JPS6216843A - 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。一
方、酸硬化性コールドボックスに用いられる酸硬化性樹
脂としては、フラン系樹脂、フェノール系樹脂及び尿素
系樹脂等が挙げられるが、特にフェノール系樹脂を用い
た場合はフラン系樹脂の場合に比べ硬化速度が遅く、酸
硬化性コールドボックスの優れた特徴の一つである鋳型
製造速度が劣る。

又、酸硬化性コールドボックスの課題の一つに鋳型製造
用模型の汚染、所謂じみつきがある。

じみつきとは耐火性粒状物に添加混練し、被覆された液
状粘結剤組成物が鋳型成型時に粒状物同志の衝突、硬化
ガスや余剰の硬化ガス洗浄用の加圧空気等の流体により
粒状物表面から剥離等され、模型表面に付着し、同一模
型で繰り返し鋳型製造すると、この付着が繰り返されじ
みつきとして積層されるものである。このじみつきが発
生すると模型表面の平滑性が損なわれ、鋳型の表面安定
性を低下させる等、鋳型の品質に悪影響を及ぼしたり、
このしみつき除去のための清掃時間を要する等生産性を
阻害する要因となる。

酸硬化性コールドボックスの生産性を更に向上させる為
、これら課題の改善が強く望まれている。

〔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
クスにおける酸硬化性樹脂としてフェノール系樹脂又は
フラン系樹脂を混合或いは共縮合せしめたフェノール系
樹脂を用る際、樹脂組成物中のモノマーフェノール化合
物の含有量と硬化速度及びしみつき量が密接な関係があ
ることを解明し、樹脂組成物中のモノマーフェノール化
合物の含有量を低減させることにより、硬化速度のみな
らずしみつきも同時に改善することを見出し本発明に到
達した。

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、フェノール系
樹脂又はフラン系樹脂を混合或いは共縮合せしめたフェ
ノール系樹脂を主体とし、且つ組成物中のフェノール化
合物モノマーの含有量が１０重量％以下であることを特
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、硬化速度が著しく向上す
ると同時にしみつきも改善され鋳型の生産性が極めて向
上した。

更に、本発明の粘結剤組成物中の水分含有量を１０重量
％以下にすることにより更に硬化速度を向上させること
ができ、鋳型の生産性をより向上させることができる。

本発明におけるフェノール系樹脂及びフラン系樹脂と混
合もしくは共縮合せしめたフェノール系樹脂は、フェノ
ール化合物とアルデヒドの縮合物を主体とする樹脂であ
り、用いられるフェノール化合物としては、例えばフェ
ノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシン、メチ
レンビスフェノール、カテコール等が挙げられ、好まし
くはフェノール、クレゾール、キシレノールである。

又、本発明の粘結剤組成物はフェノール系樹脂又はフラ
ン系樹脂を混合もしくは共縮合せしめたフェノール系樹
脂を主体とするが、変性剤として例えば、尿素や尿素／
アルデヒド縮合物と混合もしくは共縮合させることもで
きるし、また従来公知の変性剤の少なくとも一種を混合
もしくは共縮合させることもできる。従来公知の変性剤
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ノ多価アル
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。これら変性剤の変性率は２０％
以下であることが好ましい。

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返が、好ましくはホル
ムアルデヒド、パ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ａ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、Ｔ−（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、Ｔ
−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、Ｔ−グリシ
ドキシプロビ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１〜６及び比較例１〜４ フェノール及びパラホルムアルデヒドを常法により塩基
性触媒下反応させて表−１の実施例１〜３及び比較例１
〜２の欄に示すような未反応のモノマーフェノール含有
量になる時点で適時サンプリングし、中和しフェノール
樹脂を得た。

一方、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塩基性触媒下反応させて表−
１の実施例４〜６及び比較例３〜４の欄に示すような未
反応のモノマーフェノール含有量になる時点で適時サン
プリングし、中和しフェノールフラン樹脂を得た。

得られた樹脂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用い、水
平割鋳型自動造型機にて加圧空気により混合砂を金型中
へ充填し、次いで二酸化硫黄ガスを吹き込み鋳型及び曲
げ強度用テストピース（２５Ｘ　２５　Ｘ　２５０ａ／
ｍ）を成型した。曲げ強度は硬化速度の点から立ち上が
り強度を観察すべく、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。しみつき量は金型の鋳型成
型部に１ｃｍＸ１ｃｎ＋の鉄板を貼り、繰り返し２００
回成型後の汚染物の付着量を測定した。結果を表−１に
示す。

表−１ 実施例７及び８ 前記実施例２で得られた樹脂（水分７．２％）に所定量
の水を添加し、表−２に示す如き水分量の樹脂組成物を
得た。これらの樹脂組成物を用い実施例１〜６における
と同様の方法で鋳型を成型し、曲げ強度及びしみつき量
を観察した。

結果を表−２に示す。

表　　−２ 〔発明の効果〕 本実施例で明白な様に、本発明によりフェノール系樹脂
又はフラン系樹脂を混合もしくは共縮合させたフェノー
ル系樹脂を主体とする酸硬化性樹脂を粘結剤とする酸硬
化性コールドボックス法において、著しく硬化速度及び
しみつき性を改善せしめることが可能となり、鋳型の生
産性を大幅に向上させ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、フェノール系樹脂又はフラ
   ン系樹脂を混合或いは共縮合せしめたフェノール系樹脂
   を主体とし、且つ組成物中のフェノール化合物モノマー
   の含有量が１０重量％以下であることを特徴とする鋳物
   砂用粘結剤組成物。 ２、組成物中の水分含有量が１０重量％以下である特許
   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
   。