JPH04118145A - 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特定の界
面活性剤の１種又は２種以上を併用してなる鋳物砂用粘
結剤組成物を使用することにより、鋳型強度を大幅に向
上させることを見出し、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界面活性剤の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に関するもので
ある。

本発明において用いられる界面活性剤としては、アルキ
ルベンゼンスルホン酸、アルキルナフタレンスルホン酸
塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物及びフェノ
ールスルホン酸ホルマリン縮合物などの分子中に芳香族
スルホン酸を有するものが好ましい界面活性剤として挙
げられるが、更に好ましくは分子中にポリオキシアルキ
レン結合を有している界面活性剤である。具体的には、
ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩、ポリオキ
シエチレンアルキルエーテノペポリオキシエチレンソル
ビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンアルキルフ
ェノールエーテノヘオキシエチレンオキシブロピレンブ
ロックポリマー、ポリオキシエチレンアルキルアミン等
である。

又かかる界面活性剤において好ましいＨＬＢの範囲は５
．０〜１８．０であり、更に好ましいＨＬＢの範囲は９
．０〜１６．０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（推定される。即ち、上
記の如き界面活性剤の１種又は２種以上を存在させるこ
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の如き界面活性剤の１種又
は２種以上の混合物とを併用する形態としては、水溶性
フェノール樹脂又は水溶液中に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重量部及び界面
活性剤０．０１〜５重量部、好ましくは０９０５〜３重
量部を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
界面活性剤０．０１〜５重量部、好ましくは０．０５〜
３重量部を加えた混練砂を手込め、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
吹き込んでフェノール樹脂混合物を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
セチン等を用いるのが好ましく、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、例えばフェノール、タレ
ゾーノペレゾルシノーノベキシレノーノベビスフェノー
ルＡ１クミルフエノーノヘノニルフェノーノヘブチルフ
ェノール、フェニルフェノール、エチルフェノール、オ
クチルフェノーノペアミルフエノーノベナフトール、ビ
スフェノールＦ１ビスフエノールＣ１カテコール、ハイ
ドロキノン、ピロガローノペフロログルシン、リグニン
、ビスフェノールＡ残渣、クレゾール残渣、クロロフェ
ノーノペジクロロフェノーノベ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・ラム、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ｒ−（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。

〔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１〜５及び比較例１〜４ 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、水溶性フェノール樹脂を１．５重量部及び
表−１に示す各種界面活性剤を０．１５重量部添加混練
してなる混合物を、直径が５Ｑｍｍで高さが５Ｑｍ＋ｔ
＋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６〜１０及び比較例５〜８ 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、水溶性フェノール樹脂
を２．０重量部及び表−２に示す各種界面活性剤を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５Ｑｍｍ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界面活性剤の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　界面活性剤が、分子中にポリオキシアルキレン結合
   を有しているものである請求項１記載の鋳物砂用粘結剤
   組成物。 ３　界面活性剤のＨＬＢが５〜１８である請求項２記載
   の鋳物砂用粘結剤組成物。 ４　界面活性剤のＨＬＢが９〜１６である請求項３記載
   の鋳物砂用粘結剤組成物。 ５　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。