JPH06179042A

JPH06179042A - 鋳型製造用粘結剤組成物及び鋳型の製造方法

Info

Publication number: JPH06179042A
Application number: JP35426592A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Sakai; 満酒井; Masahiko Kagitani; 昌彦鍵谷
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1992-12-14
Filing date: 1992-12-14
Publication date: 1994-06-28
Anticipated expiration: 2016-01-09
Also published as: JP3123032B2

Abstract

(57)【要約】【目的】崩壊性に優れた鋳型を製造するための粘結剤
組成物を提供する。また、この粘結剤組成物を用いて、
鋳型を製造する方法を提供する。【構成】自硬性鋳型を製造する場合には、粘結剤組成
物は、フラン系樹脂よりなる粘結剤と、酢酸ブチル，酢
酸エチル，ステアリン酸ブチル，安息香酸ブチル，セバ
シン酸ジブチル，マレイン酸ジブチル，コハク酸ジメチ
ル，アジピン酸ジメチル，アゼライン酸ジメチル又はド
デカン二酸ジメチル等の崩壊促進剤とを含有する。加熱
硬化鋳型を製造する場合には、粘結剤組成物は、強酸と
弱塩基の塩からなる硬化剤で硬化しうる粘結剤と、前記
した崩壊促進剤とを含有するのが好ましい。耐火性粒状
骨材に、この粘結剤組成物と各々の硬化剤とを混練し、
所望の方法で粘結剤を硬化させて鋳型を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋳型を製造する際に用
いる粘結剤組成物に関し、特に鋳型の崩壊性を向上させ
ることができる粘結剤組成物に関するものである。ま
た、この粘結剤組成物を使用して、鋳型を製造する方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋳型は、鋳鉄等を注湯して鋳物を得た
後、鋳物と鋳型を分離するため、一般的に崩壊せしめら
れるものである。従来、鋳鉄を使用して鋳物を得る場
合、注湯温度が高いため、この高温の溶湯に鋳型が曝さ
れて、硬化している粘結剤が劣化し、鋳型は容易に崩壊
することができた。しかし、注湯温度の低いアルミニウ
ムを使用してアルミ鋳物を得る場合、鋳型が高温に曝さ
れず、硬化している粘結剤が劣化しにくいということが
あった。従って、鋳物と鋳型とを分離するために、鋳型
を高温で長時間加熱処理して粘結剤を劣化させ、その後
鋳型を崩壊させることが行なわれている。

【０００３】しかしながら、鋳型を崩壊させるために、
高温で長時間加熱処理するということは、費用と労力の
点で、無駄である。このため、鋳型製造用の粘結剤組成
物中に、テトラブロモビスフェノールＡやジブロモペン
チルグリコール等の含ハロゲン有機化合物を含有させる
ことが提案されている（特公昭60-39450号公報）。この
粘結剤組成物を使用して得られた鋳型は、崩壊性に優れ
たものであるが、以下の如き欠点があった。即ち、含ハ
ロゲン有機化合物が含有されている鋳型は、注湯時にハ
ロゲンガスが発生し、悪臭を放ち作業環境が劣悪にな
り、また主型として金型を使用した場合には、金型にハ
ロゲンガスが接触してサビ状の腐蝕を生じるということ
があった。

【０００４】一方、フェノール系樹脂を粘結剤として使
用する、シェルモールド法によって製造された加熱硬化
鋳型に関して、以下のような提案がされている。即ち、
フェノール系樹脂100重量部に対してリン酸エステルを1
0〜50重量部溶融させたものを粘結剤として使用するこ
とによって、得られた加熱硬化鋳型の崩壊性を向上さ
せ、高温で長時間の加熱処理を不要にならしめることが
提案されている（特公昭61-2454号公報）。

【０００５】この方法は、加熱硬化鋳型の崩壊性という
点では、満足のゆくものであるが、粘結剤の調整が煩雑
であるという欠点があった。即ち、フェノール系樹脂を
溶融させて、そこへ溶融又は軟化させたリン酸エステル
を添加して、粘結剤を調整しなければならなかった。ま
た、アルミ鋳物を得る場合には、フェノール系樹脂にこ
のような調整を施し、アルミ鋳物以外の鋳物を得る場合
には、フェノール系樹脂にこのような調整を施さないと
いうことになって、二種のタイプのフェノール系樹脂を
準備しておく必要があった。

【０００６】また、ある特定のフラン系樹脂を使用した
自硬性鋳型の崩壊性を向上させるために、リン酸エステ
ルをフラン系樹脂に添加混合することも公知である（特
開昭58-50151号公報）。しかしながら、この方法は、フ
ルフリルアルコールを尿素及びホルムアルデヒドで変性
した自硬性のフラン系樹脂を粘結剤として使用した場合
に関するものであり、加熱硬化型のフラン系樹脂や他の
樹脂に使用することに関して、何らの開示もない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者等
は、従来公知の含ハロゲン有機化合物やリン酸エステル
とは異なる、他の化合物を崩壊促進剤として使用しよう
として種々研究を行なった。その結果、ある特定のモノ
カルボン酸エステル又はジカルボン酸エステルを粘結剤
に添加混練しておけば、自硬性鋳型及び加熱硬化鋳型に
対して、良好な崩壊性を示すことを見出し、本発明に到
達したのである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、一般式
Ｒ₁ＣＯＯＲ₂［式中、Ｒ₁は、炭素数が1〜20のアルキル
基，炭素数が2〜20のアルケニル基，炭素数が6〜20のア
リール基，若しくは炭素数が7〜20のアルアルキル基を
示し、Ｒ₂は炭素数が1〜4のアルキル基を示す。］又は
一般式Ｒ₃（ＣＯＯＲ₂）₂［式中、Ｒ₂は炭素数が1〜4の
アルキル基を示し、Ｒ₃は、炭素数が1〜20のアルキレン
基，炭素数が2〜20のアルケニレン基，炭素数が6〜20の
フェニレン基，若しくは炭素数が7〜20のアルアルキレ
ン基を示す。］で表わされる崩壊促進剤を、自硬性若し
くは加熱硬化性の粘結剤に添加してなる鋳型製造用粘結
剤組成物に関するものである。また、この粘結剤組成物
を使用した鋳型の製造方法に関するものである。

【０００９】本発明に使用する崩壊促進剤は、前記した
一般式で表わされるモノカルボン酸エステル又はジカル
ボン酸エステルよりなる化合物であって、具体的には酢
酸ブチル，酢酸エチル，ステアリン酸ブチル，安息香酸
ブチル，セバシン酸ジブチル，マレイン酸ジブチル，ヤ
シ脂肪酸メチルエステル，ジメチルフタレート，コハク
酸ジメチル，アジピン酸ジメチル，アゼライン酸ジメチ
ル，ドデカン二酸ジメチル等が良好に使用しうる。本発
明において使用するモノカルボン酸エステル又はジカル
ボン酸エステルは、一定鎖長の炭化水素を持つものであ
るが、炭化水素の鎖長が長くなりすぎると、粘結剤との
相溶性が悪くなり、鋳型の崩壊性が低下するので、好ま
しくない。この崩壊促進剤は、フラン系樹脂よりなる自
硬性粘結剤又は加熱硬化性粘結剤のいずれにも、添加混
合して使用しうるものである。

【００１０】自硬性粘結剤としては、フラン系樹脂を使
用することができる。加熱硬化性粘結剤としては、いわ
ゆるウォームボックス法に適用されるフラン系樹脂、い
わゆるシェルモールド法に適用されるレゾール系又はノ
ボラック系のフェノール樹脂、いわゆるシェルモールド
法に適用される不飽和ポリエステル系樹脂等を使用する
ことができる。ここで、フラン系樹脂とは、フルフリル
アルコール（フラン樹脂），ホルムアルデヒドで変性し
たフルフリルアルコール（ホルムアルデヒド変性フラン
系樹脂），尿素で変性したフルフリルアルコール（尿素
変性フラン系樹脂），フェノールで変性したフルフリル
アルコール（フェノール変性フラン系樹脂），メラミン
で変性したフルフリルアルコール（メラミン変性フラン
系樹脂）等を、少なくとも一部含有する樹脂のことであ
る。

【００１１】以上の粘結剤と崩壊促進剤とが添加混合さ
れて、本発明に係る鋳型製造用粘結剤組成物を得ること
ができる。粘結剤と崩壊促進剤との配合割合は、粘結剤
の種類等によって適宜の割合とすることができるが、一
般的に言えば、粘結剤100重量部に対して、2〜15重量部
であるのが好ましい。崩壊促進剤の量が2重量部未満に
なると、得られた鋳型の崩壊性を向上させにくくなる傾
向が生じる。一方、崩壊促進剤の量が15重量部を超えて
も、得られた鋳型の崩壊性の向上が飽和状態となる傾向
が生じる。

【００１２】本発明に係る粘結剤組成物を使用して自硬
性鋳型を得るには、以下のようにして行なう。即ち、フ
ラン系樹脂よりなる自硬性粘結剤と崩壊促進剤とよりな
る粘結剤組成物に、キシレンスルホン酸等の硬化剤を添
加混合して、続いてそれを珪砂等の耐火性粒状骨材に添
加混練する。そして、模型に混練物を充填して、粘結剤
を硬化させれば、自硬性鋳型を得ることができる。

【００１３】また、加熱硬化鋳型を得るには、加熱硬化
性粘結剤と崩壊促進剤とよりなる粘結剤組成物に、所望
の硬化剤を添加混合する。硬化剤としては、本発明にお
いて強酸と弱塩基の塩からなるものを用いるのが好まし
い。強酸としては、従来公知の強酸を使用することがで
きるが、特にベンゼンスルホン酸，フェノールスルホン
酸，トルエンスルホン酸，キシレンスルホン酸，低級ア
ルキルスルホン酸を、単独で又は混合して使用するのが
好ましい。一方、弱塩基としても、従来公知の弱塩基を
使用することができるが、特にアルミニウム，銅，亜鉛
及び鉄からなる群より選ばれた少なくとも一種の金属原
子を持つ弱塩基を、単独で又は混合して使用するのが好
ましい。そして、上記した強酸と弱塩基とを反応させて
得られた、酸性を示す塩が硬化剤となるのである。この
硬化剤或いはこれ以外の硬化剤を添加混合した後、それ
を珪砂等の耐火性粒状骨材に添加混練する。そして、模
型に混練物を充填して、加熱処理を施せば、粘結剤が硬
化して加熱硬化鋳型を得ることができる。

【００１４】自硬性鋳型を製造する際には、硬化剤は、
粘結剤100重量部に対して、10〜70重量部程度添加混合
するのが好ましい。また、加熱硬化鋳型を製造する際に
は、硬化剤は、粘結剤100重量部に対して、5〜70重量部
であるのが好ましい。硬化剤の量が上記した量よりも少
なくと、強度の十分な鋳型を得ることができない傾向が
生じる。一方、硬化剤の量が上記した量よりも多くなっ
ても、鋳型強度の向上が飽和状態となる傾向が生じる。

【００１５】また、鋳型を製造する際に、使用する粘結
剤の量は、耐火性粒状骨材100重量部に対して、0.5〜3.
0重量部程度が好ましい。粘結剤の量が0.5重量部未満で
あると、鋳型の強度が十分でなくなる傾向が生じる。ま
た、粘結剤の量が3.0重量部を超えても、鋳型強度の向
上が飽和状態となる傾向が生じる。なお、上記において
は、粘結剤組成物と硬化剤とを添加混合した後、それを
耐火性粒状骨材に添加混練して鋳型を製造したが、耐火
性粒状骨材に、粘結剤と崩壊促進剤と硬化剤とを別個に
添加混練して、鋳型を製造してもよいことは言うまでも
ない。

【００１６】

【実施例】

実施例１〜８、比較例１及び２まず、表１に示す粘結剤と崩壊促進剤とを含有する粘結
剤組成物を準備した。そして、オーストラリア産ＡＣＩ
サンド1000重量部に対して、この組成物18重量部と、硬
化剤溶液5.4重量部とを添加混練して砂混合物を得た。
なお、硬化剤溶液は、花王クエーカー株式会社製のカオ
ーライトナーTK-3を使用した。以上のようにして得られ
た砂混合物を、50mmφ×50mmｈの木型に充填して、円柱
状中子を得た。

【００１７】

【表１】

【００１８】以上のようにして得られた中子の崩壊率
を、次の測定方法で測定した。即ち、得られた中子を24
時間放置した後、この中子をアルミホイルで包み、電気
炉内に入れて、700℃で20分間放置した。その後、約3時
間かけて室温まで冷却した後、アルミホイルを剥し取
り、中子を5mesh篩い上で5分間振とうして、残っている
中子の重量を測定した。そして、崩壊率（％）＝［（振
とう前の中子重量−振とう後の中子重量）／振とう前の
中子重量］×100なる式で、崩壊率を算出した。その結
果を表１に示した。

【００１９】表１の結果より明らかなとおり、酢酸ブチ
ル等よりなる崩壊促進剤を含有する粘結剤組成物を用い
て得られた、実施例１〜８に係る自硬性鋳型は、崩壊促
進剤を含有していない粘結剤を用いて得られた、比較例
１及び２に係る自硬性鋳型に比べて、崩壊性に優れてい
ることが分かる。

【００２０】実施例９〜１６、比較例３及び４まず、表２に示す粘結剤と崩壊促進剤とを含有する粘結
剤組成物を準備した。そして、オーストラリア産珪砂10
00重量部に対して、この組成物18重量部と、硬化剤溶液
5.4重量部とを添加混練して砂混合物を得た。なお、硬
化剤溶液は、トルエンスルホン酸−銅塩40重量％，メタ
ノール40重量％及び水20重量％よりなるものを使用し
た。以上のようにして得られた砂混合物を、フランウォ
ームボックス用垂直割造型機に空気圧4.0kg／cm²にて吹
き込み、硬化温度200℃で30秒間焼成した。そして、50m
mφ×50mmｈの円柱状中子を得た。

【００２１】

【表２】

【００２２】以上のようにして得られた中子の崩壊率
を、実施例１と同様にして測定した。その結果を表２に
示した。

【００２３】表２の結果より明らかなとおり、酢酸ブチ
ル等よりなる崩壊促進剤を含有する粘結剤組成物を用い
て得られた、実施例９〜１６に係る加熱硬化鋳型は、崩
壊促進剤を含有していない粘結剤を用いて得られた、比
較例３及び４に係る加熱硬化鋳型に比べて、崩壊性に優
れていることが分かる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、自硬性若しくは加
熱硬化性の粘結剤と、一般式Ｒ₁ＣＯＯＲ₂［式中、Ｒ₁
は、炭素数が1〜20のアルキル基，炭素数が2〜20のアル
ケニル基，炭素数が6〜20のアリール基，若しくは炭素
数が7〜20のアルアルキル基を示し、Ｒ₂は炭素数が1〜4
のアルキル基を示す。］又は一般式Ｒ₃（ＣＯＯＲ₂）₂
［式中、Ｒ₂は炭素数が1〜4のアルキル基を示し、Ｒ
₃は、炭素数が1〜20のアルキレン基，炭素数が2〜20の
アルケニレン基，炭素数が6〜20のフェニレン基，若し
くは炭素数が7〜20のアルアルキレン基を示す。］で表
わされる崩壊促進剤とを含有する粘結剤組成物を用いて
得られた鋳型は、崩壊促進剤の作用で硬化した粘結剤の
劣化を促進させることができるため、崩壊性に優れると
いう効果を奏する。即ち、本発明に係る粘結剤組成物を
使用すれば、高温で且つ長時間の加熱処理を施さなくと
も、例えば短時間の加熱処理を施すだけで、自硬性鋳型
又は加熱硬化鋳型を良好に崩壊させることができ、従来
必要であった高エネルギーと労力を節約できるという効
果を奏する。従って、粘結剤が劣化しにくいアルミ鋳物
を得る際には、鋳型の崩壊に要する費用及び労力を著し
く低減することができ、アルミ鋳物の生産コストを低廉
にしうるという効果を奏するものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フラン系樹脂よりなる粘結剤と、一般式
Ｒ₁ＣＯＯＲ₂［式中、Ｒ₁は、炭素数が1〜20のアルキル
基，炭素数が2〜20のアルケニル基，炭素数が6〜20のア
リール基，若しくは炭素数が7〜20のアルアルキル基を
示し、Ｒ₂は炭素数が1〜4のアルキル基を示す。］又は
一般式Ｒ₃（ＣＯＯＲ₂）₂［式中、Ｒ₂は炭素数が1〜4の
アルキル基を示し、Ｒ₃は、炭素数が1〜20のアルキレン
基，炭素数が2〜20のアルケニレン基，炭素数が6〜20の
フェニレン基，若しくは炭素数が7〜20のアルアルキレ
ン基を示す。］で表わされる崩壊促進剤とを含有するこ
とを特徴とする自硬性鋳型製造用粘結剤組成物。
【請求項２】耐火性粒状骨材と、硬化剤と、粘結剤
と、請求項１記載の崩壊促進剤とを混練した後、該粘結
剤を硬化させることを特徴とする自硬性鋳型の製造方
法。
【請求項３】強酸と弱塩基の塩からなる硬化剤で硬化
しうる粘結剤と、一般式Ｒ₁ＣＯＯＲ₂［式中、Ｒ₁は、
炭素数が1〜20のアルキル基，炭素数が2〜20のアルケニ
ル基，炭素数が6〜20のアリール基，若しくは炭素数が7
〜20のアルアルキル基を示し、Ｒ₂は炭素数が1〜4のア
ルキル基を示す。］又は一般式Ｒ₃（ＣＯＯＲ₂）₂［式
中、Ｒ₂は炭素数が1〜4のアルキル基を示し、Ｒ₃は、炭
素数が1〜20のアルキレン基，炭素数が2〜20のアルケニ
レン基，炭素数が6〜20のフェニレン基，若しくは炭素
数が7〜20のアルアルキレン基を示す。］で表わされる
崩壊促進剤とを含有することを特徴とする加熱硬化鋳型
製造用粘結剤組成物。
【請求項４】硬化剤として、強酸と弱塩基の塩からな
るものを用いる請求項３記載の加熱硬化鋳型製造用粘結
剤組成物。
【請求項５】強酸と弱塩基の塩が、ベンゼンスルホン
酸，フェノールスルホン酸，トルエンスルホン酸，キシ
レンスルホン酸及び低級アルキルスルホン酸からなる群
より選ばれた少なくとも一種の強酸と、アルミニウム，
銅，亜鉛及び鉄からなる群より選ばれた少なくとも一種
の金属原子を持つ弱塩基との塩である請求項４記載の加
熱硬化鋳型製造用粘結剤組成物。
【請求項６】耐火性粒状骨材と、硬化剤と、該硬化剤
によって加熱硬化しうる粘結剤と、請求項３記載の崩壊
促進剤とを混練した後、該粘結剤を加熱硬化させること
を特徴とする加熱硬化鋳型の製造方法。
【請求項７】硬化剤として、強酸と弱塩基の塩からな
るものを用いる請求項５記載の加熱硬化鋳型の製造方
法。
【請求項８】強酸と弱塩基の塩が、ベンゼンスルホン
酸，フェノールスルホン酸，トルエンスルホン酸，キシ
レンスルホン酸及び低級アルキルスルホン酸からなる群
より選ばれた少なくとも一種の強酸と、アルミニウム，
銅，亜鉛及び鉄からなる群より選ばれた少なくとも一種
の金属原子を持つ弱塩基との塩である請求項６記載の加
熱硬化鋳型の製造方法。