JPH067973B2 - 鋳型用粘結剤組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はガス硬化性鋳型用粘結剤組成物に関するもので
ある。更に詳しくは、本発明は耐火性粒状物に酸硬化性
樹脂と酸化剤を添加混練し、型枠に成型後、ガス状又は
エロゾル状の二酸化硫黄を注入して鋳型を製造する所謂
酸硬化性コールドボックスに使用する改良された粘結剤
組成物に関するものである。

〔従来の技術〕

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所謂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巾広く使用されて
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、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製造法
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来ている。

コールドボックス法にはフラン系樹脂を代表とする酸硬
化性樹脂を過酸化物を酸化剤として二酸化硫黄により硬
化させる酸硬化コールドボックスと、ポリオールとポリ
イソシアネートとをエロゾル状の第３級アミンを触媒と
して硬化するウレタンコールドボックスがある。

この中でウレタンコールドボックスを使用した鋳型は、
鋳物製造時の鋳砂の崩壊性が悪いとか、砂かみ、すくわ
れ、ピンホール、すす欠陥等の鋳造欠陥が発生し易い等
の欠点がある。

それに対して酸硬化コールドボックスは前記の難点を解
決する方法として近年急速に注目を集めている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

酸硬化性コールドボックス法における酸硬化性樹脂とし
ては、フラン系樹脂、フェノール系樹脂、尿素系樹脂、
メラミン系樹脂等が挙げられるが、酸硬化性コールドボ
ックス法において、フェノール系樹脂を主体とする酸硬
化性樹脂は鋳型初期強度や鋳型最終強度がフラン系樹脂
に比較して著しく低い。

酸硬化性コールドボックスにおいて、中、大量の鋳型を
製造するには自動造型機が使用されており、耐火性粒状
材料に酸硬化性樹脂と過酸化物が添加混練されて耐火性
粒状材料表面を被覆し、空気圧等によって自動的に充填
成型、硬化、取り出しが１分以内のサイクルで連続的に
行われている。従って酸硬化性コールドボックス法で
は、鋳型初期強度の低下は致命的欠点であり、従来フェ
ノール系樹脂を主体とする酸硬化性樹脂は実用化される
には至っていない。

一方、酸硬化性コールドボックスの課題の一つに鋳型製
造用模型の汚染、所謂しみつきがある。しみつきとは耐
火性粒状物に添加混練し、被覆された液状粘結剤組成物
が鋳型成型時に粒状物同志の衝突、硬化ガスや余剰の硬
化ガス洗浄用の加圧空気等の流体により粒状物表面から
剥離等され、模型表面に付着し、同一模型で繰り返し鋳
型製造すると、この付着が繰り返されしみつきとして積
層されるものである。このしみつきが発生すると模型表
面の平滑性が損なわれ、鋳型の表面安定性を低下させる
等、鋳型の品質に悪影響を及ぼしたり、このしみつき除
去のための清掃時間を要する等生産性を阻害する要因と
なる。従って、酸硬化性コールドボックスにおける鋳型
の生産性を向上させる上で、このしみつき性の改善も強
く望まれている。

本発明は酸硬化性コールドボックス法において、鋳型初
期強度も大幅に改善し、同時にしみつき性も改善させ、
鋳型の生産性を大幅に向上せしめたフェノール系樹脂を
主体とする鋳型用粘結剤組成物を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、鋭意研究の結果、酸硬化性コールドボッ
クス法において、フェノール類とアルデヒドを塩基性触
媒下縮合反応せしめ得られるレゾール型樹脂を主体とす
る粘結剤組成物を用いる際、フェノール類とアルデヒド
のモル比と鋳型初期強度としみつき性の間に密接な関係
があることを解明し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は、酸硬化性樹脂を粘結剤とし、過酸化物
を酸化剤として二酸化硫黄により鋳型を成型する際のガ
ス硬化性鋳型用粘結剤組成物であって、フェノール類と
アルデヒドとをモル比が1:1〜1:2、好ましくは1:1.2〜
1:1.7で塩基性条件下縮合反応させたレゾール型樹脂を
主体とすることを特徴とする鋳型用粘結剤組成物に係わ
るものである。

本発明の粘結剤組成物により、鋳型初期強度が大幅に改
善され、同時にしみつき量も少なく、鋳型の生産性を大
幅に向上せしめることができる。前記モル比より小さい
場合は、しみつき性が悪化し、大きい場合は鋳型の初期
強度が低下する。

本発明におけるフェノール系樹脂はフェノール化合物と
アルデヒドの縮合物を主体とするレゾール型樹脂であ
り、用いられるフェノール化合物としては、フェノー
ル、クレゾール、ノニルフェノール、キシレノール、レ
ゾルシン、メチレンビスフェノール、カテコール等が挙
げられ、好ましくはフェノール、クレゾール、キシレノ
ールである。

又、本発明におけるフェノール系樹脂は変性剤として例
えば、尿素や尿素／アルデヒド縮合物と混合もしくは共
縮合させることもできるし、また従来公知の変性剤の少
なくとも一種を混合もしくは共縮合させることもでき
る。従来公知の変性剤を具体的に例示すれば、クマロン
・インデン樹脂、石油樹脂、ポリエステル、アルキッド
樹脂、ポリビニルアルコール、エポキシ樹脂、エチレン
・ビニルアセテート、ポリビニルアセテート、ポリブタ
ジエン、ポリエーテル、ポリエチレンイミン、ポリ塩化
ビニル、ポリアクリル酸エステル、ポリビニルブチラー
ル、フェノキシ樹脂、酢酸セルロール、キシレン樹脂、
トルエン樹脂、ポリアミド、スチレン樹脂、ポリビニル
ホルマール、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ナイロン等
のポリマー及びオリゴマーや、リグニン、リグニンスル
ホン酸、ロジン、エステルガム、植物油、ビチューメ
ン、重油、カシューナット殻液、バニリン、タンニン類
等の天然物や、澱粉、コーンスターチ、グルコース、デ
キストリン等の糖類及びその誘導体や、レゾルシン残
渣、クレゾール残渣、2,2,4-トリメチル-4-(ヒドロキシ
フェニル)クマロンとイソプロペニルフェノールの反応
副生物、テレフタル酸とエチレングリコールの反応副生
物等の反応残渣及び副生物や、ポリエチレングリコール
等の多価アルコールや、アセトン、シクロヘキサノン、
アセトフェノン等のケトン類及びアルデヒドとの縮合物
や、ジシアンジアミド、アクリルアミド、チオ尿素等の
アミノもしくはイミノ化合物及びそれらのアルデヒド縮
合物や、フルフラール、グリオキザール等のアルデヒド
化合物や、イソシアヌル酸エステル、不飽和脂肪酸エス
テル等のエステル化合物などである。これら変性剤の変
性率は20％以下であることが好ましい。

本発明におけるアルデヒドは芳香族アルデヒド、脂肪族
アルデヒド等が用いられるが、好ましくは脂肪族アルデ
ヒドである。脂肪族アルデヒドとしては、例えば、ホル
ムアルデヒド、グリオキザール、アセトアルデヒド、パ
ラホルムアルデヒド等が挙げられるが、好ましくはホル
ムアルデヒド、パラホルムアルデヒドである。

更に、本発明における粘結剤組成物は鋳型強度や取り扱
い易さを向上させるために、他の性能に悪影響を与えな
い範囲内で希釈剤を混合しても差支えない。その配合量
は20％以下であることが好ましい。使用できる希釈剤を
具体的に例示すれば、ベンゼン、キシレン等の芳香族炭
化水素や、メタノール、エタノール、フリフリルアルコ
ール等のアルコール類や、ジエチルエーテル、アニソー
ル、アセタール等のエーテル類や、アセトン、メチルエ
チルケトン等のケトン類や、テトラヒドロフラン、ジオ
キサン等の複素環炭化水素や、酢酸メチル、酢酸エチル
等のエステル類や、エチレングリコール、グリセリン等
の多価アルコール類や、2-メトキシエタノール、2-エト
キシエタノール等のセロソルブ類や、2-メトキシエチル
アセテート、2-エトキシエチルアセテート、2-ブトキシ
エチルアセテート、2-フェノキシエチルアセテート等の
セロソルブアセテート類や、ジエチレングリコールモノ
エチルエーテルアセテート等のカルビトールアセテート
類等が挙げられる。

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−メ
ルカプト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。

尚、本発明の粘結剤組成物を鋳物砂に添加混練させる時
期は過酸化物添加混練より前でも後でも特に差支えない
が、混練砂の可使時間がより長い点より過酸化物添加混
練前が好ましい。

鋳型を製造するには、本発明に係る粘結剤と共に耐火性
粒状材料として、石英質を主成分とする珪砂の他、ジル
コン砂、クロマイト砂、オリビン砂等が使用されるが、
特に限定されるものではない。

又、酸化剤として用いられる過酸化物としては、ケトン
系、芳香族系等の有機過酸化物及び過酸化水素等の無機
過酸化物が使用されるが、特に限定されるものではな
い。

〔実施例〕

以下実施例をもって本発明の詳細を説明するが、本発明
は本実施例のみに限定されるものではない。

実施例１〜７及び比較例１〜２ フェノール及びパラホルムアルデヒドを表-1に示すモル
比で常法により塩基性触媒下反応させてレゾール型フェ
ノール樹脂を得た。

得られた樹脂１．２重量部をオーストラリア産フラタリ
ー珪砂100重量部に添加混練し、これにMEKPO系過酸化物
０．４重量部を添加混練した混練砂を用い、水平割鋳型
自動造型機にて加圧空気により混合砂を金型中へ充填
し、次いで二酸化硫黄ガスを吹き込み鋳型及び曲げ強度
用テストピース（25×25×250m/m）を成型した。曲げ強
度は硬化速度の点から立ち上がり強度を観察すべく、二
酸化硫黄ガスを吹き込み後30秒後の曲げ強度を測定し
た。しみつき量は金型の鋳型成型部に１cm×１cmの鉄板
を貼り、繰り返し200回成型後の汚染物の付着量を測定
した。結果を表-1に示す。

〔発明の効果〕 本実施例で明白の様に、本発明によりフェノール系樹脂
を主体とする酸硬化性樹脂を粘結剤とする酸硬化性コー
ルドボックス法において、著しく硬化速度を改善せしめ
るとともにしみつき性も改善せしめ、鋳型の生産性を大
幅に向上させることができるようになった。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】酸硬化性樹脂を粘結剤とし、過酸化物を酸
   化剤として二酸化硫黄により鋳型を成型する際のガス硬
   化性鋳型用粘結剤組成物であって、フェノール類とアル
   デヒドとをモル比が1:1〜1:2で塩基性条件下縮合反応さ
   せたレゾール型樹脂を主体とすることを特徴とする鋳型
   用粘結剤組成物。
2. 【請求項２】フェノール類とアルデヒドとのモル比が1:
   1.2〜1:1.7である特許請求の範囲第１項記載の組成物。
3. 【請求項３】フェノール類がフェノール、クレゾール、
   キシレノールの少なくとも１種である特許請求の範囲第
   １項記載の組成物。
4. 【請求項４】アルデヒドが脂肪族アルデヒドである特許
   請求の範囲第１項記載の組成物。
5. 【請求項５】脂肪族アルデヒドがホルムアルデヒド又は
   パラホルムアルデヒドである特許請求の範囲第４項記載
   の組成物。