JPH06179043A - 鋳型成型用硬化剤組成物 - Google Patents

鋳型成型用硬化剤組成物

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JPH06179043A
JPH06179043A JP33313392A JP33313392A JPH06179043A JP H06179043 A JPH06179043 A JP H06179043A JP 33313392 A JP33313392 A JP 33313392A JP 33313392 A JP33313392 A JP 33313392A JP H06179043 A JPH06179043 A JP H06179043A
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JP
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sand
acid
phosphoric acid
sulfur content
curing
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JP33313392A
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English (en)
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Kazuhiko Kiuchi
一彦 木内
Shigeo Nakai
茂夫 仲井
Tsutomu Tanaka
田中  勉
Masayuki Kato
雅之 加藤
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Kao Corp
Original Assignee
Kao Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 繰り返し鋳型の製造に使用される再生砂から
なるか又は再生砂90重量部以上と新砂10重量部以下から
なる砂に対し、酸硬化性フラン樹脂からなる結合剤と硬
化剤とを添加し、該フラン樹脂を硬化させて鋳物用砂型
を製造する際に用いる硬化剤であって、リン酸、縮合リ
ン酸、リン酸エステル及びリン酸塩よりなる群から選ば
れる1種又は2種以上のリン酸系化合物及び芳香族スル
ホン酸、脂肪族スルホン酸及び硫酸よりなる群から選ば
れる1種又は2種以上のスルホン酸系化合物を含有し、
かつ硬化剤中の硫黄含量/ (リン含量+硫黄含量) で表
される重量比が、0.01以上、 0.7以下であることを特徴
とする硬化剤組成物。 【効果】 砂の吸湿性及び作業環境の大幅な改善がで
き、実用上非常に有益なものとなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、再生砂を主体として用
いた鋳型成型用硬化剤組成物に関するものである。更に
詳しくは、酸硬化性フラン樹脂を硬化させる触媒であっ
て、その硫黄含量/ (リン含量+硫黄含量) を一定の範
囲内となる様調整することにより作業環境が良好で再生
砂の吸湿性が低く、良好な硬化特性が得られる鋳型成型
用硬化剤組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、砂型の製造において結合剤として
フラン樹脂を使用することは例えば特公昭39−1543号公
報等により公知であり、触媒としてリン酸等の酸水溶液
が使用できることも公知である。又、フラン樹脂の硬化
用触媒として五酸化リン(P205)を使用することも特開
昭47−16324 号公報により公知である。当初、フラン樹
脂の硬化用触媒として、このようにリン酸の濃厚溶液が
広く使用された。これらの溶液は比較的低毒性である
が、反応性が低く、鋳型へのリンの蓄積等によりしばし
ばピンホール等の鋳造欠陥を引き起こしたため、フラン
樹脂の硬化用触媒として、ベンゼンスルホン酸、トルエ
ンスルホン酸、キシレンスルホン酸のような芳香族スル
ホン酸が広く使用されるようになった。しかしながら、
芳香族スルホン酸は注湯時の熱により分解して有毒な分
解生成物を作業環境中に放出する。最近このような硫黄
含有ガス及び鋳物作業場を汚染する煙霧に関する苦情が
多発している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
砂型製造においてリン酸系の化合物を含有する触媒を用
いたフラン樹脂の硬化は、硬化速度の点、混練時の流動
性の点、吸湿劣化の点、砂中の窒素、リン又は硫黄の蓄
積に起因する鋳造品のガス欠陥の点等において一長一短
があり、全ての点で満足できるものとは言えない。とり
わけ砂の吸湿性及び作業環境は最も重要な解決すべき課
題であり、その改善が望まれている。
【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、鋳物砂に酸硬化性フラン
樹脂から成る結合剤としてリン酸、縮合リン酸、リン酸
エステル及びリン酸塩よりなる群から選ばれる1種又は
2種以上のリン酸系化合物及び芳香族スルホン酸、脂肪
族スルホン酸及び硫酸等よりなる群から選ばれる1種又
は2種以上のスルホン酸系化合物を含有する触媒を添加
し、フラン樹脂を硬化させて砂型を製造する際、硬化剤
中の硫黄含量とリン含量の和に対する硫黄含量の比率を
一定の範囲内になる様調整することにより、砂の吸湿性
及び作業環境の改善がなされるとの知見を得て本発明を
完成するに至ったものである。
【0005】即ち本発明は、繰り返し鋳型の製造に使用
される再生砂からなるか又は再生砂90重量部以上と新砂
10重量部以下からなる砂に対し、酸硬化性フラン樹脂か
らなる結合剤と硬化剤とを添加し、該フラン樹脂を硬化
させて鋳物用砂型を製造する際に用いる硬化剤であっ
て、リン酸、縮合リン酸、リン酸エステル及びリン酸塩
よりなる群から選ばれる1種又は2種以上のリン酸系化
合物及び芳香族スルホン酸、脂肪族スルホン及び硫酸等
よりなる群から選ばれる1種又は2種以上のスルホン酸
系化合物を含有し、かつ硬化剤中の硫黄含量/ (リン含
量+硫黄含量) で表される重量比が、0.01以上、 0.7以
下であることを特徴とする硬化剤組成物に関する。
【0006】酸硬化性フラン樹脂を結合剤とし、これを
リン酸、縮合リン酸、リン酸エステル、リン酸塩から選
ばれる1種又は2種以上のリン酸系化合物及び芳香族ス
ルホン酸、脂肪族スルホン酸及び硫酸よりなる群から選
ばれる1種又は2種以上のスルホン酸系化合物を含有す
る触媒により硬化させて鋳物用砂型を製造する場合、本
発明で規定する鋳型成型用硬化剤組成物を用いれば、良
好な作業環境で、再生砂の吸湿性も低く、良好な鋳型成
型性が得られる。従来、このような再生砂及び新砂の比
率で粘結剤を用いて、フラン樹脂を硬化させて砂型を製
造する際、硬化剤中の硫黄含量とリン含量の和に対する
硫黄含量の比率を一定の範囲内になる様調製することに
より、砂の吸湿性及び作業環境の改善がなされることは
全く知られていなかった。
【0007】本発明に使用する酸硬化性フラン樹脂とし
ては、フルフリルアルコール、フルフリルアルコール−
尿素樹脂、フルフリルアルコール−ホルムアルデヒド樹
脂、フルフリルアルコール−フェノール樹脂、フルフリ
ルアルコール−レゾルシノール樹脂、フルフリルアルコ
ール−メラミン樹脂、フルフリルアルコールポリマー等
の一種、又は二種以上が使用される。又、公知技術で知
られている種々の変性剤等と共に使用されても差し支え
ない。
【0008】更に、鋳型強度をより向上させる目的でシ
ランカップリング剤を加えても差し支えない。シランカ
ップリング剤としては、例えばγ−( 2−アミノ)アミ
ノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピ
ルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキ
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。
【0009】本発明に用いられるリン酸、結合リン酸、
リン酸エステル、リン酸塩よりなる群から選ばれる1種
又は2種以上のリン酸系化合物及び芳香族スルホン酸、
脂肪族スルホン酸及び硫酸よりなる群から選ばれる1種
又は2種以上のスルホン酸系化合物を含有する触媒とし
ては各種のものが例示されるが、リン酸系化合物として
は、リン酸、縮合リン酸、又はメチルリン酸、エチルリ
ン酸等のリン酸エステル、リン酸カリウム、リン酸水素
カリウム等のリン酸塩よりなる群から選ばれる1種又は
2種以上の化合物が、また、スルホン酸系化合物として
は、メチルスルホン酸、エチルスルホン酸等の脂肪族ス
ルホン酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、
キシレンスルホン酸等のアルキル若しくはアリールスル
ホン酸、フェノールスルホン酸等の芳香族スルホン酸或
いは硫酸よりなる群から選ばれる1種又は2種以上の化
合物が好ましい。更に、カルボン酸等の有機酸、塩酸、
硝酸等の無機酸との混合物を使用してもなんら差し支え
ない。また、それらの使用量は所望の硬化時間に合わせ
て適宜調整される。
【0010】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新砂若しくは再生砂が使用さ
れ、再生砂としては通常の機械的摩耗式或は焙焼式で得
られるものが使用されるが、摩耗式で再生されたものが
収率も高く、経済的に優れ、一般的であり好ましい。
【0011】本発明による鋳型成型用硬化剤組成物を使
用して鋳型を製造するには、従来の常法に従って、まず
砂 100部(重量基準、以下同じ)に対し、触媒 0.2〜3
部を混合し、次いでフラン樹脂 0.6〜5部を混合して成
型するのが一般的であるが、この方法、順序に限定され
るものではない。混合、成型、硬化温度としても特に加
熱、冷却の必要はなく、雰囲気温度により使用して差し
支えない。また本発明の硬化触媒を使用するに際し、例
えば硬化を促進するための添加剤等従来公知の添加剤の
使用は一向に差し支えなく、本発明の範囲に含まれるも
のである。
【0012】好ましい範囲としては、硬化剤中の硫黄含
量/ (リン含量+硫黄含量) で表される重量比は、0.01
以上、 0.7以下の範囲が好ましく、0.03以上、 0.6以下
の範囲が更に好ましい。硬化剤中の上記重量比が0.01未
満であると再生砂の吸湿が激しく著しく鋳型の硬化を阻
害し、好ましくない。また、再生砂中の上記重量比が0.
7を越えると作業環境が著しく悪化し、好ましくない。
【0013】
【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。尚、実施例及び比較例中の%は重量%を示す。自
硬性鋳型造型法において、各鋳型中の窒素含量、リン含
量、硫黄含量及びガス欠陥について評価した。実施例1 珪砂 100重量部に対し、トルエンスルホン酸35.0%、メ
タンスルホン酸 2.7%、硫酸20.0%、P2O5として15.3%
を含有する硬化剤を0.33重量部加え、次いで樹脂中の窒
素含量が 2.5%のフラン樹脂を0.65重量部添加混練して
なる混合砂を用い鋳型を作製し、熔湯/鋳型の重量比が
2.5の鋳物を鋳造し回収した砂をクラッシャーにかけ、
日本鋳造(株)製M型ロータリークレーマーを用いて再
生し、次いでその再生砂95重量部と新砂5重量部に対
し、上記樹脂、硬化剤を加え鋳型の作製、鋳造、回収、
再生のサイクルを20回繰り返し、20回目の鋳造時に作業
環境を測定した。その労働安全衛生法の管理区分結果を
表1に示す。また、上記20回目の再生砂を25℃、90%RH
の環境に24時間放置後、再生砂の吸湿量を後述の再生砂
の吸湿量の測定方法に基づき測定した。更に、上記の吸
湿した再生砂を用いて鋳型の圧縮強度を測定した。その
結果を表1に示す。
【0014】実施例2〜6、比較例1〜2 実施例1と同様にして再生砂の吸湿量、作業環境測定、
及び圧縮強度を測定した。その結果表1に示す。
【0015】
【表1】
【0016】再生砂中のリン含量 (リン%) の測定方法 再生砂を 150メッシュ以下に微粉砕したものを試料と
し、 ICP(誘導結合プラズマ発光分析装置)にて測定し
た。
【0017】再生砂中の硫黄含量 (硫黄%) の測定方法 再生砂を 150メッシュ以下に微粉砕したものを試料と
し、燃焼中和滴定法にて測定した。
【0018】硬化剤中のリン含量 (リン%) の測定方法 ICP (誘導結合プラズマ発光分析装置)にて測定した。
【0019】硬化剤中の硫黄含量 (硫黄%) の測定方法 燃焼中和滴定法にて測定した。
【0020】再生砂の吸湿量の測定方法 供試再生砂を 105℃の乾燥炉に1時間放置後、デシケー
ター中で25℃まで冷却し以下の式により再生砂の吸湿量
を測定した。
【0021】
【数1】
【0022】
【発明の効果】本発明の鋳型成型用硬化剤組成物は、以
上述べたように硬化剤中の硫黄含量とリン含量の和に対
する硫黄含量の比率を一定の範囲内になる様調整するこ
とにより、砂の吸湿性及び作業環境の大幅な改善がで
き、実用上非常に有益なものとなる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 繰り返し鋳型の製造に使用される再生砂
    からなるか又は再生砂90重量部以上と新砂10重量部以下
    からなる砂に対し、酸硬化性フラン樹脂からなる結合剤
    と硬化剤とを添加し、該フラン樹脂を硬化させて鋳物用
    砂型を製造する際に用いる硬化剤であって、リン酸、縮
    合リン酸、リン酸エステル及びリン酸塩よりなる群から
    選ばれる1種又は2種以上のリン酸系化合物及び芳香族
    スルホン酸、脂肪族スルホン酸及び硫酸よりなる群から
    選ばれる1種又は2種以上のスルホン酸系化合物を含有
    し、かつ硬化剤中の硫黄含量/ (リン含量+硫黄含量)
    で表される重量比が、0.01以上、 0.7以下であることを
    特徴とする硬化剤組成物。
  2. 【請求項2】 硫黄含量/ (リン含量+硫黄含量) で表
    される重量比が、0.03以上、 0.6以下であることを特徴
    とする請求項1記載の硬化剤組成物。
JP33313392A 1992-12-14 1992-12-14 鋳型成型用硬化剤組成物 Pending JPH06179043A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111375726A (zh) * 2020-04-08 2020-07-07 四川东树新材料有限公司 低游离酸磺酸固化剂及其生产方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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