JPS61169128A - シエルモ−ルド用フエノ−ル樹脂粘結剤及びシエルモ−ルド用レジンコ−テツドサンド - 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】 ［技術分野１ 本発明は、シェルモールド用のフェノールｔｊｆ脂粘結
剤及びシェルモールド用のレジンコーチ・ンドサンドに
関するものである。

［背景技術］ シェルモールドは、珪砂など鋳型用の砂を（邊１脂粘結
剤によって結合させて造型することで得られる。このシ
ェルモールドは鋳肌が滑らかで寸法精度が良いなどの優
れた特長を有しているために多用されている。そしてこ
のシェルモールド用の粘結剤としては一般に、フェノー
ル類とアルデヒド類とをモル比を１　：（１，６〜０．
９に調整して酸性触媒下で反応させた７ボラツク型フェ
ノールｆｊ（脂や、あるいはフェノール類とアルデヒド
類とをモル比を１：１・〜３に調整してアルカリ触媒下
で反応させた固形のレゾール型７１７−ル０１脂が用い
られ、７ボラツク型フェノール樹脂では硬化剤としでヘ
キサメチレンテトラミンを配合し、レゾール型フェノー
ル樹脂ではそのままで、加熱した鋳型用の砂とｃＨ１合
して粘結剤の被覆層か被覆されたレジンコーテンドサン
ドを１乍ｒ＆し、このレジ゛ンコーテッドサンドを加熱
された金型にふりかけたり充填したりして粘結剤を溶融
硬化させることによってシェルモールドへと造型するの
である。

しかしながらこのようなシェルモールドを用いて鋳物の
鋳造をおこなう場合、シェルモールドの表面に直接高温
の溶湯が接触すると、溶湯とシェルモールドとの界面に
おいて溶湯の差し込みや焼き付けが生じ、ｆＩＩｊ物の
鋳肌を荒らしたりあるいは砂落ち不良となったりするお
それがあり、さらには溶湯との界面においてシェルモー
ルドが急激に熱膨張されてクラックを生じ、これに溶湯
が差り込むというおそれもある。

そこでこれらの問題に対処し、シェルモールドを溶湯の
高温から保護し同時にシェルモールドの表面を滑らかに
して鋳肌を向上させるために、例えば特公昭５８−２８
０１５号公報、特公昭５８−１９３７６号公報、特公昭
５８−４７２５１号公報、特公昭５８−４．７２５２号
公報などによって提供されているように従来よりシェル
モールドの表面に黒鉛、ノルコン、酸化アルミニウム粉
などを含んだ塗型剤を塗布することかなされている。

しかし、塗型剤は水に分散させたリアルコールなどの溶
剤に分散させたりして使用されるものであるために、分
散の作業や塗型剤を塗布したり乾燥したりの繁雑な作業
が必要になり、特に分散の作業の際に粉塵が立って作業
環境を悪化させるという問題がある。また塗型剤をアル
コールなどの溶剤に分散させて用いる場合には火事など
の危険が大きくなるという問題かあり、逆に塗型剤を水
に分散させて用いる場合には塗れが悪くて、しかも乾燥
に時間が掛かって水分かどうしても残り易く、クラック
が生したり鋳肌を悪くしたり強度が落ちたりする問題が
ある。そしてさらには塗型剤は塗布して用いられるため
にシェルモールドの型面が複雑な凹凸形状に形成されて
いる場合に塗型剤を均一な厚みで塗布することができず
、塗りむらを生じて塗型剤の効果が半減されたり、ある
いは塗型剤の層がシェルモールドの表面から分離してし
まうことがあるという問題もある。

［発明の目的１ 本発明は、」−記の点に鑑みて為されたものであり、塗
型剤を用いる必要なく良好な鋳肌の鋳物を鋳造できるシ
ェルモールドのための７エ７・−ル樹脂粘結剤及びレジ
ンコーテンドサンドを提供することを目的とするもので
ある。

［発明の開示］ しかして本発明に係るシェルモールド用フェノールＯ（
脂粘結剤は、７エ／−ル樹脂に炭素粉末が配合されて成
ることを特徴とし、また本発明に係るシェルモールド用
レジンコーテツドサンドは、鋳型用砂の表面に炭素粉末
が含有されたフェノール樹脂粘結剤による被覆層が被覆
されて成ることを特徴とするもので、以下本発明の詳細
な説明する。

フェノール樹脂としてはノボラック型フェノール樹脂、
レゾール型７エ／−ル樹脂およびノボラック型フェノー
ル樹脂とレゾール型フェノール樹脂との混合物のいずれ
でも用いることがで鰺るもので、このフェノール樹脂に
配合される炭素粉末としては例えば、石油コ″−クス、
石油ピッチコークス、天然黒鉛、無煙炭、人造黒鉛、カ
ーボンブラック、樹脂炭、プリーカーサ−などを挙げる
ことができ、これらのうち一種または二種以上を併用し
て使用することができる。また炭素粉末として炭素の化
合物である炭化ケイ素などを用いることもできる。炭素
粉末の粒度としては均一な混合性などの見地から２００
μ以下が好ましい。

そしてこの炭素粉末を７エノール樹脂と混合分散してシ
ェルモールド用の７エノール樹脂粘結剤を調製するもの
であるが、混合は液状の７エノール樹脂に炭素粉末を配
合しておこなうようにする。

具体的には、フェノール類とアルデヒド類とを縮合させ
て７エ／−ル樹脂を調製する途中において炭素粉末を配
合して混合したり、この縮合反応物を反応釜から取り出
す前に炭素粉末を配合して混合したり、あるいはフェノ
ール樹脂を造粒冷却したのちにこれを加熱溶融してここ
に炭素粉末を配合して混合したり、さらにはフェノール
樹脂を溶剤に溶解してこの状態で炭素粉末を配合して混
合したりすることができる。フェノール０（脂と炭素粉
末との混合割合は、シェルモールドの要求される性能に
よって変動があるが、−・般的にフェノール樹脂の（邊
１脂分１００重量部に対して炭素粉末１〜１００重量部
程度が好ましい。

」１記のようにシェルモールド用のフェノール０（脂粘
結剤が調！！！されるが、このフェノール樹脂粘結剤を
珪砂など鋳型用砂に？１を合して被覆させることによっ
てシェルモールド用のコーテツドサンドを得る。砂にフ
ェノール樹脂粘結剤をコーティングするにあたっては、
ドライホットフート法、コールドコート法、セミホット
コート法、粉末溶剤法などでおこなうことができる。ド
ライホットコート法は、炭素粉末含有の上記固形フェノ
ール街脂を１３０〜１８０℃に加熱した砂に添加して混
合し、砂による加熱によって固形フェノール樹脂を溶融
させて溶融フェノール０（脂で砂の表面を濡らして被覆
層としてコートさせ、しかるのちにこの被覆層を保持し
たまま冷却し、粒状でさらさらしたレジンコーテツドサ
ンドを得るものである。

コールドコート法は、上記炭素粉末含有フェノール樹脂
をメタノールなどの溶剤に溶解して液状になし、これを
砂に添加して混合し、溶剤を揮発させることによってレ
ジンコーテツドサンドを得るものである。セミホットコ
ート法は、上記溶剤に溶解した炭素粉末含有液状フェノ
ール樹脂を５０〜９０℃に加熱した砂に添加混合してレ
ジンコーテツドサンドを得るものである。粉末溶剤法は
、固形の」−記炭素粉末含有フエノール樹脂を粉砕し、
この粉砕樹脂を砂に添加してさらにメタノールなどの溶
剤を添加し、これを混合してレジンコーテツドサンドを
得るものである。以上いずれの方法においても粒状でさ
らさらしたレノンコーテツドサンドを得ることができる
が、作業性などの点においてドライホットコート法が好
ましい。砂とフェノール樹脂との混合割合は、シェルモ
ールドの要求される性能によって変動があるが、一般的
に砂１００重量部に対してフェノール樹脂を樹脂固形分
換算で１〜７重量部程度が好ましい。ここで、炭素粉末
はフェノール樹脂粘結剤に予め配合され混合された状態
にあるので、多量の炭素粉末をフェノール樹脂粘結剤に
配合した状態で砂との混合をおこなうことができ、多量
の炭素粉末を含有するレノンコーテツドサンドを得るこ
とが可能になるものである。またこの混合の際に必要に
応じて硬化剤、その他砂や炭素粉末とフェノール樹脂粘
結剤とを親和さぜるためのシランカップリング剤などの
各種カップリング剤、またワックスなどを配合すること
がで終る。

このようにして得られたレノンコーテツドサンドを常法
に従って加熱された金型にふりかけたり充填したりして
フェノール樹脂粘結剤を溶融硬化させることによって、
この粘結剤による砂の結合作用でシェルモールドを造型
するものである。そしてこのようにして得たシェルモー
ルドにあっては塗型剤を塗布するような必要なく鋳造を
おこなうことができるものである。すなわちこのものに
あって、７エ／−ル樹脂粘結剤に含有される炭素粉末は
熱伝導度が高く、鋳込まれた溶湯の作用でシェルモール
ドの表面が急激に加熱されてもこの熱は炭素粉末によっ
てシェルモールドの裏側へと伝熱され、溶湯と接触する
部分においてシェルモールドが急激に高温になって急熱
膨張が生じることを防止でき、急熱膨張によるシェルモ
ールドのクランク発生を防止できるものであり、また炭
素粉末の優れた耐熱衝撃性や溶湯に対する炭素粉末の濡
れの悪さによって、シェルモールドへの溶湯の差し込み
が防止されることになり、鋳物の鋳肌を向上させること
ができることになるものである。

そしてこのように炭素粉末は溶湯との濡れが悪いために
、鋳造したあとの鋳物との離型性がよく鋳物からの砂離
れを良好にすることができると共に、金型からシェルモ
ールドを脱型する際の離型性も向上させることができる
ことになるものである。

従って、鋳造をおこなうにあたってシェルモールドに塗
型剤を塗布するような必要なく鋳肌に優れた鋳物を得る
ことがで外るのである。

次に本発明を実施例によって具体的に説明する。

及１汁１ ２リツトルの四ツロフラスコにフェノール９４０ｇ、３
７％ホルマリン６４８８、シュ１ン酸５．６ｇを投入し
、約９０分を要して還流させ、反応液が乳化後さらに９
０分間反応を続けたのち、常圧脱水を開始して１５０℃
まで脱水した。次に１００Ｔｏｒｒの減圧度でさらに脱
水をおこない、内温か１５０℃になるまでおこなった。

次に粒径が約５０μの天然黒鉛粉末１００ｇを注意深く
投入し、３０分間良く混合したのちこれをバットに払い
出し、冷却したのち０．５〜３【。、Ｉｌの粒径に第１
１砕した。

得られた天然黒鉛含有ノボラック型フェノール用脂粘結
剤の軟化点は８８°Ｃで、天然黒鉛粉末の含有率は１０
％であった。

犬１１」− 天然黒鉛粉末の投入量を４２５ｇにした他は、実施例１
と同様にした。

得られた天然黒鉛含有ノボラック型フェノール樹脂粘結
剤の軟化点は９３℃で、天然黒鉛粉末の含有率は３０％
であった。

Ｘ施且１ 実施例１で得た炭素粉未来配合の軟化点８５゛Ｃの７ボ
ラツク型フェノール樹脂１．５Ｋｇを２りントルのフラ
スコに取り、これを加熱溶融して内温が１４０°Ｃにな
ったところで実施例１と同し天然黒鉛粉末１０００ｇを
注意深く投入し、約３０分間良く攪拌混合した。

得られた天然黒鉛含有７ボラツク型フェノール樹脂粘結
剤の軟化点は９６℃で、天然黒鉛粉末の含有率は６０％
であった。

又線刻↓ ２リツトルの四ツ目フラスコにフェノール４７０ｇ、３
７％ホルマリン８２７ｇ、２８％アンモニア水１１０ｇ
を投入し、約６０分を要して内温を８０℃にし、そのま
ま４時間反応させた。

次に７０Ｔｏｒｒで減圧脱水をおこない、内温が６５°
Ｃになったところで粒径が１０μの人造黒鉛粉末を２１
５ｇ加え、さらに減圧濃縮を９０℃までおこなった。直
ちにこれをバットに払い出して冷却したのち０．５〜３
＋１１１１１径に粗砕した。

得られた人造黒鉛含有レゾール型フェノール４３１脂粘
結剤の軟化点は８３°Ｃで、人造黒鉛粉末の含有率は３
（）％であった。

実ｉ桝−１ 軟化点９０°Ｃのノボラック型フェノール樹脂１３００
ｇを四ツ［１フラスコに取り、これにメタノール７００
ｇを加えて良く溶解させた。

次にこれに実施例４と同じ人造黒鉛粉末５６０ｇを加え
て良く混合して分散させた。

得られた人造黒鉛含有ノボラック型フェノール樹脂粘結
剤フェスの２５℃における粘度は３０ポアズであり、人
造黒鉛粉末の含有率は固形分換算で３０％であった。

火潮−肛 人造黒鉛粉末を配合しない他は実施例４と同様にして反
応させて調製した軟化点７８℃の固形レゾール型フェノ
ール樹脂１３００Ｆｉを四ツ目フラスコに取り、これに
メタノール７００ｇを加えて良く溶解させた。

次にこれに石炭ピンチコークス粉末５６０ｇを加えて良
く分散させた。

得られた石炭ピッチコークス含有レゾール型フェノール
樹脂粘結剤ワニスの２５°Ｃにおける粘度は４０ポアズ
であり、石炭ピッチコークス含有率は固形分換算で３０
％であった。

凋１髭り 人造黒鉛粉末の代わりに石炭ピッチコークス粉末を用い
るようにした他は、実施例５と同様にして石炭ピッチコ
ークス含有ノボラック型フェノール樹脂粘結剤ワニスを
得た。このものの２５℃における粘度は５０ポアズで、
石炭ピッチコークス粉末の含有率は固形分換算で３０％
であった。

１１鈴Ｙ二Ｌ １４０℃に加熱した７ラタリ一珪砂３０Ｋｇをワールミ
キサーに仕込み、これに実施例１によって得られたノボ
ラック型フェノール樹脂粘結剤９００ｇを加え、３０秒
間混練した後へキサメチレンテトラミン１４５ｇを３０
０ｇの水に溶解して添加し、砂粒の塊りが崩壊するまで
混練した。次いでさらにこれにステアリン酸カルシウム
１５ｇを添加し、３０秒問混練した後にこれを払い出し
てエアレーションをおこない、レノンコーチ・ンドサン
ドを得た。

火−施例−ターニーＬ− 実施例２で得た／ボラ・ンク型７　ｒ、　／　−／し用
脂粘結削を用いるようにした他は実施例１−１と同様に
してレノンコーテツドサンドを得た。

実−凡例−声で」一 実施例３で得た７ボラツク型フェノール樹脂粘結剤を用
いるようにした他は実施例１−１と同様にしてレノンコ
ーテツドサンドを得た。

実−施−例／Ｉ−１ 実施例４でｖＩＪ−だレゾール型フェノール４ｊ１脂粘
結剤を用いるようにし、ヘキサメチレンテトラミンを使
用しない他は実施例１−１と同様にしてレノンコーテツ
ドサンドをＩＪｔこ。

実１１例−５−＝１ ８０℃に加熱した７ラタリー珪砂３（ＩＫｇをワールミ
キサーに仕込み、実施例５で得た７ボラツク型７エメー
ル崩脂粘結剤ワニス］１５０Ｈにヘキサメチレンチ１ラ
ミン１１０ｇを分散させたものを加え、砂粒が崩壊する
まで混練した。次（・でステアリン酸カルシウム１５ｇ
を添加して３０秒間混練した後にこれを払い出してエア
レーションをおこない、レノンコーチ・ンドサンドを得
た。

尺施ｆ［俳二一り 実施例６で得たレゾール型フェノール樹脂粘結剤ワニス
を用いるようにし、ヘキサメチレンテトラミンを使用し
ない他は実施例５−１と同様にしてレジンコーテツドサ
ンドを得た。

火−Ｉ）こ−１一 実施例７で得た７ボランク型フェノール樹脂粘結剤ワニ
スを用いた他は実施例５−１と同様にしてレジンコーテ
ツドサンドを得た。

ルー例」− 天然黒鉛粉末を用いない他は、実施例１−１と同様にし
てレジンコーテツドサンドを得た。

ル１句例−？− 人造黒鉛粉末を用いない他は、実施例４−１と同様にし
てレジンコーテツドサンドを得た。

」−記実施例１−１乃至実施例７−１及び比較例１．２
によって得たレノンコーチ・ンドサンド（こついて各種
の試験をおこなった。結果を次表に示す。

次表において、融着、ｄｆ、　（’Ｃ）は、Ｉ　Ａ　Ｃ
Ｔ試験法　５Ｍ−１に、常温１１１１　ｌｆ強度（Ｋｇ
／ＣＩＩ＋２）はＪ　Ａ　ＣＴ試験法　Ｃ−１にそれぞ
れｉら拠し、急熱膨張率（％）は、Ｊ　Ａ　ＣＴ試験法
　Ｓ　Ｍ　−７に準拠してＮ２ガス中で１０００°Ｃの
測定温度でそれぞれ試験をす；こなった。熱間曲は強度
（Ｋ　ｇ／　ｃｍ２）はＪ　Ａ　ＣＴ試験法　Ｓ　Ｍ　
−４によって作成したテストピースを１０００°Ｃにセ
ットした電気炉に入れ、１分間処理した後に１０００°
Ｃで曲げ強度を測定することによっておこなった。耐酸
化性はＪＡＣＴ試験法５Ｍ−７に準じて作成したテスト
ピース（２０φＸ　５０　＋ｎｍ）を１０００°Ｃにセ
・ントシた電気炉中１こ並べて５分間処理したのち取り
出し、冷却したのちに振動フルイに釆せで１分間振動さ
せた後に重さを量り、次式によって計算して残留物の重
量％を算出して評価とした。

処理後の重さ／処理前の重さ×１００　（％）鋳肌の判
定は、レノンコーテツドサンドによって内径１００φ、
高さ１００　＋１１１１１．肉厚２０ｍ＋ｎのルツボを
作成し、これｉこ１０００℃の湯を流し込んで冷却した
のちに出来上がった鋳物の鋳肌を１４視によって観察す
ることによりおこなった。

表の結果、各実施例のものは急熱膨張率が比較例のもの
より小さく、シェルモールドにクラックが生しることを
防止できる効果があることが確認され、また各実施例の
ものは鋳肌の良好な鋳物の鋳造をおこなえることが確認
される。

［発明の効果１ 上述のように本発明によれば、フェノールｆｊ（脂粘結
剤に炭素粉末が含有されているために、鋳込まれた溶湯
の作用でシェルモールドの表面か急激に加熱されてもこ
の熱は熱伝導度の高い炭素粉末によってシェルモールド
の裏側へと伝熱され、溶湯と接触する部分においてシェ
ルモールドが急激に高温になって急熱膨張が生じること
を防止でき、急熱膨張によるシェルモールドのクラック
発生全防止で外るものであり、また炭素粉末の優れた耐
熱衝撃性や溶湯に月する炭素粉末の濡れの悪さによって
シェルモールドへの溶湯の差し込みが防止されることに
なり、鋳物の鋳肌を向」ニさせることができることにな
るものである。従って、鋳造をおこなうにあたってシェ
ルモールドに種々の問題を有する塗型剤を塗布するよう
な必要なく鋳肌に優れた鋳物を得ることができるもので
ある。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）フェノール樹脂に炭素粉末が配合されて成ること
   を特徴とするシェルモールド用フェノール樹脂粘結剤。
2. （２）炭素粉末が石油コークス、石油ピッチコークス、
   天然黒鉛、無煙炭、人造黒鉛、カーボンブラック、樹脂
   炭、プリーカーサーおよび炭化ケイ素のうちの一種以上
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のシ
   ェルモールド用フェノール樹脂粘結剤。
3. （３）鋳型用砂の表面に炭素粉末が含有されたフェノー
   ル樹脂粘結剤による被覆層が被覆されて成ることを特徴
   とするシェルモールド用レジンコーテッドサンド。