JPWO2019059226A1 - Urethane-curable organic binder for casting mold, foundry sand composition obtained using the same, and casting mold - Google Patents

Urethane-curable organic binder for casting mold, foundry sand composition obtained using the same, and casting mold Download PDF

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Abstract

鋳型強度やその耐吸湿劣化特性の向上を図り得ると共に、充填密度が効果的に高められ得た鋳型を有利に与え得るウレタン硬化型有機粘結剤を提供することにあり、また、造型後の放置による鋳型強度の向上を効果的に図ることの出来る鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤を提供することにもある。ウレタン系鋳型の造型に用いられるウレタン硬化型有機粘結剤であって、ポリオール化合物及びポリイソシアネート化合物と共に、塩基性の第一シラン化合物とフッ化水素酸との反応生成物、及び非塩基性の第二シラン化合物を、構成成分として更に含むように構成した。It is an object of the present invention to provide a urethane-curable organic binder which can improve the mold strength and its moisture absorption and deterioration resistance, and can advantageously give a mold whose filling density can be effectively increased, and also after molding. It is also possible to provide a urethane-curable organic binder for a mold, which can effectively improve the mold strength by leaving it to stand. A urethane-curable organic binder used for molding urethane-based molds, which is a reaction product of a basic primary silane compound and hydrofluoric acid together with a polyol compound and a polyisocyanate compound, and a non-basic one. The second silane compound was further contained as a constituent component.

Description

本発明は、砂型鋳造において使用される有機粘結剤であって、特にウレタン系のガス硬化鋳型又は自硬性鋳型の造型に用いられる鋳型用有機粘結剤、及びこれを用いて得られる鋳物砂組成物、並びにそのような鋳物砂組成物を造型して得られる鋳型に関するものである。 The present invention is an organic binder used in sand mold casting, particularly an organic binder for a mold used for molding a urethane-based gas-curing mold or a self-hardening mold, and a molding sand obtained using the same. The present invention relates to a composition and a mold obtained by molding such a foundry sand composition.

従来より、砂型鋳造において用いられる代表的な有機系鋳型の一つとして、フェノール樹脂の如きポリオール化合物と、ジフェニルメタンジイソシアネートの如きポリイソシアネート化合物とを粘結剤として用い、それらの重付加反応(ウレタン化反応)を利用して造型されるウレタン系鋳型、例えばフェノールウレタン系鋳型等と称されるものが知られている。そして、そのようなフェノールウレタン系鋳型の如きウレタン系鋳型としては、造型時に加熱を必要としない、触媒としてアミンガスを用いたアミンコールドボックス法により製造される量産型のガス硬化鋳型や、常温自硬性法により製造される非量産型の自硬性鋳型が、広く知られている。 Conventionally, as one of the typical organic molds used in sand mold casting, a polyol compound such as a phenol resin and a polyisocyanate compound such as diphenylmethane diisocyanate are used as a binder, and their polyaddition reaction (urethane formation) is performed. There is known a urethane-based template formed by utilizing the reaction), for example, a so-called phenol urethane-based template or the like. And as a urethane type mold such as a phenol urethane type mold, a mass production type gas curing mold produced by an amine cold box method using an amine gas as a catalyst that does not require heating at the time of molding, and a room temperature self-hardening mold. Non-mass production type self-hardening molds manufactured by the method are widely known.

具体的には、アミンコールドボックス法によるガス硬化鋳型は、通常、粒状耐火性鋳物砂を、ミキサーを用いて、有機溶剤を溶媒とするフェノール樹脂の溶液とポリイソシアネート化合物の溶液とからなる鋳型用有機粘結剤と混練することにより、そのような鋳物砂の表面を有機粘結剤で被覆してなる鋳物砂組成物を製造した後、かかる鋳物砂組成物を、所定の成形型内に吹き込んで鋳型を成形し、これに、アミン系触媒ガスを通気せしめて硬化を行うことにより、製造されている。また、常温自硬性法による自硬性鋳型は、粒状耐火性鋳物砂を、有機溶剤を溶媒とするフェノール樹脂の溶液とポリイソシアネート化合物の溶液とからなる鋳型用有機粘結剤と混練する際に、硬化触媒も混合し、その得られた混合物を、直ちに、所望の形状に成形することにより、製造されている。 Specifically, the gas-curing mold by the amine cold box method is usually a granular refractory molding sand for a mold, which is composed of a solution of a phenol resin using an organic solvent as a solvent and a solution of a polyisocyanate compound using a mixer. After kneading with an organic binder, a molding sand composition obtained by coating the surface of such molding sand with an organic binder is produced, and then the molding sand composition is blown into a predetermined molding die. It is manufactured by molding a mold with, and passing an amine catalyst gas through the mold to cure the mold. Further, the self-hardening mold by the normal-temperature self-hardening method, the granular refractory molding sand, when kneading with a mold organic binder comprising a solution of a phenol resin and a solution of a polyisocyanate compound using an organic solvent as a solvent, A curing catalyst is also mixed, and the obtained mixture is immediately formed into a desired shape, thereby producing the composition.

しかして、このようなフェノール樹脂とポリイソシアネート化合物との重付加反応(ウレタン化反応)を利用して得られるフェノールウレタン系鋳型の如きウレタン系鋳型にあっては、その化学的結合特性から、空気中の水分による硬化阻害や強度劣化等、所謂吸湿劣化の問題を内在するものであった。 However, in the case of a urethane type template such as a phenol urethane type template obtained by utilizing the polyaddition reaction (urethane formation reaction) between such a phenol resin and a polyisocyanate compound, the air bonding property is There was a problem of so-called moisture absorption deterioration such as curing inhibition and strength deterioration due to moisture in the inside.

そこで、特表平1−501630号公報(特許文献1)においては、コールドボックス法で作製された鋳型の吸湿劣化防止対策として、エポキシシランやアミノシラン、ウレイドシラン等のシラン化合物を添加することが明らかにされているのであるが、そのようなシラン化合物をもってしても、未だ、充分な特性の確保には至らず、更なる吸湿劣化防止対策の確立が望まれていた。 Therefore, in Japanese Patent Publication No. 1-501630 (Patent Document 1), it is apparent that a silane compound such as epoxysilane, aminosilane, or ureidosilane is added as a measure for preventing moisture absorption deterioration of a mold manufactured by the cold box method. However, even with such a silane compound, sufficient characteristics have not yet been secured, and further measures to prevent deterioration due to moisture absorption have been demanded.

このため、特開2012−196700号公報(特許文献2)においては、ポリオール化合物及びポリイソシアネート化合物に対して、更に、イソシアネート基を有するシラン化合物やイソシアネート基を有するアクリル化合物を組み合わせて、鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤を構成することにより、鋳型の吸湿劣化防止を図り、以て優れた鋳型強度を維持し得ることが明らかにされているが、そこでは、特別のイソシアネート基含有化合物を準備する必要があった。 Therefore, in JP2012-196700A (Patent Document 2), a urethane compound for a template is prepared by further combining a polyol compound and a polyisocyanate compound with a silane compound having an isocyanate group or an acrylic compound having an isocyanate group. It has been clarified that by constructing a curable organic binder, it is possible to prevent the deterioration of the mold due to moisture absorption and thereby maintain excellent mold strength, in which a special isocyanate group-containing compound is prepared. Had to do.

また、特開2001−205386号公報(特許文献3)においては、フェノール樹脂とイソシアネート化合物にホウ酸を組み合わせてなる気体状第三級アミン硬化性鋳型製造用粘結剤組成物が、明らかにされており、更にそこでは、粘結剤成分と骨材との接着性の向上を図るために、シラン化合物を含有せしめることが出来ることが、明らかにされている。そして、そのようなホウ酸を含有せしめてなる粘結剤組成物を用いることによって、従来の鋳型製造用組成物よりも可使時間が長く、そのために、粘結剤と粒状耐火性骨材とを混練して、数時間放置しても、鋳型としての強度を保持することが出来るとされているのであるが、そこにおける鋳型強度の評価は、湿度の高くない乾いた状況下において行われているに過ぎず、高湿度条件下においては、吸湿劣化によって鋳型強度が著しく低下して、充分な強度保持が困難となるものであった。 Further, in JP 2001-205386 A (Patent Document 3), a binder composition for producing a gaseous tertiary amine-curable template, which is a combination of a phenol resin and an isocyanate compound with boric acid, is disclosed. Furthermore, it has been clarified therein that a silane compound can be contained in order to improve the adhesiveness between the binder component and the aggregate. And, by using the binder composition containing such boric acid, the pot life is longer than that of the conventional mold-making composition, and therefore, the binder and the granular refractory aggregate. It is said that it is possible to maintain the strength as a mold even if it is kneaded and left for several hours, but the evaluation of the mold strength there is carried out under a dry condition where the humidity is not high. However, under high-humidity conditions, the strength of the mold is significantly reduced due to deterioration due to moisture absorption, and it becomes difficult to maintain sufficient strength.

特表平1−501630号公報Japanese Patent Publication No. 1-501630 特開2012−196700号公報JP, 2012-196700, A 特開2001−205386号公報JP 2001-205386 A

ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、鋳型強度やその耐吸湿劣化特性の向上を図り得ると共に、充填密度が効果的に高められ得た鋳型を有利に与え得るウレタン硬化型有機粘結剤を提供することにあり、また、造型後の放置による鋳型強度の向上を効果的に図ることの出来る鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤を提供することにもあり、更にそのようなウレタン硬化型有機粘結剤を用いた、優れた鋳型特性を付与し得る鋳物砂組成物、並びにその鋳物砂組成物を用いて造型された、優れた特性を有する鋳型を提供することにある。 Here, the present invention has been made in the background of such circumstances, the problem to be solved is to improve the mold strength and its moisture absorption resistance deterioration characteristics, the packing density is effective. The purpose of the present invention is to provide a urethane-curable organic binder that can advantageously give an enhanced mold, and also, a urethane-curable organic binder for a mold that can effectively improve the mold strength by leaving it after molding. There is also to provide a binder, further using such a urethane-curable organic binder, a molding sand composition capable of imparting excellent mold characteristics, and a molding using the molding sand composition , To provide a template having excellent properties.

そして、本発明は、かくの如き課題を解決するために、以下に列挙せる如き各種の態様において、好適に実施され得るものである。なお、以下に記載の各態様は、任意の組み合わせにおいて採用可能であり、また、本発明の態様乃至は技術的特徴は、以下に記載のものに限定されることなく、明細書全体の記載から把握される発明思想に基づいて認識され得るものであることが理解されるべきである。 In order to solve the above problems, the present invention can be suitably implemented in various aspects as listed below. In addition, each aspect described below can be adopted in any combination, and the aspects and technical features of the present invention are not limited to those described below, It should be understood that it can be recognized based on the grasped inventive idea.

(1)ウレタン系鋳型の造型に用いられるウレタン硬化型有機粘結剤であっ
て、ポリオール化合物及びポリイソシアネート化合物と共に、塩基性の
第一シラン化合物とフッ化水素酸との反応生成物、及び非塩基性の第二
シラン化合物を、構成成分として更に含むことを特徴とする鋳型用ウレ
タン硬化型有機粘結剤。
(2)前記第一シラン化合物とフッ化水素酸との反応生成物が予め形成され
て、かかる反応生成物の形態において含有せしめられることを特徴とす
る前記態様(1)に記載の鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤。
(3)前記ポリオール化合物が、フェノール樹脂であることを特徴とする前
記態様(1)又は前記態様(2)に記載の鋳型用ウレタン硬化型有機粘
結剤。
(4)前記フェノール樹脂が、オルソクレゾール変性フェノール樹脂である
ことを特徴とする前記態様(3)に記載の鋳型用ウレタン硬化型有機粘
結剤。
(5)前記反応生成物が、前記ポリオール化合物の100質量部に対して、
0.01〜10質量部の割合で用いられることを特徴とする前記態様(
1)乃至前記態様(4)の何れか1つに記載の鋳型用ウレタン硬化型有
機粘結剤。
(6)前記第二シラン化合物が、前記ポリオール化合物の100質量部に対
して、0.01〜10質量部の割合で用いられることを特徴とする前記
態様(1)乃至前記態様(5)の何れか1つに記載の鋳型用ウレタン硬
化型有機粘結剤。
(7)前記第一シラン化合物が、アミノ基を含有するアルコキシシランであ
ることを特徴とする前記態様(1)乃至前記態様(6)の何れか1つに
記載の鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤。
(8)前記アミノ基を含有するアルコキシシランが、3−アミノプロピルト
リメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−2−
(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−
2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−
トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメチル−ブチリデン)プロピル
アミン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−
(ビニルベンジル)−2−アミノエチル−3−アミノプロピルトリメト
キシシラン及び3−ウレイドプロピルトリアルコキシシランからなる群
より選ばれることを特徴とする前記態様(7)に記載の鋳型用ウレタン
硬化型有機粘結剤。
(9)前記第二シラン化合物が、エポキシシラン、イソシアネートシラン、
クロロシラン、メルカプトシラン、イソシアヌレートシラン、アクリル
シラン及びメタクリルシランからなる群より選ばれることを特徴とする
前記態様(1)乃至前記態様(8)の何れか1つに記載の鋳型用ウレタ
ン硬化型有機粘結剤。
(10)前記塩基性の第一シラン化合物とフッ化水素酸との反応生成物が、
前記ポリオール化合物に含有せしめられる一方、前記非塩基性の第二シ
ラン化合物が、前記ポリイソシアネート化合物に含有せしめられること
を特徴とする前記態様(1)乃至前記態様(9)の何れか1つに記載の
鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤。
(11)酸ハロゲン化物、ハロゲン化ホスホリル化合物及びハロゲン化ホス
フィンのうちの少なくとも一つを、更に構成成分として含むことを特徴
とする前記態様(1)乃至前記態様(10)の何れか1つに記載の鋳型
用ウレタン硬化型有機粘結剤。
(12)ポリオール化合物を有機溶媒に溶解せしめてなるポリオール溶液を
準備する工程と、ポリイソシアネート化合物を有機溶媒に溶解せしめて
なるポリイソシアネート溶液を準備する工程と、前記ポリオール溶液及
び/又は前記ポリイソシアネート溶液中に、塩基性の第一シラン化合物
とフッ化水素酸との反応生成物を存在せしめる工程と、前記ポリオール
溶液及び/又は前記ポリイソシアネート溶液中に、非塩基性の第二シラ
ン化合物を含有せしめる工程とを、含むことを特徴とする鋳型用ウレタ
ン硬化型有機粘結剤の調製方法。
(13)前記態様(1)乃至前記態様(11)の何れか1つに記載の鋳型用
ウレタン硬化型有機粘結剤と、鋳物砂とからなることを特徴とする鋳物
砂組成物。
(14)前記態様(13)に記載の鋳物砂組成物を成形し、硬化せしめてな
ることを特徴とする鋳型。
(1) A urethane-curable organic binder used for molding a urethane-based template, which is a reaction product of a basic primary silane compound and hydrofluoric acid together with a polyol compound and a polyisocyanate compound, and A urethane-curable organic binder for a template, which further comprises a basic second silane compound as a constituent component.
(2) For the template according to the above aspect (1), characterized in that a reaction product of the first silane compound and hydrofluoric acid is formed in advance and is contained in the form of the reaction product. Urethane-curable organic binder.
(3) The urethane-curable organic binder for a mold according to the above aspect (1) or the aspect (2), wherein the polyol compound is a phenol resin.
(4) The urethane curable organic binder for a template according to the above aspect (3), wherein the phenol resin is an orthocresol-modified phenol resin.
(5) The reaction product is based on 100 parts by mass of the polyol compound.
It is used in a proportion of 0.01 to 10 parts by mass.
1) Through the urethane-curable organic binder for a mold according to any one of the aspects (4).
(6) The aspect (1) to aspect (5), wherein the second silane compound is used in a proportion of 0.01 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyol compound. 2. The urethane hardening type organic binder for a mold according to any one of 1.
(7) The urethane curable organic material for a mold according to any one of the aspects (1) to (6), wherein the first silane compound is an alkoxysilane containing an amino group. Binder.
(8) The alkoxysilane containing an amino group is 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, N-2-
(Aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-
2-(aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-
Triethoxysilyl-N-(1,3-dimethyl-butylidene)propylamine, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-
(Vinylbenzyl)-2-aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane and 3-ureidopropyltrialkoxysilane are selected from the group consisting of urethane-curable organic materials for molds according to the above aspect (7). Binder.
(9) The second silane compound is epoxy silane, isocyanate silane,
The urethane-curable mold for a mold according to any one of the aspects (1) to (8), which is selected from the group consisting of chlorosilane, mercaptosilane, isocyanurate silane, acryl silane and methacryl silane. Organic binder.
(10) The reaction product of the basic first silane compound and hydrofluoric acid is
Any one of the above aspects (1) to (9), characterized in that the nonbasic second silane compound is contained in the polyisocyanate compound while being contained in the polyol compound. The urethane-curable organic binder for a mold according to 1.
(11) Any one of the above aspects (1) to (10), further comprising at least one of an acid halide, a phosphoryl halide compound and a phosphine halide as a constituent component. The urethane-curable organic binder for a mold according to [1].
(12) a step of preparing a polyol solution prepared by dissolving a polyol compound in an organic solvent; a step of preparing a polyisocyanate solution prepared by dissolving a polyisocyanate compound in an organic solvent; and the polyol solution and/or the poly A step of allowing a reaction product of a basic first silane compound and hydrofluoric acid to exist in an isocyanate solution; and a non-basic second silan compound in the polyol solution and/or the polyisocyanate solution. The method for preparing a urethane-curable organic binder for a mold, comprising:
(13) A foundry sand composition comprising the urethane-curable organic binder for a mold according to any one of the above aspects (1) to (11) and foundry sand.
(14) A mold comprising the molding sand composition according to the above aspect (13), which is molded and cured.

このように、本発明に従う鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤にあっては、その必須の構成成分であるポリオール化合物及びポリイソシアネート化合物に加えて、更に、塩基性の第一シラン化合物とフッ化水素酸との反応生成物や非塩基性の第二シラン化合物が、構成成分として含まれるように構成されていることによって、そのような有機粘結剤を用いて造型される鋳型の強度の向上を有利に実現せしめ、特に、造型後における鋳型の放置強度を効果的に高め得ることとなったことに加えて、そのような鋳型の強度の耐吸湿劣化特性をも有利に向上せしめることが出来るのである。 As described above, in the urethane-curable organic binder for a template according to the present invention, in addition to the polyol compound and the polyisocyanate compound, which are the essential components thereof, the basic primary silane compound and the fluorinated compound are further added. The reaction product with hydrogen acid and the non-basic second silane compound are included as constituent components, so that the strength of a mold molded using such an organic binder is improved. In addition to being able to effectively enhance the leaving strength of the mold after molding, it is also possible to advantageously improve the moisture absorption resistance deterioration property of the strength of such a mold. Of.

しかも、そのような本発明に従う鋳型用有機粘結剤を鋳物砂に混練せしめて得られる鋳物砂組成物にあっては、その流動性が効果的に向上せしめられ得ることとなり、以て、より充填性に優れた鋳型を提供し得ることに加えて、鋳型の表面性状をも有利に向上せしめ得ると共に、上述の如き優れた強度特性を有する鋳型を与え得るものとなり、また、そのような鋳物砂組成物を用いて造型された鋳型にあっては、優れた鋳型強度を有すると共に、強度の耐吸湿劣化特性の向上せしめられた鋳型として、更には充填密度や表面性状が向上せしめられた鋳型として、目的とする金属の鋳造工程に有利に用いられ得ることとなるのである。 Moreover, in a foundry sand composition obtained by kneading such a mold organic binder according to the present invention into foundry sand, its fluidity can be effectively improved, and thus more In addition to providing a mold having excellent filling properties, the surface properties of the mold can be advantageously improved, and a mold having excellent strength characteristics as described above can be provided. In the mold molded using the sand composition, while having excellent mold strength, as a mold having improved moisture absorption and deterioration resistance of strength, a mold having further improved packing density and surface properties As a result, it can be advantageously used in the intended metal casting process.

なお、本発明にあっては、上述のような塩基性の第一シラン化合物とフッ化水素酸との反応生成物や非塩基性の第二シラン化合物と共に、更に、酸ハロゲン化物、ハロゲン化ホスホリル化合物及びハロゲン化ホスフィンのうちの少なくとも一つを併用することが、好適に推奨され、これによって、上記した鋳型強度やその吸湿劣化特性がより一層向上せしめられ得ることとなると共に、そのような特徴を維持したまま、鋳物砂との混練によって得られる鋳物砂組成物の可使時間のより有効な延長を図り得るという特徴を発揮せしめることが出来る。 In the present invention, the reaction product of the basic first silane compound and hydrofluoric acid as described above and the non-basic second silane compound are further used as an acid halide and a phosphoryl halide. It is preferable to use at least one of the compound and the phosphine halide in combination, which makes it possible to further improve the above-mentioned mold strength and its hygroscopic deterioration property, and to provide such characteristics. While maintaining the above, it is possible to exert the characteristic that the pot life of the foundry sand composition obtained by kneading with the foundry sand can be more effectively extended.

ところで、このような本発明に従う鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤において、その主たる成分の一つとして使用されるポリオール化合物としては、特に限定されるものではなく、従来からウレタン系の硬化鋳型を造型する際に用いられている公知の各種のポリオール化合物が、適宜に選択されて、用いられることとなる。具体的には、フェノール樹脂、ポリエーテルポリオール、ポリプロピレンポリオール、ポリブタジエンポリオール、ポリマーポリオール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリオキシブチレングリコール、エチレンオキシドとプロピレンオキシドとの共重合体、テトラヒドロフランとエチレンオキシドとの共重合体、テトラヒドロフランとプロピレンオキシドとの共重合体、テトラヒドロフランと3−メチルテトラヒドロフランとの共重合体等を挙げることが出来る。 By the way, in such a urethane-curable organic binder for a mold according to the present invention, the polyol compound used as one of the main components is not particularly limited, and a urethane-based curable mold is conventionally used. Various well-known polyol compounds that are used in molding are appropriately selected and used. Specifically, phenol resin, polyether polyol, polypropylene polyol, polybutadiene polyol, polymer polyol, polypropylene glycol, polyethylene glycol, polytetramethylene ether glycol, polyoxybutylene glycol, a copolymer of ethylene oxide and propylene oxide, tetrahydrofuran and Examples thereof include a copolymer with ethylene oxide, a copolymer with tetrahydrofuran and propylene oxide, and a copolymer with tetrahydrofuran and 3-methyltetrahydrofuran.

その中でも、ウレタン系の鋳型を造型する際に用いられるポリオール化合物として、フェノールウレタン系の鋳型を造型する際に用いられている、公知の各種のフェノール樹脂が、好適に用いられ得るのである。具体的には、反応触媒の存在下、フェノール類とアルデヒド類とを、フェノール類の1モルに対して、アルデヒド類が、一般に0.5〜3.0モルの割合になるようにして、付加・縮合反応せしめて得られる、有機溶媒に可溶なベンジルエーテル型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、ノボラック型フェノール樹脂、及びそれらの変性フェノール樹脂、並びにこれらの混合物を例示することが出来、これらのうちの1種又は2種以上が、適宜に選択されて用いられることとなる。また、これらの中でも、特に、オルソクレゾールで変性したオルソクレゾール変性フェノール樹脂、更に好ましくはベンジルエーテル型のオルソクレゾール変性フェノール樹脂及びその混合物にあっては、有機溶剤への溶解性やポリイソシアネート化合物との相溶性に優れているのみならず、得られる鋳型の強度(初期強度)等を効果的に向上せしめ得るところから、本発明においては、好適に用いられることとなる。 Among them, as the polyol compound used in molding the urethane-based mold, various known phenol resins used in molding the phenol-urethane-based mold can be preferably used. Specifically, in the presence of a reaction catalyst, phenols and aldehydes are added in an amount of 0.5 to 3.0 moles of aldehydes relative to 1 mole of phenols. An organic solvent-soluble benzyl ether type phenolic resin, a resol type phenolic resin, a novolac type phenolic resin, and a modified phenolic resin thereof, and a mixture thereof obtained by the condensation reaction can be exemplified. One or more of them will be appropriately selected and used. Further, among these, in particular, orthocresol-modified phenolic resin modified with orthocresol, more preferably in the benzyl ether type orthocresol-modified phenolic resin and the mixture thereof, solubility in an organic solvent and a polyisocyanate compound In addition to being excellent in compatibility, the present invention can be preferably used in the present invention because it can effectively improve the strength (initial strength) of the obtained mold.

なお、上記したフェノール類とアルデヒド類との付加・縮合反応の際に用いられる触媒としては、特に限定されるものではなく、所望とするフェノール樹脂のタイプに応じて、公知の酸性触媒や塩基性触媒の他、従来からフェノール樹脂の製造に用いられている各種の触媒が、適宜に用いられる。そして、そのような触媒としては、スズ、鉛、亜鉛、コバルト、マンガン、ニッケル等の金属元素を有する金属塩等を例示することが出来、より具体的には、ナフテン酸鉛、ナフテン酸亜鉛、酢酸鉛、塩化亜鉛、酢酸亜鉛、ホウ酸亜鉛、酸化鉛の他、このような金属塩を形成し得る酸と塩基の組み合わせ等を挙げることが出来る。また、かかる金属塩を反応触媒として採用する場合に、その使用量としては、特に限定されるものではないものの、一般に、フェノール類の100質量部に対して、0.01〜5質量部程度となる割合で、使用されることとなる。 The catalyst used in the addition/condensation reaction of the above-mentioned phenols and aldehydes is not particularly limited, and a known acidic catalyst or basic catalyst may be used depending on the type of the desired phenol resin. In addition to the catalyst, various catalysts that have been conventionally used for producing phenolic resins are appropriately used. And as such a catalyst, tin, lead, zinc, cobalt, manganese, a metal salt having a metal element such as nickel can be exemplified, more specifically, lead naphthenate, zinc naphthenate, In addition to lead acetate, zinc chloride, zinc acetate, zinc borate, and lead oxide, a combination of an acid and a base capable of forming such a metal salt can be used. Further, when such a metal salt is adopted as a reaction catalyst, the amount used is not particularly limited, but is generally about 0.01 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of phenols. Will be used at a rate of.

また、フェノール樹脂を与えるフェノール類としては、例えば、フェノール、オルソクレゾール、メタクレゾール、パラクレゾール、2,3−ジメチルフェノール、2,4−ジメチルフェノール、2,5−ジメチルフェノール、2,6−ジメチルフェノール、3,4−ジメチルフェノール、3,5−ジメチルフェノール、p−tert−ブチルフェノール、o−tert−ブチルフェノール、m−tert−ブチルフェノール、ノニルフェノール等のアルキルフェノール、レゾルシノール、ビスフェノールF、ビスフェノールA等の多価フェノール及びこれらの混合物等が挙げられる一方、アルデヒド類としては、例えば、ホルムアルデヒド、ホルマリン、パラホルムアルデヒド、ポリオキシメチレン、グリオキザール、フルフラール及びこれらの混合物等が挙げられる。 Examples of phenols that give a phenol resin include phenol, orthocresol, metacresol, paracresol, 2,3-dimethylphenol, 2,4-dimethylphenol, 2,5-dimethylphenol, and 2,6-dimethyl. Polyphenols such as phenol, 3,4-dimethylphenol, 3,5-dimethylphenol, p-tert-butylphenol, o-tert-butylphenol, m-tert-butylphenol, nonylphenol, etc., resorcinol, bisphenol F, bisphenol A, etc. Examples of the aldehyde include phenol and formalin, paraformaldehyde, polyoxymethylene, glyoxal, furfural, and mixtures thereof.

さらに、上述せるように、本発明において有利に採用されるフェノール樹脂の一つであるオルソクレゾール変性フェノール樹脂としては、例えば、金属塩等の反応触媒の存在下において、オルソクレゾール及びフェノールを、アルデヒド類と反応せしめて得られる、(1)オルソクレゾールとフェノールとの共縮合型のオルソクレゾール変性フェノール樹脂、(2)オルソクレゾール樹脂とフェノール樹脂との混合型のオルソクレゾール変性フェノール樹脂の他、これら(1)及び(2)の樹脂を変性剤(改質剤)で改質してなる、(3)改質型のオルソクレゾール変性フェノール樹脂、及び、それら(1)、(2)及び(3)のうちの2種以上を組み合わせた混合物等を、例示することが出来る。なお、それら(1)、(2)及び(3)のオルソクレゾール変性フェノール樹脂は、何れも、よく知られており、本発明においては、そのような公知のものが、そのまま用いられることとなる。また、フェノール/オルソクレゾールの比率としては、質量基準にて、1/9〜9/1、好ましくは3/7〜7/3、より好ましくは4/6〜6/4の比率が採用されることとなる。 Further, as described above, as the orthocresol-modified phenol resin which is one of the phenol resins advantageously used in the present invention, for example, in the presence of a reaction catalyst such as a metal salt, orthocresol and phenol, (1) a co-condensation type orthocresol-modified phenolic resin of orthocresol and phenol, (2) a mixed type orthocresol-modified phenolic resin of an orthocresol resin and a phenolic resin, and these (3) Modified orthocresol-modified phenolic resin obtained by modifying the resin of (1) and (2) with a modifier (modifier), and (1), (2) and (3) A mixture of two or more of the above) and the like can be exemplified. The orthocresol-modified phenolic resins of (1), (2) and (3) are well known, and in the present invention, such known resins are used as they are. .. The ratio of phenol/orthocresol is 1/9 to 9/1, preferably 3/7 to 7/3, and more preferably 4/6 to 6/4 on a mass basis. It will be.

そして、かくの如き本発明に従う鋳型用有機粘結剤の主たる成分の一つとして使用されるフェノール樹脂等のポリオール化合物は、その低粘度化、後述するポリイソシアネート溶液との相溶性、鋳物砂へのコーティング性、鋳型物性等の観点から、一般に、極性有機溶剤と非極性有機溶剤とを組み合わせてなる有機溶媒に溶解せしめられ、その濃度が、約30〜80質量%程度とされた溶液(以下、「ポリオール溶液」という)の状態で、用いられることとなる。 And, such a polyol compound such as a phenolic resin used as one of the main components of the organic binder for a mold according to the present invention has a low viscosity, compatibility with a polyisocyanate solution described later, to molding sand. From the viewpoint of coating properties, template properties, etc., a solution that is generally dissolved in an organic solvent that is a combination of a polar organic solvent and a nonpolar organic solvent and has a concentration of about 30 to 80% by mass (hereinafter , "Polyol solution").

一方、本発明に従う鋳型用有機粘結剤において、その主たる成分の他の一つとして使用されるポリイソシアネート化合物は、上述せる如きフェノール樹脂等のポリオール化合物の活性水素と重付加反応することにより、鋳物砂同士をフェノールウレタンの如きウレタン結合で化学的に結合せしめ得るイソシアネート基を、分子内に2以上有する化合物である。そのようなポリイソシアネート化合物の具体例としては、芳香族、脂肪族、或は脂環式のポリイソシアネート、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート(以下、「ポリメリックMDI」という)、ヘキサメチレンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートの他、これらの化合物をポリオールと反応させて得られるイソシアネート基を2以上有するプレポリマー等、従来より公知の各種のポリイソシアネート類を挙げることが出来、これらは、単独で用いても、或は2種以上を組み合わせて用いても良い。 On the other hand, in the organic binder for a template according to the present invention, a polyisocyanate compound used as another one of its main components is obtained by polyaddition reaction with active hydrogen of a polyol compound such as a phenol resin as described above, It is a compound having two or more isocyanate groups in its molecule that can chemically bond foundry sands with each other by a urethane bond such as phenol urethane. Specific examples of such a polyisocyanate compound include aromatic, aliphatic, or alicyclic polyisocyanates, such as diphenylmethane diisocyanate, polymethylene polyphenylene polyisocyanate (hereinafter referred to as "polymeric MDI"), and hexamethylene diisocyanate. In addition to 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, various known polyisocyanates such as prepolymers having two or more isocyanate groups obtained by reacting these compounds with a polyol can be exemplified. , Or may be used alone or in combination of two or more kinds.

さらに、かかるポリイソシアネート化合物にあっても、上述せる如きフェノール樹脂等のポリオール化合物と同様の理由から、一般に、非極性有機溶剤、又は非極性有機溶剤と極性溶剤との混合溶剤を溶媒として用い、この有機溶媒に、濃度が約40〜90質量%程度となるように溶解された溶液として用いられることとなる。なお、使用するポリイソシアネート化合物の種類等によっては、必ずしも、有機溶媒に溶解せしめる必要はなく、その原液のまま、使用することも可能である。以下においては、ポリイソシアネート化合物の原液、及びポリイソシアネート化合物を有機溶媒に溶解せしめてなる溶液を含めて、ポリイソシアネート溶液と呼称する。 Furthermore, even in such a polyisocyanate compound, for the same reason as the polyol compound such as the phenolic resin as described above, generally, a nonpolar organic solvent, or a mixed solvent of a nonpolar organic solvent and a polar solvent is used as a solvent, The solution is dissolved in this organic solvent to a concentration of about 40 to 90% by mass. Depending on the type of polyisocyanate compound used and the like, it is not always necessary to dissolve it in an organic solvent, and it is also possible to use the undiluted solution as it is. Hereinafter, the undiluted solution of the polyisocyanate compound and the solution obtained by dissolving the polyisocyanate compound in the organic solvent are referred to as a polyisocyanate solution.

なお、ここにおいて、上述したポリオール化合物やポリイソシアネート化合物を溶解せしめるための有機溶剤としては、ポリイソシアネート化合物には非反応性で、且つ溶解対象である溶質(ポリオール化合物又はポリイソシアネート化合物)に対して良溶媒であれば、特に制限されるものではないものの、一般に、 i)フェノール樹脂等のポリオール化合物を溶解するための極性溶剤と、ii)フェノール樹脂等のポリオール化合物の分離が生じない程度の量のポリイソシアネート化合物を溶解するための非極性溶剤とが組み合わされて、用いられることとなる。 Here, as the organic solvent for dissolving the above-mentioned polyol compound and polyisocyanate compound, the polyisocyanate compound is non-reactive, and the solute to be dissolved (polyol compound or polyisocyanate compound) Although it is not particularly limited as long as it is a good solvent, it is generally an amount such that i) a polar solvent for dissolving a polyol compound such as a phenol resin and ii) a polyol compound such as a phenol resin do not separate. Will be used in combination with a nonpolar solvent for dissolving the polyisocyanate compound.

より具体的には、上記した i)の極性溶剤としては、例えば、脂肪族カルボン酸エステル、その中でも、特に、ジカルボン酸メチルエステル混合物(米国デュポン社製;商品名:DBE;グルタル酸ジメチルとアジピン酸ジメチルとコハク酸ジメチルとの混合物)等のジカルボン酸アルキルエステル、菜種油メチルエステル等の植物油のメチルエステルの他、例えば、イソホロン等のケトン類、イソプロピルエーテル等のエーテル類、フルフリルアルコール等を挙げることが出来る。また、上記のii)の非極性溶剤としては、例えば、パラフィン類、ナフテン類、アルキルベンゼン類等の石油系炭化水素類、具体例としては、イプゾール150(出光興産株式会社製;石油系溶剤)、ハイゾール100(JXTGエネルギー株式会社製;石油系溶剤)、HAWS(シェル・ケミカルズ・ジャパン株式会社製;石油系溶剤)等を例示することが出来る。 More specifically, examples of the above-mentioned i) polar solvent include, for example, aliphatic carboxylic acid esters, and among them, particularly dicarboxylic acid methyl ester mixture (manufactured by DuPont, USA; trade name: DBE; dimethyl glutarate and adipine). Dicarboxylic acid alkyl ester (such as a mixture of dimethyl acid and dimethyl succinate), methyl ester of vegetable oil such as rapeseed oil methyl ester, and ketones such as isophorone, ethers such as isopropyl ether, and furfuryl alcohol. You can The non-polar solvent of the above ii) is, for example, petroleum hydrocarbons such as paraffins, naphthenes and alkylbenzenes, and specific examples are Ipsol 150 (manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.; petroleum solvent), Hisol 100 (manufactured by JXTG Energy Co., Ltd.; petroleum solvent), HAWS (manufactured by Shell Chemicals Japan Co., Ltd.; petroleum solvent) and the like can be exemplified.

そして、本発明にあっては、目的とする鋳型用の有機粘結剤の構成成分として、上記したポリオール化合物とポリイソシアネート化合物に加えて、更に、塩基性の第一シラン化合物とフッ化水素酸との反応生成物及び非塩基性の第二シラン化合物が、含有せしめられるようにしたのである。それら特定の反応生成物や非塩基性の第二シラン化合物の存在によって、有機粘結剤を用いて造型される鋳型の強度の向上、特に造型後における鋳型の放置強度の向上を有利に実現せしめ得ると共に、かかる鋳型を、保管・放置した場合における外的環境の悪影響、特に高湿度雰囲気下における鋳型強度の低下を効果的に抑制乃至は防止することが出来ることとなる。即ち、保管・放置中に、鋳型が空気中の湿気を吸収することによって惹起される強度低下を、効率よく改善乃至は防止して、鋳型の耐吸湿劣化特性の向上を有利に図ることが出来るのである。しかも、このように、塩基性の第一シラン化合物とフッ化水素酸との反応生成物と共に、非塩基性の第二シラン化合物を併用することによって、有機粘結剤と鋳物砂とを混練して得られる鋳物砂組成物の可使時間の改善をも、有利に図り得ることに加えて、そのような鋳物砂組成物の流動性が効果的に向上せしめられ得て、より充填性に優れた鋳型が形成され得ると共に、その得られた鋳型の表面がより滑らかとなって、その表面性状の向上も有利に図られ得るのである。 And, in the present invention, in addition to the above-mentioned polyol compound and polyisocyanate compound, as a constituent component of the organic binder for the intended template, further, a basic first silane compound and hydrofluoric acid. The reaction product with and the non-basic second silane compound were allowed to be contained. The presence of the specific reaction product and the non-basic second silane compound advantageously realizes the improvement of the strength of the mold molded using the organic binder, particularly the improvement of the leaving strength of the mold after molding. At the same time, it is possible to effectively suppress or prevent the adverse effects of the external environment when the mold is stored and left, particularly the deterioration of the mold strength in a high humidity atmosphere. That is, it is possible to efficiently improve or prevent the strength reduction caused by the mold absorbing the moisture in the air during storage and standing, and to advantageously improve the moisture absorption resistance deterioration property of the mold. Of. Moreover, in this way, by using the reaction product of the basic first silane compound and hydrofluoric acid together with the non-basic second silane compound, the organic binder and the molding sand are kneaded. In addition to being able to advantageously improve the pot life of the foundry sand composition obtained as described above, the fluidity of such foundry sand composition can be effectively improved, and the filling property is more excellent. The mold can be formed, and the surface of the obtained mold can be made smoother, so that its surface quality can be advantageously improved.

なお、かかる特定の反応生成物を与える塩基性の第一シラン化合物としては、ケイ素(Si)に対して、アミノ基等の塩基性基を有する有機基が結合してなる構造を有する有機ケイ素化合物であって、例えば、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(ビニルベンジル)−2−アミノエチル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノ基を有するアルコキシシランや、ヘキサメチルジシラザン、更には3−ウレイドプロピルトリアルコキシシラン等のウレイド基を有するシラン化合物等を挙げることが出来る。また、これら塩基性の第一シラン化合物の中でも、塩基性アルコキシシランを用いることが好ましく、中でも、アミノ基を有するアルコキシシランがより好ましく、更に好ましくは、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリアルコキシシランが、有利に用いられることとなる。このアミノ基を有するアルコキシシランが最もよい理由としては、その入手が容易であることに加えて、ポリオール化合物やフッ化水素酸中の水分により、アルコキシ基が加水分解して、水酸基に変化することにより、鋳物砂(骨材等)との接着がより強固になり、高い鋳型強度を発現し得ることとなるからである。 The basic first silane compound that gives the specific reaction product is an organosilicon compound having a structure in which an organic group having a basic group such as an amino group is bonded to silicon (Si). And, for example, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, N-2-(aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2-(aminoethyl)-3- Aminopropyltrimethoxysilane, 3-triethoxysilyl-N-(1,3-dimethyl-butylidene)propylamine, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-(vinylbenzyl)-2-aminoethyl- Examples thereof include alkoxysilanes having an amino group such as 3-aminopropyltrimethoxysilane, hexamethyldisilazane, and silane compounds having an ureido group such as 3-ureidopropyltrialkoxysilane. Moreover, among these basic primary silane compounds, it is preferable to use a basic alkoxysilane, and among them, an alkoxysilane having an amino group is more preferable, and N-2-(aminoethyl)-3- is more preferable. Aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2-(aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-ureidopropyltrialkoxysilane will be advantageously used. The reason why the alkoxysilane having an amino group is the best is that, in addition to being easily available, the alkoxy group is hydrolyzed by the water in the polyol compound or hydrofluoric acid to be converted into a hydroxyl group. Thereby, the adhesion with the foundry sand (aggregate etc.) becomes stronger, and high mold strength can be exhibited.

そして、かかる塩基性の第一シラン化合物がフッ化水素酸と反応せしめられて、その得られた反応生成物が、本発明においては用いられることとなるのであるが、その反応比率としては、質量基準にて、塩基性の第一シラン化合物/フッ化水素酸=2/8〜8/2、好ましくは3/7〜7/3、より好ましくは4/6〜6/4の比率が、採用されることとなる。また、ここで使用されるフッ化水素酸の濃度としては、10〜65%が好ましく、20〜60%がより好ましく、40〜55%が更に好ましい。 Then, such a basic primary silane compound is reacted with hydrofluoric acid, and the obtained reaction product is to be used in the present invention. Based on the standard, a ratio of basic first silane compound/hydrofluoric acid=2/8 to 8/2, preferably 3/7 to 7/3, more preferably 4/6 to 6/4 is adopted. Will be done. The concentration of hydrofluoric acid used here is preferably 10 to 65%, more preferably 20 to 60%, and further preferably 40 to 55%.

ところで、かくの如き本発明において用いられる特定の反応生成物を製造するに際しては、例えば、プラスチック製の容器中において、所定の塩基性の第一シラン化合物とフッ化水素酸とを混合して反応せしめることにより、目的とする反応生成物を容易に得ることが出来る。このとき、塩基性の第一シラン化合物とフッ化水素酸との反応熱を抑えるために、それらのうちの一方に対して冷却、撹拌を行いながら、他方のものを、連続的に、又は断続的に、添加するようにすることにより、急激な反応の進行を阻止するようにすることが望ましい。また、それらの反応に際しては、塩基性の第一シラン化合物に、フッ化水素酸を添加することにより、反応を進行せしめる場合の他、それとは逆に、フッ化水素酸に、塩基性の第一シラン化合物を添加するようにすることも可能である。そして、それら塩基性の第一シラン化合物とフッ化水素酸との反応時の温度としては、80℃以下に抑えることが好ましく、より好ましくは70℃以下、更に好ましくは60℃以下において、反応が進行せしめられる。 By the way, in producing the specific reaction product used in the present invention as described above, for example, in a plastic container, a predetermined basic silane compound and hydrofluoric acid are mixed and reacted. The desired reaction product can be easily obtained by the addition. At this time, in order to suppress the reaction heat of the basic first silane compound and hydrofluoric acid, one of them is cooled and stirred, while the other is continuously or intermittently Therefore, it is desirable to prevent the rapid progress of the reaction by adding it. In addition, in those reactions, hydrofluoric acid is added to the basic first silane compound to allow the reaction to proceed, and conversely, hydrofluoric acid is added to the basic primary silane compound. It is also possible to add a monosilane compound. And, the temperature at the time of the reaction of the basic primary silane compound and hydrofluoric acid is preferably suppressed to 80° C. or lower, more preferably 70° C. or lower, further preferably 60° C. or lower, the reaction You can proceed.

なお、ここで、塩基性の第一シラン化合物又はフッ化水素酸を、連続的に、又は断続的に、少しずつ添加するとは、その連続的な添加方式においては、一定量を一定のスピードにおいて添加する、一定割合の添加速度にて反応系に添加する方式が有利に採用され、また断続的な添加方式においては、一定の間隔を空けて、一定量毎において添加されるようにすることが望ましい。また、かかる間隔を空けた断続的な添加方式においては、例えば、1秒毎に、10秒毎に、或は1分毎等のように、時間を決めて一定量投入したり、それを反応系に漸次滴下する方式等も採用可能である。このような方法で、少しずつ添加することにより、反応熱の上昇を有利に防止せしめ、得られる反応生成物の物性の劣化を、効果的に阻止することが可能である。中でも、滴下による方式を採用すれば、反応熱による温度の上昇を、より効果的に抑制することが可能である。 Here, the basic first silane compound or hydrofluoric acid is continuously or intermittently added little by little, in the continuous addition method, a constant amount at a constant speed. The method of adding to the reaction system at a constant rate of addition is advantageously adopted, and in the intermittent addition method, it is possible to add at a constant interval and in a constant amount. desirable. In addition, in the intermittent addition method with such an interval, for example, every 1 second, every 10 seconds, or every 1 minute, the time is fixed and a fixed amount is added, or it is reacted. A method of gradually dropping into the system or the like can also be adopted. By adding little by little in such a method, it is possible to advantageously prevent an increase in reaction heat and effectively prevent deterioration of the physical properties of the obtained reaction product. Above all, if the dropping method is adopted, it is possible to more effectively suppress the temperature rise due to the reaction heat.

そして、本発明にあっては、望ましくは、かくの如き塩基性の第一シラン化合物とフッ化水素酸との反応によって得られる反応生成物が、予め形成された後、そのような反応生成物の形態において、ポリオール化合物やポリイソシアネート化合物と共に用いられて、目的とする有機粘結剤が有利に構成されるのである。このように、塩基性の第一シラン化合物とフッ化水素酸との反応生成物を予め形成させておくことにより、フッ化水素酸を直接に添加する工程が不要となるために、有機粘結剤を調製する際や、それを用いて鋳物砂組成物を製造する際の安全性が、有利に確保され得ることとなるのである。また、フッ化水素酸を直接添加する工程が不要となることで、有機粘結剤や鋳物砂組成物の製造時にステンレス製やガラス製の製造装置等を用いた場合でも、装置内を腐食させることなく、製造することが出来る利点がある。なお、かかる特定の反応生成物の添加方式が、例示のものに限定されるものでないことは言うまでもないところであり、そのような反応生成物が、有機粘結剤中において、その構成成分として存在し得る形態となるものであれば、それら塩基性の第一シラン化合物とフッ化水素酸を、ポリオール化合物及び/又はポリイソシアネート化合物に対して別個に或は共に添加する等、適宜の添加形態において、ポリオール化合物やポリイソシアネート化合物に配合せしめて、有機粘結剤としての使用時において、目的とする反応生成物が形成されるようにすることが可能である。 And, in the present invention, it is desirable that a reaction product obtained by the reaction of such a basic primary silane compound and hydrofluoric acid as described above is formed beforehand and then such a reaction product is obtained. In the above-mentioned form, when used together with a polyol compound or a polyisocyanate compound, the desired organic binder is advantageously constituted. As described above, by pre-forming the reaction product of the basic first silane compound and hydrofluoric acid, the step of directly adding hydrofluoric acid becomes unnecessary, and thus the organic binder The safety can be advantageously ensured when the agent is prepared and when the foundry sand composition is produced using the agent. In addition, since the step of directly adding hydrofluoric acid is not required, even when a manufacturing device made of stainless steel or glass is used at the time of manufacturing the organic binder or the foundry sand composition, the inside of the device is corroded. There is an advantage that it can be manufactured without Needless to say, the addition method of such a specific reaction product is not limited to the exemplified one, and such a reaction product is present as a constituent component in the organic binder. As long as it is a form to be obtained, the basic silane compound and hydrofluoric acid are added to the polyol compound and/or the polyisocyanate compound separately or together, in an appropriate addition form, It is possible to mix it with a polyol compound or a polyisocyanate compound to form a desired reaction product when used as an organic binder.

なお、本発明において、かくの如き塩基性の第一シラン化合物とフッ化水素酸との反応生成物の使用量としては、有機粘結剤の構成成分の一つであるポリオール化合物の100質量部に対して、0.01〜10.0質量部程度、好ましくは0.1〜2質量部程度となる割合が、好適に採用されることとなる。なお、そのような反応生成物の使用量が0.01質量部よりも少なくなると、かかる反応生成物の使用による効果が充分に発揮され難くなるようになり、また10質量部よりも多くなると、得られる鋳型の充分な強度向上に寄与し難くなる等の問題が生じるようになる。 In the present invention, the amount of the reaction product of the basic primary silane compound and hydrofluoric acid used is 100 parts by mass of the polyol compound which is one of the constituents of the organic binder. On the other hand, a ratio of about 0.01 to 10.0 parts by mass, preferably about 0.1 to 2 parts by mass will be suitably adopted. When the amount of such a reaction product used is less than 0.01 parts by mass, it becomes difficult to sufficiently exert the effect of using such a reaction product, and when it is more than 10 parts by mass, Problems such as difficulty in contributing to sufficient improvement of strength of the obtained mold will occur.

一方、上述の如き反応生成物と併用される非塩基性の第二シラン化合物は、その分子構造中にアミノ基等の塩基性基が結合されていない有機ケイ素化合物であって、例えば、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、2−(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、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、クロロトリメチルシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、トリス−(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン等を挙げることが出来る。なお、その中でも、好ましくは、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン及び3−イソシアネートプロピルトリエトキシシランが、有利に用いられることとなる。このような非塩基性の第二シラン化合物を併用することにより、ポリオール化合物側とポリイソシアネート化合物側の相溶性が改善され、有機粘結剤としての流動性が向上すると共に、鋳物砂(耐火性骨材)に対する濡れ性も良好となり、鋳物砂組成物の流動性が向上して、より充填性に優れた鋳型が、その表面性状が向上せしめられてなる形態において、有利に造型され得るのである。 On the other hand, the non-basic second silane compound used in combination with the reaction product as described above is an organosilicon compound in which a basic group such as an amino group is not bonded in its molecular structure, and is, for example, 3- Glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyl Trimethoxysilane, 3-isocyanatopropyltriethoxysilane, chlorotrimethylsilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, tris-(trimethoxysilylpropyl)isocyanurate, 3-acryloxypropyltrimethoxy Examples thereof include silane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, and p-styryltrimethoxysilane. I can. Among them, preferably, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane and 3-isocyanatepropyltriethoxysilane are advantageously used. By using such a non-basic second silane compound in combination, the compatibility between the polyol compound side and the polyisocyanate compound side is improved, the fluidity as an organic binder is improved, and the molding sand (fire resistance The wettability with respect to the aggregate) is also improved, the fluidity of the foundry sand composition is improved, and a mold having more excellent filling properties can be advantageously molded in a form in which the surface properties are improved. ..

なお、本発明において、かかる非塩基性の第二シラン化合物の使用量としては、ポリオール化合物の100質量部に対して、0.01〜10.0質量部程度、好ましくは0.1〜5質量部程度となる割合が、好適に採用されることとなる。なお、その使用量が0.01質量部よりも少なくなると、そのような第二シラン化合物の使用によって期待される機能を充分に果たし難くなる等の問題が惹起され、また10質量部よりも多くなると、有機粘結剤の製造のためのコストが高価になる等といった問題を生じるようになる。 In the present invention, the amount of the non-basic second silane compound used is about 0.01 to 10.0 parts by mass, preferably 0.1 to 5 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the polyol compound. A ratio of about a part is preferably adopted. If the amount used is less than 0.01 parts by mass, problems such as difficulty in fulfilling the expected function due to the use of such a second silane compound will occur, and more than 10 parts by mass. Then, there arises a problem that the cost for producing the organic binder becomes high.

また、本発明に従う鋳型用有機粘結剤においては、上記したポリオール化合物、ポリイソシアネート化合物、特定の反応生成物、及び非塩基性の第二シラン化合物に加えて、更に、酸ハロゲン化物、ハロゲン化ホスホリル化合物及びハロゲン化ホスフィンのうちの少なくとも一つが、構成成分の一つとして有利に含有せしめられることとなる。このような酸ハロゲン化物、ハロゲン化ホスホリル化合物、又はハロゲン化ホスフィンの存在により、本発明に従う有機粘結剤と鋳物砂とが混練せしめられてなる鋳物砂組成物を用いて造型された鋳型の強度や吸湿劣化特性が、より一層向上せしめられ得ると共に、特に、優れた鋳型強度と吸湿劣化特性を維持したまま、鋳物砂との混練によって得られる鋳物砂組成物の可使時間を、効果的に向上させることが可能である。なお、かかる酸ハロゲン化物、ハロゲン化ホスホリル化合物、又はハロゲン化ホスフィンは、一般に、ポリオール化合物の100質量部に対して、それぞれ0.01〜5質量部程度、好ましくは0.1〜2質量部程度となる割合が、好適に採用されることとなる。 Further, in the organic binder for a template according to the present invention, in addition to the above-mentioned polyol compound, polyisocyanate compound, specific reaction product, and non-basic second silane compound, an acid halide and a halogenated compound are further added. At least one of the phosphoryl compound and the phosphine halide will be advantageously contained as one of the constituents. Due to the presence of such an acid halide, a phosphoryl halide compound, or a phosphine halide, the strength of a mold molded using a molding sand composition obtained by kneading the organic binder according to the present invention and molding sand. And moisture absorption deterioration characteristics can be further improved, in particular, while maintaining excellent mold strength and moisture absorption deterioration characteristics, the pot life of the molding sand composition obtained by kneading with the molding sand, effectively, It is possible to improve. The acid halide, phosphoryl halide compound or phosphine halide is generally about 0.01 to 5 parts by mass, preferably about 0.1 to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyol compound. The ratio will be preferably adopted.

ここで、上記した酸ハロゲン化物としては、脂肪族カルボン酸や芳香族カルボン酸のハロゲン化物であり、例えば、イソフタル酸クロライド、塩化ベンゾイル、カプリル酸クロライド、ラウリン酸クロライド、ミリスチン酸クロライド、パルミチン酸クロライド、イソパルミチン酸クロライド、ステアリン酸クロライド、イソステアリン酸クロライド、オレイン酸クロライド、セバシン酸ジクロライド、フェニルアセチルクロライド、2−クロロベンゾイルクロライド、3−クロロベンゾイルクロライド、4−クロロベンゾイルクロライド、2−ブロモベンゾイルクロライド、3−ブロモベンゾイルクロライド、4−ブロモベンゾイルクロライド、2−ヨードベンゾイルクロライド、3−ヨードベンゾイルクロライド、4−ヨードベンゾイルクロライド、酪酸クロライド、イソ酪酸クロライド、吉草酸クロライド、イソ吉草酸クロライド、カプロン酸クロライド、エナント酸クロライド、ペラルゴン酸クロライド、カプリン酸クロライド、ペンタデシル酸クロライド、マルガリン酸クロライド、リノール酸クロライド、リノレン酸クロライド、フタル酸クロライド、テレフタル酸クロライド、o−トルイル酸クロライド、m−トルイル酸クロライド、p−トルイル酸クロライド、無水トリメリット酸クロライド、トリメトキシ安息香酸クロライド、臭化ベンゾイル、ヨウ化ベンゾイル等を挙げることが出来、その中でも、イソフタル酸クロライドやラウリン酸クロライドが、好適に用いられることとなる。また、ハロゲン化ホスホリル化合物は、次式:Rn −P(=O)X(3-n) [但し、Rは有機基であり、Xはハロゲン原子であり、nは0、1又は2である]にて示される、ハロゲン置換されたホスホリル基(≡P=O)を有する化合物であって、例えば、塩化ホスホリル、臭化ホスホリル、ヨウ化ホスホリル、フェニルホスホン酸ジクロライド、ジフェニルホスフィン酸クロライド等を用いることが出来、更には、ハロゲン化ホスフィンは、次式:Rn −P−X(3-n) [但し、Rは有機基であり、Xはハロゲン原子であり、nは0、1又は2である]にて示される化合物であって、例えば、ジクロロフェニルホスフィン、クロロジフェニルホスフィン等を用いることが出来るが、それらの中でも、フェニルホスホン酸ジクロライドが好適に用いられることとなる。Here, the above-mentioned acid halide is a halide of an aliphatic carboxylic acid or an aromatic carboxylic acid, for example, isophthalic acid chloride, benzoyl chloride, caprylic acid chloride, lauric acid chloride, myristic acid chloride, palmitic acid chloride. , Isopalmitic acid chloride, stearic acid chloride, isostearic acid chloride, oleic acid chloride, sebacic acid dichloride, phenylacetyl chloride, 2-chlorobenzoyl chloride, 3-chlorobenzoyl chloride, 4-chlorobenzoyl chloride, 2-bromobenzoyl chloride, 3-bromobenzoyl chloride, 4-bromobenzoyl chloride, 2-iodobenzoyl chloride, 3-iodobenzoyl chloride, 4-iodobenzoyl chloride, butyric acid chloride, isobutyric acid chloride, valeric acid chloride, isovaleric acid chloride, caproic acid chloride, Enanthic acid chloride, pelargonic acid chloride, capric acid chloride, pentadecyl acid chloride, margaric acid chloride, linoleic acid chloride, linolenic acid chloride, phthalic acid chloride, terephthalic acid chloride, o-toluic acid chloride, m-toluic acid chloride, p- Examples thereof include toluic acid chloride, trimellitic anhydride chloride, trimethoxybenzoic acid chloride, benzoyl bromide and benzoyl iodide. Among them, isophthalic acid chloride and lauric acid chloride are preferably used. Further, halogenated phosphoryl compound has the formula: R n -P (= O) X (3-n) [ where, R is an organic group, X is a halogen atom, n represents 0, 1 or 2 A compound having a halogen-substituted phosphoryl group (≡P═O), which includes, for example, phosphoryl chloride, phosphoryl bromide, phosphoryl iodide, phenylphosphonic acid dichloride, diphenylphosphinic acid chloride, etc. it is possible to use, further, halogenated phosphine has the formula: R n -P-X (3 -n) [ where, R is an organic group, X is a halogen atom, n represents 0, 1 or 2], and for example, dichlorophenylphosphine, chlorodiphenylphosphine and the like can be used, and among them, phenylphosphonic acid dichloride is preferably used.

このように、本発明に従う鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤は、フェノールウレタンの如きウレタン結合を形成するポリオール化合物とポリイソシアネート化合物に加えて、上述せる如き塩基性の第一シラン化合物とフッ化水素酸との反応生成物及び非塩基性の第二シラン化合物を構成成分として含み、更に好ましくは、酸ハロゲン化物、ハロゲン化ホスホリル化合物及びハロゲン化ホスフィンのうちの少なくとも一つを含んで、構成されることとなるのであるが、このような有機粘結剤には、また必要に応じて、上記した配合成分とは異なる可使時間延長剤(硬化遅延剤:例えば、高級脂肪酸エステル等)や、離型剤、強度劣化防止剤、乾燥防止剤等の、従来より鋳型用有機粘結剤に使用されている公知の各種の添加剤を、適宜に選択して配合することも可能である。勿論、それらの各種添加剤は、本発明によって享受され得る効果を阻害しない量的範囲において使用されるものであることは、言うまでもないところである。なお、それら各種の添加剤のうち、可使時間延長剤(硬化遅延剤)は、ウレタン化反応を抑制し、鋳物砂組成物の可使時間を延長するために用いられるものであり、また離型剤は、造型された鋳型を成形型から抜型する際の抵抗を小さくすると共に、成形型内に吹込み充填された鋳物砂組成物の一部が、鋳型の抜型時に型に付着することによって発生するシミツキを防止し、成形面が均一で且つ精度の高い鋳型を得るために用いられるものである。 As described above, the urethane-curable organic binder for a template according to the present invention includes, in addition to the polyol compound forming a urethane bond such as phenol urethane and the polyisocyanate compound, the basic primary silane compound and the fluorinated compound as described above. It comprises a reaction product with a hydrogen acid and a non-basic second silane compound as constituent components, more preferably at least one of an acid halide, a phosphoryl halide compound and a phosphine halide. However, such an organic binder may also include, if necessary, a pot life extender (hardening retarder: higher fatty acid ester, etc.) different from the above-mentioned compounding ingredients, It is also possible to appropriately select and blend various known additives conventionally used in organic binders for molds, such as a release agent, a strength deterioration inhibitor, and a drying inhibitor. Of course, it goes without saying that these various additives are used in a quantitative range that does not impair the effects that can be enjoyed by the present invention. Of these various additives, the pot life extender (hardening retarder) is used to suppress the urethanization reaction and extend the pot life of the foundry sand composition. The mold agent reduces the resistance when the molded mold is removed from the mold, and a part of the foundry sand composition blown and filled into the mold is attached to the mold when the mold is removed. It is used in order to prevent the occurrence of stains and to obtain a mold having a uniform molding surface and high accuracy.

そして、かくの如き構成からなる本発明に従う鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤は、従来と同様にして、鋳物砂(耐火性骨材)に混練せしめられて、ウレタン系のガス硬化鋳型を造型するための鋳物砂組成物が、形成されることとなるのである。 Then, the urethane-curable organic binder for a mold according to the present invention having such a constitution is kneaded in a molding sand (refractory aggregate) in the same manner as in the conventional case to mold a urethane-based gas-curing mold. The foundry sand composition for forming is to be formed.

具体的には、例えば、コールドボックス法によるガス硬化鋳型の造型に際して、先ず、鋳物砂(耐火性骨材)に対して、上記した本発明に従う鋳型用有機粘結剤を混練せしめることにより、かかる鋳物砂表面を、鋳型用有機粘結剤で被覆してなる鋳物砂組成物(混練砂)が、製造されるのである。即ち、鋳物砂に対して、有機粘結剤として、ポリオール化合物と、ポリイソシアネート化合物と、塩基性の第一シラン化合物とフッ化水素酸との反応生成物と、非塩基性の第二シラン化合物と、更に所望の各種添加剤とを、充分に混練、混合することによって、鋳物砂表面に鋳型用有機粘結剤をコーティングして、鋳物砂組成物が製造されることとなる。 Specifically, for example, when molding a gas-curing mold by the cold box method, first, by kneading the casting sand (refractory aggregate) with the organic binder for a mold according to the present invention described above, A molding sand composition (kneading sand) obtained by coating the surface of the molding sand with an organic binder for a mold is produced. That is, with respect to foundry sand, as a organic binder, a polyol compound, a polyisocyanate compound, a reaction product of a basic first silane compound and hydrofluoric acid, and a non-basic second silane compound. Then, by further kneading and mixing the desired various additives, the surface of the molding sand is coated with the organic binder for molds to produce the molding sand composition.

なお、その際、塩基性の第一シラン化合物とフッ化水素酸との反応生成物や非塩基性の第二シラン化合物、更にはその他の各種添加剤は、鋳物砂組成物に対して均一に混合され得るように、別個に調製されたポリオール化合物の溶液やポリイソシアネート化合物の溶液の何れか一方に、若しくはその両方に添加されて、混合されるか、或は適当な有機溶剤に溶解乃至は分散せしめて、これを混練時に、ポリオール化合物の溶液やポリイソシアネート化合物の溶液と共に、鋳物砂に対して混合せしめるか、或はフェノール樹脂の如きポリオール化合物の製造時の縮合完了後の如く、形成されたポリオール化合物に、直接に添加して、混合せしめることも可能である。中でも、本発明にあっては、かかる特定の反応生成物は、別途調製されたポリオール化合物の溶液に添加せしめられるようにすることが望ましく、また非塩基性の第二シラン化合物は、別途調製されたポリイソシアネート化合物の溶液に添加せしめられるようにすることが望ましい。 At that time, the reaction product of the basic first silane compound and hydrofluoric acid, the non-basic second silane compound, and other various additives are uniformly added to the foundry sand composition. In order to be able to mix, either the solution of the polyol compound or the solution of the polyisocyanate compound prepared separately, or both are added and mixed, or dissolved or dissolved in a suitable organic solvent. It is dispersed and formed at the time of kneading with a solution of a polyol compound or a solution of a polyisocyanate compound in the molding sand or after completion of condensation during the production of a polyol compound such as a phenolic resin. It is also possible to directly add to the polyol compound and mix them. Among them, in the present invention, it is desirable that the specific reaction product is added to a solution of a separately prepared polyol compound, and the non-basic second silane compound is separately prepared. It is desirable that the polyisocyanate compound can be added to the solution.

ところで、かかる鋳物砂組成物を製造する際に、有機粘結剤を構成するポリオール化合物の溶液とポリイソシアネート化合物の溶液とは、それらを混合した段階から、徐々に重付加反応(ウレタン化反応)が進行するようになるところから、予め、別々に調製されて準備され、通常、鋳物砂との混練時に混合されることとなる。なお、その混練・混合操作は、従来と同様な連続式乃至はバッチ式ミキサーを用いて、好適には、−10℃〜50℃の範囲の温度下において行われることとなる。 By the way, in producing such a foundry sand composition, the solution of the polyol compound and the solution of the polyisocyanate compound that constitute the organic binder are gradually added to each other from the stage of mixing them (polyurization reaction). From the point where the process proceeds, it is prepared and prepared separately in advance, and is usually mixed at the time of kneading with the molding sand. The kneading/mixing operation is performed using a continuous or batch mixer similar to the conventional one, preferably at a temperature in the range of -10°C to 50°C.

また、このような本発明に従う鋳型用有機粘結剤と混練せしめられる鋳物砂(耐火性骨材)としては、従来より鋳型用として用いられている耐火性のものであれば、天然砂であっても、人工砂であっても、何等差支えなく、特に制限されるものではない。例えば、ケイ砂、オリビンサンド、ジルコンサンド、クロマイトサンド、アルミナサンド、フェロクロム系スラグ、フェロニッケル系スラグ、転炉スラグ、ムライト系人工粒子(例えば、伊藤忠セラテック株式会社から入手することの出来る商品名「セラビーズ」)やアルミナ系人工粒子、その他各種の人工粒子、及びこれらの再生砂や回収砂が挙げられ、これらのうちの1種、或は2種以上が組み合わされて用いられ得るのである。なお、これらの中でも、ケイ砂、特にフラタリー砂のようなシリカ分の高い骨材が、より一層好適に採用されることとなる。このようなシリカ分の高い骨材を使用することで、粘結剤成分中のシランとの馴染みがよくなることにより、骨材と粘結剤との接着性が増大して、鋳型を造型した際の強度向上に繋がることとなる。 Further, as the molding sand (fire-resistant aggregate) to be kneaded with the organic binder for a mold according to the present invention, natural sand may be used as long as it is a fire-resistant sand conventionally used for a mold. However, even artificial sand is not particularly limited and is not particularly limited. For example, silica sand, olivine sand, zircon sand, chromite sand, alumina sand, ferrochrome-based slag, ferro-nickel-based slag, converter slag, mullite-based artificial particles (for example, trade names available from ITOCHU CERATECH CO., LTD. Cera beads"), alumina-based artificial particles, various other artificial particles, and reclaimed sand and recovered sand thereof, and one kind or a combination of two or more kinds of them can be used. Among them, aggregates having a high silica content, such as silica sand, especially flattery sand, are more preferably adopted. By using such an aggregate having a high silica content, the affinity with the silane in the binder component is improved, the adhesiveness between the aggregate and the binder is increased, and when a mold is formed. It will lead to the improvement of strength.

そして、上述の如くして得られた鋳物砂組成物を、所望とする形状を与える金型の如き成形型内で賦形した後、これに対して、硬化のための触媒ガスを通気することにより、鋳物砂組成物の硬化が促進せしめられて、ガス硬化鋳型が製造されることとなるのである。なお、触媒ガスとしては、トリエチルアミン、ジメチルエチルアミン、ジメチルイソプロピルアミン等の従来から公知の第三級アミンガスの他、環状窒素化合物、ピリジン、N−エチルモルホリン等を例示することが出来、それらのうちの少なくとも1種が適宜に選択されて、通常の量的範囲において用いられることとなる。 Then, the molding sand composition obtained as described above is shaped in a molding die such as a die that gives a desired shape, and then a catalyst gas for curing is aerated. As a result, the hardening of the foundry sand composition is promoted, and the gas hardening mold is produced. Examples of the catalyst gas include conventionally known tertiary amine gases such as triethylamine, dimethylethylamine, and dimethylisopropylamine, as well as cyclic nitrogen compounds, pyridine, N-ethylmorpholine, and the like. At least one kind will be appropriately selected and used in the usual quantitative range.

また、常温自硬性法によって、目的とする自硬性鋳型を造型するに際しても、上記したガス硬化鋳型の場合と同様に、先ず、鋳物砂表面を有機粘結剤で被覆してなる鋳物砂組成物が、製造されることとなるのであるが、その際、常温自硬性法に用いられる鋳物砂組成物には、混練時に、本発明に従う有機粘結剤と共に、更に硬化触媒が混入せしめられることとなる。なお、この硬化触媒としては、公知のアシュランド法において通常使用される塩基、アミン、金属イオン等を挙げることが出来る。 Further, by the room-temperature self-hardening method, also when molding a desired self-hardening mold, similar to the case of the above-mentioned gas-hardening mold, first, a foundry sand composition obtained by coating the foundry sand surface with an organic binder. However, it is to be produced, at that time, in the molding sand composition used in the room temperature self-hardening method, at the time of kneading, together with the organic binder according to the present invention, a curing catalyst is further mixed. Become. Examples of the curing catalyst include bases, amines, metal ions and the like which are commonly used in the known Ashland method.

さらに、上記したガス硬化鋳型や自硬性鋳型を与える鋳物砂組成物の調製に際して、ポリオール溶液やポリイソシアネート溶液の配合割合としては、それぞれ、有効成分であるポリオール化合物及びポリイソシアネート化合物の配合量が、鋳物砂の100質量部に対して、それぞれ、0.5〜5.0質量部程度、好ましくは1.0〜3.0質量部程度となる割合が、好適に採用されることとなる。また、ポリオール化合物とポリイソシアネート化合物の配合比率としては、特に限定されるものではないものの、一般に、質量基準で、ポリオール化合物:ポリイソシアネート化合物=4:6〜6:4となるように、ポリオール溶液やポリイソシアネート溶液が組み合わされて、用いられることとなる。 Furthermore, in the preparation of the foundry sand composition that gives the above-mentioned gas-hardening mold or self-hardening mold, as the mixing ratio of the polyol solution and the polyisocyanate solution, respectively, the compounding amount of the polyol compound and the polyisocyanate compound, which are active ingredients, A ratio of about 0.5 to 5.0 parts by mass, preferably about 1.0 to 3.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the foundry sand will be suitably adopted. Further, the mixing ratio of the polyol compound and the polyisocyanate compound is not particularly limited, but in general, the polyol solution:polyisocyanate compound=4:6 to 6:4 on a mass basis so that the polyol solution And a polyisocyanate solution will be used in combination.

かくして、上述せる如くして造型されたガス硬化鋳型や自硬性鋳型にあっては、その充填密度や強度が効果的に向上せしめられ、更に、その強度の耐吸湿劣化特性が高められ得た結果、アルミニウム合金やマグネシウム合金、鉄等の各種金属からなる鋳物製品の鋳造に、有利に用いられ得ることとなったのである。 Thus, in the gas-curing mold or the self-hardening mold molded as described above, the packing density and the strength of the mold can be effectively improved, and further, the moisture absorption resistance deterioration property of the strength can be enhanced. The present invention can be advantageously used for casting casting products made of various metals such as aluminum alloys, magnesium alloys, and iron.

以下に、本発明の代表的な実施例を幾つか示し、本発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、言うまでもないところである。また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記した具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等が加えられ得るものであることが、理解されるべきである。 Hereinafter, some representative examples of the present invention will be shown to clarify the present invention more specifically, but the present invention is subject to any restrictions by the description of such examples. It goes without saying that things are not things. In addition to the embodiments described below, the invention is not limited to the specific description described above, and various changes and modifications are made based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the invention. It should be understood that improvements, etc. may be added.

また、以下の実施例や比較例において調製された有機粘結剤について、(1)有機粘結剤を用いて得られた鋳物砂組成物から造型された鋳型の強度の測定、(2)鋳型の吸湿劣化後の強度の測定、(3)鋳物砂組成物の可使時間の評価、(4)充填密度の測定、更には(5)鋳肌の評価を、それぞれ、以下のようにして行った。 Regarding the organic binders prepared in the following Examples and Comparative Examples, (1) measurement of the strength of a mold molded from a foundry sand composition obtained using the organic binder, (2) mold Measurement of strength after moisture deterioration, (3) evaluation of pot life of foundry sand composition, (4) measurement of packing density, and further (5) evaluation of casting surface were carried out as follows. It was

(1)鋳型強度の測定
コールドボックス造型機のサンドマガジン内に、混練後の鋳物砂組成物を投入した後、この鋳物砂組成物を、曲げ強度試験片作製用金型内に、ゲージ圧:0.3MPaで充填する。次いで、かかる金型内に、ガスジェネレータにより、ゲージ圧:0.2MPaで1秒間、トリエチルアミンガスを通気した後、ゲージ圧:0.2MPaで14秒間、エアーパージを行い、更にその後、抜型して、幅:3cm×長さ:8.5cm×厚み:1cmの曲げ試験片(鋳型)を作製する。そして、その得られた試験片を、i)その造型直後に、及びii)気温:25℃、相対湿度:40%の低湿状態下において、24時間放置した後に、デジタル鋳物砂強度試験機(高千穂精機株式会社製)により、その曲げ強度(kgf/cm2 )を測定する。
(1) Measurement of mold strength After the kneading molding sand composition was put into a sand magazine of a cold box molding machine, the molding sand composition was put into a mold for bending strength test piece production with a gauge pressure: Fill with 0.3 MPa. Then, a gas generator was used to ventilate triethylamine gas with a gas generator at a gauge pressure of 0.2 MPa for 1 second, and then air purge was performed at a gauge pressure of 0.2 MPa for 14 seconds, and then the die was removed. A bending test piece (mold) having a width of 3 cm, a length of 8.5 cm and a thickness of 1 cm is prepared. Then, the obtained test piece was left for 24 hours in i) immediately after the molding and ii) in a low humidity condition of temperature: 25° C. and relative humidity: 40%, and then a digital casting sand strength tester (Takachiho) The bending strength (kgf/cm 2 ) is measured by Seiki Co., Ltd.).

(2)吸湿劣化後の鋳型強度の測定
上記の鋳型強度の測定の場合と同様にして、それぞれの鋳物砂組成物から試験片を作製した後、その得られた試験片(鋳型)を、気温:25℃、相対湿度:90%の高湿状態下の密閉容器内に、24時間放置し、更にその後、デジタル鋳物砂強度試験機(高千穂精機株式会社製)を用いて、曲げ強度(kgf/cm2 )を測定する。
(2) Measurement of mold strength after moisture absorption deterioration After making test pieces from each of the foundry sand compositions in the same manner as in the case of measuring the mold strength described above, the obtained test pieces (molds) were subjected to air temperature measurement. : 25° C., relative humidity: 90%, left in a closed container under a high humidity condition for 24 hours, and thereafter, using a digital foundry sand strength tester (manufactured by Takachiho Seiki Co., Ltd.), bending strength (kgf/ cm 2 ) is measured.

(3)鋳物砂組成物の可使時間の評価
上記の鋳型強度の測定の場合と同様にして、それぞれの鋳物砂組成物から試験片を作製するに際して、鋳物砂としてのフラタリー砂と有機粘結剤との混練により、調製される各鋳物砂組成物について、その混練後、直ちに造型を行い(混練後待機時間:0分)、その得られた試験片と、混練から120分経過後に造型を行い(混練後待機時間:120分)、その得られた試験片とについて、それぞれの強度を、鋳型強度として測定し、それら二つの鋳型強度の値を比較することにより、可使時間の評価を行う。
(3) Evaluation of pot life of the foundry sand composition In the same manner as in the case of measuring the mold strength described above, when producing test pieces from the respective foundry sand compositions, the flattery sand and the organic caking as the foundry sand were used. For each foundry sand composition prepared by kneading with the agent, immediately after kneading, molding is performed (waiting time after kneading: 0 minutes), and the obtained test piece and molding is performed 120 minutes after kneading. Performed (waiting time after kneading: 120 minutes), the strength of each of the obtained test pieces was measured as the mold strength, and the values of the two mold strengths were compared to evaluate the pot life. To do.

(4)充填密度の測定
上記の鋳型強度の測定の場合と同様にして、それぞれの鋳物砂組成物から試験片(幅:3cm×長さ:8.5cm×厚み:1cm)を作製した後、その得られた試験片(鋳型)の質量の数値から、下記式により、充填密度(g/cm3 )を算出した。なお、試験片は2点作製し、各質量の数値の平均値を充填密度(g/cm3 )とした。
充填密度 = 試験片(鋳型)質量 / 試験片体積
(4) Measurement of Packing Density In the same manner as in the case of measuring the mold strength described above, after producing a test piece (width: 3 cm x length: 8.5 cm x thickness: 1 cm) from each foundry sand composition, The packing density (g/cm 3 ) was calculated from the obtained mass value of the test piece (mold) by the following formula. Two test pieces were prepared, and the average value of the numerical values of each mass was used as the packing density (g/cm 3 ).
Packing density = test piece (mold) mass / test piece volume

(5)鋳型表面性状の評価
上記の鋳型強度の測定の場合と同様にして、それぞれの鋳物砂組成物から試験片を作製した後、その得られた試験片(鋳型)について、その表面性状(手触り感覚)の評価を行った。具体的には、5名のパネラーが、鋳型表面の手触りを、以下の基準で評価し、その平均レベルで、優劣を評価した。
◎:非常に滑らかな手触り
○:滑らかな手触り
△:少々粗い手触り
×:非常に粗い手触り
(5) Evaluation of mold surface properties After making test pieces from each of the foundry sand compositions in the same manner as in the case of measuring the mold strength described above, the surface properties of the obtained test pieces (molds) were evaluated ( The feeling of touch was evaluated. Specifically, five panelists evaluated the feel of the mold surface according to the following criteria, and evaluated the superiority and inferiority at the average level.
◎: Very smooth texture ○: Smooth texture △: Slightly rough texture ×: Very rough texture

−フェノール樹脂溶液(1)の調製−
還流器、温度計及び撹拌機を備えた三つ口反応フラスコ内に、フェノールの100質量部、92質量%パラホルムアルデヒドの55.5質量部、及び二価金属塩としてナフテン酸亜鉛の0.2質量部を仕込み、還流温度で90分間反応を行った後、加熱濃縮して、水分含有率が1%以下のベンジルエーテル型のフェノール樹脂を得た。次いで、その得られたフェノール樹脂の50.0質量部を、極性有機溶剤(DBE:米国デュポン社製)の20.0質量部及び非極性有機溶剤(ハイゾール100:JXTGエネルギー株式会社製;石油系溶剤)の30.0質量部を用いて溶解せしめて、フェノール樹脂分が50.0質量%のフェノール樹脂溶液(1)を調製した。
-Preparation of phenol resin solution (1)-
In a three-neck reaction flask equipped with a reflux condenser, a thermometer and a stirrer, 100 parts by mass of phenol, 55.5 parts by mass of 92% by mass paraformaldehyde, and 0.2 parts of zinc naphthenate as a divalent metal salt were used. After mass parts were charged, the mixture was reacted at reflux temperature for 90 minutes and then heated and concentrated to obtain a benzyl ether type phenol resin having a water content of 1% or less. Next, 50.0 parts by mass of the obtained phenolic resin, 20.0 parts by mass of a polar organic solvent (DBE: manufactured by DuPont, USA) and a nonpolar organic solvent (Hisol 100: manufactured by JXTG Energy Co., Ltd.; petroleum-based) 30.0 parts by mass of (solvent) was dissolved to prepare a phenol resin solution (1) having a phenol resin content of 50.0% by mass.

−フェノール樹脂溶液(2)の調製−
還流器、温度計及び撹拌機を備えた三つ口反応フラスコ内に、フェノールの50質量部及びオルソクレゾールの50質量部(フェノール/オルソクレゾール=50/50)と、92質量%パラホルムアルデヒドの51.9質量部、及び二価金属塩としてナフテン酸亜鉛の0.15質量部を仕込み、還流温度で90分間反応を行った後、加熱濃縮して、水分含有量が1%以下のオルソクレゾール変性ベンジルエーテル型のフェノール樹脂を得た。次いで、その得られたフェノール樹脂の50.0質量部を、極性有機溶剤(DBE:米国デュポン社製)の20.0質量部及び非極性溶剤(ハイゾール100:JXTGエネルギー株式会社製;石油系溶剤)の30.0質量部を用いて溶解せしめて、フェノール樹脂分が50.0質量%のフェノール樹脂溶液(2)を調製した。
-Preparation of phenol resin solution (2)-
In a three-neck reaction flask equipped with a reflux condenser, a thermometer and a stirrer, 50 parts by mass of phenol and 50 parts by mass of orthocresol (phenol/orthocresol=50/50) and 51 parts by mass of 92% by mass paraformaldehyde were added. .9 parts by mass, and 0.15 parts by mass of zinc naphthenate as a divalent metal salt were charged, reacted at reflux temperature for 90 minutes, and then concentrated by heating to modify orthocresol having a water content of 1% or less. A benzyl ether type phenol resin was obtained. Next, 50.0 parts by mass of the obtained phenol resin, 20.0 parts by mass of a polar organic solvent (DBE: manufactured by DuPont, USA) and a nonpolar solvent (Hisol 100: manufactured by JXTG Energy Co., Ltd.; petroleum-based solvent) ) Was dissolved using 30.0 parts by mass to prepare a phenol resin solution (2) having a phenol resin content of 50.0% by mass.

−ポリメリックMDI溶液の調製−
ポリイソシアネート化合物であるポリメリックMDIの75.0質量部を、非極性有機溶剤(イプゾール150:出光興産株式会社製;石油系溶剤)の25.0質量部を用いて溶解し、ポリイソシアネート化合物の含有量が75.0質量%のポリメリックMDI溶液を調製した。
-Preparation of Polymeric MDI Solution-
75.0 parts by mass of polymeric MDI, which is a polyisocyanate compound, is dissolved using 25.0 parts by mass of a non-polar organic solvent (Ipsol 150: manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.; petroleum solvent) to contain a polyisocyanate compound. A polymeric MDI solution having an amount of 75.0% by mass was prepared.

−塩基性の第一シラン化合物とフッ化水素酸との反応生成物の製造−
塩基性の第一シラン化合物として、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン(KBM602:信越化学工業株式会社製)を用いて、60℃以下の温度下で撹拌しながら、かかる第一シラン化合物(KBM602)の0.6質量部中に、46%フッ化水素酸の0.6質量部を少量ずつ滴下して反応させることにより、反応生成物(アミンフッ酸塩)を製造した。
-Production of reaction product of basic primary silane compound and hydrofluoric acid-
Using N-2-(aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane (KBM602: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) as the basic first silane compound while stirring at a temperature of 60° C. or lower, A reaction product (amine hydrofluoric acid salt) is produced by adding 0.6 parts by mass of 46% hydrofluoric acid dropwise to 0.6 parts by mass of the first silane compound (KBM602) to cause a reaction. did.

(実施例1〜6)
先ず、上記で調製されたフェノール樹脂溶液(1)の100質量部に対して、上記の第一シラン化合物(KBM602)とフッ化水素酸との反応生成物を、下記表1に示される割合において添加し、撹拌して均一に混合せしめることにより、実施例1〜6の各々に係るポリオール溶液を調製した。また、上記で調製されたポリメリックMDI溶液の100質量部に対して、下記表1に示す非塩基性の各種第二シラン化合物を、下記表1に示される割合において添加し、撹拌して均一に混合せしめることにより、実施例1〜6の各々に係る各ポリイソシアネート溶液を調製した。
(Examples 1 to 6)
First, the reaction product of the above-mentioned first silane compound (KBM602) and hydrofluoric acid was added to 100 parts by mass of the phenol resin solution (1) prepared above in the proportions shown in Table 1 below. The polyol solutions according to each of Examples 1 to 6 were prepared by adding, stirring and uniformly mixing. Further, to 100 parts by mass of the above-prepared polymeric MDI solution, various non-basic second silane compounds shown in Table 1 below were added at a ratio shown in Table 1 below, and the mixture was uniformly stirred. Each polyisocyanate solution according to each of Examples 1 to 6 was prepared by mixing.

次いで、ダルトン株式会社製品川式卓上ミキサー内に、フラタリー砂の1000質量部を投入すると共に、上述の如くして調製されたポリオール溶液と、上記で調製されたポリイソシアネート溶液とを、それぞれ、10質量部投入し、60秒間撹拌して、混練することにより、鋳物砂組成物を調製した。そして、その得られた各種の鋳物砂組成物を用いて、それぞれの試験片(鋳型)を作製して、上記の測定法に従って、造型直後及び造型24時間後の鋳型強度(kgf/cm2 )、並びに造型24時間後の吸湿劣化後の鋳型強度(kgf/cm2 )を、それぞれ測定して、その得られた結果を、下記表1に示した。また、混練から120分待機させた後の鋳物砂組成物を用いて、造型直後及び造型24時間後の鋳型強度(kgf/cm2 )をそれぞれ測定して、可使時間の評価を行った。更に、充填密度の測定、鋳型表面性状の評価も合わせて行った。それらの結果を、下記表1に合わせて示す。Next, 1000 parts by mass of the flattery sand was put into a product Kawasaki tabletop mixer manufactured by Dalton Co., Ltd., and the polyol solution prepared as described above and the polyisocyanate solution prepared as described above were respectively mixed at 10 parts each. A casting sand composition was prepared by adding a mass part, stirring for 60 seconds, and kneading. Then, using each of the obtained various molding sand compositions, respective test pieces (molds) were prepared, and the mold strength (kgf/cm 2 ) immediately after molding and after molding for 24 hours was measured according to the above measuring method. And the mold strength (kgf/cm 2 ) after moisture absorption deterioration after 24 hours of molding were measured, and the obtained results are shown in Table 1 below. Further, the mold strength (kgf/cm 2 ) immediately after molding and after 24 hours after molding was measured using the foundry sand composition after waiting for 120 minutes from kneading to evaluate the pot life. Furthermore, the measurement of the packing density and the evaluation of the mold surface properties were also performed. The results are shown in Table 1 below.

(実施例7)
フェノール樹脂溶液(1)に代えて、上記で調製されたフェノール樹脂溶液(2)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、鋳物砂組成物を調製した。そして、その得られた鋳物砂組成物を用いて、試験片(鋳型)を作製して、上記の測定法に従って、造型直後及び造型24時間後の鋳型強度(kgf/cm2 )、並びに造型24時間後の吸湿劣化後の鋳型強度(kgf/cm2 )を、それぞれ測定して、その結果を、下記表1に示した。また、混練から120分待機させた後の鋳物砂組成物を用いて、造型直後及び造型24時間後の鋳型強度(kgf/cm2 )をそれぞれ測定して、可使時間の評価を行った。更に、充填密度の測定、鋳型表面性状の評価も合わせて行った。それらの結果を、下記表1に合わせ示す。
(Example 7)
A foundry sand composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the phenol resin solution (2) prepared above was used instead of the phenol resin solution (1). Then, a test piece (mold) is produced using the obtained foundry sand composition, and the mold strength (kgf/cm 2 ) immediately after molding and 24 hours after molding, and the molding 24 according to the above measuring method. The mold strength (kgf/cm 2 ) after moisture absorption deterioration after a lapse of time was measured, and the results are shown in Table 1 below. Further, the mold strength (kgf/cm 2 ) immediately after molding and after 24 hours after molding was measured using the foundry sand composition after waiting for 120 minutes from kneading to evaluate the pot life. Furthermore, the measurement of the packing density and the evaluation of the mold surface properties were also performed. The results are also shown in Table 1 below.

(実施例8)
前記ポリイソシアネート溶液の調製の際に、更に、イソフタル酸クロライドを0.3質量部加えること以外は、実施例1と同様にして、鋳物砂組成物を調製した。そして、その得られた鋳物砂組成物を用いて、試験片(鋳型)を作製して、上記の測定法に従って、造型直後及び造型24時間後の鋳型強度(kgf/cm2 )、並びに造型24時間後の吸湿劣化後の鋳型強度(kgf/cm2 )を、それぞれ測定して、その結果を、下記表1に示した。また、混練から120分待機させた後の鋳物砂組成物を用いて、造型直後及び造型24時間後の鋳型強度(kgf/cm2 )をそれぞれ測定して、可使時間の評価を行った。更に、充填密度の測定、鋳型表面性状の評価も合わせて行った。それらの結果を、下記表1に合わせ示す。
(Example 8)
A foundry sand composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.3 part by mass of isophthalic acid chloride was further added during the preparation of the polyisocyanate solution. Then, a test piece (mold) is produced using the obtained foundry sand composition, and the mold strength (kgf/cm 2 ) immediately after molding and 24 hours after molding, and the molding 24 according to the above measuring method. The mold strength (kgf/cm 2 ) after moisture absorption deterioration after a lapse of time was measured, and the results are shown in Table 1 below. Further, the mold strength (kgf/cm 2 ) immediately after molding and after 24 hours after molding was measured using the foundry sand composition after waiting for 120 minutes from kneading to evaluate the pot life. Furthermore, the measurement of the packing density and the evaluation of the mold surface properties were also performed. The results are also shown in Table 1 below.

(実施例9〜10)
前記ポリイソシアネート溶液の調製の際に、更に、ラウリン酸クロライド又はフェニルホスホン酸ジクロライドを0.3質量部加えること以外は、実施例1と同様にして、鋳物砂組成物を調製した。そして、その得られた鋳物砂組成物を用いて、試験片(鋳型)を作製した後、上記の測定法に従って、造型直後及び造型24時間後の鋳型強度(kgf/cm2 )、並びに造型24時間後の吸湿劣化後の鋳型強度(kgf/cm2 )を、それぞれ測定して、その結果を、下記表1に示した。また、混練から120分待機させた後の鋳物砂組成物を用いて、造型直後及び造型24時間後の鋳型強度(kgf/cm2 )をそれぞれ測定して、可使時間の評価を行った。更に、充填密度の測定、鋳型表面性状の評価も合わせて行った。それらの結果を、下記表1に合わせ示す。
(Examples 9 to 10)
A casting sand composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.3 part by mass of lauric acid chloride or phenylphosphonic acid dichloride was further added during the preparation of the polyisocyanate solution. And after making a test piece (mold) using the obtained foundry sand composition, according to the above-mentioned measuring method, the mold strength (kgf/cm 2 ) immediately after molding and 24 hours after molding, and the molding 24 The mold strength (kgf/cm 2 ) after moisture absorption deterioration after a lapse of time was measured, and the results are shown in Table 1 below. Further, the mold strength (kgf/cm 2 ) immediately after molding and after 24 hours after molding was measured using the foundry sand composition after waiting for 120 minutes from kneading to evaluate the pot life. Furthermore, the measurement of the packing density and the evaluation of the mold surface properties were also performed. The results are also shown in Table 1 below.

(比較例1〜5)
前記で調製されたフェノール樹脂溶液(1)を準備する一方、前記で調製されたポリメリックMDI溶液の100質量部に対して、下記表2に示す各種第二シラン化合物を、下記表2に示される割合において添加し、撹拌して均一に混合せしめることにより、比較例1〜5の各々に係るポリイソシアネート溶液を準備した。次いで、ダルトン株式会社製品川式卓上ミキサー内に、フラタリー砂の1000質量部を投入すると共に、それらフェノール樹脂溶液(ポリオール溶液)及びポリイソシアネート溶液を、それぞれ10質量部投入し、60秒間撹拌して、混練することにより、鋳物砂組成物を調製した。そして、その得られた鋳物砂組成物を用いて、試験片(鋳型)を作製して、上記の測定法に従って、造型直後及び造型24時間後の鋳型強度(kgf/cm2 )、並びに造型24時間後の吸湿劣化後の鋳型強度(kgf/cm2 )を、それぞれ測定して、その結果を、下記表2に示した。また、混練から120分待機させた後の鋳物砂組成物を用いて、造型直後及び造型24時間後の鋳型強度(kgf/cm2 )をそれぞれ測定して、可使時間の評価を行った。更に、充填密度の測定、鋳型表面性状の評価も合わせて行った。それらの結果を、下記表2に合わせ示す。
(Comparative Examples 1-5)
While preparing the phenol resin solution (1) prepared above, various second silane compounds shown in Table 2 below are shown in Table 2 below with respect to 100 parts by mass of the polymeric MDI solution prepared above. The polyisocyanate solution according to each of Comparative Examples 1 to 5 was prepared by adding in a proportion and stirring to uniformly mix them. Then, while adding 1000 parts by mass of the flattery sand into Dalton Co., Ltd. product river-type tabletop mixer, 10 parts by mass of each of the phenol resin solution (polyol solution) and the polyisocyanate solution were added and stirred for 60 seconds. Then, a molding sand composition was prepared by kneading. Then, a test piece (mold) is produced using the obtained foundry sand composition, and the mold strength (kgf/cm 2 ) immediately after molding and 24 hours after molding, and the molding 24 according to the above measuring method. The mold strength (kgf/cm 2 ) after deterioration due to moisture absorption after a lapse of time was measured, and the results are shown in Table 2 below. Further, the mold strength (kgf/cm 2 ) immediately after molding and after 24 hours after molding was measured using the foundry sand composition after waiting for 120 minutes from kneading to evaluate the pot life. Furthermore, the measurement of the packing density and the evaluation of the mold surface properties were also performed. The results are also shown in Table 2 below.

(比較例6)
フェノール樹脂溶液(1)に代えて、上記で調製されたフェノール樹脂溶液(2)を用いたことを除いては、比較例1と同様にして、鋳物砂組成物を調製した。そして、その得られた鋳物砂組成物を用いて、試験片(鋳型)を作製して、上記の測定法に従って、造型直後及び造型24時間後の鋳型強度(kgf/cm2 )、並びに造型24時間後の吸湿劣化後の鋳型強度(kgf/cm2 )を、それぞれ測定して、その結果を、下記表2に示した。また、混練から120分待機させた後の鋳物砂組成物を用いて、造型直後及び造型24時間後の鋳型強度(kgf/cm2 )をそれぞれ測定して、可使時間の評価を行った。更に、充填密度の測定、鋳型表面性状の評価も合わせて行った。それらの結果を、下記表2に合わせ示す。
(Comparative example 6)
A foundry sand composition was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that the phenol resin solution (2) prepared above was used instead of the phenol resin solution (1). Then, a test piece (mold) is produced using the obtained foundry sand composition, and the mold strength (kgf/cm 2 ) immediately after molding and 24 hours after molding, and the molding 24 according to the above measuring method. The mold strength (kgf/cm 2 ) after deterioration due to moisture absorption after a lapse of time was measured, and the results are shown in Table 2 below. Further, the mold strength (kgf/cm 2 ) immediately after molding and after 24 hours after molding was measured using the foundry sand composition after waiting for 120 minutes from kneading to evaluate the pot life. Furthermore, the measurement of the packing density and the evaluation of the mold surface properties were also performed. The results are also shown in Table 2 below.

(比較例7)
ポリイソシアネート溶液の調製に際して、更に、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン(KBM602)を加えること以外は、比較例1と同様にして、鋳物砂組成物を調製した。そして、その得られた鋳物砂組成物を用いて、試験片(鋳型)を作製して、上記の測定法に従って、造型直後及び造型24時間後の鋳型強度(kgf/cm2 )、並びに造型24時間後の吸湿劣化後の鋳型強度(kgf/cm2 )を、それぞれ測定して、その結果を、下記表2に示した。また、混練から120分待機させた後の鋳物砂組成物を用いて、造型直後及び造型24時間後の鋳型強度(kgf/cm2 )をそれぞれ測定して、可使時間の評価を行った。更に、充填密度の測定、鋳型表面性状の評価も合わせて行った。それらの結果を、下記表2に合わせ示す。
(Comparative Example 7)
A casting sand composition was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that N-2-(aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane (KBM602) was added when preparing the polyisocyanate solution. Then, a test piece (mold) is produced using the obtained foundry sand composition, and the mold strength (kgf/cm 2 ) immediately after molding and 24 hours after molding, and the molding 24 according to the above measuring method. The mold strength (kgf/cm 2 ) after deterioration due to moisture absorption after a lapse of time was measured, and the results are shown in Table 2 below. Further, the mold strength (kgf/cm 2 ) immediately after molding and after 24 hours after molding was measured using the foundry sand composition after waiting for 120 minutes from kneading to evaluate the pot life. Furthermore, the measurement of the packing density and the evaluation of the mold surface properties were also performed. The results are also shown in Table 2 below.

(比較例8)
前記で調製されたフェノール樹脂溶液(1)を準備する一方、前記で調製されたポリメリックMDI溶液の100質量部に対して、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン(KBM602)を、下記表2に示される割合において添加し、撹拌して、均一に混合せしめることにより、ポリイソシアネート溶液を準備した。次いで、ダルトン株式会社製品川式卓上ミキサー内に、フラタリー砂の1000質量部を投入すると共に、それらフェノール樹脂溶液(ポリオール溶液)及びポリイソシアネート溶液を、それぞれ10質量部投入し、60秒間撹拌して、混練することにより、鋳物砂組成物を調製した。そして、その得られた鋳物砂組成物を用いて、試験片(鋳型)を作製して、上記の測定法に従って、造型直後及び造型24時間後の鋳型強度(kgf/cm2 )、並びに造型24時間後の吸湿劣化後の鋳型強度(kgf/cm2 )を、それぞれ測定して、その結果を、下記表2に示した。また、混練から120分待機させた後の鋳物砂組成物を用いて、造型直後及び造型24時間後の鋳型強度(kgf/cm2 )をそれぞれ測定して、可使時間の評価を行った。更に、充填密度の測定、鋳型表面性状の評価も合わせて行った。それらの結果を、下記表2に合わせ示す。
(Comparative Example 8)
While preparing the phenol resin solution (1) prepared above, N-2-(aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane (KBM602) was added to 100 parts by mass of the polymeric MDI solution prepared above. ) Was added in the proportions shown in Table 2 below, and the mixture was stirred and mixed uniformly to prepare a polyisocyanate solution. Then, while adding 1000 parts by mass of the flattery sand into Dalton Co., Ltd. product river-type tabletop mixer, 10 parts by mass of each of the phenol resin solution (polyol solution) and the polyisocyanate solution were added and stirred for 60 seconds. Then, a molding sand composition was prepared by kneading. Then, a test piece (mold) is produced using the obtained foundry sand composition, and the mold strength (kgf/cm 2 ) immediately after molding and 24 hours after molding, and the molding 24 according to the above measuring method. The mold strength (kgf/cm 2 ) after deterioration due to moisture absorption after a lapse of time was measured, and the results are shown in Table 2 below. Further, the mold strength (kgf/cm 2 ) immediately after molding and after 24 hours after molding was measured using the foundry sand composition after waiting for 120 minutes from kneading to evaluate the pot life. Furthermore, the measurement of the packing density and the evaluation of the mold surface properties were also performed. The results are also shown in Table 2 below.

(比較例9)
前記で調製されたフェノール樹脂溶液(1)の100質量部に対して、上記の第一シラン化合物(KBM602)とフッ化水素酸との反応生成物を、下記表2に示される割合において添加し、撹拌して均一に混合せしめることにより、ポリオール溶液を調製する一方、非塩基性の第二シラン化合物等を含むことのないポリイソシアネート溶液を準備した。次いで、ダルトン株式会社製品川式卓上ミキサー内に、フラタリー砂の1000質量部を投入すると共に、それらポリオール溶液及びポリイソシアネート溶液を、それぞれ10質量部投入し、60秒間撹拌して、混練することにより、鋳物砂組成物を調製した。そして、その得られた鋳物砂組成物を用いて、試験片(鋳型)を作製して、上記の測定法に従って、造型直後及び造型24時間後の鋳型強度(kgf/cm2 )、並びに造型24時間後の吸湿劣化後の鋳型強度(kgf/cm2 )を、それぞれ測定して、それらの結果を、下記表2に示した。また、混練から120分待機させた後の鋳物砂組成物を用いて、造型直後及び造型24時間後の鋳型強度(kgf/cm2 )をそれぞれ測定して、可使時間の評価を行った。更に、充填密度の測定、鋳型表面性状の評価も合わせて行った。それらの結果を、下記表2に合わせ示す。
(Comparative Example 9)
The reaction product of the above-mentioned first silane compound (KBM602) and hydrofluoric acid was added to 100 parts by mass of the phenol resin solution (1) prepared above in a ratio shown in Table 2 below. Then, the polyol solution was prepared by stirring and uniformly mixing, while a polyisocyanate solution containing no non-basic second silane compound was prepared. Then, while adding 1000 parts by mass of the flattery sand into Dalton Co., Ltd. product river-type tabletop mixer, 10 parts by mass of each of the polyol solution and the polyisocyanate solution were added, and the mixture was stirred for 60 seconds and kneaded. , A molding sand composition was prepared. Then, a test piece (mold) is produced using the obtained foundry sand composition, and the mold strength (kgf/cm 2 ) immediately after molding and 24 hours after molding, and the molding 24 according to the above measuring method. The mold strength (kgf/cm 2 ) after deterioration due to moisture absorption after a lapse of time was measured, and the results are shown in Table 2 below. Using the foundry sand composition after waiting 120 minutes after kneading, the mold strength (kgf/cm 2 ) immediately after molding and after 24 hours after molding were measured to evaluate the pot life. Furthermore, the measurement of the packing density and the evaluation of the mold surface properties were also performed. The results are also shown in Table 2 below.

Figure 2019059226
Figure 2019059226

Figure 2019059226
Figure 2019059226

かかる表1及び表2における結果の対比から明らかなように、所定のフェノール樹脂及びポリイソシアネートと共に、本発明に従って、塩基性の第一シラン化合物とフッ化水素酸との反応生成物及び非塩基性の第二シラン化合物を、構成成分として更に含有せしめてなる実施例1〜7において得られた有機粘結剤を用いて、鋳物砂組成物を調製し、更に、それから造型して得られた鋳型(試験片)にあっては、通常の湿度環境下における鋳型強度は勿論のこと、高湿度下での吸湿劣化後における鋳型強度においても、優れた特性を有していると共に、鋳型の充填密度が高く、また鋳型の表面性状も滑らかであることが認められている。また、そのような作用・効果が、実施例8〜10に係る有機粘結剤によって、より一層向上せしめられ得ることも、表1の結果から明らかである。 As is clear from the comparison of the results in Table 1 and Table 2, the reaction product of the basic primary silane compound and hydrofluoric acid and the non-basic substance according to the present invention, together with the predetermined phenolic resin and polyisocyanate, are obtained. The second silane compound of No. 1 is used as a constituent, and the organic binder obtained in Examples 1 to 7 is used to prepare a molding sand composition, and a mold obtained by molding the composition. The (test piece) has excellent properties not only in the mold strength under normal humidity environment but also in the mold strength after moisture absorption deterioration under high humidity, and the packing density of the mold. It is recognized that the mold surface is high and the surface texture of the mold is smooth. It is also clear from the results in Table 1 that such actions and effects can be further improved by the organic binders of Examples 8 to 10.

これに対して、そのような反応生成物(アミンフッ酸塩)が添加されていない比較例1〜8における有機粘結剤(非塩基性の第二シラン化合物のみ含有)を用いて得られる鋳型(試験片)においては、通常の湿度環境下における鋳型強度は充分なものではなく、充填密度も低く、また鋳型の表面性状も悪いことに加えて、更に吸湿劣化後における鋳型強度においては、その強度低下が著しく、耐吸湿劣化特性に劣るものであって、そのような有機粘結剤を用いて得られる鋳型は、実用性に欠けるものであることが認められる。また、アミンフッ酸塩(反応生成物)のみが含有せしめられてなる比較例9に係る有機粘結剤にあっては、特に、鋳型の充填密度が充分でなく、鋳型の表面性状においても、その滑らかさに欠けるものであることが認められる。 On the other hand, a template obtained using the organic binder (containing only the non-basic second silane compound) in Comparative Examples 1 to 8 to which such a reaction product (amine hydrofluoric acid salt) was not added ( In the test piece), the mold strength under normal humidity environment is not sufficient, the packing density is low, the surface properties of the mold are poor, and the mold strength after deterioration due to moisture absorption is It is recognized that the mold is remarkably deteriorated and is inferior in moisture absorption deterioration resistance property, and the mold obtained by using such an organic binder is not practical. In addition, in the organic binder according to Comparative Example 9 in which only the amine hydrofluoric acid salt (reaction product) is contained, the packing density of the mold is not particularly sufficient, and the surface property of the mold is It is recognized that it lacks smoothness.

Claims (14)

ウレタン系鋳型の造型に用いられるウレタン硬化型有機粘結剤であって、ポリオール化合物及びポリイソシアネート化合物と共に、塩基性の第一シラン化合物とフッ化水素酸との反応生成物、及び非塩基性の第二シラン化合物を、構成成分として更に含むことを特徴とする鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤。 A urethane-curing organic binder used for molding a urethane-based template, which is a reaction product of a basic primary silane compound and hydrofluoric acid, and a non-basic, together with a polyol compound and a polyisocyanate compound. A urethane-curable organic binder for a template, which further comprises a second silane compound as a constituent component. 前記第一シラン化合物とフッ化水素酸との反応生成物が予め形成されて、かかる反応生成物の形態において含有せしめられることを特徴とする請求項1に記載の鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤。 The urethane curable organic binder for a mold according to claim 1, wherein a reaction product of the first silane compound and hydrofluoric acid is previously formed and is contained in the form of the reaction product. Agent. 前記ポリオール化合物が、フェノール樹脂であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤。 The urethane curable organic binder for a mold according to claim 1 or 2, wherein the polyol compound is a phenol resin. 前記フェノール樹脂が、オルソクレゾール変性フェノール樹脂であることを特徴とする請求項3に記載の鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤。 The urethane curable organic binder for a mold according to claim 3, wherein the phenol resin is an orthocresol-modified phenol resin. 前記反応生成物が、前記ポリオール化合物の100質量部に対して、0.01〜10質量部の割合で用いられることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤。 The mold of any one of claims 1 to 4, wherein the reaction product is used in a proportion of 0.01 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyol compound. Urethane curable organic binder. 前記第二シラン化合物が、前記ポリオール化合物の100質量部に対して、0.01〜10質量部の割合で用いられることを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載の鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤。 The said 2nd silane compound is used in the ratio of 0.01-10 mass parts with respect to 100 mass parts of the said polyol compound, The any one of the Claims 1 thru|or 5 characterized by the above-mentioned. Urethane-curable organic binder for molds. 前記第一シラン化合物が、アミノ基を含有するアルコキシシランであることを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤。 The urethane curable organic binder for a mold according to any one of claims 1 to 6, wherein the first silane compound is an alkoxysilane containing an amino group. 前記アミノ基を含有するアルコキシシランが、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(ビニルベンジル)−2−アミノエチル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン及び3−ウレイドプロピルトリアルコキシシランからなる群より選ばれることを特徴とする請求項7に記載の鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤。 The alkoxysilane containing an amino group is 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, N-2-(aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2-(aminoethyl )-3-Aminopropyltrimethoxysilane, 3-triethoxysilyl-N-(1,3-dimethyl-butylidene)propylamine, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-(vinylbenzyl)-2 The urethane curable organic binder for a mold according to claim 7, which is selected from the group consisting of -aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane and 3-ureidopropyltrialkoxysilane. 前記第二シラン化合物が、エポキシシラン、イソシアネートシラン、クロロシラン、メルカプトシラン、イソシアヌレートシラン、アクリルシラン及びメタクリルシランからなる群より選ばれることを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れか1項に記載の鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤。 9. The second silane compound is selected from the group consisting of epoxy silane, isocyanate silane, chlorosilane, mercapto silane, isocyanurate silane, acryl silane and methacryl silane, according to any one of claims 1 to 8. The urethane-curable organic binder for a mold according to [1]. 前記塩基性の第一シラン化合物とフッ化水素酸との反応生成物が、前記ポリオール化合物に含有せしめられる一方、前記非塩基性の第二シラン化合物が、前記ポリイソシアネート化合物に含有せしめられることを特徴とする請求項1乃至請求項9の何れか1項に記載の鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤。 The reaction product of the basic first silane compound and hydrofluoric acid is contained in the polyol compound, while the non-basic second silane compound is contained in the polyisocyanate compound. The urethane curable organic binder for a mold according to any one of claims 1 to 9, which is characterized. 酸ハロゲン化物、ハロゲン化ホスホリル化合物及びハロゲン化ホスフィンのうちの少なくとも一つを、更に構成成分として含むことを特徴とする請求項1乃至請求項10の何れか1項に記載の鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤。 The urethane curable mold for a mold according to any one of claims 1 to 10, further comprising at least one of an acid halide, a phosphoryl halide compound and a phosphine halide as a constituent component. Organic binder. ポリオール化合物を有機溶媒に溶解せしめてなるポリオール溶液を準備する工程と、
ポリイソシアネート化合物を有機溶媒に溶解せしめてなるポリイソシアネート溶液を準備する工程と、
前記ポリオール溶液及び/又は前記ポリイソシアネート溶液中に、塩基性の第一シラン化合物とフッ化水素酸との反応生成物を存在せしめる工程と、
前記ポリオール溶液及び/又は前記ポリイソシアネート溶液中に、非塩基性の第二シラン化合物を含有せしめる工程とを、
含むことを特徴とする鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤の調製方法。
A step of preparing a polyol solution obtained by dissolving a polyol compound in an organic solvent,
A step of preparing a polyisocyanate solution obtained by dissolving a polyisocyanate compound in an organic solvent,
A step of allowing a reaction product of a basic primary silane compound and hydrofluoric acid to exist in the polyol solution and/or the polyisocyanate solution;
A step of allowing the polyol solution and/or the polyisocyanate solution to contain a non-basic second silane compound,
A method for preparing a urethane-curable organic binder for a template, which comprises:
請求項1乃至請求項11の何れか1項に記載の鋳型用ウレタン硬化型有機粘結剤と、鋳物砂とからなることを特徴とする鋳物砂組成物。 A molding sand composition comprising the urethane-curable organic binder for a mold according to any one of claims 1 to 11 and molding sand. 請求項13に記載の鋳物砂組成物を成形し、硬化せしめてなることを特徴とする鋳型。 A mold obtained by molding the molding sand composition according to claim 13 and curing it.
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