成物中の水の含有量が２５質量％以上４０質量％以下である、＜１＞～＜８＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
＜１０＞
オキシアニオン化合物を含有する、＜１＞～＜９＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
＜１１＞
前記オキシアニオン化合物が硼酸化合物を含有する、＜１０＞に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
＜１２＞
前記オキシアニオン化合物中の硼酸化合物の含有量が９５質量％以上である、＜１０＞又は＜１１＞に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
＜１３＞
前記鋳型造型用粘結剤組成物中の前記オキシアニオン化合物の含有量が１質量％以上３０質量％以下である、＜１０＞～＜１２＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
＜１４＞
前記鋳型造型用粘結剤組成物中の前記オキシアニオン化合物の含有量が６質量％以上１０質量％以下である、＜１０＞～＜１３＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
＜１５＞
炭酸ガス硬化用である、＜１＞～＜１４＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。の何れか１項に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
＜１６＞
耐火性粒子、及び＜１＞～＜１４＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用粘結剤組成物を混合して鋳型造型用組成物を得る混合工程、及び前記鋳型造型用組成物を型枠に詰め、当該鋳型造型用組成物を硬化させる硬化工程を有する鋳型の製造方法。
＜１７＞
耐火性粒子、及び＜１＞～＜１４＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用粘結剤組成物を混合して鋳型造型用組成物を得る混合工程、及び前記鋳型造型用組成物を型枠に詰め、当該鋳型造型用組成物を炭酸ガスを用いて硬化させる硬化工程を有する、＜１６＞に記載の鋳型の製造方法。
＜１８＞
＜１＞～＜１５＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用粘結剤組成物、及び耐火性粒子を含有する鋳型造型用組成物。
＜１９＞
アルカリフェノール樹脂、下記式（１）で示されるイミダゾール化合物、及び耐火性粒子を含有する、鋳型造型用組成物。
（前記一般式（１）において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４はそれぞれ独立に水素、又は炭素数１以上４以下の炭化水素基を示す。）
＜２０＞
前記鋳型造型用組成物中の前記耐火性粒子１０００質量部に対する前記アルカリフェノール樹脂の含有量が３質量部以上８０質量部以下である、＜１８＞又は＜１９＞に記載の鋳型造型用組成物。
＜２１＞
前記鋳型造型用組成物中の前記耐火性粒子１０００質量部に対する前記アルカリフェノール樹脂の含有量が３質量部以上２５質量部以下である、＜１８＞～＜２０＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用組成物。
＜２２＞
前記鋳型造型用組成物中の前記アルカリフェノール樹脂１００質量部に対する前記イミダゾール化合物の含有量が０．２質量部以上６０質量部以下である、＜１８＞～＜２１＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用組成物。
＜２３＞
前記鋳型造型用組成物中の前記アルカリフェノール樹脂１００質量部に対する前記イミダゾール化合物の含有量が０．２質量部以上３５質量部以下である、＜１８＞～＜２２＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用組成物。
＜２４＞
前記式（１）で示されるイミダゾール化合物がイミダゾール、１－メチルイミダゾール、１，２－ジメチルイミダゾール、２－エチルイミダゾール、２－エチル－４－メチルイミダゾール、及び１－イソブチル－２－メチルイミダゾールからなる群より選ばれる１種以上を含む、＜１８＞～＜２３＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用組成物。
＜２５＞
炭酸ガス硬化用である、＜１８＞～＜２３＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用組成物。
＜１＞
アルカリフェノール樹脂、下記式（１）で示されるイミダゾール化合物、及び水を含有する鋳型造型用粘結剤組成物。
＜２＞
前記鋳型造型用粘結剤組成物中の前記イミダゾール化合物の含有量が０．１質量％以上３０質量％以下である、＜１＞に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
＜３＞
前記鋳型造型用粘結剤組成物中の前記イミダゾール化合物の含有量が０．１質量％以上１７質量％以下である、＜１＞又は＜２＞に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
＜４＞
前記鋳型造型用粘結剤組成物中の前記アルカリフェノール樹脂１００質量部に対する前記イミダゾール化合物の含有量が０．２質量部以上６０質量部以下である、＜１＞～＜３＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
＜５＞
前記鋳型造型用粘結剤組成物中の前記アルカリフェノール樹脂１００質量部に対する前記イミダゾール化合物の含有量が０．２質量部以上３５質量部以下である、＜１＞～＜４＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
＜６＞
前記式（１）で示されるイミダゾール化合物がイミダゾール、１－メチルイミダゾール、１，２－ジメチルイミダゾール、２－エチルイミダゾール、２－エチル－４－メチルイミダゾール、及び１－イソブチル－２－メチルイミダゾールからなる群より選ばれる１種以上を含む、＜１＞～＜５＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
＜７＞
前記鋳型造型用粘結剤組成物中の前記アルカリフェノール樹脂の含有量が１０質量％以上７０質量％以下である、＜１＞～＜６＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
＜８＞
前記鋳型造型用粘結剤組成物中の前記アルカリフェノール樹脂の含有量が４０質量％以上６０質量％以下である、＜１＞～＜７＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
＜９＞
前記粘結剤組成物中の水の含有量が２５質量％以上４０質量％以下である、＜１＞～＜８＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
＜１０＞
オキシアニオン化合物を含有する、＜１＞～＜９＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
＜１１＞
前記オキシアニオン化合物が硼酸化合物を含有する、＜１０＞に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
＜１２＞
前記オキシアニオン化合物中の硼酸化合物の含有量が９５質量％以上である、＜１０＞又は＜１１＞に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
＜１３＞
前記鋳型造型用粘結剤組成物中の前記オキシアニオン化合物の含有量が１質量％以上３０質量％以下である、＜１０＞～＜１２＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
＜１４＞
前記鋳型造型用粘結剤組成物中の前記オキシアニオン化合物の含有量が６質量％以上１０質量％以下である、＜１０＞～＜１３＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
＜１５＞
炭酸ガス硬化用である、＜１＞～＜１４＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。の何れか１項に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
＜１６＞
耐火性粒子、及び＜１＞～＜１４＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用粘結剤組成物を混合して鋳型造型用組成物を得る混合工程、及び前記鋳型造型用組成物を型枠に詰め、当該鋳型造型用組成物を硬化させる硬化工程を有する鋳型の製造方法。
＜１７＞
耐火性粒子、及び＜１＞～＜１４＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用粘結剤組成物を混合して鋳型造型用組成物を得る混合工程、及び前記鋳型造型用組成物を型枠に詰め、当該鋳型造型用組成物を炭酸ガスを用いて硬化させる硬化工程を有する、＜１６＞に記載の鋳型の製造方法。
＜１８＞
＜１＞～＜１５＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用粘結剤組成物、及び耐火性粒子を含有する鋳型造型用組成物。
＜１９＞
アルカリフェノール樹脂、下記式（１）で示されるイミダゾール化合物、及び耐火性粒子を含有する、鋳型造型用組成物。
＜２０＞
前記鋳型造型用組成物中の前記耐火性粒子１０００質量部に対する前記アルカリフェノール樹脂の含有量が３質量部以上８０質量部以下である、＜１８＞又は＜１９＞に記載の鋳型造型用組成物。
＜２１＞
前記鋳型造型用組成物中の前記耐火性粒子１０００質量部に対する前記アルカリフェノール樹脂の含有量が３質量部以上２５質量部以下である、＜１８＞～＜２０＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用組成物。
＜２２＞
前記鋳型造型用組成物中の前記アルカリフェノール樹脂１００質量部に対する前記イミダゾール化合物の含有量が０．２質量部以上６０質量部以下である、＜１８＞～＜２１＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用組成物。
＜２３＞
前記鋳型造型用組成物中の前記アルカリフェノール樹脂１００質量部に対する前記イミダゾール化合物の含有量が０．２質量部以上３５質量部以下である、＜１８＞～＜２２＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用組成物。
＜２４＞
前記式（１）で示されるイミダゾール化合物がイミダゾール、１－メチルイミダゾール、１，２－ジメチルイミダゾール、２－エチルイミダゾール、２－エチル－４－メチルイミダゾール、及び１－イソブチル－２－メチルイミダゾールからなる群より選ばれる１種以上を含む、＜１８＞～＜２３＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用組成物。
＜２５＞
炭酸ガス硬化用である、＜１８＞～＜２３＞のいずれか１項に記載の鋳型造型用組成物。
以下、本発明を具体的に示す実施例等について説明する。
＜原料の評価方法＞
〔アルカリフェノール樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）〕
アルカリフェノール樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）は、ＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）により、下記条件で測定した。
（ａ）サンプル調製：試料に同重量のイオン交換水を加え、０．１質量％のＨ２ＳＯ４を加えて中和した。生成した沈殿を濾過分離し、水洗し、乾燥した。これをテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶解し、ＧＰＣ用のサンプルを調製した。
（ｂ）カラム：ガードカラムＴＳＸ（東洋曹達工業社製）ＨＸＬ（６．５ｍｍφ×４ｃｍ）１本と、ＴＳＫ３０００ＨＸＬ（７．８ｍｍφ×３０ｃｍ）１本と、ＴＳＫ２５００ＨＸＬ（７．８ｍｍφ×３０ｃｍ）１本を使用する。注入口側よりガードカラム－３０００ＨＸＬ－２５００ＨＸＬの順に接続した。
（ｃ）標準物質：重量平均分子量が既知の単分散ポリスチレン（東洋曹達工業社製）
（ｄ）溶出液：ＴＨＦ（流速：１ｃｍ３／ｍｉｎ）
（ｅ）カラム温度：２５℃
（ｆ）検出器：紫外分光光度計（フェノールの紫外吸収の最大ピークの波長において定量）
（ｇ）分子量計算の為の分割法：時間分割（２ｓｅｃ）
〔アルカリフェノール樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）〕
アルカリフェノール樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）は、ＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）により、下記条件で測定した。
（ａ）サンプル調製：試料に同重量のイオン交換水を加え、０．１質量％のＨ２ＳＯ４を加えて中和した。生成した沈殿を濾過分離し、水洗し、乾燥した。これをテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶解し、ＧＰＣ用のサンプルを調製した。
（ｂ）カラム：ガードカラムＴＳＸ（東洋曹達工業社製）ＨＸＬ（６．５ｍｍφ×４ｃｍ）１本と、ＴＳＫ３０００ＨＸＬ（７．８ｍｍφ×３０ｃｍ）１本と、ＴＳＫ２５００ＨＸＬ（７．８ｍｍφ×３０ｃｍ）１本を使用する。注入口側よりガードカラム－３０００ＨＸＬ－２５００ＨＸＬの順に接続した。
（ｃ）標準物質：重量平均分子量が既知の単分散ポリスチレン（東洋曹達工業社製）
（ｄ）溶出液：ＴＨＦ（流速：１ｃｍ３／ｍｉｎ）
（ｅ）カラム温度：２５℃
（ｆ）検出器：紫外分光光度計（フェノールの紫外吸収の最大ピークの波長において定量）
（ｇ）分子量計算の為の分割法：時間分割（２ｓｅｃ）
〔平均粒子径〕
（５３μｍ以上の粒子の場合）
ＪＩＳ Ｚ２６０１（１９９３）「鋳物砂の試験方法」附属書２に規定する方法に基づいて、８５０、６００、４２５、３００、２１２、１５０、１０６、７５、５３μｍのふるいを用いて測定し、質量累積５０％の粒径を平均粒子径とする。
（５３μｍ未満の粒子の場合）
レーザー回折式粒度分布測定装置（堀場製作所製ＬＡ－９２０）を用いて測定された体積累積５０％の平均粒子径である。分析条件は下記の通りである。
・測定方法：フロー法
・分散媒：イオン交換水
・分散方法：攪拌、内蔵超音波３分
・試料濃度：２ｍｇ／１００ｃｃ
（５３μｍ以上の粒子の場合）
ＪＩＳ Ｚ２６０１（１９９３）「鋳物砂の試験方法」附属書２に規定する方法に基づいて、８５０、６００、４２５、３００、２１２、１５０、１０６、７５、５３μｍのふるいを用いて測定し、質量累積５０％の粒径を平均粒子径とする。
（５３μｍ未満の粒子の場合）
レーザー回折式粒度分布測定装置（堀場製作所製ＬＡ－９２０）を用いて測定された体積累積５０％の平均粒子径である。分析条件は下記の通りである。
・測定方法：フロー法
・分散媒：イオン交換水
・分散方法：攪拌、内蔵超音波３分
・試料濃度：２ｍｇ／１００ｃｃ
＜アルカリフェノール樹脂水溶液の調製＞
温度計及び撹拌機を装着した２リットルガラス容器に、フェノール３８０．０ｇ、４８質量％水酸化カリウム水溶液６６６．３ｇ、水２９７．３ｇ、９２％パラホルムアルデヒド２６３．７ｇを混合後８５℃で反応を行い、アルカリフェノール樹脂水溶液を得た。アルカリフェノール樹脂水溶液の固形分濃度は５８．６質量％である。また、当該アルカリフェノール樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）は１８２０である。
温度計及び撹拌機を装着した２リットルガラス容器に、フェノール３８０．０ｇ、４８質量％水酸化カリウム水溶液６６６．３ｇ、水２９７．３ｇ、９２％パラホルムアルデヒド２６３．７ｇを混合後８５℃で反応を行い、アルカリフェノール樹脂水溶液を得た。アルカリフェノール樹脂水溶液の固形分濃度は５８．６質量％である。また、当該アルカリフェノール樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）は１８２０である。
＜実施例１－１＞
〔粘結剤組成物の調製〕
前記アルカリフェノール樹脂水溶液８０．７質量部（フェノール樹脂４７．３質量部）、イミダゾール１０．５質量部、水８．８質量部を用いて、実施例１－１に係る粘結剤組成物を得た。得られた粘結剤組成物の組成を表１に示す。
〔粘結剤組成物の調製〕
前記アルカリフェノール樹脂水溶液８０．７質量部（フェノール樹脂４７．３質量部）、イミダゾール１０．５質量部、水８．８質量部を用いて、実施例１－１に係る粘結剤組成物を得た。得られた粘結剤組成物の組成を表１に示す。
＜比較例１－１＞
〔粘結剤組成物の調製〕
表１の組成になるように、所定量の前記アルカリフェノール樹脂水溶液、及び水を用いた以外は実施例１－１と同様に行い、比較例１－１の粘結剤組成物を得た。得られた粘結剤組成物の組成を表１に示す。
〔粘結剤組成物の調製〕
表１の組成になるように、所定量の前記アルカリフェノール樹脂水溶液、及び水を用いた以外は実施例１－１と同様に行い、比較例１－１の粘結剤組成物を得た。得られた粘結剤組成物の組成を表１に示す。
＜比較例１－２及び１－３＞
〔粘結剤組成物の調製〕
イミダゾールの代わりに表１に示す添加剤を用いた以外は実施例１－１と同様に行い、比較例１－２及び比較例１－３の粘結剤組成物を得た。得られた粘結剤組成物の組成を表１に示す。
〔粘結剤組成物の調製〕
イミダゾールの代わりに表１に示す添加剤を用いた以外は実施例１－１と同様に行い、比較例１－２及び比較例１－３の粘結剤組成物を得た。得られた粘結剤組成物の組成を表１に示す。
＜実施例１－１、比較例１－１～１－３の評価＞
実施例１－１、比較例１－１～１－３の各粘結剤組成物について、下記の評価を行った。
実施例１－１、比較例１－１～１－３の各粘結剤組成物について、下記の評価を行った。
〔粘度上昇率の評価〕
各粘結剤組成物について、製造直後及び密閉容器内で５０℃下にて３０日保管した後に、Ｅ型粘度計（東京計器社製）を用いて２５℃における粘度を測定し、粘度上昇率を次式に従い算出した。
粘度上昇率（％）＝（５０℃下で３０日保管後の粘度）／（製造直後の粘度）×１００
前記粘度上昇率の数値が小さいほど増粘が少なく、粘結剤組成物が保存安定性に優れることを示す。評価結果を表１に示す。
各粘結剤組成物について、製造直後及び密閉容器内で５０℃下にて３０日保管した後に、Ｅ型粘度計（東京計器社製）を用いて２５℃における粘度を測定し、粘度上昇率を次式に従い算出した。
粘度上昇率（％）＝（５０℃下で３０日保管後の粘度）／（製造直後の粘度）×１００
前記粘度上昇率の数値が小さいほど増粘が少なく、粘結剤組成物が保存安定性に優れることを示す。評価結果を表１に示す。
〔流動性評価〕
アルミビーター攪拌羽根を具備したキッチンミキサー「ケンミックス・アイコー・シェフ」（株式会社愛工舎製作所製）に耐火性粒子１０００質量部、及び５０℃下で３０日保管した前記粘結剤組成物１０質量部、及びトリアセチン２．５質量部を投入し、回転速度３００ｒｐｍで２分間混合して鋳型造型用組成物を得た。得られた鋳型造型用組成物を、５０ｍｍΦ×３００ｍｍの試験筒に上部から、筒の上端部まですり切りで充填し、重量を測定した。なお、耐火性粒子は珪砂（「三河珪砂Ｒ品６号」三河珪石株式会社製）を用いた。耐火性粒子の平均粒子径は１８１μｍであった。評価結果を表１に示す。
アルミビーター攪拌羽根を具備したキッチンミキサー「ケンミックス・アイコー・シェフ」（株式会社愛工舎製作所製）に耐火性粒子１０００質量部、及び５０℃下で３０日保管した前記粘結剤組成物１０質量部、及びトリアセチン２．５質量部を投入し、回転速度３００ｒｐｍで２分間混合して鋳型造型用組成物を得た。得られた鋳型造型用組成物を、５０ｍｍΦ×３００ｍｍの試験筒に上部から、筒の上端部まですり切りで充填し、重量を測定した。なお、耐火性粒子は珪砂（「三河珪砂Ｒ品６号」三河珪石株式会社製）を用いた。耐火性粒子の平均粒子径は１８１μｍであった。評価結果を表１に示す。
＜実施例２－１＞
〔粘結剤組成物の調製〕
前記アルカリフェノール樹脂水溶液８０．７質量部（アルカリフェノール樹脂４７．３質量部）、アルミン酸ナトリウム１．５質量部、四硼酸ナトリウム１０水和物（硼砂）６．５質量部、シランカップリング剤として３－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業社製 ＫＢＭ－４０３）０．８質量部、イミダゾール１０．５質量部を用いて、実施例２－１の粘結剤組成物を得た。得られた粘結剤組成物の組成を表２に示す。
〔粘結剤組成物の調製〕
前記アルカリフェノール樹脂水溶液８０．７質量部（アルカリフェノール樹脂４７．３質量部）、アルミン酸ナトリウム１．５質量部、四硼酸ナトリウム１０水和物（硼砂）６．５質量部、シランカップリング剤として３－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業社製 ＫＢＭ－４０３）０．８質量部、イミダゾール１０．５質量部を用いて、実施例２－１の粘結剤組成物を得た。得られた粘結剤組成物の組成を表２に示す。
＜実施例２－２～２－１２及び比較例２－１～２－６＞
〔粘結剤組成物の調製〕
表２の組成になるように、所定量のアルカリフェノール樹脂水溶液、アルミン酸ナトリウム、四硼酸ナトリウム１０水和物及び３－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、表２に記載の化合物を用いた以外は実施例２－１と同様に行い、実施例２－２～２－１２及び比較例２－１～２－６の粘結剤組成物を得た。
〔粘結剤組成物の調製〕
表２の組成になるように、所定量のアルカリフェノール樹脂水溶液、アルミン酸ナトリウム、四硼酸ナトリウム１０水和物及び３－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、表２に記載の化合物を用いた以外は実施例２－１と同様に行い、実施例２－２～２－１２及び比較例２－１～２－６の粘結剤組成物を得た。
＜実施例２－１～２－１２及び比較例２－１～２－６の評価＞
実施例２－１～２－１２及び比較例２－１～２－６の各粘結剤組成物について、下記の評価を行った。
実施例２－１～２－１２及び比較例２－１～２－６の各粘結剤組成物について、下記の評価を行った。
〔粘度上昇率の評価〕
各粘結剤組成物について、製造直後及び密閉容器内で５０℃下にて６０日保管した後に、Ｅ型粘度計（東京計器社製）を用いて２５℃における粘度を測定し、粘度上昇率を次式に従い算出した。
粘度上昇率（％）＝（５０℃下で６０日保管後の粘度）／（製造直後の粘度）×１００
前記粘度上昇率の数値が小さいほど増粘が少なく、粘結剤組成物が保存安定性に優れることを示す。評価結果を表２に示す。
各粘結剤組成物について、製造直後及び密閉容器内で５０℃下にて６０日保管した後に、Ｅ型粘度計（東京計器社製）を用いて２５℃における粘度を測定し、粘度上昇率を次式に従い算出した。
粘度上昇率（％）＝（５０℃下で６０日保管後の粘度）／（製造直後の粘度）×１００
前記粘度上昇率の数値が小さいほど増粘が少なく、粘結剤組成物が保存安定性に優れることを示す。評価結果を表２に示す。
〔流動性評価〕
アルミビーター攪拌羽根を具備したキッチンミキサー「ケンミックス・アイコー・シェフ」（株式会社愛工舎製作所製）に耐火性粒子１０００質量部、及び５０℃下で６０日保管した前記粘結剤組成物３０質量部を投入し、回転速度３００ｒｐｍで２分間混合して鋳型造型用組成物を得た。得られた鋳型造型用組成物を、５０ｍｍΦ×３００ｍｍの試験筒に上部から、筒の上端部まですり切りで充填し、質量を測定した。質量の数値が大きいほど流動性が良好であることを示す。なお、耐火性粒子は珪砂（「三河珪砂Ｒ品６号」三河珪石株式会社製）を用いた。耐火性粒子の平均粒子径は１８１μｍであった。評価結果を表２に示す。
アルミビーター攪拌羽根を具備したキッチンミキサー「ケンミックス・アイコー・シェフ」（株式会社愛工舎製作所製）に耐火性粒子１０００質量部、及び５０℃下で６０日保管した前記粘結剤組成物３０質量部を投入し、回転速度３００ｒｐｍで２分間混合して鋳型造型用組成物を得た。得られた鋳型造型用組成物を、５０ｍｍΦ×３００ｍｍの試験筒に上部から、筒の上端部まですり切りで充填し、質量を測定した。質量の数値が大きいほど流動性が良好であることを示す。なお、耐火性粒子は珪砂（「三河珪砂Ｒ品６号」三河珪石株式会社製）を用いた。耐火性粒子の平均粒子径は１８１μｍであった。評価結果を表２に示す。
〔鋳型強度の評価〕
アルミビーター攪拌羽根を具備したキッチンミキサー「ケンミックス・アイコー・シェフ」（株式会社愛工舎製作所製）に耐火性粒子１０００質量部、及び前記粘結剤組成物３０質量部を投入し、回転速度３００ｒｐｍで２分間混合して鋳型造型用組成物を得た。得られた鋳型造型用組成物を、５０ｍｍΦ×５０ｍｍのテストピース用木型に充填し、２５℃にて炭酸ガスを２０Ｌ／分の流量で、３０秒間通気させ、評価用テストピースを得た。前記テストピースを２５℃にて２４時間静置した後、圧縮強度評価試験機（「ＳＤＷ ２０００ＳＨ特型」株式会社今田製作所）を用い、５ｍｍ／秒の速度で評価し、テストピースの鋳型圧縮強度を測定した。評価結果を表２に示す。
アルミビーター攪拌羽根を具備したキッチンミキサー「ケンミックス・アイコー・シェフ」（株式会社愛工舎製作所製）に耐火性粒子１０００質量部、及び前記粘結剤組成物３０質量部を投入し、回転速度３００ｒｐｍで２分間混合して鋳型造型用組成物を得た。得られた鋳型造型用組成物を、５０ｍｍΦ×５０ｍｍのテストピース用木型に充填し、２５℃にて炭酸ガスを２０Ｌ／分の流量で、３０秒間通気させ、評価用テストピースを得た。前記テストピースを２５℃にて２４時間静置した後、圧縮強度評価試験機（「ＳＤＷ ２０００ＳＨ特型」株式会社今田製作所）を用い、５ｍｍ／秒の速度で評価し、テストピースの鋳型圧縮強度を測定した。評価結果を表２に示す。
＜実施例３－１及び比較例３－１＞
〔粘結剤組成物の調製〕
前記アルカリフェノール樹脂水溶液、アルミン酸ナトリウム、３－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、及びイミダゾールを用いて、表３に示す所定量になるように混合して、実施例３－１及び比較例３－１の粘結剤組成物を得た。実施例３－１及び比較例３－１の粘結剤組成物について、下記の評価を行った。
〔粘結剤組成物の調製〕
前記アルカリフェノール樹脂水溶液、アルミン酸ナトリウム、３－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、及びイミダゾールを用いて、表３に示す所定量になるように混合して、実施例３－１及び比較例３－１の粘結剤組成物を得た。実施例３－１及び比較例３－１の粘結剤組成物について、下記の評価を行った。
〔粘度上昇率の評価〕
実施例１と同様の方法で評価した。評価結果を表３に示す。
実施例１と同様の方法で評価した。評価結果を表３に示す。
〔流動性評価〕
実施例１と同様の方法で評価した。評価結果を表３に示す。
実施例１と同様の方法で評価した。評価結果を表３に示す。
Claims (12)
- アルカリフェノール樹脂、下記式（１）で示されるイミダゾール化合物、及び水を含有する鋳型造型用粘結剤組成物。
- 前記鋳型造型用粘結剤組成物中の前記イミダゾール化合物の含有量が０．１質量％以上３０質量％以下である、請求項１に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
- 前記鋳型造型用粘結剤組成物中の前記アルカリフェノール樹脂１００質量部に対する前記イミダゾール化合物の含有量が０．２質量部以上６０質量部以下である、請求項１又は２に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
- 前記鋳型造型用粘結剤組成物中の前記アルカリフェノール樹脂の含有量が１０質量％以上７０質量％以下である、請求項１又は２に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
- オキシアニオン化合物を含有する、請求項１又は２に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
- 炭酸ガス硬化用である、請求項１又は２に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
- 耐火性粒子、及び請求項１又は２に記載の鋳型造型用粘結剤組成物を混合して鋳型造型用組成物を得る混合工程、及び前記鋳型造型用組成物を型枠に詰め、当該鋳型造型用組成物を硬化させる硬化工程を有する鋳型の製造方法。
- 請求項１又は２に記載の鋳型造型用粘結剤組成物、及び耐火性粒子を含有する鋳型造型用組成物。
- アルカリフェノール樹脂、下記式（１）で示されるイミダゾール化合物、及び耐火性粒子を含有する、鋳型造型用組成物。
- 前記鋳型造型用組成物中の前記耐火性粒子１０００質量部に対する前記アルカリフェノール樹脂の含有量が３質量部以上８０質量部以下である、請求項８に記載の鋳型造型用組成物。
- 前記鋳型造型用組成物中の前記アルカリフェノール樹脂１００質量部に対する前記イミダゾール化合物の含有量が０．２質量部以上６０質量部以下である、請求項８に記載の鋳型造型用組成物。
- 炭酸ガス硬化用である、請求項８に記載の鋳型造型用組成物。
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