JPH04118144A - 鋳物砂用粘結剤組成物 - 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〕 本発明は自硬性鋳型及びガス硬化性鋳型造型法に用いら
れる鋳物砂用粘結剤組成物に関するものである。

更に詳しくは、水溶性フェノール樹脂を粘結剤として用
い、これを有機エステルにより硬化させる鋳型造型法に
用いられる改良された有機エステル硬化型鋳物砂用粘結
剤組成物に関するものである。

〔従来の技術〕

有機粘結剤を用いて主型や中子のような鋳型を製造する
造型法として、自硬性鋳型法、コールドボックス鋳型法
、クローニング法（シェル法）は公知である。特に有機
自硬性鋳型造型法は機械鋳物分野を中心に生産性、鋳物
品質、安全衛生上の観点から無機系に代わって既に汎用
的な造型法となっている。

一方、従来、中、高速で鋳型を製造するにはフェノール
樹脂を粒状耐火物に被覆した、いわゆるコーテツドサン
ドを加熱硬化して鋳型を製造するクローニング法が幅広
く使用されている。

しかし、鋳型製造時の省エネルギー、鋳型生産速度、更
に鋳型、鋳物の品質を改善するために、ガス状又はエロ
ゾル状物質で常温硬化させるコールドボックス鋳型法が
クローニング法を代替する鋳型の製造法として鋳物業界
で真剣に導入が試みられてきている。

〔発明が解決しようとする課題〕

有機自硬性鋳型造型法及びガス硬化性鋳型造型法に用い
られる粘結剤組成物として、水溶性フェノール−ホルム
アルデヒド樹脂水溶液を粘結剤とし、これを有機エステ
ルで硬化せしめる鋳物砂用粘結剤組成物が、特開昭５０
−１３０６２７号公報、特開昭５８−１５４４３３号公
報や特開昭５８−１５４４３４号公報により公知である
。

この粘結剤を用いた鋳型造型法は粘結剤中に硫黄原子を
含まないため酸硬化性樹脂を用いた鋳型造型法に比較し
て浸硫の傾向が小さい等の長所を有するが、反面酸硬化
性鋳型造型法に比較して、鋳型強度が低い、可使時間が
短い、砂再生性が劣るなどの欠点を有しており、更にそ
の改良が望まれている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは上記問題点を解決すべく鋭意研究の結果、
水溶性フェノール樹脂を粘結剤とし、これを有機エステ
ルにより硬化させる鋳型造型法に用いられる鋳物砂用粘
結剤組成物において、水溶性フェノール樹脂に対し特定
割合のフェノール化合物単量体を含有せしめることによ
って、鋳型強度を大幅に向上させ得ることを見出し、本
発明を完成するに到った。

即ち本発明は、水溶性フェノール樹脂とその固形分量に
対し５〜４０重量％のフェノール化合物単量体の１種又
は２種以上とを必須成分とすることを特徴とする有機エ
ステル硬化型鋳物砂用粘結剤組成物を提供するものであ
る。

本発明の粘結剤組成物中のフェノール化合物単量体の含
有量は、水溶性フェノール樹脂水溶液の固形分量に対し
て、好ましくは７〜３０重量％である。本発明によれば
上記特定割合のフェノール化合物単量体を含有させるこ
とにより鋳型強度を向上させることができるのであって
、５重量％より少ないと鋳型強度向上効果は十分でなく
、また４０重量％以上では硬化速度が遅くなり、実用的
でない。

本発明に使用されるフェノール化合物単量体は、例えば
フェノール、クレゾール、レゾルシノール、キシレノー
ル、ビスフェノールＡ、　クミルフェノール、ノニルフ
ェノール、ブチルフェノール、フェニルフェノーノ収エ
チルフェノール、オクチルフェノール、アミルフェノー
ノへナフトール、ビスフェノールＦ１ビスフエノール０
１カテコール、ハイドロキノン、ピロガローノ収フロロ
グルシン、ビスフェノールＡ残渣、クレゾール残渣、ク
ロロフェノール、ジクロロフェノール、その他の置換フ
ェノールを含めたフェノール類等の化合物である。

本発明の粘結剤組成物を用いることにより、鋳型強度を
大幅に改善し得る理由は次の如く推定される。即ち、特
定割合のフェノール化合物単量体を存在させることによ
り、耐火性粒状材料と水溶性フェノール樹脂との表面水
素結合を誘起して、界面接着性の改善等の表面特性を化
学的に向上せしめたこと、また硬化鋳型の組成物界面、
即ち固体−液体、液体−液体界面への浸透性及び拡散性
と耐火性粒子に対する凝集力等の特性とを物理的に改善
、改質し、向上せしめたことによると考えられる。

水溶性フェノール樹脂と上記特定割合のフェノール化合
物単量体の１種あるいは２種以上の混合物とを併用する
形態としては、フェノール化合物単量体を水溶性フェノ
ール樹脂中に遊離の状態で含有させてもよいし、有機エ
ステル中に攪拌混合せしめてもよいし、或いはそれらと
別途に耐火性粒状材料に添加してもよい。またこの際、
周知の溶媒に希釈して混練性を高めて添加することもで
きる。

本発明の有機エステル硬化型鋳物砂用粘結剤組成物を用
いて鋳物用砂型を自硬性鋳型造型法によって製造するに
は、耐火性粒状材料１００重量部に、硬化剤である有機
エステル０．０５〜９重量部、好ましくは０．１〜５重
量部、水溶性フェノール樹脂水溶液を固形分として０．
４〜１５重量部、好ましくは０．６〜５重量部、及びフ
ェノール化合物単量体の１種又は２種以上の混合物を水
溶性フェノール樹脂水溶液の固形分量に対して５〜４０
重量％、好ましくは７〜３０重量％になるように含有さ
せ、周知の方法で混練し、従来の自硬性鋳型製造プロセ
スをそのまま利用して鋳型を製造することができる。

また、本発明において、鋳物用砂型をガス硬化性鋳型造
型法によって製造するには、まず耐火性粒状材料１００
重量部に、水溶性フェノール樹脂水溶液を固形分として
０．４〜１５重量部、好ましくは０．６〜５重量部、及
びフェノール化合物単量体の１種又は２種以上の混合物
を水溶性フェノール樹脂水溶液の固形分量に対し５〜４
０重量％、好ましくは７〜３０重量％になるように含有
させた混練砂を手込め、もしくは加圧空気でのブローイ
ングにより模型中に充填し、次いでガス状もしくはエロ
ゾル状の有機エステル０．０５〜９重量部を吹き込んで
硬化させることにより鋳型を製造する。

本発明に用いられる有機エステルとしては、ラクトン類
或いは炭素数１〜１０の一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誘導される有機エステ
ルの単独もしくは混合物が用いられるが、自硬性鋳型造
型法ではＴ−ブチロラクトン、プロピオンラクトン、ε
−カプロラクトン、ギ酸エチノベ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
アセチン等を用いるつが好ましく、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。

本発明に用いられる水溶性フェノール樹脂とは有機エス
テルで硬化可能な樹脂であり、例えばフェノーノペクレ
ゾーノベレゾルシノール、３．５−キシレノーノベビス
フェノールＡ１その他の置換フェノールを含めたフェノ
ール類と、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、フル
フラールアルデヒド及びアルデヒドの混合物等との反応
によって得られるフェノール樹脂が挙げられる。これら
のフェノール樹脂の縮合に用いられる適当なアルカリ性
物質は水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチ
ウム及びこれらの混合物であるが、水酸化カリウムが最
も好ましい。

耐火性粒状材料としては、石英質を主成分とする珪砂の
他、クロマイト砂、ジルコン砂、オリピン砂、アルミナ
サンド等の無機耐火性粒状材料が使用されるが、特に限
定されるものではない。

また、更に鋳型強度を向上させる目的でシランカップリ
ング剤を加えても差し支えない。好ましいシランカップ
リング剤としては、Ｔ−アミノプロピルトリエトキシシ
ランやγ−（２アミノエチル）アミノプロピルトリメト
キシシラン等が挙げられる。

本発明における水溶性フェノール樹脂水溶液の固形分量
は、空気循環式炉内で、秤量試料（２，０±Ｏ，Ｉｇ）
を３時間１００℃に加熱することによって測定した。

〔実　施　例〕

以下、実施例をもって本発明の詳細な説明するが、本発
明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

実施例１〜１０及び比較例１〜３ 自硬性鋳型造型法における鋳型強度の経時変化を評価し
た。

即ち、珪砂１００重量部に対して、トリアセチンを０．
２５重量部、固形分が５０重量％である水溶性フェノー
ル樹脂を１．５重量部、表−１に示す各種フェノール化
合物単量体を０．１５重量部添加混練してなる混合物を
、直径が５９ｍｍで高さが５０ｍｍであるテストピース
用模型に充填し、混練後の圧縮強度の経時変化を測定し
た。

結果を表−１に示す。

実施例１１〜２０及び比較例４〜６ ガス硬化性鋳型造型法における鋳型強度の経時変化を評
価した。

即ち、珪砂１００重量部に対し、固形分５０重量％であ
る水溶性フェノール樹脂を２．０重量部、表−２に示す
各種フェノール化合物単量体を０．２重量部添加混練し
てなる混合物を、直径が５Ｑｍｍで高さが５０闘である
ガス硬化用テストピース模型に充填した。この模型中に
３．０重量部のガス状のギ酸メチルを注入し、注入後の
圧縮強度の経時変化を測定した。

結果を表−２に示す。

〔発明の効果〕

上記の実施例で明白なように、本発明の製造方法によれ
ば、従来の製造方法によって得られる鋳型に比べ高強度
の鋳型が得られる。

その結果、粘結剤の使用量の低減が可能となるため、鋳
物砂の回収が容易となり、また、鋳込時の鋳型から発生
するガス量を減少し得るので、ガス欠陥の発生を抑制し
健全な鋳物が製造でき、実用上有益なものとなる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　水溶性フェノール樹脂とその固形分量に対し５〜４
   ０重量％のフェノール化合物単量体の１種又は２種以上
   とを必須成分とすることを特徴とする有機エステル硬化
   型鋳物砂用粘結剤組成物。 ２　フェノール化合物単量体の含有量が、水溶性フェノ
   ール樹脂の固形分量に対して、７〜３０重量％である請
   求項１記載の鋳物砂用粘結剤組成物。 ３　有機エステルがガス状であることを特徴とする請求
   項１記載の鋳物砂用粘結剤組成物。