JPH01273642A - シェルモールド用粘結剤 - 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〕 本発明はシェルモールドに用いらｎる粘結剤に関するも
ので、更に詳しくはホットマーりフグ法などによる樹脂
被覆砂において、硬化速度が速くかつ鋳型強度に９Ｉ！
れるシェルモールド用粘結剤に関するものである。

（従来の技術） 一般にシェルモールド法では、フェノールとホルムアル
デヒドを酸性触媒で反応させて得られるノボラック型フ
ェノール樹脂を粘結剤に用いている。熱硬化させる硬化
剤にはへキサメチレンテトラミンが生に使わｎている。

とｎらシェルモールド用粘結剤に対しては。

コストの低減を目的として、造型サイクルの短縮によっ
て鋳型の生産性を向上させるため、硬化速度の速い粘結
剤が望まｎている。

フェノール樹脂の硬化速度を速くする方法としてはノボ
ラック型２エノール樹脂の場曾、メチレン結合のオルト
／ハラ比を増加させたハイオルン型にすると硬化速度が
向上することが知られており、成形材料などではすでに
実用化さｎている。

またノボラック型フェノール樹脂とへキサメチレンテト
ラミンの糸に安息香酸やサリチル酸などの芳香族カルボ
ン酸を添加すると、ヘキサメチレンテトラミンの分解速
度が早くなることにより硬化速度を向上させることがで
き、シェルモールド用粘結剤だけでなく他の工業用２工
ノール樹脂の用途において広く採用さｎている。

この他にノボラック型フェノール樹脂の硬化速度を早く
する伶加剤として、脂肪族飽和ジカルボンｍ（％開開５
３−１２４１１８２や芳香族スルホン酸（％開開５７−
４４４４５）などの酸性物質、レゾルシン及びカテコー
ル（％開閉５３−１３０２２３　）やカテコールＭ製残
漬（特開昭５７−７５２４２）などの多価フェノール類
が開示さｎている。

（発明が解決しようとする課題） 前記ハイオルソ型のノボラックをシェルモールド用粘結
剤として使用した場合は１通常のランダムｍＫ比べ硬化
時の流動性が乏しいために鋳型強度が低いという欠点が
あった。

−！た有機酸類や多価フェノール類を厳加する方法罠お
いても、硬化速度が速くなったことの逆効果として硬化
時の流動性が悪（なり、鋳型強度が低いという欠点があ
った。

このように従来の技術では硬化速度と鋳型強度ともに満
足できる粘結剤を開発することができなかった。本発明
は、硬化速度が速くかつ鋳型強度に優ｎるシェルモール
ド用粘結剤を提供するものである。

（課題を膚決するための手段） 本発明者らはノボラック型フェノール樹脂とへキサメチ
レンテトラばンの系で、硬化速度を速くする添加剤であ
る有機酸類をアンモニウム塩にして添加した場合に、硬
化時に良好な流動性が保たｎて鋳型強度が低下しないこ
とを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明の粘結剤は、芳香族カルボン酸のアンモ
ニウム塩をノボラック型フェノール樹脂に対してα１〜
２０皇ｉｔ％含有することを特徴とするシェルモールド
用粘結剤である。

以下、本発明の具体的な内容について詳細に説明する。

上記芳香族カルボン酸とは、少な（とも一つ以上のカル
ボキシル基で置換さｒｔた芳香族化付物であり、例えは
安息香酸やトルイル酸、ジメチル安息香酸、エテル安息
香酸、トリメチル安息香酸、クミン酸、テトラメチル安
息香酸、ペンタメチル安息香酸等のアルΦル安息香酸や
フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、アルキルフタ
ル酸等の芳香族ジカルボン酸やへずメリット酸、トリメ
リット酸、トリメシック酸等の芳香族トリカルボン酸や
サリチル酸、ｍ−オキシ安息香酸、ｐ−オキシ安息香酸
等のヒドロキシ安息香酸類やクレゾテン酸沖等がある。

こｎ等の芳香族カルボン酸のアンモニウム塩をノボラッ
ク型フェノール樹脂に配付する方法は特に限定さｎない
。ノボラック型フェノール樹脂の製造時において減圧に
て縮合水と未反応フェノールを除去した後せ酸釜に直接
投入して、溶融しているノボラック型フェノール樹脂に
攪拌混合しても良いし、甘酸終了後ノボラック型フェノ
ール樹脂を貴び軟化点以上に加熱溶融させて本発明の芳
香族カルボン酸アンモニウム塩を添加し攪拌混合させて
も良い。

攪拌混合する時の温度はノボラック型フェノール樹脂の
軟化点以上であｎば不発明の目的を達成することができ
るが、温度が高い方が攪拌混合が効率的かつ容易になる
。但し、本発明の芳香族カルボン酸アンモニウム塩の分
解点以よの温度で攪拌混合するのが好ましくない。

本発明の芳香族カルボン酸のアンモニウム塩の配付量は
ノボラック型フェノール樹脂に対してαｌ５２０：！１
量％が好ましい。配合量が少なくても相当する本発明の
効果が得らｎる。配付量を多くするとそｎに伴い本発明
の効果も大きくなるが、必要以上に配合しｙ、＝＊付は
ノボラック型フェノール樹脂の軟化点を下げ過ぎてしま
い保管時に融着等の問題が起きてくる。したがって、配
合前のノボラック型フェノール樹脂の軟化点に応じて、
ノボラック型フェノール樹脂に対してα１〜２０重量％
配会することが好ましい。

本発明におけるノボラック型フェノール樹脂の種類につ
いてもなんら限定さしない。こｒＬまでシェルモールド
用粘結剤として通用可能であったフェノール類やアルデ
ヒド類により合成さｎるノボラック型フェノール樹脂で
あｎば、本発明の芳香族カルボン酸のアンモニウム塩の
配合による効果が得らｎる。複数以上の７エノール数又
はアルデヒド類による合成も可能である。

またシェルモールド用粘結剤としての特性を向上させる
ために従来より用いらｎている種々の添加剤も本発明の
芳香族カルボン酸のアンモニウム塩の配合による効果を
阻害しないので。

通常通り用いることができる。例えば、ノボラック型フ
ェノール樹脂の浴融時の流動性を向上させるための滑剤
や接着強度を向上させるためのカップリング剤もそｎ自
身の効果を発揮しつつなお本発明の芳香族カルボン酸の
アンモニウム塩の配合による効果を阻害しない。更に、
特殊な用途に用いらｎろ鋳型の崩壊剤、熱膨張率低下剤
、可撓化剤等も添加することができる。

以上のように、本発明のシェルモールド用粘結剤は従来
のシェルモールド用粘結剤組放物に芳香族カルボン酸の
アンモニウム塩を配合することにより本来の性能を損な
うことなく、不発明の効果を得ろことができろ。

（作用） 本発明のシェルモールド用粘結剤は硬化速度を速くする
添加剤である芳香族カルボン酸をアンモニウム塩にして
添加したことにより、硬化時に良好な流動性を示し、鋳
型強度が低下しない。芳香族カルボン酸をアンモニウム
塩にすることの作用は、すべては明らかではないが、以
下のように推足さｎる。

硬化反応において芳香族カルボン酸のアンモニウム塩は
熱分解する！では硬化反応を促進しないので、ノボラッ
ク型フェノール樹Ｊｌｌｉｒ　ｈｓ　良好な流動性を保
ち必要な鋳型強度を得るのに十分な接着面積を確保する
ことができると考えらｎる。その後、芳香族カルボン酸
のアンモニウム・塩が熱分解することにより有機酸とし
て硬化速度を速くする作用を示し、結果的に硬化速度が
速（かつ鋳型強度に優ｎるシェルモールド用粘結剤が得
らｎると推定さｎる。

（実施例） 以下本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本
発明はこｎに限定さするものではないＯ 実施例１ 攪拌機、冷却管、温度計を備えた四ツロフラスコに２工
ノール９４０ｇ、３７％ホルマリン１６２ｇ、８０％パ
ラホルムアルデヒド１８８ｇ、１Ｎ塩酸５ｇを投入し、
還Ｒ，温度で乳化するまで反応させた。次いで軟化点が
８５℃になるまで脱水の縮を行った。濃縮終了後常圧に
戻して安息香酸アンモニウム塩４０ｇとステアリン哨ア
ばド糸滑剤２０ｇを投入し、１３０℃で３０分間攪拌混
合してシェルモールド用粘結剤９０５ｇを得た。

実施例２ 上記実施例１と同配合で合成を行ない、濃縮終了後常圧
で安息香酸アンモニウム塩４０ｇとステアリン酸アミド
糸滑剤２０ｇを投入して１３０℃で３０分間攪拌混甘口
、更にアミノシラン系カップリング剤１ｇを添加して１
６０℃で３０分間攪拌混合しシェルモールド用粘結！？
Ｊ８９７ｇを得た。

比較例１ 攪拌機、冷却管、温度計を備えた四ツロフラスコにフェ
ノール１８８０ｇ、３７％ホルマリン３２４ｇ、８０％
パラホルムアルデヒド３７６ｇ、１Ｎ塩酸１０ｇｆ：投
入し、還流温度で乳化するまで反応させた。次いで軟化
点が８５℃になるまで脱水濃縮を行った。濃縮終了後常
圧で安息香酸アンモニウム塩は添７ＩＯせずにステアリ
ン酸アξド系滑剤４５ｇだけを投入して１３０℃で６０
分間攪拌混甘口、皿出しして固形／ボラック型フェノー
ル樹脂１７３２ｇを得に０この固形ノボラック型フェノ
ール樹脂をそのｉｆクシエルモールド粘結剤として用い
た。

実施例３ 安息香酸アンモニウム塩の添加方法による影響を調査す
るため上記比ａ例１の固形ノボラック型フェノール樹脂
４００ｇを１２０℃に加熱溶融した後、安息香酸アンモ
ニウム塩２０ｇを添加し溶解するまで攪拌混せしシェル
モールド用粘結剤４２０ｇを得た。

実施例４ 上記比較例１の固形ノボラック型フェノール樹脂４００
ｇを１２０℃に加熱溶融して後、安息香酸アンモニウム
塩４０ｇを添加し溶解するまで攪拌混合しシェルモール
ド用粘結剤４４０ｇを得た。

実施例５ 上記実施例１と同配合で合成を行ない、濃縮終了後常圧
でサリチル酸アンモニウム塩４０ｇとステアリン酸アミ
ド系滑剤２０ｇを投入して１３０℃で３０分間攪拌混合
しシェルモールド用粘結剤８７１ｇを得た。

比較例２ 上記実施例１と同配合で合成を行ない、濃縮終了後常圧
で安息香酸アンモニウム塩の替わりの安息香ｒＲ４０ｇ
とステアリン酸アミド系滑剤２０ｇを投入して１３０℃
で６０分間攪拌混甘せ７工ルモールド用粘結剤８６４ｇ
を得た＠比較例３ 上記実施例１と同配合で合成を行い、濃縮終了後常圧で
サルチル７１４０ｇとステアリン酸アミド系滑剤２０ｇ
を投入して１６０℃で６０分間攪拌混合しシェルモール
ド用粘結剤８７２ｇを得た。

上記実施例及び比較例のシェルモールド用粘結剤として
の特性は以下のｚ５に樹脂被覆砂を作製して測定した。

まず１５０℃に加熱したＪＩＳ７５５号相肖の日光珪砂
１０ｋｇと上記実施例又は比較例のシェルモールド用粘
結剤２５０ｇをスピードミキサーで３０秒間混線した後
、ヘキサメチレンテトラばン４５ｇを１２０ｇの水で市
かした水浴液を投入し砂が崩壊するまで混練を続けた。

崩壊後、ステアリン酸カルシウム１０ｇを投入し更に２
０秒間混Ｉｓ後排出して樹脂被覆砂を得ｔ０樹脂被覆砂
の硬化速度はＪＡＣＴの高温ベンド試験に準じて２５０
℃で４０秒間焼成した試験片のスパン間距１ｍ　１５０
ｍｍでのたわみ量で比較Ｌ　ｒｓ　ｏ　鋳型強度はＪＡ
ＣＴの７工ルモールド法作業基準に従って曲げ強度を測
定した。結果を表１に示す。

（発明の効果） 表１工り明らかなように１本発明のシェルモールド用粘
結剤は、芳香族カルボン酸のアンモニウム塩を含有しな
い比較例１に比べ硬化速度を速くすることができる。ま
た硬化速度を速くする従来の添加剤を添加した比較例２
や比較例５に比べると鋳型強度を低下させずに硬化速度
を速くするという特徴を有している。したがって本発明
を通用することＫより造型サイクルの短縮が可能となり
、鋳型の生産性が向上することによってコストの低減を
図ることができる。

表１　硬化速度及び鋳型強度 ゝ（′・−−）′ １之−／

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、芳香族カルボン酸のアンモニウム塩をノボラック型
   フェノール樹脂に対して０．１〜２．０重量％配合する
   ことを特徴とするシェルモールド用粘結剤。 ２、芳香族カルボン酸が安息香酸またはサリチル酸であ
   る請求項、記載のシェルモールド用粘結剤。