JPS5870939A - シエルモ−ルド用レジンコ−テツドサンドとその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アルミニウムとかマグネシウムのような鉄に
比較して、低融点の金属を鋳造するのに遍し九シェルモ
ード用レジンコーテツドサンド、およびその製造法に関
する。

最近、自動車の鋳造部品には、重さを軽減する丸めに、
従来の鉄のかわシに、アルミニウムとか１グネシウムの
ような軽金属を使うが、これらの材料は低融点を持って
いる。

今後、これらの軽金属の鋳造がますます普及するとみら
れている。一方、レジンコーテツドサンドによる鋳型を
鋳造時に使用し九〇ち、省資源を目的として、シェル鋳
型を処理して、砂を回収後、この砂を鋳造用に再使用し
、砂の歩留りを極力向上する方法がとり入れられている
。

鉄系金属の場合は、注湯時のシェル鋳型の内部温度が８
００〜１０００℃であるため、結合剤として使用されて
いるフェノール樹脂が高温にさらされて、はとんど熱分
解することにより、注湯後のシェル鋳型の強度が自然に
低下するので、鋳造後、シェル中子を砂状で鋳物より取
り出すことが容易であるが、アルミニウムとかマグネシ
ウムのような低融点の金輌の鋳造においては、注湯時の
シェル鋳型の内部温度が、３００〜４００℃という低温
に留る。このため、シェル鋳型中のフェノール樹脂の分
解が不十分となシ、なお、シェル鋳型は、十分な強度を
保持しているので、覆雑な鋳物形状では、シェル中子を
鋳物より能率よ〈取９出すことが著しく困難となる場合
がある。従って、このような場合、鋳ぐるみされている
シェル中子を砂状にして取り出すには焼成炉部を通して
長時間加熱した後、衡撃を与えて崩壊させる方法をとら
ねばならない。このことは、大量のアル１ニウム鋳物【
製造する場合生産性の向上と省エネルギーに対する大き
な障害となっている。

本発明者らは、アル＜ニウムのような低融点の金属の鋳
造後のシェル鋳型の崩壊性を促進させるべく鋭意研究し
九結釆、フェノール樹脂で＃４型用耐火性粒状物を皺壁
したコーテツドサンドにおいて、周期律表テｌａ、　ｉ
ｉａ、　ｌｂ、　Ｗｂ、Ｖｂ■ｂ１■ｂ１■の各線の中
から選はれた元素の炭酸塩筐九は／および重炭酸塩（以
下、炭酸塩類という）を存在させることにょ９注湯後の
シェル鋳型の崩壊性がきわめて著しく促進されることを
見出した。

次に発明の詳細を述べる。

アルミニウムのような低融点の金属を注湯するときシェ
ル鋳型の崩壊性を促進するには、結合剤として使用され
ているフェノール樹脂の硬化後に生ずる化学的３次元架
橋構造が、３ｏｏ〜４００℃という比較的低温で熱分解
し開裂する必蒙がある。通常のフェノール樹脂では、ノ
ポラツク型樹脂、レゾール製樹脂のいずれであっても硬
化により生成した化学的３次元構造は、メチレン基、メ
チン基、ジメチレンエーテル基などより成る。これらの
架橋構造のうち、ジメチレンエーテル基は、加熱により
メチレン基に変化する。一方、メチレン基、およびメチ
ン基とも熱分解に対して安定であるため、分解するには
、高いエネルギーを必要とする。すなわち、メチレン基
およびメチン基とも、約２５０℃の雰囲気温度から分解
が徐々に始まるが、その大部分を早い速度で分解するに
は６００〜１０００℃の高温が必要である。

フェノール樹脂の熱分解は、一般に酸化性雰囲気であれ
、不活性雰囲気であれ、熱酸化ノロセスが起こると考え
られている。それは、不活性雰囲気の場合も、フェノー
ル樹脂中に、多量の酸素が存在しているからこの酸素が
酸化作用を起す契機をつくると考えられている。熱酸化
により、メチレン基およびメチン基とも、ノ）イドロノ
母−オキシドとなり、さらに、ジヒドロベンゾフェノン
に変化したのち開裂し、カルメン酸が生成すると考えら
れている。

従って、フェノール樹脂の熱分解を３００〜４００℃と
いう低温で起るようにする一つの方法として、メチレン
基およびメチン基の酸化、熱分解の活性化エネルギーを
低下するような触媒効果上布する物質を添加することが
奏効すると考えられる。このような添加剤としては、一
般に、６柚の酸化剤、過酸化物、およびハロダン化物が
考えられる。

本発明者らは本発明でいう炭酸塩類がシェルａｍの崩壊
性を着しく促進すると共に、シェル強［を低下すること
なく、さらに、分解により発生したガスの臭気がほとん
どなく、それの人体に対する毒性がほとんどないという
特徴を有することを見出した。

本発明の炭酸塩類は、蝿期律表でｌａ、ｉａ。

ｍｂ％ｙｂ、　ｙｂ、　■ｂ、■ｂ１■の６族の中から
選ばれ九元素の炭酸塩類であ〕、九とえは炭酸コバルト
、炭酸マンガン、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム
、炭酸カリウム、炭酸バリウム、炭酸ノルコニル、Ｒｅ
１ｋ水素カリウム、Ｒ酸ストロンチウム、炭酸ニッケル
、炭酸マグネジ９ム、炭酸リチウム、炭酸カルシウムな
どである。これらの炭酸塩類の１種以上を使用すること
ができる。これらのうち、炭酸コバルト、炭酸マンガン
、および炭酸水素す）　ＩＪウムが特に有効である。

本発明の炭酸塩類のフェノール樹脂への配合割合は、フ
ェノール樹脂１００１童部に対し０．５〜（資）重量部
の範囲が鍛適である。炭酸塩類が０．５重量部未満の場
合は、シェル鋳型の崩壊性促進の効果が乏しく、また５
０１１量部を越える場合は、レジンコーテツドサンドの
強度および硬化性などの特性値が低下する。炭酸塩類の
フェノール樹脂への配合方法は、フェノ−・Ｖ樹脂の製
造時、フェノールとホルムアルデヒドの反応開始時、反
応中、または反応終了後のいずれの時点での配合が可能
である。あるいはフェノール樹脂の製造後、フェノール
樹脂と炭酸塩類を粉砕混合して分散する方法、エクスト
ルーダーなどの混線機によ〕Ｉｗ融混合する方法なども
可能である。

さらにレジ／ニア−テッドサンドの表造工根中にて、炭
酸塩類を配合することもできる。レジンコーテツドサン
ドの製造工程中の添加時期は、フェノール樹脂の添加前
、または添加後、あるいは同６かなる場合も可能である
。また、炭酸＃ｉ類は、そのｔオ、あるいは媒体に分散
して配合する。いずれの配合方法によっても、得られた
レジンコーテツドサンドから製造されたシェル鋳型の崩
磯性は着しく促進される。

本発明で使用されるフェノール樹脂は、ノがラック型樹
脂とレゾール型樹脂、およびノがラック型樹脂とレゾー
ル型樹脂の混合物のいずれの樹脂も使用可能である。

本発明のフェノール樹脂の製造時、原料として使用され
るフェノールは、フェノール、クレゾール、キシレノー
ルなどであるが、レゾルシ／、カテコール、ハイドロキ
ノン、アニリン、尿素、メラミン、カシューナットシェ
ルオイルなどを存在せしめたものも使用できる。また、
ホルムアルデヒドはホルマリン、パラホルムアルデヒド
、トリオキサンなどから選ばれたアルデヒド物質を使用
できる。また、ノボラック型樹脂の反応触媒は、一般に
、蓚酸、ｆｉｗＸ硫酸、などの酸性瞼質、および有機酸
金属塩である。

レゾール朧樹脂の反応触媒は、一般に、アンモニア、ト
リエチルアミン、水酸化ナトリウム、水酸化バリウムな
どの塩基性物置が使用される。

本発ｖ４ｔ−好まし〈実施するための滑剤は通常の滑剤
が使用できるが、エチレンビスステアリン酸アマイド、
メチレンビスステアリン酸アマイド、オキシステアリン
ａｌアマイド、ステアリン酸アマイド、メチロールステ
アリ／敵アマイドが好ましい。また、この滑剤はフェノ
ール樹脂の製造時、反応開始前、反応中、および反応終
了後のいずれのときに添加しても滑剤を内含したフェノ
ール樹脂ができる。

本発明が採用するコーテツドサンドの製造方法としては
、ドライホットコート法、セミホットコート法、コール
ドコート法、粉末溶剤法のいずれの方法であってもよい
が、本発明をさらに好まし〈実施するにはドライホット
コート法が推奨される。

以下、本発明の態様を実施ｆｉＫよｎａ明する。

しかし、本発明は、これら実施例によって限定されるも
のではない。

また、各実施例および比較例に記載されている「鄭」お
よび「チ」は、すべて「重量部」および「重量部」を示
す。

製造例１．２．３ 冷却器と攪拌器付き反応＃＆ｔ３個準備し、これの各々
にフェノール１０００部、３７９１ホルｉリン６５０部
、次いで蓚酸１０部を仕込んだ。徐々に昇温し、温度が
９６℃に達してから１２０分間還流反応捩、メチレンビ
スステアリン酸アマイド１０部および炭酸コバルト、炭
酸マンガン、およヒ炭酸水素す）　ＩＪウムを各々反応
釜に１種ずつそれぞれ１００部ｔ−添加した。混合物を
混合分散させた後、真空下で脱水反応を行ない釜出しし
た。

ノボラック型フェノール樹脂を各々１０７０部得も炭酸
塩類の配合量はノＩツク型フェノール樹脂１００部に対
して各々１０部であった。

製造例４．５．６ 冷却器と攪拌器付き反応ｆｉを３個準備し、これの各々
に７工ノール１０００部、３７ｑＩＰホルマリン１７９
５部、次いで２８チアンモニア水１６０部、沁−水酸化
ナトリクム水溶液６０部を添加した。徐々に昇温し、温
度が９６　Ｄ　Ｋ達してから、Ｉ分間還流反応後、メチ
レンビスステアリン緻アマイド切部および炭酸コバルト
、炭酸マンガンおよび炭酸水素す）　ＩＪウムを各々反
応釜に１棟ずつそれぞれ２２０部を添加した。混合物を
混合分散させた後、真空下で、脱水反応を行ない、瓢出
し急冷し良。レゾール製フェノール樹脂を各々１３２０
部得た０炭酸塩類の配合量は、レゾール型フェノール樹
脂１００部に対して各々加部であった。

製造例７．８．９ 冷却器と攪拌器付き反応釜を３個準備し、これの各々に
フェノール１０００部、３７ｓホルマリン６５０部、次
いで蓚酸１０部を仕込んだ。徐々に昇温し、温度が９６
℃に達してから、１２０分間還流反応後、メチレンビス
ステアリン酸アマイド１０部および炭酸コバルトを各々
反応釜にそれぞれ０ｉ１１．２＠、　６７２部を添加し
た。混合物を混合分散させ危機、真空下で脱水反応を行
ない蕎出しした。ツメラック型フェノールｍ脂を各々９
７０部、９７２部、１６４０部得た０炭酸塩類の配合量
はツメラック１ｉｌｌフエノール樹脂１００　部に対し
て各々０部、０．２部、７０部であった。

製造例１０ 冷却器と攪拌器付き反応釜を準備し、これにフェノール
１０００部、３７チホルマリン１７９５部、次いで、あ
−アンモニア水１６０部、５ｏ−水酸化ナトリウム水溶
液６０ｉｔＳを添加した。徐々に昇温し、温度が９６℃
に達してから、（資）分間還流反応した後、メチレンビ
スステアリン酸アマイド切部を添加して真空下で脱水反
応を行ない、晶出し急冷した。レゾール型フェノール樹
脂１１００部得九実施例１ 温度１３０〜１４０℃に加熱した三栄６号珪砂の各々に
ついて１４０部を添加した後、切秒間混練した。ついで
ヘキサメチレンテトラミン２１部を水１０５部に溶解し
て添加し、コーテツドサンドが崩壊するまで混練し友。

さらにステアリン酸カルシウム７部を添加し、（資）秒
間混合して排砂して、エヤレーションを行ない３棟の、
コーテツドサンドを得た。

実施例２ 温Ｗｔ１３０〜１４０　ＵＫ加熱した三乗６号珪砂７ｏ
ｏ＆ワールミキサーに仕込み、製造例４．５．６゜にて
得られたレゾール型フェノール樹脂の各々について１４
０部を添加した後、切秒間混線後、１０５部の冷却水を
添加し、コーテツドサンドが崩壊する。まで混練後、ス
テアリン酸カルシウム７部を添加し、（資）秒間混合し
て、排砂して、エヤレーションを行ない３種のコーテツ
ドサンドを得た。

実施例３ 温［１３０〜１４０１：に加熱した三乗６号珪砂７００
０部ずつを２っのワールミキサーに仕込み、製造例７に
て得られた）メラック製フェノール樹脂１３０部を各々
に添加した後、加秒間混疎し友。ついで炭酸コバルトと
炭酸水素す）　ＩＪウムの各々を別々に１種ずつ１３部
ｔ−添加し、加秒間混練し友。さらに各々にヘキサメチ
レンテトラミン２１部を水１０５部に溶解して添加し、
コーテツドサンドが崩壊する壕で混練し友。ついて８各
々にステアリン酸カルシウム７部ｔ−ｍ加し、（資）秒
間混合して、排砂してエヤレ〜シ日ンを行ない２種のコ
ーテツドサンドを得た。

実施例４ 温度１３０〜１４０　Ｕに加熱し九三乗６号珪砂７００
０部ずつｔ−２つのワールミキサーに仕込み、炭酸コバ
ルトと縦酸水素す）　ＩＪウムの各々を別々に１種ずつ
１３部を添加し、加秒間混練した。

ついで、製造例７にで得られ九ノボラック１１フェノー
ル樹脂７８部と製造例１ｏにて得られたレゾール産フェ
ノール樹脂５２部ずつを添加し、加秒入練した。さらに
各々にヘキサメチレンテトラミン１３部を水６３部に溶
解して添加し、コーテツドサンドが崩壊する壕で混練し
友。ついで各々にステアリン酸カルシウム７部を添加し
、（資）秒間混合して、排砂して、エヤレーションを行
′ない２種のコーテツドサンドを得た。

比較例１ 温度１３０〜１４０℃に加熱し九三乗６号珪砂７０００
部をワールきキサ−に仕込み、製造例７．８゜９、にて
得られたノボラック型フェノール樹脂の各々について、
１４０部を添加し友後、４０秒間混線後、ヘキサメチレ
ンテトラミン２１部を水１０５ｆｆｌｓＫ溶解して添加
し、コーテツドサンドが崩壊するまで混線後、ステアリ
ン酸カルシウム７部を添加し、（資）秒間混合して排砂
して、エヤレージｄンを行ない３楢のコーテツドサンド
を得九比較例２ 温度１３０〜１４０℃に加熱した三乗６号珪砂７０００
部をワールミキサーに仕込み、製造例１０にて得られ友
レゾール製フェノール樹脂１４０９に添加し死後、荀秒
関混線後、１０５部の冷却水を添加し、コーテツドサン
ドが崩壊する壕で混線後、ステアリン酸カルシウム７部
を添加し、Ｉ秒間混合して、排砂して、エヤレージ曹ン
を行ない、コーテツドサンドを得た。

実施例１．２．３．４．および比較例１．２．にて得ら
れ良各々のレジンコーテツドサンドの特性値およびシェ
ル鋳駈の崩壊性を第１表に示す。

なお、試験方法は次の通９である。

曲げ強さ　ＩＪムＯＴ試験＠ａｈｔ−１による。

粘　着　点　：　ＪＡＯＴ試験法０−Ｉ　Ｋよる。

熱間引張）強さ　：ＪムＯＴ試験法８Ｍ−１０による。

崩　壊　性　ニレジンコーテツドサンドｔ　２９　ｈａ
Ｘ１５０■の鉄Δイブに入れ、２５０ ℃（資）分間予備焼成する。パイプ をアルイ箔で被覆し、３７０℃で ３時間処理する。

放冷後、パイプを取シ出して、 第１図の衝撃試験機にて、衝撃 を加え、１回毎に崩壊した砂を 取シ出し、残砂量を測定し、残 砂蓋が０になった衝撃回ａｔも とめる。

第１図に於いて、Ａはサンノル Ｂはハンマ一部を表わす。

ハンマー０社支点Ｃを中心に回 転する腕である。ハンマ一部の 支点は、高さ３０３に取付けられ、 ハンマ一部は水平に持ち上げら れてから自然落下させ、支点を 中心にして、ｆ　ｙ　ノルに向け、 衡撃を加える。

【図面の簡単な説明】

第１図は崩壊性を試験するための衝撃試験機である。 ムはサングル、 Ｂはハンマ一部、 ０はハンマ一部を取付けである支点。 以上 特許出願人　　住友ｒユレス株式会社 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　フェノール樹脂で鋳型用耐火性粒状物を植機
   したコーテツドサンドにおいて、胤期律表でＩａｓ　ｌ
   ａ％　Ｉｔ）％　ｙｂ、　ｖｂ、　■ｂ、■ｂ、　４の
   各線中から選ばれた元素の炭酸塩または／および重炭酸
   塩を存在させてなる崩壊性を促進させたレジンコーテツ
   ドサンド。 （２）炭酸塩が炭酸コバルト、炭酸マンガンである特許
   請求の範囲第１項記載のレジンコーテツドサンド。 （３）重炭酸塩が炭酸水素す）　ＩＪウムである特許請
   求の範囲第１項記載のレジンコーテツドサンド。 （４）炭酸塩または／および重炭酸塩の配合量が、フェ
   ノール樹脂１００重量部に対し、０．５〜５０重量部で
   ある特許請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の
   レノンコーテツドサンド。 （５）　　フェノール樹脂がノがラック型フェノール樹
   脂である特許請求の範囲第１項または第４項記載のレジ
   ンコーテツドサンド。 （６）　　フェノール樹脂がレゾール製フェノール樹脂
   である特許請求の範囲第１項または第４項記載のレジン
   コーテツドサンド。 （７）　　フェノール樹脂がノがラックｔｊＪｉフェノ
   ール樹脂とレゾール製フェノール樹脂の混合樹脂である
   特許請求の範囲第１項または、第４項記載のレジンコー
   テツドサンド。 （８）　　フェノール樹脂が滑剤を内含すること￥を特
   徴とする特許請求の範囲第１項、籐４項、第５項、第６
   項または第７項記載のレジ／コーテツドサンド （９）　　フェノール樹脂で鋳型用耐火性粒状物を被橿
   するレジンコーテツドサンドの製造法におイテ、周期律
   表テｌｌＬ％Ｉａ％厘’ｂｓＷｂ、ｙｂ。 ■ｂ１■ｂ１■の各層の中から選ばれた元素の炭酸塩ま
   たは／および重炭酸塩を存在させてなる崩壊性を促進さ
   せたレジンコーテツドサンドの製造法。 ０Φ　炭酸塩が炭酸コバルト、炭酸マンガンである特許
   請求の範囲第９項記載のレジンコーテツドサンドの製造
   法。 ０１）重炭酸塩が炭酸水素ナトリウムである特許請求の
   範囲第９項記載のレジンコーテツドサンドの製造法。 ０の　炭酸塩または／および重炭酸塩の配合量が、フェ
   ノ−、ル樹脂１００重量部に対し、０．５〜５０重量部
   である特許請求の範囲第９項、第１０項または第１１項
   記載のレジンコーテツドサンドの製造法。 （１３）７エ／−ル樹脂がノボラック型フェノール樹脂
   である特許請求の範囲第９項、または第１２項記載のレ
   ジンコーテツドサンドの製造ム（１４）　　フェノール
   樹脂がレゾール型フェノール樹脂である特許請求の範囲
   第９項、またｔｉｔ第１２］Ｊ記載のレジンコーテツド
   サンドの製造法。 ０５）フェノール樹脂がツメラック製フェノール樹脂と
   レゾール製フェノール樹脂の混合樹脂である特許請求の
   範囲第９項、または第１２項記載のレジンコーテツドサ
   ンドの製造法。 ０Φ　フェノール樹脂が滑剤を内含することを特徴とす
   る特許請求の範囲第９項、第１２項、第１３項、第１４
   項、または第１５項記載のレジンコーテツドサンドの製
   造法。