JPS6216841A - 鋳物砂用粘結剤組成物 - 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〕 本発明は鋳物砂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鋳物砂川粘結剤
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法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、
鋳物の品質等が優れる等、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初期強度を改善し、鋳型の製
造速度を更に向上せしめたフェノール系樹脂又はフラン
フェノール系樹脂を主体とする鋳物用粘結剤組成物に関
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。

一方、酸硬化性コールドボックス法においては、酸硬化
性樹脂特にフェノール系樹脂及びフランフェノール系樹
脂はフラン系樹脂に比べ初期強度や貯蔵安定性が著しく
劣る為に酸硬化性コールドボックス法では未だ実用化に
は至っておらず、特に初期強度面での改善が望まれてい
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
クス法において特にフェノール系樹脂もしくはフランフ
ェノール系樹脂を主体とする酸硬化性樹脂のｐＨと鋳型
の初期強度との間に密接な関係があることを解明し、樹
脂組成物中のｐＨを適正範囲内に調整することにより鋳
型の初期強度が改善され、鋳型の生産性が大幅に向上す
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
いられる鋳物砂川粘結剤組成物であって、酸硬化性樹脂
がフェノール系樹脂もしくはフラン系樹脂を混合又は共
縮合せしめたフェノール系樹脂であり、且つ組成物のｐ
Ｈが４〜８であることを特徴とする鋳物砂川粘結剤組成
物を提供するものである。

本発明の粘結剤組成物により、鋳型の初期強度が改善さ
れ、鋳型の生産性が大幅に向上することが可能となった
。

酸硬化性コールドボックス法において、粘結剤組成物の
ｐＨと鋳型の初期強度は特に密接に関係があり、ｐＨ８
付近を境に著しく鋳型の初期強度が低下する。反応助剤
である二酸化硫黄をアルカリ性物質が捕捉し、二酸化硫
黄の有効な作用を阻害する為なのか、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明らかで
はないが、粘結剤組成物のｐＨを８以下にすることによ
り鋳型初期強度が大幅に向上する。

一方、粘結剤組成物のｐＨが４未満の場合、特にフェノ
ール系樹脂やフランフェノール系樹脂は貯蔵中の経時的
な粘度の増加が著しく、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°法においては粘結剤を混練した鋳物砂を加
圧空気とともに金型中へ吹き込んで充填する為に粘結剤
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。

即ち、酸硬化性コールドボックス法において、特にフェ
ノール系樹脂もしくはフランフェノール系樹脂を主体と
する粘結剤組成物のｐＨを４〜８、好ましくは５〜７に
することにより、実用的に鋳型の初期強度を改善せしめ
、鋳型生産性を大幅に向上させることが可能となった。

本発明における酸硬化性樹脂はフェノール系樹脂もしく
はフラン系樹脂を混合又は共縮合せしめたフェノール系
樹脂を主体とする樹脂組成物であり、フェノール系樹脂
としては、例えばフェノール、クレゾール、キシレノー
ル、レゾルシン、アルキルフェノール、フェニルフェノ
ール、カテコール等、好ましくはフェノール、クレゾー
ル、キシレノールの少なくとも１種をアルデヒドと縮合
せしめたレゾール型樹脂が用いられる。

尚、本発明における酸硬化性樹脂は尿素、メラミン、尿
素／アルデヒド縮合物及びメラミン／アルデヒド縮合物
の少なくとも１種と混合又は共縮合させても差支えない
。又、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、ヒチ
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、デキストリン等の糖類及びその誘導体や、レゾルシ
ン残渣、クレゾール’Ａ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、チオ尿素等のアミンもしくはイミノ化合物及びそ
れらのアルデヒド縮合物や、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
。

本発明におけるアルデヒドは芳香族アルデヒド、脂肪族
アルデヒド等が用いられるが、好ましくは脂肪族アルデ
ヒドである。脂肪族アルデヒドとしては、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が挙げられるが、好ましくはホル
ムアルデヒド、バラホルムアルデヒドである。

更に、本発明における粘結剤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
ングリコール七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、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１〜１０及び比較例１〜４ 常法によりフェノール及びバラホルムアルデヒドをＮａ
ＯＨ塩基性塩基性触媒−６０〜８０℃間反応させ、反応
終了後パラトルエンスルホン酸水溶液で表−１の実施例
１〜５及び比較例１〜２の欄にに示すｐｎに調整し、メ
タノールで粘度（２５℃）が約３００　ｃｐｓになるよ
うに調整して、フェノール樹脂組成物を得た。

同様にフェノール、フルフリルアルコール及びバラホル
ムアルデヒドを反応させ、表−１の実施例６〜１０及び
比較例３〜４の欄に示すようなｐＨに調整し、メタノー
ルで粘度（２５℃）が約１２０ｃｐｓになるように調整
して、フランフェノール樹脂組成物を得た。

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ＭｆｉＫＰＯ系過酸化物０．４重量部を添加混
練した混練砂を２５×２５　Ｘ　２５抛／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に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
の曲げ強度を測定した。結果を表−１に示す。

〔発明の効果〕

本実施例で明白な様に、本発明により酸硬化性コールド
ボックス法において特にフェノール系樹脂もしくはフラ
ンフェノール系樹脂を主体とする粘結剤組成物のｐＨを
４〜８、好ましくは５〜７にすることにより、実用的に
鋳型初期強度を改善し、鋳型の生産性を大幅に向上せし
めることができるようになった。

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
   砂用粘結剤組成物であって、酸硬化性樹脂がフェノール
   系樹脂もしくはフラン系樹脂を混合又は共縮合せしめた
   フェノール系樹脂であり、且つ組成物のｐＨが４〜８で
   あることを特徴とする鋳物砂用粘結剤組成物。 ２、組成物のｐＨが５〜７である特許請求の範囲第１項
   記載の組成物。 ３、フェノール系樹脂がフェノール、クレゾール及びキ
   シレノールからなる群から選ばれた少なくとも１種とア
   ルデヒドとの縮合物を主体とするものである特許請求の
   範囲第１項記載の組成物。 ４、アルデヒドが脂肪族アルデヒドである特許請求の範
   囲第３項記載の組成物。 ５、脂肪族アルデヒドがホルムアルデヒド又はパラホル
   ムアルデヒドである特許請求の範囲第４項記載の組成物
   。