JPS6024245A - 鋳物砂粘結用混和剤 - 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、粘結用混和剤を配合した鋳物砂にアミンガス
を通気して、室温の下で短時間で硬化させて鋳型を製造
する方法、所謂コールドボックス法に用いられる粘結用
混和剤の改良に係シ、更に２ 詳しく述べれば、湿度の高い雰囲気下でも鋳型の強度を
低下させることのない鋳物砂粘結用混和剤に関する。

従来より、鋳物砂にフェノール樹脂溶液とポリイソシア
ネート溶液とから成る粘結用混和剤を配合し、トリエチ
ルアミンをガス化して通気し、硬化させる方法がコール
ドボックス法として知られ、高速鋳型造型法、省エネル
ギー造型法等の特徴から今後ますます発展していくもの
と注目されている。

しかし、従来から用いられている粘結用混和剤を鋳物砂
に配合して、コールドボックス法を実施した場合、欠点
として湿度の高い雰囲気では、鋳型の強度劣化が著しく
、使用前に鋳型が破損したシ、成るいは鋳型の吸湿によ
ル鋳物に欠陥が発生する恐れがあシ、その改良が以前か
ら強く要望されている。

そこで、本発明は、従来の鋳物砂粘結用混和剤の欠点を
改良し、湿度の高い雰囲気下でも強度劣化のない鋳型を
得るため、更には、吸湿による鋳Ａ８ 物欠陥が発生しない鋳型を得るための鋳物砂粘結用混和
剤を提供することを目的としたものであり、本発明の要
旨とするところは、粘結用混和剤を配合した鋳物砂に、
アミンガスを通気して、室温の下で短時間で硬化させて
鋳型を製造する方法に用いられる粘結用混和剤の成分が
、フェノール樹脂、キシレン樹脂、芳香族ポリイソシア
ネートの８成分から成）、前記フェノール樹脂とキシレ
ン樹脂との重量比率が９５：６〜５０　！　５０であり
、かつ芳香族ポリイソシアネートは、フェノール樹脂及
びキシレン樹脂に含有する水酸基に対してＯＢ〜２倍当
量となる重量比率となっている点にある。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明で使用するフェノール樹脂は、フェノール類とホ
ルムアルデヒドの縮合物でアシ、フェノールＭとしテハ
、フェノール、アルキル置換フェノール、シクロアルキ
ル置換フェノール、アルケニル置換フェノール、ハロゲ
ン置換フェノール等を挙げることができ、特に好ましい
フェノール類は、フェノール、クレゾール、キシレノー
ル、ｔ−ブチルフェノールである。一方、ホルムアルデ
ヒドとしては、ホルマリン又はバラホルムアルデヒドの
どちらも使用できるが、好ましくは、非水系で反応を進
ませることのできるパラホルムアルデヒドである。そし
て、フェノール樹脂を得るにハ、フェノール類１モルに
対し、ホルムアルデヒド０．５〜２．５モルを反応させ
る。ここで、好ましくは、得られたフェノール樹脂に含
まれる水分は１チ以下にすることである。

フェノール樹脂成分は、普通有機溶媒に溶解した溶液と
して使用する。適当な有機溶媒として、芳香族炭化水素
、酢酸セロソルブ、ブチルセロソルブ、ブチルカルピト
ール、ケトン類等を使用することができる。

ここで、前記フェノール樹脂の使用目的は、後述する芳
香族ポリイソシアネートと、アミンガス触媒の下で、コ
ールドボックス法の中核であるウレタン樹脂バインダー
を生成させるためである。

次に、本発明で使用するキシレン樹脂は、キシレンとホ
ルムアルデヒドとの縮合物でｉｂ、ｍ−５ キシレンとホルマリンをモル比で１’１１．２〜］　：
　１．０で硫酸、塩酸等の強酸触媒の存在下、８０〜１
８０℃で還流下に２〜１０時間反応させ°て得ることが
できる。キシレン樹脂の平均分子量は、ｍ−キシレンと
ホルマリンのモル比、触媒の種類と濃度、反応温度、並
びに反応時間により調節することができるが普通８００
〜２０００であシ、平均分子量８００以下の場合はキシ
レン樹脂としての特性が劣るので平均分子量８００以上
が好ましい。一方、平均分子量が２０００以上の場合は
、キシレン樹脂の粘度が上昇し、フェノール樹脂との相
容性も劣るので、平均分子量２０００以下が好ましい。

ここで、キシレン樹脂の使用目的を述べると、キシレン
樹脂は、湿度の高い雰囲気下における鋳型の強度劣化を
著しく改良する効果を有し、合せて、鋳型の吸湿量も少
くなることが認められており、このような効果を鋳型に
付加するためである。

更に、本発明で使用する芳香族ポリイソシアネートとし
て、２．４及び２．６トルエンジイソシアネート、ジフ
ェニル４．４１メタンジイソシアネート及びそ−６ のメチル訴導体に代表されるものを挙げることがテキる
が、’ＪｆＮＣ好ましいのはジフェニル４．４°メタン
ジイソシアネートのプレポリマーである。

ポリイソシアネートも通常有機溶媒で希釈して使用する
ことができ、好ましい有機溶媒は芳香族炭化水素である
が、その他、ポリイソシアネートと反応性を有しない有
機溶媒も使用することができる。

さて次に、以上述べた成分の鋳物砂への添加割合につい
て述べる。

前記フェノール樹脂とキシレン樹脂の配合比率は、フェ
ノール樹脂：キシレン樹脂が９６〜５０ｗｔ％：６〜５
ｇ　ｗｔ　ｑｌ、となるように、鋳物砂に添加して使用
する。その理由は、キシレン樹脂が５　ｗｔ　４未満の
場合、湿度が高い雰囲気下では強度劣化が大きく改良が
不十分であシ、他方、５０　ｗｔチを越えると、鋳型の
形成初期の鋳型強度が不十分となるからである。尚、前
記配合比率のうち、特に好ましいキシレン樹脂の配合比
率は、１０〜４０　ｗｔ　＊である。

Ａ７ 前記芳香族ポリイソシアネートの配合比率は、前記フェ
ノール樹脂及びキシレン樹脂に含有する水酸基に対して
０８〜２倍当量・となるような重量比率とする。その理
由は、ポリイソシアネーＦの配合比率が樹脂に含有する
水酸基に対して０．８倍装置以下の場合は鋳型強度が不
充分であシ、湿度の影響を受け易い欠点を有する。また
ポリイソシアネートの配合比率が２倍当膳以上の場合は
、それに含まれるチッ素含有量が増大し、鋳物に重大な
欠陥を与える可能性が増え好ｉしくないからである。

以上の割合で、各成分は鋳物砂中に配合されである訳で
あるが、各成分の鋳物砂への添加の仕方は、各成分毎に
別途に、任意の順序で添加してもよく、マた、予め、鋳
物砂への添加直前に三成分を混合し、この混合生成物を
添加し°Ｃもよい。更に、この添加のとき、他の添加剤
、列えば反応遅延剤として乳酸、安息香酸、クエン酸等
の酸、また、耐湿改良剤としてシランカップリング剤を
併用添加してもよい。

尚、鋳型を硬化させるアミンガスとして、トリエチルア
きン、ジメチルエチルアミン、トリメチルアミン等が知
られ、本発明の粘結用混和剤の添加によシ作成した鋳型
の硬化用触媒として用いる。

次に、本発明の実施例、比較例に基づいて、本発明によ
る鋳物砂粘結用混和剤の効果について述べる。

〈実施例１〉 攪拌機、温度計、コンデンサーを具えた反応容器に、パ
ラホルムアルデヒド１２０ｔ、フェノール１０１４　ｆ
　、ナフテン酸鉛（２４チ）１５Ｆ、ベンゼン１００譚
ｌを投入して、１０５〜１２５℃の範囲で還流下に６時
間反応させた。８００ｔの水を留出させてフェノール樹
脂を製造し、該フェノール樹脂５０　ｖｔチに対し、キ
シレン１０　ｗｔ％、酢酸セロソルブ４０　ｗｔ　＠の
割合で希釈しフェノール樹脂溶液（Ｐ）を調整した。

次に、反応容器にｍ−キシレン１０６０　Ｆ、８７　％
ホルマリン１２９０　？、濃硫酸５００ｇ／を投入して
激しく攪拌しながら還流下に６時間反応させ、反応終了
後分離した水分を除き、更に熱水で水洗した後、９ 減圧下で加熱して未反応物を除去してキシレン樹脂（１
−１）を製造した。

一方、芳香族ポリイソシアネートとして、ジフェニルメ
タンジイソシアネートを用い、該成分７５　ｖｔ　％に
対し、エチルベンゼン２５　ｗｔ　ｓの割合で希釈しポ
リイソシアネート溶液（ロ）を調整した。

そして、１０００重量部の鋳物用珪砂に前記フェノール
樹脂溶液（Ｐ）を８重量部、キシレン樹脂（Ｘ−１）を
２重量部、ポリイソシアネート（財）を１０重量部をそ
れぞれ添加し°〔攪拌機にて混練した。この混練砂を鋳
型試験用作成金型に充填し、通常の試験片つき固め機に
より８回つき固めを行ない５０１１ｍ１０Ｘ５０ｆｌ　
高さに成型した後、トリエチルアミンガスを２秒間通気
して硬化させ、鋳型試験片を作成した。

〈実施例２〉 反応容器にｍ−キシレン１０６０　ｆ　、　８９　％パ
ラホルムアルデヒド５０６ｆ、濃硫酸５ｏｎｙｘｌを投
入して還流下６時間反応させた他は実施例１のキシレン
樹脂製造法と同様の操作によシキシレン樹脂（Ｘｌ０ −２）を製造した。

そして、〈実施例１〉の鋳型試験片作成中のキシレン樹
脂（Ｘ−ｘ）の代シに、前記（Ｘ−２）を用いる以外は
〈実施例１〉と同様の条件、方法で鋳型試験片を作成し
た。

〈実施例８〉 １０００重量部の鋳物用珪砂に、フェノール樹脂溶液Ｃ
Ｐ）を６重量部、キシレン樹脂（Ｘ−２）を４重量部、
ポリイソシアネート溶液（ロ）を１０重量部それぞれ添
加する以外は〈実施例１〉と同様の条件、方法で鋳型試
験片を作成した。

〈実施例４〉 １０００重量部の鋳物用珪砂に、フェノール樹脂溶液ｅ
）を９重量部、キシレン樹脂（Ｘ−１）を１重量部、ポ
リイソシアネート溶液（財）を１０重量部それぞれ添加
する以外は〈実施例１〉と同様の条件、方法で鋳型試験
片を作成した。

〈比較例〉 １０００重量部の鋳物用珪砂に、フェノール樹脂溶液（
Ｐ）を１０重量部、ポリイソシアネート溶液（ロ）をＡ
ｌ１ １０重量部それぞれ添加する以外は〈実施例１〉と同様
の条件、方法で鋳型試験片を作成【７た。

上記〈実施例１〜４〉、〈比較例〉において作成された
銑型試験片について、温度２０℃、相対湿度６５ｑ６雰
囲気に放置した場合と、温度２０℃、相対湿度１００％
雰囲気に放置した場合とにおいて、鋳型試験片作成直後
（１時間後）、１１３経過後、４日経過後、７日経過後
の引張強さを測定した結果を表１に示す。

（次　葉） 扁　１８ 表１より、本発明による粘結用混和剤を用いて作成した
鋳型試験片は、相対湿度が比較的低い（６５チ）場合、
アミンガス通気直後（１時間後）では、従来のく比較例
〉のものよシ強度がやや劣るが、放置日数が経つに従い
、強度の上昇が明らかに認められる。一方、相対湿度が
高い（１００％　）場合、本発明によるもの會よ、従来
のものより著しく強度が上昇し、従来のく比較例〉のも
のに対し、〈実施例１〜８〉のものにあっては、放置日
数１日で、その強度は約１．５倍又はそれ以−Ｅ、放置
日数４日で、約２倍と顕著な強度上昇が認められる。

また、〈実施例４〉の如く、キシレン樹脂を少量添加し
たものでもその効果は著しく、放置日数４日で従来のも
のに対し約１．５倍の強度を有していることが判る。

以上述べたように１本発明による鋳物砂粘結用混和剤を
用いれば、湿度の高い雰囲気下でも、強度劣化のない鋳
型を得ることができ、容易に取シ扱うことができるので
、鋳型製造の歩留シの向」二、作業能率の向上が大いに
計られ、その上、鋳型の特開昭ＧＯ−２４２４５（５） 吸湿による鋳物の欠陥も未然に防止できるので、非常に
有用である。

特許出願人　久保田鉄工株式会社 同　上　神戸理化学工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、粘結用混和剤を配合した鋳物砂に、アミンガスを通
   気して、室温の下で短時間で硬化させて鋳型を製造する
   方法に用いられる粘結用混和剤の成分が、フェノール樹
   脂、キシレン樹脂、芳香族ポリイソシアネートの８成分
   から成シ、前記フェノール樹脂とキシレン樹脂との重量
   比率が９５＝６〜５０２５０であシ、かつ芳香族ポリイ
   ソシアネートはフェノール樹脂及びキシレン樹脂に含有
   する水酸基に対して０．８〜２倍当量となる重量比率で
   あることを特徴とする鋳物砂粘結用混和剤。