JPS60145236A - 鋳物砂用粘結組成物 - Google Patents

鋳物砂用粘結組成物

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JPS60145236A
JPS60145236A JP128684A JP128684A JPS60145236A JP S60145236 A JPS60145236 A JP S60145236A JP 128684 A JP128684 A JP 128684A JP 128684 A JP128684 A JP 128684A JP S60145236 A JPS60145236 A JP S60145236A
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JP
Japan
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resin
sand
weight
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ammonium phosphate
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JP128684A
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English (en)
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Keiji Ohashi
圭二 大橋
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C1/00Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
    • B22C1/16Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents
    • B22C1/20Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of organic agents
    • B22C1/22Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of organic agents of resins or rosins
    • B22C1/2233Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of organic agents of resins or rosins obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • B22C1/2246Condensation polymers of aldehydes and ketones
    • B22C1/2253Condensation polymers of aldehydes and ketones with phenols

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mold Materials And Core Materials (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

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】 (発明の関連する技術分野) この発明は鋳型または中子の製造に用し)る鋳物砂用粘
結組成物に関するものであるO (従来波Wl) 従来の鋳型および中子に関しては、合金の種類を問わず
鋳型粘結剤としては、例えば(株)工業調査会発行の「
プラスチック技術全書15」に記載されているようにフ
ェノール樹脂を使用したシェルモールド法が、その造型
法として広く使用されている0特に中子においては、生
産性寸法精度力(優れているためほとんどがシェルモー
ルド法で製造され重用されている。しかしながらこのよ
うな従来のシェルモールド法にあっては、アルミニウム
合金のような低融点の軽金属鋳物の鋳型、特に中子に使
用した場合、溶湯熱でフェノール樹脂の一部が熱変化を
起し極めて強固な黒鉛構造に変化するため、中子、の残
留強度は著しく高く、鋳込み後、鋳物ごと約500℃の
高温で5〜10時間に亘る長時間の「砂焼き」と称する
加熱を行ない、黒鉛構造となっている粘結剤残液を燃焼
せしめて排出しており、多大なエネルギーを消費する。
一方、黒1構造を形成するのは、フェノール樹脂のベン
ゼン環に帰因するという研究結果に基づいて、ベンゼン
環を含まない熱硬化性樹脂の探索が行われている0例え
ば特開昭56−59560号公報には不飽和ポリエステ
ル樹脂の使用が開示されているが、この場合は中子の残
留強度が低く、砂焼きは不必要となる利点は有るが、断
面積の小さい部分のある中子を形成したときに、その部
分の強度を充分に得るには樹脂量が多くなり、鋳込時に
樹脂が分解して発生するガス瀘が若干多くなるという問
題点があった0このようにベンゼン環・を含まない熱硬
化性樹脂を用いる場合には、耐熱性が乏しいため、温時
強度が低く、また樹脂の熱分解性が良すぎるため、鋳型
にガス欠陥ができやすく、鋳型の成型歩留まりが極めて
悪いという問題点がある0 (発明の開示) 発明者らは、上記の点に注目し、鋭意研究を行った結果
、フェノール樹脂に、崩壊助剤として、リン酸アンモニ
ウム化合物を添加せしめることにより、温時強度が高く
、ガス欠陥を生じることなしに鋳込み後の砂の排出性即
ち崩壊性が良い鋳型粘結用組成物を見出し、この発明を
達成するに至った0 即ちこの発明はフェノール樹脂とリン酸アンモニウム化
合物を主成分として成る鋳型粘結用組成物に関するもの
である。
この発明で使用されるフェノール樹脂とは、レゾールフ
ェノール樹脂またはノボラックフェノール樹脂の単独ま
たは混合物を指すO樹脂被覆砂が保存中にブロッキング
しないためにもこれらフェノール樹脂の軟化点は60℃
以上が好ましい。
またこの発明で使用されるリン酸アンモニウム化合物と
は、例えば第一リン酸アンモニウム、第ニリン酸アンモ
ニウム、第三リン酸アンモニウムおよびポリリン酸アン
モニウムなどを指す。
以下にフェノール樹脂に第一リン酸アンモニウムを添加
せしめた鋳物砂用粘結組成物を例にとり、その作用を説
明する。
第一リン酸アンモニウム(N)I、H,PO4)は、8
00℃付近で急激に熱分解を始め、アンモニアガスを発
生し、さらに五酸化リンに分解するまでに次々に水を発
生させる。従って7エノール樹脂に第一リン酸アンモニ
ウムを添加した鋳砂用粘結剤は、中子作製時(200〜
250’C)はフェノール樹脂の耐熱性により温時強度
が高く、成形歩留まりも良好である。また金属湯の鋳込
み後は鋳込まれた湯が冷却しつつ中子を熱するが一般に
中子は熱伝導率が悪く、鋳込み中においては、鋳型の湯
に触れる部分の薄い層を除き中子内部には湯の温度が十
分に伝わっていないため、鋳型がこわ・れることもなく
、強度も高く形状を保持できる。
その後湯の冷却が進むにつれ鋳型内部の温度が上昇し、
300℃付近1達すると第一リン酸アンモニウムが分解
し、アンモニアまたは水を発生させ、ガス圧力により粘
結剤の層に亀裂を生じさせて強度を低下させると共に、
フェノール樹脂そのものも熱分解を開始するため、中子
の強度が低下し、崩壊性が著しく向上する0この時点で
は湯は凝固しており、それ自体で十分の強度を有してい
るので中子の強度が低下しても凝固した湯の形状に侮辱
影響を与えない0 以上よりフェノール樹脂にリン酸アンモニウム化合物を
添加した鋳物砂用粘結剤は、温時強度、崩壊性ともにき
わめて良好であり、ガス欠陥などなく、成形歩留まりが
高くかつ砂排出性が高い0この発明において前記フェノ
ール樹脂に対するリン酸アンモニウム16合物の添加量
に関しては、多量な程崩壊性が向上するが、あまり多い
と分解ガスが多量に発生し、中子折れの原因になるOま
だ中子作製時にフエ/−ル樹脂の硬化を狙害する原因に
もなるので、リン酸アンモニウムの添加量としてはフェ
ノール樹脂100重置部に対し1.0〜80重量部とす
るが、特に温時強度と崩峯性のバランスを考えると5.
0〜15重量部がより好ましい。
またリン酸アンモニウム化合物中でも特にポリリン酸ア
ンモニウムは分子中に多くのアンモニウムが配位結合し
ているため、少ない添加量で多くのアンモニアガスを発
生させるので崩壊性がより良好である。
尚この発明の鋳物砂用粘結組成物に、発明の目的を狙害
しない限りにおいて樹脂被覆砂の滑り性の改良目的での
助剤類、けい砂以外の無機充填剤等を併用することも可
能である〇 この発明の鋳物砂用粘結組成物を使用して樹脂被覆砂を
製造するにあたっては、通常充分に予熱されたけい砂に
この発明の粘結組成物を添加混合して冷却し砂表面に粘
結剤を融着させる方法がとられるが、この発明の粘”結
組成物を有機溶剤や水等に溶解するかまたは分散してけ
い砂と混合、乾燥させる方法もある0 上記方法によって得られた樹脂被覆砂は、通常150℃
以上、好ましくは180〜250℃に加熱した金型に流
し込み30秒乃至8分間経過した後、脱型し中子を得る
ことができる0 (発明の実施例) 次にこの発明を実施例、比較例および試験例により説明
する0 実施例1 200℃に予熱した6号けい砂4 kgをスピードミキ
サーに投入し、170℃になった時点でレゾールフェノ
ール樹脂(群栄化学製、軟化点90℃、OH当量110
)60gを投入した後、120°Cになった時点で第一
リン酸アンモニウム(三井東圧化学製)6gを投入し、
砂粒がブロッキングしはじめた際にステアリン酸カルシ
ウム8gを加え、実施例1の樹脂被覆砂を得た。
実施例2〜8 実施例1において第一リン酸アンモニウムを、o、eg
(を重量部)、1.811 (3重量部)、8g(5重
置部)、9JF(15重量部)、12g(20重量部)
、16fl (25重量部)、18g(80重量部)加
えた以外は同様にして実施例2〜8の7種類の樹脂被覆
砂を作成した。
比較例1〜8 実施例1において、第一リン酸アンモニウムの添加量を
、無添加、2gg(a5重鍵部)、24g(40重重置
)鴬とした以外は同様にして比較例1〜3の8種類の樹
脂被覆砂を得た。
実施例9 200℃に予熱した6号けい砂4kgをスピードミキサ
ーに投入し、170℃になった時点でノボラックフェノ
ール樹脂(大日本インキ化学製、軟化点80℃、OH当
量1108)60を投入した後180℃になった時点で
第一リン酸アンモニウム6gを投入し、100℃になっ
た時点で10チヘキサメチレンテトラミン水溶液600
0を添加した後砂粒がブロッキングしはじめた際にステ
アリン酸カルシウム8gを加え、実施例9の樹脂被覆砂
を得た〇 ・実施例10〜16 実施例9において第一リン酸アンモニウムを0.6g(
1重量部)、i、5y(a重量部)、8g(5重量部)
、9g(15重量部)、12g(20重量部)、i5g
(2g重量部)、18,1it(80重量部)加えた以
外は同様にして実施例10〜16の7種類の樹脂被覆砂
を作成した。
比較例4〜6 実施例9において、第一リン酸アンモニウムの添加量を
無添加、21J(85重量部)、24g(40重量部)
とした以外は同様にして比較例4〜6の3種類の樹脂被
覆砂を作成した。
実施例17〜24 実施例1において第一リン酸アンモニウムの代りにポリ
リン酸アンモニウム(モンサント社製P HOS OH
E OK P/8θ)を0.6.li+(1重量部)、
1.8g(8重量部)、8g(5重量部)、611(1
0重皿部)、9.9(15重量部)・12g(20重量
部)、15g(25重量部)、18g(80重量部)添
加した以外は同様にして実施例17〜24の8種類の樹
脂被覆砂を作成した。
比較例7〜9 実施例17において、ポリリン酸アンモニウムの添加量
を、無添加、21g(85重量部)、2411 (40
重置部)とした以外は同様にして比較例7〜9の3種類
の樹脂被覆砂を作成した。
試験例1 実施例1〜24、比較例1〜9で作成した樹脂被覆砂を
直ちに250℃で70秒焼成し、この焼成温度において
、シェル砂高温引張強度試験機を用いて、強度試験を行
った。高温引張強度測定結果を実施例1〜8、比較例1
〜8については第1図の曲線1に、実施例9〜16、比
較例4〜6については第2図の曲線8に、実施例17〜
24、比較例7〜9については第3図の曲線5に示す。
試験例2 実施例1〜24、比較例1〜9の樹脂被覆砂を200℃
に加熱した金型に流し込み280’Cで5分間保持し、
50X50X20111!の試験片を作成した0 この試験片を170X125mの寸法のアルミニウム箔
に包み500℃の炉に入れ21.5分後に炉から取出し
、冷却した。この加熱処理は樹脂被覆砂から実際に鋳型
を作成した場合に、通常では一番崩壊性の悪い状態に相
当する加熱条件である。
このように加熱処理した試験片をp−タップ形ふるい分
は機械を用いてロータツブ試験と砂落ち量の関係を測定
した。ここで砂落ち量はメツシュ4の金網を通過した砂
のみを対象とした。この測定結果を実施例1〜8、比較
例1〜3について第1図の曲線2、実施例9〜16、比
較例4〜6については第2図の曲線4、実施例17〜2
4、比較例7〜9については第8図の曲線6に示す。
ここでいうr−一タツブ形ふるいわけ機械」はJIS 
22602の粒度試験方法に用いる機械で4メツシユの
ふるいに前記試験片を入れ、下に受け皿を配して8分間
ふるい分けを行なった0この結果試験片の重量に対する
受皿に落ちた砂の重量%をもって崩壊性とした0 (発明の効果) 以上説明してきたように、この発明の鋳物砂用粘結組成
物は、フェノール樹脂とリン酸アンモニウム化合物の特
定量を主成分として構成されているため、第1〜8図が
らもわかるように優れた温時強度並びに崩壊性を有する
ものであり、従来必要とさ、れてぃた鋳造後の加熱処理
を省略でき、今後のアルミニウム合金等の低融点鋳物の
鋳型または中子の粘結剤としてこの発明のもたらす効果
は極めて大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1〜8、比較例1〜8の樹脂被覆砂の第
一リン酸アンモニウム添加量に対する温時引張強度およ
び崩壊率との関係を示す線図、第2図は実施例9〜16
、比較例4〜6の樹脂被覆砂に関する第1図と同様の線
図、 第3図は、実施例17〜24、比較例7〜9の樹脂被覆
砂のポリリン酸アンモニウム添加量に対する温時引張強
度および崩壊率の関係を示す線図である。 第1図 オーリン酸丁ンモニウAカド刀口!(重量%)第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. L フェノール樹脂と、この樹脂100重量部に対して
    1〜80重量部のリン酸アンモニウム化合物とを主成分
    として成ることを特徴とする鋳物砂用粘結組成物。
JP128684A 1984-01-10 1984-01-10 鋳物砂用粘結組成物 Pending JPS60145236A (ja)

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