JPH04138837A - 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られる鋳型用組成
物、特に作業性、鋳型特性とくに鋳型強度、耐熱性及び
鋳湯後の鋳型の崩壊性か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かある。

水ガラスやセメントを用いる無機系粘結剤は鋳湯時に有
害ガスの発生か少ない反面鋳湯後の鋳型の崩壊性が悪く
、仕上工数か有機系バインダーに比へ多くかかること、
さらに砂の回収・再生か困難である欠点が上げられる。

一方、有機系粘結剤を用いる造型法としては、フラン樹
脂、尿素変性フラン樹脂又はレゾール型フェノール樹脂
等かあり、これらの硬化触媒には有機スルホン酸や硫酸
か用いられる。このため、鋳湯後の鋳型崩壊性は良好で
あるか、含まれる硫つ 黄か鉄への浸硫現象やダクタイル鋳鉄への炭素の球状化
阻害等の悪影響を及はすなと、冶金学上多くの問題点か
指摘されている。更に、発生するＳ　Ｏｘ　、　Ｎ　Ｏ
ｘガスによる作業環境の悪化、大気汚染による酸性雨の
一原因との指摘もされ始め社会問題となっている。

このような欠点を解決する目的で、粘結剤に塩基性の物
質か望まれていた。従来このような粘結剤としては、レ
ゾール型ナトリウムフェノラート樹脂水溶液と有機エス
テルを用いること（特開昭５０−１３０６２７号公報）
やカリウムアルカリレゾール型フェノール樹脂を適用す
ること（特公昭６１−４３１３２号公報）が知られてい
る。しかし上記粘結剤ては他の有機バインダーに比へ使
用量を多くしないと鋳型としての充分な強度か発現せず
、また多くすると造型作業時の充填不良やベタツ牛の発
生による造型作業の悪化、鋳湯に於するガス欠陥の増加
、鋳型崩壊性や砂回収性の悪化などに繋がることがわか
っており実用的でない。

〔発明か解決しようとする課題〕

本発明者は、冶金学的に優れ、且つ造型作業性、鋳型特
性、また鋳湯後の砂崩壊性が共に優れ、有害ガスの発生
かない常温硬化型鋳型造型法用組成物について鋭意研究
した結果、耐火材料に（Ａ）アルカリ化ベンジリックエ
ーテル樹脂、（Ｂ）有機エステルを配合した組成物かき
わめて有効であることを見出し、更にこの知見に基づき
種々検討を進め本発明を完成するに至った。

〔課題を解決する為の手段〕

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
化ベンジリックエーテル樹脂を０．５〜６．０重量部、
（Ｂ）有機エステルを０．１〜３．０重量部の２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、再生砂なとである。

アルカリ化ベンジリックエーテル樹脂とは、ベンジリッ
クエーテル型フェノール−ホルムアルデジリックエーテ
ル樹脂である。

以下、本発明の構成について詳しく述べる。

本発明で使用するベンジリックエーテル□型フェノール
−ホルムアルデヒドについて説明する。フェノール源と
しては、フェノール、クレゾール、キシレノール、ビス
フェノールＡ、ビスフェノールＦ、レゾルシノール等全
てのフェノール源が対象となる。しかし、物性面、経済
性の点から見てフェノールが好ましい。アルデヒド源と
してはホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズア
ルデヒド、グリオキザール等が使用出来るがホルムアル
デヒドか安価であり性能も良い。

ベンジリックエーテル型フェノール−ホルムアルデヒド
樹脂を作る場合の反応モル比は１．０〜３、０の範囲の
ものが良い。好ましくは１．２〜２．４の範囲のものが
良い。また、ベンジリックエーテル型フェノール−ホル
ムアルデヒド樹脂をつくる場合の反応触媒としては亜鉛
、鉛等の酸化物、有機酸との塩なと２価金属触媒なら何
でもよいか特に亜鉛、鉛の有機酸塩の触媒か好ましい。

ベンジリックエーテル型フェノール−ホルムアルデヒド
樹脂の平均分子量（数平均）は、後のアルカリ化水溶性
ベンジリックエーテル樹脂の濃度と粘度に影響を及ぼす
か、両者のバランスから１２０〜１８００となる。好ま
しくは２００〜１０００である。

ベンジリックエーテル樹脂のｐＨ値は５〜７てあり一般
に水溶性ではない。しかしアルカリを加えアルカリ化す
ることにより水溶性となる。このアルカリ化ベンジリッ
クエーテル樹脂に給いて、該アルカリ成分としては全て
のアルカリ成分が適用でき、少量ならばアルカリ土類や
他の金属との混合物でも差しつかえないが、アルカリ金
属の存在が不可欠である。アルカリ金属はイオン化ポテ
ンシャルの小さいものか良く最も良好なアルカリ金属は
カリウムてあり、ついでナトリウムである。

これらは一般に使用されている苛性カリ、苛性ソーダな
との水酸化物、あるいは炭酸カリウム、炭酸ソーダなと
の炭酸塩を使うのが良い。

アルカリの量はアルカリ化水溶性ベンジリックエーテル
樹脂の水溶液かｐＨ９以上になるように調整する。ｐＨ
９以下では樹脂の水溶性か悪いばかりてな（、鋳型造型
時の強度か不十分となり実用的でない。

ベンジリックエーテル樹脂をアルカリ化する際、アルデ
ヒドを加え反応させるのが好ましい。

アルデヒド源としてはベンジリックエーテル型フェノー
ル−ホルムアルデヒド樹脂を作る際のアルデヒド源と同
して良いか、ホルムアルデヒドか性能上好ましい。しか
しなからホルムアルデヒド源がかならずしも無くてもベ
ンジリックエーテル樹脂は水溶性となりまた有機エステ
ルにより硬化する。ベンジリックエーテル樹脂の反応か
進んでいない時はホルムアルデヒドで反応を進ませた方
が有機エステルとの反応性か上がり速硬性になるので好
ましい。

本発明で得られたアルカリ化ベンジリックエーテル樹脂
を用いると、従来のレゾール型ナトリウムフェノラート
樹脂（例えば特開昭５０−１３０６２７号公報）やカリ
ウムアルカリレゾール樹脂（例えば特公昭６１−４３１
３２号公報）に比べ少量のバインダー添加でより優れた
鋳型強度か得られる。

本発明のアルカリ化ベンジリックエーテル樹脂の有効固
形分は、２５〜７０重量％の水溶液に調整する。２５重
量％以下の樹脂含有量では鋳型強度か得にくく鋳込み必
要条件に合わない。７０重量％以上の樹脂含有量では鋳
物砂か高粘性となり造型作業か困難となる。好ましくは
４０〜６５重量％の水溶液となるように調整する。

本発明においてバインダーと鋳物砂との粘結性を改良す
るためにカップリング剤を配合しても良い。カップリン
グ剤としては、シラン、チタネート、ボロン等いずれを
用いてもよいか、特に好ましくはシラン系である。

シラン系カップリング剤の代表例は、γ−グリンドオキ
シブロビルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルト
リメトキシシラン等である。カップリング剤の使用量は
アルカリ化ベンジリックエーテルに対し０．０５〜４重
量％であるか、より好ましくは０．１〜１．５重量％で
ある。

本発明の樹脂ては、さらに他の従来公知の粘結剤、例え
ば、レゾール型フェノールホルムアルデヒド樹脂を配合
してもよい。本発明に添加できる他の物質は、アルコー
ル、ケトン類等か例示てきる。

本発明に関する鋳型造型法では、耐火性材料にアルカリ
化ベンジリックエーテル樹脂と硬化剤として有機エステ
ルとを混合して鋳物砂として用いられる。

硬化剤として用い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、γ−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、エチレンカーボネート、プロ
ピレンカーボネート等を単独又は混合物として使用する
ことができる。

有機エステルのアルカリ化ベンジリックエーテル樹脂１
００重量部に対する配合割合は１０〜５０重量％か適切
である。１０重量％未満ては硬化か不十分となる。５０
重量％を越えて用いた場合、有機エステルか樹脂の溶剤
として働き鋳型強度が低下する。

〔作　　　用〕

本発明は有機エステルによりアルカリ化ペンツリックエ
ーテル樹脂か硬化し得る化学現象に基ずくものである。

更に詳しくはベンジリックエーテル樹脂は水溶性となり
得る基を極微量しかもたない為、水溶液になることはな
い。一般には有機溶剤に溶解させフェノール系ポリオー
ルとし、ポリイソンアネートを硬化剤として反応硬化さ
せ鋳型用バインダーとして適用されている。

しかしながら本発明者等は、この樹脂をｐＨ９以上のア
ルカリにすることにより水溶性化か可能であることを見
出した。更にアルカリ化されたベンジリックエーテル樹
脂は、そのままでは有機エスチルどの硬化反応は起こら
ないか非常に遅い場合がある。この対策として少量のホ
ルマリンをさらに反応させる事により硬化速度の調整か
可能であることを見出した。

〔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、比較例で示される１部」およびＦ％Ｊはす
べて「重量部」、「重量％」である。

くアルカリ化ベンジリックエーテル樹脂の合成例〉を仕
込み徐々に昇温する。　１０５°Ｃで加熱を止め、発熱
で還流させる、還流開始から２時間保ち反応させる。終
了後脱水しなから１３５°Ｃまて昇温させベンジリック
エーテル樹脂を得る。

脱水終了後、冷却を開始し、８０°Ｃから５０％水酸化
カリウム７００部、３７％ホルムアルデヒド８１部を添
加し８５°Ｃに１．０時間保ち反応させる。ついて５０
％苛性ソーダ４１７部を滴下しながら冷却する。４０℃
以下で水を２１０ｇを加え均一に混合した後、０．４％
のγ−グリシドキシプロビルトリメトキンシランを加え
アルカリ化ベンジリックエーテル樹脂を得た。

実施例１゜ 品用式卓上混合器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１８部を配合
して３０秒間混合した後、上記合成例で得たアルカリ化
ベンジリックエーテル樹脂４５部を添加して更に６０秒
間混合して配合砂を得た。

混合直後の砂を５０φ×５０Ｂの穴を有する木型に入れ
プラスチックハンマーで３回りいた後、余分な配合砂を
除去し上面を平滑にした。

配合砂が木型内で常温硬化した後、木型より鋳型を取り
出し圧縮強度を測定した。また造型後２４時間経過した
鋳型を用いて注湯試験を行なった。更に、２８φ×５０
ｓの木型を用いて上記と同じ方法て鋳型を作り、熱間圧
縮強度試験を実施した。

実施例２ 品川式卓上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３０秒
間混合した後、上記合成例で合成したアルカリ化ベンジ
リックエーテル樹脂４５部を添加し、更に６０秒間混合
し配合砂を得た。配合砂は実施例１と同様な方法で圧縮
強度の測定、注湯試験及び熱間圧縮強度試験を行なった
。

くカリウムアリカリレゾール樹脂の合成例〉水酸化カリ
ウム５９０部を徐々に加えた。次いて、９５℃に加熱後
粘度が２３０ｃｐ（２０℃）に達した時点て冷却し、４
０°Ｃ以下で０．５％のγ−グリシドキシプロビルトリ
メトキシシランを加え樹脂分６５％のカリウムアルカリ
レゾール樹脂を得た。

比較例１ 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１８部を配合
し３０秒間混合した後、上記合成例で得たカリウムアル
カリレゾール樹脂を４５部を添加し、更に６０秒間混合
して配合砂を得た。

配合砂を実施例１と同様な方法て圧縮強度を測定し、注
湯試験及び熱間圧縮強度試験を実施した。

比較例２ 品川式卓上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３０秒
間混合した後、上記合成例で合成したカリウムアルカリ
レゾール樹脂４５部を添加し、更に６０秒間混合し配合
砂を得た。配合砂は実施例１と同様な方法で圧縮強度の
測定、注湯試験及び熱間圧縮強度試験を行なった。

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、注湯試験及び熱間圧縮試験の試験結果を表−１に
示した。

（崩壊性試験） 径７０ｍｍ、高さ６０ｍｍの空間を有する主要内に径５
０−１高さ５０叩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３．５ｋｇの錘を１５ｃｍ０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
に排出されるまての衝撃回数を測定した。

（熱間圧縮強度試験法） 径２８ｍ＋ｎ、高さ５０［の鋳）をアルミ箔に包み、＋
００じ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時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
後の鋳型の崩壊性が共に優れた常温硬化型の鋳型造型法
を提供することかてきるので工業的に極めて有用である
。

特許出願人　　住友デュレズ株式会社

Claims (3)

【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於いて、
   耐火性材料１００重量部に対して、（Ａ）アルカリ化ベ
   ンジリックエーテル樹脂を０．５〜６．０重量部、（Ｂ
   ）有機エステルを０．１〜３．０重量部の２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）アルカリ化ベンジリックエーテル樹脂がフェノー
   ル系ベンジリックエーテル樹脂とホルムアルデヒドとを
   アルカリ金属触媒下に反応させてなることを特徴とする
   請求項１記載の鋳型用組成物。
3. （３）アルカリ化ベンジリックエーテル樹脂がフェノー
   ル系ベンジリックエーテル樹脂にアルカリ金属水溶液を
   加えて反応させてなることを特徴とする請求項１記載の
   鋳型用組成物。