JPS6233016B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アルミニウムとかマグネシウムのよ
うな鉄に比較して、低融点の金属を鋳造するのに
適したシエルモード用レジンコーテツドサンド、
およびその製造法に関する。 最近、自動車の鋳造部品には、重さを軽減する
ために、従来の鉄のかわりに、アルミニウムとか
マグネシウムのような軽金属を使うが、これらの
材料は低融点を持つている。 今後、これらの軽金属の鋳造がますます普及す
るとみられている。一方、レジンコーテツドサン
ドによる鋳型を鋳造時に使用したのち、省資源を
目的として、シエル鋳型を処理して、砂を回収
後、この砂を鋳造用に再使用し、砂の歩留りを極
力向上する方法がとり入れられている。 アルミニウムとかマグネシウムのような低融点
の金属の鋳造においては、注湯時のシエル鋳型の
内部温度が、300〜400℃という低温に留る。この
ため、シエル鋳型中のフエノール樹脂の分解が不
十分となり、なお、シエル鋳型は、十分な強度を
保持しているので、複雑な鋳物形状では、シエル
中子を鋳物より能率よく取り出すことが著しく困
難となる場合がある。従つて、このような場合、
鋳ぐるみされているシエル中子を砂状にして取り
出すには焼成炉等を通して長時間加熱した後、衝
撃を与えて崩壊させる方法をとらねばならない。
このことは、大量の低融点をもつ金属の鋳物を製
造する場合、生産性の向上と省エネルギーに対す
る大きな障害となつている。 本発明者らは、アルミニウムのような低融点を
もつ金属の鋳造後におけるシエル鋳型の崩壊性を
促進させるべく、鋭意研究した結果、フエノール
樹脂で鋳物用砂粒を被覆したコーテツドサンドに
おいて、周期律表でａ、ｂ、ａ、ｂ、
ａ、ａ、ａ、ｂ、ａ、ｂ、の各族の
中から選ばれた元素の有機カルボン酸塩を存在さ
せることにより、注湯後におけるシエル鋳型の崩
壊性がきわめて著しく促進されることを見出し
た。 次に発明の詳細を述べる。 アルミニウムのような低融点の金属を注湯する
ときシエル鋳型の崩壊性を促進するには、結合剤
として使用されているフエノール樹脂の硬化後に
生ずる化学的３次元架橋構造が、300〜400℃とい
う比較的低温で熱分解し開裂する必要がある。 フエノール樹脂の熱分解は、一般に酸化性雰囲
気であれ、不活性雰囲気であれ、熱酸化プロセス
が起こると考えられている。それは、不活性雰囲
気の場合も、フエノール樹脂中に、多量の酸素が
存在しているからこの酸素が酸化作用を起す契機
をつくると考えられている。 熱酸化により、メチレン基およびメチン基と
も、ハイドロパーオキシドとなり、さらに、ジヒ
ドロベンゾフエノンに変化したのち開裂し、カル
ボン酸が生成すると考えられている。 従つて、フエノール樹脂の熱分解を300〜400℃
という低温で起るようにする一つの方法として、
メチレン基およびメチン基の酸化、熱分解の活性
化エネルギーを低下するような触媒効果を有する
物質を添加することが奏効すると考えられる。 本発明者らは、有機カルボン酸塩が注湯後のシ
エル鋳型の崩壊性を著しく促進すると共に、シエ
ル強度を低下しないという特徴を有することを見
出した。 本発明の有機カルボン酸塩は周期律表でａ、
ｂ、ａ、ｂ、ａ、ａ、ａ、ｂ、
ａ、ｂ、の各族の中から選ばれた元素をもつ
有機カルボン酸塩であり、ギ酸塩、酢酸塩、酪酸
塩、安息香酸塩、サリチル酸塩、フマール酸塩、
シユウ酸塩、アクリル酸塩、ポリアクリル酸塩、
メタクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩、アジピン
酸塩、クエン酸塩、コハク酸塩などであり、好ま
しくはギ酸塩のうち、ギ酸ナトリウム、ギ酸ニツ
ケルなどであり、酢酸塩では、酢酸コバルト、酢
酸マンガン、酢酸ニツケル、酢酸マグネシウム、
酢酸カルシウム、酢酸亜鉛、酢酸鉛、酢酸ナトリ
ウム、酢酸カリウム、酢酸銅、酢酸バリウムなど
であり、シユウ酸塩では、シユウ酸ナトリウム、
シユウ酸カリウム、シユウ酸クロライドなどであ
る。 これらの有機カルボン酸塩の１種以上を使用す
ることができる。 本発明の有機カルボン酸塩のフエノール樹脂へ
の配合割合は、フエノール樹脂100重量部に対し
て0.5〜40重量部の範囲が最適である。有機カル
ボン酸塩が0.5重量部未満の場合はシエル鋳型の
崩壊性促進の効果が乏しく、また40重量部を越え
る場合はレジンコーテツドサンドの強度および硬
化性などの特性値が低下する。 有機カルボン酸塩のフエノール樹脂への配合方
法は、フエノール樹脂の製造時、フエノールとホ
ルムアルデヒドの反応開始時、反応中、または反
応終了後のいずれかの時点を選んで配合する。あ
るいは、フエノール樹脂の製造後、フエノール樹
脂と有機カルボン酸塩を粉砕混合して分解する方
法、エクストルーダーなどの混練機により、溶融
混合する方法などもある。さらに、レジンコーテ
ツドサンドの製造工程中にて、有機カルボン酸塩
を配合することもできる。レジンコーテツドサン
ドの製造工程中の添加時期は、フエノール樹脂の
添加前、または添加後、あるいは同時のいずれか
の場合による。また、有機カルボン酸塩は、その
まま、あるいは媒体に分散または溶解して配合す
る。いずれの配合方法によつても、得られたレジ
ンコーテツドサンドから製造されたシエル鋳型の
崩壊性は著しく促進される。 本発明で使用されるフエノール樹脂は、ノボラ
ツク型樹脂とレゾール型樹脂およびノボラツク型
樹脂とレゾール型樹脂の混合物のいずれの樹脂も
使用する。 本発明のフエノール樹脂の製造時、原料として
使用されるフエノールは、フエノール、クレゾー
ル、キシレノールなどであるが、レゾルシン、カ
テコール、ハイドロキノン、アニリン、尿素、メ
ラミン、カシユーなどを存在せしめたものも使用
できる。またホルムアルデヒドは、ホルマリン、
パラホルムアルデヒド、トリオキサンなどから選
ばれたアルデヒド物質を使用できる。 また、ノボラツク型樹脂の反応触媒は一般に、
蓚酸、塩酸、硫酸などの酸性物質および有機酸金
属塩である。 レゾール型樹脂の反応触媒は、一般にアンモニ
ア、トリエチルアミン、水酸化ナトリウム、水酸
化バリウムなどの塩基性物質が使用される。 本発明においては、鋳型崩壊性をより向上させ
るために、レジンコーテツドサンドに用いる滑剤
をフエノール樹脂に内含させる。滑剤を内含した
フエノール樹脂は、フエノール樹脂を製造する
際、反応開始前、反応中あるいは反応終了後にお
いて、反応系に滑剤を添加することによつて得ら
れる。 本発明は、フエノール樹脂に滑剤を内含させる
ことにより、鋳型強度をも向上させることができ
る。 好ましい滑剤としては、エチレンビスステアリ
ン酸アマイド、メチレンビスステアリン酸アマイ
ド、オキシステアリン酸アマイド、ステアリン酸
アマイド、メチロールステアリン酸アマイドがあ
る。 本発明が採用するコーテツドサンドの製造方法
としては、ドライホツトコート法、セミホツトコ
ート法、コールドコート法、粉末溶剤法のいずれ
の方法であつてもよいが、本発明をさらに好まし
く実施するにはドライホツトコート法が推奨され
る。 以下本発明を実施例により説明する。しかし、
本発明はこれら実施例によつて限定されるもので
はない。 また、各実施例、比較例に記載されている
「部」および「％」はすべて「重量部」および
「重量％」を示す。 製造例 １，２，３ 冷却器と撹拌器付き反応釜を３個準備し、これ
の各々にフエノール1000部、37％ホルマリン650
部、次いで蓚酸10部を仕込んだ。徐々に昇温し、
温度が96℃に達してから120分間還流反応後、メ
チレンビスステアリン酸アマイド10部、および酢
酸コバルト、ギ酸ニツケルおよびシユウ酸カリウ
ムを各々反応釜に１種ずつ、それぞれ100部を添
加した。混合分散させた後、真空下で脱水反応を
行ない釜出しした。ノボラツク型フエノール樹脂
を各々1070部得た。 有機カルボン酸塩の配合量はノボラツク型フエ
ノール樹脂100部に対して、各々10部であつた。 製造例 ４，５，６ 冷却器と撹拌器付き反応釜を３個準備し、これ
の各々にフエノール1000部、37％ホルマリン1795
部、次いで28％アンモニア水160部、50％水酸化
ナトリウム水溶液60部を添加した。徐々に昇温
し、温度が96℃に達してから30分間還流反応後、
メチレンビスステアリン酸アマイド40部および酢
酸コバルト、ギ酸ニツケルおよびシユウ酸カリウ
ムを各々反応釜に１種ずつ、それぞれ220部を添
加した。混合物を混合分散させた後、真空下で脱
水反応を行ない、釜出し急冷した。 レゾール型フエノール樹脂を各々1320部得た。 有機カルボン酸塩の配合量はレゾール型フエノ
ール樹脂100部に対して、各々20部であつた。 製造例 ７，８，９ 冷却器と撹拌器付き反応釜を３個準備し、これ
の各々にフエノール1000部、37％ホルマリン650
部、次いで蓚部10部を仕込んだ。徐々に昇温し、
温度が96℃に達してから、30分間還流反応した
後、メチレンビスステアリン酸アマイド10部およ
び酢酸コバルトを各々反応釜にそれぞれ０部、２
部、485部を添加した。混合物を混合分散させた
後、真空下で脱水反応を行ない、釜出しした。ノ
ボラツク型フエノール樹脂を各々970部、972部、
1455部を得た。 有機カルボン酸塩の配合量は、ノボラツク型フ
エノール樹脂100部に対して各々０部、0.2部、50
部であつた。 製造例 10 冷却器と撹拌器付き反応釜を準備し、これにフ
エノール1000部、37％ホルマリン1795部、次い
で、28％アンモニア水160部、50％水酸化ナトリ
ウム水溶液60部を添加した。徐々に昇温し、温度
が96℃に達してから、30分間還流反応した後、メ
チレンビスステアリン酸アマイド40部を添加し
て、真空下で脱水反応を行ない、釜出し急冷し
た。レゾール型フエノール樹脂1100部得た。 実施例 １ 温度130〜140℃に加熱した三栄６号珪砂7000部
をワールミキサーに仕込み、製造例１にて得られ
たノボラツク型フエノール樹脂140部を添加した
後、40秒間混練した。ついでヘキサメチレンテト
ラミン21部を水105部に溶解して添加し、コーテ
ツドサンドが崩壊するまで混練した。さらにステ
アリン酸カルシウム７部を添加し、30秒間混合し
て排砂して、エヤレーシヨンを行ないコーテツド
サンドを得た。 実施例 ２ 製造例２にて得られたノボラツク型フエノール
樹脂を使用した以外は実施例１と同様の製造条件
にてコーテツドサンドを得た。 実施例 ３ 製造例３にて得られたノボラツク型フエノール
樹脂を使用した以外は実施例１と同様の製造条件
にてコーテツドサンドを得た。 実施例 ４ 温度130〜140℃に加熱した三栄６号珪砂7000部
をワールミキサーに仕込み、製造例４にて得られ
たレゾール型フエノール樹脂140部を添加した
後、40秒間混練後、105部の冷却水を添加し、コ
ーテツドサンドが崩壊するまで、混練後、ステア
リン酸カルシウム７部を添加し、30秒間混合して
排砂してエヤレーシヨンを行ないコーテツドサン
ドを得た。 実施例 ５ 製造例５にて得られたレゾール型フエノール樹
脂を使用した以外は実施例４と同様の製造条件に
てコーテツドサンドを得た。 実施例 ６ 製造例６にて得られたレゾール型フエノール樹
脂を使用した以外は実施例４と同様の製造条件に
てコーテツドサンドを得た。 実施例 ７ 温度130〜140℃に加熱した三栄６号珪砂7000部
をワールミキサーに仕込み、製造例７にて得られ
たノボラツク型フエノール130部を添加した後、
20秒間混練した。ついで酢酸コバルトを13部添加
し、20秒間混練した。ヘキサメチレンテトラミン
21部を水105部に溶解して添加し、コーテツドサ
ンドが崩壊するまで混練した。ついでステアリン
酸カルシウム７部を添加し、30秒間混合して、排
砂して、エヤレーシヨンを行ない、コーテツドサ
ンドを得た。 実施例 ８ 有機カルボン酸塩としてシユウ酸カリウムを使
用する以外は実施例７と同様の製造条件にてコー
テツドサンドを得た。 実施例 ９ 温度130〜140℃に加熱した三栄６号珪砂7000部
をワールミキサーに仕込み、酢酸コバルトを13部
添加し、20秒間混練した。ついで、製造例７にて
得られたノボラツク型フエノール樹脂78部と製造
例10にて得られたレゾール型フエノール樹脂52部
を添加し、20秒間混練した。さらにヘキサメチレ
ンテトラミン13部を水63部に溶解して添加し、コ
ーテツドサンドが崩壊するまで混練した。つい
で、ステアリン酸カルシウム７部を添加し、30秒
間混合して、排砂して、エヤレーシヨンを行な
い、コーテツドサンドを得た。 実施例 10 有機カルボン酸塩としてシユウ酸カリウムを使
用する以外は、実施例９と同様の製造条件にてコ
ーテツドサンドを得た。 比較例 １ 温度130〜140℃に加熱した三栄６号珪砂7000部
をワールミキサーに仕込み、製造例７にて得られ
たノボラツク型フエノール樹脂140部を添加した
後、40秒間混練後、ヘキサメチレンテトラミン21
部を水105部に溶解して添加し、コーテツドサン
ドが崩壊するまで、混練後、ステアリン酸カルシ
ウム７部を添加し、30秒間混合して、排砂して、
エヤレーシヨンを行ないコーテツドサンドを得
た。 比較例 ２ 製造例８にて得られたノボラツク型フエノール
樹脂を使用する以外は比較例１と同様の製造条件
にてコーテツドサンドを得た。 比較例 ３ 製造例９にて得られたノボラツク型フエノール
樹脂を使用する以外は比較例１と同様の製造条件
にて、コーテツドサンドを得た。 比較例 ４ 温度130〜140℃に加熱した三栄６号珪砂7000部
をワールミキサーに仕込み、製造例10にて得られ
たレゾール型フエノール樹脂140部を添加した
後、40秒間混練後、105部の冷却水を添加し、コ
ーテツドサンドが崩壊するまで混練後、ステアリ
ン酸カルシウム７部を添加し、30秒間混合して、
排砂して、エヤレーシヨンを行ない、コーテツド
サンドを得た。 実施例１、２、３、４、５、６、７、８、９、
10、および比較例１、２、３、４にて得られた
各々のレジンコーテツドサンドの特性値、および
シエル鋳型の崩壊性を第１表に示す。 なお試験方法は次の通りである。 曲げ強さ：JACT試験法SM―１による。 粘着点：JACT試験法Ｃ―１による。 熱間引張り強さ：JACT試験法SM―10による。 急熱膨張率：JACT試験法SM―７による。 測定温度は1000℃とした。 崩壊性：レジンコーテツドサンドを29φｍ／ｍ×
150ｍ／ｍの鉄パイプに入れ、250℃30分
間予備焼成する。パイプをアルミ箔で被
覆し、370℃で３時間処理する。 放冷後、パイプを取り出して、第１図の衝撃試
験機にて、衝撃を加え、１回毎に崩壊した砂を取
り出し、残砂量を測定し、残砂量が０になつた衝
撃回数をもとめる。 第１図に於いて、Ａはサンプル、Ｂはハンマー
部を表わす。 ハンマー部は支点Ｃを中心に回転する腕であ
る。ハンマー部の支点は高さ30cmに取付けられ、
ハンマー部は水平に持ち上げられてから自然落下
させ、支点を中心にして、サンプルに向け、衝撃
を加える。 【表】

【図面の簡単な説明】

第１図は崩壊性を試験するための衝撃試験機で
ある。 Ａはサンプル、Ｂはハンマー部、Ｃはハンマー
部を取付けてある支点。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ フエノール樹脂で鋳物用砂粒を被覆したレジ
   ンコーテツドサンドにおいて、周期率表で、
   ａ、ｂ、ａ、ｂ、ａ、ａ、ａ、
   ｂ、ａ、ｂ、の各族の中から選ばれた元素
   の有機カルボン酸塩を存在させ、かつフエノール
   樹脂中に滑剤を内含させてなる崩壊性を促進させ
   たレジンコーテツドサンド。