JPS62107840A - 鋳物砂組成物 - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は、耐熱性に優れる常温硬化性鋳物砂組成物に関
する。

「従来の技術」 従来、常温硬化性の鋳物砂組成物には、合成樹脂結合剤
としてフラン樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂等が
使用されている。

フラン樹脂としてはフルフリルアルコールーユリアーホ
ルムアルデヒド樹脂が、またフェノール樹脂としては水
溶性のフェノール−ホルムアルデヒド樹脂がそれぞれ一
般的であり、その硬化剤としては硫酸、ベンゼンスルホ
ン酸−アルキルベンゼンスルホン酸等の酸、およびそれ
らの混合物が使用されている。

一方ウレタン樹脂としては、ポリイソシアネート化合物
と組み合せる活性水素を有する物質によって徨類多様で
あり、アミンガスを通して硬化を促進させるコールドボ
ックス法４あるが、基本成分としてはポリイソシアネー
ト化合物としてジフェニルメタンジイソシアネートを使
い、活性水素を有する物質としてフェノール樹脂、ポリ
オール樹脂等を用いるのが一般的である０ 「発明が解決しようとする問題点」 これら合成樹脂結合剤を用いた鋳物砂組成物の％徴は、
造型スピードが速い、寸法精度が良い、使用砂が再生で
きる等の点にあるが、有機物であるため耐熱性が低く、
黒鉛−珪砂、ジルコン等の粉末からなる塗型剤を塗型し
て表面を保護しないと、注湯によってたちまち分解して
−すくわれ、砂カミ、燐層、ガス抱き込みなどを生じ、
製品へ欠陥が発生し、ハツリや仕上げに多大の経費や労
力が必要となるという欠点がある。

しかも塗型は丁寧に隅々まで均一に塗る又は吹き付ける
ことが原則であり、通常人力を要して刷毛塗りをしてお
り、２度塗り、３度塗りを必要とする場合もあって、塗
型工程は造型作業中の６０〜８０チを占めることとなり
、大きなネックとなっている。

「発明の構成」 本発明者等は、この様な状況下、塗型工程の作業性を改
善するため、塗型を全く無くするか、あるいはそこまで
いかなくとも簡単に終らせるとか、１回でも塗型塗りを
減少させることができる鋳物砂組成物について鋭意研究
した結果、従来の合成樹脂結合剤をアルキルソリケート
で変性（単に混合する場合も含む）して用いると、結合
剤の耐熱性が向上し、上記の如き欠点のない、あるいは
改善された鋳物砂組成物が得られることを見い出し、本
発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、アルキルシリケートで変性した合成
樹脂結合剤を含有してなることを特徴とする常温硬化性
鋳物砂組成物を提供するものである。

本発明で用いるアルキルシリケートとしては、メチルシ
リケート、エチルシリケート、プロピルシリケート、ブ
チルシリケート、ペンチルシリケート等が挙げられ、鋳
物砂１００重量部に対して通常α５重量部以上、好まし
くは０．５〜１．５重量部の範囲で用いる。なかでも、
精密鋳造のロストワックス法に汎用され、工業的にエチ
ルシリケート４０　（Ｓｉ成分含量約２８重量％）とし
て入手が容易な点でエチルシリケートが好ましい。

本発明で用いる合成樹脂結合剤としては、フラン樹脂、
フェノール樹脂、ウレタン樹脂等を用いた従来公知の合
成樹脂結合剤がいずれも使用できる。

フラン樹脂およびフェノール樹脂としては、例えばフル
フリルアルコールｍＪＩＬ　フルフリルアルコール−ホ
ルムアルデヒド樹脂、フルフリルアルコール−尿素−ホ
ルムアルデヒド樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹
脂、フェノール−尿素−ホルムアルデヒド樹脂。

フェノール−ホルムアルデヒド−フルフリルアルコール
樹脂、フェノール−尿素−フルフリルアルコール−ホル
ムアルデヒド樹脂またはフェノール−メラミン−ホルム
アルデヒド樹脂などが代表的なものであるが、コレラの
うちでも好ましいのはフルフリルアルコール−尿素−ホ
ルムアルデヒド樹脂あるいはフェノール−ホルムアルデ
ヒド樹脂であり、初期強度（立ち上り強度）、最終強度
および臭気などの点で、高フラン樹脂と通称されるフル
フリルアルコール含有率が７０重量％以上であるフルフ
リルアルコール−尿素−ホルムアルデヒド樹脂が最も好
ましい。また、その硬化剤としては硫酸、ベンゼンスル
ホン酸、アルキルベンゼンスルホン酸等の酸およびそれ
らの混合物が、樹脂１００重１部に７１シて通常２０〜
８０重量部、好ましくは４０〜６０重１部の範囲で使用
される。

１だウレタン樹脂としては、１分子中に少なくとも２個
のイノシアネート基を有するポリイソシアネート化合物
、例えばヘキサメチレンジイソシアネート、ジシクロへ
キンルジイノシアネート、トリレンジイソシアネート、
ジフェニルメタンジイソシアネートもしくはナフタレン
ジイソシアネート、またはこれらのポリイソシアネート
化合物と水、アミン類もしくは多価アルコール類との反
応によって得られるポリイソシアネート化合物、なかで
も好オしくはジフェニルメタンジイソシアネートを用い
、活性水素を有する化合物として、ジメチレンエーテル
結合を有するレゾール型フェノール−ホルムアルデヒド
樹脂および各種のポリオール化合物を使用する。これら
のうち、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂は主として
鋳鉄用鋳型用の結合剤として用いるものがあり、ポリオ
ール化合物はエチレングリコール、プロピレングリコー
ル、ペンチルクリコール、ネオペンチルクリコール、ヘ
キサンジオール、グリセリン、ポリエチレングリコール
もしくはポリプロピレングリコールまたはそれらのポリ
エステルポリオール類などの如き各種のポリヒドロキシ
化合物があるが、強度性能上からはビスフェノール−Ａ
にエチレンオキサイドもしくはプロピレンオキサイドな
どの如きアルキレンオキサイドを付加させて得られる、
フェノール類化合物のアルキレンオキサイド付加物の如
きポリヒドロキシ化合物の使用が特に好ましい。

本発明で用いる鋳物砂としては、公知のものがいずれも
使用でき、例えば珪砂、ジルコン砂、クロマイト砂等が
ある。

アルキルシリケートによる合成樹脂結合剤の変性方法と
しては、＠に限定はないが鋳物砂と合成樹脂結合剤との
混線に際して同時にアルキルシリケートを添加する方法
が、アルキルシリケートの添加が比較的多量であっても
可能であり、しかも結合剤の安定性を考える必要がない
ので好ましい。

一方、アルキルシリケートの添加量が限定され、合成樹
脂結合剤の安定性にも問題がちるが、合成樹脂結合剤中
にあらかじめアルキルシリケートを添加して変性してお
く方法もある。

例えば、市販のフラン樹脂には一部フラン樹脂１００重
量部に対して通常５０〜８０重量部のアルキルンリケー
ドを混合できるが、更に水分を除去したものおよびユリ
ア樹脂部分の少ないものには１００重量部以上混合して
変性フラン樹脂とすることができる。

また、フラン樹脂製造時にアルキルシリケートも同時に
反応させてフルフリルアルコールとのエーテル交換を起
こさせてアルキルシリケート変性のフラン樹脂とするこ
ともできるが、効果は混合の場合と見掛上変わらない。

フェノール樹脂は、通常水溶性であるためアルキルンリ
ケードとは殆んど相溶しないが、溶媒を水からケトン類
、イソホロン、メチルエチルケトン等に変更すればフェ
ノール樹脂溶液１００重量部に対して２０重量％程度１
でアルキルソリケートは見掛上相溶する。

ウレタン樹脂の場合は、ポリオール成分がフェノール樹
脂である場合は上記と同様であるが、ポリエーテルポリ
オール類−ポリエステルポリオール類の場合の相溶性は
より大きい。この場合溶剤としてはケトン類が最も好ま
しい。渣た、ポリインシアネート化合物溶液には、通常
粗製ジフェニレンメタンジイソシアネートが使用されて
いるが、溶剤がケトン類である場合には７０重量％濃度
のもの１００重量部に対して１５０重量部程ｉまでアル
キルンリケードは見掛上相溶し、安定である。

本発明の鋳物砂組成物を得る方法としては、アルキルシ
リケートで変性した合成樹脂結合剤を結合剤として鋳物
砂と混合する方法であればよく、アルキルンリケードに
よる変性が合成樹脂結合剤との単なる混合の場合には、
合成樹脂結合剤と鋳物砂とアルキルシリケートの混合順
序に特に限定はなく、例えば■同時に混合する方法、■
あらかじめアルキルシリケートと合成樹脂結合剤を混合
しておき、次いで鋳物砂と混合する方法、■合成樹脂結
合剤と鋳物砂の混合物にあとからアルキリシリケートを
添加し、混合する方法等がある。

「発明の効果」 本発明の鋳物砂組成物は、合成樹脂結合剤をアルキルシ
リケートで変性することによって、合成樹脂結合剤の本
来の特性を生かしながら鋳型の耐火度を向上させ、鋳物
製品によっては全く塗型をしないでも塗型した製品と同
等のものを鋳造することができ、従来に較べて塗型工程
を簡略したり、燐層防止に大きな効果を発揮することが
できるという効果を肩する。

「実施例」 以下に参考例、実施例および比較例を示して本発明を具
体的に説明する。尚、例中のチはすべて重’ｔ％である
。

参考例１（エチルシリケート変性フラン樹脂の製造）フ
ルフリルアルコール６４０ｆｒ、９４チバラホルムアル
デヒド９０ｆｒ、尿素＋００ｆｎを環流冷却器付フラス
コに仕込み、力性ノーグーでＰＨを９０に調整し、９０
℃で９０分間反応させた後、７０℃以下に冷却し一エチ
ルンリケート４０（日本コルコート社製）８３０２ｒを
加え、リン酸でもってＰＬ（を４５に調整した。ついで
９０℃で９０分間反応後、真空度６０ｍＩ（ｇで真空蒸
留を５０分間行なう（その間、加熱はしないで空冷にし
ておく）。真空蒸留後、室温まで冷却し、市販のシラン
カップリング剤（信越化学社製ＫＢＥ−９０３）を５ｆ
ｒ加えて粘度１２ＣＰＳ／２５℃のエチルシリケート変
性フラン樹脂（以下、変性フラン樹脂囚と針）を得た。

廃液を集めて発生したエチルアルコール量を分析したと
ころ５６ｆｎＩＤす、加えたエチルシリケートの一部が
共線して発生したものと考えられる。

参考例２ エチルシリケートの添加を省略した以外は参考例１と同
様にして、フラン樹脂の）を得た。

実施例１ フリーマントル砂３００Ｃ１ｒに対してベンゼンスルフ
ォン酸（７０ｘ濃度、メタノール溶液）を１２２ｒ加え
２０秒間混合し、ついで変性フラン樹脂（イ）を４１Ｈ
’ｒ加え４５秒間混合して鋳物砂組成物を得た。その後
、直ちに高さ５０ｘ、直径５０％の円柱状木型に強く手
込めし、砂温度２５℃、放置温度２５℃、放置温度７０
〜８０％ＲＨの条件で２４時間放置後、開枠してテスト
ピースを得、このテストピースの圧縮強さ及び耐熱強さ
を測定した。結果を表−１に示す。

尚、耐熱強さば一テストピースを８５０℃の酸化雰囲気
中に５分間放置した後のテストピースの崩壊の程度を観
察し、以下の基準により評価した。尚、この評価基準を
図示すると図−１の如くである。

◎：全く崩壊せず。

○：円柱状テストピースの上端縁部の一部に若干の崩壊
あり。使用可能。

ム：円柱状テストピースの上端縁部のほぼ全周にわたっ
て崩壊あり。使用不能。

×：円柱状テストピースの上端縁部の全周にわたって大
きい崩壊あり。使用不能。

実施例２ フリーマントル砂３０００Ｆｎに対して、ベンゼンスル
フォン酸（７０％ａ度、メタノール溶液）を１２ｉｎ加
え２０秒間混合し、ついで水溶性フェノール樹脂（大日
本インキ化学工業社製キャストールＤＡ−６ｏｓｘ−１
）を２４？ｒ、エチルシリケート４０を２４ｆｒ加えて
４５秒間混合して鋳物砂組成物を得た。

この鋳物砂組成物を用いた以外は実施例１と同様にテス
トピースを作成し、圧縮強さと耐熱強さを測定した。

結果を表−１に示す。

実施例３ フリーマントル砂３０００ｆｒに対してノルペッツ４１
００／イソホロン−２／１（重量比）からなる溶剤に溶
解した濃度５０チの非水性ベンジリックエーテル型フェ
ノール樹脂（犬日本インキ化学工業社製キャストールＤ
Ｕ−１０３）にＱ、５％のプロピルピリジン促進剤を予
め加えたものを２４２ｒ加えて混合し、ついで７０チ濃
度にイソホロンで調整した粗製−ジフェニレンメタンジ
イソシアネート（油化バディシュ社製ＰＡＰＩ−１３５
）に同重量のエチルシリケート４０を加えて予め調整し
た混合液を４８２ｒ加えて４５秒間混合して鋳物砂組成
物を得た。この鋳物砂組成物を用いた以外は実施例１と
同様にテストピースを作成し、圧縮強さと耐熱強さを測
定した。結果を表−１に示す。

比較例１ 変性フラン樹脂（Ａ４８ｔｒの代わりフラン樹脂））２
４２ｒを用いた以外は実施例１と同様にして鋳物砂組成
物を得、次いで同様にしてテストピースを作成し、圧縮
強さと耐熱強さを測定した。結果を表−１に示す。

比較例２および６ エチルシリケートの添加を省略した以外は実施例１と同
様にして鋳物砂組成物を得、次いで同様にしてテストピ
ースを作成し、圧縮強さと耐熱強さを測定した。

結果を表−１に示す。

表−１ 犬施例４および比較例４ 実施例２で得られた鋳物砂組成物を用い一表面をバーナ
ーで軽くあぶった鋳型（実施例４）と、比較例２で得ら
れたＩｊ物砂組成物を用い、黒鉛塗型（メタノール溶性
、直火乾燥）を塗った鋳型（比較例４）Ｋ、鋳鉄ＦＣ−
２５”５用い、注湯温度１３５０℃の条件で製品重量１
００Ｉｃｆの工作機用フレームを作成し、その出来映え
を比較したところ差は全くみとめらなかりた。

【図面の簡単な説明】

図−１は実施例１〜３および比較例１〜′５で実施した
耐熱強さ測定試験の評価基準を示すテストピースの断面
図があり、黒い部分は崩壊した部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アルキルシリケートで変性した合成樹脂結合剤を含有し
   てなることを特徴とする常温硬化性鋳物砂組成物。