JPH02169146A - 鋳型用組成物 - 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、常温硬化型鋳型造型に用いる作業性、鋳型特
性、特に耐熱性と注湯後の鋳型の崩壊性が共に優れた鋳
型用組成物に関するものである。

〔従来の技術〕

常温硬化型鋳型造型方法には有機系、及び無機系の各種
粘結剤を用いる方法がある。

水ガラスやセメントを用いる無機系粘結剤は注湯時に有
害ガスの発生が少ない反面、注湯後の鋳型の崩壊性が悪
く、このため砂の回収が困難である。

一方、有機系粘結剤を用いる造型法として、尿素変性フ
ラン樹脂、又はレゾール型水溶性フェノール樹脂を硫酸
、トルエンスルホン酸、等の強酸性物質を硬化剤として
使用する方法がある。

この方法は注湯後の鋳型の崩壊性は良好であるが、硬化
剤の硫酸、スルフォン酸などが注湯時に熱分解して亜硫
酸ガス等の有害ガスを発生するため作業環境を悪化させ
る欠点がある。

また、ベンジリックエーテル型フェノール樹脂とポリイ
ソシアネート液とをアミン類により硬化させる造型法が
あるが、これは、造型時間が短かく且つ作業性が良いが
、ポリイソシアネートに起因する窒素骨が注湯時に窒素
ガスとなり、鋳物にピンホール欠陥を発生させやすい。

窒素を含有しない方法としてアルカリレゾール型フェノ
ール樹脂と有機エステルとを粘結剤とする鋳型の造型方
法は特公昭６１−４３１３２公報、特公昭６１−３７０
３２公報などに示されている。

しかしこれらの方法で得られる鋳型は注湯時における耐
熱性が不充分のため、鋳型の破損、鋳物の焼着欠陥が発
生し、用途が制約されるという問題があった。

耐熱性の向上を目的として粘結剤の増量を行うことがあ
る。この方法はある程度の効果はあるが、注湯時にガス
の発生量が増加する欠点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明者は、注湯時に有害ガスの発生が少なく、且つ作
業性、鋳型特性、特に耐熱性と注湯後の崩壊性が共に優
れた常温硬化型鋳型造型法用組成物について研究した結
果、耐火性材料に、（Ａ）レゾール型フェノール樹脂、
（Ｂ）珪酸ナトリウム及び又は珪酸カリウム、（Ｃ）有
機エステルなどを配合した組成物がきわめて有効である
ことを見出し、更にこの知見に基づき種々検討を進めて
本発明を完成するに至った。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、常温硬化型鋳型造型法に用いる配合物におい
て、耐火性材料１００重量部に対して、（Ａ）アルカリ
レゾール型水溶性フェノール樹脂を０．５〜６０重量部
、（Ｂ）珪酸ナトリウム及び又は珪酸カリウムを０．１
〜５，０重量部、（Ｃ）有機エステルを０．２〜３．０
重量部の３成分を必須成分として配合してなることを特
徴とする鋳型用組成物である。

ここで耐火性材料とは、天然珪砂、人造珪砂、オリビン
サンド、ジルコンサンド、クロマイトサンド、及びこれ
等の回収砂及び再生砂などである。

レゾール型水溶性フェノール樹脂とはフェノール類とホ
ルムアルデヒド類とをアルカリ金属又はアルカリ土類金
属の水酸化物を触媒として得られる水溶性のフェノール
樹脂である。

特に本発明に用いられるレゾール型水溶性フェノール樹
脂は、有機エステルと速やかに反応し、且つ強固な鋳型
を得るために、好ましくは、樹脂中に含有するアルカリ
金属がカリウム、ナトリウム、リチウムの単独又は混合
物であり、フェノール類に対する含有モル比が０．３〜
１゜０であるアルカリレゾール型水溶性フェノール樹脂
である。

アルカリ金属類のフェノール類に対する含有モル比が０
．３未満の場合、アルカリレゾール型水溶性フェノール
樹脂と有機エステルとの反応が緩慢で、造型時の硬化性
が低下する。一方１．０を越えた場合鋳型の硬化性及び
強度が低下する上に樹脂が高アルカリ性となるため取扱
いに問題がある。

耐火性材料１ｏｏｉｔ部に対するフェノール樹脂の配合
割合は０．５〜６．０重量部が適切である。

０．５重量部未満では鋳型の強度が低く実用に供しない
、６，０重量部を越えた場合、注湯時に発生するガス量
が増大し、鋳物欠陥の原因となる。

珪酸ナトリウム、珪酸カリウムは単独又は混合して用い
てよいが、フェノール樹脂との相溶性及び得られる鋳型
の特性からは詩に珪酸カリウムが好ましい、これらの耐
火性材ｆ４１００重量部に対する配合割合は０，１〜５
．０重量部が適切である。

０．１重量部未満では鋳型の耐熱性が不充分であり、ま
た５、０重量部を越えて配合した場合、注湯後の鋳型の
崩壊性が悪化する。

珪酸ナトリウム及び又は珪酸カリウムの耐火性材料への
配合方法はフェノール樹脂と別々に添加するか又は予め
フェノール樹脂と混合した後、添加配合するかのいづれ
の方法も可能である。　有機エステルはレゾール型フェ
ノール樹脂と、珪酸ナトリウム及び／又は珪酸カリウム
との共通した硬化剤として作用する。有機エステルとし
ては、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、Ｔ−ブ
チロラクトン、γ−プロピオラクトン、エチレングリコ
ールジアセテート、ジエチレングリコールジアセテート
、グリセリンジアセテート、トリアセチン、プロピレン
カーボネート等が単独又は混合物として使用することが
できる。

有機エステルの耐火性材料１００重量部に対する配合割
合は、Ｏ１２〜３．０重量部が適切である。

０、２重量部未満では硬化が不充分となる。３重量部を
越えて用いた場合、鋳型強度が低下する。

また、レゾール型水溶性フェノール樹脂に対してシラン
カップリング剤を０．２〜２．０重量％添加することは
、鋳型の強度にさらに効果的である。

〔作用〕

本発明は、有機エステルによりレゾール型フェノール樹
脂と珪酸ナトリウム及び／又は珪酸カリウムとの両者が
硬化し得る化学現象に基づくものである。

更に詳しくは、レゾール型フェノール樹脂と有機エステ
ルはを機粘結剤として作業性が良く、鋳型特性が良い等
の利点を有し、珪酸ナトリウム及び／又は珪酸カリウム
と有機エステルは無機粘結剤として耐熱性が高く、注湯
時の発生ガス量が少ない等の利点を有している。すなわ
ち、本発明は前記両タイプの粘結剤の持つ利点を同時に
発揮できる鋳型用組成物を提供するものである。

ｒ実施例〕 以下本発明を実施例により説明する。しかし本発明は実
施例によって限定されるものではない。

また実施例、比較例で示されている「部Ｊ及びｒ％」は
すべてｒＭ量部」及び「重量％ノである。

〈レゾール型水溶性フェノール樹脂の合成例〉冷却器と
攪拌器付きの反応容器にフェノール１４１０部、及び３
７％ホルマリン１．８００１）Ｂヲ仕込み６０°Ｃに加
熱した０次いで、５０％の水酸化カリウム水８３０部を
３０分かけて添加した後、水酸化リチウム７０部を添加
して反応物を７５〜８０°Ｃに加熱して樹脂粘度が０．
６〜０，７ボイズ／２５゛Ｃに竜るまで反応した。

その後、７０Ｔｏｒｒの減圧下で５００部の縮合水を除
去した後、速やかに３０°Ｃ以下に冷却して反応容器よ
り取り出し、固形分６３％、粘度１，５ボイズ／２５°
Ｃのレゾール型水溶性フェノール樹脂３５５０部を得た
。

濾Ｊ１１Ｌ 品用式卓上型混合機にフリーマントル珪砂Ｓ。

００部、及び有機エステルとしてＴ−ブチロチ２６フ１
８部を配合して３０秒間混合した後、上記合成例で合成
したフェノール樹脂５０部及び珪酸カリウム２０部（モ
ル比″１８）を添加して更に６０秒間混合して配合砂を
得た。混合直後の配合砂を径５０ｍ、高さ５０ｍ＋＋の
穴を有する木型に入れプラスチックハンマーで３回叩い
た後、余分な配合砂を除去して上面を平滑にした。

木型内での配合砂の硬化後木型より鋳型を取り出し圧縮
強度を測定した。また造型２４時間後の鋳型を用いて注
湯試験を行なった。さらに径２８閤、高さ５０ａの木型
を用いて上記と同じ方法で鋳型を作成し熱間圧縮強度試
験を実施した。

１隻■Ｉ 品用式卓上型混合機にフリーマントル珪砂３０００部、
及び有機エステルとしてトリアセチン２０部を配合し３
０秒間混合した後、上記合成例で合成したフェノール樹
脂６０部、珪酸ナトリウム１０部（モル比２．５）を添
加して更に６０秒間混合して配合砂を得た。

配合砂は実施例１と同様な方法で圧縮強度を測定し、注
湯試験及び熱間圧縮試験を実施した。

北較■土 品用式卓上型混合機にフリーマントル珪砂３０００部、
及び有機エステルとしてγ−ブチロラクトン２０部を配
合し３０秒間混合した後、上記合成例で得たフェノール
樹脂６０部を添加して更に６０秒間混合して配合砂を得
た。

配合砂は実施例１と同様な方法で圧縮強度を測定し、注
湯試験及び熱間圧縮試験を実施した。

を校皿主 品用式卓上型混合機にフリーマントル珪砂３０００部、
トリアセチン１５部を配合し３０秒間混合した後、珪酸
ナトリウム１５０部（モル比２．５）を添加して更に６
０秒間混合して配合砂を得た。

配合砂は実施例１と同様な方法で圧縮強度を測定し、注
湯試験用及び熱間圧縮試験を行なった。

実施例１．２及び比較例１．２より得られた鋳型の圧縮
強度、注湯崩壊性試験及び熱間圧縮試験の試験結果を表
１に示す。

（崩壊性試験法） 径７０ｍｍ、高さ６０ｍｍの空間を有する主型内に径５
０閣、高さ５０１ＩＩＩｍの試験片をセットし底部を鋳
型用接着剤で固定した後、約１３５０℃の鋳鉄の溶湯を
流し込んだ。

冷却後鋳物を取り出し３．５　ｋｇの錘を１５ｃ１１の
高さより落下して鋳物に衝撃を加え鋳物内の中子鋳型が
完全に排出されるまでの衝撃回数を測定した。

（熱間圧ｗｉ強度試験法） 径２８■、高さ５０ｍの鋳型をアルミ箔に包み、１００
０　’Ｃに保持された東京衡機製高温鋳物砂試験器の炉
内に２分間入れ予熱後炉内で圧縮破壊強度を測定した。

〔発明の効果〕

本発明に従うと、作業性、鋳型特性、特に耐熱性と注湯
後の鋳型の崩御性が共に優れた常温硬化型の鋳型造型法
を提供することができるので工業的に極めてを用である
。

手続補正音（自発） 平成元年

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）常温硬化型鋳型造型法に用いる組成物において、
   耐火性材料１００重量部に対して、（Ａ）レゾール型水
   溶性フェノール樹脂を０．５〜６．０重量部、（Ｂ）珪
   酸ナトリウム及び／又は珪酸カリウムを０．１〜５．０
   重量部、（Ｃ）有機エステルを０．１〜３．０重量部の
   ３成分を必須成分として配合してなることを特徴とする
   鋳型用組成物。
2. （２）レゾール型水溶性フェノール樹脂において、カリ
   ウム、ナトリウム、リチウムの単独又は混合物のアルカ
   リ金属がフェノール類１モルに対して０．３〜１．０モ
   ル含有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の鋳型用組成物。