JPS5947042A - 鋳型用粘結剤 - 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、糖類を主成分とする鋳型用粘結剤に関するも
のである。＊に詳しくは糖類と、尿素又はメラミンのメ
チロール化物あるいはアルキル化メチロール化物から成
る群から選ばれた水溶性礫橋剤と、有機酸、無機酸ある
いはこれらの金属塩、アンモニウム塩又はアルカノール
アミン とを必須成分として含有することを特徴とする鋳型用粘
結剤に関するものでアシ、その目的とするところは、粘
結剤水溶液を珪砂などの付則に１！５≦加混練し、得ら
れた湿態状の鋳物砂を鋳枠つき又は鋳枠なしの木型、樹
脂型、金型などの鋳造用模型に型込め後、そのまま放置
するか又は加熱することによる造型法への適用に於て、
速硬性に優れ臭気が少なくしかも良好な鋳型性能を与え
得る鋳型用粘結剤を提供することにある。

従来、鋳型用粘結剤としてイ．山々の材料が用いられて
きた。それらを大別するとイ］１幾質糸粘結剤と無機質
系粘結剤とに分類きれる。有機質系粘結剤としては、例
えばフェノール樹脂、フラン樹脂、ウレタン樹脂、アル
ギツド樹脂などの合成樹脂％澱粉、化工澱粉、ショ糖、
穀粉などの糖類、アマニ油、大豆油、鯨油などの乾性油
、又無機質系粘結剤としては粘土類、水ガラス、エチル
シリケート、セメントなどが挙げられる。

これらの粘結剤は、いずれもそれぞれの特長を生かして
使い分けされてきたが、なお鋳型用枯結剤として要求さ
れる性能を充分に満足させるには到っていない。

即ち、シェルモールド法で用いられるフェノール樹脂は
、造型に除し２５０〜１０　℃の高温を必要としたり、
造型時や注湯時にフェノール、アンモニア、ホルムアル
デヒド、アミン類などを多量に発生するなどの問題があ
る。コールドボックス法の粘結剤であるウレタン樹脂は
、加熱を必要とせず、造型サイクルも煩い反面、造型時
や注湯時、に有機溶剤やアミン糸ガスを多−縦に発生ず
る。有機自硬性粘結剤のフランイ匍脂もフルフリルアル
コール、亜＃Ｌ酸ガスなどの有害ガスを高＃度に発生す
る。更に無磯自呪性粘結剤である粘土、水ガラス、セメ
ントなどｒよ、廟機質系粘結剤のような有害ガスを殆ん
ど祐生しないが、注湯後の砂落しが極めて困難であり、
また鋳物砂の再生開用には多大の費用がかかる一方、そ
の廃棄に当っては廃莱場１方の間；供、特に水ガラスの
場合はアルカリ性であるため簡単に処理できないなどの
問題がある。以上のようにいずれの粘結剤も種々の欠点
を鳴しており、特に作業ＪＩＪ境、公害の両面からその
改善が強く望まれている。

既にこれらの問題を改善することを目的としだ粘結剤が
提案されている。その−っは水溶性糊を粘結剤とするも
のである（特開昭５２−１２０２２５、同５２−１２０
２２８、同５５−１９９２５号各公報）。

しかしこの提案にょる粘結剤の場合、造型後に於ても粘
結剤が水浴性であるため、得られた鋳型は放置中に吸湿
したり、生型砂川中子として用いた場合には生型砂の水
分を吸湿して、強度劣化するとともに変形するという欠
点を廟し、鋳型用粘結剤として実用に供するには問題が
ある。更にもう一つの提案は、水溶性イ胡と熱紋化型水
溶性フェノール樹脂とを併用するものである（特開昭５
６−７１５５２、同５６−１０９１３８号各公報）。し
かし、この提案にょる粘結剤も、充分加熱処理を施して
造型しても、１制湿性に役れた鋳型を得ることは難しい
。恐らくこの粘結剤ではフェノール樹脂自身の硬化反応
が、水溶性糊とフェノール（１ｒ１脂との反応に優先し
、その結果１、−ｊ型内には熱硬化したフェノール１伺
脂と乾燥により固化した水溶性糊とが混在した状態にな
るためと考えられる。いずれにしても、水溶性糊を粘結
剤とする場合は乾燥による同化を利用するので、造型サ
イクルが長くなるとともに、鋳型中の粘結剤が水に対す
る親オｌ性を持続しているので、向］湿性の鋳型を得る
ことが９１＋ｂ　Ｌ。

い。

本発明者らは従来の粘結剤及び上記提案の粘結剤が有す
る種々の欠点を改良すべく鋭慧検討を重ねた結果、糖９
゛（を主成分とする水浴性粘結剤が造型過程に於て、化
学反応により水不溶化し、その結果、鋳型粘結剤として
愛れた性能を発揮することを見出し本発明を完成（７た
。

即ち、本発明は糖類と、尿素又はメラミンのメチロール
化物あるいはアルキル化メチロール化物から成る群から
選ばれた水溶性架鳴剤と、有機酸、無機酸あるいはこれ
らの金属塩、アンモニウム塩、又はアルカノールアミン
塩から選ばれた上記架橋剤の反応用触媒とを必須成分と
して官有すること全特徴とする鋳型用粘結剤に係るもの
である。以下、本発明について更に詳しく説明する。

本発明で用いる糖類としては、可溶性澱粉、デキストリ
ン、ショ糖、マルトース、グルコースなどの水浴性であ
ればいかなる糖でもよい。

又架橋剤としてはメチロールメラミン、メチル化メチロ
ールメラミン、メチル化メチロール尿素など、糖類の水
酸基との化学反応性の大きい熱涙化性樹脂初期組合物が
逸轟である。更に触媒としては１石酸、リンゴ酸、マレ
イン酸、パラトルエンスルホン酸などの有機酸、硫酸、
塩酸などの無機酸、塩化亜鉛、塩化アンモニウム、２−
アミノ−２−メチルプロパツール塩酸塩などの塩類が効
果的である１゜ 本発明の粘結剤に於て、架橋剤量は糖類１００重量部に
対して０．５〜１００重量部が好ましく、０．５重量部
未満では充分な耐湿性を示さず、逆に１００重量部を越
えると特に注湯時の臭気が増カ目する１頃向があり、い
ずれもヌ子１しくなく、２〜５０重敏部が更に好スしい
。又触ｍ撤は使用するノ独媒及び架４ｉＧ剤の裡類によ
シ九なるが、通常は架橋剤１００重量部に対しで２圓℃
程度の加熱造型の場合には０．５〜２０重忘一部、常温
造型の場合には５〜７０車燻部が良好な結果をもたらす
。伺、上記の本発明の水溶性架橋剤に熱硬化性水溶性フ
ェノール樹脂を併用することも可能である。この場合、
鋳型の成型温度は２００℃よりも若干商い温度にする必
要があるけれども得られる鋳型の耐熱性を若干同上させ
ることができる。

本発明の粘結剤は、傭類の水酸基と架愼剤のメチロール
基などとが触媒の存在のもとで容易に化学結合し、水溶
性から水不溶性へ変化する点に特徴があシ、前記先行特
許の開示技術の水溶性糊や水溶性糊と熱硬化型水浴性フ
ェノール樹脂とを併用したものとは全く異なり　；ＪΔ
類、架橋剤及び触媒を適当に選択することにより、よシ
低温、より高速で造型可能であるとともに、得られた鋳
型は多湿下で長時間放置さＩｔ−Ｃも殆ど強度低下せず
変形することがない。

又本発明の粘結剤は水浴性であり、その取り扱いに当っ
ては従来の有機自硬性粘結剤やコールドボックス法で用
いる粘結剤のような火災、爆発の危険性は全くない。

本発明の粘結剤を用いて鋳物砂を作製する場合の粘結剤
の恋加方法には、抽々の方法があるが、作業性などを考
慮して選択することができる。例えばａ類、架橋剤及び
触媒を含む水浴液を用意し、これを珪砂に添加する方法
、珪砂に水を除加しておき、糖類、架橋剤及び触媒の水
溶液又は粉体を別々に添加する方法、糖類と架橋剤を含
む水溶液と触媒水溶液を分けて添加する方法、めるいは
糖類と触媒を含む水溶液と架橋剤水溶液を分けて添加す
る方法などがある。

いずれの場合も水量としては、粘結剤１００重量部に対
して５０〜２００重量部が適当である。同粘結剤成分を
粉体で添加する場合は、粉体を溶解するために、若干時
間を要するので混線時間をやや長くすることが必要であ
る。又珪砂としては鋳造業界で用いられているものであ
れば、いずれのものでもよく、更に混砂磯としてはシン
プソンミル、ソールミキサー、スピードマラー、連続混
線機などが利用できる。

短時間の混練を経て得られた鋳物砂ｉ：　１ｔｊｘ菖は
直ちに使用されるが、工程の都合により一時的に仮貯蔵
されることもある。

造型は鋳物砂を弓・込め又はイ幾械込めなどの方法によ
り型込めし、常温で放置するか又は型込めとともに加熱
処理することにより、殆ど英気を発生することなく行う
ことができる１、なお上記加熱方法としては、予め加熱
された金型に鋳物砂を充填する方法や木型、樹脂スＷへ
鋳物砂を充填後、熱風を送り込む方法などがあり、いず
れの場合も、離型は極めて容易に行うことができる。

このようにして得られた１婦型を用いて、通常の方法で
注湯することにより、殆ど臭気を発生することなく、正
常な鋳物を得ることができる。

以下本発明を具体的に示すため実施例をもって説明する
が、本発明はこれらに限定されない。

尚、実施例に於て、熱風加熱造型法は湿態状鋳物砂をブ
ローマシンを用いて５０Ｉｎ／ｍφ×５０シェ及び１５
　ｍ／ｍＸ　２５　ｍ／ｍ　Ｘ　１３５シ□の木型模型
に充填したのち、１２０℃の熱風を２分間通気すること
によシ、金ｍ　７Ｊ［］熱造型法は湿態状鋳物砂をブロ
ーマシンで２００℃に加熱された５００４φ×５０ｍ／
ＩＩＩ］及び１５ｍ／ｍ×２５°／□×１５５ｍ／ｍの
金型模型に充填し、１分間焼成することによりそれぞれ
造型した。いずれの場合も抗圧力は鋳型を放冷後に測定
した。

又、常温放置調型の抗圧力は、ＪＡＯＴ試験法ＨＭ−ｉ
（自硬性鋳物砂の強度試験法）に準じ型込めから１５分
後に抜型し同３０分後及び同２４時間後に測定した。こ
の場合の鋳型の放置条件は２０℃、４０係ＲＨとした。

更に鋳型の吸湿試験は３０℃、８０係ＲＨ下で、第１図
に示したように１５１／×２５ｍ／ｍｘ　１５５　ｍ／
、の試験片（１）を支持台（２）上に載せて、試験片（
１）の中央部に５０ｒの分′９１）す（５）をｌＫ５き
、２４時間放輪後の試験片（１ンの・変形ｊ及合？調べ
た・〔実／ｍ　Ｖリ−１〕 黄色デキストリン（５０℃での５０Ｌｉｂ水溶液粘度１
２０〜１８０ｃｐｓ）　９５重４１一部、メチロールメ
ラミン（日不カーバイド製二カレジンＳ−２６０）　５
　車−ＭＭ及びリンゴ酸０．５車端部を水１００．５Ｍ
童部にｆ＆　Ｆｌ’Ｆして５０％濃度の粘結剤水溶液全
作った。この粘結剤水溶液３重、に部全珪砂（フラノＩ
Ｊ−）１００亘拐部に麻加し、晶砂磯で１分砂 間混線して湿態状鋳物を得た。このｌＪ物砂金用いて、
△ 抗圧力測定用と吸湿試験結果型を熱ノ虱加造型型法によ
り作製した。鋳物砂作製時、造型時には英気は殆ど感じ
られなかった。抗圧力及び吸湿試験結果は第１表に示す
。同鋳物砂は密封容器内に２４時間保管後もその性状に
は変化がなかった。

〔実施例−２〕 酵素デキストリン（２０℃での３０係水浴液栢展１０〜
２０ＣｐＦ３　）　９５　’３ｆｆ量部、メチル化メチ
ロール尿素（三井東圧化学ＮニーラミンＴ−１０１）５
重量部及びパラトルエンスルホン酸０．０５部を水ｉｏ
ｏ、ｏｓ重量部に溶解して、５０溶液とした以外は実施
例−１と同様にして、テスト用鋳型を作製した。

鋳物砂作製時、造型時には、英気は殆ど感じられなかっ
た。抗圧力及び吸湿試鱗＋Ｉ＋ｌ’ｉ果は第１表に示す
。同、鋳物砂は密封容器内に２４時間保管後も、その性
状には変化がなかった。

〔実施例−６〕 加水分層デキストリン（３０’Ｃでの３０％水溶液粘度
７０〜１３０　ｃｐｓ　）　９９　Ｍ皿部、変性メラミ
ンの８０係水溶液（住友化学製スミテックスＭＯ）１．
２５重量部及びリンゴ酸０．５瓜財部を水１００．２５
重力を部に溶解して、５０％（Ｓ吸の粘結剤水溶液を得
た。これを粘結剤水浴液とした以外は実施例−１と同様
にしてテスト用鋳型を作製した。

鋳物砂作製時、造成時には英気は殆ど感じられなかった
。抗圧力及び吸湿試験結果は第１表に示す。同、鋳物砂
は密封容器内に２４時間保管後もその性状には変化がな
かった。

〔比較例−１〕 実施レリー１で用いた黄色デキストリンのみの５０係水
浴液を粘結剤水溶液とした以外は実施例−１と同様にし
てテスト用病型を作製した。

抗圧力及び吸７：＋＋！試験結果を第１表に示す。

〔実施例−４〕 ショ糖（グラニユー糖）９０ｉｉｊ：）％部、メチロー
ルメラミン（ト１本カーバイド製二カレジンＳ−２６ｏ
　）　ｙ　重ｉ部、メチル化メチロール尿素（三井東圧
化学製ニーラミンＴ　−１０１）　５３１部川部及びリ
ンゴ酸２３４５蹴部を水１０２重量部に浴Ｉ’ｌｌ　し
て、５０チ濃度の粘結剤水溶液全得た。この粘結剤水溶
液により、実施例−１と同様の方法で′湿７．１μ状萄
′ＪＩ９Ｄ砂を作った。得られ１ヒ、崗物砂を用いて、
抗圧力測定用と吸湿試暎用列型を金型加熱法により作製
した。

鋳物砂作製時、造型時には、英気は殆ど感じられなかっ
た。抗圧力及び吸湿試験結果は第１表に示す。同、鋳物
砂は、密封容器内に２４時間保Ｕ後も、その性状には変
化がなかった。

〔実施しｕ−５〕 α化澱粉２重量部、グルコース７８重上を部、メチル化
メチロールメラミンの７７襲水溶液（住友化学製スミマ
ールＭ　−３０Ｗ　）　２６７４Ｌｆｉ１部及び塩化ア
ンモニウム２．５重量部を水９６．５重を部に溶解して
、５０チｍｙの粘結剤水溶液を得だ。これを粘結剤水溶
液とした以外は実施例−４と同様にしてテスト用鋳型を
作製した。

鋳物砂作製時、造型時には英気は殆ど感じられなかった
。抗圧力及び吸湿試験結果は第１表に示す。同、鋳物砂
は密封容器内に２４時間保管後も、その性状には変化が
なかった。

〔比較例−２〕 ショ糖（グラニユー糖）９０重量部とリンゴ酸２重欺部
との５０係水溶液を粘結剤水溶液とした以外は、実施列
−４と同様にしてテスト用＠型を作製した。

抗圧力及び吸湿試験結果を第１表に示す。

〔実施し０−６〕 白色デキストリン（３０℃での５０俤水溶液粘度６７〜
７５０１）θ）９０重＆を都及び変性メラミンの８０％
水浴〆俟（住反化学λ・茎スミテックスＭＯ）１２．５
重相部を水７９．５亜ｉ’（４部に重層（−て、５５％
濃度のＡ水溶液盆得た。別に硫酸１０ル賞部と水４０ｉ
廠部とでＢ水浴／１欠を侍ｌヒ。

珪砂（パール）１００重魚部に、先ず上記Ｂ水も液を０
．０５部除加して３０秒間混砂磯で混線した。次いで上
記Ａ水溶液を１．８２１１１．ｈｉ部除加し、更に５０
秒間混線して湿態状＋１ｊ２−．３吻砂をイ（すた。

ｔｉチニ、５０ｍ／ｍψ×５０ｒ１１／／ｍ及び１５ｍ
／／１１］×２５　”／ｍＸ　１３５　”／、の木型模
型に型込め（手込め）し室温放置１５分後に抜型した。

Ｊノ″ｃ２ｆ力及び吸湿試験結果を第２表に示すが、誘
物砂作製時や型込め時に英気は殆ど感じられなかった。

〔実施例−７〕 酵素デキストリン（２０℃での３０％水＃液粘度６０〜
４０　ｃｐｓ　）　９０重量部及び変性メラミンの８０
係水浴液（三井東圧化学製ニーラミンＴ　−５６０）１
）　１２．５重量部を水６４．５＊量都に溶解して６０
ｑｂ譲度のＡ水溶欣を侍だ。別にマレイン酸１０乗匍９
部を水４０　ｉｉ龜ｔ　ｊｉＢにｔ６フ野して、Ｂ水溶
液を得た。

珪砂（パール）１００重量部に先ず、Ｆ記Ｂ水浴液をｏ
、１ｓｚ量部添加して５０秒間ｉｔ／、（少１幾で混線
しメこ。次いで上記Ａ水溶液を１，７Ｊｉｊ：綾部冷加
し更に３０秒間混線して、湿態状鋳物砂を曲だ。

直ちに実施列−６と同イ求にしてデスＩ・用、塗型を作
製した。

抗圧力及び吸湿試験結果を第２表に示す。又鋳物砂作製
時や型込め時に臭気は殆ど感しられなかった。

〔実施例−８〕 白色デキストリン（５０℃での３０％水溶液粘度７０〜
１５０　ｃｐｓ　）　９５車重部及び変性メラミンの８
０％水溶液（住友化学製スミテックスＭ　Ｏ）　６．２
５重量部を水９８．７５　Ｎ皿部に溶解して５０チ濃度
のＡ水溶液を得た。別に硫酸１０重量部と水４０重蓋部
とでＢ水溶液を得た。

珪砂（掛部５号）１００重量部に先ず上記Ｂ水溶液を０
．０５重量部姫加し混砂憬で６０秒間混線した。次いで
上ｍｌＡ水溶液を２屯Ｍ：ｆｆ１ｌ冷加して更に３０秒
間混株し、湿態状νｄ物砂を得た。

直ちＶＣ実施例−６と同様にして、テスト用鋳型を作製
した。

抗圧力及び吸湿試験結果を第２表にボす。又鋳物砂作製
時や型込め時に英気は殆ど感じられ、なかった。

〔実施例−９〕 珪砂として注湯、再生を７〜８回くり返した掛部５号砂
の再生砂を用いた以外は実施ｙＩＪ−８と同様にしてテ
スト用調型を作製した。尚、上記再生は、注湯後のゝ砂
を粉砕分級後、互譲流式サンド剥離機で処理した。

抗圧力及び吸湿試験結果を第２表に示す。又鋳物砂作製
時や型込め時に臭気は殆ど感じられなかった。

〔比較例−３〕 珪砂（パール）１００重量部に実施例−６のＡ水溶液を
１．８２重量部添加して混砂愼で１分間混練して湿態状
鋳物砂を得た。直ちに、実施例−６と同様処して、テス
ト鋳型を作製しようとしたところ抜型時に軟化変形し、
テスト片を得ることができなかった。

〔実施例−１０〕 実施例−９の湿態状鋳物砂を用いて、注湯量１５．５に
、のチェーンハブの主型造成を行った。

又中子（５０Ｉ／］ＩｌφＸ　１４０　”／Ｉｎ）　Ｉ
ｒ、Ｊ：４　へ例−１の湿態状鋳物砂を用い、型込め俊
、１２０℃熱風を３分間通気して造型し、主型にセット
した。

尚主型造型は、鋳枠付き木型に湿態状鋳物砂を手込めに
て充填し、２６℃、７５％ＲＨ下に１５分間放置後、抜
型し、引続き２４時間放置した。主型には塗型を施した
。

この鋳型にＦＣ−２５相当、注湯温度１５９０℃、注湯
時間約５秒で注湯したところ、煙量は非常に少なく、臭
気も殆ど感じられなかった。

又鋳物冷却後の砂落ちは極めて良好で鋳物には異物かみ
、ガス欠陥などの鋳造欠陥がなく正常な鋳物が得られた
。

第　　１　　表 注）吸湿試験　０・・・変形なし、△・・・わずかに変
形あり、×・・・変形あり 第２表 注）　吸湿試験　○・・・変形なし、硬化は全て室温放
置による自然硬化である。

【図面の簡単な説明】

第１図は鋳型の吸湿試験に用いた装置の略示断面図であ
る。 １・・・試験片 ２・・・支持台 う・・・分　銅

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 糖類と、尿素又はメラミンのメチロール化物あるいはア
   ルキル化メチロール化物から成る群から選ばれた水溶性
   架橋剤と、有機酸、無機酸あるいはこれらの金践塩、ア
   ンモニウム塩又はアルカノールアミン塩から選ばれた上
   記架１ん剤の反応用触媒とを必須成分として含廂するこ
   とを特徴とするｑｊ型用粘結剤。