JPS62179847A

JPS62179847A - 鋳型用粘結剤組成物

Info

Publication number: JPS62179847A
Application number: JP2166786A
Authority: JP
Inventors: Shoji Nakane; 中根　昭治; Akira Yoshida; 昭吉田; Shunsui Takahashi; 高橋　春水
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1986-02-03
Filing date: 1986-02-03
Publication date: 1987-08-07
Anticipated expiration: 2009-05-25
Also published as: JPH0638971B2

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〕本発明は酸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、耐火性粒状材料に酸硬化性樹脂と酸
性触媒を作用させて鋳型を製造する自硬性及びガス硬化
性コールドボックスに使用される、改良された粘結剤組
成物に関するものである。

Ｃ従来の技術〕従来、鋳物工場で中子及び主型を製造するに当たり、産
業廃棄物公害の低減、生産性の合理化、迅速性等、種々
の利点より有機自硬性及びガス硬化性コールドボックス
を使用する鋳型製造法が水ガラス、セメント等無機系粘
結剤を使用する製造法に替わり採用されるようになった
。

有機自硬性及びガス硬化性コールドボックスを使用する
鋳型の製造法としては、フラン系樹脂を代表とする酸硬
化性樹脂を酸触媒にて硬化させる方法と、ポリオールと
ポリイソシアネートをアミン触媒にて硬化させるウレタ
ン樹脂系のものがある。

この中、ウレタン系樹脂を使用した鋳型は、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やすい等の欠点が
ある。それに対してフラン系樹脂を使用した酸硬化型プ
ロセスは前記の難点を解決する方法として近年主流にな
りつつある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

酸硬化性鋳型は鋳型製造時に省エネルギーであり、鋳型
製造速度が速（、速度コントロールが安易であり、製造
された鋳型品質、鋳物の寸法精度、品質が優れる等、従
来の無機粘結剤法及びウレタン系樹脂法よりも優れた特
徴を数々有するが、次の欠点をも有する。

即ち、鋳鋼鋳物の場合に熱間割れが生ずることである。

鋳鋼鋳物の熱間割れとは溶湯が鋳型に鋳込まれた時、溶
湯の熱エネルギーにより鋳型は急熱膨張を発生させる。

また溶湯は熱エネルギーを鋳型等に放出しながら凝固し
ていくため収縮して行く。その際、鋳物と鋳型の界面で
は、正逆の応力集中が発生する。特に肉厚変化が大きく
、角度の小さいコーナ一部分では鋳物側の強度が鋳型側
の強度に負けて、鋳物にクラ７りを発生させる現象が鋳
鋼鋳物の熱間割れである。この熱間割れが発生すると鋳
物不良となり、製品化するためには補修等の仕上げ工数
を増大させたり、又、製品化できずに不良率を増大させ
るため、鋳物生産性を阻害する原因となる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは上記の問題点を解決すべく鋭意研究の結果
、鋳鋼鋳物の熱間割れを大幅に改善し、鋳物生産性を更
に向上させるための酸硬化性鋳型用粘結剤組成物として
、特定のケトン樹脂と酸硬化性樹脂とからなる酸硬化性
粘結剤組成物を使用することにより、上記の問題点が改
良できることを見い出し、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する鋳型製造
法に用いられる粘結剤組成物であって、酸硬化性樹脂４
０〜９０重量％、及び下記に示すケトン（八）とアルデ
ヒド（Ｂ）との縮合物であり数平均分子量が３００〜１
　、５００の範囲にあるケトン樹脂６０〜１０重量％を
配合せしめてなることを特徴とする鋳型用粘結剤組成物
を提供するものである。

ケトン（Ａ）：メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセト
フェノン、シクロヘキサノン及びメチルシクロヘキサノ
ンからなる群から選ばれる１種又は２種以上のケトン。

アルデヒド（Ｂ）：ホルムアルデヒド（パラホルムアルデヒド及びトリオキ
サンのような重合体形態のものも包含する）、アセトア
ルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、
アク′ロレイン、クロトンアルデヒド、ベンズアルデヒ
ド、アニスアルデヒド及びシンナムアルデヒドからなる
群から選ばれる１種又は２種以上のアルデヒド。

本発明において使用されるケトン（Ａ）としては上記に
示すものが挙げられるが、好ましくはシクロヘキサノン
である。

又、本発明において使用されるアルデヒド（Ｂ）として
は上記に示すものが挙げられるが、好ましくは脂肪族ア
ルデヒドであり、更に好ましくはホルムアルデヒド及び
パラホルムアルデヒドである。

本発明に用いられるケトン樹脂は、上記のケトン（Ａ）
とアルデヒド（Ｂ）　とを常法により反応させて得られ
る。

本発明に用いられるケトン樹脂の数平均分子量は＼νａ
ｐｏｒ　ｌ’ｒｅｓｓｕｒｅ　Ｏｓｍｏｍｅｔｅｒを用
い、クロロホルム溶液（０，７〜１４．３　ｇ／　７り
について４０℃で測定した数平均分子量が３００〜１　
、５００の範囲である必要があり、好ましくは４００〜
１　、０００の範囲である。この範囲より小さい分子量
のケトン樹脂及び大きい分子量のケトン樹脂を用いた場
合には充分な鋳型強度が得られない。

本発明に用いられる酸硬化性樹脂とケトン樹脂の混合割
合は、酸硬化性樹脂４０〜９０重量％に対してケトン樹
脂６０〜ｌＯ重量％であり、好ましくは酸硬化性樹脂５
０〜８０重量％に対してケトン樹脂５０〜２０重量％で
ある。ケトン樹脂の混合割合が上記範囲よりも小さい場
合にはケトン樹脂混合の効果が認められず、又、上記範
囲よりも大きい場合には充分な鋳型強度が得られない。

ケトン樹脂を酸硬化性樹脂に混合し、自硬性鋳型用粘結
剤として用いることは、特公昭５１−２６３６８号公報
により既に公知であるが、本発明者らは種々のケトン及
びアルデヒドからなるケトン樹脂を酸硬化性樹脂に混合
することを詳細に検討した結果、数平均分子量が成る範
囲の特定のケトンとアルデヒドとの縮合物であるケトン
樹脂に限って充分な鋳型強度を付与すること及び鋳鋼の
熱間割れ低減に有効なことを見い出したのである。

本発明に用いられるケトン樹脂のメチロール％は、４〜
１６％が好ましい。メチロール％の測定はケトン樹脂を
アルカリ存在下でヨウ素にて酸化した後、酸性下で未反
応のヨウ素をチオ硫酸ナトリウム溶液で滴定する方法で
行った。

ケトン樹脂のメチロール％が上記範囲より小さい場合に
は鋳型強度が小さい。又、上記範囲よりも大きい場合に
はケトン樹脂混合の効果が小さい。

又、芳香族ケトン及び／又は芳香族アルデヒドからなる
ケトン樹脂を用いた場合には、鋳鋼鋳物の熱間割れ低減
に対するケトン樹脂混合の効果が小さい。

本発明においては、上記のような特定のケトン樹脂を使
用することにより、従来の酸硬化性鋳型の場合の鋳鋼の
熱間割れを大幅に改善することが可能となった。この理
由を推察してみると、酸硬化性樹脂の架橋密度が本発明
で用いる特定のケトン樹脂により適当な架橋密度に調整
され、そのために注湯時の熱エネルギーにより適度に軟
化し、鋳型のなりより性を向上せしめた結果、熱間割れ
の一因である鋳型と鋳物界面に発生する局部応力ひずみ
を鋳型側のなりより性により鋳型側に吸収せしめたこと
によると考えられる。

本発明において、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、メラミン樹脂又はこれ
らの１種以上の共重合樹脂が使用されるが特に限定され
るものではない。

本発明の粘結剤組成物を用いて、鋳型を製造するには、
先ず、耐火性粒状材料に、ケトン樹脂と酸硬化性樹脂と
から成る本発明の粘結剤組成物及び酸性触媒を周知方法
で混練することにより自硬性鋳型用組成物を得た後、こ
の自硬性鋳型用組成物から従来の自硬性鋳型製造プロセ
スをそのまま利用して鋳型を製造することができる。

本発明の粘結剤組成物の使用量は、耐火性粒状材料１０
０重量部に対して通常０．４〜１０重量部、好ましくは
０．６〜２重量部である。また酸性触媒の使用量は、粘
結剤組成物１００重量部に対して通常５〜８０重量部、
好ましくは２０〜７０重量部である。

本発明の粘結剤組成物を用いて鋳型を製造する際に使用
される酸性触媒としては、直接酸硬化剤として使用する
、硫酸、リン酸等の無機酸、及びトルエンスルホン酸、
キシレンスルホン酸等の有機スルホン酸等、鋳型中で硬
化剤を生成　□させて使用する、亜硫酸ガス、過酸化水
素等の無機過酸化物、又はメチルエチルケトンパーオキ
サイド（ＭＥＫＰＯ）等の有機過酸化物が挙げられる。

又、耐火性粒状材料としては、珪砂、クロマイト砂、ジ
ルコン砂、オリピン砂等の無機耐火性粒状材料が使用さ
れる。

又、最終製品である鋳物の種類に関しては、鋳鋼のみな
らず、一般鋳鉄、特殊鋳鋼等の鋳物材質により限定され
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
明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

実施例１〜３及び比較例１〜３常法により、各種ケトン及びアルデヒドを所定量の水酸
化ナトリウム触媒存在下で所定時間反応させ、反応終了
後、酢酸水溶液で中和し、次いで減圧濃縮して、表１に
示す各種ケトン樹脂を得た。ケトン樹脂の数平均分子量
はＶａｐｏｒＰｒｅｓｓｕｒｅ　Ｏｓｍｏｍｅｔｅｒを
用いて測定した・得られた種々のケトン樹脂３５重量％
を尿素変性フラン樹脂６５重量％に溶解して粘結剤組成
物とした。

得られた粘結剤組成物を用い、自硬性鋳型を製造し、下
記方法により圧縮強度の測定及び鋳鋼割れ鋳込みテスト
を行った。

結果を表１に示す。

〈圧縮強度の測定法〉フリーマントル珪砂１００重量部に対し、硬化剤として
７５％パラトルエンスルホン酸水溶液を０．４重量部、
上記粘結剤組成物を１重量部添加混練した鋳型用混合物
を直ちに５０ｍｍφＸ　５０＋ａｍｈのテストピース模
型に充填し、常温において２４時間後の圧縮強度を測定
した。

〈鋳鋼割れ鋳込みテスト条件〉！、テスト用の自硬性鋳型の製造法フリーマントル珪砂１００重量部に対し、硬化剤として
７５％パラトルエンスルホン酸水溶液を０．４重量部、
上記粘結剤組成物を１重量部添加混練した鋳型用混合物
を鋳鋼テストピース模型に充填することにより製造した
。

■、鋳込み条件（１）　　鋳込み温度：　１５５０〜１５６０℃（出湯
１６００℃）（２）　鋼　　種　　：５Ｃ−４２（３）　　鋳込重量　：約１４５　ｋｇ　（鋳放し９０
ｋｇ）（４）　　鋳込時間　；１１〜１５秒（５）　　チャージ出湯量：ｌｌトン（６）　　出湯から鋳込みまでの経過時間：約１５分（
７）　　溶湯成分　：ＣＯ，２０χ、Ｓｉ　Ｏ，３６χ
、Ｍｎ　Ｏ，６９χ、Ｐ　　Ｏ，０１６χ、Ｓ　　Ｏ，
００９χ ■、鋳鋼テストピースの形状６００　Ｘ　３ＱＱ　Ｘ　３００＋１１（１、厚さ２抛
輪の箱型表　　　１実施剥皮　　　　ケ　　ト　ン　樹　脂　　　圧縮強度
　鋳鋼テストピーび比１　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　スの割れ長さ隘　　　原　　　　
　料　　数平均分子ｌｉ１　　（ｋｇ／ａｍ”）　　　
　（ｃ＋ｍ）実施例１　メチルエチルケトン　　　５７
６　　　　４２．３　　　　２−４−ホルムアルデヒド実施例２　シクロへキサノン　　　　６２８　　　　４
８．４　　　　０−２−ホルムアルデヒド実施例３　アセトフェノン　　　　　７７２　　　３８
．４　　　　３−５−ホルムアルデヒド比較例１　ケトン樹脂無配合　　　　　　　　　　（資
）、８１５１ｔＩ婿２アセトン　　２１０　　２２．８
　　４−６−ホルムアルデヒド実施例４〜６及び比較例４，５尿素変性フラン樹脂に溶解させるケトン樹脂（実施例２
で用いたケトン樹脂）の混合割合を表２に示すように変
えた粘結剤組成物を用い。

実施例１〜３と同様の方法により圧縮強度の測定及び鋳
鋼割れ鋳込みテストを行った。

結果を表２に示す。

表　　　２実施例７〜９常法により、種々反応量のシクロヘキサノン及び３７％
ホルマリンを所定量の水酸化ナトリウム触媒存在下で所
定時間反応させた。反応終了後、酢酸水溶液で中和し、
次いで減圧濃縮した。

得られた種々のケトン樹脂３５重量％を尿素変性フラン
樹脂６５重量％に溶解して粘結剤組成物とした。実施例
１〜３と同様の方法により圧縮強度の測定及び鋳鋼割れ
鋳込みテストを行った。

結果を表３に示す。

表　　　３

Claims

【特許請求の範囲】１、酸硬化性樹脂を粘結剤とする鋳型製造法に用いられ
る粘結剤組成物であって、酸硬化性樹脂４０〜９０重量
％、及び下記に示すケトン（Ａ）とアルデヒド（Ｂ）と
の縮合物であり数平均分子量が３００〜１，５００の範
囲にあるケトン樹脂６０〜１０重量％を配合せしめてな
ることを特徴とする鋳型用粘結剤組成物。ケトン（Ａ）：メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトフェノン、シクロヘキサノン及びメチルシクロヘキサノンからなる群から選ばれる１種又は２種以上のケトン。アルデヒド（Ｂ）：ホルムアルデヒド（パラホルムアルデヒド及びトリオキサンのような重合体形態のものも包含する）、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、アクロレイン、クロトンアルデヒド、ベンズアルデヒド、アニスアルデヒド及びシンナムアルデヒドからなる群から選ばれる１種又は２種以上のアルデヒド。２、前記ケトン樹脂の数平均分子量が４００〜１，００
０の範囲である特許請求の範囲第１項記載の鋳型用粘結
剤組成物。３、酸硬化性樹脂５０〜８０重量％及び前記ケトン樹脂
５０〜２０重量％を配合せしめてなる特許請求の範囲第
１項記載の鋳型用粘結剤組成物。