JPH0491844A - 鋳物用レジンコーテッドサンド - 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、シェルモールドに用いられる鋳物用レジンコ
ーテツドサンドに関するものである。

【従来の技術】

ジェルモールドは、珪砂など鋳型用の砂粒を粘結剤によ
って結合させて造型することによって作成される。この
シェルモールドは鋳肌が滑らかで寸法精度が良いなどの
優れた特徴を有するために多用されている。そしてこの
シェルモールド用の粘結剤としては一般に５ノボラツク
型あるいはレゾール型のフェノール樹脂が用いられるも
のであり、このフェノール樹脂粘結剤を砂粒の表面に被
覆することによってレジンコーテツドサンドを作成し、
このレジンコーテツドサンドを加熱された金型にふりか
けたり充填したすして粘結剤を溶融硬化させることによ
って、シェルモールドなどの鋳型へと造型することがで
きる。 そして鋳型に溶湯を鋳込んで鋳造をおこなうと、溶湯の
高温の作用で粘結剤が分解されることになり、粘結剤に
よる砂粒の結合作用が消失して鋳型を崩壊させることが
でき、鍋物を脱型することができる。

【発明が解決しようとする課題】

しかし、鋳込み温度の高い金属を用いる場合には粘結剤
を容易に分解させることができるが、アルミニウム鋳物
の場合のように鋳込み温度の低い金属を用いて鋳造をお
こなう場合には、鋳込み温度が低いために粘結剤の分解
が（−分になさ、れず、粘結剤による砂粒の結合作用が
殆ど維持された状態で鋳型から＠物を取り出４必要があ
るにのために、鋳型をハンマーで叩いたり、シコットブ
ラストやパイブレーン１ン等を繰り返し、て作用させた
り、あるいは粘結剤の結き力を成子させるために鏡型を
３００〜５００°Ｃの炉の中に長時量大れたりし、て、
鋳型を崩壊さゼる必要があり、鋳物から鏡型を取り除く
、いわゆる砂落とし、の作業に非常な労力や費用が必要
になるという問題があった。 本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、鋳込み
温度の低い鋳造においても崩壊性の良好な鋳型を得るこ
とができる鋳物用レジンコーテツドサンドを提供するこ
とを目的とするものであるＣＶＳ題を解決するための丁
８１ 本発明に係る鋳物用レジンコーテツドサンドは、フェノ
ール樹脂にＰ成分とＮ成分とを配合しで調製される粘結
剤で、砂粒の表面が被覆されて成ることを特徴どするも
のである。 以１・、本発明を詳細ζ、Ｊ説明する。 本発明において使用覆るフェノール樹脂は、フェノール
、クレゾール、Ａシし７７−ル　レゾルシン　２．６　
ビス（バラハイド＋１７　Ａシフ１．ノール）プロパン
　２．６−ビス（２ヒト［゛７ギシベンジル）７コノー
ル、カテコール等のフェノール類の　種または丁種以ド
アの混合糊ど、ポルムアルデヒド類とを反応させて得ら
れる樹脂であり、酸性触媒でこの反応をおこなわせて得
られるノボラック型フェノール樹脂、あるいはアルカリ
性触媒でこの反応をおこなわせて得られるレゾール型フ
ェノール樹脂として用いることができる。ノボラック型
フェノール樹脂とし、では、通常のフェノール・ホルム
アルデヒド樹脂の他に、カテコールやレゾルシンやビス
フェノールＡなどのアルキルフェノールで変性されたも
のを使用することもできる。またレゾール型フェノール
樹脂としては、アルカリ金属あるいはアルカリ土類金属
の水酸化物を触媒として得られたＷ脂、アミン類を触媒
として得らｔｔな樹脂、アミン類とアルカリ金属あるい
はアルカリ土類金属の水酸化物との併用触媒によって得
られた樹脂などを使用することができる。これらノボラ
ック型フェノール樹脂とレゾール型フェノール樹脂は、
必要に応じて、任意の割合で混合して使用することもで
きる。 そして本発明においては、このフェノール樹脂にＰ（燐
）成分とＮ（窒素）成分とを配合して粘結剤として用い
るものである。Ｐ化合物は古くからフェノール樹脂等の
難燃剤として広く知られており、その難燃化機構は解明
されたわけではないが、Ｐ化合物にフェノール樹脂の炭
化を促進する作用があるためであると考えられている。 従ってフェノール樹脂にＰ成分を配合することによって
、比較的低い温度でもフェノール樹脂を炭化させて鋳型
の崩壊性を促進できることが予想される−このようにＰ
成分の配合で鋳型の崩壊性を高めることが可能であるが
、このＰ成分と併用してＮ成分を配合することによって
、鋳型の崩壊性をさらに高めることができるとの知見を
得て本発明を完成するに至−）たものである。 フェノール樹脂にＰ成分を配合するために用いるＰ化合
物としては、トリメチルホスフェート、トリエチルホス
フェート、トリブチルホスフェ・−１・、トリー２−エ
チルホスフェート、トリプト虞ジエチルホスフェート、
トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート
、トリキシレニルホスフェート、クレジルジフェニルホ
スフェート、キシレニルジフェニルホスフェート、プチ
ルホスフォン酸ジブチルなどを例示することができる。 このＰ化合物はＰの分子量に換算して、フェノール樹脂
１００重量部に対して０．１〜１５重量部程度の範囲で
用いるのが好ましい。鋳型として要求される性能によっ
てこの配合量は変動するが、一般的に０，１重量部未満
では鋳型の崩壊性がイ・十分になる傾向があり、逆に１
５１Ｊ量部を超えると粘結剤の融着点が下がって取り扱
い性が悪くなる傾向がある。 またフェノール樹脂にＮ成分を配合するために用いるＮ
化合物としては、アンモニア、ヘキサメチレンテ１−ラ
ミン、メラミン、メラミン樹脂、イミダゾール類、尿素
、べ゛５ゾグアナミン、ジシアンジアミド、エチレンジ
アミン、ジエーｆ′ト〉′トリアミン、トリＪ、チレン
デトラミン、ピリジン　ポリアミン、ポリアミドなどを
例示することができる。このＮ化合物はＮの分子量に換
算して、フェノール樹脂１００重量部に対して０１〜１
５重量部程置部範囲で用いるのが好ましい、鋳型として
要求される性能によってこの配合量は変動するが、一般
的に０．１重量部未満では鋳型の崩壊性が不佳分になる
傾向があり、逆に１５重、置部を超えると粘結剤の融着
点が下がって取り扱い性が悪くなる傾向がある。 さらに、ＰとＮとを同時に包含する化合物として、例え
ば、３　くジメチルボスフォノ）プロピオンアミド、Ｎ
　メチロール　３−〈ジメチルホスフォノ）プロピオン
アミド、ビス−（β−３−（ジメチルポスフォノ）プロ
ピオンアミド］、Ｎ−メチロール−ビス〜［β−３−く
ジメチルホスフォノ）プロピオ〉・アミド］、リン酸ア
ンモン、酸性リン酸ア゛、／モン、ポリリン酸アンモン
等があり、これらの化合物を用いればＰ成分とＮ成分を
同時に配合量ることができろ。 Ｉ）化合物やＮ化合物はフェノール樹脂を縮合反応させ
る合・成初期の段階で添加するよ）にしでもよく、フェ
ノール樹脂の合成完ｒ後に添加するように［５てもよく
、さらに゛７エ２ノール樹脂の粘結剤を砂粒の表面に被
覆する際に添加する。１′ｌにしてもよい。また■）化
合物やＮ化合物はηエハール樹脂に単に混合させるよう
にしても、フェノール樹脂に反応させて分子中に取り入
れるようにし、てもよい。 上記のようにフェノール樹脂にＰ成分とＮ成分を配合す
ることによって粘結剤を調製することができるが、粘結
剤にはさらに滑剤を配合するのが好まし、い。滑剤とし
、ではエチレ〉・ビスオレイン酸アマイド、エチレンビ
スステアリン酸アマイド、メチレンビスステアリン酸ア
マイド、オキシスデアリン酸アマイド、バルミチン酸ア
マイド、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミ
ニウム２ステアリン酸亜鉛などの脂肪族系ワ・ンクスや
、カルナバワックス、オレフィンワックス等を使用する
ことができる。滑剤を配きすることによ−）で、粘結剤
のタンクホスを減少させることができると共に融着点を
上昇させることができるために、ブロッキングが生じる
ことを防ぐことができるものである。 上記のように調製した粘結剤を珪砂などの鋳型用砂粒の
表面に被覆することによって、本発明に係る鋳造用レジ
ンコーテツドサンドを得ることができる。砂粒に粘結剤
を被覆するにあたっては、ドライホットコート法、コー
ルドコート法、セミホットコート法、粉末溶剤法などで
おこなうことができる。ドライホットコート法は、固形
フェノール樹脂による固形の粘結剤を１３０〜１８０℃
に加熱した砂に添加して混合し、砂による加熱によって
固形粘結剤を溶融させて粘結剤で砂の表面をコートさせ
、しかるのちにこの混合を保持したまま冷却することに
よって、粒状でさらさらしたレジンコーテツドサンドを
得る方法である。コールドコート法は、粘結剤をメタノ
ールなどの溶剤に溶解して液状になし、これを砂に添加
して混合し、溶剤を揮発させることによってレジンコー
テツドサンドを得る方法である。セミホットコート法は
、上記溶剤に溶解した液状の粘結剤を５０〜９０℃に加
熱した砂に添加混合することによってし・ジンコーテツ
ドサンドを得る方法である、粉末溶剤法は、固形の粘結
剤を粉砕し、この粉砕粘結剤を砂に添加してさらにメタ
ノールなどの溶剤を添加し、これを混合することによっ
てレジンコーテツドサンドを得る方法である。以上いず
れの方法においても粒状でさらさらしたレジンコーテツ
ドサンドを得ることができるが、作業性などの点におい
てドライホットコート法やセミホットコ−ト法が好まし
い。砂と粘結剤との混合割合は、鋳型として要求される
性能によって変動があり、特に限定されるものではない
が、砂１００重量部に対して粘結剤を樹脂固形分換算で
０．５〜４重量部程度が好ましい、またこの混合の際に
必要に応じて硬化剤、その他、砂と粘結剤とを親和させ
るため１のシランカップリング剤などの各種カップリン
グ剤などを配合することができる。 このようにして得られたしシ゛ンコーテソドサン・ドを
常法に従って加熱された金型にふりかけたり充填したす
して粘結剤のフェノール樹脂を溶融硬化させることによ
って、この粘結剤による砂の結合作用で鋳型を造型する
ものて゛ある。そしてこの鋳型に溶湯を鋳込むことによ
って鋳造をおこなうことができる。ここで、粘結剤には
■〕酸成分Ｎ成分とが配合されているために、フェノー
ル樹脂は炭化分解さｉｌ易くな−）ｒおり、アルミニウ
ム鋳造など鋳込み温度が低い鋳造をおこなうにあたって
も、粘結剤は容易に分解して鋳型の崩壊性が良好であり
、砂落としの作業を容易におこなうことができるもので
ある。

【実施例】

次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。 まず、次のようにしてフェノール樹脂を調製した。 ノボラック型フェ７−ル樹脂１フェノール樹脂■−北−
ヘ調１ 反応容器にフェノ−・ルを９４０重量部、３７％ポルマ
リンを６４９重量部、シュウ酸を４．７ｊｌｊ社部仕込
み、約６０分を要して還流さセ、そのまま１２０分間反
応させた、このものを常圧で内温１６０℃まで脱水をお
こなったのち、１００）−−ルで減圧脱水をおこなうこ
とによ−）で、軟化点が９５℃のノボラック型フェノー
ル樹脂（フェノール樹脂Ｉ）を得た。 ・レゾール　フェノール　　「フェノール　　■」−ｑ
）調製 反応容器にフェノールを６８０重量部、３７％ホルマリ
ンを８８０重量部、ヘキサメチレンテトラミンを】０１
１重部仕込み、約６０分を要して７０℃まで昇温させ、
そのまま５時間反応させた。このものを１００トールで
９０℃まで減圧脱水をおこなった後にバットに払い出し
、冷却することによって、軟化点が８０℃のレゾール型
フェノール樹脂（フェノール樹脂■）を得た。この樹脂
の含有窒素量は４重量％であった。 ノボラック型フェノール　　［フェノールＩＩ！、−，
，，，Ｌ、、、、−”）ｊ！！−繁上記のようにして合
成し、たフェノール樹脂Ｉにトリブチルホスフェートを
５重量％添加混合して、軟化点９０℃のノボラック型フ
ェノール樹脂（フェノール樹脂■）を得た。 ・ノボラック　フェノール　　１フエノール１！」、　
（’）、Ｍ製 上記のようにして合成したフェノール樹脂Ｉにプチルホ
スフオン酸ジブチルを５重量％添加混合して、軟化点８
８℃のノボラック型フェノール樹脂くフェノール樹脂■
）を得た６ ・レゾール　フェノール　　［フェノールＪ−、！！２
ＪＩ−製 上記フェノール樹脂■を合成する操作で、樹脂を反応容
器から払い出す直前にトリフェニルホスフェートを５重
量％添加し、この後に払い出して冷却することによって
、軟化点が７６℃のレゾール型フェノール樹脂（フェノ
ール樹脂■）を得たレゾール型フェノール　　［フェノ
ール樹■ＬＯ舅製 上記フェノール樹脂■を合成する操作で、樹脂を反応容
器から払い出す直前にプチルホスフォン酸ジブチルを５
重量％添加し、この後に払い出して冷却することによっ
て、軟化点が７８℃のレゾール型フェノール樹脂（フェ
ノール樹脂■）を得た。 火１贋−５１− １４５℃に加熱した東鋳再生珪砂６号３０ｋｇをワール
ミキサーに入れ、ノボラック型の「フェノール樹脂ｌ」
を４５０ｇ加えて３０秒間混練した後、ヘキサメチレン
テトラミン６７．５ｇを３００ｇの水に溶解して添加す
ると同時にトリフェニルホスフェート２２．５ｇを添加
し、砂粒の塊が崩壊するまで混練し、た８次いでさらに
これにステアリン酸カルシウム１５ｇを添加し、３０秒
間混練した後にこれを払い出してエアーレーションをお
こない、樹脂量が重量比率で１．５％のレジンコーデッ
ドサンドを得た。 火施億？ 実施例１と同様に加熱した東錆再仕珪砂６号３０　ｋ、
　ｇをワールミキサーに入れ、ノボラック型の［フェノ
ール樹脂■、１を４５０ｇ加えて３０秒間混練した後、
ヘキサメチし・ンテトラミン６７．５ｇを３００ｇの水
に溶解して添加し５、砂粒の塊が崩壊するまで混線し７
た。あとは実施例１と同様にして樹脂量が重量比率で１
．５％のレジンコーテツドサンドを得た。 火晃−例＄− ノボラック型の（“フェノール樹脂■）を用いるように
した他は、実施例２と同様にして樹脂量が重量比率で１
．５％のレジンコーテツドサンドを得た、 火遣、、Ｕ；− １４０℃に加熱した東銃再生珪砂６号３０ｋｇをワール
ミキサーに入れ、レゾール型の１フエノール樹脂ＶＪを
４５０ｇ加えて砂粒の塊が崩壊するまで混練した。あと
は実施例１と同様にして樹脂量が重量比率で１．．５？
’のレジンコーテツドサンドを得た。 天旅声支 ■／ゾール型の１フエノール樹脂■１を用いるようにし
、５た他は、実施例４と同様にして樹脂値が重量比率で
］、５％のレジンコーテツドサンドを得た。 ！を転層−１一 実施例１と同様に加熱した東鋳再生珪砂６号３０ｋｇを
ワールミキサーに入れ、ノボラック型の「フェノール樹
脂Ｉ」を４５０ｇ加えて３０秒間混練［１，た後、ヘキ
サメチレンテトラミン６７５ｇを３００ｇの水に溶解し
て添加し、砂粒の塊が崩壊するまで混練した。あとは実
施例１と同様にして樹脂量が重量比率で１．５％のレジ
ンコーテツドサンドを得た。 比９較例−２− １４０℃に加熱した東鋳再生珪砂６号３０ｋｇをワール
ミキサーに入れ、ノボラック型の１フエノール樹脂Ｉ］
を１１２ｇと、レゾール型のＵフェノール樹脂量」を３
３８ｇとを加え、砂粒の塊が崩壊するまで混練した。あ
とは実施例１と同様にし、て樹脂量が重量比率で１．５
％のレジンコーテツドサンドを得た。 上記のようにして実施例１〜５及び比較例１２で得たレ
ジンコーテツドサンドを用い、融着点、常温曲げ強さ、
曝熱後曲げ強さを測定した。「融着点」はＪＡＣＴ試験
法５Ｍ−１に、「常温曲げ強さ」はＪＡＣＴ試験法Ｃ−
１にそれぞれ準拠して測定をおこなった。また１曝熱後
曲げ強さ」は、常温曲げ強さの試験と同じ試験片を用い
アルミニウム箔で包み、ステンレスバットに載せて３０
０℃、３５０℃、ＪＯＯ℃に設定した送風式乾燥機に入
れて６０分、３０分、１５分後に取り出し、常温になる
まで待って抗折力試験器を用いて曝熱後の強度測定をす
ることによって試験したにれらの結果を次表に示す。ま
た次表に次の式で算出される「曝熱後強度率」を示す。 暴熱後強度保持率（％） 一曝熱後曲げ強さ／常温曲げ強さ×１００第１表に見へ
ｔするよ）に、フェノール樹脂にＰ成Ｉ′ｆヒＮ成分ヒ
を金石させて調製した粘結剤を被覆しζ調製１．た各実
施例のレシンコープ・ノド・サントは曝熱・後強度保持
率が低く、鋳型の崩壊性が良好で、？）ることか確認さ
れる。従って鋳込み温度の低い鋳造においても崩壊性の
良好な鋳型を得ることかてきることが確認される。特に
実施例３及び実施例５にみられるよつに、Ｐ成分として
ブチルホスフォン酸ジブチルを用いると、曝熱後強度保
持率を極めて小さくすることができ、崩壊性を良く４る
効果が高いことが′ｇｉ１認される。

【発明の効果】

上述のように本発明に係るレジンコーテツドサンドは、
フェノール樹脂にＰ成分とＮ成分とを配合して調製され
る粘結剤で砂粒の表面を被覆して形成されたものであり
、粘結剤に配合したｌ−ｚ成分とＮ成分の作用でフェノ
ール樹脂は炭化分解がされ易・くなっており、アルミニ
ウム鋳造など鋳込み温度が低い鋳造をおこなうにあたっ
ても、フェノール樹脂は容易に分解して鋳型の崩壊性が
良好になり、砂落とし、の作業を′ａ鴇におこなうこと
ができるものて゛ある。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）フェノール樹脂にＰ成分とＮ成分とを配合して調
   製される粘結剤で、砂粒の表面が被覆されて成ることを
   特徴とする鋳物用レジンコーテッドサンド。
2. （２）ブチルホスフォン酸ジブチルを添加してＰ成分を
   配合することを特徴とする請求項１に記載の鋳物用レジ
   ンコーテッドサンド。