JPS6045022B2 - 鋳型の製造方法 - Google Patents

鋳型の製造方法

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JPS6045022B2
JPS6045022B2 JP56034780A JP3478081A JPS6045022B2 JP S6045022 B2 JPS6045022 B2 JP S6045022B2 JP 56034780 A JP56034780 A JP 56034780A JP 3478081 A JP3478081 A JP 3478081A JP S6045022 B2 JPS6045022 B2 JP S6045022B2
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mold
resin
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chlorides
oxides
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正栄 黒田
進 古新居
武志 澄
茂雄 佐瀬
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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
    • B22C1/167Mixtures of inorganic and organic binding agents

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は炭酸ガスにより硬化させる鋳造用鋳型の製造方
法に関する。
従来から鋳型の製造方法は水ガラス(珪酸ソーダ)を炭
酸ガスで硬化させるものが広く使われていた。
これは、加熱の必要がないこと、炭酸ガス吹き込み後直
ちに抜型できるなどの利点をもつている。しかし、粘結
材料が無機物であるため燃焼性がなく鋳造後の鋳型の崩
壊性が悪く又多湿時には鋳型を放置することにより強度
が低下するという欠点を有している水ガラス−炭酸ガス
法の鋳型の崩壊性を改良するため、水ガラスにデキスト
リン、木紛、合成樹脂などを添加した鋳型の製造方’法
が提案されているがこれらはいずれも水ガラスの重合を
阻害し粘結性を低下させ注湯後の鋳型の崩壊性改善と鋳
型強度を両立させるのに十分とは言えなかつた。一方有
機物を粘結材料とした鋳型の製造方法にワはフェノール
樹脂を使用し加熱して鋳型とするシェルモールド法鋳型
や、フラン樹脂を酸で硬化させる白砂性鋳型が知られて
おり鋳型の崩壊性は勝れているが加熱を必要としたり、
常温て固化するまでに長時間かかるなどの欠点をもって
いる。
フ又、フェノール樹脂とイソシアネートを主粘結材とし
、アミンガスを吹き込むことにより室温で直ちに硬化抜
型できる鋳型の製造方法が開発されたが使用するアミン
ガスの毒性や臭気の対策に問題がある。本発明は上記欠
点を改善する目的でなされたものて有機物を主要粘結材
として用い取り扱いに安全な炭酸ガスを吹き込んで室温
で直ちに抜型でき注湯後の崩壊性が勝れかつ多湿時の鋳
型強度を改善した鋳型を与える鋳型の製造法を提供する
ものである。
本発明は耐火物粒子aフェノール性樹脂とb多価金属の
水酸化物、酸化物、塩化物の1種又は混合物とc水とd
アルカリ金属の水酸化物とeエポキシ化合物とf必要に
応じてアルコール類からなる鋳型粘結材料を添加混合し
、これを炭酸ガスにより硬化させる鋳型の製造方法に関
し、安全な炭酸ガスを吹き込んで硬化させることができ
、室温で直ちに抜型でき注湯後の鋳型の崩壊性に優れそ
の上多湿時の鋳型強度低下を改善した鋳型を製造するこ
とができる。
硬化の機構は炭酸ガスを吹き込むことによりフェノール
性樹脂又はその多価金属塩が析出して砂を固化させ、さ
らに鋳型を放置することによりフェノール性水酸基とエ
ポキシ化合物のエポキシ基がバインダー中のアルカリ金
属の水酸化物の触媒作用により反応し鋳型強度を向上さ
せるためと考えられる。本発明で用いられるフェノール
性樹脂としてはいわゆるフェノールホルムアルデヒド系
樹脂だけでなくフェノール変性キシレン樹脂、フェノー
ル変性トルエン樹脂、力シュー樹脂、DFK(頁岩油)
樹脂などのその高分子骨格の中に多価金属と.塩を形成
し、エポキシ基と反応するフェノール性水酸基をもつて
いる樹脂であればよい。
又フェノール性樹脂はレゾール型、ノボラック型、Nメ
チレン型レゾール、ジメチレンエーテル型レゾール、ホ
ルマール型レゾール等樹脂の結合形式に関!係なく本目
的に使用することができ、樹脂合成原料であるフェノー
ル類についてもフェノールだけでなくクレゾール、ブチ
ルフェノール、ビスフェノール、ノニルフェノール、カ
テコール、レゾルシノールなど使用することができる。
アルデヒド類についてもホルマリン、バラホルム、ヘキ
サミン、アセトアルデヒドなどが使用できる。多価金属
の水酸化物、酸化物、塩化物としてはCa,Mg,Al
,Zn,Ba,Fe,Ni,Ti,Si,Snなどの水
酸化物、酸化物、塩化物が使用できるが、フェノール性
樹脂との反応性、水との親和性から好ましくはアルカリ
土金属の水酸化物、酸化物、塩化物の1種又は混合物が
用いられ特にCa,Ba,Mgの水酸化物、酸化物、塩
化物の1種又は混合物が好ましい。
配合量はフェノール樹脂100重量部に対して10〜3
0睡量部好ましくは30〜150重量部用いられる。多
量に用いると炭酸ガスによノる硬化速度は速くなるが鋳
型のボロツキが激しく肌が悪くなる。小量すぎると炭酸
ガス硬化速度が遅くなる。水は多価金属の水酸化物、酸
化物、塩化物のイオン解離とフェノール性水酸基との反
応を起こさ・せるために必要であり、炭酸ガス吹き込み
時に、これらの多価金属の炭酸塩やフェノール塩形成に
伴なう粘結力の出現に必要なものである。
従つて水の量は使用するアルコール溶性フェノール性樹
脂、多価金属の親水性によつて異なつてくるもの″であ
るが、一般に水の量が少なすぎると反応は起こりにくく
、多すぎると粘結力が不足する。フェノール性樹脂10
唾量部に対して50〜500重量部、好ましくは100
〜30鍾量部用いられる。アルカリ金属は、フェノール
性水酸基と親水性の塩をつくりフェノール性樹脂の多価
金属塩の生育を容易し更にエポキシ化合物との反応の触
媒として働くものと考えられる。たとえば水酸化ナトリ
ウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムの1種または混
合物が用いられ、親水性の程度から水酸化ナトリウムが
好ましい。アルカリ金属の配合量は、フェノール性樹脂
10師量部に対して1〜100重量部好ましくは10〜
6呼量部用いられる。多すぎると炭酸ガス硬化速度が遅
くなり、少なすぎるとフェノール樹脂の多価金属塩の生
成を困難にし又エポキシ化合物との反応速度も遅くなる
。エポキシ化合物は、フェノール性水酸基とエポキシ基
が反応し、分子量が大きくなり疎水性が大となり鋳型強
度を向上させるものである。耐火物粒子にaフェノール
性樹脂とb多価金属の水酸化物、酸化物、塩化物の1種
又は混合物とc水とdアルカリ金属の水酸化物とf必要
に応じてアルコール類からなる鋳型粘結材料を添加混合
し炭酸ガスにより硬化させる鋳型の製造方法でも鋳型は
使用できるが、多湿時には水ガラスー炭酸ガス鋳型と同
じように鋳型の強度が低下する欠点がある。この欠点を
改善するためにエポキシ化合物を入れることによりフェ
ノール性水酸基とエポキシ基が反応し分子量が大きくな
り疎水性が大となり多湿時の鋳型強度の低下を防ぐもの
と考えられる。ここでいうエポキシ化合物とは一般に分
子内にエポキシ基を含む化合物であり通常エポキシ樹脂
と称されるものすべてを含み、エポキシ当量及びグリシ
ジルエーテル型グリシジルエステル型、脂環型等の樹脂
構造に制限されない。
又樹脂の形状にも制限されない。
一般には耐火物粒子に対する被覆効果を大きくするため
低粘性のものか好ましいが更に好ましくは低分子化合物
でエポキシ当量の小さなものがよい。又高粘性あるいは
固型のものに溶剤を添加してもよい。
この溶媒についてはエポキシ化合物を溶解するものであ
れば何でも良く通常はアセトン、メチルエチルケトン、
シクロヘキサノン等のケトン類トルエン、シクロヘキサ
ノン、ナフサ、等が使用される。エポキシ化合物の配合
量はフェノール性樹脂100重量部に対して0.1〜2
00重量部が好ましい。
多すぎると炭酸ガスによる硬化速度が遅くなり少なすぎ
ると効果がない。本発明において粘結材料に必要に応じ
てアルコール類を配合することができる。
アルコール類としては低級一価アルコールと多価アルコ
ールが使用できる。
低級一価アルコールは炭酸ガスを通気した時に生成する
フェノール性樹脂の多価金属塩が不溶析出するのを促進
し、粘結力を向上させる効果がある。又多価アルコール
は多価金属の水酸化物、酸化物、塩化物の1種又は混合
物の溶解度を高めフェノール性樹脂の多価金属塩の生成
を促進し炭酸ガス通気直後の鋳型強度を高める効果があ
る。アルコール類としては、メタノール、エタノール、
n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、t
−ブチルアルコール、エチレングリコール、プロピレン
グリコール、グリセリン、ジエチレングリコール、ジプ
ロピレングリコール、トリメチロールプロパン、トリメ
チロールエタン、ソルビツト、マンニット、ズルシツド
等の一種又は混合物が用いられ、その使用量はフェノー
ル樹脂10唾量部に対して30唾量部以下が好ましい。
多すぎると鋳型の内部硬化が悪くなる欠点がある。本発
明に用いられる耐火物粒子は鋳息の製造に通常用いられ
るものなら使用できる。
たとえばシリカ砂、ジルコン砂、オリピン砂、クロマイ
ト砂等が用いられる。又グラファイト粉、コールダスト
等の添加物を鋳型用組成物に添加することも可能てある
粘結材料の耐火物粒子への混合方法は特に規定するもの
ではないが、混合機としてはスピードミキサー、連続ミ
キサー、マーラなど速練性のあるものが好ましい。本発
明に用いられる粘結材料を耐火物粒子に添加混練した鋳
型用組成物は密閉容器に保存することが好ましいが、好
ましくは混合後なるべく速やかに使用する。
硬化に使用する炭酸ガスについては必ずしも100%C
O2である必要はなく炭酸ガスを含む気体であればよく
、樹脂その他を配合した耐火物粒子を型込めした際にそ
の粒子間を通過するのに必要な圧力、流速をもつた炭酸
ガスであればよい。
炭酸ガスの量は鋳型が硬化し木型等のパターンから抜型
できる強度に達するまで吹き込めば良い。通常なガス圧
0.1〜5.0k9/(Vlfで3〜12囲2あれは良
く、鋳型の大きさ、耐火物粒子の通気性によつて異つて
くる。耐火物粒子への添加混合は均一に混合されている
ことが好ましく、耐火物粒子に均等に被覆されているこ
とが更に好ましい。
粘結材料の使用量は耐火物粒子10唾量部に対して好ま
しくは0.5〜20重量部さらに好ましくは1〜1睡量
部用いられる。耐火物粒子への添加方法は特に規定する
ものではないが、粘結材料の各成分の一部または全部を
あらかじめ混合することも、水、アルコール類に溶かし
て溶液状、乳化状、懸濁状として添加し粘結材料とする
とができる。更に詳しく述べると、鋳型粘結材料の包装
の形態は特に指定しないが次のA−Hのものが好ましい
これを表−1に示す。鋳型粘結材料の各成分を各々(
)内に書いたもので表わし以下に示す。
フェノール性樹脂(a)、多価金属の水酸化物、酸化物
、塩化物の1種又は混合物(b)、水(c)、アルカリ
金属の水酸化物(d)、エポキシ化合物(e)、アルコ
ール類(f)(A),(B)および(C)タイプのもの
は耐火物粒子に4つの成分を添加混合し、また(D),
(E)および(F)タイプのもの3つの成分を添加混合
し、また(G)タイプのものは2つの成分を添加混合し
、さらに(H)タイプのものは第1成分のみを添加混合
して鋳型用組成物を得る。
(H)タイプのものは粘結材料の寿命が短いので耐火物
粒子への混練する前に配合するのが好ましい、又各成分
の添加混合順序は特に指定しない。以下本発明の実施例
を示す。
実施例1 フェノール性樹脂(a)の製造法 冷却器、攪拌装置を備えた四つロフラスコにフェノール
940y137%ホルムアルデヒド水溶液1050y1
ヘキサメチレンテトラミン42yを入れ90℃で2hr
反応させた後、脱水濃縮し30℃で100ポイズのレゾ
ール型フェノール樹脂(a)を得た。
鋳型用粘結材料配合砂の製造法遠州鉄工製スピードミキ
サーを用い珪砂(遠州水洗砂)5k9に対して上記で得
たフェノール性樹脂(a)80yと水100yと水酸化
ナトリウム20yとメタノール60yよりなる樹脂溶液
とエピコート828(油化シェルエポキシ社製、エポキ
シ当量184〜194、分子量約380ビスフェノール
A型エポキシ樹脂)30Vと水酸化カルシウム100V
を添加し2分間混合し粘結材料配合砂を得た。
圧縮強度測定用試験片の製造法 得られた粘結材硫配合砂155yを504)の木型でラ
ンマーを用いてつき固め高さ5−×5[相]の試験片を
成型し、炭酸ガスをガス圧20kg/d1流量25′/
Minでm秒吹き込み型からとり出して圧縮強度試験片
とした。
この試験片を用いて抜型直後の圧縮強度、25℃、65
RH%の雰囲気中に24hr放置後の圧縮強度および抜
型後すぐ25℃、水張りデシケータ中に24hr放置後
の圧縮強度を測定した。
表−1に試験片の測定値を示した。実施例2 フェノール性樹脂は実施例1で得られた樹脂(a)を用
いた。
粘結材料配合砂は珪砂(遠州水洗砂)5kgに対して上
記で得たフェノール性樹脂(a)60gと水100qと
水酸化ナトリウム20yとグリセリン60yよりなる樹
脂溶液とエピコート1001(油化シェルエポキシ社製
融点68ピC1エポキシ当量450〜500、分子量約
900のエポキシ樹脂)40yをメチルエチルケトン2
0yに溶解させた樹脂溶液60qと水酸化カルシウム1
00yを添加し2分間混合し得た。
実施例1と同じ方法て試験片を作成し測定結果を表−1
に示した。比較例1 フェノール性樹脂は実施例1で得られた樹脂(a)を用
いた。
粘結材料配合砂は実施例1と同じ方法でエピコート82
8を添加しないで製造した。
実施例1と同じ方法で試験片を作成し測定結果を表−1
に示した。比較例2 遠州鉄工製スピードミキサーを用い珪砂(遠州水洗砂)
5k9に対して、水ガラス(サンドセット3号)250
yを添加し、3分間混合し粘結材料配合砂を得た。
実施例1と同じ方法で試験片を作成し、測定結果を表−
2に示した。本発明て製造された鋳型は多湿時の強度低
下が改善され、かつ鋳込み後の鋳型の崩壊性に優れてい
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 耐火物粒子にaフェノール性樹脂とb多価金属の水
    酸化物、酸化物、塩化物の1種又は混合物とc水とdア
    ルカリ金属の水酸化物とeエポキシ化合物とf必要に応
    じてアルコール類からなる鋳型粘結材料を添加混合し、
    これを炭酸ガスにより硬化させることを特徴とする鋳型
    の製造方法。 2 多価金属の水酸化物、酸化物、塩化物の1種又は混
    合物がアルカリ土金属の水酸化物、酸化物、塩化物の1
    種又は混合物である特許請求の範囲第1項記載の鋳型の
    製造方法。 3 アルカリ土金属の水酸化物が水酸化カルシウムであ
    る特許請求の範囲第2項記載の鋳型の製造方法。 4 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項記載の鋳型の製造方法。
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