JPS6125451B2 - - Google Patents

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型の製造
方法に関するものである。 (a) アルコール溶性フエノール性樹脂と (b)
多価金属の水酸化物および／またはその酸化物と
(c) 水と (d) アルカリ金属の水酸化物 (e)
必要に応じて多価アルコールと (f) 必要に応じ
て低級１価アルコールからなる粘結材料と耐火物
粒子を混練した配合砂に炭酸ガスを通気すること
により硬化させ鋳型を製造する方法があるが特に
夏場に鋳型強度が低下するという欠点があり大物
鋳型や複雑な鋳型の製造が困難であつた。本発明
は鋳型強度の低下を防止する鋳型製造方法に関す
るものである。 本発明は迅速に製造でき主に夏場にも鋳型強度
の低下を伴なわない鋳型の製造方法を提供するも
のである。我々は夏場に鋳型強度の低下する原因
を鋭意検討した結果以下のことがわかり本発明に
至つた。 (a) アルコール溶性フエノール性樹脂
と (b) 多価金属の水酸化物および／またはその
酸化物と (c) 水と、(d) アルカリ金属の水酸化
物と (e) 必要に応じて多価アルコールと (f)
必要に応じて低級一価アルコールからなる鋳型粘
結材料と耐火物粒子に混練したものに炭酸ガスを
通気すると鋳型粘結材料の成分であるアルコール
溶性フエノール性樹脂多価金属及びアルカル金属
が炭酸ガスの通気によりアルコール溶性フエノー
ル性樹脂の多価金属塩と炭酸アルカリを生成する
場合に中和熱が生じ鋳型の温度が上昇する。炭酸
ガス通気による鋳型の温度差は鋳型の大きさ、鋳
型粘結材料の配合量あるいは炭酸ガス量によつて
異なり通常０〜40℃くらいである。 特に夏場のように気温の高い場合には炭酸ガス
通気前で鋳型温度は40℃ぐらいとなり、更に炭酸
ガスによる発熱で鋳型の温度が40〜80℃になるこ
ともある。このような場合には鋳型の粘結材料が
熱により蒸された状態となるため粘結材料の主成
分であるアルコール溶性フエノール性樹脂が軟化
現象を起こし鋳型強度低下の原因であることがわ
かつた。 本発明は上記知見に基いてなされたもので、粘
結材料を造形して得られた砂型に炭酸ガス通気後
更に鋳型を冷却することにより熱によるアルコー
ル溶性フエノール性樹脂の軟化を防止し鋳型の強
度を向上させ、迅速に鋳型を製造できるようにし
たものである。鋳型を強制冷却する方法は特に指
定しないが冷却効果の大きなものほど好ましい。
中でも圧縮空気を通気する方法が好ましくこれは
気化熱を奪い鋳型を冷却する方法であり鋳型内部
まで均一有効に冷却される。炭酸ガスを連続して
通気して冷却した場合と比較して鋳型の肌がよく
なる。又鋳型の温度は強制冷却により40℃以下で
あれば低いほど好ましく、かつ短時間に冷却する
方が好ましい。又圧縮空気の温度は低い方が好ま
しく圧力は高い方が好ましい。更に木型等のパタ
ーンにベントホールを取りつけガスの通気をよく
する方が良い。 本発明でいうアルコール溶性フエノール性樹脂
とは、フエノール性樹脂を重量で10倍量の水と25
℃で十分に撹拌した場合でも、肉眼で判別できる
にごりを生ずるような非水溶性の樹脂をいう。す
なわち水混和度が10以下の樹脂をいう。そして樹
脂中に一部水溶性樹脂を含んでいたとしても使用
される樹脂全体として上述の性質を有していれば
よい。 本発明で用いられるアルコール溶性フエノール
性樹脂としてはいわゆるアルコール溶性フエノー
ルホルムアルデヒド系樹脂だけでなくフエノール
変性キシレン樹脂、フエノール変性トルエン樹
脂、カシユー樹脂、DFK（頁岩油）樹脂などそ
の高分子骨格の中に多価金属と塩を形成するフエ
ノール性水酸基をもつている樹脂であればよい。 たとえばフエノールホルムアルデヒド樹脂につ
いていえば、一般に水溶性フエノールホルムアル
デヒド樹脂とアルコール溶性フエノールホルムア
ルデヒド樹脂とに大別される。水溶性フエノール
ホルムアルデヒド樹脂はフエノールとホルマリン
をアルカリ触媒下で縮合反応をおこない縮合物が
水溶性を失う以前に冷却により反応を停止させた
もので、その縮合物はフエノール三核体以下を主
成分とする平均分子量が200程度の低分子の樹脂
である。これに対してアルコール溶性フエノール
ホルムアルデヒド樹脂は高分子の樹脂である。水
溶性のフエノール性樹脂は樹脂の分子量が小さく
粘性も低いため型込めして炭酸ガスを吹き込んだ
場合の強度が低く、且つ放置後の強度も低い。従
つて本発明で用いられるフエノール性樹脂はその
多価金属塩が水に難溶で、かつ十分な粘結力をも
たせるため、分子量の高いものがよく、数平均分
子量が好ましくは400以上、さらに好ましくは500
以上、さらに好ましくは800以上のものがよい。 本発明に用いられるアルコール溶性フエノール
性樹脂はレゾール型、ノボラツク型、Ｎメチレン
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ア
ルコール溶性フエノール性樹脂であれば本目的に
使用することができ、樹脂合成原料であるフエノ
ール類についてもフエノールだけでなくクレゾー
ル、ブチルフエノール、ビスフエノール、ノニル
フエノール、カテコール、レゾルシノールなどに
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、パラホルム、ヘキサミン、アセトア
ルデヒドなどの低級アルデヒドを使用したフエノ
ール系樹脂が使用できる。 多価金属の水酸化物および／またはその酸化物
としてはCa、Mg、Al、Zn、Ba、Fe、Ni、Ti、
Si、Snなどの水酸化物、酸化物が使用できる
が、フエ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およ
び／または酸化物が用いられ、特にCa、Ba、Mg
の水酸化物／およびまたはその酸化物が好まし
い。Ca以外のアルカリ土金属の水酸化物、酸化
物は水酸化カルシウム、酸化カルシウムと併用す
ることにより効果的に用いられる。 配合量はアルコール溶性フエノール性樹脂100
重量部に対して好ましくは10〜300重量部、用い
られる。 水はアルコール溶性フエノール性樹脂100重量
部に対して好ましくは50〜500重量部用いられ
る。 アルカリ金属としては水酸化ナトリウム、水酸
化カリウム、水酸化リチウムが用いられ、親水性
の程度から水酸化ナトリウムが好ましい。アルカ
リ金属の使用量はフエノール性樹脂100重量部に
対して好ましくは10〜100重量部用いられる。 多価アルコールとして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、マンニツト、ズルシツト等が単独又は混合し
て用いられる。 多価アルコールと共に必要に応じて低級１価ア
ルコールを併用することも可能である。低級１価
アルコールとしてメタノール、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
−ブチルアルコール等が用いられる。 多価アルコール、低級１価アルコールの使用量
はそれぞれアルコール溶性フエノール性樹脂100
重量部に対して好ましくは１〜100重量部用いら
れる。 本発明に用いられる耐火物粒子は鋳型の製造に
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、オリビン砂、クロマイト砂
等が用いられる。 又グラフアイト粉、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である。 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。 本発明によ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％CO₂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て耐火物粒子
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。 炭酸ガスの量は気温が20℃以下の時に鋳型が硬
化し木型等のパターンから抜型できる量を吹き込
めば良い。通常なガス圧0.1〜3.0Kg/cm²で３〜120
秒あれば良く、鋳型の大きさ、耐火物粒子の通気
性によつて異つてくる。 本発明による粘結材料は耐火物粒子に添加混合
して鋳型用組成物として使用される。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
100重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１〜10重量部用いられる。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
混合粉末とすることも、水、有機溶剤に溶かして
溶液状、乳化状、懸濁状として添加し粘結材料と
することができる。好ましくはあらかじめアルコ
ール溶性フエノール性樹脂のアルカリ金属水溶液
と多価アルコール又は多価アルコールと低級１価
アルコールの混合物の混合溶液をつくつておき、
耐火物粒子にこれと多価金属の水酸化物および／
またはその酸化物と混合して鋳型用組成物とす
る。このようにすればフエノール性樹脂は水溶液
中で完成にアルカリ金属の親水性塩となり、炭酸
ガス通気後、フエノール性樹脂の多価金属塩の生
成が容易となる。 以下本発明を実施例によつて更に詳しく説明す
るが、粘結材料成分の種類および量によつては、
本発明は何ら制限を受けない。 以下実施例を示す 冷却器、撹拌装置を備えた四ツ口フラスコにフ
エノール940ｇ、80％パラホルムアルデヒド280ｇ
およびシユウ酸28ｇを入れ昇温し還流温度（100
〜105℃）で３時間加熱した後脱水濃縮し軟化点
85℃のノボラツク型フエノール樹脂を得た。上記
方法で得られたノボラツク型フエノール樹脂75ｇ
と水100ｇとNaOH10ｇとグリセリン30ｇとメタ
ノール15ｇよりなる樹脂溶液とCa（OH）₂75ｇを
遠州鉄工製スピードミキサーにて石見６号砂５Kg
と２分間混練し配合砂を得た。この配合砂1200ｇ
を100φ×100mmｈの試験用木型に造型しその後25
/minの炭酸ガスを80秒通気した後更に圧縮空
気にて冷却処理を行なつた。炭酸ガス通気前と通
気後又は冷却処理後の鋳型の温度及び圧縮強度を
測定した。その結果を表−１に示した。表中No.
は比較例である。No.は本発明に基づくも
のである。

【表】 実施例に示したように炭酸ガスを通気した後更
に強制冷却することにより高温時の鋳型強度の低
下を改善することができた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) アルコール溶性フエノール性樹脂と (b) 多価金属の水酸化物および／またはその酸化
   物と (c) 水と (d) アルカリ金属の水酸化物と (e) 必要に応じて多価アルコールと (f) 必要に応じて低級１価アルコールと からなる炭酸ガス硬化用鋳型粘結材料と耐火物粒
   子とを混練した配合砂を造型して得られた砂型に
   炭酸ガス通気し、更に強制冷却した後脱型するこ
   とを特徴とする鋳型の製造方法。 ２ 強制冷却が炭酸ガス通気後の砂型に圧縮空気
   を通気しておこなうものである特許請求の範囲第
   １項記載の鋳型の製造方法。