JPS6021144A - 鋳物砂用粘結剤 - 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】 発明の関連する技術分野 この発明は温時の鋳型強度が大きく、溶融金属鋳込時の
崩壊性も極めて優れている鋳物用中子または鋳型を得る
ための鋳物砂用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
の種類を問わずフェノール系樹脂を粘結剤とした樹脂被
覆砂を使する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交変化をおこ
し、極めて強固な黒鉛構造に変化するために、中子の残
留強度が高く、鋳込み後、鋳物ごと約５００℃のような
高温で長時間（５〜１０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
ており、−万合成樹脂粘結剤については例えば鋳物便覧
（丸善株式会社、昭和４５年番月　゛ｌＯ日第２版第８
刷）の第８ｆ３０〜８Ｌ１頁、合成樹脂粘結剤の項に記
載されているが、いずれの粘結剤を用いても同溶融金属
鋳込み直後の温時鋳型強度が十分なものが得られず、更
に新しい結合剤の開発が望まれている。

発明の開示 この発明はかかる現況に鑑み種々研究の結果達成された
ものである。すなわち従来のシェルモールド法の欠点を
詳細に調べた結果、ベンゼン環に帰因するという研究に
基づき、特に分子構造中のベンゼン環濃度の低い樹脂に
つき鋭意検討の結果、上述の問題点を解決する新規な鋳
物砂用粘結剤を見出し、この発明を達成するに至った。

すなわちこの発明はフタル酸のグリシジルエステル化合
−に常温で不活性な硬化剤を添加したことを特徴とする
鋳物砂用粘結剤に関するものである。

この発明で用いられるフタル酸、すなわちテレフタル酸
またはＯ−フタル酸のグリシジルエステルはいずれも１
分子量に対するベンゼン環の割合がレゾール型またはノ
ボラック型のフェノール樹脂よシも低く、従って前述の
問題点でおる崩壊性を大きく向上するものである。また
上記２種のフタル酸のジグリシジルエステル化合物は常
温で固体であるため、樹脂被覆砂の形成時に予熱された
鉄砂に添加混合した場合に、速やかに溶融し、被覆され
る特徴を有している。

次にこの発明に用いられる常温で不活性な硬化剤とは、
上記のフタル酸のジグリシジルエステル化合物とは常温
で反応せず加温時に極めて短時間で反応する硬化剤であ
り、好ましくは１５０℃以上の温度で数分以内にグリシ
ジル基との反応をおこし得る硬化剤である。かかる硬化
剤としてはジシアンジアミド、グアニジン、グアニジン
塩、ビグアニド、グアニジンまたはビグアニドのアリル
基置換体のようなジシアンジアミド系の各種誘導体類、
またコハク酸ジヒドラジド、アジピン噂ジヒドラジド、
バラオキシ安息香酸ジヒドラジドのような有機酸ヒドラ
ジド類、アジン置換イミダゾール、シアンエチル置換イ
ミダゾール有機酸塩のようなイミダゾール誘導体類、メ
タフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルスルフォン
のような芳香族ジアミン類、無水トリメリット酸、無水
メチルナジック酸、無水ピロメリット酸のような酸無水
物があシ、これらの１種以上を用いることができる。こ
れらの常温で不活性な硬化剤の中でもこの発明において
はジシアンジアミド系の各種誘導体類が反応速度、温時
の鋳型強度、熱崩壊性の観点から最も適当である。　、 更に上記７タル酸のジグリシジルエステル化合物と硬化
剤の鋳型または中子の焼成成形時の反応速度の向上の為
に硬化促進剤を併用してもよく、ジエチルア７ノフェノ
ールのような第８級アミン化合物、ジアザビシクロウン
デセンおよびその塩類、８−（８，４−ジクロロフェニ
ル）−１，１−ジメチル尿素のような尿素誘導体が硬化
促進剤として用いられる。中でも尿素誘導体類が効果的
でおる。コレラノ硬化促進剤は、テレフタル酸ジクリシ
ジルエステル化合物および硬化剤の合計量に対して１〜
ｌＯ重量係、好ましくは２〜６重量％の範囲で用いる。

この添加量が少ないと反応進行が不充分であり、多過ぎ
石と鋳型ｔたは中子の温時強度が低下する場合がめり好
ましくない。

この発明の鋳物砂用粘結剤の硬化反応は通常１６０℃、
好ましくは１８０〜２６０℃の温度で行なわれる。この
場合のけい砂への添加量はけい砂に対して通常１〜１０
重量％、好ましくは１．５〜８重量係である。粘結剤の
量が上記範囲より少くては効果がなく、−力増大すれば
鋳型の温時の強度は増大するが、鋳込時に発生するガス
量が増大し、熱崩壊性が低下する問題がある。この発明
の粘結剤はけい砂への少量の添加量において極めて高い
温時鋳型強度を付与することができ、しかも熱崩壊性に
すぐれるため、このような観点からも好ましいものであ
る。

またこの発明の粘結剤には樹脂被覆砂の滑シ性の調整の
ために助剤類、例えばけい砂との接着性を改善するため
にシランカップリング剤、チタンカップリング剤等の助
剤、あるいはけい砂取外の無機充填剤を併用することも
可能である。これらカップリング剤は添加する場合には
、樹脂１００重量部に対して０．１，５重量部の範囲、
好ましくは約１重量部添加する。ｏ、ｉ重量部よカナ〈
ては添加した効果がなく、５重量部を超すと温時の強度
が低下して好ましくない。

この発明の粘結剤を使用して樹脂被覆砂を製造するには
以下に示す方法がある。予熱されたけい砂にこの発明の
粘結剤を添加混合して冷却し、鉄砂表面に粘結剤を融着
させ混合する方法、この発明の粘結剤を有機溶媒や水等
に溶解、または分散して予熱されたまたは予熱されてい
ない鉄砂と混合、乾燥する方法がある。これらの方法に
よシ優れた特性を有する樹脂被覆砂を得ることができる
。

通常作業性、混合の均−性等の点から１１０℃以上に予
熱されたけい砂にフタル酸のジグリシジルエステル化合
物と常温で不活性な硬化剤および硬化促進剤を添加する
場合には硬化促進剤との混合物を混合冷却しながら所要
に応じて前記したシランカップリング剤や無機充填剤で
ある助剤を粉末あるいは溶液もしくは分散液として１０
０℃以下になってから添加し混合するホットメルト法が
好ましい。

このようにして得られた、この発明の鋳物砂用粘結剤を
用いて作製された樹脂被覆砂は通常１６０℃以上、好ま
しくは１８０〜２５０℃に加熱した金型に流し込み８０
秒〜８分間経過後脱型し、峠型または中子を得ることが
できる。

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シ説
明する。

実施例　１ ２００℃に予熱した６号けい砂４ｋｆをスピードミキサ
ーに投入し、攪拌しながらけい砂温度が１５０℃になっ
た時点で６８．５　ｒのテレフタル酸ジグリシジルエス
テル（商品名：ブナコールＥＸ−７１１ナガセ化成工業
（株）製、エポキシ当量１８８、ｆｉ点１０４℃）とジ
シアンジアミド１０．４９の混合物を投入し、けい砂表
面に溶融被覆している過程で、硬化促進剤としてトリス
（ジメチルアミンメチル）フェノールＬ７ｔを溶解した
エタノール溶液８０ゴを添加してさらに攪拌を続け、砂
粒がブロッキングし始めた際に滑剤としてステアリン酸
カルシウム８ｔを加えて攪拌を続け、砂粒がほぐ°れた
時点でミキサーより取り出し、実施例１の樹脂被覆砂を
得た。

実施例　２ 実施例１と同様に、スピードミキサーで攪拌中の予熱け
い砂が１６０℃になった際６８．５　ｔのテレフタル酸
ジグリシジルエステルを添加混合し、けい砂表面に融着
させ、１００℃になったところでアジン置換イミダゾー
ル（商品名キュアゾールＣ１１ｚ−アジン四国化成（株
）製）　４．７　Ｆを溶解したエタノール溶液ｓｏｍｅ
を゛添加してさらに攪拌を続け、砂粒がブロッキングし
始めた際に滑剤としてステアリン酸カルシウム８２を加
えて攪拌を続け、けい砂がほぐれた時点でミキサーから
取出し、実施例２の樹脂被覆砂を得た。

実施例　８ 実施例１と同様にスピードミキサーで攪拌中のけい砂が
１５０℃になった際６８．５９のテレフタル酸ジグリシ
ジルエステルを添加混合し、けい砂表面に溶融被覆して
いる過程で１．１０℃になったところで、ジシアンジア
ミド２１０．８　ｔを添加混合し、８（８，４−ジクロ
ロ）−１，１−ジメチル尿素１２の１エタノールの分散
液８０ｄを添加して、さらに攪拌を続け、砂粒がブロッ
キングし始めた時点で滑剤としてステアリン酸カルシウ
ム８ｆを加えて攪拌を続け、砂粒がは−ぐれた時点でミ
キサ゛−から取シ出し、実施例８の樹脂被覆砂を得た。

実施例　４ 実施例１と同様にスピードミキサで攪拌中の予熱けい砂
が１６０℃になった際６８．５　Ｆのテレフタル酸ジグ
リシジルエステルを添加混合し、けい砂表面に溶融被覆
している過程で１００℃になったところでアジピン酸ヒ
ドラジド８Ｆを添加して、砂粒がブロッキングしはじめ
た時点で、助剤としてステアリン酸カルシウム８ｔを加
えて攪拌を続は砂粒がほぐれた時点でミキサーから取り
出し、実施例４の樹脂被覆砂を得た。

比較例　１ ２００℃に予熱した６号けい砂４ｋｆをスピードミキサ
ーに投入攪拌しながら、砂温か１７０℃になった際市販
のノボラック型フェノール樹脂１００ｆ（けい砂ｌＯθ
重量部に対し２．５重量部、旭有機材。

工業（株）製５Ｐ８５０Ｄ）を添加して、砂粒“表面に
融着させた後に、ヘキサメチレンテトラミン１５Ｆ（樹
脂１００重量部に対して１５重量部）を溶解した水溶液
７５２を添加して、さらに攪拌混合を行ない、樹脂被覆
砂がブロッキングを起し始めた際に、滑り助剤としてス
テアリン酸カルシウム８２を添加して砂粒をほぐしてか
らスピードミキサーから取り出して比較例１の樹脂被覆
砂を得た。

比較例　２ 比較例１と同様にして、１７０℃で前記フェノール樹脂
８０ｆ（けい砂１００重量部に対して２．０重量部）を
添加し、更にヘキサメチレンテトラミン１２ｆを溶解し
た水溶液７５Ｆを添加し、更にステアリン酸カルシウム
２．５ｔを添加して比較例２の樹脂被覆砂を得た。

試験例 温度強度試験 実施例１，４および比較例１．２で作製した樹脂被覆砂
につきシェル鋳型高温引張試験機を用いて温時強度試験
を行なった。焼成条件は２５０℃×６０秒であり、焼成
後ただちに試験を行なって温時強度とした。得た結果を
第１表に示す。

熱崩壊性試験 本試験では先ず実施例１，４および比較例１゜２で得た
樹脂被覆砂をそれぞれ２５０℃に予熱した金型に流し込
み中子を焼成成形し、第１図に示す幅木１（直径１０　
ｍｍ　Ｘ長さ８０　ｍｍ　）を中子本体（直径５０　ｍ
、ｍ　Ｘ高さ８０　ｍｔｎ　）の中央に向って深さ１０
ｍｍまで挿入した中子を作製した。この幅木は後で中子
砂の排出口形成を兼ねるものである。

第２図に示す如く、内径１００　ｍｍ　、深さ１００ｍ
ｍの四部を有するＣ０３鋳型４の中央に中子８を固定し
た後、７００℃のＡＯｇＡアルミニウム合金溶湯５を中
子の上部よシ約１０　ｍｍ上まで注湯した。

凝固冷却後、周囲の００□鋳型をこわして得られた鋳物
は、幅木を下に向けて治具に固定し、徳寿製作所（株）
製のロータツブ試験によって衝撃振動を与え、排出口か
ら排出された砂量を測って、元の中子重量との比で熱崩
壊性をめた。衝撃振動の・時間は１分、８分、５分、１
０分で累積で測った。

得た結果を第１表に併記する。

第１表 発明の詳細 な説明してきたように、この発明の鋳物砂用粘結剤は、
フタル酸のジグリシジルエステルに常温で不活性な硬化
剤を添加したことを特徴とすることにより、この粘結剤
を用いると、試験例かられかるように比較例のフェノー
ル樹脂に比べ、少な埴添加量で同等以上の温時強度を示
し、鋳込後の中子の排出しやすさ、即ち熱崩壊性試験で
は、実施例のものは比較例のものに比べ著しく熱崩壊性
が向上している。

このようにしてこの発明の粘結剤を用いると、鋳物に衝
撃振動を与えるのみで、中子が排出されており、従来必
要とされていた鋳造後の加熱処理を省略できることが明
確に示されており、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
す効果は実に大きいものがあることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱崩壊性試験に用いた中子の斜視図、第２図は
熱崩壊試験の説明図である。 ｌ・・・幅木　２・・・中子本体 ８・・・中子　４・・・ＣＯ，鋳型 ｂ・・・アルミニウム合金。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　フタル酸のグリシジルエステル化合物に、常温で不
   活性な硬化剤を添加したことを特徴とする鋳物砂用粘結
   剤。