JPS63252665A - 注湯した鋳型内に発生した臭気、蒸気の除去方法 - Google Patents

注湯した鋳型内に発生した臭気、蒸気の除去方法

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JPS63252665A
JPS63252665A JP8439987A JP8439987A JPS63252665A JP S63252665 A JPS63252665 A JP S63252665A JP 8439987 A JP8439987 A JP 8439987A JP 8439987 A JP8439987 A JP 8439987A JP S63252665 A JPS63252665 A JP S63252665A
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casting
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smells
vapor
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JP8439987A
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Takeshi Tobinaga
飛永 毅
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Osaka Kasei Co Ltd
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Osaka Kasei Co Ltd
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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、アルミニウム、亜鉛等の軽合金鋳物製品を有
機自硬法やコールドボックス法で製造シ、型ばらし時に
発生する臭気、煙等の除去方法に関する。
〔従来技術〕
鋳物砂を有機樹脂バインダーで固めて鋳型を製造し、鋳
型に鉄、アルミニウム等の金属溶湯を注ぎ、冷却後、型
ばらしして鋳物製品を得ることは知られて込る(特公昭
45−32820号、同48−25431号、特開昭5
3−128526号、特開昭56−4621号、同57
−64435号公報)。
例えば、特公昭45−32820号、同48−2543
1号公報には次式(I)で示すベンジルエーテル基また
はメチロール基を有するフェノール樹脂と、有機イソシ
アネート化合物を反応させて鋳物砂を硬化させて砂型(
鋳型)を製造し、この砂型を用いて1200℃以上の高
温の鋳鉄を鋳込み、鋳物製品を得る方法が記載されてい
る。
・・・(1) 〔式中、RはH又はフェノール性水酸基に対し、メタ位
置のフェノール置換基、nlとnの和は少くとも2でm
とnの比は少くとも1%XはH又はメチロール基の末端
基を示し、該メチロール対水素末端基のモル比は少くと
も1である〕。
このバインダーを用いて得た砂型を用いて1200℃以
上の高温の鋳鉄を鋳込む場合、上記式(I)で示される
フェノール樹脂は耐熱性に富み、かつ、フェノール樹脂
は炭化しやすいので上記の1200℃以上という鋳込温
度においても鋳型の鉄湯と接する部分の鋳物砂がフェノ
ール樹脂の炭化物で結合されるため美麗な鋳肌の鋳物を
得ることができるとともに、使用した鋳物砂も前記高温
にフェノール樹脂が晒れ、美化が進む故に崩壊し易くな
っており、鋳物砂が再使用できる利点がある。
シカシ、このバインダーをアルミニウム、亜鉛等の76
0℃以下で鋳込む軽合金の鋳型の鋳物砂用バインダーと
して用いる場合、使用した鋳物砂の崩壊性が悪いという
欠点がある(特開昭56−4621号公報参照)。
これは、同一体積の鋳物を得る場什、鉄はアルミニウム
と比較して比重が約2.5倍であるとともに、鋳湯温度
も1200℃以上と高く、砂型に対する熱容量が非常に
大きくなる。それ故、注湯終了後足、かかる熱容量に耐
えうる強度がバインダーに要求される。
しかも、熱容量が大きいことは逆に冷却時間も長くかか
るのでその間にフェノール樹脂の炭化も進み、鋳物砂の
崩壊性が容易となる。
しかし、このバインダー全軽合金鋳造型の鋳物砂のバイ
ンダーに用いた場合、熱容量が鉄湯と比較してかなり低
いことおよび溶湯の冷却時間も短いことから、炭化の進
み具合は少なく、鋳物砂は強固に結合しているため、崩
壊性が悪いと推定される。
更に、レゾール型フェノール樹脂又はベンジリックエー
テル型フェノール樹脂とポリイソシアネートとrピコリ
ン等の塩基性触媒とからなる自硬性バインダーも公知で
ある(特開昭53−128526号)。該公報の実施例
にはレゾール型フェノール樹脂をバインダー成分とする
実施例の記載ハナいが、フェノールとパラフォルムとか
う得うれるレゾール型フェノール樹脂はポリイソシアネ
ートとの相溶性が悪く、得られる砂型の強度が弱い〔つ
き固め強度(1日経過後)の抗圧力は約10〜15kf
/−である〕とともに、鉄鋳物製造後の鋳物砂の崩壊性
も悪い欠点がある。
この鋳造後の鋳物砂の崩壊性を良好とするために、フェ
ノール樹脂にかえて、次式世)ル 〔式中、RいR2は各々H%Cル又はC2H,であり、
R1はC2H4又Fic、a、であり、m+n−1〜2
0である〕 で示されるポリエーテル・ポリオール類を用い、このポ
リエーテル命ポリオール類とポリインシアネートおよび
アミン系ポリオール(反応型硬化触媒)を含有するバイ
ンダーを用いる鋳造法〜バ提案されている(特開昭54
−103734号、同54−107427号)。
また、特開昭57−64435号公報には、(a)  
有機ポリインシアネート化会物(b)  ビスフェノー
ル類1モルとホルムアルデヒド0.5〜4モルとを反応
させて得られるメチロール基を有する次式(ホ)で示さ
れるボリオールヲ30重fi%以上の割合で含有するポ
リオール化合物CH。
I 〔式中、Rは−C)I2−−よたは−C−であシ、Xは
CI(。
−Hまたは一〇H20H基であって、少くともXの一つ
は−CH20H基である〕 上記(a)成分および(b)成分とからなる鋳物砂川バ
インダーを硬化触媒の存在下に硬化させて鋳物砂を固め
て得た砂型に、@合金湯を流入して鋳物を製造すること
を特徴とするアルミニウム等軽合金鋳物興品の裏遣方法
が開示されている。
但し、(、り成分と(b)成分の配合割合は、(b)成
分のポリオール化合物のヒドロキシル基1当量当り、(
a)成分のイソシアネート基が帆3〜3当世の割合であ
る。
これらの有機バインダーを用いた鋳型の鋳物砂の崩壊性
は極めて容易であり、砂を再利用できる利点がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
アルミニウム(鋳込温度620〜760℃)、亜鉛合金
(鋳込温度390〜430℃)等の鋳込温度が低い軽合
金の鋳造の場合には、鋳込温度が鉄(1200〜140
0℃)と比較して低いので鋳物砂のバインダーが炭化す
ることは稀で、バインダー樹脂が燃えにくく、くすぶっ
たり、鋳型が熱い時期に型ばらし全実施するとバインダ
ー中の有機溶剤、フェノール化合物成分等の臭気、蒸気
、発煙が発生し、作業環境が悪い。
〔問題点を解決する具体的手段〕
本発明においては、金属溶湯を鋳込み後、型ばらしする
前に鋳型を減圧吸引することにより鋳型内に発生したガ
ス、蒸気等の揮発性物質を鋳型外へ導き、次いでこの揮
発性物質を冷却凝集させることにより効率よく有機溶剤
や臭気を捕集する。
即ち、本発明は、鋳物砂を有機系樹脂バインダーで固め
た鋳型に、金部溶湯を湯道より注湯してg*を製造した
後、型ばらしする前に、該鋳型tベントホールを多数上
板に設けた減圧ボックスの前記上板に載置し、次いでこ
の鋳型全熱可塑性樹脂フィルムで覆い、減圧ボックス内
を減圧させる、又は減圧ボックス内を減圧した後、前記
フィルムで鋳型を覆うことにより熱可塑性樹脂フィルム
全鋳型に密着させるとともに、湯口に接した該熱可塑性
樹脂フィルムの部分を鋳型の残余熱により溶融させて孔
を形成させ、この形成された孔より鋳型内に空気を流れ
込ませ、鋳型内に発生し念臭気、蒸気を該空気にのせて
減圧ボックスを経て鋳型外へ導くことを特徴とする注湯
した鋳型内に発生した臭気、蒸気の除去方法を提供する
ものである。
(鋳型) 有機系樹脂バインダーでつき固めて鋳型を形成する搗物
砂としては、珪砂、クロマイトサンド、ジルコンサンド
等の粒状物が用いられる。
有機系樹脂バインダーとしては、フラン樹脂、フェノー
ル樹脂と有機スルホン酸又はSO□(酸硬化法);水酸
基含有するポリエーテルポリオールフェノール性水酸基
とメチロール性水酸基全有するポリフェノールと、ポリ
インシアネート(ウレタン反応法);アクリル系オリゴ
マーと重合開始剤(ラジカル硬化法)等が使用でき、中
でも軽合金用には、前述の (a)  有機ポリインシアネート化合物(b)  ビ
スフェノール類1モルとホルムアルデヒド0.5〜4モ
ルとを反応させて得られるメチロール基を有する次式(
1)で示されるポリオ−ルミ30重量係以上の割合で含
有するポリオール化合物CH。
! 〔式中、l(は−CH2−またはーC−であり、XはC
山 一Hま念は一〇H20)I基であって、少くともXの一
つけーCf(、OH基である〕 上記(a)成分および(b)成分とからなる鋳物砂川バ
インダーft硬化触媒が好ましい。
但し、(a)成分と(b)成分の配合割合は、Φ)成分
のポリオール化合物のヒドロキシル基1当量当り、(a
)成分のインシアネート基が0.3〜3当量の割合であ
る。
上記(a)成分の有機ポリイソシアネート化合物は、ポ
リウレタン用原料として一般に広く用いられている有機
ポリイソシアネート化合物よp適宜選択して用いること
ができ、ジ或いはトリインシアネートが好ましい。
過当な有機ポリイソシアネート化合物としては、ヘキサ
メチレンジイソシアネートのような脂肪族イソシアネー
ト; 4,4’−ジシクロヘキシルメタンジインシアネ
ート、インホロンジイソシアネート等の脂環式インシア
ネート;2,4および2,6トリレンジインシアネート
、ジフェニルメタンジイソシアネート、トリフェニルメ
タントリイソシアネート、l、5ナフタリンジインシア
ネート、ポリメチレンポリフェニレンイソシアネート、
クロoフェニレンー2.4−ジイソシアネートaの芳香
族ポリインシアネート°;キシリレンンイソンアネート
およびそのメチル誘導体などがあげられる。
これらの中でも、芳香族ポリイソシアネートが好ましく
、特に、ジフェニルメタンジイソシアネート、トリフェ
ニルメタントリイソシアネートおよびこれらの混合物を
用することが好ましい。
これらの有機ポリイソシアネート化付物は、トルエン、
キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、キュメ
ン、ジイソプロピルベンゼン、エチルベンゼン典造時の
副生重質油、キュメン刀造時の副生重質油などの芳香族
炭化水素に溶解して用いてもよい。
有機ポリイソシアネート化合物と反応させることにより
ポリウレタンを生成せしめ、鋳物砂金硬化せしめるため
に用いる(b)成分のポリオールは、ビスフェノール類
とホルムアルデヒドとを反応させて得られる両式(1)
で示されるポリオール化@物である。
ビスフェノール類としては、ビスフェノールAまたは、
ビスフェノールFをあげることができる。
ホルムアルデヒド源としては、ホルマリン水溶液、ホル
ムアルデヒドとアルコールのヘミアセタール化物、パラ
ホルムアルデヒド、トリオキサン等が使用できる。
ビスフェノール類とホルムアルデヒドとの反応は、通常
、ナフテン酸亜鉛、ナフテン酸鉛等の金属塩触媒或いは
水酸化ナトリウム等のアルカリ触媒の存在下、常温ない
し150℃、好ましくは、60℃なlxl、120℃で
行なわれる。
反応温度がこれより高いと、ビスフェノール類に付加し
たメチロール基間の脱水縮合によるメチレンエーテル結
合の生成或いは脱水縮合及び脱ホルムアルデヒド縮合に
よるメチレン結付の生成等により、縮せ物が更に高分子
量化するので好ましくない。
ビスフェノール類とホルムアルデヒドとのモル比は、化
学量論的には、1 : 0.5〜4、好ましくは、l 
: 0.6〜1.2が適当であるが、実際には、適宜、
ホルムアルデヒドのiをその理論量より少なく又は多く
して反応を行なうことができる。
得られるポリオール化合′吻は、ビスフェノール類にメ
チロール基が付加した前記(III)式で示される構造
のもの、が主成分となるが、一部縮会して、ベンゼン核
が4個或いは6個有するものも生成する。
上記ポリオール化合物は、通常、シクロヘキサノン、エ
チルセロソルブアセテート、エチレングリコールジアセ
テート、トリエチレングリコールジアセテート等の極性
溶媒に、或いは、これら極性溶媒と前述した有機ポリイ
ソシアネート化合物を溶解する為に用いられるものと同
様な芳香族炭化水素との混合溶媒に溶解して用いられる
(b)成分以外の他のポリオール化合物を併用すること
ももちろん可能である。
アルミニウムなどの@含金鋳物用には、本願のバインダ
ー組成物は充分な耐熱性を有するが、注湯時の耐熱性を
増加させる為に、ノボラック型フエ/ −ルm 脂、レ
ゾール型フェノール樹脂、ベンジリックエーテル型フェ
ノール樹脂等のオリゴマー1に添加することもできる。
(b)成分以外の他のポリオール化付物を併用しない場
合には、(a)成分の(b)成分に対する配合量は、(
b)成分のヒドロキシル基1当量に対し、(a)成分の
イソシアネート基が0.3〜3当量、好ましくは(1,
6〜1.5当量となるように配合するのが過当である。
なお、(b)成分と他のポリオール化合物とを併用する
場合には、(b)成分と他のポリオール化合物の分計の
ヒドロキシル基it lに対して、(a)成分のイソシ
アネート基が0.3〜3、好ましくは0.6〜1.5と
なるように配合するのが211当である。
(a)成分と(b)成分及び必要に応じて用いられる他
のポリオール化合物は、鋳物砂100mt部に対し、0
.5〜5重址部の割合で配合される。
鋳物砂は、鋳物用に用いられる砂類或いは無機粉体類で
あれば何でもよく、そのa度、種類等については適宜選
択して用いうる。
樹脂バインダーは鋳物砂と混合して用Aられる。
樹脂バインダーと混合した鋳物砂により、常温で、砂型
を造型する場合、砂型の強度発現を速める為に、触媒を
添加して迅速硬化を行うことができる。この硬化触媒と
しては、ナフテン酸コバルト、オクチル酸錫、ジブチル
錫ジラウレート等の1[及びN−エチルモル7オリン、
4−フェニルプロピルピリジン、モルフォリノプロピオ
ン酸エチル、テトラメチルジアミノプロパン、トリエチ
レンジアミン等の第3級アミンなどが使用できる。
その使用量は、前記(1)成分のポリインシアネートと
(b)成分を含むポリオール化合物との和100tt部
に対して、5重量部以下が適当である。
また、鋳物砂とバインダー組成物とを均一に混甘し、型
に充填後、室温で、アミンを含むガスと接触させて、急
速硬化させることにより、砂型を造型する場合には、触
媒となるアミンとしては、第3級アミンが好ましく、特
に、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルエ
タノールアミン、N−エチルモルフォリン等が好ましい
これらの第3級アミンは、窒素或いは空気などの不活性
ガスをキャリヤーガスとして用い、通常約5容i%以下
の濃度で、型内に導入される。
鋳型は通常湯口、湯道が設けられるが、他にあがりや押
湯を設けてもよい。
(鋳造) このようにして硬化させて固めた砂型より模型を抜き出
し、つbで砂型(鋳型)の空洞内にアルミニウム、亜鉛
等の軽合金湯を流し込み、鋳造を行ない、少くとも溶湯
が固まる温度以下(150〜500℃)迄冷却する。
(脱臭、脱気) 注湯を行った後、30分以内に型ばらしを行なうときは
、鋳型の内部の温度は150〜300℃と高く、樹脂バ
インダー中の溶剤、樹脂及び溶剤の熱分解により生じた
物質等の臭気、蒸気(ガス)が型内に残存し、このま1
mばら(〜全行なうと臭気、白煙が作業場の広域に拡が
るのでこれ全防止するために鋳型を減圧吸引してこれら
臭気、蒸気全鋳型外へ導き、冷却(50℃〜−200℃
〕凝縮させて液状とする。
金属湯が鋳込まれた#型から発生するガス、臭気全吸引
する装置として、第1図に示す吸引装置を用いる。
第1図において、1はベントホールs、s、 川を多数
上板1aに設けた減圧ボックス、2は吸引パイプ、3は
フィルター、4は水冷熱交換器、5は冷媒容器、6は活
性炭槽、7は真空ポンプ又は吸引ブロアーである。
この吸引装置を用いて注湯された鋳M9内の臭気、蒸気
を除去するには、第2図に示すように鋳型9を吸引ボッ
クス1の上板1aに戴置し、鋳型9の上より可撓性の熱
可塑性樹脂フィルム10全かぶせる。図中、9aは湯口
、9bはあがりである。
熱可塑性樹脂フィルム10としては、ポリエチレンフィ
ルム、ポリプロピレンフィルム、エチレン・酢酸ビニル
共重合体フィルム、ポリ塩化ビニルフィルム等の肉厚が
8〜150ミクロンの可撓性フィルムが使用される。特
に、臭気、燃焼ガスの人体への影響がないポリエチレン
、ポリプロピレン等の無極性のポリオレフィン全素材と
したフィルムが好ましい。
フィルム10で鋳型9全覆った後、真空ポンプまたは吸
引ブロア7を作動させることにより、減圧ボックス1内
の部屋は減圧(io〜700■Hy)され、フィルムl
Oは鋳型9に密着し、湯口9a。
あがり9bに接した部分のフィルムは溶融して孔があき
、この形成された孔より鋳型内に空気が流れ込み、鋳型
内に発生した臭気、蒸気を該空気流にのせて減圧ボック
ス1を経て鋳型外へ導く。減圧時間は、鋳型の大きさに
もよるが1〜10分で十分である。
吸引(10〜700鵡Hy)L、た臭気、ガスはフィル
ター3を通し、水冷熱交換器4に導き、20〜80℃に
冷却し、更に冷媒容器5内で凝縮させ、必要により活性
炭層6tl−通過させて脱気する。
冷媒容器5内の@度は一200℃〜+20℃が好ましく
、冷媒としてはLNG、  ドライアイスとメタノール
、ドライアイスとアセトン、水・食塩水、ドライアイス
とトリクレン等が用いられる。
又、活性炭層6の代りに水ノー内をバブリングさせて臭
気を水に吸収させてもよい。
減圧を解除した後、フィルムを取り外し、型ばらし後、
鋳造製品を取り出す。
次に、実施例により、本発明を更に具体的に説明する。
なお、実施例及び参考例中の「部」及び「係」は、TL
f基準である。
参考例1:ボリオール化合物の磐造例 ビスフェノールA228.3p (xmol )、バラ
ホルムアルデヒド42.41.エチレンクリコールジア
セテート22B、41.ナフテン酸鉛i、o yを11
の4つロフラスコに入れ、攪拌しながら、100℃で4
時間反応させた。減圧下で未反応のホルムアルデヒド及
び水を除去し常温に冷却した。
生成物FiGi’C,IR及びNMRの分析結果から、
メチロール基を有するビスフェノールA誘導体が生成分
であるポリオール化合物の混合物であった。
このポリオール化合物の混合物85部ヘキシレン15部
′t−添加し均一に混付してポリオール化合物の溶液を
得た。
実施例1 あやらぎ珪砂6号100部に参考例で得られたポリオー
ル化合物の溶液0.95部、4−フェニルプロピルピリ
ジンの30壬3−メトキシ酢酸ブチル溶液0.10部を
添加し均一に温合した。次に、ポリメリックポリイソ7
アネート(実施例1と同じ)の75係ジイソプロピルベ
ンゼン溶液1.0部全添加し均一に混会した。
次にポリメリックポリイソシアネート(ジフェニルメタ
ンジイソシアネートとトリフェニルメタントリイソシア
ネートの混合物)の66係ジインプロピルベンゼン溶液
1.05部を添加し均一に混会後、直径5oy+v高さ
13crnの円筒状金型内へ深さ5備となるように入れ
、標準つき固め試験機でつき固めて試験片を作成し、一
定時間毎にサンプルの抗圧力を測定した。結果を下表に
示す。
−!た、同一の鋳物砂組成物で、上型40kp、下型3
0神のカバーケース(縦300簡、横200■、深さ1
50m)用鋳型をカークーラーケース用の鋳型を作成し
た。15分後に型抜きし、3時illに760℃の溶解
したアルミニウムを鋳込んだ。
注湯後、10分後に鋳型kfJs1図に示す吸引装置を
用い、2wm(3のペントホールを50w1HjlJで
穿った上板を有する縦1,000 a、横980鶏、高
さ100mの減圧ボックスの上にのせ、直ちに■大阪空
気機械型作所展の水封式真空ポンプ゛0P−W20ON
″(商品名)を作動させるとともに、縦2,000 v
m、横2,000 ms、肉厚30ミクロンの低密度ポ
リエチレンフィルムで鋳型を覆ったところ、フィルムは
鋳型忙密着し、鋳型の湯口、あがりに接していた部分の
フィルムがとけ、孔が形成された(第3図参照)。
減圧(150smシ〕を約3分間行ない、臭気、蒸気を
鋳型外へ導いた。
真空ポンプの運転を止めた後、フィルムを外し、鋳型の
型ばらしを行った。
型ばらし時の白煙の発生も少なく、又、臭気のペルも低
かった。トラップには約309の溶剤、分解物が捕集さ
れた。
比較例1 減圧下で処理しない鋳型を7分後に型ばらしを行ったが
、白煙の発生が犬で臭気もかなり強かった。
実施例2 あやらぎ珪砂6号100部にビスフェノ−/L’f性ウ
レタウレタンバインダーキュアYX−204〔三菱油化
0俤の面品名〕溶剤官有量約40%(那点範囲150〜
190℃) ) 1.2都全添加した。
このようにして調製きれたシj物砂組成物で、シリンダ
ーヘッド用鋳型(寸法9000.4 (1011111
X400m)を造型した。
この鋳型に軽合金湯約40神を鋳込み、鋳込み後7分経
過後、減圧ボックス上におき、ポリエチレンフィルムで
鋳型を覆ったのち、ドライアイス−メタノールで冷却さ
れたトラップの先に接続さnた真空ポンプで、約5分間
吸引した後、直ちに鋳型を解枠し念。解枠時の白煙、臭
気のレベルも低かった。なおトラップには約709の溶
剤、樹脂分解物が捕集された。
比較のため減圧下で処理しない鋳型を12分後に解枠し
たが、白煙、臭気共に強かった。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明全実施するのに用いた吸引装置の斜視
図を示し、第2図と第3図は本発明の実施の工程を示す
部分斜視図である。 特許出願人  三菱油化株式会社 代理人 弁理士 長 谷 正 久 代理人 弁理士 山 本 隆 也 第1図 第2図 1 式圧ボックス 第3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)鋳物砂を有機系樹脂バインダーで固めた鋳型に、金
    属溶湯を湯道より注湯して鋳物を製造した後、型ばらし
    する前に、該鋳型をベントホールを多数上板に設けた減
    圧ボックスの前記上板に載置し、次いでこの鋳型を熱可
    塑性樹脂フィルムで覆い、減圧ボックス内を減圧させる
    、または、減圧ボックス内を減圧した後、前記フィルム
    で鋳型を覆うことにより熱可塑性樹脂フィルムを鋳型に
    密着させるとともに、湯口に接した該熱可塑性樹脂フィ
    ルムの部分を鋳型の残余熱により溶融させて孔を形成さ
    せ、この形成された孔より鋳型内に空気を流れ込ませ、
    鋳型内に発生した臭気、蒸気を該空気流にのせて減圧ボ
    ックスを経て鋳型外へ導くことを特徴とする注湯した鋳
    型内に発生した臭気、蒸気の除去方法。 2)熱可塑性樹脂フィルムが、ポリエチレンフィルム又
    はポリプロピレンフィルムであることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の除去方法。
JP8439987A 1987-04-06 1987-04-06 注湯した鋳型内に発生した臭気、蒸気の除去方法 Pending JPS63252665A (ja)

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JP8439987A Pending JPS63252665A (ja) 1987-04-06 1987-04-06 注湯した鋳型内に発生した臭気、蒸気の除去方法

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