JPH06277791A - 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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JPH06277791A
JPH06277791A JP1477992A JP1477992A JPH06277791A JP H06277791 A JPH06277791 A JP H06277791A JP 1477992 A JP1477992 A JP 1477992A JP 1477992 A JP1477992 A JP 1477992A JP H06277791 A JPH06277791 A JP H06277791A
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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を提供する。 【構成】 水溶性フェノール樹脂とその固形分量に対し
2重量%以上、5重量%未満のフェノール化合物単量体
の1種又は2種以上とを必須成分として含有することを
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】 本発明の粘結剤組成物を用いることにより、
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。

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添加し、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、安全衛生上等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、耐火性粒状材料に対し
水溶性フェノール樹脂を粘結剤として添加し、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、水溶性フェノール樹脂に
対し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
ェノール樹脂とその固形分量に対し2重量%以上、5重
量%未満のフェノール化合物単量体の1種又は2種以上
とを必須成分として含有す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】本発明の粘結剤組成物中のフェノール化合
物単量体の含有量は、水溶性フェノール樹脂水溶液の固
形分量に対して2重量%以上、5重量%未満、好ましく
は3〜4重量%であり、又フェノール化合物単量体とし
ては、種々のフェノール化合物単量体を用いることがで
きるが、好ましくは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ことが好ましい。本発明によれば、
上記特定割合のフェノール化合物単量体を含有させるこ
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、2重量%未満では可使時間延長の効果は十分でな
く、一方5重量%以上では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、ブチルフ
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、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、フロログリシン等が挙げられ、更にレゾルシン残
渣、ビスフェノールA残渣、クロロフェノール、ジクロ
ロフェノール等とその他の置換フェノールを含めたフェ
ノール類化合物も使用することができる。
【0006】本発明の粘結剤組成物を用いることによ
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。水溶性フェノール樹脂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水溶性フェ
ノール樹脂中に遊離の状態で含有させてもよいし、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、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、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、及びフェノール化合物単量体の1
種又は2種以上の混合物を水溶性フェノール樹脂水溶液
の固形分量に対して2〜40重量%、好ましくは3〜30重
量%になるように含有させ、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1〜9及び比較例1〜4 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、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、表1に示す各種フェノール化合
物単量体を樹脂に添加する添加法により水溶性フェノー
ル樹脂の固形分量に対し表1に示した重量%添加混練し
て成る混合物を、直径が50mm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。 ×=可使時間が短いか、或は最終圧縮強度が低下する。 表1の結果より、本発明の粘結剤組成物を用いた混合物
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ることにより、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。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年4月19日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【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、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、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、及びフェノール化合物単量体の1
種又は2種以上の混合物を水溶性フェノール樹脂水溶液
の固形分量に対して2重量%以上、5重量%未満、好ま
しくは3重量%以上、4重量%以下になるように含有さ
せ、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。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水溶性フェノール樹脂とその固形分量に
    対し2重量%以上、5重量%未満のフェノール化合物単
    量体の1種又は2種以上とを必須成分として含有するこ
    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の1分子中のフ
    ェノール性水酸基の数が2個又は3個であることを特徴
    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有機エステル
    に含有され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。
  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鋳型の製造
    方法。
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JP2011148000A (ja) * 2009-12-24 2011-08-04 Kao Corp 鋳型の製造方法

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