JPS6393443A - シエルモ−ルド用樹脂被覆砂 - 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〕 本発明はシェルモールド用樹脂被覆砂に関するものであ
り、さらに詳しくは、骨材としてジルコン再生砂を用い
て、樹脂量を増加することなく良好な強度を得ることが
できるシェルモールド用樹脂被覆砂に関する。

〔従来の技術〕

シェルモールド法においては、一般に、フェノール、ク
レゾールなどのフェノール類とホルマリン、パラホルム
、アセトアルデヒドなどのホルムアルデヒド類をモル比
１．０：０．４０〜０．９５の割合で酸性触媒下で反応
させて得られるいわゆる固型の７ボラソク型フエノール
樹脂、あるいはこれをメタノールに溶解した液状タイプ
のノボラック型フェノール樹脂を粘結剤とし、硬化剤に
ヘキザメチレンテトラミン（ヘキサミン）を用い、これ
らを加熱珪砂と混合して樹脂被覆砂を作製し、この樹脂
被覆砂を用いて鋳型を製造する方法が広く利用されてい
る。このシェルモールド用樹脂被覆砂としては、例えば
特開昭５１−７７５２６号公報、特開昭５９−２１５２
４１号公報に開示されているものなど、多数知られてい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記特開昭５１−７７５２６号公報、特開昭５’Ｊ−２
１５２４１号公報などに開示されている樹脂被覆砂には
、主にシリカ系の砂が骨材として使用されている。シリ
カ系の砂の他、ジルコンなどの特殊砂においても、新砂
を使用する場合は、粘結剤としては触媒として一般に多
用されている有機酸、例えばシュウ酸、ギ酸、酢酸など
のカルボン酸やベンゼンスルホン酸、キシレンスルホン
酸、ｐ−１−ルエンスルポン酸などのスルホン酸、また
は無機酸、例えば塩酸、硫酸、無水硫酸、発煙硫酸、硝
酸、発煙硝酸、リン酸（メタリン酸、ピロリン酸、オル
トリン酸、三リン酸、四リン酸）などを単独で、または
併用して、あるいは有機酸と無機酸とを併用して合成し
たノボラック型フェノール樹脂であれば、特に制限され
ずに使用することができる。しかし、ジルコン再生砂を
用いる場合は、新砂を用いた場合と比べてｐＨ１酸消費
量、徹ｍ成分、粘度などの変動が生じ、その結果、上記
の触媒のうち、カルボン酸、スルホン酸など有機酸で合
成したノボラック型フェノール樹脂を粘結剤として使用
した場合は硬化阻害を受けるため、樹脂被覆砂の強度が
低く、希望した強度が得られない。このため、一定の強
度を得るためには樹脂量を増やす必要があり、その結果
次に示すような欠点が生じる。

１）フェノール樹脂はジルコン再生砂に比べて極めて高
価なため、鋳型成型コストが高くなる。

２）混練時の負荷が大となり、混練機の損傷が激しい。

３）鋳込時に発生するガスが多く、ガス欠陥不良が多発
しやすい。

本発明は、これらの欠点を改良し、骨材としてジルコン
再生砂を用いて、樹脂量を増加することなく良好な強度
を得ることができるシェルモールド用樹脂被覆砂を提供
せんとするものである。

〔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解決すべく鋭意検討を重ねた
結果、ジルコン再生砂を用いる場合は、粘結剤として無
機酸を触媒として合成したノボラック型フェノール樹脂
を用いることにより、目的を達成しうろことを見い出し
、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明のシェルモールド用樹脂被覆砂は、燃
焼により粘結剤を除去したジルコン再生砂またはジルコ
ン再生砂とジルコン新砂との混合物に、無ｉ酸を触媒と
して用いて合成したノボラック型フェノール樹脂を被覆
したことを特徴とする。

本発明の樹脂被覆砂に用いられるノボランク型フェノー
ル樹脂の特徴は、触媒として塩酸、硫酸、無水硫酸、発
煙硫酸、硝酸、発煙硝酸、メタリン酸、ピロリン酸、オ
ルトリン酸、三リン酸および四リン酸などの無機酸の１
種または２種以上を併用して合成されたものであること
にある。これらの無機酸触媒により合成した樹脂はジル
コン再生砂の影響を受けることがなく、安定して高強度
を有する樹脂被覆砂を得ることができる。

ノボラック型フェノール樹脂の合成に際し、フェノール
類とホルムアルデヒド類とのモル比は、特に限定はされ
ないが、通常、１：０．４〜０．９５とする。

触媒の量は、特に限定はされないが、フェノール類に対
し、０．１〜２．０重量％とすることが好ましい。

合成条件は、通常のノボラック型フェノール樹脂の合成
条件が採用される。

ジルコン再生砂、またはジルコン再生砂とジルコン新砂
との混合物１００重量部に対してこれに被覆するノボラ
ック型フェノール樹脂の量は、１゜０〜３．０重量部と
することが好ましい。３重量部を超えると鋳型の崩壊性
が悪くなり、１．０重量部未満では鋳型の強度が不足す
るので好ましくない。

樹脂被覆砂の製造方法は一般に行われている方法が用い
られ、特に限定はされない。

また、ノボラック型フェノール樹脂としては、通常用い
られてきたフェノールホルムアルデヒドノボラ、り型フ
ェノール樹脂の他、いわゆるハイオルソ型ノボラック樹
脂、アルキルフェノール類で変性されたノボラック型樹
脂も、無機酸を触媒として合成されている限り、使用す
ることができる。

本発明に用いられるノボラック型フェノール樹脂中には
、本発明の本質的な効果を■害しない範囲で必要に応じ
、当業界において常用されるヘキサメチレンテトラミン
等の硬化剤、滑剤、砂と樹脂との接着力を大きくするた
めのシランカップリング剤等を配合してもよい。

フェノール樹脂に滑剤を内含させることは、鋳型強度の
向上、耐ブロッキング性の向上をもたらすため、好まし
い。このような滑剤としては、エチレンビスステアリン
酸アマイド、エチレンビスオレイン酸アマイド、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、ステアリン酸カルシウム
、バルミチン酸アマイド、オレイン酸アマイド、メチロ
ールアマイド、ポリエチレンワックス、パラフィンワッ
クス、モンタンワックス、カルナバワックス等が使用で
きる。滑剤の量は、特に限定はされないが、フェノール
樹脂１００重量部に対し、１〜１０重量部使用すること
が好ましい。

本発明のシェルモールド用樹脂被覆砂に配合しうるシラ
ンカップリング剤としては、特に限定するものではない
が、アミノシランカップリング剤が好ましく、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、Ｎ−β　（アミノエチル）−ｒ−アミノプロピルメ
チルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキ
シシラン等が用いられ、その配合量は特に限定はされな
いが、フェノール樹脂１００重量部に対して０．０５〜
２重量部とすることが好ましい。

〔作用〕

ノボラック型フェノール樹脂の合成に際し、無機酸を触
媒として用いることにより高強度が得られる理由は定か
ではなく、その理論的解明は今後の研究をまたねばなら
ないが、ジルコン砂再生時の高温雰囲気における酸の分
解性、ｍｆｆ１成分との反応性の違いなどによるものと
推測される。

〔実施例〕

以下本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが
、本発明はこれら例によってなんら制限されるものでは
ない。

実施例１ フェノール９４０ｇ、３７％ホルマリン６５０ｇ、塩酸
５．６ｇを２１セパラブルフラスコにとり、攪拌しなが
ら徐々に昇温し、還流下で攪拌しながら内液が白濁する
まで反応させた。白濁後さらに３時間反応させ、次に減
圧下、徐々に温度を上げて脱水を行い、内温か１５０℃
に達した時点を終点とし、滑剤としてメチレンビスステ
アリン酸アマイド９．４ｇを添加して均一に溶解させた
。次いで内液を取り出し、冷却して、軟化点８０℃の粘
結剤９５０ｇを得た。

次いで、ジルコン再生砂１０ｋｇを１４０℃に加熱した
後、混練機に投入した。次に得られた粘結剤１８０ｇを
加え、３０秒間攪拌混合し、２１％へキサミン水溶液を
１２７ｇ加え、さらに５０秒間攪拌してその後ステアリ
ン酸カルシウム１０ｇを加えて流動性のよい樹脂被覆砂
を得た。

また、ジルコン再生砂の代わりにジルコン新砂１０ｋｇ
を用いて同様の操作を行い樹脂被覆砂を作製し、参考例
１とした。

得られた樹脂被覆砂の特性を表１に示す。なお、樹脂被
覆砂の試験法は、下記の通りである。

抗折力強度（ｋｇ／ｃｆｌＩ）：　ＪＡＣＴ試験法５Ｍ
−１による。

融着点（”Ｃ）：ＪＡＣＴ試験法試験法定よる。

実施例２ 塩酸５．６ｇの代わりにメタリン酸Ｌｏｇを用いたほか
は実施例１と同様の操作を行い、軟化点７８　”ｃの粘
結剤９５０ｇを得た。

次いで、得られた粘結剤を用い、実施例１と同様にして
実施例２および参考例２の樹脂被覆砂を作製し、特性を
試験した。結果を表１に示す。

実施例３ 塩酸５．６ｇの代わりに塩酸２．８ｇおよびメタリン酸
５．０ｇを用いたほかは実施例１と同様の操作を行い、
軟化点８０℃の粘結剤９５０ｇを得た。

次いで、得られた粘結剤を用い、実施例１と同様にして
実施例３および参考例３の樹脂被覆砂を作製し、特性を
試験した。結果を表１に示す。

比較例１ 塩酸５．６ｇの代わりにシュウ酸４ｇを用いたほかは実
施例１と同様の操作を行い、軟化点８０℃の粘結剤９５
０ｇを得た。

次いで、得られた粘結剤を用い、実施例１と同様にして
比較例１および参考例４の樹脂被覆砂を作製し、特性を
試験した。結果を表１に示す。

比較例２ フェノールと３７％ホルマリンの配合は比較例１と同じ
で、塩酸２．８ｇ、シュウ酸５．０　ｇを２１セパラブ
ルフラスコにとり比較例１と同様に反応させた後、滑剤
を加えて軟化点７９℃粘結剤９５０ｇを得た。

次いで、得られた粘結剤を用い、実施例１と同様にして
比較例２および参考例５の樹脂被覆砂を作製し、特性を
試験した。結果を表１に示す。

以下余白 表１より明らかな如く、本発明のシェルモールド用樹脂
被覆砂の特性は、従来の有機酸を触媒として合成したノ
ボラック型フェノール樹脂を粘結剤として作製した樹脂
被覆砂に比べて、同一樹脂量では強度（鋳型強度）が２
０％以上向上しており、はぼ新砂を用いたのと同等の結
果が得られた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ジルコン再生砂の影響を受けることな
く安定して高強度を有するシェルモールド用樹脂被覆砂
を得ることができ、その工業的価値は大である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、燃焼により粘結剤を除去したジルコン再生砂または
   ジルコン再生砂とジルコン新砂との混合物に、無機酸を
   触媒として用いて合成したノボラック型フェノール樹脂
   を被覆したことを特徴とするシェルモールド用樹脂被覆
   砂。 ２、触媒が塩酸、硫酸、無水硫酸、発煙硫酸、硝酸、発
   煙硝酸、メタリン酸、ピロリン酸、オルトリン酸、三リ
   ン酸および四リン酸からなる群から選ばれた１種または
   ２種以上である特許請求の範囲第１項記載のシェルモー
   ルド用樹脂被覆砂。