JPS6310038A - Composition for molding sand - Google Patents

Composition for molding sand

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JPS6310038A
JPS6310038A JP15268286A JP15268286A JPS6310038A JP S6310038 A JPS6310038 A JP S6310038A JP 15268286 A JP15268286 A JP 15268286A JP 15268286 A JP15268286 A JP 15268286A JP S6310038 A JPS6310038 A JP S6310038A
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山崎 元義
Norifumi Saitou
斎藤 乗史
Isao Kai
勲 甲斐
Kazuo Tamemoto
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Abstract

PURPOSE:To obtain a compsn. for molding sand which does not generate harmful emitting malodors during production of a casting mold by compounding an alkaline resol type phenolic resin and alkylene carbonate expressed by the specific formula respectively at specific ratios with the molding sand. CONSTITUTION:The alkaline resol type phenolic resin obtd. by bringing monophenols and formaldehyde into reaction is compounded at 0.5-2pts.wt. and the alkylene carbonate expressed by the formula (R and R' are respectively a hydrogen atom or alkyl group of 1-8C) is compounded at 5-7pts.wt. per 100pts.wt. said phenolic resin, with 100pts.wt. molding sand. The resol resin is prepd. by using phenol, cresol, etc. for the monophenols, using about 1-5mol formaldehyde per mol of the monophenols and bringing the same into an addition condensation reaction for 1-10hr at about 4-100 deg.C in the presence of an alkaline catalyst. The casting mold formed of the compsn. for molding sand obtd. in the above-mentioned manner has the substantial strength and does not generate the gases having the malodors during pouring of a molten metal.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、新規な鋳物砂組成物、さらに詳しくいえば鋳
型を製造する際に悪臭を伴う有害ガスを発生することの
ない低臭性鋳物砂組成物知間するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention provides a novel foundry sand composition, more specifically, a low-odor foundry sand composition that does not generate harmful gases accompanied by bad odors when manufacturing molds. It is a knowledgeable thing.

従来の技術 最近、鋳物の製造には、有機バインダーを含む鋳物砂で
作成した有機自硬性鋳型が、作業時間の短縮、品質の均
一化などの点で有利なため、多く利用されるようになっ
てき次。
Conventional technology Recently, organic self-hardening molds made from foundry sand containing an organic binder have come into widespread use in the production of castings, as they are advantageous in terms of shortening work time and ensuring uniform quality. Next time.

この有機自硬性鋳型は、例えば鋳物砂にフェノール系樹
脂、フラン系樹脂のような粘結剤及び芳香族スルホン酸
のような酸性硬化剤を配合した鋳物砂組成物を用い、こ
れを所定の形状に成形したのち常温で硬化させる方法、
鋳物砂にフェノール樹脂溶液とポリイソシアネート溶液
から成る粘結剤を加えた組成物を成形し、塩基性触媒で
常温硬化させる方法などによって製造されている。
This organic self-hardening mold uses, for example, a foundry sand composition in which foundry sand is blended with a binder such as a phenolic resin or a furan resin, and an acidic curing agent such as aromatic sulfonic acid, and is molded into a predetermined shape. A method of molding and then curing at room temperature,
It is manufactured by molding a composition made by adding a binder consisting of a phenol resin solution and a polyisocyanate solution to foundry sand, and curing it at room temperature with a basic catalyst.

しかしながら、このような方法で製造される鋳型は1通
常鋳込時に鋳型に含まれる芳香族スルホン酸の熱分解に
よシ発生する二酸化硫黄ガス、あるいは燃焼しきれずに
揮散する炭化水素系溶剤など悪臭を伴った有害ガスを発
生し、作業環境を著しく汚染するため、工業的に実施す
る場合には、局所排気設備を設けたシ、保護具などを着
用するなどの対策を講じる必要があり、これに伴う経費
の増大、作業能率の低下を免れない。
However, molds manufactured by this method usually produce bad odors such as sulfur dioxide gas generated by thermal decomposition of aromatic sulfonic acid contained in the mold during casting, or hydrocarbon solvents that volatilize without being completely burned. When used industrially, it is necessary to take measures such as installing local exhaust equipment and wearing protective equipment. This inevitably leads to an increase in expenses and a decrease in work efficiency.

したがって、鋳造技術の分野においては、悪臭や有害ガ
スを発生しない鋳物砂組成物の出現が待望されていた。
Therefore, in the field of casting technology, there has been a long-awaited desire for a foundry sand composition that does not generate bad odors or harmful gases.

発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、鋳型製造に際して悪臭や有害ガスを発
生することがなく、しかも十分な強度の鋳型を与える鋳
物砂組成物を提供することである。
Problems to be Solved by the Invention It is an object of the present invention to provide a foundry sand composition that does not generate bad odors or harmful gases during mold production and can provide molds with sufficient strength.

問題点を解決するための手段 本発明者らはこのような望ましい鋳物砂組成物を開発す
るために鋭意研究を重ねた結果、ある徨のアルカリ性レ
ゾール型フェノール樹脂と特定のアルキレンカーボネー
トは常温で硬化反応を起こして鋳型を与え、しかも得ら
れた鋳型は従来の鋳型より著しく優れ九低臭性を有する
上に、十分な強度も有し、またこの強度は特定のシラン
カップリング剤の添加によりさら疋向上することを見出
し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted extensive research in order to develop such a desirable foundry sand composition, and have found that certain alkaline resol type phenolic resins and certain alkylene carbonates harden at room temperature. The resulting mold is significantly superior to conventional molds in terms of low odor and has sufficient strength, and this strength can be further improved by adding a specific silane coupling agent. Based on this finding, the present invention was completed.

すなわち、本発明は、鋳物砂100重量部に対し、モノ
フェノール類とホルムアルデヒドとを反応させて得られ
るアルカリ性レゾール型フェノール樹脂0.5〜20重
量部と、該フェノール樹脂100重量部当95〜70重
量部の一般式 %式% (式中のR及びR′はそれぞれ水素原子又は炭素数1〜
8のアルキル基である) で示されるアルキレンカーボネートを配合し念とと全特
徴とする低臭性鋳物砂組成物及びこれに、さらに該フェ
ノール樹脂100重量部当り0.01〜10重量部の、
三官能性エポキシ系シランカップリング剤、三官能性ア
ミノ系シランカップリング剤、三官能性メルカプト系シ
ランカップリング剤の中から選ばれた少なくとも1種の
シランカップリング剤を配合したことを特徴とする低臭
性鋳物砂組成物を提供するものである。
That is, the present invention provides 0.5 to 20 parts by weight of an alkaline resol type phenolic resin obtained by reacting monophenols and formaldehyde to 100 parts by weight of foundry sand, and 95 to 70 parts by weight per 100 parts by weight of the phenolic resin. General formula % Formula % (R and R' in the formula are each a hydrogen atom or a carbon number of 1 to 1% by weight)
A low-odor foundry sand composition containing an alkylene carbonate represented by the alkyl group (8), and further comprising 0.01 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of the phenolic resin.
It is characterized by containing at least one silane coupling agent selected from a trifunctional epoxy silane coupling agent, a trifunctional amino silane coupling agent, and a trifunctional mercapto silane coupling agent. The present invention provides a low-odor foundry sand composition.

以下、本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below.

本発明組成物における鋳物砂については特に制限はない
が、通常ケイ砂、オリビンサンド、クロマイトサンド、
ジルコンサンド、アシュランドノーペーク再生砂、グリ
ーンサンド混入焙焼再生砂、フラン再生砂などが使用さ
れる。
There are no particular restrictions on the foundry sand in the composition of the present invention, but usually silica sand, olivine sand, chromite sand,
Zircon sand, Ashland no-peque recycled sand, roasted recycled sand mixed with green sand, furan recycled sand, etc. are used.

不発°明組成物において用いられるアルカリ性レゾール
型フェノール樹脂(以下レゾール樹脂という)は、モノ
フェノール類とホルムアルデヒドをアルカリ触媒の存在
下に附加縮合反応させて生成する反応混合物を所望に応
じて固形分濃度40〜70M食%に調節した水溶液、あ
るいはメタノール、ア七トンなど、又はこれらの有機溶
剤と水との混合物などに溶解させた有機溶剤溶液として
供せられるものであるが、一般に消防法などの法的規制
に拘束されず、かつコスト的に有利な水溶液タイプが好
適に使用される。ま九、本発明組成物において前記レゾ
ール樹脂は、一般にその数平均分子量が小さく々ると硬
化速度が遅くなる傾向にあり、鋳型に十分な強度を付与
することができない性質を示し、このようなレゾール樹
脂を使用する場合には、本発明組成物において硬化反応
の促進作用を呈する、例えばアルカリ金属水酸化物など
のアルカリ性化合物をさらに追加配合しその硬化速度を
調節することが必要である。そこで、このような煩雑さ
を回避するために該レゾール樹脂の数平均分子量゛とし
ては、通常200以上、好ましくは300以上に調節し
ておくことが望ましい。
The alkaline resol type phenolic resin (hereinafter referred to as resol resin) used in the uninvented composition is a reaction mixture produced by an addition condensation reaction of monophenols and formaldehyde in the presence of an alkali catalyst, and the solid content concentration is adjusted as desired. It is provided as an aqueous solution adjusted to 40 to 70M food %, or as an organic solvent solution dissolved in methanol, amethane, etc., or a mixture of these organic solvents and water, but it is generally provided according to the Fire Service Act. An aqueous solution type is preferably used because it is not bound by legal regulations and is advantageous in terms of cost. (9) In general, the resol resin in the composition of the present invention tends to have a slow curing speed when its number average molecular weight is small, and exhibits a property that it cannot impart sufficient strength to the mold. When using a resol resin, it is necessary to further add an alkaline compound, such as an alkali metal hydroxide, which promotes the curing reaction to the composition of the present invention to adjust the curing speed. Therefore, in order to avoid such complications, it is desirable to adjust the number average molecular weight of the resol resin to usually 200 or more, preferably 300 or more.

本発明に係るレゾール樹脂の製造において用いるモノフ
ェノール類としては、例えばフェノール、クレゾール、
キシレノール、クミルフェノール、ノニルフェノール、
フルフラ−ル、フェニルフェノールなどが挙げられる。
Examples of monophenols used in the production of the resol resin according to the present invention include phenol, cresol,
xylenol, cumylphenol, nonylphenol,
Examples include furfural and phenylphenol.

これらのモノフェノール類はそれぞれ単独又は2種以上
組み合わせて用いてもよく、また必要に応じてモノフェ
ノール類の爬造時に副生ずる例えばクレゾール残査など
の副生物を使用することも可能である。
These monophenols may be used alone or in combination of two or more, and if necessary, it is also possible to use by-products, such as cresol residue, which are produced during the preparation of monophenols.

また、こ五らのモノフェノール類と附加縮合反応させる
ホルムアルデヒドとしては、通常ホルマリンのような水
溶液が用いられるが、そのほか反応に際してホルムアル
デヒドを発生しうる物質、例えばパラホルムアルデヒド
、トリオキサン、ヘキサメチレンテトラミンな片も用い
ることができ、f7’を必要に応じてグリオキザール、
フルフラールなどを併用するととも可能である。
In addition, an aqueous solution such as formalin is usually used as the formaldehyde to be subjected to the addition condensation reaction with these monophenols, but there are also other substances that can generate formaldehyde during the reaction, such as paraformaldehyde, trioxane, hexamethylenetetramine, etc. can also be used, optionally replacing f7' with glyoxal,
It is also possible to use furfural etc. in combination.

これらのホルムアルデヒドの使用量については、通常モ
ノフェノール類1モルi5.0.8〜6モル、好ましく
は1〜5モルの範囲で選ばれる。
The amount of formaldehyde to be used is usually selected within the range of 0.8 to 6 moles, preferably 1 to 5 moles per mole of monophenols.

本発明に係るレゾール樹脂は前記のモノフェノール類及
びホルムアルデヒドを前記の割合で使用し、アルカリ触
媒の存在下、通常40〜1001::の温度で1−10
時間程度反応させることによって得られる。
The resol resin according to the present invention uses the above-mentioned monophenols and formaldehyde in the above-mentioned ratio, and is prepared in the presence of an alkali catalyst at a temperature of usually 40-1001:1.
It is obtained by reacting for about hours.

アルカリ触媒としては、例えばアルカリ金属の水酸化物
、酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩、アルカリ土類金属の水
酸化物、酸化物などの無機アルカリ化合物やアミン系化
合物を単独で、あるいは2種以上を併用して用いてもよ
いが、特にアルカリ金属系化合物が好適に使用される。
As the alkali catalyst, for example, an inorganic alkali compound such as an alkali metal hydroxide, oxide, carbonate, hydrogen carbonate, an alkaline earth metal hydroxide or oxide, or an amine compound may be used alone or in combination. Although the above may be used in combination, alkali metal compounds are particularly preferably used.

その使用量としては、モノフェノール類1モル当b、無
mアルカリ化合物の場合には、通常0.01〜1.5モ
ル、好ましくは0.1〜1.2モル、アミン系化合物の
場合には、通常0.01〜0.5モル、好ましくは0.
02〜0.4モルの範囲が実用的である。
The amount used is b per mole of monophenols, in the case of non-alkaline compounds, usually 0.01 to 1.5 moles, preferably 0.1 to 1.2 moles, and in the case of amine compounds is usually 0.01 to 0.5 mol, preferably 0.01 to 0.5 mol.
A range of 0.02 to 0.4 mol is practical.

特に、アルカリ金属水酸化物又は酸化物は、前記レゾー
ル樹脂の製造用触媒として使用する以外に必要に応じて
調製した疎水性レゾール樹脂の水溶化処理剤、あるいは
前記したように硬化速度調節剤として調製後のレゾール
樹脂に配合することも可能である。
In particular, alkali metal hydroxides or oxides are used not only as catalysts for the production of resol resins but also as water-solubilizing agents for hydrophobic resol resins prepared as necessary, or as curing rate regulators as described above. It is also possible to blend it into the resol resin after preparation.

このアルカリ触媒の代表的なものとしては、例えばKO
H、NaOH%LiOH、Ca(OH)2、Ba(OH
)2.5r(oH)2、K2O、Na 20、OaO、
MgO%Na2CO3、K2O05、KHC!05、N
aHCO3、アンモニア、ヘキサメチレンテトラミン、
トリエチルアミン、トリエタノールアミン、エチレンジ
アミン、水酸化第四級アンモニウム塩、N、N−ジメチ
ルエタノールアミンなどが挙げられる。
Typical examples of this alkali catalyst include, for example, KO
H, NaOH%LiOH, Ca(OH)2, Ba(OH
)2.5r(oH)2, K2O, Na20, OaO,
MgO%Na2CO3, K2O05, KHC! 05,N
aHCO3, ammonia, hexamethylenetetramine,
Examples include triethylamine, triethanolamine, ethylenediamine, quaternary ammonium hydroxide salt, N,N-dimethylethanolamine, and the like.

本発明組成物においては、このレゾール樹脂は鋳物砂1
00重量部に対して、0.5〜20fi量部、好ましく
は1〜10重量部の範囲で配合される。
In the composition of the present invention, this resol resin is
It is blended in an amount of 0.5 to 20 parts by weight, preferably 1 to 10 parts by weight.

−万、本発明組成物において用いられるアルキレンカー
ボネートは、一般式 %式% (式中のR及びR′は前記と同じ意味をもつ)で示され
る環状構造t−有する炭酸エステルである。
The alkylene carbonate used in the composition of the present invention is a carbonic ester having a cyclic structure represented by the general formula % (in which R and R' have the same meanings as above).

このアルキレンカーボネートの好適な具体例と′しては
、ジオキソロン−2(通称、エチレンヵ一ボネート)、
4−メチルジオキソロン(通称、プロピレンカーボネー
ト)、4−エチルジオキソロン、4−ブチルジオキソロ
ン、4,5−ジメチルジオキソロン、4−ペンチルジオ
キソロン4,4′−ジメチルジオキソロンなどが挙げら
れる。
Preferred specific examples of this alkylene carbonate include dioxolone-2 (commonly known as ethylene carbonate),
4-Methyldioxolone (commonly known as propylene carbonate), 4-ethyldioxolone, 4-butyldioxolone, 4,5-dimethyldioxolone, 4-pentyldioxolone 4,4'-dimethyldioxo Examples include Ron.

これらのアルキレンカーボネート中、それぞれ単独又は
2種以上の混合物として用いることができるが、特にコ
スト的に低置で商業的に入手しゃすいエチレンカーボネ
ートやプロピレンカーボネートが好適に使用される。
Among these alkylene carbonates, each can be used alone or as a mixture of two or more, but ethylene carbonate and propylene carbonate are particularly preferably used because they are inexpensive and commercially available.

なお、本発明方法は常温硬化を指向しているので、これ
らのアルキレンカーボネートは、通常水溶液又は液状カ
ーボネートと組み合わせて液体として使用することが望
ましく、また必要に応じて、アルコール類、ケトン類な
どの有機溶剤で希釈することも可能である。
Since the method of the present invention is directed to curing at room temperature, it is preferable to use these alkylene carbonates as a liquid in combination with an aqueous solution or liquid carbonate, and if necessary, alcohols, ketones, etc. Dilution with organic solvents is also possible.

このアルキレンカーボネートの配合量は、レゾール樹脂
100重量部当り、5〜70重量部、好ましくは、10
〜50重量部の範囲で選ばれる。
The blending amount of this alkylene carbonate is 5 to 70 parts by weight, preferably 10 parts by weight, per 100 parts by weight of the resol resin.
-50 parts by weight.

本発明の鋳物砂組成物の調製方法としては、一般に当該
技術分野で採用されている方法がそのまま適用され、例
えばあらかじめ鋳物砂とアルキレンカーボネートを混合
し、次いでレゾール樹脂を混合する方法、鋳物砂に両成
分を同時に混合する゛     −あるいは鋳物砂にレ
ゾール樹脂を混合し、次いでアルキレンカーボネートを
混合する方法などが挙げられる。
As a method for preparing the foundry sand composition of the present invention, methods generally employed in the technical field can be applied as they are, such as a method in which foundry sand and alkylene carbonate are mixed in advance and then resol resin is mixed, Examples include a method of mixing both components simultaneously, or a method of mixing the resol resin with the foundry sand and then mixing the alkylene carbonate.

本発明組成物におけるレゾール樹脂とアルキレンカーボ
ネートとの組合せから成る結合剤組成物は、アルカリ性
化合物の触媒作用によって速やかな常温硬化反応を惹起
し実用的な硬化物を形成する性質を有するものであるが
、触媒として前記アミン系化合物を単独で用い、又は少
量の無機アルカリ化合物を用いて製造したレゾール樹脂
、あるいはフラン再生砂のように酸性の強い鋳物砂など
を用いる場合には、一般に鋳型の製造において、硬化速
度が遅い傾向にあるため、前記の方法に代わる他の方法
として、鋳物砂組成物調製時に、例えばアルカリ金属水
酸化物などの無機アルカリ化合物や第三級アミンなどの
アミン系化合物を用いて硬化速度を調節することも可能
である。
The binder composition comprising the combination of resol resin and alkylene carbonate in the composition of the present invention has the property of causing a rapid curing reaction at room temperature through the catalytic action of an alkaline compound to form a practical cured product. , when using the above amine compound alone as a catalyst, a resol resin produced using a small amount of an inorganic alkali compound, or a highly acidic foundry sand such as furan recycled sand, it is generally However, since the curing rate tends to be slow, another method to replace the above method is to use an inorganic alkali compound such as an alkali metal hydroxide or an amine compound such as a tertiary amine when preparing a foundry sand composition. It is also possible to adjust the curing rate.

本発明組成物においては、硬化速度や鋳型強度などの鋳
型特性を向上させるために、所望に応じ、特定のシラン
カップリング剤が配合されるが、このものは異なった反
応基を有する有機ケイ素化合物であり、反応基の1つは
、ケイ砂などの無機質物質と化学結合する例えばメトキ
シ基、エトキシ基、フェノキシ基などの反応基で、もう
1つの反応基は、レゾール樹脂などの有機質物質と化学
結合するエポキシ基、アミノ基、メルカプト基などの反
応基である。
In the composition of the present invention, a specific silane coupling agent is blended as desired in order to improve mold properties such as curing speed and mold strength, but this agent is an organosilicon compound having different reactive groups. One of the reactive groups is a reactive group such as a methoxy group, an ethoxy group, or a phenoxy group that chemically bonds with an inorganic substance such as silica sand, and the other reactive group chemically bonds with an organic substance such as a resol resin. It is a reactive group such as an epoxy group, an amino group, or a mercapto group to be bonded.

このようなシランカップリング剤としては、例えば、γ
−グリシドキシプロビルトリメトキシシラン、β−(3
,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシ
ランなどの三官能性エポキシ系シラン、N−β−(アミ
ノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ
−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−
γ−アミノプロピルトリメトキシシランなどの三官能性
アミノ系シラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシ
シランなどの三官能性メルカプト系シランが挙げられる
As such a silane coupling agent, for example, γ
-glycidoxyprobyltrimethoxysilane, β-(3
, 4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, N-β-(aminoethyl)γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ
-aminopropyltriethoxysilane, N-phenyl-
Examples include trifunctional amino silanes such as γ-aminopropyltrimethoxysilane, and trifunctional mercapto silanes such as γ-mercaptopropyltrimethoxysilane.

これらのシランカップリング剤はそれぞれ単独又は2種
以上組合せて用いてもよく、また添加量としてはレゾー
ル樹脂100重量部当り、0.01〜10重量部、好ま
しくは0.05〜5重量部の範囲で選ばれる。
These silane coupling agents may be used alone or in combination of two or more, and the amount added is 0.01 to 10 parts by weight, preferably 0.05 to 5 parts by weight, per 100 parts by weight of the resol resin. selected within the range.

本発明の鋳物砂組成物を調製するに際し、前記シランカ
ップリング剤を配合する方法や時期については、特に制
限はなく、例えば(1)レゾール樹脂やアルキレンカー
ボネート中にシランカップリング剤を加えて溶解混合し
ておき、次いでこれを鋳物砂に添加混合する方法%(2
)予め鋳物砂とシランカップリング剤tK加混合してお
き、次いで粘結剤成分を添加混合する方法、(3)鋳物
砂に粘結剤成分と同時にシランカップリング剤を添加混
合する方法などが採用される。
When preparing the foundry sand composition of the present invention, there are no particular restrictions on the method or timing of blending the silane coupling agent. For example, (1) adding and dissolving the silane coupling agent in resol resin or alkylene carbonate; Method of mixing in advance and then adding and mixing this to foundry sand% (2
) A method in which foundry sand and silane coupling agent tK are added and mixed in advance, and then a binder component is added and mixed; (3) A method in which a silane coupling agent is added and mixed into foundry sand at the same time as a binder component. Adopted.

なお、三官能性アミノ系7ランカツプリング剤はアルキ
レンカーボネート中に溶解混合した場合、経時によって
白濁沈殿物を生じるために、レゾール樹脂に溶解混合す
ることが好ましい。
Note that when the trifunctional amino-based 7-run coupling agent is dissolved and mixed in the alkylene carbonate, a cloudy white precipitate is generated over time, so it is preferable to dissolve and mix it in the resol resin.

さらには、本発明の鋳物砂組成物には、前記した成分の
ほかに従来から一般的に使用されている任意の添加剤、
例えば砂鉄、ベンガラ、木粉、あるいは含ハロゲン有機
化合物や芳香族カルボン酸のアルカリ金属塩などの鋳型
崩壊性向上剤などを本発明の目的を損わない範囲で配合
することができる。
Furthermore, in addition to the above-mentioned components, the foundry sand composition of the present invention may contain any additives commonly used in the past.
For example, mold disintegration improvers such as iron sand, red iron, wood flour, halogen-containing organic compounds, and alkali metal salts of aromatic carboxylic acids may be incorporated within the scope of the present invention.

また、本発明組成物から得られる鋳型には、当該技術分
野において一般的に使用されている黒鉛系、ジルコン系
、シリカ系、酸化マグネシウム系塗型などを必要に応じ
て塗工して鋳造に供することも可能である。
In addition, the mold obtained from the composition of the present invention may be coated with graphite-based, zircon-based, silica-based, magnesium oxide-based coatings, etc., which are commonly used in the technical field, as necessary for casting. It is also possible to provide

作  用 本発明において鋳物砂にアルカリ性レゾール樹脂とアル
キレンカーボネートを添加混合して、実用上十分使用可
能な低臭性有機鋳型が得られる理由は、必ずしも明確な
ものではないが次のように推定される。
Function The reason why a practically usable low-odor organic mold can be obtained by adding and mixing alkaline resol resin and alkylene carbonate to foundry sand in the present invention is not necessarily clear, but it is presumed as follows. Ru.

すなわち、レゾール樹脂に結合しているアルカリ成分の
触媒的作用に基づくアルキレンカーボネートの常温分解
によシ生成した二酸化炭素は、前記アルカリ成分と中和
反応を行う際にレゾール樹脂を励起し、その際に生じる
反応熱と相俟ってレゾール樹脂自体又は前記分解により
生成した有機残基などとの複雑な硬化反応、あるいは前
記中和反応による炭醒金属塩の生成固化と相俟って惹起
するレゾール樹脂の凝縮増粘ないしは固化などの一種の
凝結作用によって鋳型が形成され、さらに使用するシラ
ンカップリング剤は、鋳物砂と粘結剤との結合力を大幅
に向上せしめ、優れた鋳型強度など・ft有する強固な
鋳型を提供するものと推考される。
In other words, carbon dioxide generated by the room-temperature decomposition of alkylene carbonate based on the catalytic action of the alkaline component bonded to the resol resin excites the resol resin during the neutralization reaction with the alkali component. In combination with the reaction heat generated by the resol, a complex curing reaction with the resol resin itself or organic residues generated by the decomposition, or the formation and solidification of carbonized metal salts due to the neutralization reaction causes the resol. A mold is formed by a type of coagulation effect such as condensation thickening or solidification of the resin, and the silane coupling agent used greatly improves the bonding force between the foundry sand and the binder, resulting in excellent mold strength, etc. It is thought that this provides a strong template with ft.

さらに本発明組成物から得られる鋳型は鋳込時に熱履歴
をうけるため、レゾール樹脂の硬化反応が一段と進行し
て鋳型の耐熱性を向上せしめ実用に耐えうるものとなる
。″また前記の説明で明らかなように、従来技術におけ
る芳香族スルホン酸や炭化水素系溶剤などに起因するよ
うな有害ガスの発生もなく、また必要に応じて使用する
有機溶剤も完全燃焼しやすいものであるため、従来技術
の鋳型を用いるよシも大幅に臭気は軽減し、作業環境の
悪化を防止でらるものと推察される。
Furthermore, since the mold obtained from the composition of the present invention undergoes thermal history during casting, the curing reaction of the resol resin progresses further, improving the heat resistance of the mold and making it suitable for practical use. ``Also, as is clear from the above explanation, there is no generation of harmful gases such as those caused by aromatic sulfonic acids and hydrocarbon solvents in conventional technology, and the organic solvents used as needed are easily combusted. Therefore, it is presumed that the odor will be significantly reduced compared to using molds of the prior art, and that deterioration of the working environment will be prevented.

実施例 次に実施例によυ本発明をさらに詳細に説明するが、本
発明はこれらの例によってなんら限定されるものではな
い。
EXAMPLES Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples in any way.

なお、レゾール樹脂の数平均分子量は次のようにして測
定した。
The number average molecular weight of the resol resin was measured as follows.

すなわち、レゾール樹脂をギ酸を用いてpH5〜6に調
整したのち、テトラヒドロフランを加えて溶解し、試料
とした。この試料について、高速液体クロマトグラフィ
〔東洋曹達■製、カラムG1000 H[l、G 20
00 H8〕を使用して、数平均分子量を測定した。
That is, after adjusting the resol resin to pH 5 to 6 using formic acid, tetrahydrofuran was added and dissolved to prepare a sample. Regarding this sample, high performance liquid chromatography [manufactured by Toyo Soda, column G1000 H [l, G 20
00 H8] was used to measure the number average molecular weight.

製造例1 冷却器、かきまぜ装置を備えた四ツロフラスコに、フェ
ノール1000F、水酸化カリウム50重量%水溶液7
15 f t−入れ、47重量%ホルムアルデヒド水溶
液1358fを分液ロートで滴下しながら、投入したの
ち、75℃に昇温しで、1時間、3時間、5時間、7時
間反応させ、それぞれアルカリ性レゾール型フェノール
樹脂である粘結剤A。
Production Example 1 Phenol 1000F and potassium hydroxide 50% by weight aqueous solution 7 were placed in a Yotsuro flask equipped with a cooler and a stirring device.
After adding 1358 f of a 47 wt % formaldehyde aqueous solution dropwise using a separating funnel, the temperature was raised to 75°C and reacted for 1 hour, 3 hours, 5 hours, and 7 hours. Binder A is a type phenolic resin.

B、C,Dを得た。各粘結剤の特性を第1表に示す。B, C, and D were obtained. Table 1 shows the properties of each binder.

第    1    表 製造例2 冷却器、かきまぜ装置を備えた四ツロフラスコニ、フェ
ノール100(1,47]ii−%ホルムアルデLド水
溶液135111.  トリエチルアミン32fを入れ
、75℃で3時間反応して、粘結剤Eを得た。この粘結
剤Eの数平均分子量は180、固型分濃度62重量%、
粘度は50 cp/25℃であった。
Table 1 Production Example 2 A Yotsuro flask equipped with a cooler and a stirrer, phenol 100(1,47]ii-% formalde L aqueous solution 135111. Add triethylamine 32f and react at 75°C for 3 hours to form a binder. E was obtained.The number average molecular weight of this binder E was 180, the solid content was 62% by weight,
The viscosity was 50 cp/25°C.

実施例1〜6 石見5号砂3000 Fと50重量%エチレンカーボネ
ート水溶液36t(実質配合量18f、30重量%/レ
ゾール樹脂)を秤取したのち、これらを品川式卓上ミキ
サー中で30秒間混合し、次いで製造例1で得られた粘
結剤A60Fを添加し、さらに30秒間混合して鋳物砂
組成物を調製した。
Examples 1 to 6 After weighing Iwami No. 5 sand 3000 F and 36 tons of 50% by weight ethylene carbonate aqueous solution (actual blending amount 18f, 30% by weight/resol resin), they were mixed for 30 seconds in a Shinagawa table mixer. Next, the binder A60F obtained in Production Example 1 was added, and the mixture was further mixed for 30 seconds to prepare a foundry sand composition.

(実施例1用鋳物砂組成物)また実施例1と同様にして
、第2表に示すアルキレ/カーボネートと粘結剤の組合
せに従って5種類の鋳物砂組成物を調製した。(実施例
2〜6用鋳物砂組成物)得られた前記鋳物砂組成物は、
ただちに多数の抗圧力試験片(径5010I×高さ50
M11、以下鋳型という)を同時に作成可能な木型に手
込め充填して室温に放置した。その後、所定経過時間ご
とに抜型してその強度(抗圧力)を測定した結果は、第
2表に示すとおりであった。
(Foundry Sand Compositions for Example 1) In the same manner as in Example 1, five types of foundry sand compositions were prepared according to the combinations of alkylene/carbonate and binder shown in Table 2. (Foundry sand composition for Examples 2 to 6) The obtained foundry sand composition was
Immediately prepare a large number of anti-pressure test pieces (diameter 5010I x height 50
M11 (hereinafter referred to as mold) was manually filled into a wooden mold that could be made at the same time and left at room temperature. Thereafter, the mold was removed at predetermined intervals and its strength (resistance pressure) was measured, and the results are shown in Table 2.

第2表に示されるようにルゾール樹脂の数平均分子量が
小さくなると硬化速度が遅く、鋳型強度も低くなる傾向
を示しく実施例1.2.3及び6)またエチレンカーボ
ネートを用いた鋳物砂組成物(実施例3)はプロピレン
カーボネートの鋳物砂組成物(実施例5)より鋳型の初
期強度が高く、すなわち硬化速度が速く、逆に最終強度
は若干低くなる傾向を示し、速硬性の性質を有すること
などが認められた。
As shown in Table 2, as the number average molecular weight of Luzole resin decreases, the curing speed tends to slow and mold strength also tends to decrease. The propylene carbonate molding sand composition (Example 3) had a higher initial strength of the mold, that is, a faster curing speed, but the final strength tended to be slightly lower, indicating a rapid hardening property. It was recognized that the

実施例7〜17 石見5号砂30009、プロピレンカーボネート13.
5r(3o重量%/レゾール樹脂)を秤取したのち、こ
れらを品川式卓上ミキサー中で30秒間混合し、次いで
製造例1で得られた粘結剤Cに対し、第3表に示すシラ
ンカップリング剤0.5重量%を添加混合したものを4
59添加し、さらに30秒間混合して得られる鋳物砂組
成物を10種類調製した。また同様にしてシランカップ
リング剤を用いない鋳物砂組成物も併せて調製した。
Examples 7-17 Iwami No. 5 sand 30009, propylene carbonate 13.
After weighing out 5r (30% by weight/resol resin), they were mixed for 30 seconds in a Shinagawa table mixer, and then the silane cup shown in Table 3 was added to the binder C obtained in Production Example 1. 4. Mixed with 0.5% by weight of ring agent.
Ten types of foundry sand compositions were prepared by adding 59% of the total amount and mixing for an additional 30 seconds. In addition, a foundry sand composition without using a silane coupling agent was also prepared in the same manner.

これらの鋳物砂組成物を使用し、実施例1〜6に記載し
た方法に基づいて作成し得られた鋳型の抗圧力測定結果
は第3表に示すとおりであった。
Table 3 shows the results of measuring the resistive pressure of molds made using these foundry sand compositions according to the methods described in Examples 1 to 6.

第3表に示されるように、三官能性エポキシ系シランカ
ップリング剤(実施例7,8)三官能性アミン系シラン
カップリング剤(実施例10.11)三官能性メ、ルカ
プト系シランカップリング剤(実施例13)は、シラン
カップリング剤を用いない鋳物砂組成物(実施例17)
及び、三官能性エポキシ系シランカップリング剤(実施
例9)、二宮能性アミノ系シランカップリング剤(実施
例12)、メタクリロキシ系シラ/カップリング剤(実
施例14)、ウレイド系シランカップリング剤(実施例
15)、ビニル系シランカップリング剤(実施例16)
よりも、非常に優れた鋳型特性を有する鋳型を提供し、
鋳型強度の向上により効果的であることが認められた。
As shown in Table 3, trifunctional epoxy silane coupling agents (Examples 7 and 8), trifunctional amine silane coupling agents (Examples 10 and 11), trifunctional mercapto silane cups, The ring agent (Example 13) is a foundry sand composition (Example 17) that does not use a silane coupling agent.
And trifunctional epoxy silane coupling agent (Example 9), Ninomiya functional amino silane coupling agent (Example 12), methacryloxy silane/coupling agent (Example 14), ureido silane coupling agent agent (Example 15), vinyl silane coupling agent (Example 16)
Provides a mold with extremely superior mold properties,
It was found to be effective in improving mold strength.

なお、メルカプト系シランカップリング剤を使用した場
合、他のシランカップリング剤に比べて、わずかに臭気
が感じられたが、実用上、差支えない程度のものであっ
た。
Note that when the mercapto-based silane coupling agent was used, a slight odor was felt compared to other silane coupling agents, but the odor was not a problem for practical purposes.

実施例18〜23 石見5号砂300C1、γ−グリシドキシプロビルトリ
メトキシシラン0.23 t (約0.5重量幅/レゾ
ール樹脂)及びエチレンカーボネート/プロピレンカー
ボネート等量混合物(重量比)を粘結剤Cに対し、第4
表に示す配合割合で秤取したのち、これらを品川式卓上
ミキサー中で30秒間混合し、次いで製造例1で得られ
た粘結剤c452を添加し、さらに30秒間混合して得
られる鋳物砂組成物t−6種類種類調走。
Examples 18-23 Iwami No. 5 sand 300C1, 0.23 t of γ-glycidoxyprobyltrimethoxysilane (approximately 0.5 weight width/resol resin), and an equal weight mixture of ethylene carbonate/propylene carbonate (weight ratio) For binder C, the fourth
After weighing the proportions shown in the table, they are mixed for 30 seconds in a Shinagawa tabletop mixer, then the binder C452 obtained in Production Example 1 is added, and the foundry sand is obtained by further mixing for 30 seconds. Composition T-6 types of results.

これらの鋳物砂組成物全使用し、実施例1〜6において
記載した方法に基づいて作成し、得られた鋳型の抗圧力
測定結果は第4表に示すとおシであった。
All of these foundry sand compositions were used and molds were prepared based on the methods described in Examples 1 to 6, and the results of measuring the resistive pressure of the molds obtained were shown in Table 4.

第4表に示されるように、レゾール樹脂に対する前記カ
ーボネートの配合割合が5重量%未満である鋳物砂組成
物から得られる鋳型は、非常に強度の低いものであるこ
とが認められた(実施例18)。
As shown in Table 4, it was observed that molds obtained from foundry sand compositions in which the blending ratio of the carbonate to the resol resin was less than 5% by weight were extremely low in strength (Example 18).

実施例24.25 石見5号砂3000PK、プロピレンカーボネートに対
し、r−グリシドキシプロビルトリメトキシシラン約1
.7重量%を添加混合したもの14?を添加(シラン添
加量的0.5重量%/粘結剤E、カーボネート配合量約
30重量%/粘結剤Eに相当する)したのち、品川式卓
上ミキサー中で30秒間混合し、次いで製造例2で得ら
れた粘結剤E452を添加し、さらに30秒間混合して
鋳物砂組成物を得た。この組成物を実施例1〜6と同様
にして型込めし、所定時間毎に抗圧力を測定した(実施
例24)。
Example 24.25 Iwami No. 5 sand 3000PK, propylene carbonate to about 1 r-glycidoxyprobyltrimethoxysilane
.. 7% by weight added and mixed 14? (equivalent to 0.5% by weight of silane/binder E, approximately 30% by weight of carbonate/binder E), mixed for 30 seconds in a Shinagawa table mixer, and then manufactured. The binder E452 obtained in Example 2 was added and mixed for an additional 30 seconds to obtain a foundry sand composition. This composition was molded in the same manner as in Examples 1 to 6, and the counter pressure was measured at predetermined intervals (Example 24).

また、粘結剤Eを添加し均一に混合したのち、50重量
%水酸化カリウム水溶液182を添加、する以外は、上
記実施例24と同様にして実験を行った(実施例25)
。これらの結果は第5表に示すとおりであった。
Further, an experiment was conducted in the same manner as in Example 24 above, except that after adding and uniformly mixing binder E, 50% by weight potassium hydroxide aqueous solution 182 was added (Example 25).
. These results are shown in Table 5.

第    5    表 第5表に示されるように、数平均分子量が200未満で
ある粘結剤を用いても、鋳物砂混合時に無機アルカリ性
化合物を追加すれば、実用上、支障のない硬化速度と鋳
型強度が得られることが分かる。
Table 5 As shown in Table 5, even if a binder with a number average molecular weight of less than 200 is used, if an inorganic alkaline compound is added at the time of mixing foundry sand, the curing speed and casting mold can be maintained without any practical problems. It can be seen that strength can be obtained.

発明の効果 以上の説明より明らかなように、本発明の鋳物砂組成物
から得られる鋳型は、実用上支障のない鋳型強度を有し
、溶融金属の注湯に際しても従来技術のような悪臭を有
するガスの発生を伴わないため、快適な作業環境が維持
される。さらにかかる作業環境の改善に伴い、作業能率
が向上するばかりでなく、公害対策費などの経済的損失
を軽減することができるという優れた効果を有する。
Effects of the Invention As is clear from the above explanation, the mold obtained from the foundry sand composition of the present invention has a mold strength that does not pose a problem in practical use, and does not produce bad odor when pouring molten metal, unlike the prior art. Since no gas is generated, a comfortable working environment is maintained. Furthermore, along with such improvements in the working environment, not only work efficiency is improved, but also economic losses such as pollution control costs can be reduced, which is an excellent effect.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 鋳物砂100重量部に対し、モノフェノール類とホ
ルムアルデヒドとを反応させて得られるアルカリ性レゾ
ール型フェノール樹脂0.5〜20重量部と、該フェノ
ール樹脂100重量部当り5〜70重量部の一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中のR及びR′はそれぞれ水素原子又は炭素数1〜
8のアルキル基である) で示されるアルキレンカーボネートを配合したことを特
徴とする低臭性鋳物砂組成物。 2 鋳物砂100重量部に対し、モノフェノール類とホ
ルムアルデヒドとを反応させて得られるアルカリ性レゾ
ール型フェノール樹脂0.5〜20重量部と、該フェノ
ール樹脂100重量部当り5〜70重量部の一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中のR及びR′はそれぞれ水素原子又は炭素数1〜
8のアルキル基である) で示されるアルキレンカーボネート及び0.01〜10
重量部の、三官能性エポキシ系シランカップリング剤、
三官能性アミノ系シランカップリング剤、三官能性メル
カプト系シランカップリング剤の中から選ばれた少なく
とも1種のシランカップリング剤を配合したことを特徴
とする低臭性鋳物砂組成物。
[Scope of Claims] 1. 0.5 to 20 parts by weight of an alkaline resol type phenolic resin obtained by reacting monophenols and formaldehyde to 100 parts by weight of foundry sand, and 5 to 20 parts by weight per 100 parts by weight of the phenolic resin. 70 parts by weight General formula ▲ Numerical formula, chemical formula, table, etc. ▼ (In the formula, R and R' each represent a hydrogen atom or a carbon number of 1 to
A low-odor foundry sand composition characterized in that it contains an alkylene carbonate represented by: 2 0.5 to 20 parts by weight of an alkaline resol type phenolic resin obtained by reacting monophenols and formaldehyde to 100 parts by weight of foundry sand, and 5 to 70 parts by weight of the general formula per 100 parts by weight of the phenolic resin. ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ (R and R' in the formula each represent a hydrogen atom or a carbon number of 1 to 1)
8 alkyl group) and 0.01 to 10
parts by weight of a trifunctional epoxy silane coupling agent;
A low-odor foundry sand composition comprising at least one silane coupling agent selected from trifunctional amino-based silane coupling agents and trifunctional mercapto-based silane coupling agents.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019059226A1 (en) * 2017-09-19 2019-03-28 旭有機材株式会社 Urethane hardening type organic binder for mold, and casting sand composition and mold obtained using same

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