JPS598465B2 - 鋳物用樹脂被覆砂の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は改良された鋳物用樹脂被覆砂の製造方法に関す
るものである。

一般に鋳物用樹脂被覆砂は、加熱した砂粒にノボラツク
型フェノール樹脂を混合し硬化剤としてヘキサメチレン
テトラミンを添加し更にステアリン酸カルシウムを添加
して製造されている。

このようにして得られた樹脂被覆砂は硬化速度も速く流
動性もある優れた特性をもっている反面、鋳型造型時や
注湯時にヘキサメチレンテトラミンが熱分解を起しアン
モニアガスなどを発生し作業環境を著しく悪化させる欠
点がある。

この欠点を改良するため種々の試みがなされてきた。

具体的には■触媒にアンモニアを用いたいわゆる固形の
アンモニアレゾールを用いる方法は硬化速度が著しく遅
いという欠点がある。

この硬化速度を改良するためにレゾルシンなどの硬化促
進剤を使用する方法も提案されたが、限度があり実用に
耐えなかった。

■また触媒にアンモニアとアルカリ金属の水酸化物又は
酸化物等を用いて固形レゾール型フェノール樹脂を製造
する方法も提案された。

この方法により得られた固形レゾール型フェノール樹脂
は反応が速いため樹脂被覆砂製造時に熱の影響を受けや
すく、反応が進みすぎ鋳型強度の低下や製造バラツキが
大きくなるという欠点がある。

本発明者らは、硬化速度と鋳型強度に関し種々検討した
結果本発明にいたったもので、本発明は加熱した砂に固
形レゾール型フェノール樹脂（Ａ）とアルカリ金属の水
酸化物及び酸化物並びにアルカリ土類金属の水酸化物及
び酸化物の少なくとも１種（以下金属アルカリ類という
）を添加した固型ノボラツク型フェノール樹脂（Ｂ）を
添加し被覆することにより、硬化速度が速く、鋳型強度
が良好である鋳物用樹脂被覆砂を提供するものである。

硬化速度が速く鋳型強度が良好な鋳物用樹脂被覆砂を製
造する場合、固形レゾール型フェノール樹脂中に金属ア
ルカリ類が含まれていると混砂時に反応が進み硬化速度
は改良されるが鋳型強度の低下がある。

この理由は固形レゾール型フェノール樹脂が混砂工程の
中で、樹脂が溶融開始時に１３０〜１７０℃という温度
をうけ、この時樹脂の反応が進むためである。

樹脂が溶融され、珪砂の温度は１００〜１２０℃に下が
れば樹脂の反応速度は遅くなる，本発明は固形レゾール
型フェノール樹脂の溶融開始時の反応を防ぐため硬化促
進剤である金属アルカリ類を固形ノボラツク型フェノー
ル樹脂に添加しておくことにより溶融開始時の固形レゾ
ール型フェノール樹脂の反応を防いだものである。

又固形レゾール型フェノール樹脂と固形ノボラック型フ
ェノール樹脂はあらかじめ混融しておらずに別々に添加
するため固形ノボラツク型フェノール樹脂に添加されて
いる金属アルカリ類は溶融開始時には固形レヅール型フ
ェノール樹脂へ影響しない。

樹脂が溶融され珪砂の温度が１００−１２０℃に下がり
しかる後固形レヅール型フェノール樹脂と固形ノボラツ
ク型フェノール樹脂と金属アルカリ類等が混融される。

このようにして得られた鋳物用樹脂被覆砂は樹脂被覆砂
中に金属アルカリ類がはいっているため硬化速度が速く
なり、又固形ノボラック型フェノール樹脂がはいってい
ることにより熱間流れ性が改善され鋳型強度の良好な特
性を有している。

本発明において使用する固形レゾール型フェノール樹脂
囚はフェノール類１モルに対してホルムアルデヒド類を
１．０〜３．０モルと触媒としてアンモニア又はアミン
化合物から選ばれた少なくとも１種の化合物０．０５〜
０．５モル使用して得られる固形レゾール型フェノール
樹脂で粒状、フレーク状、棒状などの形状で使用される
。

又固形ノボラツク型フェノール樹脂（Ｂ）はフエノール
類１モルに対してホルムアルデヒド類を０．６〜０．９
モルと塩酸、しゆう酸などの酸性触媒を使用して得られ
る固形ノボラツク型フェノール樹脂に金属アルカリ類を
添加したもので粒状、棒状等の形状で使用され、ハイオ
ルソノボラック型フェノール樹脂も使用できる。

本発明のレゾール樹脂、レポラック樹脂に使用するフェ
ノール類としてはフェノール、オルトクレゾール、メタ
クレゾール、パラクレゾール、キシレノール、レゾルジ
ンまたはビスフェノールＡ等ノフェノール類の１種また
は混合物が、ホルムアルデドとしては、ホルマリンまた
はパラホルムアルデヒド等の１種または混合物が用いら
れ、アミノ化合物としてはメチルアミン、エチルアミン
、エチレンジアミン、ヘキサメチレンテトラミン、アニ
リン、エタノールアミン等の１種または混合物が用いら
れる。

固型ノボラツク型フェノール樹脂への金属アルカリ類の
添加はノボラツク型フェノール樹脂の脱水濃縮中内温が
１００℃になった時に添加するのが好ましい。

又脱水濃縮終了後に添加してもよい。添加量は固型ノボ
ラツク型フェノール樹脂１００重量部に対し０．０５〜
５０重量部が好まし＜０．０５重量部未満だと速硬化の
効果が少なく５０重量部を越えると鋳型強度の低下があ
る。

金属アルカリ類としては水酸化カリウム、水酸化ナトリ
ウム、水酸化リチウム、水酸化ストロンチウム、水酸化
バリウム、水酸化カルシウムまたは水酸化マグネシウム
等の１種または混合物でありこれらの金属の酸化物も含
まれる。

前記（５）と（゛Ｂ）は加熱した砂に添加される。

添加割合はＡ１００重量部に対して（Ｂ）５〜１００重
量部が好ましい。

添加時期は同時であっても又異っていてもよい。

更に詳しく説明すると、砂粒を１２０〜１７０℃に加熱
し混練機に投入後、固形レゾール型フェノール樹脂囚と
固型ノボラック型フェノール樹脂（Ｂ）を砂粒に対し、
樹脂（（Ａ）と（Ｂ）を合わせて）２〜３重量％添加、
混練を４０〜７０秒間行ない、砂粒に対して１〜２重量
％の水を添加し砂が崩壊するまで混練し、その後必要に
応じて少量のステアリン酸カルシウムを添加することに
より本発明の鋳物用樹脂被覆砂が得られる。

更に鋳物砂への（Ｂ）の分散性をよくするため、固形ノ
ボラツク型フェノール樹脂とワックス類をワツクスの融
点以上で一度溶融させ均−に含有されているのが好まし
い。

ワックス類としてはステアリン酸アマイド、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
マイドなどの脂肪酸アマイド、カルナウバワックス、モ
ンクンワックスまたはステアリン酸カルシウムの１種ま
たは混合物が用いられる。

また耐湿性を向上させるためにＣＢ）にシランカツプリ
ング剤を添加するのがよく、好ましくはｌ（Ｂ）の脱水
濃縮終了後水分の少ない時に添加すればシランカツプリ
ング剤の分解が少なくより有好に働ぐ次に本発明で使用
す４Ｎの製造方法について更に詳しく説明する。

反応釜にフェノール１モルとホルムアルデヒド１．０〜
３．０モルを仕込みアンモニア０．０５〜０．５モルを
添加し５０〜１００℃に加熱し約３０分〜３時間縮合反
応を行なう。

次に５００ｍｇ世以上の減圧度で温度１００℃以下の温
度で脱水濃縮を行なうと黄かつ色の透明な樹脂が得られ
る。

釜出し急冷して粉砕して固型レゾール型フェノール樹脂
を得た。

次に（Ｂ）の製造方法について説明する。

反応釜にフェノール１モルとホルムアルデヒド０．６〜
０．９モルを仕込み８％塩酸０．０５−０．２Ｆを添加
し８０〜１００℃で１〜２時間反応させた後脱水濃縮を
行ない内温が１００℃になると水酸化ナトリウム０．０
８〜８ｇを添加しさらに脱水濃縮を行なうと透明な樹脂
が得られる。

釜出し、冷却し固型ノボラツク型フェノール樹脂を得た
。

実施例 １ （固形レゾール型フェノール樹脂の製造）還流冷却器を
備えつけた４つ目フラスコにフェノール９４０．！ｉｉ
’、３７％ホルマリン１６００ｇを投入し２８％アンモ
ニア水１２０ｇを添加し８０℃で２時間反応させた後減
圧度６５０ｍｍ｝｛９で脱水濃縮を行ない内温８５℃で
釜出し急冷し、破砕して固形レゾール型フェノール樹脂
（イ）を得た。

（固形ノボラツク型フェノール樹脂の製造）還流冷却器
を備えつけた４つ目フラスコにフェノール９４０ｇ３７
％ホルマリン３２４Ｉパラポルム１５０ｇを投入し８％
塩酸２０ｇを添加し１００℃で２時間反応させた後減圧
度３００ｍｍ｝Ｌ！ｉ＋で脱水濃縮を行ない内温１００
゜Ｃになると４０％水酸化ナトリウム水溶液２Ｍを添加
し、減圧度５００ｍ繭でさらに脱水濃縮を行ない内温１
６０℃で釜出し冷却し破砕して固形ノボラツク型フェノ
ール樹脂（口Ｋ得た。

（鋳物用樹脂被覆砂の製造） １５０℃に加熱したフラタリー珪砂８０００．９をスピ
ードミキサーに仕込み上記で得られた固形レゾール型フ
ェノール樹脂（イ）１ ４ ０ ＆と固形ノボラツク型
フェノール樹脂（口）６０ｇを添加し６０秒間混練後８
０ｇの水を添加し、被覆砂粒が崩壊するまで混線後８ｇ
のステアリン酸カルシウムを添加し３０秒間混合し排砂
して鋳物用樹脂被覆砂を得た。

実施例 ２ 還流冷却器を備えつけた４つ目フラスコにフェノール９
４０．９１ ３７％ホルマリン１６０ｇパラホルム２５
０Ｉを投入し蓚酸４．０．！ｉ２を添加し１００℃で１
時間反応させた後減圧度５ ０ ０ ｍｗＨｇでさらに
脱水濃縮を行ない内温１６０℃で脱水濃縮の操作を終了
し水酸化カルシウム２２！！を添加し３０分攪拌を行な
いその後釜出し冷却し破砕して固形ノボラツク型フェノ
ール樹脂（ハ）を得た。

次に実施例１で得られた樹脂（イ）１７０ｇと上記によ
り得られた樹脂（ハ）３０ｇを用い実施例１と同様な方
法で鋳物用樹脂被覆砂を得た。

実施例 ３ フラスコに実施例１で得られた樹脂（口）３ ０ ０
９とエチレンビスステアリン酸アマイド３０ｇを投入し
、１６０℃で３０分間加熱溶融を行ない樹脂（ニ）を得
た。

次に実施例１で得られた樹脂（イ）１４０ｇと上記によ
り得られた樹脂（ニ）６１１を用い実施例１と同様な方
法で鋳物用樹脂被覆砂を得た。

実施例 ４ フラスコに実施例３で得られた樹脂（ニ）３００ｇとア
ミノシラン１．５ｇを投入し１６０℃で２０分間加熱溶
融を行ない樹脂（ホ）を得た。

次に実施例１で得られた樹脂（イ）１４０ｇと上記によ
り得られた樹脂（，ｌ−Ｊ６０ｇを用い実施例１と同様
な方法で鋳物用樹脂被覆砂を得た。

比較例 １ 還流冷却器を備えつけた４つロフラスコにフェノール９
４０ｇ、３７％ホルマリン１６００ｇを投入し２８％ア
ンモニア水１ ５．０ ．９と４０％水酸化ナトリウム
、水溶液２（ｌを添加し、８０℃で２時間反応させた後
、減圧後６５０ｍｍｉで脱水濃縮を行ない内温８５℃で
釜出し急冷し破砕して樹脂へを得た。

次に上記により得られた樹脂（ヘ）２００ｇを用い実施
例１と同様な方法で鋳物用樹脂被覆砂を得た。

比較例 ２ 実施例１で得られた樹脂（イ）２００ｇを用い実施例１
と同様な方法で鋳物用樹脂被覆砂を得た。

比較例 ３ 還流冷却器を備えつけた４つロフラスコにフエノール９
４１１ ３７％ホルマリン３２４ｇ、パラホルム１５０
．！ｉ’を投入し、８％塩酸２０．９を添加し、１００
℃で１時間反応させた後減圧度５００ｍｒＨｇで脱水濃
縮を行ない内温１６０℃で釜出し冷却し破砕して樹脂（
ト）を得た。

次に実施例１で得られた樹脂（イ）１４０ｇと上記によ
り得られた樹脂（ト）６ ０ ．９を用い実施例１と同
様な方法で鋳物用樹脂被覆砂を得た。

以上の実施例、比較例より得た鋳物用樹脂被覆砂の特性
を第１表に示した。

固形レゾール型フェノール樹脂と金属アルカリ類が添加
された固形ノボラツク型フェノール樹脂を使用すること
により実施例１〜４に示した様にベンドのたわみ量が少
なく硬化速度が速くなり又曲げ強度もすぐれている。

更にワックス類を添加している実施例３は曲げ強さがす
ぐれており又更にシランカツブリング剤を添加している
実施例４は曲げ強さの経時変化がすぐれている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加熱した砂に固形レゾール型フェノール樹脂囚とア
   ルカリ金属の水酸化物及び酸化物並びにアルカリ士類金
   属の水酸化物及び酸化物の少なくとも１種を添加した固
   形ノボラツク型フェノール樹脂（Ｂ）を添加し被覆する
   ことを特徴とする鋳物用樹脂被覆砂の製造方法。 ２ 固型ノボラツク型フェノール樹脂（Ｂ）が固形ノボ
   ラツク型フェノール樹脂１００重量部に対してアルカリ
   金属の水酸化物及び酸化物並びにアルカリ士類金属の水
   酸化物及び酸化物の少くとも１種を０．０５〜５０重量
   部添加した樹脂である特許請求の範囲第１項記載の鋳物
   用樹脂被覆砂の製造方法。 ３ アルカリ金属の水酸化物が水酸化ナトリウムである
   特許請求の範囲第１項又は第２項記載の鋳物用樹脂被覆
   砂の製造方法。 ４ 固形ノボラツク型フェノール樹脂’ＣＢ）がワック
   ス類が添加されている固形ノボラツク型フェノール樹脂
   である特許請求の範囲第１項、第２項、又は第３項記載
   の鋳物用樹脂被覆砂の製造方法。 ５ 固形ノボラツク型フェノール樹脂（Ｂ）がシランカ
   ツプリング剤が添加されている固形ノボラツク型フェノ
   ール樹脂である特許請求の範囲第１項、第２項、第３項
   又は第４項記載の鋳物用樹脂被覆砂の製造方法。