JPH0857577A

JPH0857577A - 鋳型製造用粘結剤組成物及び鋳型の製造方法

Info

Publication number: JPH0857577A
Application number: JP21810294A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Kiuchi; 一彦木内; Masayuki Kato; 雅之加藤; Masuo Sawa; 益男澤; Shigeo Nakai; 茂夫仲井
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1994-08-19
Filing date: 1994-08-19
Publication date: 1996-03-05
Anticipated expiration: 2015-12-04
Also published as: JP3114516B2

Abstract

(57)【要約】【目的】硬化速度の速い鋳型製造用粘結剤組成物を提
供する。【構成】この粘結剤組成物は、フルフリルアルコー
ル，尿素及びアルデヒド類を主成分として重縮合したも
のである。粘結剤組成物中の仕込フルフリルアルコール
重量％（Ａ）と未反応フルフリルアルコール重量％
（Ｂ）の差［Ａ−Ｂ］は、５．０〜６０．０である。ま
た、粘結剤組成物中には、２，５−ビスヒドロキシメチ
ルフランや２，５−ビスメトキシメチルフラン等の効果
促進剤が、０．５〜６３．０重量％含有されている。更
に、粘結剤組成物中の水分量は６．０重量％以下である
のが好ましく、窒素原子含量は０．５〜４．０重量％で
あるのが好ましい。この粘結剤組成物には、［硫黄原子
含量／（燐原子含量＋硫黄原子含量）］で示される燐原
子と硫黄原子との重量割合が０．０１〜０．７である硬
化剤組成物を併用すると、有毒ガスの発生が少なく、好
ましいものである。

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、耐
火性粒状材料に添加するために使用する粘結剤組成物、
或いは粘結剤組成物と硬化剤組成物との組み合わせに関
するものである。また、この粘結剤組成物、或いは粘結
剤組成物と硬化剤組成物との組み合わせを使用して、鋳
型を製造する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、鋳型を製造するための鋳物砂
の粘結剤としてフェノール樹脂，フラン樹脂，フルフリ
ルアルコール等の酸硬化性樹脂が用いられており、これ
らに硬化剤を添加して硬化させ、鋳型を製造する方法が
一般的に用いられている。鋳物砂用の有機自硬性樹脂と
しては古くから、良好な性質を有するフラン樹脂が用い
られている（特公昭３９−１５４３号公報等）。そし
て、このようなフラン樹脂に対して、その用途に応じグ
リオキザールやテトラオキサン等を添加して低臭性にし
たもの、フェノール樹脂や尿素樹脂等で変性して価格低
下を図ったものなど、種々改良が加えられて来た。

【０００３】しかし、最近、機械設備や工程等の改良に
よる作業能率向上が要求されるようになり、それに伴っ
て鋳物砂用粘結剤も迅速硬化型の自硬性有機粘結剤が強
く要望されるようになってきた。この要求を満たすべ
く、粘結剤の硬化を促進させるために砂温を高める方
法、減圧で水を除去する方法、硬化剤を多量に用いる方
法等がとられてきた。しかし、かかる目的のために、砂
温を高めることは、余分なエネルギーを必要とし、経済
的に不利である。また、減圧で水を除去することも、あ
る程度の硬化促進は図れるけれども、根本的な解決には
ならない。更に、硬化剤を多量に用いれば、硬化速度が
向上し硬化促進を図れるけれども、分解ガスによる作業
環境の悪化や鋳型強度の低下等を招くということがあっ
た。

【０００４】このため、比較的多量に使用しても作業環
境が悪化しにくい硬化剤組成物として、燐酸系化合物と
スルホン酸系化合物とを特定の割合で配合したものが提
案されている（特開平５−２３７５８７号公報）。即
ち、低毒性である燐酸系化合物と硬化促進が図れるスル
ホン酸系化合物とを特定の割合で配合し、硬化促進を図
ると共に作業環境の悪化の防止を図ろうというものであ
る。このような硬化剤組成物は非常に有用なものである
が、言うまでもなく、あまりに多量に使用すると、作業
環境が悪化するということがあった。

【０００５】また、このような硬化剤組成物と共に、硬
化促進剤として、ビスヒドロキシメチルフランやビスメ
トキシメチルフラン等を使用することも提案されている
（特願平５−３５２１７４号）。この方法も、粘結剤組
成物の硬化促進にとって極めて有益なものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した硬
化促進剤を使用すると共に、更に粘結剤組成物の構成を
工夫することによって、粘結剤組成物の硬化をより促進
させようというものである。即ち、フルフリルアルコー
ルを主成分として重縮合した粘結剤組成物中の、重縮合
度を一定の範囲に調整することによって、作業環境の悪
化を伴うことなく、粘結剤組成物の硬化促進をより向上
させようというものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、フルフ
リルアルコールを主成分として重縮合して得られる鋳型
製造用粘結剤組成物であって、該粘結剤組成物中の仕込
フルフリルアルコール重量％（Ａ）と未反応フルフリル
アルコール重量％（Ｂ）の差［Ａ−Ｂ］が５．０〜６
０．０であり、且つ該粘結剤組成物中には、下記一般式
(1)で示される化合物の１種又は２種以上よりなる硬化
促進剤が０．５〜６３．０重量％含有されていることを
特徴とする鋳型製造用粘結剤組成物に関するものであ
る。

【化２】（式中、Ｘ₁及びＸ₂は、Ｈ，ＣＨ₃又はＣ₂Ｈ₅のいずれ
かを表わす。）

【０００８】本発明に係る鋳型製造用粘結剤組成物は、
フルフリルアルコールを主成分として重縮合して得られ
るものである。一般的には、フルフリルアルコールと尿
素とを主成分として、或いはフルフリルアルコールとア
ルデヒド類とを主成分として、好ましくはフルフリルア
ルコールと尿素とアルデヒド類とを主成分として、重縮
合して得られるものである。アルデヒド類としては、ホ
ルムアルデヒド，グリオキザール，フルフラール等の従
来公知のアルデヒド化合物を使用することができる。特
に、本発明においては、ホルムアルデヒドを使用するの
が好ましい。フルフリルアルコール，及び／又は尿素，
及び／又はアルデヒド類を重縮合させると、各成分の配
合割合にもよるが、フルフリルアルコールの縮合物，フ
ルフリルアルコールとアルキロール尿素との重縮合物，
尿素とアルデヒド類の縮合物，各縮合物が更に重縮合し
た重縮合物，各成分の未反応物，水等の混合物が得られ
る。

【０００９】本発明において重要な点は、これらの重縮
合物のうち、フルフリルアルコールの重縮合度が一定の
範囲に調整されていることである。フルフリルアルコー
ルの重縮合度を直接求めることは困難であるので、仕込
フルフリルアルコールと未反応フルフリルアルコールの
差を測定し、本発明においてはその差を重縮合度の目安
としている。即ち、仕込フルフリルアルコール重量％
（Ａ）と未反応フルフリルアルコール重量％（Ｂ）との
差である［Ａ−Ｂ］が５．０〜６０．０となるように、
フルフリルアルコールの重縮合度を調整することが必要
である。特に、［Ａ−Ｂ］が１０．０〜５０．０である
のが好ましく、更に１５．０〜４０．０であるのが最も
好ましい。［Ａ−Ｂ］が５．０未満であると、フルフリ
ルアルコールの重縮合度が低すぎて、粘結剤組成物の硬
化速度が十分に速くならず、得られる鋳型の初期強度が
向上しないので好ましくない。逆に、［Ａ−Ｂ］が６
０．０を超えると、フルフリルアルコールの重縮合度が
高すぎて、粘結剤組成物の粘度が上昇し、混練砂（鋳型
製造用砂組成物）の混練性が低下し、結果として鋳型強
度が低下するので好ましくない。

【００１０】フルフリルアルコールの重縮合度の目安を
得るためには、仕込フルフリルアルコールと未反応フル
フリルアルコールの重量％を測定しなければならない
が、これは以下の方法によって行われる。まず、粘結剤
組成物中における未反応フルフリルアルコールの重量％
は、ガスクロマトグラフィーによって測定する。この際
のガスクロマトグラフィーの条件は、次のとおりであ
る。使用機器：株式会社島津製作所製ＧＣ−１４Ａ、使
用カラム：PEG-20M chromosorb WAW DMCS 10％ 60/80 M
ESH 0.5m×3mmφ、検出器：ＦＩＤ、キャリアーガス：
Ｈｅ、というものである。また、粘結剤組成物中におけ
る仕込フルフリルアルコールの重量％の測定方法は、次
のとおりである。臭化カリウム、臭素酸カリウム、及び
塩酸の反応により粘結剤組成物中のフルフリルアルコー
ルに対して、過剰量の臭素を生成させ、その臭素をフル
フリルアルコールの二重結合に付加させ、その後、系中
に残存する余剰臭素に過剰のヨウ化カリウムを加え、ヨ
ウ素と臭化カリウムとを生成させ、生成したヨウ素をチ
オ硫酸ナトリウムで滴定することにより、粘結剤組成物
中の仕込フルフリルアルコールの重量％を測定する。な
お、この仕込フルフリルアルコールの測定法において、
検出される分子中に二重結合を有する芳香族，脂肪族化
合物については、別途、他の測定法にて測定し、上記粘
結剤組成物中の仕込フルフリルアルコールの重量％を算
出する。

【００１１】本発明では、このように一定の重縮合度に
調製されたフルフリルアルコールよりなる粘結剤組成物
に、ある特定の硬化促進剤を含有させる。この硬化促進
剤は、一般式(1)で示される化合物の１種又は２種以上
よりなるものである。即ち、２，５−ビスヒドロキシメ
チルフラン，2,5-ビスメトキシメチルフラン，２，５−
ビスエトキシメチルフラン，2-ヒドロキシメチル-5-メ
トキシメチルフラン，２−ヒドロキシメチル-5-エトキ
シメチルフラン，２−メトキシメチル−５−エトキシメ
チルフランが単独で又は混合して、硬化促進剤として使
用されるのである。特に、硬化促進剤として２，５−ビ
スヒドロキシメチルフランを使用するのが好ましい。
２，５−ビスヒドロキシメチルフランは、２，５−ビス
メトキシメチルフラン又は２，５−ビスエトキシメチル
フランに比べて、反応性が高く、フルフリルアルコール
を主成分として重縮合されてなる粘結剤の硬化反応を促
進させるからである。２，５−ビスヒドロキシメチルフ
ランの反応性が高い理由は、水酸基が硬化反応に寄与す
るからである。即ち、２，５−ビスメトキシメチルフラ
ン等の場合は、一旦メトキシメチルエーテルが加水分解
して水酸基を生成した後、硬化反応に寄与するため、硬
化反応の促進作用が若干劣るのである。なお、フルフリ
ルアルコールとホルムアルデヒドとを反応させてフラン
樹脂を得る際に、初期縮合物として２，５−ビスヒドロ
キシメチルフランが生成することは知られているが（書
籍「高分子薬剤入門」、三洋化成工業株式会社発行）、
この２，５−ビスヒドロキシメチルフランが、フルフリ
ルアルコールを主成分として重縮合されてなる粘結剤に
対して、硬化促進の作用を果たすことは知られていなか
った。

【００１２】硬化促進剤は、鋳型製造用粘結剤組成物中
に０．５〜６３．０重量％添加含有されている。特に、
硬化促進剤が１．８〜５０．０重量％含有されているの
が好ましく、更に硬化促進剤が２．５〜５０．０重量％
含有されているのがより好ましい。更に好ましくは、硬
化促進剤が５．０〜４０．０重量％含有されているのが
良く、最も好ましくは、硬化促進剤が７．０〜４０．０
重量％含有されているのが良い。硬化促進剤の量が０．
５重量％未満であると、粘結剤組成物の硬化反応が十分
に促進されず、鋳型の初期強度が満足のゆく程度に向上
しないので、好ましくない。逆に、硬化促進剤の量が６
３．０重量％を超えると、相対的に、フルフリルアルコ
ールを主成分として重縮合されてなる粘結剤量が少なく
なって、粘結剤中に硬化促進剤が溶解しにくくなり、鋳
型製造用粘結剤組成物中に沈澱が発生するので好ましく
ない。

【００１３】本発明に係る粘結剤組成物中の水分量は、
６．０重量％以下であることが好ましい。特に、水分量
は４．０重量％以下であるのがより好ましく、２．０重
量％以下であるのが最も好ましい。粘結剤組成物は脱水
縮合反応によって硬化してゆくため、水分量が６．０重
量％を超えると、脱水縮合反応の進行が阻害され、粘結
剤組成物の硬化速度が遅くなり、鋳型の初期強度が低下
する傾向が生じる。従って、硬化速度の点から言うと、
水分量は少なければ少ないほど好ましいのであるが、水
分量が少なすぎると粘結剤組成物の粘度が極端に上昇す
る場合があり、取り扱いにくくなる場合がある。従っ
て、このような場合には、若干量の水分（即ち６．０重
量％以下）を粘結剤組成物中に含有させておくのが好ま
しい。粘結剤組成物中の水分量を調整するには、得られ
た粘結剤組成物に水を後添加してもよいし、また粘結剤
組成物を製造する際に生じる縮合水を利用し、水分量が
多い場合は減圧脱水等の手段で除去し、水分量が少ない
場合は水を後添加してもよい。なお、粘結剤組成物の水
分量（重量％）は、カールフィッシャー法により測定し
た。

【００１４】また、フルフリルアルコールを主成分とし
て重縮合し粘結剤組成物を得る際、含窒素原子化合物
（一般的には尿素）をフルフリルアルコールと共に使用
した場合には、粘結剤組成物中の尿素等に由来する窒素
原子含量は、０．５〜４．０重量％であることが好まし
い。特に、窒素原子含量は０．５〜３．０重量％である
のがより好ましく、０．５〜２．０重量％であるのが最
も好ましい。窒素原子含量が０．５重量％未満である
と、重縮合する際の尿素の使用量が少なすぎて、得られ
る鋳型の強度が十分に向上しない傾向となる。逆に、窒
素原子含量が４．０重量％を超えると、注湯時において
窒素原子がガスとなって発生し、得られる鋳物にピンホ
ール等の鋳物欠陥が発生しやすくなる。ここで、窒素原
子の多くは尿素に由来するものであるが、粘結剤組成物
を得る際に、尿素以外の他の含窒素原子化合物を併用し
た場合であっても、窒素原子含量は粘結剤組成物中にお
いて０．５〜４．０重量％に調整するのが好ましい。な
お、窒素原子含量（重量％）は、ケルダール法により測
定した。

【００１５】本発明では、前記したようにフルフリルア
ルコールを主成分とするものを重縮合した粘結剤組成物
が使用され、一般的には、フルフリルアルコール，尿素
及びアルデヒド類を主成分とするものを重縮合した粘結
剤組成物を使用するのが好ましいのであるが、これらの
主成分以外に従来公知の種々の変性剤の少なくとも１種
又は２種以上を混合併用してもよい。従来公知の種々の
変性剤としては、フェノール樹脂，メラミン樹脂，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、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，バニリン等の天然物、
デンプン，コーンスターチ，グルコース，デキストリン
等の糖類若しくはその誘導体、レゾルシン，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，ポリエチレングリコール等の多価アル
コール、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、このケトン類とアルデヒド類との縮合
物、ジシアンジアミド，アクリルアミド，チオ尿素等の
アミノ若しくはイミノ化合物、このアミノ若しくはイミ
ノ化合物とアルデヒド類との縮合物、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等を
用いることができる。これらの変性剤を上記した主成分
と共に併用する場合には、全重量に対して２０重量％以
下であるのが好ましい。

【００１６】本発明に係る粘結剤組成物を用いて鋳型を
製造する場合、この粘結剤組成物を硬化させるための硬
化剤としては、従来公知の任意の硬化剤を使用すること
ができる。特に、硬化剤として好ましいのは、特開平５
−２３７５８７号公報に記載した燐酸系化合物とスルホ
ン酸系化合物とを特定の割合で配合した硬化剤組成物で
ある。即ち、燐酸系化合物に由来する燐原子重量（燐原
子含量）とスルホン酸系化合物に由来する硫黄原子重量
（硫黄原子含量）とが、０．０１≦［硫黄原子含量／
（燐原子含量＋硫黄原子含量）］≦０．７を満足するよ
うな重量比で配合されることが好ましい。換言すれば、
硫黄原子重量は、燐原子重量の［１／９９］〜［７／
３］となるように調整されることが好ましい。この範囲
を超えて硫黄原子重量が少なくなると、相対的に燐原子
重量が多くなりすぎ、即ち燐酸系化合物の量が多くなり
すぎて、耐火性粒状材料を繰り返し使用した再生砂中に
燐原子が多量に蓄積しやすくなり、ピンホール等の鋳造
欠陥が生じやすくなる傾向が生じる。また、再生砂に蓄
積した燐による吸湿が激しく、鋳型製造用粘結剤組成物
の硬化が阻害される傾向が生じる。逆に、この範囲を超
えて硫黄原子重量が多くなると、即ちスルホン酸系化合
物の量が所定の範囲を超えて多くなると、注湯時に有害
な分解生成物を放出しやすくなり、作業環境が悪化する
傾向が生じる。特に、燐原子重量と硫黄原子重量との重
量比は０．０３≦［硫黄原子含量／（燐原子含量＋硫黄
原子含量）］≦０．６となるようにするのが最も好まし
い。なお、硬化剤組成物中の硫黄原子含量は燃焼中和滴
定法により測定し、硬化剤組成物中の燐原子含量はＩＣ
Ｐ（誘導結合プラズマ発光分析装置）にて測定した。

【００１７】硬化剤組成物を得る際に使用する燐酸系化
合物としては、燐酸、縮合燐酸、メチル燐酸やエチル燐
酸等の燐酸エステル、燐酸カリウムや燐酸水素カリウム
等の燐酸塩等が用いられる。また、スルホン酸系化合物
としては、メタンスルホン酸やエタンスルホン酸等の脂
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，フェノールスルホン酸等の
芳香族スルホン酸、硫酸等の無機酸等が用いられる。

【００１８】上記した粘結剤組成物と、硬化剤或いは上
記した硬化剤組成物とを耐火性粒状材料に混練して混練
砂（鋳型製造用砂組成物）を得る。耐火性粒状材料とし
ては、石英質を主成分とする珪砂，クロマイト砂，ジル
コン砂，オリビン砂，アルミナ砂，ムライト砂，合成ム
ライト砂等の新砂又は再生砂等の従来公知のものを用い
ることができる。再生砂としては、通常の機械的磨耗
式、或いは焙焼式で得られるものを使用するが、磨耗式
で再生されたものの方が収率も高く、経済的に優れ、一
般的であり好ましい。

【００１９】また、混練砂（鋳型製造用砂組成物）を得
る際に、粘結剤組成物及び硬化剤又は硬化剤組成物の他
に、得られる鋳型強度をより向上させる目的で、シラン
カップリング剤を添加してもよい。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。また、シランカップリング剤は、予め粘結剤組
成物中に含有させておいて使用してもよい。

【００２０】このようにして得られた鋳型製造用砂組成
物を用いて、一般的に自硬性鋳型製造法で鋳型を製造す
ることができる。即ち、鋳型製造用砂組成物を所定の型
に充填し、配合混練されている鋳型製造用粘結剤組成物
を、硬化剤或いは硬化剤組成物の作用によって硬化さ
せ、鋳型を得ることができる。本発明に係る鋳型製造用
粘結剤組成物を使用すると、硬化速度が比較的速く、鋳
型製造用砂組成物を型に充填した後、３０分〜１時間程
度経過後に充分脱型可能であり、この鋳型に注湯するこ
とによって、高品質の鋳物を良好な環境のもとで製造す
ることができる。なお、混練，鋳型の製造，硬化温度等
は、特に加熱や冷却の必要はなく、雰囲気温度で行って
差し支えない。

【００２１】

【実施例】以下実施例をもって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。なお、実施例及び比較例中の％は重量％を示す。［実施例１〜１９及び比較例１〜８］フルフリルアルコ
ール，尿素及びホルムアルデヒドを、塩基性条件下所定
時間反応させ、その後酸性条件下更に反応させ、必要に
応じて脱水を行い、重縮合を行った。この重縮合を終え
たあと、表１及び表２に示した硬化促進剤−アルドリッ
チファインケミカル社製：2,5-Furandimethanol（ビス
ヒドロキシメチルフラン）[1883-75-6](CAS登録番号)−
を添加混合して、硬化促進剤を表１及び表２に示した割
合（重量％）で含有すると共に、仕込フルフリルアルコ
ール重量％（Ａ）と未反応フルフリルアルコール重量％
（Ｂ）の差［Ａ−Ｂ］が表１及び表２に示した値である
鋳型製造用粘結剤組成物を準備した。なお、これらの粘
結剤組成物中における水分量はいずれも２．０重量％で
あり、窒素原子含量はいずれも２．０重量％であった。

【００２２】そして、耐火性粒状材料として掛津浮選５
号珪砂１００重量部に対して、前記した粘結剤組成物１
重量部と、硬化剤としてトルエンスルホン酸７０％水溶
液を０．４重量部添加混練し、鋳型製造用砂組成物を得
た。その後直ちに、この鋳型製造用砂組成物を、５０mm
φ×５０mmｈのテストピース枠に充填し、２５℃で自硬
性鋳型造型法によってテスト鋳型を得た。そしてこの
際、１時間及び２４時間経過したときのテスト鋳型の圧
縮強度をJIS Z 2604-1976に記載された方法で測定し
た。その結果を表１及び表２に示した。

【００２３】

【表１】

【表２】

【００２４】表１及び表２の結果より明らかなとおり、
硬化促進剤を添加した鋳型製造用粘結剤組成物を使用し
た場合には、１時間経過後の鋳型の強度が高くなり、ま
た、２４時間経過後の鋳型の強度も高くなることが分か
る。そして、硬化促進剤の含有量を０．５重量％から徐
々に増加させてゆくと、各々の鋳型の強度も高くなるこ
とが分かる。この際、硬化促進剤を２５重量％含有した
時点で最大値となり、更に硬化促進剤を増加させてゆく
と、各々の鋳型の強度は徐々に低下し、６３重量％を超
えると鋳型製造用粘結剤組成物が不均一になってしまう
ことが分かる。また、硬化促進剤の量を０．５重量％未
満にすると各々の鋳型の強度はあまり向上しないことが
分かる。一方、鋳型製造用粘結剤組成物中の仕込フルフ
リルアルコール重量％（Ａ）と未反応フルフリルアルコ
ール重量％（Ｂ）の差、即ち［Ａ−Ｂ］の値が、５．０
〜６０．０の範囲で１時間経過後の鋳型の強度が高くな
り、また２４時間経過後の鋳型の強度も高くなることが
分かる。そして、［Ａ−Ｂ］の値を５．０から徐々に増
加させてゆくと、各々の鋳型の強度も徐々に高くなるこ
とが分かる。この際、［Ａ−Ｂ］が１５．０から４０．
０付近で最大値となり、更に［Ａ−Ｂ］を増加させてゆ
くと、各々の鋳型の強度は徐々に低下し、６０．０を超
えると鋳型の強度は低くなることが分かる。一方、［Ａ
−Ｂ］が５．０未満の場合も鋳型強度は低い傾向になる
ことが分かる。

【００２５】［実施例２０〜３３］フルフリルアルコー
ル，尿素及びホルムアルデヒドを重縮合して以下に示す
ような粘結剤組成物を得た。即ち、仕込フルフリルアル
コール重量％（Ａ）と未反応フルフリルアルコール重量
％（Ｂ）の差、即ち［Ａ−Ｂ］が２５．０であり、２，
５−ビスヒドロキシメチルフランよりなる硬化促進剤を
１５重量％含有する粘結剤組成物を得た。また、粘結剤
組成物中の水分量及び窒素原子含量は、表３に示したと
おりである。この粘結剤組成物を使用する他は、実施例
１と同様にしてテスト鋳型を製造した。そして、この鋳
型の圧縮強度を実施例１と同様にして測定し、その結果
を表３に示した。

【００２６】

【表３】

【００２７】表３の結果より明らかなとおり、水分量を
６．０重量％から徐々に低下させてゆくと、各々の鋳型
の強度も徐々に高くなることが分かる。また、窒素原子
含量を４．０重量％から徐々に低下させてゆくと、各々
の鋳型の強度も徐々に高くなることが分かる。この際、
窒素原子含量が１．０〜３．０重量％付近で鋳型強度が
最大値となり、更に窒素原子含量を低下させてゆくと、
各々の鋳型の強度は徐々に低下し、０．５重量％未満に
すると、各々の鋳型の強度も低くなることが分かる。一
方、窒素原子含量が４．０重量％を超えた場合も各々の
鋳型の強度が低くなることが分かる。

【００２８】［実施例３４〜４１］硬化剤組成物とし
て、表４に示したものを準備した。なお、表４に示した
以外の成分は水である。一方、粘結剤組成物として、フ
ルフリルアルコール，尿素及びホルムアルデヒドを重縮
合して仕込フルフリルアルコール重量％（Ａ）と未反応
フルフリルアルコール重量％（Ｂ）の差、即ち［Ａ−
Ｂ］が２５．０であり、２，５−ビスヒドロキシメチル
フランよりなる硬化促進剤を１５．０重量％含有し、水
分量が２．０重量％、窒素原子含有量が２．０重量％で
あるものを準備した。そして、珪砂１００重量部に対し
て、硬化剤組成物０．３３重量部を添加混合し、次いで
粘結剤組成物０．６５重量部を添加混練し、鋳型製造用
砂組成物を得た。この砂組成物を用いて鋳型を作成し、
鋳型／熔湯の重量比が２．５の鋳物を鋳造した後、この
鋳型をばらして回収した砂をクラッシャーにかけ、日本
鋳造株式会社製Ｍ型ロータリーリクレーマーを用いて再
生砂を得た。

【００２９】

【表４】

【００３０】この再生砂９５重量部と新砂５重量部を混
合した後、これに上記と同様の割合で前記硬化剤組成物
及び前記粘結剤組成物を添加混練して、鋳型の製造，鋳
造，砂回収，砂再生のサイクルを２０回繰り返し、この
２０回目の再生砂を使用して、上記と同様の割合で前記
硬化剤組成物及び前記粘結剤組成物を添加混練して鋳型
を成型した。そして、型枠に充填した後、０．５時間，
１時間，及び２４時間経過した時の鋳型の圧縮強度を測
定した。また、再生砂の吸湿性は２０回目の再生砂を２
５℃で９０％ＲＨの環境に２４時間放置後、再生砂の吸
湿性を測定した。更に、２０回目の鋳造時にＳＯ₂発生
量の測定を次の苛酷な条件下で行った。即ち、鋳型／熔
湯の重量比が２．５の鋳物を製造するための大きさが６
２０mm×７７０mm×５３０mmｈの鋳型への熔湯の充填が
終了した後、直ちに大きさが９００mm×９００mm×９０
０mmｈの木箱で上記鋳型を覆い、鋳込みが終了した５分
後に上記木箱上部より検知管にてＳＯ₂の測定を行っ
た。以上の結果を表５に示した。

【００３１】

【表５】

【００３２】表４及び表５の結果から明らかなように、
硬化剤組成物中の［硫黄原子含量／（燐原子含量＋硫黄
原子含量）］の値が０．０１未満になると、再生砂の吸
湿量が高く、圧縮強度が低くなることが分かる。また、
［硫黄原子含量／（燐原子含量＋硫黄原子含量）］の値
が０．７を超えると、作業環境が極めて悪化することが
分かる。従って、総合的な観点からは、実施例３４〜３
９の硬化剤組成物を使用した場合には、再生砂の吸湿の
影響が少なく、圧縮強度も高く、また作業環境も良好で
あることが分かる。

【００３３】

【発明の効果】本発明に係る鋳型製造用粘結剤組成物
は、フルフリルアルコールを主成分として重縮合したも
のであり、フルフリルアルコールの重縮合度を、仕込フ
ルフリルアルコール重量％と未反応フルフリルアルコー
ル重量％の差で一定の範囲に調整すると共に、硬化促進
剤として一般式(1)で示した化合物を添加含有させたも
のである。このような粘結剤組成物を使用して鋳型を製
造すると、粘結剤の硬化速度が向上し、初期強度の高い
鋳型を得ることができる。従って、自硬性鋳型製造法を
採用し、本発明に係る粘結剤組成物を使用して鋳型を製
造すると、早期に型枠から鋳型を脱型でき、型枠の有効
利用が図れるという効果を奏する。

【００３４】また、本発明に係る鋳型製造用粘結剤組成
物として、フルフリルアルコール，尿素及びアルデヒド
類を主成分として重縮合したり、水分量を一定値以下に
調整したり、或いは窒素原子含量を一定の範囲に調整し
たりすると、粘結剤組成物の硬化をより促進させること
ができ、上記した発明の効果をより向上させることがで
きる。

【００３５】また、本発明に係る鋳型製造用粘結剤組成
物と、硫黄原子含量と燐原子含量が一定の範囲に調整さ
れた硬化剤組成物とを併用すれば、再生砂を多量に使用
して鋳型を製造しても、ＳＯ₂等の有毒ガスの発生が少
なく、且つ初期強度は勿論のこと最終的にも高強度の鋳
型を得ることができるという効果を奏する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フルフリルアルコールを主成分として重
縮合して得られる鋳型製造用粘結剤組成物であって、該
粘結剤組成物中の仕込フルフリルアルコール重量％
（Ａ）と未反応フルフリルアルコール重量％（Ｂ）の差
［Ａ−Ｂ］が５．０〜６０．０であり、且つ該粘結剤組
成物中には、下記一般式(1)で示される化合物の１種又
は２種以上よりなる硬化促進剤が０．５〜６３．０重量
％含有されていることを特徴とする鋳型製造用粘結剤組
成物。【化１】（式中、Ｘ₁及びＸ₂は、Ｈ，ＣＨ₃又はＣ₂Ｈ₅のいずれ
かを表わす。）
【請求項２】鋳型製造用粘結剤組成物が、フルフリル
アルコール，尿素及びアルデヒド類を主成分として重縮
合して得られるものを用いる請求項１記載の鋳型製造用
粘結剤組成物。
【請求項３】水分量が６．０重量％以下である請求項
１又は２記載の鋳型製造用粘結剤組成物。
【請求項４】窒素原子含量が０．５〜４．０重量％で
ある請求項１及至３のいずれか一項に記載の鋳型製造用
粘結剤組成物。
【請求項５】［硫黄原子含量／（燐原子含量＋硫黄原
子含量）］で示される燐原子と硫黄原子との重量割合が
０．０１〜０．７である鋳型製造用硬化剤組成物と、請
求項１及至４のいずれか一項に記載の鋳型製造用粘結剤
組成物との組み合わせからなることを特徴とする鋳型製
造用粘結剤−硬化剤組成物。
【請求項６】耐火性粒状材料と請求項１及至４のいず
れか一項に記載の鋳型製造用粘結剤組成物とを含有する
ことを特徴とする鋳型製造用砂組成物。
【請求項７】耐火性粒状材料と請求項５記載の鋳型製
造用粘結剤−硬化剤組成物とを含有することを特徴とす
る鋳型製造用砂組成物。
【請求項８】請求項６又は７記載の鋳型製造用砂組成
物を所定の型に充填して、該鋳型製造用砂組成物中に含
有されている鋳型製造用粘結剤組成物を硬化させること
を特徴とする鋳型の製造方法。