JPS6216839A - 鋳型用粘結剤組成物 - 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〕 本発明はガス硬化性鋳型用粘結剤組成物に関するもので
ある。更に詳しくは、本発明は耐火性粒状物に酸硬化性
樹脂と酸化剤を添加混練し、型枠に成型後、ガス状又は
エロゾル状の二酸化硫黄を注入して鋳型を製造する所謂
酸硬化性コールドボックスに使用する改良された粘結剤
組成物に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、中、高速で鋳型を製造するにはフェノール樹脂を
粒状耐火物に被覆した所謂コーテツドサンドを加熱硬化
して鋳型を製造するクロ−ユング法が巾広く使用されて
いる。

しかし、鋳型製造時の省エネルギー、鋳型生産速度、更
に鋳型、鋳物の品質を改善するため、ガス状又はエロゾ
ル状物質で常温硬化させるコールドボックス鋳型製造法
が、クローニング法を代替する鋳型の製造法として鋳物
業界で真剣に導入が試みられて来ている。

コールドボックス法にはフラン系樹脂を代表とする酸硬
化性樹脂を過酸化物を酸化剤として二酸化硫黄により硬
化させる酸硬化コールトポ・ノクスと、ポリオールとポ
リイソシアネートとをエロゾル状の第３級アミンを触媒
として硬化するウレタンコールドボックスがある。

この中でウレタンコールドボックスを使用した鋳型は、
鋳物製造時の鋳砂の崩壊性が悪いとか、砂かみ、すくわ
れ、ピンホール、すす欠陥等の鋳造欠陥が発生し易い等
の欠点がある。

それに対して酸硬化コールドボックスは前記の難点を解
決する方法として近年急速に注目を集めている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

酸硬化性コールドボックス鋳型は鋳型製造時省エネルギ
ーである、鋳型製造速度が速い、製造された鋳型の品質
、鋳物の品質が優れる等、従来のクローニング法、ウレ
タンコールドボックス法よりも優れた特徴を数々有する
が、改善すべき課題の解決は勿論のこと、これら優れた
特徴を更に向上させることもまた望まれている。

本発明はその中でも特に鋳型の硬化初期強度、即ち鋳型
の製造速度を大幅に向上せしめた粘結剤組成物に関する
ものである。

従来より酸硬化性樹脂に予め水酸基に対してオルト位又
はパラ位の電荷密度を高める置換基を有するフェノール
化合物を配合したり、或いは自硬性鋳型において硬化剤
にそれらフェノール化合物を配合し、使用することは公
知である。

酸硬化性コールドボックス鋳型製造法において上記フェ
ノール化合物を使用した際の効果はこれまで十分確認さ
れるには至っていなかったが、本発明の過程で大幅に鋳
型の硬化初期強度が向上することが見出された。

しかしながら、従来の如く酸硬化性樹脂に上記フェノー
ル化合物を配合した組成物は経時的増粘が著しく、その
結果として鋳型強度のみならず初期強度も低下する。

又、酸硬化性コールドボックス鋳型製造法における酸化
剤たる過酸化物に前記フェノール化合物を配合した組成
物は過酸化物の安定性を低下せしめ、その結果として鋳
型強度及び初期強度が低下したり、著しい場合は安全上
極めて危険である。

このような理由により酸硬化性コールドボックス鋳型製
造法において上記フェノール化合物は未だ実用化には至
っていなかった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、鋭意研究の結果、特定の酸硬化性樹脂を
主体とする樹脂成分Ａと、特に選ばれたフェノール化合
物を主体とする樹脂成分Ｂの２液からなる粘結剤組成物
により、他の性能を低下させることなく大幅に鋳型の初
期強度を向上せしめることを見出し本発明を完成するに
至った。

即ち、本発明は、酸硬化性樹脂を粘結剤とし、過酸化物
を酸化剤として二酸化硫黄により鋳型を成型する際のガ
ス硬化性鋳型用粘結剤組成物であって、フルフリルアル
コール、フルフリルアルコール／アルデヒド縮合物、フ
ェノール頻／アルデヒド縮合物、メラミン／アルデヒド
縮合物、及び尿素／アルデヒド縮合物からなる群から選
ばれる単独もしくは２種以上の混合物又は共縮合物であ
る酸硬化性樹脂を主体とする樹脂成分Ａと、予め水酸基
に対してオルト位又はパラ位の電荷密度を高める置換基
を有するフェノール化合物の少なくとも１種を主体とす
る樹脂成分Ｂの２液からなることを特徴とするガス硬化
性鋳型用粘結剤組成物を提供するものである。

本発明の粘結剤組成物により、実用的に鋳型の初期強度
を大幅に向上させることが可能となった。

又、前記樹脂成分Ａと樹脂成分Ｂの混合比を適正にする
ことによりその効果を一層向上ならしめることができる
。その樹脂成分Ａと樹脂成分Ｂの混合比は重量比で１０
０：１〜１００：２００が好ましく、更に好ましくは１
００：３〜１００：１００である。この混合比以下では
鋳型の硬化初期強度の向上の効果は小さく、上記混合比
以上では添加量に伴う分だけの効果が認められなくなる
。

又、前記樹脂成分Ｂは鋳物砂への濡れ性及び均一分散性
から、その粘度を２５℃で１〜１０００ｃｐｓにするこ
とにより尚一層硬化初期強度を向上ならしめることがで
きる。粘度が小さすぎると砂粒表面のミクロな孔中への
樹脂の吸着のため、有効な砂粒表面への樹脂のコーティ
ングが阻害される。粘度が大きすぎると鋳物砂及び樹脂
成分Ａ中への均一分散性が低下する。

尚、鋳物砂に対する樹脂成分Ａ及び樹脂成分Ｂの混練順
序は樹脂成分Ａ又は樹脂成分Ｂのいずれが先でも、又予
め樹脂成分Ａと樹脂成分Ｂを鋳物砂への混練直前に混合
して鋳物砂へ添加しても良い。また樹脂成分Ａ及び樹脂
成分Ｂの添加は過酸化物を鋳物砂へ混練する前でもあと
でも差支えないが、混練砂の可使時間がより長い点から
過酸化物添加混練前の方が好ましい。

本発明における樹脂成分Ａはフルフリルアルコール、フ
ルフリルアルコール／アルデヒド縮合物、フェノール類
／アルデヒド縮金物、メラミン／アルデヒド縮金物、及
び尿素／アルデヒド縮金物からなる群から選ばれる単独
もしくは２種以上の混合物又は共縮合物である酸硬化性
樹脂を主体とするが、従来公知の変性剤の少なくとも一
種を配合もしくは共縮合させることもできる。その変性
率は２０％以下であることが好ましい。変性剤を具体的
に例示すれば、クマロン・インデン樹脂、石油樹脂、ポ
リエステル、アルキッド樹脂、ポリビニルアルコール、
エポキシ樹脂、エチレン・ビニルアセテート、ポリビニ
ルアセテート、ポリブタジェン、ポリエーテル、ポリエ
チレンイミン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリル酸エステ
ル、ポリビニルブチラール、フェノキシ樹脂、酢酸セル
ロース、キシレン樹脂、トルエン樹脂、ポリアミド、ス
チレン樹脂、ポリビニルホルマール、アクリル樹脂、ウ
レタン樹脂、ナイロン等のポリマー及びオリゴマーや、
リグニン、リグニンスルホン酸、ロジン、エステルガム
、植物油、ビチューメン、重油、カシューナツト殻液、
バニリン、タンニン類等の天然物や、澱粉、コーンスタ
ーチ、グルコース、デキストリン等の糖類及びその誘導
体や、レゾルシン残渣、クレゾール残渣、２，２゜４−
トリメチル−４−（ヒドロキシフェニル）クマロンとイ
ソプロペニルフェノールの反応副生物、テレフタル酸と
エチレングリコールの反応副生物等の反応残渣及び副生
物や、ポリエチレングリコール等の多価アルコールや、
アセトン、シクロヘキサノン、アセトフェノン等のケト
ン類及びアルデヒドとの縮合物や、ジシアンジアミド、
アクリルアミド、チオ尿素等のアミノもしくはイミノ化
合物及びそれらのアルデヒド縮金物や、フルフラール、
グリオキザール等のアルデヒド化合物や、イソシアヌル
酸エステル、不飽和脂肪酸エステル等のエステル化合物
などである。

また、樹脂成分Ａに用いられるフェノール頻／アルデヒ
ド縮金物におけるフェノール類は例えばフェノール、ク
レゾール、キシレノール、レゾルシン等である。

更に、樹脂成分Ａ―おけるアルデヒド縮金物に用いられ
るアルデヒドは、例えば、ホルムアルデヒド、グリオキ
ザール、アセトアルデヒド、パラホルムアルデヒド等の
アルデヒド′化合物である。

本発明の樹脂成分Ｂを構成する予め水酸基に対してオル
ト位又はパラ位の電荷密度を高める置換基を有するフェ
ノール化合物を具体的に例示すれば、ｍ−クレゾール、
３．５−キシレノール、レゾルシン、カテコール、ヒド
ロキノン、メチレンビスフェノール、フロログルシノー
ル、アルキルレゾルシンなどが挙げられる。これらフェ
ノール化合物を液状化、更に好ましくは２５℃の粘度を
１　＝１０００ｃｐｓに調整する溶剤は、これらフェノ
ール化合物を溶解し、且つ鋳型強度に悪影響を与えない
ものであれば使用可能であり、例えば、ベンゼン、キシ
レン等の芳香族炭化水素や、メタノール、エタノール、
フルフリルアルコール等のアルコール類や、ジエチルエ
ーテル、アニソール、アセタール等のエーテル類や、ア
セトン、メチルエチルケトン等のケトン類や、テトラヒ
ドロフラン、ジ−オキサン等の複素環炭化水素や、酢酸
メチル、酢酸エチル等のエステル類や、エチレングリコ
ール、グリセリン等の多価アルコール類や、２−メトキ
シエタノール、２−エトキシエタノール等のセロソルブ
類や、２−メトキシエチルアセテート、２−エトキシエ
チルアセテート、２−ブトキシエチルアセテート、２−
フェノキシエチルアセテート等のセロソルブアセテート
類や、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテ
ート等のカルピトールアセテート類等が挙げられる。

更に、鋳型強度をより向上させる目的でシランカップリ
ング剤を加えても差支えない。シランカップリング剤と
しては、例えば、γ−（２−アミノ）アミノプロピルメ
チルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキ
シシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｔ
−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシ
ドキシプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。

又、前記樹脂成分Ａ及び樹脂成分Ｂに鋳型強度に大きな
障害を与えない範囲内で水分を含有させても差支えない
。その範囲は（（樹脂成分Ａ中の水分量）＋（樹脂成分
Ｂ中の水分量））／（樹脂成分Ａ十樹脂成分Ｂ）が０．
２以下である。

鋳型を製造するには、本発明に係る粘結剤と共に耐火性
粒状材料として、石英質を主成分とする珪砂の他、ジル
コン砂、クロマイト砂、オリピン砂等が使用されるが、
特に限定されるものではない。

又、酸化剤として用いられる過酸化物とじては、ケトン
系、芳香族系等の有機過酸化物及び過酸化水素等の無機
過酸化物が使用されるが、特に限定されるものではない
。

〔実施例〕

以下実施例をもうて本発明の詳細な説明するが、本発明
は本実施例のみに限定されるものではない。

実施例１〜７及び比較例１〜２ オーストラリア産フラタリー珪砂１００重量部に、表−
１に示す如く、樹脂成分Ａとして酸硬化性樹脂を１．０
重量部、樹脂成分Ｂとして予め水酸基に対してオルト位
又はパラ位の電荷密度を高める置換基を有するフェノー
ル化合物の５０％テトラヒドロフラン溶液０．３重量部
及びＭＥＫＰＯ系過酸化＋ＪｊｙＪ０．４重量部を添加
混練した混合物を２５　Ｘ　２５　Ｘ　２５０ｍ／ｍの
型枠内に加圧空気と共に吹き込んで充填し、次いで二酸
化硫黄ガスを混合物が充填された型枠内へ吹き込んで鋳
型を成型し、二酸化硫黄ガス吹き込み後３０秒後の鋳型
曲げ強度を測定した。結果を表−１に示す。

表　　−ｌ 実施例８〜１２及び比較例３ オーストラリア産フラタリー硅砂１００重量部に、樹脂
成分Ａとしてフルフリルアルコール／尿素／ホルムアル
デヒド締金物及び樹脂成分Ｂとしてレゾルシン／エタノ
ール（６０／４０）溶液を表−２に示す混合比で、樹脂
成分への添加量と樹脂成分Ｂの有効分の合計が１．４重
量部になる様添加し、更にＭＥＫＰＯ系過酸化物を０．
４重量部添加・混練した混合物を２５　Ｘ　２５　Ｘ　
２５０ｍ／ｍの型枠内に加圧空気と共に吹き込んで充填
し、次いで二酸化硫黄ガスを混合物が充填された型枠内
へ吹き込んで鋳型を成型し、そして二酸化硫黄ガスを吹
き込んだ後３０秒後の曲げ強度を測定した。

結果を表−２に示す。

表−２ 実施例１３及び１４ 樹脂成分へとしてフルフリルアルコール／尿素／ホルム
アルデヒド縮合物、樹脂成分Ｂとしてし・ゾＪレシン／
エタノール（６０／４０）？容？ｆｆｌの５０°Ｃで所
定日数放置後の粘度変化及び実施例１〜７で示したと同
様の方法で成型した鋳型の３０秒後の曲げ強度を観察し
た。比較例として樹脂成分Ａに用いられたフルフリルア
ルコール／尿素／ホルムアルデヒド縮合物とレゾルシン
の配合物（１００／１８）　も同様に観察した。結果を
表−３に示す。

９＋１ 表　　−３ 実施例１５〜２０及び比較例４ オーストラリア産フラタリー硅砂１００重量部に対して
、樹脂成分Ａとしてフルフリルアルコール／尿素／ホル
ムアルデヒド縮合物を１重量部、そして樹脂成分Ｂとし
て表−４に示す配合比のアルキルレゾルシン／ブチルセ
ロソルブアセテート溶液を０．３重量部、及びＭＥＫＰ
（ｌ系過酸化物を０．４重量部添加・混練した混合物を
２５　Ｘ　２５Ｘ　２５０ｍ／ｍの型枠内に加圧空気と
共に吹き込んで充填し、次いで二酸化硫黄ガスを混合物
が充填された型枠内へ吹き込んで鋳型を成型し、二酸化
硫黄ガス吹き込み後３０秒後の鋳型曲げ強度に対する樹
脂成分Ｂの粘度の影響を測定した。結果を表−４に示す
。

表　　−４ 〔発明の効果〕 本実施例で明白の様に、本発明により、経時的増粘や鋳
型強度の低下等地の性能を低下させることなく、大幅に
鋳型の硬化初期強度を向上させることが可能となり、酸
硬化性コールトポ、７クス鋳型製造法における鋳型の製
造速度を更に向上させることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、酸硬化性樹脂を粘結剤とし、過酸化物を酸化剤とし
   て二酸化硫黄により鋳型を成型する際のガス硬化性鋳型
   用粘結剤組成物であって、フルフリルアルコール、フル
   フリルアルコール／アルデヒド縮合物、フェノール類／
   アルデヒド縮合物、メラミン／アルデヒド縮合物、及び
   尿素／アルデヒド縮合物からなる群から選ばれる単独も
   しくは２種以上の混合物又は共縮合物である酸硬化性樹
   脂を主体とする樹脂成分Ａと、予め水酸基に対してオル
   ト位又はパラ位の電荷密度を高める置換基を有するフェ
   ノール化合物の少なくとも１種を主体とする樹脂成分Ｂ
   の２液からなることを特徴とするガス硬化性鋳型用粘結
   剤組成物。 ２、樹脂成分Ａと樹脂成分Ｂの重量比が１００：１〜１
   ００：２００である特許請求の範囲第１項記載の組成物
   。 ３、樹脂成分Ａと樹脂成分Ｂの重量比が１００：３〜１
   ００：１００である特許請求の範囲第２項記載の組成物
   。 ４、樹脂成分Ｂの粘度が２５℃で１〜１０００ｃｐｓで
   ある特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか一項に記
   載の組成物。