JPS60145239A - 鋳物砂用粘結剤 - Google Patents

鋳物砂用粘結剤

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JPS60145239A
JPS60145239A JP128884A JP128884A JPS60145239A JP S60145239 A JPS60145239 A JP S60145239A JP 128884 A JP128884 A JP 128884A JP 128884 A JP128884 A JP 128884A JP S60145239 A JPS60145239 A JP S60145239A
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JP
Japan
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resin
weight
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sand
binder
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JP128884A
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Kazuo Takahashi
一雄 高橋
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
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    • B22C1/02Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by additives for special purposes, e.g. indicators, breakdown additives

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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いる鋳物砂を固め
るための粘結剤に関するものである。
(従来技術) 従来鋳物用中子または鋳型の製造技術については合金の
種類を問わす粘結剤として、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使
われている。特に中子においては生産性、寸法精度等が
優れているため、はとんどシェルモールド法で製造され
ている。
しかしながら、このシェルモールド法においてはアルミ
ニウムのような低融点の軽合金鋳物の鋳型、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
をおこし、極めて強固な黒鉛構造に変化するために1中
子の残留強度が高く、鋳込み後、鋳物ごと約11100
℃のような高温で艮時間(6〜10時間)の加熱を行な
って、黒鉛構造となっている結合剤の残渣を燃焼せしめ
て排出しており、多大なエネルギーの消費を必要とする
という欠点を有しており、容易に熱分解する高崩壊性の
シェルモールド法用の粘結剤の開発が望まれている。こ
のような観点から多種にわたる高崩壊性の粘結剤の開発
が試みられている。
一方、この黒鉛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、例えば特開昭50−1
04721号公報に記載されている飽和ポリエステル等
の探索が行なわれているが、アルミニウム合金の溶湯熱
で簡単に熱分解する樹脂を粘結剤とした場合は、耐熱性
が光分でなく、′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易く、鋳型の成形
姿留まりが極めて悪いなどの問題点があった。
(発明の開示) 発明者は上記の点に注目し、鋭意研究を行った結果、鋳
型、特に中子をつくるための粘結剤として水酸化マグネ
シウムを熱硬化性樹脂に添加して成る粘結剤が L@型を形成した場合に充分な強度を有−し、乞アルミ
ニウム合金のような比較的低融点の鋳造においても鋳型
の崩壊性が良く、 &崩廐後の廃砂に有害な物質を含まず、4鋳込み時また
は鋳込み直後に人体に悪影響を及ぼす気体を多量に出さ
ない等 の条件を満足することを確かめた。
粘結剤としては鋳型の崩壊性のみに注目すれば、水酸化
マグネシウムと同程度の崩巌挙動が得られる化合物を添
加した粘結剤も考えられる。しかしかかる粘結剤は熱硬
化性樹脂の硬化反応の反応速度を抑制し、鋳型の強度が
低下する傾向にあるという欠点を有する。
よってこの発明の鋳物砂用粘結剤は、熱硬化性°樹脂t
oo庫41部に対して水酸化マグネシウムを1〜85重
量部加えてなることを特徴とする。
−この発明で使用される水酸化マグネシウムとは、例え
ば天然でブルース石として産し、マグネシウム塩水溶液
にアルカリを加えると無色コロイド状の沈殿となり、ア
ルカリ溶液中にて加圧下で熱すると三方晶系の結晶とし
て得られるものである。
以下に熱硬化性樹脂に水酸化マグネシウムを添加せしめ
た鋳物砂用粘結剤の作用を説明する。
水酸化マグネシウムM、(OH)、は850℃付近で爬
激に熱分解を始め水を発生する。
熱硬化性樹脂に水酸化マグネシウムを添加した鋳型粘結
剤は、鋳型作製時においては、熱硬化性樹脂そのものの
耐熱性により、強度を保持している。またアルミニウム
鋳込み後はアルミニウムの溶湯が冷却しながら、鋳型を
熱していく。このとき一般に鋳型は熱伝導属が低く、鋳
込み中においては、鋳型の湯に触れる部分の極〈稀薄な
層を除き゛、鋳型内部の温度は充分伝わらないため、鋳
型がこわれることもなく、強度も^く形状を保持するこ
とか可能である。その後溶湯温度の冷却が進行するに従
い、鋳型内部の温度が上昇し、BFIO℃付近に達した
時点で水酸化マグネシウムが分解し、水を発生させ、そ
の発生したガス圧力により粘結剤層に亀裂を生じさせて
強度を低下させる。
それとともに熱硬化性樹脂そのものも一部或いは大部分
が分解してその強度を低下させる。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鋳
型の強度が低下しても凝固した湯の形状には侮辱影響を
与えないのである。
この発明で用いる熱硬化性樹脂は鋳砂に付着させる方法
上50℃〜180℃の範囲の軟化点を有するのが好まし
い。軟化点が180 ”Cを越すと樹脂被覆砂(コーテ
ツドサンド)作製時に樹脂が充分溶解せずに樹脂のみの
固まりができてしまい、一方50℃未満では樹脂被覆砂
にべたつきが生じ、樹脂自体に充分な強度が出ても鋳型
作成時に―砂の型への詰りか悪下し、結果的に充分な強
度が出ない。これらの条件にあう熱硬化性樹脂としては
、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽
和ポリエステル樹脂等があり、中でも生産性、寸法精度
が優れているという点で、フェノール樹脂が重用される
以上より熱硬化性樹脂に水酸化マグネシウムを添加した
鋳物砂用粘結剤は温時強度、崩壊性ともに極めて良好で
ある。
水酸化マグネシウムの添加量に関しては、多量な程崩壊
性を向上させることができるが、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。また鋳型作製
時に熱硬化性樹脂の硬化反応の反応速度の抑制の原因に
もなるので、添加量としては前記の如く、熱硬化性樹脂
100重量部に対して水酸化マグネシウムを1〜85本
量部の範囲とする。水酸化マグネシウムが1重量部未満
では崩壊性の向上が認められず、85鷹量部より多くな
ると、樹脂の硬化が阻害される。特に温時強度と崩壊性
のバランスから考えると10〜20重量部が好ましい。
この発明の鋳物砂粘結剤を使用して樹脂被覆砂を製造す
るに当っては、通常充分に予熱された硅砂にこの発明の
粘結剤を添加混合して砂表面に粘結剤を融着させる方法
が取られるが、粘結剤を有機溶剤や水等に溶解または分
散して珪砂と混合乾燥させる方法もある。これら2つの
方法によって得られた被覆砂を用いて鋳型を作成するに
は、鋳型の寸法形状および粘結剤の主剤である熱硬化性
樹脂の種類により、あらかじめ150℃〜800℃に予
熱した金型に鋳物砂を入れ、10〜180秒保持焼成す
る。
(発明の実施例) この発明を仄の実施例、比較例および試験例により説明
する。
実施例 l 市販のノボラック型フェノール樹脂C群栄化学C株)製
、商品名5P−1640)を粉砕し、粉末状にし、次い
で回転中のミキサに200℃に予熱した珪砂(藺品名日
光珪砂6号)4に+7を入れ1.直ちに前記粉末状のノ
ボラック型フェノール樹脂80gを投入し、攪拌した。
珪砂を投入して1分後に水酸化マグネシウム0.8 、
!it (フェノール樹脂100重量部に対して1重量
部に相当)を加えた。更に珪砂を投入してから1分80
秒後、l’2.9のへキサメチレンテトラミンを20%
の一水溶液で加え、珪砂を投入して2分後にステアリン
酸カルシウム4.0g投入し、外観上乾燥状態になるま
で攪拌して樹脂被覆砂lを作成した。この場合攪拌終了
時点では砂の温度は6樹脂の軟化点以下に下がった。
以下同様にして水酸化マグネシウムを、2.4g(8重
量部)、4.OE (,5重量部)、8.OJ?(10
重量部)、12.0 # (16重量部)、16.0g
(20重量部)、24.0.9 (80重量部)、28
g(85重量部)加えて7種類の樹脂被覆砂2〜8を作
成した。
比較例 l 実施例1において水酸化マグネシウムの添加量を無添加
、82N(40重量部)とした以外は同様にして2種類
の樹脂被覆砂AおよびBを作成した。
実施例 2 市販のレゾール型フェノール樹脂C群栄化学(株)製、
商品名PS−217flを粉砕し、粉末状にし、次いで
回転中のミキサに200 ’Cに予熱した珪砂(商品名
日光珪砂6号)4−を入れ、直ちに前記粉末状のレゾー
ル型フェノール樹脂100gを投入し攪拌した。珪砂を
入れて1分後に水酸化マグネシウム1.0.9 (樹脂
100重量部に対して1重量部)を加えた。更に珪砂を
投入してから2分後にステアリン酸カルシウムを5.0
9投入し、外観上乾燥状態になるまで攪拌して樹脂被覆
砂9を作成した。この場合攪拌終了時点では砂の温度は
樹脂の軟化点以下に下がった。
以下同様にして水酸化マグネシウムを8.0 (8重量
部)、6.OR(5重量部)、10.019 (10重
量部)、15.011 (15重量部)、20.0.1
7(20埴蓋部)、80.0 g(80重量部)、85
g(85重量部)加えて7種類の樹肥被覆砂10〜16
を作成した。
比較例 2 実施例2において、水酸化マグネシウムの添加量を無添
加、−40g(40重量部)とした以外は同様にして2
種類の樹脂被覆砂CおよびDを得た。
実施例 8 市販のクレゾール・ノボラック型エポキシ樹脂(日本化
薬C株)製、商品名KOON108)を粉砕し、粉末状
にした。次いで回転中のミキサに200℃に予熱した珪
砂(商品名、日光珪砂6号)を4に+7入れ、直ちに前
記粉末状のクレゾール・ノボラック型エポキシ樹脂を5
4.17投入し、攪拌した。珪砂を入れて80秒後にジ
シアンジアミド6gを投入し、珪砂を投入してから1分
後に水酸化マグネシウムをo、e y (樹脂100重
量部に対して1重量部)を加えた。また更に珪砂を投入
してから1分80秒後に硬化促進剤であるイミダゾール
(四国ファインケミカル製、商品名キュアゾール2p4
M)Iz )を8g加え、更に珪砂を投入してから2分
後にステアリン酸カルシウムを8&投入し、外観上乾燥
状態になるまで攪拌して樹脂被覆砂17を作成した。こ
の場合攪拌終了時点では砂の温度は樹脂の軟化点以下に
下がった。
以下同様に水酸化マグネシウムを1.8 、!il (
8重置部) 、 8.09 (5重量部)、6.0.9
 (10重量部)、9.0.1i+ (15重量部)、
12.0.9 (20重量部)、18.0 El (8
0重量部)、21.9(85重量部)加えて7種類の樹
脂被覆砂18〜24を作成した。
比較例 8 実施例8において、水酸化マグネシウムの添加量を、無
添加、24.09 (40重量部)とした以外は同様に
して2種類の樹脂被覆砂EおよびFを得た。
実施例 4 市販の不飽和ポリエステル樹脂(三井東圧化学(株)製
、商品名 N−8000)を粉砕し、粉末状にした。次
いで180°Cに予熱した珪砂(日光珪砂5号)を回転
中のミキサに入れ、直ちに前記粉末状の不飽和ポリエス
テル樹脂を92g投入し攪拌した。次いで珪砂を入れて
から1分後に添加剤のジクミルパーオキサイドと、シラ
ンカップ1ノング剤(日本ユニカー製、部品名 1−1
q4)とをそれぞれ2.76 g加えたエタノール溶液
8(11/を投入した。次いで珪砂を入れてから1分8
0秒後に水酸化マグネシウムを0.92# (樹脂10
0重量部に対して1重量部)、さらに珪砂を投入してか
ら2分後にステアリン酸カルシウムヲ4.61 投入し
、外観上乾燥状態になるまで攪拌して樹脂被覆砂25を
作成した。
以下同様にして水酸化マグネシウムを2.76.9(8
重量部)、4.6 E (5重量部)、9.2g(10
藏量部)、18.89 (t 5重量部)、18.4g
(20重量部)、27.6.9 (80重量部)、13
2.27il (85重量部)加えて7種類の樹脂被株
砂26〜B2を作成した。
比較例 4 実施例4において水酸化マグネシウムの添加量を無添加
、86.8 ti (40重量部)とした以外は同様に
して2種類の樹脂被覆砂GおよびHを作成した。
実施例 5 200℃に予熱した珪砂(日光珪砂6号)を回転中のミ
キサに入れ、160℃になった時点でメラミン樹脂(日
本カーバイド(株)!III!!、商品名 ニカレ久ン
)を80.9投入し、樹脂投入から80秒後に、硬化促
進剤であるイミダゾール(四国ファインケミカル1株)
製、商品名キュアゾール2PH2’)を4g投入し、樹
脂投入から1分後に、水酸化マグネシウム0.8.9 
(樹脂100重量部に対して1重量部)を加え、樹脂投
入後、1分80秒後にステアリン酸カルシウム4gを加
えて外観上乾燥状態になるまで攪拌して樹脂被覆砂8B
を作成した。
以下同様にして水酸化マグネシウムを2.47il(8
重量部、’)’、4g(5重量部)、8.Ii+(10
重量部> 1.’、、l 2 p (15重量部)、1
6.9(2o重量部)ノ24.9(80重量部)、28
g(85重量部)加えて7種類の樹脂被覆砂84〜40
を作成した。
比較例 5 実施例5において水酸化マグネシウムの添加量を無添加
、82#(40重甘せ)とした以外は同様にして2種類
の樹脂被橿砂工およびJを作成した。
試験例 1 実施例1〜5、比較例1〜FDで作成した樹脂被覆砂1
〜40、A−Jを作成後、直ちに280°Cで70秒焼
成し、試験片を作成し、その焼成温Ifにおいてシェル
砂高温抗張力試験機を用いて強度試験を行なった。高温
引張強度測定結果を、実施例1、比較例1Kついては第
1図の曲線1に、実施例2、比較例2については第2図
の曲線8に、実施例8、比較例8については第8図の曲
線5に、実施例4、比較例4については第4図の曲線?
に、実施例5、比較例5については第5図の曲線9にそ
れぞれ示す。
試験例 2 実施例1〜5、比較例1〜5で作成した樹脂被覆砂1〜
40、A−Jをそれぞれ加熱した金型に流し込み280
℃で5分間保持し60 X 60 X 20(m*)の
試験片を作成した。これらの試験片をそれぞれ1?0X
125#m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。このような加熱処理をした試験片をロータツブ
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。ここで砂落ち着はメツシュの金網を通
過した砂のみを対象とした。
ここでいうロータツブ形ふるい分は機械はJ工SZ 2
602の粒度試験方法に用いる機械で≠4メツシュのふ
るいに前記試験片を入れて、下に受皿を配し、1分間ふ
るい分けを行なった。この結果、試験片の重量に対する
受皿に落ちた砂の重量パーセントをもって崩壊性とした
この測定結果を実施例1、比較例1については第1図の
曲線2に、実施例2、比較例2については第2図の曲線
4に、実施例8、比較例8については第8図の曲a6に
、実施側番、比較例4については第4図の曲線8に、実
施例5、比較例すについては第5図の曲線10にそれぞ
れ示す。
(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剤は
熱波化性樹脂に特定量の水酸化マグネシウムを添加した
構成としたことにより温時強度と同時に崩壊性に優れた
樹脂被覆砂が得られ、その効果は第1〜5図から明らか
なように水酸化マグネシウムの無添加の場合は勿論のこ
と規定量を越えて添加した場合に比し著しく向上してい
ることが明らかであり、従来必要とされていた鋳造後の
加熱処理が省略でき、かつまた公害の発生の恐れもない
ので鋳物砂用粘結剤として極めて有用なものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1と比較例1で作成した樹脂被轡砂の水
酸化マグネシウムの添加量(熱硬化性樹脂100厘量部
に対する値)と温時強度並びに崩巌率の関係を示す線図
、 第2 、8.、4および5図は、実施例2と比較例2、
実施例8と比較例8、実施例4と比較例4、実施例5と
比較例5で夫々作成した樹脂被槍砂の第1図と同様の線
図である。 特許出願人 日産自動車株式会社 第1図 A(酸イヒマゲ椰、:/r7A〃ト刀flf (ff4
#)第2図 、<1114ヒマブギ碧Aノ黛ガ0(1(璽11合μン
第3図 A(白υヒマグネシウA(重量杏P) 第4図 7に西財ヒマグネシウム(tt畜P)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. L 熱硬化性樹脂100重噺部に対して水酸化マグネシ
    ウムを1〜B5重量部加えてなることを特徴とする鋳物
    砂用粘結剤。
JP128884A 1984-01-10 1984-01-10 鋳物砂用粘結剤 Pending JPS60145239A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105689634A (zh) * 2015-12-28 2016-06-22 合肥仁创铸造材料有限公司 一种抗烧结覆膜砂
JP2020089915A (ja) * 2018-11-26 2020-06-11 花王株式会社 フェノール臭抑制用鋳型造型用組成物

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105689634A (zh) * 2015-12-28 2016-06-22 合肥仁创铸造材料有限公司 一种抗烧结覆膜砂
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