JPS62252634A - ガス硬化性鋳型用粘結剤組成物 - 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〕 本発明はガス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、本発明は耐火性粒状物にアルカリ
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、これにガス状もしくはエロゾル状の有機エステ
ルを注入して鋳型を製造するガス硬化性鋳型製造法に用
いられる改良された鋳型用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、ガス状もしくはエ
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代表的なもの
である。

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が、数々
の利点を有する一方、しみつき等の課題もあり、更に改
良が検討されている。

上記のように、コールドボックスも今後更に汎用的な造
型法とする為に更に改良された粘結剤の開発が望まれて
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記目的の鋳型造型法の一つとして、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、これにガス状
もしくはエロゾル状の有機エステルを注入する鋳型造型
法が特開昭５８−１５４４３４号公報により公知である
。

コールドボックス法の利点の１つとして自硬性鋳型造型
法に比較して可使時間が長いことが挙げられる。コール
ドボックス法はガス状もしくはエロゾル状の硬化触媒も
しくは硬化剤を注入して初めて硬化が始まる為、反応機
構的には、硬化触媒を注入するまでは可使時間を有する
。

しかし、実際は、蒸発、分解、水分、鋳物砂中の不純物
等の影響により、可使時間は著しく短縮される。可使時
間を過ぎた混練砂で造型された鋳型は強度が低く、砂か
み等の鋳物欠陥が起こり易い。

アルカリフェノール−ホルムアルデヒド樹脂を粘結剤と
する鋳型造型法においても、実際には有機エステルを注
入する時点より著しく短縮された時点までしか可使時間
はなく、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、上記問題点を改良すべく、アルカリフェ
ノール−ホルムアルデヒド樹脂を詳細に検討した結果、
アルカリとしてＮ　ａ　Ｏ）１とＫＯ）ｌとを併用し、
且つＮａＯＨとＫＯＨの割合を適正な範囲に選ぶことに
よって低レベルの樹脂量で充分な鋳型強度が得られ、且
つ可使時間が大幅に改良されることを見出し、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、これにガス状もしくはエロゾ
ル状の有機エステルを注入して鋳型を製造するガス硬化
性鋳型製造法に用いられる粘結剤組成物であって、アル
カリフェノール−ホルムアルデヒド樹脂水溶液中のアル
カリがＮａＯＨとＫＯＨとから成り、ＮａＯＨとＫｏｊ
ｉの合計モル数とフェノールのモル比が０．２：１〜１
．２；１で、且つＮａＯＨとＫＯＨのモル比が５　：　
９５〜９９．５　：０．５、好ましくは６０　：　４０
〜９９．５　：　０．５　、更に好ましくは８０７２０
〜９９．５　：　０．５であることを特徴とするガス硬
化性鋳型用粘結剤組成物に係わるものであり、本発明の
粘結剤組成物により可使時間を大幅に改良することがで
きる。

本発明におけるアルカリフェノール−ホルムアルデヒド
樹脂は所定量のＫＯ！１水溶液を反応触媒として用い、
フェノールとホルムアルデヒドを適当な分子量に達する
まで反応させた後、所定量のＮａＯＨ水溶液を添加し製
造される。

本発明におけるアルカリフェノール−ホルムアルデヒド
樹脂水溶液中のＮ　ａ　Ｏ［１とＫＯＨのモル比は５：
９５〜９９．５　：　０．５　、好ましくは６０　：　
４０〜９９．５　：　０．５、更に好ましくは８０　：
　２０〜９９．５　：　０．５である。Ｎ　ａ　ＯＩＩ
のモル比が上記範囲より小さい場合は可使時間の改善効
果は小さい。又、上記範囲よりもＮａＯＨのモル比が大
きい場合には鋳型強度の低下が大きい。

また本発明におけるフェノールホルムアルデヒド樹脂製
造の反応触媒はＲｏｌｌが用いられるが、本発明で定め
られるに０１１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ＮａＯＨ
と一緒に添加しても差し支えない。

本発明におけるアルカリフェノール−ホルムアルデヒド
樹脂水溶液中のＮ　ａ　ＯＨとＫＯＨの合計モル数とフ
ェノールとのモル比は０．２：１〜１．２：１の範囲で
あり、好ましくは０．３：１〜ｌ：１の範囲である。全
アルカリｆＪ　（Ｎ　ａ　ＯＨとＫｏｊｉの合計モル数
）が上記範囲より小さい場合は鋳型強度の低下が大きく
、上記範囲より大きい場合は粘結剤の取り扱いを危険な
ものとする。

なお、本発明におけるＮａ０１１の一部をＬｉ０Ｉｌと
置き換えても差支えない。

又、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重景％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．
５：１〜２．５：１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。

本発明におけるアルカリフェノール−ホルムアルデヒド
樹脂水溶液中のフェノール−ホルムアルデヒド樹脂の重
量平均分子量は７００〜８０００の範囲が好ましい。こ
の範囲以外の分子量の場合、鋳型強度の低下が大きい。

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。好ましいシランカフブ
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重量部を吹き込む。

用いられる有機エステルとしてはアルキル基の炭素数が
１〜３であるギ酸アルキル、好ましくはギ酸メチルが挙
げられる。

また、耐火性粒状物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。

実施例１〜５及び比較例１〜３ 所定のアルカリとフェノールのモル比及び所定のＮａ０
ＩＩとＫｏｊｉのモル比で定められる量の５０％ＫＯＨ
水溶液中にフェノールを加え、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の重
量平均分子量が１０００に達する溶液粘度まで８０℃で
反応した。

反応後室温まで冷却し、（ＫＯＪＩ　＋　Ｎａ０Ｈ）と
フェノールのモル比が１／１になる様に５０％Ｎ　ａ　
ＯＨ水溶液を加え、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。

尚、アルカリとして全てＫＯＨを使用した場合を比較例
−１、全てＮａＯＨを用い反応触媒として全て反応前に
用いた場合を比較例−２、全てＮａ０１！を用い反応前
と反応後のモル比が２０　：　８０になる様に加えた場
合を比較例−３として挙げた。

得られた樹脂水溶液２重量部を珪砂１００重量部に添加
混練し、混練後２．３．４．５時間室温で放置した後、
５０ＩＩＩＩｌφＸ　５０ｍｍｈのガス硬化用テスト模
型に充填し、０．８重量部のガス状及びエロゾル状のギ
酸メチルを模型中に注入し、テスト鋳型の抗圧力（ｋｇ
／ｃｍ２）を測定した。

結果を表１に示す。

表　　　−１ 実施例６〜９及び比較例４ ＮａＯＩｌとＫＯＪＩのモル比を８０　：　２０とし、
（ＮａＯＨ＋にＯＨ）とフェノールのモル比を種々変化
させ、実施例１〜５と同様に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２重量部を珪砂１００重量部に添加
混練し、混練後２．３．４．５時間室温で放置した後、
５０＋＋ｕ＋＋φＸ　５０ｎ＋＋＋ｂのガス硬化用テス
ト模型に充填し、０．８重量部のガス状及びエロゾル状
のギ酸メチルを模型中に注入し、テスト鋳型の抗圧力（
ｋｇ／ｃｏ＋りを測定した。

結果を表２に示す。

表　　−２ 〔発明の効果〕 本発明の粘結剤組成物により、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、これにガス状もしく
はエロゾル状の有機エステルを注入する鋳型造型法にお
いて鋳型強度を低下させず、可使時間を大幅に改善する
ことが五能となった。

Claims (1)

1. 【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、これにガス状もしくはエロゾル状の有機
   エステルを注入して鋳型を製造するガス硬化性鋳型製造
   法に用いられる粘結剤組成物であって、アルカリフェノ
   ール−ホルムアルデヒド樹脂水溶液中のアルカリがＮａ
   ＯＨとＫＯＨとから成り、ＮａＯＨとＫＯＨの合計モル
   数とフェノールのモル比が０．２：１〜１．２：１で、
   且つＮａＯＨとＫＯＨのモル比が５：９５〜９９．５：
   ０．５であることを特徴とするガス硬化性鋳型用粘結剤
   組成物。 ２、ＮａＯＨとＫＯＨのモル比が６０：４０〜９９．５
   ：０．５である特許請求の範囲第１項記載の組成物。 ３、ＮａＯＨとＫＯＨのモル比が８０：２０〜９９．５
   ：０．５である特許請求の範囲第１項記載の組成物。