JPS62252633A

JPS62252633A - 鋳物砂用粘結剤組成物

Info

Publication number: JPS62252633A
Application number: JP9407686A
Authority: JP
Inventors: Shoji Nakane; 中根　昭治; Shunsui Takahashi; 高橋　春水
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1986-04-23
Filing date: 1986-04-23
Publication date: 1987-11-04
Anticipated expiration: 2009-01-12
Also published as: JPH062299B2

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〕本発明は自硬性鋳型及びガス硬化性鋳型における粘結剤
組成物に関するものである。更に詳しくは、アルカリフ
ェノール−ホルムアルデヒド樹脂水溶液を粘結剤として
用い、これを有機エステルで硬化せしめる鋳型造型法に
用いられる改良された粘結剤組成物に関するものである
。

〔従来の技術〕

有機粘結剤を用いて主型や中子のような鋳型を製造する
造型法として、自硬性鋳型法、コールドボックス鋳型法
、クローニング法（シェル法）は公知である。特に有機
自硬性鋳型造型法は機械鋳物分野を中心に生産性、鋳物
品質、安全衛生上の観点から無機系に代わり既に汎用的
な造型法となっている。

一方、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。

〔発明が解決しようとする問題点〕

有機自硬性鋳型造型法及びガス硬化性鋳型造型法に用い
られる粘結剤組成物として、アルカリフェノール−ホル
ムアルデヒド樹脂水溶液を粘結剤とし、これを１１ｒ機
エステルで硬化せしめる鋳物砂川粘結剤組成物が、特開
昭５０−１３０６２７号公報、特開昭５８−１５４４３
３号公報や特開昭５８−１５４４３４号公報により公知
である。

この粘結剤を用いた鋳型造型法は粘結剤中に硫黄原子を
含まないため酸硬化性樹脂を用いた鋳型造型法に比較し
て浸硫の傾向が小さい等の長所を有するが、反面酸硬化
性鋳型造型法に比較して、鋳型強度が低い、可使時間が
短い、砂再生性が劣るなどの欠点を有しており、更にそ
の改良が望まれている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、前記問題点を解決すべ（、鋭意研究の結
果、適正な範囲の重量平均分子量を有するフェノールホ
ルムアルデヒドｔＭＪｌｉｆを用いたアルカリフェノー
ル−ホルムアルデヒド樹脂水溶液を粘結剤とすることに
より、これを有機エステルで硬化せしめる鋳型造型法に
おいて、低レベルの樹脂量で鋳型最終強度を低下させる
ことな（、初期強度が大幅に改善されることを見い出し
、本発明に到達した。

即ち、本発明は、アルカリフェノール−ホルムアルデヒ
ド樹脂水溶液を粘結剤とし、これを有機エステルで硬化
せしめる鋳型造型法に用いられる粘結剤組成物であって
、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂の重量平均分子量
が２１００〜８０００、好ましくは２５００〜５０００
であるアルカリフェノール−ホルムアルデヒド樹脂水溶
液からなることを特徴とする鋳物砂川粘結剤組成物に係
わるものであり、本発明の粘結剤組成物を用いることに
より、鋳型最終強度を低下させることなく、鋳型の初期
強度を大幅に改善することができる。

鋳型の初期強度に対して粘結剤組成物の重量平均分子量
は、硬化速度、濡れ性、充填性、硬化剤の分散性など、
それらの相互作用を含めた複雑な要因のバランスと密接
に関係していると思われる。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で複雑な
形状の金型へ吹き込むため、前記関係は特に密接である
。それ故、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂の重量平
均分子量を適正な範囲に調整することは極めて重要であ
る。

即ち本発明におけるフェノール−ホルムアルデヒド樹脂
の重量平均分子量を２１００〜８０００、好ましくは２
５００〜５０００にすることにより、鋳型の初期強度は
大幅に改善される。分子量がこの範囲を外れると初期強
度は著しく低下する。

尚、樹脂の重量平均分子量はＧＰＣ（ゲルパーミェーシ
ョンクロマトグラフィー）により求められる。本発明に
おける重量平均分子量の測定条件は下記の実施例に示し
た。

本発明におけるフェノール−ホルムアルデヒド樹脂製造
時の反応触媒は通常ＫＯＪ１が用いられるが、所定量の
ＫＯ（１の全量を反応触媒として用いても良いし、また
触媒として必要最小限の量以外は反応後場合によっては
Ｎａ０ＨＪ？）Ｌｉ０１１と一緒に添加することも可能
である。但し、粘結剤中の全アルカリとフェノールのモ
ル比は０．３：１〜１．２：１が好ましい。

また本発明におけるアルカリフェノール−ホルムアルデ
ヒド樹脂は水溶液として得られるが、水溶液中の固型物
含量は５０〜７５重量％であることが望ましい。

本発明におけるフェノール−ホルムアルデヒド樹脂製造
反応時のホルムアルデヒドとフェノールのモル比は１．
５：１〜２．ｓ：’ｔの範囲が好ましい。ホルムアルデ
ヒド量が上記範囲より小さい場合は鋳型強度の低下が大
きい。また上記範囲よりも大きい場合は可使時間の改善
効果は低下する。

また、更に鋳型強度を向上させる目的でシランカップリ
ング剤を加えても差し支えない。好ましいシランカップ
リング剤としては、γ−アミノプロピルトリエトキシシ
ランやＴ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメ
トキシシラン等が挙げられる。

本発明の粘結剤組成物を用いて自硬性鋳型を製造するに
は、先ず耐火性粒状材料１００重量部に、有機エステル
０．０５〜９重量部、好ましくは０．１〜５重量部及び
アルカリフェノール−ホルムアルデヒド樹脂水溶液０．
４〜１５重量部、好ましくは０．６〜５重量部を周知の
方法で混練し、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。

又、本発明の粘結剤組成物を用いてガス硬化性鋳型を製
造するには、先ず耐火性粒状物１００重量部にアルカリ
フェノール−ホルムアルデヒド樹脂水溶液０．４〜１５
重量部を加えた混練砂を手込めもしくは加圧空気でのブ
ローイングにより模型中に充填し、次いでガス状もしく
はエロゾル状の有機エステル０．０５〜９重量部を吹き
込んで硬化させ鋳型を製造する。

用いられる有機エステルとしてはラクトン類、或いは炭
素数１−１０の一価又は多価アルコールと炭素数１〜１
０の有機カルボン酸より導かれる有機エステルの単独も
しくは混合物が用いられるが、自硬性鋳型造型法ではＴ
−ブチロラクトン、プロピオンラクトン、ε−カプロラ
クトン、ギ酸エチル、エチレングリコールジアセテート
、トリアセチン等が好ましく、ガス硬化性鋳型造型法で
はギ酸メチルが好ましい。

また、耐火性粒状材料としては石英質を主成分とする珪
砂の他、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
明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

尚、本実施例における重量平均分子量は、ＧＰＣにより
下記条件で測定した。

〈重量平均分子量の測定法〉＋８）　　サンプル調製試料に適量の水を加え、ｔｔｚｓｏ４を加え中和する。

生成した沈澱を濾過分離し、水洗し、乾燥する。これを
テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶解し、ＧＰＣ用のサ
ンプルを調製した。

ｆｂｌ　　カラム：ガードカラムＴＳＫ　（東洋曹達工業■製”）　ＩＩＸ
Ｌ（６，５ｍｍφＸ４ｃ＋＊）１本とＴＳＫ　３０００
１１ＸＬ（７，８ｍａｎＸ　３０ｃｎ＋）　　１本とＴ
ＳＫ　２５００ＨＸＬ（７，８ｍｍφＸ３０ｃａ＋）１
本。

注入口側よりガードカラム→３０００ＨＸＬ→２５００
ＨＸＬ接続。

ＴＣ）　　標準物質：ポリスチレン（東洋曹達工業ａＩ製）（ｄ）　　溶出液：Ｔ肝、流速；　１　ｓｊ／５ｉｎ（圧力４０〜７０ｋｇ
／ｃｍ”）。

（ｅｌ　　カラム温度：室温（２０〜２５℃）（ｆｌ　　検出器：ＵＶ　（紫外分光光度計）波長はフェノールの紫外極大ピークにより定量した。

（Ｋｌ　　分子量計算の為の分割法時間分割（２秒）尚、ｃｐｃ測定に際し、使用した測定機器及び接続法は
第１図の通りである。図中、ｌは溶媒、２はポンプ、３
は試料注入バルブ、４は脈動・圧力・流量制御回路、５
はガードカラム、６は３０００１１ＸＬカラム、７は２
５００１１ＸＬカラム、８はＵＶ検出器、９はデーター
処理装置、１０は廃液である。

実施例１〜４及び比較例１〜２５０％にＯＨ水溶液中にＫＯＨと当モル比のフェノール
を加え、攪拌、溶解した。この溶液を８０℃に保ちなが
ら、フェノールに対し、２モル倍の５０％ホルムアルデ
ヒド水溶液を徐々に加えた。

そして反応溶液中のフェノール−ホルムアルデヒド樹脂
が所定の重量平均分子量になるまで８０℃で反応した。

得られた樹脂水溶液を用い、自硬性鋳型造型法における
鋳型強度の混練後の経時変化（硬化速度）を評価した。

即ち、ジルコン砂１００重量部に対し、エチレングリコ
ールジアセテートを０．４５重量部及び得られたアルカ
リフェノール−ホルムアルデヒド樹脂水溶液を１．５重
量部添加混練した混合物を５０ｍｍφＸ　５０ｍｍｂの
テストピース用模型に充填し、混練後の抗圧力の経時変
化を測定した。

結果を表１に示す。

表　　−１実施例５〜８及び比較例３〜４実施例１〜４及び比較例１〜２と同様の方法で各種重量
平均分子量のアルカリフェノール−ホルムアルデヒド樹
脂水溶液を得た。

得られた樹脂水溶液を用い、ガス硬化性鋳型造型法にお
ける有機エステル注入後の鋳型強度の経時変化（硬化速
度）を評価した。

即ち、珪砂１００重量部に、得られた樹脂水溶液２．０
重量部を添加混練した混合物を、５０ＩＷＩＩＩφＸ　
５０ａ＋ｍｈのガス硬化用テストピース模型に充填した
。この模型中に０．８重量部のガス状及びエロゾル状の
ギ酸メチルを注入し、注入後の抗圧力の経時変化を測定
した。

結果を表２に示す。

表　　−２〔発明の効果〕上記の実施例で明白な様に、本発明によりアルカリフェ
ノール−ホルムアルデヒド樹脂を粘結剤とし、これを有
機エステルで硬化せしめる鋳型造型法において、鋳型最
終強度を低下させることなく、大幅に鋳型の初期強度を
向上させ鋳型の生産性を著しく向上させることができる

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明におけるＧＰＣによる分子量測定の際
使用した測定機器及び接続法を示す工程図である。１・・・溶媒　　　　　　　２・・・ポンプ３・・・試
料注入バルブ４・・・脈動・圧力・流量制御回路５・・・ガードカラム　　　６・・・３０００１１ＸＬ
カラム７・・・２５００１１ＸＬカラム　　８・・・ｔ
＋Ｖ検出器９・・・データー処理装置　１０・・・廃液
４ＪｌａｌＪＰｍｌ　士欠Ｍ

Claims

【特許請求の範囲】１、アルカリフェノール−ホルムアルデヒド樹脂水溶液
を粘結剤とし、これを有機エステルで硬化せしめる鋳型
造型法に用いられる粘結剤組成物であって、フェノール
−ホルムアルデヒド樹脂の重量平均分子量が２１００〜
８０００であるアルカリフェノール−ホルムアルデヒド
樹脂水溶液からなることを特徴とする鋳物砂用粘結剤組
成物。２、重量平均分子量が２５００〜５０００である特許請
求の範囲第１項記載の組成物。