JPH04294839A - 鋳物砂用粘結剤およびその製造方法 - Google Patents
鋳物砂用粘結剤およびその製造方法Info
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- JPH04294839A JPH04294839A JP8190291A JP8190291A JPH04294839A JP H04294839 A JPH04294839 A JP H04294839A JP 8190291 A JP8190291 A JP 8190291A JP 8190291 A JP8190291 A JP 8190291A JP H04294839 A JPH04294839 A JP H04294839A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、鋳物砂型を成形する
際に用いられる鋳物砂用粘結剤およびその製造方法に関
する。
際に用いられる鋳物砂用粘結剤およびその製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】鋳物砂用粘結剤には、常温硬化型として
フラン樹脂、フェノール樹脂、もしくはポリウレタン樹
脂などを用いる有機性粘結剤が知られている。上記樹脂
のうち、フラン樹脂やフェノール樹脂は鋳物砂型を容易
に崩壊させることができると共に、砂の回収が容易にで
きるという利点を有しているが、その反面、硬化触媒に
有機スルホン酸もしくは硫酸を用いるために、鋳物に悪
影響を及ぼすおそれがある。一方、ポリウレタン樹脂を
用いるものでは、常温硬化性が低く、また、耐熱性など
に問題がある。そこで、上記のような問題を解消するた
めに、カリウムアルカリ性フェノール・ホルムアルデヒ
ド樹脂を用いて鋳物砂用粘結剤を製造することが提案さ
れている（例えば、特開昭５８‐１５４４３３号公報）
。
フラン樹脂、フェノール樹脂、もしくはポリウレタン樹
脂などを用いる有機性粘結剤が知られている。上記樹脂
のうち、フラン樹脂やフェノール樹脂は鋳物砂型を容易
に崩壊させることができると共に、砂の回収が容易にで
きるという利点を有しているが、その反面、硬化触媒に
有機スルホン酸もしくは硫酸を用いるために、鋳物に悪
影響を及ぼすおそれがある。一方、ポリウレタン樹脂を
用いるものでは、常温硬化性が低く、また、耐熱性など
に問題がある。そこで、上記のような問題を解消するた
めに、カリウムアルカリ性フェノール・ホルムアルデヒ
ド樹脂を用いて鋳物砂用粘結剤を製造することが提案さ
れている（例えば、特開昭５８‐１５４４３３号公報）
。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これにおける
鋳物砂用粘結剤はアルカリ触媒フェノール樹脂の特徴と
してメチロール基の含有量が多く、低分子量であるため
、使用量を多くしないと鋳物砂型としての強度が不十分
となる。また、鋳物にガス欠陥を起こし易く、鋳込後の
鋳物砂型の崩壊性、砂の回収性が悪いという問題がある
。一方、特開昭６２‐４０９４８号公報によれば、鋳物
砂用粘結剤にアルカリレゾール型ビスフェノール樹脂を
用いることが提案されていて、これによれば、少量の鋳
物砂用粘結剤で鋳物砂型に十分の強度が得られることと
されている。しかし、原料に用いるビスフェノールはフ
ェノールに比較して極めて高価であるため、鋳物砂用粘
結剤の原料としては適当ではない。
鋳物砂用粘結剤はアルカリ触媒フェノール樹脂の特徴と
してメチロール基の含有量が多く、低分子量であるため
、使用量を多くしないと鋳物砂型としての強度が不十分
となる。また、鋳物にガス欠陥を起こし易く、鋳込後の
鋳物砂型の崩壊性、砂の回収性が悪いという問題がある
。一方、特開昭６２‐４０９４８号公報によれば、鋳物
砂用粘結剤にアルカリレゾール型ビスフェノール樹脂を
用いることが提案されていて、これによれば、少量の鋳
物砂用粘結剤で鋳物砂型に十分の強度が得られることと
されている。しかし、原料に用いるビスフェノールはフ
ェノールに比較して極めて高価であるため、鋳物砂用粘
結剤の原料としては適当ではない。
【０００４】
【発明の目的】この発明は、上記のような事情に注目し
てなされたもので、上記従来の諸問題を解消し、特に、
少量の鋳物砂用粘結剤でも鋳物砂型に十分の強度が得ら
れるようにすることを目的とする。
てなされたもので、上記従来の諸問題を解消し、特に、
少量の鋳物砂用粘結剤でも鋳物砂型に十分の強度が得ら
れるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する発明
の第１の特徴とするところは、鋳物砂用粘結剤が、ノボ
ラック樹脂とホルムアルデヒドとを水酸化カリウムの存
在下で反応させて生成した高分子量フェノール樹脂と、
低級有機酸エステルとを含有する点にある。また、発明
の第２の特徴とするところは、酸性条件下で直鎖状高分
子ノボラック樹脂を製造し、これにホルムアルデヒドと
水酸化カリウムを加えてアルカリ性高分子量フェノール
樹脂水溶液を製造し、これに硬化剤としての低級有機酸
エステルを混合して鋳物砂用粘結剤を製造する点にある
。
の第１の特徴とするところは、鋳物砂用粘結剤が、ノボ
ラック樹脂とホルムアルデヒドとを水酸化カリウムの存
在下で反応させて生成した高分子量フェノール樹脂と、
低級有機酸エステルとを含有する点にある。また、発明
の第２の特徴とするところは、酸性条件下で直鎖状高分
子ノボラック樹脂を製造し、これにホルムアルデヒドと
水酸化カリウムを加えてアルカリ性高分子量フェノール
樹脂水溶液を製造し、これに硬化剤としての低級有機酸
エステルを混合して鋳物砂用粘結剤を製造する点にある
。
【０００６】
【作 用】上記構成による作用は次の如くである。一
般に、フェノールとホルムアルデヒドとの反応は基本的
には次のように考えることが出来る。即ち、フェノール
とホルムアルデヒドの反応は、まず下記化学式（以下単
に化という）１の付加反応が起こりモノメチロールフェ
ノールが生成する。
般に、フェノールとホルムアルデヒドとの反応は基本的
には次のように考えることが出来る。即ち、フェノール
とホルムアルデヒドの反応は、まず下記化学式（以下単
に化という）１の付加反応が起こりモノメチロールフェ
ノールが生成する。
【０００７】
【化１】
【０００８】反応が進行していくと、上記化１の反応以
外に次の化２および化３の反応が並行して起こる。
外に次の化２および化３の反応が並行して起こる。
【０００９】
【化２】
【００１０】
【化３】
【００１１】前記特開昭５８‐１５４４３３号公報に記
載されているような塩基性触媒（具体的には水酸化カリ
ウム（（但し水酸化ナトリウムを少量含んでもよい））
を用いてｐＨを７以上で反応を行うと、化３の反応が化
２の反応に比較して速くなりメチロール化が優先して進
む。
載されているような塩基性触媒（具体的には水酸化カリ
ウム（（但し水酸化ナトリウムを少量含んでもよい））
を用いてｐＨを７以上で反応を行うと、化３の反応が化
２の反応に比較して速くなりメチロール化が優先して進
む。
【００１２】結果として、多官能性で比較的低分子量の
ポリメチロール化合物が生成する。この反応物を一般に
レゾールと呼んでおり、その数平均分子量、バーＭｎは
概ね２００ である（例えば「講座」重合反応論８巻“
重付加と付加縮合”（化学同人）のＰ．１４１ 〜Ｐ．
２００ 参照）。 これに対して酸触媒を用いると塩基性触媒とは逆に化３
の反応より化２の反応が優先して起こり可溶可融性樹脂
が得られる。そして、これがノボラック樹脂といわれる
ものであり数平均分子量、バーＭｎは一般に１０００前
後である。
ポリメチロール化合物が生成する。この反応物を一般に
レゾールと呼んでおり、その数平均分子量、バーＭｎは
概ね２００ である（例えば「講座」重合反応論８巻“
重付加と付加縮合”（化学同人）のＰ．１４１ 〜Ｐ．
２００ 参照）。 これに対して酸触媒を用いると塩基性触媒とは逆に化３
の反応より化２の反応が優先して起こり可溶可融性樹脂
が得られる。そして、これがノボラック樹脂といわれる
ものであり数平均分子量、バーＭｎは一般に１０００前
後である。
【００１３】そして、本発明では、まず、酸性条件下で
、直鎖状高分子量の上記した如きノボラック樹脂を製造
し、これにホルムアルデヒドと水酸化カリウムを加えて
高分子量かつメチロール基含量の多いアルカリ性高分子
量フェノール樹脂水溶液を製造する。次に、これに硬化
剤としての低級有機酸エステルを混合すれば、鋳物砂用
粘結剤が生成されることとなる。
、直鎖状高分子量の上記した如きノボラック樹脂を製造
し、これにホルムアルデヒドと水酸化カリウムを加えて
高分子量かつメチロール基含量の多いアルカリ性高分子
量フェノール樹脂水溶液を製造する。次に、これに硬化
剤としての低級有機酸エステルを混合すれば、鋳物砂用
粘結剤が生成されることとなる。
【００１４】
【実施例】本発明における高分子量のノボラック樹脂の
製造は、フェノールとホルムアルデヒドとのモル比を１
：０．３５〜０．９ の範囲として、同上フェノールと
触媒として用いられるシュウ酸もしくは塩酸とのモル比
を１：０．０１〜０．０５の範囲として行われる。ノボ
ラック樹脂の平均分子量は通常２００ 〜２０００（２
量体〜２０量体）であるが、上記した反応条件によれば
、数平均分子量バーＭｎ＝１０００〜２０００の範囲の
ノボラック樹脂が容易に得られる。
製造は、フェノールとホルムアルデヒドとのモル比を１
：０．３５〜０．９ の範囲として、同上フェノールと
触媒として用いられるシュウ酸もしくは塩酸とのモル比
を１：０．０１〜０．０５の範囲として行われる。ノボ
ラック樹脂の平均分子量は通常２００ 〜２０００（２
量体〜２０量体）であるが、上記した反応条件によれば
、数平均分子量バーＭｎ＝１０００〜２０００の範囲の
ノボラック樹脂が容易に得られる。
【００１５】次に、上記ノボラック樹脂に、当初のフェ
ノールに対するモル比を１．０ 〜２．５の範囲とした
ホルムアルデヒドと、同上フェノールに対するモル比を
０．５ 〜１．５とした水酸化カリウムとを加えて加温
し、上記ノボラック樹脂とホルムアルデヒドとを水酸化
カリウムの存在下で反応させて高分子量ノボラックフェ
ノール樹脂を得る。そして、鋳物砂型を成形するに際し
ては、上記ノボラックフェノール樹脂に硬化剤として適
当な低級有機酸エステルを混合し、これにより鋳物砂用
粘結剤を得る。
ノールに対するモル比を１．０ 〜２．５の範囲とした
ホルムアルデヒドと、同上フェノールに対するモル比を
０．５ 〜１．５とした水酸化カリウムとを加えて加温
し、上記ノボラック樹脂とホルムアルデヒドとを水酸化
カリウムの存在下で反応させて高分子量ノボラックフェ
ノール樹脂を得る。そして、鋳物砂型を成形するに際し
ては、上記ノボラックフェノール樹脂に硬化剤として適
当な低級有機酸エステルを混合し、これにより鋳物砂用
粘結剤を得る。
【００１６】上記の場合、硬化剤として用いられる低級
有機酸エステルには、ギ酸、酢酸などのエステルで好ま
しくはギ酸メチル、エチレングリコールジアセテート、
トリアセチン等である。硬化剤の使用量としては、上記
ノボラックフェノール樹脂１００ 重量部に対し２０〜
３０重量部が適当である。また、鋳物砂としては珪砂、
クロマイト砂、ジルコン砂等が代表的なもので、鋳物砂
用粘結剤の添加量は鋳物砂の２重量％程度が望ましい。
有機酸エステルには、ギ酸、酢酸などのエステルで好ま
しくはギ酸メチル、エチレングリコールジアセテート、
トリアセチン等である。硬化剤の使用量としては、上記
ノボラックフェノール樹脂１００ 重量部に対し２０〜
３０重量部が適当である。また、鋳物砂としては珪砂、
クロマイト砂、ジルコン砂等が代表的なもので、鋳物砂
用粘結剤の添加量は鋳物砂の２重量％程度が望ましい。
【００１７】なお、高分子量フェノール樹脂は、上記ノ
ボラックフェノール樹脂に代えてメチロール基含量の多
いレゾール化ノボラックフェノール樹脂としてもよい。 このレゾール化ノボラックフェノール樹脂の製造は、上
記ノボラックフェノール樹脂にやや多量のホルムアルデ
ヒドと水酸化カリウムとを加えることにより行われる。 そして、この場合、上記ノボラックフェノール樹脂とホ
ルムアルデヒドとのモル比を１：３．４ 〜３６．０の
範囲として、同上ノボラックフェノール樹脂と水酸化カ
リウムとのモル比を１：１．７ 〜１８．０にすれば、
所望のレゾール化ノボラックフェノール樹脂が得られる
。
ボラックフェノール樹脂に代えてメチロール基含量の多
いレゾール化ノボラックフェノール樹脂としてもよい。 このレゾール化ノボラックフェノール樹脂の製造は、上
記ノボラックフェノール樹脂にやや多量のホルムアルデ
ヒドと水酸化カリウムとを加えることにより行われる。 そして、この場合、上記ノボラックフェノール樹脂とホ
ルムアルデヒドとのモル比を１：３．４ 〜３６．０の
範囲として、同上ノボラックフェノール樹脂と水酸化カ
リウムとのモル比を１：１．７ 〜１８．０にすれば、
所望のレゾール化ノボラックフェノール樹脂が得られる
。
【００１８】上記レゾール化ノボラックフェノール樹脂
は、高分子量の樹脂であって、安価なノボラック樹脂か
ら容易に得られるものであるため、これを用いた鋳物砂
用粘結剤によれば、鋳物砂型に高強度が得られると共に
、鋳物砂用粘結剤が安価に得られることとなる。また、
同上レゾール化ノボラックフェノール樹脂を用いて鋳物
砂用粘結剤を生成する場合には、反応雰囲気を酸、アル
カリの両サイドで行うため、人体に影響のある未反応成
分（遊離フェノール、ホルムアルデヒド等）を極端に減
らすことができて有益である。
は、高分子量の樹脂であって、安価なノボラック樹脂か
ら容易に得られるものであるため、これを用いた鋳物砂
用粘結剤によれば、鋳物砂型に高強度が得られると共に
、鋳物砂用粘結剤が安価に得られることとなる。また、
同上レゾール化ノボラックフェノール樹脂を用いて鋳物
砂用粘結剤を生成する場合には、反応雰囲気を酸、アル
カリの両サイドで行うため、人体に影響のある未反応成
分（遊離フェノール、ホルムアルデヒド等）を極端に減
らすことができて有益である。
【００１９】ところで、上記鋳物砂に対する鋳物砂用粘
結剤の添加量を少なくする一方で、鋳物砂型の強度を向
上させるためには、フェノール樹脂の分子量を高くする
ことが好ましい。この場合、本発明では分子量の評価に
数平均分子量、バーＭｎを用いている。数平均分子量、
バーＭｎと量平均分子量、バーＭｗとの間には“最も確
からしい”分子量分布をもつ高分子の場合にはバーＭｎ
：バーＭｗ＝１：２の関係があるがフェノール樹脂のよ
うな多分散系ではバーＭｗが過大に評価される傾向にあ
る。
結剤の添加量を少なくする一方で、鋳物砂型の強度を向
上させるためには、フェノール樹脂の分子量を高くする
ことが好ましい。この場合、本発明では分子量の評価に
数平均分子量、バーＭｎを用いている。数平均分子量、
バーＭｎと量平均分子量、バーＭｗとの間には“最も確
からしい”分子量分布をもつ高分子の場合にはバーＭｎ
：バーＭｗ＝１：２の関係があるがフェノール樹脂のよ
うな多分散系ではバーＭｗが過大に評価される傾向にあ
る。
【００２０】
【具体的実施例】かき混ぜ装置、還流冷却器、温度計を
備えた１０００ｍｌの三つ口フラスコに、９１％パラホ
ルムアルデヒド４０．６ｇ（１．２３モル）とシュウ酸
０．８６ｇ（０．０１モル）をとった。これに９１％フ
ェノール３１８．４ ｇ（３．０８モル）を加え、この
混合物をかき混ぜながら８０〜８５℃に加熱し１．５
時間この状態に保った。
備えた１０００ｍｌの三つ口フラスコに、９１％パラホ
ルムアルデヒド４０．６ｇ（１．２３モル）とシュウ酸
０．８６ｇ（０．０１モル）をとった。これに９１％フ
ェノール３１８．４ ｇ（３．０８モル）を加え、この
混合物をかき混ぜながら８０〜８５℃に加熱し１．５
時間この状態に保った。
【００２１】冷却後、かき混ぜながら水酸化カリウム２
０７ ｇと、９１％パラホルムアルデヒド１６２．６
ｇ、水４０７ ｇを１．５ 時間かかって加え、９５℃
に加熱して粘度が１００ｃｐ （２０℃）に達するまで
反応を継続し、高分子量フェノール樹脂１３６ ｇを製
造した。４０℃に冷却後０．５ ％の３‐グリシドキシ
プロピルトリメトキシシランを加え１０分間かき混ぜた
後冷却し樹脂分６０％の粘結剤を得た。
０７ ｇと、９１％パラホルムアルデヒド１６２．６
ｇ、水４０７ ｇを１．５ 時間かかって加え、９５℃
に加熱して粘度が１００ｃｐ （２０℃）に達するまで
反応を継続し、高分子量フェノール樹脂１３６ ｇを製
造した。４０℃に冷却後０．５ ％の３‐グリシドキシ
プロピルトリメトキシシランを加え１０分間かき混ぜた
後冷却し樹脂分６０％の粘結剤を得た。
【００２２】そして、珪砂（フリーマントル新砂）１０
０ 重量部に対し、硬化剤のトリアセチンを０．６ 重
量部加えて攪拌機で十分混合した後、上記粘結剤２重量
部を加え混合した。この混合砂を標準の直径５０ｍｍ×
長さ５０ｍｍ試験片に成型して強度試験を実施した。経
時的な圧縮強度を市販の標準的カリウムアルカリレゾー
ル型フェノール・ホルムアルデヒド樹脂を用いた粘結剤
と同条件で比較して下記表１に示した。
０ 重量部に対し、硬化剤のトリアセチンを０．６ 重
量部加えて攪拌機で十分混合した後、上記粘結剤２重量
部を加え混合した。この混合砂を標準の直径５０ｍｍ×
長さ５０ｍｍ試験片に成型して強度試験を実施した。経
時的な圧縮強度を市販の標準的カリウムアルカリレゾー
ル型フェノール・ホルムアルデヒド樹脂を用いた粘結剤
と同条件で比較して下記表１に示した。
【００２３】
【表１】
【００２４】ただし、上記表１中の数値は圧縮強さ（ｋ
ｇ／ｃｍ２）を示している。上記表１によれば、本発明
の鋳物砂用粘結剤は、２４時間経過後において、鋳物砂
型に十分の強度を与えることが理解される。
ｇ／ｃｍ２）を示している。上記表１によれば、本発明
の鋳物砂用粘結剤は、２４時間経過後において、鋳物砂
型に十分の強度を与えることが理解される。
【００２５】
【発明の効果】この発明の鋳物砂用粘結剤によれば、前
記従来の諸問題を解決できると共に、特に、この粘結剤
の少量を用いるだけで、鋳物砂型に十分の強度を与える
ことができるという顕著な効果がある。
記従来の諸問題を解決できると共に、特に、この粘結剤
の少量を用いるだけで、鋳物砂型に十分の強度を与える
ことができるという顕著な効果がある。
Claims (2)
- 【請求項１】 ノボラック樹脂とホルムアルデヒドと
を水酸化カリウムの存在下で反応させて生成した高分子
量フェノール樹脂と、低級有機酸エステルとを含有する
鋳物砂用粘結剤。 - 【請求項２】 酸性条件下で直鎖状高分子ノボラック
樹脂を製造し、これにホルムアルデヒドと水酸化カリウ
ムを加えてアルカリ性高分子量フェノール樹脂水溶液を
製造し、これに硬化剤としての低級有機酸エステルを混
合する鋳物砂用粘結剤の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8190291A JPH04294839A (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 鋳物砂用粘結剤およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8190291A JPH04294839A (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 鋳物砂用粘結剤およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04294839A true JPH04294839A (ja) | 1992-10-19 |
Family
ID=13759377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8190291A Withdrawn JPH04294839A (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 鋳物砂用粘結剤およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04294839A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103272989A (zh) * | 2013-04-16 | 2013-09-04 | 繁昌县恒鑫汽车零部件有限公司 | 一种以铬铁矿砂为主料的型砂及其制作方法 |
| CN104525842A (zh) * | 2014-12-01 | 2015-04-22 | 繁昌县恒鑫汽车零部件有限公司 | 一种铸造灰铸铁缸体用面砂及其制备方法 |
-
1991
- 1991-03-20 JP JP8190291A patent/JPH04294839A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103272989A (zh) * | 2013-04-16 | 2013-09-04 | 繁昌县恒鑫汽车零部件有限公司 | 一种以铬铁矿砂为主料的型砂及其制作方法 |
| CN104525842A (zh) * | 2014-12-01 | 2015-04-22 | 繁昌县恒鑫汽车零部件有限公司 | 一种铸造灰铸铁缸体用面砂及其制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980514 |