JPH04327336A - 鋳型製造用の組成物及び耐火性骨材 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加熱硬化して鋳型を成
型する被覆砂及びそのために用いられる組成物に関する
ものである。

【０００２】

【従来技術及び発明が解決しようとする課題】従来、一
般にシェルモード法に用いるコーテッドサンド用樹脂組
成物としては、フェノール類とホルムアルド類を触媒の
存在下で反応したノボラック型フェノール樹脂と硬化剤
としてのヘキサメチレンテトラミンから成る組成物が知
られ、この混合物を鋳物用砂粒と混合して約　３００℃
近辺で加熱硬化せしめるシェルモールド用レジンコーテ
ッドサンドが作られている。

【０００３】しかしながら、従来のフェノール樹脂を用
いたコーテッドサンドより作られたシェル鋳型は、造型
時の焼成中にヘキサメチレンテトラミンが分解してアン
モニア臭を発生し、作業環境を悪くする欠点がある。ま
た注湯時においてもヘキサメチレンテトラミンの熱分解
によって発生する窒素ガスが鋳物に悪影響を及ぼすとい
う欠点もある。

【０００４】さらに、鉄のごとき高融点金属を鋳造する
際フェノール樹脂を用いたコーテッドサンドシェル鋳型
を用いると、鋳型が高温にさらされ、フェノール樹脂が
熱分解し、鋳型は崩壊する。しかしながら、、アルミニ
ウムのような低融点の軽金属を注湯した場合、シェル鋳
型の内部温度が　３００〜　５００℃という低温にとど
まる。このため、フェノール樹脂の熱分解が不十分とな
り、崩壊性が悪く、中子を鋳物より取り出すのが著しく
困難となる場合がある。このため、シェル中子を取り出
すには、鋳物を焼成炉でいわゆる砂焼きと称する長時間
加熱をして中子を崩壊させる方法がとられている。この
ことは、エネルギーの無駄と生産性の低下につながり、
改良が望まれている。

【０００５】また、１５０　℃から２５０　℃近辺で耐
火性粒状骨材にフラン樹脂、フェノールレゾール樹脂や
フェノール又は尿素／ホルマリン変性フラン樹脂等の酸
硬化性樹脂と、塩化アンモニウム、シュウ酸等の硬化触
媒を混ぜた混合物を加熱硬化し、鋳型を生産する方法が
ある。これは硬化時間がシェルモールド法よりは短く、
熱的作業環境の面でも改善される。

【０００６】しかしながら、これらのフラン樹脂、フェ
ノールレゾール樹脂やフェノール又は尿素／ホルマリン
変性フラン樹脂等の酸硬化性樹脂は常温で液体であり、
従ってこれを鋳物用耐火性骨材と混合した場合、混練砂
は湿った状態であり、シェルモールド法のような乾態砂
に比較し、充填性が劣るためブロー方案等の対応が必要
である。

【０００７】特開昭６２−４０９４９　号公報には、フ
ラン樹脂を主成分とする鋳物用コーテッドサンドが提案
されているが、２００　℃以上に加熱しないと硬化せず
、熱的作業環境面が向上したとは言えない。

【０００８】このように従来の加熱硬化鋳型造型法に用
いられる鋳物砂には各々一長一短があり、これらの長所
を兼ね備えるような更に優れた鋳物砂が望まれている。

【０００９】

【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、特定のフラン化合物に、
α，β−不飽和二塩基酸あるいはその酸無水物を反応さ
せて得られる生成物を耐火性粒状骨材表面に予めコーテ
ィングし、骨材表面に固形のレジンコーティング層を形
成した鋳型製造用被覆砂が、前記の問題点を解決し得る
ことを見出し、本発明を完成するに到った。

【００１０】即ち、本発明は、式（Ｉ）で示されるフラ
ン化合物にα、β−不飽和二塩基酸あるいはその酸無水
物を反応させて得られる生成物を含有することを特徴と
する鋳型製造用組成物を提供するものである。

【００１１】

【化２】

【００１２】（式中、Ｒ　は　Ｈ−，ＣＨＯ　−，ＨＯ
Ｈ２Ｃ　−の少なくとも１種である。）また、本発明は
、式（Ｉ）で示されるフラン化合物に、α，β−不飽和
二塩基酸あるいはその酸無水物を反応させて得られる生
成物からなる常温で固体状物によって、耐火性骨材の表
面が被覆されていることを特徴とする鋳型製造用の耐火
性骨材を提供するものである。

【００１３】

【化３】

【００１４】（式中、Ｒ　は　Ｈ−，ＣＨＯ　−，ＨＯ
Ｈ２Ｃ　−の少なくとも１種である。）本発明に用いら
れるフラン化合物は、フルフリルアルコール、５−ヒト
ロキシメチルフルフラール及び　２，５−ビスヒドロキ
シメチルフルフラールであり、単独で使用しても、２種
以上を併用してもよいし、本来の性能を著しく低下させ
ない程度に変性剤の少なくとも一種を混合させることも
できる。

【００１５】変性剤を具体的に例示すれば、フェノール
系モノマー、フェノール系樹脂、アミノ化合物、アミノ
系樹脂、クマロン・インデン樹脂、石油樹脂、ポリエス
テル、アルキッド樹脂、ポリビニルアルコール、エポキ
シ樹脂、エチレン・ビニルアセテート、ポリビニルアセ
テート、ポリブタジエン、ポリエーテル、ポリエチレン
イミン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリル酸エステル、ポ
リビニルブチラール、フェノキシ樹脂、酢酸セルロース
、キシレン樹脂、トルエン樹脂、ポリアミド、スチレン
樹脂、ポリビニルホルマール、アクリル樹脂、ウレタン
樹脂、ナイロン等のポリマー及びオリゴマーや、リグニ
ン、リグニンスルホン酸、ロジン、エステルガム、植物
油、ビチューメン、重油、カシューナット殻液、バニリ
ン、タンニン類等の天然物や、澱粉、コーンスターチ、
グルコース、デキストリン等の糖類及びその誘導体や、
レゾルシン残渣、クレゾール残渣、２，２，４　−トリ
メチル−４−（ヒドロキシフェニル）クマロンとイソプ
ロペニルフェノールの反応副生物、テレフタル酸とエチ
レングリコールの反応副生物等の反応残渣及び副生物や
、ポリエチレングリコール等の多価アルコールや、アセ
トン、シクロヘキサノン、アセトフェノン、２−アセチ
ルフラン、２−アセチル−５−メチルフラン、フロイン
、フリル等のケトン類及びアルデヒドとの縮合物や、ジ
シアンジアミド、アクリルアミド、チオ尿素等のアミノ
もしくはイミノ化合物及びそれらのアルデヒド縮合物や
、ホルムアルデヒド、グリオキザール、テレフタルアル
デヒド、２，５−フランジアルデヒド、ジアルデヒドデ
ンプン、５−アセトキシメチル−２−フラルデヒド、フ
ルフラール、５−メチルフルフラール等のアルデヒド化
合物やイソシアヌル酸エステル、不飽和脂肪酸エステル
、エチル−２−フロエート、フルフリルアセテート、メ
チルフロエート、フルフリルベンゾエート、５−メチル
−２−フリルメチルベンゾエート等のエステル化合物、
２−フロイックアシッド、フリルアクリリックアシッド
、２，５　−フルランジカルボン酸、テレフタル酸等の
カルボン酸類、２−フラルデヒドジエチルアセタール、
２−メトキシフラン、フルフリルグリシジルエーテル等
のエーテル類、２，５　−ジメチルフラン、２−（エポ
キシエチル）フラン、２−エチルフラン、２−メチルフ
ラン、３−（２−フリル）アクロレイン、２−ビニルフ
ラン、２−２’−ジフルフリルプロパン等のフラン誘導
体などである。

【００１６】また、本発明に用いられるα，β−不飽和
二塩基酸としては、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸
、シトラコン酸及びそれらの無水物等が挙げられ、これ
らは単独で使用しても２種以上を併用してもよい。

【００１７】また、本発明に用いられるα，β−不飽和
二塩基酸の無水物としては、上記の酸の無水物が挙げら
れる。フラン化合物とα、β−不飽和二塩基酸、あるい
はその酸無水物を反応させる方法としては、それぞれを
そのまま混合してもよいし、周知の溶媒を用いて混合し
、反応後溶媒を除去してもよい。又、反応率は１００　
％でなくても良い。その場合はフラン化合物、α，β−
不飽和二塩基酸あるいはその酸無水物、及び反応生成物
の混合物である。

【００１８】周知の溶媒としては、エーテル、ジオキサ
ン、キシレン、ジクロロエチレン、ベンゼン、トルエン
、水、クメン、ニトロベンゼン、アセトン、ジクロロベ
ンゼン、シクロヘキサン、メチルエチルケトン、エタノ
ール、テトラヒドロフラン等がある。

【００１９】本発明に用いられる被覆物は固体で用いる
のが良い。

【００２０】常温で固体のものはそのまま、そうでない
ものは変性剤を使用して固体化させる。その後、これを
微粉砕するか、あるいは塊状のまま加熱した鋳物砂中に
投入するか、加熱して溶解、あるいは溶剤に溶解した後
、鋳物砂中に投入することにより耐火性骨材表面に均一
に付着させることができる。

【００２１】本発明において、被覆物は、耐火性骨材　
１００重量部に対し、０．５　〜８重量部、好ましくは
１〜５重量部を配合する。８重量部を超えると鋳型の崩
壊性が悪くなり、一方０．５　重量部未満では鋳型の強
度が不足するので好ましくない。

【００２２】本発明における被覆成分には、必要に応じ
て滑剤、充填剤、シランカップリング剤等が含まれても
よい。

【００２３】滑剤としては、ステアリン酸カルシウム、
ステアリン酸亜鉛、メチロールアミド、ビスアマイド等
が用いられる。

【００２４】充填剤としては、炭酸カルシウム、硫酸バ
リウム、水酸化アルミニウム、クレイ、シリカ、タルク
等が用いられる。

【００２５】シランカップリング剤としては、ビニルト
リエトキシシラン、ビニル−トリス−（β−メトキシエ
トキシ）シラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラ
ン、Ｎ　−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピル
トリメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン等が挙げ
られる。

【００２６】本発明において用いられる耐火性粒状骨材
としては、石英質を主成分とする硅砂の他、ジルコン砂
、クロマイト砂、オリビン砂等が使用されるが、特にこ
れらに限定されるものではない。

【００２７】本発明を更に効果的にならしめる方法とし
て、コーテッドサンドを作製する際に、蓚酸、サリチル
酸、ホウ酸、パラトルエンスルホン酸等の常温で固体の
プロトン酸、または塩酸、硫酸、有機スルホン酸の少な
くとも１種と銅、鉄、アルミニウム、亜鉛、尿素の少な
くとも１種との塩が主成分である強酸と弱塩基の塩を樹
脂組成物に対して、　０．５〜１５重量％添加すること
により、コーテッドサンドの焼成温度を低くしたり、焼
成時間を短くすることができる。

【００２８】

【実施例】以下実施例にて本発明を説明するが、本発明
はこれらの実施例に限定されるものではない。

【００２９】実施例１〜４ オーストラリア産フラタリー硅砂　１００重量部に、表
１に示す如き化合物を３重量部添加し、混合物がブロッ
キングを始めた時にステアリン酸カルシウム０．１　重
量部を加え混練し、流動性のある被覆砂を得た。

【００３０】これらの被覆砂を、予め　１５０℃に加熱
した２５×２５×２５０ｍ／ｍの型枠に加圧空気と共に
吹き込んで充填し、２０秒間焼成して鋳型を成型した。

【００３１】抜型後の曲げ強度及び鋳型かさ比重を測定
した。結果を表１に示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】比較例１，２ オーストラリア産フラタリー硅砂　１００重量部に対し
、軟化点８５℃、平均分子量１１５０のノボラック型フ
ェノール樹脂２重量部、２０％ヘキサメチレンテトラミ
ン水溶液　１．５重量部、ステアリン酸カルシウム　０
．１重量部を被覆した樹脂被覆砂を、予め表２に示す温
度に加熱した２５×２５×２５０ｍ／ｍの金型に加圧空
気と共に吹き込んで充填し、表２に示す時間焼成して鋳
型を成型し、実施例１と同様の評価を行った。結果を表
２に示す。

【００３４】比較例３，４ オーストラリア産フラタリー硅砂　１００重量部に表２
に示す如き硬化剤の２０％水溶液を０．４５重量部、尿
素変性フラン樹脂を　１．５重量部使用して作った被覆
砂を、予め表２に示す温度に加熱した２５×２５×２５
０ｍ／ｍの金型に加圧空気と共に吹き込んで充填し、表
２に示す時間焼成して鋳型を成型し、実施例１と同様の
評価を行った。結果を表２に示す。

【００３５】比較例５，６ 四ツ口フラスコにフルフリルアルコール　３００ｇ、水
　１５０ｇ、反応触媒として２０％りん酸４ｇを添加し
てｐＨ　２．０とした。徐々に温度をあげて、反応温度
９５℃で９時間反応させた。

【００３６】反応後、２０％水酸化ナトリウム水溶液に
より反応液を中和して、ｐＨ　６．５とした。その後、
減圧度　６００ｍｍＨｇで樹脂温度が　１０５℃になる
まで脱水した。

【００３７】次に、オーストラリア産フラタリー硅砂　
１００重量部に対し、上記の樹脂３重量部、ステアリン
酸カルシウム０．１　重量部を予め表２に示す温度に加
熱した２５×２５×２５０ｍ／ｍの金型に加圧空気と共
に吹き込んで充填し、表２に示す時間焼成して鋳型を成
型し、実施例１と同様の評価を行った。結果を表２に示
す。

【００３８】

【表２】

【００３９】

【発明の効果】本発明による鋳型製造用組成物を被覆し
た耐火性骨材は、従来プロセスと比べ、硬化温度が低い
ため、金型の歪、鋳型の歪が少なく、熱的作業環境面も
向上される。また、ヘキサメチレンテトラミンの如き硬
化剤を必要としないため、鋳造工程での窒素ガスの発生
がなくなり、従って窒素ガスに基づく鋳造欠陥を生じる
ことがなくなる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　式（Ｉ）で示されるフラン化合物に、
   α，β−不飽和二塩基酸あるいはその酸無水物を反応さ
   せて得られる生成物を含有する事を特徴とする鋳型製造
   用の組成物。 【化１】 （式中、Ｒ　は　Ｈ−，ＣＨＯ　−，ＨＯＨ２Ｃ　−の
   少なくとも１種である。）
2. 【請求項２】　　請求項１記載の生成物からなる常温で
   固体状物によって、耐火性骨材の表面が被覆されている
   ことを特徴とする鋳型製造用の耐火性骨材。