JPS62173049A - シエルモ−ルド用樹脂被覆砂粒 - 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、シェルモールド用樹脂被覆砂粒に関し、特に
、鋳込み後の崩壊性に優れた樹脂被覆砂粒（以下、ｒＲ
Ｃ８Ｊと略す）に関する。

［従来の技術］ 従来鋳型造型材料であるＲＣ８としては、鋳物砂の表面
にフートノール樹脂等の熱硬化性樹脂を被覆したものが
知られている。かかるＲＣ８は、ホットプロセス、セミ
ポットプロセス、コールドプロセス等の方法によって製
造され、優れた常温強度及び熱間強度を有する。

しかし、従来のＲＣ８は、鋳込み後の崩壊性が悪いとい
う問題点を有していた。かかる欠点は、溶湯温度の低い
アルミニウム等を鋳込む場合には特に顕著であった。こ
れは、ＲＣ３の結合材である熱硬化性樹脂が、アルミニ
ウムの融点程度の低温では十分熱分解されず、残留強度
が高いためである。この／ζめ従来は、鋳込み後に前記
成形されたＲＣ８を数時間５００℃程度に加熱して崩壊
させる、いわゆる「砂焼き」と称する工程を要し、エネ
ルギー及び時間のロスが大きかった。

［発明が解決しようとづ−る問題点］ 上記した不具合を解決するために、従来種々の提案が成
されている。

例えば特開１１８５８−３７４５−号公報に見られるよ
うに、結合材としてフェノール樹脂とリン酸エステルと
の混合物を用いたものが公知である。しかしながらこの
例では、望ましい効果を得るためには、リン酸エステル
の配合量をフェノール樹脂１００重量部に対して１０〜
５０重量部と多量に使用する必要がある。ところでリン
酸エステルは一般に常温で液状であり、フェノール樹脂
との混合物では可塑化作用を奏する。従ってこのように
多量に配合すると、ＲＣ８のブロッキング、結合材の硬
化性の低下などの問題が生ずる場合があった。

また特開昭５９−１２７９４６号公報に見られ＝　　３
　− るように、レゾール型フェノール樹脂にハロゲン化アン
モニウムを配合する例が公知である。しかしながらハロ
ゲン化アンモニウムを用いた場合には、腐食性ガスの発
生による金型の腐食、作業環境の悪化等の問題がある。

本発明はかかる事情に鑑み案出されたものであり、腐食
性ガスなどの発生は無く、鋳込み後の崩壊性に優れ、か
つ、成形後の常温強度及び熱間強度にも優れたＲＣ３を
提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、鋳物砂と、該鋳物砂の表面に被覆された結合
材とから成るＲＣ８であり、該結合材は、フェノール樹
脂と、一般式 （但しＲ＋およびＲ２は水素基、炭素数１〜５のアルキ
ル基およびフェニル基のなかから選ばれる基）で表わさ
れるフェニル亜ホスホン酸化合物と、を含有することを
特徴とするものである。

鋳物砂は鋳型造型材料であるＲＣ８の主体を成す。鋳物
砂は、造型面は流動性に富むことを要求されるとともに
、鋳込み後は鋳込みに耐え得る程度の耐熱性を要求され
る。鋳物砂としては、珪砂、オリビンサンド、クロマイ
トサンド、ジルコンサンド、溶融石英粒、アルミナ粒等
が適しており、その粒径は７０μ〜１０００μ程度がよ
い。

結合材は、前記鋳物砂を相互に結合し、所定の鋳型形状
に造型する礪能を有し、フェノール樹脂と、フェニル亜
ホスホン酸化合物と、から成る。

フェノール樹脂は、前記鋳物砂の結合材としての機能を
有する。フェノール樹脂の量は、従来のＲＣ８と同様に
、鋳物砂１００重量部に対し２重量部程度でよい。フェ
ノール樹脂としては、たとえば、レゾール形フェノール
系樹脂、ノボラック形フェノール系樹脂が適している。

フェノール樹脂による鋳物砂の被覆は、ホットプロセス
、セミホットプロセス、コールドプロセスのいずれによ
ってもよい。

フェニル亜ホスホン酸化合物としては、一般式％式％ も水素基であるフェニル亜ホスホン酸が代表的であるが
、その他、Ｒ１およびＲ２の少なくとも一つが吹素数が
１〜５のアルキル基、あるいはフェニル基からなるフェ
ニル亜ホスホン酸エステルを用いることもできる。Ｒ＋
およびＲ２は同じ基でもよいし異なった基でもよい。フ
ェニル亜ホスホン酸化合物は、あらかじめフェノール樹
脂中に含有させておいてもよく、あるいは、フェノール
樹脂と鋳物砂とを混練する際に添加混合することもでき
る。

本発明者らは鋭意研究の結果、上記フェニル亜ホスホン
酸化合物を添加することにより、従来のリン酸エステル
よりも添加量を少なくしてもＲＣ８の崩壊性が著しく向
上することを見出して本発明を完成したものである。有
機リン化合物は一般に２７０℃〜４５０℃程度で熱分解
してポリメタリン酸を生成し、そのポリメタリン酸がフ
ェノ一ル樹脂の炭化を促進することが知られている。本
発明に使用されるフェニル亜ホスホン酸化合物も同様の
作用を奏すると考えられるが、リン酸エステルよりも優
れた効果を示す理由はまだ明らかではない。

またフェニル亜ホスホン酸化合物としてフェニル亜ホス
ホン酸を用い、フェノール樹脂としてレゾール型の樹脂
を用いることも望ましい。フェニル亜ホスホン酸は、従
来用いられているリン酸エステルとは異なり酸としての
性質を有するので、レゾール樹脂の硬化段階において硬
化反応を促進する作用が期待できるからである。

フェニル亜ホスホン酸化合物の含有量は、フェノール樹
脂１００重量部に対して０．５〜７重量部とすると、本
発明の効果は一層発揮される。０゜５重量部より少なく
なると鋳込み後の崩壊性に劣るようになり、７重量部よ
り多く、なると高温時のＲＣ８の強度が低下するように
なる。１〜５重量部の範囲が特に好ましい。

［発明の作用および効果］ ＝　　７　　＝ 本発明のＲＣ８は、フェニル亜ホスホン酸化合物の未知
の作用により鋳込み後の崩壊性が優れており、特にその
効果は、アルミニウム等の比較的低融点の金属を鋳込ん
だ場合に顕著である。すなわち本発明のＲＣ８は、砂焼
き工程を要せず、エネルギー、及び時間のロスがない。

また、本発明のＲＣ３では、フェニル亜ホスホン酸化合
物の配合量が少量で効果を発揮するため、鋳型成形後の
熱間強度は、従来のリン酸エステルを配合したＲＣ８に
比べて著しく大きくなり、ブロッキングなどの不具合が
解消する。従ってＲＣ８の硬化速度は充分速く、中子造
型の作業性が向上する。さらに本発明のＲＣ８では、ハ
ロゲン元素を含んでいないので、有害ガスの発生も無い
。

［実施例］ 以下、本発明の詳細な説明する。

〈実施例１） （１）結合材の合成 フェノール５００ｇ、８５％パラホルムアルデヒド２６
３ｇを攪はん機、コンデンサ、温度計が付いた３ツロフ
ラスコに仕込み、反応液が６０℃以上に上昇しないよう
に冷却、攪はんしながら２５％アンモニア水７５ｇを徐
々に添加した。そして反応温度を５５〜６０℃に制御し
ながら気泡粘度管（ガ°−ドナー）による気泡粘度がＸ
〜Ｚになるまで反応を続けた。その後減圧脱水を行い、
反応液が１００℃に達したら直ちに減圧を止め、フェニ
ル亜ホスホン酸１２．３Ｇを加えて溶解した後冷却固化
して、固形レゾール樹脂とフェニル亜ホスホン酸からな
る結合材を製造した。なお、固形レゾール樹脂１００重
量部に対してフェニル亜ホスホン酸は２重量部であった
。

（２）Ｒ，Ｃ８の製造 １５０〜１６０℃に加熱したツーカー砂８！Ｑをスピー
ドミキサーに投入し、上記結合材を１６０９添加して２
０秒混練し、次いで水１２０ｇを添加して３５秒混練後
、ステアリン酸カルシウム８９を添加し２０秒混練して
実施例１のＲＣ８を得た。

（３）ＲＣ３の特性値および崩壊率の測定得られたＲＣ
８につき、融着点、常温曲げ強さ、温間曲げ強さおよび
崩壊率を測定し、結果を表に示す。なお、融着点はＪＡ
ＣＴ試験法Ｃ−１に準じて行い、常温曲げ強さはＪ　Ｉ
ｓ−に６９０１に準じて行い、温間曲げ強さはＪＡＣＴ
試験法５Ｍ−５（金型温度２３０℃で３０秒および６０
秒焼成し、離型１５秒後の曲げ強さ）によって行なった
。また崩壊率は、上記ＲＣ８により２５０℃×６０秒で
焼成されたＷｔ　３０　ｍｍ、中１０１１長さ４０ｍｍ
のテストピースをアルミ箔で２重に包み、あらかじめ４
５０℃に調整された電気炉に入れ３０分間曝熱させる。

そして室温まで放冷後２４メツシユの″ふるい機”にか
けて１〜３分間振動を与え、崩壊し落下した砂を受は皿
に受け、その重量を測定する。そして崩壊率（％）＝（
落下砂重量／テストピース重１ｉ）Ｘ１００とした。

〈実施例２） フェニル亜ホスホン酸を２４．６重配合すること以外は
実施例１と同様に結合材を製造し、その結合材を用いて
同様に実施例２のＲＣ８を製造した。なお、固形レゾー
ル樹脂１００重量部に対してフェニル亜ホスホン酸は４
重量部である。

このＲＣ３について実施例１と同様に特性値を測定して
結果を表に示す。

〈実施例３） フェノール５００ｇ、８５％パラホルムアルデヒド３２
０Ｃ］、２０％水酸化ナトリウム水溶液３０ｇを攪はん
機、コンデンサ、温度計が付いた３ツロフラスコに仕込
み、徐々に胃温して９０℃で６０分間反応させた後５０
℃まで冷却し、反応液が６０℃以上に上昇しないように
冷却、攪はんしながら２５％アンモニア水９０９を徐々
に添加した。そして反応温度を５５〜６０℃に制御しな
がら気泡粘度管（ガードナー）による気泡粘度がＸ〜Ｚ
になるまで反応を続けた。その後減圧脱水を行い、反応
液が１００℃に達したら直ちに減圧を止め、フェニル亜
ホスホン酸２６．４（ｌを加えて溶解した後冷却固化し
て、固形レゾール樹脂とフェニル亜ホスホン酸からなる
結合材を製造した。

なお、固形レゾール樹脂１００重量部に対してツエニル
亜ホスホン酸は４重量部であった。

その結合材を用いて実施例１と同様に実施例３のＲＣ３
を製造した。そしてそのＲＣ３について実施例１と同様
に特性値を測定して結果を表に示す。

（比較例１） フェニル亜ホスホン酸を配合しないこと以外は実施例１
と同様に結合材を製造し、その結合材を用いて同様に比
較例１のＲＣ８を製造した。

このＲＣ８について実施例１と同様に特性値を測定して
結果を表に示す。

（比較例２） フェニル亜ホスホン酸の代りに、リン酸エステルである
トリフェニルホスフェートを２４．６Ｑ配合すること以
外は実施例１と同様に結合材を製造し、その結合材を用
いて同様に比較例２のＲＣ８を製造した。なお、固形レ
ゾール樹脂１００重量部に対してトリフェニルホスフェ
ートは４重量部である。

このＲＣ８について実施例１と同様に特性値を測定して
結果を表に示す。

（比較例３） フェニル亜ホスホン酸の代りに、リン酸エステルである
トリフェニルホスフェートを４９．２ｇ配合すること以
外は実施例１と同様に結合材を製造し、その結合材を用
いて同様に比較例３のＲＣ８を製造した。なお、固形レ
ゾール樹脂１００重量部に対してトリフェニルホスフェ
ートは８重量部である。

このＲＣ８について実施例１と同様に特性値を測定して
結果を表に示す。

（評価） 表より、フェニル亜ホスホン酸を添加した本発明の実施
例のＲＣ３は、無添加のＲＣ８（比較例１）に比し、融
着点、常温曲げ強さ、温間曲げ強さは同等であり、かつ
鋳込み後の崩壊性に優れていることがわかる。また、リ
ン酸エステルを添加した従来のＲＣ８（比較例２．３）
では、リン酸エステルの添加量が増すにつれ崩壊率は向
上する反面、融着点、常温曲げ強さおよび温間曲げ強さ
が劣るようになる。

一方実施例のＲＣ３では、フェニル亜ホスホン酸の添加
量を増すことにより、曲げ強さなどの性能を維持しつつ
、崩壊率が向上することが明らかである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋳物砂と、該鋳物砂の表面に被覆された結合材と
   から成り、 該結合材は、フェノール樹脂と、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （但しＲ＿１およびＲ＿２は水素基、炭素数１〜５のア
   ルキル基およびフェニル基のなかから選ばれる基）で表
   わされるフェニル亜ホスホン酸化合物と、を含有するこ
   とを特徴とするシェルモールド用樹脂被覆砂粒。
2. （２）フェノール樹脂は固形レゾール樹脂である特許請
   求の範囲第１項記載のシェルモールド用樹脂被覆砂粒。
3. （３）フェニル亜ホスホン酸化合物はフェノール樹脂１
   ００重量部に対し０．５〜７重量部含有される特許請求
   の範囲第１項記載のシェルモールド用樹脂被覆砂粒。