JPS6216840A - 鋳物砂用粘結剤樹脂組成物 - 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〕 本発明は鋳物砂用粘結剤樹脂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鋳物砂川粘
結剤樹脂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チ・ンドサンドを加熱硬
化して鋳型を製造するクローニ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ドボックスと、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トポ・ノクスがある。

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、砂カみ、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優れた特徴を数々有するが、改
善すべき課題の解決と同時に、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。

本発明は中でも特に鋳型の製造速度を大幅に向上せしめ
るとともに貯蔵安定性を改善せしめた粘結剤樹脂組成物
に関するものである。

従来、中、大量の鋳型を製造するには自動造型機が使用
されており、耐火性粒状材料に酸硬化性樹脂と過酸化物
が添加混練されて耐火性粒状材料表面を被覆し、空気圧
等によって自動的に充填成型、硬化、取り出しが１分以
内のサイクルで連続的に行われている。従ってコールド
ボックス法では、更に鋳型生産性を向上させるために、
鋳型を成型後１分以内で十分機械的に取り扱える様にす
る初期強度の改善が要望されている。

酸硬化性コールドボックス法において鋳型の製造速度を
向上させる要因としては、ガツシング法などの造型技術
面での要因及び反応速度などの粘結剤面での要因が挙げ
られる。造型技術面において種々検討は為されているが
、鋳型や造型機等の違いによる制約も多い。それ故、上
記課題に対し粘結剤面からの改善もまた強く望まれてい
るのが現状である。

〔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、酸硬化性コールドボッ
クス法において、酸硬化性樹脂を主体とする樹脂組成物
中に含有されるアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金
属の量と硬化速度及び貯蔵安定性の間に密接な関係があ
ることを解明し、樹脂組成物中のアルカリ金属及び／又
はアルカリ土類金属の含有量を低減せしめることで硬化
速度が大幅に向上すると同時に貯蔵安定性も改善される
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に用
いられる鋳物砂用粘結剤樹脂組成物であって、酸硬化性
樹脂の少なくとも１種を主体とする組成物中の、金属、
金属イオン及び／又は金属塩として含有されるアルカリ
金属及び／又はアルカリ土類金属の金属原子当たりの含
有量が２％以下であることを特徴とする鋳物砂川粘結剤
樹脂組成物を提供するものである。

本発明の粘結剤樹脂組成物により、経時的増粘も少なく
、硬化速度を大幅に向上させ、実用的に鋳型の製造速度
を大幅に向上せしめることが可能となった。

本発明の樹脂組成物中のアルカリ金属及びアルカリ土類
金属の大部分は通常、樹脂製造時の触媒もしくはその中
和剤として組成物中に含まれる。酸硬化性コールドボッ
クス法においては、この組成物中のアルカリ金属及びア
ルカリ土類金属の含有量によって極めて硬化速度が大き
な影響を受ける。反応助剤である二酸化硫黄を捕捉し、
塩交換等の阻害作用を示す為なのか、過酸化物の有効な
作用を阻害する為なのか、その作用については判明はし
ていないが、その含有量を２％以下にすることにより著
しく硬化速度が向上する。更に好ましくはその含有量は
１％以下である。

一方、同時に組成物中のアルカリ金属及びアルカリ土類
金属の含有量を減少させることにより、経時的増粘が改
善され、特にフェノール系樹脂やフェノールフラン系樹
脂の場合その影響が大きい。経時的増粘は粘結剤の鋳物
砂への濡れ性や、粘結剤を混練した鋳物砂の充填性に悪
影響を与える。特にコールドボックス法においては鋳物
砂を加圧空気と共に金型中へ吹き込んで充填するために
、粘結剤の濡れ性や混練砂の充填性が鋳型強度に与える
影響は極めて大きい。

このように酸硬化性コールドボックス法では濡れ性や充
填性を低下させることなく硬化速度を向上させるために
樹脂組成物中のアルカリ金属及びアルカリ土類金属の含
有量を低下せしめた粘結剤樹脂組成物は極めて重要であ
る。

本発明における酸硬化性樹脂としては、フラン系樹脂、
フェノール系樹脂、尿素系樹脂、メラミン系樹脂、レゾ
ルシン系樹脂等が挙げられ、好ましくはフラン系樹脂、
フェノール系樹脂及び尿素系樹脂からなる群より選ばれ
る１種以上の混合物もしくは共縮合物が主体として用い
られる。また、従来公知の変性剤の少なくとも１種を混
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
ーナフト殻液、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Ｉ
ＪｆＪ’ｌ及びその誘導体や、レヅルシン残渣、クレゾ
ール残渣、２，２．４−　）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。

更に、本発明における粘結剤樹脂組成物は鋳型強度や取
り扱い易さを向上させるために、他の性能に悪影響を与
えない範囲内で希釈剤を混合しても差支えない。その配
合量は２０％以下であることが好ましい。使用できる希
釈剤を具体的に例示すれば、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、Ｔ−アミノプロピルトリメトキ
シシラン、Ｔ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ
−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、Ｔ−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。

尚、本発明の粘結剤樹脂組成物を鋳物砂に添加混練させ
る時期は過酸化物添加混練より前でも後でも特に差支え
ないが、混練砂の可使時間がより長い点より過酸化物添
加混練前が好ましい。

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しては、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〕

以下実施例をもっ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１〜４及び比較例１〜２ 常法によりフェノール及びパラホルムアルデヒドを種々
触媒量のＮａＯＨ塩基性触媒下反応させ、反応溶液の粘
度が２５℃で１０００ｃｐｓになった時点で反応を終了
後、パラトルエンスルホン酸によりｐＨ７に中和し、メ
タノールで組成物の２５℃の粘度が約３００　ｃｐｓに
なる様調整し、表−１に示すようなＮａ含有量の樹脂組
成物を得た。

得られた樹脂組成物を３５℃で所定日数放置し、２５℃
の粘度を測定すると同時に次の方法により曲げ強度も測
定した。即ち、得られた樹脂組成物１．２重量部をオー
ストラリア産フラタリー珪砂１００重量部に添加混練し
、これにＭＥＫＰＯ系過酸化物０．４重量部を添加混練
した混練砂を２５×２５　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
スを混練砂が充填された型枠内へ吹き込んで鋳型テスト
ピースを成型し、二酸化硫黄ガスを吹き込み後３０秒後
の鋳型曲げ強度を測定した。結果を表−１に示す。

表　　−１ 注）　＊１：　ｃｐｓ　、２５℃ 寧２：　　ｋｇ／ｃｍ” 実施例５〜１１及び比較例３〜４、 種々触媒量のＫＯＨ又はＢａ　（Ｏｌｌ）　ｚ塩基性触
媒下、フルフリルアルコール、フェノール及びパラホル
ムアルデヒドを常法により反応させ、フェノールフラン
樹脂を合成した。反応溶液の粘度が２５℃で１０００ｃ
ｐｓになった時点で反応を終了後、パラトルエンスルホ
ン酸水溶液にてｐＨ７に中和し、表−２に示す様なＫ又
はＢａ含有量の樹脂組成物を得た。

得られた樹脂組成物１．２重量部をオーストラリア産フ
ラタリー珪砂１００重量部に添加混練し、これにＭＥＫ
ＰＯ系過酸化物０．４重量部を添加混練した混練砂を２
５　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練砂
が充填された型枠内へ吹き込んで鋳型テストピースを成
型し、二酸化硫黄ガスを吹き込み後３０秒後の鋳型曲げ
強度を測定した。

結果を表−２に示す。

表　　−２ 〔発明の効果〕 本実施例で明白なように、本発明により酸硬化性コール
ドボックス法において、酸硬化性樹脂の少なくとも１種
を主体とする樹脂組成物中に含有されるアルカリ金属及
び／又はアルカリ土類金属の含有量を低減させる・こと
により著しく硬化速度を向上させると同時に貯蔵安定性
も改善し、鋳型の生産性を大幅に向上させることが可能
となる。

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に用いられる鋳物
   砂用粘結剤樹脂組成物であって、酸硬化性樹脂の少なく
   とも１種を主体とする組成物中の、金属、金属イオン及
   び／又は金属塩として含有されるアルカリ金属及び／又
   はアルカリ土類金属の金属原子当たりの含有量が２％以
   下であることを特徴とする鋳物砂用粘結剤樹脂組成物。 ２、アルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属の金属原
   子当たりの含有量が１％以下である特許請求の範囲第１
   項記載の組成物。 ３、アルカリ金属がリチウム、ナトリウ又はカリウムか
   らなる群より選ばれる少なくとも１種であり、アルカリ
   土類金属がマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム
   又はバリウムからなる群から選ばれる少なくとも１種で
   ある特許請求の範囲第１項記載の組成物。