JPH067974B2 - 鋳物砂用粘結剤組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は鋳物砂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鋳物砂用粘結剤
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は鋳型製造時省エネルギーで
ある、鋳型製造速度が、製造された鋳型の品質、鋳物の
品質等が優れる等、従来のクローニング法、ウレタンコ
ールドホックス法より優れた特徴を数々有する。一方、
酸硬化性コールドボックスに用いられる酸硬化性樹脂と
しては、フラン系樹脂、フェノール系樹脂及び尿素系樹
脂等が挙げらるが、特にフェノール系樹脂を用いた場合
はフラン系樹脂の場合に比べ硬化速度が遅く、酸硬化性
コールドボックスの優れた特徴の一つである鋳型製造速
度が劣る。

又、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。

酸硬化性コールドボックスの生産性を更に向上させる
為、これら課題の改善が強く望まれている。

〔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
クスにおける酸硬化性樹脂としてフェノール系樹脂又は
フラン系樹脂を混合或いは共縮合せしめたフェノール系
樹脂を用いる際、樹脂組成物中のモノマーフェノール化
合物の含有量と硬化速度及びしみつき量が密接な関係が
あることを解明し、樹脂組成物中のモノマーフェノール
化合物の含有量を低減させることにより、硬化速度のみ
ならずしみつきも同時に改善することを見出し本発明に
到達した。

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に用
いられる鋳物砂用粘結剤組成物であって、フェノール系
樹脂又はフラン系樹脂を混合或いは共縮合せしめたフェ
ノール系樹脂を主体とし、且つ組成物中のフェノール化
合物モノマーの含有量が10重量％以下であることを特徴
とする鋳物砂用粘結剤組成物を提供するものである。

本発明の粘結剤組成物により、硬化速度が著しく向上す
ると同時にしみつきも改善され鋳型の生産性が極めて向
上した。

更に、本発明の粘結剤組成物中の水分含有量を10重量％
以下にすることにより更に硬化速度を向上させることが
でき、鋳型の生産性をより向上させることができる。

本発明におけるフェノール系樹脂及びフラン系樹脂と混
合もしくは共縮合せしめた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樹脂であ
り、用いられるフェノール化合物としては、例えばフェ
ノール、クレゾール、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、本発明の粘結剤組成物はフェノール系樹脂又はフラ
ン系樹脂を混合もしくは共縮合せしめたフェノール系樹
脂を主体とするが、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、酢酸セルロース、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
ナット穀液、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、クロマト砂、オリピ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１〜６及び比較例１〜４ フェノール及びパラホルムアルデヒドを常法により塩基
性触媒下反応させて表-1の実施例１〜３及び比較例１〜
２の欄に示すような未反応のモノマーフェノール含有量
になる時点で適時サンプリングし、中和しフェノール樹
脂を得た。一方、フルフリルアルコール、フェノール及
びパラホルムアルデヒドを常法により塩基性触媒下反応
させて表-1の実施例４〜６及び比較例３〜４の欄に示す
ような未反応のモノマーフェノール含有量になる時点で
適時サンプリングし、中和しフェノールフラン樹脂を得
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
ー硅砂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
げ強度は強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回成型後の汚染物を付着量を
測定した。結果を表-1に示す。

実施例７及び８ 前記実施例２で得られた樹脂（水分７．２％）に所定量
の水を添加し、表-2に示す如き水分量の樹脂組成物を得
た。これらの樹脂組成物を用い実施例１〜６におけると
同様の方法で鋳型を成型し、曲げ強度及びしみつき量を
観察した。結果を表-2に示す。

〔発明の効果〕 本実施例で明白な様に、本発明によりフェノール系樹脂
又はフラン系樹脂を混合もしくは共縮合させたフェノー
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、著しく硬化速度及び
しみつき性を改善せしめることが可能となり、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に用いら
   れる鋳物砂用粘結剤組成分物であって、フェノール系樹
   脂又はフラン系樹脂を混合或いは共縮合せしめたフェノ
   ール系樹脂を主体とし、且つ組成物中のフェノール化合
   物モノマーの含有量が10重量％以下であることを特徴と
   する鋳物砂用粘結剤組成物。
2. 【請求項２】組成物中の水分含有量が10重量％以下であ
   る特許請求の範囲第１項記載の組成物。
3. 【請求項３】フェノール系樹脂がフェノール、クレゾー
   ル及びキシレノールからなる群から選ばれた少なくとも
   １種とアルデヒドとの縮合物を主体とするものである特
   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３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。