JPH01130834A - 鋳物砂粘結用組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は鋳型又は中子の製造に用いる鋳物砂粘結用組成
物、特に注湯後の熱崩壊性の良好な鋳型又は中子の製造
に用いる鋳物砂粘結用組成物に関するものである。

（従来の技術） 従来鋳物用鋳型及び中子に関しては、合金の種類を問わ
ず例えば■工業調査会発行［プラスチック技術全書１５
Ｊに記載されているように鋳型粘結剤としてフェノール
樹脂を使用したシェルモールド法がその製造法として広
く使用されている。特に中子においては、生産性、寸法
精度が優れているためにほとんどがシェルモールド法で
製造されている。

しかしアルミニウム合金のような低融点の軽金属鋳物の
鋳型、特に中子に使用した場合、溶湯熱でフェノール樹
脂の一部が熱変化を起こし、極めて強固な黒鉛化構造に
変化するため、中子の残留強度は著しく高く、鋳込後、
鋳物ごと約５００°Ｃのような高温で５〜１０時間に亘
る長時間の「砂焼き」と称する加熱を行なって、黒鉛化
構造となっている粘結剤残渣を燃焼せしめて排出してお
り、多大なエネルギの消費を必要とする欠点を有する。

このため溶湯熱で容易に熱分解を起こす高崩壊性のシェ
ルモールド法用の鋳型材料が望まれてい゛た。

（発明が解決しようとする問題点） このような粘結剤として本出願人は、先に、特開昭６２
−２０３６３６号公報にてエポキシ化合物と、常温で不
活性な前記エポキシ化合物の硬化剤から成る粘結用組成
物を提案した。

上記の組成物は、従来のフェノール樹脂と比較し、著し
く優れた崩壊性を有するが、肉薄の鋳物を製造する場合
や肉厚の中子に使用する場合には、中子に加わる熱履歴
が不足し、中子の崩壊が不十分な場合も起こり得るとい
う問題点があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、従来技術の問題点を大幅に改善し、注湯後の
熱崩壊性が良好で、特にアルミニウム合金等の鋳造に好
適な鋳物砂粘結用組成物を提供するものである。

すなわち本発明は （Ａ）次の一般式 〔式中のＲ１は！個の活性水素を有する有機化合物残基
。ｎ　、ｎ　ｚ　−−−−−−−−−−ｎｚ　は０また
は１〜９９の整数で、その和が１〜９９，１は１〜１０
０の整数を表し、 Ａは次式： 基であり、式（Ｉ）中にＡが複数台まれる場合は、式（
１）中のＸは互に相異する基でも同じ基でもυ 中に少なくとも１個以上含まれる。またＲ２は水素原子
、アルキル基、アルキルカルボニル基、アリールカルボ
ニル基のいづれか１つを示す）で表わされる置換基を有
するオキシシクロヘキサン骨格を示す〕で表わされるエ
ポキシ樹脂（イ）と、（Ｂ）常温で不活性な前記（イ）
の硬化剤（ロ）と、（Ｃ）金属塩化物と から成る鋳物砂粘結用組成物である。

本発明に用いられる（Ａ）の（１）式で表わされるエポ
キシ樹脂（イ）においてＲ，の活性水素を有する有機化
合物残基とは、アルコール類、フェノール類、カルボン
酸類、アミン類の残基を指す。

上記のアルコール類としては例えばメタノール、エタノ
ール、−オクタツール等の脂肪族アルＤ　−ル、ベンジ
ルアルコールのような芳香族アルコール、エチレングリ
コール、トリメチロールプロパン、ジペンタエリスリト
ールなどの多価アルコールがある。

フェノール類としては、フェノール、クレゾール、カテ
コール、ビスフェノールＳ、フェノール樹脂、クレゾー
ルノボラック樹脂などがある。

カルボン酸類としては、ギ酸、酢酸、フマル酸、アジピ
ン酸、ポリアクリル酸などがある。

アミン類としては、メチルアミン、エチルアミン、ヘキ
サメチレンジアミン、エタノールアミン等がある。

一般式（１）におけるｎｌ、　ｎｌ　−”’−’　ｒｙ
　　は０または１〜９９の整数であり、その和が１〜９
９であるが、１００以上では融点の高い樹脂となり取り
扱いにくくなるため鋳物砂用粘結剤として使用できない
。

ｌは１〜１００までの整数である。

であり、式（ｒ）中にＡが複数台まれる場合は、弐（Ｉ
）中のＸは互いに相異なる基でも同じ基でもよい。

また式（Ｉ）におけるＡの置換基Ｘのうち、が主なもの
である。

本発明で用いる（ｒ）式で表されるエポキシ樹脂（イ）
は例えば、活性水素を有する有機化合物を開始剤にし、
４−ビニルシクロヘキセン−ニーオキシドを開環重合さ
せることによって得られるポリエーテル樹脂を過酢酸、
過安息香酸、過ギ酸などの過酸の酸化剤でエポキシ化す
ることによって製造することができる。４−ビニルジシ
クロヘキセン−１−オキシドはブタジェンの２量化反応
によって得られるビニルシクロヘキセンを過酢酸によっ
て部分エポキシ化することによって得られる。このよう
なエポキシ樹脂（イ）としては、特開昭６０−１６１９
７３号公報に記載されているものがある。

又、本発明に用いられる（Ｂ）常温で不活性な硬化剤（
ロ）とは、前記（イ）のエポキシ樹脂と常温で反応せず
、加熱することにより短時間で反応する硬化剤であり、
好ましくは１５０″Ｃ以上の温度で数分以内にエポキシ
基との反応を完結する硬化剤である。

このような硬化剤としてジシアンジアミドおよびグアニ
ジン、ビグアニドなどのジシアンジアミド系の各種誘導
体類、例えばコハク酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒド
ラジドのような有機酸ヒドラジド類、例えばアジン置換
イミダゾール、シアノエチル置換イミダゾールのような
イミダゾール誘導体類、例えばメタフェニレンジアミン
、ジアミノフェニルメタンのような芳香族ジアミン類、
例えば無水トリメリット酸、無水へキサヒドロフタル酸
、無水メチルテトラヒドロフタル酸のような酸無水物類
などがある。本発明においてはこれら常温で不活性な硬
化剤のなかでもジシアンジアミド及びその誘導体、有機
酸ヒドラジド類、イミダゾール誘導体類が中子強度、熱
崩壊性の点から好ましい。

さらに、上記の（＾）（■）弐で表されるエポキシ樹脂
と上記の（Ｂ）硬化剤の反応速度を調整するために硬化
促進剤を併用してもよく、例えば、ジメチルアミノフェ
ノールのようなアミノフェノール、ジアザビシクロウン
デセン及びその塩、３−　（ｐ−クロロフェニル）−１
，１−ジメチル尿素のような尿素誘導体環ガ硬化促進剤
として用いられ、さらに硬化剤としても作用するイミダ
ゾール誘導体及び有機酸ジヒドラジドはジシアンジアミ
ド誘導体の硬化促進剤としても有効である。

本発明に用いられる（Ｃ）金属塩化物は、例えば塩化リ
チウム、塩化カリウム、塩化ルビジウム、塩化セシウム
、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化バリウム、
塩化アルミニウム、塩化スズ、塩化鉛、塩化銅、塩化銀
、塩化亜鉛、塩化カドミウム、塩化水銀、塩化クロム、
塩化マンガン、塩化鉄、塩化コバルト、塩化ニッケル等
があり、これらの１種以上が使用される。

本発明に用いる前記（Ａ）と（Ｂ）の配合割合は（Ｂ）
の硬化剤や中子成形条件により異なるが、（Ａ）のエポ
キシ樹脂（イ）に対する（Ｂ）の常温で不活性な硬化剤
（ロ）の添加量は、通常エポキシ基の当量数に対し、硬
化剤の反応に寄与する活性水素基が０．５〜４．０倍当
量、好ましくは１．０〜２．５倍当量となるように用い
ればよい。当量比がこの範囲外になると短時間硬化のた
め十分な強度を有する中子が得られない場合がある。（
Ｃ）の配合割合は、　（Ａ）　＋　（Ｂ）の合計量を１
００重量％とじた時、０．５〜２５重量％、好ましくは
１〜１０重量％で用いられる。この配合割合が０．５重
量％未満では崩壊性改良の効果が少なく、一方２５重量
％を超えると強度低下が著しく大きくなり、好ましくな
い。

また、本発明の鋳物砂粘結用組成物の前記成分（Ａ）〜
（Ｃ）の合計量は珪砂に対し１〜１０重量％、好ましく
は１．５〜３重量％で用いられる。この合計量が１重量
％未満では鋳型又は中子の焼成成形時において十分な強
度が得られず、一方ｌＯ重量％を超えると強度が大きく
なり過ぎ、注湯後の崩壊性が低下して好ましくない。

また本発明の鋳物砂粘結用組成物には、前記した（Ａ）
〜（Ｃ）の成分の他に、前記した各種の効果促進剤や反
応促進剤はもちろんのこと、例えば多価エポキシ樹脂１
．メラミン樹脂、フラン樹脂、尿素樹脂、キシレン樹脂
、ポリエステル樹脂、等の他の樹脂を本発明の目的を阻
害しない範囲で混合してもよい。この他、樹脂被覆砂の
滑り性を改良する目的での助剤類、砂と粘結剤の接着性
を改良するシランカップリング剤、チタンカップリング
剤等の助剤あるいは珪砂以外の無機充填剤を併用するこ
とも可能である。この゛ような助剤、充填剤等の添加剤
は通常全体で組成物の約５重量％以内添加される。

本発明の鋳物砂粘結用組成物を使用して樹脂被覆砂を製
造するには、通常充分に予熱された珪砂に本発明の粘結
用組成物を添加混合して冷却し、砂表面に粘結剤を融着
させる方法がとられる。

上記方法によって、得られた樹脂被覆砂は通常１５０°
Ｃ以上、好ましくは１８０〜２７０°Ｃに加熱した金型
にブローし、１分〜３分間経過後脱型し中子を得ること
ができる。

（実施例） 次に本発明を実施例、比較例、試験例により説明する。

裏施炭土二用 ２５０°Ｃに予熱した日光６号珪砂（用鉄鉱業■製）４
　ｋｇをスピードミキサに投入し、１３０℃になった時
点でシクロヘキサン環を有するエポキシ樹脂ＥＨＰ　Ｅ
３１５０（ダイセル化学工業■製、エポキシ当量１７２
　、軟化点７２°Ｃ）８０ｇを投入し１分間撹拌した後
、ジシアンジアミド１２ｇと第１表の金属塩化物を溶解
、分散させた水６０ｃｃを添加した。砂粒表面に樹脂が
溶融被覆され砂粒がブロッキングを始めた際にステアリ
ン酸カルシウム４ｇを加えて３０秒徘にスピードミキサ
ーより取り出し実施例１〜１９の樹脂被覆砂を得た。

１敗±１ ２５０°Ｃに予熱した日光６号珪砂（用鉄鉱業■製）４
ｋｇをスピードミキサに投入し、１３０°Ｃになった時
点でエポキシ樹脂Ｅ　ＨＰ　Ｅ３１５０（ダイセル化学
工業■製、エポキシ当１１７２　、軟化点７２°Ｃ）８
０ｇを投入し、１分間撹拌した後、ジシアンジアミド１
２ｇを分散させた水６０ｃｃを添加した。砂粒表面に樹
脂が溶融被覆され砂粒がブロッキングを始めた際にステ
アリン酸カルシウム４ｇを加えて３０秒後にスピードミ
キサーより取り出し比較例１の樹脂被覆砂を得た。

止較ＬＬ ２５０℃に予熱した日光６号珪砂（川崎鉱業■製）４　
ｋｇをスピードミキサに投入し、１３０　”Ｃになった
時点でノボラック型フェノール樹脂Ｐ　Ｓ　Ｍ−２２０
７（群栄化学工業■製）８０ｋｇを加え、次いで１００
°Ｃにてヘキサメチレンテトラミン１２ｇを６０ｃｃの
水に溶解して添加混合した。砂粒表面に樹脂が溶融被覆
され、砂粒がブロッキングし始めた際にステアリン酸カ
ルシウム４ｇを加えて３０秒後にスピードミキサーより
取り出し、比較例２の樹脂被覆砂を得た。

拭旦■ く温時強度試験〉 実施例１〜１９および比較例１．２で作製した樹脂被覆
砂につき、シェル鋳型高温引張試験機を用いて２５０°
Ｃ６０秒で成形し、室温での強度を測定した、得た結果
を第１表に併記する。

く熱崩壊性試験〉 本試験では、まず実施例１〜１９および比較例１゜２で
得た樹脂被覆砂をそれぞれ２５０°Ｃに予熱した金型に
流し込み、第１図に示す中子１（上部；直径ｔｏｍｍｘ
長さ２０１１１１１．下部；直径５０ｍｍＸ長さ３０ｒ
ｒＩｍ）を作製した。次いで第２図に示すような、内径
６５ｍｍ、深さ７０ｍｍの凹部を有する金属溶解用るつ
ぼ２の底面から上方５ｍｍの位置に中子１の下端があり
、かつ金属溶解用るつぼ２の中央にくるように、中子取
り付は用治具３で中子１を固定する。その後、７００°
ＣのＡＣ２Ａアルミニウム溶湯４を中子の上端より１０
ｍｍ下まで注湯した。凝固冷却後、中子１から治具３を
はずし、次に鋳物を金属溶解用るつぼ２から取り出した
。こうして得られた鋳物は、中子上部を下に向けてロー
タツブ試験機用治具に固定し、徳寿製作所■製のロータ
ツブ試験機によって衝撃振動を与え、中子上部の崩壊で
形成される排出口から排出された砂量を測定し、初期の
中子重量との比で熱崩壊性を求めた。衝撃振動の時間は
、５分である。得た結果を第１表に併記する。

第１表 （発明の効果） 以上のように本発明の鋳物砂川粘結剤はこれを使用する
と、肉薄の鋳物や肉厚の中子のように、中子に十分な熱
履歴が加わらないような場合においても、優れた崩壊性
を示し、従来必要された鋳造後の加熱処理を省略できる
という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱崩壊試験に用いた中子の斜視図、第２図は熱
崩壊性試験用の鋳造装置の断面図である。 １・・・中子　　　　　　　２・・・金属溶解用るつぼ
３・・・中子取り付は用治具 ４・・・アルミニウム溶湯

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（Ａ）次の一般式： ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） 〔式中のＲ＿１はｌ個の活性水素を有する有機化合物残
   基。ｎ＿１、ｎ＿２、…………ｎ＿ｌは０または１〜９
   ９の整数で、その和が１〜９９、ｌは１〜１００の整数
   を表し、 Ａは次式： ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中のＸは▲数式、化学式、表等があります▼、−Ｃ
   Ｈ＝ＣＨ＿２または▲数式、化学式、表等があります▼
   基であり、式（ I ）中にＡが複数含まれる場合は、式
   （ I ）中のＸは互に相異する基でも同じ 基でもよいが、▲数式、化学式、表等があります▼基が
   式（ I ）で表わされる 樹脂中に少なくとも１個以上含まれる。 またＲ＿２は水素原子、アルキル基、アルキルカルボニ
   ル基、アリールカルボニル基のいづれか１つを示す）で
   表される置換基を有するオキシシクロヘキサン骨格を示
   す〕で表わされるエポキシ樹脂と、 （Ｂ）常温で不活性な前記エポキシ樹脂の硬化剤と、（
   Ｃ）金属塩化物 からなる鋳物砂粘結用組成物。