JPH03142033A - 鋳物砂組成物 - Google Patents
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- Mold Materials And Core Materials (AREA)
Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
は、鋳型の成形性に優れ、しかも改善された強度と良好
な耐熱性を有する鋳物砂組成物に関するものである。
火骨材に7エノール樹脂、フラン樹脂などの樹脂系粘結
剤及び酸性硬化剤を添加混合して成る鋳物砂組成物を常
温又は加熱成形して鋳型とするいわゆるノーベーク鋳型
又はウオームポンクス鋳型若しくはホットボックス鋳型
などが知られている。しかしながら、この種の組成物よ
り得られる鋳型は、一般に耐熱性が低いために、例えば
鋳鉄、鋳鋼などを鋳造する際には、鋳造時における焼着
、差し込みなどの鋳物欠陥の発生を抑えるべく塗型が施
されており、その結果、鋳型の生産効率が低下してコス
トアップを招き、さらには塗°型に要する設備費、経費
負担などの経済的不利を免れないという欠点があった。
善について、従来多くの提案がなされているが、そのな
かで、特にアルキルシリケートにより変性した合成樹脂
結合剤を用いる鋳物砂組成物は極めて有用なものとして
注目されている(特開昭62−107840号公報)。
キルシリケートの種類によって造型性が大幅に異なる〆
こめ、鋳型の製造が効率的に実施できないという問題を
有する。すなわち、メチルシリケートを用いた場合には
、メチルシリケートの加水分解速度が非常に速く、しか
も生成したメチルアルコールは極めて揮散しやすいため
、得られる組成物は十分な可使時間が取れず鋳型の成形
が困難となる。一方、エチルシリケートを用いた場合、
エチルシリケートの加水分解速度は前者より極めて緩慢
であり、しかも生成したエチルアルコルは揮散せずに残
留しやすいため、得られる組成物は鋳型の抜型に極めて
長時間を要するなど、いずれも可使時間と抜型時間とが
バランスしないという不都合が認められる。また別の問
題点として、アルキルンリケードは、低温域での粘結力
が極めて乏しいため、併用によって鋳型強度の低下を招
く点が挙げられる。本発明の目的は、可使時間と抜型時
間のバランスに富む優れた造型性を有し、しかも大幅に
改善された強度と前記公報技術と遜色ない耐熱性を備え
た鋳型を与える酸硬化系の鋳物砂組成物を提供すること
にある。
物について鋭意研究を行った結果、本発明を完成するに
至った。
剤、(C)フル7リルオキシ基を有する有機ケイ素化合
物又はこのものとフルフリルフルコールとの混合物及び
場合によりさらに(D)樹脂系粘結剤を含有して戊るこ
とを特徴とする鋳物砂組成物を提供するものである。
耐火骨材は、鋳型の基材をなす砂粒状の耐火物であって
、−膜内には、例えば天然ケイ砂、人造ケイ砂、再生ケ
イ砂などのケイ砂、オリビンサンド、ジルコンサンド、
アルミナサンド、タロマイトサンドなどの特殊砂、フェ
ロクロム系スラグ、7エロニツケル系スラグ、転炉スラ
グなどのスラグ系粒子、ゼオライト、セラビーズなどの
多孔質粒子などが使用されるが、もちろんこれらに限定
されるものではない。これらの耐火骨材は1種用いても
よいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
て用いられるフルフリルオキシ基を有する有機ケイ素化
合物(以下FA変性有機ケイ素化合物という)は、下記
式(I) で示されるようなフルフリルオキシ基が直接又はアルキ
レン基、アリール基などの二価の有機残基を介してケイ
素原子と結合した加水分解可能な構造を分子中に1個以
上有する有機ケイ素化合物である。このものは、酸性硬
化剤の存在下で水分による加水分解を受けて耐熱性の改
善を効果的に発揮するのみならず、カップリング剤の作
用を有する速硬性粘結剤としても機能し、迅速な強度発
現を伴う点に特長を有する。しかもフル7リルオキシ変
性度(以下FA変性度という)が高いものほど鋳型強度
や高加速度の面で優れており、また樹脂系粘結剤との併
用においてもその改善効果が顕著となるため有利に使用
される。
ン基、ハロアルキル基、フェノキシ基、アセトキシ基、
アルコキシ基などの官能基を分子中に1個以上有するオ
ルガノシラン又はオルガノシロキサンあるいはその両者
のフル7リルアルコルとを触媒の存在下に反応させ、さ
らに場合により遊離フルフリルアルコールの除去や触媒
の中和などを行うことにより調製することができる。
トラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプ
ロポキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラペンチ
ルオキシシラン、トリメトキシエトキシシラン、トリエ
トキシメトキシシラン、トリメトキシメチルシラン、ト
リエトキシメチルシラン、トリブトキシメチルシラン、
トリエトキシフェニル7ラン、トリエトキシベンジルシ
ラン、ビニルトリメトキシシラン、グリンドキシメチル
トリメトキシシラン、ジメトキシジメチル7ラン、ジメ
トキシジメチル7ラン、ジェトキシジエチルシラン、ジ
ェトキシジフェニルシラン、メトキシトリメチルシラン
、エトキシトリメチルシラン、トリクロルエトキンメチ
ルシランなどのアルコキ//ラン;テトラフェノキジン
ラン、ジフェノキンジフェニルシラン、フェノキントリ
フエニルンラン、フェノキシトリメチル・シランなどの
7二ノキンシラン;トリアセトキシメチルシラン、トリ
アセトキシエチルシラン、トリアセトキシエチルシラン
、ジアセトキンジエチルシラン、ジアセトキンジエチル
シラン、アセトキントリメチルンラン、アセトキ/トリ
エチルンラン、アセトキシトリプロピル7ランなどのア
シルオキシシラン;トリクロルメチルシラン、トリクロ
ルフェニルシラン、ジクロルジエチルシラン、ジクロル
フルオルプロピルシラン 挙げられる。中でも特にコスト及び入手の容易さなどの
点で有利なアルコキシシランが好ましく用いられる。さ
らに反応性、造型性及び鋳型特性などを考慮すれば炭素
数1〜5のアルコキシ基を有するポリアルコキシンラン
、特にトリアルコキシシラン及びテトラアルコキシシラ
ンが好適である。
ら、アルコキシシランの部分加水分解により得られる縮
合体、例えばエチルシリケート40、エチルシリケート
45、M−シリケート51 (多摩化学工業社製、商品
名〕及びより高いSiO1含量のもの(例えば60〜8
0%)などが好ましく用いられる。なお、本発明で適用
されるオルガノシラン又はオルガノシロキサンは、上述
の代表的な例示に必ずしも限定されるものではなく、前
記反応においてフルフリルオキシ基を形成しうる官能基
を有するものを含む。
シチタン、テトラ−n−ブトキシチタン、テトラキス(
2−エチルヘキソキシ)チタン、ジー1−プロポキシ・
ビス(アセチルアセトナト)チタンなどのチタン化合物
ニジブチルスズジアセテート、酢酸スズ、ナフテン酸ス
ズ、ステアリン酸スズなどのスズ化合物;亜鉛−2−エ
チルヘキソエート、酢酸亜鉛、サリチル酸亜鉛、ナフテ
ン酸亜鉛などの亜鉛化合物;酢酸アルミニウムなどのア
ルミニウム化合物;水酸化ナトリウム、水酸化カリウム
、水酸化リチウム、強塩基性イオン交換樹脂、水酸化カ
ルシウム、水酸化バリウム、酸化マグネシウム、アルミ
ン酸ナトリウム、アンモニア、トリエチルアミン、トリ
エタノールアミンなどの塩基性若しくはアルカリ性化合
物などが用いられる。中でも特にフルフリルフルコール
や有機ケイ素化合物の自己縮合などの副反応を抑制し、
かつ反応性(触媒活性)の良好な塩基性若しくはアルカ
リ性化合物、とりわけか性アルカリ及び強塩基性イオン
交換樹脂が好ましく用いられる。そして、上記反応条件
は、特に制限はなく、原料種及び配合比、触媒種及び量
、反応環境(常圧、減圧)、反応度合(変性度、縮合度
)などに応じて適宜選択すればよいが、通常は30〜1
00°Cの温度で0.5〜lO時間程度である。
前記(A)成分の耐火骨材100重量部当り、0、1重
量部以上、好ましくは0.5〜10重量部の範囲で使用
される。この使用量が0.1重量部未満では実用的な耐
熱性改善は得られない。
機ケイ素化合物のほかに、FA変性有機ケイ素化合物と
フルフリルフルコールとの混合物も含まれる。このフル
フリルフルコールは、上記反応において未反応物として
残留するものであっても、例えば低粘性化のために人為
的に加えられたものであってもよい。
て樹脂系粘結剤が用いられる。このものは酸性硬化剤の
存在下に常温又は加熱により硬化して耐火骨材を強固に
結合させる機能を有するものであって、このようなもの
としては、例えばレゾ−ル型フェノールホルムアルデヒ
ド樹脂(以下フェノール樹脂という)、ユリア変性フェ
ノール樹脂、メラミン変性フェノール樹脂、エポキシ変
性フェノール樹脂、7ラン変性フエノール樹脂、ポリエ
ステル変性フェノール樹脂、フルフリルフルコール樹脂
、フルフリルフルコールホルムアルデヒド樹脂(以下フ
ラン樹脂という)、ユリア変性フラン樹脂、フェノール
変性フラン樹脂、ユリア・フェノール変性フラン樹脂、
ポリエステル変性フラン樹脂などが挙げられるが、もち
ろんこれらに限定されるものではない。
種以上を組み合わせて用いてもよく、その配合量は鋳型
の種類及び要求特性などに応じて適宜選択されるが、一
般的には前記(A)Iff分の耐火骨材100重量部当
り、0.01〜10重量部の範囲で使用される。なお、
これらの樹脂系粘結剤ぶこは所望に応じて鋳型の強度向
上に有用とされるシラン力・ツブリング剤を配合するこ
とができる。適当なシランカップリング剤としては、例
えばN−β(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリ
メトキシンラン、N−β(アミノエチル)−γ−アミノ
プロピルメチルジメトキシンラン、γ−アミノプロピル
トリエトキシシラン、γ−アミノプロピルエチルジェト
キシシランなどのアミノ系ンラン、γ−グリンドキシプ
ロビルトリメトキンンラン、β−(3,4−エポキシシ
クロヘキシル)エチルトリメトキシシランなどのエポキ
シ系シラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラ
ンのようなメルカグト系シランなどが挙げられる。
酸性硬化剤は、FA変性有機ケイ素化合物の加水分解反
応又はフルフリルフルコール若しくは樹脂系粘結剤の硬
化反応を促進させる性質を有するものであり、このよう
なものとしては、例えば塩酸、硫酸、リン酸などの無機
酸;ベンゼンスルホン酸、キシレンスルホン酸、トルエ
ンスルホン酸、フェノールスルホン酸、ドデシルベンゼ
ンスルホン酸、クロロ酢酸などの有機酸;塩化アルミニ
ウム、塩化スズ、塩化銅、塩化鉄などの金属塩化物、塩
化アンモニウム、リン酸アンモニウム、硝酸アンモニウ
ム、硫酸アンモニウム、硫酸水素アンモニウムなどの酸
性アンモニウム塩に代表される酸性塩などが挙げられる
が、もちろんこれらに限定されるものではない。
を組み合わせて用いてもよく、その配合量は鋳型の種類
及び要求特性、酸性硬化剤の種類などに応じて適宜選択
されるが、一般的には(C)成分と場合により用いられ
る(D)成分との総量100重量部当り、5〜100重
量部の範囲で使用される。なお、これら酸性硬化剤は、
通常水やアルコールを溶媒とする溶液として用いられる
。
酸性硬化剤(B成分)を混合後、FA変性有機ケイ素化
合物など(C成分)及び場合により用いられる樹脂系粘
結剤(DFIC分)を添加混合する方法、(2)耐火骨
材に他の成分を同時的に投入しながら混合する方法など
によって調製することができる。
、酸性硬化剤の存在下に適度な速度で加水分解を受けて
フルフリルアルコールとオルガノシラノールを生成する
。そして、このフルフリルアルコールは、耐火骨材の粘
結剤として機能し強度を迅速に発現させるため、従来の
組成物より強度の大幅な上昇を招くと共に、抜型時間(
高加速度)と可使時間とのバランスに微妙な影響を与え
て優れた造型性を付与する。一方、後者のオルガノシラ
ノールは、自己縮合して高分子化すると共に注湯時にお
いてはセラミック化して高い耐熱性を発現させるため、
金属溶湯による焼着、差し込みなどの鋳物欠陥の発生を
防止することができる。
本発明はこれらの例によってなんら限定されるものでは
ない。なお、鋳物砂組成物の特性は次の方法により測定
した。
た組成物を手込め充填した後室温に放置し、所定時間(
造型から抜型までの放置時間)ごとに直径50mm、高
さ50開の試験片を脱型し、その圧縮強度を測定した。
た抜型時間(硬化速度の尺度)は、得られたデーターを
もとに作成した圧縮強度−放置時間のグラフより、圧縮
強度が5に9/cm2となる放置時間を求めて示した。
袋に収納・密封して室温に放置し、所定時間(混線直後
から造型までの待機時間)ごとにポリビニル袋より組成
物を取り出して試験片を作製し、その鋳型強度を測定し
た。そして可使時間は、得られたデーターをもとに作製
した鋳型強度−待機時間のグラフより、ポリビニル袋に
収納されている組成物の鋳型強度が混練直後の強度の8
0%になる待機時間を求めて示した。
(1)項及び(2)項で測定されたデーターをもとに抜
型時間/可使時間の比を算出し、その数値が小さいほど
造型性に優れていると判定した。
物を手込め充填した後室温に24時間放置して直径30
關、高さ50+nmの試験片を作製した。次いでデイタ
ート社製高温鋳物砂試験機の炉内(温度: 1100℃
)で該試験片を2分間熱処理した後、取り出して室温ま
で冷却して得た試験片の形状を観察して耐熱性の優劣を
判定した。
器にエチルシリケート28(商品名、コルコート社製テ
トラエトキシシラン) 8329、フル7リルアルコー
ル156g及び水酸化ナトリウム1.79を仕込み、次
いで反応器内を減圧にすると共にかきまぜながら加熱昇
温し、アルコールの留出がほとんどみられなくなった時
点(温度は85℃、反応時間は約90分であった)まで
反応を継続し、さらに遊離フルフリルアルコールを除去
しながら160℃まで昇温した後、室温まで冷却してF
A変性有機ケイ素化合物(以下a液という)を得た。
リルアルコール量(%)、FA変性度及び粘度(cp/
25℃)などを測定した。その結果を第1表に示す。
10、カラムTSKG2000HXLX 2、R1検出
器〕ヲ用いる検量線法に準じて測定を行った。
解した後、内部標準としてテトラメチルンランを加えて
測定用試料を調製し、これを核磁気共鳴分析値(’H−
NMR)を用いて分析した。このNMRスペクトル図を
第1図に示す。■はケイ素原子と結合しf−、フル7リ
ルオキン基のメチレンプロトン、■はフルフリルアルコ
ールのメチレンプロトン、■はケイ素と結合したエトキ
シ基のメチルプロトンに帰属するピークである。そして
、これらのフルフリルオキシ基に帰属する化学シフトも
δ1値(約4.7ppm)のメチレンプロトンの面積X
と遊離エトキシ基に帰属する化学シフトδ2値(約1.
2ppm)のメチルプロトンの面積Yを積分曲線より求
めた後、式:変性度−3X/3X+2YよりFA変性度
を算出した。
1表に示す量に変更する以外は製造例1と同様にしてF
A変性有機ケイ素化合物(以下す液、C液、d液、e液
という)を製造し、併せてその特性分析も行った。そ結
果を第1表に示す。
1568gに変更し、かつ遊離フルフリルアルコールの
除去操作を行わないこと以外は製造例1と同様にしてF
A変性有機ケイ素化合物とフルフリルアルコールの混合
物(以下r液という)を製造し、併せてその特性分析も
行った。その結果を第1表に示す。
ルシリケート40を60h使用し、また、フル7リルア
ルコールの仕込量960gとする以外は製造例6と同様
にしてFA変性有機ケイ素化合物(以下g液という)を
製造し、併せてその特性分析も行っl;。その結果を第
1表に示す。
kgと60重量%キシレンスルホン酸溶液(B成分)
22.5gを投入して30秒間混合し、次いで製造例1
で得たa液(C成分)45gを投入し、再び30秒間混
合して鋳物砂組成物を得た(以下実施例1という)。
液、e液、f液及びg液を用いて6種類の鋳物砂組成物
(実施例2〜7)を得、また対照比較のため、エチルシ
リケート2B(x)、日本ユニカ社製アミノ系シランA
−1100を0.5重量%含むフルフリルアルコール
(y)及びこれらの混合物(x:y−1:2重量比)を
それぞれ45g用いて3種類の鋳物砂組成物を得た(比
較例1〜3)。
各種特性を測定した。その結果を第1表に示す。
素化合物と樹脂系粘結剤(D成分)との組み合わせを用
いる以外は実施例1と同様にして鋳物砂組成物を製造し
、併せてその特性評価を行った。その結果を第2表に示
す。
P4021はフラン系樹脂、HP3000Aはフェノー
ル系樹脂である。
量%塩化第二銅溶液13.5gを投入して30秒間混合
し、引き続き旭有機材工業社製ウオームボックス用7ラ
ン系樹脂)IP7100を45gと製造例6で得たf液
を30g投入し、再び30秒間混合して鋳物砂組成物を
得t;(実施例10)。また対照比較のため、f液をエ
チルシリケート40に代えた以外は同様にして鋳物砂組
成物を得た(比較[6)。
時強度(造型或の尺度)と冷時強度を測定した。その結
果を第3表に示す。
をブロー充填した後、所定時間焼成した試験片(縦25
開X横25旧×長さ120mW)を作製し、離型10秒
後に測定した曲げ強度(温時強度)をもって造型性の優
劣を判定した。また同様な操作で作製した試験片を室温
まで冷却して測定した曲げ強度を鋳型強度とした。
けるa液を第4表に示すような有機ケイ素化合物又はこ
のものと樹脂系粘結剤との組み合わせに変更する以外は
実施例1と同様にして鋳物砂組成物を得た。次いで得ら
れた鋳物砂組成物を用いてステップコーン中子lを作製
した後、あらかじめ成形しておいたフェノールウレタン
系主型2に該中子1を型組し、これに約1350℃の鋳
鉄溶湯を注湯した。冷却後型バランして得た鋳鉄鋳物の
中子面の焼肴状態を観察した(実施例ll−14)。
示す断面図である。また対照比較のため、比較例4に準
じて得た鋳物砂組成物によるステップコーン中子(比較
例7)、樹脂系粘結剤(HP4021)を単独で用いて
得た鋳物砂組成物によるステップコーン中子に三河鉱産
社製MgO系塗型MTS−713で塗型処理を施したも
の(比較例8)及び塗型処理しないもの(比較例9)を
準備し、同様に注湯試験を行って焼着状態を観察した。
来の組成物より鋳型強度及び造型性の点で優れているた
め、安定的かつ効率的な鋳型の生産を可能とし、かつ従
来より弱酸性の硬化剤が使用できることから鋳物材質上
の問題である球状化阻害を軽減することができる。しか
も、従来の改良技術と遜色ない耐熱性を有するため、塗
型工程の簡素化若しくは省略化が可能となり、鋳型の生
産性向上もさることながら省力、コストダウンが図れる
など極めて工業的価値が高い。
物の核磁気共鳴スペクトル図、第2rgJは、鋳鉄溶湯
による鋳込み試験に使用する試験用鋳型模型の断面図で
あり、図中符号lはステップコーン中子、2は主型及び
3は鋳鉄溶湯の注入口であ第 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 (A)耐火骨材、(B)酸性硬化剤、及び(C)フ
ルフリルオキシ基を有する有機ケイ素化合物又はこのも
のとフルフリルアルコールとの混合物を含有して成るこ
とを特徴とする鋳物砂組成物。 2 (A)耐火骨材、(B)酸性硬化剤、(C)フルフ
リルオキシ基を有する有機ケイ素化合物又はこのものと
フルフリルアルコールとの混合物及び(D)樹脂系粘結
剤を含有して成ることを特徴とする鋳物砂組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27991189A JP2633966B2 (ja) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | 鋳物砂組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27991189A JP2633966B2 (ja) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | 鋳物砂組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03142033A true JPH03142033A (ja) | 1991-06-17 |
JP2633966B2 JP2633966B2 (ja) | 1997-07-23 |
Family
ID=17617633
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27991189A Expired - Lifetime JP2633966B2 (ja) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | 鋳物砂組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2633966B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019072759A (ja) * | 2017-10-19 | 2019-05-16 | 群栄化学工業株式会社 | 砂組成物およびその製造方法と、鋳型の製造方法 |
JP2019111563A (ja) * | 2017-12-25 | 2019-07-11 | 花王株式会社 | 鋳型の製造方法 |
-
1989
- 1989-10-30 JP JP27991189A patent/JP2633966B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019072759A (ja) * | 2017-10-19 | 2019-05-16 | 群栄化学工業株式会社 | 砂組成物およびその製造方法と、鋳型の製造方法 |
JP2019111563A (ja) * | 2017-12-25 | 2019-07-11 | 花王株式会社 | 鋳型の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2633966B2 (ja) | 1997-07-23 |
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