JPH05200481A - 有機エステル硬化型鋳物砂用粘結剤組成物及びこれを用いた鋳型の製造方法 - Google Patents

有機エステル硬化型鋳物砂用粘結剤組成物及びこれを用いた鋳型の製造方法

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JPH05200481A
JPH05200481A JP1478092A JP1478092A JPH05200481A JP H05200481 A JPH05200481 A JP H05200481A JP 1478092 A JP1478092 A JP 1478092A JP 1478092 A JP1478092 A JP 1478092A JP H05200481 A JPH05200481 A JP H05200481A
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直喜 京近
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、耐火性粒状材料に対し水溶性フェ
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及びこれを用いた
鋳型の製造方法を提供する。 【構成】 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おい
て、有機エステル中にフェノール化合物単量体の1種又
は2種以上を含有させ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及びこれを用いた鋳型の製
造方法。 【効果】 本発明の鋳型の製造方法により、従来の鋳型
の製造方法に比べて可使時間の長い鋳型を得ることがで
きる。その結果、夏場や砂温が高い時、又大きな鋳型や
複雑な形状の鋳型を造型する時など、これまで以上の可
使時間が必要な場合、鋳型強度を低下させることなく鋳
型を造型することが可能となり、実用上有益なものとな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐火性粒状材料に対し
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及びこ
れを用いた鋳型の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】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
わゆるコーテッ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。
【0003】また、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として、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、及び特開昭58−154434号
公報等により公知である。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による影響が少な
いという特徴を有する反面、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
る等の欠点を有しており、更にその改良が望まれてい
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記問題
点を解決すべく鋭意研究の結果、耐火性粒状材料と水溶
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、有機エステル中に特定割合のフェノー
ル化合物単量体を含有せしめることによって、鋳型の最
終強度を低下させることなく、可使時間を大幅に延長さ
せ得ることを見出し、本発明を完成するに至ったもので
ある。即ち本発明は、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
型法において、有機エステル中にフェノール化合物単量
体の1種又は2種以上を含有させ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及びこれを用い
た鋳型の製造方法を提供する。
【0005】本発明に用いられる粘結剤組成物中のフェ
ノール化合物単量体の含有量は、有機エステル中に2〜
50重量%、好ましくは3〜40重量%であり、又フェノー
ル化合物単量体としては、1分子中に2個又は3個のフ
ェノール性水酸基を有する化合物が好ましい。1個のフ
ェノール性水酸基を有する化合物はフェノール化合物単
量体を含まないものと可使時間が実質的に変らず、又最
終強度が低下する。4個以上のフェノール性水酸基を有
する化合物は、コスト高であり、経済的に好ましくな
い。本発明によれば、フェノール化合物単量体を有機エ
ステルに含有させることにより可使時間を延長させるこ
とができるのであって、フェノール化合物単量体の有機
エステル中の含有量が2〜50重量%の範囲にあると、可
使時間の延長という十分な効果を鋳型の最終強度の面か
ら奏する。フェノール化合物単量体の含有量が2重量%
未満では可使時間延長の効果は十分でなく、一方50重量
%を超えると鋳型の最終強度が低下し、実用的でない。
本発明に使用されるフェノール化合物単量体としては、
例えばレゾルシン、ビスフェノールA、ビスフェノール
F、ビスフェノールC、カテコール、ハイドロキノン、
ピロガロール、フロログリシンが挙げられ、更にレゾル
シン残渣、ビスフェノールA残渣等の1分子中に2個又
は3個のフェノール性水酸基を有する化合物、又ブチル
フェノール、フェノール、クレゾール、キシレノール、
クミルフェノール、ノニルフェノール、フェニルフェノ
ール、エチルフェノール、オクチルフェノール、アミル
フェノール、ナフトール、クロロフェノール、ジクロロ
フェノール、その他の置換フェノールを含めたフェノー
ル類等の化合物も使用することができる。
【0006】本発明に用いる粘結剤組成物による鋳型の
製造方法により、鋳型の最終強度を低下させることな
く、可使時間を大幅に延長させ得る理由は、次の如く推
定される。即ち、特定割合のフェノール化合物単量体を
有機エステル中に存在させることにより、エステルの加
水分解による水溶性フェノール樹脂の活性化及び高分子
化が遅延され可使時間が延び、又活性化されたフェノー
ル化合物単量体が水溶性フェノール樹脂中に組込まれる
ことから、鋳型の最終強度は低下しないものと考えられ
る。又、この遅延効果及び樹脂中への組込まれ易さに
は、フェノール性水酸基が深く関与しているものと考え
られ、1分子中に1個のフェノール性水酸基を有するも
のより、2個以上のフェノール性水酸基を有するものの
ほうが効果が大きい。有機エステルと上記特定割合のフ
ェノール化合物単量体の1種又は2種以上の混合物とを
併用する形態としては、フェノール化合物単量体を有機
エステル中に攪拌混合してもよいし、或はそれらと別途
に耐火性粒状材料に添加してもよい。又、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。
【0007】本発明において、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
部に対し、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重量部にフェノール化合物単量体の
1種又は2種以上の混合物を2〜50重量%、好ましくは
3〜40重量%になるように含有させものと、水溶性フェ
ノール樹脂水溶液(固形分濃度:40〜80重量%) 0.4〜
15重量部、好ましくは0.6〜5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。
【0008】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、クレゾール、レゾルシノール、 3,5−キシレノ
ール、ビスフェノールA、その他の置換フェノールを含
めたフェノール類を、大量のアルカリ性物質の水溶液の
中でホルムアルデヒド、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反応させるこ
とによって得られるフェノール樹脂が挙げられる。又、
これらに尿素、メラミン、シクロヘキサノン等のホルム
アルデヒド縮合が可能なモノマーを重量比で主たる構成
単位とならない程度に共縮合させてもよい。これらの水
溶性フェノール樹脂の製造の際に用いられる適当なアル
カリ性物質は、水酸化ナトリウム、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、特に水酸化
カリウムが好ましい。
【0009】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導かれる有機エス
テルの単独若しくは混合物が用いられるが、自硬性鋳型
造型法ではγ−ブチロラクトン、プロピオンラクトン、
ε−カプロラクトン、ギ酸エチル、エチレングリコール
モノアセテート、エチレングリコールジアセテート、ト
リアセチン、グルタル酸ジメチル等を用いるのが好まし
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、オリビン砂、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。
【0010】従来より、シランカップリング剤が鋳型強
度を向上させるために有効であるとして、粘結剤の一部
分として広く利用されている。本発明に用いられるシラ
ンカップリング剤としては公知のものが用いられるが、
好ましいものとしてγ−アミノプロピルトリエトキシシ
ランやγ−( 2−アミノエチル)アミノプロピルトリメ
トキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシ
シラン等が挙げられる。本発明においては、このシラン
カップリング剤を粘結剤組成物と併用するのが好まし
い。
【0011】
【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明する
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1〜11及び比較例1〜3 自硬性鋳型造型法における鋳型強度の可使時間を評価し
た。即ち、珪砂 100重量部に対して、グルタル酸ジメチ
ルを0.38重量部、表1に示す各種フェノール化合物単量
体をグルタル酸ジメチルに対し表1に示した重量%添加
したものと、固形分が50重量%である水溶性フェノール
樹脂を 1.5重量部添加混練して成る混合物を、直径が50
mmで高さが50mmであるテストピース用模型に充填し、混
練直後及び30分放置後に成形したものの圧縮強度を測定
した。その結果を表1に示す。尚、水溶性フェノール樹
脂水溶液の固形分量は、空気循環式炉内で秤量試料(2.
00±0.1g)を3時間 100℃に加熱することによって測定
した。
【0012】
【表1】
【0013】*1 圧縮強度: 成形し、24時間放置後の
鋳型圧縮強度で、温度35℃、湿度60%RHの条件下で測定
した。 *2 評価結果:◎=可使時間が非常に長く、最終圧縮強
度が低下しない。 ○=可使時間が長く、最終圧縮強度が低下しない。 ×=可使時間が短い。 表1の結果より、本発明に用いる粘結剤組成物を混練し
て成る混合物による成形品は、比較品に比べて混練直後
の成形品と30分放置後の成形品とで圧縮強度の差が殆ど
なく、又可使時間の評価も良好であることが判る。
【0014】
【発明の効果】上記の実施例で明白なように、本発明の
粘結剤組成物を用いた鋳型の製造方法により、従来の組
成物によって得られる鋳型に比べて可使時間の長い鋳型
を得ることができる。その結果、夏場や砂温が高い時、
又大きな鋳型や複雑な形状の鋳型を造型する時など、こ
れまで以上の可使時間が必要な場合、鋳型強度を低下さ
せることなく鋳型を造型することが可能となり、実用上
有益なものとなる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 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
    おいて、有機エステル中にフェノール化合物単量体の1
    種又は2種以上を含有させ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. 【請求項2】 フェノール化合物単量体を有機エステル
    中に2〜50重量%予め含有することを特徴とする請求項
    1記載の有機エステル硬化型鋳物砂用粘結剤組成物。
  3. 【請求項3】 フェノール化合物単量体が1分子中に2
    個又は3個のフェノール性水酸基を有する請求項1又は
    2記載の有機エステル硬化型鋳物砂用粘結剤組成物。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3の何れか1項記載の有機エ
    ステル硬化型鋳物砂用粘結剤組成物を用いることを特徴
    とする鋳型の製造方法。
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